JP4529390B2 - Switching amplifier and its correction control circuit and method - Google Patents
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Description
本発明は、いわゆるD級増幅器、PWM増幅器又は1ビットΔΣ型増幅器といったスイッチング型の増幅器、並びに、その補正制御回路及び方法に関する。 The present invention relates to a switching amplifier such as a so-called class D amplifier, PWM amplifier, or 1-bit ΔΣ amplifier, and a correction control circuit and method thereof.
信号増幅器として、いわゆるD級増幅器、PWM増幅器又は1ビットΔΣ型増幅器といったスイッチング型の増幅器が提案されている。スイッチング型増幅器は、出力信号の最大レベルを電源電圧まで歪みなく大きくできるとともに、電力効率が良いため、オーディオ用の増幅器として適用することが広く検討されている。 As a signal amplifier, a switching amplifier such as a so-called class D amplifier, a PWM amplifier, or a 1-bit ΔΣ amplifier has been proposed. Switching amplifiers are widely studied to be applied as audio amplifiers because the maximum level of an output signal can be increased to a power supply voltage without distortion and has high power efficiency.
ところが、スイッチング型増幅器には、電源除去比(PSRR)と呼ばれる電源電圧の変動の影響を排除する能力が非常に小さいという問題点がある。つまり、スイッチング型増幅器は、電源電圧の変動が直接的に出力電圧に影響してしまうという問題点がある。 However, the switching amplifier has a problem that its ability to eliminate the influence of the fluctuation of the power supply voltage called the power supply rejection ratio (PSRR) is very small. That is, the switching amplifier has a problem that the fluctuation of the power supply voltage directly affects the output voltage.
このような問題を解決するため、電源電圧の変動量に応じて入力信号を増減させ、電源電圧の変動を正帰還で補正するPWM増幅器の電源電圧変動抑制回路が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。特許文献1及び特許文献2に提案されている電源電圧変動抑制回路を用いれば、スイッチング型増幅器の電源除去比を向上させることができる。 In order to solve such a problem, there has been proposed a power supply voltage fluctuation suppression circuit for a PWM amplifier that increases or decreases an input signal according to the fluctuation amount of the power supply voltage and corrects the fluctuation of the power supply voltage with positive feedback (for example, a patent) Reference 1 and Patent Document 2). If the power supply voltage fluctuation suppression circuit proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2 is used, the power supply rejection ratio of the switching amplifier can be improved.
このようなスイッチング型増幅器には、バイアス電圧を供給するため外部の電源装置から電源電圧(Vcc)が供給される。 Such a switching amplifier is supplied with a power supply voltage (V cc ) from an external power supply device in order to supply a bias voltage.
しかしながら、電源装置は、経時変化、温度変化、AC電源の状況変化等により、その出力インピーダンスが変動し、特許文献1及び特許文献2に示す電源電圧変動抑制回路の電源変動量検出回路(例えば特許文献1の分圧回路や特許文献2のレベル調整回路)の検出出力に影響を与える。電源装置の出力インピーダンスによって電源変動の検出出力が変動すると、入力信号に与える正帰還量が変動して出力信号が不安定となってしまう。具体的に、電源の出力インピーダンスが大きくなった場合には、本来想定されている正帰還量よりも大きい正帰還量が入力信号に与えられてしまい、増幅器が発振して出力信号が電源電圧に張り付いてしまう。反対に電源の出力インピーダンスが小さくなった場合には、本来想定されている正帰還量よりも小さい正帰還量が入力信号に与えられてしまい、電源変動の除去効果が少なくなってしまう。 However, the output impedance of the power supply device fluctuates due to changes over time, temperature changes, AC power supply status changes, and the like, and the power supply fluctuation detection circuit (for example, patent) of the power supply voltage fluctuation suppression circuit shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 This affects the detection output of the voltage dividing circuit of Document 1 and the level adjustment circuit of Patent Document 2. If the detection output of the power supply fluctuation fluctuates due to the output impedance of the power supply device, the positive feedback amount given to the input signal fluctuates and the output signal becomes unstable. Specifically, when the output impedance of the power supply becomes large, a positive feedback amount larger than the originally assumed positive feedback amount is given to the input signal, the amplifier oscillates, and the output signal becomes the power supply voltage. It sticks. On the other hand, when the output impedance of the power supply becomes small, a positive feedback amount smaller than the originally assumed positive feedback amount is given to the input signal, and the effect of removing the power supply fluctuation is reduced.
本発明は、以上のような従来の問題点を解決するために、電源の変動に伴う出力信号の変動を抑制するとともに、電源の出力インピーダンスの変動があっても出力変動抑制を安定して行うことがスイッチング型増幅器並びにその補正制御回路及び方法を提供することを目的とする。 In order to solve the conventional problems as described above, the present invention suppresses fluctuations in the output signal due to fluctuations in the power supply, and stably suppresses output fluctuations even if there are fluctuations in the output impedance of the power supply. It is an object of the present invention to provide a switching amplifier and its correction control circuit and method.
