JP2009135718A - Switching amplifier - Google Patents
Switching amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009135718A JP2009135718A JP2007309562A JP2007309562A JP2009135718A JP 2009135718 A JP2009135718 A JP 2009135718A JP 2007309562 A JP2007309562 A JP 2007309562A JP 2007309562 A JP2007309562 A JP 2007309562A JP 2009135718 A JP2009135718 A JP 2009135718A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- voltage
- signal
- period
- current
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、パルス幅変調回路を用いたスイッチングアンプに関する。 The present invention relates to a switching amplifier using a pulse width modulation circuit.
図13は、下記先行出願1において本出願人が開示するパルス幅変調回路を示すブロック図である。このパルス幅変調回路41は、オーディオ信号eSに基づく電流Ic+Δiに基づいて、クロック信号MCLKの第1期間T1で第1積分回路C1を充電し、一定のバイアス電流Idに基づいて第2期間T2で第1積分回路C1の電圧を放電させるとともに、第2積分回路C2を充電し、バイアス電流Idに基づいて第3期間T3で第2積分回路C2の電圧を放電させる。 FIG. 13 is a block diagram showing a pulse width modulation circuit disclosed by the present applicant in the following prior application 1. The pulse width modulation circuit 41 charges the first integration circuit C1 in the first period T1 of the clock signal MCLK based on the current Ic + Δi based on the audio signal eS, and in the second period T2 based on the constant bias current Id. The voltage of the first integration circuit C1 is discharged, the second integration circuit C2 is charged, and the voltage of the second integration circuit C2 is discharged in the third period T3 based on the bias current Id.
そして、第2期間T2が開始されてから第1積分回路C1の電圧が基準電圧Vrefに到達するまでの時間を検出するとともに、第3期間T3が開始されてから第2積分回路C2の電圧が基準電圧Vrefに到達するまでの時間を検出する。第1積分回路C1の電圧が基準電圧Vrefに到達してから第3期間T3が開始されるまで第1積分回路C1の電圧を維持するとともに、第2積分回路C2の電圧が基準電圧Vrefに到達してから第4期間T4が開始されるまで第2積分回路C2の電圧を維持する。第1及び第2積分回路C1,C2の電圧が基準電圧Vrefに到達するまでの時間に基づいて、当該時間のパルス幅を有するパルス信号を生成する。 Then, the time from when the second period T2 is started until the voltage of the first integration circuit C1 reaches the reference voltage Vref is detected, and after the third period T3 is started, the voltage of the second integration circuit C2 is The time until the reference voltage Vref is reached is detected. The voltage of the first integrating circuit C1 is maintained until the third period T3 starts after the voltage of the first integrating circuit C1 reaches the reference voltage Vref, and the voltage of the second integrating circuit C2 reaches the reference voltage Vref. Then, the voltage of the second integrating circuit C2 is maintained until the fourth period T4 is started. Based on the time until the voltage of the first and second integration circuits C1 and C2 reaches the reference voltage Vref, a pulse signal having a pulse width of the time is generated.
ここで、パルス幅変調回路41は、オーディオ用のスイッチングアンプに適用されるものであるが、スイッチングアンプの出力に含まれるノイズ成分を除去するために負帰還回路を設けることが考えられる。スイッチングアンプの負帰還の方法として、スイッチングアンプの出力信号をLPFやノッチフィルタによって高周波成分(キャリア成分)を除去し、アナログ信号に変換した信号を入力信号に負帰還する方法が用いられる。しかし、この方法によると、負帰還の経路中にフィルタによって周波数特性を有しているので、負帰還される信号に周波数特性の影響が生じてしまい、その結果、意図する波形とは異なる波形がスイッチングアンプから出力されるという問題がある。 Here, although the pulse width modulation circuit 41 is applied to an audio switching amplifier, it is conceivable to provide a negative feedback circuit in order to remove a noise component included in the output of the switching amplifier. As a method for negative feedback of the switching amplifier, a method is used in which a high-frequency component (carrier component) is removed from the output signal of the switching amplifier by an LPF or a notch filter, and a signal converted into an analog signal is negatively fed back to the input signal. However, according to this method, since the frequency characteristic is provided by the filter in the negative feedback path, the influence of the frequency characteristic occurs on the negative feedback signal, and as a result, a waveform different from the intended waveform is generated. There is a problem of being output from the switching amplifier.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、上記構成のパルス幅変調回路を用いたスイッチングアンプにおいて、負帰還経路にフィルタを使用せずに負帰還を実現することができるスイッチングアンプを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to realize negative feedback without using a filter in a negative feedback path in a switching amplifier using the pulse width modulation circuit having the above-described configuration. It is to provide a switching amplifier that can.
本発明の好ましい実施形態によるスイッチングアンプは、パルス幅変調回路と、 前記パルス幅変調回路から出力される変調信号に基づいて、電圧源から供給される所定の電源電圧をスイッチングするスイッチング回路とを備える。 A switching amplifier according to a preferred embodiment of the present invention includes a pulse width modulation circuit, and a switching circuit that switches a predetermined power supply voltage supplied from a voltage source based on a modulation signal output from the pulse width modulation circuit. .
前記パルス幅変調回路は、入力信号と後記反転回路からの信号とに基づく電流に基づいて所定のクロック信号の半周期である第1期間において第1積分回路における電圧を変化させ、一定のバイアス電流に基づいて前記第1期間とは半周期ずれた前記第1期間に続く第2期間において前記第1積分回路における電圧を前記第1期間における増減方向と逆向きに変化させるとともに、前記入力信号と後記反転回路からの信号とに基づく電流に基づいて前記第1積分回路とは異なる第2積分回路における電圧を変化させ、前記バイアス電流に基づいて前記第2期間とは半周期ずれた前記第2期間に続く第3期間において前記第2積分回路における電圧を前記第2期間における増減方向と逆向きに変化させる電圧制御回路と、前記第2期間が開始されてから前記第1積分回路における電圧が所定の基準電圧に到達するまでの時間を検出する第1検出回路と、前記第3期間が開始されてから前記第2積分回路における電圧が所定の基準電圧に到達するまでの時間を検出する第2検出回路と、前記第1検出回路及び第2検出回路から前記クロック信号の半周期ごとに交互に繰り返し出力される時間に基づいて、当該時間のパルス幅を有するパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、前記スイッチング回路から出力されるパルス信号の振幅を減衰させる振幅減衰回路と、該振幅減衰回路によって振幅が減衰されたパルス信号を反転させる反転回路とを備える。 The pulse width modulation circuit changes a voltage in the first integration circuit in a first period which is a half cycle of a predetermined clock signal based on a current based on an input signal and a signal from an inversion circuit described later, and a constant bias current. The voltage in the first integration circuit is changed in the opposite direction to the increase / decrease direction in the first period in a second period following the first period that is shifted from the first period by a half cycle from the first period, and the input signal A voltage in a second integration circuit different from the first integration circuit is changed based on a current based on a signal from an inversion circuit described later, and the second period shifted from the second period by a half cycle based on the bias current. A voltage control circuit that changes the voltage in the second integration circuit in the third period following the period in a direction opposite to the increase / decrease direction in the second period, and the second period starts. A first detection circuit for detecting a time until the voltage in the first integration circuit reaches a predetermined reference voltage, and a voltage in the second integration circuit after the start of the third period is a predetermined reference voltage Based on the second detection circuit for detecting the time until the signal reaches the first time, and the time repeatedly output from the first detection circuit and the second detection circuit every half cycle of the clock signal. A pulse signal generation circuit that generates a pulse signal having an amplitude, an amplitude attenuation circuit that attenuates the amplitude of the pulse signal output from the switching circuit, and an inversion circuit that inverts the pulse signal whose amplitude is attenuated by the amplitude attenuation circuit Is provided.
入力信号に基づく電流と、スイッチング回路からのパルス信号を振幅減衰し、反転させた信号に基づく電流とによって、第1積分回路および第2積分回路の電圧を変化させることによって、負帰還の経路にフィルタを設けることなく、負帰還を実現することができる。すなわち、スイッチングアンプのフィルタの出力であるアナログ信号ではなく、スイッチング回路2の出力信号であるパルス信号をフィードバックしていることが本発明の特徴の1つである。 By changing the voltages of the first integration circuit and the second integration circuit according to the current based on the input signal and the current based on the signal obtained by amplitude-attenuating and inverting the pulse signal from the switching circuit, a negative feedback path is provided. Negative feedback can be realized without providing a filter. That is, it is one of the features of the present invention that the pulse signal that is the output signal of the switching circuit 2 is fed back instead of the analog signal that is the output of the filter of the switching amplifier.
好ましい実施形態においては、前記電圧制御回路は、前記入力信号に基づく電圧を電流に変換し、かつ、前記反転回路からの信号に基づく電圧を電流に変換し、これらの電流を加算する電圧電流変換回路を含み、前記電圧電流変換回路によって変換された電流に基づいて前記第1期間において前記第1積分回路を充電させるとともに、前記電圧電流変換回路によって変換された電流に基づいて前記第2期間において前記第2積分回路を充電させる。 In a preferred embodiment, the voltage control circuit converts a voltage based on the input signal into a current, converts a voltage based on the signal from the inverting circuit into a current, and adds these currents. A first integration circuit is charged in the first period based on the current converted by the voltage-current conversion circuit, and in the second period based on the current converted by the voltage-current conversion circuit. The second integration circuit is charged.
本発明によると、入力信号に基づく電流と、スイッチング回路からのパルス信号を振幅減衰し、反転させた信号に基づく電流とによって、第1積分回路および第2積分回路の電圧を変化させることによって、負帰還の経路にフィルタを設けることなく、負帰還を実現することができる。 According to the present invention, the voltage of the first integration circuit and the second integration circuit is changed by the current based on the input signal and the current based on the signal obtained by amplitude-attenuating and inverting the pulse signal from the switching circuit, Negative feedback can be realized without providing a filter in the negative feedback path.
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
図1は、パルス幅変調(PWM)回路を適用するスイッチングアンプを示すブロック図である。図2は、図1に示すパルス幅変調回路の一実施例を示すブロック回路図である。このスイッチングアンプは、オーディオ信号発生源AUに接続されたパルス幅変調回路1と、スイッチング回路2と、ローパスフィルタ回路3と、正負の電源電圧+EB,−EBを供給する第1電源4及び第2電源5とを備えている。ローパスフィルタ回路3の出力には、負荷RLとしてのスピーカ(図略)が接続されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
FIG. 1 is a block diagram showing a switching amplifier to which a pulse width modulation (PWM) circuit is applied. FIG. 2 is a block circuit diagram showing an embodiment of the pulse width modulation circuit shown in FIG. This switching amplifier includes a pulse width modulation circuit 1 connected to an audio signal generation source AU, a switching circuit 2, a low-pass filter circuit 3, a first power supply 4 that supplies positive and negative power supply voltages + EB and -EB, and a second power supply. And a power source 5. A speaker (not shown) as a load RL is connected to the output of the low-pass filter circuit 3.
パルス幅変調回路1は、オーディオ信号発生源AUから出力された入力信号としてのオーディオ信号eSをパルス幅変調してパルス幅変調信号PWMoutを生成、出力するものである。パルス幅変調回路1から出力されたパルス幅変調信号PWMoutは、スイッチング回路2に入力される。 The pulse width modulation circuit 1 generates and outputs a pulse width modulation signal PWMout by performing pulse width modulation on the audio signal eS as an input signal output from the audio signal generation source AU. The pulse width modulation signal PWMout output from the pulse width modulation circuit 1 is input to the switching circuit 2.
スイッチング回路2では、第1電源4及び第2電源5から正負の電源電圧+EB,−EBが供給され、パルス幅変調信号PWMoutに基づいて、電源電圧+EB,−EBが交互にスイッチングされる。すなわち、スイッチング回路2は、パルス幅変調信号PWMoutに基づいてオン、オフ動作するスイッチ素子SW−Aと、パルス幅変調回路1から出力されるパルス幅変調信号PWMoutの位相を反転させるインバータ2aと、このインバータ2aによってパルス幅変調信号PWMoutが反転されたパルス幅変調信号PWMout′に基づいてオン、オフ動作するスイッチ素子SW−Bと、両スイッチ素子SW−A,SW−Bの両端にそれぞれ接続されたダイオードD−A,D−Bとを備えている。 In the switching circuit 2, positive and negative power supply voltages + EB and -EB are supplied from the first power supply 4 and the second power supply 5, and the power supply voltages + EB and -EB are alternately switched based on the pulse width modulation signal PWMout. That is, the switching circuit 2 includes a switch element SW-A that operates on and off based on the pulse width modulation signal PWMout, an inverter 2a that inverts the phase of the pulse width modulation signal PWMout output from the pulse width modulation circuit 1, Based on the pulse width modulation signal PWMout ′ obtained by inverting the pulse width modulation signal PWMout by the inverter 2a, the switch element SW-B is turned on and off, and is connected to both ends of both switch elements SW-A and SW-B. Diodes DA and DB.
両スイッチ素子SW−A,SW−Bは、パルス幅変調信号PWMoutと、反転されたパルス幅変調信号PWMout′とによって交互にオン、オフ動作し、出力信号eout(すなわち、スイッチングされた正負の電源電圧+EB,−EB)をローパスフィルタ回路3及び負荷RLに対して供給する。また、スイッチング回路2の出力信号eoutは、後述する負帰還経路を介してパルス幅変調回路に負帰還されることによって、出力信号eoutに含まれるノイズ成分が除去される。 Both switch elements SW-A and SW-B are alternately turned on and off by the pulse width modulation signal PWMout and the inverted pulse width modulation signal PWMout ′, and output signal eout (ie, switched positive and negative power supplies). Voltage + EB, -EB) is supplied to the low-pass filter circuit 3 and the load RL. Further, the output signal eout of the switching circuit 2 is negatively fed back to the pulse width modulation circuit via a negative feedback path, which will be described later, thereby removing the noise component contained in the output signal eout.
