JP2009303133A - Digital amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力信号に基づきPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成して高い電圧をスイッチングさせることにより増幅を行うデジタルアンプに関する。 The present invention relates to a digital amplifier that performs amplification by generating a PWM (Pulse Width Modulation) signal based on an input signal and switching a high voltage.
デジタルアンプとして、入力信号(例えばオーディオ信号)をデルタシグマ変調(ΔΣ変調)して1ビットのPWM信号を生成し、生成したPWM信号に基づき入力信号を増幅するデジタル入力タイプのD級増幅器が知られている。このデジタルスイッチングアンプにおいて、増幅によって発生する時間軸方向の歪みを抑制するために、増幅された出力を減圧してデルタシグマ演算器にフィードバックする技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a digital amplifier, a digital input type class D amplifier that generates a 1-bit PWM signal by delta-sigma modulation (ΔΣ modulation) of an input signal (for example, an audio signal) and amplifies the input signal based on the generated PWM signal is known. It has been. In this digital switching amplifier, a technique is known in which the amplified output is decompressed and fed back to a delta-sigma calculator in order to suppress distortion in the time axis direction caused by amplification (see, for example, Patent Document 1). .
図11は従来の典型的なデジタルスイッチングアンプの電気的な構成を示すブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram showing an electrical configuration of a typical conventional digital switching amplifier.
デジタルスイッチングアンプは、差分器11、積分器・加算器群12、量子化器13と、定電圧スイッチ(電力増幅部)14と、減衰器(減圧部)15及び演算器16を備える。デジタルスイッチングアンプがオーディオ信号再生装置として使用される場合には、定電圧スイッチ14の出力側にローパスフィルタ(LPF)17及びローパスフィルタ(LPF)18が接続され、LPF17及びLPF18の各出力信号がスピーカ19に供給される。なお、デルタシグマ変調部は、積分器・加算器群12と量子化器13とから構成されている。
The digital switching amplifier includes a
差分器11は、信号源からの入力信号(例えば、オーディオ信号)と、定電圧スイッチ14から減衰器15及び演算器16を経由する帰還ループで負帰還する帰還信号とを入力し、これら2つの信号の差分値を求める。なお、入力信号は、アナログ信号又はデジタル信号のいずれであってもよい。また、入力信号は、1ビットのデジタル信号であってもよい。
The difference unit 11 inputs an input signal (for example, an audio signal) from a signal source and a feedback signal that is negatively fed back from the
積分器・加算器群12は、高次の積分器であり、差分器11からの差分信号を積分して加算することにより差分積分加算信号を生成する。量子化器13は、積分器・加算器群12からの差分積分加算信号の極性を判定して2値(1ビット)に変換し、2相の量子化出力信号(デジタル信号)を生成する。ここで、量子化器13の量子化閾値は、想定されるサンプリング周波数に対して最適に設定されている。また、量子化器13はクロック信号に対応して作動する。
The integrator /
定電圧スイッチ14は、図12に示すように、量子化器13からの2相の量子化出力信号の各々に対応した第1定電圧スイッチ14a及び第2定電圧スイッチ14bから構成されている。第1定電圧スイッチ14a及び第2定電圧スイッチ14bの各々は、トーテムポール接続されたスイッチングデバイス(例えば、FET)から構成され、量子化出力信号をスイッチング制御信号としてスイッチングすることにより、図示しない定電圧源から供給される電源電圧を有するスイッチング信号を生成し、電力増幅を行う。
As shown in FIG. 12, the
定電圧スイッチ14で電力増幅することにより得られた2相のパルス増幅信号(スイッチング信号)は、出力信号としてLPF17及びLPF18に出力されるとともに、減衰器15に出力される。
