JP2005142983A

JP2005142983A - 電力増幅回路

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Publication number: JP2005142983A
Application number: JP2003379394A
Authority: JP
Inventors: Satohiko Sawashi; 聡彦澤志
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02
Also published as: EP1530288A1; CN1617440A; DE602004008857T2; US7439786B2; US20050116771A1; EP1530288B1; CN1617440B; DE602004008857D1

Abstract

【課題】複数のＰＷＭ信号についての電力増幅を複数のスイッチング増幅部により夫々行うにあたり、複数のスイッチング増幅部の夫々において発生するノイズが特定周波数帯に集中することになる事態を回避できるものとする。
【解決手段】クロック信号発生部（１３，３３）から互いに異なる周波数を有したクロック信号ＣＫＬ及びＣＫＲが夫々送出されるもとで、ＰＷＭ信号発生部（１２）がクロック信号ＣＫＬを用いて左音声信号ＳＬに応じたＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮを形成するとともに、ＰＷＭ信号発生部（３２）がクロック信号ＣＫＲを用いて右音声信号ＳＲに応じたＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮを形成し、スイッチング増幅部１４がＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮに応じたスイッチング動作をもってそれらについての電力増幅を行うとともに、スイッチング増幅部３４がＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮに応じたスイッチング動作をもってそれらについての電力増幅を行う。
【選択図】図１

Description

本願の特許請求の範囲に記載された発明は、複数の音声信号等の各々に基づく複数のパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号という。）の夫々に応じたスイッチング動作により、複数のＰＷＭ信号についての電力増幅を行い、それにより得られる複数の出力信号の夫々をスピーカ等を含んだ負荷に供給する電力増幅回路に関する。

音声信号を増幅してスピーカに供給し、スピーカから音声信号に応じた音声を得る音響装置にあっては、各々の狙いとするところに応じて、音声信号の増幅についての様々な手法がとられる。特に、入力音声信号に基づいてスピーカを駆動するための出力信号を得る、音声信号についての電力増幅に関しては、それを行うトランジスタ等の増幅能動素子に、所謂、Ｄ級動作を行わせるＤ級増幅が、比較的良好な歪み特性が得られることから、採用されることが多い。

Ｄ級増幅は、それに用いられるトランジスタ等の増幅能動素子が、例えば、音声信号とされる入力信号に応じたスイッチング動作を行うことによってなされる。そして、例えば、音声信号についてのＤ級増幅を行う電力増幅回路にあっては、入力音声信号に基づくＰＷＭ信号を得、そのＰＷＭ信号についての電力増幅を行い、電力増幅がなされたＰＷＭ信号を、低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦという。）を通じて、スピーカ部に供給するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１において提案されている電力増幅回路は、一対のスイッチング増幅部がそれらに共通のものとされたスピーカ部の駆動に用いられる、所謂、バランスド・トランスフォーマレス（Balanced Transformerless: ＢＴＬ) 形式をとるものとされている。このようなＢＴＬ形式をとる電力増幅回路にあっては、可聴周波数帯域のディジタル信号（入力音声信号）に応じてパルス幅の増減が互いに逆の関係となる一対のＰＷＭ信号を形成するパルス幅変調増幅器が備えられ、パルス幅変調増幅器から得られる一対のＰＷＭ信号のうちの一方についての電力増幅が、第１の電力スイッチング回路部（第１のスイッチング増幅部）の第１のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作をもって行われ、それにより第１の電力スイッチング回路部の出力信号として得られるＰＷＭ電力信号が、第１の電力ＬＰＦに供給される。また、パルス幅変調増幅器から得られる一対のＰＷＭ信号のうちの他方についての電力増幅が、第２の電力スイッチング回路部（第２のスイッチング増幅部）の第２のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作をもって行われ、それにより第２の電力スイッチング回路部の出力信号として得られるＰＷＭ電力信号が、第２の電力ＬＰＦに供給される。

そして、第１及び第２の電力ＬＰＦから夫々導出される、互いに逆極性とされる一対の信号が、第１及び第２の電力ＬＰＦの両者に接続されたスピーカ部に供給される。それにより、スピーカ部が、互いに逆極性とされる一対の信号によって差動的に駆動され、入力音声信号に応じた音声を発する。
特開２００２−１５８５４４号公報

上述のような既に提案されている電力増幅回路において、パルス幅変調増幅器から得られる一対のＰＷＭ信号は、通常、入力音声信号である可聴周波数帯域のディジタル信号に基づき、共通のクロック信号が用いられて形成される。共通のクロック信号が用いられて形成された一対のＰＷＭ信号は、夫々が、クロック信号の周波数に基づく実質的に同じキャリア周波数を有し、従って、実質的に同じ周期を有するものとされる。そして、一対のＰＷＭ信号のうちの一方に応じたスイッチング動作を行う第１の電力スイッチング回路部においては、一対のＰＷＭ信号のうちの一方の周期に応じたスイッチング動作が行われ、また、一対のＰＷＭ信号のうちの他方に応じたスイッチング動作を行う第２の電力スイッチング回路部においては、一対のＰＷＭ信号のうちの他方の周期に応じたスイッチング動作が行われる。

このような第１及び第２の電力スイッチング回路部の夫々にあっては、一対のＰＷＭ信号のうちの一方もしくは他方に応じたスイッチング動作が行われる都度、それから得られるＰＷＭ電力信号の立上りエッジ部及び立下りエッジ部に、リンギング等によるオーバーシュートやアンダーシュートが生じる。斯かる第１もしくは第２の電力スイッチング回路部から得られるＰＷＭ電力信号におけるオーバーシュートやアンダーシュートは、それだけで不所望なノイズを発生させる原因となる。

