JPH09130183A - クリップ検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷を半波信号でＢＴＬ駆動する増幅器に用い
て好適なクリップ検出回路を提供する。 【解決手段】 ２つの入力端子、２つの出力端子及び該
出力端子の直流レベルを定める制御端子を含み、一方の
入力端子からの入力信号を増幅し、負荷１７をＢＴＬ駆
動する増幅器１２と、負荷１７の両端に発生する出力信
号のレベルが所定値以下の場合には加算動作を行い、所
定値以上の場合ではクランプ動作により出力端が略一定
電圧を発生する非線形加算回路１８と、非線形加算回路
１８の出力信号と基準電圧との差に応じた出力信号を前
記制御端子に印加する比較回路２３と、非線形加算回路
１８の出力信号が前記基準電圧より所定値以上または所
定値以下になったことを検出することによってクリップ
を検出するクリップ検出回路２４とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、出力バイアスを固
定にし、ＢＴＬ駆動する増幅装置に用いて好適なクリッ
プ検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、増幅器において、出力信号のレ
ベルが増幅器のダイナミックレンジ以上となった場合、
増幅器の出力信号はクリップされ、歪率が悪化する。そ
こで、従来では、増幅器の出力信号がクリップしたこと
を検出するクリップ検出回路を設け、クリップ検出時ク
リップ検出回路の出力信号に応じて、増幅器の入力信号
レベルを低下させることにより、増幅器の出力信号のク
リップを防止していた。その様な増幅器の出力信号のク
リップを検出するクリップ検出回路として、図２の如き
回路が知られている。

【０００３】図２において、入力信号は、増幅器（１
ａ）及び（１ｂ）において増幅され、互いに逆相で同一
レベルの出力信号が増幅器（１）からスピーカ（２）の
両端に印加される。その為、増幅器（１ａ）及び（１
ｂ）の出力信号によって、スピーカ（２）はＢＴＬ（Ｂ
ａｌａｎｃｅｄ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｌｅｓｓ）駆
動される。増幅器（１ａ）及び（１ｂ）の出力信号がク
リップされていない場合、トランジスタ（３）及び
（４）はオンし、さらに、トランジスタ（５）及び
（６）もオンする。トランジスタ（５）及び（６）がオ
ンすることによって、抵抗（７）及び（８）の接続中点
は接地される。その為、トランジスタ（９）はオフし、
出力端子（１０）からの出力信号がクリップされていな
いことを示す「Ｈ」レベルの出力信号が発生する。

【０００４】ここで、増幅器（１）の出力信号（ａ）に
クリップが発生した場合、特に、増幅器（１）からの出
力信号（ａ）のレベルが電源電圧Ｖｃｃに略等しくなる
ので、トランジスタ（３）のベース電圧がそのエミッタ
電圧に近づき、トランジスタ（３）はオフする。トラン
ジスタ（３）がオフすることによって、トランジスタ
（５）のベースが接地され、トランジスタ（５）もオフ
する。トランジスタ（５）がオフすると、抵抗（７）及
び（８）の中点出力電圧がトランジスタ（９）に印加さ
れるので、トランジスタ（９）はオンし、出力端子（１
０）から「Ｌ」レベルの信号が発生する。また、増幅器
（１）の出力信号（ｂ）にクリップが発生した場合は、
トランジスタ（４）がオフすることによって、トランジ
スタ（６）もオフし、さらに、それによりトランジスタ
（９）がオンするので、出力端子（１０）から「Ｌ」レ
ベルの出力信号が発生する。よって、クリップが発生す
ると、出力端子（１０）から出力信号が変化するので、
この出力信号を用いればクリップを検出できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、増幅器の中
には、増幅器の出力直流電圧を電源電圧Ｖｃｃの１／２
以下の電圧とし、負荷を半波出力信号でＢＴＬ駆動させ
る増幅器があるが、このような増幅器においては、出力
直流電圧をＶｃｃ／２以下とし、半波信号で負荷を駆動
するため、増幅器の出力信号のうち負の半周期側は図３
（イ）の実線の如くクリップしている。その為、図２の
クリップ検出回路は増幅器（１）の出力信号の高レベル
側でしかクリップ検出ができない。図２の如きクリップ
検出回路では、半波出力信号を発生する増幅器であるの
で、出力信号の高レベル側及び低レベル側でクリップを
検出しないと、正確なクリップ検出を行えず、このよう
な増幅器には図２の如きクリップ検出回路は不向きであ
った。

