JPH0441612Y2

JPH0441612Y2 -

Info

Publication number: JPH0441612Y2
Application number: JP1985052652U
Authority: JP
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1992-09-30
Also published as: JPS61168714U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は負帰還アンプに関する。

〔考案の概要〕

この考案は、負帰還アンプにおいて、負帰還信
号の供給されている点の電圧変化を検出し、この
検出出力により入力信号を制御することにより、
最終段よりも前段のトランジスタが飽和領域に入
らないようにしたものである。

〔従来の技術〕

負帰還のかかつたパワーアンプは、例えば第３
図に示すように構成することができる。

すなわち、同図において、トランジスタQ₁，
Q₂のエミツタが互いに接続されるとともに、こ
れらエミツタと電源端子T₁との間に定電流源２
が接続されて差動アンプ１が構成される。そし
て、トランジスタQ₁のベースに定電流タイプの
信号源３からも定電流化された信号電流Iiが供給
されるとともに、トランジスタQ₂のベースに直
流電源４からバイアス電圧Vbが供給される。な
お、この電圧Vbは端子T₁も電源電圧Vccの1/2と
される。

また、トランジスタQ₁，Q₂のコレクタと接地
との間にトランジスタQ₃，Q₄のコレクタ・エミ
ツタ間が接続されるとともに、トランジスタQ₁，
Q₂のコレクタ間に抵抗器R₁，R₂が直列接続され、
その接続中点がトランジスタQ₃，Q₄のベースに
接続される。

さらに、トランジスタQ₁のコレクタがトラン
ジスタQ₅のベースに接続され、このトランジス
タQ₅のエミツタが接地され、そのコレクタが出
力用トランジスタQ₃のベースに接続される。ま
た、トランジスタQ₂のコレクタがトランジスタ
Q₆のベースに接続され、このトランジスタQ₆の
エミツタが接地され、そのコレクタがトランジス
タQ₇，Q₈のベースに接続される。これらトラン
ジスタQ₇，Q₈は、トランジスタQ₇を入力側とし、
かつ、端子T₁を基準電位点としてカレントミラ
ー回路５を構成しているものであり、出力側のト
ランジスタQ₈のコレクタは出力用トランジスタ
Q₁₀のベースに接続される。

そして、端子T₁と接地との間にトランジスタ
Q₉，Q₁₀のエミツタ・コレクタ間が直列接続さ
れ、その接続中点Ａと接地との間にコンデンサ
C₁とスピーカなどの負荷６が直列接続されると
共に、Ａ点とトランジスタQ₁のベースの接続点
Ｂとの間に負帰還用抵抗器R₃が接続される。

このような構成によれば、信号電流Iiは、トラ
ンジスタQ₁，Q₂により差動増幅されてそのコレ
クタに取り出される。そして、このとき、トラン
ジスタQ₁のコレクタとトランジスタQ₂のコレク
タとでは、信号は互いに逆相なので、抵抗器R₁，
R₂の接続中点に交流成分は得られず直流成分だ
けとなり、この直流成分によりトランジスタQ₃，
Q₄がバイアスされるので、トランジスタQ₃，Q₄
のコレクタ電流は直流成分だけとなる。したがつ
て、トランジスタQ₁，Q₂のコレクタ電流のうち、
信号電流（交流成分）だけがトランジスタQ₅，
Q₆に互いに逆相で供給される。

そして、トランジスタQ₅により信号電流の正
の半サイクル部分が増幅されてトランジスタQ₉
に供給されるとともに、トランジスタQ₆により
信号電流の正の半サイクル部分が増幅され、カレ
ントミラー回路５を通じてトランジスタQ₁₀に供
給されるので、負荷６にパワー増幅された出力が
供給される。

なお、このとき、その出力の一部が抵抗器R₃
を通じてトランジスタQ₁のベースに負帰還され
る。また、この負帰還によりＡ点及びＢ点の直流
電位は、電圧Vb、すなわち、1/2Vccとなる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところが、このような負帰還アンプにおいて
は、大信号時、問題を生じてしまう。

