WO2004057757A1 - オーディオアンプ - Google Patents

Abstract

　Ｄ級パワーアンプを有するオーディオアンプにおいて、ミューティング時のノイズを抑制する。　デジタルオーディオ信号Ｓ11をデジタルオーディオ信号Ｓ23にサンプリングレート変換するサンプリングレートコンバータ回路２３と、デジタルオーディオ信号Ｓ23をビット数の少ないデジタルオーディオ信号Ｓ14に再量子化するΔΣ変調回路１４とを設ける。デジタルオーディオ信号Ｓ14をＰＷＭ信号Ｓ15に変換するＰＷＭ変調回路１５と、このＰＷＭ信号Ｓ15が供給されるＤ級パワーアンプ１６とを設ける。デジタルオーディオ信号Ｓ23にディザ信号ＳDIを重畳するディザ信号形成回路１８と、ミューティング信号ＳDETを形成する回路１９とを設ける。ミューティング時、ミューティング信号ＳDETによりサンプリングレートコンバータ回路２３の入力側を停止させる。

Description

オーディ オアンプ

技術分野

明

こ の発明は、 オーディ オアンプに関する。

田

背景技術

オーディ オアンプにおいて、 その最終段のパワーアンプをい わゆる D級アンプによ り 構成すれば、 全体をデジタル化する こ と ができ、 デジタルオーディ オアンプとする こ と ができ る。 図 3 は、 そのよ う なデジタルオーディ オアンプの一例を示す すなわち、 デジタルオーディオ信号 S 1 1が、 入力端子 1 1 から オーバーサンプリ ング回路 2 に供給されて、 サンプリ ング周 波数が例えば 8 倍のデジタル信号 S 1 2にオーバーサンプ リ ン グされ、 このデジタル信号 S 12が、 音量調整用の可変ア ツ,テネ ータ回路 1 3 を通じて Δ Σ変調回路 1 4 に供給され、 ビッ ト数 を低減したデジタル信号 S 14に再量子化される。 そ して、 こ の デジタル信号 S 14が P W M変調回路 1 5 に供給されて P W M 信号 S 15に変換され、 この P W M信号 S 15が D級動作のパワー アンプ 1 6 に供給される。

こ のパワーアンプ 1 6 は、 P WM信号 S 15にしたがって電源 電庄をス ィ ッチングする こ と によ り 電力増幅をする スィ ツチ ング回路と、 そのスィ ツチング出力を平滑する こ と によ り D Z A変換お よび電力増幅されたアナロ グオーディ オ信号を出力 する ローノ スフィルタ と力 ら構成される。 そ して、 このパワー アンプ 1 6 によ り 電力増幅されたオーディ オ信号が、 出力端子 1 7 を通じてス ピーカ 3 0 に供給される。

さ らに、 システム コ ン ト ローラ （図示せず） において、 音量 制御信号 S VOLが形成され、 この信号 S VOLが可変ア ツテネータ 回路 1 3 にその制御信号と して供給される。 したがって、 音量 調整用のスィ ッチを操作する と、 可変ア ツテネータ回路 1 3 の 減衰 レベルが変化 してス ピー力 3 0 か ら 出力 される再生音の 音量が変更される。

また、 この と き、 Δ Σ変調回路 1 4 は量子化誤差のフィ ー ド ノ ッ クループを有している ので、 可変ア ツテネ ータ回路 1 3 か ら Δ Σ変調回路 1 4 に供給されるデジタル信号 S 1 2の内容が ゼロ の と きでも、 Δ ∑変調回路 1 4 からは何らか値を持つデジ タル信号 S 14が出力 されて しまい、 このデジタル信号 S 14が特 定の周波数のノ イ ズ音と してス ピーカ 3 0 力、ら 出力 されて し ま う 。

そこで、 ディ ザ信号形成回路 1 8 において、 微小レベルのデ ィ ザ信号 S D Iが形成され、 こ のディ ザ信号 S D Iが Δ ∑変調回路 1 4 に供給されて再量子化される と き のデジタル信号 S 1 2に 重畳される。 したがって、 可変ア ツテネータ回路 1 3 から出力 されるデジタル信号 S 12の内容がゼロ の と きでも、 Δ ∑変調回 路 1 5 の実質的な入力信号の内容はゼロ にはな らないので、 ノ ィ ズ音の出力 される こ と が抑制される。

さ らに、 デジタル信号 S 1 1を提供する ソース機器の切 り 換え などによ り 、 入力端子 1 1 に供給されるデジタル信号 S 1 1が切 り 換えられた り 、 途切れた り した場合、 デジタル信号 S 1 1の同 期が一時的に乱れ、 こ の同期の乱れがノ イ ズ音と してス ピーカ 3 0 力 ら出力 されて しま う 。

そこで、 入力端子 1 1 に供給されたデジタル信号 S 1 1が非同 期検出回路 1 9 に供給されてデジタル信号 S 1 1の同期の乱れ が検出 される。 そ して、 こ の検出信号 S DETが回路 1 2 ~ 1 4 にミ ユ ーティ ング信号と して供給され、 デジタル信号 S 1 1の同 期が乱れた と き、 信号 S 1 2、 S 14の内容がゼロ と され、 こ の結 果、 ス ピーカ 3 0 から出力 される再生音が ミ ュ ティ ングされ る。

以上が、 最終段のパワーアンプ 1 7 を D級アンプによ り 構成 したオーディ オアンプの一例である （例えば、 特開 2 0 0 2 — 1 5 8 5 4 3 号公報参照） 。

と こ ろで、 図 3 に示すよ う なオーディ オアンプの場合、 非同 期検出回路 1 9 の検出信号 S DE Tによ り ミ ューティ ングがかか つたと き、 Δ ∑変調回路 1 4 において、 デジタル信号 S 1 2が ミ ユ ーティ ングされる と 同時に、 ディ ザ信号 S D Iも ミ ューティ ン グされる。 したがって、 ミ ューティ ング時には、 ディ ザ信号 S D Iが急激に遮断される こ と になるので、 こ の急激な遮断によ り ノイ ズ信号が発生して しまい、 これがス ピーカ 3 0 から ノイ ズ 音と して出力 されて しま う 。

また、 ディ ザ信号 S D Iは微小レベルであるが、 ディ ザ信号 S D Iの有無はノ イ ズ，レベルの違い と して知覚でき る。 こ のため、 ミ ユ ーティ ングがかかる と 、 ディ ザ信号 S D Iが ミ ユ ーティ ング さ てノ ィ ズレベルが変化するが、 入力デジタル信号 S 1 1の内 容がゼロ （ない し微小レベル） の場合には、 そのノイ ズレベル の変化が知覚されて しまい、 違和感を生じて しま う。 こ の発明は、 こ の よ う な問題点を解決しよ う とする も のであ る。 発明の開示

この発明においては、 例えば、

第 1 のデジタルオーディ オ信号を、 これに同期 した第 1 のク 口 ッ ク および予め設定された周波数を有する第 2 のク 口 ッ ク によ り 、 第 2 のク ロ ッ ク に同期 した第 2 のデジタルオーディ オ 信号にサンプ リ ングレー ト変換するサンプ リ ングレー ト コ ン ノ ータ回路と、

第 2 のデジタルオーディ オ信号を ビッ ト数の少ない第 3 の デジタルオーディ オ信号に再量子化する Δ Σ変調回路と 、

第 3 のデジタルオーディ オ信号を P W M信号に変換する P W M変調回路と、

P W M変調回路から出力 される P W M信号が供給される D 級パワーアンプと 、 .

A ∑変調回路にディ ザ信号を供給して上記第 3 のデジタル オーディ オ信号にディ ザ信号を重畳するディ ザ信号形成回路 と、

ミ ューティ ング信号を形成する回路と を有し、

ミ ューティ ング時、 ミ ューティ ング信号によ り サンプリ ング レー ト コ ンバータ回路の入力側を停止させる

よ う に したオーディ オアンプとする ものである。

したがって、 ミ ューティ ングにおいても、 ディ ザ信号が継続 して Δ Σ変調回路に供給され、 こ のディ ザ信号を有するデジタ ルオーディ ォ信号が P W M信号にコ ンパータ されて D級ノ ヮ 一ア ンプに供給される。 図面の簡単な説明

図 1 は、 こ の発明の一形態を示す系統図である。

図 2 は、 こ の発明を説明するための図である。

図 3 は、 こ の発明 を説明するための系統図であ る。 発明 を実施する ための最良の形態

図 1 は、 こ の発明によ るデジタルオーディ オアンプ 1 0 の一 例を示 し、 デジタルオーディ オ信号 S 1 1が、 入力端子 1 1 か ら オーバーサンプ リ ング回路 1 2 に供給される。 また、 入力端子 1 1 のデジタル信号 S 1 1が P L L 2 1 に供給さ れてデジタル 信号 S 1 1に同期 し、 かつ、 そのサンプリ ング周波数の n倍の周 波数のク 口 ッ ク S PLLが形成され、 こ のク 口 ッ ク S PLL ;^オーバ 一サンプ リ ング回路 1 2 にそのオーバーサ ンプ リ ング用 の ク ロ ッ ク と して供給される。 こ の場合、 オーバーサンプ リ ングの 倍率 n は、 デジタル信号 S 1 1のサンプ リ ング周波数に対応 して 例えば図 2 に示すよ う な値と される。

こ う して、 オーバーサンプ リ ング回路 1 2 において、 これに 供給されたデジタル信号 S 1 1は、 信号 S 1 1に同期 し、 かつ、 n 倍のサンプ リ ング周波数のデジタ ル信号 S 1 2にオーバーサ ン プ リ ングされる。

そ して、 こ のデジタル信号 S 12が、 サンプ リ ングレー ト コ ン パータ 回路 2 3 に変換入力 と して供給ざれる。 また、 P L L '2 1 力 ら の ク ロ ッ ク S PL L力 Sサンプ リ ング レー ト コ ンバータ 回路 2 3 に変換入力側の ク 口 ッ ク と して供給される。 さ らに、 ク ロ ッ ク形成回路 2 2 が、 例えば水晶発振回路およ ぴ分周回路によ り 構成され、 このク ロ ッ ク形成回路 2 2 からは、 周波数が例えば 49.152MHz ( = 48 k Hz X 1024) で、 安定な周波 数および位相のク ロ ック S GEN力 S取 り 出 される。 そ して、 この ク ロ ッ ク S GENカ 、 サンプリ ングレー ト コ ンバータ回路 2 3 に 変換出力側のク ロ ッ ク と して供給される。 こ う して、 サンプリ ングレー ト コ ンバータ回路 2 3 において、 これに供給されたデ ジタル信号 S 12は、 サンプリ ング周波数が例えば周波数 384 k H z ( = 48 k Hz X 8 ) で、 安定な周波数および位相のデジタル信 号 S 23に変換される。

そ して、 このサンプリ ングレー トの変換されたデジタル信号 S 23が、 音量調整用の可変ア ツテネータ回路 1 3 に供給され、 シス テ ム コ ン ト ローラ （図示せず） からの制御信号 S VOLによ り レベルが制御され、 こ の レベルの制御されたデジタル信号 S 12が Δ ∑変調回路 1 4 に供給され、 ビッ ト数を低減したデジタ ル信号 S 14に再量子化される。 なお、 こ の と き 、 ディ ザ信号形 成回路 1 8 において、 微小レベルのディ ザ信号 S DIが形成され. こ のディ ザ信号 S D Iが Δ ∑変調回路 1 4 に供給されるデジタ ル信号 S 23に重畳される。

そ して、 Δ Σ変調回路 1 4 によ り 再量子化されたデジタル信 号 S 14が、 P WM変調回路 1 5 に供給されて P WM信号 S 15に 変換され、 こ の P WM信号 S 15が D級動作のパ ワーアンプ 1 6 に供給されて電力増幅され、 その増幅出力が出力端子 1 7 を通 てス ピーカ 3 0 に供給される。

なお、 この と き、 形成回路 2 2 力 らのク ロ ッ ク S GEN力 S、 回 路 1 3 〜 1 5 、 1 8 にそれらのク ロ ック と して供給される。 し たがって、 サンプリ ングレー ト コ ンバータ回路 2 3 の出力側お ょぴ回路 1 3 〜 1 5 、 1 8 は、 ク ロ ック S GENに同期 して動作 している こ と になる。

さ らに、 入力端子 1 1 に供給されたデジタル信号 S 11が非同 期検出回路 1 9 に供給される と と もに、 P L L 2 1 から入力デ ジタル信号 S 11のサンプリ ング周波数に等しく 、 かつ、 同期 し たク ロ ッ クが取り 出され、 こ のク ロ ックが非同期検出回路 1 9 に供給され、 入力端子 1 1 に供給されたデジタル信号 S 11の同 期の乱れが検出される。

そ して、 この検出信号 S DETが、 オーバーサンプリ ング回路 1 2 、 サンプリ ングレー ト コ ンバータ回路 2 3 の入力側および 可変ア ツテネータ回路 1 3 に ミ ューテ ィ ング信号と して供給 され、 デジタル信号 S 11の同期が乱れたと き、 信号 S 12の内容 がゼロ と される と と もに、 サンプリ ングレー ト コ ンバータ回路 2 3 の入力側の動作が停止させられる。

このよ う な構成によれば、 入力端子 1 1 に供給されたデジタ ルオーディ オ信号 S 11は、 そのサンプリ ング周波数にかかわら ず、 サンプリ ングレー ト コ ンバータ回路 2 3 によ り サンプリ ン グ周波数が 384k Hzのデジタル信号にサンプリ ングレー ト変換 され、その後、 P WM信号 S 15に変換されてから電力増幅され、 ス ピーカ 3 0 に供給される。

そ して、 ソース機器の切 り 換えな どによ り 、 入力端子 1 1 に 供給されるデジタル信号 S 11が切 り 換え られた り 、 途切れた り した結果、 デジタル信号 S 11の同期が一時的に乱れた場合、 こ の同期の乱れが非同期検出回路 1 9 によ り 検出され、 その検出 信号 S DETによ り オーバーサンプ リ ング回路 1 2 およびサンプ リ ングレー ト コ ンバータ 回路 2 3 の入力側の動作が停止 させ られる。 したがって、 検出信号 S DETの期間には、 デジタル信 号 S 1 2が遮断される こ と になる。

しかし、 こ の検出信号 S DETの期間にサンプリ ングレー ト コ ンパータ回路 2 3 の入力側の動作が停止しても、 その出力側は ク ロ ッ ク S GEN力 S供給されている と と も に、 動作が継続してい るので、 サンプリ ングレー ト コンバータ回路 2 3 からはデジタ ル信号 S 23が連続して出力される。 ただし、 この と き、 サンプ リ ングレー ト コ ンバータ 回路 2 3 の入力側の動作が停止 して いる と と もに、 可変ア ツテネータ回路 1 3 にも検出信号 S DET が供給されているので、 可変ア ツテネータ回路 1 3 から出力さ れるデジタル信号 S 23の内容はゼロである。

そ して、 このよ う なデジタル信号 S 23が Δ Σ変調回路 1 4 に 供給される と と もに、 こ の Δ Σ変調回路 1 4 には検出信号 S DE Tは供給されていないので、 検出信号 S DETの期間には、 Δ ∑変 調回路 1 4 から内容がゼロ のデジタル信号 S 1 4が出力 され、 こ のデジタル信号 S 14が P W M変調回路 1 5 に供給される。 した がって、 検出信号 S D E Tの期間には、 入力オーディ オ信号 S 1 1 に対して ミ ューティ ングがかかったこ と になる。 つま り 、 検出 信号 S DETの期間はミ ユ ーティ ング期間である。

以上のよ う に して、 図 1 に示すデジタルオーディ オアンプに おいては、 ミ ューティ ングが実行されるが、. ミ ューティ ング期 間にも、 Δ ∑変調回路 1 4 にはディ ザ信号 S D Iが供給されてい るので、 これに供給されるデジタル信号 S 23の内容がゼロであ つても、 Δ ∑変調回路 1 4から特定の周波数のノイ ズ音と なる 信号成分の出力 される こ とがない。 また、 ミ ユ ーティ ング期間にもディ ザ信号 S DIが Δ ∑変調回 路 1 4 に供給される ので、 ミ ユ ーテ ィ ングがかかっていない と き と 、 かかっ てレヽる と き と で、 ノ イ ズレベルと は等 し く なる。 したがつて、 入力デジタル信号 S 11の内容がゼロ （ない し微小 レべノレ ) の場合に、 ミ ューテ ィ ングがかかっ ても、 ノ イ ズレべ ルの変化が知覚されて違和感を生 じる こ と がない。

さ ら に、 ミ ユ ーティ ングがかかっ ていない状態から ミ ユーテ イ ングがかかる と き、 およびミ ューテ ィ ング状態から ミ ューテ イ ングが解除される と き、 ディ ザ信号 S DIは維続している ので ノ イ ズ信号の発生する こ と がな く 、 ス ピーカ 3 0 から ノ イ ズ音 の出力 される こ と がない。

〔こ の明細書で使用 している略語の一覧〕

D / A Digital to Analog

P L L Phase Locked Loop

P WM Pulse Width Modulation 産業上の利用可能性

こ の発明によれば、 入力デジタルオーディ ォ信号の内容がゼ 口 ない し微小 レベルの場合に ミ ユ ーティ ングがかかっても、 ノ ィ ズレベルの変化が知覚されて違和感を生 じる こ と がない。 ま た、 ミ ューテ ィ ングがかかっていない状態から ミ ューティ ング がかかる と き、 およびミ ューティ ング状態か ら ミ ューティ ング が解除される と き、 ノ イ ズ信号の発生する こ と がな く 、 ス ピー 力 力 ら ノ イ ズ音の出力 される こ と がない。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1 のデジタルオーディオ信号を、 これに同期 した第 1 のク ロ ッ ク および安定した所定の周波数の第 2 のク ロ ッ ク に よ り 、 該第 2 のク ロ ック に同期 した第 2 のデジタルオーディ オ 信号にサンプ リ ング レー ト変換するサンプ リ ング レー ト コ ン バータ回路と、

前記第 2 のデジタルオーディ オ信号を ビッ ト数を低減した 第 3 のデジタルオーディ ォ信号に再量子化する Δ ∑変調回路 と、

前記第 3 のデジタルオーディ オ信号を P W M信号に変換す る P W M変調回路と、

前記 P W M変調回路か ら 出力 される上記 P W M信号が供給 される D級ノ ヮ一アンプと、

前記 Δ ∑変調回路にディ ザ信号を供給して上記第 3 のデジ タルオーディ オ信号にディ ザ信号を重畳するディ ザ信号形成 回路と、

ミ ユ ーティ ング信号を形成する回路と を有し、

ミ ユ ーティ ング時、 前記ミ ユ ーティ ング信号によ り 前記サン プリ ングレー ト コ ンバータ回路の入力側を停止させる

よ う にしたオーディ オアンプ。

2 . 前記ミ ューティ ング信号を形成する回路は、 前記第 1 の デジタルオーディ オ信号が非同期状態になったと き、 これを検 出する非同期検出回路と され、

こ の非同期検出回路の検出信号を上記 ミ ューテ ィ ング信号 とする よ う に した請求項 1 に記載のオーディ オアンプ

Fig. 1

2/3

信号 S1 1のサンプリング周波数 倍率 n

32kHz, 44.1 kHz, 48kHz 8 倍

96kHz 4 倍

192kHz 2 倍

Fig. 2

Fig. 3