JP4640274B2 - Class D amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、D級増幅器に関し、特にDC出力を検出する技術に関する。 The present invention relates to a class D amplifier, and more particularly to a technique for detecting a DC output.
従来、オーディオ信号などのアナログ入力信号をパルス信号に変換して電力増幅するD級増幅器が知られている。このD級増幅器によれば、入力信号の振幅(情報成分)がパルス幅に反映されて電力増幅されたパルス信号が出力される。そして、このパルス信号が外部のローパスフィルタを通過することによりアナログ信号に変換され、この信号がスピーカを駆動する。D級増幅器は、シリコンチップ上に形成することができるため、小型かつ安価に実現することができ、低消費電力が要求される携帯端末やパソコンなどに多用されている。 Conventionally, a class D amplifier that converts an analog input signal such as an audio signal into a pulse signal and amplifies the power is known. According to this class D amplifier, a pulse signal whose power is amplified with the amplitude (information component) of the input signal reflected in the pulse width is output. The pulse signal is converted into an analog signal by passing through an external low-pass filter, and this signal drives the speaker. Since the class D amplifier can be formed on a silicon chip, the class D amplifier can be realized in a small size and at a low cost, and is widely used in portable terminals and personal computers that require low power consumption.
図12に、従来のD級増幅器の一例を示す。この例では、D級増幅器の入力端子T11,T12には、外部の信号源から互いに逆極性のアナログ入力信号AIN(+),AIN(−)が印加され、このアナログ入力信号AIN(+),AIN(−)は入力抵抗R11,R12を介して積分回路110に入力される。パルス幅変調回路120は、積分回路110の出力信号を三角波発生回路140からの三角波信号と比較することによりパルス幅変調(Pulse Width Modulation)された信号を出力する。
FIG. 12 shows an example of a conventional class D amplifier. In this example, analog input signals AIN (+) and AIN (−) having opposite polarities are applied to the input terminals T11 and T12 of the class D amplifier from an external signal source, and the analog input signals AIN (+), AIN (−) is input to the integrating
駆動回路130は、パルス幅変調回路120の出力信号に基づき相補的なパルス信号OUTP,OUTMを出力する。このパルス信号OUTP,OUTMは、帰還抵抗R21,R22を介して積分回路110の入力側に帰還され、これによりパルス信号の波形歪みを補正する。また、パルス信号OUTP,OUTMは、出力端子T21,T22を介して外部に出力され、インダクタL1,L2及びコンデンサCからなるローパスフィルタを通ってスピーカSPを駆動するアナログ信号となる。
ところで、一般に、増幅器からDC出力がスピーカに印加され、スピーカのコーン紙がDC的に駆動された状態が継続すると、スピーカが破損するおそれがある。そのようなスピーカの破損を防止するための対策の一例として、例えば増幅器の入力部の前段にDA変換器等が接続されている場合には、そのDA変換器の前段側でのデジタル処理により入力信号からDC成分を予め除去する手法がある。 By the way, generally, when a DC output is applied to the speaker from the amplifier and the cone paper of the speaker is driven in a DC manner, the speaker may be damaged. As an example of a measure for preventing such breakage of the speaker, for example, when a DA converter or the like is connected in front of the input section of the amplifier, input is performed by digital processing on the front side of the DA converter. There is a method of previously removing a DC component from a signal.
しかし、この手法によれば、増幅器自体の故障によるDC出力を防止することはできないので、このような増幅器自体の故障にも対応するためには、増幅器の出力をモニタする手法が必要になる。この手法としては、例えばカットオフ周波数が0.07Hz程度のローパスフィルタ(R=220kΩ、C=10μF)を増幅器の出力部に接続し、そのローパスフィルタによりDC出力を抽出する手法がある。 However, according to this method, it is impossible to prevent a DC output due to a failure of the amplifier itself. Therefore, in order to cope with such a failure of the amplifier itself, a method of monitoring the output of the amplifier is necessary. As this technique, for example, there is a technique in which a low-pass filter (R = 220 kΩ, C = 10 μF) having a cutoff frequency of about 0.07 Hz is connected to the output section of the amplifier, and the DC output is extracted by the low-pass filter.
しかしながら、上述の各ローパスフィルタを用いる手法によれば、装置構成が複雑になるという問題がある。即ち、図12に示すように増幅器の出力形式がBTL(Bridged Transformer Less)形式である場合、2つの出力端子T21,T22のそれぞれにDC出力抽出用のローパスフィルタを接続する必要がある上、各ローパスフィルタの出力の差分を演算する回路が必要になる。また、一般にローパスフィルタに用いられるケミカルコンデンサは高価であるため、装置コストが上昇する原因にもなる。 However, according to the above-described method using each low-pass filter, there is a problem that the device configuration is complicated. That is, as shown in FIG. 12, when the output format of the amplifier is a BTL (Bridged Transformer Less) format, it is necessary to connect a low pass filter for DC output extraction to each of the two output terminals T21 and T22. A circuit for calculating the difference between the outputs of the low-pass filter is required. Moreover, since the chemical capacitor generally used for a low-pass filter is expensive, it also causes an increase in apparatus cost.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で増幅器のDC出力を検出する機能を備えた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 above circumstances, and an object thereof is to provide a class D amplifier having a function of detecting the DC output of an amplifier with a simple configuration.
本発明は、アナログ入力信号をパルス幅変調して該アナログ入力信号の信号レベルに応じてデューティが相補的に変化する第1及び第2パルス信号を生成するように構成されたD級増幅器であって、前記第1及び第2パルス信号を前記アナログ入力信号の信号レベルの極性に応じて第1及び第2信号に変換し、変換の際、前記第1及び第2信号のいずれか一方の信号を所定レベルの信号とし、他方をパルス幅変調されたパルス信号として、前記第1及び第2信号のレベルを相補的に前記所定レベルとする信号変換部と、前記第1及び第2信号の何れかが所定時間にわたって前記所定レベルを維持したことを検出するための計時部とを備えたことを特徴とするD級増幅器の構成を有する。 The present invention is a class D amplifier configured to generate a first pulse signal and a second pulse signal whose duty changes in a complementary manner according to the signal level of the analog input signal by performing pulse width modulation on the analog input signal. Then, the first and second pulse signals are converted into first and second signals according to the polarity of the signal level of the analog input signal, and one of the first and second signals is converted during the conversion. Is a signal of a predetermined level, the other is a pulse signal modulated by pulse width, and the level of the first and second signals is complementarily set to the predetermined level, and any one of the first and second signals And a timer unit for detecting that the predetermined level has been maintained for a predetermined time.
