JPH09121128A - 改良されたクラスd増幅器および方法 - Google Patents

改良されたクラスd増幅器および方法

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JPH09121128A
JPH09121128A JP8208001A JP20800196A JPH09121128A JP H09121128 A JPH09121128 A JP H09121128A JP 8208001 A JP8208001 A JP 8208001A JP 20800196 A JP20800196 A JP 20800196A JP H09121128 A JPH09121128 A JP H09121128A
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audio
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signal
amplifier
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Harold Allen Wittlinger
アレン ウィットリンガー ハロルド
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Harris Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2171Class D power amplifiers; Switching amplifiers with field-effect devices
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    • H03F3/2173Class D power amplifiers; Switching amplifiers of the bridge type

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】歪みの低減されたオーディオ用クラスD増幅器
のフィードバックループを改良する。 【解決手段】オーディオ入力信号の供給源26と、これ
からの出力信号をパルス幅変調するための三角形ジェネ
レータ24およびコンパレータ22があり、また増幅器
10からの負帰還信号を単一出力に変換するコンバータ
ー16を含み、これらのコンパレータ22及びコンバー
タ16からの出力信号を受信する加算増幅器30とを含
んで成ることを特徴とする、入力ターミナルおよび出力
ターミナルを備えたパルス幅変調オーディオ増幅器10
から成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオーディオシステム用の
増幅器に関し、そしてより詳細にはより少ない歪みを有
するクラスD増幅器における改良されたフィードバック
ループに関する。
【0002】
【従来技術】オーディオ信号増幅器、そしてより詳細に
はクラスD増幅器は知られており、またここではそれら
のフィードバック部分にのみ関心がある。クラスD増幅
器は集積回路(IC)テクノロジーを利用する従来のス
テージ(stages)を含んでいてもよく、ここでは出力ブ
リッジ用の複合ドライバーファンクションが単一のI
C、たとえば業界においてHarris(R)HIP4080 ファミ
リーとして知られているものによって提供されてもよ
い。
【0003】増幅器用のフィードバックループは、出力
信号のパルスド・サンプルを提供するためのディファレ
ンシャル−トゥ−シングルエンデッド(differential-t
o-single-ended)コンバータを典型的に含んでおり、こ
れは次いでオーディオ入力信号によってインテグレート
され、更にパルス幅変調されて増幅器に対し入力信号を
提供する。このようにして、フィードバックループは一
般にコンバータ、インテグレータおよびパルス幅変調器
を連結する回路によって規定される。フィードバックル
ープはインテグレーションおよびパルス幅変調ステージ
の両者を含んでいるので、それらに関連する問題を包含
している。
【0004】下記の記載および特許請求の範囲において
用いられるように、「インテグレーション」および「イ
ンテグレータ」はオーディオフィードバック増幅器のフ
ィードバックループにおいて通例見出だされるインテグ
レーションに関するものであって、インバータによって
典型的にもたらされるフェーズまたは周波数補償のため
に必要とされるインテグレーションに関するものではな
い。
【0005】たとえば、そして図1に示すように、出力
回路10は従来の増幅器11およびスピーカー用の2個
の1/2ブリッジドライバ回路を含んでいる。スピーカ
ーに関連する慣用の出力フィルタは図から排除してあ
る。そのターミナル12および14において、出力回路
10中のスピーカーからのオーディオ出力信号のフィー
ドバックパスは従来のディファレンシャル−トゥ−シン
グル−エンデッド・コンバータであって、パルスド出力
信号を提供するものを含んでいる。このパルスド信号は
従来のインテグレータ18内でインテグレートされ、そ
こで入力ターミナル20からのオーディオ入力信号と比
較される。
【0006】インテグレータ18からの出力はコンパレ
ータまたはパルス幅変調器22に印加され、これにはま
たジェネレータ24からの変調三角波形も加えられる。
変調器22はこのようにして、相補パルス幅変調信号A
およびBを出力回路10に供給する。フィードバックル
ープにおいて行われるこのインテグレーションプロセス
は帯域幅の制限であり、それでクラスD増幅器の性能
は、この問題を回避することにより改善することが出来
る。それはディファレンシャル−トゥ−シングル−エン
デッド・コンバータからのパルスド出力をフィードバッ
クループ中の信号から除去せねばならないので、問題が
生ずるのである。このことはフィードバックループによ
る高周波についての最小限の修正が存在し、それによっ
て信号の歪みが増加することを意味している。更に、パ
ルス出力からの望ましくない残留信号がパルス幅変調器
22に再印加される可能性がある。
【0007】増幅器および関連の駆動回路は広帯域パワ
ー増幅器であり、それによってフィードバックループに
おけるインテグレーションについてのニーズを全く不要
にすることが判明している。増幅器にフィードバックさ
れた信号はパルスド信号であればよく、そしてそのフィ
ードバックは増幅器中でそれに応じて処理される。入力
信号をパルス幅変調信号に変換するプロセスは広帯域コ
ンパレータおよび精細三角波形ジェネレータ(precisio
n triangle waveform generator )を備える理想に近付
き得ることも判明している。このような訳で、このステ