そして、第１及び第２の電力スイッチング回路部の夫々におけるスイッチング動作に起因するノイズは、第１及び第２の電力スイッチング回路部の夫々におけるスイッチング動作が、一対のＰＷＭ信号のうちの一方もしくは他方の周期に応じて行われることからして、一対のＰＷＭ信号の夫々の周期と同じ周期を有し、従って、一対のＰＷＭ信号の夫々のキャリア周波数と同じ周波数を有した主周波数成分を含むことになる。

上述の第１及び第２の電力スイッチング回路部は、ＰＷＭ信号についての電力増幅を行うスイッチング増幅部を形成しており、斯かるスイッチング増幅部は、シングルチャンネル方式の音響装置に適用される場合には、その１個が備えられることになるが、例えば、左右ステレオ音声信号用の２チャンネル、さらには、３チャンネル以上の複数チャンネルが設定されるマルチチャンネル方式の音響装置に適用される場合には、複数のチャンネルの夫々に対応して複数個が並列的に備えられる。複数のチャンネルに対応して複数個のスイッチング増幅部が並列的に備えられる場合、それらの各々は、上述のようにして、それに電力増幅が行われるべく入力されるＰＷＭ信号のキャリア周波数と同じ周波数を有した主周波数成分を含んだノイズを発生する。

斯かる際において、複数のチャンネルに対応して並列的に備えられる複数個のスイッチング増幅部に夫々入力される複数のＰＷＭ信号は、通常、共通のクロック信号を用いて形成されて、実質的に同じキャリア周波数を有するものとされる。それにより、複数個のスイッチング増幅部の夫々が発生するノイズの主周波数成分が、複数のＰＷＭ信号の夫々のキャリア周波数と実質的に同じ周波数を有することになり、ノイズの特定周波数帯への集中が生じる。このようにして特定周波数帯に集中するノイズは、大規模なものとなり、不要輻射として外部に送出されて、外部における通信を妨害し、さらには、外部の電子機器に悪影響を及ぼすことになる虞がある。

斯かる点に鑑み、本願の特許請求の範囲に記載された発明は、複数の音声信号等の入力信号に夫々応じて形成された複数のＰＷＭ信号を得、それらについての電力増幅を複数のスイッチング増幅部により夫々行って、複数のスイッチング増幅部から得られる複数の出力信号を、各々がスピーカ等を含むものとされる複数の負荷に夫々供給するにあたり、複数のスイッチング増幅部の夫々において発生するノイズが特定周波数帯に集中することになる事態を回避でき、それにより、複数のスイッチング増幅部において発生するノイズが外部における通信を妨害する、あるいは、外部の電子機器に悪影響を及ぼす事態がもたらされる虞を、効果的に低減することができる電力増幅回路を提供する。

本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係る電力増幅回路は、第１の周波数を有する第１のクロック信号を送出する第１のクロック信号発生部と、第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する第２のクロック信号を送出する第２のクロック信号発生部と、第１のクロック信号を用いて第１の入力信号に応じた第１のＰＷＭ信号を形成する第１のＰＷＭ信号発生部と、第２のクロック信号を用いて第２の入力信号に応じた第２のＰＷＭ信号を形成する第２のＰＷＭ信号発生部と、第１のＰＷＭ信号発生部からの第１のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作により、第１のＰＷＭ信号についての電力増幅を行い、それにより得られる第１の出力信号を第１の回路負荷部に供給する第１のスイッチング増幅部と、第２のＰＷＭ信号発生部からの第２のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作により、第２のＰＷＭ信号についての電力増幅を行い、それにより得られる第２の出力信号を第２の回路負荷部に供給する第２のスイッチング増幅部と、を備えて構成される。

本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係る電力増幅回路にあっては、第１及び第２のクロック信号発生部から互いに異なる第１及び第２の周波数を有した第１及び第２のクロック信号が夫々送出されるもとで、第１のＰＷＭ信号発生部が、第１のクロック信号を用いて第１の入力信号に応じた第１のＰＷＭ信号を形成し、第２のＰＷＭ信号発生部が、第２のクロック信号を用いて第２の入力信号に応じた第２のＰＷＭ信号を形成する。そして、第１のスイッチング増幅部が、第１のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作をもって、第１のＰＷＭ信号についての電力増幅を行い、それにより得られる第１の出力信号を第１の回路負荷部に供給するとともに、第２のスイッチング増幅部が、第２のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作をもって、第２のＰＷＭ信号についての電力増幅を行い、それにより得られる第２の出力信号を第２の回路負荷部に供給する。

第１のスイッチング増幅部における第１のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作は、第１のＰＷＭ信号の周期に応じて行われ、斯かるスイッチング動作により発生するノイズは、第１のＰＷＭ信号のキャリア周波数と同じ周波数を有した主周波数成分を含むことになる。また、第２のスイッチング増幅部における第２のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作は、第２のＰＷＭ信号の周期に応じて行われ、斯かるスイッチング動作により発生するノイズは、第２のＰＷＭ信号のキャリア周波数と同じ周波数を有した主周波数成分を含むことになる。

