JPH04189005A - Pwm amplifier - Google Patents
Pwm amplifierInfo
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- JPH04189005A JPH04189005A JP2318886A JP31888690A JPH04189005A JP H04189005 A JPH04189005 A JP H04189005A JP 2318886 A JP2318886 A JP 2318886A JP 31888690 A JP31888690 A JP 31888690A JP H04189005 A JPH04189005 A JP H04189005A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
この発明は、PWM増幅器の回路構成に関し、昏 特
にオーディオ信号の増幅に使用する場合の信号歪の低減
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a circuit configuration of a PWM amplifier, and particularly to reducing signal distortion when used for amplifying audio signals.
第5図は例えば特公昭62−22484号公報に示され
た従来のPWM増幅器のブロック構成図であり、lはP
WM変調器、2はドライバ、3は正電源側MO3FET
、4ハ1jitlI側MO3FET、5はコイル、6は
コンデンサ、7は負荷である。なお、MOSFET3.
4にはその構造上寄生的に存在するダイオードをDl、
Dzとして説明の便宜上図示している。FIG. 5 is a block diagram of a conventional PWM amplifier disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 62-22484, where l is P
WM modulator, 2 is driver, 3 is MO3FET on positive power supply side
, 4 is a MO3FET on the 1jitlI side, 5 is a coil, 6 is a capacitor, and 7 is a load. In addition, MOSFET3.
4 is a diode that exists parasitically due to its structure, Dl,
For convenience of explanation, it is shown as Dz.
第5図の構成において、アナログ・オーディオ信号をP
WM変調器1でPWM信号とし、これをドライバ2で増
幅し、一対のスイッチング素子であるMOSFET3.
4を駆動して電力増幅した後、コイル5とコンデンサ6
で構成する低域フィルタで搬送波成分を除去し、オーデ
ィオ信号のみをスピーカ等の負荷7に供給するようにし
ている。In the configuration shown in Figure 5, the analog audio signal is
A WM modulator 1 generates a PWM signal, which is amplified by a driver 2, and a pair of switching elements MOSFET 3.
After driving 4 and amplifying the power, coil 5 and capacitor 6
The carrier wave component is removed by a low-pass filter composed of , and only the audio signal is supplied to a load 7 such as a speaker.
ここで、MOSFET3.4はプッシュプル動作をし、
PWM信号により交互にオンする。この際、一般に、M
OSFET3.4が同時にオンすることを避けるため、
一方のMOSFETがオフとなってから他方のMOSF
ETがオンとなるまでに適当な時間的余裕(即ち、双方
のMOSFETがオフとなると考えられる期間である。Here, MOSFET3.4 performs push-pull operation,
Turns on alternately by PWM signal. At this time, generally M
To avoid OSFET3.4 from turning on at the same time,
After one MOSFET turns off, the other MOSFET
There is an appropriate amount of time before the ET turns on (ie, a period during which both MOSFETs are considered to be off).
以下、同時オフ期間と記す、)を与えるようドライバ2
の一対の出力のタイミングをとることが行なわれる。The driver 2
Timing of a pair of outputs is performed.
又、MOSFET3.4のスイッチング動作に対する負
荷は、通常コイル5の誘導性が支配的となる。Further, the load for the switching operation of MOSFET 3.4 is usually dominated by the inductivity of coil 5.
以下、図によってこの種PWM増幅器の出力スイッチン
グ動作による歪発生要因につき説明する。Hereinafter, the causes of distortion caused by the output switching operation of this type of PWM amplifier will be explained with reference to the drawings.
