JP2007060510A - Digital amplifier - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital amplifier which is valid for realizing a noise level requested for a digital amplifier for the purpose of high output/high fidelity. <P>SOLUTION: In this digital amplifier for performing the differential driving of a speaker 620 by BTL configuration; the post-stage of a D class driver 130-1 and the post-stage of a coil LB configuring a low pass filter 140-2 are connected through the series circuit of a coil Lb and a capacitor Cb, and the post-stage of a D class drive 130-2 and the post-stage of a coil LA configuring a low pass filter 140-1 are connected through the series circuit of a coil La and a capacitor Ca, so that ripple components superimposed on each differential line can be mutually canceled. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、デジタルアンプに関し、特に、ノイズの低減に有効なデジタルアンプに関する。   The present invention relates to a digital amplifier, and more particularly to a digital amplifier that is effective in reducing noise.

近年、AV機器の多機能化・高集積化が進む中で、複合AV機のデジタル化が注目されている。この種の複合AV機としては、CDプレーヤ、AM/FMラジオチューナー、オーディオアンプ等を同一筐体内で構成したAV用のコンポーネントが知られている。   In recent years, with the progress of multi-function and high integration of AV equipment, digitalization of composite AV machines has been attracting attention. As this type of composite AV machine, an AV component in which a CD player, an AM / FM radio tuner, an audio amplifier, and the like are configured in the same casing is known.

さらに、最近では、上述したような複合AV機に組み込まれるオーディオアンプとして、アナログアンプからデジタルアンプへの切替が検討されており、デジタルアンプを用いることで、従来のアナログアンプよりも、小型、低発熱、高音質等が期待できるため、デジタルアンプが複合AV機のオーディオアンプの主流となりつつある。   Furthermore, recently, switching from an analog amplifier to a digital amplifier has been studied as an audio amplifier incorporated in a composite AV machine as described above. By using a digital amplifier, it is smaller and lower in size than a conventional analog amplifier. Since heat generation, high sound quality, etc. can be expected, digital amplifiers are becoming the mainstream of audio amplifiers for composite AV machines.

この種のデジタルアンプでは、音声信号の増幅がスイッチング動作により行われるため、ノイズや歪み対策が重要となる。同様に、スイッチング電源においてもデジタルアンプと同じくスイッチング・パワードライバ回路が用いられるため、このスイッチング回路の出力段には、キャリアリップルノイズと呼ばれる基本波の残留成分が存在する。   In this type of digital amplifier, since an audio signal is amplified by a switching operation, countermeasures against noise and distortion are important. Similarly, since the switching power driver circuit is used in the switching power supply as well as the digital amplifier, a fundamental wave residual component called carrier ripple noise exists in the output stage of the switching circuit.

この残留したリップルノイズが不要ノイズとなって他の回路に悪影響を及ぼすことが多いため、リップルノイズの低減が求められるが、その手法として、出力段フィルタの時定数や次数をアップさせる方法が一般的に適用される。   Since this remaining ripple noise often becomes an unwanted noise and adversely affects other circuits, it is necessary to reduce the ripple noise. However, as a technique, a method of increasing the time constant or order of the output stage filter is generally used. Is applied to.

しかし、フィルタの時定数や次数を増加させると、コストやサイズに影響を与えるため、フィルタは可能な限り最小の時定数と次数で構成することが望ましい。   However, increasing the time constant and order of the filter affects the cost and size, so it is desirable to configure the filter with the smallest possible time constant and order.

ここで、フィルタの時定数や次数を増加させる以外のノイズ低減に対するアプローチとしては、例えば、下記特許文献に記載された手法が知られている。
特開2003−258565号公報 特開2004−128662号公報 上記特許文献1には、CDプレーヤの再生時にはデジタルアンプを駆動し、ラジオを受信する際には、デジタルアンプを停止させてアナログアンプを使用する構成やデジタルアンプをシールドケースに入れてシールドする手法が示されている。
Here, as an approach to noise reduction other than increasing the time constant and the order of the filter, for example, a method described in the following patent document is known.
JP 2003-258565 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-128662 discloses a configuration in which a digital amplifier is driven during playback of a CD player and a digital amplifier is stopped and an analog amplifier is used when receiving radio. Shows how to shield in a case.

また、特許文献2には、オーディオ入力信号と出力増幅段の出力信号とを比較し、この比較結果をもとに定電圧電源回路の出力を変調することで、出力増幅段による歪みを低減させる手法が開示されている。   Patent Document 2 compares the audio input signal and the output signal of the output amplification stage, and modulates the output of the constant voltage power supply circuit based on the comparison result, thereby reducing distortion caused by the output amplification stage. A technique is disclosed.