本発明に係るスイッチング型増幅器は、電源に接続される電源入力端子と、グランドとの間に直列接続され、上記電源の電源電圧を分圧するための第1の分圧抵抗及び第2の分圧抵抗と、上記第1の分圧抵抗と上記第2の分圧抵抗とによって分圧された上記電源の電源電圧の上記第1の分圧抵抗と上記第2の分圧抵抗との接続点における分圧値を、当該分圧値を減衰させるための減衰割合に基づいて減衰させることによって、信号入力端子から入力された入力信号を補正するための補正信号を生成し、生成した補正信号を出力する減衰手段と、上記信号入力端子から入力された入力信号から上記減衰手段から出力された補正信号を減算し、減算して得られた補正済み入力信号を出力する補正手段と、上記補正手段から出力された補正済み入力信号に応じて上記電源の電源電圧をスイッチングすることにより、上記補正済み入力信号を増幅して、増幅した補正済み入力信号を信号出力端子から外部に出力する信号増幅手段と、上記電源入力端子に接続されたオン/オフスイッチと、上記電源入力端子と上記オン/オフスイッチとの間に接続され、上記オン/オフスイッチがオンの状態に切り替えられた場合に、上記電源から最大消費電流が出力されるように抵抗値が設定された負荷抵抗と、上記信号増幅手段が動作を開始した動作開始時、又は上記信号増幅手段の増幅動作が停止している動作停止時に、上記オン/オフスイッチをオンの状態に切り換えて、上記電源から上記負荷抵抗に最大消費電流を出力させ、上記電源から上記負荷抵抗に最大消費電流を出力させた時の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、上記電源電圧検出手段によって検出された上記最大消費電流を出力させたときの電源電圧と、上記オン/オフスイッチがオフの状態に切り換えられた場合の電源電圧と、上記予め設定された負荷抵抗の抵抗値とに基づいて、上記電源の出力インピーダンスを算出する出力インピーダンス算出手段と、上記出力インピーダンス算出手段により算出された出力インピーダンスに基づき、上記減衰割合を算出する減衰割合算出手段と、上記減衰割合算出手段により算出された減衰割合を上記減衰手段に出力する減衰割合出力手段とを備える。 A switching amplifier according to the present invention is connected in series between a power supply input terminal connected to a power supply and a ground, and includes a first voltage dividing resistor and a second voltage dividing voltage for dividing the power supply voltage of the power supply. A connection point between the first voltage dividing resistor and the second voltage dividing resistor of the power supply voltage of the power source divided by the resistor, the first voltage dividing resistor, and the second voltage dividing resistor. Generates a correction signal for correcting the input signal input from the signal input terminal by attenuating the partial pressure value based on the attenuation ratio for attenuating the partial pressure value, and outputs the generated correction signal An attenuating means that subtracts the correction signal output from the attenuating means from the input signal input from the signal input terminal, and outputs a corrected input signal obtained by subtraction, and the correcting means Output corrected input Switching the power supply voltage of the power supply according to the signal, amplifying the corrected input signal, and outputting the amplified corrected input signal to the outside from the signal output terminal; and the power input terminal When the on / off switch is connected and connected between the power input terminal and the on / off switch, and the on / off switch is switched to the on state, the maximum current consumption is output from the power source. The on / off switch is turned on at the start of operation when the signal amplifying means starts operating or when the amplifying operation of the signal amplifying means is stopped. Switch to the ON state, output the maximum current consumption from the power supply to the load resistor, and detect the power supply voltage when the maximum current consumption is output from the power supply to the load resistor. A power supply voltage detecting means; a power supply voltage when the maximum current consumption detected by the power supply voltage detecting means is output; a power supply voltage when the on / off switch is switched off; Output impedance calculation means for calculating the output impedance of the power source based on the set resistance value of the load resistance, and attenuation ratio calculation for calculating the attenuation ratio based on the output impedance calculated by the output impedance calculation means And an attenuation ratio output means for outputting the attenuation ratio calculated by the attenuation ratio calculation means to the attenuation means .
