JP2003032054A - 低ひずみ電力増幅方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相ノイズ及び内部システムのノイズを有効
的に最小限に抑えることにより低ひずみ増幅信号出力を
得る。 【解決手段】 電力スイッチングステージ１０の出力端
から出力された増幅出力信号から得られたフィードバッ
ク信号を、パルス幅変調信号発生器１７からの入力パル
ス幅変調信号又は電力スイッチングステージ１０の入力
端での補正パルス幅変調信号と比較して、誤差信号を生
じさせ、入力パルス幅変調信号の個々のパルスを、それ
らの中心が補正パルス幅変調信号の対応するパルスの中
心に対して所定の時間差を形成するように調整するとと
もに、誤差信号に応じてそれぞれのパルス幅を調節する
ことにより補正し、補正したパルス幅変調信号が電力ス
イッチングステージ１０の入力端へ送信されるように構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低ひずみ電力増幅
方法及びそのシステムに関し、特に、非対称移相による
位相ノイズ及び内部システムにおけるノイズの影響を最
小限にすることができる電力増幅方法及びシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のデジタル電力増幅器は、電力スイ
ッチ回路により入力信号が増幅される。この電力スイッ
チ回路としては、ハーフブリッジスイッチ回路とＨ−ブ
リッジスイッチ回路とが一般的に用いられる。この際、
通常、トランジスタが論理演算を行うスイッチ素子とし
て使われる。

【０００３】このトランジスタが理想のスイッチ素子で
あれば、デジタル電力増幅器のパルス幅変調（ＰＷＭ）
入力信号は、電力スイッチ回路のスイッチ素子により切
り換えられ、実際に増幅される。そして、ローパスフィ
ルタを用いて高周波成分が取り除かれ、デジタル電力増
幅器の出力端で完全な低周波増幅信号が得られる。

【０００４】しかし、現実には、デジタル電力増幅器の
電源において、しばしばリプルのような違うタイプのノ
イズが生じることにより、前記回路では完全な低周波増
幅信号は実現されない。しかも、スイッチ素子は、信号
増幅中にＯＮとＯＦＦの状態を交互に変換させる必要が
あるが、トランジスタがスイッチ素子として理想的な素
子ではないため、前記ＯＮとＯＦＦの変換サイクルが完
全にマッチしないことが頻繁にある。さらに、デジタル
電力増幅器は、負荷特性によってもノイズが生じるな
ど、増幅出力信号に著しいひずみが生じるのを防止でき
ない。

【０００５】このような原因により生じたノイズを取り
除く手段としては、パルスエッジ遅延手段がある。例え
ば、ＰＣＴ国際公報第ＷＯ９８／４４６２６号に開示さ
れている補正装置、電力スイッチ装置及び誤差プロセッ
サを備えたデジタル電力増幅器がある。

【０００６】補正装置は、前記電力スイッチ装置と前記
誤差プロセッサに接続されており、パルス変調入力信号
を受信すると、前記誤差プロセッサからの誤差信号に合
わせて、パルス変調入力信号のパルスのエッジを遅延さ
せるものである。この補正装置では、パルス幅の一致調
整後、前記補正装置から補正したパルス変調信号を前記
電力スイッチ装置へ送り、該電力スイッチ装置にて補正
パルス変調信号が増幅され、出力信号が生じる。そし
て、前記出力信号は、前記誤差プロセッサにフィードバ
ックされ、前記パルス変調入力信号と比較されて新たな
誤差信号が発生する。その後、その新しい誤差信号が補
正装置へ送信され、パルス変調入力信号における続くパ
ルスの幅を調整するように構成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成のパルスエッジ遅延手段では、パルス変調入力信号の
パルス幅は、誤差信号に応じて調整されるため、デジタ
ル電力増幅器における内部システムのノイズを取り除く
ことはできるが、位相ノイズを発生させることがある。
この位相ノイズはハーモニックノイズであり、このノイ
ズによって、パルス変調入力信号のパルスの中心と補正
パルス変調信号の対応するパルスの中心との間に、不規
則な時間差が発生するという問題がある。

