(57)【要約】【課題】キャリア信号周波数及びその高調波成分を含む雑音を効率的に除去することのできるデジタル増幅器を提供する。【解決手段】入力されたアナログ信号あるいはデジタル信号を所定のキャリア信号を用いてデジタル変調するデジタル変調器１と、リアクトル及びコンデンサからなり前記デジタル変調器の変調出力信号を濾波するローパスフィルタ３１を備えたデジタル増幅器において、前記デジタル変調器１からキャリア信号を抽出し、抽出したキャリア信号の位相を調整する位相調整器６、及び前記リアクトルに電磁結合する補助巻線を備えた高周波ノイズ抑制手段を備え、前記位相調整器６の出力を前記補助巻線に供給して、前記変調出力信号に含まれる高周波ノイズを抑制する。【選択図】　　　　図１
2004120405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたアナログ信号あるいはデジタル信号を所定のキャリア信号を用いてデジタル変調するデジタル変調器と、
リアクトル及びコンデンサからなり前記デジタル変調器の変調出力信号を濾波するローパスフィルタを備えたデジタル増幅器において、
前記デジタル変調器からキャリア信号を抽出し、抽出したキャリア信号の位相を調整する位相調整器、及び前記リアクトルに電磁結合する補助巻線を備えた高周波ノイズ抑制手段を備え、
前記位相調整器の出力を前記補助巻線に供給して、前記変調出力信号に含まれる高周波ノイズを抑制したことを特徴とするデジタル増幅器。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記高周波ノイズ抑制手段は、前記抽出したキャリア信号の振幅を調整する振幅調整手段を備えたことを特徴とするデジタル増幅器。
【請求項３】
請求項２の記載において、
前記キャリア信号の振幅を調整する振幅調整手段は、キャリア信号を増幅する電力増幅器及び該電力増幅器に可変定電圧を供給する可変定電圧電源を備えたことを特徴とするデジタル増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル増幅器にかかり、特に高周波ノイズを抑制することのできるデジタル増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のデジタルアンプを示す図である。図において、１は入力信号をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に変換するＰＷＭ変換器、２は例えば２つのスイッチング素子を定電圧電源にプッシュプル接続してなるスイッチング増幅段、３はスイッチング増幅段２の出力を平滑するＬＰＦ（ローパスフィルタ）、４はスピーカ等の負荷である。
【０００３】
ＰＷＭ変換器１はデジタル形式あるいはアナログ形式のオーディオ信号を入力し、入力したオーディオ信号をＰＷＭ信号に変換する。スイッチング増幅段２は前記ＰＷＭ信号をもとに定電圧電源をスイッチングする。このとき前記定電圧電源の電圧を前記ＰＷＭ信号の振幅よりも大きく設定しておくことにより、前記ＰＷＭ信号を電圧増幅することができる。ＬＰＦ３はスイッチング増幅段２の出力を平滑してスピーカ等の負荷４に供給する。
【０００４】
図５は、オーディオ信号をＰＷＭ変換したＰＷＭ信号の周波数スペクトルを示す図である。図に示すように、このスペクトルにはオーディオのベースバンド信号Ｂ、ＰＷＭ変調用のキャリア信号ｆｃ、キャリア信号の高調波２ｆｃ、３ｆｃ・・・及び各種の雑音信号が含まれることになる。従って、前記スイッチング増幅段により増幅された出力にも同様に、前記ベースバンド信号Ｂの外にＰＷＭ変調用のキャリア信号ｆｃ、キャリア信号の高調波２ｆｃ、３ｆｃ・・・及び各種の雑音信号が含まれることになる。
前記ベースバンド信号Ｂ以外は不要信号であり、この不要信号が装置外に放出されると他の機器等に妨害を与えることになる。このため、前記不要信号は装置内で減衰させるのが望ましい。
【０００５】
図６は、ＬＰＦを示す図である。図においてＬ１，Ｌ２はそれぞれフィルタの第１段及び第２段を構成するインダクタ、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれフィルタの第１段及び第２段を構成するコンデンサである。スイッチング増幅段２の出力側に接続するＬＰＦ３には大電流を流す必要がある。このためインダクタＬ１，Ｌ２としては、磁気飽和の発生しない大型のトロイダルコアに線材を巻いたインダクタを用いる。またコンデンサＣ１，Ｃ２としては、ＬＰＦ４のカットトオフ周波数を２０ｋＨｚないし１００ｋＨｚ付近に設定する必要があるため、大型のコンデンサを使用する。このため前記ＬＰＦの基板上に占める割合が大きくなる。このため前記ＬＰＦは２ないし３段構成とするものがほとんどである。
【０００６】
しかしこのような従来の増幅器では、前述のように構成したＬＰＦを用いた場合、キャリアの減衰量はある有限な値以下とすることは困難である。そこで前記従来の増幅器では、入力された信号を増幅する手投としてリニア増幅器とＤ級電力増幅器を組み合わせて使用し、入力信号に応じた電圧をＤ級電力増幅器からリニア増幅器に供給するよう構成し、Ｄ級電力増幅器から出力されるキャリア周波数の位相をリニア増幅器に対して逆相にて加わるように位相を制御することにより、リニア増幅器の出力側ではキャリア周波数がキャンセルされるように構成している（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３４６１２１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の増幅器では、リニア増幅器を必要とするため、スイッチング増幅のみを用いる純粋なＤ級電力増幅器に対し効率が低下する。また、前述したリニア増幅器を用いる構成は純粋なデジタル増幅器には適用することができない。
【０００９】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、キャリア信号周波数及びその高調波成分を含む雑音を効率的に除去することのできるデジタル増幅器を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１１】
入力されたアナログ信号あるいはデジタル信号を所定のキャリア信号を用いてデジタル変調するデジタル変調器と、リアクトル及びコンデンサからなり前記デジタル変調器の変調出力信号を濾波するローパスフィルタを備えたデジタル増幅器において、前記デジタル変調器からキャリア信号を抽出し、抽出したキャリア信号の位相を調整する位相調整器、及び前記リアクトルに電磁結合する補助巻線を備えた高周波ノイズ抑制手段を備え、前記位相調整器の出力を前記補助巻線に供給して、前記変調出力信号に含まれる高周波ノイズを抑制した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかるデジタル増幅器を説明する図である。図において、３１は後述する補助巻線を有するリアクトルである。５はアッテネータ（減衰器）であり、ＰＷＭ変調器１からキャリア信号を取り出し、その振幅を調整する。６は位相調整器であり、前記振幅調整されたキャリア信号をアッテネータ５から取り出し、取り出したキャリア信号の位相を調整する。７は例えば広帯域のリニア増幅器あるいは定電圧電源をスイッチングするスイッチング増幅器からなる電力増幅器であり、キャリア信号を例えば線形増幅してＬＰＦ３１を構成するインダクタに印加する。なお、図１において図４に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００１３】
図２は、ＬＰＦ３１の詳細を説明する図である。図において、３１は補助巻線３２を有するリアクトル、３４はコンデンサ、３３はリアクトル、３５はコンデンサである。補助巻線３６を有するリアクトル３１は、例えばリアクトル及び補助巻線を構成する線材をトロイダルコアに同一方向または逆方向に巻回して構成する。なお、前記補助巻線３６には前記電力増幅器７により増幅したキャリア信号を印加する。
【００１４】
このように横成されたデジタル増幅器の動作を次に説明する。アナログあるいはデジタル形式のオーディオ信号はＰＷＭ変換回路１に入力され、ＰＷＭ変換される。デジタル変調の形式としては幾つかの方式が提案されており、ここの部分はＰＷＭ変換に限らずデジタル変調を用いるものであれば他の形式であっても良い。ＰＷＭ変換回路１はデジタル信号処理を行うため、使用する電源は５Ｖとし、デジタル信号処理用に開発されたＩＣを使用する場合が多い。したがってこの回路の出力電圧は通常最大５Ｖｐ−ｐである。負荷に対して規定の電力を供給するためにはこの５Ｖの信号を電力増幅する必要があるが、デジタルアンプの場合には高電圧の定電圧電源をスイッチングすることにより増幅の機能を行っている。すなわち５Ｖの信号で３０Ｖの電源をスイッチングすれば３０ＶのＰＷＭ信号が得られることとなり、６倍の電圧増幅が行われたことになる。スイッチング増幅段２はこのような増幅機能を有する段である。スイッチング増幅段２からの出力には、前述したようにオーディオのベースバンド信号Ｂ、ＰＷＭ変調用のキャリア信号ｆｃ、キャリア信号の高調波２ｆｃ、３ｆｃ・・・及び各種の雑音信号が含まれている。したがって、この増幅した信号に対して可聴信号帯域外の信号を減衰させるＬＰＦ３１を用いれば負荷に対して増幅された雑音の少ないオーディオ信号を供給することが可能である。
【００１５】
一方、ＰＷＭ変換を行う場合は（他のデジタル変調の場合も同様である）変調用のキャリア周波数として可聴周波数帯域外の信号を用いる必要があり、オーディオ信号の歪み、雑音を軽減するためにはこの信号の周波数をできるだけ高く設定する必度がある。
【００１６】
前述したように、スイッチング増幅段２によりＰＷＭ信号を増幅すると、同時に前記キャリア信号も増幅され、ベースバンド信号とともにＬＰＦ３１に入力される。
【００１７】
一方、ＰＷＭ変換回路１から取り出したＰＷＭ変換用のキャリア信号はデューティ比約５０％の繰り返しパルス信号であり、多数の高調波成分を含んでいる。このキャリア信号の基本波及び高調波の周波数成分は、当然ながらスイッチング増幅段２からの出力信号に含まれるキャリア信号の基本波及び高調波の周波数成分と一致してしている。また、アッテネータ５は、ＰＷＭ変換回路１から取り出したＰＷＭ変換用のキャリア信号の基本波及び高調波成分の振幅を調整する手段であり、位相調整器６はその位相を調整して、スイッチング増幅段２からの出力信号に含まれるキャリア信号の基本波及び高調波成分をキャンセルするように調整する手段である。したがって、ＰＷＭ変換回路１から取り出したＰＷＭ変換用のキャリア信号の振幅及び位相を調整してＬＰＦ３１に印加することにより、スイッチング増幅段２からの出力信号に含まれるキャリア信号の基本波及び高調波成分をキャンセルして減衰させることができる。なお、位相調整器６は前記リアクトル３１及び補助巻線３２を構成する線材の巻回方向によっては位相を反転する手段を備えることが必要である。
【００１８】
図３は、本発明に第２の実施形態を説明する図である。図において、７１は例えば広帯域のリニア増幅器あるいは後述する可変定電圧電源をスイッチングするスイッチング増幅器からなる電力増幅器であり、キャリア信号を例えば線形増幅してＬＰＦ３１を構成するインダクタに印加する。８は可変定電圧電源である。なお、図において図１に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
位相調整器６は、ＰＷＭ変換回路１から取り出したＰＷＭ変換用のキャリア信号の基本波及び高調波成分の位相を調整する手段であり、可変定電圧電源８はＰＷＭ変換用のキャリア信号の基本波及び高調波成分の振幅を調整する手段である。すなわち、前記可変定電圧電源８の出力電圧を可変にすることにより前記キャリア信号の振幅を調整してＬＰＦ３１に印加することができる。なお、位相調整器は前記リアクトル３１及び補助巻線３６を構成する線材の巻回方向によっては位相を反転する手段を備えることが必要である。
【００２０】
以上説明したように、出力回路に用いるＬＰＦ３１に補助巻線を追加して、キャリア周波数及びその高調波をキャンセルするように構成したので、高周波雑音の少ないデジタル増幅器を提供することができる。また、この構成はＰＷＭ変調器を用いたデジタル増幅器に限らず、デジタル変調を利用するあらゆる形式に増幅器に適応することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、キャリア信号周波数及びその高調波成分を含む雑音を効率的に除去することのできるデジタル増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるデジタル増幅器を説明する図である。
【図２】ＬＰＦの詳細を説明する図である。
【図３】本発明に第２の実施形態を説明する図である。
【図４】従来のデジタルアンプを示す図である。
【図５】ＰＷＭ信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図６】ＬＰＦを示す図である。
【符号の説明】
１　ＰＷＭ変換器
２　スイッチング増幅器
３，３１　ＬＰＦ
４　負荷
５　アッテネータ
６　位相調整器
７、７１　電力増幅器
８　可変定電圧電源
３２，３３　リアクトル
３４，３５　コンデンサ
【図１】
2004120405.tif 000003
【図２】
2004120405.tif 000004
【図３】
2004120405.tif 000005
【図４】
2004120405.tif 000006
【図５】
2004120405.tif 000007
【図６】
2004120405.tif 000008