JP2012160967A - Audio signal amplification apparatus and audio signal amplification method - Google Patents

Audio signal amplification apparatus and audio signal amplification method Download PDF

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JP2012160967A JP2011020079A JP2011020079A JP2012160967A JP 2012160967 A JP2012160967 A JP 2012160967A JP 2011020079 A JP2011020079 A JP 2011020079A JP 2011020079 A JP2011020079 A JP 2011020079A JP 2012160967 A JP2012160967 A JP 2012160967A
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幹人 八木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an audio signal amplification apparatus and an audio signal amplification method that can improve a sound quality degradation of a class D amplifier irrespective of the location of a distortion or noise.SOLUTION: An output filter 14a demodulates a positive phase PWM signal amplified by an output stage transistor 13p to generate a positive phase output audio signal. The output filter 14a also demodulates a negative phase PWM signal amplified by an output stage transistor 13n to generate a negative phase output audio signal. An output detection circuit 20 computes a voltage difference between the positive phase output audio signal and the negative phase output audio signal to generate an output audio signal. A variable output power supply device 17 controls a voltage applied to the output stage transistor 13p according to a difference signal indicating a difference between the output audio signal and an input audio signal.

Description

本発明は、オーディオ信号増幅装置及びオーディオ信号増幅方法に関する。   The present invention relates to an audio signal amplifying apparatus and an audio signal amplifying method.

Ｄクラスアンプでは、パルス変調段の非直線性や出力段ＬＰＦ（Low Pass Filter）の非直線性、パルス波形の乱れや出力段トランジスタの貫通電流を抑えるためのデッド・タイムの影響、出力段トランジスタに供給される電源電圧の変動など、様々な要因で出力信号にノイズが重畳したり出力信号が歪んだりする。
このような不都合を解消する一例として、出力信号を入力信号にフィードバックし、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。 In the D class amplifier, the non-linearity of the pulse modulation stage, the non-linearity of the output stage LPF (Low Pass Filter), the influence of the dead time to suppress the disturbance of the pulse waveform and the through current of the output stage transistor, the output stage transistor Noise may be superimposed on the output signal or the output signal may be distorted due to various factors such as fluctuations in the power supply voltage supplied to the output signal.
As an example of solving such an inconvenience, a technique has been proposed in which an output signal is fed back to an input signal and a PWM (Pulse Width Modulation) signal is corrected (see, for example, Patent Document 1).

特開２００２−１６２９８５号公報JP 2002-162985 A

しかし、特許文献１に記載された技術のように、出力信号を入力信号にフィードバックする手法では、フィードバックする箇所により各部に起因する歪みやノイズに対する効果（Ｓ／Ｎ比の向上、ダンピングファクタの改善など）が異なり、歪みやノイズの発生箇所よっては音質の劣化を改善することができない問題があった。
また、特許文献１に記載された技術を適用したＤクラスアンプにおいては、フィードバックされる信号がアナログ信号であるため、デジタル入力方式のＤクラスアンプ用ＩＣを使用することができないなど、システムを構成する上で制約が発生するという問題があった。 However, in the technique of feeding back the output signal to the input signal as in the technique described in Patent Document 1, the effect on distortion and noise caused by each part depending on the part to be fed back (improvement of S / N ratio, improvement of damping factor) Etc.), and there is a problem that deterioration of sound quality cannot be improved depending on the location where distortion or noise occurs.
In addition, in the D class amplifier to which the technique described in Patent Document 1 is applied, since the signal to be fed back is an analog signal, a digital input type D class amplifier IC cannot be used. There is a problem that restrictions occur in doing so.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、歪みやノイズの発生箇所を問わず、Ｄクラスアンプの音質の劣化を改善することができるオーディオ信号増幅装置及びオーディオ信号増幅方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、Ｄクラスアンプへの入力信号の方式や変調方式を問わず、システムを構成する上での制約を少なくすることができるオーディオ信号増幅装置及びオーディオ信号増幅方法を提供することを他の目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an audio signal amplifying apparatus and an audio signal amplifying method capable of improving the deterioration of sound quality of a D-class amplifier regardless of where distortion or noise occurs. For the purpose.
In addition, the present invention provides an audio signal amplifying apparatus and an audio signal amplifying method capable of reducing restrictions on configuring a system regardless of the method of signal input to the D class amplifier and the modulation method. For other purposes.

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るオーディオ信号増幅装置は、
電圧を印加する正相電源部と、
入力オーディオ信号をパルス変調し、正相変調信号を生成する正相変調部と、
前記生成された正相変調信号に基づいてスイッチングし、前記正相電源部から印加された電圧に基づいて、正相変調信号を増幅する正相増幅部と、
前記増幅された正相変調信号を復調し、正相出力オーディオ信号を生成する正相復調部と、
前記正相変調信号の位相を反転し、逆相変調信号を生成する位相反転部と、
電圧を印加する逆相電源部と、
前記生成された逆相変調信号に基づいてスイッチングし、前記逆相電源部から印加された電圧に基づいて、前記生成された逆相変調信号を増幅する逆相増幅部と、
前記増幅された逆相変調信号を復調し、逆相出力オーディオ信号を生成する逆相復調部と、
前記正相出力オーディオ信号と前記逆相出力オーディオ信号との電圧の差分をとることにより、出力オーディオ信号を生成する生成部と、
前記出力オーディオ信号と前記入力オーディオ信号との差分を示す差分信号に基づいて前記正相電源部から前記正相増幅部に印加される電圧を制御する正相電圧制御部および、前記差分信号に基づいて前記逆相電源部から前記逆相増幅部に印加される電圧を制御する逆相電圧制御部の少なくとも一方を含む電圧制御部と、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an audio signal amplifying device according to a first aspect of the present invention includes:
A positive phase power supply for applying voltage;
A positive-phase modulation unit for pulse-modulating an input audio signal and generating a positive-phase modulation signal;
Switching based on the generated positive phase modulation signal, a positive phase amplification unit that amplifies the positive phase modulation signal based on the voltage applied from the positive phase power supply unit,
A positive phase demodulator that demodulates the amplified positive phase modulation signal and generates a positive phase output audio signal;
A phase inverting unit for inverting the phase of the positive phase modulation signal and generating a negative phase modulation signal;
A negative phase power supply for applying a voltage;
Switching based on the generated negative phase modulation signal, and based on a voltage applied from the negative phase power supply unit, a negative phase amplification unit for amplifying the generated negative phase modulation signal;
A negative phase demodulator that demodulates the amplified negative phase modulation signal and generates a negative phase output audio signal;
A generator that generates an output audio signal by taking a voltage difference between the normal phase output audio signal and the negative phase output audio signal;
A positive phase voltage control unit for controlling a voltage applied from the positive phase power supply unit to the positive phase amplification unit based on a differential signal indicating a difference between the output audio signal and the input audio signal, and based on the differential signal A voltage control unit including at least one of a negative phase voltage control unit for controlling a voltage applied to the negative phase amplification unit from the negative phase power supply unit,
It is characterized by providing.

前記電圧制御部が前記正相電圧制御部を含む場合に、前記正相電圧制御部は、
前記差分信号の電圧値が第１の範囲内となるように、前記正相電源部から前記正相増幅部に印加される電圧を制御し、
前記電圧制御部が前記逆相電圧制御部を含む場合に、前記逆相電圧制御部は、
前記差分信号の電圧値が第２の範囲内となるように、前記逆相電源部から前記逆相増幅部に印加される電圧を制御してもよい。 When the voltage control unit includes the positive phase voltage control unit, the positive phase voltage control unit,
Controlling the voltage applied from the positive phase power supply unit to the positive phase amplification unit so that the voltage value of the differential signal is within the first range;
When the voltage control unit includes the negative phase voltage control unit, the negative phase voltage control unit,
You may control the voltage applied to the said negative phase amplification part from the said negative phase power supply part so that the voltage value of the said difference signal may become in a 2nd range.

前記電圧制御部が前記正相電圧制御部を含む場合に、前記正相電圧制御部は、
前記差分信号の電圧値が０となるように、前記正相電源部から前記正相増幅部に印加される電圧を制御し、
前記電圧制御部が前記逆相電圧制御部を含む場合に、前記逆相電圧制御部は、
前記差分信号の電圧値が０となるように、前記逆相電源部から前記逆相増幅部に印加される電圧を制御してもよい。 When the voltage control unit includes the positive phase voltage control unit, the positive phase voltage control unit,
Control the voltage applied from the positive phase power supply unit to the positive phase amplification unit so that the voltage value of the differential signal becomes 0,
When the voltage control unit includes the negative phase voltage control unit, the negative phase voltage control unit,
The voltage applied from the negative phase power supply unit to the negative phase amplification unit may be controlled so that the voltage value of the differential signal becomes zero.

前記オーディオ信号増幅装置は、
前記正相変調部、前記正相増幅部及び前記正相復調部のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、前記正相出力オーディオ信号を減衰する正相減衰部、および
前記逆相変調部、前記逆相増幅部及び前記逆相復調部のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、前記逆相出力オーディオ信号を減衰する逆相減衰部、
を備えてもよい。 The audio signal amplifier is
A positive phase attenuating unit that attenuates the positive phase output audio signal with a gain corresponding to a reciprocal of a total gain of the positive phase modulating unit, the positive phase amplifying unit, and the positive phase demodulating unit; and the negative phase modulating unit, A negative phase attenuating unit for attenuating the negative phase output audio signal with a gain corresponding to the inverse of the total gain of the negative phase amplifying unit and the negative phase demodulating unit;
May be provided.

前記電圧制御部が前記正相電圧制御部を含む場合に、前記正相電圧制御部は、
前記差分信号を前記正相電源部からの出力電圧に重畳する正相差分信号重畳部と、正相差分信号重畳部によって前記差分信号が重畳された前記正相電源部からの出力電圧を前記正相増幅部に印加する入力電圧としてフィードバックする正相フィードバック部と、を備え、
前記電圧制御部が前記逆相電圧制御部を含む場合に、前記逆相電圧制御部は、
前記差分信号の位相を反転した逆相差分信号を前記逆相電源部からの出力電圧に重畳する逆相差分信号重畳部と、逆相差分信号重畳部によって前記逆相差分信号が重畳された前記逆相電源部からの出力電圧を前記逆相増幅部に印加する入力電圧としてフィードバックする逆相フィードバック部と、を備えてもよい。 When the voltage control unit includes the positive phase voltage control unit, the positive phase voltage control unit,
A positive-phase difference signal superimposing unit that superimposes the differential signal on an output voltage from the positive-phase power supply unit, and an output voltage from the positive-phase power supply unit on which the differential signal is superimposed by a positive-phase differential signal superimposing unit. A positive phase feedback unit that feeds back as an input voltage applied to the phase amplification unit,
When the voltage control unit includes the negative phase voltage control unit, the negative phase voltage control unit,
The negative phase difference signal superimposing unit that superimposes the negative phase difference signal obtained by inverting the phase of the differential signal on the output voltage from the negative phase power supply unit, and the negative phase difference signal superimposing unit superimposing the negative phase difference signal A negative phase feedback unit that feeds back an output voltage from the negative phase power supply unit as an input voltage to be applied to the negative phase amplification unit.

