Integrated当ウェブサイトを利用することによりクッキーの使用に同意したことになります。(スイッチモード)アンプに関する2つの異なる技術について考察します。パルス幅変調(PWM)とスペクトラム拡散変調です。通常、PWMのクラスDアンプには、レイルトゥレイルに近いスイングや高速スイッチング周波数によって生じる電磁波妨害(EMI)を低減するために高価で大きなフィルタリング部品が必要です。現在では、クラスDアンプのためのスペクトラム拡散変調技術によって、設計者は、オーディオ性能やアンプの効率を損なうことなくこれらのフィルタリング部品を不要にすることができます。はじめにクラスDアンプは、クラスABアンプよりも高効率であるため、ポータブルオーディオのアプリケーションの設計者にとって魅力的なアンプです。従来のPWMクラスDアンプでは、電磁波妨害を低減するために、大きな高価なフィルタリング部品が必要であり、一部の設計者はクラスDアンプをポータブルアプリケーションに利用することができませんでした。マキシムのクラスDアンプのためのスペクトラム拡散変調技術を使えば、設計者はオーディオ性能やアンプの効率を損なうことなくこれらのフィルタリング部品を不要にすることができます。この結果、高効率のクラスDアンプをポータブルオーディオのアプリケーションに容易に採用することができるようになります。従来のパルス幅変調アンプのトポロジ図1は、標準的なPWMのブリッジ接続負荷(BTL)のクラスDアンプのトポロジを示します。標準的なPWM方式は、内部で生成されたのこぎり波を入力段の基準として利用します。コンパレータはアナログ入力電圧を監視してのこぎり波と比較します。のこぎり波の入力の大きさが入力電圧を超えると、コンパレータの出力がローになります。コンパレータの出力端でインバータを利用することで、BTL出力の第2区間にて相補PWM波形を生成します。レイルトゥレイルに近いスイングや高速スイッチング周波数によって高周波(RF)の放射と妨害が生じるおそれがあるため、PWMアンプは通常、出力に大きなフィルタリング部品が必要となります。この高周波干渉を低減して、PWM信号のデューティサイクルからオーディオ成分を取り出すには、通常、LCフィルタが必要です。従来のパルス幅変調のトポロジスペクトラム拡散変調アンプのトポロジ高価で大きな出力LCフィルタを採用しなくてもすむ代替の方法は、アンプが高効率を維持しつつEMIが低減するようなスイッチングプロセスに変更するという方法です。マキシムのクラスDアンプは、まさにこの目標を達成しています。このアンプは、独自のスペクトラム拡散変調モードを備え、広帯域のスペクトル成分を平坦化し、スピーカとケーブルからのEMI放射を最小限にしています。図2は、MAX9700を使用してマキシムのクラスDアンプのトポロジを表しています。マキシムのクラスDアンプの変調方式は、内部で生成されたのこぎり波と相補信号のペアを入力段で利用します。相補入力信号を利用することができない場合、ICの内部で差動入力が生成されます。モノクラスDアンプのトポロジコンパレータはクラスDの入力を監視して相補入力電圧とのこぎり波とを比較します。コンパレータAは、のこぎり波の大きさが入力電圧を超えると、0Vの信号を出力します(対応するクラスDの出力(OUT+)をVDDにプルアップします)。コンパレータBは、のこぎり波が入力電圧を超えると、出力端に0Vの電位を供給します(同様に、対応するクラスDの出力(OUT-)をVDDにプルアップします)。両方のクラスDの出力がハイにプルアップされると、単純NORゲートの出力端でタイマが開始されます。CTON)となります。一定の時間(τ)で、クラスDの両方の出力がGNDにプルダウンされて各コンパレータはリセットされます。このシーケンスによって、第2のコンパレータの出力端に最小幅パルスtON(MIN)が生成されます。入力電圧が上昇または下降すると、一方の出力(作動する第1のコンパレータ)のパルスの期間は増大しますが、もう一方の出力パルスの期間はtON(MIN)が維持されます。これによってスピーカ両端の全電圧(VOUT+~VOUT-)が変化します。入力信号を加えた、マキシムのクラスDのBTL出力(FFMモード)固定周波数変調対スペクトラム拡散変調マキシムのクラスD技術は、2つの変調モードを採用しています。(1)固定周波数変調(FFM)モードと(2)スペクトラム拡散変調モードです。FFMモードでは(図3)、のこぎり波の周期は、従来のPWM技術と同様に一定に保たれます。スペクトラム拡散変調モードでは(図4)、のこぎり波の周期はサイクルごとに変化します(標準±10%)。図4では、効果を示すために、のこぎり波の周期の変化を誇張しています。±10%)におけるエネルギの低減に対応しています。スイッチング周波数の倍数において大量のスペクトルエネルギが存在するのではなく、エネルギは、周波数とともに増大する帯域幅にわたって拡散されます。数MHzを超えると、広帯域のスペクトルは、EMIの場合のホワイトノイズのように見えます。FFMモードでは、エネルギは高いピークを備えた狭い帯域に含まれます(図5a)。スペクトラム拡散変調モードでは、エネルギを幅広く抑制し、ピークエネルギは低減します(図5b)。図5bで、第3高調波はノイズフロアでほとんど消失していることがわかります。マキシムのスペクトラム拡散変調モードEMI放射を最小限にするスペクトラム拡散変調スピーカケーブルがそれ程長くなければ、マキシムのスペクトラム拡散技術によって、クラスDアンプの真の「フィルタレス」動作が可能となります。クラスDアンプを含んだ消費者製品がEMI規制に適合することができるようにするため、従来のPWMアーキテクチャには通常、大出力用LCフィルタが必要です。EMI規制に適合させることができます(付録を参照)。)によって確立された値)に適合して電磁波障害を最小限に抑えることが必要となります。これらの規制機関では、電磁波妨害とは電子機器や電気機器の実効性能を妨害、阻害、または低下させる電磁波障害であると定義しています。準ピーク値検出では、信号のスペクトル成分の繰り返し周波数によって、測定した信号レベルに重み付けする必要があります。繰り返し周波数が低下すると、準ピークの読取り値が減少します1。スペクトラム拡散変調は、準ピーク値検出の「平均化」性質を利用して、EMIの測定値を大幅に低減しています(表1)。スペクトラム拡散変調では、クラスDアンプのピーク基本周波数は帯域幅にわたってランダム化されます(通常、基本スイッチング周波数の±10%)。準ピーク値検出がアナライザの120kHz分解能の帯域幅を使用して実装されている場合、基本スイッチング周波数と最初の数次の高調波を除いて、スイッチングエネルギは、いずれの単一中心周波数にも一時的に存在するだけです。MAX9759の放射妨害波のデータ(MAX9759EVKit、スペクトラム拡散変調モード、3インチのツイストペアのスピーカケーブル、「フィルタレス」)結論クラスDアンプのレイルトゥレイルに近いスイングと高速スイッチング周波数によって高周波放射と妨害が生じるおそれがあります。この高周波妨害を低減するため、オーディオ成分がトランスデューサで再生される前に、大きくて高価なLCフィルタを通常利用しています。マキシムのスペクトラム拡散変調技術を使えば、効果的なPCBレイアウトと比較的短いスピーカケーブルを採用した低電力の実装において、真の「フィルタレス」動作を実現することができます。16を参照してください。付録フィルタトポロジの概要クラスDのパワーアンプには3つのタイプのフィルタトポロジがあります。