JP2006217109A - Audio amplifier device and power unit for audio amplifier - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an audio amplifier device that can keep constant a peak value of a pulse signal after current amplification to improve sound quality and a power unit for an audio amplifier. <P>SOLUTION: This audio amplifier device includes an audio amplifier section 1 as a class D amplifier and a power supply section 2 which controls a source voltage to a current amplification section 12 so that a peak value of the output voltage of a pulse-modulated signal of a current amplification section 12 in the audio amplifier section 1 is as constant as possible. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、オーディオアンプ装置およびオーディオアンプ用電源装置に関する。   The present invention relates to an audio amplifier device and an audio amplifier power supply device.

図3は、従来のオーディオアンプ装置の一例を示すブロック図である。図3に示す従来のオーディオアンプ装置は、Dクラスアンプであるオーディオアンプ部101と、オーディオアンプ部101の電流増幅部112に電力を供給する電源部102とを有する。   FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional audio amplifier device. The conventional audio amplifier device shown in FIG. 3 includes an audio amplifier unit 101 that is a D-class amplifier, and a power supply unit 102 that supplies power to the current amplification unit 112 of the audio amplifier unit 101.

オーディオアンプ部101では、PWM回路111が、アナログまたはデジタルのオーディオ入力信号に対してPWM変調(パルス幅変調)を施し、電流増幅部112が、PWM変調後のパルス状の信号を電流増幅し、ローパスフィルタ113が、電流増幅後のパルス状の信号の高周波成分を除去して、オーディオ周波数帯域のアナログ信号を出力する。   In the audio amplifier unit 101, the PWM circuit 111 performs PWM modulation (pulse width modulation) on the analog or digital audio input signal, and the current amplification unit 112 current-amplifies the pulsed signal after PWM modulation, The low-pass filter 113 removes the high-frequency component of the pulse-like signal after current amplification and outputs an analog signal in the audio frequency band.

そして、電源部102は、商用電源から直流電力を得る直流電源装置、電池などの図示せぬ電源から電圧Vccを印加され、その電圧Vcc以下の所定の定電圧で電流増幅部112に電源電圧を印加する。   The power supply unit 102 is applied with a voltage Vcc from a power supply (not shown) such as a DC power supply device or a battery that obtains DC power from a commercial power supply, and supplies a power supply voltage to the current amplification unit 112 with a predetermined constant voltage equal to or lower than the voltage Vcc. Apply.

図3に示す装置の他、パルス信号ではなくアナログ信号を電流増幅する電流増幅部を有する電力増幅器であって、電流増幅部の出力電圧値を監視して、出力電圧値が所定の閾値を超えると電流増幅部に印加される電源電圧を切り替えるものが提案されている(例えば特許文献1参照)。   In addition to the device shown in FIG. 3, a power amplifier having a current amplifying unit that amplifies an analog signal instead of a pulse signal, the output voltage value of the current amplifying unit is monitored, and the output voltage value exceeds a predetermined threshold value And switching the power supply voltage applied to the current amplifying unit has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、電流増幅部を構成するスイッチング素子の電源側端子から直接的に電源電圧を検出し、そのスイッチング素子に印加される電源電圧を正確に一定にする電力増幅装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。   In addition, a power amplifying apparatus has been proposed in which a power supply voltage is detected directly from a power supply side terminal of a switching element constituting a current amplifying unit, and the power supply voltage applied to the switching element is made exactly constant (for example, a patent) Reference 2).

特開平10−150325号公報(要約、図1,2)JP 10-150325 A (summary, FIGS. 1 and 2) 特開2002−94340号公報(要約)JP 2002-94340 A (summary)

しかしながら、Dクラスアンプといったアナログオーディオ信号をパルス信号に一旦変調して増幅しその後ローパスフィルタによりアナログオーディオ信号に戻すアンプ装置では、ローパスフィルタ内のインダクタに起因する逆起電流、電流増幅段のスイッチング素子のサチレーションおよびオン動作時の抵抗などに起因して、電流増幅段のスイッチング素子の出力信号の波高値が変動してしまい音質を劣化させてしまうという問題がある。   However, in an amplifier device such as a D-class amplifier that once modulates and amplifies an analog audio signal into a pulse signal, and then converts the analog audio signal back to an analog audio signal by a low-pass filter, a back electromotive current caused by an inductor in the low-pass filter There is a problem that the peak value of the output signal of the switching element of the current amplification stage fluctuates due to the saturation and the on-operation resistance, and the sound quality is deteriorated.

上記の問題に対して、電流増幅段のスイッチング素子に、オン動作時の抵抗の小さいパワーMOSFETを使用することも考えられるが、コストが増大してしまう。また、上記の問題に対して、電流増幅段の電源電圧の変動を抑制するために大容量のキャパシタを設けることも考えられるが、コストが増大してしまう。   To deal with the above problem, it may be possible to use a power MOSFET having a low resistance during the on-operation as the switching element of the current amplification stage, but the cost increases. In order to suppress the fluctuation of the power supply voltage of the current amplification stage with respect to the above problem, it is conceivable to provide a large capacity capacitor, but the cost increases.

