JP2007005957A - Digital amplifier - Google Patents

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Takeshi Shiomi
剛 塩見
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a "digital amplifier" capable of sufficiently eliminating a carrier component caused in its PWM module without the need for decreasing the cut-off frequency of an LPF provided on a feedback loop. <P>SOLUTION: In the digital amplifier provided with a switching circuit 3 driven by a PWM signal, an LC filter 4 for receiving the PWM signal amplified by the switching circuit 3; and the LPF 5 on the feedback loop, an output signal of the switching circuit 3 is added to an output signal of the LC filter 4, and its summation result is given to the LPF 5 so as to allow the carrier components included in both the signals to be cancelled out as a result of the summation of the output signal of the switching circuit 3 and the output signal of the LC filter 4 wherein the phases of both the signals are almost inverse to each other, resulting in to eliminate the need for lowering the cut-off frequency of the LPF 5 for eliminating the carrier component. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はデジタルアンプに関し、特に、フィードバックループ上にローパスフィルタを備えたデジタルアンプに用いて好適なものである。   The present invention relates to a digital amplifier, and is particularly suitable for use in a digital amplifier having a low-pass filter on a feedback loop.

従来のA級/AB級アンプをアナログアンプと呼ぶのに対し、D級アンプは、パワーMOSFETをスイッチング動作させてスピーカ等の負荷を駆動する特徴を有することから、デジタルアンプとも呼ばれる。デジタルアンプは、従来のアナログアンプに比べ、電力効率が良い。そのため、近年におけるオーディオ機器の小型化・低消費電力化の要求を背景に、デジタルアンプを採用するオーディオ機器が増えている。   A conventional class A / AB amplifier is referred to as an analog amplifier, whereas a class D amplifier is also referred to as a digital amplifier because it has a feature of driving a load such as a speaker by switching the power MOSFET. Digital amplifiers are more power efficient than conventional analog amplifiers. For this reason, audio devices that employ digital amplifiers are increasing against the background of recent demands for smaller and lower power consumption of audio devices.

デジタルアンプの方式の1つに、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)方式がある。PWM方式は、アナログオーディオ信号と三角波の振幅とを比較して、パルス幅変調されたPWM信号を生成し、当該PWM信号によってパワーMOSFETをスイッチングする方式である。PWM方式は、そのほとんどがアナログ回路で構成される。   One of digital amplifier systems is a PWM (Pulse Width Modulation) system. The PWM method is a method in which an analog audio signal and the amplitude of a triangular wave are compared to generate a pulse width modulated PWM signal, and the power MOSFET is switched by the PWM signal. Most of the PWM methods are composed of analog circuits.

図5は、PWM方式を採用した従来のデジタルアンプの構成を概略的に示すブロック図である。図5において、外部の信号源20より入力されるオーディオ信号は、フィードバックモジュール1を介してPWMモジュール2に入力される。PWMモジュール2は、フィードバックモジュール1から入力されたオーディオ信号に対してPWM変調に基づく変換処理を行い、PWM信号を得る。そして、得られたPWM信号を、スイッチング回路3を駆動するための制御信号として出力する。   FIG. 5 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional digital amplifier employing the PWM method. In FIG. 5, an audio signal input from an external signal source 20 is input to the PWM module 2 via the feedback module 1. The PWM module 2 performs a conversion process based on PWM modulation on the audio signal input from the feedback module 1 to obtain a PWM signal. Then, the obtained PWM signal is output as a control signal for driving the switching circuit 3.

PWMモジュール2にオーディオ信号が入力されないときは、PWMモジュール2からはデューティ比50%のパルス信号が出力される。一方、PWMモジュール2にオーディオ信号が入力されると、上述のパルス信号が入力信号に応じてパルス幅変調されたPWM信号が出力される。このPWM信号によりスイッチング回路3のパワーMOSFETQ1,Q2が交互にオン/オフされることにより、PWM信号が増幅され、この増幅されたPWM信号によりLCフィルタ4を介してスピーカ30などの負荷が駆動される。   When no audio signal is input to the PWM module 2, the PWM module 2 outputs a pulse signal having a duty ratio of 50%. On the other hand, when an audio signal is input to the PWM module 2, a PWM signal in which the above pulse signal is pulse-width modulated in accordance with the input signal is output. The PWM signal is amplified by alternately turning on / off the power MOSFETs Q1 and Q2 of the switching circuit 3 by this PWM signal, and a load such as the speaker 30 is driven through the LC filter 4 by the amplified PWM signal. The

