JPH03192907A - 増幅器 - Google Patents

増幅器

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JPH03192907A
JPH03192907A JP1333095A JP33309589A JPH03192907A JP H03192907 A JPH03192907 A JP H03192907A JP 1333095 A JP1333095 A JP 1333095A JP 33309589 A JP33309589 A JP 33309589A JP H03192907 A JPH03192907 A JP H03192907A
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JP
Japan
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output
clip
state
amplifier
circuit
Prior art date
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Pending
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JP1333095A
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English (en)
Inventor
Souzou Iwata
岩田 創造
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
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  • Amplifiers (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、オーディオアンプ等の増幅器に関し、特に
出力のクリップを防止するためのりミッタを真にクリッ
プを生じる場合にのみ動作させるようにして、不要なゲ
イン制御動作を防1F−シて、忠実度を向上させるよう
にしたものである。
〔従来の技術〕
オーディオ用パワーアンプ等において、過大入力による
出力のハードクリップが長時間続くと回路内で発振等が
生じてパワートランジスタ、スピーカ等が損傷する恐れ
がある。そこでこのような過大な出力クリップを防止す
るために、信号レベルに応じてゲインを可変制御するリ
ミッタを設けることがある。
第2図はその回路の一例で、入力信号の経路中のパワー
アンプより手前の部分にVCA (電圧制御形利得制御
増幅回路)10を挿入し、入力信号を検波回路(整流回
路)12で検波して、ピークホールド回路14でピーク
ホールドした値に応じてVCA 10のゲインを可変制
御するようにしたものである。これによれば、入力信号
のレベルが大きくなるに従ってVCAIOのゲインが徐
々に低下して出力のハードクリップが防止される。
第3図は別の回路例を示したもので、入力信号の経路中
のパワーアンプ16より手前の部分にVCA18を挿入
し、パワーアンプ16の出力信号を検波回路20で検波
して、ピークホールド回路22でピークホールドした値
に応じてVCA18のゲインを可変制御するようにした
ものである。この回路においても、入力信号のレベルが
大きくなるに従ってVCA 10のゲインが徐々に低下
して出力のハードクリップが防止される。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記第2図や第3図の回路においては、クリップが生じ
ているかどうかに関係なく、単に入力信号のレベルが大
きくなるに従ってVCAのゲインを徐々に変化させるい
わゆるソフトクリップリミッタであるため、実際にはま
だクリップを生じないレベルであってもVCAによる信
号のコンプレッション動作を行なっていることになり、
高レベル信号増幅における忠実度を不要に低下させてい
た。
この発明は、前記従来の技術における問題点を解決して
、真にクリップを生じる場合にのみ動作するようにして
、それ以外では不要なゲイン制御動作を防止して、増幅
の忠実度を向上させたリミッタを具備する増幅器をtu
 tttしようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、増幅段出力のクリップ状態を二値化検出す
るクリップ検出回路と、前記増幅段の前段に配置され前
記クリップ検出回路によりクリップ状態が検出されてい
ないときには入力の電圧増加分に対する出力の電圧増加
分の比が1:1に設定されクリップ状態が検出されてい
るときには前記比がoo;lに設定されるように構成さ
れた利得制御増幅回路とを具備してなるものである。
〔作 用ン この発明によれば、出力が少しでもクリップしかけると
、増幅系路に介挿された利得制御増幅回路は、その入力
電圧増加分:出力電圧増加分の比をooHlとし、以後
これが解除されるまでは出力電圧は全く増加しなくなる
。それ以前の出力の状態、すなわちクリップを生じさせ
ない信号レベルの状態に対しては上記比が1;1に保持
されているので、ゲイン制御動作は何ら行なわれず、高
忠実度を保つことができる。例えば、低周波領域をブー
ストさせるなどの音質補正を行なう場合には、そのブー
スト分だけアンプがクリップし易くなるが、この発明に
よれば実際にクリップを生じる場合にのみリミッタが働
くので、それ以外では低域ブーストの効果を十分に発揮
させることができる。
