JPH0823242A

JPH0823242A - 出力回路

Info

Publication number: JPH0823242A
Application number: JP6156879A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Hatanaka; 正彦畠中; Kazuya Iwata; 和也岩田; Katsuyoshi Fujii; 克芳藤井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】パルス幅変調信号の高調波成分を低減し、トラ
ンスに低い周波数成分を通過させることなくオーディオ
帯域の周波数を取り出せる出力回路を提供する。【構成】アナログ入力信号をパルス変調するパルス変換
部１と、パルス変換部１からのパルス信号に基づいて駆
動信号を出力するドライバ部２と、前記駆動信号にした
がってオンまたはオフのスイッチング動作を交互に行う
とともにオンおよびオフの電圧を共振波形に変換する電
圧共振スイッチ部８と、電圧共振スイッチ部８の出力信
号を入力とし、二次巻き線は互いに逆相の出力信号を取
り出すための巻き線で構成したトランス６と、トランス
６の出力信号を整流した後合成する整流合成部７よりな
る出力回路の構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアナログ入力信号を矩形
波にパルス変調を行うパルス変調増幅器、特にスイッチ
ングノイズを軽減する出力回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、オーディオ等の入力信号を効率
よく電力増幅する方法として、オーディオ信号などのア
ナログ入力信号をパルス幅変調し、パルス変換部からの
駆動パルスによりスイッチング動作させて出力を負荷に
供給して電力増幅を行う、いわゆるパルス幅変調増幅器
が考えられている。さらに、大出力の信号を負荷に供給
する方法として、図９に示すような出力回路が考えられ
る。

【０００３】以下に、従来のパルス幅変調増幅器におけ
る出力回路について説明する。図９はこの従来の出力回
路のブロック図を示すものである。図９において構成要
素として、１はオーディオ信号等のアナログ入力信号を
パルス幅変調するパルス変換部、２はパルス変換部１か
らの駆動パルスに従ってスイッチング素子を交互に動作
させるドライバ部、３はドライバ部２から順次出力され
るパルス幅変調信号にしたがってスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２をオン・オフさせるスイッチ部、１４はスイッ
チ部３のスイッチング素子Ｑ１およびＱ２の出力信号を
電気的に絶縁し、かつ、エネルギーを伝達するトラン
ス、４はトランス１４の出力信号に含まれる高周波成分
を除去する低域通過フィルタ、５は負荷抵抗である。

【０００４】以上の各構成要素よりなる出力回路につい
て、以下その動作について説明する。まず、パルス変換
部１は順次入力されるアナログ入力信号をパルス幅変調
し、その結果得られるパルス幅変調信号を順次ドライバ
部２へ出力する。次にドライバ部２は入力されたパルス
幅変調信号を互いに逆相のゲート入力信号に変換し、そ
れぞれのゲート入力信号をスイッチ部３のスイッチング
素子Ｑ１およびＱ２のゲートに順次出力する。スイッチ
ング素子Ｑ１、Ｑ２は、順次入力されるゲート入力信号
にしたがってオンおよびオフ動作を交互に行う。これに
よりスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２はプッシュプル動作を
繰り返し、トランス１４の一次側端子に電圧を供給して
トランス１４を駆動する。このようにしてトランス１４
により増幅されて二次側端子より順次取り出される信号
は、低域通過フィルタ４を通して出力波形を負荷抵抗５
に供給する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の出
力回路では、スイッチ部３でスイッチングされた信号は
矩形波状の波形であるため高調波成分を多く含んでお
り、基板上のパターンや配線から不要輻射ノイズが放射
され、チューナ等への受信妨害を与えてしまうという欠
点があった。また、上記の出力回路では、スイッチ部３
のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチング動作させ
ると、トランス１４内に残留エネルギーが残存するが、
上記回路では残留エネルギーを処理する手段を備えてお
らず、パルス変調信号に直流レベルシフトが生じるため
出力波形に歪をもたらすという課題があった。さらに、
順次入力されるオーディオ信号の最低周波数が５０〜６
０Ｈｚの場合、その周波数成分をそのままトランス１４
に通過させるため、トランス１４が大重量、かつ大型と
なる欠点があった。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、スイッチングされるパルス変調信号に含まれる高調
波成分の発生をなくし、かつトランス内の残留エネルギ
ーを処理でき、パルス変調信号に直流レベルシフトが生
じるのを抑えて、歪のない出力波形が得られる出力回路
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に第１の発明の出力回路は、オーディオ信号等のアナロ
グ入力信号をパルス変調するパルス変換部と、前記パル
ス変換部から出力されるパルス信号に基づいて駆動信号
を出力するドライバ部と、前記駆動信号にしたがってオ
ンまたはオフのスイッチング動作を交互に行うとともに
オンおよびオフの電圧を共振波形に変換する電圧共振ス
イッチ部と、前記電圧共振スイッチ部の出力信号を入力
とし一次巻き線の中間タップには外部電源を接続すると
ともに、二次巻き線は互いに逆相の出力を取り出すため
の巻き線で構成したトランスと、前記トランスの出力信
号を整流した後合成する合成整流部とにより構成されて
いる。

【０００８】また、第２の発明の出力回路は、オーディ
オ信号等のアナログ入力信号をパルス変調するパルス変
換部と、前記パルス変換部から出力されるパルス信号に
基づいて駆動信号を出力するドライバ部と、前記駆動信
号にしたがってオンまたはオフのスイッチング動作を交
互に行うスイッチ部と、前記スイッチ部の出力信号を入
力とし一次巻き線の中間タップには外部電源を接続する
とともに、二次巻き線は互いに逆相の出力を取り出すた
めの巻き線で構成したトランスと、前記トランスの出力
信号を共振波形に変換する電流共振部と、前記電流共振
部の出力信号を整流した後合成する合成整流部とにより
構成されている。