スピーカ30より出力される音声の低い歪率と低出力インピーダンスの実現を目的として、LCフィルタ4の出力側からフィードバックモジュール1に負帰還がかけられている。従来、この負帰還動作を安定的に行うことを目的とした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−115730号公報
Negative feedback is applied to the feedback module 1 from the output side of the LC filter 4 for the purpose of realizing a low distortion rate and low output impedance of the sound output from the speaker 30. Conventionally, a technique aimed at stably performing this negative feedback operation has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-115730 A

また、PWMモジュール2でPWM信号を生成する際に、PWM信号にキャリア成分が生じるが、これがLCフィルタ4からフィードバックモジュール1にフィードバックされると、フィードバックモジュール1で非線形現象が生じ、残留ノイズや歪みの悪化につながる。このような非線形現象が生じないようにするために、キャリア成分を除去するためのローパスフィルタ(LPF)5がフィードバックループ中に設けられる。   In addition, when generating a PWM signal by the PWM module 2, a carrier component is generated in the PWM signal. When this is fed back from the LC filter 4 to the feedback module 1, a nonlinear phenomenon occurs in the feedback module 1, and residual noise and distortion are generated. Leads to worsening. In order to prevent such a non-linear phenomenon from occurring, a low-pass filter (LPF) 5 for removing a carrier component is provided in the feedback loop.

しかしながら、LPF5によってキャリア成分を充分に除去するためには、LPF5のカットオフ周波数をかなり小さくする必要がある。すなわち、図6に示すように、キャリア成分のレベルが充分に落ちきるようにLPF5の減衰率を2倍にするためには、カットオフ周波数を1/2にする必要がある。ところが、カットオフ周波数を小さくすると、高周波のフィードバックがかからなくなり、負帰還をかける意味がなくなってしまうという問題があった。   However, in order to sufficiently remove the carrier component by the LPF 5, it is necessary to considerably reduce the cut-off frequency of the LPF 5. That is, as shown in FIG. 6, in order to double the attenuation factor of the LPF 5 so that the level of the carrier component can be sufficiently lowered, the cut-off frequency needs to be halved. However, if the cut-off frequency is reduced, there is a problem that high-frequency feedback is not applied and the meaning of applying negative feedback is lost.

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、フィードバックループ上に設けたLPFのカットオフ周波数を小さくすることなく、PWMモジュールで生じたキャリア成分を充分に除去できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and can sufficiently remove the carrier component generated in the PWM module without reducing the cutoff frequency of the LPF provided on the feedback loop. The purpose is to.

上記した課題を解決するために、本発明のデジタルアンプでは、LCフィルタの出力信号とスイッチング回路の出力信号とを加算し、その加算結果をローパスフィルタに入力するようにしている。
好ましくは、LCフィルタの出力信号の位相とスイッチング回路の出力信号の位相とが互いに反転した状態となるように位相の調整を行う。また、LCフィルタの出力信号の振幅とスイッチング回路の出力信号の振幅とが共に同じ状態となるように振幅の調整を行う。
In order to solve the above-described problem, the digital amplifier of the present invention adds the output signal of the LC filter and the output signal of the switching circuit, and inputs the addition result to the low-pass filter.
Preferably, the phase adjustment is performed so that the phase of the output signal of the LC filter and the phase of the output signal of the switching circuit are inverted from each other. In addition, the amplitude is adjusted so that the amplitude of the output signal of the LC filter and the amplitude of the output signal of the switching circuit are both the same.

