JP2013223202A - Pulse width modulation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パルス幅変調回路に関し、特に2つのパルス幅変調回路に入力するオーディオ信号を逆相とし、2つのパルス幅変調回路の出力の間に負荷の両端を接続するようにしたBTL(バランスド・トランスフォーマ・レス)構成のD級アンプに関する。 The present invention relates to a pulse width modulation circuit, and in particular, an audio signal input to two pulse width modulation circuits is in reverse phase, and both ends of a load are connected between the outputs of the two pulse width modulation circuits. The present invention relates to a class D amplifier having a (transformer-less) configuration.
BTL構成のD級アンプは電力増幅の効率が非常に優れていることから、近年、車載用オーディオ機器等に用いられている。 BTL class D amplifiers have been used in in-car audio equipment and the like in recent years because of their very high power amplification efficiency.
この種のD級アンプは、2つのパルス幅変調回路のパルス出力をそれぞれ増幅するために、2つのハーフブリッジを備えている。各ハーフブリッジは相補的にオンオフする2つのスイッチング素子で構成される。D級アンプに入力されるオーディオ信号のレベルがゼロの値に近いときに、2つのパルス幅変調回路のパルス出力のパルスエッジが一致又は近接する。すると、2つのハーフブリッジに同時にスイッチング電流が流れることになり、その相互干渉によってノイズとゼロクロス歪が生じるという問題があった。 This class D amplifier includes two half bridges in order to amplify the pulse outputs of the two pulse width modulation circuits, respectively. Each half bridge is composed of two switching elements that are complementarily turned on and off. When the level of the audio signal input to the class D amplifier is close to a zero value, the pulse edges of the pulse outputs of the two pulse width modulation circuits match or approach each other. Then, switching currents flow through the two half bridges at the same time, and there is a problem that noise and zero cross distortion occur due to the mutual interference.
特許文献1には、このようなノイズとゼロクロス歪を抑制するために、オーディオ信号のレベルがゼロの値に近いときに、2つのパルス幅変調回路から出力されるパルスの一方を他方に対して遅延させるようにしたBTL構成のD級アンプが開示されている。
In
しかしながら、特許文献1に記載されたBTL構成のD級アンプは、2つのパルス幅変調回路から出力されるパルス間に単純に遅延を発生させるものに過ぎない。このため、当該D級アンプによれば、ノイズとゼロクロス歪は抑制されるものの、遅延を加えた瞬間にその出力にDCオフセットが発生し、これがポップノイズとなり音質上問題となる。
However, the BTL class D amplifier described in
そこで、本発明は、このようなD級アンプにおいて、DCオフセットの発生を抑制してポップノイズを低減することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the pop noise by suppressing the occurrence of the DC offset in such a class D amplifier.
本発明のパルス幅変調回路は、第1のオーディオ信号をパルス幅変調して第1のパルス幅変調信号を出力する第1のパルス幅変調回路と、前記第1のオーディオ信号と逆相の第2のオーディオ信号をパルス幅変調して、第2のパルス幅変調信号を出力する第2のパルス幅変調回路と、前記第1のパルス幅変調信号を増幅する第1のハ
ーフブリッジと、前記第1のパルス幅変調信号と前記第2のパルス幅変調信号の間の遅延時間が予め設定された設定遅延時間に到達するまで、前記遅延時間を前記第1及び第2のパルス幅変調信号の立ち上りと立ち下り毎に、同じ遅延量ずつ変化させる遅延制御回路と、を備えることを特徴とする。
A pulse width modulation circuit according to the present invention includes a first pulse width modulation circuit that performs pulse width modulation on a first audio signal and outputs a first pulse width modulation signal; A second pulse width modulation circuit that performs pulse width modulation on the second audio signal and outputs a second pulse width modulation signal; a first half bridge that amplifies the first pulse width modulation signal; Until the delay time between one pulse width modulation signal and the second pulse width modulation signal reaches a preset delay time, the rise time of the first and second pulse width modulation signals And a delay control circuit that changes the delay amount by the same amount at each falling.