ローパスフィルタ回路3は、コイルL0及びコンデンサC0によるLC回路を含む。ローパスフィルタ回路3は、スイッチング回路2から出力される出力信号の高周波成分を除去して負荷RLに供給する回路であり、例えば60kHzのカットオフ周波数を有する。ローパスフィルタ回路3では、スイッチングされた正負の電源電圧+EB,−EBの高周波成分が除去され、その出力は、負荷RLに供給されることにより音声として負荷RLから出力される。 The low-pass filter circuit 3 includes an LC circuit including a coil L0 and a capacitor C0. The low-pass filter circuit 3 is a circuit that removes a high-frequency component of the output signal output from the switching circuit 2 and supplies it to the load RL, and has a cutoff frequency of 60 kHz, for example. In the low-pass filter circuit 3, the high-frequency components of the switched positive and negative power supply voltages + EB and -EB are removed, and the output is supplied from the load RL as a sound by being supplied to the load RL.
図2に示すように、パルス幅変調回路1は、クロック生成回路11と、デッドタイム生成回路12と、立下りエッジ検出回路42と、電圧電流変換回路13と、第1〜第4スイッチSW1〜SW4と、第1及び第2積分回路C1,C2と、放電用バイアス電流源14と、電流バイパス回路15と、信号出力回路16と、振幅減衰回路18と、反転回路19とを備える。 As shown in FIG. 2, the pulse width modulation circuit 1 includes a clock generation circuit 11, a dead time generation circuit 12, a falling edge detection circuit 42, a voltage-current conversion circuit 13, and first to fourth switches SW1 to SW1. SW4, first and second integration circuits C1 and C2, a discharge bias current source 14, a current bypass circuit 15, a signal output circuit 16, an amplitude attenuation circuit 18, and an inverting circuit 19 are provided.
クロック生成回路11は、基準クロック信号MCLKを生成する回路である。基準クロック信号MCLKは、デューティ比がほぼ50%のクロック信号であり、第1及び第2スイッチSW1,SW2を切り換えるための第1及び第2切換信号φ1,φ2の基準信号となるものである。クロック生成回路11は、基準クロック信号MCLKをデッドタイム生成回路12に出力する。なお、クロック生成回路11は、パルス幅変調回路1の外部に設けられ、外部クロック信号として基準クロック信号MCLKをパルス幅変調回路1に対して与えるように構成されていてもよい。 The clock generation circuit 11 is a circuit that generates a reference clock signal MCLK. The reference clock signal MCLK is a clock signal having a duty ratio of approximately 50%, and serves as a reference signal for the first and second switching signals φ1 and φ2 for switching the first and second switches SW1 and SW2. The clock generation circuit 11 outputs the reference clock signal MCLK to the dead time generation circuit 12. Note that the clock generation circuit 11 may be provided outside the pulse width modulation circuit 1 and configured to supply the reference clock signal MCLK to the pulse width modulation circuit 1 as an external clock signal.
デッドタイム生成回路12は、クロック生成回路11からの基準クロック信号MCLKに基づいて、第1切換信号φ1と、この第1切換信号φ1に対して逆位相の関係を有する第2切換信号φ2とを生成する回路である。より詳細には、デッドタイム生成回路12は、第1及び第2切換信号φ1,φ2の出力レベルが同時に一致しないように、第1及び第2切換信号φ1,φ2のレベル反転時を所定時間だけそれぞれ遅らせる回路である。 Based on the reference clock signal MCLK from the clock generation circuit 11, the dead time generation circuit 12 generates a first switching signal φ1 and a second switching signal φ2 having an antiphase relationship with the first switching signal φ1. This is a circuit to be generated. More specifically, the dead time generation circuit 12 performs a predetermined time when the levels of the first and second switching signals φ1 and φ2 are inverted so that the output levels of the first and second switching signals φ1 and φ2 do not coincide at the same time. Each circuit is a delay circuit.
すなわち、第1切換信号φ1は、図3(a),(b)に示すように、基準クロック信号MCLKがローレベルからハイレベルに反転するときに所定期間Δtだけ遅れてローレベルからハイレベルに反転する。なお、第1切換信号φ1は、基準クロック信号MCLKがハイレベルからローレベルに反転するとき、同時にハイレベルからローレベルに反転する。一方、第2切換信号φ2は、図3(a),(c)に示すように、基準クロック信号MCLKがハイレベルからローレベルに反転するときに所定期間Δtだけ遅れてローレベルからハイレベルに反転する。なお、第2切換信号φ2は、基準クロック信号MCLKがローレベルからハイレベルに反転するとき、同時にハイレベルからローレベルに反転する。 That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the first switching signal φ1 is delayed from the low level to the high level by a predetermined period Δt when the reference clock signal MCLK is inverted from the low level to the high level. Invert. The first switching signal φ1 is inverted from the high level to the low level simultaneously when the reference clock signal MCLK is inverted from the high level to the low level. On the other hand, as shown in FIGS. 3A and 3C, the second switching signal φ2 is delayed from the low level to the high level by a predetermined period Δt when the reference clock signal MCLK is inverted from the high level to the low level. Invert. Note that the second switching signal φ2 is simultaneously inverted from the high level to the low level when the reference clock signal MCLK is inverted from the low level to the high level.
このようにすれば、第1及び第2切換信号φ1,φ2によって第1及び第2スイッチSW1,SW2がそれぞれオン動作する際、同時にオン動作することが防止され、第1及び第2積分回路C1,C2が同時に充電動作を行うことによりパルス幅変調信号PWMoutの出力に誤差が生じることを防止することができる。第1及び第2切換信号φ1,φ2は、第1及び第2スイッチSW1,SW2にそれぞれ出力される。 In this way, when the first and second switches SW1 and SW2 are turned on by the first and second switching signals φ1 and φ2, respectively, the first and second integration circuits C1 are prevented from being turned on at the same time. , C2 can perform charging operations simultaneously, thereby preventing an error from occurring in the output of the pulse width modulation signal PWMout. The first and second switching signals φ1 and φ2 are output to the first and second switches SW1 and SW2, respectively.
なお、以下の説明では、その便宜のため、図3(a)に示すように、基準クロック信号MCLKが最初にハイレベルになる期間を第1期間T1、続くローレベルの期間を第2期間T2、続くハイレベルの期間を第3期間T3、その後のローレベルの期間を第4期間T4とする。 In the following description, for the sake of convenience, as shown in FIG. 3A, the period in which the reference clock signal MCLK first becomes high level is the first period T1, and the subsequent low level period is the second period T2. The subsequent high level period is defined as a third period T3, and the subsequent low level period is defined as a fourth period T4.
図2に戻り、立下りエッジ検出回路42は、後述する第1及び第2RSフリップフロップ回路43,44に出力する第1及び第2セット信号set1,set2を出力する回路である。すなわち、立下りエッジ検出回路42は、デッドタイム生成回路12からの第1及び第2切換信号φ1,φ2のハイレベルからローレベルに反転する際の立下りエッジを検出し、その検出したタイミングを第1及び第2セット信号set1,set2にして第1及び第2RSフリップフロップ回路43,44に出力する回路である。 Returning to FIG. 2, the falling edge detection circuit 42 is a circuit that outputs first and second set signals set <b> 1 and set <b> 2 that are output to first and second RS flip-flop circuits 43 and 44 described later. That is, the falling edge detection circuit 42 detects the falling edge when the first and second switching signals φ1 and φ2 from the dead time generation circuit 12 are inverted from the high level to the low level, and the detected timing is detected. This circuit outputs the first and second set signals set 1 and set 2 to the first and second RS flip-flop circuits 43 and 44.
電圧電流変換回路13は、オーディオ信号発生源AUからパルス幅変調回路1に供給されるオーディオ信号eSを電圧電流変換し、反転回路19から供給されるPWM信号−enfbを電圧電流変換し、これらの電流を加算する。また、電圧電流変換回路13は、充電用バイアス電流源(例えば、電源Voと抵抗R2とによって構成)を有している。電圧電流変換回路13は、上記加算した電流によって、第1及び第2積分回路C1,C2を基準電圧(例えばグランド電位)に対してマイナス方向に充電する。電圧電流変換回路13は、後述するように、第1及び第2スイッチSW1,SW2を介して第1及び第2積分回路C1,C2にそれぞれ接続されており、第1及び第2積分回路C1,C2に蓄積された電荷を引き込むことで第1及び第2積分回路C1,C2をマイナス方向に充電する。 The voltage / current conversion circuit 13 performs voltage / current conversion on the audio signal eS supplied from the audio signal generation source AU to the pulse width modulation circuit 1, converts the PWM signal −enfb supplied from the inverting circuit 19 into voltage / current, and converts them. Add current. The voltage-current conversion circuit 13 has a charging bias current source (for example, constituted by a power supply Vo and a resistor R2). The voltage-current conversion circuit 13 charges the first and second integration circuits C1, C2 in the negative direction with respect to the reference voltage (for example, ground potential) by the added current. As will be described later, the voltage-current conversion circuit 13 is connected to the first and second integration circuits C1 and C2 via the first and second switches SW1 and SW2, respectively. The first and second integration circuits C1 and C2 are charged in the minus direction by drawing the electric charge accumulated in C2.
ここで、電圧電流変換回路13における変換コンダクタンスをGmとすると、オーディオ信号eSが電圧電流変換回路13で変換される電流Δiは、Δi=Gm・eSで表すことができる。また、反転回路19からのPWM信号−enfbが電圧電流変換回路13で変換される電流Δinfbは、Gm・−enfbで表すことができる。充電用バイアス電流源における充電バイアス電流をIcとすると、第1及び第2積分回路C1,C2から引き込まれる電流は、Ic+Gm・eS+Gm・−enfb=Ic+Δi+Δinfbで表すことができる。 Here, when the conversion conductance in the voltage-current conversion circuit 13 is Gm, the current Δi converted from the audio signal eS by the voltage-current conversion circuit 13 can be expressed by Δi = Gm · eS. The current Δinfb obtained by converting the PWM signal −enfb from the inverting circuit 19 by the voltage / current conversion circuit 13 can be expressed as Gm · −enfb. Assuming that the charging bias current in the charging bias current source is Ic, the current drawn from the first and second integrating circuits C1 and C2 can be expressed as Ic + Gm · eS + Gm · −enfb = Ic + Δi + Δinfb.
放電用バイアス電流源14は、放電バイアス電流Idを供給する回路である。放電用バイアス電流源14は、後述するように、第3及び第4スイッチSW3,SW4を介して第1及び第2積分回路C1,C2にそれぞれ接続されており、放電バイアス電流Idを第1及び第2積分回路C1,C2に供給することにより、第1及び第2積分回路C1,C2をプラス方向に放電する。 The discharge bias current source 14 is a circuit that supplies a discharge bias current Id. As will be described later, the discharge bias current source 14 is connected to the first and second integration circuits C1 and C2 via the third and fourth switches SW3 and SW4, respectively. By supplying the second integration circuits C1 and C2, the first and second integration circuits C1 and C2 are discharged in the plus direction.
電流バイパス回路15は、ダイオードD1と電圧源17とからなる。電流バイパス回路15は、第1及び第2積分回路C1,C2が電圧電流変換回路13によってマイナス方向に充電されず、かつ放電用バイアス電流源14によってプラス方向に放電されないとき、放電用バイアス電流源14からの放電用電流Idが流れる回路である。 The current bypass circuit 15 includes a diode D 1 and a voltage source 17. The current bypass circuit 15 is configured to discharge the bias current source when the first and second integrating circuits C1 and C2 are not charged in the negative direction by the voltage-current conversion circuit 13 and are not discharged in the positive direction by the discharge bias current source 14. 14 is a circuit through which a discharging current Id from 14 flows.
第1及び第2スイッチSW1,SW2は、第1及び第2積分回路C1,C2で蓄積された電圧をマイナス方向に充電させるためにオン、オフ動作される回路である。第1及び第2スイッチSW1,SW2は、デッドタイム生成回路12から出力される第1及び第2切換信号φ1,φ2に基づいてオン、オフ動作される。すなわち、第1スイッチSW1は、図3(b)に示すように、第1切換信号φ1がハイレベルの状態でオン動作し、第1切換信号φ1がローレベルの状態でオフ動作する。また、第2スイッチSW2は、図3(c)に示すように、第2切換信号φ2がハイレベルの状態でオン動作し、第2切換信号φ2がローレベルの状態でオフ動作する。 The first and second switches SW1 and SW2 are turned on and off to charge the voltage accumulated in the first and second integrating circuits C1 and C2 in the negative direction. The first and second switches SW1, SW2 are turned on and off based on the first and second switching signals φ1, φ2 output from the dead time generation circuit 12. That is, as shown in FIG. 3B, the first switch SW1 is turned on when the first switching signal φ1 is at a high level, and is turned off when the first switching signal φ1 is at a low level. As shown in FIG. 3C, the second switch SW2 is turned on when the second switching signal φ2 is at a high level, and is turned off when the second switching signal φ2 is at a low level.
