JP6461510B2 - Power supply circuit for audio amplifier, electronic device, and method for supplying power supply voltage to audio amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、オーディオ信号を増幅するオーディオアンプに電源電圧を供給する電源回路に関する。 The present invention relates to a power supply circuit that supplies a power supply voltage to an audio amplifier that amplifies an audio signal.
スマートホン、タブレット端末、携帯電話端末、ノート型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラをはじめとする多くの電子機器が、オーディオ再生機能を備える。 Many electronic devices such as smart phones, tablet terminals, mobile phone terminals, notebook computers, desktop computers, digital cameras, and video cameras have an audio playback function.
図１は、オーディオ再生機能を備える電子機器１００ｒのブロック図である。電子機器１００ｒは、スピーカ１０２あるいはヘッドホンなどの電気音響変換素子と、オーディオアンプ１０４と、オーディオアンプ１０４に電源電圧ＶＤＤを供給する電源回路２００ｒと、を備える。
FIG. 1 is a block diagram of an
電源回路２００ｒは、たとえばシリーズレギュレータ（リニアレギュレータ）であり、出力トランジスタＭ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、誤差増幅器２０４、基準電圧源２１０を備える。電源回路２００ｒの出力電圧ＶＤＤは、ＶＲＥＦ×（１＋Ｒ１／Ｒ２）を目標レベルとして安定化される。
The
理想電圧源の出力インピーダンスは実質的にゼロであり、負荷電流ＩＤＤの変動にかかわらず、出力電圧ＶＤＤを一定に保つことができる。しかしながら現実に用いられる電源回路２００ｒはある程度の出力インピーダンスを有しており、負荷電流ＩＤＤに応じて、出力電圧ＶＤＤにリップルや定常的な電圧降下が生ずる。
The output impedance of the ideal voltage source is substantially zero, and the output voltage V DD can be kept constant regardless of variations in the load current I DD . However, the
出力電圧ＶＤＤの変動によって、オーディオアンプ１０４のダイナミックレンジが狭くなると、歪みの原因となる。また出力電圧ＶＤＤの変動により、オーディオアンプ１０４に内蔵される低電圧保護回路や過電流保護回路が誤動作すると、音途切れの原因となる。これらはいずれも、高音質が要求されるオーディオセットの品位を落とす要因となる。
If the dynamic range of the
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、オーディオアンプの音質劣化を抑制可能な電源回路の提供にある。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a power supply circuit capable of suppressing deterioration in sound quality of an audio amplifier.
本発明のある態様は、オーディオ信号を増幅するオーディオアンプに電源電圧を供給する電源回路に関する。電源回路は、その出力がオーディオアンプへの電源電圧の供給経路である電源ラインと接続され、電源電圧に応じたフィードバック信号が基準信号と一致するように、電源電圧を安定化させる電源部と、オーディオ信号に応じた補正信号を、基準信号またはフィードバック信号に重畳する補正回路と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a power supply circuit that supplies a power supply voltage to an audio amplifier that amplifies an audio signal. The power supply circuit is connected to a power supply line that is a supply voltage supply path to the audio amplifier, and a power supply unit that stabilizes the power supply voltage so that a feedback signal corresponding to the power supply voltage matches a reference signal. A correction circuit that superimposes a correction signal corresponding to the audio signal on the reference signal or the feedback signal.
オーディオアンプの動作電流、つまり電源回路の負荷電流は、オーディオアンプが増幅するオーディオ信号に応じた波形を有する。この態様によれば、オーディオ信号に応じた補正信号を、負荷電流の変動を抑制するように電源部にフィードフォワードすることにより、電源電圧の安定性を高めることができ、ひいては、音質を改善できる。 The operating current of the audio amplifier, that is, the load current of the power supply circuit has a waveform corresponding to the audio signal amplified by the audio amplifier. According to this aspect, the correction signal corresponding to the audio signal is fed forward to the power supply unit so as to suppress the fluctuation of the load current, whereby the stability of the power supply voltage can be improved, and consequently the sound quality can be improved. .
補正回路は、オーディオ信号から変動成分を抽出し、変動成分に応じて補正信号を生成してもよい。変動成分とは、オーディオアンプが変動成分を増幅した結果、過渡的に電源電圧を降下させる信号成分をいう。 The correction circuit may extract a fluctuation component from the audio signal and generate a correction signal according to the fluctuation component. The fluctuation component is a signal component that transiently drops the power supply voltage as a result of the audio amplifier amplifying the fluctuation component.
電源部は正電源であってもよい。変動成分は、オーディオアンプにソース電流を発生させるオーディオ信号の成分を含んでもよい。
オーディオアンプが負荷である電気音響素子に電流を吐き出す（ソース）ときに、その電流（ソース電流）は、正側の電源部から供給されるが、電源部からの供給電流とオーディオアンプのソース電流に差が生ずると、差分電流によって電源部の出力キャパシタが充放電されることとなり、このときに電圧変動が発生する。この態様によれば、ソース電流に起因する上側の電源電圧のドロップをキャンセルできる。
The power supply unit may be a positive power supply. The fluctuation component may include a component of an audio signal that causes the audio amplifier to generate a source current.
When the audio amplifier discharges current to the electroacoustic element as a load (source), the current (source current) is supplied from the positive power supply unit, but the supply current from the power supply unit and the source current of the audio amplifier When the difference occurs, the output capacitor of the power supply unit is charged and discharged by the differential current, and voltage fluctuation occurs at this time. According to this aspect, the drop of the upper power supply voltage caused by the source current can be canceled.
