JP5198013B2 - Method, apparatus and system for reducing the DC coupling capacitance of a switching amplifier - Google Patents

Method, apparatus and system for reducing the DC coupling capacitance of a switching amplifier Download PDF

Info

Publication number
JP5198013B2
JP5198013B2 JP2007216123A JP2007216123A JP5198013B2 JP 5198013 B2 JP5198013 B2 JP 5198013B2 JP 2007216123 A JP2007216123 A JP 2007216123A JP 2007216123 A JP2007216123 A JP 2007216123A JP 5198013 B2 JP5198013 B2 JP 5198013B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
signal
pulse width
width modulation
node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007216123A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008054320A (en
Inventor
承 彬 劉
勇 振 ▲チョウ▼
▲ソー▼ 炯 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020060079793A external-priority patent/KR100770747B1/en
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2008054320A publication Critical patent/JP2008054320A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5198013B2 publication Critical patent/JP5198013B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers

Description

本発明は増幅器及び音声再生方法に係り、さらに詳細には出力ノードのアナログDC成分に関係する基準電圧が基準ノードに提供されるデジタル増幅器及び音声再生方法に関する。   The present invention relates to an amplifier and a sound reproduction method, and more particularly to a digital amplifier and a sound reproduction method in which a reference voltage related to an analog DC component of an output node is provided to the reference node.

多様な増幅器がオーディオ信号を増幅するために使用されている。このような増幅器はA級、B級、AB級、及びD級増幅器を含む。一般的にD級増幅器はA級、B級及びAB級増幅器と比較して優れた電力効率を有する。   A variety of amplifiers are used to amplify audio signals. Such amplifiers include class A, class B, class AB, and class D amplifiers. In general, class D amplifiers have superior power efficiency compared to class A, class B and class AB amplifiers.

携帯用装置の大きさ及び重さの減少が強調されることにより、通常的にD級増幅器が携帯用装置に使用される。例えば、多様な携帯用オーディオプレーヤと関連するヘッドフォンはD級増幅器を含む。   Class D amplifiers are typically used in portable devices by emphasizing the reduction in size and weight of portable devices. For example, headphones associated with various portable audio players include class D amplifiers.

図1は一般的なD級増幅器100を示すブロック図であり、図2は図1のD級増幅器100の各構成要素によって実施される信号処理の例を示す図である。以下、図1、図2を参照してD級増幅器100の動作を説明する。   FIG. 1 is a block diagram showing a general class D amplifier 100, and FIG. 2 is a diagram showing an example of signal processing performed by each component of the class D amplifier 100 of FIG. Hereinafter, the operation of the class D amplifier 100 will be described with reference to FIGS.

D級増幅器100はパルス幅変調信号発生器10、D級駆動回路20、低域通過フィルタ30及びカップリングキャパシタC2を含む。図2を参照すると、PWM信号発生器10は第1信号13または第2信号11を受信する。図2(A)に示された第1信号13は矩形波である。例えば、第1信号13は内部または外部クロックから受信することができる。以下、D級増幅器100が受信する第2信号11をオーディオ入力信号11とする。説明の便宜のために図2には受信されたオーディオ入力信号11を正弦波で示した。PWM信号発生器10は第1信号13及び第2信号11を処理してD級駆動回路20にPWM信号15を出力する。図2(B)に示されているPWM信号15のデュティ比は受信されたオーディオ入力信号11に応じて変化する。D級駆動回路20はPWM信号15を増幅し、図2(C)に示されたような増幅された信号25を低域通過フィルタ30に提供する。低域通過フィルタ30は増幅された信号25を平均化することで高周波ノイズを減少させ、フィルタリングされた信号31をカップリングキャパシタC2に提供する。カップリングキャパシタC2はフィルタリングされた信号31からDC電圧を除去し出力信号33を発生する。図1に示されたように、出力信号33はD級増幅器100に連結されたスピーカ150に提供され、スピーカ150は抵抗RLを有する。例えば、スピーカ150は携帯用オーディオ装置のためのヘッドフォンに含まれたスピーカとすることができる。   The class D amplifier 100 includes a pulse width modulation signal generator 10, a class D drive circuit 20, a low-pass filter 30, and a coupling capacitor C2. Referring to FIG. 2, the PWM signal generator 10 receives the first signal 13 or the second signal 11. The first signal 13 shown in FIG. 2A is a rectangular wave. For example, the first signal 13 can be received from an internal or external clock. Hereinafter, the second signal 11 received by the class D amplifier 100 is referred to as an audio input signal 11. For convenience of explanation, FIG. 2 shows the received audio input signal 11 as a sine wave. The PWM signal generator 10 processes the first signal 13 and the second signal 11 and outputs a PWM signal 15 to the class D drive circuit 20. The duty ratio of the PWM signal 15 shown in FIG. 2B varies according to the received audio input signal 11. The class D drive circuit 20 amplifies the PWM signal 15 and provides an amplified signal 25 as shown in FIG. 2C to the low-pass filter 30. The low pass filter 30 averages the amplified signal 25 to reduce high frequency noise and provides a filtered signal 31 to the coupling capacitor C2. The coupling capacitor C2 removes the DC voltage from the filtered signal 31 and generates an output signal 33. As shown in FIG. 1, the output signal 33 is provided to a speaker 150 connected to the class D amplifier 100, and the speaker 150 has a resistance RL. For example, the speaker 150 can be a speaker included in a headphone for a portable audio device.

前述したように、一般的なD級増幅器100はフィルタリング信号31からDC電圧を除去するためのカップリングキャパシタC2を含む。また、カップリングキャパシタC2は高電流がヘッドフォンに流入されることを防止するために使用され、ヘッドフォンが連続的な状態にあるようにする役割をする。スピーカ150の抵抗RLが約16〜32Ωである場合、カップリングキャパシタC2のキャパシタンスは通常的に100〜470μFの範囲内にある。しかし、100〜470μFのキャパシタの大きさは相当大きいので一つ2つのカップリングキャパシタを含む一般的なD級増幅器100は小型化に不利である。従って、カップリングキャパシタの要らない増幅器が開発された。   As described above, the general class D amplifier 100 includes the coupling capacitor C <b> 2 for removing the DC voltage from the filtering signal 31. The coupling capacitor C2 is used to prevent a high current from flowing into the headphones, and serves to keep the headphones in a continuous state. When the resistance RL of the speaker 150 is about 16 to 32Ω, the capacitance of the coupling capacitor C2 is typically in the range of 100 to 470 μF. However, since the size of the capacitor of 100 to 470 μF is considerably large, the general class D amplifier 100 including one or two coupling capacitors is disadvantageous for miniaturization. Therefore, an amplifier that does not require a coupling capacitor has been developed.

図3は従来の増幅器を示すブロック図であり、特許文献1に開示されているカップリングキャパシタを含まない増幅器である。   FIG. 3 is a block diagram showing a conventional amplifier, which is an amplifier that does not include a coupling capacitor disclosed in Patent Document 1. In FIG.

図3を参照すると、増幅器200は左側ヘッドフォンのスピーカを駆動する第1増幅器21、右側ヘッドフォンのスピーカを駆動する第2増幅器22、及びDC電圧コンバータ40を含む。第1増幅器21は連結リード51を介してヘッドフォン負荷RLに連結され、第2増幅器22は連結リード52を介してヘッドフォン負荷RLに連結される。第1増幅器21、第2増幅器22及びDC電圧コンバータ40それぞれは電圧VDDを受信する。DC電圧コンバータ40はエネルギを貯蔵し伝達するためにキャパシタまたはインダクタを含む電荷パンプ回路を使用する。DC電圧コンバータ40はカップリングキャパシタの代わりに使用され、第1増幅器21の出力と左側ヘッドフォンスピーカとの間に、そして、第2増幅器22の出力と右側ヘッドフォンスピーカとの間に直列に位置することができる。   Referring to FIG. 3, the amplifier 200 includes a first amplifier 21 that drives the left headphone speaker, a second amplifier 22 that drives the right headphone speaker, and a DC voltage converter 40. The first amplifier 21 is connected to the headphone load RL via the connection lead 51, and the second amplifier 22 is connected to the headphone load RL via the connection lead 52. Each of the first amplifier 21, the second amplifier 22, and the DC voltage converter 40 receives the voltage VDD. The DC voltage converter 40 uses a charge pump circuit including a capacitor or inductor to store and transfer energy. The DC voltage converter 40 is used in place of the coupling capacitor and is located in series between the output of the first amplifier 21 and the left headphone speaker and between the output of the second amplifier 22 and the right headphone speaker. Can do.

