JPH0345567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気信号の電力を増幅するシング
ルエンデツトプツシユプル（SEPP）形の電力増
幅器に関するものである。

電気信号として、例えばオーデイオ信号を増幅
してスピーカ等に供給する場合に、電池を電源と
しているなどで若干の歪は許しても、特に高能率
を必要とする場合がある。そして高能率化の要件
としては次の２つがあげられる。

要件の１は無信号時の消費電流（以下アイドル
電流とする）が少ないことで、これは特に音声の
ように振幅の変動が大きく、また、多くの休止を
伴う信号の場合に重要な要件である。

要件の２は電源利用率が高いことで、これは最
大振幅を出力しているとき出力トランジスタの電
圧降下が小さい（飽和電圧が小さい）ことで、特
に電源電圧が低い場合に重要な要件である。

従来、SEPP形の電力増幅器の終段トランジス
タの接続方法には基本的には第３図、第４図、お
よび第５図に示すような回路が知られている。

第３図はコンプリメンタリ形の電力増幅器で、
T_iは入力信号端子、D_r1は駆動回路、TR₁および
TR₂はコレクタ接地されたコンプリメンタリ形の
出力トランジスタであり、T₀は出力信号端子で
ある。また、電源は−V_ccと＋V_ccによつて供給さ
れる。

この回路では出力トランジスタTR₁，TR₂は共
にそのコレクタが接地されているエミツタフオロ
アで動作している。そして、同一電源電圧が供給
されている駆動回路D_r1ではトランジスタTR₁，
TR₂のベース・コレクタ間は飽和電圧がほぼ0V
となる様に駆動するが、出力トランジスタのベー
ス・エミツタ間はトランジスタTR₁，TR₂を駆動
するためには約0.7V必要となる。したがつて、
出力トランジスタTR₁，TR₂のベース電圧をコレ
クタと同一の電源電圧で駆動させる本件のような
場合、コレクタ・エミツタ間は最小でも0.7×２
＝1.4Vの電圧降下が生じ電源電圧が低い場合
（5V程度）出力信号のダイナミツクレンジが小さ
くなり、前記要件の２を満たすことができないと
いう欠点がある。

第４図は第３図の欠点を改善しようとするもの
でトランジスタTR₃とTR₄には第３図と異なつて
同一の導電型式のトランジスタを使用している。

そして、トランジスタTR₄はエミツタ接地にす
ることによりトランジスタTR₄の飽和電圧を小さ
くしている。

また、出力電圧の一部をコンデンサC₁によつ
て駆動回路D_r2側に帰還し、電源電圧以上の駆動
電圧を得ることにより、トランジスタTR₃を飽和
可能にさせたものである。

しかしながら、この回路でも出力電圧の一部を
駆動に使用しているため、十分な能率が得られ
ず、また、大容量のコンデンサC₁を必要とする
という欠点がある。

第５図は高い電流増幅率を得ながら電圧降下を
なるべく小さくしようとするもので、トランジス
タTR₅とTR₆およびトランジスタTR₇と、TR₈を
夫々インバーテツド・ダーリントン回路にしてい
る。

しかしこの回路もトランジスタTR₅およびTR₆
のベース・エミツタ間電圧の夫々に約0.7Vが必
要である。

すなわち入力端子T_iに最大＋V_ccの入力信号が
入つたとしてもトランジスタTR₅のエミツタ電圧
は（V_cc−0.7V）であるから、出力電圧もこの電
圧以上になりえない。入力電圧がマイナス側にな
つたときも同様にトランジスタTR₆のベース・エ
ミツタ間電圧分の電圧降下が生じ、第３図の場合
と同様に電圧利用率が悪いという欠点があつた。

この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもの
で、簡易な回路構成で高能率な電力増幅器を提供
するものである。

以下この発明の電力増幅器の概要を図面によつ
て説明する。

第１図は、この発明の一実施例である電力増幅
回路を示したもので、T_iは入力信号端子、A₁，
A₂は増幅器で、A₁は正相の信号が、A₂は逆相の
信号が出力される。TR₁₁，TR₁₂は出力トランジ
スタで、両者はPNP、NPN型のトランジスタペ
アからなるコンプリメンタリ出力トランジスタで
形成されている。

なお、Z₁，Z₂、はこの電力増幅回路の負帰還回
路を構成しているインピーダンス素子で、通常抵
抗、または抵抗とコンデンサの並列回路によつて
構成されている。また抵抗Ｒはオーバードライブ
防止用の制限抵抗であり、Z₃はトランジスタのス
イツチング時点で発生しやすいリンギングを防止
するためのインピーダンス素子で、通常は抵抗ま
たはコンデンサまたは抵抗とコンデンサの並列回
路によつて構成されるが、この発明では本質的に
はZ₃は省略することができる。