第3及び第4スイッチSW3,SW4は、放電用バイアス電流源14によって供給される放電バイアス電流Idを第1及び第2積分回路C1,C2にプラス方向に放電させるためにオン、オフ動作される回路である。第3及び第4スイッチSW3,SW4は、信号出力回路16からの制御信号φ3,φ4に基づいてオン、オフ動作される。すなわち、第3スイッチSW3は、制御信号φ3がハイレベルの状態でオン動作し、ローレベルの状態でオフ動作する。また、第4スイッチSW4は、制御信号φ4がハイレベルの状態でオン動作し、ローレベルの状態でオフ動作する。制御信号φ3,φ4は、信号出力回路16の後述する第2及び第4NAND回路NA2,NA4から出力される。 The third and fourth switches SW3 and SW4 are turned on and off in order to cause the first and second integration circuits C1 and C2 to discharge the discharge bias current Id supplied by the discharge bias current source 14 in the positive direction. Circuit. The third and fourth switches SW3 and SW4 are turned on and off based on the control signals φ3 and φ4 from the signal output circuit 16. That is, the third switch SW3 is turned on when the control signal φ3 is at a high level, and is turned off when the control signal φ3 is at a low level. The fourth switch SW4 is turned on when the control signal φ4 is at a high level and turned off when the control signal φ4 is at a low level. The control signals φ3 and φ4 are output from second and fourth NAND circuits NA2 and NA4, which will be described later, of the signal output circuit 16.
第1及び第2積分回路C1,C2は、それぞれ充電用コンデンサによって構成されており、所定の電荷を蓄えることにより充電し、電荷が放出されることにより放電する回路である。 Each of the first and second integrating circuits C1 and C2 is configured by a charging capacitor, and is a circuit that charges by storing a predetermined charge and discharges by discharging the charge.
具体的には、第1積分回路C1は、第1期間T1(厳密にはデッドタイムである所定時間Δtを除く)において、第1スイッチSW1がオン動作(このとき、第3スイッチSW3はオフ動作)することにより、第1積分回路C1に蓄積された電荷が電圧電流変換回路13に流れ、これによりマイナス方向に充電される。また、第1積分回路C1は、次の第2期間T2中において第3スイッチSW3がオン動作(このとき、第1スイッチSW1はオフ動作)することにより、放電用バイアス電流源14からの放電バイアス電流Idによってプラス方向に放電される。 Specifically, in the first integration circuit C1, the first switch SW1 is turned on (the third switch SW3 is turned off at this time) in the first period T1 (excluding the predetermined time Δt that is strictly a dead time). ), The charge accumulated in the first integration circuit C1 flows to the voltage-current conversion circuit 13, and is thereby charged in the minus direction. In addition, the first integrating circuit C1 is configured to turn on the third switch SW3 during the next second period T2 (at this time, the first switch SW1 is turned off). It is discharged in the positive direction by the current Id.
一方、第2積分回路C2は、第1積分回路C1がプラス方向に放電される第2期間T2(厳密にはデッドタイムである所定時間Δtを除く)において、第2スイッチSW2がオン動作(このとき、第4スイッチSW4はオフ動作)することにより、第2積分回路C2に蓄積された電荷が電圧電流変換回路13に流れ、これによりマイナス方向に充電される。また、第2積分回路C2は、次の第3期間T3中において第4スイッチSW4がオン動作(この場合、第2スイッチSW2はオフ動作)することにより、放電用バイアス電流源14からの放電バイアス電流Idによってプラス方向に放電される。 On the other hand, in the second integration circuit C2, the second switch SW2 is turned on in the second period T2 during which the first integration circuit C1 is discharged in the positive direction (excluding the predetermined time Δt that is strictly a dead time) When the fourth switch SW4 is turned off, the charge accumulated in the second integration circuit C2 flows into the voltage-current conversion circuit 13 and is thereby charged in the negative direction. In addition, the second integration circuit C2 is configured to turn on the fourth switch SW4 during the next third period T3 (in this case, the second switch SW2 is turned off). It is discharged in the positive direction by the current Id.
このように、第1及び第2積分回路C1,C2では、第1及び第2切換信号φ1,φ2のレベルが維持される単位期間(例えば第1期間T1又は第2期間T2)ごとにおいて、交互に充電及び放電が行われる。 As described above, in the first and second integrating circuits C1 and C2, the unit period (for example, the first period T1 or the second period T2) in which the levels of the first and second switching signals φ1 and φ2 are maintained alternately. Charging and discharging are performed.
ここで、第1及び第2積分回路C1,C2の充放電に関する回路接続構成を説明すると、電圧電流変換回路13には、第1及び第2スイッチSW1,SW2の各一端が接続され、第1スイッチSW1の他端は、第1積分回路C1の一端(図2のA点参照)に接続されており、これにより、第1積分回路C1のマイナス方向への充電経路が形成される。なお、第1積分回路C1の他端はグランド電位に接続されている。第1積分回路C1の一端は、第3スイッチSW3の一端にも接続され、第3スイッチSW3の他端は、放電用バイアス電流源14に接続されており、これにより、第1積分回路C1のプラス方向への放電経路が形成される。 Here, the circuit connection configuration relating to charging / discharging of the first and second integrating circuits C1 and C2 will be described. The voltage-current conversion circuit 13 is connected to one end of each of the first and second switches SW1 and SW2, and the first The other end of the switch SW1 is connected to one end of the first integrating circuit C1 (see point A in FIG. 2), thereby forming a charging path in the minus direction of the first integrating circuit C1. The other end of the first integrating circuit C1 is connected to the ground potential. One end of the first integrating circuit C1 is also connected to one end of the third switch SW3, and the other end of the third switch SW3 is connected to the discharging bias current source 14, and thereby the first integrating circuit C1 A discharge path in the positive direction is formed.
一方、第2スイッチSW2の他端は、第2積分回路C2の一端(図2のB点参照)に接続されており、これにより、第2積分回路C2のマイナス方向への充電経路が形成される。なお、第2積分回路C2の他端はグランド電位に接続されている。第2積分回路C2の一端は、第4スイッチSW4の一端にも接続され、第4スイッチSW4の他端は、放電用バイアス電流源14に接続されており、これにより、第2積分回路C2のプラス方向への放電経路が形成される。 On the other hand, the other end of the second switch SW2 is connected to one end of the second integrating circuit C2 (see point B in FIG. 2), thereby forming a charging path in the negative direction of the second integrating circuit C2. The The other end of the second integration circuit C2 is connected to the ground potential. One end of the second integrating circuit C2 is also connected to one end of the fourth switch SW4, and the other end of the fourth switch SW4 is connected to the discharging bias current source 14, thereby allowing the second integrating circuit C2 to A discharge path in the positive direction is formed.
信号出力回路16は、第1及び第2比較回路23,24と、第1及び第2RSフリップフロップ回路43,44と、第5NAND回路NA5とを含み、第1及び第2積分回路C1,C2の電圧に基づいて、パルス幅変調信号PWMout、第3及び第4切換信号φ3,φ4を出力する。 The signal output circuit 16 includes first and second comparison circuits 23 and 24, first and second RS flip-flop circuits 43 and 44, and a fifth NAND circuit NA5, and includes first and second integration circuits C1 and C2. Based on the voltage, a pulse width modulation signal PWMout and third and fourth switching signals φ3 and φ4 are output.
第1比較回路23は、その負(−)側入力端子が第1積分回路C1の一端に接続され、正(+)側入力端子が基準電圧Vrefの発生源に接続されている。第2比較回路24は、その負(−)側入力端子が第2積分回路C2の一端に接続され、正(+)側入力端子が基準電圧Vrefの発生源に接続されている。第1比較回路23の出力は、第1RSフリップフロップ回路43に第1リセット信号res1として入力される。第2比較回路24の出力は、第2RSフリップフロップ回路44に第2リセット信号res2として入力される。 The first comparison circuit 23 has a negative (−) side input terminal connected to one end of the first integration circuit C1, and a positive (+) side input terminal connected to the source of the reference voltage Vref. The second comparison circuit 24 has a negative (−) side input terminal connected to one end of the second integration circuit C2, and a positive (+) side input terminal connected to the source of the reference voltage Vref. The output of the first comparison circuit 23 is input to the first RS flip-flop circuit 43 as the first reset signal res1. The output of the second comparison circuit 24 is input to the second RS flip-flop circuit 44 as the second reset signal res2.
第1及び第2RSフリップフロップ回路43,44は、第1及び第2比較回路23,24の出力を所定の期間それぞれ保持するための回路である。第1RSフリップフロップ回路43は、第1及び第2NAND回路NA1,NA2が組み合わされて構成され、第1RSフリップフロップ回路43内では、第1及び第2NAND回路NA1,NA2の各出力端子が互いの一方の入力端子に接続されている。 The first and second RS flip-flop circuits 43 and 44 are circuits for holding the outputs of the first and second comparison circuits 23 and 24, respectively, for a predetermined period. The first RS flip-flop circuit 43 is configured by combining the first and second NAND circuits NA1 and NA2. Within the first RS flip-flop circuit 43, each output terminal of the first and second NAND circuits NA1 and NA2 is one of the other. Connected to the input terminal.
第1NAND回路NA1の他方の入力端子は、第1比較回路23の出力端子に接続され、RSフリップフロップとしての第1リセット信号res1が入力される端子であり、第2NAND回路NA2の他方の入力端子は、立下りエッジ検出回路42に接続され、RSフリップフロップとしての第1セット信号set1が入力される端子である。また、第2NAND回路NA2の出力端子は、第3スイッチSW3に接続されている。第3スイッチSW3の開閉は、第2NAND回路NA2の出力端子から出力される制御信号φ3によって制御される。 The other input terminal of the first NAND circuit NA1 is connected to the output terminal of the first comparison circuit 23 and is a terminal to which a first reset signal res1 as an RS flip-flop is input, and the other input terminal of the second NAND circuit NA2. Is a terminal that is connected to the falling edge detection circuit 42 and receives the first set signal set1 as an RS flip-flop. The output terminal of the second NAND circuit NA2 is connected to the third switch SW3. The opening / closing of the third switch SW3 is controlled by a control signal φ3 output from the output terminal of the second NAND circuit NA2.
一方、第2RSフリップフロップ回路44は、第3及び第4NAND回路NA3,NA4が組み合わされて構成され、第2RSフリップフロップ回路44内では、第3及び第4NAND回路NA3,NA4の各出力端子が互いの一方の入力端子に接続されている。 On the other hand, the second RS flip-flop circuit 44 is configured by combining the third and fourth NAND circuits NA3 and NA4. In the second RS flip-flop circuit 44, the output terminals of the third and fourth NAND circuits NA3 and NA4 are mutually connected. Is connected to one input terminal.
第3NAND回路NA3の他方の入力端子は、第2比較回路24の出力端子に接続され、RSフリップフロップとしての第2リセット信号res2が入力される端子であり、第4NAND回路NA4の他方の入力端子は、立下りエッジ検出回路42に接続され、RSフリップフロップとしての第2セット信号set2が入力される端子である。また、第4NAND回路NA4の出力端子は、第4スイッチSW4に接続されている。第4スイッチSW4の開閉は、第2NAND回路NA2の出力端子から出力される制御信号φ4によって制御される。 The other input terminal of the third NAND circuit NA3 is connected to the output terminal of the second comparison circuit 24 and is a terminal to which a second reset signal res2 as an RS flip-flop is input. The other input terminal of the fourth NAND circuit NA4 Is a terminal that is connected to the falling edge detection circuit 42 and receives the second set signal set2 as an RS flip-flop. The output terminal of the fourth NAND circuit NA4 is connected to the fourth switch SW4. The opening / closing of the fourth switch SW4 is controlled by a control signal φ4 output from the output terminal of the second NAND circuit NA2.
第5NAND回路NA5の入力端子には、第1RSフリップフロップ回路43の第1NAND回路NA1の出力端子及び第2RSフリップフロップ回路44の第3NAND回路NA3の出力端子が接続されている。第1NAND回路NA1の出力端子からは、出力信号rsout1が出力され、第3NAND回路NA3の出力端子からは、出力信号rsout2が出力される。第5NAND回路NA5の出力端子からは、パルス幅変調信号PWMoutが出力される。 The input terminal of the fifth NAND circuit NA5 is connected to the output terminal of the first NAND circuit NA1 of the first RS flip-flop circuit 43 and the output terminal of the third NAND circuit NA3 of the second RS flip-flop circuit 44. The output signal rsout1 is output from the output terminal of the first NAND circuit NA1, and the output signal rsout2 is output from the output terminal of the third NAND circuit NA3. The pulse width modulation signal PWMout is output from the output terminal of the fifth NAND circuit NA5.
振幅減衰回路18は、スイッチング回路2から出力される出力信号eoutの振幅値を減衰し、減衰したパルス幅変調信号enfbを反転回路19に供給する回路である。すなわち、振幅減衰回路18は、スイッチング回路2によってスイッチング増幅された出力信号eoutを、負帰還してオーディオ信号eSに加算できる程度の振幅値に調整するものである。例えば、スイッチング回路2の出力信号eoutのハイレベルが+50V、ローレベルが−50Vである場合、振幅減衰回路18は、ハイレベルが+5V、ローレベルが−5Vであるパルス幅変調信号enfbを生成する。 The amplitude attenuation circuit 18 is a circuit that attenuates the amplitude value of the output signal eout output from the switching circuit 2 and supplies the attenuated pulse width modulation signal enfb to the inverting circuit 19. That is, the amplitude attenuating circuit 18 adjusts the output signal eout switched and amplified by the switching circuit 2 to an amplitude value that can be negatively fed back and added to the audio signal eS. For example, when the high level of the output signal eout of the switching circuit 2 is + 50V and the low level is −50V, the amplitude attenuation circuit 18 generates the pulse width modulation signal enfb whose high level is + 5V and low level is −5V. .
