JPH1188066A - オーディオパワーアンプｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スナバ回路のような外付け回路に依存するこ
となく、待機設定状態を解除した過渡時でのポップノイ
ズ発生を確実に回避させる。 【解決手段】 ＢＴＬ駆動回路をなす複数のプッシュプ
ル型パワーアンプと、各パワーアンプにバイアス電圧を
分配するバイアス電圧生成回路を有するとともに、上記
バイアス電圧生成回路を外部から与えられる待機信号で
非差動状態に設定させることにより、各パワーアンプを
それぞれ電力非消費の非動作状態に設定させるようにし
たオーディオパワーアンプＩＣにあって、上記バイアス
電圧生成回路が非動作状態から動作状態に立ち上げられ
る過渡時に、各パワーアンプにてプッシュプル出力段の
プル側出力部をなす出力素子の制御入力を強制バイパス
させることにより、そのプル側出力部をオフ状態で動作
停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオパワー
アンプＩＣ、さらには外部からの待機信号によって動作
電源を間接的にオン／オフ制御できるようにしたオーデ
ィオパワーアンプＩＣ（半導体集積回路装置）に適用し
て有効な技術に関するものであって、たとえば車載用音
響再生システムいわゆるカーオーディオに利用して有効
な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車載用オーディオパワーアンプＩＣで
は、車載バッテリという電圧（約１２Ｖ）の限られた電
源条件下でもってできるだけ高出力を得るために、パワ
ーアンプの出力段をプッシュプル方式にするとともに、
１つのスピーカを２つのパワーアンプの出力間に接続し
て駆動するＢＴＬ方式にすることが一般に行われてい
る。また、車載用オーディオパワーアンプＩＣでは、そ
の動作電源のオン／オフ制御を、大電流用のパワースイ
ッチではなく、エンジンキーあるいはコンソールパネル
に配置された小信号用のスイッチにて生成される制御信
号、あるいは他の電装機器にて生成される制御信号によ
って行えるようにすることが要求されている。

【０００３】このために、この種のオーディオパワーア
ンプＩＣでは、パワーアンプの動作条件を規定している
バイアス電圧生成回路の動作を外部からの待機信号でオ
ン／オフ制御させることによりそのパワーアンプの動作
／非動作を制御し、これによりそのパワーアンプの動作
電源を間接的にオン／オフ制御することが行われてい
る。カーオーディオに関しては、たとえばラジオ技術社
発行「基礎トランジスタアンプ設計法」第２４〜２５５
ページに記載がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。

【０００５】すなわち、待機信号による待機設定状態を
解除して、バイアス電圧生成回路を非動作状態から動作
状態に立ち上げさせる過渡時において、パワーアンプ内
のバイアス状態にアンバランスが生じる。このアンバラ
ンスは、プッシュプル出力段のプッシュ側出力部とプル
側出力部間でのアイドリング電流のアンバランスとなっ
て現れる。

【０００６】このようなアンバランスが生じると、ＢＴ
Ｌ接続されたスピーカにアイドリング電流が流れたり、
あるいは出力段でのアイドリング電流が一時的に増加す
るなどの動作不安定状態が生じる。さらに条件によって
は発振に至ることもある。

【０００７】これにより、パワーアンプを電力非消費の
待機状態から電力消費の動作状態に立ち上げる度に、ス
ピーカから耳障りなポップノイズ（異音）が発生すると
いう問題が生じる。

【０００８】上述の問題を回避する手段としては、出力
端子に過渡衝撃抑制のためのスナバ回路を接続するとい
う方法があるが、このスナバ回路は非常に大容量の容量
素子と低抵抗値の抵抗素子を必要とするために、ＩＣ化
が困難であり、したがって外付けとするしかなかった。
しかし、このような外付け回路はできるだけ不要にする
ことが要求されている。

【０００９】本発明の目的は、スナバ回路のような外付
け回路に依存することなく、待機設定状態を解除した過
渡時でのポップノイズ発生を確実に回避させられるよう
にする、という技術を提供することにある。