前記電圧制御部が前記正相電圧制御部を含む場合に、前記正相差分信号重畳部は、
シリーズレギュレータ回路、前記差分信号の位相を反転した逆相差分信号を基準にして一定の電圧を供給する定電圧電源ＩＣ回路、またはスイッチングレギュレータ回路であり、
前記電圧制御部が前記逆相電圧制御部を含む場合に、逆相差分信号重畳部は、
シリーズレギュレータ回路、前記差分信号を基準にして一定の電圧を供給する定電圧電源ＩＣ回路、またはスイッチングレギュレータ回路であり、
前記電圧制御部が前記正相電圧制御部と前記逆相電圧制御部との両方を含む場合、前記正相差分信号重畳部と前記逆相差分信号重畳部とは、同じ回路であってもよい。 When the voltage control unit includes the positive phase voltage control unit, the positive phase difference signal superimposing unit,
A series regulator circuit, a constant voltage power supply IC circuit that supplies a constant voltage with reference to a negative phase difference signal obtained by inverting the phase of the difference signal, or a switching regulator circuit,
When the voltage control unit includes the negative phase voltage control unit, the negative phase difference signal superimposing unit is
A series regulator circuit, a constant voltage power supply IC circuit that supplies a constant voltage with reference to the differential signal, or a switching regulator circuit;
When the voltage control unit includes both the positive phase voltage control unit and the negative phase voltage control unit, the positive phase difference signal superimposing unit and the negative phase difference signal superimposing unit may be the same circuit. .

前記オーディオ信号増幅装置は、
デジタルの入力オーディオ信号をアナログに変換するＤＡＣ、
を備えてもよい。 The audio signal amplifier is
DAC that converts digital input audio signal to analog,
May be provided.

また、本発明の第２の観点に係るオーディオ信号増幅方法は、
入力オーディオ信号をパルス変調し、正相変調信号を生成する正相変調工程と、
前記生成された正相変調信号に基づいてスイッチングし、正相電源部から印加された電圧に基づいて、正相変調信号を増幅する正相増幅工程と、
前記増幅された正相変調信号を復調し、正相出力オーディオ信号を生成する正相復調工程と、
前記正相変調信号の位相を反転し、逆相変調信号を生成する位相反転工程と、
前記生成された逆相変調信号に基づいてスイッチングし、逆相電源部から印加された電圧に基づいて、前記生成された逆相変調信号を増幅する逆相増幅工程と、
前記増幅された逆相変調信号を復調し、逆相出力オーディオ信号を生成する逆相復調工程と、
前記正相出力オーディオ信号と前記逆相出力オーディオ信号との電圧の差分をとることにより、出力オーディオ信号を生成する生成工程と、
前記出力オーディオ信号と前記入力オーディオ信号との差分を示す差分信号に基づいて前記正相電源部から前記正相増幅工程において前記正相変調信号を増幅する際に印加される電圧を制御する正相電圧制御工程および、前記差分信号に基づいて前記逆相電源部から前記逆相増幅工程において前記逆相変調信号を増幅する際に印加される電圧を制御する逆相電圧制御工程の少なくとも一方を含む電圧制御工程と、
を備えることを特徴とする。 An audio signal amplification method according to the second aspect of the present invention includes:
A positive phase modulation step of pulse modulating the input audio signal to generate a positive phase modulation signal;
Switching based on the generated positive phase modulation signal, a positive phase amplification step of amplifying the positive phase modulation signal based on the voltage applied from the positive phase power supply unit,
A positive phase demodulation step of demodulating the amplified positive phase modulated signal to generate a positive phase output audio signal;
A phase inversion step of inverting the phase of the positive phase modulation signal to generate a negative phase modulation signal;
Switching based on the generated negative phase modulation signal, and, based on the voltage applied from the negative phase power supply unit, amplifying the generated negative phase modulation signal,
A reverse phase demodulation step of demodulating the amplified negative phase modulation signal to generate a negative phase output audio signal;
Generating an output audio signal by taking a voltage difference between the normal phase output audio signal and the negative phase output audio signal;
A positive phase for controlling a voltage applied when the positive phase modulation signal is amplified in the positive phase amplification step from the positive phase power supply unit based on a differential signal indicating a difference between the output audio signal and the input audio signal Including at least one of a voltage control step and a negative phase voltage control step of controlling a voltage applied when the negative phase modulation signal is amplified in the negative phase amplification step from the negative phase power supply unit based on the differential signal Voltage control process;
It is characterized by providing.

前記オーディオ信号増幅方法は、
前記正相変調工程、前記正相増幅工程及び前記正相復調工程のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、前記正相出力オーディオ信号を減衰する正相減衰工程、および
前記逆相変調工程、前記逆相増幅工程及び前記逆相復調工程のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、前記逆相出力オーディオ信号を減衰する逆相減衰工程、
を備えてもよい。 The audio signal amplification method includes:
A positive phase attenuation step of attenuating the positive phase output audio signal with a gain corresponding to a reciprocal of a total gain of the positive phase modulation step, the positive phase amplification step, and the positive phase demodulation step; and the negative phase modulation step, A negative phase attenuation step of attenuating the negative phase output audio signal with a gain corresponding to the inverse of the total gain of the negative phase amplification step and the negative phase demodulation step;
May be provided.

前記電圧制御工程が前記正相電圧制御工程を含む場合に、前記正相電圧制御工程は、
前記差分信号を前記正相電源部からの出力電圧に重畳する正相差分信号重畳工程と、
正相差分信号重畳工程によって前記差分信号が重畳された前記正相電源部からの出力電圧を前記正相増幅工程において前記正相変調信号を増幅する際に印加される入力電圧としてフィードバックする正相フィードバック工程と、を備え、
前記電圧制御工程が前記逆相電圧制御工程を含む場合に、前記逆相電圧制御工程は、
前記差分信号の位相を反転した逆相差分信号を前記逆相電源部からの出力電圧に重畳する逆相差分信号重畳工程と、
逆相差分信号重畳工程によって前記逆相差分信号が重畳された前記逆相電源部からの出力電圧を前記逆相増幅工程において前記逆相変調信号を増幅する際に印加される入力電圧としてフィードバックする逆相フィードバック工程と、を備えてもよい。 When the voltage control step includes the positive phase voltage control step, the positive phase voltage control step,
A positive phase differential signal superimposing step of superimposing the differential signal on an output voltage from the positive phase power supply unit;
A positive phase that feeds back an output voltage from the positive phase power supply unit on which the differential signal is superimposed by a positive phase differential signal superimposing step as an input voltage applied when the positive phase modulation signal is amplified in the positive phase amplification step. A feedback process,
When the voltage control step includes the negative phase voltage control step, the negative phase voltage control step,
A negative phase difference signal superimposing step of superimposing a negative phase difference signal obtained by inverting the phase of the differential signal on an output voltage from the negative phase power supply unit;
The output voltage from the negative phase power supply unit on which the negative phase difference signal is superimposed in the negative phase difference signal superimposing step is fed back as an input voltage applied when the negative phase modulation signal is amplified in the negative phase amplification step. And a reverse phase feedback step.

本発明によれば、歪みやノイズの発生箇所を問わず、Ｄクラスアンプの音質の劣化を改善することができる。   According to the present invention, it is possible to improve the deterioration of the sound quality of the D-class amplifier regardless of where distortion or noise occurs.

本発明の実施形態１に係るＤクラスアンプの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of D class amplifier which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１に示す出力可変電源装置の構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of the output variable power supply device shown in FIG. （ａ）は、ＰＷＭ信号を説明するための図であり、（ｂ）乃至（ｄ）は、図１に示す出力可変電源装置の動作を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating a PWM signal, (b) thru | or (d) are figures for demonstrating operation | movement of the output variable power supply device shown in FIG. 本発明の実施形態２に係るＤクラスアンプの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of D class amplifier which concerns on Embodiment 2 of this invention. （ａ−１）乃至（ｂ−２）は、ＰＷＭ信号（正相、逆相）及び出力オーディオ信号（正相、逆相）を説明するための図である。(A-1) thru | or (b-2) is a figure for demonstrating a PWM signal (normal phase, reverse phase) and an output audio signal (normal phase, reverse phase). （ａ）乃至（ｄ）は、図４に示す出力可変電源装置の動作を説明するための図である。(A) thru | or (d) is a figure for demonstrating operation | movement of the output variable power supply device shown in FIG. 本発明の実施形態３に係るＤクラスアンプの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of D class amplifier which concerns on Embodiment 3 of this invention. 定電圧電源ＩＣを備えた出力可変電源装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the output variable power supply device provided with the constant voltage power supply IC. ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた出力可変電源装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the output variable power supply device provided with the DC / DC converter. ＤＡＣを備えたＤクラスアンプの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of D class amplifier provided with DAC. 逆相ＰＷＭ信号を生成する回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the circuit which produces | generates a negative phase PWM signal.

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態に係るＤクラスアンプ１００を、図面を参照して説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, a D class amplifier 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

Ｄクラスアンプ１００は、ラジオ放送受信装置等の外部装置から供給されるアナログのオーディオ信号（入力オーディオ信号）を増幅し、スピーカ１８から音声を出力する。
本実施形態に係るＤクラスアンプ１００は、オーディオ信号を増幅する装置であって、図１に示すように、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変換回路１１と、ゲートドライバ１２と、出力段トランジスタ１３と、出力フィルタ１４と、分圧回路１５と、差分検出回路１６と、出力可変電源装置１７と、を備える。
なお、本実施形態では、Ｄクラスアンプ１００の出力端子にスピーカ１８を接続しているが、スピーカ１８は、Ｄクラスアンプ１００の構成要素ではない。 The D class amplifier 100 amplifies an analog audio signal (input audio signal) supplied from an external device such as a radio broadcast receiver and outputs sound from the speaker 18.
The D class amplifier 100 according to the present embodiment is a device that amplifies an audio signal. As shown in FIG. 1, a PWM (Pulse Width Modulation) conversion circuit 11, a gate driver 12, an output stage transistor 13, The output filter 14, the voltage dividing circuit 15, the difference detection circuit 16, and the output variable power supply device 17 are provided.
In the present embodiment, the speaker 18 is connected to the output terminal of the D class amplifier 100, but the speaker 18 is not a component of the D class amplifier 100.

ＰＷＭ変換回路１１は、アナログの入力オーディオ信号のレベルに対応するパルス幅を有するＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をゲートドライバ１２に供給する。ＰＷＭ変換回路１１は、入力オーディオ信号をパルス幅変調する変調部として機能する。   The PWM conversion circuit 11 generates a PWM signal having a pulse width corresponding to the level of the analog input audio signal, and supplies the generated PWM signal to the gate driver 12. The PWM conversion circuit 11 functions as a modulation unit that performs pulse width modulation on the input audio signal.

