JP2009213131A - Pulse width modulation circuit and switching amplifier employing the same - Google Patents

Pulse width modulation circuit and switching amplifier employing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To output a pulse width modulation signal accurately corresponding to an input signal even when current values of a DC bias current and a discharging current are varied by a temperature coefficient. <P>SOLUTION: A current generation circuit 14 includes: a voltage source 31 which supplies a voltage Vs2; a voltage/current conversion circuit 33 which generates a discharging current Id based on the voltage Vs2 supplied from the voltage source 31; a diode 32 which supplies a voltage Vm; and a voltage/current conversion circuit (voltage/current conversion circuits 34, 35, a current/voltage conversion circuit 36 and an operational amplifier 37 as an addition means) that generates a charging current Ij=Ic+Δi based on the voltage Vs2 supplied from the voltage source 31, the voltage Vm supplied from the diode 32, and a voltage of an audio signal eS. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本願発明は、例えばオーディオ信号を周期が一定でデューティ比がそのオーディオ信号の振幅に応じて変化するパルス幅変調信号に変換して出力するパルス幅変調回路及びそれを用いたスイッチングアンプ(例えばオーディオアンプ)に関するものである。   The present invention relates to a pulse width modulation circuit that converts an audio signal into a pulse width modulation signal having a constant period and a duty ratio that changes in accordance with the amplitude of the audio signal, and a switching amplifier (for example, an audio amplifier) using the same. ).

従来、オーディオ信号などの交流電圧信号からその振幅に応じてデューティ比が変化するパルス幅変調信号に変換するパルス幅変調回路が提案されている。例えば、下記特許文献1には、単安定マルチバイブレータを用いたパルス幅変調回路が提案されている。また、出願人は、単安定マルチバイブレータを用いないタイプのパルス幅変調回路を提案している(例えば、下記特許文献2、先行出願(特願2007−312386))。   2. Description of the Related Art Conventionally, a pulse width modulation circuit that converts an AC voltage signal such as an audio signal into a pulse width modulation signal whose duty ratio changes according to its amplitude has been proposed. For example, Patent Document 1 below proposes a pulse width modulation circuit using a monostable multivibrator. In addition, the applicant has proposed a pulse width modulation circuit that does not use a monostable multivibrator (for example, the following Patent Document 2, a prior application (Japanese Patent Application No. 2007-31386)).

図12は、出願人が提案しているパルス幅変調回路の概略構成を示す回路図である。また、図13,図14は、図12に示すパルス幅変調回路の各信号の電圧波形を示すタイミングチャートである。なお、図13,図14は、主として第1コンデンサC11の充放電動作における波形を示している。   FIG. 12 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a pulse width modulation circuit proposed by the applicant. 13 and 14 are timing charts showing voltage waveforms of signals in the pulse width modulation circuit shown in FIG. 13 and 14 mainly show waveforms in the charge / discharge operation of the first capacitor C11.

図12に示すパルス幅変調回路51は、基準クロック生成回路54と、デッドタイム生成回路55と、立下りエッジ検出回路56と、充電電流生成回路57と、放電電流生成回路58と、電流バイパス回路59と、第1〜第4スイッチSW11〜SW14と、第1,第2コンデンサC11,C12と、第1,第2RSフリップフロップ回路60,61と、NAND回路からなる信号出力回路62とによって構成されている。   The pulse width modulation circuit 51 shown in FIG. 12 includes a reference clock generation circuit 54, a dead time generation circuit 55, a falling edge detection circuit 56, a charge current generation circuit 57, a discharge current generation circuit 58, and a current bypass circuit. 59, first to fourth switches SW11 to SW14, first and second capacitors C11 and C12, first and second RS flip-flop circuits 60 and 61, and a signal output circuit 62 including a NAND circuit. ing.

図12に示すパルス幅変調回路51では、充電電流生成回路57によってオーディオ信号eSから第1,第2コンデンサC11,C12を充電するための電流信号Ij(以下、「充電電流Ij」という。)が生成され、放電電流生成回路58によって第1,第2コンデンサC11,C12を放電するための電流Id(以下、「放電電流Id」という。)が生成され、基準クロック生成回路54によって基準クロックMCLKが生成される。   In the pulse width modulation circuit 51 shown in FIG. 12, a current signal Ij (hereinafter referred to as “charging current Ij”) for charging the first and second capacitors C11 and C12 from the audio signal eS by the charging current generation circuit 57. The discharge current generation circuit 58 generates a current Id (hereinafter referred to as “discharge current Id”) for discharging the first and second capacitors C11 and C12, and the reference clock generation circuit 54 generates the reference clock MCLK. Generated.

充電電流IjはIj=Ic±Δiで表される。−Vccと抵抗素子R11,R12とよってオペアンプ63の出力端のバイアス電圧が決定され、直流バイアス電流Ic(>0)は、当該バイアス電圧と、抵抗素子R14、トランジスタQ11及び電圧源64とによって決定される。また、±Δiはオーディオ信号eS(交流電圧信号)を電圧−電流変換した電流分である。   The charging current Ij is expressed by Ij = Ic ± Δi. The bias voltage at the output terminal of the operational amplifier 63 is determined by −Vcc and the resistance elements R11 and R12, and the DC bias current Ic (> 0) is determined by the bias voltage, the resistance element R14, the transistor Q11, and the voltage source 64. Is done. Further, ± Δi is a current component obtained by voltage-current conversion of the audio signal eS (AC voltage signal).

デッドタイム生成回路55によって基準クロックMCLKに基づき、第1コンデンサC11の充電動作を制御する第1切換信号φ1と第2コンデンサC12の充電動作を制御する第2切換信号φ2とが生成される(図13(b),(c)参照)。第1RSフリップフロップ回路60によって第1コンデンサC11の放電動作を制御する第3切換信号φ3が生成され(図13(f)参照)、第2RSフリップフロップ回路61によって第2コンデンサC12の放電動作を制御する第4切換信号φ4が生成される。   Based on the reference clock MCLK, the dead time generating circuit 55 generates a first switching signal φ1 for controlling the charging operation of the first capacitor C11 and a second switching signal φ2 for controlling the charging operation of the second capacitor C12 (FIG. 13 (b), (c)). The first RS flip-flop circuit 60 generates a third switching signal φ3 that controls the discharge operation of the first capacitor C11 (see FIG. 13F), and the second RS flip-flop circuit 61 controls the discharge operation of the second capacitor C12. A fourth switching signal φ4 is generated.

第1コンデンサC11は、第1スイッチSW11によって第1切換信号φ1のオン期間(ハイレベルの期間)にだけ充電電流生成回路57からの充電電流Ij(=Ic±Δi)が供給されることにより充電される。この充電により、第1コンデンサC11は第1切換信号φ1のハイレベル期間に電圧Vthからオーディオ信号eSの振幅Eに応じた電圧まで上昇する(図13(b),及び(e)の実線L1参照)。   The first capacitor C11 is charged by supplying the charging current Ij (= Ic ± Δi) from the charging current generation circuit 57 only during the ON period (high level period) of the first switching signal φ1 by the first switch SW11. Is done. Due to this charging, the first capacitor C11 rises from the voltage Vth to a voltage corresponding to the amplitude E of the audio signal eS during the high level period of the first switching signal φ1 (see the solid line L1 in FIGS. 13B and 13E). ).

第1切換信号φ1のオフ期間(ローレベルの期間)では、立下りエッジ検出回路56による第1切換信号φ1の立下り(ローレベル反転)を検出した第1セット信号set1(一瞬ローレベルに下がる信号)が第1RSフリップフロップ回路60のセット端子に入力されると、第1RSフリップフロップ回路60の一方の出力端子から出力される第3切換信号φ3がハイレベルに反転し、第3スイッチSW13によって放電電流生成回路58からの放電電流Idが第1コンデンサC11に供給され、これにより第1コンデンサC11の放電が開始される(図13(d),(e)の実線L1,(f)参照)。   In the off period (low level period) of the first switching signal φ1, the first set signal set1 (falling to the low level for a moment) is detected when the falling edge detection circuit 56 detects the falling (low level inversion) of the first switching signal φ1. Signal) is input to the set terminal of the first RS flip-flop circuit 60, the third switching signal φ3 output from one output terminal of the first RS flip-flop circuit 60 is inverted to a high level, and the third switch SW13 The discharge current Id from the discharge current generation circuit 58 is supplied to the first capacitor C11, thereby starting the discharge of the first capacitor C11 (see the solid lines L1 and (f) in FIGS. 13D and 13E). .

放電開始後に第1コンデンサC11の電圧が充電終了電圧から閾値電圧Vth(第1RSフリップフロップ回路60におけるハイレベルとローレベルを分ける閾値電圧)に低下すると、その電圧が第1リセット信号res1として第1RSフリップフロップ回路60に入力され、第3切換信号φ3がローレベルに反転し、第3スイッチSW13によって放電電流生成回路58が電気的に切り離される。   When the voltage of the first capacitor C11 decreases from the charge end voltage to the threshold voltage Vth (threshold voltage that divides the high level and the low level in the first RS flip-flop circuit 60) after the discharge starts, the voltage becomes the first reset signal res1 as the first RS. Input to the flip-flop circuit 60, the third switching signal φ3 is inverted to a low level, and the discharge current generating circuit 58 is electrically disconnected by the third switch SW13.

第1RSフリップフロップ回路60の他方の出力端子から出力される出力rsout1は、第1セット信号set1が入力されると、ローレベルに反転し、その後、第1リセット信号res1が入力されると、ハイレベルに反転する。すなわち、第1RSフリップフロップ回路60の他方の出力端子からは、放電期間毎に第1コンデンサC11の放電時間(充電終了電圧から閾値電圧Vthに低下するまでの時間)と同一のパルス幅を有するパルス信号からなる出力rsout1が出力される(図13(g)参照)。   The output rsout1 output from the other output terminal of the first RS flip-flop circuit 60 is inverted to a low level when the first set signal set1 is input, and then high when the first reset signal res1 is input. Invert to level. That is, from the other output terminal of the first RS flip-flop circuit 60, a pulse having the same pulse width as the discharge time of the first capacitor C11 (the time from when the charge end voltage is lowered to the threshold voltage Vth) for each discharge period. An output rsout1 composed of a signal is output (see FIG. 13G).

第2コンデンサC12についても第1コンデンサC11と同様の充放電制御が行われ、第2RSフリップフロップ回路61の他方の出力端子から、放電期間毎に第2コンデンサC12の放電時間(充電終了電圧から閾値電圧Vthに低下するまでの時間)と同一のパルス幅を有するパルス信号からなる出力rsout2が出力される。   The second capacitor C12 is charged and discharged in the same manner as the first capacitor C11, and the second capacitor C12 is discharged from the other output terminal of the second RS flip-flop circuit 61 every discharge period (from the charging end voltage to the threshold value). An output rsout2 composed of a pulse signal having the same pulse width as the time until the voltage Vth is lowered is output.

第2コンデンサC12の充放電動作は第2切換信号φ2に基づいて制御されるので、その充放電期間は第1コンデンサC11の充放電期間に対して基準クロックMCLKの半周期分だけずれている。従って、出力rsout1のパルス信号と出力rsout2のパルス信号は基準クロックMCLKの半周期毎に交互に生成される。   Since the charging / discharging operation of the second capacitor C12 is controlled based on the second switching signal φ2, the charging / discharging period is shifted from the charging / discharging period of the first capacitor C11 by a half cycle of the reference clock MCLK. Therefore, the pulse signal of the output rsout1 and the pulse signal of the output rsout2 are alternately generated every half cycle of the reference clock MCLK.

そして、信号出力回路62から出力rsout1と出力rsout2を合成したパルス幅変調信号PWMoutが出力される(図13(h)参照)。   Then, a pulse width modulation signal PWMout obtained by synthesizing the output rsout1 and the output rsout2 is output from the signal output circuit 62 (see FIG. 13 (h)).

なお、図13(e)に示す実線L1は、第1コンデンサC11の充放電波形であってオーディオ信号eSが無信号(Δi=0)の場合の波形を示している。オーディオ信号eSが無信号(Δi=0)の場合は、第1コンデンサC11は直流バイアス電流Icによって充電されるが、この直流バイアス電流Icは、充電終了電圧が第1RSフリップフロップ回路60の電源電圧Vccと閾値電圧Vthの中点の電位Vm(≒(Vcc−Vth)/2)になるように設定されている。   A solid line L1 shown in FIG. 13 (e) shows the waveform when the audio signal eS is a no-signal (Δi = 0), which is the charge / discharge waveform of the first capacitor C11. When the audio signal eS is no signal (Δi = 0), the first capacitor C11 is charged with the DC bias current Ic. The DC bias current Ic is charged with the power supply voltage of the first RS flip-flop circuit 60. It is set to be a potential Vm (≈ (Vcc−Vth) / 2) at the midpoint between Vcc and the threshold voltage Vth.

オーディオ信号eSの振幅Eが正の場合(Ij=Ic+Δiの場合)には、その振幅Eの大きさに応じて実線L1よりも充電波形の傾きが急になる。一方、オーディオ信号eSの振幅Eが負の場合(Ij=Ic−Δiの場合)には、その振幅Eの大きさに応じて実線L1よりも充電波形の傾きが緩やかになる。従って、オーディオ信号に応じて、ハイレベルの期間が変化するパルス幅変調信号が出力される。   When the amplitude E of the audio signal eS is positive (in the case of Ij = Ic + Δi), the slope of the charging waveform becomes steeper than the solid line L1 according to the magnitude of the amplitude E. On the other hand, when the amplitude E of the audio signal eS is negative (Ij = Ic−Δi), the charging waveform has a gentler slope than the solid line L1 depending on the magnitude of the amplitude E. Therefore, a pulse width modulation signal whose high level period changes according to the audio signal is output.

特開2007−89122号公報JP 2007-89122 A 特開2008−206128号公報JP 2008-206128 A

上記の通り、パルス幅変調回路51は、第1,第2コンデンサC1,C2を充電する充電電流Ijを生成するための充電電流生成回路57、及び、第1,第2コンデンサC1,C2を放電する放電電流Idを生成するための放電電流生成回路58が独立して個別に設けられている。また、パルス幅変調回路51は、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの電流値がIc:Id=1:2の関係である場合に、オーディオ信号eSの振幅値が0のときに、パルス幅変調信号PWMoutの変調度が0(デューティ比50%、ハイレベルとローレベルとの期間が一致)になる。しかし、充電電流生成回路57や放電電流生成回路58が有する定電圧源64,65等が半導体素子や抵抗を含んでいるので、半導体素子や抵抗が有する温度係数によって、定電圧源64,65が出力する電圧値が温度に応じて変動する。その結果、その温度係数の影響によって、温度に応じて、直流バイアス電流Icおよび放電電流Idの電流値が変動する。各電流の電流値が変動したとしても、直流バイアス電流Icおよび放電電流Idの比率がIc:Id=1:2の関係を維持している場合には、正常なパルス幅変調信号PWMoutを出力することができる。しかし、直流バイアス電流Icおよび放電電流Idの比率がIc:Id=1:2の関係を維持していない場合には、パルス幅変調信号PWMoutにDCオフセットが生じる。   As described above, the pulse width modulation circuit 51 discharges the charging current generation circuit 57 for generating the charging current Ij for charging the first and second capacitors C1 and C2, and the first and second capacitors C1 and C2. Discharge current generation circuits 58 for generating the discharge current Id to be generated are independently provided. Further, the pulse width modulation circuit 51 has a pulse width when the current value of the DC bias current Ic and the discharge current Id is Ic: Id = 1: 2 and the amplitude value of the audio signal eS is 0. The modulation degree of the modulation signal PWMout becomes 0 (duty ratio 50%, the period between the high level and the low level coincides). However, since the constant voltage sources 64 and 65 included in the charging current generation circuit 57 and the discharge current generation circuit 58 include semiconductor elements and resistors, the constant voltage sources 64 and 65 depend on the temperature coefficient of the semiconductor elements and resistors. The output voltage value varies according to the temperature. As a result, the current values of the DC bias current Ic and the discharge current Id vary depending on the temperature due to the influence of the temperature coefficient. Even if the current value of each current fluctuates, if the ratio of the DC bias current Ic and the discharge current Id maintains the relationship of Ic: Id = 1: 2, a normal pulse width modulation signal PWMout is output. be able to. However, when the ratio of the DC bias current Ic and the discharge current Id does not maintain the relationship of Ic: Id = 1: 2, a DC offset occurs in the pulse width modulation signal PWMout.

