(57)【要約】【課題】  高周波成分を低減できると共に小型化できるノイズ削減用回路、デジタル増幅器、電子機器を提供する。【解決手段】  厚さ方向に貫通する取り付け孔２ａを備えた電気回路基板２を設ける。電気回路基板２の外縁から取り付け孔２ａにかけてコア状に電気回路基板２を覆うように形成された磁性体からなる分割コア６を設ける。分割コア６の内部を通るように、取り付け孔２ａの周囲を１回もしくは複数回巻き回して設けられた配線パターン５を設ける。【選択図】  図１
2006210528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に貫通する孔部を備えた電気回路基板と、
前記電気回路基板の外縁から前記孔部にかけてコア状に前記基板を覆うように形成された磁性体からなるコア部材と、
前記コア部材の内部を通るように、前記孔部の周囲を１回もしくは複数回巻き回して設けられた配線パターンと、を有していることを特徴とするノイズ削減用回路。
【請求項２】
前記電気回路基板は、多層基板を含み、
前記配線パターンは、前記多層基板における表面および各層間の少なくとも一つに形成されていることを特徴とする請求項１記載のノイズ削減用回路。
【請求項３】
前記電気回路基板は、前記配線パターンに対応したグランドパターンを有していることを特徴とする請求項２記載のノイズ削減用回路。
【請求項４】
前記電気回路基板は、薄板材からなっていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のノイズ削減用回路。
【請求項５】
前記電気回路基板は、比誘電率が３〜５であることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のノイズ削減用回路。
【請求項６】
前記磁性体は、フェライト、センダスト、パーマロイ・ダスト、および鉄カーボニル・ダストからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載のノイズ削減用回路。
【請求項７】
前記コア材は、前記電気回路基板の表面方向に沿った中心軸を備えた柱状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載のノイズ削減用回路。
【請求項８】
前記コア材は、前記電気回路基板によりギャップが形成された分割コア形状となっていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載のノイズ削減用回路。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１項に記載のノイズ削減用回路と、
デジタル信号増幅する増幅手段とを具備し、
前記増幅手段は、前記配線パターンに接続されて前記電気回路基板に併設されていることを特徴とするデジタル増幅器。
【請求項１０】
前記増幅手段は、スイッチング動作により信号を増幅するＤ級アンプであることを特徴とする請求項９記載のデジタル増幅器。
【請求項１１】
請求項１ないし８の何れか１項に記載のノイズ削減用回路、あるいは、請求項９または１０に記載のデジタル増幅器を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル信号を増幅するデジタル増幅器を搭載した電子機器において、前記デジタル増幅器の出力からの不要ノイズを削減するノイズ削減用回路、並びにそれを備えた、デジタル増幅器および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＶＤやＳＡＣＤ（Super Audio ＣＤ）およびＣＤ／ＭＤなどの、オーディオ機能（音声出力機能）を備えた電子機器が普及しており、その電子機器への、さらなる小型化、軽量化および省電力化が要求されている。そのような要求に応じるために、オーディオ機能のための増幅器にデジタル増幅器であるＤ級アンプを採用することが多くなってきている。
【０００３】
デジタル増幅器は、オーディオアナログ信号や、そのオーディオアナログ信号に対応するオーディオデジタル信号を、それらに対応する変調パルス信号（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号またはＰＤＭ（Pulse Density Modulation）信号）に変換し、電源電圧（Ｖｃｃ）が印加されている出力段のパワートランジスタを、上記変調パルス信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作させて、変調パルス信号が電力増幅された疎密波出力を出力し、その疎密波出力をＬＰＦ（Low Pass Filter）を通して不要な高周波成分を除去することにより、増幅されたオーディオアナログ信号を得ることができるものである。