A two-phase pulse amplification signal (switching signal) obtained by power amplification by the
減衰器15は、図12に示すように、第1減衰器15aと第2減衰器15bとから構成されている。第1減衰器15aは、第1定電圧スイッチ14aの出力端子とGNDとの間に直列に接続された抵抗R1a及び抵抗R2aから構成され、抵抗R1aと抵抗R2aとの接続点は、帰還ループの一部を形成する演算器16に接続されている。第1減衰器15aで減衰された信号は、演算器16に出力される。なお、抵抗R1a及び抵抗R2aの各抵抗値は、第1定電圧スイッチ14aにおける増幅量、すなわち電源電圧に応じた減圧比となるように設定される。
As shown in FIG. 12, the
第2減衰器15bは、第2定電圧スイッチ14bの出力端子とGNDとの間に直列に接続された抵抗R1b及びR2bから構成され、抵抗R1bと抵抗R2bとの接続点は、帰還ループの一部を形成する演算器16に接続されている。第2減衰器15bで減衰された信号は演算器16に出力される。抵抗R1b及び抵抗R2bの各抵抗値は、第2定電圧スイッチ14bにおける増幅量、すなわち電源電圧に応じた減圧比となるように設定される。
The second attenuator 15b is composed of resistors R1b and R2b connected in series between the output terminal of the second
演算器16は、減衰器15からの2つの信号に対して所定の処理を施し、帰還信号として差分器11に出力する。これにより、減衰器15は、帰還ループ上に設けられ、定電圧スイッチ14から出力されたパルス増幅信号を減衰し、帰還信号として差分器11へ負帰還する。
The
次に、このように構成された従来のデジタルスイッチングアンプの動作を説明する。まず、差分器11は、信号源から入力されたオーディオ信号などの入力信号と、帰還ループによって減衰器15を経て負帰還された帰還信号とを入力して、これら2つの信号の差分信号を求める。積分器・加算器群12は、差分信号を積分した後に加算することによりノイズシェーピングし、差分積分加算信号として量子化器13に出力する。
Next, the operation of the conventional digital switching amplifier configured as described above will be described. First, the
量子化器13は、積分器・加算器群12からの差分積分加算信号の極性を判定して“1”又は“0”の2値に変換して2層の量子化出力信号を生成する。定電圧スイッチ14は、量子化器13からのデルタシグマ変調された2相の量子化出力信号の各々をスイッチング制御信号としてスイッチングすることにより、電源電圧を有する2相のスイッチング信号を生成する。
The
減衰器15は、定電圧スイッチ14からの2相の出力信号の各々を減衰させ、演算器16は、減衰器15からの2つの信号に対して所定の処理を施し、帰還信号として差分器11に出力す。これにより、定電圧スイッチ14から出力されたパルス増幅信号が減衰されて、帰還信号として差分器11へ負帰還される帰還ループが形成される。
従来のデジタルスイッチングアンプにおいては、減衰器15における減圧方法として、図12に示すように、抵抗分割による分圧を用いている。従って、定電圧スイッチ14がスイッチングする度に分割抵抗を介して電流が流れるため、定電圧スイッチ14からの出力信号の使用効率が低下する。また、分割抵抗を電流が流れるので、発熱に対する対策が必要である。さらに、電源電圧の値によっては、減衰器15における減衰時間に変化が生じる可能性がある。
In the conventional digital switching amplifier, as a pressure reducing method in the
また、従来のデジタルスイッチングアンプにおいては、定電圧スイッチ14から出力される2相のスイッチング信号をデルタシグマ演算器にフィードバックする形式を採用している。デルタシグマ演算器へのフィードバック回路において、制御部及び出力部が1チップのモノリシックICにより構成される場合には、フィードバック線の本数についてはさほど問題にならない。
In addition, the conventional digital switching amplifier employs a form in which the two-phase switching signal output from the
しかし、例えば図13に示すように、制御部(含むデルタシグマ変調器)と出力部(含む減衰器)とが2チップ構成又は2素子構成である場合には、コストや信号処理の面からフィードバックの本数はより少ない方が好ましい。 However, for example, as shown in FIG. 13, when the control unit (including the delta sigma modulator) and the output unit (including the attenuator) have a two-chip configuration or a two-element configuration, feedback is provided from the viewpoint of cost and signal processing. The number of is preferably smaller.
