JP2002353750A

JP2002353750A - スイッチング増幅器

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Publication number: JP2002353750A
Application number: JP2001155879A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kishida; 正浩岸田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: JP3763402B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチングノイズの影響を低減し、オーデ
ィオ性能を向上することができるスイッチング増幅器を
提供する。【解決手段】デルタシグマ変調回路４におけるオペア
ンプ群を接地するアナログ回路用アース１０と、定電圧
スイッチング回路５を接地するデジタル回路用アース１
１とを備え、アナログ回路用アース１０とデジタル回路
用アース１１とを分離して接地する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号等のアナ
ログ信号あるいはマルチビット信号を１ビット変換した
１ビットデジタル信号を高効率で増幅することができる
デルタシグマ変調を用いるスイッチング増幅器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＡＤ変換方式の一つであるデルタシグマ
変調（ΔΣ変調）によって得られる１ビット信号は、後
述する積分器や加算器の係数を適宜選択することによっ
て、有効周波数帯域を広くしたり、またはダイナミック
レンジを広くしたりするなど、音源等に合わせた周波数
特性を設定できるという優れた特徴を有している。この
ため、ＳＡＣＤ（Super Audio Compact Disc：スーパー
オーディオコンパクトディスク）における新しい規格で
は、音声信号をデルタシグマ変調することにより得られ
る１ビット信号が採用され、製品化が行われようとして
いる。

【０００３】また、上記のデルタシグマ変調によって得
られる１ビット信号は、音声信号の記録や、オーディオ
機器間の伝送に使用されるだけではない。

【０００４】すなわち、デルタシグマ変調を用いるスイ
ッチング増幅器は、半導体電力増幅素子を備えている。
そして、上記１ビット信号をそのまま半導体電力増幅素
子に入力してスイッチングし、得られた大電圧のスイッ
チングパルスの高周波成分をローパスフィルタによって
除去するだけで、電力増幅された復調アナログ信号を得
ることもできる。

【０００５】さらに、上記半導体電力増幅素子は、既存
の増幅器のようにその線形域（不飽和域）が使用される
のではなく、非線形域（飽和域）で使用される。したが
って、このようなデルタシグマ変調を用いるスイッチン
グ増幅器は、極めて高効率に電力増幅を行うことができ
るという利点を有している。

【０００６】図６に示すように、従来のデルタシグマ変
調を用いるスイッチング増幅器１００は、入力端子２０
０と、入力信号処理回路３００と、デルタシグマ変調回
路４００と、定電圧スイッチング回路５００と、ローパ
スフィルタ６００と、減衰調整器７００と、加算器８０
０と、出力端子９００とを備えている。

【０００７】入力端子２００には、図示しない入力信号
源からの入力音声信号が入力される。

【０００８】入力信号処理回路３００は、入力端子２０
０から入力された音声信号の波高値を変化させたり、シ
ングル入力信号をバッファアンプ（図示せず）により差
動信号に変換したりして、デルタシグマ変調回路４００
に出力する。

【０００９】デルタシグマ変調回路４００は、入力端子
２００に入力された音声信号を１ビットデジタル信号に
変換する。より具体的には、デルタシグマ変調回路４０
０は、積分器群（図示せず）と、加算器（図示せず）
と、量子化器（図示せず）とを備えている。

【００１０】上記積分器群は、複数の積分器（図示せ
ず）が縦続接続されており、入力された音声信号を順次
積分することにより、高次の積分を行う。上記加算器
は、上記積分器からの出力を相互に加算する。上記量子
化器は、上記加算器からの出力を１ビット信号に量子化
する。

【００１１】定電圧スイッチング回路５００は、デルタ
シグマ変調回路４００からの１ビットデジタル信号で定
電圧をスイッチングし、上記の１ビットデジタル信号に
対応した大電圧のスイッチングパルスをローパスフィル
タ６００に出力する。

【００１２】ローパスフィルタ６００は、定電圧スイッ
チング回路５００からの大電圧のスイッチングパルスの
高周波成分を除去し、アナログ音声信号に復調する。

【００１３】減衰調整器７００は、定電圧スイッチング
回路５００からの大電圧のスイッチングパルスを減衰さ
せるように調整する。

【００１４】加算器８００は、減衰調整器７００からフ
ィードバックされるスイッチングパルスを入力端子２０
０への入力音声信号から減算する。

【００１５】出力端子９００は、スピーカ等の音声出力
機器（図示せず）に接続されており、ローパスフィルタ
６００により、復調されたアナログ音声信号を上記音声
出力機器に出力して音響化する。

【００１６】このようにして、スイッチング増幅器１０
０は、デルタシグマ変調回路４００に備えられた量子化
器（図示せず）からの１ビット信号が、入力音声信号に
対応したものになるようにフィードバック制御を行う。

【００１７】また、上記の入力信号処理回路３００と、
デルタシグマ変調回路４００と、定電圧スイッチング回
路５００と、ローパスフィルタ６００と、減衰調整器７
００とは、共通するアース１１０により接地されてい
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定電圧
スイッチング回路５００においては、高電圧をスイッチ
ングしており、高調波のスイッチングノイズが発生して
いる。すなわち、このスイッチングノイズの影響によ
り、デルタシグマ変調回路４００のアース１１０の接地
点における電位が変化する。