振幅減衰回路18は、例えば、分圧用の抵抗R1及びR2を有しており、抵抗R1の一端はスイッチング回路2の出力端(図1のX点)に接続され、その他端は抵抗R2の一端及び反転回路19の入力に接続されている。抵抗R2の一端は抵抗R1の他端と反転回路19の入力に接続され、その他端は接地電位に接続されている。従って、振幅減衰回路18は、スイッチング回路2からの出力信号eoutの振幅をR2/(R1+R2)倍する。 The amplitude attenuating circuit 18 includes, for example, resistors R1 and R2 for voltage division. One end of the resistor R1 is connected to the output end (point X in FIG. 1), and the other end is one end of the resistor R2. And the input of the inverting circuit 19. One end of the resistor R2 is connected to the other end of the resistor R1 and the input of the inverting circuit 19, and the other end is connected to the ground potential. Therefore, the amplitude attenuation circuit 18 multiplies the amplitude of the output signal eout from the switching circuit 2 by R2 / (R1 + R2).
反転回路19は、第1及び第2積分回路C1,C2を充電するオーディオ信号に基づく電流Ic+Δiから、振幅減衰回路18からのパルス幅変調信号enfbを電圧電流変換回路13で電圧電流変換された電流Δinfbを減算するために、振幅減衰回路18からのパルス幅変調信号enfbを反転し、パルス幅変調信号−enfbを生成する回路である。 The inverting circuit 19 converts the pulse width modulation signal enfb from the amplitude attenuating circuit 18 from the current Ic + Δi based on the audio signal charging the first and second integrating circuits C1 and C2 into a voltage / current converted current by the voltage / current converting circuit 13. In order to subtract Δinfb, the pulse width modulation signal enfb from the amplitude attenuation circuit 18 is inverted to generate a pulse width modulation signal -enfb.
反転回路19によって生成されたパルス幅変調信号−enfbは、電圧電流変換回路13において、電流Δinfbに変換され、第1及び第2積分回路C1,C2を充電するオーディオ信号に基づく電流Ic+Δiに加算される。 The pulse width modulation signal −enfb generated by the inverting circuit 19 is converted into a current Δinfb in the voltage / current conversion circuit 13 and added to the current Ic + Δi based on the audio signal for charging the first and second integration circuits C1 and C2. The
電圧電流変換回路13は、トランジスタQ1と、ダイオードD1と、抵抗R2,R3と、電源Voとを有する。トランジスタQ1のコレクタは電圧電流変換回路13の出力端(つまり、第1及び第2スイッチSW1,SW2)に接続され、そのベースはダイオードD1を介して接地電位に接続され、そのエミッタは抵抗R2及びR3の各一端に接続されている。抵抗R2の他端は電源電圧Voを介してオーディオ信号発生源AUに接続されている。抵抗R3の他端は反転回路19の出力端に接続されている。 The voltage-current conversion circuit 13 includes a transistor Q1, a diode D1, resistors R2 and R3, and a power supply Vo. The collector of the transistor Q1 is connected to the output terminal (that is, the first and second switches SW1, SW2) of the voltage-current conversion circuit 13, the base thereof is connected to the ground potential via the diode D1, and the emitter thereof is connected to the resistor R2 and It is connected to each end of R3. The other end of the resistor R2 is connected to the audio signal generation source AU via the power supply voltage Vo. The other end of the resistor R3 is connected to the output terminal of the inverting circuit 19.
電圧電流変換回路13は、このような構成によって、第1及び第2積分回路C1,C2からトランジスタQ1のコレクタ−エミッタを介して抵抗R2及び電源Vo側にオーディオ信号に基づく電流Ic+Δiが流れ、抵抗R3側に反転回路19からの信号に基づく電流Δinfbが流れ、その結果、これらの電流が加算された電流Ic+Δi+Δinfbによって第1積分回路C1、第2積分回路C2がマイナス方向に充電される。 With such a configuration, the voltage-current conversion circuit 13 causes the current Ic + Δi based on the audio signal to flow from the first and second integration circuits C1 and C2 to the resistor R2 and the power supply Vo via the collector-emitter of the transistor Q1, The current Δinfb based on the signal from the inverting circuit 19 flows on the R3 side, and as a result, the first integration circuit C1 and the second integration circuit C2 are charged in the negative direction by the current Ic + Δi + Δinfb obtained by adding these currents.
ここで、第1,第2積分回路C1,C2の電圧波形について説明する。まず、簡単のため、無帰還時(反転回路19からの信号がないと仮定した場合)について図4を参照して説明する。図4は、無帰還時における、第1切換信号φ1のレベル変化と、第1積分回路C1の一端(図2のA点参照)の電圧波形との関係を示す図である。 Here, voltage waveforms of the first and second integration circuits C1 and C2 will be described. First, for simplicity, the case of no feedback (assuming that there is no signal from the inverting circuit 19) will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the level change of the first switching signal φ1 and the voltage waveform at one end of the first integrating circuit C1 (see point A in FIG. 2) when there is no feedback.
第1積分回路C1は、第1切換信号φ1がハイレベルになると、第1スイッチSW1がオン動作するので、マイナス方向に充電される。この充電時における電圧波形(図2のA点の電圧)の傾きは、電流(Ic+Δi)の大きさ、すなわちオーディオ信号eSの正負の方向及び振幅の大きさに依存する。 The first integration circuit C1 is charged in the minus direction because the first switch SW1 is turned on when the first switching signal φ1 becomes a high level. The slope of the voltage waveform during charging (the voltage at point A in FIG. 2) depends on the magnitude of the current (Ic + Δi), that is, the positive and negative directions and the magnitude of the amplitude of the audio signal eS.
図4の符号S0の電圧波形は、オーディオ信号eSが無信号のときの波形を示し、符号S1の電圧波形は、オーディオ信号eSが正であって振幅が比較的大きいときの波形を示し、符号S2の電圧波形は、オーディオ信号eSが負であって振幅が比較的大きいときの波形を示している。 4 shows a waveform when the audio signal eS is no signal, and a voltage waveform of the reference sign S1 shows a waveform when the audio signal eS is positive and the amplitude is relatively large. The voltage waveform of S2 shows a waveform when the audio signal eS is negative and the amplitude is relatively large.
同図によると、オーディオ信号eSが正であってその振幅が比較的大きいときの電圧波形S1は、その傾きがオーディオ信号eSが無信号のときの電圧波形S0に比べて大である。また、オーディオ信号eSが負であってその振幅が比較的大さいときの電圧波形S2は、その傾きがオーディオ信号eSが無信号のときの電圧波形S0に比べて小である。 According to the figure, the voltage waveform S1 when the audio signal eS is positive and its amplitude is relatively large has a larger slope than the voltage waveform S0 when the audio signal eS is no signal. The voltage waveform S2 when the audio signal eS is negative and the amplitude thereof is relatively large is smaller than the voltage waveform S0 when the audio signal eS is no signal.
すなわち、第1積分回路C1におけるマイナス方向への充電によって、充電開始時における電圧Vthは、第1切換信号φ1のレベルが反転するときに最小となる。例えばオーディオ信号eSが無信号のときには、図4に示すように、最小充電電圧はV0となる。また、オーディオ信号eSが正であってその振幅が比較的大きいときには、最小充電電圧はV1(<V0)となる。また、オーディオ信号eSが負であってその振幅が比較的大きいときには、最小充電電圧はV2(>V0)となる。 That is, due to charging in the negative direction in the first integration circuit C1, the voltage Vth at the start of charging is minimized when the level of the first switching signal φ1 is inverted. For example, when the audio signal eS is no signal, the minimum charging voltage is V0 as shown in FIG. When the audio signal eS is positive and the amplitude thereof is relatively large, the minimum charging voltage is V1 (<V0). When the audio signal eS is negative and the amplitude thereof is relatively large, the minimum charging voltage is V2 (> V0).
第1積分回路C1におけるマイナス方向への充電は、第1切換信号φ1のレベルが反転するまで継続され、第1切換信号φ1が反転してローレベルになると、第1スイッチSW1がオフ動作する。その時、制御信号φ3がローレベルからハイレベルに反転し、第3スイッチSW3に出力されるので、第3スイッチSW3がオン動作される。 Charging in the minus direction in the first integrating circuit C1 is continued until the level of the first switching signal φ1 is inverted, and when the first switching signal φ1 is inverted to become a low level, the first switch SW1 is turned off. At that time, since the control signal φ3 is inverted from the low level to the high level and is output to the third switch SW3, the third switch SW3 is turned on.
第1積分回路C1のA点は放電用バイアス電流源14に接続されているので、第3スイッチSW3のオン動作によって、第1積分回路C1はプラス方向に放電される。この第2期間T2であって第1積分回路C1のプラス方向への放電時における電圧波形は、第1積分回路C1に流れる放電バイアス電流Idが常時一定であるので、オーディオ信号eSの正負の方向及び振幅の大きさにかかわらず、その傾きが一定となる。すなわち、図4に示すように、第1積分回路C1がプラス方向へ放電されるときの電圧波形の傾きは、第1積分回路C1のマイナス方向への充電時(第1期間T1)の電圧波形の傾きにかかわらず一定となる。 Since the point A of the first integrating circuit C1 is connected to the discharging bias current source 14, the first integrating circuit C1 is discharged in the plus direction by the ON operation of the third switch SW3. The voltage waveform during the discharge in the positive direction of the first integration circuit C1 during the second period T2 is that the discharge bias current Id flowing through the first integration circuit C1 is always constant, so the positive and negative directions of the audio signal eS. The slope is constant regardless of the magnitude of the amplitude. That is, as shown in FIG. 4, the slope of the voltage waveform when the first integrating circuit C1 is discharged in the positive direction is the voltage waveform when the first integrating circuit C1 is charged in the negative direction (first period T1). It is constant regardless of the inclination of.
すなわち、第1期間T1において第1積分回路C1はマイナス方向に充電されるのであるが、この充電における電荷量は、オーディオ信号eSの正負の方向及び振幅の大きさに依存する。そして、第2期間T2においては第1積分回路C1はプラス方向に放電されるが、この場合の放電量は一定とされるため、第1積分回路C1のプラス方向への放電が開始されてから(第2期間T2に移行してから)、第1積分回路C1の端子電圧が閾値電圧Vthに至るまでの時間は、オーディオ信号eSの正負の方向及び振幅の大きさに依存することになる。 That is, in the first period T1, the first integration circuit C1 is charged in the minus direction, but the charge amount in this charging depends on the positive and negative directions and the amplitude of the audio signal eS. In the second period T2, the first integrating circuit C1 is discharged in the plus direction. In this case, since the discharge amount is constant, the first integrating circuit C1 starts discharging in the plus direction. The time until the terminal voltage of the first integrating circuit C1 reaches the threshold voltage Vth (after the transition to the second period T2) depends on the positive and negative directions and the amplitude of the audio signal eS.
例えば、オーディオ信号eSが正であって振幅の大きさが比較的大きい場合には、プラス方向への放電が開始されるときの第1積分回路C1の端子電圧が最小充電電圧V1となる。この場合、第1積分回路C1の端子電圧が閾値電圧Vthに至るまでの時間(図4のt1参照)は、オーディオ信号eSが無信号の場合のそれ(図4のt0参照)と比べ長くなる。逆に、オーディオ信号eSが負であって振幅の大きさが比較的大きい場合には、プラス方向への放電が開始されるときの第1積分回路C1における端子電圧は最小充電電圧V2となる。この場合、第1積分回路C1の端子電圧が閾値電圧Vthに至るまでの時間(図4のt2参照)は、オーディオ信号eSが無信号の場合のそれ(図4のt0参照)と比べ短くなる。 For example, when the audio signal eS is positive and the amplitude is relatively large, the terminal voltage of the first integration circuit C1 when the discharge in the positive direction is started becomes the minimum charging voltage V1. In this case, the time until the terminal voltage of the first integration circuit C1 reaches the threshold voltage Vth (see t1 in FIG. 4) is longer than that in the case where the audio signal eS is no signal (see t0 in FIG. 4). . On the other hand, when the audio signal eS is negative and the amplitude is relatively large, the terminal voltage in the first integration circuit C1 when the discharge in the positive direction is started becomes the minimum charging voltage V2. In this case, the time until the terminal voltage of the first integration circuit C1 reaches the threshold voltage Vth (see t2 in FIG. 4) is shorter than that in the case where the audio signal eS is no signal (see t0 in FIG. 4). .
従って、第1積分回路C1のプラス方向への放電が開始されてから第1積分回路C1の端子電圧が閾値電圧Vthに至るまでの時間tは、オーディオ信号eSの正負の方向及び振幅の大きさに依存し、第2積分回路C2のプラス方向への放電が開始されてから第2積分回路C2の端子電圧が閾値電圧Vthに至るまでの時間tも第1積分回路C1の端子電圧と同様に、オーディオ信号eSの正負の方向及び振幅の大きさに依存するので、クロック生成回路11〜電流バイパス回路15の回路でクロック信号MCLKの周期毎に第1積分回路C1と第2積分回路C1とによって交互に放電の時間tを生成し、信号出力回路16でその放電の時間tをオフ期間として組み合わせることによりパルス幅変調信号PWMoutを生成している。 Therefore, the time t from when the first integrator circuit C1 starts discharging in the positive direction until the terminal voltage of the first integrator circuit C1 reaches the threshold voltage Vth is in the positive and negative direction and the amplitude of the audio signal eS. The time t from when the second integrator circuit C2 starts to discharge in the positive direction until the terminal voltage of the second integrator circuit C2 reaches the threshold voltage Vth is also the same as the terminal voltage of the first integrator circuit C1. , Depending on the positive and negative directions and the amplitude of the audio signal eS, the first integration circuit C1 and the second integration circuit C1 in the clock generation circuit 11 to the current bypass circuit 15 each cycle of the clock signal MCLK. The discharge time t is generated alternately, and the signal output circuit 16 combines the discharge time t as an off period to generate the pulse width modulation signal PWMout.
