JP3909280B2 - Digital audio output device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、D級電力増幅方式による音声信号の増幅回路に係り、特にデジタルアナログ変換したデジタル信号によりH型ブリッジ回路をスィッチングする方式のD級電力増幅方式のデジタル音声出力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電力増幅方式には、増幅素子の駆動範囲に応じて従来からA級、B級、C級、D級にクラス分けされているが、近年オーディオ用(可聴周波数帯用)にもD級電力増幅方式が使用されるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
ここで、このD級電力増幅方式の一種にH型ブリッジ回路方式があり、これはHブリッジ回路と呼ばれる一種のスイッチング回路をデジタル信号でオンオフ制御し、増幅機能を得るようになっているもので、このため、2値信号生成手段とH型ブリッジ回路を用い、2値信号生成手段で入力アナログ信号を2値のデジタル信号に変換し、このデジタル信号に対応して平衡出力を発生するようになっているものである。
【0004】
ところで、このD級増幅方式では、H型ブリッジ回路からなるD級増幅部の出力は、そこに、直流電源から供給されている電源電圧の最大値から最小値まで、制御入力であるデジタル信号に応じてフルスィングされる。
【0005】
そして、このD級増幅器の後段で、フルスィングされた出力電力をDAC回路(デジタルアナログ変換回路)によりアナログ信号に変換することにより、効率よくアナログ電力に変換するものである。
【0006】
従って、このD級電力増幅回路から出力されるアナログ信号の基準電位、つまり入力が無信号のときの出力電位は、供給されている電源電圧の1/2の電圧になり、この結果、D級電力増幅回路から出力されたアナログ信号は、電源電圧の1/2の基準電位のもとで、負荷であるスピーカーを駆動することになる。
【0007】
ここで、図3は、従来技術によるD級増幅回路の一例で、入力端子1に供給されたアナログ入力信号(オーディオ信号)は、まず2値信号生成手段として機能するADC回路(デジタルアナログ変換回路)2によりデジタル信号(2値信号)に変換され、この後、ドライバー回路3に供給される。
【0008】
このとき、ドライバー回路3では、入力されたデジタル信号を、最終段の電力スィッチング回路となるH型ブリッジ回路4のFET(スイッチング素子)のゲートをドライブするのに必要な信号に変換する働きをする。
【0009】
ここで、このH型ブリッジ回路4は、直流電源の両端(+端と−端)の間にH型に配置され、接続された4個のMOS型FETからなり、それらのドレイン端子間に、加えられたデジタル信号が電源電圧とほぼ同じ電位差をもつデジタル信号が平衡出力として発生するようになっているものである。
【0010】
そして、この電源電圧とほぼ同じ電位差をもつデジタル信号を、DAC回路として働くLPF回路(ローパスフィルタ)5で処理してから、負荷、すなわちスピーカー6に供給するのである。
【0011】
ここで、AC(交流)電源供給路に接続された電源トランス9と整流回路8、それにコンデンサ7が上記した直流電源で、電源トランス9により、商用電源などAC(交流)電源供給路側から直流的に絶縁されるようになっている。
【0012】
そして、この電源トランス9の2次巻線から出力される所定の電圧の交流を整流回路8により整流し、コンデンサ7で平滑化した上でH型ブリッジ回路4とドライバ回路3に、電圧V1の直流電圧が供給されるようになっている。
【0013】
このとき、電源回路の正極側が電源ライン+Lに、負極側は接地ライン、つまり導電性の筐体に接続され共通電位に保たれているラインに接続されており、従って、無信号時に負荷となるスピーカー6の両端に現れる直流電位の平均値は電源ライン+Lの電圧の1/2の電圧に固定され、筺体に対して電圧V1/2の直流電位を持つことになる。
【0014】
なお、この図3の従来技術における電源回路は、筺体に対してプラス電圧を発生する電源だけで構成されていて、マイナス電圧を発生する電源を備えていないことから、ここでは単電源方式と呼ぶことにする。
【0015】
ところで、オーディオ用のアンプ(電力増幅器)の場合、その負荷は、一般的にはスピーカーであり、しかもアンプに対するスピーカーの接続は、通常はユーザーが行なうのが一般的であり、このため何らかの理由、例えば不注意により、スピーカーに接続されている電線を筺体に接触させてしまう虞れがある。
【0016】
しかして、この図3の従来技術の場合、これは、電圧V1/2の電源が短絡され一般に地絡と呼ばれる状態となってしまうので、増幅器やスピーカーに異常や破壊の虞れが生じ、安全性の維持に問題が生じてしまう。
【0017】
そこで、このような地絡による破壊を抑えるため、図4に示すD級電力増幅回路が従来から提案されている。ここで、この図では、図3の従来技術と同機能のブロックには同じ番号が付してある。
【0018】
そして、この図4の従来技術では、図示のように、2次巻線にセンタータップTを備えた電源トランス9を用い、このセンタータップTを接地ラインに接続した上で、電源ライン+Lと電源ライン−Lの間に2個の平滑用コンデンサ7、8を直列に接続し、これらの間の接続点も、同じく接地ラインに接続したものである。