また、上記特許文献1に記載の電力増幅器は、アナログ信号をそのまま増幅する増幅回路であり、Dクラスアンプといったアナログオーディオ信号をパルス信号に一旦変調して増幅しその後ローパスフィルタによりアナログオーディオ信号に戻すアンプ装置に適用することは困難である。   The power amplifier described in Patent Document 1 is an amplification circuit that amplifies an analog signal as it is, and modulates an analog audio signal such as a D class amplifier into a pulse signal and amplifies it, and then returns it to the analog audio signal by a low-pass filter. It is difficult to apply to an amplifier device.

また、上記特許文献2に記載の電力増幅装置では、スイッチング素子の電源側端子の電圧を検出して電源電圧を調節しているため、依然として、ローパスフィルタ内のインダクタに起因する逆起電流、電流増幅段のスイッチング素子のサチレーションおよびオン動作時の抵抗などに起因して、電流増幅段のスイッチング素子の出力信号の波高値が変動してしまう。   Further, in the power amplifying device described in Patent Document 2, since the power supply voltage is adjusted by detecting the voltage of the power supply side terminal of the switching element, the counter electromotive current and current caused by the inductor in the low pass filter are still present. The peak value of the output signal of the switching element in the current amplification stage fluctuates due to saturation of the switching element in the amplification stage and resistance during the on operation.

本発明は、電流増幅後のパルス信号の波高値を一定に保ち、音質を良好にすることができるオーディオアンプ装置およびオーディオアンプ用電源装置を得ることを目的とする。   An object of the present invention is to provide an audio amplifier device and an audio amplifier power supply device that can maintain a constant peak value of a pulse signal after current amplification and improve sound quality.

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。   In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.

本発明に係るオーディオアンプ装置の1つは、Dクラスアンプと、Dクラスアンプにおける電流増幅部の出力電圧のピーク値を一定に近づけるように電流増幅部への電源電圧を制御する電源部とを備える。   One audio amplifier device according to the present invention includes a D-class amplifier and a power supply unit that controls a power supply voltage to the current amplification unit so that the peak value of the output voltage of the current amplification unit in the D-class amplifier approaches a constant value. Prepare.

また、本発明に係るオーディオアンプ装置の1つは、オーディオ信号をパルス変調するパルス変調部と、パルス変調部によりパルス変調された信号を電流増幅する電流増幅部と、電流増幅部の後段に配置されたフィルタと、電流増幅部へ電源電圧を印加する電源回路と、電流増幅部からフィルタへの出力電圧のピーク値を検出するピーク値検出部と、ピーク値検出部による検出値に応じて電流増幅部への電源電圧を制御する制御部とを備える。   Also, one of the audio amplifier devices according to the present invention is arranged in a subsequent stage of a pulse modulation unit that performs pulse modulation of an audio signal, a current amplification unit that amplifies the signal pulse-modulated by the pulse modulation unit, and a current amplification unit Filter, a power supply circuit for applying a power supply voltage to the current amplification unit, a peak value detection unit for detecting a peak value of the output voltage from the current amplification unit to the filter, and a current according to a detection value by the peak value detection unit And a control unit that controls a power supply voltage to the amplification unit.

さらに、本発明に係るオーディオアンプ装置は、上記のオーディオアンプ装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。つまり、この場合、ピーク値検出部は、電流増幅部からのパルス状の出力電圧をピークホールドおよび/またはボトムホールドして、ピーク値を検出する。   Furthermore, the audio amplifier device according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the above audio amplifier devices. That is, in this case, the peak value detection unit detects the peak value by peak-holding and / or bottom-holding the pulsed output voltage from the current amplification unit.

さらに、本発明に係るオーディオアンプ装置は、上記のオーディオアンプ装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。つまり、この場合、ピーク値検出部におけるピークホールドおよび/またはボトムホールドの時定数は、その時定数の逆数が必要とするオーディオ周波数帯域の上限より高くなるように設定される。   Furthermore, the audio amplifier device according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the above audio amplifier devices. That is, in this case, the time constant of peak hold and / or bottom hold in the peak value detection unit is set so that the reciprocal of the time constant is higher than the upper limit of the required audio frequency band.

さらに、本発明に係るオーディオアンプ装置は、上記のオーディオアンプ装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。つまり、この場合、電源回路は、シンク動作およびソース動作のいずれも可能なPWM電源回路であり、制御部は、電流増幅部の出力電圧のピーク値に基づいてPWM電源回路のデューティを設定する制御信号を生成する。   Furthermore, the audio amplifier device according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the above audio amplifier devices. That is, in this case, the power supply circuit is a PWM power supply circuit capable of both sink operation and source operation, and the control unit controls the duty of the PWM power supply circuit based on the peak value of the output voltage of the current amplification unit. Generate a signal.