ここで、第1及び第2積分回路C1,C2の容量を同一(=C)とし、第1及び第2積分回路C1,C2の充電時間である期間をT(例えば第1期間T1に相当)とすると、最小充電電圧(マイナス方向への充電が開始されてから終了するまでの電位差)Vcは、Vc=[(Ic+Δi)・T]/Cで表される。 Here, the capacities of the first and second integrating circuits C1 and C2 are the same (= C), and the period that is the charging time of the first and second integrating circuits C1 and C2 is T (for example, corresponding to the first period T1). Then, the minimum charging voltage (potential difference from the start of charging in the minus direction to the end) Vc is represented by Vc = [(Ic + Δi) · T] / C.
第1積分回路C1(又は第2積分回路C2)のプラス方向への放電が開始されてから第1積分回路C1(又は第2積分回路C2)の電圧が閾値電圧Vthに至るまでの時間tは、t=[C・Vc/Ibであるので、t=[(Ic+Δi)・T]/Idとなる。この式にΔi=Gm・eSを代入すると、t=(Gm・T/Id)・eS+Ic・T/Idとなる。すなわち、時間tは、オーディオ信号eSに比例して変化することになる。 The time t from when the first integrator circuit C1 (or second integrator circuit C2) starts discharging in the positive direction until the voltage of the first integrator circuit C1 (or second integrator circuit C2) reaches the threshold voltage Vth is Since t = [C · Vc / Ib, t = [(Ic + Δi) · T] / Id. Substituting Δi = Gm · eS into this equation yields t = (Gm · T / Id) · eS + Ic · T / Id. That is, the time t changes in proportion to the audio signal eS.
また、このパルス幅変調回路1における変調度mは、m=t/T−(T−t)/Tであるので、変形してt=[(Ic+Δi)・T]/Idを考慮すると、m=2Δi/Id+2Ic/Id−1となる。ここで、放電バイアス電流Idを充電バイアス電流Icの2倍に設定すると(Id=2Ic)、変調度mは、m=Δi/Ic=(Gm/Ic)・eSとなる。すなわち、変調度mは、オーディオ信号eSに依存することになる。なお、放電バイアス電流Idを充電バイアス電流Icの2倍に設定するのは、上式に示すように、変調度mとオーディオ信号eSとの比例関係が明確になって、オフセットが生じることを抑制できるからである。 Further, since the modulation degree m in the pulse width modulation circuit 1 is m = t / T− (T−t) / T, if it is modified and t = [(Ic + Δi) · T] / Id is considered, m = 2Δi / Id + 2Ic / Id−1. Here, when the discharge bias current Id is set to twice the charge bias current Ic (Id = 2Ic), the modulation degree m is m = Δi / Ic = (Gm / Ic) · eS. That is, the modulation degree m depends on the audio signal eS. Note that setting the discharge bias current Id to be twice the charge bias current Ic suppresses the occurrence of offset because the proportional relationship between the modulation degree m and the audio signal eS becomes clear as shown in the above equation. Because it can.
第2期間T2においては、第1積分回路C1の放電が一定の電圧波形の傾きを有して継続され、第1積分回路C1のA点における電圧が閾値電圧Vthに達すると、制御信号φ3がローレベルになり、第3スイッチSW3がオフ動作される。これにより、第1積分回路C1におけるプラス方向への放電が終了する。 In the second period T2, the discharge of the first integration circuit C1 is continued with a constant voltage waveform slope, and when the voltage at the point A of the first integration circuit C1 reaches the threshold voltage Vth, the control signal φ3 is At this time, the third switch SW3 is turned off. Thereby, the discharge in the plus direction in the first integration circuit C1 is completed.
第3スイッチSW3がオフ動作すると、第1積分回路C1の一端には、充電用の電圧電流変換回路13及び放電用の放電用バイアス電流源14が接続されず、第1積分回路C1に対して次の充電動作が行われるまで、第1積分回路C1における端子電圧は閾値電圧Vthに維持される。すなわち、図4に示すように、オーディオ信号eSが無信号の場合、プラス方向への放電が終了してから次の充電が開始されるまで、第1積分回路C1の端子電圧は時間t0kだけ閾値電圧Vthに維持される。オーディオ信号eSが正であって振幅の大きさが比較的大きい場合、時間t1k(<t0k)だけ閾値電圧Vthに維持される。さらに、オーディオ信号eSが負であって振幅の大きさが比較的大きい場合、時間t2k(>t0k)だけ閾値電圧Vthに維持される。 When the third switch SW3 is turned OFF, the charging voltage-current conversion circuit 13 and the discharging discharge bias current source 14 are not connected to one end of the first integrating circuit C1, and the first integrating circuit C1 is connected to the first integrating circuit C1. Until the next charging operation is performed, the terminal voltage in the first integration circuit C1 is maintained at the threshold voltage Vth. That is, as shown in FIG. 4, when the audio signal eS is no signal, the terminal voltage of the first integrating circuit C1 is a threshold value for a time t0k until the next charging is started after the discharge in the plus direction is finished. The voltage Vth is maintained. When the audio signal eS is positive and the amplitude is relatively large, the threshold voltage Vth is maintained for a time t1k (<t0k). Further, when the audio signal eS is negative and the amplitude is relatively large, the threshold voltage Vth is maintained for a time t2k (> t0k).
このように、本実施形態では、オーディオ信号eSに基づいた電圧情報を時間情報に変換し、この時間情報をパルスのオフ期間に対応させることでパルス幅変調信号PWMoutのパルス幅を適切に生成することができる。したがって、例えばこのパルス幅変調回路1をマルチチャンネルのスイッチングアンプに適用する場合であっても、パルス幅変調回路1は第1及び第2切換信号φ1,φ2に同期したパルス幅変調を行うことができる。第1及び第2切換信号φ1,φ2は、例えば各チャンネルに対して同一のものを入力することができるため、オーディオ信号eSが入力されたときでも、チャンネル間同士でキャリア周波数fが微妙に異なることがなくなり、被変調信号(キャリア)間におけるビート成分が音声周波数に混在するといったことを抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, voltage information based on the audio signal eS is converted into time information, and this time information is made to correspond to the pulse OFF period, thereby appropriately generating the pulse width of the pulse width modulation signal PWMout. be able to. Therefore, for example, even when this pulse width modulation circuit 1 is applied to a multi-channel switching amplifier, the pulse width modulation circuit 1 can perform pulse width modulation synchronized with the first and second switching signals φ1 and φ2. it can. Since the same first and second switching signals φ1 and φ2 can be inputted to each channel, for example, even when the audio signal eS is inputted, the carrier frequency f is slightly different between the channels. This prevents the beat component between the modulated signals (carriers) from being mixed in the audio frequency.
次に、スイッチング回路2の出力信号の負帰還時(反転回路19からの信号がある場合)について図5Aを参照して説明する。図5Aは、負帰還時における、(a)第1切換信号φ1のレベル変化と、(b)第1積分回路C1の一端(図2のA点参照)の電圧波形と、(c)〜(e)スイッチング回路2の出力信号eoutとの関係を示す図である。 Next, the negative feedback of the output signal of the switching circuit 2 (when there is a signal from the inverting circuit 19) will be described with reference to FIG. 5A. 5A shows (a) level change of the first switching signal φ1, (b) voltage waveform at one end of the first integrating circuit C1 (see point A in FIG. 2), and (c) to (c) in negative feedback. e) It is a figure which shows the relationship with the output signal eout of the switching circuit 2. FIG.
負帰還時には、第1積分回路C1を充電する電流の大きさはスイッチング回路2の出力信号eoutに基づく電流を減算した大きさになる。従って、スイッチング回路2の出力信号eoutがハイレベルの場合には、第1積分回路C1を充電する電流の大きさが小さくなり、スイッチング回路2の出力信号eoutがローレベルの場合には、第1積分回路C1を充電する電流の大きさが大きくなる。その結果、第1積分回路C1の電圧波形は2段階の傾きを有することになり、第1切換信号φ1がローレベルに反転する際の第1積分回路C1の充電電圧が無帰還時に対して変化する。 At the time of negative feedback, the magnitude of the current charging the first integrating circuit C1 is a magnitude obtained by subtracting the current based on the output signal eout of the switching circuit 2. Accordingly, when the output signal eout of the switching circuit 2 is at a high level, the magnitude of the current for charging the first integrating circuit C1 is small, and when the output signal eout of the switching circuit 2 is at a low level, the first The magnitude of the current charging the integrating circuit C1 increases. As a result, the voltage waveform of the first integrating circuit C1 has a two-step gradient, and the charging voltage of the first integrating circuit C1 when the first switching signal φ1 is inverted to the low level changes with respect to the time of no feedback. To do.
オーディオ信号eSが正の場合には、図5A(c)のように、スイッチング回路2の出力信号eoutはハイレベルの期間がローレベルの期間よりも長い。従って、図5A(b)のS1’のように、無帰還時と比較して、第1積分回路C1の電圧の傾きが小さくなる期間が電圧の傾きが大きくなる期間よりも長くなり、充電終了時の電圧V1’は無帰還時の充電終了時の電圧V1よりも高くなる。その結果、一定量の電流で放電した場合に、閾値電圧Vthに達するまでの時間t1’が無帰還時に比べて短くなり、パルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が無帰還時に比べて短くなる。 When the audio signal eS is positive, the output signal eout of the switching circuit 2 is longer in the high level period than in the low level period as shown in FIG. 5A (c). Accordingly, as shown in S1 ′ of FIG. 5A (b), the period in which the voltage gradient of the first integrating circuit C1 is small is longer than the period in which the voltage gradient is large, as compared with the non-feedback state, and the charging is completed. The voltage V1 ′ at the time becomes higher than the voltage V1 at the end of charging without feedback. As a result, when discharging with a constant amount of current, the time t1 ′ until the threshold voltage Vth is reached is shorter than when there is no feedback, and the high-level period of the pulse width modulation signal PWMout is shorter than when there is no feedback. .
オーディオ信号eSが負の場合には、図5A(d)のように、スイッチング回路2の出力信号eoutはローレベルの期間がハイレベルの期間よりも長い。従って、図5A(b)のS2’のように、無帰還時と比較して、第1積分回路C1の電圧の傾きが大きくなる期間が電圧の傾きが小さくなる期間よりも長くなり、充電終了時の電圧V2’は無帰還時の充電終了時の電圧V2よりも低くなる。その結果、一定量の電流で放電した場合に、閾値電圧Vthに達するまでの時間t2’が無帰還時に比べて長くなり、パルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が無帰還時に比べて長くなる。 When the audio signal eS is negative, the low level period of the output signal eout of the switching circuit 2 is longer than the high level period as shown in FIG. 5A (d). Therefore, as in S2 ′ of FIG. 5A (b), the period in which the voltage gradient of the first integrating circuit C1 is larger is longer than the period in which the voltage gradient is smaller as compared with the non-feedback state, and charging is completed. The voltage V2 ′ at the time becomes lower than the voltage V2 at the end of charging without feedback. As a result, when discharging with a constant amount of current, the time t2 ′ until the threshold voltage Vth is reached is longer than when there is no feedback, and the high level period of the pulse width modulation signal PWMout is longer than when there is no feedback. .
オーディオ信号eSが0の場合には、図5A(e)のように、スイッチング回路2の出力信号eoutはローレベルの期間とハイレベルの期間とが等しい。従って、図5A(b)のS0’のように、第1積分回路C1の電圧の傾きが大きくなる期間が電圧の傾きが小さくなる期間と等しくなり、充電終了時の電圧V0’は無帰還時の充電終了時の電圧V0と等しくなる。その結果、一定量の電流で放電した場合に、閾値電圧Vthに達するまでの時間t0’が無帰還時と同じであり、パルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が無帰還時と同じである。 When the audio signal eS is 0, as shown in FIG. 5A (e), the output signal eout of the switching circuit 2 is equal in the low level period and the high level period. Therefore, as shown by S0 ′ in FIG. 5A (b), the period during which the voltage gradient of the first integrating circuit C1 is large is equal to the period during which the voltage gradient is small, and the voltage V0 ′ at the end of charging is not fed back. Is equal to the voltage V0 at the end of charging. As a result, when discharging with a constant amount of current, the time t0 ′ until the threshold voltage Vth is reached is the same as in no feedback, and the high level period of the pulse width modulation signal PWMout is the same as in no feedback. .
なお、電圧電流変換回路13によって第1,第2積分回路C1,C2を充電する電流のシミュレーション結果を図5Bに示す。すなわち、スイッチング回路2の出力信号eoutを振幅減衰し、反転させた信号を変換した電流を加算することで、電流Ic+Δiを基準にしてパルス成分が重畳された電流波形になっている。 FIG. 5B shows a simulation result of the current for charging the first and second integration circuits C1 and C2 by the voltage-current conversion circuit 13. That is, the output signal eout of the switching circuit 2 is attenuated in amplitude, and the current obtained by converting the inverted signal is added to obtain a current waveform in which a pulse component is superimposed with the current Ic + Δi as a reference.
