JP6670380B2 - デジタルアンプおよび出力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、入力信号がデジタル信号であるデジタルアンプ、およびデジタルアンプを用いた出力装置に関する。
従来、オーディオ信号等を増幅するアンプでは、デルタシグマ変調を用いたデジタルアンプが一般的であった。例えば、特許文献1には、入力オーディオ信号をデルタシグマ変調して量子化出力信号を生成し、当該量子化出力信号をパルス増幅したスイッチング信号を生成するデジタルスイッチングアンプが記載されている。当該デジタルスイッチングアンプでは、スイッチング信号を帰還する帰還ループ上に、スイッチング信号を抵抗分割により減圧して帰還信号を生成している。
特許文献1に記載の構成について、図6の(a)を用いて説明する。図6は、従来例に係るデジタルアンプの構成を示す図である。図6の(a)は、従来例におけるデジタルアンプ200の一例を示す図である。デジタルアンプ200は、図6の(a)に示すように、デルタシグマ変調器201、スイッチング回路202、電源回路203、減衰器241を備えている。また、デルタシグマ変調器201は、積分器加算器群211および量子化器212を備えている。デジタルアンプ200では、アナログ信号である入力信号と、スイッチング回路202から減衰器241を経て負帰還する信号線S206の帰還信号とが差分器に入力信号として入力される。そして、差分器が入力信号および帰還信号との差分値を求めて、信号線S202に差分信号を出力する。
日本国公開特許公報「特開2000−295049号公報(2000年10月20日公開)」
しかしながら、上述の従来技術では、デルタシグマ変調器201の前段の差分器に帰還信号を入力しなければならない。換言すると、上述の従来技術では、入力信号が、1ビット化され、ビット列の密度によって波形を表すPDM(Pulse Density Modulation)方式のデジタル信号であっても、本来不要な量子化器および標本化器が必要になる。そのため、回路構成が複雑になり、入力信号を忠実に増幅させることに対して問題がある。また、量子化器および標本化器を用いることにより、例えば5.6MHz、11MHz、22MHzといった高速サンプリング周波数では、デジタル信号処理速度に限界があるという問題もある。
続いて、入力信号がデジタル信号の場合について、図6の(b)を用いて説明する。図6の(b)は、従来例におけるデジタルアンプ300の他の例を示す図である。デジタルアンプ300は、図6の(b)に示すように、パルススイッチング回路302および電源回路303を備えている。デジタルアンプ300では、信号線S303の入力信号および信号線S304の出力信号はともにデジタル信号のため、フィードバックさせることができないという問題がある。
本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デジタルアンプにおいて、入力信号がデジタル信号であっても回路構成が簡素化されており、かつフィードバックが可能な技術を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るデジタルアンプは、デジタル信号のパルス幅を調整するパルス幅調整回路と、上記パルス幅調整回路の出力信号を増幅するスイッチング回路と、上記スイッチング回路の出力信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部とを備え、上記パルス幅調整回路は、上記フィードバック信号を参照して上記デジタル信号のパルス幅を調整する。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る出力装置は、第1のデジタル信号を増幅する第1の増幅部と、上記第1のデジタル信号とは逆位相の第2のデジタル信号を増幅する第2の増幅部と、上記第1の増幅部と上記第2の増幅部とに接続された負荷とを備え、上記第1の増幅部は、上記第1のデジタル信号のパルス幅を調整する第1のパルス幅調整回路と上記第1のパルス幅調整回路の出力信号を増幅する第1のスイッチング回路と上記第1のスイッチング回路の出力信号に基づいてフィードバック信号を生成する第1のフィードバック信号生成部とを備え、第1の上記パルス幅調整回路は、上記フィードバック信号を参照して上記デジタル信号のパルス幅を調整し、上記第2の増幅部は、上記第2のデジタル信号のパルス幅を調整する第2のパルス幅調整回路と、上記第2のパルス幅調整回路の出力信号を増幅する第2のスイッチング回路と、上記第2のスイッチング回路の出力信号に基づいてフィードバック信号を生成する第1のフィードバック信号生成部とを備え、第2の上記パルス幅調整回路は、上記フィードバック信号を参照して上記デジタル信号のパルス幅を調整する。
