JPH09130159A - 電力増幅器 - Google Patents

電力増幅器

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JPH09130159A
JPH09130159A JP28203195A JP28203195A JPH09130159A JP H09130159 A JPH09130159 A JP H09130159A JP 28203195 A JP28203195 A JP 28203195A JP 28203195 A JP28203195 A JP 28203195A JP H09130159 A JPH09130159 A JP H09130159A
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JP
Japan
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signal
pwm
transformer
modulation
output
Prior art date
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Withdrawn
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JP28203195A
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English (en)
Inventor
Akira Fujimoto
晃 藤本
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Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイパワー対応、DC−DCコンバータの排
除、発熱小、ヒートシンク・トランスの小型化、の全て
を同時に満足する電力増幅器を提供する。 【解決手段】 PWM変調回路1は、入力信号を矩形波
パルス列のPWM信号に変換する。トーンバースト変調
回路2は、入力するPWM信号が正の値をとるときだ
け、PWM信号のスイッチング周波数よりもさらに周波
数の高い正弦波信号を出力する。このトーンバースト信
号は、スイッチングアンプ3に入力されてレベル増幅さ
れた後、トランス4に入力されて昇圧される。トランス
4の出力は、全波整流回路5及びLPF6に供給され、
トーンバースト復調及びPWM復調がなされ、原入力信
号が増幅された形の信号が出力される。このように、原
信号をPWM変調した後、トーンバースト変調すること
により、高周波成分が除去されているため、トランス4
が小型化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力増幅器に関
し、特に、電気音響変換器用に適した電力増幅器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、車載機器のように低い電源電圧
(例えば12V)しか与えられない場合における電力増
幅器の構成としては、図1(A)〜(E)に挙げられる
ものが一般的である。(A)のようにアナログアンプと
昇圧トランスとを組み合わせた構成では、低い周波数ま
でカバーするためにはトランスが非常に大きくなってし
まうことや、アンプの発熱が大きいといった問題があ
る。また、(B)のようにPWM(パルス幅変調)アン
プを使用した構成では、4Ωスピーカではハイパワーが
得られないという問題がある。また、(C)のようにD
C−DCコンバータとアナログアンプとを組み合わせた
構成では、DC−DCコンバータが必要になることや、
アンプの発熱が大きいといった問題がある。また、
(D)のようにDC−DCコンバータとPWMアンプと
を組み合わせた構成としても、やはりDC−DCコンバ
ータが必要であるという問題が残る。さらに、(E)の
ように、PWMアンプと昇圧トランスとLPF(低域通
過フィルタ)とを組み合わせた構成においては、たとえ
PWM変調されても、図2に示されるように、原入力信
号の低い周波数成分が存在するため、結局大きなトラン
スが必要であるという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上に示したとおり、
車載機器のように低い電源電圧しか与えられていない場
合、次の項目を全て満足する電力増幅器の実現は困難な
ものとなっていた。 (1)ハイパワー対応 (2)DC−DCコンバータによる昇圧電源の排除 (3)アンプの発熱が小さい (4)ヒートシンク、トランスの小型化
【0004】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、上記
した課題の全てを満足する高効率の電力増幅器を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1(E)の
構成を基礎とし、低周波成分を含むことなく高周波成分
のみからなる信号に変換してから、昇圧トランスに入力
するようにすれば、トランスの小型化が可能となり、上
記課題(1)〜(4)を全て満足する電力増幅器とな
る、ということに着目して、以下に記載されるような技
術構成を採用することにより、上記目的を達成するもの
である。