【0019】
そうすると、この図4の回路では、電位0の共通電位にある接地ラインに対して、+V1/2の電圧と−V/2の電圧の2系統でプラスとマイナスの絶対値が等しい電源が対になって形成された状態になり、この結果、一方の電源ライン+Lと他方の電源ライン−Lに夫々+V1/2の電圧と−V/2の電圧が、電位0の接地ラインを中性点として対称的に供給されることになる。
【0020】
この結果、無信号時のH型ブリッジ回路8の出力における直流電位は、前述の場合と同じく、印加された電圧の半分になるから、この場合は0V、つまりスピーカー6の端子での電位は筺体の電位と同じになり、地絡による増幅器やスピーカーの破壊が、少なくとも無信号時においては確実に防止できることになる。
【0021】
しかし、この図4の従来技術の場合、電源回路にセンタータップTを備えた電源トランス9が必要で、プラス側とマイナス側にそれぞれ平滑用コンデンサ7、13が必要になる上、H型ブリッジ回路8の中でプラス側とマイナス側に接続されたMOS型FETのゲートを駆動するため、図3の従来技術におけるドライバー回路3とは異なって、回路構成が複雑なドライバー回路11が必要になり、このため、コストの面で不利になる。
【0022】
また、このドライバー回路11を正常に駆動するためにレベルシフト回路10が必要になる上、プラス側とマイナス側での電源の電圧の立上り時と立下り時にタイミングのばらつきがあると大きな貫通電流が生じる虞れがあるため、その保護対策を必要とするなど、更にコストアップの要因が多くなってしまう。
【0023】
そこで、更に図5に示すD級電力増幅回路も従来から提案されている。なお、ここでも図3と図4の従来技術と同機能のブロックには同じ番号が付してあり、それらについての詳しい説明は割愛する。
【0024】
ここで、ADC回路2によりデジタルに変換された信号がドライバー回路3に供給され、H型ブリッジ回路4でスイッチングされた出力がLPF回路5を介してスピーカー6に供給される点は、上記した図3と図4の場合と同じであるが、この図5の従来技術では、ADC回路2によりデジタルに変換された信号がコンデンサ15を介してドライバー3に供給されるようになっている点が、まず異なっている。
【0025】
次に、この図5の場合は、電源トランス9と整流回路8が1個の平滑コンデンサ7による単電源回路として動作する点では、図3の場合と同じであるが、そのマイナス側は接地ラインに接続されずに浮いた状態とし、他方の電源ライン−Lに接続されている。
【0026】
そして、これに対応して、ここでは、一方の電源ライン+Lと他方の電源ライン−Lの間に等しい抵抗値の2個の抵抗器R1、R2を直列に接続した上で、それらの間の接続点を接地ラインに接続し、この接続点の電位が筺体の電位、つまり共通電位(アース電位ともいう)に固定された状態になるようにしてある。
【0027】
従って、この図5の従来技術でも、その負荷であるスピーカー6の両端に現れる直流電位は筺体と同じくアース電位となり、この結果、図4の従来技術と同じく、地絡による増幅器やスピーカーの破壊が、少なくとも無信号時には確実に防止でき、これ以外の場合でも破壊の虞れは大きく低減できることになる。
【0028】
【特許文献1】
特開平6−335082号公報
【0029】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、コスト上昇の抑制と性能維持に配慮がされておらず、安全性に問題があった。
【0030】
まず、図5に示した従来技術では、ADC回路2の出力がコンデンサ15を介してドライバー回路3に入力された後、このドライバー回路3の共通ラインが共通電位点に至るまでに、抵抗R2を通ってからADC回路2の共通ラインであるアース電位点に戻ってくるという、かなり複雑な電流経路を辿っている。
【0031】
そして、この過程において、比較的小さい電流しか流れないADC回路2の電流経路と、かなり大電流が流れているH型ブリッジ回路4の電流経路が接地ライン内で同一の経路を辿ることになる。
【0032】
この結果、この図5の従来技術では、雑音や不要輻射の増加、音質の悪化など電力増幅器としての性能を害するさまざまな現象が発生してしまうので、性能維持が難しい。
【0033】
一方、図4に示した従来技術では、上記したように、コストの上昇を抑えるのが難しく、更に図3に示した従来技術では、これも上記したように、安全性の維持が難しい。
【0034】
従って、従来技術では、コスト上昇の抑制と性能維持の両立が困難で、安全性に問題が生じてしまうのである。
【0035】
本発明の目的は、性能維持と安全性の保持が、コスト上昇の抑制のもとで容易に得られるようにしたデジタル音声出力装置を提供することにある。
【0036】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、入力アナログ信号を2値のデジタル信号に変換する2値信号生成手段と、前記デジタル信号で駆動され、当該デジタル信号に対応して平衡出力を発生するH型ブリッジ回路とを備え、D級増幅方式で動作するデジタル音声出力装置において、前記2値信号生成手段の出力から前記H型ブリッジ回路の入力までの間の前記デジタル信号の伝達経路に光結合素子を設け、前記H型ブリッジ回路に対する直流電力の供給が、電源ラインのプラス側とマイナス側の間に等しい抵抗値の2個の抵抗器が直列に接続され、これら2個の抵抗器の間の接続点だけが接地ラインに接続されている直流電源から行われるようにして達成される。