【０００６】また、図２のクリップ検出回路は負荷に直
接接続されるので、負荷の両端電圧が負荷の抵抗値に応
じて変化し、クリップ検出が誤って行われるという問題
があった。即ち、増幅器（１）が所定のレベルの入力信
号を増幅した場合、第１の値を有する負荷を増幅器
（１）の出力端に接続した時クリップする増幅器（１）
の出力レベルを第１出力レベルとすると、第１の負荷よ
り小さい第２の値を有する第２の負荷を接続した時クリ
ップする増幅器（１）の第２出力レベルは前記第１出力
レベルより低くなる。図２では、一定のクリップ検出レ
ベルに対して増幅器（１）の出力レベルを見ており、第
１の負荷ではクリップが検出されるが、第２の負荷では
クリップが検出されない場合があり、正確なクリップ検
出を行うことができないという問題があった。

【０００７】さらに、負荷に応じてクリップ検出レベル
を変更すれば、正確にクリップ検出できる。クリップ検
出レベルの変更は、例えば、抵抗（１１）及び（１２）
の抵抗比を変更すればよいが、他にも抵抗（８）の値や
増幅器（１）に含まれる出力段トランジスタの飽和レベ
ルを考慮しなければならないので、調整は困難であっ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の点に鑑み
成されたものであり、２つの入力端子、２つの出力端子
及び該出力端子の直流レベルを定める制御端子を含み、
一方の入力端子からの入力信号を増幅すると共に、互い
に逆相で同一レベルの出力信号を発生し負荷をＢＴＬ駆
動する増幅器と、前記増幅器の一方の出力信号レベルが
所定値以上である場合には前記増幅器の他方の出力信号
を所定レベルにクランプする非線形加算回路と、前記非
線形加算回路の出力信号と基準電圧との差に応じた出力
信号を前記制御端子に印加する比較回路とを備える増幅
装置のクリップ検出回路であって、前記非線形加算回路
の出力信号が前記基準電圧より所定値以上または所定値
以下になったことを検出することによってクリップを検
出する検出部から成ることを特徴とする。

【０００９】また、前記検出部は、非線形加算回路と兼
用されて成り、ベースに入力信号が印加される第１トラ
ンジスタと、ベースにバイアスが印加され、エミッタが
該第１トランジスタのエミッタに共通接続される第２ト
ランジスタと、前記第１トランジスタのコレクタから発
生する出力信号に応じて、クリップ検出したか否かを示
す出力信号を発生する出力段回路とから成り、前記第２
トランジスタのコレクタから前記増幅器の制御端子へ出
力信号を発生することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す図
であり、（１２）は制御端子を備えた増幅回路（１２
ａ）及び（１２ｂ）と、反転回路（１２ｃ）とを含む増
幅器、（１３）は入力信号が印加される第１入力抵抗、
（１４）は増幅器（１２）の正出力端子からの出力信号
を負帰還するための第１帰還抵抗、（１５）はバイアス
が印加される第２入力抵抗、（１６）は増幅器（１２）
の負出力端子からの出力信号を負帰還するための第２帰
還抵抗、（１７）は負荷、（１８）は、増幅器（１２）
の正及び負出力端子の間に接続された第１及び第２加算
抵抗（１９）及び（２０）、カソードがそれぞれ増幅器
（１２）の正及び負入力端子に接続されたダイオード
（２１）及び（２２）とから成る非線形加算回路、（２
３）は非線形加算回路（１８）の出力信号を基準電圧と
比較する比較回路、（２４）は非線形加算回路（１８）
の出力信号に応じてクリップを検出するクリップ検出回
路、（２５）はクリップ検出回路（２４）の出力信号に
応じて入力信号のレベルを可変するレベル可変回路であ
る。尚、説明を簡単とするために、増幅回路（１２）及
び（１３）の制御端子を増幅器（１２）の制御端子と称
する。

