JP3979991B2

JP3979991B2 - 増幅装置

Info

Publication number: JP3979991B2
Application number: JP2003429927A
Authority: JP
Inventors: 睦山本; 泰生樋口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP2005191860A

Description

本発明は、出力クリップを検出する増幅装置に関するものである。

近年、増幅装置には、低歪みを実現するため、出力クリップを検出し、入力をミュートして、出力クリップ状態を回避するシステムが備えられている。そのため、従来より、高精度のクリップ検出が可能な出力クリップ検出方法が要望されている。

以下に従来の増幅装置について説明する。

図５は従来の増幅装置の構成図、図６は従来の増幅装置のタイミングチャートであり、１１は上側出力トランジスタ、１２は下側出力トランジスタ、１３は定電流源、１４，１５はダイオード、１６はプリドライブトランジスタ、２５は入力回路、２６はミュート回路、２７は入力端子、２８は電源電圧、２９は出力端子、３０はコンパレータ、３１は定電圧源、３２はクリップ検出出力端子である。

図６において、１１５は出力端子２９の電圧波形、１１６は定電圧源３１の電圧波形、１１７はクリップ検出出力端子３２の電圧波形、１１８はクリップ検出電圧とクリップ電圧の時間差、１１９はクリップ検出電圧とクリップ電圧の電圧差である。

従来の増幅装置は、上側出力トランジスタ１１と、下側出力トランジスタ１２と、上側出力トランジスタ１１に電流を供給する定電流源１３と、レベルシフトダイオード１４，１５とプリドライブトランジスタ１６と、入力回路２５と、ミュート回路２６と、入力端子２７と、電源電圧２８と、出力端子２９と、コンパレータ３０と、閾値用の定電圧源３１と、クリップ検出出力端子３２とによって構成されている。

以上のように構成された増幅装置について、以下その動作について説明する。

まず、入力端子２７より印加された信号は、入力回路２５、プリドライブトランジスタ１６、上側出力トランジスタ１１、下側出力トランジスタ１２を経て出力端子２９へ増幅されて出力される。この出力端子２９の電圧（波形１１５）と閾値用の定電圧源３１の電圧（波形１１６）を比較し、出力端子２９の電圧の方が高いと判定すると、クリップ検出出力端子３２がＨＩＧＨとなり、出力端子２９の波形がクリップ状態であると検出する。このクリップ検出出力端子３２の信号をミュート回路２６へ印加し、入力信号を減衰させて、出力のクリップ状態を解除させる。

しかしながら、上記従来の構成では、検出電圧を、クリップ電圧より低い電圧に設定する必要があり、出力ダイナミックレンジ、検出電圧も変動が大きいため、クリップしていないのに検出してしまうという過剰検出や、閾値電圧がクリップ電圧を超えてしまい、非検出となるという問題があった。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、クリップ検出時の過剰検出・非検出を改善することができる増幅装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するための本発明の増幅装置は、上側出力回路と第１の定電流源の接続点に、レベルシフト回路を接続し、前記レベルシフト回路を介して、第１のトランジスタのコレクタを接続し、前記第１のトランジスタのベースと第２のトランジスタのベースと入力回路の出力端子を接続し、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２のトランジスタのエミッタを接地し、前記第２のトランジスタのコレクタと第２の定電流源と第３のトランジスタのベースを接続し、前記第３のトランジスタのエミッタと定電圧源を接続し、第４のトランジスタのベースを前記第１のトランジスタのベースに接続し、エミッタを接地し、コレクタを前記第３のトランジスタのコレクタと第３の定電流源と第５のトランジスタのベースに接続し、前記第５のトランジスタのコレクタを検出端子とする構成を有している。

この構成によって、出力がクリップする時に変化する前記第２のトランジスタのコレクタ電流と前記第２の定電流源の電流を比較し、検出回路を動作させることにより、クリップ検出時の過剰検出・非検出を改善することができる。