ゲートドライバ１２は、ＰＷＭ変換回路１１から供給されたＰＷＭ信号のレベルがハイレベル（オン）のときに、後述する出力段トランジスタ１３のスイッチング素子１３ａをオンとするアクティブレベルのゲート信号をスイッチング素子１３ａに供給し、スイッチング素子１３ｂをオフとする非アクティブレベルのゲート信号をスイッチング素子１３ｂに供給する。
一方、ゲートドライバ１２は、ＰＷＭ変換回路１１から供給されたＰＷＭ信号のレベルがローレベル（オフ）のときに、出力段トランジスタ１３のスイッチング素子１３ａをオフとする非アクティブレベルのゲート信号をスイッチング素子１３ａに供給し、スイッチング素子１３ｂをオンとするアクティブレベルのゲート信号をスイッチング素子１３ｂに供給する。
このようにして、ゲートドライバ１２は、スイッチング素子１３ａ及びスイッチング素子１３ｂを相補的にオン又はオフとするゲート信号を出力段トランジスタ１３に供給する。 When the level of the PWM signal supplied from the PWM conversion circuit 11 is high level (on), the gate driver 12 outputs an active level gate signal that turns on a switching element 13a of an output stage transistor 13 to be described later. And an inactive level gate signal for turning off the switching element 13b is supplied to the switching element 13b.
On the other hand, when the level of the PWM signal supplied from the PWM conversion circuit 11 is at a low level (off), the gate driver 12 applies a gate signal of an inactive level that turns off the switching element 13a of the output stage transistor 13 to the switching element. An active level gate signal is supplied to the switching element 13b to turn on the switching element 13b.
In this way, the gate driver 12 supplies the output stage transistor 13 with a gate signal that turns on or off the switching element 13a and the switching element 13b in a complementary manner.

出力段トランジスタ１３は、スイッチング素子１３ａ及び１３ｂから構成され、ゲートドライバ１２から供給されるゲート信号に応答して、スイッチングすることにより、ＰＷＭ信号を増幅し、増幅したＰＷＭ信号を出力フィルタ１４に供給する。出力段トランジスタ１３は、ＰＷＭ信号を増幅する増幅部として機能する。
スイッチング素子１３ａ及び１３ｂは、出力フィルタ１４に並列に接続され、ゲートドライバ１２から供給されるゲート信号に応答して、相補的にオン又はオフを繰り返し、スイッチングする。このようにして、スイッチング素子１３ａが、出力可変電源装置１７から供給された電源電圧Ｖｏｕｔを出力フィルタ１４に供給（印加）することと、スイッチング素子１３ｂが、電源電圧−Ｖｃｃを出力フィルタ１４に供給（印加）することとが、交互に繰り返される。
本実施形態では、スイッチング素子１３ａ及び１３ｂは、ｎ型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）から構成され、ゲート信号がアクティブレベルのときにオンして導通し、ゲート信号が非アクティブレベルのときにオフとなり非導通となる。なお、ｎ型のＭＯＳＦＥＴの場合、アクティブレベルはハイレベルに相当し、非アクティブレベルはローレベルに相当する。 The output stage transistor 13 is composed of switching elements 13a and 13b, and amplifies the PWM signal by switching in response to the gate signal supplied from the gate driver 12, and supplies the amplified PWM signal to the output filter 14. To do. The output stage transistor 13 functions as an amplifying unit that amplifies the PWM signal.
The switching elements 13a and 13b are connected in parallel to the output filter 14, and in response to a gate signal supplied from the gate driver 12, the switching elements 13a and 13b are switched on and off in a complementary manner. In this manner, the switching element 13a is, the output variable power supply supplied to the output filter 14 the supplied power supply voltage V out from 17 and to (applied), the switching element 13b is, the power supply voltage -V cc output filter 14 Supplying (applying) is repeated alternately.
In the present embodiment, the switching elements 13a and 13b are composed of n-type MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), which are turned on and conductive when the gate signal is at an active level, and the gate signal is inactive. When level, it is off and non-conducting. In the case of an n-type MOSFET, the active level corresponds to a high level, and the inactive level corresponds to a low level.

出力フィルタ（ローパスフィルタ）１４は、コイル、キャパシタなどから構成され、出力段トランジスタ１３から供給されたＰＷＭ信号のうち、所定のカットオフ周波数より低い周波数の信号を通すことにより、ＰＷＭ信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号（出力オーディオ信号）をスピーカ１８及び分圧回路１５に供給する。出力フィルタ１４は、ＰＷＭ信号を復調する復調部として機能する。   The output filter (low-pass filter) 14 includes a coil, a capacitor, and the like. The PWM signal is converted into an analog signal by passing a signal having a frequency lower than a predetermined cut-off frequency among the PWM signals supplied from the output stage transistor 13. And the converted analog signal (output audio signal) is supplied to the speaker 18 and the voltage dividing circuit 15. The output filter 14 functions as a demodulator that demodulates the PWM signal.

分圧回路１５は、抵抗器などから構成され、入力オーディオ信号が経由した装置等のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、出力フィルタ１４から供給された出力オーディオ信号を減衰し、減衰した出力オーディオ信号を差分検出回路１６に供給する。分圧回路１５は、出力オーディオ信号を減衰する減衰部として機能する。
なお、出力オーディオ信号が歪んだり、出力オーディオ信号にノイズが重畳したりしないと仮定した場合、分圧回路１５によって減衰された出力オーディオ信号は、元の入力オーディオ信号と一致する。 The voltage dividing circuit 15 is composed of a resistor or the like, attenuates the output audio signal supplied from the output filter 14 with a gain corresponding to the reciprocal of the total gain of a device or the like through which the input audio signal passes, and attenuates the output audio. The signal is supplied to the difference detection circuit 16. The voltage dividing circuit 15 functions as an attenuation unit that attenuates the output audio signal.
When it is assumed that the output audio signal is not distorted or noise is not superimposed on the output audio signal, the output audio signal attenuated by the voltage dividing circuit 15 matches the original input audio signal.

差分検出回路１６は、差分回路などから構成され、分圧回路１５から供給されたアナログの出力オーディオ信号と外部装置から供給されたアナログの入力オーディオ信号との差分をとることにより、出力オーディオ信号と入力オーディオ信号との差分を示す差分信号を生成し、生成した差分信号を出力可変電源装置１７に供給する。   The difference detection circuit 16 includes a difference circuit and the like, and by taking a difference between an analog output audio signal supplied from the voltage dividing circuit 15 and an analog input audio signal supplied from an external device, A difference signal indicating a difference from the input audio signal is generated, and the generated difference signal is supplied to the output variable power supply device 17.

出力可変電源装置１７は、差分検出回路１６から供給された差分信号が正のとき、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも大きいとき、差分信号のレベルに応じて出力電圧を下げ、差分信号が負のとき、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも小さいとき、差分信号のレベルに応じて出力電圧を上げる。出力可変電源装置１７は、出力電圧を制御する電圧制御部として機能する。   When the difference signal supplied from the difference detection circuit 16 is positive, that is, when the voltage value of the output audio signal is larger than the voltage value of the input audio signal, the output variable power supply device 17 outputs according to the level of the difference signal. When the voltage is lowered and the difference signal is negative, that is, when the voltage value of the output audio signal is smaller than the voltage value of the input audio signal, the output voltage is increased according to the level of the difference signal. The output variable power supply device 17 functions as a voltage control unit that controls the output voltage.

出力可変電源装置１７の構成の一例を図２に示す。出力可変電源装置１７は、例えば、直流電源１７１とＮＰＮトランジスタＴｒと抵抗器Ｒ１〜Ｒ４とツェナーダイオードＺＤと差分増幅回路１７２とを備えたシリーズレギュレータから構成される。シリーズレギュレータは、直流電源１７１から供給される入力電圧Ｖｉｎを一定の出力電圧Ｖｃｃに変換して出力する装置である。
ここで、差分検出回路１６から供給される差分信号と出力可変電源装置１７の出力電圧Ｖｏｕｔを分圧した電圧を差分回路１７２の負（−）の入力端子に入力し、ツェナーダイオードＺＤの降伏電圧と等しい電圧（参照電圧）を差分回路１７２の正（＋）の入力端子に入力するように接続する。 An example of the configuration of the output variable power supply device 17 is shown in FIG. The output variable power supply device 17 includes, for example, a series regulator including a DC power supply 171, an NPN transistor Tr, resistors R 1 to R 4, a Zener diode ZD, and a differential amplifier circuit 172. The series regulator is a device that converts an input voltage V in supplied from the DC power source 171 to the constant output voltage V cc.
Here, the difference signal supplied from the difference detection circuit 16 and the voltage obtained by dividing the output voltage Vout of the output variable power supply device 17 are input to the negative (−) input terminal of the difference circuit 172, and the breakdown of the Zener diode ZD occurs. A voltage (reference voltage) equal to the voltage is connected so as to be input to the positive (+) input terminal of the difference circuit 172.

このように構成された出力可変電源装置１７は、差分信号を重畳した出力電圧Ｖｏｕｔを負帰還することにより、差分信号による電圧変動を打ち消すように出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。
具体的には、差分信号が正の場合、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも大きい場合、出力可変電源装置１７は、この差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧Ｖｏｕｔを下げる。一方、差分信号が負の場合、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも小さい場合、出力可変電源装置１７は、この差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧Ｖｏｕｔを上げる。 The output variable power supply device 17 configured as described above controls the output voltage Vout so as to cancel the voltage fluctuation due to the difference signal by negatively feeding back the output voltage Vout on which the difference signal is superimposed.
Specifically, when the differential signal is positive, that is, when the voltage value of the output audio signal is larger than the voltage value of the input audio signal, the output variable power supply device 17 outputs the output voltage so as to cancel the level of the differential signal. Decrease Vout . On the other hand, when the difference signal is negative, that is, when the voltage value of the output audio signal is smaller than the voltage value of the input audio signal, the output variable power supply device 17 sets the output voltage Vout so as to cancel the level of the difference signal. increase.

図１に示すスピーカ１８は、出力フィルタ１４から供給されるアナログの出力オーディオ信号により駆動され、放音する。スピーカ１８は、イヤホン、ヘッドホン等を含む。   The speaker 18 shown in FIG. 1 is driven by an analog output audio signal supplied from the output filter 14 and emits sound. The speaker 18 includes earphones, headphones, and the like.

次に、上記構成を有するＤクラスアンプ１００の動作を説明する。   Next, the operation of the D class amplifier 100 having the above configuration will be described.

Ｄクラスアンプ１００は、ラジオ放送受信装置等の外部装置から供給されるアナログの入力オーディオ信号を増幅するほか、出力段トランジスタ１３に印加する電圧を調節することにより、出力オーディオ信号の歪みを補正するという特徴的な動作を行う。   The D class amplifier 100 amplifies an analog input audio signal supplied from an external device such as a radio broadcast receiving device, and corrects distortion of the output audio signal by adjusting a voltage applied to the output stage transistor 13. This is a characteristic operation.