図3に示された従来の増幅器の電荷パンプ回路は接地に対して負の電圧−VDDを発生する。電荷パンプ回路によって提供される負の電圧−VDDは第1増幅器21及び第2増幅器22に電源を供給し正の電圧と負の電圧との間で増幅器を駆動する。接地に対して負の電圧−VDDを提供するのはヘッドフォン増幅器がアース電圧にバイアスされるようにして入力信号がクリッピングされずに増幅できるようにするためである。   The charge pump circuit of the conventional amplifier shown in FIG. 3 generates a negative voltage −VDD with respect to ground. The negative voltage -VDD provided by the charge pump circuit supplies power to the first amplifier 21 and the second amplifier 22 and drives the amplifier between a positive voltage and a negative voltage. The negative voltage -VDD is provided to ground so that the headphone amplifier is biased to ground voltage so that the input signal can be amplified without clipping.

このように、従来のヘッドフォン増幅器200はRLで表現されたヘッドフォンスピーカが0Vにバイアスされるようにして、VDDと−VDDとの間で動作できる。即ち、DCカップリングキャパシタを用いることなく、第1増幅器21のリード51と第2増幅器22のリード52とをヘッドフォンスピーカRLに連結することができる。   As described above, the conventional headphone amplifier 200 can operate between VDD and −VDD such that the headphone speaker represented by RL is biased to 0V. That is, the lead 51 of the first amplifier 21 and the lead 52 of the second amplifier 22 can be connected to the headphone speaker RL without using a DC coupling capacitor.

DC電圧コンバータ40は容量性または誘導性電荷パンプで実現されるので、即ち、充電パンプ回路はエネルギを貯蔵するか伝達するためのキャパシタまたはインダクタを含むので、電源電圧VDDから人為的に負の電圧−VDDを発生させるために充電及び放電が必要である。前述したD級増幅器100のようにカップリングキャパシタを含む従来の増幅器回路と比較して、DC電圧コンバータ40の充電及び放電動作は電力消費を顕著に増加させる。
国際公開特許WO2006/031304号
Since the DC voltage converter 40 is implemented with a capacitive or inductive charge pump, that is, the charge pump circuit includes a capacitor or inductor for storing or transferring energy, an artificially negative voltage from the power supply voltage VDD. -Charging and discharging are required to generate VDD. Compared to a conventional amplifier circuit including a coupling capacitor as in the class D amplifier 100 described above, the charging and discharging operations of the DC voltage converter 40 significantly increase power consumption.
International Patent Publication No. WO2006 / 031304

前記のような問題点を解決するために本発明は増幅されたパルス幅変調信号のDC成分を減少するためのデジタルアンプを提供することを一目的とする。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a digital amplifier for reducing the DC component of an amplified pulse width modulation signal.

また、本発明は前記デジタルアンプの基準電圧発生器を提供することを一目的とする。   Another object of the present invention is to provide a reference voltage generator for the digital amplifier.

また、本発明は負荷の入力ノードに印加される増幅されたパルス幅変調信号のDC成分を減少するための方法を提供することを一目的とする。   Another object of the present invention is to provide a method for reducing the DC component of an amplified pulse width modulated signal applied to an input node of a load.

前記目的を達成するために本発明の一実施例によるデジタルアンプは、入力信号を受信して増幅されたパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調信号発生器と、前記増幅されたパルス幅変調信号をフィルタリングしフィルタリングされたパルス幅変調信号を負荷の入力ノードに提供するフィルタと、前記フィルタリングされたパルス幅変調信号の最大電圧と最小電圧との中間値に相応する基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供して、前記フィルタリングされたパルス幅変調信号のDC成分を減少させる基準電圧発生器と、を含むことができる。   To achieve the above object, a digital amplifier according to an embodiment of the present invention includes a pulse width modulation signal generator that receives an input signal and outputs an amplified pulse width modulation signal, and the amplified pulse width modulation signal. A filter for filtering and providing a filtered pulse width modulated signal to an input node of the load, and a reference voltage corresponding to an intermediate value between a maximum voltage and a minimum voltage of the filtered pulse width modulated signal. And a reference voltage generator for reducing a DC component of the filtered pulse width modulation signal.

前記負荷の入力ノードと前記フィルタとの間にカップリングキャパシタを含まないことができる。前記フィルタリングされたパルス幅変調信号は、前記フィルタから前記負荷の入力ノードに直接提供されることができる。前記基準電圧発生器は、電荷パンプではないことができる。   A coupling capacitor may not be included between the load input node and the filter. The filtered pulse width modulated signal may be provided directly from the filter to the input node of the load. The reference voltage generator may not be a charge pump.

前記パルス幅変調信号発生器は、前記入力信号を受信してパルス幅変調信号を提供するパルス幅変調回路と、前記パルス幅変調信号を増幅する駆動回路と、を含むことができる。   The pulse width modulation signal generator may include a pulse width modulation circuit that receives the input signal and provides a pulse width modulation signal, and a drive circuit that amplifies the pulse width modulation signal.

前記基準電圧発生器は、電源電圧を分配して分配電圧を提供する電圧分配器と、前記分配電圧をバッファリングして基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供するアナログバッファと、を含むことができる。前記デジタルアンプは前記負荷の入力ノード電圧と前記負荷の基準ノード電圧とを比較して、比較結果を前記基準電圧発生器に提供する比較器をさらに含むことができ、前記電圧分配器は前記比較結果を用いて前記分配電圧を決定することができる。   The reference voltage generator includes a voltage distributor that distributes a power supply voltage to provide a distribution voltage, and an analog buffer that buffers the distribution voltage and provides a reference voltage to a reference node of the load. it can. The digital amplifier may further include a comparator that compares an input node voltage of the load with a reference node voltage of the load and provides a comparison result to the reference voltage generator. The distribution voltage can be determined using the result.

前記電圧分配器は、レジスタに貯蔵された情報から発生された制御信号に基づいて変化する可変抵抗を含み、前記制御信号に基づいて前記電源電圧を分配することができる。   The voltage distributor includes a variable resistor that changes based on a control signal generated from information stored in a register, and can distribute the power supply voltage based on the control signal.

前記フィルタは、低域通過フィルタを含むことができ、前記負荷は少なくとも一つのスピーカを含むことができる。   The filter may include a low pass filter, and the load may include at least one speaker.

本発明の一実施例によるデジタルアンプは、入力信号を受信して前記入力信号に相応するパルス幅変調信号を提供するパルス幅変調回路と、前記パルス幅変調信号をフィルタリングしてフィルタリングされたパルス幅変調信号を負荷の入力ノードに直接提供するフィルタと、基準電圧を前記負荷の基準ノードに直接提供して、前記フィルタリングされたパルス幅変調信号のDC成分を減少させる基準電圧発生器と、を含むことができる。   A digital amplifier according to an embodiment of the present invention includes a pulse width modulation circuit that receives an input signal and provides a pulse width modulation signal corresponding to the input signal, and a filtered pulse width by filtering the pulse width modulation signal. A filter that provides a modulation signal directly to the input node of the load; and a reference voltage generator that provides a reference voltage directly to the reference node of the load to reduce the DC component of the filtered pulse width modulation signal. be able to.

本発明の一実施例によるデジタルアンプは、入力信号を受信して増幅されたパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調信号発生器と、
前記増幅されたパルス幅変調信号をフィルタリングしフィルタリングされたパルス幅変調信号を負荷の入力ノードに提供するフィルタと、一定の大きさの正の値を有する基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供し、前記フィルタリングされたパルス幅変調信号のDC成分を減少させる基準電圧発生器と、を含むことができる。
A digital amplifier according to an embodiment of the present invention includes a pulse width modulation signal generator that receives an input signal and outputs an amplified pulse width modulation signal;
A filter for filtering the amplified pulse width modulation signal and providing the filtered pulse width modulation signal to an input node of the load; and a reference voltage having a positive value of a constant magnitude is provided to the reference node of the load. A reference voltage generator for reducing a DC component of the filtered pulse width modulation signal.

