JP2732672B2 - 増幅回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えばオーディオ再生装置に用いられるプ
ッシュプル電力増幅回路に係り、特に不所望な発振の抑
制に対する安定性が良く且つ高周波数領域での正負の各
サイクルに対する切換動作を円滑になせるように改良し
た増幅回路に関する。

（従来の技術） 一般にオーディオ再生用の電力増幅回路は、出力段に
用いる２個のパワートランジスタに正の半サイクルと負
の半サイクルをそれぞれを受け持たせるようにしたプッ
シュプル構成を採用している。

第３図は従来のプッシュプル電力増幅回路で、入力端
子INにベースが接続された入力段トランジスタQ1はその
エミッタが接地されると共に、そのコレクタが電流源I1
を介して電源VCCに接続されている。さらに、このトラ
ンジスタはそのコレクタが出力の正の半サイクルを受け
持つ正側ドライブ段トランジスタQ2のベースおよび負の
半サイクルを受け持つ負側ドライブ段トランジスタQ3の
ベースとに共通に接続されている。

上記トランジスタQ2のエミッタは正側出力段のパワー
トランジスタQ4のベースに接続され、また上記トランジ
スタQ3のコレクタは負側出力段のパワートランジスタQ5
のベースに接続される。これらパワートランジスタQ4の
エミッタとパワートランジスタQ5のコレクタとは共に出
力端子OUTに接続されている。

ここで各トランジスタは、上記負側ドライブ段のトラ
ンジスタQ3だけにPNP型トランジスタが用いられている
以外、NPN形トランジスタが用いられている。

このような増幅回路は、上記トランジスタQ1の動作に
よって、上記トランジスタQ2とQ3とが反対位相で動作す
ることになり、最終的に入力信号をパワートランジスタ
Q4、Q5でプッシュプル増幅する。

しかしながら、この回路構成でトランジスタQ3とパワ
ートランジスタQ5がインバーテッド・ダーリントン接続
となっており、信号波形の位相まわりが大きいため、集
積回路（IC）化した場合に不所望な発振の抑制という面
ではあまり良好な結果を得られない。そのため、図示し
ていないが発振防止用のコンデンサを外付けすることが
必要である。

第４図は上記発振をさらに抑制するように構成された
オーディオ再生装置用の電力増幅回路である。

この増幅回路は、出力の負の半サイクルを受け持つ負
側ドライブ段および負側出力段１の回路構成が第３図の
それと異なっている。すなわち、この負側ドライブ段に
用いるNPN形トランジスタQ3aはそのベースがトランジス
タQ1のコレクタに接続され、且つそのエミッタが電流源
I3を介して基準電位点（接地）に接続されている。また
このトランジスタQ3aはそのコレクタが上記負側出力段
１の初段のトランジスタQ6のベースに接続されている。
さらに、上記負側出力段１はパワートランジスタQ5を含
むトランジスタQ6,Q7,Q5による３段ダーリントン接続と
なっている。上記トランジスタQ6のベースは、ソース電
流源I2を介して電源VCCに接続されると共に、シンク電
流源I4を介して上記基準電位点に接続されている。さら
にこのトランジスタQ6のベースはコンデンサC1を介して
出力端子OUTに接続されている。

この増幅回路の動作は、入力信号が負の半サイクルの
時にトランジスタQ1がオフされ、トランジスタQ2及びパ
ワートランジスタQ4で上記入力信号が増幅されて出力端
子OUTから正の半サイクルが出力される。これは前述し
た第３図の増幅回路と同様である。

しかし、上記トランジスタQ1が正の半サイクルの入力
信号によってオンされるとき、上記トランジスタQ2と反
対位相で動作をするトランジスタQ3aは、トランジスタQ
6のベースにソース電流源I2の電流が供給される。この
トランジスタQ6の動作は、上記トランジスタQ3aのスイ
ッチングによって影響される電流源I3、及びシンク電流
となる電流源I4によって制御される。

このようなトランジスタQ6からの出力はトランジスタ
Q7を介して、パワートランジスタQ5を動作させ、負の半
サイクルで増幅された信号を出力端子OUTへ出力する。

このような３段ダーリントン接続の構成によって、上
記負側ドライブ段１の内部抵抗を高インピーダンス化
し、内蔵される発振止めコンデンサ（容量は５〜10pF程
度）C1をつけるという工夫を施したため、第３図の増幅
回路より不所望な発信を抑制することができ、しかもIC
化に際して外付けのコンデンサを不要とすることができ
る。

（発明が解決しようとする課題） このように第４図に示した増幅回路は従来のオーディ
オ再生装置用の電力増幅器に用いられてきた増幅回路に
改良を施し、ドライブ段の内部抵抗を高インピーダンス
に維持し、内蔵される発振止めコンデンサをつける工夫
を施したため、発振を良好に抑制することが出来るよう
になった。しかしながら、このような構成の増幅回路で
は、正の半サイクルの出力中に電流源I4の電圧が降下し
てしまい、次の負の半サイクルに切換えられた時、上記
トランジスタQ6のオン動作が遅れがちになる。このため
に、高周波数領域での正から負への切換動作が円滑に行
われず、出力波形が異常に歪むことがある。

そこで本発明は、特に不所望な発振を良好に抑制する
と共に、高周波数領域での正負の各サイクルに対する切
換動作の遅動を防止し、上記切換動作を円滑になせるよ
うに改良した増幅回路を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は従来技術が持つ課題を解決するために、入力
信号の負の半サイクルで動作する第１トランジスタの正
ドライブ段および上記第１トランジスタと同形であっ
て、上記入力信号の正の半サイクルで動作する第２トラ
ンジスタの正ドライブ段と、上記正および負のドライブ
段の正負の各サイクル出力信号を受けてそれぞれ動作す
る第１のパワートランジスタの出力段と、および複数段
のダーリントン接続されたパワートランジスタを含む負
側の出力段と、上記正ドライブ段の動作中にオンされて
上記ダーリントン接続の初段トランジスタに対しアクテ
ィブ（活性化）にするに足りる電圧を与えるクランプ手
段と、上記負側のドライブ回路の動作中に上記クランプ
段をオフに足りる電圧を与えるバイアス手段とを具備す
ることを特徴とする増幅回路を用いて課題を解決する。

（作 用） 以上のような構成によると、本発明の増幅回路は負側
出力段のトランジスタを複数のダーリントン接続し、コ
ンデンサを内蔵させる構成にすることにより不所望な発
振を抑制し得るようにする。これに加えて、上記負側出
力段にバイアス段およびクランプ段を具備することによ
り、負側ドライブ段の不動作時に上記負側出力段のダー
リントン接続の初段トランジスタのベースに所定電圧を
印加し、小電圧で動作する状態で入力信号に応動するよ
うにすることができるため、高周波数領域での正負の各
サイクルに対する切換動作の遅動を防止し得る。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき詳細に
説明する。

第１図は本発明の増幅回路の一実施例としてオーディ
オ再生装置用の電力増幅回路の構成を示すものである。

すなわち、第１図のプッシュプル電力増幅回路は出力
の正の半サイクルを受け持つ正側ドライブ段は前述した
第４図の増幅回路の正側ドライブ段と同様に構成されて
いる。従って同一参照番号を付してその説明を省略す
る。

しかし上記第１図の増幅回路の出力の負の半サイクル
を受け持つドライブ段および出力段は、トランジスタQ3
aの負側ドライブ段と３段のダーリントン接続される負
側出力段１と、その負側出力段の初段トランジスタQ6に
所定電圧を与えるクランプ段２と、そのクランプ段２に
所定電圧を与えるバイアス段３から構成されている。

すなわち、電源VCCと基準電位点（接地）の間に上記
バイアス段３として抵抗R1、及びダイオードD1,D2,D3が
直列に接続されている。このバイアス段３の抵抗R1とダ
イオードD1の接続点４は、上記クランプ段２のトランジ
スタQ8のベースに接続されている。このトランジスタQ8
はそのエミッタがトランジスタQ6のベースに接続され、
コレクタが抵抗R2を介して動作電源VCCに接続されてい
る。これらの付加された構成は、上記負側出力段が動作
されていないときに、上記トランジスタQ6のベースに所
定の電圧を印加し活性化ておくことによって、上記負側
出力段１の動作開始時にそのトランジスタQ6のオン動作
を補助するために用いられる。

なお、上記負側バイアス段３に於いてダイオードを直
列に接続しているのは、つぎの理由による。すなわち、
上記負側出力段１の動作中に上記トランジスタQ6のベー
スを高インピーダンスに保つために、上記クランプ段２
のトランジスタQ8をオフにしておく必要がある。つまり
上記負側出力段１が動作中はトランジスタQ6のベース電
位（すなわち上記トランジスタQ8のエミッタ電位）と、
上記トランジスタQ8を動作させるための上記接続点４の
電位（上記トランジスタQ8のベース電位）との間の電位
差をなくすことが必要である。

従って、上記負側出力段１の動作中におけるトランジ
スタQ6のベース電位は、上記負側出力段１にトランジス
タの３段ダーリントン接続を用いたため、3VF（VFはダ
イオードの順方向降下電圧で、NPN形の場合には約0.7
V）となる電圧すなわち約2.1VとなるのでトランジスタQ
8をOFFするためにはこのベース電位もその電圧にしなけ
ればならない。よって上記ダイオードを３個用いること
により、上記トランジスタQ8のベース電圧を上記約2.1V
に設定している。

このような構成の増幅回路において、正の半サイクル
の入力信号が入力端子INへ供給され、トランジスタQ1が
オンされると上記トランジスタQ3aがオフされる。その
ため電流源I2から供給されるバイアス電流により上記負
側出力段１が動作され、パワートランジスタQ5によって
増幅されて出力端子OUTより負の半サイクルの信号とし
て出力される。

この時、トランジスタQ2はオフしており、パワートラ
ンジスタQ4がカットオフされている。従って、上記負側
出力段１の動作中は、上記トランジスタQ8のエミッタに
は、前述した3VFすなわち、約2.1Vの電圧が現れてい
る。この時、上記トランジスタQ8のベースの電圧は前述
したように約2.1Vあるので、上記トランジスタ８のベー
スとエミッタの間に電位差が無く、よって上記トランジ
スタQ8は動作せずカットオフを維持される。

次に負の半サイクルの入力信号の入力により、上記ト
ランジスタQ1がオフされると、上記トランジスタQ2がオ
ンされ、上記パワートランジスタQ4から正の半サイクル
の信号が出力される。それと同時に上記トランジスタQ3
aもオンして、上記負側出力段１へそれまで供給されて
いたドライブ電流がカットされる。すなわち今までダー
リントン接続される上記トランジスタQ6に加わっていた
ベース電圧は降下して、上記トランジスタQ6がオフされ
る。

さらに、このベース電圧が降下して、2VFすなわち約
1.4Vまで下がると前述した上記トランジスタQ8のベース
−エミッタ間の電位差は、約0.7Vを越えるため、このト
ランジスタQ8がオンされる。これにより上記抵抗R2及
び、上記電流源I3,I4の制御によって、上記トランジス
タQ6がオンし得ないベース電圧であり且つ上記トランジ
スタQ8がオフしない電圧である約1.4Vに設定される電圧
が、上記トランジスタQ6のベースに印加されることとな
る。このように、上記トランジスタQ6のベース電圧は、
ドライブ段が切り替わるまで約1.4Vの設定電圧に保持さ
れている。

よって、この本実施例による上記増幅回路は、高周波
数領域の入力信号を入力されても、負側出力段１がオフ
に切り替わった際に、上記トランジスタQ6のベース電圧
が従来のように0V近くまで電圧降下せず、約1.4Vの所定
の電圧を保持されるので上記負側出力段１が再度オンす
る際に、応答が敏速になり従来起こっていた切換え動作
の遅動による出力波形の歪みを無くすことができる。

これにより、第４図のような従来の電力増幅回路で
は、第２図（Ａ）に示すように入力信号が高周波の際に
出力波形を歪ませてしまうのに対し、本発明の実施例に
よれば同図（Ｂ）の波形図に示すように歪みのない出力
波形にすることができる。なお、同図（Ａ）中の参照記
号ｔは、第４図の増幅回路の負側の出力段１がオンにな
るまでの正負の各サイクルに対する切換動作の遅動によ
り生じた遅れ時間を示す。

なお本発明は、オーディオ再生装置に用いられる電力
増幅回路に限らず、特に入力信号が高周波数領域にある
場合に、好適する増幅回路である。また、本発明の上記
増幅回路は、集積回路に組み入れた場合に用いられるト
ランジスタがNPN型であるため製造面でも同工程で製造
でき有用な増幅回路でもある。

また上記実施例では、負側出力段に３段のダーリント
ン接続を用いたが、このダーリントン接続は何段でも用
いることができる。ただし、その段数を用いた際に、前
述した上記第１図に示す上記クランプ段２のトランジス
タQ8のベース−エミッタ間の電位差が、約0.7Vを越える
と上記トランジスタQ8がオンするように、直列接続され
たダイオード両端の電圧を調整する必要がある。すなわ
ち、ダーリントン接続に用いたトランジスタの数と、上
記直列接続に用いるダイオードの数とを同数にすること
が必要となる。

また、複数のダーリントン接続された上記ドライブ段
が動作しているときは、上記初段トランジスタのベース
に接続されるクランプ用のトランジスタがオフのため、
上記ドライブ段は高インピーダンスのままで影響を受け
ない。

従って、従来の不所望な発振を良好に抑制する機能を
保ったまま入力信号が高周波数領域だとしても歪みのな
い出力波形を提供することができる。

以上、この実施例を説明したが、本発明はこのような
実施例に限定されるものではなく、他にも発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変形や応用が可能であることは
勿論である。

［発明の効果］ 以上記述したように、本発明によれば、複数のダーリ
ントン接続されたドライブ段に用いた初段トランジスタ
の正負の各サイクルの切換え動作の遅動をなくすことに
より、入力信号が高周波数領域のときに生じた出力波形
の歪みをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのオーディオ再生装置
用の電力増幅回路の回路構成図、第２図（Ａ）及び
（Ｂ）はそれぞれオーディオ再生装置用の電力増幅回路
の高周波出力波形図であって、同図（Ａ）は従来、同図
（Ｂ）は本発明の出力波形図をそれぞれ示し、第３図及
び第４図はそれぞれ従来のオーディオ再生装置用の電力
増幅回路の回路構成図である。 １……負側出力段、２……クランプ手段、３……バイア
ス段、IN……入力端子、OUT……出力端子、I2……ソー
ス電流源、I4……シンク電流源、Q2,Q3……トランジス
タ、Q4,Q5……パワートランジスタ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号の負の半サイクルで動作する第１
   トランジスタの正側ドライブ段および上記第１トランジ
   スタと同形であって、上記入力信号の正の半サイクルで
   動作する第２トランジスタの負側ドライブ段と、 上記正および負側ドライブ段の正負の各サイクル出力信
   号を受けてそれぞれ動作する第１のパワートランジスタ
   の正側出力段と、および複数段のダーリントン接続され
   た第２のパワートランジスタを含む負側出力段と、 上記正側ドライブ段の動作中にオンされて上記ダーリン
   トン接続の初段トランジスタに対しアクティブ（活性
   化）するに足りる電圧を与えるクランプ手段と、 上記負側ドライブ段の動作中に上記クランプ段をオフに
   足りる電圧を与えるバイアス手段とを具備することを特
   徴とする増幅回路。