JP2011142697A - デジタルd級オーディオ増幅器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この増幅器は、(1)複数のデジタル値の形式のデジタル化されたオーディオ信号を受取る手段と、(2)デジタル値に応じてパルス波形をパルス幅変調する手段と、(3)変調された波形に対して動作し、デジタル化されたオーディオ信号のアナログ表示を発生する復調器とを含む。
【選択図】図1
Description
本発明のさらなる目的は、低コストのデジタル集積回路により実現できる好ましい設計を有する増幅器を提供することである。
(発明の要約)
本発明のデジタルD級オーディオ増幅器は、デジタル・オーディオ入力を受入れ、D/A変換器を用いることなく、それらの入力を増幅する。簡単にいうと、デジタル・オーディオ入力は、処理されて、そのオーディオ入力の前のオーディオ入力との関係の誤差値が作られる。この誤差値は、搬送波信号をパルス幅変調するために用いられ、デジタル変調された搬送波は、低域フィルタされるので、増幅器出力は、スピーカを駆動できるアナログ電圧を含む。
本発明のこれらの特徴および他の特徴は、実施例の以下の説明から明らかとなり、図面は、その一部をなす。
このフィルタの出力は、次の方程式に従って、方形波のデューティ・サイクルにより定められる。
ただし、
eo=出力電圧
V=レール電圧
t1=方形波が正であるサイクル時間
t2=方形波が負であるサイクル時間
レール電圧は、定数であると考えられるので、出力電圧は、次の方程式に従ってデューティ・サイクルに正比例する。
ただし、
k=レール電圧の値
d=デューティ比
要約すると、変調誤差信号εは、上述のように次の方程式により発生される。
ただし、Einは、レジスタ111にクロック入力されるデジタル・オーディオ値である。
ANDゲートに対する3つの入力は、それぞれのスイッチがターン・オンすると、3つの入力が全てHIになるように構成されている。
従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ定められるように意図されており、特許請求の範囲は、従来技術に照らして許される限り広く解釈されるように意図されている。
Claims (12)
- 複数のデジタル・オーディオ入力値を受入れ、デジタル・アナログ変換器なしにスピーカのような負荷を駆動するオーディオ増幅器において、
前記複数のデジタル・オーディオ入力値を処理し複数の偏差値を作る手段であって、前記偏差値は、それぞれ前記入力値の前のオーディオ入力値からの関係の偏差に基づいて作られる前記手段と、
搬送波信号を発生する手段と、
前記偏差値を用い前記偏差値に応答して前記搬送波信号を変調する変調手段と、
前記変調された搬送波に対して動作し前記負荷を駆動できるアナログ電圧を発生するフィルタ手段と、
を含む前記オーディオ増幅器。 - デジタル化されたオーディオ入力値を受入れ、デジタル・アナログ変換器なしにスピーカのような負荷を駆動するオーディオ増幅器において、
複数のデジタル・オーディオ入力値の形式のデジタル化されたオーディオ信号を受取る手段と、
電気パルス波形を発生する第1の電気回路手段と、
前記デジタル化されたオーディオ信号に応じて前記波形のパルスをパルス幅変調し変調波形内にオーディオ情報をほぼ保存するデジタル回路手段と、
前記変調波形に対して動作し前記デジタル化されたオーディオ信号のアナログ表示を発生する復調手段と、
を含む前記オーディオ増幅器。 - 前記波形発生手段は、
累算されたデジタル和を記憶するアキュムレータと、
連続するタイミング・パルスを発生するクロックと、
動作可能な時に前記タイミング・パルスに応答し、デジタル値を前記累算されたデジタル和に前記累算されたデジタル和が上位トリップ値に達するまで繰返して加算する第1の加算器手段と、
動作可能な時に前記タイミング・パルスに応答し、デジタル値を前記累算されたデジタル和から前記累算されたデジタル和が下位トリップ値に達するまで繰返して減算する第2の加算器手段と、
前記累算された和の前記上位トリップ値への到達に応答して前記第2の加算器手段を動作可能にし且つ前記第1の加算器手段を動作不能にし、前記累算された和の前記下位トリップ値への到達に応答して前記第1の加算器手段を動作可能にし且つ前記第2の加算器手段を動作不能にする手段と、
