JP2012231264A - Power amplifier - Google Patents

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Yasuhiro Yamazaki
靖弘 山▲ざき▼
Yuya Hashimoto
祐也 橋本
Masaya Suzuki
雅也 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a speaker connected to a power amplifier from popping at an operation start of the power amplifier after offset compensation.SOLUTION: A DC voltage generation circuit 170 supplies a DC voltage to output terminals T21 and T22 of a class D amplifier to offset-cancel differential amplifiers in the class D amplifier. A discharging resistance RDIS and an N channel transistor 183 are interposed between an output terminal T30 of the DC voltage generation circuit 170 and a ground line. On completion of offset cancellation, the N channel transistor 183 is turned on in a stable period before the start of amplification action of the class D amplifier to discharge electrical charges in capacitances C1 and C2 connected to the output terminals T21 and T22 via the discharging resistance RDIS and the N channel transistor 183. This can prevent popping.

Description

この発明は、オフセットキャンセル機能を備えた電力増幅器に関する。   The present invention relates to a power amplifier having an offset cancel function.

電力増幅器を構成する各素子の特性ばらつき等の原因により、電力増幅器の内部の差動増幅器にオフセット電圧が発生し、このオフセット電圧に起因して、無信号入力状態における電力増幅器の出力信号の電圧値に理想的な電圧値からのずれ(すなわち、電力増幅器の出力信号のオフセット電圧)が発生する場合がある。この場合、無信号入力状態から電力増幅器の動作を開始させると、電力増幅器からスピーカにオフセット電圧が出力されるため、スピーカから耳障りなポップ音が放音される。そこで、このようなオフセット電圧をキャンセルする機能を備えた電力増幅器が各種提供されている。例えば特許文献1は、オフセットキャンセル機能を備えたD級増幅器を開示している。このD級増幅器は、オフセットキャンセル機能を備えた差動増幅器により構成された誤差積分器と、パルス幅変調器とを有している。ここで、誤差積分器は、入力信号と帰還抵抗を介して帰還されるD級増幅器の出力パルス信号との誤差を積分する。パルス幅変調器は、この誤差積分器の積分値によりパルス幅変調されたパルスを出力する。そして、D級増幅器は、このパルス幅変調器が出力するパルスを出力パルス信号として負荷に供給する。特許文献1では、無信号入力時におけるD級増幅器の出力パルス信号の理想的な直流レベルに相当する直流電圧をD級増幅器の出力端子に与えて、無信号入力時と同様な誤差積分器への帰還動作を行わせ、この状態において誤差積分器の差動増幅器にオフセットキャンセル動作を行わせるようにしている。   The offset voltage is generated in the differential amplifier inside the power amplifier due to the characteristic variation of each element constituting the power amplifier, and the voltage of the output signal of the power amplifier in the no-signal input state due to this offset voltage. There may be a deviation of the value from the ideal voltage value (that is, the offset voltage of the output signal of the power amplifier). In this case, when the operation of the power amplifier is started from the no-signal input state, an offset voltage is output from the power amplifier to the speaker, so that an unpleasant pop sound is emitted from the speaker. Therefore, various power amplifiers having a function of canceling such an offset voltage are provided. For example, Patent Document 1 discloses a class D amplifier having an offset cancel function. This class D amplifier has an error integrator constituted by a differential amplifier having an offset cancellation function, and a pulse width modulator. Here, the error integrator integrates an error between the input signal and the output pulse signal of the class D amplifier fed back through the feedback resistor. The pulse width modulator outputs a pulse that is pulse width modulated by the integration value of the error integrator. The class D amplifier supplies the pulse output from the pulse width modulator to the load as an output pulse signal. In Patent Document 1, a DC voltage corresponding to an ideal DC level of the output pulse signal of the class D amplifier at the time of no signal input is applied to the output terminal of the class D amplifier, and the same error integrator as at the time of no signal input is obtained. In this state, the differential amplifier of the error integrator performs the offset canceling operation.

特開2008−17358号公報JP 2008-17358 A

ところで、D級増幅器等の電力増幅器にスピーカを接続する場合、通常、容量を含んだローパスフィルタが電力増幅器とスピーカとの間に介挿される。このようなローパスフィルタおよびスピーカが電力増幅器に接続された状態において、上述したオフセットキャンセル動作を行わせる場合、直流電圧を出力端子に与えるときにその直流電圧によりローパスフィルタの容量が充電される。ここで、オフセットキャンセル動作が終了した後、ローパスフィルタの容量に電荷が残存している状態で電力増幅器が動作を開始すると、ローパスフィルタに接続されたスピーカからポップ音が放音される可能性がある。   By the way, when a speaker is connected to a power amplifier such as a class D amplifier, a low-pass filter including a capacitor is usually interposed between the power amplifier and the speaker. When the above-described offset cancel operation is performed in a state where such a low-pass filter and a speaker are connected to the power amplifier, the capacitance of the low-pass filter is charged by the DC voltage when the DC voltage is applied to the output terminal. Here, after the offset cancel operation is completed, if the power amplifier starts operating with the charge remaining in the capacitance of the low-pass filter, a pop sound may be emitted from the speaker connected to the low-pass filter. is there.

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、オフセットキャンセル後の電力増幅器の動作開始時に電力増幅器に接続されたスピーカからポップ音が放音されるのを防止する技術的手段を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides technical means for preventing pop sound from being emitted from a speaker connected to the power amplifier at the start of operation of the power amplifier after offset cancellation. It is intended to provide.

この発明は、差動増幅器と、負荷が接続される出力端子と前記差動増幅器の入力部との間に介挿された帰還抵抗とを有し、前記出力端子からの出力信号を前記帰還抵抗により前記差動増幅器の入力部に負帰還させつつ、前記差動増幅器により入力信号を増幅し、前記負荷を駆動する出力信号を前記出力端子から発生する電力増幅器において、オフセット補正指令が与えられることにより当該差動増幅器の出力信号に発生しているオフセットを小さくする制御を行うオフセット制御手段と、無信号入力状態における前記電力増幅器の出力信号に対応した直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、放電指令が与えられることにより、前記電力増幅器の出力端子と基準電圧線との間に放電経路を形成する放電手段と、トリガ信号が与えられることにより、前記直流電圧発生手段を前記電力増幅器の出力端子に接続して、前記直流電圧発生手段の出力する直流電圧を前記帰還抵抗を介して前記差動増幅器の入力部に与え、次いで前記オフセット制御手段にオフセット補正指令を与え、次いで前記放電手段に放電指令を与え、次いで前記電力増幅器に増幅動作を開始させる制御手段とを具備することを特徴とする電力増幅器を提供する。   The present invention includes a differential amplifier, a feedback resistor interposed between an output terminal to which a load is connected and an input portion of the differential amplifier, and outputs an output signal from the output terminal to the feedback resistor. An offset correction command is given to a power amplifier that amplifies an input signal by the differential amplifier and generates an output signal for driving the load from the output terminal while negatively feeding back to the input portion of the differential amplifier. Offset control means for performing control to reduce the offset generated in the output signal of the differential amplifier, and DC voltage generating means for outputting a DC voltage corresponding to the output signal of the power amplifier in a no-signal input state, By giving a discharge command, a discharge means for forming a discharge path between the output terminal of the power amplifier and a reference voltage line, and a trigger signal are given. The DC voltage generating means is connected to the output terminal of the power amplifier, and the DC voltage output from the DC voltage generating means is applied to the input portion of the differential amplifier via the feedback resistor, and then the offset control A power amplifier is provided, comprising: control means for giving an offset correction command to the means, then giving a discharge command to the discharge means, and then causing the power amplifier to start an amplification operation.

かかる発明によれば、電力増幅器の出力端子に容量を含むローパスフィルタとスピーカとからなる負荷が接続された状態において、差動増幅器のオフセットキャンセルのために、電力増幅器の出力端子に直流電圧発生手段からの直流電圧が与えられると、この直流電圧が帰還抵抗を介して差動増幅器の入力部に与えられるとともに、この直流電圧により出力端子に接続されたローパスフィルタの容量が充電される。そして、差動増幅器のオフセットキャンセルの動作が行われた後は、放電手段により電力増幅器の出力端子と基準電圧線の間に放電経路が形成され、電力増幅器の出力端子に接続された容量の充電電荷がこの放電経路を介して放電される。そして、この放電手段による容量の充電電荷の放電後、電力増幅器の増幅動作が開始される。従って、電力増幅器の増幅動作が開始される際にスピーカからポップ音が放音されるのを防止することができる。   According to this invention, the DC voltage generating means is connected to the output terminal of the power amplifier in order to cancel the offset of the differential amplifier in a state where a load comprising a low-pass filter including a capacitor and a speaker is connected to the output terminal of the power amplifier. Is applied to the input portion of the differential amplifier via a feedback resistor, and the capacitance of the low-pass filter connected to the output terminal is charged by this DC voltage. After the offset cancel operation of the differential amplifier is performed, the discharge means forms a discharge path between the output terminal of the power amplifier and the reference voltage line, and charges the capacitor connected to the output terminal of the power amplifier. Charges are discharged through this discharge path. Then, after discharging the charged charge of the capacitor by the discharging means, the amplification operation of the power amplifier is started. Therefore, it is possible to prevent the pop sound from being emitted from the speaker when the amplification operation of the power amplifier is started.

