JP2020155837A - D級アンプ及び音響再生システム - Google Patents
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Abstract
Description
(第1の実施形態)
(構成)
図1は、第1の実施形態に係るD級アンプの回路図である。図1に示すD級アンプ1は、PWM変調器を有するフルブリッジタイプである。D級アンプ1は、スピーカアンプ動作とラインアンプ動作が可能である。D級アンプ1は、ここでは、半導体装置すなわち半導体チップにより構成されている。D級アンプ1の出力は、復調回路2により復調されて、スピーカなどの負荷3を駆動する。D級アンプ1と負荷3が、音響再生システムを構成する。D級アンプ1は、PWM変調器10と、デッドタイム生成器14と、セレクタ15と、ゲートドライバ16と、出力トランジスタ群17、18を有する。
ここでは、スピーカアンプ用トランジスタに対する、ライトアンプ用トランジスタにおけるオン抵抗の比率LTは、略40倍である。
GL≦GS ・・・(1)
SR≦LR ・・・(2)
詳しくは、ラインアンプ用トランジスタのオン抵抗LRは、出力素子となる各トランジスタ、ローパスフィルタ19a、19b、及び負荷3で構成される系が直列共振回路とみなせる値である。
この式(3)から、オン抵抗RDSを大きくするとQ値を下げることができることがわかる。D級アンプ1がラインアンプとして動作する場合、D級アンプ1の負荷駆動能力を下げても、接続されるパワーアンプの仕様を満たすことができる。そのため、ラインアンプ動作時において、負荷インピーダンスに合わせて出力素子のオン抵抗値RDSを設定することにより、最適な系を構成することができる。
D級アンプ1がスピーカアンプとして使用される場合、イネーブル信号LAEはローである。そのため、スイッチ回路SW4は、イネーブル信号LAEに応じて、デッドタイム生成回路14pからのハイサイドPWMパルス信号を、ゲートドライバ回路16p4に供給するように切り替わる。スイッチ回路SW3は、デッドタイム生成回路14pからのローサイドPWMパルス信号を、ゲートドライバ回路16p3に供給するように切り替わる。さらに、スイッチ回路SW2は、デッドタイム生成回路14nからのハイサイドPWMパルス信号を、ゲートドライバ回路16p2に供給するように切り替わる。スイッチ回路SW1は、デッドタイム生成回路14nからのローサイドPWMパルス信号を、ゲートドライバ回路16p1に供給するように切り替わる。
すなわち、インピーダンスRLが大きくなると、Q値が大きくなることがわかる。そのため、スピーカアンプ用に設定したD級アンプにパワーアンプを接続すると、D級アンプの動作が不安定になる場合がある。よって、同一ローパスフィルタを用いて、D級アンプをスピーカアンプ動作とラインアンプ動作で使用することは不適であった。
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、D級アンプがラインアンプとして使用される場合に、出力素子となる各トランジスタ、ローパスフィルタ、及び負荷で構成される系が直列共振回路とみなせるように、ラインアンプ用の各トランジスタのオン抵抗の値を大きくしている。これに対して、第2の実施形態では、D級アンプがラインアンプとして利用される場合に、ラインアンプ用の各トランジスタ、ローパスフィルタ、及び負荷で構成される系に抵抗器を追加して、その系が直列共振回路となるようにしている。
図3は、第2の実施形態に係るD級アンプの回路図である。図3では、D級アンプ1Aは、PWM出力信号をフィードバックする回路を有している。具体的には、PWMパルス信号が、フィードバック回路としてのフィードバックラインFL1、FL2を介して、減算器22a、22bに入力可能となっている。
また、出力トランジスタ群17のトランジスタは、第1の実施形態の出力トランジスタ群17の各トランジスタと同じ符号が使用されているが、オン抵抗の値は、第1の実施形態とは異なっている。D級アンプ1Aは、抵抗器R1、R2からなる抵抗器群21を有している。具体的には、D級アンプ1Aでは、接続点P1と、接続点P11の間に抵抗器R1が設けられている。同様に、接続点P2と、接続点P21の間に抵抗器R2が設けられている。
D級アンプ1Aがスピーカアンプとして使用される場合、イネーブル信号LAEはローである。そのため、スイッチ回路SW5は、接続点P11の電圧信号をフィードバックラインFL1に供給するように切り替わる。スイッチ回路SW6は、接続点P21の電圧信号をフィードバックラインFL2に供給するように切り替わる。その他の動作は、第1の実施の形態と同様である。本実施形態では、PWMパルス信号を入力にフィードバックしているため、D級アンプ1Aが電源電圧変動などの影響を受けないように動作する。
上述した2つの実施形態は、フルブリッジタイプのD級アンプ1、1Aに関するが、ハーフブリッジタイプすなわちシングルエンドタイプにも適用可能である。なお、本変形例の説明において、第1の実施形態のD級アンプ1の構成要素と略同じであるため、同じ構成要素については同じ符合を付し説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。
Claims (5)
- 入力信号とキャリア信号とを比較する比較回路を有し、前記入力信号に基づくPWMパルス信号を出力するPWM変調器と、
第1のオン抵抗値を有して相補的に動作する2つの第1出力トランジスタによって構成され、前記2つの第1出力トランジスタ同士の第1の接続点を第1の出力端とする第1出力トランジスタ群と、
第2のオン抵抗値を有して相補的に動作する2つの第2出力トランジスタによって構成され、前記2つの第2出力トランジスタ同士の第2の接続点を第2の出力端とする第2出力トランジスタ群と、
前記PWMパルス信号を、前記第1出力トランジスタ群と前記第2出力トランジスタ群のいずれかに選択的に入力させるセレクタと、
を有し、
前記第2出力トランジスタ群に前記PWMパルス信号が入力されたときに、前記第2出力トランジスタ群と、前記第2の出力端に接続されたローパスフィルタと、前記ローパスフィルタに接続される負荷とを含む系が直列共振回路を構成するD級アンプ。 - 前記直列共振回路は、前記第2のオン抵抗値を、前記第1のオン抵抗値よりも大きくすることにより形成される、請求項1に記載のD級アンプ。
- 前記第1の接続点と前記第2の接続点間に設けられた抵抗器を有し、
前記直列共振回路は、前記系に前記抵抗器が含まれることにより形成される、請求項1に記載のD級アンプ。 - 前記D級アンプは、前記第1の出力端のPWM出力信号を、前記入力信号にフィードバックするフィードバック回路を有する、請求項1から3のいずれか1つに記載のD級アンプ。
- 請求項1に記載のD級アンプと、
前記D級アンプの出力に接続された前記ローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタに接続されたスピーカ又は外部アンプである負荷と、
を有する、音響再生システム。
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