JPH0846448A - Power amplifier - Google Patents

Power amplifier

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JPH0846448A
JPH0846448A JP6177124A JP17712494A JPH0846448A JP H0846448 A JPH0846448 A JP H0846448A JP 6177124 A JP6177124 A JP 6177124A JP 17712494 A JP17712494 A JP 17712494A JP H0846448 A JPH0846448 A JP H0846448A
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switching
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Yoshiaki Takahashi
義昭 高橋
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To realize a power amplifier capable of performing efficient power amplification by minimizing power loss in the output transistor of an amplifier. CONSTITUTION:Switching voltage VBA is generated by providing a boosting switching power source part 24 and boosting power source voltage VB and this switching voltage is supplied to first and second amplifiers 30 and 32. In accordance with the output signals outputted from the first and second amplifiers 30 and 32, a boosting 15yW switching power source part 24 is controlled by a power source control part 34 and the level of the switching voltage VBA is adjusted. By adjusting the switching voltage level according to the output signals, the voltage VCE between the collector/emitter of the output transistors of the first and second amplifiers 30 and 32 can always be maintained almost constant, the power loss inside the output transistor is reduced and the efficiency of power amplification can remarkably be improved.

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、オーディオ用アンプの
出力段等に好適な電力増幅装置の構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier device suitable for an output stage of an audio amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば、スピーカ等の負荷に
電力を供給するオーディオ用パワーアンプの出力段など
に、電力増幅装置が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a power amplifier is used in an output stage of an audio power amplifier for supplying power to a load such as a speaker.

【0003】そして、このような電力増幅装置において
は、負荷にできるだけ大きい出力電力を供給することが
求められており、昇圧型スイッチング電源部を設けて電
源電圧を昇圧するという構成が知られている。
In such a power amplification device, it is required to supply as much output power as possible to the load, and there is known a configuration in which a boosting type switching power supply unit is provided to boost the power supply voltage. .

【0004】従来の電力増幅装置について図10を用い
て説明する。
A conventional power amplifier device will be described with reference to FIG.

【0005】図10は、SEPP(Single Ended Push-
Pull)タイプの出力段を有する電力増幅装置を示してい
る。
FIG. 10 shows a SEPP (Single Ended Push-
1 shows a power amplification device having a pull-type output stage.

【0006】図において、信号源16から供給される交
流の入力信号は、入力端子INを介して増幅器10に供
給され、この増幅器10によって増幅された出力信号
が、出力端子OUTを介して負荷RL に出力される。負
荷RL は、例えばスピーカであり、この負荷RL に、出
力信号に基づいた所定の電流が流れることによって音を
発生することができる。
In the figure, an AC input signal supplied from a signal source 16 is supplied to an amplifier 10 via an input terminal IN, and an output signal amplified by the amplifier 10 is supplied to a load RL via an output terminal OUT. Is output to. The load RL is, for example, a speaker, and a sound can be generated when a predetermined current based on the output signal flows through the load RL.

【0007】増幅器10は、例えばB級増幅器であっ
て、+Vccにコレクタ側が接続されたNPN型の出力ト
ランジスタQ20と、−Vccにコレクタ側が接続された
PNP型の出力トランジスタQ21とを有する。
The amplifier 10 is, for example, a class B amplifier and has an NPN type output transistor Q20 whose collector side is connected to + Vcc and a PNP type output transistor Q21 whose collector side is connected to -Vcc.

【0008】昇圧型スイッチング電源部20は、コイル
L1、ダイオードD1、コンデンサC1及びスイッチS
W1から構成され、電源電圧VB に基づき、上側(正極
性)電圧+Vccを発生して増幅器10に供給する、いわ
ゆるスイッチングレギュレータである。また、極性の反
転された昇圧型スイッチング電源部(以下反転昇圧型ス
イッチイング電源部)22は、コイルL2、ダイオード
D2、コンデンサC2及びスイッチSW2から構成さ
れ、電源電圧VB に基づき、下側(負極性)電圧−Vcc
を発生して増幅器10に供給するスイッチングレギュレ
ータである。
The step-up switching power supply section 20 includes a coil L1, a diode D1, a capacitor C1 and a switch S.
It is a so-called switching regulator which is composed of W1 and which generates an upper side (positive polarity) voltage + Vcc based on the power supply voltage VB and supplies it to the amplifier 10. The step-up switching power supply section (hereinafter referred to as the inverting step-up switching power supply section) 22 whose polarity is reversed is composed of a coil L2, a diode D2, a capacitor C2 and a switch SW2, and is based on the power supply voltage VB. Voltage) -Vcc
Is a switching regulator for generating and supplying to the amplifier 10.

【0009】増幅器10の上側(正極性)電源側には、
第1電源制御部80が設けられている。この第1電源制
御部80の一方の入力端子は基準電源(Vref )に接続
され、他方の入力端子は上側電源(+Vcc)に接続され
ている。
On the upper (positive) power supply side of the amplifier 10,
A first power supply controller 80 is provided. One input terminal of the first power supply controller 80 is connected to the reference power supply (Vref), and the other input terminal is connected to the upper power supply (+ Vcc).

【0010】第1電源制御部80は、基準電圧Vref
と、上側電源電圧+Vccとを比較する。そして、両方の
差に応じた所定の比較出力を、昇圧型スイッチング電源
部20のスイッチSW1のオンオフを制御するための制
御信号として、スイッチSW1に出力する。
The first power supply controller 80 controls the reference voltage Vref.
And the upper power supply voltage + Vcc. Then, a predetermined comparison output corresponding to the difference between the two is output to the switch SW1 as a control signal for controlling the on / off of the switch SW1 of the step-up switching power supply unit 20.

【0011】ここで、制御信号は、スイッチSW1のオ
ンオフ比(デューティ比)を変化させる信号である。そ
して、スイッチSW1のオンオフにより、コイルL1に
逆起電力が発生し、これによって電源電圧+VB よりも
所定量昇圧された上側スイッチング電圧+Vccを発生す
ることができる。
Here, the control signal is a signal for changing the on / off ratio (duty ratio) of the switch SW1. When the switch SW1 is turned on / off, a counter electromotive force is generated in the coil L1, and as a result, the upper switching voltage + Vcc boosted by a predetermined amount from the power supply voltage + VB can be generated.

【0012】一方、増幅器10の下側(負極性)電源側
には、第2電源制御部84が設けられている。この第2
電源制御部84は、その一方の入力端子が基準電源(−
Vref )に接続され、他方の入力端子は下側電源(−V
cc)に接続されている。
On the other hand, a second power supply controller 84 is provided on the lower (negative) power supply side of the amplifier 10. This second
In the power supply control unit 84, one of its input terminals is a reference power supply (-
Vref) and the other input terminal is the lower power supply (-V
cc) is connected.

【0013】第2電源制御部84は、基準電圧−Vref
と、下側電源電圧−Vccとを比較する。そして、第1電
源制御部80と同様に、反転昇圧型スイッチング電源部
22のスイッチSW2のオンオフを制御するための制御
信号を、スイッチSW2に出力する。
The second power supply controller 84 has a reference voltage -Vref.
And the lower power supply voltage −Vcc. Then, similarly to the first power supply control unit 80, a control signal for controlling ON / OFF of the switch SW2 of the inverting boost type switching power supply unit 22 is output to the switch SW2.

【0014】反転昇圧型スイチッング電源部22におい
ても、スイッチSW2のオンオフをデューティ制御し、
コイルL2に発生する逆起電力を利用することにより、
電源電圧+VB よりも所定量昇圧された下側電源電圧−
VCCを発生している。
Also in the inverting boost type switching power supply section 22, duty of ON / OFF of the switch SW2 is controlled,
By using the counter electromotive force generated in the coil L2,
Lower power supply voltage boosted by a predetermined amount from power supply voltage + VB-
Vcc is generated.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示すような従来の電力増幅器においては、出力信号の
電圧レベルとは無関係に、増幅器10に供給される電源
電圧+Vcc,−Vccが決定されているため、増幅器10
の出力トランジスタQ20,Q21における電力損失が
大きいという問題があった。
However, as shown in FIG.
In the conventional power amplifier as shown in FIG. 1, the power supply voltages + Vcc and -Vcc supplied to the amplifier 10 are determined irrespective of the voltage level of the output signal.
There is a problem that the power loss in the output transistors Q20 and Q21 is large.