【０００８】そこで、本発明では、位相ノイズ及び内部
システムのノイズを有効的に最小限に抑えることにより
低ひずみ増幅信号出力が得られる低ひずみ電力増幅方法
及びシステムを提供することを課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の低ひずみ電力増幅方法は、電力スイッチン
グステージの出力端から出力された増幅出力信号から得
られたフィードバック信号を、パルス幅変調信号発生器
からの入力パルス幅変調信号又は電力スイッチングステ
ージの入力端での補正パルス幅変調信号と比較して、誤
差信号を生じさせ、パルス幅変調信号発生器からの入力
パルス幅変調信号の各パルスの位相を調整し、前記入力
パルス幅変調信号のパルスの中心と所定の時間差を形成
させるとともに、前記誤差信号に合わせてそれぞれのパ
ルスの幅を調整するように補正し、補正したパルス幅変
調信号が電力スイッチングステージの入力端へ送信され
るように構成される。

【００１０】前記低ひずみ電力増幅方法では、前記時間
差は、予め設定された前記入力パルス幅変調信号の最大
幅の半分より大きいように調整されることが好ましい。

【００１１】また、前記方法を適用した本発明の低ひず
み電力増幅システムは、入力パルス幅変調信号を発生す
るためのパルス幅変調信号発生器と、補正パルス幅変調
信号を受信する入力端と、増幅出力信号を送信する出力
端とを有する電力スイッチングステージと、前記電力ス
イッチングステージの出力端と接続され該電力スイッチ
ングステージの出力端からの増幅出力信号よりフィード
バック信号を生じさせるフィードバック信号発生器と、
該フィードバック信号発生器及びパルス幅変調信号発生
器又は電力スイッチングステージの入力端と接続され前
記フィードバック信号を入力パルス幅変調信号又は補正
パルス幅変調信号と比較して差分信号を生じさせるコン
パレータと、該コンパレータと接続され高周波成分を取
り除くよう差分信号を処理し誤差信号を得るプロセッサ
とを有する誤差信号発生器と、前記パルス幅変調信号発
生器、前記プロセッサ及び電力スイッチングステージの
入力端と接続され、前記入力パルス幅変調信号の個々の
パルスを、それらの中心が前記補正パルス幅変調信号の
対応するパルスの中心に対して所定の時間差を形成する
ように調整するとともに、前記誤差信号に応じてそれぞ
れのパルス幅を調節することにより補正し、補正したパ
ルス変調信号を前記電力スイッチングステージの入力端
へ送信する補正装置とからなる。

【００１２】低ひずみ電力増幅システムでは、前記時間
差は、予め設定された前記入力パルス幅変調信号の最大
幅の半分より大きいように調整されることが好ましい。

【００１３】また、前記フィードバック信号発生器は縮
尺ユニットからなり、増幅出力信号のスケールを縮小し
てフィードバック信号を発生させることが好ましい。

【００１４】さらに、前記プロセッサは、前記フィード
バック信号発生器に接続されたローパスフィルタと、前
記ローパスフィルタ及び前記補正装置に接続されたサン
プルホールド回路とを備えてなることが好ましい。

【００１５】又は、前記プロセッサは、前記フィードバ
ック信号発生器に接続されたローパスフィルタと、前記
ローパスフィルタに接続されたオーバサンプリング回路
と、前記オーバサンプリング回路及び前記補正装置に接
続されたデシメータとを備えてなることが好ましい。

【００１６】前記構成によれば、パルス幅変調信号発生
器からの入力パルス幅変調信号におけるパルスの位相及
び幅を調整することにより、従来のパルスエッジ遅延手
段では発生していた位相ノイズを取り除くことができ
る。特に、入力パルス幅変調信号のパルスの位相を調整
することにより、前記入力パルス幅変調信号のパルスの
中心と所定の時間差を形成する。また、電力スイッチン
グステージからの増幅出力信号を、入力パルス幅変調信
号又は補正パルス変調信号と比較して誤差信号を形成
し、その誤差信号に合わせて前記入力パルス幅変調信号
のパルスの幅を調整する。従って、本発明の電力増幅シ
ステムでは、電力スイッチングステージによって増幅し
た低ひずみ増幅出力信号が得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
係る低ひずみ電力増幅システムを示す。この電力増幅シ
ステムは、入力パルス幅変調信号における低周波成分
（ｘ）を受け取る入力端と、増幅器利得Ｋｐを有する電
力スイッチングステージ１０を介して増幅出力信号
（ｙ）が得られる出力端とを有する。

