JPH0348683B2 - - Google Patents

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JPH0348683B2
JPH0348683B2 JP56210597A JP21059781A JPH0348683B2 JP H0348683 B2 JPH0348683 B2 JP H0348683B2 JP 56210597 A JP56210597 A JP 56210597A JP 21059781 A JP21059781 A JP 21059781A JP H0348683 B2 JPH0348683 B2 JP H0348683B2
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transistor
voltage
bias
power supply
circuit
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JP56210597A
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Masaru Ida
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Original Assignee
Yamaha Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、小信号増幅時における低ひずみ率
と、大信号増幅時における高効率さとを兼ね備え
た電力増幅器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a power amplifier that has both low distortion when amplifying small signals and high efficiency when amplifying large signals.

A級増幅器は、ひずみ率が極めて低いという利
点を有しているから、これをオーデイオ用の電力
増幅器として用いれば極めて良好な音質を得るこ
とができる。しかしながらA級増幅器はその動作
原理から、極めて電力効率が悪いという欠点を有
しており、このため高出力化が困難である。
Class A amplifiers have the advantage of extremely low distortion rates, so if they are used as power amplifiers for audio, extremely good sound quality can be obtained. However, due to its operating principle, class A amplifiers have the disadvantage of extremely low power efficiency, which makes it difficult to achieve high output.

従来、A級増幅器が持つ前記利点を生かすと共
に前記欠点を克服するようにした電力増幅器とし
ては、マニユアルスイツチの切換操作によつてA
級動作とB級動作とを選択し得るようにしたもの
が知られている。すなわちこの電力増幅器は、前
記マニユアルスイツチを一方の切換位置に設定す
ると、電力増幅段のバイアス量が増加されてA級
動作が選択されると共に同電力増幅段に供給され
る電源電圧が低下されて損失が過大となるのを防
止し、一方前記マニユアルスイツチが他方の切換
位置に設定された場合はバイアス量が減少されて
B級動作が選択されると共に電源電圧が増加され
て高出力が得られるようにしたものである。しか
しながらこのような電力増幅器は、A級動作が選
択されると、上述したように電源電圧が低下され
るから、B級動作が選択されている場合よりも最
大信号レベルが小さい信号しか増幅し得なくなる
(すなわちダイナミツクレンジが狭くなる)とい
う問題があつた。
Conventionally, a power amplifier that takes advantage of the advantages of class A amplifiers and overcomes the disadvantages of class A amplifiers has been designed to
A device is known in which a class motion and a class B motion can be selected. That is, in this power amplifier, when the manual switch is set to one switching position, the bias amount of the power amplification stage is increased to select class A operation, and the power supply voltage supplied to the power amplification stage is decreased. This prevents the loss from becoming excessive, and when the manual switch is set to the other switching position, the bias amount is reduced and class B operation is selected, and the power supply voltage is increased to obtain high output. This is how it was done. However, in such a power amplifier, when class A operation is selected, the power supply voltage is lowered as described above, so that only a signal with a lower maximum signal level can be amplified than when class B operation is selected. There was a problem that the dynamic range became narrower.

一方、近年オーデイオ用機器のデイジタル化が
進み、低ひずみ率と広いダイナミツクレンジとを
両立し得る電力増幅器の自現が強く望まれてい
る。
On the other hand, in recent years, audio equipment has become increasingly digital, and there is a strong desire to develop a power amplifier that can achieve both low distortion and a wide dynamic range.

この発明は、以上の諸事情に鑑み小信号に対す
る低ひずみ率を確保したまま大信号を効率よく増
幅し得る電力増幅器を提供することを目的として
なされたもので、電力増幅段の出力端子に得られ
る出力信号に基づいて信号レベルを検出する信号
レベル検出手段と、前記信号レベルが小さい場合
は前記電力増幅段のバイアス量を増加させ、また
前記信号レベルが大きい場合は前記バイアス量を
減少させるバイアス制御手段と、前記信号レベル
が小さい場合は前記電力増幅段へ供給される電源
電圧を減少させ、また前記信号レベルが大きい場
合は前記電源電圧を増加させる電源電圧制御手段
とを具備してなることを特徴としている。
In view of the above circumstances, the present invention has been made for the purpose of providing a power amplifier that can efficiently amplify large signals while maintaining a low distortion rate for small signals. a signal level detection means for detecting a signal level based on an output signal generated by the signal; and a bias for increasing a bias amount of the power amplification stage when the signal level is small and decreasing the bias amount when the signal level is large. and a power supply voltage control means for decreasing the power supply voltage supplied to the power amplification stage when the signal level is small and increasing the power supply voltage when the signal level is large. It is characterized by