本発明に係るオーディオアンプ用電源装置は、Dクラスアンプにおける電流増幅部の出力電圧のピーク値を検出するピーク値検出部と、ピーク値検出部により検出されるピーク値を一定に近づけるように電流増幅部への電源電圧を制御する電源部とを備える。   An audio amplifier power supply device according to the present invention includes a peak value detection unit that detects a peak value of an output voltage of a current amplification unit in a D-class amplifier, and a current so that the peak value detected by the peak value detection unit approaches a constant value. And a power supply unit that controls a power supply voltage to the amplification unit.

本発明によれば、電流増幅後のパルス信号の波高値を一定に保ち、音質を良好にすることができる。   According to the present invention, the peak value of the pulse signal after current amplification can be kept constant, and the sound quality can be improved.

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係るオーディオアンプ装置の構成を示すブロック図である。図1において、オーディオアンプ部1は、オーディオ信号を増幅して出力するDクラスアンプである。電源部2は、オーディオアンプ部1、特にその電流増幅部12に直流で電力を供給する回路群である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an audio amplifier apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an audio amplifier unit 1 is a D class amplifier that amplifies and outputs an audio signal. The power supply unit 2 is a circuit group that supplies power to the audio amplifier unit 1, in particular, the current amplification unit 12 with a direct current.

オーディオアンプ部1において、PWM回路11は、オーディオ信号をパルス変調するパルス変調部として機能する回路である。PWM回路11は、オーディオ入力信号の振幅に応じたデューティのパルスを時系列に沿って出力する。   In the audio amplifier unit 1, the PWM circuit 11 is a circuit that functions as a pulse modulation unit that performs pulse modulation on an audio signal. The PWM circuit 11 outputs a pulse with a duty corresponding to the amplitude of the audio input signal in time series.

また、電流増幅部12は、PWM回路11の出力電圧に応じてスイッチング動作する電流増幅用スイッチング素子を有し、PWM回路11の出力信号を電流増幅する回路である。例えば、電流増幅部12は、コンプリメンタリ接続された一対のパワーMOSFETなどで構成される。   The current amplifying unit 12 includes a current amplification switching element that performs a switching operation according to the output voltage of the PWM circuit 11, and is a circuit that amplifies the output signal of the PWM circuit 11. For example, the current amplifying unit 12 is composed of a pair of complementary power MOSFETs.

また、ローパスフィルタ13は、入力端と出力端との間のインダクタL、および出力端とグランドとの間のキャパシタCで構成されるフィルタ回路である。ローパスフィルタ13は、オーディオ周波数帯域の信号を透過し、オーディオ周波数帯域より高い周波数の信号を減衰させる。   The low-pass filter 13 is a filter circuit including an inductor L between the input end and the output end, and a capacitor C between the output end and the ground. The low-pass filter 13 transmits signals in the audio frequency band and attenuates signals having a frequency higher than the audio frequency band.

電源部2において、電源回路21は、オーディオアンプ1における電流増幅部12の出力電圧のピーク値を一定の基準値に近づけるように、電流増幅部12への電源電圧を制御する電源回路である。この実施の形態では、電源回路21は、シンク動作およびソース動作のいずれも可能なPWM電源回路である。   In the power supply unit 2, the power supply circuit 21 is a power supply circuit that controls the power supply voltage to the current amplification unit 12 so that the peak value of the output voltage of the current amplification unit 12 in the audio amplifier 1 approaches a certain reference value. In this embodiment, the power supply circuit 21 is a PWM power supply circuit capable of both sink operation and source operation.

電源回路21において、基準信号発生回路31は、鋸波または三角波を基準信号として発生する回路である。また、比較器32は、基準信号発生回路31による基準信号と、誤差増幅器24の出力とを比較し、比較結果に応じてハイ(スイッチング回路33のスイッチング素子がオンする電圧値)またはロー(スイッチング回路33のスイッチング素子がオフする電圧値)の出力電圧を発生する回路である。この基準信号発生回路31および比較器32によりパルス幅変調が実現される。   In the power supply circuit 21, the reference signal generating circuit 31 is a circuit that generates a sawtooth wave or a triangular wave as a reference signal. The comparator 32 compares the reference signal from the reference signal generation circuit 31 with the output of the error amplifier 24, and is high (voltage value at which the switching element of the switching circuit 33 is turned on) or low (switching) according to the comparison result. This is a circuit that generates an output voltage of a voltage value at which the switching element of the circuit 33 is turned off. The reference signal generation circuit 31 and the comparator 32 realize pulse width modulation.