この発明による電力増幅器の一実施形態であるD級増幅器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the class D amplifier which is one Embodiment of the power amplifier by this invention. 同D級増幅器の出力パルス信号波形を例示するタイムチャートである。It is a time chart which illustrates the output pulse signal waveform of the same class D amplifier. 同D級増幅器のオフセットキャンセル制御回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the offset cancellation control circuit of the same class D amplifier. 同D級増幅器においてオフセットキャンセルの動作が行われて増幅動作が開始されるまでの過程を示すタイムチャートである。5 is a time chart showing a process from when an offset cancellation operation is performed to when an amplification operation is started in the same class D amplifier. 従来のD級増幅器のオフセットキャンセル制御回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the offset cancellation control circuit of the conventional class D amplifier. 同D級増幅器においてオフセットキャンセルの動作が行われて増幅動作が開始されるまでの過程を示すタイムチャートである。5 is a time chart showing a process from when an offset cancellation operation is performed to when an amplification operation is started in the same class D amplifier.

以下、図面を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
図1はこの発明による電力増幅器の一実施形態であるD級増幅器の構成を示す回路図である。図1に示す入力端子T11およびT12には、外部の信号源SIGから互いに逆極性のアナログ入力信号AIN(+)およびAIN(−)が容量Cin1およびCin2を各々介して入力される。本実施形態によるD級増幅器は、この信号源SIGからのアナログ入力信号AIN(+)およびAIN(−)によりパルス幅変調され、デューティ比が相補的に変化するパルス信号OUTPおよびOUTMを生成して出力端子T21およびT22から各々出力する増幅器である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a class D amplifier which is an embodiment of a power amplifier according to the present invention. 1, analog input signals AIN (+) and AIN (−) having opposite polarities are input from the external signal source SIG through capacitors Cin1 and Cin2, respectively. The class D amplifier according to the present embodiment generates pulse signals OUTP and OUTM that are pulse width modulated by analog input signals AIN (+) and AIN (−) from the signal source SIG and whose duty ratio changes complementarily. The amplifiers output from output terminals T21 and T22, respectively.

図1において、入力段増幅器100は、差動増幅器101と、入力抵抗R11およびR12と、帰還抵抗R21およびR22と、スイッチSWOS1およびSWOS2とを有する。ここで、入力抵抗R11およびスイッチSWOS1は、入力端子T11と差動増幅器101の反転入力部との間に直列に介挿され、入力抵抗R12およびスイッチSWOS2は、入力端子T12と差動増幅器101の非反転入力部との間に直列に介挿されている。また、差動増幅器101の反転入力部と非反転出力部との間には帰還抵抗R21が接続されると共に、非反転入力部と反転出力部との間には帰還抵抗R22が接続される。   In FIG. 1, an input stage amplifier 100 includes a differential amplifier 101, input resistors R11 and R12, feedback resistors R21 and R22, and switches SWOS1 and SWOS2. Here, the input resistor R11 and the switch SWOS1 are inserted in series between the input terminal T11 and the inverting input portion of the differential amplifier 101, and the input resistor R12 and the switch SWOS2 are connected to the input terminal T12 and the differential amplifier 101. It is inserted in series with the non-inverting input unit. A feedback resistor R21 is connected between the inverting input unit and the non-inverting output unit of the differential amplifier 101, and a feedback resistor R22 is connected between the non-inverting input unit and the inverting output unit.

誤差積分器110は、差動増幅器111と、容量112および113と、入力抵抗R31およびR32とを有する。ここで、差動増幅器111の反転入力部は、入力抵抗R31を介して差動増幅器101の非反転出力部に接続され、差動増幅器111の非反転入力部は入力抵抗R32を介して差動増幅器101の反転出力部に接続されている。また、差動増幅器111の反転入力部と非反転出力部との間には容量112が介挿され、非反転入力部と反転出力部との間には容量113が介挿されている。また、D級増幅器の出力端子T21と差動増幅器111の反転入力部との間には帰還抵抗R41が介挿され、D級増幅器の出力端子T22と差動増幅器111の非反転入力部との間には帰還抵抗R42が介挿されている。誤差積分器110は、入力抵抗R31およびR32を介して入力される正逆2相の入力信号SAおよびSBと、帰還抵抗R41およびR42を介して帰還されるD級増幅器の出力パルス信号OUTPおよびOUTMとの誤差を積分し、積分値を示す正逆2相の積分値信号SCおよびSDを差動増幅器111の非反転出力部および反転出力部から各々出力する。   The error integrator 110 includes a differential amplifier 111, capacitors 112 and 113, and input resistors R31 and R32. Here, the inverting input portion of the differential amplifier 111 is connected to the non-inverting output portion of the differential amplifier 101 via the input resistor R31, and the non-inverting input portion of the differential amplifier 111 is differentially connected via the input resistor R32. It is connected to the inverting output part of the amplifier 101. Further, a capacitor 112 is inserted between the inverting input unit and the non-inverting output unit of the differential amplifier 111, and a capacitor 113 is inserted between the non-inverting input unit and the inverting output unit. Further, a feedback resistor R41 is inserted between the output terminal T21 of the class D amplifier and the inverting input part of the differential amplifier 111, and the output terminal T22 of the class D amplifier and the non-inverting input part of the differential amplifier 111 are connected. A feedback resistor R42 is interposed between them. The error integrator 110 outputs positive and reverse two-phase input signals SA and SB inputted through input resistors R31 and R32, and output pulse signals OUTP and OUTM of a class D amplifier fed back through feedback resistors R41 and R42. Are integrated, and positive and negative two-phase integral value signals SC and SD indicating the integral value are output from the non-inverting output unit and the inverting output unit of the differential amplifier 111, respectively.

本実施形態において、誤差積分器110の差動増幅器111は、電流値が可変の定電流源を備えており、差動トランジスタペアを構成する各トランジスタの一方を選択して、この定電流源の出力電流を流すことにより、入力オフセットを発生させることが可能な構成となっている。コンパレータ140およびオフセット制御部141は、オフセット補正指令信号CANが与えられた場合に、差動増幅器111の非反転出力部および反転出力部の各出力信号間のオフセットがなくなるように差動増幅器111の入力オフセットを制御する手段である。本実施形態では、無信号入力時においてD級増幅器の出力パルス信号OUTPおよびOUTMにオフセット電圧が発生した場合に、このコンパレータ140およびオフセット制御部141からなる手段により、差動増幅器111に発生させる入力オフセットを適切に制御することにより、出力パルス信号OUTPおよびOUTMに現われるオフセット電圧をキャンセルする。   In the present embodiment, the differential amplifier 111 of the error integrator 110 includes a constant current source having a variable current value. One of the transistors constituting the differential transistor pair is selected, and the constant current source of the constant current source is selected. An input offset can be generated by flowing an output current. The comparator 140 and the offset control unit 141 allow the offset of the differential amplifier 111 so that there is no offset between the output signals of the non-inverting output unit and the inverting output unit of the differential amplifier 111 when the offset correction command signal CAN is given. Means for controlling the input offset. In the present embodiment, when an offset voltage is generated in the output pulse signals OUTP and OUTM of the class D amplifier at the time of no signal input, the input composed of the comparator 140 and the offset control unit 141 is generated by the differential amplifier 111. By appropriately controlling the offset, the offset voltage appearing in the output pulse signals OUTP and OUTM is canceled.

パルス幅変調回路120には誤差積分器110が出力する積分値信号SCおよびSDが入力される。パルス幅変調回路120は、図示しない三角波発生回路が発生する三角波信号をキャリアとし、このキャリアを用いて、積分値信号SCおよびSDによりパルス幅変調された相補的な2相のパルスPおよびMを発生する。   Integration value signals SC and SD output from error integrator 110 are input to pulse width modulation circuit 120. The pulse width modulation circuit 120 uses a triangular wave signal generated by a triangular wave generation circuit (not shown) as a carrier, and uses this carrier to generate complementary two-phase pulses P and M that are pulse width modulated by the integrated value signals SC and SD. Occur.

