JP3289590B2 - Class D power amplifier - Google Patents

Class D power amplifier

Info

Publication number
JP3289590B2
JP3289590B2 JP01961796A JP1961796A JP3289590B2 JP 3289590 B2 JP3289590 B2 JP 3289590B2 JP 01961796 A JP01961796 A JP 01961796A JP 1961796 A JP1961796 A JP 1961796A JP 3289590 B2 JP3289590 B2 JP 3289590B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
signal
power switch
quantizer
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP01961796A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09214259A (en
Inventor
和也 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP01961796A priority Critical patent/JP3289590B2/en
Publication of JPH09214259A publication Critical patent/JPH09214259A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3289590B2 publication Critical patent/JP3289590B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、音響機器において
スピーカ等の負荷を駆動するD級電力増幅器に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a class D power amplifier for driving a load such as a speaker in audio equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】音響機器における電力増幅器は、直流電
源から与えられる直流電圧を入力信号に基づき変調し、
入力信号に相似な波形を負荷であるスピーカに供給する
ものが通常である。
2. Description of the Related Art A power amplifier in an audio device modulates a DC voltage supplied from a DC power supply based on an input signal.
Usually, a waveform similar to an input signal is supplied to a speaker as a load.

【0003】この様な電力増幅器において、電力損失を
極力小さくし電力変換効率を向上したものとして、例え
ば、1994年7月6〜8日のIEEコンファレンス・
パブリケーション・No.393 「リニアライゼイション・
オブ・クラス・D・アウトプット・ステイジ・フォー・
ハイパフォーマンス・オーディオ・パワー・アンプリフ
ァイアーズ」(IEE 6-8 July 1994 Conference Publica
tion No.393 "LINEARIZATION OF CLASS D OUTPUT STAGE
S FOR HIGH-PERFORMANCE AUDIO POWER AMPLIFIERS")に
記載されている様なD級電力増幅器があった。
[0003] In such a power amplifier, power loss is reduced as much as possible and power conversion efficiency is improved, for example, as described in the IEEE Conference on July 6-8, 1994.
Publication No.393 "Linearization
Of Class D Output Stage For Four
High Performance Audio Power Amplifiers ”(IEE 6-8 July 1994 Conference Publica
tion No.393 "LINEARIZATION OF CLASS D OUTPUT STAGE
S FOR HIGH-PERFORMANCE AUDIO POWER AMPLIFIERS ").

【0004】以下に、従来のD級電力増幅器について説
明する。図10は従来のD級電力増幅器の構成を示すも
のである。1001は2値信号を入力する入力端子、1
002は入力された2値信号を遅延させる複数の遅延タ
ップを持つディレイライン、1003はディレイライン
1002の出力を電力増幅するパワースイッチ、100
4はパワースイッチ1003の出力を平滑するローパス
フィルタ、1005はローパスフィルタ1004の出力
を負荷に供給する出力端子、1006はパワースイッチ
1003の出力振幅を減衰する減衰器、1007は減衰
器1006とディレイライン1002の中間遅延タップ
の出力との差を算出する加算器、1008は加算器10
07の出力を平滑するローパスフィルタ、1009はロ
ーパスフィルタ1008の出力に基づきディレイライン
1002の遅延タップを選択する選択回路、1010は
選択回路1009の出力に基づきディレイライン100
2の遅延タップを切り換えるスイッチである。
Hereinafter, a conventional class D power amplifier will be described. FIG. 10 shows a configuration of a conventional class D power amplifier. 1001 is an input terminal for inputting a binary signal, 1
002, a delay line having a plurality of delay taps for delaying an input binary signal; 1003, a power switch for amplifying the output of the delay line 1002;
4 is a low-pass filter for smoothing the output of the power switch 1003, 1005 is an output terminal for supplying the output of the low-pass filter 1004 to the load, 1006 is an attenuator for attenuating the output amplitude of the power switch 1003, 1007 is an attenuator 1006 and a delay line An adder 1002 calculates a difference between the output of the intermediate delay tap 1002 and an adder 1008.
A low-pass filter for smoothing the output of 07, a selection circuit 1009 for selecting the delay tap of the delay line 1002 based on the output of the low-pass filter 1008, and a reference numeral 1010 for the delay line 100 based on the output of the selection circuit 1009
2 is a switch for switching between two delay taps.

【0005】以上のように構成された従来のD級電力増
幅器の動作を説明する。入力端子1001から入力され
た2値信号(例えば、オーディオ信号をPWM信号に変
換したもの)は、ディレイライン1002で遅延され
る。この信号をパワースイッチ1003は電力増幅し、
ローパスフィルタ1004は平滑(もとのオーディオ信
号に復調する)し、出力端子1005を介して負荷に電
力を供給する。ところで、パワースイッチ1003の出
力は供給される電源のリップルやスイッチングによるオ
ーバーシュートやリンギング等の要因により波形歪が発
生し、その結果出力端子1005に波形歪が発生する。
そこで、減衰器1006はパワースイッチ1003の出
力を所定レベル(加算器1007で演算が行えるレベ
ル、すなわちディレイライン1002の出力と同等のレ
ベル)に減衰し、加算器1007は減衰器1006の出
力とディレイライン1002の中間遅延タップからの出
力との差を算出する。
[0005] The operation of the conventional class D power amplifier configured as described above will be described. A binary signal (for example, a signal obtained by converting an audio signal into a PWM signal) input from an input terminal 1001 is delayed by a delay line 1002. The power switch 1003 amplifies the power of this signal,
The low-pass filter 1004 smoothes (demodulates to the original audio signal) and supplies power to the load via the output terminal 1005. By the way, the output of the power switch 1003 generates waveform distortion due to factors such as overshoot and ringing due to ripple and switching of the supplied power, and as a result, waveform distortion occurs at the output terminal 1005.
Therefore, the attenuator 1006 attenuates the output of the power switch 1003 to a predetermined level (a level at which the operation can be performed by the adder 1007, that is, a level equivalent to the output of the delay line 1002). The difference from the output from the intermediate delay tap on line 1002 is calculated.

【0006】ここで、ディレイライン1002の最小遅
延タップの遅延時間がゼロ、中間遅延タップの遅延時間
とパワースイッチ1003の伝播遅延時間とが等しく、
パワースイッチ1003の入力がディレイライン100
2の最小遅延タップに今接続されているとすると、パワ
ースイッチ1003で波形歪が発生しない場合、加算器
1007の出力はゼロとなる。また、パワースイッチ1
003で波形歪が発生した場合、加算器1007には、
減衰器1006で減衰されたパワースイッチ1003の
波形歪が出力される。すなわち加算器1007には、パ
ワースイッチ1003で発生した波形歪に比例した信号
が出力される。そして、ローパスフィルタ1008はこ
の信号を平滑し、選択回路1009はローパスフィルタ
1008の出力に基づき、ローパスフィルタ1008の
出力がゼロになるようにパワースイッチ1003に入力
する信号の遅延時間を決定する。そして、スイッチ10
10は選択回路1009の出力に基づきディレイライン
1002の遅延タップを切り換える。
Here, the delay time of the minimum delay tap of the delay line 1002 is zero, the delay time of the intermediate delay tap is equal to the propagation delay time of the power switch 1003,
The input of the power switch 1003 is the delay line 100
Assuming that the power switch 1003 is currently connected to the second minimum delay tap, the output of the adder 1007 becomes zero if no waveform distortion occurs in the power switch 1003. Power switch 1
When the waveform distortion occurs in 003, the adder 1007
The waveform distortion of the power switch 1003 attenuated by the attenuator 1006 is output. That is, a signal proportional to the waveform distortion generated by the power switch 1003 is output to the adder 1007. Then, the low-pass filter 1008 smoothes this signal, and the selection circuit 1009 determines the delay time of the signal input to the power switch 1003 based on the output of the low-pass filter 1008 so that the output of the low-pass filter 1008 becomes zero. And the switch 10
Reference numeral 10 switches the delay tap of the delay line 1002 based on the output of the selection circuit 1009.