本発明のパルス幅変調回路によれば、ノイズとゼロクロス歪を抑制すると共に、DCオフセットの発生を抑制してポップノイズを低減することが可能となる。 According to the pulse width modulation circuit of the present invention, it is possible to reduce noise and zero-cross distortion and to reduce pop noise by suppressing the occurrence of DC offset.
図1は、本発明の実施形態におけるパルス幅変調回路の回路図である。図示のように、このパルス幅変調回路はBTL構成のD級アンプであって、信号源1、反転回路2、第1のパルス幅変調回路3(以下、第1のPWM回路3という)、第2のパルス幅変調回路4(以下、第2のPWM回路4という)、第1のハーフブリッジ5、第2のハーフブリッジ6、第1の遅延制御回路7A、及び第2の遅延制御回路7Bを含んで構成される。
FIG. 1 is a circuit diagram of a pulse width modulation circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, this pulse width modulation circuit is a BTL class D amplifier, and includes a
信号源1は、デジタルのオーディオ信号を発生する信号源である。反転回路2は、信号源1から発生されたオーディオ信号(以下、第1のオーディオ信号という)のレベルを反転して、逆相の第2のオーディオ信号を生成する。つまり、第1のオーディオ信号と第2のオーディオ信号と互いの位相が180°異なっている。
The
第1のPWM回路3は第1のオーディオ信号をパルス幅変調して第1のパルス幅変調信号(以下、第1のPWM信号という)を出力する。第2のPWM回路4は第2のオーディオ信号をパルス幅変調して第2のパルス幅変調信号(以下、第2のPWM信号という)を出力する。
The
第1のPWM回路3は、バイナリカウンタ(2進カウンタ)8と、このバイナリカウンタ8のカウント値に基づいて、デジタルの第1の三角波キャリアを生成する第1の三角波キャリア生成回路9Aと、第1のオーディオ信号と第1の三角波キャリアとを比較する第1のコンパレータ10Aと、を備える。第1のコンパレータ10Aの出力は、第1のオーディオ信号が第1の三角波キャリアより小さいときLレベルになり、第1のオーディオ信号が第1の三角波キャリアより大きいときHレベルになる。この第1のコンパレータ10Aの出力が第1のPWM信号である。バイナリカウンタ8のカウント値は一定周期でリセットされ、そのカウント出力はデジタルのランプ波になっている。
The
第2のPWM回路4は、同様に、バイナリカウンタ8と、バイナリカウンタ8のカウント値に基づいて、デジタルの第2の三角波キャリアを生成する第2の三角波キャリア生成回路9Bと、第2のオーディオ信号と第2の三角波キャリアとを比較する第2のコンパレータ10Bと、を備える。この第2のコンパレータ10Bの出力が第1のPWM信号である。バイナリカウンタ8は、第1及び第2のPWM回路3、4で供用されている。
Similarly, the
第1のハーフブリッジ5は、第1のPWM信号を増幅するパルス増幅(電力増幅)器により構成される。具体的には第1のハーフブリッジ5は、例えば電圧源(VDD)と接地の間に直列に接続されたPMOSパワートランジスタMP1、NMOSパワートランジスタMN1から構成される。PMOSパワートランジスタMP1及びNMOSパワートランジスタMN1のゲートに第1のPWM信号が印加される。 The first half bridge 5 is composed of a pulse amplifier (power amplifier) that amplifies the first PWM signal. Specifically, the first half bridge 5 includes a PMOS power transistor MP1 and an NMOS power transistor MN1 connected in series between a voltage source (VDD) and the ground, for example. The first PWM signal is applied to the gates of the PMOS power transistor MP1 and the NMOS power transistor MN1.
