(57)【要約】【課題】自励発振型ＰＷＭモジュレータによるデジタルアンプにより構成されるマルチチャンネル・オーディオシステムにおいて、複数の自励発振型ＰＷＭモジュレータ相互の発振周波数による干渉により発生する雑音が問題であった。【解決手段】マルチチャンネル・オーディオシステムを構成する複数の自励発振型ＰＷＭモジュレータに外部発振器を注入し、強制的に外部発振器の周波数に同期することにより、全ての自励発振型ＰＷＭモジュレータの発振周波数を同一のものとして課題を解決した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの発振器の発振周波数により、複数もしくは一つの自励発振型ＰＷＭモジュレータの発振周波数が注入同期されることを特徴とする注入同期自励発振型ＰＷＭモジュレータ方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】本発明は、音響システム用デジタルアンプの自励発振型ＰＷＭモジュレータに関する。
【背景技術】
【０００１】  デジタルアンプには、オーディオ信号をパルス幅に変えるＰＷＭモジュレータが使われている。ＰＷＭモジュレータは、アナログ信号もしくはデジタル信号でパルス幅変調するが、アナログ信号で変調する時は、アナログ信号と外部からの三角波をコンパレータで比較して、ＰＷＭ変調波を生成する。【０００２】  しかし、外部から三角波を加えずにＰＷＭモジュレータ自身で三角波を発生し、ＰＷＭ変調を行う自励発振型ＰＷＭモジュレータと呼ばれるものもある。自励発振型ＰＷＭモジュレータは、非特許文献１に詳しいが、図２に示すように、コンデンサ２４と増輻器２１からなる積分器、コンパレータ２２、出力スイッチング回路２３から構成され、出力をフィードバック抵抗２７をとおして入力に正帰還するループを形成する。ループ内の積分器は、自動的に三角波を生成する。三角波はコンパレータ２２でオーディオ信号との比較され、パルス幅変調信号が生成される。なお、アンプ入力抵抗２５とアンプ帰還抵抗２６はシュミット・トリガ回路を構成しており、発振周波数を安定化するものである。オーディオ信号源３０から入力されたオーディオ信号は、２０によりパルス幅変調信号に変換され、ローパスフィルタ４０を通って再びオーディオ信号に変換され、スピーカ５０を駆動する。【０００３】  自励発振型ＰＷＭモジュレータは、外部からの三角波の印加の必要もなく、周波数の低いオーディオ信号に対してループは負帰還として働くため、変調特性も良好という利点がある。これらの利点より、自励発振型ＰＷＭモジュレータによるデジタル・アンプは、多くのＡＶ機器に採用されている。
【非特許文献１】  ＣＱ出版社  トランジスタ技術  ２００３年８月号  黒田徹  汎用ロジックＩＣで作る１Ｗ出力のデジタル・アンプ  １９１〜１９８ページ
【発明が解決しようとしている課題】
【０００４】  自励発振型ＰＷＭモジュレータは、簡単な構成で特性も良い反面、複数のアンプとして同時に動作させた時問題がある。マルチチャンネル・オーディオシステムに自励発振型ＰＷＭモジュレータを使うと、各自励発振型ＰＷＭモジュレータのパルスが異なった周波数で発振するため、周波数相互の干渉により生ずるビート周波数生じ、アンプの雑音となる。
【０００５】  ステレオアンプとして、二つの自励発振型ＰＷＭモジュレータが使用される場合は、両者の発振周波数の差をオーディオ周波数帯域以上に離しておけば問題はないが、５．１チャンネルオーディオシステムのように、６個のアンプが同時に動作する場合は相互の干渉は避けられない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  この問題を解決する手段として、請求項１のように同時動作する複数のデジタルアンプの自励発振型ＰＷＭモジュレータ発振周波数を一つの外部発振器の周波数に注入同期した。
複数の自励発振型ＰＷＭモジュレータへの注入同期は、抵抗もしくはコンデンサを介して、一つの外部発振器から行い、すべての自励発振型ＰＷＭモジュレータの発振周波数を外部発振器の周波数に同期する。
【発明の効果】
【０００７】  複数の自励発振型ＰＷＭモジュレータの発振周波数を別に設けた一つの発振器を注入同期することにより、自励発振型ＰＷＭモジュレータの簡単な構成と良好な特性を維持し、複数の自励発振型ＰＷＭ発振器の発振周波数を同期でき、相互干渉によるビート妨害を皆無にすることが出来る効果がある。
【０００８】  また、別に設ける発振器も自励発振器と同様のものでもよく、注入同期のための結合も抵抗もしくはコンデンサよく、システム全体としての簡単化も計れる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  複数の自励発振器型ＰＷＭモジュレータに外部に設けた発振器の出力をバファアンプと結合抵抗を介して注入して、全ての複数の自励発振器型ＰＷＭモジュレータの周波数を同期した。【００１０】  図１は本発明による一実施例を示すもので、図に従って動作を説明する。
２０は自励発振型ＰＷＭモジュレータで、すでに図２で説明したものと同様な動作をするもので、マルチチャンネル・デジタルアンプシステムを構成している。【００１１】  １０は注入同期のための別に設けた基準発振器である。発振器の出力は、２０のスイッチングパルスと同じ電圧レベルの矩形波で、その周波数は２０のスイッチング周波数の近くに設定されている。２０からの出力は、バッファアンプ１１をとおり、抵抗１２により自励発振器型ＰＷＭモジュレータ２０の回路の一部に注入される。これにより、自励発振型ＰＷＭモジュレータの周波数は１０の発振周波数同期される。【００１２】  注入同期は、自然界で二つの振動系が、結合すると二つの振動系の振動数が一致する現象を発振器に適用したもので、よく知られている。外部発振器の出力を強制的に自励発振器へ注入すると、自励発振器の発振周波数が一定の周波数範囲で外部発振器の周波数に同期追従する。この現象は、自励型ＰＷＭモジュレータのような方形波発振器においても例外ではない。以下同様な接続により、バッファアンプ３１〜３５と抵抗１２を介して２０が、各自励発振型ＰＷＭモジュレータに結合され、それらを同期し、すべての発振周波数が一致することになる。【００１３】  なお、２０の出力に入れた各バッファアンプ１１は、各自励発振型モジュレータの干渉を軽減するためのものである。
また、バッファアンプと結合抵抗１２をそれぞれ全て同じものとすれば、変調特性をより良好なものとすることが出来る。【００１４】  自励発振型ＰＷＭモジュレータ２０を非特許文献にあるように、汎用ロジックＩＣ７４ＨＣＵ０４を用いて、構成しときの１ｋＨｚオーディオ信号の歪率は、０．５Ｖ出力時０．０２５％であり、前記の構成により、外部発振器に注入同期しなときの歪率も同様値であったことを確認した。なお、外部発振器のパルス周波数は８００ｋＨｚで、７４ＨＣＵ０４の一つのインバータをとおして２２０ｋΩの抵抗を介して２０に結合した。【００１５】  なお、各自励発振型ＰＷＭモジュレータへの結合抵抗の違いなどにより、注入する同期信号の位相が異なると各々の自励発振型ＰＷＭモジュレータの歪率が異なるが、すべての自励発振器が注入同期されていれば、これも本発明の範疇に含まれる。【００１６】  また、自励発振型ＰＷＭモジュレータが一つであっても、その発振周波数が不安定なとき、発振周波数を安定にする目的で、発振周波数が安定な発振器を注入同期することも本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による注入同期した自励発振型ＰＷＭモジュレータ方式による一実施形態のブロック図
【図２】自励発振型ＰＷＭモジュレータのブロック図
【符号の説明】
【００１８】１０  基準発振器
２０  自励発振型ＰＷＭモジュレータ
２１  増幅器
２２  コンパレータ
２３  出力スイッチング回路
２４  コンデンサ
２５  アンプ入力抵抗
２６  アンプ帰還抵抗
２７  フィードバック抵抗
３０  オーディオ信号源
４０  ローパスフィルタ
５０  スピーカ
【図１】
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【図２】
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