JP2013187770A

JP2013187770A - Amplification device

Info

Publication number: JP2013187770A
Application number: JP2012052044A
Authority: JP
Inventors: Seigo Ozaki; 誠吾尾崎
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2013-09-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact amplification device that reduces a distortion due to a fluctuating supply voltage value or superimposed noise independently of a frequency characteristic.SOLUTION: The amplification device includes: a PWM modulation section for pulse-width-modulating an input audio signal; a power amplification stage for power-amplifying a signal output from the PWM modulation section; a negative feedback section for attenuating an amplified PWM signal output from the power amplification stage to give negative feedback to the PWM modulation section; and a correction filter section for performing a correction process based on a distortion or noise component caused in supply power. The correction filter section generates a correction signal for canceling the distortion or noise component in the supply power mixed at the power amplification stage, and adds the correction signal to a signal in the PWM modulation section resulting from the subtraction of the feedback signal input from the negative feedback section from the input audio signal.

Description

本発明は、入力信号の電力を増幅する増幅装置に関する。 The present invention relates to an amplifying apparatus that amplifies power of an input signal.

従来、増幅装置における出力信号の歪率の低減又はＳ／Ｎの向上を実現する手段として、出力信号を入力信号に負帰還させる技術が知られている。負帰還をかけることで、ループ内で生じる歪又はノイズなどによる信号劣化を低減できる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for negatively feeding back an output signal to an input signal is known as means for realizing a reduction in distortion of an output signal or an improvement in S / N in an amplification device. By applying negative feedback, signal deterioration due to distortion or noise generated in the loop can be reduced.

車載機器としての増幅装置の電源には、主としてバッテリーが用いられる。しかし、バッテリーのインピーダンス特性により、接続される負荷の変動に伴って、バッテリーの出力電圧値は大きく変動してしまうことがある。また、バッテリーには複数の車載機器が接続されており、他の車載機器から発せられたノイズがバッテリーの出力電圧に重畳することがある。このため、車載機器としての増幅装置においては、負帰還をかけることで、バッテリーの出力電圧の変動に伴う歪又は当該出力電圧に重畳するノイズを低減する。 A battery is mainly used as the power source of the amplifying device as the in-vehicle device. However, due to the impedance characteristics of the battery, the output voltage value of the battery may fluctuate greatly as the connected load varies. In addition, a plurality of in-vehicle devices are connected to the battery, and noise generated from other in-vehicle devices may be superimposed on the output voltage of the battery. For this reason, in an amplifying apparatus as an in-vehicle device, by applying negative feedback, distortion accompanying fluctuations in the output voltage of the battery or noise superimposed on the output voltage is reduced.

また、増幅装置は、増幅段に配置された素子のスイッチング動作により入力信号を増幅する。このため、損失が少なく電力の低消費化が図れる方式の増幅装置として、Ｄ級増幅装置が知られている。バッテリーが電源電力となる車載機器では、低消費電力が特徴であるＤ級増幅装置が、車の燃費向上に有効な手段として用いられている。 The amplifying device amplifies the input signal by switching operation of elements arranged in the amplification stage. For this reason, a class-D amplifying device is known as an amplifying device with a low loss and low power consumption. In an in-vehicle device in which a battery is a power source, a class D amplification device characterized by low power consumption is used as an effective means for improving the fuel consumption of a vehicle.

但し、車載機器としてＤ級増幅装置を用いる場合には、スイッチング素子で構成する増幅段への電源電力をバッテリーから供給することになる。増幅段は、バッテリーから供給された電源電力の電圧値でスイッチング動作を行う。このため、バッテリーの出力電圧値が変動したりノイズが重畳してしまうと、増幅段がその影響を直接受けてしまい、増幅後の出力信号に歪又はノイズが含まれてしまう。 However, when a class D amplification device is used as an in-vehicle device, power supply power to an amplification stage constituted by a switching element is supplied from a battery. The amplification stage performs a switching operation with the voltage value of the power supply supplied from the battery. For this reason, if the output voltage value of the battery fluctuates or noise is superimposed, the amplification stage is directly affected, and distortion or noise is included in the amplified output signal.