本発明の一態様によれば、デジタルアンプにおいて、入力信号がデジタル信号であっても回路構成が簡素化されており、かつフィードバックが可能である。
本発明の実施形態1に係るデジタルアンプの要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態1、2におけるパルス幅調整回路の要部構成を示すブロック図であり、(a)は、パルス幅調整回路の一例の要部構成を示すブロック図であり、(b)は、パルス幅調整回路の他の例の要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態1、2におけるパルス幅調整回路における各信号線の波形を示す図であり、(a)は、図2の(a)に示すパルス幅調整回路における各信号線の波形を示す図であり、(b)は、図2の(b)に示すパルス幅調整回路における各信号線の波形を示す図である。 本発明の実施形態3に係るデジタルアンプの要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態3に係るデジタルアンプをBTL接続した出力装置のブロック図である。 従来例に係るデジタルアンプの構成を示す図であり、(a)は、従来例におけるデジタルアンプの一例を示す図であり、(b)は、従来例におけるデジタルアンプの他の例を示す図である。
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
(デジタルアンプ100)
図1は、本発明の実施形態1に係るデジタルアンプ100の要部構成を示すブロック図である。図1に示すように、デジタルアンプ100は、パルス幅調整回路1、スイッチング回路2、電源回路3、およびフィードバック信号生成部4を備えている。
デジタルアンプ100には、入力信号として信号線S6のデジタル信号が入力される。デジタルアンプ100は、入力されたデジタル信号を増幅したデジタル信号を信号線S4から出力する。図1に示すように、デジタルアンプ100の出力側(スイッチング回路2の後段)に低周波成分を抽出するローパスフィルタ回路5(ローパスフィルタ)を接続することにより、デジタルアンプ100は、入力されたオーディオ信号を増幅し、スピーカを駆動するためのデジタル信号として出力することができる。
パルス幅調整回路1は、デジタル信号のパルス幅を調整する。より具体的には、パルス幅調整回路1は、後述する信号線S7のフィードバック信号の信号レベルに応じて、信号線S6の入力信号のパルス幅を調整し、調整したデジタル信号を信号線S3に出力する。パルス幅調整回路1の詳しい構成については、参照する図面を替えて後述する。
スイッチング回路2は、電源回路3から出力される電源電圧に応じて、パルス幅調整回路1から出力されたデジタル信号の電圧を増幅し、信号線S4に出力する。
電源回路3は、スイッチング回路2が電圧を増幅するための電源電圧を供給するための電源回路である。
フィードバック信号生成部4は、スイッチング回路2の出力信号である信号線S4の信号に基づいて、フィードバック信号を生成し、信号線S7に出力する。より具体的には、フィードバック信号生成部4は、信号線S4の信号に応じたフィードバック信号を生成する。図3では、フィードバック信号生成部4は減衰器41を備えており、減衰器41によって信号線S4の信号を減衰させた信号を出力する。
なお、フィードバック信号を生成する部材は、物理的にフィードバック信号生成部4以外の部材が備えていてもよい。より具体的には、スイッチング回路2の出力信号をアナログ化する積分器、およびスイッチング回路2の出力信号を基準電圧と比較する比較器は、パルス幅調整回路1が物理的に備えていてもよい。この場合であっても、本明細書では、フィードバック信号を生成する部材は、フィードバック信号生成部4が備える、と記載する。
(パルス幅調整回路1の一例)