ージ周辺のフィードバックは全く必要が無く、それでパ
ルス幅変調ステージはフィードバックループから除去し
てもよい。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は入力ターミナル
および出力ターミナルを備えたパルス幅変調オーディオ
増幅器を包含しており、この増幅器は、オーディオ入力
信号の供給源と、前記供給源からの出力信号をパルス幅
変調するための手段と、インテグレータを含むフィード
バック回路と、作動的に接続されて前記変調手段および
前記インテグレータからの出力信号を受信する加算増幅
器とを含んで成ることを特徴としている。
【0009】本発明はまた、フィードバックパスからの
全てのインテグレーションを除去するための工程を含ん
で成ることを特徴とするパルス幅変調フィードバックオ
ーディオ増幅器の歪みを減少させる方法を包含してい
る。本発明の目的はフィードバックループにおける歪み
問題を大幅に減少させる方法およびパルス幅変調オーデ
ィオ増幅器を提供し、かつフィードバックループがイン
テグレーションステージを含まない方法およびパルス幅
変調オーディオ増幅器を提供することである。
【0010】本発明の他の目的はフィードバックループ
がパルス幅変調ステージを含まない方法およびパルス幅
変調オーディオ増幅器を提供し、更に入力信号がオーデ
ィオ増幅器フィードバックループの外部でパルス幅変調
されるパルス幅変調オーディオ増幅器および方法をもた
らすことである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明を、添付図面を参照するこ
とによって実施例により説明するものとする。図2にお
いて、同様な回路エレメントは同様な参照数字と一致さ
せて図1の増幅器との比較を容易にするものとする。デ
ィファレンシャル−トゥ−シングル−エンデッド・コン
バータ16からのパルスド・フィードバック信号は加算
増幅器30に加えられる。変調器22からのパルス幅変
調オーディオ入力信号もまた、増幅器30に加えられ、
そしてそこからのパルス幅変調出力信号は増幅、緩衝お
よび適切なフェージングに関して所望されるように、1
基以上のインバータを通過する。
【0012】図2は、図1のフィードバックループから
除去したインテグレータ18を示している。フィードバ
ックループからのインテグレータの除去は、比較のため
にオーディオ信号がパルス幅変調されるべきであるが、
これがフィードバックループの外部で行われてもよいこ
とを求めている。加算増幅器30への入力信号の双方
は、他方の入力へ印加される基準電圧を伴って増幅器の
単一ターミナルに加えてもよい。これが共通のモード入
力信号振動および関連するエラー成分を回避する。
【0013】図2は加算増幅器30、コンパレータ22
およびノン−インバーティング増幅器のそれぞれへの入
力信号が、他のターミナルに印加される基準電圧を伴っ
て全て単一のターミナルに加えられ、それにより共通の
モード信号阻止を改良することを示している。オーディ
オ入力信号はコンパレータ22の入力ターミナルにおい
て抵抗接合部と比較されるので、その比較は同一の入力
信号レベルで行われ、それで共通モード入力電圧域は行
使されない。
【0014】図3および図4はそれぞれ本発明の第二お
よび第三実施態様を示しており、同様な回路エレメント
は再び同様な参照数字呼称によるものとする。図1のデ
ィファレンシャル−トゥ−シングル−エンデッド・コン
バータ16は、出力回路10におけるブリッジドライバ
の各半分を別個のチャネルとして処理することによりフ
ィードバックループから除去してもよい。
【0015】図3において、全てのインバータはCMO
S装置、たとえばHarris(R)CD54/74HCU04インバータ
であり、これは典型的に16または24dBのゲインを
有するものである。この種のインバータによって入手可
能なゲインの故で、増幅器30は除去可能である。この
種のCMOSインバータは他の図の実施態様に関して使
用可能であるが、一般的には必要ではない。
【0016】CMOSインバータの使用はまた、増幅器
への入力信号として適切に処理された、ディジタル的に
生成されたパルス幅オーディオ信号の使用をもまた許容
するものである。図3に示すように、適当な電子スイッ
チ使用して、例示したオーディオ増幅器26および変調
器22用のディジタル源36たとえば、コンパクトディ
スクまたはCDを置換してもよい。付加的なインバータ
の使用は出力回路10への相補信号AおよびBを提供す
るために利用してもよい。
【0017】ディファレンシャル入力信号オペレーショ
ンが所望される場合、ディジタル源は2種類の別個の信
号を出力回路10の入力においてインバータに対し直接
提供してもよい。図4において、出力ターミナル32の
パルス幅変調オーディオ信号はデュアルチャネルパルス
幅変調器22における2基の位相のずれたコンパレータ
34および36に加えられ、それによって出力回路10
に対し相補入力信号AおよびBを確立する。
【0018】図4において、2本のチャネルは別々のオ
ーディオ入力信号を受信する。たとえば、スイッチSW
2のオペレーションは完全に独立のパルス幅変調オーデ
ィオ供給源38を、変調器22内のコンパレータまたは
変調器34用の入力源として供給することが出来る。イ
ンバータ40は、勿論コンパレータ34における接続を
逆にすることによって除去することが出来る。同様に、
変調のために必要とされる三角波形ジェネレータ24
を、図示のようにオーディオ供給源と関連させるよりは
むしろコンパレータ34および36双方に共通としても
よい。
【0019】クラスD(オーディオ)増幅器および方法
において、増幅器用の入力信号は増幅器のフィードバッ
クループの外部でパルス幅変調され、そしてこのパルス
幅変調入力信号およびフィードバックループからのパル
スド信号はフィードバックループ内で加算され、そして
増幅器に対しフィードバックされる。
【0020】
【発明の効果】フィードバックループからのパルス幅変
調ステージおよび信号インテグレーションステージの除
去は歪みを減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術によるクラスD増幅器を示す部分的回
路図および部分的ブロック図。
【図2】本発明による増幅器の一実施態様を示す部分的
回路図および部分的ブロック図。
【図3】本発明による増幅器の第二実施態様を示す部分
的回路図および部分的ブロック図。
【図4】本発明による増幅器の第三実施態様を示す部分
的回路図および部分的ブロック図。
【符号の説明】
10 出力回路 12、14 ターミナル 16 ディファレンシャル−トゥ−シングル−エンデ
ッド・コンバータ 22 コンパレータ 24 ジェネレータ 26 ノン−インバーティング増幅器 30 加算増幅器 34、36 コンパレータ 38 パルス幅変調オーディオ供給源

