JP4040378B2 - Balanced output circuit for 1-bit amplifier - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、PDM(pulse Density Modulation)信号またはPWM(pulse Width Modulation)信号を用いて音響信号の高効率電力増幅を行うD級増幅器、特に電源オン時またはオフ時の衝撃音の発生を防止するミューティング機能を有する平衡出力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記のような高効率電力増幅器としては、正相および逆相の出力を用いた平衡出力回路を備えた構成が実用化されている。この平衡出力回路について、以下に説明する。
【0003】
単相出力で負荷を駆動する増幅器では、負荷の駆動出力は、グランドレベルを基準としてある一定のDCレベルを中心に変化する。一方、ヘッドホン、スピーカ等の負荷は、電圧が印加されていない状態を基準にして振動するように設計されている。このため、ある一定のDCレベルを中心に変化する信号をコンデンサに通過させることにより、その信号からAC成分だけが取り出されて負荷に与えられる。このとき、コンデンサと負荷(ヘッドホン等)またはコイルとによってローパスフィルタが形成されるので、そのローパスフィルタのカットオフ周波数を充分低く設定して低音信号が減衰されないようにするためには、コンデンサの容量を数千から数万μFにしなければならない。これは、装置のコストアップを招くだけでなく、ポータブル機器においてはコンデンサを配置するためのスペースを確保することが不可能になる。また、コンデンサの性能が悪いと、たとえ容量が充分でもオーディオ性能の劣化を招く場合もある。
【0004】
このため、正相および逆相の出力を得て負荷を駆動すると、負荷に対しては、グランドレベルを基準としてある一定のDCレベルを中心に変化することは変わらないが、負荷が正相出力および逆相出力に接続されているだけでグランドレベルとは接続されていないので、負荷から見て0Vを中心に変化する信号が入力されていることになる。このため、単相出力で負荷を駆動した場合に必要とされるコンデンサが不要になり、コストダウン、音質劣化等を回避することができる。
【0005】
上記のような平衡出力回路を含む従来の高効率電力増幅器は、例えば、トランジスタ技術2001年3月号,p232に開示されたオーディオパワーアンプのように実用化されている。以下に、このような高効率電力増幅器について説明する。図4および図5は、ミューティング機能を有する従来の高効率電力増幅器の構成例を示している。
【0006】
図4に示す高効率電力増幅器では、ΔΣブロック101の1ビット出力端子102,103からそれぞれ2系統の1ビット信号B1,B2として例えばPWM信号が出力される。1ビット信号B1,B2は同じ正相出力である。
【0007】
1ビット信号B1は、コンデンサ301および抵抗302,303からなるレベルシフタを介してEX(Exclusive)−ORゲート304,305にそれぞれ入力される。EX−ORゲート304,305は、電源端子306から電源電圧V1が与えられ、EX−OR304は、他方の入力信号として上記の電源電圧V1が入力され、EX−OR305は、他方の入力がグランドに接続されている。
【0008】
一方、1ビット信号B2は、EX(Exclusive)−ORゲート401,402にそれぞれ入力される。EX−ORゲート401,402は、電源端子403から電源電圧V2が与えられるとともに、他方の入力信号として電源電圧V2が入力されている。
【0009】
EX−OR304からは、1ビット信号B1と逆相の信号が出力され、EX−OR305からは、1ビット信号B1と同相の信号が出力される。NチャネルMOSトランジスタである出力トランジスタ501,502のゲートには、それぞれEX−OR304,305の出力が入力される。また、出力トランジスタ501,502は、ソースに電源端子512から電源電圧V3が与えられている。一方、EX−OR401からは1ビット信号B2と逆相の信号が出力され、EX−OR401からは1ビット信号B2と同相の信号が出力される。NチャネルMOSトランジスタである出力トランジスタ503,504のゲートには、それぞれEX−OR402,401の出力が入力される。
【0010】
これにより、出力トランジスタ501,503が交互にオン,オフを繰り返す一方、その逆のタイミングで出力トランジスタ502,504が交互にオン,オフを繰り返す。
【0011】
出力トランジスタ502,504の接続点から取り出された出力は、ミューティング用トランジスタ601を経て、コイル505およびコンデンサ507からなるローパスフィルタを介して出力端子509から正相出力として出力される。一方、出力トランジスタ501,503の接続点から取り出された出力は、ミューティング用トランジスタ602を経て、コイル506およびコンデンサ508からなるローパスフィルタを介して出力端子510から逆相出力として出力される。
【0012】
そして、負荷抵抗511は、一端に出力端子509からの正相出力が与えられ、他端に出力端子510からの逆相出力が与えられることにより、駆動される。
【0013】
上記の高効率電力増幅器では、電源投入時や電源遮断時、特に、ΔΣブロック101による1ビット出力端子102,103からのPWM信号の出力を同時に開始したり、両PWM信号の出力を同時に停止したりしたときに「ポツ」というような衝撃音が発生する。このような衝撃音の発生を回避するために、次のような方法によるいわゆるミューティング回路が用いられていた。
(1)出力トランジスタと並列にミューティング用トランジスタを設ける方法
(2)出力トランジスタと並列にミューティング用リレーを設ける方法
(2)の方法では、電源投入時または電源遮断時直後から一定時間出力端子を接地する方法が考えられる。
【0014】
図4は、(1)の方法によるミューティング回路の一例を示している。
【0015】
この回路では、マイクロコンピュータ(以降、マイコンと称する)201のミュート出力端子202から出力されるミューティング制御信号MUTEが、ミューティング用トランジスタ601,602のゲートに与えられている。ミューティング用トランジスタ601,602は、“H”(ハイレベル)のミューティング制御信号MUTEが与えられるとオンして、出力トランジスタ502,503からの信号がミューティング用トランジスタ601,602以降に伝達されなくなる。
【0016】
図5は、(2)の方法の一例を示している。この回路では、上記のミューティング用トランジスタ601,602の代わりに、ミューティング用リレー603,604が設けられており、ミュート時にマイコン201のミュート出力端子202を“H”にしている。これにより、ミューティング用リレー603,604のコイルが励磁されて、ミューティング用リレー603,604がオンする。これにより、出力トランジスタ502,503から信号がミューティング用リレー603,604以降に伝達されなくなる。
【0017】
このように、図4および図5の回路では、ミューティング用のトランジスタやリレーを用いることによって、信号の伝達を遮断して、衝撃音の発生を防止している。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、機器の小型化の要求が高まると、(1)および(2)の方法をそれぞれ採用した図4および図5のミューティング回路では、次のような問題が生じる。
【0019】
図4の回路では、機器のポータブル化に伴い、平衡出力回路を実装する基板も小型化されるが、ミューティング用トランジスタ601,602の基板上に占める面積が無視できないほど大きくなると、ミューティング用トランジスタ601,602が歪を増加させる要素の一つとなるだけでなく、コストアップの要因にもなっていた。
【0020】
一方、図5の回路では、平衡出力回路を実装する基板も小型化の小型化に伴い、ミューティング用リレー603,604の小型化も要求されるが、ミューティング用リレー603,604の基板上に占める面積が無視できないほど基板が小型化されると、リレーのメカニカルな信頼性を考慮すれば、より信頼性の高い他の遮断用の部品が求められるようになり、これもコストアップの要因にもなっていた。
【0021】