【００１９】このようにアース１１０の接地点における
電位が変化すると、デルタシグマ変調回路４００が正常
に動作しなかったり、減衰調整器７００からのスイッチ
ングパルスがデルタシグマ変調回路４００に正確にフィ
ードバックされなかったりし、スイッチング増幅器１０
０のオーディオ性能が著しく低下するという問題が生じ
る。

【００２０】本発明は、スイッチングノイズの影響を低
減し、オーディオ性能を向上することができるスイッチ
ング増幅器を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング増
幅器は、上記課題を解決するために、入力信号をデルタ
シグマ変調して量子化されたデジタル信号を出力するデ
ルタシグマ変調回路と、上記デジタル信号に基づいて電
源電圧をスイッチングしてスイッチングパルスを出力す
る定電圧スイッチング回路とを備えているスイッチング
増幅器において、上記デルタシグマ変調回路においてア
ナログ信号を取り扱う回路を接地する第１のアースと、
上記定電圧スイッチング回路を接地する第２のアースと
を備え、上記第１のアースと上記第２のアースとは分離
して接地されていることを特徴としている。

【００２２】本発明のスイッチング増幅器によれば、デ
ルタシグマ変調回路において入力信号をデルタシグマ変
調するとともに量子化し、定電圧スイッチング回路にデ
ジタル信号を出力する。

【００２３】そして、定電圧スイッチング回路におい
て、上記のデジタル信号に基づいて電源電圧をスイッチ
ングする。ここで、電源電圧は高電圧であるため、電源
電圧をスイッチングすることにより高調波のスイッチン
グノイズが発生する。

【００２４】このように発生する高調波のスイッチング
ノイズの影響により、デルタシグマ変調回路内のアナロ
グ信号を取り扱う回路の接地点における基準電位が変化
する場合がある。

【００２５】そこで、本発明のスイッチング増幅器で
は、特に、デルタシグマ変調回路においてアナログ信号
を取り扱う回路（以下、デルタシグマ変調回路内のアナ
ログ回路とする）を接地する第１のアースと、定電圧ス
イッチング回路を接地する第２のアースとを備え、第１
のアースと上記第２のアースとは分離して接地してい
る。

【００２６】すなわち、第１のアースにより設定される
デルタシグマ変調回路内のアナログ回路における電位の
基準点と、第２のアースにより設定される定電圧スイッ
チング回路における電位の基準点とは、相互に独立した
ものとなっている。したがって、デルタシグマ変調回路
内のアナログ回路における電位の基準点は、スイッチン
グノイズにより変化しない。

【００２７】これにより、デルタシグマ変調回路内のア
ナログ回路は、スイッチングノイズの影響を受けること
なく動作することができる。

【００２８】それゆえ、スイッチングノイズの影響を低
減し、オーディオ性能を向上することができるスイッチ
ング増幅器を提供することができる。

【００２９】また、本発明のスイッチング増幅器は、上
記課題を解決するために、上記構成において、上記スイ
ッチングパルスを減衰して上記デルタシグマ変調回路に
帰還させる減衰調整器と、上記スイッチングパルスの高
周波成分を除去するローパスフィルタとをさらに備え、
上記第２のアースは、上記デルタシグマ変調回路におい
てデジタル信号を取り扱う回路と、上記減衰調整器と、
上記ローパスフィルタとに接続されるように分岐してい
ることを特徴としている。

【００３０】上記の発明によれば、第２のアースは、デ
ルタシグマ変調回路においてデジタル信号を取り扱う回
路（以下、デルタシグマ変調回路内のデジタル回路とす
る）と、減衰調整器と、ローパスフィルタとを接地す
る。

【００３１】すなわち、単一の第２のアースにより、定
電圧スイッチング回路と、デルタシグマ変調回路内のデ
ジタル回路と、減衰調整器と、ローパスフィルタとを接
地することができる。

【００３２】これにより、上記構成のスイッチング増幅
器による効果に加えて、スイッチング増幅器の配線を簡
略化し、低コスト化を図ることができる。

【００３３】また、本発明のスイッチング増幅器は、上
記課題を解決するために、上記構成において、上記スイ
ッチングパルスを減衰して上記デルタシグマ変調回路に
帰還させる減衰調整器と、上記減衰調整器を接地する第
３のアースとを備え、上記第２のアースと、上記第３の
アースとは分離して接地されていることを特徴としてい
る。

【００３４】上記の発明によれば、第２のアースにより
設定される定電圧スイッチング回路における電位の基準
点と、第３のアースにより設定される減衰調整器におけ
る電位の基準点とは相互に独立したものとなる。

【００３５】これにより、上記構成のスイッチング増幅
器による効果に加えて、スイッチングノイズが減衰調整
器に影響を与えることを防止することができる。

【００３６】また、本発明のスイッチング増幅器は、上
記課題を解決するために、上記構成において、上記スイ
ッチングパルスの高周波成分を除去するローパスフィル
タと、上記ローパスフィルタを接地する第４のアースと
を備え、上記第２のアースと、上記第４のアースとは相
互に分離して接地されていることを特徴としている。