【００１０】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記のとおりである。

【００１２】すなわち、ＢＴＬ駆動回路をなす複数のプ
ッシュプル型パワーアンプ（１）と、各パワーアンプ
（１）にバイアス電圧を分配するバイアス電圧生成回路
（２１）を有するとともに、上記バイアス電圧生成回路
（２１）を外部から与えられる待機信号（Ｓｉｎ）で非
差動状態に設定させることにより、各パワーアンプ
（１）をそれぞれ電力非消費の非動作状態に設定させる
ようにしたオーディオパワーアンプＩＣ（１００）であ
って、上記バイアス電圧生成回路（２１）が非動作状態
から動作状態に立ち上げられる過渡時に、各パワーアン
プ（１）にてプッシュプル出力段のプル側出力部（１
２）をなす出力素子の制御入力を強制バイパスさせるこ
とにより、そのプル側出力部（１２）をオフ状態で動作
停止させるようにした過渡時制御手段（２２）を設ける
ようにしたものである。

【００１３】上述した手段によれば、バイアス電圧生成
回路を非動作状態から動作状態に立ち上げさせる過渡時
においてバイアスのアンバランスが生じたとしても、プ
ル側出力部がオフ状態で動作停止させられることによ
り、ＢＴＬ接続されたスピーカを駆動するための通電経
路が遮断され、これにより、そのスピーカからのホップ
ノイズ発生を回避させることができる。

【００１４】これにより、スナバ回路のような外付け回
路に依存することなく、待機設定状態を解除した過渡時
でのポップノイズ発生を確実に回避させられるようにす
る、という目的が達成される。

【００１５】また、プッシュプル出力段のプッシュ側出
力部（１１）およびプル側出力部（１２）をそれぞれバ
イポーラトランジスタ（Ｑ１〜Ｑ４）で構成するととも
に、バイアス電圧生成回路（２１）が非動作状態から動
作状態に復帰する過渡時に、プル側出力部（１２）をな
すバイポーラトランジスタ（Ｑ２）のベース入力電流を
強制バイパスにより遮断するようにした過渡時制御手段
（２２）を設けるようにするとよい。これにより、パワ
ーアンプ（１）側の回路構成に変更を加えることなく、
プル側出力部（１２）をオフ状態で動作停止させるよう
にすることができる。

【００１６】さらに、過渡時制御手段（２２）は、バイ
アス電圧生成回路（２１）が生成するバイアス電圧（Ｖ
Ｂ２）が所定の基準電圧に達したか否かを検出する電圧
検出手段（２３，２４または２６）と、この電圧検出手
段の非検出出力を受けてプル側出力素子（Ｑ２）の制御
入力を強制バイパスするスイッチ回路（２５）とにより
構成する。これにより、ポップノイズが発生するタイミ
ングにてプル側出力部（１２）を確実にオフ状態にする
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様を
図面を参照しながら説明する。

【００１８】図１は本発明の技術が適用されたオーディ
オパワーアンプＩＣの一実施態様を示す。同図に示すパ
ワーアンプ１は、オーディオパワーＩＣ１００内に集積
形成される複数のパワーアンプの中の１つであって、バ
イポーラトランジスタＱ１〜Ｑ７、定電流回路Ｉ１，Ｉ
２、ダイオードＤ１，Ｄ２および抵抗Ｒ１により構成さ
れている。バイポーラトランジスタＱ１〜Ｑ７は、Ｑ４
だけがｐｎｐ型で、他はｎｐｎ型が使用されている。

【００１９】上記パワーアンプ１とともに、ＩＣの共通
回路として、バイアス電圧生成回路２１および過渡時制
御回路２２が設けられている。

【００２０】パワーアンプ１において、トランジスタＱ
１とＱ３はノーマルダーリントン接続され、電源電位Ｖ
ｃｃと出力端子（Ｖｏｕｔ）間に直列に接続されて、プ
ッシュプル出力段のプッシュ側出力部１１を形成する。
トランジスタＱ２とＱ４はインバーテッドダーリントン
接続され、上記出力端子（Ｖｏｕｔ）と基準電位（ＧＮ
Ｄ）の間に直列接続されて、プッシュプル出力段のプル
側出力部１２を形成する。

【００２１】定電流回路Ｉ２、トランジスタＱ５、およ
びダイオードＤ１，Ｄ２は、プル側出力部１２のバイア
ス回路を形成する。また、定電流回路Ｉ１、トランジス
タＱ７，Ｑ６、抵抗Ｒ１は、入力信号Ｖｉｎを電源電位
側Ｖｃｃ側へレベルシフトさせるレベルシフト回路を形
成するとともに、プッシュ側出力部１２のバイアス回路
を形成する。

【００２２】このプル側およびプッシュ側のバイアス回
路でのバイアス条件は、定電流回路Ｉ１，Ｉ２が通電す
る定電流の大きさにより、それぞれに設定することがで
きる。また、その定電流回路Ｉ１，Ｉ２による定電流通
電を遮断することにより、パワーアンプ１を電力非消費
の非動作状態に設定することができる。上記定電流回路
Ｉ１，Ｉ２が通電する定電流量は、定電流回路Ｉ１，Ｉ
２を形成する素子（トランジスタ）のサイズと、バイア
ス電圧生成回路２１から分配されるバイアス電圧ＶＢ１
によって、それぞれに設定される。

【００２３】バイアス電圧生成回路２１は各種バイアス
電圧（ＶＢ１，ＶＢ２，ＶＢ３）を集中的に生成すると
ともに、外部から与えられる待機信号Ｓｉｎによって動
作／非動作の設定が行われるように構成されている。こ
のバイアス電圧生成回路２１が非動作状態に設定される
と、上記定電流回路Ｉ１，Ｉ２がオフ状態になって、パ
ワーアンプ１が電力非消費の非動作状態に設定される。
したがって、上記待機信号Ｓｉｎのレベル（論理レベ
ル）を外部から操作することにより、大電流用のパワー
スイッチ操作を行うことなく、すべてのパワーアンプ１
の動作電源を間接的にオン／オフ制御することができ
る。

【００２４】Ｃ１は外付けの容量素子であって、バイア
ス生成回路２１が生成する基準バイアス電圧ＶＢ２（＝
Ｖｃｃ／２）を安定化させるための時定数を形成する。

【００２５】過渡時制御回路２２は、ＩＣ内の全パワー
アンプが共有する形で設けられる基準電圧生成回路２３
および比較器２４と、パワーアンプごとに設けられるス
イッチ回路２５とにより構成されている。

【００２６】基準電圧生成回路２３は、電流制限用抵抗
Ｒ３，Ｒ４、定電圧生成用ダイオード列Ｄ３、およびス
イッチ用トランジスタＱ９１により構成され、バイアス
生成回路２１が非動作状態から動作状態に立ち上げられ
てから最初に生成するバイアス電圧ＶＢ３により動作を
開始して、ダイオード列Ｄ３の順方向電圧およびトラン
ジスタＱ９１のコレクタ・エミッタ間電圧に相当する一
定の基準電圧Ｖｒを生成する。

【００２７】比較器２４は、バイアス生成回路２１が非
動作状態から動作状態になったときに最初に生成するバ
イアス電圧ＶＢ３により動作を開始し、バイアス生成回
路２１が動作状態になってからもっとも遅く立ち上がる
バイアス電圧ＶＢ２（＝Ｖｃｃ／２）が、上記基準電圧
Ｖｒに達したか否かを検出する。つまり、この比較器２
４は、基準電圧生成回路２３とともに、電圧検出手段を
形成する。

【００２８】スイッチ回路２５はトランジスタＱ８と抵
抗Ｒ２により構成されている。トランジスタＱ８は、プ
ル側出力部１２の出力素子をなすトランジスタＱ２のベ
ースに並列に接続し、比較器２４の非検出出力（ＶＢ２
＜Ｖｒ）が抵抗Ｒ２を介して入力されることによりオン
駆動されるようになっている。トランジスタＱ８がオン
駆動されると、トランジスタＱ２のベース入力電流が強
制バイパスされて吸収・遮断され、これにより、トラン
ジスタＱ２が強制オフされて、プル側出力部１がスピー
カＳＰから切り離される。

【００２９】図２は、上記パワーアンプが集積形成され
たオーディオパワーＩＣの概略構成を示す。

【００３０】同図に示すＩＣ１００は、８個のパワーア
ンプ１と４個の差動出力型入力増幅回路３が集積形成さ
れることにより、４つのＢＴＬ駆動回路を形成するよう
になっている。ＳＰはＢＴＬ負荷をなすスピーカであっ
て、各スピーカＳＰはそれぞれ２つのパワーアンプ１の
出力間に接続されている。

【００３１】上述したオーディオパワーＩＣでは、バイ
アス電圧生成回路２１が非動作状態から動作状態に立ち
上げられる過渡時にて、パワーアンプ１内のバイアス状
態にアンバランスが生じたとしても、ＢＴＬ接続された
スピーカＳＰの駆動経路に直列に介在しているプル側出
力部１がオフ状態に強制設定されることにより、そのス
ピーカＳＰを含めたパワーアンプ１の出力動作が実質的
に停止させられる。これにより、スナバ回路のような外
付け回路に依存することなく、待機設定状態を解除した
過渡時でのポップノイズ発生を確実に回避させることが
できる。

