JPH1098341A - 電力増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スイッチング電源からの不要輻射の低減を計る
電力増幅装置を提供する。 【解決手段】出力端子１９及び２０の出力信号レベルが
小レベルであると、加算回路８の出力信号により、スイ
ッチング電源１０の出力電圧は小となる。スイッチング
電源１０の出力電圧が所定電圧より低くなると、ダイオ
ード１８がオンするので、第１及び第２ＳＥＰＰ増幅器
４及び５の電源電圧ＶｘはＶ１になる。そして、電源電
圧Ｖｘが定電圧Ｖ１となることにより、トランジスタ１
２及び１３がオフし、スイッチング電源１０のスイッチ
ング動作がオフする。よって、入力信号が小レベルの
間、スイッチング電源のスイッチング動作を停止させる
ことができ、不要輻射を低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
の改良を施した電力増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、増幅器の中点電圧を電源電圧の１
／２に設定せずにアースに非常に近い値に設定すること
により、増幅器の高効率化及び増幅器の出力信号のノン
クリップ化を達成した技術について、特開平６−３３８
７３８号に開示される電力増幅装置がある。このような
電力増幅装置は図２のように構成されており、スイッチ
ング電源の数を大幅に削減することができた。

【０００３】図２において、例えば、正弦波の入力信号
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バイアス回路２及び３でバイアスが重畳され
た後、第１及び第２ＳＥＰＰ（シングルエンデッドプッ
シュプル）増幅器４及び５に印加される。第１及び第２
ＳＥＰＰ増幅器４及び５はＢＴＬ増幅器を成し、第１及
び第２ＳＥＰＰ増幅器４及び５の出力信号によって負荷
ＲＬがＢＴＬ駆動される。

【０００４】また、第１及び第２ＳＥＰＰ増幅器４及び
５の出力信号は、非線形加算回路６で非線形加算され
る。非線形加算回路６は、第１及び第２ＳＥＰＰ増幅器
４及び５の出力信号レベルが所定レベル以下の時加算回
路として動作するとともに、出力信号レベルが所定レベ
ル以上のとき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６の出力信号は第２差動増幅器７の負入
力端子に印加され、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。前記共通端子ｃは、第１及び第２ＳＥＰＰ
増幅器４及び５の出力直流電圧を定めるための端子であ
り、第１及び第２ＳＥＰＰ増幅器４及び５の出力信号に
応じて前記出力直流電圧を制御することにより、第１及
び第２ＳＥＰＰ増幅器４及び５の出力直流電圧がアース
レベルに近い電圧に設定され、第１及び第２ＳＥＰＰ増
幅器４及び５の出力信号は半波出力信号となる。

【０００５】またさらに、第１及び第２ＳＥＰＰ増幅器
４及び５の出力信号は加算回路８で加算される。加算回
路８の出力信号はスイッチング電源９に印加され、スイ
ッチング電源９は加算回路８の出力信号に応じて第１及
び第２ＳＥＰＰ増幅器４及び５の電源電圧を発生する。
スイッチング電源９は、加算回路８の出力信号に応じて
スイッチングするので、第１及び第２ＳＥＰＰ増幅器４
及び５の出力信号と相似形の電源電圧Ｖｘを発生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２の
電力増幅装置のスイッチング電源９は、コイルを必須と
しているので、そのスイッチング動作により不要輻射が
発生するという問題が発生する。例えば、この電力増幅
装置をラジオチューナーとともに使用すると、不要輻射
によりラジオチューナー受信路にノイズが混入するとい
う悪影響が発生していた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、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、前記第１及び第２出力増幅器の出
力信号を加算する加算回路と、該加算回路の出力信号に
応じてスイッチング電圧を発生するスイッチング電源
と、を備える電力増幅装置において、固定の第１電源電
圧を発生する第１電源と、前記スイッチング電圧が所定
レベル以上であるとき前記第１及び第２出力増幅器の電
源電圧を前記スイッチング電圧とし、また、所定レベル
以下のとき前記第１電源電圧とするように切り換える切
換回路と、を有し、前記第１電源電圧は前記スイッチン
グ電源のスイッチング動作を停止するレベルに設定する
ことを特徴とする。

【０００８】また、前記切換回路は、前記第２電源電圧
が所定レベルより低いとき導通して、前記第１電源電圧
を出力する導通手段から成ることを特徴とする。さら
に、前記導通手段は、アノードが前記第１電源に、カソ
ードが第２電源に接続されるダイオードであることを特
徴とする。本発明に依れば、第２電源電圧が所定以下に
なると、第１電源電圧に切り換わるので、第１及び第２
出力増幅器の電源電圧が一定の第１電源電圧になるとと
もに、スイッチング電源のスイッチング動作が停止し、
不要輻射の発生を停止できる。

【０００９】

【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、１０は、加算回路８の出力信号をレベルシフ
トするツェナーダイオード１１と、ベースにツェナーダ
イオード１１の出力電圧が印加され、第１及び第２ＳＥ
ＰＰ増幅器４及び５の電源電圧がエミッタに印加される
トランジスタ１２と、トランジスタ１２の出力信号に応
じてスイッチングするトランジスタ１３と、一端がトラ
ンジスタ１３のコレクタに接続されるコイル１４と、一
端がコイル１４の一端に接続されるコンデンサー１５
と、第２電源電圧Ｖ２を発生する第２電圧電源１６とか
ら成るスイッチング電源、１７は固定の第１電源電圧を
発生する第１電源、１８はアノードが第１電源１７に接
続され、カソードがスイッチング電源１０に接続される
ダイオードである。尚、図１において、図２の従来例と
同一の回路については同一の符号を付す。

【００１０】まず、第１及び第２ＳＥＰＰ増幅器４及び
５の出力端子１９及び２０の出力信号ｄ及びｅは、それ
ぞれ図３（イ）及び（ロ）の如く、出力直流電圧がアー
スレベルに近い値に設定されるとともに、半波波形を有
した信号である。出力端子１９及び２０の出力信号ｄ及
びｅは加算回路８で加算され、加算回路８の出力信号ｆ
は図３（ハ）の如く一周期の間に両出力端１９及び２０
の出力信号が加算された信号になる。加算回路８の出力
信号は、ツェナーダイオード１１でレベルシフトされた
後、トランジスタ１２のベースに印加される。トランジ
スタ１２のエミッタには第１及び第２ＳＥＰＰ増幅器４
及び５の電源電圧Ｖｘが印加されるので、電源電圧Ｖｘ
と加算回路８の出力信号レベルとの差がトランジスタ１
２のベース−エミッタ間電圧より大きくなると、トラン
ジスタ１２はオンし、トランジスタ１２の出力信号によ
りトランジスタ１３がオンする。トランジスタ１３がオ
ンすると、電圧電源１６からの出力信号Ｖ２がコイル１
４を介してコンデンサー１５に供給され、コンデンサー
１５が充電される。また、電源電圧Ｖｘと加算回路８の
出力信号レベルとの差がベース−エミッタ間電圧より小
さくなると、トランジスタ１２及び１３がオフし、コン
デンサー１５は放電される。よって、スイッチング電源
１０は、図４（イ）及び（ロ）の如く出力端子１９及び
２０の出力信号ｄ及びｅから所定レベルだけ離れた相似
形の電源電圧Ｖｓを発生する。

【００１１】ここで、第１電源１７の出力電圧をＶ１７
とし、ダイオードのオン電圧をＶＤとすると、電圧Ｖ１
は、Ｖ１＝Ｖ１７−ＶＤとなる。電源電圧Ｖｓがこの電
圧Ｖ１より高いと、ダイオード１８がオフする。ダイオ
ード１８がオフしていると、電源電圧Ｖｓはそのまま第
１及び第２出力増幅器４及び５の電源電圧Ｖｘとして印
加される。

【００１２】次に、出力端子１９及び２０の出力信号を
加算して得られる加算回路８の出力信号により、スイッ
チング電源１０の出力電圧Ｖｓが低いときの動作説明を
行う。スイッチング電源１０の出力電圧Ｖｓが電圧Ｖ１
より低くなると、ダイオード１８はオンし、第１及び第
２出力増幅器４及び５の電源電圧Ｖｘは固定の電圧Ｖ１
になる。電源電圧ＶｘがＶ１になり、Ｖｂｅをトランジ
スタ１２のベース−エミッタ間電圧とすると、加算回路
８からどのような出力信号印加されてもトランジスタ１
２のエミッタとベースとの間の電圧がＶｂｅ以上となら
ないので、トランジスタ１２はオンしない。その為、ト
ランジスタ１３はオフし、スイッチング電源１０はスイ
ッチング動作を停止する。従って、出力端子１９及び２
０の出力信号が小レベルの間、スイッチング電源１０の
スイッチング動作は停止し、第１電源１７の第１電源電
圧に応じた電圧が供給され、電源電圧Ｖｘは図４（ハ）
及び（ニ）のようにＶ１になる。

【００１３】尚、図４（イ）及び（ロ）のように、入力
信号が大入力である場合において、出力端子１９及び２
０の出力信号によって、スイッチング電源１０の電源電
圧Ｖｓが電圧Ｖ１より低くなると、第１及び第２出力増
幅器４及び５の電源電圧ＶｘはＶ１に切り換わり、スイ
ッチング電源１０のスイッチング動作は停止する。よっ
て、出力増幅器４及び５の電源電圧Ｖｘは、図４（イ）
及び（ロ）のように、出力端子１９及び２０の出力信号
のレベルが所定値以下であれば電圧Ｖ１になり、所定値
以上であればスイッチング電源９の電源電圧Ｖｓとな
る。

【００１４】また、電力増幅装置に入力信号が印加され
ていない場合、出力端子１９及び２０に出力信号が発生
しないので、加算回路８から出力信号は発生しない。そ
の為、スイッチング回路１０はスイッチング動作せず、
スイッチング回路１０の出力電圧は略０Ｖとなるので、
ダイオード１８がオンとなる。よって、第１及び第２出
力増幅器４及び５の電源電圧ＶｘはＶ１となる。

【００１５】よって、入力信号のレベルが小さくなり、
スイッチング電源電圧１０の電圧Ｖｓが小さくなると、
スイッチング電源１０は自動的にオフするので、コイル
から不要輻射が発生することはない。ところで、図５は
出力端子１９及び２０の出力レベルと消費電力との関係
を示す図である。図５において、出力端子１９及び２０
の出力レベルが小の場合、電源電圧として固定の電源電
圧Ｖ１が用いられるので、図５の実線（ａ）のように消
費電力を低減することができる。また、出力端子１９及
び２０の出力信号レベルが大になると、スイッチング電
源１０が動作するので、図５の実線（ａ）のようにＢ級
アンプの消費電力（図５の一点鎖線（ｂ））より少なく
することができる。よって、図１においては、出力端子
１９及び２０の出力信号レベルが小のとき、消費電力の
悪化を最小限に抑えることができるとともに、不要輻射
の発生を防止することができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明に依れば、第１及び第２出力増幅
回路の出力信号レベルが小さく、スイッチング電源の第
２電源電圧が固定の第１電源電圧より低ければ、電力増
幅装置の電源電圧が固定の第１電源電圧となるので、ス
イッチング電源のスイッチングが停止し、不要輻射の発
生を防止できる。その為、本発明の電力増幅装置をラジ
オチューナーとともに用いても、チューナー受信路にノ
イズの混入がなく、聴感上の違和感の悪化を防止でき
る。

【００１７】また、第１電源電圧と第２電源電圧との切
り換えに、ダイオード素子を用いるので、簡単な回路構
成を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す回路図である。

【図２】従来例を示す回路図である。

【図３】出力端子１９及び２０と加算回路８との出力信
号を示す波形図である。

【図４】出力端子１９及び２０の出力信号と電源電圧と
の関係を示す波形図である。

【図５】電力増幅装置の出力レベルと消費電力との関係
を示す特性図である。

【符号の説明】

１０ スイッチング電源 １１ ツェナーダイオード １２、１３ トランジスタ １４ コイル １５ コンデンサー １６ 第２電源電圧 １７ 第１電源電圧 １８ ダイオード １９、２０ 出力端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１及び第２出力信号を発生し、負荷をＢ
   ＴＬ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、前記第
   １及び第２出力増幅器の出力信号を加算する加算回路
   と、該加算回路の出力信号に応じてスイッチング電圧を
   発生するスイッチング電源と、を備える電力増幅装置に
   おいて、 固定の第１電源電圧を発生する第１電源と、 前記スイッチング電圧が所定レベル以上であるとき前記
   第１及び第２出力増幅器の電源電圧を前記スイッチング
   電圧とし、また、所定レベル以下のとき前記第１電源電
   圧とするように切り換える切換回路と、を有し、前記第
   １電源電圧は前記スイッチング電源のスイッチング動作
   を停止するレベルに設定することを特徴とする電力増幅
   装置。
2. 【請求項２】前記切換回路は、前記第２電源電圧が所定
   レベルより低いとき導通して、前記第１電源電圧を出力
   する導通手段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】前記導通手段は、アノードが前記第１電源
   に、カソードが第２電源に接続されるダイオードである
   ことを特徴とする請求項２記載の電力増幅装置。