JP2007209038A - Power amplifier circuit - Google Patents
Power amplifier circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007209038A JP2007209038A JP2007128657A JP2007128657A JP2007209038A JP 2007209038 A JP2007209038 A JP 2007209038A JP 2007128657 A JP2007128657 A JP 2007128657A JP 2007128657 A JP2007128657 A JP 2007128657A JP 2007209038 A JP2007209038 A JP 2007209038A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- comparator
- output
- circuit
- power supply
- terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、PWM変調回路を備えた電力増幅回路に関するものである。 The present invention relates to a power amplifier circuit including a PWM modulation circuit.
図10は従来のPWM変調回路を用いた電力増幅回路を示す構成図である。この図において、信号源31より入力された音声信号等の入力信号は、抵抗32を介してPWM変調回路33に加えられてPWM変調される。PWM変調回路33から出力されるPWM信号によりスイッチング回路34が駆動され、そのスイッチング出力はLCフィルタ35を通じてスピーカ36に加えられる。
FIG. 10 is a block diagram showing a power amplifier circuit using a conventional PWM modulation circuit. In this figure, an input signal such as an audio signal input from a
PWM変調回路33は、演算増幅器37、コンデンサ38で構成される積分器39と、演算増幅器40、抵抗41、42から構成されヒステリシス特性を有するコンパレータ43を有し、コンパレータ43から出力されるPWM信号は、抵抗44を介して積分器39に帰還されるようになされている。また、スイッチング回路34は、N型フィールドエフェクトトランジスタ45とP型フィールドエフェクトトランジスタ46で構成され、LCフィルタ35は、インダクタンス47とコンデンサ48で構成されている。
The
PWM変調回路33は、入力信号が入力されないときはデューティ比50%のパルス信号が出力される。入力信号が入力されると、図11に示すような積分器39の積分出力が得られ、この積分出力がヒステリシス特性を有するコンパレータ43に加えられることにより、このコンパレータ43より上記パルス信号が入力信号に応じてパルス幅変調されたPWM信号が出力される。このPWM信号によりスイッチング回路34のトランジスタ45、46が交互にオン・オフされることにより、PWM信号が増幅され、この増幅されたPWM信号によりLCフィルタ35を介してスピーカ36が駆動される。
The
スピーカ36をPWM信号で直接駆動すると、PWM信号のキャリア成分がスピーカに流れ込み、効率を悪化させたり、スピーカを破壊することがあるので、LCフィルタ35を設けてPWM信号のキャリア成分を除去するようにしている。
When the
上述した従来のPWM変調回路を用いた電力増幅回路は、自励式D級増幅回路として動作し、一般に図12に示すような平坦な周波数特性を得ることができる。図示のように、積分器の特性や次数によりカーブの傾斜は異なるが、多次のローパスフィルタに近い急峻な特性が得られ、キャリア成分を有効に除去することができる。
オーディオ用電力増幅回路は、音質への影響をなくすために低い歪率と低出力インピーダンスが要求される。従来、電力増幅回路に通常のリニア増幅器を用いる場合は、増幅器の出力側から負帰還をかけているので、出力側における歪み及び出力インピーダンスを非常に小さくすることができる。電力増幅回路にPWM変調回路を用いる場合も同様に負帰還をかけたいが、入力信号はアナログ信号であり、PWM信号はディジタル信号なので直接、負帰還をかけることはできないが、そのため、PWM信号をアナログ信号に変換するローパスフィルタとしてLCフィルタを使用し、そのLCフィルタの出力を負帰還することが考えられる。しかし、LCフィルタの出力を負帰還すると、そのLCフィルタが歪みや出力インピーダンスの増大の原因になる。 Audio power amplifier circuits are required to have low distortion and low output impedance in order to eliminate the influence on sound quality. Conventionally, when a normal linear amplifier is used for the power amplifier circuit, since negative feedback is applied from the output side of the amplifier, distortion and output impedance on the output side can be extremely reduced. Similarly, when a PWM modulation circuit is used for the power amplifier circuit, it is desired to apply negative feedback. However, since the input signal is an analog signal and the PWM signal is a digital signal, negative feedback cannot be applied directly. It is conceivable to use an LC filter as a low-pass filter for conversion to an analog signal and to negatively feed back the output of the LC filter. However, when the output of the LC filter is negatively fed back, the LC filter causes distortion and an increase in output impedance.
また、LCフィルタは、インダクタンス1個とコンデンサ1個からなる2次、又はそれ以上の次数を持っており、仮に2次としても高域で180°の位相回転が生じてしまう。さらに、PWM変調回路は積分器によるローパスフィルタ特性を持っているので、LCフィルタを通った信号には180°以上の位相回転が発生するために、LCフィルタを通ったアナログ信号を入力信号に負帰還させることができないという問題があった。 In addition, the LC filter has a secondary or higher order composed of one inductance and one capacitor, and even if the second order is used, a phase rotation of 180 ° occurs in a high region. Furthermore, since the PWM modulation circuit has a low-pass filter characteristic by an integrator, a phase rotation of 180 ° or more occurs in the signal that has passed through the LC filter. Therefore, the analog signal that has passed through the LC filter is negatively affected by the input signal. There was a problem that it was not possible to return.