電源部は負電源であってもよい。変動成分は、オーディオアンプにシンク電流を発生させるオーディオ信号の成分を含んでもよい。
オーディオアンプが負荷である電気音響素子に電流を吸い込む（シンク）ときに、その電流（ソース電流）は、負側の電源部に流れ込むが、電源部からの供給電流とオーディオアンプのシンク電流に差が生ずると、差分電流によって電源部の出力キャパシタが充放電されることとなり、このときに電圧変動が発生する。この態様によれば、シンク電流に起因する下側の電源電圧のドロップをキャンセルできる。
The power supply unit may be a negative power supply. The fluctuation component may include an audio signal component that causes the audio amplifier to generate a sink current.
When the audio amplifier sinks current into the electroacoustic element that is the load (sink), the current (source current) flows into the negative power supply, but the difference between the supply current from the power supply and the sink current of the audio amplifier When this occurs, the output capacitor of the power supply unit is charged and discharged by the differential current, and voltage fluctuation occurs at this time. According to this aspect, it is possible to cancel the drop of the lower power supply voltage caused by the sink current.
補正回路は、オーディオ信号を整流することにより、補正信号を生成してもよい。 The correction circuit may generate the correction signal by rectifying the audio signal.
オーディオアンプは、シングルエンド形式の出力段を有してもよい。補正回路は、オーディオ信号を半波整流することにより、補正信号を生成してもよい。 The audio amplifier may have a single-ended output stage. The correction circuit may generate the correction signal by half-wave rectifying the audio signal.
オーディオアンプは、ＢＴＬ（Bridged Transformer Less、Bridged TranslessあるいはBalanced Transformer Less、Bridge-Tied Loadともいう）形式の出力段を有してもよい。補正回路は、オーディオ信号を全波整流することにより、補正信号を生成してもよい。 The audio amplifier may have an output stage in a BTL (Bridged Transformer Less, Bridged Transless, Balanced Transformer Less, or Bridge-Tied Load) format. The correction circuit may generate the correction signal by full-wave rectifying the audio signal.
補正回路は、オーディオ信号の所定の帯域を抽出するフィルタを含んでもよい。
電源電圧の変動が、オーディオ信号のある特定の帯域によってもたらされる場合には、フィルタによりその帯域を抽出することで、適切な制御が可能となる。
The correction circuit may include a filter that extracts a predetermined band of the audio signal.
When the fluctuation of the power supply voltage is caused by a specific band of the audio signal, appropriate control can be performed by extracting the band by a filter.
補正回路は、補正信号の振幅を調節可能に構成されてもよい。これにより、電源部の利得に応じて適切な制御が可能となる。 The correction circuit may be configured to be able to adjust the amplitude of the correction signal. Thereby, appropriate control can be performed according to the gain of the power supply unit.
補正回路は、補正信号の極性を反転する反転回路を含んでもよい。これにより、オーディオアンプの反転型の（あるいは非反転型の）オーディオアンプに対応することができる。 The correction circuit may include an inversion circuit that inverts the polarity of the correction signal. Thereby, it is possible to cope with an inverting (or non-inverting) audio amplifier of the audio amplifier.
補正回路は、補正信号の極性を反転する状態と、反転しない状態と、が切りかえ可能に構成されてもよい。
これにより、ひとつの電源回路により、反転型、非反転型の両方のオーディオアンプに対応することができる。
The correction circuit may be configured to switch between a state in which the polarity of the correction signal is inverted and a state in which the polarity is not inverted.
Thus, one power supply circuit can be used for both inverting and non-inverting audio amplifiers.
電源部は、基準信号を生成する基準電圧源と、電源電圧に応じたフィードバック信号を生成するフィードバック回路と、フィードバック信号と基準信号の誤差を増幅する誤差増幅器と、誤差増幅器が生成する誤差信号に応じた電源電圧を生成する出力部と、を含んでもよい。 The power supply unit includes a reference voltage source for generating a reference signal, a feedback circuit for generating a feedback signal corresponding to the power supply voltage, an error amplifier for amplifying an error between the feedback signal and the reference signal, and an error signal generated by the error amplifier. And an output unit that generates a corresponding power supply voltage.
補正回路は、補正信号と基準信号を分圧する分圧回路を含み、分圧回路の出力を、誤差増幅器に供給してもよい。 The correction circuit may include a voltage dividing circuit that divides the correction signal and the reference signal, and the output of the voltage dividing circuit may be supplied to the error amplifier.
基準電圧源は、可変電圧源であってもよい。補正回路は、補正信号に応じて可変電圧源が生成する基準信号を変化させてもよい。 The reference voltage source may be a variable voltage source. The correction circuit may change the reference signal generated by the variable voltage source according to the correction signal.
補正回路は、補正信号を前記フィードバック回路に結合してもよい。
補正信号を基準信号に重畳することと、補正信号をフィードバック信号に逆極性で重畳することは等価である。
The correction circuit may couple a correction signal to the feedback circuit.
Superimposing the correction signal on the reference signal is equivalent to superimposing the correction signal on the feedback signal with a reverse polarity.
出力部は、その一端が電源ラインと接続され、その制御端子に誤差信号が入力される出力トランジスタを含んでもよい。 The output unit may include an output transistor having one end connected to the power supply line and an error signal input to the control terminal.
出力部は、スイッチング素子を含み、その出力が電源ラインと接続されるスイッチング電源と、誤差信号にもとづいてデューティ比が調節されるパルス信号を生成し、パルス信号に応じてスイッチング素子を駆動するコントローラと、を含んでもよい。 The output unit includes a switching element, a switching power supply whose output is connected to a power supply line, and a controller that generates a pulse signal whose duty ratio is adjusted based on an error signal and drives the switching element according to the pulse signal And may be included.