また、スイッチング回路33は、比較器32の出力電圧に応じてスイッチング動作し、電流増幅で直流電圧VccとグランドGNDを振幅とするパルスを発生するスイッチング素子を有する。また、平滑回路34は、インダクタLおよびキャパシタCからなるローパスフィルタである。   The switching circuit 33 has a switching element that performs a switching operation in accordance with the output voltage of the comparator 32 and generates a pulse having the amplitude of the DC voltage Vcc and the ground GND by current amplification. The smoothing circuit 34 is a low-pass filter including an inductor L and a capacitor C.

また、ピークホールド回路22は、電流増幅部12とローパスフィルタ13との接続位置の電圧、つまり電流増幅部12の出力電圧のピーク値を検出するピーク値検出部として機能する回路である。ピークホールド回路22は、電流増幅部12から出力されるパルス状の電圧をピークホールドして、ピーク値を検出する。例えば、ピークホールド回路22におけるピークホールドの時定数は、その時定数の逆数がオーディオ周波数帯域(可聴帯域)の上限(例えば20kHz)より高くなるように設定される。なお、ピークホールド回路22におけるピークホールドの時定数は、その時定数の逆数が必要とするオーディオ周波数帯域の上限より高くなるように設定すればよく、例えば、可聴帯域が20Hz〜20kHzの場合でも、上限として10kHzまでの音響特性を向上させたい場合には、ピークホールドの時定数は、その時定数の逆数が10kHzより高くなるように設定すればよい。   The peak hold circuit 22 is a circuit that functions as a peak value detection unit that detects the voltage at the connection position between the current amplification unit 12 and the low-pass filter 13, that is, the peak value of the output voltage of the current amplification unit 12. The peak hold circuit 22 peak-holds the pulse voltage output from the current amplifier 12 and detects the peak value. For example, the time constant of the peak hold in the peak hold circuit 22 is set so that the reciprocal of the time constant is higher than the upper limit (for example, 20 kHz) of the audio frequency band (audible band). The peak hold time constant in the peak hold circuit 22 may be set so that the reciprocal of the time constant is higher than the upper limit of the required audio frequency band. For example, even when the audible band is 20 Hz to 20 kHz, the upper limit When it is desired to improve the acoustic characteristics up to 10 kHz, the peak hold time constant may be set so that the reciprocal of the time constant is higher than 10 kHz.

また、基準電圧発生回路23は、電流増幅部12の出力電圧の目標電圧値に対応する基準電圧Vrefを発生する回路である。また、誤差増幅器24は、ピークホールド回路22により検出された電流増幅部12の出力電圧のピーク値と基準電圧発生回路23による基準電圧Vrefとの差に所定の増幅率を乗じた出力電圧を発生する回路である。基準電圧発生回路23および誤差増幅器24は、電源回路21の出力電圧を制御する制御部として機能する。   The reference voltage generation circuit 23 is a circuit that generates a reference voltage Vref corresponding to the target voltage value of the output voltage of the current amplifier 12. The error amplifier 24 generates an output voltage obtained by multiplying the difference between the peak value of the output voltage of the current amplifier 12 detected by the peak hold circuit 22 and the reference voltage Vref by the reference voltage generation circuit 23 by a predetermined amplification factor. Circuit. The reference voltage generation circuit 23 and the error amplifier 24 function as a control unit that controls the output voltage of the power supply circuit 21.

次に、上記装置の動作について説明する。   Next, the operation of the above apparatus will be described.

まず、オーディオアンプ部1の動作について説明する。   First, the operation of the audio amplifier unit 1 will be described.

オーディオアンプ部1では、PWM回路11は、アナログのオーディオ入力信号に対してPWM変調(パルス幅変調)を施す。次に、電流増幅部12が、PWM変調後のパルス状の信号を電流増幅する。   In the audio amplifier unit 1, the PWM circuit 11 performs PWM modulation (pulse width modulation) on the analog audio input signal. Next, the current amplifying unit 12 amplifies the pulse-shaped signal after PWM modulation.

電流増幅部12の出力電圧はパルス状になり、パルスの波高値は、電源部2により印加される電圧値から、電流増幅部12のスイッチング素子のオン動作時の抵抗(FETの場合にはドレイン・ソース間の抵抗)に起因する電圧降下分だけ減少した電圧値となる。   The output voltage of the current amplifying unit 12 is pulsed, and the peak value of the pulse is determined from the voltage value applied by the power supply unit 2 when the switching element of the current amplifying unit 12 is turned on (drain in the case of FET). • The voltage value is reduced by the voltage drop due to the resistance between the sources.

そして、ローパスフィルタ13が、電流増幅後のパルス状の信号の高周波成分を除去して、オーディオ周波数帯域のアナログ信号を出力する。   Then, the low pass filter 13 removes the high frequency component of the pulse-like signal after current amplification and outputs an analog signal in the audio frequency band.

