JPH0522048A - コンプリメンタリ増幅回路 - Google Patents

コンプリメンタリ増幅回路

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JPH0522048A
JPH0522048A JP3198581A JP19858191A JPH0522048A JP H0522048 A JPH0522048 A JP H0522048A JP 3198581 A JP3198581 A JP 3198581A JP 19858191 A JP19858191 A JP 19858191A JP H0522048 A JPH0522048 A JP H0522048A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高周波帯域動作においても短絡電流を格段に抑
制可能で、コンプリメンタリ回路の対称性を改善する。 【構成】一対の正負トランジスタの出力側にトランスを
構成する同一巻数の1次巻選択と2次巻線を接続するこ
とにより、つまり、コンプリメンタリ配置された段の回
路の正負一組のトランジスタ出力の間に後段回路への出
力を挟むようにトランスを設けることにより、高周波帯
域での動作時に正負のトランジスタ間に流れる短絡電流
を抑制し、コンプリメンタリ回路の対称性を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンプリメンタリ増幅
回路に関し、特にコンプリメンタリ回路の対称性を改善
したコンプリメンタリ増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のコンプリメンタリ増幅回路の一例
として図4にコンプリメンタリエミッタフォロワ増幅回
路図が示されている。かかる増幅回路は、それぞれが一
対の正負のトランジスタを有する少なくとも一段のドラ
イブ段と最終出力段で構成されている。NPNトランジ
スタ1とPNPトランジスタ2は、ドライブ段を構成す
る一対の正負トランジスタで電圧源V1およびV2によ
ってバイアス電圧が供給され、トランジスタ1と2の直
流的な動作点がA級にバイアスされている。また、出力
段を構成するNPNトランジスタ3とPNPトランジス
タ4には、定電圧源V4からバイアス電圧が供給され、
A級にバイアスされている。ドライブ段のトランジスタ
1のエミッタとトランジスタ3のベースとが接続され、
トランジスタ2のエミッタとトランジスタ4のベースと
が接続される。出力段のトランジスタ3と4のエミッタ
間には、出力抵抗R1とR2が接続され、抵抗R1とR
2の接続点には、負荷RLが接続されている。トランジ
スタ1と3のコレクタおよびトランジスタ2と4のコレ
クタには、電圧源V5とV6から所定の直流電源電圧が
供給されている。
【0003】負荷RLに電力を供給するための交流信号
は、信号源5と6から供給され、トランジスタ1と2の
ベース、エミッタ、トランジスタ3と4のベース、エミ
ッタを経て負荷RLに出力される。負荷RLに流れる電
流は、電圧源V5とV6からトランジスタ3と4のエミ
ッタ電流として供給される。このとき、トランジスタ3
と4のベースには、IB =IE /hFE(IE はエミッタ
電流、hFEはトランジスタ3と4の電流増幅率)のベー
ス電流が流れようとするので、トランジスタ1と2は、
このベース電流の交流信号分を十分に供給できるように
している。トランジスタ3および4のベース電流の交流
分は、図のi1 とi2 およびi3とi4 の経路で供給さ
れるが、これら経路には定電圧源V4が挿入されてお
り、トランジスタ1によるトランジスタ4のドライブ
や、トランジスタ2によるトランジスタ3のドライブ時
には定電圧源V4のインピーダンスが障害となり、ドラ
イブ特性に影響を与える。その結果、トランジスタ3と
4のドライブが正負で非対称的なものとなり、動作速
度、過渡動作特性が悪化してしまう。そこで、定電圧源
V4に並列にコンデンサCを接続し、交流信号に対する
定電圧源V4の交流インピーダンスが十分小さくなるよ
うにしている。また、出力抵抗R1とR2は、トランジ
スタ3および4の直流動作点の安定度向上に寄与してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
多段構成のコンプリメンタリ増幅回路においては、ドラ
イブ段の一対のトランジスタ1と2の出力(エミッタ)
間には出力段トランジスタをバイアスするための定電圧
源V4が接続されるとともに、この定電圧源V4には並
列にコンデンサCを接続して、上記一対のトランジスタ
出力間の交流的インピーダンスを低インピーダンスとす
るように構成されている。しかしながら、かかる構成の
コンプリメンタリ増幅回路では、上記定電圧源V4に並
列に接続されているコンデンサCに起因して高周波動作
特性が悪化する。すなわち、コンデンサCは、高周波動
作時に、低インピーダンスであり、また、ドライブ段の
トランジスタ1と2のエミッタフォロワ出力は低インピ
ーダンスであり、両トランジスタ1と2のエミッタ間を
該低インピーダンスのコンデンサCで結んだ場合には短
絡電流が流れ易く、増加傾向になる。また、出力段のト
ランジスタ3と4の出力抵抗R1とR2を直流動作点安
定度の観点から最適値に設定しても、高周波帯域での短
絡電流の増加を防止することには十分に寄与しない。
【0005】したがって、上記従来のコンプリメンタリ
増幅回路は、高周波や高速動作時における短絡電流が増
加してしまうため、回路の消費電流が増加し、効率が低
下するだけでなく、過渡動作特性悪化をきたしてしまう
問題がある。かかる短絡電流の増加は、出力段のトラン
ジスタの出力側にも同様に現れてしまう。
【0006】そこで、本発明の目的は、高周波帯域動作
においても短絡電流を格段に抑制可能で、対称性を改善
したコンプリメンタリ増幅回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるコンプリメンタリ増幅回路は、正負の
一対のトランジスタで構成される少なくとも一段のドラ
イブ段回路と、このドライブ段回路によりドライブされ
る出力段回路とを有するコンプリメンタリ増幅回路にお
いて、前記ドライブ段回路の前記一対のトランジスタの
エミッタにそれぞれ同一巻数の1次巻線と2次巻線が接
続されたトランスを備えて構成される。また、本発明の
他の態様によるコンプリメンタリ増幅回路は、正負の一
対のトランジスタで構成される少なくとも一段のドライ
ブ段回路と、このドライブ段回路によりドライブされる
出力段回路とを有するコンプリメンタリ増幅回路におい
て、前記ドライブ段回路の前記一対のトランジスタのエ
ミッタにそれぞれ同一巻数の1次巻線と2次巻線が接続
された第1のトランスと、前記出力段回路の前記一対の
トランジスタのエミッタにそれぞれ同一巻数の1次巻線
と2次巻線が接続された第2のトランスと、を備えて構
成される。
【0008】
【作用】本発明では、一対の正負トランジスタの出力側
にトランスを構成する同一巻数の1次巻線と2次巻線を
接続することにより、つまり、コンプリメンタリ配置さ
れた段の回路の正負一組のトランジスタ出力の間に後段
回路への出力を挟むようにトランスを設けることによ
り、高周波帯域での動作時に正負のトランジスタ間に流
れる短絡電流を抑制し、コンプリメンタリ回路の対称性
を改善する。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照しながら説
明する。図1は、本発明によるコンプリメンタリ増幅回
路の一実施例を示す回路図である。図中、図3と同一符
号が付されている回路要素は同様な要素である。本実施
例回路は、図4と同様に、ドライブ段のトランジスタ1
と2のベースには、定電圧源V1とV2が接続され、交
流源5から信号が供給されている。一対のトランジスタ
1と2のエミッタ間には、トランスを構成する同一巻数
の1次巻線L1と2次巻線L2が接続され、これら1次
巻線L1と2次巻線L2間に、定電圧源V4とコンデン
サCの並列回路が接続されている。また、1次巻線L1
の一端がトランジスタ3のベースに、2次巻線L2の一
端がトランジスタ4のベースに接続されている。また、
出力段のトランジスタ3と4のエミッタ間にも同様に、
トランスを構成する1次巻線L3と2次巻線L4が接続
され、1次巻線L3と2次巻線L4間に出力抵抗R1と
R2が直列挿入されており、抵抗R1とR2の接続点に
は負荷RLが接続されている。出力段のトランジスタ3
と4には、定電圧源V5とV6からの直流電源電圧が供
給されている。
【0010】さて、図1に示す実施例により高周波帯域
での動作状態における短絡電流を大幅に低減できる原理
を以下説明する。図4に示す従来回路は、図5に示すよ
うな等価回路で表される。21Aと22Aおよび23A
と24Aは、トランジスタ1と2および3と4の増幅機
能部を示し、信号源25は、信号源5を示している。差
動電圧信号源26と27および28と29は、正負トラ
ンジスタ1と2および3と4の特性差により発生する短
絡電流の信号源を等価的に示す。抵抗R21とR22(通常
21と等しい)はトランジスタ1と2のエミッタ抵抗
を、抵抗R23とR24はトランジスタ3と4のエミッタ抵
抗と出力抵抗R1とR2を含む抵抗分を示している。図
5から明らかなように、交流動作に着目したときのドラ
イブ段と出力段の基本的構成は同一であるから、動作原
理を説明するため一方の構成部のみを図6に示してい
る。図6において、20は、負荷を示し、図4における
出力段側全体を含む負荷を示している。
【0011】図6において、信号源25の電圧をVc、
差動電圧信号源26と27の電圧をそれぞれVN/2、
負荷20の抵抗をRとすると、負荷20に流れる負荷電
流Icと短絡電流IN は、 Ic=Vc/(R21+2R) …(1) IN =VN /(2R21) で表される。一方、図2が図1の実施例回路の図5と同
様な等価回路である。図2において、図5と同一符号が
付されている回路要素は同一要素を示す。本実施例にお
いては、トランジスタ1と2のエミッタ側に、つまり、
図2における抵抗R21には1次巻線L1が、抵抗R22
は2次巻線L2がそれぞれ接続されている。図2のドラ
イブ段の等価回路が図3に示されている。図3におい
て、信号源25の電圧をVc、差動電圧信号源26と2
7の電圧をそれぞれVN/2とおいて、IcとINを求め
ると、 Ic =Vc/{(R21+2R)+jω(L−M)} …(3) IN =VN /2{R21+jω(L+M)} …(4) となる。ここで、トランスの1次巻線および2次巻線の