さらに、図10に示す電力増幅回路には、次の問題がある。すなわち、コンパレータ43の入力端Pからスイッチング回路34の出力端Qまでの間の利得Gは、入力端Pに入力される積分出力の最大値をVP、最小値をVMとし、スイッチング回路34の電源電圧をVPX(+電源)、VMX(−電源)とすると、入力端Pの信号の振幅が(VP−VM)、出力端Qの信号の振幅が、(VPX−VMX)となることから、G=(VPX−VMX)/(VP−VM)・・・(1)となる。ここで、電源電圧VPX、VMXは各々変動する可能性がある。そして、電源電圧VPX、VMXが変動すると、上述した利得Gが変動してしまい、この結果、系としての安定度が変わり、安定度を必要以上にとらなければならなくなる。
Furthermore, the power amplifier circuit shown in FIG. 10 has the following problems. That is, the gain G between the input terminal P of the comparator 43 and the output terminal Q of the
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、位相回転を低減し、安定な負帰還を行うことができるPWM変調回路及び電力増幅回路を提供することにある。また、この発明の他の目的は、回路利得の変動を押さえることができ、したがって、安定した動作を得ることができる電力増幅回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a PWM modulation circuit and a power amplification circuit capable of reducing phase rotation and performing stable negative feedback. Another object of the present invention is to provide a power amplifier circuit that can suppress fluctuations in circuit gain and thus can obtain stable operation.
請求項1記載の本発明に係る電力増幅回路は、PWM信号を積分する積分器と、この積分器の出力と入力信号とを比較することにより前記PWM信号を出力するコンパレータとを有するPWM変調回路と、前記PWM変調回路の出力信号により駆動され、増幅されたPWM信号を出力するスイッチング回路と、前記スイッチング回路から出力されるPWM信号が入力されるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力を前記PWM変調回路に負帰還する負帰還回路と、前記スイッチング回路の正電源電圧および負電源電圧をそれぞれ、前記コンパレータの出力に応じて切り換えて前記コンパレータの入力端へ入力する電圧入力回路とを設け、前記電圧入力回路は、前記スイッチング回路の正電源端子および前記コンパレータの入力端間に介挿された第1の抵抗および第1のスイッチ手段による第1の直列接続回路と、前記スイッチング回路の負電源端子および前記コンパレータの入力端間に介挿された第2の抵抗および第2のスイッチ手段による第2の直列接続回路とから構成され、前記第1のスイッチ手段は、前記第1の抵抗を介して前記正電源電圧に接続された第1のコモン端子と、前記コンパレータの入力端に接続された第1の接点と、接地端子に接続された第2の接点とから構成され、前記コンパレータの出力が前記正電源電圧に対応したものである場合には前記第1のコモン端子を前記第1の接点に接続し、前記コンパレータの出力が前記負電源電圧に対応したものである場合には前記第1のコモン端子を前記第2の接点に接続し、前記第2のスイッチ手段は、前記第2の抵抗を介して前記負電源電圧に接続された第2のコモン端子と、前記コンパレータの入力端に接続された第1の接点と、接地端子に接続された第2の接点とから構成され、前記コンパレータの出力が前記負電源電圧に対応したものである場合には前記第2のコモン端子を前記第1接点に接続し、前記コンパレータの出力が前記正電源電圧に対応したものである場合には前記第2のコモン端子を前記第2の接点に接続することを特徴とする。 A power amplifying circuit according to the present invention as claimed in claim 1, comprising: an integrator for integrating a PWM signal; and a comparator for outputting the PWM signal by comparing an output of the integrator with an input signal. A switching circuit that is driven by an output signal of the PWM modulation circuit and outputs an amplified PWM signal, a low-pass filter to which a PWM signal output from the switching circuit is input, and an output of the low-pass filter that is the PWM signal A negative feedback circuit that negatively feeds back to the modulation circuit; and a voltage input circuit that switches the positive power supply voltage and the negative power supply voltage of the switching circuit according to the output of the comparator and inputs them to the input terminal of the comparator, The voltage input circuit is between the positive power supply terminal of the switching circuit and the input terminal of the comparator. A first series connection circuit including an inserted first resistor and first switch means; a second resistor inserted between a negative power supply terminal of the switching circuit and an input terminal of the comparator; And a first common terminal connected to the positive power supply voltage via the first resistor, and an input terminal of the comparator. When the output of the comparator corresponds to the positive power supply voltage, the first common terminal is connected to the first contact. When the first contact is connected to the first contact and the output of the comparator corresponds to the negative power supply voltage, the first common terminal is connected to the second contact, and the second switch means ,in front A second common terminal connected to the negative power supply voltage via a second resistor, a first contact connected to the input terminal of the comparator, and a second contact connected to the ground terminal When the output of the comparator corresponds to the negative power supply voltage, the second common terminal is connected to the first contact, and the output of the comparator corresponds to the positive power supply voltage. In this case, the second common terminal is connected to the second contact.