【0037】
このとき、前記光結合素子は、前記2値信号生成手段の出力と、前記H型ブリッジ回路の入力側にあるドライバー回路の入力の間に設けられているようにしても良い。
【0038】
D級増幅方式のデジタル電力増幅回路において、大電力を扱う回路と小電力により所定の信号処理を行う回路を備えたシステムでは、大電力回路に流れる電流が小電力回路の機能に少なからず影響を与え、性能の劣化、不要輻射の増大等問題を発生させる。
【0039】
本発明によれば、オーディオ信号をデジタル処理により高効率で電力増幅を行う場合に必ず発生するこれらの問題点を解決する手段と、ユーザーが直接使用するスピーカー端子の直流電位を筺体の直流電位を同一にする手段が提供され、この結果、地絡事故を最小の確率に抑えることができるオーディオ用デジタル電力増幅器が実現できる。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるデジタル音声出力装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。ここで、まず始めに、本発明にかかるデジタル音声出力装置の基本原理について、図1により説明する。
【0041】
この図1において、まず、16はフォトカプラ(PC)で、これは光結合素子とも呼ばれているものである。そして、他の回路ブロックと接続構成は、図5に示した従来技術と同じであり、従って、この図1の実施形態は、図5の従来技術におけるコンデンサ15をPC16で置き換えたものに相当する。
【0042】
そして、この図1において、ADC回路2の出力はPCフォトカプラ16の入力側にあるLEDを流れ、これを駆動(発光)した後、ADC回路2の共通端子からアース電位に流れ込む。
【0043】
一方、このときLEDで発生された光は、当該フォトカプラ16の出力側にあるフォトトランジスタで検出され、検出された電流がドライバー回路3に入力され、このドライバー回路3とH型ブリッジ4の共通ラインを介して流れることになる。
【0044】
この接続方法によれば、ADC回路2及びその前段の共通ライン、すなわちアースラインと、H型ブリッジ4からなるD級増幅器の共通ラインが電気的に完全に分離でき、この結果、ADC回路2及びその前段に、性能確保の障害になるD級増幅器の中での共通ライン電流が影響を及ぼす虞れを無くすことができる。
【0045】
また、この図1から明らかなように、この実施形態では、図5の従来技術と同様、抵抗R1、R2を備えた単電源方式になっているので、スピーカー6の端子が共通電位に保てることになり、安全性も確保されていることになる。
【0046】
次に、本発明の一実施形態について、図2により更に具体的に説明する。ここで、この図2においても、図1及び図5と同じ機能のブロックには同一番号が付してある。
【0047】
この図2において、入力端子1に加えられたアナログ信号は、まずADC回路2によりデジタル信号に変換され、ここからデジタル出力Qと、これと論理が反対のデジタル出力Q ̄として、出力される。
【0048】
そして、これらのデジタル出力Q、Q ̄は、フォトカプラー16A、16B内のLEDを駆動し、駆動した電流はADC回路2の共通ライン、すなわちアースラインに戻ってくる。
【0049】
このときADC回路2は、電源トランス9に設けられている専用の2次巻線に接続されたダイオードD2と平滑コンデンサC3、それに安定化電源回路17により構成されている電源から電源供給を受けて動作する。
【0050】
フォトカプラー16A、16B内のフォトトランジスタで検出されたデジタル信号はドライバー回路3に供給され、当該ドライバー回路3内で入力信号となって循環する。
【0051】
そこで、ドライバー回路3は、この入力信号を処理し、後段のH型ブリッジ回路4を構成する4個のFET(MOS−FET)Q1、Q2、Q3、Q4の各々のゲートをドライブするのに必要な信号、すなわちデジタル出力Q、Q ̄に変換する。
【0052】
そして、まず、一方のデジタル出力Qは、H型ブリッジ回路4のFETQ1とFETQ3のゲートに供給され、他方のデジタル出力Q ̄は、FETQ2とFETQ4のゲートに供給される。
【0053】
この結果、まず、一方のデジタル出力Qがイネーブルされたときは、H型ブリッジ回路4のFETQ1とFETQ3が同時にオンし、これにより、負荷となるスピーカー6の一方の端子6Aには、電源電圧Vとほぼ同じ電圧が現れ、他方の端子6Bは、ほぼ0V電位に維持される。
【0054】
次に、他方のデジタル出力Q ̄がイネーブルされたときは、FETQ4とFETQ2が同時にオンし、今度はスピーカー6の他方の端子6Bがほぼ電源電圧Vとなり、一方の端子6Aはほぼ0Vとなる。
【0055】
このとき、H型ブリッジ回路4とスピーカー6の間には、デジタルアナログ変換回路として機能するLPF回路5が設けてあり、H型ブリッジ回路4により高速度でスィッチングされたデジタル信号は、このLPF回路5を通過することによりアナログ信号に変換される。
【0056】
ここで、このLPF回路5は、コイルL1、L2と、コンデンサC1、C2で構成された簡単なものであるが、これでデジタルアナログ変換回路としての機能を充分に得ることができる。
【0057】
