(57)【要約】【課題】  高出力・高品位用途のデジタルアンプに要求されるノイズレベルの実現に有効なデジタルアンプを提供する。【解決手段】  Ｄ級ドライバ１３０の電源ラインに大容量コンデンサＣ１と小容量コンデンサＣ２とを並列接続するとともに、両コンデンサの間にフェライトビーズ１０を直列接続する。このフェライトビーズ１０により、Ｄ級ドライバ出力の波形整形を行うとともに、大容量コンデンサＣ１は、電源ラインのバイパスコンデンサとして機能させ、小容量コンデンサＣ２は、Ｄ級ドライバ出力の鈍り調整機能を持たせる。【選択図】  図３
2006262121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、
前記電源ラインに並列接続されたバイパスコンデンサと、
前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、
前記インピーダンス素子は、前記Ｄ級ドライブ回路に最も近い前記バイパスコンデンサの後段に配置されることを特徴とするデジタルアンプ。
【請求項２】
音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、
前記電源ラインに並列接続された第１および第２のコンデンサと、
前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、
前記第１のコンデンサは、前記第２のコンデンサよりも大きな容量を有し  
前記第２のコンデンサは、前記第１のコンデンサより前記Ｄ級ドライブ回路に近い側に配置され、
前記インピーダンス素子は、前記第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に配置されることを特徴とするデジタルアンプ。
【請求項３】
音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、
前記電源ラインに接続されたＤＣＤＣコンバータと、
前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、
前記インピーダンス素子は、前記ＤＣＤＣコンバータを構成する平滑コンデンサの後段に配置されることを特徴とするデジタルアンプ。
【請求項４】
音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、
前記電源ラインに並列接続されたバイパスコンデンサと、
前記電源ラインに直列接続されたフェライトビーズと
を具備することを特徴とするデジタルアンプ。
【請求項５】
音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、
前記電源ラインに並列接続されたバイパスコンデンサと、
前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、
前記インピーダンス素子は、前記Ｄ級ドライブ回路のスイッチング周波数を境として、低域側のＱ値が高域側のＱ値よりも高いことを特徴とするデジタルアンプ。
【請求項６】
音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、
前記電源ラインに並列接続されたバイパスコンデンサと、
前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、
前記インピーダンス素子は、前記音声信号の帯域において最も低いインピーダンスを有するとともに、前記Ｄ級ドライブ回路のスイッチング周波数以上の周波数領域で前記音声信号帯域におけるインピーダンスおよび前記スイッチング周波数におけるインピーダンスのいずれよりも高いインピーダンスを維持することを特徴とするデジタルアンプ。
【請求項７】
音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、
前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、
前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、
前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、
前記電源ラインに接続され前記Ｄ級ドライブ回路の出力波形を整形する波形整形回路と
を具備することを特徴とするデジタルアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、デジタルアンプに関し、特に、ノイズの低減に有効なデジタルアンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＶ機器の多機能化・高集積化が進む中で、複合ＡＶ機のデジタル化が注目されている。この種の複合ＡＶ機としては、ＣＤプレーヤ、ＡＭ／ＦＭラジオチューナー、オーディオアンプ等を同一筐体内で構成したＡＶ用のコンポーネントが知られている。
【０００３】
さらに、最近では、上述したような複合ＡＶ機に組み込まれるオーディオアンプとして、アナログアンプからデジタルアンプへの切替が検討されており、デジタルアンプを用いることで、従来のアナログアンプよりも、小型、低発熱、高音質等が期待できるため、デジタルアンプが複合ＡＶ機のオーディオアンプの主流となりつつある。
【０００４】
この種のデジタルアンプでは、音声信号の増幅がスイッチング動作により行われるため、ノイズや歪み対策が重要となる。これらの課題に対するアプローチとして、下記特許文献に記載された手法が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２５８５６５号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８６６２号公報  上記特許文献１には、ＣＤプレーヤの再生時にはデジタルアンプを駆動し、ラジオを受信する際には、デジタルアンプを停止させてアナログアンプを使用する構成やデジタルアンプをシールドケースに入れてシールドする手法が示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、オーディオ入力信号と出力増幅段の出力信号とを比較し、この比較結果をもとに定電圧電源回路の出力を変調することで、出力増幅段による歪みを低減させる手法が開示されている。
【０００６】
上記各特許文献に示された手法は、いずれも有効な手法と考えられるが、高出力・高品位用途のデジタルアンプに要求されるノイズレベルを達成するには、さらなるノイズの低減が必要であった。
【０００７】
一方、電源ラインにフィルタやフェライトビーズを挿入することで、ノイズを低減させる手法が下記特許文献に記載されている。
【特許文献３】特開平７−２５４８２４号公報
【特許文献４】特開２００３−１８９６０３号公報  この特許文献３には、同文献の段落００１５および図１に示されたように、ＦＥＴのソースに電源ラインフィルタを直列に接続することで、電源ラインに重畳したノイズを低減させる手法が開示されている。また、同文献の段落００２３には電源ラインフィルタを構成するインダクタの作用により貫通電流を防止する手法が開示されている。
【０００８】
しかし、この種の電源ラインフィルタを単にデジタルアンプに適用しても、音声帯域の信号を劣化させることなく、高域のノイズを除去することができず、十分な特性を得ることができない。
【０００９】
また、上記特許文献４には、同文献の段落００４４に記載されたように、ＤＣＤＣコンバータ２３２のインダクタ２３４と平滑コンデンサ２３５との間にフェライトビーズＦＢと容量Ｃ２とからなるフィルタを設けることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３２のスイッチング動作で発生するノイズを除去する手法が開示されている。
【００１０】
しかし、電源ラインに重畳された電源回路から発生したスイッチングノイズを除去するだけでは十分ではなく、高出力・高品位用途のデジタルアンプに要求されるノイズレベルを達成するには、さらなるノイズの低減が必要であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、高出力・高品位用途のデジタルアンプに要求されるノイズレベルの実現に有効なデジタルアンプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、前記電源ラインに並列接続されたバイパスコンデンサと、前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、前記インピーダンス素子は、前記Ｄ級ドライブ回路に最も近い前記バイパスコンデンサの後段に配置されることを特徴とする。
【００１３】
このように、Ｄ級ドライブ回路に最も近いバイパスコンデンサの後段にインピーダンス素子を配置することで、Ｄ級ドライブ回路の出力パルスに鈍りが生じ、その結果、リンギングやオーバーシュートが抑制され、リンギングが原因で発生していた高域ノイズを低減させることができる。
【００１４】
即ち、電源ラインに配置したインピーダンス素子によって、Ｄ級ドライブ回路の出力パルスが理想的なパルス波形に近い波形に整形され、この整形効果がデジタルアンプのノイズ低減に寄与する。尚、前記出力パルスを過大に鈍らせると音声信号に歪みが生じるため、インピーダンス素子の値はＤ級ドライブ回路の出力が理想的なパルス形状に近くなる値を選定することが望ましい。
【００１５】
このインピーダンス素子としては音声帯域付近のインピーダンスが低く、リンギングが発生する周波数で高いインピーダンスを維持するフェライトビーズを用いることが望ましい。
【００１６】
一方、電源ラインに重畳されたノイズを除去する手法として一般に知られるバイパスコンデンサの前段にフェライトビーズを配置した構成では、バイパスコンデンサに蓄積されたエネルギーがＤ級ドライバに常時供給されるため、Ｄ級ドライブ回路の出力を鈍らせる効果が期待できず、リンギングによるノイズが発生する。
【００１７】
また、請求項２記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、前記電源ラインに並列接続された第１および第２のコンデンサと、前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、前記第１のコンデンサは、前記第２のコンデンサよりも大きな容量を有し  前記第２のコンデンサは、前記第１のコンデンサより前記Ｄ級ドライブ回路に近い側に配置され、前記インピーダンス素子は、前記第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に配置されることを特徴とする。
【００１８】
このように、容量の大きな第１のコンデンサの後段にインピーダンス素子を付加することで、Ｄ級ドライブ回路の出力パルスに鈍りが生じ、その結果、リンギングやオーバーシュートが抑制され、リンギングが原因で発生していた高域ノイズを低減させることができる。
【００１９】
ここで、インピーダンス素子の後段に容量の小さな第２のコンデンサを接続しても、該第２のコンデンサによるＤ級ドライバへのエネルギー供給能力が少ないため、Ｄ級ドライブ回路の出力パルスに鈍りが生じ、リンギングによるノイズを低減させることができる。また、この第２のコンデンサは、Ｄ級ドライブ回路出力の過大な鈍りを防止する手段としても有効である。
【００２０】
また、請求項３記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、前記電源ラインに接続されたＤＣＤＣコンバータと、前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、前記インピーダンス素子は、前記ＤＣＤＣコンバータを構成する平滑コンデンサの後段に配置されることを特徴とする。
【００２１】
このように、ＤＣＤＣコンバータを用いる場合は、インピーダンス素子を容量の大きな平滑コンデンサの後段に配置することで、Ｄ級ドライブ回路の出力パルスを整形する効果が得られる。
【００２２】
また、請求項４記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、前記電源ラインに並列接続されたバイパスコンデンサと、前記電源ラインに直列接続されたフェライトビーズとを具備することを特徴とする。
【００２３】
このように、フェライトビーズを電源ラインに配置することで、Ｄ級ドライブ回路の出力波形を好適に整形することができる。デジタルアンプにおいては、音声信号帯域のロスを可能な限り少なく、かつ、音声信号の歪みを避ける必要があるため、音声信号帯域およびＤ級ドライブ回路のスイッチング周波数帯域ではインピーダンスが低く、リンギング周波数帯域で高いインピーダンスを維持する必要がある。
【００２４】
このような特性を一般のコイルやフィルタで得ることは困難であるが、フェライトビーズには、このような特性に合致するものが多数存在するため、波形整形用のインピーダンス素子としてはフェライトビーズを用いることが望ましい。
【００２５】
また、請求項５記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、前記電源ラインに並列接続されたバイパスコンデンサと、前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、前記インピーダンス素子は、前記Ｄ級ドライブ回路のスイッチング周波数を境として、低域側のＱ値が高域側のＱ値よりも高いことを特徴とする。
【００２６】
このように、低域側のＱ値が高域側のＱ値よりも高い素子を用いることで、高域側のインピーダンスを高く維持することができるため、音声信号への影響を最小限に抑えた状態でリンギングを防止することができる。
【００２７】
また、請求項６記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、前記電源ラインに並列接続されたバイパスコンデンサと、前記電源ラインに直列接続されたインピーダンス素子とを具備し、前記インピーダンス素子は、前記音声信号の帯域において最も低いインピーダンスを有するとともに、前記Ｄ級ドライブ回路のスイッチング周波数以上の周波数領域で前記音声信号帯域におけるインピーダンスおよび前記スイッチング周波数におけるインピーダンスのいずれよりも高いインピーダンスを維持することを特徴とする。
【００２８】
このようなインピーダンス特性を有する素子を用いることで、音声信号への影響を最小限に抑えた状態でリンギングを防止することができる。
【００２９】
また、請求項７記載の発明は、音声信号をスイッチング増幅してアナログ出力するデジタルアンプであって、前記音声信号の変調を行うパルス変調回路と、前記変調回路の出力で駆動されるＤ級ドライブ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路の出力を平滑するフィルタ回路と、前記Ｄ級ドライブ回路に電源供給を行う電源ラインと、前記電源ラインに接続され前記Ｄ級ドライブ回路の出力波形を整形する波形整形回路とを具備することを特徴とする。
【００３０】
このように、電源ラインに波形整形回路を入れることで、Ｄ級ドライバ回路で発生するリンギングに起因したノイズを低減させることができる。
【００３１】
尚、以上説明した構成において、パルス変調回路としては、ＰＷＭ変換回路やΔΣ変換回路等を含めてもよく、また、音声信号に対して所定の演算処理を行う機能を含めても良い。デジタルアンプ回路で用いられる変調方式としては、パルス幅変調方式であるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、パルス密度変調方式であるＰＤＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）があり、デジタルアンプ回路に入力されるデータ形式としては、音楽ＣＤで用いられるＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）がある。
【００３２】
ここで、パルス変調回路に入力される音声信号は、アナログ信号であってもデジタル信号であっても良く、アナログ信号が入力される場合は、当該アナログ信号が直接パルス変調回路に入力されて、パルス信号に変換されるか、または、一旦、Ａ／Ｄコンバータを介してデジタル信号に変換された後にパルス変調回路に入力される構成のいずれを用いても良い。
【００３３】
一方、デジタル信号が入力される場合は、当該デジタル信号が直接パルス変調回路に入力されて、パルス信号に変換されるか、または、一旦、Ｄ／Ａコンバータを介して、アナログ信号に変換された後にパルス変調回路に入力される構成のいずれを用いても良い。
【００３４】
尚、パルス変調回路の実施形態としては、アナログ信号入力の場合は、アナログ入力ＰＷＭ変調回路またはアナログ入力ΔΣ回路を使用し、デジタル信号入力の場合は、デジタル入力ＰＷＭ変調回路またはデジタル入力ΔΣ回路を使用すれば良い。
【００３５】
また、本発明に係るデジタルアンプは、スイッチングアンプ、デジタルアンプ、Ｄ級アンプのいずれも含むものとする。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、音声信号への影響を最小限に抑えた状態でリンギングを防止することができるため、高出力・高品位用途のデジタルアンプに要求されるノイズレベルを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。尚、本発明は、以下説明する実施形態に限らず適宜変更可能である。
【００３８】
図１は、本発明に係るデジタルアンプが組み込まれたオーディオコンポーネントの内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、このオーディオコンポーネントは、ＡＭ／ＦＭラジオ受信部５１０と、オーディオテープ再生部５２０と、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤ５３０と、デジタルアンプ回路を内蔵したデジタルアンプモジュール１００とで構成される。
【００３９】
そして、音声信号をアナログ形式で出力するＡＭ／ＦＭラジオ受信部５１０とオーディオテープ再生部５２０とがスイッチＳＷ１に接続され、このスイッチＳＷ１で選択された信号がＡ／Ｄコンバータ５４０に入力される。
【００４０】
ＡＭ／ＦＭラジオ受信部５１０またはオーディオテープ再生部５２０から出力されたアナログ形式の音声信号は、このＡ／Ｄコンバータ５４０でデジタル信号に変換されて、デジタルアンプモジュール１００内のパルス変調器１２０に入力される。
【００４１】
一方、音声信号をデジタル形式で出力するＣＤ／ＤＶＤプレーヤ５３０と外部からのデジタル信号を入力するためのポートＰ３とがスイッチＳＷ２に接続され、このスイッチＳＷ２で選択された信号がデジタルアンプモジュール１００内のパルス変調器１２０に入力される。
【００４２】
デジタルアンプモジュール１００は、ＤＣＤＣコンバータ１００と、パルス変調器１２０と、Ｄ級ドライバ１３０と、ローパスフィルタ１４０とを内蔵し、ＡＭ／ＦＭラジオ受信部５１０、オーディオテープ再生部、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤ５３０または外部ポートＰ３から入力された音声信号を増幅し、ポートＰ２を介して、オーディオコンポーネント５００の外部に設けられたスピーカ６２０にアナログ出力する。
【００４３】
ここで、パルス変調器１２０とＤ級ドライバ１３０とは、ＤＣＤＣコンバータ１１０で生成された電力で駆動され、このＤＣＤＣコンバータは、オーディオコンポーネント５００の外部に設けられたバッテリ６１０からの電力供給を利用して、パルス変調器１２０に電圧ＶＤＤ２を生成・供給し、Ｄ級ドライバ１３０に電圧ＶＤＤ１を生成・供給する。尚、このバッテリ６１０は、ポートＰ１に接続され、ＡＭ／ＦＭラジオ受信部５１０、オーディオテープ再生部、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤ５３０に対しても電力供給を行う。
【００４４】
ＤＣＤＣコンバータ１１０およびパルス変調器１２０には、それぞれスイッチング用の波形生成回路が設けられ、これらの波形生成回路は、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数とＤ級ドライバ１３０のスイッチング周波数のそれぞれに従って駆動波形を生成する。
【００４５】
このＤＣＤＣコンバータ１１０の出力、即ち、Ｄ級ドライバ１３０の電源ラインには、フェライトビーズ１０が直列接続され、このフェライトビーズを入れることによって、Ｄ級ドライバ１３０の出力波形が整形される。
【００４６】
図２は、図１に示すデジタルアンプモジュールの内部構成例を示す回路ブロック図である。同図に示すように、このデジタルアンプモジュール１００に組み込まれるＤ級ドライバ１３０は、ハイサイドのスイッチング素子ＦＥＴ１と、ローサイドのスイッチング素子ＦＥＴ２と、該各スイッチング素子をＰＷＭ信号で駆動するドライバアンプＡｍｐ１およびＡｍｐ２とで構成される。
【００４７】
Ｄ級ドライバ１３０から出力された信号は、インダクタＬとコンデンサＣとで構成されたローパスフィルタ１４０を通過することで、アナログ音声信号が抽出され、この音声信号でスピーカ６２０が駆動される。
【００４８】
ここで、フェライトビーズ１０は、Ｄ級ドライバ１３０を構成するＦＥＴのソース端子に接続され、このフェライトビーズの作用によって、Ｄ級ドライバ１３０の出力パルスが整形される。
【００４９】
図３は、フェライトビーズとコンデンサを利用した波形整形回路の構成例を示す回路図である。同図に示すように、この波形整形回路は、電源ラインに並列接続された大容量コンデンサＣ１および小容量コンデンサＣ２と、両コンデンサの間に直列接続されたフェライトビーズ１０とで構成される。
【００５０】
ここで、大容量コンデンサＣ１は、電源ラインのバイパスコンデンサとして機能させることが望ましく、１０μ〜２０μＦ程度の容量値を設定する。また、小容量コンデンサＣ２は、Ｄ級ドライバ出力の鈍り調整機能を持たせることが望ましく、０〜１μＦの容量値を設定する。
【００５１】
図４は、図３に示した波形整形回路を利用したＤ級ドライバの出力波形の様子を示したタイミングチャートである。同各図に示すように、同図（ａ）に示すようなパルス波形がＤ級ドライバに入力されると、波形整形回路を備えたＤ級ドライバは、同図（ｂ）の実線で示すような波形を出力する。尚、点線の波形は同図（ａ）に示した入力に相当する波形である。
【００５２】
一方、波形整形回路がないＤ級ドライバの出力は、同図（ｃ）の実線で示すように、リンギングやオーバーシュートが生じた波形となり、このリンギングやオーバーシュートがノイズとなって音声信号に重畳することになる。
【００５３】
図５は、図１〜図３に示したフェライトビーズのインピーダンス特性を示した特性図である。この特性図は、縦軸がインピーダンス、横軸が周波数で構成される。同図中にハッチで示した帯域が示すように、デジタルアンプ回路で用いられる信号としては、例えば、１ｋ〜５ｋＨｚの帯域を有する音声信号Ａｕｄｉｏと、３００ｋＨｚで駆動するＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数ＳＷ−ＤＣＤＣと、５００ｋ〜７００ｋＨｚの帯域を有するＤ級ドライバのスイッチング信号ＳＷ−Ｄｒｖとがある。
【００５４】
この中で、音声信号の質に影響を与えるため、遮断することが望ましくない信号は、音声信号ＡｕｄｉｏとＤ級ドライバのスイッチング信号ＳＷ−Ｄｒｖになる。また、遮断が望まれる信号は、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数ＳＷ−ＤＣＤＣと、６０ＭＨｚ付近に発生するＤ級ドライバのリンギング周波数である。
【００５５】
従って、電源ラインに付加するフェライトビーズの周波数特性は、同図中の符号ＦＢで示したように、Ｄ級ドライバのスイッチング帯域まではインピーダンスを持たず、該スイッチング帯域を超えたところから急激にインピーダンスが上昇する特性を用いることが望ましい。
【００５６】
尚、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数ＳＷ−ＤＣＤＣが、Ｄ級ドライバのスイッチング周波数より低域に存在する場合は、当該フェライトビーズで除去することができないため、電源ラインに付加されたバイパスコンデンサやＤＣＤＣコンバータに付加された平滑コンデンサによって除去する。尚、この平滑コンデンサとしては１５０μＦ程度の値があれば、ＤＣＤＣコンバータのスイッチングに起因するノイズを十分除去することができる。
【００５７】
他方、同図中の点線で示したように、ローパスフィルタＬＰＦでは、リンギング周波数付近のインピーダンスを確保することが困難であり、また、インダクタ素子Ｉｎｄｕｃｔｏｒでは、音声帯域に影響を与えるため、高出力・高品位が求められるデジタルフィルタのノイズ除去手法としては望ましくない。
【００５８】
同図に示したようなフェライトビーズの特性は、周波数によって抵抗成分が変化する特性によって発現されるものであり、Ｄ級ドライバ出力の波形整形に適したフェライトビーズとしては、Ｄ級ドライバのスイッチング周波数を境として、低域側のＱ値Ｑ１が高域側のＱ値Ｑ２より高くなる特性を有するものを選択することが望ましい。
【００５９】
図６は、図１〜図３に示したフェライトビーズの等価回路を示す回路図である。同図に示すように、フェライトビーズは、インダクタンスＬに周波数に応じて変化する抵抗成分Ｒ（ｆ）が直列付加され、これらインダクタンスＬと抵抗成分Ｒ（ｆ）と並列に寄生容量Ｃｐが並列付加された等価回路を有する。
【００６０】
ここで、このフェライトビーズ１０は、上記抵抗成分Ｒ（ｆ）の作用によって、Ｄ級ドライバのスイッチング周波数よりも低域側では低インピーダンスとなり、Ｄ級ドライバのスイッチング周波数よりも高域側では高インピーダンスを維持した特性を発現する。
【００６１】
図７は、図１および図２に示したＤＣＤＣコンバータ内にフェライトビーズを入れる場合の構成例を示す回路ブロック図である。同図に示す例は、Ｄ級ドライバに出力する電圧ＶＤＤ１と、パルス変調器に出力する電圧ＶＤＤ２とを共通とした場合の例である。
【００６２】
同図に示すように、このＤＣＤＣコンバータ１１０は、バッテリ６１０に接続されたコンデンサＣ１１、コイルＬ１、ＰＷＭ回路１６０から出力されるスイッチング信号によりスイッチングされるスイッチ素子ＳＷ１、ダイオードＤ１、出力端子Ｔｏｕｔに接続される平滑コンデンサＣ１２、出力電圧を分圧しＰＷＭ回路１６０−１にフィードバックする抵抗器Ｒ１１およびＲ１２から構成される。
【００６３】
ここで、ＰＷＭ回路１６０には、外部からのクロック信号ＣＬＫが入力され、このＰＷＭ回路は、出力ＶＤＤ１およびＶＤＤ２をそれぞれモニタしつつ、この入力されたクロック信号ＣＬＫを用いてスイッチング素子ＳＷ１の駆動波形をそれぞれ生成する。尚、同図に示したスイッチング素子ＳＷ１はＦＥＴで構成することが望ましく、また、クロック信号ＣＬＫは、ＤＣＤＣコンバータ内部にオシレータを設けて生成しても良い。
【００６４】
このような構成において、フェライトビーズ１０は、Ｄ級ドライブ出力の波形整形効果を得るために、平滑コンデンサＣ１２の後段に配置し、望ましくは、パルス変調回路の出力波形整形も意図してＶＤＤ１とＶＤＤ２の共通ラインに付加する。もっとも、Ｄ級ドライブとパルス変調回路のそれぞれで最適な波形整形作用が異なる場合には、ＶＤＤ１とＶＤＤ２のそれぞれに特性の異なるフェライトビーズを配置しても良い。
【００６５】
図８は、多チャンネル用途のデジタルアンプに本発明を適用した例を示す回路図である。同図に示すように、複数のチャンネルからの音声信号Ａｕｄｉｏ１〜Ｎの増幅を行う場合には、各チャンネルにデジタルアンプ回路１０２−１〜Ｎを設け、各デジタルアンプ回路の電源ラインにフェライトビーズ１０−１〜Ｎと１０μＦ程度のバイパスコンデンサのセットをそれぞれ配置する。尚、ＤＣＤＣコンバータ１１０は、各チャンネルで共通としておくことが望ましい。
【００６６】
図９は、図８に示した各デジタルアンプ回路の内部構成例を示す回路図である。同図に示すように、このデジタルアンプ回路１０２は、２つのＤ級ドライバ１３０−１および１３０−２と２つのローパスフィルタ１４０−１および１４０−２によってスピーカ６２０を差動駆動する構成を有し、このような差動駆動の場合は、フェライトビーズ１０を各Ｄ級ドライバ１３０−１および１３０−２の共通ラインに配置することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、Ｄ級ドライバ出力のリンギングに起因したノイズを低減させることができるため、高出力・高品位のデジタルアンプが求められる複合ＡＶ機への適用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係るデジタルアンプが組み込まれたオーディオコンポーネントの内部構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すデジタルアンプモジュールの内部構成例を示す回路ブロック図である。
【図３】フェライトビーズとコンデンサを利用した波形整形回路の構成例を示す回路図である。
【図４】図３に示した波形整形回路を利用したＤ級ドライバの出力波形の様子を示したタイミングチャートである。
【図５】図１〜図３に示したフェライトビーズのインピーダンス特性を示した特性図である。
【図６】図１〜図３に示したフェライトビーズの等価回路を示す回路図である。
【図７】図１および図２に示したＤＣＤＣコンバータ内にフェライトビーズを入れる場合の構成例を示す回路ブロック図である。
【図８】多チャンネル用途のデジタルアンプに本発明を適用した例を示す回路図である。
【図９】図８に示したデジタルアンプ回路の内部構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…フェライトビーズ、１００…デジタルアンプモジュール、１０２…デジタルアンプ回路、１１０…ＤＣＤＣコンバータ、１２０…パルス変調器、１３０…Ｄ級ドライバ、１４０…ローバスフィルタ、１６０…ＰＷＭ回路、５００…オーディオコンポーネント、５１０…ＡＭ／ＦＭラジオ受信部、５２０…オーディオテープ再生部、５３０…ＣＤ／ＤＶＤプレーヤ、５４０…Ａ／Ｄコンバータ、６１０…バッテリ、６２０…スピーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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