本発明は、上側出力回路と第１の定電流源の接続点に、レベルシフト回路を接続し、前記レベルシフト回路を介して、第１のトランジスタのコレクタを接続し、前記第１のトランジスタのベースと第２のトランジスタのベースと入力回路の出力端子を接続し、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２のトランジスタのエミッタを接地し、前記第２のトランジスタのコレクタと第２の定電流源と第３のトランジスタのベースを接続し、前記第３のトランジスタのエミッタと定電圧源を接続し、コレクタを検出端子とし、第４のトランジスタのベースを前記第１のトランジスタのベースに接続し、エミッタを接地し、コレクタを前記第３のトランジスタのコレクタに接続する構成を設けたことにより、クリップ検出時の非検出・過剰検出を改善することができる優れた増幅装置を実現するものである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態における参考例の増幅装置の構成図、図２は本参考例における増幅装置のタイミングチャートであり、図１において、１１は上側出力トランジスタ、１２は下側出力トランジスタ、１３は定電流源、１４，１５はダイオード、１６はプリドライブトランジスタ、１７はトランジスタ、１８は定電流源、１９はトランジスタ、２０は定電圧源、２２は定電流源、２３はトランジスタ、２４は抵抗、２５は入力回路、２６はミュート回路、２７は入力端子、２８は電源電圧、２９は出力端子、３２はクリップ検出出力端子である。

図２において、１０１は出力端子２９の電圧波形、１０２は下側出力トランジスタ１２のコレクタ電流波形、１０３は上側出力トランジスタ１１のコレクタ電流波形、１０４は下側出力トランジスタ１２のベース電流波形、１０５は上側出力トランジスタ１１のベース電流波形、１０９はトランジスタ１７のコレクタ電流波形、１１０は定電流源２２の電流波形、１１１はトランジスタ１９のコレクタ電流波形、１１２は定電流源１８の電流波形、１１３はクリップ検出出力端子３２の電圧波形である。

本参考例の増幅装置は、上側出力トランジスタ１１と下側出力トランジスタ１２と、この上側出力トランジスタ１１を駆動する定電流源１３と、レベルシフトダイオード１４，１５と、プリドライブトランジスタ１６と、トランジスタ１７と、定電流源１８と、トランジスタ１９と、定電圧源２０と、定電流源２２と、トランジスタ２３と、抵抗２４と、クリップ検出出力端子３２と、クリップ検出出力端子３２の電圧で動作するミュート回路２６と、入力回路２５と、入力端子２７と、電源電圧２８と、出力端子２９とにより構成されている。

以上のように構成された増幅装置について、以下その動作を説明する。

まず、入力端子２７より印加された信号は、入力回路２５、プリドライブトランジスタ１６、上側出力トランジスタ１１、下側出力トランジスタ１２を経て出力端子２９へ増幅されて出力される。無信号状態では、定電流源１３の電流とプリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流が等しい。

上側非クリップ状態では、プリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流が定電流源１３の電流より大きくなり、定電流源１８の電流値は定電流源１３の電流値の１／２に設定しているため、定電流源１８の電流は全てトランジスタ１７のコレクタに供給され、トランジスタ１９はＯＦＦ状態となり、クリップ検出出力端子３２はＬＯＷとなり、ミュート回路２６は動作しない。

次に、上側非クリップ状態からクリップ状態に移る時、上側出力トランジスタのコレクタ電流が増加し、この時、上側出力トランジスタ１１のベース電流が急増し、定電流源１３の電流が全て上側出力トランジスタ１１のベース電流として供給される。また、プリドライブトランジスタ１６、トランジスタ１７がＯＦＦ状態にあるため、定電流源１８の電流は全てトランジスタ１９のベース電流として供給され、トランジスタ１９がＯＮし、トランジスタ１９のコレクタ電流値が、定電流源２２の電流値以上になると、トランジスタ２３がＯＮし、クリップ検出出力端子３２はＨＩＧＨとなり、クリップを検出することができる。

ところで、図２（Ａ）のように出力端子２９の電圧波形１０１が変動した場合には、上下出力電流は図２（Ｂ）に示すように下側出力トランジスタ１２のコレクタ電流波形１０２、上側出力トランジスタ１１のコレクタ電流波形１０３のように変化する。また、各出力トランジスタのベース電流は、図２（Ｃ）に示すように下側出力トランジスタ１２のベース電流波形１０４、上側出力トランジスタ１１のベース電流波形１０５のようにクリップ状態で急激に増加する。

上側出力クリップ検出では、プリドライブトランジスタ１６、トランジスタ１７がＯＦＦするため、図２（Ｄ）のように、プリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流およびトランジスタ１７のコレクタ電流（波形１０９）がなくなり、定電流源１８（波形１１２）の電流以下となるため、トランジスタ１９のベースに供給され、トランジスタ１９のコレクタ電流（波形１１１）が急増する。トランジスタ１９のコレクタ電流（波形１１１）が定電流源２２の電流（波形１１０）以上になるとトランジスタ２３がＯＮし、図２（Ｅ）のようにクリップ検出出力端子３２の電圧（波形１１３）がＨＩＧＨとなりクリップを検出することができる。このように本参考例によれば、クリップ時に急変するトランジスタ１７のコレクタ電流を定電流源１８の電流で比較するため、過剰検出・非検出しない検出回路を実現できる。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図３は本発明の実施形態における増幅装置を示す構成図、図４は本実施形態における増幅装置のタイミングチャートである。

図３において、１１は上側出力トランジスタ、１２は下側出力トランジスタ、１３は定電流源、１４，１５はダイオード、１６はプリドライブトランジスタ、１７はトランジスタ、１８は定電流源、１９はトランジスタ、２０は定電圧回路、２１はトランジスタ、２２は定電流源、２３はトランジスタ、２４は抵抗、２５は入力回路、２６はミュート回路、２７は入力端子、２８は電源電圧、２９は出力端子、３２はクリップ検出出力端子である。図４において、１０１は出力端子２９の波形、１０２は下側出力トランジスタ１２のコレクタ電流波形、１０３は上側出力トランジスタ１１のコレクタ電流波形、１０４は下側出力トランジスタ１２のベース電流波形、１０５は上側出力トランジスタ１１のベース電流波形、１０６は定電流源１３の電流波形、１０７はプリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流波形、１０８はトランジスタ２１のコレクタ電流波形、１０９はトランジスタ１７のコレクタ電流波形、１１０は定電流源２２の電流波形、１１１はトランジスタ１９のコレクタ電流波形、１１２は定電流源１８の電流波形、１１４はクリップ検出出力端子３２の電圧波形である。

本実施形態の増幅装置は、上側出力トランジスタ１１と下側出力トランジスタ１２と、上側出力トランジスタ１１を駆動する定電流源１３と、レベルシフトダイオード１４，１５と、プリドライブトランジスタ１６と、トランジスタ１７と、定電流源１８と、トランジスタ１９と、定電圧源２０と、定電流源２２と、トランジスタ２３と、抵抗２４と、クリップ検出出力端子３２と、クリップ検出出力端子３２の電圧で動作するミュート回路２６と、入力回路２５と、入力端子２７と、電源電圧２８と、出力端子２９より構成されている。なお、図１に示した部材と同一の部材には同一の符号が付されており、図３に示す構成において図１の構成と異なるのは、下側クリップ検出用にトランジスタ２１を設けた点である。

上記のように構成された増幅装置について、以下その動作を説明する。

まず、上側クリップ検出の動作については参考例と同様であり、入力信号が入力端子２７に印加され、下側クリップ状態となると、プリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流が急増する。プリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流は定電流源１３の電流と下側出力トランジスタ１２のベース電流の和となる。このプリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流と同じ電流が、トランジスタ２１のコレクタ電流となり、定電流源２２の電流値以上の電流がトランジスタ２１のコレクタを流れると、トランジスタ２３が動作し、クリップ検出出力端子３２がＨＩＧＨとなり、クリップを検出することができる。

ところで、図４（Ａ）のように出力端子２９の電圧波形１０１が変動した場合、上下出力電流は図４（Ｂ）のように下側出力トランジスタ１２のコレクタ電流波形１０２、上側出力トランジスタ１１のコレクタ電流波形１０３のように変化する。また、各出力トランジスタのベース電流は図４（Ｃ）のように下側出力トランジスタ１２のベース電流波形１０４、上側出力トランジスタ１１のベース電流波形１０５のようにクリップ状態で急激に増加する。下側のクリップ検出では、図４（Ｄ）のようにプリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流（波形１０７）が定電流源１３の電流（波形１０６）より大きくなることを利用し、プリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流のミラー電流である、図４（Ｅ）トランジスタ２１のコレクタ電流（波形１０８）が定電流源２２の電流（波形１１０）以上となると、トランジスタ２３がＯＮし、クリップ検出出力端子３２電圧波形１１４のようにＨＩＧＨとなりクリップを検出する。上側の検出では、図４（Ｄ）のようにプリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流（波形１０７）が定電流源１３の電流（波形１０６）より小さくなることを利用し、プリドライブトランジスタ１６のコレクタ電流（波形１０７）および図４（Ｆ）のようにトランジスタ１７のコレクタ電流（波形１０９）がなくなるため、定電流源１８の電流（波形１１２）がトランジスタ１９のベースに供給され、トランジスタ１９のコレクタ電流（波形１１１）が急増する。トランジスタ１９のコレクタ電流（波形１１１）が定電流源２２の電流（波形１１０）以上になるとトランジスタ２３がＯＮし、図４（Ｇ）のようにクリップ検出出力端子３２の電圧（波形１１３）がＨＩＧＨとなりクリップを検出することができる。

このように本実施形態によれば、上側クリップ時はクリップ時に急変するトランジスタ１７のコレクタ電流を定電流源１８の電流で比較することにより、下側クリップ時はクリップ時に急変するトランジスタ２１のコレクタ電流を定電流源２２の電流で比較することにより過剰検出・非検出しない検出回路を実現できる。

なお、本実施形態において、トランジスタ２３と抵抗２４の回路構成は他の回路構成としてもよいことは言うまでもない。

本発明は、増幅装置の分野において利用可能である。

本発明の実施形態における参考例の増幅装置の構成図本発明の参考例における増幅装置のタイミングチャート本発明の実施形態における増幅装置の構成図本発明の実施形態における増幅装置のタイミングチャート従来の増幅装置の構成図従来の増幅装置のタイミングチャート

符号の説明

１１上側出力トランジスタ
１２下側出力トランジスタ
１３，１８，２２定電流源
１４，１５ダイオード
１６プリドライブトランジスタ
１７，１９，２１，２３トランジスタ
２０定電圧源
２４抵抗
２５入力回路
２６ミュート回路
２７入力端子
２８電源電圧
２９出力端子
３２クリップ検出出力端子

Claims

上側出力回路と第１の定電流源の接続点に、レベルシフト回路を接続し、前記レベルシフト回路を介して、第１のトランジスタのコレクタを接続し、前記第１のトランジスタのベースと第２のトランジスタのベースと入力回路の出力端子を接続し、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２のトランジスタのエミッタを接地し、前記第２のトランジスタのコレクタと第２の定電流源と第３のトランジスタのベースを接続し、前記第３のトランジスタのエミッタと定電圧源を接続し、第４のトランジスタのベースを前記第１のトランジスタのベースに接続し、エミッタを接地し、コレクタを前記第３のトランジスタのコレクタと第３の定電流源と第５のトランジスタのベースに接続し、前記第５のトランジスタのコレクタを検出端子とすることを特徴とする増幅装置。