JP2011029859A - Pulse width modulation circuit and switching amplifier thereof - Google Patents

Pulse width modulation circuit and switching amplifier thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2011029859A
JP2011029859A JP2009172609A JP2009172609A JP2011029859A JP 2011029859 A JP2011029859 A JP 2011029859A JP 2009172609 A JP2009172609 A JP 2009172609A JP 2009172609 A JP2009172609 A JP 2009172609A JP 2011029859 A JP2011029859 A JP 2011029859A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
voltage
circuit
signal
pulse width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009172609A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5713543B2 (en
Inventor
Atsushi Minagawa
篤史 皆川
Yoshinori Nakanishi
芳徳 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Onkyo Corp
Original Assignee
Onkyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Onkyo Corp filed Critical Onkyo Corp
Priority to JP2009172609A priority Critical patent/JP5713543B2/en
Publication of JP2011029859A publication Critical patent/JP2011029859A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5713543B2 publication Critical patent/JP5713543B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Pulse Circuits (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To output a pulse width modulation signal corresponding to an input signal correctly even if current values of a DC bias current Ic and a discharge current Id are varied by a temperature coefficient. <P>SOLUTION: A current generation circuit 14 is equipped with a constant current circuit 31 which generates a constant current I1, a differential circuit 32 which generates a current I2+Δi which is the sum of a current I2 having the current value equal to 1/2 of the constant current I1 and a current Δi obtained by converting an AC voltage es into a current, a current voltage conversion means 33 for converting the constant current I1 into a voltage Vb2, a voltage current conversion means 34 for converting the voltage Vb2 supplied from the current voltage conversion means 33 into a current, thus generating the discharge current Id, a current voltage conversion means 35 for converting the current I2+Δi into a voltage Vb1, and a voltage current conversion means 36 for converting the voltage Vb1 supplied from the current voltage conversion means 35 into a current, thus generating a charging current Ic+Δi. <P>COPYRIGHT: (C)2011,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、3)。   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. The applicant has proposed a pulse width modulation circuit that does not use a monostable multivibrator (for example, Patent Documents 2 and 3 below).

図8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9,図10は、図8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9,図10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. 8 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a pulse width modulation circuit proposed by the applicant. 9 and 10 are timing charts showing voltage waveforms of signals in the pulse width modulation circuit shown in FIG. 9 and 10 mainly show waveforms in the charge / discharge operation of the first capacitor C11.

図8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。   8 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8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. 8, 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9(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9(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. 9 (b) and (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. 9F), 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9(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. By 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. 9B and 9E). ).

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9(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 solid lines L1 and (f) in FIGS. 9D and 9E). .

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9(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. 9G).

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9(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. 9 (h)).

なお、図9(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. 9 (e) shows the waveform when the audio signal eS is 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 特開2009−141408号公報JP 2009-141408 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C11,C12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C11,C12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の関係である場合を、オーディオ信号eSの振幅値が0のときとし、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 C11 and C12, and the first and second capacitors C11 and C12. Discharge current generation circuits 58 for generating the discharge current Id to be generated are independently provided. The pulse width modulation circuit 51 sets the case where the current value of the DC bias current Ic and the discharge current Id is Ic: Id = 1: 2 when the amplitude value of the audio signal eS is 0, and the pulse width 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9(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9(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10(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10(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 vary 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 shown by a 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前記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、定電流である第3の電流を生成する定電流生成手段を有し、前記第3の電流および前記交流電圧から前記第1の電流を生成し、前記第3の電流から前記第2の電流を生成する。   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 the current generation means includes constant current generation means for generating a third current which is a constant current, and the first current is obtained from the third current and the AC voltage. Form, to generate the second current from the third current.

第1の電流および第2の電流が、共通の定電流生成手段によって生成される定電流から生成されることにより、定電流生成手段の温度係数により定電流が変動し、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定電流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 from the constant current generated by the common constant current generating means, the constant current varies depending on the temperature coefficient of the constant current generating means, and the direct current of the first current is changed. Even when the bias current and the second current fluctuate, the ratio between the DC bias current of the first current and 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 constant current, 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.

