JP4916637B2 - 電源から直接的に音声を得る方法と装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は一般には音声増幅器に関し、詳しくは高出力の増幅回路を用いないで、電源からオフラインで直接的に音声を得る方法と装置に関するものである。
【0002】
本発明は入力音声信号を受け入れる過程と、入力音声信号に応じて電源電圧を音声スピーカを駆動するに十分な電圧に変調する過程と、変調された正の電圧信号をフイルタ回路へ接続して音声信号を再現する過程と、再現された音声信号により他の増幅器を使わずに音声スピーカを駆動する過程とからなる,電源からオフラインで直接音声を得る方法に関するものである。
【0003】
また、本発明は入力音声信号を受け入れるための端子と音声スピーカを駆動する第1,第2の極性の十分な電圧を有する電源と、前記端子の入力音声信号で電源からの電圧を変調するための変調器と、音声スピーカに音声信号を再現させるに十分な駆動電圧を発生するためのフイルタ回路とからなる、電源からオフラインで直接的に音声を得る装置に関するものである。
【0004】
【従来の技術】
従来から音声回路はよく知られており、一般には音声スピーカを駆動する音声増幅回路を用いている。音声増幅回路は音声出力段であることが要求される。このような音声出力段は米国特許第4409559号明細書及び米国特許第4651112号明細書に開示されている。
【0005】
典型的なAB級音声増幅器は、電源と音声増幅器とを備えている。これら2つのユニツトの製造単価は音声出力段の製造に影響する。数多くのスイツチング出力増幅器の内には、回路内で音声出力段の要求ないし規制を避けようとするものがある。このような回路は米国特許第4763080号明細書、米国特許第4517522号明細書、米国特許第4047120号明細書及び米国特許第4453131号明細書に開示されている。D級音声増幅器は信号がない時でさえも50%のデユーテイサイクルで常にスイツチング作用をし、信号がない時はSN比を増加するような固有のノイズを発生する。
【0006】
電源からエネルギを引き出しかつ最終段として高価な音声増幅器のもつ要求を回避する高効率の音声出力段ないし音声出力回路を得ることは有益である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
よつて、本発明の目的は電源から直接的に音声出力信号を得ることである。
【0008】
本発明の他の目的は入力音声信号をパルス幅変調して、高電圧・低電流を隔離されたゲートを駆動するのに利用し、次いで、スピーカを駆動する音声出力信号を得るために、スイツチング回路で適切に検出された高電圧・低電流のパルス変調電圧を、低電圧・高電流の出力信号に切り換えるのに出力変圧器(パワー変圧器)を利用するものである。
【0009】
本発明の他の目的は高電圧・低電流を利用したゲートにMOS電界効果トランジスタを用いることであり、低電流はMOS電界効果トランジスタの内部抵抗の故に低損失になるので、MOS電界効果トランジスタは装置をより効率的なものにする。
【0010】
また、本発明の目的は入力音声信号がない時はスイツチングせず、信号がない時のSN比を0にする出力MOS電界効果トランジスタ(パワーMOS電界効果トランジスタ)を得ることにある。
【0011】
本発明の他の目的は電源がAC線またはACコンセントに接続されており、オフラインシステムを利用した電源から直接音声を得ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電源から直接的に音声を得る方法は、入力音声信号を受け入れる過程(502)と、前記入力音声信号を変調する過程(508)と、前記変調された入力音声信号を第1,第2の出力巻線を有する隔離型の出力変圧器(512)の入力巻線へ加える過程と、入力音声信号の極性を検出する過程(512)と、入力音声信号の検出した極性が正の時、第1の出力巻線からの音声信号を正的に整流する過程(514,516)と、入力音声信号の検出した極性が負の時、第2の出力巻線からの音声信号を負的に整流する過程(520,522)と、音声スピーカ(528)を駆動する正的に及び負的に変調された音声信号をフイルタ/復調器(526)にかける過程とからなることを特徴とする。