図2は、本発明の実施形態1、2におけるパルス幅調整回路1の要部構成を示すブロック図であり、(a)は、パルス幅調整回路1の一例の要部構成を示すブロック図である。パルス幅調整回路1の一例について、図2の(a)を用いて説明する。
図2の(a)に示すように、パルス幅調整回路1は、デジタルIC11、コンパレータ12、定電流駆動回路13、抵抗R、およびコンデンサCを備えている。
デジタルIC11は、信号の電圧を安定させるためのバッファである。
コンパレータ12は、信号線S12および信号線S7によって入力される信号を入力として、入力に応じて2値(HおよびL)のデジタルパルスを出力する。コンパレータ12の詳しい動作については、参照する図面を替えて後述する。
定電流駆動回路13は、入力信号の電圧を、一定の電流で出力する回路である。
なお、実施形態1、2におけるパルス幅調整回路1は、図2の(a)には不図示であるが、信号線S7のフィードバック信号をアナログ信号化する積分要素を備えている。
パルス幅調整回路1における各信号線の波形を、図3の(a)に示す。図3は、本発明の実施形態1、2におけるパルス幅調整回路1における各信号線の波形を示す図であり、(a)は、図2の(a)に示すパルス幅調整回路1における各信号線の波形を示す図である。
デジタルIC11に入力された信号線S6のデジタル信号は、デジタルIC11によって2値のデジタルパルス信号として、信号線S11に出力される。信号線S11の信号は、抵抗R、定電流駆動回路13、および接地されたコンデンサCを介して、信号線S12の信号としてコンパレータ12に入力される。
ここで、信号線S12の信号は、定電流駆動回路13を介しているため、コンデンサCの充電および放電の双方向で、図3の(a)に示すように、所定の傾きを有する直線のスロープを有するパルス信号となる。
(コンパレータ12の動作)
コンパレータ12の動作について、図3の(a)を用いて説明する。
上述したように、コンパレータ12は、信号線S12によって入力される信号、および信号線S7によって入力されるフィードバック信号を入力として、入力に応じて2値のデジタルパルスを出力する。図3の(a)では、フィードバック信号の電圧が電圧A、電圧B、および電圧Cの場合を例に挙げて説明する。ただし、電圧A、電圧B、および電圧Cの電圧値の関係は、電圧A>電圧B>電圧Cであるとする。
コンパレータ12は、信号線S12によって入力される信号の電圧値が、信号線S7によって入力されるフィードバック信号の電圧値よりも大きい場合、Hを出力する。コンパレータ12は、信号線S12によって入力される信号の電圧値が、信号線S7によって入力されるフィードバック信号の電圧値よりも小さい場合、Lを出力する。そのため、フィードバック信号の電圧が電圧Aの場合、出力信号のデューティ比は、フィードバック信号の電圧が電圧Bまたは電圧Cの場合に比べて小さくなる。一方、フィードバック信号の電圧が電圧Cの場合、出力信号のデューティ比は、フィードバック信号の電圧が電圧Aまたは電圧Bの場合に比べて大きくなる。
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
(パルス幅調整回路1の他の例)
図2の(b)は、パルス幅調整回路1の他の例の要部構成を示すブロック図である。パルス幅調整回路1の他の例について、図2の(b)を用いて説明する。
図2の(b)に示すように、パルス幅調整回路1は、デジタルIC11、コンパレータ12、抵抗R、およびコンデンサCを備えている。換言すると、図2の(b)に示すパルス幅調整回路1は、図2の(a)に示すパルス幅調整回路1における定電流駆動回路13を含まない構成になっている。図2の(b)に示すパルス幅調整回路1における各信号線の波形について、図3の(b)を用いて説明する。
図3の(b)は、図2の(b)に示すパルス幅調整回路1における各信号線の波形を示す図である。図3の(b)に示すように、コンパレータ12の入力のうち、フィードバック信号ではない方の信号である信号線S12の信号は、図3の(a)に比べて傾きの直線性は劣っている。しかしながら、図2の(a)に示すパルス幅調整回路1に比べて、図2の(b)に示すパルス幅調整回路1は、定電流回路の応答特性の限界がない回路が実現できる。
また、図3の(b)に示すように、図2の(b)に示すパルス幅調整回路1のコンパレータ12の出力信号(信号線S3の信号)は、フィードバック信号の電圧が電圧A,電圧B、および電圧Cの何れの場合であっても、図3の(a)に示す、図2の(a)に示すパルス幅調整回路1のコンパレータ12の出力信号と同じ波形になる。換言すると、図2の(a)に示すパルス幅調整回路1および図3の(b)に示すパルス幅調整回路1の基本動作は、同じである。
