(57)【要約】【課題】Ｄ級増幅器を用いて複数種の増幅方式を実現すること。【解決手段】外部端子Ｔ３に入力する制御信号によって、回路網１２では、節点Ｓ１と節点Ｓａとが同電位で、かつ節点Ｓ２と節点Ｓｂとが同電位となる第１のモードと、節点Ｓ１と節点Ｓｂとが同電位で、かつ節点Ｓ２と節点Ｓａとが同電位となる第２のモードと、節点Ｓ１と節点Ｓ２とが共に節点Ｓａと節点Ｓｂのいずれか一方と同電位となる第３のモードとを切り替える。これによって、３つのモードの組み合わせを用い、各モードを切り替えるデューティを調整することで、デューティ制御された信号の増幅が行える。第１のモードと第２のモードの一方を用い、直流電圧１と直流電圧２の電圧差を調整することで、直流電圧信号の増幅が行える。【選択図】        図１
2006128768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の利得を有し、ＰＷＭ制御された第１及び第２の電圧をそれぞれ出力する第１及び第２の出力端での出力電圧差の平均値を第１及び第２の入力端にそれぞれ印加される直流電圧の入力電圧差に比例した関係で発生するＤ級増幅器と、
前記Ｄ級増幅器の第１の入力端に接続される第１の節点、前記Ｄ級増幅器の第２の入力端に接続される第２の節点、第１の直流電圧が印加される第３の節点、及び第２の直流電圧が印加される第４の節点を有し、前記第１の節点と前記第３の節点とが同電位で、かつ前記第２の節点と前記第４の節点とが同電位となる第１のモードと、前記第１の節点と前記第４の節点とが同電位で、かつ前記第２の節点と前記第３の節点とが同電位となる第２のモードと、前記第１の節点と前記第２の節点とが共に前記第３の節点と前記第４の節点のいずれか一方と同電位となる第３のモードとを切り替えて実現できる回路網と、
を備え、
前記回路網における３つモードの組み合わせを用いる場合は、各モードを切り替えるデューティを調整し、前記回路網における第１のモードと第２のモードの一方を用いる場合は、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧の電圧差を調整する、
ことを特徴とする多機能増幅器。
【請求項２】
前記回路網は、
前記第２の節点と前記第３の節点との間を開閉する第１のスイッチ、前記第１の節点と前記第３の節点との間を開閉する第２のスイッチ、前記第２の節点と前記第４の節点との間を開閉する第３のスイッチ、及び前記第１の節点と前記第４の節点との間を開閉する第４のスイッチと、
外部から入力する前記第１〜第３の各モードを指定する制御信号を受けて、前記第１のモードでは、前記第１のスイッチを開路状態に、前記第２のスイッチを閉路状態に、前記第３のスイッチを閉路状態に、前記第４のスイッチを開路状態にそれぞれ設定し、前記第２のモードでは、前記第１のスイッチを閉路状態に、前記第２のスイッチを開路状態に、前記第３のスイッチを開路状態に、前記第４のスイッチを閉路状態にそれぞれ設定し、前記第３のモードでは、前記第１のスイッチを閉路状態に、前記第２のスイッチを閉路状態に、前記第３のスイッチを開路状態に、前記第４のスイッチを開路状態にそれぞれ設定する論理回路と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の多機能増幅器。
【請求項３】
所定の利得を有し、ＰＷＭ制御された第１及び第２の電圧をそれぞれ出力する第１及び第２の出力端での出力電圧差の平均値を第１及び第２の入力端にそれぞれ印加される直流電圧の入力電圧差に比例した関係で発生するＤ級増幅器と、
前記Ｄ級増幅器の第１の入力端に接続される第１の節点、前記Ｄ級増幅器の第２の入力端に接続される第２の節点、第１の外部端子が接続される第３の節点、第２の外部端子が接続される第４の節点、及び基準電圧源が発生する電圧が印加される第５の節点を有し、前記第１の節点と前記第３の節点とが同電位で、かつ前記第２の節点と前記第４の節点とが同電位となり、前記第３の節点または前記第４の節点には前記第５の節点から前記基準電圧源が発生する電圧が印加される第１のモードと、前記第１の節点と前記第４の節点とが同電位で、かつ前記第２の節点と前記第３の節点とが同電位となり、前記第３の節点または前記第４の節点には前記第５の節点から前記基準電圧源が発生する電圧が印加される第２のモードと、前記第１の節点と前記第２の節点とが共に前記第３の節点と同電位となり、前記第３の節点または前記第４の節点には前記第５の節点から前記基準電圧源が発生する電圧が印加される第３のモードと、前記第１の節点と前記第３の節点とが同電位で、かつ前記第２の節点と前記第４の節点とが同電位となり、前記第３の節点または前記第４の節点には前記第５の節点から前記基準電圧源が発生する電圧が印加されない第４のモードとを切り替えて実現できる回路網と、
を備え、
前記回路網における第１、第２及び第３の３つモードの組み合わせを用いる場合は、前記第１の外部端子と前記第２の外部端子との間に第１の抵抗器を外付けするとともに、前記第１の抵抗器の片端と接地との間に第２の抵抗器を外付けして各モードを切り替えるデューティを調整し、前記回路網における第４のモードを用いる場合は、前記第１の外部端子と前記第２の外部端子とにそれぞれ印加する直流電圧の電圧差を調整する、
ことを特徴とする多機能増幅器。
【請求項４】
前記回路網は、
前記第２の節点と前記第３の節点との間を開閉する第１のスイッチ、前記第１の節点と前記第３の節点との間を開閉する第２のスイッチ、前記第２の節点と前記第４の節点との間を開閉する第３のスイッチ、前記第１の節点と前記第４の節点との間を開閉する第４のスイッチ、及び前記第５の節点と前記第３の節点または前記第４の節点との間を開閉する第５のスイッチと、
外部から入力する前記第１〜第４の各モードを指定する制御信号を受けて、前記第１のモードでは、前記第１のスイッチを開路状態に、前記第２のスイッチを閉路状態に、前記第３のスイッチを閉路状態に、前記第４のスイッチを開路状態に、前記第５のスイッチを閉路状態にそれぞれ設定し、前記第２のモードでは、前記第１のスイッチを閉路状態に、前記第２のスイッチを開路状態に、前記第３のスイッチを開路状態に、前記第４のスイッチを閉路状態に、前記第５のスイッチを閉路状態にそれぞれ設定し、前記第３のモードでは、前記第１のスイッチを閉路状態に、前記第２のスイッチを閉路状態に、前記第３のスイッチを開路状態に、前記第４のスイッチを開路状態に、前記第５のスイッチを閉路状態にそれぞれ設定し、前記第４のモードでは、前記第１のスイッチを開路状態に、前記第２のスイッチを閉路状態に、前記第３のスイッチを閉路状態に、前記第４のスイッチを開路状態に、前記第５のスイッチを開路状態にそれぞれ設定する論理回路と、
を備えていることを特徴とする請求項３に記載の多機能増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、いわゆるＤ級増幅器を用いて複数種の増幅方式を実現する多機能増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｄ級増幅器は、例えば非特許文献１に記載されているように、半導体スイッチング素子をＰＷＭ（パルス幅変調）制御方式によって高速にスイッチング動作させて電圧調整を行い入力信号と出力電圧の線形関係を補償する増幅方式である。構成方式には種々あるが、エネルギー損失が少なく、高効率であることから、デジタル制御やアナログ制御など各種の分野で増幅システムの主要要素として使用されている。
【０００３】
すなわち、Ｄ級増幅器は、例えば、デジタル制御されたシステムで言えば、デューティを制御された信号（以降、単に「デューティ信号」と記す）からそのデューティに比例した出力電圧を得る用途や、アナログ制御されたシステムで言えば、センサ等が発生する微少なアナログ信号（直流電圧信号）を増幅する用途などに使用されている。
【０００４】
【非特許文献１】制御用アクチュエータ（編著者：舟久保煕康、産業図書株式会社、昭和５９年１０月２５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来では、Ｄ級増幅器を用いた増幅システムをデューティ入力用、直流電圧入力用と用途に応じて個別に構成しているが、デューティ入力と直流電圧入力との双方に対応できるいわゆる多機能増幅器が構成できれば、増幅システムの構築上、非常に好都合である。特に、Ｄ級増幅器は集積回路化に適した構成を持つので、Ｄ級増幅器を搭載する一つの集積回路で上記のような各種の増幅方式に対応できる多機能増幅器の開発が望まれている。
【０００６】
この場合、入力されるデューティ信号のデューティと出力電圧とが線形の関係を持つことが重要であるが、ＰＷＭ制御方式の特性から、電源電圧が一定の場合にのみ、その線形関係が得られる。したがって、上記のような各種の増幅方式に対応できる多機能増幅器においては、電池など非安定な電源を用いる場合を考慮した構成であることが必要である。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、Ｄ級増幅器を用いて複数種の増幅方式が実現できる多機能増幅器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、この発明にかかる多機能増幅器は、所定の利得を有し、ＰＷＭ制御された第１及び第２の電圧をそれぞれ出力する第１及び第２の出力端での出力電圧差の平均値を第１及び第２の入力端にそれぞれ印加される直流電圧の入力電圧差に比例した関係で発生するＤ級増幅器と、前記Ｄ級増幅器の第１の入力端に接続される第１の節点、前記Ｄ級増幅器の第２の入力端に接続される第２の節点、第１の直流電圧が印加される第３の節点、及び第２の直流電圧が印加される第４の節点を有し、前記第１の節点と前記第３の節点とが同電位で、かつ前記第２の節点と前記第４の節点とが同電位となる第１のモードと、前記第１の節点と前記第４の節点とが同電位で、かつ前記第２の節点と前記第３の節点とが同電位となる第２のモードと、前記第１の節点と前記第２の節点とが共に前記第３の節点と前記第４の節点のいずれか一方と同電位となる第３のモードとを切り替えて実現できる回路網とを備え、前記回路網における３つモードの組み合わせを用いる場合は、各モードを切り替えるデューティを調整し、前記回路網における第１のモードと第２のモードの一方を用いる場合は、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧の電圧差を調整することを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、Ｄ級増幅器の出力電圧差をＶ１−Ｖ２とし、利得をＧとし、回路網における第３の節点をＳａ、第４の節点をＳｂとすると、第１のモードでは、Ｄ級増幅器はＶ１−Ｖ２＝Ｇ・（Ｓａ−Ｓｂ）なる出力を発生し、第２のモードでは、Ｄ級増幅器はＶ１−Ｖ２＝−Ｇ・（Ｓａ−Ｓｂ）なる出力を発生し、第３のモードでは、Ｄ級増幅器はＶ１−Ｖ２＝０なる出力を発生する。したがって、例えば、第１のモードと第３のモードの組み合わせ、または第２のモードと第３のモードの組み合わせを選択し、各モードを切り替えるデューティを増幅対象デューティ信号のデューティに合わせて調整すれば、出力にその増幅対象デューティ信号のデューティに比例した所望の平均電圧を得ることができる。また、第１のモードまたは第２のモードを固定的に選択し、第１の直流電圧と第２の直流電圧の電圧差を増幅対象の直流電圧信号入力の電圧に調整すれば、出力にその増幅対象直流電圧信号に比例した所望の直流電圧を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、Ｄ級増幅器を用いて複数種の増幅方式を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明にかかる多機能増幅器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による多機能増幅器の構成を示すブロック図である。図１に示す多機能増幅器は、Ｄ級増幅器１１と、このＤ級増幅器１１の入力段に設けられる回路網１２とを備えている。
【００１３】
Ｄ級増幅器１１は、理論式が式（１）で示される電圧増幅器である。
Ｖ１−Ｖ２＝Ｇ・（Ｖａ−Ｖｂ）    …（１）
なお、式（１）において、Ｖ１は正相出力電圧、Ｖ２は逆相出力電圧、Ｖａは正相入力電圧、Ｖｂは逆相入力電圧、Ｇは電圧利得である。入力電圧Ｖａ，Ｖｂは、共に直流電圧である。出力電圧Ｖ１，Ｖ２は、共にＰＷＭ制御されたパルス信号である。つまり、出力電圧Ｖ１，Ｖ２は、共に、Ｈｉ区間とＬｏ区間との割合であるデューティで制御されたパルス信号である。
【００１４】
ここで、式（１）に示す線形関係は、入力直流電圧の電圧差「Ｖａ−Ｖｂ」と、出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」の平均値との関係において成立する。しかし、このような特性を持つＤ級増幅器１１であっても、ＰＷＭ制御されたパルス信号を生成するキャリア周波数を高めることによって、出力電圧が入力直流電圧に対して線形な関係を維持するように構成されたいわゆるＡＢ級増幅器などと同様の駆動特性を持つ増幅器とみなすことができる点に注意する必要がある。
【００１５】
回路網１２は、節点Ｓ１，Ｓ２，Ｓａ，Ｓｂと、外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とを備えている。節点Ｓ１は、第１の節点であり、Ｄ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端に接続されている。節点Ｓ２は、第２の節点であり、Ｄ級増幅器１１の逆相入力電圧Ｖｂの入力端に接続されている。第３の節点である節点Ｓａと外部端子Ｔ１とは接続され、第４の節点である節点Ｓｂと外部端子Ｔ２とは接続されている。外部端子Ｔ１には直流電圧１が印加される。外部端子Ｔ２には直流電圧２が印加される。外部端子Ｔ３には制御信号が印加される。
【００１６】
この回路網１２では、節点Ｓ１，Ｓ２，Ｓａ，Ｓｂ間の接続関係を規定することで、図２に示す３つの動作状態を設定することができる。外部端子Ｔ３に与える制御信号は、この３つの動作状態を切り替えて設定するのに用いることができる。図２は、回路網１２にて実現される３つの動作状態を説明する図である。図２では、設定Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれにおける「節点Ｓ１の電位」「節点Ｓ２の電位」「出力電圧差Ｖ１−Ｖ２」の関係が示されている。
【００１７】
図２に示す「設定Ａ」では、節点Ｓ１と節点Ｓａとが接続されて同電位となり、かつ、節点Ｓ２と節点Ｓｂとが接続されて同電位となる。その結果、Ｄ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端には、節点Ｓａの電圧（外部端子Ｔ１に印加される直流電圧１）が伝達される。また、Ｄ級増幅器１１の逆相入力電圧Ｖｂの入力端には、節点Ｓｂの電圧（外部端子Ｔ２に印加される直流電圧２）が伝達される。これによって、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差Ｖ１−Ｖ２は、Ｇ・（Ｓａ−Ｓｂ）となる。
【００１８】
図２に示す「設定Ｂ」では、節点Ｓ１と節点Ｓｂとが接続されて同電位となり、かつ、節点Ｓ２と節点Ｓａとが接続されて同電位となる。その結果、Ｄ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端には、節点Ｓｂの電圧（外部端子Ｔ２に印加される直流電圧２）が伝達される。また、Ｄ級増幅器１１の逆相入力電圧Ｖｂの入力端には、節点Ｓａの電圧（外部端子Ｔ１に印加される直流電圧１）が伝達される。これによって、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差Ｖ１−Ｖ２は、−Ｇ・（Ｓａ−Ｓｂ）となる。
【００１９】
図２に示す「設定Ｃ」では、節点Ｓ１と節点Ｓ２とが共に節点Ｓａまたは節点Ｓｂ（図２に示す例では節点Ｓａ）と接続されて同電位となる。節点ｂはどことも接続されない。その結果、Ｄ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端と逆相入力電圧Ｖｂの入力端には、共に節点Ｓａの電圧（外部端子Ｔ１に印加される直流電圧１）が伝達される。これによって、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差Ｖ１−Ｖ２は、ゼロとなる。
【００２０】
ここで、外部端子Ｔ１に印加する直流電圧１と外部端子Ｔ２に印加する直流電圧２とが互いに値が異なる直流電圧であれば、外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧差はゼロではない。これは、設定Ａまたは設定Ｂに相当する。また、外部端子Ｔ１に印加する直流電圧１と外部端子Ｔ２に印加する直流電圧２とが互いに値が等しい直流電圧であれば、外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧差はゼロである。これは、設定Ｃに相当し、Ｄ級増幅器１１では出力端子間に電力を供給することはできなくなる。
【００２１】
そこで、図１に示す多機能増幅器では、回路網１２にて実現される上記した３つの動作状態を利用して、（１）デューティを制御された信号の増幅（図３参照）と、（２）直流電圧信号の増幅（図４参照）との双方が行える。
【００２２】
（１）すなわち、デューティを制御された信号の増幅では、外部端子Ｔ１に印加する直流電圧１と外部端子Ｔ２に印加する直流電圧２とを互いに値が異なる直流電圧とし、外部端子Ｔ３に印加する制御信号によって、設定Ａまたは設定Ｂと設定Ｃとを交互に繰り返す設定を行うとともに、交互に繰り返すデューティを増幅対象デューティ信号が持つデューティに合わせる。
【００２３】
図３は、デューティを制御された信号の増幅例を説明する図である。図３では設定Ａと設定Ｃを交互に繰り返す場合が示されている。図３において、「デューティ入力」として示すように、設定Ａの時間幅をｔａに調節し、設定Ｃの時間幅をｔｂに調節し、所定のデューティで交互に繰り返すように設定する。
【００２４】
Ｄ級増幅器１１では、設定Ｃの時間幅ｔｂの休止期間を挟んで、設定Ａの時間幅ｔａの期間内にＰＷＭ制御による増幅動作が繰り返し行われ、電源電圧値を振幅値とするＰＷＭ信号で示される出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」が得られる。外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧差は一定であるので、設定Ａの時間幅ｔａの期間内に得られる出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は一定時間幅のパルス列で構成される。その平均電圧は、“Ｖ１−Ｖ２＝Ｇ・（Ｓａ−Ｓｂ）・ｔａ／（ｔａ＋ｔｂ）”で示されるが、ＰＷＭ制御によって安定である。
【００２５】
（２）また、直流電圧信号の増幅では、設定Ａまたは設定Ｂを選択し、その設定に固定した状態で、外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧差を増幅対象の直流電圧信号の電圧値に合わせて変化させる。
【００２６】
図４は、直流電圧信号の増幅例を説明する図である。図４では、「直流電圧入力」として示すように、外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧差を直線的に上昇させ、直線的に下降させた場合が示されている。Ｄ級増幅器１１では、直流電圧入力に対して電源電圧値を振幅値とするＰＷＭ信号で示される出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」が得られるが、この場合の出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧差が直線的に上昇する区間ではパルス幅が漸増し、直線的に下降する区間ではパルス幅が漸減するパルス列で構成される。その平均電圧は、式（１）に示すように、“Ｖ１−Ｖ２＝Ｇ・（Ｓａ−Ｓｂ）”である。
【００２７】
このように、実施の形態１によれば、外部からＤ級増幅器に供給する差分入力電圧のＤ級増幅器への伝達経路を適宜に切り替え得るようにしたので、その切替デューティを出力電圧を制御するための入力信号として用い、出力に任意の平均電圧を発生させる機能と、外部から任意の差分電圧信号を受け取って直接Ｄ級増幅する機能とを併せ持つ多機能増幅器を構成することができる。
【００２８】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による多機能増幅器の構成を示すブロック図である。この実施の形態２では、実施の形態１（図１）に示した回路網１２の具体的な構成例が示されている。
【００２９】
すなわち、図５に示すように、実施の形態１（図１）に示した回路網１２は、外部端子Ｔ３から制御信号を受ける論理回路であるデコーダ１３と、このデコーダ１３によって開閉制御される４個のスイッチ１４〜１７とによって構成することができる。
【００３０】
第１のスイッチであるスイッチ（ＳＷ１）１４は、外部端子Ｔ１とＤ級増幅器１１の逆相入力電圧Ｖｂの入力端との間を開閉するように配置されている。第２のスイッチであるスイッチ（ＳＷ２）１５は、外部端子Ｔ１とＤ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端との間を開閉するように配置されている。第３のスイッチであるスイッチ（ＳＷ３）１６は、外部端子Ｔ２とＤ級増幅器１１の逆相入力電圧Ｖｂの入力端との間を開閉するように配置されている。第４のスイッチであるスイッチ（ＳＷ４）１７は、外部端子Ｔ２とＤ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端との間を開閉するように配置されている。
【００３１】
図６は、図５に示すスイッチとデコーダによって実現される３つの動作状態を説明する図である。なお、外部端子Ｔ１に印加される直流電圧１を「Ｖｘ」、外部端子Ｔ２に印加される直流電圧２を「Ｖｙ」として説明する。
【００３２】
図６に示す「動作モード１」は、図２に示した「設定Ａ」に相当している。デコーダ１３は、外部端子Ｔ３から入力する「動作モード１」を指定する制御信号を受けて、スイッチＳＷ１を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ２を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ３を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ４を開路状態（遮断状態）にそれぞれ設定する。その結果、Ｄ級増幅器１１では、正相入力電圧Ｖａの入力端に直流電圧Ｖｘが入力し、逆相入力電圧Ｖｂの入力端に直流電圧Ｖｙが入力するので、出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、“Ｇ・（Ｖｘ−Ｖｙ）”となる。
【００３３】
図６に示す「動作モード２」は、図２に示した「設定Ｂ」に相当している。デコーダ１３は、外部端子Ｔ３から入力する「動作モード２」を指定する制御信号を受けて、スイッチＳＷ１を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ２を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ３を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ４を閉路状態（導通状態）にそれぞれ設定する。その結果、Ｄ級増幅器１１では、正相入力電圧Ｖａの入力端に直流電圧Ｖｙが入力し、逆相入力電圧Ｖｂの入力端に直流電圧Ｖｘが入力するので、出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、“−Ｇ・（Ｖｙ−Ｖｘ）”となる。
【００３４】
図６に示す「動作モード３」は、図２に示した「設定Ｃ」に相当している。デコーダ１３は、外部端子Ｔ３から入力する「動作モード３」を指定する制御信号を受けて、スイッチＳＷ１を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ２を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ３を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ４を開路状態（遮断状態）にそれぞれ設定する。その結果、Ｄ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端と逆相入力電圧Ｖｂの入力端には、共に外部端子Ｔ１に印加される直流電圧Ｖｘが入力される。これによって、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、ゼロとなる。
【００３５】
このように、実施の形態２によれば、Ｄ級増幅器への入力態様を増幅対象に応じて切り替える回路網をデコーダとスイッチとで構成することができる。
【００３６】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３による多機能増幅器の構成を示すブロック図である。この実施の形態３では、集積回路化を図った多機能増幅器の構成例が示されている。すなわち、図７に示すように、集積回路２０には、Ｄ級増幅器１１と、基準電圧源２１と、回路網２２とが搭載されている。
【００３７】
基準電圧源２１は、当該集積回路２０の内部で安定した基準電圧Ｖｒを発生する回路であり、その構成は任意である。
【００３８】
回路網２２では、回路網１２における４個の節点Ｓ１，Ｓ２，Ｓａ，Ｓｂに加えて、第５の節点である節点Ｓｒが追加されている。節点Ｓｒは、基準電圧源２１が発生する基準電圧Ｖｒを節点Ｓａまたは節点Ｓｂ（図７に示す例では節点Ｓａ）に印加するか、印加しないかを制御する。
【００３９】
外部端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、当該集積回路２０のパッケージピンの一部を構成している。外部端子Ｔ１，Ｔ２には、図１に示した直流電圧１、直流電圧２をそれぞれ接続することもできるが、図７に示すように抵抗分圧回路を外付けすることができる。図７では、外部端子Ｔ１，Ｔ２間に抵抗器（値Ｒ１）３１が外付けされ、外部端子Ｔ２と接地間に抵抗器（値Ｒ２）３２が外付けされている。この場合、節点Ｓｒが節点Ｓａに基準電圧Ｖｒを印加するときは、外部端子Ｔ１の電位は基準電圧Ｖｒとなるので、外部端子Ｔ２の電位は分圧電圧Ｖｒ’（＝Ｖｒ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））となる。
【００４０】
つまり、この実施の形態３では、図８に示すように４つの動作モードを実現することができる。図８は、図７に示す回路網にて実現される４つの動作状態を説明する図である。図８において、動作モード１〜３は、外部端子Ｔ１，Ｔ２に抵抗分圧回路を外付けした場合に得られる動作モードであり、動作モード４は、外部端子Ｔ１，Ｔ２から抵抗分圧回路を外した場合に得られる動作モードである。
【００４１】
図８に示す「動作モード１」では、節点Ｓ１と節点Ｓａとが接続されて同電位となり、節点Ｓ２と節点Ｓｂとが接続されて同電位となり、節点Ｓａまたは節点Ｓｂ（図７の例では節点Ｓａ）には節点Ｓｒから基準電圧源２１が発生する基準電圧Ｖｒが印加される。その結果、節点Ｓｂには分圧電圧Ｖｒ’が外部端子Ｔ２から印加されるので、節点Ｓ２の電位は分圧電圧Ｖｒ’となる。これによって、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、“Ｇ・（Ｓｒ−Ｓｂ）”となる。
【００４２】
図８に示す「動作モード２」では、節点Ｓ１と節点Ｓｂとが接続されて同電位となり、節点Ｓ２と節点Ｓａとが接続されて同電位となり、節点Ｓａまたは節点Ｓｂ（図７の例では節点Ｓａ）には節点Ｓｒから基準電圧源２１が発生する基準電圧Ｖｒが印加される。その結果、節点Ｓｂには分圧電圧Ｖｒ’が外部端子Ｔ２から印加されるので、節点Ｓ１の電位は分圧電圧Ｖｒ’となる。これによって、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、“−Ｇ・（Ｓｂ−Ｓｒ）”となる。
【００４３】
図８に示す「動作モード３」では、節点Ｓ１と節点Ｓ２とが共に節点Ｓａと接続されて同電位となり、節点Ｓａまたは節点Ｓｂ（図７の例では節点Ｓａ）には節点Ｓｒから基準電圧源２１が発生する基準電圧Ｖｒが印加される。節点ｂはどことも接続されない。その結果、Ｄ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端と逆相入力電圧Ｖｂの入力端には、共に節点Ｓａの基準電圧Ｖｒが入力される。これによって、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、ゼロとなる。
【００４４】
図８に示す「動作モード４」では、外付けの抵抗分圧回路はない状態で、節点Ｓ１と節点Ｓａとが接続されて同電位となり、節点Ｓ２と節点Ｓｂとが接続されて同電位となり、節点Ｓａまたは節点Ｓｂ（図７の例では節点Ｓａ）には節点Ｓｒから基準電圧源が発生する基準電圧Ｖｒが印加されない。したがって、節点Ｓ１の電位は外部端子Ｔ１の電位となり、節点Ｓ２の電位は外部端子Ｔ２の電位となるので、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、“Ｇ・（Ｔ１−Ｔ２）”となる。
【００４５】
動作モード１〜３は、実施の形態１にて説明した設定Ａ，Ｂ，Ｃに相当するので、図３に示したように動作モード１〜３を組み合わせてデューティ制御されたデジタル信号の増幅を行うことができる。
【００４６】
また、動作モード４は、外部端子Ｔ１，Ｔ２から抵抗分圧回路を外し、外部端子Ｔ１，Ｔ２にそれぞれ任意の直流電圧を印加して用いる場合であり、これは実施の形態１にて説明したように設定Ａまたは設定Ｂを固定的に選択する場合に相当するので、図４に示したように、入力直流電圧に対して出力電圧平均値が線形関係となるような増幅が行える。
【００４７】
これらの場合において、集積回路２０内に設けた安定な基準電圧源２１を用いるので、当該集積回路２０への供給電源が電池など非安定な電源であっても線形性を確実に確保することができる。
【００４８】
このように、実施の形態３によれば、直流電圧を集積回路内部で発生させ、その直流電圧を分圧した電圧と内部発生電圧との差分電圧をＤ級増幅器の差分入力電圧とし、その差分入力電圧のＤ級増幅器への伝達経路を適宜に切り替え得るようにしたので、その切替デューティを出力電圧を制御するための入力信号として用い、出力に任意の平均電圧を発生させる機能と、外部から任意の差分電圧信号を受け取って直接Ｄ級増幅を行う機能とを併せ持つ多機能増幅器を構成することができる。
【００４９】
実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４による多機能増幅器の構成を示すブロック図である。この実施の形態４では、実施の形態３（図７）に示した回路網２２の具体的な構成例が示されている。
【００５０】
すなわち、図９に示すように、実施の形態３（図７）に示した回路網２２は、外部端子Ｔ３から制御信号を受ける論理回路であるデコーダ２３と、このデコーダ２３によって開閉制御される５個のスイッチ１４〜１７，２４とによって構成することができる。
【００５１】
スイッチ１４〜１７は、実施の形態２（図５）に示したのと同様である。この実施の形態４にて追加される第５のスイッチであるスイッチ（ＳＷ５）２４は、例えば、直流電圧源２１と外部端子Ｔ１との間を開閉するように配置されている。
【００５２】
図１０は、図９に示すスイッチとデコーダによって実現される４つの動作状態を説明する図である。図１０に示す「動作モード１」では、デコーダ２３は、外部端子Ｔ３から入力する「動作モード１」を指定する制御信号を受けて、スイッチＳＷ１を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ２を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ３を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ４を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ５を閉路状態（導通状態）にそれぞれ設定する。その結果、Ｄ級増幅器１１では、正相入力電圧Ｖａの入力端に基準電圧Ｖｒが入力し、逆相入力電圧Ｖｂの入力端に分圧電圧Ｖｒ’が入力するので、出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、“Ｇ・（Ｖｒ−Ｖｒ’）”となる。
【００５３】
図１０に示す「動作モード２」では、デコーダ２３は、外部端子Ｔ３から入力する「動作モード２」を指定する制御信号を受けて、スイッチＳＷ１を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ２を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ３を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ４を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ５を閉路状態（導通状態）にそれぞれ設定する。その結果、Ｄ級増幅器１１では、正相入力電圧Ｖａの入力端に直流電圧Ｖｒ’が入力し、逆相入力電圧Ｖｂの入力端に基準電圧Ｖｒが入力するので、出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、“−Ｇ・（Ｖｒ’−Ｖｒ）”となる。
【００５４】
図１０に示す「動作モード３」では、デコーダ２３は、外部端子Ｔ３から入力する「動作モード３」を指定する制御信号を受けて、スイッチＳＷ１を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ２を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ３を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ４を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ５を閉路状態（導通状態）にそれぞれ設定する。その結果、Ｄ級増幅器１１の正相入力電圧Ｖａの入力端と逆相入力電圧Ｖｂの入力端には、共に外部端子Ｔ１に印加される基準電圧Ｖｒが入力される。これによって、Ｄ級増幅器１１の出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は、ゼロとなる。
【００５５】
図１０に示す「動作モード４」では、デコーダ２３は、外部端子Ｔ３から入力する「動作モード４」を指定する制御信号を受けて、スイッチＳＷ１を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ２を開路状態（遮断状態）に、スイッチＳＷ３を閉路状態（導通状態）に、スイッチＳＷ４を閉路状態（導通状態））に、スイッチＳＷ５開路状態（遮断状態）にそれぞれ設定する。その結果、Ｄ級増幅器１１では、正相入力電圧Ｖａの入力端に外部端子１の電位（Ｔ１とする）が入力し、逆相入力電圧Ｖｂの入力端に外部端子２の電位（Ｔ２とする）が入力するので、出力電圧差「Ｖ１−Ｖ２」は“Ｇ・（Ｔ１−Ｔ２）”となる。
【００５６】
このように、実施の形態４によれば、Ｄ級増幅器への入力態様を増幅対象に応じて切り替える回路網をデコーダとスイッチとで構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、この発明にかかる多機能増幅器は、複数種の増幅方式を実現する増幅システムの構築に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の実施の形態１による多機能増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す回路網にて実現される３つの動作状態を説明する図である。
【図３】デューティを制御された信号の増幅例を説明する図である。
【図４】直流電圧信号の増幅例を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態２による多機能増幅器の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示すスイッチとデコーダによって実現される３つの動作状態を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態３による多機能増幅器の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示す回路網にて実現される４つの動作状態を説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態４による多機能増幅器の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示すスイッチとデコーダによって実現される４つの動作状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１  Ｄ級増幅器
１２，２２  回路網
１３，２３  デコーダ（論理回路）
１４〜１７，２４  スイッチ
２０  集積回路
２１  基準電圧源
Ｓ１  節点（第１の節点）
Ｓ２  節点（第２の節点）
Ｓａ  節点（第３の節点）
Ｓｂ  節点（第４の節点）
Ｓｒ  節点（第５の節点）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３  外部端子
【図１】
2006128768.tif 000003
【図２】
2006128768.tif 000004
【図３】
2006128768.tif 000005
【図４】
2006128768.tif 000006
【図５】
2006128768.tif 000007
【図６】
2006128768.tif 000008
【図７】
2006128768.tif 000009
【図８】
2006128768.tif 000010
【図９】
2006128768.tif 000011
【図１０】
2006128768.tif 000012