JPH04159803A - Power amplifier - Google Patents

Power amplifier

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Publication number
JPH04159803A
JPH04159803A JP2285325A JP28532590A JPH04159803A JP H04159803 A JPH04159803 A JP H04159803A JP 2285325 A JP2285325 A JP 2285325A JP 28532590 A JP28532590 A JP 28532590A JP H04159803 A JPH04159803 A JP H04159803A
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JP
Japan
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circuit
output
pulse
input
power amplifier
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Pending
Application number
JP2285325A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Fujii
文雄 藤井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the characteristic of an audio power amplifier by respectively providing feedback circuits before and after a modulator which modulates the pulse width of analog signals. CONSTITUTION:An integration circuit 5 and comparator circuit 6 are provided in a modulator 4 and analog signals and square waves of a prescribed sampling frequency are inputted to the input terminal of the circuit 5. The 1st and 2nd feedback circuits 9 and 10 are respectively connected between the output terminal of a pulse amplifier circuit 7 and input terminal of the circuit 5 and between a demodulator 8 and the input terminal of the preamplifier circuit 3 in the prestage of the modulator 4. In such a way, a main feedback circuit to the integration circuit 5 is constituted through the 1st feedback circuit 9 and, at the same time, high-band feedback correction is performed to the preamplifier circuit 3 through the 2nd feedback circuit 10. Therefore, a stable and highly faithful characteristic can be secured.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、パルス幅変調方式を採用した電力増幅器、特
に高忠実度、大出力、高効率のオーディオ電力増幅器に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier employing a pulse width modulation method, and particularly to a high-fidelity, high-power, high-efficiency audio power amplifier.

従来の技術 従来、この種の電力増幅器は、一般に使用されているア
ナログ増幅方式のものに比べて、忠実度、信頼性の面か
ら、必ずしも市場の要望を十分に満足するものとはなっ
ていなかった。
Conventional Technology Conventionally, this type of power amplifier has not always fully satisfied market demands in terms of fidelity and reliability compared to commonly used analog amplification systems. Ta.

第6図は特開昭51−71661号公報に開示された電
力増幅器の例であり、図において、101は積分器、1
02はPWM(パルス幅変調)増幅器(比較器)、10
3は出力フィルタ(LPF)である。
FIG. 6 shows an example of a power amplifier disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 51-71661, and in the figure, 101 is an integrator;
02 is a PWM (pulse width modulation) amplifier (comparator), 10
3 is an output filter (LPF).

第7図は特開昭64−162444号公報に開示された
電力増幅器の例を示しており、図において、201は三
角波発生器、202は比較器、203はパルス増幅器、
204は出力フィルタ(LPF)、205は帰還回路の
ためのローパスフィルタ(LPF)、266は音声増幅
器である。
FIG. 7 shows an example of a power amplifier disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-162444. In the figure, 201 is a triangular wave generator, 202 is a comparator, 203 is a pulse amplifier,
204 is an output filter (LPF), 205 is a low pass filter (LPF) for a feedback circuit, and 266 is an audio amplifier.

第8図は従来の保護回路の一例を示しており、図におい
て、301は音声増幅器、302はパルス幅変調回路、
303は電力スイッチ回路、304は出力フィルタ、3
05は電流検出回路を示し、出力フィルタ304は、フ
ィルタのインダクタ306、このインダクタ306に直
列に接続された抵抗307、フィルタのコンデンサ30
8を備えている。
FIG. 8 shows an example of a conventional protection circuit, in which 301 is an audio amplifier, 302 is a pulse width modulation circuit,
303 is a power switch circuit, 304 is an output filter, 3
05 indicates a current detection circuit, and the output filter 304 includes a filter inductor 306, a resistor 307 connected in series with this inductor 306, and a filter capacitor 30.
It is equipped with 8.

次に前記各従来例の動作について説明する。まず第6図
において、アナログ入力信号と矩形波をミキシングし、
積分回路101で積分した後、PWM増幅器102で比
較して変調をかけ、増幅した上で出力フィルタ103を
通して基本波を得ている。また出力フィルタ103の前
の変調パルスを積分器1”01に返す帰還構成をとって
いる。
Next, the operation of each of the above conventional examples will be explained. First, in Figure 6, the analog input signal and the rectangular wave are mixed,
After integrating in an integrating circuit 101, a PWM amplifier 102 compares, modulates, and amplifies the signals, and then passes through an output filter 103 to obtain a fundamental wave. Further, a feedback configuration is adopted in which the modulated pulse before the output filter 103 is returned to the integrator 1''01.

