JP2013521688A

JP2013521688A - 超高忠実性音声増幅器

Info

Publication number: JP2013521688A
Application number: JP2012555460A
Authority: JP
Inventors: カルメルピエール−エマニュエル; モロンバルマティア
Original assignee: ドゥビアル
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2013-06-10
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: CN103004083A; KR101438464B1; EP2543142A1; BR112012022177A2; US20140050335A1; WO2011107669A1; JP5503027B2; KR20130009800A

Abstract

超低歪み且つ高効率な高忠実性音声増幅器（１０）は、増幅される音声信号のための入力（１２）と、増幅された音声信号を負荷に供給する出力（１４）と、線形性が非常に良く且つ出力インピーダンスが低い基準電圧生成器（１８）であって、増幅される音声信号を入力として受信可能な基準電圧生成器（１８）と、増幅器の出力（１６）が供給される負荷のインピーダンスの絶対値よりも少なくとも１０倍低い絶対値である結合インピーダンス（２２）によって基準電圧生成器（１８）の出力に出力が接続される電圧生成器（２０）と、電圧生成器（２０）の入力において、基準電圧生成器（１８）から出力される電流を示す信号を入力する手段（２８Ａ、２８Ｂ、３０、３２）とを有する。基準電圧生成器（１８）から出力される電流を示す信号を電圧生成器（２０）の入力に入力する手段（２８Ａ、２８Ｂ、３０、３２）は、電圧生成器（２０）の線形制御を保証する。
【選択図】図１

Description

本発明は、超低歪み且つ高効率型の超高忠実性音声増幅器であって、
増幅される音声信号のための入力と、増幅された音声信号を負荷に供給する出力と、
線形性が非常に良く且つ出力インピーダンスが低い基準電圧生成器であって、増幅される音楽用信号を入力として受信するのに適した基準電圧生成器と、
増幅器の出力から供給されるのに適した負荷のインピーダンスの絶対値よりも少なくとも１０倍低い絶対値である結合インピーダンスを介して基準電圧生成器の出力に出力が接続される電圧生成器と、
電圧生成器の入力において、基準電圧生成器から出力される電流を示す信号を入力する手段と、
を有する超高忠実性音声増幅器に関する。

米国特許文献６，９３７，０９５号には、出力で結合される２つの電圧生成器を含む増幅器が記載される。これらの生成器の双方は、超低出力インピーダンスを有する電圧生成器である。

この技術の増幅器において、基準電圧生成器はフォロワとして動作し、電圧生成器は負荷に供給するために必要な出力電流をインピーダンスを介して提供する。基準電圧生成器は、増幅器の出力での歪みが低くなるように、線形性が非常に良く且つ出力インピーダンスが低くなるように組み立てられる。

基準電圧生成器で消費される電流が測定され、測定された電流の値は、電圧生成器の増幅ユニットの制御を保証するために使用される。したがって、電力の本質的部分は、電圧生成器によって提供される。

しかしながら、十分に使用されない場合でも、線形性が非常に良い基準電圧生成器は、出力信号を提供するために寄与するために配置されるが、増幅された出力信号の精度に影響を与える。

本発明は、さらに改良された出力性能を有する、とりわけ歪みレベルに留意した増幅器を提案するものである。

この目的のために、本発明の対象は、上述の説明する増幅器であり、基準電圧生成器から出力される電流を示す信号を電圧生成器の入力に入力する手段が、電圧生成器の線形制御を保証可能であることを特徴とする増幅器である。

特定の実施形態に従って、増幅器は、以下の構成の１つ又は２つ以上を含む。
基準電圧生成器から出力される電流を示す信号を電圧生成器の入力に入力する手段は、比例積分微分制御器（Proportinal Integral Differential、ＰＩＤ）を含む。
増幅器は、基準電圧生成器から出力される電流を示す信号に加えて、増幅される音楽用信号を示す信号を電圧生成器の入力において入力する手段を含む。
基準電圧生成器の出力は、インピーダンスを介在することなしに、負荷に供給する出力に直接接続される。
電圧生成器は、Ｄ級の増幅段である。
電圧生成器は、パルス幅変調又はシグマ／デルタ変調で駆動され、結合インピーダンスは、インダクタンス、抵抗又は双方の組合せである。
電圧生成器は、Ａ級又はＡＢ級のアナログ増幅段であり、結合インピーダンスは、抵抗、インダクタンス又は双方の組合せである。
基準電圧生成器から出力される電流を示す信号を電圧生成器の入力に入力する手段は、基準電圧生成器によって消費される瞬間強度を測定する手段を含む。
基準電圧生成器から出力される電流を示す信号を電圧生成器の入力に入力する手段は、負荷に供給する出力の上流にのみ位置する基準電圧生成器によって供給される電流を測定する手段を含み、基準電圧生成器の出力は、それらの間に何れの抵抗素子を介在することなしに結合点に直接接続される。
基準電圧生成器の出力インピーダンスは、０．２Ωよりも小さい。