上記各特許文献に示された手法は、いずれも有効な手法と考えられるが、高出力・高品位用途のデジタルアンプに要求されるノイズレベルを達成するには、さらなるノイズの低減が必要であった。   Any of the methods described in the above patent documents is considered to be an effective method. However, in order to achieve the noise level required for a high-power / high-quality digital amplifier, further noise reduction is necessary. It was.

一方、デジタルアンプのオーディオ信号に重畳したスイッチング成分を除去する手法が下記特許文献に記載されている。
特開2002−368554号公報 この特許文献に記載された手法は、非反転のPWM波形と反転させたPWM波形とを合成することで、基本波成分を除去する手法が示されている。
On the other hand, a method for removing a switching component superimposed on an audio signal of a digital amplifier is described in the following patent document.
JP, 2002-368554, A The method indicated in this patent document shows the method of removing a fundamental wave component by synthesize | combining a non-inverted PWM waveform and the inverted PWM waveform.

しかし、この手法では、非反転のPWM波形と反転させたPWM波形の位相がずれると音声信号に歪みが生じるとともに、無効電力が発生し易く、また、非反転と反転の2つのドライブ回路を用意する必要がある。   However, with this method, if the phase of the non-inverted PWM waveform and the inverted PWM waveform are out of phase, the audio signal is distorted and reactive power is likely to be generated, and two non-inverted and inverted drive circuits are prepared. There is a need to.

そこで、本発明は、簡易な構成でスイッチング成分の低減に有効なデジタルアンプを提供する。   Therefore, the present invention provides a digital amplifier that is effective in reducing switching components with a simple configuration.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動される第1のD級ドライブ回路と、前記第1のD級ドライブ回路の出力を平滑する第1のフィルタと、前記変調回路の反転出力で駆動される第2のD級ドライブ回路と、前記第2のD級ドライブ回路の出力を平滑する第2のフィルタと、前記第1および第2のフィルタの出力で差動駆動されるスピーカと、前記第1のD級ドライブ回路の出力からリップル成分を抽出して前記第2のフィルタを通過する信号に付加する手段と、前記第2のD級ドライブ回路の出力からリップル成分を抽出して前記第1のフィルタを通過する信号に付加する手段とを具備することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a digital amplifier that performs switching amplification of an audio signal and outputs the analog signal, and is driven by a pulse modulation circuit that modulates the audio signal and an output of the modulation circuit A first class D drive circuit, a first filter for smoothing the output of the first class D drive circuit, a second class D drive circuit driven by the inverted output of the modulation circuit, A second filter for smoothing the output of the second class D drive circuit, a speaker differentially driven by the outputs of the first and second filters, and a ripple component from the output of the first class D drive circuit And extracting the ripple component from the output of the second class D drive circuit and adding it to the signal passing through the first filter. Characterized by including and.

このように、デジタルアンプの差動出力を利用して、各差動ラインに重畳したスイッチング成分を相互交換することで、簡易な構成で効果的にキャンセルすることができる。   In this way, by using the differential output of the digital amplifier, the switching components superimposed on each differential line can be interchanged, thereby effectively canceling with a simple configuration.

また、請求項2記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動される第1のD級ドライブ回路と、前記第1のD級ドライブ回路の後段に接続された第1のコイルと、前記第1のコイルの後段に接続された第1のコンデンサと、前記変調回路の反転出力で駆動される第2のD級ドライブ回路と、前記第2のD級ドライブ回路の後段に接続された第2のコイルと、前記第2のコイルの後段に接続された第2のコンデンサと、前記第1のコイルの前段からコイルとコンデンサの直列回路を介して前記第2のコイルの後段に接続された第1のパスと、前記第2のコイルの前段からコイルとコンデンサの直列回路を介して前記第1のコイルの後段に接続された第2のパスとを具備することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a digital amplifier for switching and amplifying an audio signal for analog output, a pulse modulation circuit for modulating the audio signal, and a first driven by the output of the modulation circuit. A D-class drive circuit, a first coil connected to a subsequent stage of the first D-class drive circuit, a first capacitor connected to a subsequent stage of the first coil, and an inverted output of the modulation circuit. A second class D drive circuit to be driven; a second coil connected to a subsequent stage of the second class D drive circuit; a second capacitor connected to a subsequent stage of the second coil; A first path connected from the front stage of the first coil to the rear stage of the second coil through a series circuit of a coil and a capacitor, and from a front stage of the second coil through a series circuit of the coil and the capacitor The first Characterized by comprising a second path connected to the subsequent yl.