【００１１】図１において、入力信号は、第１入力抵抗
（１３）を介して増幅回路（１２ａ）で増幅され、反転
回路（１２ｃ）で反転された後増幅回路（１２ｂ）で増
幅される。増幅器（１２）の出力端子から発生する出力
信号は負荷（１７）に供給される。前記出力信号は互い
に逆相で同一レベルの信号であるので、負荷（１７）は
増幅器（１２）の出力信号によりＢＴＬ駆動される。ま
た、増幅器（１２）の正及び負出力端子から発生する出
力信号は、それぞれ負及び正入力端子に帰還される。

【００１２】非線形加算回路（１８）において、増幅器
（１２）の２つの出力信号が加算され、非線形加算回路
（１８）の出力信号は比較回路（２３）で基準電圧と比
較される。そして、比較結果に応じた比較回路（２３）
の出力信号は増幅器（１２）の制御端子に印加され、比
較回路（２３）の出力信号に応じて増幅器（１２）の出
力直流電圧が制御される。増幅器（１２）の出力端子か
ら非線形加算回路（１８）及び比較回路（２３）を介し
て増幅器（１２）の制御端子までのループは負帰還ルー
プを構成しているので、増幅器（１２）の正及び負出力
端子から発生する出力直流レベルを一定に保つ。

【００１３】非線形加算回路（１８）において、増幅器
（１２）の２つの出力信号がダイオード（２１）及び
（２２）の順方向電圧より低い場合、ダイオード（２
１）及び（２２）は非導通状態になる。その為、増幅器
（１２）の２つの出力信号は負荷（１７）に図３（イ）
の実線及び点線の如き波形でそれぞれ印加される。図３
（イ）の如き増幅回路（１２ａ）及び（１２ｂ）の出力
信号はそれぞれ負帰還されるので、増幅回路（１２ａ）
の利得は、第１入力抵抗（１３）及び第１帰還抵抗（１
４）の抵抗値をそれぞれＲ１及びＲ２とすれば、１／２
×Ｒ２／Ｒ１となり、増幅回路（１２ｂ）の利得は、第
２入力抵抗（１５）及び第２帰還抵抗（１６）の抵抗値
をそれぞれＲ３及びＲ４とすれば、１／２×Ｒ４／Ｒ３
となる。よって、増幅器（１２）は全体として利得がＲ
２／Ｒ１の線形増幅器として動作する。そして、負荷
（１７）に流れる信号は図３（ロ）の如くなる。また、
加算抵抗（１９）及び（２０）で増幅器（１２）の出力
信号が加算され、非線形加算回路（１８）から図３
（ハ）の如きレベルが略一定の信号が発生する。非線形
加算回路（１８）の出力信号は比較回路（２３）で基準
電圧と比較され、前記出力信号と基準電圧との差に応じ
た制御信号が増幅器（１２）の制御端子に印加される。
一方、非線形加算回路（１８）の出力信号はクリップ検
出回路（２４）に印加される。クリップ検出回路（２
４）は、非線形加算回路（１８）の出力信号レベルが一
定レベル以上に変化した場合クリップを検出する。よっ
て、定常動作時、非線形加算回路（１８）の出力信号レ
ベルは略一定レベルであるので、クリップは検出されな
い。その為、クリップ検出回路（２４）から出力信号は
発生しないせず、入力信号レベルはレベル可変回路（２
５）で低下せず、そのまま増幅器（１２）に印可され
る。

