JP3445177B2 - Switching amplifier using ΔΣ modulation - Google Patents

Switching amplifier using ΔΣ modulation

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JP3445177B2
JP3445177B2 JP36802698A JP36802698A JP3445177B2 JP 3445177 B2 JP3445177 B2 JP 3445177B2 JP 36802698 A JP36802698 A JP 36802698A JP 36802698 A JP36802698 A JP 36802698A JP 3445177 B2 JP3445177 B2 JP 3445177B2
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input
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modulation
timing
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清 増田
徹 早瀬
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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、音響信号に関連し
て好適に実施され、該音響信号などを高効率で増幅する
ことができるΔΣ変調を用いるスイッチング増幅器に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching amplifier which is preferably implemented in connection with an acoustic signal and which uses .DELTA..SIGMA. Modulation capable of amplifying the acoustic signal and the like with high efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、典型的な従来技術のΔΣ変調を
用いるスイッチング増幅器1の電気的構成を示すブロッ
ク図である。アナログ信号源2からのアナログの入力音
声信号は、該スイッチング増幅器1に入力され、まずΔ
Σ変調回路3によって、1ビットデジタル信号に変換さ
れる。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of a typical conventional switching amplifier 1 using ΔΣ modulation. An analog input voice signal from the analog signal source 2 is input to the switching amplifier 1 and first, Δ
The Σ modulation circuit 3 converts into a 1-bit digital signal.

【0003】前記ΔΣ変調回路3は、たとえばこの図7
で示すように、入力された前記音声信号を順次積分して
ゆく縦属接続された高次の積分器と、各積分器からの出
力を相互に加算する加算器とを備えて構成される積分器
・加算器群4と、前記積分器・加算器群4の前記加算器
からの出力を1ビット信号に量子化する量子化器5と、
量子化器5からの前記1ビット信号を1ビットだけ遅延
する遅延器6と、遅延器6からの1ビット信号をデジタ
ル/アナログ変換するデジタル/アナログ変換器7と、
前記アナログ信号源2からの入力音声信号から前記デジ
タル/アナログ変換器7からフィードバックされる音声
信号を減算する加算器8とを備えて構成されている。こ
れによって、量子化器5からの1ビット信号が入力アナ
ログ音声信号に対応したものとなるように、フィードバ
ック制御が実現されている。
The ΔΣ modulation circuit 3 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, an integration configured by a cascade-connected high-order integrator that sequentially integrates the input audio signal, and an adder that adds outputs from each integrator to each other. An adder / adder group 4, and a quantizer 5 for quantizing the output from the adder of the integrator / adder group 4 into a 1-bit signal,
A delay device 6 for delaying the 1-bit signal from the quantizer 5 by 1 bit, and a digital / analog converter 7 for digital / analog converting the 1-bit signal from the delay device 6.
And an adder 8 for subtracting an audio signal fed back from the digital / analog converter 7 from an input audio signal from the analog signal source 2. Thus, feedback control is realized so that the 1-bit signal from the quantizer 5 corresponds to the input analog voice signal.

【0004】前記量子化器5からの1ビット信号は、定
電圧スイッチ9に与えられ、作成された前記1ビット信
号に対応した所定の定電圧のパルス信号は、ローパスフ
ィルタ10でアナログ音声信号に復調された後出力さ
れ、スピーカ11によって音響化される。
The 1-bit signal from the quantizer 5 is given to a constant voltage switch 9, and a pulse signal of a predetermined constant voltage corresponding to the created 1-bit signal is converted into an analog audio signal by a low-pass filter 10. After being demodulated, it is output and is sonicated by the speaker 11.

【0005】このように構成されるスイッチング増幅器
1は、従来の増幅器のように半導体電力増幅素子の線形
域(不飽和域)を使用するのではなく、定電圧スイッチ
9に使用される前記半導体電力増幅素子を非線形域(飽
和域)で使用するので、極めて高効率に電力増幅を行う
ことができるという利点を有している。
The switching amplifier 1 configured as described above does not use the linear region (unsaturation region) of the semiconductor power amplifying element unlike the conventional amplifier, but uses the semiconductor power used for the constant voltage switch 9. Since the amplifying element is used in the non-linear region (saturation region), it has an advantage that power can be amplified with extremely high efficiency.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一方で、前記ΔΣ変調
によって得られる1ビット信号は、前記積分器・加算器
群4における積分器や加算器の係数を適宜選択すること
によって、有効周波数帯域を広くしたり、またはダイナ
ミックレンジを広くしたりするなどの、音源等に合わせ
た周波数特性を設定できるという優れた特徴を有してい
る。このため、CD(コンパクトディスク)やDVD
(デジタルビデオディスク)の新しい規格では、この1
ビット信号が採用され、来年から製品化が始まろうとし
ている。
On the other hand, the 1-bit signal obtained by the ΔΣ modulation has an effective frequency band by appropriately selecting the coefficients of the integrator and the adder in the integrator / adder group 4. It has an excellent feature that the frequency characteristic can be set according to the sound source, such as widening or widening the dynamic range. Therefore, CD (compact disc) and DVD
In the new standard of (digital video disc), this 1
Bit signals have been adopted, and commercialization is about to begin from next year.

【0007】したがって、上述のスイッチング増幅器1
へ、直接、1ビット信号を入力することが要望されるけ
れども、この場合、フィードバックループのデジタル/
アナログ変換器7を削除し、単に加算器8へ1ビット信
号をフィードバックしても、そのフィードバックされた
1ビット信号の立上がりまたは立下がりタイミングと、
信号源からの入力音声信号の立上がりまたは立下がりタ
イミングと、積分器・加算器群4のサンプリングタイミ
ングとが相互に一致しておらず、正常な動作を行うこと
ができないという問題がある。
Therefore, the above switching amplifier 1
It is desired to input a 1-bit signal directly to the
Even if the analog converter 7 is deleted and the 1-bit signal is simply fed back to the adder 8, the rising or falling timing of the fed-back 1-bit signal,
There is a problem that the rising or falling timing of the input audio signal from the signal source and the sampling timing of the integrator / adder group 4 do not match each other, and normal operation cannot be performed.

【0008】本発明の目的は、1ビット信号入力に対し
て正常動作を行うことができるΔΣ変調を用いるスイッ
チング増幅器を提供することである。
An object of the present invention is to provide a switching amplifier using ΔΣ modulation which can perform a normal operation with respect to a 1-bit signal input.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るΔ
Σ変調を用いるスイッチング増幅器は、ΔΣ変調回路が
入力信号をΔΣ変調し、その変調信号に応答してスイッ
チング回路が電源からの予め定める定電圧をスイッチン
グし、そのスイッチング出力をローパスフィルタによっ
てアナログ変換して出力するΔΣ変調を用いるスイッチ
ング増幅器において、前記入力信号を1ビット信号と
し、入力信号源からのクロック信号に応答して、前記Δ
Σ変調回路およびスイッチング回路の動作タイミングを
規定するタイミング信号を生成するタイミング制御回路
と、前記スイッチング回路の出力信号をΔΣ変調回路の
入力段の加算器にフィードバックするフィードバックル
ープと、前記ΔΣ変調回路の前段側に介在され、入力1
ビット信号に対応して、前記タイミング信号によって時
間軸が規定された単位パルスを前記ΔΣ変調回路に入力
するマッチング回路とを含むことを特徴とする。
Means for Solving the Problems Δ according to the invention of claim 1
In a switching amplifier using Σ modulation, a ΔΣ modulation circuit performs ΔΣ modulation on an input signal, the switching circuit switches a predetermined constant voltage from a power supply in response to the modulation signal, and the switching output is converted to analog by a low pass filter. In the switching amplifier using the ΔΣ modulation for outputting as a 1-bit signal, the Δ signal is output in response to a clock signal from the input signal source.
A timing control circuit that generates a timing signal that defines the operation timing of the Σ modulation circuit and the switching circuit, a feedback loop that feeds back the output signal of the switching circuit to an adder at the input stage of the ΔΣ modulation circuit, and the ΔΣ modulation circuit. Input 1 intervening on the front side
A matching circuit for inputting a unit pulse, whose time axis is defined by the timing signal, to the ΔΣ modulation circuit corresponding to the bit signal is included.

