JPH06152269A - スイッチングアンプ - Google Patents

スイッチングアンプ

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Publication number
JPH06152269A
JPH06152269A JP29600392A JP29600392A JPH06152269A JP H06152269 A JPH06152269 A JP H06152269A JP 29600392 A JP29600392 A JP 29600392A JP 29600392 A JP29600392 A JP 29600392A JP H06152269 A JPH06152269 A JP H06152269A
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JP
Japan
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signal
duty ratio
pwm
pulse width
unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29600392A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshitaka Yamato
俊孝 大和
Kazuya Sako
和也 佐古
Shoji Fujimoto
昇治 藤本
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Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06152269A publication Critical patent/JPH06152269A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は高速に電流をスイッチングしPWM
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、PWM信号のデューティ比の変化による再
生信号の歪みを減少させることを目的とする。 【構成】 パルス幅変調信号のデューティ比に応じてス
イッチングにより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、パルス幅変調信号の
立ち上がり及び立ち上がりデータを検出する立ち上がり
及び立ち下がり検出部1と、パルス幅延長信号のデュー
ティ比を調整する波形再生部2と、負荷を駆動する直前
のパルス幅変調信号の幅と立ち上がり及び立ち上がりデ
ータに基づき得られた変換直後のパルス幅変調信号の幅
とを比較して変換直後のパルス幅変調信号に合致するよ
うにデューティ比を補正するデューティ比補正部3とを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はPWM信号の周期で高速
に大電流をスイッチングし該PWM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、前記変換後から負荷までに生じるPWM信号
のデューティ比の変化による再生信号の歪みを減少させ
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をアナログ信号に変換し
て、このアナログ信号を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がある。
【0003】図3は従来のスイッチングを示す図であ
る。本図3に示すPCM(Pulse CodeModulation) −P
WM(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
変換する。スイッチングアンプを構成するドライバ部1
01は、前記PCM−PWM変換部100で変換された
PWM変調信号を正極信号及び負極信号に(ファイナル
段のデバイスを駆動できるまで)増幅する。さらにスイ
ッチングアンプを構成するファイナル部102は、四つ
のスイッチ201、202、203及び204からな
り、この四つのスイッチはブリッヂを構成し、その各辺
に組み込まれ、一方の対向するコーナ間に電源VDDが接
続され、かつ他方のコーナの端子間205及び206に
負荷が接続される。この四つのスイッチのうち対向する
一方の二つのスイッチ201及び204又は他方の二つ
のスイッチ202及び203が前記ドライバ部101に
より入力信号の極性に対応して交互に切り換えられる。
これにより負荷には大電流が流れることになる。これら
の四のスイッチは、例えばパワーMOS(Metal Oxide S
emiconductor) FET(Field Effect Transisitor)で構
成されるようにしてもよい。
【0004】図4は図3の負荷端子間に接続されるPW
M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210は、前記端
子205及び206間に、例えばスピーカからなる負荷
220との間にそれぞれ接続されるコイル211及び2
