JP2011529299A

JP2011529299A - 量子化信号のためのスイッチング電力増幅器

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Publication number: JP2011529299A
Application number: JP2011520132A
Authority: JP
Inventors: ガルダドリ、ハリナス; マジュムダル、ソムデブ; バッターフィールド、ダニエル・キイス; タン、イ; マルサンダ、サンジャイ
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2029-07-21
Also published as: KR20110050469A; WO2010011636A1; EP2506427B1; KR101234697B1; CN102100002A; TW201014163A; JP5199467B2; CN102100002B; ES2391714T3; US7969242B2; EP2321902B1; US20100019845A1; US8493145B2; EP2506427A1; EP2321902A1; US20110222703A1

Abstract

通信のための装置および方法が開示される。装置は、3つのレベルを有する量子化器と、第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器とを含む。ここで、スイッチング電力増幅器は、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で第1の端子および第2の端子を切り替えるようにさらに構成される。
【選択図】図3

Description

米国特許法１１９条に基づく優先権の主張

本出願は、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれる、2008年7月24日に出願された「シグマ・デルタ変調信号のためのスイッチング電力増幅器（SWITCHING POWER AMPLIFIER FOR SIGMA DELTA MODULATED SIGNALS）」と題する米国仮出願61/083,470号の優先権を主張する。

本開示は一般に通信システムに関し、さらに詳細には、量子化信号のためのスイッチング電力増幅器に関係するコンセプトおよび技術に関する。

ポータブルオーディオデバイスにおいて、バッテリーの寿命を増やすために、電力を節約する必要性がある。この理由のために、シグマ・デルタ変調器は、クラスDの増幅器などのスイッチング電力増幅器を駆動するために使用されている。様々な技術が、これらの電力増幅器を駆動するため、シグマ・デルタ変調器からの出力を修正するために使用されている。これらの技術は、開ループ様式で用いられ、シグマ・デルタ変調器のノイズシェーピング特性の影響を考慮に入れない。これは、オーディオ品質への潜在的な影響を有する。

本開示の一態様において、通信のための装置は、3つのレベルを有する量子化器と、第1の端子および第2の端子を有する負荷（load）を駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器とを含み、スイッチング電力増幅器は、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の端子および第2の端子を、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で切り替えるようにさらに構成される。

本開示の別の態様において、通信のための装置は、信号を量子化するための手段（信号を量子化するための手段は、3つのレベルを備える）、および、第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動するための手段（負荷を駆動するための手段は、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で第1の端子および第2の端子を切り替えるように構成される）を含む。

本開示のさらに別の態様において、通信の方法は、3つのレベルを有する量子化器を使用して信号を量子化すること、および、第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動することを含み、負荷を駆動することは、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で第1の端子および第2の端子を切り替えることを含む。

本開示のさらなる態様において、ヘッドセットは、第1の端子および第2の端子を有するトランスデューサ、3つのレベルを有する量子化器、および、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で第1の端子および第2の端子を切り替えることによってトランスデューサを駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器を含む。

本開示のさらなる態様において、時計は、第1の端子および第2の端子を有するユーザインターフェース、3つのレベルを有する量子化器、および、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で第1の端子および第2の端子を切り替えることによってユーザインターフェースを駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器を含む。

本開示のさらに別の態様において、感知装置は、第1の端子および第2の端子を有するセンサ、3つのレベルを有する量子化器、および、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で第1の端子および第2の端子を切り替えることによってセンサを駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器を含む。

本開示のさらなる態様において、コンピュータプログラム製品は、3つのレベルを有する量子化器を実行し、量子化器に応答してスイッチ制御を提供し、その結果、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、負荷の第1の端子および第2の端子が第1の電力レールと第2の電力レールとの間で切り替えられることが実行可能な命令を備えるコンピュータ読み取り可能媒体を含む。

本発明の別の態様が、例として本発明のほんのいくつかの態様が提示および記述されている以下の発明の詳細な説明から、当業者に容易に明らかになることが理解される。認識されるように、本発明は、別のおよび異なる態様が可能であり、そのいくつかの詳細は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な別の観点において、全てを修正することができる。従って、図および発明の詳細な説明は、本質的に例示的であるとして、および限定的でないとして見なされるべきである。

本開示のこれら、および別のサンプル態様は、発明の詳細な説明および後続の添付の請求項において、および添付の図において記述されるであろう。

図1は、オーディオ受信機のいくつかの態様を示す概念ブロック図である。図2は、シグマ・デルタ変調器のいくつかの態様を示す概念ブロック図である。図3は、オーディオスピーカーを駆動するスイッチング電力増幅器のいくつかの態様を示す概念ブロック図である。図4は、オーディオ受信機の機能性の例を示すブロック図である。

一般の慣習に従って、図に示される様々な特徴は明快さのために簡単にされる。このように、図は、所与の装置（例えば、受信機）のコンポーネントまたは方法の全てを描写しない。加えて、同じ参照番号は、明細書および図全体を通して同じ特徴を表すために使用される。

