JP3038426B2 - 非反転増幅回路 - 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、非反転増幅回路に関
するものであり、例えばオーディオ信号を増幅するヘッ
ドフォーンアンプとして好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、オーディオ信号増幅回路とし
て、図７に示す非反転増幅回路が知られている。この増
幅回路は、２電源形オペアンプにより構成され、このオ
ペアンプには単電源からの電源電圧が供給されるように
なっている。この図において、符号ＯＰは前記オペアン
プであり、その非反転入力はコンデンサーＣ1を介して
この増幅回路の入力端子ＩＮに接続され、この非反転入
力と電源端子Ｖccとの間には抵抗Ｒ1が、また接地間に
は抵抗Ｒ2が接続されている。これらの抵抗Ｒ1，Ｒ2に
よりオペアンプＯＰにバイアス電圧が印加される。前記
オペアンプＯＰの出力はコンデンサーＣ2を介してこの
増幅回路の出力端子ＯＵＴに接続され、このオペアンプ
ＯＰの出力と反転入力との間には抵抗Ｒ3が、またこの
反転入力と接地間には直列に接続された抵抗Ｒ4とコン
デンサーＣ3が接続されている。そして、これらの抵抗
Ｒ3，Ｒ4とコンデンサーＣ4によりオペアンプＯＰに負
帰還がかれられる。前記入力端子ＩＮと接地間、前記出
力端子ＯＵＴと接地間には夫々抵抗Ｒ5，Ｒ6が接続され
ている。

【０００３】上記のように構成された非反転増幅回路で
は、電源を投入すると、前記抵抗Ｒ1，Ｒ5を介してコン
デンサーＣ1に充電電流が流れる。そして、このコンデ
ンサーＣ1と抵抗Ｒ1との接続点の電圧が前記オペアンプ
ＯＰの非反転入力に印加される。この印加電圧は図８に
示すように、電源投入時から次第に上昇して、抵抗Ｒ1
とＲ2との抵抗値が同一の場合には、ＶCC／２に近づ
く。ここで、ＶCCは前記電源端子ＶCCの電圧である。
尚、前記抵抗Ｒ1とＲ2とで分圧されたバイアス電圧は、
後述する活性領域内の電圧であることは当然である。

【０００４】ところで、前記したオペアンプＯＰは２電
源形オペアンプであり、図９のように接続した場合に
は、入力電圧が０ボルトの近くではオペアンプが正常に
動作しないため、出力電圧がＶCCに近い値となる。そし
て入力電圧を徐々に高くすると、ある点でオペアンプが
正常に動作するようになる。これにより前記のある点で
出力電圧が急に０ボルトの付近まで下がった後、この出
力電圧は入力電圧と同じ電圧になって徐々に高くなる。
このように、入力電圧が０ボルト付近で急激に高くなる
ことを、オペアンプの反転現象と称することもある。ま
た、前記のようにオペアンプが正常に動作する入力電圧
の領域をオペアンプの正常動作領域または活性領域と称
する。この正常動作領域は、オペアンプがオペアンプと
して動作する領域、つまり反転入力と非反転入力の差が
増幅されて出力される領域であり、また反転現象をおこ
している領域は、反転入力と非反転入力との差に関係な
く、出力電圧がＶCCにはりついてしまう領域である。前
記図７のように、オペアンプＯＰとして２電源形オペア
ンプを用い、かつ単電源から電源電圧を供給するように
すると、電源投入に伴ってオペアンプＯＰの出力電圧
は、図１０のように変化し、前記増幅回路の出力端子Ｏ
ＵＴでの出力電圧は図１１のように変化してクリック電
圧となる。このように、電源投入時にクリックを伴う出
力電圧を音声に変換するとクリック音を生じ、聞きにく
い音となる。

【０００５】ちなみに、単電源形オペアンプでは、前記
２電源形オペアンプとは異なり、前記のような反転現象
がなく、前記図９のように接続した場合には入力電圧と
同電圧の出力電圧が得られる。しかし、単電源形オペア
ンプは、出力の負荷インピーダンスが低い場合に歪が多
く、オーディオ信号を増幅するのには不適な場合が多
い。このため、従来ではオペアンプＯＰとして前記のよ
うに２電源形オペアンプを用い、信号レベルが小さく、
かつ増幅回路の出力インピーダンスが高くてもよい場合
には、前記出力端子ＯＵＴから得られる信号を、電源投
入時のみトランジスタによりミュートしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、２電源
形オペアンプを用い、単電源から電源電圧を供給するよ
うにした非反転増幅回路では、電源投入時にクリック電
圧を生ずるので、これをトランジスタ等によりミュート
していた。ちなみに、この非反転増幅回路がヘッドフォ
ーンアンプの場合には、ミュート回路としてこのアンプ
から得られる信号をトランジスターにより接地するよう
にしても、ヘッドフォーンのインピーダンスに比較して
該トランジスターのインピーダンスが充分に低くないた
め、前記した電源投入時のクリック音を充分に軽減する
ことが困難であった。

【０００７】この発明は、上記のように、２電源形オペ
アンプを用い、これに単電源からの電源電圧を供給する
ようにしても、従来のようにミュートすることなく、電
源投入時のクリック電圧を充分に軽減することができる
非反転増幅回路を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、前
記目的を達成するためのこの発明の非反転増幅回路は、
２電源形オペアンプにより構成され、単電源からの電源
電圧が供給されるようにした非反転増幅回路であって、
前記単電源の電圧を分圧してバイアス電圧を前記オペア
ンプの非反転入力に印加する第１の抵抗及び第２の抵抗
と、これらの抵抗の接続点とこの非反転増幅回路の入力
端子との間に接続されたコンデンサーとを有するものに
おいて、前記単電源の電圧を分圧する第３の抵抗及び第
４の抵抗と、この分圧点と前記オペアンプの非反転入力
との間に接続されたダイオードと、前記分圧点と前記オ
ペアンプの反転入力との間に接続されたコンデンサーと
を有し、前記ダイオードは前記分圧点から非反転入力に
向かって順方向に接続し、また、前記第１の抵抗と第２
の抵抗との抵抗値の比が、前記第３の抵抗と第４の抵抗
との抵抗値の比に等しくなるように、前記第１乃至第４
の抵抗の抵抗値を選定したことを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】上記のように構成された非反転増幅回路では、
電源投入時において、オペアンプの反転入力には前記第
３の抵抗と第４の抵抗により分圧された電圧が前記コン
デンサーを介して印加され、かつ非反転入力に前記第３
の抵抗と第４の抵抗により分圧された電圧が前記ダイオ
ードを介して印加されるので、この反転入力と非反転入
力の電圧は正常動作領域内のものとなる。従って、前記
した反転現象によるクリック電圧は充分に軽減される。
また、電源投入時には、前記のように第３の抵抗と第４
の抵抗により分圧された電圧が前記コンデンサーを介し
て反転入力に印加される。従って、この反転入力に印加
される電圧は、前記非反転入力に印加される電圧より
も、前記ダイオードの順方向の電圧降下分だけ高くな
り、このため前記電源投入時のオペアオプの出力電圧は
充分に低い電圧となる。ちなみに、電源投入時にこのオ
ペアンプの出力電圧が急激に立ち上がった場合には、こ
の非反転増幅回路の出力端子での出力電圧がクリック電
圧となる。

【００１０】前記電源投入時から前記コンデンサーには
第１の抵抗等を介して充電電流が流れ、これにより徐々
に充電される。この充電により、前記第１の抵抗と第２
の抵抗との接続点の電圧が上昇して、前記第３の抵抗と
第４の抵抗により分圧された電圧から前記ダイオードに
よる電圧降下分を差し引いた電圧、即ち電源投入時に前
記非反転入力に印加されていた電圧を越えると、この非
反転入力への印加電圧は前記第１の抵抗と第２の抵抗と
の接続点の電圧に沿って上昇する。この上昇により、非
反転入力と反転入力との電圧の差が徐々に縮まり、この
結果オペアンプの出力電圧は徐々に上昇する。上記した
ように、この非反転増幅回路では、オペアンプでの反転
現象を生ぜず、またオペアンプの出力電圧が電源投入時
から徐々に上昇するので、この非反転増幅回路の出力端
子におけるクリック電圧は充分に軽減される。

【００１１】

【実施例】以下に、この発明の一実施例を図１について
説明する。図１において、前記図７と同一符号は同様の
ものを示すので、その詳細な説明は省略する。前記オペ
アンプＯＰの非反転入力は、抵抗Ｒ7と前記コンデンサ
ーＣ1とを直列に介してこの増幅回路の前記した入力端
子ＩＮに接続されている。前記電源端子ＶCCと接地間に
は抵抗Ｒ8，Ｒ9が直列に接続され、この接続点はダイオ
ードＤ1を介して前記非反転入力へ、またコンデンサー
Ｃ4を介して反転入力へ接続されている。また、前記抵
抗Ｒ1とＲ2との抵抗値の比が、前記抵抗Ｒ8とＲ9との抵
抗値の比に等しくなるように、前記抵抗Ｒ1〜Ｒ4の抵抗
値が選定されている。

【００１２】上記のように構成された非反転増幅回路の
動作について説明する。この非反転増幅回路の電源投入
時における非反転入力へ印加される過渡電圧が図２に実
線で示されている。破線は従来のものを参考までに示
す。電源が投入されると、前記抵抗Ｒ8，Ｒ9により分圧
された電圧（Ｒ8とＲ9との抵抗値が同じ場合にはＶCC／
２）が、順方向に接続された前記ダイオードＤ1を介し
て非反転入力に印加される。この印加電圧は前記した正
常動作領域内のものである。この実線の立ち上がりがＶ
CC／２よりも低いのは、前記ダイオードＤ1の電圧降下
によるものである。電源投入時には、前記図７について
説明したように、前記コンデンサーＣ1に充電電流が流
れ、これにより抵抗Ｒ1とＲ2との接続点の電圧が徐々に
上昇する。この電圧が前記抵抗Ｒ8，Ｒ9により分圧され
た電圧からダイオードＤ1の前記電圧降下分を差し引い
た電圧、即ち非反転入力に印加されていた電圧よりも高
くなると、この非反転入力に印加される電圧は前記抵抗
Ｒ1とＲ2との接続点の電圧の上昇に沿って上昇し、ＶCC
／２に達する。

【００１３】前記抵抗Ｒ8，Ｒ9により分圧された電圧は
前記コンデンサーＣ4を介して反転入力にも印加され
る。この電圧は前記した正常動作領域内のものであり、
電源投入時には前記非反転入力に印加される電圧よりも
前記ダイオードＤ1の電圧降下分だけ高く、従ってオペ
アンプＯＰの出力電圧は図３に実線で示すように低くな
る。これが０ボルトまで低くならないのは、２電源形オ
ペアンプそれ自身の特性によるものである。その後、前
記コンデンサーＣ1に抵抗Ｒ1，Ｒ5を介して流れる充電
電流及び抵抗Ｒ8、ダイオードＤ1及び抵抗Ｒ7，Ｒ5を介
して流れる充電電流によって前記コンデンサーＣ1が徐
々に充電されることにより、前記非反転入力への印加電
圧が前記したように徐々に上昇して前記反転入力の印加
電圧に近づく。これに伴って出力電圧も実線のように上
昇する。尚、図３において、破線は図７について説明し
た従来の非反転増幅回路におけるオペアンプＯＰの出力
電圧を示す。

【００１４】図４の実線はこの非反転増幅回路の出力端
子ＯＵＴの電圧を示すものであり、破線で示す従来のも
ののようなクリック電圧は生じていない。このように、
上記実施例では、 オペアンプＯＰの非反転入力及び反転入力に印加され
る電圧は、電源投入時に正常動作領域内にあるので、前
記反転現象が生じない。 電源投入時には、非反転入力への印加電圧が反転入力
のそれよりもダイオードＤ1の電圧降下分だけ低いの
で、これにより、電源投入時にはオペアンプＯＰの出力
が充分に低くなる。 非反転入力の印加電圧と反転入力の印加電圧の差が、
コンデンサーＣ1の充電に伴って徐々に縮まるので、オ
ペアンプＯＰの出力が徐々に上昇する。 上記により、この非反転増幅回路ではその出力端
子ＯＵＴでの電源投入時のクリック電圧が充分に軽減さ
れる。

【００１５】尚、電源インピーダンスをゼロとした場合
の交流信号における等価回路では、オペアンプＯＰの反
転入力は、一方は抵抗Ｒ3を介してオペアンプの出力に
つながり、もう一方は前記コンデンサーＣ4を介して前
記抵抗Ｒ8とＲ9の並列インピーダンスによって接地され
ている。このため、この回路の等価回路と図７の回路の
等価回路は同一であり、よって、通常動作時は同じ作用
をする。また、上記実施例では、抵抗Ｒ7を用いたが、
抵抗Ｒ1〜Ｒ4の抵抗値の選定によっては不要となる場合
も考えられる。更に、抵抗Ｒ5は、入力端子ＩＮに接続
する機器によっては、不要となる場合もあり得る。

【００１６】上記実施例では、電源投入時に電源電圧が
一気に立ち上がる場合について説明したが、電源電圧の
立ち上がりが鈍い場合には、電源投入時の前記抵抗Ｒ
8，Ｒ9で分圧された電圧が低く、入力電圧が正常動作領
域には至らないため、前記の反転現象に伴う前記クリッ
ク電圧を生ずることがある。図５及び図６は、前記のよ
うに電源電圧の立ち上がりが鈍い場合に好適なものであ
り、オペアンプＯＰの入力電圧が正常動作領域に至った
後にこのオペアンプＯＰに電源電流が供給されるように
したものである。尚、図５及び図６において、図１と同
一符号は同様のものを示すので、その詳細な説明は省略
する。

【００１７】図５の非反転増幅回路では、ツェナーダイ
オードＤ2を介して前記オペアンプＯＰにその電源電流
が供給される。従って、オペアンプＯＰの入力電圧が正
常動作領域に至った後にこのオペアンプＯＰが動作する
ので、前記したクリック電圧を低減することができる。
図６の増幅回路では、トランジスターＱ1を介して前記
オペアンプＯＰにその電源電流が供給されるようになっ
ている。Ｒ10、Ｒ11は電源端子ＶCCと接地間に直列接続
された抵抗であり、その接続点は前記トランジスターＱ
1のベースに接続されている。この図６のものでは、電
源が投入されて電源電圧が上昇し、前記抵抗Ｒ10の両端
の電圧が所定値になったときに前記トランジスターＱ1
がオンになる。従って、オペアンプＯＰの入力電圧が正
常動作領域に至った後にこのオペアンプＯＰが動作する
ので、前記したクリック電圧を低減することができる。
尚、前記図５のように、ツェナーダイオードＤ2を用い
たものでは、このツェナーダイオードＤ2による電圧降
下分だけ出力のダイナミックレンジが狭くなるが、図６
のようにトランジスターＱ1を用いたものでは、ほとん
ど影響がない。

【００１８】

【発明の効果】上記のように、この発明の非反転増幅回
路は、電源投入に伴うオペアンプＯＰの動作始動時にお
いて、前記したクリック電圧の発生を充分に軽減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】この発明の一実施例における電源投入時にオペ
アンプの非反転入力に印加される過渡電圧を示す図であ
る。

【図３】この発明の一実施例におけるオペアンプの出力
から電源投入時に出力される過渡電圧を示す図である。

【図４】この発明の一実施例である非反転増幅回路から
電源投入時に出力される過渡電圧を示す図である。

【図５】この発明の他の実施例を示す回路図である。

【図６】この発明の更なる他の実施例を示す回路図であ
る。

【図７】従来例を示す回路図である。

【図８】従来のものにおける電源投入時にオペアンプの
非反転入力に印加される過渡電圧を示す図である。

【図９】単電源からの電源電圧を２電源形オペアンプに
供給したときの、このオペアンプの特性を説明するため
の図である。

【図１０】従来のものにおけるオペアンプの出力から電
源投入時に出力される過渡電圧を示す図である。

【図１１】従来の非反転増幅回路から電源投入時に出力
される過渡電圧を示す図である。

【符号の説明】

ＯＰ オペアンプ Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4 コンデンサー ＩＮ 入力端子 Ｖcc 電源端子 Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5，Ｒ6，Ｒ7，Ｒ8，Ｒ9，Ｒ1
0，Ｒ11 抵抗 ＯＵＴ 出力端子 Ｄ1 ダイオード Ｄ2 ツェナーダイオード Ｑ1 トランジスター

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２電源形オペアンプにより構成され、単
   電源からの電源電圧が供給されるようにした非反転増幅
   回路であって、前記単電源の電圧を分圧してバイアス電
   圧を前記オペアンプの非反転入力に印加する第１の抵抗
   及び第２の抵抗と、これらの抵抗の接続点とこの非反転
   増幅回路の入力端子との間に接続されたコンデンサーと
   を有するものにおいて、 前記単電源の電圧を分圧する第３の抵抗及び第４の抵抗
   と、この分圧点と前記オペアンプの非反転入力との間に
   接続されたダイオードと、前記分圧点と前記オペアンプ
   の反転入力との間に接続されたコンデンサーとを有し、 前記ダイオードは前記分圧点から非反転入力に向かって
   順方向に接続し、 また、前記第１の抵抗と第２の抵抗との抵抗値の比が、
   前記第３の抵抗と第４の抵抗との抵抗値の比に等しくな
   るように、前記第１乃至第４の抵抗の抵抗値を選定した
   ことを特徴とする非反転増幅回路。