JP2003273671A - アナログ型pwm信号生成回路 - Google Patents

アナログ型pwm信号生成回路

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JP2003273671A
JP2003273671A JP2002074873A JP2002074873A JP2003273671A JP 2003273671 A JP2003273671 A JP 2003273671A JP 2002074873 A JP2002074873 A JP 2002074873A JP 2002074873 A JP2002074873 A JP 2002074873A JP 2003273671 A JP2003273671 A JP 2003273671A
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JP
Japan
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amplitude level
signal
offset
reference wave
circuit
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JP2002074873A
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Motoichiro Kikuchi
素一郎 菊地
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度なPWM信号を生成するアナログ型P
WM信号生成回路を得る。 【解決手段】 振幅レベル検出器1により検出された振
幅レベルに応じて基準波信号発生器2から発生された基
準波信号の振幅レベルを調整する振幅レベル調整器3
と、アナログ入力信号と振幅レベル調整器3により振幅
レベルが調整された基準波信号との比較に応じたPWM
信号を生成するコンパレータ4と、振幅レベル検出器1
により検出された振幅レベルに応じてコンパレータ4に
より生成されたPWM信号の振幅レベルを一定のゲイン
に調整する振幅レベル調整器5とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、オーディオ用D
級アンプ(デジタルアンプを含む)等で必要となるPW
M信号を生成するアナログ型PWM信号生成回路に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のデジタル型PWM信号生成
回路を示すブロック図、図6は従来のアナログ型PWM
信号生成回路を示すブロック図、図7はアナログ型PW
M信号生成回路の要部波形を示す波形図、図8は基準波
信号発生器の詳細を示す回路図、図9は基準波信号発生
器により生成される三角波を示す波形図、図10は従来
のアナログ型PWM信号生成回路の課題を示す波形図で
ある。
【0003】次に動作について説明する。従来、オーデ
ィオ用D級アンプに必要なPWM信号を得る手段として
は、ΣΔ変調器を用いる純デジタル的な手法と、入力信
号を三角波や鋸波等の基準波信号と一緒に、コンパレー
タ(比較器)に入力することでPWM信号を得るアナロ
グ的な手法とが存在している。デジタル的な手法として
は、図5に示したように、PCM信号を入力として、イ
ンターポレーションフィルタ、ΣΔ変調器を経由する、
所謂、オーディオ用D/Aに則したやり方であり、回路
構成も非常に大きくなるため、今回の対象ではない。ア
ナログ的な手法としては、図6、図7に示したように、
アナログ入力信号と基準波信号とをコンパレータにより
比較してPWM信号を得るものであり、構成要素が基準
波信号発生器(三角波、鋸波等の発生器)とコンパレー
タのみであるので、回路規模を非常に小さくすることが
できる利点がある。しかしながら、基準波信号発生器の
回路構成は、図8に示したように、CR積分器により構
成され、この基準波信号発生器の精度は、そのCR積分
器等の受動素子によって決まるため、図9に示したよう
に、方形波から完全な直線性(リニアリティ)を得るこ
とが難しい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のアナログ型PW
M信号生成回路は以上のように構成されているので、オ
ーディオ信号のようにダイナミックレンジの広い信号で
は、アナログ入力信号が微小で基準波信号(三角波等)
との振幅レベルが著しく異なる時が有り、完全な直線性
を有していない基準波信号では、PWM信号が歪み、S
/Nの諸特性を悪化させてしまうことがあった。また、
図10に示したように、コンパレータ自体に発生するD
Cオフセットは、そのままではアナログ入力信号に重畳
されたままPWM変換されてしまうため、そのDCオフ
セットを除去、または何らかの補正を加えないと正確な
PWM信号を生成することができない。このように、生
成されるPWM信号の精度が低下してしまう課題があっ
た。
【0005】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、高精度なPWM信号を生成するア
