JP2005210280A - 電力増幅装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 直流電源103と第1のスイッチ回路182と第2のスイッチ回路183とからなるBTL181の出力間にインダクタ185と負荷186を接続し、入力信号Vsに応じた幅のパルスを有する第1の変調信号M1と第2の変調信号M2を出力する変調回路110により、各スイッチ回路の出力端子に現れる電位の組合せが(H,L)、(L,H)、(L,L)の3状態になるように前記各スイッチを制御することで、各スイッチ回路の出力端子が高電位となる期間が短くなり、消費電力を低減することができる。
【選択図】図1
Description
δ1=(1+Vs/Vpt)/2 (1)
δ2=(1−Vs/Vpt)/2 (2)
但し、|Vs/Vpt|<1であり、この条件は、スイッチング型の電力増幅装置の変調信号の生成を、三角波と比較器で実現する方法の必要条件であり、もし、|Vs/Vpt|の値が1を越えると、比較器112の信号L0は、三角波信号Vtの一周期を通じて、“H”または“L”の状態に固定されるため、信号Vsの大きさに比例した時比率のパルスの生成ができず、電力増幅としての動作ができない。
Vo=(δ1−δ2)・Vh=(Vh/Vpt)・Vs (3)
δ1=(1+Vs/Vpt)/2 (4)
δ2=(1−Vs/Vpt)/2 (5)
ただし、|Vs/Vpt|<1であることは従来の第1の電力増幅装置の場合と同様である。
Vo=(δ1−δ2)・Vh=(Vh/Vpt)・Vs (6)
変調手段は、入力信号の正の瞬時レベルに応じたパルス幅を有する第1の変調信号と、前記入力信号の負の瞬時レベルに応じたパルス幅を有する第2の変調信号とを出力するように構成されてもよい。具体的には、変調手段は、三角波信号を出力する三角波発生器と、入力信号から三角波信号を減算した結果が正の時にアクティブとなる第1の信号を出力する第1の比較器と、入力信号と三角波信号を加算した結果が負の時にアクティブとなる第2の信号を出力する第2の比較器とを有してもよい。第1の変調信号は、第1の信号がアクティブ且つ前記第2の信号が非アクティブである時にアクティブとなり、第2の変調信号は、第1の信号が非アクティブ且つ前記第2の信号がアクティブである時にアクティブとなる。
この場合、第1の帰還信号は、三角波信号の下降期間と上昇期間の一方において、最初に第1のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻に、または最初に第2のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻にアクティブとる。また、三角波信号の下降期間と上昇期間の他方において、最初に第1のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻に、または最初に第2のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻で非アクティブとなる。
また、第2の帰還信号は、三角波信号の下降期間と上昇期間の一方において、最初に第2のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻に、または最初に第1のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻にアクティブとなる。また、三角波信号の下降期間と上昇期間の他方において、最初に第2のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻に、または最初に第1のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻で非アクティブとなる。
第1の変調信号は、第1の信号がアクティブ且つ第2の信号が非アクティブである時にアクティブとなり、第2の変調信号は、前記第1の信号が非アクティブ且つ前記第2の信号がアクティブである時にアクティブとなる。