オーディオ信号eSの振幅が0の場合を例に詳細を説明する。まず、温度に応じて、放電電流Idは変動せずに直流バイアス電流Icのみが温度係数によって増加した場合、図13(e)の破線L2に示すように、コンデンサC11の充電波形の傾きが実線L1に比べて急峻になり、第1切換信号φ1のハイレベルの期間にコンデンサC11に充電される充電終了電圧が大きくなる。放電電流Idは変動していないので、コンデンサC11の充電電圧が閾値電圧Vthに達するまでの時間が実線L1と比較して長くなり、出力されるパルス幅変調信号PWMoutはハイレベルの期間が実線L1のときよりも長くなってしまい、変調度が変化してしまう。一方、温度に応じて、放電電流Idは変動せずに直流バイアス電流Icのみが温度係数によって減少した場合、図13(e)の破線L3に示すように、コンデンサC11の充電波形の傾きが実線L1に比べて緩やかになり、第1切換信号φ1のハイレベルの期間にコンデンサC11に充電される充電終了電圧が小さくなる。放電電流Idは変動していないので、コンデンサC11の充電電圧が閾値電圧Vthに達するまでの時間が実線L1と比較して短くなり、出力されるパルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が短くなり、変調度が変化してしまう。   Details will be described by taking as an example a case where the amplitude of the audio signal eS is zero. First, when the discharge current Id does not vary depending on the temperature and only the DC bias current Ic increases due to the temperature coefficient, the slope of the charging waveform of the capacitor C11 is a solid line as shown by the broken line L2 in FIG. It becomes steeper than L1, and the charge end voltage charged in the capacitor C11 increases during the high level period of the first switching signal φ1. Since the discharge current Id does not fluctuate, the time until the charging voltage of the capacitor C11 reaches the threshold voltage Vth is longer than that of the solid line L1, and the output pulse width modulation signal PWMout has a high level period during the solid line L1. As a result, it becomes longer than that at the time, and the modulation degree changes. On the other hand, when only the DC bias current Ic is decreased by the temperature coefficient without changing the discharge current Id according to the temperature, the slope of the charging waveform of the capacitor C11 is a solid line as shown by the broken line L3 in FIG. Compared to L1, the charge end voltage charged in the capacitor C11 is reduced during the high level period of the first switching signal φ1. Since the discharge current Id has not changed, the time until the charging voltage of the capacitor C11 reaches the threshold voltage Vth is shorter than that of the solid line L1, and the high level period of the output pulse width modulation signal PWMout is shortened. The modulation degree changes.

次に、温度に応じて、直流バイアス電流Icは変動せずに放電電流Idのみが温度係数によって増加した場合、図14(e)の破線L4に示すように、第1切換信号φ1のハイレベルの期間にコンデンサC11に充電される充電終了電圧は実線L1のときと同じであるが、放電波形の傾きが急峻になるので、コンデンサC11の充電電圧が閾値電圧Vthに達するまでの時間が実線L1と比較して短くなり、出力されるパルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が短くなり、変調度が変化してしまう。一方、直流バイアス電流Icは変動せずに放電電流Idのみが温度係数によって減少した場合、図14(e)の破線L5に示すように、第1切換信号φ1のハイレベルの期間にコンデンサC11に充電される充電終了電圧は実線L1のときと同じであるが、放電波形の傾きが緩やかになるので、コンデンサC11の充電電圧が閾値電圧Vthに達するまでの時間が実線L1と比較して長くなり、出力されるパルス幅変調信号PWMoutのハイレベルの期間が長くなり、変調度が変化してしまう。   Next, when the DC bias current Ic does not change according to the temperature and only the discharge current Id increases due to the temperature coefficient, the high level of the first switching signal φ1 is shown as indicated by the broken line L4 in FIG. The charging end voltage charged in the capacitor C11 during the period is the same as that of the solid line L1, but since the slope of the discharge waveform becomes steep, the time until the charging voltage of the capacitor C11 reaches the threshold voltage Vth is indicated by the solid line L1. , The high level period of the output pulse width modulation signal PWMout is shortened, and the modulation degree changes. On the other hand, when the DC bias current Ic does not fluctuate and only the discharge current Id decreases due to the temperature coefficient, as indicated by the broken line L5 in FIG. The charging end voltage to be charged is the same as that of the solid line L1, but since the slope of the discharge waveform becomes gentle, the time until the charging voltage of the capacitor C11 reaches the threshold voltage Vth becomes longer than that of the solid line L1. The high level period of the output pulse width modulation signal PWMout becomes longer, and the modulation degree changes.

なお、直流バイアス電流Icおよび放電電流Idが共に温度係数によって変動し、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの比が1:2の関係から外れた場合にも、上記いずれかの状態になってしまう。   Even when both the DC bias current Ic and the discharge current Id fluctuate depending on the temperature coefficient, and the ratio of the DC bias current Ic and the discharge current Id deviates from the relationship of 1: 2, either of the above states occurs. End up.

本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、上記構成を有するパルス変調回路において、温度係数によって直流バイアス電流Icおよび放電電流Idの電流値が変動する場合であっても、入力信号に正確に対応するパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調回路及びそれを適用したスイッチングアンプを提供することを目的とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and in the pulse modulation circuit having the above-described configuration, the current values of the DC bias current Ic and the discharge current Id vary depending on the temperature coefficient. Another object of the present invention is to provide a pulse width modulation circuit that outputs a pulse width modulation signal accurately corresponding to an input signal, and a switching amplifier to which the pulse width modulation circuit is applied.

本発明の好ましい実施形態によるパルス幅変調回路は、電荷を蓄積する第1電荷蓄積手段と、電荷を蓄積する第2電荷蓄積手段と、入力される交流電圧から当該交流電圧の振幅に応じて電流値が変化する第1の電流を生成し、かつ、第2の電流を生成する電流生成手段と、前記第1の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期間において前記第1電荷蓄積手段における電圧を変化させ、前記第2の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電荷蓄積手段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、前記第1の電流に基づいて前記第2電荷蓄積手段における電圧を変化させ、前記第2の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電荷蓄積手段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手段と、前記第2期間が開始されてから前記第1電荷蓄積手段における電圧が閾値電圧に到達するまでの時間を検出する第1検出手段と、前記第3期間が開始されてから前記第2電荷蓄積手段における電圧が前記閾値電圧に到達するまでの時間を検出する第2検出手段と、前記第1検出手段及び第2検出手段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手段とを備え、前記電流生成手段が、第1の電源電圧を供給する第1の電圧源と、前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧に基づいて前記第2の電流を生成する第1電圧電流変換手段と、前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧と、前記交流電圧とに基づいて前記第1の電流を生成する第2電圧電流変換手段とを有する。   A pulse width modulation circuit according to a preferred embodiment of the present invention includes a first charge accumulation unit that accumulates charges, a second charge accumulation unit that accumulates charges, and a current corresponding to an amplitude of the AC voltage from an input AC voltage. Current generating means for generating a first current whose value changes and generating a second current; and a first period in a first period which is a half cycle of a predetermined clock signal based on the first current. The voltage in the charge storage means is changed, and the voltage in the first charge storage means is changed in the first period in a second period following the first period that is shifted from the first period by a half cycle based on the second current. The voltage in the second charge storage means is changed based on the first current, and is shifted by a half cycle from the second period based on the second current. Second Voltage control means for changing the voltage in the second charge storage means in the opposite direction to the increase / decrease direction in the second period in a third period, and in the first charge storage means after the start of the second period. A first detecting means for detecting a time until the voltage reaches a threshold voltage; and a first detecting means for detecting a time from when the third period starts until the voltage at the second charge storage means reaches the threshold voltage. 2 detection means, and a pulse signal generation that generates a pulse signal having a pulse width of the time based on a time alternately output from the first detection means and the second detection means every half cycle of the clock signal And a second voltage based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source, and the current generating means supplies the first power supply voltage. First voltage-current conversion means for generating current, second voltage-current conversion for generating the first current based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source, and the AC voltage Means.

第1の電流および第2の電流が、共通の第1の電源電圧によって生成されることにより、第1の電圧源の温度係数により第1の電源電圧が変動し、第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流とが変動する場合であっても、第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流との比を一定にすることができる。第1の電流の直流バイアス電流の電流値が第1の電源電圧の変動によって変動した場合に、第2の電流の電流値も同じ比率で変動するからである。従って、温度係数によって第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流とが変動する場合であっても、入力信号に正確に対応するパルス幅変調信号を出力することができる。   Since the first current and the second current are generated by the common first power supply voltage, the first power supply voltage varies depending on the temperature coefficient of the first voltage source, and the direct current bias of the first current is changed. Even when the current and the second current fluctuate, the ratio of the DC bias current of the first current to the second current can be made constant. This is because when the current value of the DC bias current of the first current varies due to the variation of the first power supply voltage, the current value of the second current also varies at the same ratio. Therefore, even if the DC bias current of the first current and the second current fluctuate due to the temperature coefficient, it is possible to output a pulse width modulation signal that accurately corresponds to the input signal.

好ましくは、前記電流生成手段が、第2の電源電圧を供給する第2の電圧源をさらに有し、前記第2電圧電流変換手段が、前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧と、前記第2の電圧源から供給される前記第2の電源電圧と、前記交流電圧とに基づいて前記第1の電流を生成する。   Preferably, the current generation unit further includes a second voltage source that supplies a second power supply voltage, and the second voltage-current conversion unit is supplied from the first voltage source. The first current is generated based on a power supply voltage, the second power supply voltage supplied from the second voltage source, and the AC voltage.

第1の電流および第2の電流が、共通の第1の電源電圧によって生成されると共に、第1の電流の生成には第2の電源電圧がさらに用いられることにより、各素子の温度係数などによって第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流とが変動する場合であっても、第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流との比を一定にすることができる。従って、温度係数によって第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流とが変動する場合であっても、入力信号に正確に対応するパルス幅変調信号を出力することができる。   The first current and the second current are generated by a common first power supply voltage, and the second power supply voltage is further used to generate the first current, so that the temperature coefficient of each element, etc. Thus, even when the DC bias current of the first current and the second current fluctuate, the ratio of the DC bias current of the first current to the second current can be made constant. Therefore, even if the DC bias current of the first current and the second current fluctuate due to the temperature coefficient, it is possible to output a pulse width modulation signal that accurately corresponds to the input signal.

好ましくは、前記第2電圧電流変換手段が、前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧と、前記第2の電圧源から供給される前記第2の電源電圧とに基づいて第3の電流を生成する第3電圧電流変換手段と、前記第3電圧電流変換手段から供給される前記第3の電流に基づいて第3の電圧を生成する電流電圧変換手段と、前記第3の電圧と前記交流電圧とを加算して、第4の電圧を生成する加算手段と、前記第4の電圧に基づいて前記第1の電流を生成する第4電圧電流変換手段とを含む。   Preferably, the second voltage-current conversion unit is based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source and the second power supply voltage supplied from the second voltage source. A third voltage-current conversion means for generating a third current; a current-voltage conversion means for generating a third voltage based on the third current supplied from the third voltage-current conversion means; And an AC voltage and an adding means for generating a fourth voltage, and a fourth voltage-current converting means for generating the first current based on the fourth voltage.

好ましくは、前記電流生成手段が、第3の電源電圧を供給する第3の電圧源をさらに有し、前記第2電圧電流変換手段が、前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧と、前記第2の電圧源から供給される前記第2の電源電圧とに基づいて第3の電流を生成する第3電圧電流変換手段と、前記第3電圧電流変換手段から供給される前記第3の電流に基づいて第3の電圧を生成する電流電圧変換手段と、前記第3の電圧と前記交流電圧とを加算して、第4の電圧を生成する加算手段と、前記第4の電圧と前記第3の電源電圧とに基づいて前記第1の電流を生成する第4電圧電流変換手段とを含む。   Preferably, the current generation unit further includes a third voltage source that supplies a third power supply voltage, and the second voltage-current conversion unit is supplied from the first voltage source. Third voltage / current conversion means for generating a third current based on a power supply voltage and the second power supply voltage supplied from the second voltage source; and supplied from the third voltage / current conversion means Current-voltage conversion means for generating a third voltage based on the third current, addition means for adding the third voltage and the AC voltage to generate a fourth voltage, and the fourth And a fourth voltage-to-current conversion means for generating the first current based on the third power supply voltage and the third power supply voltage.

好ましくは、前記第2電圧電流変換手段が、前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧に基づいて第3の電流を生成する第3電圧電流変換手段と、前記第3電圧電流変換手段から供給される前記第3の電流に基づいて第3の電圧を生成する電流電圧変換手段と、前記第3の電圧と前記交流電圧とを加算して、第4の電圧を生成する加算手段と、前記第4の電圧と前記第2の電源電圧とに基づいて前記第1の電流を生成する第4電圧電流変換手段とを含む。   Preferably, the second voltage-current conversion unit generates a third current based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source, and the third voltage-current conversion unit. Current voltage conversion means for generating a third voltage based on the third current supplied from the current conversion means, and adding the third voltage and the AC voltage to generate a fourth voltage. Addition means; and fourth voltage-current conversion means for generating the first current based on the fourth voltage and the second power supply voltage.

好ましくは、前記第2電圧電流変換手段が、前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧に基づいて、前記第2の電流と同じ電流値である第3の電流を生成する第3電圧電流変換手段と、前記第3の電流の1/2の電流に前記交流電圧に基づく電流を加算した第4の電流を生成する差動回路と、前記第4の電流と同じ電流値である前記第1の電流を生成するカレントミラー回路とを含む。   Preferably, the second voltage-current converter generates a third current having the same current value as the second current, based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source. A third voltage-to-current converter, a differential circuit that generates a fourth current obtained by adding a current based on the AC voltage to a current that is ½ of the third current, and a current value that is the same as the fourth current And a current mirror circuit that generates the first current.

好ましくは、前記第1,第2の電荷蓄積手段は、前記第1の電流で充電され、前記第2の電流で放電される。   Preferably, the first and second charge accumulating means are charged with the first current and discharged with the second current.

好ましくは、前記第1,第2の電荷蓄積手段は、前記第1の電流で放電され、前記第2の電流で充電される。   Preferably, the first and second charge accumulating means are discharged with the first current and charged with the second current.

好ましくは、前記クロック信号に基づいて前記各期間の切換タイミングを定める切換信号を生成する切換信号生成手段と、前記切換信号生成手段で生成される切換信号の立下りエッジを検出する立下り検出手段とを備え、前記第1検出手段は、前記第2期間において前記第1電荷蓄積手段に蓄積された充電電圧をリセット信号として入力し、前記立下り検出手段で検出された前記切換信号の立下りエッジ信号をセット信号として入力する第1フリップフロップ手段によって構成され、前記第2検出手段は、前記第3期間において前記第2電荷蓄積手段に蓄積された充電電圧をリセット信号として入力し、前記立下り検出手段で検出された前記切換信号の立下りエッジ信号をセット信号として入力する第2フリップフロップ手段によって構成され、前記パルス信号生成手段は、前記第1フリップフロップ手段の出力と、前記第2フリップフロップ手段の出力とに基づいて前記パルス信号を生成する。   Preferably, a switching signal generating means for generating a switching signal for determining the switching timing of each period based on the clock signal, and a falling detection means for detecting a falling edge of the switching signal generated by the switching signal generating means The first detection means inputs the charge voltage stored in the first charge storage means in the second period as a reset signal, and the fall of the switching signal detected by the fall detection means The first flip-flop means for inputting an edge signal as a set signal, and the second detection means inputs the charging voltage accumulated in the second charge accumulation means in the third period as a reset signal, and The second flip-flop means for inputting the falling edge signal of the switching signal detected by the down detection means as a set signal. , The pulse signal generating means, an output of the first flip-flop means to generate the pulse signal based on the output of the second flip-flop means.

好ましくは、前記第1電荷蓄積手段における電圧が前記閾値電圧に到達してから前記第3期間が開始されるまで前記第1電荷蓄積手段における電圧を前記閾値電圧に維持する第1電圧維持手段と、前記第2電荷蓄積手段における電圧が前記閾値電圧に到達してから前記第3期間とは半周期ずれた前記第3期間に続く第4期間が開始されるまで前記第2電荷蓄積手段における電圧を前記閾値電圧に維持する第2電圧維持手段とをさらに備える。   Preferably, a first voltage maintaining unit that maintains the voltage in the first charge storage unit at the threshold voltage until the third period starts after the voltage in the first charge storage unit reaches the threshold voltage. The voltage in the second charge storage means until the fourth period starting from the third period shifted from the third period after the voltage in the second charge storage means reaches the threshold voltage is started. Is further maintained with the threshold voltage.

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、上記いずれかのパルス幅変調回路と、所定の基準電源電圧を出力する電圧源と、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、前記電圧源から供給される前記基準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: the voltage width based on any one of the pulse width modulation circuit, a voltage source that outputs a predetermined reference power supply voltage, and a modulation signal output from the pulse width modulation circuit. And a switching circuit for switching the reference power supply voltage supplied from the source.

第1の電流および第2の電流が、共通の第1の電源電圧によって生成されるることにより、各素子の温度係数などによって第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流とが変動する場合であっても、第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流との比を一定にすることができる。従って、温度係数によって第1の電流の直流バイアス電流と第2の電流とが変動する場合であっても、入力信号に正確に対応するパルス幅変調信号を出力することができる。   When the first current and the second current are generated by the common first power supply voltage, the direct current bias current and the second current of the first current vary depending on the temperature coefficient of each element. Even so, the ratio between the DC bias current of the first current and the second current can be made constant. Therefore, even if the DC bias current of the first current and the second current fluctuate due to the temperature coefficient, it is possible to output a pulse width modulation signal that accurately corresponds to the input signal.

