[go: up one dir, main page]

JP2000196374A - Switching amplifier using ΔΣ modulation - Google Patents

Switching amplifier using ΔΣ modulation

Info

Publication number
JP2000196374A
JP2000196374A JP10368026A JP36802698A JP2000196374A JP 2000196374 A JP2000196374 A JP 2000196374A JP 10368026 A JP10368026 A JP 10368026A JP 36802698 A JP36802698 A JP 36802698A JP 2000196374 A JP2000196374 A JP 2000196374A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
input
circuit
modulation
bit signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10368026A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3445177B2 (en
Inventor
Kiyoshi Masuda
清 増田
Toru Hayase
徹 早瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP36802698A priority Critical patent/JP3445177B2/en
Publication of JP2000196374A publication Critical patent/JP2000196374A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3445177B2 publication Critical patent/JP3445177B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ΔΣ変調回路23によって得られた1ビット
信号に応答して、定電圧スイッチ24内の半導体電力増
幅素子が飽和域で動作し、電源からの高電圧をスイッチ
ングし、LPF25によって平滑化することで、音響信
号を高効率で増幅するようにしたスイッチング増幅器2
1において、デジタル1ビット信号の入力を可能にす
る。 【解決手段】 1ビット信号源22から、前記1ビット
信号とともに、該1ビット信号の生成に使用されたクロ
ック信号を取込み、タイミング制御回路31によって作
成された前記1ビット信号に同期したタイミング信号に
応答して、マッチングブロック32が入力1ビット信号
をサンプリングし、加算器33において、後段側のΔΣ
変調回路23および定電圧スイッチ24の動作を前記タ
イミング信号によって規定して得られたフィードバック
信号が減算されるようにする。
[PROBLEMS] To respond to a 1-bit signal obtained by a ΔΣ modulation circuit 23, a semiconductor power amplifying element in a constant voltage switch 24 operates in a saturation region, and switches a high voltage from a power supply. , A switching amplifier 2 that amplifies an acoustic signal with high efficiency by smoothing with an LPF 25.
1 enables input of a digital 1-bit signal. SOLUTION: A 1-bit signal source 22 is fetched together with the 1-bit signal and a clock signal used for generating the 1-bit signal, and converted into a timing signal synchronized with the 1-bit signal created by a timing control circuit 31. In response, matching block 32 samples the input 1-bit signal, and in adder 33, ΔΣ on the subsequent stage
The feedback signal obtained by defining the operations of the modulation circuit 23 and the constant voltage switch 24 by the timing signal is subtracted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、音響信号に関連し
て好適に実施され、該音響信号などを高効率で増幅する
ことができるΔΣ変調を用いるスイッチング増幅器に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching amplifier using .DELTA..SIGMA. Modulation which is preferably implemented in relation to an audio signal and which can amplify the audio signal and the like with high efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、典型的な従来技術のΔΣ変調を
用いるスイッチング増幅器1の電気的構成を示すブロッ
ク図である。アナログ信号源2からのアナログの入力音
声信号は、該スイッチング増幅器1に入力され、まずΔ
Σ変調回路3によって、1ビットデジタル信号に変換さ
れる。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of a switching amplifier 1 using a typical prior art .DELTA..SIGMA. Modulation. An analog input audio signal from the analog signal source 2 is input to the switching amplifier 1, and
Σ Converted into a 1-bit digital signal by the modulation circuit 3.

【0003】前記ΔΣ変調回路3は、たとえばこの図7
で示すように、入力された前記音声信号を順次積分して
ゆく縦属接続された高次の積分器と、各積分器からの出
力を相互に加算する加算器とを備えて構成される積分器
・加算器群4と、前記積分器・加算器群4の前記加算器
からの出力を1ビット信号に量子化する量子化器5と、
量子化器5からの前記1ビット信号を1ビットだけ遅延
する遅延器6と、遅延器6からの1ビット信号をデジタ
ル/アナログ変換するデジタル/アナログ変換器7と、
前記アナログ信号源2からの入力音声信号から前記デジ
タル/アナログ変換器7からフィードバックされる音声
信号を減算する加算器8とを備えて構成されている。こ
れによって、量子化器5からの1ビット信号が入力アナ
ログ音声信号に対応したものとなるように、フィードバ
ック制御が実現されている。
The ΔΣ modulation circuit 3 is provided, for example, in FIG.
As shown in the figure, an integration configured to include a cascade-connected high-order integrator for sequentially integrating the input audio signal, and an adder for mutually adding outputs from the respective integrators. An adder / adder group 4, a quantizer 5 for quantizing an output from the adder of the integrator / adder group 4 into a 1-bit signal,
A delay unit 6 for delaying the one-bit signal from the quantizer 5 by one bit, a digital / analog converter 7 for digital-to-analog conversion of the one-bit signal from the delay unit 6,
And an adder 8 for subtracting an audio signal fed back from the digital / analog converter 7 from an input audio signal from the analog signal source 2. Thereby, feedback control is realized so that the 1-bit signal from the quantizer 5 corresponds to the input analog audio signal.

【0004】前記量子化器5からの1ビット信号は、定
電圧スイッチ9に与えられ、作成された前記1ビット信
号に対応した所定の定電圧のパルス信号は、ローパスフ
ィルタ10でアナログ音声信号に復調された後出力さ
れ、スピーカ11によって音響化される。
The 1-bit signal from the quantizer 5 is supplied to a constant voltage switch 9, and a pulse signal of a predetermined constant voltage corresponding to the generated 1-bit signal is converted into an analog audio signal by a low-pass filter 10. After being demodulated, it is output and sonicated by the speaker 11.

【0005】このように構成されるスイッチング増幅器
1は、従来の増幅器のように半導体電力増幅素子の線形
域(不飽和域)を使用するのではなく、定電圧スイッチ
9に使用される前記半導体電力増幅素子を非線形域(飽
和域)で使用するので、極めて高効率に電力増幅を行う
ことができるという利点を有している。
The switching amplifier 1 configured as described above does not use the linear region (unsaturated region) of the semiconductor power amplifying element as in the conventional amplifier, but uses the semiconductor power amplifier used in the constant voltage switch 9. Since the amplification element is used in a non-linear range (saturation range), there is an advantage that power amplification can be performed with extremely high efficiency.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一方で、前記ΔΣ変調
によって得られる1ビット信号は、前記積分器・加算器
群4における積分器や加算器の係数を適宜選択すること
によって、有効周波数帯域を広くしたり、またはダイナ
ミックレンジを広くしたりするなどの、音源等に合わせ
た周波数特性を設定できるという優れた特徴を有してい
る。このため、CD(コンパクトディスク)やDVD
(デジタルビデオディスク)の新しい規格では、この1
ビット信号が採用され、来年から製品化が始まろうとし
ている。
On the other hand, the 1-bit signal obtained by the ΔΣ modulation has an effective frequency band by appropriately selecting the coefficients of the integrators and adders in the integrator / adder group 4. It has an excellent feature that a frequency characteristic can be set according to a sound source or the like, such as widening or widening a dynamic range. For this reason, CDs (compact discs) and DVDs
(Digital Video Discs)
With the adoption of bit signals, commercialization is about to begin next year.

【0007】したがって、上述のスイッチング増幅器1
へ、直接、1ビット信号を入力することが要望されるけ
れども、この場合、フィードバックループのデジタル/
アナログ変換器7を削除し、単に加算器8へ1ビット信
号をフィードバックしても、そのフィードバックされた
1ビット信号の立上がりまたは立下がりタイミングと、
信号源からの入力音声信号の立上がりまたは立下がりタ
イミングと、積分器・加算器群4のサンプリングタイミ
ングとが相互に一致しておらず、正常な動作を行うこと
ができないという問題がある。
Therefore, the switching amplifier 1 described above
In this case, it is desired to directly input a 1-bit signal.
Even if the analog converter 7 is deleted and the 1-bit signal is simply fed back to the adder 8, the rising or falling timing of the fed-back 1-bit signal can be calculated as follows.
There is a problem that the rising or falling timing of the input audio signal from the signal source and the sampling timing of the integrator / adder group 4 do not match each other, and a normal operation cannot be performed.

