JP4704887B2 - 増幅回路 - Google Patents
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Description
まず、本実施例によるアンプ100の全体構成について説明する。図1に示すように、アンプ100は、タイミング制御回路110とオーバサンプル/ΔΣ変調回路120とパルス幅変調回路130と出力ドライバ140との他に、さらに電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator:以下、VCOという)160とVCO制御電圧発生回路170とVCO発振制御回路180とを有し、出力ドライバ140からの出力信号AMPOUTP及びAMPOUTNを用いてスピーカ150を駆動する。
次に、本実施例において、パルス幅変調回路130から出力されるPWM信号PWMOUTP及びPWMOUTNの1オーバサンプリング周期における平均電圧を説明する。なお、正相側のPWM信号PWMOUTPと負相側のPWM信号PWMOUTNとは、上述したように逆相の関係にあるため、ここでは正相側のPWM信号PWMOUTPについてのみ説明する。
次に、本実施例によるアンプ100の動作について説明する。なお、以下の説明では、PWMデータが5値データである場合を例に挙げて説明する。また、パルス幅変調回路130において生成されるPWM信号PWMOUTP及びPWMOUTNのパルス幅は、例えばPWMデータが「0」のとき、それぞれPWMクロックの0.5周期分及び4.5周期分とし、PWMデータが「1」のとき、それぞれPWMクロックの1.5周期分及び3.5周期分とし、PWMデータが「2」のとき、それぞれPWMクロックの2.5周期分及び2.5周期分とし、PWMデータが「3」のとき、それぞれPWMクロックの3.5周期分及び1.5周期分とし、PWMデータが「4」のとき、それぞれPWMクロックの4.5周期分及び0.5周期分とする。この場合、PWM信号PWMOUTP及びPWMOUTNのパルス幅は、PWMクロックの4.5周期分以内となる。さらに、本実施例では、上述したように、VCO160の発振周波数が電源電圧VDDの電圧レベルに応じて変化する。すなわち、PWMクロックの1周期分のパルス幅(以下、単にPWMクロックの周期という)tCが電源電圧VDDの電圧レベルに応じて変化する。そこで、本実施例では、一対のPWM信号PWMOUTP及びPWMOUTNを出力するためのオーバサンプリング周期tCSを、電源電圧VDDが予測される最大値を取った際のPWMクロックの4.5周期分よりも長い周期に設定する。すなわち、本実施例では、オーバサンプリング周期tCSが、PWMクロックの変化に対応するためのマージン(これを余剰期間という)を含んでいる。言い換えれば、タイミング制御回路110において生成されるn*fsクロックは、PWMクロックの所定周期分(本例では4.5周期分)以上の周期を持つように生成される。
まず、出力ドライバ140に供給される電源電圧VDDが通常の電圧レベルである場合を、図2を用いて説明する。本動作において、VCO制御電圧発生回路170は、通常の電圧レベルである電源電圧VDDに基づいた電圧レベルの制御電圧を出力している。この際、VCO160から出力されるPWMクロックの周期をtC1とする。
次に、出力ドライバ140に供給される電源電圧VDDが通常の電圧レベルよりも高い場合を、図3を用いて説明する。本動作において、VCO制御電圧発生回路170は、通常の電圧レベルよりも高い電源電圧VDDに基づいた電圧レベルの制御電圧を出力している。このため、VCO160から出力されるPWMクロックの周期は、電源電圧VDDが通常の電圧レベルである場合よりも短い周期tC1’(<tC1)となる。
次に、出力ドライバ140に供給される電源電圧VDDが通常の電圧レベルよりも高い場合を、図4を用いて説明する。本動作において、VCO制御電圧発生回路170は、通常の電圧レベルよりも低い電源電圧VDDに基づいた電圧レベルの制御電圧を出力している。このため、VCO160から出力されるPWMクロックの周期は、電源電圧VDDが通常の電圧レベルである場合よりも長い周期tC1”(>tC1)となる。
以上のように、本実施例によるアンプ100は、電源電圧VDDの電圧レベルに依存した周波数のPWMクロックを生成するVCO制御電圧発生回路170及びVCO160と、PWMクロックに基づいてPWMデータに比例したパルス幅を持つPWM信号PWMOUTP及びPWMOUTNを生成するパルス幅変調回路130とを有して構成される。
まず、本実施例によるアンプ200の全体構成について説明する。なお、本実施例において、実施例1と同様の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
ここで、パルス幅変調回路230の構成例を図面と共に詳細に説明する。図6に示すように、パルス幅変調回路230は、第2パルス幅変調回路231及び第1パルス幅変調回路236と誤差積分回路232と比較器233、234とパルス幅補正回路235とを有する。