本発明に係るスイッチング型増幅器の補正制御回路は、電源から出力される電源電圧を信号入力端子から入力された入力信号に応じてスイッチングすることにより当該入力信号を増幅した信号を出力するスイッチング型増幅器に対して、補正制御を行う補正制御回路において、電源に接続される電源入力端子とグランドとの間に直列に接続され、上記電源の電源電圧を分圧するための第1の分圧抵抗及び第2の分圧抵抗によって分圧された、上記第1の分圧抵抗と上記第2の分圧抵抗との接続点における分圧値を、当該分圧値を減衰させるための減衰割合に基づいて減衰させることによって、上記信号入力端子から入力された入力信号を補正するための補正信号を生成し、生成した補正信号を出力する減衰手段と、上記信号入力端子から入力された入力信号から上記減衰手段から出力された補正信号を減算し、減算して得られた補正済み入力信号を出力する補正手段と、上記スイッチング型増幅器が動作を開始した動作開始時、又は上記スイッチング型増幅器の増幅動作が停止している動作停止時に、上記電源から電流を入力するための電源入力端子に接続されたオン/オフスイッチをオンの状態に切り換えて、上記電源入力端子とオン/オフスイッチとの間に接続され、上記オン/オフスイッチがオンの状態に切り換えられた場合に上記電源から最大消費電流が出力されるように抵抗値が設定された負荷抵抗に上記電源から最大消費電流を出力させ、上記電源から上記負荷抵抗に最大消費電流を出力させた時の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、上記電源電圧検出手段によって検出された上記最大消費電流を出力させたときの電源電圧と、上記オン/オフスイッチがオフの状態に切り換えられた場合の電源電圧と、上記予め設定された負荷抵抗の抵抗値とに基づいて、上記電源の出力インピーダンスを算出する出力インピーダンス算出手段と、上記出力インピーダンス算出手段により算出された出力インピーダンスに基づき、上記減衰割合を算出する減衰割合算出手段と、上記減衰割合算出手段により算出された減衰割合を上記減衰手段に出力する減衰割合出力手段とを備える。 The correction control circuit for a switching amplifier according to the present invention is a switching amplifier that outputs a signal obtained by amplifying the input signal by switching the power supply voltage output from the power supply in accordance with the input signal input from the signal input terminal. On the other hand, in a correction control circuit for performing correction control, a first voltage dividing resistor and a first voltage divider connected in series between a power input terminal connected to a power source and a ground, and for dividing the power source voltage of the power source. The voltage dividing value at the connection point between the first voltage dividing resistor and the second voltage dividing resistor, divided by the voltage dividing resistor of 2, is based on the attenuation ratio for attenuating the voltage dividing value. Attenuating means for generating a correction signal for correcting the input signal input from the signal input terminal by attenuating, and outputting the generated correction signal; and input from the signal input terminal A correction means that subtracts the correction signal output from the attenuation means from the input signal and outputs a corrected input signal obtained by subtraction, and at the start of operation when the switching amplifier starts operation, or When the amplification operation of the switching amplifier is stopped, when the operation is stopped, the on / off switch connected to the power input terminal for inputting current from the power supply is turned on so that the power input terminal and the on / off switch are turned on. Connected to an off switch, and when the on / off switch is switched to the on state, the maximum current consumption is output from the power source to the load resistor whose resistance value is set so that the maximum current consumption is output from the power source. A power supply voltage detecting means for detecting a power supply voltage when outputting a current and outputting a maximum current consumption from the power supply to the load resistor; and the power supply voltage detecting means Based on the power supply voltage when the maximum current consumption is output, the power supply voltage when the on / off switch is turned off, and the resistance value of the preset load resistance The output impedance calculating means for calculating the output impedance of the power source, the attenuation ratio calculating means for calculating the attenuation ratio based on the output impedance calculated by the output impedance calculating means, and the attenuation ratio calculating means Attenuation ratio output means for outputting the attenuation ratio to the attenuation means .
本発明に係るスイッチング型増幅器の補正制御方法は、電源から出力される電源電圧を信号入力端子から入力された入力信号に応じてスイッチングすることにより当該入力信号を増幅した信号を出力するスイッチング型増幅器に対して、補正制御を行う補正制御方法において、電源に接続される電源入力端子とグランドとの間に直列に接続され、上記電源の電源電圧を分圧するための第1の分圧抵抗及び第2の分圧抵抗によって分圧された、上記第1の分圧抵抗と上記第2の分圧抵抗との接続点における分圧値を、当該分圧値を減衰させるための減衰割合に基づいて減衰させることによって、上記信号入力端子から入力された入力信号を補正するための補正信号を生成する減衰ステップと、上記信号入力端子から入力された入力信号から上記減衰ステップで生成された補正信号を減算して補正済み入力信号を得る補正ステップと、上記スイッチング型増幅器の動作が開始された動作開始時、又は上記スイッチング型増幅器の増幅動作が停止している動作停止時に、上記電源から電流を入力するための電源入力端子に接続されたオン/オフスイッチをオンの状態に切り換えて、上記電源入力端子とオン/オフスイッチとの間に接続され、上記オン/オフスイッチがオンの状態に切り換えられた場合に上記電源から最大消費電流が出力されるように抵抗値が設定された負荷抵抗に上記電源から最大消費電流を出力させ、上記電源から上記負荷抵抗に最大消費電流を出力させた時の電源電圧を検出する電源電圧検出ステップと、上記電源電圧検出ステップで検出された上記最大消費電流を出力させたときの電源電圧と、上記オン/オフスイッチがオフの状態に切り換えられた場合の電源電圧と、上記予め設定された負荷抵抗の抵抗値とに基づいて、上記電源の出力インピーダンスを算出する出力インピーダンス算出ステップと、上記出力インピーダンス算出ステップで算出された出力インピーダンスに基づき、上記減衰割合を算出する減衰割合算出ステップと、上記減衰割合算出ステップで算出された減衰割合を上記減衰ステップで実行する分圧値を減衰させるための減衰割合として設定する減衰割合設定ステップとを含む。 The switching amplifier correction control method according to the present invention switches a power supply voltage output from a power supply in accordance with an input signal input from a signal input terminal, and outputs a signal obtained by amplifying the input signal. In contrast, in a correction control method for performing correction control, a first voltage dividing resistor and a first voltage divider connected in series between a power supply input terminal connected to a power supply and a ground, and for dividing the power supply voltage of the power supply. The voltage dividing value at the connection point between the first voltage dividing resistor and the second voltage dividing resistor, divided by the voltage dividing resistor of 2, is based on the attenuation ratio for attenuating the voltage dividing value. An attenuation step for generating a correction signal for correcting the input signal input from the signal input terminal by attenuation, and the input signal input from the signal input terminal A correction step for subtracting the correction signal generated in the decay step to obtain a corrected input signal, and an operation at the start of operation when the operation of the switching amplifier is started, or an operation where the amplification operation of the switching amplifier is stopped At the time of stop, the on / off switch connected to the power input terminal for inputting current from the power source is switched to the on state, and the on / off switch is connected between the power input terminal and the on / off switch. When the off switch is switched to the on state, the maximum current consumption is output from the power source to the load resistance whose resistance value is set so that the maximum current consumption is output from the power source. A power supply voltage detection step for detecting the power supply voltage when the maximum current consumption is output, and the maximum current consumption detected in the power supply voltage detection step are output. The output impedance of the power supply is calculated based on the power supply voltage when the on / off switch is switched off and the resistance value of the preset load resistance. Based on the output impedance calculation step, the output impedance calculated in the output impedance calculation step, the attenuation ratio calculation step for calculating the attenuation ratio, and the attenuation ratio calculated in the attenuation ratio calculation step are executed in the attenuation step. An attenuation rate setting step for setting an attenuation rate for attenuating the partial pressure value .
以上の本発明に係るスイッチング型増幅器並びにその補正制御回路及び方法では、電源電圧の変動に応じてレベルが変化する補正信号を生成し、増幅器の入力信号を当該補正信号に応じて補正するとともに電源の出力インピーダンスに応じて上記補正信号のゲインを調整する。 In the switching amplifier and its correction control circuit and method according to the present invention described above, a correction signal whose level changes in accordance with fluctuations in the power supply voltage is generated, the input signal of the amplifier is corrected in accordance with the correction signal, and the power supply The gain of the correction signal is adjusted according to the output impedance.
本発明に係るスイッチング型増幅器並びにその補正制御回路及び方法では、電源電圧の変動に応じてレベルが変化する補正信号を生成し、増幅器の入力信号を当該補正信号に応じて補正するとともに電源の出力インピーダンスに応じて上記補正信号のゲインを調整する。 In the switching amplifier and the correction control circuit and method according to the present invention, a correction signal whose level changes in accordance with fluctuations in the power supply voltage is generated, the input signal of the amplifier is corrected in accordance with the correction signal, and the output of the power supply The gain of the correction signal is adjusted according to the impedance.
このため本発明では、電源の変動に伴う出力信号の変動を正帰還により抑制することができる。さらに、本発明では、電源の出力インピーダンスの変動があってもその変動に応じて正帰還量を最適に調整するので、出力信号が発振したり、出力変動の効果がなくなったりといったことがなくなり、出力変動抑制を安定して行うことができる。 For this reason, in the present invention, fluctuations in the output signal accompanying fluctuations in the power supply can be suppressed by positive feedback. Furthermore, in the present invention, even if there is a fluctuation in the output impedance of the power supply, the positive feedback amount is optimally adjusted according to the fluctuation, so that the output signal does not oscillate or the effect of the output fluctuation is lost. Output fluctuation suppression can be performed stably.
以下、本発明の実施の形態として、本発明を適用したスイッチング型増幅器について説明をする。 Hereinafter, a switching amplifier to which the present invention is applied will be described as an embodiment of the present invention.
図1に、本発明の実施の形態のスイッチング型増幅器10の回路構成図を示す。スイッチング型増幅器10は、入力信号Vinが入力され、この入力信号Vinの信号レベルをA倍に増幅し、増幅して得られた出力信号Voutを出力する回路である。なお、増幅率を示すAは、整数である。
FIG. 1 shows a circuit configuration diagram of a
スイッチング型増幅器10は、図1に示すように、信号入力端子11と、信号出力端子12と、電源入力端子13とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
信号入力端子11には入力信号Vinが入力され、信号出力端子12からは出力信号Voutが出力される。また、電源入力端子13には、外部の電源装置1から安定化された直流の電源電圧Vccが供給される。電源電圧Vccは、当該スイッチング型増幅器10内の各回路の電源電圧として供給される。
The
また、スイッチング型増幅器10は、電源電圧Vccを分圧する第1及び第2の分圧抵抗14,15と、電源電圧Vccの分圧値Vrを減衰割合aで減衰させる減衰器16と、入力端子11から入力された入力信号Vinから補正信号aVrを減算する補正回路17と、補正回路17により補正された入力信号(Vin−aVr)をA倍に増幅するD級増幅回路18とを備えている。
The
第1の分圧抵抗14及び第2の分圧抵抗15は、電源入力端子13とグランドとの間に直列接続されている。第1の分圧抵抗14と第2の分圧抵抗15との接続点からは、電源電圧Vccを所定の分圧比で分圧した分圧値Vrが検出される。なお、第1の分圧抵抗14の抵抗値をR1とし、第2の分圧抵抗15の抵抗値R2とし、さらに、第1の分圧抵抗14が電源側に接続され、第2の分圧抵抗15がグランド側に接続されているとすると、分圧値Vrは、Vr=Vcc×R2/(R1+R2)となる。
The first
減衰器16は、分圧値Vrを減衰割合aで減衰させる。減衰器16から出力された信号は、補正信号aVrとして補正回路17に供給される。なお、ここでいう減衰割合aとは、分圧値Vrに乗算する係数であり、通常は0から1までの値である。ただし、分圧値Vrの分圧比によっては、その値が1以上となってもよい。つまり、減衰割合aは、分圧値Vrに乗算されるゲインと同等のものである。また、減衰器16の減衰割合aは、変更可能となっており、後述するコントローラ26によりその値が制御される。減衰割合aの制御については、その詳細を後述する。
補正回路17は、入力端子11から入力された入力信号Vinと、補正信号aVrとが入力される。補正回路17は、入力信号Vinから補正信号aVrを減算し、減算信号(Vin−aVr)を生成する。減算信号(Vin−aVr)は、D級増幅回路18に供給される。