【００３７】上記の発明によれば、第２のアースにより
設定される定電圧スイッチング回路における電位の基準
点と、第４のアースにより設定されるローパスフィルタ
における電位の基準点とは相互に独立したものとなる。

【００３８】これにより、上記構成のスイッチング増幅
器による効果に加えて、スイッチングノイズがローパス
フィルタに影響を与えることを防止することができる。

【００３９】また、本発明のスイッチング増幅器は、上
記課題を解決するために、上記構成において、上記スイ
ッチングパルスを減衰して上記デルタシグマ変調回路に
フィードバックする減衰調整器をさらに備え、上記第２
のアースは、上記減衰調整器に接続されるように分岐し
ていることを特徴としている。

【００４０】上記の発明によれば、第２のアースは定電
圧スイッチング回路と減衰調整器とを接続している。す
なわち、定電圧スイッチング回路からのスイッチングノ
イズは、減衰調整器により減衰されてデルタシグマ変調
回路にフィードバックされる。

【００４１】したがって、上記構成のスイッチング増幅
器による効果に加えて、スイッチングノイズがデルタシ
グマ変調回路に与える影響をさらに低減することができ
る。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００４３】図１に示すように、本実施の形態のスイッ
チング増幅器１は、入力端子２と、入力信号処理回路３
と、デルタシグマ変調回路４と、定電圧スイッチング回
路５と、ローパスフィルタ６と、減衰調整器７と、加算
器８と、出力端子９と、アナログ回路用アース１０（第
１のアース）と、デジタル回路用アース１１（第２のア
ース）とを備えている。

【００４４】なお、アナログ回路用アース１０とデジタ
ル回路用アース１１とを明瞭に区別するため、アナログ
回路用アース１０については図１中太線で示し、デジタ
ル回路用アース１１については図１中破線で示す。

【００４５】入力端子２には、図示しない入力信号源か
らのアナログ音声信号が入力される。

【００４６】入力信号処理回路３は、入力端子２から入
力されたアナログ音声信号の波高値を変化させるか、あ
るいはシングル入力信号をバッファアンプ（図示せず）
により差動信号に変換し、デルタシグマ変調回路４に出
力する。

【００４７】デルタシグマ変調回路４は、入力端子２に
入力されたアナログ音声信号を１ビットのデジタル信号
に変換する。より具体的には、デルタシグマ変調回路４
は、アナログ音声信号を取り扱うオペアンプ群（図示せ
ず）と、デジタル信号を取り扱う量子化器（図示せず）
とを備えている。

【００４８】オペアンプ群は、積分器群（図示せず）
と、加算器（図示せず）とを備えている。積分器群は、
入力されたアナログ音声信号を順次積分するものであ
り、複数の積分器（図示せず）が縦続接続されている。
また、加算器は、積分器群から出力されたアナログ音声
信号を相互に加算する。

【００４９】また、量子化器は、加算器から出力された
アナログ音声信号を１ビットのデジタル信号に量子化す
る。量子化されたデジタル信号は、出力信号波形整形器
（図示せず）により波形が整形されて、後述の定電圧ス
イッチング回路５に出力される。

【００５０】定電圧スイッチング回路５は、デルタシグ
マ変調回路４からの１ビットデジタル信号で定電圧をス
イッチングし、上記の１ビットデジタル信号に対応した
大電圧のスイッチングパルスをローパスフィルタ６に出
力する。

【００５１】ローパスフィルタ６は、定電圧スイッチン
グ回路５からの大電圧のスイッチングパルスの高周波成
分を除去し、アナログ音声信号に復調する。

【００５２】減衰調整器７は、定電圧スイッチング回路
５からの大電圧のスイッチングパルスを、抵抗器等によ
り振幅制限し、微小な振幅レベルの帰還パルス信号とし
て加算器８にフィードバックする。

【００５３】加算器８は、減衰調整器７からフィードバ
ックされるスイッチングパルスを、入力信号処理回路３
から出力されるアナログ音声信号から減算する。

【００５４】出力端子９は、スピーカ等の音声出力機器
（図示せず）に接続されており、ローパスフィルタ６に
より復調されたアナログ音声信号を上記の音声出力機器
に出力する。

【００５５】アナログ回路用アース１０は、アナログ信
号を扱う回路における電圧の基準点を設定するためのも
のであり、分岐点１０ａにおいて分岐して、デルタシグ
マ変調回路４内のオペアンプ群と、入力信号処理回路３
とを接地している。

【００５６】デジタル回路用アース１１は、デジタル信
号を扱う回路における電圧の基準点を設定するためのも
のであり、３つの分岐点１１ａ・１１ｂ・１１ｃにおい
て分岐して、デルタシグマ変調回路４内の量子化器と、
定電圧スイッチング回路５と、ローパスフィルタ６と、
減衰調整器７とを接地している。

