JP6325526B2 - 調整可能ループ・フィルター特性を有するクラスdオーディオ・アンプ - Google Patents
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Description
− 第1の動作モードにおいて、3レベル・バランス負荷信号を生成するために変調制御信号の第1セットの対応する制御信号に対して逆位相を有する変調制御信号の第2セットの各々の制御信号を提供し、
− 第2の動作モードにおいて、5レベル・バランス負荷信号を生成するために変調制御信号の第1セットの対応する制御信号に対して逆位相、および、追加的+/−90度位相シフトを有する変調制御信号の第2セットの各々の制御信号を提供するように構成される。有利な実施形態にしたがい、コントローラは、前述のオーディオ信号レベル検出器を備える。これは、コントローラを、5−レベル、3−レベル・バランス負荷信号間のスイッチングが、オーディオ入力信号のレベルに基づいてコントロールされるように、オーディオ入力信号の検出されたレベルに依存して、第1の動作モードと第2の動作モードとの間をスイッチするように構成することができるようにするためである。コントローラは、オーディオ入力信号のレベルに基づくのと同様に、変調制御信号の第1セットおよび/または第2セットの変調周波数をコントロールするように、さらに構成されることができる。これは、好適な実施形態にしたがい、コントローラを、所定のレベル閾値によるオーディオ入力信号の検出レベルを比較するのに適応させることによって、達成される。コントローラは、検出オーディオ信号レベルが所定のレベル閾値より小さいとき、変調制御信号の第1セットや第2セットの第1の変調周波数をセットするのに、また、検出オーディオ信号レベルが所定のレベル閾値より大きいとき、変調制御信号の第1セットや第2セットの第2の変調周波数をセットするのに適応している。第1の変調周波数は、第2の変調周波数より低い。
Claims (26)
- ラウドスピーカ負荷に接続可能な、第1出力ノードを備える第1出力ドライバであって、
該第1出力ドライバは、負荷信号を該ラウドスピーカ負荷に供給し、
前記第1出力ドライバは、第1供給電圧と第1出力ノードの間で接続する1つ以上の半導体スイッチを備えるアッパー・レッグと、第1出力ノードと第2供給電圧の間で接続する1つ以上の半導体スイッチを備えるローワー・レッグと、備え、
前記半導体スイッチの各々は、オン状態またはオフ状態に選択的に半導体スイッチを設定するために、半導体スイッチの状態を制御するのに適しているスイッチ制御端子を備える、
第1出力ドライバと、
フィルタ処理したオーディオ信号の受信、および、前記第1出力ドライバのそれぞれのスイッチ制御端子に対する調整可能変調周波数におけるパルス幅変調制御信号の第1セットの生成のためのパルス幅変調器と、
調整可能ループ・フィルターならびにオーディオ信号および前記負荷信号から導出されたフィードバック信号に接続する加算ノードを備えるフィードバック・ループであって、該フィードバック・ループは、該フィードバック信号を、前記加算ノードに接続させるように構成される、フィードバック・ループと、
パルス幅変調制御信号の前記第1セットの調整可能変調周波数の周波数設定に基づいて、調整可能ループ・フィルターの周波数特性を制御するように構成されたコントローラと、
を備えるクラスDオーディオ・アンプ。 - 前記コントローラは、前記調整可能変調周波数のセッティングに基づいて、前記調整可能ループ・フィルターの次数を変えるように構成される、請求項1に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記フィードバック・ループは、前記調整可能変調周波数の前記周波数設定の0.01と1.0倍との間、好適には、0.1と0.5倍との間のオープン・ループ帯域幅を持つ、請求項1又は2に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記コントローラは、調整可能変調周波数の最小周波数設定においてよりも、調整可能変調周波数の最大周波数設定における、前記調整可能ループ・フィルターのより高次数を選択するように構成される、請求項2又は3に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記調整可能ループ・フィルターは、それぞれの積分器時定数および、それぞれの積分器利得係数を備える複数のカスケード接続積分器と、を備える、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記コントローラは、調整可能ループ・フィルターの周波数応答特性ファクタをコントロールするために、0