以下、この発明による電力増幅器の実施例を図
面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the power amplifier according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図はこの発明による電力増幅器の一実施例
の構成を示す回路図である。この図において、
NPNトランジスタ1a、およびPNPトランジス
タ1bは、この電力増幅器の電力増幅段を構成す
るトランジスタであり、これらトランジスタ1
a,1bの各エミツタ抵抗2a,2bは共通接続
されて出力端子3に接続され、これらトランジス
タ1a,1bの両ベース間には、これらトランジ
スタ1a,1bに等量のバイアス電流IBを流すた
めのバイアス回路(例えば定電圧回路)4が介挿
されている。このバイアス回路4は、前記バイア
ス電流IBを、後述するバイアス制御回路10(バ
イアス制御手段)の出力に応じて、トランジスタ
1a,1bがA級(あるいはAB級)にバイアス
される大きな値IB1、またはこれらトランジスタ
1a,1bがB級にバイアスされる小さな値IB2
に切り換え得るように構成されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of a power amplifier according to the present invention. In this diagram,
NPN transistor 1a and PNP transistor 1b are transistors that constitute a power amplification stage of this power amplifier, and these transistors
The emitter resistors 2a and 2b of transistors a and 1b are commonly connected to the output terminal 3, and between the bases of these transistors 1a and 1b, in order to flow an equal amount of bias current I B to these transistors 1a and 1b. A bias circuit (for example, a constant voltage circuit) 4 is inserted. This bias circuit 4 sets the bias current I B to a large value I B1 that biases the transistors 1a and 1b to class A (or class AB) according to the output of a bias control circuit 10 (bias control means) to be described later. , or a small value I B2 at which these transistors 1a and 1b are biased to class B.
It is configured so that it can be switched to

次に、直列接続された電源5a(電圧E1)と電
源6a(電圧E2)とは、前記トランジスタ1aの
コレクタへ正の電源電圧+Bを供給するための電
源であり、電源5aの負側端子は接地され、電源
5aの正側端子と電源6aの負側端子との接続点
はダイオード7aを順方向に介してトランジスタ
1aのコレクタに接続され、電源6aの正側端子
はスイツチ回路8aを介してトランジスタ1aの
コレクタに接続されている。
Next, the power supply 5a (voltage E 1 ) and the power supply 6a (voltage E 2 ) connected in series are power supplies for supplying the positive power supply voltage +B to the collector of the transistor 1a, and the negative side of the power supply 5a The terminal is grounded, the connection point between the positive side terminal of the power source 5a and the negative side terminal of the power source 6a is connected to the collector of the transistor 1a through a diode 7a in the forward direction, and the positive side terminal of the power source 6a is connected to the switch circuit 8a. It is connected to the collector of the transistor 1a through the transistor 1a.