【００５７】スイッチング増幅器１は、上記の構成によ
り、デルタシグマ変調回路４から出力される１ビットの
デジタル信号が、デルタシグマ変調回路４に入力される
アナログ音声信号に対応したものになるようにフィード
バック制御を行う。さらに、スイッチング増幅器１は、
その１ビットのデジタル信号を、ローパスフィルタ６に
よりアナログ音声信号に復調し、出力端子９に接続され
たスピーカにより音響化する。

【００５８】また、上記のように、デルタシグマ変調回
路４内のオペアンプ群は、アナログ回路用アース１０に
より接地されており、定電圧スイッチング回路５は、デ
ジタル回路用アース１１により接地されている。

【００５９】ここで、図１に示すように、アナログ回路
用アース１０と、デジタル回路用アース１１とは、それ
ぞれの接地点が分離して設けられているとともに、相互
に接続されていない。

【００６０】すなわち、デルタシグマ変調回路４内のオ
ペアンプ群における電位の基準点と、定電圧スイッチン
グ回路５における電位の基準点とは、相互に独立してい
る。したがって、デルタシグマ変調回路４内のオペアン
プ群における電位の基準点は、定電圧スイッチング回路
５において発生するスイッチングノイズにより変化しな
い。

【００６１】それゆえ、デルタシグマ変調回路４内のオ
ペアンプ群は、定電圧スイッチング回路５において発生
する高調波のスイッチングノイズの影響を受けることな
く動作することができる。

【００６２】また、デジタル回路用アース１１は、３つ
の分岐点１１ａ〜１１ｃにおいて分岐して、デルタシグ
マ変調回路４内の量子化器と、定電圧スイッチング回路
５と、ローパスフィルタ６と、減衰調整器７とを接地し
ている。すなわち、単一のデジタル回路用アース１１に
よりこれらの回路を接地しているので、スイッチング増
幅器１における配線を簡略化することができるととも
に、スイッチング増幅器１の低コスト化を図ることがで
きる。

【００６３】なお、定電圧スイッチング回路５からのス
イッチングノイズは、デジタル回路用アース１１を経由
してデルタシグマ変調回路４内の量子化器に入力され
る。しかし、スイッチングノイズは、量子化器が行う２
値のデジタル信号処理に影響を与える程振幅の大きなも
のではない。すなわち、スイッチングノイズが量子化器
の動作に影響を与えることはない。

【００６４】また、分岐点１０ａで分岐するアナログ回
路用アース１０により、入力信号処理回路３とデルタシ
グマ変調回路４内のオペアンプ群とを接地しているが、
何らこの構成に限定するものではない。すなわち、独立
のアナログ回路用アースを用いて、入力信号処理回路３
と、デルタシグマ変調回路４のオペアンプ群とを、互い
に分離して接地する構成としてもよい。

【００６５】また、デルタシグマ変調回路４内のオペア
ンプ群における電位の基準点と、定電圧スイッチング回
路５における電位の基準点とを、相互に独立させるため
の構成は、上記のように分岐点１１ａ〜１１ｃにおいて
分岐するデジタル回路用アース１１を用いる構成に限定
されない。

【００６６】例えば、図２に示すように、相互に独立し
たデジタル回路用アース１２…（第２のアース、第３の
アース、第４のアース）により、デルタシグマ変調回路
４内の量子化器と、定電圧スイッチング回路５と、ロー
パスフィルタ６と、減衰調整器７とのそれぞれの接地点
を互いに分離する。さらに、分岐点１０ａにおいて分岐
するアナログ回路用アース１０により、入力信号処理回
路３と、デルタシグマ変調回路４内のオペアンプ群とを
接地する。

【００６７】ここで、アナログ回路用アース１０と、デ
ジタル回路用アース１２…とは、それぞれの接地点が分
離して設けられているとともに、相互に接続されていな
い。

【００６８】すなわち、アナログ回路用アース１０によ
り設定されるデルタシグマ変調回路４内のオペアンプ群
における電位の基準点と、デジタル回路用アース１２に
より設定される定電圧スイッチング回路５における電位
の基準点とを、相互に独立させることができる。

【００６９】さらに、デジタル回路用アース１２…によ
りそれぞれ設定される、ローパスフィルタ６における電
位の基準点と、減衰調整器７における電位の基準点と、
定電圧スイッチング回路５における電位の基準点とを、
相互に独立させることができる。

【００７０】したがって、ローパスフィルタ６および減
衰調整器７は、定電圧スイッチング回路５から発生する
スイッチングノイズの影響を受けることなく動作するこ
とができる。

【００７１】あるいは、図３に示すように、相互に独立
したデジタル回路用アース１３・１３により、デルタシ
グマ変調回路４内の量子化器と、ローパスフィルタ６と
のそれぞれの接地点を互いに分離するとともに、定電圧
スイッチング回路５と減衰調整器７とを、分岐点１４ａ
において分岐する共通のデジタル回路用アース１４（第
２のアース）により接地する。さらに、分岐点１０ａに
おいて分岐するアナログ回路用アース１０により、入力
信号処理回路３と、デルタシグマ変調回路４内のオペア
ンプ群とを接地する。

