JP3131255U

JP3131255U - 音声増幅器、電圧供給回路

Info

Publication number: JP3131255U
Application number: JP2007000858U
Authority: JP
Inventors: 敏雄陳; 尚書鍾; 明宗黎
Original assignee: Princeton Technology Corp
Current assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: US7420422B2; US20080116978A1; TWM314974U

Abstract

【課題】単一の電圧源により駆動される音声増幅器を提供する。
【解決手段】第１の電圧源を電圧供給回路と結合した後、前記第１の電圧源と同一の電気レベルだが反対の電極を有する第２の電圧源が生成される。音声増幅器は次に、前記第１の電圧源及び前記第２の電圧源の両方により駆動される。前記音声増幅器は、同一の電気レベルだが反対の電極を有する１対の電圧源を駆動するよう要求する。電圧供給回路は、第２の電圧源を第１の電圧源から、スイッチの２つのセットを同時に切り替えることにより生成する。前記スイッチの両方のセットは、切り替え時に非同期状態を有する。
【選択図】図１

Description

本考案は、音声増幅器及び関連する電圧供給回路に関し、より詳細には、単一電圧源により駆動される音声増幅器及び関連する電圧供給回路に関する。

現在の音声増幅器は、一般にクラスＤ増幅器を実装する。従来のクラスＡＢ増幅器は線形信号を生成するが、クラスＤ増幅器は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する。重要なことに、クラスＤ増幅器は、音声信号、パルス幅変調信号、及び高調波を有する。クラスＤ増幅器が動作する間、前記クラスＤ増幅器の出力段の金属酸化膜半導体電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）は、１対の電圧源にバイアスされる必要がある。１対の電圧源の一方は正の電圧源であり、他方は負の電圧源である。前記１対の電圧源は、電極が相互に反対であり、及び電気レベルが等価であり、前記クラスＤ増幅器を駆動する。従来技術では、１対の電圧源のうち正の電圧源は、クラスＤ増幅器の出力段のＭＯＳＦＥＴの正のバイアス端子と結合される。また１対の電圧源のうち負の電圧源は、クラスＤ増幅器の出力段のＭＯＳＦＥＴの負のバイアス端子と結合される。こうして前記クラスＤ増幅器をバイアスする。つまり、クラスＤ増幅器の出力段のＭＯＳＦＥＴの正のバイアス端子及び負のバイアス端子のそれぞれに、更に端子を追加し、正の電圧源及び負の電圧源をそれぞれ受信し、そしてクラスＤ増幅器を駆動しなければならない。

本考案は、単一の電圧源により駆動される音声増幅器を提供する。

音声増幅器は、電圧供給回路及び音声増幅器のセットを有する。電圧供給回路は、第１の電圧源、前記第１の電圧源と結合された第１の端子を有する第１のスイッチ、前記第１のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び接地と結合された第２の端子を有する第２のスイッチ、前記第１のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び第２の端子を有する第１のキャパシター、前記第１のキャパシターの第２の端子と結合された第１の端子及び接地と結合された第２の端子を有する第３のスイッチ、前記第１のキャパシターの第２の端子と結合された第１の端子及び第２の端子を有する第４のスイッチ、並びに前記第３のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び前記第４のスイッチの第２の端子と結合された第２の端子を有する第２のキャパシターを有する。音声増幅器のセットは、複数のサブ音声増幅器を有する。複数のサブ音声増幅器のそれぞれは、第１の電圧源と結合された正の電圧入力端子及び第２のキャパシターの第２の端子と結合された負の電圧入力端子を有する。

本考案はまた、電圧供給回路を提供する。電圧供給回路は、第１の電圧源、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第１のキャパシター、第３のスイッチ、第４のスイッチ、及び第２のキャパシターを有する。第１のスイッチは、第１の電圧源と結合された第１の端子を有する。第２のスイッチは、第１のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子、及び接地と結合された第２の端子を有する。第１のキャパシターは、第１のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子、及び第２の端子を有する。第３のスイッチは、第１のキャパシターの第２の端子と結合された第１の端子、及び接地と結合された第２の端子を有する。第４のスイッチは、第１のキャパシターの第２の端子と結合された第１の端子、及び第２の端子を有する。第２のキャパシターは、第３のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子、及び第４のスイッチの第２の端子と結合された第２の端子を有する。