このように、本実施形態1、2に係るデジタルアンプ100は、入力されたデジタル信号を処理する構成(例えば、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Arrays))や、量子化する構成を備えることなく、入力されたデジタル信号を増幅することができる。換言すると、デジタルアンプ100は、簡素化された回路構成および低コストのデジタルアンプを実現することができる。
また、デジタルアンプ100は、上述したデジタル信号を処理する構成を備えていないため、入力されたデジタル信号をより忠実に増幅することができる。
また、デジタルアンプ100は、簡素化された回路構成であるため、スイッチング回路2を構成する化合物半導体パワーFET素子の高速スイッチング特性を生かしたデジタルアンプを実現することができる。
また、デジタルアンプ100は、スイッチング回路2の出力信号に基づいて生成されたフィードバック信号を参照し、出力するデジタル信号のパルス幅を調整する。そのため、デジタルアンプ100は、入力がデジタル信号であってもフィードバックが可能なデジタルアンプを実現することができる。
また、デジタルアンプ100は、出力するデジタル信号をアナログ化してフィードバック信号を生成する積分要素を更に備えている。そして、デジタルアンプ100は、積分要素によってアナログ化されたフィードバック信号の信号レベルに応じてデジタル信号のパルス幅を調整する。そのため、デジタルアンプ100は、入力がデジタル信号であっても適切にフィードバックが可能なデジタルアンプを実現することができる。
また、デジタルアンプ100は、出力信号のデューティ比が増大した場合に、フィードバックにより出力信号のデューティ比を低下させる。そのため、デジタルアンプ100は、ひずみ率や残留雑音を低減させることができる。
また、デジタルアンプ100は、スイッチング回路2の後段にローパスフィルタ回路5を備えている。そのため、デジタルアンプ100は、スピーカを振動させるオーディオのアンプとして用いることができる。
〔実施形態3〕
本発明の実施形態3について、図4および図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
(デジタルアンプ100a)
図4は、本発明の実施形態3に係るデジタルアンプ100aの要部構成を示すブロック図である。図4に示すように、デジタルアンプ100aは、パルス幅調整回路1a、スイッチング回路2a、フィードバック信号生成部4、デッドタイム発生器6、可変電圧源101、減衰器102、電流監視回路103、誤差アンプ104、および積分器105を備えている。
パルス幅調整回路1aは、上述したパルス幅調整回路1から積分要素を除いた構成である。
スイッチング回路2aは、ゲート駆動回路21を備え、2つのFETを駆動することにより、増幅したデジタル信号を出力する。
フィードバック信号生成部4は、上述した実施形態1におけるフィードバック信号生成部4と同じ構成であるため、説明を省略する。
デッドタイム発生器6は、スイッチング回路2aの2つのFETを駆動するタイミングを調整するためのデッドタイムを発生させる。
可変電圧源101は、スイッチング回路2aが電圧を増幅するための電源電圧および後述する誤差アンプ104の基準電圧を供給するための電圧源である。可変電圧源101を可変することにより、スイッチング回路2aの出力電圧を調整する。
減衰器102は、後述する誤差アンプ104の基準電圧を調整するための減衰器である。
電流監視回路103は、スイッチング回路2aの2つのFETに流れる電流を監視する保護回路である。
誤差アンプ104は、スイッチング回路2aの出力信号を基準電圧と比較し、スイッチング回路2aの出力信号が基準電圧より高い場合にHを出力し、スイッチング回路2aの出力信号が基準電圧より低い場合にLを出力する。
積分器105は、誤差アンプ104の出力信号を積分する積分要素である。また、積分器105には、出力する信号のノイズを抑えるために、後述するディザ発生回路64が出力するディザ信号が入力される。
