JP2015126378A - Signal modulation circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow for real time correction of the output state while reducing the effects of distortion and noise component due to a delay device, and to output an input signal while performing PDM modulation with high voltage utilization efficiency.SOLUTION: A signal modulation circuit includes a subtractor 20 for calculating the difference of an input signal and feedback signal, an integrator 22, and a DFF 24 for inserting a zero level at a timing synchronous with the clock signal, and performing quantization with a delay. A switching section 30 changes the pulse width by comparing the signal level of the integrator 22 with a predetermined value, fixing the pulse width by allowing insertion of zero level in the DFF 24 when the signal level is within a predetermined value, and prohibiting insertion of zero level when the predetermined value is exceeded.

Description

本発明は信号変調回路に関し、特にデルタシグマ変調を行う回路に関する。   The present invention relates to a signal modulation circuit, and more particularly to a circuit that performs delta-sigma modulation.

従来から、スイッチングアンプ等においてデルタシグマ変調(ΔΣ変調)が用いられている。デルタシグマ変調器では、減算器と積分器と量子化器と量子化誤差帰還回路を備える。   Conventionally, delta-sigma modulation (ΔΣ modulation) is used in switching amplifiers and the like. The delta-sigma modulator includes a subtracter, an integrator, a quantizer, and a quantization error feedback circuit.

図10に、デルタシグマ変調回路の基本構成を示す。減算器16は、入力信号と帰還信号との差分を算出し、積分器10は、差分信号を積分する。積分信号は量子化器14で量子化され、例えば1ビット=2値の信号として出力される。量子化誤差は遅延器12を介して帰還される。   FIG. 10 shows a basic configuration of the delta-sigma modulation circuit. The subtracter 16 calculates the difference between the input signal and the feedback signal, and the integrator 10 integrates the difference signal. The integrated signal is quantized by the quantizer 14 and output as, for example, a signal of 1 bit = 2 values. The quantization error is fed back via the delay unit 12.

下記の特許文献1には、積分器群、加算器群、量子化器、及びパルス幅切り上げ回路から構成されるデルタシグマ変調回路が開示され、サンプリングクロックに同期した1ビット信号に変換して出力することが開示されている。また、量子化器として、D型フリップフロップを用いることが開示されている。また、特許文献2にも、デジタシグマ変調回路が開示されている。   The following Patent Document 1 discloses a delta-sigma modulation circuit composed of an integrator group, an adder group, a quantizer, and a pulse width round-up circuit, which is converted into a 1-bit signal synchronized with a sampling clock and output. Is disclosed. Further, it is disclosed that a D-type flip-flop is used as a quantizer. Patent Document 2 also discloses a digital sigma modulation circuit.

特許文献3には、デルタシグマ変調器において、デルタシグマ変調器の入力信号の値、または入力信号の成分を含む値に依存して、最小パルス幅を制御する構成が開示されている。入力信号の振幅が特に大きいときには最小パルス幅を小さくして発振限界値を確保する一方、入力信号の振幅がそれほど大きくないときには最小パルス幅を大きくするとしている。   Patent Document 3 discloses a configuration in which the minimum pulse width is controlled in a delta sigma modulator depending on the value of an input signal of the delta sigma modulator or a value including a component of the input signal. When the amplitude of the input signal is particularly large, the minimum pulse width is reduced to ensure the oscillation limit value, while when the amplitude of the input signal is not so large, the minimum pulse width is increased.

特開2007−312258号公報JP 2007-31258 A 特表2012−527187号公報Special table 2012-527187 gazette 特許第4116005号Japanese Patent No. 4111605

図10に示す構成において、帰還経路に遅延器12を設けてノイズシェーピングを行っているが、同時に、帰還経路内の遅延器12により出力の状態をリアルタイムで補正することができない問題、または、遅延器内で発生する歪・ノイズ成分に対してはノイズシェーピングされずそのまま出力されてしまうという問題がある。   In the configuration shown in FIG. 10, noise shaping is performed by providing a delay unit 12 in the feedback path, but at the same time, there is a problem that the output state cannot be corrected in real time by the delay unit 12 in the feedback path, or a delay There is a problem that distortion / noise components generated in the chamber are output as they are without noise shaping.

また、デルタシグマ変調回路は1ビットオーディオアンプ等に用いる場合、入力信号を1ビットデジタル信号に変換するための方式としてパルス幅変調(PWM)及びパルス密度変調(PDM)があり、パルスの密度や頻度により入力信号を表現する場合に適したPDMを用いる場合には、ゼロレベルを所定のタイミングで挿入してパルス幅を維持し確実に入力信号のレベルをパルスの頻度に変調する必要がある。   When the delta-sigma modulation circuit is used for a 1-bit audio amplifier or the like, there are pulse width modulation (PWM) and pulse density modulation (PDM) as methods for converting an input signal into a 1-bit digital signal. When using a PDM suitable for expressing an input signal by frequency, it is necessary to insert a zero level at a predetermined timing to maintain the pulse width and to reliably modulate the level of the input signal to the frequency of the pulse.

特許文献3では、デルタシグマ変調器において、入力信号の値に応じて最小パルス幅を制御しているが、その前提としてパルス幅が可変となる変調方式であり、ゼロレベルを所定のタイミングで挿入してパルス幅を維持するものではない。   In Patent Document 3, in the delta-sigma modulator, the minimum pulse width is controlled according to the value of the input signal. As a premise, this is a modulation method in which the pulse width is variable, and a zero level is inserted at a predetermined timing. Thus, the pulse width is not maintained.

本発明の目的は、出力の状態をリアルタイムで補正し、且つ遅延器による歪・ノイズ成分による影響を低減することができるとともに、ゼロレベルを所定のタイミングで挿入してパルス幅を維持することを前提としつつ、高い電圧利用効率で入力信号を変調して出力することができる回路を提供することにある。   An object of the present invention is to correct an output state in real time and reduce the influence of distortion and noise components caused by a delay device, and to maintain a pulse width by inserting a zero level at a predetermined timing. An object of the present invention is to provide a circuit that can modulate and output an input signal with high voltage utilization efficiency.

本発明は、クロック信号に同期して入力信号をデルタシグマ変調して出力する信号変調回路であって、入力信号と帰還信号との差分を算出する減算器と、前記減算器からの出力を積分する積分器と、前記積分器で積分された信号に対し、前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルを挿入しつつ遅延して量子化する量子化器と、前記量子化器で量子化された信号を前記入力信号に帰還させる帰還回路と、前記積分器で積分された信号のレベルを所定値と大小比較し、所定値以内の場合に前記量子化器における前記ゼロレベルの挿入を許可することでパルス幅を固定とし、前記所定値を超える場合に前記量子化器における前記ゼロレベルの挿入を禁止することでパルス幅を変化させる制御部を備えることを特徴とする。   The present invention relates to a signal modulation circuit that outputs a delta-sigma modulation of an input signal in synchronization with a clock signal, and calculates a difference between the input signal and a feedback signal, and integrates an output from the subtractor. A quantizer that delays and quantizes the signal integrated by the integrator while inserting a zero level at a timing synchronized with the clock signal, and is quantized by the quantizer A feedback circuit that feeds back a signal to the input signal, and a level of the signal integrated by the integrator is compared with a predetermined value, and if it is within the predetermined value, the insertion of the zero level in the quantizer is permitted. And a control section for changing the pulse width by prohibiting insertion of the zero level in the quantizer when the pulse width is fixed and exceeds the predetermined value.