第6図はPWM信号のデユーティ比がほぼ50%、即ち
負荷7への出力電圧がほぼ0■のときの出力スイッチン
グ動作波形を示す。■。はMOSFET3.4の結合点
の電圧、Ioはコイル5の電流であり、この結合点から
コイル5に流れ込む方向を正としている。又、Telは
MOSFET4がオフとなり、MOSFET3がオンす
るまでの間の同時オフ期間であり、T + 、 T
zはMOSFET3゜4のオン期間、TozはMOSF
ET3がオフしてからMOSFET4がオンするまでの
間の同時オフ期間である。同時オフ期間Telに入る直
前、コイル電流1 a はコイル5からMOSFET4
を通って負’@is Vccに流出しており、MOS
FET4がオフになるとVaはV(c+Va+(■a+
はMOSFET3の寄生ダイオードD、の順方向電圧降
下)となり、コイル電流I0は寄生ダイオードD、を遥
して正電源に向けて流れる。次に、MOSFET3がオ
ンになると1゜はこれを通して流れるようになり、MO
SFET3のオン抵抗が十分低ければV。はほぼVCC
となる。Tel及びT+の期間V。FIG. 6 shows the output switching operation waveform when the duty ratio of the PWM signal is approximately 50%, that is, the output voltage to the load 7 is approximately 0. ■. is the voltage at the connection point of MOSFET 3.4, Io is the current in the coil 5, and the direction flowing from this connection point into the coil 5 is positive. In addition, Tel is the simultaneous off period from when MOSFET4 turns off until MOSFET3 turns on, and T + , T
z is the ON period of MOSFET 3゜4, Toz is the MOSFET
This is the simultaneous off period from when ET3 is turned off until MOSFET4 is turned on. Immediately before entering the simultaneous off period Tel, the coil current 1 a changes from the coil 5 to the MOSFET 4.
It flows out to the negative '@is Vcc through the MOS
When FET4 turns off, Va becomes V(c+Va+(■a+
is the forward voltage drop of the parasitic diode D of MOSFET 3), and the coil current I0 flows through the parasitic diode D toward the positive power supply. Next, when MOSFET3 is turned on, 1° begins to flow through it, and the MOSFET3 turns on.
V if the on-resistance of SFET3 is sufficiently low. is almost VCC
becomes. Tel and T+ period V.
がほぼ■。、となることから、■。は図のように直線的
に増加してゆき、ついにはMOSFET3からコイル5
に流れ込むようになる。次に、MOSFET3がオフと
なり、期間T02に入ると、■。is almost ■. , so ■. increases linearly as shown in the figure, and finally from MOSFET 3 to coil 5
It starts to flow into. Next, when MOSFET3 turns off and enters period T02, ■.
は−Vcc Vat(Vd2はMOSFET4の寄生
ダイオードD2の順方向電圧降下)となり、I。becomes -Vcc Vat (Vd2 is the forward voltage drop of the parasitic diode D2 of MOSFET 4), and I.
はD2を介して負電源から流れる。次に、MOSFET
4がオンすると10はこれを介して流れることとなり、
MOSFET4のオン抵抗が十分低ければ■。はほぼ−
VCCとなる。T oz及びT2の期間、■。がほぼ−
VCCとなるのでIoは図示のように直線的に減少して
ゆき、ついにはコイル5からMOSFET4に向は流れ
出るようになる。flows from the negative supply via D2. Next, MOSFET
When 4 turns on, 10 will flow through it,
■ If the on-resistance of MOSFET4 is sufficiently low. is almost-
It becomes VCC. T oz and T2 period, ■. is almost -
Since the voltage becomes VCC, Io decreases linearly as shown in the figure, and finally begins to flow from the coil 5 to the MOSFET 4.
このように、同時オフ期間Tel、 Ta2は出力電圧
v0の正期間、負期間にそれぞれ属し、その増幅への影
響は打ち消し合うことになる。なお、Ql、Q2は説明
の都合上MO3FET3.4に付した符号である。In this way, the simultaneous off periods Tel and Ta2 belong to the positive period and negative period of the output voltage v0, respectively, and their effects on amplification cancel each other out. Note that Ql and Q2 are the symbols assigned to MO3FET3.4 for convenience of explanation.
