JP2006313951A - デジタルアンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の周波数帯域の放送波を同時に受信する場合であっても、ＦＥＴスイッチングによる高調波の発生を低減することができるデジタルアンプを提供する。
【解決手段】 ＤＳＰ２と、パルス幅変調されたパルス幅変調信号を電力増幅するＦＥＴスイッチング回路３と、ＦＥＴスイッチング回路３を作動させるための電力を供給する電源ユニット４とを備え、ＤＳＰ２は、パルス幅変調信号の高周波成分を除去するフィルタ手段と、高周波成分が除去されたパルス幅変調信号の信号レベルに基づいて、電源ユニット４によってＦＥＴスイッチング回路３に供給される電力を調節する電力調節手段とを構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルアンプに関し、例えば、ＦＥＴ（Field-Effect Transistor）スイッチング駆動方式により信号を増幅するデジタルアンプに関するものである。

デジタルアンプは、ＦＥＴを高速にスイッチング（以下単に「ＦＥＴスイッチング」という。）するため、広帯域にわたり高調波が発生し、出力信号等に無視できない影響を与える。このため、従来のデジタルアンプは、選局した放送局の受信周波数に応じてＦＥＴ駆動キャリア信号の周波数を微調変動させ、選局した放送局の放送波を基本波とする高調波の発生を低減している（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２９７５７号公報

しかしながら、従来のデジタルアンプは、選局された１つの放送局の放送波について高調波の発生を低減するものの、ＦＭ放送を録音しながらＡＭラジオを受信したり、カーナビゲーションのようにＡＭラジオ受信中にもＦＭ多重放送を受信したりするような複数の周波数帯域の放送波を同時に受信する場合には、ＦＥＴスイッチングによる高調波の発生を低減することができないという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、複数の周波数帯域の放送波を同時に受信する場合であっても、ＦＥＴスイッチングによる高調波の発生を低減することができるデジタルアンプを提供することを目的とする。

本発明のデジタルアンプは、パルス幅変調されたパルス幅変調信号を電力増幅するＦＥＴスイッチング手段と、前記ＦＥＴスイッチング手段を作動させるための電力を供給する電力供給手段と、前記パルス幅変調信号の高周波成分を除去するフィルタ手段と、前記フィルタ手段によって高周波成分が除去されたパルス幅変調信号の信号レベルに基づいて、前記電力供給手段によって前記ＦＥＴスイッチング手段に供給される電力を調節する電力調節手段とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明のデジタルアンプは、高周波成分が除去されたパルス幅変調信号の信号レベルに基づいて、ＦＥＴスイッチング手段に供給される電力を調節することによりＦＥＴスイッチングの速度が抑制されるため、複数の周波数帯域の放送波を同時に受信する場合であっても、ＦＥＴスイッチングによる高調波の発生を低減することができる。

なお、前記電力供給手段は、電圧制御電流源によって構成してもよい。

また、前記電力供給手段は、複数の電流源によって構成され、前記電力調節手段は、作動させる前記電流源の数を前記フィルタ手段によって高周波成分が除去されたパルス幅変調信号の信号レベルに応じて変化させるようにしてもよい。また、前記フィルタ手段をロールオフフィルタによって構成してもよい。

また、本発明のデジタルアンプは、複数の音源と、前記複数の音源から１つの音源を選択する音源選択手段と、前記音源選択手段によって選択された音源から得られた音声信号にパルス幅変調を施すことによって前記パルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成手段と、前記音源選択手段によって選択された音源の音質に応じて前記フィルタ手段の遮断帯域を変動させる遮断帯域変動手段とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明のデジタルアンプは、音源の音質に応じて電源の応答帯域を変動させるため、ＣＤ（Compact Disc）プレーヤやＦＭ（Frequency Modulation）チューナ等の音質のよい音源から得られた音声信号の音質劣化を抑制することができる。

本発明は、複数の周波数帯域の放送波を同時に受信する場合であっても、ＦＥＴスイッチングによる高調波の発生を低減することができるという効果を有するデジタルアンプを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本発明の一実施の形態のデジタルアンプを図１に示す。

デジタルアンプ１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２と、パルス幅変調（Pulse Width Modulation、以下単に「ＰＷＭ」という。）されたＰＷＭ信号を電力増幅するＦＥＴスイッチング回路３と、ＦＥＴスイッチング回路３を作動させるための電力を供給する電源ユニット４と、ＦＥＴスイッチング回路３によって電力増幅されたＰＷＭ信号から高調波を除去するＬＰＦ（Low Pass Filter）５と、ユーザインタフェイス６とを備え、ＡＭ（Amplitude Modulation）チューナ７、ＦＭチューナ８およびＣＤプレーヤ９等の複数の音源の何れかより得られた音声信号を電力増幅してスピーカ１０に出力するようになっている。

