JP5087367B2 - Class D amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、D級アンプに係り、特に、ローパスフィルタ等の電気フィルタを備えたD級アンプに関する。 The present invention relates to a class D amplifier, and more particularly to a class D amplifier provided with an electrical filter such as a low-pass filter.
近年、車載用または携帯用等のオーディオ再生装置に搭載される音声信号の増幅手段として、小型化および高効率化に適したD級増幅方式を用いたD級アンプが普及するようになった。 In recent years, class D amplifiers using class D amplification systems suitable for miniaturization and high efficiency have come into widespread use as amplifying means for audio signals mounted on in-car or portable audio playback devices.
このD級アンプは、増幅前の音声信号をパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)を用いてPWM信号に変換し、そのPWM信号を増幅させることによって、従来のアナログ増幅方式に比べて非常に高い効率を得ることができる。 This class D amplifier converts the audio signal before amplification into a PWM signal using pulse width modulation (PWM), and amplifies the PWM signal, so that it is much higher than the conventional analog amplification method. High efficiency can be obtained.
ここで、PWM信号とは、図8(a)、(b)に示すように、ハイ(高電圧)状態の信号(Hi)とロー(低電圧)状態の信号(Low)とが交互に現れる方形波の信号であって、基本周期Tに対するハイ状態の時間T1の割合(百分率)であるデューティを調整することにより、このPWM信号を積分することによって取り出される出力信号(アナログ信号)のレベル(電圧値)を制御することが可能な信号として知られている。なお、図8(a)は、各基本周期Tごとのデューテイがいずれも50%とされたPWM信号を示しており、このPWM信号を積分した場合には、図8(a)に示すような一定値(0〔V〕)をとる出力信号を取り出すことができる。一方、図8(b)は、各基本周期Tごとのデューティがいずれも50%以上の一定値とされたPWM信号を示しており、このPWM信号を積分した場合には、図8(b)に示すような一定値(図8(a)の場合よりも大きい正の値)をとる出力信号を取り出すことができる。なお、図8(a)、(b)においては、各基本周期Tごとのデューテイが一定であるために、出力信号も一定値をとっているが、各基本周期Tごとのデューテイが互いに異なる場合には、例えば、正弦波やひずみ波状の出力信号が取り出されることも当然にある。このようなPWM信号の増幅は、振幅(ハイ状態の信号値)を増加させることによって行うことができる。 Here, as shown in FIGS. 8A and 8B, the PWM signal is alternately expressed as a high (high voltage) state signal (Hi) and a low (low voltage) state signal (Low). a signal of the square wave, by adjusting the duty is the percentage of time T 1 of the high state to the basic period T (percentage), the level of the output signal extracted by integrating the PWM signal (analog signal) It is known as a signal capable of controlling (voltage value). FIG. 8 (a) shows a PWM signal in which the duty for each basic period T is 50%, and when this PWM signal is integrated, as shown in FIG. 8 (a). An output signal having a constant value (0 [V]) can be taken out. On the other hand, FIG. 8B shows a PWM signal in which the duty for each basic period T is a constant value of 50% or more. When this PWM signal is integrated, FIG. It is possible to extract an output signal having a constant value (a positive value larger than in the case of FIG. 8A) as shown in FIG. 8 (a) and 8 (b), since the duty for each basic period T is constant, the output signal also takes a constant value, but the duty for each basic period T is different from each other. Naturally, for example, a sine wave or a distorted wave output signal is taken out. Such amplification of the PWM signal can be performed by increasing the amplitude (high-level signal value).
そして、図9に示すように、従来から、PWM信号を用いたD級アンプ1においては、アンプ本体である音声信号の増幅部2とスピーカ3との間に、LC型のローパスフィルタ8を配設し、このローパスフィルタ8によって、増幅部2による増幅後のPWM信号を復調(積分)することにより、増幅後のアナログの音声信号を取り出すことが行われていた。なお、図9に示すローパスフィルタ8は、スピーカ3に向かう信号出力ライン5上に、信号出力ライン5に対して直列に接続されたコイル等からなるインダクタ6と、信号出力ライン5およびグランドライン4の間に、信号出力ライン5に対して並列に接続されたコンデンサ等からなるキャパシタ7とによって構成されている。
As shown in FIG. 9, conventionally, in a
ところで、この種のD級アンプ1においては、従来から、PWM信号に含まれるノイズ成分の信号の電磁放射に起因して、電磁的な不干渉性もしくは電磁環境適合性(EMC:Electro-Magnetic Compatibility)の確保が阻害される場合があるといった問題が生じていた。
By the way, in this kind of
すなわち、一般的なD級増幅方式におけるPWM信号には、本来の再生対象となる可聴帯域(20Hz〜20kHz)の信号(オーディオ信号)の他にも、図10に示すようなスペクトラム分布を有するノイズ成分の信号が含まれている。 That is, the PWM signal in a general class D amplification method includes noise having a spectrum distribution as shown in FIG. 10 in addition to a signal (audio signal) in an audible band (20 Hz to 20 kHz) that is an original reproduction target. The component signal is included.
具体的には、デューテイが50%の場合におけるPWM信号には、ノイズ成分の信号として、図10において実線で示すように、基本周波数f1(デューテイ50%の場合のPWMの発振周波数)を有するノイズ成分(1次)(以下、基本周波数成分と称する)の信号と、この基本周波数成分の信号に対する3次、5次および7次等の奇数次高調波成分の信号とが含まれている。なお、一般的に、基本周波数は、400kHz〜500kHzの間の周波数とされている。 Specifically, the PWM signal when the duty is 50% has a fundamental frequency f 1 (PWM oscillation frequency when the duty is 50%) as a noise component signal, as shown by the solid line in FIG. A signal of a noise component (first order) (hereinafter referred to as a fundamental frequency component) and an odd harmonic component signal such as a third order, fifth order, and seventh order with respect to the signal of the fundamental frequency component are included. In general, the fundamental frequency is a frequency between 400 kHz and 500 kHz.
また、デューティが50%以外の場合におけるPWM信号には、ノイズ成分の信号として、基本周波数成分および奇数高調波成分の信号に加えて、図9において破線で示すような基本周波数成分の信号に対する2次、4次および6次等の偶数次高調波成分の信号が含まれている。 Further, in the PWM signal in the case where the duty is other than 50%, in addition to the signal of the fundamental frequency component and the odd harmonic component as the signal of the noise component, 2 for the signal of the fundamental frequency component as shown by the broken line in FIG. Signals of even-order harmonic components such as second, fourth, and sixth orders are included.
そして、このようなノイズ成分の信号のうち、特に、基本周波数成分の信号は信号レベル〔dB〕が高く、EMCを確保する上で大きな障害となっていた。 Among such noise component signals, particularly, the fundamental frequency component signal has a high signal level [dB], which has been a major obstacle in securing EMC.
ここで、前述したLC型のローパスフィルタ8は、一般に、図11に示すような周波数特性を示すようになっており、カットオフ周波数fcよりも高い周波数の信号の信号レベルを所定の減衰率(例えば、−12dB/oct)にしたがって減衰させることができるようになっている。なお、カットオフ周波数fcや減衰率は、インダクタ6およびキャパシタ7の定数によって決定されるようになっている。
Here, the above-described LC low-pass filter 8 generally has a frequency characteristic as shown in FIG. 11, and a signal level of a signal having a frequency higher than the cutoff frequency fc is set to a predetermined attenuation rate ( For example, it can be attenuated according to -12 dB / oct). The cut-off frequency fc and the attenuation factor are determined by the constants of the
したがって、このような周波数特性を利用すれば、基本周波数成分の信号の信号レベルについてもある程度は減衰させることが可能である。 Therefore, by using such frequency characteristics, the signal level of the fundamental frequency component signal can be attenuated to some extent.