ここで、電源トランス9の2次巻線にダイオードD1と平滑コンデンサ7が接続してあり、これにより直流電源が形成され、これからドライバー回路3とH型ブリッジ回路4からなるD級増幅部に対して直流電圧が供給されるようになっているが、このとき、電源ライン+Lと電源ライン−Lの間に、抵抗値が等しい抵抗R1、R2が直列に接続してあり、それらの接続点がアースラインに接続されている。
【0058】
そうすると、アースラインは筺体の電位と同電位、つまり共通電位になっているため、たとき、抵抗R1の一方の電位は、アースラインから見て+V1/2となり、抵抗R2の一方の電位は−V1/2となる。
【0059】
この結果、スピーカー6の両方の端子6A、6Bのアースに対する無信号時の電位は0Vとなり、地絡事故による破壊の発生確率を下げることができる。
【0060】
また、この図2の実施形態では、D級増幅部内を流れる比較的大きな電流は、D級増幅部の内だけに留まるので、フォトカプラ16を介して接続された前段に影響を与えることは無い。
【0061】
従って、この実施形態によれば、図5で説明した従来技術の場合とは異なり、性能の悪化や不要輻射の増大などの問題が発生する虞れがない。
【0062】
ここで、この実施形態の場合、これらの効果は、フォトカプラ16により回路の共通ラインが分離されていることにより得られるが、このとき、フォトカプラ16の位置が重要な意味をもつ。すなわち、図示のように、ADC回路2とD級増幅部の間に接続されることが要件となる。
【0063】
例えばADC回路2の入力段に同様な光結合素子を接続した場合でも、不要輻射やD級増幅器の性能には影響を与えないと考えられるが、この場合、光結合素子を通過する信号がアナログ信号であり、このアナログ信号通過時、信号のS/Nやダイナミックレンジに制限を受けることになる。
【0064】
従って、本発明によれば、図示のように、フォトカプラ16をADC回路2とD級増幅部の間に接続したことにより、これらの問題点の解決も得られるものである。
【0065】
また、直流電位を分離する手段としては、1次側と2次側が直流的に絶縁されているパルストランスの使用が考えられるが、この場合は、1次と2次の間の電磁誘導や静電誘導による性能悪化、不要輻射増大の問題が確認できており、従って、本発明のように、デジタル信号の結合素子として光結合素子の使用が重要である。
【0066】
【発明の効果】
本発明によれば、D級増幅方式の利点を簡単な構成により充分に活かすことができ、この結果、高性能で安全性に富んだデジタル音声出力装置をローコストで容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるデジタル音声出力装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】本発明によるデジタル音声出力装置の一実施形態を示す詳細なブロック図である。
【図3】従来技術によるデジタル音声出力装置の第1の例を示すブロック図である。
【図4】従来技術によるデジタル音声出力装置の第2の例を示すブロック図である。
【図5】従来技術によるデジタル音声出力装置の第3の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 入力端子(アナログ入力信号入力用)
2 ADC回路(2値信号生成手段として機能するデジタルアナログ変換回路)
3 ドライバー回路
4 H型ブリッジ回路(D級増幅部の主要部)
5 LPF回路(デジタルアナログ変換器として機能するローパスフィルタ)
6 スピーカー(D級増幅部の負荷)
7 コンデンサ(平滑用のコンデンサ)
8 整流回路
9 電源トランス
16 フォトカプラ(光結合素子)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an audio signal amplification circuit based on a class D power amplification system, and more particularly to a class D power amplification system digital audio output system in which an H-type bridge circuit is switched with a digital signal converted into a digital signal.
[0002]
[Prior art]
The power amplification method has been conventionally classified into Class A, Class B, Class C, and Class D according to the driving range of the amplifying element, but in recent years, class D power amplification is also used for audio (audible frequency band). A method is used (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Here, there is an H-type bridge circuit system as a kind of this class