【００１８】なお、この種のシステムでは、前記電力ス
イッチングステージ１０にはノイズ信号Ｎが入りこむ。
ここで、このノイズ信号Ｎは、通常２つのノイズ成分が
含まれている。その１つは、前記電力スイッチングステ
ージ１０の非線形及び非理想動作、負荷特性、電源によ
るリプルの発生などに帰せられる。もう１つのノイズ成
分は、他の因子、例えば非整合、入力パルス幅変調信号
のジッタ、電力増幅システムの他の成分の内部素子の非
理想動作が電力スイッチングステージ１０によって増幅
されることなどに帰せられる。

【００１９】そこで、本実施形態の電力増幅システム
は、前記入力端と出力端との間に、縮尺ユニット１２か
ら構成されたフィードバック信号発生器、コンパレータ
１３及びプロセッサ１４を組合わせて構成する誤差信号
発生器を備えている。また、移相装置１１、制御信号発
生器１５、及び幅調整ユニット１６からなる補正装置を
備えている。

【００２０】前記誤差信号発生器を構成する縮尺ユニッ
ト１２は、電力スイッチングステージ１０の出力端に接
続され、所定の縮尺係数Ｋによって増幅出力信号ｙのス
ケールを縮小してフィードバック信号を発生させるもの
である。

【００２１】前記コンパレータ１３は、低周波成分ｘ及
び縮尺ユニット１２からフィードバック信号を受け取
り、これら低周波成分ｘとフィードバック信号とから差
分信号を発生させるものである。

【００２２】ここで、前記フィードバック信号は、電力
スイッチングステージ１０により増幅されているため、
複雑なノイズ成分が含まれている。また、前記差分信号
は、低周波成分ｘとフィードバック信号との差によるた
め、広帯域のアナログノイズ信号が含まれている。

【００２３】前記プロセッサ１４は、全伝達関数Ｈ
（Ｗ）を備え、前記差分信号を処理して高周波成分を取
り除くものである。具体的には、このプロセッサ１４
は、図２に示すように、ローパスフィルタ１４１とサン
プルホールド（Ｓ／Ｈ）回路１４２とを備えている。そ
して、前記コンパレータ１３から前記差分信号がローパ
スフィルタ１４１へ送信され、ローパスフィルタ１４１
によりろ波された信号がサンプルホールド回路１４２へ
送信される。これにより、前記プロセッサ１４から低周
波誤差信号が得られる。

【００２４】なお、前記低周波誤差信号を電力増幅シス
テムが低周波信号の増幅に使えるようにするには、ロー
パスフィルタ１４１の遮断周波数をある程度低減しなけ
ればならない。オーディオ信号の場合、遮断周波数は約
２２ｋＨｚである。これにより、高周波信号が取り除か
れると共に、低周波信号のみを残すことができる。一
方、ローパスフィルタ１４１のバンド幅を大きく広げる
と、エイリアシングの発生を避けるため、サンプルホー
ルド回路１４２のサンプリング周波数も相対的に高くし
なければならない。しかしながら、そのような低域遮断
周波数をもったローパスフィルタ１４１は、構造が複雑
で、高価である。

【００２５】そのため、前記プロセッサ１４は、図３に
示すように、高域遮断周波数をもっているローパスフィ
ルタ１４３、オーバサンプリング回路１４４、及びデシ
メータ（decimator)１４５からなる一連の等価回路によ
って構成してもよい。前記ローパスフィルタ１４３は、
差分信号から高周波成分を取り除くものである。前記オ
ーバサンプリング回路１４４は、不連続信号処理機能を
備え、正の整数であるオーバサンプリング率Ｍによって
ローパスフィルタ１４３がろ波した出力をサンプリング
するものである。前記デシメータ１４５は、オーバサン
プリング回路１４４の出力において、Ｍ個毎に１つだけ
サンプリング信号を誤差信号として取り出して標本化す
るものである。これにより、前記プロセッサ１４から低
周波誤差信号が得られる。

【００２６】前記補正装置を構成する移相装置１１は、
低周波成分ｘを受信すると、所定の時間差Δｍａｘが生
じるように移相させ、移相したパルス幅変調信号（移相
パルス幅変調信号）を出力するものである。

【００２７】前記制御信号発生器１５は、プロセッサ１
４からの誤差信号を対応する制御信号とするものであ
る。この制御信号発生器１５は、所定の比例係数Ｋｃで
誤差信号を縮尺できる。

【００２８】前記幅調整ユニット１６は、移相装置１１
からの移相パルス幅変調信号のパルスの幅を調整して補
正したパルス幅変調信号（補正パルス幅変調信号）を電
力スイッチングステージ１０の入力端へ送信するもので
ある。

