專利名稱：△∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理方法以及av裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用由Δ∑調(diào)制所編碼得到的信號(hào)來(lái)控制D類放大器的開關(guān)(switching)，將所輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行放大后轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并進(jìn)行輸出的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理方法以及AV(audio/vedio音視頻)裝置。

背景技術(shù)：
近年，在數(shù)字音頻或AD/DA轉(zhuǎn)換元件等領(lǐng)域中，廣泛使用了通過(guò)Δ∑調(diào)制的1比特編碼技術(shù)。例如，在利用晶體管進(jìn)行開關(guān)控制以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大的D類放大器中，就使用了Δ∑調(diào)制。D類放大器與A類放大器不同，其使用的不是晶體管的線性區(qū)域(非飽和區(qū)域)而是使用非線性區(qū)域(飽和區(qū)域)，因此，具有能夠以極高效率進(jìn)行放大的優(yōu)點(diǎn)。
D類放大器根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行定電壓的切換，基本上輸出2值電壓，即、與表示“開”(ON)的輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓以及與表示“關(guān)”(OFF)的輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓。也就是說(shuō)，D類放大器對(duì)表示“開”/“關(guān)”的2值的輸入進(jìn)行放大。因此，例如，通過(guò)D類放大器來(lái)放大音頻信號(hào)時(shí)，首先需要生成表示音頻信號(hào)的2值信號(hào)，即、需要將音頻信號(hào)編碼成1比特的信號(hào)。使用Δ∑調(diào)制將音頻信號(hào)編碼成1比特信號(hào)的方法已被實(shí)用化。
圖13是表示現(xiàn)有技術(shù)的1比特Δ∑調(diào)制型放大器的結(jié)構(gòu)圖。Δ∑調(diào)制型D類放大器包括DA轉(zhuǎn)換器(DAC)50、減法器51、模擬積分器組52、量化器53、D類放大器54、低通濾波器55、揚(yáng)聲器56。1比特Δ∑調(diào)制型放大器將通過(guò)PCM(Pulse CodeModulation脈沖編碼調(diào)制)進(jìn)行數(shù)字編碼化后的輸入信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大的信號(hào)作為模擬信號(hào)輸出。以下，就1比特Δ∑調(diào)制型放大器的各結(jié)構(gòu)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
將通過(guò)PCM對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行編碼化后的數(shù)字信號(hào)輸入至DAC50。DAC50將輸入來(lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并輸出至減法器51。另外，從D類放大器54輸出的開關(guān)脈沖被反饋至減法器51。關(guān)于從D類放大器54輸出的開關(guān)脈沖以及反饋，將在后面進(jìn)行說(shuō)明。
減法器51從來(lái)自DAC50的模擬信號(hào)中減去從D類放大器54反饋來(lái)的開關(guān)脈沖而生成差信號(hào)，并將該差信號(hào)輸出至模擬積分器組52。模擬積分器組52對(duì)從減法器51輸出過(guò)來(lái)的差信號(hào)進(jìn)行積分，并輸出至量化器53。
量化器53按所定的取樣周期，對(duì)來(lái)自模擬積分器組52的輸出進(jìn)行量化，并生成“0”或“1”的2值的量化信號(hào)，然后輸出至D類放大器54。
D類放大器54根據(jù)量化信號(hào)進(jìn)行開關(guān)控制以切換定電壓。由此，與量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的大電壓的開關(guān)脈沖得以生成，從而量化信號(hào)得以放大。D類放大器54將開關(guān)脈沖輸出至低通濾波器55。低通濾波器55進(jìn)行平滑化處理并對(duì)開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)，原來(lái)的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為經(jīng)放大后的模擬信號(hào)從揚(yáng)聲器56輸出。
如上所述，在1比特Δ∑調(diào)制型放大器的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有將從D類放大器54輸出的開關(guān)脈沖負(fù)反饋至減法器51的反饋環(huán)路。由此，能夠反饋D類放大器54中的電源波動(dòng)噪聲、開關(guān)誤差成分以及在D類放大器54的輸出中所含的模擬信息。由于能夠校正上述電源波動(dòng)噪聲、上述開關(guān)誤差成分，所以SNR(Signal to Noise Ratio信噪比)得以提高，從而減小THD(Total Harmonic Distortion總諧波失真)+N(Noise噪聲)。
然而，由于該1比特Δ∑調(diào)制型放大器中設(shè)置有用以反饋模擬信息的反饋環(huán)路，所以，需要具備DAC50等結(jié)構(gòu)，由此，導(dǎo)致成本增加。
圖14是表示不包括模擬信息反饋環(huán)路的現(xiàn)有1比特Δ∑調(diào)制型放大器的結(jié)構(gòu)圖。
該1比特Δ∑調(diào)制型放大器包括減法器60、數(shù)字積分器組61、量化器62、D類放大器63、低通濾波器64、揚(yáng)聲器65。其中，減法器60、數(shù)字積分器組61以及量化器62構(gòu)成了Δ∑調(diào)制部66。該1比特Δ∑調(diào)制型放大器將通過(guò)PCM進(jìn)行數(shù)字編碼化后的輸入信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大的信號(hào)作為模擬信號(hào)輸出。以下，就1比特Δ∑調(diào)制型放大器的各結(jié)構(gòu)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
將通過(guò)PCM對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行編碼化后的數(shù)字信號(hào)輸入至減法器60。另外，從量化器62輸出的量化信號(hào)被反饋至減法器60。關(guān)于從量化器60輸出的量化信號(hào)以及反饋，將在后面進(jìn)行說(shuō)明。
減法器60從輸入信號(hào)(即、通過(guò)PCM對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行編碼化后的數(shù)字信號(hào))中減去由量化器62反饋來(lái)的量化信號(hào)而生成差信號(hào)，并將該差信號(hào)輸出至數(shù)字積分器組61。
數(shù)字積分器組61對(duì)于從減法器60輸入過(guò)來(lái)的差信號(hào)進(jìn)行積分并輸出至量化器62。量化器62按所定的取樣周期，對(duì)來(lái)自數(shù)字積分器組61的輸出進(jìn)行量化，并生成“0”或“1”的2值的量化信號(hào)，然后輸出至D類放大器63。
D類放大器63根據(jù)量化信號(hào)進(jìn)行開關(guān)控制以切換定電壓。由此，與量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的大電壓的開關(guān)脈沖得以生成，從而量化信號(hào)得以放大。D類放大器63將開關(guān)脈沖輸出至低通濾波器64。低通濾波器64進(jìn)行平滑化處理后對(duì)開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)，原來(lái)的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)從揚(yáng)聲器65輸出。另外，如上所述，在Δ∑調(diào)制部66中設(shè)置有將從量化器62輸出的量化信號(hào)負(fù)反饋至減法器60的反饋環(huán)路。
關(guān)于使用D類放大器(開關(guān)放大器)的音頻放大器，近年提出了使用Δ∑調(diào)制的技術(shù)。例如，在以下的專利文獻(xiàn)1中揭示了一種對(duì)信號(hào)的諧波失真進(jìn)行抑制的技術(shù)，該信號(hào)是用于驅(qū)動(dòng)(D類放大器)的信號(hào)。
在專利文獻(xiàn)1所述的結(jié)構(gòu)中，所輸入的數(shù)字信號(hào)通過(guò)Δ∑調(diào)制器被量化，并利用經(jīng)由PWM(Pulse Width Modulation脈寬調(diào)制)所生成的PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)開關(guān)放大器。然后，事先預(yù)測(cè)由PWM導(dǎo)致生成的諧波失真，通過(guò)抵消諧波失真成分來(lái)抑制諧波失真。作為預(yù)測(cè)諧波失真的方法，使用原輸入信號(hào)和與該輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的用于表示連續(xù)時(shí)間信號(hào)的1次以及2次時(shí)間微分信號(hào)的信號(hào)的乘積進(jìn)行線性結(jié)合。此時(shí)，也考慮因3次失真所發(fā)生的基波成分。
另外，在專利文獻(xiàn)2中揭示了以下技術(shù)，即，根據(jù)輸入到Δ∑型數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及輸出放大電路中的由PWM電路所產(chǎn)生的2次諧波或來(lái)自PWM電路的PWM信號(hào)來(lái)抑制D類放大器等所發(fā)生的2次諧波，其中，該Δ∑型數(shù)模轉(zhuǎn)換器具備了Δ∑調(diào)制電路、PWM電路、失真校正電路。
專利文獻(xiàn)1日本國(guó)專利申請(qǐng)公開特開2006-115028號(hào)公報(bào)；2006年4月27日公開。
專利文獻(xiàn)2日本國(guó)專利申請(qǐng)公開特開2003-133959號(hào)公報(bào)；2003年5月9日公開。


發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述的不包括模擬信息反饋環(huán)路的現(xiàn)有1比特Δ∑調(diào)制型放大器中，不能反饋D類放大器63中的電源波動(dòng)噪聲、開關(guān)誤差成分以及在D類放大器63的輸出中所含的模擬信息。因此無(wú)法校正上述電源波動(dòng)噪聲或開關(guān)誤差成分，所以，出現(xiàn)了SNR劣化、THD+N增加等問(wèn)題。以下，詳細(xì)說(shuō)明該問(wèn)題。
圖15是表示在將正弦波輸入現(xiàn)有Δ∑調(diào)制型D類放大器的情況下輸出信號(hào)中所含的信號(hào)及噪聲的頻率頻譜的圖。圖15表示了對(duì)來(lái)自Δ∑調(diào)制型D類放大器63的輸出信號(hào)進(jìn)行頻率分析后所得到的頻率頻譜，其中，1kHz附近的頻譜為放大后的基波(正弦波)信號(hào)成分的頻譜。
另一方面，在3kHz至10kHz附近所發(fā)生的多個(gè)峰值是奇次諧波(頻率為基波的奇數(shù)倍的正弦波)的頻譜。也就是說(shuō)，在Δ∑調(diào)制型D類放大器的輸出信號(hào)中，除了要放大的作為基波的正弦波的信號(hào)成分以外，還包括基波的奇次諧波成分，該奇次諧波成分成為噪聲，處于人耳可聽(tīng)見(jiàn)的頻段即可聽(tīng)頻段(20Hz至20kHz)中。
該諧波成分的發(fā)生是導(dǎo)致在Δ∑調(diào)制型D類放大器中發(fā)生SNR劣化以及THD+D增加的主要原因。
專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)雖然在理論上能夠校正將Δ∑調(diào)制變成PWM時(shí)的諧波，但沒(méi)有考慮到開關(guān)放大器所具有的模擬因素，即、沒(méi)有考慮到開關(guān)放大器中的因空載時(shí)間或電源波動(dòng)所發(fā)生的諧波。另外，也沒(méi)有考慮到3次以上諧波的失真成分。
另外，在專利文獻(xiàn)1中并沒(méi)有詳細(xì)揭示與輸入的振幅值相對(duì)應(yīng)的失真特性改善效果。也就是說(shuō)，對(duì)特定的輸入振幅，可實(shí)現(xiàn)校正效果，但對(duì)于其他輸入振幅也有可能出現(xiàn)無(wú)法達(dá)到校正效果的情況。
在專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)中，需要在Δ∑調(diào)制部的前級(jí)追加n個(gè)及m個(gè)校正電路，因此，電路很復(fù)雜。此外，專利文獻(xiàn)2沒(méi)有考慮到2次諧波以外的失真成分。
另外，在專利文獻(xiàn)2中并沒(méi)有詳細(xì)揭示與輸入的振幅值相應(yīng)的失真特性改善效果。也就是說(shuō)，對(duì)特定的輸入振幅，可實(shí)現(xiàn)校正效果，但對(duì)于其他輸入振幅也有可能出現(xiàn)無(wú)法達(dá)到校正效果的情況。
