JP4027981B2 - 負荷がかかる帰還を備えるブリッジ増幅器 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、第１及び第２増幅器を有するブリッジ増幅回路に関する。これら増幅器の各々は、出力部の間に結合された負荷に増幅された入力信号を入力するための、信号入力部、基準入力部及び出力部を持つ。
背景技術
このような増幅回路は、データハンドブックIC01b“Semiconductors for Radio and Audio Systems”1995 of Philips Semiconductorsの1247頁から既知である。ブリッジ形状において、この増幅回路TDA1516は、これら２つの増幅器の出力部の間に結合された負荷を駆動するために使用される。この既知のブリッジ増幅回路は、これら２つの増幅器間にオフセットが発生するという欠点があり、この欠点が前記負荷に直流電流を流す。これは入れ代わり不必要な電力消費となる。
発明の開示
本発明は、ブリッジ増幅回路に出力部で軽減されたオフセットを提供することを目的とする。
本発明に従うブリッジ増幅回路は、帰還経路が第１増幅器の出力部から第２増幅器の基準入力部に設けられること、及び補償手段は前記第２増幅器の基準入力部で信号の変化を軽減するために設けられることを特徴とする。
本発明は、前記第２増幅器の基準入力部で信号の変化の補償を設けることによって、２つの出力部の間のオフセット電圧を減少するために、帰還経路は前記第１増幅器の出力部から当該基準入力部に設けることが可能であるという認識に基づいている。この方法において、帰還経路の利点（即ちオフセット電圧の減少）は、帰還経路の通常の欠点、即ち増幅回路の減少された利得を持たないで維持されることである。本発明の追加的な利点は、信号の変化のみを補償することである。これは、第１増幅器の出力信号に存在するゆがみ成分が前記基準入力部、及びそれ故に第２増幅器の出力部にも同様に存在することを意味する。これらのゆがみ成分は、前記負荷の両端に共通モード（common mode）で存在し、このことは、前記負荷を流れる信号電流におけるゆがみ成分が十分に減少することを意味する。
本発明に従うブリッジ増幅回路の実施例は、帰還経路はインピーダンスを有すること、及び前記補償手段は入力信号に比例する電流値を持つ電流源を有することを特徴とする。これは本発明に従う方法の簡単な実施例である。この帰還経路にインピーダンスを挿入することは、基準入力部で信号の変化を減少するための当該入力部に接続すべき簡単な入力信号依存電流源の使用を可能にする。入力信号に比例するこの電流を作ることによって、前記第１増幅器の出力信号におけるどんな誤り／ゆがみ又はオフセットは、前記入力信号ＩＮには存在せず、この基準入力部では減少されない。これは、前記負荷の両端でそれらが存在することによって、それらの補償となる。
本発明に従うブリッジ増幅回路の実施例は、インピーダンス値と電流値との積は、第１増幅器の出力部によって当該基準入力部に第２増幅器の基準入力部に印加される信号電圧を十分に補償するための電圧を供給するように選択されることを特徴とする。前記帰還インピーダンスと一緒に前記基準入力部に入力される信号電流は、当該基準入力部でレジスタンス値と信号電流値との積とほぼ等しい電圧となる。前記第２増幅器の出力電圧にほぼ等しいが符号が逆であるこの積の値を選択することによって、この出力電圧は前記基準入力部で十分に補償され、これによってこの回路の利得を最大にする。この基準入力部は小さい変化しか持たない電圧のみを扱わなければならず、広い範囲を持つ電圧は扱わなくてよいことがこの補償の追加的な利点である。これは第１増幅器の入力回路を十分に簡単にする。
本発明に従う増幅回路の実施例は、第１増幅器の利得は第２増幅器の利得よりも高いことを特徴とする。第２増幅器よりも高い利得を持つ第１増幅器を設けることによって、この第１増幅器は、第２増幅器よりも早く高い出力電圧を駆け、これによって最も高いゆがみを持つ増幅器となるだろう。第１増幅器の出力電圧に存在するゆがみ成分が、第２増幅器の出力電圧にも存在することを前記帰還経路は保証するので、この帰還経路の存在によって、このゆがみは前記負荷を流れる信号電流には存在しない。従って、このゆがみは、前記負荷の両端では存在するが、当該負荷を通る電流には存在しない。これらの方法を通じて、このブリッジ増幅回路は、ブリッジ増幅回路において可能なものより小さなゆがみで僅かに大きな出力電圧を生成するために駆動することができ、ここで、両方の増幅器の利得は等しい（又は第２増幅器の利得が第１増幅器の利得よりも高い）。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的及び特徴は、図面を参照して以下に述べる好ましい実施例から明らかになるだろう。