12と、前記負荷220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220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214及び215と
を具備し、負荷220に対して低域通過フィルタとして
働く。
【0005】図5は図3のドライバ部の出力信号の波形
を示す図である。本図に示すように、ドライバ部101
では、一方のスイッチ201及び204に正極の信号を
出力してスイッチをオンにし負荷に電流を流している間
は他方のスイッチ202及び203に負極の信号を与え
スイッチをオフにしている。図6は負荷への出力信号形
成を説明する図である。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101
によりスイッチ201及び204又はスイッチ202及
び203のオン時間が長くなり、前記振幅変調変換部2
10の低域通過フィルタ特性により前記幅の広いパルス
が積分されて負荷に印加す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)”の時間が長くな
ると、ドライブ部101によりスイッチ201及び20
4又はスイッチ202及び203のオフ時間が長くな
り、前記振幅信号変換部210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
に印加され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201及び2
04がオンで、スイッチ202及び203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201及び204がオフで、スイッチ202及び20
3がオンである場合を示す。
【0006】
【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PWM変換後から負荷までドラ
イバ部101及びファイナル部102によりパルスの立
ち上がり又は立ち下がり時のスイッチの動作の遅れや時
間差に起因して必ずしもPCM−PWM変換部100か
ら出力されるPWM信号のデューティ比を保った状態で
スイッチングアンプの出力が得られず、再生信号の歪み
悪化の原因となっているという問題がある。
【0007】したがって本発明は上記問題点に鑑みPC
M−PWM変換部のPWM信号のデューティ比を維持で
き再生歪みを低減できるスイッチングアンプを提供す
る。
【0008】
【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、パルス符号変調信号を変換して形成され
るパルス幅変調信号のデューティ比に応じてスイッチン
グにより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、立ち上がり及び立ち下がり検
出部、波形再生部及びデューティ比補正部を設ける。
【0009】前記立ち上がり及び立ち下がり検出部は前
記パルス幅変調信号の立ち上がり及び立ち下がりデータ
を検出するようにしてある。前記波形再生部は前記パル
ス幅延長信号のデューティ比を調整するようにしてあ
る。前記デューティ比補正部は負荷を駆動する直前のパ
ルス幅変調信号の幅と、前記立ち上がり及び立ち下がり
データに基づき得られた変換直後のパルス幅変調信号の
幅とを比較して前記変換直後のパルス幅変調信号に合致
するように前記波形再生部2を介してデューティ比を補
正するようにしてある。
【0010】
【作用】本発明のスイッチングアンプによれば、前記パ
ルス幅変調信号の立ち上がり及び立ち下がりデータが検
出され、前記パルス幅延長信号のデューティ比が調整さ
れ、負荷を駆動する直前のパルス幅変調信号の幅と前記
立ち上がり及び立ち上がりデータに基づき得られた変換
直後のパルス幅変調信号の幅とが比較されて前記変換直
後のパルス幅変調信号に合致するようにデューティ比が
補正されることにより、変換直後から負荷直前までの構
成要素により前記パルス幅変調信号の立ち上がり、立ち
下がりの遅れや時間差によるデューティ比のずれを補正
し正しいデューティ比にすることができ、再生音の歪み
が低減できる。
【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
ンプを示す図である。本図に示すように、スイッチング
アンプにPCM−PWM変換部100のPWM信号のデ
ューティ比の変化を補正するデューティ比補正手段を設
ける。このデューティ比補正手段は、PCM信号の立ち
上がり及び立ち下がり検出部1を具備する。該立ち上が
り及び立ち上がり検出部1にはPCM−PWM変換部1
00の出力データからPWM信号の立ち上がりを検出す
る立ち上がりデータ検出部10と、PWM信号の立ち下
がりを検出する立ち下がりデータ検出部11が設けられ
ている。
【0012】さらにデューティ比補正手段にはPWM信
号の波形再生部2が設けられる。該波形再生部2は、前
記立ち上がりデータ検出部10によりセットされ、前記
立ち下がりデータ検出部11により後述する加算部15
を介してリセットされるフリップフロップ(F/F)か
らなり、その出力がドライバ部101を介してファイナ