このようなもとで、第１のＰＷＭ信号と第２のＰＷＭ信号とは、夫々互いに異なる第１及び第２の周波数を有した第１及び第２のクロック信号が用いられて形成されることにより、第１及び第２のクロック信号が夫々有する第１及び第２の周波数に基づいた、互いに異なるキャリア周波数を有するものとされる。その結果、第１のスイッチング増幅部における第１のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作により発生するノイズと、第２のスイッチング増幅部における第２のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作により発生するノイズとは、各々の主周波数成分が互いに異なる周波数を有することになり、特定周波数帯に集中することがないものとされる。

従って、本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係る電力増幅回路によれば、第１のスイッチング増幅部における第１のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作により発生するノイズと、第２のスイッチング増幅部における第２のＰＷＭ信号に応じたスイッチング動作により発生するノイズとが、特定周波数帯に集中することになる事態を回避でき、それにより、第１及び第２のスイッチング増幅部において発生するノイズが外部における通信を妨害する、あるいは、外部の電子機器に悪影響を及ぼす事態がもたらされる虞を、効果的に低減することができることになる。

本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明を実施するための最良の形態は、以下に述べられる実施例１及び実施例２をもって説明される。

図１は、本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記載された発明に係る電力増幅回路の一例である実施例１を示す。この図１に示される実施例１は、左右ステレオ音声信号とされる２チャンネルの信号の電力増幅を含んだ処理に適用されている。

図１に示される実施例１にあっては、例えば、左右ステレオ音声信号を構成する左音声信号ＳＬが、入力信号として、入力端子１１を通じてＰＷＭ信号発生部１２に供給される。ＰＷＭ信号発生部１２には、クロック信号発生部１３から送出されるクロック信号ＣＫＬも供給される。クロック信号ＣＫＬは、例えば、５０ＭＨｚ程度とされる周波数ｆａを有するものとされる。

ＰＷＭ信号発生部１２は、クロック信号ＣＫＬを用いたもとで、入力信号である左音声信号ＳＬに応じてパルス幅の増減が逆の関係となる、図２のＡ及びＢに示されるような、一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮを形成する。このような一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮについての、上述の「入力信号である左音声信号ＳＬに応じてパルス幅の増減が逆の関係となる」とは、入力信号である左音声信号ＳＬのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＬＰのパルス幅が増加するとき、入力信号である左音声信号ＳＬのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＬＮのパルス幅が減少し、また、入力信号である左音声信号ＳＬのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＬＰのパルス幅が減少するとき、入力信号である左音声信号ＳＬのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＬＮのパルス幅が増加することを意味する。

このようにしてＰＷＭ信号発生部１２から得られる一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々は、クロック信号ＣＫＬが用いられて形成され、クロック信号ＣＫＬの周波数ｆａに基づいて設定されたキャリア周波数ｆｐを有し、従って、周期Ｔｐ＝１／ｆｐを有するものとされる。

一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮは，スイッチング増幅部１４に供給される。スイッチング増幅部１４においては、ＰＷＭ信号ＰＬＰが前置増幅部１５に供給され、また、ＰＷＭ信号ＰＬＮが前置増幅部１６に供給される。

前置増幅部１５において増幅されたＰＷＭ信号ＰＬＰは、さらに、極性反転を生じない増幅部１７を通じて、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという。）１８のゲートに供給されるとともに、極性反転を生じる反転増幅部１９を通じ、極性が反転されて、ＦＥＴ２０のゲートに供給される。ＦＥＴ１８のドレインは、電源ライン＋Ｂに接続され、また、ＦＥＴ１８のソースは、ＦＥＴ２０のドレインに接続されており、さらに、ＦＥＴ２０のソースは、基準電位点に接続されている。そして、ＦＥＴ１８及び２０の夫々は、スイッチング素子として機能し、両者で、ＰＷＭ信号発生部１２から得られて前置増幅部１５を通じた、ＰＷＭ信号ＰＬＰについての電力増幅を行う電力増幅部を構成している。

ＦＥＴ１８は、増幅部１７を通じた、極性反転を生じていないＰＷＭ信号ＰＬＰにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じてスイッチング動作（オフからオン／オンからオフ）を行い、また、ＦＥＴ２０は、反転増幅部１９を通じた、極性反転を生じているＰＷＭ信号ＰＬＰにおける立下りエッジ部及び立上りエッジ部に応じてスイッチング動作（オンからオフ／オフからオン）を行う。その結果、ＦＥＴ１８のソースとＦＥＴ２０のドレインとの接続点に、ＰＷＭ信号ＰＬＰについての電力増幅が行われて得られる、図３のＡに示されるような、出力信号ＯＬＰが導出される。

一方、前置増幅部１６において増幅されたＰＷＭ信号ＰＬＮは、さらに、極性反転を生じない増幅部２１を通じて、ＦＥＴ２２のゲートに供給されるとともに、極性反転を生じる反転増幅部２３を通じ、極性が反転されて、ＦＥＴ２４のゲートに供給される。ＦＥＴ２２のドレインは、電源ライン＋Ｂに接続され、また、ＦＥＴ２２のソースは、ＦＥＴ２４のドレインに接続されており、さらに、ＦＥＴ２４のソースは、基準電位点に接続されている。そして、ＦＥＴ２２及び２４の夫々は、スイッチング素子として機能し、両者で、ＰＷＭ信号発生部１２から得られて前置増幅部１６を通じた、ＰＷＭ信号ＰＬＮについての電力増幅を行う電力増幅部を構成している。