一般に、バッテリーを電源電力とする機器には、バッテリーの出力電圧値の変動に伴う歪又は重畳ノイズを除去するため、増幅装置の電源電力入力部とバッテリーの間に、コイル又はコンデンサなどから構成された大型のラインフィルタが配置される。また、これと併せて、増幅後の出力信号を減衰して電源電力入力部に負帰還させることで、バッテリーの出力電圧値の変動に伴う歪又は重畳ノイズを低減している。 In general, a device that uses a battery as a power source is configured with a coil or a capacitor between the power source input unit of the amplifying device and the battery in order to remove distortion or superimposed noise caused by fluctuations in the output voltage value of the battery. A large line filter is arranged. At the same time, the amplified output signal is attenuated and negatively fed back to the power supply input unit, thereby reducing distortion or superimposed noise due to fluctuations in the output voltage value of the battery.

例えば、特許文献１に記載のデジタル増幅装置では、デジタル増幅部の差動出力端子から出力されたデジタル信号を積分するローパスフィルタからデジタル増幅部におけるアナログ信号の差動入力端子に帰還させている。また、これと併せて、電源入力にはラインフィルタを設け、このラインフィルタをトランス結合型コイルとしている。このように、ラインフィルタによる直接的な低減効果に加えて、トランス結合の二次側出力をデジタル増幅部の差動入力端子に戻すよう接続することで、電源回路のインピーダンスに起因する歪を更に低減しようとしている。 For example, in the digital amplification device described in Patent Document 1, a digital signal output from a differential output terminal of a digital amplification unit is fed back to a differential input terminal of an analog signal in the digital amplification unit from a low-pass filter that integrates the digital signal. In addition, a line filter is provided at the power input, and this line filter is a transformer coupled coil. Thus, in addition to the direct reduction effect by the line filter, the distortion caused by the impedance of the power supply circuit is further improved by connecting the transformer-coupled secondary output to the differential input terminal of the digital amplifier. Trying to reduce.

特開２００４−８０６６１号公報JP 2004-80661 A

特許文献１に記載のデジタル増幅装置は、トランス結合の二次側出力をデジタル増幅器の差動入力端子に戻す構成である。このため、当該デジタル増幅装置の周波数特性に影響され、特に高域では歪又はノイズの低減能力が劣化する。また、電源入力には、電流定格が大きく遮断周波数が低く設定されたトランス結合型コイルのラインフィルタが必要である。しかし、トランス結合型コイルは大型であるため、実装スペースの拡大とコストアップが必要となってしまう。なお、ラインフィルタを小さくすると、歪又はノイズを除去しきれなくなる。 The digital amplifying device described in Patent Document 1 is configured to return the transformer-coupled secondary output to the differential input terminal of the digital amplifier. For this reason, it is influenced by the frequency characteristics of the digital amplifying apparatus, and the distortion or noise reduction capability deteriorates particularly in a high frequency range. In addition, the power input requires a transformer coupled coil line filter having a large current rating and a low cutoff frequency. However, since the transformer-coupled coil is large, an increase in mounting space and an increase in cost are required. If the line filter is made small, distortion or noise cannot be removed.

本発明の目的は、周波数特性による影響を受けずに電源電圧値の変動による歪又は重畳ノイズを低減可能な増幅装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an amplifying apparatus that can reduce distortion or superimposed noise due to fluctuations in a power supply voltage value without being affected by frequency characteristics.

本発明の増幅装置は、入力音声信号をパルス幅変調するＰＷＭ変調部と、前記ＰＷＭ変調部から出力された信号を電力増幅する電力増幅段と、前記電力増幅段から出力された増幅ＰＷＭ信号を減衰して前記ＰＷＭ変調部に負帰還する負帰還部と、電源電力に生じた歪又はノイズ成分に基づく補正処理を行う補正フィルタ部と、を備え、前記補正フィルタ部は、前記電力増幅段で混入する前記電源電力に生じた歪又はノイズ成分を打ち消すための補正信号を生成し、当該補正信号を前記ＰＷＭ変調部で前記負帰還部から入力された帰還信号を前記入力音声信号から減算した信号に加算する構成を有する。 An amplifying apparatus according to the present invention includes: a PWM modulation unit that performs pulse width modulation on an input audio signal; a power amplification stage that amplifies the signal output from the PWM modulation unit; and an amplified PWM signal output from the power amplification stage. A negative feedback unit that attenuates and negatively feeds back to the PWM modulation unit; and a correction filter unit that performs correction processing based on distortion or noise components generated in the power supply power, and the correction filter unit is a power amplification stage. A signal obtained by generating a correction signal for canceling a distortion or noise component generated in the mixed power supply power, and subtracting the feedback signal input from the negative feedback unit from the input audio signal by the PWM modulation unit It has the structure which adds to.