請求項2記載の本発明に係る電力増幅器は、入力信号を積分する積分器と、この積分器の出力と所定電圧とを比較することによりPWM信号を出力するコンパレータとを有するPWM変調回路と、前記PWM変調回路の出力信号により駆動され、増幅されたPWM信号を出力するスイッチング回路と、前記スイッチング回路から出力されるPWM信号が入力されるローパスフィルタと、前記スイッチング回路の出力を前記積分器に負帰還する負帰還回路と、前記スイッチング回路の正電源電圧および負電源電圧を前記コンパレータの出力に応じて切り換えて前記コンパレータの入力端へ入力する電圧入力回路とを設け、前記電圧入力回路は、前記スイッチング回路の正電源端子および前記コンパレータの入力端間に介挿された第1の抵抗および第1のスイッチ手段による第1の直列接続回路と、前記スイッチング回路の負電源端子および前記コンパレータの入力端間に介挿された第2の抵抗および第2のスイッチ手段による第2の直列接続回路とから構成され、前記第1のスイッチ手段は、前記第1の抵抗を介して前記正電源電圧に接続された第1のコモン端子と、前記コンパレータの入力端に接続された第1の接点と、接地端子に接続された第2の接点とから構成され、前記コンパレータの出力が前記正電源電圧に対応したものである場合には前記第1のコモン端子を前記第1の接点に接続し、前記コンパレータの出力が前記負電源電圧に対応したものである場合には前記第1のコモン端子を前記第2の接点に接続し、前記第2のスイッチ手段は、前記第2の抵抗を介して前記負電源電圧に接続された第2のコモン端子と、前記コンパレータの入力端に接続された第1の接点と、接地端子に接続された第2の接点とから構成され、前記コンパレータの出力が前記負電源電圧に対応したものである場合には前記第2のコモン端子を前記第1接点に接続し、前記コンパレータの出力が前記正電源電圧に対応したものである場合には前記第2のコモン端子を前記第2の接点に接続することを特徴とする。 A power amplifier according to a second aspect of the present invention includes a PWM modulation circuit including an integrator that integrates an input signal, and a comparator that outputs a PWM signal by comparing an output of the integrator with a predetermined voltage; A switching circuit that is driven by the output signal of the PWM modulation circuit and outputs an amplified PWM signal, a low-pass filter to which the PWM signal output from the switching circuit is input, and an output of the switching circuit to the integrator A negative feedback circuit that performs negative feedback, and a voltage input circuit that switches a positive power supply voltage and a negative power supply voltage of the switching circuit according to an output of the comparator and inputs the input to the input terminal of the comparator, and the voltage input circuit includes: A first resistor inserted between a positive power supply terminal of the switching circuit and an input terminal of the comparator; A first series connection circuit by a first switch means, a second resistor interposed between a negative power supply terminal of the switching circuit and an input terminal of the comparator, and a second series connection circuit by a second switch means The first switch means includes a first common terminal connected to the positive power supply voltage via the first resistor, and a first contact connected to the input terminal of the comparator. And a second contact connected to a ground terminal, and when the output of the comparator corresponds to the positive power supply voltage, the first common terminal is connected to the first contact, When the output of the comparator corresponds to the negative power supply voltage, the first common terminal is connected to the second contact, and the second switch means is connected via the second resistor. Negative A second common terminal connected to a source voltage; a first contact connected to the input terminal of the comparator; and a second contact connected to a ground terminal. The second common terminal is connected to the first contact when it corresponds to the power supply voltage, and the second common terminal when the output of the comparator corresponds to the positive power supply voltage. Is connected to the second contact.
請求項3記載の本発明に係る電力増幅回路は、請求項1または2記載の電力増幅回路において、前記ローパスフィルタはLCフィルタによって構成され、このLCフィルタの出力が負荷に供給されることを特徴とする。 A power amplifier circuit according to a third aspect of the present invention is the power amplifier circuit according to the first or second aspect, wherein the low-pass filter is configured by an LC filter, and an output of the LC filter is supplied to a load. And
この発明によれば、PWM信号の積分出力と入力信号とを比較すると共に、このPWM信号が正帰還され、ヒステリシス特性を持つように構成されたコンパレータをPWM変調回路に設けたことにより、PWM変調回路が位相進み回路となるので、このPWM変調回路と後段のLCフィルタ等のローパスフィルタの特性を合わせることにより、位相回転を低減することができる。従って、ローパスフィルタの出力を安定に負帰還することができ、電力増幅回路の出力側における歪み及び出力インピーダンスを小さくすることができる。 According to the present invention, the PWM signal is compared with the integrated output of the PWM signal and the input signal, and the PWM signal is positively fed back, and the PWM modulation circuit is provided with a comparator configured to have hysteresis characteristics. Since the circuit becomes a phase advance circuit, phase rotation can be reduced by combining the characteristics of the PWM modulation circuit and a low-pass filter such as an LC filter in the subsequent stage. Therefore, the output of the low-pass filter can be stably negatively fed back, and distortion and output impedance on the output side of the power amplifier circuit can be reduced.
