專利名稱：放大器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在便攜式設(shè)備上使用的放大器裝置。
技術(shù)背景在使用電池的便攜式設(shè)備等中，為了確保大聲音而在電源電路中使用升壓用的DD轉(zhuǎn)換器的情況正逐漸增多。在該情況下，謀求同時(shí)滿足在確 保大音量的同時(shí)保證聲音的質(zhì)量。以往，在使用電池的便攜式設(shè)備中，為了使聲音放大而使用D類放大 器，并在電源電路上使用DD轉(zhuǎn)換器而使作為電源的電池電壓升壓的放大 器裝置被提出了各種各樣的方案(例如，參照日本專利文獻(xiàn)特開平1-147907號(hào)公報(bào))。下面，參照?qǐng)D6對(duì)現(xiàn)有的升壓型DD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行說明。如該圖所示，在現(xiàn)有的升壓型DD轉(zhuǎn)換器25中，比較DD轉(zhuǎn)換器的輸 出電壓27和基準(zhǔn)電壓17，為了使該差分接近"0"，經(jīng)由差分放大器16 由PWM (脈寬調(diào)制)控制電路15控制開關(guān)元件13。對(duì)于該升壓型DD轉(zhuǎn)換器25，當(dāng)設(shè)輸入電壓為Vin、輸出電壓為 Vout，設(shè)開關(guān)元件13的導(dǎo)通(ON)時(shí)間為Ton、關(guān)斷(OFF)時(shí)間為 Toff時(shí)，如果忽略使用的元件的損耗，則表示為Vout= (l+Ton/Toff) X Vin。輸出電壓由電容器18濾波，由此在某種程度上可減輕開關(guān)的波動(dòng)， 使Vout可表示為平均電壓。圖7示出了該動(dòng)作的時(shí)序圖。時(shí)間從圖7的左側(cè)向右側(cè)前進(jìn)，在左側(cè) 示出了 DD轉(zhuǎn)換器25的穩(wěn)定狀態(tài)。在圖6的DD轉(zhuǎn)換器25的穩(wěn)態(tài)時(shí)間帶，在差分放大器16將DD轉(zhuǎn)換 器25的輸出電壓27與基準(zhǔn)電壓17比較，為了使差分為"0"，由與不同 的被輸入的時(shí)鐘28同步的PWM控制電路15控制開關(guān)元件13。
在圖7的時(shí)序圖中，在輸出電壓27比基準(zhǔn)電壓17低的情況下，PWM 信號(hào)為正，開關(guān)元件13導(dǎo)通。并且，在下一時(shí)鐘的上升沿被復(fù)位，PWM 信號(hào)為負(fù)。在PWM信號(hào)為負(fù)的瞬間，由于開關(guān)元件13關(guān)斷，因此儲(chǔ)存在 電感器12中的能量由于反方向電流流動(dòng)而被釋放，經(jīng)由整流元件14而表 現(xiàn)為輸出電壓。因此，輸出電壓的波形為電壓在時(shí)鐘的上升沿較高、在下 一時(shí)鐘到來之前電壓慢慢下降的波形，該波形被定義為輸出電壓的波動(dòng) (ripple)。由于在輸出電壓27上連接有電容器17，因此變化一般是平緩 的。當(dāng)DD轉(zhuǎn)換器25的負(fù)載電流變多時(shí)，輸出電壓27到下一時(shí)鐘的電壓 的下降變快，因此，在使Ton和Toff之比固定的情況下，輸出電壓27的 平均值降低。通過將該降低的電壓和基準(zhǔn)電壓17在差分放大器16上比 較，作為改變Ton和Toff的時(shí)間之比以抑制電壓的降低的控制方式是 PWM方式。g口，在PWM方式中，如果使Ton/Toff的比變大、脈寬變 寬，則輸出電壓27上升。與此相反，當(dāng)負(fù)載電流變小時(shí)，由于輸出電壓27到下一時(shí)鐘的電壓 的下降緩慢，因此脈寬變窄。但是，在負(fù)載電流急劇變化的情況下，由于 產(chǎn)生由差分放大器16檢測(cè)電壓降低之前的時(shí)間、以及從那時(shí)起到控制開 關(guān)元件13之前的時(shí)間等的延遲時(shí)間，因此在負(fù)載電流增加的情況下，輸 出電壓27有時(shí)會(huì)暫時(shí)降低。另外，在負(fù)載電流急劇減少的情況下，輸出 電壓27有時(shí)會(huì)暫時(shí)上升。發(fā)明內(nèi)容發(fā)明想要解決的課題如上所述，在使用現(xiàn)有的DD轉(zhuǎn)換器25的電源電路的情況下，當(dāng)由于 D類放大器的輸入信號(hào)的急劇地變化，而使電源的負(fù)載電流急劇增加時(shí)， DD轉(zhuǎn)換器25的輸出電壓會(huì)暫時(shí)降低。這是由于在DD轉(zhuǎn)換器25的差分 放大器16檢測(cè)電壓的降低、使PWM控制電路15的脈寬變化之前有時(shí)間 延遲而產(chǎn)生的，在該延遲時(shí)間以及該過渡響應(yīng)時(shí)間期間，電源的輸出電壓 變得不穩(wěn)定。特別在D類放大器的情況下，電源的輸出電壓暫時(shí)降低會(huì)存 大，當(dāng)從揚(yáng)聲器突然發(fā)出大聲音時(shí)，在所輸 出的大聲音的最初的部分上失真增大，從而成為對(duì)耳朵有害的聲音。