JP2009033336A - Amplifying circuit and control method of the amplifying circuit, amplifying device, and reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、D級動作でオーディオ信号の増幅を行う増幅回路および増幅回路の制御方法、増幅装置、ならびに、再生装置に関し、特に、電源投入時などに発生するポップノイズを抑制できる構成に関する。 The present invention relates to an amplifier circuit that amplifies an audio signal in a class D operation, a method for controlling the amplifier circuit, an amplifier device, and a playback device, and more particularly to a configuration that can suppress pop noise that occurs when the power is turned on.
近年では、オーディオ信号を増幅する増幅方式として、オーディオ信号をPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)やPDM(Pulse Density Modulation:パルス密度変調)して時間情報を持つ2値化された1ビットディジタル信号に変換し、この1ビットディジタル信号を増幅するようにした、所謂D級増幅方式が普及している。増幅された1ビットディジタル信号は、ローパスフィルタにより積分され、スピーカなどに出力される。D級増幅方式による増幅回路(以下、D級増幅回路と呼ぶ)は、リニアアンプと比べて電力変換効率が高く、また、原理上は無歪、無雑音であるので、携帯用の音楽再生装置から大型アンプに至るまで、広汎に利用されるようになってきている。特許文献1には、より電力効率を高めたD級増幅回路の構成例が記載されている。
図15は、従来の技術によるD級増幅回路の一例の構成を概略的に示す。この例では、PWMにより1ビットディジタル信号を得ている。端子200から入力されたオーディオ信号がPWM回路201で変調され、振幅情報に応じたデューティーのPWM信号に変換される。このPWM信号は、デッドタイム生成回路、レベルシフタ、ゲートドライブ回路などからなるドライブ回路202に供給され、出力段のスイッチング素子としてのトランジスタを駆動するのに適した、互いに反転し振幅を増幅された2本の駆動信号とされる。
FIG. 15 schematically shows a configuration of an example of a conventional class D amplifier circuit. In this example, a 1-bit digital signal is obtained by PWM. The audio signal input from the
出力段は、この例では、2個のトランジスタQ110およびQ111を組み合わせ、単電源で電源を供給するハーフブリッジ型が用いられる。トランジスタQ110およびQ111は、例えば、それぞれNチャンネルのパワーMOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)が用いられ、スイッチング素子として駆動される。HiサイドのトランジスタQ110とLoサイドのトランジスタQ111とが電源電圧VDDに対して縦列接続され、他端が接地電圧に接続される。トランジスタQ110およびQ111のゲート電極には、ドライブ回路202から出力された、互いに反転する駆動信号がそれぞれ入力される。
In this example, the output stage is a half-bridge type in which two transistors Q110 and Q111 are combined to supply power from a single power source. For example, each of the transistors Q110 and Q111 uses an N-channel power MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) and is driven as a switching element. The Hi-side transistor Q110 and the Lo-side transistor Q111 are connected in cascade with respect to the power supply voltage VDD , and the other end is connected to the ground voltage. The drive signals output from the
出力段に入力されたPWM信号は、トランジスタQ110およびQ111において電源電圧VDDまで振幅を引き上げられる。この振幅がVDDまで引き上げられたPWM信号が、トランジスタQ110およびQ111の結合点から出力として取り出され、インダクタLとキャパシタC1とで構成されるLCフィルタ回路に供給され、積分されて高調波成分が取り除かれる。 The amplitude of the PWM signal input to the output stage is raised to the power supply voltage V DD in the transistors Q110 and Q111. The PWM signal whose amplitude is increased to V DD is taken out as an output from the coupling point of the transistors Q110 and Q111, supplied to an LC filter circuit composed of an inductor L and a capacitor C1, and integrated to generate a harmonic component. Removed.
さらに、単電源、ハーフブリッジ構成においては、出力が出力段の中点から取り出される。そのため、LCフィルタ回路の出力に、出力段に対する電源電圧VDDの1/2の電圧値の直流電圧が加わった信号が出力されることになる。そのため、大容量の電解コンデンサをカップリングコンデンサC2として出力に挿入し、このカップリングコンデンサC2で直流成分を取り除いた信号を、例えばスピーカSPである負荷に供給する。 Furthermore, in the single power supply and half-bridge configuration, the output is taken from the midpoint of the output stage. For this reason, a signal in which a DC voltage having a voltage value that is ½ of the power supply voltage V DD for the output stage is added to the output of the LC filter circuit is output. Therefore, a large-capacity electrolytic capacitor is inserted into the output as a coupling capacitor C2, and a signal from which a DC component has been removed by this coupling capacitor C2 is supplied to, for example, a load that is a speaker SP.
ところで、既に説明したように、PWM信号は、入力されたオーディオ信号を、レベルの時間変化に応じてデューティーが変化するように変調して生成する。無入力時、すなわちオーディオ信号のレベルが0である場合、変調されたPWM信号のデューティーは、50%となる。 By the way, as already explained, the PWM signal is generated by modulating the input audio signal so that the duty changes according to the time change of the level. When there is no input, that is, when the level of the audio signal is 0, the duty of the modulated PWM signal is 50%.
ここで、従来、単電源、ハーフブリッジのD級増幅回路では、電源投入時などにポップノイズが発生していた。この電源投入時などに発生するポップノイズについて、図16を参照しながら考える。電源が投入される直前は、当然のことながらPWM回路201、ドライブ回路202および出力段の動作は停止しており、トランジスタQ110およびQ111の中点の電位も0Vである。これは、デューティーが0%(若しくは100%)のPWM信号と考えることができる。また、カップリングコンデンサC2は、機器の最初の使用時や、前回の使用から十分時間が経過した場合などでは、電荷が全く蓄積されていない状態となっていると考えられる。
Here, conventionally, in a class D amplifier circuit of a single power source and a half bridge, pop noise has occurred when the power is turned on. The pop noise generated when the power is turned on will be considered with reference to FIG. Immediately before the power is turned on, as a matter of course, the operations of the
この状態で電源を投入すると、PWM回路201は、無入力状態であるのでデューティーが50%のPWM信号を出力する。このPWM信号がドライブ回路202を介してトランジスタQ110およびQ111に供給され、トランジスタQ110およびQ111の中点から出力が取り出される。この出力は、デューディーが50%のPWM信号である。このPWM信号がLCフィルタ回路に供給される。すなわち、電源の投入に伴い、LCフィルタ回路には、デューティーが0%(または100%)から50%に急激に変化するPWM信号が供給されると考えることができる。
When the power is turned on in this state, the
LCフィルタ回路は、時定数が存在するので、デューティーの急激な変化に伴い電源電圧VDDの波高値が過渡的にLCフィルタ回路を通過する。したがって、カップリングコンデンサC2には、電圧が0Vから電源電圧VDDの波高値まで急激に変化する信号が突発的に印加される。カップリングコンデンサC2に電荷が蓄積されていない状態では、この信号がそのまま出力に現れてしまい、ポップノイズとなる。 Since the LC filter circuit has a time constant, the peak value of the power supply voltage V DD transiently passes through the LC filter circuit with a sudden change in duty. Therefore, a signal that suddenly changes from 0 V to the peak value of the power supply voltage V DD is suddenly applied to the coupling capacitor C2. In a state where no charge is accumulated in the coupling capacitor C2, this signal appears as it is in the output, resulting in pop noise.
従来では、このポップノイズに対する対策として、図17に例示されるように、カップリングコンデンサC2と負荷との間に、例えばトランジスタQ200をスイッチング素子として用いたミュート回路を設け、電源投入時から所定時間後にトランジスタQ200をON状態としてミュート動作を解除するように制御することで、ポップノイズの発生を抑えていた。 Conventionally, as a countermeasure against this pop noise, as illustrated in FIG. 17, a mute circuit using, for example, the transistor Q200 as a switching element is provided between the coupling capacitor C2 and the load, and a predetermined time has elapsed since the power was turned on. The generation of pop noise was suppressed by controlling the transistor Q200 to be turned on later to cancel the mute operation.