スイッチング回路の出力信号とLCフィルタの出力信号とは位相がほぼ反転した状態にあるので、この2つの信号が加算されると、双方の信号中に含まれているキャリア成分が互いに打ち消しあって除去される。これにより、ローパスフィルタのカットオフ周波数を小さくしなくても、キャリア成分を充分に除去することができる。また、LCフィルタの出力信号とスイッチング回路の出力信号の位相、振幅を調整することにより、キャリア成分が相殺される度合いを高め、キャリア成分をより効果的に除去することができる。   Since the output signal of the switching circuit and the output signal of the LC filter are in an almost inverted phase, when these two signals are added, the carrier components contained in both signals cancel each other and are removed. Is done. As a result, the carrier component can be sufficiently removed without reducing the cut-off frequency of the low-pass filter. Further, by adjusting the phase and amplitude of the output signal of the LC filter and the output signal of the switching circuit, the degree of cancellation of the carrier component can be increased and the carrier component can be more effectively removed.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るデジタルアンプの構成例を示す図である。なお、図1において、図5に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a digital amplifier according to the present embodiment. In FIG. 1, components having the same functions as those shown in FIG.

図1において、フィードバックモジュール1は、例えばリニア増幅器などで構成され、その正端子に外部の信号源20より供給されるオーディオ信号が入力されるとともに、負端子にLPF5を通じてフィードバックされるオーディオ信号が入力されるようになっている。   In FIG. 1, the feedback module 1 is composed of, for example, a linear amplifier. An audio signal supplied from an external signal source 20 is input to the positive terminal, and an audio signal fed back through the LPF 5 is input to the negative terminal. It has come to be.

PWMモジュール2(本発明のパルス幅変調回路に相当)は、フィードバックモジュール1より入力されるオーディオ信号に対してパルス幅変調に基づく変換処理を行うことにより、PWM信号(本発明のパルス幅変調信号に相当)を生成する。そして、得られたPWM信号を、スイッチング回路3を駆動するための制御信号として出力する。   The PWM module 2 (corresponding to the pulse width modulation circuit of the present invention) performs a conversion process based on the pulse width modulation on the audio signal input from the feedback module 1 to thereby generate a PWM signal (the pulse width modulation signal of the present invention). Equivalent). Then, the obtained PWM signal is output as a control signal for driving the switching circuit 3.

PWMモジュール2にオーディオ信号が入力されないときは、PWMモジュール2からはデューティ比50%のパルス信号が出力される。一方、PWMモジュール2にオーディオ信号が入力されると、上述のパルス信号が入力信号に応じてパルス幅変調されたPWM信号が出力される。   When no audio signal is input to the PWM module 2, the PWM module 2 outputs a pulse signal having a duty ratio of 50%. On the other hand, when an audio signal is input to the PWM module 2, a PWM signal in which the above pulse signal is pulse-width modulated in accordance with the input signal is output.

スイッチング回路3は、PWMモジュール2より出力されるPWM信号により駆動され、当該PWM信号を増幅して出力する。すなわち、PWM信号によりスイッチング回路3のパワーMOSFETQ1,Q2が交互にオン/オフされることにより、PWM信号が増幅される。   The switching circuit 3 is driven by the PWM signal output from the PWM module 2 and amplifies and outputs the PWM signal. That is, the PWM signal is amplified by alternately turning on / off the power MOSFETs Q1 and Q2 of the switching circuit 3 by the PWM signal.

スイッチング回路3から出力されたPWM信号は、LCフィルタ4を介してスピーカ30などの負荷に加えられる。すなわち、スイッチング回路3により増幅されたPWM信号は、LCフィルタ4を通してアナログオーディオ信号となり、スピーカ30より出力される。なお、LCフィルタ4は、コイルL1とコンデンサC1とにより構成されている。   The PWM signal output from the switching circuit 3 is applied to a load such as a speaker 30 via the LC filter 4. That is, the PWM signal amplified by the switching circuit 3 becomes an analog audio signal through the LC filter 4 and is output from the speaker 30. The LC filter 4 includes a coil L1 and a capacitor C1.

LCフィルタ4を通過したオーディオ信号は、PWMモジュール2の入力段に設けられたフィードバックモジュール1にフィードバックされる。このLCフィルタ4の出力段からフィードバックモジュール1へのフィードバックループ上に、キャリア成分を除去するためのLPF5が設けられている。   The audio signal that has passed through the LC filter 4 is fed back to the feedback module 1 provided at the input stage of the PWM module 2. An LPF 5 for removing carrier components is provided on a feedback loop from the output stage of the LC filter 4 to the feedback module 1.

