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デッドタイム補償デジタルアンプ

国内特許コード P08P006074
掲載日 2008年9月12日
出願番号 特願2007-040037
公開番号 特開2008-205857
登録番号 特許第4934814号
出願日 平成19年2月20日(2007.2.20)
公開日 平成20年9月4日(2008.9.4)
登録日 平成24年3月2日(2012.3.2)
発明者
  • 米谷 昭彦
  • 新村 一也
  • 鳥居 三城
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 デッドタイム補償デジタルアンプ
発明の概要

【課題】オーディオアンプなどに用いられるデジタルアンプにおいて、スイッチング出力段のデッドタイムが原因で発生する歪を抑制する。
【解決手段】スイッチング出力段の出力電流を推定または測定し、その値をもとにスイッチング出力段のデッドタイムが出力信号に与える影響の量を推定し、ノイズ・シェーピング・フィルタを通してフィードバックすることにより、出力段のデッドタイムによって出力信号に与える影響をフィードバック補償し、歪を抑制する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


音響信号のためのスピーカを駆動するアンプとしてフルデジタルアンプがある。これは、入力がPCM信号であるとき、デジタル的な手段により入力信号に相当するPWM信号を生成し、得られたPWM信号によりスイッチングアンプを駆動し、出力信号である電力信号を得るものである。フルデジタルアンプは入力信号がPCM信号であるとき、A/D変換器を必要としない、扱うアナログ信号が最小限で済む、電力効率が高いなどの利点を持っている。



図2に従来のフルデジタルアンプの構成例を示す。PCM信号である入力信号r[i]はオーバサンプルされ、ノイズ・シェーピング・フィルタ3を通ったあと、再量子化器1において粗い量子化が成された後、パルス幅変調器2によりPWM信号に変換され、スイッチングアンプ5を駆動し、その出力はローパスフィルタ6を経たあと、スピーカに入力される。再量子化はパルス幅変調器2の分解能が低いことにより必要となるので、ノイズ・シェーピング・フィルタ3により再量子化によって発生した量子化ノイズをフィードバック補償し、可聴帯域内における量子化ノイズのレベルを抑えている。



ノイズ・シェーピング・フィルタ3はデジタル信号処理により実行されるので、所望の精度での信号処理が可能となるが、PCM信号をPWM信号に変換する際の信号歪やスイッチングアンプ5のデッドタイムに起因する信号歪などがフルデジタルアンプの性能を悪化させていた。



この問題に対し、特許文献1ではPCM信号をPWM信号に変換する際の歪を抑制する方法(図3)を提案しており、この結果、スイッチングアンプ5の入力信号には歪の少ない信号が供給できるようになった。しかし、スイッチングアンプ5の内部において発生するデッドタイムに起因する歪の問題は残されたままである。デッドタイムを短くすればその歪も小さくなるが、デッドタイムはある程度確保しておく必要がある。

【特許文献1】特開2006-54800号公報

産業上の利用分野


本発明は、スピーカを駆動し音響信号を生成することを想定したオーディオアンプであるデジタルアンプに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
PCM信号を入力し、スイッチング回路により出力信号を生成するデジタルアンプにおいて、ノイズ・シェーピング・フィルタ再量子化器前記スイッチング回路の出力電流を測定する電流検出器および前記電流検出器の出力信号から前記スイッチング回路において発生するデッドタイムによる歪をフィードバック補償するための補償信号を算出する手段を持ち、前記ノイズ・シェーピング・フィルタは入力信号として少なくとも前記PCM信号および前記再量子化器の出力信号に前記算出された補償信号を加算した信号を持つことを特徴とするデッドタイム補償デジタルアンプ。
産業区分
  • 基本電子回路
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007040037thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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