しかしながら、このローパスフィルタ8は、可聴帯域の信号に対する影響(減衰)が出ないように20Hz〜20kHzまではフラットな特性が求められているため、そのような制約から、カットオフ周波数fcを最低でも約40kHzに設定することが必要であった。そして、このように、カットオフ周波数fcを十分に低く設定することができないことにより、ローパスフィルタ8の周波数特性は、ノイズ成分の基本周波数f1(図11参照)における信号レベルの減衰量A(図11参照)を十分に多くとることができないものとなっていた。 However, the low-pass filter 8 is required to have a flat characteristic from 20 Hz to 20 kHz so as not to affect (attenuate) the signal in the audible band. It was necessary to set to about 40 kHz. Since the cut-off frequency fc cannot be set sufficiently low as described above, the frequency characteristic of the low-pass filter 8 is such that the signal level attenuation A (at the fundamental frequency f 1 of the noise component (see FIG. 11)). It was impossible to obtain a sufficiently large amount (see FIG. 11).
この結果、従来のD級アンプ1は、EMCの確保には不十分なものであった。
As a result, the conventional
そこで、これまでにも、D級アンプに対して、ノイズ成分の基本周波数における信号レベルの減衰量を向上させるための種々の対策が講じられてきた。 So far, various measures have been taken for class D amplifiers to improve the attenuation of the signal level at the fundamental frequency of the noise component.
例えば、図12に示すD級アンプ10においては、図9に示したものと同様のLC型のローパスフィルタ8の後段に、前段のローパスフィルタ8と同様のLC型のローパスフィルタ11が接続されている。このような2段構成のローパスフィルタ8,11は、例えば、特許文献1の図1にも開示されている。これらのローパスフィルタ8,11は、互いの周波数特性が合成されることによって、図13における実線のグラフのような周波数特性を示すようになっている。この周波数特性は、前段のローパスフィルタ8の周波数特性におけるカットオフ周波数fcよりも高周波数側の帯域の部分(図13における破線部)に、後段のローパスフィルタ11の周波数特性が合成されることによって、図9に示したものよりも減衰率が2倍に向上されたもの(例えば、−24dB/oct)となっている。
For example, in the
さらに、より好ましい対策として、例えば、図14に示すD級アンプ12においては、図9、図12に示したものと同様の前段のLC型のローパスフィルタ8の後段に、他のローパスフィルタ14が接続されたものとなっている。この図14における後段のローパスフィルタ14は、図12に示したLC型の後段のローパスフィルタ11の構成に、さらに、抵抗15およびキャパシタ16を、ともにインダクタ6に対して並列に接続することによって追加したものとなっている。これらのローパスフィルタ8,14は、互いの周波数特性が合成されることによって、図15における実線のグラフのような周波数特性を示すようになっている。この周波数特性は、前段のローパスフィルタ8の周波数特性におけるカットオフ周波数fcよりも高周波数側の帯域の部分(図15における破線部)に、後段のローパスフィルタ14の周波数特性が合成されることによって、図13に示したものよりも基本周波数f1における信号レベルの減衰量Aがさらに向上されたものとなっている。
Furthermore, as a more preferable measure, for example, in the class D amplifier 12 shown in FIG. 14, another low-pass filter 14 is provided at the rear stage of the LC-type low-pass filter 8 similar to that shown in FIGS. It is connected. 14 is added to the configuration of the LC low-pass filter 11 shown in FIG. 12 by connecting a resistor 15 and a
このように、フィルタを追加することによって、基本周波数における信号レベルの減衰量を改善することは可能であった。 In this way, it is possible to improve the attenuation of the signal level at the fundamental frequency by adding a filter.
しかしながら、図12および図14に示したD級アンプ10,12においては、いずれも、前段のローパスフィルタ8の後段に、前段のローパスフィルタ8とほぼ同サイズのローパスフィルタ11,14を備える必要があったため、基板上にD級アンプ10,12を配置するための基板占有面積が大きくなって小型化が困難となるとともに、コストが上昇してしまうといった問題が生じていた。特に、後段のローパスフィルタ11,14のうち、信号出力ライン5上に直列に接続されるインダクタ6は、可聴帯域の信号を含む大電流を流すとともに、ノイズ成分の信号を熱損失によって除去する必要上、大型になることを余儀なくされていた。
However, in each of the
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、小型かつ安価な構成でありながらノイズを十分に抑制することができるD級アンプを提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a class D amplifier that can sufficiently suppress noise while having a small and inexpensive configuration. .
前述した目的を達成するため、本発明のD級アンプは、音声信号をD級増幅方式を用いて増幅させ、増幅された前記音声信号をスピーカ側に出力するD級アンプであって、音源側から入力された前記音声信号を、PWM信号に変換した上で増幅させ、前記音声信号が増幅された後の前記PWM信号を後段に出力する増幅手段と、この増幅手段の後段に接続され、前記増幅手段から出力された前記PWM信号をアナログ音声信号に変換し、変換された前記アナログ音声信号を、前記スピーカに向かう信号出力ラインに出力するように形成された所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタからなる第1のフィルタであって、前記PWM信号に含まれる前記カットオフ周波数よりも高い所定の周波数を有するノイズ成分の信号に対する当該信号の周波数に応じた信号レベルの減衰が可能な所定の周波数特性を示すように形成された第1のフィルタと、この第1のフィルタの後段において、前記信号出力ラインに対して並列に接続され、前記ノイズ成分の信号に対する当該信号の周波数に応じた信号レベルの減衰が可能な所定の周波数特性を示すように形成された第2のフィルタとを備え、前記第2のフィルタの周波数特性は、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、前記ノイズ成分の信号の基本周波数における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記基本周波数における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような周波数特性とされていることを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, a class D amplifier according to the present invention is a class D amplifier that amplifies an audio signal using a class D amplification method and outputs the amplified audio signal to a speaker side. The audio signal input from is amplified after being converted into a PWM signal, and the PWM signal after the audio signal is amplified is output to the subsequent stage, and connected to the subsequent stage of the amplification means, A low-pass filter having a predetermined cutoff frequency formed so as to convert the PWM signal output from the amplifying means into an analog audio signal, and to output the converted analog audio signal to a signal output line directed to the speaker. A first filter comprising: a noise component signal having a predetermined frequency higher than the cutoff frequency included in the PWM signal; A first filter formed so as to exhibit a predetermined frequency characteristic capable of attenuating a signal level in accordance with the frequency of the signal, and connected in parallel to the signal output line at a subsequent stage of the first filter. A second filter formed so as to exhibit a predetermined frequency characteristic capable of attenuating a signal level according to the frequency of the signal of the noise component, and the frequency characteristic of the second filter is: In the state combined with the frequency characteristic of the first filter, the attenuation amount of the signal level at the fundamental frequency of the signal of the noise component is the attenuation amount of the signal level at the fundamental frequency due to the frequency characteristic of only the first filter. It is characterized by having a frequency characteristic that is larger than that.
そして、このような構成によれば、第1のフィルタと第2のフィルタとの互いに合成された周波数特性によって、基本周波数成分の信号の信号レベルを十分に減衰させることができるとともに、第2のフィルタを信号出力ラインに並列に接続することによって、第2のフィルタに可聴帯域の信号を含む大電流が流れることを回避して第2フィルタを小型化することができるので、小型かつ安価な構成でありながらノイズを十分に抑制することができる。 According to such a configuration, the signal level of the fundamental frequency component signal can be sufficiently attenuated by the mutually synthesized frequency characteristics of the first filter and the second filter, and the second By connecting the filter in parallel to the signal output line, it is possible to reduce the size of the second filter by avoiding a large current including an audible band signal from flowing through the second filter. However, noise can be sufficiently suppressed.
また、本発明において、前記第2のフィルタの周波数特性は、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、前記基本周波数を含む所定の帯域幅を有する第1の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、前記基本周波数において最大となり、かつ、前記第1の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記第1の周波数帯域における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような周波数特性とされていることが好ましい。 In the present invention, the frequency characteristic of the second filter is a signal level in a first frequency band having a predetermined bandwidth including the fundamental frequency in a state where it is combined with the frequency characteristic of the first filter. Is the maximum at the fundamental frequency, and the attenuation of the signal level in the first frequency band is the attenuation of the signal level in the first frequency band due to the frequency characteristics of only the first filter. It is preferable that the frequency characteristics be larger than the above.