本実施形態では、LCフィルタ4の出力信号に加えて、スイッチング回路3の出力信号(LCフィルタ4への入力信号)もLPF5を介してフィードバックモジュール1にフィードバックするようにしている。その際、LCフィルタ4の出力信号に対してスイッチング回路3の出力信号を加算し、その加算結果をLPF5に入力するようにしている。   In this embodiment, in addition to the output signal of the LC filter 4, the output signal of the switching circuit 3 (input signal to the LC filter 4) is also fed back to the feedback module 1 via the LPF 5. At that time, the output signal of the switching circuit 3 is added to the output signal of the LC filter 4, and the addition result is input to the LPF 5.

LCフィルタ4の出力信号とスイッチング回路3の出力信号とを加算するに当たっては、双方の出力信号の位相が互いに反転した状態(180°位相がずれた状態)となるように位相の調整を行うのが好ましい。そのために、本実施形態では位相調整回路6を設けている。また、LCフィルタ4の出力信号とスイッチング回路3の出力信号とを加算するに当たって、双方の出力信号の振幅が共に同じ状態となるように振幅の調整を行うのが好ましい。そのために、本実施形態では振幅調整回路7を設けている。   When the output signal of the LC filter 4 and the output signal of the switching circuit 3 are added, the phase is adjusted so that the phases of both output signals are inverted (180 ° phase shifted). Is preferred. For this purpose, the phase adjustment circuit 6 is provided in the present embodiment. In addition, when adding the output signal of the LC filter 4 and the output signal of the switching circuit 3, it is preferable to adjust the amplitude so that the amplitudes of both output signals are in the same state. For this purpose, an amplitude adjustment circuit 7 is provided in this embodiment.

位相調整回路6は、LCフィルタ4の出力段とLPF5との間に設けられており、抵抗R3とコンデンサC2とから構成されている。この位相調整回路6は、LCフィルタ4の出力信号の位相をずらして、LCフィルタ4の出力信号の位相とスイッチング回路3の出力信号の位相とが互いに反転した状態となるように位相の調整を行う。   The phase adjustment circuit 6 is provided between the output stage of the LC filter 4 and the LPF 5, and includes a resistor R3 and a capacitor C2. This phase adjustment circuit 6 shifts the phase of the output signal of the LC filter 4 and adjusts the phase so that the phase of the output signal of the LC filter 4 and the phase of the output signal of the switching circuit 3 are inverted from each other. Do.

振幅調整回路7は、スイッチング回路3の出力段(LCフィルタ4の入力段)とLPF5との間に設けられており、分圧用の抵抗R1,R2から構成されている。この振幅調整回路7は、スイッチング回路3の出力信号の振幅を下げて、LCフィルタ4の出力信号の振幅とスイッチング回路3の出力信号の振幅とが共に同じ状態となるように振幅の調整を行う。   The amplitude adjustment circuit 7 is provided between the output stage of the switching circuit 3 (the input stage of the LC filter 4) and the LPF 5, and is composed of resistors R1 and R2 for voltage division. The amplitude adjustment circuit 7 reduces the amplitude of the output signal of the switching circuit 3 and adjusts the amplitude so that the amplitude of the output signal of the LC filter 4 and the amplitude of the output signal of the switching circuit 3 are both in the same state. .

位相調整回路6で位相調整された信号は、抵抗R4を介してLPF5に入力される。また、振幅調整回路7で振幅調整された信号は、抵抗R5を介してLPF5に入力される。このとき、抵抗R4を通過した信号と、抵抗R5を通過した信号とが加算された状態でLPF5に入力される。   The signal whose phase is adjusted by the phase adjustment circuit 6 is input to the LPF 5 through the resistor R4. The signal whose amplitude is adjusted by the amplitude adjusting circuit 7 is input to the LPF 5 via the resistor R5. At this time, the signal that has passed through the resistor R4 and the signal that has passed through the resistor R5 are added together and input to the LPF 5.