駆動回路130は、出力バッファ131および132を有する。これらの出力バッファ131および132は、いわゆる3ステートバッファであり、出力状態を切り換えるためのイネーブル信号ENが与えられる。ここで、イネーブル信号ENがHレベルである場合、出力バッファ131は、パルス幅変調回路120が出力するパルスPを出力パルス信号OUTPとして出力端子T21に出力し、出力バッファ132は、パルス幅変調回路120が出力するパルスMを出力パルス信号OUTMとして出力端子T22に出力する。一方、イネーブル信号ENがLレベルである場合、出力バッファ131および132は、各々の出力インピーダンスがハイインピーダンスになる。   The drive circuit 130 includes output buffers 131 and 132. These output buffers 131 and 132 are so-called three-state buffers, and are supplied with an enable signal EN for switching the output state. Here, when the enable signal EN is at the H level, the output buffer 131 outputs the pulse P output from the pulse width modulation circuit 120 to the output terminal T21 as the output pulse signal OUTP, and the output buffer 132 includes the pulse width modulation circuit. The pulse M output from 120 is output as an output pulse signal OUTM to the output terminal T22. On the other hand, when the enable signal EN is at L level, the output impedances of the output buffers 131 and 132 are high impedance.

オフセットキャンセル制御回路160は、このD級増幅器のリセット時または起動時等に発生するトリガ信号INITに応じて、D級増幅器の出力パルス信号OUTPおよびOUTMに含まれるオフセット電圧をキャンセルするための制御を行う回路である。なお、このオフセットキャンセル制御回路160の詳細については後述する。   The offset cancel control circuit 160 performs control for canceling the offset voltage included in the output pulse signals OUTP and OUTM of the class D amplifier in response to a trigger signal INIT generated when the class D amplifier is reset or activated. It is a circuit to perform. Details of the offset cancel control circuit 160 will be described later.

D級増幅器の出力端子T21およびT22には、ローパスフィルタを介してスピーカが接続されている。ここで、ローパスフィルタは、出力パルス信号OUTPおよびOUTMからパルス幅変調におけるキャリア周波数成分を除去するためのフィルタである。図1にはこの出力端子T21およびT22に接続されたローパスフィルタおよびスピーカの等価回路が示されている。ここで、出力端子T21には、インダクタL1の一端が接続され、このインダクタL1の他端は、スピーカの内部抵抗R0の一端に接続される。また、出力端子T22には、インダクタL2の一端が接続され、このインダクタL2の他端は、スピーカの内部抵抗R0の他端に接続されている。インダクタL1の他端とインダクタL2の他端との間には容量C0が接続されている。さらにインダクタL1の他端と接地線との間には容量C1が、インダクタL2の他端と接地線との間には容量C2が介挿されている。   A speaker is connected to the output terminals T21 and T22 of the class D amplifier via a low-pass filter. Here, the low-pass filter is a filter for removing carrier frequency components in pulse width modulation from the output pulse signals OUTP and OUTM. FIG. 1 shows an equivalent circuit of a low-pass filter and a speaker connected to the output terminals T21 and T22. Here, one end of the inductor L1 is connected to the output terminal T21, and the other end of the inductor L1 is connected to one end of the internal resistance R0 of the speaker. The output terminal T22 is connected to one end of an inductor L2, and the other end of the inductor L2 is connected to the other end of the internal resistance R0 of the speaker. A capacitor C0 is connected between the other end of the inductor L1 and the other end of the inductor L2. Further, a capacitor C1 is inserted between the other end of the inductor L1 and the ground line, and a capacitor C2 is inserted between the other end of the inductor L2 and the ground line.

以上の構成において、通常動作時は、スイッチSWOS1およびSWOS2がON、イネーブル信号ENはHレベルとされる。図2は、この通常動作時におけるD級増幅器の出力パルス信号OUTPおよびOUTMの波形を例示するものである。なお、この例では、出力バッファ131および132の電源電圧が15V、差動増幅器101および差動増幅器111の電源電圧は3.3Vとなっている。   In the above configuration, during normal operation, the switches SWOS1 and SWOS2 are ON, and the enable signal EN is at H level. FIG. 2 exemplifies waveforms of the output pulse signals OUTP and OUTM of the class D amplifier during the normal operation. In this example, the power supply voltages of the output buffers 131 and 132 are 15V, and the power supply voltages of the differential amplifier 101 and the differential amplifier 111 are 3.3V.

通常動作において、入力段増幅器100は、アナログ信号AIN(+)とアナログ入力信号AIN(−)との差分を増幅し、正逆2相の信号SAおよびSBを出力する。誤差積分器110は、この正逆2相の入力信号SAおよび信号SBと、帰還抵抗R41およびR42を介して帰還される出力パルス信号OUTPおよびOUTMとの誤差を積分し、正逆2相の積分値信号SCおよびSDを出力する。   In normal operation, the input stage amplifier 100 amplifies the difference between the analog signal AIN (+) and the analog input signal AIN (−), and outputs forward and reverse two-phase signals SA and SB. The error integrator 110 integrates an error between the input signal SA and the signal SB of the normal / reverse two-phase and the output pulse signals OUTP and OUTM fed back through the feedback resistors R41 and R42, thereby integrating the normal / reverse two-phase integration. The value signals SC and SD are output.

パルス幅変調回路120は、正逆2相の積分値信号SCおよびSDと三角波信号とを比較することにより、パルス幅変調されたパルス信号PおよびMを出力する。出力バッファ131および132は、イネーブル信号ENがHレベルであるため、このパルス信号PおよびMを出力パルス信号OUTPおよびOUTMとして出力端子T21およびT22に各々出力する。   The pulse width modulation circuit 120 outputs the pulse signals P and M subjected to pulse width modulation by comparing the forward and reverse two-phase integrated value signals SC and SD with the triangular wave signal. Since the enable signal EN is at the H level, the output buffers 131 and 132 output the pulse signals P and M as output pulse signals OUTP and OUTM to the output terminals T21 and T22, respectively.

ここで、無信号入力状態では、誤差積分器110に入力される正相信号SAと逆相信号SBとの差分はゼロである。また、誤差積分器110の出力する積分値信号SCおよびSDの差分がゼロであるとき、パルス幅変調回路120は、デューティ比が50%であり、互いに逆相のパルス信号PおよびMを出力する構成となっている。従って、デューティ比が50%の出力パルス信号OUTPおよびOUTMが出力バッファ131および132から出力され、帰還抵抗R41およびR42を介して誤差積分器110に帰還される。この場合、誤差積分器110への入力信号SCおよびSDの差分がゼロであり、かつ、帰還信号OUTPおよびOUTMの各々の平均電圧の差分がゼロであるため、誤差積分器110が出力する積分値信号SCおよびSDの差分もゼロとなる。従って、無信号入力状態では、デューティ比が50%であり、互いに逆相の信号OUTPおよびOUTMが出力バッファ131および132から出力され続けることとなる。このとき、図2(a)に示すように、出力パルス信号OUTPのデューティ比は50パーセントであるから、この出力パルス信号OUTPの信号レベルの平均値は7.5Vとなる。また、出力パルス信号OUTMのデューティ比も50パーセントであるから、その平均値も7.5Vとなる。従って、無信号入力状態では、スピーカの両方の入力端子に7.5Vが印加され、その差電圧は0Vとなるので、スピーカは駆動されず音が出ない。   Here, in the no-signal input state, the difference between the positive phase signal SA and the negative phase signal SB input to the error integrator 110 is zero. Further, when the difference between the integrated value signals SC and SD output from the error integrator 110 is zero, the pulse width modulation circuit 120 outputs the pulse signals P and M having a duty ratio of 50% and opposite phases to each other. It has a configuration. Accordingly, output pulse signals OUTP and OUTM having a duty ratio of 50% are output from the output buffers 131 and 132 and fed back to the error integrator 110 via the feedback resistors R41 and R42. In this case, the difference between the input signals SC and SD to the error integrator 110 is zero, and the difference between the average voltages of the feedback signals OUTP and OUTM is zero. The difference between the signals SC and SD is also zero. Therefore, in the no-signal input state, the duty ratio is 50%, and the signals OUTP and OUTM having opposite phases to each other continue to be output from the output buffers 131 and 132. At this time, as shown in FIG. 2A, since the duty ratio of the output pulse signal OUTP is 50%, the average value of the signal level of the output pulse signal OUTP is 7.5V. Further, since the duty ratio of the output pulse signal OUTM is also 50%, the average value thereof is 7.5V. Therefore, in the no-signal input state, 7.5V is applied to both input terminals of the speaker and the difference voltage is 0V, so that the speaker is not driven and no sound is output.

次に無信号入力状態からアナログ入力信号AIN(+)の信号レベルが上昇し、その逆極性のアナログ入力信号AIN(−)の信号レベルが低下すると、出力パルス信号OUTPのHレベルの期間が増加すると共に、出力パルス信号OUTMのLレベルの期間が増加する。すなわち、出力パルス信号OUTPのデューティ比が増加し、出力パルス信号OUTMのデューティ比が減少する。   Next, when the signal level of the analog input signal AIN (+) increases from the no-signal input state and the signal level of the analog input signal AIN (−) having the opposite polarity decreases, the period of the H level of the output pulse signal OUTP increases. At the same time, the L level period of the output pulse signal OUTM increases. That is, the duty ratio of the output pulse signal OUTP increases and the duty ratio of the output pulse signal OUTM decreases.