上述したH−ブリッジ構成のデジタルスイッチングアンプでは、1チャンネルにつきA相及びB相の2本の出力信号が生成されるが、各相においてLPFのL成分により時間軸方向の歪みを発生する。このため、2本の出力信号の時間軸方向の歪みの情報をフィードバックする必要がある。2チャンネルのデジタルスイッチングアンプになると、デルタシグマ変調部へのフィードバック信号のために4本の配線が必要になるが、これはコストの面からもアッセンブリ的な観点からも好ましくない。 In the digital switching amplifier having the H-bridge configuration described above, two output signals of A phase and B phase are generated for each channel, but distortion in the time axis direction is generated by the L component of the LPF in each phase. For this reason, it is necessary to feed back the distortion information in the time axis direction of the two output signals. In the case of a 2-channel digital switching amplifier, four wires are required for a feedback signal to the delta-sigma modulation unit, which is not preferable from the viewpoint of cost and assembly.
本発明の課題は、出力信号の使用効率の低下を抑止できるデジタルアンプを提供することにある。また、本発明の他の課題は、配線数を少なくすることができるデジタルアンプを提供することにある。 The subject of this invention is providing the digital amplifier which can suppress the fall of the use efficiency of an output signal. Another object of the present invention is to provide a digital amplifier capable of reducing the number of wirings.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、入力信号をデルタシグマ変調して量子化することにより量子化出力信号を生成するデルタシグマ変調部と、デルタシグマ変調部で生成された量子化出力信号に応じて、定電圧をスイッチングさせることによりパルス増幅された出力信号を生成する電力増幅部と、電力増幅部で生成された出力信号をデルタシグマ変調部へ帰還する帰還ループ上に設けられ、出力信号をコンデンサを通して減衰させた帰還信号を生成する減衰器とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、減衰器は、電力増幅部の出力端に一端が接続されたコンデンサと、コンデンサの他端に入力端子が接続された論理回路素子とを備えることを特徴とする、
請求項3の発明は、請求項1の発明において、減衰器は、電力増幅部の出力端に一端が接続されたコンデンサと、コンデンサの他端に入力端子が接続されたウインドウコンパレータとを備えることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the attenuator includes a capacitor having one end connected to the output end of the power amplifier and a logic circuit element having an input terminal connected to the other end of the capacitor. It is characterized by
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the attenuator includes a capacitor having one end connected to the output end of the power amplifying unit and a window comparator having the input terminal connected to the other end of the capacitor. It is characterized by.
請求項4の発明は、請求項2又は請求項3の発明において、減衰器は、コンデンサの他端にカソード電極が接続され、アノード電極が接地された保護用ダイオードを備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the attenuator includes a protective diode having a cathode electrode connected to the other end of the capacitor and an anode electrode grounded.
請求項5の発明は、請求項2又は請求項3の発明において、減衰器は、コンデンサの他端にカソード電極が接続され、アノード電極が接地された保護用ダイオードと、電力増幅部の出力端に一端が接続されたコンデンサの他端にアノード電極が接続され、カソード電極がロジック電源に接続された他の保護用ダイオードとを備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the attenuator includes a protection diode in which the cathode electrode is connected to the other end of the capacitor and the anode electrode is grounded, and the output terminal of the power amplifier. An anode electrode is connected to the other end of the capacitor having one end connected to the capacitor, and another protective diode having a cathode electrode connected to a logic power supply.
請求項6の発明は、請求項3の発明において、減衰器は、ロジック電源を抵抗分割した分割点にカソード電極が接続され、アノード電極が接地されてウインドウコンパレータの基準電圧を生成するツェナーダイオードを備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the attenuator includes a Zener diode that generates a reference voltage of the window comparator by connecting a cathode electrode to a division point obtained by resistance division of the logic power source and grounding the anode electrode. It is characterized by providing.