このように、フィルタを構成するコイルの前段からコイルとコンデンサの直列回路を介してリップル成分を抽出し、フィルタを構成するコイルの後段に付加することにより、オーディオ信号に重畳したリップル成分を効果的に低減させることができる。   In this way, the ripple component is extracted from the previous stage of the coil constituting the filter through the series circuit of the coil and the capacitor, and added to the subsequent stage of the coil constituting the filter, so that the ripple component superimposed on the audio signal is effectively obtained. Can be reduced.

また、請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記第1のパスを構成するコイルは、前記第2のコイルと同じインダクタンスを有し、前記第2のパスを構成するコイルは、前記第1のコイルと同じインダクタンスを有することを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the coil according to claim 2, wherein the coil constituting the first path has the same inductance as the second coil, and constitutes the second path. Has the same inductance as the first coil.

このように、フィルタを構成するコイルのインダクタンスとリップル成分を抽出するためのコイルのインダクタンスとを一致させることにより、両コイルに流れる電流の傾きを合わせることができるため、リップル成分を効果的にキャンセルすることができる。   In this way, by matching the inductance of the coil constituting the filter and the inductance of the coil for extracting the ripple component, the slope of the current flowing in both coils can be matched, so that the ripple component can be canceled effectively. can do.

また、請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記第1のパスを構成するコイルのインダクタンスおよび/または前記第2のパスを構成するコイルのインダクタンスを変化させる手段をさらに具備することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the invention further includes means for changing the inductance of the coil constituting the first path and / or the inductance of the coil constituting the second path. It is characterized by doing.

このように、リップル成分抽出用のコイルのインダクタンスを変化させることにより、各種要因によって変動するキャンセル効果を調整することができる。例えば、コイルでの直流重畳や電流飽和が発生した場合やデューティ変化がキャンセル効果に影響を与える場合は、リップル成分抽出用のコイルのインダクタンスを変化させて、該コイルに流れる電流の傾きを調整することにより、最適なキャンセル効果を得る。   Thus, by changing the inductance of the ripple component extraction coil, it is possible to adjust the cancellation effect that varies depending on various factors. For example, when direct current superposition or current saturation occurs in a coil or when a duty change affects the cancellation effect, the inductance of the coil for extracting ripple components is changed to adjust the slope of the current flowing through the coil. Thus, an optimum canceling effect is obtained.

また、請求項5記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動されるD級ドライブ回路と、前記第D級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタと、前記パルス変調回路の反転出力のレベルを調整し、コイルとコンデンサの直列回路を介して前記フィルタを通過する信号に付加する手段とを具備することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is a digital amplifier for switching and amplifying an audio signal and outputting the analog signal, a pulse modulation circuit for modulating the audio signal, and a class D drive driven by the output of the modulation circuit A circuit, a filter for smoothing the output of the class D drive circuit, and a means for adjusting the level of the inverted output of the pulse modulation circuit and adding it to a signal passing through the filter via a series circuit of a coil and a capacitor; It is characterized by comprising.

このように、パルス変調回路の反転出力を利用することで、片側のドライブ回路しかない場合であっても、スイッチング成分を効果的にキャンセルさせることができる。   Thus, by using the inverted output of the pulse modulation circuit, the switching component can be effectively canceled even when only one side of the drive circuit is provided.

尚、以上説明した構成において、パルス変調回路としては、PWM変換回路やΔΣ変換回路等を含めてもよく、また、音声信号に対して所定の演算処理を行う機能を含めても良い。デジタルアンプ回路で用いられる変調方式としては、パルス幅変調方式であるPWM(Pulse Width Modulation)、パルス密度変調方式であるPDM(Pulse Density Modulation)があり、デジタルアンプ回路に入力されるデータ形式としては、音楽CDで用いられるPCM(Pulse Code Modulation)がある。   In the configuration described above, the pulse modulation circuit may include a PWM conversion circuit, a ΔΣ conversion circuit, and the like, and may include a function of performing predetermined arithmetic processing on the audio signal. As a modulation method used in the digital amplifier circuit, there are a pulse width modulation method PWM (Pulse Width Modulation) and a pulse density modulation method PDM (Pulse Density Modulation), and the data format input to the digital amplifier circuit is as follows. PCM (Pulse Code Modulation) used in music CDs.