【００７２】ここで、アナログ回路用アース１０と、デ
ジタル回路用アース１４とは、それぞれの接地点が分離
して設けられているとともに、相互に接続されていな
い。

【００７３】すなわち、上記の構成によっても、アナロ
グ回路用アース１０により設定されるデルタシグマ変調
回路４内のオペアンプ群における電位の基準点と、デジ
タル回路用アース１４により設定される定電圧スイッチ
ング回路５における電位の基準点とを、相互に独立させ
ることができる。

【００７４】さらに、デジタル回路用アース１４は、定
電圧スイッチング回路５と減衰調整器７とを接続してい
る。すなわち、定電圧スイッチング回路５からのスイッ
チングノイズは、デジタル回路用アース１４を経由し
て、減衰調整器７に入力される。

【００７５】このように減衰調整器７に入力されたスイ
ッチングノイズは、定電圧スイッチング回路５から出力
される大電圧のスイッチングパルスとともに減衰され
て、デルタシグマ変調回路４にフィードバックされる。

【００７６】したがって、デルタシグマ変調回路４は、
スイッチングノイズの影響を殆ど受けることなく動作す
ることができる。

【００７７】また、分岐点１４ａの位置を移動させるこ
とにより、分岐点１４ａから定電圧スイッチング回路５
までの距離と、分岐点１４ａから減衰調整器７までの距
離を等しくすることが可能となる。

【００７８】この場合、デジタル回路用アース１４の接
地点から、定電圧スイッチング回路５までの距離と、減
衰調整器７までの距離とが等しくなる。したがって、デ
ジタル回路用アース１４における、接地点から定電圧ス
イッチング回路５までの部分に重畳する外来ノイズと、
接地点から減衰調整器７までの部分に重畳する外来ノイ
ズとが等しくなる。

【００７９】これにより、定電圧スイッチング回路５に
おける電位の基準と、減衰調整器７における電位の基準
とをほぼ同じものとすることができる。

【００８０】それゆえ、スイッチングノイズの電位の基
準と、減衰調整器７の電位の基準とを同一とし、より効
率よくスイッチングノイズを減衰調整器７により減衰し
てデルタシグマ変調回路４にフィードバックすることが
できる。

【００８１】このように、本実施の形態のスイッチング
増幅器１では、デルタシグマ変調回路４におけるオペア
ンプ群を接地するアナログ回路用アース１０と、定電圧
スイッチング回路５を接地するデジタル回路用アース１
１（１２，１４）とを備え、アナログ回路用アース１０
とデジタル回路用アース１１（１２，１４）とは分離し
て接地されているものである。

【００８２】本実施の形態のスイッチング増幅器１によ
れば、デルタシグマ変調回路４において入力信号をデル
タシグマ変調するとともに量子化し、定電圧スイッチン
グ回路５にデジタル信号を出力する。

【００８３】そして、定電圧スイッチング回路５におい
て、上記のデジタル信号に基づいて電源電圧をスイッチ
ングする。ここで、電源電圧は高電圧であるため、電源
電圧をスイッチングすることにより高調波のスイッチン
グノイズが発生する。

【００８４】このように発生する高調波のスイッチング
ノイズの影響により、デルタシグマ変調回路４内のオペ
アンプ群の接地点における基準電位が変化する場合があ
る。

【００８５】そこで、本実施の形態のスイッチング増幅
器１では、特に、デルタシグマ変調回路におけるオペア
ンプ群を接地するアナログ回路用アース１０と、定電圧
スイッチング回路５を接地するデジタル回路用アース１
１（１２，１４）とを備え、アナログ回路用アース１０
とデジタル回路用アース１１（１２，１４）とを分離し
て接地している。

【００８６】すなわち、アナログ回路用アース１０によ
り設定されるデルタシグマ変調回路４内のオペアンプ群
における電位の基準点と、デジタル回路用アース１１
（１２，１４）により設定される定電圧スイッチング回
路５における電位の基準点とは、相互に独立したものと
なっている。したがって、デルタシグマ変調回路４内の
オペアンプ群における電位の基準点は、スイッチングノ
イズにより変化しない。

【００８７】これにより、デルタシグマ変調回路４内の
オペアンプ群は、スイッチングノイズの影響を受けるこ
となく動作することができる。

【００８８】それゆえ、スイッチングノイズの影響を低
減し、オーディオ性能を向上することができるスイッチ
ング増幅器１を提供することができる。

【００８９】また、本実施の形態のスイッチング増幅器
１においては、デジタル回路用アース１１は、デルタシ
グマ変調回路４における量子化器と、減衰調整器７と、
ローパスフィルタ６とに接続されるように分岐してい
る。

【００９０】すなわち、デジタル回路用アース１１は、
デルタシグマ変調回路４における量子化器と、減衰調整
器７と、ローパスフィルタ６とを接地する。

【００９１】すなわち、単一のデジタル回路用アース１
１により、定電圧スイッチング回路５と、デルタシグマ
変調回路４内の量子化器と、減衰調整器７と、ローパス
フィルタ６とを接地することができる。

【００９２】これにより、スイッチング増幅器１の配線
を簡略化し、低コスト化を図ることができる。

【００９３】また、本実施の形態のスイッチング増幅器
１は、減衰調整器７を接地するデジタル回路用アース１
２と、定電圧スイッチング回路５を接地するデジタル回
路用アース１２とを分離して接地している。