第7図において、アナログ入力は、音声増幅器206で
増幅された後、三角波発生器201からの三角波と比較
器202で比較されて変調をかけられ、パルス増幅器2
03で増幅された上で出力フィルタ204を通して基本
波として出力される。この出力フィルタ204前の変調
パルスをローパスフィルタ205を通して音声増幅器2
06に返す帰還構成をとっている。
In FIG. 7, the analog input is amplified by an audio amplifier 206, then compared with a triangular wave from a triangular wave generator 201 by a comparator 202, and modulated.
03 and then output as a fundamental wave through an output filter 204. The modulated pulse before the output filter 204 is passed through the low-pass filter 205 to the audio amplifier 2.
It has a return configuration that returns to 06.

第8図において、出力フィルタ304内の抵抗307は
フィルタのインダクタ306とコンデンサ308に直列
に接続されており、フィルタの電流を検出する検出抵抗
となっている。この抵抗307の電圧降下を電流検出回
路305で検出した上で、音声増幅器301またはパル
ス変調回路302へ制御信号を加え、前者の場合はアナ
ログ信号の振幅を制御し、後者の場合は変調パルスを制
御して、出力短絡、過大出力時等の保護回路を構成して
いる。
In FIG. 8, a resistor 307 in the output filter 304 is connected in series with the filter's inductor 306 and capacitor 308, and serves as a detection resistor for detecting the filter current. After detecting the voltage drop across this resistor 307 with the current detection circuit 305, a control signal is applied to the audio amplifier 301 or the pulse modulation circuit 302. In the former case, the amplitude of the analog signal is controlled, and in the latter case, the modulation pulse is It is controlled to form a protection circuit in the event of an output short circuit, excessive output, etc.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記従来の回路構成では、次のような問
題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, the conventional circuit configuration described above has the following problems.

(1)第6図および第7図においては、いずれも帰還回
路の位相補正は行なわれず、1QKHzを越える高域周
波数領域まで安定に帰還をかけ、小出力から大出力まで
幅広い低歪率特性を確保することが難しかった。
(1) In both Figures 6 and 7, phase correction of the feedback circuit is not performed, and feedback is stably applied to the high frequency region exceeding 1QKHz, providing a wide range of low distortion characteristics from small output to large output. It was difficult to secure.

(2)第8図の保護回路では、電力スイッチング素子の
電流を直接検出してはおらず、また電力スイッチング素
子を直接あるいは電力スイッチ部を直接保護(制御)し
てはいないので、出力短絡等、何らかの異常電流゛が電
力スイッチング素子に流れても、確実に電力スイッチン
グ素子の保護ができないという問題があった。
(2) The protection circuit shown in Figure 8 does not directly detect the current of the power switching element and does not directly protect (control) the power switching element or the power switch section, so it may cause problems such as output short circuits. There is a problem in that even if some abnormal current flows through the power switching element, the power switching element cannot be reliably protected.

例えば電力スイッチ回路303のプッシュプル回路で、
上と下の電力スイッチング素子の同時導通という条件が
あって、電力スイッチング素子に同時導通期間、過大電
流が電カスイツチング素子に流れていても、電流検出回
路305では異常電流は検出できなかった。
For example, in the push-pull circuit of the power switch circuit 303,
There is a condition that the upper and lower power switching elements are simultaneously conductive, and even if an excessive current flows through the power switching elements during the simultaneous conduction period in the power switching elements, the current detection circuit 305 cannot detect an abnormal current.

(3)またパルス幅変調出力から不要な高調波成分を取
り除き、基本波成分を取り出す出力フィルタ(ローパス
フィルタ)の共振周波数を低くとり、したがってより低
歪率化を図ると、負荷が軽い場合には出力フィルタの共
振周波数あるいは共振周波数に近い周波数成分がアナロ
グ入力された時、共振現象により電力スイッチング素子
、出力フィルタに異常電流が流れ、電力スイッチング素
子の加熱、破壊につながり、この現象の保護対策が十分
でなかった。
(3) In addition, by removing unnecessary harmonic components from the pulse width modulation output and lowering the resonance frequency of the output filter (low-pass filter) that extracts the fundamental wave component, it is possible to lower the distortion rate even when the load is light. When the resonant frequency of the output filter or a frequency component close to the resonant frequency is analog input, an abnormal current flows through the power switching element and the output filter due to the resonance phenomenon, leading to heating and destruction of the power switching element. was not enough.

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、広い周波数帯に帰還を安全にかUることにより優れた
特性を備え、かつ回路を確実に保護することのできる電
力増幅装置を提供することを目的とする。
The present invention solves these conventional problems, and provides a power amplifier that has excellent characteristics and can reliably protect the circuit by safely providing feedback over a wide frequency band. The purpose is to provide.

課題を解決するための手段 本発明は、前記目的を達成するために、アナログ信号を
増幅するアナログ入力回路に順次接続された電圧制御減
衰回路とS前置増幅回路と、アナログ信号をパルス幅変
調する変調器と、パルス増幅回路と、パルス幅変調され
たパルスをアナログ信号に復調する復調器とを備え、変
調器として積分回路および比較回路を有171、積分回
路の入力端にアナログ信号および所定のサンプリング周
波数の矩形波を入力し、またパルス増幅回路の出力端と
積分回路の入力端との間に第1の帰還回路を接続し、復
調器と変調器前段の前置増幅回路の入力端との間に第2
の帰還回路を接続したものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a voltage controlled attenuation circuit and an S preamplifier circuit connected sequentially to an analog input circuit for amplifying an analog signal, and a pulse width modulation circuit for the analog signal. The modulator includes a modulator that demodulates the pulse width modulated pulse into an analog signal, a pulse amplification circuit, and a demodulator that demodulates the pulse width modulated pulse into an analog signal. A rectangular wave with a sampling frequency of 2nd between
A feedback circuit is connected.

本発明はまた、パルス増幅回路の出力素子の電流を検出
する電流検出回路を備え1、二の電流検出回路により電
圧制御減衰回路を制御するようにしたものである。
The present invention also includes a current detection circuit for detecting the current of the output element of the pulse amplification circuit, and the voltage control attenuation circuit is controlled by the first and second current detection circuits.

本発明はまた、アナログ入力回路が、ローパスフィルタ
で構成される復調器のカットオフ周波数よりも低いカッ
トオフ周波数特性を有するようにしたものである。
The present invention also provides that the analog input circuit has a cutoff frequency characteristic lower than the cutoff frequency of a demodulator constituted by a low-pass filter.

作用 本発明は、前記構成により次のような作用を有する。す
なわち、積分回路へ第1の帰還回路を通して主たる帰還
回路を構成するとともに、前置増幅回路への第2の帰還
回路を通して高域帰還補正を行なうことにより、安定で
高忠実度な特性を確保することができる。
Effects The present invention has the following effects due to the above structure. In other words, by configuring the main feedback circuit through the first feedback circuit to the integrator circuit and performing high-frequency feedback correction through the second feedback circuit to the preamplifier circuit, stable and high-fidelity characteristics are ensured. be able to.

また、パルス増幅回路のパルス電流を検出し、この検出
電流値に応じて電圧制御減衰回路を動作させ、人力を紋
って過変調を防止することにより、回路を確実に保護す
ることができる。
Furthermore, the circuit can be reliably protected by detecting the pulse current of the pulse amplification circuit, operating the voltage control attenuation circuit according to the detected current value, and manually preventing overmodulation.

さらにまた、復調器のローパスカットオフ周波数よりも
低いカットオフ周波数特性フィルタをアナログ入力回路
に持たせることにより、共振現象を防止して回路を確実
に保護することができる。
Furthermore, by providing the analog input circuit with a filter having a cutoff frequency characteristic lower than the low-pass cutoff frequency of the demodulator, resonance phenomena can be prevented and the circuit can be reliably protected.

以」−のような効果を相持ち合わせることで、高忠実度
、高信頼性のオーディオ電力増幅器が実現可能となる。
By combining the following effects, a high-fidelity, high-reliability audio power amplifier can be realized.

実施例 第1図は本発明の一実施例の構成を示すものである。 
第1図において、1はオ・−ディオ周波数帯のアナログ
信号を増幅するアナログ入力回路、2はアナログ入力回
路1の出力を減衰する電圧制御減衰回路、3は電圧制御
減衰回路2の出力を増幅する前置増幅回路、4は前置増
幅回路3から出力されたアナログ信号をパルス幅変調す
る変調器、5は変調器4を構成する積分回路であり、6
は比較回路である。7は変調器4の出力を増幅するパル
ス増幅回路、8はパルス増幅回路7からのパルス出力を
アナログ信号に復調するローパスフィルタからなる復調
器である。9はパルス増幅回路7の出力端と積分回路5
の入力端との間に接続された第1の帰還回路であり、1
0は復調器8ど前置増幅回路3の入力端との間に接続さ
れた第2の帰還回路である。11はパルス増幅回路7の
出力素子の電流を検出する電流検出回路であり、12は
電流検出回路11により制御されてパルス増幅回路7の
出力素子を非導通にする出力制御回路である。13は水
晶発振回路、14は分周回路、15はインピーダンス変
換回路であり、インピーダンス変換回路の出力は積分回
路5に入力される。16は他励型ラインオペレートスイ
ッチング電源からなるスイッチングレギュレータであり
、商用電源入力を分周回路14から得た基準周波数をも
とにスイッチングコントロール回路17が定電圧化して
パルス増幅回路7に供給する。
Embodiment FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention.
In Figure 1, 1 is an analog input circuit that amplifies analog signals in the audio frequency band, 2 is a voltage-controlled attenuation circuit that attenuates the output of analog input circuit 1, and 3 is amplified the output of voltage-controlled attenuation circuit 2. 4 is a modulator that pulse width modulates the analog signal output from the preamplifier circuit 3; 5 is an integrating circuit forming the modulator 4;
is a comparison circuit. 7 is a pulse amplification circuit that amplifies the output of the modulator 4, and 8 is a demodulator consisting of a low-pass filter that demodulates the pulse output from the pulse amplification circuit 7 into an analog signal. 9 is the output terminal of the pulse amplification circuit 7 and the integration circuit 5
The first feedback circuit is connected between the input terminal of 1
0 is a second feedback circuit connected between the demodulator 8 and the input terminal of the preamplifier circuit 3. 11 is a current detection circuit that detects the current of the output element of the pulse amplification circuit 7; 12 is an output control circuit that is controlled by the current detection circuit 11 and makes the output element of the pulse amplification circuit 7 non-conductive. 13 is a crystal oscillation circuit, 14 is a frequency dividing circuit, and 15 is an impedance conversion circuit. The output of the impedance conversion circuit is input to the integration circuit 5. Reference numeral 16 denotes a switching regulator consisting of a separately excited line-operated switching power supply, and a switching control circuit 17 converts the commercial power supply input into a constant voltage based on the reference frequency obtained from the frequency dividing circuit 14 and supplies it to the pulse amplification circuit 7.

次に前記実施例の動作について説明する。第1図におい
て、アナログ入力信号はアナログ入力回路1で周波数帯
域制限を受けた後、電圧制御減衰回路2に入力される。
Next, the operation of the above embodiment will be explained. In FIG. 1, an analog input signal is subjected to frequency band limitation in an analog input circuit 1 and then input to a voltage controlled attenuation circuit 2.

ここでは電力増幅器が過変調とならないように振幅制限
がなされる。次に電圧制御減衰回路2から出力されたア
ナログ入力信号を、前置増幅回路3で数dB増幅し、積
分回路4に入力する。一方、水晶発振回路13で発振さ
れた8MHzの矩形波は、分周回路14を通って5QQ
KHz矩形波となり、コンプリメンタリエミッタホロワ
回路で構成されるインピーダンス変換回路15に入力さ
れて、低インピーダンスでミキシング抵抗を通じて積分
回路5にミキシング入力される。積分回路5および比較
回路6により変調された変調パルスは、パルス増幅回路
7で増幅され、増幅されたパルスに含まれるリンギング
等にある高周波成分を除くフィルタを含んだ第1の帰還
回路9が、パルス増幅回路7の出力端と前記5QQKH
z矩形波がミキシング入力される積分回路5の入力端と
の間に接続され、主たる帰還回路網を形成する。この積
分回路5の入力端から復調器8のアナログ出力端までの
増幅度は、第1の帰還回路9の定数と500KHz矩形
波ミキシング抵抗の比で決定される。
Here, the amplitude is limited so that the power amplifier does not overmodulate. Next, the analog input signal output from the voltage-controlled attenuation circuit 2 is amplified by several dB in the preamplifier circuit 3 and input to the integration circuit 4. On the other hand, the 8MHz rectangular wave oscillated by the crystal oscillation circuit 13 passes through the frequency dividing circuit 14 and is divided into 5QQ
The signal becomes a KHz rectangular wave, is input to an impedance conversion circuit 15 composed of a complementary emitter follower circuit, and is mixed and input to an integration circuit 5 through a mixing resistor at low impedance. The modulated pulse modulated by the integrating circuit 5 and the comparing circuit 6 is amplified by a pulse amplifying circuit 7, and a first feedback circuit 9 including a filter that removes high frequency components such as ringing contained in the amplified pulse, The output terminal of the pulse amplification circuit 7 and the 5QQKH
It is connected to the input terminal of an integrating circuit 5 into which the Z rectangular wave is mixed and input, forming a main feedback circuit network. The degree of amplification from the input end of the integrating circuit 5 to the analog output end of the demodulator 8 is determined by the ratio of the constant of the first feedback circuit 9 and the 500 KHz rectangular wave mixing resistor.

パルス増幅回路7の出力は、ローパスフィルタからなる
復調器8に入力される。復調器8では、−段目のLCフ
ィルタのfoは約60KHz、トラップのfoは500
KHzである。復調器8は、これらフィルタとトラップ
の組み合わせで形成され、良好な減衰特性を有する。こ
こで復調器8の一段目のLCフィルタからアナログ出力
を取り出し、出力パルスのリンギング成分を減衰させる
フィルタと位相進み回路とを持った第2の帰還回路10
をその一段目のフィルタ出力端と前置増幅回路3の入力
端との間に接続し、歪率特性を改善を図っている。
The output of the pulse amplification circuit 7 is input to a demodulator 8 consisting of a low-pass filter. In the demodulator 8, the fo of the −th stage LC filter is approximately 60 KHz, and the fo of the trap is 500 KHz.
It is KHz. The demodulator 8 is formed by a combination of these filters and traps, and has good attenuation characteristics. Here, the analog output is extracted from the first stage LC filter of the demodulator 8, and a second feedback circuit 10 has a filter that attenuates the ringing component of the output pulse and a phase lead circuit.
is connected between the output terminal of the first stage filter and the input terminal of the preamplifier circuit 3 to improve the distortion rate characteristics.

パルス増幅回路7の電力スイッチング素子は、全てNチ
ャネルMO3FETを使用してプッシュプル回路を構成
しており、パルス出力のスルーレートは約5000/μ
s@eであり、リンギングの少ない良好なパルス波形を
得るには、このパルス増幅回路7をドライブする比較回
路6に高速のものを使用すると同時に、パルス増幅回路
7をドライブするための2つの出力を7リツプフロツプ
構成として、出力間の遅れを最少にしている。
The power switching elements of the pulse amplifier circuit 7 all use N-channel MO3FETs to form a push-pull circuit, and the pulse output slew rate is approximately 5000/μ.
s@e, and in order to obtain a good pulse waveform with little ringing, use a high-speed comparator circuit 6 for driving this pulse amplification circuit 7, and at the same time use two outputs for driving the pulse amplification circuit 7. It has a 7-lip-flop configuration to minimize the delay between outputs.

パルス増幅回路7のスイッチング素子電流は、プッシュ
プル回路の上側、下側とも、カレントトランスを有する
電流検出回路11により電流検出している。本実施例で
は上側または下側素子(2個並列接続されているので2
個分)の電流が3OAを越えると出力制御回路12が動
作し、パルス増幅回路7のスイッチング素子が非導通と
なり、パルス増幅回路7は休止状態となる。また、検出
電流が25〜30Aで電圧制御減衰回路2が動作し、出
力制限が行なわれる。
The switching element current of the pulse amplification circuit 7 is detected by a current detection circuit 11 having a current transformer on both the upper and lower sides of the push-pull circuit. In this example, the upper or lower element (two elements are connected in parallel, so two
When the current of the pulse amplifying circuit 7 exceeds 3OA, the output control circuit 12 operates, the switching element of the pulse amplifying circuit 7 becomes non-conductive, and the pulse amplifying circuit 7 enters a rest state. Further, when the detected current is 25 to 30 A, the voltage control attenuation circuit 2 is activated and the output is limited.

スイッチングレギュレータ16は、分周回路14から基
準周波数を受け、定電圧化された直流電源をパルス増幅
回路7に供給する。不イツチングレギュレータ16の他
励型ラインオペレートスイッチング電源は、変調器4の
基本周波数と同期している。
The switching regulator 16 receives the reference frequency from the frequency dividing circuit 14 and supplies a constant voltage DC power source to the pulse amplification circuit 7 . The separately excited line operated switching power supply of the switching regulator 16 is synchronized with the fundamental frequency of the modulator 4.

次に、第2図から第5図を参照して各回路の詳細につい
て説明する。第2図はアナログ入力回路1、電圧制御減
衰回路2の詳細回路図、第3図は前置増幅回路3、変調
器4の詳細回路図、第4図はパルス増幅回路7、電流検
出回路11、帰還回路9.10、復調器8の詳細回路図
、第5図は出力制御回路12における状態監視フリップ
70ツブ部の詳細回路図である。
Next, details of each circuit will be explained with reference to FIGS. 2 to 5. Fig. 2 is a detailed circuit diagram of the analog input circuit 1 and voltage control attenuation circuit 2, Fig. 3 is a detailed circuit diagram of the preamplifier circuit 3 and modulator 4, and Fig. 4 is a detailed circuit diagram of the pulse amplification circuit 7 and current detection circuit 11. , the feedback circuit 9, 10, and the demodulator 8. FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the state monitoring flip 70 in the output control circuit 12.

第2図において、アナログ入力回路1は入力アンプ20
、ローパスフィルタ21.22を備え、入力アンプ20
はアナログ信号入力を受けて、次のローパスフィルタ2
1.22へアナログ信号を送出する。ここで出力フィル
タ(復調器)の共振現象を抑えるべく、4QKHz以上
の不必要な高い周波数成分の信号が減衰させられる。電
圧制御減衰回路2におけるトランジスタ24,25.2
6.27で構成される入力信号振幅制限回路は、制限振
幅をボリウム28.29で調整でき、積分回路5が過変
調状態をあまり起こさないようにする。この振幅制限回
路の出力は前置増幅回路3へ人力される。
In FIG. 2, the analog input circuit 1 is an input amplifier 20.
, low-pass filters 21 and 22, and an input amplifier 20
receives the analog signal input and applies the next low-pass filter 2
1. Send an analog signal to 22. Here, in order to suppress the resonance phenomenon of the output filter (demodulator), signals with unnecessary high frequency components of 4QKHz or higher are attenuated. Transistors 24, 25.2 in voltage controlled attenuation circuit 2
The input signal amplitude limiting circuit constituted by 6.27 can adjust the limiting amplitude with the volume 28.29, and prevents the integrating circuit 5 from causing an overmodulation state. The output of this amplitude limiting circuit is input to the preamplifier circuit 3.

パルス増幅回路7の出力素子電流は、第4図のカレント
トランス53.54により検出され、所定電流30Aを
越えると第5図のFET9Qを導通させ、比較器91を
動作させて状態監視フリップフロップ92を反転さ+1
FET93を導通させ、第4図のホトカプラ43.44
を動作させ、FET45,47を非導通にするとともに
、FET46,48を導通にし、出力素子であるFET
49.50,51.52を非導通状態にする。また出力
素子電流が所定範囲内であれば、振幅制限回路手前で第
2図のトランジスタ23が動作し、入力信号を絞る動作
をする。
The output element current of the pulse amplification circuit 7 is detected by the current transformer 53, 54 shown in FIG. Inverted +1
Make FET 93 conductive and connect photocouplers 43 and 44 in Fig. 4.
is operated, FETs 45 and 47 are made non-conductive, FETs 46 and 48 are made conductive, and FET which is an output element is made non-conductive.
49.50 and 51.52 are made non-conductive. Further, if the output element current is within a predetermined range, the transistor 23 shown in FIG. 2 operates before the amplitude limiting circuit to reduce the input signal.

第3図の31はオペアンプ前置増幅器であり、高スルー
レートかつ高速オペアンプ34は積分器である。第4図
のパルス増幅回路7の出力端から抵抗74.75、コン
デンサ76を介して積分器34へ主たる帰還がかけられ
ている。第3図の抵抗37と抵抗74.75を適切に選
定することで安定した帰還がかけられるが、1QKHz
を越える高い周波数領域では帰還量は減少する。このと
き、キャリヤ周波数をfC,信号周波数をfsとずれば
、ゲインOのときの帰還量NFOは、となる。この帰還
量減少は、第2の帰還回路10により前置増幅器31に
数dBの帰還をかけることで改善が図られる。
31 in FIG. 3 is an operational amplifier preamplifier, and a high slew rate and high speed operational amplifier 34 is an integrator. Main feedback is applied from the output end of the pulse amplification circuit 7 in FIG. 4 to the integrator 34 via resistors 74, 75 and capacitor 76. Stable feedback can be applied by appropriately selecting resistor 37 and resistor 74.75 in Figure 3, but at 1QKHz
The amount of feedback decreases in the high frequency range exceeding . At this time, if the carrier frequency is shifted from fC and the signal frequency is shifted from fs, the feedback amount NFO when the gain is O is as follows. This reduction in the amount of feedback can be improved by applying several dB of feedback to the preamplifier 31 by the second feedback circuit 10.

第3図において、38は2つの出力をフリップフロップ
形式で実現した高速の比較器であり、2出力間の遅れは
数n秒以下となっている。このことでパルス増幅回路7
の出力の波形歪や出力素子のロス改善に寄与している。
In FIG. 3, 38 is a high-speed comparator that realizes two outputs in a flip-flop format, and the delay between the two outputs is several nanoseconds or less. With this, the pulse amplification circuit 7
This contributes to improving the output waveform distortion and loss of the output element.

なお、積分回路5の積分器34にかける主たる帰還方式
は、オープンループゲインの大部分が積分器34の出ノ
1!11の三角波電圧とパルス増幅回路7の出力素子電
圧の比で決まるので、パルス増幅段の電源電圧は固定し
、安定な帰還を確保する。
Note that the main feedback method applied to the integrator 34 of the integrating circuit 5 is that most of the open loop gain is determined by the ratio of the triangular wave voltage of output 1!11 of the integrator 34 and the output element voltage of the pulse amplifier circuit 7. The power supply voltage of the pulse amplification stage is fixed to ensure stable feedback.

また水晶発振・分周回路39からスイッヂングレギュレ
ータ16の他励型スイッヂング電源と変調器4の積分器
34ヘクロツクを供給し、両者の同期をとる・ことでビ
ート防止策となっている。
In addition, a separately excited switching power supply for the switching regulator 16 and a clock for the integrator 34 of the modulator 4 are supplied from the crystal oscillation/frequency dividing circuit 39, and by synchronizing the two, a beat prevention measure is taken.

第4図のコイル55.56は出力素子F ET49.5
0と61.52の短絡電流を減らす方向に改善するため
のものである。
Coils 55 and 56 in Fig. 4 are output elements FET49.5
This is to improve the short circuit current between 0 and 61.52.

発明の効果 本発明は、前記実施例から明らかなように以下に示す効
果を有する。
Effects of the Invention As is clear from the above embodiments, the present invention has the following effects.

(1)二重に帰還回路を設けることでオーディオ電力増
幅器しての特性が向上した。
(1) The characteristics of an audio power amplifier have been improved by providing a double feedback circuit.

(2)変調器の出力をフリップフロップ構成とすること
で、パルス出力波形の改善および出力素子への余計な負
担を減らすことができる。
(2) By using a flip-flop configuration for the output of the modulator, it is possible to improve the pulse output waveform and reduce unnecessary load on the output element.

(3)パルス増幅段の定電圧化で安定な帰還回路を確保
でき、またクロックの同期化でビートを防止することが
できる。
(3) A stable feedback circuit can be ensured by making the voltage constant in the pulse amplification stage, and beats can be prevented by synchronizing the clocks.

(4)パルス出力素子電流検出することで、回路をより
確実に保護することができる。
(4) By detecting the pulse output element current, the circuit can be more reliably protected.

(5)信号振幅制限回路を設けることで、過変調防止を
行なうことができる。
(5) By providing a signal amplitude limiting circuit, overmodulation can be prevented.

(6)復調器のローパスカット周波数よりも低いカプト
オフ周波数特性フィルタをアナログ入力回路に持たせる
ことで共振を防止することができる。
(6) Resonance can be prevented by providing the analog input circuit with a cut-off frequency characteristic filter lower than the low-pass cut frequency of the demodulator.

以上のような効果により、PWMパワーアンプとして従
来の課題を克服し、従来のアナログ式電力増幅器に代わ
りうる質の高いPWMパワーアンプを実現することがで
きる。
Due to the above effects, it is possible to overcome the conventional problems as a PWM power amplifier and realize a high-quality PWM power amplifier that can replace a conventional analog power amplifier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例における電力増幅器の概略ブ
ロック図、第2図は入力回路、電圧制御減衰回路の詳細
回路図、第3図は前置増幅回路、変調器の詳細回路図、
第4図はパルス増幅回路、電流検出回路、帰還回路、復
調器の詳細回路図、第5図は出力制御回路における状態
監視フリップフロップ部の詳細回路図、第6図および第
7図は従来の電力増幅器における回路図、第8図は従来
における保護回路の回路図である。 1・・・アナログ入力回路、2・・・電圧制御減衰回路
、3・・・前置増幅回路、4・・・変調器、5・・・積
分回路、6・・・比較回路、7・・・パルス増幅回路、
8・・・復調器(ローパスフィルタ)、9・・・第1の
帰還回路、10・・・第2の帰還回路、11・・・電流
検出回路、12・・・出力制御回路、13・・・水晶発
振回路、14・・・分周回路、15・・・インピーダン
ス変換回路、16・・・スイッチングレギュレータ、1
7・・・スイッチングコントロール回路、20・・・入
力アンプ、21.22・・・ローパスフィルタ、31・
・・前置増幅器、34・・・積分器、38・・・比較器
、40・・・インピーダンス変換器、53.54・・・
カレントトランス、91・・・比較器、92・・・状態
監視フリップフロップ。 代理人の氏名  弁理士 蔵 合 正 博第6図 第7図
FIG. 1 is a schematic block diagram of a power amplifier in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed circuit diagram of an input circuit and voltage control attenuation circuit, and FIG. 3 is a detailed circuit diagram of a preamplifier circuit and a modulator.
Figure 4 is a detailed circuit diagram of the pulse amplification circuit, current detection circuit, feedback circuit, and demodulator, Figure 5 is a detailed circuit diagram of the status monitoring flip-flop section in the output control circuit, and Figures 6 and 7 are the detailed circuit diagrams of the conventional A circuit diagram of a power amplifier, FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional protection circuit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Analog input circuit, 2...Voltage control attenuation circuit, 3...Preamplifier circuit, 4...Modulator, 5...Integrator circuit, 6...Comparison circuit, 7...・Pulse amplification circuit,
8... Demodulator (low pass filter), 9... First feedback circuit, 10... Second feedback circuit, 11... Current detection circuit, 12... Output control circuit, 13...・Crystal oscillation circuit, 14... Frequency dividing circuit, 15... Impedance conversion circuit, 16... Switching regulator, 1
7... Switching control circuit, 20... Input amplifier, 21.22... Low pass filter, 31.
... Preamplifier, 34... Integrator, 38... Comparator, 40... Impedance converter, 53.54...
Current transformer, 91... Comparator, 92... Status monitoring flip-flop. Name of agent Patent attorney Masahiro Kura Go Figure 6 Figure 7

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アナログ信号を増幅するアナログ入力回路と、前
記アナログ入力回路の出力を減衰する電圧制御減衰回路
と、前記電圧制御減衰回路の出力を増幅する前置増幅回
路と、前記前置増幅回路から出力されたアナログ信号を
パルス幅変調する変調器と、前記変調器の出力を増幅す
るパルス増幅器と、前記パルス増幅器の出力をアナログ
信号に復調する復調器とを備え、前記変調器は積分回路
および比較回路を有し、前記積分回路の入力端にアナロ
グ信号および所定のサンプリング周波数の矩形波を入力
し、前記パルス増幅回路の出力端と前記積分回路の入力
端との間に第1の帰還回路を接続し、前記復調器と前記
前置増幅回路の入力端との間に第2の帰還回路を接続し
たことを特徴とする電力増幅器。
(1) An analog input circuit that amplifies an analog signal, a voltage-controlled attenuation circuit that attenuates the output of the analog input circuit, a preamplifier circuit that amplifies the output of the voltage-controlled attenuation circuit, and a preamplifier circuit that amplifies the output of the analog input circuit. The modulator includes a modulator that pulse width modulates the output analog signal, a pulse amplifier that amplifies the output of the modulator, and a demodulator that demodulates the output of the pulse amplifier into an analog signal, and the modulator includes an integrating circuit and a comparison circuit, an analog signal and a rectangular wave having a predetermined sampling frequency are input to the input end of the integration circuit, and a first feedback circuit is provided between the output end of the pulse amplification circuit and the input end of the integration circuit. , and a second feedback circuit is connected between the demodulator and the input terminal of the preamplifier circuit.
(2)比較回路の出力がフリップフロップ出力を構成し
ていることを特徴する請求項(1)記載の電力増幅器。
(2) The power amplifier according to claim (1), wherein the output of the comparison circuit constitutes a flip-flop output.
(3)パルス増幅回路の電源として定電圧化された商用
電源入力の電源を備えた請求項(1)記載の電力増幅器
(3) The power amplifier according to claim (1), further comprising a constant voltage commercial power input power source as a power source for the pulse amplification circuit.
(4)パルス増幅回路の電源を構成する他励型ラインオ
ペレートスイッチング電源が変調器の基本周波数と同期
していることを特徴とする請求項(3)記載の電力増幅
器。
(4) The power amplifier according to claim (3), wherein a separately excited line operated switching power supply constituting the power supply of the pulse amplifier circuit is synchronized with the fundamental frequency of the modulator.
(5)パルス増幅回路の出力素子の電流を検出する電流
検出回路を備え、前記電流検出回路が電圧制御減衰器を
制御することを特徴とする請求項(1)記載の電力増幅
回路。
(5) The power amplification circuit according to claim 1, further comprising a current detection circuit that detects a current of an output element of the pulse amplification circuit, and wherein the current detection circuit controls a voltage-controlled attenuator.
(6)パルス増幅回路の出力素子の電流を検出する電流
検出回路と前記出力素子を非導通にする出力制御回路と
を有し、前記電流検出回路の出力が前記出力制御回路を
制御することを特徴とする請求項(1)記載の電力増幅
器。
(6) It has a current detection circuit that detects the current of an output element of the pulse amplification circuit and an output control circuit that makes the output element non-conductive, and the output of the current detection circuit controls the output control circuit. The power amplifier according to claim (1).
(7)電流検出回路が出力制御回路の状態監視フリップ
フロップを制御することを特徴とする請求項(6)記載
の電力増幅器。
(7) The power amplifier according to claim (6), wherein the current detection circuit controls a state monitoring flip-flop of the output control circuit.
(8)電圧制御減衰器が入力信号振幅制限機能を有する
請求項(1)記載の電力増幅器。
(8) The power amplifier according to claim (1), wherein the voltage controlled attenuator has an input signal amplitude limiting function.
(9)アナログ入力回路がローパスフィルタで構成され
る復調器のカットオフ周波数よりも低いカットオフ周波
数のローパスフィルタ機能を有する請求項(1)記載の
電力増幅器。
(9) The power amplifier according to claim (1), wherein the analog input circuit has a low-pass filter function with a cutoff frequency lower than a cutoff frequency of a demodulator constituted by a low-pass filter.
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