本発明の一実施例によるデジタルアンプの基準電圧発生器は、負荷の入力ノードに提供される増幅されたパルス幅変調信号の変化に基づいて電源電圧を分配し分配電圧を提供する電圧分配器と、前記分配電圧をバッファリングした基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供して、デジタルアンプの増幅されたパルス幅変調信号のDC成分を減少させるアナログバッファと、を含むことができる。   A reference voltage generator of a digital amplifier according to an embodiment of the present invention includes a voltage divider that distributes a power supply voltage and provides a distribution voltage based on a change in an amplified pulse width modulation signal provided to an input node of a load. An analog buffer that provides a reference voltage buffered with the distribution voltage to a reference node of the load to reduce a DC component of the amplified pulse width modulated signal of the digital amplifier.

本発明の一実施例によるパルス幅変調信号のDC成分減少方法は、負荷の入力ノードに印加される増幅されたパルス幅変調信号の最大電圧と最小電圧との中間値に相応する基準電圧を発生する段階と、前記基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供する段階と、を含むことができる。   A method for reducing the DC component of a pulse width modulation signal according to an embodiment of the present invention generates a reference voltage corresponding to an intermediate value between a maximum voltage and a minimum voltage of an amplified pulse width modulation signal applied to an input node of a load. And providing the reference voltage to a reference node of the load.

一実施例において、前記パルス幅変調信号のDC成分減少方法は、受信された信号をパルス幅変調して前記パルス幅変調信号を発生する段階と、前記パルス幅変調信号を増幅する段階と、前記増幅されたパルス幅変調信号をフィルタリングする段階と、をさらに含むことができる。   In one embodiment, a method for reducing the DC component of the pulse width modulation signal includes: generating a pulse width modulation signal by pulse width modulating a received signal; amplifying the pulse width modulation signal; Filtering the amplified pulse width modulated signal.

前記基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供する段階は、電源電圧及び少なくとも一つの制御信号を受信する段階と、前記基準電圧を決定するために前記少なくとも一つの制御信号に基づいて前記電源電圧を分配する段階と、を含むことができる。   Providing the reference voltage to a reference node of the load includes receiving a power supply voltage and at least one control signal; and determining the power supply voltage based on the at least one control signal to determine the reference voltage. Distributing. Can be included.

一実施例において、前記負荷の入力ノード電圧と基準ノード電圧とを比較する段階と、比較結果に基づいて前記基準電圧の発生を制御する段階と、をさらに含むことができる。   In one embodiment, the method may further include comparing an input node voltage of the load with a reference node voltage, and controlling generation of the reference voltage based on a comparison result.

前記基準電圧の発生を制御する段階は、前記比較結果に相応する信号を2つに分配する段階と、前記基準電圧を得るために前記分配された信号をバッファリングする段階と、を含むことができる。   The step of controlling the generation of the reference voltage includes a step of distributing a signal corresponding to the comparison result into two, and a step of buffering the distributed signal to obtain the reference voltage. it can.

前記基準電圧は、正の値で設定されることができる。   The reference voltage may be set as a positive value.

本発明の一実施例によるデジタルアン鴬は、入力信号を受信して増幅されたパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調信号発生器と、
前記増幅されたパルス幅変調信号をフィルタリングし前記フィルタリングされたパルス幅変調信号を負荷の入力ノードに提供するフィルタと、前記フィルタリングされたパルス幅変調信号の電圧の平均値に相応する基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供し、前記フィルタリングされたパルス幅変調信号のDC成分を減少させる基準電圧発生器と、を含むことができる。
A digital amplifier according to an embodiment of the present invention includes a pulse width modulation signal generator that receives an input signal and outputs an amplified pulse width modulation signal;
A filter for filtering the amplified pulse width modulation signal and providing the filtered pulse width modulation signal to an input node of a load; and a reference voltage corresponding to an average voltage of the filtered pulse width modulation signal. A reference voltage generator for providing to a reference node of a load and reducing a DC component of the filtered pulse width modulated signal.

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図4は本発明の一実施例による基準電圧発生器を具備した増幅器回路を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an amplifier circuit having a reference voltage generator according to an embodiment of the present invention.

図4を参照すると、増幅器回路300はパルス幅変調駆動回路320、低域通過フィルタ330及び基準電圧発生器340を含む。増幅回路300は出力信号を出力ノードNAに提供し基準信号を基準ノードNBに提供する。図4に示されたように、一つ以上のスピーカ390が出力ノードNA及び基準ノードNBに連結されることができる。このように、増幅器回路300の出力ノードNAは負荷RLを有したスピーカ390の入力ノードに該当する。   Referring to FIG. 4, the amplifier circuit 300 includes a pulse width modulation driving circuit 320, a low-pass filter 330, and a reference voltage generator 340. The amplifier circuit 300 provides an output signal to the output node NA and a reference signal to the reference node NB. As shown in FIG. 4, one or more speakers 390 may be connected to the output node NA and the reference node NB. Thus, the output node NA of the amplifier circuit 300 corresponds to the input node of the speaker 390 having the load RL.

PWM駆動回路320はD級駆動回路とすることができる。PWM駆動回路320は入力信号をパルス幅変調し増幅して入力信号を示す増幅されたPWM信号を出力する。この入力信号はオーディオ入力信号AIJとすることができる。   The PWM drive circuit 320 can be a class D drive circuit. The PWM drive circuit 320 modulates and amplifies the input signal by pulse width and outputs an amplified PWM signal indicating the input signal. This input signal can be an audio input signal AIJ.

増幅されたPWM信号は低域通過フィルタ330に提供される。低域通過フィルタ330は増幅されたPWM信号を平均してノイズ信号などのような高周波成分を減少させ、出力ノードNAを通じフィルタリングされた信号を出力する。   The amplified PWM signal is provided to the low pass filter 330. The low-pass filter 330 averages the amplified PWM signals to reduce high frequency components such as noise signals, and outputs a filtered signal through the output node NA.

基準電圧発生器340は電源電圧VDDから基準電圧VRを発生する。例えば、基準電圧発生器340は出力信号のハイ電圧(例えば、最大電圧)と出力信号のロー電圧(例えば、最小電圧)との間の電圧値を有する基準電圧VRを発生する。出力信号は出力ノードNAを通じてスピーカの入力ノードに提供されるフィルタリングされた信号である。基準電圧発生器340によって発生される基準電圧VRの値は実質的に一定の大きさを有する定数とすることができる。実施例によって、基準電圧VRは予め決定された値に設定することができる。予め決定された値は出力信号のハイ電圧値とロー電圧値との間の値に相応することができる。例えば、出力信号のハイ電圧値が5Vであり出力信号のロー電圧値が0Vである場合、基準電圧VRの予め決定された値は2.5Vに設定することができる。基準電圧発生器340の構成の一例は図6〜8を参照して後述することにする。   The reference voltage generator 340 generates a reference voltage VR from the power supply voltage VDD. For example, the reference voltage generator 340 generates a reference voltage VR having a voltage value between a high voltage (eg, maximum voltage) of the output signal and a low voltage (eg, minimum voltage) of the output signal. The output signal is a filtered signal provided to the speaker input node through output node NA. The value of the reference voltage VR generated by the reference voltage generator 340 may be a constant having a substantially constant magnitude. According to the embodiment, the reference voltage VR can be set to a predetermined value. The predetermined value may correspond to a value between the high voltage value and the low voltage value of the output signal. For example, when the high voltage value of the output signal is 5V and the low voltage value of the output signal is 0V, the predetermined value of the reference voltage VR can be set to 2.5V. An example of the configuration of the reference voltage generator 340 will be described later with reference to FIGS.

図4を参照すると、増幅器回路300は抵抗RLを有する一つ以上のスピーカ390に連結される。スピーカは携帯用オーディオ装置のためのヘッドフォンスピーカとすることができる。特に、低域通過フィルタ330の出力信号は出力ノードNA(即ちスピーカ390の入力ノード)を介してスピーカの第1入力ノードに提供され、基準電圧発生器340によって発生された基準信号は基準ノードNBを通じてスピーカの第2入力ノードに提供される。   Referring to FIG. 4, the amplifier circuit 300 is coupled to one or more speakers 390 having a resistance RL. The speaker can be a headphone speaker for a portable audio device. In particular, the output signal of the low pass filter 330 is provided to the first input node of the speaker via the output node NA (ie, the input node of the speaker 390), and the reference signal generated by the reference voltage generator 340 is the reference node NB. To the second input node of the speaker.