発明の詳細な説明

本発明の様々な態様が以下に記述される。本明細書の教示が様々な形で組み込まれること、および本明細書に開示されている任意の特定の構造、機能、または両方が単に代表的なものであることは明白であるべきである。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本明細書に開示される発明の任意の態様が任意の別の態様とは無関係に実施されうること、および、本発明の複数の態様が様々な方法で組み合わせられることを認識すべきである。例えば、本明細書に示される任意の数の態様を使用して、装置または方法が実施される。加えて、本明細書に示される態様の1つ以上に加えて、または除いて、別の構造、機能性、または構造と機能性を使用して、そのような装置またはそのような方法が実施される。態様は、請求項の1つ以上のエレメントを備える。

受信機の様々な態様が次に提示されるであろう。本明細書で開示される受信機の様々な態様は、例として、独立型の受信機または通信ノードを含む様々なデバイスに一体化されうる。通信ノードは、電話（例えば、携帯電話）、携帯情報端子（PDA）、エンターテイメントデバイス（例えば、ミュージックまたはビデオデバイス）、ヘッドセット（例えば、ヘッドフォン、イヤホンなど）、マイクロフォン、医療感知装置（例えば、バイオメトリックセンサ、心拍数モニタ、歩数計、EKGデバイス、スマートバンデージ）、ユーザI／Oデバイス（例えば、時計、リモコン、光スイッチ、キーボード、マウスなど）、医療感知装置からデータを受信する医療モニタ、環境感知装置（例えば、タイヤ圧モニタ）、コンピュータ、POS（point−of−sale）デバイス、エンターテイメントデバイス、補聴器、セットトップボックス、または任意の別の適切なデバイスなどの固定ノードまたは移動ノードである。ノードは、受信機に加えて様々なコンポーネントを含む。例として、ヘッドセットは、オーディオ出力をユーザに提供するように構成されたトランスデューサを含み、時計は、表示をユーザに提供するように構成されたユーザインターフェースを含み、感知装置は、オーディオ出力をユーザに提供するように構成されたセンサを含む。

上に記述されたアプリケーションの多くにおいて、受信機は、送信および受信するノードの一部である。そのため、そのようなノードは、独立コンポーネントであり、または、「トランシーバ」として知られる単一のコンポーネントに受信機と共に一体化されうる送信機を要求する。当業者が容易に認識するように、本開示全体を通して記述される様々なコンセプトは、受信機が独立型ノードか、トランシーバに一体化されているか、無線通信システムにおけるノードの一部かどうかに関係なく、任意の適切な受信機機能に適用可能である。

図1は、受信機100のいくつかの態様を示す。受信機100は、有線または無線送信を復調し、RFフロントエンド処理、アナログ／デジタル変換、タイミングおよび周波数推定、チャネル推定、ターボ復号などの様々な別の機能を実行することによって、物理層を実装するチャネルインターフェース102で示される。チャネルインターフェース102は、広域エリアネットワーク（例えば、インターネットまたはセルラネットワーク）、ローカルまたはパーソナルエリアネットワーク（例えば、家、オフィスビル、コーヒーショップ、輸送の中心地（transportation hub）、ホテル用のネットワーク）、または別の適切なネットワークにおいて動作する受信機のためにプロトコルスタックの少なくとも一部をサポートするようにさらに構成される。例として、チャネルインターフェース102は、受信機がネットワーク内の複数のデバイと通信できるようにする方法で、物理層を通してオーディオコンテンツを管理することによって、媒体アクセス制御（MAC）層を実施するために使用される。

当業者が容易に認識するように、チャネルインターフェース102は、現在知られている、または将来に開発される任意の適切な無線テクノロジーをサポートするように構成される。例として、本開示全体を通して示される受信機100の様々な態様は、超広帯域（ultra−wideband：UWB）をサポートするアプリケーションによく適している。UWBは、高速短距離通信（例えば、ローカルおよびパーソナルエリアネットワーク）および低速長距離通信のための共通のテクノロジーである。UWBは、中心周波数の20パーセントよりも大きい帯域幅または少なくとも500MHzの帯域幅を占めるスペクトルを有する任意の無線テクノロジーとして定義される。チャネルインターフェース102によってサポートされうる無線テクノロジーの別の例は、少し例を挙げれば、ブルートゥース、WiMax、およびWi−Fiを含む。あるいは、または加えて、チャネルインターフェース102は、ケーブルモデム、デジタル加入者ライン（DSL）、イーサネット（登録商標）などの有線テクノロジーをサポートするように構成される。当業者は、任意の特定のアプリケーションの必須条件を満たすために、無線または有線チャネルへのインターフェースをサポートすることができるチャネルインターフェース102を容易に実施できるであろう。

オーディオ復号器104は、チャネルインターフェース102によって回復された符号化送信からオーディオ信号を復元するために使用される。オーディオ受信機100の一例において、オーディオ復号器104は、逆方向適応利得レンジの（backward adaptive gain ranged）アルゴリズムで符号化されたオーディオ信号を復元するように構成さるが、オーディオ復号器104は、別の符号化スキームを扱うように構成されてもよい。当業者は、任意の特定のアプリケーションに対して適切なオーディオ復号器104を容易に実施することができるであろう。オーディオ復号器104は、図1に示されるような独立コンポーネントであり、または、受信機100が送信および受信するノードの一部である場合には、オーディオコーデックに一体化される。