第2のハーフブリッジ6は、同様に、第2のPWM信号を増幅するパルス増幅器により構成される。第2のハーフブリッジ5は、同様に、電圧源(VDD)と接地の間に直列に接続されたPMOSパワートランジスタMP2、NMOSパワートランジスタMN2から構成することができる。PMOSパワートランジスタMP2及びNMOSパワートランジスタMN2のゲートに第2のPWM信号が印加される。 Similarly, the second half bridge 6 includes a pulse amplifier that amplifies the second PWM signal. Similarly, the second half bridge 5 can be composed of a PMOS power transistor MP2 and an NMOS power transistor MN2 connected in series between the voltage source (VDD) and the ground. The second PWM signal is applied to the gates of the PMOS power transistor MP2 and the NMOS power transistor MN2.
そして、第1のハーフブリッジ5と第2のハーフブリッジ6の出力の間に、負荷(スピーカ)11の両端が接続される。負荷11は、等価回路上コイル又は抵抗である。なお、高周波ノイズを除去するために、第1のハーフブリッジ5と第2のハーフブリッジ6の出力は、それぞれローパスフィルタ(Low Pass Filter)を介して、負荷11に供給されるようにしてもよい。
The both ends of the load (speaker) 11 are connected between the outputs of the first half bridge 5 and the second half bridge 6. The
第1の遅延制御回路7A又は遅延制御回路7Bは、第1のPWM信号と第2のPWM信号の間の遅延時間が予め設定された設定遅延時間に到達するまで、前記遅延時間を前記第1及び第2のパルスPWM信号の立ち上りと立ち下り毎に、同じ遅延量ずつ変化させる。これにより、BTL構成のD級アンプのノイズとゼロクロス歪を抑制すると共に、DCオフセットの発生を抑制してポップノイズを低減することが可能となる。
The first
そのような機能を実現するために、第1の遅延制御回路7Aは、第1の三角波キャリアが三角波の最大値と最小値のピークに到達する毎に、バイナリカウンタ8のカウント値に第1の値(例えば、−1、0、+1)を加算する。これにより、第1の三角波キャリアの遅延を制御し、その結果として、第1のPWM信号の遅延を上述のように制御することができる。第2の遅延制御回路7Bについても同様である。
In order to implement such a function, the first
図2は、第1の遅延制御回路7Aの具体的な回路例を示す図である。第2の遅延制御回路7Bについても同様である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific circuit example of the first
図示のように、第1の遅延制御回路7Aは、ピーク検出回路12、レジスタ13、第1の加算回路14、コンパレータ15、及び第2の加算回路16を含んで構成される。第1の三角波発生回路9Aからの第1の三角波キャリアのレベルは線形的に増加と減少を繰り返して三角波を形成する。ピーク検出回路12は、第1の三角波キャリアの最大値と最小値のピークを検出して検出パルスを出力する。
As illustrated, the first delay control circuit 7 </ b> A includes a
第1の加算回路14は、レジスタ13の出力とバイナリカウンタ8のカウント値とを加算する。コンパレータ15は、前記設定遅延時間に応じた第2の値(例えば−4、又は+4)とレジスタ13の出力を比較し、レジスタ13の出力が第2の値に到達する直前まで前記第1の値(例えば、−1、+1)を出力する。例えば、第2の値が「−4」であるとすると、コンパレータ15はレジスタ13の出力が「−4」に到達する直前までは、「−1」を出力し、レジスタ13の出力が「−4」に到達すると、それ以降は前記第2の値が変更されない限り、「0」を出力する。
The
第2の加算回路16は、コンパレータ15からの前記第1の値とレジスタ13の出力を加算する。そして、レジスタ13はピーク検出回路12の検出パルスに応じて第2の加算回路16の出力を受け取り、かつ保持するように構成されている。
The
また、前記設定遅延時間に応じた前記第2の値は、CPUインターフェース17を介してコンパレータ15に入力することができる。
The second value corresponding to the set delay time can be input to the
次に、本発明の実施形態におけるパルス幅変調回路の動作を図3及び図4の波形図に基づいて説明する。この場合、第1の遅延制御回路7Aは遅延制御を行うが、第2の遅延制御回路7Bは遅延制御を行わないものとする。第1の遅延制御回路7Aにおける前記設定遅延時間に応じた第2の値は「−4」に設定され、第1の遅延制御回路7Aにおける前記設定遅延時間に応じた第2の値は「0」に設定される。また、信号源からの第1のオーディオ信号及び、反転された第2のオーディオ信号はゼロの値であるとする。
