JP3117597U - D-class audio amplifier square wave modulation design circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】方形波変調のDクラスオーディオアンプのキャリア周波数、或いは、キャリア位相を制御する設計を提供する。
【解決手段】ハーフブリッジ接続モードは、入力信号と方形波を受信するPWM変調器と、プレドライバと、パワーMOS回路と、からなり、方形波により、出力キャリアの変調周波数を制御し、その後、パワーMOS回路により、信号を出力して、スピーカーを駆動する。フルブリッジ接続モードは、入力信号を受信するPWM変調器と、二つのプレドライバと、二つのパワーMOS回路と、からなり、方形波により、出力キャリアの変調を制御し、その後、パワーMOS回路により、信号を出力して、共同で、スピーカーを駆動する。本考案の簡易な方形波変調により、公知技術の三角波キャリア変調を代替する設計で、Dクラスオーディオアンプ回路設計を簡潔化し、信号歪みを減少させる。
【選択図】図6A design for controlling the carrier frequency or carrier phase of a D-class audio amplifier with square wave modulation is provided.
A half-bridge connection mode includes a PWM modulator that receives an input signal and a square wave, a pre-driver, and a power MOS circuit. The modulation frequency of the output carrier is controlled by the square wave, and then The power MOS circuit outputs a signal to drive the speaker. The full-bridge connection mode consists of a PWM modulator that receives an input signal, two pre-drivers, and two power MOS circuits, and controls the modulation of the output carrier by a square wave, and then by the power MOS circuit Output the signal and drive the speaker jointly. The simple square wave modulation of the present invention simplifies the D-class audio amplifier circuit design and reduces signal distortion with a design that replaces the known triangular wave carrier modulation.
[Selection] Figure 6
Description
本考案は、Dクラスオーディオアンプに関するものであって、特に、方形波変調により、キャリア周波数、或いは、キャリア位相を制御するDクラスオーディオアンプに関するものである。 The present invention relates to a D-class audio amplifier, and more particularly to a D-class audio amplifier that controls a carrier frequency or a carrier phase by square wave modulation.
図1は、公知のDクラスオーディオアンプの回路図である。オーディオ信号Vinは、左側の両入力端a、bから、演算増幅器1に入力される。演算増幅器1は、二つのオーディオ信号をそれぞれ、演算増幅器2、3に出力し、その後、それぞれ、プレドライバ(predriver)4と5により、出力信号を生成し、パワーCMOS回路6、7を駆動して、出力信号OUTA、OUTBを生成する。出力信号OUTA、OUTBは、それぞれ、スピーカー8を駆動し、これは、プッシュプル(push−pull)回路で、いわゆるBTL(Bridge Tied Load)設計である。抵抗器9と10は、信号をフィードバックするのに用いられ、コンデンサ11と12は、補償回路である。インダクタ13と14、コンデンサ15は、フィルター回路である。500KHZの三角波Vtriangularは、演算増幅器2、3に入力されて、演算増幅器2、3に入力される二つのキャリア信号を同期化する。これにより、出力信号OUTA、OUTBのキャリア位相は、図2(a)で示されるように、互いに等しくなる。或いは、出力信号OUTA、OUTBのキャリア位相差は、図2(b)で示されるように、180度になる。演算増幅器1、2、3は、協調して、PWM(Pulse Width Modulator)を形成する。PWM変調器は、各種設計があり、ここで示されるのは、そのうちの一つの設計である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a known D class audio amplifier. The audio signal Vin is input to the operational amplifier 1 from the left input terminals a and b. The operational amplifier 1 outputs two audio signals to the
上述の回路の三角波Vtriangularは、別途に三角波生成器が必要で、しかし、三角波生成器は、複雑で、精確な三角波を形成するのは困難なので、複雑な三角波形成器を、IC設計中に置入するのは、回路空間を占有し、コストを増加させる。三角波の同期化設計は、演算増幅器2、3にとって、方形波の方式で簡潔にし、製造コストを減少させることができる。
The triangular wave Vtriangular of the above circuit requires a separate triangular wave generator. However, since the triangular wave generator is complicated and difficult to form an accurate triangular wave, a complicated triangular wave generator is placed during IC design. Entering takes up circuit space and increases costs. The triangular wave synchronization design can be simplified for the
本考案は、Dクラスオーディオアンプの、キャリア周波数、或いは、キャリア位相を制御する設計を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a design for controlling a carrier frequency or a carrier phase of a D class audio amplifier.
