JPH047124B2 - - Google Patents

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JPH047124B2
JPH047124B2 JP57058459A JP5845982A JPH047124B2 JP H047124 B2 JPH047124 B2 JP H047124B2 JP 57058459 A JP57058459 A JP 57058459A JP 5845982 A JP5845982 A JP 5845982A JP H047124 B2 JPH047124 B2 JP H047124B2
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JP
Japan
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voltage
signal
amplifier
load
gain
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JP57058459A
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JPS58175309A (ja
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Genichi Tagata
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Yamaha Corp
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Yamaha Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスピーカ等の非線形負荷において発
生する歪を除去する増幅回路の帰還回路に係り、
特に信号増幅系の裸利得が無限大でなくとも歪を
略完全に除去することができる帰還回路に関す
る。
スピーカ等の非線形負荷を駆動する増幅回路の
1つとして、回路に負帰還を施し非線形負荷で発
生する歪を取り除くようにしたものが知られてい
る。第1図はこのような増幅回路の一例を示すブ
ロツク図である。この図において、増幅器1は信
号入力端子2を介して供給された入力信号を増幅
するものであり、この増幅器1の出力は信号出力
端子3を介して非線形特性を有する負荷4に供給
される。ここで、負荷4は歪を発生しない理想的
な負荷特性を有する負荷部4aと、この負荷4に
おいて発生する歪電圧を信号系路に加算するため
の仮想的な加算器4bとで等価的に表わされてい
る。また前記増幅器1の出力の一部は帰還路5お
よび加算器6によつて同増幅器1の入力側に負帰
還されるようになつている。したがつて信号入力
端子2に印加される入力信号の電圧をV1、信号
出力端子3に得られる出力信号の電圧をV0とす
れば、この増幅回路の電圧利得Gvは、 Gv=V0/V1=A/1+Aβ となる。ただし、Aは増幅器1の裸利得であり、
βは帰還路5の利得(帰還量)である。この(1)式
からわかるように増幅器1の裸利得を無限大にす
れば、電圧利得Gvを帰還量βだけで決まる一定
の値にすることができる。しかしながら、現実に
は増幅器1の裸利得Aを無限大にすることはでき
ないので、出力信号の電圧V0を入力信号の電圧
V1にだけ依存させることはできない。すなわち、
このような増幅回路では、信号系路で歪が発生し
た場合に帰還路5の帰還量βに応じて歪成分が相
対的に少なくなるのみで、これを完全になくすこ
とはできず、負荷4を入力信号の電圧V1のみに
応じて駆動するような定電圧駆動することはでき
ない。言い換えれば、負荷4側から見た出力イン
ピーダンスは有限のものとなり、これを完全に零
にすることはできない。
この発明は上記の点に鑑み、信号系の裸利得を
無限大にすることなく歪を略完全に除去すること
ができる帰還回路を提供するもので、利得Aを有
する信号路により入力信号を一旦増幅した後に増
幅器により再び増幅して負荷に供給する一方、こ
の負荷と接地点との間に介挿された検出抵抗によ
り前記負荷に流れる電流を検出すると共に所定の
利得で増幅して前記信号路の入力側に負帰還し、
かつ前記信号路の出力を利得1/Aで増幅して前
記信号路の入力側に正帰還することを特徴として
いる。
以下、この発明の一実施例を図面にしたがつて
説明する。第2図はこの発明による帰還回路を適
用した増幅回路の第1の実施例を示すブロツク図
である。この図において、信号入力端子2に供給
された入力信号は加算器6aの第1入力端子6a
−1に供給される。加算器6aは第1入力端子6