D power amplification system, which is a type of switching circuit called an H-bridge circuit that is turned on / off with a digital signal to obtain an amplification function. Therefore, the binary signal generating means and the H-type bridge circuit are used, the binary signal generating means converts the input analog signal into a binary digital signal, and a balanced output is generated corresponding to the digital signal. It is what has become.
[0004]
By the way, in this class D amplification system, the output of the class D amplification unit composed of an H-type bridge circuit is converted into a digital signal as a control input from the maximum value to the minimum value of the power supply voltage supplied from the DC power supply. Full swing is performed accordingly.
[0005]
Then, at the subsequent stage of the class D amplifier, the fully swept output power is converted into an analog signal by a DAC circuit (digital / analog conversion circuit), thereby efficiently converting to analog power.
[0006]
Therefore, the reference potential of the analog signal output from the class D power amplifier circuit, that is, the output potential when the input is no signal, is a voltage that is ½ of the supplied power supply voltage. The analog signal output from the power amplifier circuit drives a speaker as a load under a reference potential that is ½ of the power supply voltage.
[0007]
Here, FIG. 3 shows an example of a conventional class D amplifier circuit. An analog input signal (audio signal) supplied to the input terminal 1 is first an ADC circuit (digital-analog converter circuit) that functions as a binary signal generating means. ) 2 is converted into a digital signal (binary signal), and then supplied to the driver circuit 3.
[0008]
At this time, the driver circuit 3 functions to convert the input digital signal into a signal necessary to drive the gate of the FET (switching element) of the H-type bridge circuit 4 serving as the final-stage power switching circuit. .
[0009]
Here, the H-type bridge circuit 4 is composed of four MOS FETs arranged in an H-shape between both ends (+ end and − end) of a DC power supply, and between these drain terminals, A digital signal in which the added digital signal has substantially the same potential difference as the power supply voltage is generated as a balanced output.