第1の帰還信号は、三角波信号の下降期間において、最初に第1のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻に、または最初に第2のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻にアクティブとなる。また、三角波信号の上昇期間において、最初に第1のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻に、または最初に第2のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻で非アクティブとなる。
第2の帰還信号は、三角波信号の下降期間において、最初に第2のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻に、または最初に第1のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻にアクティブとなる。また、三角波信号の上昇期間において、最初に第2のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻に、または最初に第1のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻で非アクティブとなる。
帰還入力手段は、入力信号を平衡で受け取るとともに帰還信号も平衡で受け取るように構成してもよい。または、帰還入力手段は平衡型LPFを備え、入力信号を平衡で受け取るとともに帰還信号出力も平衡型LPFを介して受け取るようにしてもよい。
また、本発明の電力増幅装置によれば、両スイッチ回路のローサイドスイッチ部のみで負荷を通過する電流の検出が可能である。第2の従来例では、主回路の各スイッチ回路の出力端子がともに“H”となる状態があるが、スイッチ回路の状態検出回路の一つとして、電流モニタ機能を考えた場合、この(HH)の状態の電流検出のために、ハイサイドスイッチに電流モニタ回路が必要であった。このため、ハイサイドスイッチ駆動部に、その検出回路や検出結果を接地レベルに伝送するレベルシフト回路などが必要で、それらの電力も浮動電源回路から供給せざるを得ず、電力損失が大きくなる欠点がある。これに対し、本発明の電力増幅装置は、主回路の各スイッチ回路の出力端子がともに“H”となる状態が無いので、ローサイドスイッチ部のみで通過電流検出ができるという効果を奏する。
さらに、入力信号の無信号時に両スイッチ回路の出力を低電位に固定して待機させれば、この待機中の主回路の電力源からの電力供給を遮断でき、電力消費を抑えることができる。そして、この待機の状態では、ハイサイドスイッチ制御回路の浮動電源は充電状態であるため、起動の際は速やかに動作することができる。さらに、待機中の出力電位が基準レベルであるため、主回路の動作が始まっても負荷に直流電位が発生せず、ポップ雑音が発生しない。また、主回路の電源電圧を昇圧コンバータなどから供給する場合、このコンバータの起動過程では両スイッチ回路の出力を低電位に固定しておけば、負荷電流が少なくなるため、起動が容易で且つ速やか立ち上げることができる。さらに、このような待機や通常動作の状態を、入力信号などに応じて間欠的に動作するようにすれば、より一層の低消費電力化が図れる。さらに、主回路の電源電圧を低電圧状態から規定値まで緩やかに上昇させることで、主回路が負荷に供給する駆動電力を滑らかに立ち上げることができるといった効果を有する。
さらに、出力信号振幅は電源電圧と変調信号の時比率で決まるため、ここで、電源電圧を加減すれば、出力信号振幅も加減することができ、音量調節をすることができる。従来例においても、これを適用すれば、同様に音量調節ができるが、この場合、各スイッチ回路の出力電圧の基準レベルが電源電圧の2分の1になっているため、電源電圧の加減による基準レベルの変動で、雑音が混入する場合がある。しかし、本発明の電力増幅装置では、基準レベルが基準電位(実施例では接地電位)に固定されているため、電源電圧の加減による雑音の混入はない。
さらに、帰還回路を有する場合、帰還信号に振幅情報も含めるような構成にすると、変調回路および主回路の電圧利得が負帰還回路で決定されるため、電源電圧の変動があっても、電力増幅装置の出力電圧には入力信号に利得を乗じた電圧は出力されるようになる。電源電圧の変動により主回路部分の利得は変動するが、負帰還により変調回路の利得が加減するため、電力増幅装置としての利得変化は表面に現れない。このような構成の電力増幅装置にあっては、出力レベルが小さい場合に主回路の電源電圧を減らしても、その利得が変化しないため、上記のような電源電圧を動的に変化させることで消費電力を低減する機構を導入しても、特に、利得を補償する機構は設ける必要がなく、上記と同様に、電源電圧を変動しても、雑音の混入はないなどの効果が得られる。
