JP2010035117A - Current feedback amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーディオ信号を増幅する電流帰還型アンプに関する。 The present invention relates to a current feedback amplifier that amplifies an audio signal.
従来の電圧帰還型アンプにおいては、初段に差動アンプを配置し、アンプ又はスピーカへの出力信号を差動アンプの反転入力側に帰還することにより、アンプ機器の出力端子への直流電圧の発生を防止していた。
そして、従来の電流帰還型アンプにおいては、初段に電圧−電流変換回路を配置し、回路素子のばらつきによって出力に発生するオフセット電圧を抑圧するための回路を必要としていた（ＤＣサーボ回路）。
In a conventional voltage feedback amplifier, a differential amplifier is arranged at the first stage, and the output signal to the amplifier or speaker is fed back to the inverting input side of the differential amplifier, thereby generating a DC voltage to the output terminal of the amplifier device. Was preventing.
In the conventional current feedback amplifier, a voltage-current conversion circuit is arranged at the first stage, and a circuit for suppressing an offset voltage generated at the output due to variations in circuit elements is required (DC servo circuit).
従来の電流帰還型アンプの回路図を、図２に示す。入力端子ＩＮＰＵＴから入力されたオーディオ信号は、オペアンプＵ１１の非反転入力端子に入力される。オペアンプＵ１１の出力信号は、トランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５、Ｑ１６を備える増幅回路に入力される。
図２の電流帰還型アンプにおいては、オーディオ信号成分を主として帰還するＡＣ帰還ループ（矢印ｃ、矢印ｅ）及び回路の直流安定性を向上させるためのＤＣ帰還ループ（矢印ｄ）を備える多重帰還型アンプとして構成されている。
ＡＣ帰還ループ（矢印ｅ）、ＤＣ帰還ループ（矢印ｄ）は、増幅回路の出力バッファとして動作するオペアンプＵ１２の出力から、各々の帰還経路を経て、オペアンプＵ１１の反転入力端子に入力される。
出力端子に直流電圧を発生させないようにするため、出力から直流成分及び交流成分を全帰還する回路が用いられていた（例えば、特許文献１）。
A circuit diagram of a conventional current feedback amplifier is shown in FIG. The audio signal input from the input terminal INPUT is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier U11. An output signal of the operational amplifier U11 is input to an amplifier circuit including transistors Q11, Q12, Q13, Q14, Q15, and Q16.
In the current feedback type amplifier of FIG. 2, a multiple feedback type having an AC feedback loop (arrow c, arrow e) for mainly feeding back an audio signal component and a DC feedback loop (arrow d) for improving the DC stability of the circuit. It is configured as an amplifier.
The AC feedback loop (arrow e) and the DC feedback loop (arrow d) are input from the output of the operational amplifier U12 operating as an output buffer of the amplifier circuit to the inverting input terminal of the operational amplifier U11 via each feedback path.
In order to prevent a DC voltage from being generated at the output terminal, a circuit that fully feeds back a DC component and an AC component from the output has been used (for example, Patent Document 1).
従来の電流帰還型アンプにおいて、ＤＣ帰還ループ（矢印ｄ）にも多少のオーディオ信号成分が重畳され、オーディオ信号成分は全ての帰還ループ（矢印ｃ、ｄ、ｅ）を通ってフィードバックされる複雑な信号経路となっていた。複雑な信号経路は、オーディオ信号の品質劣化の要因となりうる。 In the conventional current feedback amplifier, some audio signal components are also superimposed on the DC feedback loop (arrow d), and the audio signal components are fed back through all feedback loops (arrows c, d, e). It was a signal path. Complex signal paths can cause audio signal quality degradation.
オペアンプＩＣは、複数のトランジスタ、抵抗から構成されている。抵抗をオーディオ信号が通過することにより、熱雑音、電流雑音が発生する。また、トランジスタ等の能動素子を使用することにより、フリッカー雑音も発生するため、これらの雑音がオーディオ信号に重畳して、Ｓ／Ｎを悪化させていた。
また、トランジスタは、非線形素子であるため、オーディオ信号が通ることにより、歪率の悪化が生じる。また、トランジスタは、端子間容量があるため、周波数特性、位相特性への悪影響も及ぼす。
The operational amplifier IC is composed of a plurality of transistors and resistors. When the audio signal passes through the resistor, thermal noise and current noise are generated. Further, by using an active element such as a transistor, flicker noise is also generated. Therefore, these noises are superposed on the audio signal to deteriorate the S / N.