第7図はPWM信号のデユーティ比が小さく、負荷7へ
の出力電圧が負のときのスイッチング動作波形を示す、
電流■。は全期間を通じて負、即ちコイル5から流出す
る方向となる。これを各期間について言えば、期間Te
lにはMOSFET3の寄生ダイオードD1を介して正
電源に向けて流れ、TIM間にはMOSFET3を介し
てやはり正電源に向けて流れることになり、T ox期
間には再びDlを介して正電源に向けて流れ、T2期間
にはMOSFET4を介して負電源に向けて流れること
になる。このように、同時オフ期間T01゜Telはど
ちらも出力電圧■。の正期間に属することから、voの
デユーティ比はPWM信号に比べてわずかに大きくなる
。FIG. 7 shows the switching operation waveform when the duty ratio of the PWM signal is small and the output voltage to the load 7 is negative.
Current■. is negative throughout the entire period, that is, in the direction of flowing out from the coil 5. For each period, the period Te
The current flows to the positive power supply through the parasitic diode D1 of MOSFET 3 in l, and the flow also flows towards the positive power supply through MOSFET 3 between TIM, and again to the positive power supply through Dl during the Tox period. During the T2 period, the current flows toward the negative power supply via MOSFET4. In this way, the simultaneous off period T01°Tel is both at the output voltage ■. Since it belongs to the regular period of , the duty ratio of vo is slightly larger than that of the PWM signal.
第8図はPWM信号のデユーティ比が太き(、負荷7へ
の出力電圧が正のときのスイッチング動作波形を示す。FIG. 8 shows switching operation waveforms when the duty ratio of the PWM signal is large (and the output voltage to the load 7 is positive).
電流I0は全期間を通して正、即ちMOSFET3.4
からコイル5へ流れ込む方向となる。これを各期間につ
いて言えば、T O1期間にはMOSFET4の寄生ダ
イオードDaを介して負電源から流れ、71′#JI間
ではMOSFET3を介して正電源から流れ、Tax期
間には再びD2を介して負電源から流れ、T2期間には
MOSFET4を介してやはり負電源からコイル5に向
けて流れる。このように、同時オフ期間T。I。The current I0 is positive throughout the period, i.e. MOSFET 3.4
This is the direction from which it flows into the coil 5. Regarding each period, during the T O1 period, it flows from the negative power supply via the parasitic diode Da of MOSFET4, between 71'#JI, it flows from the positive power supply via MOSFET3, and during the Tax period, it flows again through D2. It flows from the negative power supply, and also flows from the negative power supply to the coil 5 via the MOSFET 4 during the T2 period. In this way, the simultaneous off period T. I.
TD2はどちらも出力電圧v0の負期間に属することか
ら、Voのデユーティ比はPWM信号に比べてわずかに
小さくなる。Since both TD2 belong to the negative period of the output voltage v0, the duty ratio of Vo is slightly smaller than that of the PWM signal.
第9図は以上説明した出力段動作における入力PWM信
号のデユーティ比と出力PWM信号のデユーティ比の関
係を示すものである。図において、a、b点は上述のよ
うに、コイル5の電流がPWM変調波の一周期を通して
正もしくは負となるしきい値である。ここで、負荷7の
抵抗値をR3、その端子電圧を■1、負荷7を流れる電
流を11 とすると、以下の計算により各点に対応する
PWM波のデユーティ比を求めることができる。FIG. 9 shows the relationship between the duty ratio of the input PWM signal and the duty ratio of the output PWM signal in the output stage operation described above. In the figure, points a and b are thresholds at which the current in the coil 5 becomes positive or negative throughout one cycle of the PWM modulated wave, as described above. Here, assuming that the resistance value of the load 7 is R3, its terminal voltage is 1, and the current flowing through the load 7 is 11, the duty ratio of the PWM wave corresponding to each point can be determined by the following calculation.