【００９４】すなわち、デジタル回路用アース１２によ
り設定される定電圧スイッチング回路５における電位の
基準点と、デジタル回路用アース１２により設定される
減衰調整器７における電位の基準点とは相互に独立した
ものとなる。

【００９５】これにより、スイッチングノイズが減衰調
整器７に影響を与えることを防止することができる。

【００９６】また、本実施の形態のスイッチング増幅器
１においては、ローパスフィルタ６を接地するデジタル
回路用アース１２と、定電圧スイッチング回路５を接地
するデジタル回路用アース１２とは相互に分離して接地
されている。

【００９７】すなわち、デジタル回路用アース１２によ
り設定される定電圧スイッチング回路５における電位の
基準点と、デジタル回路用アース１２により設定される
ローパスフィルタ６における電位の基準点とは相互に独
立したものとなる。

【００９８】これにより、スイッチングノイズがローパ
スフィルタ６に影響を与えることを防止することができ
る。

【００９９】また、本実施の形態のスイッチング増幅器
１は、定電圧スイッチング回路５を接地するデジタル回
路用アース１４は、減衰調整器７に接続されるように分
岐している。

【０１００】すなわち、デジタル回路用アース１４は定
電圧スイッチング回路５と減衰調整器７とを接続してい
る。すなわち、定電圧スイッチング回路５からのスイッ
チングノイズは、減衰調整器７により減衰されてデルタ
シグマ変調回路４にフィードバックされる。

【０１０１】したがって、スイッチングノイズがデルタ
シグマ変調回路４に与える影響をさらに低減することが
できる。

【０１０２】また、本発明のスイッチング増幅器は、入
力信号をデルタシグマ変調回路に入力するための入力信
号処理回路と、入力信号をデルタシグマ変調するデルタ
シグマ変調回路と、その変調信号に応答して電源からの
定電圧をスイッチングする定電圧スイッチング回路と、
そのスイッチング出力をローパスフィルタによってアナ
ログ変換して出力するローパスフィルタと、そのスイッ
チング出力を減衰調整する減衰調整器と、その減衰調整
したパルス信号を入力信号と差分しデルタシグマ変調回
路に入力する加算器とからなり、上記入力信号を効率よ
く電力増幅する、デルタシグマ変調を用いるスイッチン
グ増幅器において、該デルタシグマ変調回路の回路アー
スをアナログ回路用アースとデジタル回路用アースに分
離するとともに、入力信号処理回路と、デルタシグマ変
調回路と、定電圧スイッチング回路と、ローパスフィル
タと、減衰調整器の回路アースを纏めた後に、該アナロ
グ回路用アースは入力信号処理回路の回路アースに接続
し、該デジタル回路用アースは定電圧スイッチング回路
と、ローパスフィルタと、減衰調整器の回路アースに接
続する構成であってもよい。

【０１０３】上記の構成によれば、デルタシグマ変調回
路や、定電圧スイッチング回路からの大電圧のパルス信
号を減衰調整器で減衰調整する。

【０１０４】したがって、入力信号との差分を行う加算
器までの帰還信号への高電圧を高周波数でスイッチング
する定電圧スイッチング回路からのスイッチングノイズ
等の影響を低減し、オーディオ性能を向上することがで
きる。

【０１０５】また、本発明のスイッチング増幅器は、入
力信号をデルタシグマ変調回路に入力するための入力信
号処理回路と、入力信号をデルタシグマ変調するデルタ
シグマ変調回路と、その変調信号に応答して電源からの
定電圧をスイッチングする定電圧スイッチング回路と、
そのスイッチング出力をローパスフィルタによってアナ
ログ変換して出力するローパスフィルタと、そのスイッ
チング出力を減衰調整する減衰調整器と、その減衰調整
したパルス信号を入力信号と差分しデルタシグマ変調回
路に入力する加算器とからなり、上記入力信号を効率よ
く電力増幅する、デルタシグマ変調を用いるスイッチン
グ増幅器であって、上記定電圧スイッチング回路と、ロ
ーパスフィルタと、減衰調整器との回路アースが分離さ
れている構成であってもよい。

【０１０６】上記の構成によれば、高電圧を高周波数で
スイッチングする定電圧スイッチング回路からのスイッ
チングノイズが、回路アースを経由してローパスフィル
タと、定電圧スイッチング回路からの大電圧のパルス信
号を減衰調整する減衰調整器に直接影響を与えない。し
たがって、オーディオ性能を向上することができる。

【０１０７】また、本発明のスイッチング増幅器は、入
力信号をデルタシグマ変調回路に入力するための入力信
号処理回路と、入力信号をデルタシグマ変調するデルタ
シグマ変調回路と、その変調信号に応答して電源からの
定電圧をスイッチングする定電圧スイッチング回路と、
そのスイッチング出力をローパスフィルタによってアナ
ログ変換して出力するローパスフィルタと、そのスイッ
チング出力を減衰調整する減衰調整器と、その減衰調整
したパルス信号を入力信号と差分しデルタシグマ変調回
路に入力する加算器とからなり、上記入力信号を効率よ
く電力増幅する、デルタシグマ変調を用いるスイッチン
ク増幅器であって、上記定電圧スイッチング回路と減衰
調整器の回路アースが共通化されている構成であっても
よい。

