(57)【要約】【課題】本発明は、様々な周波数帯域の信号が入力される場合であっても、全ての入力信号に適したフィルタリングを行うことが可能なディジタルアンプを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るディジタルアンプは、アナログ信号等を１ビットディジタル信号に変換するΔΣ変換部１と、該１ビットディジタル信号を電力増幅してアナログ出力信号に変換する増幅変換部２と、ΔΣ変換部１に入力される信号の周波数帯域に応じてその通過周波数帯域が可変制御される可変ＬＰＦ３と、を有して成る構成としている。【選択図】      図１
2004363768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号や多ビットディジタル信号を１ビットディジタル信号に変換する１ビット変換部と、該１ビットディジタル信号を電力増幅してからアナログ出力信号に変換する増幅変換部と、該アナログ出力信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、を有して成るディジタルアンプであって、前記ローパスフィルタの通過周波数帯域は、前記１ビット変換部に入力される信号の周波数帯域に応じて可変制御されることを特徴とするディジタルアンプ。
【請求項２】
前記ローパスフィルタは、通過周波数帯域の異なる複数のローパスフィルタ部と、前記１ビット変換部に入力される信号の周波数帯域に応じて前記複数のローパスフィルタ部のうち一つを選択する帯域切換部と、を有して成ることを特徴とする請求項１に記載のディジタルアンプ。
【請求項３】
前記ローパスフィルタの通過周波数帯域は、前記１ビット変換部にテレビジョン放送やラジオ放送等を音源としてアナログオーディオ信号が入力されたときは第１の通過周波数帯域とされ、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ等を音源として中高域の周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号が入力されたときは第１の通過周波数帯域より広い第２の通過周波数帯域とされ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ等を音源として高域の周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号が入力されたときは第２の通過周波数帯域より広い第３の通過周波数帯域とされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディジタルアンプ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のディジタルアンプを用いたオーディオ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力された信号をディジタル増幅するディジタルアンプ、及びこれを用いたオーディオ再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、変復調技術の進歩やパワー素子の応答性改善等を背景として、アナログアンプ（Ａ級アンプ等）より電力効率の高いディジタルアンプ（Ｄ級アンプ等）がオーディオ再生装置に搭載され始めている。特に、本願出願人は、アナログオーディオ信号や多ビットディジタルオーディオ信号を１ビットディジタルオーディオ信号に変換するΔΣ変換部と、該１ビットディジタルオーディオ信号を電力増幅（振幅変換）してからアナログ出力信号に変換する増幅変換部と、を有して成る１ビットディジタルアンプを開示・提案するとともに（例えば、特許文献１を参照）、該アンプを搭載したオーディオ再生装置の実用化を果たしている。なお、上記構成から成る１ビットディジタルアンプにおいて、前記増幅変換部の後段には、一般的に、該増幅変換部で得られたアナログ出力信号に重畳する入力信号の高調波（可聴周波数帯域信号に対して歪みとなる不要な周波数成分）を除去するローパスフィルタが設けられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４６８５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上記構成から成る１ビットディジタルアンプであれば、アナログアンプや多ビットディジタルアンプよりも原音を忠実に再生することができる上、消費電力の低減を実現することも可能となる。
【０００５】
しかしながら、従来の１ビットディジタルアンプでは、上記したローパスフィルタの通過周波数帯域が固定されていたため、複数の音源から様々な周波数帯域の信号が入力される場合には、全ての入力信号に適したフィルタリングを行うことができず、入力信号の種類によっては１ビットディジタルアンプの能力を最大限まで引き出すことができない、という課題を有していた。
【０００６】
例えば、高域周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号を基準として、ローパスフィルタの通過周波数帯域を高域側に広く設定した場合、入力信号が多ビットディジタルオーディオ信号であるときには、アナログ出力信号に重畳する入力信号の高調波を適切に除去して良好な再生音質を得ることができるが、入力信号がアナログオーディオ信号であるときには、上記の高調波を適切に除去することができず、再生音質の劣化を招く結果となっていた。
【０００７】
一方、高域周波数成分をそれほど含まないアナログオーディオ信号を基準として、ローパスフィルタの通過周波数帯域を狭く設定した場合、入力信号がアナログオーディオ信号であるときには、上記の高調波を適切に除去して良好な再生音質を得ることができるが、入力信号が多ビットディジタルオーディオ信号であるときには、アナログ出力信号から必要な高域周波数成分まで除去されてしまうため、正常な再生を行うことができなくなっていた。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、様々な周波数帯域の信号が入力される場合であっても、全ての入力信号に適したフィルタリングを行うことが可能なディジタルアンプ、及びこれを用いたオーディオ再生装置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】
上記目的を達成するために、本発明に係るディジタルアンプは、アナログ信号や多ビットディジタル信号を１ビットディジタル信号に変換する１ビット変換部と、該１ビットディジタル信号を電力増幅してからアナログ出力信号に変換する増幅変換部と、該アナログ出力信号の高周波成分を除去するローパスフィルタとを有して成るディジタルアンプであって、前記ローパスフィルタの通過周波数帯域は、前記１ビット変換部に入力される信号の周波数帯域に応じて可変制御される構成としている。このような構成とすることにより、様々な周波数帯域の信号が入力される場合であっても、全ての入力信号に適したフィルタリングを行うことが可能となる。
【００１０】
なお、上記の構成から成るディジタルアンプにおいて、前記ローパスフィルタは、通過周波数帯域の異なる複数のローパスフィルタ部と、前記１ビット変換部に入力される信号の周波数帯域に応じて前記複数のローパスフィルタ部のうち一つを選択する帯域切換部と、を有して成る構成にするとよい。このような構成とすることにより、簡易な構成で可変ローパスフィルタを実現することができる。
【００１１】
また、上記構成から成るディジタルアンプにおいて、前記ローパスフィルタの通過周波数帯域は、前記１ビット変換部にテレビジョン放送やラジオ放送等を音源としてアナログオーディオ信号が入力されたときは第１の通過周波数帯域とされ、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ等を音源として中高域の周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号が入力されたときは第１の通過周波数帯域より広い第２の通過周波数帯域とされ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ等を音源として高域の周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号が入力されたときは第２の通過周波数帯域より広い第３の通過周波数帯域とされる構成にするとよい。このような構成とすることにより、音源の種類に依ることなく、ディジタルアンプの能力を最大限まで引き出すことが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係るオーディオ再生装置は、上記構成から成るディジタルアンプを用いた構成としている。このような構成とすることにより、音源の種類に依ることなく、ディジタルアンプの能力を最大限まで引き出すことができるので、全ての入力信号について良好な再生音質を得ることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るディジタルアンプを搭載したオーディオ再生装置の一実施形態を示すブロック図（一部に回路図を含む）である。図示の通り、本実施形態のオーディオ再生装置は、ΔΣ変換部１と、増幅変換部２（上側、下側ゲートドライブ回路２１、２２、スイッチング増幅回路２３、Ｄ／Ａ［Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ］変換回路２４）と、可変ローパスフィルタ３（以下では、可変ＬＰＦ［Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ］３と呼ぶ）と、スピーカ４と、マイコン５と、を有して成る。
【００１４】
ΔΣ変換部１は、前段から入力されたアナログオーディオ信号（例えば、テレビジョン放送やラジオ放送等を音源として高域の周波数成分をそれほど含まないアナログオーディオ信号）や、多ビットディジタルオーディオ信号（例えば、ＣＤ［Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ］、ＭＤ［Ｍｉｎｉ  Ｄｉｓｃ］、ＤＶＤ［Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ］等を音源として中高域の周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号、若しくはＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ等を音源として高域の周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号）を、１ビットディジタルオーディオ信号であるＰＤＭ［Ｐｕｌｓｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ］信号に変換する。なお、ΔΣ変換部１における上記の信号変換処理は、入力信号の種類に応じたマイコン５からの入力切換信号に基づいて切換制御される。
【００１５】
スイッチング増幅回路２３の構造は、４つのＮチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ４から成るフルブリッジ型（Ｈ型）とされている。トランジスタＱ１、Ｑ２のドレインは互いに接続されており、その接続ノードは電源電圧ラインに接続されている。トランジスタＱ１、Ｑ２のソースは、各々トランジスタＱ３、Ｑ４のドレインに接続されている。トランジスタＱ３、Ｑ４のソースは、各々接地されている。
【００１６】
上側、下側ゲートドライブ回路２１、２２は、ΔΣ変換部１で生成された１ビットディジタルオーディオ信号に基づいて、上記したトランジスタＱ１〜Ｑ４の制御信号を生成する。トランジスタＱ１、Ｑ２のゲートには、上側ゲートドライブ回路２１で生成された制御信号が入力されており、トランジスタＱ３、Ｑ４のゲートには、下側ゲートドライブ回路２２で生成された制御信号が入力されている。これらの制御信号により、対角位置のトランジスタＱ１、Ｑ４同士、並びにトランジスタＱ２、Ｑ３同士は互いに同相駆動され、上側のトランジスタＱ１、Ｑ２同士、並びに下側のトランジスタＱ３、Ｑ４同士は互いに逆相駆動される。その結果、スイッチング増幅回路２３のプッシュプル動作が実現され、１ビットディジタルオーディオ信号は必要な出力レベルに増幅される。
【００１７】
Ｄ／Ａ変換回路２４は、コイルとコンデンサとから成るローパスフィルタであり、スイッチング増幅回路２３の正相出力端（トランジスタＱ１のソースとトランジスタＱ３のドレインとの接続ノード）、及び逆相出力端（トランジスタＱ２のソースとトランジスタＱ４のドレインとの接続ノード）から入力される増幅１ビットディジタルオーディオ信号をアナログ出力信号に変換する。
【００１８】
本発明の特徴部分である可変ＬＰＦ３は、Ｄ／Ａ変換回路２４で生成されたアナログ出力信号に重畳する入力信号の高調波を除去する手段であり、その通過周波数帯域は、入力信号の周波数帯域に応じたマイコン５からの帯域切換信号に基づいて可変制御される。
【００１９】
例えば、可変ＬＰＦ３の通過周波数帯域は、ΔΣ変換部１にテレビジョン放送やラジオ放送などを音源としてアナログオーディオ信号が入力されたときは第１の通過周波数帯域（カットオフ周波数ｆ１＝１０［ｋＨｚ］）とされ、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ等を音源として中高域の周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号が入力されたときは第１の通過周波数帯域より広い第２の通過周波数帯域（カットオフ周波数ｆ２＝２０［ｋＨｚ］）とされ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ等を音源として高域の周波数成分を含む多ビットディジタルオーディオ信号が入力されたときは第２の通過周波数帯域より広い第３の通過周波数帯域（カットオフ周波数ｆ３＝４０［ｋＨｚ］）とされる構成とすればよい。
【００２０】
このような構成とすることにより、様々な周波数帯域の信号が入力される場合であっても、全ての入力信号に適したフィルタリングを行うことが可能となるので、音源種類に依ることなく、ディジタルアンプの能力を最大限まで引き出し、全ての入力信号について良好な再生音質をスピーカ４で得ることが可能となる。
【００２１】
図２は上記した可変ＬＰＦ３の一実施形態を示すブロック図である。本図に示すように、本実施形態の可変ＬＰＦ３は、通過周波数帯域の異なる複数の第１〜第ｎＬＰＦ部３１〜３ｎと、マイコン５からの帯域切換信号に応じて第１〜第ｎＬＰＦ部３１〜３ｎのうち一つを選択する帯域切換部３０と、を有して成る。なお、第１〜第ｎＬＰＦ部３１〜３ｎは、それぞれコイルとコンデンサから成るローパスフィルタである。このような構成とすることにより、簡易な構成で可変ＬＰＦ３を実現することができる。
【００２２】
なお、上記の実施形態では、本発明に係るディジタルアンプをオーディオ再生装置に搭載した場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明に係るディジタルアンプの適用対象はこれに限定されるものではなく、様々な周波数帯域の信号が入力される信号処理装置全般に広く搭載することが可能である。
【００２３】
また、上記の実施形態では、スイッチング増幅回路２３を４つのＮチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ４から成るフルブリッジ型（Ｈ型）とした場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、２つのトランジスタから成るハーフブリッジ型としてもよいし、ＰチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタを用いた構成としても構わない。
【００２４】
また、上記の実施形態では、スイッチング増幅回路２３について、上側トランジスタＱ１、Ｑ２を電源ラインに接続し、下側トランジスタＱ３、Ｑ４を接地した正電源構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、上側トランジスタＱ１、Ｑ２を接地し、下側トランジスタＱ３、Ｑ４を電源ラインに接続した負電源構成としても構わない。
【００２５】
【発明の効果】
上記したように、本発明に係るディジタルアンプ、及びこれを用いたオーディオ再生装置であれば、様々な周波数帯域の信号が入力される場合であっても、全ての入力信号に適したフィルタリングを行うことが可能となるので、音源の種類に依ることなく、ディジタルアンプの能力を最大限まで引き出し、全ての入力信号について良好な再生音質を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディジタルアンプを搭載したオーディオ再生装置の一実施形態を示すブロック図（一部に回路図を含む）である。
【図２】可変ローパスフィルタ３の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    ΔΣ変換部
２    増幅変換部
２１    上側ゲートドライブ回路
２２    下側ゲートドライブ回路
２３    スイッチング増幅回路
２４    Ｄ／Ａ変換回路
３    可変ローパスフィルタ
３１〜３ｎ    第１〜第ｎローパスフィルタ回路
３０    帯域切換回路
４    スピーカ
５    マイコン
【図１】
2004363768.tif 000003
【図２】
2004363768.tif 000004