ただし、V、、1.はコンデンサ6の作用により、リッ
プルが無視できるとする。まず、a点について考える。However, V,,1. Assume that the ripple is negligible due to the action of the capacitor 6. First, consider point a.
コイル5に流れる電流I0の変化分dr。は
dlo=(Vcc−V+)、Tz/L (1
)ここで、T、はほぼMOS F ET 3がオンとな
る期間、Lはコイル5のインダクタンスである。The amount of change dr in the current I0 flowing through the coil 5. is dlo=(Vcc-V+), Tz/L (1
) Here, T is approximately the period during which the MOS FET 3 is on, and L is the inductance of the coil 5.
点aにおいて、電流I0はゼロからほぼ直線的にdl。At point a, the current I0 increases approximately linearly from zero to dl.
たけ変化するので、負荷電流■1 はこの平均値となり
、
r、−(VCC−V、)−T、、/2L (
2)一方、この負荷電流I、は
11 = V I / RI
(3)の関係を満たさねばならず、さらに
V+−(Tz Tit)’Vcc/(Tz Tit
) (4)の関係が成立する。、T21はほぼMOS
FET4がオンする期間である。(2)〜(4)式より
R1・T l l・T、、= L、(T、、−T、l)
(5)の関係が得られる。ここで、T =
T、、 + Tt、とし、D3=T、、/T と置く
と、a点におけるPWM波のデユーティ比り、について
次の関係が得られる。Since the load current ■1 will be the average value, r, -(VCC-V,)-T,, /2L (
2) On the other hand, this load current I, is 11 = V I / RI
The relationship (3) must be satisfied, and furthermore, V+-(Tz Tit)'Vcc/(Tz Tit
) The relationship (4) holds true. , T21 is almost MOS
This is the period during which FET4 is turned on. From formulas (2) to (4), R1・T l l・T, , = L, (T, , −T, l)
The relationship (5) is obtained. Here, T =
T, , + Tt, and setting D3=T, , /T, the following relationship is obtained for the duty ratio of the PWM wave at point a.
一方、b点におけるPWM波のデユーティ比り、はD4
=I D2 となることは明らかであるから、(6)
式より
の関係が得られる。On the other hand, the duty ratio of the PWM wave at point b is D4
Since it is clear that =I D2, (6)
The relationship can be obtained from Eq.
以上より、PWM増幅器の信号歪に出力段スイッチ素子
の同時オフ期間が関係しており、この同時オフ期間を短
縮し理想的には無くしてしまうことが信号歪を低減する
上で重要であることは明らかである。ところが、実際の
スイッチ素子のオンオフ動作に必らず時間遅れが存在す
るため、この同時オフ期間を短縮しようとすると、正電
源側と負電源側のスイッチ素子のオンオフ遷移領域が重
なってきて、双方のスイッチ素子を貫通する貫通電流が
流れることになる。この貫通電流はすべて損失となるた
めPWM増幅器の高効率であるという特長を損なうばか
りでなく、これが鋭いパルス状の電流であるために出力
波形にオーバシュートやリンギングといった波形の乱れ
を生しる原因となり、出力の歪を逆に増加させることと
なる。又、この貫通電流による損失は主に出カスインチ
素子で発生するから、素子の放熱などの対策が必要とな
る。さらに、この同時オフ期間を短縮して行くと、回路
素子の温度特性や経時変化などによるわずかな動作条件
の変化でこの貫通電流が大きく変化することとなり、増
幅器の特性を安定に管理することが困難になってくる。From the above, the signal distortion of PWM amplifiers is related to the simultaneous OFF period of the output stage switch elements, and it is important to shorten and ideally eliminate this simultaneous OFF period in order to reduce signal distortion. is clear. However, since there is always a time delay in the actual on/off operation of a switch element, if you try to shorten this simultaneous off period, the on/off transition regions of the switch elements on the positive power supply side and the negative power supply side will overlap, causing both A through current flows through the switch element. Since all of this through current becomes a loss, it not only impairs the high efficiency feature of the PWM amplifier, but also causes waveform disturbances such as overshoot and ringing in the output waveform because it is a sharp pulse current. This results in an increase in output distortion. Further, since the loss due to this through current mainly occurs in the output inch element, it is necessary to take measures such as heat dissipation from the element. Furthermore, if this simultaneous off period is shortened, the through current will change significantly due to slight changes in operating conditions due to temperature characteristics of circuit elements or changes over time, making it difficult to stably manage the characteristics of the amplifier. It's getting difficult.
このように多くの課題があるため、実際のPWM増幅器
ではこの貫通電流が流れない程度の同時オフ期間を設け
ている。Because of these many problems, actual PWM amplifiers are provided with a simultaneous OFF period to the extent that this through current does not flow.
以上のように従来のPWM増幅器では、動作を安定に保
つこと及び高効率を得るために、出力段の動作において
正電源側と負tfi側のスイッチ素子の動作切換時に双
方の素子がオフとなる期間を設けており、これにより出
力信号に歪が発生するという課題があった。As described above, in conventional PWM amplifiers, in order to maintain stable operation and obtain high efficiency, both elements are turned off when switching the operation of the switching elements on the positive power supply side and the negative TFI side in the operation of the output stage. There was a problem in that this period caused distortion in the output signal.
この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、安定に動作し高効率であって、しかも信号
歪の小さいPWM増幅器を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a PWM amplifier that operates stably, has high efficiency, and has low signal distortion.
この発明に係るPWM増幅器は、入力音声信号の平均レ
ベルに対して正と負の2点に変曲点を持ち、正側の変曲
点レベルを越える正の信号と負側の変曲点レベルを下回
る負の信号に対してそれぞれほぼ一定しベルの変形を与
える歪補償回路を設けたものである。The PWM amplifier according to the present invention has inflection points at two points, positive and negative, with respect to the average level of an input audio signal, and a positive signal exceeding the inflection point level on the positive side and an inflection point level on the negative side. A distortion compensation circuit is provided which provides a substantially constant Bell deformation for negative signals below the .
この発明に係る歪補償回路は、入力音声信号に対して変
形を与え、増幅器出力段で発生する歪をこの変形により
相殺するようにする。The distortion compensation circuit according to the present invention applies a modification to an input audio signal so that the distortion generated at the output stage of the amplifier is canceled out by this modification.
〔実施例]
以下、この発明の実施例を図面とともに説明する0図に
おいて、lはPWM変調器、2はドライバ、3ば正電源
側M OS F E T (Q 1とも称する。)、4
は負電源側MO3FET(Qzと称する。)、5はコイ
ル、6はコンデンサ、7は負荷、8は歪補償回路であり
、符号1〜7で示す部分は従来と同一であり、同じ動作
をする。歪補償回路8は、出力段で発生する歪を予め音
声信号を変形することにより打ち消すものである。この
歪打ち消しに必要な特性は、第9図の出力段PWM信号
のデユーティ比に関する入出力特性を補償するものであ
り、第2図に示すようなものである。第2図では入出力
を音声信号の電圧で表わしているが、これはPWM変調
器1の変調利得を各電圧に掛けることによりPWM信号
のデユーティ比と完全に対応させることができるため、
問題はない、第2図の0点、d点の各変曲点はそれぞれ
第9図のa点、b点に対応し、また変曲点c、dを越え
た所での直線からのずれは第9図におけるデユーティ比
のずれと逆方向で大きさが等しい。[Embodiment] Hereinafter, in Fig. 0, which describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings, 1 is a PWM modulator, 2 is a driver, 3 is a positive power supply side MOSFET (also referred to as Q 1), 4
is a negative power supply side MO3FET (referred to as Qz), 5 is a coil, 6 is a capacitor, 7 is a load, 8 is a distortion compensation circuit, and the parts indicated by symbols 1 to 7 are the same as the conventional one and operate in the same way. . The distortion compensation circuit 8 cancels the distortion generated at the output stage by modifying the audio signal in advance. The characteristics necessary for this distortion cancellation are those shown in FIG. 2, which compensate for the input/output characteristics regarding the duty ratio of the output stage PWM signal shown in FIG. In Fig. 2, input and output are expressed by the voltage of the audio signal, but this can be made to correspond completely to the duty ratio of the PWM signal by multiplying each voltage by the modulation gain of the PWM modulator 1.
