JP4393216B2 - Class D amplifier - Google Patents

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Description

本発明は、音声信号の電力増幅を主目的とするD級増幅器が発生する電磁妨害(以下、EMI(electromagnetic interference)と称す)の低減に関するものである。   The present invention relates to reduction of electromagnetic interference (hereinafter referred to as EMI (electromagnetic interference)) generated by a class D amplifier whose main purpose is power amplification of an audio signal.

従来より、音声信号の電力増幅を高効率・低損失に行うことで機器の小型化を可能とする方式としてD級増幅が用いられてきた。D級増幅器の変調方式としては、パルス幅変調(PWM)タイプとデルタシグマ(ΔΣ)変調タイプに大別される。
音声PCM信号がPWM信号に変換される場合は(例えば、特許文献1参照)、PCM−PWM変換部おいて再量子化手段による丸め誤差がΔΣ変調を用いて低減されるので、ΔΣ変調タイプPWM併用タイプであることが多い。
また、アナログ音声信号をPWM基本周波数の三角波信号と比較することによりPWM信号に変換して電力スイッチに導くものがある(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, class D amplification has been used as a method that enables downsizing of a device by performing power amplification of an audio signal with high efficiency and low loss. The modulation method of the class D amplifier is roughly divided into a pulse width modulation (PWM) type and a delta sigma (ΔΣ) modulation type.
When the audio PCM signal is converted into a PWM signal (see, for example, Patent Document 1), the rounding error caused by the requantization means is reduced by using ΔΣ modulation in the PCM-PWM converter, so that ΔΣ modulation type PWM is used together. Often a type.
In addition, there is one that converts an analog audio signal into a PWM signal by comparing it with a triangular wave signal having a PWM fundamental frequency and leads it to a power switch (see, for example, Patent Document 2).

D級増幅器では、PWM信号によって電力スイッチのスイッチング動作が制御されるが、そのスイッチングの度に大電流を流したり止めたりすることになり、大きな電磁妨害を発生させるという問題がある。この改善策として、出力LCフィルタにより復調されたアナログ信号から高周波成分のみを抽出し、その反転信号を作成し、チョークトランスを介して元のアナログ信号から高周波成分を相殺除去する手段を使用し、電磁妨害の低減を行うものがある(例えば、特許文献3参照)。   In the class D amplifier, the switching operation of the power switch is controlled by the PWM signal. However, each time the switching is performed, a large current is passed or stopped, which causes a problem of generating a large electromagnetic interference. As an improvement measure, only a high frequency component is extracted from the analog signal demodulated by the output LC filter, an inverted signal thereof is created, and a means for canceling and removing the high frequency component from the original analog signal via the choke transformer is used. Some devices reduce electromagnetic interference (for example, see Patent Document 3).

特開2001−292040号公報(段落0003、図7)JP 2001-292040 A (paragraph 0003, FIG. 7) 特公平07−28181号公報(第(1)頁第2欄第8行から第(2)頁第3欄第11行、図5)Japanese Examined Patent Publication No. 07-28181 (page (1), page 2, column 2, line 8 to page (2), page 3, column 3, line 11, FIG. 5)) 特開2002−118430号公報(段落0020から0022、図1)JP 2002-118430 A (paragraphs 0020 to 0022, FIG. 1)

しかしながら、前述のD級増幅器の電磁妨害低減方式では、アナログ信号出力ラインから放射される電磁妨害を低減し得るが、電力スイッチにおけるスイッチング動作に由来する高周波電流により電源ラインから放射される電磁妨害に対しては何ら低減効果がなかった。つまり、アナログ信号出力ライン及び電源ラインの両方に現れる電磁妨害の発生源は、電力スイッチのスイッチング動作に伴って発生する高周波ノイズであるが、この発生源に対する改善策ではなかった。   However, in the electromagnetic interference reduction method of the class D amplifier described above, the electromagnetic interference radiated from the analog signal output line can be reduced, but the electromagnetic interference radiated from the power supply line due to the high frequency current derived from the switching operation in the power switch. On the other hand, there was no reduction effect. That is, the source of electromagnetic interference that appears in both the analog signal output line and the power supply line is high-frequency noise that is generated along with the switching operation of the power switch, but this is not an improvement measure for this source.