【0010】上記の構成によれば、スイッチング増幅器
には、音声信号などのΔΣ変調をすべき入力信号として
1ビット信号が入力されるとともに、これに合わせてク
ロック入力端子が設けられ、前記入力信号源からのクロ
ック信号が、このクロック入力端子からタイミング制御
回路へ入力される。このタイミング制御回路によって生
成されたタイミング信号によって、ΔΣ変調回路内の積
分器・加算器群および量子化器のサンプリングタイミン
グが規定されるとともに、スイッチング回路のON/O
FFタイミングが規定される。これによって、前記ΔΣ
変調回路の入力段の加算器に、量子化器の出力側から、
またはスイッチング回路の出力側からアッテネータを介
して与えられるフィードバック信号のタイミングも規定
されることになる。
According to the above configuration, the switching amplifier receives a 1-bit signal as an input signal to be ΔΣ-modulated such as a voice signal, and is provided with a clock input terminal in accordance with the 1-bit signal. The clock signal from the source is input to the timing control circuit from this clock input terminal. The timing signal generated by the timing control circuit regulates the sampling timing of the integrator / adder group and the quantizer in the ΔΣ modulation circuit, and also turns ON / O the switching circuit.
FF timing is defined. By this, the ΔΣ
From the output side of the quantizer to the adder at the input stage of the modulation circuit,
Alternatively, the timing of the feedback signal given from the output side of the switching circuit via the attenuator is also defined.

【0011】一方で、前記入力1ビット信号も、マッチ
ング回路によって、前記タイミング信号に応答して時間
軸が規定された正確な単位パルスに生成されており、こ
れによって、加算器では、前記単位パルスとフィードバ
ック信号とのタイミングが一致し、1ビット信号入力に
対して、スイッチング増幅器としての正常な動作を実現
することができる。
On the other hand, the input 1-bit signal is also generated by the matching circuit into an accurate unit pulse whose time axis is defined in response to the timing signal. The timing of the feedback signal is the same as that of the feedback signal, and a normal operation as a switching amplifier can be realized for a 1-bit signal input.

【0012】また、請求項2の発明に係るΔΣ変調を用
いるスイッチング増幅器は、前記入力1ビット信号の量
子化ノイズレベルを検出するノイズレベル検出手段と、
前記ΔΣ変調回路における各係数の複数種類の組合せ毎
に、該ΔΣ変調回路による量子化ノイズレベルを予め記
憶しており、前記ノイズレベル検出手段の検出結果に応
答して、所望とするダイナミックレンジ内で、ΔΣ変調
回路による量子化ノイズレベルが入力1ビット信号の量
子化ノイズレベルよりも小さくなるように、前記ΔΣ変
調回路における係数の組合せを選択する係数選択手段と
をさらに備えることを特徴とする。
A switching amplifier using ΔΣ modulation according to a second aspect of the present invention comprises noise level detecting means for detecting a quantization noise level of the input 1-bit signal,
A quantization noise level by the ΔΣ modulation circuit is stored in advance for each combination of a plurality of types of coefficients in the ΔΣ modulation circuit, and within a desired dynamic range in response to the detection result of the noise level detection means. And a coefficient selecting means for selecting a combination of coefficients in the ΔΣ modulation circuit so that the quantization noise level of the ΔΣ modulation circuit becomes lower than the quantization noise level of the input 1-bit signal. .

【0013】上記の構成によれば、請求項1で示すよう
に、入力信号を1ビット信号とすることによって、該入
力1ビット信号およびスイッチング増幅器のそれぞれ
に、量子化ノイズ特性を有していることになる。前述の
ように、ΔΣ変調回路内の積分器や加算器の係数を変更
することによって、この量子化ノイズ特性を変更するこ
とは可能であり、係数選択手段は、所望とするダイナミ
ックレンジ内では、スイッチング増幅器側の量子化ノイ
ズレベルが、入力1ビット信号の量子化ノイズレベルよ
りも小さくなるように、前記係数の組合わせの選択を行
う。
According to the above configuration, as described in claim 1, by making the input signal a 1-bit signal, each of the input 1-bit signal and the switching amplifier has a quantization noise characteristic. It will be. As described above, it is possible to change this quantization noise characteristic by changing the coefficient of the integrator and the adder in the ΔΣ modulation circuit, and the coefficient selecting means can change the coefficient within the desired dynamic range. The combination of the coefficients is selected so that the quantization noise level on the switching amplifier side becomes lower than the quantization noise level of the input 1-bit signal.

【0014】すなわち、入力1ビット信号の所望周波数
帯域までで、量子化ノイズレベルがピーク値、たとえば
V1となる周波数を、たとえばF1とするとき、前記ダ
イナミックレンジは前記ピーク値V1によって規定され
るレベルとなり、入力1ビット信号の前記所望周波数帯
域外の周波数、たとえばF2において量子化ノイズレベ
ルのピーク値、たとえばV2が現れているとき、スイッ
チング増幅器側では、このピーク値V2を超えていて
も、前記所望周波数帯域内では前記ピーク値V1によっ
て規定されるレベルを超えないように、前記係数の組合
わせが選択される。
That is, when the frequency at which the quantization noise level has a peak value, for example, V1 up to a desired frequency band of the input 1-bit signal is F1, for example, the dynamic range is a level defined by the peak value V1. When a peak value of the quantization noise level, for example, V2, appears at a frequency outside the desired frequency band of the input 1-bit signal, for example, F2, even if the peak value V2 is exceeded on the switching amplifier side, The combination of the coefficients is selected so as not to exceed the level defined by the peak value V1 within the desired frequency band.

【0015】したがって、所望ダイナミックレンジ内で
は、スイッチング増幅器側の量子化ノイズレベルが入力
1ビット信号の量子化ノイズレベルを上回ることなく、
少なくとも、該入力1ビット信号のダイナミックレンジ
を確保することができる。
Therefore, within the desired dynamic range, the quantization noise level on the switching amplifier side does not exceed the quantization noise level of the input 1-bit signal,
At least, the dynamic range of the input 1-bit signal can be secured.