しかしながら、ミュート回路を構成するトランジスタQ200がオーディオ信号の出力ラインに挿入されるため、出力オーディオ信号の特性に対する影響が避けられないという問題点があった。 However, since the transistor Q200 constituting the mute circuit is inserted into the output line of the audio signal, there is a problem that the influence on the characteristics of the output audio signal is unavoidable.
また、実際には、図18に例示されるように、ステレオ構成となりミュート回路がLチャンネルおよびRチャンネルにそれぞれ挿入されると共に、これらミュート回路を制御するための構成も必要となる。図18の例では、トランジスタQ210およびQ211がそれぞれLチャンネルおよびRチャンネルに挿入され、トランジスタQ221に供給されるミュート制御信号を、トランジスタQ220でトランジスタQ210およびQ211のON電圧まで引き上げてトランジスタQ210およびQ211のゲート電極に供給し、ミュート回路のトランジスタQ210およびQ211を駆動している。 Further, in practice, as exemplified in FIG. 18, a mute circuit is inserted in each of the L channel and the R channel as well as a configuration for controlling these mute circuits. In the example of FIG. 18, the transistors Q210 and Q211 are inserted into the L channel and the R channel, respectively, and the mute control signal supplied to the transistor Q221 is pulled up to the ON voltage of the transistors Q210 and Q211 by the transistor Q220. This is supplied to the gate electrode to drive the transistors Q210 and Q211 of the mute circuit.
このように、従来では、ミュート回路を構成するトランジスタQ210およびQ211と、ミュート回路を制御するためのトランジスタQ220およびQ221の、少なくとも4個のトランジスタがポップノイズ対策のために必要となる。さらに、ミュート動作を制御するためのミュート制御信号を生成するための構成も必要となる。そのため、回路規模の増大を招き、また、コスト的にも不利であるという問題点があった。 Thus, conventionally, at least four transistors, that is, the transistors Q210 and Q211 constituting the mute circuit and the transistors Q220 and Q221 for controlling the mute circuit, are necessary for countermeasures against pop noise. Furthermore, a configuration for generating a mute control signal for controlling the mute operation is also required. For this reason, there is a problem that the circuit scale is increased and the cost is disadvantageous.
したがって、この発明の目的は、オーディオ信号の出力ラインに挿入するミュート回路を用いずに、単電源、ハーフブリッジ構成のD級増幅回路における電源投入時などのポップノイズの発生を抑制できる増幅回路および増幅回路の制御方法、増幅装置、ならびに、再生装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an amplifier circuit capable of suppressing the occurrence of pop noise at the time of power-on in a single power supply, class D amplifier circuit having a half bridge configuration without using a mute circuit inserted into an output line of an audio signal. An object of the present invention is to provide an amplifier circuit control method, an amplification device, and a reproduction device.
この発明は、上述した課題を解決するために、1ビットディジタル信号処理されたオーディオ信号をD級動作で増幅する増幅回路において、電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子と、第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を出力する駆動電圧出力部とを有し、駆動電圧出力部は、立ち上がり時に駆動電圧を徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるようにしたことを特徴とする増幅回路である。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an amplifier circuit that amplifies an audio signal that has undergone 1-bit digital signal processing in a class D operation, and includes first and second cascade-connected between a power supply voltage and a ground voltage. 2 switching elements, and a driving voltage output unit that outputs a driving voltage for driving the first and second switching elements. The driving voltage output unit gradually increases the driving voltage at the time of rising, and The amplifier circuit is characterized by being stabilized at a voltage value of.
また、この発明は、1ビットディジタル信号処理されたオーディオ信号をD級動作で増幅する増幅回路の制御方法において、電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を、立ち上がり時に駆動電圧を徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるようにしたことを特徴とする増幅回路の制御方法である。 The present invention also relates to an amplifier circuit control method for amplifying a 1-bit digital signal processed audio signal by a class D operation, wherein the first and second switching elements are connected in cascade between a power supply voltage and a ground voltage. This is a method for controlling an amplifying circuit, characterized in that the driving voltage for driving is stabilized at a predetermined voltage value by gradually increasing the driving voltage at the time of rising.
また、この発明は、オーディオ信号を1ビットディジタル信号に変調する1ビットディジタル信号処理部と、電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子と、第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を、立ち上がり時に徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるように出力する駆動電圧出力部とを備え、1ビットディジタル信号処理部で変調されたオーディオ信号を第1および第2のスイッチング素子を用いてD級動作で増幅する増幅部と、第1および第2のスイッチング素子の中点から取り出された出力信号から高調波成分を取り除くフィルタ部と、フィルタ部の出力から直流電圧成分を取り除くカップリングコンデンサとを有することを特徴とする増幅装置である。 The present invention also provides a 1-bit digital signal processing unit that modulates an audio signal into a 1-bit digital signal, first and second switching elements connected in cascade between a power supply voltage and a ground voltage, A drive voltage output unit for gradually increasing the drive voltage for driving the second switching element at the time of rising and stabilizing the drive voltage at a predetermined voltage value, modulated by a 1-bit digital signal processing unit An amplifying unit that amplifies the audio signal by class D operation using the first and second switching elements; and a filter unit that removes harmonic components from the output signal extracted from the midpoint of the first and second switching elements; And a coupling capacitor for removing a DC voltage component from the output of the filter unit.
また、この発明は、記録媒体からオーディオデータを再生する再生部と、再生部で再生されたオーディオデータを1ビットディジタル信号に変調する1ビットディジタル信号処理部と、電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子と、第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を、立ち上がり時に徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるように出力する駆動電圧出力部とを備え、1ビットディジタル信号処理部で変調されたオーディオ信号を第1および第2のスイッチング素子を用いてD級動作で増幅する増幅部と、第1および第2のスイッチング素子の中点から取り出された出力信号から高調波成分を取り除くフィルタ部と、フィルタ部の出力から直流電圧成分を取り除くカップリングコンデンサとを有することを特徴とする再生装置である。 Also, the present invention provides a reproducing unit for reproducing audio data from a recording medium, a 1-bit digital signal processing unit for modulating audio data reproduced by the reproducing unit into a 1-bit digital signal, and a power supply voltage and a ground voltage. The first and second switching elements connected in cascade to each other and the drive voltage for driving the first and second switching elements are gradually increased at the time of rising and output so as to be stabilized at a predetermined voltage value. An amplifying unit including a driving voltage output unit, and amplifying the audio signal modulated by the 1-bit digital signal processing unit by a class D operation using the first and second switching elements; and first and second switching elements A filter unit that removes harmonic components from the output signal extracted from the middle point, and a cup that removes DC voltage components from the output of the filter unit A reproducing apparatus, characterized in that it comprises a ring capacitor.
上述したように、この発明は、1ビットディジタル信号処理されたオーディオ信号をD級動作で増幅する際に、電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を、立ち上がり時に駆動電圧を徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるようにしているため、電源投入時などに、出力に対して電源電圧と同電位の信号が突発的に現れるのが抑制される。 As described above, the present invention includes the first and second switching elements connected in cascade between the power supply voltage and the ground voltage when the audio signal subjected to the 1-bit digital signal processing is amplified by the class D operation. Since the drive voltage for driving is gradually increased at the time of rising and stabilized at a predetermined voltage value, a signal having the same potential as the power supply voltage suddenly appears on the output when the power is turned on. Appears to be suppressed.