Further, since the transistor is a non-linear element, the distortion rate is deteriorated when the audio signal passes. In addition, since the transistor has a capacitance between terminals, the frequency characteristic and the phase characteristic are adversely affected.
本発明の目的は、電流帰還型アンプにおいて、オーディオ信号の帰還回路をＤＣ帰還回路と分離して簡素化し、オーディオ信号の品質劣化を防止することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to simplify an audio signal feedback circuit by separating it from a DC feedback circuit in a current feedback amplifier, thereby preventing deterioration of the quality of the audio signal.
本発明に係る電流帰還型アンプは、オーディオ信号を増幅するアンプ回路を備えた電流帰還型アンプにおいて、オーディオ信号の帰還回路と直流成分の帰還回路とを各々独立して備えたものである。 The current feedback amplifier according to the present invention is a current feedback amplifier including an amplifier circuit for amplifying an audio signal, and includes an audio signal feedback circuit and a DC component feedback circuit independently of each other.
本発明の電流帰還型アンプによれば、オーディオ信号の帰還経路をＤＣ帰還経路と分離して簡素化し音質劣化を防止することができる。
また、本発明の電流帰還型アンプによれば、音質の劣化を防止しながら、ＤＣオフセットを抑制することができる。
According to the current feedback amplifier of the present invention, the feedback path of the audio signal can be simplified by separating it from the DC feedback path, and deterioration of sound quality can be prevented.
In addition, according to the current feedback amplifier of the present invention, it is possible to suppress DC offset while preventing deterioration of sound quality.
図１は、本発明の電流帰還型アンプの一実施例の構成を示す回路図である。入力端子ＩＮＰＵＴは、電解コンデンサＣ１、抵抗Ｒ３を介して、トランジスタＱ１、Ｑ２のベースに接続される。入力端子ＩＮＰＵＴと電解コンデンサＣ１の接続線は、抵抗Ｒ１を介して接地される。電解コンデンサＣ１と抵抗Ｒ３の接続線は、抵抗Ｒ２を介して接地される。
トランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ４、Ｒ６を介して、正電源電圧ＶＣＣに接続される。トランジスタＱ２のエミッタは、抵抗Ｒ５、Ｒ７を介して、負電源電圧ＶＥＥに接続される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a current feedback amplifier according to the present invention. The input terminal INPUT is connected to the bases of the transistors Q1 and Q2 via the electrolytic capacitor C1 and the resistor R3. The connection line between the input terminal INPUT and the electrolytic capacitor C1 is grounded via the resistor R1. The connection line between the electrolytic capacitor C1 and the resistor R3 is grounded via the resistor R2.
The emitter of transistor Q1 is connected to positive power supply voltage VCC via resistors R4 and R6. The emitter of transistor Q2 is connected to negative power supply voltage VEE via resistors R5 and R7.
抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ６の接続点は、トランジスタＱ３のベースに接続される。抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７の接続点は、トランジスタＱ４のベースに接続される。
トランジスタＱ３のコレクタは、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１０を介して、正電源電圧ＶＣＣに接続される。また、トランジスタＱ３のコレクタは、トランジスタＱ５のベースに接続される。
トランジスタＱ４のコレクタは、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ１１を介して、正電源電圧ＶＥＥに接続される。また、トランジスタＱ４のコレクタは、トランジスタＱ６のベースに接続される。
The connection point between the resistors R4 and R6 is connected to the base of the transistor Q3. The connection point between the resistors R5 and R7 is connected to the base of the transistor Q4.
The collector of the transistor Q3 is connected to the positive power supply voltage VCC via the diode D1 and the resistor R10. The collector of transistor Q3 is connected to the base of transistor Q5.
The collector of the transistor Q4 is connected to the positive power supply voltage VEE via the diode D2 and the resistor R11. The collector of transistor Q4 is connected to the base of transistor Q6.
トランジスタＱ３のエミッタは、抵抗Ｒ８、Ｒ９を介して、トランジスタＱ４のエミッタに接続される。トランジスタＱ３と抵抗Ｒ８の接続点は、トランジスタＱ２のコレクタに接続される。トランジスタＱ４と抵抗Ｒ９の接続点は、トランジスタＱ１のコレクタに接続される。
トランジスタＱ５のコレクタは、トランジスタＱ６のコレクタに接続される。トランジスタＱ５のエミッタは、抵抗Ｒ１２を介して、正電源電圧ＶＣＣに接続される。トランジスタＱ６のエミッタは、抵抗Ｒ１３を介して、負電源電圧ＶＥＥに接続される。
The emitter of transistor Q3 is connected to the emitter of transistor Q4 via resistors R8 and R9. The connection point between the transistor Q3 and the resistor R8 is connected to the collector of the transistor Q2. The connection point between the transistor Q4 and the resistor R9 is connected to the collector of the transistor Q1.
The collector of transistor Q5 is connected to the collector of transistor Q6. The emitter of transistor Q5 is connected to positive power supply voltage VCC via resistor R12. The emitter of the transistor Q6 is connected to the negative power supply voltage VEE via the resistor R13.
トランジスタＱ５のコレクタとトランジスタＱ６のコレクタは、出力バッファとして構成されたオペアンプＵ１、電解コンデンサＣ３を介して、出力端子ＯＵＴＰＵＴに接続される。トランジスタＱ５、Ｑ６のコレクタとオペアンプＵ１の接続線は、抵抗Ｒ１４を介して接地され、コンデンサＣ２を介して接地される。電解コンデンサＣ３と出力端子ＯＵＴＰＵＴの接続線は、抵抗Ｒ１５を介して接地される。 The collector of the transistor Q5 and the collector of the transistor Q6 are connected to the output terminal OUTPUT via an operational amplifier U1 configured as an output buffer and an electrolytic capacitor C3. The connection line between the collectors of the transistors Q5 and Q6 and the operational amplifier U1 is grounded via the resistor R14 and grounded via the capacitor C2. The connection line between the electrolytic capacitor C3 and the output terminal OUTPUT is grounded via the resistor R15.
オペアンプＵ１の出力は、抵抗Ｒ２３を介して、抵抗Ｒ８とＲ９の接続点に接続される。抵抗Ｒ２３と、抵抗Ｒ８とＲ９の接続点との接続線は、抵抗Ｒ２４を介して接地される。
オペアンプＵ１の出力は、抵抗Ｒ２５を介して、トランジスタＱ７、Ｑ８のベースに接続される。抵抗Ｒ２５と、トランジスタＱ７、Ｑ８のベースとの接続線は、電解コンデンサＣ４を介して接地される。
The output of the operational amplifier U1 is connected to the connection point of the resistors R8 and R9 via the resistor R23. A connection line between the resistor R23 and the connection point of the resistors R8 and R9 is grounded through the resistor R24.
The output of the operational amplifier U1 is connected to the bases of the transistors Q7 and Q8 via the resistor R25. A connection line between the resistor R25 and the bases of the transistors Q7 and Q8 is grounded through an electrolytic capacitor C4.
トランジスタＱ７のエミッタは、抵抗Ｒ１９、Ｒ２１を介して、正電源電圧ＶＣＣに接続される。トランジスタＱ８のエミッタは、抵抗Ｒ２０、Ｒ２２を介して、負電源電圧ＶＥＥに接続される。
抵抗Ｒ１９と抵抗Ｒ２１の接続点は、トランジスタＱ９のベースに接続される。抵抗Ｒ２０と抵抗Ｒ２２の接続点は、トランジスタＱ１０のベースに接続される。
The emitter of transistor Q7 is connected to positive power supply voltage VCC via resistors R19 and R21. The emitter of transistor Q8 is connected to negative power supply voltage VEE via resistors R20 and R22.
The connection point between the resistors R19 and R21 is connected to the base of the transistor Q9. The connection point between the resistors R20 and R22 is connected to the base of the transistor Q10.
トランジスタＱ９のコレクタは、トランジスタＱ５のエミッタに接続される。トランジスタＱ１０のコレクタは、トランジスタＱ６のエミッタに接続される。トランジスタＱ９のエミッタは、抵抗Ｒ１６、Ｒ１７を介して、トランジスタＱ１０のエミッタに接続される。トランジスタＱ９と抵抗Ｒ１６の接続点は、トランジスタＱ８のコレクタに接続される。トランジスタＱ１０と抵抗Ｒ１７の接続点は、トランジスタＱ７のコレクタに接続される。抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７の接続線は、抵抗Ｒ１８を介して接地される。 The collector of transistor Q9 is connected to the emitter of transistor Q5. The collector of transistor Q10 is connected to the emitter of transistor Q6. The emitter of transistor Q9 is connected to the emitter of transistor Q10 via resistors R16 and R17. The connection point between the transistor Q9 and the resistor R16 is connected to the collector of the transistor Q8. The connection point between the transistor Q10 and the resistor R17 is connected to the collector of the transistor Q7. The connection line between the resistor R16 and the resistor R17 is grounded via the resistor R18.
入力端子ＩＮＰＵＴから入力されたオーディオ信号は、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を備える増幅回路に入力される。オーディオ信号成分を帰還するＡＣ帰還ループ（矢印ａ１、ａ２）と、直流安定性を向上させるためのＤＣ帰還ループ（矢印ｂ１、ｂ２）とを分離してそれぞれ独立した帰還ループとして構成している。 The audio signal input from the input terminal INPUT is input to an amplifier circuit including transistors Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. An AC feedback loop (arrows a1 and a2) for feeding back an audio signal component and a DC feedback loop (arrows b1 and b2) for improving DC stability are separated and configured as independent feedback loops.
ＡＣ帰還ループ（矢印ａ１、ａ２）、ＤＣ帰還ループ（矢印ｂ１、ｂ２）は、増幅回路の出力バッファとして動作するオペアンプＵ１の出力から、各々の帰還経路に分かれて帰還される。ＤＣ帰還ループ（矢印ｂ１、ｂ２）は、トランジスタＱ７、Ｑ８、Ｑ９、Ｑ１０を備えたＤＣサーボ回路に入力され、出力端子ＯＵＴＰＵＴでの直流電圧の発生が防止される。 The AC feedback loop (arrows a1 and a2) and the DC feedback loop (arrows b1 and b2) are fed back from the output of the operational amplifier U1 that operates as an output buffer of the amplifier circuit, to each feedback path. The DC feedback loop (arrows b1 and b2) is input to a DC servo circuit including transistors Q7, Q8, Q9, and Q10, and generation of a DC voltage at the output terminal OUTPUT is prevented.
ＤＣ帰還ループ（矢印ｂ１、ｂ２）にはオーディオ信号成分が重畳されないので、オーディオ信号成分は全てＡＣ帰還ループ（矢印ａ１、ａ２）を通ってフィードバックされる。信号経路を簡素化したことによって、オーディオ信号の品質劣化を抑制することができる。 Since no audio signal component is superimposed on the DC feedback loop (arrows b1, b2), all audio signal components are fed back through the AC feedback loop (arrows a1, a2). By simplifying the signal path, quality degradation of the audio signal can be suppressed.
帰還ループを独立させることによって、図２の従来例で必要としていた入力アンプＵ１１を廃し、オーディオ信号成分が通る素子数を減らすことができ、オーディオ信号成分の経路を簡素化することができる。従って、抵抗をオーディオ信号が通過することによって発生する熱雑音や電流雑音、トランジスタ等の能動素子を使用することによって発生するフリッカー雑音などによるＳ／Ｎの悪化を防止することができる。
また、トランジスタをオーディオ信号が通ることによる歪率の悪化、トランジスタの端子間容量による、周波数特性、位相特性への悪影響なども、避けることができる。
By making the feedback loop independent, the input amplifier U11 required in the conventional example of FIG. 2 can be eliminated, the number of elements through which the audio signal component passes can be reduced, and the path of the audio signal component can be simplified. Therefore, it is possible to prevent S / N deterioration due to thermal noise and current noise generated by the audio signal passing through the resistor, flicker noise generated by using an active element such as a transistor, and the like.
In addition, it is possible to avoid the deterioration of the distortion caused by the audio signal passing through the transistor and the adverse effect on the frequency characteristic and phase characteristic due to the capacitance between the terminals of the transistor.
ＩＮＰＵＴ 入力端子
ＯＵＴＰＵＴ 出力端子
Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒ４９ 抵抗
Ｃ１、Ｃ２、・・・、Ｃ１４ コンデンサ
Ｕ１、Ｕ１１、Ｕ１２ オペアンプ
Ｑ１、Ｑ２、・・・、Ｑ１６ トランジスタ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１１、Ｄ１２ ダイオード
ＶＣＣ、ＶＥＥ 電源電圧
INPUT Input terminal OUTPUT Output terminals R1, R2,..., R49 Resistors C1, C2,..., C14 Capacitors U1, U11, U12 Operational amplifiers Q1, Q2, ..., Q16 Transistors D1, D2, D11, D12 Diodes VCC, VEE Power supply voltage
Claims (1)
オーディオ信号の帰還回路と直流成分の帰還回路とを各々独立して備えたことを特徴とする電流帰還型アンプ。 In a current feedback type amplifier equipped with an amplifier circuit for amplifying an audio signal,
A current feedback amplifier comprising an audio signal feedback circuit and a DC component feedback circuit independently of each other.
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