【0008】本発明の目的は、1ビット信号入力に対し
て正常動作を行うことができるΔΣ変調を用いるスイッ
チング増幅器を提供することである。
An object of the present invention is to provide a switching amplifier using ΔΣ modulation that can perform a normal operation on a 1-bit signal input.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るΔ
Σ変調を用いるスイッチング増幅器は、ΔΣ変調回路が
入力信号をΔΣ変調し、その変調信号に応答してスイッ
チング回路が電源からの予め定める定電圧をスイッチン
グし、そのスイッチング出力をローパスフィルタによっ
てアナログ変換して出力するΔΣ変調を用いるスイッチ
ング増幅器において、前記入力信号を1ビット信号と
し、入力信号源からのクロック信号に応答して、前記Δ
Σ変調回路およびスイッチング回路の動作タイミングを
規定するタイミング信号を生成するタイミング制御回路
と、前記スイッチング回路の出力信号をΔΣ変調回路の
入力段の加算器にフィードバックするフィードバックル
ープと、前記ΔΣ変調回路の前段側に介在され、入力1
ビット信号に対応して、前記タイミング信号によって時
間軸が規定された単位パルスを前記ΔΣ変調回路に入力
するマッチング回路とを含むことを特徴とする。
Means for Solving the Problems Δ according to the invention of claim 1
In a switching amplifier using Σ modulation, a ΔΣ modulation circuit ΔΣ modulates an input signal, and in response to the modulated signal, a switching circuit switches a predetermined constant voltage from a power supply, and the switching output is converted to an analog signal by a low-pass filter. In the switching amplifier using ΔΣ modulation, the input signal is a 1-bit signal, and the Δ 信号 modulation is performed in response to a clock signal from an input signal source.
A timing control circuit that generates a timing signal that defines the operation timing of the modulation circuit and the switching circuit; a feedback loop that feeds back an output signal of the switching circuit to an adder at an input stage of the ΔΣ modulation circuit; Input 1
A matching circuit for inputting a unit pulse whose time axis is defined by the timing signal to the ΔΣ modulation circuit in response to the bit signal.

【0010】上記の構成によれば、スイッチング増幅器
には、音声信号などのΔΣ変調をすべき入力信号として
1ビット信号が入力されるとともに、これに合わせてク
ロック入力端子が設けられ、前記入力信号源からのクロ
ック信号が、このクロック入力端子からタイミング制御
回路へ入力される。このタイミング制御回路によって生
成されたタイミング信号によって、ΔΣ変調回路内の積
分器・加算器群および量子化器のサンプリングタイミン
グが規定されるとともに、スイッチング回路のON/O
FFタイミングが規定される。これによって、前記ΔΣ
変調回路の入力段の加算器に、量子化器の出力側から、
またはスイッチング回路の出力側からアッテネータを介
して与えられるフィードバック信号のタイミングも規定
されることになる。
According to the above configuration, the switching amplifier is supplied with a 1-bit signal as an input signal to be subjected to ΔΣ modulation such as an audio signal, and a clock input terminal is provided in accordance with the input signal. A clock signal from a source is input from the clock input terminal to the timing control circuit. The timing signal generated by the timing control circuit defines the sampling timing of the integrator / adder group and the quantizer in the ΔΣ modulation circuit and ON / O of the switching circuit.
FF timing is defined. Thereby, the ΔΣ
From the output side of the quantizer to the adder at the input stage of the modulation circuit,
Alternatively, the timing of the feedback signal provided from the output side of the switching circuit via the attenuator is also defined.

【0011】一方で、前記入力1ビット信号も、マッチ
ング回路によって、前記タイミング信号に応答して時間
軸が規定された正確な単位パルスに生成されており、こ
れによって、加算器では、前記単位パルスとフィードバ
ック信号とのタイミングが一致し、1ビット信号入力に
対して、スイッチング増幅器としての正常な動作を実現
することができる。
On the other hand, the input 1-bit signal is also generated by the matching circuit into an accurate unit pulse whose time axis is defined in response to the timing signal. And the timing of the feedback signal coincide with each other, and a normal operation as a switching amplifier can be realized for a 1-bit signal input.

【0012】また、請求項2の発明に係るΔΣ変調を用
いるスイッチング増幅器は、前記入力1ビット信号の量
子化ノイズレベルを検出するノイズレベル検出手段と、
前記ΔΣ変調回路における各係数の複数種類の組合せ毎
に、該ΔΣ変調回路による量子化ノイズレベルを予め記
憶しており、前記ノイズレベル検出手段の検出結果に応
答して、所望とするダイナミックレンジ内で、ΔΣ変調
回路による量子化ノイズレベルが入力1ビット信号の量
子化ノイズレベルよりも小さくなるように、前記ΔΣ変
調回路における係数の組合せを選択する係数選択手段と
をさらに備えることを特徴とする。
Further, the switching amplifier using ΔΣ modulation according to the invention of claim 2 comprises: a noise level detecting means for detecting a quantization noise level of the input 1-bit signal;
The quantization noise level of the ΔΣ modulation circuit is stored in advance for each of a plurality of combinations of the coefficients in the ΔΣ modulation circuit, and a desired dynamic range is obtained in response to the detection result of the noise level detection means. And a coefficient selecting means for selecting a combination of coefficients in the ΔΣ modulation circuit so that the quantization noise level of the ΔΣ modulation circuit is smaller than the quantization noise level of the input 1-bit signal. .

【0013】上記の構成によれば、請求項1で示すよう
に、入力信号を1ビット信号とすることによって、該入
力1ビット信号およびスイッチング増幅器のそれぞれ
に、量子化ノイズ特性を有していることになる。前述の
ように、ΔΣ変調回路内の積分器や加算器の係数を変更
することによって、この量子化ノイズ特性を変更するこ
とは可能であり、係数選択手段は、所望とするダイナミ
ックレンジ内では、スイッチング増幅器側の量子化ノイ
ズレベルが、入力1ビット信号の量子化ノイズレベルよ
りも小さくなるように、前記係数の組合わせの選択を行
う。
According to the above configuration, the input signal is a one-bit signal, so that the input one-bit signal and the switching amplifier have quantization noise characteristics. Will be. As described above, the quantization noise characteristic can be changed by changing the coefficients of the integrator and the adder in the ΔΣ modulation circuit. The combination of the coefficients is selected so that the quantization noise level on the switching amplifier side is lower than the quantization noise level of the input 1-bit signal.

【0014】すなわち、入力1ビット信号の所望周波数
帯域までで、量子化ノイズレベルがピーク値、たとえば
V1となる周波数を、たとえばF1とするとき、前記ダ
イナミックレンジは前記ピーク値V1によって規定され
るレベルとなり、入力1ビット信号の前記所望周波数帯
域外の周波数、たとえばF2において量子化ノイズレベ
ルのピーク値、たとえばV2が現れているとき、スイッ
チング増幅器側では、このピーク値V2を超えていて
も、前記所望周波数帯域内では前記ピーク値V1によっ
て規定されるレベルを超えないように、前記係数の組合
わせが選択される。
That is, when the frequency at which the quantization noise level reaches a peak value, for example, V1, up to a desired frequency band of the input 1-bit signal is F1, for example, the dynamic range is a level defined by the peak value V1. When a peak value of the quantization noise level, for example, V2 appears at a frequency outside the desired frequency band of the input 1-bit signal, for example, F2, the switching amplifier side, even if exceeding the peak value V2, The combination of the coefficients is selected so that the level does not exceed the level defined by the peak value V1 within the desired frequency band.

【0015】したがって、所望ダイナミックレンジ内で
は、スイッチング増幅器側の量子化ノイズレベルが入力
1ビット信号の量子化ノイズレベルを上回ることなく、
少なくとも、該入力1ビット信号のダイナミックレンジ
を確保することができる。
Therefore, within the desired dynamic range, the quantization noise level on the switching amplifier side does not exceed the quantization noise level of the input 1-bit signal.
At least, the dynamic range of the input 1-bit signal can be secured.

【0016】さらにまた、請求項3の発明に係るΔΣ変
調を用いるスイッチング増幅器では、たとえば図3で示
されるように、前記マッチング回路は、コンデンサと、
定電圧源と、入力1ビット信号の前半の1/2周期に前
記コンデンサを前記定電圧源に接続する第1のスイッチ
と、入力1ビット信号の後半の1/2周期に前記コンデ
ンサの正負各端子を正負各出力ラインにそれぞれ接続す
る第2のスイッチと、前記入力1ビット信号に応答して
選択的に駆動され、前記正負各出力ラインを一対の出力
端子に、一方の極性または他方の極性で接続する第3の
スイッチとを備えて構成され、前記単位パルスの積分値
が、前記ΔΣ変調回路における入力段の加算器において
減算されるフィードバックループによるフィードバック
値の積分値に対して、発振限界によって決定される予め
定める割合だけ小さいことを特徴とする。
Furthermore, in the switching amplifier using ΔΣ modulation according to the third aspect of the present invention, for example, as shown in FIG.
A constant voltage source; a first switch for connecting the capacitor to the constant voltage source in the first half of the input 1-bit signal; and a positive / negative switch for the capacitor in the second half of the input 1-bit signal. A second switch for connecting a terminal to each of the positive and negative output lines; and a second switch for selectively driving the positive and negative output lines to a pair of output terminals, one polarity or the other polarity, in response to the input 1-bit signal. And a third switch connected by an input stage of the ΔΣ modulation circuit. Is smaller by a predetermined ratio determined by

【0017】上記の構成によれば、コンデンサは、入力
1ビット信号の前半の1/2周期に、定電圧源によって
正確に所定電圧まで充電されており、この電圧が、後半
の1/2周期に、一対の出力端子間に、一方の極性また
は他方の極性で出力されることになる。すなわち、たと
えば定電圧源の電圧を+5Vとするとき、出力端子に
は、+5Vまたは−5Vが出力されることになる。した
がって、該出力端子からは、正確な前記単位パルスが出
力されることになる。
According to the above arrangement, the capacitor is charged to the predetermined voltage accurately by the constant voltage source in the first half of the input 1-bit signal, and this voltage is charged in the second half of the input 1-bit signal. In addition, one polarity or the other polarity is output between the pair of output terminals. That is, for example, when the voltage of the constant voltage source is set to +5 V, +5 V or -5 V is output to the output terminal. Therefore, the accurate unit pulse is output from the output terminal.

【0018】前記単位パルスの積分値は、フィードバッ
ク値の積分値に対して予め定める割合だけ小さくなるよ
うに、フィードバックループに介在されるアッテネータ
などによって調整されており、したがってΔΣ変調回路
内の積分器・加算器群への入力過多による発振を防止す
ることができる。
The integrated value of the unit pulse is adjusted by an attenuator or the like interposed in a feedback loop so as to be smaller by a predetermined ratio than the integrated value of the feedback value. -Oscillation due to excessive input to the adder group can be prevented.

【0019】また、請求項4の発明に係るΔΣ変調を用
いるスイッチング増幅器では、前記タイミング制御回路
は、前記入力信号源からのクロック信号を取込み、ジッ
タ成分を除去するPLL回路と、前記PLL回路とPL
Lループを形成し、PLL回路の出力信号の周波数を予
め定める整数倍にする倍数器と、前記倍数器からの出力
の切換りタイミングを規定する位相調整器とを備えて構
成され、前記クロック信号の整数倍の周波数のタイミン
グ信号を生成することを特徴とする。
In the switching amplifier using Δ 用 い る modulation according to the present invention, the timing control circuit takes in a clock signal from the input signal source and removes a jitter component; PL
A clock signal comprising: a multiplier for forming an L loop for making a frequency of an output signal of the PLL circuit an integral multiple of a predetermined number; and a phase adjuster for defining a switching timing of an output from the multiplier. A timing signal having a frequency that is an integral multiple of the timing signal is generated.

【0020】上記の構成によれば、クロック信号は、ま
ずPLL回路においてジッタ成分が除去される。前記P
LL回路の出力信号に対して、倍数器は所定整数倍の信
号を発振しており、前記PLL回路には、倍数器の逆数
に対応した分周器が形成されており、こうして形成され
るPLLループからは、波長が一定で、前記クロック信
号の整数倍の信号が出力されることになる。この信号
は、位相調整器においてタイミングが調整され、前記タ
イミング信号として出力されることになる。こうして、
入力1ビット信号の精度を損なうことなく、ΔΣ変調回
路側でオーバーサンプリングを実現し、前記入力1ビッ
ト信号の伝送帯域よりも広い帯域を確保することができ
る。
According to the above configuration, the jitter component of the clock signal is first removed in the PLL circuit. The P
The multiplier oscillates a signal of a predetermined integer multiple with respect to the output signal of the LL circuit. The PLL circuit has a frequency divider corresponding to the reciprocal of the multiplier. From the loop, a signal having a constant wavelength and an integer multiple of the clock signal is output. The timing of this signal is adjusted by the phase adjuster, and is output as the timing signal. Thus,
Oversampling can be realized on the ΔΣ modulation circuit side without losing the accuracy of the input 1-bit signal, and a band wider than the transmission band of the input 1-bit signal can be secured.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
1〜図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0022】図1は、本発明の実施の一形態のスイッチ
ング増幅器21の電気的構成を示すブロック図である。
本発明のスイッチング増幅器21は、1ビット信号源2
2からの1ビット信号を直接入力可能とするものであ
り、このため1ビット信号源22からは、1ビット信号
が出力されるとともに、その1ビット信号の生成に使用
されたクロック信号が出力される。このスイッチング増
幅器21において、ΔΣ変調回路23は定電圧スイッチ
24を備えて構成されており、量子化器35によって得
られた1ビット信号に応答して、前記定電圧スイッチ2
4が電源からの所定の定電圧をスイッチングし、そのス
イッチング出力をローパスフィルタ25でアナログ音声
信号に変換してスピーカ26から音響化する点は、前述
の図7で示すスイッチング増幅器1と同様である。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a switching amplifier 21 according to one embodiment of the present invention.
The switching amplifier 21 of the present invention includes a 1-bit signal source 2
Thus, the 1-bit signal source 22 outputs a 1-bit signal and a clock signal used to generate the 1-bit signal. You. In this switching amplifier 21, the ΔΣ modulation circuit 23 includes a constant voltage switch 24, and responds to the 1-bit signal obtained by the quantizer 35 to
4 is similar to the switching amplifier 1 shown in FIG. 7 in that a predetermined constant voltage from a power supply is switched, the switching output is converted into an analog audio signal by a low-pass filter 25, and the sound is converted from a speaker 26. .

【0023】前記クロック信号は、タイミング制御回路
31に入力され、後述するこのタイミング制御回路31
によって、該クロック信号の所定整数倍で、一定周期に
安定化されたタイミング信号に生成される。一方、前記
1ビット信号は、マッチング回路32に入力されてお
り、このマッチング回路32において、後述するように
して、前記タイミング信号によって時間軸が規定され、
該入力1ビット信号のハイレベルまたはローレベルに対
応した前記所定整数倍の単位パルスに変換されて、ΔΣ
変調回路23に与えられる。
The clock signal is input to a timing control circuit 31, which is described later.
As a result, the timing signal is generated at a predetermined integer multiple of the clock signal and stabilized at a constant period. On the other hand, the one-bit signal is input to a matching circuit 32, in which a time axis is defined by the timing signal as described later.
The input 1-bit signal is converted into a predetermined integer multiple of unit pulses corresponding to a high level or a low level of the input 1-bit signal, and ΔΣ
The signal is provided to the modulation circuit 23.

【0024】ΔΣ変調回路23では、前記単位パルス
は、加算器33において、後述するフィードバック信号
が減算されて、積分器・加算器群34に与えられる。積
分器・加算器群34は、たとえば本件出願人が先に提案
した特願平9−266981号で示されるようなスイッ
チトキャパシタを用いた積分器および加算器で構成され
ており、各積分器からの出力の加算値は、量子化器35
において1ビット量子化される。前記積分器・加算器群
34におけるスイッチの動作タイミング、すなわちサン
プリングタイミングおよび量子化器35のサンプリング
タイミングは、前記タイミング信号によって規定され
る。
In the ΔΣ modulation circuit 23, the unit pulse is subjected to a subtraction of a feedback signal described later in an adder 33, and is provided to an integrator / adder group 34. The integrator / adder group 34 is composed of, for example, an integrator and an adder using a switched capacitor as disclosed in Japanese Patent Application No. 9-266981 previously proposed by the present applicant. Is added to the quantizer 35.
Are quantized by 1 bit. The operation timing of the switches in the integrator / adder group 34, that is, the sampling timing and the sampling timing of the quantizer 35 are defined by the timing signal.

【0025】量子化器35からの所定の小振幅、たとえ
ば0Vと5Vとの間で変化する1ビット信号は、定電圧
スイッチ24に入力され、電源からの高電圧、たとえば
100Vによって大振幅の信号に変換され、前記ローパ
スフィルタ25に与えられる。前記定電圧スイッチ24
からの出力はまた、アッテネータ36を介して前記加算
器33へフィードバック信号として与えられる。
A one-bit signal varying from a predetermined small amplitude, for example, between 0 V and 5 V, from the quantizer 35 is input to the constant voltage switch 24, and a signal having a large amplitude is supplied by a high voltage from the power supply, for example, 100V. And is given to the low-pass filter 25. The constant voltage switch 24
Is also provided as a feedback signal to the adder 33 via an attenuator 36.

【0026】図2は、前記タイミング制御回路31の一
構成例を示すブロック図である。このタイミング制御回
路31は、PLL回路41と、倍周器42と、位相調節
器43とを備えて構成されている。PLL回路41と倍
周器42とはPLLループを形成し、倍周器42は、P
LL回路41からの制御電圧に対応して、前記1ビット
信号源22からのクロック信号の所定整数倍の周波数の
信号を発振する。この発振信号は、PLL回路41に帰
還されており、このPLL回路41内の分周器で分周さ
れて、前記クロック信号と位相比較が行われる。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the timing control circuit 31. The timing control circuit 31 includes a PLL circuit 41, a frequency multiplier 42, and a phase adjuster 43. The PLL circuit 41 and the frequency doubler 42 form a PLL loop.
In accordance with the control voltage from the LL circuit 41, a signal having a frequency that is a predetermined integer multiple of the clock signal from the one-bit signal source 22 is oscillated. This oscillation signal is fed back to the PLL circuit 41, is divided by a frequency divider in the PLL circuit 41, and is compared with the clock signal in phase.

【0027】したがって、倍周器42の発振信号は、ク
ロック信号からジッタ成分が除去されて、かつ該クロッ
ク信号の前記所定整数倍の信号となる。この倍周器42
の発振信号は、位相調節器43において位相調整が行わ
れ、前記タイミング信号として、マッチング回路32、
積分器・加算器群34、量子化器35および定電圧スイ
ッチ24に与えられる。したがって、タイミング信号
は、1ビット信号源からのクロック信号、すなわち1ビ
ット信号の精度を損なうことなく、該1ビット信号の所
定整数倍の信号となり、前記1ビット信号が同期が保た
れたままオーバーサンプリングされることになり、該1
ビット信号の伝送帯域よりも、このスイッチング増幅器
21内では、広い伝送帯域が確保されている。
Therefore, the oscillation signal of the frequency doubler 42 is a signal obtained by removing the jitter component from the clock signal and having the predetermined integral multiple of the clock signal. This multiplier 42
Of the oscillation signal is subjected to phase adjustment in a phase adjuster 43, and the matching circuit 32,
The integrator / adder group 34, the quantizer 35, and the constant voltage switch 24 are provided. Therefore, the timing signal becomes a clock signal from the 1-bit signal source, that is, a signal that is a predetermined integer multiple of the 1-bit signal without deteriorating the accuracy of the 1-bit signal, and the 1-bit signal is over-synchronized. Will be sampled and the 1
A wider transmission band is secured in the switching amplifier 21 than the transmission band of the bit signal.

【0028】図3は、前記マッチング回路32の一構成
例を示すブロック図である。このマッチング回路32
は、スイッチトキャパシタによって実現されており、コ
ンデンサCの両端子は、第1のスイッチS11,S12
を介して、入力端子P11,P12にそれぞれ接続され
ている。入力端子P11,P12には、定電圧源44か
ら予め定める電圧、たとえば5Vが印加されている。前
記コンデンサCの両端子はまた、第2のスイッチS2
1,S22をそれぞれ介して、正負の各出力ラインφ
1,φ2に出力される。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the matching circuit 32. This matching circuit 32
Is realized by a switched capacitor, and both terminals of the capacitor C are connected to the first switches S11 and S12.
Are connected to the input terminals P11 and P12, respectively. A predetermined voltage, for example, 5 V, is applied from the constant voltage source 44 to the input terminals P11 and P12. Both terminals of the capacitor C are also connected to a second switch S2.
1 and S22, the positive and negative output lines φ
1 and φ2.

【0029】ハイレベル側の出力ラインφ1は、第3の
スイッチS311,S321をそれぞれ介して、出力端
子P21,P22に選択的に接続される。同様に、ロー
レベル側の出力ラインφ2は、第3のスイッチS32
2,S312をそれぞれ介して、出力端子P21,P2
2に選択的に接続される。
The output line φ1 on the high level side is selectively connected to output terminals P21 and P22 via third switches S311 and S321, respectively. Similarly, the low-level output line φ2 is connected to the third switch S32
2, S312 and output terminals P21, P2, respectively.
2 is selectively connected.

【0030】前記スイッチS11,S12と、スイッチ
S21,S22とは、前記タイミング信号に対して、イ
ンバータB1によって相互に逆相動作することになり、
その動作パターンを、図3においてそれぞれ「1」,
「2」で示す。また、スイッチS311,S312と、
スイッチS321,S322とは、前記1ビット信号に
対して、インバータB2によって相互に逆相動作するこ
とになり、その動作パターンを「H」,「L」で示して
いる。
The switches S11 and S12 and the switches S21 and S22 are operated in opposite phases to each other by the inverter B1 with respect to the timing signal.
The operation patterns are shown as "1" and "1" in FIG.
Indicated by “2”. Also, switches S311 and S312,
The switches S321 and S322 operate in opposite phases to each other with respect to the 1-bit signal by the inverter B2, and their operation patterns are indicated by "H" and "L".