を含む請求項2記載のオーディオ増幅器。 - 前記第1の加算器手段が動作可能である時は上位値を有し、前記第2の加算器手段が動作可能である時は下位値を有する周期的電気波形を発生する双安定回路手段を含む請求項3記載の増幅器。
- 前記クロック・パルスに応答して、前記デジタル・オーディオ入力値を表す正または負の値をそれぞれ前記アキュムレータに加算して、前記波形がそれぞれの周期において前記第1および第2の値にある期間を変化させる第3の加算器手段を含む請求項4記載の増幅器。
- 上位レール電圧および下位レール電圧を確立する電源手段であって、前記波形の前記上位値および下位値は、それぞれ、それらのレール電圧にほぼ比例している前記電源手段と、
前記レール電圧の大きさに応答して、前記第1および第2の加算器手段の動作可能な一方により前記累算されたデジタル和に適用されるデジタル値を調整し、波形の周期毎のクロックパルスの数は、レール電圧が変化しても実質的に一定に保たれるようにする手段と、
を含む請求項5記載の増幅器。 - 上位レール電圧および下位レール電圧を確立する電源手段であって、前記波形の前記上位値および下位値は、それぞれ、それらのレール電圧にほぼ比例している前記電源手段と、
前記レール電圧の大きさに応答して、前記上位トリップ値および下位トリップ値を変化させ、波形の周期毎のクロックパルスの数は、レール電圧が変化しても実質的に一定に保たれるようにする手段と、
を含む請求項5記載の増幅器。 - 前記復調手段は、前記波形におけるデューティ・サイクルの変化に応答して、スピーカのような負荷を駆動するための対応して変化するアナログ信号レベルを発生する請求項5記載の増幅器。
- 前記クロック・パルスに応答して、前記デジタル・オーディオ入力値を示す正または負の値をそれぞれ前記アキュムレータに加算し、前記アキュムレータが近づくトリップ・レベルに到達するのに要する時間を変化させる第3の加算器手段を含む請求項3記載の増幅器。
- 複数のデジタル・オーディオ入力値を受入れ、デジタル・アナログ変換器なしにスピーカのような負荷を駆動するオーディオ増幅器において、
周期的に上位トリップレベルまで増加した後に下位トリップ・レベルまで減少するカウントを記憶するアキュムレータ手段と、
前記アキュムレータに応答して、前記アキュムレータが前記上位トリップ・レベルに向かって増加している間は、第1の出力を発生し、前記アキュムレータが前記下位トリップレベルに向かって減少している間は第2の出力を発生する比較器手段と、
前記入力オーディオ値に応答して、それぞれの値を前記累算されたカウントに加算し、それに応じて上位トリップ・レベルと下位トリップ・レベルとの間でカウント・アップおよびカウント・ダウンする前記比較器の出力状態の期間を変調する加算器手段と、
を含む前記オーディオ増幅器。 - 複数のデジタル・オーディオ入力値を受入れ、デジタル・アナログ変換なしに前記入力値を表す変調信号を発生するデジタル変調器において、
(a)(1)デジタル値を記憶するアキュムレータと、
(2)前記記憶された値を上位トリップ値と下位トリップ値との間で上方へ次に下方へ周期的に増加させる手段と、
(3)前記記憶された値が上方へ増加している間は、第1のパルス・レベルを有し、前記記憶された値が下方へ増加している間は、第2のパルス・レベルを有する電気波形を発生する手段と、
を含む実質的に方形波である波形を発生する手段と、
(b)(1)加算器、
(2)レジスタ手段、
(3)前記デジタル・オーディオ入力値をサンプリングする手段、
(4)前記サンプリングされたオーディオ入力値を示す正および負のデジタル値を前記アキュムレータに加算し、前記アキュムレータが近づきつつあるトリップ・レベルに到達するのに要する時間を変化させ、前記受入れオーディオ値に応じて前記波形をパルス幅変調する手段、
を有する、パルス幅変調手段と、
を含む前記変調器。 - レジスタ手段と、
前記サンプリングされた入力値を前記レジスタにクロック入力する手段であって、前記加算手段が前記レジスタ手段に電気的に接続され前記デジタル入力値を受取るようになっている前記クロック入力手段と、
前記加算手段の出力を前記アキュムレータに結合する手段と、
前記加算手段に結合され、アドレス指定手段が前記サンプリングされた入力値と前記増幅器の出力との間の差を示す出力デジタル値を発生できるようにする帰還手段と、
を含む請求項11記載の変調器。
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