好ましい実施形態においては、前記電流生成手段が、前記第3の電流の1/2の電流値である電流と、前記交流電圧を電流に変換した電流とを加算した第4の電流を生成する差動回路と、前記第3の電流を第1の電圧に変換する第1電流電圧変換手段と、前記第1電流電圧変換手段から供給された前記第1の電圧を電流に変換し、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4の電流を第2の電圧に変換する第2電流電圧変換手段と、前記第2電流電圧変換手段から供給された前記第2の電圧を電流に変換し、前記第1の電流を生成する第2電圧電流変換手段とをさらに有する。   In a preferred embodiment, the current generating means generates a fourth current obtained by adding a current having a current value ½ of the third current and a current obtained by converting the AC voltage into a current. A first current-voltage conversion means for converting the third current into a first voltage, the first voltage supplied from the first current-voltage conversion means into a current, and the second The first voltage-current conversion means for generating the current, the second current-voltage conversion means for converting the fourth current into the second voltage, and the second voltage supplied from the second current-voltage conversion means And a second voltage / current conversion means for generating the first current.

好ましい実施形態においては、前記第1電圧電流変換手段と前記第2電圧電流変換手段とが、それぞれトランジスタを有し、これらのトランジスタの温度係数およびベース−エミッタ間電圧(導通開始電圧)が同じである。   In a preferred embodiment, the first voltage-current conversion means and the second voltage-current conversion means each have transistors, and these transistors have the same temperature coefficient and base-emitter voltage (conduction start voltage). is there.

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 a 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 supplied reference power supply voltage.

第1の電流および第2の電流が、共通の定電流によって生成されることにより、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。   In the case where the first current and the second current are generated by a common constant current, the direct current bias current and the second current of the first current fluctuate due to the temperature coefficient of each element. However, 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. 電流生成回路14を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a current generation circuit 14. FIG. 別の電流生成回路14’を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another electric current generation circuit 14 '. 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. 別の実施形態のパルス幅変調回路を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the pulse width modulation circuit of another embodiment. 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8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。FIG. 9 is a timing chart showing voltage waveforms of signals in the pulse width modulation circuit shown in FIG. 8. 図8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。FIG. 9 is a timing chart showing voltage waveforms of signals in the pulse width modulation circuit shown in FIG. 8.

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(積分器)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 (integrators), a current bypass circuit 16, first and second RS flip-flop circuits 17 and 18, And a signal output circuit 19.

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の回路図である。電流生成回路14は、定電流生成手段31と、差動回路32と、電流電圧変換手段(以下、IV変換回路という。)33,35と、電圧電流変換手段(以下、VI変換回路という。)34,36とを有している。また、電流生成回路14は、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Q1のベースに接続された構成)をさらに有している。
[Configuration of Current Generation Circuit 14]
FIG. 3 is a circuit diagram of the current generation circuit 14. The current generation circuit 14 includes a constant current generation means 31, a differential circuit 32, current-voltage conversion means (hereinafter referred to as IV conversion circuit) 33 and 35, and voltage-current conversion means (hereinafter referred to as VI conversion circuit). 34, 36. The current generation circuit 14 further includes addition means (a configuration in which the audio signal generation source AU is connected to the base of the transistor Q1) for adding the current Δi corresponding to the audio signal eS to the DC bias current Ic. Yes.

電流生成回路14は、共通の定電流生成手段31が生成する定電流から、充電電流Ijの直流バイアス電流Icと、放電電流Idとを生成する。従って、定電流生成手段31の温度係数に起因して、温度変化により、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 a DC bias current Ic of the charging current Ij and a discharge current Id from the constant current generated by the common constant current generation unit 31. Therefore, even if the DC bias current Ic and the discharge current Id fluctuate due to a temperature change due to the temperature coefficient of the constant current generating means 31, there is a fluctuation error between the DC bias current Ic and the discharge current Id. By canceling each other, the ratio of the DC bias current Ic and the discharge current Id can be maintained at a constant ratio (for example, Ic: Id = 1: 2).

定電流生成手段31は、一般的な定電流回路が採用される(以下、定電流回路31という)。例えば、定電流回路31は、JFET及び抵抗から構成された回路、又は、電圧源、抵抗及びバイポーラトランジスタから構成された回路が採用される。定電流回路31は、定電流I1を生成し、差動回路32およびIV変換回路33に供給する。   The constant current generating means 31 employs a general constant current circuit (hereinafter referred to as a constant current circuit 31). For example, the constant current circuit 31 employs a circuit composed of a JFET and a resistor, or a circuit composed of a voltage source, a resistor, and a bipolar transistor. The constant current circuit 31 generates a constant current I1 and supplies it to the differential circuit 32 and the IV conversion circuit 33.