本発明の別の態様もまた、電源回路である。この電源回路は、その出力がオーディオアンプへの電源電圧の供給経路である電源ラインと接続され、電源電圧に応じたフィードバック信号が基準信号と一致するように、電源電圧を安定化させる電源部と、オーディオ信号に応じた補正電流を、電源ラインにソースする補正回路と、を備える。 Another embodiment of the present invention is also a power supply circuit. The power supply circuit includes a power supply unit that stabilizes the power supply voltage so that an output thereof is connected to a power supply line that is a supply path of a power supply voltage to the audio amplifier, and a feedback signal corresponding to the power supply voltage matches a reference signal And a correction circuit that sources a correction current corresponding to the audio signal to the power supply line.
本発明の別の態様もまた、電源回路である。この電源回路は、その出力がオーディオアンプへの電源電圧の供給経路である電源ラインと接続され、電源電圧に応じたフィードバック信号が基準信号と一致するように、電源電圧を安定化させる電源部と、基準信号を生成する可変電圧源と、オーディオ信号に応じて、可変電圧源が生成する基準信号を変化させる補正回路と、を備える。 Another embodiment of the present invention is also a power supply circuit. The power supply circuit includes a power supply unit that stabilizes the power supply voltage so that an output thereof is connected to a power supply line that is a supply path of a power supply voltage to the audio amplifier, and a feedback signal corresponding to the power supply voltage matches a reference signal. A variable voltage source that generates a reference signal, and a correction circuit that changes the reference signal generated by the variable voltage source in accordance with the audio signal.
電源回路は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
The power supply circuit may be integrated on a single semiconductor substrate.
“Integrated integration” includes the case where all of the circuit components are formed on a semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated. A resistor, a capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate.
本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、電気音響変換素子と、オーディオ信号を増幅し、電気音響変換素子を駆動するオーディオアンプと、オーディオアンプに電源電圧を供給する上述のいずれかの電源回路と、を備える。 Another embodiment of the present invention relates to an electronic device. The electronic device includes an electroacoustic conversion element, an audio amplifier that amplifies an audio signal and drives the electroacoustic conversion element, and any one of the power supply circuits described above that supplies a power supply voltage to the audio amplifier.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明のある態様によれば、音質を改善できる。 According to an aspect of the present invention, sound quality can be improved.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are electrically connected to each other in addition to the case where the member A and the member B are physically directly connected. It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as their electric It includes cases where the connection is indirectly made through other members that do not substantially affect the general connection state, or that do not impair the functions and effects achieved by their combination.
図２は、実施の形態に係る電源回路２００を備える電子機器１００の回路図である。電源回路２００は、オーディオ再生機能付きの電子機器１００、たとえばスマートホン、タブレット端末、携帯電話端末、ノート型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラなどに、スピーカ１０２、オーディオアンプ１０４とともに搭載される。
FIG. 2 is a circuit diagram of the