以下、この特徴的な動作を中心に説明する。
まず、ＰＷＭ変換回路１１は、外部装置から入力された入力オーディオ信号に応答して、アナログの入力オーディオ信号をＰＷＭ信号に変換し、変換したＰＷＭ信号をゲートドライバ１２に供給する。
ゲートドライバ１２は、ＰＷＭ変換回路１１から供給されたＰＷＭ信号に応答して、出力段トランジスタ１３のスイッチング素子１３ａ及び１３ｂを制御するゲート信号を生成し、生成したゲート信号を出力段トランジスタ１３に供給する。 Hereinafter, this characteristic operation will be mainly described.
First, the PWM conversion circuit 11 converts an analog input audio signal into a PWM signal in response to an input audio signal input from an external device, and supplies the converted PWM signal to the gate driver 12.
The gate driver 12 generates a gate signal for controlling the switching elements 13 a and 13 b of the output stage transistor 13 in response to the PWM signal supplied from the PWM conversion circuit 11, and supplies the generated gate signal to the output stage transistor 13. To do.

出力段トランジスタ１３は、ゲートドライバ１２から供給されたゲート信号に応答して、スイッチングすることにより、ＰＷＭ信号を増幅し、増幅したＰＷＭ信号を出力フィルタ１４に供給する。
具体的には、前述したスイッチング素子１３ａ及び１３ｂが、ゲートドライバ１２から供給されるゲート信号に応答して、相補的にオン又はオフを繰り返すことにより、スイッチング素子１３ａが、出力可変電源装置１７から供給された電源電圧Ｖｏｕｔを出力フィルタ１４に印加することと、スイッチング素子１３ｂが、電源電圧−Ｖｃｃを出力フィルタ１４に印加することとが、交互に繰り返される。 The output stage transistor 13 performs switching in response to the gate signal supplied from the gate driver 12 to amplify the PWM signal and supply the amplified PWM signal to the output filter 14.
Specifically, the switching elements 13 a and 13 b are repeatedly turned on or off in response to the gate signal supplied from the gate driver 12, so that the switching element 13 a is connected to the output variable power supply device 17. and applying a supplied power voltage V out at the output filter 14, the switching element 13b is, and applying a power supply voltage -V cc to the output filter 14, are alternately repeated.

出力フィルタ１４は、出力段トランジスタ１３から供給されたＰＷＭ信号をアナログの出力オーディオ信号に変換し、変換した出力オーディオ信号をスピーカ１８及び分圧回路１５に供給する。   The output filter 14 converts the PWM signal supplied from the output stage transistor 13 into an analog output audio signal, and supplies the converted output audio signal to the speaker 18 and the voltage dividing circuit 15.

分圧回路１５は、入力オーディオ信号が経由した装置等のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、出力フィルタ１４から供給された出力オーディオ信号を減衰し、減衰した出力オーディオ信号を差分検出回路１６に供給する。   The voltage dividing circuit 15 attenuates the output audio signal supplied from the output filter 14 with a gain corresponding to the reciprocal of the total gain of a device or the like through which the input audio signal passes, and the attenuated output audio signal is supplied to the difference detection circuit 16. Supply.

差分検出回路１６は、分圧回路１５から供給されたアナログの出力オーディオ信号と外部装置から供給されたアナログの入力オーディオ信号との差分をとることにより、出力オーディオ信号と入力オーディオ信号との差分を示す差分信号を生成し、生成した差分信号を出力可変電源装置１７に供給する。   The difference detection circuit 16 obtains the difference between the output audio signal and the input audio signal by taking the difference between the analog output audio signal supplied from the voltage dividing circuit 15 and the analog input audio signal supplied from the external device. The generated difference signal is generated, and the generated difference signal is supplied to the output variable power supply device 17.

出力可変電源装置１７は、差分検出回路１６から供給された差分信号が正のとき、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも大きいとき、この差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧Ｖｏｕｔを下げ、差分信号が負のとき、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも小さいとき、この差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧Ｖｏｕｔを上げる。 When the difference signal supplied from the difference detection circuit 16 is positive, that is, when the voltage value of the output audio signal is larger than the voltage value of the input audio signal, the output variable power supply device 17 cancels the level of the difference signal. When the output voltage V out is decreased to a negative value, that is, when the voltage value of the output audio signal is smaller than the voltage value of the input audio signal, the output voltage V out is increased so as to cancel the level of the differential signal. .

以上の動作を、図１及び３を参照して具体的に説明する。
例えば、ＰＷＭ変換回路１１が入力オーディオ信号をＰＷＭ信号に変換し、出力段トランジスタ１３がＰＷＭ信号を図３（ａ）に示すＰＷＭ信号に増幅したとする。増幅されたＰＷＭ信号は、出力フィルタ１４でアナログの出力オーディオ信号に変換され、分圧回路１５及びスピーカ１８に供給される。
以下、理解を容易にするため、図３（ｂ）に示すように、出力オーディオ信号が歪んだとする。 The above operation will be specifically described with reference to FIGS.
For example, assume that the PWM conversion circuit 11 converts an input audio signal into a PWM signal, and the output stage transistor 13 amplifies the PWM signal into the PWM signal shown in FIG. The amplified PWM signal is converted into an analog output audio signal by the output filter 14 and supplied to the voltage dividing circuit 15 and the speaker 18.
Hereinafter, to facilitate understanding, it is assumed that the output audio signal is distorted as shown in FIG.

歪んだ出力オーディオ信号は、分圧回路１５で減衰され、差分検出回路１６に供給される。差分検出回路１６は、例えば、図３（ｂ）に示すように、タイミングｔ１で出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも小さい場合、負の差分信号を出力可変電源装置１７に供給し、出力可変電源装置１７は、図３（ｃ）に示すように、差分検出回路１６から供給された負の差分信号に応答して、タイミングｔ１でこの差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧を上げる。
一方、差分検出回路１６は、例えば、図３（ｂ）に示すように、タイミングｔ２で出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも大きい場合、正の差分信号を出力可変電源装置１７に供給し、出力可変電源装置１７は、図３（ｃ）に示すように、差分検出回路１６から供給された正の差分信号に応答して、タイミングｔ２でこの差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧を下げる。 The distorted output audio signal is attenuated by the voltage dividing circuit 15 and supplied to the difference detecting circuit 16. For example, as illustrated in FIG. 3B, the difference detection circuit 16 outputs a negative difference signal when the voltage value of the output audio signal is smaller than the voltage value of the input audio signal at the timing t 1. is supplied to the output variable power supply 17, as shown in FIG. 3 (c), in response to a negative difference signal supplied from the difference detection circuit 16 at the timing t 1 so as to cancel out the level of the difference signal Increase the output voltage.
On the other hand, the difference detection circuit 16, for example, as shown in FIG. 3 (b), when the voltage value of the output audio signal at a timing t 2 is greater than the voltage value of the input audio signal, the variable output positive difference signal power In response to the positive difference signal supplied from the difference detection circuit 16, the variable output power supply 17 supplies the level of the difference signal at timing t 2 as shown in FIG. Reduce the output voltage to cancel.

このようにして、出力段トランジスタ１３に印加する出力電圧を制御することにより、図３（ｄ）に示すように、出力オーディオ信号が補正され、補正された出力オーディオ信号がスピーカ１８から音声として出力される。   By controlling the output voltage applied to the output stage transistor 13 in this way, the output audio signal is corrected as shown in FIG. 3D, and the corrected output audio signal is output as sound from the speaker 18. Is done.

以上、説明したように、出力可変電源装置１７は、出力オーディオ信号と入力オーディオ信号との差分を示す差分信号を重畳した出力電圧を負帰還することにより、差分信号による電圧変動を打ち消すように出力電圧を制御する。このため、出力オーディオ信号の歪みが補正され、歪みやノイズの発生箇所を問わず、Ｄクラスアンプの音質の劣化を改善する。
また、出力電圧を入力電圧としてフィードバックするため、Ｄクラスアンプへの入力信号の方式や変調方式を問わず、システムを構成する上での制約を少なくすることができる。
その他、例えば、各部（電源部、変調部等）から混入したノイズを打ち消すように動作するため、出力のノイズが抑制され、Ｓ／Ｎ比が向上する。また、スピーカの端子から混入した電圧変動分を打ち消すように動作するため、ダンピングファクタが改善する。さらに、出力に現れる電源の変動を打ち消すように動作するため、ＳＶＲ（電源電圧変動抑圧比）が向上する。 As described above, the output variable power supply device 17 outputs the output voltage on which the difference signal indicating the difference between the output audio signal and the input audio signal is negatively fed back so as to cancel the voltage fluctuation due to the difference signal. Control the voltage. For this reason, the distortion of the output audio signal is corrected, and the deterioration of the sound quality of the D-class amplifier is improved regardless of where the distortion or noise occurs.
In addition, since the output voltage is fed back as an input voltage, restrictions on configuring the system can be reduced regardless of the method of the input signal to the D class amplifier and the modulation method.
In addition, for example, since the operation is performed so as to cancel noise mixed from each unit (power supply unit, modulation unit, etc.), output noise is suppressed, and the S / N ratio is improved. In addition, since the operation is performed to cancel the voltage fluctuation mixed from the terminal of the speaker, the damping factor is improved. Furthermore, since the operation is performed so as to cancel the power supply fluctuation appearing in the output, the SVR (power supply voltage fluctuation suppression ratio) is improved.

（実施形態２）
実施形態１では、Ｄクラスアンプ１００は、ハーフブリッジ方式で構成されていたが、フルブリッジ方式で構成することも可能である。
この場合の装置構成の一例を図４に示す。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、同一部分が２つある場合には、符号に「ｐ」又は「ｎ」を付して区別する。
なお、出力フィルタ１４ａは、２つのコイル、１つのキャパシタなどから構成される。キャパシタとスピーカ１８は並列に接続され、一のコイルとキャパシタと他のコイルとがこの順で直列に接続されている。 (Embodiment 2)
In the first embodiment, the D class amplifier 100 is configured by the half bridge method, but may be configured by a full bridge method.
An example of the device configuration in this case is shown in FIG. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and when there are two identical parts, they are distinguished by adding “p” or “n” to the reference numerals.
The output filter 14a includes two coils, a capacitor, and the like. The capacitor and the speaker 18 are connected in parallel, and one coil, the capacitor, and the other coil are connected in series in this order.

本実施形態に係るＤクラスアンプ１００Ａは、実施形態１のＤクラスアンプ１００を構成する装置の他、ゲートドライバ１２ｎ、出力段トランジスタ１３ｎ、分圧回路１５ｎ、反転回路１９、出力検出回路２０を備えている。   The D class amplifier 100A according to the present embodiment includes a gate driver 12n, an output stage transistor 13n, a voltage dividing circuit 15n, an inverting circuit 19, and an output detection circuit 20 in addition to the devices constituting the D class amplifier 100 of the first embodiment. ing.