ここで、本実施例による誤差積分回路232の具体例を、図7を用いて説明する。図7に示すように、誤差積分回路232は、電源電圧VDDに略比例する電流を出力する第1電流源232−1と、PWM信号PWMOUTに基づいて第1電流源の出力をオン/オフする第1スイッチ232−2と、電源電圧VDDに依存せず且つ第1電流源232−1とは逆極性の電流を出力する第2電流源232−3と、基準PWM信号PWMOUTRに基づいて第2定電流源232−1の出力をオン/オフする第2スイッチ232−4と、第1電流源232−1から出力された電流Iref1(第1電流)及び第2電流源232−3から出力された電流Iref2(第2電流)を加算及び積分するためのコンデンサ232−5とを有する。
次に、本実施例によるアンプ200の動作について説明する。なお、以下の説明では、PWMデータが「2」である場合を例に挙げる。
以上のように、本実施例によるアンプ200は、PWMクロックに基づいて補正PWMデータに比例したパルス幅を持つPWM信号PWMOUTを生成する第1パルス幅変調回路236と、PWMクロックに基づいてPWMデータに比例したパルス幅を持つ基準PWM信号PWMOUTRを生成する第2パルス幅変調回路231と、電源電圧VDDに比例する電流Iref1とPWM信号PWMOUTのパルス幅とを乗算した値と、電源電圧VDDに依存しない電流Iref2と基準PWM信号PWMOUTRのパルス幅とを乗算した値との差を積分した誤差信号Verrを出力する誤差積分回路232と、誤差信号Verrが基準電圧Vref1を上回った場合若しくは誤差信号Verrが基準電圧Vref2を下回った場合、PWMデータを補正して補正PWMデータを生成するパルス幅補正回路235とを有して構成される。
110 タイミング制御回路
120 オーバサンプル/ΔΣ変調回路
130、230 パルス幅変調回路
140 出力ドライバ
150 スピーカ
160 VCO
170 VCO制御電圧発生回路
180 VCO発振制御回路
231 第2パルス幅変調回路
232 誤差積分回路
233、234 比較器
235 パルス幅補正回路
235a 持越し回路
236 第1パルス幅変調回路
232−1 第1電流源
232−1a、232−1d、232−1e、232−3d 抵抗
232−1b、232−3b オペアンプ
232−1c、232−3c トランジスタ
232−2 第1スイッチ
232−3 第2電流源
232−3a 定電圧源
232−4 第2スイッチ
232−5 コンデンサ
n ノード
AMPOUT、AMPOUTP、AMPOUTN 出力信号
OSCEN 発振許可信号
PWMOUT、PWMOUTP、PWMOUTN PWM信号
PWMOUTR 基準PWM信号
Scomp1、 Scomp2 補正信号
VDD 電源電圧
Verr 誤差信号
Vref1、Vref2 基準電圧
Iref1、Iref2 電流
Claims (4)
- 所定クロックに基づいて第1データに比例したパルス幅を持つ第1信号を生成する第1パルス幅変調回路と、
前記所定クロックに基づいて第2データに比例したパルス幅を持つ第2信号を生成する第2パルス幅変調回路と、
電源電圧に比例する第1電流と前記第1信号のパルス幅とを乗算した第1値と、前記電源電圧に依存しない第2電流と前記第2信号のパルス幅とを乗算した第2値との差を積分した第3値を出力する誤差積分回路と、
前記第3値が第1所定値を上回った場合若しくは前記第3値が前記第1所定値より小さい第2所定値を下回った場合、前記第2データを補正して前記第1データを生成する補正回路と
を有することを特徴とする増幅回路。 - 前記補正回路は、前記第3値が前記第1所定値を上回った場合、前記第2データを減少するように補正することで前記第1データを生成し、前記第3値が前記第2所定値を下回った場合、前記第2データを増加させるように補正することで前記第1データを生成することを特徴とする請求項1記載の増加回路。
- 前記第1パルス幅変調回路は、所定周期ごとに前記第1信号を生成し、
前記第2パルス幅変調回路は、前記所定周期ごとに前記第2信号を生成し、
前記誤差積分回路は、前記所定周期ごとに前記第3値を出力し、
前記補正回路は、前記所定周期ごとに前記第2データを補正して前記第1データを生成すると共に、前記第2データが最大値又は最小値である場合、前記第2データの補正を次の周期に持ち越すことを特徴とする請求項1または2記載の増幅回路。 - 前記誤差積分回路は、前記第1値及び第2値を蓄積するコンデンサと、前記電源電圧に比例する前記第1電流を生成する第1電流源と、前記第1信号に基づいて前記第1電流源と前記コンデンサとの間をオン/オフする第1スイッチと、前記電源電圧に依存しない前記第2電流を生成する第2電流源と、前記第2信号に基づいて前記第2電流源と前記コンデンサとの間をオン/オフする第2スイッチとを有することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の増幅回路。
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