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであって、アンプの性能に影響を及ぼすことなく、電源投入時および電源遮断時における衝撃音の発生を確実に回避することができ、かつ基板の面積増大およびコストアップを伴わない平衡出力回路を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明の1ビットアンプ用平衡出力回路は、1系列の2値信号を同相の2系列信号にする2系列化手段と、高電位側出力トランジスタ対を構成する第1高電位側トランジスタおよび第2高電位側トランジスタ、並びに、低電位側出力トランジスタ対を構成する第1低電位側トランジスタおよび第2低電位側トランジスタからなり、前記第1高電位側トランジスタと前記第1低電位側トランジスタとが直列に接続され、前記第2高電位側トランジスタと前記第2低電位側トランジスタとが直列に接続されており、前記第1高電位側トランジスタおよび前記第2低電位側トランジスタをオン、かつ、前記第2高電位側トランジスタおよび前記第1低電位側トランジスタをオフすることにより逆相の信号を出力し、前記第1高電位側トランジスタおよび前記第2低電位側トランジスタをオフ、かつ、前記第2高電位側トランジスタおよび前記第1低電位側トランジスタをオンすることにより正相の信号を出力するHブリッジ回路を有する出力手段と、前記2系列信号の一方に基づいて前記高電位側出力トランジスタ対を駆動する高電位側出力トランジスタ駆動手段、および、前記2系列信号の他方に基づいて前記低電位側出力トランジスタ対を駆動する低電位側出力トランジスタ駆動手段を有する駆動手段とを備えた1ビットアンプ用平衡出力回路において、1ビットアンプの電源投入時および電源遮断時に、前記Hブリッジ回路からの信号の出力を停止させるための指令が、前記低電位側出力トランジスタ駆動手段のみに直接入力されることによって、前記低電位側出力トランジスタ駆動手段が、与えられた指令に基づいて前記低電位側出力トランジスタ対をオンさせることにより、前記高電位側出力トランジスタ駆動手段における前記2系列信号の一方の入出力状態にかかわらず、前記駆動手段は、前記Hブリッジ回路からの信号の出力を停止させることを特徴としている。
【0023】
上記の構成では、指令が駆動手段に与えられると、高電位側および低電位側出力トランジスタ対は、駆動手段によって信号の出力が停止させられる。これにより、電源投入時および電源遮断時に上記の指令を駆動手段に与えると、そのときの衝撃音の発生を回避することができる。また、高電位側および低電位側出力トランジスタ対の出力動作を停止させることで、高電位側および低電位側出力トランジスタ対から出力される信号を後段の回路に伝達しないような遮断用の部品(トランジスタやリレー)が不要になる。
【0024】
上記の平衡出力回路において、前記駆動手段は、前記指令に基づいて低電位側出力トランジスタ対をオフさせることが望ましい。
【0025】
平衡出力回路では、Hブリッジ回路が高電位側出力トランジスタ対(図1の出力トランジスタ501,502)および低電位側出力トランジスタ対(図1の出力トランジスタ503,504)からなる。それゆえ、上記のように低電位側出力トランジスタ対をオフさせることによって、高電位側出力トランジスタ対の出力状態に関わらず、高電位側および低電位側出力トランジスタ対の信号出力を停止させることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図1ないし図3に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において、図4および図5に示した従来の増幅器の構成要素と同等な機能を有する構成要素については、同一の参照符号を付記する。
【0027】
図1は、本実施の形態の平衡出力回路を含む高効率電力増幅器の構成を示す。
【0028】
本平衡出力回路は、例えば、1ビットアンプに搭載されており、ΔΣブロック101、マイコン201、コンデンサ301、抵抗302、303、EX−ORゲート304,305、電源端子306、EX−ORゲート、EX−ORゲート401,402、電源端子403、出力トランジスタ501〜504、Nコイル505,506、コンデンサ507,508、正相出力端子509、逆相出力端子510、負荷抵抗511および電源端子512を含んでいる。電源端子306,403,512には、それぞれ電源電圧V1,V2,V3が与えられる。
【0029】
ΔΣブロック101は、図示しないΔΣ変換回路を備えており、入力された16ビットのデジタル信号から1系列の2値信号としてのPDM信号またはPWM信号を発生する。また、ΔΣブロック101は、発生した2値信号を基に2系列の1ビット信号B1,B2(2系列信号)を生成して、それぞれを1ビット出力端子102,103から出力する。このΔΣブロック101は、1ビット信号B1,B2を生成するために、Dフリップフロップ1011と、ANDゲート1012,1013とを備えている。
【0030】
Dフリップフロップ1011は、入力端子Dに入力される1系列の2値信号を外部からクロック入力端子CKに入力されるクロックでサンプリングすることにより、出力端子Qから1ビット信号を出力する。上記のクロックの周期は、サンプリングのため、2値信号のパルス幅よりも十分短くなるように設定されている。
【0031】
ANDゲート1012は、Dフリップフロップ1011の出力端子Qからの出力と、マイコン201からの出力制御信号S1との論理積を出力する。また、ANDゲート1013は、Dフリップフロップ1011の出力端子Qからの出力と、マイコン201からの出力制御信号S2との論理積を出力する。出力制御信号S1を“H”とすることによって、1ビット信号B1がANDゲート1012を介して出力され、出力制御信号S2を“H”とすることによって、1ビット信号B2がANDゲート1013を介して出力される。一方、出力制御信号S1,S2をそれぞれ“L”とすることによって、出力端子Qからの1ビット信号の出力が停止され、出力端子102,103が“L”に固定される。
【0032】
マイコン202は、本平衡出力回路が搭載される1ビットアンプなどの機器の動作を制御するために設けられており、その機器の電源投入時および電源遮断時におけるミューティング動作期間に、平衡出力回路にミューティング動作させるための指令としての“H”のミューティング制御信号MUTEを出力する。また、マイコン202は、平衡出力回路を通常に動作をさせるときに、“L”のミューティング制御信号MUTEを出力する。
【0033】
マイコン202は、1ビット信号B1が出力してから、レベルシフタとして動作するコンデンサ301および抵抗302,303からなる後述の回路によって決まる過渡応答の時間に比べて十分長い時間の経過後に、1ビット信号B2を出力させるために(1ビット信号B2の出力開始を1ビット信号B1の出力開始より遅延させるために)、前述の出力遅延制御信号DLをΔΣブロック101に与える。また、マイコン202は、電源投入時には、初期設定として(後述する第1ステップ)、ΔΣブロック101の1ビット信号B1,B2を“L”に固定するように、ΔΣブロック101を制御する。
【0034】
EX−ORゲート304,305のそれぞれの一方の入力端子には、1ビット出力端子102から出力された1ビット信号B1がコンデンサ301を介してそれぞれ入力される。EX−ORゲート304の他方の入力端子は電源端子306に接続され、EX−ORゲート305の他方の入力端子はグランドに接続されている。電源端子306とグランドとの間には、抵抗302,303が直列に接続されている。これらの抵抗302,303の接続点は、EX−ORゲート304,305の1ビット信号B1が入力される入力端子に接続されている。また、EX−ORゲート304,305は、電源端子306から電源電圧V1が与えられる。
【0035】
Nchトランジスタを縦方向に積んで上側(高電位側)のトランジスタをオンさせるためには、下側(低電位側)のトランジスタをオンさせるための電圧より高い電圧が必要となる。したがって、出力トランジスタ501,502を駆動するためには、電源電圧V2よりも高い電圧が必要である。例えば、電源電圧V3が2Vであり、出力トランジスタ501,502をオンさせるための電圧(ゲート・ソース間電圧VGS)が、1Vであれば、ゲート電圧は3V(=2V+1V)必要である。このため、EX−ORゲート304,305の出力電圧を3V以上にする必要があり、それに応じてEX−ORゲート304,305が入力電圧の“H”か“L”かを判定するための閾値が高く設定される。しかしながら、1ビット信号B1の振幅は電源電圧V3と同じしかない。このため、以下のように、EX−ORゲート304,305が正常に動作しなくなる。
【0036】
図2(a)に示すように、電源電圧V2が2.5Vであるとすると、EX−ORゲート401,402は、2V以上の入力電圧を“H”と判定し、0.5V以下の入力電圧を“L”と判定する。EX−ORゲート401,402への入力電圧となるΔΣブロック101からの出力電圧が0V,2.5Vの2値であるので、EX−ORゲート401,402は、これらの電圧に対して、2Vの閾値で“H”を判定し、0.5Vの閾値で“L”を判定することができる。
【0037】
