WO2006132202A1 - オーディオ信号増幅回路およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

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mute
amplifier
audio signal
integrator
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Shigeji Ohama
Satoshi Oishi
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Rohm Co Ltd
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    • 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
    • HELECTRICITY
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    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
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    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/305Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in case of switching on or off of a power supply
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/34Muting amplifier when no signal is present
    • H03G3/348Muting in response to a mechanical action or to power supply variations, e.g. during tuning; Click removal circuits

Definitions

  • the present invention relates to an audio signal amplifier circuit, and more particularly to a noise reduction technique for a class D amplifier that amplifies a pulse width modulated signal.
  • This 1-bit PWM signal is amplified to a predetermined level in order to drive a speaker as a load.
  • a class D amplifier capable of obtaining high efficiency is used.
  • the amplified 1-bit PWM signal is converted to an analog playback signal through a post-pass filter and is played back as sound from the power.
  • Patent Document 1 discloses a driver circuit that amplifies a digital audio signal using a class D amplifier.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-223537
  • the mute circuit described in Patent Document 1 includes a mute transistor. As this transistor, it is necessary to use a transistor having a certain level of driving capability, such as a power transistor, so that an increase in circuit area and an increase in cost were inevitable.
  • the present invention has been made in view of these problems, and a comprehensive object thereof is to provide an audio signal amplifier circuit in which noise generated at the time of starting and stopping a class D amplifier is reduced as compared with the prior art. .
  • an audio signal amplifier circuit includes a class D amplifier, an analog audio signal, and an output signal of the class D amplifier that are input.
  • An integrator that generates an analog voltage so that the duty ratio of the output signal approaches the duty ratio specified by the analog audio signal, and pulse width modulation that converts the analog voltage output from the integrator into a pulse width modulation signal
  • a driver circuit that drives the class D amplifier based on the pulse width modulation signal, and a pulse width modulator that is provided on the path to the class D amplifier, and forcibly turns off the class D amplifier in the active state.
  • a first mute circuit that outputs an integrator voltage that is also output in an active state, a voltage fixing circuit that fixes the analog voltage to a predetermined fixed potential, and D A filter that removes high-frequency components from the output signal of the class amplifier, a second mute circuit that is provided between the output terminal of the filter and the ground, and grounds the output terminal of the filter in the active state, an integrator, and a first mute A mute control unit for controlling the circuit, the voltage fixing circuit, and the second mute circuit.
  • the integrator, the first mute circuit, the voltage fixing circuit, and the second mute circuit can be independently switched between active and inactive, the audio signal amplifier circuit is started or stopped.
  • a sound output unit such as a speaker provided in the subsequent stage of the filter.
  • the mute control unit activates the first and second mute circuits in the first stage, activates the voltage fixing circuit, and deactivates the integrator. As a mute state. After that, in the second stage, the first mute circuit is deactivated and then the voltage fixing circuit is deactivated. Alternatively, the integrator may be activated, and then the second mute circuit may be deactivated to cancel the mute state.
  • the first and second mute circuits are set to active, and the voltage fixing circuit is activated in that state, so that the audio output unit connected to the subsequent stage of the filter
  • the voltage at the output terminal of a class D amplifier that does not generate noise can be raised to a specified DC level.
  • the mute controller may simultaneously activate the first and second mute circuits in the first stage.
  • the duty ratio of the pulse width modulation signal output from the class D amplifier is fixed to a fixed value determined by a fixed voltage.
  • the integrator is then activated and the voltage clamp is deactivated.
  • the integrator generates an analog voltage so that the time average value of the voltage at the output terminal of the class D amplifier is close to the voltage set by the voltage fixing circuit, and is output from the pulse width modulator. Since the duty ratio of the pulse width modulation signal is set, discontinuity of the voltage waveform can be suppressed.
  • the second mute circuit is deactivated so that the sound output unit connected to the subsequent stage of the filter can output sound, thereby suppressing the generation of noise from the sound output unit.
  • the mute control unit activates the second mute circuit, then activates the first mute circuit, then deactivates the integrator, and activates the voltage fixing circuit.
  • the mute state may be set as active.
  • the voltage fixing circuit and the integrator include an operational amplifier in which an analog audio signal is input to the first input terminal via the first resistor and a reference voltage is applied to the second terminal, and an output of the operational amplifier A capacitor provided between the terminal and the first input terminal, a switch and a second resistor provided in series between the output terminal of the operational amplifier and the output terminal of the class D amplifier, and the switch and the first input terminal. It is configured as a single unit including the connection point of the two resistors and the third resistor provided between the first input terminal of the operational amplifier, and when the switch is on, it functions as a voltage fixing circuit and the switch is off. It can function as an integrator in one state.
  • the circuit can be simplified.
  • the audio signal amplifier circuit may further include a fourth resistor provided between the output terminal of the class D amplifier and the power supply line, and a fifth resistor provided between the output terminal of the class D amplifier and the ground. .
  • the filter capacitor can be charged and discharged quickly via the 4th and 5th resistors when the audio signal amplifier circuit is turned on and off, thus reducing the setup time and shutdown time. It can be shortened.
  • a class D amplifier, an integrator, a pulse width modulator, a driver circuit, a first mute circuit, a voltage fixing circuit, and a mute control unit are integrated on a single semiconductor substrate, a filter, and a second mute.
  • the circuit may be provided outside the semiconductor substrate.
  • the second mute circuit includes a first bipolar transistor whose emitter is connected to the output terminal of the filter and a collector grounded, and a second bipolar transistor whose collector is connected to the output terminal of the filter and whose emitter is grounded. And may be switched between active and inactive according to the base voltage of the first and second bipolar transistors.
  • a variable gain amplifier for amplifying the analog audio signal may be further provided in front of the integrator.
  • the mute control unit may further perform gain control of the variable gain amplifier.
  • the gain of the variable gain amplifier is controlled by the mute control unit in synchronization with the first mute circuit, the second mute circuit, the voltage fixing circuit, etc. described above, so that the generation of noise in the audio output unit is more suitable. Can be suppressed.
  • the mute control unit activates the first and second mute circuits and activates the voltage fixing circuit in the first stage. May be set in a mute state in which the gain of the variable gain amplifier is minimized. Thereafter, in the second stage, the first mute circuit is deactivated, then the voltage fixing circuit is deactivated, the integrator is activated, the second mute circuit is deactivated, and the mute state is released. Increase the gain of the variable gain amplifier gradually.
  • the volume is gradually increased from the silent state by setting the mute state once, releasing the mute state so that noise is not generated, and then gradually increasing the gain of the variable gain amplifier. Therefore, noise can be suppressed more suitably.
  • the voltage at the output terminal of the filter rises gently when the audio signal amplifier circuit is activated, so that the size of the transistor used in the second mute circuit can be reduced.
  • the mute controller gradually decreases the gain of the variable gain amplifier to the minimum value, then turns on the second mute circuit, and then activates the first mute circuit. And then deactivate the integrator and activate the voltage clamp circuit to mute.
  • the amplitude of the analog audio signal input to the pulse width modulator is reduced by the variable gain amplifier, and then the voltage at the output terminal of the filter is gradually reduced by controlling in order from the second mute circuit. Since this falls, the size of the transistor used for the second mute circuit can be reduced.
  • the electronic device includes an audio reproduction unit that outputs an analog audio signal, the audio signal amplification circuit that amplifies the analog audio signal output from the audio reproduction unit, and an audio output unit that is driven by the audio signal amplification circuit.
  • the audio output unit refers to a device that converts an electric signal into vibration of air and outputs it as sound, such as a speaker, an earphone, or a headphone. This audio output unit does not need to be connected to an electronic device at all times, and may be configured to be removable.
  • the audio signal amplifier circuit of the present invention it is possible to more appropriately suppress the occurrence of noise during start-up and stop.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an audio signal amplifier circuit according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an electronic device equipped with the audio signal amplifier circuit of FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a second mute circuit.
  • FIG. 4 is a time chart showing an operating state when the audio signal amplifier circuit of FIG. 1 is started and stopped.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a modification of the integrator.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an audio signal amplifier circuit 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an electronic device 200 on which the audio signal amplifier circuit 100 of FIG. 1 is mounted.
  • electronic device 200 is a television receiver.
  • the electronic device 200 includes a display 210 such as a cathode ray tube or a liquid crystal panel, speakers 220R and 220L, a DSP (Digital Signal Processor) 230, an image processing unit 240, an audio processing unit 250, an audio signal amplification circuit 100, and a receiving unit 260.
  • a display 210 such as a cathode ray tube or a liquid crystal panel
  • speakers 220R and 220L includes a DSP (Digital Signal Processor) 230, an image processing unit 240, an audio processing unit 250, an audio signal amplification circuit 100, and a receiving unit 260.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the receiving unit 260 is a tuner or the like, and detects and amplifies a broadcast wave to which an antenna force (not shown) is input, and outputs the signal to the DSP 230.
  • the DSP 230 demodulates the signal output from the receiving unit 260 and outputs data relating to the image to the image processing unit 240 and data relating to the sound to the audio processing unit 250.
  • the DSP 230 is a core block that controls the entire electronic device 200 in an integrated manner.
  • the image processing unit 240 includes a display driver and the like, performs necessary signal processing on the image data, and displays an image and a video on the display 210 for each scanning line.
  • the receiving unit 260 may be a unit that receives a signal from which a force is output, such as a VTR (Video Tape Recorder) or a DVD player.
  • VTR Video Tape Recorder
  • the audio processing unit 250 performs predetermined signal processing on the audio signal output from the DSP 230 and outputs it to the audio signal amplification circuit 100. At this time, if the audio signal is a stereo signal, the audio signal is distributed to the right channel and the left channel.
  • the audio signal amplifier circuit 100 includes two audio signal amplifier circuits 100R and 100L for the right channel and the left channel. The audio signal amplifier circuits 100R and 100L amplify the audio signal and output it to the speakers 220R and 220L.
  • the audio signal amplifier circuit 100 according to the present embodiment is mounted on such an electronic device 200.
  • the DSP 230 force S initial process is performed.
  • the DSP 230 includes the image processing unit 240, the audio signal amplification circuit 10 and the like. Initialize each block such as 0.
  • the audio signal amplifier circuit 100 includes an audio LSI 110 incorporating a class D amplifier and the like, a filter 14, a second mute circuit 16, a fourth resistor R4, and a fifth resistor R5.