a−1に供給された信号と第2入力端子6a−2
に供給された信号とを加算するものであり、同加
算器6aの出力は第1の増幅器7に供給される。
この増幅器7は利得A1を有するものであり、同
増幅器7の出力は第2の増幅器8に供給される。
第2の増幅器8は歪を発生しない理想的な増幅部
8aとこの第2の増幅器8で発生する歪電圧D1
を信号系路に加算する仮想的な加算部8bとで等
価的に表わされるものであり、同増幅器8の出力
は信号出力端子3を介して負荷4の一方の端子4
−1に供給される。負荷4は非線形歪を発生しな
い理想的な負荷部4a(値ZL)とこの負荷4で発
生する非線形歪電圧D2を信号系路に加算する仮
想的な加算部4bとで等価的に表わされるもので
あり、同負荷4の他方の端子4−2は抵抗9(値
R)を介して接地されている。この抵抗9は負荷
4に流れる電流(負荷電流)を検出するために設
けられたものであり、同抵抗9と負荷4との接続
点に得られた信号は第1の帰還路10(利得b)
に供給され、同帰還路10の出力は演算増幅器1
1の反転入力端子に供給される。一方、前記第1
の増幅器7の出力は第2の帰還路12にも供給さ
れ、この帰還路12により利得aで増幅されて演
算増幅器11の非反転入力端子に供給される。演
算増幅器11は非反転入力端子に供給された信号
と反転入力端子に供給された信号との差をとり、
これを利得kで増幅するものであり、同演算増幅
器11の出力は前記加算器6aの第2入力端子6
a−2に供給される。ここでこの演算増幅器11
の利得kと前記第1の増幅器7の利得A1と前記
第2の帰還路12の利得aとは「A1,a,k=
1」になる関係を満たすように設定されている。
次に、以上の構成になる回路の動作を数式を用
いて説明する。まず信号入力端子2に印加される
入力信号の電圧をe1とし、演算増幅器11の出力
信号の電圧をe7とすれば、加算器6aから出力さ
れる信号の電圧e2は、 e2=e1+e7 …(1) となる。また第1の増幅器7の出力信号の電圧を
e3とすれば、この電圧e3は、 e3=A1,e2 …(2) となり、さらに第2の増幅器8で発生する歪電圧
をD1とすれば、信号出力端子3に得られる信号
の電圧e0は、 e0=A2,e3+D1 …(3) となる。また帰還路12は増幅器7の出力を利得
aで増幅することから、この帰還路12が出力す
る信号の電圧e4は、 e4=a,e3 …(4) となる。一方、負荷4が駆動された時に、同負荷
4で発生する歪電圧(非線形成分)をD2とすれ
ば、この負荷4と抵抗9との接続点に得られる信
号の電圧e5は、 e5=n(e0−D2) …(5) となる。ただし、nはR/(ZL+R)である。そ
して帰還路10は利得bを有することから、同帰
還路10から出力される信号の電圧e6は、 e6=b,e5 …(6) となる。したがつて、演算増幅器11から出力さ
れる信号の電圧e7は、 e7=k(e4−e6) …(7) となる。ここで前記(3)式を(4)式に代入して電圧e3
を消去すれば、 e4=a,e0−D1/A2 …(8) が得られ、また前記(5)式を(6)式に代入して電圧e5
を消去すれば、 e6=b,n(e0−D2) …(9) が得られる。ここでこの(8)式と(9)式とを(7)式に代
入すれば、 e7=k,{a(e0−D1)/A2−b,n(e0−D2)}…(1
0) となる。他方、前記(2)式を(3)式に代入して電圧e3
を消去すれば、 e0=A1,A2,e2+D1 …(11) となり、この(11)式に前記(1)式を代入すれば e0=A1,A2(e1+e7)+D1 …(12) となる。そしてこの(12)式を電圧e7について整理
すれば、 e7=e0−D1/A1,A2−e1 …(13) となる。この(13)式と(10)式とから電圧e7を消去す
れば、 e0−D1/A1,A2−e1=k{a(e0−D1)/A2
−b,n(e0−D2)}…(14) が求められ、この(14)式を整理すれば {1/A2(ak−1/A1)−b,n,h}e0+1/A2
(1/A1−a,k)D1+b,n,k,D2+e1=0…(15)
が得られる。ここで演算増幅器11と第1の増幅
器7と第2の増幅器12の各利得k,A1,aは
A1,a,k=1となつていることからa,k=
1/A1をこの(15)式に代入すれば e0=1/b,n,ke1+D2 …(16) となる。この(16)式からわかるように、負荷4に
印加される出力信号の電圧e0は入力信号の電圧e1
に応じた電圧成分1/b,n,k,e1に負荷4で発 生する歪電圧D2を加算したものとなる。またこ
こで、この(16)式に(5)式を代入して電圧e0を消去
すれば、 e5=1/b,k,e1 …(17) となる。この(17)式からわかるように、抵抗9の
