特許 6461510 オーディオアンプ用の電源回路、電子機器、オーディオアンプへの電源電圧の供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6461510

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年1月30日

(54)【発明の名称】オーディオアンプ用の電源回路、電子機器、オーディオアンプへの電源電圧の供給方法

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/30 20060101AFI20190121BHJP

   H03F 3/181 20060101ALI20190121BHJP

   H03F 1/32 20060101ALI20190121BHJP

【ＦＩ】

   H03F1/30 220

   H03F3/181

   H03F1/32

【請求項の数】23

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-160591(P2014-160591)

(22)【出願日】2014年8月6日

(65)【公開番号】特開2016-39451(P2016-39451A)

(43)【公開日】2016年3月22日

【審査請求日】2017年7月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】加藤 武徳

【審査官】 石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２２３１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０３２３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８８４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３６８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６４１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２１０５４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／１３３１７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１０１９０５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｆ １／００− ３／７２

Ｈ０３Ｇ １／００− ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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であって、
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。

【請求項2】

前記電源部は正電源であり、
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。

【請求項3】

前記電源部は負電源であり、
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。

【請求項4】

前記補正回路は、前記オーディオ信号を整流することにより、前記補正信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電源回路。

【請求項5】

前記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、
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。

【請求項6】

前記オーディオアンプは、ＢＴＬ形式の出力段を有し、
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。

【請求項7】

前記補正回路は、前記オーディオ信号の所定の帯域を抽出するフィルタを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電源回路。

【請求項8】

前記補正回路は、前記補正信号の振幅を調節可能に構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電源回路。

【請求項9】

前記補正回路は、前記補正信号の極性を反転する反転回路を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電源回路。

【請求項10】

前記補正回路は、前記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ることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の電源回路。

【請求項11】

前記電源部は、
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。

【請求項12】

前記補正回路は、前記補正信号と前記基準信号を分圧する分圧回路を含み、前記分圧回路の出力を、前記誤差増幅器に供給することを特徴とする請求項１１に記載の電源回路。

【請求項13】

前記基準電圧源は、可変電圧源であり、
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。

【請求項14】

前記補正回路は、前記補正信号を前記フィードバック回路に結合することを特徴とする請求項１１に記載の電源回路。

【請求項15】

前記出力部は、その一端が電源ラインと接続され、その制御端子に前記誤差信号が入力される出力トランジスタ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。

【請求項16】

前記出力部は、
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。

【請求項17】

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であって、
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。

【請求項18】

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であって、
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。

【請求項19】

ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の電源回路。

【請求項20】

電気音響変換素子と、
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。

【請求項21】

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方法であって、
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。

【請求項22】

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方法であって、
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。

【請求項23】

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方法であって、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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Ｖ_ＤＤを供給する電源回路２００ｒと、を備える。

【0004】

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Ｖ_ＤＤは、Ｖ_ＲＥＦ×（１＋Ｒ１／Ｒ２）を目標レベルとして安定化される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第１１／０８３７５８号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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Ｉ_ＤＤの変動にかかわらず、出力電圧Ｖ_ＤＤ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Ｉ_ＤＤに応じて、出力電圧Ｖ_ＤＤにリップルや定常的な電圧降下が生ずる。

【0007】

出力電圧Ｖ_ＤＤ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Ｖ_ＤＤ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。

【0008】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【発明の効果】

【0032】

本発明のある態様によれば、音質を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】オーディオ再生機能を備える電子機器のブロック図である。

【図2】実施の形態に係る電源回路を備える電子機器の回路図である。

【図3】図２の電子機器の基本動作を示す図である。

【図4】図４（ａ）〜（ｃ）は、補正回路の構成例を示す回路図である。

【図5】電源回路の構成例を示す回路図である。

【図6】第１変形例に係る電源回路の回路図である。

【図7】第２変形例に係る電源回路の回路図である。

【図8】第５変形例に係る電源回路を備える電子機器の回路図である。

【図9】第６変形例に係る電源回路の回路図である。

【図10】図１０（ａ）〜（ｃ）は、電子機器の外観図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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Ｖ_ＤＤの供給経路となっている。

【0039】

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Ｖ_ＤＤに応じたフィードバック信号Ｖ_ＦＢが基準信号Ｖ_ＲＥＦと一致するように、電源電圧Ｖ_ＤＤ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。

【0040】

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Ｖ_ＤＤに応じたフィードバック信号Ｖ_ＦＢ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Ｖ_ＲＥＦを生成する。誤差増幅器２０４は、フィードバック信号Ｖ_ＦＢと基準電圧Ｖ_ＲＥＦの誤差を増幅し、誤差信号Ｖ_ＥＲＲを生成する。出力部２０６は、誤差信号Ｖ_ＥＲＲにもとづいて電源電圧Ｖ_ＤＤを調節する。

【0041】

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Ｖ_ＲＥＦおよびフィードバック信号Ｖ_ＦＢ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Ｖ_ＲＥＦに重畳される。

【0042】

以上が電源回路２００の基本構成である。

【0043】

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Ｉ_Ｌ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Ｉ_ＳＲＣ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Ｉ_ＳＮＫの合計で表される。

【0044】

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Ｉ_Ｌ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Ｚ_Ｌ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Ｉ_Ｌ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。

【0045】

出力電流Ｉ_Ｌが正（＞０）の半周期は、ソース電流Ｉ_ＳＲＣが流れ、出力電流Ｉ_Ｌが負（＜０）の半周期は、シンク電流Ｉ_ＳＮＫが流れる。シンク電流Ｉ_ＳＮＫが、電源電流Ｉ_ＤＤ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Ｉ_ＤＤは、定常的なＤＣバイアス成分と、ソース電流Ｉ_ＳＲＣに応じた交流成分と、の合計と近似することができる。

【0046】

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Ｖ_ＤＤ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Ｉ_ＳＲＣが、電源電圧Ｖ_ＤＤ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Ｉ_ＳＲＣ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。

【0047】

こうして生成された補正信号Ｓ２が、基準電圧Ｖ_ＲＥＦに重畳される。電源部２０２においては、フィードバック信号Ｖ_ＦＢが、補正信号Ｓ２が重畳された基準電圧Ｖ_ＲＥＦ’に近づくように、電源電圧Ｖ_ＤＤ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Ｉ_ＤＤの変動にともなう電源電圧Ｖ_ＤＤ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Ｖ_ＤＤが、一点鎖線で示される。

【0048】

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Ｉ_ＤＤ、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Ｉ_ＤＤ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Ｖ_ＤＤ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。

【0049】

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。

【0050】

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Ｉ_ＳＲＣ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Ｖ_ＤＤの過渡的な降下が発生した。ここでソース電流Ｉ_ＳＲＣ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。

【0051】

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Ｖ_ＤＤ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。

【0052】

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Ｖ_ＲＥＦからＶ_ＤＤ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Ｚ_Ｌ等に応じて最適化設計することができる。

【0053】

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Ｖ_ＲＥＦ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Ｖ_ＲＥＦに重畳してもよい。

【0054】

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。

【0055】

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Ｖ_ＦＢ側に重畳する。この場合、合成部２２６ａは、フィードバック信号Ｖ_ＦＢから補正信号Ｓ２を減算する減算器と把握できる。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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Ｖ_ＣＣが入力される。フィードバック回路２０８は、電源電圧Ｖ_ＤＤを分圧し、フィードバック信号Ｖ_ＦＢ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Ｖ_ＥＲＲ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Ｖ_ＦＢが基準電圧Ｖ_ＲＥＦ’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。

【0059】

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。

【0060】

合成部２２６は、補正信号Ｓ２（Ｓ１ａ）と基準信号Ｖ_ＲＥＦ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Ｖ_ＲＥＦ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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

（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Ｉ_ＳＲＣ１が流れるとき、第２アンプ１１２にはシンク電流Ｉ_ＳＮＫ１が流れ、第１アンプ１１０にシンク電流Ｉ_ＳＮＫ２が流れるとき、第２アンプ１１２にはソース電流Ｉ_ＳＲＣ２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Ｉ_ＤＤを変動させるソース電流が常時流れることとなる。

【0065】

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。

【0066】

（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。

【0067】

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Ｖ_ＥＲＲ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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

（第３変形例）
実施の形態では、補正信号Ｓ２が基準電圧Ｖ_ＲＥＦ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。

【0071】

（第４変形例）
実施の形態では、正の電源電圧Ｖ_ＤＤ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Ｖ_ＤＤと、負の電源電圧Ｖ_ＳＳを受けて動作する場合、負の電源電圧Ｖ_ＳＳ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Ｉ_ＳＮＫを発生させるオーディオ信号の成分を含んでもよい。

【0072】

（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Ｖ_ＲＥＦ’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Ｖ_ＲＥＦ’を変化させる。具体的には、基準信号Ｖ_ＲＥＦ’を、電源電圧Ｖ_ＤＤの目標レベルＶ_ＲＥＦ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。

【0073】

（第６変形例）
上述の電源回路２００は、基準信号Ｖ_ＲＥＦあるいはフィードバック信号Ｖ_ＦＢ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Ｖ_ＥＲＲを変化させ、それにより出力部２０６の出力電流Ｉ_ＤＤ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。

【0074】

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。

【0075】

（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。

【0076】

（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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【符号の説明】

【0081】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】