これに対し、図2(b)に示すように、電源電圧V1が上記の3Vより高い4Vであるとすると、EX−ORゲート304,305は、3V以上の入力電圧を“H”と判定し、0.8V以下の入力電圧を“L”と判定する。しかしながら、EX−ORゲート304,305への入力電圧となるΔΣブロック101からの出力電圧が、上記のように0V,2.5Vの2値であるので、EX−ORゲート304,305は、0Vの入力電圧に対して0.8Vの閾値で“L”を判定することができるものの、2.5Vの入力電圧が3Vの閾値より低いために“H”を判定できない。
【0038】
そこで、コンデンサ301および抵抗302,303をレベルシフタとして動作させることによって、抵抗302の抵抗値と抵抗303の抵抗値とを同じ値に設定しておくことで中間電位(2V)を設定し、コンデンサ301を介して2.5Vの振幅の交流成分のみを上記の中間電位に加えると、図2(b)に示すように、1ビット信号B1の振幅は変えずに1ビット信号B1をレベルシフトすることができる。
【0039】
これにより、EX−ORゲート304,305への入力電圧が、V1/2(2V)を中心に高電位側で3.25V(=2+2.5/2)、低電位側で0.75V(=2−2.5/2)にレベルシフトされる。それゆえ、EX−ORゲート304,305は、3Vの閾値以上の入力電圧に対して“H”と判定し、0.8Vの閾値以下の入力電圧に対して“L”を判定することができ、正しく動作する。
【0040】
EX−ORゲート401,402のそれぞれの一方の入力端子には、1ビット出力端子103から出力された1ビット信号B2がそれぞれ入力される。EX−ORゲート401,402の他方の入力端子は電源端子403に接続されている。また、EX−ORゲート401,402は、電源端子403から電源電圧V2が与えられる。
【0041】
EX−ORゲート304,305およびEX−ORゲート401,402は、後述する出力トランジスタ501〜504を駆動する駆動手段としての駆動部300を構成している。
【0042】
NチャネルMOSトランジスタである出力トランジスタ501,502のソースは、電源端子512に接続されている。出力トランジスタ501のゲートはEX−ORゲート304の出力端子に接続され、出力トランジスタ502のゲートはEX−ORゲート305の出力端子に接続されている。また、出力トランジスタ501,502は、高電位側出力トランジスタ対を構成する。
【0043】
NチャネルMOSトランジスタである出力トランジスタ503,504のソースはそれぞれ出力トランジスタ503,504のドレインに接続され、出力トランジスタ503,504のドレインはグランドに接続されている。また、出力トランジスタ503,504は、低電位側出力トランジスタ対を構成する。
【0044】
上記のように出力トランジスタ501〜504が接続される構成は、Hブリッジ回路である。また、このHブリッジ回路と電源端子512とを含む部分は、出力手段としての出力部500を構成している。
【0045】
出力トランジスタ502,504の接続点には、コイル505の+側端が接続され、このコイル505の−側端は正相出力端子509に接続されている。一方、出力トランジスタ501,503の接続点には、コイル506の−側端が接続され、このコイル506の+側端は逆相出力端子510に接続されている。また、コイル505の−側端とグランドとの間にはコンデンサ507が接続され、コイル506の+側端とグランドとの間にはコンデンサ508が接続されている。
【0046】
コイル505およびコンデンサ507はローパスフィルタを構成しており、同様に、コイル506およびコンデンサ508もローパスフィルタを構成している。
【0047】
さらに、正相出力端子509および逆相出力端子510の間には、負荷抵抗511が接続されている。負荷抵抗511は、一般的にスピーカやヘッドホンのような電気音響変換器によって構成されている。
【0048】
上記のように構成されるミューティング回路の動作について、図のタイミングチャートを参照して説明する。なお、後述の第3ないし第6ステップは同時に進行する。
【0049】
▲1▼第1ステップ
まず、マイコン201は、初期設定により、ミュート出力端子202から“H”のミューティング制御信号MUTEを出力する。また、ΔΣブロック101は、マイコン201の初期設定により、“L”の出力制御信号S1,S2がANDゲート1012,1013に与えられると、1ビット出力端子102,103から、それぞれ“L”の1ビット信号B1,B2を出力する。このため、EX−ORゲート401,402のそれぞれの出力EXOR3,4は“H”となる。それゆえ、出力トランジスタ503,504のゲートが“H”になり、それぞれの出力トランジスタ503,504はオンする。よって、EX−ORゲート304,305の出力EXOR1,2の状態に関わらず、コイル505,506のトランジスタ側は“L”となり、その出力に接続された負荷抵抗511の両端には電位差が発生しない。
【0050】
▲2▼第2ステップ
次に、“H”の出力制御信号S1がANDゲート1012に与えられると、1ビット出力端子102から1ビット信号B1として例えばPWM信号が出力される。PWM信号の出力開始時には、レベルシフタとして動作するコンデンサ301および抵抗302,303からなる回路によって決まる過渡応答で、EX−ORゲート304,305からの出力EXOR1,2が正しい正相信号,逆相信号とならない。
【0051】
しかし、この間も引き続きミュート出力端子202には“H”のミューティング制御信号MUTEが出力されるとともに、出力制御信号S2が“L”に維持されているために1ビット出力端子103からも“L”の1ビット信号B2が出力される。これにより、出力トランジスタ503,504は、ゲートが“H”になることによってオンする。したがって、コイル505,506のトランジスタ側は“L”が維持されるので、正相出力端子509と逆相出力端子510との間の負荷抵抗511の両端には電位差が発生しない。
【0052】
▲3▼第3ステップ
次に、1ビット出力端子102からのPWM信号の出力開始時から所定の時間(第2ステップ(▲2▼)での過渡応答の時間に比べて十分長い時間)後に、出力制御信号S2が“H”となることによって、1ビット出力端子103から1ビット信号B2としてPWM信号が出力される。これと同時にミュート出力端子202から“L”のミューティング制御信号MUTEが出力される。これにより、EX−ORゲート401からの出力EXOR3は、1ビット出力端子102からの1ビット信号B2と逆相の信号となる。
【0053】
▲4▼第4ステップ
EX−ORゲート402の出力EXOR4は、1ビット出力端子103からのPWM信号と“L”のミューティング制御信号MUTEとにより、1ビット出力端子102からの1ビット信号B1と同相の正相信号となる。
【0054】
▲5▼第5ステップ
EX−ORゲート304の出力EXOR1は、1ビット出力端子102からのPWM信号と“H”の電源電圧とによって、1ビット出力端子102からのPWM信号と逆相の信号となる。このとき、第2ステップ(▲2▼)での過渡応答の時間に比べて十分長い時間経過しているため、正しい逆相の信号が出力される。
【0055】
▲6▼第6ステップ
EX−ORゲート305からの出力EXOR2は、1ビット出力端子102からのPWM信号と“L”のグランド電位とによって、1ビット出力端子102からのPWM信号と同相の正相の信号となる。このとき、第2ステップでの過渡応答の時間に比べて十分長い時間経過しているため、正しい正相の信号が出力される。
【0056】
以上のEX−ORゲート304,305,401,402からの出力EXOR1〜4から出力トランジスタ501〜504に対して、出力トランジスタ501,503が交互にオン,オフを繰り返す一方、その逆のタイミングで出力トランジスタ502,504が交互にオン,オフを繰り返す。それぞれの出力トランジスタ502,504の接続点から出力される信号は、コイル505およびコンデンサ507をからなるローパスフィルタを通過する。一方、出力トランジスタ501,503の接続点から出力される信号は、コイル506およびコンデンサ508からなるローパスフィルタを通過する。そして、それぞれのローパスフィルタを経た信号は、正相出力端子509と逆相出力端子510とを介して負荷抵抗511に与えられる。この結果、オーディオ信号が負荷抵抗511によって音声として出力される。
【0057】
また、逆の順序で動作させることにより、電源遮断時の衝撃音を回避することも可能となる。
【0058】
具体的には、1ビット信号B2が“L”に固定されると同時に、ミューティング制御信号MUTEが“H”に変化すると、第2ステップと同様、出力トランジスタ503,504は、ゲートが“H”になることによってオンする。したがって、コイル505,506のトランジスタ側は“L”が維持されるので、正相出力端子509と逆相出力端子510との間の負荷抵抗511の両端には電位差が発生しない。また、第2ステップでの過渡応答の時間に比べて十分長い時間後に、1ビット信号B1が“L”に固定されると同時に、ミューティング制御信号MUTEが“H”を維持すると、出力トランジスタ503,504もオンしたままとなり、コイル505,506のトランジスタ側は“L”すなわちミューティング状態が維持される(ここでは第1ステップに対応)。