  • the audio LSI 110 is a semiconductor integrated circuit that converts an input analog audio signal SIG10 into a pulse width modulation signal having a duty ratio corresponding to the amplitude and outputs the signal.
  • the audio LSI 110 includes an input terminal 102, an output terminal 104, a sleep terminal 106, and a mute control terminal 108 as input / output terminals.
  • An analog audio signal SIG10 output from the audio processing unit 250 in FIG. 2 is input to the input terminal 102.
  • the output terminal 104 is connected to the filter 14 and outputs a switching voltage Vsw subjected to pulse width modulation.
  • a sleep signal SLP is input to the sleep terminal 106 from the outside. The sleep signal SLP becomes high level when the electronic device 200 on which the audio LSI 110 is mounted is turned on, and becomes low level when the power supply is stopped.
  • the filter 14 includes an inductor Ll, a first capacitor Cl, and an output capacitor Co, and is a low-pass filter that removes a high-frequency component of the switching voltage Vsw output from the audio LSI 110.
  • the output capacitor Co is a direct current preventing capacitor for preventing direct current from flowing into the speaker 220.
  • the switching voltage Vsw output from the audio LSI 110 converts the pulse-width-modulated signal into an analog audio signal by removing high frequency components by the filter 14.
  • the second mute circuit 16 is provided between the output terminal of the filter 14 and the ground.
  • the second mute circuit 16 is switched between active and inactive by the fourth mute signal MUTE4 output from the mute control terminal 108 of the audio LSI 110, and grounds the output terminal of the filter 14 in the active state.
  • the second mute circuit 16 becomes active, the voltage applied to the speaker 220 is fixed to the ground potential, so that the audio output from the speaker 220 is muted.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the second mute circuit 16.
  • the second mute circuit 16 includes a first bipolar transistor Ql, a second bipolar transistor Q2, a third bipolar transistor Q3, a sixth resistor R6, a seventh resistor R7, an eighth resistor R8, a ninth resistor R9, and a tenth resistor R10. including.
  • NPN-type first bipolar transistor Q1 has a collector at the output terminal of filter 14 And the emitter is grounded. In the NPN-type second bipolar transistor Q2, the emitter is connected to the input terminal of the filter 14, and the collector is grounded.
  • inexpensive discrete transistors for small signals may be used.
  • the power supply voltage Vdd is applied to the emitter, and one end of the eighth resistor R8 is connected to the collector.
  • the other end of the eighth resistor R8 is connected to the bases of the first bipolar transistor Ql and the second bipolar transistor Q2 via the sixth resistor R6 and the seventh resistor R7, respectively.
  • the third bipolar transistor Q3 is provided to supply the base current of the first bipolar transistor Ql and the second bipolar transistor Q2.
  • the base of the third bipolar transistor Q3 is connected to the power supply line via the ninth resistor R9 and grounded via the tenth resistor R10.
  • the fourth mute signal MUTE4 is input to the base of the third bipolar transistor Q3.
  • the base voltages of the first bipolar transistor Ql and the second bipolar transistor Q2 are controlled by a fourth mute signal MUTE4.
  • the fourth mute signal MUTE4 When the fourth mute signal MUTE4 is high, the third bipolar transistor Q3 is turned off and the second mute circuit 16 is inactive. Conversely, when the fourth mute signal MUTE4 is low, the third bipolar transistor Q3 is turned on and the second mute circuit 16 is activated.
  • the second mute circuit 16 By configuring the second mute circuit 16 by connecting the emitters and collectors of the two bipolar transistors Q1 and Q2 in opposite directions, it is possible to turn on at least one bipolar transistor.
  • the potential of the output terminal of the filter 14 can be fixed stably.
  • the configuration of the second mute circuit 16 is not limited to the circuit shown in FIG. 3. If the voltage at the output terminal of the filter 14, that is, the input terminal of the speaker 220 can be fixed to the ground potential, other circuits are possible. It may be in the form.
  • the output terminal 104 is connected to the power supply line via the fourth resistor R4 and grounded via the fifth resistor R5.
  • the fourth resistor R4 and the fifth resistor R5 function as a circuit for charging / discharging the first capacitor C1 and the output capacitor Co.
  • the resistance values of the fourth resistor R4 and the fifth resistor R5 are set equal.
  • the audio LSI 110 includes a class D amplifier 10, a driver circuit 12, a first mute circuit 20, a pulse width modulator 30, an integrator 40, a voltage fixing circuit 50, a mute controller 60, and a variable gain amplifier 70.
  • the analog audio signal SIG10 input to the input terminal 102 is input to the variable gain amplifier 70.
  • the variable gain amplifier 70 outputs a DC voltage of Vdd / 2 when the DC level is set to the midpoint VddZ2 (hereinafter referred to as the midpoint level) between the power supply voltage Vdd and the ground potential, and the gain is the minimum value.
  • the analog audio signal SIG10 is amplified and a signal superimposed on the midpoint level VddZ2 is output.
  • the output signal of the variable gain amplifier 70 is called an analog audio signal SIG12.
  • the gain of the variable gain amplifier 70 is controlled by a gain control signal GAIN output from the mute controller 60.
  • an anti-aliasing filter (not shown) for removing a signal having a frequency higher than the Nyquist frequency to prevent aliasing noise is integrated with the variable gain amplifier 70 at the front stage, the rear stage, or the variable gain amplifier 70. Provided.
  • the integrator 40 receives the analog audio signal SIG12 from the variable gain amplifier 70, and receives the switching voltage Vsw that is the output signal of the class D amplifier 10 as feedback.
  • the integrator 40 includes an operational amplifier 42, a first resistor Rl, a second resistor R2, and a second capacitor C2.
  • the analog audio signal SIG 12 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 42 via the first resistor R 1, and the non-inverting input terminal has the midpoint level of the power supply voltage Vdd and the ground potential as the reference voltage Vref. Voltage VddZ2 is applied.
  • the second capacitor C2 is provided between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 42.
  • the second resistor R 2 is provided between the output terminal of the class D amplifier 10, that is, between the output terminal 104 and the inverting input terminal of the operational amplifier 42.
  • the integrator 40 is configured to be switched between active and inactive by the second mute signal MUTE2 output from the mute controller 60. In the active state, the integrator 40 is the output signal of the class D amplifier 10. Duty ratio force of a certain switching voltage Vsw Analog voltage SIG14 is generated so as to approach the duty ratio specified by analog-dio signal SIG12.
  • the pulse width modulator 30 includes a comparator 32 and an oscillator 34, and converts the analog voltage SIG14 output from the integrator 40 into a pulse width modulation signal Vpwm.
  • the oscillator 34 generates a triangular voltage or sawtooth-shaped periodic voltage Vosc and outputs it to the non-inverting input terminal of the comparator 32.
  • the comparator 32 compares this periodic voltage Vosc with the voltage value Vsigl4 of the analog voltage SIG14 input to the non-inverting input terminal.
  • the pulse width modulation signal becomes high when Vosc> Vsigl4 and low when Vosc and Vsigl4. Outputs Vpwm.
  • the duty ratio of the pulse width modulation signal Vpwm changes according to the analog audio signal SIG12.
  • the driver circuit 12 drives the class D amplifier 10 based on the pulse width modulation signal Vpwm output from the pulse width modulator 30.
  • the class D amplifier 10 includes a P-channel first MOS transistor Ml and an N-channel second MOS transistor M2 connected in series between the power supply line and the ground.
  • the driver circuit 12 turns on the first MOS transistor Ml and turns off the second MOS transistor M2 when the pulse width modulation signal Vpwm is low level, and turns off the first MOS transistor Ml and turns off the first MOS transistor Ml when the pulse width modulation signal Vpwm is high level. 2MOS transistor M2 is turned on.
  • the dead time generating unit 52 generates a dead time in which the first MOS transistor Ml and the second MOS transistor M2 are not turned on at the same time. For example, the dead time generation unit 52 delays the negative edge of the pulse width modulation signal Vpwm for a predetermined time, delays the first pulse width modulation signal Vpwml logically inverted, and the positive edge of the pulse width modulation signal Vpwm for a predetermined time, and performs logical inversion.
  • the second pulse width modulation signal Vpwm2 is generated. Since the dead time is generated using existing technology, the explanation is omitted.
  • the first mute circuit 20 is provided on a path from the pulse width modulator 30 to the class D amplifier 10.
  • the first mute circuit 20 can be switched between active and inactive by the first mute signal MUTE1 output from the mute controller 60.
  • the first mute circuit 20 includes an AND gate 22, a NAND gate 24, and an inverter 26.
  • the AND gate 22 outputs a logical product of the first pulse width modulation signal Vpwm 1 output from the dead time generation unit 52 and the first mute signal MUTE1.
  • the first pulse width modulation signal Vpwml, output from the AND gate 22, is input when the first mute signal MUTE1 is low. When the first mute signal MUTE1 is at high level, it is equal to the first pulse width modulation signal Vpwml.
  • the inverter 26 inverts the second pulse width modulation signal Vpw m2 output from the dead time generation unit 52.
  • the NAND gate 24 outputs an inverted logical product of the output signal of the inverter 26 and the first mute signal MUTE1.
  • the second pulse width modulation signal Vpwm2, output from the NAND gate 24, is fixed at the high level when the first mute signal MUTE1 is low level, and the second pulse width modulation signal when the first mute signal MUTE1 is high level.
  • the signal reflects the logical value of the signal Vpwm2.
  • the first mute circuit 20 becomes active when the first mute signal MUTE1 is at low level, and the second pulse is set with the first pulse width modulation signal Vpmwl ′ output to the driver circuit 12 at low level.
  • the width modulation signal Vpmw2 is fixed to the high level, the first MOS transistor Ml and the second MOS transistor M2 are turned off, and the class D amplifier 10 is forcibly turned off.
  • the voltage fixing circuit 50 is connected to the output terminal of the integrator 40.
  • This voltage fixing circuit 50 can be switched between active and inactive by the third mute signal MUTE3 output from the mute controller 60, and the voltage at the output terminal of the integrator 40 is set to a predetermined value in the active state. Fix to a fixed potential.
  • the predetermined fixed voltage is set to the midpoint level VddZ2 of the power supply voltage Vdd and the ground potential.