インダクタンスをL、1次側対2次側の相互インダクタ
ンスをMとする。トランスの結合係数k=1とすると、 L−M=(1−k)L L+M=(1+k)L であるから、式(3)と(4)は、それぞれ式(5)と
(6)のように表される。 Ic =Vc/{(R21+2R)+jω((1−k)L)} =Vc/(R21+2R) …(5) IN =VN /2{R21+jω((1+k)L)} =VN /(2R21+jω4L) …(6) 式(1)と式(5)を比較すると、負荷電流は同一であ
る。しかし、式(2)と式(6)を比較すればわかるよ
うに、本実施例回路によれば、短絡電流を表す式の分母
に(jω4L)が追加されているので、短絡電流は、こ
の順によって抑圧される。この抑圧程度は、動作周波数
が高くなればなるほど大きくなる。トランスの結合係数
kは、トロイダルコア等を用いることにより、容易に
0.9〜0.99程度の値を得ることができるので、本
発明の効果も簡単に得られることになる。
【0012】図1の実施例では、出力段トランジスタの
エミッタ側にも同様にトランスを構成する同一巻数の1
次巻線L3と2次巻線L4が接続されており、したがっ
て、出力段の一対のトランジスタにおいても高周波帯域
動作における短絡電流の低域効果が得られ、回路全体の
消費電力の増大を格段に小さくできる。
【0013】以上の実施例では、正負トランジスタとし
てはNPNトランジスタとPNPトランジスタを用いて
いるが、FET等の他の種類のトランジスタを用いる場
合についても本発明が適用できることは勿論である。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるコン
プリメンタリ増幅回路は、一対の正負トランジスタの出
力側にトランスを構成する同一巻数の1次巻選択と2次
巻線を接続しているので、つまり、コンプリメンタリ配
置された段の回路の正負一組のトランジスタ出力の間に
後段回路への出力を挟むようにトランスを設けているの
で高周波帯域での動作時に正負のトランジスタ間に流れ
る短絡電流が従来と比較して格段に抑制でき、コンプリ
メンタリ回路の対称性が向上される。その結果、高速動
作時の過渡特性を大幅に改善し、ひずみや異常な発振現
象を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるコンプリメンタリ増幅回路の一実
施例を示す回路図である。
【図2】図1に示す実施例回路の等価回路図である。
【図3】図2の等価回路の基本部を示す等価回路図であ
る。
【図4】従来のコンプリメンタリ増幅回路図である。
【図5】図4に示す実施例回路の等価回路図である。
【図6】図5の等価回路の基本部を示す等価回路図であ
る。
【符号の説明】
1,2,3,4 トランジスタ 5 信号源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正負の一対のトランジスタで構成される少
    なくとも一段のドライブ段回路と、このドライブ段回路
    によりドライブされる出力段回路とを有するコンプリメ
    ンタリ増幅回路において、 前記ドライブ段回路の前記一対のトランジスタのエミッ
    タにそれぞれ同一巻数の1次巻線と2次巻線が接続され
    たトランスを備えて成ることを特徴とするコンプリメン
    タリ増幅回路。
  2. 【請求項2】正負の一対のトランジスタで構成される少
    なくとも一段のドライブ段回路と、このドライブ段回路
    によりドライブされる出力段回路とを有するコンプリメ
    ンタリ増幅回路において、 前記ドライブ段回路の前記一対のトランジスタのエミッ
    タにそれぞれ同一巻数の1次巻線と2次巻線が接続され
    た第1のトランスと、 前記出力段回路の前記一対のトランジスタのエミッタに
    それぞれ同一巻数の1次巻線と2次巻線が接続された第
    2のトランスと、 を備えて成ることを特徴とするコンプリメンタリ増幅回
    路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2405275A (en) * 2003-08-22 2005-02-23 Linn Prod Ltd A discrete transistor boost amplifier for an audio driver IC, wherein the boost amplifier is automatically activated at high output levels
JP2006128915A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Nf Corp 電力増幅器
US7123099B2 (en) * 2003-09-18 2006-10-17 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Two-stage amplifier with series L-R coupling network

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