JP2008193160A - ディジタルアンプ、および、ディジタルアンプの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輻射ノイズを低減し、発熱や消費電力の少ない３値１ビットアンプを提供する。
【解決手段】本発明に係る３値１ビットアンプ１は、量子化器１２を有するΔΣ変調回路１０とスイッチング回路２０とスイッチングパターン制御回路４０とを備えている。スイッチングパターン制御回路４０は、量子化器２０によって生成された３値（「＋１」、「０」、「−１」）からなる量子化信号を、「＋１」から「−１」に変化するパターンや「−１」から「＋１」に変化するパターンを含まないスイッチング制御信号に変換する。そして、スイッチング回路２０は、スイッチング制御信号のパターンに基づいて、負荷に対する電圧の印加状態を切り替える。
【選択図】図１

Description

ディジタルアンプのスイッチング回路と、スイッチングパターンを制御するための、スイッチングパターン制御回路とを備えたディジタルアンプ、および、ディジタルアンプの制御方法に関するものである。

近年、ディジタルアンプ、あるいは１ビットアンプと呼ばれる、デルタシグマ変調方式を採用したスイッチングアンプは、変換効率や集積回路での実現性が優れていることから、広く使用されている。

上記１ビットアンプにおいては、アナログオーディオ信号またはディジタルオーディオ信号を、デルタシグマ変調することにより、ディジタル信号を生成し、このディジタル信号を、スイッチング回路で所定の振幅に増幅する方法が利用されている。

ここで、図６を参照して、デルタシグマ変調を用いた、１ビットアンプについて説明する。図６は、デルタシグマ変調回路、および１ビットアンプの構成の一例を示すブロック図である。

同図に示すように、１ビットアンプ６００は、ΔΣ変調回路６１０と、スイッチング回路６２０と、ＬＰＦ６３０（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：低域フィルター）とにより構成されており、さらに、ΔΣ変調回路６１０は、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路６１１と、量子化器６１２とから構成される。

以下に、１ビットアンプ６００における制御について説明する。入力部（図示せず）からのアナログオーディオ信号またはディジタルオーディオ信号である入力信号は、ΔΣ変調回路６１０に入力される。ΔΣ変調回路６１０に入力された入力信号は、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路６１１によりサンプリングされ、サンプリングされたデータを、量子化器６１２が量子化し、１ビットのディジタル信号を生成する。次に、ΔΣ変調回路６１０で生成された１ビットのディジタル信号は、スイッチング回路６２０によって所定の振幅に増幅され、ＬＰＦ６３０を通り、スピーカー等の図示しない出力部に出力される。

ここで、図６に示した、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路６１１および量子化器６１２は、図示しないクロック生成回路からのクロック信号を基準に動作している。したがって、基準となるクロック信号のクロック周波数を高速化することで、ΔΣ変調回路６１０におけるサンプリングの時間分解能が上がることになり、結果、オーディオ性能が向上することになる。

しかしながら、上記クロック周波数を高速化することにより、スイッチング回路６２０に入力されるディジタル信号の周波数も高速化され、結果、スイッチング回路６２０におけるスイッチング周波数が高くなる。ここで、スイッチング回路６２０のスイッチング周波数が高くなるにつれ、オーディオ性能の向上とは相反して、スイッチング回路６２０において発生する熱、消費電力および不要輻射が問題となる。

まず、スイッチング回路６２０において発生する熱に関しては、発熱量が大きくなることにより、この熱が他の部品や、スイッチング回路６２０自体に影響を及ぼし、オーディオ性能を低下させることになる。よって、この熱を対策するためには、温度保証が高い部品への変更や、放熱ファン等の新たな部品の追加が、オーディオ機器に必要となり、コストアップにつながるという問題が発生する。

さらに、スイッチング周波数が高くなることの、もう１つの弊害として、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：電磁障害）を引き起こす不要輻射等の電磁波ノイズが増えるという問題がある。この不要輻射等の電磁波ノイズは、国際的な規格によって、ある一定のレベルに抑えることに決められている。したがって、上記不要輻射等の電磁波ノイズを対策するためには、新たな部品等がオーディオ機器に必要となり、さらなるコストアップにつながるという問題が発生する。

ところで、従来、１ビットアンプ６００としては、図示しない入力部からのオーディオ信号を、ΔΣ変調回路６１０およびスイッチング回路６２０で、２値の信号に変換および表現する、２値の１ビットアンプが多く用いられてきたが、近年、この２値の１ビットアンプに代わり、オーディオ信号を３値の信号で表現する、３値の１ビットアンプが利用され始めている。

特許文献１には、入力信号に対してデルタシグマ変調部において量子化を行い、３値化信号[＋１、０、−１]として出力し、この３値化信号に対応して「正電圧印加」、「印加オフ」、「負電圧印加」をスイッチング制御信号として設定し、このスイッチング制御信号により負荷への定電圧印加をスイッチング制御するディジタルスイッチングアンプの制御方法が開示されている。

２値の１ビットアンプの場合、量子化器６１２（図６参照）において閾値を１つ設け、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路６１１（図６参照）からの信号を、量子化器６１２の閾値で弁別して２値の信号を生成している。具体的には、量子化器６１２は、入力される信号が、上記閾値を超えれば『＋１』の信号を出力し、閾値を超えなければ『−１』の信号を出力する。上記『＋１』または『−１』となる信号（量子化信号）を、スイッチング回路６２０（図６参照）が、スイッチング回路の電源電圧である、『＋Ｖ』および『−Ｖ』に増幅している。したがって、スイッチング回路６２０では、負荷となるＬＰＦ６３０およびスピーカーに、『＋Ｖ』または『−Ｖ』の電圧を、常に掛けていることになる。

これに対し、３値の１ビットアンプの場合、量子化器において閾値を２つ設け、ΔΣ変調１ビット信号生成回路からの信号を、量子化器の２つの閾値で弁別して、３値の信号を生成している。具体的には、量子化器における２つの閾値を、閾値Ａと閾値Ｂとすると、量子化器は、ΔΣ変調１ビット生成回路からの信号が、閾値Ａおよび閾値Ｂを超えれば『＋１』の信号を出力し、閾値Ａを超えず、かつ、閾値Ｂを超える値であれば『０』を出力し、閾値Ａおよび閾値Ｂを超えなければ『−１』の信号を出力する。なお、量子化器から出力される３値の信号（量子化信号）の値、『＋１』，『０』，『−１』は、２つのディジタル信号によって表現されている。