本発明の1つの実施形態では、前記量子化器は、リセット端子を備えるフリップフロップであり、前記リセット端子に前記クロック信号を供給することで前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入され、前記制御部は、前記積分器で積分された信号のレベルが前記所定値以内の場合に前記クロック信号を前記リセット端子に供給し、前記所定値を超える場合に前記クロック信号を前記リセット端子に供給しないことを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the quantizer is a flip-flop having a reset terminal, and a zero level is inserted at a timing synchronized with the clock signal by supplying the clock signal to the reset terminal. The control unit supplies the clock signal to the reset terminal when the level of the signal integrated by the integrator is within the predetermined value, and supplies the clock signal to the reset terminal when the level exceeds the predetermined value. It is characterized by not.

また、本発明は、クロック信号に同期して入力信号をデルタシグマ変調して出力する信号変調回路であって、入力信号と帰還信号との差分を算出する減算器と、前記減算器からの出力を積分する積分器と、前記積分器で積分された信号の位相を反転する位相反転回路と、前記積分器で積分された信号に対し、前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルを挿入しつつ遅延して量子化する第1量子化器と、前記位相反転回路で位相反転された信号に対し、前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルを挿入しつつ遅延して量子化する第2量子化器と、前記第1量子化器で量子化された信号と前記第2量子化器で量子化された信号を合成するパルス合成回路と、前記パルス合成回路で合成された信号を入力信号に帰還させる帰還回路と、前記積分器で積分された信号のレベル及び前記位相反転された信号のレベルを所定値と大小比較し、所定値以内の場合に前記第1量子化器及び前記第2量子化器における前記ゼロレベルの挿入を許可することでパルス幅を固定とし、前記所定値を超える場合に前記第1量子化器及び前記第2量子化器における前記ゼロレベルの挿入を禁止することでパルス幅を変化させる制御部を備えることを特徴とする。
本発明の1つの実施形態では、前記第1量子化器及び前記第2量子化器は、リセット端子を備えるフリップフロップであり、前記リセット端子に前記クロック信号を供給することで前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入され、前記制御部は、前記積分器で積分された信号のレベル及び前記位相反転した信号のレベルが前記所定値以内の場合に前記クロック信号を前記リセット端子に供給し、前記所定値を超える場合に前記クロック信号を前記リセット端子に供給しないことを特徴とする。
In addition, the present invention is a signal modulation circuit that outputs a delta-sigma modulation of an input signal in synchronization with a clock signal, and calculates a difference between the input signal and a feedback signal, and an output from the subtractor An integrator that integrates the signal, a phase inversion circuit that inverts the phase of the signal integrated by the integrator, and a zero level inserted into the signal integrated by the integrator at a timing synchronized with the clock signal. A first quantizer for quantizing with delay, and a second quantizer for delaying and quantizing the signal inverted in phase by the phase inverting circuit while inserting a zero level at a timing synchronized with the clock signal , A pulse synthesis circuit that synthesizes the signal quantized by the first quantizer and the signal quantized by the second quantizer, and the signal synthesized by the pulse synthesis circuit is fed back to the input signal Return And the level of the signal integrated by the integrator and the level of the phase-inverted signal are compared with a predetermined value, and if the level is within the predetermined value, the first quantizer and the second quantizer The pulse width is fixed by permitting the insertion of the zero level, and the pulse width is suppressed by prohibiting the insertion of the zero level in the first quantizer and the second quantizer when the predetermined value is exceeded. It is characterized by having a control part to change.
In one embodiment of the present invention, each of the first quantizer and the second quantizer is a flip-flop having a reset terminal, and is synchronized with the clock signal by supplying the clock signal to the reset terminal. The control unit supplies the clock signal to the reset terminal when the level of the signal integrated by the integrator and the level of the phase-inverted signal are within the predetermined value. The clock signal is not supplied to the reset terminal when the predetermined value is exceeded.

本発明によれば、出力の状態をリアルタイムで補正し、且つ遅延器による歪・ノイズ成分による影響を低減することができるとともに、高い電圧利用効率で入力信号を変調して出力することができる。   According to the present invention, the output state can be corrected in real time, the influence of distortion and noise components caused by the delay device can be reduced, and the input signal can be modulated and output with high voltage utilization efficiency.

実施形態の前提となる回路構成図である。It is a circuit block diagram used as the premise of embodiment. 実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of an embodiment. 実施形態の信号波形説明図である。It is signal waveform explanatory drawing of embodiment. 他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. 他の実施形態の信号波形説明図である。It is signal waveform explanatory drawing of other embodiment. さらに他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. さらに他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. さらに他の実施形態の回路構成図である。It is a circuit block diagram of other embodiment. 1価3値波形生成回路及びドライバ回路の回路構成図である。It is a circuit block diagram of a monovalent ternary waveform generation circuit and a driver circuit. 従来の回路構成図である。It is a conventional circuit block diagram.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<前提の回路構成>
まず、本実施形態において前提となる回路構成について説明する。図1に、前提となる回路構成を示す。図1の信号変調回路は、入力信号をデルタシグマ変調するものであり、減算器20と、積分器22と、量子化器としてのゼロリセット型DFF(遅延型フリップフロップ)24を備える。クロック信号源26からのクロック信号は遅延回路28で遅延されてゼロリセット型DFF24のクロック端子に供給され、かつ、クロック信号はゼロリセット型DFF24のリセット端子にも供給される。
<Assumed circuit configuration>
First, a circuit configuration that is a premise in the present embodiment will be described. FIG. 1 shows a prerequisite circuit configuration. The signal modulation circuit shown in FIG. 1 performs delta-sigma modulation on an input signal, and includes a subtracter 20, an integrator 22, and a zero reset type DFF (delay type flip-flop) 24 as a quantizer. The clock signal from the clock signal source 26 is delayed by the delay circuit 28 and supplied to the clock terminal of the zero reset type DFF 24, and the clock signal is also supplied to the reset terminal of the zero reset type DFF 24.

減算器20は、入力信号と帰還信号の差分を算出して積分器22に出力する。積分器22は、差分信号を積分してゼロリセット型DFF24に出力する。ゼロリセット型DFF24は、クロック信号に同期して積分器22の出力を1ビットデジタル信号に変換して出力し、出力信号は帰還回路で減算器20に帰還される。   The subtracter 20 calculates a difference between the input signal and the feedback signal and outputs the difference to the integrator 22. The integrator 22 integrates the difference signal and outputs it to the zero reset type DFF 24. The zero reset type DFF 24 converts the output of the integrator 22 into a 1-bit digital signal in synchronization with the clock signal and outputs it, and the output signal is fed back to the subtracter 20 by a feedback circuit.