請求項7の発明は、入力信号をデルタシグマ変調して量子化することにより量子化出力信号を生成するデルタシグマ変調部と、デルタシグマ変調部で生成された量子化出力信号に応じて、定電圧をスイッチングさせることによりパルス増幅された2相の出力信号を生成する電力増幅部と、電力増幅部で生成された2相の出力信号をデルタシグマ変調部へ帰還する帰還ループ上に設けられ、2相の出力信号の各々を減衰させた信号を生成する減衰器と、減衰器で減衰された2相の出力信号の排他的論理和をとった帰還信号を生成する排他的論理和回路とを備えることを特徴とする。 According to the seventh aspect of the present invention, a delta-sigma modulation unit that generates a quantized output signal by performing delta-sigma modulation and quantization of an input signal, and a quantized output signal generated by the delta-sigma modulation unit are defined. A power amplification unit that generates a two-phase output signal that is pulse-amplified by switching the voltage, and a feedback loop that feeds back the two-phase output signal generated by the power amplification unit to the delta-sigma modulation unit; An attenuator for generating a signal obtained by attenuating each of the two-phase output signals, and an exclusive OR circuit for generating a feedback signal obtained by taking an exclusive OR of the two-phase output signals attenuated by the attenuator. It is characterized by providing.
請求項8の発明は、請求項7の発明において、電力増幅部が1相の出力信号を生成する場合に、排他的論理和回路から出力される信号を波形整形する波形整形回路を備えることを特徴とする。 The invention of claim 8 comprises the waveform shaping circuit for shaping the signal output from the exclusive OR circuit when the power amplifying unit generates a one-phase output signal in the invention of claim 7. Features.
請求項1〜請求項6の発明によれば、出力信号をコンデンサを通して減衰させた帰還信号を生成するので、出力信号の使用効率の低下を抑止できる。 According to the first to sixth aspects of the invention, since the feedback signal obtained by attenuating the output signal through the capacitor is generated, it is possible to suppress a decrease in the use efficiency of the output signal.
請求項7及び請求項8の発明によれば、フィードバック線の本数を減らすことができるので、コストや信号処理の面から従来のデジタルスイッチングアンプに比べて有利である。 According to the seventh and eighth aspects of the invention, the number of feedback lines can be reduced, which is more advantageous than the conventional digital switching amplifier in terms of cost and signal processing.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した構成部分に相当する部分には、背景技術の欄で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals as those used in the background art section are used for the portions corresponding to the constituent parts described in the background art section.
本発明の実施例1に係るデジタルアンプの構成は、減衰器の内部の構成を除き、図11に示した従来のデジタルスイッチングアンプの構成と同じである。 The configuration of the digital amplifier according to the first embodiment of the present invention is the same as the configuration of the conventional digital switching amplifier shown in FIG. 11 except for the internal configuration of the attenuator.
なお、本発明のデルタシグマ変調部は、積分器・加算器群12と、量子化器13とによって構成されている。本発明の電力増幅部は、定電圧スイッチ14によって構成されている。
Note that the delta-sigma modulation unit of the present invention includes an integrator /
図1は本発明の実施例1に係るデジタルアンプで使用される減衰器15cの構成を示す回路図である。減衰器15cは、減衰の機構を、コンデンサを用いた絶縁型の減圧器として実現され、図12に示す従来の減衰器15a,15bと同様に2個設けられている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an
図1に示す減衰器15cにおいて、定電圧スイッチ14の出力端子とGNDとの間には、直列に接続されたコンデンサC1とツェナーダイオードZD1とが設けられている。ロジック電圧とGNDとの間には、直列に接続された抵抗R1と抵抗R2とが設けられている。コンデンサC1とツェナーダイオードZD1との接続点P及び抵抗R1と抵抗R2との接続点には、シュミットインバータ1の入力端子が接続されている。シュミットインバータ1の出力端子にはインバータ2が接続され、インバータ2は、出力信号Qを演算器16に出力する。
In the
