JPH0752814B2 - プツシユプル増幅回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、音響用の電力増幅器の出力段等に用いられる
プッシュプル増幅回路に関するもので、特に低電源電圧
で使用される機器に用いて好適なプッシュプル増幅回路
に関する。

（ロ）従来の技術 低電源電圧で動作するプッシュプル増幅回路としては、
例えば実開昭55−87017号公報第２図に示される如き、
電流駆動型のプッシュプル増幅回路が知られている。前
記プッシュプル増幅回路は、第３図に示す如く、入力端
子（１）に印加される入力信号を、Ａ級動作の前置駆動
トランジスタ（２）及びＢ級プッシュプル動作の第１及
び第２駆動トランジスタ（３）及び（４）で電流増幅す
るとともに、第１及び第２出力トランジスタ（５）及び
（６）で電圧増幅して、出力端子（７）にプッシュプル
出力信号を得るものである。例えば、入力端子（１）に
正の入力信号が印加されると、前置駆動トランジスタ
（２）のコレクタに負の信号が発生し、第２駆動トラン
ジスタ（４）及び第２出力トランジスタ（６）がオン
し、第１駆動トランジスタ（３）及び第１出力トランジ
スタ（５）がオフして出力端子（７）に負の出力信号が
発生する。また、入力端子（１）に負の入力信号が印加
されると、前置駆動トランジスタ（２）のコレクタに正
の信号が発生し、第１駆動トランジスタ（３）及び第１
出力トランジスタ（５）がオンし、第２駆動トランジス
タ（４）及び第２出力トランジスタ（６）がオフして出
力端子（７）に正の出力信号が発生する。従って、第３
図のプッシュプル増幅回路を用いれば、入力信号に応じ
たプッシュプル出力信号を出力端子（７）に得ることが
出来る。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記プッシュプル増幅回路は、低電源電
圧で使用出来ないという欠点を有する。すなわち、定電
流源（８）の降下電圧をV_CE（sat）とすれば、第３図の
プッシュプル増幅回路は、2V_BE＋2V_CE（sat）（ただ
し、V_BEはトランジスタのベース・エミッタ間電圧、V_CE
（sat）はトランジスタのコレクタ・エミッタ間飽和電
圧）の電圧を必要とし、V_BE＝0.7V、V_CE（sat）＝0.1V
とすれば、前記電圧は1.6Vとなるので、3V電源（1.8V補
償）や4.5V電源（2.7V補償）を用いる機器に使用するこ
とは出来るが、1.5V電源（0.9V補償）を用いる機器に使
用することが出来なかった。また、第３図のプッシュプ
ル増幅回路は、最大出力電流とアンドリング電流とが、
定電流源（８）に流れる電流に応じて決まる為、最大出
力電流を大にすると、アンドリング電流を小なる所望値
に設定することが困難になり、低消費電流型の増幅回路
の設計が困難になるという欠点を有していた。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、ベースに入
力信号が印加されるエミッタ接地型の第１駆動トランジ
スタと、ベース及びエミッタが該第１トランジスタのベ
ース及びエミッタと共通接続された第２駆動トランジス
タと、前記第１駆動トランジスタのコレクタ電流を供給
する第１定電流源と、前記第２駆動トランジスタのコレ
クタ電流を供給する第２定電流源と、前記第１駆動トラ
ンジスタのコレクタに得られる信号により駆動される第
１出力トランジスタと、前記第２駆動トランジスタのコ
レクタに得られる信号により駆動される第２出力トラン
ジスタとを備える点を特徴とする。

（ホ）作用 本発明に依れば、駆動トランジスタのベース・エミッタ
間電圧V_BE（＝0.7）と定電流源の電圧降下V_CE（sat）
（＝0.1V）の和電圧（＝0.8V）以上の電源電圧で作動す
るプッシュプル増幅回路を提供出来る。

（ヘ）実施例 第１図は、本発明の一実施例を示す回路図で、（９）は
入力信号が印加される入力端子、（10）は該入力端子
（９）にベースが接続された第１駆動トランジスタ、
（11）はベース及びエミッタが該第１駆動トランジスタ
（10）のベース及びエミッタと共通接続された第２駆動
トランジスタ、(12)は電流源（13）とダイオード接続型
のトランジスタ（14）と該トランジスタ（14）に電流ミ
ラー接続されたトランジスタ（15）とから成る第１定電
流源、(16)は前記電流源（13）と前記トランジスタ（1
4）と該トランジスタ（14）に電流ミラー接続されたト
ランジスタ（17）とから成る第２定電流源、（18）は前
記第１駆動トランジスタ（10）のコレクタ電流と前記第
１定電流源(12)の出力電流との差電流に応じて動作する
PNP型の第１出力トランジスタ、（19）は前記第２駆動
トランジスタ（11）のコレクタ電流と前記第２定電流源
(16)の出力電流との差電流に応じて動作するNPN型の第
２出力トランジスタ、及び（20）はプッシュプル増幅回
路の出力点Ａに出力コンデンサ（21）を介して接続され
る負荷となるスピーカである。

