JPH0450645Y2 - - Google Patents

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JPH0450645Y2
JPH0450645Y2 JP19695185U JP19695185U JPH0450645Y2 JP H0450645 Y2 JPH0450645 Y2 JP H0450645Y2 JP 19695185 U JP19695185 U JP 19695185U JP 19695185 U JP19695185 U JP 19695185U JP H0450645 Y2 JPH0450645 Y2 JP H0450645Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この考案は増幅器等のバイアス安定化回路の改
良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] This invention relates to improvements in bias stabilization circuits for amplifiers and the like.

[従来の技術] 従来、SEPP型AB級増幅回路において、クロ
スオーバ歪を小さくするため、電力増幅段のトラ
ンジスタにバイアス電流を流しており、更に熱暴
走によるトランジスタの破壊を防止するため負の
温度特性を有する温度補償型バイアス回路が多用
されている、 第6−a図、第6−b図及び第6−c図はその
代表的回路例であり、各図において010,01
1はそれぞれコンプリメンタリー接続された電力
増幅段のトランジスタであり、当該それぞれのト
ランジスタの出力にはそれぞれダーリントン接続
された出力トランジスタが配置される場合もあ
る。
[Conventional technology] Conventionally, in SEPP type AB class amplifier circuits, a bias current is passed through the transistor in the power amplification stage in order to reduce crossover distortion, and a negative temperature is applied to prevent the transistor from being destroyed due to thermal runaway. Figures 6-a, 6-b, and 6-c are typical circuit examples in which temperature-compensated bias circuits with characteristic characteristics are frequently used.
Reference numerals 1 denote complementary-connected transistors of the power amplification stage, and Darlington-connected output transistors may be arranged at the outputs of the respective transistors.

012,013,014はそれぞれ温度特性を
有する感温素子、で012は温度によるベース−
エミツター間の電圧変化を利用した補償用トラン
ジスタ、013は温度による抵抗変化を利用した
補償用サーミスタ、013は温度による順方向電
圧変化を利用した補償用バリスタである。
012, 013, 014 are temperature sensitive elements each having temperature characteristics, and 012 is a temperature sensitive element.
013 is a compensation transistor that utilizes a voltage change between emitters; 013 is a compensation thermistor that utilizes a resistance change due to temperature; 013 is a compensation varistor that utilizes a forward voltage change due to temperature.

この様な温度補償型バイアス回路において、電
力増幅段トランジスタの接合部の温度を直接検出
することは不可能であるので、前記感温素子を前
記トランジスタのケース又は放熱板のトランジス
タ取付位置に近接した位置に取り付けることによ
り電力増幅段トランジスタの温度を検出してい
た。
In such a temperature compensated bias circuit, it is impossible to directly detect the temperature of the junction of the power amplification stage transistor, so the temperature sensing element is placed close to the transistor case or the heat sink where the transistor is mounted. The temperature of the power amplification stage transistor was detected by attaching it to the position.

[考案が解決しようとする問題点] ところが上記構成であると、第7図に示すよう
電力増幅段トランジスタの接合部の温度変化に較
べてケース又は放熱板の温度変化に時間遅れが生
じ、音楽信号のように信号レベルが大幅に変化す
るような信号源に対しては、そのレベル変化に追
従して電力増幅段トランジスタを常に最適バイア
ス状態に保つことは不可能である。
[Problems to be solved by the invention] However, with the above configuration, as shown in Figure 7, there is a time delay in the temperature change of the case or heat sink compared to the temperature change of the junction of the power amplification stage transistor. For a signal source whose signal level changes significantly, such as a signal, it is impossible to keep the power amplification stage transistor always in an optimal bias state by following the level change.

たとえば、大きなレベルの信号が連続した状態
から小さいレベルの信号に変化t1したばあい、電
力増幅段トランジスタの接合部の温度低下に対
し、放熱板の温度低下が遅れる結果、その間不足
バイアスの状態となる。
For example, when a large level signal changes from a continuous state to a small level signal t1 , the temperature drop of the heat sink is delayed compared to the temperature drop of the junction of the power amplifier stage transistor, resulting in an underbiased state during that time. becomes.

一方、小さなレベルの信号が連続した状態から
大きいレベルの信号に変化t2したばあい、電力増
幅段トランジスタの接合部の温度上昇に対し、放
熱板の温度上昇が遅れる結果、その間過剰バイア
スの状態となる問題があつた。
On the other hand, when a small level signal changes from a continuous state to a large level signal t2 , the temperature rise of the heat sink is delayed compared to the temperature rise of the junction of the power amplification stage transistor, resulting in an excessive bias state. There was a problem.