ＦＥＴ２２は、増幅部２１を通じた、極性反転を生じていないＰＷＭ信号ＰＬＮにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じてスイッチング動作（オフからオン／オンからオフ）を行い、また、ＦＥＴ２４は、反転増幅部２３を通じた、極性反転を生じているＰＷＭ信号ＰＬＮにおける立下りエッジ部及び立上りエッジ部に応じてスイッチング動作（オンからオフ／オフからオン）を行う。その結果、ＦＥＴ２２のソースとＦＥＴ２４のドレインとの接続点に、ＰＷＭ信号ＰＬＮについての電力増幅が行われて得られる、図３のＢに示されるような、出力信号ＯＬＮが導出される。

ＦＥＴ１８及び２０を含んで構成される電力増幅部においては、ＰＷＭ信号ＰＬＰについての電力増幅が行われて出力信号ＯＬＰが導出されるにあたり、ＰＷＭ信号ＰＬＰに応じたＦＥＴ１８及び２０の夫々のスイッチング動作に起因するノイズが発生する。ＦＥＴ１８及び２０の夫々のスイッチング動作は、ＰＷＭ信号ＰＬＰにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じて行われるので、ＦＥＴ１８及び２０の夫々のスイッチング動作に起因するノイズの発生タイミングも、ＰＷＭ信号ＰＬＰにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じたものとなる。従って、スイッチング増幅部１４において、ＰＷＭ信号ＰＬＰに応じたＦＥＴ１８及び２０の夫々のスイッチング動作に起因して発生するノイズは、ＰＷＭ信号ＰＬＰの周期Ｔｐと同じ周期をもって発生する主たる成分を含み、従って、ＰＷＭ信号ＰＬＰのキャリア周波数ｆｐと同じ周波数の主周波数成分を有することになる。

同様に、ＦＥＴ２２及び２４を含んで構成される電力増幅部においても、ＰＷＭ信号ＰＬＮについての電力増幅が行われて出力信号ＯＬＮが導出されるにあたり、ＰＷＭ信号ＰＬＮに応じたＦＥＴ２２及び２４の夫々のスイッチング動作に起因するノイズが発生する。ＦＥＴ２２及び２４の夫々のスイッチング動作は、ＰＷＭ信号ＰＬＮにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じて行われるので、ＦＥＴ２２及び２４の夫々のスイッチング動作に起因するノイズの発生タイミングも、ＰＷＭ信号ＰＬＮにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じたものとなる。従って、スイッチング増幅部１４において、ＰＷＭ信号ＰＬＮに応じたＦＥＴ２２及び２４の夫々のスイッチング動作に起因して発生するノイズは、ＰＷＭ信号ＰＬＮの周期Ｔｐと同じ周期をもって発生する主たる成分を含み、従って、ＰＷＭ信号ＰＬＮのキャリア周波数ｆｐと同じ周波数の主周波数成分を有することになる。

このようにして、スイッチング増幅部１４において、電力増幅部を構成するＦＥＴ１８，２０，２２及び２４のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮに応じたスイッチング動作に起因して発生するノイズは、ＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々のキャリア周波数ｆｐと同じ周波数の主周波数成分を有するものとなる。

スイッチング増幅部１４におけるＦＥＴ１８のソースとＦＥＴ２０のドレインとの接続点に得られる出力信号ＯＬＰは、スイッチング増幅部１４からＬＰＦ２５に供給され、それにより、ＬＰＦ２５から、出力信号ＯＬＰに応じたアナログレベル変動信号ＳＬＯＰが送出される。また、スイッチング増幅部１４におけるＦＥＴ２２のソースとＦＥＴ２４のドレインとの接続点に得られる出力信号ＯＬＮは、スイッチング増幅部１４からＬＰＦ２６に供給され、それにより、ＬＰＦ２６から、出力信号ＯＬＮに応じたアナログレベル変動信号ＳＬＯＮが送出される。

ＬＰＦ２５及び２６から夫々得られるアナログレベル変動信号ＳＬＯＰ及びＳＬＯＮは、入力信号である左音声信号ＳＬに基づく電力増幅された音声信号として、スピーカ部２７に供給される。それにより、スピーカ部２７が、アナログレベル変動信号ＳＬＯＰ及びＳＬＯＮとが合成された信号によって駆動されることになり、スピーカ部２７から、入力信号である左音声信号ＳＬに応じた音声が発せられる。

このようなもとで、ＬＰＦ２５及び２６とスピーカ部２７とは、スイッチング増幅部１４におけるＦＥＴ１８及び２０を含んで構成される電力増幅部とＦＥＴ２２及び２４を含んで構成される電力増幅部とに共通の負荷回路部を構成していることになる。

また、図１に示される実施例１にあっては、例えば、左右ステレオ音声信号を構成する右音声信号ＳＲが、入力信号として、入力端子３１を通じてＰＷＭ信号発生部３２に供給される。ＰＷＭ信号発生部３２には、クロック信号発生部３３から送出されるクロック信号ＣＫＲも供給される。クロック信号ＣＫＲは、クロック信号発生部１３から送出されるクロック信号ＣＫＬの周波数ｆａとは異なる周波数ｆｂを有するものとされる。クロック信号ＣＫＲの周波数ｆｂは、例えば、クロック信号ＣＫＬの周波数ｆａより低い周波数に設定される。