  • the mute controller 60 Based on the sleep signal SLP input to the sleep terminal 106, the mute controller 60 generates the first mute signal MUTE1 to the fourth mute signal MUTE4, and integrates the integrator 40, the first mute circuit 20, and the voltage. The fixed circuit 50 and the second mute circuit 16 are controlled.
  • FIG. 4 is a time chart showing the operating state of the audio signal amplifier circuit 100 when it is started and when it is stopped.
  • the vertical and horizontal axes in Fig. 4 are shown differently from the actual scale for ease of viewing.
  • the power source of the electronic device 200 is stopped.
  • the power supply device inside the electronic device 200 is turned off.
  • the power supply voltage Vdd of the power line of the audio signal amplifier circuit 100 rises.
  • the output capacitor Co and the first capacitor C1 of the filter 14 are charged through the fourth resistor R4, and rise according to the CR time constant.
  • the switching voltage Vsw appearing at the output terminal 104 rises to the midpoint VddZ2 between the power supply voltage Vdd and the ground potential.
  • the mute controller 60 sets the fourth mute signal MUTE4 to high level and sets the second mute circuit 16 to active as the first stage. Further, the mute controller 60 activates the first mute circuit 20 and the voltage fixing circuit 50 by setting the first mute signal MUTE1 to the noise level, the second mute signal MUTE2 to the low level, and the third mute signal MUTE3 to the high level. And integrator 40 is inactive. Thus, the audio signal amplifier circuit 100 is set to the mute state.
  • the voltage at the output terminal of the integrator 40 that is, the analog voltage SIG14 input to the pulse width modulator 30, is also fixed at VddZ2.
  • the duty ratio of the pulse width modulation signal Vpwm output from the pulse width modulator 30 becomes a value close to 50%.
  • the sleep signal SLP input to the sleep terminal 106 becomes a high level, and the cancellation of the mute state is instructed.
  • the mute controller 60 sets the first mute signal MUTE1 to low level and deactivates the first mute circuit 20 at time T4.
  • the driver circuit 12 starts driving the class D amplifier 10 based on the pulse width modulation signal Vpwm output from the pulse width modulator 30.
  • the switching voltage Vsw becomes a pulse width modulation signal with the duty ratio fixed at approximately 50%.
  • the mute controller 60 sets the second mute signal MUTE2 to the high level, the third mute signal MUTE3 to the low level, activates the integrator 40, and sets the voltage fixing circuit 50. Is deactivated.
  • the integrator 40 passes through the dead time generation unit 52, the first mute circuit 20, and the driver circuit 12 to the class D amplifier 10, and the integrator 40 again. A feedback loop in which the switching voltage Vsw is fed back is formed.
  • This feedback loop allows class D amplifiers 1 Feedback control is performed so that the duty ratio of the switching voltage Vsw, which is an output signal of 0, approaches the duty ratio specified by the analog audio signal SIG12, and the duty ratio deviation caused by the offset of the operational amplifier 42 is corrected. % Duty ratio can be obtained accurately.
  • the mute controller 60 gradually increases the gain GAIN of the variable gain amplifier 70. As a result, the volume of the audio signal can be gradually increased from the speaker 220 without generating unpleasant noise.
  • the operation when the audio signal amplifier circuit 100 is stopped will be described.
  • the sleep signal SLP goes low, and a transition to the mute state is instructed.
  • the mute controller 60 gradually decreases the gain GAIN of the variable gain amplifier 70.
  • the analog audio signal SIG12 output from the variable gain amplifier 70 becomes the DC voltage VddZ2.
  • the analog audio signal SIG12 becomes Vdd / 2
  • the duty ratio of the switching voltage Vsw is fixed to 50% by feedback control by the integrator 40.
  • the mute controller 60 sets the fourth mute signal MUTE4 to the noise level, activates the second mute circuit 16 and fixes the input terminal of the speaker 220 to the ground potential, thereby generating noise. To prevent.
  • the mute controller 60 sets the first mute signal MUTE1 to high level, and activates the first mute circuit 20.
  • the switching operation of the class D amplifier 10 stops.
  • the switching voltage Vsw appearing at the output terminal 104 is fixed to VddZ2 by the fourth resistor R4 and the fifth resistor R5.
  • the second mute signal MUTE2 is set to a low level
  • the third mute signal MUTE3 is set to a noise level
  • the integrator 40 is deactivated, and the voltage is fixed.
  • the constant circuit 50 is activated and set to the mute state.
  • the voltage fixing circuit 50 becomes active, the switching voltage Vsw is fixed to VddZ2 by the voltage fixing circuit 50.
  • the power supply voltage Vdd applied to the power supply line is lowered, and accordingly, the first mute signal MUTE1 to the fourth mute signal MUTE4 all become low level, and the electronic device 200 is stopped.
  • the integrator 40, the first mute circuit 20, the voltage fixing circuit 50, and the second mute circuit 16 are independently switched between active and inactive. Therefore, when the audio signal amplifier circuit 100 is started or stopped, it is possible to suitably prevent noise from being generated from the speaker 220 provided at the subsequent stage of the filter 14.
  • the mute controller 60 sets the second mute circuit 16 to be active as the first stage, and sets the voltage fixing circuit 50 in that state. By making it active, the voltage Vsw of the output terminal 104 of the class D amplifier 10 that does not generate noise from the speaker 220 connected to the subsequent stage of the filter 14 can be raised to a predetermined DC level VddZ2.
  • this initial state force is also the second stage, in which the first mute circuit 20 is activated, the integrator 40 is then activated, and the voltage fixing circuit 50 is deactivated.
  • the integrator 40 generates the analog voltage SIG14 so as to be close to the voltage VddZ2 set by the time average value power voltage fixing circuit 50 of the voltage Vsw of the output terminal 104 of the class D amplifier 10, and performs pulse width modulation. Since the duty ratio of the pulse width modulation signal Vpwm output from the converter 30 is set, discontinuity of the voltage waveform can be suppressed.
  • the second mute circuit 16 is deactivated so that sound can be output from the speaker 220 connected to the subsequent stage of the filter 14, so that the generation of noise from the speaker 220 can be suppressed.
  • the mute controller 60 when stopping the audio signal amplifier circuit 100, the mute controller 60 first turns on the second mute circuit 16 to fix the voltage of the output terminal of the filter 14 to the ground potential, It is possible to prevent sound from being output from the speaker 220 connected to the subsequent stage.
  • the first mute circuit 20 is activated to stop the operation of the class D amplifier 10, and the voltage fixing circuit 50 sets the voltage Vsw at the output terminal 104 of the class D amplifier 10 to a predetermined value Vdd. By fixing to Z2, the audio signal amplifying circuit 100 that does not generate noise can be stopped.
  • the audio signal amplifier circuit 100 is provided with a fourth resistor R4 provided between the output terminal 104 of the class D amplifier 10 and the power supply line, and between the output terminal 104 of the class D amplifier 10 and the ground. Since the audio signal amplifier circuit 100 is turned on and off, the capacitors Co and C1 of the filter 14 are charged and discharged via the fourth resistor R4 and the fifth resistor R5. Therefore, setup time and shutdown time can be shortened.
  • the audio signal amplifier circuit 100 includes a variable gain amplifier 70 that amplifies the analog audio signal SIG10 before the integrator 40, and the mute control unit 60 has a gain of the variable gain amplifier 70 at startup. Is gradually increased after the mute state is released with the second mute circuit 16 being inactive. As a result, noise generated from the speaker 220 can be suppressed. Further, the mute control unit 60 controls the second mute circuit 16 in order after gradually decreasing the gain of the variable gain amplifier 70 to the minimum value when stopped. As a result, the voltage amplitude of the output terminal of the filter 14 becomes very small, so that the size of the transistor used for the second mute circuit 16 can be reduced.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a modified example of the integrator 40.
  • the integrator 40 ′ in FIG. 5 is configured integrally with the integrator 40 and the voltage fixing circuit 50 shown in FIG.
  • the integrator 40 ′ includes an operational amplifier 42, a first resistor Rl, a second resistor R2, a third resistor R3, and a second capacitor C2.
  • the analog audio signal SIG 12 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 42 via the first resistor R 1, and the non-inverting input terminal is the midpoint between the power supply voltage and the ground potential as the reference voltage Vref, that is, A voltage of VddZ2 is applied.
  • the second capacitor C2 is provided between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 42.
  • Operational amplifier 42 output terminal and D A switch SW1 and a second resistor R2 are connected in series between the output terminals 104 of the class amplifier 10.
  • the third resistor R3 is provided between the connection point of the switch SW1 and the second resistor R2 and the inverting input terminal of the operational amplifier 42.
  • an inverting amplifier is formed by the operational amplifier 42, the first resistor Rl, and the third resistor R3.
  • the level of the analog audio signal SIG 12 is Vdd / 2
  • the output from the operational amplifier 42 The analog voltage SIG14 is VddZ2.
  • the potential of the output terminal 104 of the class D amplifier 10 connected to the output terminal of the operational amplifier 42 via the second resistor R2 is also Vdd / 2. That is, the integrator 40 functions as the voltage fixing circuit 50 in FIG. 1 in the state where the switch SW1 is on.
  • the voltage Vsw force at the output terminal 104 of the class D amplifier 10 is fed back to the inverting input terminal of the operational amplifier 42 via the second resistor R2 and the third resistor R3.
  • a pulse width modulated switching voltage Vsw appears at the output terminal 104.
  • This switching voltage Vsw is fed back through the second resistor R2 and the third resistor R3 and smoothed by the second capacitor C2.
  • the integrator 40 ′ generates the analog voltage SIG14 so as to approach the duty ratio specified by the duty ratio analog audio signal SIG12 of the switching voltage Vsw.
  • the integrator 40 functions as the integrator 40 of FIG. 1 in the state where the switch SW1 is OFF.
  • the function of the integrator or the voltage fixing circuit can be switched by controlling the on / off of the switch SW1 by the mute control unit 60. it can.
  • variable gain amplifier 70 is provided in the previous stage of the integrator 40, and the first mute circuit 20 and the driver circuit 12 are provided when the audio signal amplifier circuit 100 is started and stopped by the mute controller 60.
  • the gain of the variable gain amplifier 70 is controlled in synchronization with the above has been described, the present invention is not limited to this.
  • variable gain amplifier 70 may be provided outside the audio signal amplifier circuit 100.
