JPH04281606A - パルス幅変調増幅器 - Google Patents
パルス幅変調増幅器Info
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- JPH04281606A JPH04281606A JP3044769A JP4476991A JPH04281606A JP H04281606 A JPH04281606 A JP H04281606A JP 3044769 A JP3044769 A JP 3044769A JP 4476991 A JP4476991 A JP 4476991A JP H04281606 A JPH04281606 A JP H04281606A
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- JP
- Japan
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- circuit
- pulse width
- width modulation
- power supply
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/305—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in case of switching on or off of a power supply
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
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- H—ELECTRICITY
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- H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
- H03F3/2173—Class D power amplifiers; Switching amplifiers of the bridge type
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
- H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高効率を特徴とするパル
ス幅変調増幅器に関するものである。
ス幅変調増幅器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、パルス幅変調増幅器として、アナ
ログ信号を高周波の三角波信号によって変調してパルス
幅信号に変換し、これを電力増幅し、キャリア信号をロ
ーパスフィルタで除去して復調し、負荷に供給するよう
にしたものがあり、電力増幅時の効率が非常に良いため
、オーディオ用増幅器,スイッチング電源などに用いら
れている。
ログ信号を高周波の三角波信号によって変調してパルス
幅信号に変換し、これを電力増幅し、キャリア信号をロ
ーパスフィルタで除去して復調し、負荷に供給するよう
にしたものがあり、電力増幅時の効率が非常に良いため
、オーディオ用増幅器,スイッチング電源などに用いら
れている。
【0003】以下、音声信号を増幅するために用いられ
ているものを例として、従来のパルス幅変調増幅器の主
要部について説明する。
ているものを例として、従来のパルス幅変調増幅器の主
要部について説明する。
【0004】図7は従来のパルス幅変調増幅器を示すも
のである。図7において、入力アナログ信号Vsと三角
波発振回路5の出力を電圧比較回路2で比較することに
よりパルス幅信号に変換し、これを電力増幅回路3によ
って電力増幅し、ローパスフィルタ4を用いてキャリア
信号を除去して復調し、その復調された出力信号Voを
図示しないスピーカ等の負荷に供給する。また、必要に
応じて、図示しない負帰還回路を用いることにより、歪
率等の特性向上が可能である。
のである。図7において、入力アナログ信号Vsと三角
波発振回路5の出力を電圧比較回路2で比較することに
よりパルス幅信号に変換し、これを電力増幅回路3によ
って電力増幅し、ローパスフィルタ4を用いてキャリア
信号を除去して復調し、その復調された出力信号Voを
図示しないスピーカ等の負荷に供給する。また、必要に
応じて、図示しない負帰還回路を用いることにより、歪
率等の特性向上が可能である。
【0005】以上のように構成されたパルス幅変調増幅
器について、以下その動作について説明する。
器について、以下その動作について説明する。
【0006】上記のような従来の構成では、フルブリッ
ジ構成の電力増幅回路を持ったパルス幅変調増幅器を例
にとると、その出力は、 Vo=Vs・(Vc/Vt)
……(1)但し、ローパスフィルタを理想フィルタと
するVo:出力電圧 Vs:入力アナログ信号電圧 Vc:電力増幅回路の電源電圧 Vt:三角波発振回路出力の振幅の1/2となる。つま
り、増幅率が(Vc/Vt)となり、電力増幅回路3の