ＰＷＭ信号発生部３２は、クロック信号ＣＫＲを用いたもとで、入力信号である右音声信号ＳＲに応じてパルス幅の増減が逆の関係となる、図２のＣ及びＤに示されるような、一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮを形成する。このような一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮについての、上述の「入力信号である右音声信号ＳＲに応じてパルス幅の増減が逆の関係となる」とは、入力信号である右音声信号ＳＲのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＲＰのパルス幅が増加するとき、入力信号である右音声信号ＳＲのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＲＮのパルス幅が減少し、また、入力信号である右音声信号ＳＲのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＲＰのパルス幅が減少するとき、入力信号である右音声信号ＳＲのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＲＮのパルス幅が増加することを意味する。

このようにしてＰＷＭ信号発生部３２から得られる一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮの夫々は、クロック信号ＣＫＲが用いられて形成され、クロック信号ＣＫＲの周波数ｆｂに基づいて設定されたキャリア周波数ｆｑを有し、従って、周期Ｔｑ＝１／ｆｑを有するものとされる。クロック信号ＣＫＲの周波数ｆｂは、例えば、クロック信号ＣＫＬの周波数ｆａより低い周波数に設定され、その場合には、一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮの夫々のキャリア周波数ｆｑは、一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々のキャリア周波数ｆｐより低い周波数とされ、従って、一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮの夫々の周期Ｔｑ＝１／ｆｑは、一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々の周期Ｔｐ＝１／ｆｐより長い周期とされる。

一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮは，スイッチング増幅部３４に供給される。スイッチング増幅部３４においては、ＰＷＭ信号ＰＲＰが前置増幅部３５に供給され、また、ＰＷＭ信号ＰＲＮが前置増幅部３６に供給される。

前置増幅部３５において増幅されたＰＷＭ信号ＰＲＰは、さらに、極性反転を生じない増幅部３７を通じて、ＦＥＴ３８のゲートに供給されるとともに、極性反転を生じる反転増幅部３９を通じ、極性が反転されて、ＦＥＴ４０のゲートに供給される。ＦＥＴ３８のドレインは、電源ライン＋Ｂに接続され、また、ＦＥＴ３８のソースは、ＦＥＴ４０のドレインに接続されており、さらに、ＦＥＴ４０のソースは、基準電位点に接続されている。そして、ＦＥＴ３８及び４０の夫々は、スイッチング素子として機能し、両者で、ＰＷＭ信号発生部３２から得られて前置増幅部３５を通じた、ＰＷＭ信号ＰＲＰについての電力増幅を行う電力増幅部を構成している。

ＦＥＴ３８は、増幅部３７を通じた、極性反転を生じていないＰＷＭ信号ＰＲＰにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じてスイッチング動作（オフからオン／オンからオフ）を行い、また、ＦＥＴ４０は、反転増幅部３９を通た、極性反転を生じているＰＷＭ信号ＰＲＰにおける立下りエッジ部及び立上りエッジ部に応じてスイッチング動作（オンからオフ／オフからオン）を行う。その結果、ＦＥＴ３８のソースとＦＥＴ４０のドレインとの接続点に、ＰＷＭ信号ＰＲＰについての電力増幅が行われて得られる、図３のＣに示されるような、出力信号ＯＲＰが導出される。

一方、前置増幅部３６において増幅されたＰＷＭ信号ＰＲＮは、さらに、極性反転を生じない増幅部４１を通じて、ＦＥＴ４２のゲートに供給されるとともに、極性反転を生じる反転増幅器４３を通じ、極性が反転されて、ＦＥＴ４４のゲートに供給される。ＦＥＴ４２のドレインは、電源ライン＋Ｂに接続され、また、ＦＥＴ４２のソースは、ＦＥＴ４４のドレインに接続されており、さらに、ＦＥＴ４４のソースは、基準電位点に接続されている。そして、ＦＥＴ４２及び４４の夫々は、スイッチング素子として機能し、両者で、ＰＷＭ信号発生部３２から得られて前置増幅部３６を通じた、ＰＷＭ信号ＰＲＮについての電力増幅を行う電力増幅部を構成している。

ＦＥＴ４２は、増幅部４１を通じた、極性反転を生じていないＰＷＭ信号ＰＲＮにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じてスイッチング動作（オフからオン／オンからオフ）を行い、また、ＦＥＴ４４は、反転増幅部４３を通じた、極性反転を生じているＰＷＭ信号ＰＲＮにおける立下りエッジ部及び立上りエッジ部に応じてスイッチング動作（オンからオフ／オフからオン）を行う。その結果、ＦＥＴ４２のソースとＦＥＴ４４のドレインとの接続点に、ＰＷＭ信号ＰＲＮについての電力増幅が行われて得られる、図３のＤに示されるような、出力信号ＯＲＮが導出される。

ＦＥＴ３８及び４０を含んで構成される電力増幅部においては、ＰＷＭ信号ＰＲＰについての電力増幅が行われて出力信号ＯＲＰが導出されるにあたり、ＰＷＭ信号ＰＲＰに応じたＦＥＴ３８及び４０の夫々のスイッチング動作に起因するノイズが発生する。ＦＥＴ３８及び４０の夫々のスイッチング動作は、ＰＷＭ信号ＰＲＰにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じて行われるので、ＦＥＴ３８及び４０の夫々のスイッチング動作に起因するノイズの発生タイミングも、ＰＷＭ信号ＰＲＰにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じたものとなる。従って、スイッチング増幅部３４において、ＰＷＭ信号ＰＲＰに応じたＦＥＴ３８及び４０の夫々のスイッチング動作に起因して発生するノイズは、ＰＷＭ信号ＰＲＰの周期Ｔｑと同じ周期をもって発生する主たる成分を含み、従って、ＰＷＭ信号ＰＲＰのキャリア周波数ｆｑと同じ周波数の主周波数成分を有することになる。