また、電磁妨害の特徴としては、PWMキャリア周波数の高調波を中心として現れ、音声入力信号の変調度が下がるほど中心周波数のレベルが高く現れる傾向にあることが知られている。特にPWM信号のデューティ比が50%の時、即ち音声入力信号が無変調の場合に最大となり、電磁妨害(EMI)規格基準値を満たせないことの原因になり得る現象である。   Further, it is known that the characteristic of electromagnetic interference appears mainly with the harmonics of the PWM carrier frequency, and the level of the center frequency tends to appear higher as the modulation degree of the audio input signal decreases. In particular, this is a phenomenon that is maximized when the duty ratio of the PWM signal is 50%, that is, when the audio input signal is not modulated, and may cause the electromagnetic interference (EMI) standard reference value not to be satisfied.

本発明の目的は、以上のような課題を解決するためになされたもので、電力スイッチにおけるスイッチング動作に由来する高調波ノイズのピークレベルを低減し、電磁妨害の発生を抑えたD級増幅器を提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems. A class D amplifier that reduces the peak level of harmonic noise resulting from switching operation in a power switch and suppresses the occurrence of electromagnetic interference is provided. Is to provide.

この発明に係わるD級増幅器は、音声帯域外信号とアナログ音声信号を入力とし、前記音声帯域外信号により周波数変調され且つ前記アナログ音声信号に基づいたPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、前記PWM信号生成手段出力を入力として電力増幅を行う電力スイッチ手段と、前記電力スイッチ手段の出力を入力としてPWM復調を行うフィルタ手段とを備え、前記PWM信号生成手段が、前記PWM信号の基準周波数に対して前記音声帯域外信号に基づいて周波数変調を行う周波数変調手段と、前記周波数変調手段の出力に基づいて三角波信号を発生する三角波発生手段と、前記アナログ音声信号と前記三角波発生手段の出力に基づいてPWM信号を生成する比較手段とを備え、前記三角波発生手段が、前記周波数変調手段の出力を三角波信号に変換する積分手段と、前記積分手段の出力の振幅を前記音声帯域外信号に基づいて補正する振幅補正手段とにより構成されたことを特徴とする。 A class D amplifier according to the present invention includes a PWM signal generation unit that receives a voice out-of-band signal and an analog voice signal, generates a PWM signal that is frequency-modulated by the voice out-of-band signal and is based on the analog voice signal, Power switch means for performing power amplification with the output of the PWM signal generation means as input, and filter means for performing PWM demodulation with the output of the power switch means as input , wherein the PWM signal generation means has a reference frequency of the PWM signal. On the other hand, frequency modulation means for performing frequency modulation based on the out-of-speech signal, triangular wave generation means for generating a triangular wave signal based on the output of the frequency modulation means, output of the analog voice signal and the triangular wave generation means Comparing means for generating a PWM signal based on the frequency modulation means, the triangular wave generating means An integrating means for converting the force into a triangular wave signal, characterized in that the amplitude of the output of said integration means constituted by the amplitude correction means for correcting, based on the voice-band signal.

この発明のD級増幅器は、PWM信号が音声帯域外信号により周波数変調されるように構成したので、PWM信号を電力増幅する電力スイッチの動作に由来する高調波ノイズも周波数変調され、そのノイズの周波数成分が分散されるので、高調波ノイズのピークレベルが低減し、電磁妨害が少ないD級増幅器を提供することができる。   Since the class D amplifier of the present invention is configured such that the PWM signal is frequency-modulated by the out-of-band signal, the harmonic noise derived from the operation of the power switch that amplifies the PWM signal is also frequency-modulated. Since the frequency component is dispersed, the peak level of the harmonic noise is reduced, and a class D amplifier with less electromagnetic interference can be provided.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係わるD級増幅器の構成例を示すブロック図、図2はそのPWM信号生成動作を説明する図である。以下動作について説明する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a class D amplifier according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the PWM signal generation operation. The operation will be described below.

図1において、PWM基準信号入力1及び音声帯域外信号2がPWM信号生成部3の周波数変調回路3aに入力され、PWM基準信号周波数に対して音声帯域外信号により周波数変調が掛けられた形態の矩形波信号が出力される。このPWM基準信号周波数が即ちPWMキャリア周波数に相当する。図2は、説明を簡単にするためにPWM基準信号周波数に対して音声帯域外信号による周波数変調が掛けられない場合を示すが、図2(a)に示すような周波数変調回路3a出力に基づいて、三角波発生回路3bでは図2(b)に示すような三角波信号が発生され、この三角波出力は比較回路3cに入力される。   In FIG. 1, a PWM reference signal input 1 and an audio out-of-band signal 2 are input to the frequency modulation circuit 3a of the PWM signal generating unit 3, and the PWM reference signal frequency is frequency-modulated by the audio out-of-band signal. A rectangular wave signal is output. This PWM reference signal frequency corresponds to the PWM carrier frequency. FIG. 2 shows a case where frequency modulation by an out-of-band signal is not applied to the PWM reference signal frequency for the sake of simplicity, but is based on the output of the frequency modulation circuit 3a as shown in FIG. The triangular wave generation circuit 3b generates a triangular wave signal as shown in FIG. 2B, and the triangular wave output is input to the comparison circuit 3c.