【0016】即ち、図11に示すように、出力トランジ
スタQ20,Q21のコレクタには定常的に電源電圧+
Vcc,−Vccが供給されている。一方、出力トランジス
タQ20,Q21のエミッタからは、ベースに印加され
る入力信号に応じて所定電圧の出力信号が出力される。
That is, as shown in FIG. 11, the collectors of the output transistors Q20 and Q21 are constantly supplied with the power supply voltage +
Vcc and -Vcc are supplied. On the other hand, the emitters of the output transistors Q20 and Q21 output output signals of a predetermined voltage according to the input signal applied to the bases.

【0017】よって、出力トランジスタQ20及びQ2
1のコレクタ・エミッタ間には、電源電圧+Vcc,−V
ccから出力信号電圧を差し引いた電圧がかかることとな
る。そして、コレクタ・エミッタ間の電圧VCEに出力電
流を掛けた値の電力は、出力トランジスタの電力損失分
となる。
Therefore, output transistors Q20 and Q2
Power supply voltage + Vcc, -V between the collector and emitter of 1
The voltage obtained by subtracting the output signal voltage from cc is applied. The power of the value obtained by multiplying the collector-emitter voltage VCE by the output current becomes the power loss of the output transistor.

【0018】従って、コレクタ・エミッタ間電圧VCE
は、出力信号の出力電圧に応じて変動し、特にVCEが大
きい時、即ち出力電圧が小さい時に、出力トランジスタ
Q20,Q21における電力損失が極めて大きくなり、
電力増幅の効率を低下させていた。
Therefore, the collector-emitter voltage VCE
Varies depending on the output voltage of the output signal, and particularly when VCE is large, that is, when the output voltage is small, the power loss in the output transistors Q20 and Q21 becomes extremely large.
It reduced the efficiency of power amplification.

【0019】また、電力損失によって出力トランジスタ
Q20,Q21が発熱するため、この発熱に耐え得る高
価なトランジスタまたは冷却手段が必要とされていた。
Further, since the output transistors Q20 and Q21 generate heat due to power loss, expensive transistors or cooling means capable of withstanding this heat generation have been required.

【0020】更に、出力トランジスタQ20,Q21の
コレクタに電源電圧+Vcc,−Vccが供給されているた
め、それぞれのトランジスタのコレクタ・エミッタ間の
耐圧が2Vcc以上必要とされるという問題があった。
Further, since the power supply voltages + Vcc and -Vcc are supplied to the collectors of the output transistors Q20 and Q21, there is a problem that the breakdown voltage between the collector and the emitter of each transistor is required to be 2 Vcc or more.

【0021】本発明は、これらの課題を解消するために
なされたもので、増幅器の出力トランジスタにおける電
力損失を最小限にして、効率の良い電力増幅が可能な電
力増幅装置を実現することを目的とする。
The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to realize a power amplification device capable of performing efficient power amplification by minimizing the power loss in the output transistor of the amplifier. And

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電力増幅装置は、以下のような特徴を
有する。
In order to achieve the above object, the power amplification device according to the present invention has the following features.

【0023】所定の制御信号に応じて、電源の出力電圧
を昇圧して電源電圧を発生する昇圧型スイッチング電源
部と、前記電源電圧を動作電圧として入力信号を増幅す
る増幅器と、前記スイッチング電源部の出力端子が接続
される第1入力と、前記増幅器の出力端子が基準電圧を
介して接続される第2入力とを有し、前記第1及び第2
入力に印加される信号を比較してその差に応じた出力信
号を前記スイッチング電源部に前記制御信号として印加
する電源制御部と、を備えることを特徴とする。
A step-up switching power supply unit for boosting an output voltage of a power supply to generate a power supply voltage in response to a predetermined control signal, an amplifier for amplifying an input signal using the power supply voltage as an operating voltage, and the switching power supply unit. A first input to which an output terminal of the amplifier is connected, and a second input to which an output terminal of the amplifier is connected via a reference voltage.
A power supply control unit for comparing signals applied to the inputs and applying an output signal corresponding to the difference to the switching power supply unit as the control signal.

【0024】また、前記電源制御部は、前記増幅器に供
給する電源電圧の上側の電圧を制御する第1電源制御部
と、下側の電圧を制御する第2電源制御部とを有し、前
記昇圧型スイッチング電源部は、前記第1電源制御部か
ら出力される制御信号に応じて上側の電源電圧を昇圧さ
せる昇圧型スイッチング電源部と、前記第2電源制御部
から出力される制御信号に応じて下側の電源電圧を昇圧
させる反転昇圧型スイッチング電源部とを有することを
特徴とする。
The power supply control section has a first power supply control section for controlling an upper voltage of the power supply voltage supplied to the amplifier and a second power supply control section for controlling a lower voltage. The boosting switching power supply unit responds to a control signal output from the second power supply control unit and a boosting switching power supply unit that boosts an upper power supply voltage according to a control signal output from the first power supply control unit. And an inverting boost type switching power supply unit for boosting the lower power supply voltage.

【0025】更に、前記昇圧型スイッチング電源部は、
電源に一端側が接続されたコイルと、前記コイルの他端
側に直列接続され、前記電源から前記増幅器に向かって
順方向の電流を流すダイオードと、前記ダイオードの出
力側に接続されたコンデンサと、前記コイルと前記ダイ
オードとの接続点に一端側が接続され、他端側が接地さ
れたスイッチであって、前記第1電源制御部からの制御
信号に応じてオンオフするスイッチと、を有し、一方、
前記反転昇圧型スイッチング電源部は、前記第2電源制
御部からの制御信号に応じてオンオフするスイッチであ
って、電源にその一端側が接続されたスイッチと、前記
スイッチの他端側に直列接続され、前記増幅器から前記
電源に向かって順方向の電流を流すダイオードと、前記
ダイオードの前記増幅器側に接続されたコンデンサと、
前記スイッチと前記ダイオードとの接続点に一端側が接
続され、他端側が接地されたコイルと、を有することを
特徴とする。
Further, the step-up type switching power supply section is
A coil whose one end side is connected to a power source, a diode which is connected in series to the other end side of the coil and which allows a forward current to flow from the power source toward the amplifier, and a capacitor connected to the output side of the diode, A switch having one end connected to a connection point between the coil and the diode and the other end grounded, the switch being turned on / off according to a control signal from the first power supply control unit;
The inverting boost type switching power supply unit is a switch that is turned on / off in response to a control signal from the second power supply control unit, and has a switch whose one end side is connected to a power supply and a serial connection to the other end side of the switch. A diode for flowing a forward current from the amplifier toward the power supply, and a capacitor connected to the amplifier side of the diode,
A coil having one end connected to a connection point between the switch and the diode and the other end grounded.

【0026】また、本発明に係る別の電力増幅装置は、
以下のような特徴を有する。
Another power amplification device according to the present invention is
It has the following features.

【0027】即ち、所定の制御信号に応じて、電源の出
力電圧を昇圧して電源電圧を発生する昇圧型スイッチン
グ電源部と、前記電源電圧を動作電圧として互いに逆相
の入力信号を増幅する第1及び第2増幅器と、前記第1
及び第2増幅器の出力信号を加算する加算回路と、前記
スイッチング電源部の出力端子が接続される第1入力
と、前記回路の出力端子が基準電圧を介して接続される
第2入力とを有し、前記第1及び第2入力に印加される
信号を比較してその差に応じた出力信号を前記スイッチ
ング電源部に前記制御信号として印加する電源制御部
と、を備えることを特徴とする。
That is, in accordance with a predetermined control signal, a step-up switching power supply unit for boosting an output voltage of a power supply to generate a power supply voltage, and a first amplification circuit for amplifying input signals having opposite phases with the power supply voltage as an operating voltage. First and second amplifiers, and the first
And an adder circuit for adding the output signals of the second amplifier, a first input to which the output terminal of the switching power supply unit is connected, and a second input to which the output terminal of the circuit is connected via a reference voltage. And a power supply controller for comparing the signals applied to the first and second inputs and applying an output signal corresponding to the difference to the switching power supply as the control signal.

【0028】更に、前記電力増幅装置において、一対の
入力端子と、前記第1及び第2増幅器の入力に接続され
る一対の差動出力端子と、該一対の差動出力端子の直流
レベルを定める共通入力端子とを有する第1差動増幅器
と、前記一対の出力端子に得られる出力信号を非線形加
算する非線形加算回路と、前記線形加算回路の出力信号
と基準電圧とを比較し、その差に応じた出力信号を前記
共通入力端子に印加する比較回路と、を備えることを特
徴とする。
Further, in the power amplifier, a pair of input terminals, a pair of differential output terminals connected to the inputs of the first and second amplifiers, and a DC level of the pair of differential output terminals are determined. A first differential amplifier having a common input terminal, a non-linear addition circuit for performing non-linear addition of output signals obtained at the pair of output terminals, an output signal of the linear addition circuit and a reference voltage are compared, and a difference between them is calculated. And a comparator circuit for applying a corresponding output signal to the common input terminal.