同様に、ＦＥＴ４２及び４４を含んで構成される電力増幅部においても、ＰＷＭ信号ＰＲＮについての電力増幅が行われて出力信号ＯＲＮが導出されるにあたり、ＰＷＭ信号ＰＲＮに応じたＦＥＴ４２及び４４の夫々のスイッチング動作に起因するノイズが発生する。ＦＥＴ４２及び４４の夫々のスイッチング動作は、ＰＷＭ信号ＰＲＮにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じて行われるので、ＦＥＴ４２及び４４の夫々のスイッチング動作に起因するノイズの発生タイミングも、ＰＷＭ信号ＰＲＮにおける立上りエッジ部及び立下りエッジ部に応じたものとなる。従って、スイッチング増幅部３４において、ＰＷＭ信号ＰＲＮに応じたＦＥＴ４２及び４４の夫々のスイッチング動作に起因して発生するノイズは、ＰＷＭ信号ＰＲＮの周期Ｔｑと同じ周期をもって発生する主たる成分を含み、従って、ＰＷＭ信号ＰＲＮのキャリア周波数ｆｑと同じ周波数の主周波数成分を有することになる。

このようにして、スイッチング増幅部３４において、電力増幅部を構成するＦＥＴ３８，４０，４２及び４４のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮに応じたスイッチング動作に起因して発生するノイズは、ＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮの夫々のキャリア周波数ｆｑと同じ周波数の主周波数成分を有するものとなる。

スイッチング増幅部３４におけるＦＥＴ３８，４０，４２及び４４のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズも、前述のスイッチング増幅部１４におけるＦＥＴ１８，２０，２２及び２４のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズと、略同様の態様のもとに発生する。しかしながら、スイッチング増幅部１４におけるＦＥＴ１８，２０，２２及び２４のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズが、ＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々のキャリア周波数ｆｐと同じ周波数の主周波数成分を有するものとなるのに対して、スイッチング増幅部３４におけるＦＥＴ３８，４０，４２及び４４のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズは、ＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々のキャリア周波数ｆｐとは異なる（例えば、キャリア周波数ｆｐより低い）、ＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮの夫々のキャリア周波数ｆｑと同じ周波数の主周波数成分を有するものとなる。

即ち、スイッチング増幅部１４におけるＦＥＴ１８，２０，２２及び２４のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズと、スイッチング増幅部３４におけるＦＥＴ３８，４０，４２及び４４のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズとは、各々の主周波数成分の周波数を互いに異なるものとしており、一方がキャリア周波数ｆｐと同じ周波数であるのに対して他方がキャリア周波数ｆｑと同じ周波数である。その結果、スイッチング増幅部１４におけるＦＥＴ１８，２０，２２及び２４のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズと、スイッチング増幅部３４におけるＦＥＴ３８，４０，４２及び４４のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズとは、各々の主周波数成分が互いに異なる周波数を有していることにより、特定周波数帯に集中することがないものとなる。

従って、スイッチング増幅部１４におけるＦＥＴ１８，２０，２２及び２４のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズと、スイッチング増幅部３４におけるＦＥＴ３８，４０，４２及び４４のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮに応じたスイッチング動作に起因するノイズとが、特定周波数帯に集中することになる事態が回避され、それにより、スイッチング増幅部１４及び３４の夫々において発生するノイズが外部における通信を妨害する、あるいは、外部の電子機器に悪影響を及ぼす事態がもたらされる虞が、効果的に低減されることになる。

スイッチング増幅部３４におけるＦＥＴ３８のソースとＦＥＴ４０のドレインとの接続点に得られる出力信号ＯＲＰは、スイッチング増幅部３４からＬＰＦ４５に供給され、それにより、ＬＰＦ４５から、出力信号ＯＲＰに応じたアナログレベル変動信号ＳＲＯＰが送出される。また、スイッチング増幅部３４におけるＦＥＴ４２のソースとＦＥＴ４４のドレインとの接続点に得られる出力信号ＯＲＮは、スイッチング増幅部３４からＬＰＦ４６に供給され、それにより、ＬＰＦ４６から、出力信号ＯＲＮに応じたアナログレベル変動信号ＳＲＯＮが送出される。

ＬＰＦ４５及び４６から夫々得られるアナログレベル変動信号ＳＲＯＰ及びＳＲＯＮは、入力信号である右音声信号ＳＲに基づく電力増幅された音声信号として、スピーカ部４７に供給される。それにより、スピーカ部４７が、アナログレベル変動信号ＳＲＯＰ及びＳＲＯＮとが合成された信号によって駆動されることになり、スピーカ部４７から、入力信号である右音声信号ＳＲに応じた音声が発せられる。

このようなもとで、ＬＰＦ４５及び４６とスピーカ部４７とは、スイッチング増幅部３４におけるＦＥＴ３８及び４０を含んで構成される電力増幅部とＦＥＴ４２及び４４を含んで構成される電力増幅部とに共通の負荷回路部を構成していることになる。