【０１０８】上記の構成によれば、高電圧を高周波数で
スイッチングする定電圧スイッチング回路からのスイッ
チングノイズが、回路アースを経由して減衰調整器に入
り、上記定電圧スイッチング回路からの大電圧パルス信
号と共に減衰調整されて、デルタシグマ変調回路に帰還
されるので、高電圧を高周波数でスイッチングする定電
圧スイッチング回路からのスイッチングノイズの影響を
キャンセルできる。したがって、オーディオ性能を向上
することができる。

【０１０９】

【実施例】本発明におけるスイッチング増幅器のオーデ
ィオ性能について評価を行ったので説明する。

【０１１０】すなわち、本実施例においては、本実施の
形態のスイッチング増幅器１について、無入力信号時、
デルタシグマ変調回路４からの１ビット信号により、±
３２Ｖの定電圧をスイッチングし、ローパスフィルタ６
によりアナログ復調されて出力されるスイッチング増幅
器１の出力残留ノイズを、ＦＦＴ解析した。

【０１１１】なお、サンプリング周波数は５．６４４８
ＭＨｚであり、ローパスフィルタ６としてカットオフ周
波数１００ｋＨｚの４次バターワース型のものを用い、
ＦＦＴ解析は５０Ｈｚ〜９６ｋＨｚ帯域で行った。ま
た、バターワース型フィルタとは、一般的に信号通過域
のゲインが最も平坦になるフィルタで、遮断周波数にお
ける傾斜が小さいフィルタである。

【０１１２】その結果、図４に示すように、２０ｋＨｚ
以下の可聴帯域において、−９６ｄＢＶ以下のノイズフ
ロアが検出された。

【０１１３】これに対し、図５には従来のスイッチング
増幅器１００のノイズ性能を示す。従来のスイッチング
増幅器１００についても、本実施の形態のスイッチング
増幅器１と同様に、無入力信号時においてサンプリング
周波数５．６４４８ＭＨｚとし、デルタシグマ変調回路
４００からの１ビット信号により、±３２Ｖの定電圧を
スイッチングし、カットオフ周波数１００ｋＨｚで４次
バターワース型のローパスフィルタ６００によりアナロ
グ復調されて出力されるスイッチング増幅器１００の出
力残留ノイズを、５０Ｈｚ〜９６ｋＨｚ帯域でＦＦＴ解
析した。

【０１１４】その結果、図５に示すように、２０ｋＨｚ
以下の可聴帯域において、−８２ｄＢＶ以下のノイズフ
ロアが検出された。

【０１１５】すなわち、２０ｋＨｚ以下の可聴帯域内に
おいて、本実施の形態のスイッチング増幅器１により、
従来のスイッチング増幅器１００から残留ノイズが約１
５ｄＢ低減された。

【０１１６】

【発明の効果】本発明のスイッチング増幅器は、以上の
ように、上記デルタシグマ変調回路においてアナログ信
号を取り扱う回路を接地する第１のアースと、上記定電
圧スイッチング回路を接地する第２のアースとを備え、
上記第１のアースと上記第２のアースとは分離して接地
されているものである。

【０１１７】すなわち、第１のアースにより設定される
デルタシグマ変調回路内のアナログ回路における電位の
基準点と、第２のアースにより設定される定電圧スイッ
チング回路における電位の基準点とは、相互に独立した
ものとなっている。したがって、デルタシグマ変調回路
内のアナログ回路における電位の基準点は、スイッチン
グノイズにより変化しない。

【０１１８】それゆえ、スイッチングノイズの影響を低
減し、オーディオ性能を向上することができるスイッチ
ング増幅器を提供することができるという効果を奏す
る。

【０１１９】また、本発明のスイッチング増幅器は、以
上のように、上記構成のスイッチング増幅器において、
上記スイッチングパルスを減衰して上記デルタシグマ変
調回路に帰還させる減衰調整器と、上記スイッチングパ
ルスの高周波成分を除去するローパスフィルタとをさら
に備え、上記第２のアースは、上記デルタシグマ変調回
路においてデジタル信号を取り扱う回路と、上記減衰調
整器と、上記ローパスフィルタとに接続されるように分
岐しているものである。

【０１２０】すなわち、単一の第２のアースにより、定
電圧スイッチング回路と、デルタシグマ変調回路内のデ
ジタル回路と、減衰調整器と、ローパスフィルタとを接
地することができる。

【０１２１】それゆえ、上記構成のスイッチング増幅器
による効果に加えて、スイッチング増幅器の配線を簡略
化し、低コスト化を図ることができるという効果を奏す
る。

【０１２２】また、本発明のスイッチング増幅器は、以
上のように、上記構成のスイッチング増幅器において、
上記スイッチングパルスを減衰して上記デルタシグマ変
調回路に帰還させる減衰調整器と、上記減衰調整器を接
地する第３のアースとを備え、上記第２のアースと、上
記第３のアースとは分離して接地されているものであ
る。

