JPH05283940A - High efficiency amplifier - Google Patents

High efficiency amplifier

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Publication number
JPH05283940A
JPH05283940A JP7796092A JP7796092A JPH05283940A JP H05283940 A JPH05283940 A JP H05283940A JP 7796092 A JP7796092 A JP 7796092A JP 7796092 A JP7796092 A JP 7796092A JP H05283940 A JPH05283940 A JP H05283940A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
amplifier
signal
output
switching
Prior art date
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Pending
Application number
JP7796092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Fujisawa
雅憲 藤沢
Akira Usui
旭 碓氷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase the power efficiency of the amplifier. CONSTITUTION:An amplifier 12 amplifying input signals drives push-pull connected transistors 14 and 16, applying the requried amount of current to a load 20. A comparator 34 compares the output signal with the collector signal of the transistor 14. When a comparator 32 compares it with the triangular wave, the PWM control of the switching transistor 22 can be performed. In short, the transistor 22, diode 26 and coil 24 are used as switching regulators, improving the power efficiency of the transistors 14. With a boot strap type capacitor 60, the operational point of the switching transistor 22 can be made high potential, resulting in decreasing the voltage drop of the transistor and improving the power efficiency of the entire unit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力消費量の低減され
た高効率増幅器に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a high efficiency amplifier with reduced power consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、各種回路において信号増幅用
の増幅器が利用されており、ラジオ受信機においては、
受信信号の増幅などに利用されている。このような増幅
器において、そのダイナミックレンジを大きくするとそ
れだけ増幅器において消費する電力量が大きくなる。一
方、カーラジオ等電池駆動の装置においては、消費電力
をなるべく少なくしたいという要望がある。そこで、従
来のラジオ受信機においては、設計に応じて、ダイナミ
ックレンジと消費電力とを考慮し、適当なダイナミック
レンジに設定していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, an amplifier for signal amplification has been used in various circuits, and in a radio receiver,
It is used for amplification of received signals. In such an amplifier, the larger the dynamic range, the larger the amount of power consumed by the amplifier. On the other hand, in battery-powered devices such as car radios, there is a demand to reduce power consumption as much as possible. Therefore, in a conventional radio receiver, the dynamic range is set in consideration of the dynamic range and the power consumption according to the design.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のラジオ
受信機において消費電力を減少するために、ダイナミッ
クレンジを小さくすると、音質の低下を招くことにな
る。そこで、十分なダイナミックレンジを維持しつつ、
消費電力を低減できる増幅器が要望されていた。
However, if the dynamic range is reduced in order to reduce the power consumption in the conventional radio receiver, the sound quality will be deteriorated. Therefore, while maintaining a sufficient dynamic range,
There has been a demand for an amplifier that can reduce power consumption.

【0004】本発明は上記課題に鑑み成されたものであ
り、スイッチング電源を利用して、増幅器の効率を上昇
したものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and uses a switching power supply to increase the efficiency of an amplifier.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、プッシュプル
接続された一対の出力トランジスタに入力信号を印加
し、前記一対の出力トランジスタの接続点から増幅され
た信号を出力する増幅器において、前記一対の出力トラ
ンジスタの一方と電源との間に直列接続される第1スイ
ッチングトランジスタ及び第1コイルと、前記一対の出
力トランジスタの他方とアースとの間に直列接続される
第2スイッチングトランジスタ及び第2コイルと、前記
第1及び第2スイッチングトランジスタをオンオフ制御
する制御信号を発生する手段と、前記制御信号を前記増
幅器の出力信号のレベルに応じて制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
The present invention is an amplifier for applying an input signal to a pair of push-pull connected output transistors and outputting an amplified signal from a connection point of the pair of output transistors. Switching transistor and first coil connected in series between one of the output transistors and the power supply, and second switching transistor and second coil connected in series between the other of the pair of output transistors and ground A means for generating a control signal for ON / OFF controlling the first and second switching transistors, and a control means for controlling the control signal according to the level of the output signal of the amplifier.
It is characterized by having.

【0006】[0006]

【作用】このように本発明によれば、電源ラインにスイ
ッチングトランジスタとコイルとを配置し、前記スイッ
チングトランジスタを出力信号のレベルに応じて制御し
ているので、大レベルの出力信号に対しては十分なダイ
ナミックレンジを確保することができるとともに、小レ
ベルの出力信号に対しては省電力化が図れる。
As described above, according to the present invention, the switching transistor and the coil are arranged in the power supply line, and the switching transistor is controlled according to the level of the output signal. A sufficient dynamic range can be secured, and power can be saved for small-level output signals.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図1は、実施例の全体構成を示す回路図
であり、信号入力端10は、アンプ12に接続され、こ
のアンプ12の出力側が、出力トランジスタ14、16
のベースに接続されている。ここで、トランジスタ14
は、NPN型トランジスタであり、トランジスタ16は
PNP型トランジスタであり、トランジスタ14のコレ
クタが高電位側に接続され、トランジスタ16のコレク
タが低電位側に接続されている。そして、トランジスタ
14とトランジスタ16のエミッタ同士の接続点は、直
流カット用のコンデンサ18を介し、負荷20に接続さ
れている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing the overall configuration of the embodiment. A signal input terminal 10 is connected to an amplifier 12, and the output side of this amplifier 12 has output transistors 14 and 16.
Connected to the base of. Where the transistor 14
Is an NPN type transistor, the transistor 16 is a PNP type transistor, the collector of the transistor 14 is connected to the high potential side, and the collector of the transistor 16 is connected to the low potential side. The connection point between the emitters of the transistor 14 and the transistor 16 is connected to the load 20 via the DC cut capacitor 18.

【0008】従って、入力端10から入力された交流入
力信号は、アンプ12で増幅されるとともに、トランジ
スタ14及び16で増幅される。いま、アンプ12の出
力信号が正であるとすれば、トランジスタ14がオン
し、負荷20への電流供給(プッシュ)が行われ、負で
あれば、トランジスタ16がオンし、負荷20からの電
流吸い込み(プル)が行われる。ラジオ受信機の場合、
負荷20はスピーカとなる。
Therefore, the AC input signal input from the input terminal 10 is amplified by the amplifier 12 and also by the transistors 14 and 16. If the output signal of the amplifier 12 is positive, the transistor 14 is turned on to supply (push) the current to the load 20, and if negative, the transistor 16 is turned on and the current from the load 20 is turned on. Inhalation (pull) is performed. For a radio receiver,
The load 20 is a speaker.

【0009】トランジスタ14のコレクタは、電源Vcc
に接続されるが、この経路には、スイッチングトランジ
スタ22及びコイル24が挿入配置されている。また、
トランジスタ22とコイル24の接続点には、フライホ
イールダイオード26が設けられている。そして、トラ
ンジスタ22のオンオフを制御するために、このトラン
ジスタ22のベースには、エミッタが電源Vccに接続さ
れたPNPトランジスタ28が接続され、このトランジ
スタ28のベースはトランジスタ30を介しアースに接
続されている。そこで、トランジスタ30をオンオフす
ることにより、トランジスタ28がオンオフされ、トラ
ンジスタ22がオンオフされる。
The collector of the transistor 14 has a power source V cc.
The switching transistor 22 and the coil 24 are inserted and arranged in this path. Also,
A flywheel diode 26 is provided at a connection point between the transistor 22 and the coil 24. In order to control the on / off of the transistor 22, a PNP transistor 28 whose emitter is connected to the power supply V cc is connected to the base of the transistor 22, and the base of the transistor 28 is connected to the ground via the transistor 30. ing. Therefore, by turning on and off the transistor 30, the transistor 28 is turned on and off, and the transistor 22 is turned on and off.