図2は、LCフィルタ4の出力段(A点)、位相調整回路6の出力段(B点)および振幅調整回路7の出力段(C点)における電圧の波形を示す図である。また、図3は、LCフィルタ4の出力段(A点)および位相調整回路6の出力段(B点)における周波数−位相特性を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating voltage waveforms at the output stage of the LC filter 4 (point A), the output stage of the phase adjustment circuit 6 (point B), and the output stage of the amplitude adjustment circuit 7 (point C). FIG. 3 is a diagram showing frequency-phase characteristics at the output stage (point A) of the LC filter 4 and the output stage (point B) of the phase adjustment circuit 6.

図3に示すように、LCフィルタ4の出力段(A点)における電圧波形の位相は、キャリア周波数のところで−180°から若干ずれた位相となっている。これに対して、位相調整回路6を設けて、抵抗R3およびコンデンサC2の値を適切な値に設定することにより、位相調整回路6の出力段(B点)における電圧波形の位相が、キャリア周波数のところでちょうど180°反転するようにする。こうすると、図2のように、LCフィルタ4の出力信号の位相とスイッチング回路3の出力信号の位相とが互いに180°反転した状態となる。   As shown in FIG. 3, the phase of the voltage waveform at the output stage (point A) of the LC filter 4 is slightly shifted from −180 ° at the carrier frequency. On the other hand, by providing the phase adjustment circuit 6 and setting the values of the resistor R3 and the capacitor C2 to appropriate values, the phase of the voltage waveform at the output stage (point B) of the phase adjustment circuit 6 becomes the carrier frequency. In the meantime, it is reversed 180 °. As a result, as shown in FIG. 2, the phase of the output signal of the LC filter 4 and the phase of the output signal of the switching circuit 3 are inverted by 180 °.

一方、スイッチング回路3の出力段に振幅調整回路7を設け、分圧用の抵抗R1,R2の値を適切な値に設定することにより、スイッチング回路3の出力段(C点)における電圧を下げる。こうすると、図2のように、LCフィルタ4の出力信号の波高値とスイッチング回路3の出力信号の波高値とが互いに等しい状態となる。   On the other hand, the amplitude adjustment circuit 7 is provided at the output stage of the switching circuit 3, and the voltage at the output stage (point C) of the switching circuit 3 is lowered by setting the voltage dividing resistors R1 and R2 to appropriate values. As a result, the peak value of the output signal of the LC filter 4 and the peak value of the output signal of the switching circuit 3 are equal to each other as shown in FIG.

このように、位相が互いに180°反転し、かつ、電圧レベルの揃った信号を加算することにより、LCフィルタ4の出力信号とスイッチング回路3の出力信号の双方に含まれているキャリア成分が互いに打ち消し合い、LCフィルタ4の出力段におけるキャリア成分が除去される。   In this way, by adding the signals whose phases are inverted by 180 ° and having the same voltage level, the carrier components contained in both the output signal of the LC filter 4 and the output signal of the switching circuit 3 are mutually changed. The carrier components at the output stage of the LC filter 4 are removed by canceling each other.

なお、図3に示すように、LCフィルタ4の出力信号とスイッチング回路3の出力信号との位相ズレ(180°反転した状態からのズレ)は僅かであるので、位相調整回路6を設けずにLCフィルタ4の出力信号をそのまま加算の対象としても、キャリア成分の除去効果は期待できる。また、振幅調整回路7を設けずにスイッチング回路3の出力信号をそのまま加算の対象としても、キャリア成分のレベルを減衰させることはできる。ただ、LCフィルタ4の出力信号とスイッチング回路3の出力信号の位相および振幅を調整することにより、キャリア成分が相殺される度合いを高めることができ、キャリア成分をより効果的に除去することができる。   As shown in FIG. 3, the phase shift between the output signal of the LC filter 4 and the output signal of the switching circuit 3 (shift from 180 ° inverted state) is slight. Even if the output signal of the LC filter 4 is directly added, an effect of removing the carrier component can be expected. Even if the output signal of the switching circuit 3 is added as it is without providing the amplitude adjustment circuit 7, the level of the carrier component can be attenuated. However, by adjusting the phase and amplitude of the output signal of the LC filter 4 and the output signal of the switching circuit 3, the degree to which the carrier component is canceled can be increased, and the carrier component can be more effectively removed. .

