JPH0358508A - 増幅装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、入力信号を増幅するための第１増幅器及びそ
の入力信号に依存する第１端子におけるブースト電圧を
変化させるための第２増幅器を備える増幅装置であって
、 前記第１増幅器かブースト電圧を保持するための第１端
子、第２電源電圧を受信するための第２電源電圧端子と
結合した第２端子、前記入力信号を受信するための第１
入力端子、及び特定の直流電圧レベルで重畳された第１
出力信号を供給するための第１出力端子を具え、その第
１端子は第１電源電圧を受信するための一方向性素子を
介し第１電源電圧端子と結合しており、 前記第２増幅器か、第１電源電圧端子と第２電源電圧端
子とにそれぞれ結合した第３端子と第４端子、一定量の
入力信号を受信するための第２入力端子、及びキャパシ
タを介し第１端子と結合した第２出力信号を供給するた
めの第２出力端子を具える増幅装置に関するものである
。

たとえばカー・ラジオ中で用いられているような増幅装
置は、２つの電源電圧端子間の電位差を用いて動作する
増幅器の出力をブーストするのに適している。

（従来の技術） このような増幅装置は米国特許第４．　７５２，　７４
７号より既知である。この既知の装置においては、類似
した入力信号を第１，第２入力端子の両方に印加してい
る。この入力信号を第１増幅器で増幅し、その増幅され
た信号が第１出力端子に生じ、この第１出力端子を負荷
に結合する。しかしながら、その入力信号は、それかあ
るしきい値を超えた場合にのみ第２増幅器により増幅さ
れ、その増幅器の信号は、第２出力端子において利用可
能である。

その第２出力端子をキャパシタを介し第１端子に接続し
ているので、第１端子におけるブースト電圧により、第
２出力信号の変化が探知されるであろう。第２電源電圧
との関係で、このブースト電圧により、第１増幅器か作
動する電位差が決定される。第１出力端子を一方向性素
子を介して第１電源電圧端子に結合させることにより、
ブースト電圧の値か最小となるか、この値は実質的に第
１電源電圧と等しい。入力信号かそのしきい値を超えな
い場合にはそのブースト電圧は前記最小値と等しくなり
、また、第１出力信号か第１電源電圧により制限される
傾向にあり、かつ、その入力信号か結果的にそのしきい
値を超える場合にはそのブースト電圧が変化する。この
ためそのブースト電圧は第１，第２電源電圧端子間の電
位差、多くとも２倍、と等しくなり得る。この結果、最
大出力は４倍となる。この最大出力に到達するため、第
１出力端子における直流電圧レベルは第１電源電圧と等
しくし、最大出力スイングに対し第１出力信号か中心に
位置するようにする必要かある。

しかしなから、このような直流電圧レベルは、平均して
半分の時間では、比較的小さな入力信号に対してはその
出力信号を第１電源電圧により不必要に制限する傾向に
あり、また、その結果として、比較的大きな歪みを伴い
ブースト電圧の変化か生じるという欠点を伴う。このこ
とは、第１端子の直流電圧レベルを他に設けることで小
さくすることができるが、出力電圧スイングと関連する
中心はずれのために最大出力が引き下げられる結果とな
る。

（発明か解決しようとする課題） 本発明の目的は、最大出力を供給するも、ブースト電圧
の変化に対する最小歪みを得られる増幅装置を提供せん
とするにある。

（課題を解決するための手段） 本発明による増幅装置は、さらに、第１出力端子に前記
直流電圧レベルを与えるための信号ホロワ回路及び前記
第１出力信号と基準信号とを比較することによりその信
号ホロワ回路を駆動するための第３増幅器を具え、その
第３増幅器が第３入力信号を受信するための第３入力端
子と第３出力信号を供給するための第３出力端子とを具
え、その第３出力端子を第１出力端子に結合し、その第
３出力端子を前記信号ホロワ回路に結合したことを特徴
とする。