【００２９】前記構成の補正装置は、図４の入力パルス
幅変調信号のパルスにおける位相及び幅を調整する際の
タイミングチャートに示すように動作する。ここで、図
４中、（Ａ）は入力パルス幅変調信号のパルス、（Ｂ）
は移相パルス幅変調信号のパルス、（Ｃ）は補正パルス
幅変調信号のパルスを示す。一連の入力パルス幅変調信
号（Ａ）には、第１、第２及び第３のパルスが示されて
いる。移相パルス幅変調信号（Ｂ）は入力パルス幅変調
信号（Ａ）のパルスに対して移相され、入力パルス幅変
調信号（Ａ）の中心と移相パルス幅変調信号（Ｂ）の対
応するパルスの中心とには、所定の時間差Δｍａｘが形
成されている。移相により形成される前記時間差Δｍａ
ｘは、予め設定された入力パルス幅変調信号（Ａ）の最
大幅の半分より大きいように調整される。補正パルス幅
変調信号（Ｃ）は、前記移相パルス幅変調信号（Ｂ）の
幅をプロセッサ１４からの誤差信号に合わせてパルス前
縁及び後縁を調整することによって得られ、電力スイッ
チングステージ１０の入力端へ出力される。前記入力パ
ルス幅変調信号（Ａ）の個々のパルスは、それらの中心
が補正パルス幅変調信号（Ｃ）の対応するパルスの中心
に対して所定の時間差Δｍａｘを形成するように調整さ
れている。

【００３０】特に、補正パルス幅変調信号（Ｃ）におけ
る２番目のパルスのように、誤差信号が負値である場
合、対応する分だけパルスの幅を広くする。一方、補正
パルス幅変調信号（Ｃ）における１番目と３番目のパル
スのように、誤差信号が正値である場合、対応する分だ
けパルスの幅を狭くする。このように、入力パルス幅変
調信号（Ａ）のパルスの位相と幅を調整することによ
り、パルスエッジ遅延手段による位相ノイズを取り除く
ことができると共に、本発明の電力増幅システムにおけ
る内部システムの影響を最小限に減らすことができる。

【００３１】なお、前記制御信号発生器１５におけるフ
ーリエ変換関数の比例係数Ｋｃは、誤差信号により補正
パルス幅変調信号と入力パルス幅変調信号との差分を割
り算して得られる。ここで、第１実施形態のハーフブリ
ッジ及びＨ−ブリッジの電力増幅システムにおいて、フ
ーリエ変換関数の比例係数Ｋｃを求める方法を図５
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。なお、図５
（Ａ）は、プロセッサ１４によって１つの誤差信号が１
秒毎にサンプリングされる例を示し、図５（Ｂ）は、低
周波成分のみが取り上げられる例を示す。図５（Ａ）の
信号のフーリエ変換は、図５（Ｂ）に示す信号と同じで
ある。これらの関係を以下の式（１）に示す。

【００３２】

【式１】

【００３３】また、図５（Ｃ）は、第１実施形態のハー
フブリッジ型電力増幅システムにおける補正パルス幅変
調信号と入力パルス幅変調信号との間の差分を示す。こ
のフーリエ変換は以下の式（２）のように表せる。

【００３４】

【式２】

【００３５】そして、これらの式（１）及び式（２）に
より、第１実施形態のハーフブリッジ型の電力増幅シス
テムの比例係数Ｋｃは以下の式（３）のように表せる。

【００３６】

【式３】

【００３７】さらに、図５（Ｄ）は、第１実施形態のＨ
−ブリッジ型の電力増幅システムにおける補正パルス幅
変調信号と入力パルス幅変調信号との間の差分を示す。
このフーリエ変換は以下の式（４）のように表せる。

【００３８】

【式４】

【００３９】そして、式（１）及び式（４）によって、
第１実施形態のＨ−ブリッジ型の電力増幅システムの比
例係数Ｋｃは以下の式（５）のように表せる。

【００４０】

【式５】

【００４１】前記式（３）及び式（５）により明らかな
ように、周波数ｆが比較的低い場合には、比例係数Ｋｃ
は一定になる。

【００４２】前記比例係数Ｋｃと縮尺係数Ｋの値は、信
号変換関数ＳＴＦ及び電力増幅システムのノイズ変換関
数ＮＴＦに合わせて選ばれる。そして、ＳＴＦ値が高け
れば、増幅出力信号ｙが相対的に大きくなる。また、Ｎ
ＴＦ値が低ければ、電力増幅システムのノイズ抑制能力
が相対的に向上する。