Next, the operation of the pulse width modulation circuit in the embodiment of the present invention will be described based on the waveform diagrams of FIGS. In this case, the first
バイナリカウンタ8の出力Aは一定周期でゼロの値にリセットされるランプ波形である。最初に、第1の遅延制御回路7Aの出力Bは「0」になっている。この状態で、バイナリカウンタ8の出力Aがゼロの値から上昇する。すると、第1の三角波キャリアDのレベルも上昇する。この上昇過程で第1の三角波キャリアDの波形は、第2の三角波キャリアDnの波形と同じである。
The output A of the
そして、第1の三角波キャリアDのレベルが第1のオーディオ信号Eのレベルを超えると、第1のPWM信号FはHレベルからLレベルに変化する。また、第2の三角波キャリアDnのレベルが第2のオーディオ信号Enのレベルを超えると、第2のPWM信号GはHレベルからLレベルに変化する。この際の第1のPWM信号Fと第2のPWM信号Gの立ち下がりのパルスエッジは一致している。 When the level of the first triangular wave carrier D exceeds the level of the first audio signal E, the first PWM signal F changes from the H level to the L level. Further, when the level of the second triangular wave carrier Dn exceeds the level of the second audio signal En, the second PWM signal G changes from the H level to the L level. At this time, the falling pulse edges of the first PWM signal F and the second PWM signal G coincide with each other.
その後、第1の三角波キャリアD及び第2の三角波キャリアDnはさらに上昇して最大値のピークに到達する。この時、第1の遅延制御回路7Aのコンパレータ15の出力は「−1」であるから、ピーク検出回路12のピーク検出信号に応じて、レジスタ13に「−1」が取り込まれ、保持される。その結果、第1の遅延制御回路7Aの出力Bは、「−1」になる。
Thereafter, the first triangular wave carrier D and the second triangular wave carrier Dn further rise to reach the maximum value peak. At this time, since the output of the
第1の遅延制御回路7Aから出力された「−1」はバイナリカウンタ8のカウント値に加えられる。これにより、バイナリカウンタ8のカウント値は「1」だけ減少する。
“−1” output from the first
次に、バイナリカウンタ8の出力Aが中間値からさらに上昇すると、第1の三角波キャリアDのレベルは下降に転じるが、第1の三角波キャリアDの波形はカウント値「1」に応じた時間(例えば、10ナノ秒(=10ns))だけ遅れて下降する。これに対して、第2の三角波キャリアDnの波形には遅延はない。図3において、点線で示した第1の三角波キャリアDは遅延がない場合の波形を表わし、実線で示した第1の三角波キャリアDは遅延された波形を表わしている。
Next, when the output A of the
そして、第1の三角波キャリアDのレベルが第1のオーディオ信号Eのレベルを下回ると、第1のPWM信号FはLレベルからHレベルに変化する。また、第2の三角波キャリアDnのレベルが第2のオーディオ信号Enのレベルを下回ると、第2のPWM信号GはLレベルからHレベルに変化する。 When the level of the first triangular wave carrier D falls below the level of the first audio signal E, the first PWM signal F changes from the L level to the H level. Further, when the level of the second triangular wave carrier Dn falls below the level of the second audio signal En, the second PWM signal G changes from the L level to the H level.
この場合、第1のPWM信号Fの立ち上がりは第2のPWM信号Gの立ち上がりに対して、カウント値「1」に応じた遅延量(10ナノ秒)だけ遅延される。 In this case, the rising edge of the first PWM signal F is delayed from the rising edge of the second PWM signal G by a delay amount (10 nanoseconds) corresponding to the count value “1”.