【0007】すなわち、パワースイッチ1003で発生
する波形歪を検出し、この波形歪の量に応じてパワース
イッチ1003に入力する2値信号のタイミングをディ
レイライン1002で制御することで、従来のD級電力
増幅器は、パワースイッチ1003で発生した波形歪を
キャンセルするような構成となっている。
That is, by detecting the waveform distortion generated by the power switch 1003 and controlling the timing of the binary signal input to the power switch 1003 by the delay line 1002 in accordance with the amount of the waveform distortion, the conventional class D signal is obtained. The power amplifier is configured to cancel the waveform distortion generated by the power switch 1003.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、以下に示す問題点を有していた。
However, the above-mentioned conventional configuration has the following problems.

【0009】即ち、上記従来の構成は、パワースイッチ
で発生する波形歪をその量に応じて2値信号のパワース
イッチへの入力タイミングを制御することで、キャンセ
ルしている。しかし、波形歪を充分キャンセルするに
は、ディレイラインの分解能を良くする必要があるため
回路規模が大きくなるという問題点と、系全体では、デ
ィレイが増加する構成であるため、遅延した時間の間は
前の信号がホールドされるため本来入力された2値信号
とは異なる信号をパワースイッチが増幅することにな
る。そのため、動作シミュレーションにより出力端子か
ら負荷に供給される出力信号のFFT解析を行うと、波
形歪の対策を行う前に比べてノイズフロアーが上昇する
という問題点と、パワーアンプの音量を制御できないと
いう問題点を有していた。
That is, in the above-described conventional configuration, the waveform distortion generated in the power switch is canceled by controlling the input timing of the binary signal to the power switch according to the amount. However, in order to sufficiently cancel the waveform distortion, it is necessary to improve the resolution of the delay line to increase the circuit scale, and the entire system has a configuration in which the delay is increased. Since the previous signal is held, the power switch amplifies a signal different from the originally input binary signal. Therefore, when the FFT analysis of the output signal supplied from the output terminal to the load is performed by the operation simulation, the noise floor is increased as compared with before the countermeasure against the waveform distortion, and the volume of the power amplifier cannot be controlled. Had problems.

【0010】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、入力信号を2値信号に変換する際に、検出した波形
歪がゼロになるようにΔΣ変調器内の量子化器の基準レ
ベルを変化させる構成をとること、また、基準信号と本
電力増幅器に出力信号との振幅レベル差がゼロとなるよ
うに量子化器の基準レベルを変化させる構成をとること
で、回路規模の増加がなく、ノイズフロアーの上昇がな
く、波形歪のキャンセルや音量の制御を可能にするD級
電力増幅器を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problem. When converting an input signal into a binary signal, the reference level of a quantizer in a ΔΣ modulator is adjusted so that detected waveform distortion becomes zero. In addition, by adopting a configuration in which the reference level of the quantizer is changed so that the amplitude level difference between the reference signal and the output signal of the present power amplifier becomes zero, the circuit scale increases. It is an object of the present invention to provide a class D power amplifier capable of canceling waveform distortion and controlling the volume without increasing the noise floor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のD級電力増幅器は、入力信号を2値信号に変
換する量子化器を持つΔΣ変調器と、ΔΣ変調器の出力
を電力増幅するパワースイッチと、パワースイッチの出
力を平滑する第1のローパスフィルタと、ΔΣ変調器の
出力を遅延するディレイと、パワースイッチの出力振幅
を減衰する減衰器と、ディレイの出力と減衰器の出力と
の差を算出する加算器と、加算器の出力を平滑する第2
のローパスフィルタと、第2のローパスフィルタの出力
に基づき量子化器の基準レベルを選択する選択回路とを
備える。
In order to achieve this object, a class D power amplifier according to the present invention comprises a ΔΣ modulator having a quantizer for converting an input signal into a binary signal, and an output of the ΔΣ modulator. A power switch for amplifying power, a first low-pass filter for smoothing the output of the power switch, a delay for delaying the output of the Δ と modulator, an attenuator for attenuating the output amplitude of the power switch, and an output and attenuator for the delay An adder for calculating a difference from the output of the adder, and a second for smoothing the output of the adder.
And a selection circuit for selecting the reference level of the quantizer based on the output of the second low-pass filter.

【0012】これにより、パワースイッチで発生する波
形歪みをキャンセル可能なD級電力増幅器が得られる。
Thus, a class D power amplifier capable of canceling the waveform distortion generated by the power switch is obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明は、入力信号を2値信号に
変換する量子化器を持つΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器
の出力を電力増幅するパワースイッチと、前記パワース
イッチの出力を平滑する第1のローパスフィルタと、前
記ΔΣ変調器の出力を遅延するディレイと、前記パワー
スイッチの出力振幅を減衰する減衰器と、前記ディレイ
の出力と前記減衰器の出力との差を算出する加算器と、
前記加算器の出力を平滑する第2のローパスフィルタ
と、前記第2のローパスフィルタの出力に基づき前記量
子化器の基準レベルを選択する選択回路とを備えたD級
電力増幅器としたもので、これにより、以下の様な作用
を有する。即ち、入力信号は量子化器を持つΔΣ変調器
で2値信号に変換される。この2値信号はパワースイッ
チで電力増幅され、第1のローパスフィルタで平滑され
負荷に供給される。一方、ディレイはΔΣ変調器の出力
を遅延し、減衰器はパワースイッチの出力振幅をディレ
イの出力振幅と同等に減衰する。そして、加算器はディ
レイの出力と減衰器の出力との差を算出し、第2のロー
パスフィルタでこれを平滑することでパワースイッチで
発生した波形歪を検出する。選択回路はこの波形歪量に
応じて1ビット量子化器の基準レベルを選択する。その
結果、ΔΣ変調器は波形歪をキャンセルするように入力
信号を2値信号に変換する。この様にして、波形歪をキ
ャンセルしている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides a ΔΣ modulator having a quantizer for converting an input signal into a binary signal, a power switch for amplifying the output of the ΔΣ modulator, and an output of the power switch. A first low-pass filter for smoothing, a delay for delaying the output of the ΔΣ modulator, an attenuator for attenuating the output amplitude of the power switch, and calculating a difference between the output of the delay and the output of the attenuator. An adder,
A class D power amplifier comprising: a second low-pass filter for smoothing the output of the adder; and a selection circuit for selecting a reference level of the quantizer based on the output of the second low-pass filter. This has the following effects. That is, the input signal is converted into a binary signal by a ΔΣ modulator having a quantizer. The binary signal is power-amplified by the power switch, smoothed by the first low-pass filter, and supplied to the load. On the other hand, the delay delays the output of the ΔΣ modulator, and the attenuator attenuates the output amplitude of the power switch to be equal to the output amplitude of the delay. Then, the adder calculates a difference between the output of the delay and the output of the attenuator, and smoothes the output with a second low-pass filter to detect a waveform distortion generated by the power switch. The selection circuit selects a reference level of the one-bit quantizer according to the waveform distortion amount. As a result, the ΔΣ modulator converts the input signal into a binary signal so as to cancel the waveform distortion. Thus, the waveform distortion is canceled.

【0014】また本発明は、入力信号を2値信号に変換
する量子化器を持つΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器の出
力を電力増幅するパワースイッチと、前記パワースイッ
チの出力を平滑する第1のローパスフィルタと、前記Δ
Σ変調器の出力を遅延するディレイと、前記パワースイ
ッチの出力振幅を減衰する減衰器と、前記ディレイの出
力と前記減衰器の出力との差を算出する加算器と、前記
加算器の出力を平滑する第2のローパスフィルタと、前
記入力信号の振幅と前記第2のローパスフィルタの出力
とに基づき前記量子化器の基準レベルを選択する選択回
路とを備えたD級電力増幅器としたもので、これによ
り、以下の様な作用を有する。即ち、入力信号は量子化
器を持つΔΣ変調器で2値信号に変換される。この2値
信号はパワースイッチで電力増幅され、第1のローパス
フィルタで平滑され負荷に供給される。一方、ディレイ
はΔΣ変調器の出力を遅延し、減衰器はパワースイッチ
の出力振幅をディレイの出力振幅と同等レベルに減衰す
る。そして、加算器はディレイの出力と減衰器の出力と
の差を算出し、第2のローパスフィルタでこれを平滑す
ることでパワースイッチで発生した波形歪を検出する。
そして、選択回路は入力信号の振幅と波形歪量に応じて
1ビット量子化器の基準レベルを選択する。その結果、
ΔΣ変調器は波形歪をキャンセルするように入力信号を
2値信号に変換する。この様にして、波形歪をキャンセ
ルしている。
The present invention also provides a ΔΣ modulator having a quantizer for converting an input signal into a binary signal, a power switch for amplifying the output of the ΔΣ modulator, and a power switch for smoothing the output of the power switch. 1 low-pass filter and the Δ
A delay that delays the output of the modulator, an attenuator that attenuates the output amplitude of the power switch, an adder that calculates the difference between the output of the delay and the output of the attenuator, and an output of the adder. A class D power amplifier comprising: a second low-pass filter for smoothing; and a selection circuit for selecting a reference level of the quantizer based on an amplitude of the input signal and an output of the second low-pass filter. This has the following effects. That is, the input signal is converted into a binary signal by a ΔΣ modulator having a quantizer. The binary signal is power-amplified by the power switch, smoothed by the first low-pass filter, and supplied to the load. On the other hand, the delay delays the output of the ΔΣ modulator, and the attenuator attenuates the output amplitude of the power switch to the same level as the output amplitude of the delay. Then, the adder calculates a difference between the output of the delay and the output of the attenuator, and smoothes the output with a second low-pass filter to detect a waveform distortion generated by the power switch.
Then, the selection circuit selects the reference level of the 1-bit quantizer according to the amplitude of the input signal and the amount of waveform distortion. as a result,
The ΔΣ modulator converts an input signal into a binary signal so as to cancel waveform distortion. Thus, the waveform distortion is canceled.