.25と4の間のスケーリング・ファクタのような共通のスケーリング・ファクタで前記複数の積分器の前記それぞれの積分器時定数を調整するように構成される、請求項5に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記コントローラは、調整可能ループ・フィルターの周波数応答特性ファクタをコントロールするために、複数のスケーリング・ファクタで前記複数の積分器の前記それぞれの積分器利得係数を測定するように構成される請求項5に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記調整可能ループ・フィルターは、2つないし8つのカスケード接続積分器を備える、請求項5ないし7のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記カスケード接続積分器の1つ以上が、最大出力電圧レベルまたは最大電流レベルのような、前記カスケード接続積分器の最大出力レベルを制限するために出力レベル・クランプを備える、請求項5ないし7のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記ラウドスピーカ負荷にわたる第1の3レベル負荷信号を提供するために、中点電圧のような、第1出力ノードにおいて、第3供給電圧をセットするように構成されるDC電圧源をさらに備える請求項1ないし9のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記第1出力ドライバの前記アッパー・レッグは、カスケードで接続する第1カスケード半導体スイッチおよび第2カスケード半導体スイッチを備え、前記第1出力ドライバの前記ローワー・レッグは、カスケードで接続する第3カスケード半導体スイッチおよび第4カスケード半導体スイッチを備え、
前記DC電圧源は、前記第3供給電圧にチャージされ、前記第1カスケード半導体スイッチおよび前記第2カスケード半導体スイッチの間に位置する第1ノードと、前記第3カスケード半導体スイッチおよび前記第4カスケード半導体スイッチの間に位置する第2ノードとの間で接続されたキャパシタを備え、
パルス幅変調制御信号の前記第1セットは、
第1状態において、前記キャパシタの第1端子を、前記第1カスケード半導体スイッチおよび前記第3カスケード半導体スイッチを通して、第1出力ノードに接続し、
第2状態において、前記キャパシタの第2端子を、前記第4カスケード半導体スイッチおよび前記第2カスケード半導体スイッチを通して、第1出力ノードに接続する、ように構成される、請求項10に記載のクラスDオーディオ・アンプ。 - バランス負荷信号をそれに供給するために、前記ラウドスピーカ負荷に接続可能な第2出力ノードを備える第2出力ドライバをさらに備え、
前記第2出力ドライバは、前記第1供給電圧と前記第2出力ノードとの間で接続する1つ以上の半導体スイッチを備えるアッパー・レッグと、前記第2出力ノードと前記第2供給電圧との間で接続する1つ以上の半導体スイッチを備えるローワー・レッグとを備え、
前記第2出力ドライバの前記半導体スイッチの各々が、オン状態またはオフ状態に選択的に半導体スイッチを設定するために、半導体スイッチの状態を制御するのに適しているスイッチ制御端子を備え、
前記コントローラは、前記第2出力ドライバのそれぞれのスイッチ制御端子に対する調整可能変調周波数において、パルス幅変調制御信号の第2セットを生成するようにさらに適している、請求項1ないし11のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。 - 前記コントローラは、第1動作モードにおいて、前記ラウドスピーカ負荷にわたる第1複数レベル・バランス負荷信号を生成するために、変調制御信号の前記第1セットおよび第2セットの間での第1所定の位相関係をセットし、
第2動作モードにおいて、前記ラウドスピーカ負荷にわたる第2複数レベル・バランス負荷信号を生成するために、変調制御信号の前記第1セットおよび前記第2セットの間での第2所定の位相関係をセットするように構成される請求項12に記載のクラスDオーディオ・アンプ。 - 前記コントローラは、前記第1動作モードにおいて、3レベル・バランス負荷信号を生成するために変調制御信号の第1セットの対応する制御信号に対して逆位相を有する変調制御信号の第2セットの各々の制御信号を提供し、
前記第2動作モードにおいて、5レベル・バランス負荷信号を生成するために変調制御信号の第1セットの対応する制御信号に対して逆位相、および、追加的+/−90度位相シフトを有する変調制御信号の第2セットの各々の制御信号を提供するように構成される請求項13に記載のクラスDオーディオ・アンプ。 - 前記コントローラはオーディオ信号レベル検出器備え、