本考案のこれら及び他の目的は、以下の種々の図及びグラフに説明された好適な実施例の詳細な説明を読むことにより、当業者に明らかである。

本考案は、出力段のＭＯＳＦＥＴを反対の電極及び同一の電気レベルを有する１対の電圧源にバイアスする音声増幅器を提供する。前記１対の電圧源は、正の電圧源及び負の電圧源を有し、単一の電圧源から生成される。留意すべき点は、本考案の音声増幅器は、クラスＤ増幅器であって良いことである。

図１を参照する。図１は、本考案の音声増幅器１００のブロック図である。図１に示されるように、音声増幅器１００は、電圧供給回路２００及びサブ音声増幅器のセット３００を有する。サブ音声増幅器のセット３００は、複数のサブ音声増幅器４００を有する。電気レベルＶＣＣを有する正の電圧は、電圧供給回路２００の正の出力端子から、サブ音声増幅器のセット３００の各サブ音声増幅器４００へ出力される。一方、電気レベル−ＶＣＣを有する負の電圧もまた、電圧供給回路２００の負の出力端子から、サブ音声増幅器のセット３００の各サブ音声増幅器４００へ出力される。

図２を参照する。図２は、図１に示された電力供給回路２００の図である。図２に示されるように、電力供給回路２００は、第１の電圧源ＶＣＣ、第１のスイッチ２０２、第２のスイッチ２０４、第１のキャパシター２０６、第３のスイッチ２０８、第４のスイッチ２１０、及び第２のキャパシター２１２を有する。第１のスイッチ２０２は、第１の電圧源ＶＣＣと結合された第１の端子を有する。第２のスイッチ２０４は、第１のスイッチ２０２の第２の端子と結合された第１の端子、及び接地と結合された第２の端子を有する。第１のキャパシター２０６は、第１のスイッチ２０２の第２の端子と結合された第１の端子を有する。第３のスイッチ２０８は、第１のキャパシター２０６の第２の端子と結合された第１の端子、及び接地と結合された第２の端子を有する。第４のスイッチ２１０は、第１のキャパシター２０６の第２の端子と結合された第１の端子を有する。第２のキャパシター２１２は、第３のスイッチ２０８の第２の端子と結合された第１の端子、及び第４のスイッチ２１０の第２の端子と結合された第２の端子を有する。

本考案の目的は、ＶＣＣの電気レベルを有する第１の電圧源を電圧供給回路２００へ入力することにより、第２のキャパシター２１２の第１の端子において−ＶＣＣの電気レベルを有する第２の電圧源を生成することである。−ＶＣＣの電気レベルを有する第２の電圧源は、ＶＣＣの電気レベルを有する第１の電圧源と同一の電気レベルだが反対の電極を有する。２つの段は、−ＶＣＣの電気レベルを有する第２の電圧源を生成する場合に説明される。第１の段では、図２に示されるように、第１のスイッチ２０２及び第３のスイッチ２０８の両方は、短絡されるよう切り替えられる。また第２のスイッチ２０４及び第４のスイッチ２１０の両方は、開路されるよう切り替えられる。この時、ＶＣＣの電気レベルとの電位差は、第１のキャパシター２０６の両端に生成される。第１のキャパシター２０６の第１の端子における電気レベルは、第１のキャパシター２０６の第２の端子より高い。図３を参照する。図３は、−ＶＣＣの電気レベルを有する第２の電圧源を生成する第２の段を図示する。図３に示されるように、第１のスイッチ２０２及び第３のスイッチ２０８の両方は、開路されるよう切り替えられる。また第２のスイッチ２０４及び第４のスイッチ２１０の両方は、短絡されるよう切り替えられる。この時、上述の第１のキャパシター２０６の両端の電位差は、維持される。第１のキャパシター２０６の第１の端子及び第２のキャパシター２１２の第１の端子の両方は、同時に接地と結合される。従って、第２の段では、第１のキャパシター２０６の両端の電位差と同一の電気レベルを有する電位差は、第２のキャパシター２１２の両端に生成される。そして第２のキャパシター２１２の第２の端子における電気レベルは、従って、−ＶＣＣになる。最後に、電気レベル−ＶＣＣを有する第２の電圧源は、従って、図３に示されるように生成される。

上述の第１の段及び第２の段の両方で、電気レベルＶＣＣを有する第１の電圧源及び電気レベル−ＶＣＣを有する第２の電圧源は、図２及び図３に図示された電力供給回路２００内で同時に生成され、図１に示されたサブ音声増幅器のセット３００の各サブ音声増幅器４００を駆動する。

図４を参照する。図４は、本考案の好適な実施例による図１に示されたサブ音声増幅器４００の図である。図４に示されるように、サブ音声増幅器４００は、比較器４０２、前置駆動装置４０４、トランジスターのセット４０６、インダクター４０８、第３のキャパシター４１０、及びスピーカー４１２を有する。比較器４０２は、図４に示されるように、鋸歯信号源と結合された正の入力端子、及び音声信号源ＡＵＤＩＯＩＮと結合された負の入力端子を有する。鋸歯信号源の助けにより、音声信号源ＡＵＤＩＯＩＮからの音声信号は、比較器４０２の出力端子においてパルス幅変調信号へ変換される。前置駆動装置４０４は、比較器４０２の出力端子と結合された入力端子を有し、パルス幅変調信号を受信する。トランジスターのセット４０６は、前置駆動装置４０４の出力端子と結合された入力端子を有し、及び第１のトランジスター４１４及び第２のトランジスター４１６を有する。第１のトランジスター４１４は、ＶＣＣの電気レベルを有する第１の電圧源と結合されたソース及びトランジスターのセット４０６の入力端子と結合されたゲート、及びトランジスターのセット４０６の出力端子と結合されたドレインを有する。第２のトランジスター４１６は、図２に示されるように、トランジスターのセット４０６の出力端子と結合されたドレイン、トランジスターのセット４０６の入力端子と結合されたゲート、及び第２のキャパシター２１２の第２の端子、つまり生成された−ＶＣＣの電気レベルを有する第２の電圧源と結合されたソース、を有する。インダクター４０８は、トランジスターのセット４０６の出力端子と結合された第１の端子を有する。第３のキャパシター４１０は、第１のインダクター４０８の第２の端子と結合された第１の端子、及び接地と結合された第２の端子を有する。第２のスピーカー４１２は、第３のキャパシター４１０の第１の端子と結合された第１の端子、及び第３のキャパシター４１０の第２の端子と結合された第２の入力端子を有する。つまり、スピーカー４１２は、第３のキャパシター４１０と並列に接続される。及び従って、スピーカー４１２は、第３のキャパシター４１０の両端に蓄積された電位差により駆動される。

留意すべき点は、本考案では、図１に示されるサブ音声増幅器４００は、必ずしも図４に図示されたように実装される必要がないことである。これは、図１に示されるサブ音声増幅器４００が、同一の電気レベルだが反対の電極を有する１対の電圧源にバイアスされる必要がある他の回路により置き換えられても良いという事実を示す。また、当該事実に関する本考案の実施例がある。更に、トランジスターのセット４０６内の第１のトランジスター４１４及び第２のトランジスター４１６の両方はまた、当該トランジスターのセット４０６内の出力段を実装可能な他の要素により置き換えられて良い。またこのような置き換えは、本考案の実施例として分類される。

本考案は、出力段を単一の電圧源にバイアス可能な音声増幅器を開示する。開示された音声増幅器では、単一の電圧源は、電圧供給回路と結合される。電圧供給回路は、結合された単一の電圧源と同一の電気レベルだが反対の電極を有する別の電圧源を生成し、及び結合された電圧源及び生成された電源を利用し開示された音声増幅器を駆動する。留意すべき点は、開示された増幅器は、クラスＤ増幅器であって良いことである。従来技術では、音声増幅器の出力段のＭＯＳＦＥＴをバイアスするために２つの端子を利用していたが、本考案の配置の助けにより、開示された音声増幅器の出力段のＭＯＳＦＥＴをバイアスするために１つの端子のみが追加されるだけで良い。つまり、音声増幅器の出力段のＭＯＳＦＥＴをバイアスするために利用される端子の数は、従って、低減又は節約される。

当業者は、本考案の教示を守りつつ、装置及び方法の多くの変形及び代替がなされ得ることを直ちに理解するだろう。従って、以上の開示は、特許請求の範囲の境界及び範囲によってのみ限定されると見なされるべきである。

本考案の音声増幅器のブロック図である。図１に示された電力供給回路の図であり、電気レベル−ＶＣＣを有する第２の電圧源を生成する第１の段を図示する。図２に示された電力供給回路による電気レベル−ＶＣＣを有する第２の電圧源を生成する第２の段を図示する。本考案の好適な実施例による図１に示されたサブ音声増幅器の図である。

符号の説明

１００音声増幅器
２００電圧供給回路
２０２第１のスイッチ
２０４第２のスイッチ
２０６第１のキャパシター
２０８第３のスイッチ
２１０第４のスイッチ
２１２第２のキャパシター
３００サブ音声増幅器のセット
４００サブ音声増幅器
４０２比較器
４０４前置駆動装置
４０６トランジスターのセット
４０８インダクター
４１０第３のキャパシター
４１２スピーカー
４１４第１のトランジスター
４１６第２のトランジスター

