JP3322485B2 - Ｂ級プッシュプル増幅回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プッシュ側およびプル
側増幅段と、プッシュ側およびプル側出力段を有するＢ
級プッシュプル増幅回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｂ級プッシュプル増幅器としては、図６
に示すように、プッシュ側およびプル側増幅段としての
オペアンプ６１，６２と、プッシュ側およびプル側出力
段としてのFET(field effect transistor)とを有するも
のが知られている。図６において、６５は負荷インピー
ダンスである。このようなＢ級プッシュプル増幅器は、
出力スイングに応じて出力電流ｉout を負荷に供給する
ので、出力段に流れる電流は図７(a) に示すようにな
る。図７(a) において、出力段のプッシュ側電流を実線
で示し、出力段のプル側電流を破線で示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、なんらかの要
因、例えば、ゲインアンプのオフセット等で出力電流ｉ
out が過剰に流れると、図７(b) に示すように零入力電
流が増大する。逆に、図７(c) に示すように、零入力電
流が流れなくなると、出力にクロスオーバ歪みが発生す
る。出力にクロスオーバ歪みが発生した様子を図７(d)
に示す。

【０００４】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決し、クロスオーバ歪の発生を防止することができるＢ
級プッシュプル増幅回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

１） 本発明は、プッシュ側およびプル側増幅段とプッ
シュ側およびプル側出力段を有するＢ級プッシュプル増
幅回路において、前記プッシュ側およびプル側増幅段の
出力電流を加算する加算手段と、該加算手段により加算
して得られた電流の最小値を検出する最小値検出手段
と、該最小値検出手段により検出された最小値と第１基
準値を比較する第１比較手段と、該第１比較手段による
比較結果に応じて前記プッシュ側およびプル側増幅段の
動作点を調整する第１調整手段とを備えたことを特徴と
する。

【０００６】２） 本発明は、プッシュ側およびプル側
増幅段と、プッシュ側およびプル側出力段を有するＢ級
プッシュプル増幅回路において、前記プッシュ側および
プル側増幅段の出力電流を加算する加算手段と、該加算
手段により加算して得られた電流の平均値を演算する平
均値演算手段と、該平均値演算手段により得られた平均
値と第２基準値を比較する第２比較手段と、該第２比較
手段による比較結果に応じて前記増幅段の動作点を調整
する第２調整手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

１） 本発明では、プッシュ側およびプル側増幅段の出
力電流を加算手段により加算し、加算して得られた電流
の最小値を最小値検出手段により検出し、検出された最
小値と第１基準値を第１比較手段により比較し、比較結
果に応じて、プッシュ側およびプル側増幅段の動作点を
第１調整手段により調整する。

【０００８】２） 本発明では、プッシュ側およびプル
側増幅段の出力電流を加算手段により加算し、加算して
得られた電流の平均値を平均値演算手段により演算し、
得られた平均値と第２基準値を第２比較手段により比較
し、比較結果に応じて、増幅段の動作点を第２調整手段
により調整する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００１０】＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例
を示す。図１において、６１ないし６５は図６と同一部
分を示す。１はプッシュ側電流検出回路であり、オペア
ンプ６１の出力電流を検出するものである。２はプル側
電流検出回路であり、オペアンプ６２の出力電流を検出
するものである。３は加算回路であり、プッシュ側電流
検出回路１により検出された電流と、プル側電流検出回
路２により検出された電流とを加算するものである。４
は最小値検出回路であり、加算回路３による加算結果の
最小値を検出するものである。５は比較器であり、最小
値検出回路４の出力値と所定の基準値と比較し、比較結
果に応じて動作点を調整するものである。

【００１１】次に、動作を説明する。

【００１２】オペアンプ６１の出力電流をプッシュ側電
流検出回路１により検出し、オペアンプ６２の出力電流
をプル側電流検出回路２により検出し、それぞれ検出さ
れた電流を加算回路３により加算する。そして、加算回
路３の出力電流の最小値を最小値検出回路４により検出
し、検出された最小値と基準値を比較器５により比較す
る。比較した結果、最小値検出回路４の出力値が所定の
基準値未満である場合は、オペアンプ６１の動作点を下
げるとともに、オペアンプ６２の動作点を上げ、他方、
最小値検出回路４の出力値が所定の基準値より大きい場
合は、オペアンプ６１の動作点を上げるとともに、オペ
アンプ６２の動作点を下げる。

【００１３】次に、図２ないし図４を参照して動作を説
明する。

【００１４】(1) プッシュ側電流検出回路１により検出
された電流の波形が図２(a) に実線で示すようになり、
プル側電流検出回路２により検出された電流の波形が図
２(a)破線で示すようになった場合、加算して得られた
電流波形は図２(b)に示すようになる。この場合、検出
された最小値が所定の基準値と等しいので、オペアンプ
６１，６２の動作点Ｖａ，Ｖｂは図２(c) に示すように
なっており、増幅器６１，６２の動作点Ｖａ，Ｖｂは調
整されない。得られた出力電圧は図２(d) に示すように
なる。

【００１５】(2) プッシュ側およびプル側電流検出回路
１，２により検出された電流の波形が図３(a) に実線お
よび破線で示すようになった場合は、加算回路３により
加算して得られた電流波形も図３(a) に示すようにな
る。この場合、最小値検出回路４により検出された最小
値は、基準値より小さいので、オペアンプ６１，６２の
動作点Ｖａ，Ｖｂは図３(b) に示すようになっており、
比較器５により、オペアンプ６１の動作点Ｖａが下げら
れるとともに、オペアンプ６２の動作点Ｖｂが上げられ
る。その結果、得られた出力電圧波形は図２(d) に示す
ようになる。なお、この場合、動作点が調整されない
と、その出力電圧波形は図３(c) に示すようになる。