D級増幅回路18は、入力信号をA倍に増幅するスイッチング型の増幅回路である。具体的に、D級増幅回路18の回路構成例を図2に示す。
The class
D級増幅回路18は、図2に示すように、入力信号を変調する変調回路21と、変調回路21から出力される変調信号に応じて電源電圧Vccをスイッチングするスイッチング回路22と、スイッチング回路22から出力されるスイッチングされた電源電圧信号をローパスフィルタリングするローパスフィルタ23とを備えている。
Class
変調回路21は、入力レベルXに応じて1ビット信号のオン時間が調整されるような変調方式で、入力信号を変調する。具体的には、入力信号をPWM(Pulse Width Modulation)やΔΣ変調といった、その積分出力が入力信号の信号レベルXに対応するような変調を行う。なお、ここでは、入力信号の信号レベルXはアナログ値であるが、入力信号の信号レベルXとしてシリアルやパラレルのデジタル値が入力されてもよい。
The
スイッチング回路22は、変調回路21から出力される1ビットの変調信号に同期して電源電圧Vccをオン/オフすることにより、電源電圧Vccをスイッチングする。スイッチング回路22は、スイッチング制御した電源電圧Vccを外部に出力する。
The switching
ローパスフィルタ23は、スイッチング回路22から出力されたスイッチングされた電源電圧Vccに対して、ローパスフィルタリング処理を行う。ローパスフィルタ23のカットオフ周波数は、電源電圧Vccのスイッチング周波数(すなわち、1ビット変調信号の周波数)よりも充分低い値に設定されている。従って、ローパスフィルタ23から出力される信号のレベルは、時間方向に平均化されたデューティ比を電源電圧Vccに乗算したレベルとなる。
The low-
このように、D級増幅回路18では、変調回路21の変調と電源電圧Vccのレベルとにより、その増幅率が決定される増幅器である。本例のD級増幅回路18では、電源電圧Vccが所定の定格値で一定であるものとして、変調回路21の変調式が増幅率Aとなるように設定されている。
Thus, the class
以上のような本発明の実施の形態のスイッチング型増幅器10では、入力信号Vinから補正信号aVrを減算した減算信号(Vin−aVr)が、D級増幅回路18へ入力される。D級増幅回路18は、この減算信号(Vin−aVr)をA倍に増幅する。上記補正信号aVrは、電源電圧Vccを分圧し、その分圧値Vrを減衰割合aで減衰させた信号である。
In the switching
このため、電源電圧Vccが変動した場合、補正信号aVrにその変動成分が反映され、その変動成分に応じた制御量が入力信号Vinから除去されて増幅される。従って、本発明の実施の形態のスイッチング型増幅器10では、電源電圧Vccが変動しても、スイッチング型増幅器10の増幅率Aに影響が与えられず、電源変動による出力信号の変動が抑制される。
Therefore, if the power supply voltage V cc is changed, the correction signal aV r the fluctuation component is reflected in the control amount corresponding to the fluctuation component is amplified is removed from the input signal V in. Therefore, in the switching
つぎに、減衰器16の減衰割合aの制御機構について説明をする。
Next, a control mechanism of the attenuation ratio a of the
スイッチング型増幅器10は、減衰器16の減衰割合aを制御するために、以上の各構成に加えて、さらに、電源装置1の出力インピーダンス検出用の負荷抵抗24及びオン/オフスイッチ25と、コントローラ26とを備えている。
In order to control the attenuation ratio a of the
負荷抵抗24とオン/オフスイッチ25とは、直列接続されて、電源入力端子13とグランドとの間に設けられている。負荷抵抗24は、負荷として電源装置1に接続された場合、電源装置1のスペック上の最大電流を流すような抵抗値RLが設定されている。オン/オフスイッチ25は、通常時(例えば信号増幅時や電源オフ時)はオフとされており、コントローラ26からの制御に応じてオンとなる。
The
コントローラ26は、例えば、当該スイッチング型増幅器10の動作開始時や、増幅動作が停止している時等に、一時的にオン/オフスイッチ25をオンとして、電源装置1から最大消費電流を出力させる。コントローラ26は、電源入力端子13の電圧値を検出する電圧検出機能を有しており、電源装置1から最大消費電流を出力させた時の電源電圧βをその電圧検出機能により検出する。そして、コントローラ26は、最大消費電流を出力させたときの電源電圧β、消費電流が0のときの電源電圧Vcc、負荷抵抗24の抵抗値RLに基づき、電源装置1の出力インピーダンスを算出する。
For example, when the operation of the switching
コントローラ26は、算出した出力インピーダンスに基づき減衰割合aを算出する。減衰割合aの算出方法は、例えば、出力インピーダンスと減衰割合aとの対応関係が記述された内部テーブルを参照する方法や、出力インピーダンスと減衰割合aとの関係を示した関数を用いる方法により行う。そして、コントローラ26は、算出した減衰割合aを減衰器16に設定する。
The
減衰割合aは、補正信号aVrが大きくなりすぎてD級増幅回路18が発振して出力信号が電源電圧に張り付いてしまわず、且つ、補正信号aVrが小さくなりすぎて電源変動の除去効果が少なくなってしまわないように、電源装置1の各出力インピーダンス値に応じてそれぞれ最適な値が設定される。具体的には、電源装置1の出力インピーダンスに対する減衰割合aは、出力インピーダンスが大きくなった場合には補正信号aVrが大きくなり、出力インピーダンスが小さくなった場合には補正信号aVrが小さくなるような、単純増加の関数で与えられる。
Attenuation ratio a is, the correction signal aV r is not Shimawa stuck to become large excessively with class
以上のように、本発明の実施の形態のスイッチング型増幅器10では、電源電圧Vccの変動に応じてレベルが変化する補正信号aVrを生成し、D級増幅回路18の入力信号を当該補正信号aVrに応じて補正するとともに、電源装置1の出力インピーダンスに応じて補正信号aVrのレベルを調整している。
As described above, in the switching
このため本発明の実施の形態のスイッチング型増幅器10では、電源電圧Vccの変動に伴う出力信号Voutの変動を抑制することができる。つまり、電源装置1の電源電圧Vccが変動しても増幅率を一定に保つことができる。さらに、本発明の実施の形態のスイッチング型増幅器10では、電源装置1の出力インピーダンスの変動があってもその変動に応じて制御量を最適に調整するので、出力信号Voutが発振したり、電源電圧変動の抑制効果がなくなったりといったことがなくなる。
