JP3459109B2 - 自己構成可能な二元的ブリッジパワー増幅器 - Google Patents
自己構成可能な二元的ブリッジパワー増幅器Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
- H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
- H03F1/0277—Selecting one or more amplifiers from a plurality of amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
- H03F3/3081—Duplicated single-ended push-pull arrangements, i.e. bridge circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03F3/68—Combinations of amplifiers, e.g. multi-channel amplifiers for stereophonics
-
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- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
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Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、同じ出力電力率につい
て従来タイプの二元的ブリッジ増幅器と比較して消費量
をかなり減少させた自己構成可能な二元的ブリッジパワ
ー増幅器に関する。
て従来タイプの二元的ブリッジ増幅器と比較して消費量
をかなり減少させた自己構成可能な二元的ブリッジパワ
ー増幅器に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】多くの用途において、中で
も特にオーディオ機器において、ラウドスピーカを駆動
する低周波数のパワー増幅器は、ほとんどの場合、所謂
ブリッジ回路の形態を有する。このような回路形態の集
積増幅器を使用する場合、シングルエンド型回路形態の
同じ集積増幅器により得られる約５Ｗの出力電力と比較
して、約20Ｗの出力電力率を達成することが可能であ
る。他方、カーオーディオ又は同等のオーディオシステ
ムの出力パワー段は、ほとんどが右前、左前、右後及び
左後の４「チャンネル」を有し、これにより異なったチ
ャンネルの減衰を調節することによりコンパートメント
中で均一な音の拡散を達成できる。
も特にオーディオ機器において、ラウドスピーカを駆動
する低周波数のパワー増幅器は、ほとんどの場合、所謂
ブリッジ回路の形態を有する。このような回路形態の集
積増幅器を使用する場合、シングルエンド型回路形態の
同じ集積増幅器により得られる約５Ｗの出力電力と比較
して、約20Ｗの出力電力率を達成することが可能であ
る。他方、カーオーディオ又は同等のオーディオシステ
ムの出力パワー段は、ほとんどが右前、左前、右後及び
左後の４「チャンネル」を有し、これにより異なったチ
ャンネルの減衰を調節することによりコンパートメント
中で均一な音の拡散を達成できる。
【０００３】４個の20Ｗのパワー増幅器は、約４×12＝
48Ｗである最大電力消費を伴う。カーラジオ及び類似の
オーディオシステムではコンパクト性が要求されるた
め、装置の比較的高い内部温度を理由としてだけではな
く、そのような電力は殆ど消費されることがない。一
方、高い動作温度は、オーディオ装置の単一キャビネッ
ト内に組み入れられることの多い磁気カセットテープ用
や光学的コンパクトディスク（ＣＤ）用のドライブであ
る場合、有害となる。
48Ｗである最大電力消費を伴う。カーラジオ及び類似の
オーディオシステムではコンパクト性が要求されるた
め、装置の比較的高い内部温度を理由としてだけではな
く、そのような電力は殆ど消費されることがない。一
方、高い動作温度は、オーディオ装置の単一キャビネッ
ト内に組み入れられることの多い磁気カセットテープ用
や光学的コンパクトディスク（ＣＤ）用のドライブであ
る場合、有害となる。
【０００４】以上の課題から、複数の外部負荷へ伝達可
能な最大電力の実質的節電を可能としたブリッジ増幅器
の実用的要求があることが明らかである。
能な最大電力の実質的節電を可能としたブリッジ増幅器
の実用的要求があることが明らかである。
【０００５】
【発明の目的】上述の技術的問題点は、第１又は第２の
いずれかの回路形態で接続可能とした４個の演算パワー
増幅器から成る二元的ブリッジ増幅器に基づく本発明に
係る回路により実質的に解決できる。
いずれかの回路形態で接続可能とした４個の演算パワー
増幅器から成る二元的ブリッジ増幅器に基づく本発明に
係る回路により実質的に解決できる。
【０００６】
【発明の構成】第１の回路形態において、当該回路の機
能は、直列接続された第１及び第２の負荷と等価な負荷
を駆動する単一のブリッジ増幅器と等価である。第２の
回路形態において、当該回路は、一方が第１の負荷を駆
動し、他方が第２の負荷を駆動する２個の別個のブリッ