図1に示す回路と図10に示す回路を比較すると、図1の回路では帰還回路に遅延器12が存在せず、積分器22の後段にゼロリセット型DFF24が設けられている。従って、図1の回路では、出力の状態をリアルタイムで補正することが可能である。また、遅延機能及び量子化機能は、DFF24により実現されるが、ゼロリセット型DFF24ではリセット端子に信号を供給することでその出力をゼロとすることが可能であり、リセット端子にクロック信号を供給することでクロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入される。   Comparing the circuit shown in FIG. 1 with the circuit shown in FIG. 10, in the circuit of FIG. 1, the delay circuit 12 does not exist in the feedback circuit, and the zero reset type DFF 24 is provided in the subsequent stage of the integrator 22. Therefore, the circuit of FIG. 1 can correct the output state in real time. The delay function and the quantization function are realized by the DFF 24. In the zero reset type DFF 24, the output can be made zero by supplying a signal to the reset terminal, and the clock signal is supplied to the reset terminal. Thus, a zero level is inserted at a timing synchronized with the clock signal.

図1の回路構成では、クロック信号に同期したタイミングで常にゼロレベルが挿入されるため、ゼロリセット型DFF24の出力は1ビットデジタル信号であるとともに、そのパルス幅が常に固定のデジタル信号となる。すなわち、DFFでは入力されたクロック信号の立ち上がりエッジで信号を出力するから、例えば遅延回路28で遅延反転させてクロック信号を供給するとクロック信号の立ち下がりエッジで信号を出力するが、次のクロック信号の立ち上がりエッジでその出力がゼロレベルにリセットされ、以下、この処理が繰り返されることで、1ビットデジタル信号のパルス幅は、クロック信号のパルス幅に等しくなる。図1の回路構成では、パルス幅が固定のパルスの数により入力信号の大小を表現することが可能であるものの、入力信号の振幅が特に大きいときにはパルス数による変調が飽和してしまうため、利用し得る入力信号の振幅に限りがあり、電圧利用効率が低下してしまう。   In the circuit configuration of FIG. 1, since a zero level is always inserted at a timing synchronized with the clock signal, the output of the zero reset type DFF 24 is a 1-bit digital signal, and the pulse width is always a fixed digital signal. That is, since the DFF outputs a signal at the rising edge of the input clock signal, for example, when the clock signal is supplied after being delayed and inverted by the delay circuit 28, the signal is output at the falling edge of the clock signal. The output is reset to zero level at the rising edge of, and the process is repeated thereafter, whereby the pulse width of the 1-bit digital signal becomes equal to the pulse width of the clock signal. In the circuit configuration of FIG. 1, although the magnitude of the input signal can be expressed by the number of pulses having a fixed pulse width, the modulation by the number of pulses is saturated when the amplitude of the input signal is particularly large. There is a limit to the amplitude of the input signal that can be used, and the voltage utilization efficiency is reduced.

そこで、本実施形態では、図1の回路構成のように、帰還回路に遅延器12を含まず、かつ、クロック信号に同期して所定タイミングでゼロレベルを挿入して量子化して1ビットデジタル信号を出力することを前提としつつも、入力信号の振幅が大きい場合においても入力信号を確実に変調する。具体的には、入力信号の振幅が小さくその積分出力のレベルも小さい場合にはパルス幅を固定して変調するとともに、入力信号の振幅が大きくその積分出力のレベルも大きい場合にはゼロレベルの挿入を禁止することでパルス幅を結果的に拡張させて変調する。具体的には、パルス幅固定で、1,0,1,0,1,0、・・・と変調されるところ、ゼロレベルの挿入を禁止することで、1,1,1,1,1,1・・・としてパルス幅を増大させる。図1の回路構成では、クロック信号を供給することでゼロレベルの挿入タイミングを制御しているから、ゼロレベルの挿入を禁止するためにはリセット端子へのクロック信号供給を禁止すればよい。   Therefore, in the present embodiment, the delay circuit 12 is not included in the feedback circuit as in the circuit configuration of FIG. 1, and a zero level is inserted and quantized at a predetermined timing in synchronization with the clock signal to quantize the 1-bit digital signal. The input signal is reliably modulated even when the amplitude of the input signal is large. Specifically, when the amplitude of the input signal is small and the level of the integral output is small, the pulse width is fixed and modulated. When the amplitude of the input signal is large and the level of the integral output is large, the level is zero. By prohibiting insertion, the pulse width is consequently expanded and modulated. Specifically, the pulse width is fixed and modulated as 1, 0, 1, 0, 1, 0,..., But by prohibiting zero level insertion, 1, 1, 1, 1, 1 , 1... To increase the pulse width. In the circuit configuration of FIG. 1, the zero level insertion timing is controlled by supplying a clock signal. Therefore, in order to prohibit the insertion of the zero level, the supply of the clock signal to the reset terminal may be prohibited.

なお、図1の回路構成では、クロック信号に同期したタイミングで常にゼロレベルを挿入することでパルス幅を固定しつつ変調しており、本実施形態ではこのようにパルス幅固定で変調する方式をPDM(パルス密度変調)と定義する。このような定義に従えば、本実施形態の信号変調は、入力信号の振幅が大きい場合にパルス幅を拡張したPDMといえ、各パルスがビットに対応しているから、ビット幅を拡張したPDMとも表現し得る。従来の特許文献3においては、入力信号の振幅に応じて最小パルス幅を制御しており、パルス幅が常に変動するから本実施形態におけるPDMとは本質的に異なる点に留意されたい。   In the circuit configuration of FIG. 1, modulation is performed while fixing the pulse width by always inserting a zero level at a timing synchronized with the clock signal. In this embodiment, the modulation is performed with the pulse width fixed as described above. It is defined as PDM (pulse density modulation). According to such a definition, the signal modulation according to the present embodiment is a PDM with an expanded pulse width when the amplitude of the input signal is large, and each pulse corresponds to a bit. Can also be expressed. Note that in the conventional patent document 3, the minimum pulse width is controlled according to the amplitude of the input signal, and the pulse width always fluctuates, so that it is essentially different from the PDM in this embodiment.

また、入力信号の振幅に応じてパルス幅を変化させるPWMも既知であり、入力信号の振幅が大きく積分器22の積分出力のレベルが大きい場合には本実施形態においてもパルス幅が拡張するため、この部分のみに着目すればPWMに類似する変調といい得るが、本実施形態ではゼロレベルを挿入することでパルス幅を固定するPDMを前提としつつ、あるレベルを超えるときにゼロレベルの挿入を禁止することでパルス幅を拡張させているため、既知のPWMとも異なる。   Further, PWM for changing the pulse width according to the amplitude of the input signal is also known, and the pulse width is expanded also in this embodiment when the amplitude of the input signal is large and the level of the integral output of the integrator 22 is large. If attention is paid only to this part, it can be said that the modulation is similar to PWM, but in this embodiment, the zero level is inserted when exceeding a certain level, assuming a PDM in which the pulse width is fixed by inserting the zero level. Since the pulse width is expanded by prohibiting the above, it is different from the known PWM.

<実施形態の回路構成>
図2に、本実施形態の信号変調回路を示す。図1の回路構成に加え、さらに、ゼロリセット型DFF24におけるゼロレベルの挿入を制御する制御部として、切替部30及びゼロリセット信号生成部32が設けられる。
<Circuit Configuration of Embodiment>
FIG. 2 shows a signal modulation circuit of this embodiment. In addition to the circuit configuration of FIG. 1, a switching unit 30 and a zero reset signal generation unit 32 are further provided as a control unit that controls insertion of a zero level in the zero reset type DFF 24.