そして、このような構成によれば、基本周波数成分の信号をさらに有効に減衰させることができ、また、スピーカから出力される音声の出力レベルの増加にともなって、ノイズ成分の信号が存在するノイズ帯域の帯域幅が、第1の周波数帯域内において広がったとしても、この第1の周波数帯域内においては、ノイズ成分の信号を有効に抑制することができる。 According to such a configuration, the signal of the fundamental frequency component can be attenuated more effectively, and noise with a noise component signal is present as the output level of the sound output from the speaker increases. Even if the bandwidth of the band expands in the first frequency band, the noise component signal can be effectively suppressed in the first frequency band.
さらに、本発明において、前記第2のフィルタの周波数特性は、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、前記第1の周波数帯域に高周波数側において連なる所定の帯域幅を有する第2の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記第2の周波数帯域における信号レベルの減衰量よりも小さくなり、かつ、前記第2の周波数帯域内に、前記ノイズ成分の信号における基本周波数成分の信号に対する2次以上の高調波成分の信号の周波数を含まないような周波数特性とされていてもよい。 Furthermore, in the present invention, the frequency characteristic of the second filter has a predetermined bandwidth that is continuous with the first frequency band on the high frequency side in a state where it is combined with the frequency characteristic of the first filter. The signal level attenuation in the second frequency band is smaller than the signal level attenuation in the second frequency band due to the frequency characteristics of only the first filter, and within the second frequency band, The frequency characteristic may not include the frequency of the second or higher harmonic component signal with respect to the fundamental frequency component signal in the noise component signal.
そして、このような構成によれば、第2フィルタの構成上、第2の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、第1のフィルタのみの場合に比べて劣化した場合であっても、この第2の周波数帯域内に高調波成分の信号が現れないようにすることができるので、ノイズをさらに有効に抑制することができる。 And according to such a structure, even if it is a case where the attenuation amount of the signal level in a 2nd frequency band deteriorates compared with the case of only a 1st filter on the structure of a 2nd filter, this 1st filter. Since the harmonic component signal can be prevented from appearing within the frequency band of 2, the noise can be more effectively suppressed.
さらにまた、前記第1のフィルタは、LC型のローパスフィルタとされていることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the first filter is an LC type low-pass filter.
そして、このような構成によれば、PWM信号からアナログの音声信号を効率的に取り出すことができる。 According to such a configuration, an analog audio signal can be efficiently extracted from the PWM signal.
また、前記第2のフィルタは、互いに並列に接続されたインダクタおよび抵抗と、前記インダクタおよび前記抵抗に直列に接続されたキャパシタとを備えることが好ましい。 The second filter preferably includes an inductor and a resistor connected in parallel to each other, and a capacitor connected in series to the inductor and the resistor.
そして、このような構成によれば、第2フィルタを簡易に形成することができ、さらなる小型化および低コスト化を図ることができる。 According to such a configuration, the second filter can be easily formed, and further miniaturization and cost reduction can be achieved.
さらに、前記第2のフィルタに配設され、第2のフィルタ本体を前記信号出力ラインに対して接続状態または切断状態にするスイッチと、前記スピーカによって出力される音声の出力レベルを検出する出力レベル検出手段と、この出力レベル検出手段によって検出された前記出力レベルが、前記出力レベルの増加にともなって帯域幅が広がる前記ノイズ成分の信号が存在するノイズ帯域を、前記第2の周波数帯域に至らせるような出力レベルの場合に、前記スイッチを制御して前記第2のフィルタを前記信号出力ラインに対して切断状態にするスイッチ制御手段とを備えることが好ましい。 Further, a switch disposed in the second filter and configured to connect or disconnect the second filter body with respect to the signal output line, and an output level for detecting an output level of sound output from the speaker The output level detected by the detection means and the output level detection means reaches the second frequency band from a noise band in which a signal of the noise component whose bandwidth is increased as the output level increases is present. It is preferable to include switch control means for controlling the switch to disconnect the second filter from the signal output line when the output level is such that the second output filter is disconnected.
そして、このような構成によれば、音声の出力レベルの増加にともなって、ノイズ帯域が第2の周波数帯域に至る場合には、スイッチによって第2のフィルタを信号出力ラインに対して切断状態にすることによって、第2の周波数帯域を有しない第1のフィルタのみを用いるようにすることができるので、第1フィルタと第2フィルタとの合成された周波数特性のうちの第1フィルタの周波数特性よりも信号レベルの減衰量が小さい部分(後述するピーク特性)によって、この部分まで広がったノイズ帯域に含まれる信号の信号レベルが増加することを未然に回避することができる。 According to such a configuration, when the noise band reaches the second frequency band as the audio output level increases, the switch causes the second filter to be disconnected from the signal output line by the switch. By doing so, it is possible to use only the first filter that does not have the second frequency band. Therefore, the frequency characteristic of the first filter among the synthesized frequency characteristics of the first filter and the second filter. It is possible to avoid an increase in the signal level of a signal included in a noise band that has spread to this portion due to a portion where the attenuation level of the signal level is smaller (peak characteristics described later).
さらにまた、前記第2のフィルタは、互いに並列に接続されたインダクタおよび抵抗と、前記インダクタおよび前記抵抗に直列に接続され、かつ、互いに並列に接続された複数個のキャパシタと、これら複数個のキャパシタのそれぞれを前記信号出力ラインに対して接続状態または切断状態にすることが可能な前記キャパシタと同数のスイッチとによって形成され、D級アンプ本体は、さらに、前記基本周波数を変更可能とされた周波数可変手段と、所定の前記キャパシタを接続状態とするための前記スイッチの制御を行うスイッチ制御手段とを備え、前記スイッチ制御手段は、前記周波数可変手段によって前記基本周波数が変更された場合に、前記スイッチの制御として、前記第2のフィルタの周波数特性を、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、変更後の前記基本周波数における信号レベルの減衰量が前記第1のフィルタのみの周波数特性による変更後の前記基本周波数における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような周波数特性とするための前記スイッチの制御を行うように形成されていることが好ましい。 Furthermore, the second filter includes an inductor and a resistor connected in parallel to each other, a plurality of capacitors connected in series to the inductor and the resistor and connected in parallel to each other, and a plurality of the plurality of capacitors. Each of the capacitors is formed by the same number of switches as the capacitors that can be connected to or disconnected from the signal output line, and the class D amplifier body can further change the fundamental frequency. A frequency variable means, and a switch control means for controlling the switch for connecting the predetermined capacitor, the switch control means, when the fundamental frequency is changed by the frequency variable means, As the control of the switch, the frequency characteristic of the second filter is changed to the frequency of the first filter. The frequency at which the signal level attenuation at the changed fundamental frequency is larger than the signal level attenuation at the changed fundamental frequency due to the frequency characteristics of only the first filter in the combined state Preferably, the switch is formed so as to control the switch to obtain the characteristics.
そして、このような構成によれば、基本周波数が変更された場合であっても、変更後の基本周波数における信号レベルの減衰に適合したキャパシタを接続状態とすることができるので、基本周波数の変化にかかわらずノイズを安定的に抑制することができる。 According to such a configuration, even when the fundamental frequency is changed, a capacitor suitable for signal level attenuation at the changed fundamental frequency can be connected, so that the change in the fundamental frequency can be achieved. Regardless of the noise, the noise can be stably suppressed.