前記コントローラは、前記オーディオ信号の検出されたレベルに依存して、変調制御信号の前記第1セットおよび/または第2セットの前記調整可能変調周波数を制御するのに適している、請求項1ないし14のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。 - 前記コントローラは、前記オーディオ信号の検出されたレベルに依存して、前記第1動作モードと前記第2動作モードとの間でスイッチするのに適している、請求項13または14に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記コントローラは、前記オーディオ信号の前記検出されたレベルを、所定のレベル閾値と比較し、
検出オーディオ信号レベルが所定のレベル閾値より小さいとき、変調制御信号の前記第1セットおよび/または第2セットの第1変調周波数をセットし、
検出オーディオ信号レベルが所定のレベル閾値より大きいとき、変調制御信号の前記第1セットおよび/または第2セットの第2変調周波数をセットするのにさらに適しており、
第1変調周波数は、第2変調周波数より低い、請求項16に記載のクラスDオーディオ・アンプ。 - 前記コントローラは、
前記検出オーディオ信号レベルが前記所定のレベル閾値を上回るときに、前記第1動作モードを選択し、
検出オーディオ信号レベルが所定のレベル閾値より小さいときに、前記第2動作モードを選択するのにさらに適している、請求項17に記載のクラスDオーディオ・アンプ。 - 前記コントローラは、
前記フィルタ処理したオーディオ信号に接続し、デジタル・パルス幅変調器にデジタル・フィルタ処理したオーディオ信号を生成するために、ディジタル・クロック信号に従って、動作するサンプリング・デバイスを更に含み、
前記デジタル・パルス幅変調器は、一様にサンプルされたパルス幅変調オーディオ信号を生成するように構成され、
前記コントローラは、一様にサンプルされたパルス幅変調オーディオ信号に基づいて、パルス幅変調制御信号の前記第1セットおよび/または第2セットを生成する、請求項1ないし18のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。 - 前記DC電圧源は、チャージされたキャパシタ、フローティング浮動DC電源レール、バッテリーのグループのうちの少なくとも1つのコンポーネントを備える、請求項10または11に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記半導体スイッチの各々のオン抵抗は、0.01Ωと10Ωとの間にある、請求項1ないし20のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記半導体スイッチの各々は、フィールド効果トランジスタ(FET)、バイポーラ・トランジスタ(BJT)、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)のグループから選択したトランジスタ・スイッチを備えている、請求項1ないし21のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 前記第1および第2供給電圧は、5Vと120Vとの間のDC電圧差を提供するように構成される、請求項1ないし22のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- パルス幅変調制御信号の前記第1セットの最大変調周波数は、150kHzと5MHzとの間、好適には、500kHzと1MHzとの間に存在する、請求項1ないし23のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプ。
- 請求項12ないし14のいずれか1項に記載のクラスDオーディオ・アンプと、
動作的に、第1出力ドライバの第1出力ノードおよび、第1DC供給電圧および第2DC供給電圧のうちの1つに接続するラウドスピーカ負荷、または、動作的に、前記第1出力ドライバおよび前記第2出力ドライバの、それぞれの、前記第1出力ノードおよび前記第2出力ノードの中間に接続するラウドスピーカ負荷と、
を備えるサウンド再生アセンブリ・コンポーネント。 - 前記第1出力ドライバの前記第1出力ノードと前記ラウドスピーカ負荷の間で接続する負荷インダクタと、
前記ラウドスピーカ負荷と前記第1DC供給電圧および前記第2DC供給電圧のうちの1つとの間で接続された負荷キャパシタとをさらに備える請求項25に記載のサウンド再生アセンブリ・コンポーネント。
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