JPH04172705A - パルス幅変調増幅器 - Google Patents
パルス幅変調増幅器Info
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- JPH04172705A JPH04172705A JP2300248A JP30024890A JPH04172705A JP H04172705 A JPH04172705 A JP H04172705A JP 2300248 A JP2300248 A JP 2300248A JP 30024890 A JP30024890 A JP 30024890A JP H04172705 A JPH04172705 A JP H04172705A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 101150079361 fet5 gene Proteins 0.000 description 7
- 101100119059 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ERG25 gene Proteins 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
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- Power Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
この発明はオーディオ再生装置等に用いられるパルス幅
変調(PWM)増幅器に関し、特に大出力時の復調出力
の歪が低減されたパルス幅変調増幅器に関するものであ
る。
変調(PWM)増幅器に関し、特に大出力時の復調出力
の歪が低減されたパルス幅変調増幅器に関するものであ
る。
第4図は例えば特開昭60−89109号公報に示され
た従来のパルス増変調増幅器の回路図である。なお、こ
の第4図は上記公報における従来例のものであるが、こ
の公報における実施例もこの従来回路を用いており、後
述する問題点を解決するものではないので、ここでは第
3図の従来例で説明する。第4図において、1は増幅す
べき音楽信号などの入力信号、2は入力信号1をパルス
幅変調するためのキャリア信号を発生するキャリア発生
回路、3は入力信号lと上記キャリア信号との電圧比較
を行う電圧比較器、4は電圧比較器3の出力により下記
パワースイッチング素子を0N10FFさせるスイッチ
駆動回路、5はパワースイッチング素子としてのNチャ
ネルMO3型FET、6はバワースイ・ノチング素子と
してのPチャネルMO5型F、ET、7は復調出力を得
るローパスフィルタ、8は復調出力を音声化するスピー
カである。
た従来のパルス増変調増幅器の回路図である。なお、こ
の第4図は上記公報における従来例のものであるが、こ
の公報における実施例もこの従来回路を用いており、後
述する問題点を解決するものではないので、ここでは第
3図の従来例で説明する。第4図において、1は増幅す
べき音楽信号などの入力信号、2は入力信号1をパルス
幅変調するためのキャリア信号を発生するキャリア発生
回路、3は入力信号lと上記キャリア信号との電圧比較
を行う電圧比較器、4は電圧比較器3の出力により下記
パワースイッチング素子を0N10FFさせるスイッチ
駆動回路、5はパワースイッチング素子としてのNチャ
ネルMO3型FET、6はバワースイ・ノチング素子と
してのPチャネルMO5型F、ET、7は復調出力を得
るローパスフィルタ、8は復調出力を音声化するスピー
カである。
次にこの従来例の動作について説明する。第5図に示す
ように入力信号e、(1)とキャリア発生回路2からの
キャリア信号eeとを電圧比較器3で比較して、その電
圧比較器3の出力に入力信号e、のレベルに比例したP
WM信号esを得て、このPWM信号でスイッチ駆動回
路4を駆動させる。スイッチ駆動回路4はFET5,6
を0N10FFL、FET5,6の接続点からは電力変
換されたPWM信号e、゛を得る。このPWM信号es
”Eローパスフィルタフに通すことにより。
ように入力信号e、(1)とキャリア発生回路2からの
キャリア信号eeとを電圧比較器3で比較して、その電
圧比較器3の出力に入力信号e、のレベルに比例したP
WM信号esを得て、このPWM信号でスイッチ駆動回
路4を駆動させる。スイッチ駆動回路4はFET5,6
を0N10FFL、FET5,6の接続点からは電力変
換されたPWM信号e、゛を得る。このPWM信号es
”Eローパスフィルタフに通すことにより。
キャリア信号ecが取り除かれた入力信号e、とばば同
等な復調出力e0を得る。
等な復調出力e0を得る。
従来のパルス幅変調増幅器は以上のように構成されてい
るので1例えば平均出力電圧が小さくても瞬時電圧が大
きい鐘やドラムの音や爆破音などが含まれる音楽信号(
入力信号e、)の振幅は、キャリア信号ecの振幅より
大きくなることがあり、次のような問題点があった。即
ち、第6図に示すように入力信号e、の方がキャリア信
号eC周期と同じ幅で一定値になり、PWM信号の振幅
は入力信号e、の振幅がキャリア信号ecの振幅より小
さい場合と同様にハイレベルあるいはローレベルになり
、このため復調出力e0は電源電圧でクリップされてし
まうという問題点があった。
るので1例えば平均出力電圧が小さくても瞬時電圧が大
きい鐘やドラムの音や爆破音などが含まれる音楽信号(
入力信号e、)の振幅は、キャリア信号ecの振幅より
大きくなることがあり、次のような問題点があった。即
ち、第6図に示すように入力信号e、の方がキャリア信
号eC周期と同じ幅で一定値になり、PWM信号の振幅
は入力信号e、の振幅がキャリア信号ecの振幅より小
さい場合と同様にハイレベルあるいはローレベルになり
、このため復調出力e0は電源電圧でクリップされてし
まうという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、電源電圧と電圧利得を入力信号レベルに応じ
て切り換えることで、瞬時電圧が大きい音楽信号などに
対してもクリップされることなく復調でき、更に電源電
圧と電圧利得の切換え時のスイッチングノイズを低減で
きるパルス幅変調増幅器を提供することを目的とする。
たもので、電源電圧と電圧利得を入力信号レベルに応じ
て切り換えることで、瞬時電圧が大きい音楽信号などに
対してもクリップされることなく復調でき、更に電源電
圧と電圧利得の切換え時のスイッチングノイズを低減で
きるパルス幅変調増幅器を提供することを目的とする。
この発明に係るパルス幅変調増幅器は、増幅すべき入力
信号をパルス幅変調する変調回路16と、この変調回路
16でパルス幅変調された変調信号から復調出力を得る
復調回路(ローパスフィルタ7)と、上記入力信号の瞬
時値又は上記復調回路(ローパスフィルタ7)の出力信
号の瞬時値を検出するレベル検出回路18と、上記入力
信号をパルス幅変調するためのキャリア信号の瞬時値が
該キャリア信号のピーク電圧付近の時上記レベル検出回
路18の出力信号に応じた出力電圧に更新する制御信号
発生回路50と、上記変調回路16の前段に設けられた
上記制御信号発生回路18の出力レベルに応じて利得が
変わる前置増幅回路15と、上記制御信号発生回路50
の出力レベルに応じて上記変調回路16の出力段素子(
FET5゜6)への電源電圧を変える電源電圧可変回路
17とを備えたものである。
信号をパルス幅変調する変調回路16と、この変調回路
16でパルス幅変調された変調信号から復調出力を得る
復調回路(ローパスフィルタ7)と、上記入力信号の瞬
時値又は上記復調回路(ローパスフィルタ7)の出力信
号の瞬時値を検出するレベル検出回路18と、上記入力
信号をパルス幅変調するためのキャリア信号の瞬時値が
該キャリア信号のピーク電圧付近の時上記レベル検出回
路18の出力信号に応じた出力電圧に更新する制御信号
発生回路50と、上記変調回路16の前段に設けられた
上記制御信号発生回路18の出力レベルに応じて利得が
変わる前置増幅回路15と、上記制御信号発生回路50
の出力レベルに応じて上記変調回路16の出力段素子(
FET5゜6)への電源電圧を変える電源電圧可変回路
17とを備えたものである。
変調回路16は増幅すべき入力信号をパルス幅変調する
。復調回路(ローパスフィルタ7)は変調回路16でパ
ルス幅変調された変調信号から復調出力を得る。レベル
検出回路18は上記入力信号の瞬時値あるいは上記復調
回路の出力信号の瞬時値を検出する。制御信号発生回路
50は、キャリア信号の瞬時値を検出し、キャリア信号
の瞬時値がキャリア信号のピーク値の時、レベル検出回
路18の出力に応じた出力電圧に更新する。前置増幅回
路15は制御信号発生回路50の出力レベルに応じて利
得が変わる。電源電圧可変回路17電圧を変える。
。復調回路(ローパスフィルタ7)は変調回路16でパ
ルス幅変調された変調信号から復調出力を得る。レベル
検出回路18は上記入力信号の瞬時値あるいは上記復調
回路の出力信号の瞬時値を検出する。制御信号発生回路
50は、キャリア信号の瞬時値を検出し、キャリア信号
の瞬時値がキャリア信号のピーク値の時、レベル検出回
路18の出力に応じた出力電圧に更新する。前置増幅回
路15は制御信号発生回路50の出力レベルに応じて利
得が変わる。電源電圧可変回路17電圧を変える。
第1図はこの発明の一実施例によるパルス幅変調増幅器
の回路図である。第1図において、変調回路I6は増幅
すべき入力信号(音楽信号)lをパルス幅変調するもの
で、前述したようにキャリア発生回路2、電圧比較器3
、スイッチ駆動回路4、及びFET5,6を備えている
。ローパスフィルタ7は変調回路16でパルス幅変調さ
れた変調信号から復調出力を得る復調回路である。スピ
−力8は上記復調出力を音声化するものである。
の回路図である。第1図において、変調回路I6は増幅
すべき入力信号(音楽信号)lをパルス幅変調するもの
で、前述したようにキャリア発生回路2、電圧比較器3
、スイッチ駆動回路4、及びFET5,6を備えている
。ローパスフィルタ7は変調回路16でパルス幅変調さ
れた変調信号から復調出力を得る復調回路である。スピ
−力8は上記復調出力を音声化するものである。
電圧レベル検出回路18は上記入力信号1の瞬時電圧値
を検出するもので、整流用ダイオード182〜18d、
抵抗20 a 〜20 d、差動増幅器20.21、及
び直流電圧源19を備えている。
を検出するもので、整流用ダイオード182〜18d、
抵抗20 a 〜20 d、差動増幅器20.21、及
び直流電圧源19を備えている。
制御信号発生回路50は、キャリア発生回路2の瞬時出
力電圧を検出し、ピーク電圧付近の時、上記電圧レベル
検出回路18の出力電圧と同じ出力レベルに更新するも
ので、抵抗50a、50b。
力電圧を検出し、ピーク電圧付近の時、上記電圧レベル
検出回路18の出力電圧と同じ出力レベルに更新するも
ので、抵抗50a、50b。
52a 〜52d、差動増幅器50f、52e、ダイオ
ード50c、コンデンサ50d、およびスイッチング用
FET51を備えている。
ード50c、コンデンサ50d、およびスイッチング用
FET51を備えている。
前置増幅回路15は変調回路16の前段に設けられ制御
信号発生回路50の出力レベルに応じて利得が変わるも
ので、抵抗10〜13、差動増幅器9、及びNチャネル
MOS型FET14を備えている。この前置増幅回路1
5はこの実施例の場合2つの電圧利得をとる。抵抗11
は入力信号1に接続されている。R,は抵抗12の抵抗
値、(n 1)R+は抵抗11の抵抗値、R2は抵抗
13の抵抗値、R3は抵抗10の抵抗値を示す。
信号発生回路50の出力レベルに応じて利得が変わるも
ので、抵抗10〜13、差動増幅器9、及びNチャネル
MOS型FET14を備えている。この前置増幅回路1
5はこの実施例の場合2つの電圧利得をとる。抵抗11
は入力信号1に接続されている。R,は抵抗12の抵抗
値、(n 1)R+は抵抗11の抵抗値、R2は抵抗
13の抵抗値、R3は抵抗10の抵抗値を示す。
電源電圧可変回路17は制御信号発生回路50の出力レ
ベルに応じて変調回路16の出力段素子であるFET5
.6への電源電圧を変えるものである。電源電圧可変回
路I7において、V ccは電源電圧であり、n=2の
場合の詳細な回路図を第2図に示す。第2図において、
22は制御信号発生回路50の差動増幅器52eの出力
端子に接続される制御信号入力端子、38は入力端子2
2に接続されるNチャネルMOSfl、F ET、23
.24は抵抗、25はPチャネルMOS形FET27と
NチャネルMO3形FE728を駆動させる駆動回路、
26はPチャネルMO5型FET29とNチャネルMO
S型FET30を駆動させる駆動回路、39.40はダ
イオード、31.32は直流電源、33.34はコンデ
ンサ、35は変調回路16のFET5に接続される出力
端子、36は変調回路16のFET6に接続される出力
端子である。
ベルに応じて変調回路16の出力段素子であるFET5
.6への電源電圧を変えるものである。電源電圧可変回
路I7において、V ccは電源電圧であり、n=2の
場合の詳細な回路図を第2図に示す。第2図において、
22は制御信号発生回路50の差動増幅器52eの出力
端子に接続される制御信号入力端子、38は入力端子2
2に接続されるNチャネルMOSfl、F ET、23
.24は抵抗、25はPチャネルMOS形FET27と
NチャネルMO3形FE728を駆動させる駆動回路、
26はPチャネルMO5型FET29とNチャネルMO
S型FET30を駆動させる駆動回路、39.40はダ
イオード、31.32は直流電源、33.34はコンデ
ンサ、35は変調回路16のFET5に接続される出力
端子、36は変調回路16のFET6に接続される出力
端子である。
次にこの実施例の動作について説明する。前置増幅回路
15は、例えば2つの電圧利得A1とA2を切り換えて
用い、AI >AXの関係がある。電圧利得A、とA2
の切り換えは、入力信号としての音楽信号ei、キャリ
ア信号の振幅をECとしたときe1×AlくEcのとき
電圧利得A、に切り換え、e; xA、 ≧Ecのとき
電圧利得A2に切り換る。ここで、変調回路16に入力
される音楽信号eiがキャリア信号の振幅ECより大き
くならないように電圧利得A2を決めるとPWM信号の
パルス幅は常に音楽信号e、に比例する。
15は、例えば2つの電圧利得A1とA2を切り換えて
用い、AI >AXの関係がある。電圧利得A、とA2
の切り換えは、入力信号としての音楽信号ei、キャリ
ア信号の振幅をECとしたときe1×AlくEcのとき
電圧利得A、に切り換え、e; xA、 ≧Ecのとき
電圧利得A2に切り換る。ここで、変調回路16に入力
される音楽信号eiがキャリア信号の振幅ECより大き
くならないように電圧利得A2を決めるとPWM信号の
パルス幅は常に音楽信号e、に比例する。
ここで、PWM(パルス幅変調)増幅器の電圧利得につ
いて考える。PWM増幅器出力段スイッチ素子(変調回
路16のFET5,6)のPWM信号の振幅をR8゛
とすればPWM増幅器の電圧利得は第(11式で示せる
。
いて考える。PWM増幅器出力段スイッチ素子(変調回
路16のFET5,6)のPWM信号の振幅をR8゛
とすればPWM増幅器の電圧利得は第(11式で示せる
。
Eに
のPWM増幅器をオーディオ用アンプとして用いる場合
、G1−G2でなければならないやしがし、A、≠A2
かつR8゛が一定のため、G1≠G2である。そこで、
G 1. = 02になるようにECを切り換える。出
力段のPWM信号は電源電圧まで振れるので電源電圧が
R3”になる、前置増幅回路15の電圧利得がAIのと
きの電源電圧をVCCI+前置増幅回路15の電圧利得
がA2のときの電源電圧をV cctとすればG1−0
2と置くことにより、次の第(2)式の関係を満足させ
ればよいことがわかる。
、G1−G2でなければならないやしがし、A、≠A2
かつR8゛が一定のため、G1≠G2である。そこで、
G 1. = 02になるようにECを切り換える。出
力段のPWM信号は電源電圧まで振れるので電源電圧が
R3”になる、前置増幅回路15の電圧利得がAIのと
きの電源電圧をVCCI+前置増幅回路15の電圧利得
がA2のときの電源電圧をV cctとすればG1−0
2と置くことにより、次の第(2)式の関係を満足させ
ればよいことがわかる。
/’z X Vccl = AHX Vccz
・・・(2)以上のようにAl xel 〉EC
のときAzXezくEeを満すA、に切り換え、第(2
)式を満す電源電圧V ectに切り変えることにより
、クリップによる復調出力の歪をなくすることができる
。
・・・(2)以上のようにAl xel 〉EC
のときAzXezくEeを満すA、に切り換え、第(2
)式を満す電源電圧V ectに切り変えることにより
、クリップによる復調出力の歪をなくすることができる
。
次に、電源電圧可変回路17の出力電圧と前置増幅回路
15の電圧利得を切り換えるタイミングを説明する。
15の電圧利得を切り換えるタイミングを説明する。
第3図(a)はキャリア発生回路2と前置増幅器15の
電圧利得がA1とAtのときの電圧比較器3の入力端子
である。第3図(81に基づいて電源電圧可変回路17
の出力電圧がV CCIのときのFET5とFET6の
接続点のPWM波形を第3図(blに示す。e、が直流
電圧だとすれば、第3図山)のPWM波がローパスフィ
ルタ7を通過したときの電圧は、第3図(′b)のPW
M波の周期T内での電圧が正のときのプラスの斜線の部
分の面積と電圧が負の時の斜線の部分のマイナスの面積
の和で決まる。第3図(blの場合について斜線部分の
面積を計算すると(e i / Ec ) ×A+
×Vcc+で示せる。
電圧利得がA1とAtのときの電圧比較器3の入力端子
である。第3図(81に基づいて電源電圧可変回路17
の出力電圧がV CCIのときのFET5とFET6の
接続点のPWM波形を第3図(blに示す。e、が直流
電圧だとすれば、第3図山)のPWM波がローパスフィ
ルタ7を通過したときの電圧は、第3図(′b)のPW
M波の周期T内での電圧が正のときのプラスの斜線の部
分の面積と電圧が負の時の斜線の部分のマイナスの面積
の和で決まる。第3図(blの場合について斜線部分の
面積を計算すると(e i / Ec ) ×A+
×Vcc+で示せる。
一方、電源電圧可変回路17の出力電圧がV ccZで
前置増幅器15の電圧利得がA2のときのFET5とF
ET6の接続点のPWM波形を第3図(C1に示し、こ
の面積の和を計算すると、(e=とがわかる。
前置増幅器15の電圧利得がA2のときのFET5とF
ET6の接続点のPWM波形を第3図(C1に示し、こ
の面積の和を計算すると、(e=とがわかる。
ここで第3図(′b)から第3図(C1のPWM波に切
り換る場合を第3図(dlと(e)に示しており実線が
FET5とFET6の接続点の電圧波形を示している。
り換る場合を第3図(dlと(e)に示しており実線が
FET5とFET6の接続点の電圧波形を示している。
第3図(dlは時刻t1で切り換った場合を示している
。これは第3図(blと比べると斜線の部分だけ面積が
大きいことがわかる。つまり時刻t1で切り換えると斜
線の部分の面積だけのノイズが出る。
。これは第3図(blと比べると斜線の部分だけ面積が
大きいことがわかる。つまり時刻t1で切り換えると斜
線の部分の面積だけのノイズが出る。
第3図ta+はt2=V2’rで切り換った場合である
。
。
この場合は、第3図(blと(C1の面積と(dlの面
積は等しい。これについて説明する。第3図(blと(
C1は、t、=%Tの右側と左側の波形が線対称であり
右側と左側が同し面積である。第3図telにおいては
、t2=IATより左側は第3図(blで右側は第3図
(c+と右側と同し波形をしている。ここで第3図(b
lの左側と第3図(C)の右側の面積は等しいので、第
3図(81の面積は(blと(C)に等しくなる。よっ
て、t2=zTで第3図(b)と第3図(C)の波形を
切り換えると、FET5とFET6の接点で、スイッチ
ングノイズは発生しない。
積は等しい。これについて説明する。第3図(blと(
C1は、t、=%Tの右側と左側の波形が線対称であり
右側と左側が同し面積である。第3図telにおいては
、t2=IATより左側は第3図(blで右側は第3図
(c+と右側と同し波形をしている。ここで第3図(b
lの左側と第3図(C)の右側の面積は等しいので、第
3図(81の面積は(blと(C)に等しくなる。よっ
て、t2=zTで第3図(b)と第3図(C)の波形を
切り換えると、FET5とFET6の接点で、スイッチ
ングノイズは発生しない。
更にこのような動作について詳しく説明する。
入力信号(音楽信号)■の電圧レベルが所定レベルより
小さいとき、電圧レベル検出回路18内の差動増幅器2
0の出力電圧の大きさは直流電源19の電圧V、よりも
小さい。よって、差動増幅器21の出力電圧はローレベ
ルである。
小さいとき、電圧レベル検出回路18内の差動増幅器2
0の出力電圧の大きさは直流電源19の電圧V、よりも
小さい。よって、差動増幅器21の出力電圧はローレベ
ルである。
次に入力信号(音楽信号)1の電圧レベルが大きくなる
と差動増幅器20の出力電圧が大きくなり、ついにはキ
ャリア信号の振幅よりも大きくなる。V、=ECに設定
すれば、このとき差動増幅Fi21の出力電圧はハイレ
ベルになる。
と差動増幅器20の出力電圧が大きくなり、ついにはキ
ャリア信号の振幅よりも大きくなる。V、=ECに設定
すれば、このとき差動増幅Fi21の出力電圧はハイレ
ベルになる。
次に制御信号発生回路50の動作について説明をする。
キャリア発生回路2の出力信号電圧を抵抗50aと抵抗
50bで分圧する。この分圧された電圧がコンデンサ5
0dの電圧より大きい時ダイオード50cを通してコン
デンサ50dが充電される。
50bで分圧する。この分圧された電圧がコンデンサ5
0dの電圧より大きい時ダイオード50cを通してコン
デンサ50dが充電される。
つまりコンデンサ50dの電圧は、抵抗50aと抵抗5
0bで分圧された電圧の最大値である。キャリア発生回
路2の出力電圧は、ピーク付近のときのみコンデンサ5
0dの電圧より大きくなり、差動増幅器50fの出力電
圧はローレベルになる。
0bで分圧された電圧の最大値である。キャリア発生回
路2の出力電圧は、ピーク付近のときのみコンデンサ5
0dの電圧より大きくなり、差動増幅器50fの出力電
圧はローレベルになる。
差動増幅器50fの出力はFET51に接続されており
、FET51はゲートがローレベルのとき、0PEN状
態になる。このとき差動増幅器52eのプラスの入力端
子電圧V。は 但しv021は差動増幅器21の出力電圧、v osz
は差動増幅器52eの出力電圧である。
、FET51はゲートがローレベルのとき、0PEN状
態になる。このとき差動増幅器52eのプラスの入力端
子電圧V。は 但しv021は差動増幅器21の出力電圧、v osz
は差動増幅器52eの出力電圧である。
R+o>>R++>>R+z、R+z<<R+ffとす
ればRIOR+! ここでV (121とvo、2の絶対値を等しくし、R
IG<RI3とすれば、■、は■。21 と同じ符号に
なり、差動増幅器52eの出力電圧V0,2は差動増幅
器21の出力電圧V02.と同じ電圧レベルに更新され
る。またキャリア信号の瞬時値がピーク値付近でない時
コンデンサ50dの電圧よりキャリア信号の瞬時値の方
が小さいので差動増幅器50fの出力電圧はハイレベル
になり、FET51は短絡状態になるので抵抗52bは
アースに接続される。
ればRIOR+! ここでV (121とvo、2の絶対値を等しくし、R
IG<RI3とすれば、■、は■。21 と同じ符号に
なり、差動増幅器52eの出力電圧V0,2は差動増幅
器21の出力電圧V02.と同じ電圧レベルに更新され
る。またキャリア信号の瞬時値がピーク値付近でない時
コンデンサ50dの電圧よりキャリア信号の瞬時値の方
が小さいので差動増幅器50fの出力電圧はハイレベル
になり、FET51は短絡状態になるので抵抗52bは
アースに接続される。
このため差動増幅器21の出力は、差動増幅器52eの
プラスの入力端子に入力されない。よってこのときの差
動増幅器52eのプラスの入力端子V、は となる。
プラスの入力端子に入力されない。よってこのときの差
動増幅器52eのプラスの入力端子V、は となる。
よってV。とVo、2とは同じ符号なのでVo、2は変
化しない。よって制御信号発生回路50の出力電圧は、
キャリア信号の瞬時値がピーク値付近のとき、電圧検出
回路18の出力電圧レベルに更新される。
化しない。よって制御信号発生回路50の出力電圧は、
キャリア信号の瞬時値がピーク値付近のとき、電圧検出
回路18の出力電圧レベルに更新される。
次に前置増幅回路15の動作について説明する。
入力信号1のレベルが小さいとき差動増幅器52eの出
力電圧がローレベルになり、これにより前置増幅回路1
5内のNチャネルMO3型FET14のゲート電圧はロ
ーレベルとなり、スイッチとしてはOFF状態として働
く。よってこのとき前置増幅回路15の電圧利得A1は
次の第(6)式で示せる。
力電圧がローレベルになり、これにより前置増幅回路1
5内のNチャネルMO3型FET14のゲート電圧はロ
ーレベルとなり、スイッチとしてはOFF状態として働
く。よってこのとき前置増幅回路15の電圧利得A1は
次の第(6)式で示せる。
ここでR2>>R,に選べば第(6)式は第(7)式で
近似できる。
近似できる。
また、差動増幅器52eの出力がローレベルのとき電源
電圧可変回路17は、±V ccO値をとる。
電圧可変回路17は、±V ccO値をとる。
このときの第(2)式の左辺A 1 X V c(1は
、第(7)式とVccl −2Vccより となる。
、第(7)式とVccl −2Vccより となる。
入力信号1が大きくなると差動増幅器52eの出力はハ
イレベルになり、これによりNチャネルMO3型FET
14のゲート電圧がハイレベルになり、スイッチとして
ON状態で働く。このため抵抗12はアースに接続され
、入力信号(音楽信号)1はR1<<R2とすれば、抵
抗11と抵抗12により分圧されて抵抗13に入力され
る。このため前置増幅回路15の電圧利得A2は第(9
)式%式%(9) また、差動増幅器52eの出力電圧がハイレベルになる
と、前置増幅回路15の電圧利得がA1からA2に変わ
ると同時に、電源電圧可変回路17のスイッチが切換り
FET5と6に接続された直流電圧源が±n V ((
の値をとるのでV ccZ = 2 nV ccである
。このとき第(2)式の右辺A 2 X V ((2は
、V cc2 =2 n V ccと第(9)式より第
αω式で示せる。
イレベルになり、これによりNチャネルMO3型FET
14のゲート電圧がハイレベルになり、スイッチとして
ON状態で働く。このため抵抗12はアースに接続され
、入力信号(音楽信号)1はR1<<R2とすれば、抵
抗11と抵抗12により分圧されて抵抗13に入力され
る。このため前置増幅回路15の電圧利得A2は第(9
)式%式%(9) また、差動増幅器52eの出力電圧がハイレベルになる
と、前置増幅回路15の電圧利得がA1からA2に変わ
ると同時に、電源電圧可変回路17のスイッチが切換り
FET5と6に接続された直流電圧源が±n V ((
の値をとるのでV ccZ = 2 nV ccである
。このとき第(2)式の右辺A 2 X V ((2は
、V cc2 =2 n V ccと第(9)式より第
αω式で示せる。
よって第(8)式と第0ω式から第1図の回路は、第(
2)式を満足している。
2)式を満足している。
次に第1図の電源電圧可変回路17でn=2の場合につ
いて説明する。第1図の差動増幅器52eの出力は第2
図の制御信号入力端子22に入力されている。制御信号
入力端子22にローレベルの電圧が入っていると、Nチ
ャネルMO5型FE738はOFF状態になるので抵抗
23と24で電圧降下が生じない。ここで、駆動回路2
5と26は、例えば非反転増幅器を用いるとする。駆動
回路25の入力はハイレベルなので、出力はハイレベル
となり、PチャネルMOS型F ET 27はOFF状
Hに、NチャネルMO8型FET28はON状態になり
、コンデンサ33はマイナス端子がアース電位になる。
いて説明する。第1図の差動増幅器52eの出力は第2
図の制御信号入力端子22に入力されている。制御信号
入力端子22にローレベルの電圧が入っていると、Nチ
ャネルMO5型FE738はOFF状態になるので抵抗
23と24で電圧降下が生じない。ここで、駆動回路2
5と26は、例えば非反転増幅器を用いるとする。駆動
回路25の入力はハイレベルなので、出力はハイレベル
となり、PチャネルMOS型F ET 27はOFF状
Hに、NチャネルMO8型FET28はON状態になり
、コンデンサ33はマイナス端子がアース電位になる。
このときコンデンサ33は、直流電源31によりダイオ
ード39を通してほぼ電圧V eCに充電される。この
とき出力端子35の電圧はV ccになる。また駆動回
路26の入力はローレベルになるので、出力電圧はロー
レベルになりPチャネルMO3型FET29はON状態
に、NチャネルMO3型FET30はOFF状態になり
、コンデンサ34はプラス端子がやはりアース電位にな
る。このときコンデンサ34は直流電源32によりダイ
オード40を通してほぼ電圧V ccに充電される。こ
のとき出力端子36の電圧は−V ccになる。
ード39を通してほぼ電圧V eCに充電される。この
とき出力端子35の電圧はV ccになる。また駆動回
路26の入力はローレベルになるので、出力電圧はロー
レベルになりPチャネルMO3型FET29はON状態
に、NチャネルMO3型FET30はOFF状態になり
、コンデンサ34はプラス端子がやはりアース電位にな
る。このときコンデンサ34は直流電源32によりダイ
オード40を通してほぼ電圧V ccに充電される。こ
のとき出力端子36の電圧は−V ccになる。
次に制御信号入力端子22にハイレベル信号が入るとN
チャネルMO3型FE738はON状態になり、抵抗2
3と24はアース電位になる。駆動回路25にはローレ
ベルの信号に入力されるので出力はローレベルになり、
PチャネルMO5型FET27はON状態に、Nチャネ
ルMO3型FET28はOFF状態になるため、コンデ
ンサ33の一側が直流電源31の+側に接続される。
チャネルMO3型FE738はON状態になり、抵抗2
3と24はアース電位になる。駆動回路25にはローレ
ベルの信号に入力されるので出力はローレベルになり、
PチャネルMO5型FET27はON状態に、Nチャネ
ルMO3型FET28はOFF状態になるため、コンデ
ンサ33の一側が直流電源31の+側に接続される。
このときコンデンサ33は電圧V ccの直流電源と考
えられるので電圧y ccの直流電源が2つ直列に接続
されたのと同じであるから、出力端子35には2■oの
電圧が生じる。このときダイオード39は逆バイアスに
なっているので、コンデンサ33は直流電源31に電流
を流し込まない。
えられるので電圧y ccの直流電源が2つ直列に接続
されたのと同じであるから、出力端子35には2■oの
電圧が生じる。このときダイオード39は逆バイアスに
なっているので、コンデンサ33は直流電源31に電流
を流し込まない。
また駆動回路26の入力がハイレベルなので出力はハイ
レベルであり、PチャネルMO3型FE729はOFF
状態に、NチャネルMO3型FET30はoNa’gに
なるので、コンデンサ34の+側は直流電源32の一側
に接続される。コンデンサ34を電圧V ccの直流電
源と考えられるので、V c cの電圧源が2つ直列に
接続されたので同じであるから、出力端子36には一2
Vccの電圧が生じる。このときダイオード40は逆バ
イアスなので、コンデンサ34は直流電源32に電流を
流し込まない。このような動作により得られた出力端子
35.36の電圧は、変調回路16のFET5゜6に与
えられ、FET5.6の電源電圧として作用する。
レベルであり、PチャネルMO3型FE729はOFF
状態に、NチャネルMO3型FET30はoNa’gに
なるので、コンデンサ34の+側は直流電源32の一側
に接続される。コンデンサ34を電圧V ccの直流電
源と考えられるので、V c cの電圧源が2つ直列に
接続されたので同じであるから、出力端子36には一2
Vccの電圧が生じる。このときダイオード40は逆バ
イアスなので、コンデンサ34は直流電源32に電流を
流し込まない。このような動作により得られた出力端子
35.36の電圧は、変調回路16のFET5゜6に与
えられ、FET5.6の電源電圧として作用する。
以上説明したように、この実施例のパルス幅変調増幅器
は、入力信号lの瞬時電圧値を電圧レベル検出回路18
で検出し、入力信号1の瞬時電圧値が電源電圧の大きさ
になると、前置増幅回路15の電圧利得を小さくすると
同時に、変調回路16のFET5.6に接続された電源
電圧を昇圧して電源電圧以上の電源電圧を出せるように
し、また入力信号1の瞬時電圧値が昇圧する前の電源電
圧の大きさよりも小さくなると、前置増幅回路15の電
圧利得と電源電圧を元に戻すように動作する。なお、上
記実施例では電圧レベル検出回路18の入力を入力信号
(音楽信号)1に接続したがローバルフィルタフの出力
端子、即ちパルス幅変調増幅器の出力端子に接続しても
よい。このとき、電圧レベル検出回路18内の直流電源
19はvS=■ccに設定する。
は、入力信号lの瞬時電圧値を電圧レベル検出回路18
で検出し、入力信号1の瞬時電圧値が電源電圧の大きさ
になると、前置増幅回路15の電圧利得を小さくすると
同時に、変調回路16のFET5.6に接続された電源
電圧を昇圧して電源電圧以上の電源電圧を出せるように
し、また入力信号1の瞬時電圧値が昇圧する前の電源電
圧の大きさよりも小さくなると、前置増幅回路15の電
圧利得と電源電圧を元に戻すように動作する。なお、上
記実施例では電圧レベル検出回路18の入力を入力信号
(音楽信号)1に接続したがローバルフィルタフの出力
端子、即ちパルス幅変調増幅器の出力端子に接続しても
よい。このとき、電圧レベル検出回路18内の直流電源
19はvS=■ccに設定する。
以上のように本発明によれば、入力信号の瞬時値あるい
は復調回路の出力信号の瞬時値を検出するレベル検出回
路と、キャリア信号の瞬時値がピーク付近で上記レベル
検出器の出力に応じた出力電圧に更新する制御電圧発生
回路と、上記制御電圧発生回路の出力レベルに応じて利
得が変わる前置増幅回路と、上記制御信号発生回路の出
力レベルに応じて変調回路の出力段素子への電源電圧を
変える電源電圧可変回路とを設けて構成したので、電源
電圧と電圧利得を入力信号レベルに応じて切り換えるこ
とができ、これにより瞬時電圧の大きい音楽信号などに
対してもクリップされることなく復調でき、更に電源電
圧と電圧利得の切換え時のスイッチングノイズを低減で
きる。したがって、本発明によれば、復調出力の歪率が
少なくなり、精度の高い音声などを出力できるという効
果が得られる。
は復調回路の出力信号の瞬時値を検出するレベル検出回
路と、キャリア信号の瞬時値がピーク付近で上記レベル
検出器の出力に応じた出力電圧に更新する制御電圧発生
回路と、上記制御電圧発生回路の出力レベルに応じて利
得が変わる前置増幅回路と、上記制御信号発生回路の出
力レベルに応じて変調回路の出力段素子への電源電圧を
変える電源電圧可変回路とを設けて構成したので、電源
電圧と電圧利得を入力信号レベルに応じて切り換えるこ
とができ、これにより瞬時電圧の大きい音楽信号などに
対してもクリップされることなく復調でき、更に電源電
圧と電圧利得の切換え時のスイッチングノイズを低減で
きる。したがって、本発明によれば、復調出力の歪率が
少なくなり、精度の高い音声などを出力できるという効
果が得られる。
第1図はこの発明の一実施例によるパルス幅変調回路出
力段素子のスイッチングノイズの発生を説明するための
信号波形図、第4図は従来のパルス幅変調増幅器の回路
図、第5図(al〜(C)は第4図の回路の動作を説明
するための信号波形図、第6図(a)〜(C)は第4図
の回路でクリップを生じる場合の動作を説明するための
信号波形図である。 1・・・・・・入力信号、5,6・・・・・・FET(
出力段素子)、7・・・・・・ローパスフィルタ(11
回1)、15・・・・・・前置増幅回路、16・・・・
・・変調回路、17・・・・・・電源電圧可変回路、1
8・・・・・・電圧レベル検出回路、50・・・・・・
制御信号発生回路。 代理人 弁理士 宮園 純− 第2図 第3図 時間 第4図 ン 第51図
力段素子のスイッチングノイズの発生を説明するための
信号波形図、第4図は従来のパルス幅変調増幅器の回路
図、第5図(al〜(C)は第4図の回路の動作を説明
するための信号波形図、第6図(a)〜(C)は第4図
の回路でクリップを生じる場合の動作を説明するための
信号波形図である。 1・・・・・・入力信号、5,6・・・・・・FET(
出力段素子)、7・・・・・・ローパスフィルタ(11
回1)、15・・・・・・前置増幅回路、16・・・・
・・変調回路、17・・・・・・電源電圧可変回路、1
8・・・・・・電圧レベル検出回路、50・・・・・・
制御信号発生回路。 代理人 弁理士 宮園 純− 第2図 第3図 時間 第4図 ン 第51図
Claims (1)
- 増幅すべき入力信号をパルス幅変調する変調回路と、こ
の変調回路でパルス幅変調された変調信号から復調出力
を得る復調回路とを備えたパルス幅変調増幅器において
、上記入力信号の瞬時値又は上記復調回路の出力信号の
瞬時値を検出するレベル検出回路と、上記入力信号をパ
ルス幅変調するためのキャリア信号の瞬時値が該キャリ
ア信号のピーク電圧付近の時に上記レベル検出回路の出
力信号に応じた出力電圧に更新する制御信号発生回路と
、上記変調回路の前段に設けられ上記制御信号発生回路
の出力レベルに応じて利得が変わる前置増幅回路と、上
記制御信号発生回路の出力レベルに応じて上記変調回路
の出力段素子への電源電圧を変える電源電圧可変回路と
を設けたことを特徴とするパルス幅変調増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02300248A JP3130919B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | パルス幅変調増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02300248A JP3130919B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | パルス幅変調増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04172705A true JPH04172705A (ja) | 1992-06-19 |