この場合、図2(b)に示すように出力パルス信号OUTPの平均値は無信号入力時の7.5Vよりも高い例えば9.5Vになり、一方、出力パルス信号OUTMの平均値は無信号入力時の7.5Vよりも低い例えば5.5Vになる。従って、スピーカの入力端子間の差電圧が例えば4V(=9.5V−5.5V)となり、スピーカのコーン紙が例えば前方に駆動される。   In this case, as shown in FIG. 2B, the average value of the output pulse signal OUTP is, for example, 9.5 V, which is higher than 7.5 V at the time of no signal input, while the average value of the output pulse signal OUTM is no signal. For example, 5.5V, which is lower than 7.5V at the time of input. Therefore, the voltage difference between the input terminals of the speaker becomes, for example, 4 V (= 9.5 V−5.5 V), and the cone paper of the speaker is driven forward, for example.

逆に、無信号入力状態から、アナログ入力信号AIN(+)の信号レベルが低下し、アナログ入力信号AIN(−)が上昇すると、上述とは逆に、図2(c)に示すように出力パルス信号OUTPのデューティ比が減少する一方、出力パルス信号OUTMのデューティ比が増加する。これにより、スピーカの入力端子間の差電圧が例えば−4V(=5.5V−9.5V)となり、スピーカのコーン紙が例えば後方に駆動される。   Conversely, when the signal level of the analog input signal AIN (+) decreases and the analog input signal AIN (−) increases from the no-signal input state, the output is reversed as shown in FIG. While the duty ratio of the pulse signal OUTP decreases, the duty ratio of the output pulse signal OUTM increases. As a result, the voltage difference between the input terminals of the speaker becomes, for example, −4V (= 5.5V−9.5V), and the cone paper of the speaker is driven backward, for example.

以上のように、通常の増幅動作では、アナログ入力信号AINの信号レベルに応じて出力パルス信号OUTPおよび出力パルス信号OUTMの各デューティ比を相補的に制御することにより、スピーカの両端子間に差電圧を発生させてスピーカを駆動している。   As described above, in the normal amplification operation, the duty ratios of the output pulse signal OUTP and the output pulse signal OUTM are controlled in a complementary manner according to the signal level of the analog input signal AIN, so that a difference between the two terminals of the speaker is obtained. A speaker is driven by generating a voltage.

ところで、図1に示すD級増幅器において、差動増幅器101に入力オフセットがあると、無信号入力時における差動増幅器101の出力信号SAおよびSB間にオフセット電圧が発生し、信号SAおよびSBのそれぞれの平均電圧は、同相帰還回路によって設定される基準電圧(電源電圧の2分の1)の1.65Vから異なった値となる。このオフセット電圧は、帰還抵抗R41およびR42と誤差積分器110とパルス幅変調回路120と出力バッファ131および132とによって形成される負帰還増幅器の増幅率(R41/R31)倍されて出力端子T21およびT22間の差電位(オフセット電圧)として現れる。   In the class D amplifier shown in FIG. 1, if there is an input offset in the differential amplifier 101, an offset voltage is generated between the output signals SA and SB of the differential amplifier 101 when no signal is input, and the signals SA and SB Each average voltage becomes a different value from 1.65 V of the reference voltage (1/2 of the power supply voltage) set by the common-mode feedback circuit. This offset voltage is multiplied by the amplification factor (R41 / R31) of the negative feedback amplifier formed by the feedback resistors R41 and R42, the error integrator 110, the pulse width modulation circuit 120, and the output buffers 131 and 132, and output terminals T21 and Appears as a difference potential (offset voltage) between T22.

また、差動増幅器111に入力オフセットがある場合も、信号SCおよびSD間にオフセット電圧が発生し、信号SCおよびSDのそれぞれの平均電圧は、同相帰還回路によって設定される基準電圧の1.65Vから異なった値となる。   Also, when there is an input offset in the differential amplifier 111, an offset voltage is generated between the signals SC and SD, and the average voltage of each of the signals SC and SD is 1.65V which is a reference voltage set by the common-mode feedback circuit. Will be different values.

さらに、帰還抵抗R41およびR42間に抵抗値の差がある場合または入力抵抗R31およびR32間に抵抗値の差がある場合にも、出力パルス信号OUTPおよびOUTM間にオフセット電圧が発生し、出力パルス信号OUTPおよびOUTMのそれぞれの平均電圧が7.5Vから異なった値となる。その理由を以下に説明する。   Further, when there is a difference in resistance value between the feedback resistors R41 and R42 or when there is a difference in resistance value between the input resistors R31 and R32, an offset voltage is generated between the output pulse signals OUTP and OUTM, and the output pulse The average voltages of the signals OUTP and OUTM are different from 7.5V. The reason will be described below.

図2(a)に示したように無信号入力時における出力パルス信号OUTPおよびOUTMは、それぞれデューティ比50%の相補的な矩形波となる。駆動回路130の電源電圧が15Vであるので、差動増幅器にオフセット電圧が存在せず、正相側と逆相側との抵抗値もすべて等しい理想的な条件では出力パルス信号OUTPおよびOUTMの平均電圧は前述したように両者共に7.5Vである。   As shown in FIG. 2A, the output pulse signals OUTP and OUTM when no signal is input are complementary rectangular waves with a duty ratio of 50%. Since the power supply voltage of the drive circuit 130 is 15 V, there is no offset voltage in the differential amplifier, and the average of the output pulse signals OUTP and OUTM is ideal under ideal conditions where the resistance values on the positive phase side and the negative phase side are all equal. As described above, both voltages are 7.5V.

一方、電源電圧が3.3Vである差動増幅器101の出力信号SAおよびSBのそれぞれの平均電圧は、電源電圧の2分の1である基準電圧VREFに一致するように同相帰還がなされているため1.65Vである。従って、出力パルス信号OUTPおよびOUTMの平均値と出力信号SAおよびSBの平均値との電圧差である5.85Vが、帰還抵抗R41と誤差積分器110の入力抵抗R31および帰還抵抗R42と誤差積分器110の入力抵抗R32にそれぞれ印加される。その結果、帰還抵抗R41と入力抵抗R31の抵抗値の和に応じた電流が、駆動回路130の出力部から帰還抵抗R41と入力抵抗R31とを介して差動増幅器101の正相出力部に流れる。同様に、帰還抵抗R42と入力抵抗R32の抵抗値の和に応じた電流が、駆動回路130の出力部から帰還抵抗R42と入力抵抗R32とを介して差動増幅器101の逆相出力部に流れる。   On the other hand, in-phase feedback is performed so that the average voltage of each of the output signals SA and SB of the differential amplifier 101 having the power supply voltage of 3.3V matches the reference voltage VREF which is a half of the power supply voltage. Therefore, it is 1.65V. Accordingly, the voltage difference of 5.85 V between the average value of the output pulse signals OUTP and OUTM and the average value of the output signals SA and SB is the error integration between the feedback resistor R41 and the input resistor R31 and the feedback resistor R42 of the error integrator 110. Applied to the input resistance R32 of the device 110, respectively. As a result, a current corresponding to the sum of the resistance values of the feedback resistor R41 and the input resistor R31 flows from the output unit of the drive circuit 130 to the positive phase output unit of the differential amplifier 101 via the feedback resistor R41 and the input resistor R31. . Similarly, a current corresponding to the sum of the resistance values of the feedback resistor R42 and the input resistor R32 flows from the output unit of the drive circuit 130 to the negative phase output unit of the differential amplifier 101 via the feedback resistor R42 and the input resistor R32. .

ここで、帰還抵抗R41とR42の抵抗値に差があった場合を考える。差動増幅器111の2つの入力部の電圧は、帰還がなされているために等しい。従って、入力抵抗R31の両端に印加される電圧と、入力抵抗R32の両端に印加される電圧とは等しいので、それぞれの抵抗に流れる電流は等しくなる。   Here, consider a case where there is a difference between the resistance values of the feedback resistors R41 and R42. The voltages at the two inputs of the differential amplifier 111 are equal because feedback is being performed. Therefore, since the voltage applied to both ends of the input resistor R31 is equal to the voltage applied to both ends of the input resistor R32, the currents flowing through the resistors are equal.

そして、上記の値の等しい電流は、それぞれ帰還抵抗R41およびR42を流れるので、出力バッファ131および132の出力部には帰還抵抗R41およびR42の電圧降下の差が生じる。従って、帰還抵抗R41およびR42間の抵抗値の差に応じたオフセット電圧が出力パルス信号OUTPおよびOUTM間に生じる。   Since currents having the same values flow through the feedback resistors R41 and R42, respectively, a difference in voltage drop between the feedback resistors R41 and R42 occurs in the output portions of the output buffers 131 and 132. Accordingly, an offset voltage corresponding to the difference in resistance value between the feedback resistors R41 and R42 is generated between the output pulse signals OUTP and OUTM.