【0016】さらにまた、請求項3の発明に係るΔΣ変
調を用いるスイッチング増幅器では、たとえば図3で示
されるように、前記マッチング回路は、コンデンサと、
定電圧源と、入力1ビット信号の前半の1/2周期に前
記コンデンサを前記定電圧源に接続する第1のスイッチ
と、入力1ビット信号の後半の1/2周期に前記コンデ
ンサの正負各端子を正負各出力ラインにそれぞれ接続す
る第2のスイッチと、前記入力1ビット信号に応答して
選択的に駆動され、前記正負各出力ラインを一対の出力
端子に、一方の極性または他方の極性で接続する第3の
スイッチとを備えて構成され、前記単位パルスの積分値
が、前記ΔΣ変調回路における入力段の加算器において
減算されるフィードバックループによるフィードバック
値の積分値に対して、発振限界によって決定される予め
定める割合だけ小さいことを特徴とする。
Furthermore, in a switching amplifier using ΔΣ modulation according to the invention of claim 3, the matching circuit includes a capacitor, as shown in FIG. 3, for example.
A constant voltage source, a first switch that connects the capacitor to the constant voltage source in the first half cycle of the input 1-bit signal, and a positive and negative sign of the capacitor in the latter half cycle of the input 1-bit signal. A second switch connecting terminals to respective positive and negative output lines, and selectively driven in response to the input 1-bit signal, the positive and negative output lines serving as a pair of output terminals, one polarity or the other polarity. And a third switch connected with the unit switch, the integral value of the unit pulse is an oscillation limit with respect to the integral value of the feedback value by the feedback loop that is subtracted in the adder of the input stage in the ΔΣ modulation circuit. It is characterized in that it is smaller by a predetermined ratio determined by.

【0017】上記の構成によれば、コンデンサは、入力
1ビット信号の前半の1/2周期に、定電圧源によって
正確に所定電圧まで充電されており、この電圧が、後半
の1/2周期に、一対の出力端子間に、一方の極性また
は他方の極性で出力されることになる。すなわち、たと
えば定電圧源の電圧を+5Vとするとき、出力端子に
は、+5Vまたは−5Vが出力されることになる。した
がって、該出力端子からは、正確な前記単位パルスが出
力されることになる。
According to the above configuration, the capacitor is accurately charged to the predetermined voltage by the constant voltage source in the first half cycle of the input 1-bit signal, and this voltage is the second half cycle. In addition, one polarity or the other polarity is output between the pair of output terminals. That is, for example, when the voltage of the constant voltage source is + 5V, + 5V or -5V is output to the output terminal. Therefore, the accurate unit pulse is output from the output terminal.

【0018】前記単位パルスの積分値は、フィードバッ
ク値の積分値に対して予め定める割合だけ小さくなるよ
うに、フィードバックループに介在されるアッテネータ
などによって調整されており、したがってΔΣ変調回路
内の積分器・加算器群への入力過多による発振を防止す
ることができる。
The integral value of the unit pulse is adjusted by an attenuator or the like interposed in the feedback loop so that it becomes smaller by a predetermined ratio with respect to the integral value of the feedback value. Therefore, the integrator in the ΔΣ modulation circuit is adjusted. -It is possible to prevent oscillation due to excessive input to the adder group.

【0019】また、請求項4の発明に係るΔΣ変調を用
いるスイッチング増幅器では、前記タイミング制御回路
は、前記入力信号源からのクロック信号を取込み、ジッ
タ成分を除去するPLL回路と、前記PLL回路とPL
Lループを形成し、PLL回路の出力信号の周波数を予
め定める整数倍にする倍数器と、前記倍数器からの出力
の切換りタイミングを規定する位相調整器とを備えて構
成され、前記クロック信号の整数倍の周波数のタイミン
グ信号を生成することを特徴とする。
Further, in the switching amplifier using the ΔΣ modulation according to the invention of claim 4, the timing control circuit receives the clock signal from the input signal source and removes a jitter component, and the PLL circuit. PL
The clock signal includes a multiplier that forms an L loop and that makes the frequency of the output signal of the PLL circuit a predetermined integer multiple, and a phase adjuster that regulates the switching timing of the output from the multiplier. It is characterized by generating a timing signal having a frequency that is an integral multiple of.

【0020】上記の構成によれば、クロック信号は、ま
ずPLL回路においてジッタ成分が除去される。前記P
LL回路の出力信号に対して、倍数器は所定整数倍の信
号を発振しており、前記PLL回路には、倍数器の逆数
に対応した分周器が形成されており、こうして形成され
るPLLループからは、波長が一定で、前記クロック信
号の整数倍の信号が出力されることになる。この信号
は、位相調整器においてタイミングが調整され、前記タ
イミング信号として出力されることになる。こうして、
入力1ビット信号の精度を損なうことなく、ΔΣ変調回
路側でオーバーサンプリングを実現し、前記入力1ビッ
ト信号の伝送帯域よりも広い帯域を確保することができ
る。
According to the above arrangement, the PLL circuit first removes the jitter component from the clock signal. The P
The multiplier oscillates a signal of a predetermined integer multiple with respect to the output signal of the LL circuit, and the PLL circuit has a frequency divider corresponding to the reciprocal of the multiplier, and the PLL thus formed. From the loop, a signal having a constant wavelength and an integral multiple of the clock signal is output. The timing of this signal is adjusted by the phase adjuster, and the signal is output as the timing signal. Thus
Oversampling can be realized on the ΔΣ modulation circuit side without impairing the accuracy of the input 1-bit signal, and a band wider than the transmission band of the input 1-bit signal can be secured.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
1〜図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0022】図1は、本発明の実施の一形態のスイッチ
ング増幅器21の電気的構成を示すブロック図である。
本発明のスイッチング増幅器21は、1ビット信号源2
2からの1ビット信号を直接入力可能とするものであ
り、このため1ビット信号源22からは、1ビット信号
が出力されるとともに、その1ビット信号の生成に使用
されたクロック信号が出力される。このスイッチング増
幅器21において、ΔΣ変調回路23は定電圧スイッチ
24を備えて構成されており、量子化器35によって得
られた1ビット信号に応答して、前記定電圧スイッチ2
4が電源からの所定の定電圧をスイッチングし、そのス
イッチング出力をローパスフィルタ25でアナログ音声
信号に変換してスピーカ26から音響化する点は、前述
の図7で示すスイッチング増幅器1と同様である。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a switching amplifier 21 according to an embodiment of the present invention.
The switching amplifier 21 of the present invention includes a 1-bit signal source 2
The 1-bit signal from 2 can be directly input. Therefore, the 1-bit signal source 22 outputs the 1-bit signal and the clock signal used to generate the 1-bit signal. It In this switching amplifier 21, the ΔΣ modulation circuit 23 comprises a constant voltage switch 24, and in response to the 1-bit signal obtained by the quantizer 35, the constant voltage switch 2
7 is similar to the switching amplifier 1 shown in FIG. 7 described above in that a predetermined constant voltage from the power source 4 is switched, the switching output is converted into an analog audio signal by the low-pass filter 25, and the converted sound is output from the speaker 26. .