その後、第1の三角波キャリアDのレベルはさらに下降し、最小値のピークに到達する。このとき、第1の遅延制御回路7Aのコンパレータ15の出力は「−1」であり、レジスタ13には「−1」が保持されているから、第2の加算回路16によりこれら2つの値が加算される。第2の加算回路16の加算出力である「−2」は、ピーク検出信号に応じてレジスタ13に保持される。その結果、第1の遅延制御回路7Aの出力Bは「−2」になる。
Thereafter, the level of the first triangular wave carrier D further decreases and reaches the minimum peak. At this time, since the output of the
第1の遅延制御回路7Aから出力された「−2」はバイナリカウンタ8のカウント値に加えられる。これにより、バイナリカウンタ8のカウント値は「2」だけ減少する。バイナリカウンタ8がリセットされると、第1の三角波キャリアDは再び上昇するが、第1の三角波キャリアDはカウント値「2」に応じた時間だけ遅れて上昇することになる。これに対して、第2の三角波キャリアDnの遅れはない。
“−2” output from the first
そして、第1の三角波キャリアDのレベルが第1のオーディオ信号Eのレベルを超えると、第1のPWM信号FはHレベルからLレベルに変化する。また、第2の三角波キャリアDnのレベルが第2のオーディオ信号Enのレベルを超えると、第2のPWM信号GはHレベルからLレベルに変化する。 When the level of the first triangular wave carrier D exceeds the level of the first audio signal E, the first PWM signal F changes from the H level to the L level. Further, when the level of the second triangular wave carrier Dn exceeds the level of the second audio signal En, the second PWM signal G changes from the H level to the L level.
このとき、第1のPWM信号Fの立ち下がりは第2のPWM信号Gの立ち下がりに対してバイナリカウンタ8のカウント値「2」に応じた遅延量(20ナノ秒)だけ遅延されることになる。
At this time, the fall of the first PWM signal F is delayed from the fall of the second PWM signal G by a delay amount (20 nanoseconds) corresponding to the count value “2” of the
その後、第1の三角波キャリアDはさらに上昇して再び最大値のピークに到達する。この時、第1の遅延制御回路7Aのコンパレータ15の出力は「−1」であり、レジスタ13には「−2」が保持されているから、第2の加算回路16によりこれら2つの値が加算される。第2の加算回路16の加算出力である「−3」は、ピーク検出信号に応じてレジスタ13に保持される。その結果、第1の遅延制御回路7Aの出力Bは「−3」になる。
Thereafter, the first triangular wave carrier D further rises and reaches the maximum peak again. At this time, since the output of the
第1の遅延制御回路7Aから出力された「−3」はバイナリカウンタ8のカウント値に加えられる。これにより、バイナリカウンタ8のカウント値は「3」だけ減少する。
“−3” output from the first
次に、バイナリカウンタ8の出力Aが中間値からさらに上昇すると、第1の三角波キャリアDのレベルは下降に転じるが、第1の三角波キャリアDの波形はカウント値「3」に応じた時間(30ナノ秒)だけ遅れて下降する。これに対して、第2の三角波キャリアDnの波形には遅延はない。
Next, when the output A of the
そして、第1の三角波キャリアDのレベルが第1のオーディオ信号Eのレベルを下回ると、第1のPWM信号FはLレベルからHレベルに変化する。また、第2の三角波キャリアDnのレベルが第2のオーディオ信号Enのレベルを下回ると、第2のPWM信号GはLレベルからHレベルに変化する。 When the level of the first triangular wave carrier D falls below the level of the first audio signal E, the first PWM signal F changes from the L level to the H level. Further, when the level of the second triangular wave carrier Dn falls below the level of the second audio signal En, the second PWM signal G changes from the L level to the H level.
このとき、第1のPWM信号Fの立ち上がりは第2のPWM信号Gの立ち上がりに対して、カウント値「3」に応じた遅延量(30ナノ秒)だけ遅延される。 At this time, the rising edge of the first PWM signal F is delayed from the rising edge of the second PWM signal G by a delay amount (30 nanoseconds) corresponding to the count value “3”.