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オーディオ入力信号の供給源と、 前記供給源からの出力信号をパルス幅変調するための手
    段と、 インテグレータを含むフィードバック回路と、 作動的に接続されて前記変調手段および前記インテグレ
    ータからの出力信号を受信する加算増幅器とを含んで成
    ることを特徴とする入力ターミナルおよび出力ターミナ
    ルを備えたパルス幅変調オーディオ増幅器。
  2. 【請求項2】 パルス幅変調オーディオ入力信号の供給
    源と、 前記入力ターミナルに作動的に接続された抵抗加算接合
    部と、 前記供給源および前記出力ターミナルを前記加算接合部
    に接続するためのCMOSインバータを少なくとも1基
    含んでいる増幅手段とを含んで成ることを特徴とする入
    力ターミナルおよび出力ターミナルを備えたパルス幅変
    調オーディオ増幅器。
  3. 【請求項3】 前記オーディオ供給源がパルス幅変調オ
    ーディオ信号をディジタル的に生成するための手段を含
    む請求項1または2記載のパルス幅変調オーディオ増幅
    器。
  4. 【請求項4】 前記オーディオ供給源がアナログオーデ
    ィオ信号の供給源およびそこからの出力信号をパルス幅
    変調するための手段を含む請求項1または2記載のパル
    ス幅変調オーディオ増幅器。
  5. 【請求項5】 前記増幅器は、それぞれが入力および出
    力ターミナルを備えるデュアルチャネルを含み、 前記増幅手段は、それぞれが少なくとも1基のCMOS
    インバータを含むパラレル信号パスを包含し、 前記供給源は2種類の独立のオーディオ信号を提供する
    ための手段を含み、そして前記加算接合部は、それぞれ
    前記出力ターミナルの一つならびにそこからの1種類の
    オーディオ信号を受信するための前記供給源に接続され
    るパラレルパスを含む請求項1乃至4のいずれかに記載
    のパルス幅変調オーディオ増幅器。
  6. 【請求項6】 2個の入力ターミナルと2個の出力ター
    ミナルとを備えるデュアルチャネルと、 第一および第二オーディオ入力信号の供給源と、 前記供給源からの出力信号をパルス幅変調するための手
    段と、 前記出力ターミナルの一方からの出力信号を前記変調器
    の一方からの出力信号と加算するための各チャネルにつ
    いて少なくとも1基のCMOSインバータを含む手段と
    を包含する請求項1乃至5のいずれかに記載のパルス幅
    変調オーディオ増幅器。
  7. 【請求項7】 インテグレータを含まないフィードバッ
    クループを有し、前記フィードバックループが好ましく
    は変調器を含まないことを特徴とするパルス幅変調オー
    ディオ増幅器。
  8. 【請求項8】 フィードバックパスから全てのインテグ
    レーションを排除する工程を含んで成ることを特徴とす
    るパルス幅変調フィードバックオーディオ増幅器の歪み
    を減少させる方法。
  9. 【請求項9】 フィードバックパスから全ての変調を排
    除する工程を含んで成ることを特徴とするパルス幅変調
    フィードバックオーディオ増幅器の歪みを減少させる方
    法。
  10. 【請求項10】 更に、フィードバックパスから全ての
    インテグレーションを排除する工程を含む請求項9記載
    の方法。
JP8208001A 1995-08-09 1996-08-07 改良されたクラスd増幅器および方法 Pending JPH09121128A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/512,763 US5672998A (en) 1995-08-09 1995-08-09 Class D amplifier and method
US08/512763 1995-08-09

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EP (1) EP0758164A1 (ja)
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CN (1) CN1145551A (ja)

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