一方、アナログ音声信号入力4は、補正回路5において電力スイッチ6からの負帰還信号により歪補正が掛けられPWM信号生成部3を構成する比較回路3cに入力される。比較回路3cにおいて、図2(c)に示すように三角波発生回路3b出力の三角波信号と補正回路5出力のアナログ音声信号が比較され、図2(d)に示すPWM信号が生成され出力される。このPWM信号は、電力スイッチ6により電力増幅され、フィルタ7により平滑化され、PWM復調出力8としてスピーカ(図示せず)に出力される。なお、補正回路5は電力スイッチ6の出力に含まれる歪み成分、例えば三角波信号の非直線歪み、電力スイッチ6におけるパルス幅歪み、電源電圧変動による歪みを軽減することを目的として一般的に使用されるものである。   On the other hand, the analog audio signal input 4 is subjected to distortion correction by the negative feedback signal from the power switch 6 in the correction circuit 5 and input to the comparison circuit 3 c constituting the PWM signal generation unit 3. In the comparison circuit 3c, as shown in FIG. 2C, the triangular wave signal output from the triangular wave generation circuit 3b is compared with the analog audio signal output from the correction circuit 5, and the PWM signal shown in FIG. 2D is generated and output. . This PWM signal is amplified by the power switch 6, smoothed by the filter 7, and output as a PWM demodulated output 8 to a speaker (not shown). The correction circuit 5 is generally used for the purpose of reducing distortion components included in the output of the power switch 6, such as nonlinear distortion of a triangular wave signal, pulse width distortion in the power switch 6, and distortion due to power supply voltage fluctuation. Is.

前記三角波信号は、周波数変調回路3aから出力される矩形波信号がPWM基準信号周波数に対して音声帯域外信号により周波数変調が掛けられるので、音声帯域外信号によって周波数変調された三角波信号となっている。そのため、比較回路3cから出力されるPWM信号も前記音声帯域外信号により周波数変調が掛けられたものになる。以下、音声帯域外信号によって周波数変調された場合について詳細に説明する。   The triangular wave signal is a triangular wave signal that is frequency-modulated by the out-of-band signal because the rectangular wave signal output from the frequency modulation circuit 3a is frequency-modulated by the out-of-band signal with respect to the PWM reference signal frequency. Yes. Therefore, the PWM signal output from the comparison circuit 3c is also subjected to frequency modulation by the audio out-of-band signal. Hereinafter, the case where frequency modulation is performed by an out-of-band audio signal will be described in detail.

図3はPWM信号生成部3の構成の一例を示す図、図4はPWM信号生成部3における三角波発生回路3bの動作を説明する図である。以下、三角波発生回路3bの動作について説明する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the PWM signal generation unit 3, and FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the triangular wave generation circuit 3 b in the PWM signal generation unit 3. Hereinafter, the operation of the triangular wave generating circuit 3b will be described.

図3において、三角波発生回路3bは周波数変調回路3a出力を積分する積分回路3b1と、積分回路3b1出力を音声帯域外信号2に基づいて振幅の補正を行う振幅補正回路3b2で構成される。周波数変調回路3aの矩形波出力が、図4(a)に示すように音声帯域外信号2による変調が掛かっていない場合には、積分回路3b1の出力は図4(b)に示すように振幅と周期の揃った三角波信号となる。他方、図4(c)に示すように音声帯域外信号2による変調が掛かっている場合には、図4(d)に示すように三角波信号の振幅が変動する。図4(e)は音声帯域外信号2を示すが、その振幅変化は周波数変調回路3a出力の周波数変化と対応していることから、これに基づいて振幅補正回路3b2において振幅補正を行えば、図4(f)に示すような振幅の揃った三角波信号を得ることができる。   In FIG. 3, the triangular wave generation circuit 3 b includes an integration circuit 3 b 1 that integrates the output of the frequency modulation circuit 3 a and an amplitude correction circuit 3 b 2 that corrects the amplitude of the output of the integration circuit 3 b 1 based on the audio out-of-band signal 2. When the rectangular wave output of the frequency modulation circuit 3a is not modulated by the audio out-of-band signal 2 as shown in FIG. 4A, the output of the integration circuit 3b1 has an amplitude as shown in FIG. 4B. And a triangular wave signal with the same period. On the other hand, when modulation by the out-of-band signal 2 is applied as shown in FIG. 4C, the amplitude of the triangular wave signal varies as shown in FIG. FIG. 4E shows the audio out-of-band signal 2. Since the amplitude change corresponds to the frequency change of the frequency modulation circuit 3a, if amplitude correction is performed in the amplitude correction circuit 3b2 based on this, A triangular wave signal having the same amplitude as shown in FIG. 4F can be obtained.