【０００９】また、第３の発明の出力回路は、オーディ
オ信号等のアナログ入力信号をパルス変調するパルス変
換部と、前記パルス変換部から出力されるパルス信号に
基づいて駆動信号を出力するドライバ部と、前記駆動信
号にしたがってオンまたはオフのスイッチング動作を交
互に行うとともにオンおよびオフの電圧を共振波形に変
換する電圧共振スイッチ部と、前記電圧共振スイッチ部
の出力信号を入力とし一次巻き線の中間タップには外部
電源を接続するとともに、二次巻き線は互いに逆相の出
力を取り出すための第１の巻き線と、さらに前記２本の
巻き線とは逆相の出力を取り出すための第２の巻き線と
で構成したトランスと、前記第１の巻き線の出力信号を
整流した後合成して正相信号を出力し、かつ前記第２の
巻き線の出力信号を整流した後合成して逆相信号を出力
する整流合成部とにより構成されている。

【００１０】また、第４の発明の出力回路は、オーディ
オ信号等のアナログ入力信号をパルス変調するパルス変
換部と、前記パルス変換部から出力されるパルス信号に
基づいて駆動信号を出力するドライバ部と、前記駆動信
号にしたがってオンまたはオフのスイッチング動作を交
互に行うスイッチ部と、前記スイッチ部の出力信号を入
力とし一次巻き線の中間タップには外部電源を接続する
とともに、二次巻き線は互いに逆相の出力を取り出すた
めの第１の巻き線と、さらに前記２本の巻き線とは逆相
の出力を取り出すための第２の巻き線とで構成したトラ
ンスと、前記第１の巻き線から出力される出力信号およ
び前記第２の巻き線から出力される出力信号を共振波形
に変換する電流共振部と、前記第１の巻き線の出力信号
から得られる電流共振信号を整流した後合成して正相信
号を出力し、かつ前記第２の巻き線の出力信号から得ら
れる電流共振信号を整流した後合成して逆相信号を出力
する整流合成部とにより構成されている。

【００１１】

【作用】上記した第１の発明の出力回路において、パル
ス変換部から順次出力されるパルス信号に基づいてドラ
イバ部は駆動信号を出力する。駆動信号にしたがってオ
ンまたはオフのスイッチング動作を交互に行うとともに
オンおよびオフの電圧を共振波形に変換する電圧共振ス
イッチ部のスイッチング素子Ｑ１およびＱ２の出力はそ
れぞれトランスの一次側端子に接続され、スイッチ部の
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のプッシュプル動作にした
がってトランスは信号を二次巻き線に伝達する。トラン
スの出力信号は互いに逆相に合成されるように二次側端
子から整流合成部を介して接続されている。これにより
トランスの二次側端子から出力される信号はスイッチ部
のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンまたはオフに従っ
た正相または逆相の信号が交互に繰り返され、これらの
信号は整流合成部により整流された後合成されるため、
負荷に出力される出力波形に含まれる高調波成分を軽減
することができる。

【００１２】また、第２の発明の出力回路において、パ
ルス変換部から順次出力されるパルス信号に基づいてド
ライバ部は駆動信号を出力する。駆動信号にしたがって
オンまたはオフのスイッチング動作を交互に行うスイッ
チ部のスイッチング素子Ｑ１、およびＱ２の出力はそれ
ぞれトランスの一次側端子に接続され、スイッチ部のス
イッチング素子Ｑ１、Ｑ２のプッシュプル動作にしたが
ってトランスは信号を二次巻き線に伝達する。トランス
の出力信号は互いに逆相に合成されるように二次側端子
から整流合成部を介して接続されており、さらにトラン
スの２次側端子から出力される信号は電流共振部によっ
て共振波形に変換される。これにより電流共振部から出
力される信号はスイッチ部のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ
２のオンまたはオフに従った正相または逆相の信号が交
互に繰り返され、これらの信号は整流合成部により整流
された後合成されるため、負荷に出力される出力波形に
含まれる高調波成分を軽減することができる。

【００１３】また、第３の発明の出力回路において、パ
ルス変換部から順次出力されるパルス信号に基づいてド
ライバ部は駆動信号を出力する。駆動信号にしたがって
オンまたはオフのスイッチング動作を交互に行うととも
にオンおよびオフの電圧を共振波形に変換する電圧共振
スイッチ部のスイッチング素子Ｑ１、およびＱ２の出力
はそれぞれトランスの一次側端子に接続され、スイッチ
部のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のプッシュプル動作に
したがってトランスは信号を二次巻き線に伝達する。二
次巻き線は正相信号を出力するための第１の巻き線、お
よび第１の巻き線とは逆相の信号を取り出すための第２
の巻き線とからなり、さらに第１および第２の巻き線の
出力信号はそれぞれ逆相で合成されるように整流合成部
を介して接続されている。これによりそれぞれスイッチ
部のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンまたはオフに従
ったパルス信号が交互に繰り返され整流合成部によって
整流した後第１の巻き線から出力される正相の出力信号
と第２の巻き線から出力される逆相の出力信号とを加算
して出力波形を得るため、負荷に出力される出力波形に
含まれる高調波成分を軽減することができる。