  • variable gain is controlled by the DSP 230 of the electronic device 200 shown in FIG. You can control the gain of amplifier 70.
  • the gain of the variable gain amplifier 70 may be gradually reduced before setting the mute state.
  • the mute control unit 60 controls the second mute circuit 16 simultaneously with the first mute circuit 20 and the voltage fixing circuit 50
  • the power supply voltage (Vdd2) supplied to the mute controller 60, integrator 40, voltage fixing circuit 50, etc. inside the audio LSI 110 is supplied separately from the power supply voltage Vdd of the class D amplifier 10
  • the following control may be performed.
  • the second mute circuit 16 may be set active, and then the first mute circuit 20 and the voltage fixing circuit 50 may be controlled in synchronization with the rising timing of the power supply voltage Vdd of the class D amplifier 10.
  • the audio LSI 110 is integrated in one semiconductor integrated circuit among the components of the audio signal amplifier circuit 100 .
  • the present invention is not limited to this. It may be configured as multiple LSIs.
  • the electronic device 200 on which the audio signal amplifier circuit 100 according to the embodiment is mounted is not limited to the television receiver of Fig. 2 described in the embodiment, but may be a CD player, an audio amplifier, or the like. Can be widely applied.
  • the present invention can be used for audio devices.

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Abstract

 積分器40は、アクティブの状態において、D級アンプ10の出力信号Vswのデューティ比がアナログオーディオ信号SIG12で規定されるデューティ比に近づくようにアナログ電圧SIG14を生成する。第1ミュート回路20は、アクティブの状態においてD級アンプ10を強制的にオフする。電圧固定回路50は、アクティブの状態においてD級アンプ10の出力端子104を所定の固定電位Vdd/2に固定する。第2ミュート回路16は、フィルタ14の出力端子と接地間に設けられ、アクティブの状態においてフィルタ14の出力端子を接地する。ミュート制御部60は、積分器40、第1ミュート回路20、電圧固定回路50、第2ミュート回路16をそれぞれ制御する。その結果、起動時、停止時のノイズを好適に低減される。

Description

明 細 書
オーディオ信号増幅回路およびそれを用いた電子機器
技術分野
[0001] 本発明は、オーディオ信号増幅回路に関し、特にパルス幅変調された信号を増幅 する D級アンプのノイズ低減技術に関する。
背景技術
[0002] 近年の LSI技術の発展に伴い、 CDプレイヤーや MDプレイヤ一等に代表されるデ ジタルオーディォ機器にぉ ヽては、デジタル信号処理およびその増幅に 1ビット DA C (Digital Analog Converter)が用いられている。この 1ビット DACにおいては、 音声信号は、 Δ∑変調器を用いてノイズシェービングされ、ノ ルス幅変調 PWM (Pul se Width Modulation)された 1ビット PWM信号として出力される。
[0003] この 1ビット PWM信号は、負荷であるスピーカを駆動するために所定のレベルまで 増幅されるが、これには、高効率が得られる D級アンプが用いられている。増幅され た 1ビット PWM信号は、後置ローパスフィルタを通してアナログ再生信号となり、スピ 一力から音声として再生される。たとえば特許文献 1には、 D級アンプを用いたデジタ ルオーディォ信号を増幅するドライバ回路が開示されている。
[0004] こうした D級アンプでは、その起動時や停止時において、 D級アンプの出力信号の 急激な変化に起因するノイズが発生してしまう。そこで従来では、特許文献 1におけ る従来技術として挙げられているように、このノイズを防止するため、負荷回路に設け られた DCカット用のコンデンサとスピーカとの間にミュート回路を追加する。このミュ ート回路をノイズが発生するタイミングでオンし、接地電位に短絡することによりノイズ の発生を抑制している。
特許文献 1:特開 2001— 223537号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、特許文献 1に記載されるように、ミュート回路のオンオフのみでは、ス ピー力から出力されるノイズを完全に除去することは困難であった。 また、特許文献 1に記載されるミュート回路は、ミュート用のトランジスタを含む。この トランジスタには、パワートランジスタなどのある程度の駆動能力を有するトランジスタ を用いる必要があるため、回路面積の増大やコストの増加が避けられな力つた。
[0006] 本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その包括的な目的は、 D級アン プの起動、停止時に発生するノイズを従来よりも低減したオーディオ信号増幅回路の 提供にある。
課題を解決するための手段
[0007] 上記課題を解決するために、本発明のある態様のオーディオ信号増幅回路は、 D 級アンプと、アナログオーディオ信号と D級アンプの出力信号が入力され、アクティブ の状態において、 D級アンプの出力信号のデューティ比がアナログオーディオ信号 で規定されるデューティ比に近づくようにアナログ電圧を生成する積分器と、積分器 カゝら出力されるアナログ電圧をパルス幅変調信号に変換するパルス幅変調器と、パ ルス幅変調信号にもとづき、 D級アンプを駆動するドライバ回路と、パルス幅変調器 力 D級アンプへ至る経路上に設けられ、アクティブの状態において D級アンプを強 制的にオフする第 1ミュート回路と、アクティブの状態において積分器力も出力される アナログ電圧を、所定の固定電位に固定する電圧固定回路と、 D級アンプの出力信 号の高周波成分を除去するフィルタと、フィルタの出力端子と接地間に設けられ、ァ クティブの状態においてフィルタの出力端子を接地する第 2ミュート回路と、積分器、 第 1ミュート回路、電圧固定回路、第 2ミュート回路をそれぞれ制御するミュート制御 部と、を備える。
[0008] この態様によると、積分器、第 1ミュート回路、電圧固定回路、第 2ミュート回路につ いて独立にアクティブ、非アクティブを切り替えることができるため、本オーディオ信号 増幅回路の起動、あるいは停止時に、フィルタの後段に設けられるスピーカなどの音 声出力部からノイズが発生するのを好適に防止することができる。
[0009] ミュート制御部は、本オーディオ信号増幅回路を起動する際に、第 1段階において 、前記第 1、第 2ミュート回路をアクティブとするともに、電圧固定回路をアクティブ、積 分器を非アクティブとしてミュート状態に設定してもよい。その後、第 2段階において、 第 1ミュート回路を非アクティブとし、次いで電圧固定回路を非アクティブとするととも に、積分器をアクティブとし、次いで第 2ミュート回路を非アクティブとしてミュート状態 を解除してもよい。
[0010] 初期状態を設定する第 1段階において、第 1、第 2ミュート回路をアクティブに設定 し、その状態で電圧固定回路をアクティブとすることにより、フィルタの後段に接続さ れる音声出力部からノイズを発生することなぐ D級アンプの出力端子の電圧を所定 の直流レベルまで立ち上げることができる。ミュート制御部は、第 1段階において、第 1、第 2ミュート回路を同時にアクティブとしてもよい。
第 2段階において、この初期状態から、第 1ミュート回路をアクティブとすることにより 、 D級アンプから出力されるパルス幅変調信号のデューティ比が、固定電圧で定まる 一定値に固定される。次いで積分器をアクティブとし、かつ電圧固定回路を非ァクテ イブとする。この際に、積分器は、 D級アンプの出力端子の電圧の時間平均値が、電 圧固定回路により設定された電圧に近くなるようにアナログ電圧を生成してパルス幅 変調器から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比を設定するため、電圧波形 の不連続を抑制することができる。その後、第 2ミュート回路を非アクティブとして、フィ ルタの後段に接続される音声出力部力 音声が出力可能な状態とすることにより、音 声出力部からのノイズの発生を抑えることができる。
[0011] ミュート制御部は、本オーディオ信号増幅回路を停止する際に、第 2ミュート回路を アクティブとし、次いで第 1ミュート回路をアクティブとし、次いで積分器を非アクティブ とするとともに、電圧固定回路をアクティブとしてミュート状態に設定してもよい。
[0012] この態様によれば、はじめに第 2ミュート回路をオンすることにより、フィルタの出力 端子の電圧を固定し、後段に接続される音声出力部から音声が出力されるのを防止 することができる。次いで、第 1ミュート回路をアクティブとして D級アンプの動作を停 止することにより、ノイズを発生することなぐオーディオ信号増幅回路を停止すること ができる。