本発明は、第１出力端子における直流電圧レベルを絶え
ずブースト電圧と第２電源電圧との中間に設定していな
ければならないとの認識に基づいている。このことは、
第１出力信号を直流電圧レベルに固定することで達成さ
れ、第１出力信号が第２電源電圧により制限を受ける傾
向にある場合、このレベルは変化する。この目的のため
、第１出力信号を基準信号と比較するが、この基準信号
はブースト電圧の変動なして許容される最大第１出力信
号の目安である。この比較の結果は第３出力信号となり
、この信号により信号ホロワ回路を駆動する。従って比
較的小さな入力信号から結果として生じる比較的小さな
第１出力信号は、直流電圧レベルに影響を及ぼさず、ま
た、ブースト電圧の変化を大きくすることもない。しか
しなから、第１入力信号の増加が結果として基準信号の
過剰につながるとただちに第１出力端子における直流電
圧レベルはブースト電圧に比例して追従する。

これがため、第１出力信号スイングに対して直流電圧レ
ベルを絶えず中心に位置させてブースト電圧の変化を最
小とし最大出力か得られるようにする。

本発明による増幅装置の一例では、前記信号ホロワ回路
か第１手段と第２手段と、入力端子及び出力端子を有す
る電流ミラー回路とを具え、その電流ミラー回路の入力
端子を前記第１手段を介し前記第１電源電圧端子と結合
し、かつ、第３出力端子と結合しており、また、前記電
流ミラー回路の出力端子を第２手段を介し第１出力端子
に結合したことを特徴としつる。従って、電流ミラー回
路の入力端子での信号により、電流ミラー回路の電流比
と第２手段の構成に依存している第１出力端子における
直流電圧レベルを決定する。ブースト電圧か変化しない
場合には、この信号の大きさは第１手段の構成に関連し
ている。ブースト電圧か変化を示す場合には、この信号
の大きさは第３出力信号により決まる。

本発明による増幅装置の他の一例では、前記第１手段か
少なくともｌっの一方向性素子と少なくとも１つの抵抗
とを具え、これら一方向性素子と抵抗とを前記電流ミラ
ー回路の前記入力端子と第１電源電圧端子との間に直列
に結合したことを特徴としつる。ブースト電圧の変化か
ない場合には、第１増幅器の構造によって複数個設ける
ことのできる一方向性素子の電圧降下と抵抗値により、
電流ミラー回路の入力端子の信号を決定する。

本発明による増幅装置のさらに他の一例では、前記第２
手段か少なくとも１つの抵抗を具え、この抵抗を前記電
流ミラー回路の前記出力端子と前記第１出力端子との間
に結合したことを特徴としつる。これにより、電流ミラ
ー回路の出力端子における信号例えば出力電流に依存す
る第１出力端子での直流電圧レベルを、抵抗の値により
決定する。

本発明による増幅装置のさらに他の例では、前記第３増
幅器が特に、それぞれか第１主電極と制御電極と第２主
電極とを有する少なくとも２つのトランジスタを備える
差動段及び電流源回路及び基準信号回路を具え、その第
１主電極を相互に結合し、かつ、電流ミラー回路に結合
しており、方の制御電極を前記第１出力端子に結合し、
前記基準信号を受信するために他方の制画電極を前記基
準信号回路に結合し、かつ、一方の第２主電極を前記第
３出力端子に結合したことを特徴としつる。その差動段
は第３出力端子における第３出力信号を変化させるため
のしきい値回路として動作する。基準信号はそのしきい
値を構成し、そのしきい値はブースト電圧の変化かない
場合の最大許容第１出力信号と関連している。そのしき
い値を超える場合には、第３増幅器か第１手段から電流
ミラー回路の駆動を引き継ぐ。

本発明による増幅装置のさらに他の例では、前記増幅装
置はさらに第４，第５増幅器を具え、これらを結合し前
記第１，第２増幅器と同様に構威し、その第４増幅器は
この結果、他の直流電圧レベルで重畳された第４出力信
号を供給するための第４出力端子を具えており、さらに
、前記信号ホロワ回路は前記第４出力端子における前記
他の直流電圧レベルを生じるようにし、さらに、前記第
３増幅器は前記第４出力信号と前記基準信号との比較を
することにより前記信号ホロワ回路を駆動するようにし
、その第３増幅器は他の入力端子を具え、その入力端子
を第４出力端子に結合していることを特徴としうる。本
例では第１，第４増幅器かブリッヂ増幅回路を構成して
おり、この回路の出力端子の直流電圧レベルは、第１，
第４出力信号に依存し、第３増幅器を介して信号ホロワ
回路により決定される。前記出力信号のいずれか一つが
基準信号を超える場合には、ＯＲゲートを用いることに
より両方の直流電圧レベルか補正されるであろう。本例
ては、第２手段を二重に設けている。

