JPH03106206A - 増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はオフセット補償機能を備える増幅回路に関し、
特に低電圧電源駆動のオーディオ機器に好適な増幅回路
に関する。

（０従釆の技術 第２図および第３図を参照して従来の増幅回路を説明す
る。

第２図は増幅ＷＡの非反転入力端子に信号振幅■５、イ
ンピーダンスＲｓで表される交流信号源を接続し、増幅
ＷＡの出力端子Ｖｌｌ１と反転入力端子間に抵抗Ｒ１。

とＲ　１１からなる負帰還回路を接続してなる非反転増
幅回路を示す。なお、符号Ｖ。，は増幅ＷＡの入力段ト
ランジスタの特性の差あるいは入力回路のインピーダン
スの差に起因して増幅３Ａの入力段に発生するオフセッ
トを電圧で表現したものである。

この非反転増幅回路の増幅器出力Ｖ＋Ｏは増幅器Ａの開
ループ利得が充分大きい場合には、Ｖ　＋ｏ＃ＶＯＦ　
（　Ｒ　Ｉｏ＋　Ｒ　ｚ）　／　Ｒ　＋＋＋Ｖ’，　（
Ｒ＋ｏ＋Ｒ＋＋）　／　Ｒｔ＋　　”　”　”　”　（
１）で字えられ、増幅回路出力Ｖｌ１は前記第（１）式
で与えられる増幅器出力Ｖ１。の直流戊分をカップリン
グコンデンサＣ，。によって遮断したものであって、 Ｖ　＋　＋　＃Ｖ　ｓ　（　Ｒ　＋。＋Ｒ．，）／Ｒ．
，　　・・・・（２）で与えられる。

この非反転増幅回路は高入力インピーダンスが得られる
理由により、イコライザアンプ等、オーディオ回路の初
段に広く使用されているものであるが、ダイナミックレ
ンジが狭い増幅器が使用できない欠点を有している。即
ち、低電圧駆動される等の理由によりダイナミックレン
ジが狭い増幅器が使用されて、前記第（１）式の右辺の
第１項戊分Ｖ。，（Ｒ１。＋Ｒ．，）／Ｒ，，の値が出
力ダイナミックレンジに比較して無視できない大きさと
なる場合には、この増幅回路は交流出力の半波がクリッ
プして、忠実な増幅が不可能となる。特に、この増幅回
路に１．５Ｖ程度の単一電源で動作するＳＥＰＰＩ戊の
増輻器が使用される場合には、Ｖ　ｏｒ　（　Ｒ　１ｏ
＋　Ｒ　＋＋）　／　Ｒ　＋＋の値は容易にこの増幅器
のダイナミックレンジ（±０．５Ｖ）に達するため、顕
著な問題となる。

そこで、ダイナミックレンジが狭い増幅器が使用される
場合には、上記した問題を回避するため第３図の構成の
増幅回路が採用される。

同図において、増幅器Ａの負帰還回路中のコンデンサＣ
２。はオフセット補償のために付加されたものであって
、この増幅回路の周波数特性は主としてこのコンデンサ
Ｃ，。と抵抗Ｒ　１，の時定数に依存する。なお、抵抗
Ｒ　ｔ＋は利得制御に使用されるため設計の自由度が狭
く、また熱雑音の問題のため大きく設計することが困難
である。そこで、抵抗Ｒ　１＋には通常ＩＫΩ以下の抵
抗が、そしてコンデンサＣ，。には５０μＦ程度の大容
量コンデンサが使用されている。

この増幅回路の増幅器Ａの出力Ｖ，。は増幅５Ａの利得
が充分大きい場合には、位相戊分を無視すると、 Ｖ　１６＃　ＶＱＦ　Ｉ　（　Ｒ　ｔｏ　＋　Ｒ　ｔｔ
）　”　＋　Ｘａ”！　　”’／　ｌ　Ｒ　！！”　＋
　Ｘ　１１　　””＋　Ｖｓ　ｌ　（Ｒｇｏ＋Ｒ＊＋）
　”＋Ｘ，’ｌ　　”１／　ｌ　Ｒ　ｔ＋”　＋　Ｘ　
Ａ’ｌ　　””　　・　・・・（３）で与えられる。た
だし、Ｘ．、Ｘ．はコンデンサＣ，。のそれぞれ直流、
交流に対するリアクタンスである。

ここで、Ｘ４＝■であり、動作周波数帯域においてＲｔ
ｌ≧Ｘ，に設計されていることを考慮すると、上記第（
３）式は、 Ｖ　＊　ｏ　＃ｖＯ　Ｆ　＋Ｖ　ｓ　（　Ｒ　ｔ　ｏ　
＋　Ｒ　！　ｌ　）　／　Ｒ　ｔ　＋・　・　・　・　
（４） と近似される。また、カップリングコンデンサＣ，，を
介する増幅回路出力■，１は前記第（４）式の右辺第１
項の直流戒分を遮断したものであって、■，。＝ｖ，（
Ｒｔ。＋Ｒ．，）／Ｒ，．　　・・・・（５）で与えら
れる。

上記構戊の増幅回路は出力換算のオフセット電圧が入力
オフセット電圧に等しく、オフセｌト電圧による増幅器
出力のクリップの問題は解決されているものの、新たな
大容量コンデンサを必要とする欠点を有している。また
、低電圧動作する増幅回路はチップ部品により組立てら
れるのが普通であるが、今日このような大容量コンデン
サをチップ化する技術は提供されておらず、組立て工程
が繁雑になる欠点を有している。

（・・）発明が解決しようとする課題 本発明は従来技術に存する上記した課題を解決すること
を目的とするものであり、オフセット補償のための大容
量コンデンサが不要の増幅回路を４１　ｆ共することを
目的とする。

（二）課題を解決するための手段 本発明の増幅回路は、負帰還接続される増幅器と、この
増幅器の出力端子に一端が接続されるコンデンサおよび
基準電位に一端が接続される抵抗からなる直列回路と、
一対の比較入力端子が前記直列回路のコンデンサと抵抗
の接続点および増幅益の出力端子にそれぞれ接続され、
出力端子が前記増幅益の入力端子に接続される比較器か
らＩｌｌ戊される増幅回路から構成される。

（０作用 一対の比較入力端子が前記直列回路のコンデンサと抵抗
の接続点および増幅器の出力端子にそれぞれ接続され、
出力端子が前記増幅器の入力端子に接続される比較器は
、所定の周波数帯域の交流信号に対して応動せず、出力
オフセット電圧のみを比較器の遷移利得分の１とするよ
う作用し、もって大容量のコンデンサを付加することな
くオフセット補償を行うよう作用する。

（へ）実施例 以下，第１図を参照して本発明の一実施例を説明する。

本実施例の増幅回路は、負帰還抵抗Ｒ０とＲ１により閉
ループ利得が制御され、その非反転入力端子に振幅■，
、インピーダンスＲ，で表される交流信号源が接続され
る増幅器Ａ、比較器ＣＰ，＠源電圧ＶＣｃの１／２の電
圧を発生する基準電位源（基準電位のみを図示し、基準
電位源は図示しない）、一端が増幅ＷＡの出力端子に接
続されるコンデンサＣ１および一端が基準電位に接続さ
れる抵抗Ｒ，からなる直列回路から溝戊されている。

なお、コンデンサＣ，および抵抗Ｒ，からなる直列回路
は本発明により新たに付加される回路ではなく、従来の
増幅回路が備えている回路であって、コンデンサＣＩに
は通常１０μＦ程度のチップコンデンサが、抵抗Ｒｔに
はＩＯＫΩ程度の抵抗値の抵抗が使用されている。また
、符号■。Ｆは増幅ｓＡの入力段トランジスタの特性の
差あるいは入力回路のインピーダンスの差に起因して増
幅器Ａの入力段に発生するオフセットを電圧で表現した
ものである。