ＤＳＰ２は、予め記憶したプログラムを実行することによって、音声信号にＰＷＭを施すことによってＰＷＭ信号を生成するパルス幅変調信号生成手段と、ＰＷＭ信号の高周波成分を除去するフィルタ手段を構成するロールオフフィルタと、電源ユニット４によってＦＥＴスイッチング回路３に供給される電力を調節する電力調節手段と、ロールオフフィルタの遮断帯域を変動させる遮断帯域変動手段として機能する。

ＦＥＴスイッチング回路３は、４つのＦＥＴからなるフルブリッジによって構成され、本発明におけるＦＥＴスイッチング手段を構成する。

電源ユニット４は、外部から供給される電力を昇圧する昇圧回路１１と、複数の電流源１２ａ乃至１２ｈと、各電流源を作動させるか否かを切り替えるスイッチ１３ａ乃至１３ｈとを有し、本発明における電力供給手段を構成する。なお、本実施形態において、電源ユニット４には、８つの電流源および８つのスイッチが設けられているが、電源ユニット４に設けられる電流源およびスイッチの数を限定するものではない。

ＤＳＰ２は、ロールオフフィルタによって高周波成分が除去されたパルス幅変調信号の信号レベルと、予め定められた第１乃至第８の閾値（閾値の信号レベルは、第１の閾値から第８の閾値まで順に高い。）とを比較し、比較した結果に応じて、各スイッチ１３ａ乃至１３ｈをオン状態またはオフ状態にするようになっている。

例えば、信号レベルが第１の閾値を超えたときに、ＤＳＰ２は、オフ状態になっているスイッチ１３ａ乃至１３ｈのうちスイッチ１３ａをオン状態にする。次に、信号レベルが第２の閾値を超えたときに、ＤＳＰ２は、オフ状態になっているスイッチ１３ｂ乃至１３ｈのうちスイッチ１３ｂをオン状態にする。

一方、信号レベルが第８の閾値以下になったときに、ＤＳＰ２は、オン状態になっているスイッチ１３ａ乃至１３ｈのうちスイッチ１３ｈをオフ状態にする。次に、信号レベルが第７の閾値以下になったときに、ＤＳＰ２は、オン状態になっているスイッチ１３ａ乃至１３ｇのうちスイッチ１３ｇをオフ状態にする。

このように、ロールオフフィルタによって高周波成分が除去されたＰＷＭ信号の信号レベルが高くなるにつれて、各スイッチ１３ａ乃至１３ｈが順次オン状態になり、ロールオフフィルタによって高周波成分が除去されたＰＷＭ信号の信号レベルが低くなるにつれて、各スイッチ１３ａ乃至１３ｈが順次オフ状態になる。

この結果、図２に示すように、ＰＷＭ信号の信号レベルが高くなると、電源ユニット４によってＦＥＴスイッチング回路３に供給される電力の電流値（以下単に「駆動電流値」という。）が徐々に高くなり、ＰＷＭ信号の信号レベルが低くなると、駆動電流値が徐々に低くなる。

ここで、ロールオフフィルタのロールオフ率は、ＰＷＭ信号の最短パルス幅と電源ユニット４に設けられる電流源の数とによって予め定められている。

また、ロールオフフィルタの遮断帯域は、ＡＭチューナ７、ＦＭチューナ８およびＣＤプレーヤ９のうちユーザインタフェイス６を介して選択された音源の音質に応じてＤＳＰ２によって変動される。なお、ユーザインタフェイス６は、液晶ディスプレイ等の表示装置やキーボード等の入力装置によって構成され、本発明における音源選択手段を構成する。

具体的には、図３に示すように、ＤＳＰ２は、ユーザインタフェイス６を介してＡＭチューナ７が選択された場合には、ロールオフフィルタの遮断帯域の下限をＡＭ放送帯域以下に設定する。また、ＤＳＰ２は、ユーザインタフェイス６を介してＦＭチューナ８が選択された場合には、ロールオフフィルタの遮断帯域の下限をＡＭ放送帯域以上かつＦＭ放送帯域以下に設定する。

このように、音源の音質に応じてロールオフフィルタの遮断帯域を変動させて、電源の応答帯域を変動させることにより、ＣＤプレーヤやＦＭチューナ等の音質のよい音源から得られた音声信号の音質劣化を抑制することができる。

また、音源の音質に応じてロールオフフィルタの遮断帯域を変動させることによって、ＬＰＦ５を小型化することができ、デジタルアンプ１がポータブルオーディオ用アンプや車載機器用オーディオアンプに好適なものとなる。