オーディオ復号器104によって復元されたオーディオ信号は、ノイズシェーピングフィルタ（noise shaping filter）106に提供される。ノイズシェーピングフィルタ106は、より大きいスペクトルにわたって分散することによって、オーディオ帯域内の量子化雑音を削減する。量子化雑音の分散は、低い周波数では削減された雑音で、高い周波数では増加された雑音でシェーピングされる。ここで、それはフィルタにかけられる。ノイズシェーピングフィルタ106は、シグマ・デルタ変調器で、またはいくつかの別の適切な手段によって実施される。

ノイズシェーピングフィルタ106からの出力は、スイッチング電力増幅器108に提供される。後により詳細に記述されるスイッチング電力増幅器108は、オーディオスピーカー110を駆動するために使用される。

図2は、受信機で使用されるシグマ・デルタ変調器のいくつかの態様を示す。この例において、シグマ・デルタ変調器200は、差分ノード202、積分器204、量子化器206、および遅延ライン208を含む。差分ノード202は、シグマ・デルタ変調器200からの出力を（遅延ライン208を介して）入力信号から差し引く）ために使用される。結果は量子化差分に等しい。差分は積分器204で累算され、量子化器206によって量子化される。量子化器206は、バイナリ出力の代わりに3つ以上のレベルを有するように構成される。3つのレベルを有する量子化器206の場合、2ビットの出力が、スイッチング電力増幅器108に提供される（図1参照）。

図3は、オーディオスピーカーを駆動するためのスイッチング電力増幅器のいくつかの態様を示す。スイッチング電力増幅器108は、スイッチコントローラ302およびHブリッジ（H−bridge）304と共に示される。以下により詳細に記述されるべき方法において、Hブリッジ304は、正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）と負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）との間で、オーディオスピーカー110の端子を切り替えるように構成される。

受信機の少なくとも1つの構成において、スイッチコントローラ302は、Hブリッジ304内の多くのスイッチを制御するために、ノイズシェーピングフィルタ（例えば、シグマ・デルタ変調器）からの量子化された出力に論理機能を実行する。スイッチは、トランジスタで、またはいくつかの別の適切な手段によって実施される。前者の場合、トランジスタスイッチは、金属−酸化膜半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）である。この構成において、第1および第2のスイッチS1およびS2は、PチャネルMOSFETであり、第3および第4のスイッチはNチャネルMOSFETである。第1のMOSFET S1は、正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）とオーディオスピーカー110の第1の端子T1との間で接続され、第2のMOSFET S2は、正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）とオーディオスピーカー110の第2の端子T2との間で接続され、第3のMOSFET S3は、負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）とオーディオスピーカー110の第1の端子T1との間で接続され、および、第4のMOSFET S4は、負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）とオーディオスピーカー110の第2の端子T2との間で接続される。スイッチコントローラ302は、第1のMOSFET S1のゲートに接続された第1の出力302aと、第2のMOSFET S2のゲートに接続された第2の出力302bと、第3のMOSFET S3のゲートに接続された第3の出力302cと、第4のMOSFET S4のゲートに接続された第4の出力302dとを含む。

表1は、図2に示されるシグマ・デルタ変調器を用いた場合で、3つのレベルの量子化出力から駆動されるスイッチング電力増幅器を有するHブリッジ304およびオーディオスピーカー110の動作を要約する。表1を参照すると、「順方向」という用語は、電流がオーディオスピーカー110を通って第1の端子T1から第2の端子T2に流れていることを意味し、「逆方向」という用語は、電流がオーディオスピーカー110を通って第2の端子T2から第1の端子T1に流れていることを意味する。

表1に関連して図3を参照すると、量子化レベルが−1のとき、スイッチコントローラ302は、スイッチS1およびS4を閉じ、スイッチS2およびS3を開ける。このスイッチ構成の場合、第1のスイッチ S1は正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）を、オーディオスピーカー110の第1の端子T1に接続し、第4のスイッチS4は、オーディオスピーカー110の第2の端子T2を負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）に接続する。それによって、順方向（すなわち、T1からT2へ）の電流の流れに帰着する。量子化レベルが1の場合、スイッチコントローラ302は、スイッチS1およびS4を開け、スイッチS2およびS3を閉じる。このスイッチ構成の場合、第2のスイッチS2は、正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）をオーディオスピーカー110の第2の端子T2に接続し、第3のスイッチS3は、オーディオスピーカー110の第1端子T1を負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）に接続する。それによって、逆方向（すなわち、T2からT1へ）の電流の流れに帰着する。

量子化レベルが0の時の電力消費を最小化するために、スイッチコントローラ302は、電力レールの1つをまたいでオーディオスピーカー110を接続するように構成される。例として、スイッチコントローラ302は、スイッチS1およびS2を閉じ、スイッチS3およびS4を開けることによって、正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）をまたいでオーディオスピーカー110を接続する。あるいは、スイッチコントローラ302は、スイッチS1およびS2を開け、スイッチS3およびS4を閉じることによって、オーディオスピーカー110を負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）をまたいで接続する。電力レールの1つをまたいでオーディオスピーカー110を接続することによって、電流はオーディオスピーカー110を通って流れない。