また、前記基本周波数の変更前および変更後のいずれにおいても、前記第2のフィルタの周波数特性は、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、変更前または変更後の基本周波数を含む第1の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記第1の周波数帯域における信号レベルの減衰量よりも大きくなるとともに、前記第1の周波数帯域に高周波数側において連なる第2の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記第2の周波数帯域における信号レベルの減衰量よりも小さくなるような周波数特性とされ、D級アンプ本体は、さらに、前記スピーカによって出力される音声の出力レベルを検出する出力レベル検出手段を備え、前記スイッチ制御手段は、前記出力レベル検出手段によって検出された前記出力レベルが、前記出力レベルの増加にともなって帯域幅が広がる前記ノイズ成分の信号が存在するノイズ帯域を、前記第2の周波数帯域に至らせるような出力レベルの場合に、前記スイッチを制御して前記第2のフィルタを前記信号出力ラインに対して切断状態にするように形成されていることが好ましい。 In addition, before and after the change of the fundamental frequency, the frequency characteristic of the second filter is the same as that before or after the change in the state synthesized with the frequency characteristic of the first filter. The attenuation level of the signal level in the first frequency band including the signal level is larger than the attenuation level of the signal level in the first frequency band due to the frequency characteristic of only the first filter, and is high in the first frequency band. The frequency characteristic is such that the attenuation of the signal level in the second frequency band that is continuous on the frequency side is smaller than the attenuation of the signal level in the second frequency band due to the frequency characteristic of only the first filter, The class D amplifier body further comprises output level detection means for detecting the output level of the sound output from the speaker. The switch control means is configured to set the output frequency detected by the output level detection means to a noise band in which a signal of the noise component whose bandwidth increases with an increase in the output level is present in the second frequency. In the case of an output level that reaches a band, it is preferable that the switch is controlled so that the second filter is disconnected from the signal output line.
そして、このような構成によれば、基本周波数の変更前および変更後のいずれにおいても、音声の出力レベルの増加にともなって、ノイズ帯域が第2の周波数帯域にまで広がる場合には、スイッチによって第2のフィルタを信号出力ラインに対して切断状態にすることによって、第2の周波数帯域を有しない第1のフィルタのみを用いるようにすることができるので、基本周波数の変更前および変更後のいずれにおいても、第1フィルタと第2フィルタとの合成された周波数特性のうちの第1フィルタの周波数特性よりも信号レベルの減衰量が小さい部分(後述するピーク特性)によって、この部分まで広がったノイズ帯域に含まれる信号の信号レベルが増加することを未然に回避することができる。 According to such a configuration, when the noise band is expanded to the second frequency band with an increase in the output level of the sound both before and after the basic frequency is changed, the switch is used. By cutting the second filter with respect to the signal output line, it is possible to use only the first filter that does not have the second frequency band. In any case, the portion of the combined frequency characteristic of the first filter and the second filter that has a signal level attenuation smaller than the frequency characteristic of the first filter (a peak characteristic described later) spreads to this part. An increase in the signal level of the signal included in the noise band can be avoided in advance.
本発明によれば、小型かつ安価な構成でありながらノイズを十分に抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to sufficiently suppress noise while having a small and inexpensive configuration.
(第1実施形態)
以下、本発明に係るD級アンプの第1実施形態について図1乃至図3を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of a class D amplifier according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
なお、従来と基本的構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。 Note that portions having the same or similar basic configuration as those in the related art will be described using the same reference numerals.
図1に示すように、本実施形態におけるD級アンプ18は、従来と同様に、アンプ本体である増幅手段としての増幅部2を有しており、この増幅部2は、音源(例えば、記憶媒体に記憶された音声情報を読み取って音声信号に変換する読取り装置)側から入力された音声信号を、PWM信号に変換した上で増幅させ、増幅が行われた後のPWM信号を後段に出力するようになっている。なお、増幅部2に入力される音声信号は、アナログの音声信号またはデジタルの音声信号のいずれであってもよい。
As shown in FIG. 1, the
また、増幅部2の後段には、第1のフィルタとしての第1フィルタ19が接続されており、この第1フィルタ19は、信号出力ライン5に直列に接続されたインダクタ6と、信号出力ライン5に並列に接続されたキャパシタ7とからなるLC型のローパスフィルタとされている。この第1フィルタ19は、増幅部2から出力されたPWM信号をアナログ音声信号に変換し、変換されたアナログ音声信号を、信号出力ライン5に出力するようになっている。
Further, a
この第1フィルタ19は、図11に示したものと同様の周波数特性を有しており、この周波数特性によって、PWM信号に含まれるカットオフ周波数fcよりも高い周波数を有するノイズ成分の信号に対する当該信号の周波数に応じた信号レベルの減衰が可能とされている。ただし、この第1フィルタ19の周波数特性だけでは、ノイズ成分の信号の基本周波数における信号レベルの減衰量が十分なものとはならない。
The
そこで、本実施形態において、第1フィルタ19の後段には、第2のフィルタとしての第2フィルタ20が、信号出力ライン5に対して並列に接続されている。
Therefore, in the present embodiment, a
この第2フィルタ20は、信号出力ライン5に対して並列かつ互いに並列に接続されたインダクタ22および抵抗23と、信号出力ライン5に対して並列かつインダクタ22および抵抗23に対して直列に接続されたキャパシタ24とによって構成されている。なお、インダクタ22は、コイルであってもよい。また、キャパシタ24は、コンデンサであってもよい。
The
このように構成された第2フィルタ20は、PWM信号に含まれたノイズ成分の信号に対する当該信号の周波数に応じた信号レベルの減衰が可能な所定の周波数特性を有している。
The
すなわち、図2に示すように、第2フィルタ20の周波数特性は、第1フィルタ19の周波数特性と合成された合成特性(図2における実線部のグラフ)の状態において、ノイズ成分の信号の基本周波数f1における信号レベルの減衰量A1+2が、第1フィルタ19のみの周波数特性による基本周波数f1における信号レベルの減衰量A1よりも大きくなるような周波数特性とされている。
That is, as shown in FIG. 2, the frequency characteristic of the
このような構成によれば、第1フィルタ19と第2フィルタ20との合成特性によって、基本周波数成分の信号の信号レベルを十分に減衰させることができる。
According to such a configuration, the signal level of the signal of the fundamental frequency component can be sufficiently attenuated by the synthesis characteristic of the
また、第2フィルタ20が信号出力ライン5に対して並列に接続されていることによって、第2フィルタ20には、可聴帯域の信号を含む大電流(例えば、5.0〔A〕)を流さずに、ノイズ成分の信号を含む小電流(例えば、0.2〔A〕)のみが流れるようにすることができる。これにより、第2フィルタ20のインダクタ22を、第1フィルタ19のインダクタ6よりも小型にすることができ、また、抵抗23およびキャパシタ24についても、小型にすることができる。
Further, since the
したがって、本実施形態においては、小型かつ安価な構成でありながらノイズを十分に抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, noise can be sufficiently suppressed while having a small and inexpensive configuration.
上記構成に加えて、さらに、本実施形態において、第2フィルタ20の周波数特性は、第1フィルタ19の周波数特性との合成特性の状態において、図2に示すように、基本周波数f1を含む所定の帯域幅を有する第1の周波数帯域(以下、第1周波数帯域BW1と称する)内における信号レベルの減衰量が、基本周波数f1において最大となり、かつ、第1周波数帯域BW1における信号レベルの減衰量が、第1フィルタ19のみの周波数特性による第1周波数帯域BW1における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような周波数特性とされている。
In addition to the above configuration, in the present embodiment, the frequency characteristic of the
ここで、図2に示すような第1周波数帯域BW1内における合成特性のように、信号レベルの減衰量が一端急激に増加した後に急激に減少する特性(以下、ディップ(DIP)特性と称する)は、前述したインダクタ22、抵抗23およびキャパシタ24からなる第2フィルタ20を第1フィルタ19の後段に設けることによって実現することができる。
Here, like the composite characteristic in the first frequency band BW 1 as shown in FIG. 2, the signal level attenuation amount suddenly increases once and then decreases rapidly (hereinafter referred to as a dip (DIP) characteristic). ) Can be realized by providing the
そして、本実施形態においては、このようなディップ特性が、前述のように基本周波数f1において最大の信号レベルの減衰量を示すように、インダクタ22のインダクタンス、抵抗23の抵抗値およびキャパシタ24の容量が設定されている。 In the present embodiment, as described above, the dip characteristics indicate the attenuation of the maximum signal level at the fundamental frequency f 1 as described above, the inductance of the inductor 22, the resistance value of the resistor 23, and the capacitor 24. The capacity is set.