この発明は、上述したように、1ビットディジタル信号処理されたオーディオ信号をD級動作で増幅する際に、電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を、立ち上がり時に駆動電圧を徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるようにしているため、電源投入時などに、出力に対して電源電圧と同電位の信号が突発的に現れるのが抑制される効果がある。 As described above, the present invention includes the first and second switching elements connected in cascade between the power supply voltage and the ground voltage when a 1-bit digital signal processed audio signal is amplified by class D operation. Since the drive voltage for driving is gradually increased at the time of rising and stabilized at a predetermined voltage value, a signal having the same potential as the power supply voltage suddenly appears at the output when the power is turned on. This has the effect of suppressing the appearance.
以下、この発明の実施の第1の形態を、図面を参照しながら説明する。この発明では、単電源、ハーフブリッジ構成のD級増幅回路において、電源投入時などの1ビットディジタル信号のデューティーが急激に変化する際に、図1Aに例示されるように、出力側に直流電圧除去のために挿入されるカップリングコンデンサに対する充電電圧が0Vから漸増するように制御する。一例として、カップリングコンデンサに印加される電圧が指数関数的に徐々に増加するように制御することが考えられる。このように電圧を制御することで、カップリングコンデンサの出力側の電圧の立ち上がりが急峻にならず、ポップノイズが抑制される。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, when the duty of a 1-bit digital signal suddenly changes when the power is turned on in a class D amplifier circuit with a single power supply and a half bridge configuration, as illustrated in FIG. The charging voltage for the coupling capacitor inserted for removal is controlled so as to gradually increase from 0V. As an example, it can be considered that the voltage applied to the coupling capacitor is controlled to gradually increase exponentially. By controlling the voltage in this way, the rise of the voltage on the output side of the coupling capacitor does not become steep, and pop noise is suppressed.
なお、カップリングコンデンサに印加される電圧を、例えば図1Bに示されるような単純なCR(Capacitor/Resistance)による時定数のようなカーブで以て制御することも考えられる。しかしながら、この場合には、カップリングコンデンサに対して電圧を印加する開始時において、時間当たりの電圧の変化量が大きいので、カップリングコンデンサの充電開始時に低域にてノイズが発生してしまうため、好ましくない。 It is also conceivable that the voltage applied to the coupling capacitor is controlled by a curve such as a simple CR (Capacitor / Resistance) time constant as shown in FIG. 1B. However, in this case, since the amount of change in voltage per hour is large at the start of applying a voltage to the coupling capacitor, noise is generated at a low frequency when charging of the coupling capacitor is started. It is not preferable.
図2は、この発明の実施の第1の形態によるD級増幅回路の出力段における一例の構成を示す。ランプ生成回路(ramp)生成回路20は、図3Aに例示されるように、回路の立ち上がり時および立ち下がり時に電圧がリニアに変化する信号を生成する。この、ランプ生成回路20で生成される、電圧がリニアに変化する信号を、ランプ信号と呼ぶことにする。ランプ信号は、例えば立ち上がり時には、電圧が0Vから所定時間で所定電圧までリニアに上昇され、一定値に保たれる。0Vから所定電圧まで上昇される時間は、例えば後述するカップリングコンデンサC2の充電時間に対応し、数10msecなどとされる。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the output stage of the class D amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 3A, the ramp generation circuit (ramp)
なお、図3Aのような、時間に対してリニアに変化する波形は、例えば定電流でコンデンサを放電させることで生成することができる。これに限らず、例えばこの回路が組み込まれる機器を制御するマイクロプロセッサなどにより発生させてもよい。 Note that a waveform that changes linearly with respect to time as shown in FIG. 3A can be generated, for example, by discharging a capacitor with a constant current. For example, it may be generated by a microprocessor that controls a device in which this circuit is incorporated.
ランプ生成回路20の出力は、VG生成回路10に供給される。VG生成回路10は、ランプ生成回路20の例えば立ち上がり時や立ち下がり時においてリニアに変化する波形を整形し、図3Bに例示されるような、0Vから例えば指数関数的に漸増する(立ち上がり時の場合)ような変化の波形に変換する。この、図3Aに例示されるリニアに変化する波形の信号を、図3Bに例示される指数関数的に変化する信号に変換する回路を、以下では、ゲート電圧波形整形回路と呼ぶ。
The output of the
具体例は後述するが、ゲート電圧波形整形回路は、例えば大容量のコンデンサとダイオードとを用いて実現可能である。これに限らず、例えばこの回路が組み込まれる機器を制御するマイクロプロセッサなどにより、図3Bのような波形を発生させてもよい。 Although a specific example will be described later, the gate voltage waveform shaping circuit can be realized using, for example, a large-capacity capacitor and a diode. However, the present invention is not limited to this, and the waveform as shown in FIG. 3B may be generated by, for example, a microprocessor that controls a device in which this circuit is incorporated.
VG生成回路10の出力は、HiサイドのトランジスタQ10を駆動するゲート駆動回路12と、LoサイドのトランジスタQ11駆動するゲート駆動回路13とに、ゲート駆動電圧VGとして供給される。ゲート駆動回路12および13には、図示されない前段の回路から、互いに反転する1ビットディジタル信号がそれぞれ供給される。
The output of the
なお、1ビットディジタル信号は、オーディオ信号を、例えばPWM(Pulse Width Modulation)またはPDM(Pulse Density Modulation)といった1ビットディジタル信号処理により変調して得る。 The 1-bit digital signal is obtained by modulating an audio signal by 1-bit digital signal processing such as PWM (Pulse Width Modulation) or PDM (Pulse Density Modulation).
D級増幅回路の出力段においては、HiサイドのトランジスタQ10とLoサイドのトランジスタQ11は、互いに反転したスイッチング動作を行うスイッチング素子として機能される。電源電圧VDDが、HiサイドのトランジスタQ10のドレイン電極に供給される。HiサイドのトランジスタQ10のソース電極と、LoサイドのトランジスタQ11のドレイン電極とが接続され、接続点から出力が取り出される。LoサイドのトランジスタQ11のソース電極は、接地電圧GNDに接続される。 In the output stage of the class D amplifier circuit, the Hi-side transistor Q10 and the Lo-side transistor Q11 function as switching elements that perform switching operations that are inverted with respect to each other. The power supply voltage V DD is supplied to the drain electrode of the high-side transistor Q10. The source electrode of the Hi-side transistor Q10 and the drain electrode of the Lo-side transistor Q11 are connected, and the output is taken out from the connection point. The source electrode of the Lo-side transistor Q11 is connected to the ground voltage GND.
出力段において、HiサイドのトランジスタQ10が、VG生成回路10から供給されるゲート駆動電圧VGに基づくゲート駆動回路12の出力で駆動される。同様に、LoサイドのトランジスタQ11が、ゲート駆動電圧VGに基づくゲート駆動回路13の出力で駆動される。出力段の出力がトランジスタQ10およびQ11の中点から取り出され、インダクタLおよびキャパシタC1からなるフィルタ回路で積分されて高調波成分を取り除かれ、カップリングコンデンサC2に印加される。
In the output stage, the Hi-side transistor Q10 is driven by the output of the
この実施の第1の形態の構成によれば、ランプ生成回路20が例えば回路の立ち上がり時に、電圧が0Vからリニアに上昇するランプ信号を生成し、VG生成回路10内のゲート電圧波形整形回路がこのランプ信号を0Vから電圧が指数関数的に漸増する信号に変換する。この信号がゲート駆動電圧VGとしてゲート駆動回路12および13に供給される。これにより、トランジスタQ10およびQ11に入力される1ビットディジタル信号の波高値の変化が制御され、それに伴い、トランジスタQ10およびQ11の中点から取り出される出力PWM信号の波高値も徐々に変化する。これにより、1ビットディジタル信号のデューティーの急激な変化に伴うポップノイズの発生が抑制される。
According to the configuration of the first embodiment, the
図4は、上述の図2の構成をより具体的な例を用いて示す。なお、図4において、上述した図2と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。 FIG. 4 shows the configuration of FIG. 2 described above using a more specific example. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. 2 described above, and detailed description thereof is omitted.