スイッチング電力増幅器108の少なくとも1つの構成において、スイッチコントローラ302は、同相ドリフト（common mode drift）を回避するために、正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）および負のレール（例えば、電圧ソースV_SS）をまたいでオーディオスピーカー110に交互に接続するように構成される。例として、量子化レベルが0の場合、スイッチコントローラ302は、スイッチS1およびS2を閉じ、スイッチS3およびS4を開ける。しばらくして、量子化レベルがまだ0の間、スイッチコントローラ302はスイッチS1およびS2を開け、スイッチS3およびS4を閉じる。このプロセスは、量子化レベルが0であり続ける間、繰り返される。スイッチS1、S2、S3およびS4のデューティサイクルは50％またはいくつかの別のパーセンテージである。別の例として、スイッチコントローラ302は、量子化レベルが0である全ての期間の間、スイッチS1およびS2を閉じ、スイッチS3およびS4を開けるように構成され、次に量子化レベルが0に切り替わる時（すなわち、1つ以上のノンゼロ量子化レベルが介在した後）、スイッチコントローラ302はスイッチS1およびS2 を開け、スイッチS3およびS4を閉じる。

量子化レベルが切り替わる時、スイッチコントローラ302は、Hブリッジ304において短絡電流を回避するために、先切り後入れ（break−before−make）式でスイッチS1、S2、S3、およびS4を適切に動作する。

スイッチング電力増幅器を駆動する3つのレベルの量子化器は、図2に示されるシグマ・デルタ変調器の場合、ゼロおよびノンゼロ量子化レベルの密度を制御するために多様な量子化が構成されうる。一様な量子化レベルは、−1と0との間の量子化閾値を複数の電力レールの間のフル電圧振れ幅の1／3に設定し、0と1との間の閾値を複数のレールの間のフル電圧振れ幅の2／3に設定することによって確立される。例として、正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）が+15Vであり、負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）が−15Vである場合、−1と0との間の量子化閾値は−5Vに設定され、0と1との間の量子化レベルは＋5Vに設定される。

量子化閾値が互いにより近くに移動すると、ゼロの密度は下がる。上の例の制限的ケースとして、両方の量子化閾値が0の場合、量子化器はゼロのない2レベルのケースに減る。反対に、−1と0との間の量子化閾値が負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）に向かって移動し、0と1との間の量子化閾値が正の電力レール（例えば、電圧ソースV_DD）に向かって移動する場合、ゼロの密度は増加する。

この特徴は、ボリュームレベルに基づくゼロの分散を動的に制御するために使用されうる。低いボリューム信号の場合、量子化閾値は、ゼロのより大きい分散を確実にするために、電力レールのより近くに移動されうる。これは、Hブリッジにおけるスイッチングを減らし、それによって、信号レベルでスケールする電力消費に帰着する。あるいは、量子化閾値は、オーディオ品質とスイッチングロスとのトレードオフに基づいて固定される。

スイッチが、電力レールの1つをオーディオスピーカー110の端子の1つに「接続する」と記述される場合、スイッチは電力レールをそのような端子に直接接続できること、また、介在コンポーネントが存在しうることは理解されるであろう。

オーディオスピーカーを通して「順方向」および「逆方向」に流れる電流を記述するために使用される用語などの相対語が、単に、図に示されるようなHブリッジの動作を示すためだけに本明細書において使用されることも理解されるであろう。当業者は、「逆方向」としてオーディオスピーカー110を通してT1からT2に流れる電流を記述するために選択することができ、逆もまた同じである。

同様に、「正」および「負」電力レールという用語は、1つの電力レールがもう一方の電力レールに関して正または負であることを示すために本明細書に記述される。電力レールが正または負の電圧を有することを示すために使用されているわけではない。例として、負の電力レール（例えば、電圧リターンV_SS）はアース（ground）にある。

図4は、ある装置の機能性の例を示すブロック図である。この例において、装置400は、信号を量子化するためのモジュール402を含む。モジュール402は、上に記述されたノイズシェーピングフィルタ106（図1参照）によって、またはいくつかの別の適切な手段によって実施されうる。モジュール402のある構成において、量子化信号（quantized signal）は3つのレベルを有する。装置400は、また、第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動するためのモジュール404を含み、モジュール404は、量子化器からの出力が3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で第1の端子および第2の端子を切り替えるように構成される。モジュール404は、上に記述されたスイッチング電力増幅器（図1参照）によって、または、いくつかの別の適切な方法によって実施されうる。

本明細書に記述されたコンポーネントは、様々な方法で実施されうる。例えば、装置は、例えば、1つ以上の集積回路（例えば、ASIC）によって実施され、または本明細書で教示されたようないくつかの別の方法で実施されうる機能を表す一連の相関機能ブロックとして提示される。本明細書で議論されるように、集積回路は、プロセッサ、ソフトウェア、別のコンポーネント、またはそれらのいくつかの組み合わせを含む。そのような装置は、様々な図に関して上に記述された機能の1つ以上を実行する1つ以上のモジュールを含む。