ナログ型PWM信号生成回路を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るアナログ
型PWM信号生成回路は、振幅レベル検出器により検出
された振幅レベルに応じて基準波信号発生器から発生さ
れた基準波信号の振幅レベルを調整する第1の振幅レベ
ル調整器と、アナログ入力信号と第1の振幅レベル調整
器により振幅レベルが調整された基準波信号との比較に
応じたPWM信号を生成する比較器と、振幅レベル検出
器により検出された振幅レベルに応じて比較器により生
成されたPWM信号の振幅レベルを調整する第2の振幅
レベル調整器とを備えたものである。
【0007】この発明に係るアナログ型PWM信号生成
回路は、基準波信号発生器から発生された基準波信号の
オフセット成分を除去する第1のオフセット除去回路
と、アナログ入力信号からオフセットデータに応じたオ
フセット成分を除去する第2のオフセット除去回路と、
第2のオフセット除去回路によりオフセット成分が除去
されたアナログ入力信号と第1のオフセット除去回路に
よりオフセット成分が除去された基準波信号との比較に
応じたPWM信号を生成する比較器と、比較器により生
成されたPWM信号のオフセット成分を検出するオフセ
ット成分検出回路と、無音信号検出器によりアナログ入
力信号の無音状態が検出された時のオフセット成分検出
回路により検出されるオフセット成分を記憶更新し、第
2のオフセット除去回路でのオフセットデータとして提
供する記憶回路とを備えたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1によるア
ナログ型PWM信号生成回路を示すブロック図であり、
図において、1はアナログ入力信号の振幅レベルを検出
する振幅レベル検出器、2は三角波または鋸波等の基準
波信号を発生する基準波信号発生器、3は振幅レベル検
出器1の振幅レベルに対応した制御信号に応じて基準波
信号の振幅レベルを調整する振幅レベル調整器(第1の
振幅レベル調整器)、4はアナログ入力信号と振幅レベ
ルが調整された基準波信号との比較に応じたPWM信号
を生成するコンパレータ(比較器)、5は振幅レベル検
出器1の振幅レベルに対応した制御信号に応じてコンパ
レータ4により生成されたPWM信号の振幅レベルを調
整する振幅レベル調整器(第2の振幅レベル調整器)で
ある。図2はこの発明の実施の形態1によるアナログ型
PWM信号生成回路の要部波形を示す波形図である。
【0009】次に動作について説明する。この実施の形
態1は、アナログ入力信号と基準波信号との振幅レベル
差を補正し、高精度なPWM信号を生成するものであ
る。振幅レベル検出器1は、アナログ入力信号(図2の
A)の振幅レベルを検出する。この振幅レベル検出器1
は、アナログ入力信号の入力許容電圧レベルに対して、
数dBレベルの刻み目を用意し、その刻み目毎に振幅レ
ベルを検出するように構成されている。振幅レベル検出
器1からは、検出した振幅レベルに対応した制御信号が
出力される。また、振幅レベル調整器3は、基準波信号
発生器2から発生された基準波信号(図2のB)の振幅
レベルを、振幅レベル検出器1から入力される制御信号
に応じて調整する(図2のC)。但し、基準波信号の振
幅レベルは、アナログ入力信号の振幅レベルよりも少し
大きくなるように調整されるようにする。この振幅レベ
ル調整器3は、制御信号に応じてゲイン調整される抵抗
器等によって構成されている。さらに、コンパレータ4
は、アナログ入力信号と振幅レベルが調整された基準波
信号とを比較し、PWM信号(図2のD)を生成する。
ここで、コンパレータ4により生成されるPWM信号の
振幅レベルは、振幅レベル調整器3により基準波信号の
振幅レベルを調整した分だけ変化している。そこで、振
幅レベル調整器5は、コンパレータ4により生成された
PWM信号の振幅レベルを、振幅レベル検出器1から入
力される制御信号に応じて調整(図2のE)し、振幅レ
ベル調整器5からは、常に一定のゲインのPWM信号が
出力されるようにする。この振幅レベル調整器5は、振
幅レベル調整器3と同等に構成されている。
【0010】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、基準波信号発生器2から発生される基準波信号が完
全な直線性を有していなく、かつアナログ入力信号と基
準波信号との振幅レベルが異なる場合でも、振幅レベル
調整器3により、基準波信号の振幅レベルをアナログ入
力信号の振幅レベルに合わせるように調整し、PWM信
号の歪みを無くし、S/Nの諸特性を良好にする。ま
た、基準波信号の振幅レベルの調整により、コンパレー
タ4によって生成されるPWM信号の振幅レベルが変化
するが、振幅レベル調整器5により、そのPWM信号の
振幅レベルが一定になるように調整することができる。
このようなことから高精度なPWM信号を生成すること
ができる。
【0011】実施の形態2.図3はこの発明の実施の形
態2によるアナログ型PWM信号生成回路を示すブロッ
ク図であり、図において、11はアナログ入力信号の無
音状態を検出する無音信号検出器、12は基準波信号発
生器2から発生された基準波信号のオフセット成分を除