【0015】また本発明は、入力信号を2値信号に変換
する量子化器を持つΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器の出
力を電力増幅するパワースイッチと、前記パワースイッ
チの出力を平滑する第1のローパスフィルタと、前記Δ
Σ変調器の出力を遅延するディレイと、外部からの制御
信号により減衰量を可変できる前記パワースイッチの出
力振幅を減衰する減衰器と、前記ディレイの出力と前記
減衰器の出力との差を算出する加算器と、前記加算器の
出力を平滑する第2のローパスフィルタと、前記第2の
ローパスフィルタの出力に基づき前記量子化器の基準レ
ベルを選択する選択回路とを備えたD級電力増幅器とし
たもので、これにより、以下の様な作用を有する。即
ち、入力信号は量子化器を持つΔΣ変調器で2値信号に
変換される。この2値信号はパワースイッチで電力増幅
され、第1のローパスフィルタで平滑され負荷に供給さ
れる。一方、ディレイはΔΣ変調器の出力を遅延し、減
衰器の減衰量可変であるため、与えられた減衰量に応じ
てパワースイッチの出力振幅を減衰する。そして、加算
器はディレイの出力と減衰器の出力との差を算出し、第
2のローパスフィルタでこれを平滑することでパワース
イッチで発生した波形歪及びディレイの出力と減衰器の
出力の振幅レベル差を検出する。選択回路はこの波形歪
量及び振幅レベル差に応じて1ビット量子化器の基準レ
ベルを選択する。その結果、ΔΣ変調器は検出した波形
歪がゼロになるように入力信号を2値信号に変換するこ
とで、波形歪をキャンセルしている。また、基準信号と
本電力増幅器に出力信号との振幅レベル差をゼロにする
ように入力信号を2値信号に変換することで電力増幅器
の音量制御をしている。
Further, the present invention provides a ΔΣ modulator having a quantizer for converting an input signal into a binary signal, a power switch for amplifying the power of the output of the ΔΣ modulator, and a power switch for smoothing the output of the power switch. 1 low-pass filter and the Δ
デ ィ レ イ A delay that delays the output of the modulator, an attenuator that attenuates the output amplitude of the power switch that can vary the amount of attenuation by an external control signal, and calculates a difference between the output of the delay and the output of the attenuator. Class D power amplifier, comprising: an adder for performing the above operation; a second low-pass filter for smoothing the output of the adder; and a selection circuit for selecting a reference level of the quantizer based on the output of the second low-pass filter. This has the following effects. That is, the input signal is converted into a binary signal by a ΔΣ modulator having a quantizer. The binary signal is power-amplified by the power switch, smoothed by the first low-pass filter, and supplied to the load. On the other hand, the delay delays the output of the ΔΣ modulator and the attenuation of the attenuator is variable, so that the output amplitude of the power switch is attenuated according to the given attenuation. Then, the adder calculates the difference between the output of the delay and the output of the attenuator, and smoothes the difference with a second low-pass filter to obtain the waveform distortion generated by the power switch and the amplitude of the output of the delay and the output of the attenuator. Detect level differences. The selection circuit selects a reference level of the 1-bit quantizer according to the waveform distortion amount and the amplitude level difference. As a result, the ΔΣ modulator cancels the waveform distortion by converting the input signal into a binary signal so that the detected waveform distortion becomes zero. Further, the volume of the power amplifier is controlled by converting the input signal into a binary signal so that the amplitude level difference between the reference signal and the output signal of the power amplifier becomes zero.

【0016】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
D級電力増幅器のブロック図を示す。図1において、1
01は入力端子、102は入力端子101からの入力信
号を2値信号に変換するΔΣ変調器であり、103は量
子化器、104は量子化器103で発生した量子化誤差
を算出する加算器、105は量子化誤差の周波数特性を
制御するループフィルタ、106は入力信号とループフ
ィルタ105の出力の差を算出する加算器で、ΔΣ変調
器102を構成する。107はΔΣ変調器102の出力
信号を電力増幅するパワースイッチ、108はパワース
イッチ107の出力信号を平滑するローパスフィルタ、
109はローパスフィルタ108の出力をスピーカ等の
負荷に供給する出力端子、110はパワースイッチ10
7の出力振幅を所定レベルに減衰する減衰器、111は
ΔΣ変調器102の出力をパワースイッチ107の伝播
遅延時間だけ遅延させるディレイ、112は減衰器11
0とディレイ111の差を算出する加算器、113は加
算器112の出力を平滑するローパスフィルタ、114
はローパスフィルタ113の出力に基づき量子化器10
3の基準レベルを選択する選択回路である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram of a class D power amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1
01 is an input terminal, 102 is a ΔΣ modulator that converts an input signal from the input terminal 101 into a binary signal, 103 is a quantizer, 104 is an adder that calculates a quantization error generated by the quantizer 103. , 105 are loop filters for controlling the frequency characteristics of the quantization error, 106 is an adder for calculating the difference between the input signal and the output of the loop filter 105, and constitutes the ΔΣ modulator 102. 107 is a power switch that amplifies the output signal of the ΔΣ modulator 102, 108 is a low-pass filter that smoothes the output signal of the power switch 107,
An output terminal 109 supplies the output of the low-pass filter 108 to a load such as a speaker.
7, an attenuator for attenuating the output amplitude to a predetermined level; 111, a delay for delaying the output of the ΔΣ modulator 102 by the propagation delay time of the power switch 107;
An adder for calculating the difference between 0 and the delay 111; 113, a low-pass filter for smoothing the output of the adder 112;
Is the quantizer 10 based on the output of the low-pass filter 113.
3 is a selection circuit for selecting the third reference level.

【0017】図2は、本実施の形態のD級電力増幅器の
動作の説明図であり、パワースイッチ107で発生する
波形歪に関する説明図である。図2において、破線は理
想波形、実線は実際の波形であり、同図(a)は電源リ
ップルによる波形歪の場合、(b)はスイッチングに伴
うオーバーシュートやリンギング等による波形歪の場合
を示す。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the class D power amplifier according to the present embodiment, and is an explanatory diagram relating to waveform distortion generated by the power switch 107. In FIG. 2, a broken line shows an ideal waveform, and a solid line shows an actual waveform. FIG. 2A shows a case of waveform distortion due to power supply ripple, and FIG. 2B shows a case of waveform distortion due to switching overshoot or ringing. .

【0018】図3は、本実施の形態のD級電力増幅器の
動作の説明図であり、量子化器103の基準レベルを変
化させた時の出力波形を示す。図3において、(a)は
量子化器の基準レベルがゼロの場合、(b)は量子化器
の基準レベルが正の場合、(c)は量子化器の基準レベ
ルが負の場合を示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the class D power amplifier according to the present embodiment, and shows an output waveform when the reference level of the quantizer 103 is changed. 3A shows a case where the reference level of the quantizer is zero, FIG. 3B shows a case where the reference level of the quantizer is positive, and FIG. 3C shows a case where the reference level of the quantizer is negative. .

