JP2891326B2 - 電子管歪みを再現する多段ソリッドステート増幅器 - Google Patents

電子管歪みを再現する多段ソリッドステート増幅器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、ギターなどの楽器用増
幅器、詳しくは過励振(overdriven)時の電子管増幅器と
類似の歪みを有するソリッドステートの多段増幅器に関
する。
【０００３】
【従来の技術】演奏者がしばしば電子管増幅器を好むの
は、電子管が歪みを含む出力音響を生成し、これの方が
心地よくまた音楽性に富むと思われるためである。ソリ
ッドステート増幅器が好んで使用されるのは、これの方
が軽めで安価に製造でき、耐久性があり消費電力が小さ
いことによる。電子管増幅器と同様の歪みのある音響を
ソリッドステート増幅器に発生させるのは困難である。
また、増幅器に使用できる電子管の供給が困難になって
きており、同時に価格も高騰している。
【０００４】従来の電子管増幅器１０を図１に図示して
ある。この増幅器は装置の動作を特徴づける各種素子の
標準的な値を記載してある。図１に図示した増幅器１０
は４つの同等な電子管部分１２、１４、１６、１８（例
えば４本の１２ＡＸ７電子管部分）を含む前置増幅器
で、各電子管部分は対応するプレート抵抗２０（１０Ｋ
Ω）とカソード抵抗２２（１．５ＫΩ）を有する。各々
のカソード抵抗２２はコンデンサ２４（２．２μＦ）で
バイパスする。このプレート及びカソード抵抗の値だ
と、通常の１２ＡＸ７増幅電子管部分は約１ミリアンペ
アのプレート電流、約１．５ボルトのカソード電圧、＋
３００ボルト供給源から約＋２００ボルトのプレート電
圧でアイドル状態となる。１．５ボルトのピークを超え
る正電位側のグリッド振幅でグリッドが導通するように
なる。通常のギター入力は結合コンデンサ３４とグリッ
ド抵抗３６で第１段の電子管１２のグリッドへ接続す
る。抵抗３８はコンデンサ３４とグリッド抵抗３８の間
の接続点へ結合して電子管１２への入力に対する接地基
準電位を提供する。帰還コンデンサ４０（１０ｐＦ）を
電子管１２のプレートとグリッドの間に接続して、ミラ
ー効果(Miller effect) として周知の高周波ロールオフ
(roll-off)に対するある程度の制御を提供する。これは
開放入力状態で増幅器を安定させるために役立つ。増幅
器１２のプレートからの信号はコンデンサ４２とグリッ
ド抵抗４４を経由して第２の増幅段１４の入力へ結合す
る。抵抗４４、４６は分圧器として作用する。増幅段１
４からの信号も同様にコンデンサ４８とグリッド抵抗５
０を経由して第３の増幅段１６へ結合し、抵抗５２が入
力と分圧に対する基準接地電位を提供する。最後に、増
幅段１６からの信号がコンデンサ５４、グリッド抵抗５
６を介して第４の増幅段１８に結合し、さらに接地とは
基準抵抗５８を介して分圧している。増幅段１８の出力
は出力コンデンサ６０による前置増幅器１０の出力へ結
合している。
【０００５】結合コンデンサ４２、４８、５４の値なら
びに分圧抵抗４４／４６、５０／５２、５６／５８の値
は、十分歪みを含む音響を提供できるように従来の手段
で選択する。一般に、ギターレベルの入力信号を印加す
る場合、第１段の電子管１２は無歪とするが、ある種の
高出力ギターでは第１段でも時としてクリッピングが発
生する。第１段の出力信号レベルは第２の増幅段１４で
入力クリッピングが発生する程度に十分大きくとり、第
２増幅段１４のグリッドをカソードに対して正電位側に
駆動し、入力サイクルの実質的な部分を導通させる。第
２増幅段１４における入力クリッピングによってグリッ
ドに平均負電圧が発生し、これが第２増幅段１４の動作
点を劇的に移動し、大量の２次高調波歪みを発生させ
る。第２増幅段１４のプレートの信号は方形波に近く、
周期の２／３が正電位側の半周期に使われる。第２増幅
段１４のプレートは第３増幅段１６で大量の入力クリッ
ピングを発生させるのに十分な高い信号レベルを有して