また、この発明によれば、前記スイッチング回路の正電源電圧および負電源電圧をそれぞれ、前記コンパレータの出力に応じて切り換えて前記コンパレータの入力端へ入力する電圧入力回路を設けたので、スイッチング回路の電源電圧変動に基づく回路利得の変動を押さえることができ、したがって、安定した動作を得ることができる。 According to the present invention, since the voltage input circuit for switching the positive power supply voltage and the negative power supply voltage of the switching circuit according to the output of the comparator and inputting the voltage to the input terminal of the comparator is provided. The fluctuation of the circuit gain based on the fluctuation of the power supply voltage can be suppressed, so that a stable operation can be obtained.
また、この発明によれば、スイッチング回路の正電源電圧を一定の分圧比で分圧した電圧および負電源電圧を該一定の分圧比で分圧した電圧をそれぞれ、コンパレータの出力に応じて切り換えてコンパレータの入力端へ入力するようにしたので、スイッチング回路の電源電圧変動に基づく回路利得の変動を押さえることができ、安定した動作を得ることができる。 According to the present invention, the voltage obtained by dividing the positive power supply voltage of the switching circuit by a constant voltage dividing ratio and the voltage obtained by dividing the negative power supply voltage by the constant voltage dividing ratio are switched according to the output of the comparator. Since the signal is input to the input terminal of the comparator, fluctuations in circuit gain based on fluctuations in the power supply voltage of the switching circuit can be suppressed, and stable operation can be obtained.
また、この発明によれば、スイッチング回路の正電源電圧を一定の分圧比で分圧した電圧および負電源電圧を該一定の分圧比で分圧した電圧をそれぞれ最大値および最小値とする三角波を出力する三角波生成回路と、三角波生成回路の出力またはスイッチ手段の出力を選択的にコンパレータの入力端へ供給する切替手段を設けたので、自励型、他励型両タイプの電力増幅器として動作させることができる。 Further, according to the present invention, the triangular wave having the maximum value and the minimum value respectively obtained by dividing the positive power supply voltage of the switching circuit by a constant voltage division ratio and the voltage obtained by dividing the negative power supply voltage by the constant voltage division ratio, respectively. Since there is provided a triangular wave generating circuit for output and a switching means for selectively supplying the output of the triangular wave generating circuit or the output of the switch means to the input terminal of the comparator, it operates as a self-excited type or separately excited type power amplifier. be able to.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態によるPWM変調回路を示す回路図である。図1において、PWM変調回路10は、演算増幅器からなりヒステリシス特性を有するコンパレータ11、抵抗12及び積分器13で構成されている。コンパレータ11の出力信号(PWM信号)は、出力端子14から出力されると共に、抵抗12を介してコンパレータ11に正帰還されるようになされている。また、積分器13の積分出力は増幅器15の一方の入力端子に入力され、この増幅器15の他方の入力端子には、信号源16からの入力信号が入力されるようになされている。増幅器15の出力は抵抗17を介してコンパレータ11の一方の入力端子に加えられ、コンパレータ11の他方の入力端子は接地されている。尚、増幅器15は、ループゲインを得るためのリニア増幅器に構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a PWM modulation circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the
図2は本発明の第2の実施の形態によるPWM変調回路を示す構成図である。本実施の形態によるPWM変調回路10は、図示のように演算増幅器からなりヒステリシス特性を有するコンパレータ11、抵抗12、及び、抵抗18、コンデンサ19からなる積分器20により構成されている。積分器20の積分出力はコンパレータ11の一方の入力端子に入力され、コンパレータ11の他方の入力端子には、信号源16からの入力信号が抵抗17を介して入力されるようになされている。
FIG. 2 is a block diagram showing a PWM modulation circuit according to the second embodiment of the present invention. The
上記第1、第2の実施の形態によるPWM変調回路10によれば、コンパレータ11から出力されるPWM信号と積分器13、20の積分出力とが、抵抗12を介して正帰還のかかったヒステリシス特性を有するコンパレータ11で比較されることにより、入力信号を微分した特性を持つPWM信号が出力される。すなわち、PWM変調回路10は、+6dB/octの傾斜で周波数応答が増加する微分特性を有し、PWM信号の位相はPWM変調回路10の入力信号に対して90°位相が進むこととなる。
