JPH0110005Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、主にオーデイオ機器に使用される
増幅回路に係り、特に電源線路及びアース線路へ
の信号電流の流出を阻止する機能を備えた増幅回
路に関する。

一般に、交流増幅回路へ給電するための電源路
（±Vc、アースライン）には、増幅回路に入力さ
れる信号に応じた交流電流が流れるが、これら電
源路より電源回路へ至る電源路ループに介挿され
る各回路素子（例えば、電解コンデンサ等）には
それぞれインピーダンスがあるため、上記交流電
流に伴なうインピーダンス降下によつて増幅回路
給電端の電位は変動し、増幅回路における動作の
不安定、歪の増加、音質の劣化を招くとともに、
前記交流信号の経路にインピーダンスが存在する
ことによつて周波数特性の劣化等を招来するとい
う問題があり、殊にこれらの問題は増幅回路が大
振幅動作をする場合に著しい。

また、電源路は通常他の回路とともに共用され
るため、前述の如く電源路に交流電流が流れる
と、他の回路に対する給電端の電位も変動し、こ
れにより他の回路の動作をも不安定にしたり、回
路間において信号漏洩を引き起こすことになり、
殊にステレオ回路の場合にはセパレーシヨンの悪
化の原因ともなる。

この考案は、以上の如き問題を解決するために
案出されたもので、すなわちこの考案の目的とす
るところは増幅回路から電源線路及びアース線路
への信号電流の流出を防止し、これにより増幅回
路の動作の安定化、歪の減少、音質の向上及び周
波数特性の向上を図るとともに回路間における信
号漏洩を防止しようとするもので、一端が接地さ
れた負荷の他端をエミツタ出力で駆動する出力ト
ランジスタと、この出力トランジスタとは逆導電
性で、エミツタが前記出力トランジスタのコレク
タに接続され、コレクタが接地される補助トラン
ジスタと、前記出力トランジスタのコレクタおよ
び前記補助トランジスタのエミツタの共通給電路
に介挿された定電流源と、前記補助トランジスタ
のベースを基準定電位に保持する定電圧源とから
なることを特徴とするものである。

以下に、この考案を実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図は、この考案に係る増幅回路の一例を示
すもので、図において１は正負電源電圧±Ecを
出力する電源出力端子２，３及びアース端子４を
有する電源回路であり、この電源回路１の各出力
端子２，３及び４はそれぞれ正電源給電線５、負
電源給電線６及びアース線７を介して増幅回路
（後述する）の塔載された基板等に設けられた正
電源受電端子８、負電源受電端子９及びアース端
子１０へと接続されている。

一方、１１は増幅回路全体（例えば、増幅回路
の塔載された基板）を示し、その内部には正負各
電源受電端子８，９及びアース端子１０へとそれ
ぞれ電気的に導通する例えばプリントパターンよ
りなるライン１２，１３及び１４が形成されてい
る。そこで、以下これら回路内部のライン１２，
１３及び１４をそれぞれ正電源ライン、負電源ラ
イン及びアースラインと称することにする。

次に、１５は本考案の出力トランジスタに該当
するものであつて、この増幅回路の終段増幅素子
を構成するNPNトランジスタであり、このNPN
トランジスタのベースは前段増幅器１６の出力端
子に直流結合され、またそのエミツタは定電流源
１７（すなわち、インピーダンス無限大の負荷）
を介して負電源ライン１３へと接続され、これに
よりトランジスタ１５と定電流源１７とによるエ
ミツタフオロア回路が構成されている。