【0019】図4は、本実施の形態のD級電力増幅器の
動作の説明図であり、パワースイッチ107の波形歪と
量子化器103の基準レベルの対応を示す。図4におい
て、(a)はパワースイッチ107の波形歪(破線は理
想波形、実線は実際の波形)、(b)は検出した波形歪
(ローパスフィルタ113の出力)、(c)は量子化器
103の基準レベル(選択回路114の出力)である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the class D power amplifier according to the present embodiment, showing the correspondence between the waveform distortion of the power switch 107 and the reference level of the quantizer 103. In FIG. 4, (a) shows waveform distortion of the power switch 107 (broken line is an ideal waveform, solid line is an actual waveform), (b) shows detected waveform distortion (output of the low-pass filter 113), and (c) shows a quantizer. 103 is a reference level (output of the selection circuit 114).

【0020】図5は、本実施の形態のD級電力増幅器で
の選択回路114と量子化器103の実際の構成例を示
すブロック図である。図5において、(a)は入力端子
101からの入力信号がアナログ信号の場合、(b)は
入力信号がディジタル信号の場合を示す。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of an actual configuration of the selection circuit 114 and the quantizer 103 in the class D power amplifier according to the present embodiment. 5A shows a case where the input signal from the input terminal 101 is an analog signal, and FIG. 5B shows a case where the input signal is a digital signal.

【0021】この様に構成された本実施の形態のD級電
力増幅器について、以下その動作について説明する。
The operation of the class D power amplifier according to the present embodiment thus configured will be described below.

【0022】入力端子101から入力信号が入力され
る。ここでは、オーディオ用のD級電力増幅器を想定す
れば、この入力信号は、オーディオ信号であり、その信
号はアナログ信号であってもディジタル信号(PCM信
号)であっても基本的な処理は変わらなく、ΔΣ変調器
102を構成する103〜106の各ブロックがアナロ
グ構成かディジタル構成であるかの違いである。以下、
量子化器103の出力が1ビット(2値)の場合を例に取
り説明するが、量子化器が多値の場合も量子化器の後に
パルス幅変調(PWM)器を設け、多値信号を2値信号
に変換すれば同様の結果になる。
An input signal is input from an input terminal 101. Here, assuming a class D power amplifier for audio, the input signal is an audio signal, and the basic processing is the same whether the signal is an analog signal or a digital signal (PCM signal). The difference is that each of the blocks 103 to 106 constituting the ΔΣ modulator 102 has an analog configuration or a digital configuration. Less than,
The case where the output of the quantizer 103 is 1 bit (binary) will be described as an example. Even when the quantizer is multi-valued, a pulse width modulation (PWM) device is provided after the quantizer, Is converted into a binary signal, the same result is obtained.

【0023】ΔΣ変調器102は、加算器104が量子
化器103の入出力信号の差を算出することで量子化器
103に発生する量子化誤差を検出し、ループフィルタ
105で量子化誤差の周波数特性を処理し、加算器10
6で入力信号に加算し、量子化器103で2値信号に変
化する。この処理で、入力信号を2値信号に変換する際
に量子化器103で発生する量子化誤差の周波数特性を
制御し可聴域でのSN比を大きくしている。
The ΔΣ modulator 102 detects a quantization error generated in the quantizer 103 by the adder 104 calculating the difference between the input and output signals of the quantizer 103, and the loop filter 105 detects the quantization error. The frequency characteristics are processed and the adder 10
At 6, it is added to the input signal, and the quantizer 103 changes it to a binary signal. In this process, the frequency characteristic of the quantization error generated in the quantizer 103 when the input signal is converted into the binary signal is controlled to increase the SN ratio in the audible range.

【0024】次に、パワースイッチ107はΔΣ変調器
102の出力信号を電力増幅する。そして、ローパスフ
ィルタ108は電力増幅された2値信号を平滑してアナ
ログ信号に変換し、出力端子109を介して負荷に電力
を供給する。この様にして、D級電力増幅器は、入力信
号を一度2値信号に変換して電力増幅するため、電力増
幅するパワーデバイスは飽和動作となり損失が発生しな
い。そのため電力効率の高い電力増幅器が構成できる。
Next, the power switch 107 power-amplifies the output signal of the ΔΣ modulator 102. Then, the low-pass filter 108 converts the power-amplified binary signal to an analog signal, and supplies power to the load via the output terminal 109. In this way, the class-D power amplifier once converts the input signal into a binary signal and amplifies the power, so that the power device that amplifies the power operates in saturation and no loss occurs. Therefore, a power amplifier with high power efficiency can be configured.

【0025】一方、パワースイッチ107が2値信号を
電力増幅する際、図2に示す様に電源リップルによる波
形歪やスイッチングに伴い発生するオーバーシュート、
リンギング等の波形歪が発生する。そこで、この波形歪
を検出するために、減衰器110はパワースイッチ10
7の出力信号をディレイ111の出力信号の振幅レベル
と同等レベルまで減衰させる。ディレイ111はパワー
スイッチ107の伝播遅延時間だけ、ΔΣ変調器102
の出力信号を遅延させる。そして、加算器112で減衰
器110とディレイ111の出力信号の差を算出する。
そして、ローパスフィルタ113は加算器112の出力
信号を平滑し、波形歪を検出する。選択回路114は、
ローパスフィルタ113の出力であるパワースイッチ1
07で発生した波形歪の大きさに応じて、量子化器10
3の基準レベルを選択する。
On the other hand, when the power switch 107 power-amplifies the binary signal, as shown in FIG. 2, waveform distortion due to power supply ripple and overshoot generated due to switching,
Waveform distortion such as ringing occurs. Therefore, in order to detect this waveform distortion, the attenuator 110 is connected to the power switch 10.
7 is attenuated to a level equivalent to the amplitude level of the output signal of the delay 111. The delay 111 is the propagation delay time of the power switch 107,
Is delayed. Then, the adder 112 calculates the difference between the output signals of the attenuator 110 and the delay 111.
Then, the low-pass filter 113 smoothes the output signal of the adder 112 and detects waveform distortion. The selection circuit 114
Power switch 1 output from low-pass filter 113
07, the quantizer 10 according to the magnitude of the waveform distortion generated.
Select a reference level of 3.

【0026】ところで、量子化器103は1ビットの量
子化器であれば、入力信号を量子化する際の基準レベル
は通常ゼロであり、入力信号レベルがゼロ以上の場合は
+1を、負の場合は−1を出力し、入力信号を振幅±1
のパルス列に変換する。これをパワースイッチ107で
増幅し、ローパスフィルタ108で平滑することでパル
ス列の平均値が出力され、所望する電力増幅されたアナ
ログのオーディオ信号が得られる。即ちパルス列の平均
値が出力のオーディオ信号波形になる。そのため、図3
に示す様に量子化器103の基準レベルをゼロから正に
するとパルス列の平均値は負の方向に、基準レベルをゼ
ロから負にするとパルス列の平均値は正の方向に大きく
なる。そこで、図4に示す様に、検出した波形歪の大き
さに応じて、波形歪をキャンセルする方向に(波形歪の
振幅が正ならば、基準レベルをゼロから正方向に、負な
らばゼロから負方向に)変化させることで量子化器10
3の基準レベルを変化させ、ローパスフィルタ108の
出力から波形歪を除去する。すなわち、検出した波形歪
をキャンセルするように入力信号を2値信号に変換して
いる。
If the quantizer 103 is a one-bit quantizer, the reference level for quantizing the input signal is usually zero. In this case, -1 is output and the input signal is amplitude ± 1.
Into a pulse train. This is amplified by the power switch 107 and smoothed by the low-pass filter 108, so that the average value of the pulse train is output, and a desired power-amplified analog audio signal is obtained. That is, the average value of the pulse train becomes the output audio signal waveform. Therefore, FIG.
As shown in (1), when the reference level of the quantizer 103 is changed from zero to positive, the average value of the pulse train increases in the negative direction, and when the reference level is changed from zero to negative, the average value of the pulse train increases in the positive direction. Therefore, as shown in FIG. 4, in accordance with the magnitude of the detected waveform distortion, the reference level is changed from zero to a positive direction if the amplitude of the waveform distortion is canceled. (In the negative direction) to the quantizer 10
3 is changed to remove the waveform distortion from the output of the low-pass filter 108. That is, the input signal is converted into a binary signal so as to cancel the detected waveform distortion.