本発明によれば、ＰＷＭ変調部の周波数特性による影響を受けずに電源電圧値の変動による歪又は重畳ノイズを低減できる。特に高域のノイズに対する低減能力を向上できる。
また、ラインフィルタを構成する素子のサイズを小型化できるため、ラインフィルタを小型化できる。 According to the present invention, distortion or superimposed noise due to fluctuations in the power supply voltage value can be reduced without being affected by the frequency characteristics of the PWM modulator. In particular, the ability to reduce high frequency noise can be improved.
In addition, since the size of the elements constituting the line filter can be reduced, the line filter can be reduced.

本発明の実施の形態における増幅装置１のブロック図Block diagram of amplifying apparatus 1 in an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における補正フィルタ部７の周波数特性ＦｂとＰＷＭ変調部２の誤差アンプ２３が有する周波数特性Ｆａの関係を示す図The figure which shows the relationship between the frequency characteristic Fb of the correction | amendment filter part 7 in embodiment of this invention, and the frequency characteristic Fa which the error amplifier 23 of the PWM modulation part 2 has. 本発明の実施の形態における差分信号Ｓ７、誤差信号Ｓ８、補正信号Ｓ２及び補正誤差信号Ｓ９の関係を示すグラフThe graph which shows the relationship of difference signal S7, error signal S8, correction signal S2, and correction error signal S9 in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施の形態における増幅装置１のブロック図である。図１に示すように、本実施の形態の増幅装置１は、ラインレベル程度の電圧レベルの音声信号を出力するオーディオ装置８に接続される。オーディオ装置８から出力された音声信号は、入力音声信号Ｓ１として増幅装置１に入力され、増幅装置１で電力増幅されてスピーカ９へ出力される。スピーカ９は、増幅装置１から出力された電力増幅後の音声信号を音声に変換して放音する。 FIG. 1 is a block diagram of an amplifying apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the amplifying apparatus 1 according to the present embodiment is connected to an audio apparatus 8 that outputs an audio signal having a voltage level of about the line level. The audio signal output from the audio device 8 is input to the amplifying device 1 as the input audio signal S1, and is amplified by the amplifying device 1 and output to the speaker 9. The speaker 9 converts the sound signal after power amplification output from the amplifying apparatus 1 into sound and emits the sound.

増幅装置１及びオーディオ装置８は、それらを動作させるのに必要な電力を供給する直流電源に接続されている。増幅装置１が車載機器であれば、増幅装置１には主としてバッテリーが接続される。図１に示すように、増幅装置１は、電源入力部１１でバッテリーと接続されている。バッテリーとの間にはラインフィルタ１０が挿入される。ラインフィルタ１０は、例えば、コイル又はコンデンサなどの素子で構成される。 The amplifying device 1 and the audio device 8 are connected to a DC power supply that supplies power necessary to operate them. If the amplifying device 1 is a vehicle-mounted device, a battery is mainly connected to the amplifying device 1. As shown in FIG. 1, the amplification device 1 is connected to a battery at a power input unit 11. A line filter 10 is inserted between the battery. The line filter 10 is configured by an element such as a coil or a capacitor, for example.

増幅装置１は、ＰＷＭ変調部２と、ゲートドライバ部３と、電力増幅段４と、復調フィルタ５と、負帰還部６と、補正フィルタ部７とを備える。オーディオ装置８から増幅装置１へ入力された入力音声信号Ｓ１は、ＰＷＭ変調部２に入力される。 The amplification device 1 includes a PWM modulation unit 2, a gate driver unit 3, a power amplification stage 4, a demodulation filter 5, a negative feedback unit 6, and a correction filter unit 7. An input audio signal S <b> 1 input from the audio device 8 to the amplification device 1 is input to the PWM modulation unit 2.

