JPH06188640A - 増幅回路及びその回路を用いたｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】負荷状態に拘らず十分に消費電力を節約するこ
とができる構成の増幅回路及びＩＣを実現する。 【構成】差動トランジスタ対（Ｑ１，Ｑ２）を有する差
動アンプ３２が入力信号Ｖinの増幅された電圧信号Ｖo
を出力する増幅回路又はＩＣにおいて、トランジスタＱ
１，Ｑ２に流れる動作電流に対応した検出信号Ｉ3 ，Ｉ
4 を生成し、この検出信号Ｉ3 ，Ｉ4 の変動値に応じた
制御信号Ｉ6 に従って差動アンプ３２の動作電流Ｉt が
電圧信号Ｖo の発生に要する出力電流Ｉo に対応するよ
うに制御される。これにより、動作電流Ｉt が入力信号
Ｖinの変化のみならず負荷抵抗Ｒ４の変動にも応じて増
減し、消費電力を十分に節約することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、増幅回路及びその回
路を用いたＩＣに関し、詳しくは、例えば携帯用ヘッド
ホンステレオ等のバッテリー駆動機器に特に適した低消
費電力の増幅回路及びＩＣに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の低消費電力の増幅回路として例え
ば特開平４−１１１５０６記載のものが知られている。
図３にその回路構成を示す。また、図４にその波形例を
示す。その概要は、非反転増幅回路の主体をなす差動ア
ンプＡ１の動作電流Ｉt を節約することにより低消費電
力化を図らんとするものである。具体的には、入力信号
Ｖinを全波整流し、これにより得られる電流値に応じて
動作電流Ｉt を制御する。これにより、最大出力対応の
大きな動作電流が常時流されるのではなく、出力電流Ｉ
o をカバーしつつも入力信号Ｖinの波形に応じて動作電
流Ｉt が増減されるものである（図４（ｃ）の波形Ｉt
，Ｉo 参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の増幅
回路及び信号増幅ＩＣでは、入力信号に応じてアンプの
動作電流を増減制御することにより、一定の低消費電力
化を達成している。しかし、これだけでは増幅回路の低
消費電力化は未だ完全ではない。すなわち、負荷が既定
の一定状態以外のときには、消費電力の低減が不十分で
ある。例えば、負荷のヘッドホンが装置に接続されてお
らず電流出力が不要なときでも、入力信号に応じた駆動
電流が消費される。ヘッドホンを抜き取って装置の停止
を忘れると言うことは多々発生する不具合であるが、か
かるときには忽ちバッテリーがあがってしまう。

【０００４】また、ヘッドホンには８Ω，１６Ω，３２
Ω等のタイプがあるが、８Ωタイプのヘッドホン対応の
増幅回路の出力に１６Ωタイプのヘッドホンが接続され
ると、半分以上電流出力に寄与しないで無駄に消費され
る駆動電流が流されてしまう。このため、仕様上規定さ
れた作動時間を満足できない。一般ユーザはヘッドホン
のタイプまでは意識しないので、かかる場合装置の信頼
性が疑われてしまう。これでは、メーカーの信用が失墜
することにもなってしまうので問題である。この発明の
目的は、このような従来技術の問題点を解決するもので
あって、負荷状態に拘らず十分に消費電力を節約するこ
とができる構成の増幅回路及びその回路を用いたＩＣを
実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の増幅回路及びＩＣの構成は、差動増幅用の
差動トランジスタ対を有する差動アンプが電圧信号を出
力する増幅回路又はＩＣにおいて、前記差動トランジス
タ対のそれぞれのトランジスタを流れる動作電流に対応
した第１，第２の検出信号を生成し、前記差動アンプの
動作電流が前記電圧信号の発生に要する出力電流に対応
して変化するように前記第１，第２の検出信号の変動値
に応じて制御されるものである。

【０００６】

【作用】このような構成のこの発明の増幅回路及びＩＣ
にあっては、差動トランジスタ対の各トランジスタに
は、入力信号及び負荷抵抗に応じた動作電流が流れる。
詳述すると、差動トランジスタ対は電流増幅機能を担う
ものであるからそこには入力信号に応じた電流値の動作
電流が流れる。また、入力信号を増幅して最終的に生成
される出力信号が電圧信号であり、しかも差動アンプの
出力電圧は負荷抵抗に流される差動アンプの出力電流に
よって決定される。そこで、電流増幅を行ってこの出力
電流の生成を担う差動トランジスタ対の各トランジスタ
には、負荷抵抗にも応じた電流値の動作電流が流れる。