ここで、パルス変調回路に入力される音声信号は、アナログ信号であってもデジタル信号であっても良く、アナログ信号が入力される場合は、当該アナログ信号が直接パルス変調回路に入力されて、パルス信号に変換されるか、または、一旦、A/Dコンバータを介してデジタル信号に変換された後にパルス変調回路に入力される構成のいずれを用いても良い。   Here, the audio signal input to the pulse modulation circuit may be an analog signal or a digital signal. When an analog signal is input, the analog signal is directly input to the pulse modulation circuit. Any of the configurations that are converted into a pulse signal, or once converted into a digital signal via an A / D converter and then input into the pulse modulation circuit may be used.

一方、デジタル信号が入力される場合は、当該デジタル信号が直接パルス変調回路に入力されて、パルス信号に変換されるか、または、一旦、D/Aコンバータを介して、アナログ信号に変換された後にパルス変調回路に入力される構成のいずれを用いても良い。   On the other hand, when a digital signal is input, the digital signal is directly input to the pulse modulation circuit and converted into a pulse signal or once converted into an analog signal through a D / A converter. Any configuration that is input to the pulse modulation circuit later may be used.

尚、パルス変調回路の実施形態としては、アナログ信号入力の場合は、アナログ入力PWM変調回路またはアナログ入力ΔΣ回路を使用し、デジタル信号入力の場合は、デジタル入力PWM変調回路またはデジタル入力ΔΣ回路を使用すれば良い。   As an embodiment of the pulse modulation circuit, an analog input PWM modulation circuit or an analog input ΔΣ circuit is used for an analog signal input, and a digital input PWM modulation circuit or a digital input ΔΣ circuit is used for a digital signal input. Use it.

また、本発明に係るデジタルアンプは、スイッチングアンプ、デジタルアンプ、D級アンプのいずれも含むものとする。   The digital amplifier according to the present invention includes any of a switching amplifier, a digital amplifier, and a class D amplifier.

以上説明したように、本発明によれば、オーディオ信号に重畳したスイッチング成分を効果的に抽出することができるため、簡易な構成でデジタルアンプのノイズレベルを低減させることができる。   As described above, according to the present invention, since the switching component superimposed on the audio signal can be extracted effectively, the noise level of the digital amplifier can be reduced with a simple configuration.

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。尚、本発明は、以下説明する実施形態に限らず適宜変更可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and can be modified as appropriate.

図1は、本発明に係るデジタルアンプが組み込まれたオーディオコンポーネントの内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、このオーディオコンポーネントは、AM/FMラジオ受信部510と、オーディオテープ再生部520と、CD/DVDプレーヤ530と、デジタルアンプ回路を内蔵したデジタルアンプモジュール100とで構成される。   FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of an audio component in which a digital amplifier according to the present invention is incorporated. As shown in the figure, the audio component includes an AM / FM radio receiving unit 510, an audio tape reproducing unit 520, a CD / DVD player 530, and a digital amplifier module 100 incorporating a digital amplifier circuit. .

そして、音声信号をアナログ形式で出力するAM/FMラジオ受信部510とオーディオテープ再生部520とがスイッチSW1に接続され、このスイッチSW1で選択された信号がA/Dコンバータ540に入力される。   Then, an AM / FM radio reception unit 510 that outputs an audio signal in an analog format and an audio tape reproduction unit 520 are connected to the switch SW1, and a signal selected by the switch SW1 is input to the A / D converter 540.

AM/FMラジオ受信部510またはオーディオテープ再生部520から出力されたアナログ形式の音声信号は、このA/Dコンバータ540でデジタル信号に変換されて、デジタルアンプモジュール100内のパルス変調器120に入力される。   The analog audio signal output from the AM / FM radio receiving unit 510 or the audio tape reproducing unit 520 is converted into a digital signal by the A / D converter 540 and input to the pulse modulator 120 in the digital amplifier module 100. Is done.

一方、音声信号をデジタル形式で出力するCD/DVDプレーヤ530と外部からのデジタル信号を入力するためのポートP3とがスイッチSW2に接続され、このスイッチSW2で選択された信号がデジタルアンプモジュール100内のパルス変調器120に入力される。   On the other hand, a CD / DVD player 530 that outputs an audio signal in digital format and a port P3 for inputting an external digital signal are connected to the switch SW2, and the signal selected by the switch SW2 is stored in the digital amplifier module 100. To the pulse modulator 120.