このように比較回路3cに入力される三角波信号の振幅をその周波数に関わらず一定の振幅に制御することにより、PWM信号が三角波信号になされた周波数変調に影響されること無く、アナログ音声信号4に基づいて正しく生成される。   In this way, by controlling the amplitude of the triangular wave signal input to the comparison circuit 3c to a constant amplitude regardless of the frequency, the analog audio signal 4 is not affected by the frequency modulation of the PWM signal made into the triangular wave signal. Correctly generated based on

なお、本実施例では積分回路3b1の時定数を固定とした場合について述べているが、時定数を入力に合わせて変化させれば振幅補正回路3b2を用いない構成で実現することも可能である。   In this embodiment, the case where the time constant of the integration circuit 3b1 is fixed is described. However, if the time constant is changed in accordance with the input, it is possible to realize the configuration without using the amplitude correction circuit 3b2. .

また、周波数変調回路3aの一例としては、電圧制御発振器を用い、その制御電圧に正弦波の音声帯域外信号2を重畳する方法などがある。   As an example of the frequency modulation circuit 3a, there is a method of superimposing a sine wave out-of-band signal 2 on the control voltage using a voltage controlled oscillator.

図5及び図6は本発明によるEMI低減の効果を説明するための図である。両図とも、アナログ音声信号4による変調がない場合(PWM信号のデューティ比が50%の場合)について、音声帯域外信号2によるPWMキャリア周波数に対する周波数変調の有無によるD級増幅器から放出される電磁波強度の周波数分布を実測した例である。両図ともに、(a)がPWMキャリア周波数は400kHzとし、音声帯域外信号2による変調のない場合、(b)が音声帯域外信号2を30kHzとし、0.5%変調の周波数変調を掛けた場合の例を示す。なお、横軸は周波数であり、(a)は0〜100MHz、(b)は39.9〜40.9MHzである。   5 and 6 are diagrams for explaining the effect of EMI reduction according to the present invention. In both figures, when there is no modulation by the analog audio signal 4 (when the duty ratio of the PWM signal is 50%), the electromagnetic wave emitted from the class D amplifier by the presence or absence of frequency modulation with respect to the PWM carrier frequency by the audio out-of-band signal 2 This is an example of actually measuring the frequency distribution of intensity. In both figures, (a) PWM carrier frequency is 400 kHz, and when there is no modulation by the out-of-band signal 2, (b) is 30% out-of-band signal 2 and frequency modulation of 0.5% modulation is applied. An example of the case is shown. In addition, a horizontal axis is a frequency, (a) is 0-100 MHz, (b) is 39.9-40.9 MHz.

図5(a)の放射電磁波電力のピークレベルはPWMキャリア信号の奇数次高調波によるものであり、PWMキャリア信号矩形波のフーリエ級数展開式の係数変化とほぼ一致している。図6(a)はその101次高調波付近(40.4MHz)を拡大したものである。なお、理想的矩形波ではないために、偶数次高調波も見られる。   The peak level of the radiated electromagnetic wave power in FIG. 5A is due to the odd-order harmonics of the PWM carrier signal, and substantially coincides with the coefficient change of the Fourier series expansion formula of the PWM carrier signal rectangular wave. FIG. 6A is an enlarged view of the vicinity of the 101st harmonic (40.4 MHz). In addition, since it is not an ideal rectangular wave, even-order harmonics are also seen.

図5及び図6の(a)と(b)の比較から、音声帯域外信号2によりPWMキャリア周波数に対する周波数変調を掛けることにより、PWMキャリア信号の高調波中心周波数のエネルギーが分散され、D級増幅器から放射される電磁波電力のピークレベルは全周波数に渡って低減していることがわかる。   From the comparison between FIGS. 5 and 6A and 6B, by applying frequency modulation to the PWM carrier frequency by the out-of-band audio signal 2, the energy of the harmonic center frequency of the PWM carrier signal is dispersed, and class D It can be seen that the peak level of the electromagnetic wave power radiated from the amplifier is reduced over the entire frequency.