【００１４】また、第４の発明の出力回路において、パ
ルス変換部から順次出力されるパルス信号に基づいてド
ライバ部は駆動信号を出力する。駆動信号にしたがって
オンまたはオフのスイッチング動作を交互に行うスイッ
チ部のスイッチング素子Ｑ１、およびＱ２の出力はそれ
ぞれトランスの一次側端子に接続され、スイッチ部のス
イッチング素子Ｑ１、Ｑ２のプッシュプル動作にしたが
ってトランスは信号を二次巻き線に伝達する。二次巻き
線は正相信号を出力するための第１の巻き線、および第
１の巻き線とは逆相の信号を取り出すための第２の巻き
線とからなり、第１および第２の巻き線から出力される
出力信号はそれぞれ電流共振部によって共振波形に変換
される。さらに第１および第２の巻き線の出力信号から
得られる電流共振信号はそれぞれ逆相で合成されるよう
に整流合成部を介して接続されている。これによりそれ
ぞれスイッチ部のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンま
たはオフに従ったパルス信号が交互に繰り返され整流合
成部によって整流した後第１の巻き線から出力される正
相の出力信号と第２の巻き線から出力される逆相の出力
信号とを加算して出力波形を得るため、負荷に出力され
る出力波形に含まれる高調波成分を軽減することができ
る。

【００１５】

【実施例】以下第１の発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は第１の発明の実施例におけ
る出力回路のブロック図を示すものである。図１におい
て、特徴的構成要素として６は電圧共振スイッチ部８の
スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の出力信号を電気的に
絶縁し、かつ、エネルギーを伝達するトランスである。
前記電圧共振スイッチ部８は、ドライバ部２から交互に
出力されるオンまたはオフのタイミングにしたがってス
イッチング動作を行った後、スイッチング素子Ｑ１、お
よびＱ２の出力信号をそれぞれ電圧共振させて得られる
電圧共振信号をトランス６に出力する。７は整流合成部
である。その他は従来の構成と同様である。

【００１６】つぎに本実施例の出力回路について、以下
その動作について説明する。まずパルス変換部１におい
て、アナログ入力信号はたとえば繰り返し周波数が一定
でパルス幅の変化するパルス幅変調信号とされる。この
パルス幅変調信号はドライバ部２によって互いに逆位相
の信号とされて、電圧共振スイッチ部８のスイッチング
素子Ｑ１、Ｑ２のゲートにそれぞれ入力され、スイッチ
ング素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチングさせる。なお、電圧
共振スイッチ部８に用いるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
としてはスイッチング周波数を高くするためにＦＥＴを
用いるのが好ましい。さらに、スイッチング素子Ｑ１、
Ｑ２のドレイン−ソース端子間にはコンデンサＣ１、Ｃ
２がそれぞれ接続されており、トランス６のインダクタ
ンスとコンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量との時定数によ
って決定する周波数で並列共振するため、スイッチング
素子Ｑ１、Ｑ２から出力される出力波形は高調波成分が
低減した電圧共振波形となる。ここで電圧共振スイッチ
部８のスイッチング素子Ｑ１がオンすると、トランス６
の一次巻き線Ｌ１１にはスイッチング素子Ｑ１に向かっ
て電流が流れるとともに二次巻き線Ｌ２１に整流合成部
７のダイオードＤ１を通してプラス電流が流れる。この
とき、ダイオードＤ１を通して流れるプラス電流はダイ
オードＤ２を通してトランス６の二次巻き線Ｌ２２にも
流れようとするが、二次巻き線Ｌ２２は二次巻き線Ｌ２
１とは逆相出力であり、ダイオードＤ２に向かって流れ
ようとする電流によって阻止されるため、図５（ａ）に
示す実線のような電圧共振波形が出力される。次に、ス
イッチング素子Ｑ１がオフすると、トランス６の二次巻
き線Ｌ２１に図５（ａ）に示す破線のようなフライバッ
ク出力が発生するが、このフライバック出力とは逆極性
にダイオードＤ１が接続されているため電流は流れな
い。さらに、電圧共振スイッチ部８のスイッチング素子
Ｑ２がオンすると、トランス６の一次巻き線Ｌ１１には
スイッチング素子Ｑ２に向かって電流が流れるととも
に、二次巻き線Ｌ２２に整流合成部７のダイオードＤ２
を通してマイナス電流が流れる。このとき、トランス６
の二次巻き線Ｌ２１から接地点に向かって電流が流れよ
うとするがダイオードＤ１が逆極性に接続されているた
め電流は流れず、図５（ｂ）に示す実線のような出力電
圧波形が得られる。次に、スイッチング素子Ｑ２がオフ
すると、トランス６の二次巻き線Ｌ２２に図５（ｂ）に
示す破線のようなフライバック出力が発生するが、この
フライバック出力とは逆極性にダイオードＤ２が接続さ
れているため電流は流れない。

【００１７】以上の動作を繰り返すことにより電圧共振
スイッチ部８のスイッチング素子Ｑ１、およびＱ２はプ
ッシュプル動作をしてトランス６を駆動する。したがっ
て、トランス６により増幅されて取り出された信号は、
整流合成部７によって合成された後、低域通過フィルタ
４を通して図５（ｃ）に示すような出力波形が負荷抵抗
５に供給される。

【００１８】なお、負荷抵抗５はスピーカであっても構
わず、その場合低域通過フィルタ４のインダクタンスお
よびリアクタンス成分とスピーカ自身のもつインダクタ
ンス成分との共振により、出力波形の振幅変動が発生す
る可能性がある。その対策としては負荷抵抗５に並列に
抵抗とコンデンサとを接続してダンピングする方法が考
えられる。また、この実施例ではパルス変調方式にパル
ス幅変調方式を用いて説明したが、変調方式に対して何
ら制約はなく、パルス密度変調等他の変調方式でも同様
の効果であることは言うまでもない。

【００１９】以上のように第１の発明の実施例によれ
ば、２個のスイッチング素子と負荷抵抗とをトランス結
合し、スイッチ部の出力電圧を共振波形に変換する手段
を設け、さらにトランスの出力段にトランス内部の残留
エネルギーを処理する手段を設けることにより、パルス
幅変調信号に含まれる高調波成分を軽減し、かつ、直流
レベルシフトが生じるのを抑えて、歪のない出力波形を
得ることとなる。