以下に、１ビットアンプ６００におけるスイッチング回路６２０の構成および動作について説明する。

図７は、スイッチング回路６２０の構成を示す図である。図７に示すように、スイッチング回路６２０は、スイッチ６２１ａ〜スイッチ６２１ｄを備え、スイッチ６２１ａは、スイッチング回路６２０の電源電圧＋Ｖと、負荷７００の＋側とを接続するスイッチであり、スイッチ６２１ｂは、スイッチング回路６２０の電源電圧＋Ｖと負荷７００の−側とを接続するスイッチであり、スイッチ６２１ｃは、負荷７００の＋側とＧＮＤとを接続するスイッチであり、スイッチ６２１ｄは、負荷７００の−側とＧＮＤとを接続スイッチである。なお負荷７００は、図６における、ＬＰＦ６３０およびスピーカー等の出力部（図示せず）である。

スイッチング回路６２０は、入力した３値の信号に基づいて、スイッチング回路６２０内のスイッチのＯＮ・ＯＦＦを切り替え、『＋Ｖ』または『０』または『−Ｖ』の電位差を、負荷７００の＋側と−側とに接続する２つの信号線に与えることにより、量子化器６１２からの２値または３値の信号を増幅している。

ここで、スイッチング回路６２０に入力される２値または３値の信号は、量子化器６１２からの２つのディジタル信号によって表現されており、同図に示す＋側入力には、量子化器６１２からの２つのディジタル信号のうち、１つのディジタル信号が入力され、−側入力には、量子化器６１２からの２つのディジタル信号のうち、もう一方のディジタル信号が入力される。

上述した量子化器６１２から出力されるディジタル信号は、「Ｈ（Ｈｉｇｈ）」と「Ｌ（Ｌｏｗ）」との２つの電圧値からなる。つまり、スイッチング回路６２０の＋側入力と−側入力には、それぞれ「Ｈ」または「Ｌ」のいずれかが入力されており、その「Ｈ」と「Ｌ」との組み合わせによって、２値の量子化信号（『＋１』，『−１』）または３値の量子化信号（『＋１』，『０』，『−１』）が表される。

また、スイッチ６２１ａと６２１ｃとは、互いに論理が反転した信号に基づいて、スイッチのＯＮおよびＯＦＦの動作を行っているため、スイッチ５２０ａがＯＮのときは、スイッチ６２１ｃがＯＦＦとなり、スイッチ６２１ａがＯＦＦのときは、スイッチ６２１ｃがＯＮとなる。同様に、スイッチ６２１ｂおよび６２１ｄも、互いに論理が反転した信号によって、スイッチのＯＮおよびＯＦＦの動作を行っているため、スイッチ６２１ｂがＯＮのときは、スイッチ６２１ｄがＯＦＦとなり、スイッチ６２１ｂがＯＦＦのときは、スイッチ６２１ｄがＯＮとなる。

以下に、２値の１ビットアンプにおけるスイッチング回路６２０の動作（２値スイッチング動作）について説明する。図８は、２値スイッチング動作におけるスイッチ６２１ａ〜６２１ｄの状態を示す図であり、図８（ａ）は、量子化器５１２からの出力値が『＋１』となる際の、スイッチ６２１ａ〜６２１ｄの状態を示す図であり、図８（ｂ）は、量子化器６１２からの出力値が『−１』となる際の、スイッチ６２１ａ〜６２１ｄの状態を示す図である。

図８（ａ）に示すように、量子化器６１２からの２値の量子化信号が『＋１』であった場合、言い換えれば、＋側入力に『Ｈ』、−側入力に『Ｌ』の信号が入力された場合、スイッチ６２１ａはＯＮとなり、スイッチ６２１ｃはＯＦＦとなり、スイッチ６２１ｂはＯＦＦとなり、スイッチ６２１ｄはＯＮとなる。これにより、負荷７００の＋側に、スイッチング回路６２０の電源電圧である＋Ｖが接続され、負荷７００の−側に、ＧＮＤが接続される。つまり、負荷７００において、＋側の電位は、−側の電位に対して＋Ｖの電位差となる。

また、図８（ｂ）に示すように、量子化器６１２からの２値の量子化信号が『−１』であった場合、言い換えれば、＋側入力に『Ｌ』、−側入力に『Ｈ』の信号が入力された場合、スイッチ６２１ａはＯＦＦとなり、スイッチ６２１ｃはＯＮとなり、スイッチ６２１ｂはＯＮとなり、スイッチ６２１ｄはＯＦＦとなる。これにより、負荷７００の−側に、スイッチング回路６２０の電源電圧である＋Ｖが接続され、負荷７００の＋側に、ＧＮＤが接続される。つまり、負荷７００において、＋側の電位は、−側の電位に対して−Ｖの電位差となる。

図９は、１ビットアンプ６００において量子化器６１２から出力される２つのディジタル信号と、そのディジタル信号によって表される量子化信号を示す図であり、図９（ａ）は２値の１ビットアンプにおいてスイッチング回路６２０から出力される量子化信号の一例を示す図であり、図９（ｂ）は３値の１ビットアンプにおいてスイッチング回路６２０から出力される量子化信号の一例を示す図である。

図９（ａ）に示す２値スイッチング動作の例では、量子化信号が『＋１』の場合、スイッチング回路６１２の＋側入力に『Ｈ』、−側入力に『Ｌ』の信号が入力され、量子化信号が『−１』の場合、スイッチング回路５１２の＋側入力に『Ｌ』、−側入力に『Ｈ』の信号が入力される。

また、図９（ｂ）に示す３値スイッチング動作の例においても同様に、量子化信号が『＋１』の場合、スイッチング回路６１２の＋側入力に『Ｈ』、−側入力に『Ｌ』の信号が入力され、量子化信号が『−１』の場合、スイッチング回路６１２の＋側入力に『Ｌ』、−側入力に『Ｈ』の信号が入力される。さらに、３値スイッチング動作においては、量子化信号が『０』の場合、スイッチング回路６１２の＋側入力、および、−側入力に『Ｌ』の信号が入力される。