【0027】さらに、選択回路114と量子化器103
の具体的なブロックを図5を用いて説明する。入力信号
がアナログの場合、量子化器103はコンパレータで実
現できる。従って、図5(a)に示す様に選択回路11
4はローパスフィルタ113の出力に応じてコンパレー
タの基準レベルを制御すれば良い。
Further, the selection circuit 114 and the quantizer 103
Will be described with reference to FIG. When the input signal is analog, the quantizer 103 can be realized by a comparator. Therefore, as shown in FIG.
Reference numeral 4 may control the reference level of the comparator according to the output of the low-pass filter 113.

【0028】また、入力信号がディジタルの場合、図5
(b)に示す様に選択回路114は、ローパスフィルタ
113の出力をA/D変換器でディジタル信号に変換
し、このディジタル信号に基づきデコーダでデコードし
て、量子化器103の基準レベルを決定する。ここで、
波形歪のレベルは、パワースイッチ103の出力レベル
に比べて小さいためA/D変換器の分解能は数ビットで
よい。
When the input signal is digital, FIG.
As shown in (b), the selection circuit 114 converts the output of the low-pass filter 113 into a digital signal with an A / D converter, decodes the digital signal with a decoder based on the digital signal, and determines the reference level of the quantizer 103. I do. here,
Since the level of the waveform distortion is smaller than the output level of the power switch 103, the resolution of the A / D converter may be several bits.

【0029】以上の様に、本実施の形態では、パワース
イッチ107で発生する波形歪を検出し、波形歪のレベ
ルに応じて量子化器103の基準レベルを制御し、ΔΣ
変調器102で波形歪をキャンセルするように入力信号
を2値化する簡単な構成で、波形歪を除去している。そ
の結果、低歪率で電力損失が少ないD級電力増幅器を構
成している。
As described above, in the present embodiment, the waveform distortion generated by the power switch 107 is detected, and the reference level of the quantizer 103 is controlled according to the level of the waveform distortion.
The modulator 102 removes the waveform distortion with a simple configuration that binarizes the input signal so as to cancel the waveform distortion. As a result, a class D power amplifier having a low distortion factor and low power loss is configured.

【0030】(実施の形態2)次に図6に、本発明の実
施の形態2によるD級電力増幅器のブロック図を示す。
図6において、601は入力端子、602は入力端子6
01からの入力信号を2値信号に変換するΔΣ変調器で
あり、603は量子化器、604は量子化器603で発
生した量子化誤差を算出する加算器、605は量子化誤
差の周波数特性を制御するループフィルタ、606は入
力信号とループフィルタ605の出力の差を算出する加
算器で、ΔΣ変調器602を構成する。607はΔΣ変
調器602の出力信号を電力増幅するパワースイッチ、
608はパワースイッチ607の出力信号を平滑するロ
ーパスフィルタ、609はローパスフィルタ608の出
力を負荷に供給する出力端子、610はパワースイッチ
607の出力振幅を所定レベルに減衰する減衰器、61
1はΔΣ変調器602の出力をパワースイッチ607の
伝播遅延時間だけ遅延させるディレイ、612は減衰器
610とディレイ611の差を算出する加算器、613
は加算器612の出力を平滑するローパスフィルタ、6
14は入力信号とローパスフィルタ613の出力とに基
づき量子化器603の基準レベルを選択する選択回路で
ある。
(Embodiment 2) FIG. 6 shows a block diagram of a class D power amplifier according to Embodiment 2 of the present invention.
6, reference numeral 601 denotes an input terminal, and 602 denotes an input terminal 6.
Reference numeral 603 denotes a quantizer, 604 denotes an adder that calculates a quantization error generated by the quantizer 603, and 605 denotes a frequency characteristic of the quantization error. 606 is an adder for calculating the difference between the input signal and the output of the loop filter 605, and constitutes the ΔΣ modulator 602. 607, a power switch for amplifying the output signal of the ΔΣ modulator 602;
608, a low-pass filter for smoothing the output signal of the power switch 607; 609, an output terminal for supplying the output of the low-pass filter 608 to the load; 610, an attenuator for attenuating the output amplitude of the power switch 607 to a predetermined level;
1 is a delay for delaying the output of the ΔΣ modulator 602 by the propagation delay time of the power switch 607, 612 is an adder for calculating the difference between the attenuator 610 and the delay 611, 613
Is a low-pass filter for smoothing the output of the adder 612;
A selection circuit 14 selects the reference level of the quantizer 603 based on the input signal and the output of the low-pass filter 613.

【0031】図7は、本実施の形態のD級電力増幅器で
の選択回路614の構成例を示すブロック図である。図
7において、(a)は入力信号がアナログの場合、
(b)は入力信号がディジタルの場合である。図7
(a)において、701はΔΣ変調器602とパワース
イッチ607の伝播遅延時間だけ入力端子601からの
入力信号を遅延させるディレイ、702は入力信号のレ
ベルが所定のレベル以上か否かを判定するレベル判定
器、703はレベル判定器702の出力によりゲインが
決定され、ローパスフィルタ613の出力を増幅する可
変ゲインアンプである。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the selection circuit 614 in the class D power amplifier according to the present embodiment. In FIG. 7, (a) shows a case where the input signal is analog,
(B) shows a case where the input signal is digital. FIG.
7A, reference numeral 701 denotes a delay for delaying an input signal from the input terminal 601 by a propagation delay time of the ΔΣ modulator 602 and the power switch 607, and 702 denotes a level for determining whether the level of the input signal is equal to or higher than a predetermined level. A decision unit 703 is a variable gain amplifier whose gain is determined by the output of the level decision unit 702 and amplifies the output of the low-pass filter 613.

【0032】また、図7(b)において、704はΔΣ
変調器602とパワースイッチ607の伝播遅延時間だ
け入力端子601からの入力信号を遅延させるディレ
イ、705は入力信号のレベルが所定のレベル以上か否
かを判定するレベル判定器、706はローパスフィルタ
613の出力をディジタル信号に変換するA/D変換器
(図では単にA/Dと記す)、707はA/D変換器7
06とレベル判定器705の出力に基づいて量子化器6
03の基準レベルを決定するデコーダである。
In FIG. 7B, reference numeral 704 denotes ΔΣ
A delay for delaying an input signal from the input terminal 601 by a propagation delay time of the modulator 602 and the power switch 607, a level determination unit 705 for determining whether the level of the input signal is equal to or higher than a predetermined level, and a reference numeral 706 for a low-pass filter 613. A / D converter (hereinafter simply referred to as A / D in the figure) for converting the output of the A / D into a digital signal, and 707 is an A / D converter 7
06 and the output of the level determiner 705
03 is a decoder for determining the reference level.

【0033】この様に構成された本実施の形態のD級電
力増幅器について、以下その動作について説明する。
The operation of the class D power amplifier according to the present embodiment thus configured will be described below.

【0034】図6において、選択回路614以外の構成
要件は、図1に示した実施の形態1と同一の動作を行う
ものとする。よって、図1と異なる動作についてのみ、
説明を行う。選択回路614は、ローパスフィルタ61
3の出力と入力端子601からの入力信号に基づき量子
化器603の基準レベルを選択する。具体的には選択回
路614は、図7に示すような構成ブロックで構成でき
る。
In FIG. 6, components other than the selection circuit 614 perform the same operations as in the first embodiment shown in FIG. Therefore, only for operations different from those in FIG.
Give an explanation. The selection circuit 614 includes the low-pass filter 61
3 and a reference level of the quantizer 603 based on the input signal from the input terminal 601. Specifically, the selection circuit 614 can be configured by a configuration block as shown in FIG.