ＰＷＭ変調部２は、負帰還部６から入力される帰還信号Ｓ４と、補正フィルタ部７から入力される補正信号Ｓ２とを用いて、入力音声信号Ｓ１をパルス幅変調して、ＰＷＭ信号Ｓ５を出力する。ＰＷＭ変調部２の内部構成の詳細については後述する。ＰＷＭ変調部２から出力したＰＷＭ信号Ｓ５はゲートドライバ部３に入力される。ゲートドライバ部３は、ＰＷＭ信号Ｓ５にデッドタイムを挿入すると共に、電力増幅段４のハイサイドとローサイドの高速スイッチング素子を駆動できる程度にＰＷＭ信号Ｓ５の電位をシフトしたドライブ信号を作成して、電力増幅段４へ出力する。 The PWM modulation unit 2 uses the feedback signal S4 input from the negative feedback unit 6 and the correction signal S2 input from the correction filter unit 7 to perform pulse width modulation on the input audio signal S1 to generate the PWM signal S5. Output. Details of the internal configuration of the PWM modulation unit 2 will be described later. The PWM signal S5 output from the PWM modulation unit 2 is input to the gate driver unit 3. The gate driver unit 3 inserts a dead time into the PWM signal S5 and creates a drive signal in which the potential of the PWM signal S5 is shifted to such an extent that the high-side and low-side high-speed switching elements of the power amplification stage 4 can be driven. Output to the power amplification stage 4.

電力増幅段４は、高電位電源側に配されたハイサイド高速スイッチング素子と、低電位電源側に配されたローサイド高速スイッチング素子とによるハーフブリッジ回路で構成される。ハイサイド高速スイッチング素子には、増幅装置１の電源入力部１１からバッテリー電圧が印加され、ローサイド高速スイッチング素子には、電源入力部１１からグラウンド電圧が印加される。なお、高速スイッチング素子とは、例えば、ＭＯＳ電界効果トランジスタである。 The power amplification stage 4 is configured by a half bridge circuit including a high-side high-speed switching element arranged on the high-potential power supply side and a low-side high-speed switching element arranged on the low-potential power supply side. A battery voltage is applied to the high-side high-speed switching element from the power input unit 11 of the amplifying apparatus 1, and a ground voltage is applied to the low-side high-speed switching element from the power input unit 11. The fast switching element is, for example, a MOS field effect transistor.

電力増幅段４は、ゲートドライバ部３から入力されたドライブ信号により、正側電圧と負側電圧とで決定される電圧振幅で高速スイッチング動作を行う。電力増幅段４は、当該高速スイッチング動作を行うことで、電力増幅段４に入力された信号を電力増幅し、増幅ＰＷＭ信号Ｓ３を出力する。増幅ＰＷＭ信号Ｓ３は、負帰還部６に入力されると共に、復調フィルタ５にも入力される。 The power amplification stage 4 performs a high-speed switching operation with a voltage amplitude determined by the positive side voltage and the negative side voltage in accordance with the drive signal input from the gate driver unit 3. The power amplification stage 4 performs the high-speed switching operation, thereby amplifying the signal input to the power amplification stage 4 and outputting an amplified PWM signal S3. The amplified PWM signal S3 is input to the negative feedback unit 6 and also input to the demodulation filter 5.

負帰還部６は、電力増幅段４からＰＷＭ変調部２への帰還回路上に設けられる。負帰還部６は、増幅ＰＷＭ信号Ｓ３を減衰し、帰還信号Ｓ４としてＰＷＭ変調部２に負帰還する。復調フィルタ５は、増幅ＰＷＭ信号Ｓ３から不要な高周波成分を除去フィルタであり、例えば、コイル又はコンデンサなどの素子で構成される。復調フィルタ５によって不要な高周波成分が除去された音声信号は、スピーカ９へ出力される。 The negative feedback unit 6 is provided on a feedback circuit from the power amplification stage 4 to the PWM modulation unit 2. The negative feedback unit 6 attenuates the amplified PWM signal S3 and negatively feeds back to the PWM modulation unit 2 as a feedback signal S4. The demodulation filter 5 is a filter that removes unnecessary high-frequency components from the amplified PWM signal S3, and is configured by an element such as a coil or a capacitor. The audio signal from which unnecessary high frequency components have been removed by the demodulation filter 5 is output to the speaker 9.

