JP2010063047A - Class-d amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、オーディオ機器のパワーアンプなどに好適なD級増幅器に関する。 The present invention relates to a class D amplifier suitable for a power amplifier of audio equipment.
D級増幅器は、入力信号に応じてパルス幅変調されたPWM(Pulse Width Modulation;パルス幅変調)パルスを生成し、このPWMパルスにより、負荷を駆動するアンプである。このD級増幅器は、オーディオ機器等においてスピーカを駆動するパワーアンプとして用いられる場合が多い。 The class D amplifier is an amplifier that generates a pulse width modulated (PWM) pulse in accordance with an input signal and drives a load with the PWM pulse. This class D amplifier is often used as a power amplifier for driving a speaker in audio equipment or the like.
ところで、D級増幅器において、負荷の駆動波形に発生する歪みを少なくするためには、広い範囲に亙ってPWMパルスのパルス幅を高い分解能で制御し、入力信号波形を正確に反映したPWMパルス列を生成する能力が求められる。しかし、D級増幅器において、PWMパルスに基づいて負荷を駆動する出力バッファには、負荷に伝達可能なPWMパルスのパルス幅に下限値(以下、最小パルス幅という)がある。このため、D級増幅器において最小パルス幅未満のPWMパルスが発生した場合に、そのようなPWMパルスが出力バッファを介して負荷に有効に伝達されず、負荷の駆動波形に歪を生じさせていた。 By the way, in the class D amplifier, in order to reduce the distortion generated in the drive waveform of the load, the PWM pulse train which accurately reflects the input signal waveform by controlling the pulse width of the PWM pulse with high resolution over a wide range. The ability to generate is required. However, in a class D amplifier, an output buffer that drives a load based on a PWM pulse has a lower limit (hereinafter referred to as a minimum pulse width) for the pulse width of the PWM pulse that can be transmitted to the load. For this reason, when a PWM pulse less than the minimum pulse width is generated in the class D amplifier, such a PWM pulse is not effectively transmitted to the load via the output buffer, causing distortion in the drive waveform of the load. .
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、発生すべきPWMパルスのパルス幅の目標値が最小パルス幅未満となる場合でも、負荷の駆動波形に歪みが発生するのを防止することができるD級増幅器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and prevents distortion in the drive waveform of the load even when the target value of the pulse width of the PWM pulse to be generated is less than the minimum pulse width. It is an object of the present invention to provide a class D amplifier that can be used.
この発明は、入力信号によりパルス幅変調されたPWMパルスを生成するパルス幅変調回路と、前記PWMパルスに応じて負荷を駆動する出力バッファ回路とを具備し、前記パルス幅変調回路は、出力すべきPWMパルスのパルス幅の目標値が前記出力バッファ回路に前記負荷の駆動を有効に行わせることができるPWMパルスのパルス幅の下限値である最小パルス幅以上である場合には目標値通りのパルス幅を持ったPWMパルスを出力し、出力すべきPWMパルスのパルス幅の目標値が前記最小パルス幅未満となる場合には、目標値通りのパルス幅を持ったPWMパルスを出力することにより実現しようとする前記負荷の駆動と近似した駆動が行われるように、目標値に対応したパルス幅から補正されたパルス幅を有するPWMパルスを出力することを特徴とするD級増幅器を提供する。
かかる発明によれば、パルス幅変調回路は、出力すべきPWMパルスのパルス幅の目標値が最小パルス幅未満となる場合に、目標値通りのパルス幅を持ったPWMパルス列を出力することにより実現しようとする負荷の駆動と近似した駆動が行われるように、目標値に対応したパルス幅から補正されたパルス幅を有するPWMパルスを出力する。従って、負荷に与えられる駆動波形は、入力信号に応じたものとなり、駆動波形の歪みの発生を防止することができる。
The present invention includes a pulse width modulation circuit that generates a PWM pulse that is pulse width modulated by an input signal, and an output buffer circuit that drives a load in accordance with the PWM pulse, and the pulse width modulation circuit outputs If the target value of the pulse width of the power PWM pulse is equal to or greater than the minimum pulse width that is the lower limit value of the PWM pulse width that can cause the output buffer circuit to drive the load effectively, When a PWM pulse having a pulse width is output and the target value of the pulse width of the PWM pulse to be output is less than the minimum pulse width, a PWM pulse having a pulse width according to the target value is output. PWM pulses having a pulse width corrected from the pulse width corresponding to the target value so that driving similar to the driving of the load to be realized is performed. Providing class D amplifier characterized by force.