上記D級増幅器において、例えば、前記信号変換部は、第1論理回路部と第2論理回路部とを備え、前記アナログ入力信号の信号レベルの極性が正または負の一方の極性であって、前記第1パルス信号が前記所定レベルとは相補的なレベルであり、かつ、前記第2パルス信号が前記所定レベルである第1入力条件を満たす場合に、前記第2論理回路部は、前記第2信号を前記所定レベルの信号として出力し、前記第1論理回路部は、前記第1信号をパルス幅変調されたパルス信号として出力し、前記アナログ入力信号の信号レベルの極性が正または負の他方の極性であって、前記第1パルス信号が前記所定レベルであり、かつ、前記第2パルス信号が前記所定レベルとは相補的なレベルである、前記第1入力条件とは相補的な第2入力条件を満たす場合に、前記第1論理回路部は、前記第1信号を前記所定レベルの信号として出力し、前記第2論理回路部は、前記第2信号をパルス幅変調されたパルス信号として出力することを特徴とする。 In the class D amplifier, for example, the signal conversion unit includes a first logic circuit unit and a second logic circuit unit, and the polarity of the signal level of the analog input signal is either positive or negative, When the first pulse signal is at a level complementary to the predetermined level and the first input condition that the second pulse signal is at the predetermined level is satisfied, the second logic circuit unit is 2 signals are output as signals of the predetermined level, and the first logic circuit unit outputs the first signals as pulse width modulated pulse signals , and the polarity of the signal level of the analog input signal is positive or negative A first polarity complementary to the first input condition of the other polarity, wherein the first pulse signal is at the predetermined level and the second pulse signal is at a level complementary to the predetermined level . 2 input conditions If the plus, the first logic circuit unit outputs the first signal as the predetermined level of the signal, the second logic circuit outputs the second signal as a pulse width modulated pulse signal It is characterized by that.
上記D級増幅器において、例えば、前記計時部は、前記第1信号の信号レベルが前記所定レベルになったときに所定クロック信号に基づき動作を開始する第1シフトレジスタと、前記第2信号の信号レベルが所定レベルになったときに所定クロック信号に基づき動作を開始する第2シフトレジスタと、前記第1及び第2シフトレジスタの各出力信号の論理和を演算する論理和回路とを備えたことを特徴とする。
上記D級増幅器において、例えば、前記信号変換部は、前記第1及び第2パルス信号の何れか一方を一定時間だけ遅延させる遅延部を更に備えたことを特徴とする。
In the class D amplifier, for example, the timing unit includes a first shift register that starts an operation based on a predetermined clock signal when the signal level of the first signal reaches the predetermined level, and the signal of the second signal A second shift register that starts an operation based on a predetermined clock signal when the level reaches a predetermined level; and a logical sum circuit that calculates a logical sum of the output signals of the first and second shift registers. It is characterized by.
In the class D amplifier, for example, the signal conversion unit further includes a delay unit that delays one of the first and second pulse signals by a predetermined time.
本発明に係るD級増幅器は、アナログ入力信号の信号レベルの極性が正の場合に、第1および第2の出力端子の一方から所定レベルの信号を出力すると共に他方からパルス幅変調されたパルス信号を出力し、アナログ信号の信号レベルの極性が負の場合に、前記他方から所定レベルの信号を出力すると共に前記一方からパルス幅変調されたパルス信号を出力するように構成されたD級増幅器であって、前記所定レベルが所定時間にわたって維持されたことを検出するための計時部を備えたことを特徴とするD級増幅器の構成を有する。 The class D amplifier according to the present invention outputs a signal having a predetermined level from one of the first and second output terminals when the polarity of the signal level of the analog input signal is positive, and a pulse whose width is modulated from the other. A class D amplifier configured to output a signal and output a signal of a predetermined level from the other and a pulse width modulated pulse signal from the other when the polarity of the signal level of the analog signal is negative And a class D amplifier having a timer unit for detecting that the predetermined level is maintained for a predetermined time.
上記D級増幅器において、例えば、前記計時部は、前記第1および第2の出力端子の一方から出力される信号が前記所定レベルになったときにクロック信号に基づき動作を開始するシフトレジスタを備えたことを特徴とする。 In the class D amplifier, for example, the timing unit includes a shift register that starts an operation based on a clock signal when a signal output from one of the first and second output terminals reaches the predetermined level. It is characterized by that.
本発明によれば、アナログ入力信号の極性に応じて所定レベルとなる信号が所定時間にわたってこの所定レベルを維持した状態を検出するようにしたので、アナログ入力信号の極性が変化しない状態を把握することが可能になり、従って簡単な構成でDC出力を検出することが可能になる。 According to the present invention, since a state in which a signal having a predetermined level according to the polarity of the analog input signal is maintained at the predetermined level for a predetermined time is detected, the state in which the polarity of the analog input signal does not change is grasped. Therefore, the DC output can be detected with a simple configuration.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態に係るD級増幅器の一例を示す。同図に示すD級増幅器は、外部の信号源SIGからのアナログ入力信号AINをパルス幅変調して該アナログ入力信号AINの信号レベルに応じてデューティが相補的に変化するパルス信号OUTP,OUTMを生成して出力するように構成され、前述の図12に示す従来のD級増幅器の構成に対し、DC検出部150を更に備えて構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an example of a class D amplifier according to the first embodiment of the present invention. The class D amplifier shown in FIG. 1 performs pulse width modulation on an analog input signal AIN from an external signal source SIG, and generates pulse signals OUTP and OUTM whose duty changes complementarily according to the signal level of the analog input signal AIN. It is configured to generate and output, and further includes a
即ち、図1に示す本実施形態に係るD級増幅器は、入力端子T11,T12、入力抵抗R11,R12、帰還抵抗R21,R22、積分回路110、パルス幅変調回路120、駆動回路130、三角波発生回路140、DC検出部150、出力端子T21,T22,T23から構成され、入力端子T11,T12には、信号源SIGより互いに逆極性のアナログ入力信号AIN(+),AIN(−)が印加される。
That is, the class D amplifier according to this embodiment shown in FIG. 1 includes input terminals T11 and T12, input resistors R11 and R12, feedback resistors R21 and R22, an
ここで、積分回路110は、差動演算増幅器111及びコンデンサ112,113から構成される。差動演算増幅器111の反転入力部と上記入力端子T11との間には入力抵抗R11が接続されると共に、上記差動演算増幅器111の非反転入力部と上記入力端子T12との間には入力抵抗R12が接続される。また、差動演算増幅器111の反転入力部と非反転出力部との間にはコンデンサ112が接続されると共に、非反転入力部と反転出力部との間にはコンデンサ113が接続される。
Here, the
パルス幅変調回路120は、コンパレータ121,122から構成される。このうち、コンパレータ121の非反転入力部は上記差動演算増幅器111の非反転出力部に接続され、コンパレータ122の非反転入力部は上記差動演算増幅器111の反転出力部に接続される。これらコンパレータ121,122の各反転入力部には、三角波発生回路140から三角波信号T(周期および波高値が一定の三角波信号)が共通に入力される。
The pulse
駆動回路130は、インバータ132及びCMOS構成のドライバ用インバータ131,133から構成される。ドライバ用インバータ131の入力部は上記コンパレータ121の出力部に接続され、このドライバ用インバータ131の出力部は出力端子T21に接続されると共に帰還抵抗R21を介して上記差動演算増幅器111の反転入力部に接続される。また、インバータ132の入力部は上記コンパレータ121の出力部に接続され、ドライバ用インバータ133の入力部はインバータ132の出力部に接続され、このドライバ用インバータ133の出力部は出力端子T22に接続されると共に帰還抵抗R22を介して上記差動演算増幅器111の非反転入力部に接続される。
The
また、一方の出力端子T21には、インダクタL1の一端が接続され、このインダクタL1の他端はスピーカSPの一方の入力端子に接続される。他方の出力端子T22には、インダクタL2の一端が接続され、このインダクタL2の他端はスピーカSPの他方の入力端子に接続される。インダクタL1の他端とインダクタL2の他端との間にはコンデンサCが接続される。これらインダクタL1,L2及びコンデンサCは、本D級増幅器の出力信号からパルス幅変調におけるキャリア周波数成分を除去するためのローパスフィルタを構成する。 One output terminal T21 is connected to one end of an inductor L1, and the other end of the inductor L1 is connected to one input terminal of the speaker SP. One end of the inductor L2 is connected to the other output terminal T22, and the other end of the inductor L2 is connected to the other input terminal of the speaker SP. A capacitor C is connected between the other end of the inductor L1 and the other end of the inductor L2. The inductors L1 and L2 and the capacitor C constitute a low-pass filter for removing a carrier frequency component in pulse width modulation from the output signal of the class D amplifier.
また、上記パルス幅変調回路120のコンパレータ121,122の各出力部は、本D級増幅器の特徴部に係るDC検出部150の入力部に接続され、このDC検出部150の出力部は出力端子T23に接続される。
なお、VDDは電源電圧であり、GNDは接地電圧(0V)である。本実施形態では、電源電圧VDDを12Vとし、本D級増幅器は単一電源で動作するものとする。
The output units of the
Note that VDD is a power supply voltage, and GND is a ground voltage (0 V). In this embodiment, it is assumed that the power supply voltage VDD is 12 V, and the class D amplifier operates with a single power supply.
図2を参照して、DC検出部150の詳細構成を説明する。
同図に示すように、DC検出部150は、信号変換部151と計時部152から構成される。このうち、信号変換部151は、インバータ151A,151B,151D,151F,151G,151J、遅延部151E、否定的論理積ゲート151C,151Hから構成され、また、計時部152は、D型フリップフロップ152A,152B,152C,152D及び論理和ゲート152Eから構成される。
The detailed configuration of the
As shown in the figure, the
ここで、信号変換部151を構成するインバータ151Aの入力部には、上述のパルス幅変調回路120のコンパレータ121から出力されるパルス信号SCが与えられ、このインバータ151Aの出力部はインバータ151Bの入力部に接続される。インバータ151Bの出力部は否定的論理積ゲート151Cの一方の入力部に接続され、この否定的論理積ゲート151Cの出力部はインバータ151Dの入力部に接続される。このインバータ151Dの出力信号は信号Pとされる。
Here, the pulse signal SC output from the
また、遅延部151Eの入力部には、上述のパルス幅変調回路120のコンパレータ122から出力されるパルス信号SDが与えられ、この遅延部151Eの出力部はインバータ151Fの入力部に接続され、このインバータ151Fの出力部はインバータ151Gの入力部に接続される。インバータ151Gの出力部は否定的論理積ゲート151Hの一方の入力部に接続され、この否定的論理積ゲート151Hの出力部はインバータ151Jの入力部に接続される。このインバータ151Jの出力信号は信号Mとされる。否定的論理積ゲート151Cの他方の入力部はインバータ151Fの出力部に接続され、否定的論理積ゲート151Hの他方の入力部はインバータ151Aの出力部に接続される。
In addition, the pulse signal SD output from the
上述の信号変換部151を構成するインバータ151Dの出力部には、計時部152を構成するD型フリップフロップ152A,152Bの非同期リセット端子が接続される。これらフリップフロップのうち、D型フリップフロップ152Aのデータ入力部は電源に接続され、そのデータ出力部はD型フリップフロップ152Bのデータ入力部に接続される。このD型フリップフロップ152Bの出力部は論理和ゲート152Eの一方の入力部に接続される。
Asynchronous reset terminals of the D-type flip-
また、上記信号変換部151を構成するインバータ151Jの出力部には、計時部152を構成するD型フリップフロップ152C,152Dの非同期リセット端子が接続される。これらフリップフロップのうち、D型フリップフロップ152Cのデータ入力部は電源に接続され、そのデータ出力部はD型フリップフロップ152Dのデータ入力部に接続される。このD型フリップフロップ152Dの出力部は論理和ゲート152Eの他方の入力部に接続される。
Further, the asynchronous reset terminals of the D-type flip-
上記D型フリップフロップ152A〜152Dの各クロック端子には、一定周波数のクロック信号CLKが入力される。上記D型フリップフロップ152A,152Bは、上記クロック信号CLKに基づいて動作する第1シフトレジスタを構成し、D型フリップフロップ152C,152Dは上記クロック信号CLKに基づいて動作する第2シフトレジスタを構成する。なお、本実施形態では、クロック信号CLKは、D級増幅器内部で生成されるものとし、40Hzの周波数を有するものとする。この周波数は、後述するように、DC出力を検出する際に計時部152による計時時間を規定する。
A clock signal CLK having a constant frequency is input to each clock terminal of the D-type flip-
次に、本実施形態に係るD級増幅器の動作を説明する。
(1)増幅動作
先ず、図3の波形図を参照して、通常の増幅動作(電力増幅動作)を説明する。
図1に示す入力端子T11には、信号源SIGからアナログ入力信号AIN(+)が印加され、他方の入力端子T12には、上記アナログ入力信号AIN(+)の逆極性信号であるアナログ入力信号(−)が印加される。これらアナログ入力信号AIN(+),AIN(−)は入力抵抗R11,R12を介して積分回路110に入力される。
Next, the operation of the class D amplifier according to this embodiment will be described.
(1) Amplification Operation First, a normal amplification operation (power amplification operation) will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
An analog input signal AIN (+) from the signal source SIG is applied to the input terminal T11 shown in FIG. (-) Is applied. These analog input signals AIN (+) and AIN (−) are input to the integrating
積分回路110は、アナログ信号AIN(+)とアナログ入力信号AIN(−)との差分を積分し、その差分の正相信号(非反転出力部からの出力信号)SAを非反転出力部より出力すると共に、その差分の逆相信号(反転出力部からの出力信号)SBを反転出力部より出力する。これら正相信号SA及び逆相信号SBはパルス幅変調回路120に入力される。
The integrating
パルス幅変調器120のコンパレータ121,122は、積分回路110から出力される正相信号SA及び逆相信号SBと、三角波発生回路140から出力される三角波信号Tとを比較することにより、パルス幅変調されたパルス信号SC,SDを出力する。このうちパルス信号SCは、駆動回路130から相補的な出力パルス信号OUTP,OUTMとして出力端子T21,T22を介して出力されると共に、これら出力パルス信号OUTP,OUTMは、帰還抵抗R21,R22を介して積分回路110の差動演算増幅器111に帰還されることにより出力波形歪みの低減が図られている。
The
図3(a)〜(e)は、各信号波形を示している。このうち、図3(a)〜(c)は、アナログ入力信号AINの信号レベルが0Vの場合、即ち無信号入力状態での各信号波形を示しており、図3(a)は、三角波発生回路140が発生する三角波信号Tと、積分回路110が出力する正相信号SA及び逆相信号SBとの各波形を示し、図3(b)は、パルス信号SC,SDの各波形を示し、図3(c)は、出力パルス信号OUTP,OUTMの各波形を示す。また、図3(d)は、アナログ入力信号AIN(+)の信号レベルが上昇して正になったとき(即ちアナログ入力信号AIN(−)の信号レベルが低下して負になったとき)の出力パルス信号OUTP,OUTMの各信号波形を示し、図3(e)は、アナログ入力信号AIN(+)の信号レベルが低下して負になったとき(即ちアナログ入力信号AIN(−)の信号レベルが上昇して正になったとき)の出力パルス信号OUTP,OUTMの各信号波形を示している。
3A to 3E show the signal waveforms. 3A to 3C show signal waveforms when the analog input signal AIN has a signal level of 0 V, that is, no signal input state. FIG. 3A shows a triangular wave generation. Each waveform of the triangular wave signal T generated by the
無信号入力状態では、差動演算増幅器111の反転入力部の入力信号と非反転入力部の入力信号との差分はゼロであるから、図3(a)に示すように、正相信号SAの波形と逆相信号SBとの波形が一致し、即ち、正相信号SAと逆相信号SBとの差分がゼロとなる。また、無信号入力状態では、図3(b),(c)に示すように、パルス信号SC,SD及び出力パルス信号OUTP.OUTMの各デューティが50パーセントになるように、三角波信号Tと正相信号SA及び逆相信号SBとの関係が設定されている。
In the no-signal input state, the difference between the input signal of the inverting input section and the input signal of the non-inverting input section of the differential
ここで、図3(a),(b)から理解されるように、パルス信号SC,SDのハイレベルの期間(パルス幅)は正相信号SA及び逆相信号SBの信号レベルに依存し、これら正相信号SA及び逆相信号SBの信号レベルはアナログ入力信号AIN(+),AIN(−)の信号レベルに依存する。従って、パルス信号SC,SDのパルス幅はアナログ入力信号AIN(+),AIN(−)の信号レベルに依存したものとなり、これによりパルス幅変調が実現されている。 Here, as understood from FIGS. 3A and 3B, the high level period (pulse width) of the pulse signals SC and SD depends on the signal levels of the positive phase signal SA and the negative phase signal SB, The signal levels of the positive phase signal SA and the negative phase signal SB depend on the signal levels of the analog input signals AIN (+) and AIN (−). Therefore, the pulse widths of the pulse signals SC and SD depend on the signal levels of the analog input signals AIN (+) and AIN (−), thereby realizing pulse width modulation.
無信号入力状態では、出力パルス信号OUTPのデューティは50パーセントであるから、この出力パルス信号OUTPの信号レベルをインダクタL1とコンデンサCとにより積分すると、その積分値(平均値)は6Vとなる。また、出力パルス信号OUTMのデューティも50パーセントであるから、その積分値も6Vとなる。従って、無信号入力状態では、スピーカSPの両方の入力端子に6Vが印加され、その差電圧は0Vとなるので、スピーカSPは駆動されない。 In the no-signal input state, the duty of the output pulse signal OUTP is 50%. Therefore, when the signal level of the output pulse signal OUTP is integrated by the inductor L1 and the capacitor C, the integrated value (average value) becomes 6V. Further, since the duty of the output pulse signal OUTM is also 50%, its integrated value is 6V. Therefore, in the no-signal input state, 6 V is applied to both input terminals of the speaker SP, and the difference voltage becomes 0 V. Therefore, the speaker SP is not driven.
上述の無信号入力状態から、アナログ入力信号AIN(+)の信号レベルが上昇し、その逆極性のアナログ入力信号AIN(−)の信号レベルが低下すると、積分回路110から出力される正相信号SAの信号レベルが低下し、従ってパルス信号SCのハイレベルの期間が減少する。この結果、図3(d)に示すように、パルス信号SCの反転信号である出力パルス信号OUTPのハイレベルの期間が増加すると共に、パルス信号SCと同相である出力パルス信号OUTMのローレベルの期間が増加する。即ち、出力パルス信号OUTPのデューティが増加し、出力パルス信号OUTMのデューティが減少する。
When the signal level of the analog input signal AIN (+) increases and the signal level of the analog input signal AIN (−) having the opposite polarity decreases from the above-described no-signal input state, the positive phase signal output from the integrating
この場合、インダクタL1とコンデンサCにより積分して得られる出力パルス信号OUTPの積分値は無信号入力時の6Vよりも高い例えば8Vになり、一方、インダクタL2とコンデンサCとにより積分して得られる出力パルス信号OUTMの積分値は無信号入力時の6Vよりも低い例えば4Vになる。従って、スピーカSPの入力端子間の差電圧が例えば4V(=8V−4V)となり、スピーカSPのコーン紙が例えば前方に駆動される。 In this case, the integrated value of the output pulse signal OUTP obtained by integrating with the inductor L1 and the capacitor C is, for example, 8V, which is higher than 6V at the time of no signal input, and is obtained by integrating with the inductor L2 and the capacitor C. The integrated value of the output pulse signal OUTM is, for example, 4V, which is lower than 6V when no signal is input. Therefore, the voltage difference between the input terminals of the speaker SP becomes, for example, 4V (= 8V-4V), and the cone paper of the speaker SP is driven forward, for example.
逆に、上述の無信号入力状態から、アナログ入力信号AIN(+)の信号レベルが低下し、アナログ入力信号AIN(−)が上昇すると、上述の図3(d)とは逆に、図3(e)に示すように出力パルス信号OUTPのデューティが減少する一方、出力パルス信号OUTMのデューティが増加する。これにより、スピーカSPの入力端子間の差電圧が例えば−4V(=4V−8V)となり、スピーカSPのコーン紙が例えば後方に駆動される。 Conversely, when the signal level of the analog input signal AIN (+) decreases and the analog input signal AIN (−) rises from the above-described no-signal input state, FIG. 3 (d) is reversed. As shown in (e), the duty of the output pulse signal OUTP decreases while the duty of the output pulse signal OUTM increases. Thereby, the voltage difference between the input terminals of the speaker SP becomes, for example, −4 V (= 4 V−8 V), and the cone paper of the speaker SP is driven rearward, for example.
上述のように、通常の増幅動作では、アナログ入力信号AINの信号レベルに応じて出力パルス信号OUTP及び出力パルス信号OUTMの各デューティを相補的に制御することにより、スピーカPの両端子間に差電圧を発生させてスピーカSPを駆動している。 As described above, in the normal amplification operation, the duty ratios of the output pulse signal OUTP and the output pulse signal OUTM are complementarily controlled according to the signal level of the analog input signal AIN, so that the difference between the two terminals of the speaker P is achieved. The speaker SP is driven by generating a voltage.
(2)DC出力の検出動作
次に、DC検出部150によるDC出力の検出動作を説明する。
動作の説明に先だって、「DC出力」の定義を説明する。本実施形態では、スピーカのコーン紙が、前方または後方の何れか一方に駆動された状態が継続したときの増幅器の出力をDC出力と定義する。この状態は、後述する信号変換部151から出力される信号P,Mの何れかがローレベルに固定された状態に対応するが、本実施形態では、信号P,Mの何れかが所定時間以上にわたってローレベルに維持されているときの出力をDC出力とみなす。ここで、「所定時間」は、D級増幅器の出力をDC(直流)とみなすための基準として任意に設定することができる。この「所定時間」は、後述のように、計時部152で計時され、本実施形態では25msに設定される。
(2) DC Output Detection Operation Next, the DC output detection operation by the
Prior to the description of the operation, the definition of “DC output” will be described. In this embodiment, the output of the amplifier when the cone paper of the speaker continues to be driven forward or backward is defined as a DC output. This state corresponds to a state in which one of signals P and M output from the
(2−1)DC検出部150を構成する信号変換部151の動作
続いて、DC検出部150を構成する信号変換部151の動作を説明する。概略的には、信号変換部151は、上記パルス信号SC,SDを、アナログ入力信号AINの信号レベルに応じて相補的にローレベル(所定レベル)となる信号P,M(第1及び第2信号)に変換する。以下では、無信号入力状態、アナログ入力信号が上昇した状態、アナログ入力信号が低下した状態に分けて、信号変換部151の動作を詳細に説明する。
(2-1) Operation of
(2−1−1)無信号入力状態
図4に、無信号入力状態時における信号変換部151の入力信号であるパルス信号SC,SDと、その時の出力信号である信号P,Mの各波形を示す。前述のように、無信号入力状態では、パルス信号SC,SDの各デューティは50パーセントであり、正相信号SCの波形と逆相信号SDとの波形が一致する。
(2-1-1) No-Signal Input State FIG. 4 shows the waveforms of the pulse signals SC and SD that are input signals of the
パルス信号SCは、インバータ151A,151Bを介して否定的論理積ゲート151Cの一方の入力部に与えられると共に、インバータ151Aにより反転されて否定的論理積ゲート151Hの他方の入力部に与えられる。パルス信号SDは、遅延部151Eで一定時間だけ遅延された後、パルス信号Sdとして遅延部151Eから出力される。このパルス信号Sdはインバータ151Fにより反転されて上記否定的論理積ゲート151Cの他方の入力部に与えられると共に、インバータ151F,151Gを介して、否定的論理積ゲート151Hの一方の入力部に与えられる。
Pulse signal SC is applied to one input part of negative AND gate 151C through
否定的論理積ゲート151Cは、パルス信号SCがハイレベルであり且つパルス信号Sdがローレベルである第1入力条件が満足されると、ローレベルをインバータ151Dに出力し、インバータ151Dは信号Pとしてハイレベル(上記所定レベルであるローレベルに対して相補的なレベル)を出力する。一方、否定的論理積ゲート151Hは、パルス信号SCがローレベルであり且つパルス信号Sdがハイレベルである第2入力条件(即ち第1入力条件とは相補的な入力条件)が満足されると、ローレベルをインバータ151Jに出力し、インバータ151Jは信号Mとしてハイレベル(上記所定レベルであるローレベルに対して相補的なレベル)を出力する。
When the first input condition in which the pulse signal SC is high level and the pulse signal Sd is low level is satisfied, the negative AND gate 151C outputs a low level to the inverter 151D. A high level (a level complementary to the predetermined low level) is output. On the other hand, when the negative AND
ここで、本実施形態では、上記第1入力条件は、アナログ入力信号AIN(+)の信号レベルの極性が負の場合においてパルス幅変調されたパルス信号SC及びパルス信号Sdの各信号レベルの特定の組み合わせとして設定され、上記第2入力条件は、アナログ入力信号AIN(+)の信号レベルの極性が正の場合においてパルス幅変調されたパルス信号SC及びパルス信号Sdの各信号レベルの特定の組み合わせとして設定されている。 Here, in the present embodiment, the first input condition is to specify the signal levels of the pulse signal SC and the pulse signal Sd that are pulse width modulated when the polarity of the signal level of the analog input signal AIN (+) is negative. The second input condition is a specific combination of signal levels of the pulse signal SC and the pulse signal Sd that are pulse width modulated when the polarity of the signal level of the analog input signal AIN (+) is positive. Is set as
このように互いに相補的な関係にある第1及び第2入力条件を設定することにより、パルス幅変調されたパルス信号SC,SDを、相補的にローレベルに固定される信号P,Mに変換することを可能としている。ただし、この例に限らず、パルス幅変調によるパルス信号SCとパルス信号Sdの各パルス幅の変化分に対応した各信号レベルの組み合わせであれば、任意に設定可能である。 In this way, by setting the first and second input conditions that are complementary to each other, the pulse width-modulated pulse signals SC and SD are converted into signals P and M that are complementarily fixed at a low level. It is possible to do. However, the present invention is not limited to this example, and any combination of signal levels corresponding to changes in the pulse widths of the pulse signal SC and the pulse signal Sd by pulse width modulation can be arbitrarily set.
ここで、図4に示す各信号の波形から理解されるように、無信号入力状態では、上記第1入力条件が満足される期間は、パルス信号SCがハイレベルに遷移してからパルス信号Sdがハイレベルに遷移するまでの一定期間であり、この期間は遅延部151Eでの遅延時間tDに相当する。また、上記第2入力条件が満足される期間は、パルス信号SCがローレベルに遷移してからパルス信号Sdがローレベルに遷移するまでの一定期間であり、この期間もまた遅延部151Eでの遅延時間tDに相当する。結局、無信号入力時には、信号変換部151は、パルス信号SC,SDを遅延時間tDに相当する所定パルス幅のパルス信号に変換し、これを上記三角波信号Tの周期で間欠的に出力する。
Here, as can be understood from the waveforms of the signals shown in FIG. 4, in the no-signal input state, the pulse signal Sd after the pulse signal SC transits to the high level during the period in which the first input condition is satisfied. Is a fixed period until the transition to high level, and this period corresponds to the delay time tD in the
(2−1−2)アナログ入力信号が無信号入力状態(0V)から上昇した場合
図5に、アナログ入力信号AINが無信号入力状態(0V)から上昇した場合における信号変換部151の入力信号であるパルス信号SC,SDと、その時の出力信号である信号P,Mの各波形を示す。なお、図5において、点線で示す波形は、上述の無信号入力時の波形を示している。
(2-1-2) When the analog input signal rises from the no-signal input state (0 V) FIG. 5 shows the input signal of the
この場合、図5に実線で示すように、無信号入力時に比較して、パルス信号SCのデューティは減少し、パルス信号SD,Sdのデューティは増加する。この結果、上記第1入力条件が満足されなくなり、信号Pはローレベルに固定されるようになる。一方、上述の第2入力条件が満足される期間は無信号入力時よりも増えるので、信号Mはパルス幅変調されたパルスを含んだものになる。この信号状態は、前述のスピーカSPのコーン紙が前方に駆動された状態に対応している。従って、この信号状態が継続すれば、即ち信号Pがローレベルを維持した状態が続けば、D級増幅器からスピーカSPに正の極性のDC出力が供給されていると考えることができる。 In this case, as indicated by a solid line in FIG. 5, the duty of the pulse signal SC decreases and the duty of the pulse signals SD and Sd increases compared to when no signal is input. As a result, the first input condition is not satisfied, and the signal P is fixed at a low level. On the other hand, the period during which the above-described second input condition is satisfied is increased compared to when no signal is input, so that the signal M includes a pulse whose width is modulated. This signal state corresponds to the state in which the cone paper of the speaker SP is driven forward. Therefore, if this signal state continues, that is, if the state where the signal P is maintained at a low level, it can be considered that a positive polarity DC output is supplied from the class D amplifier to the speaker SP.