図4に示されたように、本発明の一実施例による増幅器回路300は増幅器回路300と負荷RLとの間に直列に連結されたカップリングキャパシタを含まない。例えば、低域通過フィルタ330と負荷RLを有するスピーカ390との間にはカップリングキャパシタがない。即ち、フィルタリングされ増幅されたパルス幅変調信号は低域通過フィルタ330から負荷RLを有するスピーカ390に直接提供される。従って、少なくとも一つのカップリングキャパシタを含む図1の増幅器100と比較して、本発明の一実施例による増幅器回路300のチップ面積を減少させることができる。また、増幅器回路300は電荷パンプの代わりに基準電圧発生器340を含む。従って、図3の増幅器回路200と比較して本発明の一実施例による増幅器回路300の電力消費を減少させることができる。   As shown in FIG. 4, the amplifier circuit 300 according to an embodiment of the present invention does not include a coupling capacitor connected in series between the amplifier circuit 300 and the load RL. For example, there is no coupling capacitor between the low pass filter 330 and the speaker 390 having the load RL. That is, the filtered and amplified pulse width modulated signal is directly provided from the low-pass filter 330 to the speaker 390 having the load RL. Therefore, compared to the amplifier 100 of FIG. 1 including at least one coupling capacitor, the chip area of the amplifier circuit 300 according to an embodiment of the present invention can be reduced. The amplifier circuit 300 includes a reference voltage generator 340 instead of the charge pump. Therefore, the power consumption of the amplifier circuit 300 according to an embodiment of the present invention can be reduced as compared with the amplifier circuit 200 of FIG.

図5は本発明の一実施例による増幅器回路300に含まれたPWM駆動回路320、低域通過フィルタ330及び基準電圧発生器340の構成の一例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the PWM driving circuit 320, the low-pass filter 330, and the reference voltage generator 340 included in the amplifier circuit 300 according to an embodiment of the present invention.

図5を参照すると、PWM駆動回路320はPWM制御回路321及びスイッチング増幅器325を含む。PWM制御回路321は受信されたオーディオ入力信号AIをパルス幅変調してPWM信号をスイッチング増幅器325に出力する。図5に例示したスイッチング増幅器325は電源電圧VDDと接地との間に直列で連結されたPMOSトランジスタTU及びNMOSトランジスタTDを含む。PMOSトランジスタTUのソースは電源電圧VDDに連結され、PMOSトランジスタTUのゲートにはPWM制御回路の第1出力信号が印加され、PMOSトランジスタTUのドレインは低域通過フィルタ330の入力及びNMOSトランジスタTDのドレインに連結される。NMOSトランジスタTDのドレインは低域通過フィルタ330の入力及びPMOSトランジスタのドレインに連結され、NMOSトランジスタのTDのゲートにはPWM制御回路の第2出力信号が印加され、NMOSトランジスタTDのソースは接地に連結される。このようにスイッチング増幅器325のトランジスタはPWM制御回路321から提供されるPWM信号によって駆動されることで増幅されたPWM信号を提供する。   Referring to FIG. 5, the PWM driving circuit 320 includes a PWM control circuit 321 and a switching amplifier 325. The PWM control circuit 321 performs pulse width modulation on the received audio input signal AI and outputs a PWM signal to the switching amplifier 325. The switching amplifier 325 illustrated in FIG. 5 includes a PMOS transistor TU and an NMOS transistor TD connected in series between the power supply voltage VDD and the ground. The source of the PMOS transistor TU is connected to the power supply voltage VDD, the first output signal of the PWM control circuit is applied to the gate of the PMOS transistor TU, and the drain of the PMOS transistor TU is the input of the low-pass filter 330 and the NMOS transistor TD. Connected to the drain. The drain of the NMOS transistor TD is connected to the input of the low-pass filter 330 and the drain of the PMOS transistor, the second output signal of the PWM control circuit is applied to the gate of the NMOS transistor TD, and the source of the NMOS transistor TD is grounded. Connected. As described above, the transistor of the switching amplifier 325 provides an amplified PWM signal by being driven by the PWM signal provided from the PWM control circuit 321.

図5に示された低域通過フィルタ330は、インダクタ及びキャパシタを含む。前述したように、低域通過フィルタ330は増幅されたPWM信号を平均化してノイズ信号などの高周波成分を減少させ、出力信号を出力ノードNAに提供する。低域通過フィルタの構成及び動作は当業者によく知られているのでこれ以上の説明は省略する。   The low pass filter 330 shown in FIG. 5 includes an inductor and a capacitor. As described above, the low-pass filter 330 averages the amplified PWM signal to reduce high-frequency components such as a noise signal, and provides an output signal to the output node NA. Since the configuration and operation of the low-pass filter are well known to those skilled in the art, further explanation is omitted.

また、図5には基準電圧発生器340の実施例が示されている。図5に示された基準電圧発生器340は電圧分配器341及びアナログバッファ345を含む。アナログバッファ340は単位利得増幅器(unity−gian amplifier)または電圧フォロワとも呼ばれる。電圧分配器341は電源電圧VDDから分配電圧VVを発生する。アナログバッファ345は分配電圧を安定化し安定化された分配電圧を出力ノードNBに提供する。安定化された分配電圧を以下では基準電圧VRとする。アナログバッファ345は演算増幅器を含み分配電圧VVを安定化して、演算増幅器の反転入力にバッファリングされた分配電圧をフィードバックして基準電圧VRを提供する。   FIG. 5 shows an embodiment of the reference voltage generator 340. The reference voltage generator 340 shown in FIG. 5 includes a voltage divider 341 and an analog buffer 345. The analog buffer 340 is also called a unity-gian amplifier or voltage follower. The voltage distributor 341 generates a distribution voltage VV from the power supply voltage VDD. The analog buffer 345 stabilizes the distribution voltage and provides the stabilized distribution voltage to the output node NB. Hereinafter, the stabilized distribution voltage is referred to as a reference voltage VR. The analog buffer 345 includes an operational amplifier, stabilizes the distribution voltage VV, and feeds back the distribution voltage buffered at the inverting input of the operational amplifier to provide the reference voltage VR.

図5に示されたように、基準電圧発生器340はレジスタ347に連結することができる。レジスタ347は、電圧分配器341が提供する分配電圧を制御するために用いられる。   As shown in FIG. 5, the reference voltage generator 340 can be coupled to a resistor 347. The register 347 is used to control the distribution voltage provided by the voltage distributor 341.

図6は本発明の一実施例による基準電圧発生器に含まれる電圧分配器341を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a voltage divider 341 included in a reference voltage generator according to an embodiment of the present invention.

図6を参照すると、電圧分配器341は電源電圧VDDと接地との間に直列に連結された第1可変抵抗RU及び第2可変抵抗RDを含む。第1可変抵抗RU及び第2可変抵抗RDは電圧分配器341の電圧分配ノードNVを介して連結され、電圧分配ノードNVの分配電圧VVはアナログバッファ345に提供される。第1可変抵抗RUの抵抗値は第1制御信号OSCUに基づいて制御され第2可変抵抗RDの抵抗値は第2制御信号OSCDに基づいて制御される。第1制御信号OSCU及び第2制御信号OSCDのそれぞれはレジスタ347に貯蔵された情報に基づくか、増幅器回路300の初期化段階での出力ノードNAと基準ノードNBとの間の電圧比較結果に基づくこともできる。これに対しては詳細に後述することにする。電圧分配器341の分配電圧VVは数式1のように計算される。   Referring to FIG. 6, the voltage distributor 341 includes a first variable resistor RU and a second variable resistor RD connected in series between the power supply voltage VDD and the ground. The first variable resistor RU and the second variable resistor RD are connected via a voltage distribution node NV of the voltage distributor 341, and the distribution voltage VV of the voltage distribution node NV is provided to the analog buffer 345. The resistance value of the first variable resistor RU is controlled based on the first control signal OSCU, and the resistance value of the second variable resistor RD is controlled based on the second control signal OSCD. Each of the first control signal OSCU and the second control signal OSCD is based on information stored in the register 347 or based on a voltage comparison result between the output node NA and the reference node NB at the initialization stage of the amplifier circuit 300. You can also. This will be described in detail later. The distribution voltage VV of the voltage distributor 341 is calculated as Equation 1.

