JP2021013106A - Amplification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号を増幅する増幅装置に関する。 The present invention relates to an amplification device that amplifies a signal.
音声信号を増幅する増幅装置において、アンバランス、バランスと呼ばれる方式がある（例えば、特許文献１参照。）。バランス出力を有する増幅装置において、ＢＴＬ増幅回路のネガティブ（反転）出力をグラウンド（＝基準電位）にすることで、一般的なグラウンド接地のアンバランス出力とは、異なる音質効果が得られる。ここでは、この方式をアクティブコントロールグラウンド（以下、「ＡＣＧ」という。）と呼ぶ。例えば、ＡＣＧは、バランス入力端子のネガティブ側をグラウンドショートするなどのアナログ手法で実現することができる。 In an amplification device that amplifies an audio signal, there are methods called unbalance and balance (see, for example, Patent Document 1). In an amplifier device having a balanced output, by setting the negative (inverted) output of the BTL amplifier circuit to ground (= reference potential), a sound quality effect different from that of a general unbalanced output of ground ground can be obtained. Here, this method is referred to as an active control ground (hereinafter referred to as "ACG"). For example, ACG can be realized by an analog method such as ground shorting the negative side of the balanced input terminal.
図６、及び、図７は、ステレオ／マルチチャンネルのパワーアンプを用いて、ＡＣＧシステムを構築した場合を示す図である。上側のパワーアンプは、信号出力用のアンプである。下側のパワーアンプは、グラウンドを維持するためのＡＣＧ用のアンプである。この場合、ＡＣＧ用のアンプは、出力が０Ｖのため、出力段のトランジスタの発熱Pc=Vce*Icにかかわらず、Vce=B（Bは電源電圧）となり、発熱が大きい。具体的には、信号出力用のトランジスタの消費電力は、Pc=(B-Vo)*Io/2=(B*Io)/2-(Vo*Io)/2である。ＡＣＧ用のトランジスタの消費電力は、Pc=(B*Io)/2である。従って、ＡＣＧ用のトランジスタの方が、（Vo*Io）/2の分、熱い。このため、ＡＣＧ用のアンプが、信号出力用のアンプと同じ放熱設計であると、ＡＣＧ用のトランジスタの方が、より発熱し、温度定格が守れないという問題がある。 6 and 7 are diagrams showing a case where an ACG system is constructed by using a stereo / multi-channel power amplifier. The upper power amplifier is an amplifier for signal output. The lower power amplifier is an amplifier for ACG to maintain the ground. In this case, since the output of the ACG amplifier is 0V, Vce = B (B is the power supply voltage) regardless of the heat generation Pc = Vce * Ic of the transistor in the output stage, and the heat generation is large. Specifically, the power consumption of the transistor for signal output is Pc = (B-Vo) * Io / 2 = (B * Io) / 2- (Vo * Io) / 2. The power consumption of the transistor for ACG is Pc = (B * Io) / 2. Therefore, the transistor for ACG is hotter by (Vo * Io) / 2. Therefore, if the amplifier for ACG has the same heat dissipation design as the amplifier for signal output, there is a problem that the transistor for ACG generates more heat and the temperature rating cannot be maintained.
また、通常のＡＢ級パワーアンプの場合、図８に示すように、出力インピーダンスは、可聴帯域内でも周波数が上がると、増加するため、ＡＣＧ用のアンプは、グラウンド電位を保てなくなり、理想的なＡＣＧシステムの動作をかけ離れてしまう。具体的には、通常のＡＢ級パワーアンプの場合、出力インピーダンスの主な要因となる出力段エミッタ抵抗REの抵抗分を、NFB（Negative Feedback）により改善している。NFBの帰還量は、周波数特性を持っており、周波数が高くなるにしたがって、減っていく。そのため、ＡＢ級アンプをＡＣＧ用のアンプに適用した場合、出力インピーダンスの上昇は、可聴帯域内で起きてしまう。これにより、ＡＣＧ用のアンプは、０Ｖ出力を保てなくなり、理想的なＡＣＧシステムの動作から外れていく。 Further, in the case of a normal class AB power amplifier, as shown in FIG. 8, the output impedance increases as the frequency rises even within the audible band, so that the amplifier for ACG cannot maintain the ground potential, which is ideal. The operation of the ACG system is far away. Specifically, in the case of a normal class AB power amplifier, the resistance component of the output stage emitter resistor RE, which is the main factor of the output impedance, is improved by NFB (Negative Feedback). The feedback amount of NFB has a frequency characteristic and decreases as the frequency increases. Therefore, when a class AB amplifier is applied to an amplifier for ACG, an increase in output impedance occurs within the audible band. As a result, the amplifier for ACG cannot maintain the 0V output and deviates from the ideal operation of the ACG system.
上述のように、従来のＡＣＧを実現する増幅装置においては、種々の問題がある。 As described above, there are various problems in the conventional amplification device that realizes ACG.
本発明の目的は、種々の問題を解決する手段を提供することである。 An object of the present invention is to provide a means for solving various problems.
第１の発明の増幅装置は、電源電圧が供給され、信号を増幅する第１アンプと、電源電圧が供給され、出力として、グラウンドを維持する第２アンプと、を備え、前記第２アンプに供給される電源電圧は、前記第１アンプに供給される電源電圧よりも、低いことを特徴とする。 The amplification device of the first invention includes a first amplifier to which a power supply voltage is supplied and a signal is amplified, and a second amplifier to which a power supply voltage is supplied and maintains ground as an output, and the second amplifier is provided with. The power supply voltage supplied is lower than the power supply voltage supplied to the first amplifier.
第２アンプの出力は、基本的に、０Ｖであるため、第２アンプが動作する範囲であれば、電源電圧を低くすることができる。本発明では、第２アンプに供給される電源電圧は、第１アンプに供給される電源電圧よりも、低い。これにより、発熱量を抑えることができる。 Since the output of the second amplifier is basically 0V, the power supply voltage can be lowered as long as the second amplifier operates. In the present invention, the power supply voltage supplied to the second amplifier is lower than the power supply voltage supplied to the first amplifier. As a result, the amount of heat generated can be suppressed.
第２の発明の増幅装置は、第１の発明の増幅装置において、前記第２アンプに供給される電源電圧は、前記第１アンプに供給される電源電圧の１／２であることを特徴とする。 The amplification device of the second invention is characterized in that, in the amplification device of the first invention, the power supply voltage supplied to the second amplifier is 1/2 of the power supply voltage supplied to the first amplifier. To do.
本発明では、第２アンプに供給される電源電圧は、第１アンプに供給される電源電圧の１／２である。これにより、発熱量を１／２に抑えることができる。 In the present invention, the power supply voltage supplied to the second amplifier is 1/2 of the power supply voltage supplied to the first amplifier. As a result, the calorific value can be suppressed to 1/2.
第３の発明の増幅装置は、信号を増幅する第１アンプと、出力として、グラウンドを維持する第２アンプと、を備え、前記第２アンプの出力インピーダンスは、前記第２アンプ出力の配線抵抗よりも低いことを特徴とする。 The amplification device of the third invention includes a first amplifier that amplifies a signal and a second amplifier that maintains ground as an output, and the output impedance of the second amplifier is the wiring resistance of the output of the second amplifier. It is characterized by being lower than.
本発明では、第２アンプの出力インピーダンスは、第２アンプ出力の配線抵抗よりも低い。これにより、出力インピーダンスの上昇を防止することができるため、第２アンプは、グラウンド（０Ｖ）出力を維持することができ、理想的なＡＣＧシステムの動作とすることができる。 In the present invention, the output impedance of the second amplifier is lower than the wiring resistance of the output of the second amplifier. As a result, it is possible to prevent an increase in the output impedance, so that the second amplifier can maintain the ground (0V) output, and the operation of the ideal ACG system can be achieved.
第４の発明の増幅装置は、信号を増幅する第１アンプと、出力として、グラウンドを維持する第２アンプと、を備え、前記第２アンプは、ボルテージフォロワであることを特徴とする。 The amplification device of the fourth invention includes a first amplifier that amplifies a signal and a second amplifier that maintains the ground as an output, and the second amplifier is a voltage follower.
第２アンプは、０レベルを出力するので、ゲインを持つ必要がない。このため、本発明では、第２アンプを、ボルテージフォロワとして、ゲインを下げることにより、帰還量を増やすことができる。これにより、出力インピーダンスを低減することで、第２アンプは、グラウンド（０Ｖ）出力を維持することができ、理想的なＡＣＧシステムの動作とすることができる。 Since the second amplifier outputs 0 level, it does not need to have a gain. Therefore, in the present invention, the feedback amount can be increased by using the second amplifier as a voltage follower and lowering the gain. As a result, by reducing the output impedance, the second amplifier can maintain the ground (0V) output, and the operation of the ideal ACG system can be achieved.
第５の発明の増幅装置は、第１〜第４のいずれかの発明の増幅装置において、前記第１アンプには、信号が入力されることを特徴とする。 The amplification device of the fifth invention is the amplification device of any one of the first to fourth inventions, characterized in that a signal is input to the first amplifier.
第６の発明の増幅装置は、第１〜第５のいずれかの発明の増幅装置において、前記第２アンプの入力は、グラウンドに接続されることを特徴とする。 The amplification device of the sixth invention is the amplification device of any one of the first to fifth inventions, wherein the input of the second amplifier is connected to the ground.
第７の発明の増幅装置は、第１〜第６のいずれかの発明の増幅装置において、前記第１アンプ、及び、前記第２アンプは、それぞれ、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタと、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタと、から構成されていることを特徴とする。 The amplification device of the seventh invention is the amplification device of any one of the first to sixth inventions, wherein the first amplifier and the second amplifier are an npn type bipolar transistor and a pnp type bipolar transistor, respectively. It is characterized in that it is composed of a transistor.
第８の発明の増幅装置は、信号を増幅する第１アンプと、出力として、グラウンドを維持する第２アンプと、を備え、前記第２アンプは、ベース接地回路により構成されていることを特徴とする。 The amplification device of the eighth invention includes a first amplifier for amplifying a signal and a second amplifier for maintaining ground as an output, and the second amplifier is characterized by being composed of a grounded base circuit. And.
本発明では、第２アンプは、ベース接地回路により構成されている。これにより、従来のグラウンドを維持するためのアンプに比べて、回路構成が簡易となる。 In the present invention, the second amplifier is configured by a grounded base circuit. As a result, the circuit configuration becomes simpler than that of the conventional amplifier for maintaining the ground.
第９の発明の増幅装置は、第８の発明の増幅装置において、前記第２アンプは、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタと、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタと、を有し、前記ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタにおいて、ベースは、抵抗を介して、正電源に接続され、コレクタは、正電源に接続され、エミッタは、エミッタ抵抗を介して、負荷に接続され、前記ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタにおいて、ベースは、抵抗を介して、負電源に接続され、コレクタは、負電源に接続され、エミッタは、エミッタ抵抗を介して、負荷に接続されていることを特徴とする。 The amplification device of the ninth invention is the amplification device of the eighth invention, wherein the second amplifier has an npn type bipolar transistor and a pnp type bipolar transistor, and the npn type bipolar transistor has the same. The base is connected to the positive power supply via a resistor, the collector is connected to the positive power supply, the emitter is connected to the load via the emitter resistor, and in the pnp type bipolar transistor, the base is connected to the resistor. It is characterized in that it is connected to a negative power supply via, a collector is connected to a negative power supply, and an emitter is connected to a load via an emitter resistor.
本発明によれば、発熱などの種々の問題を解決することができる。 According to the present invention, various problems such as heat generation can be solved.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る増幅装置１の構成を示す図である。図１に示すように、増幅装置１は、信号出力用のアンプ２と、ＡＣＧ用のアンプ３と、を備える。信号出力用のアンプ２（第１アンプ）は、音声信号を増幅する。ＡＣＧ用のアンプ３（第２アンプ）は、出力として、グラウンドを維持する。言い換えれば、ＡＣＧ用のアンプ３の出力は、０Ｖである。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an amplification device 1 according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the amplification device 1 includes an
アンプ２には、電源電圧Bが供給される。アンプ３には、電源電圧B’が供給される。例えば、B’=1/2*Bである。すなわち、アンプ３に供給される電源電圧B’は、アンプ２に供給される電源電圧Bの1/2であり、アンプ２に供給される電源電圧Bよりも、低い。アンプ２には、音声信号が入力される。アンプ３の入力は、グラウンドに接続されている。アンプ２、３は、それぞれ、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタと、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタと、から構成されている。図１におけるRLは、負荷を示している。
The power supply voltage B is supplied to the
例えば、アンプ３の出力インピーダンスは、アンプ３の出力の配線抵抗よりも低い。ここで、配線抵抗は、保護リレー、PCBの配線抵抗、スピーカーケーブルの抵抗値等である。
For example, the output impedance of the
また、例えば、アンプ３は、ボルテージフォロワである。図２（ａ）は、ボルテージフォロワのアンプを示す図である。図２（ｂ）は、通常のアンプを示す図である。図２（ａ）に示すボルテージフォロワの場合、ゲインは、０ｄＢである。図２（ｂ）に示す通常のアンプの場合、ゲインは、２０〜３０ｄＢである。図３は、周波数に対するゲインを示す図である。ボルテージフォロワの場合、ゲインは、０ｄＢとなる。
Further, for example, the
図４は、周波数に対するインピーダンスを示す図である。ボルテージフォロワとすることで、出力インピーダンスを下げることができる。また、配線抵抗よりもインピーダンスを下げることと、ボルテージフォロワと、の組み合わせにより、より高い周波数まで、出力インピーダンスをフラットとすることができる。 FIG. 4 is a diagram showing impedance with respect to frequency. By using a voltage follower, the output impedance can be lowered. Further, by lowering the impedance than the wiring resistance and combining it with the voltage follower, the output impedance can be flattened up to a higher frequency.
アンプ３の出力は、基本的に、０Ｖであるため、アンプ３が動作する範囲であれば、電源電圧を低くすることができる。本実施形態では、アンプ３に供給される電源電圧は、アンプ２に供給される電源電圧よりも、低い。これにより、発熱量を抑えることができる。
Since the output of the
また、本実施形態では、アンプ３に供給される電源電圧は、アンプ２に供給される電源電圧の１／２である。これにより、発熱量を１／２に抑えることができる。
Further, in the present embodiment, the power supply voltage supplied to the
また、本実施形態では、アンプ３の出力インピーダンスは、アンプ３の出力の配線抵抗よりも低い。これにより、出力インピーダンスの上昇を防止することができるため、アンプ３は、グラウンド（０Ｖ）出力を維持することができ、理想的なＡＣＧシステムの動作とすることができる。
Further, in the present embodiment, the output impedance of the
また、アンプ３は、０レベルを出力するので、ゲインを持つ必要がない。このため、本実施形態では、アンプ３を、ボルテージフォロワとして、ゲインを下げることにより、帰還量を増やすことができる。これにより、出力インピーダンスを低減することで、アンプ３は、グラウンド（０Ｖ）出力を維持することができ、理想的なＡＣＧシステムの動作とすることができる。
Further, since the
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る増幅装置１０１を示す図である。図５に示すように、増幅装置１０１は、信号出力用のアンプ１０２と、ＡＣＧ用のアンプ１０３と、を備える。信号出力用のアンプ２（第１アンプ）は、第１実施形態のアンプ２と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing an
ＡＣＧ用のアンプ３は、バイポーラトランジスタＱ１、Ｑ２と、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ６と、を有する。バイポーラトランジスタＱ１は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである。バイポーラトランジスタＱ１のベースは、抵抗Ｒ２を介して、電源+B（正電源）に接続されている。バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、電源+Bに接続されている。バイポーラトランジスタＱ１のエミッタは、エミッタ抵抗Ｒ５を介して、負荷ＲＬに接続されている。
The
バイポーラトランジスタＱ２は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタである。バイポーラトランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ３を介して、電源-B（負電源）に接続されている。バイポーラトランジスタＱ２のコレクタは、電源-Bに接続されている。バイポーラトランジスタＱ２のエミッタは、エミッタ抵抗Ｒ６を介して、負荷Ｒ１に接続されている。 The bipolar transistor Q2 is a pnp type bipolar transistor. The base of the bipolar transistor Q2 is connected to the power supply-B (negative power supply) via the resistor R3. The collector of the bipolar transistor Q2 is connected to the power supply-B. The emitter of the bipolar transistor Q2 is connected to the load R1 via the emitter resistor R6.
出力用のアンプ１０２の出力電圧が高くなると、抵抗Ｒ３のバイポーラトランジスタＱ２側の電位が上がるため、バイポーラトランジスタＱ２のコレクタ電流Icが増加して、マイナス電源側にドライブする。出力用のアンプ１０２の出力電圧が低くなると、抵抗Ｒ２のバイポーラトランジスタＱ１側の電位が下がるため、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ電流Icが増加して、プラス電源側にドライブする。出力用のアンプ１０２の電流は、±B電源に流れるため、複雑なアンプ回路を設計しなくても、ベース接地のみで、ＡＣＧと同様に動作させることができる。また、±B電源に電流を流せばよいため、電圧は、低くすることができる。
When the output voltage of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. is there.
本発明は、信号を増幅する増幅装置に好適に採用され得る。 The present invention can be suitably adopted in an amplification device that amplifies a signal.
１、１０１ 増幅装置
２、１０２ 出力用のアンプ（第１アンプ）
３、１０３ ＡＣＧ用のアンプ（第２アンプ）
Ｑ１ ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタ
Ｑ２ ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ
1,101 Amplifier 2,102 Output amplifier (first amplifier)
3,103 ACG amplifier (second amplifier)
Q1 pn type bipolar transistor Q2 pn type bipolar transistor
Claims (9)
電源電圧が供給され、出力として、グラウンドを維持する第２アンプと、
を備え、
前記第２アンプに供給される電源電圧は、前記第１アンプに供給される電源電圧よりも、低いことを特徴とする増幅装置。 The first amplifier to which the power supply voltage is supplied and amplifies the signal,
A second amplifier that is supplied with power supply voltage and maintains ground as an output,
With
An amplification device characterized in that the power supply voltage supplied to the second amplifier is lower than the power supply voltage supplied to the first amplifier.
出力として、グラウンドを維持する第２アンプと、
を備え、
前記第２アンプの出力インピーダンスは、前記第２アンプ出力の配線抵抗よりも低いことを特徴とする増幅装置。 The first amplifier that amplifies the signal and
As an output, a second amplifier that maintains ground, and
With
An amplification device characterized in that the output impedance of the second amplifier is lower than the wiring resistance of the output of the second amplifier.
出力として、グラウンドを維持する第２アンプと、
を備え、
前記第２アンプは、ボルテージフォロワであることを特徴とする増幅装置。 The first amplifier that amplifies the signal and
As an output, a second amplifier that maintains ground, and
With
The second amplifier is an amplification device characterized by being a voltage follower.
出力として、グラウンドを維持する第２アンプと、
を備え、
前記第２アンプは、ベース接地回路により構成されていることを特徴とする増幅装置。 The first amplifier that amplifies the signal and
As an output, a second amplifier that maintains ground, and
With
The second amplifier is an amplification device including a grounded base circuit.
ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタと、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタと、を有し、
前記ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタにおいて、
ベースは、抵抗を介して、正電源に接続され、
コレクタは、正電源に接続され、
エミッタは、エミッタ抵抗を介して、負荷に接続され、
前記ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタにおいて、
ベースは、抵抗を介して、負電源に接続され、
コレクタは、負電源に接続され、
エミッタは、エミッタ抵抗を介して、負荷に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の増幅装置。 The second amplifier is
It has an npn type bipolar transistor and a pnp type bipolar transistor.
In the npn type bipolar transistor,
The base is connected to the positive power supply via a resistor,
The collector is connected to the positive power supply and
The emitter is connected to the load via the emitter resistor and
In the pnp type bipolar transistor,
The base is connected to a negative power supply via a resistor,
The collector is connected to a negative power supply
The amplification device according to claim 8, wherein the emitter is connected to a load via an emitter resistor.
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