ランプ生成回路20の出力が抵抗R10を介してVG生成回路10に入力される。この図4の例では、VG生成回路10は、オペアンプOP3と、オペアンプOP3に接続される抵抗R11、R12およびR13と、例えば電解コンデンサからなるコンデンサC10と、ダイオードD1とからなる。コンデンサC10とダイオードD1とにより、上述したゲート電圧波形整形回路が構成される。
The output of the
ランプ生成回路20から抵抗R10を介して供給された信号は、電解コンデンサC10の正極およびダイオードD1のアノードに供給されると共に、抵抗R11を介してオペアンプOP3の反転入力端に入力される。電解コンデンサC10の負極およびダイオードD1のカソードは、それぞれ接地電位GNDに接続される。また、オペアンプOP3において、非反転入力端は抵抗R12を介して接地電位GNDに接続されると共に、抵抗R13を介してオペアンプOP3の出力に接続される。
The signal supplied from the
ゲート電圧波形整形回路は、コンデンサC10の充電特性と、ダイオードD1の電圧−電流特性とを利用することで、上述した図3Aに例示される、時間に対して電圧がリニアに変化する特性を、図3Bに例示される、立ち上がり時において指数関数的に電圧が上昇する特性に変換することができる。すなわち、ダイオードD1のスレショルド電圧VF以下では、コンデンサC10の充電のためにコンデンサC10に対して電流が流れ込み、コンデンサC10の正極側の電圧値が指数関数的に漸増する。そして、ダイオードD1のスレショルド電圧VF以上でダイオードD1による電圧降下が一定となり、また、コンデンサC10の充電が完了し、コンデンサC10の両端の電圧値が所定値で飽和する。 The gate voltage waveform shaping circuit uses the charging characteristic of the capacitor C10 and the voltage-current characteristic of the diode D1, and the characteristic in which the voltage changes linearly with respect to time, as illustrated in FIG. 3A described above, The characteristic can be converted into a characteristic in which the voltage rises exponentially at the time of rising, as exemplified in FIG. 3B. That is, the following threshold voltage V F of the diode D1, current flows to the capacitor C10 to charge the capacitor C10, the voltage value of the positive electrode side of the capacitor C10 is gradually increased exponentially. Then, the voltage drop due to the threshold voltage V F over the diode D1 of the diode D1 is constant, also complete charging of the capacitor C10, the voltage value across the capacitor C10 is saturated at a predetermined value.
オペアンプOP3は、ゲート電圧波形整形回路で得られた信号を、ゲート駆動電圧VGとして必要な電圧となるように所定に増幅する。このオペアンプOP3の出力は、ゲート駆動電圧VGとして、HiサイドのトランジスタQ10を駆動するゲート駆動回路12と、LoサイドのトランジスタQ11を駆動するゲート駆動回路13とに供給される。
The operational amplifier OP3 amplifies the signal obtained by the gate voltage waveform shaping circuit to a required voltage as the gate drive voltage VG. The output of the operational amplifier OP3 is supplied as the gate drive voltage VG to the
この図4の例では、HiサイドのトランジスタQ10を駆動するためのゲート駆動回路12がPチャンネルのトランジスタQ20とNチャンネルのトランジスタQ21とを組み合わせたプッシュプル回路として構成される。トランジスタQ20のソース電極とトランジスタQ21のドレイン電極とが接続され、接続点が抵抗R20を介してトランジスタQ10のゲート電極に接続される。トランジスタQ20のドレイン電極に対し、オペアンプOP3の出力が接続され、ゲート駆動電圧VGが供給される。また、トランジスタQ21のソース電極がトランジスタQ10のソース電極と接続される。
In the example of FIG. 4, the
同様に、LoサイドのトランジスタQ11を駆動するためのゲート駆動回路13がPチャンネルのトランジスタQ22とNチャンネルのトランジスタQ23とを組み合わせたプッシュプル回路として構成される。トランジスタQ22のソース電極とトランジスタQ23のドレイン電極とが接続され、接続点が抵抗R21を介してトランジスタQ11のゲート電極に接続される。トランジスタQ22のドレイン電極に対し、オペアンプOP3の出力が接続さ、ゲート駆動電圧VGが供給される。また、トランジスタQ23のソース電極がトランジスタQ11のソース電極と接続され、接地電位GNDとされる。
Similarly, the
出力段において、HiサイドのトランジスタQ10のソース電極と、LoサイドのトランジスタQ11のドレイン電極とが接続され、HiサイドのトランジスタQ10のドレイン電極に対して電源電圧VDDが供給され、LoサイドのトランジスタQ11のソース電極が接地電位GNDと接続される。トランジスタQ10のソース電極とトランジスタQ11のドレイン電極との接続点から1ビットディジタル信号が出力として取り出され、インダクタLとキャパシタC1とからなるフィルタ回路に供給され、積分されて高調波成分を取り除かれ、カップリングコンデンサC2を介して負荷に供給される。 In the output stage, the source electrode of the Hi-side transistor Q10 and the drain electrode of the Lo-side transistor Q11 are connected, and the power supply voltage V DD is supplied to the drain electrode of the Hi-side transistor Q10. The source electrode of Q11 is connected to the ground potential GND. A 1-bit digital signal is taken out as an output from a connection point between the source electrode of the transistor Q10 and the drain electrode of the transistor Q11, supplied to a filter circuit including an inductor L and a capacitor C1, and integrated to remove harmonic components. It is supplied to the load via the coupling capacitor C2.
図5は、図4の構成において、VG生成回路10から出力されゲート駆動電圧VGの変化と、このゲート駆動電圧VGにより駆動されるゲート駆動回路の1ビットディジタル信号の変化とをシミュレートした一例の結果を示す。ゲート駆動電圧VGは、0Vから時間の経過に伴い指数関数的に漸増し、所定時間経過後に所定電圧で飽和し安定化する。ゲート駆動回路から出力される1ビットディジタル信号の波高値は、このゲート駆動電圧VGの変化に追随して変化しているのが分かる。すなわち、ゲート駆動回路12および13の1ビットディジタル信号の波高値は、0Vから時間の経過に伴い指数関数的に漸増し、所定の時間経過後に所定値で安定化する。
FIG. 5 shows an example of simulating changes in the gate drive voltage VG output from the
したがって、出力段のトランジスタQ10およびQ11の出力も、0Vから漸増することになり、電源投入時などにおいて、カップリングコンデンサC2に対して徐々に電流が流れ込み、ポップノイズを抑制できる。また、カップリングコンデンサC2と負荷との間にスイッチング素子が入らないため、音質的な影響が皆無である。さらに、ポップノイズの抑制をミュート回路を用いずに実現しているので、部品点数を削減することができる。 Therefore, the outputs of the transistors Q10 and Q11 in the output stage also gradually increase from 0V, and when the power is turned on, a current gradually flows into the coupling capacitor C2, thereby suppressing pop noise. Further, since no switching element is inserted between the coupling capacitor C2 and the load, there is no influence on sound quality. Furthermore, since pop noise is suppressed without using a mute circuit, the number of parts can be reduced.
次に、この発明の実施の第2の形態について説明する。この実施の第2の形態は、上述した実施の第1の形態の構成に対して、音量調整を出力段に供給する電源電圧を可変することで行う際に生じる、歪率の劣化を抑制するための構成を追加した例である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. This second embodiment suppresses the deterioration of distortion that occurs when the volume adjustment is performed by varying the power supply voltage supplied to the output stage with respect to the configuration of the first embodiment described above. It is the example which added the structure for.