以上のように、この発明のD級増幅器は、PWM信号生成手段を音声帯域外信号とアナログ音声信号を入力とし、前記音声帯域外信号により周波数変調され且つ前記アナログ音声信号に基づいたPWM信号を生成するように構成したので、電力スイッチのスイッチング動作に由来する高調波ノイズも周波数変調され、そのノイズの周波数成分が分散される。そのため、アナログ音声信号が無変調の場合でもPWM信号の高調波中心周波数にエネルギーが集中しないので、高調波ノイズのピークレベルが低減し、電磁妨害が少ないD級増幅器を提供することができる。   As described above, in the class D amplifier according to the present invention, the PWM signal generation unit receives the audio out-of-band signal and the analog audio signal as input, and the PWM signal based on the analog audio signal is frequency-modulated by the out-of-audio signal. Since it is configured to generate, harmonic noise derived from the switching operation of the power switch is also frequency-modulated, and the frequency components of the noise are dispersed. Therefore, even when the analog audio signal is unmodulated, energy is not concentrated on the harmonic center frequency of the PWM signal, so that it is possible to provide a class D amplifier with reduced peak level of harmonic noise and less electromagnetic interference.

実施の形態2.
図7は本発明の実施の形態2に係わるD級増幅器の構成を示すブロック図、図8は図7における三角波発生回路10bの動作を説明するための図である。なお、図7において、図1との相違点は、三角波発生回路10bの構成と三角波生成動作のみである。以下動作について説明するが、図1と共通する部分の説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the class D amplifier according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the triangular wave generation circuit 10b in FIG. 7 is different from FIG. 1 only in the configuration of the triangular wave generating circuit 10b and the triangular wave generating operation. The operation will be described below, but the description of the parts common to FIG. 1 will be omitted.

図7において、PWM基準信号入力1及び音声帯域外信号2がPWM信号生成部10の周波数変調回路10aに入力され、図8(a)、又は(e)に示すようなPWM基準信号周波数に対して音声帯域外信号により周波数変調が掛けられた形態の矩形波信号が出力される。   In FIG. 7, the PWM reference signal input 1 and the audio out-of-band signal 2 are input to the frequency modulation circuit 10a of the PWM signal generation unit 10, and the PWM reference signal frequency as shown in FIG. 8A or 8E is obtained. Thus, a rectangular wave signal having a form subjected to frequency modulation by an out-of-band audio signal is output.

例えば図8(a)が周波数変調を掛けていない場合の基本矩形波信号とすれば、(e)は周波数が高い方向に周波数変調された矩形波信号である。(b)及び(f)はこの矩形波信号によりメモリ回路10b1から読み出された三角波パターンが、デジタル・アナログ変換器(DAC)10b2によりアナログ信号に変換された三角波パターン信号であり、(c)及び(g)はこの三角波パターン信号が平滑回路10b2により平滑された三角波信号である。   For example, if FIG. 8A is a basic rectangular wave signal when frequency modulation is not applied, FIG. 8E is a rectangular wave signal frequency-modulated in a higher frequency direction. (B) and (f) are triangular wave pattern signals in which the triangular wave pattern read from the memory circuit 10b1 by the rectangular wave signal is converted into an analog signal by the digital-analog converter (DAC) 10b2, and (c) And (g) are triangular wave signals obtained by smoothing the triangular wave pattern signal by the smoothing circuit 10b2.

即ち、メモリ回路10b1の読み出しクロック信号を音声帯域外信号2により周波数変調された信号とすることにより、三角波パターンの読み出し速度が変わり、音声帯域外信号2により周波数変調された三角波信号が生成される。この三角波信号を用いて比較回路10cにおいてアナログ音声信号4に基づいたPWM信号が生成される。以後は前述と同様であるので説明を省略する。   That is, by changing the readout clock signal of the memory circuit 10b1 to a signal frequency-modulated by the audio out-of-band signal 2, the readout speed of the triangular wave pattern is changed, and a triangular-wave signal frequency-modulated by the out-of-band signal 2 is generated. . A PWM signal based on the analog audio signal 4 is generated in the comparison circuit 10c using this triangular wave signal. Since the subsequent steps are the same as described above, the description thereof is omitted.

