JPH0122274Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はパルス幅変調（以下PWMと称す）装
置に関し、特にオーデイオパワーアンプにおける
PWMアンプに用いるPWM装置に関するもので
ある。

PWMアンプは、アナログオーデイオ入力信号
と高周波の三角波とをレベル比較することにより
オーデイオ入力レベルに応じたパルス幅を有する
パルス列信号を得、このPWMパルス列信号によ
り１対の出力電力スイツチング素子をプツシユプ
ル駆動することによりオーデイオパワー出力を得
るようにしたいわゆるＤ級アンプと称されるもの
である。

第１図はかゝるPWMアンプの概略ブロツク図
であり、図Ａにおいてアナログオーデイオ入力信
号はプリアンプ１により増幅されて増幅機能を有
するレベル比較器２の逆相入力へ印加される。一
方、高い周波数を有する三角波を発生する三角波
発生器３が設けられて、この三角波出力が比較器
２の正相入力へ印加される。当該比較器２により
増幅された比較出力すなわちPWMパルス列信号
出力はLPF（ローパスフイルタ）４により再びオ
ーデイオ信号に変換されて図示せぬスピーカを駆
動する出力信号となるものである。

同図Ｂは他のPWMアンプの概略ブロツク図で
あり、図Ａと同等部分は同一符号により示されて
おり、本例においては増幅機能を有するレベル比
較器２が抵抗R₁，R₂による負帰還回路を有する
構成であり、図Ａの回路と同様なPWM増幅機能
を有するものである。

第２図は第１図Ａの回路ブロツクの動作波形図
であつて、Ａの実線は三角波発生器３の出力波形
図であり、Ｂの実線はアナログ入力信号が無い場
合すなわち無信号時のレベル比較器２の出力を
夫々示しており、そのデユーテイは例えば50％に
なる。レベル比較器２の入出力関係が実線で示す
ような関係にあるためには、比較器２の利得が無
限大でかつ入出力特性にヒステリシスが存在しな
い様ないわゆる理想コンパレータである必要があ
る。しかしながら現実には、理想コンパレータは
実現し得ないために、レベル比較器２においては
等価的に三角波入力の立上り及び立下りの各傾斜
角が若干正規角度よりずれた如き動作をなし、よ
つて、PWM出力の立上り及び立下り時間も正規
時間から第２図Ｃの如く変動することになり、例
えば無信号状態においてデユーテイが50％となら
ず、結果的にオーデイオ出力の歪の発生原因とな
つている。このようなヒステリシスの生ずる原因
は、既述の如きパワー増幅器を含むレベル比較器
２に用いられるトランジスタやFETのキヤリア
蓄積効果及び入力容量等により、スイツチングオ
ンとオフに要する時間が異なつてしまうというこ
とに主因があると考えられる。かかる比較器２の
ヒステリシスによる不具合は第１図Ｂの帰還型の
回路においても同様に発生する。この場合には、
オーデイオ出力の歪のみならず、フイードバツク
信号の位相遅れも生じて該フイードバツク信号が
対応する入力波形に対して完全に逆相とならずに
帰還される場合も生ずる。

従つて、本考案の目的はオーデイオ出力信号の
歪率を改善し得るPWMアンプにおけるPWM装
置を提供することである。

本考案によるPWM装置は、アナログ入力信号
波と三角波とをレベル比較することによりアナロ
グ入力信号波に応じたパルス幅を有するPWMパ
ルス列信号を発生するようにした装置であつて、
その特徴とするところはレベル比較器の理想特性
からのずれによる信号歪を補償すべく三角波の傾
斜角をレベル比較器のヒステリシスに対応して設
定したことにある。

以下に本考案について図面を用いて説明する。

第３図は本考案の一実施例の回路ブロツク図で
あり、第１図と同等部分は同一符号により示され
ている。三角波発生器３としてコンデンサC₂と、
このコンデンサC₂への定電流充放電をなす充放
電回路３１とが用いられており、このコンデンサ
C₂への充放電による傾斜角を変化調整すべく可
変抵抗器VR₁と抵抗R₃とが調整手段として設け
られている。すなわち、回路電源±Vcc間に調整
抵抗VR₁が接続され、この抵抗VR₁の可動端とコ
ンデンサC₁の出力端との間に抵抗R₃が設けられ
ている。こうすることにより、コンデンサC₁へ
充電時の充電々流を増大せしめ、かつ放電々流を
減少させることができ、第２図Ｄに示す如き三角
波形を得ることが可能となる。