これらと同様に、入力抵抗R31およびR32間に抵抗値に差があった場合は、抵抗値の差に応じた差を持った電流が帰還抵抗R41およびR42に各々流れ、それに起因したオフセット電圧が出力パルス信号OUTPおよびOUTM間に現れる。   Similarly, when there is a difference in resistance value between the input resistors R31 and R32, currents having a difference corresponding to the difference in resistance value flow in the feedback resistors R41 and R42, respectively, and an offset voltage due to the current flows. Appears between output pulse signals OUTP and OUTM.

これらのオフセット電圧は、すべてが複合されて出力端子T21およびT22に現れ、そのオフセット電圧によってスピーカが駆動されると、電源切断時やミュート時にポップ音が発生する原因となる。   All of these offset voltages are combined and appear at the output terminals T21 and T22. When the speaker is driven by the offset voltages, a pop sound is generated when the power is turned off or muted.

そこで、本実施形態によるD級増幅器では、差動増幅器111の入力オフセットを制御するためのコンパレータ140およびオフセット制御部141と、オフセットキャンセル制御回路160が設けられている。   Therefore, the class D amplifier according to the present embodiment is provided with a comparator 140 and an offset control unit 141 for controlling the input offset of the differential amplifier 111, and an offset cancellation control circuit 160.

図3は本実施形態におけるオフセットキャンセル制御回路160の構成を示す回路図である。このオフセットキャンセル制御回路160は、制御部161と、直流電圧発生回路170と、NチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor;金属−酸化膜−半導体構造の電界効果トランジスタであり、以下、単にトランジスタという。)181、182および183と、放電用抵抗RDISとを有している。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the offset cancel control circuit 160 in the present embodiment. The offset cancel control circuit 160 is a control unit 161, a DC voltage generation circuit 170, an N-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and is simply referred to as a transistor hereinafter. .) 181, 182, and 183, and a discharge resistor RDIS.

直流電圧発生回路170は、無信号入力状態において、オフセットのない理想的な状態のD級増幅器から得られる出力パルス信号OUTPおよびOUTM(デューティ比50%の相補的な矩形波)の平均電圧と同じ電圧値の直流電圧を出力する回路である。   DC voltage generation circuit 170 is the same as the average voltage of output pulse signals OUTP and OUTM (complementary rectangular waves with a duty ratio of 50%) obtained from a class D amplifier in an ideal state with no offset in a no-signal input state. It is a circuit that outputs a DC voltage having a voltage value.

図示の例では、直流電圧発生回路170は、Pチャネルトランジスタ171および175と、Nチャネルトランジスタ172〜174と、抵抗RRにより構成されている。ここで、Pチャネルトランジスタ171は、図示しない定電流源の出力電流IREFがソースに与えられるようになっており、ゲートに信号SW_Aが与えられる。Nチャネルトランジスタ174、172および173は、各々のソースが接地されている。そして、Nチャネルトランジスタ174および172のドレインはPチャネルトランジスタ171のドレインに接続されている。そして、Pチャネルトランジスタ171、Nチャネルトランジスタ174および172のドレイン同士の接続点はNチャネルトランジスタ172および173の各ゲートに接続されている。Pチャネルトランジスタ175は、ソースが図1における出力バッファ131および132の電源である電源PVDDに接続されており、ドレインが抵抗RRを介してNチャネルトランジスタ173のドレインに接続されており、ゲートに信号SW_Aが与えられる。そして、Nチャネルトランジスタ173のドレインと抵抗RRとの接続点がこの直流電圧発生回路170の出力端子T30となっている。   In the illustrated example, the DC voltage generation circuit 170 includes P-channel transistors 171 and 175, N-channel transistors 172 to 174, and a resistor RR. Here, the P-channel transistor 171 is configured such that an output current IREF of a constant current source (not shown) is supplied to the source, and a signal SW_A is supplied to the gate. N-channel transistors 174, 172 and 173 have their sources grounded. The drains of N channel transistors 174 and 172 are connected to the drain of P channel transistor 171. The connection point between the drains of the P-channel transistor 171 and the N-channel transistors 174 and 172 is connected to the gates of the N-channel transistors 172 and 173. The P-channel transistor 175 has a source connected to the power supply PVDD that is the power supply of the output buffers 131 and 132 in FIG. 1, a drain connected to the drain of the N-channel transistor 173 via the resistor RR, and a signal to the gate. SW_A is given. A connection point between the drain of the N-channel transistor 173 and the resistor RR is an output terminal T30 of the DC voltage generation circuit 170.

この構成において、信号SW_AがHレベルである場合、Pチャネルトランジスタ171および175がOFFとなる。また、Nチャネルトランジスタ174がONとなって、Nチャネルトランジスタ173のゲート電圧が0Vになるため、Nチャネルトランジスタ173がOFFとなる。このため、直流電圧発生回路170の出力端子T30における出力インピーダンスは、ハイインピーダンスとなる。一方、信号SW_AがLレベルである場合、Pチャネルトランジスタ171および175がON、Nチャネルトランジスタ174がOFFとなる。この場合、Nチャネルトランジスタ172および173がカレントミラーとして機能し、Nチャネルトランジスタ173に定電流IREFに比例した電流が流れ、直流電圧発生回路170の出力端子T30における出力電圧は、Nチャネルトランジスタ173のドレイン電流に抵抗RRの抵抗値を乗算した電圧を電源電圧PVDDから差し引いた電圧となる。   In this configuration, when the signal SW_A is at the H level, the P-channel transistors 171 and 175 are turned off. Further, since the N-channel transistor 174 is turned ON and the gate voltage of the N-channel transistor 173 becomes 0V, the N-channel transistor 173 is turned OFF. For this reason, the output impedance at the output terminal T30 of the DC voltage generation circuit 170 is high impedance. On the other hand, when signal SW_A is at the L level, P-channel transistors 171 and 175 are turned on and N-channel transistor 174 is turned off. In this case, N channel transistors 172 and 173 function as a current mirror, a current proportional to constant current IREF flows through N channel transistor 173, and the output voltage at output terminal T 30 of DC voltage generation circuit 170 is N channel transistor 173. A voltage obtained by multiplying the drain current by the resistance value of the resistor RR is subtracted from the power supply voltage PVDD.

本実施形態では、この直流電圧発生回路170の出力電圧が、無信号入力状態において、オフセットのない理想的な状態のD級増幅器から得られる出力パルス信号OUTPおよびOUTMの平均電圧と同じ電圧値(本実施形態では電源電圧15Vの2分の1である7.5V)になるように、定電流IREFおよび抵抗RRの抵抗値が決められている。   In the present embodiment, the output voltage of the DC voltage generation circuit 170 is the same voltage value as the average voltage of the output pulse signals OUTP and OUTM obtained from the ideal class D amplifier with no offset in the no-signal input state ( In the present embodiment, the resistance values of the constant current IREF and the resistor RR are determined so as to be 7.5 V which is a half of the power supply voltage 15 V).

Nチャネルトランジスタ181は、直流電圧発生回路170の出力端子T30とD級増幅器の出力端子T21との間に介挿されている。また、Nチャネルトランジスタ182は、直流電圧発生回路170の出力端子T30とD級増幅器の出力端子T22との間に介挿されている。これらのNチャネルトランジスタ181および182の各ゲートには信号SW_Bが与えられる。この信号SW_BがLレベルであるときNチャネルトランジスタ181および182はOFFとなり、直流電圧発生回路170の出力端子T30はD級増幅器の出力端子T21およびT22から切り離される。一方、信号SW_BがHレベルであるときNチャネルトランジスタ181および182はONとなり、直流電圧発生回路170の出力端子T30はD級増幅器の出力端子T21およびT22に接続される。   The N-channel transistor 181 is interposed between the output terminal T30 of the DC voltage generation circuit 170 and the output terminal T21 of the class D amplifier. The N-channel transistor 182 is interposed between the output terminal T30 of the DC voltage generation circuit 170 and the output terminal T22 of the class D amplifier. Signal SW_B is applied to the gates of these N-channel transistors 181 and 182. When this signal SW_B is at L level, N-channel transistors 181 and 182 are turned OFF, and output terminal T30 of DC voltage generation circuit 170 is disconnected from output terminals T21 and T22 of the class D amplifier. On the other hand, when signal SW_B is at the H level, N-channel transistors 181 and 182 are turned ON, and output terminal T30 of DC voltage generation circuit 170 is connected to output terminals T21 and T22 of the class D amplifier.