先ず、出力段に供給する電源電圧の変化と出力信号の歪率との関係について、図6および図7を用いて概略的に説明する。D級増幅回路において、音量調整を行うためには、入力されるディジタルオーディオ信号のレベルを可変とする方法と、出力段に供給される電源電圧VDDを可変とする方法とが考えられる。これらの方法のうち、電源電圧VDDを可変とする方法は、データ解像度の劣化が生じないため、入力ディジタルオーディオ信号のレベルを可変にする方法に対して有利である。 First, the relationship between the change in the power supply voltage supplied to the output stage and the distortion rate of the output signal will be schematically described with reference to FIGS. In order to adjust the sound volume in the class D amplifier circuit, there are a method of changing the level of the input digital audio signal and a method of changing the power supply voltage V DD supplied to the output stage. Among these methods, the method of making the power supply voltage V DD variable is advantageous over the method of making the level of the input digital audio signal variable because the data resolution does not deteriorate.
図6に例示される構成において、音量調整のために電源電圧VDDを可変とした場合について考える。なお、以下では、可変される電源電圧VDDをVDVと記す。電源電圧VDVは、0V〜2Vの範囲で可変とされるものとする。また、トランジスタQ10およびQ11は、ON電圧が2Vであるものとする。 Consider the case where the power supply voltage V DD is variable for volume adjustment in the configuration illustrated in FIG. Hereinafter, the variable power supply voltage V DD is referred to as V DV . The power supply voltage V DV is assumed to be variable in the range of 0V to 2V. Transistors Q10 and Q11 have an ON voltage of 2V.
駆動するトランジスタQ10およびQ11のゲート駆動電圧は、HiサイドのトランジスタQ10が完全にON状態にできる電圧にする必要がある。上述した実施の第1の形態では、図2などに例示されるように、トランジスタQ10およびQ11のゲート駆動回路12および13に対し、常に同じ一定のゲート駆動電圧VGを加えていた。この方式の場合、LoサイドのトランジスタQ11は、ソース電極が接地電圧となっているので、ゲート電極に対してON電圧の2Vをゲート駆動電圧として加えればよい。
The gate drive voltage of the transistors Q10 and Q11 to be driven needs to be a voltage that can completely turn on the Hi-side transistor Q10. In the first embodiment described above, the same constant gate drive voltage VG is always applied to the
一方、HiサイドのトランジスタQ10は、ソース電極に出力が現れるため、ソース電極の電圧が0Vから電圧VDVの間で変化する。VDVの最大値VDVMAXは、2Vなので、ゲート電極に対して電圧VGb=VDVMAX(2V)+ON電圧(2V)=4Vを加える。 On the other hand, since the output of the Hi-side transistor Q10 appears at the source electrode, the voltage of the source electrode changes between 0 V and the voltage V DV . Since the maximum value V DVMAX of V DV is 2V, voltage V Gb = V DVMAX (2V) + ON voltage (2V) = 4V is applied to the gate electrode.
この条件の下で、音量調整のために電圧VDVを変化させ、例えば電圧VDV=1Vにすると、トランジスタQ110のソース電極の電圧が1Vとなる。そのため、トランジスタQ110のゲート−ソース間電圧VGSは、3Vとなり、トランジスタQ110のゲート−ソース間電圧VGSを可変したことになってしまう。これにより、トランジスタQ110のON抵抗が変化することになる。 Under this condition, when the voltage V DV is changed for volume adjustment, for example, the voltage V DV = 1V, the voltage of the source electrode of the transistor Q110 becomes 1V. Therefore, the gate of the transistor Q110 - source voltage V GS is, 3V, and the gate of the transistor Q110 - becomes possible to vary the voltage V GS between source. As a result, the ON resistance of the transistor Q110 changes.
ここで、D級増幅回路の出力特性として、歪率が決定される要因の一つに、HiサイドのトランジスタQ10のON抵抗と、LoサイドのトランジスタQ11のON抵抗とのバランスがある。これらトランジスタQ10およびQ11との間でON抵抗のバランスが崩れると、歪率も悪化する。すなわち、音量調整のためにVDVを可変とすると、Hiサイド側のトランジスタQ10のON抵抗が大きく変化してしまい、出力信号における歪率が悪化してしまう。この歪率の悪化は、電源電圧を変化させることで、ゲート入力をオンする入力が入ってきても、トランジスタが完全なオン状態にならず、アナログ領域での動作になってしまうことに起因すると考えられる。 Here, as an output characteristic of the class D amplifier circuit, one of the factors that determine the distortion is the balance between the ON resistance of the Hi-side transistor Q10 and the ON resistance of the Lo-side transistor Q11. When the balance of the ON resistance is lost between these transistors Q10 and Q11, the distortion rate also deteriorates. That is, if V DV is made variable to adjust the volume, the ON resistance of the transistor Q10 on the Hi side changes greatly, and the distortion rate in the output signal deteriorates. This deterioration of distortion is caused by changing the power supply voltage, so that even if an input for turning on the gate input is input, the transistor is not completely turned on and operates in the analog region. Conceivable.
図7は、HiサイドのトランジスタQ10に供給する電源電圧VDVと、出力される信号の歪率との、実測値に基づく一例の関係を示す。縦軸が歪率THD%、横軸が電圧VDVを示す。なお、電圧VDV、トランジスタQ110およびQ111のON電圧の条件は、上述の図6の例と同等である。このように、電圧VDVの変化に対し、歪率THD%が略0.04%〜略0.2%の間で大きく変化している。HiサイドのトランジスタQ10のON抵抗と、LoサイドのトランジスタQ11のON抵抗とのバランスが良い状態で、歪率が最小となる。なお、歪率が最小となる点がトランジスタQ10およびQ11のON電圧である2Vからずれているのは、各素子間の特性のバラツキなどの要因によるものである。 FIG. 7 shows an example of the relationship between the power supply voltage V DV supplied to the Hi-side transistor Q10 and the distortion rate of the output signal based on actual measurement values. The vertical axis represents the distortion rate THD%, and the horizontal axis represents the voltage V DV . Note that the conditions of the voltage V DV and the ON voltages of the transistors Q110 and Q111 are the same as in the above-described example of FIG. As described above, the distortion rate THD% greatly changes between about 0.04% and about 0.2% with respect to the change of the voltage V DV . The distortion is minimized when the ON resistance of the Hi-side transistor Q10 and the ON resistance of the Lo-side transistor Q11 are well balanced. Note that the point at which the distortion rate is minimized deviates from 2 V, which is the ON voltage of the transistors Q10 and Q11, due to factors such as variation in characteristics between elements.
このように、音量調整で音量を変化させることで歪率が変わってしまうことは、オーディオ製品に適用した場合に、好ましくない。 As described above, it is not preferable that the distortion is changed by changing the volume by adjusting the volume when applied to an audio product.
この発明の実施の第2の形態では、図8に概略的に示されるように、D級増幅回路の出力段のHiサイドのトランジスタQ10のゲート−ソース間電圧Vgsbと、LoサイドのトランジスタQ11のゲート−ソース間電圧Vgsaとが、トランジスタQ10およびQ11に対する電源電圧VDVの変化に関わらず互いに等しくなるように、ゲート駆動電圧の制御を行う。換言すれば、HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧の振幅域を、電源電圧VDVの変化に関わらず一定とする。 In a second embodiment of the present invention, as shown schematically in Figure 8, the gate of the transistor Q10 of the Hi Side of the output stage of the class D amplifier circuit - a voltage Vgs b-source, Lo side of the transistor Q11 the gate - source voltage Vgs a is, to be equal to each other regardless of the change in the power supply voltage V DV for the transistors Q10 and Q11, for controlling the gate drive voltage. In other words, the amplitude region of the gate drive voltage for the Hi-side transistor Q10 is constant regardless of the change in the power supply voltage V DV .