上に述べられたように、受信機のいくつかの態様は、適切なプロセッサコンポーネントを介して実施される。これらのプロセッサコンポーネントは、いくつかの構成において、本明細書で教示されたような構造を使用して、少なくとも一部分、実施される。いくつかの構成において、プロセッサは、1つ以上のこれらのコンポーネントの機能性の一部または全部を実施するように適応される。

上に述べられたように、装置は1つ以上の集積回路を備えうる。例えば、単一の集積回路が1つ以上の例示的なコンポーネントの機能性を実施しえ、一方で、受信機の別の構成においては、1つより多い集積回路が1つ以上の例示的なコンポーネントの機能性を実施しうる。

加えて、本明細書に記述されるコンポーネントおよび機能は、任意の適切な手段を使用して実施されうる。そのような手段は、また、本明細書で教示されたような対応する構造を使用して、少なくとも一部分、実施される。例えば、上に記述されたコンポーネントは、「ASIC」で実施され、それはまた、同様に設計された、機能性「〜のための手段」に対応する。このように、1つ以上のそのような手段はプロセッサコンポーネント、集積回路、または本明細書で教示されたような別の適切な構造の1つ以上を使用して実施されうる。

また、「第1の」、「第2の」などの指定を使用する本明細書内のエレメントへの任意の参照が一般にそれらのエレメントの量または順序を限定しないことは理解されるべきである。さらに、これらの指定は、2つ以上のエレメントまたはエレメントの複数のインスタンスを区別するための便利な方法として本明細書で使用される。このように、第1および第2のエレメントへの参照は、2つのエレメントのみがそこで用いられること、または、第1のエレメントが、いくつかの方法において、第2のエレメントより先に起きなければならないことを意味しない。また、そうではないと述べられない限り、エレメントのセットは1つ以上のエレメントを備える。加えて、記述または請求項において使用される「A、B、またはCの少なくとも1つ」という表現形式の用語は、「AまたはBまたはCまたはそれらの任意の組み合わせ」を意味する
当業者は、本明細書に開示された受信機の様々な態様と関連して記述されている様々な実例となる論理ブロック、モジュール、プロセッサ、手段、回路、アルゴリズムステップのいずれかが、電子ハードウェア（例えば、ソース符号化またはいくつかの別の技術を使用して設計されたデジタル実装、アナログ実装、またはそれら2つの組み合わせ）、命令を組み込む様々な形態のプログラムまたは設計コード（本明細書において、便宜上「ソフトウェア」または「ソフトウェアモジュール」と呼ばれる）、あるいは、両方の組み合わせとして実施されることをさらに認識するであろう。このハードウェアとソフトウェアの互換性を明確に示すために、様々な実例となるコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、ステップが、それらの機能性という観点から一般的に上に記述されている。ハードウェア、または、ソフトウェアとしてそのような機能性が実施されるか否かは、特定のアプリケーションとシステム全体に課された設計制約とに依存する。当業者は各特定アプリケーションについて様々な方法で上記機能性を実施することができるが、このような実施の決定は本開示の範囲からの逸脱の原因になるとして解釈されるべきではない。

本明細書に開示された態様と関連して記述される様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路は、集積回路（「IC」）アクセス端子、またはアクセスポイント内で実施され、またはそれらによって実行される。ICは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（DSP）、特定用途向け集積回路（ASIC）、書替え可能ゲートアレイ（FPGA）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、電気コンポーネント、光コンポーネント、機械コンポーネント、もしくは、本明細書に記述された機能を実行するよう設計されたそれらの任意の組み合わせを備え、IC内、IC外、または両方に存在するコードまたは命令を実行する。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであるが、代替で、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンでありうる。プロセッサは、また、例えば、DSPとマクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアに結合した1つ以上のマイクロプロセッサ、その他の上記構成の組み合わせといった計算デバイスの組み合わせとしても実施される。

開示されたあらゆるプロセル内のステップの任意の特定の順序または階層は、サンプルアプローチの例であることが理解される。設計選好に基づいて、プロセル内のステップの特定の順序または階層は、本開示の範囲内に残りつつ再配列されうることが理解される。添付の方法請求項は、様々なステップのエレメントをサンプル順序で表すが、提示された特定の順序または階層に限定されることを意味しない。

本明細書に開示された態様に関して示される方法またはアルゴリズムのステップは、直接的にハードウェアに、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールに、またはそれら二つの組み合わせに組み込まれうる。ソフトウェアモジュール（例えば、実行命令および関連データを含む）および別のデータは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、取外し可能ディスク、CD−ROM、または本技術分野において周知の、任意の他の形態のコンピュータ読み取り可能記憶媒体などのデータメモリに存在しうる。サンプル記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報（例えば、コード）を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができる、例えば、コンピュータ／プロセッサ（本明細書で便宜上、「プロセッサ」と呼ばれる）などの機械に結合される。サンプル記憶媒体はプロセッサに一体化されうる。プロセッサと記憶媒体はASICに存在しうる。ASICはユーザ機器に存在しうる。代替において、プロセッサと記憶媒体は、個別コンポーネントとして、ユーザ機器に存在しうる。さらに、いくつかの態様において、任意の適切なコンピュータプログラム製品、本開示の態様の1つ以上に関係したコード（例えば、少なくとも1つのコンピュータによって実行可能である）を備えるコンピュータ読み取り可能媒体を備える。いくつかの態様において、コンピュータプログラム製品はパッケージングマテリアルを備える。