本発明は、図面を参照して一例として説明される以下の記載により、より理解されることになるであろう。

歪みが低く且つ効率が非常に高い本発明に係る高忠実性音声増幅器の電気回路図である。

図１に示す音声増幅器１０は、増幅されるアナログ音声信号を入力可能な入力１２と、ラウドスピーカ１６によって形成される負荷が接続され、増幅された信号を負荷に提供する出力１４とを有する。ラウドスピーカ１６は、増幅器の出力１４とグランドとの間に、他の何れの抵抗素子なしに直接接続される。

増幅器の入力１２は、基準がグランドである制御電圧を受信することが可能である。

増幅器１０は、線形性が非常に良く且つ出力インピーダンスが低い基準電圧生成器１８と、電圧生成器２０とを含む。双方の生成器の出力は、結合インピーダンス２２を介して出力１４で互いに結合される。

基準電圧生成器１８の入力は、増幅器の入力１２に何れのインピーダンスの介在なしに直接接続され、基準電圧増幅器１８の出力は、抵抗素子、容量素子及びインダクタンス素子の何れの介在なしに出力１４に直接接続される。

電圧生成器１８及び２０の出力は、結合点２４で接続され、結合インピーダンス２２は、電圧生成器２０と結合点２４との間に位置する。

基準電圧生成器１８は差動増幅器として示され、非反転入力が入力１２に直接接続され、反転入力が差動増幅器２６の出力に直接接続されるフィードバックループ２７に接続される電圧増幅段２６を含む。好適には、電圧増幅段は、電圧フォロワとして搭載されるオペアンプなどのよって形成される。

基準電圧生成器１８は、線形性が非常に悪く且つ出力インピーダンスが低いＡ級の増幅器である。好適には、基準電圧生成器の出力インピーダンスは０．２Ωよりも小さい。

差動増幅器２６は、２つのＤＣ電源Ｖ₊及びＶ_-とによって電源供給され、これらの供給入力のそれぞれにおいて、Ｉ₁及びＩ₂として示される電流を消費する。

消費電流を測定する手段２８Ａ及び２８Ｂは、差動増幅器２６の供給入力のそれぞれに提供される。

これらの手段は、米国特許文献６，９３７，０９５号に記載されるような電流検出器によって形成される。これらは、基準電圧生成器１８から出力される電流を示す情報を提供可能である。基準電圧生成器１８によって提供される電流は、消費される電流に直接関連する。

電流センサ２８Ａ及び２８Ｂの出力は、ＰＩＤ型の線形制御器３２の入力を形成する加算回路３０に接続される。ＰＩＤ型の線形制御器３２は、それぞれが並列に搭載される、基準電圧生成器１８の消費電流の合計を示す値を入力として受信する線形増幅段３４、微分段３６及び積分段３８を含む。線形増幅段３４、微分段３６及び積分段３８の出力は、加算器４０に接続される。したがって、ＰＩＤ制御器３２は、基準生成器１８から出力される電流を示す信号を出力において提供可能である。

さらに、加算回路４０の他の入力は、増幅される音声信号を受信するために、線形増幅段４２を介して入力１２に接続される。

関連する例では、電圧生成器２０は、反転入力がフィードバックループ５１を介して出力に直接接続され、非反転入力が加算回路４０の出力に接続され、フォロワとして搭載される差動増幅器５０によって形成される。

したがって、電圧生成器２０は、入力１２からの増幅される音声信号と、基準電圧生成器によって消費される電流を示す値との組合せを入力として受信可能である。

第１実施形態に従うと、差動増幅器５０は、Ｄ級の増幅器、すなわちパルス幅変調方式により駆動され、増幅ブランチに沿って反対に直列に搭載される２つの《ＭＯＳＦＥＴ》トランジスタを含む《プッシュ／プル》型の増幅器である。この場合、インピーダンス２２は、インダクタンス、抵抗又は双方の組合せからなる。代替的には、双方のトランジスタは、シグマ／デルタ方式で駆動される。

他の実施形態に従うと、電圧生成器２０は、Ａ級又はＡＢ級の増幅器からなる。この場合、結合インピーダンス２２は、インピーダンス２２は、インダクタンス、抵抗又は双方の組合せからなる。