【０００４】
このようなデジタル増幅器では、パルス状の変調パルス信号がトランジスタのベース（またはＦＥＴのゲート）に加えられ、上記変調パルス信号のＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとの間での変化に応じて、出力段のトランジスタがＯＮ／ＯＦＦスイッチとして動作するので、上記トランジスタの出力電流は０Ａ（アンペア）から最大値（Ｖｃｃ／ＲＬ）までの間にて増減している。ＯＮ時に最大電流がトランジスタを通過するが、この時のコレクタ−エミッタ間の抵抗値が極めて小さいため、原理的に損失がゼロに近くなる一方、ＯＦＦ時は電流が流れないので、損失がゼロになる。
【０００５】
このように、デジタル増幅器においては、上記トランジスタがスイッチング動作することによって高高率な電力変換が可能であり、電力損失が小さくできるために発熱が少なく、例えば音楽再生時は、アナログ・アンプの１／５程度に発熱を少なくできる。
【０００６】
その結果、上記デジタル増幅器を用いた場合、出力段のトランジスタのための放熱器を小型化できるだけではなく、電源回路の容量も小さくできるので、全体として、小型化、軽量化および省電力化が可能となる。
【０００７】
ところで、上記電力増幅された疎密波出力をスピーカにそのまま入力しても、普通に、音声が再生される。これは、スピーカ自体がメカニカルなローパス特性を有するためであるが、上記電力増幅された疎密波出力に含まれる、変調のための高周波キャリアが上記音声再生と共に熱に変換されるため、その熱によりスピーカを破損する恐れが生じている。また、上記上記電力増幅された疎密波出力が入力されるスピーカ・コードやスピーカ自体がアンテナとなり、周囲に高周波雑音を放射するという不都合も有している。
【０００８】
このため、一般的に、デジタル増幅器では、図３に示すように、上記出力からの不要ノイズとなる高周波キャリア成分を削減する手段としての、ノイズフィルターつまりＬＰＦが設けられている。上記ＬＰＦは、デジタル増幅器の電気回路基板２１上に設けられたＤ級アンプ２３の出力端子２３ａと、電気回路基板２１の出力端子２１ａとの間に接続された配線ワイヤ２５を、筒状のフェライトコア２６に対し１回あるいは複数回巻き付けることにより形成されている。
【０００９】
このようなＬＰＦでは、図４に示すように、１巻と２巻とでは、２巻の方が高周波信号（不要ノイズ）の低減効果が大きいことが分かる。ただし、巻数を増加させれば上記低減効果は大きくなるが、巻数の回数がある一定以上になると、フェライトコア２６の材質により上記低減効果は一定となる。
【００１０】
また、特許文献１には、ＢＴＬ（Bridged Tied Load）出力方式Ｄ級アンプの出力段に設けられるキャリア周波数除去用のローパスフィルタを構成するフィルタコイルであって、巻き線方向が相互に異なる同一のインダクタンス値を有する一対のコイルを、複数対、軸方向に沿って、隣接して配置すると共に、異なる対のコイル間に磁気シールド壁を設けて１パッケージに収納したものが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１２４０２９（公開日：２００３年４月２５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のデジタル信号増幅器では、前記ノイズの削減を図る場合、コアの形状が大きくなることと、コアに巻く回数が増加することによる配線ワイヤの長さの増加等により、ノイズ削減による電子機器の大型化、コストアップという問題が生じる。
【００１２】
その上、大電流回路部となる出力段のトランジスタからの出力のノイズ削減を図る場合、配線ワイヤに流れる電流が増加するため、配線ワイヤを太くする必要があり、さらに電子機器の大型化、コストアップとなるという問題が生じる。
【００１３】