第１図は、既知のブリッジ増幅回路の回路図を示し、
第２図は、本発明に従うブリッジ増幅回路の第１実施例の回路図を示し、
第３図は、本発明に従うブリッジ増幅回路の第２実施例の回路図を示す。
これら図において、同じ部分には同一の参照番号を与える。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、既知のブリッジ増幅回路の回路図を示す。このブリッジ増幅回路は、非反転信号入力部１０１、反転基準入力部１０２及び出力部１０３を持つ第１増幅器１、反転信号入力部２０２、非反転基準入力部２０１及び出力部２０３を持つ第２増幅器２、負荷３並びに基準電圧源４を有する。前記基準入力部１０２及び２０１は、前記基準電圧源４に接続されている。前記信号入力部１０１及び２０２は、入力信号ＩＮを入力するために互いに接続されている。この入力信号ＩＮは、前記第１増幅器１及び第２増幅器２で増幅され、これら増幅器は高い利得を達成するためにブリッジ形状で動作する。前記負荷３は、前記出力１０３と２０３との間に結合される。たとえ各増幅器に同じ基準電圧が印加されても、例えばこれら２つの増幅器の間の不整合によって、オフセット電圧が前記出力部１０３と２０３との間に存在することはまだ可能である。
第２図は、本発明に従うブリッジ増幅回路の第１実施例の回路図を示す。第２図は、以下のような点で第１図と異なる；
−前記第２増幅器２の基準入力部２０１は、もはや前記基準電圧源４又は前記第１増幅器１の基準入力部１０２には結合されていない、
−インピーダンス５は、前記第１増幅器１の出力部１０３と前記第２増幅器２の基準入力部２０１との間に結合される、
−信号電流源６は、前記第２増幅器２の基準入力部２０１に結合される。
この信号電流源６の電流値は前記入力信号に比例する。信号電流源６により供給される電流の符号は、前記インピーダンス５を介して第１増幅器１の出力部１０３により供給される信号電圧に対し大きさは比例するが、符号又は極性は逆であるので、第２増幅器２の基準入力部２０１に信号電圧を生成する。この方法において、前記信号電流源６は前記基準入力部２０１で信号の変化を減少するための補償手段として働く。好ましくは、このインピーダンス５のインピーダンス値とこの信号電流源６の電流値との積は、第１増幅器１により供給される前記信号電圧を十分に補償するように選択される。前記第１増幅器１の出力信号に存在するひずみ成分及びオフセット電圧だけが前記第２増幅器２の基準入力部２０１へと帰還される。このことは、好ましくないこれらの成分は負荷３の両端に存在し、その結果、これらの好ましくない成分に関する電流は、負荷５に殆ど流れないことを意味する。前記基準入力部２０１で信号の変化が効果的に補償されるので、信号の変化に対する帰還はない。この方法において、通常の帰還の欠点、即ち減少する利得はもはや存在せず、前記ブリッジ増幅回路の利得は、帰還を行わない既知のブリッジ増幅回路の利得とほぼ同じになる。正の入力電圧から負の入力電圧に延在する電圧変化のように、この入力回路は大きな入力信号ＩＮに応じて生成される大きな電圧変化を扱う必要がないので、前記第２増幅器２の入力回路が簡単なままであることが本発明の追加的な利点である。好ましい実施例において、第１増幅器１の利得は少なくともわずかに第２増幅器２の利得よりも高い。このことは、大きな入力信号レベルでは第２増幅器２の出力電圧は、如何なるひずみも含まないことを可能にすることを意味するのに対し、第１増幅器１の出力信号は、この第１増幅器１のより高い利得によって、ひずみを幾らか（又は多く）有する。この帰還によって、このひずみは、前記負荷のもう一端に帰還され、ひずみは前記負荷３を通る電流には存在しない。両方の増幅器の利得が同じになると共にこの状態及びこの前の状態において、これら増幅器の利得の総和が同じになる場合、両方の出力信号はいくらかのゆがみを有するので、第２増幅器２の出力信号におけるゆがみだけが帰還で補償される。よって、たとえ最終的な利得が変化しなくても、この第１増幅器１の利得が少なくともわずかに第２増幅器２の利得よりも高い場合、この負荷３を通る信号に僅かなゆがみが存在するだろう。よって、第２増幅器２の利得が前記第１増幅器１の利得と等しい又はより大きい回路と比較した場合、減少するゆがみを持つより高い全利得を得ることを可能にする。
第３図は、本発明に従う増幅回路の第２実施例の回路図を示す。これら第１増幅器１及び第２増幅器２は演算増幅器として構成され、これら増幅器の各々は、それぞれの出力部１０３及び２０３とそれぞれの反転信号入力部１０１及び２０２との間に結合されるそれぞれの帰還インピーダンス９及び１０を持つ。信号電流源７及び８は、信号電流をそれぞれの信号入力部に供給するための前記信号入力部１０１及び２０２にそれぞれ結合される。これら電流値は入力信号に比例するが互いに逆の符号である。信号電流源６及び７は、同じ符号を持つ。基準入力部１０２及び２０１は、それぞれ非反転入力部である。インピーダンス５のインピーダンス値と信号電流源６の電流値との積は、好ましくはインピーダンス９のインピーダンス値と信号電流源７の電流値との積とほぼ等しくなるべきである。インピーダンス１０のインピーダンス値と信号電流源８の電流値との積は、好ましくはひずみを減少するための出力部１０３よりも出力部２０３でより低い信号利得を実現するために他の前述された積より低くなるべきである。
本発明は、上記に挙げたような実施例に限定されない。代わりとして、２つの増幅器が互いに逆の符号を持つ利得を有する限り、入力部の符号は全て反対になってもよい。前記基準電圧源４は本発明の一部ではないので、この基準電圧源は多くの方法で実施されてもよい。その上、直流（ＤＣ）に対する有限のインピーダンスを供給し、且つ、第２増幅器２の基準入力部２０１で第１増幅器１の出力電圧の（少なくとも）補償を、前記補償手段と一緒に提供する限り、このインピーダンス５は、レジスタとする必要はなく、コイル又は素子の組合わせたものも可能である。インピーダンス９及び１０は、第１増幅器１及び第２増幅器２に対する如何なる所望の伝達関数でも提供するための適切なインピーダンスネットワークでそれぞれ置き換えられてもよい。有限のインピーダンスがオフセットを軽減するために直流（ＤＣ）を供給する限り、インピーダンス５は、所望の帰還特性を提供するための適切なインピーダンスネットワークで置き換えられてもよい。

Claims (4)

1. 第１（１）及び第２増幅器（２）を有するブリッジ増幅回路であり、前記増幅器の各々は、出力部の間に結合された負荷（３）に増幅された入力信号を入力するための、信号入力部（１０１，２０２）、基準入力部（１０２，２０１）及び前記出力部（１０３，２０３）を持ち、帰還経路（５）は、前記第１増幅器の出力部から前記第２増幅器の基準入力部に設けられるブリッジ増幅回路において、
   前記第２増幅器の基準入力部で前記第１増幅器の出力信号によって引き起こされる信号変化を軽減するために、前記第１増幅器の出力部によって供給される信号電圧に対して大きさが比例し、極性が反対である信号電圧を前記第２増幅器の基準入力部で得るよう、前記第２増幅器の非反転入力部である前記基準入力部へ結合された補償手段（６）を有することを特徴とするブリッジ増幅回路。
2. 請求項１に記載のブリッジ増幅回路において、前記帰還手段はインピーダンスを有すること、及び前記補償手段は前記入力信号に比例する電流値を持つ電流源を有することを特徴とするブリッジ増幅回路。
3. 請求項２に記載のブリッジ増幅回路において、前記インピーダンス値と前記電流値との積は、前記第１増幅器の出力部によって前記第２増幅器の基準入力部に入力される信号電圧を十分に補償するための当該基準入力部で電圧を供給するために選択されることを特徴とするブリッジ増幅回路。
4. 請求項１、２又は３に記載のブリッジ増幅回路において、前記第１増幅器の利得は、前記第２増幅器の利得よりも高いことを特徴とするブリッジ増幅回路。

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