反転回路１９は、ＰＷＭ変換回路１１から供給されたＰＷＭ信号の論理値を反転する。
出力検出回路２０は、差分回路などから構成され、分圧回路１５ｐから供給された後述する正相出力オーディオ信号と分圧回路１５ｎから供給された後述する逆相出力オーディオ信号との差分をとることにより、正相出力オーディオ信号と逆相出力信号の差分を示す出力オーディオ信号を生成し、生成した出力オーディオ信号を差分検出回路１６に供給する。この出力オーディオ信号は、入力オーディオ信号と同様に、ＧＮＤ（グランド）基準の電圧値で表される。なお、正相出力オーディオ信号及び逆相出力オーディオ信号は、１対のバランス信号に相当し、出力オーディオ信号は、ＧＮＤ（グランド）基準のアンバランス信号に相当する。 The inverting circuit 19 inverts the logical value of the PWM signal supplied from the PWM conversion circuit 11.
The output detection circuit 20 is composed of a difference circuit or the like, and takes a difference between a later-described normal phase output audio signal supplied from the voltage dividing circuit 15p and a later-described opposite phase output audio signal supplied from the voltage dividing circuit 15n. Thus, an output audio signal indicating a difference between the positive phase output audio signal and the negative phase output signal is generated, and the generated output audio signal is supplied to the difference detection circuit 16. This output audio signal is represented by a voltage value based on GND (ground), like the input audio signal. The normal phase output audio signal and the negative phase output audio signal correspond to a pair of balanced signals, and the output audio signal corresponds to a GND (ground) based unbalanced signal.

以下、Ｄクラスアンプ１００Ａが、出力オーディオ信号の歪みを補正する動作を説明する。本実施形態では、ＰＷＭ変換回路１１はＰＷＭ信号をゲートドライバ１２ｐ及び反転回路１９に供給する。反転回路１９は、ＰＷＭ変換回路１１から供給されたＰＷＭ信号の論理値を反転し、論理値を反転したＰＷＭ信号をゲートドライバ１２ｎに供給する。   Hereinafter, an operation in which the D class amplifier 100A corrects distortion of the output audio signal will be described. In the present embodiment, the PWM conversion circuit 11 supplies the PWM signal to the gate driver 12p and the inverting circuit 19. The inverting circuit 19 inverts the logical value of the PWM signal supplied from the PWM conversion circuit 11, and supplies the PWM signal obtained by inverting the logical value to the gate driver 12n.

ＰＷＭ変換回路１１からゲートドライバ１２ｐに供給されるＰＷＭ信号（正相ＰＷＭ信号）は、実施形態１と同様に、ゲートドライバ１２ｐ、出力段トランジスタ１３ｐ、出力フィルタ１４ａを経由してスピーカ１８の＋端子及び分圧回路１５ｐに供給される。正相ＰＷＭ信号は、出力段トランジスタ１３ｐで増幅され、出力フィルタ１４ａでアナログ信号（正相出力オーディオ信号）に変換され、分圧回路１５ｐで減衰される。   The PWM signal (positive phase PWM signal) supplied from the PWM conversion circuit 11 to the gate driver 12p is the + terminal of the speaker 18 via the gate driver 12p, the output stage transistor 13p, and the output filter 14a, as in the first embodiment. And supplied to the voltage dividing circuit 15p. The positive phase PWM signal is amplified by the output stage transistor 13p, converted to an analog signal (positive phase output audio signal) by the output filter 14a, and attenuated by the voltage dividing circuit 15p.

一方、反転回路１９からゲートドライバ１２ｎに供給されるＰＷＭ信号（逆相ＰＷＭ信号）は、ゲートドライバ１２ｎ、出力段トランジスタ１３ｎ、出力フィルタ１４ａを経由してスピーカ１８の−端子及び分圧回路１５ｎに供給される。逆相ＰＷＭ信号は、出力段トランジスタ１３ｎで増幅され、出力フィルタ１４ａでアナログ信号（逆相出力オーディオ信号）に変換され、分圧回路１５ｎで減衰される。   On the other hand, the PWM signal (reverse phase PWM signal) supplied from the inverting circuit 19 to the gate driver 12n passes through the gate driver 12n, the output stage transistor 13n, and the output filter 14a to the negative terminal of the speaker 18 and the voltage dividing circuit 15n. Supplied. The negative phase PWM signal is amplified by the output stage transistor 13n, converted to an analog signal (negative phase output audio signal) by the output filter 14a, and attenuated by the voltage dividing circuit 15n.

出力検出回路２０は、分圧回路１５ｐから供給された正相出力オーディオ信号と分圧回路１５ｎから供給された逆相出力オーディオ信号との差分をとることにより、出力オーディオ信号を生成し、生成した出力オーディオ信号を差分検出回路１６に供給する。   The output detection circuit 20 generates an output audio signal by taking the difference between the positive phase output audio signal supplied from the voltage dividing circuit 15p and the negative phase output audio signal supplied from the voltage dividing circuit 15n. The output audio signal is supplied to the difference detection circuit 16.

差分検出回路１６は、出力検出信号から供給された出力オーディオ信号と外部装置から供給された入力オーディオ信号との差分をとることにより、出力オーディオ信号と入力オーディオ信号との差分を示す差分信号を生成し、生成した差分信号を出力可変電源装置１７に供給する。   The difference detection circuit 16 generates a difference signal indicating a difference between the output audio signal and the input audio signal by taking a difference between the output audio signal supplied from the output detection signal and the input audio signal supplied from the external device. Then, the generated difference signal is supplied to the output variable power supply device 17.

出力可変電源装置１７は、出力オーディオ信号と入力オーディオ信号との差分を示す差分信号を重畳した出力電圧を負帰還することにより、差分信号による電圧変動を打ち消すように出力電圧を制御する。   The output variable power supply device 17 controls the output voltage so as to cancel the voltage fluctuation due to the difference signal by negatively feeding back the output voltage on which the difference signal indicating the difference between the output audio signal and the input audio signal is superimposed.

以上の動作を、図４、５及び６を参照して具体的に説明する。
例えば、ＰＷＭ変換回路１１が入力オーディオ信号を正相ＰＷＭ信号に変換し、出力段トランジスタ１３ｐが正相ＰＷＭ信号を図５（ａ−１）に示す正相ＰＷＭ信号に増幅したとする。この場合、反転回路１９は、ＰＷＭ変換回路１１から供給された正相ＰＷＭ信号の論理値を反転して逆相ＰＷＭ信号を生成し、出力段トランジスタ１３ｎが逆相ＰＷＭ信号を図５（ｂ−１）に示す逆相ＰＷＭ信号に増幅する。 The above operation will be specifically described with reference to FIGS.
For example, assume that the PWM conversion circuit 11 converts an input audio signal into a positive phase PWM signal, and the output stage transistor 13p amplifies the positive phase PWM signal into a positive phase PWM signal shown in FIG. In this case, the inverting circuit 19 inverts the logical value of the positive phase PWM signal supplied from the PWM conversion circuit 11 to generate a negative phase PWM signal, and the output stage transistor 13n converts the negative phase PWM signal into the reverse phase PWM signal. Amplified to a reverse phase PWM signal shown in 1).

増幅された正相ＰＷＭ信号は、出力フィルタ１４ａで図５（ａ−２）に示すアナログの正相出力オーディオ信号に変換され、分圧回路１５ｐ及びスピーカ１８の＋端子に供給される。また、増幅された正相出力オーディオ信号は、分圧回路１５ｐで減衰され、出力検出回路２０の＋端子に供給される。
一方、増幅された逆相ＰＷＭ信号は、出力フィルタ１４ａで図５（ｂ−２）に示すアナログの逆相出力オーディオ信号に変換され、分圧回路１５ｎ及びスピーカ１８の−端子に供給される。また、増幅された逆相出力オーディオ信号は、分圧回路１５ｎで減衰され、出力検出回路２０の−端子に供給される。 The amplified positive-phase PWM signal is converted into an analog positive-phase output audio signal shown in FIG. 5A-2 by the output filter 14a and supplied to the voltage dividing circuit 15p and the + terminal of the speaker 18. The amplified positive phase output audio signal is attenuated by the voltage dividing circuit 15p and supplied to the + terminal of the output detection circuit 20.
On the other hand, the amplified anti-phase PWM signal is converted into an analog anti-phase output audio signal shown in FIG. 5B-2 by the output filter 14a and supplied to the voltage dividing circuit 15n and the negative terminal of the speaker 18. Further, the amplified reverse phase output audio signal is attenuated by the voltage dividing circuit 15 n and supplied to the negative terminal of the output detection circuit 20.

出力検出回路２０は、分圧回路１５ｐから供給された正相出力オーディオ信号と分圧回路１５ｎから供給された逆相出力オーディオ信号との差分をとることにより、出力オーディオ信号を生成し、生成した出力オーディオ信号を差分検出回路１６に供給する。
以下、理解を容易にするため、図６（ａ）に示すように、出力オーディオ信号が歪んだとする。 The output detection circuit 20 generates an output audio signal by taking the difference between the positive phase output audio signal supplied from the voltage dividing circuit 15p and the negative phase output audio signal supplied from the voltage dividing circuit 15n. The output audio signal is supplied to the difference detection circuit 16.
Hereinafter, to facilitate understanding, it is assumed that the output audio signal is distorted as shown in FIG.

差分検出回路１６は、例えば、図６（ａ）に示すように、タイミングｔ３で出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも小さい場合、負の差分信号を出力可変電源装置１７に供給し、出力可変電源装置１７は、図６（ｂ−１）に示すように、差分検出回路１６から供給された負の差分信号に応答して、タイミングｔ３でこの差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧を上げる。
一方、差分検出回路１６は、例えば、図６（ａ）に示すように、タイミングｔ４で出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも大きい場合、正の差分信号を出力可変電源装置１７に供給し、出力可変電源装置１７は、図６（ｂ−１）に示すように、差分検出回路１６から供給された正の差分信号に応答して、タイミングｔ４でこの差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧を下げる。 For example, as illustrated in FIG. 6A, the difference detection circuit 16 outputs a negative difference signal when the voltage value of the output audio signal is smaller than the voltage value of the input audio signal at the timing t 3. is supplied to the output variable power supply 17, as shown in FIG. 6 (b-1), in response to a negative difference signal supplied from the difference detection circuit 16, at timing t 3 the level of the difference signal Raise the output voltage to cancel.
On the other hand, the difference detection circuit 16, for example, as shown in FIG. 6 (a), when the voltage value of the output audio signal at a timing t 4 is greater than the voltage value of the input audio signal, the variable output positive difference signal power was supplied to the device 17, an output variable power supply 17, as shown in FIG. 6 (b-1), in response to a positive difference signal supplied from the difference detection circuit 16, the difference signal at a timing t 4 Reduce the output voltage to cancel the level.

これにより、図６（ｂ−２）に示すように、正相出力オーディオ信号が補正される。
なお、図６（ｃ−１）に示すように、出力段トランジスタ１３ｎに供給される電源電圧はＶｃｃのままであり、図６（ｃ−２）に示すように、逆相出力オーディオ信号は、補正されない。 As a result, the positive phase output audio signal is corrected as shown in FIG.
As shown in FIG. 6 (c-1), the power supply voltage supplied to the output stage transistor 13n remains Vcc . As shown in FIG. 6 (c-2), the negative phase output audio signal is , Not corrected.