Figure 0005198013
Figure 0005198013

前述したように、一実施例において第1制御信号OSCU及び第2制御信号OSCDはレジスタ347に貯蔵された情報に基づいて制御することができる。即ち、分配電圧VVはレジスタ347に貯蔵された情報に基づいて制御することができる。例えば、レジスタ347に貯蔵された情報は、使用者が入力した電圧値、一つ以上のスピーカ390の負荷RLと関連された情報、第1及び第2可変抵抗RU、RDの抵抗値と第1及び第2制御信号OSCU、OSCDとの間の関係を示すテーブル、増幅器回路300の実際の構成要素の製造工程上の偏差を示す標準などとすることができる。   As described above, in one embodiment, the first control signal OSCU and the second control signal OSCD can be controlled based on information stored in the register 347. That is, the distribution voltage VV can be controlled based on the information stored in the register 347. For example, the information stored in the register 347 includes the voltage value input by the user, information related to the load RL of one or more speakers 390, the resistance values of the first and second variable resistors RU and RD, and the first value. And a table indicating a relationship between the second control signals OSCU and OSCD, a standard indicating a manufacturing process deviation of an actual component of the amplifier circuit 300, and the like.

例えば、電源電圧VDDが約5.0Vであり第1可変抵抗RUと第2可変抵抗RDとが約1kΩである場合に、数式1によって分配電圧VVは約2.5Vになる。しかし、製造工程上の偏差などに起因して電圧分配器内の実際構成要素は異なる場合があり、従って、第1制御信号OSCUと第2制御信号OSCDとを制御するために、レジスタ347に貯蔵された情報を分配電圧VVをさらに制御するために電圧分配器341によって使用することができる。前述したように、分配電圧VVはアナログバッファ345によって安定化され、基準電圧VRが基準ノードNBに提供される。   For example, when the power supply voltage VDD is approximately 5.0V and the first variable resistor RU and the second variable resistor RD are approximately 1 kΩ, the distribution voltage VV is approximately 2.5V according to Equation 1. However, the actual components in the voltage divider may be different due to manufacturing process deviations, etc., and therefore stored in the register 347 to control the first control signal OSCU and the second control signal OSCD. This information can be used by the voltage divider 341 to further control the distribution voltage VV. As described above, the distribution voltage VV is stabilized by the analog buffer 345, and the reference voltage VR is provided to the reference node NB.

また、一実施例において、第1制御信号OSCU及び第2制御信号OSCDのそれぞれは増幅器回路300の初期化段階での出力ノードNAと基準ノードNBとの間の電圧比較結果に基づくこともできる。   In one embodiment, each of the first control signal OSCU and the second control signal OSCD may be based on a voltage comparison result between the output node NA and the reference node NB at the initialization stage of the amplifier circuit 300.

図7は本発明の一実施例による増幅器回路300で、電圧分配器341によって出力される分配電圧VVが初期化段階での増幅器の出力ノードNAと基準ノードNAとの間の電圧比較に基づいて制御されることを示す図である。   FIG. 7 shows an amplifier circuit 300 according to an embodiment of the present invention, in which the distribution voltage VV output by the voltage divider 341 is based on a voltage comparison between the output node NA of the amplifier and the reference node NA at the initialization stage. It is a figure which shows being controlled.

図7の増幅器回路300は、図6と関連して前述した増幅器回路300の構成要素だけではなく、オフセット検出器350を含む。オフセット検出器350は基準ノードNBを通じてスピーカ380に提供される基準電圧、及び出力ノード(即ちスピーカ390の入力ノード)NAを介してスピーカ390に提供されるDC電圧の差異を検出する。図7に例示されたオフセット検出器350は比較器COMを含む。比較器COMの第1入力は増幅器回路300の出力ノードNAに連結され、比較器COMの第2入力は基準ノードNBに連結される。比較器COMの出力は電圧分配器341に提供される。電圧分配器341はオフセット検出器350の出力に基づいて電圧分配器341の分配電圧VVを制御する。   The amplifier circuit 300 of FIG. 7 includes an offset detector 350 as well as the components of the amplifier circuit 300 described above in connection with FIG. The offset detector 350 detects the difference between the reference voltage provided to the speaker 380 through the reference node NB and the DC voltage provided to the speaker 390 through the output node (ie, the input node of the speaker 390) NA. The offset detector 350 illustrated in FIG. 7 includes a comparator COM. The first input of the comparator COM is connected to the output node NA of the amplifier circuit 300, and the second input of the comparator COM is connected to the reference node NB. The output of the comparator COM is provided to the voltage divider 341. The voltage distributor 341 controls the distribution voltage VV of the voltage distributor 341 based on the output of the offset detector 350.

増幅器回路300のミュート状態以外の間には、増幅器回路300の出力信号はオーディオ入力信号AIに従って振動し、比較器COMは非活性化することができる。しかし、増幅器回路300のミュート状態の間には、比較器COMが活性化され、基準ノードNBの基準電圧VR、及び増幅器回路300の出力ノードNAから出力されるDC電圧の差異を検出する。増幅器回路300のミュート状態は初期化段階に相応することができる。   While the amplifier circuit 300 is not in the mute state, the output signal of the amplifier circuit 300 oscillates according to the audio input signal AI, and the comparator COM can be deactivated. However, during the mute state of the amplifier circuit 300, the comparator COM is activated and detects the difference between the reference voltage VR of the reference node NB and the DC voltage output from the output node NA of the amplifier circuit 300. The mute state of the amplifier circuit 300 can correspond to the initialization stage.

ミュート状態の間に検出された電圧差異に相応するオフセット制御信号は基準電圧発生器340が基準電圧VRを制御するのに使用することができる。オフセット制御信号は第1制御信号OSCU及び第2制御信号OSCDを発生させるために使用することができ、従って、電圧分配器341に含まれた可変抵抗RU、RDの抵抗値を制御することができる。例えば、オフセット制御信号に基づいて発生された第1制御信号OSCU及び第2制御信号OSCDは基準電圧VRが出力信号のDC成分と同一であるようにするために使用することができる。ミュート状態以外の間の出力信号のDC成分は、増幅器回路300がミュート状態にあるときの出力信号の値に相応する。即ち、増幅器回路300の出力ノードNAから提供されるDC電圧成分と基準ノードNBから提供される基準電圧VRとの差異が0Vになるように、可変抵抗の抵抗値を制御することができる。   An offset control signal corresponding to the voltage difference detected during the mute state can be used by the reference voltage generator 340 to control the reference voltage VR. The offset control signal can be used to generate the first control signal OSCU and the second control signal OSCD, and thus the resistance values of the variable resistors RU and RD included in the voltage divider 341 can be controlled. . For example, the first control signal OSCU and the second control signal OSCD generated based on the offset control signal can be used to make the reference voltage VR the same as the DC component of the output signal. The DC component of the output signal during a state other than the mute state corresponds to the value of the output signal when the amplifier circuit 300 is in the mute state. That is, the resistance value of the variable resistor can be controlled so that the difference between the DC voltage component provided from the output node NA of the amplifier circuit 300 and the reference voltage VR provided from the reference node NB becomes 0V.

図8は本発明の一実施例による増幅器回路300の動作を示す図である。図8(A)及び図8(B)で第1時間区間T1は増幅器回路300がミュート状態にある区間を示し、第2時間区間T2は増幅器回路300が非ミュート状態にありスピーカが出力信号に応じて駆動される区間を示す。   FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the amplifier circuit 300 according to one embodiment of the present invention. 8A and 8B, a first time period T1 indicates a period in which the amplifier circuit 300 is in a mute state, and a second time period T2 indicates that the amplifier circuit 300 is in a non-mute state and the speaker is an output signal. The section driven according to this is shown.