切替部30は、積分器22の出力レベルを所定値と大小比較し、積分器22の出力レベルが所定値を越える場合に切替信号をゼロリセット信号生成部32に出力する。すなわち、切替部30は、積分器22の出力レベルが所定値以下では切替信号をLowレベルとし、積分器22の出力レベルが所定値を越えるとHiレベルとして出力する。この切替信号は、パルス幅固定の変調からパルス幅を増大させる変調へと切り替える信号として機能する。   The switching unit 30 compares the output level of the integrator 22 with a predetermined value, and outputs a switching signal to the zero reset signal generating unit 32 when the output level of the integrator 22 exceeds the predetermined value. In other words, the switching unit 30 sets the switching signal to a low level when the output level of the integrator 22 is equal to or lower than a predetermined value, and outputs the switching signal as a high level when the output level of the integrator 22 exceeds a predetermined value. This switching signal functions as a signal for switching from modulation with a fixed pulse width to modulation with an increased pulse width.

ゼロリセット信号生成部32には、クロック信号26及び切替部30からの切替信号が供給される。ゼロリセット信号生成部32は、切替信号がLowレベルの場合にクロック信号26をそのままゼロリセット型DFF24のリセット端子に出力し、切替信号がHiレベルの場合にクロック信号26をリセット端子に出力しない。   The zero reset signal generation unit 32 is supplied with the clock signal 26 and the switching signal from the switching unit 30. The zero reset signal generator 32 outputs the clock signal 26 as it is to the reset terminal of the zero reset type DFF 24 when the switching signal is at the Low level, and does not output the clock signal 26 to the reset terminal when the switching signal is at the Hi level.

ゼロリセット型DFF24は、図1の場合と同様に、リセット端子に信号が供給されるタイミングにおいてゼロレベルを挿入しつつ、積分器22の出力を1ビットデジタル信号に変換して出力する。本実施形態において、積分器22の出力が所定値以下の場合に図1と同様にクロック信号がリセット端子に供給されるから、図1と同様にゼロレベルが挿入され、パルス幅固定で1ビットデジタル信号を出力するが、積分器22の出力が所定値を超える場合にはクロック信号がリセット端子に供給されないから、ゼロレベルが挿入されることはなく、結果としてパルス幅が固定の場合よりも拡張する。入力信号の振幅が大きいほど、積分器22の出力もこれに応じて拡張するため、セロレベルが挿入されない期間が拡張し、結果としてパルス幅も拡張する。従って、入力信号の振幅に応じたパルス幅となり、入力信号の振幅に応じたパルス幅のデジタル信号が生成される。   As in the case of FIG. 1, the zero-reset type DFF 24 converts the output of the integrator 22 into a 1-bit digital signal and outputs it while inserting a zero level at the timing when the signal is supplied to the reset terminal. In the present embodiment, when the output of the integrator 22 is equal to or less than a predetermined value, the clock signal is supplied to the reset terminal as in FIG. 1, so that a zero level is inserted as in FIG. A digital signal is output, but when the output of the integrator 22 exceeds a predetermined value, the clock signal is not supplied to the reset terminal, so that no zero level is inserted, and as a result, the pulse width is fixed compared to the case where the pulse width is fixed. Expand. As the amplitude of the input signal increases, the output of the integrator 22 expands accordingly. Therefore, the period during which no cell level is inserted is expanded, and as a result, the pulse width is also expanded. Accordingly, a pulse width corresponding to the amplitude of the input signal is obtained, and a digital signal having a pulse width corresponding to the amplitude of the input signal is generated.

図3に、入力信号とゼロリセット型DFF24の出力との関係を示す。図3(a)はゼロリセット型DFF24の出力波形であり、図3(b)は入力信号をローパスフィルタ通過させて高周波成分を除去した波形である。入力信号の振幅が小さいときにはゼロレベルが挿入されたパルス幅固定のPDMが行われ、入力信号の振幅が大きいときにはゼロレベルが挿入されずパルス幅が拡張したPDMが行われる。   FIG. 3 shows the relationship between the input signal and the output of the zero reset type DFF 24. FIG. 3A shows an output waveform of the zero reset type DFF 24, and FIG. 3B shows a waveform obtained by removing the high frequency component by passing the input signal through a low-pass filter. When the amplitude of the input signal is small, PDM with a fixed pulse width in which a zero level is inserted is performed. When the amplitude of the input signal is large, PDM with an expanded pulse width is performed without inserting a zero level.

本実施形態において、切替部30で積分器22の出力を所定値と大小比較して切替信号を出力しているが、当該所定値は、ゼロレベルが挿入されたパルス幅固定のPDMではもはや変調できない飽和レベルとすることが好適であり、PDMによる変調度100%に相当する積分レベルを所定値に設定することができる。勿論、PDMによる変調度100%に相当する積分レベルに対し、所定のマージンを設けてもよい。   In the present embodiment, the switching unit 30 compares the output of the integrator 22 with a predetermined value and outputs a switching signal. The predetermined value is no longer modulated in a pulse width fixed PDM in which a zero level is inserted. It is preferable that the saturation level is not possible, and an integration level corresponding to a modulation degree of 100% by PDM can be set to a predetermined value. Of course, a predetermined margin may be provided for an integration level corresponding to a modulation degree of 100% by PDM.

図4に、他の実施形態の信号変調回路を示す。図2の回路構成と異なる点は、図2の回路構成ではゼロリセット型DFF24から+1,0の2値信号を出力しているが、これを+1,0,−1の3値信号に拡張した点である。近年のポータブル機器の普及、省エネ需要等により、D級アンプの更なる効率化が求められており、一般的なD級アンプでは正電圧、負電圧の2信号平均値でレベル表現するためゼロ電圧である無信号状態は正電圧と負電圧をデューティ50%で表現して、スイッチングロスが発生しており、この改善が求められている。そこで、本実施形態では、図2の回路構成を利用しつつ、+1,0,−1の3値信号を生成することで、無信号時においてスイッチングしない状態を生成している。   FIG. 4 shows a signal modulation circuit according to another embodiment. The circuit configuration of FIG. 2 is different from the circuit configuration of FIG. 2 in that a binary signal of +1,0 is output from the zero reset type DFF 24, but this is expanded to a ternary signal of + 1,0, -1. Is a point. Due to the spread of portable devices in recent years and the demand for energy saving, further efficiency improvement of class D amplifiers is demanded. In general class D amplifiers, the level is expressed by the average value of two signals, positive voltage and negative voltage, zero voltage. In the no-signal state, a positive voltage and a negative voltage are expressed with a duty of 50%, a switching loss occurs, and this improvement is demanded. Therefore, in this embodiment, a state in which switching is not performed when there is no signal is generated by generating +1, 0, −1 ternary signals while utilizing the circuit configuration of FIG. 2.

本実施形態の信号変調回路は、図2の回路構成に加え、さらに、位相反転回路23と、バイアス生成回路50,51と、ゼロリセット型DFF25と、パルス合成回路34を備える。   In addition to the circuit configuration of FIG. 2, the signal modulation circuit of this embodiment further includes a phase inversion circuit 23, bias generation circuits 50 and 51, a zero reset type DFF 25, and a pulse synthesis circuit 34.

位相反転回路23は、積分器22の出力の位相を反転して切替部30及びバイアス生成回路51に出力する。   The phase inversion circuit 23 inverts the phase of the output of the integrator 22 and outputs the inverted phase to the switching unit 30 and the bias generation circuit 51.