【0059】
このように、本実施の形態に係る平衡出力回路は、ミューティング制御信号MUTEをEX−ORゲート402に直接入力することによって、電源投入時の衝撃音を回避することが可能となる。また、出力トランジスタ501〜504とコイル505,506との間にミューティング用のトランジスタやリレーのような部品を介在させる必要がなくなるので、本平衡出力回路のコストアップを回避するとともに、本平衡出力回路を実装する基板の面積をそのような部品の実装のために増大させることを回避することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上のように、本発明の1ビットアンプ用平衡出力回路は、1系列の2値信号を同相の2系列信号にする2系列化手段と、高電位側出力トランジスタ対を構成する第1高電位側トランジスタおよび第2高電位側トランジスタ、並びに、低電位側出力トランジスタ対を構成する第1低電位側トランジスタおよび第2低電位側トランジスタからなり、前記第1高電位側トランジスタと前記第1低電位側トランジスタとが直列に接続され、前記第2高電位側トランジスタと前記第2低電位側トランジスタとが直列に接続されており、前記第1高電位側トランジスタおよび前記第2低電位側トランジスタをオン、かつ、前記第2高電位側トランジスタおよび前記第1低電位側トランジスタをオフすることにより逆相の信号を出力し、前記第1高電位側トランジスタおよび前記第2低電位側トランジスタをオフ、かつ、前記第2高電位側トランジスタおよび前記第1低電位側トランジスタをオンすることにより正相の信号を出力するHブリッジ回路を有する出力手段と、前記2系列信号の一方に基づいて前記高電位側出力トランジスタ対を駆動する高電位側出力トランジスタ駆動手段、および、前記2系列信号の他方に基づいて前記低電位側出力トランジスタ対を駆動する低電位側出力トランジスタ駆動手段を有する駆動手段とを備え、1ビットアンプの電源投入時および電源遮断時に、前記Hブリッジ回路からの信号の出力を停止させるための指令が、前記低電位側出力トランジスタ駆動手段のみに直接入力されることによって、前記低電位側出力トランジスタ駆動手段が、与えられた指令に基づいて前記低電位側出力トランジスタ対をオンさせることにより、前記高電位側出力トランジスタ駆動手段における前記2系列信号の一方の入出力状態にかかわらず、前記駆動手段は、前記Hブリッジ回路からの信号の出力を停止させる構成である。
【0061】
これにより、2値信号で表されるオーディオ信号の伝達経路に影響を与えることなく電源投入時および電源遮断時の衝撃音を回避することができる。また、高電位側および低電位側出力トランジスタ対の出力動作を停止させることで、高電位側および低電位側出力トランジスタ対から出力される信号を後段の回路に伝達しないような遮断回路(トランジスタやリレー)が不要になる。したがって、そのような遮断回路用の部品やその部品を基板に実装するための面積を確保する必要がなくなり、平衡出力回路の小型化および低コスト化を容易に図ることができるという効果を奏する。また、リレーのようなメカニカルな部品が不要となるので、動作上の信頼性を向上させることができる。
【0062】
上記の平衡出力回路において、前記駆動手段は、前記指令に基づいて低電位側出力トランジスタ対をオフさせることにより、高電位側出力トランジスタ対の出力状態に関わらず、高電位側および低電位側出力トランジスタ対の信号出力を停止させることができる。したがって、より容易に衝撃音の発生を回避させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る平衡出力回路の構成を示す回路図である。
【図2】(a)および(b)は上記平衡出力回路におけるEX−ORゲートの動作を示すタイミングチャートである。
【図3】上記平衡出力回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図4】従来の平衡出力回路の構成を示す回路図である。
【図5】従来の他の平衡出力回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
101 ΔΣブロック(2系列化手段)
202 マイクロコンピュータ
300 駆動部(駆動手段)
500 出力部(出力手段)
501,502 出力トランジスタ(高電位側出力トランジスタ対)
503,504 出力トランジスタ(低電位側出力トランジスタ対)
MUTE ミューティング制御信号(指令)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a class D amplifier that performs high-efficiency power amplification of an acoustic signal by using a PDM (pulse Density Modulation) signal or a PWM (pulse Width Modulation) signal, and in particular, prevents the generation of an impact sound when the power is turned on or off. The present invention relates to a balanced output circuit having a muting function.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a high-efficiency power amplifier as described above, a configuration including a balanced output circuit using positive-phase and negative-phase outputs has been put into practical use. This balanced output circuit will be described below.
[0003]
In an amplifier that drives a load with a single-phase output, the drive output of the load changes around a certain DC level with reference to the ground level. On the other hand, loads such as headphones and speakers are designed to vibrate based on a state in which no voltage is applied. For this reason, by passing a signal that changes around a certain DC level through the capacitor, only the AC component is extracted from the signal and applied to the load. At this time, since a low-pass filter is formed by a capacitor and a load (such as headphones) or a coil, in order to prevent the bass signal from being attenuated by setting the cutoff frequency of the low-pass filter sufficiently low, the capacitance of the capacitor Must be several thousand to several tens of thousands of μF. This not only increases the cost of the apparatus, but also makes it impossible to secure a space for arranging the capacitor in the portable device. Also, if the performance of the capacitor is poor, audio performance may be degraded even if the capacity is sufficient.