さらに、本発明の主回路のスイッチ状態を3状態にしたものでは、ゼロクロス付近でパルス幅が狭くなり、スイッチの動作遅れや、デッドタイム設定により、パルス幅の変化が線形にできないことがある(ゼロクロス歪み)が、これは、最小パルス幅の設定により解決することができる。
また、本発明の変調波形は、正または負の一方がそれぞれのスイッチ回路で出力されるため、信号レベルの増減により、その平均電圧が大きく変化するために、その合成から負帰還までの経路では、直流域から安定に動作する構成が必要である。また、負帰還を構成する際は、各別に入力信号と比較するか、正と負の帰還信号を一つの信号に合成した後に比較することになる。正または負のみの信号波形には、ゼロクロス付近に鋭角な部分があるため、これらを担う演算増幅器にはスルーレイトの高いものが必要である。また、正負の合成を行う場合は、ゼロクロス付近での合成に際し、オフセットを合わせる配慮も必要になる。しかし、この合成をデジタル信号域で行うことにより、これらのアナログに纏わる問題が生じない。そのため、変調波形に付加される主回路で発生する転流に依存した出力状態を含んだ出力電圧を、変調器に帰還させ、その歪みを低減することができる。また、入力部を平衡型にして、出力部からクロスで負帰還したり、変調後のデジタル波形からアナログ波形を生成するのに、単純なLPFだけの構成で達成できる。
図1は本発明の実施の形態1の電力増幅装置のブロック図である。電力増幅装置は、変調回路110と、第1及び第2の分配回路120と、130、第1及び第2のハイサイドスイッチ制御回路140、160と、第1及び第2のローサイドスイッチ制御回路150、170とを備える。
(HL):第1のスイッチ回路182の出力端子が高電位(H)、第2のスイッチ回路183の出力端子が低電位(L)。図4(a)参照。
(LH):第1のスイッチ回路182の出力端子が低電位(L)、第2のスイッチ回路183の出力端子が高電位(H)。図4(c)参照。
(LL):第1のスイッチ回路182の出力端子が低電位(L)、第2のスイッチ回路183の出力端子も低電位(L)。図4(b)参照。
δ1’=(1+Vs/Vpt)/2 (7)
δ2’=(1−Vs/Vpt)/2 (8)
ただし、|Vs/Vpt|<1であることは従来の電力増幅装置の場合と同様である。
δ1=δ1’−δ2’=Vs/Vpt,
ただし、δ1’−δ2’<0の時はδ1=0 (9)
δ2=δ2’−δ1’=−Vs/Vpt,
ただし、δ2’−δ1’<0の時はδ2=0 (10)
Vo=(δ1−δ2)・Vh=(Vh/Vpt)・Vs (11)
図5Aは、本発明の電力増幅装置の第2の実施形態のブロック図である。図5Aにおいて、図1に示した実施の形態1の電力増幅装置と同じ機能と構成を有するものには同一の符号を付している。実施の形態2と実施の形態1との差異は、変調回路の構成である。以下、本実施形態の変調回路210の構成を説明する。
(HL):第1の出力端子が電源電圧、第2の出力端子が基準電位
(LH):第1の出力端子が基準電位、第2の出力端子が電源電圧
(LL):第1の出力端子が基準電位、第2の出力端子も基準電位
δ1’=(1+Vs/Vpt)/2 (12)
δ2’=(1−Vs/Vpt)/2 (13)
δ1’−δ2’≧2・δxの時は、δ1=δ1’−δ2’=Vs/Vpt,
−2・δx<δ1’−δ2’<2・δxの時は、
δ1=(δ1’−δ2’)/2+δx=Vs/Vpt/2+δx
δ1’−δ2’≦−2・δxの時は、δ1=0 (14)
δ2’−δ1’≧2・δxの時は、δ2=δ2’−δ1’=−Vs/Vpt,
−2・δx<δ2’−δ1’<2・δxの時は、
δ2=(δ2’−δ1’)/2+δx=−Vs/Vpt/2+δx
δ2’−δ1’≦−2・δxの時は、δ2=0 (15)
Vo=(δ1−δ2)・Vh=(Vh/Vpt)・Vs (16)
図7は、本発明の第3の実施形態の電力増幅装置のブロック図である。図7において、実施の形態1の電力増幅装置と同じ機能と構成を有するものには同一の符号を付与し、その説明は省略する。本実施形態の電力増幅装置は、実施の形態1の電力増幅装置と変調回路の構成が異なる。
δ1’=(1+Vs/Vpt)/2 (17)
また、信号L3の時比率δ3’は、入力信号Vsの符号が逆であるため、上記の信号L1の入力信号Vsの符号を変えた下記の式(18)で表現できる。