Nチャネルトランジスタ183はソースが接地され、ドレインが放電用抵抗RDISを介して直流電圧発生回路170の出力端子T30に接続されており、ゲートに放電指令信号DSICHGが与えられるようになっている。このNチャネルトランジスタ183および放電用抵抗RDISは、直流電圧発生回路170の出力端子T30がD級増幅器の出力端子T21およびT22に接続された状態において、アクティブレベル(Hレベル)の放電指令信号DSICHGが与えられることにより、D級増幅器の出力端子T21およびT22と基準電圧線(この例では接地線)との間に放電経路を形成する放電手段として機能する。   The source of the N-channel transistor 183 is grounded, the drain is connected to the output terminal T30 of the DC voltage generation circuit 170 via the discharge resistor RDIS, and the discharge command signal DSICHHG is given to the gate. N-channel transistor 183 and discharging resistor RDIS are connected to active level (H level) discharge command signal DSICHHG in a state where output terminal T30 of DC voltage generating circuit 170 is connected to output terminals T21 and T22 of a class D amplifier. By being given, it functions as a discharge means for forming a discharge path between the output terminals T21 and T22 of the class D amplifier and the reference voltage line (ground line in this example).

制御部161は、D級増幅器のリセット時または起動時等にトリガ信号INITが発生するのに応じて、信号SW_AおよびSW_B、放電指令信号DISCHG、イネーブル信号EN、オフセット補正指令信号CANを所定の手順に従って変化させ、D級増幅器にオフセットキャンセル動作を行わせ、増幅動作を開始させる回路である。   The control unit 161 outputs the signals SW_A and SW_B, the discharge command signal DISCHG, the enable signal EN, and the offset correction command signal CAN in accordance with a predetermined procedure in response to the trigger signal INIT generated when the class D amplifier is reset or activated. This is a circuit for causing the class D amplifier to perform an offset cancel operation and starting an amplification operation.

図4は本実施形態によるD級増幅器においてオフセットキャンセルが行われて増幅動作が開始される過程を示すタイムチャートである。なお、図4において、OUT*は、D級増幅器の出力信号OUTPおよびOUTMを示す。制御部161は、トリガ信号INITが与えられると、図4に示すように、まず、出力チャージのための制御を行う。より具体的には、制御部161は、信号SW_AをLレベル、信号SW_BをHレベルとする。また、制御部161は、イネーブル信号ENを非アクティブレベル(Lレベル)としてD級増幅器の出力バッファ131および132の出力インピーダンスをハイインピーダンスとする。さらに制御部161は、スイッチSWOS1およびSWOS2をOFFとし、外部からの入力信号を遮断してD級増幅器を無信号入力状態にする。   FIG. 4 is a time chart showing a process in which the offset operation is performed and the amplification operation is started in the class D amplifier according to the present embodiment. In FIG. 4, OUT * indicates output signals OUTP and OUTM of the class D amplifier. When the trigger signal INIT is given, the controller 161 first performs control for output charging as shown in FIG. More specifically, the control unit 161 sets the signal SW_A to the L level and the signal SW_B to the H level. Further, the control unit 161 sets the enable signal EN to an inactive level (L level) and sets the output impedance of the output buffers 131 and 132 of the class D amplifier to high impedance. Further, the control unit 161 turns off the switches SWOS1 and SWOS2, cuts off the input signal from the outside, and puts the class D amplifier into the no-signal input state.

信号SW_AがLレベルになると、Pチャネルトランジスタ175および171がON、Nチャネルトランジスタ174がOFFとなることから、直流電圧発生回路170から無信号入力時におけるD級増幅器の出力パルス信号OUTPおよびOUTMの平均電圧の理想値に対応した直流電圧(本実施形態では電源電圧15Vの2分の1である7.5V)が出力される。また、信号SW_BがHレベルになると、Nチャネルトランジスタ181および182がONとなる。この場合、出力バッファ131および132がハイインピーダンス状態であるので、D級増幅器の出力信号OUTPおよびOUTMは、直流電圧発生回路170が出力する直流電圧に追従して上昇する。このとき出力端子T21およびT22に接続されたローパスフィルタの容量C1およびC2が出力信号OUTPおよびOUTMにより充電される。   When the signal SW_A becomes L level, the P-channel transistors 175 and 171 are turned ON and the N-channel transistor 174 is turned OFF, so that the output pulse signals OUTP and OUTM of the class D amplifier at the time of no signal input from the DC voltage generation circuit 170 A DC voltage corresponding to the ideal value of the average voltage (7.5 V, which is a half of the power supply voltage 15 V in this embodiment) is output. Further, when the signal SW_B becomes H level, the N-channel transistors 181 and 182 are turned ON. In this case, since the output buffers 131 and 132 are in the high impedance state, the output signals OUTP and OUTM of the class D amplifier rise following the DC voltage output from the DC voltage generation circuit 170. At this time, the capacitors C1 and C2 of the low-pass filter connected to the output terminals T21 and T22 are charged by the output signals OUTP and OUTM.

そして、D級増幅器の出力信号OUTPおよびOUTMは、帰還抵抗R41およびR42を各々介して、誤差積分器110における差動増幅器111の反転入力部および非反転入力部に各々供給される。これにより、差動増幅器111への帰還状態は、無信号入力時においてデューティ比50%の相補的な矩形波である出力パルス信号OUTPおよびOUTMがD級増幅器から出力されているときの帰還状態と同じになる。   Then, the output signals OUTP and OUTM of the class D amplifier are respectively supplied to the inverting input portion and the non-inverting input portion of the differential amplifier 111 in the error integrator 110 via the feedback resistors R41 and R42. As a result, the feedback state to the differential amplifier 111 is the same as the feedback state when the output pulse signals OUTP and OUTM, which are complementary rectangular waves with a duty ratio of 50%, are output from the class D amplifier when no signal is input. Be the same.

ここで、帰還抵抗R41およびR42の各一端には帰還経路が形成された実際の無信号入力時と同様のバイアス(OUTP=OUTM=7.5V)が与えられるが、帰還抵抗R41およびR42間に抵抗値の差があると、帰還抵抗R41およびR42の各々に流れる電流値に差が生じ、差動増幅器111の反転入力部と非反転入力部との間にオフセット電圧が発生する。   Here, each end of the feedback resistors R41 and R42 is given a bias (OUTP = OUTM = 7.5V) similar to that at the time of actual no-signal input in which a feedback path is formed, but between the feedback resistors R41 and R42. If there is a difference in resistance value, a difference occurs in the value of the current flowing through each of the feedback resistors R41 and R42, and an offset voltage is generated between the inverting input portion and the non-inverting input portion of the differential amplifier 111.

具体的には、7.5−1.65=5.85[V]の電圧が帰還抵抗R41と入力抵抗R31に印加されるため、差動増幅器111の逆相入力部には1.65+5.85×R31/(R31+R41)[V]の電圧が印加される。同様に、差動増幅器111の正相入力部には1.65+5.85×R32/(R32+R42)[V]の電圧が印加される。この結果、入力抵抗R31、R32および帰還抵抗R41、R42の抵抗値のばらつきに応じた電圧差(つまりオフセット電圧)が、差動増幅器111の入力部に発生する。このオフセット電圧は、帰還経路が形成されている通常動作における無信号入力時に発生するオフセット電圧と等しい。   Specifically, since a voltage of 7.5−1.65 = 5.85 [V] is applied to the feedback resistor R41 and the input resistor R31, 1.65 + 5. A voltage of 85 × R31 / (R31 + R41) [V] is applied. Similarly, a voltage of 1.65 + 5.85 × R32 / (R32 + R42) [V] is applied to the positive phase input portion of the differential amplifier 111. As a result, a voltage difference (that is, an offset voltage) corresponding to variations in resistance values of the input resistors R31 and R32 and the feedback resistors R41 and R42 is generated at the input portion of the differential amplifier 111. This offset voltage is equal to the offset voltage generated at the time of no signal input in the normal operation in which the feedback path is formed.

それに加えて、差動増幅器101の出力信号SAおよびSB間にオフセット電圧がある場合には、そのオフセット電圧が差動増幅器111に入力される。また、差動増幅器111の差動トランジスタペアの各トランジスタ間に相互コンダクタンス等の不均衡がある場合には、それに起因したオフセット電圧が、差動増幅器111の入力部に発生する。出力チャージの過程では、このような様々な要因によるオフセット電圧が差動増幅器111の入力部に集約されて現れ、そのオフセット電圧が差動増幅器111により増幅されて出力信号SCおよびSDに現われる。   In addition, when there is an offset voltage between the output signals SA and SB of the differential amplifier 101, the offset voltage is input to the differential amplifier 111. Further, when there is an imbalance such as mutual conductance between the transistors of the differential transistor pair of the differential amplifier 111, an offset voltage due to the imbalance is generated at the input portion of the differential amplifier 111. In the process of output charging, the offset voltage due to such various factors appears at the input of the differential amplifier 111, and the offset voltage is amplified by the differential amplifier 111 and appears in the output signals SC and SD.