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、LCフィルタ4の出力信号とスイッチング回路3の出力信号とを加算し、その加算結果をLPF5に入力するようにしたので、LCフィルタ4の出力信号に含まれているキャリア成分を、スイッチング回路3に含まれているキャリア成分で相殺して除去することができる。これにより、キャリア成分を除去するためにLPF5のカットオフ周波数を小さくする必要をなくすことができる。LPF5にn次フィルタを用いた場合には、従来と同等程度にキャリア成分を除去するのに、従来と比べてLPF5のカットオフ周波数を約2n倍に設定することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the output signal of the LC filter 4 and the output signal of the switching circuit 3 are added, and the addition result is input to the LPF 5. The carrier component included in the signal can be canceled by the carrier component included in the switching circuit 3 and removed. Thereby, it is possible to eliminate the need to reduce the cutoff frequency of the LPF 5 in order to remove the carrier component. When an n-th order filter is used for the LPF 5, the cutoff frequency of the LPF 5 can be set to about 2n times compared to the conventional case in order to remove carrier components to the same extent as in the conventional case.

ところで、スイッチング回路3の出力信号は方形波のため、キャリア周波数以外の高調波も含まれる。しかし、例えば2次高調波の周波数は基本波(キャリア)の2倍の周波数となるため、当該2次高調波の周波数でLPF5の減衰量は、キャリア周波数での減衰量に比べて6[dB/oct]だけ大きくなっている。また、3次以上の高調波の周波数でのLPF5の減衰量は更に大きくなっている。したがって、スイッチング回路3の出力信号をLCフィルタ4の出力信号に加算したとしても、LPF5を通過することにより、高調波は充分に減衰する。   By the way, since the output signal of the switching circuit 3 is a square wave, harmonics other than the carrier frequency are included. However, for example, since the frequency of the second harmonic is twice the frequency of the fundamental wave (carrier), the attenuation of the LPF 5 at the frequency of the second harmonic is 6 [dB] compared to the attenuation at the carrier frequency. / Oct]. Further, the attenuation amount of the LPF 5 at the third-order or higher harmonic frequency is further increased. Therefore, even if the output signal of the switching circuit 3 is added to the output signal of the LC filter 4, the harmonics are sufficiently attenuated by passing through the LPF 5.

なお、上記実施形態では、LCフィルタ4の出力信号に対して位相の調整を行い、スイッチング回路3の出力信号に対して振幅の調整を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。フィードバック信号の位相および振幅の調整の仕方は、上記実施形態と異なっても良い。例えば、LCフィルタ4の出力信号に対して位相および振幅の調整を行うようにしても良い。   In the above embodiment, the example in which the phase is adjusted for the output signal of the LC filter 4 and the amplitude is adjusted for the output signal of the switching circuit 3 has been described, but the present invention is not limited to this. The method of adjusting the phase and amplitude of the feedback signal may be different from that of the above embodiment. For example, the phase and amplitude of the output signal of the LC filter 4 may be adjusted.

図4は、本実施形態によるデジタルアンプの他の構成例を示す図である。この4図において、図1に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。図4に示すデジタルアンプでは、図1に示した振幅調整回路7がなく、位相調整回路6の代わりに位相・振幅調整回路8を設けている。   FIG. 4 is a diagram illustrating another configuration example of the digital amplifier according to the present embodiment. In FIG. 4, those given the same reference numerals as those shown in FIG. 1 have the same functions, and therefore redundant description is omitted here. In the digital amplifier shown in FIG. 4, the amplitude adjustment circuit 7 shown in FIG. 1 is not provided, and a phase / amplitude adjustment circuit 8 is provided instead of the phase adjustment circuit 6.

位相・振幅調整回路8は、LCフィルタ4の出力段とLPF5との間に設けられており、オペアンプOP、抵抗R6〜R8およびコンデンサC3により構成されている。オペアンプOPは、LCフィルタ4の出力信号の振幅を増幅させる働きをする。また、コンデンサC3は、LCフィルタ4の出力信号の位相をずらす働きをする。   The phase / amplitude adjustment circuit 8 is provided between the output stage of the LC filter 4 and the LPF 5 and includes an operational amplifier OP, resistors R6 to R8, and a capacitor C3. The operational amplifier OP functions to amplify the amplitude of the output signal of the LC filter 4. Further, the capacitor C3 functions to shift the phase of the output signal of the LC filter 4.