【0023】前記クロック信号は、タイミング制御回路
31に入力され、後述するこのタイミング制御回路31
によって、該クロック信号の所定整数倍で、一定周期に
安定化されたタイミング信号に生成される。一方、前記
1ビット信号は、マッチング回路32に入力されてお
り、このマッチング回路32において、後述するように
して、前記タイミング信号によって時間軸が規定され、
該入力1ビット信号のハイレベルまたはローレベルに対
応した前記所定整数倍の単位パルスに変換されて、ΔΣ
変調回路23に与えられる。
The clock signal is input to the timing control circuit 31, which will be described later.
By this, a timing signal is generated which is a predetermined integer multiple of the clock signal and is stabilized in a constant cycle. On the other hand, the 1-bit signal is input to the matching circuit 32. In the matching circuit 32, the time axis is defined by the timing signal as described later,
The input 1-bit signal is converted into the unit pulse of the predetermined integer multiple corresponding to the high level or the low level, and ΔΣ
It is given to the modulation circuit 23.

【0024】ΔΣ変調回路23では、前記単位パルス
は、加算器33において、後述するフィードバック信号
が減算されて、積分器・加算器群34に与えられる。積
分器・加算器群34は、たとえば本件出願人が先に提案
した特願平9−266981号で示されるようなスイッ
チトキャパシタを用いた積分器および加算器で構成され
ており、各積分器からの出力の加算値は、量子化器35
において1ビット量子化される。前記積分器・加算器群
34におけるスイッチの動作タイミング、すなわちサン
プリングタイミングおよび量子化器35のサンプリング
タイミングは、前記タイミング信号によって規定され
る。
In the ΔΣ modulation circuit 23, the unit pulse is applied to an integrator / adder group 34 after a feedback signal, which will be described later, is subtracted in the adder 33. The integrator / adder group 34 is composed of, for example, an integrator and an adder using a switched capacitor as disclosed in Japanese Patent Application No. 9-266981 previously proposed by the applicant of the present application. Is added to the quantizer 35.
Is quantized by 1 bit at. The operation timing of the switches in the integrator / adder group 34, that is, the sampling timing and the sampling timing of the quantizer 35 are defined by the timing signal.

【0025】量子化器35からの所定の小振幅、たとえ
ば0Vと5Vとの間で変化する1ビット信号は、定電圧
スイッチ24に入力され、電源からの高電圧、たとえば
100Vによって大振幅の信号に変換され、前記ローパ
スフィルタ25に与えられる。前記定電圧スイッチ24
からの出力はまた、アッテネータ36を介して前記加算
器33へフィードバック信号として与えられる。
A predetermined small amplitude from the quantizer 35, for example, a 1-bit signal changing between 0V and 5V is input to the constant voltage switch 24, and a high voltage from the power source, for example, 100V, causes a large amplitude signal. Is converted to the low-pass filter 25. The constant voltage switch 24
Is also provided as a feedback signal to the adder 33 via an attenuator 36.

【0026】図2は、前記タイミング制御回路31の一
構成例を示すブロック図である。このタイミング制御回
路31は、PLL回路41と、倍周器42と、位相調節
器43とを備えて構成されている。PLL回路41と倍
周器42とはPLLループを形成し、倍周器42は、P
LL回路41からの制御電圧に対応して、前記1ビット
信号源22からのクロック信号の所定整数倍の周波数の
信号を発振する。この発振信号は、PLL回路41に帰
還されており、このPLL回路41内の分周器で分周さ
れて、前記クロック信号と位相比較が行われる。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the structure of the timing control circuit 31. The timing control circuit 31 includes a PLL circuit 41, a frequency doubler 42, and a phase adjuster 43. The PLL circuit 41 and the frequency multiplier 42 form a PLL loop, and the frequency multiplier 42 is P
In response to the control voltage from the LL circuit 41, a signal having a frequency that is a predetermined integral multiple of the clock signal from the 1-bit signal source 22 is oscillated. This oscillation signal is fed back to the PLL circuit 41, divided by a frequency divider in the PLL circuit 41, and phase-compared with the clock signal.

【0027】したがって、倍周器42の発振信号は、ク
ロック信号からジッタ成分が除去されて、かつ該クロッ
ク信号の前記所定整数倍の信号となる。この倍周器42
の発振信号は、位相調節器43において位相調整が行わ
れ、前記タイミング信号として、マッチング回路32、
積分器・加算器群34、量子化器35および定電圧スイ
ッチ24に与えられる。したがって、タイミング信号
は、1ビット信号源からのクロック信号、すなわち1ビ
ット信号の精度を損なうことなく、該1ビット信号の所
定整数倍の信号となり、前記1ビット信号が同期が保た
れたままオーバーサンプリングされることになり、該1
ビット信号の伝送帯域よりも、このスイッチング増幅器
21内では、広い伝送帯域が確保されている。
Therefore, the oscillation signal of the frequency divider 42 becomes a signal in which the jitter component is removed from the clock signal and which is the predetermined integral multiple of the clock signal. This frequency divider 42
The oscillating signal is subjected to phase adjustment in the phase adjuster 43, and the matching circuit 32,
It is given to the integrator / adder group 34, the quantizer 35, and the constant voltage switch 24. Therefore, the timing signal becomes a clock signal from the 1-bit signal source, that is, a signal of a predetermined integral multiple of the 1-bit signal without impairing the accuracy of the 1-bit signal. Will be sampled,
A wider transmission band is ensured in the switching amplifier 21 than the transmission band of the bit signal.

【0028】図3は、前記マッチング回路32の一構成
例を示すブロック図である。このマッチング回路32
は、スイッチトキャパシタによって実現されており、コ
ンデンサCの両端子は、第1のスイッチS11,S12
を介して、入力端子P11,P12にそれぞれ接続され
ている。入力端子P11,P12には、定電圧源44か
ら予め定める電圧、たとえば5Vが印加されている。前
記コンデンサCの両端子はまた、第2のスイッチS2
1,S22をそれぞれ介して、正負の各出力ラインφ
1,φ2に出力される。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the matching circuit 32. This matching circuit 32
Is realized by a switched capacitor, and both terminals of the capacitor C are connected to the first switches S11, S12.
Are connected to input terminals P11 and P12, respectively. A predetermined voltage, for example, 5V is applied from the constant voltage source 44 to the input terminals P11 and P12. Both terminals of the capacitor C also have a second switch S2
Positive and negative output lines φ via 1 and S22, respectively
1 and φ2.

【0029】ハイレベル側の出力ラインφ1は、第3の
スイッチS311,S321をそれぞれ介して、出力端
子P21,P22に選択的に接続される。同様に、ロー
レベル側の出力ラインφ2は、第3のスイッチS32
2,S312をそれぞれ介して、出力端子P21,P2
2に選択的に接続される。
The high-level output line φ1 is selectively connected to the output terminals P21 and P22 via the third switches S311 and S321, respectively. Similarly, the output line φ2 on the low level side is connected to the third switch S32.
2, S312 through output terminals P21 and P2, respectively.
2 is selectively connected.

【0030】前記スイッチS11,S12と、スイッチ
S21,S22とは、前記タイミング信号に対して、イ
ンバータB1によって相互に逆相動作することになり、
その動作パターンを、図3においてそれぞれ「1」,
「2」で示す。また、スイッチS311,S312と、
スイッチS321,S322とは、前記1ビット信号に
対して、インバータB2によって相互に逆相動作するこ
とになり、その動作パターンを「H」,「L」で示して
いる。
The switches S11, S12 and the switches S21, S22 are operated in opposite phase with respect to the timing signal by the inverter B1.
The operation pattern is shown in FIG. 3 as “1”,
It is indicated by "2". In addition, switches S311 and S312,
With respect to the switches S321 and S322, the inverter B2 operates in opposite phase with respect to the 1-bit signal, and the operation patterns thereof are shown by "H" and "L".