本考案のハーフブリッジ接続モードは、入力信号と方形波を受信するPWMと、プレドライバと、パワーMOS回路と、からなり、方形波により、出力キャリアの変調周波数を制御し、その後、パワーMOS回路により、信号を出力して、スピーカーを駆動する。フルブリッジ接続モードは、二つの入力信号と二つの方形波を受信するPWMと、二つのプレドライバと、二つのパワーMOS回路と、からなり、二つの信号を形成し、方形波により、二つの出力キャリアの変調周波数を制御し、その後、二つのパワーMOS回路により、それぞれ、信号を出力して、共同で、スピーカーを駆動する。 The half-bridge connection mode of the present invention is composed of a PWM that receives an input signal and a square wave, a pre-driver, and a power MOS circuit. The modulation frequency of the output carrier is controlled by the square wave, and then the power MOS circuit. To output a signal and drive the speaker. The full-bridge connection mode consists of a PWM that receives two input signals and two square waves, two pre-drivers, and two power MOS circuits, and forms two signals. The modulation frequency of the output carrier is controlled, and then the signals are output by the two power MOS circuits, respectively, and the speaker is driven jointly.
本考案は、簡易な方形波変調により、公知技術の三角波キャリア変調を代替する設計で、Dクラスオーディオアンプ回路設計を簡潔化し、信号歪みを減少させる。 The present invention simplifies D-class audio amplifier circuit design and reduces signal distortion with a design that replaces the known triangular wave carrier modulation with simple square wave modulation.
図3は、本考案のハーフブリッジ接続のDクラスオーディオアンプを示す図である。オーディオ信号Vinは、左側の入力端aから、PWM変調器20に入力されると共に、方形波信号Vsquarelを、PWM変調器20に入力する。PWM変調器20は、オーディオ信号をプレドライバ21に出力して、信号を生成し、パワーCMOS回路22を駆動して、出力信号OUTCを生成する。出力信号OUTCは、インダクタ23とコンデンサ24のフィルター回路により、スピーカー25を駆動し、これが、ハーフブリッジ接続のDクラスオーディオアンプ設計である。
FIG. 3 is a diagram showing a D-class audio amplifier with a half bridge connection according to the present invention. The audio signal Vin is input to the
図4は、本考案のハーフブリッジ接続のDクラスオーディオアンプの回路図である。オーディオ信号Vinは、左側の入力端aから、演算増幅器201に入力されると共に、演算増幅器201は、オーディオ信号を、演算増幅器202に入力する。その後、プレドライバ21を経過して、信号を生成し、パワーCMOS回路22を駆動して、出力信号OUTCを生成する。出力信号OUTCは、インダクタ23とコンデンサ24のフィルター回路により、スピーカー25を駆動し、これが、ハーフブリッジ接続のDクラスオーディオアンプ設計である。抵抗器203は、信号をフィードバックするのに用いられ、コンデンサ204は、補償回路である。インダクタ23とコンデンサ24は、フィルターに用いられる。演算増幅器201と演算増幅器202は、いわゆるPWM変調器を形成する。且つ、方形波信号Vsquarelはf点に入力され、変調信号となる。Vsquarelは、固定、或いは、不固定周波数の方形波である。PWM変調器は、各種設計があり、ここで示されるのは、そのうちの一つの設計である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a D-class audio amplifier having a half bridge connection according to the present invention. The audio signal Vin is input to the
図4の回路の最大の特徴は、方形波信号Vsquarelは、図1中の500KHZの三角波Vtriangularを代替し、Vsquarelは、出力信号OUTCのキャリア周波数を制御することが出来ることである。この種の回路設計は、複雑な三角波生成器を省略することが出来、方形波回路設計は、三角波回路設計より断然簡単で、IC設計中の回路空間を省略する。よって、コストを抑制する。 The greatest feature of the circuit of FIG. 4 is that the square wave signal Vsquarel replaces the 500 KHZ triangular wave Vtriangular in FIG. 1, and Vsquarel can control the carrier frequency of the output signal OUTC. This type of circuit design eliminates the need for complex triangular wave generators, and square wave circuit design is far simpler than triangular wave circuit design and eliminates circuit space during IC design. Therefore, the cost is suppressed.