いる。ここでもグリッドはカソードに対して正電位側に
振幅する。つまり、入力クリッピングで第３増幅段の動
作点が移動する。これが更にもう一回繰り返され、第４
増幅段で入力クリッピングと動作点の移動が起こる。第
４増幅段１８のプレートにおける出力は入力と出力のク
リッピングレベルのある程度の差と動作点の移動があ
り、高調波を大量に含んでいる。基本的にはこれら全て
によって電子管独特の音響と呼ばれる特徴的な音響を発
生させることになる。
【０００６】図１に図示した典型的な前置増幅器では、
いずれの増幅段でも正電位方向へのプレートの平均ピー
ク電圧振幅は約１００ボルト（即ち、プレート電圧のほ
ぼ半分）である。更に、各々のグリッドは約１．５ボル
トの正電位側ピーク振幅時に導通する。１００対１．５
の比率または６６．７は大きな数であり、この値は適切
な量の第２次高調波歪みを発生させるのに十分なだけ各
々の段の動作点を移動するために重要である。分圧抵抗
４４／４６、５０／５２、５６／５８の値も重要で、適
正な入力クリッピング量を設定し温かみのある音響を生
成する第２次高調波歪みを発生させるように注意深く選
択する。
【０００７】いわゆる歪みのある電子管の音響には２つ
の重要な成分がある。第１には１００ボルトの出力容量
と１．５ボルトの入力クリッピング容量またはレベルを
有する電子管自体の特性が独特なもので第２次高調波歪
み、いわゆる電子管の音をうまく生成するのに必須であ
る。第２に、ミュージシャンがかき鳴らした後のギター
の出力レベルが低下するに従って歪みのある音響を維持
するのに複数の増幅段が必要である。これより多くのま
たは少ない増幅段を少なくとも３段以上で使用すること
ができ、また望ましくは、多くのミュージシャンが希望
している所望の歪みを有する音響を実現するのに４段を
必要とする。
【０００８】多段前置増幅器において各種の電子管増幅
段の代わりと成し得るような、また従来の該電子管増幅
器で生成される電子管音響を再現するために過振幅駆動
し得るようなソリッドステート増幅器が必要とされてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は高入力レベル
で作動している電子管増幅器のグリッドに流れる電流に
付随する歪みが、増幅段の間の結合回路に配置したクリ
ッピング装置を用いて多段ソリッドステート増幅器で再
現されることの発見に基づく。即ち、本発明はギターな
どの楽器演奏に良好な電子管風の音響を引き起こす第２
次高調波歪みをソリッドステート増幅器によって発生さ
せることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は過振幅時の電子
管増幅器に付随する歪みを模倣するために、各々が入力
回路と出力信号能力を有する出力回路とを含み、信号を
増幅するために直列接続した複数のソリッドステート装
置であって、これら装置のうち最初のものより下流の各
装置が、その入力回路をそれのすぐ上流の装置の１つの
出力回路と連結したソリッドステート装置と、そのよう
な装置の間で１方向のクリッピングレベルを設定するた
めの装置の各々の間の入力回路において、そのようなソ
リッドステート増幅器で電子管増幅器の所望の入力クリ
ッピング特性を再現し、段間の出力信号性能及び前記ク
リッピングレベルが電子管増幅器の歪み効果をエミュレ
ートするために、適切な第２次高調波歪みを得るのに十
分な電子管回路と同類の比率となるようにしたクリッピ
ング手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】特定の実施例において、各々のソリッドス
テート増幅段は後続段の入力に結合した出力端子を有す
る電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含み、ダイオード
は電子管増幅器の望ましい入力クリッピング特性を再現
し得るように入力回路内に配置してあり、各段の間の入
力クリッピングレベルに対する出力容量の比率は十分な
第２次高調波歪みを得るのに十分に成してある。
【００１２】別の実施例において、各々のソリッドステ
ート増幅段はトランジスタを含む。別の構造ではダーリ
ントン(Darlington)型トランジスタを使用する。別々の
トランジスタをダーリントン接続する場合、接地に対す
る内部ベース抵抗を用いて各々の段のターンオフ(turn-
off)特性を改善する。
【００１３】更に別の実施例において、入力ダイオード
を多レベルバイアス回路と組み合わせて使用し電子管増
幅器の入力特性を再現する。
【００１４】
【実施例】図２に図示した本発明はソリッドステートの
多段増幅器１１０を表わしており、これは図１の従来の
装置と類似の方法で構成した部材を使用している。図２
において、部材には図１の参照番号に対応する１００番
台の参照番号を付与してあり、従来の装置の電子管部分
が４つのソリッドステート増幅段１１２、１１４、１１
６、１１８に置き換えてある。図示した装置はＪ−ＦＥ
Ｔ装置とも呼ばれることのある電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）で、４０ボルトの電源から供給される。各々
の増幅器１１２〜１１８はソースＳ、ドレインＤ、ゲー
トＧの各端子を図示したように有している。ドレインＤ
は装置の出力に相当し、ゲートＧは装置の入力に相当す
る。各々の増幅段１１２〜１１８は図１のプレート抵抗
と同等の値のドレイン抵抗１２０（１００ＫΩ）を含
む。更に、各段は抵抗１２２（３３ＫΩ）とバイパスコ
ンデンサ１２４（２．２μＦ）の並列接続を含むバイア
ス回路を使用している。ソースＳはソース抵抗１２５と
バイアス回路を介して図示したような自己バイアス構造
で接地へ結合する。更に、各々のソースＳはたいていの
電子管増幅段と同様に公称利得(gain nominally)を１０
０に設定するためのソース抵抗１２５（１ＫΩ）を有す
る。ドレイン及びソースの抵抗値は約６ボルトのピンチ
オフ電圧を有する各々のＦＥＴ段１１２、１１４、１１
６、１１８がソース電流約１８０μＡで待機状態となる
ように調整する。各段はドレインＤが約＋２２ボルト、
ソースＳが約＋６ボルトとなる。
【００１５】図２において、増幅段１２２のドレインＤ
または出力は増幅段１１４のゲートＧまたは入力へ、結
合コンデンサ１４２とゲート抵抗１４４により結合して
ある。抵抗１４６は増幅段１１４のゲートＧに対する接
地基準電位を提供する。また、抵抗１４４、１４６は分
圧器として機能する。同様に、図１に図示してあるよう
に、後続の増幅段１１６、１１７はそれぞれ相当する結
合コンデンサ、ゲート抵抗、及び基準電圧抵抗１４８、
１５０、１５２と、１５４、１５６、１５８の組み合わ
せで結合される。最終段１１８は結合コンデンサ１６０
を用いて出力に結合する。入力段１１２は図示したよう
にドレインＤとゲートＧの間にミラー(Miller)コンデン
サ１４０を有する。
【００１６】図２において、クリッピング手段が無い
と、どの段でも利用可能なピークドレイン信号出力の容
量または正電位方向への振幅約１８ボルト、即ちドレイ
ンＤとソースＳとのi ｄの電位差となる。各々の増幅段
１１２〜１１８において、ゲートＧは約７ボルトの正電
位側ピークで導通するダイオードとして機能する。つま
り、ドレイン出力容量（１８ボルト）とゲート振幅（７
ボルト）の比率は約２．５７となる。この比率は十分な
第２次高調波歪みを発生させるには不十分である。
【００１７】本発明においては、クリッピング手段を各
段の間に設けてある。開示した実施例では、各々の増幅
段１１４、１１６、１１８でダイオード１６２、１６
４、１６６を対応する基準電圧抵抗１４６、１５２、１
５８と並列に設けることにより、クリッピングを実現で
きる。各々のダイオード１６２、１６４、１６６はカソ
ード側を接地へ結合し、アノード側を各増幅段の分圧抵
抗１４４／１４６、１５０／１５２、１５６／１５８の
間の接続点へ結合してある。各ダイオード１６２、１６
４、１６６は順方向で導通し、これによってゲート振幅
で＋０．５ボルト程度のクリッピングレベルを発生さ
せ、電子管増幅器におけるグリッド導通に付随する歪み
を再現している。ゲートのクリッピングレベル（＋０．
５ボルト）に対するドレインの信号出力容量または振幅
（＋１８ボルト）の比率は１８／０．５＝３６であり、
これは電子管回路ほど大きくない。しかし、高い比率が
望ましい一方で、ソリッドステート回路では、十分な第
２次高調波歪みを各増幅段で発生させるには３０程度の
比率で十分である。従って、本発明のソリッドステート
多段前置増幅器１１０はダイオード１６２、１６４、１
６６などの低レベル入力クリッピング手段を用いること
により図１の電子管回路の歪み性能と全く同等の歪み性
能を実現している。
【００１８】図示したＪ型ＦＥＴやダイオード以外にも
他のソリッドステート装置を使用できることは理解され
るべきである。また、利得(gain)、結合(coupling)及び
高周波特性が各種素子の値を偏向することで調節でき
る。しかし、段間に設けたクリッピング手段は、ソリッ
ドステート増幅器から電子管風の音響を引き起こす第２
次高調波歪みの動作を発生させるのに有効である。
【００１９】図３は本発明に係る多段ソリッドステート
増幅器２１０の別の実施例の略図である。類似の素子は
図２に図示したのと類似の参照番号を２００番台で付与
してある。しかし図３では、増幅段１１２と１１４の間
の分圧用固定抵抗１４４、１４６をポテンショメータ２
１３で置き換えてある。可動端子は増幅段２１４の入力
に結合してありポテンショメータ２１３は最大信号が増
幅段２１４へ印加されるＣＷ方向で最大の歪みを発生さ
せることができる。
【００２０】出力において、ポテンショメータ２６１が
結合コンデンサ２６０に結合してある。可動素子は出力
端子として機能する。出力レベルは可動素子が最大のＣ
Ｗ位置にあるとき最大となる。歪みを独立して変化させ
また信号レベルを変化させられる能力が広汎に回路に付
加されアーチストが歪みのある音響と音量を思いのまま
に調節できるようになる。
【００２１】図４は増幅段３１２、３１４、３１６、３
１８を有し本発明に係る多段ソリッドステート増幅器３
１０の別の実施例の略図である。類似の素子は図２に図
示したのと類似の参照番号を３００番台で付与してあ
る。しかし図４において、ダーリントン接続トランジス
タの対３１２Ａ〜３１２Ｂ、３１４Ａ〜３１４Ｂ、３１
６Ａ〜３１６Ｂ、３１８Ａ〜３１８Ｂで相当するＦＥＴ
１１２、１１４、１１６、１１８をそれぞれ置き換えて
ある。入力ダイオード３７４を有する多レベルバイアス
系も設けてある。各段の内部バイアス抵抗３７０はター
ンオフ特性を有利に機能させるために使用することがで
きる。
【００２２】図４において、回路の機能は図２の回路の
反れと同様である。しかし、ダーリントン接続トランジ
スタを用いることによって、コスト面と性能面で有利に
なる。前述のＦＥＴ素子は狭いピンチオフ電圧限界を要
求し、これが価格を大幅に上昇させている。トランジス
タ素子では、本質的に入力は性能面で予測可能な２個の
ダイオードとして振る舞う。
【００２３】図４の増幅器３１０はダーリントン接続し
たＮＰＮトランジスタの対３１２Ａ〜３１２Ｂ、３１４
Ａ〜３１４Ｂ、３１６Ａ〜３１６Ｂ、３１８Ａ〜３１８
Ｂを各段に使用している。ＮＰＮ型を選択したのは供給
電圧がプラス４０ボルトであるためである。負の電力供
給では対向する素子形式を使用できる。これ以外に、本
明細書で説明している実施例では単一のトランジスタを
作動させられる。しかし、単一のトランジスタでは電子
管またはＦＥＴが提供する利得または入力インピーダン
スに匹敵するだけの利得または入力インピーダンスを供
給できない。従って、対にしたトランジスタが好適であ
る。一体型ダーリントンＮＰＮトランジスタを用いても
良い。しかし、ディスクリート(discrete)型トランジス
タは内部ベース接続へのアクセスが利用可能であること
から高周波性能がわずかに優れている。さらに、ディス
クリート型トランジスタの方が安価である。
【００２４】図４の設計ではトランジスタをバイアスす
るような回路構成が必要である。そのため、独立したバ
イアス供給源ＶＣＣを設けてある。第１段３１２へのバ
イアス電圧は第１のレベルに調節し、残りの３段３１４
〜３１８には共通のバイアス電圧を使用する。例示した
実施例では、全ての増幅段３１２〜３１８でそれぞれ４
７０Ｋのバイアス供給抵抗３３８、３４６、３５６、３
５８と、１５０Ｋのコレクタ抵抗３２０を使用する。各
段間には対応する入力ダイオード３６２、３６４、３６
６を有してここでの動作点シフトを行っている。更に、
各段は利用可能な内部ベースから接地へのベース抵抗３
７０をトランジスタ間のベース・エミッタ回路内に有し
てターンオフ特性を改善している。入力段３１２は後述
するように電子管入力回路の良好なエミュレーションの
ために入力ダイオード３７４を有する。
【００２５】最近のまたはより先進的なギターは大半が
比較的高い出力電圧例えば３〜５ボルトを提供してい
る。そのため良好な前置増幅器入力の過励振を有するの
が重要である。従って、多レベルバイアス構造を提供す
ることによって第１段３１２にバイアスを掛け、一般的
な１２ＡＸ７電子管のグリッドの入力過励振を再現して
いる。
【００２６】構造において、バイアス回路３８０は抵抗
３８２、３８４、３８６、３８８とフィルタ・コンデン
サ３９１を含む分圧ネットワークを含む。抵抗３８２は
入力ダイオードのアノードへ結合して増幅段３１２のダ
イオードバイアス電位（例えば３．５ボルト）を設定す
る。抵抗３８４はバイアス抵抗３３８へ結合して増幅段
３１２のベースバイアスを設定する（例えば２．５ボル
ト）。抵抗３８６とダイオード抵抗３８８は図示したよ
うに後続段３１４〜３１８の共通バイアス電圧を設定す
る（例えば１．５ボルト）。
【００２７】図示した実施例に示してあるように、ＶＣ
Ｃを分圧して２．５ボルトのベースバイアス供給源と、
３．５ボルトのダイオード供給源と、１．５ボルトの共
通電圧供給源を設定している。増幅段３１４〜３１８の
各々において、対応するクリッピングダイオード３６
２、３６４、３６６も共通の１．５ボルト電圧供給源へ
接続してある。
【００２８】図示した実施例では、第１段の入力トラン
ジスタ３１２Ａを２．５ボルトでバイアスし、出力トラ
ンジスタ３１２Ｂのエミッタが約１．５ボルトとなり
（即ち２つのダイオードが０．５ボルトづつ電圧降下さ
せる）、前述した電子管回路（図１参照）のカソードと
同じ値となる。つまりこの増幅段の入力では、負のピー
ク振幅１．５ボルトとなり、コレクタ動作電流がゼロに
なる（負のクリッピング）。これも図１の電子管回路と
同等である。つまり、図４の回路は電子管回路の入力に
相当している。
【００２９】第１段入力ダイオード３７４は０．５ボル
トで導通する。３．５ボルトの電圧供給源はベース供給
電圧より１ボルトほど高い。ダイオードバイアス電圧
３．５ボルトにダイオードの電圧降下０．５ボルトを足
した和は４ボルトに等しく、これはベース・バイアス電
圧の２．５ボルトより１．５ボルト高い。これは、この
増幅段の入力において１．５ボルトの正のピークがあ
り、これによって入力ダイオード３７４が導通して動作
点をシフトさせる（正のクリッピング）ことを表わして
いる。これも電子管回路の場合と同等である。つまり、
図４の回路は電子管回路の入力ダイナミックレンジと適
合している。
【００３０】図２で述べたように、コンデンサ３４０は
ある程度制御された高周波ロールオフ（ミラー効果）を
提供し、３１２Ｂのエミッタは接地との間で直列の抵抗
３２２、３２５を有し、抵抗３２２でコンデンサ３２４
をバイパスしている。この回路構造は典型的な電子管を
用いた第１段に相当する過励振条件を発生させるアイド
ル電流と利得値(gain values) を提供する。抵抗３９０
とコンデンサ３９２を含む直列回路がエミッタ回路の両
端に結合して高周波ブーストを実現している。
【００３１】第１段の出力信号は図２の構造と同様の方
法でコンデンサ３４２と抵抗３４４を介して第２段目３
１４の入力に結合する。残りの３つの増幅段３１４、３
１６、３１８も同様であるが、望ましい過励振音響を生
成するために所望のクリッピング量と動作点シフトと周
波数応答を達成するように素子の値を変更することがで
きる。例えば、段間結合はコンデンサ３４２、３４８、
３５４と抵抗３４４、３５０、３５６で行う。各々の後
続の段３１４〜３１８では、エミッタから接地へ２系統
の直列抵抗３２２〜３２５があり、接地抵抗３２２はコ
ンデンサ３２４でバイパスしている。また、各増幅段は
接地との間で直列の抵抗３９０とコンデンサ３９２を用
いて高周波ブーストを提供している。出力はコンデンサ
３６０経由で供給される。
【００３２】どの段でも正電位方向に利用可能なピーク
・コレクタ振幅は約２０ボルトである。３箇所の段間ク
リッピングダイオード３６２、３６４、３６６の各々が
順方向に約０．５ボルトで導通する。つまり、クリッピ
ング電圧に対する入力振幅の比率２０／０．５＝４０は
各増幅段の動作点移動を起こすのに十分であり、歪み性
能は電子管回路のそれと非常に近い物となる。
【００３３】入力ダイオード３７４は図２または図３の
構成において適切なバイアス回路を用いることができる
ことは理解されるべきである。この回路によって電子管
回路と同等の入力特性を有することができる。
【００３４】図４の構成では、ポテンショメータ２１３
と類似の音量ポテンショメータをコンデンサ３４２の後
側で回路に挿入したり、ポテンショメータ２６１と類似
のマスター音量ポテンショメータをコンデンサ３６０の
後側に接続することができる。
【００３５】本発明は単なるダイオード・結合手段や動
作点シフト手段では無いことを特筆すべきである。幾つ
かの米国特許では２次高調波歪みを得ることができるダ
イオードを用いた動作点シフトについて言及している。
本発明は、わずか０．５ボルトの順方向電圧クリッピン
グ値を有するダイオードが、約２０ないし３０ボルト程
度の出力容量を有する一般的なソリッドステート装置内
で駆動された場合、既存の電子管回路に特有の出力／入
力比ときわめて良く適合し、その結果電子管音響をきわ
めて良く模倣できるという重要な発見を開示するもので
ある。本発明はまた多数の増幅段で生成された多数の動
作点シフトが広範囲な入力信号レベルにわたり多数のレ
ベルと量の第２次高調波を生成することを教示するもの
である。更に本発明はソリッドステート装置によって電
子管回路の典型的な第１段の入力過励振特性を再現する
方法を開示する。その結果は、いわゆる電子管歪みの音
響で、ソリッドステート装置を用いてほぼ正確に生成す
ることができる。
【００３６】現時点で本発明の好適実施例と考えられる
物を説明してきたが、本発明を逸脱することなくこれに
様々な変化及び変更を成し得ることは当業者には明らか
であろうし、添付の請求の範囲ではこのような変化及び
変更が本発明の趣旨と範囲に含まれることを意図してい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 所望の歪み出力を示す従来の電子管増幅器の
略図である。
【図２】 本発明に係る多段ソリッドステート増幅器の
略図で、ＦＥＴ装置を使用しており、従来の電子管増幅
器で生成する歪みと音響を再現するものである。
【図３】 本発明に係る多段ソリッドステート増幅段の
応用の特定の実施例の略図である。
【図４】 本発明の別の実施例の略図で、図２の構造に
類似し、各々のＦＥＴはダーリントン接続したトランジ
スタ対と入力ダイオードに沿って多数のバイアスレベル
を有するバイアス回路で置き換えてある。
【符号の説明】
１１０、２１０、３１０ 多段増幅器 １１２、１１４、１１６、１１８ ソリッドステート
装置（電界効果トランジスタ） １６２、１６４、１６６ クリッピング手段（ダイオ
ード） １４６、１５２、１５８ クリッピング手段（基準電
圧抵抗）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ ダブリュー．ブラウン，シ ニア アメリカ合衆国 ミシシッピ州 39305、 メリディアン、 フォーティ シック スス ストリート 3210 (56)参考文献 特開 昭49−43555（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−90655（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−37145（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−71308（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−84509（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−190698（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−80733（ＪＰ，Ｕ) 特表 平１−502873（ＪＰ，Ａ) 米国特許5012199（ＵＳ，Ａ) 独国特許出願公開3738026（ＤＥ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03G 11/04 G10H 1/16 H03F 3/183

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高入力信号レベルで過励振多段電子管増
    幅器のグリッドに流れる電流に付随する歪みをエミュレ
    ートし、所望の入力クリッピング特性を得るためのソリ
    ッドステート増幅器（１１０，２１０，３１０）におい
    て、 各々が入力回路（Ｇ）と出力信号能力を有する出力回路
    （Ｄ）とを含み、信号を増幅するために直列接続した複
    数のソリッドステート装置であって、これら装置のうち
    最初のものより下流の各装置が、その入力回路をそれの
    すぐ上流の装置の１つの出力回路と連結したソリッドス
    テート装置（１１２〜１１８，２１２〜２１８，３１２
    〜３１８）と、 そのような装置の間で１方向のクリッピングレベルを設
    定するための装置の各々の間の入力回路において、その
    ようなソリッドステート増幅器で電子管増幅器の所望の
    入力クリッピング特性を再現し、段間の出力信号性能及
    び前記クリッピングレベルが電子管増幅器の歪み効果を
    エミュレートするために、適切な第２次高調波歪みを得
    るのに十分な電子管回路と同類の比率となるようにした
    クリッピング手段（１６２〜１６６，２６２〜２６６，
    ３６２〜３６６）と、 を有することを特徴とするソリッドステート増幅器。
  2. 【請求項２】 前記各装置が、電界効果トランジスタ
    （１１２，１１４，１１６，１１８，２１２，２１４，
    ２１６，２１８）を有する請求項１記載の増幅器。
  3. 【請求項３】 前記各装置が、トランジスタ（１１２，
    １１４，１１６，１１８，２１２，２１４，２１６，２
    １８）を有する請求項１記載の増幅器。
  4. 【請求項４】 前記各装置が、ダーリントン接続トラン
    ジスタ（３１２Ａ〜３１２Ｂ，３１４Ａ〜３１４Ｂ，３
    １６Ａ〜３１６Ｂ，３１８Ａ〜３１８Ｂ）を有する請求
    項１記載の増幅器。
  5. 【請求項５】 前記ダーリントン型トランジスタ（３１
    ２Ａ〜３１２Ｂ，３１４Ａ〜３１４Ｂ，３１６Ａ〜３１
    ６Ｂ，３１８Ａ〜３１８Ｂ）が、一体型である請求項４
    記載の増幅器。
  6. 【請求項６】 前記ダーリントン型トランジスタ（３１
    ２Ａ〜３１２Ｂ，３１４Ａ〜３１４Ｂ，３１６Ａ〜３１
    ６Ｂ，３１８Ａ〜３１８Ｂ）が、個別部品（ディスクリ
    ート エレメンツ）を有する請求項４記載の増幅器。
  7. 【請求項７】 前記ダーリントン型トランジスタ（３１
    ２Ａ〜３１２Ｂ，３１４Ａ〜３１４Ｂ，３１６Ａ〜３１
    ６Ｂ，３１８Ａ〜３１８Ｂ）が、ベース・エミッタ回路
    及び該ベース・エミッタ回路と接地の間に結合したバイ
    アス抵抗（３７０）を有する請求項６記載の増幅器。
  8. 【請求項８】 前記クリッピング手段が、ダイオード
    （１６２，１６４，１６６，２６２，２６４，２６６，
    ３６２，３６４，３６６）を有することを特徴とする請
    求項１記載の増幅器。
  9. 【請求項９】 前記出力信号容量が、それについてその
    すぐ上流の装置の入力回路内の前記ダイオードに順方向
    バイアスを掛けるために機能する請求項８記載の増幅
    器。
  10. 【請求項１０】 前記ダイオードが約０．５ボルトで順
    方向電圧クリッピングを生成する請求項８記載の増幅
    器。
  11. 【請求項１１】 前記比率が少なくとも約３０である請
    求項１記載の増幅器。
  12. 【請求項１２】 前記歪みを変化させるために前記入力
    回路の少なくとも１つにおいて可変入力手段（２１３）
    を更に有する請求項１記載の増幅器。
  13. 【請求項１３】 前記可変入力手段が、前記装置の最初
    の１つの出力回路に結合したポテンショメータ（２１
    ３）を有し、このポテンショメータが前記装置の次の１
    つの入力と前記クリッピング手段に結合した可変端子を
    有する請求項１２に記載の増幅器。
  14. 【請求項１４】 前記増幅器の出力レベル全体を変化さ
    せるために前記最終段の出力回路に結合した可変出力手
    段（２６１）を更に有する請求項１記載の増幅器。
  15. 【請求項１５】 前記可変出力手段が、ポテンショメー
    タ（２６１）を有する請求項１４記載の増幅器。
  16. 【請求項１６】 前記ソリッドステート装置用のバイア
    ス手段を更に有する請求項１記載の増幅器。
  17. 【請求項１７】 前記装置の最初の上流の１つのための
    上流バイアス手段（１４４／１４６）と、前記装置の下
    流の１つのための下流バイアス手段（１５０／１５２）
    を含む多レベルバイアス手段（３８０）を更に有する請
    求項１６記載の増幅器。
  18. 【請求項１８】 前記上流バイアス手段が、前記上流の
    ソリッドステート装置のベース素子へ接続したベース回
    路バイアス手段（１４４／１４６）を有する請求項１７
    記載の増幅器。
  19. 【請求項１９】 前記第１の上流段の入力と基準電位の
    間に結合した入力ダイオード手段（１６４，２６４，３
    ６４）を更に有する請求項１記載の増幅器。
  20. 【請求項２０】 前記ダイオードのための上流バイアス
    手段（１４４，１５０，１５６）を更に含むことを特徴
    とする請求項１９記載の増幅器。
  21. 【請求項２１】 ダイオード回路バイアスレベルを設定
    するためのダイオード回路バイアス手段（１４６，１５
    ２，１５８）と、ベース回路バイアスレベルを設定する
    ためのベース回路バイアス手段（１４４，１５０，１５
    ６）と、下流バイアスレベルを設定するための下流バイ
    アス手段（１２５，１２２）とを更に有し、前記ダイオ
    ードバイアスレベルが上記ベース回路バイアスレベルよ
    り大きく、そしてまた該ベース回路バイアスレベルが下
    流バイアスレベルより大きい請求項１記載の増幅器。
  22. 【請求項２２】 各装置に結合した高周波レベルでの周
    波数応答を拡張するためのバイパス手段（１２４）を更
    に有する請求項１記載の増幅器。
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