【００４３】第１実施形態の電力増幅システムにおい
て、増幅出力信号ｙは以下の式（６）のように表せる。

【００４４】

【式６】

【００４５】また、第１実施形態の電力増幅システムの
ＳＴＦは、以下の式（７）のように表せる。

【００４６】

【式７】

【００４７】さらに、第１実施形態の電力増幅システム
のＮＴＦは、以下の式（８）のように表せる。

【００４８】

【式８】

【００４９】前記式（７）より明らかなように、縮尺係
数Ｋが大きいときには、ＳＴＦ値が相対的に高くなる
が、式（８）のように、縮尺係数Ｋの増加はＮＴＦ値を
も相対的に大きくなる方へ導く。そのため、比例係数Ｋ
ｃは、縮尺係数Ｋが増加されるときに望ましくないＮＴ
Ｆ値の増加を制御することに用いられる。

【００５０】次に、第１実施形態の低ひずみ電力増幅シ
ステムにおけるハーフブリッジ型の回路について具体的
に説明する。このハーフブリッジ型の電力増幅システム
は、図６に示すように、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号発
生器１７、電力スイッチングステージ１０、誤差信号発
生器１８、及び補正装置１９を備えている。

【００５１】前記ＰＷＭ信号発生器１７は、アナログ又
はデジタル信号の入力信号を入力パルス幅変調信号に変
換するものである。

【００５２】前記誤差信号発生器１８は、前記電力スイ
ッチングステージ１０の出力端と接続されるもので、増
幅出力信号を受ける縮尺ユニット１２からなるフィード
バック信号発生器と、縮尺ユニット１２からのフィード
バック信号を入力パルス幅変調信号と比較する減算器で
あるコンパレータ１３と、図２に示すプロセッサ１４と
からなる。ここで、プロセッサ１４におけるサンプルホ
ールド回路１４２は、ＰＷＭ信号発生器１７からクロッ
ク入力ＣＬＫを受信するようになっている。

【００５３】前記補正装置１９は、前記ＰＷＭ信号発生
器１７から入力パルス幅変調信号、及び誤差信号発生器
１８から誤差信号を受信する。具体的には、図７に示す
ように、この補正装置１９は、移相装置１１と、制御信
号発生器１５と、幅調整ユニット１６とを有する。前記
移相装置１１は、入力パルス幅変調信号により移相させ
たパルス幅変調信号を発生させるものである。前記制御
信号発生器１５は、誤差信号発生器１８からの誤差信号
を演算し、対応する制御信号を発生させるものである。
前記幅調整ユニット１６は、誤差信号を演算して発生さ
せた制御信号発生器１５からの制御信号に合わせて移相
装置１１からの移相パルス幅変調信号を調整するもので
ある。

【００５４】なお、ハーフブリッジ型電力増幅システム
の電力スイッチングステージ１０は、チャンネル入力信
号Ｒ−ｕ、Ｒ−ｄを要するため、補正装置１９は、２つ
のチャンネル入力信号Ｒ−ｕ、Ｒ−ｄを生成しなければ
ならない。そのため、本実施形態では、図示のように、
幅調整ユニット１６と電力スイッチングステージ１０と
の間に、チャンネル信号発生器１６１が配置されてい
る。なお、幅調整ユニット１６の出力は、チャンネル入
力信号Ｒ−ｕとする。そして、チャンネル信号発生器１
６１により、１つの信号から幅調整ユニット１６の出力
を差し引いたチャンネル入力信号Ｒ−ｄが発生される。

【００５５】次に、第１実施形態の低ひずみ電力増幅シ
ステムにおけるＨ−ブリッジ型の回路について具体的に
説明する。このＨ−ブリッジ型の電力増幅システムは、
図８に示すように、ＰＷＭ信号発生器１７’と、電力ス
イッチングステージ１０’と、誤差信号発生器１８’
と、補正装置１９’とから構成される。

【００５６】前記ＰＷＭ信号発生器１７’は、アナログ
又はデジタル信号である入力信号をチャンネル信号ＣＨ
−Ｒ、ＣＨ−Ｌを含む入力パルス幅変調信号に変換する
ものである。前記入力信号としては、例えばパルス符号
変調（ＰＣＭ）信号は、＋ＰＣＭチャンネル信号と−Ｐ
ＣＭチャンネル信号に、例えば−１の係数で＋ＰＣＭチ
ャンネル信号に乗じて−ＰＣＭチャンネル信号を得る処
理を行う。これら＋ＰＣＭ及び−ＰＣＭチャンネル信号
は、のこぎり状の波形を用いて比較及び変調処理をそれ
ぞれ行われ、チャンネル信号ＣＨ−Ｒ、ＣＨ−Ｌそれぞ
れが得られる。