次に、電源部2の動作について説明する。   Next, the operation of the power supply unit 2 will be described.

電源部2では、ピークホールド回路22は、電流増幅部12から出力されるパルス状の電圧をピークホールドして、電流増幅部12の出力電圧の波高値を検出する。   In the power supply unit 2, the peak hold circuit 22 peaks the pulsed voltage output from the current amplification unit 12 and detects the peak value of the output voltage of the current amplification unit 12.

そして、誤差増幅器24は、ピークホールド回路22により検出された電流増幅部12の出力電圧のピーク値と基準電圧発生回路23による基準電圧Vrefとの差に所定の増幅率を乗じた出力電圧を発生し、電源回路21の比較器32に印加する。   The error amplifier 24 generates an output voltage obtained by multiplying the difference between the peak value of the output voltage of the current amplifier 12 detected by the peak hold circuit 22 and the reference voltage Vref by the reference voltage generation circuit 23 by a predetermined amplification factor. And applied to the comparator 32 of the power supply circuit 21.

この実施の形態では、誤差増幅器24の負側入力にピークホールド回路22の出力電圧が印加され、正側入力に基準電圧発生回路23による基準電圧Vrefが印加されるため、増幅率をAとすると、誤差増幅器24の出力電圧Veは、次式のようになる。   In this embodiment, since the output voltage of the peak hold circuit 22 is applied to the negative side input of the error amplifier 24 and the reference voltage Vref from the reference voltage generation circuit 23 is applied to the positive side input, the amplification factor is assumed to be A. The output voltage Ve of the error amplifier 24 is expressed by the following equation.

Ve=A×(Vref−Vp)   Ve = A × (Vref−Vp)

電源回路21の比較器32は、基準信号発生回路31による基準信号と、誤差増幅器24の出力とを比較し、比較結果に応じた出力電圧を発生し、スイッチング回路33の図示せぬスイッチング素子のゲート信号とする。   The comparator 32 of the power supply circuit 21 compares the reference signal from the reference signal generation circuit 31 with the output of the error amplifier 24, generates an output voltage according to the comparison result, and outputs a switching element (not shown) of the switching circuit 33. Let it be a gate signal.

この実施の形態では、比較器32の負側入力に基準信号発生回路31の出力電圧が印加され、正側入力に誤差増幅器24の出力電圧Veが印加されるため、誤差増幅器24の出力電圧Veが高くなると、比較器32の出力電圧のデューティが高くなり、出力電圧Veが低くなると、比較器32の出力電圧のデューティが低くなる。   In this embodiment, since the output voltage of the reference signal generation circuit 31 is applied to the negative input of the comparator 32 and the output voltage Ve of the error amplifier 24 is applied to the positive input, the output voltage Ve of the error amplifier 24 is applied. Increases, the duty of the output voltage of the comparator 32 increases, and when the output voltage Ve decreases, the duty of the output voltage of the comparator 32 decreases.

スイッチング回路33の図示せぬスイッチング素子は、そのゲート信号の電圧に応じてスイッチング動作する。スイッチング回路33のパルス状の出力電圧が平滑回路34により平滑され、直流の電源電圧がオーディオアンプ部1の電流増幅部12に印加される。   A switching element (not shown) of the switching circuit 33 performs a switching operation according to the voltage of the gate signal. The pulsed output voltage of the switching circuit 33 is smoothed by the smoothing circuit 34, and a DC power supply voltage is applied to the current amplification unit 12 of the audio amplifier unit 1.

ここで、電流増幅部12の出力電圧のパルス波高値を一定に保つ制御について説明する。図2は、本発明の実施の形態における電流増幅部12の出力電圧のピーク値と、基準電圧発生回路23の基準電圧Vrefを示す図である。   Here, the control for keeping the pulse peak value of the output voltage of the current amplifying unit 12 constant will be described. FIG. 2 is a diagram showing the peak value of the output voltage of the current amplifying unit 12 and the reference voltage Vref of the reference voltage generating circuit 23 in the embodiment of the present invention.

電流増幅部12の出力電圧のパルス波高値Vpが基準電圧Vrefより低い場合(図2(A)の場合)、誤差増幅器24の出力電圧は、基準電圧Vrefとパルス波高値Vpとの差分に応じた正の値となる。このため、比較器32の出力電圧のデューティが高くなる。これにより、スイッチング回路33のスイッチング素子のオン期間が増加し、電流増幅部12への電源電圧が上昇する。そして、電流増幅部12への電源電圧が上昇すると、電流増幅部12のスイッチング素子がオン動作するときの電流増幅部12の出力電圧が上昇する。   When the pulse peak value Vp of the output voltage of the current amplifier 12 is lower than the reference voltage Vref (in the case of FIG. 2A), the output voltage of the error amplifier 24 depends on the difference between the reference voltage Vref and the pulse peak value Vp. Positive value. For this reason, the duty of the output voltage of the comparator 32 becomes high. Thereby, the ON period of the switching element of the switching circuit 33 is increased, and the power supply voltage to the current amplifying unit 12 is increased. When the power supply voltage to the current amplification unit 12 increases, the output voltage of the current amplification unit 12 when the switching element of the current amplification unit 12 is turned on increases.