ジ増幅器と等価に機能する。二重のしきい値を有するコ
ンパレータであるウインドゥコンパレータは、当該増幅
器の２個の入力端子に供給される入力信号の瞬間的な値
に応答して、第１又は第２のいずれかの回路形態に４個
のパワー増幅器を構成する構成信号を発生する。この回
路形態選択用のデバイスは、ウインドゥコンパレータに
より発生する構成信号により駆動されるスイッチのペ
ア、単一極及び２極スイッチにより形成される。勿論ス
イッチには、例えば必要な場合に構成信号をインバータ
に通すことにより互いに逆位相で駆動される複数のモノ
ポーラスイッチを使用することにより、機能を実現し得
る。
能は、直列接続された第１及び第２の負荷と等価な負荷
を駆動する単一のブリッジ増幅器と等価である。第２の
回路形態において、当該回路は、一方が第１の負荷を駆
動し、他方が第２の負荷を駆動する２個の別個のブリッ
ジ増幅器と等価に機能する。二重のしきい値を有するコ
ンパレータであるウインドゥコンパレータは、当該増幅
器の２個の入力端子に供給される入力信号の瞬間的な値
に応答して、第１又は第２のいずれかの回路形態に４個
のパワー増幅器を構成する構成信号を発生する。この回
路形態選択用のデバイスは、ウインドゥコンパレータに
より発生する構成信号により駆動されるスイッチのペ
ア、単一極及び２極スイッチにより形成される。勿論ス
イッチには、例えば必要な場合に構成信号をインバータ
に通すことにより互いに逆位相で駆動される複数のモノ
ポーラスイッチを使用することにより、機能を実現し得
る。
【０００７】基本的に、ウインドゥコンパレータの２つ
の入力に供給される入力信号のレベルが、該コンパレー
タの２つのスレッショルド電圧、つまり負のスレッショ
ルド電圧と正のスレッショルド電圧により決定されるよ
うな「ウインドゥ」内に維持される振幅を有するとき
は、当該コンパレータの出力である構成信号が、第１及
び第２の負荷を直列接続として駆動する単一ブリッジ増
幅器の回路形態とするような当該増幅器の回路形態選択
手段の配置を生じさせる。入力信号（又はその少なくと
も１つ）の瞬間的な値が所定の予備設定（絶対）レベル
を越えて上昇したときには、コンパレータは状態を変
え、一方が第１の負荷を駆動し、他方が第２の負荷を駆
動する２個の別個のブリッジ増幅器としての回路形態を
決定するように、回路形態選択手段であるスイッチの配
置を生じさせる。入力信号の瞬間レベルがコンパレータ
の「ウインドゥ」内に留まる限り、消費電力は、別々の
負荷を駆動する２個の別個のブリッジ増幅器の消費の約
４分の１に等しいまま維持されることは明らかである。
従って、二元的ブリッジ増幅器の動作消費電力の実質的
な減少が達成される。
の入力に供給される入力信号のレベルが、該コンパレー
タの２つのスレッショルド電圧、つまり負のスレッショ
ルド電圧と正のスレッショルド電圧により決定されるよ
うな「ウインドゥ」内に維持される振幅を有するとき
は、当該コンパレータの出力である構成信号が、第１及
び第２の負荷を直列接続として駆動する単一ブリッジ増
幅器の回路形態とするような当該増幅器の回路形態選択
手段の配置を生じさせる。入力信号（又はその少なくと
も１つ）の瞬間的な値が所定の予備設定（絶対）レベル
を越えて上昇したときには、コンパレータは状態を変
え、一方が第１の負荷を駆動し、他方が第２の負荷を駆
動する２個の別個のブリッジ増幅器としての回路形態を
決定するように、回路形態選択手段であるスイッチの配
置を生じさせる。入力信号の瞬間レベルがコンパレータ
の「ウインドゥ」内に留まる限り、消費電力は、別々の
負荷を駆動する２個の別個のブリッジ増幅器の消費の約
４分の１に等しいまま維持されることは明らかである。
従って、二元的ブリッジ増幅器の動作消費電力の実質的
な減少が達成される。
【０００８】本発明のその他の特徴及び利点が、以下、
添付図面を参照して行う幾つかの態様の説明により更に
明瞭になるであろう。
添付図面を参照して行う幾つかの態様の説明により更に
明瞭になるであろう。
【０００９】図１は本発明の自己構成二元的ブリッジ増
幅器の機能的なブロックダイアグラムであり、図２は第
１及び第２の負荷の直列接続と等価な負荷を駆動する単
一ブリッジ増幅器として構成された増幅器の機能的ダイ
アグラムであり、図３は各々が第１及び第２の負荷の一
方を駆動する２個の別個のブリッジ増幅器として構成さ
れた本発明の増幅器の機能的ダイアグラムであり、図４
は、ウインドゥコンパレータが、増幅器の入力ノードの
代わりに増幅器の出力ノードに現れる信号を入力とす
る、本発明の自己構成式二元的ブリッジ増幅器の代替態
様を示し、図５は本発明の自己構成式二元的ブリッジ増
幅器の代替態様のブロックダイアグラムであり、図６は
図５の増幅器の特殊な自己構成システムの動作を示す部
分ブロックダイアグラムであり、図７は選択可能な増幅
器のフィードバックループが詳細に示されている図１の
増幅器のダイアグラムであり、図８は４個のパワー増幅
器のフィードバックループが詳細に示されている図５の
増幅器の回路を示し、図９は本発明の自己構成可能な二
元的ブリッジ増幅器と従来技術による二元的ブリッジ増
幅器との出力パワーに対する消費電力を比較する標準化
されたダイアグラムである。
幅器の機能的なブロックダイアグラムであり、図２は第