すなわち、位相・振幅調整回路8は、LCフィルタ4の出力信号の位相をずらして、LCフィルタ4の出力信号の位相とスイッチング回路3の出力信号の位相とが互いに反転した状態となるように位相の調整を行うとともに、LCフィルタの出力信号4の振幅を上げて、LCフィルタ4の出力信号の振幅とスイッチング回路3の出力信号の振幅とが共に同じ状態となるように振幅の調整を行う。   That is, the phase / amplitude adjustment circuit 8 shifts the phase of the output signal of the LC filter 4 so that the phase of the output signal of the LC filter 4 and the phase of the output signal of the switching circuit 3 are inverted. In addition, the amplitude of the output signal 4 of the LC filter is increased, and the amplitude is adjusted so that the amplitude of the output signal of the LC filter 4 and the amplitude of the output signal of the switching circuit 3 are both in the same state.

また、上記実施形態では、LCフィルタ4の出力信号とスイッチング回路3の出力信号とを加算してLPF5に入力するようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、LCフィルタ4の出力信号を2系統に分けて、一方の出力信号の位相はそのままとし、他方の出力信号の位相を180°反転させる。そして、これら2系統の出力信号を加算してLPF5に入力するようにしても良い。このようにすれば、振幅の調整は全く行う必要がなくなる。   In the above embodiment, the output signal of the LC filter 4 and the output signal of the switching circuit 3 are added and input to the LPF 5, but the present invention is not limited to this. For example, the output signal of the LC filter 4 is divided into two systems, the phase of one output signal is left as it is, and the phase of the other output signal is inverted by 180 °. Then, these two output signals may be added and input to the LPF 5. In this way, it is not necessary to adjust the amplitude at all.

また、上記実施形態では、パルス幅変調の例としてPWM方式を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ΔΣ方式のデジタルアンプにも本発明を適用することが可能である。   In the above embodiment, the PWM method has been described as an example of pulse width modulation, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a ΔΣ digital amplifier.

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   In addition, each of the above-described embodiments is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit or main features thereof.

本発明は、フィードバックループ上にローパスフィルタを備えたデジタルアンプに有用である。   The present invention is useful for a digital amplifier having a low-pass filter on a feedback loop.

本実施形態に係るデジタルアンプの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the digital amplifier which concerns on this embodiment. LCフィルタの出力段(A点)、位相調整回路の出力段(B点)および振幅調整回路の出力段(C点)における電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the voltage in the output stage (A point) of a LC filter, the output stage (B point) of a phase adjustment circuit, and the output stage (C point) of an amplitude adjustment circuit. LCフィルタの出力段(A点)および位相調整回路の出力段(B点)における周波数−位相特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency-phase characteristic in the output stage (A point) of LC filter, and the output stage (B point) of a phase adjustment circuit. 本実施形態に係るデジタルアンプの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the digital amplifier which concerns on this embodiment. 従来のデジタルアンプの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional digital amplifier. ローパスフィルタの減衰量とカットオフ周波数との関係を示す周波数−ゲイン特性図である。It is a frequency-gain characteristic figure which shows the relationship between the attenuation amount of a low-pass filter, and a cutoff frequency.

符号の説明Explanation of symbols

1 フィードバックモジュール
2 PWMモジュール
3 スイッチング回路
4 LCフィルタ
5 LPF
6 位相調整回路
7 振幅調整回路
8 位相・振幅調整回路
1 Feedback Module 2 PWM Module 3 Switching Circuit 4 LC Filter 5 LPF
6 Phase adjustment circuit 7 Amplitude adjustment circuit 8 Phase / amplitude adjustment circuit

Claims (6)

入力信号に対してパルス幅変調に基づく変換処理を行い、パルス幅変調信号を生成するパルス幅変調回路と、
上記パルス幅変調信号により駆動され、上記パルス幅変調信号を増幅して出力するスイッチング回路と、
上記スイッチング回路から出力される上記パルス幅変調信号が入力されるLCフィルタと、
上記LCフィルタの出力段から上記パルス幅変調回路の入力段へのフィードバックループ上に設けられたローパスフィルタとを備え、
上記LCフィルタの出力信号に対して上記スイッチング回路の出力信号を加算し、その加算結果を上記ローパスフィルタに入力するように成したことを特徴とするデジタルアンプ。
A pulse width modulation circuit that performs conversion processing based on pulse width modulation on an input signal and generates a pulse width modulation signal;
A switching circuit driven by the pulse width modulation signal and amplifying and outputting the pulse width modulation signal;
An LC filter to which the pulse width modulation signal output from the switching circuit is input;
A low pass filter provided on a feedback loop from the output stage of the LC filter to the input stage of the pulse width modulation circuit,
A digital amplifier characterized in that the output signal of the switching circuit is added to the output signal of the LC filter, and the addition result is input to the low-pass filter.
上記LCフィルタの出力信号の位相と上記スイッチング回路の出力信号の位相とが180°反転した状態となるように位相の調整を行う位相調整回路を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のデジタルアンプ。 2. The phase adjustment circuit according to claim 1, further comprising a phase adjustment circuit for adjusting a phase so that a phase of an output signal of the LC filter and a phase of an output signal of the switching circuit are inverted by 180 degrees. Digital amplifier. 上記LCフィルタの出力信号の振幅と上記スイッチング回路の出力信号の振幅とが共に同じ状態となるように振幅の調整を行う振幅調整回路を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のデジタルアンプ。 2. The digital adjustment device according to claim 1, further comprising an amplitude adjustment circuit that adjusts an amplitude so that an amplitude of an output signal of the LC filter and an amplitude of an output signal of the switching circuit are in the same state. Amplifier. 上記LCフィルタの出力信号の位相と上記スイッチング回路の出力信号の位相とが180°反転した状態となるように位相の調整を行う位相調整回路と、
上記LCフィルタの出力信号の振幅と上記スイッチング回路の出力信号の振幅とが共に同じ状態となるように振幅の調整を行う振幅調整回路とを更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のデジタルアンプ。
A phase adjustment circuit that adjusts the phase so that the phase of the output signal of the LC filter and the phase of the output signal of the switching circuit are inverted by 180 °;
The amplitude adjustment circuit for adjusting the amplitude so that the amplitude of the output signal of the LC filter and the amplitude of the output signal of the switching circuit are both in the same state. Digital amplifier.
上記LCフィルタの出力信号の位相をずらして、上記LCフィルタの出力信号の位相と上記スイッチング回路の出力信号の位相とが180°反転した状態となるように位相の調整を行う位相調整回路と、
上記スイッチング回路の出力信号の振幅を下げて、上記LCフィルタの出力信号の振幅と上記スイッチング回路の出力信号の振幅とが共に同じ状態となるように振幅の調整を行う振幅調整回路とを更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のデジタルアンプ。
A phase adjustment circuit that adjusts the phase so that the phase of the output signal of the LC filter and the phase of the output signal of the switching circuit are inverted by 180 ° by shifting the phase of the output signal of the LC filter;
An amplitude adjustment circuit that lowers the amplitude of the output signal of the switching circuit and adjusts the amplitude so that the amplitude of the output signal of the LC filter and the amplitude of the output signal of the switching circuit are both in the same state; The digital amplifier according to claim 1, wherein:
上記LCフィルタの出力信号の位相をずらして、上記LCフィルタの出力信号の位相と上記スイッチング回路の出力信号の位相とが180°反転した状態となるように位相の調整を行うとともに、上記LCフィルタの出力信号の振幅を上げて、上記LCフィルタの出力信号の振幅と上記スイッチング回路の出力信号の振幅とが共に同じ状態となるように振幅の調整を行う位相・振幅調整回路を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のデジタルアンプ。 The phase of the output signal of the LC filter is shifted to adjust the phase so that the phase of the output signal of the LC filter and the phase of the output signal of the switching circuit are inverted by 180 °, and the LC filter And a phase / amplitude adjustment circuit for adjusting the amplitude so that the amplitude of the output signal of the LC filter and the amplitude of the output signal of the switching circuit are both in the same state. The digital amplifier according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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