For this reason, in the switching
なお、補正信号aVrは、電源電圧Vccが所定の電圧値からどれだけ変動しているかが反映されているか、又は、単に電源電圧Vccの微分量が反映されていればよいので、その生成方法は、本例のように電源電圧Vccを分圧して生成した信号に限られない。 Since the correction signal aV r reflects how much the power supply voltage V cc varies from a predetermined voltage value, or simply reflects the differential amount of the power supply voltage V cc , The generation method is not limited to a signal generated by dividing the power supply voltage Vcc as in this example.
また、電源装置1の出力インピーダンスを検出するための回路も、電源-グランド間に直列接続した負荷抵抗24及びオン/オフスイッチ25に限られない。
Further, the circuit for detecting the output impedance of the power supply device 1 is not limited to the
例えば、電源装置1の出力インピーダンスを検出するための回路は、図3に示すように、電源ラインに設けられた非常に低い抵抗値RDの検出抵抗31と、検出抵抗31での降下電圧を検出する降下電圧検出器32とを設けた回路としても良い。この場合、コントローラ32は、降下電圧検出器32による電圧降下量と検出抵抗31の抵抗値RDとから二基づき、電源装置1から出力されている電流量Iを算出し、算出した電流量Iと電源入力端子13の検出電圧βとに基づき、電源装置1の出力インピーダンスを算出する。このように電源装置1から出力される電流量Iを電源ラインから直接検出した場合には、信号増幅処理を行っている最中にも減衰器16の減衰割合aを制御することが可能となり、このため刻々と変化する状況に応じた細やかな制御を行うことができる。
For example, a circuit for detecting the output impedance of the power supply device 1 includes a
1 電源装置、10 スイッチング型増幅器、11 信号入力端子、12 信号出力端子、13 電源入力端子、14 第1の分圧抵抗、15 第2の分圧抵抗、16 減衰器、17 補正回路、18 D級増幅回路、24 負荷抵抗、25 オン/オフスイッチ、26 コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device, 10 Switching type amplifier, 11 Signal input terminal, 12 Signal output terminal, 13 Power supply input terminal, 14 1st voltage dividing resistor, 15 2nd voltage dividing resistor, 16 Attenuator, 17 Correction circuit, 18 D Class amplifier circuit, 24 load resistance, 25 on / off switch, 26 controller
Claims (3)
上記第1の分圧抵抗と上記第2の分圧抵抗とによって分圧された上記電源の電源電圧の上記第1の分圧抵抗と上記第2の分圧抵抗との接続点における分圧値を、当該分圧値を減衰させるための減衰割合に基づいて減衰させることによって、信号入力端子から入力された入力信号を補正するための補正信号を生成し、生成した補正信号を出力する減衰手段と、
上記信号入力端子から入力された入力信号から上記減衰手段から出力された補正信号を減算し、減算して得られた補正済み入力信号を出力する補正手段と、
上記補正手段から出力された補正済み入力信号に応じて上記電源の電源電圧をスイッチングすることにより、上記補正済み入力信号を増幅して、増幅した補正済み入力信号を信号出力端子から外部に出力する信号増幅手段と、
上記電源入力端子に接続されたオン/オフスイッチと、
上記電源入力端子と上記オン/オフスイッチとの間に接続され、上記オン/オフスイッチがオンの状態に切り替えられた場合に、上記電源から最大消費電流が出力されるように抵抗値が設定された負荷抵抗と、
上記信号増幅手段が動作を開始した動作開始時、又は上記信号増幅手段の増幅動作が停止している動作停止時に、上記オン/オフスイッチをオンの状態に切り換えて、上記電源から上記負荷抵抗に最大消費電流を出力させ、上記電源から上記負荷抵抗に最大消費電流を出力させた時の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
上記電源電圧検出手段によって検出された上記最大消費電流を出力させたときの電源電圧と、上記オン/オフスイッチがオフの状態に切り換えられた場合の電源電圧と、上記予め設定された負荷抵抗の抵抗値とに基づいて、上記電源の出力インピーダンスを算出する出力インピーダンス算出手段と、
上記出力インピーダンス算出手段により算出された出力インピーダンスに基づき、上記減衰割合を算出する減衰割合算出手段と、
上記減衰割合算出手段により算出された減衰割合を上記減衰手段に出力する減衰割合出力手段と
を備えるスイッチング型増幅器。 A first voltage dividing resistor and a second voltage dividing resistor connected in series between a power input terminal connected to the power source and the ground, and for dividing the power source voltage of the power source;
A divided voltage value at a connection point between the first voltage dividing resistor and the second voltage dividing resistor of the power supply voltage of the power source divided by the first voltage dividing resistor and the second voltage dividing resistor. Attenuating means for generating a correction signal for correcting the input signal input from the signal input terminal by attenuating the signal based on the attenuation ratio for attenuating the partial pressure value, and outputting the generated correction signal When,