一方、電流増幅部12の出力電圧のパルス波高値Vpが基準電圧Vrefより高い場合(図2(B)の場合)、誤差増幅器24の出力電圧は、基準電圧Vrefとパルス波高値Vpとの差分に応じた負の値となる。このため、比較器32の出力電圧のデューティが低くなる。これにより、スイッチング回路33のスイッチング素子のオン期間が減少し、電流増幅部12への電源電圧が低下する。そして、電流増幅部12への電源電圧が低下すると、電流増幅部12のスイッチング素子がオン動作するときの電流増幅部12の出力電圧が低下する。   On the other hand, when the pulse peak value Vp of the output voltage of the current amplifier 12 is higher than the reference voltage Vref (in the case of FIG. 2B), the output voltage of the error amplifier 24 is the difference between the reference voltage Vref and the pulse peak value Vp. Negative value according to. For this reason, the duty of the output voltage of the comparator 32 becomes low. Thereby, the ON period of the switching element of the switching circuit 33 decreases, and the power supply voltage to the current amplifying unit 12 decreases. When the power supply voltage to the current amplifier 12 decreases, the output voltage of the current amplifier 12 when the switching element of the current amplifier 12 is turned on decreases.

このようにして、電流増幅部12の出力電圧のパルス波高値Vpが基準電圧Vrefより低い場合には、パルス波高値Vpが上昇し、パルス波高値Vpが基準電圧Vrefより高い場合には、パルス波高値Vpが低下する。これにより、電流増幅部12の出力電圧のパルス波高値Vpは一定に保たれる。   In this manner, when the pulse peak value Vp of the output voltage of the current amplifier 12 is lower than the reference voltage Vref, the pulse peak value Vp increases, and when the pulse peak value Vp is higher than the reference voltage Vref, The peak value Vp decreases. Thereby, the pulse peak value Vp of the output voltage of the current amplifying unit 12 is kept constant.

以上のように、上記実施の形態に係るオーディオアンプ装置は、Dクラスアンプとしてのオーディオアンプ部1と、オーディオアンプ部1における電流増幅部12の出力電圧のピーク値を一定に近づけるように電流増幅部12への電源電圧を制御する電源部2とを備える。   As described above, the audio amplifying apparatus according to the above embodiment is configured to amplify the current so that the peak value of the output voltage of the audio amplifying unit 1 as the D class amplifier and the current amplifying unit 12 in the audio amplifying unit 1 approaches a constant value. And a power supply unit 2 that controls a power supply voltage to the unit 12.

特に、上記実施の形態に係るオーディオアンプ装置は、オーディオ信号をパルス変調するパルス変調部としてのPWM回路11と、PWM回路11によりパルス変調された信号を電流増幅する電流増幅部12と、電流増幅部12の後段に配置されたローパスフィルタ13と、電流増幅部12へ電源電圧を印加する電源回路21と、電流増幅部12からローパスフィルタ13への出力電圧のピーク値を検出するピーク値検出部としてのピークホールド回路22と、ピークホールド回路22による検出値に応じて電流増幅部12への電源電圧を制御する制御部としての誤差増幅器24および基準電圧発生回路23とを備える。   In particular, the audio amplifier device according to the above embodiment includes a PWM circuit 11 as a pulse modulation unit that performs pulse modulation on an audio signal, a current amplification unit 12 that amplifies a signal pulse-modulated by the PWM circuit 11, and a current amplification. A low-pass filter 13 disposed downstream of the unit 12, a power supply circuit 21 that applies a power supply voltage to the current amplifier 12, and a peak value detector that detects a peak value of the output voltage from the current amplifier 12 to the low-pass filter 13. And a reference voltage generating circuit 23 and an error amplifier 24 as a control unit for controlling the power supply voltage to the current amplifying unit 12 in accordance with a value detected by the peak hold circuit 22.

これにより、負荷側からの影響や電流増幅部12のスイッチング素子の特性などに起因して電流増幅後のパルス信号の波高値が変動することを抑制でき、電流増幅後のパルス信号の波高値を一定に保つことができる。ひいては、電流増幅部12のスイッチング素子や電源回路21の平滑回路34のキャパシタCなどに多大なコストをかけなくても、オーディオ信号の増幅の際に歪が発生することを抑制して音質を良好にすることができる。   Thereby, it is possible to suppress fluctuation of the peak value of the pulse signal after the current amplification due to the influence from the load side or the characteristics of the switching element of the current amplification unit 12, and the peak value of the pulse signal after the current amplification is reduced. Can be kept constant. As a result, even if the switching element of the current amplifying unit 12 and the capacitor C of the smoothing circuit 34 of the power supply circuit 21 are not expensive, distortion is prevented during amplification of the audio signal and the sound quality is improved. Can be.