【0010】トランジスタ30のオンオフを制御するた
めに、このトランジスタ30のベースには比較器32が
接続され、この比較器32の非反転入力端子には比較器
34の出力が接続されており、反転入力端子にはスイッ
チング周波数を決定する周波数fswの三角波が供給され
ている。また、比較器34は、反転入力端子にトランジ
スタ14のコレクタが接続され、非反転入力端子にはト
ランジスタ14と16の中間点(出力)が電池36を介
し接続されている。
In order to control the on / off of the transistor 30, a comparator 32 is connected to the base of the transistor 30, and the output of the comparator 34 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 32. A triangular wave having a frequency f sw that determines the switching frequency is supplied to the input terminal. Further, in the comparator 34, the inverting input terminal is connected to the collector of the transistor 14, and the non-inverting input terminal is connected to the intermediate point (output) between the transistors 14 and 16 via the battery 36.

【0011】このため、比較器34は、トランジスタ1
4のコレクタとエミッタの電位を比較することになり、
負荷20に正の大出力信号が印加される場合、比較器3
4の出力信号(a)が大となり、正の小出力信号が印加
される場合、比較器34の出力信号(a)が小となる。
また、比較器32は、比較器34から出力される信号と
三角波を比較するものであり、その比較結果についての
オンオフのパルス信号を出力する。
Therefore, the comparator 34 includes the transistor 1
It means that the potentials of the collector and the emitter of 4 are compared,
When a large positive output signal is applied to the load 20, the comparator 3
When the output signal (a) of 4 becomes large and the positive small output signal is applied, the output signal (a) of the comparator 34 becomes small.
Further, the comparator 32 compares the signal output from the comparator 34 with the triangular wave, and outputs an ON / OFF pulse signal for the comparison result.

【0012】すなわち、図2に示すように、比較器32
の非反転入力端子への入力信号をa、反転入力端子への
入力信号をb、出力信号をcとした場合には、三角波b
が信号aより低い部分についてHとなる信号cが得られ
ることとなる。そして、信号cはトランジスタ14への
制御信号が高レベルであるほどHである時間が長いもの
となる。従って、その信号cは、出力信号が高レベルで
あればそれだけHとなる時間の長い(デューティー比の
大きな)ものとなる。そこで、この信号cによってトラ
ンジスタ30を制御することによって、トランジスタ2
2をfswの周波数でオンオフすると共に、そのデューテ
ィ比が出力信号のレベルが高いほどオンの期間が大きな
ものとなる。
That is, as shown in FIG.
When the input signal to the non-inverting input terminal of is a, the input signal to the inverting input terminal is b, and the output signal is c, a triangular wave b
A signal c that becomes H is obtained for a portion where is lower than the signal a. Further, the higher the level of the control signal to the transistor 14 is, the longer the signal c is at the H level. Therefore, if the output signal is at a high level, the signal c becomes H for a long time (a large duty ratio). Therefore, by controlling the transistor 30 with this signal c, the transistor 2
2 is turned on / off at the frequency of f sw, and the higher the duty ratio is, the higher the level of the output signal is, the longer the ON period is.

【0013】そして、スイッチ22のエミッタにはコイ
ル24が接続されているため、この回路は、スイッチン
グレギュレータとして作用し、出力信号は入力信号に応
じた波形に保ちつつ、トランジスタ14のコレクタの電
位は、電源電位と出力波形の電位との間を上下する周波
数fswの交流波形となる。そこで、十分大きなダイナミ
ックレンジを保持しつつ、信号が小さい場合には無駄な
電流を送出することを防止でき、電力効率の上昇を図る
ことができる。
Since the coil 24 is connected to the emitter of the switch 22, this circuit functions as a switching regulator, the output signal is kept in a waveform corresponding to the input signal, and the potential of the collector of the transistor 14 is changed. , An AC waveform with a frequency f sw that fluctuates between the power supply potential and the potential of the output waveform. Therefore, while maintaining a sufficiently large dynamic range, it is possible to prevent wasteful current from being sent when the signal is small, and it is possible to increase power efficiency.