【００５７】前記誤差信号発生器１８’は、図６に示す
ハーフブリッジ型と異なり、ＰＷＭ信号発生器１７’か
らチャンネル信号ＣＨ−Ｒ及びＣＨ−Ｌを受けて、第１
の差分を生ずる第１の減算器１３１と、該第１の差分と
縮尺ユニット１２からフィードバック信号を受取り第２
の差分を生ずる第２の減算器１３２とを備えている。そ
して、第２の差分は、プロセッサ１４によって演算さ
れ、所望の誤差信号を発生させ、前記プロセッサ１４を
介して補正装置１９’へ送信される。

【００５８】前記補正装置１９’は、図７に示す回路と
同一のものを一対備えたものである。これらの回路は、
ＰＷＭ信号発生器１７’からのチャンネル信号ＣＨ−Ｒ
及びＣＨ−Ｌを、それぞれ誤差信号発生器１８’からの
前記信号とは逆極性の誤差信号によって処理し、所望の
チャンネル入力信号Ｒ−ｕ、Ｒ−ｄ、Ｌ−ｕ及びＬ−ｄ
を生成し、電力スイッチングステージ１０’へ送信す
る。

【００５９】なお、図６に示すハーフブリッジ型及び図
８に示すＨ−ブリッジ型の電力増幅システムにおける補
正装置は、パルス幅の調整が位相を調整してから行われ
るようにしたが、位相を調整する前にパルス幅を調整し
たり、位相を調整すると同時にパルス幅の調整を行うよ
うにしても同様の効果が得られる。

【００６０】また、この実施形態において、前記補正装
置は実行型のランプ発生器を適用してもよい。このラン
プ発生器は、入力パルス幅変調信号のパルスの前縁及び
後縁を検出し、ランプ出力を発生させる。このランプ出
力は、誤差信号がゼロのときに選択された移相Δｍａｘ
に対応する中間点を有する。そして、入力パルス幅変調
信号のパルスの前縁を調整するとき、誤差信号が負であ
れば、ランプ出力の下部が選ばれるが、誤差信号が正で
あれば、ランプ出力の上部が選ばれる。逆に、入力パル
ス幅変調信号のパルスの前縁を調整するとき、誤差信号
が正であれば、ランプ出力の上部が選ばれるが、誤差信
号が負であれば、ランプ出力の下部が選ばれる。

【００６１】このように、入力パルス幅変調信号のパル
スの前後縁が調整されることにより、所望の移相を導入
する方法を除き、補正信号の大きさ及び極性に合わせて
前記入力パルス幅変調信号のパルスを広くしたり狭くし
たりすることができる。

【００６２】なお、ランプ出力の安定性は周囲の温度条
件により変動しやすいため、該ランプ発生器の動作不安
定がひずみをもらたす。したがって、本発明の電力増幅
システムにおける補正装置は、その欠点を解消するた
め、温度補償回路を取入れることが好ましい。

【００６３】前記温度補償回路は、ランプ出力の勾配で
の温度依存影響を監視することができる。そして、制御
信号発生器を可変利得増幅器に使用すれば、前記検出さ
れた温度依存影響に従って比例係数Ｋｃを調整すること
ができ、該ランプ発生器の動作不安定によるひずみの作
用を最小限に抑制することができる。

【００６４】図９は本発明の第２実施形態に係る低ひず
み電力増幅システムを示す。この第２実施形態では、コ
ンパレータ１３で増幅出力信号ｙを補正パルス幅変調信
号と比較して電力スイッチングステージ１０の入力端へ
送信する点で第１実施形態と相違している。