また、上記実施の形態によれば、ピークホールド回路22は、電流増幅部12とローパスフィルタ13との接続位置のパルス状の電圧をピークホールドして、電流増幅部12の出力電圧のピーク値を検出する。   Further, according to the above embodiment, the peak hold circuit 22 holds the pulse voltage at the connection position between the current amplifying unit 12 and the low-pass filter 13 to obtain the peak value of the output voltage of the current amplifying unit 12. To detect.

これにより、電流増幅部12の出力電圧自体は矩形波のように変動しても、電流増幅部12の出力電圧のピーク値に応じた電源電圧の制御を継続的に行うことができ、電流増幅後のパルス信号の波高値を、良好に一定に保つことができる。   As a result, even if the output voltage of the current amplifying unit 12 fluctuates like a rectangular wave, the power supply voltage can be continuously controlled according to the peak value of the output voltage of the current amplifying unit 12, and the current amplification The peak value of the subsequent pulse signal can be kept well constant.

また、上記実施の形態によれば、電源回路21は、シンク動作およびソース動作のいずれも可能なPWM電源回路であり、誤差増幅器24は、電流増幅部12の出力電圧のピーク値に基づいて電源回路21のデューティを設定する制御信号を生成する。   Further, according to the above embodiment, the power supply circuit 21 is a PWM power supply circuit that can perform both a sink operation and a source operation, and the error amplifier 24 is configured to supply power based on the peak value of the output voltage of the current amplifying unit 12. A control signal for setting the duty of the circuit 21 is generated.

これにより、電源回路21がシンク動作およびソース動作のいずれも可能であるため、電流増幅部12の出力電圧のピーク値が、基準値より高い場合でも低い場合でも電流増幅部12の出力電圧のピーク値を基準値へ良好に近づけることができる。   As a result, since the power supply circuit 21 can perform both the sink operation and the source operation, the peak of the output voltage of the current amplifying unit 12 regardless of whether the peak value of the output voltage of the current amplifying unit 12 is higher or lower than the reference value. The value can be brought close to the reference value well.

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。   The above-described embodiments are preferred examples of the present invention, but the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. is there.

例えば、上記実施の形態では、ピーク値検出部としてのピークホールド回路22は、ピークホールド動作をするが、ピークホールド回路22の代わりに、ボトムホールド回路を設け、その検出値(つまり、負のピーク値)をピーク値としてもよい。あるいは、ピーク値検出部として、ピークホールド動作およびボトムホールド動作の両方を同時に行う回路を設けるようにしてもよい。その場合には、ピークホールド値とボトムホールド値との差分(つまり、ピーク・トゥ・ピーク値)が、差動アンプで検出され、ピーク値として使用される。   For example, in the above-described embodiment, the peak hold circuit 22 as the peak value detection unit performs a peak hold operation, but instead of the peak hold circuit 22, a bottom hold circuit is provided to detect the detected value (that is, a negative peak). Value) may be a peak value. Alternatively, a circuit that simultaneously performs both the peak hold operation and the bottom hold operation may be provided as the peak value detection unit. In that case, the difference (that is, peak-to-peak value) between the peak hold value and the bottom hold value is detected by the differential amplifier and used as the peak value.

また、上記実施の形態では、電源回路21は、PWM電源回路であるが、別の方式の定電圧電源回路や安定化電源回路としてもよい。   In the above embodiment, the power supply circuit 21 is a PWM power supply circuit, but may be a constant voltage power supply circuit or a stabilized power supply circuit of another type.

また、上記実施の形態では、オーディオアンプ部1は、PWM回路11によりパルス幅変調を行うが、PWM回路11の代わりに、パルス密度変調を行うパルス変調部を設けるようにしてもよい。   In the above embodiment, the audio amplifier unit 1 performs pulse width modulation by the PWM circuit 11, but a pulse modulation unit that performs pulse density modulation may be provided instead of the PWM circuit 11.

なお、上記実施の形態を応用して、Dクラスアンプにおける電流増幅部12の出力電圧のピーク値を検出するピーク値検出部としてのピークホールド回路22と、ピークホールド回路22により検出されるピーク値を一定に近づけるように電流増幅部12への電源電圧を制御する電源部2とを備えるオーディオアンプ用電源装置を構成することも可能である。   In addition, by applying the above embodiment, a peak hold circuit 22 as a peak value detection unit for detecting a peak value of the output voltage of the current amplification unit 12 in the D class amplifier, and a peak value detected by the peak hold circuit 22 It is also possible to configure an audio amplifier power supply device including the power supply unit 2 that controls the power supply voltage to the current amplifying unit 12 so as to be close to constant.

