JP2000040928A - Power amplifier - Google Patents

Power amplifier

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JP2000040928A
JP2000040928A JP10208048A JP20804898A JP2000040928A JP 2000040928 A JP2000040928 A JP 2000040928A JP 10208048 A JP10208048 A JP 10208048A JP 20804898 A JP20804898 A JP 20804898A JP 2000040928 A JP2000040928 A JP 2000040928A
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circuit
power amplifier
power supply
power
voltage
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JP10208048A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Kishimoto
一雄 岸本
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplifier circuit whose total power efficiency containing a power source is high and moreover whose gain stability is high. SOLUTION: A switching power amplifier circuit 2 is used for the power amplifier stage of a highly precise power amplifier 51, and a rectifier power source device constituted only by a rectifier circuit and a filter circuit is used as a power source device 40. Furthermore, a divider 5 which divides an input signal to the switching power amplifier circuit 2 by the voltage of the power source device 40 is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、産業用の入出力
直線性が高く、増幅率が極めて安定な電力増幅回路の効
率向上に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in the efficiency of a power amplifier circuit having high input / output linearity and extremely stable amplification factor for industrial use.

【0002】[0002]

【従来の技術】アナログ信号を増幅して大電力信号とし
て出力する電力増幅器は用途(例えば産業用の各種のセ
ンサ信号を増幅してアクチュエータを駆動するなど)に
よっては、その入出力の直線性が高く(例えば0.1%
程度)、増幅率が究めて安定(例えば0.1%程度)な
ものが要求される。そしてこのような目的を満たすもの
はすでに得られている。しかし、これら高精度増幅器は
種々の公知の理由により、一般にその動作上の電力効率
はよいとは言えない。
2. Description of the Related Art A power amplifier that amplifies an analog signal and outputs it as a large power signal has a linear input / output characteristic depending on the application (eg, amplifying various industrial sensor signals and driving an actuator). High (eg 0.1%
), And those with an extremely stable amplification factor (for example, about 0.1%) are required. And something that satisfies these goals has already been obtained. However, these precision amplifiers are generally not operationally efficient in power for various known reasons.

【0003】一方において、スイッチング増幅回路を用
いた高効率電力増幅器があるが、これは一般にその増幅
精度(安定度)は良いとはいえない。限られた電源容量
や放熱許容量しかない環境、例えば人工衛星などでは効
率も重要な性能である。そこで高精度増幅器であり、か
つ、電力効率も優れているものが求められている。以
下、本明細書では、上記のような性能を有する高効率高
精度電力増幅器のことを、単に高精度電力増幅器と言
う。
On the other hand, there is a high-efficiency power amplifier using a switching amplifier circuit, but this generally does not have good amplification accuracy (stability). Efficiency is also an important performance in an environment with limited power supply capacity and heat radiation allowance, such as an artificial satellite. Therefore, a high-precision amplifier having excellent power efficiency is required. Hereinafter, in this specification, a high-efficiency high-precision power amplifier having the above performance is simply referred to as a high-precision power amplifier.

【0004】図6は特開平9−260979号公報に開
示されている従来の高精度電力増幅器の回路構成図であ
る。図において1は入力信号100を増幅する電圧増幅
回路で一般に極めて高いゲインを有している。2は電圧
増幅回路1の出力を受けて電力増幅し出力信号200を
出力するスイッチング電力増幅回路、3はスイッチング
電力増幅回路2の出力200を電圧増幅回路1の入力に
逆極性でフィードバックするフィードバック回路で、図
はアンプ記号で示しているが必ずしも能動素子を含むも
のとは限らない。4は各増幅回路の動作に必要な電圧を
供給する電源装置で図ではAC/DC電源を示している
が、バッテリなどを用いる場合もある。なお、以下の説
明で増幅率をゲインと称することが有るがここでは全く
同一の意味である。
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional high-precision power amplifier disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-260979. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a voltage amplifying circuit for amplifying an input signal 100, which generally has an extremely high gain. Reference numeral 2 denotes a switching power amplifying circuit that receives the output of the voltage amplifying circuit 1 and amplifies the power to output an output signal 200. Reference numeral 3 denotes a feedback circuit that feeds back the output 200 of the switching power amplifying circuit 2 to the input of the voltage amplifying circuit 1 in reverse polarity. In the drawings, the amplifier symbol is used, but it does not always include an active element. Reference numeral 4 denotes a power supply device for supplying a voltage necessary for the operation of each amplifier circuit. Although an AC / DC power supply is shown in the figure, a battery or the like may be used in some cases. In the following description, the amplification factor may be referred to as a gain, but has the same meaning here.