本發(fā)明其目的在于提供一種放大器裝置，使與驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的放大部的 PWM信號(hào)的占空比成比例的信號(hào)為電源電路部的PWM信號(hào)，由此即使 在放大部輸出大聲音的情況下，也能在相同的時(shí)刻使電源的輸出容量變 大，由此，可減小電源輸出電壓的變動(dòng)，從而減小聲音上升沿的失真。用于解決課題的手段本發(fā)明提供一種放大器裝置，包括放大部，接受輸入信號(hào)并驅(qū)動(dòng)揚(yáng) 聲器，以及電源電路部，向該放大部供應(yīng)輸出電壓，所述放大器的特征在 于所述放大部包括將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)的PWM信號(hào)發(fā)生電 路、根據(jù)該P(yáng)WM信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路、以及輸出取決于所述PWM信號(hào)的脈寬的脈寬信號(hào)的占空比檢測(cè)電路，所述電源電路部包括 根據(jù)所述脈寬信號(hào)控制所述輸出電壓的PWM控制電路。 發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的放大器裝置，由電源電路部的PWM控制電路根據(jù)取決 于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的放大部的的PWM信號(hào)的脈寬的脈寬信號(hào)控制電源電路的 輸出電壓，由此，在放大部輸出大聲音的情況下，能相同的時(shí)刻提高電源 電路部的輸出電壓。因此，可減小電源電壓的變動(dòng)，從而減小聲音上升沿 的失真。作為所述脈寬信號(hào)優(yōu)選使用取決于PWM脈沖的脈寬和與各脈寬 鄰接的脈沖的間隔的差的信號(hào)、或者取決于作為所述脈寬和脈沖的間隔之 比的占空比的信號(hào)。作為取決于信號(hào)優(yōu)選脈寬信號(hào)隨著示出的脈寬增大的 而單調(diào)增大的信號(hào)，例如比例信號(hào)。


圖1是第一實(shí)施方式的放大器裝置的框圖；圖2是表示相同的D類放大器的PWM信號(hào)發(fā)生電路的輸出動(dòng)作的時(shí) 序圖；圖3是表示相同的D類放大器的低通濾波器的輸出動(dòng)作的時(shí)序圖； 圖4是相同的占空比檢測(cè)電路的時(shí)序圖5是第二實(shí)施方式的放大裝置的框圖；圖6是作為現(xiàn)有的放大器裝置的電源電路部的DD轉(zhuǎn)換器的框圖；圖7是表示圖6的DD轉(zhuǎn)換器動(dòng)作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
下面，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。 圖l是表示本發(fā)明的放大器裝置的第一實(shí)施例的框圖。 本發(fā)明是一種放大器裝置，包括接受輸入信號(hào)而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的放大部26，以及向該放大部26供給電源電壓的電源電路部25，放大部26包括將 輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)的PWM信號(hào)發(fā)生電路4、以及輸出與PWM信 號(hào)的時(shí)間差成分成比例的信號(hào)的占空比檢測(cè)電路8，所述電源電路部25包 括被輸入來自所述占空比檢測(cè)電路8的信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)控制電源輸出 電壓的PWM控制電路15。如圖1所示，在本實(shí)施方式的放大器裝置中，使用PWM方式的D類 放大器作為驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器23的放大部。該D類放大器26輸入的模擬信號(hào)21 被輸入到差分放大器l，并且，為了進(jìn)行反饋控制，入到揚(yáng)聲器23的信號(hào) 也被輸入到差分放大器1。差分放大器1的輸出信號(hào)被輸入到比較器2， 在比較器2中與根據(jù)單獨(dú)輸入的時(shí)鐘22的信號(hào)在三角波發(fā)生電路3中生成 的三角波進(jìn)行比較，由比較器2中產(chǎn)生PWM信號(hào)。即，由比較器2和三 角波發(fā)生電路(三角波發(fā)生器3)構(gòu)成PWM信號(hào)發(fā)生電路4。從比較器2輸入的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓開關(guān)電路5、 9，并且，該 PWM信號(hào)也被輸入占空比(Duty)檢測(cè)電路8，而轉(zhuǎn)換成與該時(shí)間差成比 例的信號(hào)，所述占空比(Duty)檢測(cè)電路8輸出與導(dǎo)通時(shí)間(Ton)和關(guān) 斷時(shí)間(Toff)的差分輸出成比例的信號(hào)。