これにより、基本周波数成分の信号の信号レベルをさらに有効に減衰させることができる。 Thereby, the signal level of the signal of the fundamental frequency component can be further effectively attenuated.
ところで、他励方式のD級発振(増幅)方式においては、図3(a)(b)に示すように、スピーカ3から出力される音声の出力レベル(換言すれば、音量)が増加すると、基本周波数f1が不動のまま、ノイズ成分の信号が存在する周波数帯域であるノイズ帯域の帯域幅が、基本周波数を中心として高周波数側および低周波数側に広がることが知られている。具体的には、図3(a)においては、音声の出力レベルが小さいため、ノイズ帯域NBW0は基本周波数f1の一点のみに止まっているが、図3(b)においては、音声の出力レベルが増加したことにより、基本周波数f1に対して高周波数側および低周波数側に広がったノイズ帯域NBW1が形成されている。なお、ノイズ帯域が基本周波数f1から広がる場合には、広げられた後のノイズ帯域内のノイズ信号の信号レベルは、ノイズ帯域が基本周波数f1のみに止まっている場合における信号レベルよりも小さくなる。 By the way, in the separately excited class D oscillation (amplification) system, as shown in FIGS. 3A and 3B, when the output level of the sound output from the speaker 3 (in other words, the volume) increases, It is known that the bandwidth of a noise band, which is a frequency band in which a noise component signal exists, remains unchanged at a high frequency side and a low frequency side with the fundamental frequency f 1 remaining unchanged. Specifically, in FIG. 3A, since the output level of the sound is small, the noise band NBW 0 is limited to only one point of the fundamental frequency f 1 , but in FIG. by levels increased, the noise bandwidth NBW 1 is formed to spread to the high frequency side and the low frequency side with respect to the fundamental frequency f 1. When the noise band extends from the fundamental frequency f 1 , the signal level of the noise signal within the expanded noise band is smaller than the signal level when the noise band remains only at the fundamental frequency f 1. Become.
本実施形態においては、このように、音声の出力レベルの増加にともなって、第1周波数帯域BW1内における所定の範囲にわたる広さのノイズ帯域NBW1が形成されたとしても、第1周波数帯域BW1内におけるディップ特性により、第1フィルタ19のみの周波数特性に比べて、ノイズ帯域NBW1に含まれるノイズ信号の信号レベルを有効に減衰させることができる。
In the present embodiment, thus, with an increase in the sound output level, as the noise bandwidth NBW 1 measuring over a predetermined range in the first frequency band BW 1 is formed, the first frequency band The signal level of the noise signal included in the noise band NBW 1 can be effectively attenuated by the dip characteristic in the BW 1 as compared with the frequency characteristic of the
一方、自励方式のD級発振方式においては、図示はしないが、音声の出力レベルの増加にともなって基本周波数が低周波数側に移動するため、第1周波数帯域BW1内におけるノイズ帯域(基本周波数から広がったもの)の占有率は、他励方式の場合に比べて低くなる傾向にある。しかし、この自励方式の場合においても、図2の合成特性を適用すれば、他励方式の場合と同様に、第1周波数帯域BW1内に形成されるノイズ帯域に含まれるノイズ信号を有効に抑制することができることに代りはない。 On the other hand, in class D oscillation method of self-driven, although not shown, because the fundamental frequency with an increase of the audio output level moves to the low frequency side, the noise band (base in a first frequency band BW 1 The occupancy ratio of the one spread from the frequency tends to be lower than that of the separate excitation method. However, even in the case of this self-excited method, if the composite characteristic of FIG. 2 is applied, the noise signal included in the noise band formed in the first frequency band BW 1 is effective as in the case of the separately excited method. There is no substitute for being able to suppress it.
上記構成に加えて、さらに、本実施形態において、第2フィルタ20の周波数特性は、第1フィルタ19の周波数特性との合成特性の状態において、図2に示すように、第1周波数帯域BW1に高周波数側において連なる所定の帯域幅を有する第2の周波数帯域(以下、第2周波数帯域BW2と称する)における信号レベルの減衰量が、第1フィルタ19のみの周波数特性による第2周波数帯域BW2における信号レベルの減衰量よりも小さくなるような周波数特性とされている。さらに、第2フィルタ20の周波数特性は、合成特性の状態において、第2周波数帯域BW2内に、ノイズ成分の信号における基本周波数成分の信号に対する2次以上の高調波成分の信号の周波数を含まないような周波数特性とされている。なお、図2においては、2次高調波成分の信号の周波数f2が、第2周波数帯域BW2に対して高周波数側に位置している。
In addition to the above configuration, in the present embodiment, the frequency characteristic of the
ここで、図2に示すような第2周波数帯域BW2内における合成特性のように、信号レベルの減衰量が一旦急激に減少した後に急激に増加する特性(以下、ピーク特性と称する)は、前述したインダクタ22、抵抗23およびキャパシタ24からなる第2フィルタ20の構成上、周波数特性の一部として示されることを余儀なくされる。
Here, as the combined characteristic in the second frequency band BW within 2 as shown in FIG. 2, rapidly increasing property after the attenuation of the signal level is reduced once abruptly (hereinafter referred to as the peak characteristic), inductor 22 described above, the resistance 23 and the configuration of the
しかし、本実施形態においては、このようなピーク特性が生じたとしても、このピーク特性が示される第2周波数帯域BW2内に、基本周波数成分の信号に対する高周波成分の信号が現れないようにすることができるので、ノイズ信号における高周波成分の信号を有効に抑制することができる。 However, in the present embodiment, even if such a peak characteristic occurs, a high-frequency component signal with respect to a fundamental frequency component signal does not appear in the second frequency band BW 2 where the peak characteristic is indicated. Therefore, the signal of the high frequency component in the noise signal can be effectively suppressed.
以上の構成を有する本実施形態のD級アンプ18によれば、小型かつ安価な構成でありながらノイズが十分に抑制された聴取品質に優れた音声を出力(再生)することができる。
According to the
(第2実施形態)
次に、本発明に係るD級アンプの第2実施形態について図4および図5を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the class D amplifier according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 and FIG.
なお、第1実施形態と基本的構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。 Note that portions having the same or similar basic configuration as the first embodiment will be described using the same reference numerals.
図4(a)、(b)に示すように、本実施形態におけるD級アンプは、第1実施形態と同様に、ディップ特性およびピーク特性を含む合成特性を示すことが可能とされている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the class D amplifier according to the present embodiment can exhibit combined characteristics including a dip characteristic and a peak characteristic, as in the first embodiment.