JP3130919B2 JP3130919B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=17882497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02300248A Expired - Fee Related JP3130919B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | パルス幅変調増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3130919B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002525900A (ja) * | 1998-09-17 | 2002-08-13 | テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) | 電力増幅器の飽和を防止する方法および装置 |
JP2002530000A (ja) * | 1998-11-12 | 2002-09-10 | ラリー キアン | 多重基準、高精度スイッチング増幅器 |
JP2004505533A (ja) * | 2000-07-27 | 2004-02-19 | ランブルスキ,ラネイ | 信号を変換する電子回路及びその電子回路を含む増幅器 |
JP2004515091A (ja) * | 2000-07-11 | 2004-05-20 | アメリカン・テクノロジー・コーポレーション | パラメトリックスピーカー用電力アンプ |
JP2007124624A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-05-17 | Yamaha Corp | D級増幅器 |
US7482870B2 (en) | 2005-09-28 | 2009-01-27 | Yamaha Corporation | Class D amplifier |
JP2010187399A (ja) * | 2005-09-28 | 2010-08-26 | Yamaha Corp | D級増幅器 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7315202B2 (en) | 2004-07-02 | 2008-01-01 | Yamaha Corporation | Pulse-width modulation amplifier and suppression of clipping therefor |
-
1990
- 1990-11-06 JP JP02300248A patent/JP3130919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002525900A (ja) * | 1998-09-17 | 2002-08-13 | テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) | 電力増幅器の飽和を防止する方法および装置 |
JP2002530000A (ja) * | 1998-11-12 | 2002-09-10 | ラリー キアン | 多重基準、高精度スイッチング増幅器 |
JP2004515091A (ja) * | 2000-07-11 | 2004-05-20 | アメリカン・テクノロジー・コーポレーション | パラメトリックスピーカー用電力アンプ |
JP2004505533A (ja) * | 2000-07-27 | 2004-02-19 | ランブルスキ,ラネイ | 信号を変換する電子回路及びその電子回路を含む増幅器 |
JP2007124624A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-05-17 | Yamaha Corp | D級増幅器 |
US7482870B2 (en) | 2005-09-28 | 2009-01-27 | Yamaha Corporation | Class D amplifier |
JP2010187399A (ja) * | 2005-09-28 | 2010-08-26 | Yamaha Corp | D級増幅器 |
US8054129B2 (en) | 2005-09-28 | 2011-11-08 | Yamaha Corporation | Class D amplifier |
US8299853B2 (en) | 2005-09-28 | 2012-10-30 | Yamaha Corporation | Class D amplifier |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3130919B2 (ja) | 2001-01-31 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |