JPH06152268A - スイッチングアンプ - Google Patents
スイッチングアンプInfo
- Publication number
- JPH06152268A JPH06152268A JP4294393A JP29439392A JPH06152268A JP H06152268 A JPH06152268 A JP H06152268A JP 4294393 A JP4294393 A JP 4294393A JP 29439392 A JP29439392 A JP 29439392A JP H06152268 A JPH06152268 A JP H06152268A
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- Japan
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- switches
- load
- signal
- amplifiers
- switching amplifier
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はＰＷＭの周期で高速に大電流をスイ
ッチングしＰＷＭの信号幅を振幅に変換して負荷を駆動
するスイッチングアンプに関し、回路構成を簡略化し同
時にスイッチの動作の安定化を図ることを目的とする。 【構成】 パルス幅変調信号の幅を振幅に変換して負荷
を駆動すべき大電流を形成するスイッチングアンプに、
ブリッジの各辺に組み込まれ、一方の対向するコーナ間
に電源が接続されかつ他方のコーナ間に負荷が接続さ
れ、負荷に流れる大電流の方向を切換える四つのスイッ
チ１、２、３、４と、パルス幅変調信号を増幅し対向す
る一方の二つのスイッチ２、３に流れる大電流を制御す
る二つの増幅器１０、１１と、増幅器１０、１１の出力
に接続され、増幅信号を反転し、対向する他方の二つの
スイッチ１、４に流れる大電流を制御する二つのインバ
ータ１２、１３とを設ける。
ッチングしＰＷＭの信号幅を振幅に変換して負荷を駆動
するスイッチングアンプに関し、回路構成を簡略化し同
時にスイッチの動作の安定化を図ることを目的とする。 【構成】 パルス幅変調信号の幅を振幅に変換して負荷
を駆動すべき大電流を形成するスイッチングアンプに、
ブリッジの各辺に組み込まれ、一方の対向するコーナ間
に電源が接続されかつ他方のコーナ間に負荷が接続さ
れ、負荷に流れる大電流の方向を切換える四つのスイッ
チ１、２、３、４と、パルス幅変調信号を増幅し対向す
る一方の二つのスイッチ２、３に流れる大電流を制御す
る二つの増幅器１０、１１と、増幅器１０、１１の出力
に接続され、増幅信号を反転し、対向する他方の二つの
スイッチ１、４に流れる大電流を制御する二つのインバ
ータ１２、１３とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＰＷＭの周期で高速に大
電流をスイッチングし該ＰＷＭの信号幅を振幅に変換し
て負荷を駆動するスイッチングアンプに関し、特に本発
明では、該スイッチングアンプの回路構成を簡略化し同
時にスイッチの動作の安定化を図ることに関する。
電流をスイッチングし該ＰＷＭの信号幅を振幅に変換し
て負荷を駆動するスイッチングアンプに関し、特に本発
明では、該スイッチングアンプの回路構成を簡略化し同
時にスイッチの動作の安定化を図ることに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来このような技術としてディジタル信
号をオーディオ機器で再生する場合には、パルス符号変
調信号（ＰＣＭ）をパルス幅変調信号（ＰＷＭ）に変換
し、さらにこのパルス幅変調がアナログ信号に変換され
て、このアナログ信号が通常の線形特性をもつ増幅器等
に入力しスピーカを駆動しているものがある。これに対
して構成、性能の点で改善され、ＢＴＬ(Balanced Tran
sformerless)動作又はＳＥＰＰ(Single Ended Push-Pul
l)動作をするスイッチングアンプがある。
号をオーディオ機器で再生する場合には、パルス符号変
調信号（ＰＣＭ）をパルス幅変調信号（ＰＷＭ）に変換
し、さらにこのパルス幅変調がアナログ信号に変換され
て、このアナログ信号が通常の線形特性をもつ増幅器等
に入力しスピーカを駆動しているものがある。これに対
して構成、性能の点で改善され、ＢＴＬ(Balanced Tran
sformerless)動作又はＳＥＰＰ(Single Ended Push-Pul
l)動作をするスイッチングアンプがある。
【０００３】図４は従来のスイッチングアンプを示す図
であり、図５は図４のＰＣＭ−ＰＷＭ変換部の出力信号
の波形を示す図である。本図４に示すＰＣＭ(Pulse Cod
e Modulation) −ＰＷＭ(Pulse Width Mdulation) 変換
部１００は、ＣＤ等の音源からのパルス符号変調信号を
パルス幅変調信号に変換し、本図４に示すように、相互
に反転され極性が異なる正極性（＋）及び負極性（−）
の信号を出力する。前記スイッチングアンプを構成する