また、図5に示すように、本実施形態におけるD級アンプ26は、増幅部2、LC型のローパスフィルタからなる第1フィルタ19、および、第1フィルタ19の後段に、信号出力ライン5に対して並列に接続された第2のフィルタとしての第2フィルタ28を備えた点については、第1実施形態と同様である。
Further, as shown in FIG. 5, the class D amplifier 26 in the present embodiment is connected to the
ただし、本実施形態におけるD級アンプは、図4(c)に示すように、スピーカ3から出力される音声の出力レベルの増加にともなって、ピーク特性が示される第2周波数帯域BW2(図4(a)、(b)参照)内にノイズ帯域(以下、強音側ノイズ帯域NBW2と称する)が形成されることにより、強音側ノイズ帯域NBW2に含まれるノイズ信号の信号レベルがピーク特性によって増加してしまうことを未然に回避するように構成されている点で、第1実施形態とは異なっている。
However, as shown in FIG. 4C, the class D amplifier in the present embodiment has a second frequency band BW 2 (shown in FIG. 4) in which the peak characteristic is shown as the output level of the sound output from the
より具体的には、図5に示すように、本実施形態におけるD級アンプ26は、増幅部2の前段に接続された出力レベル検出手段としての信号レベル検出部27を有しており、この信号レベル検出部27は、音源側から入力された音声信号の信号レベルを検出するようになっている。そして、信号レベル検出部27は、検出された音声信号の信号レベルと、予め取得されている増幅部2のゲインとに基づいて、スピーカ3から出力される音声の出力レベル(以下、音声出力レベルと称する)を予測することによって、音声出力レベルを検出するようになっている。
More specifically, as shown in FIG. 5, the class D amplifier 26 in the present embodiment has a signal
さらに、本実施形態におけるD級アンプ26は、第2フィルタ28が、第1実施形態に示したインダクタ22、抵抗23およびキャパシタ24に加えて、キャパシタ24に直列に接続されたスイッチ29を有しており、このスイッチ29は、第2フィルタ28を信号出力ライン5に対して接続状態または切断状態にするようになっている。
Further, in the class D amplifier 26 in the present embodiment, the
さらにまた、本実施形態におけるD級アンプ26は、信号レベル検出部27とスイッチ29との間に接続されたスイッチ制御手段としてのスイッチコントローラ31を有しており、このスイッチコントローラ31は、信号レベル検出部27から、音声出力レベルの検出(予測)結果を取得するようになっている。
Furthermore, the class D amplifier 26 in the present embodiment has a switch controller 31 as switch control means connected between the signal
そして、スイッチコントローラ31は、取得された音声出力レベルが、音声出力レベルの増加にともなって帯域幅が広がるノイズ帯域を、第2周波数帯域BW2に至らせるような音声出力レベルの場合には、スイッチ29を制御して第2フィルタ28を信号出力ライン5に対して切断状態にするようになっている。一方、スイッチコントローラ31は、取得された音声出力レベルが、ノイズ帯域を、第2周波数帯域BW2内の周波数までは広げないような音声出力レベルの場合には、スイッチ29を制御して第2フィルタ28を信号出力ライン5に対して接続状態にするようになっている。
Then, when the acquired audio output level is such an audio output level that the noise band whose bandwidth increases as the audio output level increases reaches the second frequency band BW 2 , The
より具体的な例としては、スイッチコントローラ31は、音声出力レベルが、図4(a)に示すような基本周波数f1の一点のみに止まるノイズ帯域(以下、弱音側ノイズ帯域NBW0と称する)を形成する弱音レベル(音量0)の場合や、図4(b)に示すような第1周波数帯域BW1内における所定の範囲にわたる広さのノイズ帯域(以下、中音側ノイズ帯域NBW1と称する)を形成する中音レベルの場合には、スイッチ29を閉路して第2フィルタ28を接続状態にする。なお、図4(b)において、中音側ノイズ帯域NBW1の最大周波数は、第1周波数帯域BW1の最大周波数に一致している。また、スイッチコントローラ31は、音声出力レベルが、弱音側ノイズ帯域NBW0よりも広くかつ中音側ノイズ帯域NBW1よりも狭い広さのノイズ帯域を形成する音声出力レベルの場合にも、スイッチ29を閉路して第2フィルタ28を接続状態にする。
As a more specific example, the switch controller 31 has a noise band in which the sound output level stops at only one point of the fundamental frequency f 1 as shown in FIG. 4A (hereinafter referred to as a weak sound side noise band NBW 0 ). Or a noise band having a width over a predetermined range in the first frequency band BW 1 as shown in FIG. 4B (hereinafter referred to as a middle-sound noise band NBW 1 ). In the case of the medium sound level that forms the
このようにして、第2フィルタ28が接続状態となった場合には、第2フィルタ28が機能して第1実施形態と同様の合成特性が示されることになり、基本周波数成分の信号を有効に抑制するばかりでなく、中音側ノイズ帯域NBW1内に広がる周波数成分の信号をも有効に抑制することができる。
In this way, when the
一方、スイッチコントローラ31は、音声出力レベルが、図4(c)に示すような強音側ノイズ帯域NBW2を形成する強音レベルの場合には、スイッチ29を開路して第2フィルタ28を切断状態にする。
On the other hand, the switch controller 31 opens the
このようにして、第2フィルタ28が切断状態となった場合には、第2フィルタ28は機能せず、第1フィルタ19のみが機能して、第1フィルタ19のみの周波数特性が示されることになる。この場合には、基本周波数における信号レベルの減衰量は合成特性の場合よりも減少してしまうものの、第2周波数帯域BW2内における合成特性に示されていたピーク特性が無くなるので、強音側ノイズ帯域NBW2に含まれるノイズ信号がピーク特性によって増加することを未然に回避することができる。
Thus, when the
以上の構成を有する本実施形態のD級アンプ26においても、第1実施形態と同様に、小型かつ安価な構成でありながらノイズが十分に抑制された聴取品質に優れた音声を出力することができる。 Also in the class D amplifier 26 of the present embodiment having the above configuration, as in the first embodiment, it is possible to output a sound with excellent listening quality in which noise is sufficiently suppressed while being a small and inexpensive configuration. it can.
なお、本実施形態において、音声出力レベルの検出は、前述した信号レベル検出部27のように、必ずしも増幅部2の前段において行うことに限定される必要はなく、コンセプトに応じて種々の変更が可能である。例えば、音声出力レベルの検出は、増幅部2から第1フィルタ19に向かって出力されるPWM信号の検出結果に基づいて行うようにしてもよいし、また、第2フィルタ28からスピーカ3に向かって出力される音声信号の出力レベルを直接モニタすることによって行うようにしてもよい。
In the present embodiment, the detection of the audio output level is not necessarily limited to being performed in the preceding stage of the
(第3実施形態)
次に、本発明に係るD級アンプの第3実施形態について図6および図7を参照して説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the class D amplifier according to the present invention will be described with reference to FIGS.
なお、第1および第2実施形態と基本的構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。 Note that parts having the same or similar basic configuration as those of the first and second embodiments will be described using the same reference numerals.
図6(a)、(b)に示すように、本実施形態におけるD級アンプは、第1および第2実施形態と同様に、ディップ特性およびピーク特性を含む合成特性を示すことが可能とされている。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the class D amplifier according to the present embodiment can exhibit composite characteristics including a dip characteristic and a peak characteristic, as in the first and second embodiments. ing.
また、図7に示すように、本実施形態におけるD級アンプ33は、増幅部2、LC型のローパスフィルタからなる第1フィルタ19、および、第1フィルタ19の後段に、信号出力ライン5に対して並列に接続された第2のフィルタとしての第2フィルタ34を備えた点については、第1および第2実施形態と同様である。
Further, as shown in FIG. 7, the
さらに、図7に示すように、本実施形態におけるD級アンプ33は、第2フィルタ34におけるキャパシタ24に接続されたスイッチ29と、このスイッチ29を制御するスイッチコントローラ35とを備えた点については、第2実施形態と同様である。
Further, as shown in FIG. 7, the
ただし、本実施形態におけるD級アンプは、図6(b)に示すように基本周波数が変化した場合においても、変化後における基本周波数成分の信号の信号レベルを有効に減衰させるように構成されている点で、第1および第2実施経形態とは異なっている。 However, the class D amplifier in the present embodiment is configured to effectively attenuate the signal level of the signal of the fundamental frequency component after the change even when the fundamental frequency changes as shown in FIG. 6B. This is different from the first and second embodiments.
より具体的には、図7に示すように、本実施形態におけるD級アンプ33は、増幅部2に接続された周波数可変手段としての発振周波数コントローラ36を有しており、この発振周波数コントローラ36は、PWM信号の発振周波数を変更することによって、基本周波数を変更可能とされている。なお、発振周波数コントローラ36は、ラジオを聴く場合におけるラジオビートへの対策のために設けられたものであってもよい。
More specifically, as shown in FIG. 7, the
また、本実施形態におけるD級アンプ33は、第2フィルタ34が、1個のみのキャパシタ24ではなく、信号出力ライン5に対して並列かつインダクタ22および抵抗23に対して直列かつ互いに並列に接続された複数個のキャパシタ24を備えている。各キャパシタ24は、互いに容量が等しいものであってもよいし、互いに容量が異なるものであってもよい。
Further, in the
さらに、本実施形態におけるD級アンプ33は、第2フィルタ34が、1個のみのスイッチ29ではなく、各キャパシタ24にそれぞれ直列に接続されたキャパシタ24と同数の複数個のスイッチ29を備えており、これらのスイッチ29は、スイッチコントローラ35に接続されている。
Further, in the
これらのスイッチ29は、スイッチコントローラ35による制御によって、対応するキャパシタ24のそれぞれを、信号出力ライン5に対して接続状態または切断状態にすることが可能とされている。
These
さらにまた、本実施形態においては、スイッチコントローラ35が、発振周波数コントローラ36による発振周波数の制御結果を取得するようになっている。 Furthermore, in this embodiment, the switch controller 35 acquires the control result of the oscillation frequency by the oscillation frequency controller 36.
そして、スイッチコントローラ35は、発振周波数の制御結果が、発振周波数すなわち基本周波数の変更を示す場合には、スイッチ29の制御を行うことによって、第2フィルタ34の周波数特性を、第1フィルタ19の周波数特性と合成された合成特性の状態において、変更後の基本周波数における信号レベルの減衰量が第1フィルタ19のみの周波数特性による変更後の基本周波数における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような所望の周波数特性とするようになっている。
When the control result of the oscillation frequency indicates that the oscillation frequency, that is, the fundamental frequency is changed, the switch controller 35 controls the
このスイッチ29の制御は、第2フィルタ34に所望の周波数特性を設定することが可能なキャパシタ24(複数個であってもよい)を接続状態とするためのスイッチ29の制御とされている。
The control of the
より具体的には、図6(a)、(b)に示すように、発振周波数コントローラ36による発振周波数の変更にともなって、基本周波数が図6(a)に示す周波数f1から図6(b)に示す周波数f1’に変更された場合には、スイッチコントローラ35は、図6(b)に示す新たな(変更後の)合成特性が得られるような第2フィルタ34の周波数特性を設定するためのスイッチ29の制御を行うようになっている。なお、図6(b)に示す新たな合成特性においては、ディップ特性およびピーク特性の部分が、図6(a)の状態からf1’側へと移動し、また、ディップ特性における信号レベルの減衰量が最大となる周波数が、変更後の基本周波数f1’に一致している。また、これともなって、第1周波数帯域BW1および第2周波数帯域BW2についても、変更後の基本周波数f1’側に移動している。
More specifically, as shown in FIG. 6 (a), (b) , with the change of the oscillation frequency by the oscillation frequency controller 36, FIG fundamental frequency from the frequency f 1 shown in FIG. 6 (a) 6 ( When the frequency f 1 ′ shown in b) is changed, the switch controller 35 changes the frequency characteristic of the second filter 34 such that a new (changed) synthetic characteristic shown in FIG. 6B is obtained. Control of the
したがって、図6(b)に示す新たな合成特性においては、変更後の基本周波数f1’における信号レベルの減衰量を、第1フィルタ19のみの周波数特性による変更後の基本周波数f1’における信号レベルの減衰量よりも大きくすることができる。 Thus, in a new synthetic characteristic shown in FIG. 6 (b), 'the attenuation of the signal level at the fundamental frequency f 1 after the change due to the frequency characteristic of only the first filter 19' fundamental frequency f 1 after the change in It can be made larger than the attenuation of the signal level.
したがって、本実施形態によれば、基本周波数が変更された場合であっても、変更後の基本周波数における信号レベルの減衰に適合したキャパシタを接続状態とすることができるので、基本周波数の変化にかかわらずノイズを安定的に抑制することができる。 Therefore, according to the present embodiment, even when the fundamental frequency is changed, the capacitor suitable for the attenuation of the signal level at the changed fundamental frequency can be set in the connected state. Regardless, noise can be stably suppressed.
なお、本実施形態においても、第2実施形態と同様に、信号レベル検出部27によって音声出力レベルを検出するように構成し、検出された音声出力レベルが強音レベルに達して、ノイズ帯域が基本周波数からピーク特性が示される第2周波数帯域BW2内へと広がる場合には、スイッチコントローラ35によるスイッチ29の制御によって、第2フィルタ34を信号出力ライン5に対して切断状態にするようにしてもよい。ただし、この場合には、すべてのスイッチ29を開路することを要する。また、スイッチコントローラ35は、このような音声出力レベルに基づくスイッチ29の制御を、基本周波数の変更後においても同様に行うようにしてもよい。
In the present embodiment, similarly to the second embodiment, the audio output level is detected by the signal
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible as needed.
2 増幅部
3 スピーカ
5 信号出力ライン
18 D級アンプ
19 第1フィルタ
20 第2フィルタ
2 amplifying
Claims (7)
音源側から入力された前記音声信号を、PWM信号に変換した上で増幅させ、増幅された後の前記PWM信号を後段に出力する増幅手段と、
この増幅手段の後段に接続され、前記増幅手段から出力された前記PWM信号をアナログ音声信号に変換し、変換された前記アナログ音声信号を、前記スピーカに向かう信号出力ラインに出力するように形成された所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタからなる第1のフィルタであって、前記PWM信号に含まれる前記カットオフ周波数よりも高い所定の周波数を有するノイズ成分の信号に対する当該信号の周波数に応じた信号レベルの減衰が可能な所定の周波数特性を示すように形成された第1のフィルタと、
この第1のフィルタの後段において、前記信号出力ラインに対して並列に接続され、前記ノイズ成分の信号に対する当該信号の周波数に応じた信号レベルの減衰が可能な所定の周波数特性を示すように形成された第2のフィルタと
を備え、
前記第2のフィルタの周波数特性は、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、前記ノイズ成分の信号の基本周波数における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記基本周波数における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような周波数特性とされ、
また、前記第2のフィルタの周波数特性は、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、前記基本周波数を含む所定の帯域幅を有する第1の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、前記基本周波数において最大となり、かつ、前記第1の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記第1の周波数帯域における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような周波数特性とされ、
さらに、前記第2のフィルタの周波数特性は、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、前記第1の周波数帯域に高周波数側において連なる所定の帯域幅を有する第2の周波数帯域における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記第2の周波数帯域における信号レベルの減衰量よりも小さくなり、かつ、前記第2の周波数帯域内に、前記ノイズ成分の信号における基本周波数成分の信号に対する2次以上の高調波成分の信号の周波数を含まないような周波数特性とされ、
前記第2のフィルタに配設され、第2のフィルタ本体を前記信号出力ラインに対して接続状態または切断状態にするスイッチと、
前記スピーカによって出力される音声の出力レベルを検出する出力レベル検出手段と、
この出力レベル検出手段によって検出された前記出力レベルが、前記出力レベルの増加にともなって帯域幅が広がる前記ノイズ成分の信号が存在するノイズ帯域を、前記第2の周波数帯域に至らせるような出力レベルの場合に、前記スイッチを制御して前記第2のフィルタを前記信号出力ラインに対して切断状態にするスイッチ制御手段と
を備えたこと
を特徴とするD級アンプ。 A class D amplifier that amplifies an audio signal using a class D amplification method and outputs the amplified audio signal to a speaker side,
Amplifying means for amplifying the audio signal input from the sound source side after converting it to a PWM signal, and outputting the amplified PWM signal to the subsequent stage;
Connected to the subsequent stage of the amplifying unit, the PWM signal output from the amplifying unit is converted into an analog audio signal, and the converted analog audio signal is output to a signal output line toward the speaker. A first filter composed of a low-pass filter having a predetermined cutoff frequency according to a frequency of the signal with respect to a signal of a noise component having a predetermined frequency higher than the cutoff frequency included in the PWM signal. A first filter formed to exhibit a predetermined frequency characteristic capable of attenuation of the signal level;
In a subsequent stage of the first filter, the filter is connected in parallel to the signal output line so as to exhibit a predetermined frequency characteristic capable of attenuating a signal level according to the frequency of the signal of the noise component. A second filter, and
When the frequency characteristic of the second filter is combined with the frequency characteristic of the first filter, the attenuation of the signal level at the fundamental frequency of the signal of the noise component is the frequency characteristic of only the first filter. wherein the frequency characteristic is larger than the attenuation of the signal level at the fundamental frequency by,
In addition, the frequency characteristic of the second filter is a signal level attenuation amount in a first frequency band having a predetermined bandwidth including the fundamental frequency in a state where it is combined with the frequency characteristic of the first filter. The maximum attenuation at the fundamental frequency and the signal level attenuation in the first frequency band is greater than the signal level attenuation in the first frequency band due to the frequency characteristics of only the first filter. And frequency characteristics like
Further, the frequency characteristic of the second filter is a second frequency band having a predetermined bandwidth continuous to the first frequency band on the high frequency side in a state where it is combined with the frequency characteristic of the first filter. The signal level attenuation amount in the second frequency band due to the frequency characteristics of only the first filter, and the noise component of the second frequency band is within the second frequency band. The frequency characteristic is such that it does not include the frequency of the second or higher harmonic component signal relative to the fundamental frequency component signal in the signal,
A switch disposed in the second filter and configured to connect or disconnect the second filter body with respect to the signal output line;
Output level detection means for detecting the output level of the sound output by the speaker;
The output level detected by the output level detecting means is an output that brings the noise band in which the signal of the noise component whose bandwidth increases with the increase in the output level to the second frequency band. Switch control means for controlling the switch to disconnect the second filter from the signal output line in the case of a level;
Class D amplifier characterized by comprising a.
音源側から入力された前記音声信号を、PWM信号に変換した上で増幅させ、増幅された後の前記PWM信号を後段に出力する増幅手段と、Amplifying means for amplifying the audio signal input from the sound source side after converting it to a PWM signal, and outputting the amplified PWM signal to the subsequent stage;
この増幅手段の後段に接続され、前記増幅手段から出力された前記PWM信号をアナログ音声信号に変換し、変換された前記アナログ音声信号を、前記スピーカに向かう信号出力ラインに出力するように形成された所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタからなる第1のフィルタであって、前記PWM信号に含まれる前記カットオフ周波数よりも高い所定の周波数を有するノイズ成分の信号に対する当該信号の周波数に応じた信号レベルの減衰が可能な所定の周波数特性を示すように形成された第1のフィルタと、Connected to the subsequent stage of the amplifying unit, the PWM signal output from the amplifying unit is converted into an analog audio signal, and the converted analog audio signal is output to a signal output line toward the speaker. A first filter composed of a low-pass filter having a predetermined cutoff frequency according to a frequency of the signal with respect to a signal of a noise component having a predetermined frequency higher than the cutoff frequency included in the PWM signal. A first filter formed to exhibit a predetermined frequency characteristic capable of attenuation of the signal level;
この第1のフィルタの後段において、前記信号出力ラインに対して並列に接続され、前記ノイズ成分の信号に対する当該信号の周波数に応じた信号レベルの減衰が可能な所定の周波数特性を示すように形成された第2のフィルタとIn a subsequent stage of the first filter, the filter is connected in parallel to the signal output line so as to exhibit a predetermined frequency characteristic capable of attenuating a signal level according to the frequency of the signal of the noise component. The second filter
を備え、With
前記第2のフィルタの周波数特性は、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、前記ノイズ成分の信号の基本周波数における信号レベルの減衰量が、前記第1のフィルタのみの周波数特性による前記基本周波数における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような周波数特性とされ、When the frequency characteristic of the second filter is combined with the frequency characteristic of the first filter, the attenuation of the signal level at the fundamental frequency of the signal of the noise component is the frequency characteristic of only the first filter. The frequency characteristic is larger than the signal level attenuation at the fundamental frequency by
前記第2のフィルタは、互いに並列に接続されたインダクタおよび抵抗と、前記インダクタおよび前記抵抗に直列に接続され、かつ、互いに並列に接続された複数個のキャパシタと、これら複数個のキャパシタのそれぞれを前記信号出力ラインに対して接続状態または切断状態にすることが可能な前記キャパシタと同数のスイッチとによって形成され、The second filter includes an inductor and a resistor connected in parallel to each other, a plurality of capacitors connected in series to the inductor and the resistor and connected in parallel to each other, and each of the plurality of capacitors. Is formed by the same number of switches as the capacitor that can be connected to or disconnected from the signal output line,
D級アンプ本体は、さらに、前記基本周波数を変更可能とされた周波数可変手段と、所定の前記キャパシタを接続状態とするための前記スイッチの制御を行うスイッチ制御手段とを備え、The class D amplifier main body further includes frequency variable means capable of changing the fundamental frequency, and switch control means for controlling the switch for connecting the predetermined capacitor.
前記スイッチ制御手段は、前記周波数可変手段によって前記基本周波数が変更された場合に、前記スイッチの制御として、前記第2のフィルタの周波数特性を、前記第1のフィルタの周波数特性と合成された状態において、変更後の前記基本周波数における信号レベルの減衰量が前記第1のフィルタのみの周波数特性による変更後の前記基本周波数における信号レベルの減衰量よりも大きくなるような周波数特性とするための前記スイッチの制御を行うように形成されていることWhen the fundamental frequency is changed by the frequency variable means, the switch control means combines the frequency characteristic of the second filter with the frequency characteristic of the first filter as control of the switch. In order to obtain a frequency characteristic such that the signal level attenuation amount at the fundamental frequency after the change is larger than the signal level attenuation amount at the fundamental frequency after the change due to the frequency characteristic of only the first filter. Be configured to control the switch
を特徴とするD級アンプ。Class D amplifier characterized by
を特徴とする請求項2に記載のD級アンプ。 When the frequency characteristic of the second filter is combined with the frequency characteristic of the first filter, the amount of signal level attenuation in the first frequency band having a predetermined bandwidth including the fundamental frequency is The maximum at the fundamental frequency, and the amount of attenuation of the signal level in the first frequency band is larger than the amount of attenuation of the signal level in the first frequency band due to the frequency characteristics of only the first filter. The class D amplifier according to claim 2 , wherein the class D amplifier has frequency characteristics.
を特徴とする請求項3に記載のD級アンプ。 The frequency characteristic of the second filter is a signal in a second frequency band having a predetermined bandwidth connected to the first frequency band on the high frequency side in a state where it is combined with the frequency characteristic of the first filter. The level attenuation amount is smaller than the signal level attenuation amount in the second frequency band due to the frequency characteristic of only the first filter, and the noise component signal is within the second frequency band. 4. The class D amplifier according to claim 3 , wherein the class D amplifier has a frequency characteristic not including a frequency of a second or higher harmonic component signal with respect to a fundamental frequency component signal.
を特徴とする請求項1に記載のD級アンプ。 2. The class D amplifier according to claim 1, wherein the second filter includes an inductor and a resistor connected in parallel to each other, and a capacitor connected in series to the inductor and the resistor.
D級アンプ本体は、さらに、前記スピーカによって出力される音声の出力レベルを検出する出力レベル検出手段を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記出力レベル検出手段によって検出された前記出力レベルが、前記出力レベルの増加にともなって帯域幅が広がる前記ノイズ成分の信号が存在するノイズ帯域を、前記第2の周波数帯域に至らせる場合に、前記スイッチを制御して前記第2のフィルタを前記信号出力ラインに対して切断状態にするように形成されていること
を特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載のD級アンプ。 Before and after the change of the fundamental frequency, the frequency characteristic of the second filter includes the fundamental frequency before or after the change in the state combined with the frequency characteristic of the first filter. The signal level attenuation amount in one frequency band is larger than the signal level attenuation amount in the first frequency band due to the frequency characteristic of only the first filter, and the first frequency band has a higher frequency side. The signal level attenuation amount in the second frequency band that continues in the frequency band characteristic is smaller than the signal level attenuation amount in the second frequency band due to the frequency characteristic of only the first filter,
The class D amplifier body further includes output level detection means for detecting the output level of the sound output by the speaker,
The switch control means is configured such that the output level detected by the output level detection means includes a noise band in which a signal of the noise component whose bandwidth increases with an increase in the output level is present in the second frequency band. 5. The device according to claim 2, wherein the second filter is configured to be disconnected with respect to the signal output line by controlling the switch . The class D amplifier according to item 1 .
を特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のD級アンプ。The class D amplifier according to any one of claims 1 to 6, wherein:
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