図４は、本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係る電力増幅回路の一例である実施例２の部分を示す。この図４にその部分が示される実施例２も、左右ステレオ音声信号とされる２チャンネルの信号の電力増幅を含んだ処理に適用されている。

図４にその部分が示される実施例２は、図１に示される実施例１における入力端子１１及び３１，ＰＷＭ信号発生部１２及び３２、及び、クロック信号発生部１３及び３３を含む部分を除いて、図１に示される実施例１と同様に構成され、図４においては、斯かる図１に示される実施例１と同様に構成される部分については図示が省略されている。従って、図４に示される実施例２の部分は、図１に示される実施例１における入力端子１１及び３１，ＰＷＭ信号発生部１２及び３２、及び、クロック信号発生部１３及び３３を含む部分に代えて、用いられるものとなる。

図４に示される実施例２の部分においては、例えば、左右ステレオ音声信号を構成する左音声信号ＳＬが、入力信号として、入力端子５１を通じてＰＷＭ信号発生部５２に供給される。また、例えば、左右ステレオ音声信号を構成する右音声信号ＳＲが、入力信号として、入力端子５３を通じてＰＷＭ信号発生部５４に供給される。

ＰＷＭ信号発生部５２には、クロック信号発生部５５から送出されるクロック信号ＣＫも供給される。クロック信号ＣＫは、例えば、５０ＭＨｚ程度とされる周波数ｆｃを有するものとされる。

クロック信号発生部５５から送出されるクロック信号ＣＫは、周波数変換部５６にも供給される。周波数変換部５６は、クロック信号発生部５５からのクロック信号ＣＫに周波数変換処理を施し、クロック信号ＣＫに基づく、周波数ｆｃとは異なる周波数ｆｄを有したクロック信号ＣＫＣを形成して、それをＰＷＭ信号発生部５４に供給する。

斯かる周波数変換部５６は、例えば、クロック信号発生部５５からのクロック信号ＣＫの周波数を逓倍（例えば、２逓倍）する周波数逓倍器によって形成され、その際には、周波数変換部５６から得られるクロック信号ＣＫＣの周波数ｆｄは、例えば、クロック信号発生部５５から送出されるクロック信号ＣＫの周波数ｆｃの２倍（２×ｆｃ）に相当する周波数とされる。

ＰＷＭ信号発生部５２は、クロック信号ＣＫを用いたもとで、入力信号である左音声信号ＳＬに応じてパルス幅の増減が逆の関係となる、図５のＡ及びＢに示されるような、一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮを形成する。この場合にも、一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮについての、上述の「入力信号である左音声信号ＳＬに応じてパルス幅の増減が逆の関係となる」とは、入力信号である左音声信号ＳＬのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＬＰのパルス幅が増加するとき、入力信号である左音声信号ＳＬのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＬＮのパルス幅が減少し、また、入力信号である左音声信号ＳＬのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＬＰのパルス幅が減少するとき、入力信号である左音声信号ＳＬのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＬＮのパルス幅が増加することを意味する。

このようにしてＰＷＭ信号発生部５２から得られる一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々は、クロック信号ＣＫが用いられて形成され、クロック信号ＣＫの周波数ｆｃに基づいて設定されたキャリア周波数ｆｕを有し、従って、周期Ｔｕ＝１／ｆｕを有するものとされる。

また、ＰＷＭ信号発生部５４は、クロック信号ＣＫＣを用いたもとで、入力信号である右音声信号ＳＲに応じてパルス幅の増減が逆の関係となる、図５のＣ及びＤに示されるような、一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮを形成する。この場合にも、一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮについての、上述の「入力信号である右音声信号ＳＲに応じてパルス幅の増減が逆の関係となる」とは、入力信号である右音声信号ＳＲのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＲＰのパルス幅が増加するとき、入力信号である右音声信号ＳＲのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＲＮのパルス幅が減少し、また、入力信号である右音声信号ＳＲのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＲＰのパルス幅が減少するとき、入力信号である右音声信号ＳＲのレベル変化に応じてＰＷＭ信号ＰＲＮのパルス幅が増加することを意味する。

このようにしてＰＷＭ信号発生部５４から得られる一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮの夫々は、クロック信号ＣＫＣが用いられて形成され、クロック信号ＣＫＣの周波数ｆｄに基づいて設定されたキャリア周波数ｆｖを有し、従って、周期Ｔｖ＝１／ｆｖを有するものとされる。クロック信号ＣＫＣの周波数ｆｄは、例えば、クロック信号ＣＫの周波数ｆｃとは異なる周波数、例えば、周波数ｆｃの２倍（２×ｆｃ）に相当する周波数とされるので、それに伴い、一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮの夫々のキャリア周波数ｆｖは、一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々のキャリア周波数ｆｕとは異なる周波数、例えば、キャリア周波数ｆｕの２倍（２×ｆｕ）に相当する周波数とされ、従って、一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮの夫々の周期Ｔｖ＝１／ｆｖは、一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮの夫々の周期Ｔｕ＝１／ｆｕとは異なる周期、例えば、周期Ｔｕ＝１／ｆｕの１／２に相当する周期とされる。

ＰＷＭ信号発生部５２から得られる一対のＰＷＭ信号ＰＬＰ及びＰＬＮは、図１に示される実施例１におけるスイッチング増幅部１４に相当するスイッチング増幅部に供給され、また、ＰＷＭ信号発生部５４から得られる一対のＰＷＭ信号ＰＲＰ及びＰＲＮは、図１に示される実施例１におけるスイッチング増幅部３４に相当するスイッチング増幅部に供給される。