[0010]
A digital signal having the same potential difference as the power supply voltage is processed by an LPF circuit (low-pass filter) 5 serving as a DAC circuit, and then supplied to a load, that is, a
[0011]
Here, the power transformer 9, the rectifier circuit 8, and the capacitor 7 connected to the AC (alternating current) power supply path are the above-described direct current power supplies. It is designed to be insulated.
[0012]
Then, an alternating current of a predetermined voltage output from the secondary winding of the power transformer 9 is rectified by the rectifier circuit 8 and smoothed by the capacitor 7, and then the H-bridge circuit 4 and the driver circuit 3 are supplied with the voltage V 1. A DC voltage is supplied.
[0013]
At this time, the positive side of the power supply circuit is connected to the power supply line + L, and the negative side is connected to the ground line, that is, a line that is connected to the conductive casing and kept at a common potential, and therefore becomes a load when there is no signal. The average value of the DC potential appearing at both ends of the
[0014]
Note that the power supply circuit in the prior art shown in FIG. 3 is composed of only a power supply that generates a positive voltage with respect to the housing, and does not include a power supply that generates a negative voltage. I will decide.
[0015]
By the way, in the case of an audio amplifier (power amplifier), the load is generally a speaker, and the speaker is usually connected to the amplifier by a user. For example, there is a possibility that an electric wire connected to the speaker may be brought into contact with the housing by carelessness.
[0016]
Therefore, in the case of the prior art shown in FIG. 3, this is because the voltage V1 / 2 power supply is short-circuited and is generally called a ground fault. Problems arise in maintaining sex.
[0017]
Therefore, in order to suppress such destruction due to a ground fault, a class D power amplifier circuit shown in FIG. 4 has been conventionally proposed. Here, in this figure, blocks having the same functions as those in the prior art in FIG.
[0018]
In the prior art of FIG. 4, as shown in the figure, a power transformer 9 having a center tap T in the secondary winding is used, and the center tap T is connected to the ground line, and then the power line + L and the power source are connected. Two smoothing capacitors 7 and 8 are connected in series between the line -L, and the connection point between them is also connected to the ground line.
[0019]
In this case, in the circuit of FIG. 4, power supplies having the same positive and negative absolute values in two systems of + V1 / 2 and −V / 2 are paired with respect to the ground line at the common potential of 0. As a result, a voltage of + V1 / 2 and a voltage of -V / 2 are applied to one power supply line + L and the other power supply line -L, respectively, with a ground line having a potential of 0 as a neutral point. It will be supplied symmetrically.
[0020]
As a result, the DC potential at the output of the H-type bridge circuit 8 when there is no signal is half of the applied voltage, as in the case described above. In this case, the potential at the terminal of the
[0021]
However, in the case of the prior art shown in FIG. 4, a power transformer 9 having a center tap T is required in the power circuit, and smoothing capacitors 7 and 13 are required on the plus side and the minus side, respectively. 8, in order to drive the gates of the MOS-type FETs connected to the plus side and the minus side, unlike the driver circuit 3 in the prior art of FIG. 3, a
[0022]
In addition, the
[0023]
Therefore, a class D power amplifier circuit shown in FIG. 5 has also been proposed. Here, the same reference numerals are given to the blocks having the same functions as those of the prior art in FIGS. 3 and 4, and a detailed description thereof will be omitted.
[0024]
Here, the signal converted into digital form by the
[0025]
Next, the case of FIG. 5 is the same as the case of FIG. 3 in that the power transformer 9 and the rectifier circuit 8 operate as a single power supply circuit with one smoothing capacitor 7, but the minus side is the ground line. And is connected to the other power supply line -L.
[0026]
Correspondingly, two resistors R1 and R2 having the same resistance value are connected in series between one power supply line + L and the other power supply line -L, and then between them. A connection point is connected to a ground line, and the potential at this connection point is fixed to a housing potential, that is, a common potential (also referred to as a ground potential).
[0027]
Therefore, also in the prior art of FIG. 5, the DC potential appearing at both ends of the
[0028]
[Patent Document 1]
JP-A-6-335082 [0029]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional technology has a problem in safety because it is not considered to suppress cost increase and maintain performance.
[0030]
First, in the prior art shown in FIG. 5, after the output of the
[0031]
In this process, the current path of the
[0032]
As a result, in the prior art of FIG. 5, various phenomena that impair the performance as a power amplifier such as an increase in noise and unnecessary radiation and deterioration in sound quality occur, and it is difficult to maintain the performance.