以上の記述は、当業者が、本明細書に記述された様々な態様を実施することを可能にするために提供される。これらの態様に対する様々な変更は当業者には容易に明らかであり、本明細書において定義された包括的な原理は、他の実施形態に適用可能である。従って、請求項は本明細書に示された態様に制限されることを意図せず、言語の請求項と合致する全範囲が与えられるべきである。ここで、単数形のエレメントへの参照は、そうであると言及されない限り「1つまたは1つだけ」を意味せず、むしろ「1つ以上」を意図する。当業者に知られている、または後に知られうる、本開示全体を通して記述された様々な態様のエレメントへの全ての構成的および機能的な均等物は、参照によって本明細書に明確に組み込まれ、請求項によって包含されることを意図する。さらに、本明細書に開示されたものは、どれも、そのような開示が明示的に請求項に記載されるか否かに関らず、公衆に献呈されることを意図しない。エレメントが、「〜のための手段」という表現を使用して明確に記載されていない限り、または、方法請求項の場合、エレメントが、「〜のためのステップ」という表現を使用して記載されていない限り、どの請求項エレメントも米国特許法第112条6項の規定のもとで解釈されるべきではない。

以上の記述は、当業者が、本明細書に記述された様々な態様を実施することを可能にするために提供される。これらの態様に対する様々な変更は当業者には容易に明らかであり、本明細書において定義された包括的な原理は、他の実施形態に適用可能である。従って、請求項は本明細書に示された態様に制限されることを意図せず、言語の請求項と合致する全範囲が与えられるべきである。ここで、単数形のエレメントへの参照は、そうであると言及されない限り「1つまたは1つだけ」を意味せず、むしろ「1つ以上」を意図する。当業者に知られている、または後に知られうる、本開示全体を通して記述された様々な態様のエレメントへの全ての構成的および機能的な均等物は、参照によって本明細書に明確に組み込まれ、請求項によって包含されることを意図する。さらに、本明細書に開示されたものは、どれも、そのような開示が明示的に請求項に記載されるか否かに関らず、公衆に献呈されることを意図しない。エレメントが、「〜のための手段」という表現を使用して明確に記載されていない限り、または、方法請求項の場合、エレメントが、「〜のためのステップ」という表現を使用して記載されていない限り、どの請求項エレメントも米国特許法第112条6項の規定のもとで解釈されるべきではない。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
3つのレベルを有する量子化器と；
第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器と；
を備え、
前記スイッチング電力増幅器は、前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される；
装置。
[2]
前記量子化器を有するノイズシェーピングフィルタをさらに備える、[1]の装置。
[3]
前記ノイズシェーピングフィルタはシグマ・デルタ変調器を備える、[2]の装置。
[4]
復号デジタルオーディオ信号を前記ノイズシェーピングフィルタに提供するように構成されたオーディオ復号器をさらに備える、[2]の装置。
[5]
前記スイッチング電力増幅器はHブリッジを備える、[1]の装置。
[6]
前記スイッチング電力増幅器は、前記負荷を駆動するために結合された複数のスイッチと、前記量子化器からの前記出力に応答して前記スイッチを制御するように構成されたスイッチコントローラとを備える、[1]の装置。
[7]
前記スイッチコントローラは、前記量子化器からの前記出力が前記3つのレベルのうちの第2のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第1の電力レールに、および、前記第2の端子を前記第2の電力レールに結合するために前記スイッチを制御し、前記量子化器からの前記出力が前記3つのレベルのうちの第3のレベルである場合に、前記1の端子を前記第2の電力レールに、および、前記第2の端子を前記第1の電力レールに結合するために前記スイッチを制御するようにさらに構成される、[6]の装置。
[8]
前記スイッチング電力増幅器は、実質的に同相ドリフトが前記負荷をまたいで発生しないように、前記第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される、[1]の装置。
[9]
前記スイッチング電力増幅器は、約50％のデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される、[1]の装置。
[10]
前記スイッチング電力増幅器は、調整可能なデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される、[1]の装置。
[11]
前記量子化器の前記3つのレベルの各々は調整可能である、[1]の装置。
[12]
前記負荷はオーディオスピーカーを備える、[1]の装置。
[13]
信号を量子化するための手段と、なお、前記信号を量子化するための手段は3つのレベルを備える；
第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動するための手段と、なお、前記負荷を駆動するための手段は、前記量子化器からの出力が、前記3つのレベルのうちの1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で、前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるように構成される；
を備える装置。
[14]
前記信号の雑音をシェーピングするための手段をさらに備え、前記雑音をシェーピングするための手段は前記信号を量子化するための手段を含む、[13]の装置。
[15]
前記雑音をシェーピングするための手段はシグマ・デルタ変調器を備える、[14]の装置。
[16]
復号デジタルオーディオ信号を、前記雑音をシェーピングするための手段に提供するための手段をさらに備える、[14]の装置。
[17]
前記負荷を駆動するための手段はHブリッジを備える、[13]の装置。
[18]