補正フィルタ部７は、電源入力部１１に入力されたバッテリーの出力電圧に重畳したノイズ成分を含む補正信号Ｓ２を生成する。補正信号Ｓ２は、バッテリーの出力電圧に重畳したノイズ成分を打ち消すための信号である。補正フィルタ部７は、補正信号Ｓ２をＰＷＭ変調部２に入力する。補正フィルタ部７の動作の詳細については後述する。 The correction filter unit 7 generates a correction signal S2 including a noise component superimposed on the output voltage of the battery input to the power input unit 11. The correction signal S2 is a signal for canceling the noise component superimposed on the output voltage of the battery. The correction filter unit 7 inputs the correction signal S2 to the PWM modulation unit 2. Details of the operation of the correction filter unit 7 will be described later.

以下、ＰＷＭ変調部２の内部構成について詳細に説明する。図１に示すように、ＰＷＭ変調部２は、三角波発生部２１と、減算器２２と、誤差アンプ２３と、加算器２４と、コンパレータ２５とを有する。三角波発生部２１は、ＰＷＭ変調部２が入力音声信号Ｓ１をＰＷＭ変調する際のサンプリングのタイミングとなる基準信号である三角波信号Ｓ６を作成し、コンパレータ２５に出力する。なお、三角波信号Ｓ６の周期は、入力音声信号Ｓ１の周期より十分に短い。 Hereinafter, the internal configuration of the PWM modulation unit 2 will be described in detail. As shown in FIG. 1, the PWM modulation unit 2 includes a triangular wave generation unit 21, a subtracter 22, an error amplifier 23, an adder 24, and a comparator 25. The triangular wave generation unit 21 creates a triangular wave signal S6 that is a reference signal that serves as a sampling timing when the PWM modulation unit 2 performs PWM modulation on the input audio signal S1, and outputs the triangular wave signal S6 to the comparator 25. Note that the period of the triangular wave signal S6 is sufficiently shorter than the period of the input audio signal S1.

減算器２２は、負帰還部６から入力された帰還信号Ｓ４を入力音声信号Ｓ１から減算することで差分信号Ｓ７を作成する。差分信号Ｓ７は誤差アンプ２３へ入力される。誤差アンプ２３は、差分信号Ｓ７を所定の周波数特性により増幅することで誤差信号Ｓ８を作成する。誤差信号Ｓ８は加算器２４へ入力される。 The subtracter 22 creates a difference signal S7 by subtracting the feedback signal S4 input from the negative feedback unit 6 from the input audio signal S1. The difference signal S7 is input to the error amplifier 23. The error amplifier 23 creates an error signal S8 by amplifying the difference signal S7 with a predetermined frequency characteristic. The error signal S8 is input to the adder 24.

加算器２４は、誤差信号Ｓ８と補正フィルタ部７から入力された補正信号Ｓ２とを加算して、負帰還による誤差とバッテリーの電圧に重畳されたノイズ成分とを含む補正誤差信号Ｓ９を作成する。補正誤差信号Ｓ９はコンパレータ２５へ入力される。コンパレータ２５は、補正誤差信号Ｓ９と三角波発生部２１から入力された三角波信号Ｓ６とを比較して、補正された誤差成分を含むＰＷＭ信号Ｓ５を作成する。 The adder 24 adds the error signal S8 and the correction signal S2 input from the correction filter unit 7 to generate a correction error signal S9 including an error due to negative feedback and a noise component superimposed on the battery voltage. . The correction error signal S9 is input to the comparator 25. The comparator 25 compares the correction error signal S9 with the triangular wave signal S6 input from the triangular wave generator 21, and creates a PWM signal S5 including the corrected error component.

