JP2917949B2 - 電力増幅装置及び電力増幅方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力増幅装置及び電
力増幅方法に関し、特に、電力増幅器の出力を多段に直
列接続した電力増幅装置及び電力増幅方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力増幅器の出力を多段に直列接
続した電力増幅装置としてブリッジ形電力増幅器を用い
た電力増幅装置が知られている。図５（ａ）は各電力増
幅器を示しており、ソース・ドレイン側をブリッジ接続
された四個のＭＯＳ形ＦＥＴ１と、同ＭＯＳ形ＦＥＴ１
により形成されるブリッジ回路に接続されて電力を供給
する電力供給点２と、同ブリッジ回路に接続されて増幅
信号を出力する出力用合成トランス３とから構成されて
いる。そして、この出力用合成トランス３を多段に直列
接続させて電力増幅装置を構成している。

【０００３】ところで、このようなブリッジ形電力増幅
器を利用するメリットは次のような点である。図５
（ｂ）では電力供給点２への電力供給を停止した場合の
等価回路を示しており、図示するように出力用合成トラ
ンス３から見ると高周波的には短絡状態といえるので電
力損失を生じさせないことになる。したがって、必要な
だけの電力増幅器を利用すれば良くなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のブリッ
ジ形電力増幅器を用いた電力増幅装置においては、必要
としない電力増幅器での電力損失が生じないというメリ
ットがあるものの使用するトランジスタ数が多いため
に、回路が大型化するという課題があった。

【０００５】本発明は、上記課題にかんがみてなされた
もので、使用するトランジスタ数を減らすことにより回
路の小型化が可能な電力増幅装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、出力を多段に直列接続さ
れた複数のダブルエンディッドプッシュプル電力増幅器
と、各ダブルエンディッドプッシュプル電力増幅器に対
する電力供給を個別にオン・オフ制御する制御手段とか
ら構成されている。

【０００７】かかる構成からなる本発明によれば、ダブ
ルエンディッドプッシュプル電力増幅器に対して電力供
給をオンにすると増幅信号を出力し、電力供給をオフに
するとオン時に供給されていた電力を同電力増幅器内に
保持する。同操作を上記複数のダブルエンディッドプッ
シュプル電力増幅器に対して個別に行って、各ダブルエ
ンディッドプッシュプル電力増幅器の出力をオン・オフ
制御することにより直列的に増幅信号を合成する。

【０００８】ここにおいて、電力供給をオフにした場合
の出力側から見たダブルエンディッドプッシュプル電力
増幅器は高周波的に見てインピーダンスの高い素子から
なる短絡回路といえるため、増幅に不要なダブルエンデ
ィッドプッシュプル電力増幅器への供給電力をオフとす
ることにより電力損失なく必要な増幅が行われることに
なる。このとき、各電力増幅器において一電力増幅回路
内に使用する上記トランジスタの数は、ダブルエンディ
ッドプッシュプル電力増幅回路を構成するために少なく
とも必要な数、すなわち二個であればよい。

【０００９】上記ダブルエンディッドプッシュプル電力
増幅器を構成するトランジスタの一例として、請求項２
にかかる発明は、上記請求項１に記載の電力増幅器にお
いて、上記ダブルエンディッドプッシュプル電力増幅器
は、ＦＥＴで構成されている。かかる構成からなる本発
明によれば、ＦＥＴを利用する個々の電力増幅器につい
ては、電力供給のオン時に比べてオフ時におけるドレイ
ンとソースの間の容量が極端に大きくなる。したがっ
て、電力供給オフ時における電力損失は極めて低減す
る。

【００１０】このとき、内部に電荷を保持可能な容量を
有するとともにダブルエンディッドプッシュプル電力増
幅回路を構成可能なトランジスタであれば、電力増幅器
を構成するトランジスタとしては、例えば、ＭＯＳ形Ｆ
ＥＴやバイポーラ形のものであっても良いし、ＪＦＥＴ
あるいはＭＥＳＦＥＴ等の他種類のＦＥＴであっても良
い。発明の思想の具体化例における他の一例として、請
求項３にかかる発明は、ダブルエンディッドプッシュプ
ル電力増幅器の出力を多段接続し、各ダブルエンディッ
ドプッシュプル電力増幅器に対する電力供給を個別にオ
ン・オフ制御可能な構成としてある。

【００１１】すなわち、必ずしも実体のある装置に限ら
ず、その方法としても有効であることに相違はない。上
記電力増幅装置は単独で存在する場合もあるし、ある機
器に組み込まれた状態で利用されることもあり、発明の
思想としてはこれに限らず、各種の態様を含むものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面にもとづいて本発明の
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態にか
かる電力増幅装置の概略をブロック図により示してい
る。

【００１３】音声再生装置１０は、図示しないＣＤプレ
ーヤやテープレコーダ等により構成され、それぞれで再
生した音声信号を個別に電力増幅装置２０へ出力してい
る。電力増幅装置２０は、音声再生装置１０と音声出力
装置３０との間に介在させることにより、音声再生装置
１０からの入力信号を増幅して音声出力装置３０に出力
している。また、音声出力装置３０は、図示しないスピ
ーカー等により構成され、電力増幅装置２０から出力さ
れた増幅信号を音声として出力している。

【００１４】図２は、電力増幅装置２０に用いられてい
るダブルエンディッドプッシュプル電力増幅器の構成を
示しており、（ａ）は電力供給をオンにしたときを、
（ｂ）は電力供給をオフにしたときを示している。各ダ
ブルエンディッドプッシュプル電力増幅器は、入力用ト
ランス２１と、二個のＭＯＳ形ＦＥＴ２２と、出力用ト
ランス２３と、電源供給用スイッチ２４と、電源供給を
オン・オフ制御する制御手段としてのコントローラ２５
とを備えて構成され、複数の出力用トランス２３を多段
に直列接続して電力増幅装置２０を構成している。

【００１５】ここにおいて、入力用トランス２１は、Ｍ
ＯＳ形ＦＥＴ２２のゲートに接続され、音声再生装置１
０からの入力信号を同ＭＯＳ形ＦＥＴ２２に供給してい
る。二個のＭＯＳ形ＦＥＴ２２は、ダブルエンディッド
プッシュプル電力増幅回路を構成することにより、ゲー
トからの入力信号をドレインへの供給電力を用いて増幅
させる。出力用トランス２３は、ＭＯＳ形ＦＥＴ２２と
電源供給用スイッチ２４に接続され、増幅信号を音声出
力装置３０に出力している。

【００１６】電源供給用スイッチ２４は、一端を電源供
給点に接続するとともに他端をＭＯＳ形ＦＥＴ２２のド
レインに接続して、オン・オフすることによりＭＯＳ形
ＦＥＴ２２のドレインへの電力供給を制御している。コ
ントローラ２５は、各電源供給用スイッチ２４に接続さ
れるとともに従来のものと同様にして電源供給用スイッ
チ２４のオン・オフ制御を行っている。

【００１７】コントローラ２５により電源供給用スイッ
チ２４をオンにすると、図１（ａ）に示されるように入
力用トランス２１から入力された信号を増幅して増幅信
号を出力用トランス２３から出力する。一方、オフにす
ると、図３に示されたＭＯＳ形ＦＥＴへの電力供給量と
同ＭＯＳ形ＦＥＴ内の容量との関係から、図２（ｂ）に
示されるようにＭＯＳ形ＦＥＴ２２は大容量のコンデン
サと見なすことができ、出力側から見たインピーダンス
が高周波的に短絡状態となるため、電力損失が生ずるこ
となく増幅信号の出力を停止することができる。

【００１８】また、上記電力増幅器の出力を多段に直列
接続した電力増幅装置を図４に示しており、（ａ）はす
べての電力増幅器の電力供給をオンにしたときを、
（ｂ）は電力増幅器２０ａの電力供給をオフにしたとき
を示している。同図に示されるように、電力増幅器２０
ａだけについて電力供給をオフにしても他の電力増幅器
の増幅信号の出力状況には影響を及ぼすことなく、しか
も電力増幅器２０ａ内の電力を損失することがない。し
たがって、増幅を行う電力増幅器に電力を供給して増幅
信号を出力させるとき、他の使用しない電力増幅器によ
る電力の損失を生じることがない。

【００１９】本実施形態では、電力増幅器を構成するト
ランジスタとしてＭＯＳ形ＦＥＴを用いているが、内部
に電荷を保持可能な容量を有するとともにダブルエンデ
ィッドプッシュプル電力増幅回路を構成可能なトランジ
スタであれば、形態は適宜変更可能である。例えば、バ
イポーラ形のものであっても良いし、ＪＦＥＴあるいは
ＭＥＳＦＥＴ等の他種類のＦＥＴであっても良い。た
だ、ＦＥＴには上述のように電力供給をオフにするとソ
ース・ドレイン間の容量が極端に増大するという特性が
あることから、オフ時に大電力を保持するためには極め
て有効となる。

【００２０】次に、本実施形態における上記構成からな
る電力増幅装置の動作を説明する。音声再生装置１０か
らの入力信号を電力増幅装置２０内の各電力増幅器に取
り込み、増幅信号を出力させたい電力増幅器内の電力供
給用スイッチ２４をオンにするようにコントローラ２５
で制御すると、同増幅信号の出力が開始される。一方、
増幅を必要としない電力増幅器では、コントローラ２５
により電力供給用スイッチ２４をオフにして電力損失な
く増幅信号の出力を停止することができる。

【００２１】このとき、別の電力増幅器に関して増幅信
号の出力が必要となった場合、コントローラ２５により
同電力増幅器内の電力供給用スイッチ２４をオンに制御
すれば、同増幅信号の出力が可能となる。また、増幅信
号の出力が不要となった場合、コントローラ２５により
出力していた電力増幅器内の電力供給用スイッチ２４を
オフに制御すると電力損失なく出力を停止することがで
きる。

【００２２】以上の説明では、音声信号の増幅に電力増
幅装置を用いているが、必ずしも上記構成例に限定され
る必要はない。例えば、画像信号等の他種信号の増幅に
用いても良い。また、上記電力増幅装置は、入力信号を
増幅して出力することが可能な構成となっていれば、必
ずしも上述のように単独で構成される必要はなく、別の
機器に組み込まれた状態で利用されるものであっても良
い。

【００２３】このように、電力増幅装置２０は、出力を
多段に直列接続された複数のダブルエンディッドプッシ
ュプル電力増幅器と、各ダブルエンディッドプッシュプ
ル電力増幅器に対する電力供給を個別にオン・オフ制御
するコントローラ２５とから構成されているため、各ダ
ブルエンディッドプッシュプル電力増幅器における増幅
信号の出力を電力損失なくオン・オフ制御できる。さら
に、各ダブルエンディッドプッシュプル電力増幅器はわ
ずか二個のＭＯＳ形ＦＥＴで構成されるため、電力増幅
装置２０の小型化が可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、各電力増
幅器内の増幅回路で使用するトランジスタ数を半分にし
て同回路を小型化することにより、装置全体を小型化す
ることが可能な電力増幅装置を提供することができる。
また、請求項２にかかる発明によれば、各電力増幅器に
おいて電力供給をオフにしたときに電力損失を生じない
ようにすることができる。さらに、請求項３にかかる発
明によれば、使用する装置を小型化することが可能な電
力増幅方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる電力増幅装置の概
略を示すブロック図である。

【図２】電力増幅装置に用いられるダブルエンディッド
プッシュプル電力増幅器の構成を示す図であり、（ａ）
は電源供給時、（ｂ）は電源非供給時の状態である。

【図３】ＭＯＳ形ＦＥＴへの電力供給量と同ＭＯＳ形Ｆ
ＥＴ内の容量との関係を示す図である。

【図４】電力増幅器の出力を多段に直列接続した電力増
幅装置の構成を示す図であり、（ａ）はすべての電力増
幅器の電力供給をオンにしたときの、（ｂ）は電力増幅
器２０ａの電力供給をオフにしたときの状態である。

【図５】従来の電力増幅装置に用いられているブリッジ
形電力増幅器の構成を示す図であり、（ａ）は電源供給
時、（ｂ）は電源非供給時の状態である。

【符号の説明】

１ ＭＯＳ形ＦＥＴ ２ 電力供給点 ３ 出力用合成トランス １０ 音声再生装置 ２０ 電力増幅装置 ２０ａ 電力増幅器 ２１ 入力用トランス ２２ ＭＯＳ形ＦＥＴ ２３ 出力用トランス ２４ 電源供給用スイッチ ２５ コントローラ ３０ 音声出力装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力を多段に直列接続された複数のダブ
   ルエンディッドプッシュプル電力増幅器と、 各ダブルエンディッドプッシュプル電力増幅器に対する
   電力供給を個別にオン・オフ制御する制御手段とを具備
   する電力増幅装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載の電力増幅器におい
   て、 上記ダブルエンディッドプッシュプル電力増幅器は、Ｆ
   ＥＴで構成されていることを特徴とする電力増幅装置。
3. 【請求項３】 ダブルエンディッドプッシュプル電力増
   幅器の出力を多段接続し、各ダブルエンディッドプッシ
   ュプル電力増幅器に対する電力供給を個別にオン・オフ
   制御可能なことを特徴とする電力増幅方法。