すなわち、抵抗器R₃が接続されず負帰還がか
かつていない場合には、大信号時、信号電流Iiの
下側および上側のピーク部分でトランジスタQ₉，
Q₁₀が飽和（オン）するので、Ａ点の出力波形は
第４図Ｂに示すように単純なクリツプ波形とな
る。なお、V₉，V₁₀はトランジスタQ₉，Q₁₀のコ
レクタ・エミツタ間飽和電圧である。

しかし、抵抗器R₃により負帰還がかかつてい
る場合には、大信号時、電流Iiの下側のピーク部
分で、トランジスタQ₁のベースに流れるべき電
流Iiがオーバーフローすると共に、このとき、Ａ
点は電位（Vcc−V₉）にホールドされているの
で、電流Iiのオーバーフロー分は抵抗器R₃を流れ
てしまい、この結果、Ｂ点の電位は第４図Ｃに示
すように基準値Vb（＝1/2Vcc）から低下してし
まう。また、電流Iiの上側のピーク部分では同様
の理由によりＢ点の電位は上昇してしまう。

そして、Ｂ点の電位が低下すると、トランジス
タQ₁のエミツタ電位も低下するとともに、この
とき、トランジスタQ₁のコレクタ電位はトラン
ジスタQ₅のベース・エミツタ間電圧によりほぼ
一定なので、結果としてトランジスタQ₁のコレ
クタ・エミツタ間電圧が小さくなつてトランジス
タQ₁は飽和領域に入つてしまう。したがつて、
トランジスタQ₁によるトランジスタQ₅のドライ
ブ電流が小さくなり、これによりトランジスタ
Q₉のドライブ電流も小さくなるので、トランジ
スタQ₉は十分にオンされなくなり、第４図Ｄに
示すようにＡ点の電位は上側のピーク部分が逆に
低下してしまう。なお、トランジスタQ₁₀は、ト
ランジスタQ₆およびカレントミラー回路５を通
じてトランジスタQ₂によりドライブされている
とともに、トランジスタQ₂のベースは電源４に
より電圧Vbに固定されているので、電流Iiの上
側のピーク部分でＢ点の電位が第４図Ｃに示すよ
うに上昇しても、トランジスタQ₁₀は十分にオン
であり、Ａ点の電位は同図Ｄに示すように値V₁₀
にホールドされる。

そして、Ａ点の電位、すなわち、出力がこのよ
うに異常なクリツプ波形となると、これは極端に
歪みの多い聞き苦しい音となつてしまう。ちなみ
に、同図Ｂに示すような単純なクリツプ波形で
は、歪みはあまり目立つことがない。

これを解決するには、例えば第５図に示すよう
に、Ｂ点とトランジスタQ₁のベースとの間にバ
ツフア用のトランジスタQ₁₁を設け、Ｂ点の電位
が低下してもトランジスタQ₁が飽和しないよう
にすればよい。なお、トランジスタQ₁₂は、トラ
ンジスタQ₁₁に対応する直流バランス用である。

しかし、このアンプでは、定電流源２の降下電
圧をV₂、トランジスタQ₁，Q₂，Q₁₁，Q₁₂のベー
ス・エミツタ間電圧をV_BEとすると、 Vcc＝V₂＋2V_BE＋Vb 2.3〔Ｖ〕となり、低電圧では動作しない。

さらに、このアンプでは、トランジスタQ₁₁が
信号ラインの入口に直列に挿入されるので、場合
によつてはトランジスタQ₁₁がノイズや歪みの原
因となつてしまう。

この考案は、以上のような問題点を解決しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

〔作用〕

大信号時でも、最終段以外のトランジスタは飽
和領域に入らないように入力信号が制御され、最
終段のトランジスタだけが大信号時に飽和する。

〔実施例〕

第１図において、基準電圧源としての直流電源
７が設けられ、そのホツト側出力端とＢ点との間
にスイツチング素子であるダイオードD₁が接続
される。ここで、直流電源７とダイオードD₁と
は制御回路を形成する。なお、電源７の電圧Vr
は、出力がクリツプしない領域ではダイオード
D₁がオフであるような値、例えばVb＝0.7〔Ｖ〕
とすれば、Vr＝１〔Ｖ〕とされる。

このような構成によれば、小信号時にはＢ点の
電位は値VbでダイオードD₁は逆バイアスされて
オフなので、今までどおりにパワー増幅が行われ
る。

しかし、大入力時には、信号電流Iiの下側のピ
ーク部分でＢ点の電位は値Vbから低下し、これ
によりダイオードD₁が順バイアスされてオンと
なるので、Ｂ点の電位は値（Vr−Vb）にホール
ドされる。したがつて、電流Iiの下側のピーク部
分でもトランジスタQ₁のコレクタ・エミツタ間
電圧は値（Vr−Vb）、すなわち、この例では0.3
〔Ｖ〕程度となるので、トランジスタQ₁は飽和領
域に入らず、そのコレクタ電流はほぼ一定とな
る。

したがつて、Ａ点の電位、すなわち、出力は第
４図Ｄに示すようにピーク部分でレベルの低下し
た異常波形となることがなく、同図Ｂに示すよう
な単純なクリツプ波形となる。

こうして、この考案によれば、大信号時でも出
力が異常波形となることがないので、歪みが目立
つことがなく、聞き苦しい音となることがない。

また、負帰還信号の供給されているＢ点の電圧
をダイオードD₁により検出し、この検出出力に
より信号電流Iiを制御してトランジスタQ₁が飽和
領域に入らないようにしているので、 Vcc＝V_BE＋Vb となり、実験によれば、Vcc＝1.6〔Ｖ〕でも十分
に動作した。

さらに、ダイオードD₁は定常時はオフであり、
ノイズや歪みの原因となることがない。

第２図は、ダイオードD₁に代えてエミツタフ
オロワのトランジスタQ₁₃を接続した場合であ
り、やはり大振幅時における信号電流Iiの下側の
ピーク部でトランジスタQ₁₃がオンになり、した
がつて、トランジスタQ₁が飽和領域に入ること
が防止されて出力が異常波形となることがない。

〔考案の効果〕

この考案によれば、大信号時に出力段のトラン
ジスタQ₉，Q₁₀のみが飽和状態になり、出力段よ
りも前段のトランジスタは飽和状態にならない。
このため、大信号時において、出力段のクリツプ
波形が単純な波形になり、大信号時でも出力が異
常波形となることがないので、歪みが目立つこと
がなく、聞き苦しい音となることがない。

また、負帰還信号の供給されているＢ点の電圧
をダイオードD₁により検出し、この検出出力に
より信号電流Iiを制御してトランジスタQ₁が飽和
領域に入らないようにしているので、 Vcc＝V_BE＋Vb となり、実験によれば、Vcc＝1.6〔Ｖ〕でも十分
に動作した。この場合、出力段のトランジスタ
Q₉，Q₁₀の飽和領域まで、使用できるようにして
いるので、出力のダイナミツクレンジが比較的に
広くなる。

さらにまた、出力段のトランジスタQ₉，Q₁₀が
飽和した後における負帰還信号の増大による入力
段の飽和を防止する目的で、負帰還信号を入力段
側でバイパスする制御回路を設けているので、負
帰還が一定以上にはかからないように制御され
る。このため、負帰還ループの安定性が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの考案の一例の接続図、第
３図〜第５図はその説明のための図である。３は信号源、６は負荷である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】出力段から入力段へ負帰還信号が供給されてい
る負帰還アンプにおいて、上記負帰還信号の供給されている点の電圧変化
を検出し、上記出力段のクリツプ時、上記負帰還信号の検
出出力により上記出力段のトランジスタよりも前
段のトランジスタが飽和領域に入らないように、
上記入力段に接続された基準電圧源とスイツチン
グ素子からなる制御回路の、このスイツチング素
子を動作させて入力信号を制御する負帰還アン
プ。