以下、補正フィルタ部７の動作について、図２を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態における補正フィルタ部７の周波数特性ＦｂとＰＷＭ変調部２の誤差アンプ２３が有する周波数特性Ｆａの関係を示す図である。補正フィルタ部７は、電源入力部１１から入力されたバッテリーの電源電力に対して直流成分を充分遮断して、バッテリーの出力電圧に重畳されたノイズ成分を抽出する。次に、補正フィルタ部７は、当該ノイズ成分に対して、図２に一点鎖線で示す周波数特性Ｆｂでの帯域処理及び反転増幅（又は減衰）を行うことで、補正信号Ｓ２を生成する。 Hereinafter, the operation of the correction filter unit 7 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the frequency characteristic Fb of the correction filter unit 7 and the frequency characteristic Fa of the error amplifier 23 of the PWM modulation unit 2 in the embodiment of the present invention. The correction filter unit 7 sufficiently blocks the direct current component from the battery power input from the power input unit 11 and extracts a noise component superimposed on the output voltage of the battery. Next, the correction filter unit 7 generates a correction signal S2 by performing band processing and inversion amplification (or attenuation) on the noise component with the frequency characteristic Fb indicated by a one-dot chain line in FIG.

図２には、補正フィルタ部７がバッテリーの出力電圧に重畳されたノイズ成分に対して行う補正処理の周波数特性Ｆｂと、ＰＷＭ変調部２の誤差アンプ２３が有する周波数特性Ｆａ（図２中の実線）との関係が示される。図２に示すように、補正フィルタ部７は、誤差アンプ２３の周波数特性Ｆａにおいてゲインが下降する高周波数帯域Ｆｈにおける下降量Ｇａ１又は下降量Ｇａ２を補うために、周波数特性Ｆｂの高周波数帯域Ｆｈにおいてゲインが上昇するよう補正処理を行う。つまり、補正フィルタ部７が生成する補正信号Ｓ２は、電力増幅段４で増幅ＰＷＭ信号Ｓ３に重畳されたノイズ成分を打ち消す際の高周波数帯域Ｆｈのゲイン下降量を補う周波数特性Ｆｂによる補正処理によって生成される。 In FIG. 2, the frequency characteristic Fb of the correction process performed by the correction filter unit 7 on the noise component superimposed on the output voltage of the battery, and the frequency characteristic Fa (shown in FIG. 2) of the error amplifier 23 of the PWM modulation unit 2 are shown. The relationship with the solid line) is shown. As shown in FIG. 2, the correction filter unit 7 compensates for the decrease amount Ga1 or the decrease amount Ga2 in the high frequency band Fh in which the gain decreases in the frequency characteristic Fa of the error amplifier 23, so as to compensate for the high frequency band Fh of the frequency characteristic Fb. Correction processing is performed so as to increase the gain. That is, the correction signal S2 generated by the correction filter unit 7 is corrected by the frequency characteristic Fb that compensates for the gain decrease amount in the high frequency band Fh when the noise component superimposed on the amplified PWM signal S3 is canceled by the power amplification stage 4. Generated.

なお、上記説明した周波数特性Ｆｂによる補正処理は、反転増幅回路などの既知のアナログ回路技術によって実現されても、信号処理プロセッサのようなデジタル処理技術によって実現されてもよい。 The correction process using the frequency characteristic Fb described above may be realized by a known analog circuit technique such as an inverting amplifier circuit or may be realized by a digital processing technique such as a signal processor.

以下、ＰＷＭ変調部２の加算器２４が作成する補正誤差信号Ｓ９について、図３を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態における差分信号Ｓ７、誤差信号Ｓ８、補正信号Ｓ２及び補正誤差信号Ｓ９の関係を示すグラフである。誤差信号Ｓ８に補正信号Ｓ２を加えた補正誤差信号Ｓ９をＰＷＭ変調すれば、誤差アンプ２３の周波数特性Ｆａに影響されることなく、増幅装置１が高域ノイズの低減能力を高く保つことができる。 Hereinafter, the correction error signal S9 generated by the adder 24 of the PWM modulation unit 2 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing a relationship among the differential signal S7, the error signal S8, the correction signal S2, and the correction error signal S9 in the embodiment of the present invention. If the correction error signal S9 obtained by adding the correction signal S2 to the error signal S8 is PWM-modulated, the amplifying apparatus 1 can keep the high-frequency noise reduction capability high without being affected by the frequency characteristic Fa of the error amplifier 23. .