[問題を解決するための手段] この考案はSEPP型電力増幅回路の電力増幅段
のnpn型トランジスタのエミツタ電流I1とpnp型
トランジスタのエミツタ電流I2との和I1+I2と、
差IL=I1−I2の絶対値|IL|との差I1+I2−|IL
が出力信号の零クロス付近においては、バイアス
電流値を示すことに着目し、当該バイアス電流値
を検出した当該バイアス電流値が所定の値に近づ
くように制御するバイアス安定化回路である。
[Means for solving the problem] This invention is based on the sum I 1 + I 2 of the emitter current I 1 of the npn transistor and the emitter current I 2 of the pnp transistor in the power amplification stage of the SEPP power amplifier circuit,
Difference I L = Absolute value of I 1 − I 2 | I L | Difference between I 1 + I 2 − | I L |
This is a bias stabilization circuit that focuses on the fact that the output signal indicates a bias current value near the zero cross of the output signal, and controls the detected bias current value so that it approaches a predetermined value.

すなわち、第3−a図に示すように出力電圧
(図中31)に対し、前記エミツタ電流の和I1
I2は図中32で表わされ、I1及びI2の点線部分は
バイアスによるものである。
That is, as shown in Figure 3-a, the sum of the emitter currents I 1 + with respect to the output voltage (31 in the figure)
I 2 is represented by 32 in the figure, and the dotted line portions of I 1 and I 2 are due to bias.

一方、第3−b図に示すように出力電圧(図中
31)に対し、前記エミツタ電流の差IL=I1−I2
は図中33で表わされる。
On the other hand, as shown in Figure 3-b, the difference in the emitter current with respect to the output voltage (31 in the figure) is I L = I 1 - I 2
is represented by 33 in the figure.

したがつて、出力電圧の零クロス付近では第4
図のごとく、I1+I2(図中32)と|IL|(図中3
3)の差(図中34)はバイアス電流値を示すこ
とになる。
Therefore, near the zero cross of the output voltage, the fourth
As shown in the figure, I 1 + I 2 (32 in the figure) and |I L | (32 in the figure)
3) (34 in the figure) indicates the bias current value.

この考案は上記動作を行うため、SEPP型電力
増幅回路の電力増幅段npn型トランジスタのエミ
ツタ電流とpnp型トランジスタのエミツタ電流と
の電流和を検出する電流和検出回路及び電流差を
検出する電流差検出回路と、前記電流差検出回路
の出力の絶対値を得る絶対値回路と、前記電流和
検出回路の出力と前記絶対値回路の出力との差を
得る引算回路と、前記絶対値回路出力の零電位付
近を検出する零検出回路と、前記零検出回路の出
力により前記零電位付近において前記引算回路出
力を保持するサンプルホールド回路と、前記サン
プルホールド回路で保持された値と基準バイアス
に対応する基準電圧源とを比較し、その比較値に
応じて前記電力増幅段トランジスタのバイアス値
を制御するバイアス制御回路を具備するバイアス
安定化回路である。
In order to perform the above operation, this device has a current sum detection circuit that detects the current sum of the emitter current of the npn transistor and the emitter current of the pnp transistor in the power amplification stage of the SEPP power amplification circuit, and a current difference detection circuit that detects the current difference. a detection circuit, an absolute value circuit that obtains the absolute value of the output of the current difference detection circuit, a subtraction circuit that obtains the difference between the output of the current sum detection circuit and the output of the absolute value circuit, and an output of the absolute value circuit. a zero detection circuit that detects the vicinity of zero potential, a sample hold circuit that holds the output of the subtraction circuit near the zero potential using the output of the zero detection circuit, and a reference bias between the value held by the sample hold circuit and the reference bias. The bias stabilization circuit includes a bias control circuit that compares the voltage with a corresponding reference voltage source and controls the bias value of the power amplification stage transistor according to the comparison value.

[実施例] 第1図において、9a,9bはそれぞれ電力増
幅段トランジスタでnpn型トランジスタ9aと
pnp型トランジスタ9bがコンプリメンタリー接
続されている。
[Example] In FIG. 1, 9a and 9b are power amplification stage transistors, and are an npn type transistor 9a and a power amplification stage transistor, respectively.
PNP type transistors 9b are complementary connected.