【0013】
また、本発明の入力音声信号を増幅するための音声増幅器の構成は、入力音声信号を整流するための全波整流器(506,606)と、前記整流された音声信号からパルス幅変調信号を得るための変調器(508,608)と、前記パルス幅変調信号を増幅するための出力増幅段(512,614)と、前記入力音声信号の極性を検出するための極性検出器(532,638)と、前記入力音声信号の第1の極性に対応して前記増幅されたパルス幅変調信号を正的に整流するための整流器(514,516,616a,616b)と、前記入力音声信号の第2の極性に対応して前記増幅されたパルス幅変調信号を負的に整流するための整流器(520,522,618a,618b)と、出力増幅された音声信号を得るように正的に及び負的に増幅し整流されたパルス幅変調信号を復調するための復調器(526)とを具備することを特徴とする。
【0014】
さらに、本発明の出力音声信号を増幅するための音声増幅器の構成は、入力音声信号を整流するための全波整流器(606)と、前記整流された音声信号からパルス幅変調信号を得る復調器(608)と、前記パルス幅変調信号を増幅するための出力増幅段(614)と、前記入力音声信号の極性を検出する極性検出器(638)と、前記増幅されたパルス幅変調信号を正的に整流するための正的な整流器(616a,616b)と、前記パルス幅変調信号を負的に整流するための負的な整流器(618a,618b)と、前記正的に及び負的に増幅されたパルス幅変調信号を復調して出力増幅された音声信号を発生する復調器(624)と、前記入力音声信号の第1の極性を検出する前記極性検出器の信号に対応して正的に増幅されたパルス幅変調信号を前記復調器へ加え、かつ前記入力音声信号の第2の極性を検出する極性検出器の信号に対応して負的に増幅されたパルス幅変調信号を前記復調器へ加えるスイツチングネツトワーク(616c,618c)とを具備することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明は電源を利用し出力増幅段を必要としない、オフラインで直接駆動される音声増幅回路に関するものである。可変電圧を得る変調信号を発生するスイツチング出力変圧器から音声スピーカへ全ての電力が直接的に供給されるので、AB級増幅器またはD級増幅器のような従来の伝統的な音声出力段を備えていない。
【0016】
本発明では入力音声信号が伝統的なフイードバツク信号とともにエラー増幅器へ加えられる。入力音声信号はエラー増幅器の後段で全波整流される。パルス幅変調器は全波整流器からの信号を変調し、変調された信号は高出力のスイツチング回路へ加えられる。高出力のスイツチング回路はパルス幅変調器から隔離された変圧器を有するゲート駆動ユニツトと、スイツチング出力変圧器とからなり、スイツチング出力変圧器は変調された高電圧・低電流の入力を、変調された低電圧・高電流の出力に変換する。音声信号はパルス幅変調されているので、スイツチング出力変圧器の出力信号の極性は決つている。したがつて、極性検出器は入力音声信号のゼロ点(0V)を決定するのに利用される。パルス変調された音声信号はスイツチング出力変圧器の固有の極性の出力信号を通過させる第1,第2のスイツチに加えられる。次いで、出力信号はローパスフイルタで濾波して変調信号を取り除かれ、スピーカを駆動するに十分な波高値(電圧)を有する音声出力信号になる。
【0017】
入力信号とフイードバツク回路からの信号とを受ける位相遅れ補償器は、エラー増幅器に結合され、回路の発振を防止する。
【0018】
この回路は音声出力段を必要とせず、スイツチングゲートの高電圧による非常に効率的なものであり、伝統的なAB級の出力増幅回路の約半額の単価になる。さらに、音声信号がない時パルス幅変調器からのパルスもなく、アイドル電流は流れないからSN比は0である。
【0019】