以上のように、メモリ回路に記憶された三角波パターンを音声帯域外信号2により周波数変調された読み出しクロック信号により読み出すようにしたので、比較回路3cに入力される三角波信号の振幅をその周波数に関わらず一定の振幅に制御することができ、PWM信号が三角波信号になされた周波数変調に影響されること無く、アナログ音声信号4に基づいて正しく生成される。   As described above, since the triangular wave pattern stored in the memory circuit is read by the read clock signal frequency-modulated by the audio out-of-band signal 2, the amplitude of the triangular wave signal input to the comparison circuit 3c is related to the frequency. Therefore, the PWM signal can be correctly generated based on the analog audio signal 4 without being affected by the frequency modulation performed on the triangular wave signal.

実施の形態3.
図9は本発明の実施の形態2に係わるD級増幅器の構成を示すブロック図、図10は図9のPWM信号生成部11の構成の一例を示す図であり、図11はその動作を説明する図である。なお、図9及び図10において、図1との相違点は、PWM信号生成部11において周波数変調回路11aと鋸歯状波発生回路11bの構成と鋸歯状波生成動作のみである。以下動作について説明するが、図1と共通する部分の説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
9 is a block diagram showing the configuration of the class D amplifier according to the second embodiment of the present invention, FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the PWM signal generation unit 11 of FIG. 9, and FIG. 11 explains the operation thereof. It is a figure to do. 9 and 10 are different from FIG. 1 only in the configuration of the frequency modulation circuit 11a and the sawtooth wave generation circuit 11b and the sawtooth wave generation operation in the PWM signal generation unit 11. The operation will be described below, but the description of the parts common to FIG. 1 will be omitted.

図10において、PWM基準信号入力1及び音声帯域外信号2がPWM信号生成部11の周波数変調回路11aに入力され、図11(a)又は(c)に示すような非対称形の矩形波信号が出力される。なお、非対称形の矩形波信号生成は、例えば周波数変調部11aの電圧制御発振器の正弦波出力信号を2値化の閾値を振幅変化の中心からずらせた比較器により2値化することにより実現できる。   In FIG. 10, the PWM reference signal input 1 and the audio out-of-band signal 2 are input to the frequency modulation circuit 11a of the PWM signal generation unit 11, and an asymmetric rectangular wave signal as shown in FIG. Is output. The generation of the asymmetric rectangular wave signal can be realized, for example, by binarizing the sine wave output signal of the voltage controlled oscillator of the frequency modulation unit 11a with a comparator that shifts the binarization threshold from the center of amplitude change. .

図11(a)は周波数変調されない場合の矩形波信号であるが、この矩形波信号が鋸歯状波発生回路11b入力され、同図(b)に示す鋸歯状波信号が出力される。なお、この鋸歯状波信号の生成は、例えば鋸歯状波発生回路11bの積分回路11b1の立ち上がり下がりの時定数を非対称にすることで実現できる。   FIG. 11A shows a rectangular wave signal when frequency modulation is not performed. This rectangular wave signal is input to the sawtooth wave generation circuit 11b, and the sawtooth wave signal shown in FIG. 11B is output. The generation of the sawtooth wave signal can be realized, for example, by making the rise and fall time constants of the integrating circuit 11b1 of the sawtooth wave generating circuit 11b asymmetric.

また、図11(c)は周波数変調回路11aにおいて音声帯域外信号2により周波数変調された場合の矩形波信号の出力であるが、この矩形波信号が鋸歯状波発生回路11bに入力され、図11(d)に示す周波数変調された鋸歯状波信号が出力される。この周波数変調された鋸歯状波信号は周波数が変化するのみならず振幅も変化するので、図11(e)に示す音声帯域外信号2を制御入力とする振幅補正回路11b2により振幅補正が行われ、図11(f)に示す振幅が一定の周波数変調された鋸歯状波が出力され、実施の形態1と同様に比較回路11cにおいてPWM信号生成に使用される。   FIG. 11C shows an output of a rectangular wave signal when the frequency modulation circuit 11a performs frequency modulation with the audio out-of-band signal 2. This rectangular wave signal is input to the sawtooth wave generation circuit 11b. The frequency-modulated sawtooth signal shown in FIG. 11 (d) is output. Since the frequency-modulated sawtooth signal changes not only in frequency but also in amplitude, amplitude correction is performed by an amplitude correction circuit 11b2 using the audio out-of-band signal 2 shown in FIG. 11 (e) as a control input. 11 (f), a sawtooth wave whose frequency is modulated at a constant amplitude is output, and is used for generating a PWM signal in the comparison circuit 11c as in the first embodiment.