図5は、本考案のフルブリッジ接続のDクラスオーディオアンプを示す図で、オーディオ信号Vinは、左側の両入力端a、bから、PWM変調器30に入力され、同時に、一つ方形波、或いは、二つの方形波をPWM変調器30に入力する。PWM変調器30は、二つのオーディオ信号を、プレドライバ31、32にそれぞれ出力して、パワーCMOS回路33、34を駆動して、出力信号OUTCとOUTDを生成する。出力信号OUTCとOUTDは、それぞれ、インダクタ35、36とコンデンサ37、38の二つのフィルター回路により、スピーカー39を駆動し、これが、プッシュプル回路で、いわゆるBTL設計である。
FIG. 5 is a diagram showing a D-class audio amplifier with a full bridge connection according to the present invention. An audio signal Vin is input to the
図6は、本考案のフルブリッジ接続のDクラスオーディオアンプを示す図で、図5のPWM変調器30回路を詳しく説明しており、その他は、図5と相同である。PWM変調器30中、二つの部分に分割され、ひとつは、演算増幅器301、302、もう一つは、演算増幅器303、304を有し、それぞれ、a、b点から、オーディオ信号Vinを受信すると共に、c、d点から、方形波信号Vsquarel1、Vsquarel2を受信する。Vsquarel1、Vsquarel2は、固定、或いは、不固定の周波数で、両者間は、固定の位相差、或いは、不固定の位相差がある。抵抗器305、306は、信号をフィードバックするもので、コンデンサ307、308は、補償回路である。PWM変調器は、各種設計があり、ここで示されるのは、そのうちの一つの設計である。
FIG. 6 is a diagram showing a D-class audio amplifier with a full bridge connection according to the present invention. The
図6の回路の最大の特徴は、Vsquarel1、Vsquarel2により、図1中の500KHZの三角波Vtriangularを代替し、Vsquarel1、Vsquarel2は、出力信号OUTCとOUTDのキャリア位相と周波数を制御することが出来ることである。この種の回路設計は、複雑な三角波生成器を省略することが出来、方形波回路設計は、三角波回路設計より断然簡単で、IC設計中の回路空間を省略する。よって、コストを抑制する。 The biggest feature of the circuit in FIG. 6 is that Vsquarel1 and Vsquarel2 replace the triangular wave Vtriangular of 500KHZ in FIG. 1, and Vsquarel1 and Vsquarel2 can control the carrier phase and frequency of output signals OUTC and OUTD. is there. This type of circuit design eliminates the need for complex triangular wave generators, and square wave circuit design is far simpler than triangular wave circuit design and eliminates circuit space during IC design. Therefore, the cost is suppressed.
図7は、本考案のもう一つのフルブリッジ接続のDクラスオーディオアンプの回路図である。演算増幅器401、402、403の組合せは、図6の演算増幅器301、302、303、304の組合せを代替し、残りは、図6と相同である。オーディオ信号Vinは、左側の両入力端a、bから、演算増幅器401に入力される。演算増幅器401は、二つのオーディオ信号をそれぞれ、演算増幅器402、403に出力し、その後、それぞれ、プレドライバ(predriver)31と32により、出力信号を生成し、パワーCMOS回路33、34を駆動して、出力信号OUTC、OUTDを生成する。出力信号OUTC、OUTDは、フィルター回路を通過して、スピーカー39を駆動し、これは、いわゆるBTL(Bridge Tied Load)設計である。抵抗器404と405は、信号をフィードバックするのに用いられ、コンデンサ406と407は、補償回路である。インダクタ35と36、コンデンサ37、38は、フィルター回路である。演算増幅器401、402、403は、いわゆるPWM変調器を形成する。且つ、方形波信号Vsquarelは、演算増幅器401の入力端eに入力され、変調信号となる。
FIG. 7 is a circuit diagram of another D-class audio amplifier with a full bridge connection according to the present invention. The combination of the
図7の回路の最大の特徴は、方形波信号Vsquarelは、図1中の500KHZの三角波Vtriangularを代替し、Vsquarelは、出力信号OUTCとOUTDのキャリア位相と周波数を制御することが出来ることである。この種の回路設計は、複雑な三角波生成器を省略することが出来、方形波回路設計は、三角波回路設計より断然簡単で、IC設計中の回路空間を省略する。よって、コストを抑制する。 The greatest feature of the circuit of FIG. 7 is that the square wave signal Vsquarel replaces the 500 KHZ triangular wave Vtriangular in FIG. 1, and Vsquarel can control the carrier phase and frequency of the output signals OUTC and OUTD. . This type of circuit design eliminates the need for complex triangular wave generators, and square wave circuit design is far simpler than triangular wave circuit design and eliminates circuit space during IC design. Therefore, the cost is suppressed.
上述の全パワーCMOS回路は、一般のMOS回路に変更してもよい。 The all-power CMOS circuit described above may be changed to a general MOS circuit.
本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本考案明の保護範囲は、実用新案請求の範囲で指定した内容を基準とする。 In the present invention, preferred embodiments have been disclosed as described above. However, these are not intended to limit the present invention, and any person who is familiar with the technology can use various methods within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the protection scope of the invention is based on the contents specified in the claims of the utility model.