さらに、他の実施例の音声増幅駆動回路では、特に低電圧を用いる駆動回路が開示される。音声増幅駆動回路は入力音声信号を整流する全波整流器と、入力音声信号から変調された信号を得るパルス幅変調器と、プツシユプル配置された1対のトランジスタからなる出力増幅段と、スイツチングトランジスタにより出力増幅されたパルス変調信号を受け入れるための入力巻線を有する電圧セツトアツプ・スイツチング出力変圧器とからなる。スイツチング出力変圧器の入力巻線は、入力巻線の他の端子にそれぞれ接続するスイツチングトランジスタにバイアスをかけるための低電源電圧を得る中間タツプを有する。
【0020】
さらに、音声増幅駆動回路は電力増幅されたパルス幅変調信号を正的に及び負的に整流するための、スイツチング出力変圧器の出力巻線に接続された正的及び負的整流器と、正的に及び負的に整流されたパルス幅変調信号を復調するための復調器と、入力音声信号の正極性を検出する極性検出器の信号に対応して、正的に整流されたパルス幅変調信号を復調器へ加え、かつ入力音声信号の負極性を検出する極性検出器の信号に対応して、負的に整流されたパルス幅変調信号を復調器へ加えるスイツチングネツトワークとを備えている。
【0021】
他の実施例の音声増幅駆動回路は、特に高出力音声増幅器を用いて多数のスピーカを駆動するのに有益である。この音声増幅器は入力音声信号を整流するための全波整流器と、整流された音声信号からパルス幅変調信号を得るためのパルス幅変調器と、スイツチング出力変圧器の入力巻線を経て正的及び負的電流をそれぞれ得る、プツシユプル結合された2対のトランジスタからなる出力増幅段とからなる。スイツチング出力変圧器の入力端子に電源の正的及び負的レールを同時に加える2対のトランジスタにより、高電流の高出力が得られる。
【0022】
さらに、高出力音声駆動回路はスイツチング出力変圧器の出力巻線に接続された2対の正的整流器と負的整流器とを備えている。1対の正的/負的整流器は第1のスピーカを駆動するのに用いられ、他の1対の正的/負的整流器は第2のスピーカを駆動するのに用いられる。2対の正的/負的整流器はブリツジモード構成の他の2つのスピーカからなる第3のスピーカを駆動するのにも用いられる。1対の正的/負的整流器はスイツチングネツトワークに結合され、入力音声信号の正極性を検出する極性検出器の信号に対応して、正的に整流されたパルス幅変調信号を復調器へ加え、入力音声信号の負極性を検出する極性検出器の信号に対応して、負的に整流されたパルス幅変調信号を復調器へ加える。他の1対の正的/負的整流器はスイツチングネツトワークに結合され、入力音声信号の正極性を検出する極性検出器の信号に対応して、正的に整流されたパルス幅変調信号を第2の復調器へ加え、入力音声信号の負極性を検出する極性検出器の信号に対応して、負的に整流されたパルス幅変調信号を第2の復調器へ加える。
【0023】
【実施例】
本発明の特徴は同じ部材を同符号で示す図面を参照して、次の好適な実施例の詳細な説明により明らかにされる。
【0024】
図1は本発明による新奇な音声駆動回路10を示すブロツク線図である。端子12(図3(a))で示す入力音声信号は、音声駆動回路10を経て音声スピーカ14(図3(i))を駆動するように結合される。入力音声信号はエラー増幅器16を経て全波整流器18と極性検出器20へ入力される。図3(a)に示す全波整流器18の入力信号は、図3(b)に示す波形に整流される。全波整流器18からの信号はパルス幅変調器22へ入力され、図3(d)に示す出力を発生し、変圧器24の入力巻線へ入力される。
【0025】
変圧器24は変調器22からMOS電界効果トランジスタ30,32を隔離する。図2に示す電源の正電圧と負電圧は、図1に示すMOS電界効果トランジスタ30,32の端子34,36へ加えられる。MOS電界効果トランジスタ30,32は変調器22からのパルス幅変調された信号により、変圧器24の巻線26,28を経てトリガされる。各MOS電界効果トランジスタ30,32の出力端子34,36には高電圧が印加されているので、MOS電界効果トランジスタ30には高電圧の低電流が流れる。MOS電界効果トランジスタ30は導通状態で高周波スイツチ及び内部抵抗として使われるので、スイツチの接触抵抗と等価されるという利点がある。出力損失はMOS電界効果トランジスタ30とONでの内部抵抗を流れるRMS電流に依存するので、内部抵抗がONの状態でMOS電界効果トランジスタ30により生ずる損失(ロス)は低電流の故に最小である。正電圧+160VがMOS電界効果トランジスタ30に接続され、負電圧−160VがMOS電界効果トランジスタ32に接続されるので、MOS電界効果トランジスタ30は正のパルス幅変調信号をスイツチング出力変圧器40の入力巻線38へ通し、MOS電界効果トランジスタ32は負のパルス幅変調信号をスイツチング出力変圧器40の入力巻線38通す。こうして、MOS電界効果トランジスタ30,32は第1,第2のパルス幅変調信号の極性により交互にONに切り換わる。