Correction means for subtracting the correction signal output from the attenuation means from the input signal input from the signal input terminal, and outputting a corrected input signal obtained by subtraction;
The power supply voltage of the power supply is switched according to the corrected input signal output from the correction means, thereby amplifying the corrected input signal and outputting the amplified corrected input signal to the outside from the signal output terminal. Signal amplification means;
An on / off switch connected to the power input terminal;
Connected between the power input terminal and the on / off switch, and when the on / off switch is turned on, the resistance value is set so that the maximum current consumption is output from the power source. Load resistance,
At the start of operation when the signal amplifying means starts operating or when the amplification operation of the signal amplifying means is stopped, the on / off switch is turned on to switch the power source to the load resistance. A power supply voltage detecting means for detecting a power supply voltage when outputting the maximum current consumption and outputting the maximum current consumption from the power supply to the load resistor;
The power supply voltage when the maximum current consumption detected by the power supply voltage detection means is output, the power supply voltage when the on / off switch is switched off, and the preset load resistance. Output impedance calculating means for calculating the output impedance of the power source based on the resistance value;
Attenuation rate calculating means for calculating the attenuation rate based on the output impedance calculated by the output impedance calculating means,
Attenuation ratio output means for outputting the attenuation ratio calculated by the attenuation ratio calculation means to the attenuation means;
A switching amplifier .
電源に接続される電源入力端子とグランドとの間に直列に接続され、上記電源の電源電圧を分圧するための第1の分圧抵抗及び第2の分圧抵抗によって分圧された、上記第1の分圧抵抗と上記第2の分圧抵抗との接続点における分圧値を、当該分圧値を減衰させるための減衰割合に基づいて減衰させることによって、上記信号入力端子から入力された入力信号を補正するための補正信号を生成し、生成した補正信号を出力する減衰手段と、
上記信号入力端子から入力された入力信号から上記減衰手段から出力された補正信号を減算し、減算して得られた補正済み入力信号を出力する補正手段と、
上記スイッチング型増幅器が動作を開始した動作開始時、又は上記スイッチング型増幅器の増幅動作が停止している動作停止時に、上記電源から電流を入力するための電源入力端子に接続されたオン/オフスイッチをオンの状態に切り換えて、上記電源入力端子とオン/オフスイッチとの間に接続され、上記オン/オフスイッチがオンの状態に切り換えられた場合に上記電源から最大消費電流が出力されるように抵抗値が設定された負荷抵抗に上記電源から最大消費電流を出力させ、上記電源から上記負荷抵抗に最大消費電流を出力させた時の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
上記電源電圧検出手段によって検出された上記最大消費電流を出力させたときの電源電圧と、上記オン/オフスイッチがオフの状態に切り換えられた場合の電源電圧と、上記予め設定された負荷抵抗の抵抗値とに基づいて、上記電源の出力インピーダンスを算出する出力インピーダンス算出手段と、
上記出力インピーダンス算出手段により算出された出力インピーダンスに基づき、上記減衰割合を算出する減衰割合算出手段と、
上記減衰割合算出手段により算出された減衰割合を上記減衰手段に出力する減衰割合出力手段と
を備えるスイッチング型増幅器の補正制御回路。 In a correction control circuit that performs correction control on a switching amplifier that outputs a signal obtained by amplifying the input signal by switching the power supply voltage output from the power supply according to the input signal input from the signal input terminal .