【0031】図4は、上述のように構成されるマッチン
グ回路32の動作を説明するためのタイミングチャート
である。なお、この図4では、説明の簡略化のために、
タイミング信号は、1ビット信号源22からのクロック
信号と等しい周波数を想定しているけれども、前述のオ
ーバーサンプリングによって、実際には1ビット信号の
周期内で、スイッチS11,S12;S21,S22
は、前記所定整数倍ON/OFF動作を行うことにな
る。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the matching circuit 32 configured as described above. In FIG. 4, for simplification of description,
Although the timing signal is assumed to have a frequency equal to that of the clock signal from the 1-bit signal source 22, the above-mentioned oversampling actually causes the switches S11, S12; S21, S22 within the cycle of the 1-bit signal.
Will perform the ON / OFF operation of the predetermined integral multiple.

【0032】この図4で示すように、タイミング信号と
クロック信号とが相互に等しい周波数であるときには、
入力1ビット信号の前半の1/2周期に、たとえばスイ
ッチS11,S12がONし、スイッチS21,S22
がOFFし、後半の1/2周期には、スイッチS11,
S12がOFFし、スイッチS21,S22がONす
る。
As shown in FIG. 4, when the timing signal and the clock signal have the same frequency,
In the first half cycle of the input 1-bit signal, for example, the switches S11 and S12 are turned on and the switches S21 and S22 are turned on.
Is turned off, and in the latter half cycle, the switch S11,
S12 turns off, and switches S21 and S22 turn on.

【0033】一方、入力1ビット信号がハイレベルであ
るときには、スイッチS311,S312がONし、ス
イッチS321,S322がOFFし、出力端子P21
はハイレベル側の出力ラインφ1に接続され、出力端子
P22はローレベル側の出力ラインφ2に接続される。
これに対して、入力1ビット信号がローレベルであると
きには、スイッチS311,S312がOFFし、スイ
ッチS321,S322がONし、出力端子P21はロ
ーレベル側の出力ラインφ2に接続され、出力端子P2
2はハイレベル側の出力ラインφ1に接続される。
On the other hand, when the input 1-bit signal is at high level, the switches S311 and S312 are turned on, the switches S321 and S322 are turned off, and the output terminal P21.
Is connected to the output line φ1 on the high level side, and the output terminal P22 is connected to the output line φ2 on the low level side.
On the other hand, when the input 1-bit signal is at the low level, the switches S311 and S312 are turned off, the switches S321 and S322 are turned on, the output terminal P21 is connected to the output line φ2 on the low level side, and the output terminal P2.
2 is connected to the output line φ1 on the high level side.

【0034】したがって、前記入力1ビット信号の前半
の1/2周期には、スイッチS11,S12がONし
て、コンデンサCは、定電圧源44によって前記5Vに
充電される。このとき、スイッチS21,S22は、O
FFしており、前記出力端子P21,P22間の出力電
圧Voutは、0Vとなる。
Therefore, in the first half cycle of the input 1-bit signal, the switches S11 and S12 are turned on, and the capacitor C is charged to 5V by the constant voltage source 44. At this time, the switches S21 and S22 are turned off.
The output voltage Vout between the output terminals P21 and P22 is 0V due to FF.

【0035】これに対して、前記入力1ビット信号の後
半の1/2周期で、該入力1ビット信号がハイレベルで
あるときには、前記出力電圧Voutは+5Vとなり、
入力1ビット信号がローレベルであるときには、−5V
となる。このようにして、マッチング回路32からは、
前記タイミング信号に同期して、波高値とパルス幅との
積分値が一定である単位パルスが1ビット信号の出力V
outとして出力される。
On the other hand, in the latter half cycle of the input 1-bit signal, when the input 1-bit signal is at the high level, the output voltage Vout becomes + 5V,
-5V when the input 1-bit signal is low level
Becomes In this way, from the matching circuit 32,
In synchronism with the timing signal, the unit pulse whose integrated value of the crest value and the pulse width is constant is a 1-bit signal output V
It is output as out.

【0036】前記出力Voutは、加算器33におい
て、前記フィードバック信号が減算されることになる。
ここで、振幅が±5Vの前記出力Voutに対して、振
幅が±100Vの定電圧スイッチ24からの出力は、ア
ッテネータ36によって減衰されて前記フィードバック
信号とされる。アッテネータ36の減衰率は、フィード
バック信号における波高値およびパルス幅の積分値が、
前記出力Voutの波高値およびパルス幅の積分値より
も所定の割合で大きくなるように選ばれており、前記割
合は、積分器・加算器群34の発振限界によって決定さ
れる。こうして、フィードバック信号の積分値がマッチ
ング回路32からの1ビット信号の出力Voutの積分
値よりも大きくなることで、発振が抑制されることにな
る。
The feedback signal is subtracted from the output Vout in the adder 33.
Here, with respect to the output Vout having an amplitude of ± 5 V, the output from the constant voltage switch 24 having an amplitude of ± 100 V is attenuated by the attenuator 36 to be the feedback signal. As for the attenuation rate of the attenuator 36, the peak value and integrated value of the pulse width in the feedback signal are
It is selected to be larger than the peak value and the integrated value of the pulse width of the output Vout at a predetermined ratio, and the ratio is determined by the oscillation limit of the integrator / adder group 34. In this way, the integrated value of the feedback signal becomes larger than the integrated value of the output Vout of the 1-bit signal from the matching circuit 32, so that the oscillation is suppressed.

【0037】図1を参照して、1ビット信号源22から
の前記1ビット信号およびクロック信号はまた、ノイズ
レベル検出回路37に与えられている。一方で、前記積
分器・加算器群34に関連してプリセット係数器38が
設けられており、このプリセット係数器38内にストア
されている各積分器および加算器の複数種類の各係数群
a,b,cは、前記ノイズレベル検出回路37からの切
換信号に応答して、スイッチ39を介して、選択的に積
分器・加算器群34内の対応する積分器および加算器に
設定される。
Referring to FIG. 1, the 1-bit signal and clock signal from 1-bit signal source 22 are also applied to noise level detection circuit 37. On the other hand, a preset coefficient unit 38 is provided in association with the integrator / adder group 34, and a plurality of types of coefficient groups a of each integrator and adder stored in the preset coefficient unit 38 are provided. , B, c are selectively set to corresponding integrators and adders in the integrator / adder group 34 via the switch 39 in response to the switching signal from the noise level detection circuit 37. .

【0038】各係数群a,b,cは、発振限界値、すな
わち伝送領域のレベルの上限値を規定した値と、ノイ
ズ、すなわち前記伝送領域のレベルの下限値を規定した
値と、有効周波数帯域、すなわち伝送可能な周波数帯域
等のそれぞれのパラメータの内、どのパラメータにどれ
だけのウェイトを割当てるかによって、予め決定され
て、プリセット係数器38内にストアされている。
Each coefficient group a, b, c has an oscillation limit value, that is, a value that defines the upper limit value of the level in the transmission area, noise, that is, a value that defines the lower limit value of the level in the transmission area, and the effective frequency. It is predetermined and stored in the preset coefficient unit 38 depending on how much weight is assigned to which parameter among the respective parameters of the band, that is, the frequency band in which transmission is possible.