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而開發(fā)的，目的在于提供一種通過(guò)簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，在考慮輸入振幅的情況下不僅抑制3次諧波的發(fā)生還抑制3次以上奇次諧波的發(fā)生且具有良好SNR以及THD+D的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括Δ∑調(diào)制部，具備由至少一個(gè)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行積分的積分器構(gòu)成的積分部以及將該積分部的輸出調(diào)制成量化信號(hào)的量化部，并將上述量化信號(hào)反饋至上述積分部的前級(jí)；開關(guān)放大器，生成與上述量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的開關(guān)脈沖；以及低通濾波器，對(duì)上述開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)，該Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的特征在于，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)部，預(yù)先存儲(chǔ)有第1校正函數(shù)，該第1校正函數(shù)用以表示外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值和根據(jù)各輸入值唯一確定的校正值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；以及校正部，基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，通過(guò)上述校正部進(jìn)行校正后的輸入信號(hào)被輸入至上述Δ∑調(diào)制部，上述第1校正函數(shù)是根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜進(jìn)行設(shè)定的函數(shù)，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
另外，本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理方法是適用于Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)處理方法，其中，該Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括Δ∑調(diào)制部，具備由至少一個(gè)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行積分的積分器構(gòu)成的積分部以及將該積分部的輸出調(diào)制成量化信號(hào)的量化部，并將上述量化信號(hào)反饋至上述積分部的前級(jí)；開關(guān)放大器，生成與上述量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的開關(guān)脈沖；以及對(duì)該開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)的低通濾波器，該數(shù)字信號(hào)處理方法的特征在于存儲(chǔ)部預(yù)先存儲(chǔ)第1校正函數(shù)，該第1校正函數(shù)用以表示外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值和根據(jù)各輸入值唯一確定的校正值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；校正部基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正；將上述校正部校正后的輸入信號(hào)輸入至上述Δ∑調(diào)制部；根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜來(lái)設(shè)定上述第1校正函數(shù)，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
在Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中設(shè)置有開關(guān)放大器，該開關(guān)放大器將來(lái)自量化部的2值或3值量化信號(hào)的小振幅電壓放大成大振幅電壓。
對(duì)于該開關(guān)放大器或低通濾波器(特別是開關(guān)放大器)，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間不呈線性關(guān)系，而是呈非線性關(guān)系。因此，例如當(dāng)Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器被輸入某正弦波時(shí)，若通過(guò)頻譜分析器來(lái)檢測(cè)輸出的頻譜，便得知會(huì)發(fā)生了以下問(wèn)題，即，在上述正弦波頻率的3倍、5倍、7倍、…等3以上奇數(shù)倍的頻率位置發(fā)生諧波(奇次諧波)。
由此，當(dāng)在Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中使用D類放大器時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)如實(shí)放大，而如實(shí)放大在D類放大器中起著重要的作用。
對(duì)此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，開關(guān)放大器或低通濾波器的非線性特性所產(chǎn)生的影響是由輸入至Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)所決定的。
就此，在本發(fā)明中，調(diào)查了外部輸入的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系，考慮了開關(guān)放大器或低通濾波器的非線性特性所帶來(lái)的影響，并在開關(guān)放大器的前級(jí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正。
在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)部，預(yù)先存儲(chǔ)有第1校正函數(shù)，該第1校正函數(shù)用以表示外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值和根據(jù)各輸入值唯一確定的校正值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；以及校正部，基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，通過(guò)上述校正部進(jìn)行校正后的輸入信號(hào)被輸入至上述Δ∑調(diào)制部，而且，上述第1校正函數(shù)是根據(jù)在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析即傅立葉轉(zhuǎn)換而得到的、奇次諧波的頻譜大小進(jìn)行設(shè)定的函數(shù)，其中，上述奇次諧波的頻率是輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍。
如上所述，奇次諧波依存于開關(guān)放大器或低通濾波器的與輸入信號(hào)相應(yīng)的非線性特性所帶來(lái)的影響。因此，根據(jù)輸出信號(hào)來(lái)預(yù)先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正，便能夠抑制因開關(guān)放大器或低通濾波器的非線性特性而產(chǎn)生的奇次諧波，其中，奇次諧波的頻率是所輸入的正弦波的頻率的奇數(shù)倍。
此外，通過(guò)將校正值設(shè)定成適當(dāng)?shù)闹?，便能夠適應(yīng)于各種開關(guān)放大器。另外，也無(wú)需在Δ∑調(diào)制部的前級(jí)設(shè)置復(fù)雜的電路。
在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選上述第1校正函數(shù)是對(duì)第2校正函數(shù)進(jìn)行合成后所得到的函數(shù)，其中，該第2校正函數(shù)是對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的各振幅值求出的用于表示輸入值和校正值之間的關(guān)系的函數(shù)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第1校正函數(shù)是對(duì)第2校正函數(shù)進(jìn)行合成后所得到的函數(shù)，上述第2校正函數(shù)是對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的各振幅值求出的用于表示輸入值和校正值之間的關(guān)系的函數(shù)。因此，能夠就更大的振幅范圍來(lái)進(jìn)行失真校正。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，上述第1校正函數(shù)是對(duì)第2校正函數(shù)進(jìn)行合成并對(duì)合成后的函數(shù)進(jìn)行曲線擬合后所得到的函數(shù)，其中，該第2校正函數(shù)是對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的各振幅值求出的用于表示輸入值和校正值之間的關(guān)系的函數(shù)。
通過(guò)上述的曲線擬合，能夠得到以下的3個(gè)作用效果。即(i)與直接合成的情況相比，能夠減少函數(shù)的系數(shù)，也就是說(shuō)能夠使函數(shù)的系數(shù)為一組；(ii)無(wú)需根據(jù)檢測(cè)到的振幅來(lái)切換系數(shù)，從而減少繁雜性；(iii)通過(guò)消除非連續(xù)點(diǎn)，能夠提高音質(zhì)。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，從上述第2校正函數(shù)中的與大振幅值對(duì)應(yīng)的函數(shù)開始，按順序逐一對(duì)上述第2校正函數(shù)進(jìn)行合成。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，上述第1校正函數(shù)與各負(fù)載的阻抗對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)于上述存儲(chǔ)部中。
隨著負(fù)載阻抗的不同，最適的校正值也不同。但根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于是對(duì)應(yīng)各負(fù)載阻抗來(lái)設(shè)置校正值的，所以能夠?qū)?yīng)各個(gè)負(fù)載，使用最適的校正值來(lái)進(jìn)行校正。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，上述負(fù)載是揚(yáng)聲器。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，上述負(fù)載是連接有多個(gè)揚(yáng)聲器的電路網(wǎng)絡(luò)。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，能夠?qū)ω?fù)載提供驅(qū)動(dòng)功率。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選進(jìn)一步具備減法部，該減法部通過(guò)將外部輸入的輸入信號(hào)減去上述校正值而生成差信號(hào)，并將該差信號(hào)輸入上述Δ∑調(diào)制部。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步具備減法部，該減法部通過(guò)將外部輸入的輸入信號(hào)減去上述校正值而生成差信號(hào)，并將該差信號(hào)輸入上述Δ∑調(diào)制部。因此，只要將開關(guān)放大器所導(dǎo)致出現(xiàn)的失真成分原樣不變地輸入至上述存儲(chǔ)部便可，還能夠簡(jiǎn)易地求取用以輸入至存儲(chǔ)器的校正值，并能夠減少輸入至存儲(chǔ)部的存儲(chǔ)量。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選進(jìn)一步具備加法部，該加法部通過(guò)將外部輸入的輸入信號(hào)加上上述校正值而生成和信號(hào)，并將該和信號(hào)輸入上述Δ∑調(diào)制部。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，上述校正值被輸入至上述Δ∑調(diào)制部。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，上述校正值是利用上述輸入信號(hào)的振幅值以及上述奇次諧波的振幅值所計(jì)算得出的值。
在校正部未對(duì)正弦波進(jìn)行校正的情況下，對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出進(jìn)行檢測(cè)得到奇次諧波的振幅值，然后根據(jù)該正弦波的振幅值和奇次諧波的振幅值來(lái)求取上述校正值。在這種情況下，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用該校正值，來(lái)自外部的輸入信號(hào)與開關(guān)放大器的輸出之間的關(guān)系會(huì)接近于線性關(guān)系，且奇次諧波會(huì)得到抑制。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，關(guān)于3次以上諧波的上述振幅值，當(dāng)上述3次以上諧波與1次諧波存在相同的相位成分時(shí)，將上述振幅值確定為正值，當(dāng)上述3次以上諧波與1次諧波存在相反的相位成分時(shí)，將上述振幅值確定為負(fù)值。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，以yi-(axi+b)作為上述校正值，其中，a、b是在上述校正部未對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下根據(jù)上述輸入信號(hào)的輸入值xi和輸出信號(hào)的輸出值yi并通過(guò)最小平方法求出的值，并且a、b使得E＝∑i＝1N{(axi+b)-yi}2為最小值，i＝1，2，…，N；N為3以上的整數(shù)。
若上述校正部未進(jìn)行校正時(shí)，則如前所述，因開關(guān)放大器的非線性特性而無(wú)法維持輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的線性。
對(duì)此，在上述結(jié)構(gòu)中，求取輸入信號(hào)的輸入值xi(i＝1、2、…、N；N為3以上的整數(shù))與輸出信號(hào)的輸出值yi(i＝1、2、…、N；N為3以上的整數(shù))之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即、通過(guò)最小平方法來(lái)求取最近似于xi與yi之間關(guān)系的直線方程式中的系數(shù)a、b。由此，若預(yù)先對(duì)x進(jìn)行校正的話，便能夠使Δ∑調(diào)制部的輸入和輸出達(dá)到線性(即，能夠使Δ∑調(diào)制部的輸出y接近于ax+b所示的直線方程式)。因此，能夠抑制奇次諧波。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，優(yōu)選的是，以(1+a)xi-yi+b作為上述校正值，其中，a、b是在上述校正部未對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下根據(jù)上述輸入信號(hào)的輸入值xi和輸出信號(hào)的輸出值yi并通過(guò)最小平方法求出的值，并且a、b使得E＝∑i＝1N{(axi+b)-yi}2為最小值，i＝1，2，…，N；N為3以上的整數(shù)。
若上述校正部未進(jìn)行校正時(shí)，則如前所述，因開關(guān)放大器的非線性特性而無(wú)法維持輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的線性。
對(duì)此，在上述結(jié)構(gòu)中，求取輸入信號(hào)的輸入值xi(i＝1、2、…、N；N為3以上的整數(shù))與輸出信號(hào)的輸出值yi(i＝1、2、…、N；N為3以上的整數(shù))之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即、通過(guò)最小平方法來(lái)求取最近似于xi與yi之間關(guān)系的直線方程式中的系數(shù)a、b。由此，若預(yù)先對(duì)x進(jìn)行校正的話，便能夠使Δ∑調(diào)制部的輸入和輸出之間達(dá)到線性化(即，能夠使Δ∑調(diào)制部的輸出y接近于ax+b所示的直線方程式)。因此，能夠抑制奇次諧波。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括Δ∑調(diào)制部，具備由至少一個(gè)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行積分的積分器構(gòu)成的積分部以及將該積分部的輸出調(diào)制成量化信號(hào)的量化部，并將上述量化信號(hào)反饋至上述積分部的前級(jí)；開關(guān)放大器，生成與上述量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的開關(guān)脈沖；以及對(duì)上述開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)的低通濾波器，該Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的特征在于，進(jìn)一步具備運(yùn)算部，根據(jù)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出，求取用于對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值分別進(jìn)行校正的校正值；以及校正部，基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，通過(guò)上述校正部進(jìn)行校正后的輸入信號(hào)被輸入至上述Δ∑調(diào)制部，上述運(yùn)算部根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜大小來(lái)求取上述校正值，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
在Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中設(shè)置有開關(guān)放大器，該開關(guān)放大器將來(lái)自量化部的2值或3值量化信號(hào)的小振幅電壓放大成大振幅電壓。
對(duì)于該開關(guān)放大器或低通濾波器(特別是開關(guān)放大器)，輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間不呈線性關(guān)系，而是呈非線性關(guān)系。因此，例如當(dāng)Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器被輸入某正弦波時(shí)，通過(guò)頻譜分析器來(lái)檢測(cè)輸出的頻譜，便得知會(huì)發(fā)生具有上述正弦波的頻率的3倍、5倍、7倍、…等3以上奇數(shù)倍頻率的諧波(奇次諧波)。
由此，當(dāng)在Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中使用D類放大器時(shí)，便很難實(shí)現(xiàn)如實(shí)放大。而如實(shí)放大在D類放大器中起著重要的作用。
對(duì)此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，開關(guān)放大器或低通濾波器的非線性特性所帶來(lái)的影響是由輸入至Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)所決定的。
就此，在本發(fā)明中，調(diào)查了外部輸入的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系，考慮了開關(guān)放大器或低通濾波器的非線性特性所帶來(lái)的影響，并在開關(guān)放大器的前級(jí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正。
在本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步具備運(yùn)算部，根據(jù)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出，求取用于對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值分別進(jìn)行校正的校正值；以及校正部，基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，通過(guò)上述校正部進(jìn)行校正后的輸入信號(hào)被輸入至上述Δ∑調(diào)制部，上述運(yùn)算部根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜大小來(lái)求取上述校正值，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
如上所述，奇次諧波依存于開關(guān)放大器或低通濾波器的與輸入信號(hào)相應(yīng)的非線性特性所帶來(lái)的影響。因此，根據(jù)輸出信號(hào)來(lái)預(yù)先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正，便能夠抑制因開關(guān)放大器或低通濾波器的非線性特性而產(chǎn)生的奇次諧波。
此外，通過(guò)將校正值設(shè)定成恰當(dāng)?shù)闹?，便能夠適用于各種開關(guān)放大器。
另外，本發(fā)明的AV(audio/vedio音頻/視頻)裝置具備有上述各Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的任一種Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)在以下的記述中會(huì)變得十分明了。以下參照附圖來(lái)明確本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。



圖1是表示本實(shí)施方式的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的框圖。
圖2是圖1所示D類放大器的詳細(xì)電路圖，圖中的(a)表示了“+1”時(shí)的電流流路，圖中的(b)表示了“-1”時(shí)的電流流路，圖中的(c)、(d)表示了“0”時(shí)的電流流路。
圖3是表示圖1中的一部分的部分框圖。
圖4是表示將以非線性特征為起因的失真因素附加在圖3所示結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)模型圖。
圖5是示意地表示圖4中的失真因素被抵消時(shí)的結(jié)構(gòu)模型圖。
圖6是表示波形的圖，圖中的(a)表示正弦波；(b)表示了開關(guān)放大器或低通濾波器的非線性特征；(c)表示了與正弦波相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的波形；(d)表示了正弦波、具有正弦波的3倍頻率的諧波失真波形、以及正弦波波形與諧波失真波形的合成波。
圖7是表示，在求取本實(shí)施方式的查找表時(shí)，對(duì)開關(guān)放大器的輸出進(jìn)行頻率分析后的功率頻譜(頻率頻譜)波形。
圖8是表示波形的圖，圖中的(a)與圖6中的(d)相對(duì)應(yīng)，其表示了3次諧波與基波(1次諧波)處于同相位時(shí)的波形圖；圖中的(b)與圖6中的(b)相對(duì)應(yīng)，其表示了3次諧波與基波(1次諧波)處于同相位時(shí)的波形圖；圖中的(c)與圖6中的(d)相對(duì)應(yīng)，其表示了3次諧波與基波(1次諧波)處于相反相位時(shí)的波形圖；圖中的(d)與圖6中的(b)相對(duì)應(yīng)，其表示了3次諧波與基波(1次諧波)處于相反相位時(shí)的波形圖；圖中的(e)與圖6中的(d)相對(duì)應(yīng)，其表示了3次諧波與基波(1次諧波)既非處于同相位又非處于相反相位時(shí)的波形圖；圖中的(f)與圖6中的(b)相對(duì)應(yīng)，其表示了3次諧波與基波(1次諧波)既非處于同相位又非處于相反相位時(shí)的波形圖。
圖9是表示使用最小平方法來(lái)求取查找表的值時(shí)的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。
圖10是表示了在圖9中進(jìn)一步增加其輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的誤差為最小的直線后的圖。
圖11是表示通過(guò)本實(shí)施方式對(duì)奇次諧波進(jìn)行抑制后的狀態(tài)的圖。
圖12是表示本實(shí)施方式的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的圖，是表示圖1的變形例的框圖。
圖13是表示現(xiàn)有技術(shù)的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的框圖。
圖14是表示現(xiàn)有技術(shù)的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的框圖。
圖15是表示對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行頻率分析并通過(guò)頻譜分析器所檢測(cè)到的波形圖。
圖16是表示實(shí)施方式2中的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的示意圖。
圖17是表示與各振幅對(duì)應(yīng)的第2校正函數(shù)的圖表。
圖18是表示輸入以及輸出的示意圖，圖中的(a)表示未進(jìn)行非線性校正時(shí)的輸入以及輸出的圖，(b)是示意地表示(a)的圖。
圖19是示意地表示本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的圖。
圖20是表示分別與輸入信號(hào)的振幅as1、as2相對(duì)應(yīng)的校正函數(shù)的圖表。
圖21是表示將圖20的兩個(gè)校正函數(shù)進(jìn)行合成后的函數(shù)的圖表。
圖22是表示將圖20的兩個(gè)校正函數(shù)進(jìn)行合成后的函數(shù)的圖表。
圖23是校正函數(shù)的合成的流程圖。
圖24是用以說(shuō)明曲線擬合的圖表，圖中的(a)是表示合成后的校正函數(shù)的圖表，(b)是表示對(duì)(a)的圖表進(jìn)行曲線擬合后的圖表。
圖25是表示進(jìn)行曲線擬合時(shí)的取樣的圖表。
圖26是表示進(jìn)行曲線擬合時(shí)的取樣的圖表。
圖27表示實(shí)施方式3的作用效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖28表示實(shí)施方式3的作用效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
(標(biāo)號(hào)說(shuō)明) 1Δ∑調(diào)制部(Δ∑調(diào)制裝置) 2D類放大器(開關(guān)放大器) 3低通濾波器 4積分器組(積分部) 5量化器(量化部) 6非線性校正電路(校正部) 7減法器(減法部)
具體實(shí)施例方式 [實(shí)施方式1] (關(guān)于Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的概略結(jié)構(gòu)) 如圖1所示，本實(shí)施方式的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有Δ∑調(diào)制部(Δ∑調(diào)制裝置)1、D類放大器(開關(guān)放大器；SW放大器)2、低通濾波器3(低通濾波裝置；LPF；Low Pass Filter)、非線性校正電路(校正部)6以及減法器(減法部)7。另外，在低通濾波器3的后級(jí)設(shè)有揚(yáng)聲器11(參照?qǐng)D3)，通過(guò)PCM對(duì)來(lái)自諸如CD等的音頻信號(hào)進(jìn)行編碼化后的數(shù)字信號(hào)(原信號(hào)；原始信號(hào))被輸入至Δ∑調(diào)制部1。
本實(shí)施方式的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器不僅處理負(fù)載幾乎接近零的小功率(小信號(hào))，還處理可用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的大信號(hào)。
在Δ∑調(diào)制部1中，在考慮D類放大器2中所發(fā)生的量化噪聲的情況下，生成用以使D類放大器2如實(shí)放大原信號(hào)的2值(或3值)量化信號(hào)。如圖1所示，該Δ∑調(diào)制部1具有減法器8、積分器組(積分部)4、設(shè)置于該積分器組4的后級(jí)的量化器(量化部)5。來(lái)自量化器5的量化信號(hào)被反饋至設(shè)置于積分器組4的前級(jí)的減法器8。減法器8從來(lái)自Δ∑調(diào)制部1前級(jí)的信號(hào)中減去量化器5所生成的量化信號(hào)，從而生成差信號(hào)。
在圖中省略關(guān)于積分器組4的內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖示。積分器組4例如具備多個(gè)積分器以及設(shè)置于各積分器之間的乘法器，將上述差信號(hào)進(jìn)行積分后輸出至量化器5，在上述多個(gè)積分器中，以傳遞函數(shù)為1/(1-z-1)的縱連接形式進(jìn)行連接及/或以部分反饋形式進(jìn)行連接。
量化器5按所定的取樣周期，對(duì)來(lái)自積分器組4的輸出進(jìn)行量化，以生成“0”或“1”的2值的量化信號(hào)，并將該量化信號(hào)輸出至D類放大器2。本實(shí)施方式的量化器5并不僅限定于生成2值信號(hào)，也可以生成3值信號(hào)。當(dāng)量化器5為可生成3值信號(hào)的結(jié)構(gòu)時(shí)，用于連接量化器5與D類放大器2的信號(hào)線會(huì)進(jìn)一步增加。
D類放大器2根據(jù)量化信號(hào)進(jìn)行開關(guān)控制以切換定電壓。由此，生成與量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的大電壓的開關(guān)脈沖，量化信號(hào)被放大。關(guān)于D類放大器2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，如圖2中的(a)至(d)所示，例如可通過(guò)由4個(gè)MOSFET(metal-oxide semiconductorfield effect transistor金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管)Q1至Q4所構(gòu)成的全橋接電路來(lái)形成。在圖2的(a)至(d)中，為方便說(shuō)明，在全橋接電路的中央圖示有揚(yáng)聲器11(參照?qǐng)D3)等的負(fù)載10。另外，提供給D放大器2的定電壓+V與MOSFETQ1·Q3相連接，提供給D放大器2的定電壓-V與MOSFETQ2·Q4相連接。另外，MOSFETQ1·Q2被設(shè)置在負(fù)載10的“+”側(cè)，MOSFETQ3·Q4被設(shè)置在負(fù)載10的“-”側(cè)。另外，也可以將上述定電壓-V視為接地電平。
例如，在Q1·Q4為“導(dǎo)通”且Q2·Q3為“截止”的情況時(shí)，將D類放大器2的輸出設(shè)為“+1”；在Q1·Q4為“截止”且Q2·Q3為“導(dǎo)通”的情況時(shí)，將D類放大器2的輸出設(shè)為“-1”。
另外，在上述“+1”、“-1”的2值信號(hào)的情況以外，還可以在Q1·Q3為“截止”且Q2·Q4為“導(dǎo)通”的情況時(shí)，將D類放大器2的輸出設(shè)為“0”，由此，也可以實(shí)現(xiàn)3值的信號(hào)。也可以如圖2的(d)所示，在使Q1·Q3為“導(dǎo)通”且使Q2·Q4為“截止”的情況下，使D類放大器2中生成“0”輸出。另外，在使量化器5生成2值信號(hào)時(shí)，也可以使用半橋接電路來(lái)代替全橋接電路。另外，低通濾波器3對(duì)來(lái)自D類放大器2的輸出進(jìn)行平滑化處理，并對(duì)開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)且將原來(lái)的音頻信號(hào)作為模擬信號(hào)來(lái)輸出。上述減法器7從原信號(hào)中減去非線性校正電路6的輸出信號(hào)(校正信號(hào))從而生成差信號(hào)。
另外，也可以對(duì)非線性校正電路進(jìn)行設(shè)定，使得輸出的信號(hào)與利用如上所述的非線性校正電路6的輸出信號(hào)(校正信號(hào))所設(shè)定的信號(hào)呈相反的符號(hào)，然后使用加法器(加法部)來(lái)代替減法器(減法部)7便可。
(非線性校正電路的說(shuō)明) 以下說(shuō)明本發(fā)明的最重要部分。
上述的非線性校正電路(校正部)6具有查找表(存儲(chǔ)部)，該查找表中存儲(chǔ)有多個(gè)原信號(hào)和與該原信號(hào)對(duì)應(yīng)的校正值之間的對(duì)應(yīng)表，該校正值是根據(jù)上述原信號(hào)唯一確定的校正值。非線性校正電路(校正部)6將該校正值輸出。以下，詳細(xì)說(shuō)明該查找表中所存儲(chǔ)的值。
圖3是Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的一部分的框圖，即、從圖1中取出的Δ∑調(diào)制部1、D類放大器2、低通濾波器3的框圖。在該圖3中，圖示有被設(shè)置在低通濾波器3后級(jí)的揚(yáng)聲器11。在圖3中，雖然圖示了由量化器5生成2值信號(hào)的結(jié)構(gòu)，但并不限定于此，其也可以為生成3值信號(hào)的結(jié)構(gòu)。另外，關(guān)于作為負(fù)載的揚(yáng)聲器11，也并不進(jìn)行限定，也可以使用其他負(fù)載，或使用通過(guò)由被動(dòng)元件(繞組線圈、電容器、電阻)構(gòu)成的電路網(wǎng)絡(luò)(electric circuit network也稱網(wǎng)絡(luò))而連接有多個(gè)揚(yáng)聲器的電氣音響轉(zhuǎn)換器。
在此，D類放大器2具有非線性特性。即，對(duì)D類放大器2的輸入與對(duì)于該輸入而言D類放大器的輸出之間呈非線性關(guān)系。因此，D類放大器2的輸出成為相對(duì)于輸入附加有失真后的信號(hào)，所以，出現(xiàn)無(wú)法如實(shí)正確進(jìn)行放大這樣的問(wèn)題。另外，在上述說(shuō)明中，雖然說(shuō)明了產(chǎn)生失真的原因在于D類放大器2的非線性特性，但不僅是D類放大器2，低通濾波器3也具有非線性特性。低通濾波器3的非線性特性程度雖然比D類放大器2低，但也會(huì)因低通濾波器3的非線性特性而發(fā)生失真疊加。
若要以公式來(lái)說(shuō)明上述所發(fā)生的失真現(xiàn)象，能夠以多種模型來(lái)表現(xiàn)。在此，使用圖4的模型圖(形象圖)來(lái)說(shuō)明對(duì)圖3所示結(jié)構(gòu)中所發(fā)生的失真的抑制法，圖4表示了一例最簡(jiǎn)單的失真發(fā)生模型。為了較容易地理解原理，在此，假定輸入與輸出之間的增益為1。在圖4中，以功能塊即、失真生成部(d(x))15來(lái)表示因圖3所示的D類放大器2的非線性特性而在輸出中出現(xiàn)的失真。失真因素(也稱非線性函數(shù))d(x)被加算到量化器5的輸出中，其中，該失真因素依存于從外部輸入的原信號(hào)(權(quán)利要求書中所記載的“輸入信號(hào)的輸入值”)x。如圖4所示，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)因D類放大器2的非線性特性而發(fā)生的失真依存于原信號(hào)x。若將此類非線性函數(shù)d(x)附加至原信號(hào)x的情況下，對(duì)Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出(也就是低通濾波器3的輸出)或D類放大器的輸出進(jìn)行傅立葉變換(頻率分析)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)奇次諧波。也就是說(shuō)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在奇次諧波的發(fā)生模型中，增加了依存于脈沖密度(依存于原信號(hào)x)的非線性函數(shù)d(x)。
尤其是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過(guò)將主要因D類放大器2的非線性特性所發(fā)生的、依存于原信號(hào)x的非線性函數(shù)d(x)的近似值事先從原信號(hào)中減去，即、在Δ∑調(diào)制部1的前級(jí)，從該原信號(hào)x中減去非線性函數(shù)d(x)的近似值，由此，可使D類放大器2中發(fā)生的失真影響減至最小限度，從而使原信號(hào)x與Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出之間的關(guān)系、或原信號(hào)x與D類放大器2的輸出之間的關(guān)系接近于線性。也就是說(shuō)，推測(cè)出D類放大器2或低通濾波器3的非線性函數(shù)d(x)的特性來(lái)生成校正函數(shù)f(x)，并生成用于存儲(chǔ)該校正函數(shù)f(x)的非線性表(查找表)，然后事先從原信號(hào)x中減去該非線性表中的數(shù)據(jù)。
圖5是表示在圖4中增設(shè)了存儲(chǔ)有校正函數(shù)f(x)的非線性表后的模型圖。在圖5中，除了圖4所示的模型圖結(jié)構(gòu)外，還設(shè)有失真校正部16的功能塊，失真校正部16中包括非線性表。從原信號(hào)x中減去來(lái)自該失真校正部16的校正函數(shù)f(x)后所得到的信號(hào)被輸入至積分器組4。如此，由于能夠根據(jù)非線性函數(shù)d(x)來(lái)減去校正函數(shù)f(x)，所以能夠使得因D類放大器2的非線性特性所發(fā)生的失真影響減至最小限度。由此，對(duì)D類放大器2的輸出或Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行傅立葉變換時(shí)所得到的、功率頻譜中的奇次諧波便能夠得到抑制。
(奇次諧波的發(fā)生原理) 以下，說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明所要抑制的奇次諧波的發(fā)生原理。
當(dāng)D類放大器2或低通濾波器3被輸入圖6的(a)所示的作為原信號(hào)x的正弦波時(shí)，當(dāng)原信號(hào)x經(jīng)過(guò)具有圖6的(b)中y＝x+d(x)所示非線性特性的D類放大器2或低通濾波器3時(shí)，該原信號(hào)x上會(huì)被附加非線性函數(shù)d(x)，所以，如圖6的(c)所示，D類放大器2的輸出信號(hào)(或者Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào))y會(huì)發(fā)生失真。也就是說(shuō)，原信號(hào)x的正弦波變得狹窄時(shí)的波形就是輸出信號(hào)y的波形。
圖6的(b)是表示D類放大器2以及低通濾波器3的非線性特性的圖。圖6的(b)中的虛線表示y＝x的波形(表示了線性特性的理想波形)；實(shí)線是表示y＝x+d(x)的波形(表示了非線性特性的波形)。
圖6的(d)是表示輸出信號(hào)y、原信號(hào)x、非線性函數(shù)d(x)的波形圖。作為例子，將所檢測(cè)到的原信號(hào)x的波形作為基波(1倍波)時(shí)，圖中表示了具有該基波3倍頻率的3次諧波的非線性函數(shù)d(x)。
根據(jù)該非線性函數(shù)d(x)對(duì)D類放大器2的輸出信號(hào)(或Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào))y進(jìn)行傅立葉變換即、進(jìn)行頻率分析后，如圖7所示，除了被放大的作為基波的正弦波的信號(hào)成分以外，還出現(xiàn)了具有該基波的3倍、5倍、7倍、…等等頻率的奇次諧波即、失真。也就是說(shuō)，具有基波的奇數(shù)倍頻率的頻率頻譜變大。在圖7中，縱軸表示了頻率頻譜的大小，橫軸表示了頻率。
以上是奇次諧波的發(fā)生原理。
以下，說(shuō)明一下在Δ∑調(diào)制部1的前級(jí)，從原信號(hào)x中所要減去的值的求取方法，即、對(duì)存儲(chǔ)在非線性校正電路6內(nèi)的查找表中的數(shù)據(jù)(校正函數(shù)f(x)；校正值)的求取方法進(jìn)行說(shuō)明。
(校正值的第1求取方法) 如上述圖6的(b)所示，因D類放大器2以及低通濾波器3的非線性特性，原信號(hào)x與D類放大器2的輸出信號(hào)(或Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào))y之間形成非線性關(guān)系。
也就是說(shuō)，關(guān)于原信號(hào)x與輸出信號(hào)y之間的關(guān)系，可以用以下的示例來(lái)表示。
y＝Gx+d(x) …(式1) G為D類放大器2的放大率(后述的a1/as)。非線性函數(shù)d(x)是導(dǎo)致形成非線性的要因，所以如何抑制d(x)便是本發(fā)明的重點(diǎn)。
在此，例如將振幅值as的正弦波作為原信號(hào)x進(jìn)行輸入時(shí)，因D類放大器2以及低通濾波器3的非線性特性即、非線性函數(shù)d(x)，輸出信號(hào)y中會(huì)發(fā)生奇次諧波，其結(jié)果，原信號(hào)x以及輸出信號(hào)y可通過(guò)以下式子(式3)表示。
x＝as sin(ωt) …(式2) y＝a1 sin(ωt)+a3 sin(3ωt)+a5 sin(5ωt)+a7 sin(7ωt)+Λ …(式3) 在此，a1 sin(ωt)是上述(式1)中的Gx，a3sin(3ωt)+a5sin(5ωt)+a7sin(7ωt)+Λ是上述(式1)中的f(x)。振幅值as是外部輸入原信號(hào)x的正弦波(基波)所具有振幅值大小，振幅值a1是頻譜分析器實(shí)際所檢測(cè)出的、頻率為基波1倍的信號(hào)所具有的振幅值大小，振幅值a3是頻譜分析器實(shí)際所檢測(cè)出的、頻率為基波3倍的信號(hào)所具有的振幅值大小。
根據(jù)上述(式2)，可以導(dǎo)出以下的式子。
x/as＝a1 sin(ωt) …(式4) 進(jìn)一步將該(式4)變形，能夠得到以下的式子。
ωt＝sin-1(x/as) …(式5) 將該(式5)代入上述(式3)，便能夠得到以下的(式6)。
[數(shù)式3] …(式6) 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若決定出可使(式6)的右側(cè)部分中除(a1/as)x以外的部分(d(x)成分)盡量得以抵消的值(校正值)即、輸出信號(hào)y依存于原信號(hào)x的值，并從原信號(hào)中減去該值的話，便可以使得輸出信號(hào)y和原信號(hào)x之間接近于線性關(guān)系。也就是說(shuō)，(式3)、(式6)中的d(x)成分會(huì)破壞原信號(hào)x和輸出信號(hào)y之間的線性關(guān)系，所以只要抵消該d(x)成分便可。以下，對(duì)用以抵消d(x)成分的校正值的求取方法進(jìn)行說(shuō)明。
在此，若假設(shè)已抵消了d(x)成分后的理想輸出信號(hào)為y’，可用以下的式子來(lái)表示y’。
y′＝(a1/as)x …(式7) 該(式7)是將(式6)中的d(x)成分刪除后得到的式子，若輸出信號(hào)y可通過(guò)(式7)來(lái)表示的話，便表示輸出信號(hào)y與原信號(hào)x之間的關(guān)系接近于線性關(guān)系。
此外，(式7)能夠表示成以下形式。
[數(shù)式4] …(式8) 對(duì)于(式7)，利用+d(x)-d(x)方法來(lái)抵消(式6)所示的d(x)成分，由此可求取(式8)。
若將(式8)改寫的話，可寫成以下的(式9)。
[數(shù)式5] …(式9) 在此，將(式9)的{}中的部分設(shè)為x’的話，則 [數(shù)式6] …(式10) 將該(式10)用以下式子表示。
x′＝x-f(x) …(式11) 然后，將原信號(hào)x校正成x’，并對(duì)輸出進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)能夠生成無(wú)限抵消d(x)成分后的輸出信號(hào)y’。
也就是說(shuō)，將以下(式12)所示的校正函數(shù)f(x)設(shè)定為校正值的話，因D類放大器2以及低通濾波器3的非線性特性所產(chǎn)生的d(x)成分無(wú)限地得到抵消，所以能夠生成抵消了d(x)成分后的輸出信號(hào)y’。
[數(shù)式7] …(式12) 接下來(lái)，根據(jù)原信號(hào)x與校正函數(shù)f(x)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具體說(shuō)明在查找表中存儲(chǔ)的f(x)值的求取順序。首先，將來(lái)自非線性校正電路6的輸出設(shè)為0，并將具有振幅值as的正弦波作為原信號(hào)x進(jìn)行輸入。在此，將振幅值as的dB值設(shè)為As。
其次，檢測(cè)D類放大器2的輸出，通過(guò)頻譜分析器來(lái)檢測(cè)實(shí)際的頻譜。由此，求基波|a1|(A1[dB])、第3次諧波|a3|(A3[dB])、第5次諧波|a5|(A5[dB])、…、等奇次諧波。
接著，進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出基波的相位和第3次諧波、第5次諧波、…、的相位是否存在有同相位成分或反相位成分，或兩者都不存在。
在此，“基波的相位和第3次諧波、第5次諧波、…、的相位存在有同相位成分”是指，D類放大器2以及低通濾波器3的非線性特性被描繪成圖8的(b)所示的S字形，此時(shí)，如圖8的(a)所示，原信號(hào)x與非線性函數(shù)d(x)大致處于同相位。
另外，“基波的相位和第3次諧波、第5次諧波、…、的相位存在有反相位成分”是指，D類放大器2以及低通濾波器3的非線性特性被描繪成圖8的(d)所示的反S字形，此時(shí)，如圖8的(c)所示，原信號(hào)x與非線性函數(shù)f(x)大致處于同相位。
再之，“基波的相位和第3次諧波、第5次諧波、…、的相位既不存在同相位成分又不存在反相位成分”是指，D類放大器2以及低通濾波器3的非線性特性被描繪成圖8的(f)所示的滯后回線形狀，此時(shí)，如圖8的(e)所示，原信號(hào)x與非線性函數(shù)d(x)既不處于同相位也不處于反相位。
以此為基礎(chǔ)，實(shí)際上調(diào)查基波的相位與第3次諧波、第5次諧波、…、的相位之間的關(guān)系。其結(jié)果，根據(jù)基波的相位與第3次諧波、第5次諧波、…、的相位處于什么樣的關(guān)系來(lái)決定上述(式12)中的a3、a5、a7的正負(fù)符號(hào)。具體為，當(dāng)兩者之間具有同相位成分時(shí)，便設(shè)為“正”；當(dāng)兩者之間具有反相位成分時(shí)，便設(shè)為“負(fù)”。
通過(guò)以上的方法，能夠求取校正函數(shù)f(x)即、校正值。在此，將所求得的校正值和原信號(hào)相對(duì)應(yīng)地組成多個(gè)組，并將該多個(gè)組的對(duì)照表預(yù)先存儲(chǔ)到上述查找表中，由此便能夠抑制因D類放大器2以及低通濾波器3的非線性特性而導(dǎo)致在輸出中所產(chǎn)生的奇次諧波。
圖11是使用本實(shí)施方式的非線性校正電路6來(lái)實(shí)際抑制奇次諧波后的波形圖。具體為，圖中表示有，對(duì)Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)或D類放大器2的輸出信號(hào)進(jìn)行頻率分析后所得到的頻率頻譜，1kHz附近的頻譜為放大后的基波(正弦波)的信號(hào)成分的頻譜。與上述圖15相比，可以很明顯地看出奇次諧波得到了抑制。
在上述說(shuō)明中，非線性特性是因D類放大器2以及低通濾波器3所導(dǎo)致產(chǎn)生的，但如之前所述，奇次諧波主要是因D類放大器2的非線性特性而產(chǎn)生的，所以，也能夠僅以抑制D類放大器2的非線性特性所導(dǎo)致的奇次諧波為目的，來(lái)設(shè)定校正值。也可以以抑制因D類放大器2以及因低通濾波器3所產(chǎn)生的奇次諧波為目的來(lái)進(jìn)行設(shè)定校正值。
具體為，只要對(duì)上述D類放大器2的輸出進(jìn)行頻率分析，就能夠僅以抑制因D類放大器2的非線性特性所導(dǎo)致的奇次諧波為目的來(lái)進(jìn)行設(shè)定；只要對(duì)上述低通濾波器3的輸出即、Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行頻率分析，就能夠以抑制因D類放大器2以及因低通濾波器3的非線性特性所導(dǎo)致的奇次諧波為目的來(lái)進(jìn)行設(shè)定。
(校正值的第2求取方法) 上述校正函數(shù)f(x)即、校正值的求取方法并不限定于上述校正值的第1求取方法，其也可以通過(guò)以下方法求取。
首先，將非線性校正電路6的輸出設(shè)為0，然后圖9所示，對(duì)在某時(shí)刻t輸入了原信號(hào)x(t)的、D類放大器2或Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)y(t)進(jìn)行多組檢測(cè)，并取得x(t)和y(t)的多個(gè)組合，即、取得x-y坐標(biāo)上的多個(gè)點(diǎn)。例如，分別取得N個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)，即，取得xi(i＝1、2、…、N；N為3以上的整數(shù))、yi(i＝1、2、…、N；N為3以上的整數(shù))。其中，N只要是3以上的任意整數(shù)即可。在此，若取2點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)的話，由于只能得到直線的信息，且檢測(cè)結(jié)果中不具有用以校正的信息(偏離出直線的信息)，所以，如以上所述，需要檢測(cè)3個(gè)以上的點(diǎn)。
其次，通過(guò)最小二乘法來(lái)求取可使得以下式子到達(dá)最小時(shí)的a、b。
[數(shù)式8] E＝∑i＝1N{(axi+b)-yi}2 …(式13) 由此，能夠通過(guò)以下的(式14)來(lái)求取最近似地表示xi與yi之間關(guān)系的直線方程式的系數(shù)a、b。圖10是表示將以下(式14)所示的直線增加到圖9后的圖。
y＝ax+b …(式14) 下式中的f(xi)表示了上述(式14)所示的直線與、通過(guò)連接上述所檢測(cè)的點(diǎn)所得到的實(shí)際的輸入輸出曲線之間的誤差。
f(xi)＝y(tǒng)i-(axi+b) …(式15) 也可以將該f(xi)作為上述校正函數(shù)即、校正值，并存儲(chǔ)到上述查找表中。
如上所述，上述方法的目的在于使Δ∑調(diào)制的輸入以及輸出達(dá)到線性化(即、使Δ∑調(diào)制后的輸出y接近直線方程式ax+b)，并抑制諧波。xi、yi是表示了數(shù)字放大器所導(dǎo)致的失真結(jié)果的數(shù)據(jù)。以下，證明通過(guò)該方法所引導(dǎo)出的線性。
(證明) 進(jìn)行校正前的關(guān)系yi＝xi+d(xi)； 通過(guò)最小平方法求取的校正式f(xi)＝y(tǒng)i-(axi+b)； 進(jìn)行校正后的關(guān)系y’＝xi+d(xi)-f(xi)； 以下是進(jìn)行校正后的、與直線之間的誤差E’。
E’＝∑((axi+b)-y’)2 ＝∑((axi+b)-xi-d(xi)+f(xi))2 ＝∑((axi+b)-xi-d(xi)+yi-(axi+b)2 ＝∑(-xi-d(xi)+yi)2 根據(jù)校正前的關(guān)系，可知-xi-d(xi)+yi＝0，所以E’＝0。也就是說(shuō)，與直線之間的誤差為0，因此，在校正后，xi與作為輸出的yi’保持呈線性關(guān)系。
(Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的其他結(jié)構(gòu)) 在上述校正值的第1求取方法以及第2求取方法中，預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)求取校正函數(shù)(校正值)并將校正函數(shù)存儲(chǔ)至查找表中。換而言之，在上述非線性校正電路6中設(shè)置了查找表。但并不限定于該結(jié)構(gòu)，也可以在該非線性校正電路6中設(shè)置以下的運(yùn)算電路(運(yùn)算部)。該運(yùn)算電路取得來(lái)自D類放大器2或Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)，并對(duì)該輸出信號(hào)和原信號(hào)進(jìn)行比較，每進(jìn)行一次比較就通過(guò)計(jì)算求取校正函數(shù)(校正值)。
另外，在上述校正值的第1求取方法以及校正函數(shù)的第2求取方法中，其結(jié)構(gòu)為在原信號(hào)x的輸入端至Δ∑調(diào)制部1之間的路徑中設(shè)置減法器7，并從原信號(hào)中減去非線性校正電路6的輸出信號(hào)以得到差信號(hào)，然后將該差信號(hào)輸入至Δ∑調(diào)制部1。但本發(fā)明并不限定于該結(jié)構(gòu)。
如圖12所示，在本實(shí)施方式的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，也可以去除圖1所示結(jié)構(gòu)中的減法器7，在原信號(hào)x至Δ∑調(diào)制部1之間的路徑中設(shè)置非線性校正電路6。
在使用上述校正值的第1求取方法時(shí)，是以x與f(x)相對(duì)應(yīng)的形式來(lái)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至查找表的，而此時(shí)是需要使x與x’(＝x-f(x))相對(duì)應(yīng)。也就是說(shuō)，使非線性校正電路6具備可實(shí)現(xiàn)以下結(jié)構(gòu)的查找表，即在輸入x而輸出x-f(x)。
另外，在使用上述校正值的第2求取方法時(shí)，是以xi與d(xi)相對(duì)應(yīng)的形式來(lái)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至查找表的，而在圖12所示的結(jié)構(gòu)中需要使xi與xi’(＝xi-d(xi))相對(duì)應(yīng)。也就是說(shuō)，使非線性校正電路6具備可實(shí)現(xiàn)以下結(jié)構(gòu)的查找表，即在輸入x時(shí)則輸出xi-d(xi)。
另外，也可以稍改變上述校正值的第2求取方法，通過(guò)以下形式來(lái)表示。即，只要使輸出y與輸入x的關(guān)系呈“y＝ax+b”便可。首先，去掉本實(shí)施方式的非線性校正電路6而形成Δ∑調(diào)制部直接接受輸入的狀態(tài)，然后決定某x，在此時(shí)，求取可實(shí)現(xiàn)y(＝ax+b)的、輸入至Δ∑調(diào)制部的輸入x’。然后，根據(jù)x與x’的對(duì)應(yīng)關(guān)系求取x’，并設(shè)置用以進(jìn)行校正以將該x’作為輸入的非線性校正電路6。
本發(fā)明可以通過(guò)以下記述來(lái)表現(xiàn)。即，本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有非線性校正電路、加法部、Δ∑調(diào)制部，并將從上述Δ∑調(diào)制部輸出的量化信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，上述非線性校正電路根據(jù)所輸入的輸入信號(hào)來(lái)輸出校正信號(hào)，上述加法部對(duì)上述輸入信號(hào)以及上述校正信號(hào)進(jìn)行加算，上述Δ∑調(diào)制部將來(lái)自上述加法部的輸出調(diào)制成量化信號(hào)，本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的特征在于根據(jù)諧波失真成分計(jì)算出上述非線性校正電路的輸出值，其中，該諧波失真成分是在向上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入具有單一頻率的正弦波且使上述非線性校正電路的輸出為0時(shí)所得到的、上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出功率頻譜中的諧波失真成分。或表現(xiàn)為在輸入x時(shí)檢測(cè)輸出y的值，然后根據(jù)x與y的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)決定上述非線性校正電路的校正值。
另外，本發(fā)明由非線性校正電路、加法器、Δ∑調(diào)制器、開關(guān)放大器、低通濾波器構(gòu)成。在求取校正表的值時(shí)，使校正表的值為0，然后向該DA輸入具有單一頻率的正弦波，此時(shí)求取該AD的輸出功率頻譜，并將具有與所輸入的正弦波相同頻率的輸出作為基波，然后測(cè)定基波的振幅值以及基波的奇次諧波的振幅值。由此，根據(jù)計(jì)算式生成校正表?；颍谔峁┹斎離時(shí)檢測(cè)輸出y的值，并通過(guò)最小平方法計(jì)算出x與y的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以決定校正值。然后，使用校正表進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換，從而抑制奇次諧波。
另外，本發(fā)明的作用效果能夠通過(guò)以下記述來(lái)表現(xiàn)。即(a)與完全開環(huán)的Δ∑調(diào)制型模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器相比，能夠改善SNR和減小THD+N；(b)由于不存在來(lái)自開關(guān)放大器的模擬反饋電路，所以，電路較為簡(jiǎn)單且能降低成本；(c)由于通過(guò)傅立葉轉(zhuǎn)換得到諧波并根據(jù)該諧波來(lái)求取非線性表，所以，計(jì)量裝置的誤差影響較小，從而能夠生成精度良好的校正表；(d)僅通過(guò)改寫校正表便能夠?qū)?yīng)各種開關(guān)放大器；(e)只要奇次諧波成分與輸入信號(hào)處于同相位或反相位，便也能抑制3次以上的諧波成分；(f)通過(guò)抑制放大器輸出中不要的諧波成分，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。
在上述說(shuō)明中，雖然以正弦波作為輸入信號(hào)進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于正弦波，也可以為三角波或矩形波。
另外，實(shí)施方式1中的校正函數(shù)與權(quán)利要求中記載的第1校正函數(shù)對(duì)應(yīng)。
[實(shí)施方式2] 在實(shí)施方式1中，對(duì)單個(gè)Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)備單個(gè)校正值的情況進(jìn)行了說(shuō)明。但本發(fā)明并不限定于此，也可以就單個(gè)Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，預(yù)先準(zhǔn)備多個(gè)校正值。例如，也可以按每一揚(yáng)聲器的阻抗來(lái)設(shè)置要存儲(chǔ)至非線性校正電路6的校正值。在本實(shí)施方式中，僅說(shuō)明與實(shí)施方式1相異的點(diǎn)。關(guān)于共同點(diǎn)的說(shuō)明，在此省略。
如圖16所示，本實(shí)施方式的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有最適于4Ω的揚(yáng)聲器36的校正值存儲(chǔ)器(4Ω用)31、最適于6Ω的揚(yáng)聲器37的校正值存儲(chǔ)器(6Ω用)32、最適于8Ω的揚(yáng)聲器38的校正值存儲(chǔ)器(8Ω用)33、用于通用型揚(yáng)聲器(無(wú)圖示)的校正值存儲(chǔ)器(通用型)34以及切換開關(guān)35。
當(dāng)Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器被搭載了具有4Ω阻抗的揚(yáng)聲器36時(shí)，校正值存儲(chǔ)器(4Ω用)31中所存儲(chǔ)的校正值便被輸入至非線性校正電路6。同樣，當(dāng)Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器被搭載了具有6Ω阻抗的揚(yáng)聲器37或具有8Ω阻抗的揚(yáng)聲器38時(shí)，校正值存儲(chǔ)器(6Ω用)32或校正值存儲(chǔ)器(8Ω用)33中所存儲(chǔ)的校正值便被輸入至非線性校正電路6。為了方便說(shuō)明，將校正值存儲(chǔ)器(4Ω用)31、校正值存儲(chǔ)器(6Ω用)32、校正值存儲(chǔ)器(8Ω用)33、校正值存儲(chǔ)器(通用型)34與非線性校正電路分開設(shè)置，但也可以例如為，對(duì)應(yīng)4Ω用、6Ω用、8Ω用、通用型而分別設(shè)置其各自的非線性校正電路。
關(guān)于通用型校正值存儲(chǔ)器，例如，當(dāng)所搭載的揚(yáng)聲器是具有除4Ω、6Ω、8Ω以外的其他阻抗時(shí)，通用型校正值存儲(chǔ)器可以是通過(guò)微機(jī)來(lái)寫入最適于該揚(yáng)聲器的校正值的存儲(chǔ)器。另外，還可以為例如當(dāng)所搭載的揚(yáng)聲器具有10Ω以上的阻抗時(shí)，將存儲(chǔ)有共用校正值的存儲(chǔ)器作為通用型校正值存儲(chǔ)器。
如此，根據(jù)每一揚(yáng)聲器的阻抗來(lái)提供其中存儲(chǔ)有最適的校正值的存儲(chǔ)器，因此，即使交換了揚(yáng)聲器也無(wú)需一一改寫校正值，從而能夠進(jìn)行最適當(dāng)?shù)男Ｕ?。此外，通過(guò)預(yù)先提供通用型存儲(chǔ)器，即使一旦出現(xiàn)特殊情況，也能夠?qū)⒃O(shè)定內(nèi)容寫入與微機(jī)相連接的通用型存儲(chǔ)器(寄存器)，并設(shè)定與揚(yáng)聲器或過(guò)濾器(網(wǎng)絡(luò))相對(duì)應(yīng)的最適參數(shù)。
[實(shí)施方式3] 在實(shí)施方式1中使f(x)＝d(x)(失真函數(shù)＝校正函數(shù))，但本實(shí)施方式與其不同，是使f(x)＝-d(x)(失真函數(shù)＝-校正函數(shù))。也就是說(shuō)，在實(shí)施方式1中，是通過(guò)從原信號(hào)x中減去來(lái)自非線性校正電路6的輸出來(lái)抑制諧波失真成分的。即，在實(shí)施方式1中設(shè)置了減法器7。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，是通過(guò)對(duì)原信號(hào)x加算來(lái)自非線性校正電路6的輸出來(lái)抑制諧波失真成分的。也就是說(shuō)，在本實(shí)施方式中設(shè)置了加法器。
在本實(shí)施方式中，也可以對(duì)非線性校正電路進(jìn)行設(shè)定，使得其輸出的信號(hào)與利用非線性校正電路6的輸出信號(hào)(校正信號(hào))所設(shè)定的信號(hào)呈相反符號(hào)，然后使用減法器(減法部)7來(lái)代替加法器(加法部)便可。
在上述實(shí)施方式1、2中，是在未考慮原信號(hào)振幅值大小的情況下來(lái)決定校正值或校正函數(shù)的。然而，對(duì)某一振幅值而言為最適的校正值、最適的校正函數(shù)并不一定對(duì)其他振幅值而言也為最適的校正值、最適的校正函數(shù)。例如，若最適于振幅值as1的校正函數(shù)為f1(x)；最適于振幅值as2的校正函數(shù)為f2(x)；最適于振幅值as3的校正函數(shù)為f3(x)，那么對(duì)于as1來(lái)說(shuō)f2(x)以及f3(x)并不是最適的校正函數(shù)；對(duì)于as2來(lái)說(shuō)f1(x)以及f3(x)并不是最適的校正函數(shù)；對(duì)于as3來(lái)說(shuō)f1(x)以及f2(x)并不是最適的校正函數(shù)。
這是由于，如圖17所示，各校正函數(shù)的曲線沒(méi)有互相重合且呈不同形狀的緣故，其中，圖中的縱軸表示校正后的輸出，橫軸表示振幅值。例如，使用f3(x)進(jìn)行失真校正時(shí)，雖然在振幅值as3附近能夠?qū)崿F(xiàn)最適的失真校正，但在振幅值as1附近卻不能實(shí)現(xiàn)最適的失真校正。本實(shí)施方式著眼于該問(wèn)題，目的在于在更廣的振幅值范圍中實(shí)現(xiàn)最適的失真校正。以下就此進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
設(shè)想在輸入了振幅為as的正弦波時(shí)，會(huì)在功率放大器的輸出中出現(xiàn)振幅值為a1、a3、a5、a7、a9的諧波。如圖18的(a)所示，在不進(jìn)行非線性校正(即、停止非線性校正電路6的動(dòng)作)的情況下對(duì)Δ∑調(diào)制部1輸入頻率為1k[Hz]、振幅值為as的輸入信號(hào)(數(shù)字輸入)時(shí)，會(huì)從開關(guān)放大器(D類放大器)2輸出振幅值為a1、a3、a5、a7、a9的諧波?？紤]到Δ∑調(diào)制部1、開關(guān)放大器2以及失真成分，通過(guò)圖18的(b)來(lái)示意地表示輸入與輸出之間的結(jié)構(gòu)。
也就是說(shuō)，若將輸入設(shè)為x，將輸出設(shè)為y，將從基波的輸入至輸出之間的增益設(shè)為G，那么就能夠使用非線性失真函數(shù)d(x)并通過(guò)以下的式子來(lái)表示諧波的發(fā)生模型。
y＝G{x+d(x)} …(式16) 在本實(shí)施方式中，也與實(shí)施方式1同樣地設(shè)置非線性校正電路6，且在Δ∑調(diào)制部1的前級(jí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正。也就是說(shuō)，如圖19所示，通過(guò)對(duì)輸入x附加第1校正函數(shù)f(x)來(lái)抑制諧波。若將該第1校正函數(shù)設(shè)為f(x)，則能夠如下表示輸出y’。
y’＝G{x+f(x)+d(x+f(x))}。其中，|f(x)|＜＜|x|。
在此，可通過(guò)以下式子來(lái)表示不包括諧波的理想輸出y’。
y’＝Gx。
若比較該兩個(gè)式子，則可表示如下。
Gx＝G{x+f(x)+d(x+f(x))}。
將等式兩邊的G消去后，則為 x＝{x+f(x)+d(x+f(x))}。
若進(jìn)一步消去兩邊的x，則為 f(x)＝-d(x+f(x))。
也能夠通過(guò)以下式子來(lái)表示f(x)。
[數(shù)式9] f(x)≈-d(x)。
對(duì)失真函數(shù)d(x)的推測(cè)就相當(dāng)于求取校正函數(shù)f(x)。因此，需要根據(jù)諧波來(lái)推定失真函數(shù)。
在此，就本實(shí)施方式中的校正函數(shù)(第1校正函數(shù))的求取方法的概略進(jìn)行說(shuō)明。
(關(guān)于第2校正函數(shù)的運(yùn)算) 首先，說(shuō)明一下與各振幅相對(duì)應(yīng)的校正函數(shù)的導(dǎo)出以及該校正函數(shù)的系數(shù)的導(dǎo)出。所述的“與各振幅相對(duì)應(yīng)的校正函數(shù)”對(duì)應(yīng)了權(quán)利要求中所記載的第2校正函數(shù)。
關(guān)于輸入x，可通過(guò)以下式子來(lái)表示。
x＝as sin(ωt) …(式17) 另外，包括奇次諧波失真成分的輸出y可通過(guò)以下式子表示。
[數(shù)式10] 其中，輸入的振幅值as是已知數(shù)據(jù)，輸出基波a1、諧波an是可檢測(cè)數(shù)據(jù)。在此，將關(guān)系式d(x)≒-f(x)代入(式16)進(jìn)行變形，則可得到以下式子。
f(x)＝-y/G+x。
從(式17)中將ωt導(dǎo)出，并將表示基波的輸入和輸出間的增益G＝a1/as代入關(guān)系式，便能夠通過(guò)以下式子來(lái)表示所導(dǎo)出的校正函數(shù)f(x)。
[數(shù)式11] 根據(jù)以上的理論，校正函數(shù)f(x)能夠通過(guò)作為已知數(shù)據(jù)的、輸入的振幅值as以及作為可檢測(cè)數(shù)據(jù)的、輸出基波a1和諧波an這些參數(shù)來(lái)導(dǎo)出。然而，從后述的函數(shù)合成導(dǎo)出的難易度、以及以硬盤來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算時(shí)的難易度的觀點(diǎn)來(lái)看，由于校正函數(shù)f(x)中包括“sin”以及“arcsin”等函數(shù)，所以，難以處理。為此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)以下包括系數(shù)cm的多項(xiàng)式來(lái)表現(xiàn)校正函數(shù)f(x)。
[數(shù)式12] 在此，之所以能夠以[數(shù)式11]換成[數(shù)式12]來(lái)表示，是因?yàn)榭梢岳冒╝s、a1、an的行列式來(lái)表示cm的緣故。關(guān)于其證明，將在以后敘述。
以下，具體說(shuō)明求取校正函數(shù)的一個(gè)示例。為方便理解，首先說(shuō)明，到3次為止的諧波的校正。
根據(jù)檢測(cè)出的輸入與輸出間的關(guān)系，得出了以下的式子。
x＝as sin(ωt) …(式18) y＝a1 sin(ωt)+a3 sin(3ωt) …(式19) G＝a1/a3 …(式20) 其中，由于基波的振幅值as轉(zhuǎn)換為振幅值a1，所以增益G可以由(式20)來(lái)表示。
另外，根據(jù)上述諧波發(fā)生模型，以下的式子可以成立。
[數(shù)式13] y＝G{x+d(x)}≈G{x-f(x)} 也就是說(shuō)，y/G＝x-f(x)。失真函數(shù)d(x)與校正函數(shù)f(x)呈相反符號(hào)，這一點(diǎn)與之前所述相同。
由此，可以通過(guò)以下式子來(lái)表示f(x)。
f(x)＝-(y/G)+x …(式21) 關(guān)于使得至3次為止的諧波的校正成為可能的校正函數(shù)，可以根據(jù)[數(shù)式12]，通過(guò)以下的多項(xiàng)式(式22)來(lái)表示。
f(x)＝c1x+c3x3 …(式22) 將該(式22)代入(式18)，可以得到以下的(式23)。
f(x)＝c1as sin(ωt)+c3{as sin(ωt)}3 …(式23) 在此，會(huì)發(fā)現(xiàn)f(x)右側(cè)第一項(xiàng)中出現(xiàn)有與基波成分對(duì)應(yīng)的系數(shù)c1。由于非線性校正的影響，增益G會(huì)發(fā)生變化，而該項(xiàng)中的c1能夠抵消增益G所發(fā)生的變化，使非線性校正前后的增益G保持不變。
將(式18)、(式19)、(式20)代入(式21)，通過(guò)求解(式21)，可表示如下。
[數(shù)式14] …(式24) 根據(jù)(式23)以及(式24)，能夠得出以下的(式25)。
[數(shù)式15] …(式25) 將以下的數(shù)學(xué)公式(式26)代入(式25)，則(式25)可以變換成以下的(式27)。
[數(shù)式16] …(式26) [數(shù)式17] …(式27) 通過(guò)比較(式27)中各sin(nωt)的系數(shù)，可以得出以下的方程式組(式28、式29)。
[數(shù)式18] …(式28) [數(shù)式19] …(式29) 根據(jù)(式29)，能夠得出以下的(式30)。
[數(shù)式20] …(式30) 將該(式30)代入(式28)便可得到以下的(式31)。此外，通過(guò)求解(式31)能夠得到以下的(式32)。
[數(shù)式21] …(式31) [數(shù)式22] …(式32) 將(式30)、(式32)代入(式22)便能夠得到以下所示的校正函數(shù)f(x)。也就是說(shuō)，能夠通過(guò)既知數(shù)據(jù)以及檢測(cè)可能的數(shù)據(jù)來(lái)得出校正函數(shù)f(x)。
[數(shù)式23] 接著，在只具有單一振幅的前提下，就用于校正3次以上諧波失真的校正函數(shù)的導(dǎo)出方法以及該函數(shù)的系數(shù)的導(dǎo)出方法進(jìn)行說(shuō)明。也就是說(shuō)，說(shuō)明到n次為止的諧波的校正方法。
根據(jù)檢測(cè)出的輸入與輸出間的關(guān)系，得出了以下的式子。
x＝as sin(ωt) …(式33) [數(shù)式24] …(式34) 由于基波的振幅值as轉(zhuǎn)換成振幅值a1，所以增益G可以由(式35)來(lái)表示。
G＝a1/as …(式35) 另外，根據(jù)上述的諧波發(fā)生模型，以下的(式36)可以成立。根據(jù)該(式36)能夠得到以下的(式37)。
[數(shù)式25] y＝G{x+d(x)}≈G{x-f(x)} …(式36) y/G＝x-f(x) …(式37) 其中，失真函數(shù)d(x)與校正函數(shù)f(x)呈相反符號(hào)，這一點(diǎn)與之前所述相同。
由此，可以通過(guò)以下式子來(lái)表示f(x)。
f(x)＝-(y/G)+x …(式38) 關(guān)于使到N次為止的諧波的校正成為可能的校正函數(shù)，其通過(guò)以下的多項(xiàng)式(式39)來(lái)表示。
[數(shù)式26] …(式39) 將該(式33)代入(式39)便能夠得到以下的(式40)。
[數(shù)式27] …(式40) 接著，將(式33)、(式34)、(式35)代入(式38)并求解(式38)，由此便能夠得到以下的(式41)。
[數(shù)式28] …(式41) 根據(jù)(式40)和(式41)，能夠得出以下的(式42)。
[數(shù)式29] …(式42) 然后，進(jìn)一步將以下的數(shù)學(xué)公式(式43)代入(式42)，(式42)可轉(zhuǎn)變成以下的(式43)，該(式43)能夠進(jìn)一步由以下的(式44)來(lái)記述。
[數(shù)式30] …(式43) [數(shù)式31] …(式44) [數(shù)式32] …(式45) 其中，當(dāng)m＝3時(shí)，(式43)所示的數(shù)學(xué)公式可展開為如下， {sin(ωt)}3＝(3/4)sin(ωt)-(1/4)sin(3ωt)， 各系數(shù)b(3，n)可以表示為如下， b(3，1)＝3/4； b(3，3)＝-1/4； b(3，n)＝0(n≠1，3)。
除了m＝3時(shí)，在其他情況時(shí)也是同樣的，即、b(m，n)是通過(guò)公式展開而預(yù)先已求得的值。
通過(guò)比較(式45)中右側(cè)以及左側(cè)的sin(nωt)的系數(shù)，能夠得出以下的(式46、式47)。
[數(shù)式33] …(式46) [數(shù)式34] …(式47) 接著，新定義出以下的變數(shù)an’，即 a1’＝0； an’＝asan/a1。
根據(jù)該些式子，(式46)以及(式47)可轉(zhuǎn)換成以下的(式48)。
[數(shù)式35] …(式48) 若進(jìn)一步新定義出以下的(式49)，那么(式48)可以由以下的(式50)來(lái)表示。
[數(shù)式36] qm＝asmcm …(式49) [數(shù)式37] …(式50) 以n＝1、n＝3、n＝5…來(lái)重新記述(式50)，便得到以下的(式51)、(式52)、(式53)。
[數(shù)式38] …(式51) [數(shù)式39] …(式52) [數(shù)式40] …(式53) 若進(jìn)一步將(式51)、(式52)、(式53)改成行列式的話，便能夠由以下的(式54)、(式55)、(式56)來(lái)表示。
[數(shù)式41] …(式54) [數(shù)式42] …(式55) [數(shù)式43] …(式56) 若將該些行列式合并，便可通過(guò)以下的(式57)來(lái)表示。
[數(shù)式44] …(式57) 另外，若使用(式49)來(lái)改寫[q1、q3、q5、qN]的行列式表記，則可以通過(guò)以下的(式58)來(lái)表示。
[數(shù)式45] …(式58) 將(式58)代入(式57)，則能夠通過(guò)以下的(式59)來(lái)表示。
[數(shù)式46] …(式59) 將等式左邊的行列式設(shè)為a。關(guān)于等式右邊的部分，將從左起第一個(gè)行列式設(shè)為c，將從左起第二個(gè)行列式設(shè)為S，將從左起第三個(gè)行列式設(shè)為B，則(式59)可以表現(xiàn)如下。
-a＝cSB。
通過(guò)式子變形，可求取c。
即，c＝-a(SB)-1。
cm能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)求取。通過(guò)對(duì)作為已知數(shù)據(jù)的輸入振幅值as以及作為可檢測(cè)數(shù)據(jù)的、輸出基波a1以及諧波an所構(gòu)成的行列式進(jìn)行變換，可以求取cm。因此，能夠通過(guò)[數(shù)式12]所示的多項(xiàng)式來(lái)表示f(x)。根據(jù)以上的理論，能夠求得校正函數(shù)f(x)。
(關(guān)于第2校正函數(shù)的合成) 其次，對(duì)根據(jù)振幅值所求取的校正函數(shù)進(jìn)行合成。以下說(shuō)明該合成的順序。
首先，就兩個(gè)校正函數(shù)f1(x)以及f2(x)進(jìn)行合成時(shí)的合成方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖20表示了f1(x)以及f2(x)。如圖20所示，一般而言，在實(shí)際上，根據(jù)兩個(gè)不同振幅所求取的校正函數(shù)f1(x)、f2(x)的曲線不發(fā)生重合。為了實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)睾铣稍摵瘮?shù)，關(guān)鍵在于如何最恰當(dāng)?shù)貙1(x)合成并反映到f2(x)的曲線上。
另外，能夠通過(guò)微小數(shù)α使函數(shù)f1(x)(曲線)發(fā)生與α相應(yīng)的傾斜，該微小數(shù)α與as1相比是很微小的。在該情況時(shí)，
的區(qū)間的增益即使發(fā)生微量變化也不會(huì)成為問(wèn)題。利用該性質(zhì)，在合成f1(x)時(shí)，使f1(x)發(fā)生與微小數(shù)α相應(yīng)的傾斜，且盡可能地使f1(x)接近f2(x)的曲線。
在使f1(x)傾斜，并對(duì)應(yīng)as1所在的點(diǎn)將兩函數(shù)合成后，便得到圖21所示的圖表。關(guān)于合成后的函數(shù)f*(x)，通過(guò)使f*(x)與f2(x)之間的平方誤差E(式60)滿足為最小，以求得f*(x)。圖22表示求取了f*(x)后的結(jié)果。根據(jù)上述條件導(dǎo)出f*(x)后，可以通過(guò)以下的(式61)來(lái)表示。
[數(shù)式47] …(式60) [數(shù)式48]

…(式61) 其中， c(2，m)是對(duì)應(yīng)f2(x)的、xm的系數(shù)； c(1，m)是對(duì)應(yīng)f1(x)的、xm的系數(shù)。
通過(guò)α使f1(x)傾斜，并使最適的合成函數(shù)f*(x)與區(qū)間
中的f2(x)的傾斜相同，然后以as1為合成邊界，將f1(x)與f2(x)組合，根據(jù)上述所導(dǎo)出的結(jié)果，可以將該組合后(合成后)的函數(shù)理解成最適的合成函數(shù)f*(x)。
即使是3個(gè)以上的曲線的合成，上述合成方法也能夠被適用(參照?qǐng)D23)。也就是說(shuō)，使與第2大振幅值相對(duì)應(yīng)的校正函數(shù)發(fā)生傾斜，并將該傾斜后的函數(shù)合成到與最大振幅值相對(duì)應(yīng)的校正函數(shù)上，并得到合成后的函數(shù)。然后以同樣的方法，進(jìn)一步將該合成后的函數(shù)和與第3大振幅值相對(duì)應(yīng)的校正函數(shù)通過(guò)同樣的上述合成方法進(jìn)行合成。以后也是按照同樣的方法，最后形成單一的合成函數(shù)。
(關(guān)于曲線擬合) 其次，對(duì)上述所形成的合成函數(shù)進(jìn)行曲線擬合。也就是說(shuō)，對(duì)圖24的(a)進(jìn)行如圖24(b)所示的曲線擬合。
由此，可以實(shí)現(xiàn)以下的作用效果(i)、(ii)、(iii)。
(i)關(guān)于直接合成的函數(shù)，有多少個(gè)振幅值就需要多少組系數(shù)。但通過(guò)曲線擬合后，只通過(guò)1組系數(shù)便能夠表達(dá)出校正函數(shù)，所以，能夠縮減存儲(chǔ)量。
(ii)無(wú)需與檢測(cè)到的振幅對(duì)應(yīng)地切換系數(shù)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)處理的簡(jiǎn)略化。
(iii)通過(guò)消除非連續(xù)點(diǎn)，能夠降低對(duì)音頻音質(zhì)產(chǎn)生的惡影響。
關(guān)于曲線擬合，可根據(jù)以下的(式62)來(lái)進(jìn)行。
[數(shù)式49] …(式62) 關(guān)于進(jìn)行曲線擬合時(shí)所取的取樣間隔，如圖25所示，可以取均等的間隔。另外，由于小振幅信號(hào)會(huì)給THD的波谷性能帶來(lái)較大影響，所以，如圖26所示，對(duì)小振幅的附近區(qū)域則較密地進(jìn)行取樣后進(jìn)行擬合，由此，能夠改善對(duì)小振幅信號(hào)進(jìn)行擬合時(shí)的擬合精度。
另外，除去偶次而僅限定根據(jù)奇次進(jìn)行擬合，因此，能夠防止過(guò)擬合。過(guò)擬合是指，由于過(guò)多增加參數(shù)，使擬合對(duì)數(shù)值運(yùn)算誤差產(chǎn)生敏感反應(yīng)而導(dǎo)致出現(xiàn)不自然的擬合起伏的現(xiàn)象。
例如，對(duì)以下各情況下的、輸出對(duì)失真比率的曲線進(jìn)行比較，各情況是指不進(jìn)行校正的情況；對(duì)應(yīng)-8dB的振幅值來(lái)進(jìn)行校正的情況；對(duì)應(yīng)-3dB的振幅值來(lái)進(jìn)行校正的情況；同時(shí)對(duì)應(yīng)-8dB的振幅值以及-3dB的振幅值來(lái)進(jìn)行校正的情況。通過(guò)比較，可以得知本實(shí)施方式具有以下作用效果。即，當(dāng)同時(shí)對(duì)應(yīng)-8dB的振幅值以及-3dB的振幅值來(lái)進(jìn)行校正時(shí)，能夠在最廣的范圍內(nèi)抑制失真(參照?qǐng)D27)。
同樣，例如，對(duì)以下各情況時(shí)的輸出對(duì)失真比率的曲線進(jìn)行比較，各情況是指不進(jìn)行校正的情況；對(duì)應(yīng)-8dB的振幅值來(lái)進(jìn)行校正的情況；對(duì)應(yīng)-4dB的振幅值來(lái)進(jìn)行校正的情況；同時(shí)對(duì)應(yīng)-8dB的振幅值以及-4dB的振幅值來(lái)進(jìn)行校正的情況。通過(guò)比較，可以得知，當(dāng)同時(shí)對(duì)應(yīng)-8dB的振幅值以及-4dB的振幅值來(lái)進(jìn)行校正時(shí)，能夠在最廣的范圍內(nèi)抑制失真(參照?qǐng)D28)。
(關(guān)于失真發(fā)生模型的補(bǔ)充記述事項(xiàng)) 所發(fā)生的失真依存于輸入x，這一點(diǎn)在本發(fā)明中是共通的。但在本發(fā)明中，不限定只用一個(gè)失真發(fā)生的模型，而是用多個(gè)模型來(lái)解釋失真的。在使用模型引導(dǎo)出失真解決法時(shí)，模型的恰當(dāng)性或好壞取決于是否能夠使用該解決法來(lái)解消失真。在本發(fā)明中，例舉了各種失真發(fā)生模型中的3種模型。
具體為，第1模型是指圖4、圖5以及上述的校正值第2求取方法中所示的y＝x+d(x)；第2模型是指上述校正值第1求取方法所示的y＝Gx+d(x)；第3模型是指實(shí)施方式3中所示的y＝G(x+d(x))。在該些模型中，第1模型是最簡(jiǎn)單的模型，且通過(guò)第1模型最容易理解用以實(shí)現(xiàn)抑制失真的原理。
另外，上述的任意一實(shí)施方式中記載的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器均能夠適用于音頻設(shè)備或電視等AV(audio/vedio音視頻)設(shè)備(AV裝置)。
本發(fā)明并不限于上述各實(shí)施方式，可以根據(jù)權(quán)利要求所示的范圍進(jìn)行各種的變化，適當(dāng)?shù)亟M合不同實(shí)施方式記述的技術(shù)手段而得到的實(shí)施方式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍之內(nèi)。
如上所述，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)部，預(yù)先存儲(chǔ)有第1校正函數(shù)，該第1校正函數(shù)用以表示外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值和根據(jù)各輸入值唯一確定的校正值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；以及校正部，基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，通過(guò)上述校正部進(jìn)行校正后的輸入信號(hào)被輸入至上述Δ∑調(diào)制部，上述第1校正函數(shù)是根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜進(jìn)行設(shè)定的函數(shù)，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
另外，在本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，進(jìn)一步具備運(yùn)算部，根據(jù)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出，求取用于對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值分別進(jìn)行校正的校正值；以及校正部，基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，通過(guò)上述校正部進(jìn)行校正后的輸入信號(hào)被輸入至上述Δ∑調(diào)制部，上述運(yùn)算部根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜大小來(lái)求取上述校正值，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
另外，如上所述，在本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理方法中，存儲(chǔ)部預(yù)先存儲(chǔ)第1校正函數(shù)，該第1校正函數(shù)用以表示外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值和根據(jù)各輸入值唯一確定的校正值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；校正部基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正；將上述校正部校正后的輸入信號(hào)輸入至上述Δ∑調(diào)制部；上述第1校正函數(shù)是根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜來(lái)進(jìn)行設(shè)定的函數(shù)，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
因此，能夠以簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)來(lái)抑制奇次諧波的發(fā)生，并能夠提供可實(shí)現(xiàn)良好SNR及THD+N的、Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字信號(hào)處理方法。
以上，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，上述具體實(shí)施方式
或?qū)嵤├齼H僅是揭示本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容的示例，本發(fā)明并不限于上述具體示例，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行狹義的解釋，可在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更來(lái)進(jìn)行實(shí)施。
(工業(yè)可利用性) 本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠搭載于音頻設(shè)備或電視。
權(quán)利要求
1.一種Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括Δ∑調(diào)制部，該Δ∑調(diào)制部具備由至少一個(gè)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行積分的積分器構(gòu)成的積分部以及將該積分部的輸出調(diào)制成量化信號(hào)的量化部，并將上述量化信號(hào)反饋至上述積分部的前級(jí)；開關(guān)放大器，生成與上述量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的開關(guān)脈沖；以及低通濾波器，對(duì)上述開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)，該Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的特征在于，
進(jìn)一步包括存儲(chǔ)部，預(yù)先存儲(chǔ)有第1校正函數(shù)，該第1校正函數(shù)用以表示外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值和根據(jù)各輸入值唯一確定的校正值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；以及校正部，基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，
通過(guò)上述校正部進(jìn)行校正后的輸入信號(hào)被輸入至上述Δ∑調(diào)制部，
上述第1校正函數(shù)是根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜來(lái)進(jìn)行設(shè)定的函數(shù)，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
上述第1校正函數(shù)是對(duì)第2校正函數(shù)進(jìn)行合成后所得到的函數(shù)，其中，該第2校正函數(shù)是對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的各振幅值求出的用于表示輸入值和校正值之間的關(guān)系的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
上述第1校正函數(shù)是對(duì)第2校正函數(shù)進(jìn)行合成并對(duì)合成后的函數(shù)進(jìn)行曲線擬合后所得到的函數(shù)，其中，該第2校正函數(shù)是對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的各振幅值求出的用于表示輸入值和校正值之間的關(guān)系的函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
從上述第2校正函數(shù)中的與大振幅值對(duì)應(yīng)的函數(shù)開始，按順序逐一對(duì)上述第2校正函數(shù)進(jìn)行合成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
上述第1校正函數(shù)與各負(fù)載的阻抗對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)于上述存儲(chǔ)部中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
上述負(fù)載是揚(yáng)聲器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
上述負(fù)載是連接有多個(gè)揚(yáng)聲器的電路網(wǎng)絡(luò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
能夠?qū)ω?fù)載提供驅(qū)動(dòng)功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
進(jìn)一步具備減法部，該減法部通過(guò)將外部輸入的輸入信號(hào)減去上述校正值而生成差信號(hào)，并將該差信號(hào)輸入上述Δ∑調(diào)制部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
進(jìn)一步具備加法部，該加法部通過(guò)將外部輸入的輸入信號(hào)加上上述校正值而生成和信號(hào)，并將該和信號(hào)輸入上述Δ∑調(diào)制部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
上述校正值被輸入至上述Δ∑調(diào)制部。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
上述校正值是利用上述輸入信號(hào)的振幅值以及上述奇次諧波的振幅值所計(jì)算得出的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于，
關(guān)于3次以上諧波的上述振幅值，當(dāng)上述3次以上諧波與1次諧波存在相同的相位成分時(shí)，將上述振幅值確定為正值，當(dāng)上述3次以上諧波與1次諧波存在相反的相位成分時(shí)，將上述振幅值確定為負(fù)值。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
以yi-(axi+b)作為上述校正值，其中，a、b是在上述校正部未對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下根據(jù)上述輸入信號(hào)的輸入值xi和輸出信號(hào)的輸出值yi并通過(guò)最小平方法求出的值，并且a、b使得E＝∑i＝1N{(axi+b)-yi}2為最小值，i＝1，2，…，N；N為3以上的整數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于
以(1+a)xi-yi+b作為上述校正值，其中，a、b是在上述校正部未對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下根據(jù)上述輸入信號(hào)的輸入值xi和輸出信號(hào)的輸出值yi并通過(guò)最小平方法求出的值，并且a、b使得E＝∑i＝1N{(axi+b)-yi}2為最小值，i＝1，2，…，N；N為3以上的整數(shù)。
16.一種Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括Δ∑調(diào)制部，具備由至少一個(gè)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行積分的積分器構(gòu)成的積分部以及將該積分部的輸出調(diào)制成量化信號(hào)的量化部，并將上述量化信號(hào)反饋至上述積分部的前級(jí)；開關(guān)放大器，生成與上述量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的開關(guān)脈沖；以及低通濾波器，對(duì)上述開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)，該Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的特征在于，
進(jìn)一步具備運(yùn)算部，根據(jù)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出，求取用于分別對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值分別進(jìn)行校正的校正值；以及校正部，基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，
通過(guò)上述校正部進(jìn)行校正后的輸入信號(hào)被輸入至上述Δ∑調(diào)制部，
上述運(yùn)算部根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜大小來(lái)求取上述校正值，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
17.一種AV裝置，其特征在于具備權(quán)利要求1所述的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
18.一種數(shù)字信號(hào)處理方法，用于Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中，該Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括Δ∑調(diào)制部，該Δ∑調(diào)制部具備由至少一個(gè)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行積分的積分器構(gòu)成的積分部以及將該積分部的輸出調(diào)制成量化信號(hào)的量化部，并將上述量化信號(hào)反饋至上述積分部的前級(jí)；開關(guān)放大器，生成與上述量化信號(hào)相對(duì)應(yīng)的開關(guān)脈沖；以及對(duì)該開關(guān)脈沖進(jìn)行解調(diào)的低通濾波器，該數(shù)字信號(hào)處理方法的特征在于
存儲(chǔ)部預(yù)先存儲(chǔ)第1校正函數(shù)，該第1校正函數(shù)用以表示外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值和根據(jù)各輸入值唯一確定的校正值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
校正部基于上述校正值對(duì)外部輸入的輸入信號(hào)進(jìn)行校正；
將上述校正部校正后的輸入信號(hào)輸入至上述Δ∑調(diào)制部；
根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜來(lái)設(shè)定上述第1校正函數(shù)，其中，上述奇次諧波的頻譜是在上述校正部未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正的情況下通過(guò)對(duì)上述開關(guān)放大器的輸出或上述Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析所得到的頻譜。
全文摘要
本發(fā)明的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器具備查找表，預(yù)先存儲(chǔ)有用以表示外部輸入的輸入信號(hào)可取值的多個(gè)輸入值和根據(jù)各輸入值唯一確定的校正值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；非線性校正電路(6)，基于校正值對(duì)來(lái)自外部的輸入信號(hào)進(jìn)行校正，通過(guò)非線性校正電路(6)所校正后的輸入信號(hào)被輸入至Δ∑調(diào)制部(1)，上述校正值是根據(jù)頻率為輸入信號(hào)頻率的奇數(shù)倍的奇次諧波的頻譜大小來(lái)設(shè)定的，該奇次諧波的頻譜是在非線性校正電路(6)未對(duì)作為輸入信號(hào)的正弦波進(jìn)行校正的情況下對(duì)D類放大器(2)的輸出或Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器本身的輸出進(jìn)行頻率分析而得到的頻譜。因此，能夠以簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)來(lái)抑制奇次諧波的發(fā)生，從而能夠提供可實(shí)現(xiàn)良好SNR及THD+N的Δ∑調(diào)制型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
文檔編號(hào)H03F3/217GK101611543SQ20078005174
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者村橋善光 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社