両端間に発生する電圧e5は負荷4で発生する歪電
圧D2を含まず、したがつて同抵抗9に流れる電
流1/b,k,1/R,e1も歪電圧D2に無関係で、か つ入力信号の電圧e1のみに応じたものとなる。そ
してこの抵抗9と負荷4とは直列に接続されてい
ることから負荷4にも当然、この電流値1/b,k, 1/R,e1と同一の電流が流れる。すなわち、負荷 4で歪が発生した場合でも負荷4にはこの歪の影
響を受けない電流が流れ、負荷4は定電流駆動さ
れる(入力信号の電圧e1のみに応じた電流によつ
て駆動される。)。そしてこの場合、従来の帰還方
式による増幅回路が無限大の裸利得を有する増幅
器を必要にしたのに対して、この発明による帰還
方式を適用した増幅回路においては A1,a,k=1が定電流駆動の条件となつて
いる。すなわち、この帰還方式によれば無限大の
裸利得を有する増幅器を必要とすることなく、歪
電圧D1,D2のような、信号系路で発生する歪を
略完全に除去することができる。
第3図はこの発明による帰還回路を適用した増
幅回路の第2の実施例を示すブロツク図であり、
この図に示す増幅回路は第1の実施例に示す増幅
回路と同様に負荷の定電流駆動を行い得ると共
に、負荷の定電圧駆動をも行ない得るようにした
ものである。この図において第2図の回路と同等
の部分には同一の符号を付してある。ここで、1
3は利得dを有する第3の帰還路であり、この帰
還路13は信号出力端子3に得られた出力信号を
利得dで増幅して演算増幅器14の反転入力端子
に供給する。また15は利得Cを有する第4の帰
還路であり、この帰還路15は第1の増幅器7の
出力を利得cで増幅して演算増幅器14の非反転
入力端子に供給する。演算増幅器14は非反転入
力端子に供給された信号と反転入力端子に供給さ
れた信号との差をとり、これを利得k2で増幅する
ものであり、同演算増幅器14の出力は第1の増
幅器7における加算器7cの第2入力端子7c−
2に供給される。この第1の増幅器7は、利得
A1aを有する第1の増幅部7aと利得A1bを有す
る第2の増幅部7bと、加算器7cとから構成さ
れており、この増幅器7に入力された信号は増幅
部7aで一旦増幅された後、加算器7cにおいて
演算増幅器14を介して供給された帰還信号が加
算され、さらに増幅部7bで増幅されて出力され
る。ここで、前記演算増幅器14の利得k2と第2
の増幅部7bの利得A1bと第4の帰還路15の利
得cとはA1b,c,k2=1なる関係を満たすよう
に設定されており、これら演算増幅器14、第4
の帰還路15および第3の帰還路13により、負
荷4を定電圧駆動するための帰還路が構成されて
いる。またここでは、演算増幅器11の利得k1
と、第1、第2の増幅部7a,7bの各利得、
A1a,A1bと、第2の帰還路12の利得aとは、
A1a,A1b,a,k1=1なる関係を満たすように
設定されており、これら演算増幅器11、第2の
帰還路12および第1の帰還路10により、負荷
4を定電流駆動するための帰還路が構成されてい
る。
次に、以上の構成になる第2実施例の動作を定
電圧動作と、定電流動作とに分けて説明する。ま
ず定電圧動作においては第3図に示す回路は、第
4図に示す回路に等価的に置換えることができ
る。
以下、定電圧動作をこの第4図にしたがつて説
明する。まず、信号入力端子2に印加される入力
信号の電圧をe1aとすれば、第1の増幅部7aか
ら出力される信号の電圧e11は、 e11=A1a,e1a …(18) となる。またここで演算増幅器14の出力信号の
電圧をe16とすれば、加算器7cから出力される
信号の電圧e12は、 e12=e11+e16 …(19) となり、またここで第2の増幅部7bから出力さ
れる信号の電圧をe13とすれば、 e13=A1b,e12 …(20) となる。さらに、第2の増幅器8で発生する歪電
圧をD1aとすれば、信号出力端子3に得られる出
力信号の電圧e0aは、 e0a=A2e13+D1a …(21) となる。また帰還路15は増幅部7bの出力を利
得cで増幅することから、この帰還路14が出力
する信号の電圧e14は、 e14=c,e13 …(22) となり、また帰還路13は信号出力端子3に得ら
れる信号を利得dで増幅することから、この帰還
路13が出力する信号の電圧e15は、 e15=d,e0a …(23) となる。したがつて、演算増幅器14から出力さ
れる信号の電圧e16は、 e16=k2(e14−e15) …(24) となる。ここで前記(21)式を(22)式に代入して電
圧e13を消去すれば、 e14=c(e0a−D1a)/A2 …(25) となり、この(25)式および前記(23)式を(24)式に代
入して電圧e14,e15を消去すれば、 e16=(c,k2/A2−k2,d)e0a−c,k2/A2,D1