オーディオアンプ１０４は、入力オーディオ信号Ｓ１を増幅してスピーカ１０２を駆動する。キャパシタＣ２、Ｃ３は、ＤＣブロック用であるが、アプリケーションによっては省略される。オーディオアンプ１０４の増幅方式は特に限定されず、具体的にはＡ級、ＡＢ級、Ｄ級あるいはその他の方式であってもよい。理解の容易化および説明の簡潔化のために、オーディオアンプ１０４は、シングルエンド形式の出力段を有するものとする。
The
電源回路２００は、その出力が電源ライン１０６を介してオーディオアンプ１０４の電源端子と接続され、電源ライン１０６は、電源電圧ＶＤＤの供給経路となっている。
The output of the
電源回路２００は、電源部２０２および補正回路２２０を備える。電源部２０２は、その出力が電源ライン１０６と接続され、電源電圧ＶＤＤに応じたフィードバック信号ＶＦＢが基準信号ＶＲＥＦと一致するように、電源電圧ＶＤＤを安定化させる。機能的には電源部２０２は、誤差増幅器（演算増幅器）２０４、出力部２０６、フィードバック回路２０８、基準電圧源２１０および平滑キャパシタＣ１を備える。
The
平滑キャパシタＣ１は、電源ライン１０６と接続される。フィードバック回路２０８は、電源ライン１０６に生ずる電源電圧ＶＤＤに応じたフィードバック信号ＶＦＢを生成する。基準電圧源２１０は、バンドギャップリファレンス回路などであり、基準電圧ＶＲＥＦを生成する。誤差増幅器２０４は、フィードバック信号ＶＦＢと基準電圧ＶＲＥＦの誤差を増幅し、誤差信号ＶＥＲＲを生成する。出力部２０６は、誤差信号ＶＥＲＲにもとづいて電源電圧ＶＤＤを調節する。
Smoothing capacitor C <b> 1 is connected to
補正回路２２０は、入力オーディオ信号Ｓ１に応じた補正信号Ｓ２を生成し、補正信号Ｓ２を、基準信号ＶＲＥＦおよびフィードバック信号ＶＦＢの少なくとも一方に重畳する。本実施の形態では、補正信号Ｓ２は、基準電圧ＶＲＥＦに重畳される。
The
以上が電源回路２００の基本構成である。
The above is the basic configuration of the
続いてその動作を説明する。図３は、図２の電子機器１００の基本動作を示す図である。オーディオアンプ１０４の出力電流ＩＬは、オーディオアンプ１０４からスピーカ１０２に流れ出すソース電流ＩＳＲＣと、スピーカ１０２からオーディオアンプ１０４に流れ込むシンク電流ＩＳＮＫの合計で表される。
Next, the operation will be described. FIG. 3 is a diagram showing a basic operation of the
なお、ここでは理解の容易化および説明の簡略化を目的として、入力オーディオ信号Ｓ１は単一周波数の正弦波であるものとする。図３では、出力電流ＩＬの位相が、入力オーディオ信号Ｓ１に対して遅れる場合を示すが、それらの関係はオーディオアンプ１０４の形式（反転、非反転）、遅延特性や負荷のインピーダンスＺＬに応じて定まるものであって、図３の関係は例示に過ぎない。以下では便宜的に、出力電流ＩＬについて、スピーカ１０２に向かう向きを正にとるものとする。
Here, for the purpose of facilitating understanding and simplifying the explanation, it is assumed that the input audio signal S1 is a single frequency sine wave. In Figure 3, the phase of the output current I L, shows the case delayed relative to the input audio signal S1, their relationships format of the audio amplifier 104 (inverting, non-inverting), the impedance Z L of the delay characteristic and the load The relationship shown in FIG. 3 is merely an example. Hereinafter, for the sake of convenience, it is assumed that the output current I L is positively directed toward the
出力電流ＩＬが正（＞０）の半周期は、ソース電流ＩＳＲＣが流れ、出力電流ＩＬが負（＜０）の半周期は、シンク電流ＩＳＮＫが流れる。シンク電流ＩＳＮＫが、電源電流ＩＤＤに及ぼす影響は小さいため、オーディオアンプ１０４に流れる電源電流ＩＤＤは、定常的なＤＣバイアス成分と、ソース電流ＩＳＲＣに応じた交流成分と、の合計と近似することができる。
Half cycle of the output current I L is positive (> 0) is a half cycle of the source current I SRC flows, the output current I L negative (<0), the sink current I SNK flows. Since the influence of the sink current I SNK on the power source current I DD is small, the power source current I DD flowing through the
入力オーディオ信号Ｓ１に含まれる信号成分のうち、オーディオアンプ１０４がそれを増幅した結果、電源電圧ＶＤＤの過渡的な電圧降下（変動）を生じさせる信号成分を、「変動成分Ｓ１ａ」と呼ぶこととする。補正回路２２０は、この変動成分Ｓ１ａを抽出し、変動成分Ｓ１ａに応じて補正信号Ｓ２を生成することが望ましい。図３の例では、オーディオアンプ１０４にソース電流ＩＳＲＣが、電源電圧ＶＤＤの過渡的な電圧降下を発生させると把握でき、ソース電流ＩＳＲＣは、元の入力オーディオ信号Ｓ１のうち、バイアスレベル（ここではゼロとする）より大きい半周期Ｓ１ａに対応する部分と把握できる。
Of the signal components included in the input audio signal S1, a signal component that causes a transient voltage drop (variation) of the power supply voltage V DD as a result of amplification by the
こうして生成された補正信号Ｓ２が、基準電圧ＶＲＥＦに重畳される。電源部２０２においては、フィードバック信号ＶＦＢが、補正信号Ｓ２が重畳された基準電圧ＶＲＥＦ’に近づくように、電源電圧ＶＤＤが調節される。これによりオーディオアンプ１０４の電源電流ＩＤＤの変動にともなう電源電圧ＶＤＤの変動を抑制できる。なお図３には比較のために、補正信号Ｓ２を重畳しない場合の電源電圧ＶＤＤが、一点鎖線で示される。
The correction signal S2 thus generated is superimposed on the reference voltage VREF . In the
以上が電源回路２００の動作である。
オーディオアンプ１０４の動作電流ＩＤＤ、つまり電源回路２００の負荷電流は、オーディオアンプ１０４が増幅する入力オーディオ信号Ｓ１に応じて変動する。図２の電源回路２００によれば、オーディオ信号Ｓ１に応じた補正信号Ｓ２を、負荷電流ＩＤＤの変動を抑制するように電源部２０２にフィードフォワードすることにより、電源電圧ＶＤＤの安定性を高めることができ、ひいては、音質を改善できる。
The above is the operation of the
The operating current I DD of the
続いて、電源回路２００のより具体的な構成例を説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、補正回路２２０の構成例を示す回路図である。図４（ａ）の補正回路２２０は、変動成分抽出部２２２、波形整形部２２４、合成部２２６を含む。
Next, a more specific configuration example of the
4A to 4C are circuit diagrams illustrating a configuration example of the
変動成分抽出部２２２は、入力オーディオ信号Ｓ１に含まれる変動成分Ｓ１ａを抽出する。図３に示した例では、ソース電流ＩＳＲＣの変動に電源部２０２のフィードバックが追従できなくなると、電源電圧ＶＤＤの過渡的な降下が発生した。ここでソース電流ＩＳＲＣは、元の入力オーディオ信号Ｓ１の半周期に対応するものであるから、この半周期が変動成分Ｓ１ａとなる。そこで変動成分抽出部２２２は、入力オーディオ信号Ｓ１を半波整流する半波整流回路を含んでもよい。
The fluctuation
また、オーディオアンプ１０４が、入力オーディオ信号Ｓ１に含まれる特定の周波数帯域を増幅した結果、電源電圧ＶＤＤの変動が発生する場合がありえ、この場合は、入力オーディオ信号Ｓ１の特定の周波数帯域が、変動成分Ｓ１ａに相当しうる。したがって変動成分抽出部２２２は、特定の周波数を抽出するフィルタを含んでもよい。変動成分抽出部２２２は、フィルタと整流回路の組み合わせであってもよい。変動成分抽出部２２２は、包絡線検波回路などを含んでもよい。
Further, as a result of the
波形整形部２２４は、変動成分Ｓ１ｂを波形整形し、補正信号Ｓ２を生成する。たとえば波形整形部２２４は、変動成分Ｓ１ｂを所定の利得ｇで増幅し、補正信号Ｓ２の量を調節する利得調節部２２８を含む。この利得ｇは、電源回路２００のＶＲＥＦからＶＤＤへの伝達関数、オーディオアンプ１０４の利得、オーディオアンプ１０４の負荷のインピーダンスＺＬ等に応じて最適化設計することができる。
The
また波形整形部２２４は、補正信号Ｓ２に遅延を与え、補正信号Ｓ２の位相を調節するための遅延部２３０を含んでもよい。そのほか、波形整形部２２４は、変動成分Ｓ１ａを微分する微分回路（ハイパスフィルタ）や、変動成分Ｓ１ａを積分する積分回路（ローパスフィルタ）を含んでもよい。合成部２２６は、基準電圧ＶＲＥＦに補正信号Ｓ２を加算する。合成部２２６は、アナログ加算器であってもよいし、容量結合を利用して補正信号Ｓ２を基準信号ＶＲＥＦに重畳してもよい。
The
図４（ｂ）の極性制御部２３２は、入力オーディオ信号Ｓ１、ひいては補正信号Ｓ２の極性を切りかえるために設けられる。オーディオアンプ１０４が反転アンプの場合、図３とは逆に、オーディオ信号Ｓ１のバイアスレベルより小さな半周期に対応する部分が、変動成分Ｓ１ａとなりうる。そこで、オーディオアンプ１０４の極性に応じて、反転アンプ２３４により入力オーディオ信号Ｓ１を反転した後に、後段の変動成分抽出部２２２、波形整形部２２４に与えることで、反転型のオーディオアンプ１０４に対応できる。またセレクタ２３６を設け、極性制御信号ＰＯＬに応じて、反転アンプ２３４により反転された信号Ｓ１＃と、反転前のＳ１を選択可能とすることにより、電源回路２００を、非反転型と反転型の両方のオーディオアンプ１０４に対応させることができる。
The
図４（ｃ）の補正回路２２０は、補正信号Ｓ２を、フィードバック信号ＶＦＢ側に重畳する。この場合、合成部２２６ａは、フィードバック信号ＶＦＢから補正信号Ｓ２を減算する減算器と把握できる。
The
なお、図４（ａ）、（ｂ）において、各ブロックの順序は、信号処理に支障をきたさない限りにおいて適宜変更することができ、特に限定されない。 In FIGS. 4A and 4B, the order of the blocks can be appropriately changed as long as signal processing is not hindered, and is not particularly limited.
図５は、電源回路２００の構成例を示す回路図である。電源部２０２は、シリーズレギュレータである。電源部２０２のうち、平滑キャパシタＣ１およびＤＣブロックキャパシタＣ４以外は、ひとつの半導体基板（以下、電源集積回路（ＩＣ）２０１）に集積化されている。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
出力部２０６は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴである出力トランジスタＭ１を含む。出力トランジスタＭ１の一端（ドレイン）は電源ライン１０６と接続され、他端（ソース）には、外部電源電圧ＶＣＣが入力される。フィードバック回路２０８は、電源電圧ＶＤＤを分圧し、フィードバック信号ＶＦＢを生成する分圧回路Ｒ１１、Ｒ１２を含む。誤差増幅器２０４により生成される誤差信号ＶＥＲＲは、出力トランジスタＭ１の制御端子（ゲート）に入力される。出力トランジスタＭ１のゲート電圧は、フィードバック信号ＶＦＢが基準電圧ＶＲＥＦ’に近づくように調節される。出力トランジスタＭ１は、バイポーラトランジスタであってもよいし、ＮＭＯＳトランジスタであってもよい。
The
補正回路２２０は、変動成分抽出部２２２および合成部２２６を含む。変動成分抽出部２２２は、ＤＣブロックキャパシタＣ４、半波整流回路２４０を含む。ＤＣブロックキャパシタＣ４は、入力オーディオ信号Ｓ１からＤＣ成分を除去し、オーディオ帯域を抽出するフィルタと把握することもできる。半波整流回路２４０は、入力オーディオ信号Ｓ１のオーディオ帯域を半波整流し、変動成分Ｓ１ａを抽出する。
The
合成部２２６は、補正信号Ｓ２（Ｓ１ａ）と基準信号ＶＲＥＦを分圧する分圧回路Ｒ２１、Ｒ２２を含む。分圧回路の出力は、誤差増幅器２０４に供給される。基準信号ＶＲＥＦに重畳される補正信号Ｓ２の振幅は、分圧回路Ｒ２１、Ｒ２２の分圧比に応じて設定される。つまり合成部２２６は、図３の利得調節部２２８としての機能も奏する。
Combining
電源回路２００に接続される平滑キャパシタＣ１の容量や、電源回路２００と組み合わせて使用されるオーディオアンプ１０４は、用途によって変更される。そこで抵抗Ｒ２２を可変抵抗とし、補正信号Ｓ２の振幅を調節可能とすることが望ましい。
The capacity of the smoothing capacitor C1 connected to the
また、図５には示していないが、電源ＩＣ２０１には、図４（ｂ）の極性制御部２３２を追加してもよい。
Although not shown in FIG. 5, the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.
（第１変形例）
実施の形態では、オーディオアンプ１０４がシングルエンドの出力段を有したが本発明はそれには限定されない。図６は、第１変形例に係る電源回路２００ａの回路図である。オーディオアンプ１０４ａは、ＢＴＬ形式の出力段を有する。オーディオアンプ１０４ａは、第１アンプ１１０、第２アンプ１１２、反転アンプ１０８を有する。第１アンプ１１０にソース電流ＩＳＲＣ１が流れるとき、第２アンプ１１２にはシンク電流ＩＳＮＫ１が流れ、第１アンプ１１０にシンク電流ＩＳＮＫ２が流れるとき、第２アンプ１１２にはソース電流ＩＳＲＣ２が流れる。つまり、オーディオアンプ１０４ａ全体としてみたときには、電源電流ＩＤＤを変動させるソース電流が常時流れることとなる。
(First modification)
In the embodiment, the
この変形例では補正回路２２０ａは、オーディオ信号Ｓ１の全波整流する整流回路を含んでもよい。
In this modification, the
（第２変形例）
実施の形態では、電源部２０２がシリーズレギュレータであったが、本発明はそれには限定されない。図７は、第２変形例に係る電源回路２００ｂの回路図である。出力部２０６ａは、コントローラ２５０およびスイッチング電源２５６を備える。スイッチング電源２５６は、スイッチングトランジスタＭ１１、同期整流トランジスタＭ１２、インダクタＬ１、出力キャパシタＣ１を含むＤＣ／ＤＣコンバータである。
(Second modification)
In the embodiment, the
コントローラ２５０は、パルス変調器２５２、ドライバ２５４、を備える。パルス変調器２５２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御あるいはＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御により、誤差信号ＶＥＲＲに応じて、誤差がゼロに近づくようにデューティ比が調節されるパルス信号Ｓ５を生成する。ドライバ２５４は、パルス信号Ｓ５にもとづいてトランジスタＭ１１、Ｍ１２を駆動する。
The
電源部２０２は、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに代えて、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータや、トランスを用いたフォワードコンバータ、フライバックコンバータであってもよい。あるいは、ＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
The
あるいは、出力トランジスタＭ１および誤差増幅器２０４を含むシリーズレギュレータに代えて、それらが一体に構成されたパワーオペアンプを用いたリニアレギュレータにも、本発明は適用できる。
Alternatively, instead of the series regulator including the output transistor M1 and the
（第３変形例）
実施の形態では、補正信号Ｓ２が基準電圧ＶＲＥＦに重畳されたが、本発明はそれには限定されず、補正回路２２０は、補正信号Ｓ２をフィードバック回路２０８に結合してもよい。より具体的には、図５の電源回路２００においては、抵抗Ｒ１１とＲ１２の接続点に、補正信号Ｓ２を結合してもよい。あるいは抵抗Ｒ１２の一端を接地する代わりに、補正信号Ｓ２を入力してもよい。
(Third Modification)
In the embodiment, the correction signal S2 is superimposed on the reference voltage VREF . However, the present invention is not limited to this, and the
（第４変形例）
実施の形態では、正の電源電圧ＶＤＤを生成する電源回路２００を説明したが、本発明はそれには限定されない。オーディオアンプ１０４が正の電源電圧ＶＤＤと、負の電源電圧ＶＳＳを受けて動作する場合、負の電源電圧ＶＳＳを生成する電源回路についても、実施の形態と同様に構成することができる。この場合、変動成分は、オーディオアンプ１０４にシンク電流ＩＳＮＫを発生させるオーディオ信号の成分を含んでもよい。
(Fourth modification)
In the embodiment, the
（第５変形例）
図８は、第５変形例に係る電源回路２００ｃを備える電子機器１００ｃの回路図である。可変電圧源２１１は、基準電圧ＶＲＥＦ’を生成する。補正回路２２０は、入力オーディオ信号Ｓ１に応じて補正信号Ｓ２を生成し、補正信号Ｓ２にもとづいて、可変電圧源２１１が生成する基準信号ＶＲＥＦ’を変化させる。具体的には、基準信号ＶＲＥＦ’を、電源電圧ＶＤＤの目標レベルＶＲＥＦを基準として補正信号Ｓ２に応じた電圧幅、変化させる。可変電圧源２１１は、図５あるいは図７に示される、基準電圧源２１０および合成部２２６の組み合わせと把握することもできる。
(5th modification)
FIG. 8 is a circuit diagram of an
（第６変形例）
上述の電源回路２００は、基準信号ＶＲＥＦあるいはフィードバック信号ＶＦＢに補正信号Ｓ２を重畳することにより、誤差増幅器２０４が生成する誤差信号ＶＥＲＲを変化させ、それにより出力部２０６の出力電流ＩＤＤを変化させるものと把握することができ、この観点から電源回路２００は、以下のように把握することができる。
(Sixth Modification)
The above-described
図９は、第６変形例に係る電源回路２００ｄの回路図である。電源回路２００ｄは、電源部２０２と、補正回路２６０と、を備える。補正回路２６０は、入力オーディオ信号Ｓ１に応じた補正電流Ｉｃを、電源ライン１０６にソースする（流し込む）。補正回路２６０は、入力オーディオ信号Ｓ１に応じた補正信号Ｓ２を生成する補正信号生成部２６２と、補正信号Ｓ２に応じた補正電流Ｉｃを生成する電流源２６４を含む。補正信号生成部２６２は、図４の変動成分抽出部２２２および波形整形部２２４の組み合わせに相当するものと把握できる。
FIG. 9 is a circuit diagram of a
（第７変形例）
実施の形態では、電源回路２００とオーディオアンプ１０４が別々のＩＣである場合を説明したが、それらはひとつの半導体基板上に集積化されてもよい。あるいは反対に、電源回路２００を、複数のＩＣに分割して構成してもよい。
(Seventh Modification)
Although the case where the
（用途）
最後に、電源回路２００の用途を説明する。図１０（ａ）〜（ｃ）は、電子機器１００の外観図である。図１０（ａ）は電子機器１００の一例であるディスプレイ装置６００である。ディスプレイ装置６００は、筐体６０２、スピーカ１０２Ｌ、１０２Ｒを備える。オーディオアンプＩＣ３００は筐体６０２に内蔵され、スピーカ１０２Ｌ、１０２Ｒを駆動する。
(Use)
Finally, the use of the
図１０（ｂ）は電子機器１００の一例であるオーディオコンポ７００である。オーディオコンポ７００は、筐体７０２、スピーカ１０２Ｌ、１０２Ｒを備える。オーディオアンプＩＣ３００は筐体７０２に内蔵され、スピーカ１０２Ｌ、１０２Ｒを駆動する。電子機器１００は、ホームオーディオやカーオーディオであってもよいし、スピーカ１０２が筐体７０２と一体となったラジカセであってもよい。
FIG. 10B shows an
図１０（ｃ）は電子機器１００の一例である小型情報端末８００である。小型情報端末８００は、携帯電話、タブレットコンピュータ、オーディオプレイヤ、ノート型コンピュータなどである。小型情報端末８００は、筐体８０２、スピーカ１０２、ディスプレイ８０４を備える。オーディオアンプＩＣ３００は筐体８０２に内蔵され、スピーカ１０２を駆動する。
FIG. 10C illustrates a
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すような電子機器にオーディオアンプＩＣ３００を用いることにより、高音質を実現できる。そのほか、オーディオアンプＩＣ３００は、インターホンなどにも利用可能である。 By using the audio amplifier IC 300 in an electronic device as shown in FIGS. 10A to 10C, high sound quality can be realized. In addition, the audio amplifier IC 300 can be used for an intercom or the like.
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
１００…電子機器、１０２…スピーカ、１０４…オーディオアンプ、１０６…電源ライン、２００…電源回路、２０２…電源部、２０４…誤差増幅器、２０６…出力部、２０８…フィードバック回路、２１０…基準電圧源、２１１…可変電圧源、２２０…補正回路、２２２…変動成分抽出部、２２４…波形整形部、２２６…合成部、２２８…利得調節部、２３０…遅延部、２３２…極性制御部、２３４…反転アンプ、２３６…セレクタ、２４０…半波整流回路、２５０…コントローラ、２５２…パルス変調器、２５４…ドライバ、２５６…スイッチング電源、２６０…補正回路、２６２…補正信号生成部、２６４…電流源、Ｍ１…出力トランジスタ、Ｓ１…入力オーディオ信号、Ｓ２…補正信号。
DESCRIPTION OF
Claims (23)
その出力が前記オーディオアンプへの前記電源電圧の供給経路である電源ラインと接続され、前記電源電圧に応じたフィードバック信号が基準信号と一致するように、前記電源電圧を安定化させる電源部と、
前記オーディオ信号に応じた補正信号を、前記基準信号またはフィードバック信号に重畳する補正回路と、
を備え、
前記補正回路は、前記オーディオ信号に含まれる変動成分であって、前記オーディオアンプがそれを増幅した結果、過渡的に前記電源電圧を降下させる変動成分のみを抽出し、当該変動成分に応じて前記補正信号を生成するよう構成されることを特徴とする電源回路。 A power supply circuit that supplies a power supply voltage to an audio amplifier that amplifies an audio signal,
A power supply unit that stabilizes the power supply voltage so that an output thereof is connected to a power supply line that is a supply path of the power supply voltage to the audio amplifier, and a feedback signal corresponding to the power supply voltage matches a reference signal;
A correction circuit for superimposing a correction signal corresponding to the audio signal on the reference signal or feedback signal;
With
Wherein the correction circuit is a variation component included in the audio signal, the audio amplifier is a result obtained by amplifying it extracts only variation component lowering the transiently said power supply voltage, in accordance with the variation component power circuit you characterized by that will be configured to generate a correction signal.
前記変動成分は、前記オーディオアンプにソース電流を発生させる前記オーディオ信号の成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。 The power supply unit is a positive power supply,
The power supply circuit according to claim 1 , wherein the fluctuation component includes a component of the audio signal that generates a source current in the audio amplifier.
前記変動成分は、前記オーディオアンプにシンク電流を発生させる前記オーディオ信号の成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。 The power supply unit is a negative power supply,
The power supply circuit according to claim 1 , wherein the fluctuation component includes a component of the audio signal that causes the audio amplifier to generate a sink current.
前記補正回路は、前記オーディオ信号を半波整流する整流回路を含むことを特徴とする請求項４に記載の電源回路。 The audio amplifier has a single-ended output stage,
The power supply circuit according to claim 4 , wherein the correction circuit includes a rectifier circuit that rectifies the audio signal by half-wave.
前記補正回路は、前記オーディオ信号を全波整流する整流回路を含むことを特徴とする請求項４に記載の電源回路。 The audio amplifier has a BTL output stage,
The power supply circuit according to claim 4 , wherein the correction circuit includes a rectifier circuit that performs full-wave rectification on the audio signal.
前記基準信号を生成する基準電圧源と、
前記電源電圧に応じた前記フィードバック信号を生成するフィードバック回路と、
前記フィードバック信号と前記基準信号の誤差を増幅する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器が生成する誤差信号に応じた前記電源電圧を生成する出力部と、
を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の電源回路。 The power supply unit is
A reference voltage source for generating the reference signal;
A feedback circuit for generating the feedback signal according to the power supply voltage;
An error amplifier for amplifying an error between the feedback signal and the reference signal;
An output unit for generating the power supply voltage according to an error signal generated by the error amplifier;
A power supply circuit according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises a.
前記補正回路は、前記補正信号に応じて、前記可変電圧源が生成する前記基準信号を変化させることを特徴とする請求項１１に記載の電源回路。 The reference voltage source is a variable voltage source;
The power supply circuit according to claim 11 , wherein the correction circuit changes the reference signal generated by the variable voltage source in accordance with the correction signal.
スイッチング素子を含み、その出力が前記電源ラインと接続されるスイッチング電源と、
前記誤差信号にもとづいてデューティ比が調節されるパルス信号を生成し、前記パルス信号に応じて前記スイッチング素子を駆動するコントローラと、
を含むことを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の電源回路。 The output unit is
A switching power supply including a switching element, the output of which is connected to the power supply line;
A controller that generates a pulse signal in which a duty ratio is adjusted based on the error signal, and that drives the switching element according to the pulse signal;
The power supply circuit according to claim 11 , comprising:
その出力が前記オーディオアンプへの前記電源電圧の供給経路である電源ラインと接続され、前記電源電圧に応じたフィードバック信号が基準信号と一致するように、前記電源電圧を安定化させる電源部と、
前記オーディオ信号に含まれる変動成分であって、前記オーディオアンプがそれを増幅した結果、過渡的に前記電源電圧を降下させる変動成分のみを抽出し、当該変動成分に応じた補正電流を、前記電源ラインにソースする補正回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。 A power supply circuit that supplies a power supply voltage to an audio amplifier that amplifies an audio signal,
A power supply unit that stabilizes the power supply voltage so that an output thereof is connected to a power supply line that is a supply path of the power supply voltage to the audio amplifier, and a feedback signal corresponding to the power supply voltage matches a reference signal;
Only the fluctuation component included in the audio signal , which is a fluctuation component that transiently drops the power supply voltage as a result of the amplification by the audio amplifier, is extracted, and a correction current corresponding to the fluctuation component is extracted from the power supply A correction circuit that sources to the line;
A power supply circuit comprising:
その出力が前記オーディオアンプへの前記電源電圧の供給経路である電源ラインと接続され、前記電源電圧に応じたフィードバック信号が基準信号と一致するように、前記電源電圧を安定化させる電源部と、
前記基準信号を生成する可変電圧源と、
前記オーディオ信号に含まれる変動成分であって、前記オーディオアンプがそれを増幅した結果、過渡的に前記電源電圧を降下させる変動成分のみを抽出し、当該変動成分に応じて、前記可変電圧源が生成する前記基準信号を変化させる補正回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。 A power supply circuit that supplies a power supply voltage to an audio amplifier that amplifies an audio signal,
A power supply unit that stabilizes the power supply voltage so that an output thereof is connected to a power supply line that is a supply path of the power supply voltage to the audio amplifier, and a feedback signal corresponding to the power supply voltage matches a reference signal;
A variable voltage source for generating the reference signal;
The fluctuation component included in the audio signal is extracted only as a result of the audio amplifier amplifying it, and the fluctuation voltage source transiently drops the power supply voltage. According to the fluctuation component , the variable voltage source A correction circuit for changing the reference signal to be generated;
A power supply circuit comprising:
オーディオ信号を増幅し、前記電気音響変換素子を駆動するオーディオアンプと、
前記オーディオアンプに電源電圧を供給する請求項１から１９のいずれかに記載の電源回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。 An electroacoustic transducer;
An audio amplifier that amplifies an audio signal and drives the electroacoustic transducer;
The power supply circuit according to any one of claims 1 to 19, wherein a power supply voltage is supplied to the audio amplifier;
An electronic device comprising:
前記電源電圧に応じたフィードバック信号を生成するステップと、
前記フィードバック信号が基準信号と一致するように、前記電源電圧をフィードバック制御するステップと、
前記オーディオ信号に含まれる変動成分であって、前記オーディオアンプがそれを増幅した結果、過渡的に前記電源電圧を降下させる変動成分のみを抽出するステップと、
前記変動成分に応じた補正信号を、前記フィードバック信号および前記基準信号の少なくとも一方に重畳するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 A method of supplying a power supply voltage to an audio amplifier that amplifies an audio signal,
Generating a feedback signal according to the power supply voltage;
Feedback controlling the power supply voltage such that the feedback signal matches a reference signal;
Extracting only a fluctuation component included in the audio signal, the fluctuation component transiently lowering the power supply voltage as a result of the audio amplifier amplifying it;
Superimposing a correction signal corresponding to the fluctuation component on at least one of the feedback signal and the reference signal;
A method comprising the steps of:
前記電源電圧に応じたフィードバック信号を生成するステップと、
前記フィードバック信号が基準信号と一致するように、前記電源電圧をフィードバック制御するステップと、
前記オーディオ信号に含まれる変動成分であって、前記オーディオアンプがそれを増幅した結果、過渡的に前記電源電圧を降下させる変動成分のみを抽出するステップと、
前記変動成分に応じた補正電流を、電源ラインを介してオーディオアンプに流し込むステップと、
を備えることを特徴とする方法。 A method of supplying a power supply voltage to an audio amplifier that amplifies an audio signal,
Generating a feedback signal according to the power supply voltage;
Feedback controlling the power supply voltage such that the feedback signal matches a reference signal;
Extracting only a fluctuation component included in the audio signal, the fluctuation component transiently lowering the power supply voltage as a result of the audio amplifier amplifying it;
Flowing a correction current corresponding to the fluctuation component into an audio amplifier via a power line;
A method comprising the steps of:
前記電源電圧に応じたフィードバック信号を生成するステップと、
前記フィードバック信号が基準信号と一致するように、前記電源電圧をフィードバック制御するステップと、
前記オーディオ信号に含まれる変動成分であって、前記オーディオアンプがそれを増幅した結果、過渡的に前記電源電圧を降下させる変動成分のみを抽出するステップと、
前記変動成分に応じて、前記基準信号を、前記電源電圧の目標レベルを基準として変化させるステップと、
を備えることを特徴とする方法。 A method of supplying a power supply voltage to an audio amplifier that amplifies an audio signal,
Generating a feedback signal according to the power supply voltage;
Feedback controlling the power supply voltage such that the feedback signal matches a reference signal;
Extracting only a fluctuation component included in the audio signal, the fluctuation component transiently lowering the power supply voltage as a result of the audio amplifier amplifying it;
Changing the reference signal based on the target level of the power supply voltage according to the fluctuation component ;
A method comprising the steps of:
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