FR3110306A1 - Audio amplifier output stage with improved linearity, output impedance and thermal stability. - Google Patents

Audio amplifier output stage with improved linearity, output impedance and thermal stability. Download PDF

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Abstract

Les étages de sortie des amplificateurs audio traditionnels exploitent des transistors dont la stabilité du courant de repos est assurée par des résistances entre émetteurs et sortie. Cela pénalise linéarité et impédance de sortie. Le dispositif selon la présente invention remédie à ces inconvénients par un transistor de sortie (CFP) dont l’émetteur est directement relié à la sortie, transistor dont le courant de collecteur est régulé via un capteur de courant (CCA) et une source de courant (CSO) pilotée par un contrôleur de courant (CCO) assurant un courant de repos dans le transistor de sortie indépendant du courant de sortie ainsi qu’un courant faible de veille dans la source de courant. Ainsi la tension de sortie reste contrôlée par l’émetteur d’un même transistor qui ne se bloque jamais cependant que le courant de sortie est produit alternativement par la source de courant et par le transistor de sortie. Figure pour l’abrégé : Fig. 2The output stages of traditional audio amplifiers use transistors whose stability of the quiescent current is ensured by resistors between emitters and output. This penalizes linearity and output impedance. The device according to the present invention overcomes these drawbacks by an output transistor (CFP) whose emitter is directly connected to the output, transistor whose collector current is regulated via a current sensor (CCA) and a current source (CSO) driven by a current controller (CCO) ensuring a quiescent current in the output transistor independent of the output current as well as a low standby current in the current source. Thus the output voltage remains controlled by the emitter of the same transistor which never blocks while the output current is produced alternately by the current source and by the output transistor. Figure for abstract: Fig. 2

Description

Étage de sortie pour amplificateur audio dont la linéarité, l’impédance de sortie et la stabilité thermique sont améliorées.Audio amplifier output stage with improved linearity, output impedance and thermal stability.

La présente invention concerne le domaine de l’électronique audio et plus particulièrement des amplificateurs de haute-fidélité.The present invention relates to the field of audio electronics and more particularly to high-fidelity amplifiers.

Etat de la techniqueState of the art

Les amplificateurs audio de classe AB sont traditionnellement munis d’étages de sortie de type push-pull exploitant des transistors complémentaires en émetteur suiveur ; on entend par émetteur suiveur un transistor configuré en collecteur commun. Afin d’assurer une relative stabilité du courant de repos vis-à-vis des variations de température, la différence de potentiel entre les bases des transistors de l’étage de sortie est maintenue stable à l’aide d’une référence de tension au coefficient de température négatif tandis que les émetteurs de ces transistors sont connectés à la sortie par le truchement de résistances.Class AB audio amplifiers are traditionally equipped with push-pull type output stages using complementary emitter follower transistors; by emitter follower is meant a transistor configured as a common collector. In order to ensure relative stability of the quiescent current with respect to temperature variations, the potential difference between the bases of the transistors of the output stage is kept stable using a voltage reference at the negative temperature coefficient while the emitters of these transistors are connected to the output through resistors.

Or l’utilisation de ces résistances produit une augmentation de la différence de potentiel entre les émetteurs des transistors liée au courant de sortie et implique un mode de fonctionnement dans lequel les transistors de l’étage de sortie sont alternativement passants et bloqués. Cela induit des passages de relais entre transistors pour le contrôle de la tension de sortie lors de l’inversion du courant de sortie. La linéarité et l’impédance de sortie en sont affectées.However, the use of these resistors produces an increase in the potential difference between the emitters of the transistors linked to the output current and implies an operating mode in which the transistors of the output stage are alternately on and off. This induces relay switching between transistors for controlling the output voltage when reversing the output current. Linearity and output impedance are affected.

Le dispositif selon la présente invention propose de remédier à ces inconvénients par une topologie permettant un courant de repos régulé par un contrôleur dédié, afin de ne s’annuler dans aucune phase du cycle et également assurer une excellente stabilité thermique. Ce dispositif est un dispositif étage de sortie pour amplificateur audio pour lequel la tension de sortie est toujours contrôlée directement par l’émetteur d’un même transistor de sortie durant la totalité du cycle, afin d’optimiser la linéarité et l’impédance de sortie.The device according to the present invention proposes to remedy these drawbacks by a topology allowing a quiescent current regulated by a dedicated controller, so as not to cancel out in any phase of the cycle and also ensure excellent thermal stability. This device is an output stage device for an audio amplifier for which the output voltage is always controlled directly by the emitter of the same output transistor during the entire cycle, in order to optimize the linearity and the output impedance. .

En effet selon une première caractéristique, le dispositif est dissymétrique et se compose : d’un transistor composite configuré pour fonctionner en émetteur suiveur, d’une source de courant, d’un capteur de courant, d’un contrôleur de courant, ainsi que d’un condensateur de compensation en fréquence. La base du transistor composite est connectée à l’entrée du dispositif et à l’étage amplificateur de tension et l’émetteur du transistor composite est directement connecté à la sortie du dispositif. La source de courant dispose d’une entrée de contrôle, et d’une sortie principale connectée à la sortie du dispositif. Le capteur de courant dispose d’une entrée principale connectée au collecteur du transistor composite, le capteur de courant dispose également d’une sortie. Le contrôleur de courant comporte un transistor en base commune et dispose d’une entrée connectée à la sortie du capteur de courant, la sortie du contrôleur de courant est connectée à l’entrée de la source de courant et ferme une boucle de régulation entre le capteur de courant et la source de courant.Indeed, according to a first characteristic, the device is asymmetrical and consists of: a composite transistor configured to operate as an emitter follower, a current source, a current sensor, a current controller, as well as a frequency compensation capacitor. The base of the composite transistor is connected to the input of the device and the voltage amplifier stage and the emitter of the composite transistor is directly connected to the output of the device. The current source has a control input, and a main output connected to the device output. The current sensor has a main input connected to the collector of the composite transistor, the current sensor also has an output. The current controller has a common base transistor and has an input connected to the output of the current sensor, the output of the current controller is connected to the input of the current source and closes a regulation loop between the current sensor and the current source.

Ledit contrôleur de courant est constitué d’un amplificateur à base commune dont la base est portée au potentiel d’un dipôle constitué d’une résistance en série avec une paire de diodes traversées par un courant dit courant de polarisation.Said current controller consists of a common base amplifier whose base is taken to the potential of a dipole consisting of a resistor in series with a pair of diodes through which a current called bias current passes.

Selon des modes particuliers de réalisation :According to particular embodiments:

- le contrôleur de courant est configuré pour fonctionner en miroir de courant et comporte deux transistors connectés en base commune et formant une structure en miroir de courant. Le courant de polarisation est appliqué au collecteur du transistor d’entrée du miroir de courant, l’émetteur de ce même transistor est porté au potentiel du dipôle formé par une résistance en série avec une diode traversées par ce même courant de polarisation. L’entrée et la sortie du contrôleur sont connectées respectivement à l’émetteur et au collecteur du transistor de sortie du miroir.- the current controller is configured to operate as a current mirror and comprises two transistors connected in common base and forming a current mirror structure. The bias current is applied to the collector of the current mirror input transistor, the emitter of this same transistor is brought to the potential of the dipole formed by a resistor in series with a diode through which this same bias current passes. The input and output of the controller are connected to the emitter and collector of the mirror output transistor respectively.

- le contrôleur de courant est configuré pour fonctionner en miroir de courant et comporte deux transistors connectés en base commune et formant une structure en miroir de courant. Le courant de polarisation est appliqué au collecteur du transistor d’entrée du miroir, l’émetteur de ce même transistor est porté au potentiel du dipôle formé par une résistance en série avec une diode traversées par ce même courant de polarisation. Le contrôleur de courant est configuré pour fonctionner en cascode et comporte un transistor prévu à cet effet. Une cascode sur le collecteur du transistor de sortie du miroir permet de maintenir les températures des transistors en miroir identiques. L’entrée du contrôleur de courant est connectée à l’émetteur du transistor de sortie du miroir de courant via une résistance de couplage, la sortie du contrôleur de courant est connectée au collecteur du transistor de cascode.- the current controller is configured to operate as a current mirror and comprises two transistors connected in common base and forming a current mirror structure. The bias current is applied to the collector of the mirror input transistor, the emitter of this same transistor is brought to the potential of the dipole formed by a resistor in series with a diode crossed by this same bias current. The current controller is configured to operate in cascode and includes a transistor provided for this purpose. A cascode on the collector of the mirror output transistor keeps the temperatures of the mirror transistors identical. The input of the current controller is connected to the emitter of the current mirror output transistor through a coupling resistor, the output of the current controller is connected to the collector of the cascode transistor.

- la source de courant dispose également d’une sortie témoin ; le capteur de courant dispose également d’une entrée témoin, connectée à la sortie témoin de la source de courant ; et le dispositif comprend en outre un condensateur de compensation en fréquence de la boucle de régulation connecté entre la sortie du contrôleur de courant et l’entrée témoin du capteur de courant.- the current source also has a control output; the current sensor also has a witness input, connected to the witness output of the current source; and the device further comprises a frequency compensation capacitor of the regulation loop connected between the output of the current controller and the control input of the current sensor.

- le capteur de courant comporte une première diode connectée entre l’entrée principale et la sortie du capteur de courant ; une deuxième diode connectée entre l’entrée témoin et la sortie du capteur de courant ; une première résistance connectée entre l’entrée principale du capteur de courant et un rail d’alimentation ; et une deuxième résistance connectée entre l’entrée témoin du capteur de courant et le rail d’alimentation ; la sortie du capteur de courant étant configurée pour réaliser par commutation, via les première et deuxième diodes, une fonction de transfert qui est fonction de différences de potentiels électriques aux bornes des première et deuxième résistances. Le capteur de courant exploite une paire de diodes afin d’assurer par commutation, alternativement la régulation du courant de repos traversant le transistor de sortie, dans la phase du cycle pour laquelle le courant de sortie est nul ou fourni par la source de courant et la régulation du courant de veille traversant la source de courant, dans la phase du cycle pour laquelle le courant de sortie est fourni par le transistor de sortie.- the current sensor comprises a first diode connected between the main input and the output of the current sensor; a second diode connected between the indicator input and the output of the current sensor; a first resistor connected between the main input of the current sensor and a supply rail; and a second resistor connected between the witness input of the current sensor and the supply rail; the output of the current sensor being configured to achieve by switching, via the first and second diodes, a transfer function which is a function of electrical potential differences across the terminals of the first and second resistors. The current sensor operates a pair of diodes in order to ensure by switching, alternately the regulation of the quiescent current crossing the output transistor, in the phase of the cycle for which the output current is zero or supplied by the current source and regulating the standby current flowing through the current source, in the phase of the cycle for which the output current is supplied by the output transistor.

La présente invention concerne également un amplificateur audio comprenant un dispositif étage de sortie tel que décrit ci-dessus.The present invention also relates to an audio amplifier comprising an output stage device as described above.

Brève description des figuresBrief description of figures

Les dessins annexés illustrent des réalisations de l’invention :The accompanying drawings illustrate embodiments of the invention:

  • la figure [Fig. 1] est un schéma représentant un mode préférentiel de réalisation ;the figure [Fig. 1] is a diagram representing a preferred embodiment;
  • les figures [Fig. 2] et [Fig. 3] sont des schémas représentant deux variantes de réalisation.the figures [Fig. 2] and [Fig. 3] are diagrams representing two variant embodiments.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

En référence à la figure et selon un premier mode de réalisation, l’étage de sortie se compose :With reference to the figure and according to a first embodiment, the output stage consists of:

  • d’un transistor composite (CFP) qui fonctionne en émetteur suiveur, composé d’une paire CFP qui comporte les composants suivants : un transistor driver (Q4), un transistor de puissance (Q2) dont la base est connectée au collecteur de (Q4), une résistance (R5) qui shunte la jonction base-émetteur de (Q2), une diode (D7) qui shunte et protège la jonction base-émetteur de (Q4), la base de (Q4) constitue la base (10) du transistor composite (CFP), l’émetteur de (Q4) constitue l’émetteur (11) du transistor composite (CFP) et l’émetteur de (Q2) constitue le collecteur (12) du transistor composite (CFP),a composite transistor (CFP) which operates as an emitter follower, composed of a CFP pair which comprises the following components: a driver transistor (Q4), a power transistor (Q2) whose base is connected to the collector of (Q4 ), a resistor (R5) which shunts the base-emitter junction of (Q2), a diode (D7) which shunts and protects the base-emitter junction of (Q4), the base of (Q4) constitutes the base (10) of the composite transistor (CFP), the emitter of (Q4) constitutes the emitter (11) of the composite transistor (CFP) and the emitter of (Q2) constitutes the collector (12) of the composite transistor (CFP),

  • d’une source de courant (CSO) de type darlington qui comporte les composants suivants : un transistor de puissance (Q1), un transistor driver (Q3) dont l’émetteur est connecté à la base de (Q1), une diode (D1) et une résistance (R1) qui sont connectées d’une part à un rail d’alimentation (+VCC) et d’autre part à l’émetteur de (Q1), une résistance (R3) qui est connectée d’une part au rail d’alimentation (+VCC) et d’autre part à l’émetteur de (Q3) et une résistance (R7) qui est connectée d’une part au rail d’alimentation (+VCC) et d’autre part à la base de (Q3), la base de (Q3) constitue l’entrée de contrôle (3) de la source de courant (CSO), le collecteur de (Q3) constitue la sortie témoin (2) de la source de courant (CSO), le collecteur de (Q1) constitue la sortie principale (1) de la source de courant (CSO),a current source (CSO) of the darlington type which comprises the following components: a power transistor (Q1), a driver transistor (Q3) whose emitter is connected to the base of (Q1), a diode (D1 ) and a resistor (R1) which are connected on the one hand to a supply rail (+VCC) and on the other hand to the emitter of (Q1), a resistor (R3) which is connected on the one hand to the power rail (+VCC) and on the other hand to the emitter of (Q3) and a resistor (R7) which is connected on the one hand to the power rail (+VCC) and on the other hand to the base of (Q3), the base of (Q3) constitutes the control input (3) of the current source (CSO), the collector of (Q3) constitutes the indicator output (2) of the current source ( CSO), the collector of (Q1) constitutes the main output (1) of the current source (CSO),
  • d’un capteur de courant (CCA) qui comporte les composants suivants : deux diodes (D3), (D5) dont les anodes constituent la sortie (6) du capteur de courant (CCA), une résistance (R2) et une diode (D2) qui sont connectées d’une part à un rail d’alimentation (-VCC) et d’autre part à la cathode de (D5) sur l’entrée (4) du capteur de courant (CCA) et enfin une résistance (R4) qui est connectée d’une part au rail d’alimentation (-VCC) et d’autre part à la cathode de (D3) sur l’entrée (5) du capteur de courant (CCA),a current sensor (CCA) which comprises the following components: two diodes (D3), (D5) whose anodes constitute the output (6) of the current sensor (CCA), a resistor (R2) and a diode ( D2) which are connected on the one hand to a power supply rail (-VCC) and on the other hand to the cathode of (D5) on the input (4) of the current sensor (CCA) and finally a resistor ( R4) which is connected on the one hand to the supply rail (-VCC) and on the other hand to the cathode of (D3) on the input (5) of the current sensor (CCA),
  • d’un contrôleur de courant (CCO) qui comporte les composants suivants : un transistor (Q5) opérant en base commune dont le collecteur constitue la sortie (8) du contrôleur de courant (CCO), une résistance (R6) qui est connectée d’une part à l’entrée (7) du contrôleur de courant (CCO) et d’autre part à l’émetteur de (Q5), ainsi qu’un dipôle formé d’une résistance (R8) en série avec deux diodes (D4) et (D8), ledit dipôle étant connecté d’une part au rail d’alimentation (-VCC) et d’autre part à la base de (Q5) et à l’entrée (POL) fournissant le courant de polarisation.a current controller (CCO) which comprises the following components: a transistor (Q5) operating in common base, the collector of which constitutes the output (8) of the current controller (CCO), a resistor (R6) which is connected to on the one hand at the input (7) of the current controller (CCO) and on the other hand at the emitter of (Q5), as well as a dipole formed by a resistor (R8) in series with two diodes ( D4) and (D8), said dipole being connected on the one hand to the supply rail (-VCC) and on the other hand to the base of (Q5) and to the input (POL) supplying the bias current.
  • et d’un condensateur (C).and a capacitor (C).

La base (10) du transistor composite (CFP) est connectée à l’entrée (E) du dispositif qui reçoit la sortie de l’étage amplificateur de tension, l’émetteur (11) du transistor composite (CFP) est directement connectée à la sortie (S) du dispositif. La source de courant (CSO) dispose d’une sortie principale (1) connectée à la sortie (S) du dispositif. Le capteur de courant (CCA) dispose d’une entrée principale (4) connectée au collecteur (12) du transistor composite (CFP), le capteur de courant (CCA) dispose également d’une entrée témoin (5) connectée à la sortie témoin (2) de la source de courant (CSO). Le contrôleur de courant (CCO) dont l’entrée (7) est connectée à la sortie (6) du capteur de courant (CCA) et dont la sortie (8) est connectée à l’entrée de contrôle (3) de la source de courant (CSO) ferme une boucle de régulation entre le capteur de courant (CCA) et la source de courant (CSO).The base (10) of the composite transistor (CFP) is connected to the input (E) of the device which receives the output of the voltage amplifier stage, the emitter (11) of the composite transistor (CFP) is directly connected to the output (S) of the device. The current source (CSO) has a main output (1) connected to the output (S) of the device. The current sensor (CCA) has a main input (4) connected to the collector (12) of the composite transistor (CFP), the current sensor (CCA) also has a control input (5) connected to the output indicator (2) of the current source (CSO). The current controller (CCO) whose input (7) is connected to the output (6) of the current sensor (CCA) and whose output (8) is connected to the control input (3) of the source (CSO) closes a control loop between the current sensor (CCA) and the current source (CSO).

Le capteur de courant (CCA) exploite la paire de diodes (D3), (D5) afin de réaliser par commutation, la fonction de transfert suivante : MIN(V(R2), V(R4)), V(R2) étant le potentiel sur l’entrée (4), V(R4) étant le potentiel sur l’entrée (5). Ainsi lors de la phase du cycle pour laquelle le courant de sortie est nul ou fourni via la source de courant (CSO) le terme V(R2) est pris en compte, permettant la régulation du courant de repos au travers du transistor composite (CFP). Lors de la phase du cycle pour laquelle le courant de sortie est fourni par le transistor composite (CFP), le terme V(R4) est pris en compte, permettant la régulation d’un faible courant de veille au travers de la source de courant (CSO). La diode (D1) permet le shunt de la résistance (R1) pour permettre à la source de courant (CSO) de produire un courant fort dans la phase ou la régulation se fait sur le courant traversant la résistance (R2) ; de même la diode (D2) permet le shunt de la résistance (R2) pour permettre au transistor composite (CFP) de produire un courant fort dans la phase ou la régulation se fait sur le courant traversant la résistance (R1). Le condensateur (C) est connecté entre la sortie (8) du contrôleur de courant (CCO) et l’entrée témoin (5) du capteur de courant (CCA), le condensateur (C) assure la compensation en fréquence de la boucle de régulation en relation avec la résistance (R4).The current sensor (CCA) uses the pair of diodes (D3), (D5) in order to achieve, by switching, the following transfer function: MIN(V(R2), V(R4)), V(R2) being the potential on input (4), V(R4) being the potential on input (5). Thus during the phase of the cycle for which the output current is zero or supplied via the current source (CSO) the term V(R2) is taken into account, allowing the regulation of the quiescent current through the composite transistor (CFP ). During the phase of the cycle for which the output current is supplied by the composite transistor (CFP), the term V(R4) is taken into account, allowing the regulation of a low standby current through the current source (CSO). The diode (D1) allows the shunt of the resistor (R1) to allow the current source (CSO) to produce a strong current in the phase or the regulation is done on the current crossing the resistor (R2); likewise the diode (D2) allows the shunt of the resistor (R2) to allow the composite transistor (CFP) to produce a strong current in the phase where the regulation is done on the current passing through the resistor (R1). The capacitor (C) is connected between the output (8) of the current controller (CCO) and the control input (5) of the current sensor (CCA), the capacitor (C) ensures the frequency compensation of the control loop. regulation in relation to resistance (R4).

Dans la forme de réalisation selon la figure , le contrôleur de courant (CCO) fonctionne en miroir de courant et comporte les composants suivants : un transistor (Q5) qui opère en miroir de courant dont le collecteur constitue la sortie (8) du contrôleur de courant (CCO), une résistance (R6) qui est connectée d’une part à l’entrée (7) du contrôleur de courant (CCO) et d’autre part à l’émetteur de (Q5), un dipôle formé d’un transistor (Q6) en série avec une résistance (R8) et une diode (D4) ; ledit dipôle qui est connecté d’une part à la base de (Q5) et à l’entrée (POL) fournissant le courant de polarisation et d’autre part à un rail d’alimentation (-VCC).In the embodiment according to FIG. , the current controller (CCO) operates as a current mirror and comprises the following components: a transistor (Q5) which operates as a current mirror, the collector of which constitutes the output (8) of the current controller (CCO), a resistor ( R6) which is connected on the one hand to the input (7) of the current controller (CCO) and on the other hand to the emitter of (Q5), a dipole formed by a transistor (Q6) in series with a resistor (R8) and a diode (D4); said dipole which is connected on the one hand to the base of (Q5) and to the input (POL) supplying the bias current and on the other hand to a supply rail (-VCC).

Dans la forme de réalisation préférentielle selon la figure , le contrôleur de courant (CCO) fonctionne en miroir de courant assorti d’une cascode et comporte les composants suivants : un transistor cascode (Q7) dont le collecteur constitue la sortie (8) du contrôleur de courant (CCO), un transistor (Q5) qui opère en miroir de courant dont le collecteur est connecté à l’émetteur de (Q7), une résistance (R6) qui est connectée d’une part à l’entrée (7) du contrôleur de courant (CCO) et d’autre part à l’émetteur de (Q5), un dipôle formé d’un transistor (Q6) en série avec une résistance (R8) et une diode (D4) ; ledit dipôle qui est connecté d’une part à la base de (Q5) et à la cathode d’une diode (D6) et d’autre part à un rail d’alimentation (-VCC), la diode (D6) dont l’anode est connectée à la base de (Q7) ainsi qu’à l’entrée (POL) fournissant le courant de polarisation. Le transistor cascode (Q7) optimise la précision du contrôleur de courant (CCO).In the preferred embodiment according to FIG. , the current controller (CCO) operates as a current mirror with a cascode and comprises the following components: a cascode transistor (Q7) whose collector constitutes the output (8) of the current controller (CCO), a transistor ( Q5) which operates as a current mirror whose collector is connected to the emitter of (Q7), a resistor (R6) which is connected on the one hand to the input (7) of the current controller (CCO) and to on the other hand at the emitter of (Q5), a dipole formed by a transistor (Q6) in series with a resistor (R8) and a diode (D4); said dipole which is connected on the one hand to the base of (Q5) and to the cathode of a diode (D6) and on the other hand to a supply rail (-VCC), the diode (D6) whose The anode is connected to the base of (Q7) as well as to the input (POL) providing the bias current. The cascode transistor (Q7) optimizes the accuracy of the current controller (CCO).

Selon une forme de réalisation non illustrée, le contrôleur de courant (CCO) fonctionne en base commune assorti d’une cascode et comporte les composants suivants : un transistor cascode (Q7) dont le collecteur constitue la sortie (8) du contrôleur de courant (CCO), un transistor (Q5) qui opère en base commune dont le collecteur est connecté à l’émetteur de (Q7), une résistance (R6) qui est connectée d’une part à l’entrée (7) du contrôleur de courant (CCO) et d’autre part à l’émetteur de (Q5), un dipôle formé d’une résistance (R8) en série avec deux diodes (D4) et (D8) ; ledit dipôle qui est connecté d’une part à la base de (Q5) et à la cathode d’une diode (D6) et d’autre part à un rail d’alimentation (-VCC), la diode (D6) dont l’anode est connectée à la base de (Q7) ainsi qu’à l’entrée (POL) fournissant le courant de polarisation. Le transistor cascode (Q7) optimise la précision du contrôleur de courant (CCO).According to an embodiment not shown, the current controller (CCO) operates on a common base together with a cascode and comprises the following components: a cascode transistor (Q7) whose collector constitutes the output (8) of the current controller ( CCO), a transistor (Q5) which operates in common base, the collector of which is connected to the emitter of (Q7), a resistor (R6) which is connected on the one hand to the input (7) of the current controller (CCO) and on the other hand at the emitter of (Q5), a dipole formed of a resistor (R8) in series with two diodes (D4) and (D8); said dipole which is connected on the one hand to the base of (Q5) and to the cathode of a diode (D6) and on the other hand to a supply rail (-VCC), the diode (D6) whose The anode is connected to the base of (Q7) as well as to the input (POL) providing the bias current. The cascode transistor (Q7) optimizes the accuracy of the current controller (CCO).

Applications de l’inventionApplications of the invention

Ce dispositif est particulièrement destiné à la fabrication d’amplificateur audio à hautes performances. À cette fin il faudra lui adjoindre un étage amplificateur de tension exploitant par exemple un amplificateur opérationnel. Cet amplificateur de tension peut également comporter la source du courant de la polarisation du présent dispositif, ce qui permet de profiter d’une alimentation mieux filtrée et de disposer d’un courant de polarisation plus propre.
This device is particularly intended for the manufacture of high-performance audio amplifiers. To this end, it will be necessary to add a voltage amplifier stage using, for example, an operational amplifier. This voltage amplifier can also comprise the source of the bias current of the present device, which makes it possible to take advantage of a better filtered power supply and to have a cleaner bias current.

Claims (6)

Dispositif étage de sortie pour amplificateur audio caractérisé en ce qu'il comporte :
- un transistor composite (CFP) configuré pour fonctionner en émetteur suiveur, la base (10) du transistor composite (CFP) étant connectée à l’entrée (E) du dispositif, l’émetteur (11) du transistor composite (CFP) étant directement connecté à la sortie (S) du dispositif,
- une source de courant (CSO) qui dispose d’une entrée de contrôle (3), et d’une sortie principale (1) connectée à la sortie (S) du dispositif,
- un capteur de courant (CCA) qui dispose d’une entrée principale (4) connectée au collecteur (12) du transistor composite (CFP), et d’une sortie (6),
- un contrôleur de courant (CCO) comportant un transistor (Q5) en base commune et dont l’entrée (7) est connectée à la sortie (6) du capteur de courant (CCA) et dont la sortie (8) est connectée à l’entrée (3) de la source de courant (CSO) et ferme une boucle de régulation entre le capteur de courant et la source de courant.Output stage device for audio amplifier characterized in that it comprises:
- a composite transistor (CFP) configured to operate as an emitter follower, the base (10) of the composite transistor (CFP) being connected to the input (E) of the device, the emitter (11) of the composite transistor (CFP) being directly connected to the output (S) of the device,
- a current source (CSO) which has a control input (3), and a main output (1) connected to the output (S) of the device,
- a current sensor (CCA) which has a main input (4) connected to the collector (12) of the composite transistor (CFP), and an output (6),
- a current controller (CCO) comprising a transistor (Q5) in common base and whose input (7) is connected to the output (6) of the current sensor (CCA) and whose output (8) is connected to the input (3) of the current source (CSO) and closes a regulation loop between the current sensor and the current source. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le contrôleur de courant (CCO) est configuré pour fonctionner en miroir de courant et comporte deux transistors (Q5) et (Q6) connectés en base commune et formant une structure en miroir de courant.Device according to Claim 1, characterized in that the current controller (CCO) is configured to operate as a current mirror and comprises two transistors (Q5) and (Q6) connected in common base and forming a current mirror structure. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le contrôleur de courant (CCO) est configuré pour fonctionner en cascode et comporte un transistor (Q7) prévu à cet effet.Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the current controller (CCO) is configured to operate in cascode and comprises a transistor (Q7) provided for this purpose. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de courant (CSO) dispose en outre d’une sortie témoin (2), en ce que le capteur de courant (CSO) dispose en outre d’une entrée témoin (5) qui est connectée à la sortie témoin (2) de la source de courant (CSO), et en ce que le dispositif comprend en outre un condensateur (C) de compensation en fréquence de la boucle de régulation connecté entre la sortie (8) du contrôleur de courant (CCO) et l’entrée témoin (5) du capteur de courant (CCA).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the current source (CSO) also has a control output (2), in that the current sensor (CSO) also has a control input (5) which is connected to the control output (2) of the current source (CSO), and in that the device further comprises a capacitor (C) for frequency compensation of the regulation loop connected between the output ( 8) of the current controller (CCO) and the indicator input (5) of the current sensor (CCA). Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le capteur de courant (CCA) comporte une première diode (D3) connectée entre l’entrée principale (4) et la sortie (6) du capteur de courant ; une deuxième diode (D5) connectée entre l’entrée témoin (5) et la sortie (6) du capteur de courant ; une première résistance (R2) connectée entre l’entrée principale (4) du capteur de courant et un rail d’alimentation (-VCC) ; et une deuxième résistance (R4) connectée entre l’entrée témoin (5) du capteur de courant et le rail d’alimentation (-VCC) ; la sortie (6) du capteur de courant étant configurée pour réaliser par commutation, via les première et deuxième diodes (D3, D5), une fonction de transfert qui est fonction de différences de potentiels électriques aux bornes des première et deuxième résistances (R2, R4).Device according to Claim 4, characterized in that the current sensor (CCA) comprises a first diode (D3) connected between the main input (4) and the output (6) of the current sensor; a second diode (D5) connected between the indicator input (5) and the output (6) of the current sensor; a first resistor (R2) connected between the main input (4) of the current sensor and a supply rail (-VCC); and a second resistor (R4) connected between the indicator input (5) of the current sensor and the supply rail (-VCC); the output (6) of the current sensor being configured to achieve by switching, via the first and second diodes (D3, D5), a transfer function which is a function of differences in electrical potentials at the terminals of the first and second resistors (R2, R4). Amplificateur audio comprenant un dispositif étage de sortie, caractérisé en ce que le dispositif étage de sortie est conforme à l’une quelconque des revendications précédentes.Audio amplifier comprising an output stage device, characterized in that the output stage device is in accordance with any one of the preceding claims.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5365199A (en) * 1993-08-02 1994-11-15 Motorola, Inc. Amplifier with feedback having high power supply rejection
US20050134383A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Franck Stephen J. Class AB enhanced transconductance source follower
US20060132240A1 (en) * 2004-12-16 2006-06-22 Realtek Semiconductor Corp. Source follower and current feedback circuit thereof

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