このような構成によっても、図６（ｄ）に示すように、出力オーディオ信号の歪みが補正され、歪みやノイズの発生箇所を問わず、Ｄクラスアンプの音質の劣化を改善することができる。
また、出力検出回路２０が正相出力オーディオ信号と逆相出力オーディオ信号との差分をとることにより出力オーディオ信号を生成するため、正相出力オーディオ信号及び逆相出力オーディオ信号に重畳したノイズの電圧を取り除くことができる。 Even with such a configuration, as shown in FIG. 6D, distortion of the output audio signal is corrected, and deterioration of sound quality of the D-class amplifier can be improved regardless of where distortion or noise occurs.
Also, since the output detection circuit 20 generates an output audio signal by taking the difference between the positive phase output audio signal and the negative phase output audio signal, the voltage of noise superimposed on the normal phase output audio signal and the negative phase output audio signal Can be removed.

（実施形態３）
実施形態２では、正相ＰＷＭ信号を増幅する出力段トランジスタ１３ｐの電源電圧のみを制御しているが、逆相ＰＷＭ信号を増幅する出力段トランジスタ１３ｎの電源電圧も制御するようにしてもよい。
この場合の装置構成の一例を図７に示す。なお、図１及び４と同一部分には同一符号を付し、同一部分が２つある場合には、符号に「ｐ」又は「ｎ」を付して区別する。 (Embodiment 3)
In the second embodiment, only the power supply voltage of the output stage transistor 13p that amplifies the positive phase PWM signal is controlled, but the power supply voltage of the output stage transistor 13n that amplifies the negative phase PWM signal may also be controlled.
An example of the apparatus configuration in this case is shown in FIG. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals, and when there are two identical parts, “p” or “n” is added to the reference numerals for distinction.

本実施形態に係るＤクラスアンプ１００Ｂは、実施形態２のＤクラスアンプ１００Ａを構成する装置の他、反転回路２２、出力可変電源装置１７ｎを備えている。   The D class amplifier 100B according to the present embodiment includes an inverting circuit 22 and an output variable power supply device 17n in addition to the devices constituting the D class amplifier 100A of the second embodiment.

反転回路２２は、差分検出回路１６から供給された差分信号の位相を反転することにより、位相を反転した差分信号を示す逆相差分信号を生成し、生成した逆相差分信号を出力可変電源装置１７ｎに供給する。   The inverting circuit 22 inverts the phase of the difference signal supplied from the difference detection circuit 16 to generate a negative phase difference signal indicating the differential signal with the phase inverted, and outputs the generated negative phase difference signal as a variable power supply device 17n.

出力可変電源装置１７ｎは、逆相差分信号を重畳した出力電圧を負帰還することにより、逆相差分信号による電圧変動を打ち消すように出力電圧を制御する。
具体的には、出力可変電源装置１７ｎは、反転回路２２から供給された逆相差分信号が正のとき、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも小さいとき、この逆相差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧Ｖｏｕｔを下げ、逆相差分信号が負のとき、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも大きいとき、この逆相差分信号のレベルを打ち消すように出力電圧Ｖｏｕｔを上げる。 The output variable power supply device 17n controls the output voltage so as to cancel the voltage fluctuation due to the negative phase difference signal by negatively feeding back the output voltage on which the negative phase difference signal is superimposed.
Specifically, the output variable power supply device 17n reverses this when the negative phase difference signal supplied from the inverting circuit 22 is positive, that is, when the voltage value of the output audio signal is smaller than the voltage value of the input audio signal. When the output voltage Vout is lowered so as to cancel the level of the phase difference signal and the negative phase difference signal is negative, that is, when the voltage value of the output audio signal is larger than the voltage value of the input audio signal, the negative phase difference signal The output voltage Vout is increased so as to cancel the level of.

このような構成によっても、出力オーディオ信号の歪みが補正され、歪みやノイズの発生箇所を問わず、Ｄクラスアンプの音質の劣化を改善することができる。   Even with such a configuration, distortion of the output audio signal is corrected, and deterioration in sound quality of the D-class amplifier can be improved regardless of where distortion or noise occurs.

この発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記説明において示したハードウェアの構成及び動作は一例でありこれらに限定されるものではなく、適宜変更及び応用が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible. For example, the configuration and operation of the hardware shown in the above description are examples, and the present invention is not limited to these, and can be changed and applied as appropriate.

（変形例１）
上記実施形態では、出力可変電源装置１７はシリーズレギュレータから構成されるが、定電圧電源ＩＣ（３端子レギュレータ等）から構成されてもよい。
この場合の出力可変電源装置１７Ａの構成の一例を図８に示す。出力可変電源装置１７Ａは、直流電源１７１、定電圧電源ＩＣ１７３などから構成される。
直流電源１７１は、入力電圧Ｖｉｎを定電圧電源ＩＣ１７３の入力端子に供給する。定電圧電源ＩＣ１７３は、直流電源１７１から供給される入力電圧Ｖｉｎを一定の電圧Ｖｏｕｔ（＝Ｖｃｃ）に変換して出力する装置である。 (Modification 1)
In the above embodiment, the output variable power supply device 17 is composed of a series regulator, but may be composed of a constant voltage power supply IC (such as a three-terminal regulator).
An example of the configuration of the output variable power supply device 17A in this case is shown in FIG. The output variable power supply device 17A includes a DC power supply 171 and a constant voltage power supply IC 173.
DC power supply 171 supplies an input voltage V in to an input terminal of the constant voltage power supply IC173. The constant voltage power supply IC 173 is a device that converts the input voltage V in supplied from the DC power supply 171 into a constant voltage V out (= V cc ) and outputs it.

ここで、差分検出回路１６から供給される信号を定電圧電源ＩＣ１７３のＧＮＤ（グランド）端子に入力するように接続する。また、出力可変電源装置１７Ａを、Ｄクラスアンプ１００、１００Ａ、１００Ｂに組み込む際に、差分検出回路１６の−端子に出力オーディオ信号を入力し、＋端子に入力オーディオ信号を入力するように接続する。
差分検出回路１６の＋端子と−端子に入力する信号を交換することにより、差分検出回路１６が出力する信号の位相を反転することができる。このようにして、差分検出回路１６は、差分信号の位相を反転した逆相差分信号を出力可変電源装置１７Ａに供給する。なお、差分検出回路１６の出力段に反転回路２２を配置して差分信号の位相を反転してもよい。 Here, the signal supplied from the difference detection circuit 16 is connected so as to be input to the GND (ground) terminal of the constant voltage power supply IC 173. Further, when the output variable power supply device 17A is incorporated in the D class amplifiers 100, 100A, 100B, the output audio signal is input to the − terminal of the difference detection circuit 16, and the input audio signal is input to the + terminal. .
By exchanging signals input to the + terminal and the − terminal of the difference detection circuit 16, the phase of the signal output from the difference detection circuit 16 can be inverted. In this way, the difference detection circuit 16 supplies the negative phase difference signal obtained by inverting the phase of the difference signal to the output variable power supply device 17A. Note that the inverting circuit 22 may be arranged at the output stage of the difference detection circuit 16 to invert the phase of the difference signal.

このように構成された出力可変電源装置１７Ａは、逆相差分信号のレベルを基準値として一定の電圧Ｖｃｃを出力するので、逆相差分信号が正のとき、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも小さいとき、出力電圧Ｖｏｕｔを上げ、逆相差分信号が負のとき、即ち、出力オーディオ信号の電圧値が入力オーディオ信号の電圧値よりも大きいとき、出力電圧Ｖｏｕｔを下げる。 The output variable power supply device 17A configured in this way outputs a constant voltage Vcc with the level of the negative phase difference signal as a reference value, so that when the negative phase difference signal is positive, that is, the voltage value of the output audio signal. Is smaller than the voltage value of the input audio signal, the output voltage Vout is increased, and when the negative phase difference signal is negative, that is, when the voltage value of the output audio signal is larger than the voltage value of the input audio signal, the output voltage Decrease Vout .

（変形例２）
出力可変電源装置１７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチングレギュレータ）から構成されてもよい。
この場合の出力可変電源装置１７Ｂの構成の一例を図９に示す。出力可変電源装置１７Ｂは、直流電源１７１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４と、コイルＬと、キャパシタＣと、抵抗器Ｒ５〜Ｒ７などから構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４は、スイッチングすることにより、直流電源１７１から供給される入力電圧Ｖｉｎを一定の出力電圧Ｖｃｃに変換して出力する装置である。
ここで、差分検出回路１６から供給される差分信号と出力可変電源装置１７の出力電圧Ｖｏｕｔを分圧した電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１７４のフィードバック端子に入力するように接続する。 (Modification 2)
The output variable power supply device 17 may be constituted by a DC / DC converter (switching regulator).
An example of the configuration of the output variable power supply device 17B in this case is shown in FIG. The output variable power supply device 17B includes a DC power supply 171, a DC / DC converter 174, a coil L, a capacitor C, resistors R5 to R7, and the like. DC / DC converter 174, by switching, a device that converts an input voltage V in supplied from the DC power source 171 to the constant output voltage V cc.
Here, the difference signal supplied from the difference detection circuit 16 and the voltage obtained by dividing the output voltage Vout of the output variable power supply device 17 are connected to be input to the feedback terminal of the DC / DC converter 174.

このように構成された出力可変電源装置１７は、差分信号を重畳した出力電圧Ｖｏｕｔを負帰還することにより、差分信号による電圧変動を打ち消すように出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。 The output variable power supply device 17 configured as described above controls the output voltage Vout so as to cancel the voltage fluctuation due to the difference signal by negatively feeding back the output voltage Vout on which the difference signal is superimposed.

上記実施形態では、入力オーディオ信号がアナログ信号である場合を例にして説明したが、入力オーディオ信号はデジタル信号であってもよい。
この場合、図１０に示すように、差分検出回路１６の−端子へ入力オーディオ信号を入力する入力段において、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ（Digital to Analog Converter）を配置すればよい。なお、この例では、実施形態１のＤクラスアンプ１００の入力段にＤＡＣを配置しているが、実施形態２のＤクラスアンプ１００Ａ、実施形態３のＤクラスアンプ１００Ｂの入力段にＤＡＣを配置してもよい。 Although the case where the input audio signal is an analog signal has been described as an example in the above embodiment, the input audio signal may be a digital signal.
In this case, as shown in FIG. 10, a DAC (Digital to Analog Converter) that converts a digital signal into an analog signal may be arranged in an input stage that inputs an input audio signal to the − terminal of the difference detection circuit 16. In this example, the DAC is arranged at the input stage of the D class amplifier 100 of the first embodiment, but the DAC is arranged at the input stage of the D class amplifier 100A of the second embodiment and the D class amplifier 100B of the third embodiment. May be.

上記実施形態では、変調方式がパルス幅変調の場合を例にして説明したが、変調方式はこれに限定されず、例えば、パルス密度変調であってもよい。   In the above embodiment, the case where the modulation method is pulse width modulation has been described as an example. However, the modulation method is not limited thereto, and may be, for example, pulse density modulation.

上記実施形態１及び２では、出力可変電源装置１７は、出力段トランジスタ１３に供給される正（＋）の電源電圧のみを制御しているが、負（−）の電源電圧のみを制御してもよく、正（＋）及び負（−）の両方の電源電圧を制御してもよい。   In the first and second embodiments, the output variable power supply device 17 controls only the positive (+) power supply voltage supplied to the output stage transistor 13, but controls only the negative (−) power supply voltage. Alternatively, both positive (+) and negative (−) power supply voltages may be controlled.