前記負荷を駆動するための手段は、前記負荷に結合された複数のスイッチと、前記量子化信号に応答して前記スイッチを制御するための手段とを備える、[13]の装置。
[19]
前記スイッチを制御するための手段は、前記量子化信号が前記3つのレベルの内の第2のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第1の電力レールに、および、前記第2の端子を前記第2の電力レールに結合し、前記量子化信号が前記3つのレベルの内の第3のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第2の電力レールに、および前記第2の端子を前記第1の電力レールに結合するようにさらに構成される、[18]の装置。
[20]
前記負荷を駆動するための手段は、実質的に同相ドリフトが前記負荷をまたいで発生しないように、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるように構成される、[13]の装置。
[21]
前記負荷を駆動するための手段は、約50％のデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるように構成される、[13]の装置。
[22]
前記負荷を駆動するための手段は、調整可能なデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される、[13]の装置。
[23]
前記信号を量子化するための手段の前記3つのレベルの各々は調整可能である、[13]の装置。
[24]
前記負荷はオーディオスピーカーを備える、[13]の装置。
[25]
3つのレベルを有する量子化器を使用して信号を量子化することと；
第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動することと；
を備え、
前記負荷を駆動することは、前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることを含む、
通信の装置。
[26]
前記信号の雑音をシェーピングすることをさらに備え、前記雑音をシェーピングすることは前記信号量子化を含む、[25]の方法。
[27]
前記雑音は、シグマ・デルタ変調器を使用してシェーピングされる、[26]の方法。
[28]
前記信号はオーディオ信号を備え、前記オーディオ信号をデジタルで復号することをさらに備える、[26]の方法。
[29]
前記負荷はHブリッジを使用して駆動される、[25]の方法。
[30]
前記負荷は、前記負荷に結合された複数のスイッチを使用し、前記量子化信号に応答して前記スイッチを制御することによって駆動される、[25]の方法。
[31]
前記スイッチは、前記量子化信号が前記3つのレベルの内の第2のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第1の電力レールに、および、前記第2の端子を前記第2の電力レールに結合し、前記量子化信号が前記3つのレベルの内の第3のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第2の電力レールに、および前記第2の端子を前記第1の電力レールに結合することによって制御される、[30]の方法。
[32]
前記負荷は、実質的に同相ドリフトが前記負荷をまたいで発生しないように、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で、前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることによって駆動される、[25]の方法。
[33]
前記第1の端子および前記第2の端子は、約50％のデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で切り替えられる、[25]の方法。
[34]
前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で、前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるデューティサイクルを調整することをさらに備える、[25]の方法。
[35]
前記量子化器の前記3つのレベルの1つ以上を調整することをさらに備える、[25]の方法。
[36]
前記負荷はオーディオスピーカーを備える、[25]の方法。
[37]
第1の端子および第2の端子を有するトランスデューサと；
3つのレベルを有する量子化器と；
前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることによって、前記トランスデューサを駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器と；
を備えるヘッドセット。
[38]
第1の端子および第2の端子を有するユーザインターフェースと；
3つのレベルを有する量子化器と；
前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で、前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることによって、前記ユーザインターフェースを駆動するように構成されるスイッチング電力増幅器と；
を備える時計。
[39]
第1の端子および第2の端子を有するセンサと；
3つのレベルを有する量子化器と；
前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることによって、前記センサを駆動するように構成されるスイッチング電力増幅器と；
を備える感知装置。
[40]
コンピュータ読み取り可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ読み取り可能媒体は：
3つのレベルを有する量子化器を実施するために実行可能な命令と；
前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、前記負荷の第1の端子および第2の端子が第1の電力レールと第2の電力レールとの間で切り替えられるように、前記量子化器に応答してスイッチ制御を提供するために実行可能な命令と；
を備える、コンピュータプログラム製品。