その後、同様の動作により、次の第1のPWM信号Fの立ち下がりは第2のPWM信号Gの立ち下がりに対して、カウント値「4」に応じた遅延量(40ナノ秒)だけ遅延される。この場合、第1の遅延制御回路7Aの出力B(レジスタ13の出力)は「−4」になるから、第1の遅延制御回路7Aのコンパレータ15の出力は前述のように「0」になる。すると、第1の遅延制御回路7Aの出力B(レジスタ13の出力)は「−4」を維持する。そのため、第1のPWM信号Fは第2のPWM信号Gに対して、一定の遅延量(40ナノ秒)だけ遅延され続ける。
Thereafter, by the same operation, the fall of the next first PWM signal F is delayed from the fall of the second PWM signal G by a delay amount (40 nanoseconds) corresponding to the count value “4”. The In this case, since the output B (output of the register 13) of the first
このように、第1のPWM信号Fと第2のPWM信号Gの間の遅延時間が予め設定された設定遅延時間(40ナノ秒)に到達するまで、前記遅延時間を前記第1及び第2のパルスPWM信号の立ち上りと立ち下り毎に、同じ遅延量(10ナノ秒)ずつ増加させることができる。 As described above, the delay time between the first PWM signal F and the second PWM signal G reaches the preset delay time (40 nanoseconds) until the delay time reaches the preset delay time (40 nanoseconds). The same delay amount (10 nanoseconds) can be increased every time the pulse PWM signal rises and falls.
図4は、第1のPWM信号F、第2のPWM信号G、第1のハーフブリッジ5の出力H、第2のハーフブリッジ6の出力I、及び出力電圧VBTLを示している。第1のハーフブリッジ5の出力Hは第1のPWM信号Fを反転した信号であり、第2のハーフブリッジ6の出力Iは第2のPWM信号Gの反転した信号になる。出力電圧VBTLは、負荷11の両端に印加される電圧であり、第1のハーフブリッジ5の出力Hから第2のハーフブリッジ6の出力Iを引いた値(電圧)である。
FIG. 4 shows the first PWM signal F, the second PWM signal G, the output H of the first half bridge 5, the output I of the second half bridge 6, and the output voltage VBTL. The output H of the first half bridge 5 is a signal obtained by inverting the first PWM signal F, and the output I of the second half bridge 6 is a signal obtained by inverting the second PWM signal G. The output voltage VBTL is a voltage applied to both ends of the
したがって、第1のハーフブリッジ5の出力Hは、第2のハーフブリッジ6の出力Iに対して、立ち上がり及び立ち下がり毎に、0ナノ秒→10ナノ秒→20ナノ秒→30ナノ秒→40ナノ秒というように同じ遅延量(10ナノ秒)ずつ遅延する。そして、遅延時間が40ナノ秒に到達すると、その後は、パルスの立ち上がり及び立ち下がりの両方について、両者の遅延時間は40ナノ秒を維持する。 Therefore, the output H of the first half bridge 5 is 0 nanoseconds → 10 nanoseconds → 20 nanoseconds → 30 nanoseconds → 40 at every rising and falling with respect to the output I of the second half bridge 6. Delay by the same delay amount (10 nanoseconds), such as nanoseconds. When the delay time reaches 40 nanoseconds, the delay time of both of them maintains 40 nanoseconds for both the rising and falling edges of the pulse.
これにより、本実施形態によれば2つの効果が得られる。第1に、第1のPWM信号F、第2のPWM信号Gのパルスエッジを互いにシフトさせることにより、第1のハーフブリッジ5と第2の第2のハーフブリッジ6に同時にスイッチング電流が流れることが防止され、ノイズとゼロクロス歪が抑制されることである。 Thereby, according to this embodiment, two effects are acquired. First, the switching current flows through the first half bridge 5 and the second second half bridge 6 simultaneously by shifting the pulse edges of the first PWM signal F and the second PWM signal G to each other. Is to prevent noise and zero cross distortion.