[0013] 電圧固定回路と積分器は、第 1入力端子にアナログオーディオ信号が第 1抵抗を 介して入力され、第 2端子に基準電圧が印カ卩された演算増幅器と、演算増幅器の出 力端子と第 1入力端子間に設けられたキャパシタと、演算増幅器の出力端子と D級ァ ンプの出力端子間に直列に設けられたスィッチおよび第 2抵抗と、スィッチおよび第 2抵抗の接続点と演算増幅器の第 1入力端子間に設けられた第 3抵抗と、を含んで 一体に構成され、スィッチがオンの状態において、電圧固定回路として機能し、スィ ツチがオフの状態にお 1、て積分器として機能してもよ 、。
この場合、回路を簡素化することができる。
[0014] オーディオ信号増幅回路は、 D級アンプの出力端子と電源ライン間に設けられる第 4抵抗と、 D級アンプの出力端子と接地間に設けられる第 5抵抗と、をさらに備えても よい。
この場合、オーディオ信号増幅回路の電源立ち上げ時、立ち下げ時において、フィ ルタのキャパシタの充放電を、第 4、第 5抵抗を介して速やかに行うことができるため、 セットアップ時間、シャットダウン時間を短縮することができる。
[0015] D級アンプ、積分器、ノ ルス幅変調器、ドライバ回路、第 1ミュート回路、電圧固定 回路、ミュート制御部をひとつの半導体基板上に一体集積ィ匕するとともに、フィルタ、 第 2ミュート回路を半導体基板の外部に設けてもよい。
[0016] 第 2ミュート回路は、ェミッタがフィルタの出力端子に接続され、コレクタが接地され た第 1バイポーラトランジスタと、コレクタがフィルタの出力端子に接続され、ェミッタが 接地された第 2バイポーラトランジスタと、を含み、第 1、第 2バイポーラトランジスタの ベース電圧によりアクティブ、非アクティブを切り替えてもよい。
2つのバイポーラトランジスタのェミッタとコレクタを互いに逆向きに接続して第 2ミュ ート回路を構成することにより、少なくともひとつのバイポーラトランジスタをオンするこ とができるため、アクティブの状態において、より安定にフィルタの出力端子の電位を 固定することができる。
[0017] 積分器の前段に、アナログオーディオ信号を増幅する可変利得増幅器をさらに備 えてもよい。ミュート制御部は、さらに可変利得増幅器の利得制御を行ってもよい。 可変利得増幅器の利得をミュート制御部によって、上述の第 1ミュート回路、第 2ミュ ート回路、電圧固定回路等と同期して制御することにより、音声出力部力 のノイズの 発生をより好適に抑制することができる。
[0018] ミュート制御部は、本オーディオ信号増幅回路を起動する際、第 1段階において、 第 1、第 2ミュート回路をアクティブとするとともに、電圧固定回路をアクティブ、積分器 を非アクティブとし、可変利得増幅器の利得を最小値としたミュート状態に設定しても よい。その後、第 2段階において、第 1ミュート回路を非アクティブとし、次いで電圧固 定回路を非アクティブとするとともに、積分器をアクティブとし、次いで第 2ミュート回路 を非アクティブとしてミュート状態を解除し、次いで可変利得増幅器の利得を徐々に 増カロしてちょい。
[0019] この場合、一旦ミュート状態に設定し、ノイズが発生しないようにミュート状態を解除 した後に、可変利得増幅器の利得を徐々に増加することによって、音量が無音状態 から徐々に大きくなつていくため、より好適にノイズを抑制することができる。また、可 変利得増幅器を設けることにより、オーディオ信号増幅回路の起動時に、フィルタの 出力端子の電圧は緩やかに立ち上がるため、第 2ミュート回路に使用するトランジス タのサイズを小型化することができる。
[0020] ミュート制御部は、本オーディオ信号増幅回路の停止する際、可変利得増幅器の 利得を最小値まで徐々に減少させ、次いで第 2ミュート回路をオンし、次いで第 1ミュ ート回路をアクティブとし、次いで積分器を非アクティブとするとともに、電圧固定回路 をアクティブとしてミュート状態に設定してもよ 、。
オーディオ信号増幅回路の停止時に、可変利得増幅器によってパルス幅変調器 に入力されるアナログオーディオ信号の振幅を小さくした後に、第 2ミュート回路から 順に制御することにより、フィルタの出力端子の電圧は緩やかに立ち下がるため、第 2ミュート回路に使用するトランジスタのサイズを小型化することができる。
[0021] 本発明の別の態様は、電子機器である。この電子機器は、アナログオーディオ信号 を出力する音声再生部と、音声再生部から出力されるアナログオーディオ信号を増 幅する上述のオーディオ信号増幅回路と、オーディオ信号増幅回路により駆動され る音声出力部と、を備える。
[0022] 音声出力部とは、スピーカ、イヤホン、ヘッドホンなどの、電気信号を空気の振動に 変換して音として出力するデバイスをいう。この音声出力部は、常時電子機器に接続 されて ヽる必要はなく、取り外し可能に構成されて ヽてもよ ヽ。
この態様によれば、電子機器の電源投入時、電源停止時において音声出力部から 不快なノイズが発生するのを防止することができる。 [0023] なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置などの間で変 換したものもまた、本発明の態様として有効である。
発明の効果
[0024] 本発明に係るオーディオ信号増幅回路によれば、より好適に起動時、停止時のノィ ズの発生を抑制することができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]実施の形態に係るオーディオ信号増幅回路の構成を示す回路図である。
[図 2]図 1のオーディオ信号増幅回路を搭載する電子機器の構成を示すブロック図で ある。
[図 3]第 2ミュート回路の構成例を示す回路図である。
[図 4]図 1のオーディオ信号増幅回路の起動時および停止時の動作状態を示すタイ ムチャートである。
[図 5]積分器の変形例を示す回路図である。
符号の説明
[0026] 10 D級アンプ、 12 ドライバ回路、 14 フィルタ、 16 第 2ミュート回路、 20 第 1ミュート回路、 22 ANDゲート、 24 NANDゲート、 26 インバータ、 30 ノルス幅変調器、 32 コンパレータ、 34 オシレータ、 40 積分器、 42 演 算増幅器、 50 電圧固定回路、 52 デッドタイム生成部、 60 ミュート制御部、 70 可変利得増幅器、 Ml 第 1MOSトランジスタ、 M2 第 2MOSトランジスタ、
R1 第 1抵抗、 R2 第 2抵抗、 R3 第 3抵抗、 R4 第 4抵抗、 SW1 スィッチ 、 C1 第 1キャパシタ、 C2 第 2キャパシタ、 Co 出力キャパシタ、 L1 インダク タ、 100 オーディオ信号増幅回路、 110 オーディオ用 LSI、 102 入力端子、 104 出力端子、 106 スリープ端子、 108 ミュート制御端子、 200 電子機 器、 210 ディスプレイ、 220 スピーカ、 230 DSP、 240 画像処理部、 25 0 音声処理部、 260 受信部、 MUTE1 第 1ミュート信号、 MUTE2 第 2ミュ ート信号、 MUTE3 第 3ミュート信号、 MUTE4 第 4ミュート信号。
発明を実施するための最良の形態 [0027] 以下本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に 示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし 、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく 例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずし も発明の本質的なものであるとは限らない。
[0028] 図 1は、本発明の実施の形態に係るオーディオ信号増幅回路 100の構成を示す回 路図である。また、図 2は、図 1のオーディオ信号増幅回路 100を搭載する電子機器 200の構成を示すブロック図である。本実施の形態において、電子機器 200は、テレ ビ受像機である。電子機器 200は、ブラウン管や液晶パネルなどのディスプレイ 210 、スピーカ 220R、 220L、 DSP (Digital Signal Processor) 230、画像処理部 24 0、音声処理部 250、オーディオ信号増幅回路 100、受信部 260を備える。
[0029] 受信部 260は、チューナなどであって、図示しないアンテナ力も入力される放送波 を検波、増幅して、 DSP230〖こ出力する。 DSP230は、受信部 260から出力される 信号を復調し、画像に関するデータを画像処理部 240に、音声に関するデータを音 声処理部 250にそれぞれ出力する。また、 DSP230は、電子機器 200全体を統合的 に制御するコアブロックである。画像処理部 240は、ディスプレイドライバなどを含み、 画像データに必要な信号処理を施して、走査線ごとにディスプレイ 210に画像、映像 を表示する。受信部 260は、 VTR ( Video Tape Recorder)や DVDプレイヤなど 力も出力される信号を受け付けるユニットであってもよい。
[0030] 音声処理部 250は、 DSP230から出力されるオーディオ信号に所定の信号処理を 施し、オーディオ信号増幅回路 100に出力する。この際、オーディオ信号がステレオ 信号であれば、右チャンネルと左チャンネルにオーディオ信号を振り分ける。オーデ ィォ信号増幅回路 100は、右チャンネルと左チャンネル用の 2つのオーディオ信号増 幅回路 100R、 100Lを含む。オーディオ信号増幅回路 100R、 100Lは、それぞれ オーディオ信号を増幅し、スピーカ 220R、 220Lに出力する。本実施の形態にかか るオーディオ信号増幅回路 100は、こうした電子機器 200に搭載されるものである。
[0031] このような電子機器 200において、ユーザが電源を投入すると、 DSP230力 S初期ィ匕 処理を行う。この際に、 DSP230は、画像処理部 240、オーディオ信号増幅回路 10 0などの各ブロックを初期化する。
[0032] 図 1に戻る。オーディオ信号増幅回路 100は、 D級アンプ等が内蔵されたオーディ ォ用 LSI110、フィルタ 14、第 2ミュート回路 16、第 4抵抗 R4、第 5抵抗 R5を含む。 オーディオ用 LSI110は、入力されるアナログオーディオ信号 SIG10を、その振幅 に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号に変換して出力する半導体集積回 路である。オーディオ用 LSI110は、入出力用の端子として、入力端子 102、出力端 子 104、スリープ端子 106、ミュート制御端子 108を備える。入力端子 102には、図 2 の音声処理部 250から出力されるアナログオーディオ信号 SIG10が入力される。出 力端子 104は、フィルタ 14に接続され、パルス幅変調されたスイッチング電圧 Vswを 出力する。スリープ端子 106には、外部からスリープ信号 SLPが入力される。このスリ ープ信号 SLPは、このオーディオ用 LSI110が搭載される電子機器 200の電源が投 入されると、ハイレベルとなり、電源が停止されるとローレベルとなる。