There is no problem.The inflection points of point 0 and point d in Figure 2 correspond to points a and b in Figure 9, respectively, and the deviation from the straight line beyond the inflection points c and d. is in the opposite direction and has the same magnitude as the duty ratio shift in FIG.
第3図は歪補償回路8の回路図を示し、演算増幅器Ic
yは入力端子100からの入力信号と演算増幅器IC1
の出力に与えられる歪補償電圧を加算合成する加算器を
構成し、演算増幅器IC。FIG. 3 shows a circuit diagram of the distortion compensation circuit 8, in which the operational amplifier Ic
y is the input signal from the input terminal 100 and the operational amplifier IC1
It constitutes an adder that adds and synthesizes the distortion compensation voltages given to the outputs of the operational amplifier IC.
はこの出力を反転増幅して出力端子101に与える。演
算増幅器ICzの出力がゼロ(グラウンド電位)の場合
には、歪補償回路8の入出力特性は直線となる。ここで
、トランジスタQ lo + は入力端子100からの
入力信号電圧がVb++Vth+ より低い場合演算増
幅器IC,への入力を遮断する第1のスイッチング手段
として動作し、トランジスタQ、。2は入力端子100
からの入力信号電圧が−v、、−Vい、より高い場合演
算増幅器IC,への入力を遮断する第2のスイッチ手段
として動作する。V bl 、 V btはトランジ
スタQ + o + + Q + 112のベース電
圧、■いI+ vい2はスレッショルド電圧である。inverts and amplifies this output and supplies it to the output terminal 101. When the output of the operational amplifier ICz is zero (ground potential), the input/output characteristic of the distortion compensation circuit 8 becomes a straight line. Here, the transistor Q lo + operates as a first switching means to cut off the input to the operational amplifier IC when the input signal voltage from the input terminal 100 is lower than Vb++Vth+, and the transistor Q lo + operates as a first switching means to cut off the input to the operational amplifier IC. 2 is input terminal 100
When the input signal voltage from the circuit is higher than -V, -V, it operates as a second switch means to cut off the input to the operational amplifier IC. V bl and V bt are the base voltages of the transistor Q + O + + Q + 112, and I + V2 is the threshold voltage.
この結果、入力端子]0[)からの入力信号電圧がV、
、十Vい、より低くかつ−V bl V tk!より
高い場合は、演算増幅器IC,への入力は遮断され、そ
の出力はゼロとなる。演算増幅器ICzは単なる反転増
幅器であるから、その出力もゼロとなる。As a result, the input signal voltage from input terminal]0[) is V,
, 10 V, lower and -V bl V tk! If it is higher, the input to the operational amplifier IC, will be cut off and its output will be zero. Since the operational amplifier ICz is simply an inverting amplifier, its output is also zero.
次に、入力端子100の入力信号電圧が■1.+■い、
より高くてトランジスタQ + 61 が導通すると、
演算増幅器IC,は−R、/ R、の利得を持つ反転増
幅器として動作して負の出力を出すが、この出力電圧が
一■、−■い、より低くなるとトランジスタQ 104
が導通するため利得が抑制され、出力電圧はほぼこの値
V b a Vい、に制限されることになる。従って
、トランジスタQ1゜4は第1の振幅制限手段として動
作する。又、入力信号電圧が−V4z Vth2より
低くトランジスタQ + o zが導通すると、演算増
幅器IC,は−Rs/R4の利得を持つ反転増幅器とし
て動作し正の出力を出すが、この出力電圧がV、、十V
い、より高くなるとトランジスタQ1゜、が導通するた
め利得が抑制され、出力電圧がほぼこの値Vbs+Vt
hzに制限される。従って、トランジスタQ1゜、は第
2の振幅制限手段として動作する。演算増幅器ICzは
上記のようにして得られた演算増幅器IC,の出力を反
転増幅するので、演算増幅器ICzからの出力は第4図
に示すようになる。なお、■1.。Next, the input signal voltage of the input terminal 100 is set to ■1. +■I,
When higher and transistor Q + 61 conducts,
The operational amplifier IC, operates as an inverting amplifier with a gain of -R, /R, and outputs a negative output, but when this output voltage becomes lower than -1, the transistor Q104
Since V is conductive, the gain is suppressed and the output voltage is limited to approximately this value V b a V . Therefore, transistor Q1.4 operates as a first amplitude limiting means. Also, when the input signal voltage is lower than -V4z Vth2 and the transistor Q + oz becomes conductive, the operational amplifier IC operates as an inverting amplifier with a gain of -Rs/R4 and outputs a positive output. ,,10V
When the voltage becomes higher, the transistor Q1 becomes conductive, so the gain is suppressed and the output voltage becomes approximately this value Vbs+Vt.
limited to hz. Therefore, transistor Q1° operates as second amplitude limiting means. Since the operational amplifier ICz inverts and amplifies the output of the operational amplifier IC obtained as described above, the output from the operational amplifier ICz becomes as shown in FIG. In addition, ■1. .
■1はトランジスタQ1゜3 + Qloa のベー
ス電圧、■い、2 ■い、はスレッショルド電圧、R,
−R,。■1 is the base voltage of transistor Q1゜3 + Qloa, ■i, 2 is the threshold voltage, R,
-R,.
は抵抗、C1〜C4はコンデンサである。この第4図に
示す演算増幅器1c2の出力は演算増幅器IC3で入力
信号と加算され、演算増幅器■C4で反転後出力端子1
(11から出力されるので、歪補償回路8の入出力特性
は第2図の特性と相位となり、またベース電圧Vbl〜
■14の値及び演算増幅器IC3で加算される歪補償信
号のレベルを適切に設定することにより、変曲点c、d
の位置、正側変曲点Cの上側、負側変曲点dの下側の直
線からのずれ量を第2図に示す望ましい特性と一致させ
ることができる。従って、歪補償回路8を設けることに
より、出力段において適切な同時オフ期間をとりながら
歪率を低減することができる。is a resistor, and C1 to C4 are capacitors. The output of the operational amplifier 1c2 shown in FIG. 4 is added to the input signal by the operational amplifier IC3, and after being inverted by the operational amplifier
11, the input/output characteristics of the distortion compensation circuit 8 are in phase with the characteristics shown in FIG. 2, and the base voltage Vbl~
■By appropriately setting the value of 14 and the level of the distortion compensation signal added by operational amplifier IC3, the inflection points c and d can be adjusted.
, the amount of deviation from the straight line above the positive inflection point C, and below the negative inflection point d can be made to match the desirable characteristics shown in FIG. Therefore, by providing the distortion compensation circuit 8, it is possible to reduce the distortion factor while providing an appropriate simultaneous off period in the output stage.
なお、上記実施例では出力スイッチング素子としてMO
3FET3.4を用いたが、フライホイーリング・ダイ
オードを並列接続したトランジスタやI G B T
(Insulated−gate Bipolar T
ransistor)など他のスインチ素子でも同等の
効果を得ることができる。又、出力段形式をS E P
P (Single−ended Pu5h−pul
l )としたが、それぞれ逆位相の音声出力を与える5
EPP出力段2組を用いるB T L (Balanc
ed Transforlller Less)出力形
式としもよい。Note that in the above embodiment, MO is used as the output switching element.
3FET3.4 was used, but a transistor with a flywheeling diode connected in parallel or an IGBT
(Insulated-gate Bipolar T
The same effect can be obtained with other switch elements such as a transistor (transistor). Also, the output stage format is S E P
P (Single-ended Pu5h-pul
l ), but 5 gives audio outputs with opposite phases, respectively.
BTL (Balanc) using two sets of EPP output stages
edTransformer Less) output format.
以上のようにこの発明によれば、出力段において適切な
同時オフ期間をとり、高い効率と安定な動作を維持する
とともに、出力段で発生した歪を予め音声信号を変形さ
せることにより打ち消すことができる。As described above, according to the present invention, an appropriate simultaneous off period is taken in the output stage to maintain high efficiency and stable operation, and distortion generated in the output stage can be canceled by transforming the audio signal in advance. can.
第1図はこの発明によるPWM増幅器の構成図、第2図
及び第3図はこの発明による歪補償回路の入出力特性図
及び回路図、第4図はこの発明による歪補償回路におけ
る歪補償信号の特性図、第5図は従来のPWM増幅器の
構成図、第6図〜第8図は従来のPWM増幅器における
PWM信号の異なるデユーティ比による動作波形図、第
9図は従来のPWM増幅器の出力段特性図である。
■・・・PWM変調器、3.4・・・MOS F ET
、5・・・コイル、6・・・コンデンサ、7・・・負荷
、8・・・歪補償回路。
なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
代理人 大 岩 増 雄
第4図
第5図
VCC
第6図
第7図
第8図FIG. 1 is a block diagram of a PWM amplifier according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are input/output characteristic diagrams and circuit diagrams of a distortion compensation circuit according to the present invention, and FIG. 4 is a distortion compensation signal in the distortion compensation circuit according to the present invention. , Figure 5 is a configuration diagram of a conventional PWM amplifier, Figures 6 to 8 are operating waveform diagrams with different duty ratios of PWM signals in a conventional PWM amplifier, and Figure 9 is an output of a conventional PWM amplifier. FIG. ■...PWM modulator, 3.4...MOS FET
, 5... Coil, 6... Capacitor, 7... Load, 8... Distortion compensation circuit. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Agent Masuo Oiwa Figure 4 Figure 5 VCC Figure 6 Figure 7 Figure 8
Claims (1)
点を持ち、正側の変曲点レベルを越える正の信号と負側
の変曲点レベルを下回る負の信号に対してそれぞれほぼ
一定レベルの変形を与える歪補償回路と、歪補償回路の
出力をPWM信号に変換するPWM変調器と、このPW
M信号を電力増幅する出力スイッチング素子と、出力ス
イッチング素子の出力から搬送波成分を除去して負荷に
供給する低域フィルタを備えたことを特徴とするPWM
増幅器。It has inflection points at two points, positive and negative, with respect to the average level of the input audio signal, and for positive signals exceeding the positive inflection point level and negative signals below the negative inflection point level. A distortion compensation circuit that gives deformation at a substantially constant level, a PWM modulator that converts the output of the distortion compensation circuit into a PWM signal, and this PWM signal.
A PWM characterized by comprising an output switching element for power amplifying the M signal, and a low-pass filter that removes a carrier wave component from the output of the output switching element and supplies it to a load.
amplifier.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2318886A JPH04189005A (en) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Pwm amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2318886A JPH04189005A (en) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Pwm amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04189005A true JPH04189005A (en) | 1992-07-07 |
Family
ID=18104065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2318886A Pending JPH04189005A (en) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Pwm amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04189005A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005252708A (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Victor Co Of Japan Ltd | D-class amplifier |
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-
1990
- 1990-11-22 JP JP2318886A patent/JPH04189005A/en active Pending
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