【００２０】次に、図２は第２の発明の実施例の出力回
路のブロック図を示すものである。図２において、特徴
的構成要素として６はスイッチ部３のスイッチング素子
Ｑ１およびＱ２の出力信号を電気的に絶縁し、かつ、エ
ネルギーを伝達するトランス、９はトランス６から順次
出力されるパルス幅変調信号を直列共振させて電流共振
信号に変換する電流共振変換部、７は整流合成部であ
り、その他は従来の構成と同様である。

【００２１】つぎに本実施例の出力回路について、以下
その動作について説明する。まずパルス変換部１におい
て、アナログ入力信号はたとえば繰り返し周波数が一定
でパルス幅の変化するパルス幅変調信号とされる。ドラ
イバ部２はこのパルス幅変調信号を互いに逆位相の信号
に変換して得られるゲート入力信号をスイッチ部３のス
イッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートにそれぞれ順次入力
する。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は順次入力されるゲ
ート入力信号にしたがってスイッチング動作を行う。こ
こで、スイッチ部３のスイッチング素子Ｑ１がオンする
と、トランス６の一次巻き線Ｌ１１にはスイッチング素
子Ｑ１に向かって電流が流れるとともに二次巻き線Ｌ２
１から電流共振変換部９へ電流が入力される。電流共振
変換部９はコイルＬ１とコンデンサＣ３との時定数に従
った周波数で直列共振を行って高調波の低減した波形の
電流共振信号を整流合成部７へ順次出力する。整流合成
部７のダイオードＤ１に入力される電流は図６（ｂ）に
示すような波形となる。次に、整流合成部７はダイオー
ドＤ１を通して順次入力される電流共振信号を整流して
プラス電流を出力する。このとき、ダイオードＤ１を通
して流れるプラス電流はダイオードＤ２を通してトラン
ス６の二次巻き線Ｌ２２にも流れようとするが、二次巻
き線Ｌ２２は二次巻き線Ｌ２１とは逆相出力であり、ダ
イオードＤ２に向かって流れようとする電流によって阻
止されるため、整流合成部７から出力される電圧波形は
図６（ａ）に示す実線のような波形となる。次に、スイ
ッチング素子Ｑ１がオフすると、トランス６の二次巻き
線Ｌ２１に図６（ａ）に示す破線のようなフライバック
出力が発生するが、このフライバック出力とは逆極性に
ダイオードＤ１が接続されているため電流は流れない。
さらに、スイッチ部３のスイッチング素子Ｑ２がオンす
ると、トランス６の一次巻き線Ｌ１１にはスイッチング
素子Ｑ２に向かって電流が流れるとともに二次巻き線Ｌ
２２には整流合成部７のダイオードＤ２をから順次出力
されるマイナス電流が電流共振変換部９を通して入力さ
れる。電流共振変換部９はコイルＬ２とコンデンサＣ４
との時定数に従った周波数で直列共振を行い、ダイオー
ドＤ２から順次入力される電流を共振させた後得られる
電流共振信号を二次巻き線Ｌ２２へ順次出力する。この
二次巻き線Ｌ２２に入力される電流は図６（ｄ）に示す
ような波形となる。このとき、トランス６の二次巻き線
Ｌ２１から接地点に向かって電流が流れようとするが、
ダイオードＤ１が逆極性に接続されているため電流は流
れず、図５（ｃ）に示す実線のような出力電圧波形が得
られる。次に、スイッチング素子Ｑ２がオフすると、ト
ランス６の二次巻き線Ｌ２２に図５（ｂ）に示す破線の
ようなフライバック出力が発生するが、このフライバッ
ク出力とは逆極性にダイオードＤ２が接続されているた
め電流は流れない。

【００２２】以上の動作を繰り返すことによりスイッチ
部３のスイッチング素子Ｑ１、およびＱ２はプッシュプ
ル動作をしてトランス６を駆動する。したがって、トラ
ンス６により増幅されて取り出された信号は、整流合成
部７によって合成された後、低域通過フィルタ４を通し
て図６（ｅ）に示すような出力電圧波形、および図６
（ｆ）に示すような出力電流波形が負荷抵抗５に供給さ
れる。

【００２３】なおこの実施例ではパルス変調方式にパル
ス幅変調方式を用いて説明したが、変調方式に対して何
ら制約はなく、パルス密度変調等他の変調方式でも同様
の効果であることは言うまでもない。

【００２４】以上のように第２の発明の実施例によれ
ば、２個のスイッチング素子と負荷抵抗とをトランス結
合し、トランスの出力電流を共振波形に変換する手段を
設け、さらにトランスの出力段にトランス内部の残留エ
ネルギーを処理する手段を設けることにより、パルス幅
変調信号に含まれる高調波成分を軽減し、かつ直流レベ
ルシフトが生じるのを抑えて、歪のない出力波形を得る
こととなる。

【００２５】次に、図３は第３の発明の実施例の出力回
路のブロック図を示すものである。図３において、特徴
的構成要素として８はドライバ部２から交互に出力され
るオンまたはオフのタイミングにしたがってスイッチン
グ動作を行った後、スイッチング素子Ｑ１、およびＱ２
の出力信号をそれぞれ電圧共振させて得られる電圧共振
信号をトランス６に出力する電圧共振スイッチ部、１０
はトランス、１１はトランス１０の出力信号を整流した
後合成する整流合成部、１２は整流合成部１１から出力
される出力信号の高周波成分を除去しオーディオ信号成
分を取り出す低域通過フィルタであり、その他は従来の
構成と同様である。

【００２６】以上の構成要素よりなる本実施例の出力回
路について、以下その動作について説明する。まずパル
ス変換部１は、順次入力されるアナログ入力信号の振幅
値に基づいてたとえばパルス幅の変化するパルス幅変調
信号に変換した後、順次ドライバ部２へ出力する。次
に、ドライバ部２は互いに逆位相の信号に変換した後、
電圧共振スイッチ部８のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の
ゲートにそれぞれ入力してスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２
を順次スイッチングさせる。さらに、スイッチング素子
Ｑ１、Ｑ２のドレイン−ソース端子間にはコンデンサＣ
１、Ｃ２がそれぞれ接続されており、トランス１０のイ
ンダクタンスとコンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量との時
定数によって決定する周波数で並列共振するため、スイ
ッチング素子Ｑ１、Ｑ２からそれぞれ順次出力される出
力波形は高調波成分を低減した電圧共振波形となる。こ
こで電圧共振スイッチ部８のスイッチング素子Ｑ１がオ
ンすると、トランス１０の一次巻き線Ｌ１１にはスイッ
チング素子Ｑ１に向かって電流が流れるとともに、二次
巻き線Ｌ２１に整流合成部１１のダイオードＤ１を通し
てプラス電流が流れる。このとき、ダイオードＤ１を通
して流れるプラス電流はダイオードＤ２を通してトラン
ス１０の二次巻き線Ｌ２２にも流れようとするが、二次
巻き線Ｌ２２は二次巻き線Ｌ２１とは逆位相出力であり
ダイオードＤ２に向かって流れようとする電流によって
阻止され、図７（ａ）に示す実線のような出力電圧波形
が得られる。次に、電圧共振スイッチ部８のＱ１がオフ
すると、トランス１０の二次巻き線Ｌ２１に図７（ａ）
に示す破線のようなフライバック出力が発生するが、こ
のフライバック出力とは逆極性にダイオードＤ１が接続
されているため電流は流れない。

【００２７】一方、電圧共振スイッチ部８のスイッチン
グ素子Ｑ１がオンした際、トランス１０の二次巻き線Ｌ
２３には整流合成部１１のダイオードＤ３を通してマイ
ナス電流が流れる。このとき、ダイオードＤ３を通して
流れるマイナス電流はダイオードＤ４を通してトランス
１０の二次巻き線Ｌ２４にも流れようとするが、ダイオ
ードＤ４が逆極性に接続されているため電流は流れず、
図７（ｂ）に示す実線のような出力電圧波形が得られ
る。次に、電圧共振スイッチ部８のスイッチング素子Ｑ
１がオフした際、トランス１０の二次巻き線Ｌ２３に図
７（ｂ）に示す破線のようなフライバック出力が発生す
るが、このフライバック出力とは逆極性にダイオードＤ
３が接続されているため電流は流れない。

【００２８】さらに、電圧共振スイッチ部８のスイッチ
ング素子Ｑ２がオンすると、トランス１０の一次巻き線
Ｌ１１にはスイッチング素子Ｑ２に向かって電流が流れ
るとともに、二次巻き線Ｌ２２に整流合成部１１のダイ
オードＤ２を通してマイナス電流が流れる。このとき、
トランス１０の二次巻き線Ｌ２１から接地点に向かって
電流が流れようとするが、ダイオードＤ１が逆極性に接
続されているため電流は流れず、図７（ｃ）に示す実線
のような出力電圧波形が得られる。次に、電圧共振スイ
ッチ部８のスイッチング素子Ｑ２がオフすると、トラン
ス１０の二次巻き線Ｌ２２に図７（ｃ）に示す破線のよ
うなフライバック出力が発生するが、このフライバック
出力とは逆極性にダイオードＤ２が接続されているため
電流は流れない。

【００２９】一方、電圧共振スイッチ部８のスイッチン
グ素子Ｑ２がオンした際、トランス１０の二次巻き線Ｌ
２４には整流合成部１１のダイオードＤ４を通してプラ
ス電流が流れる。このとき、ダイオードＤ４を通して流
れるプラス電流はダイオードＤ３を通してトランス１０
の二次巻き線Ｌ２３にも流れようとするが、二次巻き線
Ｌ２３は二次巻き線Ｌ２４とは逆位相出力であり、ダイ
オードＤ３に向かって流れようとする電流によって阻止
され、図７（ｄ）に示す実線のような出力電圧波形が得
られる。次に、電圧共振スイッチ部８のスイッチング素
子Ｑ２がオフすると、トランス１０の二次巻き線Ｌ２４
には図７（ｄ）に示す破線のようなフライバック出力が
発生するが、このフライバック出力とは逆極性にダイオ
ードＤ４が接続されているため電流は流れない。

【００３０】以上の動作を繰り返すことにより電圧共振
スイッチ部８のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はプッシュ
プル動作をしてトランス１０を駆動する。したがって、
トランス１０により増幅されて取り出された正相、およ
び逆相信号は、整流合成部１１によって合成された後、
各々低域通過フィルタ１２を通して図７（ｅ）に示すよ
うな出力波形が負荷抵抗５に供給される。この出力波形
は正相、および逆相の信号であり、さらに負荷抵抗５が
平衡接続されているため、負荷抵抗５からは２倍の振幅
の出力電圧波形が得られる。

【００３１】なおこの実施例ではパルス変調方式にパル
ス幅変調方式を用いて説明したが、変調方式に対して何
ら制約はなく、パルス密度変調等他の変調方式でも同様
の効果であることは言うまでもない。

【００３２】以上のように第３の発明の実施例によれ
ば、２個のスイッチング素子と負荷抵抗とをトランス結
合し、スイッチ部の出力電圧を共振波形に変換する手段
を設け、さらにトランスの出力段にトランス内部の残留
エネルギーを処理する手段を設けることにより、パルス
幅変調信号に含まれる高調波成分を軽減し、かつ、直流
レベルシフトが生じるのを抑えて、歪のない出力波形を
得ることとなる。

【００３３】次に、図４は第４の発明の実施例の出力回
路のブロック図を示すものである。図４において、特徴
的構成要素として１０はトランス、１１はトランス１０
の出力信号を整流した後合成する整流合成部、１２は整
流合成部１１から出力される出力信号の高周波成分を除
去しオーディオ信号成分を取り出す低域通過フィルタ、
１３はトランス１０から順次出力されるパルス幅変調信
号を直列共振させて電流共振信号に変換する電流共振変
換部であり、その他は従来の構成と同様である。

【００３４】以上の構成要素よりなる実施例の出力回路
について、以下その動作について説明する。まずパルス
変換部１は、順次入力されるアナログ信号の振幅値に基
づいて、たとえばパルス幅の変化するパルス幅変調信号
に変換した後ドライバ部２へ順次出力する。次に、ドラ
イバ部２は順次入力されるパルス幅変調信号を互いに逆
位相の信号に変換した後、スイッチ部３のスイッチング
素子Ｑ１、Ｑ２のゲートにそれぞれ入力してスイッチン
グ素子Ｑ１、Ｑ２をスイッチングさせる。ここでスイッ
チ部３のスイッチング素子Ｑ１がオンすると、トランス
１０の一次巻き線Ｌ１１にはスイッチング素子Ｑ１に向
かって電流が流れるとともに、二次巻き線Ｌ２１から電
流共振変換部１３へ電流が入力される。電流共振変換部
１３はコイルＬ１とコンデンサＣ３との時定数に従った
周波数で直列共振を行い、順次入力される電流を共振さ
せた後得られる電流共振信号を整流合成部１１へ順次出
力する。この整流合成部１１のダイオードＤ１に入力さ
れる電流は図８（ｂ）に示すような高調波成分が低減し
た波形となる。次に、整流合成部１１はダイオードＤ１
を通して順次入力される電流共振信号を整流してプラス
電流を出力する。このとき、ダイオードＤ１を通して流
れるプラス電流はダイオードＤ２を通してトランス１０
の二次巻き線Ｌ２２にも流れようとするが、二次巻き線
Ｌ２２は二次巻き線Ｌ２１とは逆位相出力であり、ダイ
オードＤ２に向かって流れようとする電流によって阻止
され、図８（ａ）に示す実線のような出力電圧波形が得
られる。次に、スイッチ部３のスイッチング素子Ｑ１が
オフすると、トランス１０の二次巻き線Ｌ２１に図８
（ａ）に示す破線のようなフライバック出力が発生する
が、このフライバック出力とは逆極性にダイオードＤ１
が接続されているため電流は流れない。

【００３５】一方、スイッチ部３のスイッチング素子Ｑ
１がオンした際、トランス１０の二次巻き線Ｌ２３には
整流合成部１１のダイオードＤ３から順次出力されるマ
イナス電流が電流共振変換部１３を介して入力される。
電流共振変換部１３はコイルＬ３とコンデンサＣ５との
時定数に従った周波数で直列共振を行い、ダイオードＤ
３から順次入力される電流を共振させた後得られる電流
共振信号を二次巻き線Ｌ２３へ順次出力する。この二次
巻き線Ｌ２３に入力される電流は図８（ｂ）の極性を反
転させた電流波形となる。このとき、ダイオードＤ３を
通して流れるマイナス電流はダイオードＤ４を通してト
ランス１０の二次巻き線Ｌ２４にも流れようとするが、
ダイオードＤ４が逆極性に接続されているため電流は流
れず、図８（ａ）に示す実線の極性を反転させた出力電
圧波形が得られる。次に、スイッチ部３のスイッチング
素子Ｑ１がオフした際、トランス１０の二次巻き線Ｌ２
３に図８（ａ）に示す破線の極性を反転させたフライバ
ック出力が発生するが、このフライバック出力とは逆極
性にダイオードＤ３が接続されているため電流は流れな
い。

【００３６】さらに、スイッチ部３のスイッチング素子
Ｑ２がオンすると、トランス１０の一次巻き線Ｌ１１に
はスイッチング素子Ｑ２に向かって電流が流れるととも
に、二次巻き線Ｌ２２には整流合成部１１のダイオード
Ｄ２から順次出力されるマイナス電流が電流共振変換部
１３を介して入力される。電流共振変換部１３はコイル
Ｌ２とコンデンサＣ４との時定数に従った周波数で直列
共振を行い、ダイオードＤ２から順次入力される電流を
共振させた後得られる電流共振信号を二次巻き線Ｌ２２
へ順次出力する。この二次巻き線Ｌ２２に入力される電
流は図８（ｄ）に示すような高調波成分を低減した波形
となる。このとき、トランス１０の二次巻き線Ｌ２１か
ら接地点に向かって電流が流れようとするが、ダイオー
ドＤ１が逆極性に接続されているため電流は流れず、図
８（ｃ）に示す実線のような出力電圧波形が得られる。
次に、スイッチ部３のスイッチング素子Ｑ２がオフする
と、トランス１０の二次巻き線Ｌ２２に図８（ｃ）に示
す破線のようなフライバック出力が発生するが、このフ
ライバック出力とは逆極性にダイオードＤ２が接続され
ているため電流は流れない。

【００３７】一方、スイッチ部３のスイッチング素子Ｑ
２がオンした際、トランス１０の二次巻き線Ｌ２４から
順次出力されるパルス幅変調信号は電流共振変換部１３
を介して整流合成部１１のダイオードＤ４からプラス電
流が順次出力される。このとき、ダイオードＤ４を通し
て流れるプラス電流はダイオードＤ３を通してトランス
１０の二次巻き線Ｌ２３にも流れようとするが、二次巻
き線Ｌ２３は二次巻き線Ｌ２４とは逆位相出力でありダ
イオードＤ３に向かって流れようとする電流によって阻
止され、図８（ｃ）に示す実線の極性を反転させた出力
電圧波形が得られる。次にスイッチ部３のスイッチング
素子Ｑ２がオフすると、トランス１０の二次巻き線Ｌ２
４には図８（ｃ）に示す破線の極性を反転させたフライ
バック出力が発生するが、このフライバック出力とは逆
極性にダイオードＤ４が接続されているため電流は流れ
ない。

【００３８】以上の動作を繰り返すことによりスイッチ
部３のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はプッシュプル動作
をしてトランス１０を駆動する。したがって、トランス
１０により増幅されて取り出された正相および逆相信号
は、整流合成部１１によって合成された後、各々低域通
過フィルタ１２を通して図８（ｅ）に示すような出力電
圧波形および図８（ｆ）に示すような出力電流波形が負
荷抵抗５に供給される。この出力電圧は正相、および逆
相の信号であり、さらに負荷抵抗５が平衡接続されてい
るため、負荷抵抗５からは２倍の振幅の出力電圧波形が
得られる。なおこの実施例ではパルス変調方式にパルス
幅変調方式を用いて説明したが、変調方式に対して何ら
制約はなく、パルス密度変調等他の変調方式でも同様の
効果であることは言うまでもない。

【００３９】以上のように第４の発明の実施例によれ
ば、２個のスイッチング素子と負荷抵抗とをトランス結
合し、トランスの出力電流を共振波形に変換する手段を
設け、さらにトランスの出力段にトランス内部の残留エ
ネルギーを処理する手段を設けることにより、パルス幅
変調信号に含まれる高調波成分を軽減し、かつ、直流レ
ベルシフトが生じるのを抑えて、歪のない出力波形を得
ることとなる。

【００４０】

【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなように
第１の発明は、パルス変換部から順次出力されるパルス
幅変調信号にしたがってスイッチ部をオン・オフさせて
トランスを駆動する。スイッチ部はスイッチング素子の
出力信号をトランスのリアクタンスおよびスイッチング
素子の出力端に接続したコンデンサとの共振周波数に従
って並列共振させ、得られる電圧共振信号をトランスの
一次側端子へ順次入力する。トランスの一次巻き線の中
点には外部電圧が供給されており、スイッチ部のオン・
オフによってトランスの二次側にエネルギーを伝達す
る。さらに、トランスの二次側巻き線の接合点は接地さ
れておりトランスの出力信号は整流合成部によって整流
された後互いに逆相となるよう合成した後低域通過フィ
ルタによって不要な高周波成分を除去して負荷抵抗に入
力されるようにしたので、トランスに伝達されるパルス
幅変調信号の電圧波形に含まれる高調波成分を低減させ
ることができ、チューナ等の受信妨害を回避することが
できるとともに、トランスに低い周波数成分を通過させ
ることなくオーディオ帯域の周波数成分を取り出すこと
ができるため、トランスを重量、大型化することなく電
力増幅をすることができる。

【００４１】また、第２の発明は、パルス変換部から順
次出力されるパルス幅変調信号に従ってスイッチ部をオ
ン・オフさせてトランスを駆動する。トランスの一次巻
き線の中点には外部電圧が供給されており、スイッチ部
のオン・オフによってトランスの二次側にエネルギーを
伝達する。トランスの二次側端子にはコイルとコンデン
サからなる電流共振変換部が接続されており、電流共振
変換部はインダクタとコンデンサ容量との共振周波数に
従って直列共振させ、得られる電流共振信号を順次出力
する。さらに、トランスの二次側巻き線の接合点は接地
されており、トランスの出力信号は整流合成部によって
整流された後互いに逆相となるよう合成した後、低域通
過フィルタによって不要な高周波成分を除去して負荷抵
抗に入力されるようにしたので、トランスに伝達される
パルス幅変調信号の電流波形に含まれる高調波成分を低
減させることができ、チューナ等の受信妨害を回避する
ことができるとともに、トランスに低い周波数成分を通
過させることなくオーディオ帯域の周波数成分を取り出
すことができるため、トランスを重量、大型化すること
なく電力増幅をすることができる。また、第３の発明
は、パルス変換部から順次出力されるパルス幅変調信号
に従ってスイッチ部をオン・オフさせてトランスを駆動
する。スイッチ部はスイッチング素子の出力信号をトラ
ンスのリアクタンスおよびスイッチング素子の出力端に
接続したコンデンサとの共振周波数に従って並列共振さ
せ、得られる電圧共振信号をトランスの一次側端子へ順
次入力する。トランスの一次巻き線の中点には外部電圧
が供給されており、スイッチ部のオン・オフによってト
ランスの二次側にエネルギーを伝達する。トランスの二
次巻き線の接合点は接地されており、第１の二次巻き線
から出力される出力信号は整流合成部によって整流され
た後、互いに逆相となるよう合成される。さらに第２の
二次巻き線から出力される出力信号は第１の二次巻き線
から出力される出力信号と逆相となっており、整流合成
部によって整流された後、互いに逆相となるよう合成さ
れる。さらに第１の二次巻き線の出力信号と第２の二次
巻き線の出力信号は、それぞれ低域通過フィルタによっ
て不要な高周波成分が除去された後、負荷抵抗に入力さ
れるいわゆる平衡接続としたので、トランスに伝達され
るパルス幅変調信号の電圧波形に含まれる高調波成分を
低減させることができ、チューナ等の受信妨害を回避す
ることができるとともに、負荷抵抗に入力される出力電
圧は２倍の振幅を得ることができ、またトランスに低い
周波数成分を通過させることなく、オーディオ帯域の周
波数成分を取り出すことができるため、トランスを重
量、大型化することなく電力増幅をすることができる。

【００４２】また、第４の発明は、パルス変換部から順
次出力されるパルス幅変調信号に従ってスイッチ部をオ
ン・オフさせてトランスを駆動する。トランスの二次側
端子にはコイルとコンデンサからなる電流共振変換部が
接続されており、電流共振変換部はインダクタとコンデ
ンサ容量との共振周波数に従って直列共振させ、得られ
る電流共振信号を順次出力する。トランスの一次巻き線
の中点には外部電圧が供給されており、スイッチ部のオ
ン・オフによってトランスの二次側にエネルギーを伝達
する。トランスの二次巻き線の接合点は接地されてお
り、第１の二次巻き線から出力される出力信号は整流合
成部によって整流された後、互いに逆相となるよう合成
される。さらに第２の二次巻き線から出力される出力信
号は第１の二次巻き線から出力される出力信号と逆相と
なっており、整流合成部によって整流された後互いに逆
相となるよう合成される。さらに第１の二次巻き線の出
力信号と第２の二次巻き線の出力信号は、それぞれ低域
通過フィルタによって不要な高周波成分が除去された
後、負荷抵抗に入力されるいわゆる平衡接続としたの
で、トランスに伝達されるパルス幅変調信号の電流波形
に含まれる高調波成分を低減させることができ、チュー
ナ等の受信妨害を回避することができるとともに、負荷
抵抗に入力される出力電圧は２倍の振幅を得ることがで
き、またトランスに低い周波数成分を通過させることな
くオーディオ帯域の周波数成分を取り出すことができる
ため、トランスを重量、大型化することなく電力増幅を
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例の出力回路のブロック図。

【図２】第２の発明の実施例の出力回路のブロック図。

【図３】第３の発明の実施例の出力回路のブロック図。

【図４】第４の発明の実施例の出力回路のブロック図。

【図５】第１の発明の実施例の出力回路における各部の
動作電圧波形を示す図。

【図６】第２の発明の実施例の出力回路における各部の
動作電圧波形を示す図。

【図７】第３の発明の実施例の出力回路における各部の
動作電圧波形を示す図。

【図８】第４の発明の実施例の出力回路における各部の
動作電圧波形を示す図。

【図９】従来の出力回路の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１パルス変換部２ドライバ部４低域通過フィルタ５負荷抵抗６トランス７整流合成部８電圧共振スイッチ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーディオ信号等のアナログ入力信号を
パルス変調するパルス変換部と、前記パルス変換部から
出力されるパルス信号に基づいて駆動信号を出力するド
ライバ部と、前記駆動信号にしたがってオンまたはオフ
のスイッチング動作を交互に行うとともにオンおよびオ
フの電圧を共振波形に変換する電圧共振スイッチ部と、
前記電圧共振スイッチ部の出力信号を入力とし一次巻き
線の中間タップには外部電源を接続するとともに、二次
巻き線は互いに逆相の出力信号を取り出すための巻き線
で構成したトランスと、前記トランスの出力信号を整流
した後合成する整流合成部とを備えた出力回路。
【請求項２】オーディオ信号等のアナログ入力信号を
パルス変調するパルス変換部と、前記パルス変換部から
出力されるパルス信号に基づいて駆動信号を出力するド
ライバ部と、前記駆動信号にしたがってオンまたはオフ
のスイッチング動作を交互に行うスイッチ部と、前記ス
イッチ部の出力信号を入力とし一次巻き線の中間タップ
には外部電源を接続するとともに、二次巻き線は互いに
逆相の出力信号を取り出すための巻き線で構成したトラ
ンスと、前記トランスの出力信号を共振波形に変換する
電流共振部と、前記電流共振部の出力信号を整流した後
合成する整流合成部とを備えた出力回路。
【請求項３】オーディオ信号等のアナログ入力信号を
パルス変調するパルス変換部と、前記パルス変換部から
出力されるパルス信号に基づいて駆動信号を出力するド
ライバ部と、前記駆動信号にしたがってオンまたはオフ
のスイッチング動作を交互に行うとともにオンおよびオ
フの電圧を共振波形に変換する電圧共振スイッチ部と、
前記電圧共振スイッチ部の出力信号を入力とし一次巻き
線の中間タップには外部電源を接続するとともに、二次
巻き線は互いに逆相の出力を取り出すための第１の巻き
線と、さらに前記第１の巻き線とは逆相の出力信号を取
り出すための第２の巻き線とで構成したトランスと、前
記第１の巻き線の出力信号を整流した後合成して正相信
号を出力し、かつ前記第２の巻き線の出力信号を整流し
た後合成して逆相信号を出力する整流合成部とを備えた
出力回路。
【請求項４】オーディオ信号等のアナログ入力信号を
パルス変調するパルス変換部と、前記パルス変換部から
出力されるパルス信号に基づいて駆動信号を出力するド
ライバ部と、前記駆動信号にしたがってオンまたはオフ
のスイッチング動作を交互に行うスイッチ部と、前記ス
イッチ部の出力信号を入力とし一次巻き線の中間タップ
には外部電源を接続するとともに、二次巻き線は互いに
逆相の出力を取り出すための第１の巻き線と、さらに前
記第１の巻き線とは逆相の出力信号を取り出すための第
２の巻き線とで構成したトランスと、前記第１の巻き線
から出力される出力信号および前記第２の巻き線から出
力される出力信号を共振波形に変換する電流共振部と、
前記第１の巻き線の出力信号から得られる電流共振信号
を整流した後合成して正相信号を出力し、かつ前記第２
の巻き線の出力信号から得られる電流共振信号を整流し
た後合成して逆相信号を出力する整流合成部とを備えた
出力回路。