そして、各トランジスタ9a,9bのエミツタ
電流をI1,I2で表わし、そぞれの電流方向は矢印
方向とする。
The emitter currents of the transistors 9a and 9b are represented by I 1 and I 2 , and the respective current directions are indicated by the arrows.

10は出力端、r1出力抵抗である。 10 is the output terminal, r1 output resistance.

1は前記エミツタ電流I1と、I2の和を検出する
電流和検出回路で、第2−a図は具体的実施回路
例を示し、1aは演算増幅回路で、出力端10か
らみた出力電圧V1は、 V1=R2/R1r1(I1+I2) で表わされる。
1 is a current sum detection circuit that detects the sum of the emitter currents I 1 and I 2 , and Figure 2-a shows a concrete example of the circuit; V 1 is expressed as V 1 =R 2 /R 1 r 1 (I 1 +I 2 ).

2は前記エミツタ電流I1と、I2の差を検出する
電流検出回路で、第2−b図は具体的実施回路例
を示し、2aは演算増幅回路で、出力端10から
見た出力電圧V2は、 V2=R2/R1r1(I1−I2) で表わされる。
2 is a current detection circuit that detects the difference between the emitter currents I 1 and I 2 , FIG. V 2 is expressed as V 2 =R 2 /R 1 r 1 (I 1 −I 2 ).

3は絶対値回路で、具体的実施回路例を第2−
c図に示す。
3 is an absolute value circuit, and a concrete example of the circuit is shown in 2-
Shown in Figure c.

図において、3a,3bは演算増幅回路で、出
力端10から見た出力電圧V3は、 V3=−|V2|=−R2/R1r1|I1−I2| =−R2/R1r1|IL| で表わされる。
In the figure, 3a and 3b are operational amplifier circuits, and the output voltage V 3 seen from the output terminal 10 is V 3 =-|V 2 |=-R 2 /R 1 r 1 |I 1 −I 2 | =- It is expressed as R 2 /R 1 r 1 |I L |.

4はI1+I2と|IL|の差を得る引算回路、6は
サンプルホールド回路、5は零検出回路であり、
具体的実施回路例を第2−d図に示す。
4 is a subtraction circuit that obtains the difference between I 1 + I 2 and |I L |, 6 is a sample hold circuit, and 5 is a zero detection circuit.
A concrete example of the circuit is shown in FIG. 2-d.

図において、R4,R4は加算回路を構成し、出
力端10から見た出力電圧V4は V4=V1+V3/2 =R2/2R1r1(I1+I2−|IL|) となり、I1+I2と|IL|の差が得られる。
In the figure, R 4 and R 4 constitute an adder circuit, and the output voltage V 4 seen from the output terminal 10 is V 4 = V 1 + V 3 /2 = R 2 /2R 1 r 1 (I 1 + I 2 − | I L |), and the difference between I 1 + I 2 and |I L | is obtained.

6bは演算増幅回路で入力電圧V3が電圧Va
り大きい部分のみ出力が得られる。
Reference numeral 6b denotes an operational amplifier circuit which provides an output only when the input voltage V 3 is higher than the voltage V a .

すなわち、第5図aのようにV3のVaより大き
い場合のみ、換言するとV3の零クロス付近にお
いて出力V5(第5図b)が得られ、前記零クロス
が検出される。
That is, only when V 3 is larger than V a as shown in FIG. 5a, in other words, the output V 5 (FIG. 5b) is obtained near the zero cross of V 3 , and the zero cross is detected.

そして、V5のC1による微分及び−Bによるバ
イアスにより(第5図c)Vcの立上りに応じて
トリガーダイオード6aがONとなりV4を出力す
る。
Then, due to the differentiation of V5 by C1 and the bias by -B (FIG. 5c), the trigger diode 6a turns on in response to the rise of Vc and outputs V4 .

すなわち、零クロス付近に於いて前記V4電圧
を出力し、コンデンサC2を充電することにより、
次のトリガ出力が得られるまでのその電圧を保持
する。
That is, by outputting the voltage V4 near the zero cross and charging the capacitor C2 ,
Holds that voltage until the next trigger output is obtained.

そして、その出力V4は前記差電圧である R2/2R1r1(I1+I2−|IL|)である。 The output V 4 is the differential voltage R 2 /2R 1 r 1 (I 1 +I 2 −| IL |).