図8(A)を参照すると、出力信号VAのハイ電圧値はVDDであり出力信号のロー電圧値は0である。図8(A)で、基準電圧VRはVDD/2である。図8(B)には出力ノードNAに印加される出力信号で基準ノードNBが印加される基準電圧を差減して得た電圧信号VA−VRが示されている。従って、抵抗値RLを有するスピーカ390は、第2時間区間T2の間VR−VRの間で変化する電圧を有する出力信号によって駆動される。   Referring to FIG. 8A, the high voltage value of the output signal VA is VDD and the low voltage value of the output signal is 0. In FIG. 8A, the reference voltage VR is VDD / 2. FIG. 8B shows a voltage signal VA-VR obtained by subtracting the reference voltage applied to the reference node NB from the output signal applied to the output node NA. Accordingly, the speaker 390 having the resistance value RL is driven by an output signal having a voltage that changes between VR and VR during the second time interval T2.

図9は本発明の一実施例による3−端子コネクタ60に結合されるデジタルアンプ300cを示す回路図である。図9に示されたように基準電圧発生器340は基準電圧VRを共通基準ノードNCに提供し、共通基準ノードNCは2つ以上のPWM駆動回路及び低域通過フィルタの基準ノードとして使用される。   FIG. 9 is a circuit diagram showing a digital amplifier 300c coupled to the 3-terminal connector 60 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, a reference voltage generator 340 provides a reference voltage VR to a common reference node NC, which is used as a reference node for two or more PWM driving circuits and a low-pass filter. .

図9を参照すると、3−端子コネクタは第1端子1、第2端子2及び第3端子3を含む。第1PWM駆動回路320aは第1オーディオ入力信号AIaを受信し増幅された第1PWM信号を第1低域通過フィルタ330aに提供する。第1低域通過フィルタ330aは増幅された第1PWM信号をフィルタリングしフィルタリングされた信号を3−端子コネクタ60の第1端子1に連結された第1出力ノードNA1に提供する。第2PWM駆動回路320bは第2オーディオ入力信号AIbを受信し増幅された第2PWM信号を第2低域通過フィルタ330bに提供する。第2低域通過フィルタ330bは増幅された第2PWM信号をフィルタリングし前記フィルタリングされた信号を3−端子コネクタ60の第2端子2に連結された第2出力ノードNA2に提供する。図9で基準電圧発生器340は基準電圧をコネクタ6の第3端子3に連結された共通基準ノードNCに提供する。   Referring to FIG. 9, the 3-terminal connector includes a first terminal 1, a second terminal 2, and a third terminal 3. The first PWM driving circuit 320a receives the first audio input signal AIa and provides the amplified first PWM signal to the first low-pass filter 330a. The first low-pass filter 330a filters the amplified first PWM signal and provides the filtered signal to the first output node NA1 connected to the first terminal 1 of the 3-terminal connector 60. The second PWM driving circuit 320b receives the second audio input signal AIb and provides the amplified second PWM signal to the second low-pass filter 330b. The second low-pass filter 330b filters the amplified second PWM signal and provides the filtered signal to the second output node NA2 connected to the second terminal 2 of the 3-terminal connector 60. In FIG. 9, the reference voltage generator 340 provides the reference voltage to the common reference node NC connected to the third terminal 3 of the connector 6.

第1PWM駆動回路320a及び第2PMW駆動回路320bの構成はそれぞれ図5に関連して説明したPWM駆動回路320の構成と同一または類似する。また、第1低域通過フィルタ330a及び第2低域通過フィルタ330bの構成はそれぞれ図5に関連して説明した低域通過フィルタ330の構成と同一または類似する。さらに、図9に示された基準電圧発生器340は図5に関連して説明した基準電圧発生器と同一である。   The configurations of the first PWM driving circuit 320a and the second PMW driving circuit 320b are the same as or similar to the configuration of the PWM driving circuit 320 described with reference to FIG. The configurations of the first low-pass filter 330a and the second low-pass filter 330b are the same as or similar to the configurations of the low-pass filter 330 described in relation to FIG. Furthermore, the reference voltage generator 340 shown in FIG. 9 is the same as the reference voltage generator described with reference to FIG.

しかし、第1PWM駆動回路320a及び第2PWM駆動回路320bのそれぞれによって受信された入力信号は相異することができる。第1PWM駆動回路320a及び第2PWM駆動回路320bのそれぞれによって受信された入力信号は相異することができるので、第1PWM駆動回路320a、第2PWM駆動回路320b、第1低域通過フィルタ330a及び/または第2低域通過フィルタ330bの成分値のうち少なくとも一つはそれぞれの入力信号によって異なることができる。例えば、第1PWM駆動回路320aの入力信号及び第2PWM駆動回路320bの入力信号の差異のため、第1低域通過フィルタ330aの動作臨界値は第2低域通過フィルタ330bの動作臨界値と異なることができる。この場合、第1低域通過フィルタ330aのキャパシタンス及びインダクタンス値は第2低域通過フィルタ330bのキャパシタンス及びインダクタンス値と相異する。   However, the input signals received by the first PWM driving circuit 320a and the second PWM driving circuit 320b can be different. Since the input signals received by the first PWM driving circuit 320a and the second PWM driving circuit 320b can be different, the first PWM driving circuit 320a, the second PWM driving circuit 320b, the first low-pass filter 330a and / or At least one of the component values of the second low-pass filter 330b may be different depending on each input signal. For example, the operating critical value of the first low-pass filter 330a is different from the operating critical value of the second low-pass filter 330b due to the difference between the input signal of the first PWM driving circuit 320a and the input signal of the second PWM driving circuit 320b. Can do. In this case, the capacitance and inductance value of the first low-pass filter 330a are different from the capacitance and inductance value of the second low-pass filter 330b.

3−端子コネクタ60はコネクタプラグ70と結合するように構成される。3端子コネクタプラグ70は3端子コネクタ60の第1端子1と結合される第1端子1a、3−端子コネクタ60の第2端子2と結合される第2端子2a、及び3−端子コネクタ60の第3端子3と結合される第3端子3aを含む。絶縁体4によって第1端子1a、第2端子2a、及び3端子3a及び本体5が分離される。   The 3-terminal connector 60 is configured to couple with the connector plug 70. The three-terminal connector plug 70 includes a first terminal 1 a coupled to the first terminal 1 of the three-terminal connector 60, a second terminal 2 a coupled to the second terminal 2 of the three-terminal connector 60, and the three-terminal connector 60. A third terminal 3 a coupled to the third terminal 3 is included. The first terminal 1a, the second terminal 2a, the third terminal 3a, and the main body 5 are separated by the insulator 4.

図9を参照すると、多様な外部装置を増幅器回路300cに結合することができる。多様な外部装置はヘッドフォンスピーカ、ステレオスピーカ、録音装置などであることができる。   Referring to FIG. 9, various external devices can be coupled to the amplifier circuit 300c. The various external devices can be headphone speakers, stereo speakers, recording devices and the like.

図9の増幅器回路300cには図7に示されたオフセット検出器350が含まれていないが、本発明が属する技術分野の当業者は本発明の技術的思想の範囲内でオフセット検出器が図9の増幅器回路300cに含まれることができることが理解できるだろう。   The amplifier circuit 300c of FIG. 9 does not include the offset detector 350 shown in FIG. 7, but those skilled in the art to which the present invention belongs will be able to implement the offset detector within the scope of the technical idea of the present invention. It will be understood that nine amplifier circuits 300c can be included.

図10は本発明の一実施例による増幅器回路の出力ノードに印加される増幅されたパルス幅変調信号のDC成分を減少する方法を示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for reducing the DC component of an amplified pulse width modulation signal applied to an output node of an amplifier circuit according to an embodiment of the present invention.

図10を参照すると、DC成分を減少する方法は、入力信号を受信する段階S110、受信された入力信号をパルス幅変調する段階S120、及びPWM信号を増幅する段階130を含む。例えば、PWM駆動回路320によって受信されたオーディオ入力信号は前述したようにPWM駆動回路320によってパルス幅変調され増幅されることができる。   Referring to FIG. 10, the method for reducing the DC component includes receiving an input signal S110, pulse width modulating the received input signal S120, and amplifying the PWM signal 130. For example, the audio input signal received by the PWM driving circuit 320 can be pulse width modulated and amplified by the PWM driving circuit 320 as described above.