バイアス生成回路50,51は、それぞれ積分器22の出力及び位相反転回路23の出力に所定のバイアスを印加してゼロリセット型DFF24,25に出力する。バイアス生成回路50,51は、積分器22,23の出力を増大調整するが、これは、無信号状態のレベルをゼロレベルに調整することで、無信号状態において確実にゼロレベル(ゼロ電圧)としてスイッチングしない状態を実現するためである。   The bias generation circuits 50 and 51 apply predetermined biases to the output of the integrator 22 and the output of the phase inversion circuit 23, respectively, and output them to the zero reset type DFFs 24 and 25. The bias generation circuits 50 and 51 increase and adjust the outputs of the integrators 22 and 23. This is achieved by adjusting the level of the no-signal state to the zero level, so that the zero-level (zero voltage) is ensured in the no-signal state. This is to realize a state where no switching is performed.

切替部30は、積分器22からの出力と、位相反転回路23からの出力を所定値と大小比較し、所定値を超える場合に切替信号をゼロリセット信号生成部32に出力する。   The switching unit 30 compares the output from the integrator 22 and the output from the phase inverting circuit 23 with a predetermined value, and outputs a switching signal to the zero reset signal generating unit 32 when the predetermined value is exceeded.

ゼロリセット信号生成部32は、切替部30からの切替信号がLowレベルの場合にクロック信号をゼロリセット型DFF24,25のリセット端子に出力し、切替信号がHiレベルの場合にクロック信号を遮断し、ゼロリセット型DFF24,25のリセット端子に出力しない。   The zero reset signal generation unit 32 outputs a clock signal to the reset terminals of the zero reset type DFFs 24 and 25 when the switching signal from the switching unit 30 is at a low level, and cuts off the clock signal when the switching signal is at a high level. The zero reset type DFFs 24 and 25 do not output the reset terminal.

ゼロリセット型DFF24は、バイアス生成回路50の出力を1ビットデジタル信号に変換して出力する。この際、バイアス生成回路50の出力が所定値以下であればクロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入されてパルス幅固定の信号として出力し、バイアス生成回路50の出力が所定値を超える場合にはゼロレベルが挿入されずパルス幅が拡張した信号として出力する。   The zero reset type DFF 24 converts the output of the bias generation circuit 50 into a 1-bit digital signal and outputs it. At this time, if the output of the bias generation circuit 50 is equal to or less than a predetermined value, a zero level is inserted at a timing synchronized with the clock signal and output as a signal having a fixed pulse width, and the output of the bias generation circuit 50 exceeds the predetermined value Is output as a signal with an expanded pulse width without inserting a zero level.

同様に、ゼロリセット型DFF25は、バイアス生成回路51の出力を1ビットデジタル信号に変換して出力する。この際、バイアス生成回路51の出力が所定値以下であればクロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入されてパルス幅固定の信号として出力し、バイアス生成回路51の出力が所定値を超える場合にはゼロレベルが挿入されずパルス幅が拡張した信号として出力する。   Similarly, the zero reset type DFF 25 converts the output of the bias generation circuit 51 into a 1-bit digital signal and outputs it. At this time, if the output of the bias generation circuit 51 is equal to or less than a predetermined value, a zero level is inserted at a timing synchronized with the clock signal and output as a signal having a fixed pulse width, and the output of the bias generation circuit 51 exceeds the predetermined value Is output as a signal with an expanded pulse width without inserting a zero level.

パルス合成回路34は、ゼロリセット型DFF24,25の出力を合成して出力する。ゼロリセット型DFF24の出力は、+1,0の2値信号であり、他方、ゼロリセット型DFF25の出力は、位相反転回路23で位相反転された信号を変調しているので−1,0の2値信号である。パルス合成回路34は、これら2つの2値信号を合成して+1,0、−1の3値信号を生成して出力する。パルス合成回路34としては、2つの1ビットデジタル信号を合成し得る任意の回路を用いることができる。一例を挙げると、第1の電位と第2の電位、及び第1の電位と第2の電位の中点であって基準電位となる第3の電位を備え、出力を第1の電位、第2の電位、第3の電位の固定するスイッチ群を設け、ゼロリセット型DFF24,25の出力信号でこれらのスイッチ群をオンオフ制御して第1の電位、第2の電位、第3の電位のいずれかを選択的に出力する回路構成とすればよい。   The pulse synthesis circuit 34 synthesizes and outputs the outputs of the zero reset type DFFs 24 and 25. The output of the zero reset type DFF 24 is a binary signal of +1, 0. On the other hand, the output of the zero reset type DFF 25 modulates the signal whose phase is inverted by the phase inversion circuit 23. It is a value signal. The pulse synthesis circuit 34 synthesizes these two binary signals to generate +1, 0, −1 ternary signals and outputs them. As the pulse synthesis circuit 34, any circuit capable of synthesizing two 1-bit digital signals can be used. As an example, a first potential and a second potential, and a third potential that is a midpoint between the first potential and the second potential and serves as a reference potential, the output is the first potential, A switch group for fixing the second potential and the third potential is provided, and these switch groups are controlled to be turned on and off by the output signals of the zero reset type DFFs 24 and 25, and the first potential, the second potential, and the third potential are controlled. A circuit configuration that selectively outputs one of them may be used.

図5に、入力信号波形とパルス合成回路34の出力波形の関係を示す。パルス合成回路34の出力波形は、+1,0、−1の3値波形であるが、入力信号の振幅が小さい場合にはパルス幅固定のPDM信号であり、入力信号の振幅が所定値を超えるとパルス幅が拡張されたPDMとパルス幅が固定のPDMとの組み合わせ信号となり、入力信号の振幅が特に大きい場合には全てのパルス幅が拡張された信号となる。   FIG. 5 shows the relationship between the input signal waveform and the output waveform of the pulse synthesis circuit 34. The output waveform of the pulse synthesizing circuit 34 is a ternary waveform of +1, 0, −1. When the amplitude of the input signal is small, it is a PDM signal with a fixed pulse width, and the amplitude of the input signal exceeds a predetermined value. And a combined signal of a PDM with an expanded pulse width and a PDM with a fixed pulse width. When the amplitude of the input signal is particularly large, all the pulse widths are expanded.

図4の回路構成では、積分器22,23の出力を切替部30に供給して切替信号を生成しているが、これに代えて、バイアス生成回路50,51の出力を切替部30に供給して切替信号を生成してもよい。図6にこの場合の回路構成を示す。   In the circuit configuration of FIG. 4, the outputs of the integrators 22 and 23 are supplied to the switching unit 30 to generate a switching signal. Instead, the outputs of the bias generation circuits 50 and 51 are supplied to the switching unit 30. Then, the switching signal may be generated. FIG. 6 shows a circuit configuration in this case.

また、図4の回路構成では、ゼロリセット型DFF24,25の出力をパルス合成回路34で合成して+1,0、−1の3値信号を生成しているが、3値信号を用いて高出力を得るためには、変調器電源Vddより高い電圧VBでスピーカを駆動する必要がある。但し、3値信号のままスピーカを駆動すると、高電圧VBだけでなく、これとは別に中点電圧原(VB/2)と中点電圧保持回路を設ける必要があり、回路規模が増大する。   Further, in the circuit configuration of FIG. 4, the outputs of the zero reset type DFFs 24 and 25 are synthesized by the pulse synthesis circuit 34 to generate +1, 0 and −1 ternary signals. In order to obtain an output, it is necessary to drive the speaker with a voltage VB higher than the modulator power supply Vdd. However, if the speaker is driven with the ternary signal, it is necessary to provide not only the high voltage VB but also a midpoint voltage source (VB / 2) and a midpoint voltage holding circuit separately, which increases the circuit scale.