【０００７】かかる差動トランジスタ対の各トランジス
タの動作電流に対応した第１，第２の検出信号は、やは
り入力信号及び負荷抵抗に応じて変動する。そこで、こ
の変動値に応じて制御される差動アンプの動作電流は、
入力信号の変化のみならず負荷抵抗の変動にも応じて増
減し、出力電圧の発生に要する出力電流に対応する分だ
けしか流れないように、制御され得る。したがって、入
力信号に応じて消費電力が節約されるばかりでなく、負
荷状態が変化したときであっても負荷のその変化した状
態に対応して十分に消費電力を節約することができる。

【０００８】

【実施例】図１に、この発明の増幅回路を内蔵したＩＣ
の一実施例を示す。（ａ）はその全体の回路図であり、
（ｂ）はその中の検出電流整流回路の詳細図である。こ
こで、２１は信号増幅用のＩＣである。これは、入力端
子２２を介して再生オーディオ信号等の入力信号Ｖinを
受け、端子２６を介して基準電圧源２８からバイアス電
圧を受け、増幅した電圧信号Ｖo を、信号出力端子２３
を介して負荷としてのヘッドホンＲ４に出力する。ま
た、３２は、ＩＣ２１に内蔵された信号増幅用の差動ア
ンプであり、非反転増幅回路として機能すべく、これに
は増幅率を定める抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が接続されてい
る。

【０００９】トランジスタＱ１，Ｑ２は、差動アンプ３
２における信号増幅用の差動トランジスタ対の１つであ
る。これは電流増幅を行うものであるから、その動作電
流の変動成分は入力信号及びこれの増幅された出力電流
に波形が対応している。トランジスタＱ３，Ｑ４は、僅
かな動作電流Ｉ2 で動作する差動トランジスタ対であ
る。これは、トランジスタＱ３のベースがトランジスタ
Ｑ１のベースに接続されトランジスタＱ４のベースがト
ランジスタＱ２のベースに接続されて、差動トランジス
タ対（Ｑ３，Ｑ４）が差動トランジスタ対（Ｑ１，Ｑ
２）と相似の動作を行う。これにより、トランジスタＱ
１の動作電流に応じた検出電流Ｉ3 がトランジスタＱ３
のコレクタ電流として得られ、トランジスタＱ２の動作
電流に応じた検出電流Ｉ4 がトランジスタＱ４のコレク
タ電流として得られる。よって、検出電流Ｉ3,Ｉ4 の変
動成分も波形が出力電流に対応する。

【００１０】３０は、検出電流Ｉ3,Ｉ4 から制御電流Ｉ
6 を生成する検出電流整流回路である。検出電流Ｉ3,Ｉ
4 からバイアス成分を除去すべく一定電流（Ｉ2 ／２）
を減じつつ、それぞれを半波整流して加えることで、出
力電流に対応した波形の制御電流Ｉ6 が生成される。３
１は、この制御電流Ｉ6 に応じて動作電流Ｉt を生成す
ることにより、出力電流に対応した動作電流Ｉt を差動
アンプ３２に供給する回路であり、大きな動作電流Ｉt
を供給すべく増幅機能をも果たすカレントミラーであ
る。なお、カレントミラー３１の出力側に定電流源２７
が並列に設けられて、その微少電流Ｉ1によって動作電
流Ｉt の最小値が保証され、無信号時の差動アンプ３２
の動作も担保される。

【００１１】なお、図１では、トランジスタ対（Ｑ１，
Ｑ２）が動作電流Ｉt の供給先として示されているが、
これは一例であり、通常は電力消費量の最も多い最終段
のトランジスタが対象とされる。さらに、中間における
トランジスタをも対象とするときには、カレントミラー
３１の出力側トランジスタＱ５を複数並列化して複数の
動作電流を生成し、これらをそれぞれの対象トランジス
タに供給すればよい。これにより、一層木目細かく差動
アンプ３２の動作電流Ｉt を節約することができる。

【００１２】次に、図２の波形例を参照しながら、この
ＩＣ２１の動作を説明する。なお、簡単のためリアクタ
ンス成分を無視して定性的な説明に留める。第１の動作
状態は、負荷Ｒ４として８Ωタイプのヘッドホンが接続
された状態である。入力信号Ｖinとして或る交番信号を
受けると（図２（ａ）の波形Ｖin参照）、差動アンプ３
２等による非反転増幅がなされて、入力信号Ｖinの波形
に対応した増幅波形の電圧信号Ｖo が負荷Ｒ４へ出力さ
れる（図２（ｂ）の波形Ｖo参照）。

【００１３】このとき負荷Ｒ４に流される出力電流Ｉo
は、電圧信号Ｖo と８Ωの抵抗値とに対応した大きさで
電圧信号Ｖo とほぼ同様な波形となる（図２（ｃ）の波
形Ｉo 参照）。そして、このときの差動アンプ３２の動
作電流Ｉt は、出力電流Ｉoの絶対値に対応してそれよ
り僅かに大きなものとなる（図２（ｄ）の波形Ｉt 参
照）。したがって、この動作状態では、アンプの動作電
流の無駄はほとんどない。

【００１４】第２の動作状態は、負荷Ｒ４として１６Ω
タイプのヘッドホンが接続された状態である。入力信号
Ｖinとして第１の動作状態のときと同じ交番信号を受け
ると（図２（ａ’）の波形Ｖin参照）、差動アンプ３２
等による非反転増幅がなされて、入力信号Ｖinの波形に
対応した増幅波形の電圧信号Ｖo が負荷Ｒ４へ出力され
る（図２（ｂ’）の波形Ｖo 参照）。第１の動作状態の
ときと同じ増幅率で非反転増幅が行われるから、この電
圧信号Ｖo は第１の動作状態におけるそれとほぼ同一で
ある。

【００１５】ただし、このとき負荷Ｒ４に流される出力
電流Ｉo は、電圧信号Ｖo と１６Ωの抵抗値とに対応し
て決まることから、第１の動作状態におけるそれのほぼ
半分の大きさである（図２（ｃ’）の波形Ｉo 参照）。
もっとも、このときの差動アンプ３２の動作電流Ｉt
は、半減した出力電流Ｉo の絶対値に対応してそれより
僅かに大きなものとなる（図２（ｄ’）の波形Ｉt 参
照）。したがって、この動作状態でも、アンプの動作電
流の無駄はほとんどない。

【００１６】また、負荷が３２Ωとなって、出力電流が
さらに半減して当初の約１／４になっても、同様にして
差動アンプの動作電流も減少する。やはり、このときで
もアンプの動作電流の無駄はほとんどない。さらには、
負荷のヘッドホンが接続されず無負荷のときには、出力
電流が“０”であり、差動アンプの動作電流は出力電圧
に拘らず最小値に保たれる。そこで、この場合にもアン
プの動作電流が節約できる。以上ＩＣを例に採って具体
的に説明してきたが、これに内蔵されたこの発明の増幅
回路は、ＩＣ内蔵に限られるものではなく、信号増幅を
要する各種の回路に組み込まれて同様の作用効果を発揮
する。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、差動増幅用の差動トランジスタ対を有
する差動アンプが入力信号の増幅された電圧信号を出力
する増幅回路又はＩＣにおいて、前記差動トランジスタ
対のそれぞれのトランジスタに流れる動作電流に対応し
た第１，第２の検出信号を生成し、前記第１，第２の検
出信号の変動値に応じて前記差動アンプの動作電流が前
記電圧信号の発生に要する出力電流に対応するように制
御される。

【００１８】これにより、差動アンプの動作電流は、入
力信号の変化のみならず負荷抵抗の変動にも応じて増減
し、出力電圧の発生に要する出力電流に対応する分だけ
しか流れない。したがって、入力信号に応じて消費電力
が節約されるばかりでなく、負荷状態が変化したときで
あっても負荷のその変化した状態に対応して十分に消費
電力を節約することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の増幅回路を内蔵した信号増
幅ＩＣの一実施例である。（ａ）はその全体の回路図で
あり、（ｂ）はその中の検出電流整流回路の詳細図であ
る。

【図２】図２は、その動作を説明するためのその中の信
号の波形例である。

【図３】図３は、従来の信号増幅ＩＣの例である。

【図４】図４は、その動作を説明するためのその中の信
号の波形例である。

【符号の説明】

１ 増幅回路 ２，３，６ 端子 Ａ１，Ａ２ 差動アンプ Ａ３ 全波整流回路 Ａ４ カレントミラー ２１ 信号増幅ＩＣ ２２，２３，２６ 端子 ３０ 検出電流整流回路 ３１ カレントミラー ３２ 差動アンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差動増幅用の差動トランジスタ対を有する
   差動アンプが電圧信号を出力する増幅回路において、前
   記差動トランジスタ対のそれぞれのトランジスタを流れ
   る動作電流に対応した第１，第２の検出信号を生成し、
   前記差動アンプの動作電流が前記電圧信号の発生に要す
   る出力電流に対応して変化するように前記第１，第２の
   検出信号の変動値に応じて制御されることを特徴とする
   増幅回路。
2. 【請求項２】差動増幅用の差動トランジスタ対を有する
   差動アンプが電圧信号を出力するＩＣにおいて、前記差
   動トランジスタ対のそれぞれのトランジスタを流れる動
   作電流に対応した第１，第２の検出信号を生成し、前記
   差動アンプの動作電流が前記電圧信号の発生に要する出
   力電流に対応して変化するように前記第１，第２の検出
   信号の変動値に応じて制御されることを特徴とするＩ
   Ｃ。