(2−1−3)アナログ入力信号が無信号入力状態(0V)から低下した場合
図6に、アナログ入力信号AINが無信号入力状態(0V)から低下した場合における信号変換部151の入力信号であるパルス信号SC,SDと、その時の出力信号である信号P,Mの各波形を示す。なお、図6において、点線で示す波形は、上述の無信号入力時の波形を示している。
(2-1-3) When the analog input signal drops from the no-signal input state (0 V) FIG. 6 shows the input signal of the
この場合、図6に実線で示すように、無信号入力時に比較して、パルス信号SCのデューティは増加し、パルス信号SD,Sdのデューティは減少する。この結果、上述の第1入力条件が満足される期間は増えるので、信号Pはパルス幅変調されたパルスを含んだものになる。一方、上記第2入力条件は満足されなくなるので、信号Mはローレベルに固定されるようになる。この信号状態は、前述のスピーカSPのコーン紙が後方に駆動された状態に対応している。従って、この信号状態が継続すれば、即ち信号Mがローレベルを維持した状態が続けば、D級増幅器からスピーカSPに負の極性のDC出力が供給されていること考えることができる。よって、DC出力を検出するためには、信号P,Mのローレベルが継続する時間を計測することが重要になる。 In this case, as indicated by a solid line in FIG. 6, the duty of the pulse signal SC increases and the duty of the pulse signals SD and Sd decreases compared to when no signal is input. As a result, the period during which the first input condition described above is satisfied increases, so that the signal P includes a pulse whose width is modulated. On the other hand, since the second input condition is not satisfied, the signal M is fixed at a low level. This signal state corresponds to the state in which the cone paper of the speaker SP is driven backward. Therefore, if this signal state continues, that is, if the signal M is kept at a low level, it can be considered that a negative polarity DC output is supplied from the class D amplifier to the speaker SP. Therefore, in order to detect the DC output, it is important to measure the time during which the low level of the signals P and M continues.
(2−2)DC検出部150を構成する計時部152の動作
次に、計時部152の動作を説明する。
概略的には、計時部152は、上記信号変換部151からの信号P又は信号Mの何れかが所定時間にわたってローレベル(所定レベル)を維持したことを検出することにより、DC出力を検出する。
(2-2) Operation of the
Schematically, the
図7を参照して詳細に説明する。いま、初期状態で信号P,Mがハイレベルであれば、これを非同期リセット端子に入力するD型フリップフロップ152A〜152Dはリセット状態とされ、各D型フリップフロップの出力信号はローレベルとされ、論理和ゲート152Eは信号Dとしてローレベルを出力する。
This will be described in detail with reference to FIG. If the signals P and M are at a high level in the initial state, the D-type flip-
この初期状態から、時刻t1において、例えば信号Pがリセット解除を示すローレベル(所定レベル)に遷移すると、これを非同期リセット端子に入力するD型フリップフロップ152A,152Bから構成される第1シフトレジスタは、クロック信号CLKに同期してデータの取り込みとデータ転送動作を開始する。
From this initial state, at time t1, for example, when the signal P transitions to a low level (predetermined level) indicating reset release, a first shift register including D-type flip-
時刻t2において、D型フリップフロップ152Aは、信号Pがローレベルになってから1つ目のクロック信号CLKの立ち上がりエッジで電源レベル(ハイレベル)を取り込んでハイレベルの信号を出力する。D型フリップフロップ152Bは、D型フリップフロップ152Aから出力されたハイレベルの信号を、次の時刻t3における2つ目のクロック信号CLKの立ち上がりエッジで取り込んで、ハイレベルの信号を論理和ゲート152Eに出力する。論理和ゲート152Eは、D型フリップフロップ152Bから入力したハイレベルの信号に応答し、信号Dとしてハイレベルを出力する。
At time t2, the D-type flip-
信号Mについても同様に、信号Mがローレベルになると、これを非同期リセット端子に入力するD型フリップフロップ152C,152Dから構成される第2シフトレジスタは、所定クロック信号CLKに同期してデータの取り込みと転送動作を開始する。そして、信号Mがローレベルになってから、2つ目のクロック信号CLKの立ち上がりエッジで、論理和ゲート152Eは信号Dとしてハイレベルを出力する。
このように、信号P,Mのいずれかがローレベルなり且つクロック信号CLKの1クロック分の時間が経過した後に、論理和ゲート152Eから信号Dとしてハイレベルが出力され、この信号DからDC出力検出が把握される。
Similarly, for the signal M, when the signal M becomes low level, the second shift register including the D-type flip-
In this way, after either of the signals P and M becomes low level and a time corresponding to one clock of the clock signal CLK has elapsed, a high level is output as the signal D from the
本実施形態では、クロック信号CLKの周波数を40Hzとしているので、クロック信号CLKの1つ目の立ち上がりエッジと2つ目の立ち上がりエッジとの間の時間は25msとなる。従って、この場合、計時部152から出力される信号Dがハイレベルに遷移した時点では、信号Pまたは信号Mがローレベルに遷移してから25msが経過していることになり、この信号Dから、前述の図5または図6に示す信号状態が25ms以上にわたって維持されていることが把握され、DC出力が検出される。
従って、本D級増幅器の利用者は、信号DからDC出力を把握することが可能になり、DC出力によるスピーカの破損を防止するための対策を適切に講じることが可能になる。
In this embodiment, since the frequency of the clock signal CLK is 40 Hz, the time between the first rising edge and the second rising edge of the clock signal CLK is 25 ms. Therefore, in this case, at the time when the signal D output from the
Therefore, the user of the class D amplifier can grasp the DC output from the signal D, and can appropriately take measures to prevent the speaker from being damaged by the DC output.