ドライバ部１０２は、前記ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部１００
の前記正極信号を分岐し入力する増幅器２１及び２２
と、前記負極信号を分岐し入力する増幅器２３及び２４
とを具備する。また前記スイッチングアンプを構成する
ファイナル部１０１は、前記ドライバ１０３により制御
されるブリッヂを構成し、このブリッヂは一方が電源Ｖ
DDに並列接続されるスイッチ１及び２と、一方が該スイ
ッチ１及び２の他方に直列接続し他方が接地されるスイ
ッチ３及び４からなり、前記スイッチ１及び３の接続点
５と前記スイッチ２及び４の接続点６との間に負荷を接
続している。そしてこれらのスイッチ１〜４はパワーＭ
ＯＳ(Metal Oxide Simiconductor) ＦＥＴ(Field Effec
t Transistor) で構成され、前記ドライブ１０２の各増
幅器２１〜２４により制御される。
であり、図５は図４のＰＣＭ−ＰＷＭ変換部の出力信号
の波形を示す図である。本図４に示すＰＣＭ(Pulse Cod
e Modulation) −ＰＷＭ(Pulse Width Mdulation) 変換
部１００は、ＣＤ等の音源からのパルス符号変調信号を
パルス幅変調信号に変換し、本図４に示すように、相互
に反転され極性が異なる正極性（＋）及び負極性（−）
の信号を出力する。前記スイッチングアンプを構成する
ドライバ部１０２は、前記ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部１００
の前記正極信号を分岐し入力する増幅器２１及び２２
と、前記負極信号を分岐し入力する増幅器２３及び２４
とを具備する。また前記スイッチングアンプを構成する
ファイナル部１０１は、前記ドライバ１０３により制御
されるブリッヂを構成し、このブリッヂは一方が電源Ｖ
DDに並列接続されるスイッチ１及び２と、一方が該スイ
ッチ１及び２の他方に直列接続し他方が接地されるスイ
ッチ３及び４からなり、前記スイッチ１及び３の接続点
５と前記スイッチ２及び４の接続点６との間に負荷を接
続している。そしてこれらのスイッチ１〜４はパワーＭ
ＯＳ(Metal Oxide Simiconductor) ＦＥＴ(Field Effec
t Transistor) で構成され、前記ドライブ１０２の各増
幅器２１〜２４により制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スイッチングアンプではＰＣＭ−ＰＷＭ変換部の後に正
極信号と負極信号を生成しそれぞれのＰＷＭ信号により
スイッチングを駆動できるように電圧増幅を行っており
ドライバ段の回路構成が複雑になり、さらに正極信号と
負極信号のタイミングのずれが生じスイッチの動作の不
安定が生じるという問題がある。
スイッチングアンプではＰＣＭ−ＰＷＭ変換部の後に正
極信号と負極信号を生成しそれぞれのＰＷＭ信号により
スイッチングを駆動できるように電圧増幅を行っており
ドライバ段の回路構成が複雑になり、さらに正極信号と
負極信号のタイミングのずれが生じスイッチの動作の不
安定が生じるという問題がある。
【０００５】したがって本発明は上記問題点に鑑み回路
構成が簡略化でき、回路規模が縮小が実現でき、スイッ
チの動作の安定性を実現できるスイッチングアンプを提
供することを目的とする。
構成が簡略化でき、回路規模が縮小が実現でき、スイッ
チの動作の安定性を実現できるスイッチングアンプを提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、パルス幅変調信号の幅を振幅に変換して
負荷を駆動すべき電流を形成するスイッチングアンプ
に、四つのスイッチ、増幅器及びインバータを設ける。
前記四つのスイッチはブリッジの各辺に組み込まれ、一
方の対向するコーナ間に電源が接続されかつ他方のコー
ナ間に負荷が接続され、該負荷に流れる電流の方向を切
換えるようにしてある。
決するために、パルス幅変調信号の幅を振幅に変換して
負荷を駆動すべき電流を形成するスイッチングアンプ
に、四つのスイッチ、増幅器及びインバータを設ける。
前記四つのスイッチはブリッジの各辺に組み込まれ、一
方の対向するコーナ間に電源が接続されかつ他方のコー
ナ間に負荷が接続され、該負荷に流れる電流の方向を切
換えるようにしてある。
【０００７】二つの一方の前記増幅器は前記パルス幅変
調信号を増幅し前記対向する一方の二つのスイッチに流
れる大電流を制御するようにしてある。前記インバータ
は二つの他方の前記増幅器の出力に接続され、前記パル
ス幅変調信号を増幅し、該増幅信号を反転し、前記対向
する他方の二つのスイッチに流れる大電流を制御するよ
うにしてある。
調信号を増幅し前記対向する一方の二つのスイッチに流
れる大電流を制御するようにしてある。前記インバータ
は二つの他方の前記増幅器の出力に接続され、前記パル
ス幅変調信号を増幅し、該増幅信号を反転し、前記対向
する他方の二つのスイッチに流れる大電流を制御するよ
うにしてある。
【０００８】さらにブートストラップ回路を設け、該ブ
ートストラップ回路は、前記スイッチとしてＮチャンネ