図10に示されたように、DC成分を減少する方法は、また、増幅されたPWM信号をフィルタリングする段階S140及びフィルタリングされた信号を出力ノードに出力する段階S150を含む。例えば、低域通過フィルタ330はPWM駆動回路320から増幅されたPWM信号を受信し、増幅されたPWM信号をフィルタリングしてフィルタリングされた信号を出力ノードNAに提供することができる。   As shown in FIG. 10, the method for reducing the DC component also includes a step S140 of filtering the amplified PWM signal and a step S150 of outputting the filtered signal to an output node. For example, the low pass filter 330 can receive the amplified PWM signal from the PWM drive circuit 320, filter the amplified PWM signal, and provide the filtered signal to the output node NA.

図10を参照すると、DC成分を減少する方法は、電源電圧を分配して基準電圧を発生する段階S160を含む。例えば、基準電圧発生器340は電源電圧を分配して出力信号のハイ電圧とロー電圧との間の電圧値に該当する基準電圧を発生する。出力信号のハイ電圧値が5Vであり出力信号のロー電圧値の0Vである場合、基準電圧は約2.5Vとなる。   Referring to FIG. 10, the method for reducing the DC component includes a step S160 of distributing a power supply voltage to generate a reference voltage. For example, the reference voltage generator 340 distributes the power supply voltage and generates a reference voltage corresponding to a voltage value between a high voltage and a low voltage of the output signal. When the high voltage value of the output signal is 5V and the low voltage value of the output signal is 0V, the reference voltage is about 2.5V.

また、発生された基準電圧は基準ノードに提供される(S170)。結果的に出力ノードと基準ノードとの間に連結された負荷に差分電圧VA−VBが印加され出力信号のDC電圧成分を減少させる。例えば、基準電圧発生器340は基準電圧を基準ノードに提供し、従って、出力ノードNAと基準ノードNBとの間に連結された一つ以上のスピーカには差分電圧VA−VBが印加される。   Also, the generated reference voltage is provided to the reference node (S170). As a result, the differential voltage VA-VB is applied to the load connected between the output node and the reference node to reduce the DC voltage component of the output signal. For example, the reference voltage generator 340 provides the reference voltage to the reference node, and thus the differential voltage VA-VB is applied to one or more speakers connected between the output node NA and the reference node NB.

本発明は属する技術分野の当業者は、S160及びS170段階が基準電圧発生器340によって実施されることができ、S110乃至S150段階がPWM駆動回路320及び低域通過フィルタ330によって実施されることができることを理解するだろう。   Those skilled in the art to which the present invention pertains may be that steps S160 and S170 may be performed by the reference voltage generator 340, and steps S110 to S150 may be performed by the PWM driving circuit 320 and the low-pass filter 330. You will understand what you can do.

図11は本発明の他の実施例による増幅器回路の出力ノードに印加される増幅されたパルス幅変調信号のDC成分を減少する方法を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart illustrating a method for reducing the DC component of an amplified pulse width modulation signal applied to an output node of an amplifier circuit according to another embodiment of the present invention.

図11の実施例は図10の実施例と関連して説明された段階を含むので重複される説明は省略する。   The embodiment of FIG. 11 includes the steps described in connection with the embodiment of FIG.

図11を参照すると、パルス幅変調信号のDC成分を減少する方法は出力ノードに提供されるフィルタリングされた信号のDC電圧成分と基準ノードに提供される電圧とを比較する段階S161、及び比較結果に基づいて基準電圧の発生を制御する段階S162を含む。例えば、オフセット検出器350は出力ノードNAに提供されるフィルタリングされた信号のDC電圧成分と基準ノードNBに提供される電圧とを比較する。一実施例によって、フィルタリングされた信号のDC電圧成分と基準電圧との差異は0であることができる。オフセット検出器350の比較結果は電圧分配器341に提供され、フィルタリングされた信号のDC電圧成分と基準電圧との差異が0になるように基準電圧の発生を制御することができる。例えば、オフセット検出器350の比較結果は第1制御信号OSCU及び第2制御信号OSCDを制御するために使用することができる。   Referring to FIG. 11, the method for reducing the DC component of the pulse width modulation signal compares the DC voltage component of the filtered signal provided to the output node with the voltage provided to the reference node, S161, and the comparison result. And step S162 for controlling the generation of the reference voltage based on. For example, the offset detector 350 compares the DC voltage component of the filtered signal provided to the output node NA with the voltage provided to the reference node NB. According to one embodiment, the difference between the DC voltage component of the filtered signal and the reference voltage can be zero. The comparison result of the offset detector 350 is provided to the voltage distributor 341, and the generation of the reference voltage can be controlled so that the difference between the DC voltage component of the filtered signal and the reference voltage becomes zero. For example, the comparison result of the offset detector 350 can be used to control the first control signal OSCU and the second control signal OSCD.

前記のような本発明の一実施例によるデジタルアンプ及びパルス幅変調信号のDC成分減少方法は、負の電源電圧を発生するための電荷パンプを具備することなしにカップリングキャパシタを除去することができる。   The method for reducing the DC component of the digital amplifier and the pulse width modulation signal according to the embodiment of the present invention as described above can remove the coupling capacitor without providing a charge pump for generating a negative power supply voltage. it can.

また、本発明の一実施例による3端子コネクタに適合したデジタルアンプは負の電源電圧を発生するための電荷パンプを具備することなしにカップリングキャパシタを除去することができ、共通基準ノードに同時に接続される2つの音声再生装置を駆動することができる。   In addition, a digital amplifier adapted to a three-terminal connector according to an embodiment of the present invention can remove a coupling capacitor without providing a charge pump for generating a negative power supply voltage, and can simultaneously connect to a common reference node. Two connected audio playback devices can be driven.

さらに、本発明の実施例によるデジタルアンプ基準電圧発生器及びパルス幅変調信号のDC成分減少方法は、出力ノード及び基準ノードの電圧オフセットを精密に減少させることができる。   Further, the digital amplifier reference voltage generator and the DC component reducing method of the pulse width modulation signal according to the embodiment of the present invention can accurately reduce the voltage offset of the output node and the reference node.

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to these embodiments, and any person who has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can be used without departing from the spirit and spirit of the present invention. The present invention can be modified or changed.

一般的なD級増幅器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a general class D amplifier. 図1のD級増幅器の各構成要素によって実施される信号処理の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the signal processing implemented by each component of the class D amplifier of FIG. 従来の増幅器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional amplifier. 本発明の一実施例による基準電圧発生器を具備した増幅器回路を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an amplifier circuit including a reference voltage generator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による増幅器回路に含まれたPWM駆動回路、フィルタ及び基準電圧発生器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the PWM drive circuit, filter, and reference voltage generator which were included in the amplifier circuit by one Example of this invention. 本発明の一実施例による基準電圧発生器に含まれることができる電圧分配器を示す図である。FIG. 3 illustrates a voltage divider that can be included in a reference voltage generator according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による増幅器回路で、電圧分配器によって出力される分配電圧が初期化段階での増幅器の出力ノードと基準ノードとの間の電圧比較に基づいて制御されることを示す図である。In the amplifier circuit according to an embodiment of the present invention, the distribution voltage output by the voltage divider is controlled based on the voltage comparison between the output node of the amplifier and the reference node in the initialization stage. is there. 本発明の一実施例による増幅器回路の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the amplifier circuit by one Example of this invention. 本発明の一実施例による3−端子コネクタに結合されるデジタルアンプを示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a digital amplifier coupled to a 3-terminal connector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による増幅器回路の出力ノードに印加される増幅されたパルス幅変調信号のDC成分を減少する方法を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a method for reducing a DC component of an amplified pulse width modulation signal applied to an output node of an amplifier circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例による増幅器回路の出力ノードに印加される増幅されたパルス幅変調信号のDC成分を減少する方法を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a method of reducing a DC component of an amplified pulse width modulation signal applied to an output node of an amplifier circuit according to another embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

320 D級ドライビング回路
321 PWM制御部
325 スイッチング増幅器
330 低域通過フィルタ
340 基準電圧発生器
341 電圧分配器
345 アナログバッファ
350 オフセット感知器
NA 出力ノード
NB 基準ノード
NC 共通基準ノード
320 Class D driving circuit 321 PWM controller 325 Switching amplifier 330 Low pass filter 340 Reference voltage generator 341 Voltage distributor 345 Analog buffer 350 Offset sensor NA Output node NB Reference node NC Common reference node