【0029】そして、前記昇圧型スイッチング電源部
は、電源に一端側が接続されたコイルと、前記コイルの
他端側に直列接続され前記電源から前記第1及び第2増
幅器に向かって順方向の電流を流すダイオードと、前記
ダイオードの出力側に接続されたコンデンサと、前記コ
イルと前記ダイオードとの接続点に一端側が接続され、
他端側が接地されたスイッチであって、前記第電源制御
部からの制御信号に応じてオンオフするスイッチと、を
有することを特徴とする。
The step-up switching power supply unit is connected in series with a coil whose one end is connected to the power supply, and is connected in series to the other end of the coil so that a forward current flows from the power supply toward the first and second amplifiers. , A capacitor that is connected to the output side of the diode, one end side is connected to the connection point between the coil and the diode,
A switch whose other end is grounded and which is turned on / off in response to a control signal from the first power supply controller.

【0030】[0030]

【作用】本発明に係る電力増幅装置では、昇圧型スイッ
チング電源部を設けて電源電圧を昇圧すると共に、増幅
器から出力される出力信号に応じて、その電源電圧のレ
ベルを調整する。そして、出力信号に応じて電源電圧の
レベルを調整して、増幅器の出力トランジスタのコレク
タ・エミッタ間電圧VCEを、常にほぼ一定に維持する。
In the power amplifying device according to the present invention, the step-up switching power supply unit is provided to boost the power supply voltage, and the level of the power supply voltage is adjusted according to the output signal output from the amplifier. Then, the level of the power supply voltage is adjusted according to the output signal, and the collector-emitter voltage VCE of the output transistor of the amplifier is always maintained substantially constant.

【0031】これにより、コレクタ・エミッタ間電圧V
CEが大きいことにより発生する出力トランジスタ内部で
の電力損失を低減することができ、電力増幅の効率を飛
躍的に向上させることが可能となる。
As a result, the collector-emitter voltage V
It is possible to reduce the power loss inside the output transistor caused by the large CE, and it is possible to dramatically improve the efficiency of power amplification.

【0032】一方、電源電圧を昇圧することにより、増
幅器の出力トランジスタの動作制御が容易となる。ま
た、電源を変更しなくても、負荷に対して、極めて効率
良く大電力を供給可能であって、低消費電力の電力増幅
装置が得られる。
On the other hand, by boosting the power supply voltage, it becomes easy to control the operation of the output transistor of the amplifier. Further, it is possible to obtain a power amplifier device that can supply large power to a load extremely efficiently without changing the power source and that has low power consumption.

【0033】更に、上記昇圧型スイッチング電源部の構
成に加えて、更に入力信号を増幅して出力端子に出力す
る第1増幅器と、入力信号を反転増幅して出力端子に出
力する第2増幅器とを設けることにより、負荷RL の両
端に逆相の交流出力信号を発生させ、BTL(Balanced
Transformerless)駆動が可能な構成とした。
Further, in addition to the structure of the step-up type switching power supply section, a first amplifier for further amplifying an input signal and outputting it to an output terminal, and a second amplifier for inverting and amplifying the input signal and outputting it to an output terminal. By providing an AC output signal of opposite phase at both ends of the load RL, BTL (Balanced
Transformerless) drive is possible.

【0034】従って、単電源であっても最大電力を大き
くすることができ、一方で、電力増幅装置の電力消費量
を低減させることができ、装置の小形化等に極めて有利
となる。
Therefore, even with a single power supply, the maximum power can be increased, while the power consumption of the power amplifier can be reduced, which is extremely advantageous for downsizing the device.

【0035】更に、出力端における直流レベルが自動調
整され、第1増幅器及び第2増幅器に互いに極性の反転
した所定の信号を出力する差動増幅器と、非線形加算回
路とを設けた。そして、非線形加算処理の結果によっ
て、差動増幅器の出力の直流レベルを自動調整する構成
とした。これにより、出力の直流レベルを出力の変化に
追従させて変更することができる。そして、非線形加算
回路によって、負荷の両側の出力端子における直流電圧
が所定電圧値以下にならないようにクランプすることが
でき、出力信号のクロスオーバーひずみを低減できる。
Further, a differential amplifier which automatically adjusts the DC level at the output terminal and outputs a predetermined signal whose polarities are inverted to each other is provided to the first amplifier and the second amplifier, and a non-linear addition circuit. Then, the DC level of the output of the differential amplifier is automatically adjusted according to the result of the nonlinear addition process. As a result, the DC level of the output can be changed by following the change in the output. Then, the non-linear adder circuit can clamp the DC voltage at the output terminals on both sides of the load so as not to fall below a predetermined voltage value, and reduce the crossover distortion of the output signal.

【0036】なお、半波駆動することにより装置内の信
号路が1つで済み、単一の昇圧型スイッチング電源のみ
で、定常的に電源電圧の昇圧を行うことができる。従っ
て、電力消費量がより低減され、高効率の電力増幅が実
現できる。
It should be noted that the half-wave driving requires only one signal path in the device, and the power supply voltage can be constantly boosted with only a single boosting type switching power supply. Therefore, the power consumption is further reduced, and highly efficient power amplification can be realized.

【0037】[0037]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1は、本発明の実施例に係る電力増幅装
置の回路構成を示す図である。なお、図1及び以下に説
明する図において、既に説明した図と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a power amplifier device according to an embodiment of the present invention. Note that, in FIG. 1 and the drawings described below, the same parts as those already described are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0038】信号源16から供給される交流の入力信号
は、入力端子INを介して増幅器10に供給されてい
る。そして、この増幅器10によって増幅された出力信
号が、出力端子OUTを介して負荷RL に出力される。
The AC input signal supplied from the signal source 16 is supplied to the amplifier 10 via the input terminal IN. The output signal amplified by the amplifier 10 is output to the load RL via the output terminal OUT.

【0039】増幅器10の上側(正極性)電源側には、
第1電源制御部12が設けられている。第1電源制御部
12の一方の入力端子は、基準電源(VX )を介して、
出力端子OUT側に接続されている。また、他方の入力
端子は、昇圧型スイッチング電源部20の出力側に接続
されている。
On the upper (positive polarity) power supply side of the amplifier 10,
A first power supply controller 12 is provided. One input terminal of the first power supply control unit 12 is connected to the reference power supply (VX) via
It is connected to the output terminal OUT side. The other input terminal is connected to the output side of the step-up switching power supply unit 20.

【0040】第1電源制御部12は、出力電圧に基準電
圧VX を加えた値と上側(スイッチング)電源電圧+V
BAとを比較する。そして、増幅器10に供給するスイッ
チング電圧+VBAを、出力信号電圧に対して、常にVX
だけ高くさせるための制御信号を出力する。また、この
制御信号は、例えば、昇圧型スイッチング電源部20の
スイッチSW1のオンオフを、デューティ制御するパル
ス信号である。そして、この制御信号によって電源電圧
VB に対する上側スイッチング電圧+VBAの昇圧量も制
御されている。
The first power supply controller 12 outputs the value obtained by adding the reference voltage VX to the output voltage and the upper (switching) power supply voltage + V.
Compare with BA. The switching voltage + VBA supplied to the amplifier 10 is always VX with respect to the output signal voltage.
A control signal for increasing the value is output. Further, this control signal is, for example, a pulse signal for duty-controlling ON / OFF of the switch SW1 of the step-up switching power supply unit 20. The control signal also controls the boost amount of the upper switching voltage + VBA with respect to the power supply voltage VB.

【0041】一方、増幅器10の下側(負極性)電源側
には、第2電源制御部14が設けられている。この第2
電源制御部14の一方の入力端子は、基準電源(VX )
を介して、出力端子OUT側に接続されている。また、
他方の入力端子は、反転昇圧型スイッチング電源部22
の出力側に接続されている。
On the other hand, a second power supply controller 14 is provided on the lower (negative) power supply side of the amplifier 10. This second
One input terminal of the power supply control unit 14 has a reference power supply (VX)
Is connected to the output terminal OUT side. Also,
The other input terminal is an inverting boost type switching power supply unit 22.
Is connected to the output side of.