（実施例） 第１図は本発明による増幅装置の一実施例を示している
。この装置は第１増幅器ＡＩおよび第２増幅器Ａ２を具
えており、このＡ１は端子ｌ及び端子２を有しており、
それぞれ端子１をダイオードＤ１を介し電源電圧端子Ｖ
ｄｄに結合し、端子２を電源電圧端子Ｖｓａに結合し、
また、このＡ１は入力信号Ｖｉｎｌを受信するための入
力端子５、出力信号Ｖ。．，を供給するための出力端子
６を有しており、またこのＡ２は端子３及び端子４を有
しており、これらをそれぞれ電源電圧端子Ｖｄｄ及びＶ
ｓｇに結合し、またこのＡ２は入力信号ｖ．１′を受信
するための入力端子７及び出力信号■。．２を供給する
ための出力端子８を有している。キャパシタＣＩを介し
て、出力端子８を端子１に結合し、このＣＩはブースト
電圧Ｖｔを保持する。さらにこの装置は、第３増幅器Ａ
３と、第１手段Ｍｌ，第２手段Ｍ２及び電流ミラー回路
Ｓを具える信号ホロワ回路とを具えている。この第３増
幅器Ａ３を端子９を介して電源電圧端子Ｖｄｄに結合し
、かつ、端子ｌＯを介して電源電圧端子Ｌａに結合する
。さらに、この第３増幅器Ａ３は、出力端子６に結合さ
れた反転入力端子１ｌ、基準信号電圧を保持する非反転
入力端子１２、及び、出力信号Ｖｕｌｌ３を保持する出
力端子ｌ３を具えている。この手段Ｍｌを電源電圧端子
Ｖｄｄに結合するとともに端子ｌ７を介して電流ミラー
回路Ｓに結合する。また、この手段■２を出力端子６に
結合するとともに端子１８を介して電流ミラー回路Ｓに
結合する。この回路Ｓもまた、電源電圧端子ＶＡＮに結
合？ている。入力信号Ｖｌｎ＋及びｖｌｎｌ′は相互に
関連している。ｖ１．，１′はＶｌｎｌにほほ等しくな
るかあるいはＶｉｎｌの整流されたものとなり得る。

増幅器Ａｔによって入力信号Ｖｌｎｌを増幅し、出力信
号Ｖ。１１を出力し、このＶｕｌ＋を出力端子６を介し
て負荷に印加する。しかし、増幅器Ａ２はしきい値を超
える場合にのみ入力信号Ｖ＋　ｎ　ｌ′を増幅し、出力
信号Ｖ１、２を出力する。従って、出力信号■１．２を
キャパシタＣＩを介し端子ｌに印加し、この結果として
この端子１は、出力信号Ｖｕｌ＋■の変化を探知するこ
ととなる。入力信号Ｖｌｎ１′か前記しきい値を超えな
い場合には、増幅器Ａ１は電源電圧端子Ｖｄｄ又はＶｓ
ｉにおける電源電圧による制限を受けずに出力信号■。