そこで、図7に示すように、1価3値波形生成回路36で単電源3状態スピーカ駆動信号を生成してドライバ回路38に出力し、ドライバ回路38で負荷44であるスピーカを駆動してもよい。   Therefore, as shown in FIG. 7, the single-value ternary waveform generation circuit 36 generates a single power source three-state speaker drive signal and outputs it to the driver circuit 38, and the driver circuit 38 drives the speaker as the load 44. Good.

1価3値波形生成回路36は、ゼロリセット型DFF24からの+1,0の2値信号と、ゼロリセット型DFF25からの−1,0の2値信号から1価3値波形信号に変換する。ここで、「1価3値」とは、単電源で駆動されるスピーカに対し、正電流で駆動する状態(正オン)、負電流で駆動する状態(負オン)、ショートによるオフ状態の3つの駆動状態を実現することを意味する。正電流及び負電流は、スピーカを流れる電流の向きが互いに逆であることを意味する。   The monovalent ternary waveform generation circuit 36 converts the +1,0 binary signal from the zero reset type DFF 24 and the -1,0 binary signal from the zero reset type DFF 25 into a monovalent ternary waveform signal. Here, “single-value ternary” refers to a state in which a speaker driven by a single power source is driven by a positive current (positive on), a state driven by a negative current (negative on), and an off state by a short circuit. It means to realize two driving states. A positive current and a negative current mean that directions of currents flowing through the speaker are opposite to each other.

図9に、1価3値波形生成回路40及びドライバ回路42の回路構成を示す。1価3値波形生成回路40は、NORゲート33a,33b、及び4つのNOTゲート40a〜40dから構成される。これらのNOTゲート40a〜40dを図中上から順にG11,G12,G13,G14と称する、つまりNOTゲート40aをG11、NOTゲート40bをG12、NOTゲート40cをG13、NOTゲート40dをG14と称すると、G11及びG12にはNORゲート33aの出力信号が供給され、G13及びG14にはNORゲート33bの出力信号が供給される。G11〜G14はそれぞれの入力信号を反転し、出力信号をそれぞれドライバ回路42に供給する。   FIG. 9 shows circuit configurations of the monovalent ternary waveform generation circuit 40 and the driver circuit 42. The monovalent ternary waveform generation circuit 40 includes NOR gates 33a and 33b and four NOT gates 40a to 40d. These NOT gates 40a to 40d are referred to as G11, G12, G13, and G14 in order from the top in the figure, that is, the NOT gate 40a is referred to as G11, the NOT gate 40b is referred to as G12, the NOT gate 40c is referred to as G13, and the NOT gate 40d is referred to as G14. , G11 and G12 are supplied with the output signal of the NOR gate 33a, and G13 and G14 are supplied with the output signal of the NOR gate 33b. G11 to G14 invert respective input signals and supply output signals to the driver circuit 42, respectively.

なお、NORゲート33aはゼロリセット型DFF32の反転出力端子(Qバー)からの信号とゼロリセット型DFF33の出力端子(Q)からの信号を論理演算し、NORゲート33bはゼロリセット型DFF32の出力端子(Q)からの信号とゼロリセット型DFF33の反転出力端子(Qバー)からの信号を論理演算して出力する。   The NOR gate 33a performs a logical operation on the signal from the inverting output terminal (Q bar) of the zero reset type DFF 32 and the signal from the output terminal (Q) of the zero reset type DFF 33, and the NOR gate 33b outputs the output of the zero reset type DFF 32. The signal from the terminal (Q) and the signal from the inverting output terminal (Q bar) of the zero reset type DFF 33 are logically operated and output.

ドライバ回路42は、レベルシフト回路42a1,42a2、ゲート駆動回路42b1〜42b4及びスイッチングFET42c1〜42c4から構成される。スイッチングFET42c1及び42c3はPチャンネルFET,スイッチングFET42c2及び42c4はNチャンネルFETである。   The driver circuit 42 includes level shift circuits 42a1 and 42a2, gate drive circuits 42b1 to 42b4, and switching FETs 42c1 to 42c4. The switching FETs 42c1 and 42c3 are P-channel FETs, and the switching FETs 42c2 and 42c4 are N-channel FETs.

負荷44としてのスピーカは、互いに直列接続されたスイッチングFET42c1及びスイッチングFET42c2の接続節点にその一端が接続されるとともに、互いに直列接続されたスイッチングFET42c3及びスイッチングFET42c4の接続節点にその他端が接続される。スイッチングFET42c1及びスイッチングFET42c3は単電源の正極側に接続され、スイッチングFET42c2及びスイッチングFET42c4は単電源の負極側に接続される。従って、スイッチングFET42c1がオンしスイッチングFET42c2がオフし、かつ、スイッチングFET42c3がオフし、スイッチングFET42c4がオンすると、スイッチングFET42c1→スピーカ44→スイッチング42c4の如く電流が流れ、正電流オン状態となる。また、スイッチングFET42c1がオフしスイッチングFET42c2がオンし、かつ、スイッチングFET42c3がオンしスイッチングFET42c4がオフすると、スイッチングFET42c3→スピーカ→スイッチングFET42c2の如く電流が流れ、負電流オン状態となる。さらに、スイッチングFET42c1,42c3がオフし、スイッチングFET42c2,42c4がオンすると、スピーカ44には電流は流れずオフ状態(ショートによるオフ状態)となる。   The speaker as the load 44 has one end connected to the connection node of the switching FET 42c1 and the switching FET 42c2 connected in series with each other, and the other end connected to the connection node of the switching FET 42c3 and the switching FET 42c4 connected in series. The switching FET 42c1 and the switching FET 42c3 are connected to the positive side of the single power source, and the switching FET 42c2 and the switching FET 42c4 are connected to the negative side of the single power source. Therefore, when the switching FET 42c1 is turned on, the switching FET 42c2 is turned off, and the switching FET 42c3 is turned off and the switching FET 42c4 is turned on, a current flows in the switching FET 42c1 → speaker 44 → switching 42c4, and the positive current is turned on. Further, when the switching FET 42c1 is turned off and the switching FET 42c2 is turned on, and when the switching FET 42c3 is turned on and the switching FET 42c4 is turned off, a current flows through the switching FET 42c3 → speaker → switching FET 42c2, and the negative current is turned on. Further, when the switching FETs 42c1 and 42c3 are turned off and the switching FETs 42c2 and 42c4 are turned on, no current flows through the speaker 44, and the speaker 44 is turned off (off state due to a short circuit).