【００６５】この電力増幅システムの増幅出力信号ｙ
は、以下の式（９）のように表せる。

【００６６】

【式９】

【００６７】また、この電力増幅システムにおけるＳＴ
Ｆは、以下の式（１０）のように表せる。

【００６８】

【式１０】

【００６９】さらに、Ｎ_２ＴＦは、電力スイッチングス
テージ１０の内部ノイズにおけるノイズ変換関数で、以
下の式（１１）のように表せる。

【００７０】

【式１１】

【００７１】さらにまた、Ｎ_１ＴＦは、電力スイッチン
グステージ１０の外部ノイズにおけるノイズ変換関数
で、以下の式（１２）のように表せる。

【００７２】

【式１２】

【００７３】なお、Ｋ、Ｋｃ及びＫｐの定義は、第１実
施形態と同様である。

【００７４】図１０は、第２実施形態におけるハーフブ
リッジ型電力増幅システムを示す回路図である。この第
２実施形態では、誤差信号発生器１８のコンパレータ１
３’は、チャンネル入力信号Ｒ−ｕを、縮尺ユニット１
２からのフィードバック信号と比較するようにした点
で、図６に示す第１実施形態と相違する。なお、コンパ
レータ１３’は、チャンネル入力信号Ｒ−ｄを、縮尺ユ
ニット１２からのフィードバック信号と比較してもよ
い。

【００７５】図１１は、第２実施形態におけるＨ−ブリ
ッジ型電力増幅システムを示す回路図である。この第２
実施形態のＨ−ブリッジ型電力増幅システムでは、第１
の減算器１３１’は、チャンネル入力信号Ｒ−ｕとＬ−
ｕとの間の差分を得ている点で、図８に示す第１実施形
態と相違している。なお、チャンネル入力信号Ｒ−ｄと
Ｌ−ｄとの間の差分を得るようにしてもよい。

【００７６】ここで、図１２に示すように、誤差信号が
ＰＷＭ信号発生器からのＰＷＭクロックに同期化され、
誤差信号の一番目のパルスａを入力パルス幅変調信号の
１番目のパルスｐ１の制御に用いる場合、対応する補正
パルス幅変調信号のパルス幅は誤差信号の２番目のパル
スｂまでに跨がることになる。そのため、１番目のパル
スｐ１の後縁部分は、誤差信号の２番目のパルスｂにし
たがって正確な調節が受けられなくなる。

【００７７】前記問題を解決するため、本実施形態で
は、図１３に示すように、適切な遅れδをＰＷＭクロッ
クに導入させることで誤差信号に相対的な遅れを生じさ
せている。この遅れδは、入力パルス幅変調信号の変調
指数の半分より大きくないものが選ばれる。例えば、１
番目のパルスｐ１の変調指数が０．５であれば、前記遅
れδは０．２５より大きくならないようにしなければな
らない。この遅れδをＰＷＭクロックに導入することに
より、前記補正パルス幅変調信号パルスが誤差信号パル
スによって正確に制御される。

【００７８】なお、本発明の低ひずみ電力増幅方法及び
そのシステムは前記実施形態の構成に限定されず、種々
の変形が可能である。

【００７９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の低ひずみ電力増幅方法及びそのシステムでは、パルス
幅変調信号発生器からの入力パルス幅変調信号における
パルスの位相及び幅を調整することにより、従来のパル
スエッジ遅延手段では発生していた位相ノイズを取り除
くことができる。

【００８０】特に、入力パルス幅変調信号のパルスの位
相を調整することにより、前記入力パルス幅変調信号の
パルスの中心と所定の時間差を形成する。また、電力ス
イッチングステージからの増幅出力信号を、入力パルス
幅変調信号又は補正パルス変調信号と比較して誤差信号
を形成し、その誤差信号に合わせて前記入力パルス幅変
調信号のパルスの幅を調整する。従って、本発明の電力
増幅システムでは、電力スイッチングステージによって
増幅した低ひずみ増幅出力信号が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る低ひずみ電力増
幅システムの低周波モデルを概略構成図である。

【図２】 図１のプロセッサを示すブロック図である。

【図３】 図２の変形例を示すブロック図である。

【図４】 図１の補正装置の動作のタイミングチャート
である。

【図５】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）はハーフブ
リッジ型及びＨブリッジ型の電力増幅システムにおいて
フーリエ変換関数の比例係数Ｋｃを求める方法を説明す
るためのグラフである。