差分信号Ｓ７を増幅して誤差信号Ｓ８を作成する際、差分信号Ｓ７は誤差アンプ２３が有する周波数特性Ｆａに影響される。すなわち、図２に示すように、差分信号Ｓ７に含まれる誤差成分の内、特に低周波数帯域Ｆｌが増幅される。なお、図３に示した例では、誤差信号Ｓ８の振幅値を「Ｖａ」とする。一方、補正フィルタ部７が行う補正処理では、周波数特性Ｆｂでの反転増幅（又は減衰）を行う過程において、電力増幅段４の高電位電源側に供給されるバッテリーの出力電圧に重畳するノイズ成分の振幅値Ｖｎと等しくなるように、補正信号Ｓ２の振幅値Ｖｈを増幅（又は減衰）する。図３には、誤差信号Ｓ８と補正信号Ｓ２が加算器２４で加算されて生成された補正誤差信号Ｓ９の振幅値が「Ｖａｈ」として示される。 When the error signal S8 is generated by amplifying the difference signal S7, the difference signal S7 is affected by the frequency characteristic Fa of the error amplifier 23. That is, as shown in FIG. 2, among the error components included in the differential signal S7, particularly the low frequency band Fl is amplified. In the example shown in FIG. 3, the amplitude value of the error signal S8 is “Va”. On the other hand, in the correction processing performed by the correction filter unit 7, a noise component superimposed on the output voltage of the battery supplied to the high potential power supply side of the power amplification stage 4 in the process of inversion amplification (or attenuation) with the frequency characteristic Fb. The amplitude value Vh of the correction signal S2 is amplified (or attenuated) so as to be equal to the amplitude value Vn. In FIG. 3, the amplitude value of the correction error signal S9 generated by adding the error signal S8 and the correction signal S2 by the adder 24 is shown as “Vah”.

上述したように、補正信号Ｓ２の振幅値Ｖｈは、電力増幅段４で混入する歪又はノイズ成分の振幅値Ｖｎに等しくなるように、増幅（又は減衰）される。つまり、補正信号Ｓ２の振幅値Ｖｈは、高域ノイズ成分を単に反転増幅（又は減衰）するだけでなく、誤差アンプ２３の周波数特性Ｆａの高周波数帯域Ｆｈにおけるゲインの下降量Ｇａ１又はＧａ２を補うようにした上で、電力増幅段４でのバッテリーの出力電圧に重畳するノイズ成分の振幅値Ｖｎと等しくなるよう、増幅（あるいは減衰）されている。したがって、誤差信号Ｓ８に補正信号Ｓ２を加算することで、補正誤差信号Ｓ９に含まれる高域ノイズ成分を低域ノイズ成分と同等の振幅値として、さらに電力増幅段４での電力として、それぞれ扱うことができる。その結果、誤差アンプ２３での周波数特性Ｆａの影響を受けずに、かつ、高域ノイズ成分の低減能力を低域ノイズ成分と同等に高めることができる。 As described above, the amplitude value Vh of the correction signal S2 is amplified (or attenuated) so as to be equal to the amplitude value Vn of the distortion or noise component mixed in the power amplification stage 4. That is, the amplitude value Vh of the correction signal S2 not only inverts and amplifies (or attenuates) the high frequency noise component, but also compensates for the gain decrease amount Ga1 or Ga2 in the high frequency band Fh of the frequency characteristic Fa of the error amplifier 23. After that, it is amplified (or attenuated) so as to be equal to the amplitude value Vn of the noise component superimposed on the output voltage of the battery in the power amplification stage 4. Therefore, by adding the correction signal S2 to the error signal S8, the high frequency noise component included in the correction error signal S9 is treated as an amplitude value equivalent to the low frequency noise component, and further as the power in the power amplification stage 4 respectively. be able to. As a result, the ability to reduce the high frequency noise component can be increased to the same level as the low frequency noise component without being affected by the frequency characteristic Fa in the error amplifier 23.