According to this invention, the pulse width modulation circuit is realized by outputting a PWM pulse train having a pulse width according to the target value when the target value of the pulse width of the PWM pulse to be output is less than the minimum pulse width. A PWM pulse having a pulse width corrected from the pulse width corresponding to the target value is output so that the driving approximate to the driving of the load to be performed is performed. Therefore, the drive waveform applied to the load is in accordance with the input signal, and the drive waveform can be prevented from being distorted.
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
<第1実施形態>
図1はこの発明の第1実施形態であるD級増幅器の構成を示す回路図である。図1に示すように、このD級増幅器は、パルス幅変調回路10と、プリドライバ20と、出力バッファ30とを有する。パルス幅変調回路10には、一定のサンプリング周期毎に入力オーディオ信号の信号値が入力される。パルス幅変調回路10は、サンプリング周期毎に、このようにして入力される信号値に応じたパルス幅を持ったPWMパルスPを発生して、プリドライバ20に供給する回路である。プリドライバ20は、このPWMパルスPに基づいて出力バッファ30を駆動する回路である。出力バッファ30は、この例では、Pチャネル電界効果トランジスタ31とNチャネル電界効果トランジスタ32とにより構成されている。ここで、Pチャネル電界効果トランジスタ31のソースは電源VDDに、Nチャネル電界効果トタンジスタ32のソースは接地線に各々接続されている。また、Pチャネル電界効果トランジスタ31およびNチャネル電界効果トタンジスタ32は、各々のドレイン同士が接続されて、D級増幅器の出力端子OUTとなっており、この出力端子OUTと接地線との間には、例えばスピーカとローパスフィルタからなる負荷40が介挿されている。プリドライバ20は、パルス幅変調回路10から供給されるPWMパルスPがHレベルである期間は、Pチャネル電界効果トランジスタ31をON状態、Nチャネル電界効果トランジスタ32をOFF状態とし、PWMパルスPがLレベルである期間は、Pチャネル電界効果トランジスタ31をOFF状態、Nチャネル電界効果トランジスタ32をON状態とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a class D amplifier according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the class D amplifier includes a pulse
本実施形態において、パルス幅変調回路10は、変換部11と、補正部12と、パルス発生部13とを有する。ここで、変換部11は、入力オーディオ信号の信号値を予め記憶した変換テーブルに従ってパルス幅値に変換する回路である。このパルス幅値は、パルス発生部13から出力させるPWMパルスPのパルス幅の目標値をパルス幅の分解能により除算した数値である。変換部11から出力されるパルス幅値の列は、補正部12の処理を経て、パルス発生部13に供給される。パルス発生部13は、1サンプリング周期毎に1個のパルス幅値を受け取り、そのパルス幅値が示すパルス幅を持ったPWMパルスPを出力する。
In the present embodiment, the pulse
本実施形態の特徴は、変換部11とパルス発生部13との間に介挿された補正部12にある。この補正部12は、変換部11から出力されるパルス幅値の列をそのままパルス発生部13に送った場合に最小パルス幅未満のパルス幅のPWMパルスPをパルス発生部13が発生するか否かを判断する。ここで、最小パルス幅とは、出力バッファ30が負荷40を有効に駆動することができるPWMパルスPのパルス幅の下限値である。そして、補正部12は、変換部11が出力したパルス幅値に従うと、最小パルス幅未満のパルス幅のPWMパルスPが出力される場合に、パルス幅値通りのパルス幅を持ったPWMパルスPの列を出力させる場合に比べてパルス発生部13から最小パルス幅未満のPWMパルスPが出力される頻度を減らし、かつ、パルス幅値通りのパルス幅を持ったPWMパルスPの列を出力することにより実現しようとする負荷40の駆動と近似した駆動が行われるように、パルス発生部13に供給するパルス幅値の補正を行う。この補正の態様には各種考えられるが、本実施形態における補正部12は、パルス幅値が2回連続して最小パルス幅未満となる場合に、2個のパルス幅値を加算したパルス幅値と値が「0」であるパルス幅値を出力する。
The feature of this embodiment resides in the
次に図2を参照し、本実施形態の動作を説明する。この例において、正の最小パルス幅値は図2(a)に示すように「3」である。信号値に対応したパルス幅値が「3」以上である場合には、そのようなパルス幅を持ったPWMパルスPは出力バッファ30を介して有効に負荷40に伝達されるので、パルス幅値の補正は行われない(図2(b)〜(d)参照)。しかし、信号値に対応したパルス幅値が最小パルス幅値未満の例えば「2」である場合、理想的には図2(e)に例示するようなPWMパルスPが出力バッファ30から出力されるべきであるのに対し、実際には図2(e)’に例示するように出力バッファ30を介して伝達される過程においてPWMパルスPが消失する。そこで、このような不具合を未然に防ぐため、本実施形態では、補正部12がパルス幅値の補正を行う。図2(e)’’は、補正部12によって補正されたパルス幅値列をパルス発生部13に送った場合に出力バッファ30から出力されるPWMパルスPの波形を例示している。この例では、変換部11から出力されるパルス幅値列において連続して2回現れるパルス幅値「2」のうち後の「2」を「0」とし、その代わりに前のパルス幅値「2」を「2」だけ増加させて「4」としている。すなわち、この例では、出力バッファ30からパルス幅値が「2」のPWMパルスPを2個出力させる代わりに、パルス幅値が「4」のPWMパルスPを1個出力させている。この場合、パルス幅値「4」のPWMパルスPが出力バッファ30を介して負荷40に伝達されるが、負荷40はスピーカとローパスフィルタを含むため、負荷40に実質的な駆動電圧は、仮に出力バッファ30を介してパルス幅値「2」のPWMパルスPが2個伝達されたとした場合に得られるであろう駆動電圧と近似したものとなる。従って、負荷40の駆動波形に歪みが生じるのを防止することができる。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. In this example, the positive minimum pulse width value is “3” as shown in FIG. When the pulse width value corresponding to the signal value is “3” or more, the PWM pulse P having such a pulse width is effectively transmitted to the
以上、正のPWMパルスPを出力させる場合について説明したが、負のPWMパルスPを出力させる場合も同様である。例えば図2(f)に示すように、負の最小パルス幅値が「3」であったとする。信号値に対応した負のPWMパルスPのパルス幅値が「3」以上である場合には、そのようなパルス幅を持ったPWMパルスPは出力バッファ30を介して有効に負荷40に伝達されるので、パルス幅値の補正は行われない(図2(g)参照)。しかし、信号値に対応した負のPWMパルスPのパルス幅値が最小パルス幅値未満の例えば「2」である場合、理想的には図2(h)に例示するようなPWMパルスPが出力バッファ30から出力されるべきであるのに対し、実際には図2(h)’に例示するように出力バッファ30を介して伝達される過程においてPWMパルスPが消失する。そこで、このような不具合を未然に防ぐため、本実施形態では、補正部12がパルス幅値の補正を行う。図2(h)’’に示す例では、出力バッファ30からパルス幅値が「2」の負のPWMパルスPを2個出力させる代わりに、パルス幅値が「4」の負のPWMパルスPを1個出力させている。
Although the case where the positive PWM pulse P is output has been described above, the same applies to the case where the negative PWM pulse P is output. For example, as shown in FIG. 2F, it is assumed that the negative minimum pulse width value is “3”. When the pulse width value of the negative PWM pulse P corresponding to the signal value is “3” or more, the PWM pulse P having such a pulse width is effectively transmitted to the
このように本実施形態によれば、信号値に対応したPWMパルスPのパルス幅が最小パルス幅未満である場合に、そのパルス幅のPWMパルスPを出力させず、その直前のサンプリング周期において出力させるPWMパルスPのパルス幅を、出力させないPWMパルスPのパルス幅だけ増加させる補正を行うので、負荷40に与えられる駆動波形に歪が発生するのを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the pulse width of the PWM pulse P corresponding to the signal value is less than the minimum pulse width, the PWM pulse P having the pulse width is not output and output in the immediately preceding sampling period. Since the correction is performed so that the pulse width of the PWM pulse P to be increased is increased by the pulse width of the PWM pulse P that is not output, it is possible to prevent distortion in the drive waveform applied to the