從占空比檢測(cè)電路8中輸出的 信號(hào)是作為向D類放大器26供給電源的電源電路部的DD轉(zhuǎn)換器25的 PWM控制電路15的輸入信號(hào)，并控制DD轉(zhuǎn)換器25的輸出電壓。在本實(shí)施方式中采用通常使用的全橋連接的PWM方式的D類放大器 26，驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓開關(guān)電路5的PWM信號(hào)在全橋方式中被分為兩路， 一路通 過反相電路7使相位反轉(zhuǎn)，另一路驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓開關(guān)電路9，由此穩(wěn)壓開關(guān)電
路5、 9彼此為相反相位。各自的穩(wěn)壓開關(guān)電路5、 9的輸出分別與低通濾 波器6、 IO連接而除去時(shí)鐘成分等的噪音，從而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器23。使用PWM驅(qū)動(dòng)方式的升壓型DD轉(zhuǎn)換器25作為向該D類放大器26 供給電源的電源電路部。由電池ll供給的電源電壓經(jīng)由電感器12供應(yīng)給開關(guān)元件13。由D類 放大器26生成的PWM信號(hào)在占空比檢測(cè)電路8中轉(zhuǎn)換成與Ton和Toff 的時(shí)間差分輸出成比例的信號(hào)，并經(jīng)由PWM控制電路15驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件 13。從連接到電感器12的輸出側(cè)的整流元件14輸出的電壓由于含有波 動(dòng)，因此由電容器18濾波后作為輸出電壓27。如此，通過與驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器23的D類放大器26的輸入信號(hào)的電平直接 關(guān)聯(lián)的信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)作為電源電路部的DD轉(zhuǎn)換器25，因此可使DD轉(zhuǎn)換 器25的啟動(dòng)變快。因此，DD轉(zhuǎn)換器25可改善電流急劇增加時(shí)電源電壓 的下降。接著，進(jìn)一步詳細(xì)說明上述放大器裝置的動(dòng)作。首先從作為放大部的 D類放大器26的電路的動(dòng)作進(jìn)行說明。輸入的模擬信號(hào)21被輸入到差分放大器1，將其與反饋信號(hào)的差分轉(zhuǎn) 遞給PWM信號(hào)發(fā)生電路4。通過該反饋控制，控制放大器電路全體的增 益，從而起到使失真的發(fā)生變小的作用。PWM信號(hào)發(fā)生電路4包括比較器2和三角波發(fā)生電路3，以圖2所示 的時(shí)序圖輸出PWM信號(hào)。即，將時(shí)鐘22作為基準(zhǔn)，比較作為差分放大器 1的輸出信號(hào)的模擬輸入信號(hào)和作為三角波發(fā)生電路3的輸出信號(hào)的三角 波信號(hào)的電平。在模擬輸入信號(hào)比三角波信號(hào)大的情況下比較器2的輸出為"正"信 號(hào)，在模擬輸入信號(hào)比三角波信號(hào)小的情況下比較器2的輸出為"負(fù)"信 號(hào)。該信號(hào)是具有與模擬輸入信號(hào)的電壓成比例的脈寬的PWM信號(hào)。在 這里，時(shí)鐘22作為采樣時(shí)鐘與模擬信號(hào)的輸入的最高頻率相對(duì)應(yīng)而設(shè)定 為充分高的頻率。以該時(shí)鐘為基礎(chǔ)，在三角波發(fā)生電路3中產(chǎn)生三角波信 號(hào)。將從PWM信號(hào)發(fā)生電路4輸出的PWM信號(hào)分成通過反相電路7的 信號(hào)和不通過反相電路7的信號(hào)，所述反相電路7生成相位偏差180度的 信號(hào)，使各信號(hào)通過穩(wěn)壓開關(guān)電路5、 9以及低通濾波器6、 10，由此再一 次轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并以相反的相位驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。圖3的時(shí)序圖示出了該 動(dòng)作。在圖3中，以時(shí)鐘22為基準(zhǔn)的PWM信號(hào)被輸入到穩(wěn)壓開關(guān)電路5， 從而得到驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器23的充分的電力，當(dāng)該信號(hào)通過低通濾波器6除去 時(shí)鐘成分時(shí)，成為與脈寬的時(shí)間成比例的模擬電壓的水平，從而成為與輸 入信號(hào)21的電平成比例的模擬信號(hào)。被反相的PWM信號(hào)被輸入到穩(wěn)壓開 關(guān)電路9，從而得到驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器23的充分的電力，當(dāng)該信號(hào)由低通濾波器 10除去時(shí)鐘成分時(shí)，成為與輸入信號(hào)21的值成比例的、相位相反的模擬 信號(hào)。該揚(yáng)聲器23的驅(qū)動(dòng)方式通常采用全橋連接，具有如下很多優(yōu)點(diǎn)即使 電源電壓低也能期待大的輸出，另外，電源利用率高，可省略輸出的耦合 電容器等。但是，作為揚(yáng)聲器23的驅(qū)動(dòng)方式，除全橋連接方法以外，也 可適用一組穩(wěn)壓開關(guān)電路構(gòu)成的半橋連接。另一方面，從PWM信號(hào)發(fā)生電路4輸出的PWM信號(hào)進(jìn)而被送到占 空比檢測(cè)電路8。在該電路中，如圖4的時(shí)序圖所示，在從一個(gè)時(shí)鐘的上 升沿到下一時(shí)鐘的上升沿的時(shí)間內(nèi)，輸出與從PWM信號(hào)發(fā)生電路4輸出 的PWM信號(hào)的Ton和Toff之間的時(shí)間差成比例的信號(hào)。實(shí)際上，在該信 號(hào)上還附有系數(shù)，當(dāng)從揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音大的時(shí)候，需要對(duì)來自DD轉(zhuǎn)換 器的電源電壓進(jìn)行調(diào)整以輸出合適的電壓。下面對(duì)于作為電源電路的DD轉(zhuǎn)換器25進(jìn)行說明。在圖1示出的升壓型的DD轉(zhuǎn)換器25中，來自電池11的輸入電壓通 過電感器12與開關(guān)元件13和整流元件14連接，開關(guān)元件13僅在受到 PWM控制電路15控制的時(shí)間(Ton)內(nèi)使電感器12的一路與地電位連 接，由此，DD轉(zhuǎn)換器25與來自電池11的輸入電壓相對(duì)應(yīng)而輸出與開關(guān) 元件13的Ton和Toff成比例的電壓。所輸出的電壓由電容器18濾波，從 而減輕了開關(guān)的波動(dòng)，并被控制成大致保持穩(wěn)定的平均電壓。此時(shí)，當(dāng)由來自D類放大器26的PWM信號(hào)控制開關(guān)元件13時(shí)，在 DD轉(zhuǎn)換器25的負(fù)載電流增加時(shí)，即在通過D類放大器發(fā)出大聲音而使消 耗電流增加時(shí)，由于從原來PWM信號(hào)的占空比檢測(cè)電路8輸出的信號(hào)的 脈寬發(fā)生變化，因此可抑制DD轉(zhuǎn)換器25的電源輸出電壓的降低。一般采用如下方法防止DD轉(zhuǎn)換器25的效率的低下DD轉(zhuǎn)換器25在 負(fù)載電流非常小的區(qū)域穩(wěn)定為占空比小的狀態(tài)，并可自動(dòng)地切換為控制時(shí) 鐘的頻率可調(diào)的PFM控制方式。另外，所謂的PFM控制方式是脈沖頻率 調(diào)制的控制方式，是不改變脈沖的占空比而改變頻率的控制方式。圖5示出了本發(fā)明的第二實(shí)施方式。在圖1所示的第一實(shí)施方式中，是使模擬信號(hào)作為輸入，在數(shù)字信號(hào) 輸入時(shí)如果被變換為PWM信號(hào)，則可以原樣使用。圖5示出在D類放大 器26上使用S A調(diào)制電路30而生成PWM信號(hào)的例子。另外，數(shù)字信號(hào) 可以由多位構(gòu)成，如果在占空比檢測(cè)電路8中將該差分轉(zhuǎn)換為PWM信 號(hào)，則可原樣使用。另外，輸入信號(hào)可使用數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)中的任一 種。本實(shí)施方式的放大器裝置適用于使用D類放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器23的便 攜式設(shè)備、即由DD轉(zhuǎn)換器25使電池11的電壓升壓并作為該電源的裝 置，例如可適用在便攜式電話、PHS、 PDA等便攜式終端裝置，以及具有 從揚(yáng)聲器輸出聲音的功能的所有的裝置。以上，根據(jù)該優(yōu)選的實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是，本發(fā)明的放大裝置 并不僅限于上述實(shí)施例的構(gòu)成，由上述實(shí)施例的構(gòu)成進(jìn)行各種修正以及變 更也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，在上述實(shí)施方式中，使用與PWM信 號(hào)的時(shí)間差信號(hào)成比例的信號(hào)，但是不限于此，作為脈寬信號(hào)也可以是除 PWM脈沖的時(shí)間差分信號(hào)之外的PWM脈沖的占空比，另外，如果是PWM脈沖的脈寬增大并且單調(diào)增加的信號(hào)也可以，并不特別限于成比例信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種放大器裝置，包括放大部(26)，接受輸入信號(hào)并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器(23)；以及電源電路部(25)，向該放大部供給輸出電壓；所述放大器裝置的特征在于，所述放大部(26)包括將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)的PWM信號(hào)發(fā)生電路(4)、根據(jù)該P(yáng)WM信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路(20)、以及輸出取決于所述PWM信號(hào)的脈寬的脈寬信號(hào)的占空比檢測(cè)電路(8)，所述電源電路部(25)包括根據(jù)所述脈寬信號(hào)控制所述輸出電壓的PWM控制電路(15)。
2. 如權(quán)利要求1所述的放大器裝置，其特征在于， 所述揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路(20)包括 第一開關(guān)電路，輸入所述PWM信號(hào)；第一濾波器(6)，從該第一開關(guān)電路的輸出中除去規(guī)定的頻率成 分，并輸入到所述揚(yáng)聲器的一個(gè)端子；反相電路(7)，使所述PWM信號(hào)的相位反轉(zhuǎn)； 第二開關(guān)電路，輸入該反相電路輸出；以及第二濾波器00)，從該第二開關(guān)電路的輸出中除去規(guī)定的頻率成 分，并輸入到所述揚(yáng)聲器的另一端子。
3. 如權(quán)利要求1所述的放大器裝置，其特征在于， 所述揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路(20)包括輸入所述PWM信號(hào)的開關(guān)電路、以及從該開關(guān)電路的輸出中除去規(guī)定的頻率成分并輸入到所述揚(yáng)聲器的濾 波器(6)，并且，對(duì)所述揚(yáng)聲器進(jìn)行全橋連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的放大器裝置，其特征在于，所述PWM信號(hào)發(fā) 生電路為2 A調(diào)制電路。
5. 如權(quán)利要求1所述的放大器裝置，其特征在于，所述放大部(26)是D類放大器。
6. 如權(quán)利要求1所述的放大器裝置，其特征在于，所述電源電路部(25)是DD轉(zhuǎn)換器，該DD轉(zhuǎn)換器(25)包括將 所述輸出電壓和基準(zhǔn)電壓比較并放大差分的差分放大器(16)，所述PWM控制電路(15)根據(jù)所述差分放大器(16)的輸出來開關(guān) 控制開關(guān)元件(13)。
7. 如權(quán)利要求1所述的放大器裝置，其特征在于， 所述脈寬信號(hào)是與時(shí)間差成比例的信號(hào)，所述時(shí)間差是所述PWM信號(hào)的脈沖的脈寬和該脈沖與相鄰脈沖之間間隔的差。
8. 如權(quán)利要求1所述的放大器裝置，其特征在于，所述脈寬信號(hào)是與 所述PWM信號(hào)的占空比成比例的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明是一種放大器裝置，包括放大部(26)，接受輸入信號(hào)并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器(23)，以及電源電路部(25)，向該放大部供應(yīng)輸出電壓。所述放大部(26)包括將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)的PWM信號(hào)發(fā)生電路(4)，根據(jù)該P(yáng)WM信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路(20)，以及輸出與PWM信號(hào)的脈寬和脈沖間隔的差成比例的時(shí)間差信號(hào)的占空比檢測(cè)電路(8)。所述電源電路部(25)包括根據(jù)所述時(shí)間差信號(hào)控制所述輸出電壓的PWM控制電路(15)。當(dāng)揚(yáng)聲器(23)的音量大時(shí)，放大器裝置提高放大器(23)的驅(qū)動(dòng)電壓，來抑制音量的失真。
文檔編號(hào)H03F3/217GK101151799SQ200680010005
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者佐佐木裕 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社