【0005】図6の従来の高精度電力増幅器50の動作
について説明する。電圧増幅回路1の増幅率は充分なネ
ガティブフィードバックを行った上で必要なトータルゲ
イン(信号100と信号200との間のゲイン)を得る
のに充分なゲインを持っている。例えばトータルゲイン
が1000のとき通常100000倍程度のゲインを有
している。
The operation of the conventional high-precision power amplifier 50 shown in FIG. 6 will be described. The amplification factor of the voltage amplifying circuit 1 has a sufficient gain to obtain a necessary total gain (gain between the signal 100 and the signal 200) after performing sufficient negative feedback. For example, when the total gain is 1000, the gain usually is about 100000 times.

【0006】スイッチング電力増幅回路2は、パルス幅
変調などの方式により実現されているスイッチング電力
増幅器で、高効率ではあるがそのゲインは安定とは言え
ない。特に動作原理上、供給される電源電圧の変動はス
イッチング電力増幅回路2のゲインに直接影響する。図
7は電源電圧の変化に対するスイッチング電力増幅回路
2の単独での入出力ゲイン変化を説明する特性図で、電
源電圧に対して完全に比例するとはいえないものの大略
比例する特性を有している。フィードバック回路3は、
一般には安定な動作が期待できるよう受動素子のみで構
成され、トータルゲインを決定する負帰還回路である。
そしてそのゲインは充分に安定なものを得ることが出来
る。
[0006] The switching power amplifier circuit 2 is a switching power amplifier realized by a method such as pulse width modulation and has a high efficiency but cannot be said to have a stable gain. In particular, due to the operation principle, the fluctuation of the supplied power supply voltage directly affects the gain of the switching power amplifier circuit 2. FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining a change in input / output gain of the switching power amplifier circuit 2 alone with respect to a change in the power supply voltage. The characteristic diagram has a characteristic that is not completely proportional to the power supply voltage but is approximately proportional to the power supply voltage. . The feedback circuit 3
Generally, it is a negative feedback circuit which is constituted only by passive elements so that stable operation can be expected and determines the total gain.
And the gain can be obtained sufficiently stable.

【0007】電源装置4は電圧増幅回路1、スイッチン
グ電力増幅回路2、また必要なときにはフィードバツク
回路3に電源を供給している。電源装置4の方式は大ま
かに分けて単純な整流回路とフィルタ回路からなる(こ
の明細書では説明の都合上整流電源と言う)ものと、能
動的な電圧制御回路を有するもの(以下、安定化電源と
いう)とがあるが、その電圧安定性(電圧変動率の逆
数)と動作効率は大略次の程度である。 電源の方式 電圧変動率 効率 整流電源 50% 100% 安定化電源 1% 70〜80% バッテリイを用いる電源は特性上ここでは整流電源に分
類する。
The power supply unit 4 supplies power to the voltage amplification circuit 1, the switching power amplification circuit 2, and, if necessary, the feedback circuit 3. The system of the power supply device 4 is roughly divided into a simple rectifier circuit and a filter circuit (hereinafter referred to as a rectified power supply for convenience of description) and a system having an active voltage control circuit (hereinafter referred to as a stabilizing circuit). However, the voltage stability (the reciprocal of the voltage fluctuation rate) and the operation efficiency are approximately as follows. Power supply method Voltage fluctuation rate Efficiency Rectified power supply 50% 100% Stabilized power supply 1% 70-80% Power supplies using batteries are classified here as rectified power supplies due to their characteristics.