差動回路32は、定電流回路31に接続されており、定電流回路31から供給される電流I1の1/2の大きさの電流I2を生成する。詳細には、差動回路32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、電流I2に加算した電流I2±Δiを生成する。差動回路32は、npn型トランジスタQ1,Q2と、抵抗R1,R2,R6,R7とを含む。トランジスタQ1は、エミッタが抵抗R6を介して定電流回路31に接続され、コレクタが抵抗R1を介して電源電圧VCC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Q2は、エミッタが抵抗R7を介して定電流回路31に接続され、コレクタが抵抗R2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(但し、実回路上は、ベースは負帰還をかけることがある)。抵抗R1と抵抗R2とは抵抗値が同じ抵抗素子が採用され(R1=R2であり)、トランジスタQ1とトランジスタQ2とは特性(例えば、導通開始電圧(ベースエミッタ間電圧)、内部抵抗、温度係数等)が同じトランジスタが採用され、抵抗R6と抵抗R7とは抵抗値及び温度係数が同じ抵抗素子が採用されている。   The differential circuit 32 is connected to the constant current circuit 31, and generates a current I2 having a magnitude that is 1/2 of the current I1 supplied from the constant current circuit 31. Specifically, the differential circuit 32 generates a current I2 ± Δi obtained by adding the current ± Δi obtained by voltage-current conversion of the audio signal eS from the audio signal source AU to the current I2. Differential circuit 32 includes npn transistors Q1, Q2 and resistors R1, R2, R6, R7. The transistor Q1 has an emitter connected to the constant current circuit 31 via the resistor R6, a collector connected to the power supply voltage VCC via the resistor R1, and a base connected to the audio signal source AU. The transistor Q2 has an emitter connected to the constant current circuit 31 via the resistor R7, a collector connected to the power supply voltage VCC via the resistor R2, and a base connected to the ground potential (however, on the actual circuit, The base may give negative feedback). Resistors R1 and R2 have the same resistance value (R1 = R2), and transistors Q1 and Q2 have characteristics (for example, conduction start voltage (base-emitter voltage), internal resistance, temperature coefficient) Etc.) are used, and resistance elements having the same resistance value and temperature coefficient are used for the resistors R6 and R7.

差動回路32においては、トランジスタQ1のコレクタからエミッタに向かって電流I2+Δiが流れ、トランジスタQ2のコレクタからエミッタに向かって電流I2−Δiが流れる。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Q1のコレクタからエミッタに向かって電流I2が流れ、トランジスタQ2のコレクタからエミッタに向かって電流I2が流れる。   In differential circuit 32, current I2 + Δi flows from the collector of transistor Q1 to the emitter, and current I2-Δi flows from the collector of transistor Q2 to the emitter. When the amplitude value of the audio signal eS is 0 (no signal), Δi is 0, so that the current I2 flows from the collector of the transistor Q1 toward the emitter, and the current flows from the collector of the transistor Q2 toward the emitter. I2 flows.

IV変換回路33は、定電流回路31から電流I1が供給され、当該電流I1を電流電圧変換することによって電圧Vb2を生成する。IV変換回路33は、抵抗R3を含む。抵抗R3の一端は、定電流回路31とトランジスタQ4のベースとに接続され、他端は電源電圧−VCCに接続されている。抵抗R3の両端に電圧Vb2が生成され、電圧Vb2がVI変換回路34に供給される。   The IV conversion circuit 33 is supplied with the current I1 from the constant current circuit 31, and generates a voltage Vb2 by performing current-voltage conversion on the current I1. The IV conversion circuit 33 includes a resistor R3. One end of the resistor R3 is connected to the constant current circuit 31 and the base of the transistor Q4, and the other end is connected to the power supply voltage -VCC. A voltage Vb2 is generated across the resistor R3, and the voltage Vb2 is supplied to the VI conversion circuit 34.

VI変換回路34は、IV変換回路33から電圧Vb2が供給され、当該電圧Vb2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。VI変換回路34は、npn型トランジスタQ4及び抵抗R5を含む。トランジスタQ4は、ベースが定電流回路31と抵抗R3との接続点に接続され、エミッタが抵抗R5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Q4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 VI conversion circuit 34 is supplied with the voltage Vb2 from the IV conversion circuit 33, and generates a discharge current Id by converting the voltage Vb2 into voltage-current. The VI conversion circuit 34 includes an npn transistor Q4 and a resistor R5. The transistor Q4 has a base connected to a connection point between the constant current circuit 31 and the resistor R3, an emitter connected to the power supply voltage -VCC through the resistor R5, and a collector serving as a node that outputs the discharge current Id. In other words, the collector of the transistor Q4 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.