Claims

3つのレベルを有する量子化器と；
第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器と；
を備え、
前記スイッチング電力増幅器は、前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される；
装置。
前記量子化器を有するノイズシェーピングフィルタをさらに備える、請求項1の装置。
前記ノイズシェーピングフィルタはシグマ・デルタ変調器を備える、請求項2の装置。
復号デジタルオーディオ信号を前記ノイズシェーピングフィルタに提供するように構成されたオーディオ復号器をさらに備える、請求項2の装置。
前記スイッチング電力増幅器はHブリッジを備える、請求項1の装置。
前記スイッチング電力増幅器は、前記負荷を駆動するために結合された複数のスイッチと、前記量子化器からの前記出力に応答して前記スイッチを制御するように構成されたスイッチコントローラとを備える、請求項1の装置。
前記スイッチコントローラは、前記量子化器からの前記出力が前記3つのレベルのうちの第2のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第1の電力レールに、および、前記第2の端子を前記第2の電力レールに結合するために前記スイッチを制御し、前記量子化器からの前記出力が前記3つのレベルのうちの第3のレベルである場合に、前記1の端子を前記第2の電力レールに、および、前記第2の端子を前記第1の電力レールに結合するために前記スイッチを制御するようにさらに構成される、請求項6の装置。
前記スイッチング電力増幅器は、実質的に同相ドリフトが前記負荷をまたいで発生しないように、前記第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される、請求項1の装置。
前記スイッチング電力増幅器は、約50％のデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される、請求項1の装置。
前記スイッチング電力増幅器は、調整可能なデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される、請求項1の装置。
前記量子化器の前記3つのレベルの各々は調整可能である、請求項1の装置。
前記負荷はオーディオスピーカーを備える、請求項1の装置。
信号を量子化するための手段と、なお、前記信号を量子化するための手段は3つのレベルを備える；
第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動するための手段と、なお、前記負荷を駆動するための手段は、前記量子化器からの出力が、前記3つのレベルのうちの1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で、前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるように構成される；
を備える装置。
前記信号の雑音をシェーピングするための手段をさらに備え、前記雑音をシェーピングするための手段は前記信号を量子化するための手段を含む、請求項13の装置。
前記雑音をシェーピングするための手段はシグマ・デルタ変調器を備える、請求項14の装置。
復号デジタルオーディオ信号を、前記雑音をシェーピングするための手段に提供するための手段をさらに備える、請求項14の装置。
前記負荷を駆動するための手段はHブリッジを備える、請求項13の装置。
前記負荷を駆動するための手段は、前記負荷に結合された複数のスイッチと、前記量子化信号に応答して前記スイッチを制御するための手段とを備える、請求項13の装置。
前記スイッチを制御するための手段は、前記量子化信号が前記3つのレベルの内の第2のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第1の電力レールに、および、前記第2の端子を前記第2の電力レールに結合し、前記量子化信号が前記3つのレベルの内の第3のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第2の電力レールに、および前記第2の端子を前記第1の電力レールに結合するようにさらに構成される、請求項18の装置。
前記負荷を駆動するための手段は、実質的に同相ドリフトが前記負荷をまたいで発生しないように、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるように構成される、請求項13の装置。
前記負荷を駆動するための手段は、約50％のデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるように構成される、請求項13の装置。
前記負荷を駆動するための手段は、調整可能なデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるようにさらに構成される、請求項13の装置。
前記信号を量子化するための手段の前記3つのレベルの各々は調整可能である、請求項13の装置。
前記負荷はオーディオスピーカーを備える、請求項13の装置。
3つのレベルを有する量子化器を使用して信号を量子化することと；
第1の端子および第2の端子を有する負荷を駆動することと；
を備え、
前記負荷を駆動することは、前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることを含む、
通信の装置。
前記信号の雑音をシェーピングすることをさらに備え、前記雑音をシェーピングすることは前記信号量子化を含む、請求項25の方法。
前記雑音は、シグマ・デルタ変調器を使用してシェーピングされる、請求項26の方法。
前記信号はオーディオ信号を備え、前記オーディオ信号をデジタルで復号することをさらに備える、請求項26の方法。
前記負荷はHブリッジを使用して駆動される、請求項25の方法。
前記負荷は、前記負荷に結合された複数のスイッチを使用し、前記量子化信号に応答して前記スイッチを制御することによって駆動される、請求項25の方法。
前記スイッチは、前記量子化信号が前記3つのレベルの内の第2のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第1の電力レールに、および、前記第2の端子を前記第2の電力レールに結合し、前記量子化信号が前記3つのレベルの内の第3のレベルである場合に、前記第1の端子を前記第2の電力レールに、および前記第2の端子を前記第1の電力レールに結合することによって制御される、請求項30の方法。
前記負荷は、実質的に同相ドリフトが前記負荷をまたいで発生しないように、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で、前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることによって駆動される、請求項25の方法。
前記第1の端子および前記第2の端子は、約50％のデューティサイクルで、前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で切り替えられる、請求項25の方法。
前記第1の電力レールと前記第2の電力レールとの間で、前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えるデューティサイクルを調整することをさらに備える、請求項25の方法。
前記量子化器の前記3つのレベルの1つ以上を調整することをさらに備える、請求項25の方法。
前記負荷はオーディオスピーカーを備える、請求項25の方法。
第1の端子および第2の端子を有するトランスデューサと；
3つのレベルを有する量子化器と；
前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることによって、前記トランスデューサを駆動するように構成されたスイッチング電力増幅器と；
を備えるヘッドセット。
第1の端子および第2の端子を有するユーザインターフェースと；
3つのレベルを有する量子化器と；
前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で、前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることによって、前記ユーザインターフェースを駆動するように構成されるスイッチング電力増幅器と；
を備える時計。
第1の端子および第2の端子を有するセンサと；
3つのレベルを有する量子化器と；
前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、第1の電力レールと第2の電力レールとの間で前記第1の端子および前記第2の端子を切り替えることによって、前記センサを駆動するように構成されるスイッチング電力増幅器と；
を備える感知装置。
コンピュータ読み取り可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ読み取り可能媒体は：
3つのレベルを有する量子化器を実施するために実行可能な命令と；
前記量子化器からの出力が前記3つのレベルの内の1つである場合にのみ、前記負荷の第1の端子および第2の端子が第1の電力レールと第2の電力レールとの間で切り替えられるように、前記量子化器に応答してスイッチ制御を提供するために実行可能な命令と；
を備える、コンピュータプログラム製品。