JP2006238256A

JP2006238256A - 増幅装置

Info

Publication number: JP2006238256A
Application number: JP2005052396A
Authority: JP
Inventors: Tokiya Ishikawa; 時哉石川
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】信号レベルの低い信号を増幅し出力する場合において、出力される信号の波形の歪みを低減し、音質、画質等を向上させる増幅装置を提供する。
【解決手段】検知した入力信号の信号レベルに基づき、入力信号の信号レベルが下がる場合には、調整後の入力信号の信号レベルから調整前の入力信号の信号レベルを除算して求められる係数を上げるようにレベル調整部を制御するとともに、供給電圧を下げるように電源部を制御し、入力信号の信号レベルが上がる場合には、前記係数を下げるようにレベル調整部を制御するとともに、供給電圧を上げるように電源部を制御する。
【選択図】図３

Description

本願は、入力信号を増幅して出力する増幅装置等の技術分野に関する。

従来の音声信号、画像信号等の入力信号を増幅する増幅装置（以下、適宜アンプとも称する。）としては、Ｄ級増幅装置に代表されるデジタルアンプが、電力効率や発熱量等の面においてＡ級増幅装置、Ｂ級増幅装置等に代表されるアナログアンプよりも優れていることが知られている。また、ＣＤ（Compact Disc）やＭＤ（Mini Disk）等の例にもあるように、音声信号ソースがデジタル化されてきていることから、音質向上のためにフルデジタルで処理できるデジタルアンプの開発が活発に行われるようになってきている。

以下に、従来の増幅装置の一例としてデジタルアンプを適用した場合について、図１及び図２を用いて説明する。なお、図１は従来のデジタルアンプの概要構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、従来のデジタルアンプは、その一例として、入力端子１と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ２と、変調部３と、増幅部４と、電源部５と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６と、出力端子７とにより構成されている。

入力端子１から入力されたアナログの入力信号Ｓｉｎは、Ａ／Ｄコンバータ２によってＰＣＭ（Pulse Code Modulation）信号等のデジタル入力信号Ｓｄｉに変換され、更に変調部３によって例えばＰＤＭ（Pulse Density Modulation）等の変調信号Ｓｍｏに変調され、増幅部４に入力される。増幅部４は入力した変調信号に対応して電源部５から供給された一定電圧Ｖｃｃのパワー信号ＳｐｗをＯＮ／ＯＦＦ制御して増幅信号Ｓａｍとして出力する。そして出力された増幅信号はＬＰＦ６によって高周波成分が除去されたアナログ信号に復調され、出力端子７を通じ、出力信号Ｓｏｕとして図示しないスピーカー等の外部機器に出力される。

図２は、従来のデジタルアンプにおける各部の信号の波形イメージの一例を示す図であり、（ａ）は信号レベルが高い場合における入力信号Ｓｉｎの波形を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する増幅信号Ｓａｍの波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する出力信号Ｓｏｕの波形を示す図であり、（ｄ）は信号レベルが低い場合における入力信号Ｓｉｎの波形を示す図であり、（ｅ）は（ｄ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する増幅信号Ｓａｍの波形を示す図であり、（ｆ）は（ｄ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する出力信号Ｓｏｕの波形を示す図である。

なお、図２（ｂ）及び（ｅ）は、変調部３の変調方式としてＰＤＭ方式を採用した場合における増幅信号の波形を示している。

変調部３は、図２（ａ）又は（ｄ）が示す入力信号Ｓｉｎの高低に対応してパルスを発生させる密度を変化させることにより変調信号Ｓｍｏを出力し、増幅部４により図２（ｂ）又は（ｅ）が示す振幅Ｖｃｃの増幅信号Ｓａｍを出力する。そして、ＬＰＦ６は増幅信号Ｓａｍを積分することにより、図２（ｃ）又は（ｆ）が示す出力信号Ｓｏｕが形成される。

しかしながら、上述した従来の増幅装置の構成によると、入力信号の信号レベルが下がるに従って（図２（ｄ））、変調信号により表現される信号レベルの分解能が減少するため（図２（ｅ））、量子化ノイズが増加し、ＬＰＦ６により出力される信号の波形が歪んでしまい（図２（ｆ））、音質、画質等が低下するという問題があった。

この問題を解決するための一つの方策として、Ａ／Ｄコンバータと変調部、増幅部の性能を向上させて信号レベルの分解能を上げることが考えられるが、分解能を1ビット分上げる毎に指数関数的に動作周波数を上げる必要があり、例えば、２４ビットの分解能を得るためには２²⁴Ｈｚ、すなわち１６．７８ＭＨｚで動作を行わなければならない。

これに対し、２４ビット程度の分解能を有するＡ／Ｄコンバータは開発されてきているが、その一方で、高い周波数でスイッチング動作を行う増幅部を開発することは技術的に困難であることから、デジタルアンプ全体として信号レベルの分解能が制限されてしまうという問題がある。そこで、本願は上記の問題点に鑑みて為されたもので、その目的の一例は、信号レベルの低い入力信号を増幅して出力する場合において、増幅部を高い周波数で動作させることなく信号レベルの分解能を高めて、出力される信号の波形の歪みを低減し、音質、画質等を向上させる増幅装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力信号を変調して変調信号を生成する変調手段と、前記変調信号を増幅して増幅信号を生成する増幅手段と、前記増幅手段に電力を供給する電力供給手段と、を備える増幅装置において、前記入力信号の信号レベル又は当該信号レベルを示す情報のいずれか一方を検知する検知手段と、前記変調手段に入力される前記入力信号の信号レベルを調整するレベル調整手段と、前記検知手段により検知した結果に基づき、前記入力信号の信号レベルが下がる場合には、前記レベル調整手段による前記調整後の入力信号の信号レベルを前記調整前の入力信号の信号レベルで除算して求められる係数を上げるように前記レベル調整手段を制御し、且つ前記電力供給手段による供給電圧を下げるように前記電力供給手段を制御するとともに、前記入力信号の信号レベルが上がる場合には、前記係数を下げるように前記レベル調整手段を制御し、且つ前記供給電圧を上げるように前記電力供給手段を制御する制御手段と、を更に備えることを特徴とする。

次に、本願を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、その一例として、入力したアナログ信号をデジタル変換し、ＰＤＭ方式により変調した後に増幅するデジタルアンプに対して本願を適用した場合の実施の形態である。

（Ｉ）第１実施形態
始めに、本願に係る第１実施形態について、図３及び図４を用いて説明する。

なお、図３は、第１実施形態に係るデジタルアンプの概要構成の一例を示すブロック図である。

図３に示すように、本実施形態に係るデジタルアンプは、入力端子５１と、デジタル化手段としてのＡ／Ｄコンバータ５２と、レベル調整手段としてのレベル調整部５３と、変調手段としての変調部５４と、増幅手段としての増幅部５５と、電力供給手段としての電源部５６と、アナログ化手段としてのＬＰＦ５７と、出力端子５８と、検知手段及び制御手段としてのコントローラ５９と、により構成されている。

入力端子５１から入力されたアナログの入力信号Ｓｉｎは、Ａ／Ｄコンバータ５２によりＰＣＭ信号等のデジタル入力信号Ｓｄｉに変換されてレベル調整部５３及びコントローラ５９に入力される。レベル調整部５３は、入力されたデジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルに、後述するコントローラ５９から送信されるレベル制御信号Ｓｌｃに設定された係数を乗算することにより信号レベルを調整したデジタル信号Ｓａｄを出力する。

変調部５４は、入力信号をＰＤＭ信号等の変調信号Ｓｍｏに変調し増幅部５５に入力する。なお、変調部５４としては、ＰＤＭ信号に変調するものに限られるものではなく、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号等に変調するものを適用することもできる。

電源部５６は可変電圧電源であり、後述するコントローラ５９から送信される電圧制御信号Ｓｖｃに設定された電圧Ｖｃｃのパワー信号Ｓｐｗを増幅部５５に供給する。

増幅部５５は、供給された電圧Ｖｃｃのパワー信号Ｓｐｗを、入力された変調信号Ｓｍｏに対応してＯＮ／ＯＦＦ制御し、振幅Ｖｃｃの増幅信号Ｓａｍを出力する。

ＬＰＦ５７は、増幅信号Ｓａｍを積分し、高周波成分を除去してアナログの出力信号Ｓｏｕとして出力端子５８を通じて図示しないスピーカー等の機器に出力する。

コントローラ５９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等により構成されており、ＣＰＵがＲＡＭ、ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムを読み出し実行することにより、コントローラ５９は検知手段及び制御手段として機能するようになっている。なお、制御プログラムは、予めＲＯＭ等に記録しておいてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からＲＡＭ等に読み込まれるようにしてもよい。また、本実施形態においては、コントローラ５９を、制御プログラムを読み出し実行するように構成しているが、これに限られるものではなく、ハードロジック回路により構成してもよい。

具体的に、コントローラ５９は、Ａ／Ｄコンバータ５２により変換されたデジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルを検知する。そして、検知した信号レベルが低い範囲に下がる場合には、係数を上げるようにレベル調整部５３を制御し、供給電圧を下げるように電源部５６を制御する。一方、検知した信号レベルが信号レベルが高い範囲に上がる場合には、係数を下げるようにレベル調整部５３を制御し、供給電圧を下げるように電源部５６を制御する。その一例としては、変調部５４が変調するデジタル信号Ｓａｄの最大信号レベルがｍであるとし、電源部５６が供給するパワー信号Ｓｐｗの最大電圧値がｎであるとする。

この場合、コントローラ５９は、デジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルを予め２つの範囲に区分し、信号レベルが０からｍ／２の範囲にある場合と、ｍ／２からｍの範囲にある場合夫々について、設定する係数及び電圧値を決定する。例えば、デジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルが０からｍ／２の範囲にある場合には、係数を２とし、電圧値をｎ／２とする。一方、デジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルがｍ／２からｍの範囲にある場合には、係数を１とし、電圧値をｎとする。このように、信号レベルに基づいて係数と電圧値とを反比例の関係となるように変化させる。コントローラ５９は、このように、デジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルに基づいて決定した係数をレベル制御信号Ｓｌｃに設定してレベル調整部５３に送信し、電圧値を電圧制御信号Ｓｖｃに設定して電源部５６に送信する。

なお、本実施形態においては、コントローラ５９は、入力信号の信号レベルに基づいて係数及び電圧値を決定しているが、これに限られるものではない。例えば、ボリウム位置やアッテネータによる減衰率等によって変調部５４に入力される信号の信号レベルが制御されるので、これらボリウム位置や減衰率等の信号レベルを示す情報に基づいて、係数及び電圧値を決定することも可能である。

次に、信号レベルがｍ／２からｍの範囲にある場合、すなわち入力信号の信号レベルが高い場合の動作について説明する。なお、図４は、第１実施形態に係るデジタルアンプにおける各部の信号の波形イメージの一例を示す図であり、（ａ）は信号レベルがｍ／２からｍの範囲にある場合における入力信号Ｓｉｎの波形の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する増幅信号Ｓａｍの波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する出力信号Ｓｏｕの波形を示す図であり、（ｄ）は信号レベルが０からｍ／２の範囲にある場合における入力信号Ｓｉｎの波形の一例を示す図であり、（ｅ）は（ｄ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する増幅信号Ｓａｍの波形を示す図であり、（ｆ）は（ｄ）に示される当該入力信号Ｓｉｎに対応する出力信号Ｓｏｕの波形を示す図である。

図４（ａ）に示される波形の入力信号Ｓｉｎが、Ａ／Ｄコンバータ５２によってデジタル変換され、コントローラ５９により信号レベルが検知され、レベル調整部５３に入力される。コントローラ５９は、検知した信号レベルが０からｍ／２の範囲よりも高いｍ／２からｍの範囲にあるので、係数を１に下げて設定したレベル制御信号Ｓｌｃをレベル調整部５３に送信し、電圧値をｎに上げて設定した電圧制御信号Ｓｖｃを電源部５６に送信する。

レベル調整部５３は、入力されたデジタル入力信号Ｓｄｉに係数１を乗じて調整したデジタル信号Ｓａｄを出力する。その結果、レベル調整部５３に入力された信号は、その信号レベルは変化しないままに出力され、変調部５４により変調されて増幅部５５に入力される。

電源部５６から電圧ｎのパワー信号Ｓｐｗの供給を受けた増幅部５５は、変調信号Ｓｍｏに対応して振幅ｎの増幅信号Ｓａｍを出力する。この増幅信号Ｓａｍの波形を示す図が図４（ｂ）である。

そして、ＬＰＦ５７によって復調された出力信号Ｓｏｕの波形は図４（ｃ）に示す通りとなる。

次に、信号レベルが０からｍ／２の範囲にある場合、すなわち入力信号の信号レベルが低い場合の動作について説明する。

図４（ｄ）に示される波形の入力信号ＳｉｎがＡ／Ｄコンバータによってデジタル変換されコントローラ５９により信号レベルが検知され、レベル調整部５３に入力される。コントローラ５９は、検知した信号レベルがｍ／２からｍの範囲よりも低い０からｍ／２の範囲にあるので、係数を２に上げて設定したレベル制御信号Ｓｌｃをレベル調整部５３に送信し、電圧値をｎ／２に下げて設定した電圧制御信号Ｓｖｃを電源部５６に送信する。

レベル調整部５３は、入力されたデジタル信号Ｓｄｉに係数２を乗じて調整したデジタル信号Ｓａｄを出力する。その結果、レベル調整部５３に入力された信号は、その信号レベルが２倍に調整されて出力される。そうすると、変調部５４に入力されるデジタル信号Ｓａｄの信号レベルは０からｍまでの範囲となるので、変調部５４により出力される変調信号Ｓｍｏの信号レベルの分解能が２倍となる。

電源部５６から電圧ｎ／２のパワー信号Ｓｐｗの供給を受けた増幅部５５は、変調信号Ｓｍｏに対応して振幅ｎ／２の増幅信号Ｓａｍを出力する。この増幅信号の波形を示しているのが図４（ｅ）である。このように、図４（ｅ）の波形は図４（ｂ）の波形に比して、信号レベルの分解能が２倍となり、振幅が２分の１となる。

そして、ＬＰＦ５７によって復調された出力信号Ｓｏｕの波形は図４（ｆ）に示す通りとなる。

このように、従来のデジタルアンプの増幅信号Ｓａｍ（図２（ｅ））に対して、本実施形態に係るデジタルアンプの増幅信号Ｓａｍは、信号レベルの分解能が高まるため、出力信号Ｓｏｕの波形の歪みが低減される。

以上説明したように、第１実施形態のデジタルアンプによれば、デジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルに基づいて、レベル調整部５３において信号レベルに乗算する係数を制御して変調部５４に入力されるデジタル信号Ｓａｄの信号レベルを調整するので、入力信号の信号レベルが低い場合において、変調部５４により出力される変調信号Ｓｍｏの信号レベルの分解能を高めることができる。また、デジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルに基づいて、電源部５６による供給電圧を制御するので、変調信号Ｓｍｏの信号レベルの分解能に対応して、出力信号Ｓｏｕの信号レベルを調整することができる。その結果、信号レベルの低い信号を増幅して出力する場合において、増幅部５５を高い周波数で動作させなくても信号レベルの分解能を高めることができ、出力される信号の波形の歪みを低減し、音質、画質等を向上させることが可能となる。

増幅部５５を高い周波数で動作させると、放出される電磁波の増加等を招きエネルギー放出による回路内の電力損失が増加することとなる。また、放出される電磁波が増加することは、不要輻射が増加することを意味し、人体や機器等への影響が懸念されるところでもある。

これに対し、第１実施形態のデジタルアンプによれば、上述したように、高い周波数で増幅部５５を駆動する必要がないので、高い電力効率が得られ、また、人体等への影響も抑えることができる。

また、入力信号Ｓｄｉの信号レベルを複数の範囲に区分し、夫々の範囲に対して、制御信号に設定する係数と電圧値を決定するので、信号レベルと供給電圧とを段階的に制御することでき、連続的な制御よりも簡易な制御を行うことが可能となる。

また、デジタル入力信号Ｓｄｉの信号レベルに基づいて、レベル調整部５３において信号レベルに乗算する係数と電源部５６による供給電圧の電圧値とを反比例の関係となるように制御するので、入力信号における信号レベルの変化度合いを、出力される信号において再現することが可能となる。

また、デジタル入力信号Ｓｄｉに係数を乗じて信号レベルを調整するので、特に、Ａ／Ｄコンバータ５２の信号レベルに対する分解能が変調部５４や増幅部５５よりも高い場合に有効である。つまり、従来のデジタルアンプであれば、変調部５４、増幅部５５の低い分解能により、出力される信号の質が制限されるのであるが、第１実施形態に係るデジタルアンプによれば、Ａ／Ｄコンバータ５２から出力された分解能の高いデジタル入力信号Ｓｄｉを調整するので、Ａ／Ｄコンバータ５２の高分解能を有効に利用しながら、分解能の高い増幅信号Ｓａｍを出力することができる。なお、上記実施形態においては、本願に係る増幅装置をアナログ入力のデジタルアンプに適用しているが、これに限られるものではなく、デジタル入力のデジタルアンプに適用することもできる。

（II）第２実施形態
次に、本願に係る他の実施形態である第２実施形態について、図５を用いて説明する。

なお、図５は、第２実施形態に係るデジタルアンプの概要構成の一例を示すブロック図である。

また、以下に説明する第２実施形態に係るデジタルアンプの構成においては、レベル調整部とコントローラに関する部分のみが第１実施形態に係るデジタルアンプの場合と異なるのみであるので、その他の部材については第１実施形態に係るデジタルアンプの構成を踏襲して同様の部材番号を付し、細部の説明は省略する。

上述した第１実施形態においては、デジタル信号の信号レベルを調整する場合について説明したが、以下に説明する第２実施形態においては、アナログ信号の信号レベルを調整する場合について説明する。

図５に示すように、第１実施形態に係るデジタルアンプは、入力端子５１から入力された入力信号Ｓｉｎがレベル調整部５３及びコントローラ５９に入力され、レベル調整部５３がレベル調整後のアナログ信号ＳａａをＡ／Ｄコンバータ５２に供給するように構成されている。

レベル調整部５３は、コントローラ５９から送信されるレベル制御信号Ｓｌｃに基づいて減衰量を調整し、入力されたアナログ信号Ｓｉｎを減衰させることにより信号レベルを調整したアナログ信号Ｓａａを出力する。そして、レベル調整後のアナログ信号Ｓａａは、Ａ／Ｄコンバータ５２によりレベル調整されたデジタル信号Ｓｄｉに変換されて変調部５４に入力される。

コントローラ５９は、アナログの入力信号Ｓｉｎの信号レベルを検知し、この信号レベルに基づいて、レベル制御信号Ｓｌｃに設定する係数と電圧制御信号Ｓｖｃに設定する電圧値とを制御する。

その一例としては、Ａ／Ｄ変換部５２がデジタル信号に変換するアナログ信号Ｓａａの最大信号レベル及び変調部５４が変調するデジタル信号Ｓｄｉの最大信号レベルが共にｍであるとし、入力端子５１から入力される入力信号Ｓｉｎの最大信号レベルが２ｍであるとし、電源部５６が供給するパワー信号Ｓｐｗの最大電圧値がｎであるとする。

この場合、入力信号Ｓｉｎの信号レベルが０からｍの範囲にある場合には、係数を１とし、電圧値をｎ／２とする。そして、入力信号Ｓｉｎの信号レベルがｍから２ｍの範囲にある場合には、係数を１／２とし、電圧値をｎとする。

次に、信号レベルがｍから２ｍの範囲にある場合の動作について説明する。

入力信号Ｓｉｎの信号レベルを検知したコントローラ５９は、検知した信号レベルが０からｍの範囲よりも高いｍから２ｍの範囲にあるので、係数を１／２に下げて設定したレベル制御信号Ｓｌｃをレベル調整部５３に送信し、電圧値をｎに上げて設定した電圧制御信号Ｓｖｃを電源部５６に送信する。

一方、レベル調整部５３は、設定された係数１／２に基づき、信号レベルが１／２となるように減衰量を調整し、入力された入力信号Ｓｉｎの信号レベルを１／２に調整したアナログ信号Ｓａａを出力する。

そして、アナログ信号Ｓａａは、Ａ／Ｄコンバータ５２によりデジタル変換され、変調部５４により変調されて増幅部５５に入力される。

電源部５６から電圧ｎのパワー信号Ｓｐｗの供給を受けた増幅部５５は、変調信号Ｓｍｏに対応して振幅ｎの増幅信号Ｓａｍを出力する。そして、ＬＰＦ５７により出力信号Ｓｏｕが出力される。

この場合における入力信号Ｓｉｎ、増幅信号Ｓａｍ及び出力信号Ｓｏｕ夫々の波形は第１実施形態における図４(ａ)、（ｂ）及び（ｃ）の場合と同様となる。

次に、信号レベルが０からｍの範囲にある場合の動作について説明する。

入力信号Ｓｉｎの信号レベルを検知したコントローラ５９は、検知した信号レベルがｍから２ｍの範囲よりも低い０からｍの範囲にあるので、係数を１に上げて設定したレベル制御信号Ｓｌｃをレベル調整部５３に送信し、電圧値をｎ／２に下げて設定した電圧制御信号Ｓｖｃを電源部５６に送信する。

一方、レベル調整部５３は、設定された係数１に基づき、信号レベルが減衰しないように減衰量を調整し、入力された入力信号Ｓｉｎの信号レベルを変えずにアナログ信号Ｓａａとして出力する。

そうすると、Ａ／Ｄコンバータ５２によって変換されて変調部５４に入力されるデジタル信号Ｓｄｉの信号レベルは０からｍまでの範囲となるので、変調部５４により出力される変調信号Ｓｍｏの信号レベルの分解能が２倍となる。

電源部５６から電圧ｎ／２のパワー信号Ｓｐｗの供給を受けた増幅部５５は、変調信号Ｓｍｏに対応して振幅ｎ／２の増幅信号Ｓａｍを出力する。そして、ＬＰＦ５７によって出力信号Ｓｏｕが出力される。

この場合における入力信号Ｓｉｎ、増幅信号Ｓａｍ及び出力信号Ｓｏｕ夫々の波形も第１実施例における図４(ｄ)、（ｅ）及び（ｆ）の場合と同様となる。

以上説明したように、第２実施形態に係るデジタルアンプによれば、第１実施形態に係るデジタルアンプの動作による効果に加えて、アナログ入力信号Ｓｉｎの信号レベルを調整するので、調整後のアナログ信号ＳａａがＡ／Ｄコンバータ５２によりデジタル変換されるため、Ａ／Ｄコンバータ５２のダイナミックレンジを有効に利用することができるように信号レベルを調整することが可能となる。

また、上述したように、アナログ入力信号の信号レベルを調整した後にデジタル信号に変換されるので、Ａ／Ｄコンバータ５２における信号レベルの分解能が変調部５４や増幅部５５の分解能よりも低い場合においても有効である。つまり、デジタル変換された分解能の低い信号に対し係数を乗じて信号レベルを調整すると、信号レベルの分解能が更に低下してしまうが、第２実施形態に係るデジタルアンプであれば、このような不都合がない。

（III）第３実施形態
次に、本願に係る他の実施形態である第３実施形態について、図６を用いて説明する。

なお、図６は、第３実施形態に係るデジタルアンプの概要構成の一例を示すブロック図である。

また、以下に説明する第３実施形態に係るデジタルアンプの構成においては、本願に係るＡ／Ｄコンバータ及びレベル調整部に関する部分のみが第２実施形態に係るデジタルアンプの場合と異なるのみであるので、その他の部材については第２実施形態に係るデジタルアンプの構成を踏襲して同様の部材番号を付し、細部の説明は省略する。

上述した第２実施形態においては、レベル調整部５３が直接信号レベルを調整する場合について説明したが、以下に説明する第３実施形態においては、レベル調整部５３がＡ／Ｄコンバータ５２に供給する基準電圧を変更することにより信号レベルを調整する場合について説明する。

図５に示すように、第３実施形態に係るデジタルアンプは、入力端子５１から入力された入力信号ＳｉｎがＡ／Ｄコンバータ５２及びコントローラ５９に入力され、レベル調整部５３が基準電圧ＳｒｆをＡ／Ｄコンバータ５２に供給するように構成されている。

レベル調整部５３は可変電圧電源であり、コントローラ５９から送信されるレベル制御信号Ｓｌｃに設定された電圧値の基準電圧信号ＳｒｆをＡ／Ｄコンバータ５２に供給する。

この基準電圧信号Ｓｒｆの電圧値により、Ａ／Ｄコンバータ５２のフルスケール電圧が決定される。つまり、基準電圧信号Ｓｒｆの電圧値を上下させることにより、この電圧値を最大信号レベルとして、入力信号Ｓｉｎの信号レベルが調整されて、デジタル信号Ｓｄｉに変換される。

このように、Ａ／Ｄコンバータに供給する基準電圧を変更することによっても入力信号の信号レベルを調整することが可能である。

そして、アナログの入力信号Ｓｉｎの信号レベルを検知したコントローラ５９が、この信号レベルに基づいて、レベル調整部５３による信号レベルの調整と電源部５６による供給電圧とを制御することにより、信号レベルの低い入力信号を増幅する場合における信号レベルの分解能を高めることができる。

以上説明したように、第３実施形態に係るデジタルアンプにおいても、第２実施形態に係るデジタルアンプの動作による効果と同様な効果が得られるのである。

なお、以上説明した各実施形態における制御手段は、レベル調整の係数と供給電圧値とを２段階に制御しているが、これに限られるものではなく、信号レベルに合わせて多段階あるいは連続的に制御することが望ましい。それにより、出力される信号の波形の歪みをより低減させることができる。

また、上記各実施形態においては、本願に係る増幅装置をデジタルアンプに適用しているが、これに限られるものではなく、アナログアンプにも適用することができる。

従来のデジタルアンプの概要構成の一例を示すブロック図である。従来のデジタルアンプにおける各部の信号の波形イメージの一例を示す図であり、（ａ）は信号レベルが高い場合における入力信号Ｓｉｎの波形を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する増幅信号Ｓａｍの波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する出力信号Ｓｏｕの波形を示す図であり、（ｄ）は信号レベルが低い場合における入力信号Ｓｉｎの波形を示す図であり、（ｅ）は（ｄ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する増幅信号Ｓａｍの波形を示す図であり、（ｆ）は（ｄ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する出力信号Ｓｏｕの波形を示す図である。第１実施形態に係るデジタルアンプの概要構成の一例を示すブロック図である。第１実施形態に係るデジタルアンプにおける各部の信号の波形イメージの一例を示す図であり、（ａ）は信号レベルがｍ／２からｍの範囲にある場合における入力信号Ｓｉｎの波形の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する増幅信号Ｓａｍの波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する出力信号Ｓｏｕの波形を示す図であり、（ｄ）は信号レベルが０からｍ／２の範囲にある場合における入力信号Ｓｉｎの波形の一例を示す図であり、（ｅ）は（ｄ）に示される入力信号Ｓｉｎに対応する増幅信号Ｓａｍの波形を示す図であり、（ｆ）は（ｄ）に示される当該入力信号Ｓｉｎに対応する出力信号Ｓｏｕの波形を示す図である。第２実施形態に係るデジタルアンプの概要構成の一例を示すブロック図である。第３実施形態に係るデジタルアンプの概要構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１、５１入力端子
２、５２Ａ／Ｄコンバータ
３、５４変調部
４、５５増幅部
５、５６電源部
６、５７ＬＰＦ
７、５８出力端子
５３レベル調整部
５９制御部

Claims

入力信号を変調して変調信号を生成する変調手段と、前記変調信号を増幅して増幅信号を生成する増幅手段と、前記増幅手段に電力を供給する電力供給手段と、を備える増幅装置において、
前記入力信号の信号レベル又は当該信号レベルを示す情報のいずれか一方を検知する検知手段と、
前記変調手段に入力される前記入力信号の信号レベルを調整するレベル調整手段と、
前記検知手段により検知した結果に基づき、前記入力信号の信号レベルが下がる場合には、前記レベル調整手段による前記調整後の入力信号の信号レベルを前記調整前の入力信号の信号レベルで除算して求められる係数を上げるように前記レベル調整手段を制御し、且つ前記電力供給手段による供給電圧を下げるように前記電力供給手段を制御するとともに、前記入力信号の信号レベルが上がる場合には、前記係数を下げるように前記レベル調整手段を制御し、且つ前記供給電圧を上げるように前記電力供給手段を制御する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする増幅装置。
請求項１に記載の増幅装置において、
前記制御手段は、当該信号レベルが、予め区分された複数の範囲の中の一の前記範囲から当該範囲より信号レベルの低い前記範囲に下がる場合には、前記係数を上げるように前記レベル調整手段を制御し、且つ前記供給電圧を下げるように前記電力供給手段を制御するとともに、当該信号レベルが前記一の範囲から当該範囲より信号レベルの高い前記範囲に上がる場合には、前記係数を下げるように前記レベル調整手段を制御し、且つ前記供給電圧を上げるように前記電力供給手段を制御することを特徴とする増幅装置。
請求項１又は請求項２に記載の増幅装置において、
前記制御手段は、前記係数と、前記供給電圧とが反比例の関係となるように前記レベル調整手段及び前記電力供給手段を制御することを特徴とする増幅装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の増幅装置において、
前記レベル調整手段は、デジタル信号である前記入力信号の信号レベルを調整して前記変調手段に入力することを特徴とする増幅装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の増幅装置において、
アナログ信号をデジタル化して前記変調手段に入力するデジタル化手段を更に備え、
前記レベル調整手段は、アナログ信号である前記入力信号の信号レベルを調整して前記デジタル化手段に入力することを特徴とする増幅装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の増幅装置において、
アナログ信号である前記入力信号をデジタル化して前記変調手段に入力するデジタル化手段を更に備え、
前記レベル調整手段は、前記デジタル化手段に基準電圧を供給するとともに、前記デジタル化手段に供給する前記基準電圧を変更することにより前記入力信号の信号レベルを調整することを特徴とする増幅装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の増幅装置において、
アナログ信号である前記入力信号をデジタル化して前記変調手段に入力するデジタル化手段を更に備え、
前記変調手段は、前記デジタル化された入力信号を変調してＰＤＭ（Pulse Density Modulation）信号またはＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号のいずれかをデジタル化された前記変調信号として生成し、
前記増幅手段は、前記デジタル化された変調信号を増幅してデジタル化された前記増幅信号を生成し、
更に、前記デジタル化された増幅信号をアナログ化するアナログ化手段を備えることを特徴とする増幅装置。