図２に上述の部分が示される実施例２のその他の動作は、図１に示される実施例１の場合と同様であり、このような実施例２によっても、図１に示される実施例１の場合と同様な作用効果が得られる。

なお、上述の図１に示される実施例１においては、スイッチング増幅部１４が、それらにおいて電力増幅部を構成するスイッチング素子として、ＦＥＴ１８，２０，２２及び２４を含むものとして構成され、また、スイッチング増幅部３４が、それらにおいて電力増幅部を構成するスイッチング素子として、ＦＥＴ３８，４０，４２及び４４を含むものとして構成されているが、スイッチング増幅部１４及び３４において電力増幅部を構成するスイッチング素子として、ＦＥＴ１８，２０，２２，２４，３８，４０，４２及び４４の各々に代えて、例えば、バイポーラトランジスタ等の他の素子が用いられてよいこと勿論である。

上述のような本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係る電力増幅回路は、各種のマルチチャンネル方式の音響装置における電力増幅部に適用するに好適であるのみならず、音響装置以外の電子機器における電力増幅部にも広く適用され得るものである。

本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記載された発明に係る電力増幅回路の一例を示す回路接続図である。図１に示される例の動作説明に供される信号波形図である。図１に示される例の動作説明に供される信号波形図である。本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項６までのいずれかに記載された発明に係る電力増幅回路の一例の部分を示す回路接続図である。図４に示される部分の動作説明に供される信号波形図である。

符号の説明

１１，３１，５１，５３・・・・入力端子，１２，３２，５２，５４・・・ＰＷＭ信号発生部，１３，３３，５５・・・クロック信号発生部，１４，３４・・・スイッチング増幅部，１５，１６，３５，３６・・・前置増幅部，１７，２１，３７，４１・・・増幅部，１８，２０，２２２４，３８，４０，４２，４４・・・ＦＥＴ，１９，２３，３９，４３・・・反転増幅部，２５，２６，４５，４６・・・ＬＰＦ，２７，４７・・・スピーカ部，５６・・・周波数変換部

Claims

第１の周波数を有する第１のクロック信号を送出する第１のクロック信号発生部と、
上記第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する第２のクロック信号を送出する第２のクロック信号発生部と、
上記第１のクロック信号を用いて第１の入力信号に応じた第１のパルス幅変調信号を形成する第１のパルス幅変調信号発生部と
上記第２のクロック信号を用いて第２の入力信号に応じた第２のパルス幅変調信号を形成する第２のパルス幅変調信号発生部と、
上記第１のパルス幅変調信号発生部からの第１のパルス幅変調信号に応じたスイッチング動作により、上記第１のパルス幅変調信号についての電力増幅を行い、それにより得られる第１の出力信号を第１の回路負荷部に供給する第１のスイッチング増幅部と、
上記第２のパルス幅変調信号発生部からの第２のパルス幅変調信号に応じたスイッチング動作により、上記第２のパルス幅変調信号についての電力増幅を行い、それにより得られる第２の出力信号を第２の回路負荷部に供給する第２のスイッチング増幅部と、
を備えて構成される電力増幅回路。
上記第１及び第２の回路負荷部の夫々が、上記第１もしくは第２の出力信号が供給される低域通過フィルタ部及び該低域通過フィルタ部から得られる信号が供給される終端負荷部とを含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の電力増幅回路。
上記第１及び第２の入力信号の夫々が音声信号とされ、上記終端負荷部が、上記低域通過フィルタ部に接続されたスピーカ部とされることを特徴とする請求項２記載の電力増幅回路。
上記第１のパルス幅変調信号発生部が、上記第１のクロック信号を用い、上記第１の入力信号に応じてパルス幅の増減が互いに逆の関係となる一対のパルス幅変調信号を、上記第１のパルス幅変調信号として形成し、上記第１のスイッチング増幅部が、上記第１のパルス幅変調信号発生部から得られる一対のパルス幅変調信号の夫々に応じたスイッチング動作により、該一対のパルス幅変調信号の夫々についての個別の電力増幅を行い、それにより一対の出力信号を上記第１の出力信号として得るものとされ、上記第２のパルス幅変調信号発生部が、上記第２のクロック信号を用い、上記第２の入力信号に応じてパルス幅の増減が互いに逆の関係となる一対のパルス幅変調信号を、上記第２のパルス幅変調信号として形成し、上記第２のスイッチング増幅部が、上記第２のパルス幅変調信号発生部から得られる一対のパルス幅変調信号の夫々に応じたスイッチング動作により、該一対のパルス幅変調信号の夫々についての個別の電力増幅を行い、それにより一対の出力信号を上記第２の出力信号として得るものとされることを特徴とする請求項１記載の電力増幅回路。
上記第１及び第２の回路負荷部の夫々が、上記第１のスイッチング増幅部もしくは第２のスイッチング増幅部から得られる一対の出力信号が夫々供給される一対の低域通過フィルタ部及び該一対の低域通過フィルタ部の夫々から得られる信号が供給される終端負荷部とを含んで構成されることを特徴とする請求項４記載の電力増幅回路。
上記第２のクロック信号発生部が、上記第１のクロック信号発生部から送出される第１のクロック信号に周波数変換処理を施して上記第２のクロック信号を得る周波数変換部により構成されることを特徴とする請求項１記載の電力増幅回路。