以上のように、オーディオ信号eSが正の場合にはパルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が短く、ローレベルの期間が長くなるように作用し、オーディオ信号eSが負の場合にはパルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が長く、ローレベル期間が短くなるように作用するので、スイッチングアンプの出力信号の振幅値が小さくなる。従って、上記のように、振幅減衰回路18及び反転回路19をパルス幅変調回路1に設けることによって、負帰還として作用することが分かる。 As described above, when the audio signal eS is positive, the pulse width modulation signal PWMout acts so that the high level period is short and the low level period is long, and when the audio signal eS is negative, the pulse width. Since the high level period of the modulation signal PWMout is long and the low level period is short, the amplitude value of the output signal of the switching amplifier is small. Accordingly, as described above, it can be seen that by providing the amplitude attenuation circuit 18 and the inverting circuit 19 in the pulse width modulation circuit 1, it acts as a negative feedback.
以下、全体のタイムチャートを用いて、パルス幅変調回路1の動作を説明する。
[基本動作]
まず、図6〜図8を参照して、反転回路19からのPWM信号−enfbがないと仮定して、基本的な動作について説明する。 図6〜図8は、上記パルス幅変調回路1における各信号のタイミングチャートを示す図である。図6は、オーディオ信号eSが無信号の場合(Gm・eS=0)を示しており、図7は、オーディオ信号eSが正の値の場合を示しており、図8は、オーディオ信号eSが負の場合を示している。
Hereinafter, the operation of the pulse width modulation circuit 1 will be described using the entire time chart.
[basic action]
First, basic operations will be described with reference to FIGS. 6 to 8 on the assumption that there is no PWM signal −enfb from the inverting circuit 19. 6 to 8 are timing charts of signals in the pulse width modulation circuit 1. 6 shows a case where the audio signal eS is no signal (Gm · eS = 0), FIG. 7 shows a case where the audio signal eS is a positive value, and FIG. 8 shows that the audio signal eS is The negative case is shown.
図6における第1期間T1では、デッドタイム生成回路12からの第1切換信号φ1がハイレベルであるので(図6(b)参照)、これによって第1スイッチSW1がオン動作する。そのため、第1積分回路C1は、電圧電流変換回路13による電流(Ic+Δi)によって、マイナス方向に充電される(図6(h)参照)。 In the first period T1 in FIG. 6, since the first switching signal φ1 from the dead time generation circuit 12 is at a high level (see FIG. 6B), the first switch SW1 is turned on. Therefore, the first integration circuit C1 is charged in the minus direction by the current (Ic + Δi) from the voltage-current conversion circuit 13 (see FIG. 6 (h)).
第1切換信号φ1がハイレベルからローレベルに反転されると、第2期間T2に移行し、立下りエッジ検出回路42では、第1切換信号φ1の反転時の立下りを検出し、第1RSフリップフロップ回路43に第1セット信号set1として出力する(図6(d)参照)。 When the first switching signal φ1 is inverted from the high level to the low level, the process proceeds to the second period T2, and the falling edge detection circuit 42 detects the falling edge when the first switching signal φ1 is inverted, and the first RS The first set signal set1 is output to the flip-flop circuit 43 (see FIG. 6D).
第1RSフリップフロップ回路43では、第1セット信号set1として瞬間的にローレベルに変化する信号が入力されると、第2NAND回路NA2は、その出力をローレベルからハイレベルに反転させる。第2NAND回路NA2の出力は、制御信号φ3として第3スイッチSW3に入力されるので(図6(f)参照)、第3スイッチSW3はオン動作する。これにより、第1積分回路C1は、放電用バイアス電流源14によって一定の放電量でプラス方向に放電される(図6(h)参照)。 In the first RS flip-flop circuit 43, when a signal that instantaneously changes to low level is input as the first set signal set1, the second NAND circuit NA2 inverts its output from low level to high level. Since the output of the second NAND circuit NA2 is input to the third switch SW3 as the control signal φ3 (see FIG. 6F), the third switch SW3 is turned on. As a result, the first integrating circuit C1 is discharged in the plus direction with a constant discharge amount by the discharging bias current source 14 (see FIG. 6H).
また、第1RSフリップフロップ回路43では、第1セット信号set1として瞬間的にローレベルに変化する信号が入力されると、第1NAND回路NA1は、その出力をハイレベルからローレベルに反転させる。第1NAND回路NA1の出力は、出力信号rsout1として第5NAND回路NA5に入力される(図6(l)参照)。 In the first RS flip-flop circuit 43, when a signal that instantaneously changes to the low level is input as the first set signal set1, the first NAND circuit NA1 inverts the output from the high level to the low level. The output of the first NAND circuit NA1 is input to the fifth NAND circuit NA5 as the output signal rsout1 (see FIG. 6L).
第1比較回路23では、第1積分回路C1の端子電圧が正(+)側入力端子に入力される基準電圧Vrefに達するまでプラス方向に放電され、端子電圧が基準電圧Vrefに達すると、第1比較回路23は、その出力をハイレベルからローレベルに変化させる(図6(j)参照)。第1比較回路23の出力は、第1リセット信号res1として第1RSフリップフロップ回路43に入力される。 In the first comparison circuit 23, the terminal voltage of the first integration circuit C1 is discharged in the positive direction until it reaches the reference voltage Vref input to the positive (+) side input terminal, and when the terminal voltage reaches the reference voltage Vref, The 1 comparison circuit 23 changes its output from the high level to the low level (see FIG. 6J). The output of the first comparison circuit 23 is input to the first RS flip-flop circuit 43 as the first reset signal res1.
第1RSフリップフロップ回路43では、第1リセット信号res1がハイレベルからローレベルになると、出力信号rsout1は、逆にローレベルからハイレベルになり、第5NAND回路NA5に入力される(図6(l)参照)。第5NAND回路NA5では、他方の入力端子(rsout2)がハイレベルのため、出力信号rsout1を反転させてパルス幅変調信号PWMoutとしてスイッチング回路2に出力する(図6(n)参照)。また、第1リセット信号res1がハイレベルからローレベルになると、制御信号φ3もハイレベルからローレベルになる。その結果、第3スイッチSW3がオフ動作し、第1積分回路C1の放電が止まる。第3期間T3の開始まで第1積分回路C1はVref相当の電圧を保持する。 In the first RS flip-flop circuit 43, when the first reset signal res1 changes from high level to low level, the output signal rsout1 changes from low level to high level and is input to the fifth NAND circuit NA5 (FIG. 6 (l )reference). In the fifth NAND circuit NA5, since the other input terminal (rsout2) is at the high level, the output signal rsout1 is inverted and output to the switching circuit 2 as the pulse width modulation signal PWMout (see FIG. 6 (n)). Further, when the first reset signal res1 changes from the high level to the low level, the control signal φ3 also changes from the high level to the low level. As a result, the third switch SW3 is turned off, and the discharge of the first integrating circuit C1 is stopped. The first integration circuit C1 holds a voltage equivalent to Vref until the start of the third period T3.
一方、第2期間T2においては、デッドタイム生成回路12からの第2切換信号φ2がハイレベルであるので(図6(c)参照)、これによって第2スイッチSW2がオン動作する。そのため、第2積分回路C2は、電圧電流変換回路13による電流(Ic+Δi)によって、マイナス方向に充電される(図6(i)参照)。 On the other hand, in the second period T2, since the second switching signal φ2 from the dead time generation circuit 12 is at a high level (see FIG. 6C), the second switch SW2 is turned on. Therefore, the second integration circuit C2 is charged in the minus direction by the current (Ic + Δi) from the voltage-current conversion circuit 13 (see FIG. 6 (i)).
第2切換信号φ2がハイレベルからローレベルに反転されると、第3期間T3に移行し、立下りエッジ検出回路42では、第2切換信号φ2の反転時の立下りを検出し、第2RSフリップフロップ回路44に第2セット信号set2として出力する(図6(e)参照)。 When the second switching signal φ2 is inverted from the high level to the low level, the process proceeds to the third period T3, and the falling edge detection circuit 42 detects the falling edge when the second switching signal φ2 is inverted, and the second RS The second set signal set2 is output to the flip-flop circuit 44 (see FIG. 6E).
第2RSフリップフロップ回路44では、第2セット信号set2として瞬間的にローレベルに変化する信号が入力されると、第4NAND回路NA4は、その出力をローレベルからハイレベルに反転させる。第4NAND回路NA4の出力は、制御信号φ4として第4スイッチSW4に入力されるので(図6(g)参照)、第4スイッチSW4はオン動作する。これにより、第2積分回路C2は、放電用バイアス電流源14によって一定の放電量でプラス方向に放電される(図6(i)参照)。 In the second RS flip-flop circuit 44, when a signal that instantaneously changes to the low level is input as the second set signal set2, the fourth NAND circuit NA4 inverts the output from the low level to the high level. Since the output of the fourth NAND circuit NA4 is input to the fourth switch SW4 as the control signal φ4 (see FIG. 6G), the fourth switch SW4 is turned on. As a result, the second integrating circuit C2 is discharged in the plus direction with a constant discharge amount by the discharging bias current source 14 (see FIG. 6 (i)).
また、第2RSフリップフロップ回路44では、第2セット信号set2として瞬間的にローレベルに変化する信号が入力されると、第3NAND回路NA3は、その出力をハイレベルからローレベルに反転させる。第3NAND回路NA3の出力は、出力信号rsout2として第5NAND回路NA5に入力される(図6(m)参照)。 In the second RS flip-flop circuit 44, when a signal that instantaneously changes to the low level is input as the second set signal set2, the third NAND circuit NA3 inverts the output from the high level to the low level. The output of the third NAND circuit NA3 is input to the fifth NAND circuit NA5 as the output signal rsout2 (see FIG. 6 (m)).
第2比較回路24では、第2積分回路C2の端子電圧が正(+)側入力端子に入力される基準電圧Vrefに達するまでプラス方向に放電され、端子電圧が基準電圧Vrefに達すると、出力をハイレベルからローレベルに変化させる。第2比較回路24の出力は、第2リセット信号res2として第2RSフリップフロップ回路44に入力される(図6(k)参照)。 In the second comparison circuit 24, the terminal voltage of the second integration circuit C2 is discharged in the positive direction until reaching the reference voltage Vref input to the positive (+) side input terminal, and when the terminal voltage reaches the reference voltage Vref, the output is performed. Is changed from high level to low level. The output of the second comparison circuit 24 is input to the second RS flip-flop circuit 44 as the second reset signal res2 (see FIG. 6 (k)).
第2RSフリップフロップ回路44では、第2リセット信号res2がハイレベルからローレベルになると、出力信号rsout2は、逆にローレベルからハイレベルになり、第5NAND回路NA5に入力される(図6(m)参照)。第5NAND回路NA5では、他方の入力端子(rsout1)がハイレベルのため、出力信号rsout2を反転させてパルス幅変調信号PWMoutとしてスイッチング回路2に出力する(図6(n)参照)。また、第2リセット信号res2がハイレベルからローレベルになると、制御信号φ4もハイレベルからローレベルになる。その結果、第4スイッチSW4がオフ動作し、第2積分回路C2の放電が止まる。第4期間T4の開始まで第2積分回路C2はVref相当の電圧を保持する。 In the second RS flip-flop circuit 44, when the second reset signal res2 changes from the high level to the low level, the output signal rsout2 changes from the low level to the high level and is input to the fifth NAND circuit NA5 (FIG. 6 (m )reference). In the fifth NAND circuit NA5, since the other input terminal (rsout1) is at the high level, the output signal rsout2 is inverted and output to the switching circuit 2 as the pulse width modulation signal PWMout (see FIG. 6 (n)). When the second reset signal res2 changes from the high level to the low level, the control signal φ4 also changes from the high level to the low level. As a result, the fourth switch SW4 is turned off, and the discharge of the second integration circuit C2 is stopped. The second integration circuit C2 holds a voltage equivalent to Vref until the start of the fourth period T4.
図7に示すように、オーディオ信号eSが正の場合には、電流(Ic+Δi)の大きさが大となり、第1又は第2積分回路C1,C2の一端における電圧波形の傾きもオーディオ信号eSが無信号の場合に比べて大となる。そのため、第1又は第2切換信号φ1,φ2のレベルがハイレベルからローレベルに反転する時点での第1又は第2積分回路C1,C2の端子電圧は、オーディオ信号eSが無信号の場合に比べて、より低くなり、これらがプラス方向に放電されるとき、オーディオ信号eSが無信号の場合に比べて、放電が開始されてから基準電圧Vrefに達する時間tが長くなる。したがって、図7(n)に示すように、図6に示したオーディオ信号eSが無信号の場合に比べ、ハイレベルの時間が長いパルス幅変調信号PWMoutが出力される。このように、オーディオ信号eSの振幅に応じたパルス幅変調信号PWMoutが出力されることになる。 As shown in FIG. 7, when the audio signal eS is positive, the magnitude of the current (Ic + Δi) is large, and the slope of the voltage waveform at one end of the first or second integrating circuit C1, C2 is also the audio signal eS. Larger than in the case of no signal. Therefore, the terminal voltage of the first or second integration circuit C1, C2 at the time when the level of the first or second switching signal φ1, φ2 is inverted from the high level to the low level is the same as when the audio signal eS is no signal. In comparison, when these are discharged in the plus direction, the time t until the reference voltage Vref is reached after the discharge is started is longer than when the audio signal eS is no signal. Therefore, as shown in FIG. 7 (n), the pulse width modulation signal PWMout having a long high level time is output compared to the case where the audio signal eS shown in FIG. 6 is no signal. Thus, the pulse width modulation signal PWMout corresponding to the amplitude of the audio signal eS is output.