また、ゲイン制御によるリミッタ動作であるため、一般
のダイオードを利用したクリッパのように不要な高調波
をほとんど発生させることなく、増幅器各部および聴感
上の悪影響が少なくて済む。
〔実施例〕
以下、この発明の詳細な説明する。
(実施例1) この発明の一実施例を第1図に示す。入力信号はアッテ
ネータ24、VCA26を介して電圧増幅器28で電圧
増幅され、さらに電流増幅器30で電流増幅されてミュ
ーティングスイッチ32を介してスピーカ端子34.3
6に導かれる。また、この出力信号はインジケータアン
プ38を介して信号レベル表示用LED40に供給され
て、信号レベルが表示される。
内の電圧増幅器28中の差動増幅器の動作点バランスの
くずれを検出したり、あるいは所定のクリップレベルを
設定して、それより大きな信号成分を抽出する等により
検出し、クリップインジケータLED44を駆動して、
クリップ状態であることを知らせる。
クリップ検出回路42の検出信号は、出力におけるクリ
ップの有無に対応した二値化信号である。
この検出信号は検波回路(整流回路)46で検波されて
、ピークホールド回路48でピークホールドされる。
ピークホールド回路48の具体例を第4図に示す。入力
信号Vln(検波回路46の出力信号)は、抵抗R2と
コンデンサC2で構成される平滑回路54で平滑される
。平滑回路54の出力Vaは、ダイオードD4を介して
コンデンサc3に供給される。ダイオードD4にはダイ
オードD5が並列かつ逆方向に接続されている。コンデ
ンサc3がラバホールド値出力V ouLが得られる。
この出力V outを例えば高入力インピーダンスバッ
ファ(図示せず)等で取り出して、前記VCA26の制
御信号端子に入力する。
第4図の回路の動作を第5図に示す。
平滑回路54のコンデンサC2は検波回路46の出力ピ
ーク値まで充電され、その後c2・R2の時定数で放電
する。平滑回路54の出力Vaのピーク値はダイオ・−
ドD4で順方向電圧v、12分降下してコンデンサC3
に蓄えられる。このコンデンサC3の電圧値がピークホ
ールド値出力Voutとして出力される。
平滑回路54の出力Vaがピークに達した後、その時定
数C2・R2により出力Vaが徐々に低下して、コンデ
ンサC3の電圧値VouLからダイオードD5の順方向
電圧V、−引いた値より低下すると、ダイオードD5が
オンして、コンデンサC3の電荷はダイオードD5を介
して抵抗R2に放電される。しかし、平滑回路54の出
力Vaは、当初コンデンサC3の電圧にダイオードD4
の順方向電圧vDPを足した値まで達しているので、平
滑回路54の出力Vaがそのピーク値よりダイオードD
4.D5の順方向電圧を足した値2DV、、、(〜1.
2V)分低下するのに要する時間Tの間はダイオードD
5はオンせず、コンデンサC3は放電されない。したが
って、この時間Tの間はピークホールド出力値Vout
の変化は防止される。
したがって、VCA26のゲイン制御に利用した場合に
出力信号波形に歪を生じるのが防止される。
なお、時間Tは平滑回路54の時定数02・R2によっ
て設定することができる。例えば、オーディオ信号を扱
う場合は、20出以上を与えるとして、検波回路46が
半波整流の場合T〉50m5.全波整流の場合T>25
m5に設定すれば、オーディオ帯域における連続波に対
し、DC出力が得られる。また、コンデンサC3の容量
は比較的小さなものでよい。
また、第4図の回路では、平滑回路54の抵抗R2の一
端をアース電位に接続したが、第6図に示すように負電
位−■に接続することもできる。
このようにすると、入力信号Vln−0のときには、ダ
イオードD5→抵抗R2→−■の経路により平滑回路5
4の出力はV a 名、 6 Vとなる。このため、コ
ンデンサC2はいかなる正値にホールドされていてもダ
イオードD5を介して一〇、6Vの点に放電され、コン
デンサC3の両端はOVとなる。したがって、入力V1
nがOvのときには出力Voutを完全にOvとするこ
とができる。
第1図において、VCA26はピークホールド回路48
にホールドされ開繁に変化しないようにされた二値に応
じて当該VCA26の入力端子増加に対する出力電圧増
加の比を変化させる。
クリップが生じていないときにはVCA26の入力端子
増加分:出力電圧増加分の比は1:1であるが、−旦少
しでもクリップしかければこれがクリップ検出回路42
により検出され、かつピークホールド回路48でホール
ドされ、これに応じてVCA26の前述した比はOo:
1となるように切換制御される。比がψ:1となると、
もはや入力レベルがいかに大きくなろうとそれに応じて
VCA26のゲインは逆に小さくなっていき、結果的に
雰は出力レベルは変化しない。比がcX5:1のとき入
力レベルが瞬間的に下がったとしても今後は逆にVCA
26のゲインが上がりやはり出力レベルは変化しない。
ただし、予め定められた時間以上、非クリップ状態に復
帰すれば、VCA26の比は再び1:1に戻り、通常の
増幅動作となることはいうまでもない。
以上述べたVCA26の動作特性を第7図に示す。比1
:1の動作をしている際中にクリップ検出がされるとそ
の時点の出力レベルで比■:1に切換わる。実際には、
回路内でのゲイン配分に応じ、所定のVCA出力レベル
で常に切換が生じることになる。また第8図は具体的な
りリップ入力に対してv c Aどのように動作するか
を説明するための波形図である。第8図(a)は回路入
力、同図(b)はVCA出力波形そして同図(c)はV
CAのゲイン変化を示す。
次に、クリップ検出回路の構成例について説明する。第
9図は、増幅器の負帰還ループを形成する入力段差動増
幅回路の動作点バランスの変化を検出することにより出
力のクリップを検出するようにしたものの回路構成を示
す。通常動作(非クリップ時)では差動トランジスタQ
  、Q  の両2 ベース電位は常に零電位に保たれている。これは反転形
演算増幅回路において負帰還動作に仮想接地となるのと
同様の原理で成立する。この状態ではトランジスタQ、
Q2は全く同様の動作をするため各コレクタ電流は等し
く、クリップ検出用トランジスタQ3はベース・エミッ
タ間電位が零でありオフしている。ここで過大入力によ
り出力OUTが電源電圧子Bにほぼ等しくなると、前述
のトランジスタQ1のベースはもはや仮想接地を維持で
きず、さらに出力増加が促されると同トランジスタQl
のベースは正方向に増大していく。
これによりトランジスタQ3はベース中エミッタ間に順
方向電圧が印加されオンとなる。そして、トランジスタ
Q3は電源子Bからクリップ表示用のLED44を介し
て電流を吸い込むことになる。
このトランジスタQ3のコレクタ・電圧は非クリップ時
には十81クリップ時には0となり、これをクリップ検
出用の二値化信号として利用することができる。
(実施例2) この発明の他の実施例を第10図に示す。前記第1図の
実施例と対応する部分には同一の符号を用いる。入力信
号はアッテネータ24、VCA26を介して電圧増幅器
28で電圧増幅されて電流増幅器30へ送出される。V
CA26の制御信号は、アッテネータ24の出力信号を
検波回路(整流回路)46で検波して、ピークホールド
回路48でピークホールドして、スイッチ49を介して
与えられる。
クリップ検出器42は電圧増幅器28の出力信号がクリ
ップ(た状態を例えば第9図に示したような構成により
検出し、クリップインジケータLED44を駆動して、
クリップ状態であることを知らせる。
前記VCA26の制御経路上に挿入されたスイッチ4つ
は、クリップ状態を検出していないときオフされ、クリ
ップ検出器42がクリップ状態を検出しているときオン
される。
これによれば、VCA26の前述した比を■;1に設定
すれば、VCA26の入力がクリ・ツブレベル以上に大
きくなっても、その出力は一定に保たれる。したがって
、電圧増幅器28の出力は、入力がさらに大きくなって
もそれ以上には増大せずクリップ状態が過大となるこは
ない。
また、クリップ検出器42の感度を調整することにより
クリップ率(歪率)が所定値以上(例えば歪1%)にな
った時に初めてスイ・ノチ49がオンしてVCA26を
コンプレッション動作させるようにすることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、出力がクリッ
プしかけると、利得制御形増幅回路がその入力電圧増加
分:出力電圧増加分の比を閃:1とするようにコンプレ
ッション動作するので、それ以上のクリップ増大が防止
されるとともに、クリップを生じない信号レベルに対し
てはその比が1t1に保持されコンプレッション動作は
一切行なわれないので、高想実度を保つことができる。
例えば、低周波領域をブーストさせるなどの音質補正を
行なう場合には、そのブースト分だ1ブアンブがクリッ
プし昌くなるが、この発明によれば実際にクリップを生
じる場合にのみリミッタが働くので、それ以外では低域
ブーストの効果を十分に発揮させることができる。
また、ゲイン制御によるリミッタ動作であるため、一般
のダイオードを利用したクリッパのように不要な高調波
をほとんど発生させることなく、増幅器各部および聴感
上の悪影響が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示すプロ・ツク図であ
る。 第2図、第3図は、それぞれ従来装置を示すブロック図
である。 第4図は、第1図のピークホールド回路48の具体例を
示す回路図である。 第5図は、第4図の回路図の動作波形図である。 第6図は、第4図のピークホールド回路の変更例を示す
回路図である。 第7図は、VCA26の動作特性を示す図である。 第8図は、具体的なりリップ入力に対するvCA26の
動作例を示す図である。 第9図は、クリップ検出回路の構成例を示す回路図であ
る。 第10図は、この発明の他の実施例を示すブロック図で
ある。 26・・・VCA (電圧制御形増幅器)、28・・・
電圧増幅器、42・・・クリップ検出回路。 手 続 軒誼 正 書 事件の表示 平成 年 特許願 第 33095 号 2゜ 発明の名称 増 幅 器 3゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 増幅段出力のクリップ状態を二値化検出するクリップ検
    出回路と、 前記増幅段の前段に配置され前記クリップ検出回路によ
    りクリップ状態が検出されていないときには入力の電圧
    増加分に対する出力の電圧増加分の比が1:1に設定さ
    れクリップ状態が検出されているときには前記比が∽:
    1に設定されるように構成された利得制御増幅回路と を具備してなる増幅器。
JP1333095A 1989-12-22 1989-12-22 増幅器 Pending JPH03192907A (ja)

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JP1333095A JPH03192907A (ja) 1989-12-22 1989-12-22 増幅器

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