【0042】第2電源制御部14は、出力電圧に基準電
圧VX を加えた電圧と、下側電源電圧−VBBとを比較す
る。そして、出力信号電圧に対して増幅器10に供給す
る電源電圧−VBBを、常にVX だけ低くするための制御
信号を、反転昇圧型スイッチング電源部22のスイッチ
SW2に出力する。制御信号は、例えば、反転昇圧型ス
イッチング電源部22のスイッチSW2のオンオフを、
デューティ制御するパルス信号であり、また、この制御
信号によって、電源電圧−VB に対するスイッチング電
圧−VBBの昇圧量も制御されている。
The second power supply controller 14 compares the output voltage plus the reference voltage VX with the lower power supply voltage -VBB. Then, a control signal for constantly lowering the power supply voltage -VBB supplied to the amplifier 10 with respect to the output signal voltage by VX is output to the switch SW2 of the inverting boost type switching power supply unit 22. The control signal is, for example, on / off of the switch SW2 of the inverting boost type switching power supply unit 22.
It is a pulse signal for duty control, and the boosting amount of the switching voltage -VBB with respect to the power supply voltage -VB is also controlled by this control signal.

【0043】以上のような構成とすることにより、出力
トランジスタQ20,Q21のコレクタには、図2に示
すように、出力信号の電圧レベルよりも常に±VX だけ
大きいスイッチング電圧+VBA,−VBBが供給されるこ
ととなる。
With the above configuration, the collectors of the output transistors Q20 and Q21 are supplied with the switching voltages + VBA and -VBB, which are always higher than the voltage level of the output signal by ± VX, as shown in FIG. Will be done.

【0044】従って、図中斜線で示したコレクタ・エミ
ッタ間の電圧VCEは、定常的にほぼ一定となる。そし
て、図中斜線領域の面積に対応する出力トランジスタの
電力損失分は、図11の斜線表示領域の面積と比較して
明らかなように、従来の電力増幅装置に比べて極めて小
さくする事が可能となる。これにより、電力増幅の効率
を飛躍的に向上させることが可能となる。
Therefore, the voltage VCE between the collector and the emitter, which is shaded in the figure, is constantly almost constant. Then, the power loss of the output transistor corresponding to the area of the shaded area in the figure can be made extremely smaller than that of the conventional power amplifier device, as is apparent from the area of the shaded area of FIG. Becomes This makes it possible to dramatically improve the efficiency of power amplification.

【0045】更に、電源電圧を昇圧することにより、増
幅器の出力トランジスタの動作制御が容易となる。ま
た、電源を変更しなくても、負荷に対して、極めて効率
良く大電力を供給可能であって、低消費電力の電力増幅
装置が得られる。
Further, by boosting the power supply voltage, it becomes easy to control the operation of the output transistor of the amplifier. Further, it is possible to obtain a power amplifier device that can supply large power to a load extremely efficiently without changing the power source and that has low power consumption.

【0046】なお、装置の小形化・低消費電力を実現で
きることにより、本実施例の電力増幅装置は携帯用のオ
ーディオ機器等に利用することができる。
Since the device can be downsized and the power consumption can be reduced, the power amplification device of this embodiment can be used for portable audio equipment and the like.

【0047】(実施例2)図3において、第1差動増幅
器40は、入力端子IN1及び(反転)入力端IN2
と、第1増幅器30及び第2増幅器32にそれぞれ接続
された2つの差動出力端子と、2つの差動出力端子の直
流レベルを定める共通入力端子Cとを有している。
(Embodiment 2) In FIG. 3, a first differential amplifier 40 includes an input terminal IN1 and a (inverting) input terminal IN2.
, And two differential output terminals respectively connected to the first amplifier 30 and the second amplifier 32, and a common input terminal C that determines the DC level of the two differential output terminals.

【0048】入力端子IN1,反転入力端子IN2間に
は、信号源16からの入力信号が供給される。第1差動
増幅器40は、この入力信号を抵抗R1 と抵抗R2 との
比で定まる利得によって増幅し、2つの差動出力端子か
ら、互いに逆相の差動出力信号を出力する。出力された
互いに逆相の差動出力信号は、BTL増幅器を構成する
第1増幅器30及び第2増幅器32に出力される。
An input signal from the signal source 16 is supplied between the input terminal IN1 and the inverting input terminal IN2. The first differential amplifier 40 amplifies the input signal with a gain determined by the ratio of the resistors R1 and R2, and outputs differential output signals having opposite phases from the two differential output terminals. The mutually output differential output signals having opposite phases are output to the first amplifier 30 and the second amplifier 32 which form a BTL amplifier.

【0049】第1及び第2増幅器30,32の出力側に
は、出力端子OUT1,OUT2が接続されている。そ
して、この第1及び第2増幅器30,32は、負荷RL
をBTL駆動している。
Output terminals OUT1 and OUT2 are connected to the output sides of the first and second amplifiers 30 and 32, respectively. The first and second amplifiers 30 and 32 are connected to the load RL.
Is BTL driven.

【0050】また、後に説明する非線形加算回路44
は、第1及び第2増幅器30,32から、出力端子OU
T1,OUT2にそれぞれ出力される2つの出力信号を
実質的に加算すると共に、2つの出力信号の変動を所定
値以下にクランプする。
Further, a non-linear addition circuit 44 which will be described later is provided.
From the first and second amplifiers 30, 32 to the output terminal OU
The two output signals respectively output to T1 and OUT2 are substantially added, and fluctuations of the two output signals are clamped to a predetermined value or less.

【0051】第2差動増幅器36は、非線形加算回路4
4の出力側に接続されており、非線形加算回路44から
の出力信号と基準電圧VBCとの差に応じた比較出力信号
を、第1差動増幅器40の共通入力端子Cに出力する。
The second differential amplifier 36 is a nonlinear addition circuit 4
4 is connected to the output side of the first differential amplifier 40 and outputs a comparison output signal corresponding to the difference between the output signal from the nonlinear addition circuit 44 and the reference voltage VBC to the common input terminal C of the first differential amplifier 40.

【0052】加算回路42は、2つの出力端子OUT
1,OUT2にそれぞれ出力される2つの出力信号を加
算して、所定の加算信号を、基準電圧VX を介して電源
制御部34の一方の入力端子に供給する。
The adder circuit 42 has two output terminals OUT.
Two output signals respectively output to 1 and OUT2 are added, and a predetermined addition signal is supplied to one input terminal of the power supply control unit 34 via the reference voltage VX.

【0053】また、電源制御部34の他方の入力端子
は、昇圧型スイッチング電源部24の出力側に接続され
ている。
The other input terminal of the power supply control unit 34 is connected to the output side of the step-up switching power supply unit 24.

【0054】電源制御部34は、加算回路42の出力電
圧に基準電圧VX を加えた電圧とスイッチング電圧+V
BAとを比較する。そして、増幅器30,32に供給する
スイッチング電圧+VBAを、出力信号電圧に対して常に
VX だけ高くさせるための制御信号を出力する。制御信
号は、例えば、昇圧型スイッチング電源部24のスイッ
チSW1のオンオフを、デューティ制御するパルス信号
であり、この制御信号によって電源電圧VB に対するス
イッチング電圧+VBAの昇圧量も制御されている。
The power supply control unit 34 adds the reference voltage VX to the output voltage of the adder circuit 42 and the switching voltage + V.
Compare with BA. Then, it outputs a control signal for constantly increasing the switching voltage + VBA supplied to the amplifiers 30 and 32 by VX with respect to the output signal voltage. The control signal is, for example, a pulse signal for duty-controlling ON / OFF of the switch SW1 of the step-up switching power supply unit 24, and the control signal also controls the step-up amount of the switching voltage + VBA with respect to the power supply voltage VB.

【0055】なお、昇圧型スイッチング電源部24の回
路構成は、図1の昇圧型スイッチング電源部20の回路
と同様であり、コイルL3、コンデンサC3、及びスイ
ッチSW3から構成されている。
The circuit configuration of the step-up switching power supply section 24 is similar to that of the step-up switching power supply section 20 of FIG. 1, and is composed of a coil L3, a capacitor C3, and a switch SW3.

【0056】次に、第1差動増幅器40と、第1増幅器
30及び第2増幅器32の具体的な回路構成例につい
て、図4を用いて説明する。
Next, a concrete circuit configuration example of the first differential amplifier 40 and the first amplifier 30 and the second amplifier 32 will be described with reference to FIG.