[0033] フィルタ 14は、インダクタ Ll、第 1キャパシタ Cl、出力キャパシタ Coを含み、ォー ディォ用 LSI110から出力されるスイッチング電圧 Vswの高周波成分を除去するロー パスフィルタである。出力キャパシタ Coは、スピーカ 220に直流電流が流れ込むのを 防止するための直流防止用キャパシタである。オーディオ用 LSI110から出力される スイッチング電圧 Vswは、フィルタ 14によって高周波成分を除去することにより、パル ス幅変調された信号をアナログオーディオ信号に変換する。
[0034] 第 2ミュート回路 16は、フィルタ 14の出力端子と接地間に設けられる。この第 2ミュ ート回路 16は、オーディオ用 LSI110のミュート制御端子 108から出力される第 4ミュ ート信号 MUTE4によってアクティブ、非アクティブが切り替えられ、アクティブの状態 においてフィルタ 14の出力端子を接地する。第 2ミュート回路 16がアクティブとなると 、スピーカ 220に印加される電圧が接地電位に固定されるため、スピーカ 220からの 音声の出力がミュートされる。
[0035] 図 3は、第 2ミュート回路 16の構成例を示す回路図である。第 2ミュート回路 16は、 第 1バイポーラトランジスタ Ql、第 2バイポーラトランジスタ Q2、第 3バイポーラトラン ジスタ Q3、第 6抵抗 R6、第 7抵抗 R7、第 8抵抗 R8、第 9抵抗 R9、第 10抵抗 R10を 含む。 NPN型の第 1バイポーラトランジスタ Q1は、コレクタがフィルタ 14の出力端子 に接続され、ェミッタが接地される。また、 NPN型の第 2バイポーラトランジスタ Q2は 、ェミッタがフィルタ 14の入力端子に接続され、コレクタが接地される。第 1バイポーラ トランジスタ Ql、第 2バイポーラトランジスタ Q2としては、安価な小信号用のディスクリ ートトランジスタを用いてもょ 、。
[0036] PNP型の第 3バイポーラトランジスタ Q3は、ェミッタに電源電圧 Vddが印加され、コ レクタに第 8抵抗 R8の一端が接続される。第 8抵抗 R8の他端は、それぞれ第 6抵抗 R6、第 7抵抗 R7を介して第 1バイポーラトランジスタ Ql、第 2バイポーラトランジスタ Q2のベースに接続される。第 3バイポーラトランジスタ Q3は、第 1バイポーラトランジ スタ Ql、第 2バイポーラトランジスタ Q2のベース電流を供給するために設けている。 第 3バイポーラトランジスタ Q3のベースは、第 9抵抗 R9を介して電源ラインに接続さ れ、第 10抵抗 R10を介して接地される。この第 3バイポーラトランジスタ Q3のベース には、第 4ミュート信号 MUTE4が入力される。
[0037] この第 2ミュート回路 16において、第 1バイポーラトランジスタ Ql、第 2バイポーラト ランジスタ Q2のベース電圧は、第 4ミュート信号 MUTE4により制御される。第 4ミュ ート信号 MUTE4がハイレベルのとき、第 3バイポーラトランジスタ Q3はオフし、第 2ミ ユート回路 16は非アクティブとなる。逆に、第 4ミュート信号 MUTE4がローレベルの とき第 3バイポーラトランジスタ Q3はオンし、第 2ミュート回路 16はアクティブとなる。 2 つのバイポーラトランジスタ Q1、Q2のェミッタとコレクタを互いに逆向きに接続して第 2ミュート回路 16を構成することにより、少なくともひとつのバイポーラトランジスタをォ ンすることができるため、アクティブの状態において、より安定にフィルタ 14の出力端 子の電位を固定することができる。
なお、第 2ミュート回路 16の構成は図 3の回路に限定されるものではなぐフィルタ 1 4の出力端子、すなわちスピーカ 220の入力端子の電圧を接地電位に固定可能であ れば、他の回路形式であってもよい。
[0038] 図 1に戻る。出力端子 104は、第 4抵抗 R4を介して電源ラインに接続され、第 5抵 抗 R5を介して接地される。第 4抵抗 R4、第 5抵抗 R5は、第 1キャパシタ C1および出 力キャパシタ Coに対する充放電用の回路として機能する。第 4抵抗 R4、第 5抵抗 R5 の抵抗値は等しく設定する。 [0039] 次に、オーディオ用 LSI110の構成について説明する。オーディオ用 LSI110は、 D級アンプ 10、ドライバ回路 12、第 1ミュート回路 20、パルス幅変調器 30、積分器 4 0、電圧固定回路 50、ミュート制御部 60、可変利得増幅器 70を含む。
入力端子 102に入力されたアナログオーディオ信号 SIG10は、可変利得増幅器 7 0に入力される。この可変利得増幅器 70は、直流レベルが電源電圧 Vddと接地電位 の中点 VddZ2 (以下、中点レベルという)に設定され、利得が最小値のとき、 Vdd/ 2の直流電圧を出力し、利得が増加するに従って、アナログオーディオ信号 SIG10 を増幅し、中点レベル VddZ2に重畳した信号を出力する。可変利得増幅器 70の出 力信号をアナログオーディオ信号 SIG12という。可変利得増幅器 70の利得は、ミュ ート制御部 60から出力される利得制御信号 GAINにより制御される。
[0040] また、可変利得増幅器 70の前段、後段、あるいは可変利得増幅器 70と一体に、ナ ィキスト周波数以上の信号を除去して折り返し雑音を防止するためのアンチエイリア シングフィルタ(図示せず)が設けられる。
[0041] 積分器 40は、可変利得増幅器 70からアナログオーディオ信号 SIG12が入力され るとともに、 D級アンプ 10の出力信号であるスイッチング電圧 Vswが帰還入力される 。この積分器 40は、演算増幅器 42、第 1抵抗 Rl、第 2抵抗 R2、第 2キャパシタ C2を 含む。
演算増幅器 42の反転入力端子には、アナログオーディオ信号 SIG 12が第 1抵抗 R 1を介して入力され、非反転入力端子には、基準電圧 Vrefとして電源電圧 Vddと接 地電位の中点レベルの電圧 VddZ2が印加される。第 2キャパシタ C2は、演算増幅 器 42の出力端子と反転入力端子間に設けられる。また、第 2抵抗 R2は、 D級アンプ 10の出力端子、すなわち出力端子 104と演算増幅器 42の反転入力端子間に設け られる。
[0042] この積分器 40は、ミュート制御部 60から出力される第 2ミュート信号 MUTE2によつ てアクティブ、非アクティブが切り替え可能に構成され、アクティブの状態において、 D級アンプ 10の出力信号であるスイッチング電圧 Vswのデューティ比力 アナログォ 一ディォ信号 SIG12で規定されるデューティ比に近づくようにアナログ電圧 SIG14を 生成する。 [0043] パルス幅変調器 30は、コンパレータ 32、オシレータ 34を含み、積分器 40から出力 されるアナログ電圧 SIG14をパルス幅変調信号 Vpwmに変換する。オシレータ 34は 、三角波あるいはのこぎり波状の周期電圧 Voscを生成し、コンパレータ 32の非反転 入力端子に出力する。コンパレータ 32は、この周期電圧 Voscと、非反転入力端子に 入力されたアナログ電圧 SIG14の電圧値 Vsigl4を比較し、 Vosc >Vsigl4のときハ ィレベル、 Voscく Vsigl4のときローレベルとなるパルス幅変調信号 Vpwmを出力 する。このパルス幅変調信号 Vpwmのデューティ比は、アナログオーディオ信号 SIG 12に応じて変化する。
[0044] ドライバ回路 12は、パルス幅変調器 30から出力されるパルス幅変調信号 Vpwmに もとづき、 D級アンプ 10を駆動する。 D級アンプ 10は、電源ラインと接地間に直列に 接続された Pチャンネルの第 1MOSトランジスタ Ml、 Nチャンネルの第 2MOSトラン ジスタ M2を含む。ドライバ回路 12は、パルス幅変調信号 Vpwmがローレベルのとき 、第 1MOSトランジスタ Mlをオン、第 2MOSトランジスタ M2をオフし、パルス幅変調 信号 Vpwmがハイレベルのとき、第 1MOSトランジスタ Mlをオフ、第 2MOSトランジ スタ M2をオンとする。
[0045] デッドタイム生成部 52は、第 1MOSトランジスタ Ml、第 2MOSトランジスタ M2が 同時にオンしないデッドタイムを生成する。たとえば、デッドタイム生成部 52は、パル ス幅変調信号 Vpwmのネガエッジを所定時間遅延させ、論理反転した第 1パルス幅 変調信号 Vpwmlと、パルス幅変調信号 Vpwmのポジエッジを所定時間遅延させ、 論理反転した第 2パルス幅変調信号 Vpwm2と、を生成する。デッドタイムの生成は、 既存の技術を用いればょ 、ため、説明は省略する。
[0046] 第 1ミュート回路 20は、パルス幅変調器 30から D級アンプ 10へ至る経路上に設け られる。この第 1ミュート回路 20は、ミュート制御部 60から出力される第 1ミュート信号 MUTE1によってアクティブ、非アクティブが切り替え可能となって 、る。
第 1ミュート回路 20は、 ANDゲート 22、 NANDゲート 24、インバータ 26を含む。 A NDゲート 22は、デッドタイム生成部 52から出力される第 1パルス幅変調信号 Vpwm 1と、第 1ミュート信号 MUTE1の論理積を出力する。 ANDゲート 22から出力される 第 1パルス幅変調信号 Vpwml,は、第 1ミュート信号 MUTE1がローレベルのとき口 一レベルに固定され、第 1ミュート信号 MUTE1がハイレベルのとき、第 1パルス幅変 調信号 Vpwmlに等しくなる。
[0047] インバータ 26は、デッドタイム生成部 52から出力される第 2パルス幅変調信号 Vpw m2を反転する。 NANDゲート 24は、インバータ 26の出力信号と第 1ミュート信号 M UTE1の反転論理積を出力する。 NANDゲート 24から出力される第 2パルス幅変調 信号 Vpwm2,は、第 1ミュート信号 MUTE1がローレベルのときハイレベルに固定さ れ、第 1ミュート信号 MUTE1がハイレベルのとき、第 2パルス幅変調信号 Vpwm2の 論理値が反映された信号となる。
[0048] すなわち、第 1ミュート回路 20は、第 1ミュート信号 MUTE1がローレベルのときァク ティブとなり、ドライバ回路 12へ出力される第 1パルス幅変調信号 Vpmwl 'をローレ ベルに、第 2パルス幅変調信号 Vpmw2,をハイレベルに固定し、第 1MOSトランジ スタ Mlおよび第 2MOSトランジスタ M2をオフ状態として D級アンプ 10を強制的に オフする。
[0049] 電圧固定回路 50は、積分器 40の出力端子に接続される。この電圧固定回路 50は 、ミュート制御部 60から出力される第 3ミュート信号 MUTE3によってアクティブ、非ァ クティブが切り替え可能となっており、アクティブの状態において積分器 40の出力端 子の電圧を所定の固定電位に固定する。本実施の形態において、所定の固定電圧 は、電源電圧 Vddと接地電位の中点レベル VddZ2に設定する。
[0050] ミュート制御部 60は、スリープ端子 106に入力されるスリープ信号 SLPにもとづき、 第 1ミュート信号 MUTE1〜第 4ミュート信号 MUTE4を生成し、積分器 40、第 1ミュ ート回路 20、電圧固定回路 50、第 2ミュート回路 16をそれぞれ制御する。