【0006】すなわち、本発明に係る第1の電力増幅器
は、入力信号に応じたPWM信号を出力するPWM変調
手段と、前記PWM信号に応じたトーンバースト信号を
出力するトーンバースト変調手段と、前記トーンバース
ト信号をスイッチング増幅するスイッチング増幅手段
と、前記スイッチング増幅手段の出力を昇圧するトラン
スと、前記トランスの出力より前記入力信号の増幅信号
を抽出する全波整流及び低域通過フィルタリング手段
と、を具備する。
【0007】また、本発明に係る第2の電力増幅器は、
入力信号に応じたAM信号を出力するAM変調手段と、
前記AM信号に応じたPWM信号を出力するPWM変調
手段と、前記PWM信号をスイッチング増幅するスイッ
チング増幅手段と、前記スイッチング増幅手段の出力を
昇圧するトランスと、前記トランスの出力より前記AM
信号と同じ波形の信号を抽出するPWM復調手段と、前
記PWM復調手段の出力より前記入力信号の増幅信号を
抽出するAM復調手段と、を具備する。
【0008】また、本発明に係る第3の電力増幅器は、
入力信号に応じたFM信号を出力するFM変調手段と、
前記FM信号に応じたPWM信号を出力するPWM変調
手段と、前記PWM信号をスイッチング増幅するスイッ
チング増幅手段と、前記スイッチング増幅手段の出力を
昇圧するトランスと、前記トランスの出力より前記FM
信号と同じ波形の信号を抽出するPWM復調手段と、前
記PWM復調手段の出力より前記入力信号の増幅信号を
抽出するFM復調手段と、を具備する。
【0009】また、本発明に係る第4の電力増幅器は、
入力信号に応じたPM信号を出力するPM変調手段と、
前記PM信号に応じたPWM信号を出力するPWM変調
手段と、前記PWM信号をスイッチング増幅するスイッ
チング増幅手段と、前記スイッチング増幅手段の出力を
昇圧するトランスと、前記トランスの出力より前記PM
信号と同じ波形の信号を抽出するPWM復調手段と、前
記PWM復調手段の出力より前記入力信号の増幅信号を
抽出するPM復調手段と、を具備する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施例を説明する。
【0011】図3は、第1実施例に係る電力増幅器の構
成を示すブロック図であり、図4は、図3の主要各部に
おける波形図である。PWM変調回路1は、入力信号を
変調波としてパルス幅変調(PWM)を行う周知の回路
であり、図4(A)に示される入力信号に対して、図4
(B)に示されるような矩形波パルス列のPWM信号を
出力する。このPWM信号は、トーンバースト変調回路
2に入力される。
【0012】トーンバースト変調回路2は、入力するP
WM信号が正の値をとるときだけ、PWM信号のスイッ
チング周波数よりもさらに周波数の高い正弦波信号を出
力するものであり、図4(B)のPWM信号に対して、
図4(C)に示されるトーンバースト信号を出力する。
このトーンバースト信号は、スイッチングアンプ3に入
力されてレベル増幅された後、トランス4に入力されて
昇圧される。
【0013】トランス4の出力は、全波整流回路5及び
低域通過フィルタ回路(LPF)6に供給される。この
全波整流回路5及び低域通過フィルタ回路6は、図5に
示されるような、トーンバースト信号からPWM信号を
抽出するためのトーンバースト復調回路8と、PWM信
号から原入力信号を抽出するためのPWM復調回路9と
を組み合わせて、トーンバースト復調回路8内のLPF
とPWM復調回路9を実現するLPFとを1つにまとめ
たものであり、図4(D)に示されるような、原入力信
号が増幅された形の信号を出力する。
【0014】このように、原入力信号をPWM変調した
後、PWM信号のスイッチング周波数よりもさらに十分
高い周波数でトーンバースト変調することにより、トラ
ンス4に入力された時点では高周波成分が除去されてい
るため、トランス4を小型化することが可能となる。
【0015】図6は、第2実施例に係る電力増幅器の構
成を示すブロック図であり、図7は、その波形図であ
る。第2実施例では、図7(A)に示される原入力信号
がAM変調(振幅変調)回路10によりAM変調され
て、図7(B)に示されるAM信号とされ、この時点で
低周波成分が取り除かれる。その後、PWM変調回路1
においてPWM変調されて、図7(C)に示されるよう
なPWM信号とされ、次いでスイッチングアンプ3に通
されてから、トランス4に供給される。トランス4によ
って昇圧された後は、PWM復調回路9においてPWM
スイッチング周波数以上の高周波成分が除去され、AM
信号が抽出される。このAM信号は、AM復調回路11
において整流・平滑され、原入力信号が復元される。
【0016】図8は、第3実施例に係る電力増幅器の構
成を示すブロック図である。第2実施例に係る図6の構
成と比較してわかるように、AM変調回路10及びAM
復調回路11に代えてFM変調(周波数変調)回路12
及びFM復調回路13が採用されているという点におい
て第2実施例と異なるのみであり、やはり2段階の変調
がなされて、前記した実施例と同様の効果を得ることが
可能となっている。
【0017】図9は、第4実施例に係る電力増幅器の構
成を示すブロック図である。第2実施例に係る図6の構
成と比較してわかるように、AM変調回路10及びAM
復調回路11に代えてPM変調(位相変調)回路14及
びPM復調回路15が採用されているという点において