【0039】図5は、ノイズレベル検出回路37の一構
成例を示すブロック図である。前記入力1ビット信号
は、ラッチ部45において、前記クロック信号に同期し
てサンプリングされ、周波数分析部46において、サン
プリングされた2値データから、たとえばFFT(高速
フーリエ変換)などによって、リアルタイムで周波数ス
ペクトルが抽出される。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the noise level detection circuit 37. The input 1-bit signal is sampled in the latch unit 45 in synchronization with the clock signal, and in the frequency analysis unit 46, the sampled binary data is subjected to a frequency spectrum in real time by, for example, FFT (Fast Fourier Transform). Is extracted.

【0040】最小値ホールド部47では、変化する伝送
信号成分と、変化しない量子化ノイズ成分とを最小値を
ホールドすることによって分離する。すなわち、ホール
ドされている各スペクトルでの最小値を量子化ノイズフ
ロア成分と判断する。
The minimum value holding unit 47 separates the changing transmission signal component and the unchanged quantization noise component by holding the minimum value. That is, the minimum value in each held spectrum is determined as the quantization noise floor component.

【0041】ノイズ分布判定部48では、最小値ホール
ド部47のホールド値から量子化ノイズ分布を判定し、
伝送領域内のノイズレベル、すなわちダイナミックレン
ジと有効周波数帯域とを推定する。一方で、このノイズ
分布判定部48内には、前記プリセット係数器38にプ
リセットされている各係数群a,b,cが設定された場
合の、該スイッチング増幅器21側の量子化ノイズ分布
が予めストアされており、入力1ビット信号側のダイナ
ミックレンジ内にスイッチング増幅器21側のノイズフ
ロアが突出しないような係数の設定を行う。
The noise distribution judging unit 48 judges the quantization noise distribution from the hold value of the minimum value holding unit 47,
The noise level in the transmission area, that is, the dynamic range and the effective frequency band are estimated. On the other hand, in the noise distribution determination unit 48, the quantization noise distribution on the switching amplifier 21 side when the coefficient groups a, b, and c preset in the preset coefficient unit 38 are set in advance. The coefficient is set so that the noise floor on the switching amplifier 21 side does not protrude within the dynamic range on the input 1-bit signal side.

【0042】すなわち、積分器・加算器群34にそれま
で設定されていた係数群、たとえばaが有効周波数帯域
重視の係数群であり、スイッチング増幅器21の量子化
ノイズレベルが図6(a)で示すように、有効周波数帯
域F1=20kHzで、かつその有効周波数帯域F1内
でのダイナミックレンジD1=−90dBであるとき、
入力1ビット信号の量子化ノイズレベルが、たとえばダ
イナミックレンジ重視の設定であり、図6(b)で示す
ように、有効周波数帯域F2=15kHz、ダイナミッ
クレンジD2=100dBであると、前記入力1ビット
信号の量子化ノイズフロアと、スイッチング増幅器21
の量子化ノイズフロアとが加算され、両者の高い方の値
が出力音響信号の量子化ノイズ分布となってしまい、図
6(c)で示すように、有効周波数帯域およびダイナミ
ックレンジがともに損なわれてしまう。
That is, the coefficient group that has been set in the integrator / adder group 34 up to that point, for example, a is the coefficient group with emphasis on the effective frequency band, and the quantization noise level of the switching amplifier 21 is as shown in FIG. 6 (a). As shown, when the effective frequency band F1 = 20 kHz and the dynamic range D1 = −90 dB in the effective frequency band F1,
If the quantization noise level of the input 1-bit signal is, for example, a setting that emphasizes the dynamic range, and the effective frequency band F2 = 15 kHz and the dynamic range D2 = 100 dB as shown in FIG. Quantization noise floor of signal and switching amplifier 21
, And the higher value of both becomes the quantization noise distribution of the output acoustic signal, and as shown in FIG. 6C, both the effective frequency band and the dynamic range are impaired. Will end up.

【0043】これに対して、係数群を、たとえばbに切
換えることによって、図6(d)で示すように、有効周
波数帯域F3およびダイナミックレンジD3を、それぞ
れ前記有効周波数帯域F1およびダイナミックレンジD
1と等しく確保し、残余の領域に量子化ノイズを分布さ
せるように変更する。
On the other hand, by switching the coefficient group to, for example, b, the effective frequency band F3 and the dynamic range D3 are respectively changed to the effective frequency band F1 and the dynamic range D as shown in FIG. 6 (d).
It is ensured to be equal to 1 and is changed so that the quantization noise is distributed in the remaining area.

【0044】以上のように、本発明に従うスイッチング
増幅器21では、まず入力信号の1ビット信号化に対応
して、1ビット信号源22からクロック信号を取込み、
タイミング制御回路31によって作成したタイミング信
号に基づいて、マッチング回路32、積分器・加算器群
34および量子化器35のサンプリングタイミングを規
定するとともに、定電圧スイッチ24のスイッチング動
作を制御するので、前述のCDやDVDなどから再生さ
れた1ビット信号を、直接入力してΔΣ変調を行うこと
ができる。
As described above, in the switching amplifier 21 according to the present invention, first, the clock signal is taken in from the 1-bit signal source 22 in response to converting the input signal into 1-bit signal,
Since the sampling timings of the matching circuit 32, the integrator / adder group 34, and the quantizer 35 are defined based on the timing signal created by the timing control circuit 31, and the switching operation of the constant voltage switch 24 is controlled, It is possible to directly input a 1-bit signal reproduced from a CD, a DVD, or the like to perform ΔΣ modulation.

【0045】また、前記タイミング制御回路31によっ
て、クロック信号に同期した所定整数倍の周波数を有す
るタイミング信号を作成することによって、前記入力1
ビット信号のオーバーサンプリングを実現し、該入力1
ビット信号の伝送周波数帯域およびダイナミックレンジ
に対して、スイッチング増幅器21側の前記有効周波数
帯域およびダイナミックレンジを充分に余裕を持たせる
ことができる。
Further, the timing control circuit 31 generates a timing signal having a frequency of a predetermined integral multiple synchronized with the clock signal, so that the input 1
Implements oversampling of bit signals and
A sufficient margin can be provided for the effective frequency band and the dynamic range on the switching amplifier 21 side with respect to the transmission frequency band and the dynamic range of the bit signal.

【0046】さらにまた、マッチング回路32によって
作成される単位パルスの出力Voutの積分値に対し
て、アッテネータ36からのフィードバック信号の積分
値を予め定める割合だけ大きくし、フィードバック減算
値を入力信号よりも大きくするので、積分器・加算器群
34への入力過多による発振を防止することができる。
Furthermore, the integral value of the feedback signal from the attenuator 36 is increased by a predetermined ratio with respect to the integral value of the output Vout of the unit pulse created by the matching circuit 32, and the feedback subtraction value is made larger than the input signal. Since the size is increased, it is possible to prevent oscillation due to excessive input to the integrator / adder group 34.