また、特許文献１においても、複数対の各コイルを１パッケージ内に、つまり１パッケージ内の基板上に収納しているので、それらの外形寸法が大きくなり、小型化に限界があるという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のノイズ削減用回路は、上記課題を解決するために、厚さ方向に貫通する孔部を備えた電気回路基板と、前記電気回路基板の外縁から前記孔部にかけてコア状に前記基板を覆うように形成された磁性体からなるコア部材と、前記コア部材の内部を通るように、前記孔部の周囲を１回もしくは複数回巻き回して設けられた配線パターンと、を有していることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、配線パターンを、コア部材の内部を通るように、前記孔部の周囲を１回もしくは複数回巻き回して設けたので、配線パターンのインダクタンスを上記コア部材により大きく、直列にて形成できる。よって、上記構成では、配線パターンによる直列のインダクタンスによりＬＰＦを構成することができるので、例えばデジタル増幅器といった増幅手段からの増幅された出力に含まれる、不要な高周波成分を上記ＬＰＦによって除去することが可能となる。
【００１６】
その上、上記構成は、孔部を利用して、コア部材を、電気回路基板内に埋め込むように設けることが可能となって、従来と比べて、コア部材を含むノイズ削減用回路の外形寸法を小さくできて、小型化できる。
【００１７】
上記ノイズ削減用回路では、前記電気回路基板は、多層基板を含み、前記配線パターンは、前記多層基板における表面および各層間の少なくとも一つに形成されていてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、配線パターンを、前記多層基板における表面および各層間の少なくとも一つに形成することで、コア部材に対し、上記配線パターンを１回もしくは複数回巻き回して設けることを確実化できる。
【００１９】
上記ノイズ削減用回路においては、前記電気回路基板は、前記配線パターンに対応したグランドパターンを有していてもよい。上記ノイズ削減用回路では、前記電気回路基板は、薄板材からなっていてもよい。上記ノイズ削減用回路においては、前記電気回路基板は、比誘電率が３〜５であることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、配線パターンによる直列のインダクタンスを、上記グランドパターンや薄板材や比誘電率が３〜５であることによって、より確実に形成できる。
【００２１】
上記ノイズ削減用回路では、前記磁性体は、フェライト、センダスト、パーマロイ・ダスト、および鉄カーボニル・ダストからなる群から選択される少なくとも一つであってもよい。
【００２２】
上記ノイズ削減用回路においては、前記コア材は、前記電気回路基板の表面方向に沿った中心軸を備えた柱状に形成されていることが望ましい。
【００２３】
上記ノイズ削減用回路では、前記コア材は、前記電気回路基板によりギャップが形成された分割コア形状となっていることが好ましい。
【００２４】
本発明のデジタル増幅器は、前記の課題を解決するために、上記の何れかに記載のノイズ削減用回路と、デジタル信号増幅する増幅手段とを具備し、前記増幅手段は、前記配線パターンに接続されて前記電気回路基板に併設されていることを特徴としている。
【００２５】
上記デジタル増幅器においては、前記増幅手段は、スイッチング動作により信号を増幅するＤ級アンプであることが好ましい。
【００２６】
本発明の電子機器は、前記の課題を解決するために、上記の何れか１項に記載のノイズ削減用回路、あるいは、上記の何れかのデジタル増幅器を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
以上の様に、本発明のノイズ削減用回路は、厚さ方向に貫通する孔部を備えた電気回路基板と、前記電気回路基板の外縁から前記孔部にかけてコア状に前記基板を覆うように形成された磁性体からなるコア部材と、前記コア部材の内部を通るように、前記孔部の周囲を１回もしくは複数回巻き回して設けられた配線パターンと、を有している構成である。
【００２８】
それゆえ、上記構成は、電気回路基板の孔部に、コア部材を取り付け、そのコア部を巻き回すように配線パターンを形成することで、大電流回路部となる、例えばデジタル増幅器といった増幅手段の出力に含まれる、不要なノイズとなる高周波成分も、従来のような配線ワイヤを用いずに上記配線パターンにより削減することができる。
【００２９】