また、従前よりも高域ノイズ成分の低減能力を向上できるため、バッテリーと電源入力部１１の間に挿入されるラインフィルタ１０の遮断周波数に対する設計要求を緩和できる。この場合、遮断周波数を高く設計できるため、ラインフィルタ１０に用いられるコイル又はコンデンサ等の素子を小さくできる。 In addition, since the ability to reduce high-frequency noise components can be improved as compared with the prior art, design requirements for the cutoff frequency of the line filter 10 inserted between the battery and the power input unit 11 can be relaxed. In this case, since the cut-off frequency can be designed high, an element such as a coil or a capacitor used for the line filter 10 can be made small.

以上説明したとおり、本発明の実施の形態によれば、電力増幅段４で混入する電源電力に含まれる歪又はノイズ成分を打ち消すための補正信号Ｓ２が誤差アンプ２３から出力された誤差信号Ｓ８に加算された後、ＰＷＭ変換が行われる。このため、誤差アンプ２３に起因した周波数特性Ｆａによる影響を受けず、特に高域のノイズに対する低減能力を向上できる。さらに、ラインフィルタ１０の遮断周波数に対する要求を緩和できるため、ラインフィルタ１０の小型化も可能である。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the correction signal S2 for canceling the distortion or noise component included in the power supply power mixed in the power amplification stage 4 is added to the error signal S8 output from the error amplifier 23. After the addition, PWM conversion is performed. For this reason, it is not influenced by the frequency characteristic Fa caused by the error amplifier 23, and in particular, the ability to reduce high frequency noise can be improved. Furthermore, since the demand for the cutoff frequency of the line filter 10 can be relaxed, the line filter 10 can be downsized.

本発明の増幅装置は、電源電圧の変動によって生じる歪又はノイズを含む出力信号を負帰還し、かつ、電力増幅段で混入する電源電力に生じた歪又はノイズ成分を打ち消すように補正信号を加算することで、出力信号に含まれるノイズを低減する増幅装置等として有用である。 The amplifying apparatus of the present invention negatively feeds back an output signal including distortion or noise caused by fluctuations in power supply voltage, and adds a correction signal so as to cancel distortion or noise components generated in power supply power mixed in the power amplification stage. By doing so, it is useful as an amplifying device or the like that reduces noise contained in the output signal.

１増幅装置
２ＰＷＭ変調部
３ゲートドライバ部
４電力増幅段
５復調フィルタ
６負帰還部
７補正フィルタ部
８オーディオ装置
９スピーカ
１０ラインフィルタ
１１電源入力部
２１三角波発生部
２２減算器
２３誤差アンプ
２４加算器
２５コンパレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Amplifier 2 PWM modulation part 3 Gate driver part 4 Power amplification stage 5 Demodulation filter 6 Negative feedback part 7 Correction filter part 8 Audio device 9 Speaker 10 Line filter 11 Power input part 21 Triangular wave generation part 22 Subtractor 23 Error amplifier 24 Addition 25 Comparator

Claims

A PWM modulator for pulse width modulating the input audio signal;
A power amplification stage for power amplification of the signal output from the PWM modulator;
A negative feedback unit that attenuates the amplified PWM signal output from the power amplification stage and negatively feeds back to the PWM modulation unit;
A correction filter unit that performs correction processing based on distortion or noise components generated in the power supply power,
The correction filter unit generates a correction signal for canceling distortion or noise components generated in the power supply power mixed in the power amplification stage, and the correction signal is input from the negative feedback unit in the PWM modulation unit An amplifying apparatus, wherein a feedback signal is added to a signal obtained by subtracting the input audio signal.

The amplification device according to claim 1,
The amplification device, wherein the correction filter unit amplifies or attenuates an amplitude value of the correction signal so as to be equal to an amplitude value of a distortion or noise component generated in the power supply power mixed in the power amplification stage.

The amplification device according to claim 1 or 2,
The amplifying apparatus, wherein the correction filter unit performs band processing in a frequency band different from a frequency band indicated by a frequency characteristic of the PWM modulation unit.

The amplification device according to any one of claims 1 to 3,
An amplifying apparatus comprising: a line filter that band-processes power from a power supply that supplies the power.