<第2実施形態>
図3はこの発明の第2実施形態であるD級増幅器の構成を示す回路図である。図3に示すように、このD級増幅器は、パルス幅変調回路50と、プリドライバ60と、出力バッファ70とを有する。パルス幅変調回路50は、一定のサンプリング周期毎に入力オーディオ信号の信号値を受け取り、この信号値によるパルス幅変調がなされた第1のPWMパルスP1および第2のPWMパルスP2を交互にプリドライバ60に供給する。ここで、パルス幅変調回路50が行うパルス幅変調において、入力オーディオ信号の信号値の変化に対する第1のPWMパルスP1のパルス幅の変化と第2のPWMパルスP2のパルス幅の変化は逆方向である。入力オーディオ信号の信号値が基準値I0からΔIだけ増加した場合、例えば第1のPWMパルスP1のパルス幅は基準値I0に対応した基準パルス幅W0から信号値の増加分ΔINに比例した増加分ΔWだけ増加してW0+ΔWとなり、第2のPWMパルスP2のパルス幅は基準値I0に対応した基準パルス幅W0から信号値の増加分ΔINに比例した減少分ΔWだけ減少してW0−ΔWとなる。プリドライバ60は、第1のPWMパルスP1および第2のPWMパルスP2に基づいて出力バッファ70を駆動する回路である。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a class D amplifier according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the class D amplifier includes a pulse
出力バッファ70は、Pチャネル電界効果トランジスタ71および73とNチャネル電界効果トランジスタ72および74とにより構成されている。ここで、Pチャネル電界効果トランジスタ71および73のソースは電源VDDに、Nチャネル電界効果トタンジスタ72および74のソースは接地線に各々接続されている。また、Pチャネル電界効果トランジスタ71のドレインおよびNチャネル電界効果トタンジスタ72のドレインは互いに接続され、その接続点がD級増幅器の出力端子OUTPとなっており、Pチャネル電界効果トランジスタ73のドレインおよびNチャネル電界効果トランジスタ74のドレインは互いに接続され、その接続点がD級増幅器の出力端子OUTMとなっている。そして、出力端子OUTPおよびOUTMの間には、例えばスピーカとローパスフィルタからなる負荷80が介挿されている。
The output buffer 70 includes P channel
プリドライバ60は、パルス幅変調回路50から供給される第1のPWMパルスP1がHレベルである期間、Pチャネル電界効果トランジスタ71およびNチャネル電界効果トランジスタ74をON状態とし、Pチャネル電界効果トランジスタ73およびNチャネル電界効果トランジスタ72をOFF状態とする。これにより出力バッファ70は、出力端子OUTP側を高電位、出力端子OUTM側を低電位とする第1の極性での負荷80の駆動を行う。また、プリドライバ60は、パルス幅変調回路50から供給される第2のPWMパルスP2がHレベルである期間、Pチャネル電界効果トランジスタ73およびNチャネル電界効果トランジスタ72をON状態とし、Pチャネル電界効果トランジスタ71およびNチャネル電界効果トランジスタ74をOFF状態とする。これにより出力バッファ70は、第1の極性とは逆極性での負荷駆動、すなわち、出力端子OUTM側を高電位、出力端子OUTP側を低電位とする第2の極性での負荷80の駆動を行う。
The pre-driver 60 turns on the P-channel
本実施形態において、パルス幅変調回路50は、変換部51と、補正部52と、パルス発生部53とを有する。ここで、変換部51は、入力オーディオ信号の信号値を予め記憶した変換テーブルに従って第1のPWMパルスP1のパルス幅値と第2のPWMパルスP2のパルス幅値に変換する回路である。変換部51から出力される第1のPWMパルスP1のパルス幅値の列および第2のPWMパルスP2のパルス幅値の列は、補正部52の処理を経て、パルス発生部53に供給される。パルス発生部53は、1サンプリング周期毎に第1のPWMパルスP1のパルス幅値と第2のPWMパルスP2のパルス幅値の組を受け取り、各々のパルス幅値に対応したパルス幅を持った第1のPWMパルスP1と第2のPWMパルスP2とを順次出力する。
In the present embodiment, the pulse
本実施形態における補正部52は、変換部51から出力される第1のPWMパルスP1のパルス幅値の列と第2のPWMパルスP2のパルス幅値の列をそのままパルス発生部13に送った場合に最小パルス幅未満のパルス幅のPWMパルスP1またはP2をパルス発生部53が発生するか否かを判断する。そして、例えば最小パルス幅未満のパルス幅のPWMパルスP1が発生する場合、補正部52は、そのような最小パルス幅未満のパルス幅のPWMパルスP1を発生させず、その代わりに、当該最小パルス幅未満のパルス幅のPWMパルスP1を発生させることにより実現しようとする負荷80の駆動と近似した駆動が行われるように、パルス発生部53に供給するパルス幅値の補正を行う。具体的には、補正部52は、発生させないPWMパルスP1のパルス幅の分だけ、最小パルス幅未満でないPWMパルスP2のパルス幅を減少させるパルス幅値列の補正を行う。一方、変換部51が出力したパルス幅値列通りのパルス幅のPWMパルスP1およびP2を発生させると、あるサンプリング周期において最小パルス幅未満のパルス幅のPWMパルスP2が発生する場合には、補正部52は、そのサンプリング周期では、そのような最小パルス幅未満のパルス幅のPWMパルスP2を発生させず、その代わりに、発生させないPWMパルスP2のパルス幅の分だけ、最小パルス幅未満でないPWMパルスP1のパルス幅を減少させるパルス幅値列の補正を行う。
In this embodiment, the
次に図4を参照し、本実施形態の動作を説明する。この例において、PWMパルスP1およびP2の最小パルス幅値は「3」である。なお、この例では、図4が煩雑になるのを防止するため、上述した基準値I0に対応したパルス幅W0のパルス幅値を「5」とし、このパルス幅W0の1/5をパルス幅制御の分解能としているが、実際にはこれよりも格段と細かい分解能でパルス幅の制御は行われる。図4(1a)、(1b)および(1c)では、信号値に対応したPWMパルスP1およびP2のパルス幅値はいずれも「5」である。この場合、両パルス幅値が最小パルス幅値「3」以上であるので、補正部52による補正は行われず、図4(1a)および(1b)に示すように、変換部51が出力したパルス幅値「5」のパルス幅のPWMパルスP1およびP2が発生され、これらが出力バッファ70を介して負荷80に有効に伝達される。この結果、図4(1c)に示すように、負荷80に与えられる駆動電圧OUTP−OUTMの波形には、PWMパルスP1に対応した正のパルスとPWMパルスP2に対応した負のパルスが現れる。これらの正負のパルスは、いずれもパルス幅値「5」に対応したパルス幅を有しているため、1サンプリング周期を通じての駆動電圧OUTP−OUTMの平均値は「5」−「5」=「0」に対応したものとなる。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. In this example, the minimum pulse width value of the PWM pulses P1 and P2 is “3”. In this example, in order to prevent the complexity of FIG. 4, the pulse width value of the pulse width W0 corresponding to the reference value I0 is set to “5”, and 1/5 of the pulse width W0 is set to the pulse width. Although the control resolution is used, the pulse width is actually controlled with a resolution much finer than this. In FIG. 4 (1a), (1b), and (1c), the pulse width values of the PWM pulses P1 and P2 corresponding to the signal values are all “5”. In this case, since both pulse width values are equal to or greater than the minimum pulse width value “3”, correction by the
図4(2a)、(2b)および(2c)では、信号値に対応したPWMパルスP1のパルス幅値は「3」、PWMパルスP2のパルス幅値は「7」である。この場合も、両パルス幅値が最小パルス幅値「3」以上であるので、補正部52による補正は行われず、図4(2a)および(2b)に示すように、変換部51が出力したパルス幅値通りのパルス幅のPWMパルスP1およびP2が発生され、出力バッファ70を介して負荷80に有効に伝達される。この結果、図4(2c)に示すように、負荷80に与えられる駆動電圧OUTP−OUTMの波形には、PWMパルスP1に対応した正のパルスとPWMパルスP2に対応した負のパルスが現れる。ここで、正のパルスはパルス幅値「3」に対応したパルス幅を有し、負のパルスはパルス幅値「7」に対応したパルス幅を有しているため、1サンプリング周期を通じての駆動電圧OUTP−OUTMの平均値は「3」−「7」=「−4」に対応したものとなる。
4 (2a), (2b), and (2c), the pulse width value of the PWM pulse P1 corresponding to the signal value is “3”, and the pulse width value of the PWM pulse P2 is “7”. Also in this case, since both pulse width values are equal to or greater than the minimum pulse width value “3”, the correction by the