１及び第２の負荷の直列接続と等価な負荷を駆動する単
一ブリッジ増幅器として構成された増幅器の機能的ダイ
アグラムであり、図３は各々が第１及び第２の負荷の一
方を駆動する２個の別個のブリッジ増幅器として構成さ
れた本発明の増幅器の機能的ダイアグラムであり、図４
は、ウインドゥコンパレータが、増幅器の入力ノードの
代わりに増幅器の出力ノードに現れる信号を入力とす
る、本発明の自己構成式二元的ブリッジ増幅器の代替態
様を示し、図５は本発明の自己構成式二元的ブリッジ増
幅器の代替態様のブロックダイアグラムであり、図６は
図５の増幅器の特殊な自己構成システムの動作を示す部
分ブロックダイアグラムであり、図７は選択可能な増幅
器のフィードバックループが詳細に示されている図１の
増幅器のダイアグラムであり、図８は４個のパワー増幅
器のフィードバックループが詳細に示されている図５の
増幅器の回路を示し、図９は本発明の自己構成可能な二
元的ブリッジ増幅器と従来技術による二元的ブリッジ増
幅器との出力パワーに対する消費電力を比較する標準化
されたダイアグラムである。
【００１０】純粋に例示の目的で図中に示された自己構
成可能な二元的ブリッジ増幅器は、オーディオ増幅器の
２個のステレオチャンネルの一方のパワーオーディオ増
幅器を表す。図中に示された増幅器の２種の入力端子Ｉ
Ｎ−Ｆ及びＩＮ−Ｒに供給される入力信号は同じ信号で
良く、最終的には互いに異なって減衰し、１個のステレ
オチャンネルの前部及び後部チャンネルである２個のチ
ャンネルを駆動する。これは、信号が異なっていても良
いことを排除するものではないが、電力消費の減少に関
して効率の最大効果が、２個のＦ及びＲ（前部及び後
部）ラウドスピーカとして図示された負荷同様に入力信
号も同一である場合に得られる。
成可能な二元的ブリッジ増幅器は、オーディオ増幅器の
２個のステレオチャンネルの一方のパワーオーディオ増
幅器を表す。図中に示された増幅器の２種の入力端子Ｉ
Ｎ−Ｆ及びＩＮ−Ｒに供給される入力信号は同じ信号で
良く、最終的には互いに異なって減衰し、１個のステレ
オチャンネルの前部及び後部チャンネルである２個のチ
ャンネルを駆動する。これは、信号が異なっていても良
いことを排除するものではないが、電力消費の減少に関
して効率の最大効果が、２個のＦ及びＲ（前部及び後
部）ラウドスピーカとして図示された負荷同様に入力信
号も同一である場合に得られる。
【００１１】図１のブロックダイアグラムは、本発明に
従って形成された自己構成可能な二元的ブリッジ増幅器
を概略的に示している。本発明の二元的ブリッジ増幅器
は、本質的にＯＰＡ＋Ｆ及びＯＰＡ−Ｆ、ＯＰＡ−Ｒ及
びＯＰＡ＋Ｒの４個のパワー演算増幅器を含んで成って
いる。各々のパワー増幅器は、それぞれＤＦＮ＋Ｆ、Ｄ
ＦＮ−Ｆ、ＤＦＮ−Ｒ、ＤＦＮ＋Ｒとして示した通常技
術による各固有の差動フィードバックラインを有してい
る。この二元的ブリッジ増幅器は更に、複数の回路形態
選択スイッチＳＷ＿Ｆ、ＳＷ＿Ｃ及びＳＷ＿Ｒを駆動す
るウインドゥコンパレータ（ＷＩＮＤＯＷ ＣＯＭＰＡ
ＲＡＴＯＲ）を含んでいる。
従って形成された自己構成可能な二元的ブリッジ増幅器
を概略的に示している。本発明の二元的ブリッジ増幅器
は、本質的にＯＰＡ＋Ｆ及びＯＰＡ−Ｆ、ＯＰＡ−Ｒ及
びＯＰＡ＋Ｒの４個のパワー演算増幅器を含んで成って
いる。各々のパワー増幅器は、それぞれＤＦＮ＋Ｆ、Ｄ
ＦＮ−Ｆ、ＤＦＮ−Ｒ、ＤＦＮ＋Ｒとして示した通常技
術による各固有の差動フィードバックラインを有してい
る。この二元的ブリッジ増幅器は更に、複数の回路形態
選択スイッチＳＷ＿Ｆ、ＳＷ＿Ｃ及びＳＷ＿Ｒを駆動す
るウインドゥコンパレータ（ＷＩＮＤＯＷ ＣＯＭＰＡ
ＲＡＴＯＲ）を含んでいる。
【００１２】第４のパワー演算増幅器ＯＰＡ＋Ｒは、当
該増幅器をバッファ（ユニタリーゲイン）の構成として
適用するために選択可能な第２のフィードバックライン
を有している。この第２のフィードバックラインは、ウ
インドゥコンパレータが回路形態選択用のスイッチを駆
動することにより、同じ増幅器の第１の差動フィードバ
ックラインＤＦＮ＋Ｒと択一的に選択できる。
該増幅器をバッファ（ユニタリーゲイン）の構成として
適用するために選択可能な第２のフィードバックライン
を有している。この第２のフィードバックラインは、ウ
インドゥコンパレータが回路形態選択用のスイッチを駆
動することにより、同じ増幅器の第１の差動フィードバ
ックラインＤＦＮ＋Ｒと択一的に選択できる。
【００１３】厳格な機能面からは、回路形態選択手段
は、図１の機能的ダイアグラムでは、２極スイッチ（Ｓ
Ｗ＿Ｒ）と、２個のパワースイッチＳＷ＿Ｆ及びＳＷ＿
Ｃとして示されている単極パワースイッチとにより構成
され、２個のパワースイッチのうちの第２のスイッチＳ
Ｗ＿Ｃをインバータにより逆位相で駆動している。この
第２のパワースイッチ（ＳＷ＿Ｃ）は、２個のラウドス
ピーカＦ（例えば右前部のラウドスピーカ）及びＲ（例
えば右後部のラウドスピーカ）により表された２個の抵
抗を直列に接続する。
は、図１の機能的ダイアグラムでは、２極スイッチ（Ｓ
Ｗ＿Ｒ）と、２個のパワースイッチＳＷ＿Ｆ及びＳＷ＿
Ｃとして示されている単極パワースイッチとにより構成
され、２個のパワースイッチのうちの第２のスイッチＳ