【0047】さらにまた、ノイズレベル検出回路37に
よって、入力1ビット信号の量子化ノイズフロアを検出
し、スイッチング増幅器21側のノイズフロアがダイナ
ミックレンジ内で突出しないように、積分器・加算器群
34における係数の切換えを行うので、前記オーバーサ
ンプリングを行わない場合でも、入力1ビット信号のダ
イナミックレンジを確保することができる。
Furthermore, the noise level detection circuit 37 detects the quantization noise floor of the input 1-bit signal, and the integrator / adder group 34 is arranged so that the noise floor on the switching amplifier 21 side does not protrude within the dynamic range. Since the coefficients are switched in (1), the dynamic range of the input 1-bit signal can be secured even when the above-mentioned oversampling is not performed.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1の発明に係るΔΣ変調を用いる
スイッチング増幅器は、以上のように、ΔΣ変調回路が
入力信号をΔΣ変調して得られた変調信号によって定電
圧をスイッチングし、そのスイッチング出力をローパス
フィルタによってアナログ変換して出力するようにした
ΔΣ変調を用いるスイッチング増幅器において、前記入
力信号を1ビット信号とするために、その1ビット信号
の生成に使用されたクロック信号を取込み、このクロッ
ク信号に基づいて生成されたタイミング信号に応答し
て、マッチング回路が入力1ビット信号から時間軸が規
定された正確な単位パルスを生成し、この単位パルス
に、前記タイミング信号に応答してΔΣ変調回路内の積
分器・加算器群および量子化器等が動作して得られたフ
ィードバック信号を加算する。
As described above, in the switching amplifier using the ΔΣ modulation according to the present invention, the ΔΣ modulation circuit switches the constant voltage by the modulated signal obtained by the ΔΣ modulation of the input signal, and the switching is performed. In a switching amplifier using ΔΣ modulation in which an output is converted into an analog signal by a low-pass filter and then output, in order to convert the input signal into a 1-bit signal, a clock signal used for generating the 1-bit signal is taken in. In response to the timing signal generated based on the clock signal, the matching circuit generates an accurate unit pulse whose time axis is defined from the input 1-bit signal, and ΔΣ in response to the unit pulse in response to the timing signal. Adds the feedback signals obtained by operating the integrator / adder group and the quantizer in the modulation circuit

【0049】それゆえ、前記単位パルスとフィードバッ
ク信号とのタイミングが一致し、1ビット信号入力に対
して、スイッチング増幅器としての正常な動作を実現す
ることができる。
Therefore, the timing of the unit pulse and the timing of the feedback signal match, and a normal operation as a switching amplifier can be realized for a 1-bit signal input.

【0050】また、請求項2の発明に係るΔΣ変調を用
いるスイッチング増幅器は、以上のように、入力1ビッ
ト信号の量子化ノイズレベルを検出し、所望とするダイ
ナミックレンジ内では、スイッチング増幅器側の量子化
ノイズレベルが、入力1ビット信号の量子化ノイズレベ
ルよりも小さくなるように、ΔΣ変調回路内の積分器や
加算器の係数の組合わせの選択を行う。
Further, as described above, the switching amplifier using the ΔΣ modulation according to the invention of claim 2 detects the quantization noise level of the input 1-bit signal, and within the desired dynamic range, the switching amplifier side The combination of the coefficients of the integrator and the adder in the ΔΣ modulation circuit is selected so that the quantization noise level becomes lower than the quantization noise level of the input 1-bit signal.

【0051】それゆえ、所望ダイナミックレンジ内で
は、スイッチング増幅器側の量子化ノイズレベルが、入
力1ビット信号の量子化ノイズレベルを上回ることな
く、少なくとも、該入力1ビット信号のダイナミックレ
ンジを確保することができる。
Therefore, within the desired dynamic range, the quantization noise level on the switching amplifier side does not exceed the quantization noise level of the input 1-bit signal, and at least the dynamic range of the input 1-bit signal is secured. You can

【0052】さらにまた、請求項3の発明に係るΔΣ変
調を用いるスイッチング増幅器は、以上のように、たと
えば前記マッチング回路を、コンデンサと、定電圧源
と、入力1ビット信号の前半の1/2周期に前記コンデ
ンサを前記定電圧源に接続する第1のスイッチと、入力
1ビット信号の後半の1/2周期に前記コンデンサの正
負各端子を正負各出力ラインにそれぞれ接続する第2の
スイッチと、前記入力1ビット信号に応答して選択的に
駆動され、前記正負各出力ラインを一対の出力端子に、
一方の極性または他方の極性で接続する第3のスイッチ
とを備えて構成して、正確な単位パルスが出力されるよ
うにし、さらにその単位パルスの積分値を、前記ΔΣ変
調回路における入力段の加算器において減算されるフィ
ードバックループによるフィードバック値の積分値に対
して、発振限界によって決定される予め定める割合だけ
小さくする。
Further, in the switching amplifier using the ΔΣ modulation according to the third aspect of the present invention, as described above, for example, the matching circuit, the capacitor, the constant voltage source, and the first half of the input 1-bit signal are used. A first switch that connects the capacitor to the constant voltage source in a cycle, and a second switch that connects the positive and negative terminals of the capacitor to the positive and negative output lines in the latter half cycle of the input 1-bit signal. , Selectively driven in response to the input 1-bit signal, the positive and negative output lines to a pair of output terminals,
A third switch that is connected with one polarity or the other polarity is provided so that an accurate unit pulse is output, and the integrated value of the unit pulse is used as the integrated value of the input stage of the ΔΣ modulation circuit. The integrated value of the feedback value subtracted in the adder is reduced by a predetermined ratio determined by the oscillation limit.

【0053】それゆえ、ΔΣ変調回路内の積分器・加算
器群への入力過多による発振を防止することができる。
Therefore, oscillation due to excessive input to the integrator / adder group in the ΔΣ modulation circuit can be prevented.

【0054】また、請求項4の発明に係るΔΣ変調を用
いるスイッチング増幅器は、以上のように、前記タイミ
ング制御回路を、前記入力信号源からのクロック信号を
取込み、ジッタ成分を除去するPLL回路と、前記PL
L回路とPLLループを形成し、PLL回路の出力信号
の周波数を予め定める整数倍にする倍数器と、前記倍数
器からの出力の切換りタイミングを規定する位相調整器
とを備えて構成し、クロック信号の整数倍の周波数のタ
イミング信号を生成する。
Further, in the switching amplifier using the ΔΣ modulation according to the invention of claim 4, as described above, the timing control circuit is a PLL circuit which takes in a clock signal from the input signal source and removes a jitter component. , PL
An L circuit and a PLL loop, and a multiplier that makes the frequency of the output signal of the PLL circuit a predetermined integer multiple; and a phase adjuster that defines the switching timing of the output from the multiplier, A timing signal having a frequency that is an integral multiple of the clock signal is generated.

【0055】それゆえ、入力1ビット信号の精度を損な
うことなく、ΔΣ変調回路側でオーバーサンプリングを
実現し、前記入力1ビット信号の伝送帯域よりも広い帯
域を確保することができる。
Therefore, oversampling can be realized on the ΔΣ modulation circuit side without impairing the accuracy of the input 1-bit signal, and a band wider than the transmission band of the input 1-bit signal can be secured.

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

【図1】本発明の実施の一形態のΔΣ変調を用いるスイ
ッチング増幅器の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a switching amplifier using ΔΣ modulation according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1で示すスイッチング増幅器におけるタイミ
ング制御回路の一構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a timing control circuit in the switching amplifier shown in FIG.