ただし、零クロス付近では、前述のごとくI1
I2−|IL|はバイアス電流Ibであるので、前式は V4=R2/R1r1Ib となる。
However, near the zero cross, I 1 +
Since I 2 −|I L | is the bias current I b , the previous equation becomes V 4 =R 2 /R 1 r 1 I b .

7,8はバイアス制御回路および基準電圧源で
あり、具体的実施回路例を第2−e図に示す。
Reference numerals 7 and 8 denote a bias control circuit and a reference voltage source, and a concrete example of the circuit is shown in FIG. 2-e.

図において、8aは演算増幅回路であり、一方
の入力端にサンプルホールド回路出力V4が、他
方の入力端に基準電圧源Vcがそれぞれ接続され、
出力端には発光ダイオード等の発光素子8bが接
続されている。
In the figure, 8a is an operational amplifier circuit, one input end of which is connected to the sample-and-hold circuit output V4 , and the other input end to the reference voltage source Vc .
A light emitting element 8b such as a light emitting diode is connected to the output end.

一方、当該発光素子8bにはCds等の受光素子
11が光学的にカツプリングされ、前記受光素子
11の抵抗変化により前記電力増幅段のトランジ
スタ9a,9bのバイアスが可変できるようにし
てある。
On the other hand, a light receiving element 11 such as Cds is optically coupled to the light emitting element 8b, and the bias of the transistors 9a and 9b of the power amplification stage can be varied by changing the resistance of the light receiving element 11.

前記発光素子と受光素子との組合せは他に、電
球とCds,発光ダイオードとフオトFET、発光ダ
イオードとフオトダイオード、発光ダイオードと
フオトトランジスタ(ダイオード接続)等が利用
できる。
Other combinations of the light emitting element and light receiving element that can be used include a light bulb and CDS, a light emitting diode and a photo FET, a light emitting diode and a photo diode, a light emitting diode and a photo transistor (diode connection), and the like.

上記回路において、バイアス電流の設定値をIB
とすると、増幅回路8aの−入力に当該バイアス
電流の設定値に対応する基準電圧として入力すべ
き電圧VBは VB=R2/R1r1Ibであらわされる。
In the above circuit, the bias current setting value is I B
Then, the voltage V B to be input as the reference voltage corresponding to the set value of the bias current to the negative input of the amplifier circuit 8a is expressed by V B =R 2 /R 1 r 1 I b .

したがつて、当該基準電圧を得るための基準電
圧源の電圧VCは VC=R6+R7/R7×R2/R1r1Ibに設定する。
Therefore, the voltage V C of the reference voltage source for obtaining the reference voltage is set to V C =R 6 +R 7 /R 7 ×R 2 /R 1 r 1 I b .

よつて、増幅回路8aの出力は前記V4とVB
差電圧が出力され当該差電圧により発光素子の光
出力が変化し、当該発光素子と光結合受光素子の
抵抗変化により、電力増幅段トランジスタのバイ
アス電流が設定バイアス電流であるIbに近づくよ
うに制御される。
Therefore, the output of the amplifier circuit 8a is the difference voltage between V4 and VB , and the optical output of the light emitting element changes due to the difference voltage, and the resistance change between the light emitting element and the optically coupled light receiving element changes the power amplification stage. The bias current of the transistor is controlled so as to approach the set bias current I b .

[考案の効果] 以上に説明したこの考案のバイアス安定化回路
によれば、従来のようにトランジスタのケースま
たは放熱板の温度変化によりバイアス値を制御す
るのではなく、直接的にバイアス電流値を検出
し、当該バイアス電流が所定の基準バイアス電流
値に近づくように制御するので、トランジスタへ
の入力レベルの大幅な変動に対しても追従性を充
分に有しており、バイアス値の変動に対し迅速に
所定バイアス値にすることができるので常に所定
のバイアス電流値を保持することができ、その結
果従来に比較してさらに正確な増幅作用を呈する
事ができる利点を有する。
[Effects of the invention] According to the bias stabilization circuit of this invention described above, the bias current value is directly controlled instead of controlling the bias value by temperature changes of the transistor case or heat sink as in the conventional case. Since the bias current is detected and controlled so that it approaches a predetermined reference bias current value, it has sufficient tracking ability even with large fluctuations in the input level to the transistor, and the bias current is controlled so that it approaches a predetermined reference bias current value. Since the predetermined bias value can be quickly set, the predetermined bias current value can always be maintained, and as a result, it has the advantage of being able to exhibit a more accurate amplification effect than in the past.