【0057】第1差動増幅器40は、2つの入力端子I
N1,IN2にそれぞれベースが接続されたPNP型の
トランジスタQ1,Q2と、可変定電流源I1 とを有し
ている。ここで、トランジスタQ1,Q2のエミッタは
互いに接続され、その接続点には可変定電流源I1 及
び、スイッチング電源(+VBA)に一端が接続された定
電流源I2 が接続されている。また、トランジスタQ
1,Q2のコレクタ側には、第1増幅器30及び第2増
幅器32が接続されている。
The first differential amplifier 40 has two input terminals I
It has PNP type transistors Q1 and Q2 whose bases are connected to N1 and IN2, respectively, and a variable constant current source I1. Here, the emitters of the transistors Q1 and Q2 are connected to each other, and the variable constant current source I1 and the constant current source I2 whose one end is connected to the switching power source (+ VBA) are connected to the connection point. Also, the transistor Q
The 1st amplifier 30 and the 2nd amplifier 32 are connected to the collector side of 1 and Q2.

【0058】第1及び第2増幅器30、32は、それぞ
れ、駆動回路50,54と、第1SEPP回路(single
ended push-pull )52,第2SEPP回路56とから
構成されている。そして、特に、第1及び第2SEPP
回路52,56とによって、負荷RL を駆動するBTL
増幅器が構成されている。
The first and second amplifiers 30 and 32 respectively include driving circuits 50 and 54 and a first SEPP circuit (single circuit).
ended push-pull) 52 and a second SEPP circuit 56. And, in particular, the first and second SEPPs
BTL driving load RL by circuits 52 and 56
An amplifier is configured.

【0059】駆動回路50,54は、それぞれスイッチ
ング電源(+VBA)に一端が接続された定電流源I3 ,
I4 と、2つのダイオードと、NPN型トランジスタQ
3,Q4のコレクタとがこの順に直列接続されて構成さ
れている。そして、トランジスタQ3,Q4のベース
は、トランジスタQ1,Q2のコレクタにそれぞれ接続
されており、第1差動増幅器40からの差動出力信号が
供給される。
The drive circuits 50 and 54 are constant current sources I3, one end of which is connected to the switching power source (+ VBA), respectively.
I4, two diodes, NPN transistor Q
The collectors of Q3 and Q4 are connected in series in this order. The bases of the transistors Q3 and Q4 are connected to the collectors of the transistors Q1 and Q2, respectively, and the differential output signal from the first differential amplifier 40 is supplied.

【0060】第1SEPP回路52は、そのベースが定
電流源I3 とダイオードとの接続点に接続されたNPN
型出力トランジスタQ5と、ベースがダイオードとトラ
ンジスタQ3のコレクタとの接続点に接続されたPNP
型出力トランジスタQ6とから構成されている。
The first SEPP circuit 52 has an NPN whose base is connected to the connection point of the constant current source I3 and the diode.
Type output transistor Q5 and PNP whose base is connected to the connection point of the diode and the collector of transistor Q3
Mold output transistor Q6.

【0061】出力トランジスタQ5のコレクタは、スイ
ッチング電源(+VBA)に接続されており、出力トラン
ジスタQ5のエミッタは、出力トランジスタQ6のエミ
ッタに接続されている。そして、出力トランジスタQ5
と出力トランジスタQ6のエミッタの接続点には、出力
端子OUT1を介して負荷RL の一端が接続されてい
る。なお、出力トランジスタQ6のエミッタは接地され
ている。
The collector of the output transistor Q5 is connected to the switching power supply (+ VBA), and the emitter of the output transistor Q5 is connected to the emitter of the output transistor Q6. And the output transistor Q5
One end of the load RL is connected to the emitter of the output transistor Q6 via the output terminal OUT1. The emitter of the output transistor Q6 is grounded.

【0062】第2SEPP回路56は、第1SEPP回
路52と同様の構成を有し、NPN型出力トランジスタ
Q7とPNP型出力トランジスタQ8とから構成され、
駆動回路(バイアス回路)54に接続されている。そし
て、出力トランジスタQ7と出力トランジスタQ8のエ
ミッタの接続点には、出力端子OUT2を介して負荷R
L の他端が接続されている。
The second SEPP circuit 56 has the same structure as the first SEPP circuit 52, and is composed of an NPN type output transistor Q7 and a PNP type output transistor Q8.
It is connected to a drive circuit (bias circuit) 54. Then, at the connection point of the emitters of the output transistor Q7 and the output transistor Q8, the load R is connected via the output terminal OUT2.
The other end of L is connected.

【0063】図4の回路構成における動作を以下に説明
する。
The operation of the circuit configuration shown in FIG. 4 will be described below.

【0064】まず、図3の信号源16からの入力信号
が、反転入力端子IN2に供給されると、入力信号に応
じて増幅され、互いに逆相の差動出力信号が、トランジ
スタQ1,Q2のコレクタ側から出力される。
First, when an input signal from the signal source 16 of FIG. 3 is supplied to the inverting input terminal IN2, it is amplified in accordance with the input signal, and differential output signals having mutually opposite phases are supplied to the transistors Q1 and Q2. It is output from the collector side.

【0065】トランジスタQ3,Q4は、そのベースに
出力される差動出力信号に応じて動作し、第1及び第2
SEPP回路52,56には、この差動出力信号に応じ
た信号が印加される。
The transistors Q3 and Q4 operate according to the differential output signal output to their bases, and the first and second transistors Q3 and Q4 operate.
A signal corresponding to the differential output signal is applied to the SEPP circuits 52 and 56.

【0066】第1及び第2SEPP回路52,56で
は、PNP型出力トランジスタQ6とNPN型出力トラ
ンジスタQ7とが共にオンしている場合には、NPN型
出力トランジスタQ5とPNP型出力トランジスタQ8
とがオフしている。
In the first and second SEPP circuits 52 and 56, when both the PNP type output transistor Q6 and the NPN type output transistor Q7 are on, the NPN type output transistor Q5 and the PNP type output transistor Q8.
And are off.

【0067】逆に、出力トランジスタQ6と出力トラン
ジスタQ7とが共にオフしている場合には、出力トラン
ジスタQ5と出力トランジスタQ8とがオンしている。
Conversely, when both the output transistors Q6 and Q7 are off, the output transistors Q5 and Q8 are on.

【0068】そして、負荷RL には、所定の交流電流が
供給される。
Then, a predetermined alternating current is supplied to the load RL.

【0069】このように、本実施例では、負荷RL をB
TL駆動することにより、単電源で大電力の出力をする
ことができ、一方で電力増幅装置の電力消費量を低減さ
せることができるため、装置の小形化等に極めて有利と
なる。
As described above, in this embodiment, the load RL is set to B.
By the TL driving, a large power can be output with a single power source, while the power consumption of the power amplification device can be reduced, which is extremely advantageous for downsizing the device.

【0070】次に、図3の非線形加算回路44及び第2
差動増幅器36の構成について、図5を用いて説明す
る。
Next, the nonlinear adder circuit 44 and the second
The configuration of the differential amplifier 36 will be described with reference to FIG.

【0071】非線形加算回路44では、出力端子OUT
1,OUT2の間に、等しい値の抵抗R10と抵抗R1
1とが直列接続されている。
In the nonlinear addition circuit 44, the output terminal OUT
1 and OUT2, resistors R10 and R1 of equal value
1 and 1 are connected in series.

【0072】また、出力端子OUT1,OUT2の間に
は、更にダイオードD10とダイオードD11とが直列
接続されている。このダイオードD10,D11のアノ
ード側は、出力端子OUT2,OUT1側に接続され、
ダイオードD10のカソード側とダイオードD11のカ
ソード側とが接続されている。更に、抵抗R10と抵抗
R11との接続点PR と、ダイオードD10とダイオー
ドD11との接続点PD とは、互いに接続されている。
A diode D10 and a diode D11 are further connected in series between the output terminals OUT1 and OUT2. The anode sides of the diodes D10 and D11 are connected to the output terminals OUT2 and OUT1 sides,
The cathode side of the diode D10 and the cathode side of the diode D11 are connected. Further, the connection point PR between the resistors R10 and R11 and the connection point PD between the diodes D10 and D11 are connected to each other.

【0073】第2差動増幅器36の一方の入力端子は、
ダイオードD10,D11の接続点PD に接続されてい
る。そして第2差動増幅器36のもう一方の入力端子
は、基準電源(VBC)に接続されている。
One input terminal of the second differential amplifier 36 is
It is connected to the connection point PD of the diodes D10 and D11. The other input terminal of the second differential amplifier 36 is connected to the reference power source (VBC).

【0074】非線形加算回路44は、出力端子OUT
1,OUT2における出力電圧の差(V01−V02)の絶
対値が2VF (VF =ダイオードの順方向電圧)以下の
場合には、加算動作を行う。即ち、この2VF 以下の区
間においては、図6に示すように、直線の傾きが1/2
で、抵抗R10,R11の作用により、VC =(V01+
V02)/2の加算器として動作する。そして、ダイオー
ドD10,D11の作用によって、(V01−V02)の絶
対値がVF 以下になることが防止されている。また、2
VF 以上になった場合には、ダイオードD10,D11
の内の一方がオンし、この非線形加算回路44は下側の
電圧をクランプする回路として動作する。
The nonlinear addition circuit 44 has an output terminal OUT.
When the absolute value of the output voltage difference (V01-V02) at 1 and OUT2 is 2VF (VF = diode forward voltage) or less, the addition operation is performed. That is, in the section below 2VF, the slope of the straight line is 1/2 as shown in FIG.
Then, by the action of the resistors R10 and R11, VC = (V01 +
It operates as a V02) / 2 adder. The action of the diodes D10 and D11 prevents the absolute value of (V01-V02) from becoming VF or less. Also, 2
When the voltage exceeds VF, the diodes D10 and D11
One of the two is turned on, and the non-linear addition circuit 44 operates as a circuit for clamping the lower voltage.

【0075】第2差動増幅器36の2つの入力端子はイ
マジナリーショートであり、その2つの入力端子の電圧
レベルを比較する。そして、この2つの電圧レベルが等
しくなるように(即ち、ダイオードD10,D11の接
続点PD における電圧VD が、基準電圧VBCと等しくな
るように)、図4の可変定電流源I1 の電流量を制御す
る。
The two input terminals of the second differential amplifier 36 are imaginary shorts, and the voltage levels of the two input terminals are compared. Then, the current amount of the variable constant current source I1 of FIG. 4 is set so that these two voltage levels become equal (that is, the voltage VD at the connection point PD of the diodes D10 and D11 becomes equal to the reference voltage VBC). Control.

【0076】図4の可変定電流源I1 における電流量が
変化すると、第1差動増幅器のトランジスタQ1,Q2
のエミッタ・コレクタ間の電流量が変化し、これによっ
てバイアス回路30,32に内蔵されるトランジスタQ
3,Q4のベース電圧が変化する。
When the amount of current in the variable constant current source I1 in FIG. 4 changes, the transistors Q1 and Q2 of the first differential amplifier are changed.
The amount of current between the emitter and collector of the transistor changes, which causes the transistor Q built in the bias circuits 30 and 32.
3, the base voltage of Q4 changes.

【0077】その結果、出力トランジスタQ5,Q6及
び出力トランジスタQ7,Q8のベース電圧が変化し
て、出力端子OUT1,OUT2における直流電圧の変
化量は等しく制御されることとなる。
As a result, the base voltages of the output transistors Q5 and Q6 and the output transistors Q7 and Q8 change, and the amount of change in the DC voltage at the output terminals OUT1 and OUT2 is controlled to be equal.

【0078】ここで、図7(a)に示すようなレベルの
電圧V01が、出力端子OUT2に発生し、図7(b)に
示すようなレベルの電圧V02が出力端子OUT1に発生
した場合を例にとって説明する。
Here, assume that the voltage V01 having the level shown in FIG. 7A is generated at the output terminal OUT2 and the voltage V02 having the level shown in FIG. 7B is generated at the output terminal OUT1. Take for example.

【0079】まず、t1 の期間においては、図4の第1
増幅器の出力トランジスタQ6と第2増幅器の出力トラ
ンジスタQ7がオンしている状態を示している。出力端
子OUT2における電圧V01レベルは、図7(a)に示
すように、基準電圧VBCから上昇する。
First, in the period of t1, the first time in FIG.
It shows a state in which the output transistor Q6 of the amplifier and the output transistor Q7 of the second amplifier are on. The voltage V01 level at the output terminal OUT2 rises from the reference voltage VBC as shown in FIG. 7 (a).

【0080】V01が上昇して(V01−V02)の絶対値が
2VF を超えた時点から、上述の非線形加算回路44が
クランプ動作する。よって、出力端子OUT1における
電圧V02のレベルは、VBCに対してVF だけ低い電圧レ
ベルに固定され、(VBC−V02)以下には低下しない。
From the time when V01 rises and the absolute value of (V01-V02) exceeds 2VF, the above-mentioned non-linear addition circuit 44 performs the clamp operation. Therefore, the level of the voltage V02 at the output terminal OUT1 is fixed at a voltage level lower than VBC by VF and does not drop below (VBC-V02).

【0081】次のt2 の期間においては、第1増幅器の
出力トランジスタQ5と第2増幅器の出力トランジスタ
Q8がオンしている。そして、期間t1 とは反対に、出
力端子OUT1における電圧V02レベルは、基準電圧V
BCから上昇する。一方、出力端子OUT2における電圧
V01のレベルは、VBCに対してVF だけ低い電圧レベル
に固定され、(VBC−V01)以下には低下しない。
During the next period of t2, the output transistor Q5 of the first amplifier and the output transistor Q8 of the second amplifier are on. Contrary to the period t1, the voltage V02 level at the output terminal OUT1 is the reference voltage V2.
Rise from BC. On the other hand, the level of the voltage V01 at the output terminal OUT2 is fixed at a voltage level lower than VBC by VF and does not drop below (VBC-V01).

【0082】そして、上述のように第2差動増幅器36
によって、ダイオードD10,D11の接続点PD にお
ける電圧VD が、基準電圧VBCと等しくなるように制御
される。
Then, as described above, the second differential amplifier 36
Thus, the voltage VD at the connection point PD of the diodes D10 and D11 is controlled to be equal to the reference voltage VBC.

【0083】次に、図3の加算回路42の構成例につい
て図8を用いて説明する。
Next, a configuration example of the adder circuit 42 of FIG. 3 will be described with reference to FIG.

【0084】NPN型トランジスタQ11,Q12のベ
ースは、入力端子60,62を介して図3の負荷RL の
両端にそれぞれ接続されている。トランジスタQ11,
Q12のコレクタは、共に所定の電源+Vに接続されて
いる。また、エミッタは所定の電流源CSに接続され、
2つのトランジスタQ11,Q12のエミッタと電流源
CSとの接続点には、出力端子64が設けられている。
そして、この出力端子64から、2つの出力信号を加算
して得られた加算信号が出力され、図3に示す所定の基
準電源(VX )を介して、電源制御部34の入力端子に
供給されている。
The bases of the NPN transistors Q11 and Q12 are connected to both ends of the load RL shown in FIG. 3 via the input terminals 60 and 62, respectively. Transistor Q11,
Both collectors of Q12 are connected to a predetermined power source + V. The emitter is connected to a predetermined current source CS,
An output terminal 64 is provided at a connection point between the emitters of the two transistors Q11 and Q12 and the current source CS.
Then, the addition signal obtained by adding the two output signals is output from the output terminal 64, and is supplied to the input terminal of the power supply control unit 34 via the predetermined reference power supply (VX) shown in FIG. ing.

【0085】図3の電源制御部34は、常に負荷RL に
供給される出力信号の電圧レベルよりも基準電圧VX だ
け高い電圧と、スイッチング電源部24によって昇圧さ
れるスイッチング電圧+VBAとが等しくなるように、ス
イッチング電源部24を制御する。
In the power supply control unit 34 of FIG. 3, the voltage which is always higher than the voltage level of the output signal supplied to the load RL by the reference voltage VX and the switching voltage + VBA boosted by the switching power supply unit 24 become equal. Then, the switching power supply unit 24 is controlled.

【0086】本実施例によれば、図7(a)(b)に示
すように、出力信号に応じて第1及び第2増幅器に供給
されるスイッチング電圧のレベル+VBAを、調整するこ
とができる。これにより、第1及び第2増幅器の出力ト
ランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧VCEを、常にほ
ぼ一定に維持できる。従って、出力トランジスタ内部で
の電力損失を低減することができ、高効率の電力増幅が
実現可能となる。更に、電源電圧を昇圧しているので、
出力トランジスタの動作制御が容易となっている。
According to this embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, the level + VBA of the switching voltage supplied to the first and second amplifiers can be adjusted according to the output signal. . As a result, the collector-emitter voltage VCE of the output transistors of the first and second amplifiers can always be kept substantially constant. Therefore, the power loss inside the output transistor can be reduced, and highly efficient power amplification can be realized. Furthermore, since the power supply voltage is boosted,
The operation control of the output transistor is easy.

