JP3343833B2 - 電力増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的帰還によりバイ
アス電流の制御を行うバイアス回路を備えた電力増幅器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気的帰還を利用し、バイアス回路の制
御を行う電力増幅器には、例えば、特公平４−２７７２
５号公報がある。図５にその従来例の回路図を示す。図
中、１１aは差動増幅器、１１b及び１１cは減衰器で、
これらはＡ、Ｂ２点間の電圧を検出する検出回路１１を
構成する。２０は、検出回路１１で検出した電圧と基準
信号源２１の電圧とを比較する比較器である。１３aは
抵抗、１３bはコンデンサでこれらは積分回路を構成
し、１３cは、積分回路の積分信号によりその内部イン
ピーダンスが変化する駆動回路で、本従来例ではフォト
カプラである。これらより成る回路を積分・駆動回路１
３と呼ぶことにする。

【０００３】次に動作について説明する。パワートラン
ジスタ５及び６のバイアス電流はエミッタ抵抗７及び８
に流れ、これらエミッタ抵抗７及び８の両端Ａ、Ｂ間に
電圧降下を生じるから、検出回路１１には上記バイアス
電流の大きさに応じた電圧が印加され、検出回路１１の
出力にバイアスの大きさに応じた検出信号が得られる。
この検出信号は、比較器２０の一方の端子に印加され、
その他方の端子Ｅに印加された基準信号源２１の基準信
号レベルと比較される。

【０００４】比較器２０は、端子Ｅの基準信号レベルよ
り検出信号が大きい場合には高（Ｈ）レベル信号を、検
出信号が小さい場合には低（Ｌ）レベル信号を生じ、こ
の比較信号を積分・駆動回路１３に印加する。積分・駆
動回路１３は、比較信号を積分して得られる積分信号に
よりフォトカプラ１３cの内部インピーダンスを変化さ
せる。この内部インピーダンスの変化によって点Ｃ、Ｄ
間の電圧降下を変化させ、パワートランジスタ５及び６
のバイアス電流を制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般にオーディオ用パ
ワーアンプなどの電力増幅器では、最終出力段の電源電
圧に対して低い電圧の別電源により、初段を駆動するこ
とが多い。例えば、図５に示す従来例においては、パワ
ートランジスタ５及び６に電源電圧を供給する電源と、
検出回路１１、比較器２０、積分・駆動回路１３に供給
する電源とが、別々になっている。リモートコントロー
ル（リモコン）の機能を搭載するパワーアンプでは、リ
モコンのパワーオン・スタンバイ状態のとき、初段の電
源はオン状態であるが、最終出力段の電源はオフ状態で
あるため、最終出力段のパワートランジスタにはバイア
ス電流が流れない。

【０００６】以上のような電力増幅器に従来のバイアス
回路を用いた場合、電源オフ直後、出力段はバイアス電
流が流れないため、図５中のＡ、Ｂ間の電圧は零、検出
回路１１の検出信号もほぼ零となる。この状態では比較
器２０の出力は低（Ｌ）レベル信号となり、積分・駆動
回路１３のフォトカプラ１３cは高インピーダンスにな
っている。即ち、バイアス電流を最大限に流すように制
御されている。

【０００７】この状態から電力増幅器の電源をオンする
と、過大なバイアス電流が流れ出し、パワートランジス
タが破損する虞がある。また、過大なバイアス電流が流
れ出した場合、Ａ、Ｂ間の電圧が急激に上昇し、検出回
路１１の出力も増加し、比較器２０の出力も高（Ｈ）レ
ベル信号となるが、抵抗１３ａ及びコンデンサ１３ｂで
構成される積分回路の時定数による時間、パワートラン
ジスタに大電流が流れる。本発明は、上記のような問題
点を鑑みなされたもので、上記のような電源オン直後で
も過大なバイアス電流が流れず、瞬時に安定動作に移行
できる電力増幅器を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１記載の発
明は、２個のパワートランジスタに接続されたエミッタ
抵抗から得るバイアス電流に応じた検出信号を出力する
検出回路と、前記検出信号の信号レベルと第１基準値と
を比較する第１比較回路と、該第１比較回路の出力信号
を積分して得られる積分信号に基づいて前記パワートラ
ンジスタのベースに電流を供給すると共に前記バイアス
電流を制御する積分・駆動回路とを備えた電力増幅器に
おいて、前記積分・駆動回路は、第１積分時定数及び該
第１積分時定数より小さい第２積分時定数を備え、前記
検出信号と前記第１基準値の絶対値より小さい絶対値の
第２基準値とを比較し前記検出信号の信号レベルが第２
基準値より大きい場合に低レベル信号を出力し前記検出
信号の信号レベルが第２基準値より小さい場合に高レベ
ル信号を出力する第２比較回路と、該第２比較回路の出
力信号が低レベル信号から高レベル信号に変化した場合
に前記第２積分時定数を選択する出力信号を出力し前記
第２比較回路の出力信号が高レベル信号から低レベル信
号に変化した場合に前記第１積分時定数を選択する出力
信号を予め定めた時間経過後に出力するレベル保持回路
と、該レベル保持回路の出力信号に応じて前記積分・駆
動回路の前記第１積分時定数又は前記第２積分時定数を
切り換える切り換え回路とを備えたことを特徴としてい
る。

【０００９】本願の請求項２記載の発明は、請求項１記
載の電力増幅器において、前記切り換え回路は、前記レ
ベル保持回路の出力信号に基づいて半導体素子のインピ
ーダンスを変化させて前記積分・駆動回路の積分時定数
を切り換えることを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記の構成による電力増幅器では、通常動作以
外の状態、すなわち、最終出力段の電源がオフからオン
になった状態を検出し、電源オン直後に積分回路の時定
数を小さしてバイアス制御ループの応答を早くし、一定
時間経過後、積分回路の時定数を元に戻して通常のバイ
アス制御ループによりバイアス電流の制御を行う。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の電力増幅器の一実施例の概
略構成を示す模式図である。図中、検出回路１１、第１
の比較回路１２及び積分・駆動回路１３は、通常動作に
おいて従来例で示した回路と同様の動作を行うので説明
は省略する。１４は第２の比較回路で、検出回路１１の
差動増幅器１１ａの検出信号と、第２の比較回路１４の
一方の端子Ｆに印可された第２の基準信号源１５からの
基準信号レベルとの比較を行う。この時、第２の基準信
号源１５の基準信号レベルは、第１の比較回路１２の端
子Ｅに印可された第１の基準信号源１７の基準信号レベ
ルよりも低い値に設定しておく。

【００１２】第２の比較回路１４は端子Ｆの第２の基準
信号源１５からの基準信号レベルより検出信号が大きい
場合には低（Ｌ）レベル信号を、検出信号が小さい場合
には高（Ｈ）レベル信号を発生する。なお、前記２つの
基準信号レベルの関係から、電力増幅器の通常動作中に
おいて、第２の比較回路１４の出力は低（Ｌ）レベルを
取り続け、高（Ｈ）レベルになることはない。第２の比
較回路１４の出力はレベル保持回路３に入力される。レ
ベル保持回路３は、入力信号が低（Ｌ）レベルから高
（Ｈ）レベルに変化した場合、瞬時に高（Ｈ）レベル信
号を出力する。入力信号が高（Ｈ）レベルから低（Ｌ）
レベルに変化した場合、一定時間の後、低（Ｌ）レベル
信号を出力する。

【００１３】実際に上記のような動作を行う回路は、図
２に示す構成で実現できる。その動作を説明すると、入
力ａが低（Ｌ）レベルの場合、トランジスタＱ1はＯＦ
ＦでコンデンサＣは充電状態（点ｐの電位は＋Ｖレベ
ル）であるため、トランジスタＱ2もＯＦＦで出力ｂは
低（Ｌ）レベルになる。

【００１４】ここで入力ａが低（Ｌ）レベルから高
（Ｈ）レベルに変わると、トランジスタＱ1のＯＮによ
りコンデンサＣは急速に放電されトランジスタＱ2がＯ
Ｎし、すぐに出力ｂは高（Ｈ）レベルになる。この状態
で入力ａが高（Ｈ）レベルから低（Ｌ）レベルに変化し
た場合、トランジスタＱ1はＯＦＦするが、コンデンサ
Ｃのチャージ電荷は抵抗Ｒ4を通し、ゆっくりと充電す
るため、一定時間の後にトランジスタＱ2がＯＦＦし、
出力ｂは低（Ｌ）レベルへ変化する。

【００１５】レベル保持回路３の出力により、スイッチ
回路１６が動作して積分回路１３の時定数を切り換え
る。レベル保持回路３の出力が低（Ｌ）レベルでスイッ
チ回路１６はＯＦＦ、高（Ｈ）レベルでスイッチ回路１
６はＯＮとなる。このスイッチ回路１６により、積分回
路１３を構成する抵抗１３a（Ｒa）に抵抗１３d（Ｒb）
が並列に挿入され、時定数が変わる。

【００１６】スイッチ回路１６の動作により積分回路１
３の時定数τは次のようになる。 スイッチＯＦＦ τOFF＝Ｃ*Ｒa スイッチＯＮ τON ＝Ｃ*（（Ｒa*Ｒb）／（Ｒa+Ｒb）） 従って、スイッチＯＦＦ状態の積分回路の時定数は大き
く、スイッチＯＮ状態の積分回路の時定数は小さくする
ことができる。即ち、電力増幅器を通常スイッチＯＦＦ
で動作させるのに対し、スイッチＯＮ時はバイアス制御
ループの応答を速くすることができる。これら一連の回
路動作のタイミングを図３に示す。

【００１７】上記実施例は、基準信号源を２つ設けた
が、第１の比較器１２の基準信号源１７を抵抗分圧し、
第２の比較回路１４のＦ端子に印加する構成としてもよ
い。

【００１８】図４は、本発明における具体的な積分・駆
動回路１３とスイッチ回路１６を示すものである。図４
(ａ)ではスイッチ回路１６としてトランジスタを用いて
いる。また、図４(ｂ)は積分回路の時定数を決める２つ
の抵抗を直列接続し、トランジスタのスイッチングによ
り、時定数の切り換えを行う。時定数は以下のように切
り換わる。 トランジスタＯＦＦ τOFF＝Ｃ*（Ｒa+Ｒb） トランジスタＯＮ τON ＝Ｃ*Ｒb 図４(ｃ)は図４(ａ)のスイッチング素子であるトランジ
スタの代わりに電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用い
たものである。

【００１８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、電源オン時の過
渡状態に積分回路時定数を小さくし、バイアス電流の制
御ループ応答を速くすることで、過大なバイアス電流が
流れないようにできる。また、電源オンから短時間でバ
イアス電流を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力増幅器の一実施例の概略構成を示
す模式図。

【図２】本実施例の電力増幅器のレベル保持回路の概略
構成の一例を示す模式図。

【図３】本実施例の電力増幅器におけるバイアス制御の
動作タイミングを説明するための模式図。

【図４】本実施例の電力増幅器における積分・駆動回路
の他の例を示す模式図。

【図５】従来の電力増幅器の概略構成を示す模式図。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 入力トランジスタ ３ レベル保持回路 ４ 定電流源 ５，６ パワートランジスタ ７，８ エミッタ抵抗 ９ 出力端子 １０ 付加抵抗 １１ 検出回路 １１ａ 差動増幅器 １１ｂ、１１ｃ 減衰器 １２ 第１の比較回路 １３ 積分・駆動回路 １３ａ、１３ｄ 抵抗 １３ｂ コンデンサ １３ｃ フォトカプラ １４ 第２の比較回路 １５ 第２の基準信号源 １６ スイッチ回路 １７ 第１の基準信号源 ２０ 比較器 ２１ 基準信号源 Ｒ１〜Ｒ６ 抵抗 Ｑ１、Ｑ２ トランジスタ Ｃ コンデンサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２個のパワートランジスタに接続されたエ
   ミッタ抵抗から得るバイアス電流に応じた検出信号を出
   力する検出回路と、前記検出信号の信号レベルと第１基
   準値とを比較する第１比較回路と、該第１比較回路の出
   力信号を積分して得られる積分信号に基づいて前記パワ
   ートランジスタのベースに電流を供給すると共に前記バ
   イアス電流を制御する積分・駆動回路とを備えた電力増
   幅器において、前記積分・駆動回路は、第１積分時定数
   及び該第１積分時定数より小さい第２積分時定数を備
   え、前記検出信号と前記第１基準値の絶対値より小さい
   絶対値の第２基準値とを比較し前記検出信号の信号レベ
   ルが第２基準値より大きい場合に低レベル信号を出力し
   前記検出信号の信号レベルが第２基準値より小さい場合
   に高レベル信号を出力する第２比較回路と、該第２比較
   回路の出力信号が低レベル信号から高レベル信号に変化
   した場合に前記第２積分時定数を選択する出力信号を出
   力し前記第２比較回路の出力信号が高レベル信号から低
   レベル信号に変化した場合に前記第１積分時定数を選択
   する出力信号を予め定めた時間経過後に出力するレベル
   保持回路と、該レベル保持回路の出力信号に応じて前記
   積分・駆動回路の前記第１積分時定数又は前記第２積分
   時定数を切り換える切り換え回路とを備えたことを特徴
   とする電力増幅器。
2. 【請求項２】請求項１記載の電力増幅器において、前記
   切り換え回路は、前記レベル保持回路の出力信号に基づ
   いて半導体素子のインピーダンスを変化させて前記第１
   積分時定数又は前記第２積分時定数を切り換えることを
   特徴とする電力増幅器。