Ｗ＿Ｃをインバータにより逆位相で駆動している。この
第２のパワースイッチ（ＳＷ＿Ｃ）は、２個のラウドス
ピーカＦ（例えば右前部のラウドスピーカ）及びＲ（例
えば右後部のラウドスピーカ）により表された２個の抵
抗を直列に接続する。
【００１４】本質的に二元的スレッショルドコンパレー
タ（ウインドゥコンパレータ）は、該コンパレータの２
個の入力に供給される信号の瞬間値に応答して状態を変
化させる（その出力ノードに現れる構成信号の論理レベ
ルを変化させる）。図１に示す態様では、該コンパレー
タの入力に印加される信号は、当増幅器の２個の入力端
子ＩＮ＿Ｆ及びＩＮ＿Ｒに供給される入力信号と同じ信
号である。当該増幅器が２個のステレオチャンネルの一
方の出力段を構成するのであれば、２個の入力信号は互
いに実質的に同一である。該２個の信号は互いに異なっ
て例えば装置の専用コントロールノブにより減衰し、内
部での音の分散を調節しかつ最適化する。入力信号のそ
れぞれの瞬間的な正の値及び負の値用の二元的トリガリ
ングスレッショルドは、コンパレータのしきい値を決定
する２種類の基準電圧Ｖref+及びＶref-を使用して予備
設定できる。
タ（ウインドゥコンパレータ）は、該コンパレータの２
個の入力に供給される信号の瞬間値に応答して状態を変
化させる（その出力ノードに現れる構成信号の論理レベ
ルを変化させる）。図１に示す態様では、該コンパレー
タの入力に印加される信号は、当増幅器の２個の入力端
子ＩＮ＿Ｆ及びＩＮ＿Ｒに供給される入力信号と同じ信
号である。当該増幅器が２個のステレオチャンネルの一
方の出力段を構成するのであれば、２個の入力信号は互
いに実質的に同一である。該２個の信号は互いに異なっ
て例えば装置の専用コントロールノブにより減衰し、内
部での音の分散を調節しかつ最適化する。入力信号のそ
れぞれの瞬間的な正の値及び負の値用の二元的トリガリ
ングスレッショルドは、コンパレータのしきい値を決定
する２種類の基準電圧Ｖref+及びＶref-を使用して予備
設定できる。
【００１５】入力信号の振幅が正及び負のスレッショル
ド（Ｖref+及びＶref-）により決定される「ウインド
ゥ」内に留まる限り、回路形態選択手段は図２に示した
ように、二元的ブリッジ増幅器の回路機能を構成するよ
うに維持される。この回路形態では、増幅器入力ＩＮ＿
Ｆ及びＩＮ＿Ｒに供給される信号が同一であると仮定す
ると、差動フィードバックライン及び演算パワー増幅器
が、出力端子ＯＵＴ＿Ｆ＋に発生する信号が出力端子Ｏ
ＵＴ＿Ｒ−に発生する信号と比較して同じ振幅と逆の符
号を有するようになる条件を決定する。更に第４の演算
増幅器ＯＰＡ＋Ｒは、実質的にその出力ノードがグラン
ドポテンシャルに維持されたバッファとして機能し、一
方、スイッチＳＷ＿Ｆが開いているため演算増幅器ＯＰ
Ａ−Ｆ（図１参照）は、実際上動作しない（実質上存在
しない）。
ド（Ｖref+及びＶref-）により決定される「ウインド
ゥ」内に留まる限り、回路形態選択手段は図２に示した
ように、二元的ブリッジ増幅器の回路機能を構成するよ
うに維持される。この回路形態では、増幅器入力ＩＮ＿
Ｆ及びＩＮ＿Ｒに供給される信号が同一であると仮定す
ると、差動フィードバックライン及び演算パワー増幅器
が、出力端子ＯＵＴ＿Ｆ＋に発生する信号が出力端子Ｏ
ＵＴ＿Ｒ−に発生する信号と比較して同じ振幅と逆の符
号を有するようになる条件を決定する。更に第４の演算
増幅器ＯＰＡ＋Ｒは、実質的にその出力ノードがグラン
ドポテンシャルに維持されたバッファとして機能し、一
方、スイッチＳＷ＿Ｆが開いているため演算増幅器ＯＰ
Ａ−Ｆ（図１参照）は、実際上動作しない（実質上存在
しない）。
【００１６】実際には、演算パワー増幅器ＯＰＡ−Ｆの
出力に接続されたパワースイッチＳＷ＿Ｆを取り除き、
演算パワー増幅器ＯＰＡ−Ｆを「分離」するというその
機能について、所謂トリステート状態である高出力イン
ピーダンスの状態に当該増幅器をおくことにより、事実
上及び好都合に実施できる。いずれの場合でも、図１の
自己構成可能な二元的ブリッジ増幅器により取られる図
２の回路形態では、負荷Ｆを通って流れる電流は負荷Ｒ
へも供給される。
出力に接続されたパワースイッチＳＷ＿Ｆを取り除き、
演算パワー増幅器ＯＰＡ−Ｆを「分離」するというその
機能について、所謂トリステート状態である高出力イン
ピーダンスの状態に当該増幅器をおくことにより、事実
上及び好都合に実施できる。いずれの場合でも、図１の
自己構成可能な二元的ブリッジ増幅器により取られる図
２の回路形態では、負荷Ｆを通って流れる電流は負荷Ｒ
へも供給される。
【００１７】２個の負荷により吸収される電流の差異
は、最終的にはバッファとして構成される演算増幅器Ｏ
ＰＡ＋Ｒにより吸収される。勿論負荷及び信号が同一で
あると、２個の負荷により吸収される電流の差異つまり
Ｉｆ−Ｉｒは事実上ゼロになる。従ってこれらの条件下
では、消費される電力は次の関係で与えられるインピー
ダンスを有する負荷を駆動する単一ブリッジ増幅器のそ
れと等価であり、ここでＲＦ及びＲＲは２個の負荷Ｆ及
びＲの内部抵抗である。 Ｒequiv.＝（ＲＦ＋ＲＲ）
は、最終的にはバッファとして構成される演算増幅器Ｏ
ＰＡ＋Ｒにより吸収される。勿論負荷及び信号が同一で
あると、２個の負荷により吸収される電流の差異つまり
Ｉｆ−Ｉｒは事実上ゼロになる。従ってこれらの条件下
では、消費される電力は次の関係で与えられるインピー
ダンスを有する負荷を駆動する単一ブリッジ増幅器のそ
れと等価であり、ここでＲＦ及びＲＲは２個の負荷Ｆ及
びＲの内部抵抗である。 Ｒequiv.＝（ＲＦ＋ＲＲ）
【００１８】この消費電力は、同じ負荷を駆動する２個
の別個のブリッジ増幅器により消費される電力の４分の
１に等しい。
の別個のブリッジ増幅器により消費される電力の４分の
１に等しい。
【００１９】２個の入力信号の両方又は少なくとも一方
のレベルがコンパレータの「ウインドゥ」を限定する２
個のスレッショルド（Ｖref+及びＶref-）のいずれか一
方を越える値に達すると、回路形態選択手段は状態を変
え、これにより図３に示したような回路形態を決定す
る。この回路形態は２個の実質的に別個のブリッジ増幅
器がそれぞれの負荷を駆動する通常の二元的ブリッジ回
路形態を示している。機能的なダイアグラムから分かる
ように、パワー演算増幅器の差動フィードバックが負荷
接続ノードから誘導され、これにより回路形態の変化に
かかわらずゲインは一定に維持される。更にパワースイ
ッチＳＷ＿Ｃ（図１）の最終的な非直線性は歪み効果を
誘発しない。
のレベルがコンパレータの「ウインドゥ」を限定する２
個のスレッショルド（Ｖref+及びＶref-）のいずれか一
方を越える値に達すると、回路形態選択手段は状態を変
え、これにより図３に示したような回路形態を決定す
る。この回路形態は２個の実質的に別個のブリッジ増幅
器がそれぞれの負荷を駆動する通常の二元的ブリッジ回
路形態を示している。機能的なダイアグラムから分かる
ように、パワー演算増幅器の差動フィードバックが負荷
接続ノードから誘導され、これにより回路形態の変化に
かかわらずゲインは一定に維持される。更にパワースイ
ッチＳＷ＿Ｃ（図１）の最終的な非直線性は歪み効果を
誘発しない。
【００２０】回路形態選択手段（ＳＷ＿Ｆ、ＳＷ＿Ｃ及
びＳＷ＿Ｒ）を駆動する二元的スレッショルドコンパレ
ータ（ウインドゥコンパレータ）が増幅器の入力信号の
瞬間的な振幅に応答して出力遷移を起こすという概念
は、増幅器の入力信号がコンパレータの入力にも供給さ
れるということを必須とする意味ではない。本発明の代
替態様が図４のブロックダイアグラムに示され、この例
では、回路形態選択用のコンパレータ（ウインドゥコン
パレータ）の入力に実際に供給される信号は、増幅器の
入力端子ＩＮ＿Ｆ及びＩＮ＿Ｒに代えて、負荷Ｆ及びＲ
のそれぞれの接続ノードから誘導されている。勿論この
代替態様は、フィードバックラインＤＦＮ＋Ｆ及びＤＦ
Ｎ−Ｒがコンパレータの入力ノードと直接カップリング
しないように使用しても良い。
びＳＷ＿Ｒ）を駆動する二元的スレッショルドコンパレ
ータ（ウインドゥコンパレータ）が増幅器の入力信号の
瞬間的な振幅に応答して出力遷移を起こすという概念
は、増幅器の入力信号がコンパレータの入力にも供給さ
れるということを必須とする意味ではない。本発明の代
替態様が図４のブロックダイアグラムに示され、この例
では、回路形態選択用のコンパレータ（ウインドゥコン
パレータ）の入力に実際に供給される信号は、増幅器の
入力端子ＩＮ＿Ｆ及びＩＮ＿Ｒに代えて、負荷Ｆ及びＲ
のそれぞれの接続ノードから誘導されている。勿論この
代替態様は、フィードバックラインＤＦＮ＋Ｆ及びＤＦ
Ｎ−Ｒがコンパレータの入力ノードと直接カップリング
しないように使用しても良い。
【００２１】図５は本発明の他の態様の機能的ダイアグ
ラムを示すもので、ここでは、図１及び図４の機能的ダ
イアグラムのパワースイッチＳＷ＿Ｆの機能について、
スイッチＳＷ＿Ｆを構成するためにパワーデバイス（典
型的にはパワーＭＯＳトランジスタ）の集積を必要とし
ないような態様で事実上実行される。更にこの代替態様
は、動作の所謂「トリステート」条件つまり高出力イン
ピーダンスの条件を決定できる回路を組み入れた演算増
幅器（ＯＰＡ−Ｆ）の使用を必要としない。この重要な
結果は、比較的低い値を有する抵抗Ｒ９を演算増幅器Ｏ
ＰＡ−Ｆの出力と直列に接続することにより、かつ、増
幅器ＯＰＡ−Ｆの出力の前記直列抵抗Ｒ９の前後にそれ
ぞれ接続された２個のバッファフィードバックラインＦ
Ｉ１及びＦＩ２を形成することにより得られる。回路形
態選択コンパレータにより発生する信号により駆動され
る２極スイッチＳＷ＿Ｆ’は、増幅器入力信号の瞬間的
なレベルがコンパレータに印加される２種の基準電圧
（正及び負）Ｖref+及びＶref-により決定される「ウイ
ンドゥ」内にあるときに、演算増幅器ＯＰＡ−Ｆの入力
を前記バッファフィードバックラインにスイッチする。
ラムを示すもので、ここでは、図１及び図４の機能的ダ
イアグラムのパワースイッチＳＷ＿Ｆの機能について、
スイッチＳＷ＿Ｆを構成するためにパワーデバイス（典
型的にはパワーＭＯＳトランジスタ）の集積を必要とし
ないような態様で事実上実行される。更にこの代替態様
は、動作の所謂「トリステート」条件つまり高出力イン
ピーダンスの条件を決定できる回路を組み入れた演算増
幅器（ＯＰＡ−Ｆ）の使用を必要としない。この重要な
結果は、比較的低い値を有する抵抗Ｒ９を演算増幅器Ｏ
ＰＡ−Ｆの出力と直列に接続することにより、かつ、増
幅器ＯＰＡ−Ｆの出力の前記直列抵抗Ｒ９の前後にそれ
ぞれ接続された２個のバッファフィードバックラインＦ
Ｉ１及びＦＩ２を形成することにより得られる。回路形
態選択コンパレータにより発生する信号により駆動され
る２極スイッチＳＷ＿Ｆ’は、増幅器入力信号の瞬間的
なレベルがコンパレータに印加される２種の基準電圧
（正及び負）Ｖref+及びＶref-により決定される「ウイ
ンドゥ」内にあるときに、演算増幅器ＯＰＡ−Ｆの入力
を前記バッファフィードバックラインにスイッチする。
【００２２】この条件では、演算増幅器ＯＰＡ−Ｆは図
６の部分ダイアグラムに示すように構成される。この回
路形態では、演算増幅器ＯＰＡ−Ｆは通常電力を与えら
れているが、直列接続抵抗Ｒ９（比較的低い値例えば0.
1Ωを有する）の前後の増幅器の出力ノードに接続され
たフィードバックループのため、当増幅器がその出力を
通して伝達する電流は事実上ゼロである（≒Ｖoffset／
Ｒ９）。従って、出力ノードが取るポテンシャルは回路
の残りの部分により、実際上は他の演算増幅器ＯＰＡ−
Ｒ及びスイッチＳＷ＿Ｃにより実質的に決定される。
６の部分ダイアグラムに示すように構成される。この回
路形態では、演算増幅器ＯＰＡ−Ｆは通常電力を与えら
れているが、直列接続抵抗Ｒ９（比較的低い値例えば0.
1Ωを有する）の前後の増幅器の出力ノードに接続され
たフィードバックループのため、当増幅器がその出力を
通して伝達する電流は事実上ゼロである（≒Ｖoffset／
Ｒ９）。従って、出力ノードが取るポテンシャルは回路
の残りの部分により、実際上は他の演算増幅器ＯＰＡ−
Ｒ及びスイッチＳＷ＿Ｃにより実質的に決定される。
【００２３】図１のダイアグラムの回路ダイアグラムが
図７に示され、ここでは４個の演算パワー増幅器のフィ
ードバックラインの態様が示されている。図５のダイア
グラムの回路ダイアグラムが図８に示され、ここでは４
個の演算パワー増幅器のフィードバックラインが詳細に
示されている。
図７に示され、ここでは４個の演算パワー増幅器のフィ
ードバックラインの態様が示されている。図５のダイア
グラムの回路ダイアグラムが図８に示され、ここでは４
個の演算パワー増幅器のフィードバックラインが詳細に
示されている。
【００２４】本発明の自己構成可能な二元的ブリッジ増
幅器により提供される消費電力の減少を、機能的に同一
の特性を有するが本発明の自己構成システムを有しない
二元的ブリッジ増幅器と比較した場合を図９のグラフに
示している。従来タイプの二元的ブリッジ増幅器の場合
及び本発明の自己構成可能な増幅器の場合の出力電力に
関する消費電力の標準化されたダイアグラムが図中に示
されている。本発明の自己構成可能な二元的ブリッジ増
幅器は全体として集積でき、かつ例えば大型のキャパシ
タのような集積できない付加的な素子の使用を本質的に
必要としない。勿論本発明に従って構成された自己構成
可能な二元的ブリッジ増幅器には、当業者に周知な技術
に従って共通モードフィードバックループを装着しても
良い。
幅器により提供される消費電力の減少を、機能的に同一
の特性を有するが本発明の自己構成システムを有しない
二元的ブリッジ増幅器と比較した場合を図９のグラフに
示している。従来タイプの二元的ブリッジ増幅器の場合
及び本発明の自己構成可能な増幅器の場合の出力電力に
関する消費電力の標準化されたダイアグラムが図中に示
されている。本発明の自己構成可能な二元的ブリッジ増
幅器は全体として集積でき、かつ例えば大型のキャパシ
タのような集積できない付加的な素子の使用を本質的に
必要としない。勿論本発明に従って構成された自己構成
可能な二元的ブリッジ増幅器には、当業者に周知な技術
に従って共通モードフィードバックループを装着しても
良い。
【図１】本発明の自己構成可能な二元的ブリッジ増幅器
の機能的なブロックダイアグラム。
の機能的なブロックダイアグラム。
【図２】直列接続した第１及び第２の負荷と等価な負荷
を駆動する単一ブリッジ増幅器として構成された増幅器
の機能的ダイアグラム。
を駆動する単一ブリッジ増幅器として構成された増幅器
の機能的ダイアグラム。
【図３】一方が第１の負荷を、他方が第２の負荷を駆動
する２個の別個のブリッジ増幅器として構成された本発
明の増幅器の機能的ダイアグラム。
する２個の別個のブリッジ増幅器として構成された本発
明の増幅器の機能的ダイアグラム。
【図４】回路形態選択用のウインドゥコンパレータが入
力信号の代わりに増幅器の出力ノードに存在する信号を
誘導する、本発明の自己構成できる二元的ブリッジ増幅
器の代替態様を示すダイアグラム。
力信号の代わりに増幅器の出力ノードに存在する信号を
誘導する、本発明の自己構成できる二元的ブリッジ増幅
器の代替態様を示すダイアグラム。
【図５】本発明の自己構成できる二元的ブリッジ増幅器
の代替態様のブロックダイアグラム。
の代替態様のブロックダイアグラム。
【図６】図５の増幅器の特殊な自己構成システムの動作
を示す部分ブロックダイアグラム。
を示す部分ブロックダイアグラム。
【図７】選択可能な増幅器のフィードバックループが詳
細に示されている図１の増幅器のダイアグラム。
細に示されている図１の増幅器のダイアグラム。
【図８】４個のパワー増幅器のフィードバックループが
詳細に示されている図５の増幅器の回路ダイアグラム。
詳細に示されている図５の増幅器の回路ダイアグラム。
【図９】本発明の自己構成可能な二元的ブリッジ増幅器
及び従来技術による同等の二元的ブリッジ増幅器の出力
パワーに対する消費電力の標準化されたグラフ。
及び従来技術による同等の二元的ブリッジ増幅器の出力
パワーに対する消費電力の標準化されたグラフ。
Ｆ，Ｒ・・・負荷
ＯＰＡ・・・演算パワー増幅器
ＤＦＮ・・・差動フィードバックライン
ＳＷ ・・・スイッチ
フロントページの続き
(72)発明者 グイド・ブラスカ
イタリア国 バレーゼ 21100 ヴィ
ア・ワグナー69
(56)参考文献 特開 昭56−116313（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−357704（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−155207（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−60314（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−51647（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−132810（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03F 3/68
H03F 1/02
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の演算増幅器（ＯＰＡ＋Ｆ）、第２
の演算増幅器（ＯＰＡ−Ｒ）、第３の演算増幅器（ＯＰ
Ａ−Ｆ）、第４の演算増幅器（ＯＰＡ＋Ｒ）を含み、こ
れら演算増幅器は、前記第１の演算増幅器（ＯＰＡ＋
Ｆ）及び前記第２の演算増幅器（ＯＰＡ−Ｒ）により第
１の負荷（Ｆ）及び第２の負荷（Ｒ）の直列接続と等価
の負荷を駆動するようになった単一のブリッジ増幅器と
等価に機能する第１の回路形態、又は、前記第１及び第
３の演算増幅器（ＯＰＡ＋Ｆ，ＯＰＡ−Ｆ）により前記
第１の負荷（Ｆ）を駆動し且つ前記第２及び第４の演算
増幅器（ＯＰＡ−Ｒ，ＯＰＡ＋Ｒ）により前記第２の負
荷（Ｒ）を駆動するようになった２個の別個のブリッジ
増幅器と等価に機能する第２の回路形態で接続可能とさ
れ、 そして、前記４個の演算増幅器（ＯＰＡ＋Ｆ，ＯＰＡ−
Ｒ，ＯＰＡ−Ｆ，ＯＰＡ＋Ｒ）を前記第１の回路形態又
は前記第２の回路形態で接続する回路形態選択手段（Ｓ
Ｗ＿Ｃ，ＳＷ＿Ｆ，ＳＷ＿Ｒ）を駆動するために、前記
第１及び第３の演算増幅器（ＯＰＡ＋Ｆ，ＯＰＡ−Ｆ）
に関する第１の入力端子と前記第２及び第４の演算増幅
器（ＯＰＡ−Ｒ，ＯＰＡ＋Ｒ）に関する第２の入力端子
とにそれぞれ供給される入力信号の瞬間値に応答して構
成信号を発生するウインドゥコンパレータを含んで成る
二元的ブリッジ増幅器。 - 【請求項２】 回路形態選択手段（ＳＷ＿Ｃ，ＳＷ＿
Ｆ，ＳＷ＿Ｒ）が電気的スイッチである請求項１に記載
の二元的ブリッジ増幅器。 - 【請求項３】 ４個の演算増幅器（ＯＰＡ＋Ｆ，ＯＰＡ
−Ｒ，ＯＰＡ−Ｆ，ＯＰＡ＋Ｒ）の各々が差動フィード
バックラインを有している請求項１に記載の二元的ブリ
ッジ増幅器。 - 【請求項４】 ウインドゥコンパレータの発生する構成
信号は、第４の演算増幅器（ＯＰＡ＋Ｒ）の入力を変換
可能な２極スイッチ（ＳＷ＿Ｒ）及び第３の演算増幅器
（ＯＰＡ−Ｆ）の出力を分離可能な第１のパワースイッ
チ（ＳＷ＿Ｆ）を駆動し、そして第１及び第２の負荷
（Ｆ，Ｒ）を直列に接続可能な第２のパワースイッチ
（ＳＷ＿Ｃ）をインバータを通して駆動する請求項２に
記載の二元的ブリッジ増幅器。 - 【請求項５】 ２極スイッチ（ＳＷ＿Ｒ）は、第４の演
算増幅器（ＯＰＡ＋Ｒ）の入力を、第１の回路形態にお
ける接地及びバッファフィードバックラインへの接続
と、第２の回路形態における第２の入力端子及び差動フ
ィードバックラインへの接続との間で変換する請求項４
に記載の二元的ブリッジ増幅器。 - 【請求項６】 電気的スイッチは、第４の演算増幅器
（ＯＰＡ＋Ｒ）の入力を変換可能な第１の２極スイッチ
（ＳＷ＿Ｒ）、第３の演算増幅器（ＯＰＡ−Ｆ）の入力
を変換可能な第２の２極スイッチ（ＳＷ＿Ｆ’）、そし
て第１及び第２の負荷（Ｆ，Ｒ）を直列に接続可能な単
一極パワースイッチ（ＳＷ＿Ｃ）である請求項２に記載
の二元的ブリッジ増幅器。 - 【請求項７】 第２の２極スイッチ（ＳＷ＿Ｆ’）は、
第３の演算増幅器（ＯＰＡ−Ｆ）の入力を、第１の回路
形態における前記第３の演算増幅器（ＯＰＡ−Ｆ）の出
力ノードに接続された抵抗を通して直列に接続される第
１及び第２のバッファフィードバックラインへの接続
と、第２の回路形態における第１の入力端子及び差動フ
ィードバックラインへの接続との間で変換する請求項６
に記載の二元的ブリッジ増幅器。 - 【請求項８】 入力端子（ＩＮ＿Ｆ，ＩＮ＿Ｒ）に供給
される入力信号の瞬間値に応答して構成信号を発生し、
該構成信号により回路形態選択手段（ＳＷ＿Ｃ，ＳＷ＿
Ｆ，ＳＷ＿Ｒ）を駆動することで、４つの演算増幅器
（ＯＰＡ＋Ｆ，ＯＰＡ−Ｒ，ＯＰＡ−Ｆ，ＯＰＡ＋Ｒ）
を第１の回路形態又は第２の回路形態で接続可能とし、 前記第１の回路形態は、前記入力信号の瞬間値が負の基
準電圧及び正の基準電圧により限定されるウインドゥ内
にあるときに、第１及び第２の負荷（Ｆ，Ｒ）を直列接
続して駆動する単一ブリッジ増幅器として機能し、 前記第２の回路形態は、前記入力信号の少なくとも一つ
の瞬間値が前記基準電圧により限定されるウインドゥか
ら外れたときに、前記第１の負荷（Ｆ）と前記第２の負
荷（Ｒ）をそれぞれ駆動する２個の別個のブリッジ増幅
器として機能するようにしたことを特徴とする二元的ブ
リッジ増幅器における電力消費減少方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT93830070.4 | 1993-02-24 | ||
| EP93830070A EP0613242B1 (en) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Self-configurable dual bridge power amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06318830A JPH06318830A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3459109B2 true JP3459109B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=8215124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05275194A Expired - Fee Related JP3459109B2 (ja) | 1993-02-24 | 1994-02-24 | 自己構成可能な二元的ブリッジパワー増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5365188A (ja) |
| EP (1) | EP0613242B1 (ja) |
| JP (1) | JP3459109B2 (ja) |
| DE (1) | DE69314933T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69429660T2 (de) * | 1994-10-07 | 2002-11-14 | Stmicroelectronics S.R.L., Agrate Brianza | Brückenverstärker mit hohem Wirkungsgrad |
| DE19525410A1 (de) * | 1995-07-12 | 1997-01-23 | Philips Patentverwaltung | Schaltungsanordnung zum Übertragen von Tonsignalen |
| DE19525411A1 (de) * | 1995-07-12 | 1997-01-16 | Philips Patentverwaltung | Signalverstärker |
| JP3986105B2 (ja) * | 1996-10-31 | 2007-10-03 | 三洋電機株式会社 | 電力増幅装置 |
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| DE69727934D1 (de) | 1997-10-31 | 2004-04-08 | St Microelectronics Srl | Integrierter parallele Verbindungen erlaubender Leistungsverstärker |
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- 1993-02-24 EP EP93830070A patent/EP0613242B1/en not_active Expired - Lifetime
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-
1994
- 1994-02-07 US US08/192,858 patent/US5365188A/en not_active Expired - Lifetime
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-
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- 1995-08-21 US US08/517,239 patent/US5621352A/en not_active Expired - Lifetime
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| Date | Code | Title | Description |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030701 |
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