【0087】また、上述のように本実施例では、非線形
加算回路44と第2差動増幅器36とを用いて、下側の
電圧をクランプしているので、負荷RLには、アースを
基準としてみた場合図7(C)に示すような交流信号が
印加されることになり、負荷RLは正常に駆動される。
Further, as described above, in the present embodiment, since the lower side voltage is clamped by using the non-linear addition circuit 44 and the second differential amplifier 36, the load RL is grounded as a reference. In the case of seeing, the AC signal as shown in FIG. 7C is applied, and the load RL is normally driven.

【0088】従って、単電源(VB )であっても、ダイ
ナミックレンジを最大2VCC(VCCは昇圧可能な最大電
圧)と極めて広くすることが可能となる。そして、電源
電圧の昇圧を、単一の昇圧型スイッチング電源のみで行
うことができる。
Therefore, even with a single power source (VB), the dynamic range can be extremely widened to a maximum of 2 Vcc (Vcc is the maximum voltage that can be boosted). Then, the power supply voltage can be boosted by only a single boosting type switching power supply.

【0089】よって、電力消費量が少なく、高効率の電
力増幅が実現できるため、装置の小形化等に有利とな
る。また、実施例1と同様に、装置の小形化・低消費電
力を実現できることにより、本実施例の電力増幅装置を
携帯用のオーディオ機器等に利用することができる。
Therefore, the power consumption is small and highly efficient power amplification can be realized, which is advantageous for downsizing of the device. Further, as in the first embodiment, the device can be downsized and the power consumption can be reduced, so that the power amplification device of the present embodiment can be used for a portable audio device or the like.

【0090】なお、負荷RL を駆動する方法としては、
以上説明したBTL駆動以外に図9に示すような構成を
用いて行ってもよい。これを以下に説明する。
As a method of driving the load RL,
Other than the BTL drive described above, a configuration as shown in FIG. 9 may be used. This will be explained below.

【0091】2つの入力端子66,68には、それぞれ
NPN型のトランジスタQ13,Q14のベースが接続
されている。トランジスタQ13,Q14のコレクタ
は、共にスイッチング電源(+VBA)に接続されてい
る。一方、トランジスタQ13のエミッタにはスイッチ
SW10が接続され、トランジスタQ14のエミッタに
はスイッチSW14が接続されている。そして、トラン
ジスタQ13,Q14のエミッタは、負荷RL にそれぞ
れ接続されている。
The bases of NPN type transistors Q13 and Q14 are connected to the two input terminals 66 and 68, respectively. The collectors of the transistors Q13 and Q14 are both connected to the switching power supply (+ VBA). On the other hand, the switch SW10 is connected to the emitter of the transistor Q13, and the switch SW14 is connected to the emitter of the transistor Q14. The emitters of the transistors Q13 and Q14 are connected to the load RL, respectively.

【0092】入力端子66に正極性の半波信号が供給さ
れた場合には、スイッチSW10をオフさせ、スイッチ
SW11をオンさせる。すると、トランジスタQ13の
エミッタからスイッチSW11に電流が流れる。一方、
入力端子68に正極性の半波信号が供給された場合に
は、スイッチSW10をオンさせ、スイッチSW11を
オフさせる。これにより、トランジスタQ14のエミッ
タからスイッチSW10に電流が流れる。
When a positive half-wave signal is supplied to the input terminal 66, the switch SW10 is turned off and the switch SW11 is turned on. Then, a current flows from the emitter of the transistor Q13 to the switch SW11. on the other hand,
When the positive half-wave signal is supplied to the input terminal 68, the switch SW10 is turned on and the switch SW11 is turned off. As a result, a current flows from the emitter of the transistor Q14 to the switch SW10.

【0093】このようにして、負荷RL を半波の信号で
駆動しても上記同様に、単一の昇圧型スイッチング電源
のみで、定常的に電源電圧の昇圧を行うことができ、極
めて低消費電力の高効率な電力増幅装置を実現すること
が可能である。
In this way, even if the load RL is driven by a half-wave signal, the power supply voltage can be steadily boosted with only a single step-up switching power supply in the same manner as described above, resulting in extremely low power consumption. It is possible to realize a power amplifier with high power efficiency.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電力
増幅装置では、昇圧型スイッチング電源部を設けて電源
電圧を昇圧すると共に、増幅器から出力される出力信号
に応じて、その電源電圧のレベルを調整しているので、
増幅器の出力トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧
VCEを、常にほぼ一定に維持することができる。これに
より、出力トランジスタ内部での電力損失を低減するこ
とができ、高効率の電力増幅が可能となる。
As described above, in the power amplifying device according to the present invention, the step-up switching power supply unit is provided to boost the power supply voltage, and the power supply voltage of the amplifier is increased in accordance with the output signal output from the amplifier. Since I am adjusting the level,
The collector-emitter voltage VCE of the output transistor of the amplifier can always be kept substantially constant. As a result, the power loss inside the output transistor can be reduced, and highly efficient power amplification becomes possible.

【0095】そして、電源電圧を昇圧することにより、
増幅器の出力トランジスタの動作制御が容易となり、ま
た、負荷に大きな電力を供給することができる。
Then, by boosting the power supply voltage,
The operation of the output transistor of the amplifier can be easily controlled, and a large amount of power can be supplied to the load.

【0096】更に、上記昇圧型スイッチング電源部の構
成に加えて、入力信号を増幅して出力端子に出力する第
1増幅器と、入力信号を反転増幅して出力端子に出力す
る第2増幅器とを設け、負荷RL の両端に逆相の交流出
力信号を発生させるBTL駆動が可能な構成とした。
Further, in addition to the configuration of the step-up type switching power supply section, a first amplifier for amplifying an input signal and outputting it to an output terminal and a second amplifier for inverting and amplifying the input signal and outputting it to an output terminal are provided. It is provided so that BTL drive can be performed to generate an AC output signal of opposite phase at both ends of the load RL.

【0097】この構成により、ダイナミックレンジを広
くすることが可能となり、単電源で供給できる電力を大
きくでき、一方で電力増幅装置の電力損失を低減させる
ことができるため、装置の小形化等に極めて有利とな
る。
With this configuration, the dynamic range can be widened, the power that can be supplied by a single power source can be increased, and the power loss of the power amplification device can be reduced, which is extremely useful for downsizing the device. Be advantageous.

【0098】また、BTL駆動に加えて、第1増幅器及
び第2増幅器に互いに極性の反転した所定の信号を出力
する差動増幅器と、非線形加算回路とを設けた。そし
て、非線形加算処理の結果によって、第1及び第2増幅
器の一方の出力信号をクランプする構成とした。
In addition to the BTL drive, a differential amplifier for outputting a predetermined signal whose polarities are inverted to each other is provided to the first amplifier and the second amplifier, and a non-linear addition circuit. The output signal of one of the first and second amplifiers is clamped according to the result of the non-linear addition process.

【0099】これにより装置内の信号路が1つで済み、
単一の昇圧型スイッチング電源のみで、定常的に電源電
圧の昇圧を行うことができる。従って、電力消費量がよ
り低減され、高効率の電力増幅が実現できる。
As a result, only one signal path in the device is required,
It is possible to steadily boost the power supply voltage with only a single boosting type switching power supply. Therefore, the power consumption is further reduced, and highly efficient power amplification can be realized.

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

【図1】本発明の実施例1に係る電力増幅装置の概略回
路構成図である。
FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram of a power amplification device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の電力増幅装置を用いた場合の出力状態を
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an output state when the power amplification device of FIG. 1 is used.

【図3】本発明の実施例2に係る電力増幅装置の概略回
路構成図である。
FIG. 3 is a schematic circuit configuration diagram of a power amplification device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の第1差動増幅器40と第1増幅器30及
び第2増幅器32の概略回路構成図である。
4 is a schematic circuit configuration diagram of a first differential amplifier 40, a first amplifier 30, and a second amplifier 32 of FIG.

【図5】図3の非線形加算回路44と第2差動増幅器3
6の概略回路構成図である。
5 is a circuit diagram of a non-linear adder circuit 44 and a second differential amplifier 3 of FIG.
6 is a schematic circuit configuration diagram of FIG.

【図6】図5の非線形加算回路44の動作を説明する図
である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the nonlinear addition circuit 44 of FIG.