図4(3a)、(3b)および(3c)では、信号値に対応したPWMパルスP1のパルス幅値は「2」、PWMパルスP2のパルス幅値は「8」である。この場合、PWMパルスP1のパルス幅値「2」が最小パルス幅値「3」未満であるので、補正部52による補正が行われることとなる。仮に、この補正が行われず、図4(3a)および(3b)に示すように、変換部51が出力したパルス幅値通りのパルス幅のPWMパルスP1およびP2が発生されたとすると、パルス幅値「2」のPWMパルスP1は出力バッファ70を介して負荷80に有効に伝達されない。この結果、図4(3c)に示すように、負荷80に与えられる駆動電圧OUTP−OUTMの波形には、PWMパルスP2に対応した負のパルスは現れるが、PWMパルスP1に対応した正のパルスは現れない。仮に、パルス幅値「2」のPWMパルスP1とパルス幅値「8」のPWMパルスP2の両方が出力バッファ70を介して負荷80に有効に伝達されたとすると、負荷80に与えられる駆動電圧OUTP−OUTMの波形には、パルス幅値「2」に対応したパルス幅の正のパルスと、パルス幅値「8」に対応したパルス幅の負のパルスが現れ、1サンプリング周期を通じての駆動電圧OUTP−OUTMの平均値は「2」−「8」=「−6」に対応したものとなるはずである。しかしながら、パルス幅値「2」のPWMパルスP1は負荷80に有効に伝達されないため、1サンプリング周期を通じての駆動電圧OUTP−OUTMの平均値は「0」−「8」=「−8」に対応したものとなる。このため、何ら策を講じないと、駆動電圧OUTP−OUTMの波形に歪みが生じる。
4 (3a), (3b), and (3c), the pulse width value of the PWM pulse P1 corresponding to the signal value is “2”, and the pulse width value of the PWM pulse P2 is “8”. In this case, since the pulse width value “2” of the PWM pulse P1 is less than the minimum pulse width value “3”, correction by the
しかしながら、本実施形態では、信号値に対応したPWMパルスP1のパルス幅値またはPWMパルスP2のパルス幅値が最小パルス幅値未満である場合には、補正部52による補正が行われる。例えば図4(3a)および(3b)に示すように、信号値に対応したPWMパルスP1のパルス幅値が「2」、PWMパルスP2のパルス幅値が「8」である場合、補正部52は、PWMパルスP1のパルス幅値を「0」とし、PWMパルスP2のパルス幅値を「8」−「2」=「6」とする。そして、パルス発生部53は、この補正部52による補正を経たパルス幅値に従い、図4(3a)’および(3b)’に示すように、PWMパルスP1は出力せず、パルス幅値「6」のPWMパルスP2のみを出力する。そして、パルス幅値「6」のPWMパルスP2のみが出力バッファ70を介して負荷80に有効に伝達される。この結果、負荷80に与えられる駆動電圧OUTP−OUTMの波形には、パルス幅値「6」に対応したパルス幅の負のパルスが現れ、1サンプリング周期を通じての駆動電圧OUTP−OUTMの平均値は「0」−「6」=「−6」に対応したものとなる。これは、仮に補正前のパルス幅値「2」のPWMパルスP1とパルス幅値「8」のPWMパルスP2の両方が出力バッファ70を介して負荷80に有効に伝達されたとした場合に得られるであろう駆動電圧OUTP−OUTMの平均値と同じ値である。従って、駆動電圧OUTP−OUTMの波形に歪みは発生しない。
However, in this embodiment, when the pulse width value of the PWM pulse P1 or the pulse width value of the PWM pulse P2 corresponding to the signal value is less than the minimum pulse width value, correction by the
以上のように、本実施形態においても、補正部52が行うパルス幅値の補正により、負荷80に与えられる駆動波形に歪が発生するのを防止することができる。
As described above, also in the present embodiment, the correction of the pulse width value performed by the
以上、この発明の第1および第2実施形態について説明したが、この発明にはこれ以外にも他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。 Although the first and second embodiments of the present invention have been described above, other embodiments can be considered other than this. For example:
(1)上記第1実施形態では、変換部11が出力したパルス幅値列が最小パルス幅値を含む場合に補正部12がパルス幅値列の補正を行ったが、パルス幅値への変換前の段階でこの操作を行ってもよい。例えば、最小パルス幅未満のパルス幅値に変換される信号値が続く区間では、信号値を2倍にするとともに1個おきに信号値を0としてもよい。この態様においても上記第1実施形態と同様な効果が得られる。