１，，を供給する。この目的のため、出力端子６におけ
る直流電圧レベルをブースト電圧Ｖ，と電源電圧Ｖｓｍ
との中間に位置させる。これかため、増幅器Ａ１は、ブ
ースト電圧Ｖ１を変化させることなく、出力電圧スイン
グ内で確実に作動しうるようになっている。入力信号Ｖ
ｌｎｌ′か増加するとしきい値を超え、出力信号ｖ１，
２が非零となり、ブースト電圧か比例して変化する。し
かしなから、出力電圧ｖ．．１か電源電圧Ｖ．．により
制限されないようにして、直流電圧レベルもまた変化さ
せる必要がある。この目的のため、出力信号Ｖ，１１を
基準信号Ｖｅｅｒと比較する。前記しきい値を超える場
合には、この比較の結果、電流ミラー回路Ｓか駆動され
るようになる。従って、ダイオードＤ２と手段Ｍｌとか
しゃ断状態となり、増幅器Ａ３により、電流ミラー回路
Ｓを駆動する。この電流ミラー回路Ｓにより、手段Ｍ２
を介して出力端子６における直流電圧レベルを校正する
。手段Ｍｌ，　Ｍ２及び電流ミラー回路Ｓの可能な構成
を第１図に示す。手段Ｍ１は、直列に結合されたダイオ
ードＤ２及び抵抗Ｒｌを具えている。ダイオードＤ２は
、電源電圧端子Ｖｄｄと出力端子ｌ３との間の電位差と
関連する電圧降下を生じさせるのに役立つ。この目的の
ため、複数のダイオードを用い、これにより電流ミラー
回路Ｓの２つのトランジスタの温度依存性を等しくする
。手段Ｍ２は抵抗Ｒ２を具え、電流ミラー回路Ｓは、電
流ミラーとして構成された２つのトランジスタＴ１及び
Ｔ２を具えている。抵抗Ｒｌは主として直流電圧調整点
てある。

端子１におけるブースト電圧Ｖ，の変化かない時には、
ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ１はダイオード接続されたト
ランジスタＴＩと相俟って分圧作用を呈し、電流ミラー
（ＴＩ，　Ｔ２）を端子１７における信号て駆動する。

抵抗Ｒ１及びＲ２の値及びその値の比率は、トランジス
タＴｌ及びＴ２の表面積を異なるように選択することに
より最適にすることかできる。トランジスタＴ２を流れ
る電流を基礎とし抵抗Ｒ２の値により、出力端子６にお
ける直流電圧レベルか決定される。さらに、手段Ｍ２は
出力信号■．１１のフィードバックを入力信号Ｖｉ　ｎ
　Ｉに供給できる。このことは、例えば、入力信号Ｖｌ
ｎｌを入カバッファに印加することにより可能となり、
このバッファを他の抵抗により端子ｌ８に結合する。抵
抗Ｒ２は他の抵抗と相俟って、これによりフィードバッ
ク要因を決定する。

第２図は本発明による増幅装置の第３増幅器の一例を示
している。この増幅器において、トランジスタＴ３及び
トランジスタＴ４により差動対を構成し、この差動対の
相互に結合された第１主電極を電流源回路に接続する。

この回路は、トランジスタＴ５及びＴ６を結合すること
により実現され、電流ミラーを形成する。この２つのト
ランジスタの第１主電極を電源電圧端子Ｖ。に接続し、
トランジスタＴ５の第２主電極を差動対（Ｔ３，　Ｔ４
）に結合する。

トランジスタＴ６の第２主電極を電流ミラー（Ｔ５，　
Ｔ６）の制御電極に結合するとともに、直列に配置され
たトランジスタＴ７及び抵抗Ｒ５の電流通路を介し電源
電圧端子Ｖｓｓに結合する。トランジスタＴ７は、第３
増幅器Ａ３の前記例における他のトランジスタの導電型
とは反対の導電型とする。トランジスタＴ７の制御電極
を、抵抗Ｒ３及びＲ４によりそれぞれ２つの電源電圧端
子Ｖ。及びＬｓに接続する。これらの抵抗Ｒ３及びＲ４
の値の比により、トランジスタＴ７の制御電極と第１主
電極との間の電圧及び抵抗Ｒ５にかかる電圧を決定する
。この結果、差動対（Ｔ３．　Ｔ４）に供給される電流
は、電源電圧端子Ｖｄｄ及びＶａｎ間の電位差に比例す
る。トランジスタＴ３？制御電極を、電流源Ｊｌとトラ
ンジスタＴ８の主電極通路とによりそれぞれ、２つの電
源電圧端子Ｖｄｄ及びＶｌｌに結合する。このトランジ
スタＴ８の制御電極を、多くの直列接続されたダイオー
ドＤ３，Ｄ４，　Ｄ５及び電流源．Ｊ２によりそれぞれ
、２つの電源電圧端子■。及びＶａｎにも結合する。さ
らに、トランジスタＴ３の制御電極をダイオードＤ６に
より端子１１に結合し、第１図に示すように、この端子
１１は出力信号■１。を保持する。第３増幅器Ａ３をブ
リッジ増幅装置に用いた場合、トランジスタＴ３の制御
電極もまた、ダイオードＤ６’により端子１１’に結合
する。このブリッジ増幅装置の２つの出力端子を、その
間に負荷を接続するとともに、端子ｌ１及び１１’に接
続し、このダイオードＤ６及びＤ６’かＯＲゲートとし
て動作する。これらダイオードＤ６及びＤ６’は端子１
１又は端子１１’の出力信号か電源電圧端子 Ｌ＋における電源電圧により制限される際に、夕一ンオ
ンされる。このターンオンの瞬時は、トランジスタＴ４
の制御電極における基準信号ｖ１■に依存している。こ
の基準信号Ｖｒｓｌは、電流源Ｊ３及び直列に配置され
たダイオードＤ７と抵抗Ｒ６とによりそれぞれ、前記制
御電極を電源電圧端子Ｖｄｄ及びＬｍに結合することに
より得られる。ダイオードＤ７と直列に複数のダイオー
ドを配置することは可能であるか、そのダイオードの数
はトランジスタＴ３の制御電極と端子１１との間のダイ
オードの数に等しくする必要かある。この必要性は抵抗
Ｒ６の機能に基づくものである。この抵抗にかかる電圧
によりしきい値か定まり、このしきい値において、端子
１１に発生する出力信号ｖ，．１が制限される傾向にあ
り、信号ホロワ回路か駆動するはずである。ブースト電
圧ｖ１か変化しない場合、基準信号Ｌｓｌはトランジス
タＴ３の制御電極における電圧よりも小さくなる。結果
的には、トランジスタＴ４がターンオンとなり、トラン
ジスタＴ３かカットオフとなる。従って、トランジスタ
Ｔ３の制御電極における電圧がダイオードＤ３．　Ｄ４
，　Ｄ５、電流源Ｊｌ，　Ｊ２及びトランジスタＴ８に
より規定される。端子１１における電圧が抵抗Ｒ６にか
かる電圧よりも、依然として高いため、ダイオードＤ６
はカットオフとなる。出力信号ｖ．１１か制限され得て
、ブースト電圧Ｖ１か変化する場合端子１１の電圧か抵
抗Ｒ６の電圧よりも小さくなる。ダイオードＤ６はター
ンオンし、電流源Ｊ１からの電流を受信する。トランジ
スタＴ３の制御電極における電圧降下の結果、トランジ
スタＴ８及びＴ４かカット才フとなる。このトランジス
タは端子ｌ３における出力信号Ｖｕｉ＋３を介し、信号
ホロワ回路を駆動する。端子１３と電源電圧Ｌｓとの間
のコンデンサ効果、又は、この間にキャパシタンスを設
けることにより、このトランジスタの駆動か固有の遅延
を有し、従って、迅速な変動がおこらず、端子６におけ
る直流電圧レベルが徐々に修正されるようになっている
。第３増幅器Ａ３をブリッジ増幅装置に用いた場合であ
っても、この動作は近似している。従って、端子１１’
における電圧によりトランジスタＴ３もまたターンオン
となる。他の出力端子における他の直流電圧レベルを制
御するため、電流ミラー回路ＳにトランジスタＴ２と並
行に配置された他のトランジスタを具える。この手段Ｍ
２により、この他のトランジスタもまた他の出力端子と
結合する。この２つの直流電圧レベルを制御するために
、前記手段はたとえばそれぞれ抵抗を具えている２つの
同一の回路より成る。

本発明は、ここに開示されているこの実施例に限定され
るものではなく、要旨を変更しない範囲内で、種々の変
形又は変更か可能である。たとえば、第３増幅器及び電
流ミラー回路と同様の手段は、様々な方法で設けること
ができる。電流ミラー回路の電流制御及び電圧制御はと
もに可能である。さらに、たとえば入力信号又はブース
ト電圧のような第１出力信号に比例する信号に関する第
３増幅器を介し、信号ホロワ回路を駆動することか可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による増幅装置の一実施例を示す回路
図、 第２図は、本発明による増幅装置の第３増幅器の一具体
例を示す回路てある。 Ｒ１〜Ｒ６・・・抵抗 ＤＩ−Ｄ７・・・ダイオード Ｔ１〜Ｔ８・・・トランジスタ Ｊｌ〜．１３・・・電流源 ＡＩ−Ａ３・・・増幅器 Ｍｌ・・・第１手段 Ｍ２・・・第２手段 Ｓ・・・電流ミラー回路 （Ｔ３．　Ｔ４）・・・差動対 （Ｔ５，　Ｔ６）・・・電流ミラー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力信号を増幅するための第１増幅器及びその入力
   信号に依存する第１端子におけるブースト電圧を変化さ
   せるための第２増幅器を備える増幅装置であって、 前記第１増幅器がブースト電圧を保持する ための第１端子、第２電源電圧を受信するための第２電
   源電圧端子と結合した第２端子、前記入力信号を受信す
   るための第１入力端子、及び特定の直流電圧レベルで重
   畳された第１出力信号を供給するための第１出力端子を
   具え、その第１端子は第１電源電圧を受信するための一
   方向性素子を介し第１電源電圧端子と結合しており、 前記第２増幅器が、第１電源電圧端子と第 ２電源電圧端子とにそれぞれ結合した第３端子と第４端
   子、一定量の入力信号を受信するための第２入力端子、
   及びキャパシタを介し第１端子と結合した第２出力信号
   を供給するための第２出力端子を具える増幅装置におい
   て、 前記増幅装置はさらに、第１出力端子に前 記直流電圧レベルを与えるための信号ホロワ回路及び前
   記第１出力信号と基準信号とを比較することによりその
   信号ホロワ回路を駆動するための第３増幅器を具え、そ
   の第３増幅器が第３入力信号を受信するための第３入力
   端子と第３出力信号を供給するための第３出力端子とを
   具え、その第３出力端子を第１出力端子に結合し、その
   第３出力端子を前記信号ホロワ回路に結合したことを特
   徴とする増幅装置。 ２、請求項１に記載の増幅装置において、前記信号ホロ
   ワ回路が第１手段と第２手段と、入力端子及び出力端子
   を有する電流ミラー回路とを具え、その電流ミラー回路
   の入力端子を前記第１手段を介し前記第１電源電圧端子
   と結合し、かつ、第３出力端子と結合しており、また、
   前記電流ミラー回路の出力端子を第２手段を介し第１出
   力端子に結合したことを特徴とする増幅装置。 ３、請求項２に記載の増幅装置において、 前記第１手段が少なくとも１つの一方向性 素子と少なくとも１つの抵抗とを具え、これら一方向性
   素子と抵抗とを前記電流ミラー回路の前記入力端子と第
   １電源電圧端子との間に直列に結合したことを特徴とす
   る増幅装置。 ４、請求項２又は３に記載の増幅装置において、前記第
   ２手段が少なくとも１つの抵抗を具 え、この抵抗を前記電流ミラー回路の前記出力端子と前
   記第１出力端子との間に結合したことを特徴とする増幅
   装置。 ５、請求項１〜４のいずれか一項に記載の増幅装置にお
   いて、 前記第３増幅器が特に、それぞれが第１主 電極と制御電極と第２主電極とを有する少なくとも２つ
   のトランジスタを備える差動段及び電流源回路及び基準
   信号回路を具え、その第１主電極を相互に結合し、かつ
   、電流ミラー回路に結合しており、一方の制御電極を前
   記第１出力端子に結合し、前記基準信号を受信するため
   に他方の制御電極を前記基準信号回路に結合し、かつ、
   一方の第２主電極を前記第３出力端子に結合したことを
   特徴とする増幅装置。 ６、請求項１〜５のいずれか一項に記載の増幅装置にお
   いて、 前記増幅装置はさらに第４、第５増幅器を 具え、これらを結合し前記第１、第２増幅器と同様に構
   成し、その第４増幅器はこの結果、他の直流電圧レベル
   で重畳された第４出力信号を供給するための第４出力端
   子を具えており、 さらに、前記信号ホロワ回路は前記第４出 力端子における前記他の直流電圧レベルを生じるように
   し、 さらに、前記第３増幅器は前記第４出力信 号と前記基準信号との比較をすることにより前記信号ホ
   ロワ回路を駆動するようにし、その第３増幅器は他の入
   力端子を具え、その入力端子を第４出力端子に結合して
   いることを特徴とする増幅装置。