IV変換回路35は、差動回路32によって生成される電流I2+Δiを電流電圧変換することによって電圧Vb1を生成する。IV変換回路35は、差動回路32の一部である抵抗R1を含む。抵抗R1の一端は、トランジスタQ1のコレクタと、トランジスタQ3のベースとに接続され、他端は電源電圧VCCに接続されている。抵抗R1の両端に電圧Vb1が生成され、電圧Vb1がVI変換回路36に供給される。   The IV conversion circuit 35 generates a voltage Vb1 by current-voltage conversion of the current I2 + Δi generated by the differential circuit 32. The IV conversion circuit 35 includes a resistor R <b> 1 that is a part of the differential circuit 32. One end of the resistor R1 is connected to the collector of the transistor Q1 and the base of the transistor Q3, and the other end is connected to the power supply voltage VCC. A voltage Vb1 is generated across the resistor R1, and the voltage Vb1 is supplied to the VI conversion circuit 36.

VI変換回路36は、IV変換回路35から電圧Vb1が供給され、当該電圧Vb1を電圧電流変換することによって充電電流Ic+Δiを生成する。VI変換回路36は、pnp型トランジスタQ3及び抵抗R4を含む。トランジスタQ3は、ベースがトランジスタQ1と抵抗R1との接続点に接続され、エミッタが抵抗R4を介して電源電圧VCCに接続され、コレクタが充電電流Ic+Δi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、かつ、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。トランジスタQ3とトランジスタQ4とは特性(例えば、導通開始電圧、内部抵抗、温度係数等)が同じトランジスタが採用されている。抵抗R4と抵抗R5との関係は、抵抗値がR4=2R5になっている。   The VI conversion circuit 36 is supplied with the voltage Vb1 from the IV conversion circuit 35, and generates a charging current Ic + Δi by performing voltage-current conversion on the voltage Vb1. The VI conversion circuit 36 includes a pnp transistor Q3 and a resistor R4. The transistor Q3 has a base connected to a connection point between the transistor Q1 and the resistor R1, an emitter connected to the power supply voltage VCC via the resistor R4, and a collector serving as a node that outputs the charging current Ic + Δi. 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. Transistors Q3 and Q4 have the same characteristics (for example, conduction start voltage, internal resistance, temperature coefficient, etc.). As for the relationship between the resistor R4 and the resistor R5, the resistance value is R4 = 2R5.

以下、電流生成回路14が各素子の温度係数に影響されずに、Ic:Id=1:2の関係を維持できることを説明する。なお、以下においては、オーディオ信号が無信号(Δi=0)であるとする。
定電流回路31と差動回路32との関係により、上記の通り、電流I1、I2の関係は以下の通りである。
I1=2I2 (式1)
Hereinafter, it will be described that the current generation circuit 14 can maintain the relationship of Ic: Id = 1: 2 without being affected by the temperature coefficient of each element. In the following, it is assumed that the audio signal is no signal (Δi = 0).
Due to the relationship between the constant current circuit 31 and the differential circuit 32, as described above, the relationship between the currents I1 and I2 is as follows.
I1 = 2I2 (Formula 1)

IV変換回路35,33で生成される電圧Vb1,Vb2は以下の通りである。
Vb1=R1・I2 (式2)
Vb2=R3・I1 (式3)
The voltages Vb1 and Vb2 generated by the IV conversion circuits 35 and 33 are as follows.
Vb1 = R1 · I2 (Formula 2)
Vb2 = R3 · I1 (Formula 3)

トランジスタQ3のエミッタからコレクタに流れる電流Ic、トランジスタQ4のコレクタからエミッタに流れる電流Idは以下の通りである。但し、VbeはトランジスタQ3、Q4の導通開始電圧である。
Ic=(Vb1−Vbe)/R4 (式4)
Id=(Vb2−Vbe)/R5 (式5)
The current Ic flowing from the emitter to the collector of the transistor Q3 and the current Id flowing from the collector to the emitter of the transistor Q4 are as follows. However, Vbe is a conduction start voltage of the transistors Q3 and Q4.
Ic = (Vb1-Vbe) / R4 (Formula 4)
Id = (Vb2-Vbe) / R5 (Formula 5)