また、図8に示すように、オーディオ信号eSが負の場合には、電流(Ic+Δi)の大きさが小となり、第1又は第2積分回路C1,C2の一端における電圧波形の傾きも小となる。そのため、第1又は第2切換信号φ1,φ2のレベルがハイレベルからローレベルに反転する時点での第1又は第2積分回路C1,C2の端子電圧は、オーディオ信号eSが無信号の場合に比べて、より高くなり、これらがプラス方向に放電されるとき、オーディオ信号eSが無信号の場合に比べて、放電が開始されてから基準電圧Vrefに達する時間tが短くなる。したがって、図8(n)に示すように、図6に示したオーディオ信号eSが無信号の場合に比べ、ハイレベルの時間が短いパルス幅変調信号PWMoutが出力される。 As shown in FIG. 8, when the audio signal eS is negative, the current (Ic + Δi) is small, and the slope of the voltage waveform at one end of the first or second integrating circuit C1, C2 is small. Become. Therefore, the terminal voltage of the first or second integration circuit C1, C2 at the time when the level of the first or second switching signal φ1, φ2 is inverted from the high level to the low level is the same as when the audio signal eS is no signal. In comparison, when these are discharged in the positive direction, the time t until the reference voltage Vref is reached after the discharge is started is shorter than in the case where the audio signal eS is no signal. Therefore, as shown in FIG. 8 (n), the pulse width modulation signal PWMout having a short high level time is output compared to the case where the audio signal eS shown in FIG. 6 is no signal.
[負帰還動作]
振幅減衰回路18および反転回路19によって、スイッチング回路2の出力信号eoutが電圧電流変換回路13に負帰還される際の動作を、図9および図10を参照して説明する。図9はオーディオ信号eSが正の場合を示す図であり、図10はオーディオ信号eSが負の場合を示す図である。
[Negative feedback operation]
The operation when the output signal eout of the switching circuit 2 is negatively fed back to the voltage-current conversion circuit 13 by the amplitude attenuation circuit 18 and the inverting circuit 19 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a diagram showing a case where the audio signal eS is positive, and FIG. 10 is a diagram showing a case where the audio signal eS is negative.
図9を参照して、図7と同様のオーディオ信号eSが正の場合を説明する。第1積分回路C1が充電される期間T1であって、パルス幅変調信号PWMout(すなわち、スイッチング回路2の出力信号eout)がハイレベルの期間T1aにおいては、スイッチング回路2の出力信号eoutのハイレベル(例えば+50V)が振幅減衰回路18で振幅減衰され、反転回路19で反転され(例えば−5Vの電圧になり)、電圧電流変換回路13で電流に変換され、第1積分回路C1を充電する電流に加算されるので、充電電流の大きさが無帰還時に比べて小さくなる。その結果、図9(h)に示すように、第1積分回路C1の一端における電圧波形の傾きが無帰還時に比べて小さくなる。 With reference to FIG. 9, the case where the audio signal eS similar to FIG. 7 is positive will be described. During the period T1 during which the first integration circuit C1 is charged and the pulse width modulation signal PWMout (that is, the output signal eout of the switching circuit 2) is at the high level, the output signal eout of the switching circuit 2 is at the high level. (For example, + 50V) is attenuated by the amplitude attenuating circuit 18, inverted by the inverting circuit 19 (for example, becomes a voltage of -5V), converted into a current by the voltage / current converting circuit 13, and charged to charge the first integrating circuit C1. Therefore, the magnitude of the charging current is smaller than that when there is no feedback. As a result, as shown in FIG. 9 (h), the slope of the voltage waveform at one end of the first integrating circuit C1 becomes smaller than when there is no feedback.
第1積分回路C1が充電される期間T1であって、パルス幅変調信号PWMout(すなわち、スイッチング回路2の出力信号eout)がローレベルの期間T1bにおいては、スイッチング回路2の出力信号eoutのローレベル(例えば−50V)が振幅減衰回路18で振幅減衰され、反転回路19で反転され(例えば+5Vの電圧になり)、電圧電流変換回路13で電流に変換され、第1積分回路C1を充電する電流に加算されるので、充電する電流の大きさが無帰還時に比べて大きくなる。その結果、図9(h)に示すように、第1積分回路C1の一端における電圧波形の傾きが、無帰還時に比べて大きくなる。 During the period T1 during which the first integration circuit C1 is charged and the pulse width modulation signal PWMout (that is, the output signal eout of the switching circuit 2) is at the low level, the output signal eout of the switching circuit 2 is at the low level. (For example, −50V) is attenuated in amplitude by the amplitude attenuating circuit 18, inverted by the inverting circuit 19 (for example, becomes a voltage of + 5V), converted into a current by the voltage / current converting circuit 13, and charging the first integrating circuit C1. Therefore, the magnitude of the current to be charged is larger than that when there is no feedback. As a result, as shown in FIG. 9 (h), the slope of the voltage waveform at one end of the first integrating circuit C1 becomes larger than when there is no feedback.
オーディオ信号eSが正の場合には、図9(n)に示すように、スイッチング回路2の出力信号eoutのハイレベルの期間は、ローレベルの期間よりも長いので、第1切換信号φ1のレベルがハイレベルからローレベルに反転する時点での第1積分回路C1の端子電圧は、無帰還の場合に比べて高くなり、これらがプラス方向に放電されるとき、無帰還の場合に比べて、放電が開始されてから基準電圧Vrefに達する時間tが短くなる。なお、第2積分回路C2が充電される期間T2a、T2bについても、第1積分回路C1が充電される期間T1a、T1bと同様である。したがって、図9(n)に示すように、図7に示した無帰還の場合に比べ、ハイレベルの期間が短く、ローレベルの期間が長いパルス幅変調信号PWMoutが出力される。 When the audio signal eS is positive, as shown in FIG. 9 (n), the high level period of the output signal eout of the switching circuit 2 is longer than the low level period, so the level of the first switching signal φ1 The terminal voltage of the first integration circuit C1 at the time when is inverted from the high level to the low level is higher than that in the case of no feedback, and when these are discharged in the positive direction, compared to the case of no feedback, The time t until the reference voltage Vref is reached after the discharge is started is shortened. Note that the periods T2a and T2b in which the second integration circuit C2 is charged are the same as the periods T1a and T1b in which the first integration circuit C1 is charged. Therefore, as shown in FIG. 9 (n), compared to the non-feedback case shown in FIG. 7, the pulse width modulation signal PWMout having a short high level period and a long low level period is output.
次に、図10を参照して、図8と同様のオーディオ信号eSが負の場合を説明する。第1積分回路C1が充電される期間T1であって、パルス幅変調信号PWMout(すなわち、スイッチング回路2の出力信号eout)がハイレベルの期間T1aにおいては、スイッチング回路2の出力信号eoutのハイレベル(例えば+50V)が振幅減衰回路18で振幅減衰され、反転回路19で反転され(例えば−5Vの電圧になり)、電圧電流変換回路13で電流に変換され、第1積分回路C1を充電する電流に加算されるので、充電する電流の大きさが無帰還時に比べて小さくなる。その結果、図10(h)に示すように、第1積分回路C1の一端における電圧波形の傾きが無帰還時に比べて小さくなる。 Next, the case where the audio signal eS similar to that in FIG. 8 is negative will be described with reference to FIG. During the period T1 during which the first integration circuit C1 is charged and the pulse width modulation signal PWMout (that is, the output signal eout of the switching circuit 2) is at the high level, the output signal eout of the switching circuit 2 is at the high level. (For example, + 50V) is attenuated by the amplitude attenuating circuit 18, inverted by the inverting circuit 19 (for example, becomes a voltage of -5V), converted into a current by the voltage / current converting circuit 13, and charged to charge the first integrating circuit C1. Therefore, the magnitude of the current to be charged is smaller than that when there is no feedback. As a result, as shown in FIG. 10 (h), the slope of the voltage waveform at one end of the first integrating circuit C1 becomes smaller than when there is no feedback.
第1積分回路C1が充電される期間T1であって、パルス幅変調信号PWMoutがローレベル(すなわち、スイッチング回路2の出力信号eout)の期間T1bにおいては、スイッチング回路2の出力信号eoutのローレベル(例えば−50V)が振幅減衰回路18で振幅減衰され、反転回路19で反転され(例えば+5Vの電圧になり)、電圧電流変換回路13で電流に変換され、第1積分回路C1を充電する電流に加算されるので、充電する電流の大きさが無帰還時に比べて大きくなる。その結果、図10(h)に示すように、第1積分回路C1の一端における電圧波形の傾きが、無帰還時に比べて大きくなる。 During the period T1 during which the first integration circuit C1 is charged and the pulse width modulation signal PWMout is at the low level (that is, the output signal eout of the switching circuit 2), the output signal eout of the switching circuit 2 is at the low level. (For example, −50V) is attenuated in amplitude by the amplitude attenuating circuit 18, inverted by the inverting circuit 19 (for example, becomes a voltage of + 5V), converted into a current by the voltage / current converting circuit 13, and charging the first integrating circuit C1. Therefore, the magnitude of the current to be charged is larger than that when there is no feedback. As a result, as shown in FIG. 10 (h), the slope of the voltage waveform at one end of the first integrating circuit C1 becomes larger than when there is no feedback.
オーディオ信号eSが負の場合には、図10(n)に示すように、パルス幅変調信号PWMout(すなわち、スイッチング回路2の出力信号eout)のハイレベルの期間はローレベルの期間よりも短いので、第1切換信号φ1のレベルがハイレベルからローレベルに反転する時点での第1積分回路C1の端子電圧は、無帰還の場合に比べて低くなり、これらがプラス方向に放電されるとき、無帰還の場合に比べて、放電が開始されてから基準電圧Vrefに達する時間tが長くなる。なお、第2積分回路C2が充電される期間T2a、T2bについては、第1積分回路C1が充電される期間T1a、T1bと同様である。したがって、図10(n)に示すように、図8に示した無帰還の場合に比べ、ハイレベルの期間が長く、ローレベルの期間が短いパルス幅変調信号PWMoutが出力される。 When the audio signal eS is negative, the high level period of the pulse width modulation signal PWMout (that is, the output signal eout of the switching circuit 2) is shorter than the low level period as shown in FIG. When the level of the first switching signal φ1 is inverted from the high level to the low level, the terminal voltage of the first integrating circuit C1 is lower than that in the case of no feedback, and when these are discharged in the plus direction, Compared with the non-feedback case, the time t until the reference voltage Vref is reached after the discharge is started becomes longer. Note that the periods T2a and T2b in which the second integration circuit C2 is charged are the same as the periods T1a and T1b in which the first integration circuit C1 is charged. Therefore, as shown in FIG. 10 (n), compared to the non-feedback case shown in FIG. 8, the pulse width modulation signal PWMout having a long high level period and a short low level period is output.
以上のように、オーディオ信号eSが正の場合にはパルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が短く、ローレベルの期間が長くなり、オーディオ信号eSが負の場合にはパルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が長く、ローレベル期間が短くなるので、スイッチングアンプの出力信号の振幅値が小さくなり、負帰還として機能し、ノイズを除去することができる。 As described above, when the audio signal eS is positive, the high level period of the pulse width modulation signal PWMout is short and the low level period is long. When the audio signal eS is negative, the pulse width modulation signal PWMout is Since the high-level period is long and the low-level period is short, the amplitude value of the output signal of the switching amplifier is small, so that it functions as negative feedback and noise can be removed.
図11は、本発明の別の好ましい実施形態のパルス幅変調回路51を示す回路図である。パルス幅変調回路51は、信号出力回路16の構成が異なることと、立下りエッジ検出回路42を備えない点で図2のパルス幅変調回路1と相違し、その他は一致する。 FIG. 11 is a circuit diagram showing a pulse width modulation circuit 51 according to another preferred embodiment of the present invention. The pulse width modulation circuit 51 is different from the pulse width modulation circuit 1 of FIG. 2 in that the configuration of the signal output circuit 16 is different and the falling edge detection circuit 42 is not provided.
信号出力回路16は、第1〜第3NOR回路N1,N2,N3によって構成されている。第1NOR回路N1は、その一方の入力端子がデッドタイム生成回路12の第1切換信号φ1の出力端子に接続され、他方の入力端子が第1積分回路C1の一端に接続されている。一方、第2NOR回路N2は、その一方の入力端子がデッドタイム生成回路12の第2切換信号φ2の出力端子に接続され、他方の入力端子が第2積分回路C2の一端に接続されている。 The signal output circuit 16 includes first to third NOR circuits N1, N2, and N3. The first NOR circuit N1 has one input terminal connected to the output terminal of the first switching signal φ1 of the dead time generation circuit 12, and the other input terminal connected to one end of the first integration circuit C1. On the other hand, one input terminal of the second NOR circuit N2 is connected to the output terminal of the second switching signal φ2 of the dead time generation circuit 12, and the other input terminal is connected to one end of the second integration circuit C2.
第1NOR回路N1の出力端子は、第3NOR回路N3の一方の入力端子に接続されているとともに、第3スイッチSW3に接続されている。第2NOR回路N2の出力端子は、第3NOR回路N3の他方の入力端子に接続されているとともに、第4スイッチSW4に接続されている。第3NOR回路N3の出力端子は、パルス幅変調信号PWMoutとして後段のスイッチング回路2に接続される。 The output terminal of the first NOR circuit N1 is connected to one input terminal of the third NOR circuit N3 and to the third switch SW3. The output terminal of the second NOR circuit N2 is connected to the other input terminal of the third NOR circuit N3 and to the fourth switch SW4. The output terminal of the third NOR circuit N3 is connected to the subsequent switching circuit 2 as the pulse width modulation signal PWMout.