デジタルアンプモジュール100は、DCDCコンバータ100と、パルス変調器120と、D級ドライバ130−1および130−2と、ローパスフィルタ140−1および140−2とを内蔵し、AM/FMラジオ受信部510、オーディオテープ再生部、CD/DVDプレーヤ530または外部ポートP3から入力された音声信号を増幅し、ポートP2を介して、オーディオコンポーネント500の外部に設けられたスピーカ620をアナログ出力で差動駆動する。   The digital amplifier module 100 includes a DCDC converter 100, a pulse modulator 120, class D drivers 130-1 and 130-2, and low-pass filters 140-1 and 140-2, and an AM / FM radio reception unit 510. The audio signal input from the audio tape reproducing unit, the CD / DVD player 530 or the external port P3 is amplified, and the speaker 620 provided outside the audio component 500 is differentially driven with an analog output via the port P2. .

ここで、パルス変調器120とD級ドライバ130−1および130−2とは、DCDCコンバータ110で生成された電力で駆動され、このDCDCコンバータは、オーディオコンポーネント500の外部に設けられたバッテリ610からの電力供給を利用して、パルス変調器120とD級ドライバ130−1および130−2に電圧VDDを供給する。尚、このバッテリ610は、ポートP1に接続され、AM/FMラジオ受信部510、オーディオテープ再生部、CD/DVDプレーヤ530に対しても電力供給を行う。   Here, the pulse modulator 120 and the class D drivers 130-1 and 130-2 are driven by the power generated by the DCDC converter 110, and this DCDC converter is supplied from a battery 610 provided outside the audio component 500. Is used to supply the voltage VDD to the pulse modulator 120 and the class D drivers 130-1 and 130-2. The battery 610 is connected to the port P1 and supplies power to the AM / FM radio reception unit 510, the audio tape playback unit, and the CD / DVD player 530.

DCDCコンバータ110およびパルス変調器120には、それぞれスイッチング用の波形生成回路が設けられ、これらの波形生成回路は、DCDCコンバータのスイッチング周波数とD級ドライバ130−1および130−2のスイッチング周波数のそれぞれに従って駆動波形を生成する。   The DCDC converter 110 and the pulse modulator 120 are each provided with a waveform generation circuit for switching. These waveform generation circuits are respectively a switching frequency of the DCDC converter and a switching frequency of the class D drivers 130-1 and 130-2. To generate a drive waveform.

D級ドライバ130−1、ローパスフィルタ140−1を経てスピーカ620の一の端子に入力されるオーディオ信号と、D級ドライバ130−2、ローパスフィルタ140−2を経てスピーカ620の他の端子に入力されるオーディオ信号とは、位相反転の関係にあり、両ドライバでスピーカを差動駆動するBTL構成を取る。   Audio signal input to one terminal of the speaker 620 through the class D driver 130-1 and the low pass filter 140-1, and input to the other terminal of the speaker 620 through the class D driver 130-2 and the low pass filter 140-2. The audio signal has a phase inversion relationship, and takes a BTL configuration in which the speakers are differentially driven by both drivers.

ここで、上記BTL構成において、D級ドライバ130−1の出力から抽出したリップル成分がローパスフィルタ140−2を通過する信号に付加され、D級ドライバ130−2の出力から抽出したリップル成分がローパスフィルタ140−1を通過する信号に付加されて、各差動ラインに重畳したスイッチング成分が相互に相殺される。   Here, in the BTL configuration, the ripple component extracted from the output of the class D driver 130-1 is added to the signal passing through the low pass filter 140-2, and the ripple component extracted from the output of the class D driver 130-2 is low pass. The switching components added to the signal passing through the filter 140-1 and superimposed on each differential line cancel each other.

図2は、図1に示すデジタルアンプモジュールの内部構成例を示す回路ブロック図である。同図に示すように、このデジタルアンプモジュール100に組み込まれるD級ドライバ130−1および130−2は、ハイサイドのスイッチング素子FET1と、ローサイドのスイッチング素子FET2と、該各スイッチング素子をPWM信号で駆動するドライバアンプAmp1およびAmp2とで構成される。   FIG. 2 is a circuit block diagram showing an example of the internal configuration of the digital amplifier module shown in FIG. As shown in the figure, the class D drivers 130-1 and 130-2 incorporated in the digital amplifier module 100 include a high-side switching element FET1, a low-side switching element FET2, and each switching element as a PWM signal. The driver amplifiers Amp1 and Amp2 are driven.

