(57)【要約】【課題】電源装置の出力電圧から、増幅装置が当該出力電圧を用いて増幅すべき信号の周波数帯域の雑音を低減させる。【解決手段】第１キャパシタと、電源および第１キャパシタの間に接続され、第１キャパシタの充電期間において第１キャパシタを充電する経路のインピーダンスを変更可能な可変インピーダンス部と、第１キャパシタからの放電期間において第１キャパシタに充電された電荷を受け取って出力端子から出力電圧を出力する出力部と、出力端子から出力される出力電圧を目標電圧と比較する比較部と、比較部の比較結果に応じて、充電期間における可変インピーダンス部のインピーダンスを制御する制御部と、を備える出力装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１キャパシタと、
電源部および前記第１キャパシタの間に接続され、前記第１キャパシタの充電期間において前記第１キャパシタを充電する経路のインピーダンスを変更可能な可変インピーダンス部と、
前記第１キャパシタの放電期間において前記第１キャパシタに充電された電荷を受け取り、出力端子から出力電圧を出力する出力部と、
前記出力端子から出力される出力電圧を目標電圧と比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に応じて、前記充電期間における前記可変インピーダンス部のインピーダンスを制御する制御部と、
を備える出力装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記可変インピーダンス部のインピーダンスを変更して、前記第１キャパシタの充電量を制御する、請求項１に記載の出力装置。
【請求項３】
前記可変インピーダンス部は、前記電源部および前記第１キャパシタの間を電気的に接続または切断する複数のスイッチ素子を有し、
前記制御部は、前記複数のスイッチ素子のそれぞれの接続または切断を制御して、前記可変インピーダンス部のインピーダンスを変更する、請求項２に記載の出力装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数のスイッチ素子をそれぞれ制御するスイッチ素子制御信号を、前記可変インピーダンス部へ予め定められたサイクル毎に供給する、請求項３に記載の出力装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記出力電圧および前記目標電圧の一方が、予め定められた期間の間継続して高かったことに応じて、前記複数のスイッチ素子のうちの１つのスイッチ素子の接続または切断を切り換える、請求項４に記載の出力装置。
【請求項６】
前記第１キャパシタにおける前記可変インピーダンス部側の一端を、基準電圧と接続するか否かを切り換える第１スイッチ部を備え、
前記制御部は、前記第１キャパシタの前記放電期間において前記一端を前記基準電圧に接続させ、前記第１キャパシタの前記充電期間において前記一端および前記基準電圧の間を切断させる、請求項４または５に記載の出力装置。
【請求項７】
前記第１キャパシタにおける前記可変インピーダンス部とは反対側の他端を、前記基準電圧と接続するか否かを切り換える第２スイッチ部を備え、
前記制御部は、前記第１キャパシタの前記充電期間において前記他端を前記基準電圧に接続させ、前記第１キャパシタの前記放電期間において前記他端および前記基準電圧の間を切断させる、請求項６に記載の出力装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１キャパシタの前記充電期間の開始の時点において、前記出力電圧が前記目標電圧よりも低いことを示す前記比較結果に応じて、前記第２スイッチをオフにして、前記他端および前記基準電圧の間を切断させる、請求項７に記載の出力装置。
【請求項９】
前記第１キャパシタの前記他端を、前記出力部の前記出力端子と接続するか否かを切り換える第３スイッチ部を備え、
前記制御部は、前記第１キャパシタの前記放電期間において前記他端を前記出力端子に接続させ、前記第１キャパシタの前記充電期間において前記他端および前記出力端子の間を切断させる、請求項７または８に記載の出力装置。
【請求項１０】
前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部、および前記第３スイッチ部は、前記可変インピーダンス部および前記出力端子の間に直列に接続され、
前記第１スイッチ部および前記第２スイッチ部は、前記第１キャパシタの前記一端および前記他端の間に直列に接続され、
前記第１スイッチ部および前記第２スイッチ部の間に前記基準電圧が接続される、請求項９に記載の出力装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１キャパシタの充電期間において前記出力端子から出力される出力電圧が、予め定められた電圧以下となった場合、
前記第１キャパシタの当該充電期間において
前記第１キャパシタの前記他端および前記基準電圧の間を切断する、請求項１０に記載の出力装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１キャパシタの充電期間において前記出力端子から出力される出力電圧が、予め定められた電圧以下となった場合、
前記第１キャパシタの次の放電期間において
前記第１キャパシタの前記一端を前記基準電圧と接続し、
前記第１キャパシタの前記他端および前記基準電圧の間を切断し、
前記第１キャパシタの前記他端および前記出力端子の間を切断する、請求項１０または１１に記載の出力装置。
【請求項１３】
前記出力部は、前記基準電圧および前記出力端子の間に接続され、前記第１キャパシタに充電された電荷を前記予め定められたサイクル毎に受け取って充電する第２キャパシタを有する、請求項６から１２のいずれか一項に記載の出力装置。
【請求項１４】
前記予め定められたサイクルは、前記出力端子から出力する出力電圧を用いて動作する外部回路が出力する信号の周波数帯域よりも高い帯域の周波数周期である、請求項４から１３のいずれか一項に記載の出力装置。
【請求項１５】
前記予め定められたサイクルの周波数信号を分周する分周器を備え、
前記制御部は、制御動作を開始する場合、前記分周器が出力する分周信号に応じて、前記可変インピーダンス部のインピーダンスを増加する制御動作を実行し、予め定められた時間が経過した後に、前記周波数信号に応じて当該制御動作を実行する、請求項４から１４のいずれか一項に記載の出力装置。
【請求項１６】
前記目標電圧を可変に出力する目標電圧出力部を備え、
前記目標電圧出力部は、前記制御部が制御動作を開始する場合、予め定められた初期目標電圧を出力し、前記予め定められた時間が経過するまでに前記初期目標電圧を前記目標電圧まで変更し、
前記比較部は、前記目標電圧出力部の出力と、前記出力端子から出力される出力電圧とを比較する、請求項１５に記載の出力装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の出力装置と、
プラス側の電源電圧を出力するプラス電圧出力装置と、
を備える電源装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電源装置と、
前記電源装置が出力する電圧を受け取って、オーディオ信号帯域の入力信号を増幅する増幅回路と、
を備える
増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力装置、電源装置、および増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オーディオ帯域の信号を増幅する増幅装置の電源は、チャージポンプ回路を有し、出力電圧に応じてチャージポンプ動作を継続または停止させて、出力電圧を制御することが知られていた（例えば、特許文献１から４参照）。
特許文献１  実開昭６１−３２７８４号公報
特許文献２  特開平５−１１１２４１号公報
特許文献３  特開２００５−３５４７８２号公報
特許文献４  米国特許８０１３６６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電源がチャージポンプ動作を継続または停止させて出力電圧を制御すると、負荷が大きい周波数帯域の雑音成分が出力電圧に重畳することがあった。例えば、電源の出力電圧に、増幅装置が増幅すべきオーディオ信号の信号帯域と略同一の周波数帯域の雑音成分が重畳してしまい、音質が劣化してしまうことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、第１キャパシタと、電源および第１キャパシタの間に接続され、第１キャパシタの充電期間において第１キャパシタを充電する経路のインピーダンスを変更可能な可変インピーダンス部と、第１キャパシタからの放電期間において第１キャパシタに充電された電荷を受け取って出力端子から出力電圧を出力する出力部と、出力端子から出力される出力電圧を目標電圧と比較する比較部と、比較部の比較結果に応じて、充電期間における可変インピーダンス部のインピーダンスを制御する制御部と、を備える出力装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、第１の態様の出力装置と、プラス側の電圧を出力するプラス電圧出力装置と、を備える電源装置を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、第２の態様の電源装置と、電源装置が出力する電圧を受け取って、オーディオ信号帯域の入力信号を増幅する増幅回路と、を備える増幅装置。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る増幅システム１０の構成例を示す。
【図２】本実施形態に係る出力装置１００の構成例を示す。
【図３】本実施形態に係る出力装置１００の動作フローの一例を示す。
【図４】本実施形態に係る出力装置１００に設けられる制御部１６０の構成例を示す。
【図５】本実施形態に係る制御部１６０に設けられる第１カウンタ３３０の構成例を示す。
【図６】本実施形態に係る制御部１６０に設けられる第２カウンタ３４０の構成例を示す。
【図７】本実施形態に係る制御部１６０に設けられるスイッチ素子制御回路３５０の構成例を示す。
【図８】本実施形態に係る出力装置１００の各部の動作波形の一例を示す。
【図９】本実施形態に係る出力装置１００が可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しない場合の第１例を示す。
【図１０】図９の出力電圧をフーリエ変換した場合の一例を示す。
【図１１】本実施形態に係る出力装置１００が可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しない場合の第２例を示す。
【図１２】図１１の出力電圧をフーリエ変換した場合の一例を示す。
【図１３】本実施形態に係る出力装置１００が可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更した場合の第１例を示す。
【図１４】図１３の出力電圧をフーリエ変換した場合の一例を示す。
【図１５】本実施形態に係る出力装置１００の各部の動作波形のシミュレーション結果の一例を示す。
【図１６】本実施形態に係る出力装置１００が可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更した場合の第２例を示す。
【図１７】図１６の出力電圧をフーリエ変換した場合の一例を示す。
【図１８】本実施形態に係る出力装置１００の変形例を示す。
【図１９】本実施形態に係る出力装置１００の動作フローの変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る増幅システム１０の構成例を示す。増幅システム１０は、例えば、２０Ｈｚから数十ｋＨｚといった周波数帯域を利用するオーディオ信号を増幅する。なお、オーディオ信号は、２０Ｈｚから２０ｋＨｚ程度の可聴帯域のデジタル信号でよく、これに代えて、可聴帯域を含み、可聴帯域よりも高周波成分を含む帯域のデジタル信号であってもよい。増幅システム１０は、電源部２０と、クロック信号発生部３０と、電源装置４０と、レギュレータ部５０と、ＤＡ変換部６０と、増幅回路７０と、出力デバイス８０と、を備える。
【００１１】
電源部２０は、電源装置４０に電源を供給する。電源部２０は、プラス側の電圧を供給してよい。また、電源部２０は、クロック信号発生部３０および／またはレギュレータ部５０に電源を供給してもよい。図１は、増幅システム１０が電源部２０を備える例を説明したが、増幅システム１０は外部の電源から電源を受け取ってもよく、この場合、電源部２０はなくてもよい。
【００１２】
クロック信号発生部３０は、クロック信号を発生する。クロック信号発生部３０は、増幅システム１０のシステムクロックとしてクロック信号を発生させてよい。図１は、増幅システム１０がクロック信号発生部３０を備える例を説明したが、増幅システム１０は外部からクロック信号を受け取ってもよく、この場合、クロック信号発生部３０はなくてもよい。
【００１３】
電源装置４０は、電源およびクロック信号を受け取って、予め定められた電源電圧を出力する。図１は、電源装置４０が予め定められた正および負の電源電圧を出力する例を示す。電源装置４０は、プラス電圧出力装置４２と、マイナス電圧出力装置４４と、を有する。
【００１４】
プラス電圧出力装置４２は、プラス側の電源電圧を出力する。プラス電圧出力装置４２は、入力する電圧を予め定められた電圧に変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータを含んでよい。プラス電圧出力装置４２は、プラス側の電源電圧をレギュレータ部５０および増幅回路７０に供給する。マイナス電圧出力装置４４は、プラス側の電圧を受け取って、マイナス側の電源電圧を出力する。マイナス電圧出力装置４４は、マイナス側の電源電圧を増幅回路７０に供給する。
【００１５】
レギュレータ部５０は、ＤＡ変換部６０の電源電圧ＶＤＤおよび参照電圧ＶＲＥＦを生成してＤＡ変換部６０に供給する。レギュレータ部５０は、入力するプラス側の電源電圧と、出力電圧との差が、バイポーラ型リニアレギュレータ等と比較して小さいロードロップアウト特性を有するＣＭＯＳ型リニアレギュレータを有してよい。
【００１６】
ＤＡ変換部６０は、入力するオーディオ信号を、アナログ信号に変換して出力する。ＤＡ変換部６０は、レギュレータ部５０から供給される電源電圧ＶＤＤおよび参照電圧ＶＲＥＦと、クロック信号発生部３０から供給されるクロック信号とを用いて、オーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。ＤＡ変換部６０は、例えば、左右の２チャンネルの信号を含むオーディオ信号を出力する。ＤＡ変換部６０は、２以上の複数のチャンネルを有するオーディオ信号を出力してもよい。
【００１７】
増幅回路７０は、電源装置４０が出力する電圧を受け取って、オーディオ信号帯域の入力信号を増幅する。増幅回路７０は、ＤＡ変換部６０から供給される複数のチャンネルを有するオーディオ信号を入力信号とし、増幅信号を出力デバイス８０に出力する。
【００１８】
出力デバイス８０は、増幅回路７０から供給される増幅信号を音波（音声）に変換して出力する。出力デバイス８０は、ヘッドフォン、イヤフォン、ヘッドセット、およびスピーカ等の変換装置でよい。出力デバイス８０は、複数のチャンネルに応じて、ステレオ音声、サラウンド音声、および複数音声等の音波に変換して出力してよい。
【００１９】
以上の本実施形態の増幅システム１０は、オーディオ信号帯域のデジタル信号をアナログ信号に変換し、出力デバイス８０から音声に変換して出力する。このような増幅システム１０の電源装置４０は、マイナス電圧出力装置４４として、反転型のチャージポンプ回路を含み、出力電圧に応じてチャージポンプ動作を継続または停止させて安定な電源電圧を供給することが知られていた。
【００２０】
しかしながら、増幅回路７０の負荷が大きくなった場合、増幅装置が増幅すべきオーディオ信号の信号帯域と略同一の周波数帯域の雑音成分が電源電圧に重畳することがあり、出力デバイス８０から出力する音声の音質が劣化してしまうことがあった。そこで、本実施形態に係るマイナス電圧出力装置４４は、雑音成分の周波数を高周波側にシフトさせて音質の劣化を防止する。このようなマイナス電圧出力装置４４を、出力装置１００として、次に説明する。なお、このような出力装置１００を用いた電源装置４０と増幅回路７０との組み合わせを、別個独立した増幅装置として用いてもよい。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る出力装置１００の構成例を示す。出力装置１００は、チャ−ジポンプ回路のチャージ経路のインピーダンスを段階的に切り換えることにより、雑音成分の周波数帯域を高周波側にシフトさせる。本実施形態において、出力装置１００は、電源部２０からの＋６Ｖの電源電圧を受け取って、−５Ｖの略一定の電圧を出力する例を説明する。出力装置１００は、第１キャパシタ１１０と、可変インピーダンス部１２０と、出力部１３０と、出力電圧変換部１４０と、比較部１５０と、制御部１６０と、第１ドライバ部１７０と、第２ドライバ部１８０と、充放電切換部１９０と、を備える。
【００２２】
第１キャパシタ１１０は、クロック信号に同期して充放電を繰り返す。第１キャパシタ１１０は、例えば、充電期間において、他端が基準電圧に接続され、一端にプラスの電荷が充電される。この場合、第１キャパシタ１１０は、放電期間において、一端が基準電圧に接続され、他端からマイナスの電荷が放電される。第１キャパシタ１１０は、可変インピーダンス部１２０から供給される電荷を充電する。なお、基準電圧は、予め定められた電圧でよく、一例として０Ｖ（グランド電圧：ＧＮＤ）である。
【００２３】
可変インピーダンス部１２０は、電源部２０および第１キャパシタ１１０の間に接続され、第１キャパシタ１１０の充電期間において第１キャパシタ１１０を充電する経路のインピーダンスを変更可能とする。可変インピーダンス部１２０は、電源部２０および第１キャパシタ１１０の一端の間のインピーダンスを可変とすることにより、第１キャパシタ１１０に充電される電荷の量を調節する。可変インピーダンス部１２０は、電源部２０および第１キャパシタ１１０の間の経路のインピーダンスを段階的に変更可能でよい。可変インピーダンス部１２０は、複数のスイッチ素子を有する。
【００２４】
図２は、可変インピーダンス部１２０が、第１スイッチ素子１２１、第２スイッチ素子１２２、第３スイッチ素子１２３、第４スイッチ素子１２４、および第５スイッチ素子１２５の５つのスイッチ素子を有する例を示す。複数のスイッチ素子は、電源部２０および第１キャパシタ１１０の間をそれぞれ電気的に接続または切断する。複数のスイッチ素子は、ゲート端子にロー電圧の信号が入力したことに応じてオン状態になってソース端子およびドレイン端子の間が電気的に接続され、ゲート端子にハイ電圧の信号が入力したことに応じてオフ状態になってソース端子およびドレイン端子の間が電気的に切断される、ＰＭＯＳ  ＦＥＴをそれぞれ含んでよい。
【００２５】
複数のスイッチ素子のうち、電源部２０および第１キャパシタ１１０の間を電気的に接続するスイッチ素子の数が増加することにより、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスは低くなる。また、複数のスイッチ素子のうち、電源部２０及び第１キャパシタ１１０の間を電気的に接続するスイッチ素子の数が減少することにより、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスは高くなる。
【００２６】
複数のスイッチ素子のそれぞれのインピーダンスは、略同一のインピーダンスの値Ｚ１を有してよい。この場合、図２に示す可変インピーダンス部１２０は、Ｚ１から５Ｚ１の間のインピーダンスの値をＺ１単位で変更可能とする。また、複数のスイッチ素子のそれぞれのインピーダンスは、それぞれ異なるインピーダンスの値を有してよい。例えば、第１スイッチ素子１２１はＺ１、第２スイッチ素子１２２は２Ｚ１、第３スイッチ素子１２３は４Ｚ１、第４スイッチ素子１２４は８Ｚ１、第５スイッチ素子１２５は１６Ｚ１の値のインピーダンスを有する。
【００２７】
出力部１３０は、第１キャパシタ１１０の放電期間において第１キャパシタ１１０に充電された電荷を受け取る。また、出力部１３０は、出力端子１３６から出力電圧を出力する。出力部１３０は、基準電圧に接続され、当該基準電圧との電圧差を出力電圧として出力する。出力部１３０は、第２キャパシタ１３２と、出力インピーダンス部１３４と、出力端子１３６とを有する。
【００２８】
第２キャパシタ１３２は、基準電圧および出力端子１３６の間に接続され、第１キャパシタ１１０に充電された電荷を充電する。第２キャパシタ１３２は、第１キャパシタ１１０の放電期間に、第１キャパシタ１１０から放電される電荷を充電する。第２キャパシタ１３２は、予め定められたサイクル毎に、第１キャパシタ１１０から放電される電荷を受け取って充電する。
【００２９】
出力インピーダンス部１３４は、基準電圧および出力端子１３６の間に接続され、当該出力装置１００の出力インピーダンスとなるインピーダンスの値を有する。出力インピーダンス部１３４は、予め定められたインピーダンスの値を有する。出力インピーダンス部１３４は、例えば、数十から数百オームの出力インピーダンスを有する。
【００３０】
出力端子１３６は、出力電圧を出力する。出力端子１３６は、第２キャパシタ１３２に充電された電荷に応じた電圧を出力電圧として出力する。また、当該出力装置１００は、出力端子１３６から出力する出力電圧をフィードバックさせて、当該出力電圧を安定化させる。
【００３１】
出力電圧変換部１４０は、出力電圧を予め定められた電圧範囲の電圧に変換する。出力電圧変換部１４０は、変換した電圧を、フィードバック電圧として出力する。また、出力電圧変換部１４０は、−５Ｖの出力電圧を絶対値が５Ｖ未満のフィードバック電圧に変換して出力することが望ましい。また、出力電圧変換部１４０は、−５Ｖの出力電圧を＋５Ｖ未満のプラスのフィードバック電圧に変換して出力することがより望ましい。出力電圧変換部１４０は、第１電圧１４２と、第１分圧抵抗１４４と、第２分圧抵抗１４６とを有する。
【００３２】
第１電圧１４２は、予め定められた第１電圧を出力する。第１電圧は、一例として、＋２Ｖである。第１電圧１４２は、外部から供給される第１電圧を出力してよく、これに代えて、レギュレータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を有し、第１電圧を生成して出力してもよい。
【００３３】
第１分圧抵抗１４４および第２分圧抵抗１４６は、第１電圧１４２および出力端子１３６の間に直列に接続され、第１電圧１４２および出力端子１３６の間の電圧差を分圧する。第１分圧抵抗１４４および第２分圧抵抗１４６は、一例として、出力端子１３６の電圧が−５Ｖの場合に、第１分圧抵抗１４４および第２分圧抵抗１４６の間の電圧が＋１．２５Ｖ程度に分圧するような抵抗値をそれぞれ有する。以上のように、図２に示す出力電圧変換部１４０は、−５Ｖの出力電圧を＋１．２５Ｖ程度のフィードバック電圧に変換して出力する例を示す。
【００３４】
比較部１５０は、出力端子１３６から出力される出力電圧を目標電圧と比較する。図２は、比較部１５０が、出力端子１３６からの出力電圧を出力電圧変換部１４０が変換したフィードバック電圧と、目標電圧とを比較する例を示す。これにより、出力装置１００は、１．２５Ｖ程度の予め定められたプラス電圧を目標電圧として用いることができる。即ち、目標電圧は、外部電源またはレギュレータ等で容易に生成することができる。
【００３５】
比較部１５０は、コンパレータ等を有してよい。ここで、第２キャパシタ１３２に充電された電荷の量が過大となり、出力端子１３６から出力される電圧が、目標値（すなわち、−５Ｖ）よりも低くなった（−５Ｖ未満の電圧になった）場合、フィードバック電圧は、目標電圧である１．２５Ｖよりも小さくなる。この場合、比較部１５０は、一例として、フィードバック電圧が目標電圧よりも小さいことを示すロー電圧を出力する。
【００３６】
また、第２キャパシタ１３２に充電された電荷の量が過小となり、出力端子１３６から出力される電圧が、目標値（すなわち、−５Ｖ）よりも高くなった（−５Ｖを超える電圧になった）場合、フィードバック電圧は、目標電圧である１．２５Ｖよりも大きくなる。この場合、比較部１５０は、一例として、フィードバック電圧が目標電圧よりも大きいことを示すハイ電圧を出力する。比較部１５０は、比較結果を制御部１６０に供給する。
【００３７】
制御部１６０は、比較部１５０の比較結果に応じて、第１キャパシタ１１０の充電期間における可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを制御する。制御部１６０は、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更して、第１キャパシタ１１０の充電量を制御する。制御部１６０は、可変インピーダンス部１２０の複数のスイッチ素子のそれぞれの接続または切断を制御して、当該可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更する。制御部１６０は、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更することにより、電源部２０から第１キャパシタ１１０に供給する電荷の量を調節して、第１キャパシタ１１０の充電量を制御する。
【００３８】
例えば、比較部１５０の比較結果がロー電圧の場合、制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の充電量を低減させるように、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを高くする。また、比較部１５０の比較結果がハイ電圧の場合、制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の充電量を増加させるように、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを低くしてよい。
【００３９】
制御部１６０は、複数のスイッチ素子をそれぞれ制御するスイッチ素子制御信号を、可変インピーダンス部１２０へ予め定められたサイクル毎に供給してよい。制御部１６０は、複数のスイッチ素子のゲート端子に、ハイ電圧またはロー電圧のスイッチ素子制御信号を供給してよい。なお、予め定められたサイクルは、クロック信号発生部３０から受け取るクロック信号に同期したサイクルでよい。予め定められたサイクルは、当該クロック信号のクロック周期と略同一でよい。なお、予め定められたサイクルは、出力端子１３６から出力する出力電圧を用いて動作する外部回路等が出力する信号の周波数帯域よりも高い帯域の周波数でよい。
【００４０】
本実施形態の出力装置１００は、オーディオ信号を増幅する増幅回路７０に電源を供給するので、予め定められたサイクルは、オーディオ信号の周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数周期であることが望ましい。クロック信号発生部３０が発生するクロック信号は、１ＭＨｚ以上の周波数信号でよい。クロック信号は、一例として、１．５ＭＨｚの周波数信号でよく、予め定められたサイクルは、当該クロック信号のクロック周期と略同一でよい。なお、制御部１６０は、第１ドライバ部１７０を介して、スイッチ素子制御信号を可変インピーダンス部１２０へと供給してよい。
【００４１】
第１ドライバ部１７０は、複数のドライバ回路を有し、スイッチ素子制御信号を増幅して、増幅したスイッチ素子制御信号を可変インピーダンス部１２０に供給する。複数のドライバ回路は、バッファ回路をそれぞれ有してよい。図２は、第１ドライバ部１７０が第１ドライバ回路１７１、第２ドライバ回路１７２、第３ドライバ回路１７３、第４ドライバ回路１７４、および第５ドライバ回路１７５を有する例を示す。
【００４２】
第１ドライバ回路１７１は、第１スイッチ素子１２１を制御する第１スイッチ素子制御信号を、増幅して第１スイッチ素子１２１に供給する。第２ドライバ回路１７２は、第２スイッチ素子１２２を制御する第２スイッチ素子制御信号を、増幅して第２スイッチ素子１２２に供給する。同様に、第３ドライバ回路１７３から第５ドライバ回路１７５は、第３スイッチ素子１２３から第５スイッチ素子１２５を制御する第３スイッチ素子制御信号から第５スイッチ素子制御信号を、それぞれ増幅して第３スイッチ素子１２３から第５スイッチ素子１２５にそれぞれ供給する。
【００４３】
また、制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の充電および放電を制御する充放電制御信号を、充放電切換部１９０に供給する。制御部１６０は、第２ドライバ部１８０を介して、充放電制御信号を充放電切換部１９０へと供給してよい。
【００４４】
第２ドライバ部１８０は、複数のドライバ回路を有し、充放電制御信号を増幅して、増幅した充放電制御信号を充放電切換部１９０に供給する。複数のドライバ回路は、バッファ回路をそれぞれ有してよい。図２は、第２ドライバ部１８０が第６ドライバ回路１８２、第７ドライバ回路１８３、および第８ドライバ回路１８４を有する例を示す。第６ドライバ回路１８２から第８ドライバ回路１８４は、制御部１６０から出力される充放電制御信号を、それぞれ増幅して充放電切換部１９０にそれぞれ供給する。
【００４５】
充放電切換部１９０は、第１キャパシタ１１０の充電および放電を切り換える。充放電切換部１９０は、第１キャパシタ１１０の他端を基準電圧に接続して、第１キャパシタ１１０を充電させる。また、充放電切換部１９０は、第１キャパシタ１１０の一端を基準電圧に接続し、他端を出力端子１３６に接続して、第１キャパシタ１１０を放電させる。充放電切換部１９０は、第１スイッチ部２１０、第２スイッチ部２２０、および第３スイッチ部２３０を有する。
【００４６】
第１スイッチ部２１０は、第１キャパシタ１１０における可変インピーダンス部１２０側の一端を、基準電圧と接続するか否かを切り換える。第２スイッチ部２２０は、第１キャパシタ１１０における可変インピーダンス部１２０とは反対側の他端を、基準電圧と接続するか否かを切り換える。第３スイッチ部２３０は、第１キャパシタ１１０の他端を、出力部１３０の出力端子１３６と接続するか否かを切り換える。
【００４７】
第１スイッチ部２１０、第２スイッチ部２２０、および第３スイッチ部２３０は、ゲート端子にハイ電圧の信号が入力したことに応じてオン状態になってソース端子およびドレイン端子の間が電気的に接続され、ゲート端子にロー電圧の信号が入力したことに応じてオフ状態になってソース端子およびドレイン端子の間が電気的に切断される、ＮＭＯＳ  ＦＥＴをそれぞれ含んでよい。即ち、制御部１６０は、第１スイッチ部２１０、第２スイッチ部２２０、および第３スイッチ部２３０のゲート端子に、ハイ電圧またはロー電圧の充放電制御信号を供給する。
【００４８】
図２は、第１スイッチ部２１０、第２スイッチ部２２０、および第３スイッチ部２３０が、可変インピーダンス部１２０および出力端子１３６の間に直列に接続される例を示す。この場合、第１スイッチ部２１０および第２スイッチ部２２０は、第１キャパシタ１１０の一端および他端の間に直列に接続され、第１スイッチ部２１０および第２スイッチ部２２０の間に基準電圧が接続される。
【００４９】
以上の本実施形態に係る出力装置１００は、クロック信号に同期して第１キャパシタ１１０の充放電を繰り返し、出力端子１３６から出力する出力電圧が略一定の電圧となるように、第１キャパシタ１１０に充電される電荷の量を調節する。出力装置１００の動作について、次に説明する。
【００５０】
図３は、本実施形態に係る出力装置１００の動作フローの一例を示す。出力装置１００は、図３に示すフローを実行して、雑音の周波数成分をクロック周波数程度の高周波数にシフトさせつつ、略一定の電圧を出力する。
【００５１】
まず、出力装置１００は、比較部１５０の比較結果に応じて、第１キャパシタ１１０の充電を開始するか否かを判断する（Ｓ７１０）。制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が−５Ｖ以下の場合（Ｓ７１０：Ｙｅｓ）、出力装置１００の駆動能力は十分なので、第１キャパシタ１１０には充電しない（Ｓ７２０）。制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の充電期間の開始の時点において、出力電圧が目標電圧よりも低いことを示す比較結果に応じて、第２スイッチ部２２０をオフにして、第１キャパシタ１１０の他端および基準電圧の間を切断させてよい。なお、制御部１６０が第１キャパシタ１１０に充電しない状態を、充電の中断とする。
【００５２】
また、制御部１６０は、比較部１５０の比較結果に応じて、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更する。制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧および目標電圧の一方が、予め定められた期間の間継続してか高かったことに応じて、複数のスイッチ素子のうちの１つのスイッチ素子の接続または切断を切り換える。なお、図２の例の場合、制御部１６０は、出力電圧から変換されたフィードバック電圧および目標電圧の一方が、予め定められた期間の間継続してか高かったことに応じて、複数のスイッチ素子のうちの１つのスイッチ素子の接続または切断を切り換える。
【００５３】
制御部１６０は、例えば、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖ以下の状態が一定の期間以上継続したことに応じて（Ｓ７２２：Ｙｅｓ）、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを大きくする（Ｓ７３０）。例えば、制御部１６０は、クロック周期の定数倍の期間、比較部１５０の出力がロー電圧を連続して出力した場合に、出力電圧が−５Ｖよりも小さい状態が継続したと判断する。
【００５４】
一例として、制御部１６０は、クロック周期の４倍の期間、比較部１５０の出力がロー電圧を連続して出力した場合に、複数のスイッチ素子のうちオン状態のスイッチ素子の数を１つ減少させる。即ち、制御部１６０は、前回の充電期間と、今回の充電期間とにおいて、比較部１５０の出力がロー電圧を出力したことに応じて、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを大きくする。なお、制御部１６０は、４つのスイッチ素子がオフ状態の場合、１つのオン状態のスイッチ素子はそのままオン状態を保ち、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しなくてよい。これにより、制御部１６０が充電を開始した場合に、複数のスイッチ素子の全てがオフ状態となって充電ができなくなることを防止する。
【００５５】
制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖ以下の状態が一定の期間以上継続していない場合（Ｓ７２２：Ｎｏ）、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しない。即ち、制御部１６０は、−５Ｖ以下の状態が一時的なものと判断して、第１キャパシタ１１０に充電する電荷の量を調節しない。
【００５６】
また、制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖよりも大きい場合（Ｓ７１０：Ｎｏ）、第１キャパシタ１１０の充電を開始させる（Ｓ７４０）。出力装置１００は、一例として、クロック信号発生部３０から受け取るクロック信号がハイ電圧となったことに応じて、第１キャパシタ１１０の充電を開始する。制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の充電期間において、当該第１キャパシタ１１０の一端および基準電圧の間を切断させ、当該第１キャパシタ１１０の他端を基準電圧に接続させ、当該他端および出力端子１３６の間を切断させる。即ち、制御部１６０は、第１スイッチ部２１０をオフに、第２スイッチ部２２０をオンに、第３スイッチ部２３０をオフにする。
【００５７】
また、制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖよりも大きい状態が一定の期間以上継続したことに応じて（Ｓ７４２：Ｙｅｓ）、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを小さくする（Ｓ７５０）。例えば、制御部１６０は、クロック周期の定数倍の期間、比較部１５０の出力がハイ電圧を連続して出力した場合に、出力電圧が−５Ｖよりも大きい状態が継続したと判断する。
【００５８】
一例として、制御部１６０は、クロック周期の２倍の期間、比較部１５０の出力がハイ電圧を連続して出力した場合に、複数のスイッチ素子のうちオン状態のスイッチ素子の数を１つ増加させる。なお、制御部１６０は、５つのスイッチ素子が全てオン状態の場合、これ以上オン状態のスイッチ素子を増加することができないので、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しなくてよい。
【００５９】
また、制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖ以下の状態が一定の期間以上継続していない場合（Ｓ７４２：Ｎｏ）、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しない。即ち、制御部１６０は、−５Ｖ以下の状態が一時的なものと判断して、第１キャパシタ１１０に充電する電荷の量を調節しない。
【００６０】
制御部１６０は、一定時間が経過するまで（Ｓ７６０：Ｎｏ）、第１キャパシタ１１０の充電状態または充電の中断状態を継続させる。なお、一定時間は、一例として、クロック周期の半分の期間でよい。制御部１６０は、一定時間が経過した場合（Ｓ７６０：Ｙｅｓ）、第１キャパシタ１１０の充電期間を終了させて、第１キャパシタ１１０の放電を開始する（Ｓ７７０）。なお、Ｓ７１０からＳ７６０までの期間は、クロック周期の半分の期間と略同一の期間でよく、当該期間を充電期間としてよい。
【００６１】
制御部１６０は、一例として、クロック信号発生部３０から受け取るクロック信号がロー電圧となったことに応じて、第１キャパシタ１１０の放電を開始する。制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の放電期間において、当該第１キャパシタ１１０の一端を基準電圧に接続させ、当該第１キャパシタ１１０の他端および基準電圧の間を切断させ、当該他端を出力端子１３６に接続させる。即ち、制御部１６０は、第１スイッチ部２１０をオンに、第２スイッチ部２２０をオフに、第３スイッチ部２３０をオンにする。
【００６２】
そして、第２キャパシタ１３２は、第１キャパシタ１１０から放電される電荷を充電する。出力端子１３６は、第１キャパシタ１１０の充電期間および放電期間において、第２キャパシタ１３２に充電された電荷に基づき、略一定の出力電圧を出力する。制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の放電期間において、比較部１５０の比較結果を計数する（Ｓ７８０）。制御部１６０は、前回の放電期間の比較結果と同じ結果の場合は計数値を増加させ、前回の放電期間の比較結果と異なる結果の場合は計数値をリセットしてよい。
【００６３】
制御部１６０は、一例として、前回の充電期間および今回の充電期間の比較部１５０の出力が共にロー電圧の場合に、出力電圧が小さくなったことを計数する第１カウンタの計数値を１つ増加させる。この場合、制御部１６０は、充電期間において、第１カウンタの計数値が４であることに応じて、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを大きくしてよい。また、制御部１６０は、今回の比較部１５０の出力が前回とは異なるハイ電圧の場合に、当該第１カウンタの計数値を０にリセットしてよい。
【００６４】
また、制御部１６０は、一例として、前回の充電期間および今回の充電期間の比較部１５０の出力が共にハイ電圧の場合に、出力電圧が大きくなったことを計数する第２カウンタの計数値を１つ増加させる。この場合、制御部１６０は、充電期間において、第２カウンタの計数値が２であることに応じて、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを小さくしてよい。また、制御部１６０は、今回の比較部１５０の出力が前回とは異なるロー電圧の場合に、当該第２カウンタの計数値を０にリセットしてよい。また、制御部１６０は、比較部１５０の出力が更にハイ電圧に変化した場合に、当該第２カウンタの計数値をインピーダンスの大きさに応じてプリセットしてもよい。
【００６５】
制御部１６０は、一定時間が経過するまで（Ｓ７９０：Ｎｏ）、第１キャパシタ１１０の放電を継続させる。なお、一定時間は、一例として、クロック周期の半分の期間でよい。制御部１６０は、一定時間が経過し（Ｓ７９０：Ｙｅｓ）、出力装置１００の動作を継続させる場合（Ｓ８００：Ｎｏ）、第１キャパシタ１１０の放電期間を終了させて、第１キャパシタ１１０の充電の判断に戻る（Ｓ７１０）。なお、Ｓ７７０からＳ８００までの期間は、クロック周期の半分の期間と略同一の期間でよく、当該期間を放電期間としてよい。即ち、出力装置１００は、クロック周期となる一定のサイクルで第１キャパシタ１１０を充放電させ、当該充放電をサイクル毎に繰り返す。なお、出力装置１００は、出力電圧が過小になった場合は充電を中断させる。
【００６６】
制御部１６０は、外部からの指示等に応じて、出力装置１００の動作を中断または停止する場合（Ｓ８００：Ｙｅｓ）、制御動作を中断または停止させる。出力装置１００は、外部または内部に過電流等が発生したことに応じて、当該動作を停止させてもよい。以上の動作フローにより、本実施形態に係る出力装置１００は、出力電圧を目標電圧に近づけるようにフィードバック制御して出力するので、略一定の電圧を出力することができる。また、出力装置１００は、第１キャパシタ１１０の一端および他端の一方と、基準電圧との接続または切断を、充放電と同期して繰り返して、電源部２０からのプラス側の入力電圧から、マイナス側の出力電圧を外部に供給することができる。
【００６７】
そして、出力装置１００は、クロック周波数と同期して充放電を繰り返し、第１キャパシタ１１０への充電量を段階的に切り換えて、出力電圧をオーディオ帯域よりも高い周波数帯域において調節する。即ち、出力装置１００は、負荷電流がオーディオ帯域程度の周波数で変動しても、出力電圧をオーディオ帯域よりも高い周波数帯域において調節するので、当該出力電圧にオーディオ帯域程度の周波数の雑音成分が重畳することを防止できる。したがって、出力装置１００の出力電圧を用いた増幅回路７０は、オーディオ信号を増幅させても、音質の劣化等を防止することができる。以上の本実施形態に係る出力装置１００の各部の詳細について、次に説明する。
【００６８】
図４は、本実施形態に係る出力装置１００に設けられる制御部１６０の構成例を示す。制御部１６０は、クロック信号発生部３０からのクロック信号および比較部１５０からの比較結果に応じて、可変インピーダンス部１２０の複数のスイッチ素子を制御するスイッチ素子制御信号および第１キャパシタ１１０の充放電を制御する充放電制御信号を出力する。制御部１６０は、充放電制御部３１０と、インバータ３２４と、第１カウンタ３３０と、第２カウンタ３４０と、スイッチ素子制御回路３５０と、信号出力部３６０を備える。
【００６９】
充放電制御部３１０は、充放電制御信号を生成して出力する。充放電制御部３１０は、第２電圧３１２、Ｄフリップフロップ３１４、Ｄフリップフロップ３１６、遅延回路３１８、およびインバータ３２２を有する。
【００７０】
第２電圧３１２は、予め定められた第２電圧を出力する。第２電圧は、ハイ電圧でよい。第２電圧は、一例として、＋５Ｖである。第２電圧３１２は、外部から供給される第２電圧を出力してよく、これに代えて、レギュレータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を有し、第２電圧を生成して出力してもよい。
【００７１】
第２電圧３１２は、ハイ電圧をＤフリップフロップ３１４のＤ入力に供給する。Ｄフリップフロップ３１４は、クロック信号をクロック入力で受け取り、比較部１５０の比較結果をリセット入力で受け取る。Ｄフリップフロップ３１４は、比較結果がハイ電圧であることを条件として、クロック信号がハイ電圧となったことに応じて、Ｄ入力のハイ電圧を出力する。即ち、Ｄフリップフロップ３１４は、比較部１５０の比較結果を遅延させて、後段のＤフリップフロップ３１６およびスイッチ素子制御回路３５０に供給する。
【００７２】
Ｄフリップフロップ３１６は、クロック信号がハイ電圧となったことに応じて、Ｄ入力の比較部１５０の比較結果を出力する。即ち、Ｄフリップフロップ３１６は、出力端子１３６からの出力電圧が−５Ｖよりも大きくなったことに応じて、クロック信号と同期してハイ電圧を出力する。また、Ｄフリップフロップ３１６は、出力端子１３６からの出力電圧が−５Ｖ以下になったことに応じて、ロー電圧を出力する。Ｄフリップフロップ３１６は、当該出力を信号出力部３６０に供給する。また、Ｄフリップフロップ３１６は、当該出力の反転論理値をスイッチ素子制御回路３５０に供給する。
【００７３】
また、Ｄフリップフロップ３１６は、第２スイッチ部２２０への充放電制御信号として、当該出力を第７ドライバ回路１８３に供給する。これにより、第２スイッチ部２２０は、出力電圧が−５Ｖよりも大きくなったことに応じて、オン状態となり、出力電圧が−５Ｖ以下になったことに応じて、オフ状態となる。
【００７４】
遅延回路３１８は、クロック信号を遅延させる。遅延回路３１８は、例えば、１のフリップフロップ回路の入出力遅延時間以上の時間を遅延させる。遅延回路３１８は、１または複数のバッファを有してよい。遅延回路３１８は、遅延させたクロック信号をＤフリップフロップ３１６のクロック入力に供給し、遅延前のクロック信号でリセットされた当該Ｄフリップフロップ３１６から論理値を出力させる。即ち、Ｄフリップフロップ３１６から出力する充放電制御信号は、遅延回路３１８によって遅延されたクロック信号に同期して出力することになる。また、遅延回路３１８は、遅延させたクロック信号をインバータ３２２に供給する。
【００７５】
インバータ３２２は、遅延回路３１８が遅延させたクロック信号を反転させて出力する。インバータ３２２は、反転させたクロック信号を、第１スイッチ部２１０および第３スイッチ部２３０への充放電制御信号として、第６ドライバ回路１８２および第８ドライバ回路１８４にそれぞれ供給する。インバータ３２２は、遅延させたクロック信号を用いるので、遅延させたクロック信号に同期したＤフリップフロップ３１６の出力と、略同一のタイミングで出力することができる。
【００７６】
以上により、充放電制御部３１０は、例えば、出力端子１３６からの出力電圧が−５Ｖよりも大きくなったことを条件に、クロック信号の立ち上がりに応じて、第２スイッチ部２２０をオンに、第１スイッチ部２１０および第３スイッチ部２３０をオフにして、第１キャパシタ１１０の充電期間を開始させることができる。また、充放電制御部３１０は、クロック信号の立下りに応じて、第２スイッチ部２２０をオフに、第１スイッチ部２１０および第３スイッチ部２３０をオンにして、第１キャパシタ１１０の放電期間を開始させることができる。
【００７７】
インバータ３２４は、比較部１５０の比較結果を反転させる。即ち、インバータ３２４は、出力端子１３６からの出力電圧が−５Ｖよりも大きくなったことに応じて、ロー電圧を出力する。また、インバータ３２４は、出力端子１３６からの出力電圧が−５Ｖ以下になったことに応じて、ハイ電圧を出力する。インバータ３２４は、反転させた比較結果を第１カウンタ３３０に供給する。
【００７８】
第１カウンタ３３０は、出力電圧が−５Ｖ以下になった状態を計数する。また、第１カウンタ３３０は、出力電圧が−５Ｖよりも大きくなったことに応じて、計数値をリセットする。第１カウンタ３３０は、例えば、出力電圧が−５Ｖ以下になった状態が４回連続したことを、スイッチ素子制御回路に通知する。第１カウンタ３３０は、一例として、出力電圧が−５Ｖ以下になったサイクルの計数結果が４になったことに応じて、ハイ電圧をスイッチ素子制御回路３５０に供給する。
【００７９】
第２カウンタ３４０は、出力電圧が−５Ｖよりも大きくなった状態を計数する。また、第２カウンタ３４０は、出力電圧が−５Ｖ以下になったことに応じて、計数値をリセットする。第２カウンタ３４０は、例えば、出力電圧が−５Ｖよりも大きくなった状態が２回連続したことを、スイッチ素子制御回路に通知する。また、第２カウンタ３４０は、スイッチ素子制御回路３５０からプリセット信号を受け取って、計数値をプリセットしてよい。
【００８０】
スイッチ素子制御回路３５０は、第１カウンタ３３０および第２カウンタ３４０の計数結果に基づき、スイッチ素子を制御するスイッチ素子制御信号を出力する。スイッチ素子制御回路３５０は、第１カウンタ３３０からハイ電位を受け取ったことに応じて、複数のスイッチ素子のうち、オン状態となっているスイッチ素子の数を１つ増加させる。また、スイッチ素子制御回路３５０は、第２カウンタ３４０の計数結果が２つ増加したことに応じて、オン状態となっているスイッチ素子の数を１つ減少させる。スイッチ素子制御回路３５０は、スイッチ素子制御信号を信号出力部３６０に供給する。
【００８１】
信号出力部３６０は、出力タイミングに同期させて、スイッチ素子制御信号を第１ドライバ部１７０に供給する。信号出力部３６０は、一例として、Ｄフリップフロップ３１６から出力する充放電制御信号と同期させて、スイッチ素子制御信号を出力する。即ち、信号出力部３６０は、充放電制御信号が第１キャパシタ１１０を充電させるハイ電位となった場合に、少なくとも１のスイッチ素子をオン状態に切り換えるスイッチ素子制御信号を出力する。また、信号出力部３６０は、充放電制御信号がロー電位の場合、複数のスイッチ素子をオフ状態にするスイッチ素子制御信号を出力する。
【００８２】
信号出力部３６０は、複数のスイッチ素子に対応する複数の出力素子を有する。複数の出力素子は、ＮＡＮＤ回路をそれぞれ有してよい。信号出力部３６０は、一例として、第１出力素子３６１、第２出力素子３６２、第３出力素子３６３、第４出力素子３６４、および第５出力素子３６５を有する。
【００８３】
第１出力素子３６１は、２つの入力にＤフリップフロップ３１６の充放電制御信号がそれぞれ入力し、当該入力に応じた論理値を第１ドライバ回路１７１に供給する。即ち、第１キャパシタ１１０を充電させる場合、第１出力素子３６１は、ロー電圧を出力して第１スイッチ素子１２１をオン状態にする。また、第１出力素子３６１は、Ｄフリップフロップ３１６の充放電制御信号がロー電圧の場合、ハイ電圧を出力して第１スイッチ素子１２１をオフ状態にする。このように、制御部１６０は、Ｄフリップフロップ３１６の充放電制御信号がハイ電圧になった場合、少なくとも第１スイッチ素子１２１をオン状態にして第１キャパシタ１１０を充電させる。
【００８４】
第２出力素子３６２は、一方の入力にＤフリップフロップ３１６の充放電制御信号が入力し、他方の入力にスイッチ素子制御回路３５０からのスイッチ素子制御信号が入力し、当該入力に応じた論理値を第２ドライバ回路１７２に供給する。即ち、第２出力素子３６２は、スイッチ素子制御信号および充放電制御信号がハイ電圧の場合に、第２ドライバ回路１７２にロー電圧を出力して、第２スイッチ素子１２２をオン状態にする。また、第２出力素子３６２は、スイッチ素子制御信号および充放電制御信号の少なくとも一方がロー電圧の場合に、第２ドライバ回路１７２にハイ電圧を出力して、第２スイッチ素子１２２をオフ状態にする。これにより、第２出力素子３６２は、充放電制御信号がハイ電圧になるタイミングで、スイッチ素子制御信号の論理値を第２ドライバ回路１７２に供給することになる。
【００８５】
同様に、第３出力素子３６３から第５出力素子３６５は、一方に充放電制御信号が、他方にスイッチ素子制御信号がそれぞれ入力し、当該入力に応じた論理値を対応する第３ドライバ回路１７３から第５ドライバ回路１７５にそれぞれ供給する。即ち、第３出力素子３６３から第５出力素子３６５は、スイッチ素子制御信号および充放電制御信号に応じて、第３スイッチ素子１２３から第５スイッチ素子１２５をそれぞれ制御するスイッチ素子制御信号を、第３ドライバ回路１７３から第５ドライバ回路１７５にそれぞれ供給する。
【００８６】
図５は、本実施形態に係る制御部１６０に設けられる第１カウンタ３３０の構成例を示す。第１カウンタ３３０は、インバータ３２４から供給される比較結果の反転信号をリセット信号として入力する複数のＤフリップフロップを含む。図５は、第１カウンタ３３０がＤフリップフロップ３３２、Ｄフリップフロップ３３４、およびＤフリップフロップ３３６の３つを含む例を示す。
【００８７】
即ち、複数のＤフリップフロップは、比較結果の反転信号がハイ電圧を継続している期間において、クロック信号の立ち上がり回数を計数することになる。そして、当該立ち上がりを４回計数したことに応じて、Ｄフリップフロップ３３６は、スイッチ素子制御回路３５０にハイ電圧を出力する。また、比較結果の反転信号がロー電圧となったことに応じて、計数はクリアされ、Ｄフリップフロップ３３６は、スイッチ素子制御回路３５０にロー電圧を出力する。
【００８８】
図６は、本実施形態に係る制御部１６０に設けられる第２カウンタ３４０の構成例を示す。第２カウンタ３４０は、比較部１５０の比較結果をリセット信号として入力する複数のＤフリップフロップを含む。また、第２カウンタ３４０は、計数結果を出力する複数の出力素子を含む。図６は、第２カウンタ３４０がＤフリップフロップ４１０、Ｄフリップフロップ４２０、Ｄフリップフロップ４３０、およびＤフリップフロップ４４０と、出力素子４５２、出力素子４５３、出力素子４５４、および出力素子４５５と、を含む例を示す。
【００８９】
即ち、複数のＤフリップフロップは、比較結果がハイ電圧を継続している期間において、クロック信号の立ち上がり回数を計数することになる。例えば、Ｄフリップフロップ４１０は、比較結果がハイ電圧となってから当該立ち上がりを奇数回計数したことに応じて、Ｑ出力からハイ電圧を出力する。また、Ｄフリップフロップ４２０は、比較結果がハイ電圧となってから当該立ち上がりを２、３、６、７回計数したことに応じて、Ｑ出力からハイ電圧を出力する。同様に、Ｄフリップフロップ４３０は、４から７回計数したことに応じて、Ｑ出力からハイ電圧を出力し、Ｄフリップフロップ４４０は、８、９回計数したことに応じて、Ｑ出力からハイ電圧を出力する。
【００９０】
そこで、出力素子４５２は、Ｄフリップフロップ４１０およびＤフリップフロップ４２０のＱ出力を入力するＡＮＤ回路を有し、クロック信号の立ち上がりを３回計数したことに応じて、ハイ電圧を出力する。即ち、出力素子４５２は、第２カウンタ３４０にクロック信号が入力してから、比較結果がハイ電圧を継続した期間がクロック周期２回分となったことに応じて、ハイ電圧を出力する。出力素子４５２は、カウント信号ＵＰ２として、当該ハイ電圧をスイッチ素子制御回路３５０に供給する。
【００９１】
同様に、出力素子４５３は、Ｄフリップフロップ４１０およびＤフリップフロップ４３０のＱ出力を入力するＡＮＤ回路を有し、クロック信号の立ち上がりを５回計数したことに応じて、ハイ電圧を出力する。即ち、出力素子４５３は、第２カウンタ３４０にクロック信号が入力してから、比較結果がハイ電圧を継続した期間がクロック周期４回分となったことに応じて、ハイ電圧を出力する。出力素子４５３は、カウント信号ＵＰ３として、当該ハイ電圧をスイッチ素子制御回路３５０に供給する。
【００９２】
同様に、出力素子４５４は、クロック信号の立ち上がりを７回計数したことに応じて、カウント信号ＵＰ４として、ハイ電圧をスイッチ素子制御回路３５０に供給する。また、出力素子４５５は、クロック信号の立ち上がりを９回計数したことに応じて、カウント信号ＵＰ５として、ハイ電圧をスイッチ素子制御回路３５０に供給する。なお、第２カウンタ３４０は、比較結果がロー電圧となったことに応じて、クロックの計数をクリアし、複数のＤフリップフロップのＱ出力は、ロー電圧となる。
【００９３】
また、第２カウンタ３４０は、スイッチ素子制御回路３５０からプリセット信号を受け取り、初期化してよい。第２カウンタ３４０は、複数のＤフリップフロップのセット信号入力に、プリセット信号がそれぞれ入力され、複数のＤフリップフロップがそれぞれ初期化されてよい。
【００９４】
図７は、本実施形態に係る制御部１６０に設けられるスイッチ素子制御回路３５０の構成例を示す。スイッチ素子制御回路３５０は複数のＤフリップフロップと、複数のＡＮＤ回路と、複数のインバータを含む。スイッチ素子制御回路３５０は、例えば、第２カウンタ３４０からのカウント信号ＵＰ２からＵＰ５の反転信号をそれぞれリセット信号としてそれぞれ受け取る、Ｄフリップフロップ５１２、Ｄフリップフロップ５１３、Ｄフリップフロップ５１４、およびＤフリップフロップ５１５を含む。即ち、スイッチ素子制御回路３５０は、インバータ５０２、インバータ５０３、インバータ５０４、およびインバータ５０５を含み、カウント信号ＵＰ２からＵＰ５の対応する信号をそれぞれ反転し、後段のＤフリップフロップにそれぞれ供給する。
【００９５】
例えば、Ｄフリップフロップ５１２は、カウント信号ＵＰ２がハイ電圧となったことに応じてリセットされ、Ｑ出力の反転信号をハイ電圧にして、第２出力素子３６２に供給する。これにより、第２出力素子３６２は、充放電制御信号がハイ電圧なると、第２スイッチ素子１２２をオン状態にするスイッチ素子制御信号を出力する。また、Ｄフリップフロップ５１２は、第２電圧３１２がＤ入力に接続されるので、クロック入力にハイ電圧が入力すると、Ｑ出力の反転信号をロー電圧にして、第２スイッチ素子１２２をオフ状態にする。即ち、Ｄフリップフロップ５１２は、カウント信号ＵＰ２がハイ電圧となってから、クロック入力にハイ電圧が入力するまでの期間、Ｑ出力の反転信号をハイ電圧とする。
【００９６】
同様に、Ｄフリップフロップ５１３からＤフリップフロップ５１５は、カウント信号ＵＰ３からＵＰ５のうち対応する信号がハイ電圧となってから、クロック入力にハイ電圧が入力するまでの期間、Ｑ出力の反転信号をそれぞれハイ電圧とする。したがって、Ｄフリップフロップ５１２からＤフリップフロップ５１５は、対応する第２スイッチ素子１２２から第５スイッチ素子１２５をオフ状態にしている場合、Ｑ出力をハイ電圧にする。これにより、スイッチ素子制御回路３５０は、第２カウンタ３４０がクロックの立ち上がりを２回計数する毎に、第２スイッチ素子１２２から第５スイッチ素子１２５へと順次スイッチ素子をオンにして可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを段階的に低く変更する。
【００９７】
また、スイッチ素子制御回路３５０は、Ｄフリップフロップ５１２からＤフリップフロップ５１５の後段に、Ｄフリップフロップ５２２からＤフリップフロップ５２５をそれぞれ含む。Ｄフリップフロップ５２２からＤフリップフロップ５２５は、クロック入力がハイ電圧になったことに応じて、前段のＤフリップフロップのＱ出力の論理値を後段のＡＮＤ回路に供給する。
【００９８】
例えば、Ｄフリップフロップ５２２は、前段のＤフリップフロップ５１２のＱ出力をＤ入力に入力し、クロック入力のハイ電圧に応じて、Ｑ出力を後段のＡＮＤ回路５３２に供給する。なお、Ｄフリップフロップ５２２のクロック入力は、Ｄフリップフロップ３１６の充放電制御信号の反転信号が入力する。同様に、Ｄフリップフロップ５２３からＤフリップフロップ５２５は、前段のＤフリップフロップ５１３からＤフリップフロップ５１５のＱ出力をＤ入力にそれぞれ入力し、クロック入力のハイ電圧に応じて、Ｑ出力を後段のＡＮＤ回路５３３からＡＮＤ回路５３５に供給する。
【００９９】
ＡＮＤ回路５３２は、Ｄフリップフロップ５２２のＱ出力の反転信号と、Ｄフリップフロップ５２３からＤフリップフロップ５２５のそれぞれのＱ出力と、第１カウンタ３３０からの計数結果を入力し、全ての信号がハイ電圧となったことに応じて、ハイ電圧をＤフリップフロップ５１２のクロック入力に供給する。即ち、第３スイッチ素子１２３から第５スイッチ素子１２５がオフ状態であり、第２スイッチ素子１２２がオン状態であることを条件に、第１カウンタ３３０からハイ電圧が供給されたことに応じて、ＡＮＤ回路５３２は、ハイ電圧をＤフリップフロップ５１２のクロック入力に供給し、第２スイッチ素子１２２をオフ状態に切り換える。
【０１００】
ＡＮＤ回路５３３は、Ｄフリップフロップ５２３のＱ出力の反転信号と、Ｄフリップフロップ５２４およびＤフリップフロップ５２５のそれぞれのＱ出力と、第１カウンタ３３０からの計数結果を入力し、全ての信号がハイ電圧となったことに応じて、ハイ電圧をＤフリップフロップ５１３のクロック入力に供給する。即ち、第４スイッチ素子１２４および第５スイッチ素子１２５がオフ状態であり、第２スイッチ素子１２２および第３スイッチ素子１２３がオン状態であることを条件に、第１カウンタ３３０からハイ電圧が供給されたことに応じて、ＡＮＤ回路５３３は、ハイ電圧をＤフリップフロップ５１３のクロック入力に供給し、第３スイッチ素子１２３はオフ状態に切り換わる。
【０１０１】
この場合、第３スイッチ素子１２３がオン状態であることから、ＡＮＤ回路５３２には、Ｄフリップフロップ５２３のＱ出力としてロー電圧が供給されることになる。したがって、第１カウンタ３３０がハイ電圧になっても、ＡＮＤ回路５３２はロー電圧の出力を継続し、第２スイッチ素子１２２はオン状態を保つ。
【０１０２】
ＡＮＤ回路５３４は、Ｄフリップフロップ５２４のＱ出力の反転信号と、Ｄフリップフロップ５２５のＱ出力と、第１カウンタ３３０からの計数結果を入力し、全ての信号がハイ電圧となったことに応じて、ハイ電圧をＤフリップフロップ５１４のクロック入力に供給する。即ち、第５スイッチ素子１２５がオフ状態であり、第２スイッチ素子１２２から第４スイッチ素子１２４がオン状態であることを条件に、第１カウンタ３３０からハイ電圧が供給されたことに応じて、ＡＮＤ回路５３４は、ハイ電圧をＤフリップフロップ５１４のクロック入力に供給し、第４スイッチ素子１２４はオフ状態に切り換わる。
【０１０３】
この場合、第４スイッチ素子１２４がオン状態であることから、ＡＮＤ回路５３２およびＡＮＤ回路５３３には、Ｄフリップフロップ５２４のＱ出力としてロー電圧が供給されることになる。したがって、第１カウンタ３３０がハイ電圧になっても、ＡＮＤ回路５３２およびＡＮＤ回路５３３はロー電圧の出力を継続し、第２スイッチ素子１２２および第３スイッチ素子１２３はオン状態を保つ。
【０１０４】
ＡＮＤ回路５３５は、Ｄフリップフロップ５２５のＱ出力の反転信号および第１カウンタ３３０からの計数結果を入力し、全ての信号がハイ電圧となったことに応じて、ハイ電圧をＤフリップフロップ５１５のクロック入力に供給する。即ち、第２スイッチ素子１２２から第５スイッチ素子１２５がオン状態であることを条件に、第１カウンタ３３０からハイ電圧が供給されたことに応じて、ＡＮＤ回路５３５は、ハイ電圧をＤフリップフロップ５１５のクロック入力に供給し、第５スイッチ素子１２５はオフ状態に切り換わる。
【０１０５】
この場合、第５スイッチ素子１２５がオン状態であることから、ＡＮＤ回路５３２からＡＮＤ回路５３４には、Ｄフリップフロップ５２５のＱ出力としてロー電圧が供給されることになる。したがって、第１カウンタ３３０がハイ電圧になっても、ＡＮＤ回路５３２からＡＮＤ回路５３４はロー電圧の出力を継続し、第２スイッチ素子１２２から第４スイッチ素子１２４はオン状態を保つ。
【０１０６】
以上のように、スイッチ素子制御回路３５０は、第１カウンタ３３０の計数結果がハイ電圧になったことに応じて、複数のスイッチ素子のうち、オン状態のスイッチ素子の数を１つ減少させる。また、スイッチ素子制御回路３５０は、第２カウンタ３４０の計数結果がハイ電圧になったことに応じて、複数のスイッチ素子のうち、対応するスイッチ素子をオン状態にして、オン状態のスイッチ素子の数を１つ増加させる。
【０１０７】
なお、スイッチ素子制御回路３５０は、スイッチ素子制御回路３５０が出力するスイッチ素子制御信号に基づき、第２カウンタ３４０の複数のＤフリップフロップをプリセットするプリセット部５４０を更に含んでよい。プリセット部５４０は、オン状態のスイッチ素子の数に応じた計数値を、第２カウンタ３４０にプリセットしてよい。これにより、第２カウンタ３４０が計数中に比較部１５０の比較結果がロー電圧に変化して、計数結果がリセットされ、次に比較部１５０の比較結果がハイ電圧に変化しても、第２カウンタ３４０は、プリセット部５４０によってプリセットされた計数値から計数できる。
【０１０８】
なお、第１カウンタ３３０の計数結果をＤＮＣＮＴとする。また、Ｄフリップフロップ５１２からＤフリップフロップ５１５のそれぞれのＱ出力を、Ｑ１−２からＱ１−５、Ｄフリップフロップ５２２からＤフリップフロップ５２５のそれぞれのＱ出力を、Ｑ２−２からＱ２−５とする。
【０１０９】
図８は、本実施形態に係る出力装置１００の各部の動作波形の一例を示す。図８は、横軸を時間、縦軸を電圧値とした時間波形を示す。図８は、クロック信号発生部３０からのクロック信号を「ＣＬＫ」で示す。また、比較部１５０の比較結果を「ＸＳＫＩＰ」で示す。また、充放電制御部３１０のＤフリップフロップ３１６からの充放電制御信号の反転信号を「Ｘ＿Ｃｈａｒｇｅ」で示す。Ｘ＿Ｃｈａｒｇｅは、ＸＳＫＩＰの電圧値がロー電圧の場合にハイ電圧を保ち、ＸＳＫＩＰの電圧値がハイ電圧の場合に、ＣＬＫに同期してロー電圧に切り換わる。
【０１１０】
第２カウンタ３４０の計数結果を、「ＵＰ２」、「ＵＰ３」、「ＵＰ４」、および「ＵＰ５」で示す。ＣＬＫがハイ電圧となってから、ＣＬＫの立ち上がりが２回発生する毎に、ＵＰ２からＵＰ５が順にハイ電圧になることわかる。また、第１カウンタ３３０の計数結果を、「ＤＮＣＮＴ」で示す。ＸＳＫＩＰがロー電圧となってから、ＣＬＫの立ち上がりが４回発生したことに応じて、ＤＮＣＮＴがハイ電圧になることわかる。
【０１１１】
Ｄフリップフロップ５１２からＤフリップフロップ５１５のそれぞれのＱ出力を、「Ｑ１−２」、「Ｑ１−３」、「Ｑ１−４」、および「Ｑ１−５」で示す。ＵＰ２がハイ電圧になったことに応じて、Ｑ１−２がロー電圧に切り換わることがわかる。同様に、ＵＰ３からＵＰ５がハイ電圧になったことに応じて、対応するＱ１−３からＱ１−５がロー電圧にそれぞれ切り換わることがわかる。また、ＤＮＣＮＴがハイ電圧になったことに応じて、時間的に最後にロー電圧に切り換わったＱ１−５がハイ電圧に切り換わることがわかる。また、ＤＮＣＮＴが更にハイ電圧になったことに応じて、Ｑ１−４がハイ電圧に切り換わることがわかる。
【０１１２】
Ｄフリップフロップ５２２からＤフリップフロップ５２５のそれぞれのＱ出力を、「Ｑ２−２」、「Ｑ２−３」、「Ｑ２−４」、および「Ｑ２−５」で示す。Ｑ１−２がロー電圧に切り換わった後、Ｘ＿Ｃｈａｒｇｅがハイ電圧になったことに応じて、Ｑ２−２がロー電圧に切り換わることがわかる。同様に、Ｑ１−３からＱ１−５がロー電圧に切り換わった後、Ｘ＿Ｃｈａｒｇｅがハイ電圧になったことに応じて、対応するＱ２−３からＱ２−５がロー電圧にそれぞれ切り換わることがわかる。また、ＤＮＣＮＴがハイ電圧になったことに応じて、Ｑ１−５がハイ電圧に切り換わった後、Ｘ＿Ｃｈａｒｇｅがハイ電圧になったことに応じて、対応するＱ２−５がハイ電圧に切り換わることがわかる。
【０１１３】
図９は、本実施形態に係る出力装置１００が可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しない場合の第１例を示す。図９は、横軸を時間、縦軸を出力電圧および負荷電流とした時間波形を示す。図９は、負荷電流に対して、出力装置１００の駆動能力が高い場合の例を示す。この場合、出力電圧は−５Ｖ以下の時間が長くなる。可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを大きく変更していないので、第１キャパシタ１１０の充放電の切り換え間隔を短くすることができず、出力電圧は低い周波数で変動することになる。
【０１１４】
図１０は、図９の出力電圧をフーリエ変換した場合の一例を示す。図１０は、横軸を周波数、縦軸を相対強度とした周波数スペクトラムを示す。図１０より、出力電圧には１００ｋＨｚ以下の低周波数の雑音成分が重畳されていることがわかる。
【０１１５】
図１１は、本実施形態に係る出力装置１００が可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しない場合の第２例を示す。図１１は、横軸を時間、縦軸を出力電圧および負荷電流とした時間波形を示す。図１１は、負荷電流に対して出力装置１００の駆動能力が低い場合の例を示す。この場合、出力電圧は−５Ｖより大きい時間が長くなる。可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを小さく変更していないので、第１キャパシタ１１０の充放電が不足し、負荷電流の増加に伴って出力電圧は大きく変動していることがわかる。
【０１１６】
図１２は、図１１の出力電圧をフーリエ変換した場合の一例を示す。図１２は、横軸を周波数、縦軸を相対強度とした周波数スペクトラムを示す。図１２より、出力電圧には１００ｋＨｚ以下の低周波数の雑音成分が重畳されていることがわかる。
【０１１７】
図１３は、本実施形態に係る出力装置１００が可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更した場合の第１例を示す。図１３は、横軸を時間、縦軸を出力電圧および負荷電流とした時間波形を示す。図１３は、負荷電流に対応して、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更し、出力装置１００が駆動能力を調節した例を示す。この場合、負荷電流が変動しても、出力電圧は−５Ｖからほとんど変動しない略一定の電圧を出力することができる。
【０１１８】
図１４は、図１３の出力電圧をフーリエ変換した場合の一例を示す。図１４は、横軸を周波数、縦軸を相対強度とした周波数スペクトラムを示す。図１４より、出力電圧に１００ｋＨｚ以下の低周波数の雑音成分がほとんど重畳されていないことがわかる。即ち、本実施形態に係る出力装置１００は、低周波数の雑音成分を高周波数側にシフトさせ、安定な出力電圧を供給できることがわかる。
【０１１９】
図１５は、本実施形態に係る出力装置１００の各部の動作波形のシミュレーション結果の一例を示す。図１５は、横軸を時間、縦軸を出力電圧および負荷電流とした時間波形を示す。図１５は、出力装置１００が１５０ｍＡを超える負荷電流に対して、略一定の出力電圧を出力する例を示す。この場合、負荷電流が大きいので、出力装置１００は、第２スイッチ素子１２２から第５スイッチ素子１２５までオン状態に切り換えて、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスをより低いインピーダンスに変更し、駆動能力を適切に調節していることがわかる。
【０１２０】
図１６は、本実施形態に係る出力装置１００が可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更した場合の第２例を示す。図１６は、横軸を時間、縦軸を出力電圧および負荷電流とした時間波形を示す。図１６は、負荷電流がオーディオ帯域の範囲内で大きく変動した場合の例を示す。この場合においても、出力装置１００は、負荷電流の変動に対応して、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更して、駆動能力を調節できる。即ち、負荷電流が大きく変動しても、出力電圧は−５Ｖからほとんど変動しない略一定の電圧を出力することができる。
【０１２１】
図１７は、図１６の出力電圧をフーリエ変換した場合の一例を示す。図１６は、横軸を周波数、縦軸を相対強度とした周波数スペクトラムを示す。図１６より、出力電圧に１００ｋＨｚ以下の低周波数の雑音成分がほとんど重畳されていないことがわかる。即ち、本実施形態に係る出力装置１００は、負荷電流がオーディオ帯域の範囲内で大きく変動しても、オーディオ帯域の雑音成分を高周波数側にシフトさせ、安定な出力電圧を供給できることがわかる。
【０１２２】
図１８は、本実施形態に係る出力装置１００の変形例を示す。本変形例の出力装置１００において、図２に示された本実施形態に係る出力装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例の出力装置１００は、目標電圧出力部６１０と、分周器６２０とを、更に備える。
【０１２３】
目標電圧出力部６１０は、予め定められた目標電圧を出力する。また、目標電圧出力部６１０は、目標電圧を可変に出力してよい。目標電圧出力部６１０は、例えば、制御部１６０が制御動作を開始する場合、予め定められた初期目標電圧を出力する。目標電圧出力部６１０は、一例として、初期目標電圧として１．８Ｖを出力する。そして、目標電圧出力部６１０は、予め定められた時間が経過するまでに初期目標電圧（１．８Ｖ）を目標電圧（１．２５Ｖ）まで変更する。
【０１２４】
目標電圧出力部６１０は、初期目標電圧を目標電圧よりも高い電圧にすることで、出力電圧の目標電圧の絶対値を下げることができる。これにより、制御部１６０は、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを急激に変更することなく、安定に動作させることができる。なお、目標電圧出力部６１０は、初期目標電圧から目標電圧まで、時間に応じてリニアに変更することが好ましい。
【０１２５】
分周器６２０は、予め定められたサイクルの周波数信号を分周する。即ち、分周器６２０は、クロック信号発生部３０が出力するクロック信号を分周して、制御部１６０に供給する。制御部１６０は、制御動作を開始する場合、分周器６２０が出力する分周信号に応じて、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを低くする制御動作を実行する。この場合、制御部１６０は、分周器６２０の分周信号を第２カウンタ３４０のクロック信号として用いてよい。
【０１２６】
これにより、第２カウンタ３４０は、分周されたクロック信号の立ち上がりを計数することになるので、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを低くする制御動作を分周させた分だけ遅くさせることができる。したがって、制御部１６０は、制御動作の開始段階においては、第１キャパシタ１１０に充電する電荷の量を急激に増加させることを防止させ、安定に動作させることができる。そして、制御部１６０は、予め定められた時間が経過した後に、周波数信号（即ち、分周前のクロック信号）に応じて当該制御動作を実行する。
【０１２７】
これによって、出力装置１００は、例えば、制御動作を開始した段階の略０Ｖの出力電圧を略−５Ｖまでスムーズに変更させ、その後、当該略−５Ｖの出力を安定に保つことができる。なお、分周器６２０は、制御部１６０または目標電圧出力部６１０からの制御信号等により、分周前のクロック信号および分周後のクロック信号のいずれかを切り換えて出力できることが望ましい。
【０１２８】
以上の本実施形態に係る出力装置１００は、複数のフリップフロップおよび遅延回路３１８等を用いて、動作タイミングを調整することを説明した。しかしながら、回路の配線長および回路素子による遅延、キャパシタおよび浮遊容量等に時定数等により、比較部１５０の比較結果が切り換わるタイミングにずれが生じる場合がある。例えば、比較部１５０の比較結果が、第１キャパシタ１１０の充電期間中に、ロー電圧に変化すると、第１キャパシタ１１０に充電している電荷を次の放電期間に放電することになるので、出力電圧が目標電圧よりも更にマイナス側に変動してしまうことがある。
【０１２９】
そこで、制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の充電期間において出力端子１３６から出力される出力電圧が、予め定められた電圧以下となった場合、第１キャパシタ１１０の次の放電期間において、第１キャパシタ１１０に充電した電荷を放電しなくてよい。また、この場合、制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の充電期間の間に、第１キャパシタ１１０の充電を中断してもよい。このような出力装置１００の動作について、次に説明する。
【０１３０】
図１９は、本実施形態に係る出力装置１００の動作フローの変形例を示す。図１９に示す変形例の動作フローにおいて、図３に示された本実施形態に係る出力装置１００の動作フローと略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１３１】
制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が−５Ｖ以下の場合（Ｓ７１０：Ｙｅｓ）、出力装置１００の駆動能力は十分なので、第１キャパシタ１１０には充電しない（Ｓ７２０）。また、制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖ以下の状態が一定の期間以上継続したことに応じて（Ｓ７２２：Ｙｅｓ）、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを大きくする（Ｓ７３０）。制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖ以下の状態が一定の期間以上継続していない場合（Ｓ７３２：Ｎｏ）、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しない。制御部１６０は、一定時間が経過するまで（Ｓ７３２：Ｎｏ）、第１キャパシタ１１０の充電の中断状態を継続させる。
【０１３２】
また、制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖよりも大きい場合（Ｓ７１０：Ｎｏ）、第１キャパシタ１１０の充電を開始させる（Ｓ７４０）。制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖよりも大きい状態が一定の期間以上継続したことに応じて（Ｓ７４２：Ｙｅｓ）、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを小さくする（Ｓ７５０）。制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖ以下の状態が一定の期間以上継続していない場合（Ｓ７４２：Ｎｏ）、可変インピーダンス部１２０のインピーダンスを変更しない。
【０１３３】
以上の出力装置１００の動作は、図３で説明した動作と略同一である。そして、制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の充電期間において出力端子１３６から出力される出力電圧に変動が生じ、予め定められた電圧以下となった場合、第１キャパシタ１１０の充電を中断させる。即ち、制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が−５Ｖ以下になった場合（Ｓ８１０：Ｙｅｓ）、出力装置１００の駆動能力が十分な状態に変化したので、第１キャパシタ１１０の充電を中断する（Ｓ８２０）。即ち、制御部１６０は、第２スイッチ部２２０をオフにして、第１キャパシタ１１０の他端および基準電圧の間を切断させてよい。制御部１６０は、一定時間が経過するまで（Ｓ７３２：Ｎｏ）、第１キャパシタ１１０の充電の中断状態を継続させてよい。
【０１３４】
また、制御部１６０は、出力端子１３６から出力される出力電圧が、−５Ｖよりも大きい状態のままの場合（Ｓ８１０：Ｎｏ）、一定時間が経過するまで（Ｓ８３０：Ｎｏ）、充電の継続の判断に戻る（Ｓ８１０）。即ち、制御部１６０は、−５Ｖよりも大きい状態であることを条件に（Ｓ８１０：Ｎｏ）、一定時間が経過するまで（Ｓ８３０：Ｎｏ）第１キャパシタ１１０の充電状態を継続させる。そして、制御部１６０は、一定時間が経過した場合（Ｓ８３０：ＹｅｓまたはＳ７３２：Ｙｅｓ）、第１キャパシタ１１０の放電を開始する（Ｓ７７０）。即ち、Ｓ７１０からＳ７３２まで、またはＳ７１０からＳ８３０までの期間は、クロック周期の半分の期間と略同一の期間でよく、当該期間を充電期間としてよい。
【０１３５】
出力装置１００の放電動作は、図３で説明した動作と略同一でよい。即ち、Ｓ７７０からＳ８００の出力装置１００の放電期間の動作は、図３で説明した動作と略同一なので、ここでは説明を省略する。
【０１３６】
なお、制御部１６０は、充電期間の途中において、第１キャパシタ１１０の充電を中断させた場合、次の放電期間において、第１キャパシタ１１０に充電した電荷を放電しなくてもよい。この場合、制御部１６０は、第１キャパシタ１１０の一端を基準電圧と接続し、第１キャパシタ１１０の他端および基準電圧の間を切断し、第１キャパシタ１１０の他端および出力端子１３６の間を切断する。
【０１３７】
即ち、制御部１６０は、第１スイッチ部２１０をオンに、第２スイッチ部２２０をオフにし、第３スイッチ部２３０をオフにする。これにより、出力装置１００は、充電期間中に出力電圧がマイナス側に変動しても、充電動作を中断することができる。また、出力装置１００は、次の放電期間において出力端子１３６への放電を停止させることができる。したがって、出力装置１００は、装置内のキャリアの移動にタイミングずれが生じても、出力電圧の変動を防止できる。
【０１３８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１３９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  増幅システム、２０  電源部、３０  クロック信号発生部、４０  電源装置、４２  プラス電圧出力装置、４４  マイナス電圧出力装置、５０  レギュレータ部、６０  ＤＡ変換部、７０  増幅回路、８０  出力デバイス、１００  出力装置、１１０  第１キャパシタ、１２０  可変インピーダンス部、１２１  第１スイッチ素子、１２２  第２スイッチ素子、１２３  第３スイッチ素子、１２４  第４スイッチ素子、１２５  第５スイッチ素子、１３０  出力部、１３２  第２キャパシタ、１３４  出力インピーダンス部、１３６  出力端子、１４０  出力電圧変換部、１４２  第１電圧、１４４  第１分圧抵抗、１４６  第２分圧抵抗、１５０  比較部、１６０  制御部、１７０  第１ドライバ部、１７１  第１ドライバ回路、１７２  第２ドライバ回路、１７３  第３ドライバ回路、１７４  第４ドライバ回路、１７５  第５ドライバ回路、１８０  第２ドライバ部、１８２  第６ドライバ回路、１８３  第７ドライバ回路、１８４  第８ドライバ回路、１９０  充放電切換部、２１０  第１スイッチ部、２２０  第２スイッチ部、２３０  第３スイッチ部、３１０  充放電制御部、３１２  第２電圧、３１４  Ｄフリップフロップ、３１６  Ｄフリップフロップ、３１８  遅延回路、３２２  インバータ、３２４  インバータ、３３０  第１カウンタ、３３２  Ｄフリップフロップ、３３４  Ｄフリップフロップ、３３６  Ｄフリップフロップ、３４０  第２カウンタ、３５０  スイッチ素子制御回路、３６０  信号出力部、３６１  第１出力素子、３６２  第２出力素子、３６３  第３出力素子、３６４  第４出力素子、３６５  第５出力素子、４１０  Ｄフリップフロップ、４２０  Ｄフリップフロップ、４３０  Ｄフリップフロップ、４４０  Ｄフリップフロップ、４５２  出力素子、４５３  出力素子、４５４  出力素子、４５５  出力素子、５０２  インバータ、５０３  インバータ、５０４  インバータ、５０５  インバータ、５１２  Ｄフリップフロップ、５１３  Ｄフリップフロップ、５１４  Ｄフリップフロップ、５１５  Ｄフリップフロップ、５２２  Ｄフリップフロップ、５２３  Ｄフリップフロップ、５２４  Ｄフリップフロップ、５２５  Ｄフリップフロップ、５３２  ＡＮＤ回路、５３３  ＡＮＤ回路、５３４  ＡＮＤ回路、５３５  ＡＮＤ回路、５４０  プリセット部、６１０  目標電圧出力部、６２０  分周器
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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