一方、直列接続された電源5b(電圧E1)、電
源6b(電圧E2)は、トランジスタ1bのコレク
タへ負の電源電圧−Bを供給するための電源であ
り、電源5bの正側端子は接地され、電源5bの
負側端子と電源6bの正側端子との接続点はダイ
オード7bを逆方向に介してトランジスタ1bの
コレクタに接続され、電源6bの負側端子はスイ
ツチ回路8bを介してトランジスタ1bのコレク
タに接続されている。信号レベル検出回路9は、
前記出力端子3に得られる出力信号の電圧e0の絶
対値が、電圧E1よりも僅かに小さく設定された
所定レベルより大である時と、前記電圧e0の絶対
値が前記所定レベル以下に低下した後の所定時間
内とにおいて検出信号を出力するように構成され
ている。この信号レベル検出回路9から出力され
る検出信号はバイアス制御回路10と、電源電圧
切換回路11(電源電圧切換手段)とへ各々供給
されている。バイアス制御回路10は、前記バイ
アス回路4を、前記検出信号が供給されていない
場合は、トランジスタ1a,1bがA級(あるい
はAB級)にバイアスされるように、すなわちバ
イアス電流IBが値IB1となるように制御し、前記検
出信号が供給されている場合は、トランジスタ1
a,1bがB級にバイアスされるように、すなわ
ちバイアス電流IBが値IB2となるように制御する回
路である。また電源電圧切換回路11は、前記信
号レベル検出回路9から検出信号が供給されてい
なければスイツチ回路8a,8bを共に開状態に
し、一方同検出信号が供給されていればスイツチ
回路8a,8bを共に閉状態にする回路である。
なお端子12は前記出力端子3に対応する接地端
子である。
On the other hand, the power supply 5b (voltage E 1 ) and power supply 6b (voltage E 2 ) connected in series are power supplies for supplying the negative power supply voltage -B to the collector of the transistor 1b, and the positive terminal of the power supply 5b is The connection point between the negative terminal of the power supply 5b and the positive terminal of the power supply 6b is connected to the collector of the transistor 1b through a diode 7b in the opposite direction, and the negative terminal of the power supply 6b is connected to the collector of the transistor 1b through a switch circuit 8b. It is connected to the collector of transistor 1b. The signal level detection circuit 9 is
When the absolute value of the voltage e 0 of the output signal obtained at the output terminal 3 is greater than a predetermined level set slightly smaller than the voltage E 1 , and when the absolute value of the voltage e 0 is less than the predetermined level. It is configured to output a detection signal within a predetermined time after the voltage drops to . The detection signal output from the signal level detection circuit 9 is supplied to a bias control circuit 10 and a power supply voltage switching circuit 11 (power supply voltage switching means). The bias control circuit 10 controls the bias circuit 4 so that when the detection signal is not supplied, the transistors 1a and 1b are biased to class A (or class AB), that is, the bias current I B is set to the value I B1 , and when the detection signal is supplied, transistor 1
This is a circuit that controls so that a and 1b are biased to class B, that is, so that the bias current I B has a value I B2 . Further, the power supply voltage switching circuit 11 opens both the switch circuits 8a and 8b if the detection signal is not supplied from the signal level detection circuit 9, and opens the switch circuits 8a and 8b if the same detection signal is supplied. Both circuits are closed.
Note that the terminal 12 is a ground terminal corresponding to the output terminal 3.

次に、以上の構成におけるこの電力増幅器の動
作を説明すると、第2図に示すタイムチヤートに
おける時刻t1以前のように、電圧e0の絶対値が電
圧E1に対応する所定レベル以下の場合、すなわ
ち小信号増幅時の場合、信号レベル検出回路9は
検出信号を出力しない。したがつてこの場合、電
源電圧切換回路11はスイツチ回路8a,8bを
開状態にするから、電圧+B,−Bとしては、電
源5a,5bの電圧+E1,−E1がダイオード7
a,7bを介して供給される(第2図のイ参照)。
またこの場合、バイアス制御回路10は、バイア
ス回路4をバイアス電流IBが値IB1になるように制
御する。このように、時刻t1以前においてはトラ
ンジスタ1a,1bはA級動作を行なうようにバ
イアスされると共に、電圧+B,−Bとしては電
圧+E1,−E1が供給される。次に、時刻t1におい
て電圧e0の絶対値が前記所定レベルを越えた場
合、信号レベル検出回路9は検出信号を出力する
ようになる。したがつてこの場合、電源電圧切換
回路11はスイツチ回路8a,8bを閉状態に移
行させ、この結果、電圧+B,−Bとしては電圧
+(E1+E2),−(E1+E2)が供給されるようにな
る。なおこの時、ダイオード7a,7bは逆バイ
アス状態となる。またこの場合、バイアス制御回
路10は、バイアス電流IBを値IB2(IB2<IB1)に切
り換える。このように時刻t1においては、トラン
ジスタ1a,1bはB級動作を行なうようにバイ
アスが切り換えられると共に、電圧+B,−Bは
各々増加される。次に、時刻t2において、電圧e0
の絶対値が前記所定レベル以下に減少した場合、
信号レベル検出回路9は、この時刻t2から期間T1
経過した時刻t3において検出信号を出力しなくな
る。したがつてこの場合、スイツチ回路8a,8
bは時刻t3において閉状態から開状態に移行し、
この結果、電圧+B,−Bは、+(E1+E2),−(E1
+E2)から+E1,−E1へ各々減少される。またこ
の時、バイアス電流IBは値IB2から値IB1へ増加さ
れる。このように、時刻t3においては、トランジ
スタ1a,1bはB級バイアス状態からA級バイ
アス状態に移行され、また+B,−Bは各々減少
される。なお前記期間T1は、電圧e0が頻繁に増
減した時バイアス電流IB、電圧+B,−Bが頻繁
に増減されるのを防止するために設けられてい
る。以後全く同様の動作に従つて、電圧+B,−
Bおよびバイアス電流IBは、電圧e0の絶対値の増
減に応じて増減される。
Next, to explain the operation of this power amplifier with the above configuration, when the absolute value of voltage e 0 is below a predetermined level corresponding to voltage E 1 , as before time t 1 in the time chart shown in FIG. That is, in the case of small signal amplification, the signal level detection circuit 9 does not output a detection signal. Therefore, in this case, since the power supply voltage switching circuit 11 opens the switch circuits 8a and 8b, the voltages +E 1 and -E 1 of the power supplies 5a and 5b are connected to the diode 7 as voltages +B and -B.
a, 7b (see A in Figure 2).
Further, in this case, the bias control circuit 10 controls the bias circuit 4 so that the bias current I B becomes the value I B1 . In this way, before time t1 , transistors 1a and 1b are biased to perform class A operation, and voltages + E1 and -E1 are supplied as voltages +B and -B. Next, when the absolute value of the voltage e 0 exceeds the predetermined level at time t 1 , the signal level detection circuit 9 begins to output a detection signal. Therefore, in this case, the power supply voltage switching circuit 11 shifts the switch circuits 8a and 8b to the closed state, and as a result, the voltages +B and -B are the voltages +(E 1 +E 2 ) and -(E 1 +E 2 ). will be supplied. Note that at this time, the diodes 7a and 7b are in a reverse bias state. Further, in this case, the bias control circuit 10 switches the bias current I B to the value I B2 (I B2 < I B1 ). Thus, at time t1 , the biases of transistors 1a and 1b are switched so that they perform class B operation, and voltages +B and -B are respectively increased. Next, at time t 2 , the voltage e 0
If the absolute value of decreases below the predetermined level,
The signal level detection circuit 9 detects a period T 1 from this time t 2
At the elapsed time t3 , the detection signal is no longer output. Therefore, in this case, the switch circuits 8a, 8
b transitions from the closed state to the open state at time t3 ,
As a result, the voltages +B, -B are +(E 1 +E 2 ), -(E 1
+E 2 ) to +E 1 and −E 1 respectively. Also at this time, the bias current I B is increased from the value I B2 to the value I B1 . Thus, at time t3 , transistors 1a and 1b are shifted from the class B bias state to the class A bias state, and +B and -B are respectively decreased. Note that the period T 1 is provided to prevent the bias current I B and the voltages +B and -B from being frequently increased or decreased when the voltage e 0 is frequently increased or decreased. Thereafter, following exactly the same operation, the voltages +B, -
B and bias current I B are increased or decreased in accordance with the increase or decrease in the absolute value of voltage e 0 .

このように、この実施例によれば増幅すべき信
号の信号レベルが小さければ、電力増幅段をA級
にバイアスさせると共に電源電圧を減少させ、ま
た増幅すべき信号の信号レベルが大きければ電力
増幅段をB級にバイアスさせると共に電源電圧を
増加させることができる。そして、信号レベル検
出回路9は、電力増幅段の出力端子に得られる出
力信号に基づいて動作するため、電力増幅段自体
の動作状態を正確に検出することができ、バイア
スおよび電源電圧の制御も確実なものとなる。す
なわち、電力増幅段より前段の電圧増幅段等に位
相補償の過不足があり、信号増幅時に位相回転等
を生じていたりした場合でも、切換等の制御タイ
ミングを誤ることなく、常に電力増幅段自身の動
作に応じたバイアス量および電源電圧を供給する
ことができる。なお、上記実施例においては、バ
イアス電流IBが切り換わるタイミングと、電圧+
B,−Bが切り換わるタイミングとを同一のタイ
ミングとして説明したが、バイアス電流IBの切り
換えタイミングは、バイアス電流IBが増加されて
いる状態において電圧+B,−Bは必ず減少され
ているという条件を満していれば、任意に変更し
てもよい。例えば第2図のハに示すバイアス電流
IBの切り換えタイミングのように、バイアス電流
IBが増加されるタイミングを、電圧+B,−Bが
減少されるタイミングより期間T2ずつ後方にず
らしてもよい。また前記実施例においてはバイア
ス電流IBを、トランジスタ1a,1bがA級動作
を行なうか、またはB級動作を行なうかのどちら
かに切り換えるものとして説明したが、このバイ
アス電流を、トランジスタ1a,1bが、AB級
動作とB級動作のどちらかを行なうように切り換
えるか、またはA級動作とAB級動作のどちらか
を行なうように切り換えるか、または完全に動作
モードを切り換えずに単に増減させるようにして
もよい。
In this way, according to this embodiment, if the signal level of the signal to be amplified is small, the power amplification stage is biased to class A and the power supply voltage is reduced, and if the signal level of the signal to be amplified is large, the power amplification stage is The power supply voltage can be increased while biasing the stage to class B. Since the signal level detection circuit 9 operates based on the output signal obtained at the output terminal of the power amplification stage, it can accurately detect the operating state of the power amplification stage itself, and can also control the bias and power supply voltage. It becomes certain. In other words, even if there is too much or too little phase compensation in the voltage amplification stage, etc. that precedes the power amplification stage, and phase rotation occurs during signal amplification, the power amplification stage itself will always be compensated without making mistakes in control timing such as switching. The amount of bias and power supply voltage can be supplied according to the operation of the device. In addition, in the above embodiment, the timing at which the bias current I B is switched and the voltage +
Although we have explained that the timing at which B and -B switch is the same timing, the timing at which bias current I B switches is that voltages +B and -B are always decreased while bias current I B is increased. You may change it arbitrarily as long as the conditions are met. For example, the bias current shown in Figure 2 C
Like the switching timing of IB , the bias current
The timing at which I B is increased may be shifted backward by a period T 2 from the timing at which voltages +B and -B are decreased. Furthermore, in the embodiment described above, the bias current I B was explained as switching between the transistors 1a and 1b performing class A operation or class B operation. 1b switches to perform either class AB operation or class B operation, or switches to perform either class A operation or class AB operation, or simply increases or decreases without completely switching the operation mode. You can do it like this.

次に、第3図は、この発明による電力増幅器の
一具体例を示す回路図であり、この図において、
第1図の各部に対応する部分には同一符号を付し
てその説明を省略する。第3図において、信号レ
ベル検出回路9は、出力端子3における出力信号
の電圧e0を、同電圧e0の絶対値|e0|に変換して
出力する絶対値回路13と、この絶対値回路13
の出力|e0|を基準電圧Vrと比較し、|e0|≧Vr
ならハイレベル信号を出力し、|e0|<Vrなら接
地レベル信号を出力する比較器14と、この比較
器14の出力端子とNPNトランジスタ15のベ
ースとの間に順次直列に接続された抵抗16〜1
8と、抵抗16,17に並列に接続されたダイオ
ード19と、抵抗16,17の接続点と接地点と
の間に接続されたコンデンサ20と、トランジス
タ15のコレクタにベースが接続されたPNPト
ランジスタ21等からなるもので、|e0|<Vrで
あればトランジスタ21のコレクタ電圧が接地レ
ベルとなり、|e0|≧Vrであればトランジスタ2
1のコレクタ電圧がハイレベルとなり、また|e0
|≧Vrなる状態から|e0|<Vrに移行したまま
抵抗16〜18の抵抗値とコンデンサ20の容量
とによつて決まる時間T1が経過するとトランジ
スタ21のコレクタ電圧がハイレベルから接地レ
ベルへ移行するようになつている。電源電圧切換
回路11は、前記トランジスタ21のコレクタ電
流によつて駆動されるNPNトランジスタ22と、
このトランジスタ22のエミツタ電流によつて駆
動されるPNPトランジスタ23等からなるもの
で、前記トランジスタ21のコレクタ電圧がハイ
レベルであればPNPトランジスタ8aおよび
PNPトランジスタ8bを導通させ、トランジス
タ21のコレクタ電圧が接地レベルであればトラ
ンジスタ8a,8bを非導通状態にするものであ
る。なお、トランジスタ8a,8bは第1図に示
したスイツチ回路8a,8bに各々対応する。バ
イアス制御回路10は、電源6aの正側端子とト
ランジスタ1aのコレクタとの間に電位差が発生
すると、すなわちトランジスタ8aが非導通状で
あると導通し、電源6aの正側端子とトランジス
タ1aのコレクタとの間に電位差が発生しない
と、すなわち、トランジスタ8aが導通すると非
導通状態になるPNPトランジスタ24と、トラ
ンジスタ24のコレクタ電流により駆動される
NPNトランジスタ25と、トランジスタ25の
コレクタ電圧がハイレベルであると導通し、同ト
ランジスタ25のコレクタ電圧が接地レベルであ
ると非導通状態になるNPNトランジスタ26等
からなるもので、トランジスタ8aが導通すると
トランジスタ26が導通し、トランジスタ8aが
非導通状態になるとトランジスタ26が非導通状
態になるようになつている。バイアス回路4は、
PNPトランジスタ27と、このトランジスタ2
7のエミツタとコレクタとの間に順次直列に接続
された抵抗28〜30とからなる定電圧回路であ
り、トランジスタ27のエミツタは定電流源31
の出力端子に接続されると共に、トランジスタ1
aをドライブするNPNトランジスタ32aのベ
ースに接続され、またトランジスタ27のコレク
タは、NPNトランジスタ33、抵抗34を順次
介して電源6bの負側端子に接続されると共にト
ランジスタ1bをドライブするPNPトランジス
タ32bのベースに接続されている。このバイア
ス回路4は、前記トランジスタ26が導通すると
トランジスタ27のコレクタ・エミツタ間電圧が
減少してトランジスタ1a,1bのバイアス電流
IBを減少させ、一方トランジスタ26が非導通状
態になるとトランジスタ27のコレクタ・エミツ
タ間電圧が増加して前記バイアス電流IBを増加さ
せる。なお、トランジスタ33のベースに接続さ
れている端子35は、この電力増幅器の入力端子
である。
Next, FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of a power amplifier according to the present invention, and in this diagram,
Components corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted. In FIG. 3, the signal level detection circuit 9 includes an absolute value circuit 13 that converts the voltage e 0 of the output signal at the output terminal 3 into the absolute value |e 0 | of the same voltage e 0 and outputs it, and this absolute value circuit 13
The output |e 0 | is compared with the reference voltage Vr, and |e 0 |≧Vr
A comparator 14 that outputs a high level signal if |e 0 | 16-1
8, a diode 19 connected in parallel to resistors 16 and 17, a capacitor 20 connected between the connection point of resistors 16 and 17 and the ground, and a PNP transistor whose base is connected to the collector of transistor 15. If |e 0 |<Vr, the collector voltage of transistor 21 becomes the ground level, and if |e 0 |≧Vr,
The collector voltage of 1 becomes high level, and |e 0
When the time T 1 determined by the resistance values of the resistors 16 to 18 and the capacitance of the capacitor 20 elapses while the state changes from |≧Vr to |e 0 |<Vr, the collector voltage of the transistor 21 changes from the high level to the ground level. It is starting to shift to The power supply voltage switching circuit 11 includes an NPN transistor 22 driven by the collector current of the transistor 21;
It consists of a PNP transistor 23 etc. driven by the emitter current of this transistor 22, and if the collector voltage of the transistor 21 is at a high level, the PNP transistor 8a and
The PNP transistor 8b is made conductive, and when the collector voltage of the transistor 21 is at the ground level, the transistors 8a and 8b are made non-conductive. Note that transistors 8a and 8b correspond to switch circuits 8a and 8b shown in FIG. 1, respectively. The bias control circuit 10 conducts when a potential difference occurs between the positive terminal of the power source 6a and the collector of the transistor 1a, that is, when the transistor 8a is non-conductive, and connects the positive terminal of the power source 6a and the collector of the transistor 1a. If no potential difference occurs between the PNP transistor 24, which becomes non-conductive when the transistor 8a becomes conductive, and the collector current of the transistor 24, the PNP transistor 24 becomes non-conductive.
It consists of an NPN transistor 25, an NPN transistor 26, etc., which becomes conductive when the collector voltage of the transistor 25 is at a high level, and becomes non-conductive when the collector voltage of the transistor 25 is at the ground level, and when the transistor 8a becomes conductive. When the transistor 26 becomes conductive and the transistor 8a becomes non-conductive, the transistor 26 becomes non-conductive. The bias circuit 4 is
PNP transistor 27 and this transistor 2
This is a constant voltage circuit consisting of resistors 28 to 30 connected in series between the emitter and collector of transistor 27, and the emitter of transistor 27 is connected to constant current source 31.
is connected to the output terminal of transistor 1.
The collector of the transistor 27 is connected to the negative terminal of the power supply 6b via the NPN transistor 33 and the resistor 34 in order, and the collector of the PNP transistor 32b that drives the transistor 1b is connected to the base of the NPN transistor 32a that drives the transistor 1b. connected to the base. In this bias circuit 4, when the transistor 26 becomes conductive, the collector-emitter voltage of the transistor 27 decreases, and the bias current of the transistors 1a and 1b decreases.
When I B is decreased and transistor 26 becomes non-conductive, the collector-emitter voltage of transistor 27 increases, increasing the bias current I B. Note that a terminal 35 connected to the base of the transistor 33 is an input terminal of this power amplifier.

しかして、この第3図に示す具体回路によれ
ば、第1図に示した実施例と同様の動作を行なわ
せることができる。
According to the specific circuit shown in FIG. 3, the same operation as in the embodiment shown in FIG. 1 can be performed.

次に第4図は、この発明による電力増幅器の他
の具体例を示す回路図である。この図において、
バイアス制御回路10は、第5図に示すように、
出力端子3における出力信号の電圧e0の絶対値が
電圧E1に対応する所定レベルを越えるとバイア
ス電流IBが値IB2になるように、また電圧e0の絶対
値が前記所定レベル以下であればバイアス電流IB
が値IB1(IB1>IB2)になるように、バイアス回路4
を制御する。また電源電圧制御回路11は、電源
6aの正側端子とトランジスタ8aのベースとの
間に介挿された抵抗36a、同ベースと出力端子
3との間に介挿されたツエナーダイオード37a
(ツエナー電圧Vz)、出力端子3とトランジスタ
8bのベースとの間に介挿されたツエナーダイオ
ード37b(ツエナー電圧Vz)、同ベースと電源
6bの負側端子との間に介挿された抵抗36bを
各々有してなるもので、これも出力端子3におけ
る出力信号の電圧e0の絶対値が電圧E1に対応する
所定レベルを越えると、ツエナー電圧Vzと電圧
e0とによつてトランジスタ8a(またはトランジ
スタ8b)が導通され、これによつて電圧+B
(または電圧−B)が第5図イに示すように、電
圧|e0+Vz|に応じて変化されるようになつて
いる。
Next, FIG. 4 is a circuit diagram showing another specific example of the power amplifier according to the present invention. In this diagram,
The bias control circuit 10, as shown in FIG.
When the absolute value of the voltage e0 of the output signal at the output terminal 3 exceeds a predetermined level corresponding to the voltage E1 , the bias current IB becomes the value IB2 , and the absolute value of the voltage e0 is below the predetermined level. If so, the bias current I B
bias circuit 4 so that the value I B1 (I B1 > I B2 )
control. The power supply voltage control circuit 11 also includes a resistor 36a inserted between the positive terminal of the power supply 6a and the base of the transistor 8a, and a Zener diode 37a inserted between the base and the output terminal 3.
(Zener voltage Vz), a Zener diode 37b (Zener voltage Vz) inserted between the output terminal 3 and the base of the transistor 8b, and a resistor 36b inserted between the base and the negative terminal of the power supply 6b. When the absolute value of the voltage e0 of the output signal at the output terminal 3 exceeds a predetermined level corresponding to the voltage E1 , the Zener voltage Vz and the voltage
e 0 makes transistor 8a (or transistor 8b) conductive, thereby causing voltage +B
(or voltage -B) is changed according to voltage |e 0 +Vz|, as shown in FIG. 5A.

しかしてこの第4図に示す具体回路によつても
第1図に示した実施例と同様の効果が得られる。
However, even with the specific circuit shown in FIG. 4, the same effects as in the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.

なお、以上に説明した実施例および具体例にお
いては、電圧+B,−Bおよびバイアス電流IB
主としてステツプ状に変化させるものとしたが、
これら電圧+B,−Bおよびバイアス電流IBを第
6図のイ,ロに示すように各々アナログ状に変化
させるようにしてもよい。
Note that in the embodiments and specific examples described above, the voltages +B, -B and the bias current I B were mainly changed in a stepwise manner.
These voltages +B, -B and bias current I B may be changed in an analog manner as shown in A and B of FIG. 6, respectively.

以上の説明から明らかなように、この発明によ
る電力増幅器によれば、バイアス制御手段と、電
源電圧制御手段とを各々設け、増幅すべき信号に
基づいて、増幅すべき信号の信号レベルが小さい
時は電力増幅段のバイアス量を増加させると共に
電源電圧を減少させ、前記信号レベルが大きい時
はバイアス量を減少させると共に電源電圧を増加
させるようにしたので、小信号を極めて低いひず
み率で増幅し得ると共に大信号は極めて高い電力
効率で増幅することができ、これによつて低ひず
み率と広いダイナミツクレンジとを両立させるこ
とができる。また、各制御手段の制御タイミング
は、電力増幅段自身の出力信号に基づいて検出さ
れるため、他の回路の位相変化等の影響を受ける
ことなく、常に正確にかつ的確なものとなる。
As is clear from the above description, according to the power amplifier according to the present invention, bias control means and power supply voltage control means are respectively provided, and based on the signal to be amplified, when the signal level of the signal to be amplified is small, In this method, the amount of bias in the power amplification stage is increased and the power supply voltage is decreased, and when the signal level is large, the amount of bias is decreased and the power supply voltage is increased, so that small signals can be amplified with an extremely low distortion factor. At the same time, large signals can be amplified with extremely high power efficiency, thereby making it possible to achieve both a low distortion rate and a wide dynamic range. Further, since the control timing of each control means is detected based on the output signal of the power amplification stage itself, it is always accurate and accurate without being affected by phase changes of other circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例の構成を示す回路
図、第2図は同実施例の動作を説明するためのタ
イムチヤート、第3図はこの発明の一具体例を示
す回路図、第4図はこの発明の他の具体例を示す
回路図、第5図は第4図に示す具体例の動作を説
明するためのタイムチヤート、第6図はこの発明
におけるバイアス電流、電源電圧の他の制御方法
を示すタイムチヤートである。 1a,1b…電力増幅段(トランジスタ)、4
…バイアス回路、5a,5b,6a,6b…電
源、8a,8b…スイツチ回路、9…信号レベル
検出手段(信号レベル検出回路)、10…バイア
ス制御手段(バイアス制御回路)、11…電源電
圧制御手段(電源電圧制御回路)。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the embodiment, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of the invention. 4 is a circuit diagram showing another specific example of the present invention, FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the specific example shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing bias current, power supply voltage, etc. in this invention. This is a time chart showing the control method. 1a, 1b...power amplification stage (transistor), 4
...Bias circuit, 5a, 5b, 6a, 6b...Power source, 8a, 8b...Switch circuit, 9...Signal level detection means (signal level detection circuit), 10...Bias control means (bias control circuit), 11...Power supply voltage control means (power supply voltage control circuit).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電力増幅段の出力端子に得られる出力信号に
基づいて信号レベルを検出する信号レベル検出手
段と、 前記信号レベルが小さい場合は前記電力増幅段
のバイアス量を増加させ、また前記信号レベルが
大きい場合は前記バイアス量を減少させるバイア
ス制御手段と、 前記信号レベルが小さい場合は前記電力増幅段
へ供給される電源電圧を減少させ、また前記信号
レベルが大きい場合は前記電源電圧を増加させる
電源電圧制御手段と を具備してなることを特徴とする電力増幅器。
[Scope of Claims] 1. Signal level detection means for detecting a signal level based on an output signal obtained at an output terminal of a power amplification stage, and increasing a bias amount of the power amplification stage when the signal level is small; Bias control means reduces the amount of bias when the signal level is high, and reduces the power supply voltage supplied to the power amplification stage when the signal level is low, and reduces the power supply voltage when the signal level is high. A power amplifier comprising power supply voltage control means for increasing the voltage.
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