JPH10135751A - 電力増幅装置 - Google Patents

電力増幅装置

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JPH10135751A
JPH10135751A JP8290691A JP29069196A JPH10135751A JP H10135751 A JPH10135751 A JP H10135751A JP 8290691 A JP8290691 A JP 8290691A JP 29069196 A JP29069196 A JP 29069196A JP H10135751 A JPH10135751 A JP H10135751A
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    • H03FAMPLIFIERS
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    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0211Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
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    • H03F2200/03Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being designed for audio applications

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Abstract

(57)【要約】 【課題】出力直流電圧をアースレベルに近い値に設定さ
れ、半波出力信号により負荷をBTL駆動する高効率回
路内の加算回路の回路素子数を削減する。 【解決手段】左フロント用出力増幅器2LFの正出力信
号、左リア用出力増幅器3LRの負出力信号、右フロン
ト用出力増幅器3RFの負出力信号及び右リア用出力増
幅器4RRの正出力信号は加算回路9に印加され、加算
回路9からその中で最も高いレベルの出力信号を選択し
て発生する。スイッチング電源10は加算回路9の出力
信号に応じてスイッチング動作し、各々の高効率増幅回
路の電源電圧を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、4チャンネルの車
載用ステレオシステムに用いて好適な電力増幅装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、特開平6−338738号公
報に開示されるように、出力直電圧をアースに非常に近
い値に設定するとともに、負荷を半波信号でBTL駆動
することにより、電力増幅装置の高効率化を達成した電
力増幅装置がある。このような電力増幅装置を図4に示
す。
【0003】図4において、入力信号は第1差動増幅器
1の負入力端子に印加され、第1差動増幅器1の正及び
負出力端子から互いに逆相の出力信号が発生する。第1
差動増幅器1の正及び負出力信号は第1及び第2出力増
幅器2及び3で増幅される。第1及び第2出力増幅器2
及び3はBTL増幅器を成し、第1及び第2出力増幅器
2及び3の出力信号a及びbによって負荷4(例えば、
スピーカ)がBTL駆動される。
【0004】また、第1及び第2出力増幅器2及び3の
出力信号a及びbは非線形加算回路5で非線形加算され
る。非線形加算回路5は、第1及び第2出力増幅器2及
び3の出力信号レベルが所定レベル以下のとき加算回路
として動作するとともに、この出力信号レベルが所定レ
ベル以上のときにはクランプ回路として動作するもので
ある。非線形加算回路5の出力信号は第2差動増幅器6
の負入力端子に印加され、非線形加算回路5の出力信号
と正入力端子の基準電圧Vrefとの差に応じた出力信
号が第1差動増幅器1の共通端子Cに印加される。共通
端子Cは第1及び第2出力増幅器2及び3の出力直流電
圧を定めるための端子であり、第1及び第2出力増幅器
2及び3の出力信号a及びbに応じて出力直流電圧が制
御される。その為、図2(イ)及び(ロ)のように、第
1及び第2出力増幅器2及び3の出力直流電圧はアース
レベルに近い電圧に設定され、第1及び第2出力増幅器
2及び3の出力信号a及びbは半波出力信号となる。
【0005】一方、第1及び第2出力増幅器2及び3の
出力信号は、加算回路7で加算され、加算により、第1
及び第2出力増幅器2及び3のうちレベルの高い信号が
選択される。加算回路7の出力信号cに応じてスイッチ
ング電源8がスイッチング動作し、第1及び第2出力増
幅器2及び3の電源電圧Vsを発生する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、4チャンネ
ルの車載用ステレオシステムとして、左ステレオ信号を
増幅する第1及び第2電力増幅回路と、右ステレオ信号
を増幅する第3及び第4電力増幅回路とを備え、第1及
び第3電力増幅回路を一対にしてそれらが自動車室内の
フロントスピーカを駆動し、第2及び第4電力増幅回路
を一対にしてそれらがリアスピーカを駆動するシステム
が存在する。
【0007】このような車載用ステレオシステムに図4
の電力増幅装置を用いた場合、図4の電力増幅装置は当
然4個必要となる。しかし、図4の電力増幅装置を単純
に4個組み合わせると、加算回路7も4個となり、素子
数が増大するという問題があった。特に、4個の電力増
幅装置を同一基板上に単純に集積化した場合、加算回路
によりチップ面積が増大していた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1入力信号
を増幅するとともに、各々の負荷をBTL駆動する第1
及び第2高効率増幅器と、第2入力信号を増幅するとと
もに、各々の負荷をBTL駆動する第3及び第4高効率
増幅器とを備え、前記第1及び第3高効率出力増幅器を
一対とし、前記第2及び第4高効率増幅器を一対とする
電力増幅装置において、前記第1及び第4高効率増幅器
の一方の出力信号と、前記第2及び第3高効率増幅器の
他方の出力信号のうち、最高レベルの出力信号を選択す
る選択回路と、該選択回路の出力信号に応じてスイッチ
ング動作し、前記第1乃至第4高効率増幅器の電源電圧
を発生するスイッチング電源と、を備えることを特徴と
する。
【0009】また、第1乃至第4高効率増幅器の各々
は、第1及び第2出力信号を発生し、負荷をBTL駆動
する第1及び第2出力増幅器と、前記第1及び第2出力
増幅器の出力信号を非線形加算する非線形加算回路と、
入力信号を増幅するとともに、前記非線形加算回路の出
力信号に応じて制御され、前記第1及び第2出力増幅器
の入力信号を発生する非線形増幅器と、から成ることを
特徴とする。
【0010】さらに、前記選択回路は、ベースに前記第
1高効率増幅器の一方の出力信号及び前記第2高効率増
幅器の他方の出力信号がそれぞれ印加される第1及び第
2トランジスタと、ベースに前記第3高効率増幅器の他
方の出力信号及び前記第4高効率増幅器の一方の出力信
号がそれぞれ印加される第3及び第4トランジスタと、
エミッタ及びコレクタが共通接続され、ベースが前記第
1及び第2トランジスタのエミッタにそれぞれ接続され
る第5及び第6トランジスタと、エミッタ及びコレクタ
が共通接続され、ベースが前記第1及び第2トランジス
タのエミッタにそれぞれ接続される第7及び第8トラン
ジスタと、前記第5乃至第8トランジスタのコレクタ電
流を反転する電流ミラー回路と、ベースが前記第5乃至
第6トランジスタの共通エミッタに接続された第9トラ
ンジスタと、前記電流ミラー回路と前記第9トランジス
タのエミッタとの間に接続されたダイオードとから成る
ことを特徴とする。
【0011】本発明によれば、第1高効率増幅器の一方
の出力信号と第2高効率増幅器の他方の出力信号とは逆
相の同一信号であり、第3高効率増幅器の一方の出力信
号と第4高効率増幅器の他方の出力信号とは逆相の同一
信号である。また、第1及び第2高効率増幅器と、第3
及び第4高効率増幅器との入力信号は略同一である。そ
の為、第1及び第4高効率増幅器の一方の出力信号と第
2及び第3高効率増幅器の他方の出力信号との組み合わ
せで、スイッチング電源を制御することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
図であり、9は、左フロント用出力増幅器2LF、左リ
ア用出力増幅器3LR、右フロント用第2出力増幅器3
RF及び右リア用第1出力増幅器2RRのそれぞれの出
力増幅器の出力信号を加算する加算回路、10は加算回
路9の出力信号に応じてスイッチング動作し、電源電圧
を発生するスイッチング電源である。尚、図1におい
て、図4と同一の回路については図4と同一の符号を付
すが、左フロント用、左リア用、右フロント用及び右リ
ア用の電力増幅器には、番号の後ろに「LF」、「L
R」、「RF」及び「RR」を付す。また、各々の電力
増幅回路の増幅動作については、図4の従来の電力増幅
装置の動作と同一である。
【0013】まず、左オーディオ信号に着目して加算回
路9の動作について説明する。加算回路9には、左フロ
ント用第1出力増幅器2LF及び左リア用第2出力増幅
器3LRの出力信号a及びbが印加される。左フロント
用第1出力増幅器2LFの出力信号aは、正の左オーデ
ィオ信号に対応して発生しており、左リア用第2出力増
幅器3LRの出力信号bは、負の左オーディオ信号に対
応して発生している。両方の出力信号が加算回路9で加
算されると、加算回路9の出力信号cは図2(ハ)のよ
うに左オーディオ信号の正負に対応した波形が交互に表
れた信号になる。加算回路9の出力信号cはスイッチン
グ電源10に印加され、その出力信号に応じてスイッチ
ング電源10はスイッチング動作し、電源電圧Vsを発
生する。電源電圧Vsの波形は加算回路9の出力信号と
相似形の信号が発生し、そのレベルは左フロント用第1
出力増幅器2LFまたは左リア用出力増幅器3LRの出
力信号より所定レベルだけ高いレベルになる。その為、
電源電圧Vsは、左オーディオ信号の半周期で第1出力
増幅器2LF及び2LRからの出力信号に追従し、他の
半周期で第2出力増幅器3LF及び3LRからの出力信
号に追従する。よって、左フロント用及び左リア用電力
増幅装置からそれぞれ正負の出力信号を用いることによ
って、左オーディオ信号の正負に応じて出力増幅器の電
源電圧を変えることができる。
【0014】また、右オーディオ信号に着目して加算回
路9の動作を説明するが、左オーディオ信号に着目した
際の動作と同等の動作を行う。但し、加算回路9には、
右フロント用第2出力増幅器3RF及び右リア用第1出
力増幅器2RRの出力信号b’及びa’が印加される。
その為、加算回路9の出力信号は、右オーディオ信号の
正負に対応した波形が交互に表れた信号になる。加算回
路の9の出力信号に応じて発生するスイッチング電源1
0の電源電圧Vsは、右オーディオ信号の半周期で第1
出力増幅器2RF及び2RRからの出力信号に追従し、
他の半周期で第2出力増幅器3LF及び3LRからの出
力信号に追従する。よって、右フロント用及び右リア用
電力増幅装置からそれぞれ正負の出力信号を用いること
によって、右オーディオ信号の正負に応じて出力増幅器
の電源電圧を変えることができる。
【0015】次に、左右フロント用電力増幅装置のオー
ディオ信号に着目して加算回路9の動作について説明す
る。加算回路9には、左フロント用第1出力増幅器2L
F及び右フロント用第2出力増幅器3RFの出力信号a
及びb’が印加される。左フロント用第1出力増幅器2
LFの出力信号は、正の左オーディオ信号に対応して発
生しており、右フロント用第2出力増幅器3RFの出力
信号は、負の右オーディオ信号に対応して発生してい
る。両方の出力信号が加算回路9で加算されると、加算
回路9の出力信号は図2(ハ)のように正の左オーディ
オ信号と負の右オーディオ信号に対応した波形が交互に
表れる信号になる。ここで、左右ステレオ信号の波形が
異なることはほとんどないので、左右ステレオ信号は同
一波形であると考える。その結果、加算回路9の出力信
号は、左オーディオ信号または右オーディオ信号のみを
着目したときの加算回路9の出力信号と同一となる。そ
の為、加算回路9の出力信号に応じてスイッチング電源
10から発生する電源電圧Vsは、入力オーディオ信号
信号の半周期で第1出力増幅器2LF及び2RFからの
出力信号に追従し、他の半周期で第2出力増幅器3LF
及び3RFからの出力信号に追従する。よって、左右フ
ロント用電力増幅装置からそれぞれ正負の出力信号を用
いることによって、左右オーディオ信号に応じて出力増
幅器の電源電圧を変えることができる。
【0016】また、左右リア用電力増幅装置に印加され
るオーディオ信号に着目して加算回路9の動作を説明す
るが、左右フロント用電力増幅装置に印加されるオーデ
ィオ信号に着目した際の動作と同等の動作を行う。但
し、加算回路9には、左リア用第2出力増幅器3LR及
び右リア用第1出力増幅器2RRの出力信号b及びa’
が印加される。その為、加算回路9の出力信号は、負の
左オーディオ信号と正の右オーディオ信号に対応した波
形が交互に表れた信号になる。加算回路の9の出力信号
に応じて発生するスイッチング電源10の電源電圧Vs
は、第1出力増幅器2LR及び2RRからの出力信号に
追従し、第2出力増幅器3LR及び3RRからの出力信
号に追従する。よって、左右リア用電力増幅装置からそ
れぞれ正負の出力信号を用いることによって、リア用の
オーディオ信号の正負に応じて出力増幅器の電源電圧を
変えることができる。
【0017】以上述べたように、左オーディオ信号系統
と右オーディオ信号系統とに着目しても、また、フロン
ト系統とリア系統とに着目しても、加算回路9からは、
各々の電力増幅装置の正及び負出力信号を加算して得ら
れる信号と同一の信号が得られる。また、加算回路9は
入力信号のうち最もレベルの高い信号を選択し、選択さ
れた信号を発生するものである。その為、4つの信号が
同時に印加された場合、加算回路9はその中から最もレ
ベルの高い信号を選択し、スイッチング電源10に印加
する。スイッチング電源10は加算回路9の出力信号に
応じてスイッチング動作するので、スイッチング電源1
0の出力電圧Vsは4つの高効率増幅回路のうち最も高
い出力レベルを発生する高効率増幅回路に合わせて発生
する。その為、この出力電圧Vsにより、4つの高効率
増幅装置のすべてを十分に駆動させることができる。
【0018】図1のように、加算回路9の入力信号とし
て、左フロント用出力増幅器2LFの出力信号、左リア
用出力増幅器3LRの出力信号、右フロント用出力増幅
器3RFの出力信号及び右リア用出力増幅器2RRの出
力信号の組み合わせで用いるだけでなく、左フロント用
出力増幅器3LFの出力信号、左リア用出力増幅器2L
Rの出力信号、右フロント用出力増幅器2RFの出力信
号及び右リア用出力増幅器3RRの出力信号の組み合わ
せで用いても、スイッチング電源10の出力電圧を4つ
の高効率増幅回路のうち最も高い出力レベルを発生する
高効率増幅回路に合わせて発生させることができる。
【0019】図3は加算回路の具体回路例を示す回路図
であり、11は左フロント用出力増幅器2LFの出力信
号が印加されるトランジスタ、12は左リア用出力増幅
器3LRの出力信号が印加されるトランジスタ、13は
右フロント用出力増幅器3RFの出力信号が印加される
トランジスタ、14は右リア用出力増幅器4RRの出力
信号が印加されるトランジスタ、15及び16はベース
がトランジスタ11及び12のエミッタにそれぞれ接続
されるとともに、エミッタ及びコレクタがそれぞれ共通
接続されるトランジスタ、17及び18はベースがトラ
ンジスタ13及び14のエミッタにそれぞれ接続される
とともに、エミッタ及びコレクタがそれぞれ共通接続さ
れるトランジスタ、19はトランジスタ15乃至18の
コレクタ電流を反転する電流ミラー回路、20はベース
がトランジスタ15乃至18のエミッタに接続されるト
ランジスタ、21は電流ミラー回路19とトランジスタ
20のエミッタとの間に接続されたダイオードである。
【0020】図3において、トランジスタ11乃至14
のうち1つが、例えば、トランジスタ11がベースに印
加される入力信号により導通すると、そのコレクタ電流
が電流ミラー回路19を介してトランジスタ20及びダ
イオード21に供給され、トランジスタ20及びダイオ
ード21はオンする。また、入力信号に対応したトラン
ジスタ11のベース電圧はトランジスタ11及び15の
ベース−エミッタ間電圧分だけ下がり、降圧した電圧が
トランジスタ15のエミッタに発生する。そして、トラ
ンジスタ20及びダイオード21がオンしているので、
トランジスタ15のエミッタ電圧はトランジスタのベー
スエミッタ間電圧とダイオード21の3倍の順方向電圧
との分だけ昇圧される。よって、出力端子Cから左フロ
ント用出力増幅器2LFの出力信号に対応した電圧が発
生する。
【0021】また、4つのトランジスタのうち2つが、
例えば、トランジスタ11及び12がそれぞれの入力信
号により導通すると、トランジスタ11及び12のコレ
クタ電流が電流ミラー回路19を介して、トランジスタ
20及びダイオード21に供給される。一方、トランジ
スタ11または12のベース電圧は、トランジスタ11
及び15、または、トランジスタ12及び16のベース
−エミッタ間電圧でそれぞれ降圧される。その後、トラ
ンジスタ15及び16のエミッタ電圧はトランジスタ2
0のベース−エミッタ間電圧及びダイオード21の順方
向電圧分だけ昇圧される。トランジスタ11及び12の
エミッタ電圧が異なっていれば、出力端子Cからは左フ
ロント用出力増幅器2LF及び左リヤ用出力増幅器3L
Rの出力信号のうち高いほうに対応した電圧が発生す
る。
【0022】そして、トランジスタ11乃至14のうち
3つまたは4つが導通した場合には、各々出力増幅器の
出力信号のうち最も高いほうに対応した電圧が出力端子
Cから発生する。よって、各々の高効率増幅回路の出力
信号のうち、最も高いレベルの出力信号を選択し、最も
高いレベルの出力信号に応じた出力信号が出力端子Cか
ら発生する。
【0023】
【発明の効果】本発明に依れば、左フロント及び右リア
用高効率増幅回路の一方の出力信号と、左リア及び右フ
ロント用高効率増幅回路の他方の出力信号とを加算する
ことにより、その中から最も高い出力信号を選択し、選
択された出力信号によりスイッチング電源をスイッチン
グ動作させている。その為、加算回路の入力信号として
用いられる高効率増幅回路の出力信号を削減することが
でき、その結果、加算回路の回路構成を簡単にできる。
具体的には、4チャンネルの高効率増幅回路からそれぞ
れ1つの出力信号を用いているので、加算回路を2チャ
ンネル分にすることができる。
【0024】また、集積化した場合には、回路構成を簡
単にできるので、加算回路に係わるチップ面積を小さく
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】図1の回路の各々の出力信号を示す波形図であ
る。
【図3】加算回路9の具体回路例を示す回路図である。
【図4】従来例を示すブロック図である
【符号の説明】
1 第1差動増幅器 2 第1出力増幅器 3 第2出力増幅器 4 負荷 5 非線形加算回路 6 第2差動増幅器 9 加算回路 10 スイッチング電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1入力信号を増幅するとともに、各々の
    出力信号で負荷をBTL駆動する第1及び第2高効率増
    幅器と、第2入力信号を増幅するとともに、各々の負荷
    をBTL駆動する第3及び第4高効率増幅器とを備え、
    前記第1及び第3高効率出力増幅器を一対とし、前記第
    2及び第4高効率増幅器を他対とする電力増幅装置にお
    いて、 前記第1及び第4高効率増幅器の一方の出力信号と、前
    記第2及び第3高効率増幅器の他方の出力信号とのう
    ち、最高レベルの出力信号を選択する選択回路と、 該選択回路の出力信号に応じてスイッチング動作し、前
    記第1乃至第4高効率増幅器の電源電圧を発生するスイ
    ッチング電源と、を備えることを特徴とする電力増幅装
    置。
  2. 【請求項2】第1乃至第4高効率増幅器の各々は、 第1及び第2出力信号を発生し、負荷をBTL駆動する
    第1及び第2出力増幅器と、前記第1及び第2出力増幅
    器の出力信号を非線形加算する非線形加算回路と、入力
    信号を増幅するとともに、出力直流電圧が前記非線形加
    算回路の出力信号に応じて制御され、前記第1及び第2
    出力増幅器の入力信号を発生する非線形増幅器と、 から成ることを特徴とする請求項1記載の電力増幅装
    置。
  3. 【請求項3】前記選択回路は、 ベースに前記第1高効率増幅器の一方の出力信号及び前
    記第2高効率増幅器の他方の出力信号がそれぞれ印加さ
    れる第1及び第2トランジスタと、ベースに前記第3高
    効率増幅器の他方の出力信号及び前記第4高効率増幅器
    の一方の出力信号がそれぞれ印加される第3及び第4ト
    ランジスタと、エミッタ及びコレクタが共通接続され、
    ベースが前記第1及び第2トランジスタのエミッタにそ
    れぞれ接続される第5及び第6トランジスタと、エミッ
    タ及びコレクタが共通接続され、ベースが前記第1及び
    第2トランジスタのエミッタにそれぞれ接続される第7
    及び第8トランジスタと、前記第5乃至第8トランジス
    タのコレクタ電流を反転する電流ミラー回路と、ベース
    が前記第5乃至第6トランジスタの共通エミッタに接続
    された第9トランジスタと、前記電流ミラー回路と前記
    第9トランジスタのエミッタとの間に接続されたダイオ
    ードとから成ることを特徴とする請求項1記載の電力増
    幅装置。
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