本発明は、例えば携帯型オーディオプレーヤのアンプ装置または電源装置に適用可能である。   The present invention is applicable to, for example, an amplifier device or a power supply device of a portable audio player.

図1は、本発明の実施の形態に係るオーディオアンプ装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an audio amplifier apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態における電流増幅部の出力電圧のピーク値と、基準電圧発生回路の基準電圧を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the peak value of the output voltage of the current amplification unit and the reference voltage of the reference voltage generation circuit in the embodiment of the present invention. 図3は、従来のオーディオアンプ装置の一例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional audio amplifier device.

符号の説明Explanation of symbols

1 オーディオアンプ部(Dクラスアンプ)
2 電源部
11 PWM回路(パルス変調部)
12 電流増幅部
13 ローパスフィルタ(フィルタ)
21 電源回路
22 ピークホールド回路(ピーク値検出部)
23 基準電圧発生回路(制御部の一部)
24 誤差増幅器(制御部の一部)
1 Audio amplifier (D class amplifier)
2 Power supply section 11 PWM circuit (pulse modulation section)
12 Current amplifier 13 Low-pass filter (filter)
21 Power supply circuit 22 Peak hold circuit (peak value detector)
23 Reference voltage generation circuit (part of control unit)
24 Error amplifier (part of control unit)

Claims (6)

Dクラスアンプと、
上記Dクラスアンプにおける電流増幅部の出力電圧のピーク値を一定に近づけるように上記電流増幅部への電源電圧を制御する電源部と、
を備えることを特徴とするオーディオアンプ装置。
A D-class amplifier,
A power supply unit that controls a power supply voltage to the current amplification unit so that a peak value of an output voltage of the current amplification unit in the D class amplifier approaches a constant value;
An audio amplifier device comprising:
オーディオ信号をパルス変調するパルス変調部と、
上記パルス変調部によりパルス変調された信号を電流増幅する電流増幅部と、
上記電流増幅部の後段に配置されたフィルタと、
上記電流増幅部へ電源電圧を印加する電源回路と、
上記電流増幅部から上記フィルタへの出力電圧のピーク値を検出するピーク値検出部と、
上記ピーク値検出部による検出値に応じて上記電流増幅部への電源電圧を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするオーディオアンプ装置。
A pulse modulator for pulse-modulating an audio signal;
A current amplifying unit for amplifying the signal pulse-modulated by the pulse modulating unit;
A filter disposed in a subsequent stage of the current amplification unit;
A power supply circuit for applying a power supply voltage to the current amplification unit;
A peak value detection unit for detecting a peak value of an output voltage from the current amplification unit to the filter;
A control unit for controlling the power supply voltage to the current amplification unit according to the detection value by the peak value detection unit;
An audio amplifier device comprising:
前記ピーク値検出部は、前記電流増幅部からのパルス状の出力電圧をピークホールドおよび/またはボトムホールドして、ピーク値を検出することを特徴とする請求項2記載のオーディオアンプ装置。   3. The audio amplifier device according to claim 2, wherein the peak value detection unit detects a peak value by performing peak hold and / or bottom hold on the pulsed output voltage from the current amplification unit. 前記ピーク値検出部におけるピークホールドおよび/またはボトムホールドの時定数の逆数は、必要とするオーディオ周波数帯域の上限より高いことを特徴とする請求項3記載のオーディオアンプ装置。   4. The audio amplifier device according to claim 3, wherein the reciprocal of the time constant of peak hold and / or bottom hold in the peak value detection unit is higher than the upper limit of the required audio frequency band. 前記電源回路は、シンク動作およびソース動作のいずれも可能なPWM電源回路であり、
前記制御部は、前記電流増幅部の出力電圧のピーク値に基づいて上記PWM電源回路のデューティを設定する制御信号を生成すること、
を特徴とする請求項2記載のオーディオアンプ装置。
The power supply circuit is a PWM power supply circuit capable of both sink operation and source operation,
The control unit generates a control signal for setting a duty of the PWM power supply circuit based on a peak value of an output voltage of the current amplification unit;
The audio amplifier device according to claim 2.
Dクラスアンプにおける電流増幅部の出力電圧のピーク値を検出するピーク値検出部と、
上記ピーク値検出部により検出されるピーク値を一定に近づけるように上記電流増幅部への電源電圧を制御する電源部と、
を備えることを特徴とするオーディオアンプ用電源装置。
A peak value detector for detecting a peak value of the output voltage of the current amplifier in the D class amplifier;
A power supply unit that controls the power supply voltage to the current amplification unit so that the peak value detected by the peak value detection unit approaches a constant value;
An audio amplifier power supply device comprising:
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