ルＭＯＳＦＥＴを用いた場合に前記電源側に接続される
二つのスイッチのゲートを開閉する側の増幅器に接続さ
れ、前記ゲート電圧を持ち上げるようにしてある。
ートストラップ回路は、前記スイッチとしてＮチャンネ
ルＭＯＳＦＥＴを用いた場合に前記電源側に接続される
二つのスイッチのゲートを開閉する側の増幅器に接続さ
れ、前記ゲート電圧を持ち上げるようにしてある。
【０００９】
【作用】本発明のスイッチングアンプによれば、前記四
つのスイッチがブリッジの各辺に組み込まれ、一方の対
向するコーナ間に電源が接続されかつ他方のコーナ間に
負荷が接続され、該負荷に流れる電流の方向が切換えら
れ、二つの一方の前記増幅器により前記パルス幅変調信
号が増幅され前記対向する一方の二つのスイッチに流れ
る大電流が制御され、二つの他方の前記増幅器の出力に
接続される前記インバータにより、前記パルス幅変調信
号が増幅され、該増幅信号が反転され、前記対向する他
方の二つのスイッチに流れる電流が制御されることによ
り、従来と比較しドライバ段の回路構成が簡単化しさら
にスイッチの動作の安定化を図ることができるようにな
る。
つのスイッチがブリッジの各辺に組み込まれ、一方の対
向するコーナ間に電源が接続されかつ他方のコーナ間に
負荷が接続され、該負荷に流れる電流の方向が切換えら
れ、二つの一方の前記増幅器により前記パルス幅変調信
号が増幅され前記対向する一方の二つのスイッチに流れ
る大電流が制御され、二つの他方の前記増幅器の出力に
接続される前記インバータにより、前記パルス幅変調信
号が増幅され、該増幅信号が反転され、前記対向する他
方の二つのスイッチに流れる電流が制御されることによ
り、従来と比較しドライバ段の回路構成が簡単化しさら
にスイッチの動作の安定化を図ることができるようにな
る。
【００１０】さらに前記スイッチとしてＮチャンネルＭ
ＯＳＦＥＴを用いた場合には前記電源側に接続される二
つのスイッチのゲートを開閉する側の増幅器に接続され
る前記ブートストラップ回路により、前記ゲート電圧が
持ち上げられスイッチの適正動作確保を図ることができ
る。
ＯＳＦＥＴを用いた場合には前記電源側に接続される二
つのスイッチのゲートを開閉する側の増幅器に接続され
る前記ブートストラップ回路により、前記ゲート電圧が
持ち上げられスイッチの適正動作確保を図ることができ
る。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は本発明の実施例に係るスイッチングア
ンプの構成を示す図である。なお、全図を通じて同様の
構成要素については同一参照番号又は記号をもって表
す。本図１に示すスイッチングアンプを構成するドライ
ブ部１０３は、ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部１００からの出力
信号であるＰＷＭ信号を分岐して入力する増幅器１０及
び１１と、該増幅器１０及び１１に接続され、それぞれ
の入力信号を反転するインバータ１２及び１３とを具備
する。前記増幅器１０及び１１の出力により、負荷を駆
動する最終段の前記ファイナル部１０１は、ブリッジの
各辺に組み込まれる四つのスイッチ１、２、３及び４か
らなり、一方の対向するコーナ間に電源ＶDDが接続され
かつ他方のコーナ間に負荷が接続され、前記増幅器１０
及び１１の出力によりスイッチ２及び３の動作が制御さ
れ、前記インバータ１２及び１３によりスイッチ１及び
４の動作が制御され、前記負荷に流れる大電流の方向が
切り換えられる。なお、前記ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部１０
０のＰＷＭ信号の分岐信号を入力するブートストラッブ
１４は、前記端子５及び６の電圧に対してＦＥＴがＯＮ
動作できる様に前記スイッチ１及び２のゲート電圧を持
ち上げてスイッチ１及び２を動作させるために増幅器１
０の出力を持ち上げる。
説明する。図１は本発明の実施例に係るスイッチングア
ンプの構成を示す図である。なお、全図を通じて同様の
構成要素については同一参照番号又は記号をもって表
す。本図１に示すスイッチングアンプを構成するドライ
ブ部１０３は、ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部１００からの出力
信号であるＰＷＭ信号を分岐して入力する増幅器１０及
び１１と、該増幅器１０及び１１に接続され、それぞれ
の入力信号を反転するインバータ１２及び１３とを具備
する。前記増幅器１０及び１１の出力により、負荷を駆
動する最終段の前記ファイナル部１０１は、ブリッジの
各辺に組み込まれる四つのスイッチ１、２、３及び４か
らなり、一方の対向するコーナ間に電源ＶDDが接続され
かつ他方のコーナ間に負荷が接続され、前記増幅器１０
及び１１の出力によりスイッチ２及び３の動作が制御さ
れ、前記インバータ１２及び１３によりスイッチ１及び
４の動作が制御され、前記負荷に流れる大電流の方向が
切り換えられる。なお、前記ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部１０