【０１２３】すなわち、第２のアースにより設定される
定電圧スイッチング回路における電位の基準点と、第３
のアースにより設定される減衰調整器における電位の基
準点とは相互に独立したものとなる。

【０１２４】それゆえ、上記構成のスイッチング増幅器
による効果に加えて、スイッチングノイズが減衰調整器
に影響を与えることを防止することができるという効果
を奏する。

【０１２５】また、本発明のスイッチング増幅器は、以
上のように、上記構成のスイッチング増幅器において、
上記スイッチングパルスの高周波成分を除去するローパ
スフィルタと、上記ローパスフィルタを接地する第４の
アースとを備え、上記第２のアースと、上記第４のアー
スとは相互に分離して接地されているものである。

【０１２６】すなわち、第２のアースにより設定される
定電圧スイッチング回路における電位の基準点と、第４
のアースにより設定されるローパスフィルタにおける電
位の基準点とは相互に独立したものとなる。

【０１２７】それゆえ、上記構成のスイッチング増幅器
による効果に加えて、スイッチングノイズがローパスフ
ィルタに影響を与えることを防止することができるとい
う効果を奏する。

【０１２８】また、本発明のスイッチング増幅器は、以
上のように、上記構成のスイッチング増幅器において、
上記スイッチングパルスを減衰して上記デルタシグマ変
調回路にフィードバックする減衰調整器をさらに備え、
上記第２のアースは、上記減衰調整器に接続されるよう
に分岐しているものである。

【０１２９】すなわち、定電圧スイッチング回路からの
スイッチングノイズは、減衰調整器により減衰されてデ
ルタシグマ変調回路にフィードバックされる。

【０１３０】それゆえ、上記構成のスイッチング増幅器
による効果に加えて、スイッチングノイズがデルタシグ
マ変調回路に与える影響をさらに低減することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるスイッチング増幅器の実施の一
形態の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】本発明におけるスイッチング増幅器の他の実施
の形態の電気的構成を示すブロック図である。

【図３】本発明におけるスイッチング増幅器のさらに他
の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。

【図４】本発明におけるスイッチング増幅器のオーディ
オ性能を示すグラフである。

【図５】従来のスイッチング増幅器のオーディオ性能を
示すグラフである。

【図６】従来のスイッチング増幅器の電気的構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１スイッチング増幅器４デルタシグマ変調回路５定電圧スイッチング回路６ローパスフィルタ７減衰調整器１０アナログ回路用アース（第１のアース）１１デジタル回路用アース（第２のアース）１２デジタル回路用アース（第２のアース、第３の
アース、第４のアース）１４デジタル回路用アース（第２のアース）

フロントページの続きＦターム(参考） 5J064 AA02 BA03 BB07 BC06 BC11 BC16 BC19 BD01 5J091 AA02 AA41 AA66 CA36 CA41 FA16 HA39 KA01 KA23 KA26 KA42 KA53 KA59 MA11 SA05 TA01 TA03 5J092 AA02 AA41 AA66 CA36 CA41 FA16 HA39 KA01 KA23 KA26 KA42 KA53 KA59 MA11 SA05 TA01 TA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号をデルタシグマ変調して量子化さ
れたデジタル信号を出力するデルタシグマ変調回路と、
上記デジタル信号に基づいて電源電圧をスイッチングし
てスイッチングパルスを出力する定電圧スイッチング回
路とを備えているスイッチング増幅器において、上記デルタシグマ変調回路においてアナログ信号を取り
扱う回路を接地する第１のアースと、上記定電圧スイッチング回路を接地する第２のアースと
を備え、上記第１のアースと上記第２のアースとは分離して接地
されていることを特徴とするスイッチング増幅器。
【請求項２】上記スイッチングパルスを減衰して上記デ
ルタシグマ変調回路に帰還させる減衰調整器と、上記ス
イッチングパルスの高周波成分を除去するローパスフィ
ルタとをさらに備え、上記第２のアースは、上記デルタシグマ変調回路におい
てデジタル信号を取り扱う回路と、上記減衰調整器と、
上記ローパスフィルタとに接続されるように分岐してい
ることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング増幅
器。
【請求項３】上記スイッチングパルスを減衰して上記デ
ルタシグマ変調回路に帰還させる減衰調整器と、上記減衰調整器を接地する第３のアースとを備え、上記第２のアースと、上記第３のアースとは分離して接
地されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッ
チング増幅器。
【請求項４】上記スイッチングパルスの高周波成分を除
去するローパスフィルタと、上記ローパスフィルタを接地する第４のアースとを備
え、上記第２のアースと、上記第４のアースとは相互に分離
して接地されていることを特徴とする請求項１または３
に記載のスイッチング増幅器。
【請求項５】上記スイッチングパルスを減衰して上記デ
ルタシグマ変調回路にフィードバックする減衰調整器を
さらに備え、上記第２のアースは、上記減衰調整器に接続されるよう
に分岐していることを特徴とする請求項１に記載のスイ
ッチング増幅器。