【0014】なお、電池36は、トランジスタ14の順
方向のバイアス電圧を補償するためのもの(通常0.7
V程度)であり、フライホイールダイオード26は、ア
ース側からコイル24に電流を回収するためのものであ
る。
The battery 36 is for compensating the forward bias voltage of the transistor 14 (usually 0.7).
The flywheel diode 26 is for collecting a current from the ground side to the coil 24.

【0015】次に、トランジスタ16のコレクタとアー
スとの間には、上述と同様のスイッチングレギュレータ
が設けられている。すなわち、スイッチング用のトラン
ジスタ42、コイル44及びフライホイールダイオード
46が設けられている。
Next, a switching regulator similar to that described above is provided between the collector of the transistor 16 and the ground. That is, the switching transistor 42, the coil 44, and the flywheel diode 46 are provided.

【0016】そして、スイッチングトランジスタ42を
制御するために、比較器50、52を有しており、比較
器52は反転入力端子がトランジスタ16のコレクタに
接続され、非反転入力端子が電池54を介し出力端に接
続されている。また、比較器50の非反転入力端子には
三角波が供給される。そこで、比較器52がトランジス
タ16に供給される入力信号に応じた出力を比較器50
に入力し、これによって比較器50が入力信号レベルに
応じたデューティー比のパルス信号をトランジスタ42
のベースに供給する。そこで、上述の場合と同様に入力
信号に応じたデューティー比でスイッチングトランジス
タ42がオンオフされることとなる。
Then, in order to control the switching transistor 42, it has comparators 50 and 52, the inverting input terminal of which is connected to the collector of the transistor 16 and the non-inverting input terminal of which is connected to the battery 54. It is connected to the output terminal. Further, a triangular wave is supplied to the non-inverting input terminal of the comparator 50. Therefore, the comparator 52 outputs the output corresponding to the input signal supplied to the transistor 16 to the comparator 50.
To the transistor 42 and the comparator 50 outputs a pulse signal having a duty ratio corresponding to the input signal level.
Supply to the base of. Therefore, as in the case described above, the switching transistor 42 is turned on / off at the duty ratio according to the input signal.

【0017】本実施例においては、出力点にブートスト
ラップ用コンデンサ60の一端が接続されており、この
ブートストラップ用コンデンサ60の他端はトランジス
タ28のベースに接続されている。また、このトランジ
スタ28のベースには抵抗62及びダイオード64を介
し電源Vccが接続されている。このため、ブートストラ
ップ用のコンデンサによって、出力点の電圧が大きい場
合にトランジスタ28のベース電圧を高くすることがで
き、ここの電位は電源電圧Vcc以上とできる。そこで、
トランジスタ30のオンオフによるトランジスタ28の
動作点を高電位とでき、トランジスタ22の飽和電圧を
最低のもの(1VBE)とできる。そこで、ここにおいて
も、本回路の効率化を達成することができる。なお、動
作開始直後等は、Vcc側から抵抗62、ダイオード64
を介し、トランジスタ28のベースの電位をVccにまで
引き上げる。
In this embodiment, one end of the bootstrap capacitor 60 is connected to the output point, and the other end of the bootstrap capacitor 60 is connected to the base of the transistor 28. A power supply Vcc is connected to the base of the transistor 28 via a resistor 62 and a diode 64. Therefore, the base voltage of the transistor 28 can be increased by the bootstrap capacitor when the voltage at the output point is large, and the potential here can be equal to or higher than the power supply voltage V cc . Therefore,
The operating point of the transistor 28 by turning on / off the transistor 30 can be set to a high potential, and the saturation voltage of the transistor 22 can be set to the minimum (1V BE ). Therefore, also here, the efficiency of the circuit can be improved. Immediately after the start of operation, etc., the resistor 62 and the diode 64 from the Vcc side.
Via, the potential of the base of the transistor 28 is raised to V cc .