a
…(26) が得られる。一方、(19)式を電圧e16で整理すれ
ば、 e16=e12−e11 …(27) が得られる。またここで前記(20)式を(21)式に代
入して電圧e13を消去すれば、 e12=e0a−D1a/A1b,A2 …(28) となり、この(28)式を(27)式に代入して整理すれ
ば、 e16=1/A1b,A2e0a−1/A1b,A2D1a−e11…(29) が得られ、この(29)式と前記(26)式とから、 {1/A2(c,k2−1/A1b)−k2,d}e0a+1/
A2(1/A1b−c,k2),D1a+e11=o…(30) が得られる。ここでこの(30)式にc,k2=1/A1bを 代入すれば、 e0a=1/k2,d,e11 …(31) となり、この(31)式と前記(18)式とから e0a=A1a/k2,d,e1a …(32) が得られる。この(32)式からわかるように、負荷
4に印加される電圧e0aは増幅器8および負荷4
で発生する歪電圧D1a,D2aを含まず、入力信号
の電圧e1aのみに応じたものとなる。そしてこの
場合の定電圧駆動条件はc,k2,A1b=1である
ことから無限大の裸利得を有する増幅器を必要と
することなく、負荷4を定電圧駆動することがで
きる。
一方、定電流駆動においてはこの第3図に示す
回路は第2図に示す回路と同様に動作し、負荷4
に入力信号の電圧e1aに応じた電流が供給され、
負荷4が定電流駆動される。
このようにこの実施例においては負荷4を定電
圧駆動、定電流駆動することができることから、
負荷4で発生する歪の種類(例えば電圧性の歪、
電流性の歪)に応じて最適な駆動モードを選択
(設定)することができ、歪の種類の如何にかか
わらず歪を最小にすることができる。
以上説明したようにこの発明による増幅回路の
帰還回路は、利得Aを有する信号路により入力信
号を一旦増幅した後に増幅器により再び増幅して
負荷に供給する一方、この負荷と基準電位点との
間に介挿された検出抵抗により前記負荷に流れる
電流を検出すると共に所定の利得で増幅して前記
信号路の入力側に負帰還し、かつ前記信号路の出
力を利得1/Aで増幅して前記信号路の入力側に
正帰還するようにしたので、信号系の裸利得を無
限大にすることなく、信号系で発生する歪を完全
に除去することができ、これにより回路設定を容
易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の帰還回路を用いた増幅回路の一
構成例を示すブロツク図、第2図はこの発明によ
る帰還方式を適用した増幅回路の第1の実施例を
示すブロツク図、第3図はこの発明による帰還回
路を適用した増幅回路の第2の実施例を示すブロ
ツク図、第4図は第3図に示す増幅回路の定電圧
動作を説明するためのブロツク図である。 4……負荷、6,6a……加算器、7……信号
路(増幅器)、8……増幅器、9……検出抵抗
(抵抗)、10……第1の帰還路、12……第2の
帰還路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 利得Aを有する信号路により入力信号を一旦
    増幅した後に増幅器により再び増幅して負荷に供
    給する一方、この負荷と基準電位点との間に介挿
    された検出抵抗により前記負荷に流れる電流を検
    出すると共に所定の利得で増幅して前記信号路の
    入力側に負帰還し、かつ前記信号路の出力を利得
    1/Aで増幅して前記信号路の入力側に正帰還す
    ることを特徴とする増幅回路の帰還回路。
JP5845982A 1982-04-08 1982-04-08 増幅回路の帰還回路 Granted JPS58175309A (ja)

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JP5845982A JPS58175309A (ja) 1982-04-08 1982-04-08 増幅回路の帰還回路

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JP5845982A JPS58175309A (ja) 1982-04-08 1982-04-08 増幅回路の帰還回路

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JPS58175309A JPS58175309A (ja) 1983-10-14
JPH047124B2 true JPH047124B2 (ja) 1992-02-10

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