According to the
図3は本発明の第3の実施の形態による電力増幅回路を示すもので、図2と同様のPWM変調回路10を用いて自励式D級増幅回路に構成された電力増幅回路である。図3において、PWM変調回路10から出力されるPWM信号は、インバータ30を介してスイッチング回路21のトランジスタ22、23を交互にスイッチングすることにより、例えば±50Vまで増幅されたPWM信号が得られる。このPWM信号は、インダクタンス24、コンデンサ25からなるLCフィルタ26を介してスピーカ27に加えられる。また、LCフィルタ26の出力は抵抗28を介して増幅器15(反転バッファ)に負帰還される。この増幅器15には信号源16からの入力信号が抵抗29を介して加えられ、その増幅出力が抵抗17を介してコンパレータ11に入力されるようになされている。
FIG. 3 shows a power amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention, which is a power amplifier circuit configured as a self-excited class D amplifier circuit using a
図4は本実施の形態による電力増幅回路の周波数特性を示す。図4において、特性aは、PWM変調回路10の周波数特性を示すもので、図示のように+6dB/octの傾斜を持つ高域上昇特性が得られており、進み位相特性となっている。特性bは、LCフィルタ26の周波数特性を示すもので、カットオフ周波数fc (例えば50KHz)の−12dB/octの傾斜を持つ遅れ位相特性となっている。特性cは、特性a、bの傾斜を合わせた全体の特性であり、周波数f1 (例えば500KHz)で0dBとなる−6dB/octの傾斜を持つものとなっている。
FIG. 4 shows the frequency characteristics of the power amplifier circuit according to this embodiment. In FIG. 4, a characteristic a indicates the frequency characteristic of the
即ち、本実施の形態による電力増幅回路においては、PWM変調回路10により、LCフィルタ26のカットオフ周波数fcの10倍(20dB)位の周波数で+6dB/octの微分特性を得ることができる。そして、この1次進み系となるPWM変調回路10と2次遅れ系となるLCフィルタ26とを組み合わせることにより、位相回転が軽減され、安定に負帰還をかけることができる。尚、本実施の形態においては、図2のPWM変調回路10の構成を用いたが、図1のPWM変調回路10の構成を用いてもよい。
That is, in the power amplifier circuit according to the present embodiment, the
ところで、上述した第3の実施形態には、前述したように、スイッチング回路21の電源電圧VPX、VMXが変動すると、コンパレータ11の入力端Pからスイッチング回路21の出力端Qまでの間の利得が変動してしまう。この利得変動を押さえるには、スイッチング回路21の電源として高安定化電源を用いればよいが、それでは電源回路が複雑かつ高価になってしまう。次の第4の実施形態は、高安定化電源を使用せずに、利得変動を防止した回路である。
Incidentally, in the third embodiment described above, as described above, when the power supply voltages VPX and VMX of the switching
図5は、この発明の第4の実施形態を示す回路図である。この図に示す回路が図3に示す回路と異なる点は、スイッチング回路21の正電源電圧VPXが抵抗52を介してスイッチ53のコモン端子に接続され、スイッチ53の第1接点がコンパレータ11の非反転入力端子に、第2の接点が接地端子に接続され、スイッチング回路21の負電源電圧VMXが抵抗55を介してスイッチ54のコモン端子に接続され、スイッチ54の第1接点がコンパレータ11の非反転入力端子に、第2の接点が接地端子に接続されている点である。この場合、スイッチ53はコンパレータ11の出力によって駆動され、同出力が“H”の時コモン端子と第1接点が接続され、“L”の時コモン端子と第2接点が接続される。また、スイッチ54はコンパレータ11の出力を反転するインバータ56の出力によって駆動され、同出力が“H”の時コモン端子と第1接点が接続され、“L”の時コモン端子と第2接点が接続される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention. The circuit shown in this figure is different from the circuit shown in FIG. 3 in that the positive power supply voltage VPX of the switching
上記の構成によれば、コンパレータ11の入力端Pへ入力される信号の最大値VP、最小値VMが各々、スイッチング回路21の電源電圧VPX、VMXに比例した電圧となる。この結果、コンパレータ11の入力端Pからスイッチング回路21の出力端Qまでの間の利得は電源電圧VPX、VMXに無関係な定数となり(前記(1)式参照)、電源電圧VPX、VMXに基づく回路利得の変動を防止することができる。
According to the above configuration, the maximum value VP and the minimum value VM of the signal input to the input terminal P of the
図6はこの発明の第5の実施形態の構成を示す回路図である。この図において、61はアナログ入力信号が入力される入力端子、62は演算増幅器63およびコンデンサ64から構成される積分回路、65はコンパレータ、66はスイッチである。このスイッチ66はコンパレータ65の非反転出力端R2の信号によって駆動されるもので、その非反転出力端R2の信号が”H”の時コモン端子が第1接点に接続され、”L”の時はコモン端子が第2接点に接続される。このスイッチ66のコモン端子はコンパレータ65の非反転入力端子に接続され、第1の接点には電圧VM3が、第2の接点には電圧VP3が各々供給されている。この場合、電圧VM3、VP3は各々次の電圧である。
VM3=VMX/a・・・(2)
VP3=VPX/a・・・(3)
但し、aは正の定数。
FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the present invention. In this figure, 61 is an input terminal to which an analog input signal is input, 62 is an integrating circuit composed of an
VM3 = VMX / a (2)
VP3 = VPX / a (3)
However, a is a positive constant.
67はスイッチング回路であり、コンパレータ65の反転出力端R1の信号によってオン/オフ制御されるスイッチ68と、コンパレータ65の非反転出力端R2の信号によってオン/オフ制御されるスイッチ69とを直列接続して構成され、スイッチ68の一端に正電源電圧VPXが供給され、スイッチ69の一端に負電源電圧VMXが供給されている。そして、このスイッチング回路67の出力端Qの信号がインダクタンス24、コンデンサ25からなるLCフィルタ26を介してスピーカ27に加えられると共に、抵抗70を介して積分回路62に帰還されている。抵抗70と抵抗71とで帰還量を決めている。また、コンデンサ72は直流遮断のためのコンデンサである。そして、上述した積分回路62、コンパレータ65、スイッチ66、抵抗70,71、コンデンサ72がPWM変調回路10bを構成している。
A switching
このような構成において、コンパレータ65の出力端R1、R2の信号が反転する毎にスイッチング回路67のスイッチ68,69がオン/オフを繰り返し、このスイッチ68,69のオン/オフに応じて積分回路62のコンデンサ64が充放電を繰り返す。図7は、入力信号が「0」の状態における積分回路62の出力端(コンパレータ11の入力端)Pの信号およびコンパレータ65の出力端R1、R2の信号波形を示す図である。ここで、入力信号が入力端子61に入力されると、コンデンサ64の充放電時間が入力信号に応じて変化し、この結果、コンパレータ65の出力端R1、R2の信号のパルス幅が入力信号に応じて変化する。
In such a configuration, each time the signals at the output terminals R1 and R2 of the
上述した回路において、スイッチング回路67の出力端Qからコンパレータ65の入力端Pまでの間の利得G1は、
G1=(1/2πf・Cf)/Rf・・・(4)
但し、Cf;コンデンサ64の容量
Rf;抵抗70の抵抗値
となる。また、コンパレータ65の入力端Pからスイッチング回路67の出力端Qまでの間の利得Gは、前記(1)、(2)、(3)式を参照すると、
G=(VPX−VMX)/(VP3−VM3)
=(VPX−VMX)/(VPX/a−VMX/a)
=a・・・(5)
となり、スイッチング回路67の電源電圧VPX、VMXに影響されない値となる。
In the circuit described above, the gain G1 between the output terminal Q of the switching
G1 = (1 / 2πf · Cf) / Rf (4)
However, Cf; capacitance of the
G = (VPX-VMX) / (VP3-VM3)
= (VPX-VMX) / (VPX / a-VMX / a)
= A ... (5)
Thus, the value is not affected by the power supply voltages VPX and VMX of the switching
図8はこの発明の第6の実施形態の構成を示すブロック図である。この図に示す実施形態が図6に示す実施形態と異なる点は、PWM変調回路10cの構成である。すなわち、コンパレータ65の非反転入力端は手動切替スイッチ75のコモン端子に接続され、スイッチ75の第1接点がスイッチ66のコモン端子に接続され、スイッチ75の第2接点が三角波生成回路74の出力端に接続されている。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the sixth embodiment of the present invention. The embodiment shown in this figure is different from the embodiment shown in FIG. 6 in the configuration of the
このような構成において、手動切替スイッチ75を第1接点側に投入すると、図6の回路と同一の動作となり、PWM変調回路10cが自励型PWM変調回路として動作する。また、手動切替スイッチ75を第2接点側に投入すると、三角波生成回路74の出力がコンパレータ65の非反転入力端へ入力され、これにより、PWM変調回路10cが他励型PWM変調回路として動作する。ここで、三角波生成回路74の出力三角波の最大値および最小値がスイッチング回路67の電源電圧VPX、VMXに応じて決まるようにすれば、図6の回路と同様に、スイッチング回路67の電源電圧VPX、VMXの影響を受けない回路とすることができる。
In such a configuration, when the
図9はこの発明の第7の実施形態の構成を示すブロック図である。この図に示す実施形態は前述した図10に示す回路を改良したもので、図10に示す回路と異なる点は次の通りである。まず、スイッチング回路34の正電源電圧VPXが抵抗81を介してスイッチ82のコモン端子に接続され、スイッチ82の第1接点がコンパレータ40の非反転入力端子に、第2の接点が接地端子に接続され、スイッチング回路34の負電源電圧VMXが抵抗83を介してスイッチ84のコモン端子に接続され、スイッチ84の第1接点がコンパレータ40の非反転入力端子に、第2の接点が接地端子に接続されている。この場合、スイッチ82はコンパレータ40の出力によって駆動され、同出力が”H”の時コモン端子と第1接点が接続され、”L”の時コモン端子と第2接点が接続される。また、スイッチ84はコンパレータ40の出力を反転するインバータ85の出力によって駆動され、同出力が”H”の時コモン端子と第1接点が接続され、”L”の時コモン端子と第2接点が接続される。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the seventh embodiment of the present invention. The embodiment shown in this figure is an improvement of the circuit shown in FIG. 10 described above, and is different from the circuit shown in FIG. 10 as follows. First, the positive power supply voltage VPX of the switching
また、コンパレータ40の出力がインバータ86を介してトランジスタ45,46の各ゲートへ入力され、また、スイッチング回路34の出力端Qの信号が抵抗87を介して積分回路39へ帰還されている。
The output of the
上記の構成によれば、前述した図5の回路と同様に、コンパレータ40の入力端Pへ入力される積分出力(三角波)の最大値VP、最小値VMが各々、スイッチング回路34の電源電圧VPX、VMXに比例した電圧となる。この結果、コンパレータ40の入力端Pからスイッチング回路34の出力端Qまでの間の利得は電源電圧VPX、VMXに無関係な定数となり(前記(1)式参照)、電源電圧VPX、VMXに基づく回路利得の変動を防止することができる。
According to the above configuration, as in the circuit of FIG. 5 described above, the maximum value VP and the minimum value VM of the integral output (triangular wave) input to the input terminal P of the
10…PWM変調回路、11、65…コンパレータ、12…抵抗、13、62…積分器、15…増幅器、16…信号源、20…積分器、21…スイッチング回路、26…LCフィルタ、27…スピーカ、52,55、81,83…抵抗、53,54、66、82,84…スイッチ、74…三角波生成回路。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記PWM変調回路の出力信号により駆動され、増幅されたPWM信号を出力するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路から出力されるPWM信号が入力されるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力を前記PWM変調回路に負帰還する負帰還回路と、
前記スイッチング回路の正電源電圧および負電源電圧をそれぞれ、前記コンパレータの出力に応じて切り換えて前記コンパレータの入力端へ入力する電圧入力回路と
を設け、
前記電圧入力回路は、前記スイッチング回路の正電源端子および前記コンパレータの入力端間に介挿された第1の抵抗および第1のスイッチ手段による第1の直列接続回路と、前記スイッチング回路の負電源端子および前記コンパレータの入力端間に介挿された第2の抵抗および第2のスイッチ手段による第2の直列接続回路とから構成され、
前記第1のスイッチ手段は、前記第1の抵抗を介して前記正電源電圧に接続された第1のコモン端子と、前記コンパレータの入力端に接続された第1の接点と、接地端子に接続された第2の接点とから構成され、前記コンパレータの出力が前記正電源電圧に対応したものである場合には前記第1のコモン端子を前記第1の接点に接続し、前記コンパレータの出力が前記負電源電圧に対応したものである場合には前記第1のコモン端子を前記第2の接点に接続し、
前記第2のスイッチ手段は、前記第2の抵抗を介して前記負電源電圧に接続された第2のコモン端子と、前記コンパレータの入力端に接続された第1の接点と、接地端子に接続された第2の接点とから構成され、前記コンパレータの出力が前記負電源電圧に対応したものである場合には前記第2のコモン端子を前記第1接点に接続し、前記コンパレータの出力が前記正電源電圧に対応したものである場合には前記第2のコモン端子を前記第2の接点に接続することを特徴とする電力増幅回路。 A PWM modulation circuit having an integrator for integrating the PWM signal, and a comparator for outputting the PWM signal by comparing the output of the integrator with an input signal;
