JP2001284969A

JP2001284969A - 電力増幅器

Info

Publication number: JP2001284969A
Application number: JP2000098649A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Mejika; 健一女鹿
Original assignee: Aiwa Co Ltd
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】スピーカを駆動する電力増幅器において、リ
レーを使用せずに、電源投入時のポップ音を防止する。【解決手段】ブートストラップ型電力増幅器２９、３
０、４６、４８は負帰還路８２を有する。電源投入時、
電圧源６８からの電圧がダイオード６６を介して電力増
幅器に供給される。この時、入力電圧がゼロであるた
め、増幅器の負帰還作用により出力電圧がゼロとなりポ
ップ音を防止する。正常動作時の大振幅信号に対して
は、ダイオード６６がオフになり、ブートストラップ作
用を維持して、出力信号の歪みを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、スピーカ
を駆動する電力増幅器に関する。詳しくは、終段部に接
続されるブーストラップ回路に逆流阻止用のダイオード
を接続することによって、電源投入時にスピーカから生
じるポップ音を防止するできるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から種々の形式のスピーカ駆動用電
力増幅器が提案されており、その１つは、相補型トラン
ジスタを用いた電力増幅器である。図２を参照して、か
かる電力増幅器の従来技術を説明する。差動オーディオ
入力信号又はシングル・エンド・オーディオ入力信号が
入力端子１０及び１２に供給される。なお、シングル・
エンド信号の場合は、入力端子１０及び１２の一方が基
準電圧源（例えば、接地）に結合される。これら入力端
子１０及び１２は、エミッタが共通接続されたＮＰＮ型
トランジスタ１４及び１６のベースに夫々結合される。
これらトランジスタ１４及び１６のエミッタは、定電流
源として作用する大抵抗の抵抗器１８を介して、正電圧
源＋Ｖccに結合される。また、トランジスタ１４及び１
６のコレクタは、負荷として作用する電流ミラー回路２
０を介して負電圧源−Ｂに結合される。

【０００３】電流ミラー回路２０は、コレクタがトラン
ジスタ１４のコレクタに結合されたＮＰＮ型トランジス
タ２２と、コレクタがトランジスタ１６のコレクタに結
合され、ベースがトランジスタ２２のベースに結合さ
れ、ダイオードとして機能するように接続されたＮＰＮ
型トランジスタ２４と、トランジスタ２２及び２４のエ
ミッタ並びに負電圧源−Ｂの間に夫々結合された抵抗器
２６及び２８を具えている。これらトランジスタ１４及
び１６、抵抗器１８及び電流ミラー回路２０は、従来の
差動増幅器２９を構成する。

【０００４】トランジスタ１４のコレクタは、エミッタ
接地型ＮＰＮ型トランジスタ３０のベースに結合され、
このトランジスタ３０のエミッタは、抵抗器３２を介し
て負電圧源−Ｂに結合される。トランジスタ３０のコレ
クタは、直流オフセット手段手段である３個のダイオー
ド３６〜３８と、抵抗器４０及び４２との直列回路を介
して正電圧源＋Ｂに結合される。この直列回路は、トラ
ンジスタ３０のエミッタ接地増幅器の負荷となる。よっ
て、この直列回路の主要抵抗が抵抗器４０及び４２であ
るので、抵抗器４０及び抵抗器４２の抵抗値の和をＲＬ
とし、抵抗器３２の抵抗値をＲＥとすると、トランジス
タ３０のエミッタ接地増幅器の増幅率は、約ＲＬ／ＲＥ
となる。

【０００５】ダイオード３４〜３８は、アノードが抵抗
器４０側で、カソードがトランジスタ３０側なので、通
常動作時は、ダイオード３４〜３８がオンし、それらの
電圧降下が略一定である。よって、オフセット手段であ
るダイオード３４〜３８の両端には、増幅された入力信
号であって、互いにオフセットされた信号が得られる。
周波数特性改善用のコンデンサ４４が、必要に応じて、
トランジスタ３０のコレクタ及びベース間に結合され
る。

【０００６】ダイオード３８のアノードは、ＮＰＮ型ト
ランジスタ４６のベースに結合され、ダイオード３４の
カソードは、ＰＮＰ型トランジスタ４８のベースに結合
される。これらトランジスタ４６及び４８は、電力増幅
器の電力に応じて、必要ならば、ダーリントン接続のト
ランジスタでもよい。図示の場合、トランジスタ４６
は、ＮＰＮ型トランジスタ５０及び５２のダーリントン
接続で構成され、トランジスタ５４は、ＰＮＰ型トラン
ジスタ５４及び５６のダーリントン接続で構成される。
トランジスタ４６のコレクタは、正電圧源＋Ｂに結合さ
れ、トランジスタ４８のコレクタは、負電圧源−Ｂに結
合される。

【０００７】トランジスタ４６及び４８のエミッタ間に
は、後述の理由で、抵抗器５８を挿入する。トランジス
タ４８のエミッタと、抵抗器４０及び４２の共通接続点
との間に、ブートストラップ用のオフセット電圧源とし
て作用するコンデンサ６０を挿入する。リレー６２及び
スピーカ６４の直列回路を、トランジスタ４８のエミッ
タ及び接地の間に挿入する。上述の構成が、出力段に相
補型トランジスタ（ＮＰＮ型及びＰＮＰ型トランジスタ
をプッシュプル接続した構成）を用いたブートストラッ
プ型電力増幅器である。なお、リレー６２は、電源がオ
ンされた後の所定時間後に（即ち、電圧源の値が安定し
た後に）、制御回路からの制御信号によりオフからオン
になる。また、正電圧源Ｂ＋の値は、正電圧源Ｖccの値
よりも高い。

【０００８】かかるブートストラップ型電力増幅器は、
次のように動作する。入力端子１０及び１２の間に供給
された入力信号は、差動増幅器２９により増幅される。
この差動増幅器２９の出力信号は、エミッタ接地型トラ
ンジスタ３０により更に増幅される。この際、ダイオー
ド３４〜３８から構成されたオフセット回路は、エミッ
タ接地型トランジスタ３０の出力信号をオフセットした
２つの出力信号として、夫々トランジスタ４６及び４８
のベースに供給する。これらトランジスタ４６及び４８
は、相補型であるため、トランジスタ３０の出力電圧が
上昇すると、トランジスタ４６のエミッタ電流が増加
し、トランジスタ４８の出力電流が減少する。よって、
トランジスタ４６のエミッタからスピーカ６４に電流が
流れ込む。また、トランジスタ３０の出力電圧が下降す
ると、トランジスタ４６のエミッタ電流が減少し、トラ
ンジスタ５６の出力電流が増加する。よって、スピーカ
６４からトランジスタ４８に電流が流れ込む。よって、
スピーカ６４に対する電力増幅を行う。

【０００９】また、オフセット電圧源として作用するコ
ンデンサ６０が設けられているため、抵抗器４０及び４
２の共通接続点の電圧がトランジスタ４８のエミッタ電
圧に追従して、入力信号の振幅に関わらず、最適なバイ
アスがトランジスタ４６及び４８に供給されて、大振幅
に対しても歪みの少ない広ダイナミック・レンジの電力
増幅器として動作する。ところで、トランジスタ４６及
び４８には、常に、縦電流（トランジスタ４６のコレク
タ・エミッタ間からトランジスタ４８のエミッタ・コレ
クタ間に流れる電流）が流れているため、この縦電流が
大きいと、トランジスタ４６及び４８に熱暴走が生じ
て、これらトランジスタを破壊する虞がある。この熱暴
走を防止するために、トランジスタ４６及び４８のエミ
ッタ間に、例えば、０．１５オーム又は０．２２オーム
程度の抵抗器５８を挿入する必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電力増幅器
の電源が投入された瞬間、電圧源Ｂ＋及びＢ−の電圧
は、ゼロから所定電圧にまで迅速に変化するため、リレ
ー６２がない場合、入力信号に関係ない電流がスピーカ
６４に流れ、不快なポップ音が生じる。このポップ音を
除去するためには、電圧源Ｂ＋及びＢ−の電圧をゼロか
ら所定電圧まで低速に変化させればよい。しかし、電圧
源Ｂ＋及びＢ−の所定電圧は、数十ボルトから百ボルト
程度というように非常に高いため、低速に所定電圧まで
変化させることは、回路構成が複雑且つ高価となり、困
難であった。そこで、従来のスピーカ用電力増幅器で
は、図２に示すように、トランジスタ４８及びスピーカ
６４の間にリレー６２を挿入し、電源投入時から、電圧
が安定する所定時間経過後までリレー６２をオフ状態に
して、ポップ音を防止していた。

【００１１】しかし、リレーが高価であるため、電力増
幅器全体の価格も上昇した。また、リレーは、機械的構
造のため、電子回路よりも寿命が短かった。さらに、リ
レーは、大型であるため、電力増幅器全体の小型化にも
影響した。

【００１２】したがって、本発明の目的は、電圧源の大
きい値を電源投入時に低速にゼロから所定値にまで変化
させなくても、ポップ音を防止できる電力増幅器の提供
にある。本発明の他の目的は、リレーを使用することな
くポップ音を防止できる電力増幅器の提供にある。本発
明の更に他の目的は、ポップ音防止回路が出力信号を歪
ませない電力増幅器の提供にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の電力増幅器は、
図１にその一実施の形態を示すように、入力信号を増幅
する差動増幅器２９と、この差動増幅器の出力信号をベ
ースに受けるエミッタ接地型トランジスタ３０と、この
エミッタ接地型トランジスタのコレクタ及び正の第１電
圧源６８の間に結合された電圧オフセット手段３４〜３
８、抵抗器４０〜４２及びダイオード６６の直列回路
と、ベースがオフセット手段３４〜３８の一端に結合さ
れ、コレクタが正の第２電圧源Ｂ＋に結合されたＮＰＮ
型トランジスタ４６と、エミッタがＮＰＮ型トランジス
タ４６のエミッタに結合され、ベースが電圧オフセット
手段３４〜３８の他端に結合され、コレクタが負の第３
電圧源Ｂ−に結合されたＰＮＰ型トランジスタ４８と、
このＰＮＰ型トランジスタのエミッタ及び接地間に結合
されたスピーカ６４と、ＰＮＰ型トランジスタ４８のエ
ミッタ及び直列回路の抵抗器４０〜４２の間に挿入され
たコンデンサ６０と、ＰＮＰ型トランジスタ５６のエミ
ッタ及び差動増幅器２９の入力端に結合された負帰還路
８２とを具えており、第１電圧源６８の電圧値が第２電
圧源の電圧値よりも低く、ダイオード６６のアノード側
が第１電圧源６８に結合されていることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の電力増幅器では、第１電圧
源６８は、直列電圧安定化回路である。なお、ＮＰＮ型
トランジスタ４６のエミッタ及びＰＮＰ型トランジスタ
４８のエミッタ間には、熱暴走防止用の抵抗器５８を設
けてもよい。また、ＮＰＮ型トランジスタ４６及びＰＮ
Ｐ型トランジスタ４８は、ダーリントン接続トランジス
タでもよい。

【００１５】本発明によれば、第１電圧源６８の電圧値
は、第２電圧源Ｂ＋の電圧値よりも低い。よって、電源
投入時に、第１電圧源６８の方が第２電圧源Ｂ＋よりも
早く安定する。よって、第２電圧源Ｂ＋の電圧よりも早
く、第１電圧源６８からの安定した電圧がダイオード６
６を介してトランジスタ３０及び４８に供給される。し
たがって、電力増幅器の内、差動増幅器２９と、エミッ
タ接地型トランジスタ３０と、トランジスタ４８と、負
帰還路８２とが、電力増幅器全体よりも早く能動状態と
なる。電源投入時は、入力信号がゼロであるため、負帰
還の作用により、トランジスタ４８のエミッタがゼロに
なるように働き、スピーカ６４に流す電流を発生しな
い。よって、ポップ音の阻止できる。

【００１６】また、ダイオード６６及びコンデンサ６０
の作用により、第１電圧源６８からスピーカ６４に流れ
る電流を遅延させるため、第１電圧源６８によるポップ
音を防止する。さらに、通常動作において、信号振幅が
大きい場合、抵抗器４０及び４２の共通接続点の電圧も
上昇しようとするが、ダイオード６６がない場合、抵抗
器４０及び４２の共通接続点の電圧は、第１電圧源６８
の電圧により制限されて、ブートストラップ増幅器とし
て動作できず、出力信号に歪みが生じる。しかし、本発
明では、ダイオード６６が存在し、かかる場合、ダイオ
ード６６がオフとなって、抵抗器４０及び４２の共通接
続点の電圧が第１電圧源６８の電圧により制限されない
ようにして、出力信号が歪むのを防止する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照して、本発明の
好適実施例を説明する。なお、図１及び図２において、
同じ素子を同じ参照符号で示す。また、差動増幅器２９
と、エミッタ接地型トランジスタ３０と、相補型トラン
ジスタを用いた出力段と構成は、図２の従来構成と略同
じなので、これらの詳細説明は省略し、相違点のみを説
明する。

【００１８】入力端子１２は接地され、オーディオ入力
信号が入力端子１０及び１２間に供給される。トランジ
スタ１６のベースは、抵抗８４を介して接地されると共
に、負帰還路８２を介して、トランジスタ４８のエミッ
タから出力信号を受ける。よって、電力増幅器全体は、
負帰還増幅器として動作し、トランジスタ４８のエミッ
タ、即ち、電力増幅器の出力端の電圧は、入力端子１０
の電圧に追従するように動作する。また、トランジスタ
４８のエミッタとスピーカ６４との間には、リレーが存
在せず、直接接続されている。

【００１９】抵抗器４２とダイオード６６との接続点
は、電圧源Ｂ＋ではなく、ダイオード６６を介して第１
電圧源６８に結合されている。なお、ダイオード６６の
アノードが第１電圧源６８側であり、そのカソードが抵
抗器４２側である。第１電圧源６８は、図２の電圧Ｖcc
を発生する直列電圧安定化回路（シリーズ・レギュレー
タ）である。商用電圧から整流平滑された低い直流電圧
が端子７０に供給される。この端子７０は、ＮＰＮ型ト
ランジスタ７２のコレクタ・エミッタ接合を介して、抵
抗器１８及びダイオード６６の共通接続点に結合してい
る。端子７０及び接地間には、抵抗器７４と、コンデン
サ７６及び定電圧ダイオード７８の並列回路とが挿入さ
れている。抵抗器７４及び定電圧ダイオード７８の共通
接続点がトランジスタ７２のベースに接続され、トラン
ジスタ７２のエミッタ及び接地間にコンデンサ８０が挿
入されている。

【００２０】端子７０から抵抗器７４を介して定電圧ダ
イオード７８に電流が流れるため、定電圧ダイオード７
８は、端子７０の電圧が所定範囲内ならば、定電圧を発
生し、コンデンサ７６により安定化される。定電圧ダイ
オード７８の安定化された電圧がトランジスタ７２のベ
ースに供給されるため、トランジスタ７２のエミッタに
は、定電圧ダイオード７８で決まる安定化された電圧Ｖ
ccが発生する。コンデンサ８０は、電圧Ｖccを平滑、即
ち、更に安定化させる。

【００２１】電源投入後、電源電圧が安定化した後の電
力増幅器の動作は、図２を参照して説明した従来回路と
同様である。しかし、図１の回路の場合、負帰還路８２
の作用により、安定が良い。

【００２２】次に、電源投入時の動作を説明する。電圧
源６８の電圧値Ｖccは、電圧源Ｂ＋の電圧値よりも低い
ので、電源投入時に、電圧Ｖccの方が電圧源Ｂ＋よりも
早く安定する。しかし、電源６８には、コンデンサ８０
などの素子があるため、その出力電圧値Ｖccが所定値に
達するには、多少の時間を必要とする。電圧源Ｂ＋の電
圧よりも早く、電圧源６８からの安定化した電圧Ｖcc
が、ダイオード６６を介してトランジスタ３０及び４８
に供給される。特に、トランジスタ４８のエミッタに
は、電圧源６８からの電圧Ｖccがダイオード６６及びコ
ンデンサ６０を介して供給されるが、ダイオード６６及
びコンデンサ６０の作用により、トランジスタ４８のエ
ミッタ電圧は、電圧Ｂ＋より早いが、急激には変化しな
い。よって、スピーカ６４に急激な電流が流れず、ポッ
プ音が発生しない。

【００２３】上述の理由により、電力増幅器の内、差動
増幅器２９と、エミッタ接地型トランジスタ３０と、ト
ランジスタ４８と、負帰還路８２とが、電力増幅器全体
よりも早く能動状態となる。負帰還路８２の作用によ
り、トランジスタ４８のエミッタ電圧は、入力端子１０
の電圧に追従する。一方、電源投入時は、入力信号がゼ
ロであるため、入力端子１０の電圧もゼロである。よっ
て、トランジスタ４８のエミッタがゼロになるように負
帰還増幅器が働き、スピーカ６４に流れる電流を発生し
ないので、ポップ音を阻止できる。

【００２４】ところで、通常動作において、信号振幅が
大きい場合、ブートストラップの作用により、トランジ
スタ４８のエミッタ電圧に応じて、抵抗器４０及び４２
の共通接続点の電圧も上昇しようとする。もし、ダイオ
ード６６がなく、抵抗器４２とダイオード６のカソード
との接続点が電圧源６８に直結されている場合、抵抗器
４０及び４２の共通接続点の電圧は、電圧源６８の電圧
Ｖccにより制限されて、この電圧Ｖcc以上に上昇できな
い。よって、この場合、トランジスタ４６及び４８のバ
イアス電圧が適切ではなくなり、スピーカ６４に供給さ
れる出力信号に歪みが生じる。

【００２５】しかし、本発明では、ダイオード６６を電
圧源６８及び抵抗器４２の間に結合しているので、信号
振幅が大きい場合には、ダイオード６６がオフとなっ
て、電圧源６８を切り離す。よって、抵抗器４０及び４
２の共通接続点の電圧は、電圧源６８の電圧Ｖccに制限
されず、トランジスタ４８のエミッタ電圧に追従するブ
ートストラップ動作を行えるので、スピーカ６４への出
力信号が歪むのを防止できる。

【００２６】本発明の好適実施例について上述したが、
本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能
である。例えば、直流オフセット手段には、ダイオード
以外にトランジスタや、定電圧ダイオードを用いてもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、大きい値
の電源電圧を電源投入時に低速にゼロから所定値にまで
変化させなくても、また、リレーを使用しなくても、ポ
ップ音を防止できる。よって、電力増幅器の構成を簡
単、小型且つ安価にできる。また、ポップ音を防止する
ための回路が、信号出力信号を歪ませることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力増幅器の好適実施例を示す回路図
である。

【図２】従来の電力増幅器を示す回路図である。

【符号の説明】

２０電流ミラー２９差動増幅器３０エミッタ接地型トランジスタ４６ＮＰＮ型トランジスタ４８ＰＮＰ型トランジスタ６４スピーカ６６ダイオード６８第１電圧源Ｂ＋第２電圧源Ｂ− 第３電圧源

フロントページの続きＦターム(参考） 5J090 AA02 AA18 AA41 CA13 CA21 CA48 CA92 FA17 GN01 GN06 HA08 HA19 HA20 HA25 HA29 KA02 KA09 KA24 KA62 MA06 MA13 MA24 MN01 SA05 5J091 AA02 AA18 AA41 CA13 CA21 CA48 CA92 FA17 HA08 HA19 HA20 HA25 HA29 KA02 KA09 KA24 KA62 MA06 MA13 MA24 SA05 UW09 5J092 AA02 AA18 AA41 CA13 CA21 CA48 CA92 FA17 FR11 HA08 HA19 HA20 HA25 HA29 KA02 KA09 KA24 KA62 MA06 MA13 MA24 SA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を増幅する差動増幅器と、該差動増幅器の出力信号をベースに受けるエミッタ接地
型トランジスタと、該エミッタ接地型トランジスタのコレクタ及び正の第１
電圧源の間に結合された電圧オフセット手段、抵抗器及
びダイオードの直列回路と、ベースが上記オフセット手段の一端に結合され、コレク
タが正の第２電圧源に結合されたＮＰＮ型トランジスタ
と、エミッタが上記ＮＰＮ型トランジスタのエミッタに結合
され、ベースが上記電圧オフセット手段の他端に結合さ
れ、コレクタが負の第３電圧源に結合されたＰＮＰ型ト
ランジスタと、該ＰＮＰ型トランジスタのエミッタ及び接地間に結合さ
れたスピーカと、上記ＰＮＰ型トランジスタのエミッタ及び上記直列回路
の上記抵抗器の間に挿入されたコンデンサと、上記ＰＮＰ型トランジスタのエミッタ及び上記差動増幅
器の入力端に結合された負帰還路とを具え、上記第１電圧源の電圧値が上記第２電圧源の電圧値より
も低く、上記ダイオードのアノード側が上記第１電圧源
に結合されていることを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】上記第１電圧源は、直列電圧安定化回路
であることを特徴とする請求項１の電力増幅器。
【請求項３】上記ＮＰＮ型トランジスタのエミッタ及
び上記ＰＮＰ型トランジスタのエミッタ間に挿入された
抵抗器を更に具え、上記ＮＰＮ型トランジスタ及び上記ＰＮＰ型トランジス
タは、ダーリントン接続トランジスタであることを特徴
とする請求項１の電力増幅器。