LoサイドのトランジスタQ11は、ソース電極が接地電圧GNDとされるため、ゲート駆動電圧VGaは、一義的に決定される。一方、HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbは、電源電圧VDVと連動している。そのため、LoサイドのトランジスタQ11に対するゲート駆動電圧VGaと、HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbとの間には、下記の式(1)の関係が成り立つ。
VGb=VGa+VDV ・・・(1)
Lo Side transistor Q11, the source electrode is the ground voltage GND, the gate drive voltage VG a is uniquely determined. On the other hand, the gate drive voltage VG b for the Hi-side transistor Q10 is linked to the power supply voltage V DV . Therefore, the gate drive voltage VG a relative Lo side transistors Q11, between the gate drive voltage VG b for the transistor Q10 of the Hi side, holds the relationship of formula (1) below.
VG b = VG a + V DV (1)
すなわち、ゲート駆動電圧VGaを一定とし、電源電圧VDVの電圧値をゲート駆動電圧VGaに加算した電圧値の電圧をゲート駆動電圧VGbとして用いることで、この式(1)が実現されることになる。 In other words, the gate drive voltage VG a is kept constant, and the voltage value obtained by adding the voltage value of the power supply voltage V DV to the gate drive voltage VG a is used as the gate drive voltage VG b , thereby realizing this equation (1). Will be.
図9は、上述の式(1)を実現するための、D級増幅回路の出力段における一例の構成を概略的に示す。なお、図9において、上述した図2と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。電源電圧VDVが、HiサイドのトランジスタQ10のドレイン電極に供給されると共に、加算回路11の一方の入力端に入力される。この電源電圧VDVは、音量調整のために可変とされている。ここでは、電源電圧VDVが0V〜2Vの範囲で可変されるものとする。HiサイドのトランジスタQ10のソース電極と、LoサイドのトランジスタQ11のドレイン電極とが接続され、接続点から出力が取り出される。LoサイドのトランジスタQ11のソース電極は、接地電圧GNDに接続される。
FIG. 9 schematically shows an example of the configuration in the output stage of the class D amplifier circuit for realizing the above-described equation (1). Note that, in FIG. 9, the same reference numerals are given to portions common to FIG. 2 described above, and detailed description thereof is omitted. The power supply voltage V DV is supplied to the drain electrode of the Hi-side transistor Q10 and input to one input terminal of the
ランプ生成回路20で、回路の立ち上がりや立ち下がり時の電圧がリニアに変化するランプ信号が生成される。このランプ信号は、VG生成回路10に供給され、VG生成回路10内のゲート電圧波形整形回路で、0Vから例えば指数関数的に漸増する(立ち上がり時)信号に変換される。この信号は、VG生成回路10で例えばトランジスタQ10およびQ11のON電圧まで引き上げられ、電圧VGとして加算回路11の他方の入力端に入力されると共に、LoサイドのトランジスタQ11を駆動するゲート駆動電圧VGaとしてゲート駆動回路13に供給される。
The
加算回路11は、一方の入力端に入力された電源電圧VDVと、他方の入力端に入力された電圧VGとを加算する。加算回路11で電源電圧VDVと電圧VGとが加算された電圧が、HiサイドのトランジスタQ10を駆動するためのゲート駆動電圧VGbとしてゲート駆動回路12に供給される。これにより、ゲート駆動電圧VGbは、電源電圧VDVの変化に関わらず0V〜電圧VGの振幅域が維持されることになる。ゲート駆動回路12および13には、図示されない前段の回路から、互いに反転する1ビットディジタル信号がそれぞれ供給される。
The
出力段において、HiサイドのトランジスタQ10が、ゲート駆動電圧VGbに基づくゲート駆動回路12の出力で駆動される。同様に、LoサイドのトランジスタQ11が、ゲート駆動電圧VGaに基づくゲート駆動回路13の出力で駆動される。出力段の出力がトランジスタQ10およびQ11の中点から取り出される。出力段の出力がトランジスタQ10およびQ11の中点から取り出され、インダクタLおよびキャパシタC1からなるフィルタ回路で積分され高調波成分を取り除かれ、カップリングコンデンサC2に印加される。
In the output stage, transistor Q10 of Hi side is driven by the output of the
この実施の第2の形態の構成によれば、電源電圧VDVと、LoサイドのトランジスタQ11に対するゲート駆動電圧VGaの値とを加算回路11により加算して、HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbとしているので、電源電圧VDVの変化に関わらずトランジスタQ10およびQ11におけるON抵抗が等しくなり、電源電圧VDVの変化に対して歪率を略一定に保つことが可能となる。
According to the configuration of the second embodiment, the power supply voltage V DV and the value of the gate drive voltage VG a for the Lo-side transistor Q11 are added by the
図10は、上述した図9の回路で、電源電圧VDVを0Vから最大値(この例では2V)まで変化させた場合の、各トランジスタQ10およびQ11におけるゲート駆動電圧VGaおよびVGbの変化をシミュレートした一例の結果を示す。これは、音量調整において音量を0から最大まで変化させた場合に相当する。なお、図10において、横軸が電源電圧VDVを示し、縦軸が各測定点での電圧値を示す。 Figure 10 is a circuit of FIG. 9 described above, the maximum value the power voltage V DV from 0V in the case of changing to (2V in this example), the change in gate drive voltage VG a and VG b of each transistor Q10 and Q11 An example result of simulating is shown. This corresponds to a case where the volume is changed from 0 to the maximum in the volume adjustment. In FIG. 10, the horizontal axis represents the power supply voltage V DV and the vertical axis represents the voltage value at each measurement point.
図10から分かるように、電源電圧VDVを変化させても、LoサイドのトランジスタQ11に対するゲート駆動電圧VGaは、2Vの電位で一定となっている。一方、HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbは、電源電圧VDVの変化に伴い、電源電圧VDVと2V(すなわち電圧VG=ゲート駆動電圧VGa)の電位差を保ちながら変化している。換言すれば、ゲート駆動電圧VGbは、電源電圧VDVの変化に関わらず2V(電圧VG)の振幅域が保たれる。これにより、図9の回路構成で上述した式(1)が実現されることが確認できる。 As can be seen from FIG. 10, even when the power supply voltage V DV is changed, the gate drive voltage VG a for the Lo-side transistor Q11 is constant at a potential of 2V. On the other hand, the gate drive voltage VG b for the transistor Q10 of the Hi side, with the change of the power supply voltage V DV, has changed while keeping the potential difference between the supply voltage V DV and 2V (i.e. voltage VG = gate drive voltage VG a) . In other words, the gate drive voltage VG b, the amplitude range of 2V (voltage VG) regardless of changes in supply voltage VDV is maintained. Thereby, it can be confirmed that the above-described equation (1) is realized in the circuit configuration of FIG.
図11は、上述した図9の回路に対応し、電源電圧VDVと出力される信号の歪率との実測値に基づく一例の関係を示す。縦軸が出力されるオーディオ信号の歪率THD%、横軸が電源電圧VDVを示す。図11から、電源電圧VDVの変化に対して、歪率THD%が略一定となっていることが分かる。このように、この発明の実施の第1の形態により、出力段のトランジスタに供給する電源電圧を変化させることで音量調整を行う構成において、音量調整に対する歪率を略一定とすることが可能とされ、オーディオ機器として適当な特性を得ることができた。 FIG. 11 corresponds to the circuit of FIG. 9 described above, and shows an example relationship based on measured values of the power supply voltage V DV and the distortion rate of the output signal. The vertical axis represents the distortion rate THD% of the output audio signal, and the horizontal axis represents the power supply voltage V DV . FIG. 11 shows that the distortion rate THD% is substantially constant with respect to the change in the power supply voltage V DV . As described above, according to the first embodiment of the present invention, in the configuration in which the volume is adjusted by changing the power supply voltage supplied to the transistor in the output stage, the distortion rate with respect to the volume adjustment can be made substantially constant. As a result, it was possible to obtain characteristics suitable for audio equipment.