ここで、R1=2R3に設定すると、式1〜式3により、Vb2は以下の式に展開され、Vb1と等しくなる。
Vb2=R3・I1=(R1/2)・2I2=R1・I2=Vb1 (式6)
Here, when R1 = 2R3 is set, Vb2 is expanded into the following equation by Equations 1 to 3, and becomes equal to Vb1.
Vb2 = R3 · I1 = (R1 / 2) · 2I2 = R1 · I2 = Vb1 (Formula 6)

上記の通り、R4=2R5であるので、式4〜式6から、直流バイアス電流Ic:放電電流Id=1:2の関係が得られる。ここで、トランジスタQ3、Q4の温度係数に基づくVbeの変化分をΔVbeとすると、式1〜式5を展開し、直流バイアス電流Icおよび放電電流Idは以下の通りになる。
Ic=(R1・I2−(Vb2+ΔVbe))/R4
=(R1・I1−2(Vb2+ΔVbe))/2R4 (式7)
Id=(R3・I1−(Vbe+ΔVbe))/R5
=(R1・I1−2(Vbe+ΔVbe)/R4
=2(R1・I1−2(Vb2+ΔVbe))/2R4 (式8)
従って、トランジスタQ3、Q4の温度係数に基づくVbeの変化分ΔVbeが直流バイアス電流Icおよび放電電流Idに含まれる場合であっても、Ic:Id=1:2の関係が維持される。
Since R4 = 2R5 as described above, the relationship of DC bias current Ic: discharge current Id = 1: 2 is obtained from Equations 4 to 6. Here, assuming that the change in Vbe based on the temperature coefficient of the transistors Q3 and Q4 is ΔVbe, Equations 1 to 5 are developed, and the DC bias current Ic and the discharge current Id are as follows.
Ic = (R1 · I2- (Vb2 + ΔVbe)) / R4
= (R1 · I1-2 (Vb2 + ΔVbe)) / 2R4 (Formula 7)
Id = (R3 · I1- (Vbe + ΔVbe)) / R5
= (R1 · I1-2 (Vbe + ΔVbe) / R4
= 2 (R1 · I1-2 (Vb2 + ΔVbe)) / 2R4 (Formula 8)
Therefore, even when the change ΔVbe in Vbe based on the temperature coefficients of the transistors Q3 and Q4 is included in the DC bias current Ic and the discharge current Id, the relationship of Ic: Id = 1: 2 is maintained.

以上のように、温度係数によって直流バイアス電流Icと放電電流Idと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。   As described above, even if the DC bias current Ic and the discharge current Id vary depending on the temperature coefficient, the ratio of the current values of the DC bias current Ic and the discharge current Id is maintained in the relationship of Ic: Id = 1: 2. be able to. 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.

図4は、別の実施形態による電流生成回路14’を示す回路図である。電流生成回路14’は、定電流生成手段31として定電流回路31の代わりに抵抗R8が採用されている。その他の構成は図3の電流生成回路14と同じである。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a current generation circuit 14 ′ according to another embodiment. In the current generation circuit 14 ′, a resistor R 8 is employed as the constant current generation means 31 instead of the constant current circuit 31. Other configurations are the same as those of the current generation circuit 14 of FIG.

なお、図3および図4において、トランジスタQ1およびQ2、Q3およびQ4をそれぞれnpn型トランジスタとpnp型トランジスタとを接合したインバーテッド型の構成が採用されてもよい。   In FIGS. 3 and 4, an inverted configuration in which the transistors Q1 and Q2, Q3 and Q4 are joined by an npn transistor and a pnp transistor may be employed.

[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 becomes 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.

[別の実施形態]
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7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7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特許文献2に開示されている。
[Another embodiment]
Next, a pulse width modulation circuit 1 ′ according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block circuit diagram showing the main part of the pulse width modulation circuit 1 ′. In FIG. 7, 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 in FIG. 2, and the first capacitor C1 is applied by the charging current Ij during the period when the first switching signal φ1 is at the high level. 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 Patent Document 2 above.