【0008】ここで、高精度電力増幅器50の効率と、
増幅率の安定性(変動率の逆数)を検討する。高精度電
力増幅器50の効率は、電圧増幅器1の電力消費が無視
できる程度に小さいので、スイッチング電力増幅回路2
の効率τ1と電源装置4の効率τ2との積となる。そし
て、高精度電力増幅器50の前向きゲインをG,トータ
ルゲインを1/Hとするとき、トータルゲインの変動率
は、増幅率の変動率に1/GHを掛けたものとなること
は周知である。
[0008] Here, the efficiency of the high precision power amplifier 50 and
Examine the stability of the amplification rate (the reciprocal of the fluctuation rate). The efficiency of the high-precision power amplifier 50 is so small that the power consumption of the voltage amplifier 1 is negligible.
And the efficiency τ2 of the power supply device 4. It is well known that when the forward gain of the high-precision power amplifier 50 is G and the total gain is 1 / H, the fluctuation rate of the total gain is obtained by multiplying the fluctuation rate of the amplification rate by 1 / GH. .

【0009】まず、電源装置4に安定化電源を用いた場
合。 電源4の変動率=1%とすると スイッチング電力増幅回路2のゲイン変動率=1% スイッチング電力増幅回路2の効率 τ1=70〜80
% 安定化電源装置4の効率 τ2=70〜80% 従って、電力増幅部のトータルの効率 τ0=τ1×τ
2=49〜64% ゲイン変動率=1×1000/100000=0.01
% また、電源4に整流電源を用いた場合。 電源4の変動率=50% スイッチング電力増幅回路2のゲイン変動率=50% スイッチング電力増幅回路2の効率 τ1=70〜80
% 整流電源の効率 τ2=100% 従って、電力増幅部のトータルの効率 τ0=τ1×τ
2=70〜80% ゲイン変動率=50×1000/100000=0.5
First, a case where a stabilized power supply is used for the power supply device 4. Assuming that the fluctuation rate of the power supply 4 = 1%, the gain fluctuation rate of the switching power amplifier circuit = 1% The efficiency of the switching power amplifier circuit τ1 = 70 to 80
% Efficiency of the stabilized power supply device 4 τ2 = 70 to 80% Therefore, the total efficiency of the power amplifying unit τ0 = τ1 × τ
2 = 49-64% Gain fluctuation rate = 1 × 1000/100000 = 0.01
% When a rectified power supply is used as the power supply 4. Fluctuation rate of power supply 4 = 50% Gain fluctuation rate of switching power amplifier circuit 2 = 50% Efficiency of switching power amplifier circuit 2 τ1 = 70 to 80
% Efficiency of rectified power supply τ2 = 100% Therefore, total efficiency of power amplifying section τ0 = τ1 × τ
2 = 70-80% Gain fluctuation rate = 50 × 1000/100000 = 0.5
%

【0010】即ち、安定性を得るため電源に安定化電源
を用いると安定性は向上するが効率が低下し、効率向上
のため電源に整流電源を用いると効率は向上するがゲイ
ンの安定性は低下する。
That is, when a stabilized power source is used as a power source to obtain stability, the stability is improved, but the efficiency is reduced. When a rectified power source is used as the power source to improve the efficiency, the efficiency is improved, but the stability of the gain is reduced. descend.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の高精度、高効率
電力増幅器は、電力増幅部を効率のよいスイッチング電
力増幅回路で構成しても、ゲイン安定性を得るために
は、電源装置に安定化電源を使用する必要が有る。安定
化電源は概して効率がよくないので、電力増幅器トータ
ルとしての効率が低下してしまうという問題があった。
また、効率を優先して、電源に整流電源を用いること
は、電源電圧の変動が大きくなってゲインの安定性が低
下するので困難であり、また、電圧増幅回路のゲインを
さらに高くすることはループゲインが高くなりすぎて不
安定となり難しいと言う問題が有った。
In a conventional high-precision, high-efficiency power amplifier, even if the power amplifying section is constituted by an efficient switching power amplifying circuit, a stable power supply device is required to obtain gain stability. Power supply must be used. Since a stabilized power supply is generally inefficient, there is a problem that the efficiency of the power amplifier as a whole is reduced.
In addition, it is difficult to use a rectified power supply as a power supply with priority given to efficiency because fluctuations in the power supply voltage become large and the stability of the gain decreases, and it is difficult to further increase the gain of the voltage amplifier circuit. There was a problem that the loop gain became too high and became unstable and difficult.

【0012】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電源を含めたトータルの電力効
率が高く、しかもゲインの安定性が高い電力増幅回路を
得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to obtain a power amplifier circuit having high total power efficiency including a power source and high gain stability. .

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電力増幅
回路は、入力信号を増幅する増幅回路、この増幅回路の
出力信号を受けて、電力増幅するスイッチング電力増幅
回路、このスイッチング電力増幅回路の出力信号をフイ
ードバックして前記入力信号に逆極性で加算するフイー
ドバック回路、上記スイッチング電力増幅回路に電源電
圧を供給する電源回路を含む電力増幅器であって、前記
増幅回路と前記スイッチング電力増幅回路との間に挿入
され、前記増幅回路の出力信号を前記スイッチング電力
増幅回路に供給される前記電源電圧で除して、その出力
を前記スイッチング電力増幅回路の入力端子へ送る除算
器を有するものである。除算器は電源電圧の変動による
スイッチング電力増幅器のゲインの変動を補償するよう
に作用する。
A power amplifying circuit according to the present invention includes an amplifying circuit for amplifying an input signal, a switching power amplifying circuit for receiving and amplifying an output signal of the amplifying circuit, and a switching power amplifying circuit for the switching power amplifying circuit. A feedback circuit that feedbacks an output signal and adds the input signal with a reverse polarity to the input signal, and a power amplifier including a power supply circuit that supplies a power supply voltage to the switching power amplification circuit, wherein the power amplification circuit and the switching power amplification circuit A divider which is interposed therebetween and divides an output signal of the amplifier circuit by the power supply voltage supplied to the switching power amplifier circuit, and sends an output to an input terminal of the switching power amplifier circuit. The divider acts to compensate for fluctuations in the gain of the switching power amplifier due to fluctuations in the power supply voltage.

【0014】また、上記において、電源装置を整流電源
装置としたものである。整流電源装置は電力効率を向上
するように作用する。
In the above, the power supply device is a rectified power supply device. The rectified power supply acts to improve power efficiency.

【0015】この発明に係る電力増幅回路の除算器は、
前記増幅回路の出力端子と前記スイッチング電力増幅回
路の入力端子間に接続されたインピーダンス素子と前記
スイッチング電力増幅回路の入力端子とアース間に接続
されたFET素子と、このFET素子のゲート端子に前
記電源電圧を送る信号回路を含むものである。ゲート端
子に電源電圧を受けるFET素子はインピーダンス素子
との間で簡易な除算器を構成するように作用する。
[0015] The divider of the power amplifier circuit according to the present invention comprises:
An impedance element connected between an output terminal of the amplifier circuit and an input terminal of the switching power amplifier circuit, an FET element connected between an input terminal of the switching power amplifier circuit and ground, and a gate terminal of the FET element. It includes a signal circuit for sending a power supply voltage. The FET element receiving the power supply voltage at the gate terminal acts so as to constitute a simple divider with the impedance element.

【0016】また、上記の信号回路は半導体素子による
函数回路としたものである。半導体素子による函数回路
はスイッチング電力増幅回路の電源電圧特性を見かけ上
直線化するように作用する。
The signal circuit is a function circuit using a semiconductor element. The function circuit formed by the semiconductor element acts to make the power supply voltage characteristic of the switching power amplifier circuit seemingly linear.

【0017】この発明に係る電力増幅回路の除算器は、
制御信号によってその減衰率が制御信号によって制御さ
れる電子ボリウムと、前記電源電圧をディジタル信号に
変換するA/D変換器と、このディジタル信号の変化値
に対応する制御信号を記憶テーブルから選択し前記電子
ボリウムに出力するROMとを含むものである。記憶テ
ーブルにスイッチング電力増幅器の電圧特性に対応する
データを記憶しておくことにより、電子ボリウムはスイ
ッチング電力増幅器の特性を正確に直線化補償するよう
に作用する。
[0017] The divider of the power amplifier circuit according to the present invention comprises:
An electronic regulator whose attenuation rate is controlled by the control signal by the control signal, an A / D converter for converting the power supply voltage into a digital signal, and a control signal corresponding to a change value of the digital signal are selected from a storage table. A ROM for outputting to the electronic volume. By storing data corresponding to the voltage characteristics of the switching power amplifier in the storage table, the electronic volume acts to accurately linearize and compensate the characteristics of the switching power amplifier.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1の高精度電力増幅器を図1により説明す
る。図1において、1は入力信号100を増幅する充分
なゲインを有する電圧増幅回路、5は電圧増幅回路1の
出力を受けて信号を処理する除算器(詳細は後述)、2
は除算器5の出力を受けて電力増幅し出力信号200を
出力するスイッチング電力増幅回路、3はスイッチング
電力増幅回路の出力200を電圧増幅回路1の入力に逆
極性でフィードバックし加算するフィードバック回路、
40は各増幅回路の動作に必要な電圧を供給する電源装
置(AC/DC電源)で整流回路と受動素子からなる整
流電源装置である。除算器5は電圧増幅回路1からの信
号(図示Vid)を被除数、スイッチング電力増幅回路
2へ供給される電源電圧(図示B)を除数とする除算回
路で、その出力(図示Vi=Vid/B)はスイッチン
グ電力増幅回路2へ入力される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, a high-precision power amplifier according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a voltage amplifying circuit having a sufficient gain for amplifying an input signal 100, 5 denotes a divider (details will be described later) which receives an output of the voltage amplifying circuit 1 and processes the signal.
Is a switching power amplifier circuit that receives the output of the divider 5 and power-amplifies and outputs an output signal 200; 3 is a feedback circuit that feeds back and adds the output 200 of the switching power amplifier circuit to the input of the voltage amplifier circuit 1 in reverse polarity;
Reference numeral 40 denotes a power supply (AC / DC power supply) for supplying a voltage necessary for the operation of each amplifier circuit, which is a rectification power supply including a rectification circuit and a passive element. The divider 5 is a divider circuit that uses the signal (Vid in the drawing) from the voltage amplification circuit 1 as a dividend and the power supply voltage (B in the drawing) supplied to the switching power amplification circuit 2 as a divisor, and outputs (Vi = Vid / B in the drawing). ) Are input to the switching power amplifier circuit 2.

【0019】次に図1の高精度電力増幅器51の動作に
ついて説明する。図2は除算器5の入出力特性を、入力
される電源電圧(図示B)の変化に対して示したもの
で、電圧Bが低いときには除算器としてのゲインが高
く、電圧Bが高いときにはゲインが高くなるように構成
されている。従来例の説明と同様の条件、即ち、電圧増
幅器1のゲインG1を100000倍、高精度電力増幅
器51のトータルゲインG2を1000倍、電源装置4
0の電圧変動率を50%とする。
Next, the operation of the high precision power amplifier 51 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 shows the input / output characteristics of the divider 5 with respect to a change in the input power supply voltage (illustrated B). When the voltage B is low, the gain as the divider is high, and when the voltage B is high, the gain is high. Is configured to be higher. The same conditions as described in the conventional example, that is, the gain G1 of the voltage amplifier 1 is 100,000 times, the total gain G2 of the high-precision power amplifier 51 is 1000 times,
A voltage fluctuation rate of 0 is 50%.

【0020】まず、除算器5の出力より後のスイッチン
グ電力増幅回路2の入出力特性は、入力電圧をVi、出
力電圧をVo、ゲインをG、現在の電源電圧を正常時の
値に対してK%、また、スイッチング増幅回路2の出力
は電源電圧Bに比例すると仮定すると、 Vo=G×K×Vi/100 …… (1) 除算器5の入出力特性は、入力をVid,出力をVdと
して Vd=(Vid/K)×100 …… (2) したがって除算器5とスイッチング電力増幅回路2のト
ータルの特性としては Vo=G×K×Vi/100 =G×K×(Vd)/100 =G×K×(Vid/K)100/100 =G×Vid …… (3)
First, the input / output characteristics of the switching power amplifier circuit 2 after the output of the divider 5 are such that the input voltage is Vi, the output voltage is Vo, the gain is G, and the current power supply voltage is a value with respect to a normal value. Assuming that the output of the switching amplifier circuit 2 is proportional to the power supply voltage B, Vo = G × K × Vi / 100 (1) The input / output characteristics of the divider 5 are such that the input is Vid and the output is Vid. As Vd, Vd = (Vid / K) × 100 (2) Accordingly, the total characteristics of the divider 5 and the switching power amplifier circuit 2 are as follows: Vo = G × K × Vi / 100 = G × K × (Vd) / 100 = G × K × (Vid / K) 100/100 = G × Vid (3)

【0021】このようにして電源電圧の変動は完全に補
償される。ただし、これはスイッチング電力増幅器2の
ゲイン変動が電源電圧変動に比例する(即ち、(1)式
が成立する)と仮定した場合であることはいうまでもな
い。現実にはスイッチング電力増幅器2のトランジスタ
の飽和特性などにより、図7に示したように電源電圧の
変動にゲイン変動が比例しているとはいえないため、若
干の誤差が残る。この若干の誤差は前述のフィードバッ
ク制御により、例えば前述の条件では1000/100
000に低減される。
In this way, fluctuations in the power supply voltage are completely compensated. However, it goes without saying that this is a case where it is assumed that the gain fluctuation of the switching power amplifier 2 is proportional to the power supply voltage fluctuation (that is, equation (1) holds). In reality, the gain variation is not proportional to the variation of the power supply voltage as shown in FIG. 7 due to the saturation characteristics of the transistor of the switching power amplifier 2 and the like, so that a slight error remains. This slight error is, for example, 1000/100 under the above-described conditions by the above-described feedback control.
000.

【0022】実施の形態2.本発明の実施の形態2によ
る高精度電力増幅器を図3に示す。図3は図1の除算器
5の具体例を示すもので、FET6と、調整抵抗R9
と、バイアス抵抗R7,R8により構成したものであ
る。その他の回路は図1の構成と同じなので詳細な説明
は省略する。
Embodiment 2 FIG. FIG. 3 shows a high-precision power amplifier according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 shows a specific example of the divider 5 of FIG.
And bias resistors R7 and R8. The other circuits are the same as those in FIG.

【0023】図3の回路の動作について説明する。FE
T6のS−D間の抵抗をrとすると、除算器5の見かけ
のゲインはr/(R9+r) で表される。スイッチン
グ電力増幅回路2の電源電圧Bが低いときはFETのS
−D間の抵抗rが高くなり、スイッチング電力増幅回路
2の入力電圧Viを上げ、電源電圧Bが高いときにはF
ETのS−D間の抵抗rが低くなってスイッチング電力
増幅回路2の入力電圧Viを下げるという補償を行う。
抵抗R7,R8はこの発明に言う信号回路を構成してい
る。調整抵抗R9は、抵抗器に限らずいわゆるインピー
ダンス素子であればよい。
The operation of the circuit shown in FIG. 3 will be described. FE
Assuming that the resistance between S and D of T6 is r, the apparent gain of the divider 5 is represented by r / (R9 + r). When the power supply voltage B of the switching power amplifier circuit 2 is low, the S
−D increases, the input voltage Vi of the switching power amplifier circuit 2 increases, and when the power supply voltage B is high, F
Compensation is performed such that the resistance r between S and D of the ET decreases and the input voltage Vi of the switching power amplifier circuit 2 decreases.
The resistors R7 and R8 constitute a signal circuit according to the present invention. The adjusting resistor R9 is not limited to a resistor, and may be any so-called impedance element.

【0024】実施の形態3.図4は図3の除算器5のバ
イアス抵抗R7とR8の信号回路をダイオードを用いて
函数回路15としたものである。函数回路15の特性は
除算器5の特性が図2に示す特性となるように構成す
る。函数回路15を用いることによってスイッチング電
力増幅回路2の対電源電圧特性をより正確に補償する函
数特性を得られることにより、電圧変動補償特性を更に
改善することができる。図4に示す回路例に限らず、ダ
イオードの使用数を増やして函数をより滑らかな特性と
することや、ダイオードに代えて公知の他の半導体を用
いて構成することも可能である。
Embodiment 3 FIG. FIG. 4 shows a signal circuit of the bias resistors R7 and R8 of the divider 5 of FIG. The characteristic of the function circuit 15 is configured such that the characteristic of the divider 5 becomes the characteristic shown in FIG. By using the function circuit 15, it is possible to obtain a function characteristic of compensating the power supply voltage characteristic of the switching power amplifier circuit 2 more accurately, so that the voltage fluctuation compensation characteristic can be further improved. The function is not limited to the circuit example shown in FIG. 4, and the function may be made smoother by increasing the number of diodes used, or the semiconductor may be configured using another known semiconductor in place of the diode.

【0025】実施の形態4.図5は図4の除算器5と函
数回路15とをA/D変換器10、定数テーブルROM
11、電子ボリウム12、コントローラ13によって構
成し、定数テーブルROM11の内容を書き換えること
によって任意の函数特性(スイッチング電力増幅回路2
の特性にあわせた函数特性)を得、もって、より正確な
補償ができるようにしたものである。これらを全体的に
制御するためにコントローラ13を用いている。その他
の部分は図1〜4と同様なので詳細な説明は省略する。
電源電圧をA/D変換器10で捉え、その電源電圧レベ
ル変化に対応するゲインの補償レベルを、あらかじめ記
録してあるROM11から補償量を得て、その値で電子
ボリウム12を制御して最適な信号低減率を得るように
したものである。補償しきれない部分はフィードバック
回路を含む全体のフィードバックループにより更に補償
されることはいうまでもない。
Embodiment 4 FIG. 5 shows the A / D converter 10 and the constant table ROM, which are composed of the divider 5 and the function circuit 15 shown in FIG.
11, an electronic volume 12, and a controller 13. By rewriting the contents of the constant table ROM 11, arbitrary function characteristics (switching power amplifier circuit 2
Function characteristic according to the characteristic of the above), thereby enabling more accurate compensation. The controller 13 is used to control these components as a whole. Other parts are the same as those in FIGS.
The power supply voltage is captured by the A / D converter 10 and the compensation level of the gain corresponding to the change in the power supply voltage level is obtained by obtaining the compensation amount from the ROM 11 recorded in advance and controlling the electronic volume 12 with that value. Thus, a high signal reduction rate is obtained. It goes without saying that the portion that cannot be compensated is further compensated by the entire feedback loop including the feedback circuit.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のようにこの発明による高精度、高
効率電力増幅器は、電力増幅部を効率のよいスイッチン
グ電力増幅回路で構成し、また、電源に効率のよい整流
電源装置を用い、この整流電源装置の電圧変動によるス
イッチング電力増幅器のゲイン変動を補償する除算器を
用いたので、電力増幅器トータルとしての効率が高いと
いう効果が得られる。
As described above, in the high-precision and high-efficiency power amplifier according to the present invention, the power amplifying section is constituted by an efficient switching power amplifying circuit, and an efficient rectifying power supply is used for the power supply. Since the divider for compensating the gain fluctuation of the switching power amplifier due to the voltage fluctuation of the rectified power supply device is used, the effect that the efficiency of the power amplifier as a whole is high can be obtained.

【0027】電源装置の電圧変動を除算回路で補償して
いるので、電圧増幅回路のゲインを無理に高くする必要
がなく、安定した動作が期待できると言う効果がある。
Since the voltage fluctuation of the power supply device is compensated by the divider circuit, there is no need to forcibly increase the gain of the voltage amplifier circuit, and there is an effect that stable operation can be expected.

【0028】FETを用いて構成した除算器は、精度の
よい割り算回路を安価に構成することが出来る。信号函
数回路はスイッチング電力増幅回路の対電源電圧特性を
より正確に補償する特性を容易に得ることが出来る。
The divider constituted by using the FET can constitute an accurate division circuit at a low cost. The signal function circuit can easily obtain a characteristic for more accurately compensating the power supply voltage characteristic of the switching power amplifier circuit.

【0029】ROMによる特性テーブルと電子ボリウム
を用いた除算器は極めて正確な補償特性を得ることが出
来る。
The characteristic table based on the ROM and the divider using the electronic volume can obtain extremely accurate compensation characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による電力増幅器の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a power amplifier according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1電力増幅回路の特性説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of characteristics of the power amplifier circuit of FIG. 1;

【図3】 この発明の実施の形態2による電力増幅器の
構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a power amplifier according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態3による電力増幅器の
構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a power amplifier according to Embodiment 3 of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態4による電力増幅器の
構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a power amplifier according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】 従来の高精度高効率電力増幅器の構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional high-precision high-efficiency power amplifier.

【図7】 図6の特性説明図である。FIG. 7 is a characteristic explanatory diagram of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電圧増幅回路、 2 スイッチング電
力増幅回路、3 フィードバック回路、 4 電
源装置、5 除算器、 6 FE
T、9 調整抵抗(インピーダンス素子)、15 函数
回路、 51 高精度電力増幅器
1 voltage amplifier circuit, 2 switching power amplifier circuit, 3 feedback circuit, 4 power supply device, 5 divider, 6 FE
T, 9 adjustment resistor (impedance element), 15 function circuit, 51 high precision power amplifier

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Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号を増幅する電圧増幅回路、前記
電圧増幅回路の出力信号を受けて、電力増幅するスイッ
チング電力増幅回路、このスイッチング電力増幅回路に
電源電圧を供給する電源装置、前記スイッチング電力増
幅回路の出力信号をフイードバックして前記入力信号に
逆極性で加算するフイードバック回路を含む電力増幅器
であって、 前記電圧増幅回路と前記スイッチング電力増幅回路との
間に挿入され、前記電圧増幅回路の出力信号を前記スイ
ッチング電力増幅回路に供給される前記電源電圧で除し
て、その商出力を前記スイッチング電力増幅回路の入力
端子へ送る除算器を有することを特徴とする電力増幅
器。
1. A voltage amplifying circuit for amplifying an input signal, a switching power amplifying circuit for receiving the output signal of the voltage amplifying circuit and amplifying the power, a power supply for supplying a power supply voltage to the switching power amplifying circuit, and the switching power A power amplifier including a feedback circuit that feedbacks an output signal of an amplifier circuit and adds the output signal to the input signal with a reverse polarity, wherein the power amplifier is inserted between the voltage amplifier circuit and the switching power amplifier circuit, A power amplifier, comprising: a divider that divides an output signal by the power supply voltage supplied to the switching power amplifier circuit and sends a quotient output to an input terminal of the switching power amplifier circuit.
【請求項2】 電源装置は整流電源装置であることを特
徴とする請求項1に記載の電力増幅器。
2. The power amplifier according to claim 1, wherein the power supply is a rectified power supply.
【請求項3】 除算器は、前記増幅回路の出力端子と前
記スイッチング電力増幅回路の入力端子間に接続された
インピーダンス素子と前記スイッチング電力増幅回路の
入力端子とアース間に接続されたFET素子と、このF
ET素子のゲート端子に前記電源電圧を送る信号回路を
含むことを特徴とする請求項1に記載の電力増幅器。
3. A divider includes an impedance element connected between an output terminal of the amplifier circuit and an input terminal of the switching power amplifier circuit, and a FET element connected between an input terminal of the switching power amplifier circuit and ground. , This F
The power amplifier according to claim 1, further comprising a signal circuit that sends the power supply voltage to a gate terminal of the ET element.
【請求項4】 信号回路は半導体素子を含む函数回路で
あることを特徴とする請求項3に記載の電力増幅器。
4. The power amplifier according to claim 3, wherein the signal circuit is a function circuit including a semiconductor device.
【請求項5】 除算器は、制御信号によってその減衰率
が制御される電子ボリウムと、前記電源電圧をディジタ
ル信号に変換するA/D変換器と、このディジタル信号
の変化に対応する制御値を記憶したテーブルを記憶する
ROMと、このROMの記憶しているテーブルから前記
制御値を選択し前記電子ボリウムに出力するコントロー
ラとを含むことを特徴とする請求項1に記載の電力増幅
器。
5. A divider includes an electronic regulator whose attenuation rate is controlled by a control signal, an A / D converter that converts the power supply voltage into a digital signal, and a control value corresponding to a change in the digital signal. The power amplifier according to claim 1, further comprising: a ROM that stores the stored table; and a controller that selects the control value from the table stored in the ROM and outputs the selected control value to the electronic volume.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7554410B2 (en) 2006-10-18 2009-06-30 Panasonic Corporation Power amplifier

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