[0051] 以上のように構成されたオーディオ信号増幅回路 100の動作について説明する。
図 4は、オーディオ信号増幅回路 100の起動時および停止時の動作状態を示すタイ ムチャートである。図 4の縦軸および横軸は、見やすさのために実際のスケールとは 異なって示されている。
[0052] はじめに、オーディオ信号増幅回路 100の起動時の動作について説明する。
時刻 T1において、電子機器 200の電源は停止されている。時刻 T2にユーザによ つて電子機器 200の電源の投入が指示されると、電子機器 200内部の電源装置が 起動し、オーディオ信号増幅回路 100の電源ラインの電源電圧 Vddが立ち上がる。 電源電圧 Vddが立ち上がると、フィルタ 14の出力キャパシタ Co、第 1キャパシタ C1 に第 4抵抗 R4を介して充電され、 CR時定数に従って上昇する。上述したように、第 4 抵抗 R4、第 5抵抗 R5の抵抗値は等しいため、出力端子 104に現れるスイッチング電 圧 Vswは電源電圧 Vddと接地電位の中点 VddZ2まで立ち上がる。
[0053] 時刻 T2に、電源電圧 Vddが供給されると、ミュート制御部 60は、第 1段階として、第 4ミュート信号 MUTE4をハイレベルにして第 2ミュート回路 16をアクティブに設定す る。さらに、ミュート制御部 60は、第 1ミュート信号 MUTE1をノヽィレベル、第 2ミュート 信号 MUTE2をローレベル、第 3ミュート信号 MUTE3をハイレベルとして、第 1ミュ ート回路 20、電圧固定回路 50をアクティブに設定するとともに、積分器 40を非ァクテ イブとする。こうして、オーディオ信号増幅回路 100はミュート状態に設定される。電 圧固定回路 50がアクティブとなると、積分器 40の出力端子の電圧、すなわち、パル ス幅変調器 30に入力されるアナログ電圧 SIG14も VddZ2に固定される。その結果 、パルス幅変調器 30から出力されるパルス幅変調信号 Vpwmのデューティ比は 50 %に近い値となる。
[0054] 時刻 T3にスリープ端子 106に入力されるスリープ信号 SLPがハイレベルとなり、ミュ ート状態の解除が指示される。ミュート制御部 60は、時刻 T4に、第 1ミュート信号 M UTE1をローレベルとし、第 1ミュート回路 20を非アクティブとする。第 1ミュート回路 2 0が非アクティブとなると、ドライバ回路 12は、パルス幅変調器 30から出力されるパル ス幅変調信号 Vpwmにもとづいて D級アンプ 10の駆動を開始する。その結果、スイツ チング電圧 Vswは、デューティ比がほぼ 50%に固定されたパルス幅変調信号となる
[0055] 次いで、時刻 T5に、ミュート制御部 60は、第 2ミュート信号 MUTE2をハイレベル、 第 3ミュート信号 MUTE3をローレベルに設定し、積分器 40をアクティブとするととも に、電圧固定回路 50を非アクティブとする。第 1ミュート回路 20が非アクティブ、積分 器 40がアクティブとなると、積分器 40からデッドタイム生成部 52、第 1ミュート回路 20 、ドライバ回路 12を経て D級アンプ 10に至り、再度、積分器 40へとスイッチング電圧 Vswが帰還される帰還ループが形成される。この帰還ループによって、 D級アンプ 1 0の出力信号であるスイッチング電圧 Vswのデューティ比がアナログオーディオ信号 SIG12で規定されるデューティ比に近づくように帰還制御され、演算増幅器 42のォ フセットなどにより発生するデューティ比のずれを補正し、 50%のデューティ比を正 確に得ることができる。
[0056] 時刻 T5に上記の帰還ループを形成して出力端子 104に現れるスイッチング電圧 V swのデューティ比を 50%に固定した後、時刻 T6にミュート制御部 60は第 4ミュート 信号 MUTE4をローレベルに設定し、第 2ミュート回路 16を非アクティブとしてミュー ト状態を解除する。
[0057] 時刻 T6と同時、あるいはそれ以降に、ミュート制御部 60は可変利得増幅器 70の利 得 GAINを徐々に上昇させる。その結果、スピーカ 220からは、不快なノイズを発生 させることなく、音声信号の音量が徐々に上昇させることができる。
[0058] 次に、オーディオ信号増幅回路 100の停止時の動作について説明する。時刻 T10 にスリープ信号 SLPがローレベルとなり、ミュート状態への遷移が指示される。ミュート 制御部 60は、この指示を受けて、可変利得増幅器 70の利得 GAINを徐々に低下さ せる。可変利得増幅器 70の利得が最小値となると、可変利得増幅器 70から出力さ れるアナログオーディオ信号 SIG12は、直流電圧 VddZ2となる。アナログオーディ ォ信号 SIG12が Vdd/2となると、スイッチング電圧 Vswのデューティ比は積分器 40 による帰還制御によって 50%に固定される。
[0059] その後、時刻 T11に、ミュート制御部 60は第 4ミュート信号 MUTE4をノヽィレベルに 設定し、第 2ミュート回路 16をアクティブとしてスピーカ 220の入力端子を接地電位に 固定することによりノイズの発生を防止する。
[0060] 次いで、時刻 T12に、ミュート制御部 60は、第 1ミュート信号 MUTE1をハイレベル に設定し、第 1ミュート回路 20をアクティブとする。第 1ミュート回路 20がアクティブと なると、 D級アンプ 10のスイッチング動作が停止する。 D級アンプ 10のスイッチング動 作が停止すると、出力端子 104に現れるスイッチング電圧 Vswは、第 4抵抗 R4、第 5 抵抗 R5によって VddZ2に固定される。
[0061] 次いで、時刻 T13に、第 2ミュート信号 MUTE2をローレベルに、第 3ミュート信号 MUTE3をノヽィレベルに設定して、積分器 40を非アクティブとするとともに、電圧固 定回路 50をアクティブとしてミュート状態に設定する。電圧固定回路 50がアクティブ となると、スイッチング電圧 Vswは、電圧固定回路 50によって VddZ2に固定される。 その後、電源ラインに印加された電源電圧 Vddが低下し、これにともなって第 1ミュー ト信号 MUTE1〜第 4ミュート信号 MUTE4はいずれもローレベルとなり、電子機器 2 00が停止する。
[0062] 本実施の形態に係るオーディオ信号増幅回路 100によれば、積分器 40、第 1ミュ ート回路 20、電圧固定回路 50、第 2ミュート回路 16について独立にアクティブ、非ァ クティブを切り替えることができるため、オーディオ信号増幅回路 100の起動、あるい は停止時に、フィルタ 14の後段に設けられるスピーカ 220からノイズが発生するのを 好適に防止することができる。
[0063] より具体的には、ミュート制御部 60は、オーディオ信号増幅回路 100を起動する際 に、第 1段階として、第 2ミュート回路 16をアクティブに設定し、その状態で電圧固定 回路 50をアクティブとすることにより、フィルタ 14の後段に接続されるスピーカ 220か らノイズを発生することなぐ D級アンプ 10の出力端子 104の電圧 Vswを所定の直流 レべノレ VddZ2まで立ち上げることができる。
さらに、この初期状態力も第 2段階として、第 1ミュート回路 20をアクティブとし、次い で積分器 40をアクティブとし、かつ電圧固定回路 50を非アクティブとする。このとき、 積分器 40は、 D級アンプ 10の出力端子 104の電圧 Vswの時間平均値力 電圧固 定回路 50により設定された電圧 VddZ2に近くなるようにアナログ電圧 SIG14を生成 してパルス幅変調器 30から出力されるパルス幅変調信号 Vpwmのデューティ比を設 定するため、電圧波形の不連続を抑制することができる。その後、第 2ミュート回路 16 を非アクティブとして、フィルタ 14の後段に接続されるスピーカ 220から音声が出力 可能な状態とすることにより、スピーカ 220からのノイズの発生を抑えることができる。
[0064] また、ミュート制御部 60は、オーディオ信号増幅回路 100を停止する際に、はじめ に第 2ミュート回路 16をオンすることにより、フィルタ 14の出力端子の電圧を接地電 位に固定し、後段に接続されるスピーカ 220から音声が出力されるのを防止すること ができる。次いで、第 1ミュート回路 20をアクティブとして D級アンプ 10の動作を停止 し、電圧固定回路 50により D級アンプ 10の出力端子 104の電圧 Vswを所定値 Vdd Z2に固定することにより、ノイズを発生することなぐオーディオ信号増幅回路 100を 停止することができる。
[0065] さらに、オーディオ信号増幅回路 100には、 D級アンプ 10の出力端子 104と電源ラ イン間に設けられる第 4抵抗 R4と、 D級アンプ 10の出力端子 104と接地間に設けら れる第 5抵抗 R5と、を備えるため、オーディオ信号増幅回路 100の電源の立ち上げ 時、立ち下げ時において、フィルタ 14のキャパシタ Co、 C1の充放電を、第 4抵抗 R4 、第 5抵抗 R5を介して速やかに行うことができるため、セットアップ時間、シャットダウ ン時間を短縮することができる。
[0066] また、オーディオ信号増幅回路 100は、積分器 40の前段に、アナログオーディオ 信号 SIG10を増幅する可変利得増幅器 70を備え、ミュート制御部 60は、起動時に おいてこの可変利得増幅器 70の利得を、第 2ミュート回路 16を非アクティブとしてミュ ート状態を解除した後に、徐々に増加させる。その結果、スピーカ 220から発生する ノイズを抑制することができる。また、ミュート制御部 60は、停止時においてこの可変 利得増幅器 70の利得を最小値まで徐々に低下させた後に、第 2ミュート回路 16から 順に制御する。その結果、フィルタ 14の出力端子の電圧振幅は非常に小さくなるた め、第 2ミュート回路 16に使用するトランジスタのサイズを小型化することができる。
[0067] 以上、本発明につ 、て、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であ り、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに 、ろ 、ろな変形例が可能なこ と、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである 。以下、こうした変形例について説明する。
[0068] 図 5は、積分器 40の変形例を示す回路図である。図 5の積分器 40'は、図 1に示す 積分器 40と電圧固定回路 50と一体に構成されている。
積分器 40'は、演算増幅器 42、第 1抵抗 Rl、第 2抵抗 R2、第 3抵抗 R3、第 2キヤ パシタ C2、を含む。
演算増幅器 42の反転入力端子には、アナログオーディオ信号 SIG 12が第 1抵抗 R 1を介して入力され、非反転入力端子には、基準電圧 Vrefとして電源電圧と接地電 位の中点、すなわち、 VddZ2なる電圧が印加される。第 2キャパシタ C2は、演算増 幅器 42の出力端子と反転入力端子間に設けられる。演算増幅器 42の出力端子と D 級アンプ 10の出力端子 104間には、スィッチ SW1および第 2抵抗 R2が直列に接続 される。