出力チャージの過程を終えると、制御部161は、オフセットキャンセルのための制御を行う。具体的には制御部161は、オフセット補正指令信号CANをオフセット制御部141に対して出力する。これによりオフセット制御部141は、差動増幅器111の出力信号SCおよびSD間に現在発生しているオフセット電圧をなくすための入力オフセット電圧を差動増幅器111に発生させるための制御を行う。具体的には、オフセット制御部141は、コンパレータ140の出力信号Compの信号レベルを監視し、この信号レベルが初期状態から反転するまで、差動増幅器111においてオフセット調整用の定電流源から差動トランジスタペアの一方のトランジスタに流す電流値を所定量ずつ変更する動作を繰り返す。この結果、差動増幅器111は、上述した様々な要因によるオフセット電圧がキャンセルされた状態となる。なお、このようなオフセットキャンセルの制御の詳細は例えば特許文献1に開示されている。   When the output charging process is finished, the control unit 161 performs control for offset cancellation. Specifically, the control unit 161 outputs an offset correction command signal CAN to the offset control unit 141. Accordingly, the offset control unit 141 performs control for causing the differential amplifier 111 to generate an input offset voltage for eliminating the offset voltage currently generated between the output signals SC and SD of the differential amplifier 111. Specifically, the offset control unit 141 monitors the signal level of the output signal Comp of the comparator 140, and the differential amplifier 111 performs differential detection from the constant current source for offset adjustment until the signal level is inverted from the initial state. The operation of changing the current value flowing through one transistor of the transistor pair by a predetermined amount is repeated. As a result, the differential amplifier 111 is in a state where the offset voltage due to the various factors described above is canceled. Note that details of such offset cancellation control are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707.

次に制御部161は、所定時間長の安定期間を経てD級増幅器に増幅動作を開始させる制御を行う。ここで、安定期間が始まると、制御部161は、Nチャネルトランジスタ181および182を引き続きONにした状態において、信号SW_AをHレベルにして直流電圧発生回路170の出力インピーダンスをハイインピーダンスとし、放電指令信号DSICHGをアクティブレベル(Hレベル)にしてNチャネルトランジスタ183をONにする。この結果、出力チャージの過程において容量C1およびC2に充電された電荷が、インダクタL1およびNチャネルトランジスタ181からなる経路並びにインダクタL2およびNチャネルトランジスタ182からなる経路を各々介した後、放電用抵抗RDISおよびNチャネルトランジスタ183を介して接地線に放電される。この結果、出力信号OUTPおよびOUTMが0Vまで減衰する。本実施形態では、出力信号OUTPおよびOUTMの波形に大きなリンギングを発生させることなく極力短い安定期間で出力信号OUTPおよびOUTMを0Vまで減衰させることができるように放電用抵抗RDISの抵抗値が決定されている。   Next, the control unit 161 controls the class D amplifier to start an amplifying operation after a stable period of a predetermined time length. Here, when the stable period starts, control unit 161 sets signal SW_A to H level to set the output impedance of DC voltage generation circuit 170 to high impedance in a state where N-channel transistors 181 and 182 are continuously turned on, and discharge command The signal DSICHHG is set to an active level (H level), and the N-channel transistor 183 is turned ON. As a result, after the charges charged in the capacitors C1 and C2 in the course of the output charge pass through the path formed by the inductor L1 and the N-channel transistor 181 and the path formed by the inductor L2 and the N-channel transistor 182, respectively, the discharge resistor RDIS And discharged to the ground line via the N-channel transistor 183. As a result, the output signals OUTP and OUTM are attenuated to 0V. In the present embodiment, the resistance value of the discharge resistor RDIS is determined so that the output signals OUTP and OUTM can be attenuated to 0 V in a stable period as short as possible without causing large ringing in the waveforms of the output signals OUTP and OUTM. ing.

安定期間が終了すると、制御部161は、D級増幅器に増幅動作を開始させるための制御を行う。具体的には制御部161は、放電指令信号DISCHGを非アクティブレベル(Lレベル)にしてNチャネルトランジスタ183をOFFとし、信号SW_BをLレベルにすることによりNチャネルトランジスタ181および182をOFFにし、直流電圧発生回路170および放電用抵抗RDISを出力端子T21およびT22から切り離す。また、制御部161は、スイッチSWOS1およびSWOS2をONにするとともに、イネーブル信号ENをHレベルにする。これによりD級増幅器では、信号源SIGからの入力信号が差動増幅器101に供給されるようになり、通常の増幅動作が開始され、出力バッファ131および132から出力端子T21およびT22に出力パルス信号OUTPおよびOUTMが出力される。
以上が本実施形態の詳細である。
When the stable period ends, the control unit 161 performs control for causing the class D amplifier to start an amplification operation. Specifically, the control unit 161 sets the discharge command signal DISCHG to an inactive level (L level) to turn off the N channel transistor 183, and sets the signal SW_B to L level to turn off the N channel transistors 181 and 182. DC voltage generation circuit 170 and discharging resistor RDIS are disconnected from output terminals T21 and T22. The control unit 161 turns on the switches SWOS1 and SWOS2 and sets the enable signal EN to the H level. As a result, in the class D amplifier, the input signal from the signal source SIG is supplied to the differential amplifier 101, the normal amplification operation is started, and the output pulse signal is output from the output buffers 131 and 132 to the output terminals T21 and T22. OUTP and OUTM are output.
The above is the details of the present embodiment.

次に従来技術と対比しつつ本実施形態の効果を説明する。図5は従来のD級増幅器におけるオフセットキャンセル制御回路160Aの構成を示す回路図である。図5に示すように、従来のオフセットキャンセル制御回路160Aは、本実施形態におけるNチャネルトランジスタ183および放電用抵抗RDISに相当するものを有しておらず、同オフセットキャンセル制御回路160Aの制御部161Aは、放電指令信号DISCHGを発生する機能を有していない。   Next, the effect of this embodiment will be described in comparison with the prior art. FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an offset cancel control circuit 160A in a conventional class D amplifier. As shown in FIG. 5, the conventional offset cancel control circuit 160A does not have an equivalent to the N-channel transistor 183 and the discharge resistor RDIS in this embodiment, and the control unit 161A of the offset cancel control circuit 160A. Does not have a function of generating the discharge command signal DISCHG.

図6は従来のD級増幅器においてオフセットキャンセルが行われて増幅動作が開始される過程を示すタイムチャートである。図6に示すように、従来のD級増幅器の制御部161Aは、安定期間の開始タイミングにおいて、信号SW_AをHレベルに立ち上げると同時に、信号SW_BをLレベルに立ち下げ、直流電圧発生回路170を出力端子T21およびT22から切り離していた。   FIG. 6 is a time chart showing a process of starting an amplification operation by performing offset cancellation in a conventional class D amplifier. As shown in FIG. 6, the control unit 161A of the conventional class D amplifier raises the signal SW_A to the H level at the start timing of the stable period, and simultaneously lowers the signal SW_B to the L level. Was disconnected from the output terminals T21 and T22.

このため、安定期間では、容量C1に充電された電荷が、インダクタL1、帰還抵抗R41および入力抵抗R31からなる第1の経路を介して差動増幅器101の非反転出力部に流れ込み、容量C2に充電された電荷が、インダクタL2、帰還抵抗R42および入力抵抗R32からなる第2の経路を介して差動増幅器101の反転出力部に流れ込む(図1参照)。この場合、第1および第2の経路の時定数が大きいため、安定期間が終了しても容量C1およびC2に充電電荷が残存する場合がある。このような状態において、D級増幅器の増幅動作が開始されると、その時点において容量C1およびC2に残存している充電電荷の影響によりスピーカからポップ音が放音される場合がある。   For this reason, in the stable period, the charge charged in the capacitor C1 flows into the non-inverting output portion of the differential amplifier 101 via the first path including the inductor L1, the feedback resistor R41, and the input resistor R31, and enters the capacitor C2. The charged electric charge flows into the inverting output portion of the differential amplifier 101 through the second path including the inductor L2, the feedback resistor R42, and the input resistor R32 (see FIG. 1). In this case, since the time constants of the first and second paths are large, charged charges may remain in the capacitors C1 and C2 even after the stabilization period ends. In such a state, when the amplification operation of the class D amplifier is started, a pop sound may be emitted from the speaker due to the influence of the charge remaining in the capacitors C1 and C2 at that time.