【００１４】入力信号の振幅が大きくなって、例えば、
増幅回路（１２ａ）の出力信号が出力直流電圧よりダイ
オード（２１）の順方向電圧分以上高くなった場合、ダ
イオード（２１）は非導通状態であり、前記正出力端子
の出力信号がそのまま正出力端子に供給される。また、
増幅回路（１２ｂ）の出力信号は出力直流電圧よりダイ
オード（２２）の順方向電圧分以上低くなり、ダイオー
ド（２２）は導通状態になるので、増幅回路（１２ｂ）
の出力信号レベルは略一定レベルにクランプされる。正
確には、ダイオードのＶ−Ｉ特性により、前記負出力端
子の出力信号は出力直流電圧に対して入力信号を対数に
略比例するように圧縮された信号になる。また、ダイオ
ード（２１）は非導通状態であるので、増幅回路（１２
ａ）の利得はＲ２／Ｒ１となり、前記利得を有する増幅
回路（１２ａ）の出力信号が負荷（１７）に供給され
る。

【００１５】逆に、増幅回路（１２ｂ）の出力信号が出
力直流電圧よりダイオード（２２）の順方向電圧分より
高くなる場合には、増幅回路（１２ａ）の出力信号が直
流出力電圧よりダイオード（２１）の順方向電圧以上低
くなるので、ダイオード（２１）が導通状態になり、増
幅回路（１２ａ）の出力信号レベルは一定レベルにクラ
ンプされる。また、ダイオード（２２）は非導通状態で
あるので、Ｒ４／Ｒ３の利得で増幅された出力信号が増
幅回路（１２ｂ）の出力端に得られ、負荷（１７）に供
給される。

【００１６】従って、増幅器（１２）の出力信号レベル
に応じて、非線形加算回路（１８）のダイオード（２
１）及び（２２）がオンまたはオフ動作を行うことによ
り、増幅器（１２）の２つの出力信号の波形は図３
（イ）の実線及び点線の如くなる。そして、負荷（１
７）に流れる信号は図３（ロ）の如くなり、正確な正弦
波信号が得られるので、クロスオーバー歪みは発生しな
い。

【００１７】ここで、非線形加算回路（１８）の出力信
号について説明する。入力信号が小信号である場合、ダ
イオード（２１）及び（２２）が非導通状態であるの
で、増幅器（１２）の２つの出力信号はそれぞれ図４
（イ）の実線及び点線の如き入力信号をそのまま増幅し
た信号になる。その為、負荷（１７）に流れる信号は図
４（ロ）の如くなる。また、ダイオード（２１）及び
（２２）の非導通状態のため、加算抵抗（１９）及び
（２０）で増幅器（１２）の出力信号が加算され、非線
形加算回路（１８）から図４（ハ）の如きレベルが略一
定の信号が発生する。非線形加算回路（１８）の出力信
号は比較回路（２３）で基準電圧と比較され、前記出力
信号と基準電圧との差に応じた制御信号が増幅器（１
２）の制御端子に印加される。一方、非線形加算回路
（１８）の出力信号はクリップ検出回路（２４）に印加
される。非線形加算回路（１８）の出力信号レベルは略
一定レベルなので、クリップ検出回路（２４）から出力
信号が発生せず、即ち、クリップは検出されない。クリ
ップ検出回路（２４）から出力信号は発生しないので、
入力信号レベルはレベル可変回路（２５）で低下しな
い。入力信号はそのままのレベルで増幅器（１２）に印
加される。

【００１８】そして、入力信号が中信号である場合、ダ
イオード（２１）及び（２２）のいずれか一方は非導通
状態に又は他方が導通状態になるので、増幅器（１２）
の２つの出力信号は、それぞれ図３（イ）の実線及び点
線の如き信号となる。その為、負荷（１７）に流れる信
号は図３（ロ）の如くなり、入力信号を増幅して得られ
る波形を有する信号である。また、非線形加算回路（１
８）の出力信号は、増幅器（１２）の両出力信号レベル
が出力直流電圧よりダイオードの順方向電圧分だけ低い
場合増幅器（１２）の両出力信号を加算し、増幅器（１
２）の出力信号が出力直流電圧より前記順方向電圧だけ
高い場合ダイオードがクランプするので、略一定にな
る。そして、比較回路（２３）から基準電圧と非線形加
算回路（１８）の出力信号との差に応じた信号が発生す
る。一方、非線形加算回路（１８）の出力信号はクリッ
プ検出回路（２４）に印加される。非線形加算回路（１
８）の出力信号レベルは略一定レベルなので、クリップ
検出回路（２４）から出力信号が発生せず、即ち、クリ
ップは検出されない。クリップ検出回路（２４）から出
力信号は発生しないので、入力信号レベルはレベル可変
回路（２５）で低下しない。