【0031】図4は、上述のように構成されるマッチン
グ回路32の動作を説明するためのタイミングチャート
である。なお、この図4では、説明の簡略化のために、
タイミング信号は、1ビット信号源22からのクロック
信号と等しい周波数を想定しているけれども、前述のオ
ーバーサンプリングによって、実際には1ビット信号の
周期内で、スイッチS11,S12;S21,S22
は、前記所定整数倍ON/OFF動作を行うことにな
る。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the matching circuit 32 configured as described above. In FIG. 4, for simplicity of explanation,
Although the timing signal is assumed to have the same frequency as the clock signal from the 1-bit signal source 22, due to the above-described oversampling, the switches S11, S12; S21, S22 are actually within the period of the 1-bit signal.
Performs the ON / OFF operation of the predetermined integral multiple.

【0032】この図4で示すように、タイミング信号と
クロック信号とが相互に等しい周波数であるときには、
入力1ビット信号の前半の1/2周期に、たとえばスイ
ッチS11,S12がONし、スイッチS21,S22
がOFFし、後半の1/2周期には、スイッチS11,
S12がOFFし、スイッチS21,S22がONす
る。
As shown in FIG. 4, when the timing signal and the clock signal have the same frequency,
In the first half period of the input 1-bit signal, for example, the switches S11 and S12 are turned on, and the switches S21 and S22 are turned on.
Is turned off, and the switch S11,
S12 is turned off, and switches S21 and S22 are turned on.

【0033】一方、入力1ビット信号がハイレベルであ
るときには、スイッチS311,S312がONし、ス
イッチS321,S322がOFFし、出力端子P21
はハイレベル側の出力ラインφ1に接続され、出力端子
P22はローレベル側の出力ラインφ2に接続される。
これに対して、入力1ビット信号がローレベルであると
きには、スイッチS311,S312がOFFし、スイ
ッチS321,S322がONし、出力端子P21はロ
ーレベル側の出力ラインφ2に接続され、出力端子P2
2はハイレベル側の出力ラインφ1に接続される。
On the other hand, when the input 1-bit signal is at the high level, the switches S311 and S312 are turned on, the switches S321 and S322 are turned off, and the output terminal P21
Is connected to the high-level output line φ1, and the output terminal P22 is connected to the low-level output line φ2.
On the other hand, when the input 1-bit signal is at the low level, the switches S311 and S312 are turned off, the switches S321 and S322 are turned on, the output terminal P21 is connected to the low-level output line φ2, and the output terminal P2
2 is connected to the high-level output line φ1.

【0034】したがって、前記入力1ビット信号の前半
の1/2周期には、スイッチS11,S12がONし
て、コンデンサCは、定電圧源44によって前記5Vに
充電される。このとき、スイッチS21,S22は、O
FFしており、前記出力端子P21,P22間の出力電
圧Voutは、0Vとなる。
Therefore, in the first half of the input 1-bit signal, the switches S11 and S12 are turned on, and the capacitor C is charged to 5V by the constant voltage source 44. At this time, the switches S21 and S22 are set to O
The output voltage Vout between the output terminals P21 and P22 is 0V.

【0035】これに対して、前記入力1ビット信号の後
半の1/2周期で、該入力1ビット信号がハイレベルで
あるときには、前記出力電圧Voutは+5Vとなり、
入力1ビット信号がローレベルであるときには、−5V
となる。このようにして、マッチング回路32からは、
前記タイミング信号に同期して、波高値とパルス幅との
積分値が一定である単位パルスが1ビット信号の出力V
outとして出力される。
On the other hand, when the input 1-bit signal is at a high level in the latter half cycle of the input 1-bit signal, the output voltage Vout becomes +5 V,
-5V when the input 1-bit signal is low level
Becomes Thus, from the matching circuit 32,
In synchronization with the timing signal, a unit pulse having a constant integrated value of the peak value and the pulse width is a one-bit signal output V
Output as out.

【0036】前記出力Voutは、加算器33におい
て、前記フィードバック信号が減算されることになる。
ここで、振幅が±5Vの前記出力Voutに対して、振
幅が±100Vの定電圧スイッチ24からの出力は、ア
ッテネータ36によって減衰されて前記フィードバック
信号とされる。アッテネータ36の減衰率は、フィード
バック信号における波高値およびパルス幅の積分値が、
前記出力Voutの波高値およびパルス幅の積分値より
も所定の割合で大きくなるように選ばれており、前記割
合は、積分器・加算器群34の発振限界によって決定さ
れる。こうして、フィードバック信号の積分値がマッチ
ング回路32からの1ビット信号の出力Voutの積分
値よりも大きくなることで、発振が抑制されることにな
る。
The feedback signal is subtracted from the output Vout in the adder 33.
Here, with respect to the output Vout having an amplitude of ± 5 V, the output from the constant voltage switch 24 having an amplitude of ± 100 V is attenuated by an attenuator 36 to be the feedback signal. The attenuation rate of the attenuator 36 is such that the integrated value of the peak value and the pulse width in the feedback signal is
The output Vout is selected so as to be larger by a predetermined ratio than the integrated value of the peak value and the pulse width of the output Vout, and the ratio is determined by the oscillation limit of the integrator / adder group 34. Thus, the oscillation is suppressed because the integrated value of the feedback signal is larger than the integrated value of the output Vout of the one-bit signal from the matching circuit 32.

【0037】図1を参照して、1ビット信号源22から
の前記1ビット信号およびクロック信号はまた、ノイズ
レベル検出回路37に与えられている。一方で、前記積
分器・加算器群34に関連してプリセット係数器38が
設けられており、このプリセット係数器38内にストア
されている各積分器および加算器の複数種類の各係数群
a,b,cは、前記ノイズレベル検出回路37からの切
換信号に応答して、スイッチ39を介して、選択的に積
分器・加算器群34内の対応する積分器および加算器に
設定される。
Referring to FIG. 1, the 1-bit signal and clock signal from 1-bit signal source 22 are also applied to noise level detection circuit 37. On the other hand, a preset coefficient unit 38 is provided in association with the integrator / adder group 34, and a plurality of types of respective coefficient groups a of each integrator and adder stored in the preset coefficient unit 38 are provided. , B, and c are selectively set to corresponding integrators and adders in the integrator / adder group 34 via a switch 39 in response to a switching signal from the noise level detection circuit 37. .

【0038】各係数群a,b,cは、発振限界値、すな
わち伝送領域のレベルの上限値を規定した値と、ノイ
ズ、すなわち前記伝送領域のレベルの下限値を規定した
値と、有効周波数帯域、すなわち伝送可能な周波数帯域
等のそれぞれのパラメータの内、どのパラメータにどれ
だけのウェイトを割当てるかによって、予め決定され
て、プリセット係数器38内にストアされている。
Each of the coefficient groups a, b, and c is an oscillation limit value, that is, a value that defines the upper limit of the level of the transmission area, noise, that is, a value that defines the lower limit of the level of the transmission area, and an effective frequency. It is determined in advance according to how much weight is assigned to which parameter among parameters such as a band, that is, a transmittable frequency band, and stored in the preset coefficient unit 38.

【0039】図5は、ノイズレベル検出回路37の一構
成例を示すブロック図である。前記入力1ビット信号
は、ラッチ部45において、前記クロック信号に同期し
てサンプリングされ、周波数分析部46において、サン
プリングされた2値データから、たとえばFFT(高速
フーリエ変換)などによって、リアルタイムで周波数ス
ペクトルが抽出される。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the noise level detection circuit 37. The input 1-bit signal is sampled in synchronization with the clock signal in the latch unit 45, and the frequency analysis unit 46 converts the sampled binary data from the sampled binary data in real time using, for example, FFT (fast Fourier transform). Is extracted.

【0040】最小値ホールド部47では、変化する伝送
信号成分と、変化しない量子化ノイズ成分とを最小値を
ホールドすることによって分離する。すなわち、ホール
ドされている各スペクトルでの最小値を量子化ノイズフ
ロア成分と判断する。
The minimum value holding section 47 separates the changing transmission signal component from the unchanged quantization noise component by holding the minimum value. That is, the minimum value of each held spectrum is determined as the quantization noise floor component.

【0041】ノイズ分布判定部48では、最小値ホール
ド部47のホールド値から量子化ノイズ分布を判定し、
伝送領域内のノイズレベル、すなわちダイナミックレン
ジと有効周波数帯域とを推定する。一方で、このノイズ
分布判定部48内には、前記プリセット係数器38にプ
リセットされている各係数群a,b,cが設定された場
合の、該スイッチング増幅器21側の量子化ノイズ分布
が予めストアされており、入力1ビット信号側のダイナ
ミックレンジ内にスイッチング増幅器21側のノイズフ
ロアが突出しないような係数の設定を行う。
The noise distribution determination unit 48 determines a quantization noise distribution from the hold value of the minimum value hold unit 47,
A noise level in the transmission area, that is, a dynamic range and an effective frequency band are estimated. On the other hand, when the coefficient groups a, b, and c preset in the preset coefficient unit 38 are set in the noise distribution determination unit 48, the quantization noise distribution on the switching amplifier 21 side is set in advance. The coefficients are stored so that the noise floor of the switching amplifier 21 does not protrude within the dynamic range of the input 1-bit signal.

【0042】すなわち、積分器・加算器群34にそれま
で設定されていた係数群、たとえばaが有効周波数帯域
重視の係数群であり、スイッチング増幅器21の量子化
ノイズレベルが図6(a)で示すように、有効周波数帯
域F1=20kHzで、かつその有効周波数帯域F1内
でのダイナミックレンジD1=−90dBであるとき、
入力1ビット信号の量子化ノイズレベルが、たとえばダ
イナミックレンジ重視の設定であり、図6(b)で示す
ように、有効周波数帯域F2=15kHz、ダイナミッ
クレンジD2=100dBであると、前記入力1ビット
信号の量子化ノイズフロアと、スイッチング増幅器21
の量子化ノイズフロアとが加算され、両者の高い方の値
が出力音響信号の量子化ノイズ分布となってしまい、図
6(c)で示すように、有効周波数帯域およびダイナミ
ックレンジがともに損なわれてしまう。
That is, a coefficient group previously set in the integrator / adder group 34, for example, a is a coefficient group that emphasizes the effective frequency band, and the quantization noise level of the switching amplifier 21 is as shown in FIG. As shown, when the effective frequency band F1 = 20 kHz and the dynamic range D1 = −90 dB within the effective frequency band F1,
If the quantization noise level of the input 1-bit signal is set, for example, to emphasize the dynamic range, and the effective frequency band F2 = 15 kHz and the dynamic range D2 = 100 dB as shown in FIG. Signal quantization noise floor and switching amplifier 21
And the higher of the two results in the quantization noise distribution of the output audio signal, and as shown in FIG. 6C, both the effective frequency band and the dynamic range are impaired. Would.

【0043】これに対して、係数群を、たとえばbに切
換えることによって、図6(d)で示すように、有効周
波数帯域F3およびダイナミックレンジD3を、それぞ
れ前記有効周波数帯域F1およびダイナミックレンジD
1と等しく確保し、残余の領域に量子化ノイズを分布さ
せるように変更する。
On the other hand, by switching the coefficient group to, for example, b, as shown in FIG. 6D, the effective frequency band F3 and the dynamic range D3 are respectively changed to the effective frequency band F1 and the dynamic range D3.
It is ensured to be equal to 1 and changed so that quantization noise is distributed in the remaining area.

【0044】以上のように、本発明に従うスイッチング
増幅器21では、まず入力信号の1ビット信号化に対応
して、1ビット信号源22からクロック信号を取込み、
タイミング制御回路31によって作成したタイミング信
号に基づいて、マッチング回路32、積分器・加算器群
34および量子化器35のサンプリングタイミングを規
定するとともに、定電圧スイッチ24のスイッチング動
作を制御するので、前述のCDやDVDなどから再生さ
れた1ビット信号を、直接入力してΔΣ変調を行うこと
ができる。
As described above, in the switching amplifier 21 according to the present invention, the clock signal is first taken in from the 1-bit signal source 22 in response to the conversion of the input signal into a 1-bit signal.
Based on the timing signal generated by the timing control circuit 31, the sampling timing of the matching circuit 32, the integrator / adder group 34, and the quantizer 35 is defined, and the switching operation of the constant voltage switch 24 is controlled. 1 modulation can be performed by directly inputting a 1-bit signal reproduced from a CD or DVD.

【0045】また、前記タイミング制御回路31によっ
て、クロック信号に同期した所定整数倍の周波数を有す
るタイミング信号を作成することによって、前記入力1
ビット信号のオーバーサンプリングを実現し、該入力1
ビット信号の伝送周波数帯域およびダイナミックレンジ
に対して、スイッチング増幅器21側の前記有効周波数
帯域およびダイナミックレンジを充分に余裕を持たせる
ことができる。
Further, the timing control circuit 31 generates a timing signal having a frequency of a predetermined integer multiple synchronized with the clock signal, whereby the input 1
The oversampling of the bit signal is realized and the input 1
The effective frequency band and the dynamic range on the switching amplifier 21 side can have a sufficient margin with respect to the transmission frequency band and the dynamic range of the bit signal.

【0046】さらにまた、マッチング回路32によって
作成される単位パルスの出力Voutの積分値に対し
て、アッテネータ36からのフィードバック信号の積分
値を予め定める割合だけ大きくし、フィードバック減算
値を入力信号よりも大きくするので、積分器・加算器群
34への入力過多による発振を防止することができる。
Further, the integral value of the feedback signal from the attenuator 36 is increased by a predetermined ratio with respect to the integral value of the output Vout of the unit pulse generated by the matching circuit 32, and the feedback subtraction value is made larger than the input signal. Since it is made large, oscillation due to excessive input to the integrator / adder group 34 can be prevented.

【0047】さらにまた、ノイズレベル検出回路37に
よって、入力1ビット信号の量子化ノイズフロアを検出
し、スイッチング増幅器21側のノイズフロアがダイナ
ミックレンジ内で突出しないように、積分器・加算器群
34における係数の切換えを行うので、前記オーバーサ
ンプリングを行わない場合でも、入力1ビット信号のダ
イナミックレンジを確保することができる。
Further, the noise level detection circuit 37 detects the quantization noise floor of the input 1-bit signal, and the integrator / adder group 34 so that the noise floor of the switching amplifier 21 does not protrude within the dynamic range. Is performed, the dynamic range of the input 1-bit signal can be secured even when the oversampling is not performed.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1の発明に係るΔΣ変調を用いる
スイッチング増幅器は、以上のように、ΔΣ変調回路が
入力信号をΔΣ変調して得られた変調信号によって定電
圧をスイッチングし、そのスイッチング出力をローパス
フィルタによってアナログ変換して出力するようにした
ΔΣ変調を用いるスイッチング増幅器において、前記入
力信号を1ビット信号とするために、その1ビット信号
の生成に使用されたクロック信号を取込み、このクロッ
ク信号に基づいて生成されたタイミング信号に応答し
て、マッチング回路が入力1ビット信号から時間軸が規
定された正確な単位パルスを生成し、この単位パルス
に、前記タイミング信号に応答してΔΣ変調回路内の積
分器・加算器群および量子化器等が動作して得られたフ
ィードバック信号を加算する。
According to the switching amplifier using Δ ス イ ッ チ ン グ modulation according to the first aspect of the present invention, as described above, a Δ 変 調 modulation circuit switches a constant voltage by a modulation signal obtained by Δ 入 力 modulating an input signal, and the switching is performed. In a switching amplifier using ΔΣ modulation in which an output is converted into an analog signal by a low-pass filter and output, a clock signal used to generate the 1-bit signal is captured in order to convert the input signal into a 1-bit signal. In response to the timing signal generated based on the clock signal, the matching circuit generates an accurate unit pulse whose time axis is defined from the input 1-bit signal. The feedback signals obtained by operating the integrators / adder groups and the quantizers in the modulation circuit are added.