上記実施形態２及び３では、反転回路１９が正相ＰＷＭ信号の論理値を反転して逆相ＰＷＭ信号を生成しているが、図１１に示すように、反転回路２３が入力オーディオ信号の位相を反転して逆相入力オーディオ信号を生成し、別のＰＷＭ変換回路１１ｎが逆相入力オーディオ信号を逆相ＰＷＭ信号に変換してもよい。   In the second and third embodiments, the inverting circuit 19 inverts the logical value of the positive phase PWM signal to generate the negative phase PWM signal. However, as shown in FIG. 11, the inverting circuit 23 uses the phase of the input audio signal. May be inverted to generate a negative phase input audio signal, and another PWM conversion circuit 11n may convert the negative phase input audio signal into a negative phase PWM signal.

上記実施形態では、理解を容易にするため、Ｄクラスアンプ１００は一定のゲインで入力オーディオ信号を増幅しているが、ユーザの指示に従って、このゲインを変更してもよい。
この場合、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などから構成される制御部が、ユーザの指示に応答して、ＰＷＭ変換回路１１のゲインＧ１１を増加し、分圧回路１５のゲインＧ１５を減少するように、ＰＷＭ変換回路１１及び分圧回路１５を制御すればよい。 In the above embodiment, the D class amplifier 100 amplifies the input audio signal with a constant gain for easy understanding. However, the gain may be changed according to a user instruction.
In this case, a control unit including a CPU (Central Processing Unit) or the like increases the gain G 11 of the PWM conversion circuit 11 and decreases the gain G 15 of the voltage dividing circuit 15 in response to a user instruction. In addition, the PWM conversion circuit 11 and the voltage dividing circuit 15 may be controlled.

上記実施形態では、差分検出回路１６は差分信号をそのまま出力可変電源装置１７に供給しているが、ＰＩＤを制御するＰＩＤ制御回路を介して、出力可変電源装置１７に供給してもよい。   In the above embodiment, the difference detection circuit 16 supplies the difference signal to the output variable power supply device 17 as it is, but it may supply it to the output variable power supply device 17 via a PID control circuit that controls PID.

上記実施形態では、出力オーディオ信号と入力オーディオ信号との差分が０となるように、出力可変電源装置１７が出力電圧を制御しているが、出力オーディオ信号と入力オーディオ信号との差分が所定の範囲内になるように、出力電圧を制御してもよい。
例えば、出力オーディオ信号と入力オーディオ信号との差分の絶対値が所定の閾値以内となるように、出力可変電源装置１７が出力電圧を制御してもよい。 In the above embodiment, the output variable power supply device 17 controls the output voltage so that the difference between the output audio signal and the input audio signal becomes 0. However, the difference between the output audio signal and the input audio signal is a predetermined value. The output voltage may be controlled so as to be within the range.
For example, the output variable power supply device 17 may control the output voltage so that the absolute value of the difference between the output audio signal and the input audio signal is within a predetermined threshold.

なお、上記実施形態では、理解を容易にするため、差分検出回路１６に入力オーディオ信号と出力オーディオ信号とを入力しているが、それぞれの信号を検波回路で包絡線の信号に変換した後、差分検出回路１６に入力することが望ましい。   In the above embodiment, in order to facilitate understanding, the input audio signal and the output audio signal are input to the difference detection circuit 16, but after each signal is converted into an envelope signal by the detection circuit, It is desirable to input the difference detection circuit 16.

前述したオーディオ信号増幅方法は、以下のような態様であってもよい。   The audio signal amplification method described above may have the following aspects.

例えば、前記電圧制御工程が前記正相電圧制御工程を含む場合に、前記正相電圧制御工程は、
前記差分信号の電圧値が第１の範囲内となるように、前記正相電源部から前記正相増幅工程に供給される電圧を制御し、
前記電圧制御工程が前記逆相電圧制御工程を含む場合に、前記逆相電圧制御工程は、
前記差分信号の電圧値が第２の範囲内となるように、前記逆相電源部から前記逆相増幅工程に供給される電圧を制御してもよい。 For example, when the voltage control step includes the positive phase voltage control step, the positive phase voltage control step includes:
Controlling the voltage supplied from the positive phase power supply unit to the positive phase amplification step so that the voltage value of the differential signal is within the first range;
When the voltage control step includes the negative phase voltage control step, the negative phase voltage control step,
You may control the voltage supplied to the said negative phase amplification process from the said negative phase power supply part so that the voltage value of the said differential signal may be in a 2nd range.

また、前記電圧制御工程が前記正相電圧制御工程を含む場合に、前記正相電圧制御工程は、
前記差分信号の電圧値が０となるように、前記正相電源部から前記正相増幅工程に供給される電圧を制御し、
前記電圧制御工程が前記逆相電圧制御工程を含む場合に、前記逆相電圧制御工程は、
前記差分信号の電圧値が０となるように、前記逆相電源部から前記逆相増幅工程に供給される電圧を制御してもよい。 Further, when the voltage control step includes the positive phase voltage control step, the positive phase voltage control step,
Control the voltage supplied from the positive phase power supply unit to the positive phase amplification step so that the voltage value of the differential signal becomes 0,
When the voltage control step includes the negative phase voltage control step, the negative phase voltage control step,
The voltage supplied from the negative phase power supply unit to the negative phase amplification step may be controlled so that the voltage value of the differential signal becomes zero.

さらに、前記電圧制御工程が前記正相電圧制御工程を含む場合に、前記正相電圧制御工程は、
前記差分信号の位相を反転した逆相差分信号を基準にして一定の電圧を供給し、
前記電圧制御工程が前記逆相電圧制御工程を含む場合に、前記逆相電圧制御工程は、
前記差分信号を基準にして一定の電圧を供給してもよい。 Furthermore, when the voltage control step includes the positive phase voltage control step, the positive phase voltage control step includes:
A constant voltage is supplied with reference to the reverse phase differential signal obtained by inverting the phase of the differential signal,
When the voltage control step includes the negative phase voltage control step, the negative phase voltage control step,
A constant voltage may be supplied based on the difference signal.

また、前記オーディオ信号増幅方法は、
デジタルの入力オーディオ信号をアナログに変換するＤＡＣ工程、
を備えてもよい。 The audio signal amplification method includes:
DAC process for converting digital input audio signal to analog,
May be provided.

１００、１００Ａ、１００Ｂ Ｄクラスアンプ
１１、１１ｐ、１１ｎ ＰＷＭ変換回路
１２、１２ｐ、１２ｎ ゲートドライバ
１３、１３ｐ、１３ｎ 出力段トランジスタ
１３ａ、１３ｂ スイッチング素子
１４、１４ａ 出力フィルタ
１５、１５ｐ、１５ｎ 分圧回路
１６ 差分検出回路
１７、１７ｐ、１７ｎ、１７Ａ、１７Ｂ 出力可変電源装置
１７１ 直流電源
１７２ 差分回路
１７３ 定電圧電源ＩＣ
１７４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１８ スピーカ
１９ デジタル信号の反転回路
２０ 出力検出回路
２１ ＤＡＣ
２２、２３ アナログ信号の反転回路 100, 100A, 100B D class amplifiers 11, 11p, 11n PWM converter circuits 12, 12p, 12n Gate drivers 13, 13p, 13n Output stage transistors 13a, 13b Switching elements 14, 14a Output filters 15, 15p, 15n Voltage divider circuit 16 Difference detection circuit 17, 17p, 17n, 17A, 17B Output variable power supply 171 DC power supply 172 Difference circuit 173 Constant voltage power supply IC
174 DC / DC converter 18 Speaker 19 Digital signal inversion circuit 20 Output detection circuit 21 DAC
22, 23 Analog signal inversion circuit

Claims (10)