δ3’=(1−Vs/Vpt)/2 (18)
δ1’−δ3’≧2・δyの時は、δ1=δ1’−δ2’=Vs/Vpt,
−2・δy<δ1’−δ3’<2・δyの時は、
δ1=(δ1’−δ3’)/2+δy=Vs/Vpt/2+δy
δ1’−δ3’≦−2・δyの時は、δ1=0 (19)
δ3’−δ1’≧2・δyの時は、δ2=δ3’−δ1’=−Vs/Vpt,
−2・δy<δ3’−δ1’<2・δyの時は、
δ2=(δ3’−δ1’)/2+δy=−Vs/Vpt/2+δy
δ3’−δ1’≦−2・δyの時は、δ2=0 (20)
負荷186に発生する電圧Voは、以下の式(21)のように表せ、入力信号Vsに比例した出力を得ることができる。
Vo=(δ1−δ2)・Vh=(Vh/Vpt)・Vs (21)
図9は、本発明の実施の形態4の電力増幅装置のブロック図である。図9において、実施の形態1の電力増幅装置と同じ機能と構成を有するものには同一の符号を付与し、その説明は省略する。本発明の実施の形態4の電力増幅装置が実施の形態1の電力増幅装置と異なるのは変調回路の構成である。
Vs<0の場合、δ1=δz
0≦Vs/Vpt≦2−δzの場合、δ1=δz+Vs/Vpt/2
Vs/Vpt>1−2δzの場合、δ1=1−δz (22)
また、第2の変調信号M2の時比率δ2は、下記の式(23)で表される。
Vs>0の場合、δ2=δz
δz−2≦Vs/Vpt≦0の場合、δ2=δz−Vs/Vpt/2
Vs/Vpt<δz−2の場合、δ2=1−δz (23)
Vo=(δ1−δ2)・Vh=(Vh/Vpt)・Vs (24)
但し、|Vs/Vpt|≦2−δzである。
図11は、本発明の実施の形態5の電力増幅装置のブロック図である。図11において、実施の形態1の電力増幅装置と同じ機能と構成を有するものには同一の符号を付与し、その説明は省略する。本実施形態の電力増幅装置が実施の形態1の電力増幅装置と異なるのは変調回路の構成である。
リニア加算器5171から出力される誤差信号の極性が正で比較器5181のしきい値よりも大きいときは、比較器5181から出力される第1の信号L1は“H”と、比較器5182から出力される第2の信号L2は“L”となる。また、誤差信号の絶対値がしきい値よりも小さいときはその極性にかかわらず、信号L1及び信号L2は共に“L”となる。そして、誤差信号が負極性でその絶対値が比較器5182のしきい値よりも大きいときは、信号L1は“L”、信号L2は“H”となるように構成されている。
図12は、実施の形態6の電力増幅装置のブロック図である。図12において実施の形態1の電力増幅装置と同じ機能と構成を有するものには同一の符号を付与し、その説明は省略する。本実施の形態の電力増幅装置が実施の形態1の電力増幅装置と異なるのは変調回路の構成である。
102 直流電源
103 直流電源
110 変調回路
111 三角波発生器
1121 比較器
1122 比較器
1131 リニア反転器
1141 インバータ
1142 インバータ
1143 ANDゲート
1144 ANDゲート
120 第1の分配回路
130 第2の分配回路
140 第1のハイサイドスイッチ制御回路
150 第1のローサイドスイッチ制御回路
160 第2のハイサイドスイッチ制御回路
170 第2のローサイドスイッチ制御回路
180 主回路
181 BTL
182 第1のスイッチ回路
1821 第1のハイサイドスイッチ
1822 第1のローサイドスイッチ
183 第2のスイッチ回路
1831 第2のハイサイドスイッチ
1832 第2のローサイドスイッチ
185 インダクタ
186 負荷
Claims (37)
- 第1のハイサイドスイッチと第1のローサイドスイッチとの直列回路であって、前記第1のハイサイドスイッチと前記第1のローサイドスイッチとの接続点を出力端子とする第1のスイッチ手段と、
第2のハイサイドスイッチと第2のローサイドスイッチとの直列回路であって、前記第2のハイサイドスイッチと前記第2のローサイドスイッチとの接続点を出力端子とする第2のスイッチ手段と、
基準電位に対して電源電圧を出力し、前記第1のスイッチ手段及び前記第2のスイッチ手段に並列に接続された電源と、
前記第1のスイッチ手段の出力端と前記第2のスイッチ手段の出力端との間に接続された負荷部と、
入力信号をパルス幅またはパルス密度に変換し、前記第1のスイッチ手段を駆動する第1の変調信号と、前記第2のスイッチ手段を駆動する第2の変調信号とを生成する変調手段とを備え、
