JP2009522905A

JP2009522905A - シングルエンド増幅器

Info

Publication number: JP2009522905A
Application number: JP2008549093A
Authority: JP
Inventors: ベルカウトマルコ
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2007-01-05
Publication date: 2009-06-11
Also published as: CN101366171A; WO2007080528A1; US7961043B2; US20080309404A1; CN101366171B; EP1977504A1; EP1977504B1

Abstract

本発明の増幅器装置は、出力端を有する増幅器（Ａ_０）と、該出力端と当該増幅器の入力側との間の第１のフィードバック（Ｒ_ｆｂ）と、前記出力端に結合される、第１端子及び第２端子を有する負荷（Ｒ_Ｌ）と、前記負荷の第２端子と或る基準端子との間のＤＣブロッキングコンデンサ（Ｃ_ＤＣ）とを有し、前記負荷の第２端子と当該増幅器の入力側との間に第２のフィードバック（Ｃ_ｘ，Ｒ_ｘ）が設けられている。

Description

本発明は、シングルエンド増幅器に関し、特に、非対称性の電力供給によるシングルエンド増幅器用のフィードバック構成に関する。

多くのオーディオ・アンプでは、いわゆるシングルエンド構成が用いられている。シングルエンド構成では、負荷となるラウドスピーカの一方の端子のみが電力増幅器の出力端に接続される。対称性の電力供給が利用可能であれば、ラウドスピーカの他方の端子は、グランドに接続される。単一（非対称性）の電力供給のみが利用可能である場合、ＤＣブロッキングコンデンサがラウドスピーカとグランドとの間に必要になる。ＤＣブロッキングコンデンサの両端間の平均電圧は、供給電圧の半分に等しい。この増幅器は、該増幅器の出力端と反転入力端との間にフィードバックループを有することができる。

本発明の目的は、特に、改善した増幅器を提供することにある。本発明は、独立請求項で規定されている。有利な実施例は、従属請求項で規定されている。

本発明は、増幅器装置を提供し、この増幅器装置は、出力端を有する増幅器と、該出力端と当該増幅器の入力側との間の第１のフィードバックと前記出力端に結合される、第１端子及び第２端子を有する負荷と、前記負荷の第２端子と或る基準端子との間のＤＣブロッキングコンデンサとを有し、前記負荷の第２端子と当該増幅器の入力側との間に第２のフィードバックが設けられている。

本発明は、従来技術では、フィードバックループがＤＣブロッキングコンデンサの両端間に生じる誤差を補償していないという認識に基づいている。本発明によれば、当該負荷の双方の端子からのフィードバックを提供する。

実施例は、多数のシングルエンドのクラスＤの増幅器によって、良好なチャンネル選択を維持しながら、１つの共通のＤＣブロッキングコンデンサを用いて単一の供給電圧を動作可能にするフィードバックを提供する。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明する実施例に関して明らかになる。

図１の実施例では、入力電圧Ｖ_ｉｎが、カスケード接続のＶ−Ｉ変換器ｇ_ｍに供給され、この後段に、トランスインピーダンス電力増幅器が設けられる。トランスインピーダンス段は、演算増幅器Ａ_０で実現している。演算増幅器Ａ_０の反転入力端における仮想接地は、抵抗Ｒ_ｆｂを介して出力ノードＶ_ｏｕｔからフィードバックされている。演算増幅器Ａ_０の非反転入力端におけるＶ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、必然的に生じる、小さいがゼロではないオフセット電圧を示している。非反転入力端では、基準電圧Ｖ_ｒｅｆが抵抗Ｒ_ｘを介して供給される。基準電圧Ｖ_ｒｅｆは、仮想接地及び出力ノードの双方のＤＣレベルを規定する。ラウドスピーカＲ_Ｌ及びＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣは、演算増幅器Ａ_０の出力ノードとグランドとの間で直列に接続される。コンデンサＣ_ｘの一方は、演算増幅器Ａ_０の非反転入力端に接続される抵抗Ｒ_ｘの端子Ｖ_ｘに接続され、その他方は、ラウドスピーカＲ_ＬとＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣとの間の接続点Ｖ_ＤＣに接続される。図示する非対称性の電力供給では、ＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣは、増幅器の出力のＤＣレベルに整合することになる。基準電圧Ｖ_ｒｅｆは、出力ノードの（対称の）ＡＣ電圧スイングを最大にする供給電圧の半値に等しくなるように選定されている。

コンデンサＣ_ｘ及び抵抗Ｒ_ｘは、カットオフ周波数ｆ_ｃよりも高い周波数でユニティ（０ｄＢ）に近づく伝達とＤＣでゼロを有するハイパスフィルタを形成する。カットオフ周波数ｆ_ｃは、ｆ_ｃ＝１／（２πＲ_ｘＣ_ｘ）で与えられる。従って、カットオフ周波数ｆ_ｃよりも高い周波数に対して、この構成は、接続点Ｖ_ＤＣから演算増幅器Ａ_０の非反転入力端まで直接のフィードバックとして機能する。

フィードバックコンデンサＣ_ｘは、ＤＣに対してフィードバックを阻止し、これにより、後述のようなオフセットで生じる出力電圧ドリフトの問題を解決することができる。即ち、このフィードバックコンデンサＣ_ｘがなければ、フィードバックループにより、オフセット電圧Ｖ_{Ｏｆｆｓｅｔ}がラウドスピーカＲ_Ｌの両端間に現れ、小さいがゼロではないＤＣ電流がラウドスピーカを介して流れ、この電流はＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣを介して流れなければならなくなり、グランド又は供給電圧によって制限されるまで、出力電圧にドリフトを生じさせることになる。フィードバックコンデンサＣ_ｘの存在により、オフセット電圧Ｖ_{Ｏｆｆｓｅｔ}がフィードバックコンデンサＣ_ｘの両端間に現れ、これによりＤＣ電流をラウドスピーカＲ_Ｌ及びＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣを介して流さないようにして、出力電圧がドリフトしないようにする。

ラウドスピーカの双方の端子からのフィードバックは、ＡＣ信号に対して歪み及びチャンネル選択を改善させ、第２のフィードバックは、ＤＣに対してオフセットによって生じる出力電圧のドリフトの問題を解決するので、有利である。

図２に、ステレオ構成を示している。これは、基本的に、図１の回路をダブル（一方は、参照符号“１”を有し、他方は参照符号“２”を有する）にして、抵抗Ｒ_ｘ、コンデンサＣ_ｘ、及びＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣを共通して有する。ＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣを共有することにより、極めてコスト効率をよくすることができる。一般的に、２つの演算増幅器Ａ_０１及びＡ_０２のオフセット電圧は等しくない。ここで、フィードバックコンデンサＣ_ｘの両端間のＤＣ電圧は、オフセット電圧Ｖ_{Ｏｆｆｓｅｔ１}及びＶ_{Ｏｆｆｓｅｔ２}の平均値に等しくなる。チャンネル１におけるラウドスピーカの両端間の電圧は、（Ｖ_{Ｏｆｆｓｅｔ１}−Ｖ_{Ｏｆｆｓｅｔ２}）／２になり、チャンネル２におけるラウドスピーカの両端間の電圧は、チャンネル１とはまさに逆の（Ｖ_{Ｏｆｆｓｅｔ２}−Ｖ_{Ｏｆｆｓｅｔ１}）／２になる。これにより、これらのラウドスピーカを介して流れるＤＣオフセット電流をキャンセルし、ＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣにて電圧ドリフトを生じなくすることができる。この提案は、より多くのチャンネルに対して拡張することができる。

本発明の実現は、図１及び図２に示すものと同じぐらい簡単に達成でき、即ち、１つの抵抗Ｒ_ｘ及び１つのコンデンサＣ_ｘによって、演算増幅器Ａ_０の出力端に接続する側でないラウドスピーカの端子Ｖ_ＤＣからのフィードバックを実現することができる。Ｒ_ｘの実用的な値は、１０ｋΩ〜１００ｋΩの範囲とし、Ｃ_ｘは、１００ｎｆ〜１μＦの範囲にする。

ステレオ信号では、低周波信号を同相にすることがよくある。これに対しては、図２に示した構成で、一方のチャンネルの位相を反転し、そのチャンネルのラウドスピーカの極性を逆にすることによって利用することができる。ここで、低周波チャンネルのキャンセルする信号電流は、ＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣによって低周波電流が供給されないことを意味しており、電圧Ｖ_ＤＣがこの供給電圧の半値に留まることになる。これにより、低周波数におけるフル電力の出力を可能にする。

図３のステレオ構成の実施例では、２つのＤＣブロッキングコンデンサＣ_ＤＣ１及びＣ_ＤＣ２を使用しており、即ち一方はグランドに接続され、他方は供給源Ｖ_ｐに接続される。また、この場合、ＤＣブロッキングコンデンサは、電力供給のデカップリングコンデンサとしても機能する。

上述の実施例は、制限することなく本発明を示しており、当業者であれば請求の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施例を設計できることは明らかである。本実施例は、負荷としてラウドスピーカを有するオーディオ・アンプを示しているが、他の負荷を有する増幅器により本発明を使用することができる。非反転入力端へのフィードバックは、フィードバック経路がインバータを有する場合、反転入力端へのフィードバックに取り替えることができる。増幅器は、反転及び非反転入力端を有する演算増幅器とする必要はない。増幅器装置は、必ずしもトランスインピーダンス増幅器が後続するＶ−Ｉ変換器を備える必要はない。請求の範囲の解釈は、如何なる参照記号も請求の範囲を限定するものではない。“備える（含む）”という用語は、請求の範囲に記載される要素又はステップ以外の存在を除外するものではない。単数で扱う要素は、このような要素の複数の存在を除外するものではない。ある構成要素が互いに異なる従属の請求の範囲で詳述されるという単なる事実は、これらの構成要素の組み合わせを有利に使用できないことを示すものではない。

本発明の第１の実施例によるフィードバック構成を示す図である。本発明の第２の実施例によるステレオ構成を示す図である。本発明の第３の実施例による電力供給のデカップリングと組み合わせたＤＣブロッキングを示す図である。

Claims

出力端を有する増幅器と、
該出力端と当該増幅器の入力側との間の第１のフィードバックと、
前記出力端に結合される、第１端子及び第２端子を有する負荷と、
前記負荷の第２端子と或る基準端子との間のＤＣブロッキングコンデンサとを有し、
前記負荷の第２端子と当該増幅器の入力側との間に第２のフィードバックが設けられている、増幅器装置。
前記ＤＣブロッキングコンデンサは、前記負荷の第２端子と電源端子との間における第１のＤＣブロッキングコンデンサと、前記負荷の第２端子とグランドとの間における第２のＤＣブロッキングコンデンサとを有する、請求項１に記載の増幅器装置。
請求項１に記載の増幅器装置を複数備えるマルチチャンネル増幅器ユニットであって、
前記増幅器装置は、共通のＤＣブロッキングコンデンサを共有する、マルチチャンネル増幅器ユニット。
前記ＤＣブロッキングコンデンサは、前記負荷の第２端子と電源端子との間における第１のＤＣブロッキングコンデンサと、前記負荷の第２端子とグランドとの間における第２のＤＣブロッキングコンデンサとを有する、請求項３に記載のマルチチャンネル増幅器ユニット。
請求項１に記載の増幅器装置を複数備えるマルチチャンネル増幅器ユニットであって、
前記増幅器装置は、前記第２のフィードバックを共通にして共有する、マルチチャンネル増幅器ユニット。