Claims

音声増幅器であって、単一の電圧源により駆動され：
第１の電圧源；
前記第１の電圧源と結合された第１の端子を有する第１のスイッチ；
前記第１のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び接地と結合された第２の端子を有する第２のスイッチ；
前記第１のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び第２の端子を有する第１のキャパシター；
前記第１のキャパシターの第２の端子と結合された第１の端子及び接地と結合された第２の端子を有する第３のスイッチ；
前記第１のキャパシターの第２の端子と結合された第１の端子及び第２の端子を有する第４のスイッチ；並びに
前記第３のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び前記第４のスイッチの第２の端子と結合された第２の端子を有する第２のキャパシター、
を有する電圧供給回路：
複数のサブ音声増幅器のそれぞれは、前記第１の電圧源と結合された正の電圧入力端子及び前記第２のキャパシターの第２の端子と結合された負の電圧入力端子を有する、前記複数のサブ音声増幅器、
を有する音声増幅器のセット：
を有する、音声増幅器。
前記第１のスイッチのスイッチ状態は、前記第３のスイッチのスイッチ状態と同期し、前記第２のスイッチのスイッチ状態は、前記第４のスイッチのスイッチ状態と同期し、及び前記第１のスイッチのスイッチ状態は、前記第２のスイッチのスイッチ状態と同期しない、請求項１記載の音声増幅器。
前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチの両方は、短絡され、及び前記第２のスイッチ及び前記第４のスイッチの両方は、開路され、第２の電圧源は、前記第１の電圧源から前記第２のキャパシターの第２の端子において生成され、及び前記第２の電圧源の電極は、前記第１の電圧源と反対の電極である、請求項１記載の音声増幅器。
前記第２の電圧源が生成された後、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチの両方は、開路されるよう切り替えられ、及び前記第２のスイッチ及び前記第４のスイッチの両方は、短絡されるよう切り替えられ、前記第２の電圧源の電圧を前記複数のサブ音声増幅器のそれぞれの負の電圧入力端子へ出力する、請求項３記載の音声増幅器。
前記複数のサブ音声増幅器のそれぞれは：
信号源と結合された正の入力端子及び音声入力源と結合された負の入力端子を有する比較器；
前記比較器の出力端子と結合された入力端子を有する前置駆動装置；
前記前置駆動装置の出力端子と結合された第１の入力端子及び前記前置駆動装置の出力端子と結合された第２の入力端子を有するトランジスターのセット；
前記トランジスターのセットの出力端子と結合された第１の端子を有するインダクター；
前記インダクターの第２の端子と結合された第１の端子及び接地と結合された第２の端子を有する第３のキャパシター；及び
前記第３のキャパシターの第１の端子と結合された第１の入力端子及び前記第３のキャパシターの第２の端子と結合された第２の入力端子を有し、前記第３のキャパシターと並列に結合されたスピーカー、
を有する、請求項１記載の音声増幅器。
前記第１のスイッチのスイッチ状態は、前記第３のスイッチのスイッチ状態と同期し、前記第２のスイッチのスイッチ状態は、前記第４のスイッチのスイッチ状態と同期し、及び前記第１のスイッチのスイッチ状態は、前記第２のスイッチのスイッチ状態と同期しない、請求項５記載の音声増幅器。
前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチの両方は、短絡され、及び前記第２のスイッチ及び前記第４のスイッチの両方は、開路され、第２の電圧源は、前記第１の電圧源から前記第２のキャパシターの第２の端子において生成され、及び前記第２の電圧源の電極は、前記第１の電圧源と反対の電極である、請求項５記載の音声増幅器。
前記第２の電圧源が生成された後、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチの両方は、開路されるよう切り替えられ、及び前記第２のスイッチ及び前記第４のスイッチの両方は、短絡されるよう切り替えられ、前記第２の電圧源の電圧を前記複数のサブ音声増幅器のそれぞれの負の電圧入力端子へ出力する、請求項７記載の音声増幅器。
前記トランジスターのセットは：
前記トランジスターのセットの第１の入力端子と結合されたゲート、前記第１の電圧源と結合されたソース、及び前記トランジスターのセットの出力端子と結合されたドレインを有する第１のトランジスター；及び
前記トランジスターのセットの第２の入力端子と結合されたゲート、前記第２の電圧源と結合されたソース、及び前記トランジスターのセットの出力端子と結合されたドレインを有する第２のトランジスター、
を有する、請求項８記載の音声増幅器。
前記信号源は、鋸歯信号源である、請求項５記載の音声増幅器。
電圧供給回路であって：
第１の電圧源；
前記第１の電圧源と結合された第１の端子を有する第１のスイッチ；
前記第１のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び接地と結合された第２の端子を有する第２のスイッチ；
前記第１のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び第２の端子を有する第１のキャパシター；
前記第１のキャパシターの第２の端子と結合された第１の端子及び接地と結合された第２の端子を有する第３のスイッチ；
前記第１のキャパシターの第２の端子と結合された第１の端子及び第２の端子を有する第４のスイッチ；並びに
前記第３のスイッチの第２の端子と結合された第１の端子及び前記第４のスイッチの第２の端子と結合された第２の端子を有する第２のキャパシター、
を有する、電圧供給回路。
前記第１のスイッチのスイッチ状態は、前記第３のスイッチのスイッチ状態と同期し、前記第２のスイッチのスイッチ状態は、前記第４のスイッチのスイッチ状態と同期し、及び前記第１のスイッチのスイッチ状態は、前記第２のスイッチのスイッチ状態と同期しない、請求項１１記載の電圧供給回路。
前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチの両方は、短絡され、及び前記第２のスイッチ及び前記第４のスイッチの両方は、開路され、第２の電圧源は、前記第１の電圧源から前記第２のキャパシターの第２の端子において生成され、及び前記第２の電圧源の電極は、前記第１の電圧源と反対の電極である、請求項１１記載の電圧供給回路。
前記第２の電圧源が生成された後、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチの両方は、開路されるよう切り替えられ、及び前記第２のスイッチ及び前記第４のスイッチの両方は、短絡されるよう切り替えられ、前記第２の電圧源の電圧を複数のサブ音声増幅器のそれぞれの負の電圧入力端子へ出力する、請求項１３記載の電圧供給回路。