以上のように構成されたデジタルアンプ１について、図４を用いてその動作を説明する。

まず、ＡＭチューナ７、ＦＭチューナ８およびＣＤプレーヤ９のうち１つの音源がユーザインタフェイス６を介して選択されると（Ｓ１）、選択された音源の音質に応じてロールオフフィルタの遮断帯域が変動される（Ｓ２）。

ユーザインタフェイス６を介して選択された音源から出力された音声信号は、ＤＳＰ２によってＰＷＭ信号に変調され（Ｓ３）、ロールオフフィルタによって高周波成分が除去される（Ｓ４）。

次に、ロールオフフィルタによって高周波成分が除去されたＰＷＭ信号の信号レベルに応じて、電源ユニット４によってＦＥＴスイッチング回路３に供給される電力の電流が変動する（Ｓ５）。

一方、音声信号が変調されたＰＷＭ信号は、電源ユニット４によって電力が供給されたＦＥＴスイッチング回路３によって電力増幅され（Ｓ６）、ＬＰＦ５によって高調波が除去された音声信号に復調され（Ｓ７）、スピーカ１０によって音声出力される（Ｓ８）。

このような本発明の一実施の形態のデジタルアンプ１は、高周波成分が除去されたＰＷＭ信号の信号レベルに基づいて、ＦＥＴスイッチング回路３に供給される電力を調節することによりＦＥＴスイッチングの速度が抑制されるため、複数の周波数帯域の放送波を同時に受信する場合であっても、ＦＥＴスイッチングによる高調波の発生を低減することができる。

なお、電源ユニット４は、前述した構成に代えて、電圧制御電流源等を用いてＦＥＴスイッチング回路３に電力を供給するようにしてもよい。この場合でも、前述した構成のものと同様な効果を得ることができる。

また、デジタルアンプ１が音声信号を得るための音源として、ＡＭチューナ７、ＦＭチューナ８およびＣＤプレーヤ９に加えて、ＴＶチューナやＭＤ（Mini Disc）プレーヤ等を含めても当然よい。

さらに、デジタルアンプ１が音声信号を得るための音源として、車載ナビゲーションシステムに用いられるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）放送受信機を含め、デジタルアンプ１は、ＶＩＣＳ放送受信機の受信状況を含めてＦＥＴスイッチング回路３を制御するようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかるデジタルアンプは、複数の周波数帯域の放送波を同時に受信する場合であっても、ＦＥＴスイッチングによる高調波の発生を低減することができるという効果を有し、例えば、ＦＥＴスイッチング駆動方式により信号を増幅するデジタルアンプ等として有用である。

本発明の一実施の形態におけるデジタルアンプのブロック図 本発明の一実施の形態におけるデジタルアンプを構成するＦＥＴスイッチングの駆動電流値の時間変化を示すタイミング図 本発明の一実施の形態におけるデジタルアンプを構成するロールオフフィルタの遮断帯域を示す概念図 本発明の一実施の形態におけるデジタルアンプの動作説明のためのフロー図

符号の説明

１ デジタルアンプ
２ ＤＳＰ
３ ＦＥＴスイッチング回路
４ 電源ユニット
５ ＬＰＦ
６ ユーザインタフェイス
７ ＡＭチューナ
８ ＦＭチューナ
９ ＣＤプレーヤ
１０ スピーカ
１１ 昇圧回路
１２ａ〜１２ｈ 電流源
１３ａ〜１３ｈ スイッチ

Claims (5)

1. パルス幅変調されたパルス幅変調信号を電力増幅するＦＥＴスイッチング手段と、
   前記ＦＥＴスイッチング手段を作動させるための電力を供給する電力供給手段と、
   前記パルス幅変調信号の高周波成分を除去するフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段によって高周波成分が除去されたパルス幅変調信号の信号レベルに基づいて、前記電力供給手段によって前記ＦＥＴスイッチング手段に供給される電力を調節する電力調節手段とを備えたデジタルアンプ。
2. 前記電力供給手段は、電圧制御電流源によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のデジタルアンプ。
3. 前記電力供給手段は、複数の電流源によって構成され、
   前記電力調節手段は、作動させる前記電流源の数を前記フィルタ手段によって高周波成分が除去されたパルス幅変調信号の信号レベルに応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載のデジタルアンプ。
4. 前記フィルタ手段は、ロールオフフィルタによって構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のデジタルアンプ。
5. 複数の音源から１つの音源を選択する音源選択手段と、
   前記音源選択手段によって選択された音源から得られた音声信号にパルス幅変調を施すことによって前記パルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成手段と、
   前記音源選択手段によって選択された音源の音質に応じて前記フィルタ手段の遮断帯域を変動させる遮断帯域変動手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のデジタルアンプ。

Images