【0035】まず入力信号が、アナログ信号の場合につ
いて説明する。図7(a)に示す様に、入力信号はディ
レイ701でΔΣ変調器602及びパワースイッチ60
7の伝播遅延時間の和に相当する時間遅延される。そし
て、レベル判定器702は入力信号のレベルが所定のレ
ベル以上か否かを判定する。一方、可変ゲインアンプ7
03は外部からのゲイン制御信号によりゲインを変化で
きる。ここでは、レベル判定器702の出力で可変ゲイ
ンアンプ703のゲインを制御する。そして、ローパス
フィルタ613の出力を増幅し、図4(a)に示した様
に、量子化器603の基準レベルを決定する。ここで、
可変ゲインアンプ703は、入力信号のレベルが所定レ
ベル以上の場合、ゲインを小さくし、所定レベル未満の
場合はゲインを大きくする様な構成を持つ。
First, the case where the input signal is an analog signal will be described. As shown in FIG. 7A, an input signal is supplied to a delay 701 by a ΔΣ modulator 602 and a power switch 60.
7 is delayed by a time corresponding to the sum of the propagation delay times. Then, the level determiner 702 determines whether the level of the input signal is equal to or higher than a predetermined level. On the other hand, the variable gain amplifier 7
Numeral 03 can change the gain by an external gain control signal. Here, the output of the level determiner 702 controls the gain of the variable gain amplifier 703. Then, the output of the low-pass filter 613 is amplified, and the reference level of the quantizer 603 is determined as shown in FIG. here,
The variable gain amplifier 703 has a configuration in which the gain is reduced when the level of the input signal is equal to or higher than a predetermined level, and the gain is increased when the level is lower than the predetermined level.

【0036】ところで、パワースイッチ607に発生し
た波形歪を要因とする出力端子609に出力される歪
は、入力信号レベルが小さい場合、この歪がSN比に及
ぼす影響は大きい。逆に入力信号レベルが大きい場合、
この歪がSN比に及ぼす影響は小さい。そこで、入力信
号レベルが小さい場合、可変ゲインアンプ703のゲイ
ンを大きくしてエラー信号(波形歪)を増幅し、パワー
スイッチ607に発生した波形歪をキャンセルする構成
をとっている。
The distortion output to the output terminal 609 due to the waveform distortion generated in the power switch 607 has a large effect on the SN ratio when the input signal level is low. Conversely, if the input signal level is large,
The effect of this distortion on the SN ratio is small. Therefore, when the input signal level is small, the gain of the variable gain amplifier 703 is increased to amplify the error signal (waveform distortion) and cancel the waveform distortion generated in the power switch 607.

【0037】次に入力信号が、ディジタル信号の場合に
ついて説明する。図7(b)に示す様に、入力信号はデ
ィレイ704でΔΣ変調器602及びパワースイッチ6
07の伝播遅延時間の和に相当する時間遅延される。そ
して、レベル判定器705は入力信号のレベルが所定の
レベル以上か否かを判定する。また、A/D変換器70
6はローパスフィルタ613の出力をディジタル信号に
変換する。A/D変換器706の出力とレベル判定器7
05の出力に基づきデコーダ707は量子化器603の
基準レベルをデコードする。ここで、図7(a)と同様
に入力信号レベルが小さい場合は、パワースイッチで発
生した波形歪を強く打ち消す方向に量子化器603の基
準レベルをデコードする構成をとっている。
Next, the case where the input signal is a digital signal will be described. As shown in FIG. 7B, the input signal is supplied to a delay 704 by a ΔΣ modulator 602 and a power switch 6.
07, which is a time delay corresponding to the sum of the propagation delay times. Then, the level determiner 705 determines whether the level of the input signal is equal to or higher than a predetermined level. The A / D converter 70
6 converts the output of the low-pass filter 613 into a digital signal. Output of A / D Converter 706 and Level Judgment Unit 7
The decoder 707 decodes the reference level of the quantizer 603 based on the output of the decoder 05. Here, as in FIG. 7A, when the input signal level is low, the reference level of the quantizer 603 is decoded in a direction to strongly cancel the waveform distortion generated by the power switch.

【0038】以上の様に、本実施の形態では、パワース
イッチ607で発生する波形歪を検出し、波形歪のレベ
ル及び入力信号レベルに応じて量子化器603の基準レ
ベルを制御し、ΔΣ変調器602でこの波形歪をキャン
セルするように入力信号を2値信号に変換する簡単な構
成で、波形歪を除去している。その結果、小信号時でも
低歪率で、電力損失が少ないD級電力増幅器を構成して
いる。
As described above, in the present embodiment, the waveform distortion generated by the power switch 607 is detected, and the reference level of the quantizer 603 is controlled in accordance with the level of the waveform distortion and the input signal level, and the ΔΣ modulation is performed. The waveform distortion is removed by a simple configuration for converting the input signal into a binary signal so that the waveform distortion is canceled by the detector 602. As a result, a class D power amplifier having a low distortion rate and a small power loss even at the time of a small signal is configured.

【0039】(実施の形態3)次に図8に、本発明の実
施の形態3のD級電力増幅器のブロック図を示す。
(Embodiment 3) FIG. 8 is a block diagram showing a class D power amplifier according to Embodiment 3 of the present invention.

【0040】図8において、801は入力端子、802
は入力端子801からの入力信号を2値信号に変換する
ΔΣ変調器であり、803は量子化器、804は量子化
器803で発生した量子化誤差を算出する加算器、80
5は量子化誤差の周波数特性を制御するループフィル
タ、806は入力信号とループフィルタ805の出力の
差を算出する加算器で、ΔΣ変調器802を構成する。
807はΔΣ変調器802の出力信号を電力増幅するパ
ワースイッチ、808はパワースイッチ807の出力信
号を平滑するローパスフィルタ、809はローパスフィ
ルタ808の出力を負荷に供給する出力端子、810は
パワースイッチ807の出力振幅を所定レベルに減衰す
る減衰器、811はΔΣ変調器802の出力をパワース
イッチ807の伝播遅延時間だけ遅延させるディレイ、
812は減衰器810とディレイ811の差を算出する
加算器、813は加算器812の出力を平滑するローパ
スフィルタ、814はローパスフィルタ813の出力に
基づき量子化器803の基準レベルを選択する選択回
路、815は減衰器810の減衰量を制御する制御信号
を入力する入力端子である。
In FIG. 8, reference numeral 801 denotes an input terminal;
Is a ΔΣ modulator for converting an input signal from the input terminal 801 into a binary signal, 803 is a quantizer, 804 is an adder for calculating a quantization error generated by the quantizer 803,
Reference numeral 5 denotes a loop filter for controlling the frequency characteristic of the quantization error. Reference numeral 806 denotes an adder for calculating a difference between the input signal and the output of the loop filter 805. The adder 5 constitutes a ΔΣ modulator 802.
Reference numeral 807 denotes a power switch that amplifies the output signal of the ΔΣ modulator 802, 808 denotes a low-pass filter that smoothes the output signal of the power switch 807, 809 denotes an output terminal that supplies the output of the low-pass filter 808 to a load, and 810 denotes a power switch 807. An attenuator for attenuating the output amplitude of the power switch to a predetermined level; 811 a delay for delaying the output of the ΔΣ modulator 802 by the propagation delay time of the power switch 807;
812, an adder that calculates the difference between the attenuator 810 and the delay 811; 813, a low-pass filter that smoothes the output of the adder 812; 814, a selection circuit that selects the reference level of the quantizer 803 based on the output of the low-pass filter 813 , 815 are input terminals for inputting a control signal for controlling the amount of attenuation of the attenuator 810.

【0041】図9は、本実施の形態のD級電力増幅器の
動作説明図であり、同図(a)は減衰器810の出力と
ディレイ811の出力の信号振幅レベルが等しい場合、
(b)は減衰器810の出力がディレイ811の出力よ
り信号振幅レベルが大きい場合について示している。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the class D power amplifier according to the present embodiment. FIG. 9A shows the case where the signal amplitude levels of the output of the attenuator 810 and the output of the delay 811 are equal.
(B) shows a case where the output of the attenuator 810 has a higher signal amplitude level than the output of the delay 811.

【0042】この様に構成された本実施の形態のD級電
力増幅器について、以下その動作について説明する。
The operation of the class D power amplifier of this embodiment having the above-described configuration will be described below.