第2の効果は、特許文献1には無い特有な効果であり、出力電圧VBTLのDCオフセットの発生が抑制されポップノイズが低減されることである。これは、図4に示すように、出力電圧VBTLはDCバイアスをキャンセルするように、DC中心電圧に対して上下対称に変化するからである。
The second effect is a unique effect that is not found in
すなわち、第1及び第2のPWM信号F,GがいずれもLレベルの状態では、第1のハーフブリッジ5のPMOSパワートランジスタMP1、第2のハーフブリッジ6のPMOSパワートランジスタMP2がオンしている。この状態から、第2のPWM信号GがHレベルに立ち上がると、第2のハーフブリッジ6のPMOSパワートランジスタMP2はオフし、NMOSパワートランジスタMN2がオンする。これにより、出力電圧VBTLは増加する。その後、第1のPWM信号Fが10ナノ秒だけ遅れてHレベルに立ち上がると、第1のハーフブリッジ5のPMOSパワートランジスタMP1はオフし、NMOSパワートランジスタMN1がオンする。これにより、出力電圧VBTLのレベルはフラットになる。 That is, when both the first and second PWM signals F and G are at the L level, the PMOS power transistor MP1 of the first half bridge 5 and the PMOS power transistor MP2 of the second half bridge 6 are turned on. . From this state, when the second PWM signal G rises to the H level, the PMOS power transistor MP2 of the second half bridge 6 is turned off and the NMOS power transistor MN2 is turned on. As a result, the output voltage VBTL increases. Thereafter, when the first PWM signal F rises to the H level with a delay of 10 nanoseconds, the PMOS power transistor MP1 of the first half bridge 5 is turned off and the NMOS power transistor MN1 is turned on. Thereby, the level of the output voltage VBTL becomes flat.
その後、第2のPWM信号GがLレベルに立ち下がると、第2のハーフブリッジ6のPMOSパワートランジスタMP2はオンし、NMOSパワートランジスタMN2がオフする。これにより出力電圧VBTLは減少し、その極性はDC中心電圧に対して反転する。その後、第1のPWM信号Fが20ナノ秒だけ遅れてLレベルに立ち上がると、第1のハーフブリッジ5のPMOSパワートランジスタMP1はオンし、NMOSパワートランジスタMN1はオフする。これにより、出力電圧VBTLのレベルはフラットになる。このような動作を繰り返すことにより、出力電圧VBTLのDC中心電圧は平均的に見ると一定となり、DCオフセットの発生が抑制される。 Thereafter, when the second PWM signal G falls to the L level, the PMOS power transistor MP2 of the second half bridge 6 is turned on and the NMOS power transistor MN2 is turned off. As a result, the output voltage VBTL decreases and its polarity is reversed with respect to the DC center voltage. Thereafter, when the first PWM signal F rises to the L level with a delay of 20 nanoseconds, the PMOS power transistor MP1 of the first half bridge 5 is turned on and the NMOS power transistor MN1 is turned off. Thereby, the level of the output voltage VBTL becomes flat. By repeating such an operation, the DC center voltage of the output voltage VBTL becomes constant when viewed on average, and the occurrence of DC offset is suppressed.
また、第1のPWM信号Fの第2のPWM信号Gに対する遅延時間が40ナノ秒に到達した後に、第1の遅延制御回路7Aにおける前記設定遅延時間に応じた第2の値を「0」に変更することにより、コンパレータ15の出力は「+1」に変化する。これにより、遅延時間は立ち上がり及び立ち下がり毎に、40ナノ秒→30ナノ秒→20ナノ秒→10ナノ秒→0ナノ秒というように減少する。
Further, after the delay time of the first PWM signal F with respect to the second PWM signal G reaches 40 nanoseconds, the second value corresponding to the set delay time in the first
これに対して、図5に示すように、第1のPWM信号と第2のPWM信号との間の遅延時間を一度で変化させる方法では、出力電圧VBTLにDCオフセットが発生してしまう。また、図6に示すように、第1のPWM信号と第2のPWM信号の両方のエッジで同じ遅延量(例えば10ナノ秒)ずつシフトシフトさせる方法でも出力電圧VBTLにDCオフセットが発生してしまう。 On the other hand, as shown in FIG. 5, in the method of changing the delay time between the first PWM signal and the second PWM signal at once, a DC offset occurs in the output voltage VBTL. In addition, as shown in FIG. 6, a DC offset is generated in the output voltage VBTL even when the same delay amount (for example, 10 nanoseconds) is shifted and shifted at both edges of the first PWM signal and the second PWM signal. End up.