図１０は、図９に示す量子化信号に基づいてスイッチング回路６１２において生成されるスイッチングパターンを示す図であり、図１０（ａ）は図９（ａ）の量子化信号に対応する２値スイッチングパターンを示す図であり、図１０（ｂ）は図９（ｂ）の量子化信号に対応する３値スイッチングパターンを示す図である。

図１０（ａ）に示す２値スイッチングパターンは、図８について説明したとおり、量子化信号『＋１』に対応する＋Ｖと量子化信号『−１』に対応する−Ｖの２値からなり、ローパスフィルタ６３０とスピーカー（図示せず）とを含んで構成される負荷７００に対して、常に＋Ｖまたは−Ｖの電圧が印加される。一般的に、２値の１ビットアンプでは、数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚのスイッチング周波数で＋Ｖ、−Ｖの電圧が負荷に対して常に印加され、輻射ノイズが多く、発熱や消費電力も多くなってしまう。

一方、図１０（ｂ）に示す３値スイッチングパターンは、量子化信号『＋１』に対応する＋Ｖと量子化信号『−１』に対応する−Ｖのほか、量子化信号『０』に対応する０を含む３値からなる。そして、スイッチングパターンの値が０の区間では、負荷７００に対して電圧が印加されない状態となる。

そのため、３値の１ビットアンプの場合には、常に＋Ｖまたは−Ｖの電圧が印加される２値の１ビットアンプと比較して、発熱や消費電力を抑えることが可能となる。

また、輻射ノイズは、パルス波形の立ち上がり時間が短い場合（すなわち、単位時間当たりの電圧変化量が大きい場合）大きくなる。つまり、スイッチングパターンが「−Ｖから＋Ｖ（あるいは、−Ｖから＋Ｖ）」に変化する場合に比べ、「−Ｖから０（あるいは、０から−Ｖ）」や「０から＋Ｖ（あるいは、＋Ｖから０）」に変化する場合のほうが、輻射ノイズは少なくなる。そして、２値のスイッチングアンプにおいては、スイッチングパターンは、「−Ｖから＋Ｖ（あるいは、−Ｖから＋Ｖ）」に変化するのみであるのに対し、３値のスイッチングアンプにおいては、「−Ｖから０（あるいは、０から−Ｖ）」や「０から＋Ｖ（あるいは、＋Ｖから０）」へのスイッチングパターンの変化も発生する。

したがって、３値の１ビットアンプにおいては、２値の１ビットアンプと比較して、輻射ノイズを低減できる。
特開平１０−２３３６３４号（平成１０年９月２日公開）

しかしながら、３値の１ビットアンプにおいても、スイッチングパターンにおいて「−Ｖから＋Ｖ（あるいは、−Ｖから＋Ｖ）」に変化するパターンが発生する。そのため、「−Ｖから＋Ｖ（あるいは、−Ｖから＋Ｖ）」へと変化するパターンが多い場合には、負荷に電圧が印加されない状態が短いため、発熱や消費電力が増加し、また、単位時間当たりの電圧変化量が大きい状態が続くため、輻射ノイズも増大するという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、３値の１ビットアンプにおける、スイッチング回路のスイッチングパターンの制御を行い、発熱、消費電力、および、輻射ノイズを低減させることを可能とする、ディジタルアンプおよびディジタルアンプの制御方法を提供することにある。

本発明に係るディジタルアンプは、上記の課題を解決するために、複数のスイッチを有し、それぞれのスイッチのＯＮ・ＯＦＦを切り替えて、負荷に対して正電圧を印加する第１状態と、上記負荷に対して電圧を印加しない第２状態と、上記負荷に対して負電圧を印加する第３状態とを切り替えるスイッチング手段を備えたディジタルアンプであって、外部からの電気信号を、上記第１状態に対応する第１の値と上記第２状態に対応する第２の値と上記第３状態に対応する第３の値とから成る第１量子化信号パターンを有する量子化信号に変調する変調手段と、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第１の値から上記第３の値へ変化するパターンを、上記第１の値と上記第３の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第１パターン制御と、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第３の値から上記第１の値へ変化するパターンを、上記第３の値と上記第１の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第２パターン制御とのうち、少なくともいずれか一方を含むパターン制御行い、上記第１量子化信号パターンを第２量子化信号パターンへ変更する量子化信号パターン制御手段とを備え、上記量子化信号パターン制御手段は、上記スイッチング手段に上記第２量子化信号パターンを供給し、上記スイッチング手段は、該第２量子化信号パターンに応じて、上記第１状態と、上記第２状態と、上記第３状態とを切り替えることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係るディジタルアンプは、複数のスイッチを含んで構成されるスイッチング手段を有している。また、ディジタルアンプには負荷が接続されており、スイッチング手段は、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって、負荷に対する電圧の印加状態を切り替える。負荷に対する電圧の印加状態としては、正電圧が印加される第１状態と、負荷に対して電圧が印加されない第２状態と、負電圧が印加される第３状態との３つの状態がある。そして、負荷に対する電圧の印加状態が切り替わることによって、負荷には３値の電気的な信号が供給されることになる。

ここで、負荷とは、例えば、ディジタルアンプにおいて増幅された信号を再生するスピーカーなどの出力装置のほか、スピーカーの前段に接続されるローパスフィルタなども含み、特に限定はされない。

また、本発明に係るディジタルアンプでは、変調手段が、外部から入力される電気信号を３値の量子化信号に変調する。変調手段において生成される量子化信号は、上記第１状態に対応する第１の値と、上記第２状態に対応する第２の値と、上記第３状態に対応する第３の値の３値からなる第１量子化信号パターンを有している。

また、本発明に係るディジタルアンプでは、量子化信号パターン制御手段が、上記第１量子化信号パターンを第２量子化信号パターンに変換するパターン制御を行う。パターン制御には、第１パターン制御と第２パターン制御とがある。第１パターン制御は、上記第１の値から上記第３の値へ変化するパターンを、上記第１の値と上記第３の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換するものであり、第２パターン制御は、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第３の値から上記第１の値へ変化するパターンを、上記第３の値と上記第１の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換するものである。

例えば、第１の値を「＋１」、第２の値を「０」、第３の値を「−１」とすると、第１パターン制御と第２パターン制御は次のとおりである。まず、第１パターン制御は、変調手段から出力される量子化信号のパターン、すなわち、上記第１量子化信号パターンにおいて、「＋１」から「−１」へと変化するパターンについて、「＋１」と「−１」との間に「０」を挿入し、一度「＋１」から「０」へ変化した後、「０」から「−１」へと変化するパターンに変換する。また、第２パターン制御は、上記第１量子化信号パターンにおいて、「−１」から「＋１」へと変化するパターンについて、「−１」と「＋１」との間に「０」を挿入し、一度「−１」から「０」へ変化した後、「０」から「＋１」へと変化するパターンに変換する。

これにより、上記第１量子化信号パターンに含まれていた第１の値から第３の値へと変化するパターン（例えば、「＋１」から「−１」）と、第３の値から第１の値へと変化するパターン（例えば、「−１」から「＋１」）とは、第２量子化信号パターンには含まれない。

そして、本発明に係るディジタルアンプでは、量子化信号パターン制御手段が上記スイッチング手段に上記第２量子化信号パターンを供給し、スイッチング手段が該第２量子化信号パターンに応じて、上記第１状態（正電圧印加）と、上記第２状態（電圧印加なし）と、上記第３状態（負電圧印加）とを切り替える。つまり、負荷に対しては、スイッチング手段による電圧の印加状態の切り替えに応じて電気的な信号が供給される。例えば、負荷に印加される正電圧を＋Ｖ、負電圧を−Ｖとすると、第２量子化信号パターンの「＋１」に対応して負荷に「＋Ｖ」の電圧が印加され、第２量子化信号パターンの「−１」に対応して負荷には「−Ｖ」の電圧が印加され、第２量子化信号パターンの「０」に対応して負荷には電圧が印加されない。

従来の３値のディジタルアンプでは、例えば負荷に印加される正電圧を＋Ｖ、負電圧を−Ｖとすると、パルス波形の立ち上がり（あるいは立ち下り）時間が短いスイッチングパターン、すなわち、−Ｖから＋Ｖ（あるいは、−Ｖから＋Ｖ）へと変化するスイッチングパターンが発生するため、輻射ノイズが大きくなってしまうという問題があった。

これに対し、本発明に係るディジタルアンプによれば、第２量子化信号パターンには、「＋１」から「−１」に変化するパターンや「−１」から「＋１」に変化するパターンが含まれないため、負荷に印加される正電圧を＋Ｖ、負電圧を−Ｖとすると、負荷に対して印加される電圧のスイッチングパターンとして、＋Ｖから−Ｖ、または、−Ｖから＋Ｖへと変化するパターンは発生しない。したがって、本発明に係るディジタルアンプによれば、輻射ノイズを低減できるという効果を奏する。また、負荷に電圧が印加されない区間が増えるため、発熱や消費電力を低減することができる。

また、本発明に係るディジタルアンプの制御方法は、複数のスイッチを有し、それぞれのスイッチのＯＮ・ＯＦＦを切り替えて、負荷に対して正電圧を印加する第１状態と、上記負荷に対して電圧を印加しない第２状態と、上記負荷に対して負電圧を印加する第３状態とを切り替えるスイッチング手段を備えたディジタルアンプの制御方法であって、外部からの電気信号を、上記第１状態に対応する第１の値と上記第２状態に対応する第２の値と上記第３状態に対応する第３の値とから成る第１量子化信号パターンを有する量子化信号に変調し、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第１の値から上記第３の値へ変化するパターンを、上記第１の値と上記第３の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第１パターン制御と、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第３の値から上記第１の値へ変化するパターンを、上記第３の値と上記第１の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第２パターン制御とのうち、少なくともいずれか一方を含むパターン制御行い、上記第１量子化信号パターンを第２量子化信号パターンへ変更し、上記スイッチング手段に上記第２量子化信号パターンを供給し、上記スイッチング手段において、該第２量子化信号パターンに応じて、上記第１状態と、上記第２状態と、上記第３状態とを切り替えることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係るディジタルアンプと同様の作用効果を奏する。

さらに、本発明に係るディジタルアンプでは、上記スイッチングパターン制御手段は、上記第１の値、および、上記第３の値の直後に、上記第２の値を挿入して、上記パターン制御を行うことが好ましい。

上記の構成によれば、上記スイッチングパターン制御手段は、上記第１の値、および、第３の値の直後に、上記第２の値を挿入して、上記パターン制御を行う。

例えば、第１の値を「＋１」、第２の値を「０」、第３の値を「−１」とすると、第１量子化信号パターンにおいて、「＋１」と「−１」が含まれている場合、その直後に「０」を挿入する。

これにより、第２量子化信号パターンには、例えば「−１」から「０」（あるいは、「０」から「−１」）や「０」から「＋１」（あるいは、「＋１」から「０」）へと変化するパターンが多く含まれる。

さらに、負荷に対して印加される電圧のスイッチングパターンとしては、−Ｖから０（あるいは、０から−Ｖ）や０から＋Ｖ（あるいは、＋Ｖから０）が多く発生するため、スイッチングパターンのうち負荷に対して電圧が印加されない区間が増えるため発熱や消費電力をさらに低減できるという効果を奏する。

また、本発明に係るディジタルアンプの制御方法は、上記第１の値、および、上記第３の値の直後に、上記第２の値を挿入して、上記パターン制御を行うことが好ましい。

上記の構成によれば、本発明に係るディジタルアンプと同様の作用効果を奏する。

本発明に係るディジタルアンプおよびスイッチングパターン制御方法は、複数のスイッチを有し、それぞれのスイッチのＯＮ・ＯＦＦを切り替えて、負荷に対して正電圧を印加する第１状態と、上記負荷に対して電圧を印加しない第２状態と、上記負荷に対して負電圧を印加する第３状態とを切り替えるスイッチング手段を備えたディジタルアンプであって、外部からの電気信号を、上記第１状態に対応する第１の値と上記第２状態に対応する第２の値と上記第３状態に対応する第３の値とから成る第１量子化信号パターンを有する量子化信号に変調する変調手段と、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第１の値から上記第３の値へ変化するパターンを、上記第１の値と上記第３の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第１パターン制御と、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第３の値から上記第１の値へ変化するパターンを、上記第３の値と上記第１の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第２パターン制御とのうち、少なくともいずれか一方を含むパターン制御行い、上記第１量子化信号パターンを第２量子化信号パターンへ変更する量子化信号パターン制御手段とを備え、上記量子化信号パターン制御手段は、上記スイッチング手段に上記第２量子化信号パターンを供給し、上記スイッチング手段は、該第２量子化信号パターンに応じて、上記第１状態と、上記第２状態と、上記第３状態とを切り替える。

従って、輻射ノイズを低減し、発熱や消費電力の少ないディジタルアンプを提供することができる。

以下に、本発明に係る実施の形態を、図面に基づき説明する。

（３値の１ビットアンプの構成）
はじめに、図１に基づいて、本実施の形態に係る３値１ビットアンプ（ディジタルアンプ）１の骨子について説明する。図１は、本実施の形態に係る、スイッチングパターン制御回路を備えた、３値の１ビットアンプの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、３値の１ビットアンプ１は、ΔΣ変調回路１０と、スイッチング回路（スイッチング手段）２０と、ＬＰＦ３０と、スイッチングパターン制御回路（量子化信号パターン制御回路）４０とにより構成されており、さらに、ΔΣ変調回路（変調手段）１０は、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路１１と、量子化器１２とを含んで構成される。

（３値の１ビットアンプの制御動作）
以下に、３値の１ビットアンプ１における制御について説明する。入力部（図示せず）からの電気信号は、ΔΣ変調回路１０に入力される。ΔΣ変調回路１０に入力された入力信号は、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路１１により、動作クロック周期単位でサンプリングされ、サンプリングされたデータを、量子化器１２が量子化し、３値の量子化信号を生成する。ここで、量子化器１２から出力される３値の量子化信号は、２つのディジタル信号によって表現される。

なお、３値の１ビットアンプ１へ入力される、入力部（図示せず）からの電気信号は、アナログ信号またはディジタル信号（ＰＣＭ信号）のどちらであってもよい。アナログ信号を３値の１ビットアンプ１が入力した場合は、ΔΣ変調回路１０が入力したアナログ信号を３値の信号に変換し、ディジタル信号を３値の１ビットアンプ１が入力した場合は、ΔΣ変調回路１０が入力したディジタル信号であるＰＣＭ信号を３値の信号に変換する。

次に、スイッチングパターン制御回路４０に、量子化器１２から、３値の量子化信号が入力される。より具体的には、スイッチングパターン制御回路４０には、量子化器１２から、２つのディジタル信号が入力され、このディジタル信号の値の組み合わせによって、３値の量子化信号が表される。そして、スイッチングパターン制御回路４０は、量子化器１２から入力される３値の量子化信号をもとに３値のスイッチング制御信号を生成し、スイッチング回路２０に出力する。つまり、スイッチングパターン制御回路４０は、量子化信号のパターンを変換して、スイッチング制御信号として出力する。すなわち、スイッチング制御信号は、スイッチングパターン制御回路４０において、パターン制御された量子化信号である。

スイッチングパターン制御回路４０におけるスイッチングパターンの制御についての詳細な説明は後述する。

スイッチングパターン制御回路４０において生成されたスイッチング制御信号は、スイッチング回路２０に入力される。スイッチング制御信号は、２つのディジタル信号によって表される。より具体的には、スイッチング回路２０には、スイッチングパターン制御回路４０から、２つのディジタル信号が入力され、このディジタル信号の値の組み合わせによって、３値のスイッチング制御信号が表される。スイッチング回路２０は、スイッチングパターン制御回路４０から出力された２つのディジタル信号に基づき、スイッチング回路２０内の各スイッチ２１ａ〜２１ｄ（図２参照）のＯＮ・ＯＦＦの切り替えを行う。このスイッチ２１ａ〜２１ｄ（図２参照）の切り替えによって、スイッチング回路２０は、上記２つのディジタル信号で表現された３値のスイッチング制御信号に対応する電圧を増幅し、差動信号として出力する。なお、スイッチング回路２０より出力される信号は、差動信号であるため、出力先であるＬＰＦには、スイッチング回路が備える２つの信号線によって出力されている。

また、本実施の形態における３値の１ビットアンプ１は、スイッチング回路２０からの出力信号を、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路１１にフィードバックしている。

このように、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路１１に、スイッチング回路からの信号をフィードバックすることにより、ΔΣ変調回路１０、スイッチングパターン制御回路４０、およびスイッチング回路２０で発生したノイズ等を含む信号を、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路１１にフィードバックすることになる。

ここで、ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路１１は、フィードバックされたスイッチング回路２０からの信号より、フィードバックされた信号に含まれるノイズ成分を抽出し、このノイズ成分を打ち消すかたちで、１Ｂｉｔ信号を量子化器１２に出力し、さらに、量子化器１２は、スイッチングパターン制御回路４０を介して、スイッチング回路２０に出力することで、スイッチング回路２０からの出力信号におけるノイズを低減することができる。

（スイッチング回路の構成）
以下に、３値の１ビットアンプにおける、スイッチング回路２０の構成について説明する。

図２はスイッチング回路２０の構成を示す、模式図である。図２に示すように、スイッチング回路２０は、スイッチ２１ａ〜スイッチ２１ｄを備え、スイッチ２１ａは、スイッチング回路２０の電源電圧＋Ｖと、負荷５０の＋側とを接続するスイッチであり、スイッチ２１ｂは、スイッチング回路２０の電源電圧＋Ｖと負荷５０の−側とを接続するスイッチであり、スイッチ２１ｃは、負荷５０の＋側とＧＮＤとを接続するスイッチであり、スイッチ２１ｄは、負荷５０の−側とＧＮＤとを接続するスイッチである。なお負荷５０は、図１における、ＬＰＦ３０およびスピーカー等の出力部（図示せず）である。

スイッチング回路２０は、スイッチングパターン制御回路４０からの３値のスイッチング制御信号を表現する２つのディジタル信号に基づいて、スイッチング回路２０内のスイッチのＯＮ・ＯＦＦを切り替え、『＋Ｖ』または『０』または『−Ｖ』の電位差を、負荷５０の＋側と−側とに接続する２つの信号線に与えることにより、スイッチングパターン制御回路４０からの３値のスイッチング制御信号を増幅している。

また、スイッチング回路２０に入力される３値のスイッチング制御信号は、スイッチングパターン制御回路４０からの２つのディジタル信号によって表現されており、図２に示す＋側入力、−側入力に、各ディジタル信号が入力される。

さらに、スイッチ２１ａと２１ｃとは、互いに論理が反転した信号に基づいて、スイッチのＯＮおよびＯＦＦの動作を行っているため、スイッチ２１ａがＯＮのときは、スイッチ２１ｃがＯＦＦとなり、スイッチ２１ａがＯＦＦのときは、スイッチ２１ｃがＯＮとなる。同様に、スイッチ２１ｂおよび２１ｄも、互いに論理が反転した信号によって、スイッチのＯＮおよびＯＦＦの動作を行っているため、スイッチ２１ｂがＯＮのときは、スイッチ２１ｄがＯＦＦとなり、スイッチ２１ｂがＯＦＦのときは、スイッチ２１ｄがＯＮとなる。

次に、スイッチングパターン制御回路４０からの３値の信号の値である、『＋１』（第１の値），『０』（第２の値），『−１』（第３の値）それぞれにおける、スイッチ２１ａ〜２１ｄの状態を、図３（ａ）〜（ｄ）に示す。
図３（ａ）は、スイッチングパターン制御回路４０からの出力値が『＋１』となる際の、スイッチ２１ａ〜２１ｄの状態（第１状態）を示す説明図であり、図３（ｂ）は、スイッチングパターン制御回路４０からの出力値が『−１』となる際の、スイッチ２１ａ〜２１ｄの状態（第３状態）を示す説明図であり、図３（ｃ）および（ｄ）は、スイッチングパターン制御回路４０からの出力値が『０』となる際の、スイッチ２１ａ〜２１ｄの状態（第２状態）を示す説明図である。

（『＋１』でのスイッチの状態）
図３（ａ）に示すように、スイッチングパターン制御回路４０からの３値の信号が『＋１』であった場合、言い換えれば、＋側入力に『Ｈ』、−側入力に『Ｌ』の信号が入力された場合、スイッチ２１ａはＯＮとなり、スイッチ２１ｃはＯＦＦとなり、スイッチ２１ｂはＯＦＦとなり、スイッチ２１ｄはＯＮとなる。これにより、負荷５０の＋側に、スイッチング回路の電源電圧である＋Ｖが接続され、負荷５０の−側に、ＧＮＤが接続される。つまり、負荷５０において、＋側の電位は、−側の電位に対して＋Ｖの電位差となる。

（『−１』でのスイッチの状態）
また、図３（ｂ）に示すように、スイッチングパターン制御回路４０からの３値の信号が『−１』であった場合、言い換えれば、＋側入力に『Ｌ』、−側入力に『Ｈ』の信号が入力された場合、スイッチ２１ａはＯＦＦとなり、スイッチ２１ｃはＯＮとなり、スイッチ２１ｂはＯＮとなり、スイッチ２１ｄはＯＦＦとなる。これにより、負荷５０の−側に、スイッチングアンプ回路２０の電源電圧である＋Ｖが接続され、負荷５０の＋側に、ＧＮＤが接続される。つまり、負荷５０において、＋側の電位は、−側の電位に対して−Ｖの電位差となる。

次に、スイッチングパターン制御回路４０からの出力信号が『０』であった場合の、スイッチ２１ａ〜スイッチ２１ｄの状態について説明する。

本実施の形態においては、スイッチングパターン制御回路４０からの出力信号が『０』であった場合、上記『０』を表現する、スイッチング回数制限回路４０からの２つのディジタル信号は、ともに『Ｌ』の値となる場合と、ともに『Ｈ』となる場合との、どちらか一方で表現されることが好ましい。

（『０』でのスイッチの状態）
図３（ｃ）は、スイッチングパターン制御回路４０からの３値の信号が『０』であり、この『０』を表現する、スイッチングパターン制御回路４０からの２つのディジタル信号の値が、ともに『Ｌ』となる場合の、各スイッチ２１ａ〜２１ｄのＯＮ・ＯＦＦの状態をしめしている。

変換部４１ａ，４１ｂからの２つのディジタル信号が、＋側入力および−側入力に『Ｌ』として入力された場合、同図に示すように、スイッチ２１ａはＯＦＦとなり、スイッチ２１ｃはＯＮとなり、スイッチ２１ｂはＯＦＦとなり、スイッチ２１ｄはＯＮとなる。これにより、負荷の＋側および−側は、ともにＧＮＤに接続された状態となり、負荷の＋側と−側との電位差が０となる。

図３（ｄ）は、スイッチングパターン制御回路４０からの３値の信号が『０』であり、この『０』を表現する、スイッチングパターン制御回路４０からの２つのディジタル信号の値が、ともに『Ｈ』となる場合の、各スイッチ２１ａ〜２１ｄのＯＮ・ＯＦＦの状態をしめしている。

変換部４１ａ，４１ｂからの２つのディジタル信号が、＋側入力および−側入力に『Ｈ』として入力された場合、同図に示すように、スイッチ２１ａはＯＮとなり、スイッチ２１ｃはＯＦＦとなり、スイッチ２１ｂはＯＮとなり、スイッチ２１ｄはＯＦＦとなる。これにより、負荷の＋側および−側は、ともに＋Ｖに接続された状態となり、負荷の＋側と−側との電位差が０となる。

以上のように、変換部４１ａ，４１ｂからの２つのディジタル信号の値『Ｈ』・『Ｌ』に基づいて、スイッチ２１ａ〜２１ｂのＯＮ・ＯＦＦが切り替え、スイッチング回路２０は、３値の信号を増幅している。

なお、スイッチング回路２０における、スイッチ２１ａ〜２１ｄと、電源電圧と、ＧＮＤとの接続は、図２および図３（ａ）〜（ｄ）に示した、１つの電源電圧＋ＶとＧＮＤとで、負荷５０に対して、＋Ｖから−Ｖの電圧を掛ける接続方法となる、フルブリッジ型やＢＴＬ型と呼ばれるバランス接続であることが好ましい。このバランス接続は、必要とする電源電圧が＋Ｖの１種類のみでよく、電圧の利用効率が良いという効果がある。

なお、スイッチ２１ａ〜２１ｄは、一般的にパワーＭＯＳＦＥＴ（パワーＭＯＳ電解効果型トランジスタ）を用いてもよいし、スイッチのスイッチングスピードに合うデバイスであれば、これに限るものではない。

（スイッチングパターン制御回路４０）
以下に、図４および図５を参照して、スイッチングパターン制御回路４０におけるパターン制御について説明する。

ここで、量子化器１２およびスイッチングパターン制御回路４０は、図示しないクロック生成回路からのクロック信号を基準に動作しており、量子化信号およびスイッチング信号に含まれる各信号の幅は一定である。また、量子化信号およびスイッチング制御信号は３値からなり、以下では、３値を『１』（第１の値）、『０』（第２の値）、『−１』（第３の値）として説明する。そして、スイッチング回路２０には、『１』、『０』、『−１』の３値からなる信号が入力され、負荷５０には、『１』、『−１』の値に対応して、それぞれ、＋Ｖ、−Ｖの電圧が印加され、『０』の場合には電圧は印加されない。

図４は、スイッチングパターン制御回路４０におけるパターン制御の一例を示す図であり、図４（ａ）は、量子化器１２から出力される量子化信号のパターン（第１量子化信号パターン）を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の量子化信号のパターンに基づいてスイッチングパターン制御回路４０が出力するスイッチング制御信号のパターン（第２量子化信号パターン）を示す図である。

図４（ａ）に示すとおり、量子化器１２から出力される量子化信号は、信号４１〜４８を含んでいる。また、図４（ｂ）に示すとおり、スイッチング制御回路４０から出力されるスイッチング制御信号は、信号４１〜４８および信号Ａ、Ｂを含んでいる。

図４（ａ）に示す量子化信号のパターンでは、信号４２から信号４３において、信号の値が『＋１』から『−１』に変化している。また、信号４４から信号４５において、信号の値が『−１』から『＋１』に変化している。

この量子化信号がスイッチング回路２０に入力された場合、負荷５０に対して印加される電圧のスイッチングパターンとして、＋Ｖから−Ｖへ変化するパターンや−Ｖから＋Ｖに変化するパターンが発生する。そして、これらのパターンが多く発生する場合、輻射ノイズが増大し、発熱や消費電力も増加する。

そこで、本発明に係るスイッチングパターン制御回路４０は、量子化信号の値が『＋１』から『−１』に変化するパターンを、『＋１』と『−１』の間に『０』の値を挿入したパターンに変換するパターン制御（第１パターン制御）を行う。より具体的には、スイッチングパターン制御回路４０は、図４（ａ）に示す信号４２から信号４３へ変化するパターンについて、図４（ｂ）に示すとおり、信号４２と信号４３との間に信号Ａを挿入する。すなわち、スイッチング制御回路４０は、量子化信号に含まれる『＋１』から『−１』へ変化するパターンを排除する。したがって、スイッチング制御信号には、信号の値が『＋１』から『−１』へ変化するパターンは含まれない。つまり、スイッチング制御信号は、『＋１』から『−１』へ変化するパターンが含まれないように制御された量子化信号である。

また、本発明に係るスイッチングパターン制御回路４０は、量子化信号の値が『−１』から『＋１』に変化するパターンを、『−１』と『＋１』の間に『０』の値を挿入したパターンに変換するパターン制御（第２パターン制御）を行う。より具体的には、スイッチングパターン制御回路４０は、図４（ａ）に示す信号４４から信号４５へ変化するパターンについて、図４（ｂ）に示すとおり、信号４４と信号４５との間に信号Ｂを挿入する。すなわち、スイッチング制御回路４０は、量子化信号に含まれる『−１』から『＋１』へ変化するパターンを排除する。したがって、スイッチング制御信号には、信号の値が『−１』から『＋１』へ変化するパターンは含まれない。つまり、スイッチング制御信号は、『−１』から『＋１』へ変化するパターンが含まれないように制御された量子化信号である。

そして、スイッチング回路２０は、図４（ｂ）に示すスイッチング制御信号に応じてスイッチングを行い、負荷５０に印加する電圧を切り替える。このとき、負荷５０に対して印加される電圧のスイッチングパターンとして、＋Ｖから−Ｖへ変化するパターンや−Ｖから＋Ｖに変化するパターンは発生しなくなる。これにより、本発明に係るディジタルアンプによれば、輻射ノイズを低減でき、また、発熱や消費電力を減らすことができる。

図４に示す例では、量子化信号において、『＋１』から『−１』に変化するパターンと『−１』から『＋１』に変化するパターンを変換する構成であるが、他の構成も考えられる。以下では、図５を用いて他の構成について説明する。

図５は、スイッチングパターン制御回路４０におけるパターン制御の他の例を示す図であり、図５（ａ）は、量子化器１２から出力される量子化信号のパターン（第１量子化信号パターン）を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の量子化信号のパターンに基づいてスイッチングパターン制御回路４０が出力するスイッチング制御信号のパターン（第２量子化信号パターン）を示す図である。

図５（ａ）に示すとおり、量子化器１２から出力される量子化信号は、信号５１〜５６を含んでいる。また、図５（ｂ）に示すとおり、スイッチング制御回路４０から出力されるスイッチング制御信号は、信号５１〜５６および信号Ｃ〜Ｆを含んでいる。

図５（ａ）に示す量子化信号のパターンでは、信号５２、５４、５６は、値が『＋１』である。また、信号５３は、値が『−１』である。

本発明に係るスイッチングパターン制御回路４０は、量子化信号の値が『＋１』の場合、その直後に『０』の値を挿入する。より具体的には、スイッチングパターン制御回路４０は、図５（ａ）に示す信号５２の直後に、図５（ｂ）に示すとおり、信号Ｃを挿入する。同様にして、図５（ａ）に示す信号５４、信号５６の直後にも、図５（ｂ）に示すとおり、それぞれ、信号Ｅ、信号Ｆを挿入する。すなわち、スイッチグパターン制御回路４０は、量子化信号のパターンが『＋１』から『−１』に変化しない場合であっても、量子化信号の値が『＋１』の場合、その直後に『０』を挿入する。

また、本発明に係るスイッチングパターン制御回路４０は、量子化信号の値が『−１』の場合、その直後に『０』の値を挿入する。より具体的には、スイッチングパターン制御回路４０は、図５（ａ）に示す信号５３の直後に、図５（ｂ）に示すとおり、信号Ｄを挿入する。

図５に示す例においても、スイッチング制御信号には、信号の値が『＋１』から『−１』へ変化するパターンと、『−１』から『＋１』へ変化するパターンは含まれない。さらに、図５に示す例では、スイッチング制御信号は『０』の値の割合が増加する。

そして、スイッチング回路２０は、図４（ｂ）に示すスイッチング制御信号に応じてスイッチングを行い、負荷５０に印加する電圧を切り替える。このとき、負荷５０に対して印加される電圧のスイッチングパターンとして、＋Ｖから−Ｖへ変化するパターンや−Ｖから＋Ｖに変化するパターンは発生しなくなる。これにより、本発明に係るディジタルアンプによれば、発熱や消費電力をさらに低減できるようになる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

最後に、３値１ビットアンプ１の各ブロック、特にスイッチングパターン制御回路４０は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてスイッチングパターン制御部４０としてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、スイッチングパターン制御部４０は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるスイッチングパターン制御部４０の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、スイッチングパターン制御部４０に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、スイッチングパターン制御回路４０を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は、３値の１ビットアンプに適用可能であり、特に、ディジタルアンプを備えたオーディオ機器や、携帯電話等の音声を出力する機器において好適に利用することが可能である。

本実施の形態における、３値の１ビットアンプの構成を示すブロック図である。 本実施の形態における、スイッチング回路の構成を示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態における、スイッチング回路への入力信号の値に対する、スイッチング回路内のスイッチの状態を示す説明図である。 スイッチングパターン制御回路におけるパターン制御の一例を示す図であり、（ａ）は、量子化器から出力される量子化信号のパターンを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の量子化信号のパターンに基づいてスイッチングパターン制御回路が出力するスイッチング制御信号のパターンを示す図である。 スイッチングパターン制御回路におけるパターン制御の一例を示す図であり、（ａ）は、量子化器から出力される量子化信号のパターンを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の量子化信号のパターンに基づいてスイッチングパターン制御回路が出力するスイッチング制御信号のパターンを示す図である。 従来例における、デルタシグマ変調回路、および１ビットアンプの構成の一例を示すブロック図である。 従来例における、スイッチング回路の構成を示す図である。 従来例における、２値スイッチング動作におけるスイッチの状態を示す図であり、（ａ）は、量子化器からの出力値が『＋１』となる際の、スイッチの状態を示す図であり、（ｂ）は、量子化器からの出力値が『−１』となる際の、スイッチの状態を示す図である。 従来例における、１ビットアンプにおいて量子化器から出力される２つのディジタル信号と、そのディジタル信号によって表される量子化信号を示す図であり、（ａ）は２値の１ビットアンプにおいてスイッチング回路から出力される量子化信号の一例を示す図であり、（ｂ）は３値の１ビットアンプにおいてスイッチング回路から出力される量子化信号の一例を示す図である。 従来例における、図９に示す量子化信号に基づいてスイッチング回路において生成されるスイッチングパターンを示す図であり、（ａ）は図９（ａ）の量子化信号に対応する２値スイッチングパターンを示す図であり、（ｂ）は図９（ｂ）の量子化信号に対応する３値スイッチングパターンを示す図である。

符号の説明

１ ３値１ビットアンプ（ディジタルアンプ）
１０ ΔΣ変調回路（変調手段）
１１ ΔΣ変調１Ｂｉｔ信号生成回路
１２ 量子化器
２０ スイッチング回路（スイッチング手段）
２１ａ スイッチ
２１ｂ スイッチ
２１ｃ スイッチ
２１ｄ スイッチ
４０ スイッチングパターン制御回路（量子化信号パターン制御手段）

Claims (4)

1. 複数のスイッチを有し、それぞれのスイッチのＯＮ・ＯＦＦを切り替えて、負荷に対して正電圧を印加する第１状態と、上記負荷に対して電圧を印加しない第２状態と、上記負荷に対して負電圧を印加する第３状態とを切り替えるスイッチング手段を備えたディジタルアンプであって、
   外部からの電気信号を、上記第１状態に対応する第１の値と上記第２状態に対応する第２の値と上記第３状態に対応する第３の値とから成る第１量子化信号パターンを有する量子化信号に変調する変調手段と、
   上記第１量子化信号パターンにおいて上記第１の値から上記第３の値へ変化するパターンを、上記第１の値と上記第３の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第１パターン制御と、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第３の値から上記第１の値へ変化するパターンを、上記第３の値と上記第１の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第２パターン制御とのうち、少なくともいずれか一方を含むパターン制御行い、上記第１量子化信号パターンを第２量子化信号パターンへ変更する量子化信号パターン制御手段とを備え、
   上記量子化信号パターン制御手段は、上記スイッチング手段に上記第２量子化信号パターンを供給し、上記スイッチング手段は、該第２量子化信号パターンに応じて、上記第１状態と、上記第２状態と、上記第３状態とを切り替えることを特徴とするディジタルアンプ。
2. 上記スイッチングパターン制御手段は、
   上記第１の値、および、上記第３の値の直後に、上記第２の値を挿入して、上記パターン制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のディジタルアンプ。
3. 複数のスイッチを有し、それぞれのスイッチのＯＮ・ＯＦＦを切り替えて、負荷に対して正電圧を印加する第１状態と、上記負荷に対して電圧を印加しない第２状態と、上記負荷に対して負電圧を印加する第３状態とを切り替えるスイッチング手段を備えたディジタルアンプの制御方法であって、
   外部からの電気信号を、上記第１状態に対応する第１の値と上記第２状態に対応する第２の値と上記第３状態に対応する第３の値とから成る第１量子化信号パターンを有する量子化信号に変調し、
   上記第１量子化信号パターンにおいて上記第１の値から上記第３の値へ変化するパターンを、上記第１の値と上記第３の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第１パターン制御と、上記第１量子化信号パターンにおいて上記第３の値から上記第１の値へ変化するパターンを、上記第３の値と上記第１の値の間に上記第２の値を挿入したパターンに変換する第２パターン制御とのうち、少なくともいずれか一方を含むパターン制御行い、上記第１量子化信号パターンを第２量子化信号パターンへ変更し、上記スイッチング手段に上記第２量子化信号パターンを供給し、
   上記スイッチング手段において、該第２量子化信号パターンに応じて、上記第１状態と、上記第２状態と、上記第３状態とを切り替えることを特徴とするディジタルアンプの制御方法。
4. 上記第１の値、および、上記第３の値の直後に、上記第２の値を挿入して、上記パターン制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のディジタルアンプの制御方法。

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