【0049】それゆえ、前記単位パルスとフィードバッ
ク信号とのタイミングが一致し、1ビット信号入力に対
して、スイッチング増幅器としての正常な動作を実現す
ることができる。
Therefore, the timing of the unit pulse coincides with the timing of the feedback signal, and a normal operation as a switching amplifier can be realized for a 1-bit signal input.

【0050】また、請求項2の発明に係るΔΣ変調を用
いるスイッチング増幅器は、以上のように、入力1ビッ
ト信号の量子化ノイズレベルを検出し、所望とするダイ
ナミックレンジ内では、スイッチング増幅器側の量子化
ノイズレベルが、入力1ビット信号の量子化ノイズレベ
ルよりも小さくなるように、ΔΣ変調回路内の積分器や
加算器の係数の組合わせの選択を行う。
Further, the switching amplifier using ΔΣ modulation according to the second aspect of the present invention detects the quantization noise level of the input 1-bit signal as described above, and within the desired dynamic range, the switching amplifier side. The combination of the coefficients of the integrator and the adder in the ΔΣ modulation circuit is selected so that the quantization noise level becomes smaller than the quantization noise level of the input 1-bit signal.

【0051】それゆえ、所望ダイナミックレンジ内で
は、スイッチング増幅器側の量子化ノイズレベルが、入
力1ビット信号の量子化ノイズレベルを上回ることな
く、少なくとも、該入力1ビット信号のダイナミックレ
ンジを確保することができる。
Therefore, within the desired dynamic range, at least the dynamic range of the input 1-bit signal is ensured without the quantization noise level on the switching amplifier side exceeding the quantization noise level of the input 1-bit signal. Can be.

【0052】さらにまた、請求項3の発明に係るΔΣ変
調を用いるスイッチング増幅器は、以上のように、たと
えば前記マッチング回路を、コンデンサと、定電圧源
と、入力1ビット信号の前半の1/2周期に前記コンデ
ンサを前記定電圧源に接続する第1のスイッチと、入力
1ビット信号の後半の1/2周期に前記コンデンサの正
負各端子を正負各出力ラインにそれぞれ接続する第2の
スイッチと、前記入力1ビット信号に応答して選択的に
駆動され、前記正負各出力ラインを一対の出力端子に、
一方の極性または他方の極性で接続する第3のスイッチ
とを備えて構成して、正確な単位パルスが出力されるよ
うにし、さらにその単位パルスの積分値を、前記ΔΣ変
調回路における入力段の加算器において減算されるフィ
ードバックループによるフィードバック値の積分値に対
して、発振限界によって決定される予め定める割合だけ
小さくする。
Furthermore, in the switching amplifier using ΔΣ modulation according to the third aspect of the present invention, as described above, for example, the matching circuit includes a capacitor, a constant voltage source, and a half of the first half of the input 1-bit signal. A first switch for connecting the capacitor to the constant voltage source in a cycle, and a second switch for connecting the positive and negative terminals of the capacitor to the positive and negative output lines in the latter half of the input 1-bit signal, respectively. , Selectively driven in response to the input 1-bit signal, the positive and negative output lines being connected to a pair of output terminals,
A third switch connected with one polarity or the other polarity so that an accurate unit pulse is output, and furthermore, an integrated value of the unit pulse is output to the input stage of the ΔΣ modulation circuit. The integrated value of the feedback value by the feedback loop subtracted by the adder is reduced by a predetermined ratio determined by the oscillation limit.

【0053】それゆえ、ΔΣ変調回路内の積分器・加算
器群への入力過多による発振を防止することができる。
Therefore, oscillation due to excessive input to the integrator / adder group in the ΔΣ modulation circuit can be prevented.

【0054】また、請求項4の発明に係るΔΣ変調を用
いるスイッチング増幅器は、以上のように、前記タイミ
ング制御回路を、前記入力信号源からのクロック信号を
取込み、ジッタ成分を除去するPLL回路と、前記PL
L回路とPLLループを形成し、PLL回路の出力信号
の周波数を予め定める整数倍にする倍数器と、前記倍数
器からの出力の切換りタイミングを規定する位相調整器
とを備えて構成し、クロック信号の整数倍の周波数のタ
イミング信号を生成する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the switching amplifier using ΔΣ modulation, as described above, the timing control circuit includes a PLL circuit that takes in a clock signal from the input signal source and removes a jitter component. , The PL
A multiplier configured to form an L circuit and a PLL loop, the frequency of the output signal of the PLL circuit being a predetermined integral multiple, and a phase adjuster defining switching timing of the output from the multiplier; A timing signal having a frequency that is an integral multiple of the clock signal is generated.

【0055】それゆえ、入力1ビット信号の精度を損な
うことなく、ΔΣ変調回路側でオーバーサンプリングを
実現し、前記入力1ビット信号の伝送帯域よりも広い帯
域を確保することができる。
Therefore, oversampling can be realized on the ΔΣ modulation circuit side without losing the accuracy of the input 1-bit signal, and a band wider than the transmission band of the input 1-bit signal can be secured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態のΔΣ変調を用いるスイ
ッチング増幅器の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an electrical configuration of a switching amplifier using ΔΣ modulation according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1で示すスイッチング増幅器におけるタイミ
ング制御回路の一構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a timing control circuit in the switching amplifier shown in FIG.

【図3】図1で示すスイッチング増幅器におけるマッチ
ング回路の一構成例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing one configuration example of a matching circuit in the switching amplifier shown in FIG. 1;

【図4】図3で示すマッチング回路の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining an operation of the matching circuit shown in FIG. 3;

【図5】図1で示すスイッチング増幅器におけるノイズ
レベル検出回路の一構成例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a noise level detection circuit in the switching amplifier shown in FIG.

【図6】図5で示すノイズレベル検出回路の動作を説明
するための波形図である。
FIG. 6 is a waveform chart for explaining the operation of the noise level detection circuit shown in FIG.

