JP2834929B2 - 増幅回路 - Google Patents

増幅回路

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JP2834929B2
JP2834929B2 JP11132592A JP11132592A JP2834929B2 JP 2834929 B2 JP2834929 B2 JP 2834929B2 JP 11132592 A JP11132592 A JP 11132592A JP 11132592 A JP11132592 A JP 11132592A JP 2834929 B2 JP2834929 B2 JP 2834929B2
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雅憲 藤沢
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力信号をプッシュプ
ル増幅する増幅回路、特に電流利用効率を上昇すると共
にダイナミックレンジを拡大するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ラジオ、テープレコーダ等の
オーディオ機器における出力段に、プッシュプル増幅回
路が利用されている。ここで、このプッシュプル増幅回
路の基本的構成を図2に示す。前段の回路から供給され
る入力信号が、一対の駆動トランジスタ10、12に入
力され、この駆動トランジスタ10、12に流れる電流
に応じて、電流ミラー14、16に電流が流れる。ま
た、電流ミラー14、16は、それぞれトランジスタ1
4a、14bおよびトランジスタ16a,16bで構成
されており、出力側トランジスタ14a,16aに流れ
る電流が、出力端20に得られる。そして、電流ミラー
における入力側トランジスタ14b、16bと出力側ト
ランジスタ14a、16aのエミッタ面積を1:N
(1:40)とすることにより、N倍(40倍)の増幅
ができる。
【0003】一方、このような回路においては、出力ト
ランジスタ14a、16aにおけるクロスオーバー歪を
防止する為に、電流ミラーを構成するトランジスタ14
a,14b,16a,16bに無信号時にアイドリング
電流を流しておく必要がある。その場合、電流ミラーの
入力側トランジスタ14b、16bに100μAの電流
を流すと、出力側トランジスタ14a、16aには4m
Aの電流が流れることになり、かなりの電流が消費され
ることになる。
【0004】一方、オーディオ機器は電池駆動される場
合も多く、消費電力量をなるべく小さくしたいという要
求がある。そこで、本出願人は、特願平2−23043
3号において、このアイドリング電流を減少できる回路
について提案した。この回路においては、図3に示すよ
うに、電流ミラー14、16の入力側トランジスタ14
b、16bのエミッタ側にスイッチングトランジスタ1
8、20が配置されている。そして、このスイッチング
トランジスタ18、20のベースには、駆動トランジス
タ10、12とベースが共通接続された制御用トランジ
スタ22、24のコレクタが接続されている。
【0005】その為、トランジスタ10がオンとなって
いる場合には、トランジスタ12はオフとなり、トラン
ジスタ24もオフ、トランジスタ18がオフとなる。従
って、トランジスタ14bには電流が流れず、トランジ
スタ10に流れる電流は、すべてトランジスタ14aの
ベース電流となる。そこで、トランジスタ14aの電流
増幅率に応じてトランジスタ10に流れる電流(=ベー
ス電流)が増幅されて出力OUTに得られる。なお、こ
の時トランジスタ22もオンとなり、これによってトラ
ンジスタ20がオンとなるが、トランジスタ12はオフ
されているため、トランジスタ16bに電流が流れず、
トランジスタ20がオンとなっていても不都合はない。
また、トランジスタ12がオンとなっている場合には、
トランジスタ10がオフとなるため、同様の動作が行わ
れる。
【0006】このように、第2図の回路においては、ア
イドリング電流を電流ミラーのミラー比により設定し、
信号の増幅を出力トランジスタの電流増幅率により設定
している。そのため、ミラー比を小としてアイドリング
電流を小に押さえることと、電流増幅率を大にして大き
な出力を得ることとを、同時に達成できる。なお、バイ
アス電圧設定回路25は、駆動トランジスタ10、12
のバイアス電圧を設定し、アイドリングの電流量を設定
するためのものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来例
によれば、電源側の電流ミラー14、16がNPNトラ
ンジスタによって構成されている。出力トランジスタ1
4aの残り電圧VCEが、トランジスタ14aのベースエ
ミッタ間電圧VBE(通常0.6V程度)と、トランジス
タ14bのベースエミッタ間電圧VBEと、トランジスタ
10のコレクタエミッタ間電圧VCEとの和によって決ま
る大きな値となるので、電流電圧が低い場合には、ダイ
ナミックレンジンを十分に確保することができない、と
いう問題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1の入力信
号により駆動される第1の駆動トランジスタと、第2の
入力信号により駆動される第2の駆動トランジスタと、
前記第1の駆動トランジスタの出力電流が供給されるダ
イオード接続NPNトランジスタと、このダイオード接
続NPNトランジスタに電流ミラー接続される出力電流
吸込み用の出力NPNトランジスタと、前記第2の駆動
トランジスタの出力電流が供給されるダイオード接続P
NPトランジスタと、このダイオード接続PNPトラン
ジスタに電流ミラー接続される出力電流吐出し用の出力
PNPトランジスタと、前記第1の駆動トランジスタの
出力電流に応じて前記ダイオード接続PNPトランジス
タのエミッタ電流をオンオフする第1のスイッチ手段
と、前記第2の駆動トランジスタの出力電流に応じて前
記ダイオード接続NPNトランジスタのエミッタ電流を
オンオフする第2のスイッチ手段とを有することを特徴
とする。
【0009】
【作用】このように、出力電流吐き出し用の出力トラン
ジスタにPNP型のものを採用したため、ここにおける
電圧降下を小さいものとでき、電源電圧が低くても出力
において十分なダイナミックレンジを維持することがで
きる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面に基づ
いて説明する。図1は、実施例の全体構成を示す回路図
であり、同相の入力信号が入力端30、32から入力さ
れ、増幅された出力信号が出力端34に得られる。
【0011】入力端30はエミッタが電源に接続された
PNPトランジスタ40(駆動トランジスタ)、42
(スイッチ駆動用トランジスタ)のベースに接続されて
おり、入力端32はエミッタがベースに接続されたNP
Nトランジスタ44(駆動トランジスタ)、46(スイ
ッチ駆動用トランジスタ)のベースに接続されている。
トランジスタ40のコレクタはダイオード接続(コレク
タ、ベース短絡)されたNPNトランジスタ48(電流
ミラー入力側トランジスタ)のコレクタ、およびコレク
タが出力端34に接続され、エミッタがアースに接続さ
れた出力NPNトランジスタ50(吸込み用出力NPN
トランジスタ)のベースに接続されている。また、トラ
ンジスタ46のコレクタはダイオード接続されたPNP
トランジスタ52(電流ミラー入力側トランジスタ)の
コレクタ、およびエミッタが電源に接続されコレクタが
出力端34に接続された出力PNPトランジスタ54
(吐出し用出力PNPトランジスタ)のベースに接続さ
れている。ここで、トランジスタ48とトランジスタ5
0、およびトランジスタ52とトランジスタ54はそれ
ぞれ電流ミラーを構成する。
【0012】一方、トランジスタ42のコレクタは、エ
ミッタがアースに接続されると共にダイオード接続され
たNPNトランジスタ56のコレクタ、およびこのトラ
ンジスタとで電流ミラーを構成するNPNトランジスタ
58のベースに接続されいる。また、トランジスタ44
のコレクタは、エミッタが電源に接続されてると共にダ
イオード接続されたPNPトランジスタ60のコレク
タ、およびこのトランジスタ60とで電流ミラーを構成
するPNPトランジスタ62のベースに接続されてい
る。
【0013】そして、トランジスタ58のコレクタは、
電源とトランジスタ52のエミッタとの間に設けられた
PNPトランジスタ64(電流源トランジスタ)のベー
スに接続され、このトランジスタ64のベースは抵抗6
6を介し電源に接続されている。また、トランジスタ6
2のコレクタは、アースとトランジスタ48のエミッタ
をの間に設けられたNPNトランジスタ68(電流源ト
ランジスタ)のベースに接続され、このトランジスタ6
8のベースは抵抗70を介しアースに接続されている。
【0014】このような回路において、入力端30、3
2に適当なバイアス電圧が印加されているため、無信号
時においてトランジスタ40、42およびトランジスタ
44、46には、バイアス電圧に応じた微小な電流が流
れる。そして、トランジスタ42に電流が流れることよ
って、電流ミラーを構成するトランジスタ56、58に
対応した電流が流れ、この電流が抵抗66に流れるため
トランジスタ64のベースの電圧が下がり、このトラン
ジスタ64がオンになる。一方、トランジスタ44の電
流が流れることによって、電流ミラーを構成するトラン
ジスタ60、62に電流が流れ、この電流が抵抗70に
流れるためトランジスタ68のベースの電圧が下がり、
トランジスタ68がオンになる。
【0015】そして、トランジスタ64、68にバイア
ス電圧に応じた電流が流れることにより、この電流がト
ランジスタ52、48に流れ、これと電流ミラーを構成
するトランジスタ50、54にもそれぞれ電流が流れ
る。このようにして、バイアス電圧に応じたアイドル電
流が各トランジスタに流れ、クロスオーバー歪を防止で
きる。また、バイアス電圧や各種素子の特性を所定のも
のに設定することによって、アイドリング電流を所定値
とできる。
【0016】次に、入力端30、32に図示のような正
の交流信号が入力されると、トランジスタ40、42が
オフされ、トランジスタ44、46がオンされる。そし
て、トランジスタ42のオフにより、トランジスタ5
6、58に電流が流れず、トランジスタ64がオフされ
る。このため、トランジスタ52には、電流が流れな
い。この状態で、入力信号はトランジスタ46のベース
に印加されるため、ここに入力信号に応じた電流が流れ
る。そして、このトランジスタ46に流れる電流は、ト
ランジスタ54のベース電流となる。このため、トラン
ジスタ54には、ベース電流にそのトランジスタの電流
増幅率を乗算した電流が流れ、出力端子34に出力信号
が得られる。
【0017】一方、トランジスタ44のオンにより、ト
ランジスタ60、62に電流が流れ、トランジスタ68
がオンするが、トランジスタ40がオフしているため、
トランジスタ48、50に電流が流れることはない。
【0018】また、負の交流信号が入力される場合に
は、トランジスタ68がオフし、トランジスタ40に流
れる電流がトランジスタ50のベース電流となり、これ
が増幅されて出力端34に出力信号として発生する。
【0019】このように、本実施例の回路によれば、入
力信号を出力用のトランジスタ50、54のベース電流
にすることができる。このため、トランジスタ48、5
2は、単にアイドル電流を流すためのものとでき、これ
ら電流ミラーのミラー比(入力側:出力側)を小さくし
ても問題がない。この電流ミラー比を1:10程度にす
ることが好適である。そこで、トランジスタ48、52
に流れるアイドル電流を100μA程度に設定した場合
のトランジスタ50、54のアイドル電流を1mA程度
と小さなものとできる。
【0020】そして、本実施例においては、トランジス
タ52、54をPNPトランジスタとした。そこで、ト
ランジスタ54のコレクタ電位は電源電圧より0.3V
程度低い値(従来は0.6V程度)でも十分に動作が可
能である。従って、従来よりも低い電源電圧において十
分なダイナミックレンジを確保することができる。
【0021】また、出力トランジスタ50、54と電流
ミラーを構成するトランジスタ52、48の電流源とな
るトランジスタ64、68の動作のために、トランジス
タ56、58からなる電流ミラーおよび抵抗66の組、
またはトランジスタ60、62からなる電流ミラーおよ
び抵抗70の組を利用したため、抵抗値の調整により、
トランジスタ64、68のスイッチングを電源またはア
ースに近い電位において確実に行うことができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る増幅
回路によれば、出力段のトランジスタをPNPトランジ
スタ、NPNトランジスタの直列構成としたため、吐き
出し側のPNPトランジスタにおける残り電圧を小さく
でき、低い電源電圧においても十分動作が可能である。
また、電流源として動作するトランジスタを、出力トラ
ンジスタの動作切換用に共用しているので、素子数の削
減を図ることができ、集積回路(IC)化に際し好適な
回路構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す回路図である。
【図2】第1の従来例の構成を示す回路図である。
【図3】第2の従来例の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
30、32 入力端 34 出力端 40、44 トランジスタ(駆動トランジスタ) 42、46 トランジスタ(スイッチ駆動用トランジス
タ) 48、52 トランジスタ(電流ミラー入力側トランジ
スタ) 50 トランジスタ(吸込み用出力NPNトランジス
タ) 54 トランジスタ(吐出し用出力PNPトランジス
タ) 64、68 トランジスタ(電流源トランジスタ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03F 3/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の入力信号により駆動される第1の
    駆動トランジスタと、 第2の入力信号により駆動される第2の駆動トランジス
    タと、 前記第1の駆動トランジスタの出力電流が供給されるダ
    イオード接続NPNトランジスタと、 このダイオード接続NPNトランジスタに電流ミラー接
    続される出力電流吸込み用の出力NPNトランジスタ
    と、 前記第2の駆動トランジスタの出力電流が供給されるダ
    イオード接続PNPトランジスタと、 このダイオード接続PNPトランジスタに電流ミラー接
    続される出力電流吐出し用の出力PNPトランジスタ
    と、 前記第1の駆動トランジスタの出力電流に応じて前記ダ
    イオード接続PNPトランジスタのエミッタ電流をオン
    オフする第1のスイッチ手段と、 前記第2の駆動トランジスタの出力電流に応じて前記ダ
    イオード接続NPNトランジスタのエミッタ電流をオン
    オフする第2のスイッチ手段と、 を有することを特徴とする増幅回路。
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