JP2762333B2 - 増幅回路及び信号増幅ｉｃ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、増幅回路及び信号増
幅ＩＣに関し、詳しくは、例えば携帯用ヘッドホンステ
レオ等のバッテリー駆動機器に好適な低消費電力の増幅
回路及びその増幅回路を有する信号増幅ＩＣに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バッテリー駆動のオーディオ機器
では、バッテリーから供給される電源電圧が低いことか
ら、増幅回路の出力段には低電圧下での増幅動作に適し
たカレントミラー回路が採用されることが多い。図７
に、かかる増幅回路の例を示す。増幅回路１は、入力信
号ＩＮ１とその反転信号ＩＮ２を受け、これらの信号を
プッシュプル増幅して出力信号ＯＵＴを生成し、コンデ
ンサＣを介してヘッドホンＲL 等の負荷へ出力する。

【０００３】この増幅回路１は、入力信号ＩＮ１側の回
路として、入力信号ＩＮ１を受けこれを増幅して第１の
駆動電流Ｉ３を生成する第１の駆動回路Ａ１と、第１の
駆動電流Ｉ３をコレクタに受ける第１のダイオード接続
されたトランジスタＱ３と、ベースが第１のダイオード
接続されたトランジスタにカレントミラー接続されコレ
クタが電源Ｖccのラインに接続されエミッタが出力信号
ＯＵＴのラインに接続される第１の出力トランジスタＱ
１と、を備えて、入力信号ＩＮ１に応じて第１の出力ト
ランジスタＱ２を介して流される電流Ｉ１を制御する。

【０００４】さらに、反転信号ＩＮ２側の回路として、
反転信号ＩＮ２を受けこれを増幅して第２の駆動電流Ｉ
４を生成する第２の駆動回路Ａ２と、第２の駆動電流Ｉ
４をコレクタに受ける第２のダイオード接続されたトラ
ンジスタＱ４と、ベースが第２のダイオード接続された
トランジスタにカレントミラー接続されコレクタが出力
信号ＯＵＴのラインに接続されエミッタが接地ＧＮＤの
ラインに接続される第２の出力トランジスタＱ２と、を
備えて、反転信号ＩＮ２に応じて第２の出力トランジス
タＱ２を介して流される電流Ｉ２を制御する。

【０００５】また、第１の出力トランジスタＱ１と第２
の出力トランジスタＱ２とがプッシュプルの関係で互い
に接続され、この接続点に出力信号ＯＵＴのラインが接
続される。そして、電流Ｉ１と電流Ｉ２との差電流が出
力信号ＯＵＴのラインに出力される。これにより、低い
電源電圧Ｖcc下でも、入力信号がプッシュプル増幅され
て出力信号が生成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のプッ
シュプル増幅を行う増幅回路及び信号増幅ＩＣでは、カ
レントミラー接続された出力トランジスタでプッシュプ
ル増幅を行うことにより低電源電圧下での増幅を行って
いる。かかる低電源電圧下では、大振幅の出力信号を得
るために出力トランジスタの電流駆動能力を高める必要
があり、このためには、ダイオード接続されたトランジ
スタと出力トランジスタとのミラー比を大きくするのが
原理原則である。

【０００７】ところで、かかるプッシュプル増幅は、バ
ッテリー消費の節約という観点からはＢ級増幅が優れて
いるが、クロスオーバー歪みの抑制という観点からＡＢ
級プッシュプル増幅が採用される。そこで、入力信号が
ないとき或は微小のときでも、出力トランジスタには、
クロスオーバー歪みの発生を抑制し得るレベルのアイド
リング電流が流される。そして、このアイドリング電流
と上記ミラー比に対応して、駆動電流の最小値が決めら
れる。

【０００８】一方、駆動電流の最小値には、下限値があ
る。この下限値は、電源電圧と負荷抵抗ＲL とによる。
例えば電源電圧が標準で３Ｖの場合１．８〜３．６Ｖの
範囲で変動する。負荷抵抗ＲL は一定なために駆動電流
は３．６Ｖの電源電圧でも出力が十分に得られる様に決
められる。このときの値が下限値となる。かかる制約か
ら、駆動電流の最小値は、任意には設定できず、すでに
下限値に設定されている値をこれ以上小さくすることは
できない。

【０００９】このため、駆動電流のレベルを変えないで
上記のミラー比を大きくするとアイドリング電流も大き
くなり、入力信号がないとき或は微小のときでも電力が
余分に消費される。これでは、大振幅の出力信号が得ら
れても、限りあるバッテリーが無駄に消費されるので問
題である。そこで、このような従来技術の問題点を解決
すべく、アイドリング電流を増やすことなく出力の駆動
能力を向上することができる構成の増幅回路及び信号増
幅ＩＣを実現することが目標とされる。

【００１０】なお、同様の目標を達成せんとする増幅回
路の例として特願平２−２３０４３３が公知である。そ
の概要は、図８に図示するが、駆動電流Ｉ４に対応した
電流Ｉ４’に応じてトランジスタＱ３’によりトランジ
スタＱ３のエミッタラインを遮断し、駆動電流Ｉ３に対
応した電流Ｉ３’に応じてトランジスタＱ４’によりト
ランジスタＱ４のエミッタラインを遮断する。これによ
り、入力信号ＩＮ１，反転信号ＩＮ２の振幅が大きいと
きすなわち出力トランジスタが大きな電流駆動能力を要
求されるときには、トランジスタＱ３又はＱ４のエミッ
タラインを遮断して駆動電流Ｉ３，Ｉ４の全てを出力ト
ランジスタＱ１，Ｑ２のベースに供給し、これにより、
大信号増幅時の出力トランジスタの電流駆動能力を高め
るものである。

【００１１】しかし、この増幅回路には、ミラー比を固
定してアイドリング電流を増やすことなく出力の駆動能
力を向上させた代償として、新たな２つの問題点が発生
した。第１の問題点は、アイドリング電流の回路ごとの
ばらつきが大きく、また出力信号の動作点近傍における
増幅特性が良くないことである。これは、カレントミラ
ーの入力側トランジスタＱ３，Ｑ４のエミッタラインに
トランジスタＱ３’，Ｑ４’を挿入接続したことに起因
する。

【００１２】詳述すると、トランジスタＱ３’，Ｑ４’
はオン時のＶCEが５０ｍＶ程度であることから、カレン
トミラー（Ｑ３，Ｑ１），（Ｑ４，Ｑ２）の入力側と出
力側のトランジスタのＶBEが揃わず、このため、カレン
トミラー動作における増幅特性が悪化する。また、トラ
ンジスタＱ３’，Ｑ４’はオン時のＶCEが±１０ｍＶ程
度のばらつきをも有することから、カレントミラーにお
けるミラー比がその影響を被ってばらつき、このため、
アイドリング電流の値にもばらつきが発生する。

【００１３】第２の問題点は、出力信号の波形が入力信
号の波形と対応しないことである。これは、増幅回路の
増幅率が出力信号の値によって変わることに起因する。
詳述すると、上述の構成から、出力信号の値がその動作
点近傍のときには、カレントミラー（Ｑ３，Ｑ１），
（Ｑ４，Ｑ２）におけるミラー比で増幅が行われすなわ
ち駆動電流の一部が出力トランジスタの電流増幅率で増
幅される。これに対し、出力信号の値がその動作点から
離れたときには、駆動電流の全てが出力トランジスタの
電流増幅率で大きく増幅される。このため、波形の歪み
を伴った増幅が行われる。

【００１４】この発明の目的は、このような従来技術の
問題点を解決するものであって、アイドリング電流を増
やすことなく出力の駆動能力を向上させることができ、
それでいて、アイドリング電流のばらつきが小さく且つ
出力信号の動作点近傍における増幅特性も良い、あるい
は歪みのない増幅が可能な構成の増幅回路及び信号増幅
ＩＣを実現することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の増幅回路の第１の構成は、入力信号を増幅
して第１の駆動電流を生成する第１の駆動回路と、前記
第１の駆動電流を受ける第１のダイオード接続されたト
ランジスタと、前記第１のダイオード接続されたトラン
ジスタにカレントミラー接続された第１の出力トランジ
スタと、前記入力信号の反転信号を受けこれを増幅して
第２の駆動電流を生成する第２の駆動回路と、前記第２
の駆動電流を受ける第２のダイオード接続されたトラン
ジスタと、前記第２のダイオード接続されたトランジス
タにカレントミラー接続され前記第１の出力トランジス
タにプッシュプルの関係で接続された第２の出力トラン
ジスタと、を備えて、前記入力信号又は前記反転信号を
増幅して出力信号を生成し出力する増幅回路であって、
前記第１のダイオード接続されたトランジスタのベース
ラインに挿入接続され前記第１のダイオード接続された
トランジスタのベース電流を制御する第１のベース電流
制御回路と、前記第２のダイオード接続されたトランジ
スタのベースラインに挿入接続され前記第２のダイオー
ド接続されたトランジスタのベース電流を制御する第２
のベース電流制御回路と、を備え、前記出力信号の動作
点を含み前記出力信号のクロスオーバー歪みに対応して
決定される前記出力信号の値の範囲を第１の範囲とし、
前記第１の範囲外で前記第１の出力トランジスタの出力
が前記動作点から一方に大きく乖離する前記出力信号の
値の所定の範囲を第２の範囲とし、前記第１の範囲及び
前記第２の範囲外で前記第２の出力トランジスタの出力
が前記動作点から他方に大きく乖離する前記出力信号の
値の所定の範囲を第３の範囲とし、前記入力信号又は前
記反転信号に応じて前記第１のベース電流制御回路と前
記第２のベース電流制御回路とを制御することにより、
前記出力信号の値が前記第１の範囲内にあるとき又は前
記入力信号及び前記反転信号の何れか一方の値が前記第
１の範囲に対応した値であるときには、前記第１，第２
のベース電流制御回路が前記第１，第２のダイオード接
続されたトランジスタのベース電流を流して、前記第１
のダイオード接続されたトランジスタと前記第１の出力
トランジスタとがカレントミラーとして動作し、前記第
２のダイオード接続されたトランジスタと前記第２の出
力トランジスタとがカレントミラーとして動作し、前記
出力信号の値が前記第２の範囲内にあるとき又は前記第
１の入力信号及び前記第２の入力信号の何れか一方の値
が前記第２の範囲に対応した値であるときには、少なく
とも前記第１のベース電流制御回路が前記第１のダイオ
ード接続されたトランジスタのベース電流を遮断又は制
限して前記第１のダイオード接続されたトランジスタが
カットオフし、前記第１の駆動電流のほぼ全てが前記第
１の出力トランジスタのベースに供給され、前記出力信
号の値が前記第３の範囲内にあるとき又は前記入力信号
及び前記反転信号の何れか一方の値が前記第３の範囲に
対応した値であるときには、少なくとも前記第２のベー
ス電流制御回路が前記第２のダイオード接続されたトラ
ンジスタのベース電流を遮断又は制限して前記第２のダ
イオード接続されたトランジスタがカットオフし、前記
第２の駆動電流のほぼ全てが前記第２の出力トランジス
タのベースに供給されるものである。

【００１６】同様の目的を達成するこの発明の増幅回路
の第２の構成は、上述の増幅回路であって、前記入力信
号又は前記反転信号の原信号を外部から受け、前記原信
号又はこれに従う波形の信号に対して前記出力信号の帰
還信号が比較されることにより、前記原信号と前記出力
信号とに係わる増幅率が、所定の設定値とされるもので
ある。

【００１７】また、この発明の信号増幅ＩＣの構成は、
上述の第１の構成の増幅回路又は第２の構成の増幅回路
を有するものである。

【００１８】

【作用】このような第１の構成のこの発明の増幅回路及
びその回路を有する信号増幅ＩＣにあっては、出力信号
の値が第１の範囲内にあるとき又は入力信号及び反転信
号の何れか一方の値が第１の範囲に対応した値であると
き、すなわち大きな電流駆動能力の出力が要求されない
ときには、ダイオード接続されたトランジスタと出力ト
ランジスタとがカレントミラーとして動作して、低電源
電圧下でも従来通りの増幅動作が行われる。しかも、ベ
ース電流制限回路がダイオード接続されたトランジスタ
のベースラインに設けられてその制御対象が微小なベー
ス電流であることから、それの導通時に発生する電圧に
ついての標準値及びそのばらつきは極めて小さい。した
がって、カレントミラーの増幅特性やミラー比はその影
響を受けることがほとんどなく、増幅特性が悪化するこ
ともなく、アイドリング電流の値がばらつくこともな
い。

【００１９】さらに、出力信号の値が第２，第３の範囲
内にあるとき又は入力信号及び反転信号の何れか一方の
値が第２，第３の範囲に対応した値であるとき、すなわ
ち大きな電流駆動能力の出力が要求されるときには、駆
動電流のほぼ全てが出力トランジスタのベースに供給さ
れる。これにより、カレントミラー動作のときに較べて
遥かに大きなベース電流が供給されるので、低電源電圧
下でも出力トランジスタはその電流駆動能力を十分に発
揮することができる。したがって、無信号又は微小信号
増幅時におけるアイドリング電流を増やすことなく、大
振幅信号増幅時における出力の電流駆動能力を向上させ
ることができる。それでいて、アイドリング電流のばら
つきが小さく且つ出力信号の動作点近傍における増幅特
性も損なうことはない。

【００２０】また、第２の構成のこの発明の増幅回路及
びその回路を有する信号増幅ＩＣにあっては、最終的な
増幅率が原信号と帰還信号との比較により所定の設定値
とされる。そこで、出力信号の波形を原信号の波形に正
確に追従させるためには波形の乱れ易い大振幅時に出力
トランジスタの電流駆動能力が大きい程良いが、本発明
の増幅回路がこの条件を満たしていることは上述の通り
である。しかも、最終的な増幅率が帰還及び比較の効果
によって決定されるので、出力トランジスタ部分におけ
る局部的な増幅率が信号レベルによって変動しても出力
信号の波形が歪むことがない。したがって、歪みのない
増幅が可能である。

【００２１】

【実施例】図１に、この発明の増幅回路を内蔵したＩＣ
の一実施例を示す。また、図３，図４に、その具体的構
成についての回路例を示す。ここで、１０は信号増幅Ｉ
Ｃであり、その中の増幅回路は、入力信号ＩＮ１側の回
路として、入力信号ＩＮ１を受けこれを増幅あるいは半
波整流して第１の駆動電流駆動電流Ｉ３を生成しついで
に後述の制御信号Ｓ２’も生成する第１の駆動回路Ａ１
１と、駆動電流Ｉ３をコレクタに受ける第１のダイオー
ド接続されたトランジスタＱ３と、トランジスタＱ３の
ベースラインに挿入接続されトランジスタＱ３のベース
電流を後述の制御信号Ｓ１’に応じて制御する第１のベ
ース電流制御回路Ｓ１と、ベースがトランジスタＱ３に
カレントミラー接続されコレクタが電源Ｖccのラインに
接続されエミッタが出力信号ＯＵＴのラインに接続され
る第１の出力トランジスタＱ１と、を備える。

【００２２】さらに、反転信号ＩＮ２側の回路として、
反転信号ＩＮ２を受けこれを増幅あるいは半波整流して
第２の駆動電流Ｉ４を生成しついでに制御信号Ｓ２’も
生成する第２の駆動回路Ａ１２と、駆動電流Ｉ４をコレ
クタに受ける第２のダイオード接続されたトランジスタ
Ｑ４と、トランジスタＱ４のベースラインに挿入接続さ
れトランジスタＱ４のベース電流を制御信号Ｓ２’に応
じて制御する第２のベース電流制御回路Ｓ２と、ベース
がトランジスタＱ４にカレントミラー接続されコレクタ
が出力信号ＯＵＴのラインに接続されエミッタが接地Ｇ
ＮＤのラインに接続される第２の出力トランジスタＱ２
と、を備える。なお、駆動電流Ｉ３，Ｉ４は、出力トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２に流すアイドリング電流を確保すべ
く、これに対応した下限値を有する。

【００２３】入力信号ＩＮ１側の回路では、入力信号Ｉ
Ｎ１に応じて出力トランジスタＱ１を介して流される電
流Ｉ１が制御され、反転信号ＩＮ２側の回路では反転信
号ＩＮ２に応じて出力トランジスタＱ２を介して流され
る電流Ｉ２が制御される。さらに、入力信号ＩＮ１と反
転信号ＩＮ２とが互いに値の反転した関係にあり、出力
トランジスタＱ１と出力トランジスタＱ２とが出力信号
ＯＵＴのラインを介して接続されているから、出力トラ
ンジスタＱ１と出力トランジスタＱ２とはプッシュプル
動作を行う。そして、電流Ｉ１と電流Ｉ２との差電流が
出力信号ＯＵＴのラインに出力される。なお、電流Ｉ
１，電流Ｉ２に含まれているアイドリング電流は差が採
られることで相殺され出力には現れない。

【００２４】ところで、制御信号Ｓ１’，Ｓ２’は、駆
動Ａ１２，Ａ１１で生成される旨を既述したが、詳しく
は以下の如くに生成される。出力信号ＯＵＴ（図６の波
形参照）の動作点（図６のｔ軸上の値）を含み出力信号
ＯＵＴのクロスオーバー歪み（図６のｔ軸近傍で発生し
やすい）に応じて決定される出力信号ＯＵＴの値の範
囲、すなわち所定の動作点近傍域を第１の範囲（図６の
Ａｒｅａ１）とする。この第１の範囲Ａｒｅａ１の外で
あって出力トランジスタＱ１の出力が大きいことに対応
して決定される出力信号ＯＵＴの値の範囲、すなわち正
側大振幅域に対応する範囲を第２の範囲（図６のＡｒｅ
ａ２）とする。これらの第１，第２の範囲Ａｒｅａ１，
Ａｒｅａ２の外であって出力トランジスタＱ２の出力が
大きいことに対応して決定される出力信号ＯＵＴの値の
範囲、すなわち負側大振幅域に対応する範囲を第３の範
囲（図６のＡｒｅａ３）とする。

【００２５】そして、出力信号ＯＵＴの値が第１の範囲
Ａｒｅａ１内にあるとき、又は入力信号ＩＮ１及び反転
信号ＩＮ２の何れか一方の値が第１の範囲Ａｒｅａ１に
対応した値であるときには、ベース電流制御回路Ｓ１が
トランジスタＱ３のベース電流を流すような値を制御信
号Ｓ１’は採り、ベース電流制御回路Ｓ２がトランジス
タＱ４のベース電流を流すような値を制御信号Ｓ２’は
採る。つまり、トランジスタＱ３と出力トランジスタＱ
１とをカレントミラーとして動作させ、トランジスタＱ
４と出力トランジスタＱ２とをもカレントミラーとして
動作させるような値を、制御信号Ｓ１’，Ｓ２’が採
る。これにより、この範囲では、従来通り低電源電圧下
であっても増幅機能を発揮することができる。

【００２６】出力信号ＯＵＴの値が第２の範囲Ａｒｅａ
２内にあるとき又は入力信号ＩＮ１及び反転信号ＩＮ２
の何れか一方の値が第２の範囲Ａｒｅａ２に対応した値
であるときには、ベース電流制御回路Ｓ１がトランジス
タＱ３のベース電流を遮断するような値を制御信号Ｓ
１’が採る。なお、このときには出力トランジスタＱ２
が遮断状態またはアイドリング状態となるので制御信号
Ｓ２’には特に制約はなく、例えばベース電流制御回路
Ｓ２がトランジスタＱ４のベース電流を流すような値を
制御信号Ｓ２’は採る。つまり、制御信号Ｓ１’を介し
てトランジスタＱ３をカットオフさせてカレントミラー
としての動作を停止させ、駆動電流Ｉ３のほぼ全てが出
力トランジスタＱ１の駆動に用いられるような値を、制
御信号Ｓ１’が採る。これにより、この範囲では、トラ
ンジスタＱ１は、その電流駆動能力を十分に発揮するこ
とができる。

【００２７】出力信号ＯＵＴの値が第３の範囲Ａｒｅａ
３内にあるとき又は入力信号ＩＮ１及び反転信号ＩＮ２
の何れか一方の値が第３の範囲Ａｒｅａ３に対応した値
であるときには、ベース電流制御回路Ｓ２がトランジス
タＱ４のベース電流を遮断するような値を制御信号Ｓ
２’が採る。なお、このときには出力トランジスタＱ１
が遮断状態またはアイドリング状態となるので制御信号
Ｓ１’には特に制約はなく、例えばベース電流制御回路
Ｓ１がトランジスタＱ３のベース電流を流すような値を
制御信号Ｓ１’は採る。

【００２８】つまり、制御信号Ｓ２’を介してトランジ
スタＱ４をカットオフさせてカレントミラーとしての動
作を停止させ、駆動電流Ｉ４のほぼ全てが出力トランジ
スタＱ２の駆動に用いられるような値を、制御信号Ｓ
２’が採る。これにより、この範囲では、トランジスタ
Ｑ２は、その電流駆動能力を十分に発揮することができ
る。なお、具体的には、制御信号Ｓ１’は、駆動電流Ｉ
４の一部をクリップした波形の電流信号として容易に生
成される（図３，図４におけるトランジスタＱ１１等参
照）。制御信号Ｓ２’も同様である。

【００２９】また、通常ＩＣ等では、ベース電流制御回
路Ｓ１，Ｓ２はトランジスタを主体として構成される
が、このトランジスタが制御する電流はトランジスタＱ
３，Ｑ４のベース電流であり極めて微小である。このた
め、ベース電流制御回路Ｓ１，Ｓ２が導通状態で発生す
る電圧は、トランジスタＱ３，Ｑ４のエミッタ電流を制
御する場合に較べて、極めて僅かである。図５を参照し
て具体的に説明すると、エミッタ電流を制御する場合
は、カレントミラー動作を行うときのエミッタ電流ＩＣ
１はトランジスタが電流増幅作用を行う領域内にあるこ
とから、そのときのベース電流制御回路に発生する電圧
すなわちトランジスタの飽和電圧ＶCE1 は小さめに設計
しても５０ｍＶ程度となる。しかも、これはトランジス
タによって±１０ｍＶ程度のばらつきがある。これで
は、カレントミラー動作が悪影響を受けることは既述し
た。

【００３０】これに対し、ベース電流を制御する場合
は、カレントミラー動作を行うときのベース電流ＩＣ２
はそのときのエミッタ電流ＩＣ１をトランジスタの電流
増幅率で除した値となりトランジスタが電流増幅作用を
行う領域の遥か下方にあることから、そのときのベース
電流制御回路に発生する電圧すなわちトランジスタの飽
和電圧ＶCE2 は非常に小さくて３ｍＶ程度となる。しか
も、トランジスタごとのばらつきも±１ｍＶ以下でしか
ない。そこで、ベース電流制御回路が挿入接続されたこ
とによってそこのカレントミラー動作が影響を受けるこ
とはほとんどない。したがって、カレントミラーにおけ
るミラー比のばらつきや変動に起因するアイドリング電
流のばらつきや変動は、問題とならない。

【００３１】かかる構成の下での動作を説明する。この
信号増幅ＩＣ１０は、互いに反転した入力信号ＩＮ１，
反転電流ＩＮ２を受けると、入力信号ＩＮ１が駆動回路
Ａ１１で中間増幅されて駆動電流Ｉ３が生成され、反転
信号ＩＮ２が駆動回路Ａ１２で中間増幅されて駆動電流
Ｉ４が生成される。そして、信号が微小レベルのときす
なわち図６の第１の範囲Ａｒｅａ１に対応するときに
は、駆動電流Ｉ３がトランジスタＱ３，Ｑ１で低電源電
圧に適応すべくカレントミラー増幅されて電流Ｉ１が生
成され、同様に駆動電流Ｉ４がトランジスタＱ４，Ｑ２
でカレントミラー増幅されて電流Ｉ２が生成される。電
流Ｉ１，Ｉ２にはアイドリング電流が含まれているの
で、出力トランジスタＱ１，Ｑ２は能動状態にあって速
やかに信号値の変化に追従することができる。したがっ
て、出力信号にクロスオーバー歪みが現れるおそれがな
い。そして、出力信号ＯＵＴにはアイドリング電流を除
いた電流Ｉ１，Ｉ２の差成分だけが出力されるので、出
力信号ＯＵＴは入力信号ＩＮ１又は反転信号ＩＮ２の増
幅信号となる。

【００３２】信号のレベルが大のとき例えば図６の第２
の範囲Ａｒｅａ２に対応するときには、駆動電流Ｉ３が
そのままトランジスタＱ１で電流増幅されて電流Ｉ１が
生成される。そこで、電流Ｉ１は入力信号ＩＮ１が大き
く増幅された信号となる。一方、駆動電流Ｉ４に応じて
トランジスタＱ２に流れる電流Ｉ２はアイドリング電流
だけである。したがって、これらの差による出力信号
は、十分な電流を伴うので、低い電源電圧Ｖccの下でも
例えば８Ωの低抵抗のヘッドホン等をも余裕を以て駆動
することができる。なお、詳細な説明は割愛するが、信
号のレベルが図６の第３の範囲Ａｒｅａ３に対応すると
きも、入力信号ＩＮ１側と反転信号ＩＮ２側との役割が
入れ替わるが同様の動作である。このように電源電圧の
低いバッテリー駆動のオーディオ機器でも、クロスオー
バー歪みを発生することなく重負荷を駆動できる。

【００３３】また、図２に、帰還を有する増幅回路につ
いての一実施例を示す。これは、上記の信号増幅ＩＣ１
０を後段に有するオペアンプ１１に対し、オーディオ入
力信号Ｂが正転入力端子を介して信号ＩＮ１，ＩＮ２の
原信号として入力され、出力信号ＯＵＴの帰還信号が抵
抗Ｒｆ，反転入力端子を介して入力されるものである。
オーディオ入力信号Ｂと帰還信号とはオペアンプ１１に
前段で作動増幅され、互いに反転する一対の信号ＩＮ
１，ＩＮ２が生成される。その後は信号増幅ＩＣ１０に
よって増幅され、オーディオ入力信号Ｂと帰還信号が釣
り合うような出力信号ＯＵＴが生成される。いわゆる非
反転増幅回路である。

【００３４】かかる回路の増幅率は、抵抗Ｒｆと抵抗Ｒ
B との比によって一定に保たれる。このため、オペアン
プ１１の後段部の増幅率が信号レベルに応じて変動して
も、回路全体の増幅率は一定である。したがって、出力
信号の波形が歪むことはない。その結果、アイドリング
電流を増やすことなく出力の駆動能力を向上させること
ができ、それでいて、アイドリング電流のばらつきが小
さく且つ出力信号の動作点近傍における増幅特性も良
い、さらに、歪みのない増幅が可能となる。以上ＩＣを
例に採って具体的に説明してきたが、これに内蔵された
この発明の増幅回路は、ＩＣ内蔵に限られるものではな
く、信号増幅を要する各種の回路に組み込まれて同様の
作用効果を発揮する。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
ような第１の構成のこの発明の増幅回路及びその回路を
有する信号増幅ＩＣにあっては、さほど大きな電流駆動
能力が要求されないときには、出力段回路がカレントミ
ラー動作する。これにより、低電源電圧下で増幅動作が
行われ、しかも、ベース電流制限回路の導通時電圧が小
さいので、カレントミラーの増幅特性が悪化することも
なく、ミラー比さらにはアイドリング電流の値もばらつ
くことがない。

【００３６】一方、大きな電流駆動能力が要求されると
きには、駆動電流のほぼ全てが出力トランジスタのベー
スに供給されるので、低電源電圧下でも出力トランジス
タはその電流駆動能力を十分に発揮することができる。
これにより、大振幅信号増幅時における出力の電流駆動
能力を向上させることができる。したがって、アイドリ
ング電流を増やすことなく出力の駆動能力を向上させる
ことができ、それでいて、アイドリング電流のばらつき
が小さく且つ出力信号の動作点近傍における増幅特性も
良いという効果がある。

【００３７】また、第２の構成のこの発明の増幅回路及
びその回路を有する信号増幅ＩＣにあっては、最終的な
増幅率が原信号と帰還信号との比較により所定の設定値
とされる。これにより、出力トランジスタ部分における
局部的な増幅率が信号レベルによって変動しても出力信
号の波形が歪むことがないという効果が、上述の第１の
構成の発明における効果に加えて得られる。。したがっ
て、アイドリング電流を増やすことなく出力の駆動能力
を向上させることができ、それでいて、アイドリング電
流のばらつきが小さく且つ出力信号の動作点近傍におけ
る増幅特性も良く、さらに、歪みのない増幅が可能とな
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の増幅回路を内蔵した信号増
幅ＩＣの一実施例である。

【図２】図２は、この発明の帰還を有する増幅回路を内
蔵した信号増幅ＩＣの一実施例である。

【図３】図３は、この発明の増幅回路の具体的回路の例
である。

【図４】図４は、この発明の増幅回路の他の具体的回路
の例である。

【図５】図５は、この発明のベース電流制御回路の特徴
を説明するための、トランジスタにおける電圧−電流特
性図である。

【図６】図６は、この発明の増幅回路の動作を説明する
ための、出力信号についての波形例である。

【図７】図７は、従来の信号増幅ＩＣの例である。

【図８】図８は、公知の増幅回路の例である。

【符号の説明】

１ 増幅回路 １０ 信号増幅ＩＣ １１ オペアンプ Ａ１，Ａ２，Ａ１１，Ａ１２ 駆動回路 Ｑ１，Ｑ２ 出力トランジスタ Ｑ３，Ｑ４ ダイオード接続されたトランジスタ Ｓ１，Ｓ２ ベース電流制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H03F 1/42 - 1/56 H03F 3/20 - 3/32 H03F 3/34 - 3/36 H03F 3/42 - 3/44 H03F 3/50 - 3/52

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号を増幅して第１の駆動電流を生成
   する第１の駆動回路と、前記第１の駆動電流を受ける第
   １のダイオード接続されたトランジスタと、前記第１の
   ダイオード接続されたトランジスタにカレントミラー接
   続された第１の出力トランジスタと、前記入力信号の反
   転信号を受けこれを増幅して第２の駆動電流を生成する
   第２の駆動回路と、前記第２の駆動電流を受ける第２の
   ダイオード接続されたトランジスタと、前記第２のダイ
   オード接続されたトランジスタにカレントミラー接続さ
   れ前記第１の出力トランジスタにプッシュプルの関係で
   接続された第２の出力トランジスタと、を備えて、前記
   入力信号又は前記反転信号を増幅して出力信号を生成し
   出力する増幅回路であって、 前記第１のダイオード接続されたトランジスタのベース
   ラインに挿入接続され前記第１のダイオード接続された
   トランジスタのベース電流を制御する第１のベース電流
   制御回路と、前記第２のダイオード接続されたトランジ
   スタのベースラインに挿入接続され前記第２のダイオー
   ド接続されたトランジスタのベース電流を制御する第２
   のベース電流制御回路と、を備え、 前記出力信号の動作点を含み前記出力信号のクロスオー
   バー歪みに対応して決定される前記出力信号の値の範囲
   を第１の範囲とし、前記第１の範囲外で前記第１の出力
   トランジスタの出力が前記動作点から一方に大きく乖離
   する前記出力信号の値の所定の範囲を第２の範囲とし、
   前記第１の範囲及び前記第２の範囲外で前記第２の出力
   トランジスタの出力が前記動作点から他方に大きく乖離
   する前記出力信号の値の所定の範囲を第３の範囲とし、
   前記入力信号又は前記反転信号に応じて前記第１のベー
   ス電流制御回路と前記第２のベース電流制御回路とを制
   御することにより、 前記出力信号の値が前記第１の範囲内にあるとき又は前
   記入力信号及び前記反転信号の何れか一方の値が前記第
   １の範囲に対応した値であるときには、前記第１，第２
   のベース電流制御回路が前記第１，第２のダイオード接
   続されたトランジスタのベース電流を流して、前記第１
   のダイオード接続されたトランジスタと前記第１の出力
   トランジスタとがカレントミラーとして動作し、前記第
   ２のダイオード接続されたトランジスタと前記第２の出
   力トランジスタとがカレントミラーとして動作し、 前記出力信号の値が前記第２の範囲内にあるとき又は前
   記第１の入力信号及び前記第２の入力信号の何れか一方
   の値が前記第２の範囲に対応した値であるときには、少
   なくとも前記第１のベース電流制御回路が前記第１のダ
   イオード接続されたトランジスタのベース電流を遮断又
   は制限して前記第１のダイオード接続されたトランジス
   タがカットオフし、前記第１の駆動電流のほぼ全てが前
   記第１の出力トランジスタのベースに供給され、 前記出力信号の値が前記第３の範囲内にあるとき又は前
   記入力信号及び前記反転信号の何れか一方の値が前記第
   ３の範囲に対応した値であるときには、少なくとも前記
   第２のベース電流制御回路が前記第２のダイオード接続
   されたトランジスタのベース電流を遮断又は制限して前
   記第２のダイオード接続されたトランジスタがカットオ
   フし、前記第２の駆動電流のほぼ全てが前記第２の出力
   トランジスタのベースに供給されることを特徴とする増
   幅回路。
2. 【請求項２】請求項１記載の増幅回路であって、前記入
   力信号又は前記反転信号の原信号を外部から受け、前記
   原信号又はこれに従う波形の信号に対して前記出力信号
   の帰還信号が比較されることにより、前記原信号と前記
   出力信号とに係わる増幅率が所定の設定値とされること
   を特徴とする増幅回路。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の増幅回路を有
   することを特徴とする信号増幅ＩＣ。