この結果、上記構成は、従来のような配線ワイヤを省けることによるノイズ対策コストの削減と、上記孔部および配線パターンによって電子機器サイズの小型化が可能とな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】
【００３０】
以下、本発明の実施形態の一例を、図１および図２に基づいて説明する。本発明のノイズ削減用回路を備えたデジタル増幅器が設けられた、ＣＤ／ＭＤ等の電子機器では、図１および図２に示すように、電子機器の本体１内に、例えば長方形板状の電気回路基板２が多層基板（本実施の形態では、帯状の配線パターン５の銅箔層数：二層）にして設けられている。このような多層の電気回路基板２には、配線パターン５とは別に、配線パターン５に対し平行な接地用のグランドパターン（図示せず）も銅箔により形成されている。
【００３１】
電気回路基板２の基材としては、電気絶縁性に優れ（１×１０13Ω以上、より好ましくは５×１０13Ω以上）、１ＭＨｚでの比誘電率が２〜５、より望ましくは１ＭＨｚでの比誘電率が２〜４．８、さらに望ましくは１ＭＨｚでの比誘電率が２〜４のものであればよく、例えばフッ素樹脂基板、ポリイミド基板、および低誘電率エポキシ基板（１ＭＨｚでの比誘電率が３．５または３．８）が挙げられる。本実施の形態では、低誘電率エポキシ基板（１ＭＨｚでの比誘電率が３．５）が使用されている。電気回路基板２の厚さとしては、特に限定されないが、薄板状である厚さ０．６ｍｍ〜２ｍｍ（本実施の形態では１ｍｍ）が挙げられる。
【００３２】
電気回路基板２上においては、デジタル増幅器３が搭載され、電気回路基板２の端部にデジタル増幅器３の出力を外部に取り出すための外部接続端子４が設けられている。デジタル増幅器３は、出力段のトランジスタのスイッチング動作によりパルス信号（デジタル信号）を増幅できるものであればよく、オーディオ用のＤ級アンプや、蛍光灯やモータ用のインバータが挙げられる。
【００３３】
また、電気回路基板２では、デジタル増幅器３と外部接続端子４とを互いに電気的に接続するための各配線パターン５1、５2が、多層構造にて、例えばフォトリソグラフィー法によってそれぞれ銅箔により形成されている。配線パターン５1は、電気回路基板２の一層目の配線パターンである一方、配線パターン５2は、電気回路基板２の二層目の配線パターンである。
【００３４】
なお、各配線パターン５1、５2の素材としては、銅以外にも、アルミニウム、銀、金、およびそれらの合金を用いることができる。また、各配線パターン５1、５2の厚さは、必要に応じて設定できるが、例えば厚さ１０〜３０μｍ（本実施の形態では厚さ１８μｍ）が挙げられ、各配線パターン５1、５2の幅も、必要に応じて設定できるが、例えば幅０．１〜０．５ｍｍ（本実施の形態では幅０．２ｍｍ）が挙げられる。
【００３５】
その上、電気回路基板２においては、配線パターン５1の終端と配線パターン５2の始端とを互いに電気的に接続するためのスルーホール部５ｂが、電気回路基板２を厚さ方向に貫通して、その内部に銅などの導電材が充填されて形成されている。さらに、配線パターン５2の終端と外部接続端子４とを互いに電気的に接続するためのスルーホール部５ｃが、電気回路基板２を厚さ方向に貫通して、その内部に銅などの導電材が充填されて形成されている。
【００３６】
また、電気回路基板２には、デジタル増幅器３の出力から高周波成分を低減するためのノイズフィルタであるＬＰＦを形成する分割コア（コア部材）６が、その内部に各配線パターン５1、５2の一部をそれぞれ貫通させて設けられている。分割コア６は、外形が円柱状に、磁性体、例えばフェライトからなっている。上記外形寸法については、低減したい高周波成分の周波数に応じて設定すればよい。上記磁性体としては、フェライト以外に、センダスト、パーマロイ・ダスト、および鉄カーボニル・ダスト、およびそれらの混合物を使用できる。各配線パターン５1、５2の一部は、分割コア６の内部に、分割コア６の軸方向に沿って貫通している。また、各配線パターン５1、５2の他の部分は、分割コア６の外周面に対面しながら分割コア６の軸方向に沿って形成されている。
【００３７】
そして、電気回路基板２には、分割コア６を分割コア６に取り付けるための取り付け孔（孔部）２ａが、電気回路基板２の外部接続端子４を備えた端辺部に近接した位置に、電気回路基板２を厚さ方向に貫通して設けられている。取り付け孔２ａは、その開口端部が電気回路基板２の厚さ方向から略長方形状となるように形成されている。また、上記開口端部の長辺部は、電気回路基板２の外部接続端子４を備えた端辺部と略平行なことが好ましい。
【００３８】
また、分割コア６は、電気回路基板２の外縁となる、外部接続端子４を備えた端辺部から取り付け孔２ａにおける、上記端辺部に近い長辺部にかけてコア状に電気回路基板２をその厚さ方向の上下から覆うように形成されている。これにより、分割コア６は、電気回路基板２を挟んだ部分がギャップとなって上記電気回路基板２により分割されており、上記ギャップ間隔および電気回路基板２の比誘電率とにより分割コア６の透磁率を制御できるものとなっている。
【００３９】
よって、各配線パターン５1、５2は、分割コア６の内部と外周とを上記分割コア６の軸方向に沿って、本実施の形態では２回、巻き回して、デジタル増幅器３と外部接続端子４とを互いに電気的に接続するように設けられたことになるから、そのインダクタンスを上記分割コア６により大きく、直列にて形成できる。
【００４０】
また、各配線パターン５1、５2は、それらと対面したり、近接したりする、各配線パターン５1、５2に対応した位置となる電気回路基板２のグランドパターンとの間にてキャパシタンスを並列にて形成できる。
【００４１】
よって、本発明のノイズ削減用回路を備えたデジタル増幅器においては、各配線パターン５1、５2は、上記直列のインダクタンス（Ｌ）と並列のキャパシタンス（Ｃ）とによりＬＰＦを構成することができるので、デジタル増幅器３からの増幅された出力に含まれる、不要な（問題や不都合を生じる）高周波成分を上記ＬＰＦによって除去することが可能となる。
【００４２】
その上、本発明のノイズ削減用回路を備えたデジタル増幅器では、取り付け孔２ａを利用して、分割コア６を、電気回路基板２内に埋め込むように設けたことによって、従来と比べて、分割コア６を含むノイズ削減用回路の外形寸法を小さくできて、小型化されたことになる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、電気回路基板２の配線パターン５を二層の例を挙げたが３層以上とすることもでき、この場合、層数を増加させると、配線パターン５が電気回路基板２の層間にも形成されるから、分割コア６を貫通する配線パターン５の巻数を増加でき、ノイズ削減効果をさらに上げることが可能となる。
【００４４】
また、大電流回路部となる、例えば、デジタル増幅器３の出力回路部、電源部回路部のノイズ削減を図るには、本発明では、電気回路基板２上の配線パターン５の銅箔厚を厚くするだけでよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のノイズ削減用回路は、パルス信号をスイッチング動作により増幅するデジタル増幅器に用いると、上記デジタル増幅器からの増幅出力から高周波成分を低減できると共に、上記デジタル増幅器を小型化できるので、上記デジタル増幅器を用いた、ＤＶＤ、ＣＤ／ＭＤのオーディオ機能部を有する電子機器、デジタル信号を増幅する通信機といった電子機器、およびモータや蛍光灯のインバータといった電子機器よりの出力から高周波成分を低減できると共に、上記電子機器を小型化できるので、オーディオ分野、通信分野、動力分野、照明分野に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る、実施の形態のノイズ削減用回路を備えたデジタル増幅器の一層面を示す斜視図である。
【図２】上記デジタル増幅器の二層面側を示す斜視図である。
【図３】従来のデジタル増幅器を示す平面図である。
【図４】上記従来における、コアの配線ワイヤの巻数に対するデジタル増幅器から輻射されるノイズレベル変化をそれぞれ表したグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
２    電気回路基板
２ａ  取り付け孔（孔部）
３    デジタル増幅器（増幅手段）
５    配線パターン
６    分割コア（コア部材）
【図１】
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【図２】
2006210528.tif 000004
【図３】
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【図４】
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