また、デジタルアンプ100aには、図4に示すように、出力側にローパスフィルタ回路5、入力側に差動レシーバ61、差動レシーバ62、デジタルサンプリング63、およびディザ発生回路64が接続されている。
ローパスフィルタ回路5は、インダクタおよびコンデンサによって構成され、実施形態1におけるローパスフィルタ回路5と同様の機能を有する。
差動レシーバ61には、入力信号のデジタル信号が2本の信号線で入力され、当該2本の信号線の差に応じてデジタル信号を出力する。
差動レシーバ62には、クロック信号が2本の信号線で入力され、当該2本の信号線の差に応じてクロック信号を出力する。
デジタルサンプリング63には、差動レシーバ61が出力するデジタル信号および差動レシーバ62が出力するクロック信号が入力され、当該デジタル信号およびクロック信号に応じたデジタルサンプリングを行う。
ディザ発生回路64は、デジタルアンプ100aが出力する信号のノイズを抑えるためのディザ信号を出力する。
(BTL接続)
デジタルアンプ100aを2つ用いてBTL接続(Bridged Transformer less接続、ブリッジ接続)することによって出力装置120を実現した場合について、図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施形態3に係るデジタルアンプ100aをBTL接続した出力装置120のブロック図である。
図5に示すように、出力装置120では、デジタルアンプ100a1(第1の増幅部)およびデジタルアンプ100a2(第2の増幅部)のそれぞれに対して、デジタルサンプリング63の出力およびディザ発生回路64の出力が入力される。また、デジタルアンプ100a1およびデジタルアンプ100a2のそれぞれ出力側には、ローパスフィルタ回路5Aおよびローパスフィルタ回路5Bが接続されており、ローパスフィルタ回路5Aおよびローパスフィルタ回路5Bの出力側にはスピーカ70(負荷)が接続されている。出力装置120では、入力されたデジタル信号であるオーディオ信号を増幅して、スピーカ70から音声出力することができる。
出力装置120では、デジタルサンプリング63は、デジタルアンプ100a1に対して、正相の信号を出力し、デジタルアンプ100a2に対して、デジタルアンプ100a1に出力した信号とは逆の逆位相の信号を出力する。この構成により、デジタルアンプ100a1およびデジタルアンプ100a2のそれぞれの出力信号のDC成分を打ち消し合うことができる。
ディザ発生回路64は、デジタルアンプ100a1およびデジタルアンプ100a2に対して、同相の信号を出力する。この構成により、デジタルアンプ100a1およびデジタルアンプ100a2のそれぞれのディザ信号も、出力で打ち消し合うことができる。
このように、本実施形態に係る出力装置120では、デジタルアンプ100a1およびデジタルアンプ100a2はBTL接続されている。そのため、出力装置120は、出力電圧が2倍になるデジタルアンプを実現することができる。
また、デジタルアンプ100aは、スイッチング回路2aの出力電圧を基準電圧と比較する誤差アンプ104を更に備えており、積分器105は、誤差アンプ104の出力信号を積分することによってフィードバック信号を生成する。そのため、デジタルアンプ100aは、スイッチング回路2の出力信号におけるノイズを適切に除去することができる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係るデジタルアンプ(100、100a)は、デジタル信号のパルス幅を調整するパルス幅調整回路(1、1a)と、上記パルス幅調整回路の出力信号を増幅するスイッチング回路(2、2a)と、上記スイッチング回路の出力信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部(4)とを備え、上記パルス幅調整回路は、上記フィードバック信号を参照して上記デジタル信号のパルス幅を調整する。
上記の構成によれば、デジタルアンプは、簡素化された回路構成および低コストのデジタルアンプを実現することができる。また、デジタルアンプは、入力されたデジタル信号をより忠実に増幅することができる。また、デジタルアンプは、スイッチング回路2を構成する化合物半導体パワーFET素子の高速スイッチング特性を生かしたデジタルアンプを実現することができる。入力がデジタル信号であってもフィードバックが可能なデジタルアンプを実現することができる。