電源電圧Vcに比例した出力電圧になる。
ジ構成の電力増幅回路を持ったパルス幅変調増幅器を例
にとると、その出力は、 Vo=Vs・(Vc/Vt)
……(1)但し、ローパスフィルタを理想フィルタと
するVo:出力電圧 Vs:入力アナログ信号電圧 Vc:電力増幅回路の電源電圧 Vt:三角波発振回路出力の振幅の1/2となる。つま
り、増幅率が(Vc/Vt)となり、電力増幅回路3の
電源電圧Vcに比例した出力電圧になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の構
成では、電力増幅回路3の電源電圧Vcにオーディオ帯
のリップルノイズ、例えば、商用電源を使用した場合の
全波整流による100、または、120Hz等のリップ
ルノイズ、自動車用に使用した場合の電源に重畳したオ
ールタネータノイズ等のリップルノイズが重畳した場合
、そのリップルノイズがそのまま出力電圧に重畳すると
いう問題点を有していた。
成では、電力増幅回路3の電源電圧Vcにオーディオ帯
のリップルノイズ、例えば、商用電源を使用した場合の
全波整流による100、または、120Hz等のリップ
ルノイズ、自動車用に使用した場合の電源に重畳したオ
ールタネータノイズ等のリップルノイズが重畳した場合
、そのリップルノイズがそのまま出力電圧に重畳すると
いう問題点を有していた。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決しリップ
ルノイズの重畳しないパルス幅変調増幅器を提供するこ
とを目的とする。
ルノイズの重畳しないパルス幅変調増幅器を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、三角波発振回路の出力電圧の振幅が、電力
増幅回路に供給される電源電圧に比例する構成を有して
いる。
本発明では、三角波発振回路の出力電圧の振幅が、電力
増幅回路に供給される電源電圧に比例する構成を有して
いる。
【0010】また、本発明では、必要に応じて、三角波
発振回路の出力電圧の傾きが、前記電源電圧に比例する
ことを特徴とする回路構成を付加している。
発振回路の出力電圧の傾きが、前記電源電圧に比例する
ことを特徴とする回路構成を付加している。
【0011】
【作用】この構成によって、上記式(1)に示した(V
c/Vt)を定数にすることになる。つまり、
Vc/Vt=k
……(2)但し、kは定数 とすると、式(2)を式(1)に代入することにより、
式(1)は下記式(3)のように変形される。
c/Vt)を定数にすることになる。つまり、
Vc/Vt=k
……(2)但し、kは定数 とすると、式(2)を式(1)に代入することにより、
式(1)は下記式(3)のように変形される。
【0012】
Vo=k・Vs
……(3)これによって、増幅率がk(定数
)となり、電力増幅回路3の電源電圧Vcに重畳したオ
ーディオ帯のリップルノイズが、そのまま出力電圧に重
畳するという問題点を解決することができる。
……(3)これによって、増幅率がk(定数
)となり、電力増幅回路3の電源電圧Vcに重畳したオ
ーディオ帯のリップルノイズが、そのまま出力電圧に重
畳するという問題点を解決することができる。
【0013】
【実施例】以下本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は本発明のパルス幅変調増幅器を
示すブロック図である。
ながら説明する。図1は本発明のパルス幅変調増幅器を
示すブロック図である。
【0014】従来例との差は、三角波発振回路1が電力
増幅回路3に供給される電源電圧Vcによって制御され
ている点である。より詳細には、三角波発振回路1の出
力電圧の振幅が、電力増幅回路3に供給される電源電圧
Vcに比例することを特徴とし、また、必要に応じて、
三角波発振回路1の出力電圧の傾きが、電力増幅回路3
に供給される電源電圧Vcに比例することを特徴とする
回路構成を付加している。
増幅回路3に供給される電源電圧Vcによって制御され
ている点である。より詳細には、三角波発振回路1の出
力電圧の振幅が、電力増幅回路3に供給される電源電圧
Vcに比例することを特徴とし、また、必要に応じて、
三角波発振回路1の出力電圧の傾きが、電力増幅回路3
に供給される電源電圧Vcに比例することを特徴とする
回路構成を付加している。
【0015】三角波発振回路のより詳細な点について、
回路図、及び、タイミングチャートを参照しながら説明
する。図2は、本発明の三角波発振回路の第1の実施例
を示す回路図であり、図3は、図2に示す回路の第1の
タイミングチャート、図4は、図2に示す回路の第2の
タイミングチャートである。
回路図、及び、タイミングチャートを参照しながら説明
する。図2は、本発明の三角波発振回路の第1の実施例
を示す回路図であり、図3は、図2に示す回路の第1の
タイミングチャート、図4は、図2に示す回路の第2の
タイミングチャートである。
【0016】図2において、11はバッファ、12,1
3は演算増幅器、14,15は電圧比較回路、16はラ
ッチ、21,22,23,24,25,26は抵抗、2
7はコンデンサ、28は充放電切替制御付電流源、29