D級ドライバ130−1から出力されたパルス信号は、コイルLAとコンデンサCAとで構成されたローパスフィルタ140−1を通過することで非反転側のアナログ音声信号が抽出され、D級ドライバ130−2から出力されたパルス信号は、コイルLBとコンデンサCBとで構成されたローパスフィルタ140−2を通過することで反転側のアナログ音声信号が抽出され、これら非反転と反転の音声信号でスピーカ620が差動駆動される。   The pulse signal output from the class D driver 130-1 passes through a low-pass filter 140-1 composed of a coil LA and a capacitor CA, whereby an analog audio signal on the non-inversion side is extracted, and the class D driver 130- 2 passes through a low-pass filter 140-2 composed of a coil LB and a capacitor CB, so that an inversion-side analog audio signal is extracted, and the non-inverted and inverted audio signals are used as a speaker 620. Are driven differentially.

ここで、D級ドライバ130−1の後段とローパスフィルタ140−2を構成するコイルLBの後段とは、コイルLbとコンデンサCbの直列回路で接続され、D級ドライバ130−2の後段とローパスフィルタ140−1を構成するコイルLAの後段とは、コイルLaとコンデンサCaの直列回路で接続される。尚、各コイルのインダクタンス値は、キャンセル対象となるリップル電流の傾きを同一とするために、LA=La、LB=Lbとしておくことが望ましい。   Here, the subsequent stage of the class D driver 130-1 and the subsequent stage of the coil LB constituting the low pass filter 140-2 are connected by a series circuit of the coil Lb and the capacitor Cb, and the subsequent stage of the class D driver 130-2 and the low pass filter are connected. The subsequent stage of the coil LA constituting 140-1 is connected by a series circuit of a coil La and a capacitor Ca. The inductance value of each coil is preferably LA = La and LB = Lb in order to make the slope of the ripple current to be canceled the same.

コイルLbとコンデンサCbの直列回路は、D級ドライバ130−1の出力に含まれたスイッチング成分を抽出して、ローパスフィルタ140−2を通過する信号に付加し、コイルLaとコンデンサCaの直列回路は、D級ドライバ130−2の出力に含まれたスイッチング成分を抽出して、ローパスフィルタ140−1を通過する信号に付加する。その結果、互いに逆位相の信号が流れる差動ライン間のリップル成分を好適にキャンセルすることができる。   The series circuit of the coil Lb and the capacitor Cb extracts the switching component contained in the output of the class D driver 130-1, adds it to the signal passing through the low-pass filter 140-2, and the series circuit of the coil La and the capacitor Ca. Extracts the switching component included in the output of the class D driver 130-2 and adds it to the signal passing through the low-pass filter 140-1. As a result, it is possible to preferably cancel the ripple component between the differential lines in which signals having phases opposite to each other flow.

図3は、図2に示したデジタルアンプ回路のノイズ除去原理を示すタイミングチャートである。同図(a)および(b)に示すように、D級ドライバ130−1の出力信号AとD級ドライバ130−2の出力信号Bとは反転関係にあり、同図(c)および(d)に示すように、D級ドライバ130−1の出力信号AによってコイルLAに流れる電流ILAと、D級ドライバ130−2の出力信号BによってコイルLBに流れる電流ILBとは、、電流の傾きが相互に反転した状態となる。尚、図中「I0」はコイルに流れる電流の定常分である。   FIG. 3 is a timing chart showing the principle of noise removal of the digital amplifier circuit shown in FIG. As shown in FIGS. 9A and 9B, the output signal A of the class D driver 130-1 and the output signal B of the class D driver 130-2 are in an inverted relationship, and FIGS. ), The current ILA that flows through the coil LA by the output signal A of the class D driver 130-1 and the current ILB that flows through the coil LB by the output signal B of the class D driver 130-2 have a current gradient. It will be in a mutually inverted state. In the figure, “I0” is a steady portion of the current flowing through the coil.

また、同図(e)および(f)に示すように、コイルLbおよびLaの岐路に流れる電流ILbおよびILaは、コンデンサCbおよびCaのデカップリング効果によって、変化分が取り出された信号となる。   In addition, as shown in FIGS. 5E and 5F, the currents ILb and ILa flowing through the branches of the coils Lb and La become signals from which changes are extracted by the decoupling effect of the capacitors Cb and Ca.

よって、コイルLAに流れる電流ILAにコイルLaの岐路から抽出した電流ILaを付加することで、コイルLAに流れる電流ILAのリップル成分がキャンセルされ、コイルLBに流れる電流ILBにコイルLbの岐路から抽出した電流ILbを付加することで、コイルLBに流れる電流ILBのリップル成分がキャンセルされる。   Therefore, by adding the current ILa extracted from the branch of the coil La to the current ILA flowing through the coil LA, the ripple component of the current ILA flowing through the coil LA is canceled, and the current ILB flowing through the coil LB is extracted from the branch of the coil Lb. By adding the current ILb, the ripple component of the current ILB flowing through the coil LB is canceled.