なお、比較回路11cに三角波信号が入力される場合には両エッジ変調のPWM信号が生成され、鋸歯状波信号が入力される場合には片エッジ変調のPWM信号が生成されること以外は実施の形態1と同様である。   In addition, when a triangular wave signal is input to the comparison circuit 11c, a PWM signal with double edge modulation is generated, and when a sawtooth wave signal is input, a PWM signal with single edge modulation is generated. This is the same as the first embodiment.

実施の形態4.
図12は本発明の実施の形態4に係わるD級増幅器の構成を示すブロック図、図13は図12の構成における鋸歯状波発生回路12bの動作を説明する図である。なお、図12において、図7との相違点は、鋸歯状波発生回路12bのメモリ回路12b1の記憶内容が鋸歯状波パターンであることのみであり、動作内容は実施の形態2と類似している。以下動作について説明するが、図7と共通する部分の説明は省略する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the class D amplifier according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the sawtooth wave generating circuit 12b in the configuration of FIG. 12 is different from FIG. 7 only in that the memory content of the memory circuit 12b1 of the sawtooth wave generation circuit 12b is a sawtooth wave pattern, and the operation content is similar to that of the second embodiment. Yes. The operation will be described below, but the description of the parts common to FIG. 7 will be omitted.

図13(a)及び(e)は周波数変調回路12aの矩形波信号出力であり、音声帯域外信号2による周波数変調の有無の例を示している。図13(a)が周波数変調を掛けていない基本のクロック信号とすれば、図13(e)は高い方向に周波数変調されたクロック信号である。図13(b)及び(f)はこの矩形波信号によりメモリ回路12b1から読み出された鋸歯状波パターンが、デジタル・アナログ変換器(DAC)12b2によりアナログ信号に変換された鋸歯状波パターン信号であり、図13(c)及び(g)はそれらを平滑回路12b3により平滑した結果である。   FIGS. 13A and 13E are rectangular wave signal outputs of the frequency modulation circuit 12a, and show an example of presence / absence of frequency modulation by the audio out-of-band signal 2. FIG. If FIG. 13A is a basic clock signal not subjected to frequency modulation, FIG. 13E is a clock signal frequency-modulated in the higher direction. FIGS. 13B and 13F show a sawtooth wave pattern signal in which the sawtooth wave pattern read from the memory circuit 12b1 by the rectangular wave signal is converted into an analog signal by the digital / analog converter (DAC) 12b2. FIGS. 13C and 13G show the result of smoothing them by the smoothing circuit 12b3.

即ち、メモリ回路12b1の読み出しクロック信号を音声帯域外信号2により周波数変調された信号とすることにより、鋸歯状波パターンの読み出し速度が変わり、音声帯域外信号2により周波数変調された鋸歯状波信号が生成される。この鋸歯状波信号を用いて比較回路12cにおいてアナログ音声信号4に基づいたPWM信号が生成される。以後は前述と同様であるので説明を省略する。   That is, by changing the read clock signal of the memory circuit 12b1 to a signal frequency-modulated by the audio out-of-band signal 2, the reading speed of the sawtooth wave pattern is changed, and the saw-tooth wave signal frequency-modulated by the audio out-of-band signal 2 is changed. Is generated. Using this sawtooth signal, a PWM signal based on the analog audio signal 4 is generated in the comparison circuit 12c. Since the subsequent steps are the same as described above, the description thereof is omitted.

以上のように、メモリ回路に記憶された鋸歯状波パターンを音声帯域外信号2により周波数変調された読み出しクロック信号により読み出すようにしたので、比較回路12cに入力される鋸歯状波信号の振幅をその周波数に関わらず一定の振幅に制御することができ、PWM信号が鋸歯状波信号になされた周波数変調に影響されること無く、アナログ音声信号4に基づいて正しく生成される。   As described above, the sawtooth wave pattern stored in the memory circuit is read out by the read clock signal frequency-modulated by the audio out-of-band signal 2, so that the amplitude of the sawtooth wave signal input to the comparison circuit 12c is changed. Regardless of the frequency, it can be controlled to a constant amplitude, and the PWM signal is correctly generated based on the analog audio signal 4 without being affected by the frequency modulation made to the sawtooth signal.