A switching circuit driven by an output signal of the PWM modulation circuit and outputting an amplified PWM signal;
A low-pass filter to which a PWM signal output from the switching circuit is input;
A negative feedback circuit that negatively feeds back the output of the low-pass filter to the PWM modulation circuit;
A voltage input circuit that switches the positive power supply voltage and the negative power supply voltage of the switching circuit according to the output of the comparator and inputs the input to the input terminal of the comparator,
The voltage input circuit includes: a first series connection circuit including a first resistor and a first switch unit interposed between a positive power supply terminal of the switching circuit and an input terminal of the comparator; and a negative power supply of the switching circuit. A second resistor connected between the terminal and the input terminal of the comparator and a second series connection circuit by the second switch means,
The first switch means is connected to a first common terminal connected to the positive power supply voltage via the first resistor, a first contact connected to the input terminal of the comparator, and a ground terminal. The first common terminal is connected to the first contact when the output of the comparator corresponds to the positive power supply voltage, and the output of the comparator is If it corresponds to the negative power supply voltage, the first common terminal is connected to the second contact,
The second switch means is connected to a second common terminal connected to the negative power supply voltage via the second resistor, a first contact connected to the input terminal of the comparator, and a ground terminal. The second common terminal is connected to the first contact when the output of the comparator corresponds to the negative power supply voltage, and the output of the comparator In the case of a voltage corresponding to a positive power supply voltage, the second common terminal is connected to the second contact point.
前記PWM変調回路の出力信号により駆動され、増幅されたPWM信号を出力するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路から出力されるPWM信号が入力されるローパスフィルタと、
前記スイッチング回路の出力を前記積分器に負帰還する負帰還回路と、
前記スイッチング回路の正電源電圧および負電源電圧を前記コンパレータの出力に応じて切り換えて前記コンパレータの入力端へ入力する電圧入力回路と
を設け、
前記電圧入力回路は、前記スイッチング回路の正電源端子および前記コンパレータの入力端間に介挿された第1の抵抗および第1のスイッチ手段による第1の直列接続回路と、前記スイッチング回路の負電源端子および前記コンパレータの入力端間に介挿された第2の抵抗および第2のスイッチ手段による第2の直列接続回路とから構成され、
前記第1のスイッチ手段は、前記第1の抵抗を介して前記正電源電圧に接続された第1のコモン端子と、前記コンパレータの入力端に接続された第1の接点と、接地端子に接続された第2の接点とから構成され、前記コンパレータの出力が前記正電源電圧に対応したものである場合には前記第1のコモン端子を前記第1の接点に接続し、前記コンパレータの出力が前記負電源電圧に対応したものである場合には前記第1のコモン端子を前記第2の接点に接続し、
前記第2のスイッチ手段は、前記第2の抵抗を介して前記負電源電圧に接続された第2のコモン端子と、前記コンパレータの入力端に接続された第1の接点と、接地端子に接続された第2の接点とから構成され、前記コンパレータの出力が前記負電源電圧に対応したものである場合には前記第2のコモン端子を前記第1接点に接続し、前記コンパレータの出力が前記正電源電圧に対応したものである場合には前記第2のコモン端子を前記第2の接点に接続することを特徴とする電力増幅回路。 A PWM modulation circuit having an integrator that integrates an input signal, and a comparator that outputs a PWM signal by comparing the output of the integrator with a predetermined voltage;
A switching circuit driven by an output signal of the PWM modulation circuit and outputting an amplified PWM signal;
A low-pass filter to which a PWM signal output from the switching circuit is input;
A negative feedback circuit for negatively feeding back the output of the switching circuit to the integrator;
A voltage input circuit that switches the positive power supply voltage and the negative power supply voltage of the switching circuit according to the output of the comparator and inputs the input to the input terminal of the comparator;
The voltage input circuit includes: a first series connection circuit including a first resistor and a first switch unit interposed between a positive power supply terminal of the switching circuit and an input terminal of the comparator; and a negative power supply of the switching circuit. A second resistor connected between the terminal and the input terminal of the comparator and a second series connection circuit by the second switch means,
The first switch means is connected to a first common terminal connected to the positive power supply voltage via the first resistor, a first contact connected to the input terminal of the comparator, and a ground terminal. The first common terminal is connected to the first contact when the output of the comparator corresponds to the positive power supply voltage, and the output of the comparator is If it corresponds to the negative power supply voltage, the first common terminal is connected to the second contact,