本願発明に係るパルス幅変調回路が適用されるスイッチングアンプを示す構成図である。It is a block diagram showing a switching amplifier to which a pulse width modulation circuit according to the present invention is applied. 本願発明に係るパルス幅変調回路の第1実施形態を示すブロック回路図である。1 is a block circuit diagram showing a first embodiment of a pulse width modulation circuit according to the present invention. FIG. 第1実施形態の電流生成回路14を示すブロック図である。It is a block diagram showing current generator circuit 14 of a 1st embodiment. 第1実施形態の電流生成回路14を示す回路図である。It is a circuit diagram showing current generator circuit 14 of a 1st embodiment. オーディオ信号の振幅が0の場合の動作を示すタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart which shows operation | movement when the amplitude of an audio signal is 0. オーディオ信号の振幅が正の場合の動作を示すタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart which shows operation | movement when the amplitude of an audio signal is positive. 第2実施形態の電流生成回路44を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric current generation circuit 44 of 2nd Embodiment. 第3実施形態の電流生成回路54を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric current generation circuit 54 of 3rd Embodiment. 第4実施形態の電流生成回路60を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric current generation circuit 60 of 4th Embodiment. 第4実施形態の電流生成回路60を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric current generation circuit 60 of 4th Embodiment. 本発明に係るパルス幅変調回路の第5実施形態を示すブロック回路図である。FIG. 9 is a block circuit diagram showing a fifth embodiment of the pulse width modulation circuit according to the present invention. 出願人が提案しているパルス幅変調回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the pulse width modulation circuit which the applicant has proposed. 図12に示すパルス幅変調回路における各信号の電圧波形を示すタイミングチャートである。13 is a timing chart showing voltage waveforms of signals in the pulse width modulation circuit shown in FIG. 12. 図12に示すパルス幅変調回路における各信号の電圧波形を示すタイミングチャートである。13 is a timing chart showing voltage waveforms of signals in the pulse width modulation circuit shown in FIG. 12.

以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。図1は、本願発明に係るパルス幅変調(PWM)回路が適用されるスイッチングアンプを示す構成図である。図2は、図1に示すパルス幅変調回路を表すブロック回路図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a switching amplifier to which a pulse width modulation (PWM) circuit according to the present invention is applied. FIG. 2 is a block circuit diagram showing the pulse width modulation circuit shown in FIG.

[スイッチングアンプの構成]
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。
[Configuration of switching amplifier]
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をパルス幅変調信号PWMoutに変換して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 converts the audio signal eS as an input signal output from the audio signal generation source AU into a pulse width modulation signal PWMout and outputs it. 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は、パルス幅変調信号PWMoutによってオン、オフ動作が制御されるスイッチ素子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から出力される位相が反転されたパルス幅変調信号PWMout’によってオン、オフ動作が制御されるスイッチ素子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逆電流防止用ダイオードD−A,D−Bとを備えている。   The switching circuit 2 includes a switch element SW-A whose on / off operation is controlled by the pulse width modulation signal PWMout, an inverter 2a for inverting the phase of the pulse width modulation signal PWMout output from the pulse width modulation circuit 1, and The switch element SW-B whose on / off operation is controlled by the pulse width modulation signal PWMout ′ whose phase is inverted output from the inverter 2a is connected to both ends of the switch elements SW-A and SW-B. Reverse-current preventing diodes DA and DB are provided.

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がそれぞれスイッチ素子SW−Aとスイッチ素子SW−Bとを介して負荷RLに供給されるが、スイッチ素子SW−Aとスイッチ素子SW−Bは、パルス幅変調信号PWMoutとパルス幅変調信号PWMout’とによってそれぞれ交互にオン、オフ動作が行われるので、ローパスフィルタ回路3及び負荷RLには電源電圧+EBと電源電圧−EBとが交互に供給される。すなわち、負荷RLには、ローパスフィルタ回路3を介して+EBと−EBとの間でレベルが変化し、パルス幅変調信号PWMoutと同一のデューティ比を有する矩形波電圧が供給される。   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 to the load RL via the switch element SW-A and the switch element SW-B, respectively. Since the SW-A and the switch element SW-B are alternately turned on and off by the pulse width modulation signal PWMout and the pulse width modulation signal PWMout ′, respectively, the power supply voltage + EB is applied to the low-pass filter circuit 3 and the load RL. The power supply voltage -EB is supplied alternately. That is, the load RL is supplied with a rectangular wave voltage having the same duty ratio as that of the pulse width modulation signal PWMout through the low-pass filter circuit 3 while the level changes between + EB and -EB.

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回路によって構成されている。ローパスフィルタ回路3は、スイッチング回路2から入力される矩形波電圧の高周波成分を除去する回路であり、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からはパルス幅変調信号PWMoutを復調した交流電圧信号(オーディオ信号eSとほぼ同一波形の交流電圧信号)が出力され、この交流電圧信号が負荷RLに供給されることによりオーディオ信号eSが音声として出力される。   The low-pass filter circuit 3 is configured by 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 rectangular wave voltage input from the switching circuit 2 and has a cutoff frequency of 60 kHz, for example. The low-pass filter circuit 3 outputs an AC voltage signal (AC voltage signal having substantially the same waveform as that of the audio signal eS) obtained by demodulating the pulse width modulation signal PWMout, and the AC signal is supplied to the load RL. Is output as audio.

[パルス幅変調回路の構成]
パルス幅変調回路1は、図2に示すように、基準クロック生成回路11と、デッドタイム生成回路12と、立下りエッジ検出回路13と、充電電流・放電電流生成回路(以下、電流生成回路という。)14と、第1〜第4スイッチSW1〜SW4と、第1,第2コンデンサC1,C2と、電流バイパス回路16と、第1,第2RSフリップフロップ回路17,18と、信号出力回路19とによって構成されている。
[Configuration of pulse width modulation circuit]
As shown in FIG. 2, the pulse width modulation circuit 1 includes a reference clock generation circuit 11, a dead time generation circuit 12, a falling edge detection circuit 13, a charging current / discharge current generation circuit (hereinafter referred to as a current generation circuit). .) 14, first to fourth switches SW1 to SW4, first and second capacitors C1 and C2, current bypass circuit 16, first and second RS flip-flop circuits 17 and 18, and signal output circuit 19 And is composed of.

パルス幅変調回路1は、
(1)外部から入力されるオーディオ信号eSから電流生成回路14によって第1,第2コンデンサC1,C2を充電するための充電電流Ijを生成する。
(2)基準クロックMCLKの1周期のうち、例えば、第1コンデンサC1については前半の半周期を充電期間、後半の半周期を放電期間とし、第2コンデンサC2については前半の半周期を放電期間、後半の半周期を充電期間とすると、第1,第2コンデンサC1,C2を各充電期間に充電電流Ijで充電し、各放電期間で第1,第2コンデンサC1,C2の蓄積電荷を放電電流Idで放電させる。
(3)第1,第2コンデンサC1,C2の各放電期間毎に、放電開始時(充電終了時)から第1,第2コンデンサC1,C2の電圧が所定の閾値電圧Vthに変化するまでの放電時間と同一のパルス幅を有するパルス信号をそれぞれ生成する。
(4)基準クロックMCLKの半周期毎に交互に生成されるパルス信号を合成してパルス幅変調信号PWMoutを生成する。
という動作原理によってオーディオ信号eSをパルス幅変調信号PWMoutに変換する。
The pulse width modulation circuit 1
(1) A charging current Ij for charging the first and second capacitors C1 and C2 is generated by the current generation circuit 14 from the audio signal eS input from the outside.
(2) Of the one cycle of the reference clock MCLK, for example, the first half cycle of the first capacitor C1 is a charging period, the latter half cycle is a discharging period, and the first half cycle of the second capacitor C2 is a discharging period. When the second half cycle is a charging period, the first and second capacitors C1 and C2 are charged with the charging current Ij in each charging period, and the accumulated charges of the first and second capacitors C1 and C2 are discharged in each discharging period. Discharge with current Id.
(3) Every discharge period of the first and second capacitors C1 and C2, from the start of discharge (at the end of charging) until the voltage of the first and second capacitors C1 and C2 changes to a predetermined threshold voltage Vth Pulse signals having the same pulse width as the discharge time are generated.
(4) A pulse width modulation signal PWMout is generated by synthesizing pulse signals generated alternately every half cycle of the reference clock MCLK.
The audio signal eS is converted into the pulse width modulation signal PWMout by the operation principle described above.

基準クロック生成回路11は、上記の基準クロックMCLKを生成する回路である。基準クロックMCLKは、周期が一定でデューティ比がほぼ50%のクロック信号であり、第1,第2スイッチSW1,SW2のオン、オフ動作を制御するための第1,第2切換信号φ1,φ2の基準信号となるものである。また、基準クロックMCLKはパルス幅変調信号PWMoutの周期を規定する基準信号にもなっている。基準クロック生成回路11は、基準クロックMCLKをデッドタイム生成回路12に出力する。なお、基準クロック生成回路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 reference clock generation circuit 11 is a circuit that generates the reference clock MCLK. The reference clock MCLK is a clock signal having a constant cycle and a duty ratio of approximately 50%, and first and second switching signals φ1 and φ2 for controlling on / off operations of the first and second switches SW1 and SW2. This is the reference signal. The reference clock MCLK is also a reference signal that defines the period of the pulse width modulation signal PWMout. The reference clock generation circuit 11 outputs the reference clock MCLK to the dead time generation circuit 12. The reference clock generation circuit 11 may be provided outside the pulse width modulation circuit 1 and configured to supply the reference clock 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、基準クロック生成回路11からの基準クロックMCLKに基づいて、第1切換信号φ1と第2切換信号φ2とを生成する回路である。第2切換信号φ2は第1切換信号φ1に対して逆位相の関係を有するが、第2切換信号φ2の立下りタイミングと立上がりタイミングがそれぞれ第1切換信号φ1の立上がりタイミングと立下がりタイミングに一致しないように、第2切換信号φ2のレベル反転のタイミングは第1切換信号φ1のレベル反転のタイミングに対して所定時間ΔT(デッドタイム)だけずれている。   The dead time generation circuit 12 is a circuit that generates the first switching signal φ1 and the second switching signal φ2 based on the reference clock MCLK from the reference clock generation circuit 11. The second switching signal φ2 has an opposite phase relationship to the first switching signal φ1, but the falling timing and rising timing of the second switching signal φ2 coincide with the rising timing and falling timing of the first switching signal φ1, respectively. As a result, the level inversion timing of the second switching signal φ2 is shifted by a predetermined time ΔT (dead time) with respect to the level inversion timing of the first switching signal φ1.

すなわち、第1切換信号φ1は、図5の(a),(b)に示すように、基準クロックMCLKがローレベルからハイレベルに反転したときから所定期間ΔTだけ遅れてローレベルからハイレベルに反転し、基準クロックMCLKがハイレベルからローレベルに反転すると同時にハイレベルからローレベルに反転する信号である。一方、第2切換信号φ2は、図5の(a),(c)に示すように、基準クロックMCLKがローレベルからハイレベルに反転すると同時にハイレベルからローレベルに反転し、基準クロックMCLKがハイレベルからローレベルに反転したときから所定期間ΔTだけ遅れてローレベルからハイレベルに反転する信号である。   That is, as shown in FIGS. 5A and 5B, the first switching signal φ1 changes from the low level to the high level after a predetermined period ΔT from the time when the reference clock MCLK is inverted from the low level to the high level. The signal is inverted, and the reference clock MCLK is inverted from the high level to the low level, and at the same time is inverted from the high level to the low level. On the other hand, as shown in FIGS. 5A and 5C, the second switching signal φ2 is inverted from the high level to the low level at the same time as the reference clock MCLK is inverted from the low level to the high level. This signal is inverted from the low level to the high level after a predetermined period ΔT from when the high level is inverted to the low level.

第1切換信号φ1と第2切換信号φ2との間にデッドタイムを設けることにより、図5の(b),(c)に示すように、第1切換信号φ1のハイレベル反転と第2切換信号φ2のローレベル反転とが同時に生じないとともに、第1切換信号φ1のローレベル反転と第2切換信号φ2のハイレベル反転とが同時に生じないので、第1切換信号φ1によって第1スイッチSW1をオフ状態からオン状態に切り換えるとき(電流生成回路14の充電電流Ijを供給するノードを第1コンデンサC1に接続するとき)には、第2スイッチSW2は既に第2切換信号φ2によってオフ状態に切り換えられており(電流生成回路14の充電電流Ijを供給するノードは既に第2コンデンサC2から切り離されており)、電流生成回路14の充電電流Ijを供給するノードが同時に第1,第2コンデンサC1,2に接続されることがない。また、第2切換信号φ2によって第2スイッチSW2をオフ状態からオン状態に切り換えるとき(電流生成回路14の充電電流Ijを供給するノードを第2コンデンサC2に接続するとき)にも、第1スイッチSW1は既に第1切換信号φ1によってオフ状態に切り換えられており(電流生成回路14の充電電流Ijを供給するノードは既に第1コンデンサC1から切り離されており)、電流生成回路14の充電電流Ijを供給するノードが同時に第1,第2コンデンサC1,C2に接続されることがない。   By providing a dead time between the first switching signal φ1 and the second switching signal φ2, as shown in FIGS. 5B and 5C, the high level inversion and the second switching of the first switching signal φ1 are performed. Since the low level inversion of the signal φ2 does not occur at the same time and the low level inversion of the first switching signal φ1 and the high level inversion of the second switching signal φ2 do not occur at the same time, the first switch SW1 is turned on by the first switching signal φ1. When switching from the off state to the on state (when the node supplying the charging current Ij of the current generation circuit 14 is connected to the first capacitor C1), the second switch SW2 is already switched to the off state by the second switching signal φ2. (The node supplying the charging current Ij of the current generation circuit 14 is already disconnected from the second capacitor C2) and supplies the charging current Ij of the current generation circuit 14 Are not simultaneously connected to the first and second capacitors C1 and C2. Also, when the second switch SW2 is switched from the off state to the on state by the second switching signal φ2 (when the node supplying the charging current Ij of the current generation circuit 14 is connected to the second capacitor C2), the first switch SW1 has already been switched to the OFF state by the first switching signal φ1 (the node supplying the charging current Ij of the current generation circuit 14 has already been disconnected from the first capacitor C1), and the charging current Ij of the current generation circuit 14 Are not simultaneously connected to the first and second capacitors C1 and C2.

これにより、第1コンデンサC1の充電中に電流生成回路14から第1コンデンサC1に供給されている充電電流Ijが第2コンデンサC2にも供給されたり、逆に第2コンデンサC2の充電中に電流生成回路14から第2コンデンサC2に供給されている充電電流Ijが第1コンデンサC1にも供給されたりすることがないので、第1,第2RSフリップフロップ回路17,18からそれぞれ出力されるパルス信号のパルス幅に誤差が生じ、その結果、パルス幅変調信号PWMoutのパルス幅に誤差が生じるという不都合を防止することができる。第1,第2切換信号φ1,φ2は、第1,第2スイッチSW1,SW2にそれぞれ出力されるとともに、立下りエッジ検出回路13に出力される。   As a result, the charging current Ij supplied from the current generation circuit 14 to the first capacitor C1 during the charging of the first capacitor C1 is also supplied to the second capacitor C2, and conversely the current during the charging of the second capacitor C2. Since the charging current Ij supplied from the generation circuit 14 to the second capacitor C2 is not supplied to the first capacitor C1, the pulse signals output from the first and second RS flip-flop circuits 17 and 18, respectively. It is possible to prevent an inconvenience that an error occurs in the pulse width of the signal and, as a result, an error occurs in the pulse width 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, and also output to the falling edge detection circuit 13.

なお、デッドタイム生成回路12で設けられるデッドタイムは極めて微小な時間で、実質的に第1スイッチSW1は基準クロックMCLKによってオン、オフが制御され、第2スイッチSW2は基準クロックMCLKの位相を反転したクロックによってオン、オフが制御されているということができる。   Note that the dead time provided in the dead time generation circuit 12 is extremely small, and the first switch SW1 is substantially controlled to be turned on and off by the reference clock MCLK, and the second switch SW2 inverts the phase of the reference clock MCLK. It can be said that ON / OFF is controlled by the clock.

立下りエッジ検出回路13は、後述する第1,第2RSフリップフロップ回路17,18に供給される第1,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13は、第1切換信号φ1がハイレベルからローレベルに立下がるタイミングを検出し、図5(d)に示すように、その検出タイミングに一瞬ローレベルに立ち下がる信号を第1セット信号set1として第1RSフリップフロップ回路17に出力する。また、立下りエッジ検出回路13は、第2切換信号φ2がハイレベルからローレベルに立下がるタイミングを検出し、図5(e)に示すように、その検出タイミングに一瞬ローレベルに立ち下がる信号を第2セット信号set2として第2RSフリップフロップ回路18に出力する。   The falling edge detection circuit 13 is a circuit that outputs first and second set signals set1 and set2 supplied to first and second RS flip-flop circuits 17 and 18, which will be described later. That is, the falling edge detection circuit 13 detects the timing at which the first switching signal φ1 falls from the high level to the low level, and as shown in FIG. 5D, the signal that falls to the low level for a moment at the detection timing. Is output to the first RS flip-flop circuit 17 as the first set signal set1. Further, the falling edge detection circuit 13 detects the timing at which the second switching signal φ2 falls from the high level to the low level, and as shown in FIG. 5 (e), the signal that falls to the low level for a moment at the detection timing. Is output to the second RS flip-flop circuit 18 as the second set signal set2.