ツェナーダイオードZD1のカソード電極は、コンデンサC1の他端に接続され、ツェナーダイオードZD1のアノード電極は、接地(GND)されている。ツェナーダイオードZD1は、GND側へのアンダーシュートを抑制してシュミットインバータ1のゲート酸化膜を保護する保護用ダイオードとして機能する。
The cathode electrode of the Zener diode ZD1 is connected to the other end of the capacitor C1, and the anode electrode of the Zener diode ZD1 is grounded (GND). The Zener diode ZD1 functions as a protective diode that protects the gate oxide film of the
次に、このように構成された図1に示す減衰器15cの動作を説明する。定電圧スイッチ14からの出力信号は、コンデンサC1を介して、シュミットインバータ1の入力端子に供給される。シュミットインバータ1の入力端子には、抵抗R1と抵抗R2との抵抗分割により、ロジック電圧(例えば、3.3V)の2分の1の電圧(1.65V)がバイアスされ、出力信号に変化が生じた際に、シュミットインバータ1の入力端子に変化が生じる。
Next, the operation of the
なお、抵抗R1及び抵抗R2は、シュミットインバータ1の入力端子にバイアス電圧を与えるだけであるので、その抵抗値を大きくすることができる。従って、抵抗R1及び抵抗R2で消費される電力を小さくすることができる。
Since the resistors R1 and R2 only apply a bias voltage to the input terminal of the
図2は減衰器15cの動作を示す波形図である。図2(a)は、定電圧スイッチ14からの出力信号の波形を示し、例えば18Vといった高い電圧でオン・オフするパルス増幅信号(スイッチング信号)である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the
この出力信号が、コンデンサC1と抵抗R1とから構成される微分回路に入力されることにより、P点では、図2(b)に示すように、ロジック電圧の2分の1の電圧を中心に、出力信号の立ち上がりエッジで急峻に立ち上がり、出力信号の立ち下がりエッジで急峻に立ち下がる波形を有する信号が得られる。 When this output signal is input to a differentiation circuit composed of a capacitor C1 and a resistor R1, at the point P, as shown in FIG. A signal having a waveform that rises steeply at the rising edge of the output signal and falls sharply at the falling edge of the output signal is obtained.
この信号がシュミットインバータ1の入力端子に入力されて反転され、さらにインバータ2で反転されて信号Qとして出力される。これにより、図2(c)に示すように、ロジック電圧に減圧された信号Qが演算器16に出力される。
This signal is input to the input terminal of the
このように実施例1に係るデジタルアンプによれば、減衰器15cにより、出力信号をコンデンサC1を通して減衰させた帰還信号を生成するので、出力信号の使用効率の低下を抑止できる。
As described above, according to the digital amplifier according to the first embodiment, the
なお、上述した実施例1に係るデジタルアンプの減衰器15cを以下のように変形しても良い。
The
(第1の変形例)
図3は実施例1に係るデジタルアンプの減衰器15dの第1の変形例の構成を示す回路図である。この減衰器15dは、図1に示した減衰器15cにツェナーダイオードZD2が追加されて構成されている。
(First modification)
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration of a first modification of the
ツェナーダイオードZD2のカソード電極は、ロジック電圧及び抵抗R2の一端に接続され、ツェナーダイオードZD2のアノード電極は、シュミットインバータ1の入力端子に接続されている。このツェナーダイオードZD2は、ロジック電圧側へのオーバーシュートを抑制してシュミットインバータ1のゲート酸化膜を保護する保護用ダイオードとして機能する。
The cathode electrode of the Zener diode ZD2 is connected to one end of the logic voltage and the resistor R2, and the anode electrode of the Zener diode ZD2 is connected to the input terminal of the
(第2の変形例)
図4は図3に示した減衰器15dのシュミットインバータ1の代わりに、ウインドウコンパレータを用いた第2の変形例の構成を示す回路図である。ウインドウコンパレータは、出力信号の立ち上がりエッジを捉えるコンパレータCMP1と、立ち下がりエッジを捉えるコンパレータCMP2との2個のコンパレータと、各コンパレータCMP1,CMP2の出力の論理積をとる論理積回路ANDとを有する。
(Second modification)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a second modified example using a window comparator instead of the
また、ロジック電圧とGNDとの間には、直列に接続された抵抗R3と抵抗R4と抵抗R5とが設けられている。抵抗R4と抵抗R5との接続点の電圧がコンパレータCMP1の非反転入力端子に基準電圧として印加される。抵抗R4と抵抗R3との接続点の電圧がコンパレータCMP2の反転入力端子に基準電圧として印加される。 Further, a resistor R3, a resistor R4, and a resistor R5 connected in series are provided between the logic voltage and GND. The voltage at the connection point between the resistors R4 and R5 is applied as a reference voltage to the non-inverting input terminal of the comparator CMP1. The voltage at the connection point between the resistor R4 and the resistor R3 is applied as a reference voltage to the inverting input terminal of the comparator CMP2.