これに対し、本実施形態によれば、図4を参照して説明したように、オフセットキャンセル後の安定期間において放電指令信号DSICHGをアクティブレベルとすることによりNチャネルトランジスタ183がONとされ、容量C1およびC2の充電電荷が放電用抵抗RDISおよびNチャネルトランジスタ183を介して放電される。このため、容量C1およびC2の充電電荷が従来技術の場合よりも速やかに放電され、安定期間内に容量C1およびC2の充電電荷量が十分に小さな量になる。従って、D級増幅器が増幅動作を開始する際にポップ音が発生するのを防止することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, as described with reference to FIG. 4, the N-channel transistor 183 is turned on by setting the discharge command signal DSICHHG to the active level in the stable period after the offset cancellation, and the capacitance Charges of C1 and C2 are discharged through the discharge resistor RDIS and the N-channel transistor 183. For this reason, the charged charges of the capacitors C1 and C2 are discharged more rapidly than in the case of the prior art, and the charged charges of the capacitors C1 and C2 become sufficiently small within the stable period. Therefore, it is possible to prevent the pop sound from being generated when the class D amplifier starts the amplification operation.

以上、この発明の一実施形態について説明したが、これ以外にも、この発明には他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。   Although one embodiment of the present invention has been described above, other embodiments can be considered in addition to this. For example:

(1)上記実施形態では、直流電圧発生回路170の出力端子T30とD級増幅器の出力端子T21およびT22とを相互に接続し、または切り離すためのスイッチ手段としてMOSFET(具体的にはNチャネルトランジスタ181および182)を使用したが、MOSFET以外の半導体スイッチあるいは電磁リレー等のスイッチを使用してもよい。放電手段を構成するNチャネルトランジスタ183についても同様である。 (1) In the above embodiment, a MOSFET (specifically, an N-channel transistor) is used as switch means for connecting or disconnecting the output terminal T30 of the DC voltage generation circuit 170 and the output terminals T21 and T22 of the class D amplifier to each other. 181 and 182) are used, but switches such as semiconductor switches or electromagnetic relays other than MOSFETs may be used. The same applies to the N-channel transistor 183 constituting the discharging means.

(2)上記実施形態では、この発明による電力増幅器の一例として、差動型のD級増幅器を挙げた。しかし、この発明は、シングルエンド型のD級増幅器に適用してもよい。また、この発明の適用範囲は、D級増幅器に限定されるものではない。この発明は、帰還抵抗を備えており、この帰還抵抗を介して差動増幅器に直流電圧を与えてオフセットキャンセルの動作を行う構成の全ての電力増幅器に適用可能である。 (2) In the above embodiment, a differential class D amplifier is given as an example of the power amplifier according to the present invention. However, the present invention may be applied to a single-ended class D amplifier. The scope of application of the present invention is not limited to the class D amplifier. The present invention is applicable to all power amplifiers having a configuration in which a feedback resistor is provided and a DC voltage is applied to the differential amplifier via the feedback resistor to perform an offset cancel operation.

100…入力段増幅器、110…誤差積分器、101,111…差動増幅器、140…コンパレータ、141…オフセット制御部、120…パルス幅変調器、130…駆動回路、131,132…出力バッファ、160…オフセットキャンセル制御回路、T21,T22…出力端子、C0〜C2…容量、R0…スピーカの抵抗、161…制御部、181〜183,172〜174…Nチャネルトランジスタ、171,175…Pチャネルトランジスタ、RDIS…放電用抵抗、170…直流電圧発生回路、R41,R31,R42,R32…帰還抵抗。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Input stage amplifier, 110 ... Error integrator, 101, 111 ... Differential amplifier, 140 ... Comparator, 141 ... Offset control part, 120 ... Pulse width modulator, 130 ... Drive circuit, 131, 132 ... Output buffer, 160 ... offset cancel control circuit, T21, T22 ... output terminal, C0 to C2 ... capacitance, R0 ... speaker resistance, 161 ... control unit, 181 to 183, 172 to 174 ... N channel transistors, 171 and 175 ... P channel transistors, RDIS: discharging resistor, 170: DC voltage generating circuit, R41, R31, R42, R32: feedback resistors.

Claims (3)

差動増幅器と、負荷が接続される出力端子と前記差動増幅器の入力部との間に介挿された帰還抵抗とを有し、前記出力端子からの出力信号を前記帰還抵抗により前記差動増幅器の入力部に負帰還させつつ、前記差動増幅器により入力信号を増幅し、前記負荷を駆動する出力信号を前記出力端子から発生する電力増幅器において、
オフセット補正指令が与えられることにより当該差動増幅器の出力信号に発生しているオフセットを小さくする制御を行うオフセット制御手段と、
無信号入力状態における前記電力増幅器の出力信号に対応した直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、
放電指令が与えられることにより、前記電力増幅器の出力端子と基準電圧線との間に放電経路を形成する放電手段と、
トリガ信号が与えられることにより、前記直流電圧発生手段を前記電力増幅器の出力端子に接続して、前記直流電圧発生手段の出力する直流電圧を前記帰還抵抗を介して前記差動増幅器の入力部に与え、次いで前記オフセット制御手段にオフセット補正指令を与え、次いで前記放電手段に放電指令を与え、次いで前記電力増幅器に増幅動作を開始させる制御手段と
を具備することを特徴とする電力増幅器。
A differential amplifier, and a feedback resistor interposed between an output terminal to which a load is connected and an input portion of the differential amplifier, and the differential signal is output from the output terminal by the feedback resistor. In the power amplifier that amplifies the input signal by the differential amplifier while negatively feeding back to the input portion of the amplifier, and generates an output signal for driving the load from the output terminal,
Offset control means for performing control to reduce the offset generated in the output signal of the differential amplifier by being given an offset correction command;
DC voltage generating means for outputting a DC voltage corresponding to the output signal of the power amplifier in a no-signal input state;
Discharging means for forming a discharge path between the output terminal of the power amplifier and a reference voltage line by being given a discharge command;
When the trigger signal is given, the DC voltage generating means is connected to the output terminal of the power amplifier, and the DC voltage output from the DC voltage generating means is connected to the input section of the differential amplifier via the feedback resistor. And a control means for giving an offset correction command to the offset control means, then giving a discharge command to the discharge means, and then causing the power amplifier to start an amplification operation.
前記電力増幅器は、前記差動増幅器の出力信号によりパルス幅変調された相補的な矩形パルスを2個の出力端子から出力するD級増幅器であり、
前記2個の出力端子の各々と前記直流電圧発生手段の出力端子との間に2個のスイッチが各々介挿され、
前記放電手段は、前記直流電圧発生手段の出力端子と前記基準電圧線との間に介挿されており、
前記制御手段は、前記2個のスイッチをONさせ、前記直流電圧発生手段が出力する直流電圧を前記2個のスイッチを介して前記電力増幅器の2個の出力端子に供給させ、前記オフセット制御手段にオフセット補正指令を与えた後、前記放電手段に放電指令を与え、前記2個の出力端子から前記2個のスイッチおよび前記放電手段を介して前記基準電圧線への放電を行わせることを特徴とする請求項1に記載の電力増幅器。
The power amplifier is a class D amplifier that outputs, from two output terminals, complementary rectangular pulses that are pulse width modulated by the output signal of the differential amplifier.
Two switches are respectively inserted between each of the two output terminals and the output terminal of the DC voltage generating means,
The discharging means is interposed between the output terminal of the DC voltage generating means and the reference voltage line,
The control means turns on the two switches, supplies the DC voltage output from the DC voltage generating means to the two output terminals of the power amplifier via the two switches, and the offset control means. An offset correction command is given to the discharge means, then a discharge command is given to the discharge means, and discharge is performed from the two output terminals to the reference voltage line via the two switches and the discharge means. The power amplifier according to claim 1.
前記放電手段は、直列接続された電界効果トランジスタと抵抗を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の電力増幅器。   3. The power amplifier according to claim 1, wherein the discharging means includes a field effect transistor and a resistor connected in series.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104753474A (en) * 2013-12-27 2015-07-01 展讯通信(上海)有限公司 Class B amplifier
US11764741B1 (en) 2021-11-09 2023-09-19 Cirrus Logic Inc. Determination of gain of pulse width modulation amplifier system
WO2023200630A1 (en) * 2022-04-14 2023-10-19 Cirrus Logic International Semiconductor Ltd. Calibration of pulse width modulation amplifier system
US11855592B2 (en) 2021-11-09 2023-12-26 Cirrus Logic Inc. Calibration of pulse width modulation amplifier system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104753474A (en) * 2013-12-27 2015-07-01 展讯通信(上海)有限公司 Class B amplifier
CN104753474B (en) * 2013-12-27 2018-01-05 展讯通信(上海)有限公司 N class A amplifier As
US11764741B1 (en) 2021-11-09 2023-09-19 Cirrus Logic Inc. Determination of gain of pulse width modulation amplifier system
US11855592B2 (en) 2021-11-09 2023-12-26 Cirrus Logic Inc. Calibration of pulse width modulation amplifier system
WO2023200630A1 (en) * 2022-04-14 2023-10-19 Cirrus Logic International Semiconductor Ltd. Calibration of pulse width modulation amplifier system

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