第1NOR回路N1は、第1切換信号φ1と、第1積分回路C1の端子電圧との否定論理和を演算することにより、すなわち、第1切換信号φ1がローレベルであってかつ第1積分回路C1の端子電圧が所定電圧Vth未満のとき、ハイレベルを出力する。第2NOR回路N2は、第2切換信号φ2と、第2積分回路C2の端子電圧との否定論理和を演算することにより、すなわち、第2切換信号φ2がローレベルであってかつ第2積分回路C2の端子電圧が所定電圧Vth未満のとき、ハイレベルを出力する。 The first NOR circuit N1 calculates the negative OR of the first switching signal φ1 and the terminal voltage of the first integrating circuit C1, that is, the first switching signal φ1 is at a low level and the first integrating circuit When the terminal voltage of C1 is less than the predetermined voltage Vth, a high level is output. The second NOR circuit N2 calculates the negative logical sum of the second switching signal φ2 and the terminal voltage of the second integrating circuit C2, that is, the second switching signal φ2 is at a low level and the second integrating circuit When the terminal voltage of C2 is less than the predetermined voltage Vth, a high level is output.
第3NOR回路N3は、第1及び第2NOR回路N1,N2の各出力の否定論理和を演算し、第1及び第2NOR回路N1,N2の各出力を一つのパルス幅変調信号PWMoutにしてスイッチング回路2に出力するものである。その他の構成及び動作は前の実施形態と同様であるので、説明を援用する。 The third NOR circuit N3 calculates a negative logical sum of the outputs of the first and second NOR circuits N1 and N2, and sets the outputs of the first and second NOR circuits N1 and N2 as one pulse width modulation signal PWMout. 2 is output. Since other configurations and operations are the same as those in the previous embodiment, the description is incorporated.
図12は、本発明の別の好ましい実施形態のパルス幅変調回路61を示す回路図である。パルス幅変調回路61は、第1及び第2比較回路23,24を備えない点、及び、第1及び第2積分回路C1,C2の充電及び放電の向きが逆である点で図2のパルス幅変調回路1と相違し、その他は一致する。すなわち、第1積分回路C1は、第1期間T1においてプラス方向に充電され、第2期間T2においてマイナス方向に放電された後、基準電圧Vrefに維持される。また、第2積分回路C2は、半周期ずれて第1積分回路C1と同様の充放電動作が行われる。また、第1及び第2比較回路による閾値電圧との比較は、第1及び第3NAND回路NA1,NA3によって行われる。 FIG. 12 is a circuit diagram showing a pulse width modulation circuit 61 according to another preferred embodiment of the present invention. The pulse width modulation circuit 61 does not include the first and second comparison circuits 23 and 24, and the pulse of FIG. 2 is different in that the charging and discharging directions of the first and second integration circuits C1 and C2 are reversed. Unlike the width modulation circuit 1, the other is the same. That is, the first integration circuit C1 is charged in the positive direction in the first period T1, discharged in the negative direction in the second period T2, and then maintained at the reference voltage Vref. Further, the second integration circuit C2 performs the same charging / discharging operation as the first integration circuit C1 with a half cycle shift. The comparison with the threshold voltage by the first and second comparison circuits is performed by the first and third NAND circuits NA1 and NA3.
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。また、図4〜図10に示した電圧波形において、オーディオ信号eSはその正負が逆であってもよい。例えば、図4の電圧波形では、符号S1の波形がオーディオ信号eSが負のときの波形であり、符号S2の波形がオーディオ信号eSが正のときの波形であってもよい。また、図2、図11のパルス幅変調回路において、充電及び放電の電流の向きを図12のように逆にしてもよい。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment. Also, in the voltage waveforms shown in FIGS. 4 to 10, the audio signal eS may be reversed in sign. For example, in the voltage waveform of FIG. 4, the waveform of the sign S1 may be a waveform when the audio signal eS is negative, and the waveform of the sign S2 may be a waveform when the audio signal eS is positive. Further, in the pulse width modulation circuits of FIGS. 2 and 11, the directions of the charging and discharging currents may be reversed as shown in FIG.
本発明はオーディオ用スイッチングアンプのパルス幅変調回路に好適に適用され得る。 The present invention can be suitably applied to a pulse width modulation circuit of an audio switching amplifier.
1 パルス幅変調回路
2 スイッチング回路
3 ローパスフィルタ回路
4 第1電源
5 第2電源
11 クロック生成回路
12 デッドタイム生成回路
13 電圧電流変換回路
14 放電用バイアス電流源
15 電流バイパス回路
16 信号出力回路
18 振幅減衰回路
19 反転回路
23 第1比較回路
24 第2比較回路
42 立下りエッジ検出回路
43 第1RSフリップフロップ回路
44 第2RSフリップフロップ回路
AU オーディオ発生源
C1 第1積分回路
C2 第2積分回路
eS オーディオ信号
Ic 充電バイアス電流
Id 放電バイアス電流
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
SW3 第3スイッチ
SW4 第4スイッチ
T1 第1期間
T2 第2期間
T3 第3期間
T4 第3期間
Vref 基準電圧
Vth 閾値電圧
φ1 第1切換信号
φ2 第2切換信号
φ3 制御信号
φ4 制御信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pulse width modulation circuit 2 Switching circuit 3 Low pass filter circuit 4 1st power supply 5 2nd power supply 11 Clock generation circuit 12 Dead time generation circuit 13 Voltage current conversion circuit 14 Bias current source 15 Current bypass circuit 16 Signal output circuit 18 Amplitude Attenuation circuit 19 Inversion circuit 23 First comparison circuit 24 Second comparison circuit 42 Falling edge detection circuit 43 First RS flip-flop circuit 44 Second RS flip-flop circuit AU Audio generation source C1 First integration circuit C2 Second integration circuit eS Audio signal Ic charge bias current Id discharge bias current SW1 first switch SW2 second switch SW3 third switch SW4 fourth switch T1 first period T2 second period T3 third period T4 third period Vref reference voltage Vth threshold voltage φ1 first switching Signal φ2 Second switching signal 3 control signal φ4 control signal
Claims (2)
前記パルス幅変調回路から出力される変調信号に基づいて、電圧源から供給される所定の電源電圧をスイッチングするスイッチング回路とを備え、
前記パルス幅変調回路が、
入力信号と後記反転回路からの信号とに基づく電流に基づいて所定のクロック信号の半周期である第1期間において第1積分回路における電圧を変化させ、一定のバイアス電流に基づいて前記第1期間とは半周期ずれた前記第1期間に続く第2期間において前記第1積分回路における電圧を前記第1期間における増減方向と逆向きに変化させるとともに、前記入力信号と後記反転回路からの信号とに基づく電流に基づいて前記第1積分回路とは異なる第2積分回路における電圧を変化させ、前記バイアス電流に基づいて前記第2期間とは半周期ずれた前記第2期間に続く第3期間において前記第2積分回路における電圧を前記第2期間における増減方向と逆向きに変化させる電圧制御回路と、
前記第2期間が開始されてから前記第1積分回路における電圧が所定の基準電圧に到達するまでの時間を検出する第1検出回路と、
前記第3期間が開始されてから前記第2積分回路における電圧が所定の基準電圧に到達するまでの時間を検出する第2検出回路と、
前記第1検出回路及び第2検出回路から前記クロック信号の半周期ごとに交互に繰り返し出力される時間に基づいて、当該時間のパルス幅を有するパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、
前記スイッチング回路からのパルス信号の振幅を減衰させる振幅減衰回路と、
該振幅減衰回路によって振幅が減衰されたパルス信号を反転させる反転回路とを備える、スイッチングアンプ。 A pulse width modulation circuit;
A switching circuit for switching a predetermined power supply voltage supplied from a voltage source based on a modulation signal output from the pulse width modulation circuit;
The pulse width modulation circuit comprises:
Based on a current based on an input signal and a signal from an inverting circuit described later, a voltage in the first integration circuit is changed in a first period which is a half cycle of a predetermined clock signal, and the first period is determined based on a constant bias current. In the second period following the first period shifted by a half cycle, the voltage in the first integration circuit is changed in the opposite direction to the increase / decrease direction in the first period, and the input signal and the signal from the inversion circuit described later are In the third period following the second period shifted by a half cycle from the second period based on the bias current, the voltage in the second integration circuit different from the first integration circuit is changed based on the current based on A voltage control circuit for changing the voltage in the second integration circuit in the direction opposite to the increase / decrease direction in the second period;
A first detection circuit for detecting a time from when the second period starts until the voltage in the first integration circuit reaches a predetermined reference voltage;
A second detection circuit that detects a time from when the third period starts until the voltage in the second integration circuit reaches a predetermined reference voltage;
A pulse signal generation circuit that generates a pulse signal having a pulse width of the time based on a time alternately output from the first detection circuit and the second detection circuit every half cycle of the clock signal;
An amplitude attenuation circuit for attenuating the amplitude of the pulse signal from the switching circuit;
A switching amplifier comprising: an inverting circuit that inverts a pulse signal whose amplitude is attenuated by the amplitude attenuating circuit.
前記入力信号に基づく電圧を電流に変換し、かつ、前記反転回路からの信号に基づく電圧を電流に変換し、これらの電流を加算する電圧電流変換回路を含み、
前記電圧電流変換回路によって変換された電流に基づいて前記第1期間において前記第1積分回路を充電させるとともに、前記電圧電流変換回路によって変換された電流に基づいて前記第2期間において前記第2積分回路を充電させる、請求項1に記載のスイッチングアンプ。 The voltage control circuit includes:
A voltage-current conversion circuit that converts a voltage based on the input signal into a current, converts a voltage based on the signal from the inverting circuit into a current, and adds these currents;
The first integration circuit is charged in the first period based on the current converted by the voltage-current conversion circuit, and the second integration is performed in the second period based on the current converted by the voltage-current conversion circuit. The switching amplifier according to claim 1, wherein the circuit is charged.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007309562A JP4947307B2 (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Switching amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007309562A JP4947307B2 (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Switching amplifier |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009135718A true JP2009135718A (en) | 2009-06-18 |
JP4947307B2 JP4947307B2 (en) | 2012-06-06 |
Family
ID=40867181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007309562A Expired - Fee Related JP4947307B2 (en) | 2007-11-30 | 2007-11-30 | Switching amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4947307B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5482885B1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-05-07 | オンキヨー株式会社 | Pulse width modulation circuit and switching amplifier |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05275992A (en) * | 1992-02-27 | 1993-10-22 | Nec Corp | Phase difference measuring circuit system |
JPH0710043B2 (en) * | 1985-07-02 | 1995-02-01 | パイオニア株式会社 | PWM drive circuit |
JP2001339256A (en) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Hitachi Ltd | Switching type alternating-current signal amplifier |
JP2003101357A (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-04 | Yamaha Corp | D-class amplifier |
JP2003204229A (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-18 | Sharp Corp | Digital switching amplifier |
JP2004120212A (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Onkyo Corp | Pulse width modulation circuit |
JP2004320097A (en) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Onkyo Corp | Pulse width modulation circuit |
JP2005322958A (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Nec Electronics Corp | Class d amplifier |
JP2006197247A (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | Pulse width modulation circuit |
JP2007088999A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Onkyo Corp | Switching amplifier |
-
2007
- 2007-11-30 JP JP2007309562A patent/JP4947307B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0710043B2 (en) * | 1985-07-02 | 1995-02-01 | パイオニア株式会社 | PWM drive circuit |
JPH05275992A (en) * | 1992-02-27 | 1993-10-22 | Nec Corp | Phase difference measuring circuit system |
JP2001339256A (en) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Hitachi Ltd | Switching type alternating-current signal amplifier |
JP2003101357A (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-04 | Yamaha Corp | D-class amplifier |
JP2003204229A (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-18 | Sharp Corp | Digital switching amplifier |
JP2004120212A (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Onkyo Corp | Pulse width modulation circuit |
JP2004320097A (en) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Onkyo Corp | Pulse width modulation circuit |
JP2005322958A (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-17 | Nec Electronics Corp | Class d amplifier |
JP2006197247A (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | Pulse width modulation circuit |
JP2007088999A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Onkyo Corp | Switching amplifier |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5482885B1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-05-07 | オンキヨー株式会社 | Pulse width modulation circuit and switching amplifier |
US8970269B2 (en) | 2012-12-28 | 2015-03-03 | Onkyo Corporation | Pulse width modulator and switching amplifier |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4947307B2 (en) | 2012-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004007324A (en) | Triangular wave generating circuit in class d amplifier | |
JP2007013916A (en) | Signal generator | |
JP4785801B2 (en) | Class D amplifier | |
JP4100455B1 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same | |
US8570083B2 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same | |
JP2007124625A (en) | Class-d amplifier | |
JP2005064661A (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier equipped with same | |
JP4811148B2 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same | |
JP4947307B2 (en) | Switching amplifier | |
JP4407743B2 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same | |
US20060284672A1 (en) | Control circuit and method for a switching amplifier | |
JP4752829B2 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same | |
JP4582053B2 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same | |
JP2013157847A (en) | Triangular wave generation circuit and class d amplifier | |
JP2005057519A (en) | Pulse-width modulation circuit and switching amplifier with same circuit | |
JP5713543B2 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same | |
JP2012217118A (en) | Pulse-width modulation circuit and switching amplifier | |
JP5499431B2 (en) | Triangular wave generation circuit | |
JP5978988B2 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier | |
JP4582351B2 (en) | Pulse width modulation circuit | |
JP5482885B1 (en) | Pulse width modulation circuit and switching amplifier | |
JP7170606B2 (en) | DC-DC converter | |
JP2006093764A (en) | Digital power amplifier | |
JP2010273326A (en) | Pulse width modulation circuit, and switching amplifier using the same | |
JP2009065612A (en) | Pulse width modulation circuit, and switching amplifier using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20101227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110506 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120208 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120221 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150316 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4947307 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |