JP4453284B2

JP4453284B2 - Digital amplifier

Info

Publication number: JP4453284B2
Application number: JP2003193996A
Authority: JP
Inventors: 隆金井; 英治小松
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2023-07-09
Also published as: JP2005033344A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無信号時のスピーカ端子の電位をシャーシの電位と同電位または近い電位にすることで、スピーカ端子とシャーシとの間に不用意に流れる短絡電流によるスピーカの破損を防止できるディジタルアンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＤ級増幅器（スイッチング増幅器）においては、正負２電源方式もしくは正極側のみの単一電源方式のいずかを用いている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、正負２電源方式では使用するＰｃｈＭＯＳＦＥＴのスイッチングスピードが遅いため、スピードの速いＮｃｈＭＯＳＦＥＴのみを使用した単一電源方式を採用している場合が多い。
また、音量調整を、データで絞る方式ではなく、電源電圧を可変することにより行うことで音質劣化を防止するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０８８２４号公報
【特許文献２】
特願２０００−８４１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記特許文献１に開示された従来技術、特に単一電源方式を採用した場合においては、無信号時にスピーカ端子には電源電圧の１/２の値の直流電圧が印加されている状態になるため、電源電圧が高い場合には、スピーカ端子がむき出しの状態ではそのスピーカ端子とシャーシとの間が不用意に電気的に接続されることにより、前記スピーカ端子と前記シャーシとの間に短絡電流が流れ、その短絡電流の大きさによってはスピーカの破損を招くという課題があった。
【０００５】
また、前記特許文献２に開示された従来技術においては、一般的な実使用状態では音量は絞られているため電源電圧は低く、スピーカ端子とシャーシとの間が不用意に電気的に接続されても前記スピーカ端子と前記シャーシとの間に流れる短絡電流は小さく、これによりスピーカが破損する危険性は小さいが、音量調整により音量を絞らない場合には電源電圧は高くなるため、前記短絡電流によりスピーカが破損する危険性が大きくなり、専用のスピーカ端子が必要となる課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、無信号時のスピーカ端子の電位をシャーシの電位と同電位または近い電位にし、再生する音質の劣化を招くことなく、スピーカ端子がシャーシと電気的に不用意に接続したときの短絡電流によるスピーカの破損を回避できるディジタルアンプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るディジタルアンプは、正極単一電源方式のパワースイッチング部において、入力されたパルス幅変調ディジタル信号をもとに、直流電源をスイッチング素子により断続し、スピーカに供給する出力信号を生成する、ディジタルアンプにおいて、音量調整信号をもとに出力が可変するＤＣ／ＤＣ変換器により前記パワースイッチング部の前記直流電源の電圧値を制御する電源電圧制御回路と、前記音量調整信号をもとに制御された前記直流電源の電圧値と前記電源電圧制御回路のグランド電位である基準電位との中点電位に対応した、シャーシへ印加されるシャーシ電圧を生成するシャーシ電位調整回路とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明のディジタルアンプは、電源電圧制御回路によりパワースイッチング部の直流電源の電圧値を音量調整信号をもとに制御し、前記音量調整信号をもとに制御された前記直流電源の電圧値と前記電源電圧制御回路のグランド電位である基準電位との中点電位に対応した、シャーシへ印加されるシャーシ電圧をシャーシ電位調整回路により生成することにより、無信号時のスピーカ端子に印加される無信号時スピーカ端子電圧である前記パワースイッチング部の直流電源の電圧値の中点電位と前記シャーシの電位との差を無くすことで、前記シャーシと前記無信号時のスピーカ端子とが電気的に不用意に接続されたときの短絡電流によるスピーカの破損の危険性を回避する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について説明する。
図１は、この実施の形態のディジタルアンプの構成を示すブロック図である。この実施の形態では、主に２チャネルのスピーカ駆動の場合を例に説明する。
このディジタルアンプは、ディジタルオーディオインタフェースレシーバ（以下、ＤＩＲという）１、ディジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰという）２、ＰＣＭ/ＰＷＭ変換部３、パワースイッチング部４、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）５、スピーカ６、電源電圧制御回路７および中点電位発生回路（シャーシ電位調整回路）８を備えている。なお、符号９は、ＤＩＲ１、ＤＳＰ２、ＰＣＭ/ＰＷＭ変換部３、パワースイッチング部４、ＬＰＦ５、電源電圧制御回路７および中点電位発生回路８などを内装するシャーシである。
【００１０】
ＤＩＲ１は、ディジタル入力信号を受信し、このディジタルアンプにより処理しやすい形式の例えばＬ−ＰＣＭなどの信号へ変換するためのものである。ＤＳＰ２は、ＤＩＲ１が受信したディジタル入力信号を復調し、ＰＣＭ信号として出力する。ＰＣＭ/ＰＷＭ変換部３は、ＰＣＭ信号をＰＷＭ信号へ変換するものである。パワースイッチング部４は、ＰＷＭ信号をもとにＭＯＳＦＥＴをスイッチング動作させ直流電源をスイッチングすることで、負荷に電流を供給するものである。ＬＰＦ５は、所定の低域通過周波数特性によりパルス信号からアナログ音声信号を生成し出力する。スピーカ６は、電気信号を音声に変換するものである。電源電圧制御回路７は音量調整信号をもとに出力が可変するＤＣ/ＤＣ変換器を有し、音量調整信号をもとにパワースイッチング部４の電源電圧Ｖｃｃを可変する機能を実現するものである。中点電位発生回路８は、電源電圧Ｖｃｃの中点電位であるＶｃｃ/２の電位を発生させ、シャーシ９へシャーシ電圧として印加する。この中点電位は無信号時にスピーカ端子に現れる無信号時スピーカ端子電圧である。シャーシ９は外部から見たＧＮＤ電位となっており、このディジタルアンプでは中点電位発生回路８の出力、すなわち電源電圧Ｖｃｃの中点電位であるシャーシ電圧がシャーシ９に印加され、シャーシ９はＶｃｃ/２の電位となっている。
【００１１】
次に動作について説明する。
入力されたディジタル信号は、ＤＩＲ１によりディジタルアンプ内で処理しやすい信号形式に変換されＤＳＰ２へ出力される。ＤＳＰ２では、ＤＩＲ１から入力された信号に対しデコード処理や、必要に応じた加工処理を行いＰＣＭ/ＰＷＭ変換部３へ出力する。ＰＣＭ/ＰＷＭ変換部３では、ＤＳＰ２から入力された信号を、その振幅瞬時値に対応した幅のパルスに変換するＰＷＭ処理を行い、このＰＷＭ処理の結果得られたパルス信号をパワースイッチング部４へ出力する。パワースイッチング部４では、ＰＣＭ/ＰＷＭ変換部３から入力されたパルス信号により直流電源（電源電圧Ｖｃｃ）をスイッチングし、その出力をＬＰＦ５へ供給する。ＬＰＦ５では、パワースイッチング部４から供給されたパルス信号をアナログ信号へ変換しスピーカ６に供給する。
【００１２】
このとき電源電圧制御回路７は、ＤＣ/ＤＣ変換器により音量調節のボリュームと連動して電源電圧Ｖｃｃを可変しパワースイッチング部４へ供給しており、このＤＣ/ＤＣ変換器のグランド電位である基準電位と前記電源電圧Ｖｃｃを中点電位発生回路８へ供給する。中点電位発生回路８では、前記基準電位と前記電源電圧Ｖｃｃとの中間の電位、Ｖｃｃ/２をシャーシ９へ印加されるシャーシ電位として発生させており、シャーシの電位である外部から見たときのグランド電位がＶｃｃ/２になるようにしている。
この結果、無信号時のスピーカ端子の電位とシャーシ９の電位とは同電位となり、シャーシ９とスピーカ端子とが電気的に不用意に接続されたときの短絡電流によるスピーカの破損が回避される。
【００１３】
以上のように、この実施の形態によれば、無信号時にスピーカ端子とシャーシとの間が電気的に不用意に接触しても、前記スピーカ端子と前記シャーシとの間に短絡電流が流れることはなく、スピーカの破損を回避できるディジタルアンプを提供できる効果がある。
【００１４】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
図２は、この実施の形態のディジタルアンプの構成を示すブロック図である。前記実施の形態では２チャネルのスピーカ駆動の場合を例に説明したが、この実施の形態では、フロントスピーカとリアスピーカとを同時に駆動するマルチチャネルの場合を例に説明する。
このようなフロントスピーカとリアスピーカとを同時に駆動する場合、一般的にはリアスピーカはフロントスピーカより小型で能率が低いなど、フロントスピーカとリアスピーカは能率が異なっていることが多く、１つの電源でフロントスピーカとリアスピーカの音量調整を行う場合には、能率の高い方のスピーカへ供給する信号をディジタル処理で調節することになるため音質の劣化を招くことになる。これを回避するためにフロント用のパワースイッチング部１４とリア用のパワースイッチング部２４にそれぞれ電源電圧を用意し、同じ音圧が発生するように前記各電源電圧を調整することで、マルチチャネルでも高音質を保つことが可能になる。
【００１５】
このディジタルアンプは、ディジタルオーディオインタフェースレシーバ（以下、ＤＩＲという）１１およびディジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰという）１２と、フロント用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部１３、パワースイッチング部１４、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）１５、フロントスピーカ１６およびフロント用の電源電圧制御回路３１と、リア用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部２３、パワースイッチング部２４、ＬＰＦ２５、リアスピーカ２６およびリア用の電源電圧制御回路３２と、中点電位発生回路（シャーシ電位調整回路）３３とを備えている。なお、符号４１は、ＤＩＲ１１、ＤＳＰ１２、フロント用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部１３、リア用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部２３、パワースイッチング部１４，２４、ＬＰＦ１５，２５、フロント用の電源電圧制御回路３１、リア用の電源電圧制御回路３２、および中点電位発生回路３３などを内装するシャーシである。
【００１６】
ＤＩＲ１１は、ディジタル入力信号を受信し、このディジタルアンプにより処理しやすい信号へ変換するためのものである。ＤＳＰ１２は、ＤＩＲ１１が受信したディジタル入力信号を復調し、ＰＣＭ信号として出力する。フロント用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部１３は、フロント用のＰＣＭ信号をＰＷＭ信号へ変換するものである。パワースイッチング部１４は、フロント用のＰＷＭ信号をもとにＭＯＳＦＥＴをスイッチング動作させ直流電源をスイッチングすることで負荷（フロントスピーカ１６）に電流を供給するものである。ＬＰＦ１５は、所定の低域通過周波数特性によりパルス信号からアナログ音声信号を生成し出力する。フロントスピーカ１６は、フロント用のアナログ音声信号を音声に変換してフロント用の音源を発生するものである。フロント用の電源電圧制御回路３１はフロント用の音量調整信号をもとに出力が可変するＤＣ/ＤＣ変換器を有し、フロント用の音量調整信号をもとにパワースイッチング部１４のフロント用電源電圧Ｖｃｃ１を可変する機能を実現するものである。
【００１７】
リア用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部２３は、リア用のＰＣＭ信号をＰＷＭ信号へ変換するものである。パワースイッチング部２４は、リア用のＰＷＭ信号をもとにＭＯＳＦＥＴをスイッチング動作させ直流電源をスイッチングすることで負荷（リアスピーカ２６）に電流を供給するものである。ＬＰＦ２５は、所定の低域通過周波数特性によりパルス信号からアナログ音声信号を生成し出力する。リアスピーカ２６は、リア用のアナログ音声信号を音声に変換してリア用の音源を発生するものである。リア用の電源電圧制御回路３２は、リア用の音量調整信号をもとに出力が可変するＤＣ/ＤＣ変換器を有し、リア用の音量調整信号をもとにパワースイッチング部２４のリア用電源電圧Ｖｃｃ２を可変する機能を実現するものである。
【００１８】
中点電位発生回路３３は、フロント用電源電圧Ｖｃｃ１の中点電位（Ｖｃｃ１/２）と、リア用電源電圧Ｖｃｃ２の中点電位（Ｖｃｃ２/２）とに対応した、シャーシ４１に印加されるシャーシ電圧を発生させる機能を備えており、フロント用電源電圧Ｖｃｃ１の中点電位（Ｖｃｃ１/２）と、リア用電源電圧Ｖｃｃ２の中点電位（Ｖｃｃ２/２）の平均値となる電位（Ｖｃｃ１＋Ｖｃｃ２）/４を、シャーシ４１へ印加するシャーシ電圧として発生する。すなわち、フロント用電源電圧Ｖｃｃ１、リア用電源電圧Ｖｃｃ２、さらにそれらフロント用電源電圧Ｖｃｃ１およびリア用電源電圧Ｖｃｃ２を発生させる前記各ＤＣ/ＤＣ変換器のグランド電位から、フロント用電源電圧Ｖｃｃ１と前記グランド電位との中間のフロント中点電位（Ｖｃｃ１/２）を求めるとともに、リア用電源電圧Ｖｃｃ２と前記グランド電位との中間のリア中点電位（Ｖｃｃ２/２）を求め、さらに前記フロント中点電位と前記リア中点電位との中間の電位（Ｖｃｃ１＋Ｖｃｃ２）/４をシャーシ電圧として発生させる機能を備えている。シャーシ４１は外部からみたＧＮＤ電位となっており、このディジタルアンプでは中点電位発生回路３３により発生させた前記シャーシ電圧がシャーシ４１へ印加されるように構成されている。
【００１９】
次に動作について説明する。
このディジタルアンプにおいても、入力されたディジタル信号は、ＤＩＲ１１によりディジタルアンプ内で処理しやすい信号形式に変換されＤＳＰ１２へ出力される。ＤＳＰ１２では、ＤＩＲ１１から入力された信号に対しデコード処理や、必要に応じた加工処理を行い、フロント用およびリア用のＰＣＭ信号を生成し、それぞれフロント用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部１３、リア用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部２３へ出力する。
【００２０】
フロント用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部１３では、ＤＳＰ１２から入力されたフロント用のＰＣＭ信号を、その振幅瞬時値に対応した幅のパルスに変換するＰＷＭ処理を行い、このＰＷＭ処理の結果得られたパルス信号をパワースイッチング部１４へ出力する。パワースイッチング部１４では、フロント用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部１３から入力されたパルス信号により直流電源（フロント用電源電圧Ｖｃｃ１）をスイッチングし、その出力をＬＰＦ１５へ供給する。ＬＰＦ１５では、パワースイッチング部１４から供給されたパルス信号をアナログ信号へ変換しフロントスピーカ１６に供給する。
【００２１】
一方また、リア用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部２３では、ＤＳＰ１２から入力されたリア用のＰＣＭ信号を、その振幅瞬時値に対応した幅のパルスに変換するＰＷＭ処理を行い、このＰＷＭ処理の結果得られたパルス信号をパワースイッチング部２４へ出力する。パワースイッチング部２４では、リア用のＰＣＭ/ＰＷＭ変換部２３から入力されたパルス信号により直流電源（リア用電源電圧Ｖｃｃ２）をスイッチングし、その出力をＬＰＦ２５へ供給する。ＬＰＦ２５では、パワースイッチング部２４から供給されたパルス信号をアナログ信号へ変換しリアスピーカ２６に供給する。
【００２２】
このときフロント用の電源電圧制御回路３１は、ＤＣ/ＤＣ変換器によりフロント用の音量調節のボリュームと連動してフロント用電源電圧Ｖｃｃ１を可変しパワースイッチング部１４へ供給しており、このＤＣ/ＤＣ変換器のグランド電位である基準電位と前記フロント用電源電圧Ｖｃｃ１を中点電位発生回路３３へ供給する。
一方、リア用の電源電圧制御回路３２は、ＤＣ/ＤＣ変換器によりリア用の音量調節のボリュームと連動してリア用電源電圧Ｖｃｃ２を可変しパワースイッチング部２４へ供給しており、このＤＣ/ＤＣ変換器のグランド電位である基準電位と前記リア用電源電圧Ｖｃｃ２を中点電位発生回路３３へ供給する。
【００２３】
中点電位発生回路３３では、前記基準電位と前記フロント用電源電圧Ｖｃｃ１と前記リア用電源電圧Ｖｃｃ２とをもとに、フロント中点電位（Ｖｃｃ１/２）とリア中点電位（Ｖｃｃ２/２）を求め、さらに前記フロント中点電位と前記リア中点電位との中間の電位、つまりフロント中点電位（Ｖｃｃ１/２）とリア中点電位（Ｖｃｃ２/２）の平均値であるシャーシ４１へ印加するシャーシ電圧（Ｖｃｃ１＋Ｖｃｃ２）/４を発生させ、外部から見たときのグランド電位、すなわちシャーシ４１の電位が（Ｖｃｃ１＋Ｖｃｃ２）/４になるようにして、フロント用スピーカ端子とシャーシ４１間の電位差、リア用スピーカ端子とシャーシ４１間の電位差が極力小さくなるようにする。
【００２４】
このようにフロントスピーカとリアスピーカを同時に駆動するようなディジタルアンプでは、フロント用のパワースイッチング部１４とリア用のパワースイッチング部２４とで電源電圧が異なるため、無信号時においてはフロント用スピーカ端子とシャーシ４１との間、リア用スピーカ端子とシャーシ４１との間で電位差が生じることになる。しかしながら、フロントスピーカとリアスピーカの能率の差は６ｄＢ程度であることから、音量を最大にしたときの前記フロント用電源電圧Ｖｃｃ１が４０Ｖ、前記リア用電源電圧Ｖｃｃ２が８０Ｖであった場合、無信号時においてはフロント用スピーカ端子の電位は２０Ｖ、リア用スピーカ端子の電位は４０Ｖであり、このときシャーシ４１の電位は３０Ｖであることから、シャーシ４１とフロント用スピーカ端子、リア用スピーカ端子との電位差はそれぞれ１０Ｖとなり、スピーカ端子とシャーシとの間が電気的に不用意に接続されるようなことが生じても、前記スピーカ端子と前記シャーシとの間に流れる短絡電流によりスピーカが破損するという危険性は低くなる。
【００２５】
以上のように、この実施の形態によれば、マルチチャネルシステムにおいても無信号時のシャーシ４１とフロント用スピーカ端子、リア用スピーカ端子との電位差を小さく抑えることが出来、また、フロント用スピーカとリア用スピーカとの間の音量調整をデータを絞ることなく実現でき、さらに無信号時にスピーカ端子とシャーシとの間が電気的に不用意に接続されても、スピーカが破損する危険性のないディジタルアンプを提供できる効果がある。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、無信号時のスピーカ端子に現れる無信号時スピーカ端子電圧であるパワースイッチング部の直流電源電圧値の中点電位とシャーシ電位との差を無くし、あるいは小さくすることが可能であることから、前記無信号時のスピーカ端子と前記シャーシとの間が不用意に接触し電気的に接続されてもスピーカの破損を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のディジタルアンプの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施の形態のディジタルアンプの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
４，１４，２４……パワースイッチング部、６……スピーカ、７……電源電圧制御回路、８，３３……中点電位発生回路（シャーシ電位調整回路）、９，４１……シャーシ、１６……フロントスピーカ、２６……リアスピーカ、３１……フロント用の電源電圧制御回路、３２……リア用の電源電圧制御回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a digital amplifier capable of preventing the speaker from being damaged by a short-circuit current that flows between the speaker terminal and the chassis by setting the potential of the speaker terminal at the time of no signal to the same potential as or close to the potential of the chassis. About.
[0002]
[Prior art]
In a conventional class D amplifier (switching amplifier), either a positive / negative two power source system or a single power source system only on the positive side is used (for example, see Patent Document 1). However, since the switching speed of the PchMOSFET to be used is slow in the positive / negative two power supply system, the single power supply system using only the fast NchMOSFET is often adopted.
In addition, there is a technique that prevents deterioration in sound quality by adjusting the volume by changing the power supply voltage instead of using a method of narrowing down by data (see, for example, Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-208824 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application No. 2000-8414 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of employing the conventional technique disclosed in Patent Document 1, particularly the single power supply system, a DC voltage having a value half that of the power supply voltage is applied to the speaker terminal when there is no signal. Therefore, when the power supply voltage is high, when the speaker terminal is exposed, the speaker terminal and the chassis are inadvertently electrically connected, thereby causing a short-circuit current between the speaker terminal and the chassis. There is a problem that the speaker is damaged depending on the magnitude of the short-circuit current.
[0005]
In the prior art disclosed in Patent Document 2, the power supply voltage is low because the volume is reduced in a general actual use state, and the speaker terminal and the chassis are inadvertently electrically connected. However, the short-circuit current flowing between the speaker terminal and the chassis is small, and thus the risk of damage to the speaker is small, but the power supply voltage becomes high when the volume is not reduced by adjusting the volume. This increases the risk of breakage of the speaker, and there is a problem that a dedicated speaker terminal is required.
[0006]
Therefore, the present invention sets the potential of the speaker terminal at the time of no signal to the same potential as or close to the potential of the chassis, and when the speaker terminal is electrically inadvertently connected to the chassis without causing deterioration of sound quality to be reproduced. An object of the present invention is to provide a digital amplifier capable of avoiding damage to a speaker due to a short-circuit current.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A digital amplifier according to the present invention generates an output signal to be supplied to a speaker by intermittently connecting a DC power source with a switching element based on an input pulse width modulation digital signal in a power switching unit of a positive single power source system. In the digital amplifier, a power supply voltage control circuit for controlling a voltage value of the DC power source of the power switching unit by a DC / DC converter whose output is variable based on a volume adjustment signal, and on the basis of the volume adjustment signal A chassis potential adjustment circuit that generates a chassis voltage applied to the chassis corresponding to a midpoint potential of the controlled voltage value of the DC power supply and a reference potential that is a ground potential of the power supply voltage control circuit. It is characterized by.
[0008]
The digital amplifier of the present invention controls the voltage value of the DC power supply of the power switching unit based on the volume adjustment signal by the power supply voltage control circuit, and the voltage value of the DC power supply controlled based on the volume adjustment signal The chassis voltage applied to the chassis corresponding to the midpoint potential with respect to the reference potential, which is the ground potential of the power supply voltage control circuit, is generated by the chassis potential adjustment circuit, so that no signal is applied to the speaker terminal when there is no signal. By eliminating the difference between the midpoint potential of the voltage value of the DC power supply of the power switching unit, which is the speaker terminal voltage at the time of signal, and the potential of the chassis, the chassis and the speaker terminal at the time of no signal are not electrically connected. Avoid the risk of speaker damage due to short-circuit currents when properly connected.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the digital amplifier of this embodiment. In this embodiment, a case of driving a 2-channel speaker will be mainly described as an example.
The digital amplifier includes a digital audio interface receiver (hereinafter referred to as DIR) 1, a digital signal processor (hereinafter referred to as DSP) 2, a PCM / PWM converter 3, a power switching unit 4, a low-pass filter (hereinafter referred to as LPF) 5, A speaker 6, a power supply voltage control circuit 7, and a midpoint potential generation circuit (chassis potential adjustment circuit) 8 are provided. Reference numeral 9 denotes a chassis including DIR1, DSP2, PCM / PWM conversion unit 3, power switching unit 4, LPF 5, power supply voltage control circuit 7, midpoint potential generation circuit 8, and the like.
[0010]
DIR1 is for receiving a digital input signal and converting it into a signal such as L-PCM in a format that can be easily processed by the digital amplifier. The DSP 2 demodulates the digital input signal received by the DIR 1 and outputs it as a PCM signal. The PCM / PWM conversion unit 3 converts a PCM signal into a PWM signal. The power switching unit 4 supplies current to the load by switching the DC power supply by switching the MOSFET based on the PWM signal. The LPF 5 generates and outputs an analog audio signal from the pulse signal with a predetermined low-pass frequency characteristic. The speaker 6 converts an electric signal into sound. The power supply voltage control circuit 7 has a DC / DC converter whose output is variable based on the volume adjustment signal, and realizes a function of changing the power supply voltage Vcc of the power switching unit 4 based on the volume adjustment signal. is there. The midpoint potential generation circuit 8 generates a potential of Vcc / 2, which is the midpoint potential of the power supply voltage Vcc, and applies it to the chassis 9 as a chassis voltage. This midpoint potential is the speaker terminal voltage when no signal appears at the speaker terminal when there is no signal. The chassis 9 has a GND potential as viewed from the outside. In this digital amplifier, the output of the midpoint potential generation circuit 8, that is, the chassis voltage which is the midpoint potential of the power supply voltage Vcc is applied to the chassis 9, and the chassis 9 is Vcc. The potential is / 2.
[0011]
Next, the operation will be described.
The input digital signal is converted into a signal format that can be easily processed in the digital amplifier by DIR1 and output to DSP2. In the DSP 2, the signal input from the DIR 1 is subjected to a decoding process and a processing process as necessary, and is output to the PCM / PWM converter 3. The PCM / PWM converter 3 performs a PWM process for converting the signal input from the DSP 2 into a pulse having a width corresponding to the amplitude instantaneous value, and the pulse signal obtained as a result of the PWM process is sent to the power switching unit 4. Output. The power switching unit 4 switches the DC power supply (power supply voltage Vcc) by the pulse signal input from the PCM / PWM conversion unit 3 and supplies the output to the LPF 5. In the LPF 5, the pulse signal supplied from the power switching unit 4 is converted into an analog signal and supplied to the speaker 6.
[0012]
At this time, the power supply voltage control circuit 7 varies the power supply voltage Vcc in conjunction with the volume control volume by the DC / DC converter and supplies it to the power switching unit 4, which is the ground potential of the DC / DC converter. A reference potential and the power supply voltage Vcc are supplied to the midpoint potential generation circuit 8. The midpoint potential generation circuit 8 generates an intermediate potential between the reference potential and the power supply voltage Vcc, Vcc / 2, as a chassis potential applied to the chassis 9, and when viewed from the outside, which is the chassis potential. The ground potential is set to Vcc / 2.
As a result, the potential of the speaker terminal at the time of no signal and the potential of the chassis 9 become the same potential, and the breakage of the speaker due to the short-circuit current when the chassis 9 and the speaker terminal are electrically inadvertently connected is avoided. .
[0013]
As described above, according to this embodiment, a short-circuit current flows between the speaker terminal and the chassis even when the speaker terminal and the chassis are inadvertently contacted when there is no signal. However, there is an effect that it is possible to provide a digital amplifier that can avoid breakage of the speaker.
[0014]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the digital amplifier according to this embodiment. In the above-described embodiment, the case of driving a 2-channel speaker has been described as an example. However, in this embodiment, the case of a multi-channel in which a front speaker and a rear speaker are driven simultaneously will be described as an example.
When driving the front speaker and the rear speaker at the same time, the front speaker and the rear speaker are often different in efficiency, such as the rear speaker is generally smaller and less efficient than the front speaker. In the case of adjusting the volume of the front speaker and the rear speaker, the signal supplied to the speaker having the higher efficiency is adjusted by digital processing, so that the sound quality is deteriorated. In order to avoid this, a power supply voltage is prepared for each of the front power switching unit 14 and the rear power switching unit 24, and each power supply voltage is adjusted so that the same sound pressure is generated. It becomes possible to maintain high sound quality.
[0015]
The digital amplifier includes a digital audio interface receiver (hereinafter referred to as DIR) 11 and a digital signal processor (hereinafter referred to as DSP) 12, a front PCM / PWM converter 13, a power switching unit 14, a low-pass filter (hereinafter LPF). 15, front speaker 16 and front power supply voltage control circuit 31; rear PCM / PWM converter 23; power switching unit 24; LPF 25; rear speaker 26; and rear power supply voltage control circuit 32; A point potential generation circuit (chassis potential adjustment circuit) 33. Reference numeral 41 denotes DIR11, DSP12, front PCM / PWM conversion unit 13, rear PCM / PWM conversion unit 23, power switching units 14, 24, LPFs 15 and 25, front power supply voltage control circuit 31, The chassis includes a rear power supply voltage control circuit 32, a midpoint potential generation circuit 33, and the like.
[0016]
The DIR 11 receives a digital input signal and converts it into a signal that can be easily processed by the digital amplifier. The DSP 12 demodulates the digital input signal received by the DIR 11 and outputs it as a PCM signal. The front PCM / PWM converter 13 converts a front PCM signal into a PWM signal. The power switching unit 14 supplies current to the load (front speaker 16) by switching the DC power supply by switching the MOSFET based on the front PWM signal. The LPF 15 generates and outputs an analog audio signal from the pulse signal with a predetermined low-pass frequency characteristic. The front speaker 16 converts a front analog audio signal into sound and generates a front sound source. The front power supply voltage control circuit 31 has a DC / DC converter whose output is variable based on the front volume adjustment signal, and the front power supply for the power switching unit 14 based on the front volume adjustment signal. The function of varying the voltage Vcc1 is realized.
[0017]
The rear PCM / PWM converter 23 converts a rear PCM signal into a PWM signal. The power switching unit 24 supplies current to the load (rear speaker 26) by switching the DC power supply by switching the MOSFET based on the rear PWM signal. The LPF 25 generates and outputs an analog audio signal from the pulse signal with a predetermined low-pass frequency characteristic. The rear speaker 26 converts a rear analog audio signal into a sound to generate a rear sound source. The rear power supply voltage control circuit 32 includes a DC / DC converter whose output is variable based on the rear volume adjustment signal, and the rear power supply voltage control circuit 32 is used for the rear of the power switching unit 24 based on the rear volume adjustment signal. The function of varying the power supply voltage Vcc2 is realized.
[0018]
The midpoint potential generating circuit 33 is applied to the chassis 41 corresponding to the midpoint potential (Vcc1 / 2) of the front power supply voltage Vcc1 and the midpoint potential (Vcc2 / 2) of the rear power supply voltage Vcc2. Voltage generating function, and a potential (Vcc1 + Vcc2) / which is an average value of the midpoint potential (Vcc1 / 2) of the front power supply voltage Vcc1 and the midpoint potential (Vcc2 / 2) of the rear power supply voltage Vcc2. 4 is generated as a chassis voltage to be applied to the chassis 41. That is, the front power supply voltage Vcc1, the rear power supply voltage Vcc2, and the front power supply voltage Vcc1 and the ground from the ground potential of each DC / DC converter that generates the front power supply voltage Vcc1 and the rear power supply voltage Vcc2. A front midpoint potential (Vcc1 / 2) intermediate to the potential is obtained, a rear midpoint potential (Vcc2 / 2) intermediate between the rear power supply voltage Vcc2 and the ground potential is obtained, and the front midpoint potential It has a function of generating an intermediate potential (Vcc1 + Vcc2) / 4 as the chassis voltage with respect to the rear midpoint potential. The chassis 41 has a GND potential viewed from the outside, and this digital amplifier is configured such that the chassis voltage generated by the midpoint potential generation circuit 33 is applied to the chassis 41.
[0019]
Next, the operation will be described.
Also in this digital amplifier, the input digital signal is converted into a signal format that can be easily processed in the digital amplifier by the DIR 11 and output to the DSP 12. The DSP 12 decodes the signal input from the DIR 11 and performs processing as necessary to generate front and rear PCM signals. The front PCM / PWM converter 13 and the rear PCM signal are generated respectively. The data is output to the PCM / PWM converter 23.
[0020]
The front PCM / PWM converter 13 performs a PWM process for converting the front PCM signal input from the DSP 12 into a pulse having a width corresponding to the instantaneous amplitude value, and a pulse obtained as a result of the PWM process. The signal is output to the power switching unit 14. The power switching unit 14 switches the DC power supply (front power supply voltage Vcc1) by the pulse signal input from the front PCM / PWM conversion unit 13 and supplies the output to the LPF 15. The LPF 15 converts the pulse signal supplied from the power switching unit 14 into an analog signal and supplies the analog signal to the front speaker 16.
[0021]
On the other hand, the rear PCM / PWM converter 23 performs PWM processing for converting the rear PCM signal input from the DSP 12 into a pulse having a width corresponding to the amplitude instantaneous value, and obtains the result of the PWM processing. The pulse signal thus output is output to the power switching unit 24. The power switching unit 24 switches the DC power supply (rear power supply voltage Vcc2) with the pulse signal input from the rear PCM / PWM conversion unit 23 and supplies the output to the LPF 25. The LPF 25 converts the pulse signal supplied from the power switching unit 24 into an analog signal and supplies it to the rear speaker 26.
[0022]
At this time, the front power supply voltage control circuit 31 varies the front power supply voltage Vcc1 in conjunction with the front volume control volume by a DC / DC converter and supplies the front power supply voltage Vcc1 to the power switching unit 14. The reference potential which is the ground potential of the DC converter and the front power supply voltage Vcc1 are supplied to the midpoint potential generating circuit 33.
On the other hand, the rear power supply voltage control circuit 32 varies the rear power supply voltage Vcc2 in conjunction with the rear volume control volume by the DC / DC converter and supplies the rear power supply voltage Vcc2 to the power switching unit 24. The reference potential which is the ground potential of the DC converter and the rear power supply voltage Vcc2 are supplied to the midpoint potential generating circuit 33.
[0023]
In the midpoint potential generating circuit 33, based on the reference potential, the front power supply voltage Vcc1 and the rear power supply voltage Vcc2, the front midpoint potential (Vcc1 / 2) and the rear midpoint potential (Vcc2 / 2). And is applied to the chassis 41 which is an intermediate potential between the front midpoint potential and the rear midpoint potential, that is, the average value of the front midpoint potential (Vcc1 / 2) and the rear midpoint potential (Vcc2 / 2). Chassis voltage (Vcc1 + Vcc2) / 4 is generated so that the ground potential when viewed from the outside, that is, the potential of the chassis 41 becomes (Vcc1 + Vcc2) / 4, the potential difference between the front speaker terminal and the chassis 41, the rear The potential difference between the speaker terminal for use and the chassis 41 is made as small as possible.
[0024]
In such a digital amplifier that drives the front speaker and the rear speaker at the same time, since the power supply voltage differs between the front power switching unit 14 and the rear power switching unit 24, the front speaker terminal is used when there is no signal. Between the rear speaker terminal and the chassis 41. However, since the difference in efficiency between the front speaker and the rear speaker is about 6 dB, no signal is generated when the front power supply voltage Vcc1 is 40V and the rear power supply voltage Vcc2 is 80V when the volume is maximized. At that time, the potential of the front speaker terminal is 20V, and the potential of the rear speaker terminal is 40V. At this time, the potential of the chassis 41 is 30V, so the chassis 41 and the front speaker terminal and the rear speaker terminal The potential difference is 10V each, and even if an inadvertent connection between the speaker terminal and the chassis occurs, the speaker is damaged by a short-circuit current flowing between the speaker terminal and the chassis. The risk is low.
[0025]
As described above, according to this embodiment, even in a multi-channel system, the potential difference between the chassis 41 and the front speaker terminal and the rear speaker terminal when there is no signal can be kept small. Digital adjustment without rearrangement of the volume between the rear speaker and digital without risk of damage to the speaker even if there is no electrical connection between the speaker terminal and the chassis when there is no signal There is an effect that can provide an amplifier.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the difference between the midpoint potential of the DC power supply voltage value of the power switching unit, which is the no-signal speaker terminal voltage appearing at the no-signal speaker terminal, is eliminated or reduced. Therefore, the speaker can be prevented from being damaged even if the speaker terminal at the time of no signal and the chassis are inadvertently contacted and electrically connected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital amplifier according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a digital amplifier according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
4, 14, 24 ... power switching unit, 6 ... speaker, 7 ... power supply voltage control circuit, 8, 33 ... midpoint potential generation circuit (chassis potential adjustment circuit), 9, 41 ... chassis, 16 ... ... Front speaker, 26... Rear speaker, 31... Power supply voltage control circuit for front, 32... Power supply voltage control circuit for rear.

Claims

正極単一電源方式のパワースイッチング部において、入力されたパルス幅変調ディジタル信号をもとに、直流電源をスイッチング素子により断続し、スピーカに供給する出力信号を生成する、ディジタルアンプにおいて、
音量調整信号をもとに出力が可変するＤＣ／ＤＣ変換器により前記パワースイッチング部の前記直流電源の電圧値を制御する電源電圧制御回路と、
前記音量調整信号をもとに制御された前記直流電源の電圧値と前記電源電圧制御回路のグランド電位である基準電位との中点電位に対応した、シャーシへ印加されるシャーシ電圧を生成するシャーシ電位調整回路と、
を備えたことを特徴とするディジタルアンプ。In the power switching unit of the positive single power supply system, based on the input pulse width modulation digital signal, the DC power supply is intermittently switched by the switching element, and the digital amplifier generates an output signal to be supplied to the speaker.
A power supply voltage control circuit for controlling a voltage value of the DC power supply of the power switching unit by a DC / DC converter whose output is variable based on a volume adjustment signal;
A chassis that generates a chassis voltage to be applied to the chassis, corresponding to a midpoint potential between a voltage value of the DC power source controlled based on the volume adjustment signal and a reference potential that is a ground potential of the power source voltage control circuit A potential adjustment circuit;
A digital amplifier comprising:

前記電源電圧制御回路および前記パワースイッチング部は、同時に駆動される能率の異なるスピーカごとに設けられており、前記シャーシ電位調整回路は、前記能率の異なるスピーカごとの音量調整信号をもとに前記各電源電圧制御回路により制御された、前記各パワースイッチング部の直流電源の電圧値と前記電源電圧制御回路のグランド電位である基準電位との中点電位の平均値に対応したシャーシ電圧を生成することを特徴とする請求項１記載のディジタルアンプ。 The power supply voltage control circuit and the power switching unit are provided for each speaker with different efficiency that is driven simultaneously, and the chassis potential adjustment circuit is configured so that each of the above-described components is based on a volume adjustment signal for each speaker with different efficiency. Generating a chassis voltage that is controlled by a power supply voltage control circuit and that corresponds to an average value of a midpoint potential between a voltage value of a DC power supply of each power switching unit and a reference potential that is a ground potential of the power supply voltage control circuit; The digital amplifier according to claim 1.

能率の異なるスピーカは、フロントスピーカおよびリアスピーカを含むことを特徴とする請求項２記載のディジタルアンプ。 The digital amplifier according to claim 2, wherein the speakers having different efficiency include a front speaker and a rear speaker.