1、2、3、201、202、301、302、303、304、401、402、403…演算増幅器
4、5、21、31、32…プレドライバ(predriver)
6、7、22、33、34…パワーCMOS回路
8、25、39…スピーカー
9、10、203、305、306、404、405…抵抗器
11、12、15、24、37、38、204、307、308、406、407…コンデンサ
13、14、23、35、36…インダクタ
20、30…PWM変調器
1, 2, 3, 201, 202, 301, 302, 303, 304, 401, 402, 403 ...
6, 7, 22, 33, 34 ...
Claims (4)
入力信号と方形波を受信するPWM変調器と、プレドライバと、パワーMOS回路と、からなり、
前記パワーMOS回路は、出力信号を出力して、スピーカーを駆動し、前記方形波により、前記PWM変調器のキャリア周波数と位相を制御し、更に、前記Dクラスオーディオアンプの出力信号のキャリア周波数と位相を制御し、且つ、前記パワーMOS回路は、信号を、前記PWM変調器にフィードバックする
ことを特徴とするハーフブリッジ接続のDクラスオーディオアンプの方形波変調設計。 A square-wave modulation design for a D-class audio amplifier with a half-bridge connection,
It consists of a PWM modulator that receives an input signal and a square wave, a pre-driver, and a power MOS circuit.
The power MOS circuit outputs an output signal, drives a speaker, controls the carrier frequency and phase of the PWM modulator by the square wave, and further outputs the carrier frequency of the output signal of the D class audio amplifier. A square-wave modulation design of a half-bridge connected D-class audio amplifier, wherein the phase is controlled and the power MOS circuit feeds back a signal to the PWM modulator.
二つの入力信号と二つの方形波を受信するPWM変調器と、二つのプレドライバと、二つのパワーMOS回路と、からなり、
前記PWM変調器は、二つの信号を出力し、それぞれ、前記プレドライバを駆動した後、更に、前記パワーMOS回路を駆動し、前記二つのパワーMOS回路は、フィルターを経て、共同で、スピーカーを駆動し、前記二つの方形波により、それぞれ、前記PWM変調器の二つのキャリア周波数と位相を制御し、更に、前記Dクラスオーディオアンプの二つの出力信号のキャリア周波数と位相を制御し、且つ、前記二つのパワーMOS回路は、それぞれ、信号を、前記PWM変調器にフィードバックする
ことを特徴とするフルブリッジ接続のDクラスオーディオアンプの方形波変調設計。 It is a square wave modulation design of full-bridge connection D class audio amplifier,
It consists of a PWM modulator that receives two input signals and two square waves, two pre-drivers, and two power MOS circuits.
The PWM modulator outputs two signals, respectively drives the pre-driver, and further drives the power MOS circuit. The two power MOS circuits pass through a filter and jointly operate a speaker. Driving, respectively, controlling the two carrier frequencies and phases of the PWM modulator by the two square waves, further controlling the carrier frequencies and phases of the two output signals of the D-class audio amplifier, and Each of the two power MOS circuits feeds back a signal to the PWM modulator. A full-bridge connection D-class audio amplifier square wave modulation design.
二つの入力信号と方形波を受信するPWMと、二つのプレドライバと、二つのパワーMOS回路と、からなり、
前記PWM変調器は、二つの信号を出力し、それぞれ、前記プレドライバを駆動した後、更に、前記パワーMOS回路を駆動し、前記二つのパワーMOS回路は、フィルターを経て、スピーカーを駆動し、前記方形波により、前記PWM変調器のキャリア周波数と位相を制御し、更に、前記Dクラスオーディオアンプの出力信号のキャリア周波数と位相を制御し、且つ、前記二つのパワーMOS回路は、それぞれ、信号を、前記PWM変調器にフィードバックする
ことを特徴とするフルブリッジ接続のDクラスオーディオアンプの方形波変調設計。 It is a square wave modulation design of full-bridge connection D class audio amplifier,
It consists of a PWM that receives two input signals and a square wave, two pre-drivers, and two power MOS circuits.
The PWM modulator outputs two signals, and after driving the pre-driver, respectively, further drives the power MOS circuit, and the two power MOS circuits drive a speaker through a filter, The square wave controls the carrier frequency and phase of the PWM modulator, further controls the carrier frequency and phase of the output signal of the D-class audio amplifier, and the two power MOS circuits respectively Is fed back to the PWM modulator, and a square wave modulation design of a full-bridge connected D-class audio amplifier.
ことを特徴とする請求項1、2、或いは、3に記載のDクラスオーディオアンプの方形波変調設計。 The square wave modulation design of the D class audio amplifier according to claim 1, wherein the power MOS circuit is a power CMOS circuit.
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