一方、トランジスタ１５のコレクタ側には
NPNトランジスタ１８がカスコード接続される
とともに、トランジスタ１８のベースとトランジ
スタ１５のエミツタとの間には抵抗１９が介挿さ
れており、またこの抵抗１９には定電流源２０よ
り供給される定電流I₂₀の大部分が流れる。この
結果、トランジスタ１８のベースとトランジスタ
１５のエミツタ１５のエミツタとの間には常時抵
抗１９の抵抗値R₁₉と前記定電流I₂₀との積にほぼ
等しい一定値の電圧V₁が印加される。他方、ト
ランジスタ１８のベースとトランジスタ１５のエ
ミツタとの間の電位差V₁は、トランジスタ１５，
１８の各ベース・エミツタ間の電位差V_BE(15)，
V_BE(18)とトランジスタ１５のベース・コレクタ間
の電位差V_BC(15)との和V_BE(15)＋V_BE(18)＋V_BC(15)と
して表わすことができるとともに、前記V_BE(15)，
V_BE(18)の値はほぼ0.6V程度の一定値を有すること
から、逆にトランジスタ１５のベース．コレクタ
間の電位差V_BC(15)は、トランジスタ１５を流れる
信号電流の変化に拘らず常に V_BC(15)＝V₁−｛V_BE(15) ＋V_BE(18)｝＝一定 に固定されて所謂ブートストラツプ回路が構成さ
れ、この結果トランジスタ１５のベース・コレク
タ間の接合容量の一定化によりトランジスタ１５
の増幅動作における周波数特性が改善されるよう
になされている。なおこのブートストラツプ回路
は省略しても一向に差しつかえない。

また、トランジスタ１５のエミツタと定電流源
１７との接続点は、この増幅回路の出力端子２１
へと接続され、この出力端子２１とアース端子１
０との間には、この増幅回路に対する負荷２２
（例えば、スピーカ等）が接続される。かくして、
トランジスタ１８、トランジスタ１５及び負荷２
２を経由する第１の導電路２３が構成されてい
る。

これに対して、２４は前記第１の導電路２３と
並列に設けられた第２の導電路であつて、この第
２の導電路２４にはこの導電路２４の両端、すな
わちトランジスタ１８のコレクタとアース端子１
０との間の電位差を一定に維持するための定電圧
素子として機能し、本考案の補助トランジスタに
該当するトランジスタ２５が介挿されている。

また、２６は正電源ライン１２より前記第１の
導電路２３と第２の導電路２４との双方へ給電す
るための共通給電路であり、この共通給電路２６
には定電流源２７が介挿されている。

以上の回路構成において、入力端子２８，２９
間に零ボルトが供給されている状態、すなわち無
信号入力状態にては、出力端子２１より抵抗３０
を介して直流負帰還がかかつているので出力電圧
は零で負荷には電流が流れずトランジスタ１５を
流れる電流I₁と定電流源１７を流れる電流I₂とは
一致する。また、このときトランジスタ２５には
電流I₃が流れており、定電流源２７を流れる電流
をI₄とすると、I₁＋I₃＝I₄の関係が保たれている。
従つて、この状態においては、アース端子１０か
らアース線７へ流出する電流は第２の導電路２４
を流れる電流I₃のみとなる。

これに対して、入力端子２８，２９間に交流信
号（例えば、オーデイオ信号）が供給されて前段
増幅器１６からトランジスタ１５へ供給されるベ
ース電流が増加した場合には、トランジスタ１５
を流れる電流I₁はΔI₁だけ増加し、その増加分の
殆んどΔI₁′は負荷２２を経由して、つまり第１の
導電路２３を経由してアース端子１０へと流入す
るほか、残りの極く微かの部分ΔI₁″は帰還用抵抗
３０，３１を経由してアース端子１０へと流入す
る。

一方、トランジスタ１５を流れる電流I₁とトラ
ンジスタ２５を流れる電流I₃との間には前述の如
くI₁＋I₃＝I₄＝一定なる関係が保たれるから、ト
ランジスタ１５を流れる電流I₁がΔI₁（＝ΔI₁′＋
ΔI₁″）だけ増加したことによつて、トランジスタ
２５を流れる電流I₃は逆にΔI₁だけ減少する。

従つて、この状態においてアース端子１０から
アース線７へ流出する電流は、第１の導電路２３
を流れるΔI₁′と第２の導電路２４を流れる電流I₃
−ΔI₁と帰還抵抗３０，３１を流れる電流ΔI₁″と
の総和、すなわちΔI₁′＋（I₃−ΔI₁）＋ΔI₁″＝I₃と
な
り、無信号時に流れる電流と変わらない。

また、前段増幅器１６からトランジスタ１５へ
供給されるベース電流が減少したことによりトラ
ンジスタ１５を流れる電流I₁がΔI₁だけ減少した
場合には、逆にトランジスタ２５を流れる電流I₃
はΔI₁だけ増加する。そして、この増加分ΔI₁′は
アース端子１０より負荷２２を経由して定電流源
１７へと流入するとともに、残りの極く微かの部
分ΔI₁″については前記帰還抵抗３１，３０を経て
定電流源１７へと流入する。

従つて、この状態においてもアース端子１０か
らアース線７へと流出する電流は、第２の導電路
１４を流れる電流I₃＋ΔI₁から前記ΔI₁′，ΔI₁″を
差し引いた値、すなわちI₃＋ΔI₁−（ΔI₁′＋ΔI₁″）
＝I₃となり、この場合も無信号時に流れる電流と
変わることがない。

このように、この回路によれば入力端子２８，
２９へ供給される交流信号の有無に拘らず、アー
ス端子１０よりアース線７へ流出する電流は一切
交流分を含まない直流電流I₃に維持されるととも
に、正電源給電線５より正電源ライン１２へ流入
する電流については定電流源２０，２７によつて
常に一定に保たれ、更に負電源ライン１３より負
電源給電線６へ流出する電流についても定電流源
１７によつて常に一定に保たれる。従つて、この
回路によれば正負電源給電線５，６及びアース線
７への信号電流の流出を一切阻止することができ
る。

一方、この回路にあつてはI₁＋I₃＝I₄の関係を
維持しつつも、トランジスタ１５を流れる電流I₁
については入力信号波形に比例して歪みなく変化
させることができる。すなわち、この増幅回路は
トランジスタ１８のコレクタとアース端子１０と
の間に供給される電圧を電源電圧として動作する
エミツタフオロア回路とみなすことができるが、
一方トランジスタ１８のコレクタ電位は、本考案
の定電圧源に該当するツエナーダイオード３２の
設定電圧をV_Z、トランジスタ２５のベース・エ
ミツタ間電圧V_BE(25)とすると、E_c−（V_Z−V_BE(25)）
となり、電流I₃の変化に拘らずほぼ一定値に維持
される。従つて、トランジスタ１５と負荷２２と
からなるエミツタフオロア回路には常時一定値を
有する電源電圧が印加されることになり、この結
果トランジスタ１５を流れる電流I₁は前段増幅器
１６より供給されるベース電流に比例して変化
し、信号は歪みなく増幅されることになる。

尚、以上説明した第１図に示す実施例において
増幅用素子としてNPNトランジスタ１５を使用
したが、第２図に示す如く増幅素子としてNPN
トランジスタ１５′を使用してもよいことは勿論
であり、この場合にはブートストラツプ回路を構
成するトランジスタとしてはPNPトランジスタ
１８′を使用するとともに定電圧素子としては
NPNトランジスタ２５′を使用すればよく、他は
第１図の回路構成と同様でよい。第２図に示す回
路の動作については、第１図の回路動作と全く同
様に説明することができるため、対応する箇所に
同一符号を付すことにより回路動作の説明は省略
する。

次に、第３図はこの考案の更に別の実施例を示
すもので、この実施例に示す回路の特徴はプツシ
ユプル構成にした点にあり、他は前記第１図、第
２図に示す回路構成と同様である。そこで、第１
図の回路と対応する箇所には同一符号を付すこと
にする。

この回路の動作を簡単に説明すると、第３図に
おいて１５ａ，１５ｂは互いに相補接続され、か
つ固定バイアスされて対称的に動作するよう構成
された増幅用NPNトランジスタとPNPトランジ
スタであり、１８ａ，１８ｂはそれぞれ対応する
増幅用トランゾスタ１５ａ，１５ｂに対するブー
トストラツプ回路を構成するNPN，PNPトラン
ジスタである。２０ａ，２０ｂはそれぞれ抵抗１
９ａ，１９ｂに生じる電圧降下を介して各トラン
ジスタ１８ａ，１８ｂのベース電位を固定するた
めの定電流源である。かくして、トランジスタ１
８ａ，１５ａ及び負荷２２を経由してアース端子
１０へ至る第１の正側導電路２３ａとトランジス
タ１８ｂ，１５ｂ及び負荷２２を経由してアース
端子１０へ至る第１の負側導電路２３ｂが構成さ
れる。

一方、２４ａは前記第１の正側導電路２３ａに
対して並列に設けられた第２の正側導電路であ
り、この正側導電路２４ａには定電圧素子として
機能するPNPトランジスタ２５ａが介挿されて
おり、また２４ｂは前記第１の負側導電路２３ｂ
に対して並列に設けられた第２の負側導電路であ
り、この負側導電路２４ｂには定電圧素子として
機能するNPNトランジスタ２５ａが介挿されて
いる。

他方、２６ａは前記第１の正側導電路２３ａと
第２の正側導電路２４ａの双方へ給電するための
正側共通給電路であり、この共通給電路２６ａに
は定電流源２７ａが介挿されており、また２６ｂ
は前記第２の負側導電路２３ｂと第２の負側導電
路２４ｂの双方へ給電するための負側共通給電路
であり、この共通給電路２６ｂには定電流源２７
ｂが介挿されている。

以上の回路構成によれば、入力端子２８，２９
間に供給される信号の有無に拘らず、正電源供給
線５を流れる電流は定電流源２０ａ，２７ａの各
設定値の総和に維持されるとともに、同様に負電
源供給線６を流れる電流についても定電流源２０
ｂ，２７ｂの各設定値の総和に維持され、更にア
ース線７を流れる電流については常に零に維持さ
れる。また、以上の増幅動作中において各増幅用
トランジスタ１５ａ，１５ｂに対する電源電圧の
値はトランジスタ２５ａ，２５ｂの作用により常
に一定に維持されるから、各トランジスタ１５
ａ，１５ｂは前段増幅器１６の出力を歪みなく忠
実に増幅することになる。

また以上の各実施例において、ブートストラツ
プ用のトランジスタ１８，１８′，１８ａ，１８
ｂは省略しても一向に差しつかえなく、例えば第
４図に示すような構成にしても良い。

尚、以上の各実施例において抵抗３０，３１は
この増幅回路の利得を決定するためのものであ
り、また各実施例に示されるようにこの増幅回路
に対するアース側入力端子２９及び前段増幅器１
６に対するアース側基準端子をアース端子１０に
いて一点接地すれば、入力端子２９の電位は交流
的に安定化されるとともに、増幅器動作の負帰還
についても安定な状態が保たれることになり、音
質が著しく改善されることになる。

以上の説明で明かなように、この考案に係る増
幅回路は一端が接地された負荷の他端をエミツタ
出力で駆動する出力トランジスタと、この出力ト
ランジスタとは逆導電性で、エミツタが前記出力
トランジスタのコレクタに接続され、コレクタが
接地される補助トランジスタと、前記出力トラン
ジスタのコレクタおよび前記補助トランジスタの
エミツタの共通給電路に介挿された定電流源と、
前記補助トランジスタのベースを基準定電位に保
持する定電圧源とからなるものであるから、負荷
をエミツタフオロワ駆動する出力増幅回路の正負
各電源供給線路及びアース線には信号電流が全く
流れることがなく、このため増幅回路の動作は入
力信号の状態に拘らず常に安定に維持されるとと
もに、歪の減少、音質の向上及び周波数特性の改
善を図ることができ、更に他の回路に対する信号
の漏洩を防止することができる。

なお、上述した実施例ではトランジスタをバイ
ポーラトランジスタとしたが、これを電界効果ト
ランジスタ（FET）にしても同効である。従つ
て、この場合はエミツタはソースに、コレクタは
ドレインにおよびベースはゲートに該当し、本考
案の実用新案登録請求の範囲においてもFETの
場合も含むものと理解しなければならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る増幅回路の一例を示
す回路図、第２図はトランジスタの極性を反転し
た場合における第１図と同様の回路図、第３図、
増幅回路の他の一例を示す回路図、第４図は第３
図に示す回路においてブートストラツプ用のトラ
ンジスタを省略した例を示す回路図である。 １５，１５ａ，１５ｂ……増幅素子、２２……
負荷、２３，２３ａ，２３ｂ……第１の導電路、
２４，２４ａ，２４ｂ……第２の導電路、２５…
…定電圧素子、２６……共通給電路、２７……定
電流源。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 一端が接地された負荷の他端をエミツタ出力で
   駆動する出力トランジスタと、 この出力トランジスタとは逆導電性で、エミツ
   タが前記出力トランジスタのコレクタに接続さ
   れ、コレクタが接地される補助トランジスタと、 前記出力トランジスタのコレクタおよび前記補
   助トランジスタのエミツタの共通給電路に介挿さ
   れた定電流源と、 前記補助トランジスタのベースを基準定電位に
   保持する定電圧源と、 からなることを特徴とする増幅回路。