The second switch means is connected to a second common terminal connected to the negative power supply voltage via the second resistor, a first contact connected to the input terminal of the comparator, and a ground terminal. The second common terminal is connected to the first contact when the output of the comparator corresponds to the negative power supply voltage, and the output of the comparator In the case of a voltage corresponding to a positive power supply voltage, the second common terminal is connected to the second contact point.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007128657A JP2007209038A (en) | 2001-07-31 | 2007-05-14 | Power amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001232428 | 2001-07-31 | ||
JP2007128657A JP2007209038A (en) | 2001-07-31 | 2007-05-14 | Power amplifier circuit |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002182823A Division JP4434557B2 (en) | 2001-07-31 | 2002-06-24 | Power amplifier circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007209038A true JP2007209038A (en) | 2007-08-16 |
Family
ID=38488000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007128657A Pending JP2007209038A (en) | 2001-07-31 | 2007-05-14 | Power amplifier circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007209038A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010049605A (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Hochiki Corp | Alarm |
WO2010067823A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-17 | ローム株式会社 | Class-d electrical amplifier |
JP2011009800A (en) * | 2009-05-26 | 2011-01-13 | Toru Kawana | Operational amplifier |
JP2018088575A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 協同電子エンジニアリング株式会社 | Class D power amplifier |
-
2007
- 2007-05-14 JP JP2007128657A patent/JP2007209038A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010049605A (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Hochiki Corp | Alarm |
WO2010067823A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-17 | ローム株式会社 | Class-d electrical amplifier |
US8022757B2 (en) | 2008-12-10 | 2011-09-20 | Rohm Co., Ltd. | Class D power amplifier |
JP5442636B2 (en) * | 2008-12-10 | 2014-03-12 | ローム株式会社 | Class D power amplifier |
JP2011009800A (en) * | 2009-05-26 | 2011-01-13 | Toru Kawana | Operational amplifier |
JP4643728B2 (en) * | 2009-05-26 | 2011-03-02 | 徹 川名 | Operational amplifier |
JP2018088575A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 協同電子エンジニアリング株式会社 | Class D power amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4434557B2 (en) | Power amplifier circuit | |
US7446603B2 (en) | Differential input Class D amplifier | |
US6734723B2 (en) | Chopper chopper-stabilized operational amplifiers and methods | |
US7425864B2 (en) | Recovery from clipping events in a class D amplifier | |
JP4356625B2 (en) | Digital amplifier | |
US5838197A (en) | High-gain amplifier circuit having voltage/current converter | |
TWI477064B (en) | A system and method for reducing distortion in an audio amplification system | |
US7417503B2 (en) | Method for high efficiency audio amplifier | |
US20070279127A1 (en) | High Linearity Modulation System and Modulation Method | |
US7190224B2 (en) | Class D amplifier | |
EP3223427A1 (en) | Btl output self-oscillating class d amplifier | |
TWM365017U (en) | D-class amplifier | |
JP2007209038A (en) | Power amplifier circuit | |
US11245368B2 (en) | Class D amplifier | |
KR100770747B1 (en) | Digital amplifier and method of reproducing sound | |
CN101488730A (en) | Amplifier, audio system and input signal amplification method | |
JP2009284413A (en) | Digital power amplifier | |
US20240243704A1 (en) | Self-Oscillating Class D Audio Amplifier With Voltage Limiting Circuit | |
JPH0335846B2 (en) | ||
TWI407688B (en) | Pwm modulator for a class-d amplifier and class-d amplifier adaptive to analog and digital input by using the same | |
JP2006093764A (en) | Digital power amplifier | |
CN113691223A (en) | Audio amplifier with idle mode | |
JP2003152463A (en) | Separately-excited pulse width modulation d class power amplifier | |
JP2018056854A (en) | Self-excited class-d amplifier | |
JPS6089109A (en) | Pwm amplifier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070514 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090929 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100302 |