前記変調手段は、前記第1のスイッチ手段の出力端子の電圧と前記第2のスイッチ手段の出力端子の電圧がそれぞれ、電源電圧と基準電位、基準電位と電源電圧、基準電位と基準電位の3通りのうちのいずれかになるように前記変調信号を制御する、電力増幅装置。 - 前記変調手段はパルス幅変調器である、請求項1記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、前記入力信号の正の瞬時レベルに応じたパルス幅を有する第1の変調信号と、前記入力信号の負の瞬時レベルに応じたパルス幅を有する第2の変調信号とを出力する、請求項2記載の電力増幅装置。
- 前記第1の変調信号は、前記入力信号の正の瞬時レベルに比例したパルス幅を有し、前記第2の変調信号は、前記入力信号の負の瞬時レベルに比例したパルス幅を有することを特徴とする請求項3記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、三角波信号を出力する三角波発生器と、前記入力信号から前記三角波信号を減算した結果が正の時にアクティブとなる第1の信号を出力する第1の比較器と、前記入力信号と前記三角波信号を加算した結果が負の時にアクティブとなる第2の信号を出力する第2の比較器とを有し、
前記第1の変調信号は、前記第1の信号がアクティブ且つ前記第2の信号が非アクティブである時にアクティブとなり、前記第2の変調信号は、前記第1の信号が非アクティブ且つ前記第2の信号がアクティブである時にアクティブとなる、請求項2記載の電力増幅装置。 - 前記変調手段はさらに前記入力信号を正負反転するリニア反転器を有し、
前記第1の比較器は、前記入力信号と前記三角波信号を比較して第1の信号を生成し、前記第2の比較器は、前記リニア反転器から出力される前記入力信号の反転信号と前記三角波信号を比較して第2の信号を生成し、前記第2の信号の論理否定信号と前記第1の信号との論理積を前記第1の変調信号として出力し、前記第1の信号の論理否定信号と前記第2の信号との論理積を前記第2の変調信号として出力する請求項5記載の電力増幅装置。 - 前記変調手段は、前記三角波信号を正負反転するリニア反転器を有し、
前記第1の比較器は、前記入力信号と前記三角波信号を比較して第1の信号を生成し、前記第2の比較器は、前記入力信号と前記リニア反転器から出力される前記三角波信号の反転信号を比較して第2の信号を生成し、前記第2の信号の論理否定信号と前記第1の信号との論理積を前記第1の変調信号として出力し、前記第1の信号の論理否定信号と前記第2の信号との論理積を前記第2の変調信号として出力する、請求項5記載の電力増幅装置。 - 前記変調手段は、三角波信号を出力する三角波発生器と、前記入力信号から前記三角波信号を減算した結果が正の時にアクティブとなる第1の信号を出力する第1の比較器と、前記入力信号と前記三角波信号を加算した結果が負の時にアクティブとなる第2の信号を出力する第2の比較器と、前記第1および前記第2の比較器に入力される前記入力信号と前記三角波信号の少なくとも何れか一方に時間オフセットを与える時間オフセット手段とを有し、
前記第1の変調信号は、前記第1の信号がアクティブ且つ前記第2の信号が非アクティブである時にアクティブとなり、前記第2の変調信号は、前記第1の信号が非アクティブ且つ前記第2の信号がアクティブである時にアクティブとなる、請求項2記載の電力増幅装置。 - 前記時間オフセット手段は、前記三角波信号に同期した矩形波信号を出力する矩形波発生器と、前記三角波信号に前記矩形波信号を加算する加算手段とを有し、前記加算手段の出力信号を前記第1の比較器または前記第2の比較器の何れか一方に入力するように構成したことを特徴とする請求項8記載の電力増幅装置。
- 前記時間オフセット手段は、前記三角波信号に同期した矩形波信号を出力する矩形波発生器と、前記三角波信号に前記矩形波信号を加算する第1の加算手段と、前記第1の加算手段と異なる極性で前記三角波信号に前記矩形波信号を加算する第2の加算手段を有し、前記第1の加算手段の出力信号を前記第1の比較器に入力し、前記第2の加算手段の出力信号を前記第2の比較器に入力するように構成したことを特徴とする請求項8記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、三角波信号を出力する三角波発生器と、前記入力信号から前記三角波信号を減算した結果が正の時にアクティブとなる第1の信号を出力する第1の比較器と、前記入力信号と前記三角波信号を加算した結果が負の時にアクティブとなる第2の信号を出力する第2の比較器と、前記第1および前記第2の信号の少なくとも何れか一方に時間オフセットを与える時間オフセット手段を有し、
前記第1の変調信号は、前記第1の信号がアクティブ且つ前記第2の信号が非アクティブである時にアクティブとなり、前記第2の変調信号は、前記第1の信号が非アクティブ且つ前記第2の信号がアクティブである時にアクティブとなる、請求項2記載の電力増幅装置。 - 前記時間オフセット手段は、前記第2の信号を遅延する遅延手段からなる、請求項11記載の電力増幅装置。
- 前記時間オフセット手段は、前記第1の信号を遅延する遅延手段からなる請求項11記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、三角波信号を出力する三角波発生器と、前記入力信号から前記三角波信号を減算した結果が正の時にアクティブとなる第1の信号を出力する第1の比較器と、前記三角波信号を振幅軸に対してオフセットする三角波信号オフセット手段と、前記入力信号と前記三角波信号オフセット手段の出力信号を加算した結果が負の時にアクティブとなる第2の信号を出力する第2の比較器とを有し、
前記第1の信号を前記第1の変調信号として出力し、前記第2の信号を前記第2の変調信号として出力する請求項2記載の電力増幅装置。 - 前記変調手段は、前記第1の変調信号のパルス幅に最小値を設定する第1の最小パルス幅設定手段と、前記第2の変調信号のパルス幅に最小値を設定する第2の最小パルス幅設定手段とを有する請求項14記載の電力増幅装置。
- 前記第1の最小パルス設定手段は、前記三角波信号と交差し且つ前記三角波信号の下限値近傍に第1の最小パルス設定しきい値を設定し、前記三角波信号が前記第1の最小パルス設定しきい値以下の期間を前記第1の信号の最小パルス幅に設定し、
前記第2の最小パルス設定手段は、前記三角波信号オフセット手段の出力と交差し且つ前記三角波信号オフセット手段の出力の上限値近傍に第2の最小パルス設定しきい値を設定し、前記三角波信号オフセット手段の出力が前記第2の最小パルス設定しきい値以上の期間を前記第2の信号の最小パルス幅に設定する、請求項15記載の電力増幅装置。 - 前記三角波信号オフセット手段のオフセット量は、前記三角波信号の変化幅より所定値だけ小さい値であり、前記第1の最小パルス設定しきい値と前記第2の最小パルス設定しきい値とが等しい、請求項16記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、前記第1の変調信号のパルス幅に最大値を設定する第1の最大パルス幅設定手段と、前記第2の変調信号のパルス幅に最大値を設定する第2の最大パルス幅設定手段とを有する請求項15記載の電力増幅装置。
- 前記第1の最大パルス設定手段は、前記三角波信号と交差し且つ前記三角波信号の上限値近傍に第1の最大パルス設定しきい値を設定し、前記三角波信号が前記第1の最大パルス設定しきい値以上の期間を前記第1の信号の最大パルス幅に設定し、
前記第2の最大パルス設定手段は、前記三角波信号オフセット手段の出力と交差し且つ前記三角波信号オフセット手段の出力の下限値近傍に第2の最大パルス設定しきい値を設定し、前記三角波信号オフセット手段の出力が前記第2の最大パルス設定しきい値以上の期間を前記第2の信号の最大パルス幅に設定する、請求項18記載の電力増幅装置。 - 前記第1の変調信号と前記第2の変調信号の最小無パルス区間が、前記第1の変調信号と前記第2の変調信号の最小パルス幅より大きい、請求項18記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、前記第1の変調信号のパルス幅に最大値を設定する第1の最大パルス幅設定手段と、前記第2の変調信号のパルス幅に最大値を設定する第2の最大パルス幅設定手段とを有する、請求項14記載の電力増幅装置。
- 前記第1の最大パルス設定手段は、前記三角波信号と交差し且つ前記三角波信号の上限値近傍に第1の最大パルス設定しきい値を設定し、前記三角波信号が前記第1の最大パルス設定しきい値以上の期間を前記第1の信号の最大パルスに設定し、