コンデンサC1とツェナーダイオードZD1との接続点と、ツェナーダイオードZD2のアノード電極と、抵抗R1と抵抗R2との接続点とは、コンパレータCMP1の反転入力端子とコンパレータCMP2の非反転入力端子とに接続されている。 The connection point between the capacitor C1 and the Zener diode ZD1, the anode electrode of the Zener diode ZD2, and the connection point between the resistor R1 and the resistor R2 are connected to the inverting input terminal of the comparator CMP1 and the non-inverting input terminal of the comparator CMP2. ing.
コンパレータCMP1の基準電圧は、ロジック電圧の2分の1よりも大きく、ロジック電圧よりも小さい値になるように、抵抗R4と抵抗R5との接続点からとられる。また、コンパレータCMP2の基準電圧は、GND電圧より大きく、ロジック電圧の2分の1より小さい値になるように、抵抗R3と抵抗R4との接続点からとられる。 The reference voltage of the comparator CMP1 is taken from the connection point between the resistor R4 and the resistor R5 so that the reference voltage is larger than half of the logic voltage and smaller than the logic voltage. Further, the reference voltage of the comparator CMP2 is taken from the connection point between the resistor R3 and the resistor R4 so as to be a value larger than the GND voltage and smaller than a half of the logic voltage.
この構成によれば、コンデンサC1とツェナーダイオードZD1との接続点の電圧が、抵抗R3と抵抗R4との接続点の電圧以上で、且つ抵抗R4と抵抗R5との接続点の電圧以下であるときに、論理積回路ANDからHレベルの出力信号Qが演算器16に出力される。
According to this configuration, when the voltage at the connection point between the capacitor C1 and the Zener diode ZD1 is equal to or higher than the voltage at the connection point between the resistors R3 and R4 and equal to or lower than the voltage at the connection point between the resistors R4 and R5. In addition, an H level output signal Q is output from the AND circuit AND to the
このウインドウコンパレータにより、出力信号を減圧した波形を取得することができる。なお、ツェナーダイオードZD1及びZD2は、図1及び図3に示したツェナーダイオードと同様の機能を有する。 With this window comparator, a waveform obtained by reducing the output signal can be acquired. The Zener diodes ZD1 and ZD2 have the same functions as the Zener diodes shown in FIGS.
(第3の変形例)
図5は実施例1に係るデジタルアンプの減衰器15fの第3の変形例の構成を示す回路図である。図5に示す減衰器15fは、図4に示した減衰器15eにさらに以下の構成を追加したものである。
(Third Modification)
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration of a third modification of the
抵抗R4を抵抗R4aと抵抗R4bとに分割し、抵抗R4aと抵抗R4bとの接続点にツェナーダイオードZD3のカソード電極が接続され、ツェナーダイオードZD3のアノード電極が接地されている。この構成により、コンパレータCMP1,CMP2に与える基準電圧の精度を向上させることができる。 The resistor R4 is divided into a resistor R4a and a resistor R4b, the cathode electrode of the Zener diode ZD3 is connected to the connection point between the resistor R4a and the resistor R4b, and the anode electrode of the Zener diode ZD3 is grounded. With this configuration, the accuracy of the reference voltage applied to the comparators CMP1 and CMP2 can be improved.