【図7】典型的な従来技術のΔΣ変調を用いるスイッチ
ング増幅器の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating the electrical configuration of a typical prior art switching amplifier using ΔΣ modulation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 スイッチング増幅器 22 1ビット信号源 23 ΔΣ変調回路 24 定電圧スイッチ(スイッチング回路) 25 ローパスフィルタ 26 スピーカ 31 タイミング制御回路 32 マッチング回路 33 加算器 34 積分器・加算器群 35 量子化器 36 アッテネータ(フィードバックループ) 37 ノイズレベル検出回路(ノイズレベル検出手
段) 38 プリセット係数器(係数選択手段) 39 スイッチ(係数選択手段) 41 PLL回路 42 倍周器 43 位相調節器 44 定電圧源 45 ラッチ部 46 周波数分析部 47 最小値ホールド部 48 ノイズ分布判定部 C コンデンサ S11,S12 スイッチ(第1のスイッチ) S21,S22 スイッチ(第2のスイッチ) S311,S312;S321,S322 スイッチ
(第3のスイッチ) φ1,φ2 出力ライン
Reference Signs List 21 switching amplifier 22 1-bit signal source 23 ΔΣ modulation circuit 24 constant voltage switch (switching circuit) 25 low-pass filter 26 speaker 31 timing control circuit 32 matching circuit 33 adder 34 integrator / adder group 35 quantizer 36 attenuator (feedback) Loop) 37 noise level detection circuit (noise level detection means) 38 preset coefficient unit (coefficient selection means) 39 switch (coefficient selection means) 41 PLL circuit 42 frequency multiplier 43 phase adjuster 44 constant voltage source 45 latch unit 46 frequency analysis Unit 47 minimum value hold unit 48 noise distribution determination unit C capacitor S11, S12 switch (first switch) S21, S22 switch (second switch) S311, S312; S321, S322 switch (third switch) φ1, φ2 output line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J064 AA02 BA03 BB02 BB09 BC08 BC10 BC11 BC16 BC19 BC21 BD01 5J091 AA02 AA26 AA66 CA32 CA41 CA54 FA19 HA29 HA38 KA00 KA15 KA16 KA19 KA23 KA26 KA29 KA31 KA34 KA42 KA62 MA11 SA05 TA01 TA03 TA06 UW01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) UW01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ΔΣ変調回路が入力信号をΔΣ変調し、そ
の変調信号に応答してスイッチング回路が電源からの予
め定める定電圧をスイッチングし、そのスイッチング出
力をローパスフィルタによってアナログ変換して出力す
るΔΣ変調を用いるスイッチング増幅器において、 前記入力信号を1ビット信号とし、入力信号源からのク
ロック信号に応答して、前記ΔΣ変調回路およびスイッ
チング回路の動作タイミングを規定するタイミング信号
を生成するタイミング制御回路と、 前記スイッチング回路の出力信号をΔΣ変調回路の入力
段の加算器にフィードバックするフィードバックループ
と、 前記ΔΣ変調回路の前段側に介在され、入力1ビット信
号に対応して、前記タイミング信号によって時間軸が規
定された単位パルスを前記ΔΣ変調回路に入力するマッ
チング回路とを含むことを特徴とするΔΣ変調を用いる
スイッチング増幅器。
A .DELTA..SIGMA. Modulation circuit modulates an input signal by .DELTA..SIGMA., And a switching circuit switches a predetermined constant voltage from a power supply in response to the modulation signal. The switching output is converted to analog by a low-pass filter and output. A switching amplifier using ΔΣ modulation, wherein the input signal is a 1-bit signal, and a timing control circuit for generating a timing signal defining operation timing of the ΔΣ modulation circuit and the switching circuit in response to a clock signal from an input signal source A feedback loop that feeds back the output signal of the switching circuit to the adder at the input stage of the ΔΣ modulation circuit; A unit pulse whose axis is specified is input to the ΔΣ modulation circuit A switching circuit using Δ modulation.
【請求項2】前記入力1ビット信号の量子化ノイズレベ
ルを検出するノイズレベル検出手段と、 前記ΔΣ変調回路における各係数の複数種類の組合せ毎
に、該ΔΣ変調回路による量子化ノイズレベルを予め記
憶しており、前記ノイズレベル検出手段の検出結果に応
答して、所望とするダイナミックレンジ内で、ΔΣ変調
回路回路による量子化ノイズレベルが入力1ビット信号
の量子化ノイズレベルよりも小さくなるように、前記Δ
Σ変調回路における係数の組合せを選択する係数選択手
段とをさらに備えることを特徴とする請求項1記載のΔ
Σ変調を用いるスイッチング増幅器。
2. A noise level detecting means for detecting a quantization noise level of the input 1-bit signal; and a quantization noise level by the ΔΣ modulation circuit for each of a plurality of combinations of coefficients in the ΔΣ modulation circuit. The quantization noise level by the ΔΣ modulation circuit is smaller than the quantization noise level of the input 1-bit signal within a desired dynamic range in response to the detection result of the noise level detection means. In addition, the Δ
2. The method according to claim 1, further comprising: a coefficient selection unit that selects a combination of coefficients in the modulation circuit.
ス イ ッ チ ン グ Switching amplifier using modulation.
【請求項3】前記単位パルスの積分値が、前記ΔΣ変調
回路における入力段の加算器において減算されるフィー
ドバックループによるフィードバック値の積分値に対し
て、発振限界によって決定される予め定める割合だけ小
さいことを特徴とする請求項1または2記載のΔΣ変調
を用いるスイッチング増幅器。
3. An integrated value of the unit pulse is smaller by a predetermined ratio determined by an oscillation limit than an integrated value of a feedback value by a feedback loop subtracted by an adder of an input stage in the ΔΣ modulation circuit. 3. The switching amplifier according to claim 1, wherein the switching amplifier uses Δ ス イ ッ チ ン グ modulation.
【請求項4】前記タイミング制御回路は、 前記入力信号源からのクロック信号を取込み、ジッタ成
分を除去するPLL回路と、 前記PLL回路とPLLループを形成し、PLL回路の
出力信号の周波数を予め定める整数倍にする倍数器と、 前記倍数器からの出力の切換りタイミングを規定する位
相調整器とを備えて構成され、 前記クロック信号の整数倍の周波数のタイミング信号を
生成することを特徴とする請求項1または2のいずれか
に記載のΔΣ変調を用いるスイッチング増幅器。
4. A timing control circuit comprising: a PLL circuit for receiving a clock signal from the input signal source and removing a jitter component; and forming a PLL loop with the PLL circuit, and controlling a frequency of an output signal of the PLL circuit in advance. And a phase adjuster that regulates the switching timing of the output from the multiplier, and generates a timing signal having a frequency that is an integral multiple of the clock signal. A switching amplifier using ΔΣ modulation according to claim 1.
JP36802698A 1998-12-24 1998-12-24 Switching amplifier using ΔΣ modulation Expired - Lifetime JP3445177B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36802698A JP3445177B2 (en) 1998-12-24 1998-12-24 Switching amplifier using ΔΣ modulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36802698A JP3445177B2 (en) 1998-12-24 1998-12-24 Switching amplifier using ΔΣ modulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000196374A true JP2000196374A (en) 2000-07-14
JP3445177B2 JP3445177B2 (en) 2003-09-08

Family

ID=18490793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP36802698A Expired - Lifetime JP3445177B2 (en) 1998-12-24 1998-12-24 Switching amplifier using ΔΣ modulation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3445177B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005079908A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Casio Comput Co Ltd D / A converter
JP2006262261A (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Yamaha Corp Class-d amplifier

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005079908A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Casio Comput Co Ltd D / A converter
JP2006262261A (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Yamaha Corp Class-d amplifier
US7436254B2 (en) 2005-03-18 2008-10-14 Yamaha Corporation Class D amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
JP3445177B2 (en) 2003-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3274469B2 (en) hearing aid
US6140875A (en) Device for amplifying digital signals
US7058464B2 (en) Device and method for signal processing
US8299866B2 (en) Method and device including signal processing for pulse width modulation
US8346542B2 (en) Apparatus and method for widening audio signal band
JP2000307359A (en) Switching amplifier using ΔΣ modulation
JP3514978B2 (en) Digital switching amplifier
JPH07254823A (en) Delta sigma modulation amplifier
JP3445177B2 (en) Switching amplifier using ΔΣ modulation
JPH10233634A (en) Driving method of digital switching amplifier
JP3902120B2 (en) Delta-sigma modulator and digital amplifier
JPH0563457A (en) Delta-sigma modulation amplifier
US7034726B2 (en) Data converter
JP3807036B2 (en) Digital data processing apparatus and method
JP2006295769A (en) Switching amplifier
JP3549045B2 (en) Switching amplifier
JP2002237729A (en) Switching amplifier circuit
JP3741962B2 (en) Switching amplifier
JPH05152867A (en) Class D amplifier
JPH07297646A (en) Digital / analog conversion circuit
JP4361418B2 (en) Digital / analog conversion circuit
JP2000114971A (en) Digital signal generator
WO2007011012A1 (en) Power amplification device
WO2006039510A9 (en) Continuous-time digital amplifier
Thakkar et al. An FPGA-based digital class-D amplifier using short word-length

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090627

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100627

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100627

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110627

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120627

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120627

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130627

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term