[0004]
For this reason, when the load is driven by obtaining normal-phase and reverse-phase outputs, the load does not change with a certain DC level centered on the ground level. Since it is connected to the negative phase output but not to the ground level, a signal that changes around 0 V as viewed from the load is input. For this reason, a capacitor required when a load is driven with a single-phase output becomes unnecessary, and cost reduction, sound quality degradation, and the like can be avoided.
[0005]
A conventional high-efficiency power amplifier including a balanced output circuit as described above has been put to practical use, for example, as an audio power amplifier disclosed in the March 2001 issue of transistor technology, p232. Hereinafter, such a high efficiency power amplifier will be described. 4 and 5 show a configuration example of a conventional high-efficiency power amplifier having a muting function.
[0006]
In the high-efficiency power amplifier shown in FIG. 4, for example, PWM signals are output from the 1-bit output terminals 102 and 103 of the ΔΣ block 101 as two 1-bit signals B1 and B2, respectively. The 1-bit signals B1 and B2 are the same positive phase output.
[0007]
The 1-bit signal B1 is input to EX (Exclusive) -OR gates 304 and 305 through a level shifter including a capacitor 301 and resistors 302 and 303, respectively. The EX-OR gates 304 and 305 are supplied with the power supply voltage V1 from the power supply terminal 306. The EX-OR 304 receives the power supply voltage V1 as the other input signal. The EX-OR 305 has the other input connected to the ground. It is connected.
[0008]
On the other hand, the 1-bit signal B2 is input to EX (Exclusive) -OR gates 401 and 402, respectively. The EX-OR gates 401 and 402 are supplied with the power supply voltage V2 from the power supply terminal 403 and the power supply voltage V2 is input as the other input signal.
[0009]
The EX-OR 304 outputs a signal having a phase opposite to that of the 1-bit signal B1, and the EX-OR 305 outputs a signal having the same phase as that of the 1-bit signal B1. The outputs of EX-ORs 304 and 305 are input to the gates of output transistors 501 and 502 which are N-channel MOS transistors, respectively. The output transistors 501 and 502 are supplied with the power supply voltage V3 from the power supply terminal 512 at their sources. On the other hand, the EX-OR 401 outputs a signal in phase opposite to the 1-bit signal B2, and the EX-OR 401 outputs a signal in phase with the 1-bit signal B2. The outputs of EX-ORs 402 and 401 are input to the gates of output transistors 503 and 504 that are N-channel MOS transistors, respectively.
[0010]
As a result, the output transistors 501 and 503 are alternately turned on and off alternately, while the output transistors 502 and 504 are alternately turned on and off at the opposite timing.
[0011]
The output taken out from the connection point of the output transistors 502 and 504 passes through the muting transistor 601 and is output as a positive phase output from the output terminal 509 through a low-pass filter including a coil 505 and a capacitor 507. On the other hand, the output taken out from the connection point of the output transistors 501 and 503 is output as a reverse phase output from the output terminal 510 through the muting transistor 602 and the low-pass filter including the coil 506 and the capacitor 508.
[0012]
The load resistor 511 is driven when one end is given a normal phase output from the output terminal 509 and the other end is given a negative phase output from the output terminal 510.
[0013]
In the above high-efficiency power amplifier, when the power is turned on or off, in particular, the output of the PWM signal from the 1-bit output terminals 102 and 103 by the ΔΣ block 101 is started simultaneously, or the outputs of both PWM signals are stopped simultaneously. When hitting, an impact sound such as “spot” is generated. In order to avoid the generation of such an impact sound, a so-called muting circuit by the following method has been used.
(1) Method of providing a muting transistor in parallel with the output transistor
(2) Method of providing a muting relay in parallel with the output transistor
In the method (2), a method is conceivable in which the output terminal is grounded for a certain period of time immediately after power-on or power-off.
[0014]
FIG. 4 shows an example of a muting circuit by the method (1).
[0015]
In this circuit, a muting control signal MUTE output from a mute output terminal 202 of a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 201 is applied to the gates of muting transistors 601 and 602. The muting transistors 601 and 602 are turned on when the “H” (high level) muting control signal MUTE is applied, and the signals from the output transistors 502 and 503 are transmitted to the muting transistors 601 and 602 and subsequent ones. Disappear.
[0016]
FIG. 5 shows an example of the method (2). In this circuit, muting relays 603 and 604 are provided instead of the muting transistors 601 and 602, and the muting output terminal 202 of the microcomputer 201 is set to “H” at the time of muting. As a result, the coils of the muting relays 603 and 604 are excited and the muting relays 603 and 604 are turned on. As a result, signals are not transmitted from the output transistors 502 and 503 to the muting relays 603 and 604 and thereafter.
[0017]
As described above, in the circuits of FIGS. 4 and 5, by using a muting transistor or relay, signal transmission is interrupted to prevent the generation of an impact sound.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, when the demand for miniaturization of equipment increases, the following problems occur in the muting circuits of FIGS. 4 and 5 that employ the methods (1) and (2), respectively.
[0019]
In the circuit of FIG. 4, the board on which the balanced output circuit is mounted is miniaturized as the equipment becomes portable. However, if the area of the muting transistors 601 and 602 on the board becomes too large to be ignored, The transistors 601 and 602 are not only one of the elements that increase the distortion, but also increase the cost.
[0020]
On the other hand, in the circuit of FIG. 5, the miniaturization of the muting relays 603 and 604 is also required with the miniaturization of the board on which the balanced output circuit is mounted. If the board is miniaturized so that the area occupied by the relay is not negligible, considering the mechanical reliability of the relay, other more reliable parts for disconnection will be required, which is also a factor in increasing costs. It was also.
[0021]
The present invention solves the above-described conventional problems, can reliably avoid the generation of impact noise when power is turned on and off without affecting the performance of the amplifier, and the substrate An object of the present invention is to provide a balanced output circuit that does not increase the area and cost.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The balanced output circuit for a 1-bit amplifier according to the present invention comprises two-sequence means for converting one sequence of binary signals into in-phase two-sequence signals; High Potential side output transistor pair A first high-potential side transistor and a second high-potential side transistor constituting Low potential side output transistor pair The first low potential side transistor and the second low potential side transistor, the first high potential side transistor and the first low potential side transistor are connected in series, and the second high potential side transistor and the A second low potential side transistor is connected in series, the first high potential side transistor and the second low potential side transistor are turned on, and the second high potential side transistor and the first low potential side transistor are turned on. To turn off the first high potential side transistor and the second low potential side transistor, and turn off the second high potential side transistor and the first low potential side transistor. To output a positive-phase signal. Output means having an H bridge circuit, high potential side output transistor driving means for driving the high potential side output transistor pair based on one of the two series signals, and the low potential based on the other of the two series signals 1-bit amplifier balanced output circuit having a low-potential-side output transistor driving means for driving a pair of side-side output transistors, when the 1-bit amplifier is turned on and off The command for stopping the output of the signal from the H bridge circuit is: By direct input only to the low potential side output transistor driving means, the low potential side output transistor driving means causes the low potential side output transistor pair to be connected based on a given command. on By doing so, regardless of one input / output state of the two series signals in the high potential side output transistor driving means, the driving means H bridge circuit The output of the signal from is stopped.
[0023]
In the above configuration, when a command is given to the driving unit, the driving unit stops signal output of the high-potential side and low-potential side output transistor pairs. Thereby, when the above-mentioned command is given to the driving means when the power is turned on and when the power is shut off, it is possible to avoid the generation of the impact sound at that time. Further, by shutting down the output operation of the high-potential side and low-potential side output transistor pair, a blocking component that prevents the signals output from the high-potential side and low-potential side output transistor pair from being transmitted to the subsequent circuit ( Transistors and relays are not required.