なお、本実施形態のパルス幅変調回路は、遅延制御回路として、第1の遅延制御回路7A及び第2の遅延制御回路7Bが設けられているが、それらの一方だけが設けられてもよい。また、本実施形態のパルス幅変調回路は、各構成回路をデジタル回路で構成しているが、各構成回路をアナログ回路で構成し、アナログのオーディオ信号を入力するようにしてもよい。
In the pulse width modulation circuit of the present embodiment, the first
また、第1のハーフブリッジ5におけるPMOSパワートランジスタMP1、NMOSパワートランジスタを用いてもよい。同様に、第2のハーフブリッジ6におけるPMOSパワートランジスタMP2、NMOSパワートランジスタを用いてもよい。 Further, the PMOS power transistor MP1 and the NMOS power transistor in the first half bridge 5 may be used. Similarly, the PMOS power transistor MP2 and the NMOS power transistor in the second half bridge 6 may be used.
1 信号源1 2 反転回路 3 第1のPWM回路
4 第2のPWM回路4 5 第1のハーフブリッジ
6 第2のハーフブリッジ 7A 第1の遅延制御回路
7B 第2の遅延制御回路 8 バイナリカウンタ
9A 第1の三角波キャリア生成回路 10A 第1のコンパレータ
9B 第2の三角波キャリア生成回路 10B 第2のコンパレータ
11 負荷 12ピーク検出回路 13 レジスタ
14 第1の加算回路 15 コンパレータ 16 第2の加算回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1のオーディオ信号と逆相の第2のオーディオ信号をパルス幅変調して、第2のパルス幅変調信号を出力する第2のパルス幅変調回路と、
前記第1のパルス幅変調信号を増幅する第1のハーフブリッジと、
前記第2のパルス幅変調信号を増幅する第2のハーフブリッジと、
前記第1のパルス幅変調信号と前記第2のパルス幅変調信号の間の遅延時間が予め設定された設定遅延時間に到達するまで、前記遅延時間を前記第1及び第2のパルス幅変調信号の立ち上りと立ち下り毎に、同じ遅延量ずつ変化させる遅延制御回路と、を備えることを特徴とするパルス幅変調回路。 A first pulse width modulation circuit that performs pulse width modulation on the first audio signal and outputs a first pulse width modulation signal;
A second pulse width modulation circuit that performs pulse width modulation on a second audio signal having a phase opposite to that of the first audio signal and outputs a second pulse width modulation signal;
A first half bridge for amplifying the first pulse width modulated signal;
A second half bridge for amplifying the second pulse width modulated signal;
Until the delay time between the first pulse width modulation signal and the second pulse width modulation signal reaches a preset delay time, the delay time is set to the first and second pulse width modulation signals. A pulse width modulation circuit comprising: a delay control circuit that changes the delay amount by the same delay amount at each rising edge and falling edge.
前記遅延制御回路は、前記第1のパルス幅変調回路又は第2のパルス幅変調回路に対応して設けられ、前記三角波キャリアがその上限と下限のピークに到達する毎に、前記カウント値に第1の値を加算することを特徴とする請求項1に記載のパルス幅変調回路。 The first or second pulse width modulation circuit includes a counter that outputs a count value so as to be reset at a constant period, a triangular wave carrier generation circuit that generates a triangular wave carrier based on the count value, and the first A first comparator for comparing an audio signal and the triangular wave carrier;
The delay control circuit is provided corresponding to the first pulse width modulation circuit or the second pulse width modulation circuit, and each time the triangular wave carrier reaches its upper limit and lower limit peaks, 2. The pulse width modulation circuit according to claim 1, wherein a value of 1 is added.
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- 2012-04-19 JP JP2012095271A patent/JP2013223202A/en active Pending
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