電圧を印加する正相電源部と、
入力オーディオ信号をパルス変調し、正相変調信号を生成する正相変調部と、
前記生成された正相変調信号に基づいてスイッチングし、前記正相電源部から印加された電圧に基づいて、正相変調信号を増幅する正相増幅部と、
前記増幅された正相変調信号を復調し、正相出力オーディオ信号を生成する正相復調部と、
前記正相変調信号の位相を反転し、逆相変調信号を生成する位相反転部と、
電圧を印加する逆相電源部と、
前記生成された逆相変調信号に基づいてスイッチングし、前記逆相電源部から印加された電圧に基づいて、前記生成された逆相変調信号を増幅する逆相増幅部と、
前記増幅された逆相変調信号を復調し、逆相出力オーディオ信号を生成する逆相復調部と、
前記正相出力オーディオ信号と前記逆相出力オーディオ信号との電圧の差分をとることにより、出力オーディオ信号を生成する生成部と、
前記出力オーディオ信号と前記入力オーディオ信号との差分を示す差分信号に基づいて前記正相電源部から前記正相増幅部に印加される電圧を制御する正相電圧制御部および、前記差分信号に基づいて前記逆相電源部から前記逆相増幅部に印加される電圧を制御する逆相電圧制御部の少なくとも一方を含む電圧制御部と、
を備えることを特徴とするオーディオ信号増幅装置。 A positive phase power supply for applying voltage;
A positive-phase modulation unit for pulse-modulating an input audio signal and generating a positive-phase modulation signal;
Switching based on the generated positive phase modulation signal, a positive phase amplification unit that amplifies the positive phase modulation signal based on the voltage applied from the positive phase power supply unit,
A positive phase demodulator that demodulates the amplified positive phase modulation signal and generates a positive phase output audio signal;
A phase inverting unit for inverting the phase of the positive phase modulation signal and generating a negative phase modulation signal;
A negative phase power supply for applying a voltage;
Switching based on the generated negative phase modulation signal, and based on a voltage applied from the negative phase power supply unit, a negative phase amplification unit for amplifying the generated negative phase modulation signal;
A negative phase demodulator that demodulates the amplified negative phase modulation signal and generates a negative phase output audio signal;
A generator that generates an output audio signal by taking a voltage difference between the normal phase output audio signal and the negative phase output audio signal;
A positive phase voltage control unit for controlling a voltage applied from the positive phase power supply unit to the positive phase amplification unit based on a differential signal indicating a difference between the output audio signal and the input audio signal, and based on the differential signal A voltage control unit including at least one of a negative phase voltage control unit for controlling a voltage applied to the negative phase amplification unit from the negative phase power supply unit,
An audio signal amplifying apparatus comprising: 前記電圧制御部が前記正相電圧制御部を含む場合に、前記正相電圧制御部は、
前記差分信号の電圧値が第１の範囲内となるように、前記正相電源部から前記正相増幅部に印加される電圧を制御し、
前記電圧制御部が前記逆相電圧制御部を含む場合に、前記逆相電圧制御部は、
前記差分信号の電圧値が第２の範囲内となるように、前記逆相電源部から前記逆相増幅部に印加される電圧を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号増幅装置。 When the voltage control unit includes the positive phase voltage control unit, the positive phase voltage control unit,
Controlling the voltage applied from the positive phase power supply unit to the positive phase amplification unit so that the voltage value of the differential signal is within the first range;
When the voltage control unit includes the negative phase voltage control unit, the negative phase voltage control unit,
Controlling the voltage applied from the negative-phase power supply unit to the negative-phase amplification unit so that the voltage value of the differential signal falls within a second range;
The audio signal amplifying apparatus according to claim 1. 前記電圧制御部が前記正相電圧制御部を含む場合に、前記正相電圧制御部は、
前記差分信号の電圧値が０となるように、前記正相電源部から前記正相増幅部に印加される電圧を制御し、
前記電圧制御部が前記逆相電圧制御部を含む場合に、前記逆相電圧制御部は、
前記差分信号の電圧値が０となるように、前記逆相電源部から前記逆相増幅部に印加される電圧を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号増幅装置。 When the voltage control unit includes the positive phase voltage control unit, the positive phase voltage control unit,
Control the voltage applied from the positive phase power supply unit to the positive phase amplification unit so that the voltage value of the differential signal becomes 0,
When the voltage control unit includes the negative phase voltage control unit, the negative phase voltage control unit,
Controlling the voltage applied from the negative-phase power supply unit to the negative-phase amplifier unit so that the voltage value of the differential signal becomes zero;
The audio signal amplifying apparatus according to claim 1. 前記正相変調部、前記正相増幅部及び前記正相復調部のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、前記正相出力オーディオ信号を減衰する正相減衰部、および
前記逆相変調部、前記逆相増幅部及び前記逆相復調部のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、前記逆相出力オーディオ信号を減衰する逆相減衰部、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオーディオ信号増幅装置。 A positive phase attenuating unit that attenuates the positive phase output audio signal with a gain corresponding to a reciprocal of a total gain of the positive phase modulating unit, the positive phase amplifying unit, and the positive phase demodulating unit; and the negative phase modulating unit, A negative phase attenuating unit for attenuating the negative phase output audio signal with a gain corresponding to the inverse of the total gain of the negative phase amplifying unit and the negative phase demodulating unit;
The audio signal amplifying apparatus according to claim 1, further comprising: 前記電圧制御部が前記正相電圧制御部を含む場合に、前記正相電圧制御部は、
前記差分信号を前記正相電源部からの出力電圧に重畳する正相差分信号重畳部と、正相差分信号重畳部によって前記差分信号が重畳された前記正相電源部からの出力電圧を前記正相増幅部に印加する入力電圧としてフィードバックする正相フィードバック部と、を備え、
前記電圧制御部が前記逆相電圧制御部を含む場合に、前記逆相電圧制御部は、
前記差分信号の位相を反転した逆相差分信号を前記逆相電源部からの出力電圧に重畳する逆相差分信号重畳部と、逆相差分信号重畳部によって前記逆相差分信号が重畳された前記逆相電源部からの出力電圧を前記逆相増幅部に印加する入力電圧としてフィードバックする逆相フィードバック部と、を備える、
ことを特徴とする請求項４に記載のオーディオ信号増幅装置。 When the voltage control unit includes the positive phase voltage control unit, the positive phase voltage control unit,
A positive-phase difference signal superimposing unit that superimposes the differential signal on an output voltage from the positive-phase power supply unit, and an output voltage from the positive-phase power supply unit on which the differential signal is superimposed by a positive-phase differential signal superimposing unit. A positive phase feedback unit that feeds back as an input voltage applied to the phase amplification unit,
When the voltage control unit includes the negative phase voltage control unit, the negative phase voltage control unit,
The negative phase difference signal superimposing unit that superimposes the negative phase difference signal obtained by inverting the phase of the differential signal on the output voltage from the negative phase power supply unit, and the negative phase difference signal superimposing unit superimposing the negative phase difference signal A negative phase feedback unit that feeds back an output voltage from the negative phase power supply unit as an input voltage to be applied to the negative phase amplification unit,
The audio signal amplifying apparatus according to claim 4. 前記電圧制御部が前記正相電圧制御部を含む場合に、前記正相差分信号重畳部は、
シリーズレギュレータ回路、前記差分信号の位相を反転した逆相差分信号を基準にして一定の電圧を供給する定電圧電源ＩＣ回路、またはスイッチングレギュレータ回路であり、
前記電圧制御部が前記逆相電圧制御部を含む場合に、逆相差分信号重畳部は、
シリーズレギュレータ回路、前記差分信号を基準にして一定の電圧を供給する定電圧電源ＩＣ回路、またはスイッチングレギュレータ回路であり、
前記電圧制御部が前記正相電圧制御部と前記逆相電圧制御部との両方を含む場合、前記正相差分信号重畳部と前記逆相差分信号重畳部とは、同じ回路である、
ことを特徴とする請求項５に記載のオーディオ信号増幅装置。 When the voltage control unit includes the positive phase voltage control unit, the positive phase difference signal superimposing unit,
A series regulator circuit, a constant voltage power supply IC circuit that supplies a constant voltage with reference to a negative phase difference signal obtained by inverting the phase of the difference signal, or a switching regulator circuit,
When the voltage control unit includes the negative phase voltage control unit, the negative phase difference signal superimposing unit is
A series regulator circuit, a constant voltage power supply IC circuit that supplies a constant voltage with reference to the differential signal, or a switching regulator circuit;
When the voltage control unit includes both the positive phase voltage control unit and the negative phase voltage control unit, the positive phase difference signal superimposing unit and the negative phase difference signal superimposing unit are the same circuit.
The audio signal amplifying apparatus according to claim 5. デジタルの入力オーディオ信号をアナログに変換するＤＡＣ、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のオーディオ信号増幅装置。 DAC that converts digital input audio signal to analog,
The audio signal amplifying device according to claim 1, comprising: 入力オーディオ信号をパルス変調し、正相変調信号を生成する正相変調工程と、
前記生成された正相変調信号に基づいてスイッチングし、正相電源部から印加された電圧に基づいて、正相変調信号を増幅する正相増幅工程と、
前記増幅された正相変調信号を復調し、正相出力オーディオ信号を生成する正相復調工程と、
前記正相変調信号の位相を反転し、逆相変調信号を生成する位相反転工程と、
前記生成された逆相変調信号に基づいてスイッチングし、逆相電源部から印加された電圧に基づいて、前記生成された逆相変調信号を増幅する逆相増幅工程と、
前記増幅された逆相変調信号を復調し、逆相出力オーディオ信号を生成する逆相復調工程と、
前記正相出力オーディオ信号と前記逆相出力オーディオ信号との電圧の差分をとることにより、出力オーディオ信号を生成する生成工程と、
前記出力オーディオ信号と前記入力オーディオ信号との差分を示す差分信号に基づいて前記正相電源部から前記正相増幅工程において前記正相変調信号を増幅する際に印加される電圧を制御する正相電圧制御工程および、前記差分信号に基づいて前記逆相電源部から前記逆相増幅工程において前記逆相変調信号を増幅する際に印加される電圧を制御する逆相電圧制御工程の少なくとも一方を含む電圧制御工程と、
を備えることを特徴とするオーディオ信号増幅方法。 A positive phase modulation step of pulse modulating the input audio signal to generate a positive phase modulation signal;
Switching based on the generated positive phase modulation signal, a positive phase amplification step of amplifying the positive phase modulation signal based on the voltage applied from the positive phase power supply unit,
A positive phase demodulation step of demodulating the amplified positive phase modulated signal to generate a positive phase output audio signal;
A phase inversion step of inverting the phase of the positive phase modulation signal to generate a negative phase modulation signal;
Switching based on the generated negative phase modulation signal, and, based on the voltage applied from the negative phase power supply unit, amplifying the generated negative phase modulation signal,
A reverse phase demodulation step of demodulating the amplified negative phase modulation signal to generate a negative phase output audio signal;
Generating an output audio signal by taking a voltage difference between the normal phase output audio signal and the negative phase output audio signal;
A positive phase for controlling a voltage applied when the positive phase modulation signal is amplified in the positive phase amplification step from the positive phase power supply unit based on a differential signal indicating a difference between the output audio signal and the input audio signal Including at least one of a voltage control step and a negative phase voltage control step of controlling a voltage applied when the negative phase modulation signal is amplified in the negative phase amplification step from the negative phase power supply unit based on the differential signal Voltage control process;
An audio signal amplification method comprising: 前記正相変調工程、前記正相増幅工程及び前記正相復調工程のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、前記正相出力オーディオ信号を減衰する正相減衰工程、および
前記逆相変調工程、前記逆相増幅工程及び前記逆相復調工程のトータルゲインの逆数に相当するゲインで、前記逆相出力オーディオ信号を減衰する逆相減衰工程、
を備えることを特徴とする請求項８に記載のオーディオ信号増幅方法。 A positive phase attenuation step of attenuating the positive phase output audio signal with a gain corresponding to a reciprocal of a total gain of the positive phase modulation step, the positive phase amplification step, and the positive phase demodulation step; and the negative phase modulation step, A negative phase attenuation step of attenuating the negative phase output audio signal with a gain corresponding to the inverse of the total gain of the negative phase amplification step and the negative phase demodulation step;
The audio signal amplification method according to claim 8, further comprising: 前記電圧制御工程が前記正相電圧制御工程を含む場合に、前記正相電圧制御工程は、
前記差分信号を前記正相電源部からの出力電圧に重畳する正相差分信号重畳工程と、
正相差分信号重畳工程によって前記差分信号が重畳された前記正相電源部からの出力電圧を前記正相増幅工程において前記正相変調信号を増幅する際に印加される入力電圧としてフィードバックする正相フィードバック工程と、を備え、
前記電圧制御工程が前記逆相電圧制御工程を含む場合に、前記逆相電圧制御工程は、
前記差分信号の位相を反転した逆相差分信号を前記逆相電源部からの出力電圧に重畳する逆相差分信号重畳工程と、
逆相差分信号重畳工程によって前記逆相差分信号が重畳された前記逆相電源部からの出力電圧を前記逆相増幅工程において前記逆相変調信号を増幅する際に印加される入力電圧としてフィードバックする逆相フィードバック工程と、を備える、
ことを特徴とする請求項９に記載のオーディオ信号増幅方法。 When the voltage control step includes the positive phase voltage control step, the positive phase voltage control step,
A positive phase differential signal superimposing step of superimposing the differential signal on an output voltage from the positive phase power supply unit;
A positive phase that feeds back an output voltage from the positive phase power supply unit on which the differential signal is superimposed by a positive phase differential signal superimposing step as an input voltage applied when the positive phase modulation signal is amplified in the positive phase amplification step. A feedback process,
When the voltage control step includes the negative phase voltage control step, the negative phase voltage control step,
A negative phase difference signal superimposing step of superimposing a negative phase difference signal obtained by inverting the phase of the differential signal on an output voltage from the negative phase power supply unit;
The output voltage from the negative phase power supply unit on which the negative phase difference signal is superimposed in the negative phase difference signal superimposing step is fed back as an input voltage applied when the negative phase modulation signal is amplified in the negative phase amplification step. A reverse phase feedback step,
The audio signal amplification method according to claim 9.
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