[0033]
On the other hand, in the conventional technique shown in FIG. 4, it is difficult to suppress the increase in cost as described above, and in the conventional technique shown in FIG. 3, it is difficult to maintain safety as described above.
[0034]
Therefore, in the prior art, it is difficult to simultaneously suppress the increase in cost and maintain the performance, which causes a problem in safety.
[0035]
An object of the present invention is to provide a digital audio output device that can easily maintain performance and maintain safety while suppressing an increase in cost.
[0036]
[Means for Solving the Problems]
The above object includes a binary signal generating means for converting an input analog signal into a binary digital signal, and an H-type bridge circuit driven by the digital signal and generating a balanced output corresponding to the digital signal. In the digital audio output device operating in the class D amplification system, an optical coupling element is provided in the transmission path of the digital signal between the output of the binary signal generating means and the input of the H-type bridge circuit, and the H-type Two resistors with the same resistance value are connected in series between the positive side and the negative side of the power supply line, and only the connection point between these two resistors is connected to the ground line. performed from a DC power supply connected is achieved in so that the.
[0037]
At this time, the optical coupling element may be provided between the output of the binary signal generating means and the input of the driver circuit on the input side of the H-type bridge circuit.
[0038]
In a class D amplification type digital power amplifier circuit, in a system equipped with a circuit that handles large power and a circuit that performs predetermined signal processing with small power, the current flowing through the large power circuit has a considerable impact on the function of the small power circuit. Give rise to problems such as degradation of performance and increase of unnecessary radiation.
[0039]
According to the present invention, means for solving these problems that are inevitably generated when high-efficiency power amplification is performed on an audio signal by digital processing, and the DC potential of the speaker terminal used directly by the user is changed to the DC potential of the housing. The same means is provided, and as a result, an audio digital power amplifier capable of minimizing a ground fault can be realized.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a digital audio output apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. Here, first, the basic principle of the digital audio output apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0041]
In FIG. 1, reference numeral 16 denotes a photocoupler (PC), which is also called an optical coupling element. The other circuit blocks and the connection configuration are the same as those of the prior art shown in FIG. 5. Therefore, the embodiment shown in FIG. 1 corresponds to the capacitor 15 in the prior art shown in FIG. .
[0042]
In FIG. 1, the output of the
[0043]
On the other hand, the light generated by the LED at this time is detected by a phototransistor on the output side of the photocoupler 16, and the detected current is input to the driver circuit 3. Will flow through the line.
[0044]
According to this connection method, the
[0045]
Further, as is apparent from FIG. 1, in this embodiment, as in the prior art of FIG. 5, since the single power supply system is provided with resistors R1 and R2, the terminals of the
[0046]
Next, an embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to FIG. Here, also in FIG. 2, blocks having the same functions as those in FIGS. 1 and 5 are given the same numbers.
[0047]
In FIG. 2, the analog signal applied to the input terminal 1 is first converted into a digital signal by the
[0048]
These digital outputs Q and Q ̄ drive the LEDs in the
[0049]
At this time, the
[0050]
Digital signals detected by the phototransistors in the
[0051]
Therefore, the driver circuit 3 processes this input signal and is necessary for driving the gates of the four FETs (MOS-FETs) Q1, Q2, Q3, and Q4 constituting the H-type bridge circuit 4 in the subsequent stage. To a new signal, that is, digital output Q, Q ̄.
[0052]
First, one digital output Q is supplied to the gates of FET Q1 and FET Q3 of the H-type bridge circuit 4, and the other digital output Q is supplied to the gates of FET Q2 and FET Q4.
[0053]
As a result, first, when one of the digital outputs Q is enabled, the FET Q1 and FET Q3 of the H-type bridge circuit 4 are simultaneously turned on, whereby the one terminal 6A of the
[0054]
Next, when the other digital output Q ̄ is enabled, the FET Q4 and the FET Q2 are simultaneously turned on, this time the other terminal 6B of the
[0055]
At this time, an LPF circuit 5 functioning as a digital-analog conversion circuit is provided between the H-type bridge circuit 4 and the
[0056]
Here, the LPF circuit 5 is a simple circuit composed of the coils L1 and L2 and the capacitors C1 and C2. However, the function as a digital-analog conversion circuit can be sufficiently obtained.