【図7】実施例2の電力増幅装置を用いた場合における
出力状態を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an output state when the power amplification device according to the second embodiment is used.

【図8】図3の加算回路42の回路構成例を示す図であ
る。
8 is a diagram showing a circuit configuration example of an adding circuit 42 in FIG.

【図9】図3とは異なる構成の電力増幅装置の回路構成
を示す図である。
9 is a diagram showing a circuit configuration of a power amplification device having a configuration different from that of FIG.

【図10】従来の電力増幅装置の概略回路構成図であ
る。
FIG. 10 is a schematic circuit configuration diagram of a conventional power amplification device.

【図11】図10の電力増幅装置を用いた場合における
出力状態を説明する図である。
11 is a diagram illustrating an output state when the power amplification device of FIG. 10 is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 増幅器 12,14,34 電源制御部 16 信号源 20,24 昇圧型スイッチング電源部 22 反転昇圧型スイッチング電源部 30 第1増幅器 32 第2増幅器 36 第2差動増幅器 40 第1差動増幅器 42 加算回路 44 非線形加算回路 10 Amplifiers 12, 14, 34 Power Supply Control Unit 16 Signal Source 20, 24 Boosting Switching Power Supply Unit 22 Inverting Boosting Switching Power Supply Unit 30 First Amplifier 32 Second Amplifier 36 Second Differential Amplifier 40 First Differential Amplifier 42 Addition Circuit 44 Non-linear addition circuit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の制御信号に応じて、電源の出力電
圧を昇圧して電源電圧を発生する昇圧型スイッチング電
源部と、 前記電源電圧を動作電圧として入力信号を増幅する増幅
器と、前記スイッチング電源部の出力端子が接続される
第1入力と、前記増幅器の出力端子が基準電圧を介して
接続される第2入力とを有し、前記第1及び第2入力に
印加される信号を比較してその差に応じた出力信号を前
記スイッチング電源部に前記制御信号として印加する電
源制御部と、 を備えることを特徴とする電力増幅装置。
1. A step-up switching power supply unit that boosts an output voltage of a power supply to generate a power supply voltage according to a predetermined control signal, an amplifier that amplifies an input signal using the power supply voltage as an operating voltage, and the switching. Comparing signals applied to the first and second inputs, which has a first input connected to an output terminal of a power supply unit and a second input connected to an output terminal of the amplifier via a reference voltage And a power supply control unit that applies an output signal according to the difference to the switching power supply unit as the control signal.
【請求項2】 請求項1記載の電力増幅装置において、 前記電源制御部は、前記増幅器に供給する電源電圧の上
側の電圧を制御する第1電源制御部と、下側の電圧を制
御する第2電源制御部とを有し、 前記昇圧型スイッチング電源部は、前記第1電源制御部
から出力される制御信号に応じて上側の電源電圧を昇圧
させる昇圧型スイッチング電源部と、前記第2電源制御
部から出力される制御信号に応じて下側の電源電圧を昇
圧させる反転昇圧型スイッチング電源部とを有すること
を特徴とする電力増幅装置。
2. The power amplification device according to claim 1, wherein the power supply control unit controls a first power supply control unit that controls an upper voltage of a power supply voltage supplied to the amplifier, and a lower power control unit that controls a lower voltage. A booster switching power supply unit for boosting an upper power supply voltage in accordance with a control signal output from the first power supply control unit, and the second power supply unit. An inversion boosting type switching power supply unit for boosting a lower power supply voltage according to a control signal output from a control unit.
【請求項3】 請求項2記載の電力増幅装置において、 前記昇圧型スイッチング電源部は、 電源に一端側が接続されたコイルと、 前記コイルの他端側に直列接続され、前記電源から前記
増幅器に向かって順方向の電流を流すダイオードと、 前記ダイオードの出力側に接続されたコンデンサと、 前記コイルと前記ダイオードとの接続点に一端側が接続
され、他端側が接地されたスイッチであって、前記第1
電源制御部からの制御信号に応じてオンオフするスイッ
チと、を有し、 前記反転昇圧型スイッチング電源部は、 前記第2電源制御部からの制御信号に応じてオンオフす
るスイッチであって、電源にその一端側が接続されたス
イッチと、 前記スイッチの他端側に直列接続され、前記増幅器から
前記電源に向かって順方向の電流を流すダイオードと、 前記ダイオードの前記増幅器側に接続されたコンデンサ
と、 前記スイッチと前記ダイオードとの接続点に一端側が接
続され、他端側が接地されたコイルと、 を有することを特徴とする電力増幅装置。
3. The power amplification device according to claim 2, wherein the step-up switching power supply unit is connected in series to a coil whose one end side is connected to a power supply and to the other end side of the coil, and from the power supply to the amplifier. A switch for supplying a current in the forward direction, a capacitor connected to the output side of the diode, a switch having one end connected to a connection point between the coil and the diode and the other end grounded, First
A switch for turning on / off according to a control signal from a power supply control unit, wherein the inverting boost type switching power supply unit is a switch for turning on / off according to a control signal from the second power supply control unit, A switch whose one end side is connected, a diode which is connected in series to the other end side of the switch and flows a forward current from the amplifier toward the power supply, and a capacitor connected to the amplifier side of the diode, A coil having one end connected to a connection point between the switch and the diode and the other end grounded.
【請求項4】 所定の制御信号に応じて、電源の出力電
圧を昇圧して電源電圧を発生する昇圧型スイッチング電
源部と、 前記電源電圧を動作電圧として互いに逆相の入力信号を
増幅する第1及び第2増幅器と、 前記第1及び第2増幅器の出力信号を加算する加算回路
と、前記スイッチング電源部の出力端子が接続される第
1入力と、前記回路の出力端子が基準電圧を介して接続
される第2入力とを有し、前記第1及び第2入力に印加
される信号を比較してその差に応じた出力信号を前記ス
イッチング電源部に前記制御信号として印加する電源制
御部と、を備えることを特徴とする電力増幅装置。
4. A step-up switching power supply unit for boosting an output voltage of a power supply to generate a power supply voltage in response to a predetermined control signal, and amplifying input signals of opposite phases with the power supply voltage as an operating voltage. First and second amplifiers, an adder circuit for adding the output signals of the first and second amplifiers, a first input to which the output terminal of the switching power supply unit is connected, and an output terminal of the circuit via a reference voltage. And a second input connected thereto, comparing the signals applied to the first and second inputs and applying an output signal corresponding to the difference as the control signal to the switching power supply. And a power amplification device.
【請求項5】 請求項4記載の電力増幅装置において、 一対の入力端子と、前記第1及び第2増幅器の入力に接
続される一対の差動出力端子と、該一対の差動出力端子
の直流レベルを定める共通入力端子とを有する第1差動
増幅器と、 前記一対の出力端子に得られる出力信号を非線形加算す
る非線形加算回路と、 前記線形加算回路の出力信号と基準電圧とを比較し、そ
の差に応じた出力信号を前記共通入力端子に印加する比
較回路と、 を備えることを特徴とする電力増幅装置。
5. The power amplification device according to claim 4, wherein a pair of input terminals, a pair of differential output terminals connected to inputs of the first and second amplifiers, and a pair of differential output terminals are provided. A first differential amplifier having a common input terminal for determining a direct current level; a non-linear addition circuit for performing non-linear addition of output signals obtained at the pair of output terminals; and comparing an output signal of the linear addition circuit with a reference voltage. And a comparator circuit for applying an output signal corresponding to the difference to the common input terminal, and a power amplifier device.
【請求項6】 請求項4または請求項5のいずれかに記
載の電力増幅装置において、 前記昇圧型スイッチング電源部は、 電源に一端側が接続されたコイルと、 前記コイルの他端側に直列接続され前記電源から前記第
1及び第2増幅器に向かって順方向の電流を流すダイオ
ードと、 前記ダイオードの出力側に接続されたコンデンサと、 前記コイルと前記ダイオードとの接続点に一端側が接続
され、他端側が接地されたスイッチであって、前記第電
源制御部からの制御信号に応じてオンオフするスイッチ
と、 を有することを特徴とする電力増幅装置。
6. The power amplification device according to claim 4, wherein the step-up switching power supply unit has a coil whose one end side is connected to a power supply and a series connection to the other end side of the coil. A diode that allows a forward current to flow from the power source toward the first and second amplifiers, a capacitor connected to the output side of the diode, and one end side connected to a connection point between the coil and the diode, A power amplifier having a switch whose other end is grounded and which is turned on / off in response to a control signal from the first power supply controller.
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