図4は、リップル成分抽出用のコイルを可変させる場合の例を示した回路ブロック図である。同図に示すように、コイルLbおよびLaのインダクタンスを可変させることで、各コイルに流れる電流の傾きを調整することができるため、直流重畳やデューティ変化等各種の変動要因に応じたキャンセル効果の調整が可能になる。これらインダクタンスを変化させる割合は、ローパスフィルタを構成するコイルの出力電流レベルやオーディオ信号の出力電圧レベルに基づいて決定することができる。その他は図2と同様に構成される。   FIG. 4 is a circuit block diagram illustrating an example in which the ripple component extraction coil is varied. As shown in the figure, by varying the inductances of the coils Lb and La, the slope of the current flowing through each coil can be adjusted, so that the canceling effect according to various fluctuation factors such as DC superposition and duty change can be achieved. Adjustment is possible. The ratio of changing the inductance can be determined based on the output current level of the coil constituting the low-pass filter and the output voltage level of the audio signal. The other configuration is the same as in FIG.

図5は、スピーカを不平衡駆動する場合の例を示す回路図である。同図に示すように、スピーカを片端接地で駆動する場合には、パルス変調器から出力されたPWM信号の反転信号をアンプAmpに入力し、このアンプAmpでレベルを調整した後、コイルLaおよびコンデンサCaを介してキャンセル用の反転リップル成分を生成し、この生成した反転リップル成分をコイルLAの後段に付加する。   FIG. 5 is a circuit diagram showing an example in which the speaker is unbalanced. As shown in the figure, when the speaker is driven by one-end grounding, an inverted signal of the PWM signal output from the pulse modulator is input to the amplifier Amp, the level is adjusted by the amplifier Amp, and then the coil La and An inversion ripple component for cancellation is generated via the capacitor Ca, and the generated inversion ripple component is added to the subsequent stage of the coil LA.

ここで、反転PWM信号のレベル調整は、D級ドライバ130−1の増幅率を考慮して、コイルLAに流れる電流の傾きとコイルLaに流れる電流の傾きが同じになる値に調整する。具体的には、コイルLAとコイルLaのインダクタンスを同じ値に設定するとともに、D級ドライバ130−1の出力電圧値とアンプAmpの出力電圧値とが同じになるようにアンプAmpの増幅率を設定する。   Here, the level of the inverted PWM signal is adjusted to a value in which the slope of the current flowing in the coil LA and the slope of the current flowing in the coil La are the same in consideration of the amplification factor of the class D driver 130-1. Specifically, while setting the inductances of the coil LA and the coil La to the same value, the amplification factor of the amplifier Amp is set so that the output voltage value of the class D driver 130-1 and the output voltage value of the amplifier Amp are the same. Set.

本発明によれば、簡易な構成でオーディオ信号からスイッチング成分を除去することができるため、高品位のデジタルアンプへの適用が期待される。   According to the present invention, since a switching component can be removed from an audio signal with a simple configuration, application to a high-quality digital amplifier is expected.

本発明に係るデジタルアンプが組み込まれたオーディオコンポーネントの内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the audio component incorporating the digital amplifier which concerns on this invention. 図1に示すデジタルアンプモジュールの内部構成例を示す回路ブロック図である。FIG. 2 is a circuit block diagram illustrating an internal configuration example of a digital amplifier module illustrated in FIG. 1. 図2に示したデジタルアンプ回路のノイズ除去原理を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing the principle of noise removal of the digital amplifier circuit shown in FIG. リップル成分抽出用のコイルを可変させる場合の例を示した回路ブロック図である。It is the circuit block diagram which showed the example in the case of varying the coil for ripple component extraction. スピーカを不平衡駆動する場合の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example in the case of carrying out unbalanced drive of a speaker.

符号の説明Explanation of symbols

100…デジタルアンプモジュール、102…デジタルアンプ回路、110…DCDCコンバータ、120…パルス変調器、130…D級ドライバ、140…ローバスフィルタ、160…PWM回路、500…オーディオコンポーネント、510…AM/FMラジオ受信部、520…オーディオテープ再生部、530…CD/DVDプレーヤ、540…A/Dコンバータ、610…バッテリ、620…スピーカ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Digital amplifier module, 102 ... Digital amplifier circuit, 110 ... DCDC converter, 120 ... Pulse modulator, 130 ... Class-D driver, 140 ... Low-pass filter, 160 ... PWM circuit, 500 ... Audio component, 510 ... AM / FM Radio receiver, 520, audio tape player, 530, CD / DVD player, 540, A / D converter, 610, battery, 620, speaker