以上の構成からなるこの発明の電力増幅器は、
入力端子T_iに信号が供給されると増幅器A₁，A₂
によつてａ点、ｂ点には同一レベルの逆相の電圧
が出力される。また、トランジスタTR₉〜TR₁₀
はａ点、ｂ点を逆相入力端子とするＢ級電力増幅
器であるから、全体として負帰還インピーダンス
素子Z₁，Z₂の値で決まる電圧利得を持つた電力増
幅器となる。

そして、今ａ点がプラスとなりｂ点がマイナス
となるような入力信号が供給されると、TR₉が導
通状態になり、TR₁₀は遮断状態になる。このと
きTR₉のエミツタ電流は増幅器A₁とA₂の差動出
力電圧とトランジスタTR₉のベース・エミツタ間
電圧および電流制限抵抗Ｒによつて決められる。

また逆にａ点がマイナス電位になり、ｂ点がプ
ラス電位になると、トランジスタTR₁₀が導通状
態になり、TR₉が遮断状態になる。そして、この
時もTR₁₀のエミツタ電流は同様に決められる。

ところで、トランジスタTR₉またはTR₁₀のコ
レクタ電流はそれぞれのエミツタ電流にほぼ等し
いからコンプリメンタリ接続されている出力トラ
ンジスタTR₁₁またはTR₁₂に必要なベース電流は
電流制限抵抗Ｒによつてその値を設定することが
可能になる。

このように出力トランジスタTR₁₁及びTR₁₂は
制限抵抗Ｒによつて定めることができる電流まで
駆動されるので、そのコレクタ・エミツタ間の飽
和電圧である、例えば、0.2Vぐらいまで使用す
ることができる。

また出力端子T₀の電位は駆動トランジスタ
TR₉またはTR₁₀のベース・エミツタ間電圧の影
響を受けることがないから、トランジスタTR₁₁
およびTR₁₂の飽和電圧が0.2Vであれば、電源電
圧（＋V_cc−0.2V）〜（−V_cc−0.2V）の範囲の
出力信号を得ることができるようになり、電源利
用率を極限まで高めることができ、前記した要件
の２を満たすことができる。

また、入力信号端子T_iに信号が無いときは、ａ
点、ｂ点間の電位差が０となるので、トランジス
タTR₉〜TR₁₂のすべては遮断状態となり、アイ
ドリング電流だけとなつて前記高能率化の要件１
を満たすことになる。

なお、前記したようにトランジスタTR₉〜
TR₁₂の動作曲線上には遮断状態が存在するため、
クロスオーバ歪を発生するが、十分な負帰還によ
つてほとんど問題がない程度に軽減させることが
できる。

第２図はこの発明の他の実施例を示したもの
で、第１図の増幅器A₁，A₂に変えて正相および
逆相の出力信号が同時に得られる増幅器A₃を使
用した例を示している。

この実施例の場合も、第１図の実施例と同一の
動作を行わせることができ、しかも１個の増幅器
A₃としているので、回路構成を更に簡易化する
ことができるという効果がある。

以上説明したように、この発明の電力増幅器
は、入力信号に対して正相および逆相の信号が出
力される増幅器を使用し、この２つの出力信号を
コンプリメンタリ接続された駆動トランジスタの
ベース・エミツタ間にそれぞれ共通に供給し、こ
の駆動トランジスタのコレクタ出力でエミツタ接
地型のコンプリメンタリ出力トランジスタをドラ
イブするようにしているから、電源利用率を極限
まで高めることが出来ると共に、アイドル電流を
大幅に減らす事ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電力増幅器の
回路図、第２図は本発明の他の実施例を示す電力
増幅器の回路図、第３図、第４図、第５図は従来
の電力増幅器の回路図を示す。 図中、D_r1，D_r2は駆動回路、A₁，A₂，A₃は増
幅器、TR₁₁，TR₁₂、は出力トランジスタ、
TR₉，TR₁₀は駆動トランジスタを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力信号を正相および逆相で増幅する増幅器
   と、ベース電極およびエミツタ電極がそれぞれ相
   互に接続され、前記増幅器の正相出力が前記エミ
   ツタ電極に、前記増幅器の逆相出力が前記ベース
   電極に入力されているコンプリメンタリ駆動トラ
   ンジスタと、前記コンプリメンタリ駆動トランジ
   スタの夫々のコレクタ電極がベース電極に接続さ
   れ、コレクタ電極が相互に接続されて出力信号端
   子とされているエミツタ接地型のコンプリメンタ
   リ出力トランジスタにより形成されていることを
   特徴とする電力増幅器。