【0026】
スイツチング出力変圧器40はエネルギを、インダクタ62,66とキヤパシタ64,68とからなるフイルタ/復調器へ送る。
【0027】
正のパルス幅変調信号と負のパルス幅変調信号がスイツチング出力変圧器40へ加えられるので、ある時期には正のパルス出力がフイルタ/復調器へ送られ、ある時期には負のパルス出力がフイルタ/復調器へ送られることになる。このため、極性検出器20は導線21、バツフア23を経てスイツチ54,60へ信号を送る。極性検出器20はスイツチ54またはスイツチ60を経て、スイツチング出力変圧器40の出力巻線42の中間タツプ44へ遮断信号を送る(図3(e),図3(f)の波形を参照)。
【0028】
フイルタ/復調器はインダクタ62,66とキヤパシタ64,68とからなる。スイツチ60がONの時、正のパルスは図3(g)に示すような波形の信号に復調される。スイツチ54がONの時、負のパルスは図3(h)に示すような波形の信号に復調される。スピーカ14へ加えられる複合信号は、図3(i)に示される。
【0029】
図2は電源を示すブロツク線図であり、電源はMOS電界効果トランジスタ30,32とスイツチング出力変圧器40の入力巻線38へ接続される。76で示す線間電圧は電磁干渉フイルタ78を経てブリツジ整流器80へ加えられる。ブリツジ整流器80の端子34と中間端子39との間には+160Vの電圧が、ブリツジ整流器80の端子36と中間端子39との間には−160Vの電圧がそれぞれ発生する。
【0030】
電源回路にオフラインで直接接続する新奇な直接駆動音声装置(direct audio)には次のような利点がある。第1に音声出力段を必要としない。さらに、AC電源76には高電圧が加えられるので高効率が得らえる。第3に完全な音声スピーカ駆動回路の製造単価は、伝統的なAB級の増幅回路の約半額である。図4に示すように、AB級の2極システムのための100Wの音声増幅器の製造単価は約26ドルである。26ドルの内の約14ドルは増幅器の製造単価であり、約12ドルは電源回路の製造単価である。電源回路から直接駆動音声を得るための新奇な回路の製造単価は約14ドルである。こうして、音声スピーカを駆動するための音声信号を発生するのに、本発明の電源回路は非常に優れた利点がある。また、音声信号がない時は、パルス幅変調器22からの出力もなく、MOS電界効果トランジスタ30,32は導通しない。したがつて、MOS電界効果トランジスタ30,32へ電流は流れないのでSN比は0である。従来の増幅器では入力信号がない時でも導通しているので、増幅器により特異なノイズが発生する。
【0031】
こうして、AC電源すなわちACコンセントに直接接続する新奇な電源回路が提供され、電源から音声スピーカを直接駆動する音声信号が発生する。ピル出力はスイツチング出力変圧器24へ直接供給され、スイツチング出力変圧器24では変調された音声信号が回復(復調)され、復調後の出力はスピーカを駆動する。このような機能は従来のAB級ないしD級の音声増幅器の出力音声段にはない。さらに、隔離型の変圧器とスイツチング出力変圧器を利用することにより、スイツチング出力変圧器の巻線比により決定されるMOS電界効果トランジスタ30,32を流れる電流は低くなる。低電流では装置のONでの抵抗による損失は低くなるので、MOS電界効果トランジスタ30,32は装置を効率的なものにする。こうして、高電圧が加わると低電流になり、スイツチング出力変圧器がその巻線比の故に、低電圧で高電流の出力を発生する。最後に、MOS電界効果トランジスタ30,32は入力信号がある時にのみ導通するので、信号がない時SN比は0であり、電流がMOS電界効果トランジスタを流れないので、出力電流も生じない。
【0032】
図5は本発明の他の実施例に係る音声増幅器500を示すブロツク線図である。音声増幅器500は12Vの車載バツテリ電源に代表的される低電圧電源で使用される。音声増幅器500は図1に示した音声駆動回路10と同様のものであり、入力端子502と、エラー増幅器504と、全波整流器506と、パルス幅変調器508と、1対のスイツチング電界効果トランジスタ510a−bをプツシユプル配置してなる出力増幅段と、スイツチング出力変圧器512と、ダイオード514,516及びゲート518からなる正電圧整流器と、ダイオード520,522及びゲート524からなる負電圧整流器と、ラウドスピーカ528に接続されるフイルタ/変調器526とから構成される。なお、音声増幅器500は位相遅れ補償回路530と極性検出器532とバツフア534と電源536とを備えている。
【0033】
音声増幅器500は図1に示す駆動回路10と幾つかの点で異なる。第1にスイツチング電界効果トランジスタ510a−bの電源536は、スイツチング出力変圧器512の入力巻線の中間タツプを経て、スイツチング電界効果トランジスタ510a−bのドレイン端子へ接続される。第2にスイツチング電界効果トランジスタ510a−bのソース端子は接地され、スイツチング電界効果トランジスタ510a−bを動作する負電圧の使用を排除する。音声増幅器500は特に車載バツテリのような1極電圧で使用する場合に有効である。第3にスイツチング出力変圧器512はセツトアツプ変圧器が好ましく、入力巻線に生じる低電圧(例えば12V)を増大し、ラウドスピーカ528を駆動するに十分大きな電圧を、必要な出力レベルで入力巻線へ供給する。第4にパルス幅変調器508からスイツチング電界効果トランジスタ510a−bを隔離するための隔離型の変圧器がないことである。
【0034】
図6は本発明の他の実施例に係る音声増幅器600の概略構成を示すブロツク線図である。音声増幅器600は特に例えばコンサート会場でラウドスピーカを駆動するような高出力で使用するのに有効である。音声増幅器600は特に左、右及びブリツジモードラウドスピーカのような多角的ラウドスピーカを駆動するのに適している。
【0035】
音声増幅器600は図1に示す音声駆動回路10と同様であり、入力端子602と、エラー増幅器604と、全波整流器606と、パルス幅変調器608と、隔離型の変圧器610と、プツシユプル配置されたスイツチング電界効果トランジスタ612a−b,612c−dからなる出力増幅段と、スイツチング出力変圧器614と、ダイオード616a,616b及びゲート616cからなる第1の正電圧整流器616と、ダイオード618a,618b及びゲート618cからなる第1の負電圧整流器618と、ダイオード620a,620b及びゲート620cからなる第2の正電圧整流器620と、ダイオード622a,622b及びゲート622cからなる第2の負電圧整流器622と、ラウドスピーカ628,630の正端子に接続する第1のフイルタ/復調器624と、ラウドスピーカ630の負端子とラウドスピーカ632の正端子に接続する第2のフイルタ/復調器626とからなる。なお、音声増幅器600は位相遅れ補償ネツトワーク636と組み合わされた左右のラウドスピーカの各入力の電圧差を計測するための差動増幅器634とを備えている。音声増幅器600を安定にし、不必要な発振を防止するために、位相遅れ補償ネツトワーク636はエラー増幅器604を経てフイードバツクするように接続される。また、音声増幅器600は信号の極性検出器638を備えており、極性検出器638はバツフア640を経てゲート616c,618cを駆動し、また反転バツフア642を経てゲート620c,622cを駆動する。
【0036】
音声増幅器600は2対のスイツチング電界効果トランジスタ612a−b,612c−dを動作するための正電圧と負電圧(例えば+/−160V)を発生するための電源644を備えている。
【0037】
音声増幅器600は図1に示す音声駆動回路10と幾つかの点で異なる。第1に隔離型の変圧器610はスイツチング電界効果トランジスタ612a−dの各ゲートに接続する4つの出力巻線を備えている。スイツチング電界効果トランジスタ612a,612dはpチヤンネルの電界効果トランジスタであり、パルス変調信号が正の閾値を超えた時に導通する。スイツチング電界効果トランジスタ612b,612cはnチヤンネルの電界効果トランジスタであり、パルス変調信号が正の閾値以下の時に導通する。したがつて、スイツチング出力変圧器614の入力巻線を横切る電圧差は電源の正と負のレールの総和であり、例えば本実施例の場合320Vである。大きな電圧がスイツチング出力変圧器614の入力巻線に加わるので、潜在的に音声増幅器600には、より大きな出力増幅が与えられる。
【0038】
音声増幅器600はスイツチング出力変圧器614の出力巻線にそれぞれ接続する2対の正負の全波整流器616,618と620,622を備えている点で音声駆動回路10と異なる。1対の正負の全波整流器616,618はゲート616c,618cに対応して、左側ラウドスピーカ628を駆動するための入力信号の極性に基づき、パルス変調信号の正と負の整流を行う。1対の正負の全波整流器620,622はゲート620c,622cに対応して、右側ラウドスピーカ632を駆動するための入力信号の極性に基づき、パルス変調信号の正と負の整流を行う。バツフア640は反転されず、バツフア642は反転されるので、左側の正負の全波整流器616,618から出力される整流信号は、右側の正負の全波整流器620,622から出力される整流信号と約180゜位相がずれる。これらの整流信号はいずれもブリツジモードラウドスピーカ630を駆動する。
【0039】
なお、音声増幅器600は音声駆動回路10と次の点で異なる。位相遅れ補償ネツトワーク636は差動増幅器634で発生した左と右のスピーカ駆動信号の電圧差に基づき安定性を提供する。位相遅れ補償ネツトワーク636は音声駆動回路10に備えられる増幅器の入力の代わりに、エラー増幅器604にフイードバツクする。
【0040】
各請求項に記載された構造、材料、仕様、全ての手段または機能向上要素と等価物は、他の請求項に記載された要素との組合せによる構造、材料、仕様、機能要素を含むものである。
【0041】
【発明の効果】
要するに、本発明は入力音声信号を受け入れ、前記入力音声信号を変調し、前記変調された入力音声信号を第1,第2の出力巻線を有する隔離型の出力変圧器の入力巻線へ加え、入力音声信号の極性が正の時、第1の出力巻線からの音声信号を正的に整流し、入力音声信号の極性が負の時、第2の出力巻線からの音声信号を負的に整流し、音声スピーカを駆動する正的に及び負的に変調された音声信号をフイルタ/復調器にかけるものであるから、音声出力段を必要とせず、スイツチングゲートの高電圧による非常に効率的なものであり、伝統的なAB級の出力増幅回路の約半額の単価になる。
【0042】
音声信号がない時パルス幅変調器からのパルスもなく、アイドル電流は流れないからSN比は0になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る新奇な音声回路を示すブロツク線図である。
【図2】図1の音声回路の一部を構成する電源回路を示すブロツク線図である。
【図3】図1の音声回路の各点の波形を示す波形図である。
【図4】電源から直接的に音声が得られる本発明の音声回路の単価と、従来の典型的な100W音声増幅器の単価とを比較して示す線図である。
【図5】本発明の第2実施例に係る音声増幅器の概略を示すブロツク線図である。
【図6】本発明の第3実施例に係る音声増幅器の概略を示すブロツク線図である。
【符号の説明】
10:音声駆動回路 12:端子 14:音声スピーカ 16:エラー増幅器 18:全波整流器 20:極性検出器 21:導線 22:パルス幅変調器 23:バツフア 24:変圧器 26:入力巻線 28:出力巻線 30:MOS電界効果トランジスタ 32:MOS電界効果トランジスタ 34:端子 36:端子 38:入力巻線 39:中間端子 40:スイツチング出力変圧器 42:出力巻線 44:中間タツプ 46:端子 48:端子 50:整流器 52:整流器 54:電界効果トランジスタ(スイツチ) 56:整流器 58:整流器 60:電界効果トランジスタ(スイツチ) 62:フイルタ/復調器 64:キヤパシタ 66:フイルタ/復調器 68:キヤパシタ 70:導線 72:導線 74:位相遅れ補償器 76:電源 78:電磁干渉フイルタ 80:ブリツジ整流器 500:音声増幅器 502:入力端子 504:エラー増幅器 506:全波整流器 508:パルス幅変調器 510a〜510b:スイツチング電界効果トランジスタ 512:スイツチング出力変圧器 514:整流器 516:整流器 518:ゲート 520:整流器 522:整流器 526:フイルタ/変調器 528:ラウドスピーカ 530:位相遅れ補償器 532:極性検出器 534:バツフア 536:電源 600:音声増幅器 602:入力端子 604:エラー増幅器 606:全波整流器 608:パルス幅変調器 610:隔離型の変圧器 612a〜612d:スイツチング電界効果トランジスタ 614:スイツチング出力変圧器 616:全波整流器 616a,616b:整流器 616c:ゲート 618:全波整流器 618a,618b:整流器 618c:ゲート 620:全波整流器 620a,620b:整流器 620c:ゲート 622:全波整流器 622a,622b:整流器 622c:ゲート 624:フイルタ/復調器 626:フイルタ/復調器 628:ラウドスピーカ 630:ラウドスピーカ 632:ラウドスピーカ 634:差動増幅器 636:位相遅れ補償ネツトワーク 638:極性検出器 640:バツフア 642:バツフア 644:電源
Claims (15)
- 入力音声信号を増幅する方法であって、
前記入力音声信号を整流することと、
前記整流された音声信号からパルス幅変調信号を生成することと、
前記パルス幅変調信号を電力増幅することと、
前記入力音声信号が第1の極性である場合のみ、前記増幅されたパルス幅変調信号を正に整流することと、
前記入力音声信号の極性が第2の極性である場合のみ、前記増幅されたパルス幅変調信号を負に整流することと、
前記正に整流された増幅されたパルス幅変調信号および前記負に整流された増幅されたパルス幅変調信号を復調して、電力増幅された入力音声信号を生成することと、
前記入力音声信号の極性が正の場合には、第2の正に整流された増幅されたパルス幅変調信号を形成するために、前記増幅されたパルス幅変調信号を負に整流することと、
前記入力音声信号の極性が負の場合には、第2の負に整流された増幅されたパルス幅変調信号を形成するために、前記増幅されたパルス幅変調信号を正に整流することと、
前記第2の正に整流された増幅されたパルス幅変調信号および前記第2の負に整流された増幅されたパルス幅変調信号を復調して、第2の電力増幅された入力音声信号を生成することと
を包含する、方法。 - 前記入力音声信号の前記極性を検出するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記電力増幅するステップは、
入力巻線と出力巻線とを有するスイッチング電力変圧器を提供するステップと、
前記パルス幅変調信号に応答して、前記スイッチング変圧器の前記入力巻線を通る正および負の電流を生成するために、電源電圧を前記スイッチング変圧器に結合するために一対のトランジスタを使用するステップと
を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記スイッチング変圧器は電圧昇圧変換器である、請求項3に記載の方法。
- 前記電力増幅するステップは、
入力巻線と出力巻線とを有するスイッチング電力変圧器を提供するステップと、
前記パルス幅変調信号の第1の極性に応答して、前記スイッチング変圧器の前記入力巻線を通る正の電流を生成するために、正の電源電圧を前記スイッチング変圧器に結合するために第1の対のトランジスタを使用するステップと、
前記パルス幅変調信号の第2の極性に応答して、前記スイッチング変圧器の前記入力巻線を通る負の電流を生成するために、負の電源電圧を前記スイッチング変圧器に結合するために第2の対のトランジスタを使用するステップと
を包含する、請求項1に記載の方法。 - 絶縁変圧器を提供するステップをさらに含み、前記絶縁変圧器は、前記パルス幅変調信号を受信する入力巻線と、前記第1の対のトランジスタと前記第2の対のトランジスタとに、スイッチング動作を行わせるように前記第1の対のトランジスタと前記第2の対のトランジスタとにそれぞれ結合された出力巻線とを有する、請求項5に記載の方法。
- 第1のスピーカを駆動するために前記第1の電力増幅された音声信号を使用するステップと、
第2のスピーカを駆動するために前記第2の電力増幅された音声信号を使用するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 第3のスピーカを駆動するために、前記第1の増幅された音声信号および前記第2の増幅された音声信号を使用するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 入力音声信号を増幅する音声増幅器であって、
前記入力音声信号を整流する入力整流器と、
前記整流された音声信号からパルス幅変調信号を生成する変調器と、
前記パルス幅変調信号を増幅する電力増幅段と、
前記入力音声信号の極性を検出する信号極性検出器と、
前記信号極性検出器が前記入力音声信号の第1の極性を感知することに応答して、前記増幅されたパルス幅変調信号を正に整流する正の整流器と、
前記信号極性検出器が前記入力音声信号の第2の極性を感知することに応答して、前記増幅されたパルス幅変調信号を負に整流する負の整流器と、
前記正に整流された増幅されたパルス幅変調信号および前記負に整流された増幅されたパルス幅変調信号を復調して、前記正に整流された増幅されたパルス幅変調信号および前記負に整流された増幅されたパルス幅変調信号から電力増幅された音声信号を生成する第1の復調器と、
前記信号極性検出器が前記入力音声信号の正の極性を感知することに応答して、第2の負に整流された増幅されたパルス幅変調信号を形成するために、前記増幅されたパルス幅変調信号を整流する第2の負の整流器と、
前記信号極性検出器が前記入力音声信号の負の極性を感知することに応答して、第2の正に整流された増幅されたパルス幅変調信号を形成するために、前記増幅されたパルス幅変調信号を整流する第2の正の整流器と、
前記第2の正に整流された増幅されたパルス幅変調信号および前記第2の負に整流された増幅されたパルス幅変調信号を復調して、第2の電力増幅された入力音声信号を生成する第2の復調器と
を備えた、音声増幅器。 - 前記電力増幅段は、
入力巻線と出力巻線とを有するスイッチング電力変圧器と、
前記パルス幅変調信号に応答して、前記スイッチング変圧器の前記入力巻線を通る正および負の電流を生成するために、電源電圧を前記スイッチング変圧器に結合する一対のトランジスタと
を備えている、請求項9に記載の音声増幅器。 - 前記一対のトランジスタのうちの1つのトランジスタは、前記正の電流を生成するために、正の電源電圧を前記スイッチング変圧器の前記入力巻線に結合するように構成され、前記一対のトランジスタのうちの別のトランジスタは、前記負の電流を生成するために、負の電源電圧を前記スイッチング変圧器の前記入力巻線に結合するように構成されている、請求項10に記載の音声増幅器。
- 前記電力増幅段は、
入力巻線と出力巻線とを有するスイッチング電力変圧器と、
前記パルス幅変調信号の第1の極性に応答して、前記スイッチング変圧器の前記入力巻線を通る正の電流を生成するために、正の電源電圧を前記スイッチング変圧器に結合する第1の対のトランジスタと、
前記パルス幅変調信号の第2の極性に応答して、前記スイッチング変圧器の前記入力巻線を通る負の電流を生成するために、負の電源電圧を前記スイッチング変圧器に結合する第2の対のトランジスタと
を備えている、請求項9に記載の音声増幅器。 - 絶縁変圧器をさらに備え、前記絶縁変圧器は、前記パルス幅変調信号を受信する入力巻線と、前記第1の対のトランジスタと前記第2の対のトランジスタとに、スイッチング動作を行わせるように前記第1の対のトランジスタと前記第2の対のトランジスタとにそれぞれ結合された出力巻線とを有する、請求項12に記載の音声増幅器。
- 前記第1の復調器に結合された第1のスピーカと、
前記第2の復調器に結合された第2のスピーカと
をさらに含む、請求項9に記載の音声増幅器。 - 前記第1の復調器および前記第2の復調器に結合された第3のスピーカをさらに含む、請求項14に記載の音声増幅器。
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