第１図において、電流源（13）に流れる電流をI₀とすれ
ば、トランジスタ（14）のコレクタ電流もI₀となり、ミ
ラー比を１とすれば前記トランジスタ（14）と電流ミラ
ー接続されたトランジスタ（15）及び（17）のコレクタ
電流もそれぞれI₀となる。従って、第１及び第２定電流
源(12)及び(16)の出力電流は、等しくI₀となる。また、
第１及び第２駆動トランジスタ（10）及び（11）のベー
スバイアスを所定値に定めると、前記第１及び第２駆動
トランジスタ（10）及び（11）のコレクタ電流をそれぞ
れI₀に定めることが出来る。その為、入力端子（９）に
入力信号が印加されない無信号状態においては、第１定
電流源（12）の出力電流と第１駆動トランジスタ（10）
のコレクタ電流、及び第２定電流源(16)の出力電流と第
２駆動トランジスタ（11）のコレクタ電流が互いに等し
くなり、第１及び第２出力トランジスタ（18）及び（1
9）のベース電流が流れず、両出力トランジスタはオフ
している。

次に、入力端子（９）に正の入力信号が印加されると、
第１及び第２駆動トランジスタ（10）及び（11）のコレ
クタ電流が増加してI₀＋ΔＩになり、第１出力トランジ
スタ（18）にΔＩのベース電流が流れ、該第１出力トラ
ンジスタ（18）がオンする。その時、第２定電流源(16)
の出力電流はすべて第２駆動トランジスタ（11）のコレ
クタに流入するので、第２出力トランジスタ（19）はオ
フとなる。その為、前記第１出力トランジスタ（18）の
コレクタ電流がスピーカ（20）に流入し、該スピーカ
（20）から正の入力信号に応じた音響が発生する。

また、入力端子（９）に負の入力信号が印加されると、
第１及び第２駆動トランジスタ（10）及び（11）のコレ
クタ電流が減少してI₀−ΔＩとなり、第２出力トランジ
スタ（19）のベースにΔＩのベース電流が流れ、該第２
出力トランジスタ（19）がオンする。その時、第１電流
源（12）の出力電流が第１駆動トランジスタ（10）のコ
レクタ電流より大となるので、第１出力トランジスタ
（18）はオフとなる。その為、第２出力トランジスタ
（19）のコレクタ電流がスピーカ（20）に流れ、該スピ
ーカ（20）から負の入力信号に応じた音響が発生する。
従って、第１図のプッシュプル増幅回路を用いれば、入
力端子（９）に印加される正及び負の入力信号に応じて
負荷となるスピーカ（20）を駆動することが出来る。

入力端子（９）に印加される入力信号のレベルを正方向
に増大させていくと、それに応じて第１出力トランジス
タ（18）のベース電流が増大し、コレクタ電流も増大す
る。従って、前記第１出力トランジスタ（18）のコレク
タに流れる電流の上限は、Ｉ_ｃmax（最大コレクタ電
流）となる。一方、入力端子（９）に印加される入力信
号のレベルを負方向に増大させていくと、第２駆動トラ
ンジスタ（11）のコレクタ電流が減少し、該第２駆動ト
ランジスタ（11）がオフになったとき、第２出力トラン
ジスタ（19）のベース電流が最大値I₀になる。従って、
第２出力トランジスタ（19）のコレクタに流れる最大電
流はI₀・h_FE（ただし、h_FEは第２出力トランジスタ（1
9）の電流増幅率）となり、例えば、I₀＝500μＡ、h_FE
＝300とすれば、前記最大電流は150mAという大きな値と
なるので、負荷となるスピーカ（20）を充分に駆動する
ことが出来る。

上述の如く、第１図のプッシュプル増幅回路は、低電源
電圧で動作し、しかも十分な出力電流を得ることが出来
るので、オペアンプ等に用いて好適である。しかしなが
ら、前記第１図のプッシュプル回路は、無信号時に第１
及び第２出力トランジスタがオフとなり、アンドリング
電流が零となる為、クロスオーバー歪を発生する危険が
あり、オーディオ機器の最終段増幅器に使用する場合に
は問題が生じる可能性がある。

第２図は、第１図のプッシュプル増幅回路を改良し、ク
ロスオーバー歪の発生防止を計った本発明の別の実施例
を示すもので、PNP型の第１出力トランジスタ（18）の
ベースとアースとの間に第３定電流源（22）を挿入した
点を特徴とする。尚、第２図において、第１図と同一の
回路素子には同一の図番を付し、説明を省略する。第２
図において、第３定電流源（22）を接続したことによ
り、無信号状態で第１出力トランジスタ（18）のコレク
タにI₁のアンドリング電流が流れるものと仮定すれば、
前記第１出力トランジスタ（18）のベース電流は となる。また、前記第１出力トランジスタ（18）のコレ
クタに流れるアンドリング電流I₁は、すべて第２出力ト
ランジスタ（19）のコレクタに流入するものとすれば、
前記第２出力トランジスタ（19）のベース電流も となる。その為、第２駆動トランジスタ（11）のコレク
タ電流は、 となり、ベース及びエミッタが前記第２駆動トランジス
タ（11）のベース及びエミッタと共通接続された第１駆
動トランジスタ（10）のコレクタ電流も になる。第１定電流源（12）の出力電流はI₀であり、第
１駆動トランジスタ（10）のコレクタ電流は になる為、その差電流 は第３定電流源（22）に流入する。従って、前記第３定
電流源（22）に流れる電流I₃を に設定すれば、第２図のプッシュプル増幅回路を構成す
るすべてのトランジスタのバイアスが適切なものとな
り、しかも第１及び第２出力トランジスタ（18）及び
（19）にI₁のアンドリング電流を流すことが出来、クロ
スオーバー歪の低減を計ることが出来る。言い換えれ
ば、第３定電流源（22）に流れる電流 を定めれば、それに応じて第１及び第２出力トランジス
タ（18）及び（19）のアンドリング電流 を任意に定めることが出来る。第２図の場合、第３定電
流源（22）は第１出力トランジスタ（18）のベースとア
ースとの間に挿入したが、前記第３定電流源（22）を第
２出力トランジスタ（19）のベース電流を供給する様に
配置しても全く同様の結果が得られる。また、トランジ
スタの電流増幅率h_FEは周囲温度に依存して変化するの
で、第２図の回路構成であると、アンドリング電流I₁も
周囲温度に依存して変化してしまう。この点を改良する
為には、第１及び第２出力トランジスタ（18）及び（1
9）をそれぞれ電流ミラー接続とし、ミラー比ｎが電流
増幅率h_FEと等しくなる様にすればよい。電流ミラー接
続とし、ｎ＝h_FEとすれば、第１及び第２出力トランジ
スタ（18）及び（19）に流れるアンドリング電流I₁は となり、安定なアンドリング電流を設定することが出来
る。

（ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明に依れば、低電源電圧で動作す
るプッシュプル増幅回路を提供出来る。また、本発明に
依れば、十分大なる最大出力電流を得ることが出来るプ
ッシュプル増幅回路を提供出来る。更に本発明に依れ
ば、第１及び第２定電流源の出力電流I₀により最大出力
電流を設定出来、第３定電流源に流れる電流I₂によりア
ンドリング電流を設定出来るので、両電流を独立に設定
出来、特に最大出力電流に無関係に前記アンドリング電
流の設定が出来、その結果消費電流の低減を容易に計る
ことが出来るという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図、第２図は本
発明の別の実施例を示す回路図、及び第３図は従来のプ
ッシュプル増幅回路を示す回路図である。 主な図番の説明 （10）、（11）……駆動トランジスタ、(12)、(16)……
定電流源、（18）、（19）……出力トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースが入力端子に接続されたエミッタ接
   地型の第１駆動トランジスタと、ベース及びエミッタが
   それぞれ前記第１駆動トランジスタのベース及びエミッ
   タに接続されたエミッタ接地型の第２駆動トランジスタ
   と、前記第１駆動トランジスタのコレクタに定電流を供
   給する第１定電流源と、前記第２駆動トランジスタのコ
   レクタに定電流を供給する第２定電流源と、前記第１駆
   動トランジスタのコレクタに得られる信号により駆動さ
   れるPNP型の第１出力トランジスタと、前記第２駆動ト
   ランジスタのコレクタに得られる信号により駆動される
   NPN型の第２出力トランジスタと、前記第１出力トラン
   ジスタのベースとアースとの間に接続された第３定電流
   源とから成り、前記第１及び第２出力トランジスタのコ
   レクタを共通接続して出力点とし、該出力点にプッシュ
   プル信号を発生するとともに、前記第３定電流源に流れ
   る電流によって前記第１及び第２出力トランジスタのア
   イドリング電流を同時に定める様にしたことを特徴とす
   るプッシュプル増幅回路。