[0057]
Here, a diode D 1 and a smoothing capacitor 7 are connected to the secondary winding of the power transformer 9, thereby forming a DC power source. From this, a class D amplifying unit comprising the driver circuit 3 and the H-type bridge circuit 4 is connected. In this case, the resistors R1 and R2 having the same resistance value are connected in series between the power supply line + L and the power supply line -L. Connected to the earth line.
[0058]
Then, since the earth line has the same potential as that of the housing, that is, a common potential, one potential of the resistor R1 becomes + V1 / 2 when viewed from the earth line, and one potential of the resistor R2 is − V1 / 2.
[0059]
As a result, the potential at the time of no signal with respect to the ground of both terminals 6A and 6B of the
[0060]
In the embodiment of FIG. 2, the relatively large current flowing in the class D amplification unit remains only in the class D amplification unit, and therefore does not affect the previous stage connected via the photocoupler 16. .
[0061]
Therefore, according to this embodiment, unlike the prior art described with reference to FIG. 5, there is no possibility that problems such as deterioration in performance and increase in unnecessary radiation occur.
[0062]
Here, in the case of this embodiment, these effects are obtained by the fact that the common line of the circuit is separated by the photocoupler 16. At this time, the position of the photocoupler 16 has an important meaning. That is, as shown in the figure, it is a requirement to be connected between the
[0063]
For example, even if a similar optical coupling element is connected to the input stage of the
[0064]
Therefore, according to the present invention, as shown in the figure, the photocoupler 16 is connected between the
[0065]
As a means for separating the DC potential, it is conceivable to use a pulse transformer in which the primary side and the secondary side are galvanically insulated. In this case, electromagnetic induction or electrostatic induction between the primary and secondary is considered. As a result, it is important to use an optical coupling element as a digital signal coupling element as in the present invention.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, the advantages of the class D amplification method can be fully utilized with a simple configuration. As a result, a high-performance and safe digital audio output device can be easily provided at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital audio output device according to the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating an embodiment of a digital audio output device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a first example of a conventional digital audio output apparatus.
FIG. 4 is a block diagram showing a second example of a digital audio output device according to the prior art.
FIG. 5 is a block diagram showing a third example of a digital audio output device according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 Input terminal (for analog input signal input)
2 ADC circuit (digital-to-analog converter circuit that functions as a binary signal generator)
3 Driver circuit 4 H bridge circuit (Main part of Class D amplifier)
5 LPF circuit (low-pass filter that functions as a digital-analog converter)
6 Speakers (Class D amplifier load)
7 Capacitor (smoothing capacitor)
8 Rectifier circuit 9 Power transformer 16 Photocoupler (Optical coupling element)
Claims (2)
前記2値信号生成手段の出力から前記H型ブリッジ回路の入力までの間の前記デジタル信号の伝達経路に光結合素子を設け、
前記H型ブリッジ回路に対する直流電力の供給が、
電源ラインのプラス側とマイナス側の間に等しい抵抗値の2個の抵抗器が直列に接続され、これら2個の抵抗器の間の接続点だけが接地ラインに接続されている直流電源から行われるように構成したことを特徴とするデジタル音声出力装置。Class D amplification system comprising: binary signal generating means for converting an input analog signal into a binary digital signal; and an H-type bridge circuit driven by the digital signal and generating a balanced output corresponding to the digital signal In the digital audio output device that operates in
An optical coupling element is provided in the transmission path of the digital signal between the output of the binary signal generating means and the input of the H-type bridge circuit;
DC power supply to the H-type bridge circuit is
Two resistors having the same resistance value are connected in series between the positive side and the negative side of the power supply line, and only the connection point between these two resistors is connected to the ground line. digital audio output apparatus characterized by being configured to us so that.
前記光結合素子は、前記2値信号生成手段の出力と、前記H型ブリッジ回路の入力側にあるドライバー回路の入力の間に設けられていることを特徴とするデジタル音声出力装置。The digital audio output device according to claim 1.
The digital audio output device, wherein the optical coupling element is provided between an output of the binary signal generating means and an input of a driver circuit on an input side of the H-type bridge circuit.
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