有利には、結合インダクタンス２２はコイル又は抵抗の何れかであり、使用周波数帯域で、負荷、すなわちラウドスピーカ１６の絶対値よりも１０倍小さい絶対値を有する。

したがって、例えば抵抗が４Ωであるラウドスピーカでは、電圧生成器２０を形成するＡＢ級の増幅器の場合で使用される抵抗は０．４Ωよりも小さい。

また、１ｍＨのインダクタンスと４Ωの抵抗とを有するラウドスピーカに供給するための電圧生成器２０を形成するＤ級の増幅器の場合、結合インピーダンスを形成するコイルのインダクタンスは、１００μＨより小さい。

他の実施形態に従うと、仏国特許文献２８７３８７２号に記載される回路によって、基準電圧生成器により提供されＰＩＤ制御器３２に導入される電流を示す値は、インピーダンス２２の端子で測定される電位と、結合点２４及び出力１４の間に位置する付加的な抵抗の端子で測定される電位との差によって与えら得れる。

このような配置によって、基準電圧生成器から出力される電流を示す値に加えて、電圧生成器１２の入力に直接入力される増幅器の入力信号を考慮することにより、基準電圧生成器の活性化が軽減され、基準電圧生成器として動作するＡ級増幅器の線形性が改良され、歪みが減少する。

線形制御によって、電流を測定するセンサ２８Ａ及び２８Ｂの飽和条件、及びこれらの構成素子の線形範囲の端部における増幅器２０の飽和条件を避けることが可能になる。

Claims

増幅される音声信号のための入力（１２）と、増幅された音声信号を負荷に供給する出力（１４）と、
線形性が非常に良く且つ出力インピーダンスが低い基準電圧生成器（１８）であって、前記増幅される音声信号を入力として受信可能な基準電圧生成器（１８）と、
前記増幅器の出力（１６）から供給可能な負荷のインピーダンスの絶対値よりも少なくとも１０倍低い絶対値である結合インピーダンス（２２）を介して前記基準電圧生成器（１８）の出力に出力が接続される電圧生成器（２０）と、
前記電圧生成器（２０）の入力において、前記基準電圧生成器（１８）から出力される電流を示す信号を入力する手段（２８Ａ、２８Ｂ、３０、３２）と、を有し、
前記基準電圧生成器（１８）から出力される電流を示す信号を前記電圧生成器（２０）の入力に入力する手段（２８Ａ、２８Ｂ、３０、３２）が、前記電圧生成器（２０）の線形制御を保証可能である音声増幅器（１０）において、
前記基準電圧生成器（１８）から出力される電流を示す信号を前記電圧生成器（２０）の入力に入力する手段は比例積分微分制御器（ＰＩＤ）を含むことを特徴とする音声増幅器（１０）。
前記基準電圧生成器（１８）から出力される電流を示す信号に加えて、増幅される音声信号を示す信号を前記電圧生成器（２０）の入力に入力する手段（４２）を含む請求項１に記載の増幅器。
前記基準電圧生成器（１８）の出力は、インピーダンスを介在することなしに、負荷に供給する前記出力（１４）に直接接続される請求項１又は２に記載の増幅器。
前記電圧生成器（２０）は、Ｄ級の増幅段である請求項１〜３の何れか一項に記載の増幅器。
前記並列電圧生成器は、パルス幅変調又はシグマ／デルタ変調で駆動され、前記結合インピーダンス（２２）は、インダクタンス、抵抗又は双方の組合せである請求項４に記載の増幅器。
前記電圧生成器（２０）は、Ａ級又はＡＢ級のアナログ増幅段であり、前記結合インピーダンス（２２）は、抵抗、インダクタンス又は双方の組合せである請求項１に記載の増幅器。
前記基準電圧生成器（１８）から出力される電流を示す信号を前記電圧生成器（２０）の入力に入力する手段は、基準電圧生成器（１８）によって消費される瞬間強度を測定する手段（２８Ａ、２８Ｂ）を含む請求項１〜６の何れか一項に記載の増幅器。
前記基準電圧生成器（１８）から出力される電流を示す信号を前記電圧生成器（２０）の入力に入力する手段は、負荷に供給する前記出力の上流にのみ位置する前記基準電圧生成器（１８）によって供給される電流を測定する手段を含み、前記基準電圧生成器（１８）の出力は、それらの間に何れの抵抗素子を介在することなしに結合点（２４）に直接接続される請求項１〜６の何れか一項に記載の増幅器。
前記基準電圧生成器（１８）の出力インピーダンスは、０．２Ωよりも小さい請求項１〜８の何れか一項に記載の増幅器。