【0043】図8において、減衰器810以外の構成要
件は、図1に示した実施の形態1と同一の動作を行うも
のとする。そこで、図1と異なる動作についてのみ説明
を行う。減衰器810は入力端子815からの信号によ
り減衰量が決定され、パワースイッチ807の出力信号
を減衰する。加算器812は減衰器810の出力とディ
レイ811の出力の差を算出し、その出力はローパスフ
ィルタ813で平滑される。この平滑された信号は、デ
ィレイ811と減衰器810の出力振幅レベルの違いに
より振幅値が決定され、出力端子809から出力される
信号と相似な信号にパワースイッチ807で発生した波
形歪みが加算されたものである。この信号レベルに応じ
て選択回路814は量子化器803の基準レベルを決定
する。従って、ΔΣ変調器802はローパスフィルタ8
13の出力がゼロとなるように入力信号を2値信号に変
換する。
In FIG. 8, components other than the attenuator 810 perform the same operations as those in the first embodiment shown in FIG. Therefore, only operations different from those in FIG. 1 will be described. The amount of attenuation of the attenuator 810 is determined by the signal from the input terminal 815, and the output signal of the power switch 807 is attenuated. Adder 812 calculates the difference between the output of attenuator 810 and the output of delay 811, and the output is smoothed by low-pass filter 813. The amplitude value of the smoothed signal is determined by the difference between the output amplitude levels of the delay 811 and the attenuator 810, and a waveform similar to the signal output from the output terminal 809 is added with the waveform distortion generated by the power switch 807. It is a thing. The selection circuit 814 determines the reference level of the quantizer 803 according to the signal level. Therefore, the ΔΣ modulator 802 has the low-pass filter 8
The input signal is converted into a binary signal so that the output of the signal 13 becomes zero.

【0044】すなわち、減衰器810の出力振幅レベル
とディレイ811の出力振幅レベルが等しくなるように
減衰器810の減衰量を設定すると、図9(a)に示す
ようにローパスフィルタ813の出力はパワースイッチ
807で発生した波形歪みとなり、この波形歪みをキャ
ンセルするようにΔΣ変調器802は入力信号を2値信
号に変換する。従って、出力端子809には波形歪みが
発生しない。
That is, when the amount of attenuation of the attenuator 810 is set so that the output amplitude level of the attenuator 810 and the output amplitude level of the delay 811 become equal, the output of the low-pass filter 813 becomes power as shown in FIG. The waveform distortion is generated by the switch 807, and the ΔΣ modulator 802 converts the input signal into a binary signal so as to cancel the waveform distortion. Therefore, no waveform distortion occurs at the output terminal 809.

【0045】また、減衰器810の出力振幅レベルがデ
ィレイ811の出力振幅レベルよりも大きくなるように
減衰器810の減衰量を設定すると、図9(b)に示す
ようにローパスフィルタ813の出力は、減衰器810
の出力とディレイ811の出力のレベル差に対応した振
幅を持ち、出力端子809から出力される信号に相似な
信号とパワースイッチ807で発生した波形歪みとが加
算された信号となり、この信号をキャンセルするように
ΔΣ変調器802は入力信号を2値信号に変換する。従
って、パワースイッチ807で発生した波形歪みがキャ
ンセルされ出力端子809には波形歪みが発生しない。
また、本実施の形態のD級電力増幅器の出力信号に相似
な信号が帰還されこの信号をキャンセルするように動作
するため、本実施の形態のD級電力増幅器の出力信号レ
ベルを減衰させる動作を行う。従って、減衰器810の
減衰量を制御することにより本第3の実施の形態のD級
電力増幅器の出力振幅レベルを制御できる。
When the amount of attenuation of the attenuator 810 is set so that the output amplitude level of the attenuator 810 is larger than the output amplitude level of the delay 811, the output of the low-pass filter 813 becomes as shown in FIG. , Attenuator 810
And a signal having an amplitude corresponding to the level difference between the output of the delay 811 and the signal similar to the signal output from the output terminal 809 and the waveform distortion generated by the power switch 807 are added, and this signal is canceled. Modulator 802 converts the input signal into a binary signal. Therefore, the waveform distortion generated by the power switch 807 is canceled, and no waveform distortion occurs at the output terminal 809.
In addition, since a signal similar to the output signal of the class D power amplifier according to the present embodiment is fed back and operates so as to cancel this signal, the operation of attenuating the output signal level of the class D power amplifier according to the present embodiment is performed. Do. Therefore, the output amplitude level of the class D power amplifier according to the third embodiment can be controlled by controlling the amount of attenuation of the attenuator 810.

【0046】また、減衰器810の出力レベルがディレ
イ811の出力レベルよりも小さくなるような減衰器8
10の減衰量はここでは存在しない構成をとる。
Also, the output level of the attenuator 810 is lower than the output level of the delay 811.
Here, the attenuation amount of 10 does not exist here.

【0047】以上の様に、実施の形態3では、パワース
イッチ807で発生する波形歪を検出し、量子化器80
3の基準レベルを制御し、ΔΣ変調器802でこの波形
歪をキャンセルするように入力信号を2値信号に変換す
る簡単な構成で、波形歪を除去している。また、D級電
力増幅器の出力信号に相似な信号で量子化器803の基
準レベルを制御することで、D級電力増幅器の出力信号
の振幅レベルを制御するすなわち、音量制御を行ってい
る。その結果、低歪率で、音量制御可能で、電力損失が
少ないD級電力増幅器を構成している。
As described above, in the third embodiment, the waveform distortion generated by the power switch 807 is detected,
The reference level 3 is controlled, and the ΔΣ modulator 802 converts the input signal into a binary signal so as to cancel the waveform distortion, thereby removing the waveform distortion. Further, by controlling the reference level of the quantizer 803 with a signal similar to the output signal of the class D power amplifier, the amplitude level of the output signal of the class D power amplifier is controlled, that is, volume control is performed. As a result, a class D power amplifier with low distortion, volume controllable, and low power loss is configured.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上の様に本発明は、パワースイッチで
発生した波形歪を検出し、波形歪のレベルに応じて、Δ
Σ変調器内の量子化器の基準レベルを制御し、波形歪を
キャンセルするようにΔΣ変調器で入力信号を2値信号
に変換することで、簡単な構成で波形歪をキャンセルす
ることができる。そのため、D級電力増幅器の低歪率化
を可能とする効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the waveform distortion generated by the power switch is detected, and according to the level of the waveform distortion, .DELTA.
By controlling the reference level of the quantizer in the Σ modulator and converting the input signal into a binary signal by the ΔΣ modulator so as to cancel the waveform distortion, the waveform distortion can be canceled with a simple configuration. . For this reason, an effect of enabling a low distortion factor of the class D power amplifier can be obtained.

【0049】また、検出した波形歪レベル及び入力信号
レベルに応じてΔΣ変調器内の量子化器の基準レベルを
制御することで、小信号時でも波形歪をキャンセルする
ことができる。そのため、D級電力増幅器の小信号時の
低歪率化を可能とする効果が得られる。
Further, by controlling the reference level of the quantizer in the ΔΣ modulator according to the detected waveform distortion level and the input signal level, the waveform distortion can be canceled even when the signal is small. For this reason, an effect of enabling a low distortion factor at the time of a small signal of the class D power amplifier is obtained.

【0050】また、量子化器の基準レベルを制御して、
波形歪をキャンセルするような構成を持つが、量子化器
はΔΣ変調器のループ内にあるため、量子化器の基準レ
ベルを制御してもΔΣ変調器の持つSN比は変化しな
い。そのため、D級電力増幅器の高SN比化を可能とす
る効果が得られる。
Further, by controlling the reference level of the quantizer,
Although it has a configuration to cancel the waveform distortion, since the quantizer is in the loop of the ΔΣ modulator, controlling the reference level of the quantizer does not change the SN ratio of the ΔΣ modulator. Therefore, the effect of enabling the class D power amplifier to have a high SN ratio can be obtained.

【0051】さらに、D級電力増幅器の出力信号に相似
な信号で量子化器の基準レベルを制御することで、D級
電力増幅器の出力信号の振幅レベルを制御するすなわ
ち、音量制御を可能とする効果が得られる。
Further, by controlling the reference level of the quantizer with a signal similar to the output signal of the class D power amplifier, the amplitude level of the output signal of the class D power amplifier can be controlled, that is, volume control can be performed. The effect is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1によるD級電力増幅器の
構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a class D power amplifier according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同D級電力増幅器の動作を説明する動作説明図FIG. 2 is an operation explanatory diagram illustrating the operation of the class D power amplifier.

【図3】同D級電力増幅器の動作を説明する動作説明図FIG. 3 is an operation explanatory diagram illustrating the operation of the class D power amplifier.

【図4】同D級電力増幅器の動作を説明する動作説明図FIG. 4 is an operation explanatory diagram illustrating the operation of the class D power amplifier.

