(57)【要約】【課題】ＰＷＭ変調されたオーディオ信号についてゼロクロス検出を行うことができる「ゼロクロス検出装置」を提供する。【解決手段】ＰＷＭ変調されたオーディオ信号のＰＷＭ波の１周期分を積分して電圧の平均値を算出する積分器１１と、積分器１１により算出された平均値と、ＰＷＭ波のデューティが５０％の場合における電圧の平均値としてあらかじめ設定された基準値とを比較し、両者が一致している場合にゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する比較器１２とによりゼロクロス検出装置１０を構成し、ＰＷＭ波のデューティが５０％になっていると判定されたタイミングをゼロクロスポイントとして検出するようにする。【選択図】図１
2014138346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ変調されたオーディオ信号のＰＷＭ波のデューティが５０％になっているか否かを判定し、上記ＰＷＭ波のデューティが５０％になっていると判定されたタイミングをゼロクロスポイントとして検出するゼロクロス検出部を備えたことを特徴とするゼロクロス検出装置。
【請求項２】
上記ゼロクロス検出部は、上記ＰＷＭ変調されたオーディオ信号のＰＷＭ波の１周期分を積分して電圧の平均値を算出する積分器と、
上記積分器により算出された平均値と、上記ＰＷＭ波のデューティが５０％の場合における電圧の平均値としてあらかじめ設定された基準値とを比較し、両者が一致している場合に上記ゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する比較器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のゼロクロス検出装置。
【請求項３】
上記ゼロクロス検出部は、上記ＰＷＭ変調されたオーディオ信号のＰＷＭ波であって、互いに位相反転の関係にある２つのＰＷＭ波の１周期分をそれぞれ積分して電圧の平均値を算出する積分器と、
上記積分器により算出された２つの平均値を比較し、両者が一致している場合に上記ゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する比較器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のゼロクロス検出装置。
【請求項４】
上記ゼロクロス検出部は、上記ＰＷＭ変調されたオーディオ信号のＰＷＭ波の１周期分を取得して、上記ＰＷＭ波の立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間間隔と、上記ＰＷＭ波の立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでの時間間隔とをそれぞれ算出するカウンタと、
上記カウンタにより算出された２つの時間間隔を比較し、両者が一致している場合に上記ゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する比較器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のゼロクロス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼロクロス検出装置に関し、特に、オーディオ信号をＰＷＭ変調して処理するデジタルアンプにおいてゼロクロス検出を行う装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オーディオ装置では、ボリューム調整処理やミュート処理等でオーディオ音量を切り替える操作を行うことが多い。しかし、オーディオ信号の振幅が大きい状態で音量の切り替えを実施すると、信号の振幅が急激に変わるためにポップノイズが発生することが多く、ユーザに不快感を与えてしまう。耐入力の小さいスピーカを用いている場合は、ポップノイズの発生が継続すると、最終的にはスピーカの破壊に至ることもあった。
【０００３】
このようなポップノイズの発生を避けるために、ゼロクロス検出といわれる手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このゼロクロス検出は、信号の振幅がゼロレベル付近となったことを検出し、そのタイミングでボリューム調整処理やミュート処理のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行う方法である。
【０００４】
アナログのオーディオ信号を扱う場合、ゼロクロス検出装置は、振幅の０[Ｖ]付近のレベルを検出してゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する。また、デジタルのオーディオ信号（ＰＣＭ信号）を扱う場合、ゼロクロス検出装置は、デジタルデータの振幅がある一定値以下となったことを検出してゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する。このトリガ信号をボリューム調整処理やミュート処理の動作タイミングに利用することで、ボリューム調整処理やミュート処理の動作時に発生するポップノイズを最小限に抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７７０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、オーディオ信号がアナログ信号である場合やＰＣＭデジタル信号である場合は、振幅値を判定してゼロクロスポイントを検出することが可能である。しかしながら、昨今急激に増えているＰＷＭ変調（Pulse Width Modulation）されたオーディオ信号については、振幅の大きさに変化がないため、従来のゼロクロス検出方法が適用できないという問題があった。