1価3値波形生成回路40の4つの論理ゲートG11〜G14の出力信号は、4つのスイッチングFET42c1〜42c4を駆動するためのそれぞれのゲート駆動回路42b1〜42b4に供給される。すなわち、G11の出力信号は、レベルシフト回路42a1を介してゲート駆動回路42b1に供給され、スイッチングFET42c1を駆動する。G12の出力信号は、ゲート駆動回路42b2に供給され、スイッチングFET42c2を駆動する。G14の出力信号は、レベルシフト回路42a2を介してゲート駆動回路42b3に供給され、スイッチングFET42c3を駆動する。G13の出力信号は、ゲート駆動回路42b4に供給され、スイッチングFET42c4を駆動する。   The output signals of the four logic gates G11 to G14 of the monovalent ternary waveform generation circuit 40 are supplied to the respective gate drive circuits 42b1 to 42b4 for driving the four switching FETs 42c1 to 42c4. That is, the output signal of G11 is supplied to the gate drive circuit 42b1 via the level shift circuit 42a1, and drives the switching FET 42c1. The output signal of G12 is supplied to the gate drive circuit 42b2, and drives the switching FET 42c2. The output signal of G14 is supplied to the gate drive circuit 42b3 via the level shift circuit 42a2, and drives the switching FET 42c3. The output signal of G13 is supplied to the gate drive circuit 42b4 and drives the switching FET 42c4.

NORゲート33b,33aの出力がそれぞれ「1」、「0」である場合、G11及びG12の出力は「1」を反転した「0」となり、G13及びG14の出力は「0」を反転した「1」となる。すると、スイッチングFET42c1はオン、スイッチングFET42c2はオフ、スイッチングFET42c3はオフ、スイッチングFET42c4はオンとなり、電流は、
スイッチングFET42c1→スピーカ44→スイッチングFET42c4
と流れる(+ON状態)。
NORゲート33b、33aの出力がそれぞれ「0」、「1」である場合、G11及びG12の出力は「0」を反転した「1」となり、G13及びG14の出力は「1」を反転した「0」となる。すると、スイッチングFET42c1はオフ、スイッチングFET42c2はオン、スイッチングFET42c3はオン、スイッチングFET42c4はオフとなり、電流は
スイッチングFET42c3→スピーカ44→スイッチングFET42c2
と流れる(−ON状態)。
When the outputs of the NOR gates 33b and 33a are “1” and “0”, respectively, the outputs of G11 and G12 are “0” obtained by inverting “1”, and the outputs of G13 and G14 are “0” obtained by inverting “0”. 1 ". Then, the switching FET 42c1 is turned on, the switching FET 42c2 is turned off, the switching FET 42c3 is turned off, and the switching FET 42c4 is turned on.
Switching FET 42c1 → speaker 44 → switching FET 42c4
(+ ON state).
When the outputs of the NOR gates 33b and 33a are “0” and “1”, respectively, the outputs of G11 and G12 are “1” obtained by inverting “0”, and the outputs of G13 and G14 are “1” obtained by inverting “1”. 0 ". Then, the switching FET 42c1 is turned off, the switching FET 42c2 is turned on, the switching FET 42c3 is turned on, the switching FET 42c4 is turned off, and the current is switched from the switching FET 42c3 to the speaker 44 to the switching FET 42c2.
(-ON state).

NORゲート33b,33aの出力がそれぞれ「1」である場合、G11〜G14の出力は「1」を反転した「0」となる。すると、スイッチングFET42c1はオン、スイッチングFET42c2はオフ、スイッチングFET42c3はオン、スイッチングFET42c4はオフとなり、スピーカ44に電流は流れない(ショートによるオフ状態)。   When the outputs of the NOR gates 33b and 33a are “1”, the outputs of G11 to G14 are “0” obtained by inverting “1”. Then, the switching FET 42c1 is turned on, the switching FET 42c2 is turned off, the switching FET 42c3 is turned on, and the switching FET 42c4 is turned off, so that no current flows through the speaker 44 (off state due to a short circuit).

さらに、NORゲート33b,33aの出力が「0」である場合、G11〜G14の出力は「0」を反転した「1」となる。すると、スイッチングFET42c1はオフ、スイッチングFET42c2はオン、スイッチングFET42c3はオフ、スイッチングFET42c4はオンとなり、スピーカ44に電流は流れない(ショートによるオフ状態)。   Further, when the outputs of the NOR gates 33b and 33a are “0”, the outputs of G11 to G14 are “1” obtained by inverting “0”. Then, the switching FET 42c1 is turned off, the switching FET 42c2 is turned on, the switching FET 42c3 is turned off, and the switching FET 42c4 is turned on, so that no current flows through the speaker 44 (off state due to short circuit).

以上のように、1価3値波形生成回路40により、3値パルス密度変調信号から単電源3状態スピーカを駆動するための信号を生成することで、回路規模を増大させることなく負荷44を駆動することができる。   As described above, the load 44 can be driven without increasing the circuit scale by generating the signal for driving the single power source tri-state speaker from the ternary pulse density modulation signal by the monovalent ternary waveform generating circuit 40. can do.

図7の回路構成において、ドライバ回路42から負荷44に供給される信号をパルス合成回路34で合成して減算器20に帰還させているが、図4の回路構成と同様にゼロリセット型DFF24,25の信号をパルス合成回路34で合成して減算器20に帰還させるとともに、この帰還回路とは別に、ゼロリセット型DFF24,25の信号から1価3値波形生成回路40及びドライバ回路42で駆動信号を生成して負荷44を駆動してもよい。図8にこの場合の回路構成を示す。   In the circuit configuration of FIG. 7, the signal supplied from the driver circuit 42 to the load 44 is synthesized by the pulse synthesis circuit 34 and fed back to the subtracter 20, but as with the circuit configuration of FIG. 25 signals are synthesized by the pulse synthesizing circuit 34 and fed back to the subtracter 20, and separately from this feedback circuit, the signals of the zero reset type DFFs 24 and 25 are driven by the monovalent ternary waveform generating circuit 40 and the driver circuit 42. A signal may be generated to drive the load 44. FIG. 8 shows a circuit configuration in this case.

このように、本実施形態によれば、出力の状態をリアルタイムで補正し、且つ遅延器による歪・ノイズ成分による影響を低減することができるとともに、ゼロレベルを所定のタイミングで挿入してパルス幅を維持することを前提としつつも、入力信号の振幅が大きく積分器22の積分出力レベルが大きい場合にはパルス幅を拡張させることで高い電圧利用効率で入力信号を変調し出力することができる。   As described above, according to the present embodiment, the output state can be corrected in real time, and the influence of distortion and noise components caused by the delay device can be reduced, and a zero level is inserted at a predetermined timing to obtain a pulse width. However, if the amplitude of the input signal is large and the integration output level of the integrator 22 is large, the input signal can be modulated and output with high voltage utilization efficiency by extending the pulse width. .

また、本実施形態では、図2、図4等の回路構成に示されるように、帰還回路内の出力である積分器22の出力を所定値と比較して切替部30で切り替えてパルス幅拡張する/パルス幅拡張しないを決定しているため、帰還回路の外部で入出力信号の振幅の大小に応じて切り替える場合と比べて、切替時のノイズ、つまりパルス幅固定のPDMからパルス幅拡張のPDMに切り替わるタイミング、及びパルス幅拡張のPDMからパルス幅固定のPDMに切り替わるタイミングで生じるノイズを効果的に抑制できる。   In the present embodiment, as shown in the circuit configuration of FIGS. 2 and 4, the output of the integrator 22, which is the output in the feedback circuit, is compared with a predetermined value and switched by the switching unit 30 to expand the pulse width. Since it is determined whether to perform pulse width expansion or not, it is determined that noise during switching, that is, pulse width expansion from a PDM with a fixed pulse width is compared to when switching according to the amplitude of the input / output signal outside the feedback circuit. Noise generated at the timing of switching to the PDM and the timing of switching from the PDM with pulse width expansion to the PDM with a fixed pulse width can be effectively suppressed.