【００１９】さらに、入力信号がクリップを発生させる
ほどの大信号である場合、ダイオード（２１）及び（２
２）のうちいずれか一方が導通及び非導通状態になると
ともに、増幅器（１２）の一方の出力信号のレベルが電
源電圧で制限されることにより他方の出力信号が変化す
るので、増幅器（１２）の正及び負出力端子の出力信号
は図５（イ）の実線及び点線の如き信号となる。その
為、負荷（１７）に流れる信号は図５（ロ）の如きクリ
ップされた信号になる。また、非線形加算回路（１８）
の出力信号は後述されるように図５（ハ）の実線または
点線の如き信号になる。非線形加算回路（１８）の出力
信号は比較回路（２３）に印加され、基準電圧と比較さ
れる。比較結果に応じた比較回路（２３）の出力信号は
増幅器（１２）の制御端子に印加される。一方、非線形
加算回路（１８）の出力信号はクリップ検出回路（２
４）に印加される。クリップ検出回路（２４）は非線形
加算回路（１８）の出力信号が基準値により大きい場合
に出力信号を発生する。

【００２０】クリップ時、非線形加算回路（１８）の出
力信号がクリップ発生期間中図５（ハ）の如く変化す
る。この変化を利用し、クリップ検出回路（２４）でそ
の出力変化を検出することによりクリップが発生したこ
とを検出する。クリップ検出回路（２４）からのクリッ
プを検出したことを示す出力信号によって、レベル可変
回路（２５）は増幅器（１２）の入力信号レベルを低下
させるように可変する。よって、増幅器（１２）におい
て入力信号レベルが低下するのでその出力信号のクリッ
プの発生を防止することができる。尚、図１ではクリッ
プを防止する手段として増幅器（１２）の入力信号レベ
ルを低下させるレベル可変回路（２５）を接続したが、
クリップ防止手段はこの手段に限らず従来から使用され
ている他の手段を用いても良い。

【００２１】図６は、比較回路（２３）及びクリップ回
路（２４）を兼用した回路の具体回路例を示す図であ
り、（２６）及び（２７）は差動接続されるとともに、
一方に基準電圧が印加され他方に非線形加算回路（１
８）の出力信号が印加されたトランジスタ、（２８）は
トランジスタ（２７）のコレクタ電流を反転する電流ミ
ラー回路、（２９）は電流ミラー回路（２８）の出力電
流を反転する電流ミラー回路、（３０）及び（３１）は
電源電圧Ｖｃｃ及びアース間に接続された分圧抵抗、
（３２）はベースが分圧抵抗（３０）及び（３１）の接
続中点に接続された出力トランジスタ、（３３ａ）及び
（３３ｂ）はそれぞれトランジスタ（２６）のエミッタ
及びコレクタに接続され、出力電流比が２：１になる定
電流源である。

【００２２】図６において、トランジスタ（２７）のベ
ース電圧がトランジスタ（２６）のベース電圧に略等し
いとき、即ち、非線形加算回路（１８）の出力信号が基
準電圧に略等しいとき、トランジスタ（２７）及び（２
６）の両方がオンするので、トランジスタ（２７）のコ
レクタ電流は定電流源（３３ａ）及び（３３ｂ）の差電
流になる。トランジスタ（２７）のコレクタ電流は電流
ミラー回路（２８）及び（２９）で反転され、その為、
電流ミラー回路（２９）は分圧抵抗（３０）に流れる電
流を吸引する。分圧抵抗（３０）及び（３１）の中点電
圧は略０Ｖになり、出力トランジスタ（３２）はオンせ
ず、出力端子（３４）からクリップしたことを示す信号
は発生しない。

【００２３】また、クリップが発生し、図５（ハ）の如
く非線形加算回路（１８）の出力信号が低下すると、ト
ランジスタ（２７）のコレクタ電流が減少するので、電
流ミラー回路（２９）の出力電流も減少する。分圧抵抗
（３０）に流れる電流は分圧抵抗（３１）に流れるの
で、分圧抵抗（３０）及び（３１）の中点電圧は上昇し
トランジスタ（３２）はオンする。よって、出力端子
（３４）からクリップを検出したことを示す出力信号が
発生する。

【００２４】尚、定電流源（３３ａ）及び（３３ｂ）の
出力電流比が２：１であるので、トランジスタ（２６）
のコレクタからの出力信号は、トランジスタ（２６）及
び（２７）のベース間電圧が０Ｖのとき、出力端子（３
５）から発生しない。また、トランジスタ（２６）のベ
ース電圧がトランジスタ（２７）のベース電圧より低い
とき、定電流源（３３ｂ）の出力電流が出力端子（３
５）に供給される。逆に、トランジスタ（２６）のベー
ス電圧がトランジスタ（２７）のそれより高いとき、出
力端子（３５）からトランジスタ（２６）を介して定電
流源（３５）に電流が流れ、出力信号が発生する。出力
端子（３５）からの出力信号は、増幅器（１２）の制御
端子に印加され、増幅器（１２）の出力直流レベルを制
御する。

【００２５】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明に依れば、出力
直電圧を動作電圧の半分の電圧より低くし半波出力信号
で負荷を駆動させる増幅器において、前記出力直流電圧
を制御するための信号を用いており、クリップ発生時の
み前記信号レベルが変化するので、その変化に基づいて
正確にクリップを検出することができ、前記増幅器に用
いて好適なクリップ検出回路を提供することができる。

【００２６】また、抵抗だけでクリップ検出レベルを変
えることができるので、検出レベル変更が容易に行うこ
とができる。さらに、負荷に供給される信号を用いずク
リップ検出を行わないので、負荷の抵抗値に応じて出力
増幅回路の出力レベルが変化しても何ら影響を受けず、
正確にクリップ検出を行うことができ、負荷に応じてク
リップ検出レベルを変更する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】従来例を示す回路図である。

【図３】本発明を説明するための特性図である。

【図４】本発明を説明するための特性図である。

【図５】本発明を説明するための特性図である。

【図６】本発明の要部を示す具体回路例である。

【符号の説明】

１２ 増幅器 １７ 負荷 １８ 非線形回路 １９ 比較回路 ２４ クリップ検出回路 ２５ レベル可変回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの入力端子、２つの出力端子及び該出
   力端子の直流レベルを定める制御端子を含み、一方の入
   力端子からの入力信号を増幅すると共に、互いに逆相で
   同一レベルの出力信号を発生し負荷をＢＴＬ駆動する増
   幅器と、前記増幅器の一方の出力信号レベルが所定値以
   上である場合には前記増幅器の他方の出力信号を所定レ
   ベルにクランプする非線形加算回路と、前記非線形加算
   回路の出力信号と基準電圧との差に応じた出力信号を前
   記制御端子に印加する比較回路とを備える増幅装置のク
   リップ検出回路であって、 前記非線形加算回路の出力信号が前記基準電圧より所定
   値以上または所定値以下になったことを検出することに
   よってクリップを検出する検出部から成ることを特徴と
   するクリップ検出回路。
2. 【請求項２】前記検出部は、非線形加算回路と兼用され
   て成り、 ベースに入力信号が印加される第１トランジスタと、 ベースにバイアスが印加され、エミッタが該第１トラン
   ジスタのエミッタに共通接続される第２トランジスタ
   と、 前記第１トランジスタのコレクタから発生する出力信号
   に応じて、クリップ検出したか否かを示す出力信号を発
   生する出力段回路とから成り、前記第２トランジスタの
   コレクタから前記増幅器の制御端子へ出力信号を発生す
   ることを特徴とする請求項１記載のクリップ検出回路。