[0024]
In the above-described balanced output circuit, it is desirable that the driving unit turns off the low potential side output transistor pair based on the command.
[0025]
In the balanced output circuit, the H-bridge circuit includes a high-potential side output transistor pair (output transistors 501 and 502 in FIG. 1) and a low-potential side output transistor pair (output transistors 503 and 504 in FIG. 1). Therefore, by turning off the low-potential side output transistor pair as described above, the signal output of the high-potential side and low-potential side output transistor pair can be stopped regardless of the output state of the high-potential side output transistor pair. it can.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 as follows. In the present embodiment, components having functions equivalent to those of the conventional amplifier shown in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals.
[0027]
FIG. 1 shows a configuration of a high-efficiency power amplifier including a balanced output circuit according to this embodiment.
[0028]
This balanced output circuit is mounted on, for example, a 1-bit amplifier, and includes a ΔΣ block 101, a microcomputer 201, a capacitor 301, resistors 302 and 303, EX-OR gates 304 and 305, a power supply terminal 306, an EX-OR gate, EX -OR gate 401, 402, power supply terminal 403, output transistors 501-504, N coils 505, 506, capacitors 507, 508, positive phase output terminal 509, negative phase output terminal 510, load resistor 511 and power supply terminal 512 are included. Yes. The power supply terminals 306, 403, and 512 are supplied with power supply voltages V1, V2, and V3, respectively.
[0029]
The ΔΣ block 101 includes a ΔΣ conversion circuit (not shown), and generates a PDM signal or a PWM signal as a series of binary signals from an input 16-bit digital signal. Further, the ΔΣ block 101 generates two series of 1-bit signals B1 and B2 (2 series signals) based on the generated binary signal, and outputs them from the 1-bit output terminals 102 and 103, respectively. The ΔΣ block 101 includes a D flip-flop 1011 and AND gates 1012 and 1013 in order to generate 1-bit signals B1 and B2.
[0030]
The D flip-flop 1011 outputs a 1-bit signal from the output terminal Q by sampling one series of binary signals input to the input terminal D with a clock input to the clock input terminal CK from the outside. The period of the clock is set to be sufficiently shorter than the pulse width of the binary signal for sampling.
[0031]
The AND gate 1012 outputs a logical product of the output from the output terminal Q of the D flip-flop 1011 and the output control signal S 1 from the microcomputer 201. The AND gate 1013 outputs a logical product of the output from the output terminal Q of the D flip-flop 1011 and the output control signal S 2 from the microcomputer 201. By setting the output control signal S1 to “H”, the 1-bit signal B1 is output via the AND gate 1012. By setting the output control signal S2 to “H”, the 1-bit signal B2 is output via the AND gate 1013. Is output. On the other hand, by setting the output control signals S1 and S2 to “L”, the output of the 1-bit signal from the output terminal Q is stopped, and the output terminals 102 and 103 are fixed to “L”.
[0032]
The microcomputer 202 is provided to control the operation of a device such as a 1-bit amplifier on which the balanced output circuit is mounted. The balanced output circuit is used during the muting operation period when the device is turned on and off. The “H” muting control signal MUTE is output as a command for causing the muting operation to be performed. Further, the microcomputer 202 outputs an “L” muting control signal MUTE when the balanced output circuit is normally operated.
[0033]
The microcomputer 202 outputs the 1-bit signal B2 after a sufficiently long time has elapsed from the output of the 1-bit signal B1 to the transient response time determined by a circuit described later including the capacitor 301 and resistors 302 and 303 that operate as a level shifter. Is output (in order to delay the output start of the 1-bit signal B2 from the output start of the 1-bit signal B1), the above-described output delay control signal DL is supplied to the ΔΣ block 101. Further, the microcomputer 202 controls the ΔΣ block 101 so that the 1-bit signals B1 and B2 of the ΔΣ block 101 are fixed to “L” as an initial setting (first step described later) when the power is turned on.
[0034]
The 1-bit signal B1 output from the 1-bit output terminal 102 is input to one input terminal of each of the EX-OR gates 304 and 305 via the capacitor 301. The other input terminal of the EX-OR gate 304 is connected to the power supply terminal 306, and the other input terminal of the EX-OR gate 305 is connected to the ground. Resistors 302 and 303 are connected in series between the power supply terminal 306 and the ground. The connection point of these resistors 302 and 303 is connected to the input terminal to which the 1-bit signal B1 of the EX-OR gates 304 and 305 is input. The EX-OR gates 304 and 305 are supplied with the power supply voltage V 1 from the power supply terminal 306.
[0035]
In order to turn on the upper (high potential side) transistor by stacking the Nch transistors in the vertical direction, a voltage higher than the voltage for turning on the lower (low potential side) transistor is required. Therefore, in order to drive the output transistors 501 and 502, a voltage higher than the power supply voltage V2 is necessary. For example, the power supply voltage V3 is 2V, and the voltage for turning on the output transistors 501 and 502 (the gate-source voltage V GS ) Is 1V, the gate voltage needs to be 3V (= 2V + 1V). Therefore, it is necessary to set the output voltage of the EX-OR gates 304 and 305 to 3 V or more, and the threshold value for determining whether the EX-OR gates 304 and 305 are “H” or “L” of the input voltage accordingly. Is set high. However, the amplitude of the 1-bit signal B1 is only the same as the power supply voltage V3. For this reason, the EX-OR gates 304 and 305 do not operate normally as follows.
[0036]
As shown in FIG. 2A, when the power supply voltage V2 is 2.5V, the EX-OR gates 401 and 402 determine that the input voltage of 2V or higher is "H" and input of 0.5V or lower. The voltage is determined to be “L”. Since the output voltage from the ΔΣ block 101, which is the input voltage to the EX-OR gates 401 and 402, is a binary value of 0V and 2.5V, the EX-OR gates 401 and 402 have 2V with respect to these voltages. “H” can be determined with a threshold value of “L”, and “L” can be determined with a threshold value of 0.5V.
[0037]
On the other hand, as shown in FIG. 2B, if the power supply voltage V1 is 4V higher than the above 3V, the EX-OR gates 304 and 305 determine that the input voltage of 3V or more is “H”. An input voltage of 0.8 V or less is determined as “L”. However, since the output voltage from the ΔΣ block 101, which is the input voltage to the EX-OR gates 304 and 305, is a binary value of 0V and 2.5V as described above, the EX-OR gates 304 and 305 are 0V. “L” can be determined with a threshold of 0.8 V with respect to the input voltage of 2.5 V, but “H” cannot be determined because the input voltage of 2.5 V is lower than the threshold of 3 V.
[0038]
Therefore, by operating the capacitor 301 and the resistors 302 and 303 as a level shifter, the intermediate potential (2V) is set by setting the resistance value of the resistor 302 and the resistance value of the resistor 303 to the same value. When only an AC component having an amplitude of 2.5 V is applied to the intermediate potential via the above, as shown in FIG. 2B, the level of the 1-bit signal B1 is shifted without changing the amplitude of the 1-bit signal B1. Can do.