は充放電切替用制御信号、Vcは電力増幅回路3に供給
される電源電圧、Vrは直流安定電位である。
3は演算増幅器、14,15は電圧比較回路、16はラ
ッチ、21,22,23,24,25,26は抵抗、2
7はコンデンサ、28は充放電切替制御付電流源、29
は充放電切替用制御信号、Vcは電力増幅回路3に供給
される電源電圧、Vrは直流安定電位である。
【0017】抵抗21,22は、抵抗比が(1−1/k
):1/k、抵抗23と24、抵抗25と26はそれぞ
れ抵抗値が等しいとすると、バッファ11の出力V11
は、 V11=Vc/k
……(4)演算増幅器12,13の出力V
12,V13は V12=Vr−Vc/k
……(5) V13=Vr
+Vc/k
……(6)とな
る。
):1/k、抵抗23と24、抵抗25と26はそれぞ
れ抵抗値が等しいとすると、バッファ11の出力V11
は、 V11=Vc/k
……(4)演算増幅器12,13の出力V
12,V13は V12=Vr−Vc/k
……(5) V13=Vr
+Vc/k
……(6)とな
る。
【0018】コンデンサ27の充電電圧V27が演算増
幅器13の出力V13より高くなると、電圧比較回路1
4の出力が正転し、ラッチ16がセットされる。その結
果、充放電切替用制御信号29が変化し、充放電切替制
御付定電流源28がコンデンサ27に対し定電流放電状
態になる。放電状態が持続し、コンデンサ27の充電電
圧V27が演算増幅器12の出力V12より低くなると
、電圧比較回路15の出力が正転し、ラッチ16がリセ
ットされる。その結果、充放電切替用制御信号29が変
化し、充放電切替制御付定電流源28がコンデンサ27
に対し定電流充電状態になる。こうしてコンデンサ27
の充電電圧V27が三角波発振回路の出力となる。
幅器13の出力V13より高くなると、電圧比較回路1
4の出力が正転し、ラッチ16がセットされる。その結
果、充放電切替用制御信号29が変化し、充放電切替制
御付定電流源28がコンデンサ27に対し定電流放電状
態になる。放電状態が持続し、コンデンサ27の充電電
圧V27が演算増幅器12の出力V12より低くなると
、電圧比較回路15の出力が正転し、ラッチ16がリセ
ットされる。その結果、充放電切替用制御信号29が変
化し、充放電切替制御付定電流源28がコンデンサ27
に対し定電流充電状態になる。こうしてコンデンサ27
の充電電圧V27が三角波発振回路の出力となる。
【0019】図3において、図3(a)は、図1に示し
たパルス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給される電
源電圧Vcの時間的変化を示している。これにともなっ
て、図3(b)は直流安定電位Vr、図1に示したパル
ス幅変調増幅器への入力アナログ信号Vs、演算増幅器
12,13の出力V12,V13を、図3(c)は図1
に示したパルス幅変調増幅器の電圧比較回路2の出力V
2を示している。
たパルス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給される電
源電圧Vcの時間的変化を示している。これにともなっ
て、図3(b)は直流安定電位Vr、図1に示したパル
ス幅変調増幅器への入力アナログ信号Vs、演算増幅器
12,13の出力V12,V13を、図3(c)は図1
に示したパルス幅変調増幅器の電圧比較回路2の出力V
2を示している。
【0020】上記式(5),(6)より、三角波発振回
路出力の振幅の1/2を示すVtは、 Vt=(V13−V12)/2 =Vc/k となり、これは、式(2)と等価であり、電力増幅回路
3の電源電圧Vcに重畳したオーディオ帯のリップルノ
イズが、そのまま出力電圧に重畳するという従来の問題
点を解決することができることを示している。
路出力の振幅の1/2を示すVtは、 Vt=(V13−V12)/2 =Vc/k となり、これは、式(2)と等価であり、電力増幅回路
3の電源電圧Vcに重畳したオーディオ帯のリップルノ
イズが、そのまま出力電圧に重畳するという従来の問題
点を解決することができることを示している。
【0021】また、図4において、図4(a)は、図1
に示したパルス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給さ
れる電源電圧Vcの直流レベルが時間的に大きく変化し
た場合を示している。これにともなって、図4(b)は
直流安定電位Vr、図1に示したパルス幅変調増幅器へ
の入力アナログ信号Vs、演算増幅器12,13の出力
V12,V13を、図4(c)は図1に示したパルス幅
変調増幅器の電圧比較回路2の出力V2を示している。 この場合、図4(c)に示した電圧比較回路2の出力V
2のキャリア周波数は、パルス幅変調増幅器の電力増幅
回路3に供給される電源電圧Vcに反比例して低下して
いる。キャリア周波数の変動は、図1に示したローパス
フィルタ4を最低キャリア周波数に合わせることを要求
する。キャリア周波数が低くなると、一般的にローパス
フィルタ4は大型化し、また、被変調波である入力アナ
ログ信号との帯域間隔が狭くなり、入力アナログ信号と
キャリアの十分な分離が困難になることが考えられる。