すなわち、既に説明したように、出力段に対する電源電圧VDVの値と、LoサイドのトランジスタQ11に対するゲート駆動電圧VGaの値とを加算回路11により加算して、HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbとすることで、当該ゲート駆動電圧VGbの電圧が、その振幅幅を保ったまま電源電圧VDVの電圧の変化に応じて変化する。したがって、HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbは、LoサイドのトランジスタQ11に対するゲート駆動電圧VGaよりも、常に電源電圧VDVの分だけ高い電圧を得ることができる。
That is, as described above, the value of the power supply voltage V DV for the output stage and the value of the gate drive voltage VG a for the Lo-side transistor Q11 are added by the
このように、この実施の第2の形態によれば、トランジスタQ10およびQ11におけるゲート−ソース電圧Vgsが等しくなり、トランジスタQ10およびQ11のON抵抗が等しくなる。その結果、音量調整により出力段に対する電源電圧VDVを変化させても、HiサイドおよびLoサイドそれぞれのトランジスタQ10およびQ11におけるON抵抗のバランスが崩れることが無く、電源電圧VDVの変化に対して歪率を略一定に保つことが可能となる。 Thus, according to the second embodiment, the gate-source voltages Vgs in transistors Q10 and Q11 are equal, and the ON resistances of transistors Q10 and Q11 are equal. As a result, even when the power supply voltage V DV for the output stage is changed by adjusting the volume, the balance of the ON resistance in the transistors Q10 and Q11 on the Hi side and the Lo side is not lost, and the change in the power supply voltage V DV is not affected. It is possible to keep the distortion rate substantially constant.
なお、図9に例示される構成において、電源電圧VDVは、VG生成回路10の出力電圧が所定の電圧VGで安定するまで、0Vに制御される(図示しない)。この場合、上述した式(1)により、ゲート駆動回路12に供給されるゲート駆動電圧VGbと、ゲート駆動回路13に供給されるゲート駆動電圧VGaとが等しくされる。したがって、ゲート駆動回路12および13から出力される1ビットディジタル信号の波高値は、共に、上述した図5に例示されるような、0Vから指数関数的に漸増するように制御される。これにより、電源投入時などにおいて、カップリングコンデンサC2に対して徐々に電流が流れ込むことになり、ポップノイズを抑制できる。
In the configuration illustrated in FIG. 9, the power supply voltage V DV is controlled to 0 V (not shown) until the output voltage of the
図12および図13は、VG生成部10から出力される電圧VGを上述のようにして漸増させて変化させた際の、ゲート駆動電圧VGaおよびVGbの変化をシミュレートした一例の結果を示す。なお、この図12および図13では、簡単のため、VG生成部10からの出力電圧VGがリニアに変化するものとして、シミュレーションを行っている。また、図12および図13における電圧VGは、図9におけるランプ生成回路20の出力電圧であって、VG生成回路10は、この電圧VGの安定時の電圧をトランジスタQ10およびQ11のON電圧まで引き上げて出力する。
FIGS. 12 and 13 show results of an example in which changes in the gate drive voltages VG a and VG b are simulated when the voltage VG output from the
図12は、出力段に供給される電源電圧VDVが0Vの場合の一例のシミュレーション結果を示す。HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbと、LoサイドのトランジスタQ11に対するゲート駆動電圧VGaとが、VG生成部10から出力される電圧VGの変化に応じて、全く等しく変化しているのが分かる。
FIG. 12 shows an exemplary simulation result when the power supply voltage V DV supplied to the output stage is 0V. A gate drive voltage VG b for the transistor Q10 of the Hi side, the gate drive voltage VG a relative Lo side of the transistor Q11 is, in accordance with the change in the voltage VG output from
図13は、電源電圧VDVが最大値の場合、すなわち、音量調整において音量が最大に調整された場合の一例のシミュレーション結果を示す。HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbと、LoサイドのトランジスタQ11に対するゲート駆動電圧VGaとが、電源電圧VDVに対応する電位差を維持しつつ、VG生成部10から出力される電圧VGの変化に応じて、全く等しく変化しているのが分かる。
FIG. 13 shows an exemplary simulation result when the power supply voltage V DV is the maximum value, that is, when the volume is adjusted to the maximum in the volume adjustment. The gate drive voltage VG b for the Hi-side transistor Q10 and the gate drive voltage VGa for the Lo-side transistor Q11 maintain the potential difference corresponding to the power supply voltage V DV while maintaining the voltage VG output from the
この図12および図13に例示するシミュレーション結果から、ゲート駆動電圧VGaおよびVGbを0Vから所定値まで変化させた場合であっても、電源電圧VDVと、LoサイドのトランジスタQ11に対するゲート駆動電圧VGaの値とを加算回路11により加算して、HiサイドのトランジスタQ10に対するゲート駆動電圧VGbとすることで、電源電圧VDVの変化に関わらずトランジスタQ10およびQ11におけるON抵抗を等しくできることが分かる。したがって、この実施の第2の形態の構成でも、電源電圧VDVの変化に対して歪率を略一定に保つことが可能となる。
From the simulation results illustrated in FIGS. 12 and 13, even when the gate drive voltages VG a and VG b are changed from 0 V to a predetermined value, the gate drive for the power supply voltage V DV and the Lo-side transistor Q11 is performed. by adding the value and the adding
次に、この発明の実施の第3の形態について、図14を用いて説明する。図14は、この発明が適用された再生装置100の一例の構成を概略的に示す。再生部101は、圧縮符号化されて記録媒体に記録された圧縮オーディオデータを記録媒体から再生する。記録媒体は、オーディオデータを記録可能であれば、特に限定されない。例えば、MD(Mini Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)といったディスク記録媒体、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、ハードディスク、磁気テープなどを記録媒体として用いることが考えられる。再生部101は、記録媒体から読み出したデータに対して復調処理、記録符号の復号処理などを所定に施して、再生圧縮オーディオデータとして出力する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 schematically shows a configuration of an example of a
再生部101から出力された再生圧縮オーディオデータは、例えばデコーダ部102に供給される。デコーダ部102は、再生圧縮オーディオデータに対して圧縮符号化方式に対応する復号処理を行い、圧縮オーディオデータを伸長しベースバンドのオーディオデータとして出力する。
The reproduction compressed audio data output from the
デコーダ部102から出力されたベースバンドのオーディオデータは、変調部103に供給される。変調部103は、供給されたオーディオデータに対して1ビットディジタル信号処理を施し、オーディオデータを1ビットディジタル信号に変換して出力する。例えば変調部103は、供給されたオーディオデータに対してPWMを施し、振幅情報が時間情報に変換されたPWM波を生成する。これに限らず、変調部103は、時間軸に対しても変調を行うΔ−Σ変調方式を用いてオーディオデータの変調を行ってもよいし、PWMとΔ−Σ変調とを併用してもよい。ここでは、変調部103は、PWMを行うものとする。
The baseband audio data output from the
変調部103でPWM信号に変調されたオーディオデータは、この発明が適用されるアンプ部104に供給される。アンプ部104において、出力段の構成は、上述した実施の第1および第2の形態の何れの構成も適用可能である。すなわち、アンプ部104は、例えばデッドタイム生成回路、レベルシフタおよびゲート駆動回路からなるドライブ回路と、ドライブ回路から出力されるゲート駆動電圧で駆動され、電源電圧に応じてPWM信号を増幅する、単電源、ハーフブリッジタイプの構成による出力段と、出力段から取り出されたPWM信号を積分し高調波成分を取り除き、さらにカップリングコンデンサC2で直流電圧成分を除去して、PWM信号をアナログオーディオ信号に変換して出力するフィルタ回路とを有する。アンプ部104から出力されたアナログオーディオ信号は、例えばスピーカ105に供給され、スピーカ105の駆動部を駆動する。
The audio data modulated into the PWM signal by the
アンプ部104において、例えば電源投入時に、Hiサイドのトランジスタに対するゲート駆動電圧が0Vから指数関数的に徐々に上昇するように制御される。そのため、電源投入時のPWM信号のデューティーが急激に変化することで発生されるポップノイズを抑制することができる。
In the
アンプ部104は、ボリュームコントローラ106に対する操作に応じて出力段に供給する電源電圧を変化させることで、出力信号の音量調整を行うようにできる。この場合には、出力段の構成として、上述した実施の第2の形態の構成を適用すると、音量調整に関わらず出力オーディオ信号の歪率を略一定とすることができるので、好ましい。すなわち、Hiサイドのトランジスタに対するゲート駆動電圧が電源電圧の値に応じて設定される。これにより、Hiサイドのトランジスタに供給される電源電圧が、最小値(0V)から音量の最大値に対応する電圧に変化されるのに伴い、Hiサイドのトランジスタに対するゲート駆動電圧が、当該電源電圧に対してON電圧に対応する電位差を維持しつつ変化される。
The
なお、上述では、再生装置100が記録媒体に圧縮符号化されて記録された圧縮オーディオデータを再生するように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、この実施の第4の形態は、記録媒体に非圧縮で記録されたオーディオデータを再生するような再生装置に適用することもできる。例えば、CD−DA(Compact Disc-Digital Audio)を再生するような再生装置にこの発明を適用することが考えられる。この場合には、例えば図14の構成からデコーダ部102を省略した構成が考えられる。