本発明の態様2に係るデジタルアンプにおいて、上記態様1における上記フィードバック信号生成部は、上記スイッチング回路の出力信号をアナログ化することによって上記フィードバック信号を生成する積分器(105)を備え、上記パルス幅調整回路は、上記フィードバック信号の信号レベルに応じて上記デジタル信号のパルス幅を調整してもよい。
上記の構成によれば、デジタルアンプは、入力がデジタル信号であっても適切にフィードバックが可能なデジタルアンプを実現することができる。
本発明の態様3に係るデジタルアンプにおいて、上記態様2における上記フィードバック信号生成部は、上記スイッチング回路の出力信号を基準電圧と比較する比較器(誤差アンプ104)を更に備え、上記積分器は、上記比較器の出力信号を積分することによって上記フィードバック信号を生成してもよい。
上記の構成によれば、スイッチング回路の出力信号におけるノイズを適切に除去することができる。
本発明の態様4に係るデジタルアンプにおいて、上記態様1〜3の何れかにおける上記パルス幅調整回路は、上記スイッチング回路の出力信号のデューティ比が増大した場合に、当該パルス幅調整回路の出力信号のデューティ比を低下させるよう構成されていてもよい。
上記の構成によれば、デジタルアンプは、ひずみ率や残留雑音を低減させることができる。
本発明の態様5に係るデジタルアンプは、上記態様1〜4の何れかにおいて、上記スイッチング回路の後段にローパスフィルタ(ローパスフィルタ回路5)を更に備えていてもよい。
上記の構成によれば、スピーカを振動させるオーディオのアンプとして用いることができる。
本発明の態様6に係る出力装置(120)は、第1のデジタル信号を増幅する第1の増幅部(デジタルアンプ100a1)と、上記第1のデジタル信号とは逆位相の第2のデジタル信号を増幅する第2の増幅部(デジタルアンプ100a2)と、上記第1の増幅部と上記第2の増幅部とに接続された負荷(スピーカ70)と、を備え、上記第1の増幅部は、上記第1のデジタル信号のパルス幅を調整する第1のパルス幅調整回路と、上記第1のパルス幅調整回路の出力信号を増幅する第1のスイッチング回路と、上記第1のスイッチング回路の出力信号に基づいてフィードバック信号を生成する第1のフィードバック信号生成部とを備え、第1の上記パルス幅調整回路は、上記フィードバック信号を参照して上記デジタル信号のパルス幅を調整し、上記第2の増幅部は、上記第2のデジタル信号のパルス幅を調整する第2のパルス幅調整回路と、上記第2のパルス幅調整回路の出力信号を増幅する第2のスイッチング回路と、上記第2のスイッチング回路の出力信号に基づいてフィードバック信号を生成する第1のフィードバック信号生成部とを備え、第2の上記パルス幅調整回路は、上記フィードバック信号を参照して上記デジタル信号のパルス幅を調整する。
上記の構成によれば、出力装置は、出力電圧が2倍になるデジタルアンプを実現することができる。
本発明の一実施形態は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の一実施形態の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1、1a パルス幅調整回路
2、2a スイッチング回路
3 電源回路
4 フィードバック信号生成部
5、5A、5B ローパスフィルタ回路(ローパスフィルタ)
12 コンパレータ
13 定電流駆動回路
41 減衰器
70 スピーカ(負荷)
104 誤差アンプ(比較器)
105 積分器
100、100a デジタルアンプ
100a1 デジタルアンプ(第1の増幅部)
100a2 デジタルアンプ(第2の増幅部)
120 出力装置

Claims (4)

  1. デジタル信号のパルス幅を調整するパルス幅調整回路と、
    上記パルス幅調整回路の出力信号を増幅するスイッチング回路と、
    上記スイッチング回路の出力信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部とを備え、
    上記パルス幅調整回路は、上記フィードバック信号を参照して上記フィードバック信号の信号レベルに応じて上記デジタル信号のパルス幅を調整し、
    上記フィードバック信号生成部は、上記スイッチング回路の出力信号をアナログ化することによって上記フィードバック信号を生成する積分器、および上記スイッチング回路の出力信号を基準電圧と比較する比較器を備え、
    上記積分器は、上記比較器の出力信号を積分することによって上記フィードバック信号を生成する
    ことを特徴とするデジタルアンプ。
  2. 上記パルス幅調整回路は、上記スイッチング回路の出力信号のデューティ比が増大した場合に、当該パルス幅調整回路の出力信号のデューティ比を低下させるよう構成されている
    ことを特徴とする請求項に記載のデジタルアンプ。
  3. 上記スイッチング回路の後段にローパスフィルタを更に備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載のデジタルアンプ。
  4. 第1のデジタル信号を増幅する第1の増幅部と、
    上記第1のデジタル信号とは逆位相の第2のデジタル信号を増幅する第2の増幅部と、
    上記第1の増幅部と上記第2の増幅部とに接続された負荷と、
    を備え、
    上記第1の増幅部は、
    上記第1のデジタル信号のパルス幅を調整する第1のパルス幅調整回路と、
    上記第1のパルス幅調整回路の出力信号を増幅する第1のスイッチング回路と、
    上記第1のスイッチング回路の出力信号に基づいて第1のフィードバック信号を生成する第1のフィードバック信号生成部とを備え、
    第1の上記パルス幅調整回路は、上記第1のフィードバック信号を参照して上記第1のフィードバック信号の信号レベルに応じて上記第1のデジタル信号のパルス幅を調整し、
    上記第1のフィードバック信号生成部は、上記第1のスイッチング回路の出力信号をアナログ化することによって上記第1のフィードバック信号を生成する第1の積分器、および上記第1のスイッチング回路の出力信号を第1の基準電圧と比較する第1の比較器を備え、
    上記第1の積分器は、上記第1の比較器の出力信号を積分することによって上記第1のフィードバック信号を生成し、
    上記第2の増幅部は、
    上記第2のデジタル信号のパルス幅を調整する第2のパルス幅調整回路と、
    上記第2のパルス幅調整回路の出力信号を増幅する第2のスイッチング回路と、
    上記第2のスイッチング回路の出力信号に基づいて第2のフィードバック信号を生成する第のフィードバック信号生成部とを備え、
    第2の上記パルス幅調整回路は、上記第2のフィードバック信号を参照して上記第2のフィードバック信号の信号レベルに応じて上記第2のデジタル信号のパルス幅を調整し、
    上記第2のフィードバック信号生成部は、上記第2のスイッチング回路の出力信号をアナログ化することによって上記第2のフィードバック信号を生成する第2の積分器、および上記第2のスイッチング回路の出力信号を第2の基準電圧と比較する第2の比較器を備え、
    上記第2の積分器は、上記第2の比較器の出力信号を積分することによって上記第2のフィードバック信号を生成する
    ことを特徴とする出力装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0322611A (ja) * 1989-06-19 1991-01-31 Nec Corp パルス発生回路
JP3369503B2 (ja) 1998-03-10 2003-01-20 シャープ株式会社 ディジタルスイッチングアンプ
ATE328391T1 (de) * 2001-03-26 2006-06-15 Harman Int Ind Pulsbreitemodulationsverstärker mit digitalem signalprozessor
JP5167196B2 (ja) * 2009-05-14 2013-03-21 シャープ株式会社 信号補正装置、音声処理装置及びパルス増幅方法
JP5633163B2 (ja) * 2010-03-18 2014-12-03 ヤマハ株式会社 D級電力増幅装置
CN102281037A (zh) * 2010-06-11 2011-12-14 成都芯源系统有限公司 采用闭环功率输出级的音频放大器电路及其控制方法
US9036836B2 (en) * 2010-06-25 2015-05-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Amplifier apparatus

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