去するオフセット除去回路(第1のオフセット除去回
路)、13はアナログ入力信号からオフセットデータに
応じたオフセット成分を減算する減算器(第2のオフセ
ット除去回路)、4はコンパレータ(比較器)、14は
PWM信号のオフセット成分を検出するオフセット成分
検出回路、15は無音信号検出器11によりアナログ入
力信号の無音状態が検出された時のメモリ値書き換え信
号の入力に応じて、オフセット成分検出回路14により
検出されるオフセット成分を記憶更新し、減算器13で
のオフセットデータとして提供する記憶回路である。図
4は無音信号検出器の詳細を示す説明図である。
【0012】次に動作について説明する。この実施の形
態1は、アナログ入力信号および基準波信号に重畳され
たオフセット成分を除去し、高精度なPWM信号を生成
するものである。無音信号検出器11は、アナログ入力
信号の無音状態を検出する。図4はその無音信号検出器
11の詳細を示したものであり、アナログ入力信号とそ
のアナログ入力信号のS/Nに準じたN値とを比較し、
メモリ書き換え(更新)信号を生成するコンパレータか
ら成るものである。また、オフセット除去回路12は、
基準波信号発生器2から発生された基準波信号のオフセ
ット成分を除去する。このオフセット除去回路12は、
ハイパスフィルタにより構成され、基準波信号の直流成
分を除去するものである。減算器13は、アナログ入力
信号から記憶回路15に記憶されたオフセットデータに
応じたオフセット成分を減算する。さらに、コンパレー
タ4は、オフセット除去回路12によりオフセット成分
が除去されたアナログ入力信号と減算器13によりオフ
セット成分が除去された基準波信号との比較に応じたP
WM信号を生成する。オフセット成分検出回路14は、
そのPWM信号のオフセット成分を検出する。このオフ
セット成分検出回路14は、ローパスフィルタにより構
成され、PWM信号のオフセット成分を検出するもので
ある。記憶回路15では、無音信号検出器11からメモ
リ書き換え(更新)信号を入力する度に、オフセット成
分検出回路14により検出されるオフセット成分を記憶
更新し、減算器13でのオフセットデータとして提供す
る。
【0013】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、アナログ入力信号および基準波信号にオフセット成
分が有り、かつそれら両者のオフセット成分が異なる場
合でも、オフセット除去回路12により、基準波信号の
オフセット成分を除去すると共に、減算器13により、
アナログ入力信号から、無音状態検出時に逐次更新され
るPWM信号のオフセット成分を除去し、両者のオフセ
ット成分を除去することができる。このようなことから
高精度なPWM信号を生成することができる。
【0014】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、振幅
レベル検出器により検出された振幅レベルに応じて基準
波信号発生器から発生された基準波信号の振幅レベルを
調整する第1の振幅レベル調整器と、アナログ入力信号
と第1の振幅レベル調整器により振幅レベルが調整され
た基準波信号との比較に応じたPWM信号を生成する比
較器と、振幅レベル検出器により検出された振幅レベル
に応じて比較器により生成されたPWM信号の振幅レベ
ルを調整する第2の振幅レベル調整器とを備えるように
構成したので、基準波信号発生器から発生される基準波
信号が完全な直線性を有していなく、かつアナログ入力
信号と基準波信号との振幅レベルが異なる場合でも、第
1の振幅レベル調整器により、基準波信号の振幅レベル
をアナログ入力信号の振幅レベルに合わせるように調整
し、PWM信号の歪みを無くし、S/Nの諸特性を良好
にする。また、基準波信号の振幅レベルの調整により、
比較器によって生成されるPWM信号の振幅レベルが変
化するが、第2の振幅レベル調整器により、そのPWM
信号の振幅レベルが一定になるように調整することがで
きる。このようなことから高精度なPWM信号を生成す
ることができる効果がある。
【0015】この発明によれば、基準波信号発生器から
発生された基準波信号のオフセット成分を除去する第1
のオフセット除去回路と、アナログ入力信号からオフセ
ットデータに応じたオフセット成分を除去する第2のオ
フセット除去回路と、第2のオフセット除去回路により
オフセット成分が除去されたアナログ入力信号と第1の
オフセット除去回路によりオフセット成分が除去された
基準波信号との比較に応じたPWM信号を生成する比較
器と、比較器により生成されたPWM信号のオフセット
成分を検出するオフセット成分検出回路と、無音信号検
出器によりアナログ入力信号の無音状態が検出された時
のオフセット成分検出回路により検出されるオフセット
成分を記憶更新し、第2のオフセット除去回路でのオフ
セットデータとして提供する記憶回路とを備えるように
構成したので、アナログ入力信号および基準波信号にオ
フセット成分が有り、かつそれら両者のオフセット成分
が異なる場合でも、第1のオフセット除去回路により、
基準波信号のオフセット成分を除去すると共に、第2の
オフセット除去回路により、アナログ入力信号から、無
音状態検出時に逐次更新されるPWM信号のオフセット