０のＰＷＭ信号の分岐信号を入力するブートストラッブ
１４は、前記端子５及び６の電圧に対してＦＥＴがＯＮ
動作できる様に前記スイッチ１及び２のゲート電圧を持
ち上げてスイッチ１及び２を動作させるために増幅器１
０の出力を持ち上げる。
【００１２】図２は図１の負荷端子間５及び６に接続さ
れＰＷＭ信号を振幅信号に変換して負荷を駆動する回路
を示す図である。本図に示す振幅信号変換部３０は、前
記端子５及び６並びに、例えばスピーカからなる負荷４
０との間にそれぞれ接続されるコイル３１及び３２と、
前記負荷４０と並列接続するコンデンサ３３と、それら
の一方が前記負荷４０の両端に接続しそれぞれの他方が
接地されるコンデンサ３４及び３５とを具備し、負荷４
０に対して低域通過フィルタとして働く。
れＰＷＭ信号を振幅信号に変換して負荷を駆動する回路
を示す図である。本図に示す振幅信号変換部３０は、前
記端子５及び６並びに、例えばスピーカからなる負荷４
０との間にそれぞれ接続されるコイル３１及び３２と、
前記負荷４０と並列接続するコンデンサ３３と、それら
の一方が前記負荷４０の両端に接続しそれぞれの他方が
接地されるコンデンサ３４及び３５とを具備し、負荷４
０に対して低域通過フィルタとして働く。
【００１３】図３はスイッチングアンプの各部信号波形
を示す図である。ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部１００により、
本図（ａ）に示すようなキャリア周期で、パルス符号変
調信号が、本図（ｂ）に示すように、パルス幅変調信号
に変換される。パルス変調信号の“Ｈ（high) ”時間が
長いと、ドライバ部１０３によりスイッチ２及び３又は
１及び４のオン時間が長くなり、前記振幅信号変換部３
０の低域通過フィルタ特性により前記幅の長いパルスが
積分されて負荷にかかる出力信号の振幅が大きくなる。
逆にパルス変調信号の“Ｌ（low)”の時間の長さが長く
なると、ドライバ部１０３によりスイッチ２及び３又は
１及び４のオフ時間が長くなり、前記振幅信号変換部３
０の低域通過フィルタ特性により前記幅の短いパルスが
積分されことになり負荷にかかる出力信号の振幅が小さ
くなる。本図（ｃ）の実線部分の波形は、一例として、
スイッチ２及び３がオンで、スイッチ１及び４がオフで
ある場合を示し、逆に本図（ｃ）の点線部分の波形はス
イッチ２及び３がオフで、スイッチ１及び４がオンであ
る場合を示す。
を示す図である。ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部１００により、
本図（ａ）に示すようなキャリア周期で、パルス符号変
調信号が、本図（ｂ）に示すように、パルス幅変調信号
に変換される。パルス変調信号の“Ｈ（high) ”時間が
長いと、ドライバ部１０３によりスイッチ２及び３又は
１及び４のオン時間が長くなり、前記振幅信号変換部３
０の低域通過フィルタ特性により前記幅の長いパルスが
積分されて負荷にかかる出力信号の振幅が大きくなる。
逆にパルス変調信号の“Ｌ（low)”の時間の長さが長く
なると、ドライバ部１０３によりスイッチ２及び３又は
１及び４のオフ時間が長くなり、前記振幅信号変換部３
０の低域通過フィルタ特性により前記幅の短いパルスが
積分されことになり負荷にかかる出力信号の振幅が小さ
くなる。本図（ｃ）の実線部分の波形は、一例として、
スイッチ２及び３がオンで、スイッチ１及び４がオフで
ある場合を示し、逆に本図（ｃ）の点線部分の波形はス
イッチ２及び３がオフで、スイッチ１及び４がオンであ
る場合を示す。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、四
つのスイッチをブリッジの各辺に組み込み、一方の対向
するコーナ間に電源を接続しかつ他方のコーナ間に負荷
を接続し、負荷に流れる大電流の方向を切換え、二つの
一方の増幅器によりパルス幅変調信号が増幅され対向す
る一方の二つのスイッチに流れる大電流を制御し、二つ
の他方の増幅器の出力に接続されるインバータにより、
パルス幅変調信号を増幅し、増幅信号を反転し、対向す
る他方の二つのスイッチに流れる大電流を制御するよう
にしたので、従来と比較しドライバ段の回路構成が簡単
化しさらにスイッチの動作の安定化を図ることができる
ようになる。
つのスイッチをブリッジの各辺に組み込み、一方の対向
するコーナ間に電源を接続しかつ他方のコーナ間に負荷
を接続し、負荷に流れる大電流の方向を切換え、二つの
一方の増幅器によりパルス幅変調信号が増幅され対向す
る一方の二つのスイッチに流れる大電流を制御し、二つ
の他方の増幅器の出力に接続されるインバータにより、
パルス幅変調信号を増幅し、増幅信号を反転し、対向す
る他方の二つのスイッチに流れる大電流を制御するよう
にしたので、従来と比較しドライバ段の回路構成が簡単
化しさらにスイッチの動作の安定化を図ることができる
ようになる。
【図１】本発明は実施例に係るスイッチングアンプンの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】図１の負荷端子間５及び６に接続されＰＷＭ信
号を振幅信号に変換して負荷を駆動する回路を示す図で