[0039]
Thereby, the input voltage to the EX-OR gates 304 and 305 is 3.25 V (= 2 + 2.5 / 2) on the high potential side around V1 / 2 (2 V), and 0.75 V (= The level is shifted to 2-2.5 / 2). Therefore, the EX-OR gates 304 and 305 can determine “H” for an input voltage equal to or higher than the threshold voltage of 3V and can determine “L” for an input voltage equal to or lower than the threshold voltage of 0.8V. Works correctly.
[0040]
The 1-bit signal B 2 output from the 1-bit output terminal 103 is input to one input terminal of each of the EX-OR gates 401 and 402. The other input terminals of the EX-OR gates 401 and 402 are connected to the power supply terminal 403. The EX-OR gates 401 and 402 are supplied with the power supply voltage V2 from the power supply terminal 403.
[0041]
The EX-OR gates 304 and 305 and the EX-OR gates 401 and 402 constitute a drive unit 300 as drive means for driving output transistors 501 to 504 described later.
[0042]
The sources of the output transistors 501 and 502 which are N channel MOS transistors are connected to the power supply terminal 512. The gate of the output transistor 501 is connected to the output terminal of the EX-OR gate 304, and the gate of the output transistor 502 is connected to the output terminal of the EX-OR gate 305. The output transistors 501 and 502 constitute a high potential side output transistor pair.
[0043]
The sources of the output transistors 503 and 504, which are N-channel MOS transistors, are connected to the drains of the output transistors 503 and 504, respectively, and the drains of the output transistors 503 and 504 are connected to the ground. The output transistors 503 and 504 constitute a low potential side output transistor pair.
[0044]
The configuration in which the output transistors 501 to 504 are connected as described above is an H bridge circuit. Further, the portion including the H bridge circuit and the power supply terminal 512 constitutes an output unit 500 as output means.
[0045]
The positive side end of the coil 505 is connected to the connection point of the output transistors 502 and 504, and the negative side end of the coil 505 is connected to the positive phase output terminal 509. On the other hand, the negative side end of the coil 506 is connected to the connection point of the output transistors 501 and 503, and the positive side end of the coil 506 is connected to the reverse phase output terminal 510. A capacitor 507 is connected between the negative side end of the coil 505 and the ground, and a capacitor 508 is connected between the positive side end of the coil 506 and the ground.
[0046]
The coil 505 and the capacitor 507 constitute a low pass filter. Similarly, the coil 506 and the capacitor 508 constitute a low pass filter.
[0047]
Further, a load resistor 511 is connected between the positive phase output terminal 509 and the negative phase output terminal 510. The load resistor 511 is generally configured by an electroacoustic transducer such as a speaker or headphones.
[0048]
The operation of the muting circuit configured as described above 3 This will be described with reference to the timing chart. Note that third to sixth steps described later proceed simultaneously.
[0049]
(1) First step
First, the microcomputer 201 outputs a muting control signal MUTE of “H” from the mute output terminal 202 by the initial setting. Further, the ΔΣ block 101 receives “L” 1 from the 1-bit output terminals 102 and 103 when the “L” output control signals S 1 and S 2 are given to the AND gates 1012 and 1013 by the initial setting of the microcomputer 201. Bit signals B1 and B2 are output. Therefore, the outputs EXOR3, 4 of the EX-OR gates 401, 402 are “H”. Therefore, the gates of the output transistors 503 and 504 are set to “H”, and the respective output transistors 503 and 504 are turned on. Therefore, regardless of the state of the outputs EXOR1, 2 of the EX-OR gates 304, 305, the transistor side of the coils 505, 506 is “L”, and no potential difference occurs between both ends of the load resistor 511 connected to the output. .
[0050]
(2) Second step
Next, when the “H” output control signal S1 is supplied to the AND gate 1012, a PWM signal, for example, is output from the 1-bit output terminal 102 as the 1-bit signal B1. At the start of output of the PWM signal, the outputs EXOR1 and EXOR2 from the EX-OR gates 304 and 305 are the correct positive phase signal and negative phase signal with a transient response determined by the circuit composed of the capacitor 301 and the resistors 302 and 303 operating as a level shifter. Don't be.
[0051]
However, during this time, the mute output terminal 202 continues to output the “H” muting control signal MUTE, and the output control signal S2 is maintained at “L”, so that the 1-bit output terminal 103 also outputs “L”. "1 bit signal B2" is output. As a result, the output transistors 503 and 504 are turned on when the gates become “H”. Accordingly, since “L” is maintained on the transistor side of the coils 505 and 506, no potential difference occurs between both ends of the load resistor 511 between the positive phase output terminal 509 and the negative phase output terminal 510.
[0052]
(3) Third step
Next, after a predetermined time from the start of output of the PWM signal from the 1-bit output terminal 102 (a time sufficiently longer than the transient response time in the second step (2)), the output control signal S2 is “ As a result, the PWM signal is output from the 1-bit output terminal 103 as the 1-bit signal B2. At the same time, an “L” muting control signal MUTE is output from the mute output terminal 202. As a result, the output EXOR3 from the EX-OR gate 401 becomes a signal having a phase opposite to that of the 1-bit signal B2 from the 1-bit output terminal 102.
[0053]
(4) Fourth step
The output EXOR4 of the EX-OR gate 402 is a positive-phase signal in phase with the 1-bit signal B1 from the 1-bit output terminal 102 by the PWM signal from the 1-bit output terminal 103 and the "L" muting control signal MUTE. Become.
[0054]
(5) 5th step
The output EXOR1 of the EX-OR gate 304 becomes a signal having a phase opposite to that of the PWM signal from the 1-bit output terminal 102 by the PWM signal from the 1-bit output terminal 102 and the power supply voltage of “H”. At this time, since a sufficiently long time has elapsed compared to the transient response time in the second step (2), a correct reverse phase signal is output.
[0055]
(6) Sixth step
The output EXOR2 from the EX-OR gate 305 becomes a positive-phase signal in phase with the PWM signal from the 1-bit output terminal 102 by the PWM signal from the 1-bit output terminal 102 and the “L” ground potential. At this time, since a sufficiently long time has elapsed compared to the transient response time in the second step, a correct positive phase signal is output.
[0056]
While the output transistors 501 and 503 are alternately turned on and off from the outputs EXOR1 to EXOR1 to the output transistors 501 to 504 from the EX-OR gates 304, 305, 401, and 402, they are output at the opposite timing. The transistors 502 and 504 are alternately turned on and off. A signal output from a connection point between the output transistors 502 and 504 passes through a low-pass filter including a coil 505 and a capacitor 507. On the other hand, a signal output from a connection point between the output transistors 501 and 503 passes through a low-pass filter including a coil 506 and a capacitor 508. The signals that have passed through the respective low-pass filters are given to the load resistor 511 via the positive phase output terminal 509 and the negative phase output terminal 510. As a result, the audio signal is output as sound by the load resistor 511.
[0057]
Further, by operating in the reverse order, it is possible to avoid the impact sound when the power is shut off.
[0058]
Specifically, when the 1-bit signal B2 is fixed to “L” and the muting control signal MUTE changes to “H”, the output transistors 503 and 504 have the gates of “H” as in the second step. Turn on by becoming "". Accordingly, since “L” is maintained on the transistor side of the coils 505 and 506, no potential difference occurs between both ends of the load resistor 511 between the positive phase output terminal 509 and the negative phase output terminal 510. When the 1-bit signal B1 is fixed to “L” after a sufficiently long time compared to the transient response time in the second step, and the muting control signal MUTE maintains “H”, the output transistor 503 , 504 also remain on, and the transistor side of the coils 505, 506 is maintained at "L", that is, the muting state (corresponding to the first step here).
[0059]
As described above, the balanced output circuit according to the present embodiment can avoid the impact sound when the power is turned on by directly inputting the muting control signal MUTE to the EX-OR gate 402. Further, since it is unnecessary to interpose components such as a muting transistor and a relay between the output transistors 501 to 504 and the coils 505 and 506, the cost of the balanced output circuit can be avoided and the balanced output can be avoided. Increasing the area of the board on which the circuit is mounted for mounting such components can be avoided.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, the balanced output circuit for a 1-bit amplifier according to the present invention has two-sequence means for converting one sequence of binary signals into in-phase two-sequence signals. High Potential side output transistor pair A first high-potential side transistor and a second high-potential side transistor constituting Low potential side output transistor pair The first low potential side transistor and the second low potential side transistor, the first high potential side transistor and the first low potential side transistor are connected in series, and the second high potential side transistor and the A second low potential side transistor is connected in series, the first high potential side transistor and the second low potential side transistor are turned on, and the second high potential side transistor and the first low potential side transistor are turned on. To turn off the first high potential side transistor and the second low potential side transistor, and turn off the second high potential side transistor and the first low potential side transistor. To output a positive-phase signal. Output means having an H bridge circuit, high potential side output transistor driving means for driving the high potential side output transistor pair based on one of the two series signals, and the low potential based on the other of the two series signals Driving means having low potential side output transistor driving means for driving the pair of side output transistors, and at the time of turning on and turning off the power of the 1-bit amplifier The command for stopping the output of the signal from the H bridge circuit is: By direct input only to the low potential side output transistor driving means, the low potential side output transistor driving means causes the low potential side output transistor pair to be connected based on a given command. on By doing so, regardless of one input / output state of the two series signals in the high potential side output transistor driving means, the driving means H bridge circuit The output of the signal from is stopped.
[0061]
Thereby, it is possible to avoid an impact sound when the power is turned on and when the power is turned off without affecting the transmission path of the audio signal represented by the binary signal. Also, by stopping the output operation of the high-potential side and low-potential side output transistor pair, a blocking circuit (transistor or Relay) becomes unnecessary. Therefore, it is not necessary to secure such a part for a circuit breaker and an area for mounting the part on the substrate, and the balanced output circuit can be easily reduced in size and cost. In addition, since mechanical parts such as relays are not required, operational reliability can be improved.
[0062]
In the above balanced output circuit, the driving means turns off the low potential side output transistor pair based on the command, so that the high potential side output and the low potential side output are output regardless of the output state of the high potential side output transistor pair. The signal output of the transistor pair can be stopped. Therefore, there is an effect that it is possible to more easily avoid the generation of impact sound.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a balanced output circuit according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are timing charts showing the operation of the EX-OR gate in the balanced output circuit.
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the balanced output circuit.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional balanced output circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of another conventional balanced output circuit.
[Explanation of symbols]
101 ΔΣ block (two series means)
202 Microcomputer
300 Drive unit (drive means)
500 Output unit (output means)
501,502 Output transistor (high potential side output transistor pair)
503, 504 Output transistor (low potential side output transistor pair)
MUTE Muting control signal (command)

Claims (1)

1系列の2値信号を同相の2系列信号にする2系列化手段と、
高電位側出力トランジスタ対を構成する第1高電位側トランジスタおよび第2高電位側トランジスタ、並びに、低電位側出力トランジスタ対を構成する第1低電位側トランジスタおよび第2低電位側トランジスタからなり、前記第1高電位側トランジスタと前記第1低電位側トランジスタとが直列に接続され、前記第2高電位側トランジスタと前記第2低電位側トランジスタとが直列に接続されており、前記第1高電位側トランジスタおよび前記第2低電位側トランジスタをオン、かつ、前記第2高電位側トランジスタおよび前記第1低電位側トランジスタをオフすることにより逆相の信号を出力し、前記第1高電位側トランジスタおよび前記第2低電位側トランジスタをオフ、かつ、前記第2高電位側トランジスタおよび前記第1低電位側トランジスタをオンすることにより正相の信号を出力するHブリッジ回路を有する出力手段と、
前記2系列信号の一方に基づいて前記高電位側出力トランジスタ対を駆動する高電位側出力トランジスタ駆動手段、および、前記2系列信号の他方に基づいて前記低電位側出力トランジスタ対を駆動する低電位側出力トランジスタ駆動手段を有する駆動手段とを備えた1ビットアンプ用平衡出力回路において、
前記Hブリッジ回路からの信号の出力を制御するための2値の制御信号を出力する制御手段を備え、
前記低電位側出力トランジスタ駆動手段は、前記2系列信号の他方および電源電圧を入力信号とし、排他的論理和演算後の信号を前記第2低電位側トランジスタに出力する第1排他的論理和ゲートと、前記2系列信号の他方および前記制御手段から直接入力される前記制御信号を入力信号とし、排他的論理和演算後の信号を前記第1低電位側トランジスタに出力する第2排他的論理和ゲートとにより構成され、
1ビットアンプの電源投入時および電源遮断時に、前記2系列化手段が前記2系列信号の他方をローレベルで出力し、かつ、前記制御手段が前記制御信号をハイレベルで出力することによって、前記低電位側出力トランジスタ駆動手段が、前記低電位側出力トランジスタ対をオンさせることにより、前記高電位側出力トランジスタ駆動手段における前記2系列信号の一方の入出力状態にかかわらず、前記駆動手段は、前記Hブリッジ回路からの信号の出力を停止させることを特徴とする1ビットアンプ用平衡出力回路。
Two-sequence means for converting one sequence of binary signals into in-phase two-sequence signals;
A first high potential side transistor and a second high potential side transistor constituting a high potential side output transistor pair, and a first low potential side transistor and a second low potential side transistor constituting a low potential side output transistor pair, The first high potential side transistor and the first low potential side transistor are connected in series, the second high potential side transistor and the second low potential side transistor are connected in series, and the first high potential side transistor is connected to the first high potential side transistor. By turning on the potential side transistor and the second low potential side transistor and turning off the second high potential side transistor and the first low potential side transistor, a signal having a reverse phase is output, and the first high potential side transistor is output. A transistor and the second low potential side transistor are turned off; and the second high potential side transistor and the first low potential side An output means having an H-bridge circuit for outputting a signal of a positive phase by turning on the transistor,
High potential side output transistor driving means for driving the high potential side output transistor pair based on one of the two series signals, and a low potential for driving the low potential side output transistor pair based on the other of the two series signals In a balanced output circuit for a 1-bit amplifier comprising a driving means having a side output transistor driving means,
Control means for outputting a binary control signal for controlling the output of the signal from the H-bridge circuit;
The low-potential-side output transistor drive means uses the other of the two series signals and the power supply voltage as input signals, and outputs a signal after exclusive-OR operation to the second low-potential side transistor. A second exclusive OR that outputs the signal after the exclusive OR operation to the first low-potential side transistor, using the other of the two series signals and the control signal directly input from the control means as an input signal. Consisting of a gate,
When the 1-bit amplifier is turned on and off, the two-sequence means outputs the other of the two-sequence signals at a low level, and the control means outputs the control signal at a high level. the low potential side output transistor driving means, by turning on the pre-Symbol low potential side output transistor pair, irrespective of the one of the input and output states of the two series of signals in the high-potential-side output transistor drive means, said drive means A balanced output circuit for a 1-bit amplifier, wherein output of a signal from the H bridge circuit is stopped.
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