成分を除去し、両者のオフセット成分を除去することが
できる。このようなことから高精度なPWM信号を生成
することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるアナログ型P
WM信号生成回路を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1によるアナログ型P
WM信号生成回路の要部波形を示す波形図である。
【図3】 この発明の実施の形態2によるアナログ型P
WM信号生成回路を示すブロック図である。
【図4】 無音信号検出器の詳細を示す説明図である。
【図5】 従来のデジタル型PWM信号生成回路を示す
ブロック図である。
【図6】 従来のアナログ型PWM信号生成回路を示す
ブロック図である。
【図7】 アナログ型PWM信号生成回路の要部波形を
示す波形図である。
【図8】 基準波信号発生器の詳細を示す回路図であ
る。
【図9】 基準波信号発生器により生成される三角波を
示す波形図である。
【図10】 従来のアナログ型PWM信号生成回路の課
題を示す波形図である。
【符号の説明】
1 振幅レベル検出器、2 基準波信号発生器、3 振
幅レベル調整器(第1の振幅レベル調整器)、4 コン
パレータ(比較器)、5 振幅レベル調整器(第2の振
幅レベル調整器)、11 無音信号検出器、12 オフ
セット除去回路(第1のオフセット除去回路)、13
減算器(第2のオフセット除去回路)、14 オフセッ
ト成分検出回路、15 記憶回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J091 AA02 AA27 AA41 AA66 CA13 CA21 CA41 FA01 HA25 HA29 KA00 KA17 KA23 KA31 KA41 KA53 SA05 TA01 TA06 UW01 5J500 AA02 AA27 AA41 AA66 AC13 AC21 AC41 AF01 AH25 AH29 AK00 AK17 AK23 AK31 AK41 AK53 AS05 AT01 AT06 WU01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アナログ入力信号の振幅レベルを検出す
    る振幅レベル検出器と、 基準波信号を発生する基準波信号発生器と、 上記振幅レベル検出器により検出された振幅レベルに応
    じて上記基準波信号発生器から発生された基準波信号の
    振幅レベルを調整する第1の振幅レベル調整器と、 アナログ入力信号と上記第1の振幅レベル調整器により
    振幅レベルが調整された基準波信号との比較に応じたP
    WM信号を生成する比較器と、 上記振幅レベル検出器により検出された振幅レベルに応
    じて上記比較器により生成されたPWM信号の振幅レベ
    ルを調整する第2の振幅レベル調整器とを備えたアナロ
    グ型PWM信号生成回路。
  2. 【請求項2】 アナログ入力信号の無音状態を検出する
    無音信号検出器と、 基準波信号を発生する基準波信号発生器と、 上記基準波信号発生器から発生された基準波信号のオフ
    セット成分を除去する第1のオフセット除去回路と、 アナログ入力信号からオフセットデータに応じたオフセ
    ット成分を除去する第2のオフセット除去回路と、 上記第2のオフセット除去回路によりオフセット成分が
    除去されたアナログ入力信号と上記第1のオフセット除
    去回路によりオフセット成分が除去された基準波信号と
    の比較に応じたPWM信号を生成する比較器と、 上記比較器により生成されたPWM信号のオフセット成
    分を検出するオフセット成分検出回路と、 上記無音信号検出器によりアナログ入力信号の無音状態
    が検出された時の上記オフセット成分検出回路により検
    出されるオフセット成分を記憶更新し、上記第2のオフ
    セット除去回路でのオフセットデータとして提供する記
    憶回路とを備えたアナログ型PWM信号生成回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009077291A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Panasonic Electric Works Co Ltd Pwm直流電圧制御装置
JP2009141935A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Renyo Handotai Kofun Yugenkoshi D級増幅器およびそのマルチレベル出力信号生成方法
WO2010082245A1 (ja) * 2009-01-14 2010-07-22 パナソニック株式会社 負荷駆動装置
WO2022070711A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 ローム株式会社 オーディオ回路、それを用いた電子機器および車載オーディオシステム

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