D級増幅

現在位置のナビ

トップ → コンピュータの国 → 雑記帳 → 趣味趣味音響 → プログラムで学ぶディジタルオーディオ → D級増幅

説明

ここでは ディジタルアンプ(D級アンプ) の解説をします。 ディジタルアンプは、出力段の単純さ、エネルギー効率の良さから最近注目の増幅方式です。

プログラム

viewer は、ここで紹介するサンプルプログラムの出力を、ウィンドウ画面上で波形として表示します。 オシロスコープのシミュレータと考えてもらってもかまいません。

filters には、波形データを操作するプログラムが入っています。 それぞれのプログラムは、実際に使いながら解説してゆきます。 将来ディジタルオーディオの解説が増えてゆくと、filters の中身も増えてゆくことになります。

D 級アンプの動作

D級アンプの出力は、正の最大電圧になるか負の最小電圧になるかの二つの状態しか取りません。 それでは、細かい信号はどうやって表現するのでしょうか。 たとえば出力0Vは、正の電圧と負の電圧を短い周期で交互に出力します。 出力をならしてみれば、±0V と言うわけです。 このように、正負のスイッチングを小刻みにして出力を調整します。

PCM の解説でも出てきた 5kHz の信号です。

これを PCM信号にしてから D級アンプに通します。

なんか元の信号とは似ても似付かないですね。 先にも書いたように、この信号をならす必要があります。 ならすには、LPF を利用します。

元の信号にだいぶ似ていますが、違うところもありますね。 ここでは CD の 44.1kHz の16倍の周波数でスイッチングしています。 したがって、一つのサンプルを16段階(すなわち4bit)で表現していることになります。 16段階しかないので、波形が乱れているわけです。 実際のオーディオ用 D級アンプ製品では、44.1kHz の128倍の周波数を使っているアンプを良く見ます。 それでも 7bit 精度なので CD の16bit 精度には及びませんね。 理想を言えば 44.1kHz の 65536倍の速度でスイッチングするアンプを作れれば良いのですが、部品が見付けられないでしょう。 理論的には、現行のディジタルアンプはアナログアンプに精度で負けています。 しかし実際にアナログアンプを作ってみると、出力電圧に線型性が無かったりして問題も少なくありません。 現在の技術でもディジタルアンプはそこそこの音質を出しているようです。

D 級アンプのボリューム

D級アンプではどうやって出力レベルを調整するのでしょうか。 出力の±の電圧を変化させることで、動作原理には変更無く出力レベルを変更することができます。