【０００７】
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、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号についてゼロクロス検出を行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明では、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号のＰＷＭ波のデューティが５０％になっているか否かを判定し、上記ＰＷＭ波のデューティが５０％になっていると判定されたタイミングをゼロクロスポイントとして検出するようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明によれば、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号の振幅ではなく、ＰＷＭ波のデューティに基づいてゼロクロスポイントが検出される。ＰＷＭ変調は、１周期のデューティを変化させて信号のレベルを表現する方法である。ここで、デジタルアンプの出力が正の振幅の場合は正となるデューティが増え（デューティが５０％より大きくなる）、出力が負の振幅の場合は負となるデューティが増える（デューティが５０％より小さくなる）。つまり、デジタルアンプの出力がゼロとなるには、正と負のデューティが等しい状態（デューティが５０％）であることが条件となる。よって、デューティが５０％となるタイミングを検出することで、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号についてもゼロクロス検出を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態によるゼロクロス検出装置を含むオーディオ装置の要部構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態によるゼロクロス検出装置の動作を説明するための図である。
【図３】第２の実施形態によるゼロクロス検出装置を含むオーディオ装置の要部構成例を示す図である。
【図４】第２の実施形態によるゼロクロス検出装置の動作を説明するための図である。
【図５】第３の実施形態によるゼロクロス検出装置を含むオーディオ装置の要部構成例を示す図である。
【図６】第３の実施形態によるカウンタの動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態によるゼロクロス検出装置を含むオーディオ装置の要部構成例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態によるオーディオ装置は、ＰＷＭ変調回路１、ＦＥＴドライバ回路２、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂ、ＬＣフィルタ４、スピーカ５およびゼロクロス検出装置１０を備えて構成されている。このうち、ＦＥＴドライバ回路２、ＦＥＴ３Ａ，３ＢおよびＬＣフィルタ４によりデジタルアンプ（Ｄ級アンプ）が構成される。
【００１２】
ＰＷＭ変調回路１は、入力されるオーディオ信号をＰＷＭ変調し、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号のＰＷＭ波を出力する。このＰＷＭ変調回路１は公知の技術を適用可能であるので、詳細な説明は割愛する。
【００１３】
ＦＥＴドライバ回路２は、ＰＷＭ変調回路１より出力されるＰＷＭ波に基づいて、ハーフブリッジ接続された２つのＦＥＴ３Ａ，３Ｂのオン／オフをそれぞれ制御する。すなわち、ＦＥＴドライバ回路２は、ＰＷＭ変調回路１より出力されるＰＷＭ波からそれと位相反転の関係にあるもう１つのＰＷＭ波を生成する。そして、互いに位相反転の関係にある２つのＰＷＭ波を２つのＦＥＴ３Ａ，３Ｂにそれぞれ供給することにより、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂのオン／オフをそれぞれ制御する。
【００１４】
基本的に、ＰＷＭ波は矩形波であり、矩形波が“Ｈｉ”の期間中にＦＥＴ３Ａ，３Ｂがオンとなる。２つのＦＥＴ３Ａ，３Ｂに供給されるＰＷＭ波は互いに位相反転の関係にあるので、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂの何れか一方のみがオンとなる。これにより、電源側のＦＥＴ３Ａがオンのときにはハイレベル、接地側のＦＥＴ３Ｂがオンのときはロウレベルとなるような矩形波がＦＥＴ３Ａ，３Ｂから出力されることとなる。
【００１５】
ＬＣフィルタ４は、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂより出力される矩形波に対してローパスフィルタ処理を行い、その結果得られるオーディオ信号をスピーカ５に出力する。
【００１６】
ゼロクロス検出装置１０は、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号のＰＷＭ波のデューティが５０％になっているか否かを判定し、ＰＷＭ波のデューティが５０％になっていると判定されたタイミングをゼロクロスポイントとして検出する。具体的には、ゼロクロス検出装置１０は、積分器１１と比較器１２とを備えて構成されている。
【００１７】
積分器１１は、ＰＷＭ変調回路１より出力されるＰＷＭ波の１周期分を積分して電圧の平均値を算出する。比較器１２は、積分器１１により算出された電圧の平均値と、ＰＷＭ波のデューティが５０％の場合における電圧の平均値としてあらかじめ設定された基準値とを比較し、両者が一致している場合にゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する。
【００１８】
図２は、上記のように構成したゼロクロス検出装置１０の動作を説明するための図である。図２（ａ）および（ｂ）は、ＰＷＭ波のデューティが５０％より小さいケース１を示している。図２（ｃ）および（ｄ）は、ＰＷＭ波のデューティが５０％より大きいケース２を示している。図２（ｅ）および（ｆ）は、ＰＷＭ波のデューティが５０％と等しいケース３を示している。
【００１９】
ケース１〜３の図２（ａ）（ｃ）（ｅ）は、ＰＷＭ変調回路１より出力されるＰＷＭ波の１周期分を示している。また、ケース１〜３の図２（ｂ）（ｄ）（ｆ）は、ＰＷＭ波の１周期分を積分器１１により積分した結果得られる電圧の平均値Ｖaveと所定の基準値Ｖrefとを示している。この基準値Ｖrefは、ＰＷＭ波のデューティが５０％の場合における電圧の平均値と同じ値に設定してある。
【００２０】
ケース１では、ＰＷＭ波のデューティが５０％より小さいため、積分器１１により算出される電圧の平均値Ｖaveは所定の基準値Ｖrefより小さくなっている。一方、ケース２では、ＰＷＭ波のデューティが５０％より大きいため、積分器１１により算出される電圧の平均値Ｖaveは所定の基準値Ｖrefより大きくなっている。これに対し、ケース３のようにＰＷＭ波のデューティが５０％と等しい場合、積分器１１により算出される電圧の平均値Ｖaveは所定の基準値Ｖrefと等しくなる。比較器１２は、この場合にゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する。
【００２１】
ＰＷＭ変調は、１周期のデューティを変化させて信号のレベルを表現する方法である。ここで、デジタルアンプの出力が正の振幅の場合は正となるデューティが増え（デューティが５０％より大きくなる）、出力が負の振幅の場合は負となるデューティが増える（デューティが５０％より小さくなる）。つまり、デジタルアンプの出力がゼロとなるには、正と負のデューティが等しい状態（デューティが５０％）であることが条件となる。
【００２２】
したがって、積分器１１および比較器１２を用いてゼロクロス検出装置１０を構成し、これによってＰＷＭ波のデューティが５０％となるタイミングを検出することで、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号についてもゼロクロス検出を実現することができる。
【００２３】
なお、上記第１の実施形態では、ＰＷＭ変調回路１の出力端からゼロクロス検出装置１０を接続する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂの出力端からゼロクロス検出装置１０を接続するようにしてもよい。ただし、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂから出力される矩形波の振幅は、ＰＷＭ変調回路１から出力される矩形波の振幅よりも大きくなっているので、所定の基準値Ｖrefを大きく設定するか、積分器１１の前段に分圧抵抗を挿入することが必要となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。図３は、第２の実施形態によるゼロクロス検出装置を含むオーディオ装置の要部構成例を示す図である。なお、この図３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。
【００２５】
図３に示すように、第２の実施形態によるオーディオ装置は、ＰＷＭ変調回路１、ＦＥＴドライバ回路２、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂ、ＬＣフィルタ４、スピーカ５およびゼロクロス検出装置２０を備えて構成されている。ゼロクロス検出装置２０は、２つの積分器２１Ａ，２１Ｂおよび比較器２２を備えて構成されている。
【００２６】
２つの積分器２１Ａ，２１Ｂは、ＦＥＴドライバ回路２から出力される２つのＰＷＭ波、つまり、互いに位相反転の関係にある２つのＰＷＭ波の１周期分をそれぞれ積分して電圧の平均値を算出する。比較器２２は、２つの積分器２１Ａ，２１Ｂにより算出された２つの電圧平均値を比較し、両者が一致している場合にゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する。この比較器２２は、例えば差動増幅器により構成することが可能である。
【００２７】
図４は、上記のように構成したゼロクロス検出装置２０の動作を説明するための図である。図４（ａ）および（ｂ）は、ＰＷＭ変調回路１より出力されるＰＷＭ波のデューティが５０％より小さいケース１を示している。図２（ｃ）および（ｄ）は、ＰＷＭ変調回路１より出力されるＰＷＭ波のデューティが５０％より大きいケース２を示している。図２（ｅ）および（ｆ）は、ＰＷＭ変調回路１より出力されるＰＷＭ波のデューティが５０％と等しいケース３を示している。
【００２８】
ケース１〜３の図４（ａ）（ｃ）（ｅ）は、ＦＥＴドライバ回路２より出力される２つのＰＷＭ波の１周期分を示している。また、ケース１〜３の図４（ｂ）（ｄ）（ｆ）は、ＦＥＴドライバ回路２より出力される２つのＰＷＭ波の１周期分を積分器２１Ａ，２１Ｂによりそれぞれ積分した結果得られる２つの電圧の平均値Ｖave1，Ｖave2を示している。ここで、一方の電圧平均値Ｖave1がＰＷＭ変調回路１から出力されたＰＷＭ波に基づき算出されたものであり、他方の電圧平均値Ｖave2が位相反転されたＰＷＭ波に基づき算出されたものである。
【００２９】
ケース１では、ＰＷＭ変調回路１より出力されたＰＷＭ波のデューティが５０％より小さいため、２つの積分器２１Ａ，２１Ｂにより算出される２つの電圧平均値Ｖave1，Ｖave2が異なる値となっている。ＰＷＭ変調回路１より出力されたＰＷＭ波のデューティが５０％より大きいケース２も同様である。これに対し、ケース３のようにＰＷＭ変調回路１より出力されたＰＷＭ波のデューティが５０％と等しい場合、２つの積分器２１Ａ，２１Ｂにより算出される２つの電圧平均値Ｖave1，Ｖave2は等しくなる。比較器２２は、この場合にゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する。
【００３０】
このように、第２の実施形態においても、積分器２１Ａ，２１Ｂおよび比較器２２を用いてゼロクロス検出装置２０を構成し、これによってＰＷＭ波のデューティが５０％となるタイミングを検出することで、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号についてもゼロクロス検出を実現することができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態を図面に基づいて説明する。図５は、第３の実施形態によるゼロクロス検出装置を含むオーディオ装置の要部構成例を示す図である。なお、この図５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。
【００３２】
図５に示すように、第３の実施形態によるオーディオ装置は、ＰＷＭ変調回路１、ＦＥＴドライバ回路２、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂ、ＬＣフィルタ４、スピーカ５およびゼロクロス検出装置３０を備えて構成されている。ゼロクロス検出装置３０は、カウンタ３１および比較器３２を備えて構成されている。
【００３３】
カウンタ３１は、ＰＷＭ変調回路１より出力されたＰＷＭ波の１周期分を取得して、ＰＷＭ波の立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間間隔と、ＰＷＭ波の立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでの時間間隔とをそれぞれ算出する。
【００３４】
図６は、カウンタ３１の動作を説明するための図である。図６に示すように、カウンタ３１は、周期の短い基準パルスを用いて、ＰＷＭ波の立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでのパルス数ｍと、ＰＷＭ波の立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまでのパルス数ｎとをカウントする。そして、これらのパルス数ｍ，ｎをそれぞれハイ区間およびロウ区間の時間間隔として出力する。
【００３５】
比較器３２は、カウンタ３１により算出された２つの時間間隔（パルス数ｍ，ｎ）を比較し、両者が一致している場合にゼロクロスポイントのトリガ信号を出力する。このように構成した第３の実施形態においても、ＰＷＭ変調されたオーディオ信号についてもゼロクロス検出を実現することができる。
【００３６】
なお、上記第３の実施形態では、ＰＷＭ変調回路１の出力端からゼロクロス検出装置３０を接続する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂの出力端からゼロクロス検出装置３０を接続するようにしてもよい。
【００３７】
その他、上記第１〜第３の実施形態は、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、これら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、本発明はその要旨、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。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ゼロクロス検出装置
１１  積分器
１２  比較器
２０  ゼロクロス検出装置
２１Ａ，２１Ｂ  積分器
２２  比較器
３０  ゼロクロス検出装置
３１  カウンタ
３２  比較器
【図１】
2014138346.tif 000003
【図２】
2014138346.tif 000004
【図３】
2014138346.tif 000005
【図４】
2014138346.tif 000006
【図５】
2014138346.tif 000007
【図６】
2014138346.tif 000008