ル部102のスイッチを駆動している。
【0013】さらにデューティ比補正手段にはデューテ
ィ比補正部3が設けられている。該デューティ比補正部
3は、一方にクロック信号を入力し他方ファイナル部1
02において負荷に印加する出力信号の立ち上がりでカ
ウントをスタートするカウンタ12と、該カウンタ12
の出力信号、立ち上がりデータ検出部10及び立ち下が
りデータ検出部11の出力信号を入力しPCM−PWM
変換部100のPWM信号の立ち下がりと同時にカウン
タ12のカウントをストップし、“H(high)”時間を
検出しこの時間幅とPCM−PWM変換部100から出
力するPWM信号の“H”時間幅との差を比較するデー
タ比較部13と、該データ比較部13の出力データに基
づき前記差が(+)であればPCM−PWM変換部10
0のデューティ比を下げるように、前記差が(−)であ
ればPCM−PWM変換部100のデューティ比を下げ
るようにディーティ比の補正量を設定する補正量設定部
14と、前記立ち下がりデータ検出部11と波形再生部
2との間に設けられ補正量設定部14により波形再生部
2へのリセット時間を補正する加算部15とを具備す
る。
【0014】図2は図に示す各部の信号波形を示す図で
ある。図2(1)は波形再生部2の出力信号の波形を示
し、図2(2)はファイナル部102の出力信号を示
し、図2(3)はカウンタ12の出力信号を示す。波形
再生部2の出力信号(1)はドライバ部101、ファイ
ナル部102の影響を受けていない。これに対してファ
イナル部102の出力信号(2)はドライバ部101及
びファイナル部102の影響を受けているので、前記波
形再生部2の出力信号(1)と比較して立ち下がりがt
時間だけ遅れている。この遅れ時間tは、カウンタ12
及びデータ比較部13によりPCM−PWM変換部10
0の出力信号が“H”である時間幅t1が求められ、さ
らにファイナル部102の出力信号が“H”である時間
幅t2が求められると、これらの差としてt=t2−t
1得られる。補正量設定部14ではこの遅延時間tを補
正時間量として加算部15を介して波形再生部2のフリ
ップフロップのリセットを、図2に示すように、t時間
だけ速めて行い、これによりファイナル部102の出力
信号が“H”である時間がt時間だけ短縮されるように
なる。かくしてファイナル部102により正しいデュー
ティ比をもったPWM波形でスイッチングさせることが
できる。
【0015】以上の説明では波形再生部2のリセットの
タイミングを調整したが、波形再生部2のセットのタイ
ミングを同様にして調整するようにしてもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ルス幅変調信号の立ち上がり及び立ち上がりデータを検
出し、パルス幅延長信号のデューティ比を調整し、負荷
を駆動する直前のパルス幅変調信号の幅と立ち上がり及
び立ち上がりデータに基づき得られた変換直後のパルス
幅変調信号の幅とを比較し変換直後のパルス幅変調信号
に合致するようにデューティ比を補正するようにしたの
で、変換直後から負荷直前までの構成要素によりパルス
幅変調信号の立ち上がり、立ち下がりの遅れや時間差に
よるデューティ比のずれが補正され正しいデューティ比
にすることができ、再生音の歪みが低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るスイッチングアンプを示
す図である。
【図2】図1に示す各部の信号波形を示す図である。
【図3】従来のスイッチングアンプを示す図である。
【図4】図3の負荷端子間に接続され、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。
【図5】図3のドライバ部の出力信号の波形を示す図で
ある。
【図6】負荷への出力形成を説明する図である。
【符号の説明】
1…立ち上がり及び立ち上がり検出部 2…波形再生部 3…デューティ比補正部 100…PCM−PWM変換部 101…ドライバ部 102…ファイナル部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス幅変調信号のデューティ比に応じ
    てスイッチングにより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、 前記パルス幅変調信号の立ち上がり及び立ち下がりデー
    タを検出する立ち上がり及び立ち下がり検出部(1)
    と、 前記パルス幅延長信号のデューティ比を調整する波形再
    生部(2)と、 負荷を駆動する直前のパルス幅変調信号の幅と、前記立
    ち上がり及び立ち下がりデータに基づき得られた変換直
    後のパルス幅変調信号の幅とを比較して前記変換直後の
    パルス幅変調信号に合致するように前記波形再生部
    (2)を介してデューティ比を補正するデューティ比補
    正部(3)とを備えることを特徴とするスイッチングア
    ンプ。
JP29600392A 1992-11-05 1992-11-05 スイッチングアンプ Withdrawn JPH06152269A (ja)

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