(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源からのアナログ入力信号波と三角波発生器からの三角波を比較する電圧比較回路と、この電圧比較回路から出力されるパルス幅変調波を電力増幅する電力増幅部と、この電力増幅部により電力増幅されたパルス幅変調波をアナログ出力信号波に復調するローパスフィルタと、上記電力増幅されたパルス幅変調波を上記電圧比較回路へ帰還する帰還回路と、この帰還回路と上記信号源との間に設けたアナログ入力信号波を継断するスイッチ回路とを備え、スピーカからの信号再生の開始時にアンプ起動コントロール信号を上記電力増幅部とスイッチ回路とに供給し、上記電力増幅部を上記アナログ入力信号波のない状態で先に起動させた後、上記アナログ入力信号波を上記電圧比較回路に入力するように、上記アンプ起動コントロール信号にもとづき上記電力増幅部の起動所要時間より長い起動所要時間を予め設定して上記スイッチ回路を作動させるように構成したパルス幅変調オーディオアンプ。
【請求項２】
上記スピーカからの信号再生の停止時にアンプ停止コントロール信号を上記電力増幅部と上記スイッチ回路とに供給し、上記スイッチ回路を作動させてアナログ入力信号波の電圧比較回路への入力を先に中止した後、上記アンプ停止コントロール信号にもとづき上記スイッチ回路の停止所要時間より長い停止所要時間を予め設定して上記電力増幅部を停止させるように構成した請求項１記載のパルス幅変調オーディオアンプ。
【請求項３】
電源電圧降下時による上記スピーカからの信号再生の停止時は、上記アンプ停止コントロール信号に関係なく、上記スイッチ回路が先に作動して上記アナログ入力信号波の電圧比較回路への入力を中止し、スピーカからの信号再生を停止させた後に上記電圧増幅部を停止できるように上記電力増幅部の停止電源電圧に比べ上記スイッチ回路の停止電源電圧を高く設定した請求項２記載のパルス幅変調オーディオアンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種音響機器に使用されるパルス幅変調オーディオアンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スピーカからの信号再生の開始、停止時及び電源電圧降下時はポップ音等の雑音が出ないように、スピーカからの信号再生の開始時は三角波発振器、電圧比較回路が安定作動してから最後に電力増幅部を起動し、逆にスピーカからの信号再生の停止時は最初に電力増幅部を停止するようにしたパルス幅変調オーディオアンプがある。
【０００３】
従来のパルス幅変調オーディオアンプについて説明する。図７は従来のパルス幅変調オーディオアンプの回路図である。図７において、１はアナログ入力信号波の信号源、２は三角波発振器、３はアナログ入力信号波と三角波を比較する電圧比較回路、５は上記電圧比較回路３から出力されるパルス幅変調波形を電力増幅する電力増幅部、６は電力増幅部５により電力増幅されたパルス幅変調波を上記電圧比較回路３に帰還する帰還回路、９は上記電力増幅部５を起動するアンプ起動コントロール信号、１０は上記電力増幅部５を停止させるアンプ停止コントロール信号、７は上記電力増幅部５の出力をアナログ出力信号波に復調するローパスフィルタ、８はスピーカ、１１は上記パルス幅変調オーディオアンプの電源である。
【０００４】
図８は従来のパルス幅変調オーディオアンプでの信号再生の開始時のパルス幅変調波の説明図である。図８において、１２は電力増幅部５から出力されるパルス幅変調波、１３は電圧比較回路３に入力される三角波、１４は電圧比較回路３に入力されるアナログ入力信号波、Ｔ１は電力増幅部５の起動所要時間である。図９は従来のパルス幅変調オーディオアンプでの信号再生の開始時のスピーカ端子における電圧波形図、図１０は従来のパルス幅変調オーディオアンプでの信号再生の停止時のパルス幅変調波の概要説明図であり、Ｔ４は電力増幅部５の停止所要時間である。図１１は従来のパルス幅変調オーディオアンプでの信号再生の停止時のスピーカ端子における電圧波形図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のパルス幅変調オーディオアンプでは、スピーカ８からの信号再生の開始時には電圧比較回路３から信号源１のアナログ入力信号波１４に応じたパルス幅変調波１２が作成され、最後にアンプ起動コントロール信号９によって電力増幅部５を起動させるので、信号源１のアナログ入力信号波１４が大入力なほどパルス幅変調波１２のパルス幅が広く、スピーカ８からの信号再生の開始時の初期状態では図９に示すようにスピーカ端子における電圧波形１５にいきなりエネルギーの多いパルス１５ａが発生することになり、スピーカ８からも雑音として聞こえてしまう。また、スピーカ８からの信号再生の停止時にも最初にアンプ停止コントロール信号１０によって電力増幅部５を停止させるので、信号源１のアナログ入力信号波１４が大入力なほどパルス幅変調波形１２のパルス幅が広く、スピーカ８からの信号再生の停止時の初期状態は図１１に示すようにスピーカ端子における電圧波形１５にエネルギーの多いパルス１５ｂが発生し雑音として聞こえてしまう。さらに、上記パルス幅変調オーディオアンプの電源１１の電圧降下時にも上記電力増幅部５が最初に停止するので同様に雑音が聞こえてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の問題を解決し、上記信号源のアナログ入力信号波が大入力の場合でも上記スピーカからの信号再生の開始時、停止時、及び電源電圧降下時の雑音発生を極力減らすことができ、聴感上品位の高いパルス幅変調オーディオアンプを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のパルス幅変調オーディオアンプは、信号源からのアナログ入力信号波と三角波発生器からの三角波を比較する電圧比較回路と、この電圧比較回路から出力されるパルス幅変調波を電力増幅する電力増幅部と、この電力増幅部により電力増幅されたパルス幅変調波をアナログ出力信号波に復調するローパスフィルタと、上記電力増幅されたパルス幅変調波を上記電圧比較回路へ帰還する帰還回路と、この帰還回路と上記信号源との間にアナログ入力信号波を継断するスイッチ回路を設け、スピーカからの信号再生の開始時はアンプ起動コントロール信号を上記電力増幅部とスイッチ回路とに供給し、上記電力増幅部を上記アナログ入力信号波のない状態で先に起動させた後、アナログ入力信号波を上記電圧比較回路に入力するように、上記アンプ起動コントロール信号にもとづき上記電力増幅部の起動所要時間より長い起動所要時間を予め設定して上記スイッチ回路を作動させるようにしたものである。
【０００８】
これにより、スピーカからの信号再生の開始時は上記電力増幅部を上記アナログ入力信号波のない状態で先に起動させるので、パルス幅変調波形の初期状態のパルス幅も狭く、パルスのエネルギーも少なくスピーカから聞こえる雑音も極めて少ない。そして、その状態の後、上記スイッチ回路を作動させてアナログ入力信号波を上記電圧比較回路に入力するので、スイッチ回路の作動時のアナログ入力信号波の初期値が大入力でもパルス幅変調波形の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにアナログ入力信号波を増幅しスピーカからの信号再生を開始することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、信号源からのアナログ入力信号波と三角波発生器からの三角波を比較する電圧比較回路と、この電圧比較回路から出力されるパルス幅変調波を電力増幅する電力増幅部と、この電力増幅部により電力増幅されたパルス幅変調波をアナログ出力信号波に復調するローパスフィルタと、上記電力増幅されたパルス幅変調波を上記電圧比較回路へ帰還する帰還回路と、この帰還回路と上記信号源との間に設けたアナログ入力信号波を継断するスイッチ回路とを備え、上記スピーカからの信号再生の開始時にアンプ起動コントロール信号を上記電力増幅部とスイッチ回路とに供給し、上記電力増幅部を上記アナログ入力信号波のない状態で先に起動させた後、アナログ入力信号波を上記電圧比較回路に入力するように、上記アンプ起動コントロール信号にもとづき上記電力増幅部の起動所要時間より長い起動所要時間を予め設定して上記スイッチ回路を作動させるようにしたパルス幅変調オーディオアンプであり、スピーカからの信号再生の開始時は、上記電力増幅部を上記アナログ入力信号波のない状態で先に起動させるので、パルス幅変調波形の初期状態のパルス幅も狭く、パルスのエネルギーも少なくスピーカから聞こえる雑音も極めて少ない。その状態の後、上記スイッチ回路を作動させてアナログ入力信号波を上記電圧比較回路に入力するので、スイッチ回路の作動時のアナログ入力信号波の初期値が大入力でもパルス幅変調波形の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにアナログ入力信号波を増幅しスピーカからの信号再生を開始することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記スピーカからの信号再生の停止時にアンプ停止コントロール信号を上記電力増幅部とスイッチ回路とに供給し、上記スイッチ回路を作動させてアナログ入力信号波の電圧比較回路への入力を先に中止した後、上記アンプ停止コントロール信号にもとづき上記スイッチ回路の停止所要時間より長い停止所要時間を予め設定して上記電力増幅部を停止させるようにしたパルス幅変調オーディオアンプであり、スピーカからの信号再生の停止時は、上記スイッチ回路を作動させてアナログ入力信号波の電圧比較回路への入力を先に中止するので、スイッチ回路の作動時のアナログ入力信号波の最終値が大入力でもパルス幅変調波形の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにスピーカからの信号再生を停止することができる。その後、上記電力増幅部を上記アナログ入力信号波のない状態で最後に停止させるので、パルス幅変調波形の最終パルス幅も狭く、パルスのエネルギーも少なくスピーカから聞こえる雑音も極めて少ない。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、電源電圧降下時による上記スピーカからの信号再生の停止時は、上記アンプ停止コントロール信号に関係なく、上記スイッチ回路が先に作動し上記アナログ入力信号波の電圧比較回路への入力を中止し、スピーカからの信号再生を停止させた後、上記電圧増幅部を停止できるように上記電力増幅部の停止電源電圧に比べ上記スイッチ回路の停止電源電圧を高く設定したパルス幅変調オーディオアンプであり、電源電圧降下時による上記スピーカからの信号再生停止時は上記電力増幅部の停止電源電圧に比べ上記スイッチ回路の停止電源電圧を高く設定しているので、アナログ入力信号波の電圧比較回路への入力を先に中止した後、上記電力増幅部を最後に停止させるので上記スイッチ回路の作動時のアナログ入力信号波の最終値が大入力でもパルス幅変調波形の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにアナログ入力信号波の立ち下がりを増幅し、最後の電力増幅部の作動停止時の最終パルスによる雑音も極めて少ない。
【００１２】
（実施の形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は第１の実施形態におけるパルス幅変調オーディオアンプの回路図であり、信号源１からのアナログ入力信号波と三角波発振器２からの三角波を比較する電圧比較回路３の接続において、信号源１はアナログ入力信号波を継断するスイッチ回路４を介して電圧比較回路３に接続されている。この電圧比較回路３から出力されるパルス幅変調波は電力増幅部５により電力増幅され、帰還回路６により上記電圧比較回路３に帰還される。一方、上記電力増幅部５により電力増幅されたパルス幅変調波はアナログ出力信号波に復調するローパスフィルタ７を介して接続されるスピーカ８で信号が再生される。
【００１４】
図２は信号再生開始時のパルス幅変調波形の概念図、図３は信号再生開始時のスピーカ端子における電圧波形図である。
【００１５】
スピーカ８からの信号再生の開始時はアンプ起動コントロール信号９を電力増幅部５とスイッチ回路４とに供給する。ここで、電力増幅部５の起動所要時間Ｔ１はスイッチ回路４の起動所要時間Ｔ２に比べて小さく設定してある。したがって電力増幅部５はスイッチ回路４が作動する前にアナログ入力信号波１４のない状態で先に起動されるので、図２に示すように電力増幅部５から出力されるパルス幅変調波形１２の初期状態のパルス幅も狭く、パルスのエネルギーも少なくスピーカ８から聞こえる雑音も極めて少ない。初期状態以降も図３に示すようにアナログ信号無入力でのスイッチング波形のキャリア漏れ１５ｃが可聴周波数帯域で発生しているだけで、スピーカ８から聞こえる聴感上の雑音は極めて少ない。その状態の後、信号源１のアナログ入力信号波１４を電圧比較回路３に入力する。そのためアンプ起動コントロール信号９を使用し電力増幅部５の起動所要時間Ｔ１より長い起動所要時間Ｔ２を予め設定していたスイッチ回路４を作動させるので、アナログ入力信号波１４の初期値が大入力でもパルス幅変調波形１２の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにアナログ入力信号波の立ち上がりを増幅しスピーカ８からの信号再生を開始することができる。
【００１６】
図４は信号再生停止時のパルス幅変調波形の概念図、図５は信号再生停止時のスピーカ端子における電圧波形図である。
【００１７】
スピーカ８からの信号再生停止時は、アンプ停止コントロール信号１０を電力増幅部５とスイッチ回路４とに供給する。ここで、スイッチ回路４の停止所要時間Ｔ３は電力増幅部５の停止所要時間Ｔ４に比べて小さく設定してある。したがって、スイッチ回路４の作動によってアナログ入力信号波１４の電圧比較回路３への入力を先に中止するので、図４に示すようにアナログ入力信号波１４の最終値が大入力でもパルス幅変調波形１２の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにスピーカ８からの信号再生を停止することができる。その後のスピーカ８の出力は、図５に示すようにアナログ信号無入力でのスイッチング波形のキャリア漏れ１５ｃが可聴周波数帯域で発生しているだけで、聴感上の雑音は極めて少ない。そして、最後にアンプ停止コントロール信号１０を使用しスイッチ回路４の停止所要時間Ｔ３より長い停止所要時間Ｔ４を予め設定していた電力増幅部５をアナログ入力信号波１４のない状態で停止させるので、パルス幅変調波形の最終パルス幅も狭く、パルスのエネルギーも少なくスピーカ８から聞こえる雑音も極めて少ない。
【００１８】
図６は電源電圧降下時の場合の信号再生停止時のスピーカ端子における電圧波形と電源電圧波形の関係を示す説明図である。
【００１９】
電源１１の電圧降下時による上記スピーカ８からの信号再生の停止時は、上記アンプ停止コントロール信号１０に関係なく、上記電力増幅部５の停止電源電圧Ｖ２に比べ上記スイッチ回路４の停止電源電圧Ｖ１を高く設定している。したがって、アンプ電源電圧１６の降下を検知してスイッチ回路４が作動中止されるため、上記アナログ入力信号波１４の電圧比較回路３への入力を先に中止する。その後、電力増幅部５を最後に停止させるのでスムーズにスピーカ８からの信号再生を停止することができ、スピーカ８から聞こえる最終パルス雑音も極めて少ない。カーオーディオに使用するオーディオ機器の場合、電源となるバッテリー電圧がエンジン始動時には降下することもあり、本発明の回路は不快なパルス雑音も極めて少なくできる。
【００２０】
なお、本実施の形態についてはスイッチ回路４には電界効果トランジスタを利用したスイッチを使用しているが、トランジスタのスイッチあるいはリレー回路であっても差し支えない。また本実施の形態ではアナログ入力信号波を継断するスイッチ回路４は帰還回路６のループ外としたが、帰還回路を削除し無帰還のパルス幅変調オーディオアンプとしても得られる効果は同じである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明のパルス幅変調オーディオアンプは、電圧比較回路の前段アナログ入力信号波を継断するスイッチ回路を設け、スピーカからの信号再生の開始時はアンプ起動コントロール信号を上記電力増幅部とスイッチ回路とに供給し、上記電力増幅部を上記アナログ入力信号波のない状態で先に起動させた後、アナログ入力信号波を上記電圧比較回路に入力するように、上記アンプ起動コントロール信号を使用し上記電力増幅部の起動所要時間より長い起動所要時間を予め設定していた上記スイッチ回路を作動させるようにしたので、電力増幅部の作動開始時の初期パルスによる雑音も極めて少なく、上記スイッチ回路の作動時のアナログ入力信号波の初期値が大入力でもパルス幅変調波形の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにアナログ入力信号波の立ち上がりを増幅しスピーカから信号再生をパルスによる雑音もなく開始することができる。
【００２２】
またスピーカからの信号再生の停止時は、アンプ停止コントロール信号を上記電力増幅部とスイッチ回路とに供給し、上記スイッチ回路を作動させてアナログ入力信号波の電圧比較回路への入力を先に中止した後、上記アンプ停止コントロール信号を使用し上記スイッチ回路の停止所要時間より長い停止所要時間を予め設定していた上記電力増幅部を停止させるようにしたので、上記スイッチ回路の作動時のアナログ入力信号波の最終値が大入力でもパルス幅変調波形の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにアナログ入力信号波の立ち下がりを増幅し、最後の電力増幅部作動停止時の最終パルスによる雑音も極めて少ない。
【００２３】
さらに電源電圧降下時による上記スピーカからの信号再生の停止時についても、上記アンプ停止コントロール信号に関係なく、上記電力増幅部の停止電源電圧に比べ上記スイッチ回路の停止電源電圧を高く設定しているので、アナログ入力信号波の電圧比較回路への入力を先に中止した後、上記電力増幅部を最後に停止させるので上記スイッチ回路の作動時のアナログ入力信号波の最終値が大入力でもパルス幅変調波形の波高値は変化せず振幅が変化するだけであり、スムーズにアナログ入力信号波の立ち下がりを増幅し、最後の電力増幅部の作動停止時の最終パルスによる雑音も極めて少ない。
【００２４】
よって、上記信号源のアナログ入力信号波が大入力の場合でも上記スピーカからの信号再生の開始時、停止時及び電源電圧降下時の雑音発生を極力減らすことができ、カーオーディオに使用するオーディオ機器の場合に問題となるバッテリー電圧のエンジン始動時の降下にも雑音発生なく対応でき、聴感上品位の高い優れたパルス幅変調オーディオアンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるパルス幅変調オーディオアンプの回路図
【図２】同アンプの信号再生開始時のパルス幅変調波形の概念図
【図３】同アンプの信号再生開始時のスピーカ端子における電圧波形図
【図４】同アンプの信号再生停止時のパルス幅変調波形の概念図
【図５】同アンプの信号再生停止時のスピーカ端子における電圧波形図
【図６】同アンプの電源電圧降下時の場合の信号再生停止時のスピーカ端子における電圧波形と電源電圧波形の関係を示す説明図
【図７】従来のパルス幅変調オーディオアンプの回路図
【図８】同アンプによる信号再生開始時のパルス幅変調波形の概念図
【図９】同アンプによる信号再生開始時のスピーカ端子における電圧波形図
【図１０】同アンプによる信号再生停止時のパルス幅変調波形の概念図
【図１１】同アンプによる信号再生停止時のスピーカ端子における電圧波形図
【符号の説明】
１  信号源
２  三角波発振器
３  電圧比較回路
４  スイッチ回路
５  電力増幅部
６  帰還回路
７  ローパスフィルタ
８  スピーカ
９  アンプ起動コントロール信号
１０  アンプ停止コントロール信号
１１  電源
１２  電力増幅部から出力されるパルス幅変調波形
１３  三角波
１４  アナログ入力信号波
１５  スピーカ端子の電圧波形
Ｔ１  電力増幅部の起動所要時間
Ｔ２  スイッチ回路の起動所要時間
Ｔ３  スイッチ回路の停止所要時間
Ｔ４  電力増幅部の停止所要時間
Ｖ１  スイッチ回路の停止電源電圧
Ｖ２  電力増幅部の停止電源電圧
【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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【図１０】
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【図１１】
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