(第2実施形態)
次に、図8ないし図11を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。
図8に、本実施形態に係るD級増幅器の構成を示す。同図に示す本実施形態に係るD級増幅器は、アナログ入力信号の信号レベルに応じて2つの出力端子の一方から所定レベルの信号を出力すると共に他方からアナログ入力信号をパルス幅変調して得られたパルス信号を出力する所謂フィルタレス型のD級増幅器であり、その特徴部として、前記所定レベルが所定時間にわたって維持されたことを検出するための計時部1520を備える。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 shows the configuration of the class D amplifier according to this embodiment. The class D amplifier according to this embodiment shown in the figure outputs a signal of a predetermined level from one of the two output terminals according to the signal level of the analog input signal, and obtains a pulse width modulation of the analog input signal from the other. This is a so-called filterless class D amplifier that outputs a pulse signal, and includes a
即ち、本実施形態に係るD級増幅器は、前述の図1に示す第1実施形態に係るD級増幅器の構成に対し、信号変換回路1510を更に備えると共に、駆動回路130に代えて駆動回路1300を備え、DC検出部150に代えて計時部1520を備える。ここで、信号変換回路1510は、前述の図2に示す第1実施形態に係る信号変換部151からインバータ151D,151Jを省いた構成と同一であり、また、計時部1520は、前述の図2に示す第1実施形態に係る計時部152と同一である。
In other words, the class D amplifier according to the present embodiment further includes a
本D級増幅器の増幅動作は、概略的には、前述の第1実施形態のD級増幅器において、パルス信号P,Mを出力パルス信号OUTP,OUTMとしたものと等価である。
具体的に説明する。無信号入力状態では、図9に示すように、正相信号SCの波形と逆相信号SDとの波形が一致し、且つ、パルス信号SC,SD及び出力パルス信号OUTP.OUTMの各デューティが50パーセントになるように三角波信号Tと正相信号SA及び逆相信号SBとの関係が設定されている。
The amplification operation of the class D amplifier is roughly equivalent to the pulse signal P, M converted to the output pulse signal OUTP, OUTM in the class D amplifier of the first embodiment described above.
This will be specifically described. In the no-signal input state, as shown in FIG. The relationship between the triangular wave signal T, the positive phase signal SA, and the negative phase signal SB is set so that each duty of OUTM is 50%.
この無信号入力状態では、前述のように、出力パルス信号OUTP,OUTMとして、信号変換回路1510の遅延部151Eの遅延時間tDに相当する短いパルス幅(例えばデューティが10パーセント)を有するパルスが三角波信号Tの周期で間欠的に出力される。従って、無信号入力時に出力パルス信号がハイレベルとなっている期間が極めて短いので、簡単な構成としながら、無信号入力時の電力損失を従来のものより大幅に低減することが可能になる。また、出力パルス信号OUTP,OUTMにはキャリア周波数成分が常時存在するので、アナログ入力信号が無信号入力状態とその他の状態との間を移行する際に、キャリア周波数成分の出現/消失に起因したノイズの発生を防止することが可能になる。
In this no-signal input state, as described above, as the output pulse signals OUTP and OUTM, a pulse having a short pulse width (for example, a duty of 10 percent) corresponding to the delay time tD of the
続いて、アナログ入力信号の信号レベルAIN(+)が上昇し、その逆極性のアナログ入力信号の信号レベルAIN(−)が低下した状態では、図10に示すように、積分回路110から出力される正相信号SAの信号レベルが低下すると共に逆相信号SBの信号レベルが上昇し、逆相信号SBの信号レベルが正相信号SAの信号レベルを上回る。なお、図10では、上述の遅延部151Eの遅延時間を無視している。
Subsequently, in a state where the signal level AIN (+) of the analog input signal is increased and the signal level AIN (−) of the analog input signal having the opposite polarity is decreased, the signal is output from the integrating
この結果、パルス幅変調回路120から出力されるパルス信号SCのデューティが減少すると共に、パルス信号SDのデューティが増加する。従って、前述の第1入力条件が満足されることがなくなるので、出力パルス信号OUTPがローレベルに固定される。また、出力パルス信号OUTMのパルス幅は、アナログ入力信号AINの信号レベルに応じてパルス幅変調されたものとなる。
As a result, the duty of the pulse signal SC output from the pulse
続いて、アナログ入力信号の信号レベルAIN(+)が低下し、その逆極性のアナログ入力信号の信号レベルAIN(−)が上昇した状態では、図11に示すように、積分回路110から出力される正相信号SAの信号レベルが上昇すると共に逆相信号SBの信号レベルが低下し、正相信号SAの信号レベルが逆相信号SBの信号レベルを上回る。なお、図11でも、上述の遅延部151Eの遅延時間を無視している。
Subsequently, in a state where the signal level AIN (+) of the analog input signal is decreased and the signal level AIN (−) of the analog input signal having the opposite polarity is increased, as shown in FIG. As the signal level of the positive phase signal SA increases, the signal level of the negative phase signal SB decreases, and the signal level of the positive phase signal SA exceeds the signal level of the negative phase signal SB. In FIG. 11, the delay time of the
この結果、パルス信号SCのデューティが増加すると共に、パルス信号SDのデューティが減少する。従って、前述の第2入力条件が満足されることがなくなるので、出力パルス信号OUTMがローレベルに固定される。また、出力パルス信号OUTPのパルス幅は、アナログ入力信号AINの信号レベルに応じてパルス幅変調されたものとなる。 As a result, the duty of the pulse signal SC increases and the duty of the pulse signal SD decreases. Therefore, since the second input condition described above is not satisfied, the output pulse signal OUTM is fixed at a low level. The pulse width of the output pulse signal OUTP is a pulse width modulated according to the signal level of the analog input signal AIN.
以上のように、通常の増幅動作では、アナログ入力信号に応じて出力パルス信号OUTP,OUTMのうちの一方がローレベルに固定され、他方がパルス幅変調されたパルスを含んだものとなる。このような出力パルス信号OUTP,OUTMがスピーカSPに供給されると、スピーカの入力端子間に差電圧が発生し、スピーカが駆動される。 As described above, in a normal amplification operation, one of the output pulse signals OUTP and OUTM is fixed at a low level according to an analog input signal, and the other includes a pulse width-modulated pulse. When such output pulse signals OUTP and OUTM are supplied to the speaker SP, a differential voltage is generated between the input terminals of the speaker, and the speaker is driven.
次に、計時部1520によるDC検出動作を説明する。
この計時部1520の動作は、前述の第1実施形態に係るDC検出部150の計時部152の動作と同一であり、第1実施形態の信号P,Mに対応する出力パルス信号OUTP,OUTMのローレベルの継続時間を計時することによりDC出力を検出する。即ち、計時部1520は、出力パルス信号OUTP,OUTMのローレベル(所定レベル)が所定時間にわたって維持されたことを検出することにより、DC出力を検出する。
Next, the DC detection operation by the
The operation of the
具体的には、DC検出部1520を構成する前述の図2に示すD型フリップフロップ152A〜152Dから構成されるシフトレジスタは、出力パルス信号OUTP,OUTMがリセット解除を示すローレベル(所定レベル)になると、所定クロック信号CLKに基づいて動作を開始し、出力パルス信号OUTP,OUTMの何れかがローレベルになってからクロック信号CLKの2つ目の立ち上がりエッジで論理和ゲート152Eが信号Dとしてハイレベルを出力する。従って、前述の第1実施形態と同様に、DC出力を検出することが可能になる。
Specifically, the shift register including the D-type flip-
本実施形態に係るD級増幅器は、前述の第1実施形態に係るD級増幅器の出力端子T21,T22に接続されるローパスフィルタを使用することなく、スピーカSPを駆動することができる所謂フィルタレス型の増幅器として機能することができる。また、本実施形態によれば、この種の増幅器におけるDC出力を、極めて簡単な構成(計時部1520)を追加するだけで検出することが可能になる。 The class D amplifier according to the present embodiment is a so-called filterless type that can drive the speaker SP without using a low-pass filter connected to the output terminals T21 and T22 of the class D amplifier according to the first embodiment. Can function as a type of amplifier. Further, according to the present embodiment, it is possible to detect the DC output in this type of amplifier only by adding a very simple configuration (timer 1520).
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、クロック信号CLKの周波数を40Hzとしたが、これに限定されない。また、上述の実施形態では、信号変換部151が遅延部151Eを備えるものとしたが、無信号入力時にキャリア周波数成分を残す必要がなければ、この遅延部151を省略してもよい。また、各信号の論理レベルは一例であり、上述の例に限定されない。例えば、第1実施形態の信号P,Mがアナログ入力信号の入力レベルに応じてローレベルになるものとしたが、これをハイレベルとし、このハイレベルが維持される時間を経時することにより、DC出力を検出してもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the frequency of the clock signal CLK is 40 Hz, but is not limited to this. In the above-described embodiment, the
R11,R12;入力抵抗、R21,R22;帰還抵抗、110;積分回路、120;パルス幅変調回路、130;駆動回路、140;三角波発生回路、150;DC検出部、151;信号変換部、152;計時部、1300;駆動回路、1510;信号変換回路、1520;計時部。
R11, R12; input resistors, R21, R22; feedback resistors, 110; integration circuit, 120; pulse width modulation circuit, 130; drive circuit, 140; triangular wave generation circuit, 150; DC detection unit, 151; ;
Claims (6)
前記第1及び第2パルス信号を前記アナログ入力信号の信号レベルの極性に応じて第1及び第2信号に変換し、変換の際、前記第1及び第2信号のいずれか一方の信号を所定レベルの信号とし、他方をパルス幅変調されたパルス信号として、前記第1及び第2信号のレベルを相補的に前記所定レベルとする信号変換部と、
前記第1及び第2信号の何れかが所定時間にわたって前記所定レベルを維持したことを検出するための計時部と
を備えたことを特徴とするD級増幅器。 A class D amplifier configured to generate a first pulse signal and a second pulse signal whose pulses are modulated in a pulse-width manner in accordance with a signal level of the analog input signal, and the duty changes complementarily.
The first and second pulse signals are converted into first and second signals according to the polarity of the signal level of the analog input signal, and one of the first and second signals is predetermined during the conversion. A signal conversion unit that sets the level of the first and second signals to the predetermined level as a level signal and the other as a pulse signal subjected to pulse width modulation,
A class D amplifier comprising: a timer for detecting that one of the first and second signals has maintained the predetermined level for a predetermined time.
第1論理回路部と第2論理回路部とを備え、
前記アナログ入力信号の信号レベルの極性が正または負の一方の極性であって、前記第1パルス信号が前記所定レベルとは相補的なレベルであり、かつ、前記第2パルス信号が前記所定レベルである第1入力条件を満たす場合に、
前記第2論理回路部は、前記第2信号を前記所定レベルの信号として出力し、
前記第1論理回路部は、前記第1信号をパルス幅変調されたパルス信号として出力し、
前記アナログ入力信号の信号レベルの極性が正または負の他方の極性であって、前記第1パルス信号が前記所定レベルであり、かつ、前記第2パルス信号が前記所定レベルとは相補的なレベルである、前記第1入力条件とは相補的な第2入力条件を満たす場合に、
前記第1論理回路部は、前記第1信号を前記所定レベルの信号として出力し、
前記第2論理回路部は、前記第2信号をパルス幅変調されたパルス信号として出力することを特徴とする請求項1記載のD級増幅器。 The signal converter is
A first logic circuit portion and a second logic circuit portion;
The polarity of the signal level of the analog input signal is one of positive or negative polarity, the first pulse signal is a level complementary to the predetermined level, and the second pulse signal is the predetermined level. If the first input condition is satisfied is,
The second logic circuit unit outputs the second signal as the signal of the predetermined level,
The first logic circuit unit outputs the first signal as a pulse signal subjected to pulse width modulation ,
The polarity of the signal level of the analog input signal is the other polarity, positive or negative, the first pulse signal is the predetermined level, and the second pulse signal is a level complementary to the predetermined level. When the second input condition that is complementary to the first input condition is satisfied,
The first logic circuit unit outputs the first signal as the signal of the predetermined level,
2. The class D amplifier according to claim 1, wherein the second logic circuit unit outputs the second signal as a pulse signal subjected to pulse width modulation .
前記第1信号の信号レベルが前記所定レベルになったときに所定クロック信号に基づき動作を開始する第1シフトレジスタと、
前記第2信号の信号レベルが所定レベルになったときに所定クロック信号に基づき動作を開始する第2シフトレジスタと、
前記第1及び第2シフトレジスタの各出力信号の論理和を演算する論理和回路と
を備えたことを特徴とする請求項1または2の何れか1項記載のD級増幅器。 The timekeeping section is
A first shift register that starts an operation based on a predetermined clock signal when the signal level of the first signal reaches the predetermined level;
A second shift register that starts operation based on a predetermined clock signal when the signal level of the second signal reaches a predetermined level;
3. The class D amplifier according to claim 1, further comprising a logical sum circuit that calculates a logical sum of the output signals of the first and second shift registers.
前記第1及び第2パルス信号の何れか一方を一定時間だけ遅延させる遅延部を更に備えたことを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項記載のD級増幅器。 The signal converter is
It said first and claims 1 to 3 according to any one of the class-D amplifier and further comprising a delay unit for delaying either a certain time of the second pulse signal.
前記所定レベルが所定時間にわたって維持されたことを検出するための計時部を備えた
ことを特徴とするD級増幅器。 When the polarity of the signal level of the analog input signal is positive, a signal of a predetermined level is output from one of the first and second output terminals, and a pulse signal that has been subjected to pulse width modulation is output from the other. A class D amplifier configured to output a signal of a predetermined level from the other when the polarity of the level is negative and to output a pulse width modulated pulse signal from the one;
A class D amplifier comprising a timer for detecting that the predetermined level is maintained for a predetermined time.
ベルになったときにクロック信号に基づき動作を開始するシフトレジスタを備えたことを
特徴とする請求項5記載のD級増幅器。 The timing unit includes a shift register that starts an operation based on a clock signal when a signal output from one of the first and second output terminals reaches the predetermined level. 5. A class D amplifier according to 5 .
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