図6は本発明の実施例2に係るデジタルアンプの構成を示す回路図である。デジタルアンプは、上述した実施例1に係るデジタルアンプに、排他的論理和(XOR)回路20が追加されて構成されている。排他的論理和回路20は、減衰器15c(又は15d,15e,15fのいずれか)から出力される2つの減衰された信号の排他的論理和をとり1つの信号を演算器16に出力する。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a digital amplifier according to
図7は排他的論理和回路20の動作を示すタイミングチャートである。排他的論理和回路20は、減衰器15cから2相の減衰された信号が入力された場合、具体的には、一方の減衰器15c1から、図7(a)に示すような減衰された信号が入力され、他方の減衰器15c2から、図7(b)に示すような減衰された信号が入力されたとする。この場合には、これらの減衰された信号の排他的論理和をとり、図7(c)に示すような排他的論理和信号を生成して、演算器16に出力する。
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the exclusive OR
この構成により、図8に示すように、デジタルアンプが2チップ構成又は2素子構成である場合であっても、フィードバック線の本数は1本で済む。このため、コストや信号処理の面から、図13に示した従来の構成に比べて有利である。 With this configuration, as shown in FIG. 8, even if the digital amplifier has a two-chip configuration or a two-element configuration, only one feedback line is required. For this reason, it is more advantageous than the conventional configuration shown in FIG. 13 in terms of cost and signal processing.
なお、図7はデジタルアンプが、パルス幅が異なる2つの出力信号を生成する2相変調の場合に、排他的論理和をとる例を示しているが、パルス幅が同じで且つ位相が180度異なる2つの出力信号を生成する1相変調の場合に適用するように変形することもできる。この場合には、図9に示すような波形整形回路21が用いられる。この波形整形回路21は、排他的論理和回路20から出力される細いパルスを受け取る度に反転するように接続されたDタイプのフリップフロップ回路から構成することができる。
FIG. 7 shows an example in which exclusive OR is performed when the digital amplifier performs two-phase modulation in which two output signals having different pulse widths are generated, but the pulse width is the same and the phase is 180 degrees. The present invention can be modified so as to be applied to the case of one-phase modulation that generates two different output signals. In this case, a waveform shaping circuit 21 as shown in FIG. 9 is used. The waveform shaping circuit 21 can be composed of a D-type flip-flop circuit connected so as to be inverted every time a thin pulse output from the exclusive OR
図10は1相変調の場合の排他的論理和回路20及び波形整形回路21の動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 10 is a timing chart showing operations of the exclusive OR
排他的論理和回路20は、減衰器15cから2相の減衰された信号が入力された場合、具体的には、一方の減衰器15c1から、図10(a)に示すような減衰された信号が入力され、他方の減衰器15c2から、図10(b)に示すような、一方の減衰器15c1からの減衰された信号に対して180度位相が異なる信号が入力されたとする。この場合には、これらの減衰された信号の排他的論理和をとり、図10(c)に示すような細いパルスの排他的論理和信号を生成し、演算部16に内包される波形整形回路21に出力する。
When a two-phase attenuated signal is input from the
波形整形回路21は、図10(d)に示すように、排他的論理和回路20から出力される細いパルスを受け取る度に反転する信号を出力する。これにより、出力信号を復元した信号が生成されて演算部16に出力される。
As shown in FIG. 10D, the waveform shaping circuit 21 outputs a signal that is inverted every time a thin pulse output from the exclusive OR
1 シュミットインバータ
2 インバータ
11 差分器
12 積分器・加算器群
13 量子化器
14 定電圧スイッチ
15,15a〜15f 減衰器
16 演算器
17,18 LPF
19 スピーカ
20 排他的論理和回路
21 波形整形回路
22 論理回路(Dフリップフロップ)
C1 コンデンサ
R1〜R5,R1a,R1b,R2a,R2b,R4a,R4b 抵抗
ZD1〜ZD3 ツェナーダイオード
CMP1,CMP2 コンパレータ
AND 論理回路
1
19
C1 capacitors R1-R5, R1a, R1b, R2a, R2b, R4a, R4b resistors ZD1-ZD3 Zener diodes CMP1, CMP2 comparator AND logic circuit
Claims (8)
前記デルタシグマ変調部で生成された量子化出力信号に応じて、定電圧をスイッチングさせることによりパルス増幅された出力信号を生成する電力増幅部と、
前記電力増幅部で生成された出力信号を前記デルタシグマ変調部へ帰還する帰還ループ上に設けられ、前記出力信号をコンデンサを通して減衰させた帰還信号を生成する減衰器と、
を備えることを特徴とするデジタルアンプ。 A delta-sigma modulation unit that generates a quantized output signal by delta-sigma modulating and quantizing the input signal;
A power amplifying unit that generates a pulse-amplified output signal by switching a constant voltage according to the quantized output signal generated by the delta-sigma modulation unit;
An attenuator that is provided on a feedback loop that feeds back the output signal generated by the power amplification unit to the delta-sigma modulation unit, and that generates a feedback signal obtained by attenuating the output signal through a capacitor;
A digital amplifier comprising:
前記電力増幅部の出力端に一端が接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの他端に入力端子が接続された論理回路素子と、
を備えることを特徴とする請求項1記載のデジタルアンプ。 The attenuator is
A capacitor having one end connected to the output end of the power amplifier;
A logic circuit element having an input terminal connected to the other end of the capacitor;
The digital amplifier according to claim 1, further comprising:
前記電力増幅部の出力端に一端が接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの他端に入力端子が接続されたウインドウコンパレータと、
を備えることを特徴とする請求項1記載のデジタルアンプ。 The attenuator is
A capacitor having one end connected to the output end of the power amplifier;
A window comparator having an input terminal connected to the other end of the capacitor;
The digital amplifier according to claim 1, further comprising:
前記コンデンサの他端にカソード電極が接続され、アノード電極が接地された保護用ダイオードを備えることを特徴とする請求項2又は請求項3記載のデジタルアンプ。 The attenuator is
4. The digital amplifier according to claim 2, further comprising a protective diode having a cathode electrode connected to the other end of the capacitor and an anode electrode grounded.
前記コンデンサの他端にカソード電極が接続され、アノード電極が接地された保護用ダイオードと、
前記電力増幅部の出力端に一端が接続されたコンデンサの他端にアノード電極が接続され、カソード電極がロジック電源に接続された他の保護用ダイオード
とを備えることを特徴とする請求項2又は請求項3記載のデジタルアンプ。 The attenuator is
A protective diode in which a cathode electrode is connected to the other end of the capacitor and an anode electrode is grounded;
3. The power amplifier according to claim 2, further comprising: another protective diode in which an anode electrode is connected to the other end of the capacitor, one end of which is connected to an output end of the power amplifier, and a cathode electrode is connected to a logic power source. The digital amplifier according to claim 3.
ロジック電源を抵抗分割した分割点にカソード電極が接続され、アノード電極が接地されて前記ウインドウコンパレータの基準電圧を生成するツェナーダイオードを備えることを特徴とする請求項3記載のデジタルアンプ。 The attenuator is
4. The digital amplifier according to claim 3, further comprising: a Zener diode that generates a reference voltage of the window comparator by connecting a cathode electrode to a division point obtained by dividing the logic power supply by resistance and grounding an anode electrode.
前記デルタシグマ変調部で生成された量子化出力信号に応じて、定電圧をスイッチングさせることによりパルス増幅された2相の出力信号を生成する電力増幅部と、
前記電力増幅部で生成された2相の出力信号を前記デルタシグマ変調部へ帰還する帰還ループ上に設けられ、前記2相の出力信号の各々を減衰させた信号を生成する減衰器と、
前記減衰器で減衰された2相の出力信号の排他的論理和をとった帰還信号を生成する排他的論理和回路と、
を備えることを特徴とするデジタルアンプ。 A delta-sigma modulation unit for generating a quantized output signal by delta-sigma modulating and quantizing the input signal;
A power amplifying unit for generating a pulse-amplified two-phase output signal by switching a constant voltage according to the quantized output signal generated by the delta-sigma modulation unit;
An attenuator that is provided on a feedback loop that feeds back the two-phase output signal generated by the power amplification unit to the delta-sigma modulation unit, and that generates a signal obtained by attenuating each of the two-phase output signals;
An exclusive OR circuit for generating a feedback signal obtained by taking an exclusive OR of the two-phase output signals attenuated by the attenuator;
A digital amplifier comprising:
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016111442A (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | オンキヨー株式会社 | Signal modulation circuit |
JP2016111441A (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | オンキヨー株式会社 | Signal modulation circuit |
CN116599500A (en) * | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 上海海栎创科技股份有限公司 | Voltage gain signal detection device and method |
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2008
- 2008-06-17 JP JP2008158041A patent/JP2009303133A/en active Pending
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