Claims (5)

音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動される第1のD級ドライブ回路と、
前記第1のD級ドライブ回路の出力を平滑する第1のフィルタと、
前記変調回路の反転出力で駆動される第2のD級ドライブ回路と、
前記第2のD級ドライブ回路の出力を平滑する第2のフィルタと、
前記第1および第2のフィルタの出力で差動駆動されるスピーカと、
前記第1のD級ドライブ回路の出力からリップル成分を抽出して前記第2のフィルタを通過する信号に付加する手段と、
前記第2のD級ドライブ回路の出力からリップル成分を抽出して前記第1のフィルタを通過する信号に付加する手段と
を具備することを特徴とするデジタルアンプ。
A digital amplifier that amplifies an audio signal by switching and amplifying it,
A pulse modulation circuit for modulating the audio signal;
A first class D drive circuit driven by the output of the modulation circuit;
A first filter for smoothing the output of the first class D drive circuit;
A second class D drive circuit driven by the inverted output of the modulation circuit;
A second filter for smoothing the output of the second class D drive circuit;
A speaker that is differentially driven by outputs of the first and second filters;
Means for extracting a ripple component from the output of the first class D drive circuit and adding it to a signal passing through the second filter;
Means for extracting a ripple component from the output of the second class D drive circuit and adding it to a signal passing through the first filter.
音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動される第1のD級ドライブ回路と、
前記第1のD級ドライブ回路の後段に接続された第1のコイルと、
前記第1のコイルの後段に接続された第1のコンデンサと、
前記変調回路の反転出力で駆動される第2のD級ドライブ回路と、
前記第2のD級ドライブ回路の後段に接続された第2のコイルと、
前記第2のコイルの後段に接続された第2のコンデンサと、
前記第1のコイルの前段からコイルとコンデンサの直列回路を介して前記第2のコイルの後段に接続された第1のパスと、
前記第2のコイルの前段からコイルとコンデンサの直列回路を介して前記第1のコイルの後段に接続された第2のパスと
を具備することを特徴とするデジタルアンプ。
A digital amplifier that amplifies an audio signal by switching and amplifying it,
A pulse modulation circuit for modulating the audio signal;
A first class D drive circuit driven by the output of the modulation circuit;
A first coil connected to a subsequent stage of the first class D drive circuit;
A first capacitor connected downstream of the first coil;
A second class D drive circuit driven by the inverted output of the modulation circuit;
A second coil connected to a subsequent stage of the second class D drive circuit;
A second capacitor connected downstream of the second coil;
A first path connected from the front stage of the first coil to the rear stage of the second coil through a series circuit of a coil and a capacitor;
A digital amplifier comprising: a second path connected from the front stage of the second coil to the rear stage of the first coil via a series circuit of a coil and a capacitor.
前記第1のパスを構成するコイルは、前記第2のコイルと同じインダクタンスを有し、前記第2のパスを構成するコイルは、前記第1のコイルと同じインダクタンスを有することを特徴とする請求項2記載のデジタルアンプ。   The coil constituting the first path has the same inductance as the second coil, and the coil constituting the second path has the same inductance as the first coil. Item 3. A digital amplifier according to Item 2. 前記第1のパスを構成するコイルのインダクタンスおよび/または前記第2のパスを構成するコイルのインダクタンスを変化させる手段をさらに具備することを特徴とする請求項2記載のデジタルアンプ。   3. The digital amplifier according to claim 2, further comprising means for changing the inductance of the coil constituting the first path and / or the inductance of the coil constituting the second path. 音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動されるD級ドライブ回路と、
前記第D級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタと、
前記パルス変調回路の反転出力のレベルを調整し、コイルとコンデンサの直列回路を介して前記フィルタを通過する信号に付加する手段と、
を具備することを特徴とするデジタルアンプ。
A digital amplifier that amplifies an audio signal by switching and amplifying it,
A pulse modulation circuit for modulating the audio signal;
A class D drive circuit driven by the output of the modulation circuit;
A filter for smoothing the output of the class D drive circuit;
Means for adjusting the level of the inverted output of the pulse modulation circuit and adding it to the signal passing through the filter via a series circuit of a coil and a capacitor;
A digital amplifier comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101005439B1 (en) * 2010-05-26 2011-01-05 (주)아이엠피 Class-D digital amplifier with balanced output system that synchronizes the PPM waveform for output and the PPM waveform for output
KR20190039315A (en) * 2016-08-22 2019-04-10 드비알레 An amplifying device comprising a compensation circuit

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