The first input is connected in series between a power supply input terminal connected to the power supply and the ground, and is divided by a first voltage dividing resistor and a second voltage dividing resistor for dividing the power supply voltage of the power supply. Input from the signal input terminal by attenuating the divided voltage value at the connection point of the first divided voltage resistor and the second divided voltage resistor based on the attenuation ratio for attenuating the divided voltage value Attenuating means for generating a correction signal for correcting the input signal and outputting the generated correction signal;
Correction means for subtracting the correction signal output from the attenuation means from the input signal input from the signal input terminal, and outputting a corrected input signal obtained by subtraction;
An on / off switch connected to a power supply input terminal for inputting current from the power supply when the switching amplifier starts operation or when the amplification operation of the switching amplifier is stopped Is turned on and connected between the power supply input terminal and the on / off switch, and when the on / off switch is turned on, the maximum current consumption is output from the power supply. A power supply voltage detection means for detecting a power supply voltage when a maximum resistance current is output from the power supply to a load resistance having a resistance value set to the power supply, and a maximum current consumption is output from the power supply to the load resistance;
The power supply voltage when the maximum current consumption detected by the power supply voltage detection means is output, the power supply voltage when the on / off switch is switched off, and the preset load resistance. Output impedance calculating means for calculating the output impedance of the power source based on the resistance value;
Attenuation rate calculating means for calculating the attenuation rate based on the output impedance calculated by the output impedance calculating means,
Attenuation ratio output means for outputting the attenuation ratio calculated by the attenuation ratio calculation means to the attenuation means;
A correction control circuit for a switching amplifier comprising:
電源に接続される電源入力端子とグランドとの間に直列に接続され、上記電源の電源電圧を分圧するための第1の分圧抵抗及び第2の分圧抵抗によって分圧された、上記第1の分圧抵抗と上記第2の分圧抵抗との接続点における分圧値を、当該分圧値を減衰させるための減衰割合に基づいて減衰させることによって、上記信号入力端子から入力された入力信号を補正するための補正信号を生成する減衰ステップと、
上記信号入力端子から入力された入力信号から上記減衰ステップで生成された補正信号を減算して補正済み入力信号を得る補正ステップと、
上記スイッチング型増幅器の動作が開始された動作開始時、又は上記スイッチング型増幅器の増幅動作が停止している動作停止時に、上記電源から電流を入力するための電源入力端子に接続されたオン/オフスイッチをオンの状態に切り換えて、上記電源入力端子とオン/オフスイッチとの間に接続され、上記オン/オフスイッチがオンの状態に切り換えられた場合に上記電源から最大消費電流が出力されるように抵抗値が設定された負荷抵抗に上記電源から最大消費電流を出力させ、上記電源から上記負荷抵抗に最大消費電流を出力させた時の電源電圧を検出する電源電圧検出ステップと、
上記電源電圧検出ステップで検出された上記最大消費電流を出力させたときの電源電圧と、上記オン/オフスイッチがオフの状態に切り換えられた場合の電源電圧と、上記予め設定された負荷抵抗の抵抗値とに基づいて、上記電源の出力インピーダンスを算出する出力インピーダンス算出ステップと、
上記出力インピーダンス算出ステップで算出された出力インピーダンスに基づき、上記減衰割合を算出する減衰割合算出ステップと、
上記減衰割合算出ステップで算出された減衰割合を上記減衰ステップで実行する分圧値を減衰させるための減衰割合として設定する減衰割合設定ステップと
を含むスイッチング型増幅器の補正制御方法。 In a correction control method for performing correction control on a switching amplifier that outputs a signal obtained by amplifying the input signal by switching the power supply voltage output from the power supply according to the input signal input from the signal input terminal .
The first input is connected in series between a power supply input terminal connected to the power supply and the ground, and is divided by a first voltage dividing resistor and a second voltage dividing resistor for dividing the power supply voltage of the power supply. Input from the signal input terminal by attenuating the divided voltage value at the connection point of the first divided voltage resistor and the second divided voltage resistor based on the attenuation ratio for attenuating the divided voltage value An attenuation step for generating a correction signal for correcting the input signal;
A correction step for obtaining a corrected input signal by subtracting the correction signal generated in the attenuation step from the input signal input from the signal input terminal;
On / off connected to a power supply input terminal for inputting current from the power supply when the operation of the switching amplifier is started or when the amplification operation of the switching amplifier is stopped The switch is turned on and connected between the power input terminal and the on / off switch. When the on / off switch is turned on, the maximum current consumption is output from the power supply. A power supply voltage detection step for detecting a power supply voltage when a maximum resistance current is output from the power supply to the load resistance having a resistance value set as described above, and a maximum current consumption is output from the power supply to the load resistance;
The power supply voltage when the maximum current consumption detected in the power supply voltage detection step is output, the power supply voltage when the on / off switch is turned off, and the preset load resistance. An output impedance calculating step for calculating the output impedance of the power source based on the resistance value;
An attenuation ratio calculating step for calculating the attenuation ratio based on the output impedance calculated in the output impedance calculating step;
An attenuation ratio setting step for setting the attenuation ratio calculated in the attenuation ratio calculation step as an attenuation ratio for attenuating the partial pressure value executed in the attenuation step;
A correction control method for a switching amplifier including:
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