次に、土記構威される実施例の動作を直流動作と交流動
作に分けて説明する。

交流信号源の振幅Ｖ，がＶ，＝ｏのときには、増幅ＷＡ
の出力Ｖ１は明らがに直流戊分Ｖ１６のみとなる。また
、カップリングコンデンサｃ１によりこの直流戒分Ｖ１
，が遮断される増幅回路出力Ｖ，は抵抗Ｒ，により基準
電位（　Ｖｃｃ／　２　）に保持されている。そこで、
増幅器出力Ｖ．と増幅回路出力Ｖ，（Ｖｔ＝Ｖｃｃ／２
）とを比較する比較ＷＣＰの出力ＶｃＰは比較ＢＣＰの
遷移利得をＧ　ｃｐ　（　Ｇ　ｃｐ》１）とすると、 Ｖ　ｃｐ＝　（　ｖ＋ｄ−　Ｖ　ｃｃ／　２　）　Ｇ　
ｃｐ・　・　・　・　（６） で与えられる。さらに、増幅器Ａの開ループ利得をＧＡ
（ＧＡ》１）とすると、増幅器Ａの出力の直流或分Ｖ．
は、 ＩＶＯＦ　　Ｖ．Ｒ＋／　（Ｒｏ＋Ｒ＋）−　（　Ｖ　
ｌａ−　Ｖｃｃ／　２　）　Ｇｃｐｌ　ＧＡ＝Ｖ．　　
　　　　　　　　　　　　　　　　・　・　・　・（７
）より、 Ｖ　ｚ＝　　Ｉ　ＶＯＦ＋　　（　ＶＣＣ／　２　）Ｇ
ＣＰＩ　　ＧＡ／　　ｔ　１　＋　ＧＡＲ　＋／　　（
　Ｒ　ａ＋　Ｒ　＋）＋　Ｇ　ＣＰＧ　ＡＰＩ ”ｉ　Ｖ　ＯＦ／　Ｇ　ｃｐ＋　Ｖ　ｃｃ／　２　　　
　　・・（８）で与えられる。ここで、ＶＯ　Ｆ／　Ｇ
　ｃ　ｐが微小量であることを考慮すると、結局、 Ｖ　＋ｄ＃Ｖ　（ｃ／　２　　　　　　　　　　．　．
・・（９）が得られる。上記第（９）式は増幅器Ａの出
力の直流レベルが比較器ＣＰの動作により略基準電位（
　ｖ　ＣＣ／　２　）に固定されることを示している。

交流信号源の振幅■，がＶ，≠０となると、先に増幅回
路出力の直流レベルがＶ　ｃｃ／　２に固定されること
が証明されているので、増幅器出力■，は増幅５Ａの交
流或分をＶヨとして、 ■１Ｌｔｖｃｃ／２＋Ｖ．　　　　　　・・・・（１ｏ
）でダえられ、増幅回路出力Ｖ，はカツプリングコンデ
ンサＣ１のリアクタンスをＸ，として、Ｖｔ”’＝Ｖｃ
ｃ／２＋Ｖｌ．Ｒ！／　（Ｒ＊”＋ＸｃＪ　””・・・
・（１１） て”与えられる。よって、第（１ｏ）式で与えられる増
幅器出力Ｖ，と第（１１）式で与えられる増幅回路出力
Ｖ，を比較する比較ＷＣＰの出力ＶｃＰは、ｖ　ｃｐ＝
　Ｉ　ｖ　＋−　　ｖ　ｌｒＲ　＋／　＜　Ｒｔ’＋　
Ｘｃｒ）　Ｉｄｔｌ×ＧＣＰ　　　　　　　　・・・・
（１２）で与えられる。

ここで、増幅器出力の交流戊分Ｖ．の最大値に対して、
’ｖ’，　　　Ｖ．Ｒｔ／（Ｒｘ’＋Ｘｃ’）”’＃０
となるように、抵抗Ｒ，およびカップリングコンデンサ
Ｃ１の値を共に大きく設計しておけば、比較爵ＣＰは増
幅器出力Ｖ１の交流或分Ｖ．に対しては応動せず、ＶＣ
Ｐ二〇となる。

従って、このとき増幅ＷＡの出力Ｖ１の交流戊分Ｖ　＋
ｘは、 Ｖｓ−Ｖ＋−Ｒ＋／　　（　Ｒｏ＋　Ｒ＋）Ｉ　　ＧＡ
＃Ｖ． より、 Ｖ，−＃Ｖｓ　（Ｒ６＋　Ｒｌ）／Ｒｌ　　　”　　’
　　”　”　（１３）で与えられる。これにより、前記
第（９）式で与えられる直流成分と上記第（ｌ４）式で
与えられる交流戊分との和である増幅ＷＡの出力Ｖ１は
、Ｖ＋＃Ｖｃｃ／２＋Ｖｓ　（Ｒｏ＋Ｒ＋）／Ｒ＋・・
・・（１４） で与えられ、前記第（ｌ４）式で与えられる増幅器出力
Ｖ，の直流或分をカップリングコンデンサＣ，によって
遮断する増幅回路出力Ｖ，は、 ｖ，＝Ｖｓ（Ｒ．＋Ｒｔ）／Ｒ，　　　　−””（１５
）で与えられる。この第（ｌ５）式は本発明の増幅回路
が負帰還抵抗Ｒ０とＲ１のみによク定まる閉ループ利得
にて動作することを示している。また、前記第（８）式
は増幅ＢＡの出力オフセット電圧がｖｏＦ／Ｇｃｐとな
って、１．５Ｖ単一電源で動作するＳＥＰＰ溝或の増幅
器が使用される場合であってもオフセットの問題が回避
されることを示している以上、本発明を非反転増幅回路
に適用する例につき説明したが、本発明が反転増幅回路
にも、さらには単なる増幅回路以外、例えばイコライザ
アンプ等にも適用可能であることは当業者に明らかであ
る。また、この増幅回路は個別部品により溝或されても
差し支えないが、増幅器Ａ、比較器ＣＰ並びに基準電位
源を単一のチップに集積化することは実装面からして特
に有効であることを付記する。

（ト）発明の効果 以上述べたように本発明は、従来の増幅回路が備える出
力結合コンデンサを利用してオフセット補償機能を付加
するものであるため、部品点数の削減を計ることが可能
となり、組立て工程が簡素化されると共に増幅回路のサ
イズを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を非反転増幅回路に適用する実施例の回
路図、 第２図は従来の非反転増幅回路の回路図、第３図はオフ
セット補償機能を備える従来の非反転増幅回路の回路図
である。 第１図 Ａ・・・増幅器、　ＣＰ・・・比較器、セット電圧、　
Ｖ１・・信号源振幅、 Ｖ０１・・オフ Ｒ１・・信号源 インピーダンス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）負帰還接続される増幅器と、この増幅器の出力端
   子に一端が接続されるコンデンサおよび基準電位に一端
   が接続される抵抗からなる直列回路と、一対の比較入力
   端子が前記直列回路のコンデンサと抵抗の接続点および
   増幅器の出力端子にそれぞれ接続され、出力端子が前記
   増幅器の入力端子に接続される比較器から構成される増
   幅回路。
2. （２）前記増幅器が１．５Ｖ単一電源で動作するＳＥＰ
   Ｐ構成の増幅器であることを特徴とする請求項１記載の
   増幅回路。
3. （３）前記増幅器および比較器が単一チップに集積化さ
   れることを特徴とする請求項１記載の増幅回路。