この発明の実施の形態1のD級増幅器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the class D amplifier of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1のD級増幅器の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the class D amplifier of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1のPWM信号生成部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the PWM signal generation part of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の三角波発生回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of the triangular wave generation circuit of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1のPWM信号生成部の効果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the effect of the PWM signal generation part of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1のPWM信号生成部の効果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the effect of the PWM signal generation part of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2のD級増幅器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the class D amplifier of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の三角波発生回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of the triangular wave generation circuit of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3のD級増幅器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the class D amplifier of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3のPWM信号生成部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the PWM signal generation part of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3の鋸歯状波発生回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the sawtooth wave generation circuit of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4のD級増幅器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the class D amplifier of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4の鋸歯状波発生回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the sawtooth wave generation circuit of Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 PWM基準信号入力、 2 音声帯域外信号入力、 3 PWM信号生成部、 3a 周波数変調回路、 3b 三角波発生回路、 3c 比較回路、 4 アナログ音声信号入力、 5 補正回路、 6 電力スイッチ、 7 フィルタ、 8 PWM復調出力。
1 PWM reference signal input, 2 audio out-of-band signal input, 3 PWM signal generation unit, 3a frequency modulation circuit, 3b triangular wave generation circuit, 3c comparison circuit, 4 analog audio signal input, 5 correction circuit, 6 power switch, 7 filter, 8 PWM demodulation output.

Claims (2)

音声帯域外信号とアナログ音声信号を入力とし、前記音声帯域外信号により周波数変調され且つ前記アナログ音声信号に基づいたPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
前記PWM信号生成手段出力を入力として電力増幅を行う電力スイッチ手段と、
前記電力スイッチ手段の出力を入力としてPWM復調を行うフィルタ手段とを備え
前記PWM信号生成手段が、前記PWM信号の基準周波数に対して前記音声帯域外信号に基づいて周波数変調を行う周波数変調手段と、前記周波数変調手段の出力に基づいて三角波信号を発生する三角波発生手段と、前記アナログ音声信号と前記三角波発生手段の出力に基づいてPWM信号を生成する比較手段とを備え、
前記三角波発生手段が、前記周波数変調手段の出力を三角波信号に変換する積分手段と、前記積分手段の出力の振幅を前記音声帯域外信号に基づいて補正する振幅補正手段とにより構成されたことを特徴とするD級増幅器。
PWM signal generation means for receiving a voice out-of-band signal and an analog voice signal, and generating a PWM signal that is frequency-modulated by the voice out-of-band signal and based on the analog voice signal;
Power switch means for performing power amplification with the PWM signal generation means output as an input;
Filter means for performing PWM demodulation using the output of the power switch means as an input ,
The PWM signal generating means performs frequency modulation based on the out-of-band signal with respect to a reference frequency of the PWM signal, and triangular wave generating means for generating a triangular wave signal based on the output of the frequency modulating means And a comparing means for generating a PWM signal based on the analog audio signal and the output of the triangular wave generating means,
The triangular wave generating means comprises an integrating means for converting the output of the frequency modulating means into a triangular wave signal, and an amplitude correcting means for correcting the amplitude of the output of the integrating means based on the out-of-sound band signal. Characteristic class D amplifier.
音声帯域外信号とアナログ音声信号を入力とし、前記音声帯域外信号により周波数変調され且つ前記アナログ音声信号に基づいたPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
前記PWM信号生成手段出力を入力として電力増幅を行う電力スイッチ手段と、
前記電力スイッチ手段の出力を入力としてPWM復調を行うフィルタ手段とを備え、
前記PWM信号生成手段が、前記周波数変調手段の出力に基づいて鋸歯状波を発生する鋸歯状波発生手段と、前記アナログ音声信号と前記鋸歯状波発生手段の出力に基づいてPWM信号を生成する比較手段により構成され、
前記鋸歯状波発生手段が、前記周波数変調手段の出力を鋸歯状波に変換する積分手段と、前記積分手段の出力の振幅を前記音声帯域外信号に基づいて補正する振幅補正手段とにより構成されたことを特徴とするD級増幅器。
PWM signal generation means for receiving a voice out-of-band signal and an analog voice signal, and generating a PWM signal that is frequency-modulated by the voice out-of-band signal and based on the analog voice signal;
Power switch means for performing power amplification with the PWM signal generation means output as an input;
Filter means for performing PWM demodulation using the output of the power switch means as an input,
The PWM signal generation means generates a sawtooth wave generation means for generating a sawtooth wave based on the output of the frequency modulation means, and generates a PWM signal based on the analog audio signal and the output of the sawtooth wave generation means. Comparing means,
The sawtooth wave generating means includes an integrating means for converting the output of the frequency modulating means into a sawtooth wave, and an amplitude correcting means for correcting the amplitude of the output of the integrating means based on the out-of-sound band signal. A class D amplifier characterized by that.
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