【図3】図1で示すスイッチング増幅器におけるマッチ
ング回路の一構成例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a matching circuit in the switching amplifier shown in FIG.

【図4】図3で示すマッチング回路の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the matching circuit shown in FIG.

【図5】図1で示すスイッチング増幅器におけるノイズ
レベル検出回路の一構成例を示すブロック図である。
5 is a block diagram showing a configuration example of a noise level detection circuit in the switching amplifier shown in FIG.

【図6】図5で示すノイズレベル検出回路の動作を説明
するための波形図である。
6 is a waveform diagram for explaining the operation of the noise level detection circuit shown in FIG.

【図7】典型的な従来技術のΔΣ変調を用いるスイッチ
ング増幅器の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of a typical conventional switching amplifier using ΔΣ modulation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 スイッチング増幅器 22 1ビット信号源 23 ΔΣ変調回路 24 定電圧スイッチ(スイッチング回路) 25 ローパスフィルタ 26 スピーカ 31 タイミング制御回路 32 マッチング回路 33 加算器 34 積分器・加算器群 35 量子化器 36 アッテネータ(フィードバックループ) 37 ノイズレベル検出回路(ノイズレベル検出手
段) 38 プリセット係数器(係数選択手段) 39 スイッチ(係数選択手段) 41 PLL回路 42 倍周器 43 位相調節器 44 定電圧源 45 ラッチ部 46 周波数分析部 47 最小値ホールド部 48 ノイズ分布判定部 C コンデンサ S11,S12 スイッチ(第1のスイッチ) S21,S22 スイッチ(第2のスイッチ) S311,S312;S321,S322 スイッチ
(第3のスイッチ) φ1,φ2 出力ライン
21 switching amplifier 22 1-bit signal source 23 ΔΣ modulation circuit 24 constant voltage switch (switching circuit) 25 low-pass filter 26 speaker 31 timing control circuit 32 matching circuit 33 adder 34 integrator / adder group 35 quantizer 36 attenuator (feedback) Loop) 37 Noise level detection circuit (noise level detection means) 38 Preset coefficient unit (coefficient selection means) 39 Switch (coefficient selection means) 41 PLL circuit 42 Frequency multiplier 43 Phase adjuster 44 Constant voltage source 45 Latch unit 46 Frequency analysis Part 47 Minimum value hold part 48 Noise distribution determination part C Capacitor S11, S12 Switch (first switch) S21, S22 switch (second switch) S311, S312; S321, S322 switch (third switch) φ1, φ2 Power line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 3/217 H03M 3/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03F 3/217 H03M 3/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ΔΣ変調回路が入力信号をΔΣ変調し、そ
の変調信号に応答してスイッチング回路が電源からの予
め定める定電圧をスイッチングし、そのスイッチング出
力をローパスフィルタによってアナログ変換して出力す
るΔΣ変調を用いるスイッチング増幅器において、 前記入力信号を1ビット信号とし、入力信号源からのク
ロック信号に応答して、前記ΔΣ変調回路およびスイッ
チング回路の動作タイミングを規定するタイミング信号
を生成するタイミング制御回路と、 前記スイッチング回路の出力信号をΔΣ変調回路の入力
段の加算器にフィードバックするフィードバックループ
と、 前記ΔΣ変調回路の前段側に介在され、入力1ビット信
号に対応して、前記タイミング信号によって時間軸が規
定された単位パルスを前記ΔΣ変調回路に入力するマッ
チング回路とを含むことを特徴とするΔΣ変調を用いる
スイッチング増幅器。
1. A .DELTA..SIGMA. Modulation circuit .DELTA..SIGMA. Modulates an input signal, and in response to the modulation signal, a switching circuit switches a predetermined constant voltage from a power supply, and the switching output is analog-converted by a low-pass filter and output. In a switching amplifier using ΔΣ modulation, the input signal is a 1-bit signal, and a timing control circuit that responds to a clock signal from an input signal source and generates a timing signal that defines the operation timing of the ΔΣ modulation circuit and the switching circuit. A feedback loop for feeding back the output signal of the switching circuit to an adder at the input stage of the ΔΣ modulation circuit; and a feedback loop interposed in front of the ΔΣ modulation circuit and corresponding to the input 1-bit signal by the timing signal. Input a unit pulse whose axis is specified to the ΔΣ modulation circuit A switching amplifier using delta-sigma modulation, which comprises:
【請求項2】前記入力1ビット信号の量子化ノイズレベ
ルを検出するノイズレベル検出手段と、 前記ΔΣ変調回路における各係数の複数種類の組合せ毎
に、該ΔΣ変調回路による量子化ノイズレベルを予め記
憶しており、前記ノイズレベル検出手段の検出結果に応
答して、所望とするダイナミックレンジ内で、ΔΣ変調
回路回路による量子化ノイズレベルが入力1ビット信号
の量子化ノイズレベルよりも小さくなるように、前記Δ
Σ変調回路における係数の組合せを選択する係数選択手
段とをさらに備えることを特徴とする請求項1記載のΔ
Σ変調を用いるスイッチング増幅器。
2. A noise level detecting means for detecting a quantization noise level of the input 1-bit signal, and a quantization noise level by the ΔΣ modulation circuit is previously set for each combination of plural kinds of coefficients in the ΔΣ modulation circuit. In response to the detection result of the noise level detecting means, the quantization noise level by the ΔΣ modulation circuit circuit becomes smaller than the quantization noise level of the input 1-bit signal within a desired dynamic range. And the Δ
The Δ according to claim 1, further comprising a coefficient selecting unit that selects a combination of coefficients in the Σ modulation circuit.
Switching amplifier using Σ modulation.
【請求項3】前記単位パルスの積分値が、前記ΔΣ変調
回路における入力段の加算器において減算されるフィー
ドバックループによるフィードバック値の積分値に対し
て、発振限界によって決定される予め定める割合だけ小
さいことを特徴とする請求項1または2記載のΔΣ変調
を用いるスイッチング増幅器。
3. The integral value of the unit pulse is smaller than the integral value of the feedback value by the feedback loop subtracted in the adder at the input stage of the ΔΣ modulation circuit by a predetermined ratio determined by the oscillation limit. A switching amplifier using the ΔΣ modulation according to claim 1 or 2.
【請求項4】前記タイミング制御回路は、 前記入力信号源からのクロック信号を取込み、ジッタ成
分を除去するPLL回路と、 前記PLL回路とPLLループを形成し、PLL回路の
出力信号の周波数を予め定める整数倍にする倍数器と、 前記倍数器からの出力の切換りタイミングを規定する位
相調整器とを備えて構成され、 前記クロック信号の整数倍の周波数のタイミング信号を
生成することを特徴とする請求項1または2のいずれか
に記載のΔΣ変調を用いるスイッチング増幅器。
4. The timing control circuit forms a PLL loop that takes in a clock signal from the input signal source and removes a jitter component, forms a PLL loop with the PLL circuit, and presets the frequency of the output signal of the PLL circuit. And a phase adjuster that defines the switching timing of the output from the multiplier, and generates a timing signal having a frequency that is an integral multiple of the clock signal. A switching amplifier using the ΔΣ modulation according to claim 1.
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