前記第2の最大パルス設定手段は、前記三角波信号オフセット手段の出力と交差し且つ前記三角波信号オフセット手段の出力の下限値近辺に第2の最大パルス設定しきい値を設定し、前記三角波信号オフセット手段の出力が前記第2の最大パルス設定しきい値以上の期間を前記第2の信号の最大パルスに設定する請求項21記載の電力増幅装置。 - 前記変調手段は、最小パルス幅を有しながら前記入力信号の正の瞬時レベルに応じた幅のパルスを有する第1の変調信号と、最小パルス幅を有しながら前記入力信号の負の瞬時レベルに応じた幅のパルスを有する第2の変調信号とを出力する、請求項2記載の電力増幅装置。
- 前記第1の変調信号は、少なくとも前記第2の変調信号の最小パルス幅を含む期間だけはパルスを出力しないように最大パルス幅を有し、前記第2の変調信号は、少なくとも前記第1の変調信号の最小パルス幅を含む期間だけはパルスを出力しないように最大パルス幅を有する、請求項23記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段はパルス密度変調器である請求項1記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、前記入力信号の正の瞬時レベルに応じたパルス密度を有する第1の変調信号と、前記入力信号の負の瞬時レベルに応じたパルス密度を有する第2の変調信号を出力する、請求項25記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、前記第1の変調信号または前記第1のスイッチ手段の出力信号を正極性で且つ前記第2の変調信号または前記第2のスイッチ手段の出力信号を負極性で重み付け加算する正負信号結合手段と、
前記入力信号に前記正負信号結合手段の出力を負帰還の極性で加算する帰還入力手段と、
前記帰還入力手段の出力信号を重み付けするフィルタ手段と、
前記フィルタ手段の出力レベルを3つの領域に区別して第1および第2の信号を出力する判定手段と、
前記第1の信号の状態変化時刻を量子化する第1の時刻量子化手段と、
前記第2の信号の状態変化時刻を量子化する第2の時刻量子化手段とを有し、
前記第1の時刻量子化手段の出力を前記第1の変調信号とし、前記第2の時刻量子化手段の出力を前記第2の変調信号とする、請求項25記載の電力増幅装置。 - 前記判定手段は、前記フィルタ手段の出力信号を正のしきい値と比較して第1の信号を生成し、前記帰還入力手段の出力信号を負のしきい値と比較して第2の信号を生成する、請求項27記載の電力増幅装置。
- クロック信号を出力するクロック発生器をさらに有し、
前記第1の時刻量子化手段は、前記第1の信号と前記クロック信号を入力し、それらの入力信号に基づいて第1の変調信号を生成する第1のラッチ回路で構成され、前記第2の時刻量子化手段は、前記第2の信号と前記クロック信号を入力し、それらの入力信号に基づいて第2の変調信号を生成する第2のラッチ回路で構成される、請求項27記載の電力増幅装置。 - 前記変調手段は、前記第1の変調信号または前記第1のスイッチ手段の出力端子を正極性で且つ前記第2の変調信号または前記第2のスイッチ手段の出力端子を負極性で重み付け加算する正負信号結合手段と、前記入力信号に前記正負信号結合手段の出力を負帰還の極性で加算する帰還入力手段と、前記帰還入力手段の出力信号を重み付けするフィルタ手段と、前記フィルタ手段の出力レベルを3つの領域に区別してその比較結果を時刻量子化した第1および第2の信号を出力する判定手段とを有し、
前記第1の信号を前記第1の変調信号とし、前記第2の信号を前記第2の変調信号とすることを特徴とする請求項25記載の電力増幅装置。 - 前記正負信号結合手段を減算器で構成した、請求項27または請求項30記載の電力増幅装置。
- 前記判定手段を、オーバーサンプリング型で構成したことを特徴とする請求項27または請求項30記載の電力増幅装置。
- 前記変調手段は、
三角波信号を出力する三角波発生手段と、
第1及び第2の帰還信号を出力する帰還信号変換手段と、
前記第1の帰還信号と前記第2の帰還信号との差信号を、前記入力信号に対して負帰還の極性になるように加算する帰還入力手段とを有し、
前記第1の帰還信号は、
前記三角波信号の下降期間と上昇期間の一方において、最初に第1のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻に、または最初に第2のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻にアクティブとなり、
前記三角波信号の下降期間と上昇期間の他方において、最初に第1のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻に、または最初に第2のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻で非アクティブとなり、
前記第2の帰還信号は、
前記三角波信号の下降期間と上昇期間の一方において、最初に第2のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻に、または最初に第1のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻にアクティブとなり、
前記三角波信号の下降期間と上昇期間の他方において、最初に第2のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻に、または最初に第1のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻で非アクティブとなる、
請求項1記載の電力増幅装置。 - 前記変調手段は、
三角波信号を出力する三角波発生手段と、
第1及び第2の帰還信号を出力する帰還信号変換手段と、
前記第1の帰還信号と前記第2の帰還信号との差信号を、前記入力信号に対して負帰還の極性になるように加算する帰還入力手段と、
前記帰還入力手段の出力信号から前記三角波信号を減算したものが正なる際にアクティブとなる第1の信号を出力する第1の比較手段と、
前記帰還入力手段の出力信号と前記三角波信号を加算したものが負なる際にアクティブとなる第2の信号を出力する第2の比較手段とを有し、
前記第1の変調信号は、前記第1の信号がアクティブ且つ前記第2の信号が非アクティブである時にアクティブとなり、前記第2の変調信号は、前記第1の信号が非アクティブ且つ前記第2の信号がアクティブである時にアクティブとなり、
前記第1の帰還信号は、
前記三角波信号の下降期間において、最初に第1のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻に、または最初に第2のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻にアクティブとなり、
前記三角波信号の上昇期間において、最初に第1のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻に、または最初に第2のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻で非アクティブとなり、
前記第2の帰還信号は、
前記三角波信号の下降期間において、最初に第2のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻に、または最初に第1のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻にアクティブとなり、
前記三角波信号の上昇期間において、最初に第2のスイッチ手段の出力端子が基準電位から電源電圧に変化する時刻に、または最初に第1のスイッチ手段の出力端子が電源電圧から基準電位に変化する時刻で非アクティブとなる、
請求項1記載の電力増幅装置。 - 前記帰還入力手段は、前記入力信号を平衡で受け取るとともに前記帰還信号も平衡で受け取るように構成したことを特徴とする請求項33記載の電力増幅装置。
- 前記帰還入力手段は、平衡型LPFを備え、前記入力信号を平衡で受け取るとともに前記帰還信号出力も前記平衡型LPFを介して受け取るように構成したことを特徴とする請求項33記載の電力増幅装置。
- 電源部から電源電圧を供給され、接続点を出力端子とする2つのスイッチからなり、並列に接続された第1及び第2の直列回路を備え、前記各出力端子間に負荷部が接続された構成を有し、入力信号に対応したパルス幅またはパルス密度の変調信号を生成して前記各スイッチを駆動するとともに、前記第1及び第2の直列回路の出力端子の電圧がそれぞれ、電源電圧と基準電位、基準電位と電源電圧、基準電位と基準電位の3通りのうちのいずれかになるように、前記出力端子の電圧を制御することを特徴とする電力増幅装置。
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