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。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. 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 (4)

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前記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、定電流である第3の電流を生成する定電流生成手段を有し、前記第3の電流および前記交流電圧から前記第1の電流を生成し、前記第3の電流から前記第2の電流を生成する、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 generation means includes constant current generation means for generating a third current that is a constant current, generates the first current from the third current and the AC voltage, and generates the first current from the third current. A pulse width modulation circuit for generating the second current.
前記電流生成手段が、
前記第3の電流の1/2の電流値である電流と、前記交流電圧を電流に変換した電流とを加算した第4の電流を生成する差動回路と、
前記第3の電流を第1の電圧に変換する第1電流電圧変換手段と、
前記第1電流電圧変換手段から供給された前記第1の電圧を電流に変換し、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4の電流を第2の電圧に変換する第2電流電圧変換手段と、
前記第2電流電圧変換手段から供給された前記第2の電圧を電流に変換し、前記第1の電流を生成する第2電圧電流変換手段とをさらに有する、請求項1に記載のパルス幅変調回路。
The current generating means is
A differential circuit that generates a fourth current obtained by adding a current having a current value that is ½ of the third current and a current obtained by converting the alternating voltage into a current;
First current-voltage conversion means for converting the third current into a first voltage;
First voltage-current conversion means for converting the first voltage supplied from the first current-voltage conversion means into a current and generating the second current;
Second current-voltage conversion means for converting the fourth current into a second voltage;
2. The pulse width modulation according to claim 1, further comprising: a second voltage-current conversion unit configured to convert the second voltage supplied from the second current-voltage conversion unit into a current and generate the first current. circuit.
前記第1電圧電流変換手段と前記第2電圧電流変換手段とが、それぞれトランジスタを有し、これらのトランジスタの温度係数およびベース−エミッタ間電圧が同じである、請求項2に記載のパルス幅変調回路。   3. The pulse width modulation according to claim 2, wherein each of the first voltage-current conversion unit and the second voltage-current conversion unit includes transistors, and the transistors have the same temperature coefficient and base-emitter voltage. circuit. 請求項1〜3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 3,
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.
JP2009172609A 2009-07-24 2009-07-24 Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same Expired - Fee Related JP5713543B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009172609A JP5713543B2 (en) 2009-07-24 2009-07-24 Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009172609A JP5713543B2 (en) 2009-07-24 2009-07-24 Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011029859A true JP2011029859A (en) 2011-02-10
JP5713543B2 JP5713543B2 (en) 2015-05-07

Family

ID=43638099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009172609A Expired - Fee Related JP5713543B2 (en) 2009-07-24 2009-07-24 Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5713543B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012244201A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Onkyo Corp Switching amplifier
CN107293327A (en) * 2016-03-30 2017-10-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Reference current obtains circuit, read-only storage and electronic equipment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004120212A (en) * 2002-09-25 2004-04-15 Onkyo Corp Pulse width modulation circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004120212A (en) * 2002-09-25 2004-04-15 Onkyo Corp Pulse width modulation circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012244201A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Onkyo Corp Switching amplifier
CN107293327A (en) * 2016-03-30 2017-10-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Reference current obtains circuit, read-only storage and electronic equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP5713543B2 (en) 2015-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4089672B2 (en) Oscillation circuit and semiconductor device having the oscillation circuit
KR20100078882A (en) Slope compensation circuit
TWI508451B (en) Sawtooth wave generating circuit and switch mode power supply device having the same
JP5727797B2 (en) DC-DC converter
JP4785801B2 (en) Class D amplifier
US7545207B2 (en) Control circuit and method for a switching amplifier
JP4366540B2 (en) Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same
JP4211465B2 (en) Pulse width modulation circuit
JP5713543B2 (en) Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same
JP4407743B2 (en) Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same
JP6868492B2 (en) Pulse generation circuit
US7388426B2 (en) Control circuit and method for a switching amplifier
JP5942652B2 (en) Switching power supply circuit
KR101404568B1 (en) Current mode controlled pulse width modulation converter
JP5381442B2 (en) Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same
JP4973891B2 (en) Pulse width modulation circuit and switching amplifier using the same
KR101057313B1 (en) Class D Amplifier Energy Control
JP5978988B2 (en) Pulse width modulation circuit and switching amplifier
JP2012217118A (en) Pulse-width modulation circuit and switching amplifier
US8970269B2 (en) Pulse width modulator and switching amplifier
JP4947307B2 (en) Switching amplifier
JP4582351B2 (en) Pulse width modulation circuit
JP5692038B2 (en) Pulse width modulation circuit
JP2010245906A (en) Triangular wave generating circuit, integrated circuit device, and electronic apparatus
JP2010273326A (en) Pulse width modulation circuit, and switching amplifier using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20101227

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130613

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20131022

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150115

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150310

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5713543

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees