JPH0993046A

JPH0993046A - 増幅回路

Info

Publication number: JPH0993046A
Application number: JP7242209A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yatsuno; 正八野
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】増幅回路において、電源電圧以上の振幅の出
力を得る。【解決手段】増幅器１への入力信号Siが０Ｖのとき、
同増幅器出力及びバッファ回路２の出力は０Ｖであり、
第１のコンデンサC1及び第２のコンデンサC2は第１のダ
イオードD1及び第２のダイオードD2を介し、それぞれ正
電源電圧、負電源電圧に充電される。入力信号０Ｖ時は
これら充電電圧が増幅回路の正電源Va及び負電源Vaとし
て印加される。入力信号が０Ｖから正方向へ上昇した場
合、バッファ回路の利得を１とすれば同回路の出力も同
レベル上昇する。この上昇によりC1の充電電圧が重さ上
げされ、増幅回路への正電源電圧Vaを上昇させる。この
場合、D1により原正電源電圧へのクランプが防止され
る。入力信号が正方向から負方向へ反転した場合には、
C2の充電電圧が重さ上げされ、増幅回路への負電源電圧
Vaを下降させる。これにより、増幅回路への正負電源電
圧が拡張される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は増幅回路に係り、より詳
細には、電源電圧以上の出力を得るようにした増幅回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】増幅回路の出力振幅は電源電圧で制限さ
れる。従って、必要とする振幅がその制限される振幅以
上である場合にはトランスで昇圧するか、又は、電源電
圧を高くした増幅回路等により得ることとなる。しか
し、トランスを使用する方法は装置の小型化や省スペー
スに反し、また、電源電圧を高くするには相応の電源回
路を考慮しなければならず、これによるコストの増加や
電源回路の損失の増加等の難点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、電源部出力電
圧は低いが増幅器出力としてはその電源電圧以上のもの
が得られると好都合である。本発明はこのような見地か
らなされたものであり、信号の振幅に応じて増幅器への
電源電圧を変化させ、原電源電圧以上の出力を得るよう
にした増幅回路を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、所要電圧の正
電源にアノードを接続した第１のダイオードと、一端を
前記第１のダイオードのカソードに接続した第１のコン
デンサと、所要電圧の負電源にカソードを接続した第２
のダイオードと、一端を前記第２のダイオードのアノー
ドに接続し、他端を前記第１のコンデンサの他端に接続
した第２のコンデンサと、前記第１のダイオードのカソ
ードと第１のコンデンサとの接続点の正電圧と、前記
第２のダイオードのアノードと第２のコンデンサとの接
続点の負電圧とを電源とし、入力信号を増幅して出力す
る増幅器と、入力端を前記増幅器の出力端と接続し、出
力端を前記第１のコンデンサと第２のコンデンサとの接
続点に接続し、前記正電源及び負電源とが印加された電
圧コントロール回路とで構成した増幅回路を提供するも
のである。

【０００５】

【作用】例えば、正負２電源を使用した増幅回路におい
て、増幅器への入力信号が０Ｖのとき、同増幅器出力及
び電圧コントロール回路としてのバッファ回路の出力は
０Ｖであり、従って、第１のコンデンサおよび第２のコ
ンデンサは第１のダイオードおよび第２のダイオードを
介し、それぞれ正電源電圧、負電源電圧に充電される。
入力信号０Ｖ時はこれら充電電圧が増幅回路の正電源お
よび負電源として印加される。前記入力信号が０Ｖから
正方向へ上昇した場合、バッファ回路の利得を１とすれ
ば同バッファ回路出力も同じレベル上昇する。この上昇
により前記第１のコンデンサの充電電圧が重さ上げさ
れ、増幅回路への正電源電圧を上昇させる。この場合、
第１のダイオードの存在により原正電源電圧へのクラン
プが防止され、上記正電源電圧の上昇を可能にする。入
力信号が正方向から負方向へ反転した場合には、第２の
コンデンサの充電電圧が重さ上げされ、増幅回路への負
電源電圧を下降させる。これにより、増幅回路への正負
電源電圧が原電源電圧に対し拡張される。

【０００６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明による増幅回路
を説明する。図１は本発明による増幅回路の一実施例を
示す要部ブロック図、図２及び図３は図１を説明するた
めの電圧波形図であり、図２は増幅器１の出力電圧と第
１のコンデンサC1の両端電圧及び第２のコンデンサC2の
両端電圧との関係図、図３は増幅器１の出力電圧と同増
幅器１に対する電源電圧（＋Va、−Va）との関係図、図
４は本発明による増幅回路の他の実施例を示す要部ブロ
ック図、図５は図４を説明するための電圧波形図、図６
は本発明による増幅回路の他の実施例を示す要部ブロッ
ク図、図７は図６を説明するための電圧波形図である。

【０００７】次に、本発明の動作について実施例ごとに
分けて説明する。（１）図１の実施例の説明増幅器１への入力信号Siが図２のように時間T1で０Ｖか
ら正方向へ立ち上がるものとした場合、同T1時には増幅
器１の出力Vsは０Ｖであり、従って、電圧コントロール
回路としてのバッファ回路２（以下、「バッファ回路
２」と記す）の出力も０Ｖとなる。これにより、第１の
コンデンサC1及び第２のコンデンサC2は第１のダイオー
ドD1及び第２のダイオードD2を介し、それぞれ略正電源
電圧（＋Ｖ）または略負電源電圧（−Ｖ）に充電され
る。「略」となるのは各ダイオードの閾電圧（約0.7V）
のためであり、その電圧をそれぞれ＋Vo、−Voとする。
なお、第１のコンデンサC1の両端電圧をVc1 、第２のコ
ンデンサC2の両端電圧をVc２と記す。

【０００８】入力信号Siが変化し、増幅器１の出力Vsも
０Ｖ（T1時）から図のように変化した場合、バッファ回
路２の出力も変化する。ここで、同バッファ回路２の利
得を「１」とし、且つその出力位相を同相出力とすれば
このバッファ回路２の出力はVsと同様の変化となる。Vs
の前半半周期t1に着目した場合、第１のコンデンサC1の
充電電圧の極性とバッファ回路２の出力変化との関係
（同方向）から同C1の充電電圧は増大することなく、信
号の半周期期間（t1）徐々に放電する。これに対し、第
２のコンデンサC2の場合、同C2の充電電圧の極性とバッ
ファ回路２の出力変化との関係（異方向）から同C2の充
電電圧はその時点でのVsの電圧分増大する。つまり、そ
の両端電圧Vc2 は増大する。この間、最大値となるのは
Vsが正のピークとなるT2時である。このピーク点を境に
Vc2 はVsの減少に伴い減少していく。

【０００９】Vsの前半半周期t1でのVc1 、Vc2 は上述の
ように変化する（図２）。Vsの後半半周期t2では、第１
のコンデンサC1の場合、同C1の充電電圧の極性とバッフ
ァ回路２の出力変化との関係が期間t1に対し反転し（異
方向）、そのため同C1の充電電圧はその時点でのVsの電
圧分増大する。つまり、その両端電圧Vc１はt1期間のVc
1 に比し増大する。この間、最大値となるのはVsが負の
ピークとなるT3時である。このピーク点を境にVc1 はVs
の増加に伴い減少していく。これに対する第２のコンデ
ンサC2の場合も同様に、同C2の充電電圧の極性とバッフ
ァ回路２の出力変化との関係が期間t1に対し反転し（同
方向）、そのため同C2の充電電圧Vc2 は増大することな
く放電による減少となる。Vs２サイクル目の前半半周期
t3では、基本動作としては前記t1と同じとなるが、Vc1
、Vc2 ともt2期間に上昇したレベルから減少（放電
等）している点でt1期間と相違する。

【００１０】２サイクル目の後半半周期t4以降について
はT3以降の状態が繰り返される。以上説明のように、Vc
1 、Vc2 は図２に示す変化となる。増幅回路１の電源電
圧＋Va、−Vaは上記Vc1 、Vc2 と原電源電圧＋Ｖ、−Ｖ
との合成電圧となる。ここに、＋Va、−Va、＋Ｖ、−Ｖ
は接地（アース）を基準にした電圧であり、Vc1 、Vc2
はコンデンサ両端電圧である。そこで、上記合成電圧を
接地基準として＋Va、−Vaを描くと図３のようになる。
これは、原電源電圧＋Ｖ、−ＶにそれぞれC1、C2の充電
電圧が加算されるためである。この加算を可能にするも
のが第１のダイオードD1及び第２のダイオードD2であ
る。このD1、D2の逆方向電圧阻止作用により、＋Vaは＋
Ｖ以上に上昇し、−Vaは−Ｖ以下に低くなる。図示のよ
うに、＋Va、−Vaは信号変化に応じて変化する電圧とな
る。従って、増幅回路１の出力振幅が原電源電圧＋Ｖ、
−Ｖを超える場合にも飽和による歪を生じることなく出
力を取り出すことができる。

【００１１】なお、t1期間の＋Vaが他の期間t2、t3のそ
れに比し低くなっているのは（図３）、前記説明のコン
デンサC1の充電電圧がt1期間については低いためであ
る。また、図３中の符号イ、ロの部分が＋Ｖまたは−Ｖ
近辺で飽和状態にあるのはD1、D2が順方向バイアスとな
って電源電圧＋Ｖ、−Ｖにそれぞれクランプされるため
である。上記説明ではバッファ回路２の利得を「１」と
して説明したが、１以下又は１以上としてもよい。ただ
し、１以下の場合には「１」の場合に比し重さ上げ量が
少なくなり、１以上の場合にはバッファ回路の利得設定
にもよるが、同バッファ回路の飽和により重さ上げする
電圧に飽和が生じ、＋Va、−Va（図３）が信号に応じて
変化せず、Vsのピーク点付近で飽和する可能生がある。

【００１２】（２）図４の実施例の説明前記図１の実施例では図３に示したように、信号がピー
クとなる側の電源電圧を上昇させ、非ピーク側は略原電
源電圧にするものであった。これに対し、図４の実施例
は図５に示すように正負電圧双方を対称的に変化させる
ようにしたものである。これにより、見掛け上のダイナ
ミックレンジが図３に比し増大し、歪みを一層低減させ
ることができる。図４において、第１の電圧コントロー
ル回路12（第１のバッファ回路）、第１のダイオードＤ
11と第１のコンデンサＣ11、及び第５のダイオードＤ15
と第２のコンデンサＣ12は図１のバッファ回路１、第１
のダイオードD1と第１のコンデンサC1、及び第２のダイ
オードD2と第２のコンデンサC2に対応するものであり、
同作用をなす。

【００１３】これに対し、更に、利得「１」で反転出力
をなす第２の電圧コントロール回路13（第２のバッファ
回路）、第３のダイオードＤ13と第３のコンデンサＣ1
3、第７のダイオードＤ17と第４のコンデンサＣ14、逆
流阻止用の第２のダイオードＤ12、第４のダイオードＤ
14、第６のダイオードＤ16及び第８のダイオードＤ18を
図示のように設ける。これにより、第２のバッファ回路
13、Ｄ13、Ｃ13、Ｄ17及びＣ14とによっても同様の充電
作用が行われる。従って、増幅器11に対する正電圧（＋
Va）及び負電圧（−Va）はそれぞれ、原電源電圧（＋
Ｖ、−Ｖ）にＣ11とＣ13の充電電圧、Ｃ12とＣ14の充電
電圧が加わった電圧（重さ上げ）となる。この場合、ダ
イオードＤ12、Ｄ14、Ｄ16及びＤ18により逆流を阻止
し、上記重さ上げを可能にしている。以上の結果、信号
変化Vs（増幅器11出力）に対する増幅器電源電圧（＋V
a、−Va）、＋V1、−V1、＋V2、−V2等は図５のように
変化することとなる。

【００１４】（３）図６の実施例の説明図１及び図４は電源として正負２電源を要する増幅器を
対象としたものであるが、図６は１電源（正電源）で動
作する増幅器を対象にしたものである。原理的には図１
の正電源部分を利用したものであり、図１と同目的の電
圧コントロール回路33（バッファ回路）、ダイオードＤ
31及びコンデンサＣ32を同様に設けている。これらの作
用は図１と同様である。但し、図示のように、バッファ
回路33の前段にレベルシフト回路32を設け、増幅器31の
出力Vsを負側（接地電位側）へシフトしている。負側へ
シフトするのは、バッフア回路33における正側での飽和
歪みを防止し、正の出力を大きくするためである。この
シフト回路32は例えば、所要ツェナ電圧のツェナダイオ
ードで構成すればよい。

【００１５】図７は、信号が小振幅（イ図）、大振幅
（ロ図）の場合を示したものであるが、１電源の場合接
地電位以下は飽和することとなる。そのため増幅器31の
入力側バイアス設定（抵抗R1、R2）は通常の場合より高
めに設定する必要がある。高めに設定しない場合、大振
幅時に信号負側（接地電位側）で歪みが生じ、電源を重
さ上げしてもその意味がなくなるからである。このバイ
アス設定での下での増幅器31の出力をVsとし、同Vsをレ
ベルシフト（レベルシフト回路32）してバッファ回路33
に入力する。同バッファ回路33は図１のそれと同様に利
得「１」とし、且つ同相出力をなすものである。従っ
て、同バッファ回路33の出力Voが正方向変化時にはコン
デンサＣ32の充電電圧を上昇させる。これにより、増幅
器31の電源（＋Va）は図７に示す波形の電圧となる。な
お、この電源（＋Va）に対する増幅器31の出力Vs、バッ
ファ回路33の出力Voを併せて示す。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ッファ回路、充電用コンデンサ及び逆流阻止用ダイオー
ド等の追加により原電源電圧を信号に応じて上昇させる
ことができる。これにより、ダイナミックレンジが拡大
して原電源電圧以上の振幅の出力を得ることが可能とな
り、出力歪みの改善を図ることができる。また、本発明
による電源変化はスイッチ回路等による切換方式ではな
く連続的変化である。従って、スイッチング方式で起こ
りがちな不自然な切り換えが生じない点が特徴である。
また、構成も簡易であり、スペースやコストアップへの
影響も少ない。以上から、本発明は増幅回路の性能向上
に寄与しうるものといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による増幅回路の一実施例を示す要部ブ
ロック図である。

【図２】図１を説明するための電圧波形図である。

【図３】図１を説明するための電圧波形図である。

【図４】本発明による増幅回路の他の実施例を示す要部
ブロック図である。

【図５】図４を説明するための電圧波形図である。

【図６】本発明による増幅回路の他の実施例を示す要部
ブロック図である。

【図７】図６を説明するための電圧波形図である。

【符号の説明】

１増幅器２バッファ回路 Si 入力信号 D1 第１のダイオード D2 第２のダイオード C1 第１のコンデンサ C2 第２のコンデンサ＋Va 増幅器１用正電源電圧 −Va 増幅器１用負電源電圧 11 増幅器 12 第１のバッファ回路 13 第２のバッファ回路 31 増幅器 32 レベルシフト回路 33 バッファ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所要電圧の正電源にアノードを接続した
第１のダイオードと、一端を前記第１のダイオードのカ
ソードに接続した第１のコンデンサと、所要電圧の負電
源にカソードを接続した第２のダイオードと、一端を前
記第２のダイオードのアノードに接続し、他端を前記第
１のコンデンサの他端に接続した第２のコンデンサと、
前記第１のダイオードのカソードと第１のコンデンサと
の接続点の正電圧と、前記第２のダイオードのアノー
ドと第２のコンデンサとの接続点の負電圧とを電源と
し、入力信号を増幅して出力する増幅器と、入力端を前
記増幅器の出力端と接続し、出力端を前記第１のコンデ
ンサと第２のコンデンサとの接続点に接続し、前記正電
源及び負電源とが印加された電圧コントロール回路とで
構成したことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】所要電圧の正電源にアノードを接続した
第１のダイオードと、アノードを前記第１のダイオード
のカソードに接続した第２のダイオードと、前記正電源
にアノードを接続した第３のダイオードと、アノードを
前記第３のダイオードのカソードに接続し、カソードを
前記第２のダイオードのカソードに接続した第４のダイ
オードと、一端を前記第１のダイオードと第２のダイオ
ードとの接続点に接続した第１のコンデンサと、一端を
前記第１のコンデンサの他端に接続した第２のコンデン
サと、一端を前記第３のダイオードと第４のダイオード
との接続点に接続した第３のコンデンサと、一端を前記
第３のコンデンサの他端に接続した第４のコンデンサ
と、所要電圧の負電源にカソードを接続した第５のダイ
オードと、カソードを前記第５のダイオードのアノード
及び前記第２のコンデンサの他端に接続した第６のダイ
オードと、前記負電源にカソードを接続した第７のダイ
オードと、カソードを前記第７のダイオードのアノード
及び前記第４のコンデンサの他端に接続し、アノードを
前記第６のダイオードのアノードに接続した第８のダイ
オードと、前記第２のダイオード及び第４のダイオード
の各カソードよりの正電圧と、前記第６のダイオード及
び第８のダイオードの各アノードよりの負電圧とを電源
とし、入力信号を増幅して出力する増幅器と、入力端を
前記増幅器の出力端と接続し、出力端を前記第１のコン
デンサと第２のコンデンサとの接続点に接続し、前記正
電源及び負電源とが印加された第１の電圧コントロール
回路と、入力端を前記増幅器の出力端と接続し、出力端
を前記第３のコンデンサと第４のコンデンサとの接続点
に接続し、前記正電源及び負電源とが印加された第２の
電圧コントロール回路とで構成したことを特徴とする増
幅回路。
【請求項３】所要電圧の正電源にアノードを接続した
ダイオードと、一端を前記第１のダイオードのカソード
に接続したコンデンサと、入力端に、前記正電源を抵抗
分割した電圧がバイアス電圧として印加されるとともに
信号が入力し、前記ダイオードのカソードとコンデンサ
との接続点の正電圧を電源として入力信号を増幅して出
力する増幅器と、前記増幅器の出力をレベルシフトする
レベルシフト回路と、入力端を前記レベルシフト回路の
出力端と接続し、出力端を前記コンデンサの他端に接続
し、前記正電源が印加された電圧コントロール回路とで
構成したことを特徴とする増幅回路。
【請求項４】前記電圧コントロール回路又は第１の電
圧コントロール回路を、利得が１以下で、同相出力をな
すバッファ回路で構成したことを特徴とする請求項１、
請求項２又は請求項３記載の増幅回路。
【請求項５】前記第２の電圧コントロール回路を、利
得が１以下で、反転出力をなすバッファ回路で構成した
ことを特徴とする請求項２記載の増幅回路。
【請求項６】前記レベルシフト回路を、アノードを前
記増幅器の出力端に接続し、カソードを前記電圧コント
ロールの入力端に接続した所要ツェナ電圧のツェナダイ
オードで構成したことを特徴とする請求項３記載の増幅
回路。