ある。
号を振幅信号に変換して負荷を駆動する回路を示す図で
ある。
【図３】スイッチングアンプンの各部信号波形を示す図
である。
である。
【図４】従来のスイッチングアンプンを示す図である。
【図５】図４のＰＣＭ−ＰＷＭ変換部の出力信号の波形
を示す図である。
を示す図である。
１、２、３、４…スイッチ １０、１１…増幅器 １２、１３…インバータ １４…ブートストラップ １００…ＰＣＭ−ＰＷＭ変換部 １０１…ファイナル部 １０３…ドライバ部
Claims (2)
- 【請求項１】 パルス幅変調信号の幅を振幅に変換して
負荷を駆動すべき電流を形成するスイッチングアンプで
あって、 ブリッジの各辺に組み込まれ、一方の対向するコーナ間
に電源が接続されかつ他方のコーナ間に負荷が接続さ
れ、該負荷に流れる電流の方向を切換える四つのスイッ
チ（１、２、３、４）と、 前記パルス幅変調信号を増幅し前記四つのスイッチのう
ち対向する一方の二つのスイッチ（２、３）に流れる大
電流を制御する二つの増幅器（１０、１１）と、 前記増幅器（１０、１１）の出力に接続され、前記増幅
信号を反転し、前記四つのスイッチのうち対向する他方
の二つのスイッチ（１、４）に流れる大電流を制御する
二つのインバータ（１２、１３）とを備えることを特徴
とするスイッチングアンプ。 - 【請求項２】 前記スイッチ（１、２、３、４、）とし
てＮチャンネルＭＯＳ ＦＥＴを用いた場合に前記電源
側に接続されるスイッチ（１、２）のゲートを開閉する
増幅器（１０）に接続され、前記ゲート電圧を持ち上げ
るブートストラップ回路（１４）とを備える請求項１記
載のスイッチングアンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4294393A JPH06152268A (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | スイッチングアンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4294393A JPH06152268A (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | スイッチングアンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152268A true JPH06152268A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17807157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4294393A Pending JPH06152268A (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | スイッチングアンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152268A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872383A (en) * | 1988-02-01 | 1989-10-10 | Gunze Limited | Apparatus for cutting tubular knitted fabric |
| JP2003051724A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-21 | Sony Corp | デジタルパワーアンプ及びデジタルアナログ変換器 |
| US7449948B2 (en) | 2006-01-30 | 2008-11-11 | Yamaha Corporation | Amplifier |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP4294393A patent/JPH06152268A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872383A (en) * | 1988-02-01 | 1989-10-10 | Gunze Limited | Apparatus for cutting tubular knitted fabric |
| JP2003051724A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-21 | Sony Corp | デジタルパワーアンプ及びデジタルアナログ変換器 |
| US7449948B2 (en) | 2006-01-30 | 2008-11-11 | Yamaha Corporation | Amplifier |
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| A02 | Decision of refusal |
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