電流生成回路14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、その変換した電流Δiに直流バイアス電流Icを加えた充電電流Ijを生成する回路である。電流生成回路14の充電電流Ijを出力するノードは、第1,第2スイッチSW1,SW2を介して第1,第2コンデンサC1,C2にそれぞれ接続されており、第1スイッチSW1がオン状態では第1コンデンサC1に接続されて充電電流Ijで第1コンデンサC1を充電し、第2スイッチSW2がオン状態では第2コンデンサC2に接続されて充電電流Ijで第2コンデンサC2を充電する。   The current generation circuit 14 performs voltage-current conversion on the audio signal eS supplied from the audio signal generation source AU to the pulse width modulation circuit 1, and generates a charging current Ij obtained by adding the DC bias current Ic to the converted current Δi. Circuit. The node that outputs the charging current Ij of the current generation circuit 14 is connected to the first and second capacitors C1 and C2 via the first and second switches SW1 and SW2, respectively. When the first switch SW1 is in the on state, The first capacitor C1 is connected to the first capacitor C1 and charged with the charging current Ij. When the second switch SW2 is in the ON state, the second capacitor C2 is connected to charge the second capacitor C2 with the charging current Ij.

また、電流生成回路14は、放電電流Idを生成し、第1,第2コンデンサC1,C2の蓄積電荷を放電電流Idで放電させる。すなわち、電流生成回路14の放電電流Idが出力されるノードは、第3,第4スイッチSW3,SW4を介して第1,第2コンデンサC1,C2にそれぞれ接続されており、第3スイッチSW3がオン動作して第1コンデンサC1に接続されると、第1コンデンサC1の蓄積電荷を放電電流Idで放電させ、第4スイッチSW4がオン動作して第2コンデンサC2に接続されると、第2コンデンサC2の蓄積電荷を放電電流Idで放電させる。なお、電流生成回路14の詳細については、後述する。   The current generation circuit 14 generates a discharge current Id, and discharges the accumulated charges of the first and second capacitors C1 and C2 with the discharge current Id. That is, the node from which the discharge current Id of the current generation circuit 14 is output is connected to the first and second capacitors C1 and C2 via the third and fourth switches SW3 and SW4, respectively, and the third switch SW3 is When the first capacitor C1 is turned on and connected to the first capacitor C1, the charge accumulated in the first capacitor C1 is discharged by the discharge current Id. When the fourth switch SW4 is turned on and connected to the second capacitor C2, the second capacitor C2 is turned on. The accumulated charge in the capacitor C2 is discharged with the discharge current Id. Details of the current generation circuit 14 will be described later.

電流バイパス回路16は、ダイオードD2と電圧源23とからなる。電流バイパス回路16は、電流生成回路14の放電電流Idを出力するノードが第3,第4スイッチSW3,SW4によって電気的に第1,第2コンデンサC1,C2に接続されていないときにも放電電流Idを流しておくためのものである。すなわち、電流生成回路14の放電電流Idを出力するノードが第3,第4スイッチSW3,SW4によって電気的に第1,第2コンデンサC1,C2に接続されていないときには、ダイオードD2がオン状態となり、電流生成回路14の放電電流Idを出力するノードに電圧源23が接続される。   The current bypass circuit 16 includes a diode D2 and a voltage source 23. The current bypass circuit 16 discharges even when the node that outputs the discharge current Id of the current generation circuit 14 is not electrically connected to the first and second capacitors C1 and C2 by the third and fourth switches SW3 and SW4. This is for flowing the current Id. That is, when the node that outputs the discharge current Id of the current generation circuit 14 is not electrically connected to the first and second capacitors C1 and C2 by the third and fourth switches SW3 and SW4, the diode D2 is turned on. The voltage source 23 is connected to the node that outputs the discharge current Id of the current generation circuit 14.

この状態で、例えば、第3スイッチSW3がオンになり、電流生成回路14の放電電流Idを出力するノードに第1コンデンサC1が接続されると、第1コンデンサC1の電圧はダイオードD2のカソード側の電圧よりも高いので、ダイオードD2はオフ状態となり、放電電流Idの流れる経路は、電圧源23から第1コンデンサC1に切り換えられる。すなわち、第3スイッチSW3がオンになると同時に、第1コンデンサC1の蓄積電荷の放電電流Idでの放電動作が開始される。なお、第4スイッチSW4がオンになったときも同様の動作が行われ、第4スイッチSW4がオンになると同時に、第2コンデンサC2の蓄積電荷の放電電流Idでの放電動作が開始される。   In this state, for example, when the third switch SW3 is turned on and the first capacitor C1 is connected to the node that outputs the discharge current Id of the current generation circuit 14, the voltage of the first capacitor C1 is the cathode side of the diode D2. Therefore, the diode D2 is turned off, and the path through which the discharge current Id flows is switched from the voltage source 23 to the first capacitor C1. That is, at the same time as the third switch SW3 is turned on, the discharge operation with the discharge current Id of the charge accumulated in the first capacitor C1 is started. The same operation is performed when the fourth switch SW4 is turned on, and at the same time when the fourth switch SW4 is turned on, the discharge operation with the discharge current Id of the charge accumulated in the second capacitor C2 is started.

第1,第2スイッチSW1,SW2は、第1,第2コンデンサC1,C2の電流生成回路14からの充電電流Ijによる充電動作を制御するためのスイッチである。第1スイッチSW1の一端は電流生成回路14の充電電流Ijを出力するノードに接続され、第1スイッチSW1の他端は、第1コンデンサC1の一端(図2のA点参照)に接続されている。第1スイッチSW1がオン動作をすると(閉成状態になると)、第1コンデンサC1の充電経路が形成される。また、第2スイッチSW2の一端も電流生成回路14の充電電流Ijを出力するノードに接続され、第2スイッチSW2の他端は、第2コンデンサC2の一端(図2のA’点参照)に接続されている。第2スイッチSW2がオン動作をすると(閉成状態になると)、第2コンデンサC2の充電経路が形成される。   The first and second switches SW1 and SW2 are switches for controlling the charging operation by the charging current Ij from the current generation circuit 14 of the first and second capacitors C1 and C2. One end of the first switch SW1 is connected to a node that outputs the charging current Ij of the current generation circuit 14, and the other end of the first switch SW1 is connected to one end of the first capacitor C1 (see point A in FIG. 2). Yes. When the first switch SW1 is turned on (closed), a charging path for the first capacitor C1 is formed. Further, one end of the second switch SW2 is also connected to a node that outputs the charging current Ij of the current generation circuit 14, and the other end of the second switch SW2 is connected to one end of the second capacitor C2 (see point A ′ in FIG. 2). It is connected. When the second switch SW2 is turned on (closed), a charging path for the second capacitor C2 is formed.

第1,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,第2切換信号φ1,φ2によってオン、オフ動作される。すなわち、第1スイッチSW1は、図5の(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5の(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 by first and second switching signals φ1 and φ2 output from the dead time generation circuit 12. That is, as shown in FIG. 5B, 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. Further, as shown in FIG. 5C, 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,第4スイッチSW3,SW4は、第1,第2コンデンサC1,C2の電流生成回路14からの放電電流Idによる放電動作を制御するためのスイッチである。第3スイッチSW3の一端は電流生成回路14の放電電流Idを出力するノードに接続され、第3スイッチSW3の他端は、第1コンデンサC1の一端(図2のA点参照)に接続されている。第3スイッチSW3がオン動作をすると(閉成状態になると)、第1コンデンサC1の放電経路が形成される。また、第4スイッチSW4の一端も電流生成回路14の放電電流Idを出力するノードに接続され、第4スイッチSW4の他端は、第2コンデンサC2の一端(図2のA’点参照)に接続されている。第4スイッチSW4がオン動作をすると(閉成状態になると)、第2コンデンサC2の放電経路が形成される。   The third and fourth switches SW3 and SW4 are switches for controlling the discharge operation by the discharge current Id from the current generation circuit 14 of the first and second capacitors C1 and C2. One end of the third switch SW3 is connected to a node that outputs the discharge current Id of the current generation circuit 14, and the other end of the third switch SW3 is connected to one end of the first capacitor C1 (see point A in FIG. 2). Yes. When the third switch SW3 is turned on (becomes closed), a discharge path for the first capacitor C1 is formed. Further, one end of the fourth switch SW4 is also connected to a node that outputs the discharge current Id of the current generation circuit 14, and the other end of the fourth switch SW4 is connected to one end of the second capacitor C2 (see point A ′ in FIG. 2). It is connected. When the fourth switch SW4 is turned on (becomes closed), a discharge path for the second capacitor C2 is formed.

第3,第4スイッチSW3,SW4は、後述する第1,第2RSフリップフロップ回路17,18からの第3,第4切換信号φ3,φ4によってオン、オフ動作される。すなわち、第3スイッチSW3は、図5の(h)に示すように、第3切換信号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、図5の(i)に示すように、第4切換信号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。   The third and fourth switches SW3 and SW4 are turned on and off by third and fourth switching signals φ3 and φ4 from first and second RS flip-flop circuits 17 and 18, which will be described later. That is, as shown in FIG. 5H, the third switch SW3 is turned on when the third switching signal φ3 is at a high level, and is turned off when it is at a low level. Further, as shown in FIG. 5I, the fourth switch SW4 is turned on when the fourth switching signal φ4 is at a high level, and is turned off when it is at a low level.

第1,第2コンデンサC1,C2は、オーディオ信号eSの振幅(瞬時電圧値)に応じた時間を生成するためのものである。具体的には、第1コンデンサC1は、第1切換信号φ1のオン期間(一定の期間)に第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、電流生成回路14からの充電電流Ij(=Ic±Δi、オーディオ信号eSの振幅(瞬時電圧値)に応じた電流)で充電されることにより閾値電圧Vthからオーディオ信号eSの振幅に応じた電圧(充電終了電圧)に上昇する。その充電動作の終了後に第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、蓄積された電荷が一定の放電電流Idで放電される。そして、この放電動作において、第1コンデンサC1の電圧が充電終了電圧から所定の閾値電圧Vthに低下するまでの放電時間がオーディオ信号eSの振幅(瞬時電圧値)に応じた時間として生成される。   The first and second capacitors C1 and C2 are for generating time according to the amplitude (instantaneous voltage value) of the audio signal eS. Specifically, the first capacitor C1 generates a current when the first switch SW1 is turned on (the third switch SW3 is turned off at this time) during the on period (a certain period) of the first switching signal φ1. By charging with the charging current Ij (= Ic ± Δi, current corresponding to the amplitude (instantaneous voltage value) of the audio signal eS) from the circuit 14, the voltage corresponding to the amplitude of the audio signal eS from the threshold voltage Vth (charging end) Voltage). After the charging operation is completed, the third switch SW3 is turned on (at this time, the first switch SW1 is turned off), so that the accumulated charge is discharged with a constant discharge current Id. In this discharge operation, the discharge time until the voltage of the first capacitor C1 drops from the charge end voltage to the predetermined threshold voltage Vth is generated as a time corresponding to the amplitude (instantaneous voltage value) of the audio signal eS.

なお、所定の閾値電圧Vthは、第1,第2RSフリップフロップ回路17,18における論理レベルの閾値電圧で、第1,第2RSフリップフロップ回路17,18に供給される電源電圧+Vccの約1/2の電圧である。例えば、第1,第2RSフリップフロップ回路17,18の駆動電圧が+5[v]であれば、閾値電圧Vthはおよそ+2.5[v]である。   The predetermined threshold voltage Vth is a logic level threshold voltage in the first and second RS flip-flop circuits 17 and 18, and is approximately 1 / V of the power supply voltage + Vcc supplied to the first and second RS flip-flop circuits 17 and 18. 2 voltage. For example, if the drive voltage of the first and second RS flip-flop circuits 17 and 18 is +5 [v], the threshold voltage Vth is approximately +2.5 [v].

第2コンデンサC2は、第3切換信号φ3のオン期間(一定の期間)に第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、電流生成回路14からの充電電流Ijで充電されることにより充電開始電圧Vthからオーディオ信号eSの振幅に応じた電圧(充電終了電圧)に上昇される。その充電動作の終了後に第4スイッチSW4がオン動作(このとき、第2スイッチSW2はオフ動作)することにより、蓄積された電荷が一定の放電電流Idで放電される。そして、この放電動作において、第2コンデンサC2の電圧が充電終了電圧から所定の閾値電圧Vthに低下するまでの放電時間がオーディオ信号eSの振幅(瞬時電圧値)に応じた時間として生成される。   The second capacitor C2 is charged from the current generation circuit 14 when the second switch SW2 is turned on (the fourth switch SW4 is turned off at this time) during the on period (a certain period) of the third switching signal φ3. By charging with the current Ij, the charge start voltage Vth is raised to a voltage (charge end voltage) corresponding to the amplitude of the audio signal eS. After the charging operation is completed, the fourth switch SW4 is turned on (at this time, the second switch SW2 is turned off), so that the accumulated charge is discharged with a constant discharge current Id. In this discharge operation, a discharge time until the voltage of the second capacitor C2 drops from the charge end voltage to the predetermined threshold voltage Vth is generated as a time corresponding to the amplitude (instantaneous voltage value) of the audio signal eS.

第1RSフリップフロップ回路17は、第1コンデンサC1の各放電期間に、当該第1コンデンサC1の放電時間と同一のパルス幅を有するパルス信号を生成するとともに、第3切換信号φ3を生成する回路である。   The first RS flip-flop circuit 17 generates a pulse signal having the same pulse width as the discharge time of the first capacitor C1 during each discharge period of the first capacitor C1, and also generates a third switching signal φ3. is there.

第1RSフリップフロップ回路17は、2つのNANDゲート(第1NAND回路NA1と第2NAND回路NA2)によって構成されたRSフリップフロップ回路である。第1コンデンサC1の電圧が第1NAND回路NA1に第1リセット信号res1として入力され、その第1NAND回路NA1から出力rsout1が出力される。また、立下りエッジ検出回路13から出力される第1セット信号set1(瞬時的に閾値電圧Vthよりも低いレベルに立ち下がる信号)が第2NAND回路NA2に入力され、その第2NAND回路NA2から第3切換信号φ3が出力される。   The first RS flip-flop circuit 17 is an RS flip-flop circuit configured by two NAND gates (first NAND circuit NA1 and second NAND circuit NA2). The voltage of the first capacitor C1 is input to the first NAND circuit NA1 as the first reset signal res1, and the output rsout1 is output from the first NAND circuit NA1. Further, the first set signal set1 (a signal that instantaneously falls to a level lower than the threshold voltage Vth) output from the falling edge detection circuit 13 is input to the second NAND circuit NA2, and the third NAND circuit NA2 to the third A switching signal φ3 is output.

第1RSフリップフロップ回路17は、第1セット信号set1が入力されると、出力rsout1をローレベル、第3切換信号φ3をハイレベル反転し、第1コンデンサC1の電圧がローレベル(閾値電圧Vth以下)になる、すなわち、第1リセット信号res1が入力されると、出力rsout1をハイレベル、第3切換信号φ3をローレベルに反転する。第1セット信号set1の入力タイミングは第1コンデンサC1の放電開始タイミングに対応し、第1リセット信号res1の入力タイミングは第1コンデンサC1の電圧が閾値電圧vthに低下したタイミングであるから、出力rsout1のローレベルの期間は第1コンデンサC1の放電時間に相当する。   When the first set signal set1 is input, the first RS flip-flop circuit 17 inverts the output rsout1 to low level and the third switching signal φ3 to high level, and the voltage of the first capacitor C1 is low level (threshold voltage Vth or less) In other words, when the first reset signal res1 is input, the output rsout1 is inverted to the high level and the third switching signal φ3 is inverted to the low level. Since the input timing of the first set signal set1 corresponds to the discharge start timing of the first capacitor C1, and the input timing of the first reset signal res1 is the timing when the voltage of the first capacitor C1 drops to the threshold voltage vth, the output rsout1 The low level period corresponds to the discharge time of the first capacitor C1.

従って、第1RSフリップフロップ回路17の第1NAND回路NA1の出力端子からは、第1コンデンサC1の各放電期間に当該第1コンデンサC1の放電時間と同一のパルス幅を有するパルス信号が出力rsout1として出力される。   Therefore, from the output terminal of the first NAND circuit NA1 of the first RS flip-flop circuit 17, a pulse signal having the same pulse width as the discharge time of the first capacitor C1 is output as an output rsout1 during each discharge period of the first capacitor C1. Is done.

第2RSフリップフロップ回路18は、第2コンデンサC2の各放電期間に、当該第2コンデンサC2の放電時間と同一のパルス幅を有するパルス信号を生成するとともに、第4切換信号φ4を生成する回路である。   The second RS flip-flop circuit 18 generates a pulse signal having the same pulse width as the discharge time of the second capacitor C2 during each discharge period of the second capacitor C2, and generates a fourth switching signal φ4. is there.

第2RSフリップフロップ回路18も第1RSフリップフロップ回路17と同様に、2つのNANDゲート(第3NAND回路NA3と第4NAND回路NA4)によって構成されたRSフリップフロップ回路である。第2コンデンサC2の電圧が第3NAND回路NA3に第2リセット信号res2として入力され、その第3NAND回路NA3から出力rsout2が出力される。また、立下りエッジ検出回路13から出力される第2セット信号set2(瞬時的に閾値電圧Vthよりも低いレベルに立ち下がる信号)が第4NAND回路NA4に入力され、その第4NAND回路NA4から第4切換信号φ4が出力される。   Similarly to the first RS flip-flop circuit 17, the second RS flip-flop circuit 18 is also an RS flip-flop circuit configured by two NAND gates (a third NAND circuit NA3 and a fourth NAND circuit NA4). The voltage of the second capacitor C2 is input to the third NAND circuit NA3 as the second reset signal res2, and the output rsout2 is output from the third NAND circuit NA3. Further, the second set signal set2 (a signal that instantaneously falls to a level lower than the threshold voltage Vth) output from the falling edge detection circuit 13 is input to the fourth NAND circuit NA4, and the fourth NAND circuit NA4 to the fourth NAND circuit NA4. A switching signal φ4 is output.

第2RSフリップフロップ回路18は、第2セット信号set2が入力されると、出力rsout2をローレベル、第4切換信号φ4をハイレベル反転し、第2コンデンサC2の電圧がローレベル(閾値電圧Vth以下)になる、すなわち、第2リセット信号res2が入力されると、出力rsout2をハイレベル、第4切換信号φ4をローレベルに反転する。第2セット信号set2の入力タイミングは第2コンデンサC2の放電開始タイミングに対応し、第2リセット信号res2の入力タイミングは第2コンデンサC2の電圧が閾値電圧vthに低下したタイミングであるから、出力rsout2のローレベルの期間は第2コンデンサC2の放電時間に相当する。   When the second set signal set2 is input, the second RS flip-flop circuit 18 inverts the output rsout2 to the low level and the fourth switching signal φ4 to the high level, and the voltage of the second capacitor C2 is low level (threshold voltage Vth or less) In other words, when the second reset signal res2 is input, the output rsout2 is inverted to the high level and the fourth switching signal φ4 is inverted to the low level. Since the input timing of the second set signal set2 corresponds to the discharge start timing of the second capacitor C2, and the input timing of the second reset signal res2 is the timing when the voltage of the second capacitor C2 drops to the threshold voltage vth, the output rsout2 The low level period corresponds to the discharge time of the second capacitor C2.

従って、第2RSフリップフロップ回路18の第3NAND回路NA3の出力端子からは、第2コンデンサC2の各放電期間に当該第2コンデンサC2の放電時間と同一のパルス幅を有するパルス信号が出力rsout2として出力される。   Accordingly, a pulse signal having the same pulse width as the discharge time of the second capacitor C2 is output as an output rsout2 during each discharge period of the second capacitor C2 from the output terminal of the third NAND circuit NA3 of the second RS flip-flop circuit 18. Is done.

信号出力回路19は、第1RSフリップフロップ回路17から出力される出力rsout1と第2RSフリップフロップ回路18から出力される出力rsout2を合成する回路である。信号出力回路19は、NANDゲート(第5NAND回路NA5)で構成されている。出力rsout1は基準クロックMCLKのローレベルの期間にだけパルス信号(第1コンデンサC1の放電時間と同一のパルス幅を有するパルス信号)が発生する信号である一方、出力rsout2は基準クロックMCLKのハイレベルの期間にだけパルス信号(第2コンデンサC2の放電時間と同一のパルス幅を有するパルス信号)が発生する信号であるから、信号出力回路19からは出力rsout1のパルス信号と出力rsout2のパルス信号とが交互に組み合されたパルス信号(基準クロックMCLKの半周期と同一の周期でオーディオ信号のeSの振幅(瞬時電圧値)に対応したパルス幅を有するパルス列の信号)がパルス幅変調PMWoutとして出力される。   The signal output circuit 19 is a circuit that combines the output rsout1 output from the first RS flip-flop circuit 17 and the output rsout2 output from the second RS flip-flop circuit 18. The signal output circuit 19 includes a NAND gate (fifth NAND circuit NA5). The output rsout1 is a signal that generates a pulse signal (a pulse signal having the same pulse width as the discharge time of the first capacitor C1) only during the low level period of the reference clock MCLK, while the output rsout2 is the high level of the reference clock MCLK. Since the pulse signal (the pulse signal having the same pulse width as the discharge time of the second capacitor C2) is generated only during the period, the signal output circuit 19 outputs the pulse signal of the output rsout1 and the pulse signal of the output rsout2. A pulse signal (a pulse train signal having a pulse width corresponding to the eS amplitude (instantaneous voltage value) of the audio signal in the same cycle as the half cycle of the reference clock MCLK) is output as a pulse width modulation PMWout. Is done.

[電流生成回路14の構成]
図3は電流生成回路14を示すブロック図であり、図4は電流生成回路14の回路図である。電流生成回路14は、電圧源31,32と、電圧電流変換回路(以下、V/I変換回路という。)33〜35と、電流電圧変換回路(以下、I/V変換回路という。)36とを有している。なお、図3は、説明を簡単化するために充電電流Ijのうち直流バイアス電流Icのみを生成する部分のみを示しており、図4に記載するオーディオ信号eSの電圧を加算するための加算手段(オペアンプ37や抵抗R4)は省略している。
[Configuration of Current Generation Circuit 14]
FIG. 3 is a block diagram showing the current generation circuit 14, and FIG. 4 is a circuit diagram of the current generation circuit 14. The current generation circuit 14 includes voltage sources 31 and 32, a voltage / current conversion circuit (hereinafter referred to as a V / I conversion circuit) 33 to 35, and a current / voltage conversion circuit (hereinafter referred to as an I / V conversion circuit) 36. have. Note that FIG. 3 shows only a part of the charging current Ij that generates only the DC bias current Ic for the sake of simplicity, and an adding means for adding the voltage of the audio signal eS shown in FIG. (The operational amplifier 37 and the resistor R4) are omitted.

電流生成回路14は、共通の電圧源31から、放電電流Idと、充電電流Ijの直流バイアス電流Icとを生成する。従って、電圧源31の温度係数に起因して電圧Vs2が変動し、直流バイアス電流Icと放電電流Idとが変動する場合であっても、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの変動誤差が相互に打ち消され、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの電流値の比を一定比(例えば、Ic:Id=1:2)に維持することができる。   The current generation circuit 14 generates the discharge current Id and the DC bias current Ic of the charging current Ij from the common voltage source 31. Therefore, even when the voltage Vs2 varies due to the temperature coefficient of the voltage source 31 and the DC bias current Ic and the discharge current Id vary, the variation errors between the DC bias current Ic and the discharge current Id are mutually different. Thus, the ratio of the current value of the DC bias current Ic and the discharge current Id can be maintained at a constant ratio (for example, Ic: Id = 1: 2).

また、電流生成回路14は、共通の電圧源31から放電電流Idと直流バイアス電流Icとを生成すると共に、特定の温度係数及び電圧値を有する電圧源32をさらに設けることによって、温度係数に基づく放電電流Idと直流バイアス電流Icとの変動誤差を打ち消し、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの電流値の比を一定比(例えば、Ic:Id=1:2)に維持する。   In addition, the current generation circuit 14 generates the discharge current Id and the DC bias current Ic from the common voltage source 31, and further includes a voltage source 32 having a specific temperature coefficient and voltage value, so that the current generation circuit 14 is based on the temperature coefficient. The fluctuation error between the discharge current Id and the DC bias current Ic is canceled, and the ratio of the current value between the DC bias current Ic and the discharge current Id is maintained at a constant ratio (for example, Ic: Id = 1: 2).

V/I変換回路33は、電圧源31から電圧Vs2が供給され、当該電圧Vs2を電圧電流変換することによって放電電流Idを生成する。V/I変換回路33は、トランジスタQ1及び抵抗R1を含む。トランジスタQ1は、ベースが電圧源31の正側に接続され、エミッタが抵抗R1を介して接地電位に接続され、コレクタが放電電流Idを出力するノードになっている。つまり、トランジスタQ1のコレクタは、第3スイッチSW3を介して第1コンデンサC1に接続され、第4スイッチSW4を介して第2コンデンサC2に接続されている。なお、V/I変換回路33の変換コンダクタンスをHとすると、放電電流Id=HVs2となるが、実際には電圧源31が温度係数aを有し、V/I変換回路33が温度係数bを有しているので、放電電流Idは下記式1のようになる。
Id=abHVs2 (式1)
The V / I conversion circuit 33 is supplied with the voltage Vs2 from the voltage source 31, and generates a discharge current Id by performing voltage-current conversion on the voltage Vs2. The V / I conversion circuit 33 includes a transistor Q1 and a resistor R1. The transistor Q1 has a base connected to the positive side of the voltage source 31, an emitter connected to the ground potential via the resistor R1, and a collector serving as a node that outputs the discharge current Id. That is, the collector of the transistor Q1 is connected to the first capacitor C1 through the third switch SW3, and is connected to the second capacitor C2 through the fourth switch SW4. If the conversion conductance of the V / I conversion circuit 33 is H, the discharge current Id = HVs2, but actually the voltage source 31 has a temperature coefficient a, and the V / I conversion circuit 33 sets the temperature coefficient b. Therefore, the discharge current Id is expressed by the following formula 1.
Id = abHVs2 (Formula 1)

電圧源32は、電圧源31から供給される電圧Vs2に所定の電圧Vmを加算して、電圧Vs3を出力する。電圧源32は例えばダイオードD3を含み、ダイオードD3のカソードは電圧源31に接続され、アノードはトランジスタQ2のベースに接続され、かつ、抵抗R6を介して接地電位に接続されている。なお、実際には、電圧源31が温度係数aを有し、電圧源32が温度係数fを有しているので、電圧Vs3は下記式2のようになる。
Vs3=aVs2+fVm (式2)
The voltage source 32 adds a predetermined voltage Vm to the voltage Vs2 supplied from the voltage source 31, and outputs a voltage Vs3. The voltage source 32 includes, for example, a diode D3, the cathode of the diode D3 is connected to the voltage source 31, the anode is connected to the base of the transistor Q2, and is connected to the ground potential via the resistor R6. Actually, since the voltage source 31 has a temperature coefficient a and the voltage source 32 has a temperature coefficient f, the voltage Vs3 is expressed by the following equation 2.
Vs3 = aVs2 + fVm (Formula 2)

V/I変換回路34は、電圧源32からの電圧Vs3が供給され、当該電圧Vs3を電圧電流変換することによって電流Ibを生成する。V/I変換回路34は、トランジスタQ2及び抵抗R2を含む。トランジスタQ2は、ベースがダイオードD3のアノードに接続され、エミッタが抵抗R2を介して接地電位に接続され、コレクタがI/V変換回路36(抵抗R3)に接続されている。なお、V/I変換回路34の変換コンダクタンスをKとすると、電流Ib=KVs3となるが、実際にはV/I変換回路34が温度係数eを有しているので、電流Ibは下記式3のようになる。
Ib=eKVs3 (式3)
The V / I conversion circuit 34 is supplied with the voltage Vs3 from the voltage source 32, and generates a current Ib by performing voltage-current conversion on the voltage Vs3. The V / I conversion circuit 34 includes a transistor Q2 and a resistor R2. The transistor Q2 has a base connected to the anode of the diode D3, an emitter connected to the ground potential via the resistor R2, and a collector connected to the I / V conversion circuit 36 (resistor R3). If the conversion conductance of the V / I conversion circuit 34 is K, the current Ib = KVs3. However, since the V / I conversion circuit 34 actually has the temperature coefficient e, the current Ib is expressed by the following equation 3 become that way.
Ib = eKVs3 (Formula 3)

I/V変換回路36は、V/I変換回路34からの電流Ibが供給され、当該電流Ibを電流電圧変換することによって電圧Voを生成する。I/V変換回路36は、抵抗R3を含む。抵抗R3の一端はトランジスタQ2のコレクタに接続され、その他端はV/I変換回路35(抵抗R5)に接続されている。なお、I/V変換回路36のインピーダンスをZとすると、電圧Vo=IbZとなるが、実際にはI/V変換回路36が温度係数dを有しているので、電圧Voは下記式4のようになる。
Vo=dIbZ (式4)
The I / V conversion circuit 36 is supplied with the current Ib from the V / I conversion circuit 34, and generates a voltage Vo by current-voltage conversion of the current Ib. The I / V conversion circuit 36 includes a resistor R3. One end of the resistor R3 is connected to the collector of the transistor Q2, and the other end is connected to the V / I conversion circuit 35 (resistor R5). If the impedance of the I / V conversion circuit 36 is Z, the voltage Vo = IbZ. However, since the I / V conversion circuit 36 actually has a temperature coefficient d, the voltage Vo is expressed by the following equation 4. It becomes like this.
Vo = dIbZ (Formula 4)

また、図4に示すようにオーディオ信号eSを電圧電流変換した電流Δiを直流バイアス電流Icに加算するため、電流生成回路14はオペアンプ37および抵抗R4を含む加算手段がさらに設けられている。オペアンプ37の非反転入力端子にはオーディオ信号発生源AUが接続され、その反転入力端子は抵抗R4を介して接地電位に接続され、かつ、抵抗R3を介してオペアンプ37の出力端子に接続されている。従って、オーディオ信号eSの振幅が0でない場合には、電圧Voにオーディオ信号eSに基づく電圧が加算された電圧が後段のV/I変換回路35に供給されることになる。一方、オーディオ信号eSの振幅が0である場合には、電圧VoのみがV/I変換回路35に供給される。上述の通り、以下の電流生成回路14の説明においては、オーディオ信号eSの振幅が0の場合を例に説明する。   Further, as shown in FIG. 4, in order to add the current Δi obtained by converting the audio signal eS to voltage / current to the DC bias current Ic, the current generation circuit 14 is further provided with addition means including an operational amplifier 37 and a resistor R4. The audio signal generation source AU is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 37, the inverting input terminal is connected to the ground potential via the resistor R4, and is connected to the output terminal of the operational amplifier 37 via the resistor R3. Yes. Therefore, when the amplitude of the audio signal eS is not 0, a voltage obtained by adding a voltage based on the audio signal eS to the voltage Vo is supplied to the V / I conversion circuit 35 in the subsequent stage. On the other hand, when the amplitude of the audio signal eS is 0, only the voltage Vo is supplied to the V / I conversion circuit 35. As described above, in the following description of the current generation circuit 14, a case where the amplitude of the audio signal eS is 0 will be described as an example.

V/I変換回路35は、I/V変換回路36からの電圧Voが供給され、当該電圧Voを電圧電流変換することによって充電電流Ij(直流バイアス電流Ic)を生成する。(なお、先述の通り、オーディオ信号eSの振幅が0でない場合には、V/I変換回路35は、充電電流Ijとして直流バイアス電流Ic+オーディオ信号eSに基づく電流Δiを生成する。)V/I変換回路35は、トランジスタQ3、抵抗R5及び電圧源38を含む。トランジスタQ3のベースは電圧源38の正側に接続され、そのエミッタが抵抗R5を介してI/V変換回路36(抵抗R3)に接続され、コレクタが充電電流Ijを出力するノードになっている。つまり、トランジスタQ3のコレクタは、第1スイッチSW1を介して第1コンデンサC1に接続され、第2スイッチSW2を介して第2コンデンサC2に接続されている。なお、V/I変換回路35の変換コンダクタンスをGとすると、直流バイアス電流Ic=GVoとなるが、実際にはV/I変換回路36が温度係数cを有しているので、直流バイアス電流Icは下記式5のようになる。
Ic=cGVo (式5)
The V / I conversion circuit 35 is supplied with the voltage Vo from the I / V conversion circuit 36 and generates a charging current Ij (DC bias current Ic) by converting the voltage Vo into voltage-current. (As described above, when the amplitude of the audio signal eS is not 0, the V / I conversion circuit 35 generates a current Δi based on the DC bias current Ic + the audio signal eS as the charging current Ij.) V / I The conversion circuit 35 includes a transistor Q3, a resistor R5, and a voltage source 38. The base of the transistor Q3 is connected to the positive side of the voltage source 38, the emitter thereof is connected to the I / V conversion circuit 36 (resistor R3) via the resistor R5, and the collector is a node that outputs the charging current Ij. . That is, the collector of the transistor Q3 is connected to the first capacitor C1 via the first switch SW1, and is connected to the second capacitor C2 via the second switch SW2. If the conversion conductance of the V / I conversion circuit 35 is G, the DC bias current Ic = GVo. However, since the V / I conversion circuit 36 actually has the temperature coefficient c, the DC bias current Ic Is as shown in Equation 5 below.
Ic = cGVo (Formula 5)

以上のように、放電電流Idが電圧源31からの電圧Vs2によって生成され、かつ、充電電流Ij(直流バイアス電流Ic)も共通の電圧源31から生成されている。従って、温度係数によって放電電流Idと直流バイアス電流Icが変動したとしても、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの電流値の比をIc:Id=1:2の関係に維持することができる。つまり、直流バイアス電流Icが増加して第1,第2コンデンサC1,C2の充電終了電圧が大きくなっても、放電電流Idも同じ割合で大きくなっているので、第1,第2コンデンサC1,C2の電圧が閾値電圧に達するまでの時間は温度によって変動しない。また、放電電流Idが増加して第1,第2コンデンサC1,C2の放電速度が増加しても、直流バイアス電流Icも同じ割合で増加するので、第1,第2コンデンサC1,C2の充電終了電圧が増加し、放電電流Idによる放電によって第1,第2コンデンサC1,C2の電圧が閾値電圧に達するまでの時間は温度によって変動しない。その結果、温度係数によって放電電流Idと直流バイアス電流Icが変動したとしても、オーディオ信号eSに正確に対応したパルス幅変調信号PWMoutを出力することができる。この効果は、温度係数による影響を打ち消すための電圧源32がさらに設けられていることによってさらに顕著になっている。   As described above, the discharge current Id is generated by the voltage Vs2 from the voltage source 31, and the charging current Ij (DC bias current Ic) is also generated from the common voltage source 31. Therefore, even if the discharge current Id and the DC bias current Ic fluctuate due to the temperature coefficient, the ratio of the current values of the DC bias current Ic and the discharge current Id can be maintained in the relationship of Ic: Id = 1: 2. That is, even if the DC bias current Ic increases and the charging end voltage of the first and second capacitors C1 and C2 increases, the discharge current Id also increases at the same rate. The time until the voltage of C2 reaches the threshold voltage does not vary with temperature. Even if the discharge current Id increases and the discharge speed of the first and second capacitors C1 and C2 increases, the DC bias current Ic also increases at the same rate, so that the charging of the first and second capacitors C1 and C2 is performed. The time until the end voltage increases and the voltage of the first and second capacitors C1, C2 reaches the threshold voltage due to discharge by the discharge current Id does not vary with temperature. As a result, even if the discharge current Id and the DC bias current Ic fluctuate due to the temperature coefficient, the pulse width modulation signal PWMout that accurately corresponds to the audio signal eS can be output. This effect is further prominent by the provision of a voltage source 32 for canceling the influence of the temperature coefficient.

以下、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの比を1:2の関係に維持するための電圧源32の電圧値Vmおよび温度係数fの条件について説明する。上記式5に上記式2〜4をそれぞれ代入すると、直流バイアス電流Icは下記式6に変換される。
Ic=(aVs2+fVm)・cde・KZG (式6)
Hereinafter, conditions of the voltage value Vm and the temperature coefficient f of the voltage source 32 for maintaining the ratio of the DC bias current Ic and the discharge current Id in a 1: 2 relationship will be described. Substituting Equations 2 to 4 into Equation 5 above converts the DC bias current Ic into Equation 6 below.
Ic = (aVs2 + fVm) · cde · KZG (Formula 6)

続いて、上記式6に上記式1を代入すると、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの関係が下記式7で表される。

Figure 2009213131
Subsequently, when the formula 1 is substituted into the formula 6, the relationship between the DC bias current Ic and the discharge current Id is expressed by the following formula 7.
Figure 2009213131

ここで、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの関係に各温度係数を含まないようにするためには、Ic=XId(但し、Xは各温度係数を含まない)になればよい。従って、X=KZG/Hとし、上記式7にIc=XIdを代入すると、下記式8に変換される。

Figure 2009213131
Here, in order not to include each temperature coefficient in the relationship between the DC bias current Ic and the discharge current Id, Ic = XId (where X does not include each temperature coefficient). Therefore, when X = KZG / H and Ic = XId is substituted into the above equation 7, the following equation 8 is obtained.
Figure 2009213131

電圧源32の電圧値Vmと温度係数fとの条件を算出するために、上記式8をfVmについて展開すると、下記式9に変換される。

Figure 2009213131
In order to calculate the condition between the voltage value Vm of the voltage source 32 and the temperature coefficient f, when the above equation 8 is expanded for fVm, the following equation 9 is obtained.
Figure 2009213131

最後に、上記式9に上記式1を代入すると、電圧源32の電圧値Vmと温度係数fは下記式10のように求められる。

Figure 2009213131
Finally, when the above equation 1 is substituted into the above equation 9, the voltage value Vm and the temperature coefficient f of the voltage source 32 are obtained as the following equation 10.
Figure 2009213131

従って、電圧源32の電圧値Vmと温度係数fとの関係を上記式10のように設定するとともに、X=KZG/H=1/2に設定することによって、温度によって放電電流Idと直流バイアス電流Icとが変動した場合であっても、直流バイアス電流Icと放電電流との比を1:2の関係に維持することができる。   Accordingly, the relationship between the voltage value Vm of the voltage source 32 and the temperature coefficient f is set as shown in the above equation 10 and X = KZG / H = 1/2, so that the discharge current Id and the DC bias are changed depending on the temperature. Even when the current Ic fluctuates, the ratio of the DC bias current Ic to the discharge current can be maintained in a 1: 2 relationship.

なお、上記の説明では各V/I変換回路が変換コンダクタンスを有する場合を説明したが、回路構成によってはV/I変換後の電流が電圧の関数で表される場合もある。このとき、各V/I変換回路における総合的な関数は、電流f(x)=Ax+Bで表される(但しxは電圧である)。この場合、定数項Bを考慮し、さらに各V/I変換回路における総合的な温度係数をhとおくと、上記式7は、下記式7’となる。

Figure 2009213131
In the above description, the case where each V / I conversion circuit has conversion conductance has been described. However, depending on the circuit configuration, the current after V / I conversion may be expressed as a function of voltage. At this time, a comprehensive function in each V / I conversion circuit is represented by current f (x) = Ax + B (where x is a voltage). In this case, when the constant term B is taken into consideration and the overall temperature coefficient in each V / I conversion circuit is set to h, the above equation 7 becomes the following equation 7 ′.
Figure 2009213131

そして、上記の説明と同様に、上記式7’を使って、電圧源32の電圧値Vmと温度係数fは下記式10’のように求められる。算出方法は上記と同様であるので、割愛する。

Figure 2009213131
Similarly to the above description, the voltage value Vm and the temperature coefficient f of the voltage source 32 are obtained by the following equation 10 ′ using the equation 7 ′. Since the calculation method is the same as above, it is omitted.
Figure 2009213131

[パルス幅変調回路の動作]
次に、パルス幅変調回路1の動作を図5〜図6のタイムチャートを用いて説明する。
[Operation of pulse width modulation circuit]
Next, the operation of the pulse width modulation circuit 1 will be described with reference to the time charts of FIGS.

図5は、オーディオ信号の振幅が0である(つまり、充電電流Ij=直流バイアス電流Ic)場合のタイムチャートである。なお、図5(f),(g)における実線N1は温度に応じて放電電流Id及び直流バイアス電流Icの電流値が変動していない場合のコンデンサC1,C2の電圧波形であり、破線N2は温度に応じて放電電流Id及び直流バイアス電流Icが増加する場合のコンデンサC1,C2の電圧波形であり、破線N3は温度に応じて放電電流Id及び直流バイアス電流Icが減少する場合のコンデンサC1,C2の電圧波形である。まずは、温度によって放電電流Id及び直流バイアス電流Icが変動しない場合について、パルス幅変調回路1の基本動作を説明する。   FIG. 5 is a time chart when the amplitude of the audio signal is 0 (that is, charging current Ij = DC bias current Ic). 5F and 5G, the solid line N1 is the voltage waveform of the capacitors C1 and C2 when the current values of the discharge current Id and the DC bias current Ic do not vary with temperature, and the broken line N2 The voltage waveforms of the capacitors C1 and C2 when the discharge current Id and the DC bias current Ic increase according to the temperature, and the broken line N3 indicates the capacitors C1 and C1 when the discharge current Id and the DC bias current Ic decrease according to the temperature. It is a voltage waveform of C2. First, the basic operation of the pulse width modulation circuit 1 in the case where the discharge current Id and the DC bias current Ic do not vary with temperature will be described.

第1切換信号φ1のハイレベルの期間とローレベルの期間はそれぞれ第1コンデンサC1の充電期間と放電期間とになっている。第1切換信号φ1がハイレベルに反転すると、第1スイッチSW1が電流生成回路14の充電電流Ijの出力ノードを第1コンデンサC1に接続し、電流生成回路14からの充電電流Ijによる第1コンデンサC1の充電が開始される。その充電動作は第1切換信号φ1がローレベルに反転し、第1スイッチSW1が電流生成回路14を切り離すまで継続される(図5の(b),(f)参照)。   A high level period and a low level period of the first switching signal φ1 are a charging period and a discharging period of the first capacitor C1, respectively. When the first switching signal φ1 is inverted to the high level, the first switch SW1 connects the output node of the charging current Ij of the current generation circuit 14 to the first capacitor C1, and the first capacitor by the charging current Ij from the current generation circuit 14 is connected. Charging of C1 is started. The charging operation is continued until the first switching signal φ1 is inverted to the low level and the first switch SW1 disconnects the current generation circuit 14 (see FIGS. 5B and 5F).

第1切換信号φ1がローレベルに反転し、放電期間に移行すると、そのローレベル反転を検出した第1セット信号set1によって第1RSフリップフロップ回路17から出力される第3切換信号φ3がハイレベルに反転し、これにより第3スイッチSW3が電流生成回路14の放電電流Idの出力ノードを第1コンデンサC1に接続して電流生成回路14からの放電電流Idによる第1コンデンサC1の放電が開始される。その放電動作は第1コンデンサC1の電圧が閾値電圧Vthに低下し、これにより第3切換信号φ3がローレベルに反転し、第3スイッチSW3が電流生成回路14を切り離すまで継続される(図5の(b),(d),(f)参照)。   When the first switching signal φ1 is inverted to a low level and shifts to the discharge period, the third switching signal φ3 output from the first RS flip-flop circuit 17 is set to a high level by the first set signal set1 that detects the low level inversion. As a result, the third switch SW3 connects the output node of the discharge current Id of the current generation circuit 14 to the first capacitor C1, and the discharge of the first capacitor C1 by the discharge current Id from the current generation circuit 14 is started. . The discharging operation continues until the voltage of the first capacitor C1 drops to the threshold voltage Vth, whereby the third switching signal φ3 is inverted to a low level, and the third switch SW3 disconnects the current generating circuit 14 (FIG. 5). (See (b), (d), (f)).

放電期間では、第1RSフリップフロップ回路17から、第1セット信号set1が入力されると同時にローレベルに反転し、第1リセット信号res1として入力される第1コンデンサC1の電圧が閾値電圧Vthに低下すると同時にハイレベルに反転するパルス信号が出力rsout1として出力される。すなわち、オーディオ信号eSの振幅に対応したパルス幅を有するパルス信号が生成される(図5の(j)参照)。   During the discharge period, the first set signal set1 is input from the first RS flip-flop circuit 17 and at the same time the level is inverted to a low level, and the voltage of the first capacitor C1 input as the first reset signal res1 decreases to the threshold voltage Vth. At the same time, a pulse signal that is inverted to a high level is output as an output rsout1. That is, a pulse signal having a pulse width corresponding to the amplitude of the audio signal eS is generated (see (j) in FIG. 5).

また、第2切換信号φ2のハイレベルの期間とローレベルの期間はそれぞれ第2コンデンサC2の充電期間と放電期間とになっている。第2切換信号φ2は、デッドタイムを無視すると、第1切換信号φ1の位相を反転した信号となっているので、第2コンデンサC2に対して上記の第1コンデンサC1における充放電動作と同様の充放電動作が、第1切換信号φ1の半周期だけずれて行われる(図5の(c),(e),(g),(i)参照)。   Further, the high-level period and the low-level period of the second switching signal φ2 are a charging period and a discharging period of the second capacitor C2, respectively. If the dead time is ignored, the second switching signal φ2 is a signal obtained by inverting the phase of the first switching signal φ1, so that the second capacitor C2 is similar to the charge / discharge operation in the first capacitor C1 described above. The charging / discharging operation is performed while being shifted by a half cycle of the first switching signal φ1 (see (c), (e), (g), (i) in FIG. 5).

従って、第2コンデンサC2の放電期間では、第2RSフリップフロップ回路18から、第2セット信号set2が入力されると同時にローレベルに反転し、第2リセット信号res2として入力される第2コンデンサC2の電圧が閾値電圧Vthに低下すると同時にハイレベルに反転するパルス信号が出力rsout2として出力される。すなわち、オーディオ信号eSの振幅に対応したパルス幅を有するパルス信号が生成される(図5の(k)参照)。   Therefore, during the discharge period of the second capacitor C2, the second set signal set2 is input from the second RS flip-flop circuit 18 and at the same time inverted to a low level, and the second capacitor C2 input as the second reset signal res2 A pulse signal that is inverted to a high level at the same time that the voltage drops to the threshold voltage Vth is output as an output rsout2. That is, a pulse signal having a pulse width corresponding to the amplitude of the audio signal eS is generated (see (k) in FIG. 5).

第1,第2フリップフロップ回路17,18から出力される出力rsout1及び出力rsout2は、信号出力回路19によって合成されてパルス幅変調信号PWMout(出力rsout1の波形と出力rsout2の波形を合成した信号)として出力される(図5の(l)参照)。   The output rsout1 and the output rsout2 output from the first and second flip-flop circuits 17 and 18 are synthesized by the signal output circuit 19 to be a pulse width modulation signal PWMout (a signal obtained by synthesizing the waveform of the output rsout1 and the waveform of the output rsout2). (See (l) of FIG. 5).

なお、図6に示すように、オーディオ信号eSの振幅が正の場合には、充電電流Ij=Ic+Δiの大きさが大となり、第1,第2コンデンサC1,C2の一端における充電電圧波形の傾きもオーディオ信号eSの振幅が0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,第2コンデンサ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高くなり、これらが放電電流Idによって放電されるとき、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閾値電圧Vthに達する時間が長くなる。したがって、図6(l)に示すように、図5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. 6, when the amplitude of the audio signal eS is positive, the magnitude of the charging current Ij = Ic + Δi is large, and the slope of the charging voltage waveform at one end of the first and second capacitors C1 and C2 is increased. Also, the amplitude of the audio signal eS is larger than when the amplitude is zero. Therefore, the terminal voltage of the first and second capacitors C1 and C2 at the time when the level of the first or second switching signal φ1 or φ2 is inverted from the high level to the low level is higher than that when the audio signal eS is no signal. When these are discharged by the discharge current Id, the time to reach the threshold voltage Vth after the discharge is started is longer than when the audio signal eS is no signal. Therefore, as shown in FIG. 6 (l), 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. Thus, the pulse width modulation signal PWMout corresponding to the amplitude of the audio signal eS is output.

図示しないが、同様に、オーディオ信号eSが負の場合には、充電電流Ij=Ic+Δiの大きさが小となり、第1,第2コンデンサC1,C2の一端における充電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,第2コンデンサ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低くなり、これらが放電電流Idによって放電されるとき、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閾値電圧Vthに達する時間が短くなる。したがって、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。   Although not shown, similarly, when the audio signal eS is negative, the magnitude of the charging current Ij = Ic + Δi is small, and the slope of the charging voltage waveform at one end of the first and second capacitors C1, C2 is also small. . Therefore, the terminal voltage of the first and second capacitors C1 and C2 at the time when the level of the first or second switching signal φ1 or φ2 is inverted from the high level to the low level is higher than that when the audio signal eS is no signal. When these are discharged by the discharge current Id, the time to reach the threshold voltage Vth after the start of discharge is shorter than when the audio signal eS is no signal. Accordingly, the pulse width modulation signal PWMout is output with a shorter high level time than when the audio signal eS is not a signal.

次に、図5(f)の破線N2を参照して、オーディオ信号の振幅が0であり、温度に応じて放電電流Id及び直流バイアス電流Icが共に増加する場合を説明する。上記の通り、放電電流Id及び直流バイアス電流Icは温度に起因して共に増加しているが、Ic:Id=1:2の関係を維持している。従って、第1コンデンサC1が直流バイアス電流Icによって充電され、第1切換信号φ1がハイレベルからローレベルに反転する際における第1コンデンサC1の充電終了電圧は、温度によって直流バイアス電流Ic及び放電電流Idが変動していない実線N1の場合と比べて高くなっているが、直流バイアス電流Icと同じ比率で放電電流Idも増加しているので、第1コンデンサC1が放電電流Idによって放電され、閾値電圧Vthに達するまでの時間は実線N1の場合と同じになっている。なお、図5(g)の破線N2のように、第2コンデンサC2についても同様に放電電流Idによって放電され、閾値電圧Vthに到達するまでの時間は実線N1の場合と同じである。その結果、温度に応じて放電電流Id及び直流バイアス電流Icは共に増加しているが、実線N1の場合と同様に、正常なパルス幅変調信号PWMoutを出力することができる。   Next, a case where the amplitude of the audio signal is 0 and both the discharge current Id and the DC bias current Ic increase with temperature will be described with reference to the broken line N2 in FIG. As described above, the discharge current Id and the DC bias current Ic both increase due to temperature, but the relationship of Ic: Id = 1: 2 is maintained. Accordingly, when the first capacitor C1 is charged by the DC bias current Ic and the first switching signal φ1 is inverted from the high level to the low level, the charging end voltage of the first capacitor C1 depends on the temperature depending on the DC bias current Ic and the discharge current. Although Id is higher than that in the case of the solid line N1 that does not fluctuate, the discharge current Id also increases at the same ratio as the DC bias current Ic, so the first capacitor C1 is discharged by the discharge current Id, and the threshold value The time until the voltage Vth is reached is the same as in the case of the solid line N1. Note that, as indicated by a broken line N2 in FIG. 5G, the second capacitor C2 is similarly discharged by the discharge current Id, and the time until it reaches the threshold voltage Vth is the same as in the case of the solid line N1. As a result, although both the discharge current Id and the DC bias current Ic increase according to the temperature, a normal pulse width modulation signal PWMout can be output as in the case of the solid line N1.

次に、図5(f)の破線N3を参照して、オーディオ信号eSの振幅が0であり、温度に応じて放電電流Id及び直流バイアス電流Icが共に減少する場合を説明する。上記の通り、放電電流Id及び直流バイアス電流Icは温度に起因して共に減少しているが、Ic:Id=1:2の関係を維持している。従って、第1コンデンサC1が直流バイアス電流Icによって充電され、第1切換信号φ1がハイレベルからローレベルに反転する際における第1コンデンサC1の充電完了電圧は、温度に応じて直流バイアス電流Ic及び放電電流Idが変動していない実線N1の場合と比べて低くなっているが、直流バイアス電流Icと同じ割合で放電電流Idも減少しているので、第1コンデンサC1が放電電流Idによって放電され、閾値電圧Vthに達するまでの時間は実線N1の場合と同じになっている。なお、図5(g)の破線N3のように、第2コンデンサC2についても同様に放電電流Idによって放電され、閾値電圧Vthに達するまでの時間は実線N1の場合と同じである。その結果、温度に応じて放電電流Id及び直流バイアス電流Icは共に減少しているが、実線N1の場合と同様に、正常なパルス幅変調信号PWMoutを出力することができる。   Next, a case where the amplitude of the audio signal eS is 0 and both the discharge current Id and the DC bias current Ic decrease according to the temperature will be described with reference to the broken line N3 in FIG. As described above, the discharge current Id and the DC bias current Ic both decrease due to temperature, but the relationship of Ic: Id = 1: 2 is maintained. Accordingly, when the first capacitor C1 is charged by the DC bias current Ic and the first switching signal φ1 is inverted from the high level to the low level, the charging completion voltage of the first capacitor C1 is the DC bias current Ic and the voltage depending on the temperature. Although the discharge current Id is lower than that in the case of the solid line N1 that does not fluctuate, the discharge current Id also decreases at the same rate as the DC bias current Ic, so the first capacitor C1 is discharged by the discharge current Id. The time to reach the threshold voltage Vth is the same as in the case of the solid line N1. Note that, as indicated by the broken line N3 in FIG. 5G, the second capacitor C2 is similarly discharged by the discharge current Id, and the time until the threshold voltage Vth is reached is the same as in the case of the solid line N1. As a result, although the discharge current Id and the DC bias current Ic both decrease according to the temperature, a normal pulse width modulation signal PWMout can be output as in the case of the solid line N1.

[第2実施形態]
次に、本発明の別の実施形態による電流生成回路44を、図7を参照して説明する。電流生成回路44は、図4の電流生成回路14と比較して、I/V変換回路36とV/I変換回路35との間にさらなる電圧源52(例えばダイオードD53)が追加されている。ダイオードD53のアノードは、オペアンプ37の出力端と抵抗R3とに接続され、そのカソードは抵抗R5に接続されている。電圧源52は、I/V変換回路36から供給される電圧Voに所定の電圧Vn(ここでは負の電圧)を加算して、電圧Vo2を出力する。V/I変換回路35は、電圧源52から供給される電圧Vo2を電圧電流変換して、直流バイアス電流Icを生成する。その他の構成は、図4の電流生成回路14と同様であるので、説明を援用する。
[Second Embodiment]
Next, a current generation circuit 44 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the current generation circuit 44, a further voltage source 52 (for example, a diode D53) is added between the I / V conversion circuit 36 and the V / I conversion circuit 35, as compared with the current generation circuit 14 of FIG. The anode of the diode D53 is connected to the output terminal of the operational amplifier 37 and the resistor R3, and the cathode is connected to the resistor R5. The voltage source 52 adds a predetermined voltage Vn (here, a negative voltage) to the voltage Vo supplied from the I / V conversion circuit 36, and outputs a voltage Vo2. The V / I conversion circuit 35 performs voltage-current conversion on the voltage Vo2 supplied from the voltage source 52 to generate a DC bias current Ic. The other configuration is the same as that of the current generation circuit 14 in FIG.

電流生成回路44においても、放電電流Idが電圧源31からの電圧Vs2によって生成され、かつ、直流バイアス電流Icが同じ電圧源31から生成されているともに、温度係数による影響を打ち消すための電圧源32,52が設けられている。従って、温度係数によって放電電流Idと直流バイアス電流Icの電流値が変動したとしても、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの比を1:2の関係に維持することができる。   Also in the current generation circuit 44, the discharge current Id is generated by the voltage Vs2 from the voltage source 31, and the DC bias current Ic is generated from the same voltage source 31, and the voltage source for canceling the influence of the temperature coefficient 32 and 52 are provided. Therefore, even if the current values of the discharge current Id and the DC bias current Ic vary depending on the temperature coefficient, the ratio of the DC bias current Ic and the discharge current Id can be maintained in a 1: 2 relationship.

なお、電圧源52の電圧値をVn、電圧源52の温度係数をgとすると、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの比を1:2の関係に維持するための電圧源32の電圧値Vmおよび温度係数f、電圧源52の電圧値Vnおよび温度係数gの条件は下記式11のようになる。下記式11の算出方法は、電流生成回路14における式10の算出方法と同様であるので、ここでは割愛する。

Figure 2009213131
When the voltage value of the voltage source 52 is Vn and the temperature coefficient of the voltage source 52 is g, the voltage value of the voltage source 32 for maintaining the ratio of the DC bias current Ic and the discharge current Id in a 1: 2 relationship. The conditions of Vm, temperature coefficient f, voltage value Vn of the voltage source 52, and temperature coefficient g are as shown in the following equation 11. Since the calculation method of the following formula 11 is the same as the calculation method of the formula 10 in the current generation circuit 14, it is omitted here.
Figure 2009213131

[実施形態3]
次に、本発明のさらに別の実施形態による電流生成回路54を、図8を参照して説明する。電流生成回路54は、図7の電流生成回路44に対して、電圧源32が除かれている。その他の構成は、図7の電流生成回路44と同様である。従って、V/I変換回路34は、電圧源31からの電圧Vs2が供給され、当該電圧Vs2を電圧電流変換することによって電流Ibを生成する。
[Embodiment 3]
Next, a current generation circuit 54 according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the current generation circuit 54, the voltage source 32 is removed from the current generation circuit 44 of FIG. Other configurations are the same as those of the current generation circuit 44 of FIG. Accordingly, the V / I conversion circuit 34 is supplied with the voltage Vs2 from the voltage source 31, and generates a current Ib by performing voltage-current conversion on the voltage Vs2.

電流生成回路54においても、放電電流Idは電圧源31からの電圧Vs2によって生成され、かつ、直流バイアス電流Icも同じ電圧源31から生成されているともに、温度係数による影響を打ち消すための電圧源52が設けられている。従って、温度係数によって放電電流Idと直流バイアス電流Icが変動したとしても、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの比を1:2の関係に維持することができる。   Also in the current generation circuit 54, the discharge current Id is generated by the voltage Vs2 from the voltage source 31, and the DC bias current Ic is also generated from the same voltage source 31, and the voltage source for canceling the influence of the temperature coefficient 52 is provided. Therefore, even if the discharge current Id and the DC bias current Ic fluctuate due to the temperature coefficient, the ratio of the DC bias current Ic and the discharge current Id can be maintained in a 1: 2 relationship.

[実施形態4]
次に、本発明のさらに別の実施形態による電流生成回路60を、図9および図10を参照して説明する。図9は電流生成回路60を示すブロック図であり、図10は電流生成回路60を示す回路図である。電流生成回路60は、電圧源61と、電圧電流変換回路(以下、V/I変換回路という。)62,63と、差動回路64と、カレントミラー回路65とを有している。なお、図9は、説明を簡単化するために充電電流Ijのうち直流バイアス電流Icを生成する部分のみを示しており、図10に記載するオーディオ信号eSに対応する電流Δiを直流バイアス電流Icに加算するための加算手段(オーディオ信号発生源AUがトランジスタQ63のベースに接続された構成)は省略している。
[Embodiment 4]
Next, a current generation circuit 60 according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a block diagram showing the current generation circuit 60, and FIG. 10 is a circuit diagram showing the current generation circuit 60. The current generation circuit 60 includes a voltage source 61, voltage-current conversion circuits (hereinafter referred to as V / I conversion circuits) 62 and 63, a differential circuit 64, and a current mirror circuit 65. FIG. 9 shows only a part of the charging current Ij that generates the DC bias current Ic for the sake of simplicity. The current Δi corresponding to the audio signal eS shown in FIG. The adding means for adding to (the configuration in which the audio signal generation source AU is connected to the base of the transistor Q63) is omitted.

電流生成回路60は、先の実施形態の電流生成回路と同様に、共通の電圧源61から、放電電流Idと、充電電流Ijの直流バイアス電流Icとを生成する。従って、電圧源61の温度係数に起因して電圧Vs2が変動し、直流バイアス電流Icと放電電流Idとが変動する場合であっても、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの変動誤差が相互に打ち消され、直流バイアス電流Icと放電電流Idとの電流値の比を一定比(例えば、Ic:Id=1:2)に維持することができる。   The current generation circuit 60 generates the discharge current Id and the DC bias current Ic of the charging current Ij from the common voltage source 61 as in the current generation circuit of the previous embodiment. Therefore, even when the voltage Vs2 varies due to the temperature coefficient of the voltage source 61, and the DC bias current Ic and the discharge current Id vary, the variation error between the DC bias current Ic and the discharge current Id is mutual. Thus, the ratio of the current value of the DC bias current Ic and the discharge current Id can be maintained at a constant ratio (for example, Ic: Id = 1: 2).

V/I変換回路62は、電圧源61から電圧Vs2が供給され、当該電圧Vs2を電圧電流変換することによって放電電流Idを生成する。V/I変換回路62は、トランジスタQ61及び抵抗R61を含む。トランジスタQ61は、ベースが電圧源61の正側に接続され、エミッタが抵抗R61を介して電源電圧−VCCに接続され、コレクタが放電電流Idを出力するノードになっている。つまり、トランジスタQ61のコレクタは、第3スイッチSW3を介して第1コンデンサC1に接続され、かつ、第4スイッチSW4を介して第2コンデンサC2に接続されている。   The V / I conversion circuit 62 is supplied with the voltage Vs2 from the voltage source 61, and generates a discharge current Id by performing voltage-current conversion on the voltage Vs2. V / I conversion circuit 62 includes a transistor Q61 and a resistor R61. The transistor Q61 has a base connected to the positive side of the voltage source 61, an emitter connected to the power supply voltage −VCC via a resistor R61, and a collector serving as a node that outputs a discharge current Id. That is, the collector of the transistor Q61 is connected to the first capacitor C1 through the third switch SW3 and is connected to the second capacitor C2 through the fourth switch SW4.

V/I変換回路63は、電圧源61から電圧Vs2が供給され、当該電圧Vs2を電圧電流変換することによって基準電流Irefを生成する。基準電流Irefは、放電電流Idと直流バイアス電流Icの基準となる電流である。V/I変換回路63は、トランジスタQ62及び抵抗R62を含む。トランジスタQ62は、ベースが電圧源61の正側に接続され、エミッタが抵抗R62を介して電源電圧−VCCに接続され、コレクタが差動回路64(抵抗R63,R64)に接続されている。   The V / I conversion circuit 63 is supplied with the voltage Vs2 from the voltage source 61, and generates a reference current Iref by performing voltage-current conversion on the voltage Vs2. The reference current Iref is a current that serves as a reference for the discharge current Id and the DC bias current Ic. V / I conversion circuit 63 includes a transistor Q62 and a resistor R62. The transistor Q62 has a base connected to the positive side of the voltage source 61, an emitter connected to the power supply voltage -VCC via a resistor R62, and a collector connected to the differential circuit 64 (resistors R63 and R64).

抵抗R61と抵抗R62とは抵抗値が同じ抵抗素子が採用され、トランジスタQ61とトランジスタQ62とは特性(例えば、導通開始電圧や内部抵抗等)が同じトランジスタが採用されている。その結果、V/I変換回路62が生成する放電電流Idは、V/I変換回路63が生成する基準電流Irefと等しくなっている。   Resistors R61 and R62 employ resistance elements having the same resistance value, and transistors Q61 and Q62 employ transistors having the same characteristics (for example, conduction start voltage and internal resistance). As a result, the discharge current Id generated by the V / I conversion circuit 62 is equal to the reference current Iref generated by the V / I conversion circuit 63.

差動回路64は、VI変換回路63に接続されており、V/I変換回路63から供給される基準電流Irefの1/2の電流Iref/2を直流バイアス電流Icとして生成する。詳細には、差動回路64は、オーディオ信号源AUからのオーディオ信号eSを電圧電流変換した電流Δiを、直流バイアス電流Icに加算し、電流Iref/2+Δiを生成する。差動回路64は、トランジスタQ63,Q64と、抵抗R63〜R65とを含む。トランジスタQ63は、エミッタが抵抗R63を介してトランジスタQ62のコレクタに接続され、コレクタがカレントミラー回路65のトランジスタQ65のコレクタに接続され、ベースがオーディオ信号源AUに接続されている。トランジスタQ64は、エミッタが抵抗R64を介してトランジスタQ62のコレクタに接続され、コレクタが抵抗R65を介して電源電圧VCCに接続され、ベースが接地電位に接続されている。抵抗R63と抵抗R64とは抵抗値が同じ抵抗素子が採用され、トランジスタQ63とトランジスタQ64とは特性(例えば、導通開始電圧や内部抵抗等)が同じトランジスタが採用されている。   The differential circuit 64 is connected to the VI conversion circuit 63 and generates a current Iref / 2 that is ½ of the reference current Iref supplied from the V / I conversion circuit 63 as a DC bias current Ic. Specifically, the differential circuit 64 adds a current Δi obtained by converting the audio signal eS from the audio signal source AU to a DC bias current Ic, and generates a current Iref / 2 + Δi. Differential circuit 64 includes transistors Q63 and Q64 and resistors R63 to R65. The transistor Q63 has an emitter connected to the collector of the transistor Q62 via the resistor R63, a collector connected to the collector of the transistor Q65 of the current mirror circuit 65, and a base connected to the audio signal source AU. Transistor Q64 has an emitter connected to the collector of transistor Q62 via resistor R64, a collector connected to power supply voltage VCC via resistor R65, and a base connected to the ground potential. Resistors R63 and R64 employ resistance elements having the same resistance value, and transistors Q63 and Q64 employ transistors having the same characteristics (for example, conduction start voltage and internal resistance).

差動回路64においては、トランジスタQ63のコレクタからエミッタに向かって電流Iref/2+Δiが流れ、トランジスタQ64のコレクタからエミッタに向かって電流Iref/2−Δiが流れる。従って、オーディオ信号eSの振幅値が0である場合(無信号時)には、Δiが0であるので、トランジスタQ63のコレクタからエミッタに向かって電流Iref/2(=Ic)が流れ、トランジスタQ64のコレクタからエミッタに向かって電流Iref/2(=Ic)が流れる。   In differential circuit 64, current Iref / 2 + Δi flows from the collector of transistor Q63 toward the emitter, and current Iref / 2−Δi flows from the collector of transistor Q64 toward the emitter. Accordingly, when the amplitude value of the audio signal eS is 0 (no signal), Δi is 0, so that a current Iref / 2 (= Ic) flows from the collector of the transistor Q63 toward the emitter, and the transistor Q64. Current Iref / 2 (= Ic) flows from the collector to the emitter.

カレントミラー回路65は、差動回路64のトランジスタQ63に流れる電流Iref/2+Δiと同じ電流値の電流を、充電電流IjとしてコンデンサC1,C2に供給する回路である。カレントミラー回路65は、トランジスタQ65,Q66と、抵抗R66,R67とを含む。トランジスタQ65は、コレクタがトランジスタQ63のコレクタに接続され、エミッタが抵抗R66を介して電源電圧VCCに接続され、ベースがトランジスタQ66のベースに接続されている。トランジスタQ66は、エミッタが抵抗R67を介して電源電圧VCCに接続され、コレクタが充電電流Ijを出力するノードになっている。つまり、トランジスタQ66のコレクタは、第1スイッチSW1を介して第1コンデンサC1に接続され、第2スイッチSW2を介して第2コンデンサC2に接続されている。抵抗R66と抵抗R67とは抵抗値が同じ抵抗素子が採用され、トランジスタQ65とトランジスタQ66とは特性(例えば、導通開始電圧や内部抵抗等)が同じトランジスタが採用されている。   The current mirror circuit 65 is a circuit that supplies a current having the same current value as the current Iref / 2 + Δi flowing through the transistor Q63 of the differential circuit 64 to the capacitors C1 and C2 as the charging current Ij. Current mirror circuit 65 includes transistors Q65 and Q66 and resistors R66 and R67. Transistor Q65 has a collector connected to the collector of transistor Q63, an emitter connected to power supply voltage VCC via resistor R66, and a base connected to the base of transistor Q66. Transistor Q66 has an emitter connected to power supply voltage VCC via resistor R67, and a collector serving as a node for outputting charging current Ij. That is, the collector of the transistor Q66 is connected to the first capacitor C1 through the first switch SW1, and is connected to the second capacitor C2 through the second switch SW2. Resistors R66 and R67 employ resistance elements having the same resistance, and transistors Q65 and Q66 employ transistors having the same characteristics (for example, conduction start voltage and internal resistance).

以上の構成を有することにより、放電電流Id=Irefであり、充電電流Ijの直流バイアス電流Ic=Iref/2であるので、直流バイアス電流Ic:放電電流Id=1:2の関係を維持することができる。また、同一の電圧源61から直流バイアス電流Ic及び放電電流Idを生成しているので、電圧源61の温度係数の影響により電圧源61からの電圧Vs2が変動し、例えば、直流バイアス電流Icが変動する場合には、同じ比率で放電電流Idも同様に変動するので、直流バイアス電流Ic:放電電流Id=1:2の関係を常に維持することができる。また、温度係数の影響により、トランジスタQ61,Q62の導通開始電圧が変動する場合でも、トランジスタQ61,Q62は同じ特性であるので、同じ比率で導通開始電圧が変動する。また、温度係数の影響により、抵抗R61,R62の抵抗値が変動する場合でも、抵抗R61,R62は同じ特性であるので、同じ比率で抵抗値が変動する。トランジスタQ63,Q64の関係、抵抗R63,R64の関係、トランジスタQ65,Q66の関係、抵抗R66,R67の関係も同様である。従って、温度係数の影響によっても、直流バイアス電流Ic:放電電流Id=1:2の関係を常に維持することができる。なお、電流生成回路60を用いた場合のパルス幅変調回路全体の動作は、図5及び図6で説明した動作と同じであるので、説明を援用する。   With the above configuration, since the discharge current Id = Iref and the DC bias current Ic = Iref / 2 of the charging current Ij, the relationship of DC bias current Ic: discharge current Id = 1: 2 is maintained. Can do. Since the DC bias current Ic and the discharge current Id are generated from the same voltage source 61, the voltage Vs2 from the voltage source 61 fluctuates due to the influence of the temperature coefficient of the voltage source 61. For example, the DC bias current Ic is When it fluctuates, the discharge current Id similarly fluctuates at the same ratio, so that the relationship of DC bias current Ic: discharge current Id = 1: 2 can always be maintained. Even when the conduction start voltage of the transistors Q61 and Q62 varies due to the influence of the temperature coefficient, the transistors Q61 and Q62 have the same characteristics, and therefore the conduction start voltage varies at the same ratio. Even when the resistance values of the resistors R61 and R62 vary due to the influence of the temperature coefficient, the resistors R61 and R62 have the same characteristics, and therefore the resistance values vary at the same ratio. The same applies to the relationship between the transistors Q63 and Q64, the relationship between the resistors R63 and R64, the relationship between the transistors Q65 and Q66, and the relationship between the resistors R66 and R67. Therefore, the relationship of DC bias current Ic: discharge current Id = 1: 2 can always be maintained even under the influence of the temperature coefficient. Note that the operation of the entire pulse width modulation circuit when the current generation circuit 60 is used is the same as the operation described with reference to FIGS.

[実施形態5]
次に、本発明の別の実施形態によるパルス幅変調回路1’を説明する。図11は、パルス幅変調回路1’の要部を示すブロック回路図である。なお、図11では、図2に対して異なる部分のみを記載し、基準クロック生成回路11、デッドタイム生成回路12、立下りエッジ回路13、第1RSフリップフロップ回路17、第2RSフリップフロップ回路18および信号出力回路19は省略している。パルス幅変調回路1’は、充放電期間における第1,第2コンデンサC1,C2の電圧の変化方向を逆にしたものである。すなわち、充電電流Ij(=Ic+Δi)及び放電電流Idの向きが図2のパルス幅変調回路1と逆になっており、第1切換信号φ1がハイレベルの期間に充電電流Ijによって第1コンデンサC1を放電(すなわち、接地電位に対してマイナス方向に充電)し、第1切換信号φ1がローレベルの期間に放電電流Idによって第1コンデンサC1を充電(すなわち、接地電位に対してプラス方向に放電)する。また、パルス幅変調回路1’は、閾値電圧の代わりに第1,第2コンデンサC1,C2の充電電圧を基準電圧Vrefと比較するための比較回路27,28が設けられている。なお、このパルス幅変調回路1’の詳細については上記先行出願1,2に開示されている。
[Embodiment 5]
Next, a pulse width modulation circuit 1 ′ according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a block circuit diagram showing the main part of the pulse width modulation circuit 1 ′. In FIG. 11, only the parts different from FIG. 2 are described, and the reference clock generation circuit 11, the dead time generation circuit 12, the falling edge circuit 13, the first RS flip-flop circuit 17, the second RS flip-flop circuit 18, and The signal output circuit 19 is omitted. The pulse width modulation circuit 1 ′ is obtained by reversing the direction of voltage change of the first and second capacitors C1 and C2 during the charge / discharge period. That is, the directions of the charging current Ij (= Ic + Δi) and the discharging current Id are opposite to those of the pulse width modulation circuit 1 of FIG. Is discharged (that is, charged in the negative direction with respect to the ground potential), and the first capacitor C1 is charged with the discharge current Id while the first switching signal φ1 is at the low level (that is, discharged in the positive direction with respect to the ground potential). ) The pulse width modulation circuit 1 ′ is provided with comparison circuits 27 and 28 for comparing the charging voltages of the first and second capacitors C1 and C2 with the reference voltage Vref instead of the threshold voltage. The details of the pulse width modulation circuit 1 ′ are disclosed in the prior applications 1 and 2.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。上記の実施形態では、回路構成を簡素化するために電圧源32,52にダイオードを用いているが、通常の電圧源を用いてもよい。直流バイアス電流Icと放電電流Idとの一定比は1:2に限定されず、回路構成によっては1:1や2:3とする場合もある。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment. In the above embodiment, diodes are used for the voltage sources 32 and 52 in order to simplify the circuit configuration, but a normal voltage source may be used. The constant ratio between the DC bias current Ic and the discharge current Id is not limited to 1: 2, but may be 1: 1 or 2: 3 depending on the circuit configuration.

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.

1,1’ 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 基準クロック生成回路
12 デッドタイム生成回路
13 立下りエッジ検出回路
14 電流生成回路
16 電流バイパス回路
17 第1RSフリップフロップ回路
18 第2RSフリップフロップ回路
19 信号出力回路
23 電圧源
C1 第1コンデンサ
C2 第2コンデンサ
eS オーディオ信号
Ic 直流バイアス電流
Id 放電電流
res1 第1リセット信号
res2 第2リセット信号
set1 第1セット信号
set2 第2セット信号
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
Vth 閾値電圧
φ1 第1切換信号
φ2 第2切換信号
φ3 第3切換信号
φ4 第4切換信号
1, 1 'pulse width modulation circuit 2 switching circuit 3 low-pass filter circuit 4 first power supply 5 second power supply 11 reference clock generation circuit 12 dead time generation circuit 13 falling edge detection circuit 14 current generation circuit 16 current bypass circuit 17 first RS Flip-flop circuit 18 second RS flip-flop circuit 19 signal output circuit 23 voltage source C1 first capacitor C2 second capacitor eS audio signal Ic DC bias current Id discharge current res1 first reset signal res2 second reset signal set1 first set signal set2 Second set signal SW1 First switch SW2 Second switch SW3 Third switch SW4 Fourth switch Vth Threshold voltage φ1 First switching signal φ2 Second switching signal φ3 Third switching signal φ4 Fourth switching signal

Claims (11)

電荷を蓄積する第1電荷蓄積手段と、
電荷を蓄積する第2電荷蓄積手段と、
入力される交流電圧から当該交流電圧の振幅に応じて電流値が変化する第1の電流を生成し、かつ、第2の電流を生成する電流生成手段と、
前記第1の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期間において前記第1電荷蓄積手段における電圧を変化させ、前記第2の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電荷蓄積手段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、前記第1の電流に基づいて前記第2電荷蓄積手段における電圧を変化させ、前記第2の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電荷蓄積手段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手段と、
前記第2期間が開始されてから前記第1電荷蓄積手段における電圧が閾値電圧に到達するまでの時間を検出する第1検出手段と、
前記第3期間が開始されてから前記第2電荷蓄積手段における電圧が前記閾値電圧に到達するまでの時間を検出する第2検出手段と、
前記第1検出手段及び第2検出手段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手段とを備え、
前記電流生成手段が、
第1の電源電圧を供給する第1の電圧源と、
前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧に基づいて前記第2の電流を生成する第1電圧電流変換手段と、
前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧と、前記交流電圧とに基づいて前記第1の電流を生成する第2電圧電流変換手段とを有する、パルス幅変調回路。
First charge storage means for storing charge;
Second charge storage means for storing charge;
Current generating means for generating a first current whose current value changes according to the amplitude of the AC voltage from the input AC voltage, and generating a second current;
The voltage in the first charge storage means is changed in a first period which is a half cycle of a predetermined clock signal based on the first current, and a half cycle shift from the first period based on the second current. In the second period following the first period, the voltage in the first charge storage means is changed in the direction opposite to the increase / decrease direction in the first period, and the second charge storage means is changed based on the first current. The voltage in the second charge storage means is changed in the second period in the third period following the second period shifted by a half cycle from the second period based on the second current. Voltage control means for changing in the opposite direction;
First detection means for detecting a time from when the second period starts until the voltage in the first charge storage means reaches a threshold voltage;
Second detection means for detecting a time from when the third period starts until the voltage in the second charge storage means reaches the threshold voltage;
A pulse signal generation unit that generates a pulse signal having a pulse width of the time based on a time alternately output from the first detection unit and the second detection unit every half cycle of the clock signal;
The current generating means is
A first voltage source for supplying a first power supply voltage;
First voltage-current conversion means for generating the second current based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source;
A pulse width modulation circuit comprising: a second voltage-current conversion unit configured to generate the first current based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source and the AC voltage.
前記電流生成手段が、第2の電源電圧を供給する第2の電圧源をさらに有し、
前記第2電圧電流変換手段が、前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧と、前記第2の電圧源から供給される前記第2の電源電圧と、前記交流電圧とに基づいて前記第1の電流を生成する、請求項1に記載のパルス幅変調回路。
The current generating means further comprises a second voltage source for supplying a second power supply voltage;
The second voltage-to-current conversion means is configured to convert the first power supply voltage supplied from the first voltage source, the second power supply voltage supplied from the second voltage source, and the AC voltage. The pulse width modulation circuit according to claim 1, wherein the first current is generated based on the first current.
前記第2電圧電流変換手段が、
前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧と、前記第2の電圧源から供給される前記第2の電源電圧とに基づいて第3の電流を生成する第3電圧電流変換手段と、
前記第3電圧電流変換手段から供給される前記第3の電流に基づいて第3の電圧を生成する電流電圧変換手段と、
前記第3の電圧と前記交流電圧とを加算して、第4の電圧を生成する加算手段と、
前記第4の電圧に基づいて前記第1の電流を生成する第4電圧電流変換手段とを含む、請求項2に記載のパルス幅変調回路。
The second voltage / current conversion means comprises:
Third voltage-to-current conversion for generating a third current based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source and the second power supply voltage supplied from the second voltage source Means,
Current-voltage conversion means for generating a third voltage based on the third current supplied from the third voltage-current conversion means;
Adding means for adding the third voltage and the alternating voltage to generate a fourth voltage;
The pulse width modulation circuit according to claim 2, further comprising a fourth voltage-current conversion unit that generates the first current based on the fourth voltage.
前記電流生成手段が、第3の電源電圧を供給する第3の電圧源をさらに有し、
前記第2電圧電流変換手段が、
前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧と、前記第2の電圧源から供給される前記第2の電源電圧とに基づいて第3の電流を生成する第3電圧電流変換手段と、
前記第3電圧電流変換手段から供給される前記第3の電流に基づいて第3の電圧を生成する電流電圧変換手段と、
前記第3の電圧と前記交流電圧とを加算して、第4の電圧を生成する加算手段と、
前記第4の電圧と前記第3の電源電圧とに基づいて前記第1の電流を生成する第4電圧電流変換手段とを含む、請求項2に記載のパルス幅変調回路。
The current generating means further comprises a third voltage source for supplying a third power supply voltage;
The second voltage / current conversion means comprises:
Third voltage-to-current conversion for generating a third current based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source and the second power supply voltage supplied from the second voltage source Means,
Current-voltage conversion means for generating a third voltage based on the third current supplied from the third voltage-current conversion means;
Adding means for adding the third voltage and the alternating voltage to generate a fourth voltage;
3. The pulse width modulation circuit according to claim 2, further comprising a fourth voltage-current conversion unit configured to generate the first current based on the fourth voltage and the third power supply voltage.
前記第2電圧電流変換手段が、
前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧に基づいて第3の電流を生成する第3電圧電流変換手段と、
前記第3電圧電流変換手段から供給される前記第3の電流に基づいて第3の電圧を生成する電流電圧変換手段と、
前記第3の電圧と前記交流電圧とを加算して、第4の電圧を生成する加算手段と、
前記第4の電圧と前記第2の電源電圧とに基づいて前記第1の電流を生成する第4電圧電流変換手段とを含む、請求項2に記載のパルス幅変調回路。
The second voltage / current conversion means comprises:
Third voltage-current conversion means for generating a third current based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source;
Current-voltage conversion means for generating a third voltage based on the third current supplied from the third voltage-current conversion means;
Adding means for adding the third voltage and the alternating voltage to generate a fourth voltage;
3. The pulse width modulation circuit according to claim 2, further comprising a fourth voltage-current conversion unit configured to generate the first current based on the fourth voltage and the second power supply voltage.
前記第2電圧電流変換手段が、
前記第1の電圧源から供給される前記第1の電源電圧に基づいて、前記第2の電流と同じ電流値である第3の電流を生成する第3電圧電流変換手段と、
前記第3の電流の1/2の電流に前記交流電圧に基づく電流を加算した第4の電流を生成する差動回路と、
前記第4の電流と同じ電流値である前記第1の電流を生成するカレントミラー回路とを含む、請求項1に記載のパルス幅変調回路。
The second voltage / current conversion means comprises:
Third voltage-current conversion means for generating a third current having the same current value as the second current based on the first power supply voltage supplied from the first voltage source;
A differential circuit for generating a fourth current obtained by adding a current based on the AC voltage to a current that is ½ of the third current;
The pulse width modulation circuit according to claim 1, further comprising: a current mirror circuit that generates the first current having the same current value as the fourth current.
前記第1,第2の電荷蓄積手段は、前記第1の電流で充電され、前記第2の電流で放電される、請求項1〜6のいずれかに記載のパルス幅変調回路。   The pulse width modulation circuit according to claim 1, wherein the first and second charge storage units are charged with the first current and discharged with the second current. 前記第1,第2の電荷蓄積手段は、前記第1の電流で放電され、前記第2の電流で充電される、請求項1〜6のいずれかに記載のパルス幅変調回路。   The pulse width modulation circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein the first and second charge storage units are discharged with the first current and charged with the second current. 前記クロック信号に基づいて前記各期間の切換タイミングを定める切換信号を生成する切換信号生成手段と、
前記切換信号生成手段で生成される切換信号の立下りエッジを検出する立下り検出手段とを備え、
前記第1検出手段は、
前記第2期間において前記第1電荷蓄積手段に蓄積された充電電圧をリセット信号として入力し、前記立下り検出手段で検出された前記切換信号の立下りエッジ信号をセット信号として入力する第1フリップフロップ手段によって構成され、
前記第2検出手段は、
前記第3期間において前記第2電荷蓄積手段に蓄積された充電電圧をリセット信号として入力し、前記立下り検出手段で検出された前記切換信号の立下りエッジ信号をセット信号として入力する第2フリップフロップ手段によって構成され、
前記パルス信号生成手段は、
前記第1フリップフロップ手段の出力と、前記第2フリップフロップ手段の出力とに基づいて前記パルス信号を生成する、請求項1〜8のいずれかに記載のパルス幅変調回路。
A switching signal generating means for generating a switching signal for determining the switching timing of each period based on the clock signal;
A falling detection means for detecting a falling edge of the switching signal generated by the switching signal generating means,
The first detection means includes
A first flip-flop that inputs the charging voltage accumulated in the first charge accumulating means in the second period as a reset signal and the falling edge signal of the switching signal detected by the falling detection means as a set signal Configured by
The second detection means includes
A second flip-flop for inputting the charging voltage accumulated in the second charge accumulating means in the third period as a reset signal and inputting the falling edge signal of the switching signal detected by the falling detection means as a set signal Configured by
The pulse signal generation means includes
9. The pulse width modulation circuit according to claim 1, wherein the pulse signal is generated based on an output of the first flip-flop means and an output of the second flip-flop means.
前記第1電荷蓄積手段における電圧が前記閾値電圧に到達してから前記第3期間が開始されるまで前記第1電荷蓄積手段における電圧を前記閾値電圧に維持する第1電圧維持手段と、
前記第2電荷蓄積手段における電圧が前記閾値電圧に到達してから前記第3期間とは半周期ずれた前記第3期間に続く第4期間が開始されるまで前記第2電荷蓄積手段における電圧を前記閾値電圧に維持する第2電圧維持手段とをさらに備える、請求項1〜9のいずれかに記載のパルス幅変調回路。
First voltage maintaining means for maintaining the voltage in the first charge storage means at the threshold voltage until the third period starts after the voltage in the first charge storage means reaches the threshold voltage;
The voltage in the second charge storage means is maintained until the fourth period following the third period, which is shifted from the third period by half a period after the voltage in the second charge storage means reaches the threshold voltage. The pulse width modulation circuit according to claim 1, further comprising second voltage maintaining means for maintaining the threshold voltage.
請求項1〜10のいずれかに記載のパルス幅変調回路と、
所定の基準電源電圧を出力する電圧源と、
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、前記電圧源から供給される前記基準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、スイッチングアンプ。
The pulse width modulation circuit according to any one of claims 1 to 10,
A voltage source that outputs a predetermined reference power supply voltage;
A switching amplifier comprising: a switching circuit that switches the reference power supply voltage supplied from the voltage source based on a modulation signal output from the pulse width modulation circuit.
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