Claims (5)

入力信号を受信して増幅されたパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調信号発生器と、
前記増幅されたパルス幅変調信号をフィルタリングしフィルタリングされたパルス幅変調信号を負荷の入力ノードに提供するフィルタと、
前記フィルタリングされたパルス幅変調信号の最大電圧と最小電圧との中間値に相応する基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供して、前記フィルタリングされたパルス幅変調信号のDC成分を減少させる基準電圧発生器と、
を含み、前記負荷の入力ノードと前記フィルタとの間にカップリングキャパシタを含まず、
前記基準電圧発生器は、
前記電源電圧を分配して分配電圧を提供する電圧分配器と、
前記分配電圧をバッファリングして前記基準電圧を前記負荷の基準ノードに提供するアナログバッファと、を有し、電源電圧及び少なくとも一つの制御信号を受信し、前記基準電圧を決定するために前記少なくとも一つの制御信号に基づいて前記電源電圧を分配するデジタルアンプであって、
前記負荷の入力ノード電圧と前記負荷の基準ノード電圧とを比較して、比較結果を前記基準電圧発生器に提供する比較器をさらに含み、
前記比較器は、前記デジタルアンプがミュート状態の間には活性化され、非ミュート状態の間には非活性化されるものであって、
前記電圧分配器は、前記ミュート状態の比較結果に基づいて前記基準ノードの電圧が出力信号のDC成分と一致するように、前記分配電圧を決定することを特徴とするデジタルアンプ。
A pulse width modulation signal generator for receiving an input signal and outputting an amplified pulse width modulation signal;
A filter for filtering the amplified pulse width modulated signal and providing the filtered pulse width modulated signal to an input node of a load;
A reference voltage corresponding to an intermediate value between the maximum voltage and the minimum voltage of the filtered pulse width modulation signal is provided to the reference node of the load to reduce the DC component of the filtered pulse width modulation signal. A generator,
Including no coupling capacitor between the input node of the load and the filter,
The reference voltage generator is
A voltage distributor for distributing the power supply voltage and providing a distribution voltage;
An analog buffer for buffering the distributed voltage and providing the reference voltage to a reference node of the load, receiving a power supply voltage and at least one control signal, and determining the reference voltage a Lud Jitaruanpu to distribute the supply voltage based on one of the control signals,
A comparator that compares the input node voltage of the load with a reference node voltage of the load and provides a comparison result to the reference voltage generator;
The comparator is activated during the mute state of the digital amplifier and deactivated during the non-mute state,
The digital amplifier according to claim 1, wherein the voltage divider determines the distribution voltage based on a comparison result of the mute state so that a voltage of the reference node matches a DC component of an output signal.
前記フィルタリングされたパルス幅変調信号は、前記フィルタから前記負荷の入力ノードに直接提供されることを特徴とする請求項1記載のデジタルアンプ。   The digital amplifier according to claim 1, wherein the filtered pulse width modulation signal is provided directly from the filter to an input node of the load. 前記基準電圧発生器は、電荷パンプではないことを特徴とする請求項1記載のデジタルアンプ。   2. The digital amplifier according to claim 1, wherein the reference voltage generator is not a charge pump. 前記パルス幅変調信号発生器は、前記入力信号を受信してパルス幅変調信号を提供するパルス幅変調回路と、
前記パルス幅変調信号を増幅する駆動回路と、を含むことを特徴とする請求項1記載のデジタルアンプ。
The pulse width modulation signal generator receives the input signal and provides a pulse width modulation signal; and a pulse width modulation circuit;
The digital amplifier according to claim 1, further comprising a drive circuit that amplifies the pulse width modulation signal.
前記電圧分配器は、
レジスタに貯蔵された情報から発生された制御信号に基づいて変化する可変抵抗を含み、前記制御信号に基づいて前記電源電圧を分配することを特徴とする請求項記載のデジタルアンプ。
The voltage divider is
Comprises a variable resistance that varies based on the control signal generated from the information stored in the register, the digital amplifier according to claim 1, wherein the distributing the power supply voltage based on the control signal.
JP2007216123A 2006-08-23 2007-08-22 Method, apparatus and system for reducing the DC coupling capacitance of a switching amplifier Expired - Fee Related JP5198013B2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2006-0079793 2006-08-23
KR1020060079793A KR100770747B1 (en) 2006-08-23 2006-08-23 Digital amplifier and method of reproducing sound
US11/889,419 US7602245B2 (en) 2006-08-23 2007-08-13 Method, apparatus and system for reducing DC coupling capacitance at switching amplifier
US11/889419 2007-08-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008054320A JP2008054320A (en) 2008-03-06
JP5198013B2 true JP5198013B2 (en) 2013-05-15

Family

ID=39027558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007216123A Expired - Fee Related JP5198013B2 (en) 2006-08-23 2007-08-22 Method, apparatus and system for reducing the DC coupling capacitance of a switching amplifier

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5198013B2 (en)
DE (1) DE102007040498A1 (en)
GB (1) GB2441218B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5206763B2 (en) * 2010-10-21 2013-06-12 オンキヨー株式会社 Amplifier

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3266203B2 (en) * 1991-09-30 2002-03-18 ローム株式会社 Automatic gain control circuit
JP2001127633A (en) * 1999-10-27 2001-05-11 Asahi Kasei Microsystems Kk Offset cancel circuit
JP3415090B2 (en) * 2000-02-07 2003-06-09 株式会社 デジアン・テクノロジー PWM amplifier
JP2002345064A (en) * 2001-05-21 2002-11-29 Niigata Seimitsu Kk Voice output amplifier
US7183857B2 (en) * 2002-01-24 2007-02-27 Maxim Integrated Products Inc. Single supply direct drive amplifier
JP2004214712A (en) * 2002-12-26 2004-07-29 Toshiba Corp Amplifier circuit
JP2005210329A (en) * 2004-01-21 2005-08-04 Sharp Corp Digital amplifier
US7116168B2 (en) * 2004-12-01 2006-10-03 Creative Technology Ltd Power multiplier system and method

Also Published As

Publication number Publication date
GB0716318D0 (en) 2007-10-03
JP2008054320A (en) 2008-03-06
DE102007040498A1 (en) 2008-04-03
GB2441218B (en) 2011-08-10
GB2441218A (en) 2008-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9843314B2 (en) Pop and click noise reduction
JP3941443B2 (en) Self-propelled PWM amplifier
JP4356625B2 (en) Digital amplifier
JP3369503B2 (en) Digital switching amplifier
JP2003115730A (en) Pwm (pulse-width modulation) circuit and power amplifier circuit
US6476674B2 (en) Method and apparatus for error correction of amplifier
CN103686509A (en) Low-quiescent current headset driver
US10404248B2 (en) Calibration of a dual-path pulse width modulation system
CN110582935B (en) Switching in an audio system having multiple playback paths
WO2017160556A1 (en) Generation of voltage reference signals in a hybrid switched mode amplifier
TWM365017U (en) D-class amplifier
EP0473166B1 (en) Amplifying circuit
WO2008105592A1 (en) Switching amplification driver for reducing starting noise and audio amplifier including the same
US7276964B2 (en) PWM power amplifier and method for controlling the same
JP5198013B2 (en) Method, apparatus and system for reducing the DC coupling capacitance of a switching amplifier
US7602245B2 (en) Method, apparatus and system for reducing DC coupling capacitance at switching amplifier
JP2007006012A (en) Amplifier and amplification method
WO2022070711A1 (en) Audio circuit, electronic device using same, and in-vehicle audio system
US20080088370A1 (en) Method, apparatus and system for reducing noise from an amplifier
GB2561410A (en) Switching in amplifier with configurable final output stage
US7199655B2 (en) Multistage amplifier circuit without interstage coupling capacitor
JP2004031998A (en) Audio driver circuit
WO2002095936A1 (en) Audio output amplifier
US11811370B2 (en) Common-mode compensation in a multi-level pulse-width modulation system
JP4533707B2 (en) Amplifier device, power supply circuit for amplifier, and audio signal reproducing device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100707

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110601

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120117

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120416

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120814

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121212

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20121220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130206

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees