JPH0233384Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は増幅器の電源供給回路に関し、特に電
力増幅器の電源供給回路に関する。

電力増幅器の電力変換効率を改善する方法とし
て、回路出力信号レベルに応じて電源電圧レベル
を変化せしめる方法がある。第１図は現在提案中
の回路例を示すものであり、入力端子１に印加さ
れた信号は電圧増幅段２にて増幅され、トランジ
スタQ₁，Q₂よりなるコンプリメンタリプツシユ
プル電力増幅段へ印加されて電力増幅される。こ
の出力端子３と接地端子４との間に設けられたス
ピーカ等の負荷１３をプツシユプル駆動するもの
である。

この電力増幅段への電源供給のために、第１及
び第２の電源７，８及び９，１０が設けられてお
り、第１の電源電圧±B_Lと第２の電源電圧±B_H
との関係は｜B_L｜＜｜B_H｜となるように設定さ
れている。また、差動アンプ５，６が設けられて
おり、その入力端子ａには回路出力レベルを一定
電圧｜Ｅ｜だけレベルシフトした電圧が、基準電
圧源１１，１２により印加されており、入力端子
ｂには、電力トランジスタQ₁，Q₂のコレクタ端
子（電力増幅段の電源端子でもある）の電圧が印
加されている。差動アンプ５，６の出力は、第２
の電源９，１０とトランジスタQ₁，Q₂のコレク
タ端子との間に設けられた能動素子であるトラン
ジスタQ₃，Q₄の各ベース制御入力となつている。
こうすることにより、アンプ５とトランジスタ
Q₃及びアンプ６とトランジスタQ₄とにより夫々
負帰還増幅回路が構成されることになり、よつ
て、トランジスタQ₃，Q₄が能動状態にある限り、
トランジスタQ₁，Q₂のコレクタである給電端子
には、夫々回路出力レベルを一定値｜Ｅ｜だけレ
ベルシフトした電圧が給電されると共に、第２の
電源９，１０より電流供給が行われる。

また、第１の電源７，８の出力電圧±B_Lが一
方向性素子であるダイオードD₁，D₂を夫々介し
てトランジスタQ₁，Q₂の各コレクタ端子へ供給
されている。こうすることにより、回路出力信号
υ₀のレベルが小さくて｜B_L｜＞｜υ₀＋Ｅ｜であ
れば、トランジスタQ₃，Q₄はオフ状態であるか
ら、第１の電源７，８からトランジスタQ₁，Q₂
への給電が行われることになる。一方、回路出力
信号υ₀のレベルが大となつて｜B_L｜≦｜υ₀＋Ｅ
｜となれば、ダイオードD₁，D₂がオフとなつて、
第１の電源７，８の代りにトランジスタQ₃，Q₄
によるコレクタ出力が各トランジスタQ₁，Q₂に
給電される。この時、アンプ５，６とトランジス
タQ₃，Q₄とにより夫々負帰還増幅回路が構成さ
れているから、負帰還作用により、各トランジス
タQ₁，Q₂へのコレクタ給電電圧は｜υ₀＋Ｅ｜な
るレベルとなる。

以上の動作を示す各部波形が第３図に示されて
おり、第４図には出力電力対損失電力との関係が
示されている。第４図において実線が第１図の回
路方式による特性を、また点線が電源レベルを常
に一定とした場合の回路方式による特性を夫々示
す。この様に、第１図の回路においては著しく電
力変換効率が改善されているのが判る。

尚、第２図は第１図の回路の具体例を示す図で
あつて、差動アンプ５は、トランジスタQ₇，Q₈、
抵抗R₁〜R₅及び電流源I₁からなつており、差動
アンプ６は、トランジスタQ₉，Q₁₀、抵抗R₆〜
R₁₀及び電流源I₂からなる。差動アンプ５，６の
各出力は、トランジスタQ₃，Q₄と夫々ダーリン
トン接続されたトランジスタQ₅，Q₆のベース駆
動入力となつており、トランジスタQ₅，Q₆の各
ベース・コレクタ間のコンデンサC₁，C₂は位相
補償用として用いられている。回路出力をレベル
シフトする基準電圧源１１，１２としてツエナー
ダイオードD₃，D₄が夫々用いられており、これ
らダイオードD₃，D₄の動作電流供給のために電
流源I₃，I₄が夫々設けられている。他の構成は第
１図にそれと同等である。

第１，２図の回路方式にあつては、信号レベル
が大となりトランジスタQ₃，Q₄がオフから能動
状態になる瞬間にダイオードD₁，D₂はオンから
オフへ移行する。この時ダイオードD₁，D₂は逆
バイアスされるが、ダイオードの逆回復時間の間
は電流が流れ続けるし、またトランジスタQ₃，
Q₄も能動状態へ移行するまでに必らず時間遅れ
を有しているから、負荷電流にこれら時間遅れの
影響が現われて、特に高周波信号では顕著とな
る。他方、トランジスタQ₃，Q₄が能動状態から
オフへ移行し、またダイオードD₁，D₂がオフか
らオンへ移行する場合にも同様の現象が生じて出
力へ悪影響を及ぼす。高周波信号の場合の上記現
象による歪波形例を第３図の最下部に示してい
る。

従つて、本考案は電力変換効率の良さを維持し
つつ高周波における能動素子のオンオフによる悪
影響を防止して歪発生を極力抑圧するようにした
増幅器の電源供給回路を提供することを目的とし
ている。

本考案による増幅器の電源供給回路は、第１の
電源と、この第１の電源よりも高電圧の第２の電
源と、増幅器の電源端子と第１の電源との間に接
続された一方向性素子と、増幅器の電源端子と第
２の電源との間に接続されたトランジスタとを備
え、増幅出力信号レベルが大なるとき増幅器の電
源端子の電圧を増幅出力信号レベルに追従して変
化させるべく前記トランジスタを制御するように
なされたものであつて、増幅出力信号の高周波成
分が所定レベル以上のときに第２の電源電圧を増
幅器の電源端子に給電すべく前記トランジスタを
オン状態としかつこの状態を所定時間だけ保持す
る手段を含むことを特徴としている。

以下に、本考案を図面を用いて説明する。

第５図は本考案の原理を示す図であり、第１図
と同等部分は同一符号により示されており、その
説明は省略する。増幅出力信号は、新たに付加さ
れた高域成分レベル検出回路１４に入力され、高
周波成分のレベルの絶対値が所定値以上になつた
ときに、夫々スイツチ１５，１６をオンに制御す
るよう構成されている。スイツチ１５，１６のオ
ン動作により、トランジスタQ₃，Q₄の各ベース
が抵抗R₁₁，R₁₂を介して接地レベルにクランプ
される。その結果、トランジスタQ₃，Q₄は飽和
動作をなし、そのV_CE（コレクタ・エミツタ間電
圧）は略無視することが可能となるから、トラン
ジスタQ₁，Q₂への給電は高電圧である第２の電
源９，１０の出力±B_Hよりなされる。

第６図は本考案の一実施例回路図であつて第５
図の具体例であり、第２図と同等部分は同一符号
により示されている。高域成分レベル検出回路１
４におけるコンデンサC₃、抵抗R₁₃，R₁₄により、
増幅出力信号の中低域成分がカツトされ分圧され
る。高周波成分でかつ絶対値レベルの大なる信号
がダイオードD₅，D₆を通過し、コンデンサC₄，
C₅を夫々充電する。この充電電圧が抵抗R₁₅，
R₁₆を介してスイツチング素子１５，１６のベー
ス制御入力となつて、これら素子１５，１６を
夫々オンせしめる。その結果、トランジスタQ₃，
Q₅及びトランジスタQ₄，Q₆が夫々飽和動作をな
し、よつて出力トランジスタQ₁，Q₂の各コレク
タ給電端子は略第２の電源電圧±B_Hまで上昇す
ることになる。一度上昇すれば、コンデンサC₄，
C₅の充電電荷が減少するまでこの電位（±B_H）
を維持する。第８図に上記各動作波形が示されて
おり、高周波信号の場合について小レベルと高レ
ベルの各波形が示されている。

第８図から明らかな如く、ダイオードD₁，D₂
やトランジスタQ₃，Q₄のオンオフの切換えは、
高域成分のレベルが大となり始めた１〜２波程度
の間しか行われないために、これら素子の切換時
に生ずる歪の発生回数が著しく減少する。そし
て、中低域成分では高域レベル検出回路１４は何
等動作しないので、第１図の例と全く同等の電力
変換効率が確保可能である。従つて、音楽信号の
如く中低域にて振幅が大きく高域で振幅が小さい
信号を扱うオーデイオ用電力増幅器には最適とな
る。

第７図は本考案の他の実施例の回路図であり、
スイツチング素子１５，１６の出力により差動ア
ンプ５，６のトランジスタQ₇，Q₉の各ベース電
位を接地電位にクランプするようにしたものであ
り、他の構成は第６図と同等である。従つて、ス
イツチングトランジスタ１５，１６のオン動作に
より、差動アンプ５，６のトランジスタQ₇，Q₉
がオフとなるから、トランジスタQ₈，Q₁₀に全電
流I₁，I₂が流れてトランジスタQ₃，Q₅及びトラン
ジスタQ₄，Q₆が飽和駆動される。よつて、トラ
ンジスタQ₁，Q₂の各コレクタ給電端子には高電
圧±B_Hが夫々給電されることになる。

尚、上記においては、スイツチング用ダイオー
ドD₁，D₂の順方向電圧、飽和時のトランジスタ
のV_CE及び各トランジスタのV_BE（ベース・エミツ
タ間電圧）等は無視可能としている。

叙上の如く、本考案によれば、増幅出力信号レ
ベルが大なるとき当該レベルよりも一定電圧だけ
高い電圧を増幅器に給電すべく制御することによ
つて増幅器の電源電圧を増幅出力信号レベルに追
従せしめる構成の電源供給回路において、増幅出
力信号の高周波成分が所定レベル以上のとき、電
源の切換え制御をなすトランジスタをオン状態と
しかつこの状態を所定時間だけ保持して高い電源
電圧を増幅器に給電する構成とすることにより、
高効率を維持しつつ出力信号歪の発生を極力抑え
ることが可能となり、オーデイオ用電力増幅器に
好適となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は現在提案中の電力増幅器の電源供給回
路の例を示す図、第２図は第１図の回路の具体例
を示す図、第３図は第１，２図の回路の動作波形
図、第４図は第１，２図の回路の特性図、第５図
は本考案の原理を示す図、第６図及び第７図は本
考案の実施例の各回路図、第８図は第５図の回路
の動作波形図である。 主要部分の符号の説明、５，６……差動アン
プ、７，８……第１の電源、９，１０……第２の
電源、１１，１２……レベルシフト用電源、１３
……負荷、１４……高域レベル検出回路、１５，
１６……スイツチング素子、Q₁，Q₂……電力増
幅用トランジスタ、D₁，D₂……一方向性ダイオ
ード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１の電源と、この第１の電源より高電圧を発
   生する第２の電源と、増幅器の電源端子と前記第
   １の電源との間に接続された一方向性素子と、前
   記増幅器の電源端子と前記第２の電源との間に接
   続されたトランジスタを含み前記増幅器の出力信
   号レベルに応じた電圧を発生しかつこの電圧が前
   記第１の電源電圧よりも大なるとき前記トランジ
   スタが能動状態となる負帰還回路とを備えた増幅
   器の電源供給回路であつて、前記出力信号の高周
   波成分が所定レベル以上のときに前記第２の電源
   電圧を増幅器に給電すべく前記トランジスタをオ
   ン状態にしかつこの状態を所定時間だけ保持する
   手段を含むことを特徴とする増幅器の電源供給回
   路。