【図６】 第１実施形態のハーフブリッジ型の電力増幅
システムを示す回路図である。

【図７】 図６の電力増幅システムの補正装置を示す回
路図である。

【図８】 第１実施形態のＨ−ブリッジ型の電力増幅シ
ステムを示す回路図である。

【図９】 本発明の第２実施形態に係る低ひずみ電力増
幅システムの低周波モデルを示す概略構成図である。

【図１０】 第２実施形態のハーフブリッジ型の電力増
幅システムを示す回路図である。

【図１１】 第２実施形態のＨ−ブリッジ型の電力増幅
システムを示す回路図である。

【図１２】 誤差信号がパルス幅変調信号発生器からの
クロックに同期化されて電力増幅システムが正確に作動
しないときのタイミングチャートである。

【図１３】 適切な遅れを信号発生器に導入させること
で電力増幅信号を正確に動作させるタイミングチャート
である。

【符号の説明】

１０…電力スイッチングステージ １１…移相装置 １２…縮尺ユニット １３…コンパレータ １４…プロセッサ １４１…ローパスフィルタ １４２…サンプルホールド回路 １４３…ローパスフィルタ １４４…オーバサンプリング回路 １４５…デシメータ １５…制御信号発生器 １６…幅調整ユニット １６１…チャンネル信号発生器 １７…ＰＷＭ信号発生器 １８…誤差信号発生器 １９…補正装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力スイッチングステージの出力端から
   出力された増幅出力信号から得られたフィードバック信
   号を、パルス幅変調信号発生器からの入力パルス幅変調
   信号又は電力スイッチングステージの入力端での補正パ
   ルス幅変調信号と比較して、誤差信号を生じさせ、 前記入力パルス幅変調信号の個々のパルスを、それらの
   中心が前記補正パルス幅変調信号の対応するパルスの中
   心に対して所定の時間差を形成するように調整するとと
   もに、前記誤差信号に応じてそれぞれのパルス幅を調節
   することにより補正し、補正したパルス幅変調信号が電
   力スイッチングステージの入力端へ送信されるように構
   成されることを特徴とする低ひずみ電力増幅方法。
2. 【請求項２】 前記時間差は、予め設定された前記入力
   パルス幅変調信号の最大幅の半分より大きいように調整
   されることを特徴とする請求項１に記載の低ひずみ電力
   増幅方法。
3. 【請求項３】 入力パルス幅変調信号を発生するための
   パルス幅変調信号発生器と、 補正パルス幅変調信号を受信する入力端と、増幅出力信
   号を送信する出力端とを有する電力スイッチングステー
   ジと、 前記電力スイッチングステージの出力端と接続され該電
   力スイッチングステージの出力端からの増幅出力信号よ
   りフィードバック信号を生じさせるフィードバック信号
   発生器と、該フィードバック信号発生器及びパルス幅変
   調信号発生器又は電力スイッチングステージの入力端と
   接続され前記フィードバック信号を入力パルス幅変調信
   号又は補正パルス幅変調信号と比較して差分信号を生じ
   させるコンパレータと、該コンパレータと接続され高周
   波成分を取り除くよう差分信号を処理し誤差信号を得る
   プロセッサとを有する誤差信号発生器と、 前記パルス幅変調信号発生器、前記プロセッサ及び電力
   スイッチングステージの入力端と接続され、前記入力パ
   ルス幅変調信号の個々のパルスを、それらの中心が前記
   補正パルス幅変調信号の対応するパルスの中心に対して
   所定の時間差を形成するように調整するとともに、前記
   誤差信号に応じてそれぞれのパルス幅を調節することに
   より補正し、補正したパルス変調信号を前記電力スイッ
   チングステージの入力端へ送信する補正装置とからなる
   ことを特徴とする低ひずみ電力増幅システム。
4. 【請求項４】 前記時間差は、予め設定された前記入力
   パルス幅変調信号の最大幅の半分より大きいように調整
   されることを特徴とする請求項３に記載の低ひずみ電力
   増幅システム。
5. 【請求項５】 前記フィードバック信号発生器は縮尺ユ
   ニットからなり、増幅出力信号のスケールを縮小してフ
   ィードバック信号を発生させることを特徴とする請求項
   ３又は請求項４に記載の低ひずみ電力増幅システム。
6. 【請求項６】 前記プロセッサは、 前記フィードバック信号発生器に接続されたローパスフ
   ィルタと、 前記ローパスフィルタ及び前記補正装置に接続されたサ
   ンプルホールド回路とを備えてなることを特徴とする請
   求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の低ひずみ電
   力増幅システム。
7. 【請求項７】 前記プロセッサは、 前記フィードバック信号発生器に接続されたローパスフ
   ィルタと、 前記ローパスフィルタに接続されたオーバサンプリング
   回路と、 前記オーバサンプリング回路及び前記補正装置に接続さ
   れたデシメータとを備えてなることを特徴とする請求項
   ３乃至請求項５のいずれか１項に記載の低ひずみ電力増
   幅システム。