【図5】同D級電力増幅器の選択回路と量子化器の構成
例を示すブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a selection circuit and a quantizer of the class D power amplifier.

【図6】本発明の実施の形態2によるD級電力増幅器の
構成を示すブロック図
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a class D power amplifier according to a second embodiment of the present invention.

【図7】同D級電力増幅器の選択回路の構成例を示すブ
ロック図
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a selection circuit of the class D power amplifier.

【図8】本発明の実施の形態3によるD級電力増幅器の
構成を示すブロック図
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a class D power amplifier according to a third embodiment of the present invention.

【図9】同D級電力増幅器の動作を説明する動作説明図FIG. 9 is an operation explanatory diagram illustrating the operation of the class D power amplifier.

【図10】従来のD級電力増幅器の構成を示すブロック
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional class D power amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 入力端子 102 ΔΣ変調器 103 量子化器 104、106、112 加算器 105 ループフィルタ 107 パワースイッチ 108、113 ローパスフィルタ 109 出力端子 110 減衰器 111 ディレイ 114 選択回路 101 input terminal 102 ΔΣ modulator 103 quantizer 104, 106, 112 adder 105 loop filter 107 power switch 108, 113 low-pass filter 109 output terminal 110 attenuator 111 delay 114 selection circuit

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力信号を2値信号に変換する量子化器
を持つΔΣ変調器と、 前記ΔΣ変調器の出力を電力増幅するパワースイッチ
と、 前記パワースイッチの出力を平滑する第1のローパスフ
ィルタと、 前記ΔΣ変調器の出力を遅延するディレイと、 前記パワースイッチの出力振幅を減衰する減衰器と、 前記ディレイの出力と前記減衰器の出力との差を算出す
る加算器と、 前記加算器の出力を平滑する第2のローパスフィルタ
と、 前記第2のローパスフィルタの出力に基づき前記量子化
器の基準レベルを選択する選択回路とを備えたD級電力
増幅器。
1. A ΔΣ modulator having a quantizer for converting an input signal into a binary signal, a power switch for amplifying an output of the ΔΣ modulator, and a first low-pass for smoothing an output of the power switch A filter, a delay for delaying an output of the ΔΣ modulator, an attenuator for attenuating an output amplitude of the power switch, an adder for calculating a difference between an output of the delay and an output of the attenuator, and the addition. A class D power amplifier comprising: a second low-pass filter for smoothing an output of a quantizer; and a selection circuit for selecting a reference level of the quantizer based on an output of the second low-pass filter.
【請求項2】 入力信号を2値信号に変換する量子化器
を持つΔΣ変調器と、 前記ΔΣ変調器の出力を電力増幅するパワースイッチ
と、 前記パワースイッチの出力を平滑する第1のローパスフ
ィルタと、 前記ΔΣ変調器の出力を遅延するディレイと、 前記パワースイッチの出力振幅を減衰する減衰器と、 前記ディレイの出力と前記減衰器の出力との差を算出す
る加算器と、 前記加算器の出力を平滑する第2のローパスフィルタ
と、 前記入力信号の振幅と前記第2のローパスフィルタの出
力とに基づき前記量子化器の基準レベルを選択する選択
回路とを備えたD級電力増幅器。
2. A ΔΣ modulator having a quantizer for converting an input signal into a binary signal, a power switch for amplifying power of an output of the Δ 電力 modulator, and a first low-pass for smoothing an output of the power switch. A filter, a delay for delaying an output of the ΔΣ modulator, an attenuator for attenuating an output amplitude of the power switch, an adder for calculating a difference between an output of the delay and an output of the attenuator, and the addition. Class D power amplifier comprising: a second low-pass filter for smoothing an output of a quantizer; and a selection circuit for selecting a reference level of the quantizer based on an amplitude of the input signal and an output of the second low-pass filter. .
【請求項3】 入力信号を2値信号に変換する量子化器
を持つΔΣ変調器と、 前記ΔΣ変調器の出力を電力増幅するパワースイッチ
と、 前記パワースイッチの出力を平滑する第1のローパスフ
ィルタと、 前記ΔΣ変調器の出力を遅延するディレイと、 外部からの制御信号により減衰量を可変できる前記パワ
ースイッチの出力振幅を減衰する減衰器と、 前記ディレイの出力と前記減衰器の出力との差を算出す
る加算器と、 前記加算器の出力を平滑する第2のローパスフィルタ
と、 前記第2のローパスフィルタの出力に基づき前記量子化
器の基準レベルを選択する選択回路とを備えたD級電力
増幅器。
3. A ΔΣ modulator having a quantizer for converting an input signal into a binary signal, a power switch for amplifying an output of the ΔΣ modulator, and a first low-pass for smoothing an output of the power switch A filter, a delay for delaying an output of the ΔΣ modulator, an attenuator for attenuating an output amplitude of the power switch capable of varying an amount of attenuation by an external control signal, and an output of the delay and an output of the attenuator. An adder for calculating a difference between the two, a second low-pass filter for smoothing the output of the adder, and a selection circuit for selecting a reference level of the quantizer based on the output of the second low-pass filter. Class D power amplifier.
JP01961796A 1996-02-06 1996-02-06 Class D power amplifier Expired - Fee Related JP3289590B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01961796A JP3289590B2 (en) 1996-02-06 1996-02-06 Class D power amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01961796A JP3289590B2 (en) 1996-02-06 1996-02-06 Class D power amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09214259A JPH09214259A (en) 1997-08-15
JP3289590B2 true JP3289590B2 (en) 2002-06-10

Family

ID=12004155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01961796A Expired - Fee Related JP3289590B2 (en) 1996-02-06 1996-02-06 Class D power amplifier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3289590B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6795004B2 (en) * 2001-09-28 2004-09-21 Sony Corporation Delta-sigma modulation apparatus and signal amplification apparatus
JP2003110376A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Sony Corp Signal amplifier
US7515072B2 (en) 2003-09-25 2009-04-07 International Rectifier Corporation Method and apparatus for converting PCM to PWM
JP4515926B2 (en) * 2005-01-24 2010-08-04 旭化成エレクトロニクス株式会社 Digital switching amplifier
JP4688175B2 (en) * 2005-07-21 2011-05-25 パイオニア株式会社 Class D power amplifier
EP1770855B1 (en) * 2005-09-28 2011-08-17 Yamaha Corporation Class D amplifier
US7817074B2 (en) 2006-02-14 2010-10-19 Panasonic Corporation D/A converter
JP5424345B2 (en) * 2010-08-06 2014-02-26 Kddi株式会社 Amplifier having ΔΣ modulator and switching amplifier, program and method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09214259A (en) 1997-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4122325B2 (en) Delta-sigma modulation circuit with gain control function
EP1435695B1 (en) Delta-sigma modulation apparatus and signal amplification apparatus
US9762255B1 (en) Reconfiguring paths in a multiple path analog-to-digital converter
US20170188149A1 (en) Multi-path analog front end and analog-to-digital converter for a signal processing system with low-pass filter between paths
JP4016206B2 (en) Audio signal processing apparatus and audio signal processing method
CN109661778B (en) Multipath digitization based on input signal fidelity and output requirements
JP2008517511A (en) Signal receiver and mobile communication device
JP2005223717A (en) Audio amplifier
CN109690953B (en) Multipath analog front end with adaptive path
KR100514340B1 (en) Digital data converter
JP3289590B2 (en) Class D power amplifier
US10476455B1 (en) Apparatus and method of suppressing transient noise during transition for class-D amplifier system having one or more pulse width modulator output paths
JP4675138B2 (en) Switching amplifier
JP2006526328A (en) Adaptive filtering
EP1312168B1 (en) Method and circuit for regulating the signal level fed to an analog-digital converter
JPH11177358A (en) Agc circuit
JP4021333B2 (en) Digital switching amplifier
JP4964825B2 (en) Modulator, class D amplifier and modulation method
JP3875105B2 (en) Digital switching amplifier
JP4461631B2 (en) Switching amplifier device
JP4322889B2 (en) Digital switching amplifier
JP2002141802A (en) A/d converting device
CN113615093A (en) Analog-to-digital converter with dynamic range enhancer
JPH07307994A (en) Drive device for speaker
JP3741962B2 (en) Switching amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080322

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090322

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100322

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees