JP2739952B2

JP2739952B2 - オーディオ増幅回路

Info

Publication number: JP2739952B2
Application number: JP63104373A
Authority: JP
Inventors: ボッティーエドアルド
Original assignee: エスジーエス−トムソンマイクロエレクトロニクスエス・ピー・エー
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1998-04-15
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: DE3814604A1; IT8720337A0; JPH01157107A; US4922207A; IT1215452B; DE3814604C2; FR2614741B1; FR2614741A1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ステレオカーラジオに好適なオーディオ用
ブリッジ増幅回路に関するものであり、詳細には、出力
端子と反転入力端子間に接続される帰還抵抗器と前記反
転入力端子とグラウンド間に接続される抵抗器とを備え
る非反転電力増幅器と、これに接続される第二の反転電
力増幅器とにより構成されるものである。

［従来の技術］この型のオーディオ用ブリッジ増幅回路は、その出力
端子対に、互いに増幅が等しく、電源電圧の二倍の最大
電圧を負荷に供給可能なプッシュプル信号を出力するこ
とができる。

このような増幅器は、近年、主として高出力カー・ラ
ジオに多く使用されている。

これに対し、出力ダイナミック・レンジが電源電圧に
等しい従来のいわゆるシングルエンド・ステレオ増幅器
は、低出力のカー・ラジオに広範に使用されている。

しかしながら、カー・ラジオのメーカーは、ステレオ
増幅器としても動作させることができる所謂ブリッジ型
の高出力オーディオ増幅器を求めている。

現在の最先端の技術によれば、一対の演算増幅器から
一つのブリッジ型増幅器を構成するための幾つかの方法
が可能である。

第一の方法は、単一の入力端子と一対のプシュプル出
力端子を備える増幅器と、各増幅器の非反転入力がそれ
ぞれその増幅器の出力端子に接続された一対の電力増幅
器を組み合わせるものである。このような電力増幅器対
の出力端子は負荷に接続される。

しかしながらこの方法は、回路が複雑であり、かつス
テレオ増幅器として使用することができないという問題
点がある。

第二の方法は、反転増幅器と非反転増幅器を組合せ、
入力端子を互いに接続し、各出力をステレオ・スピーカ
ーである負荷に接続するものである。しかしながらこの
方法は、多くの外付け部品、特にコンデンサーを必要と
し、さらに入力インピーダンスが低いこともしくは入力
インピーダンスを高くするとブリッジ回路のノイズによ
る影響を受け易いこと等の問題点がある。

第３の方法は、高インピーダンスの差動入力端子が電
力増幅器の出力端子に接続された２つ信号増幅器から構
成するものである。信号増幅器の同相の入力を互いに接
続し、また各電力増幅器の出力端子をそれぞれ負荷に接
続することにより、全体でステレオ増幅器となる。

しかしながらこの方法も、回路が非常に複雑で、増幅
器を構成する集積回路を収納するパッケージに非常に多
数のピンが必要となり、さらに多数の外付けのピンを必
要とする。

近年のカー・ラジオは、非常に小型化されており、し
かも通常４つのスピーカーを独立ドライブする４つの増
幅チャンネルを備えている。したがって、このようなカ
ー・ラジオのケース内に実装するには、各増幅器のパッ
ケージの縦横の幅はできるだけ小さい方が好ましく、さ
らに各増幅器のパッケージのピン数が多いと不便であ
る。

第四の方法は、演算増幅器を用いて、第二の利得が１
である反転増幅器をドライブするものである。しかし、
この方法もまた多数のピンと多数の外部コンデンサーを
必要とする問題点がある。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、従来技術の上記問題点を解決しようとする
ものであり、ピン数が少なく少数の外付け部品しか必要
としない一つの集積回路に集積することができ、カー・
ラジオ・セットに容易に実装することができる。ブリッ
ジ型オーディオ増幅器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係わるブリッジ型オーディオ増幅器は、第一
の増幅器に接続される一対の抵抗器と共にブリッジ回路
を構成するように第一の一対の抵抗器を接続し、正電源
とグラウンドの間に第二の一対の抵抗器を接続し、さら
に前記第一の増幅器の非反転入力端子と第二の増幅器の
反転入力端子をそれぞれ入力器を介して前記第二の一対
の器の間に接続することを特徴とする。

［実施例］次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図において、１は本発明のオーディオ増幅回路の全体
を示す。増幅回路１は、一つの集積回路に集積され、外
部との接続のためのピンが設けられたパッケージ10に収
容されている。

増幅器１は、出力端子U1と反転入力端子の間に接続さ
れる帰還増幅器R5と、前記反転入力端子とグラウンド・
ピン５の間に接続される抵抗器R4とが付設された所謂非
反転構成の第一の電力増幅器A1からなる。

第一の増幅器A1の出力端子U1は、出力端子ピン11を介
して抵抗性負荷R_Lであるスピーカの一方の端子に接続さ
れ、負荷R_Lの他方の端子は、ピン７を介して、出力端子
U2と反転入力端子の間に帰還抵抗器R6が、また前記反転
入力端子とグラウンド・ピン５の間に抵抗器７が接続さ
れた反転構成の第二の増幅器A2の出力端子U2に接続され
ている。

それぞれR8とR9で示す第一の一対の抵抗器は、第一の
増幅器A2に付設された抵抗器R4とR5に接続され、ブリッ
ジ回路12を形成する。

増幅器１は、電源の生極V_Cに接続されたピン３を通し
て、低電圧が供給される。

第二の一対の抵抗器R1とR2は、電源V_Cとグラウンドの
間、したがってピン３と５の間に接続されている。

第一の増幅器A1と第二の増幅器A2の非反転入力端子
は、それぞれ入力抵抗器R3、R10を介して、第二の一対
の抵抗器R1とR2の間に接続されている。またこれらの非
反転入力端子は、それぞれピン２、６に接続され、ピン
２、６から外付けのコンデンサーを介して、外部入力端
子I_Lとグラウンドに接続されている。さらにピン４は、
前記抵抗器R1とR2の間に接続され、コンデンサーC1を介
して外部でグラウンドに接続されている。一対のピン８
と９は、リード線により、パッケージ10の外部で互いに
短絡されており、またパッケージの内部ではそれぞれ第
二増幅器A2の非反転入力と第一の抵抗器の対R8とR9の間
に接続されている。

第二に図示するように、ブリッジ回路のピン８と９を
開き、出力端子U1とU2に対応するピン11と７を、コンデ
ンサーC4とC5を介して、一端を接地した負荷抵抗R_L1とR
_L2にそれぞれ接続し、またピン６をコンデンサーC3を介
して外部入力端子I_Rに接続することにより、第一図の回
路をステレオ増幅器に変更することができる。ステレオ
・モードでは、増幅器A2もまた非反転増幅器となる。負
荷R_L1とR_L2は、ステレオ・スピーカーである。

本発明の目的を達成するには、抵抗器R4から９の抵抗
値は、抵抗器R1とR2の抵抗値と係数n,mによって関係付
けられていなければならない。詳しくは、抵抗器R4の抵
抗値は抵抗器R2の抵抗値のｎ倍であり、抵抗器R5の抵抗
値は抵抗器R1とR2の値の差の半分のｎ倍（R1−R2）・n/
2であり、抵抗器R8の抵抗値は抵抗器R2の抵抗値のｍ倍
であり、抵抗器R9の抵抗値は抵抗器R1とR2の差の半分の
ｍ倍（R1−R2）・n/2に等しい。さらに抵抗器R7の抵抗
値は抵抗器R2のｍ倍であり、抵抗器R6は抵抗器R1とR2の
差のｍ倍（R1−R2）・m/2である。

次に上記実施例の動作について説明する。ピン４の電
圧V4は、ピン２と６の電圧V2とV6に等しく、電源電圧V_C
と抵抗器R1とR2の値の和に対する抵抗器R2の値の比R2/
（R1＋R2）の積である。

また増幅器A1の出力端子U1の電圧V11は、V2と抵抗器R
4の値に対する抵抗器R5の値の比に１を加えた値（１＋R
5/R4）の積になる。さらに、抵抗器R4とR5の値を抵抗器
R1とR2の値の関数で置換することにより、出力端子U11
の電圧がV_Cの1/2になることを示すことができる。

上記の計算は、演算増幅器A1とA2の出力インピーダン
スが非常に低く、入力インピーダンスが非常に高く、利
得が無限大であると仮定した場合に成立する。

またこの仮定により、増幅器A2の出力端子U2すなわち
ピン７の電圧V7は、非反転ステージV4〜V7の利得から与
えられる。

“重ねの理”を適用し、電圧V6とV11から反転ステー
ジA2の入力への寄与を考察すると、次のようになる。

いま電圧V11がゼロと仮定すると、電圧V6いよりピン
７が現われる出力電圧V7は、抵抗器R6の、抵抗器R7,R8,
R9のうち抵抗器R6に並行な抵抗器に対する比に１を加え
た値とV6の積で与えられ、電源電圧V_Cに等しい。

V6がゼロと仮定すると、電圧V11によりピン７に現わ
れる出力電圧V7は、抵抗器R6の抵抗器R9に対する比と電
圧V7の積の符号を反転した電圧になる。この電圧は−V_C
/2に等しい。したがって、無入力時の増幅器A2の出力電
圧V7は電源電圧の1/2となる。この値は、出力電圧に対
して、最も広い変動範囲を与える。

さらに、入力電圧に対する出力電圧の比により与えら
れる、ピン11とピン２の間の利得は、抵抗R4の値に対す
る抵抗器R5の比に１を加えた値に等しいこと、およびピ
ン11の電圧V11を第二のステージに対する入力と見なし
た時のピン11とピン７の間の利得G2は１であることを考
慮すると、利得G1とG2の積により与えられる総合利得が
−（R5/R4＋１）になることが導かれる。

したがって、本発明によるオーディオ増幅器は、出力
端子U1とU2に、ブリッジ・モードの動作において必要と
される、振幅が等しく互いにプシュプル関係にある信号
が得られる。

ステレオ・モードで動作している時にも、出力電圧V7
とV11が電源電圧V_Cの1/2になることを示すことができ
る。

第三図を示すのは、固定ブリッジ構成の本発明のオー
ディオ増幅器である。この実施例では、前記実施例と同
一の部品には同一の参照番号や記号が付けられている。

この実施例のオーディオ増幅器を構成する集積回路
は、ピン数が僅かに６本のパッケージ14に収容されてい
る。また第一図に示す実施例において互いに並行に接続
されている抵抗器R7とR8は、抵抗器R2にm/2を掛けた抵
抗値の単一の抵抗器R11により置換されている。

さらにまた、増幅器A2の非反転入力端子は、第二の一
対の抵抗器R1とR2の間にだけ直接接続されている。

第三図に示す実施例の増幅器の動作は、増幅器１の動
作と殆ど同じである。

第四図に示すさらに他の実施例では、ピン４と５の間
の抵抗器R2が、抵抗器R12、R13、R14、R15からなるブリ
ッジ回路で置換されている。

この変形例では、ピン４と５の間に接続された抵抗器
R12とR13と、同じくピン４と５の間に持続された抵抗器
R14とR15からなるブリッジ回路により置き換えられてい
る。

抵抗器R3は、一端が抵抗器R12とR13の間に接続され、
他端が増幅器A1の非反転入力端子に接続されている。ま
た抵抗器R10は、一端が抵抗器R14とR15の間に接続さ
れ、他端がA2の非反転入力端子に接続されている。さら
に、ピン３と４の間には、第一図の実施例の増幅器にお
ける抵抗器R1と値が異なる抵抗器R16が接続されてい
る。

抵抗器R16とブリッジ回路15にある電流が流れている
時、端子４から見たインピーダンスは、第一図の実施例
よりもずっと大きくなる。その結果、電源雑音除去能力
が低下し始める最低周波数が等しくなるようにするの
に、第一図の実施例のコンデンサーC1よりも容量が小さ
いコンデンサーC10を使用することができる。

第四図の実施例の増幅回路が、第一図の実施例の増幅
回路と同様の動作をするようにするには、抵抗器R12か
らR16の値を適宜に選択しなければならない。抵抗器R12
とR15は同じ値でなければならない。また抵抗器R12とR1
5の積をその和で割った値が、抵抗器R13の値からR2/2を
引いた値と同じでなければならない。さらに第一図にお
ける抵抗器R1とR2の値の和が、R6＋［（R12＋R3）・（R
4＋R15）／（R12＋R3＋R4＋R15）］に等しくなるように
しなければならない。

第五図は、ステレオ増幅器のさらに他の実施例を示
す。この実施例では、npnトランジスタT1のベースＢと
コレクタＣがピン３に、またエミッタＥが抵抗器R1に接
続されている。

この実施例では、コレクタ・エミッタ間の飽和電圧に
より下向きの振幅が制限され、コレクタ・エミッタ間の
飽和電圧とベース・エミッタ間の電圧の和により上向き
の振幅が制限される非対称なダイナミック・レンジを持
つという利点がある。

出力電圧V11とV7が等しい時に、ダイナミック・レン
ジが最大になり、電源電圧V_CとトランジスタT1のベース
・エミッタ間電圧との差の1/2で与えられる。

さらに第６図に示すように、第一図の実施例における
抵抗器R7とR8を並列に相互接続し、抵抗器R9の一端をピ
ン８を介して増幅器の出力ピン11に接続することより、
第一図の実施例よりもピン数を一本減らすことが可能に
なる。また第七図に示すステレオ構成の一例では、抵抗
器R9は第二の増幅器の帰還抵抗器R6に並列になるよう
に、一端がピン８に接続されている。またピン８は、ピ
ン７に接続されているため、第二のスピーカーR_L2にも
接続される。

［発明の効果］本発明のオーディオ増幅回路は、ピン数が少なく、集
積回路のパッケージが小さくできるという重要な利点を
有する。加えて、容易にステレオ増幅器に変更できると
いう利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第一図は、本発明の第一実施例に係るブリッジ増幅器の
回路図である。第二図は、第一実施例に係わるステレオ増幅器の回路図
である。第三図乃至第７図は、それぞれ他の実施例の回路図であ
る。１……増幅器、10……パッケージ 2,3,4,5,6,7,8,9,11……ピン 12……ブリッジ回路 A1……第一の増幅器、A2……第二の増幅器 R_L……スピーカー R_L1、R_L2……ステレオ・スピーカー U7,U11……出力端子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】出力（U1）が第１の端子（11）に接続さ
れ、非反転入力端子が第２の端子（２）に接続された非
反転構成の第１の増幅器（A1）と、この第１の増幅器の反転入力端子と出力（U1）との間に
接続され、帰還抵抗器となる第１の抵抗器（R5）と、前記第１の増幅器の反転入力端子と第３の端子（５）と
の間に接続される第２の抵抗器（R4）と、出力が第４の端子（７）に接続され、反転入力端子が第
５の端子（８）に接続され、非反転入力端子が第６の端
子（６）に接続された第２の増幅器（A2）と、前記第１の抵抗器（R5）と前記第２の抵抗器（R4）に並
列接続されて第１のブリツジ回路を構成し、第７の端子
（９）に接続された第１の抵抗対（R8、R9）と、第８の端子（３）と前記第３の端子（５）との間に接続
され、第９の端子（４）に接続された第２の抵抗対（R
1、R2）と、前記第２の抵抗対と前記第１の増幅器の非反転入力端子
との間に接続された第３の抵抗器（R3）と、前記第２の抵抗対と前記第２の増幅器の非反転入力端子
との間に接続された第４の抵抗器（R10）とを具備することを特徴とするオーディオ用ブリッジ増幅
回路。
【請求項２】第５の抵抗器（R6）と第６の抵抗器（R7）
を前記第２の増幅器の出力と前記第３の端子との間に直
列に接続し、前記第５の抵抗器と前記第６の抵抗器との
接続点を前記第２の増幅器の反転入力端子に接続するこ
とを特徴とする請求項１に記載のオーディオ用ブリッジ
増幅回路。
【請求項３】前記第１、第２、第５、第６の抵抗器の抵
抗値と前記第１の抵抗対の抵抗値とは、前記第２の抵抗
対の抵抗値と係数ｎ、ｍによって関係付けられることを
特徴とする請求項２に記載のオーディオ増幅回路。
【請求項４】前記第８の端子にはトランジスタ（T1）の
ベース（Ｂ）とコレクタ（Ｃ）が接続され、エミッタ
（Ｅ）は前記第２の抵抗対に接続されていることを特徴
とする請求項１に記載のオーディオ増幅回路。
【請求項５】出力（U1）が第１の端子（11）に接続さ
れ、非反転入力端子が第２の端子（２）に接続された非
反転構成の第１の増幅器（A1）と、この第１の増幅器の反転入力端子と出力（U1）との間に
接続され、帰還抵抗器となる第１の抵抗器（R5）と、前記第１の増幅器の反転入力端子と第３の端子（５）に
接続される第２の抵抗器（R4）と、出力が第４の端子（７）に接続され、反転入力端子が第
５の端子（８）に接続され、非反転入力端子が第６の端
子（６）に接続された第２の増幅器（A2）と、前記第１の抵抗器（R5）と前記第２の抵抗器（R4）に並
列接続されて第１のブリッジ回路を構成し、第７の端子
（９）に接続された第１の抵抗対（R8、R9）と、第８の端子（３）と第９の端子（４）との間に接続され
た第７の抵抗器（R16）と、前記第９の端子（４）と前記第３の端子（５）との間に
接続された第２のブリッジ回路（R12、R13、R14、R15）
と、この第２のブリッジ回路と前記第１の増幅器の非反転入
力端子との間に接続された第３の抵抗器（R3）と、前記第２のブリッジ回路と前記第２の増幅器の非反転入
力端子との間に接続された第４の抵抗器（R10）とを具備することを特徴とするオーディオ用ブリッジ増幅
回路。
【請求項６】出力（U1）が第１の端子（11）に接続さ
れ、非反転入力端子が第２の端子（２）に接続された非
反転構成の第１の増幅器（A1）と、この第１の増幅器の反転入力端子と出力（U1）との間に
接続され、帰還抵抗器となる第１の抵抗器（R5）と、前記第１の増幅器の反転入力端子と第３の端子（５）と
の間に接続される第２の抵抗器（R4）と、出力が第４の端子（７）に接続され、非反転入力端子が
第６の端子（６）に接続された第２の増幅器（A2）と、この第２の増幅器の出力と前記第３の端子（５）との間
に直列に接続された第５、第６の抵抗器（R6、R7）と、前記第１の端子（11）に接続された第５の端子（８）と
前記第３の端子（５）との間に接続され、前記第５の抵
抗器と前記第６の抵抗器との接続点に接続された第１の
抵抗対（R8、R9）と、第８の端子（３）と前記第３の端子（５）との間に接続
され、第９の端子（４）に接続された第２の抵抗対（R
1、R2）と、前記第２の抵抗対と前記第１の増幅器の非反転入力端子
との間に接続された第３の抵抗器（R3）と、前記第２の抵抗対と前記第２の増幅器の非反転入力端子
との間に接続された第４の抵抗器（R10）とを具備することを特徴とするオーディオ用ブリッジ増幅
回路。
【請求項７】前記第５の端子（８）が前記第４の端子
（７）に接続されていることを特徴とする請求項６に記
載のオーディオ用ブリッジ増幅回路。