また、抵抗VR₁の可動端を負電源側へ移動させ
ることにより、コンデンサC₁への充電々流を減
少せしめ、かつ放電々流を増大させることがで
き、第２図Ｄの三角波とは反対に傾斜角を変化さ
せることが可能となる。よつて、レベル比較器２
の理想コンパレータからのずれによる動作歪の発
生を補正すべく抵抗VR₁により三角波の傾斜角を
調整して第２図Ｅの如く無信号入力時におけるレ
ベル比較器出力のデユーテイを50％にし、出力歪
が最小となるようにすることができることにな
る。かかる調整により、三角波の振幅及び周波数
は第２図Ｅの如く若干変化する。振幅の変化は増
幅器を含むレベル比較器の利得に影響し、周波数
の変換は該レベル比較器の利得及びLPF4の定数
に影響する。しかしながら、その程度は僅かであ
り、回路全体の利得調整等により補償される。

第４図は本考案の他の実施例のブロツク図であ
り、第３図と同等部分は同一符号により示されて
いる。三角波発生器３は矩形波発生回路３２と、
この矩形波出力を積分する積分回路３３とを有
し、回路電源間に設けられた調整抵抗VR₁によ
り、矩形波発生回路３２の矩形波出力の直流オフ
セツトバイアスを変化するようにしている。こう
することによつて、積分回路３３による三角波の
傾斜角が変化して結果的に比較器出力のデユーテ
イが変化することになる。よつてこの抵抗VR₁の
調整によるオーデイオ出力の歪が最小となるよう
にすることが可能となる。なお、この実施例にお
いても既述調整に伴つて、三角波の振幅は若干変
化するが、回路の総合の利得を調整することによ
り傾斜角の調整による振幅の変化分は補償され
る。

第５図はPWMアンプの出力レベル対歪率特性
を示しており、実線が従来例の特性であり、一点
鎖線が本考案回路により出力歪を最小に調整した
場合の特性である。

以上説明したように、本考案のパルス幅変調装
置においては、アナログ入力信号と三角波とを入
力とするレベル比較器のヒステリシス特性に合せ
て上記三角波の上昇傾斜角と下降傾斜角とを相補
的に予め調整し、規定入力状態における比較器出
力のデユーテイが精確に設定されるようにしたの
で、該ヒステリシスによるPWM出力の歪の発生
は抑制される。また、例えばネガテイブフイード
バツクを用いた歪抑制の場合に比してダイナミツ
クレンジを犠牲にすることがなく、しかも、比較
的に簡単な構成及び調整で出力の歪率を向上せし
め得るPWM装置が得られて好ましい。

尚、本考案は第１図Ａの回路に限らずＢの回路
にも適用されるものであり、また本考案は第３，
４図の回路例に限定されることなく種々の変形が
可能であることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のPWMアンプの回路ブロツク
図、第２図Ａ〜Ｃは第１図の回路の動作を説明す
る波形図、第２図はＤ〜Ｅは、本考案の実施例を
説明する波形図、第３図及び第４図は本考案の実
施例を夫々示す回路ブロツク図、第５図は本考案
の効果を説明する出力歪率特性図である。 主要部分の符号の説明、２……レベル比較器、
３……三角波発生器、４……LPF、３１……充
放電回路、３２……矩形波発生回路、３３……積
分回路、VR₁……調整用抵抗。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 振幅及び周波数が一定の三角波を発生する三角
   波発生手段と、前記三角波と入力アナログ信号と
   を比較して前記アナログ信号のレベルに応じたパ
   ルス幅を有するパルス幅変調パルス列信号を得る
   レベル比較手段とを含むパルス幅変調装置であつ
   て、 前記三角波発生手段は、前記三角波の上昇傾斜
   角と下降傾斜角とを相補的に変化せしめるように
   予め調整する調整手段を有することを特徴とする
   パルス幅変調装置。