【0018】このように、本実施例においては、ブート
ストラップ用コンデンサ60によって、トランジスタ2
8のベース電位を高電位としたため、スイッチングトラ
ンジスタ22の動作を効率的にでき、全体として電力効
率を上昇することができる。
As described above, in this embodiment, the transistor 2 is connected by the bootstrap capacitor 60.
Since the base potential of 8 is set to a high potential, the operation of the switching transistor 22 can be efficiently performed, and the power efficiency can be increased as a whole.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高効
率増幅器によれば、スイッチングレギュレータを用いる
ことにより、出力トランジスタにおいて不要な電力をコ
イルに蓄えることができ、無駄な電力消費を抑制するこ
とができる。そして、スイッチングレギュレータは、入
力信号に応じて動作するため、出力信号に対する悪影響
はない。
As described above, according to the high-efficiency amplifier of the present invention, by using the switching regulator, it is possible to store unnecessary power in the output transistor in the coil and suppress unnecessary power consumption. be able to. Since the switching regulator operates according to the input signal, there is no adverse effect on the output signal.

【0020】さらにブートストラップ用コンデンサを設
けることによって、スイッチングトランジスタの効率も
上昇することができ、全体としての電力効率をさらに上
昇することができる。
Further, by providing the bootstrap capacitor, the efficiency of the switching transistor can be increased and the power efficiency as a whole can be further increased.

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

【図1】実施例の全体構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an overall configuration of an embodiment.

【図2】スイッチングトランジスタの動作を説明するた
めの波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the switching transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 アンプ 14、16 出力用のトランジスタ 20 負荷 22、42 スイッチングトランジスタ 24、44 コイル 60 ブートストラップ用コンデンサ 12 Amplifiers 14, 16 Output Transistors 20 Loads 22, 42 Switching Transistors 24, 44 Coils 60 Bootstrap Capacitors

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プッシュプル接続された一対の出力トラ
ンジスタに入力信号を印加し、前記一対の出力トランジ
スタの接続点から増幅された信号を出力する増幅器にお
いて、 前記一対の出力トランジスタの一方と電源との間に直列
接続される第1スイッチングトランジスタ及び第1コイ
ルと、 前記一対の出力トランジスタの他方とアースとの間に直
列接続される第2スイッチングトランジスタ及び第2コ
イルと、 前記第1及び第2スイッチングトランジスタをオンオフ
制御する制御信号を発生する手段と、 前記制御信号を前記増幅器の出力信号のレベルに応じて
制御する制御手段と、を有することを特徴とする高効率
増幅器。
1. An amplifier which applies an input signal to a pair of push-pull connected output transistors and outputs an amplified signal from a connection point of the pair of output transistors, wherein one of the pair of output transistors and a power supply A first switching transistor and a first coil connected in series between the first and second coils, a second switching transistor and a second coil connected in series between the other of the pair of output transistors and ground, and the first and second coils A high-efficiency amplifier comprising: a means for generating a control signal for on / off controlling a switching transistor; and a control means for controlling the control signal according to the level of an output signal of the amplifier.
【請求項2】 請求項1記載の増幅器において、 さらに一端が信号出力端に接続され他端に高電圧を得る
ブートストラップコンデンサを有し、このブートストラ
ップコンデンサによって得た高電圧により上記第1スイ
ッチングトランジスタを駆動することを特徴とする高効
率増幅器。
2. The amplifier according to claim 1, further comprising a bootstrap capacitor having one end connected to a signal output end and obtaining a high voltage at the other end, wherein the first switching is performed by the high voltage obtained by the bootstrap capacitor. High-efficiency amplifier characterized by driving a transistor.
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