(1) In the first embodiment, the
(2)上記第1実施形態において、連続した2個のPWMパルスのパルス幅の目標値の一方が最小パルス幅未満となり、他方が最小パルス幅以上となる場合に、目標値通りのパルス幅の2個のPWMパルスを出力する代わりに、2個のPWMパルスのパルス幅の目標値を加算したパルス幅の1個のPWMパルスを出力するようにパルス幅変調回路10を構成してもよい。より具体的には、連続した2個のPWMパルスのパルス幅の目標値の一方が最小パルス幅未満となり、他方が最小パルス幅以上となる場合に、パルス幅変調回路10は、最小パルス幅未満の目標値通りのパルス幅のPWMパルスを出力せず、最小パルス幅以上の目標値通りのパルス幅のPWMパルスの代わりに、最小パルス幅以上のパルス幅の目標値に最小パルス幅未満のパルス幅の目標値を加算したパルス幅のPWMパルスを出力するのである。具体例を挙げて説明すると、最小パルス幅のパルス幅値が「3」である場合において、図1の変換部11が、連続した2個のPWMパルスのパルス幅値として「2」および「3」を出力した場合、補正部12は、最小パルス幅未満であるパルス幅値「2」を「0」に補正し、その代わりに最小パルス幅以上であるパルス幅値「3」を「5」に補正して出力するのである。この態様を採用することにより、負荷の駆動波形の歪みをさらに低減することができる。
(2) In the first embodiment, when one of the target values of the pulse widths of two consecutive PWM pulses is less than the minimum pulse width and the other is greater than or equal to the minimum pulse width, Instead of outputting two PWM pulses, the pulse
(3)上記第1および第2実施形態では、入力信号の信号値をパルス幅値に変換し、この変換後のパルス幅値を補正するという2段階の手順により、「0」以外に最小パルス幅値未満のパルス幅値を含まないパルス幅値列を生成した。しかし、このような2段階の手順を踏むのではなく、入力信号の信号値から補正後のパルス幅値へ直接変換するような変換テーブルを変換部11または51に記憶させ、補正部12または52を省略してもよい。例えば上記第2実施形態では、信号値をPWMパルスP1のパルス幅値とPWMパルスP2のパルス幅値の組に対応付ける変換テーブルを設け、前掲図4(3a)(3b)(3c)および(3a)’(3b)’(3c)’に示すような状況では、これらの状況において想定しているものと同じ信号値に対応付けるPWMパルスP1およびP2のパルス幅値として、「2」と「8」ではなく、「0」と「6」を変換テーブルにおいて定義しておくのである。このようにすることで、補正部52を省略することができる。すなわち、この発明において、「パルス幅が補正されたPWMパルス列を出力する」とは、信号値からパルス幅値を発生し、その後処理としてパルス幅値を補正することのみならず、このような補正という特別な後処理を行うことなく、所期の補正のなされた状態のパルス幅のPWMパルスを信号値から直接発生することをも含む広義の概念として解釈されるべきである。
(3) In the first and second embodiments, a minimum pulse other than “0” is obtained by a two-step procedure of converting a signal value of an input signal into a pulse width value and correcting the converted pulse width value. A pulse width value sequence not including a pulse width value less than the width value was generated. However, instead of following such a two-step procedure, a conversion table for directly converting the signal value of the input signal into the corrected pulse width value is stored in the
10,50……パルス幅変調回路、20,60……プリドライバ、30,70……出力バッファ、40,80……負荷、11,51……変換部、12,52……補正部、13,53……パルス発生部、31,71,73……Pチャネル電界効果トランジスタ、32,72,74……Nチャネル電界効果トランジスタ。 10, 50 ... Pulse width modulation circuit, 20, 60 ... Pre-driver, 30, 70 ... Output buffer, 40, 80 ... Load, 11, 51 ... Conversion part, 12, 52 ... Correction part, 13 , 53... Pulse generator, 31, 71, 73... P-channel field effect transistor, 32, 72, 74.
Claims (4)
前記PWMパルスに応じて負荷を駆動する出力バッファ回路とを具備し、
前記パルス幅変調回路は、出力すべきPWMパルスのパルス幅の目標値が前記出力バッファ回路に前記負荷の駆動を有効に行わせることができるPWMパルスのパルス幅の下限値である最小パルス幅以上である場合には目標値通りのパルス幅を持ったPWMパルスを出力し、出力すべきPWMパルスのパルス幅の目標値が前記最小パルス幅未満となる場合には、目標値通りのパルス幅を持ったPWMパルスを出力することにより実現しようとする前記負荷の駆動と近似した駆動が行われるように、目標値に対応したパルス幅から補正されたパルス幅を有するPWMパルスを出力することを特徴とするD級増幅器。 A pulse width modulation circuit that generates a PWM pulse that is pulse width modulated by an input signal;
An output buffer circuit for driving a load in response to the PWM pulse,
In the pulse width modulation circuit, the target value of the pulse width of the PWM pulse to be output is not less than the minimum pulse width that is the lower limit value of the pulse width of the PWM pulse that can cause the output buffer circuit to drive the load effectively. If the target pulse width of the PWM pulse to be output is less than the minimum pulse width, the PWM pulse having the target pulse width is output. A PWM pulse having a pulse width corrected from a pulse width corresponding to a target value is output so that driving similar to the driving of the load to be realized is performed by outputting the PWM pulse having Class D amplifier.
前記パルス幅変調回路は、PWMパルスの出力を行う各出力タイミングにおいて、出力すべきPWMパルスの各パルス幅の目標値が前記最小パルス幅未満にならないことを条件として、各々目標値のパルス幅を持った前記第1のPWMパルスおよび第2のPWMパルスを交互に出力し、ある出力タイミングにおいて前記第1のPWMパルスまたは第2のPWMパルスの一方のPWMパルスのパルス幅の目標値が前記最小パルス幅未満になる場合には、当該出力タイミングでは、パルス幅の目標値が前記最小パルス幅未満である前記第1のPWMパルスまたは第2のPWMパルスの一方のPWMパルスの出力を行わず、パルス幅の目標値が前記最小パルス幅未満でない前記第1のPWMパルスまたは第2のPWMパルスの他方のPWMパルスのパルス幅を減少させる補正を行うことを特徴とする請求項1に記載のD級増幅器。 The output buffer circuit drives the load with a first polarity in response to the application of the first PWM pulse, and the first polarity corresponds to the application of the second PWM pulse. Driving the load with a second polarity of opposite polarity,
The pulse width modulation circuit sets the pulse width of each target value on condition that the target value of each pulse width of the PWM pulse to be output does not become less than the minimum pulse width at each output timing for outputting the PWM pulse. The first PWM pulse and the second PWM pulse are alternately output, and the target value of the pulse width of one of the first PWM pulse or the second PWM pulse is the minimum at a certain output timing. If the pulse width is less than the pulse width, at the output timing, one of the first PWM pulse or the second PWM pulse whose pulse width target value is less than the minimum pulse width is not output, The target value of the pulse width is not less than the minimum pulse width, and the other PWM pulse of the first PWM pulse or the second PWM pulse is not Class D amplifier according to claim 1, wherein the performing correction to reduce the pulse width.
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