第 3抵抗 R3は、スィッチ SW1と第 2抵抗 R2の接続点と、演算増幅器 42の反転入 力端子間に設けられる。
[0069] スィッチ SW1がオンすると、演算増幅器 42、第 1抵抗 Rl、第 3抵抗 R3によって反 転増幅器が形成され、アナログオーディオ信号 SIG 12のレベルが Vdd/2のとき、演 算増幅器 42から出力されるアナログ電圧 SIG14は、 VddZ2となる。また、演算増幅 器 42の出力端子と、第 2抵抗 R2を介して接続される D級アンプ 10の出力端子 104 の電位も、 Vdd/2となる。すなわち、この積分器 40,は、スィッチ SW1がオンの状態 において、図 1の電圧固定回路 50として機能する。
[0070] また、スィッチ SW1がオフすると、 D級アンプ 10の出力端子 104の電圧 Vsw力 第 2抵抗 R2、第 3抵抗 R3を介して演算増幅器 42の反転入力端子に帰還される。図 1 の第 1ミュート回路 20が非アクティブの状態では、出力端子 104には、パルス幅変調 されたスイッチング電圧 Vswが現れる。このスイッチング電圧 Vswは、第 2抵抗 R2、 第 3抵抗 R3を介して帰還され、第 2キャパシタ C2により平滑化される。積分器 40'は 、スイッチング電圧 Vswのデューティ比力 アナログオーディオ信号 SIG 12で規定さ れるデューティ比に近づくようにアナログ電圧 SIG14を生成する。
すなわち、積分器 40,は、スィッチ SW1がオフの状態において、図 1の積分器 40と して機能する。
[0071] 図 5の積分器 40'によれば、スィッチ SW1のオンオフを、ミュート制御部 60により制 御することにより、積分器および電圧固定回路のいずれの機能をアクティブとするか を切り替えることができる。
[0072] 実施の形態では、積分器 40の前段に可変利得増幅器 70を設け、ミュート制御部 6 0によってオーディオ信号増幅回路 100の起動時、停止時において、第 1ミュート回 路 20、ドライバ回路 12等と同期して可変利得増幅器 70の利得を制御する場合につ いて説明したが、これには限定されない。
たとえば、可変利得増幅器 70は、オーディオ信号増幅回路 100の外部に設けられ ていてもよい。この場合、図 2に示す電子機器 200の DSP230等によって、可変利得 増幅器 70の利得を制御してもよ 、。
すなわち、スピーカ 220から発生するノイズを好適に抑制するためには、オーディオ 信号増幅回路 100の起動時においては、可変利得増幅器 70の利得をミュート状態 の解除後に徐々に増加すればよぐ停止時においては、可変利得増幅器 70の利得 をミュート状態の設定前に、徐々に減少すればよい。
[0073] 実施の形態においては、ミュート制御部 60は、第 2ミュート回路 16を、第 1ミュート回 路 20および電圧固定回路 50と同時に制御する場合について説明したが、本発明は これに限定されるものではない。たとえば、オーディオ用 LSI110内部のミュート制御 部 60や積分器 40、電圧固定回路 50等に供給される電源電圧 (Vdd2とする)が、 D 級アンプ 10の電源電圧 Vddと別系統で供給されている場合には以下の制御を行つ てもよい。この場合、電源電圧 Vdd2をあら力じめ立ち上げてミュート制御部 60をはじ めとするオーディオ用 LSI110の内部回路を動作可能な状態にしておき、 D級アンプ 10の電源電圧 Vddが立ち上がる以前に、第 2ミュート回路 16をアクティブに設定し、 その後、 D級アンプ 10の電源電圧 Vddの立ち上がりのタイミングと同期して第 1ミュー ト回路 20、電圧固定回路 50の制御を行ってもよい。
[0074] 実施の形態においては、オーディオ信号増幅回路 100の構成要素の内、オーディ ォ用 LSI110が 1つの半導体集積回路に集積化される場合について説明したが、こ れに限定されるものではなぐ複数の LSIとして構成されてもよい。
[0075] 実施の形態に係るオーディオ信号増幅回路 100が搭載される電子機器 200として は、実施の形態で説明した図 2のテレビ受像機に限定されるものではなぐ CDプレイ ャゃオーディオアンプなどに広く適用することができる。
[0076] 実施の形態にもとづき、本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用 を示しているにすぎないことはいうまでもなぐ実施の形態には、請求の範囲に規定さ れた本発明の思想を離脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能 であることは 、うまでもな!/、。
産業上の利用可能性
[0077] 本発明は、オーディオ装置に利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] D級アンプと、
アナログオーディオ信号と前記 D級アンプの出力信号が入力され、アクティブの状 態において、前記 D級アンプの出力信号のデューティ比が前記アナログオーディオ 信号で規定されるデューティ比に近づくようにアナログ電圧を生成する積分器と、 前記積分器カゝら出力されるアナログ電圧をパルス幅変調信号に変換するパルス幅 変調器と、
前記ノ ルス幅変調信号にもとづき、前記 D級アンプを駆動するドライバ回路と、 前記パルス幅変調器力 前記 D級アンプへ至る経路上に設けられ、アクティブの状 態において前記 D級アンプを強制的にオフする第 1ミュート回路と、
アクティブの状態において前記積分器から出力されるアナログ電圧を、所定の固定 電位に固定する電圧固定回路と、
前記 D級アンプの出力信号の高周波成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力端子と接地間に設けられ、アクティブの状態において前記フィ ルタの出力端子を接地する第 2ミュート回路と、
前記積分器、前記第 1ミュート回路、前記電圧固定回路、前記第 2ミュート回路をそ れぞれ制御するミュート制御部と、
を備えることを特徴とするオーディオ信号増幅回路。
[2] 前記ミュート制御部は、本オーディオ信号増幅回路を起動する際に、
第 1段階において、前記第 1、第 2ミュート回路をアクティブとするともに、前記電圧 固定回路をアクティブ、前記積分器を非アクティブとしてミュート状態に設定し、 その後、第 2段階において、前記第 1ミュート回路を非アクティブとし、次いで前記電 圧固定回路を非アクティブとするとともに、前記積分器をアクティブとし、次いで前記 第 2ミュート回路を非アクティブとしてミュート状態を解除することを特徴とする請求項 1に記載のオーディオ信号増幅回路。
[3] 前記ミュート制御部は、前記第 1段階において、前記第 1、第 2ミュート回路を同時 にアクティブとすることを特徴とする請求項 2に記載のオーディオ信号増幅回路。
[4] 前記ミュート制御部は、本オーディオ信号増幅回路を停止する際に、 前記第 2ミュート回路をアクティブとし、
次いで前記第 1ミュート回路をアクティブとし、
次いで前記積分器を非アクティブとするとともに、前記電圧固定回路をアクティブと してミュート状態に設定することを特徴とする請求項 1または 2に記載のオーディオ信 号増幅回路。
[5] 前記電圧固定回路と前記積分器は、
第 1入力端子に前記アナログオーディオ信号が第 1抵抗を介して入力され、第 2端 子に基準電圧が印加された演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子と第 1入力端子間に設けられたキャパシタと、 前記演算増幅器の出力端子と前記 D級アンプの出力端子間に直列に設けられた スィッチおよび第 2抵抗と、
前記スィッチおよび前記第 2抵抗の接続点と、前記演算増幅器の第 1入力端子間 に設けられた第 3抵抗と、
を含んで一体に構成され、前記スィッチがオンの状態において、前記電圧固定回 路として機能し、前記スィッチがオフの状態にぉ 、て前記積分器として機能すること を特徴とする請求項 1に記載のオーディオ信号増幅回路。
[6] 前記 D級アンプの出力端子と電源ライン間に設けられる第 4抵抗と、
前記 D級アンプの出力端子と接地間に設けられる第 5抵抗と、
をさらに備えることを特徴とする請求項 1に記載のオーディオ信号増幅回路。
[7] 前記 D級アンプ、前記積分器、前記パルス幅変調器、前記ドライバ回路、前記第 1 ミュート回路、前記電圧固定回路、前記ミュート制御部をひとつの半導体基板上に一 体集積化するとともに、
前記フィルタ、前記第 2ミュート回路を前記半導体基板の外部に設けたことを特徴と する請求項 1に記載のオーディオ信号増幅回路。
[8] 前記第 2ミュート回路は、
ェミッタが前記フィルタの出力端子に接続され、コレクタが接地された第 1バイポー ラトランジスタと、
コレクタが前記フィルタの出力端子に接続され、ェミッタが接地された第 2バイポー ラトランジスタと、
を含み、前記第 1、第 2バイポーラトランジスタのベース電圧によりアクティブ、非ァク ティブを切り替えることを特徴とする請求項 1に記載のオーディオ信号増幅回路。
[9] 前記積分器の前段に、前記アナログオーディオ信号を増幅する可変利得増幅器を さらに備え、
前記ミュート制御部は、さらに前記可変利得増幅器の利得制御を行うことを特徴と する請求項 1に記載のオーディオ信号増幅回路。
[10] 前記ミュート制御部は、本オーディオ信号増幅回路を起動する際、
第 1段階において、前記第 1、第 2ミュート回路をアクティブとするとともに、前記電圧 固定回路をアクティブ、前記積分器を非アクティブとし、前記可変利得増幅器の利得 を最小値としたミュート状態に設定し、
その後、第 2段階において、前記第 1ミュート回路を非アクティブとし、次いで前記電 圧固定回路を非アクティブとするとともに、前記積分器をアクティブとし、次いで前記 第 2ミュート回路を非アクティブとしてミュート状態を解除し、次 、で前記可変利得増 幅器の利得を徐々に増加することを特徴とする請求項 9に記載のオーディオ信号増 幅回路。
[11] 前記ミュート制御部は、本オーディオ信号増幅回路を停止する際、
前記可変利得増幅器の利得を最小値まで徐々に減少させ、
次 、で前記第 2ミュート回路をオンし、
次いで前記第 1ミュート回路をアクティブとし、
次いで前記積分器を非アクティブとするとともに、前記電圧固定回路をアクティブと してミュート状態に設定することを特徴とする請求項 9または 10に記載のオーディオ 信号増幅回路。
[12] アナログオーディオ信号を出力する音声再生部と、
前記音声再生部から出力されるアナログオーディオ信号を増幅する請求項 1または 2に記載のオーディオ信号増幅回路と、
前記オーディオ信号増幅回路により駆動される音声出力部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
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