第2実施例と異なるのみであり、やはり2段階の変調が
なされて、前記した実施例と同様の効果を得ることが可
能となっている。
【0018】以上、本発明の実施例について述べてきた
が、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、
様々な実施例を案出することは当業者にとって容易なこ
とであろう。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来技術の課題であった下記の項目が全て満たされる電
力増幅器が提供される。 (1)ハイパワー対応 トランスの昇圧比を上げることにより簡単に電圧を上げ
ることができるので、スピーカのインピーダンスが従来
のままでもハイパワーが得られる。 (2)DC−DCコンバータの排除 トランスによって昇圧されるので、高電圧を供給するた
めの電源が不要である。 (3)発熱が小さい(高効率) 大電流を必要とするのはトランスを駆動するアンプであ
るが、ここにPWM波が使用されるため、スイッチング
素子で駆動すればよく、アナログアンプ特有のコレクタ
損失等が原理上発生しない。 (4)ヒートシンク、トランスの小型化 発熱が小さいということはヒートシンクの小型化につな
がる。また、昇圧用として使用されるトランスには、低
周波が流れることがないため、高周波用のパルストラン
ス等が使用可能となり、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術に係る電力増幅器の各種構成例を示す
ブロック図である。
【図2】原信号をPWM変調した後の周波数スペクトラ
ムを示す図である。
【図3】第1実施例に係る電力増幅器の構成を示すブロ
ック図である。
【図4】図3の主要各部における波形図である。
【図5】図3の構成を補助的に説明するための図であ
る。
【図6】第2実施例に係る電力増幅器の構成を示すブロ
ック図である。
【図7】図6の波形図である。
【図8】第3実施例に係る電力増幅器の構成を示すブロ
ック図である。
【図9】第4実施例に係る電力増幅器の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1…PWM変調回路 2…トーンバースト変調回路 3…スイッチングアンプ 4…トランス 5…全波整流回路 6…LPF(低域通過フィルタ) 7…スピーカ 8…トーンバースト復調回路 9…PWM復調回路 10…AM変調回路 11…AM復調回路 12…FM変調回路 13…FM復調回路 14…PM変調回路 15…PM復調回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応じたPWM信号を出力する
    PWM変調手段と、 前記PWM信号に応じたトーンバースト信号を出力する
    トーンバースト変調手段と、 前記トーンバースト信号をスイッチング増幅するスイッ
    チング増幅手段と、 前記スイッチング増幅手段の出力を昇圧するトランス
    と、 前記トランスの出力より前記入力信号の増幅信号を抽出
    する全波整流及び低域通過フィルタリング手段と、 を具備する電力増幅器。
  2. 【請求項2】 入力信号に応じたAM信号を出力するA
    M変調手段と、 前記AM信号に応じたPWM信号を出力するPWM変調
    手段と、 前記PWM信号をスイッチング増幅するスイッチング増
    幅手段と、 前記スイッチング増幅手段の出力を昇圧するトランス
    と、 前記トランスの出力より前記AM信号と同じ波形の信号
    を抽出するPWM復調手段と、 前記PWM復調手段の出力より前記入力信号の増幅信号
    を抽出するAM復調手段と、 を具備する電力増幅器。
  3. 【請求項3】 入力信号に応じたFM信号を出力するF
    M変調手段と、 前記FM信号に応じたPWM信号を出力するPWM変調
    手段と、 前記PWM信号をスイッチング増幅するスイッチング増
    幅手段と、 前記スイッチング増幅手段の出力を昇圧するトランス
    と、 前記トランスの出力より前記FM信号と同じ波形の信号
    を抽出するPWM復調手段と、 前記PWM復調手段の出力より前記入力信号の増幅信号
    を抽出するFM復調手段と、 を具備する電力増幅器。
  4. 【請求項4】 入力信号に応じたPM信号を出力するP
    M変調手段と、 前記PM信号に応じたPWM信号を出力するPWM変調
    手段と、 前記PWM信号をスイッチング増幅するスイッチング増
    幅手段と、 前記スイッチング増幅手段の出力を昇圧するトランス
    と、 前記トランスの出力より前記PM信号と同じ波形の信号
    を抽出するPWM復調手段と、 前記PWM復調手段の出力より前記入力信号の増幅信号
    を抽出するPM復調手段と、 を具備する電力増幅器。
JP28203195A 1995-10-30 1995-10-30 電力増幅器 Withdrawn JPH09130159A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100256377B1 (ko) * 1997-06-18 2000-05-15 김만식 저전압 증폭장치
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Effective date: 20030107