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

第1図はこの考案のバイアス安定化回路のブロ
ツク図、第2−a図は電流和検出回路の具体的回
路図、第2−b図は電流差検出回路の具体的回路
図、第2−c図は絶対値回路の具体的回路図、第
2−d図は引算回路、零検出回路およびサンプル
ホールド回路の具体的回路図、第2−e図はバイ
アス制御回路および基準電圧源回路の具体的回路
図、第3−a図、第3−b図および第4図はそれ
ぞれ出力電圧とバイアスとの関係を説明する波形
図、第5図はサンプルホールド回路の動作を説明
する波形図、第6−a図、第6−bおよび第6−
c図はそれぞれ従来のバイアス安定化回路図、第
7図は従来のバイアス安定化回路の動作を示す波
形図である。 9aはnpn型トランジスタ、9bはpnp型トラ
ンジスタ、1は電流和検出回路、2は電流差検出
回路、3は絶対値回路、4は引算回路、5は零検
出回路、6はサンプルホールド回路、7は基準電
圧源、8はバイアス制御回路である。
Fig. 1 is a block diagram of the bias stabilizing circuit of this invention, Fig. 2-a is a specific circuit diagram of the current sum detection circuit, Fig. 2-b is a specific circuit diagram of the current difference detection circuit, and Fig. 2-b is a specific circuit diagram of the current difference detection circuit. Figure 2-c is a specific circuit diagram of the absolute value circuit, Figure 2-d is a specific circuit diagram of the subtraction circuit, zero detection circuit and sample hold circuit, and Figure 2-e is a specific circuit diagram of the bias control circuit and reference voltage source circuit. A specific circuit diagram, FIG. 3-a, FIG. 3-b, and FIG. 4 are waveform diagrams each explaining the relationship between the output voltage and bias, and FIG. 5 is a waveform diagram explaining the operation of the sample-and-hold circuit. Figure 6-a, Figure 6-b and Figure 6-
FIG. c is a diagram of a conventional bias stabilizing circuit, and FIG. 7 is a waveform diagram showing the operation of the conventional bias stabilizing circuit. 9a is an npn type transistor, 9b is a pnp type transistor, 1 is a current sum detection circuit, 2 is a current difference detection circuit, 3 is an absolute value circuit, 4 is a subtraction circuit, 5 is a zero detection circuit, 6 is a sample hold circuit, 7 is a reference voltage source, and 8 is a bias control circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] SEPP型電力増幅回路の電力増幅段npn型トラ
ンジスタ9aのエミツタ電流とpnp型トランジス
タ9bのエミツタ電流との電流和を検出する電流
和検出回路1及び電流差を検出する電流差検出回
路2と、前記電流差検出回路2の出力の絶対値を
得る絶対値回路3と、前記電流和検出回路1の出
力と前記絶対値回路3の出力との差を得る引算回
路4と、前記絶対値回路3出力の零電位付近を検
出する零検出回路5と、前記零検出回路5の出力
により前記零電位付近において前記引算回路4出
力を保持するサンプルホールド回路6と、前記サ
ンプルホールド回路6で保持された値と基準バイ
アスに対応する基準電圧源7とを比較し、その比
較値に応じて前記電力増幅段トランジスタ9a,
9bのバイアス値を制御するバイアス制御回路8
を具備することを特徴とするバイアス安定化回
路。
A current sum detection circuit 1 detecting the current sum of the emitter current of the power amplification stage npn transistor 9a and the emitter current of the pnp transistor 9b of the SEPP power amplifier circuit, and a current difference detection circuit 2 detecting the current difference; an absolute value circuit 3 that obtains the absolute value of the output of the current difference detection circuit 2; a subtraction circuit 4 that obtains the difference between the output of the current sum detection circuit 1 and the output of the absolute value circuit 3; and the absolute value circuit 3. a zero detection circuit 5 that detects the vicinity of the zero potential of the output; a sample hold circuit 6 that holds the output of the subtraction circuit 4 near the zero potential by the output of the zero detection circuit 5; and the reference voltage source 7 corresponding to the reference bias, and depending on the comparison value, the power amplification stage transistors 9a,
Bias control circuit 8 that controls the bias value of 9b
A bias stabilization circuit comprising:
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