【００１６】(3) プッシュ側およびプル側電流検出回路
１，２により検出された電流の波形が図４(a) に実線お
よび破線で示すようになった場合は、加算回路３により
加算して得られた電流波形も図４(a) に示すようにな
る。この場合、最小値検出回路４により検出された最小
値は、基準値より大きいので、オペアンプ６１，６２の
動作点Ｖａ，Ｖｂは図４(c) に示すようになっており、
比較器５により、オペアンプ６１の動作点Ｖａが上げら
れるとともに、オペアンプ６２の動作点Ｖｂが下げられ
る。その結果、得られた出力電圧波形は図２(d) に示す
ようになる。なお、この場合、動作点が調整されない
と、その出力電圧波形は図４(d) に示すようになる。

【００１７】このように、出力段は常に一定の零入力電
流が流れるように制御される。零入力電流制御用フィー
ドバックループの周波数特性は、信号帯域に比較しては
るかに低く信号の歪みの原因にはならない。というの
は、制御は出力段のプッシュ側とプル側のいわゆる同相
電流を変化させるのみで、差動電流であり、信号成分に
は関係ないからである。つまり、増幅器の信号成分の通
るパスは、最も単純なＢ級プッシュプル増幅器のみであ
り、より高速な信号に対しても、安定性のある増幅器を
容易に設計することができる。

【００１８】増幅段の電流は実際のドライバ電流を縮小
しても、基準値を実際の零入力電流値から同じ割合だけ
縮小すれば良いので、回路全体の消費電流もほとんど増
加させることなく、増幅器を構成することができる。

【００１９】さらに、この零入力電流制御は特別なタイ
ミングを必要とせず、どのような信号であっても、常
に、その最小出力電流値を検出するので、温度や電源電
流等の環境の変化にも強く、負荷やピーク電流信号周波
数の変化にも充分対応することができる。

【００２０】＜第２実施例＞第１実施例では、加算回路
３により加算して得られた電流値の最小値を最小値検出
回路４により検出し、検出された最小値と基準値を比較
器５により比較し、比較結果に応じて、オペアンプ６
１，６２の動作点を制御するようにした。

【００２１】これに対して、本実施例では、図５に示す
ように、加算回路３の出力を平滑回路５４により平滑
し、平滑回路５４の出力値と基準値を比較器５５により
比較し、平滑回路５４の出力値が所定の基準値未満であ
る場合は、オペアンプ６１の動作点を下げるとともに、
オペアンプ６２の動作点を上げ、他方、平滑回路５４の
出力値が所定の基準値より大きい場合は、オペアンプ６
１の動作点を上げるとともに、オペアンプ６２の動作点
を下げるようにした。

【００２２】平滑回路５４の出力値ｉ_ave は次式、すな
わち、

【００２３】

【数１】ｉ_ave = （ｉ_max - ｉ_min ）/ ２ (1) で表すことができ、出力電流の最大値（ｉ_max ）は、負
荷インピーダンス６５と出力スイングのピーク値Ｖpeak
から、次式、すなわち、

【００２４】

【数２】ｉ_max = Ｖ_peak /ｚ (2) と表すことができる。ただし、ｚは負荷インピーダンス
である。さらに、設定零入力電流値ｉ_min は、次式、す
なわち、

【００２５】

【数３】 ｉ_min = ( Ｖ_peak /ｚ ) - √２・ｉ_ave (3) と表すことができる。

【００２６】式(3) から分かるように、零入力電流値と
平均値は比例関係にあり、第１実施例と同様にオペアン
プ６１，６２の動作点を調整することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上記のように構成したので、クロスオーバ歪の発生を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。

【図２】図１に示す各部の出力信号波形の一例を示す波
形図である。

【図３】図１に示す各部の出力信号波形の一例を示す波
形図である。

【図４】図１に示す各部の出力信号波形の一例を示す波
形図である。

【図５】本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【図６】Ｂ級プッシュプル増幅器の従来例を示すブロッ
ク図である。

【図７】従来例を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１ プッシュ側電流検出回路 ２ プル側電流検出回路 ３ 加算回路 ４ 最小値検出回路 ５ 比較器 ６１，６２ オペアンプ ６３，６４ ＦＥＴ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プッシュ側およびプル側増幅段とプッシ
   ュ側およびプル側出力段を有するＢ級プッシュプル増幅
   回路において、 前記プッシュ側およびプル側増幅段の出力電流を加算す
   る加算手段と、 該加算手段により加算して得られた電流の最小値を検出
   する最小値検出手段と、 該最小値検出手段により検出された最小値と第１基準値
   を比較する第１比較手段と、 該第１比較手段による比較結果に応じて前記プッシュ側
   およびプル側増幅段の動作点を調整する第１調整手段と
   を備えたことを特徴とするＢ級プッシュプル増幅回路。
2. 【請求項２】 プッシュ側およびプル側増幅段と、プッ
   シュ側およびプル側出力段を有するＢ級プッシュプル増
   幅回路において、 前記プッシュ側およびプル側増幅段の出力電流を加算す
   る加算手段と、 該加算手段により加算して得られた電流の平均値を演算
   する平均値演算手段と、 該平均値演算手段により得られた平均値と第２基準値を
   比較する第２比較手段と、 該第２比較手段による比較結果に応じて前記増幅段の動
   作点を調整する第２調整手段とを備えたことを特徴とす
   るＢ級プッシュプル増幅回路。