In the above description, the
また、上述では、再生装置100が記録媒体から圧縮または非圧縮のオーディオデータを再生するように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、再生装置100は、インターネットなどを介して有線または無線で伝送された圧縮または非圧縮のオーディオデータを再生するような装置であってもよい。さらに、アナログまたはディジタル方式で入力されたオーディオ信号を増幅して出力するアンプ装置に、この発明を適用するようにできる。この場合には、例えば図13の構成から再生部101およびデコーダ部102を省略した構成が考えられる。
In the above description, the
10 VG生成回路
11 加算回路
12 Hiサイドのゲート駆動回路
13 Loサイドのゲート駆動回路
20 ランプ生成回路
101 再生部
102 デコーダ部
103 変調部
104 アンプ部
106 ボリュームコントローラ
Q10 Hiサイドのトランジスタ
Q11 Loサイドのトランジスタ
C2 カップリングコンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子と、
上記第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を出力する駆動電圧出力部と
を有し、
上記駆動電圧出力部は、立ち上がり時に上記駆動電圧を徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるようにした
ことを特徴とする増幅回路。 In an amplifier circuit for amplifying a 1-bit digital signal processed audio signal by class D operation,
First and second switching elements connected in cascade between a power supply voltage and a ground voltage;
A drive voltage output unit for outputting a drive voltage for driving the first and second switching elements,
The amplifier circuit according to claim 1, wherein the drive voltage output unit gradually increases the drive voltage at the time of rising and stabilizes the drive voltage at a predetermined voltage value.
上記駆動電圧出力部は、
上記駆動電圧の上記上昇の開始時は、指数関数的に上記駆動電圧を上昇させるようにした
ことを特徴とする増幅回路。 The amplifier circuit according to claim 1,
The drive voltage output unit is
An amplifier circuit characterized in that the drive voltage is increased exponentially at the start of the increase of the drive voltage.
上記立ち上がり時は、電源投入時に対応する
ことを特徴とする増幅回路。 The amplifier circuit according to claim 1,
An amplifier circuit characterized in that the rise time corresponds to when the power is turned on.
上記第1および第2のスイッチング素子の中点から出力信号が取り出され、該出力信号がフィルタを介してカップリングコンデンサに供給される
ことを特徴とする増幅回路。 The amplifier circuit according to claim 1,
An amplifier circuit, wherein an output signal is taken out from a middle point of the first and second switching elements, and the output signal is supplied to a coupling capacitor through a filter.
上記駆動電圧出力部は、上記カップリングコンデンサの充電時間に対応する時間で、上記駆動電圧を上記所定の電圧値で安定させるようにした
ことを特徴とする増幅回路。 The amplifier circuit according to claim 4,
The amplifier circuit characterized in that the drive voltage output unit stabilizes the drive voltage at the predetermined voltage value for a time corresponding to a charging time of the coupling capacitor.
電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を、立ち上がり時に上記駆動電圧を徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるようにした
ことを特徴とする増幅回路の制御方法。 In a control method of an amplifier circuit for amplifying a 1-bit digital signal processed audio signal by a class D operation,
The drive voltage for driving the first and second switching elements connected in cascade between the power supply voltage and the ground voltage is gradually increased at the time of rising so as to be stabilized at a predetermined voltage value. A method for controlling an amplifier circuit, characterized by comprising:
電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子と、該第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を、立ち上がり時に徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるように出力する駆動電圧出力部とを備え、上記1ビットディジタル信号処理部で変調された上記オーディオ信号を該第1および第2のスイッチング素子を用いてD級動作で増幅する増幅部と、
上記第1および第2のスイッチング素子の中点から取り出された出力信号から高調波成分を取り除くフィルタ部と、
上記フィルタ部の出力から直流電圧成分を取り除くカップリングコンデンサと
を有する
ことを特徴とする増幅装置。 A 1-bit digital signal processor for modulating an audio signal into a 1-bit digital signal;
First and second switching elements connected in cascade between a power supply voltage and a ground voltage, and a drive voltage for driving the first and second switching elements are gradually increased at the time of rising, A drive voltage output unit that outputs the voltage value so as to be stabilized, and amplifies the audio signal modulated by the 1-bit digital signal processing unit by a class D operation using the first and second switching elements. An amplification unit;
A filter unit that removes harmonic components from the output signal extracted from the midpoint of the first and second switching elements;
An amplifying apparatus comprising: a coupling capacitor for removing a DC voltage component from the output of the filter unit.
上記再生部で再生されたオーディオデータを1ビットディジタル信号に変調する1ビットディジタル信号処理部と、
電源電圧と接地電圧との間に縦列接続される第1および第2のスイッチング素子と、該第1および第2のスイッチング素子を駆動するための駆動電圧を、立ち上がり時に徐々に上昇させ、所定の電圧値で安定させるように出力する駆動電圧出力部とを備え、上記1ビットディジタル信号処理部で変調された上記オーディオ信号を該第1および第2のスイッチング素子を用いてD級動作で増幅する増幅部と、
上記第1および第2のスイッチング素子の中点から取り出された出力信号から高調波成分を取り除くフィルタ部と、
上記フィルタ部の出力から直流電圧成分を取り除くカップリングコンデンサと
を有する
ことを特徴とする再生装置。 A playback unit for playing back audio data from a recording medium;
A 1-bit digital signal processing unit for modulating the audio data reproduced by the reproduction unit into a 1-bit digital signal;
First and second switching elements connected in cascade between a power supply voltage and a ground voltage, and a drive voltage for driving the first and second switching elements are gradually increased at the time of rising, A drive voltage output unit that outputs the voltage value so as to be stabilized, and amplifies the audio signal modulated by the 1-bit digital signal processing unit by a class D operation using the first and second switching elements. An amplification unit;
A filter unit that removes harmonic components from the output signal extracted from the midpoint of the first and second switching elements;
And a coupling capacitor for removing a DC voltage component from the output of the filter unit.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007193557A JP2009033336A (en) | 2007-07-25 | 2007-07-25 | Amplifying circuit and control method of the amplifying circuit, amplifying device, and reproducing device |
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