さらに、本実施形態では、ゼロリセット型DFF24,25のリセット端子にクロック信号を供給することでゼロレベルを挿入し、リセット端子へのクロック信号の供給を禁止することでゼロレベルの挿入を禁止しているが、クロック信号の供給を禁止する代わりに、一時的にクロック信号の周期を増大させてリセット端子に供給することでゼロレベルの挿入を禁止してもよく、クロック信号の周期増大は、実質的には本来の周期を有するクロック信号の供給を禁止することに等しい。   Furthermore, in this embodiment, the zero level is inserted by supplying a clock signal to the reset terminals of the zero reset type DFFs 24 and 25, and the insertion of the zero level is prohibited by prohibiting the supply of the clock signal to the reset terminal. However, instead of prohibiting the supply of the clock signal, the insertion of the zero level may be prohibited by temporarily increasing the period of the clock signal and supplying it to the reset terminal. This is substantially equivalent to prohibiting the supply of a clock signal having an original period.

20 減算器、22 積分器、24,25 ゼロリセット型DFF、26 クロック信号源、28 遅延回路、30 切替器、32 ゼロリセット信号生成部、34 パルス合成回路、50,51 バイアス生成回路。
20 subtractor, 22 integrator, 24, 25 zero reset type DFF, 26 clock signal source, 28 delay circuit, 30 switcher, 32 zero reset signal generation unit, 34 pulse synthesis circuit, 50, 51 bias generation circuit.

Claims (4)

クロック信号に同期して入力信号をデルタシグマ変調して出力する信号変調回路であって、
入力信号と帰還信号との差分を算出する減算器と、
前記減算器からの出力を積分する積分器と、
前記積分器で積分された信号に対し、前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルを挿入しつつ遅延して量子化する量子化器と、
前記量子化器で量子化された信号を前記入力信号に帰還させる帰還回路と、
前記積分器で積分された信号のレベルを所定値と大小比較し、所定値以内の場合に前記量子化器における前記ゼロレベルの挿入を許可することでパルス幅を固定とし、前記所定値を超える場合に前記量子化器における前記ゼロレベルの挿入を禁止することでパルス幅を変化させる制御部と、
を備えることを特徴とする信号変調回路。
A signal modulation circuit that outputs a delta-sigma modulation of an input signal in synchronization with a clock signal,
A subtractor that calculates the difference between the input signal and the feedback signal;
An integrator for integrating the output from the subtractor;
A quantizer that delays and quantizes the signal integrated by the integrator while inserting a zero level at a timing synchronized with the clock signal;
A feedback circuit that feeds back the signal quantized by the quantizer to the input signal;
The level of the signal integrated by the integrator is compared with a predetermined value, and if it is within the predetermined value, the pulse width is fixed by allowing the insertion of the zero level in the quantizer and exceeds the predetermined value A controller that changes the pulse width by prohibiting the insertion of the zero level in the quantizer,
A signal modulation circuit comprising:
請求項1記載の信号変調回路において、
前記量子化器は、リセット端子を備えるフリップフロップであり、
前記リセット端子に前記クロック信号を供給することで前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入され、
前記制御部は、前記積分器で積分された信号のレベルが前記所定値以内の場合に前記クロック信号を前記リセット端子に供給し、前記所定値を超える場合に前記クロック信号を前記リセット端子に供給しない
ことを特徴とする信号変調回路。
The signal modulation circuit according to claim 1,
The quantizer is a flip-flop having a reset terminal,
By supplying the clock signal to the reset terminal, a zero level is inserted at a timing synchronized with the clock signal,
The control unit supplies the clock signal to the reset terminal when the level of the signal integrated by the integrator is within the predetermined value, and supplies the clock signal to the reset terminal when the level exceeds the predetermined value. A signal modulation circuit characterized by not.
クロック信号に同期して入力信号をデルタシグマ変調して出力する信号変調回路であって、
入力信号と帰還信号との差分を算出する減算器と、
前記減算器からの出力を積分する積分器と、
前記積分器で積分された信号の位相を反転する位相反転回路と、
前記積分器で積分された信号に対し、前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルを挿入しつつ遅延して量子化する第1量子化器と、
前記位相反転回路で位相反転された信号に対し、前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルを挿入しつつ遅延して量子化する第2量子化器と、
前記第1量子化器で量子化された信号と前記第2量子化器で量子化された信号を合成するパルス合成回路と、
前記パルス合成回路で合成された信号を入力信号に帰還させる帰還回路と、
前記積分器で積分された信号のレベル及び前記位相反転された信号のレベルを所定値と大小比較し、所定値以内の場合に前記第1量子化器及び前記第2量子化器における前記ゼロレベルの挿入を許可することでパルス幅を固定とし、前記所定値を超える場合に前記第1量子化器及び前記第2量子化器における前記ゼロレベルの挿入を禁止することでパルス幅を変化させる制御部と、
を備えることを特徴とする信号変調回路。
A signal modulation circuit that outputs a delta-sigma modulation of an input signal in synchronization with a clock signal,
A subtractor that calculates the difference between the input signal and the feedback signal;
An integrator for integrating the output from the subtractor;
A phase inversion circuit for inverting the phase of the signal integrated by the integrator;
A first quantizer for delaying and quantizing the signal integrated by the integrator while inserting a zero level at a timing synchronized with the clock signal;
A second quantizer that delays and quantizes the signal whose phase is inverted by the phase inverting circuit while inserting a zero level at a timing synchronized with the clock signal;
A pulse synthesis circuit for synthesizing the signal quantized by the first quantizer and the signal quantized by the second quantizer;
A feedback circuit that feeds back a signal synthesized by the pulse synthesis circuit to an input signal;
The level of the signal integrated by the integrator and the level of the phase-inverted signal are compared with a predetermined value, and if the level is within a predetermined value, the zero level in the first quantizer and the second quantizer Control to change the pulse width by prohibiting the insertion of the zero level in the first quantizer and the second quantizer when the pulse width exceeds the predetermined value by allowing the insertion of And
A signal modulation circuit comprising:
請求項3記載の信号変調回路において、
前記第1量子化器及び前記第2量子化器は、リセット端子を備えるフリップフロップであり、
前記リセット端子に前記クロック信号を供給することで前記クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入され、
前記制御部は、前記積分器で積分された信号のレベル及び前記位相反転した信号のレベルが前記所定値以内の場合に前記クロック信号を前記リセット端子に供給し、前記所定値を超える場合に前記クロック信号を前記リセット端子に供給しない
ことを特徴とする信号変調回路。
The signal modulation circuit according to claim 3.
The first quantizer and the second quantizer are flip-flops having a reset terminal,
By supplying the clock signal to the reset terminal, a zero level is inserted at a timing synchronized with the clock signal,
The control unit supplies the clock signal to the reset terminal when the level of the signal integrated by the integrator and the level of the phase-inverted signal are within the predetermined value, and when the level exceeds the predetermined value, A signal modulation circuit, wherein a clock signal is not supplied to the reset terminal.
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