に示したパルス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給さ
れる電源電圧Vcの直流レベルが時間的に大きく変化し
た場合を示している。これにともなって、図4(b)は
直流安定電位Vr、図1に示したパルス幅変調増幅器へ
の入力アナログ信号Vs、演算増幅器12,13の出力
V12,V13を、図4(c)は図1に示したパルス幅
変調増幅器の電圧比較回路2の出力V2を示している。 この場合、図4(c)に示した電圧比較回路2の出力V
2のキャリア周波数は、パルス幅変調増幅器の電力増幅
回路3に供給される電源電圧Vcに反比例して低下して
いる。キャリア周波数の変動は、図1に示したローパス
フィルタ4を最低キャリア周波数に合わせることを要求
する。キャリア周波数が低くなると、一般的にローパス
フィルタ4は大型化し、また、被変調波である入力アナ
ログ信号との帯域間隔が狭くなり、入力アナログ信号と
キャリアの十分な分離が困難になることが考えられる。
【0022】この課題を解決するため、本発明では、三
角波発振回路1の出力電圧の傾きが、図1に示したパル
ス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給される電源電圧
Vcに比例することを特徴とする回路構成を付加してい
る。
角波発振回路1の出力電圧の傾きが、図1に示したパル
ス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給される電源電圧
Vcに比例することを特徴とする回路構成を付加してい
る。
【0023】これに関する三角波発振回路1のより詳細
な点について、回路図、及び、タイミングチャートを参
照しながら説明する。図5は、本発明の三角波発振回路
1の第2の実施例を示す回路図であり、図6は、図5に
示す回路のタイミングチャートである。
な点について、回路図、及び、タイミングチャートを参
照しながら説明する。図5は、本発明の三角波発振回路
1の第2の実施例を示す回路図であり、図6は、図5に
示す回路のタイミングチャートである。
【0024】図5と図2に示した回路との差は、充放電
切替制御付電流源31が電力増幅回路3に供給される電
源電圧Vcによって制御される点のみである。制御内容
は、充放電切替制御付電流源31の電流値が電源電圧V
cに比例するということである。
切替制御付電流源31が電力増幅回路3に供給される電
源電圧Vcによって制御される点のみである。制御内容
は、充放電切替制御付電流源31の電流値が電源電圧V
cに比例するということである。
【0025】図6において、図6(a)は、図1に示し
たパルス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給される電
源電圧Vcの時間的変化を示している。これにともなっ
て、図6(b)は直流安定電位Vr、図1に示したパル
ス幅変調増幅器への入力アナログ信号Vs、演算増幅器
12,13の出力V12,V13を、図6(c)は図1
に示したパルス幅変調増幅器の電圧比較回路2の出力V
2を示している。結果として、図6(c)に示したパル
ス幅変調増幅器の電圧比較回路2の出力V2は、図4(
c)に示したパルス幅変調増幅器の電圧比較回路2の出
力V2と異なり、キャリア周波数が安定している。
たパルス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給される電
源電圧Vcの時間的変化を示している。これにともなっ
て、図6(b)は直流安定電位Vr、図1に示したパル
ス幅変調増幅器への入力アナログ信号Vs、演算増幅器
12,13の出力V12,V13を、図6(c)は図1
に示したパルス幅変調増幅器の電圧比較回路2の出力V
2を示している。結果として、図6(c)に示したパル
ス幅変調増幅器の電圧比較回路2の出力V2は、図4(
c)に示したパルス幅変調増幅器の電圧比較回路2の出
力V2と異なり、キャリア周波数が安定している。
【0026】また、図示していないが、図1に示したパ
ルス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給される電源電
圧VcにACが重畳した状態では、完全なキャリア周波
数の安定化を期待することはできないが、この手段を用
いない場合に比して、大幅な改善が可能である。
ルス幅変調増幅器の電力増幅回路3に供給される電源電
圧VcにACが重畳した状態では、完全なキャリア周波
数の安定化を期待することはできないが、この手段を用
いない場合に比して、大幅な改善が可能である。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明は、三角波発振回路
の出力電圧の振幅が電力増幅回路に供給される電源電圧
に比例する構成とし、また、必要に応じて三角波発振回
路の出力電圧の傾きが、電力増幅回路の電源電圧に比例
することを特徴とする回路構成とすることにより、電力
増幅回路の電源電圧Vcに重畳したオーディオ帯のリッ
プルノイズが、そのまま出力電圧に重畳するという問題
点を解決することができるとともに、キャリア周波数の
安定度を維持することも可能になるという効果が得られ
る。
の出力電圧の振幅が電力増幅回路に供給される電源電圧
に比例する構成とし、また、必要に応じて三角波発振回
路の出力電圧の傾きが、電力増幅回路の電源電圧に比例
することを特徴とする回路構成とすることにより、電力
増幅回路の電源電圧Vcに重畳したオーディオ帯のリッ
プルノイズが、そのまま出力電圧に重畳するという問題
点を解決することができるとともに、キャリア周波数の
安定度を維持することも可能になるという効果が得られ
る。
【0028】また、説明では、音声信号を増幅すること
を例としたが、スイッチング電源等、パルス幅変調増幅
器を内蔵した回路,機器,装置全般について本発明が有
効であることは自明のことである。
を例としたが、スイッチング電源等、パルス幅変調増幅
器を内蔵した回路,機器,装置全般について本発明が有
効であることは自明のことである。
【図1】本発明のパルス幅変調増幅器の実施例を示すブ
ロック図
ロック図
【図2】本発明の三角波発振回路の第1の実施例を示す
回路図
回路図
【図3】図2に示す回路の第1のタイミングチャート
【
図4】図2に示す回路の第2のタイミングチャート
図4】図2に示す回路の第2のタイミングチャート
【図
5】本発明の三角波発振回路の第2の実施例を示す回路
図
5】本発明の三角波発振回路の第2の実施例を示す回路
図
【図6】図5に示す回路のタイミングチャート
【図7】
従来のパルス幅変調増幅器を示すブロック図
従来のパルス幅変調増幅器を示すブロック図
1 三角波発振回路(振幅制御)
2 電圧比較回路
3 電力増幅回路
4 ローパスフィルタ
5 三角波発振回路(一定振幅)
11 バッファ
12,13 演算増幅器
14,15 電圧比較回路
16 ラッチ
21〜26 抵抗
27 コンデンサ
28 充放電切替制御付定電流源
29 充放電切替用制御信号
30 充放電電流値制御電圧
Claims (2)
- 【請求項1】パルス幅変調用の三角波キャリア信号を発
生する三角波発振回路と、入力となるアナログ信号と前
記三角波発振回路より出力される三角波が入力され両者
を比較する電圧比較回路と、この電圧比較回路より出力
されるパルス幅変調信号の電力増幅を行う電力増幅回路
と、この電力増幅回路の出力からキャリア周波数成分を
除去して負荷に供給するローパスフィルタを含むパルス
幅変調増幅器であって、前記三角波発振回路の出力電圧
の振幅が、前記電力増幅回路に供給される電源電圧に比
例することを特徴とするパルス幅変調増幅器。 - 【請求項2】三角波発振回路の出力電圧の傾きが、電源
電圧に比例することを特徴とする請求項1記載のパルス
幅変調増幅器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044769A JPH04281606A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | パルス幅変調増幅器 |
| US07/848,586 US5262733A (en) | 1991-03-11 | 1992-03-09 | Pulse-width modulation amplifier |
| EP92104108A EP0503571B1 (en) | 1991-03-11 | 1992-03-10 | Pulse-width modulation amplifier |
| DE69229973T DE69229973T2 (de) | 1991-03-11 | 1992-03-10 | Pulsbreitenmodulationsverstärker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044769A JPH04281606A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | パルス幅変調増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04281606A true JPH04281606A (ja) | 1992-10-07 |
Family
ID=12700630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3044769A Pending JPH04281606A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | パルス幅変調増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5262733A (ja) |
| EP (1) | EP0503571B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04281606A (ja) |
| DE (1) | DE69229973T2 (ja) |
Cited By (2)
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