【００３２】図３は本発明の別の実施態様の要部を示
す。

【００３３】同図に示す実施態様では、比較基準電圧を
自己生成するようにした電圧検出回路２６を用いて過渡
時制御回路２２を構成している。この電圧検出回路２６
は、定電圧生成用の直列ダイオード列Ｄ４、ロウレベル
検出用のダイオードＤ５、抵抗Ｒ５〜Ｒ７、ｐｎｐバイ
ポーラトランジスタＱ１１、ｎｐｎバイポーラトランジ
スタＱ１２，Ｑ１３により構成されている。

【００３４】同図において、待機信号Ｓｉｎがハイの待
機設定レベルを保っている状態では、そのハイの待機設
定レベルによりトランジスタＱ１１がオフ状態を保ち、
これによりＱ１２，Ｑ１３のコレクタ電流が遮断されて
電源非消費の非動作状態が形成される。

【００３５】待機信号Ｓｉｎがハイの待機設定レベルか
らロウの待機解除レベルに切り換えられると、バイアス
電圧生成回路２１が起動されるとともに、電圧検出回路
２６のトランジスタＱ１１がオン動作させられて、トラ
ンジスタＱ１２，Ｑ１３にそれぞれコレクタ電流が供給
されるようになり、電圧検出回路２６が動作状態にな
る。

【００３６】これにより、バイアス電圧生成回路２１の
起動後にもっとも遅く立ち上がるバイアス電圧ＶＢ２
が、直列ダイオード列Ｄ４の順方向電圧およびトランジ
スタＱ１２のベース・エミッタ間電圧によって定められ
一定のしきい値電圧を超えるまでの間、スイッチ回路２
５のトランジスタＱ８をオン動作させて、プル側出力部
１２を強制オフ状態に設定することができる。そして、
このプル側出力部１２の強制オフにより、起動時におけ
るスピーカＳＰからのポップノイズ発生を回避させるこ
とができる。

【００３７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３８】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である車載
用オーディオパワーアンプＩＣに適用した場合について
説明したが、それに限定されるものではなく、たとえば
定置型あるいは携帯型の音響機器などにも適用できる。

【００３９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。

【００４０】すなわち、スナバ回路のような外付け回路
に依存することなく、待機設定状態を解除した過渡時で
のポップノイズ発生を確実に回避させることができる、
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の技術が適用されたオーディオパワーア
ンプＩＣの要部における一実施態様を示す回路図

【図２】本発明によるオーディオパワーＩＣの全体の概
略構成を示すブロック図

【図３】本発明の別の実施態様の要部を示す回路図

【符号の説明】

１００ パワーアンプＩＣ １ パワーアンプ Ｉ１，Ｉ２ 定電流回路 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５ ダイオード Ｄ３，Ｄ３ 直列ダイオード列 Ｑ１〜Ｑ３，Ｑ４〜Ｑ８ ｎｐｎバイポーラトランジス
タ Ｑ４ ｐｎｐバイポーラトランジスタ １１ プッシュ側出力部 １２ プル側出力部 ２１ バイアス電圧生成回路 ２２ 過渡時制御回路 ＶＢ１〜ＶＢ３ バイアス電圧 Ｓｉｎ 待機信号 ２３ 基準電圧生成回路 ２４ 比較器 ２５ スイッチ回路 ２６ 電圧検出回路 ３ 差動出力型の入力増幅回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細田 正一 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日 立東部セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 竹下 律司 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＢＴＬ駆動回路をなす複数のプッシュプ
   ル型パワーアンプと、各パワーアンプにバイアス電圧を
   分配するバイアス電圧生成回路を有するとともに、上記
   バイアス電圧生成回路を外部から与えられる待機信号で
   非差動状態に設定させることにより、各パワーアンプを
   それぞれ電力非消費の非動作状態に設定させるようにし
   たオーディオパワーアンプＩＣであって、上記バイアス
   電圧生成回路が非動作状態から動作状態に立ち上げられ
   る過渡時に、各パワーアンプにてプッシュプル出力段の
   プル側出力部をなす出力素子の制御入力を強制バイパス
   させることにより、そのプル側出力部をオフ状態で動作
   停止させるようにした過渡時制御手段を備えたことを特
   徴とするオーディオパワーアンプＩＣ。
2. 【請求項２】 プッシュプル出力段のプッシュ側出力部
   およびプル側出力部をそれぞれバイポーラトランジスタ
   で構成するとともに、バイアス電圧生成回路が非動作状
   態から動作状態に復帰する過渡時に、プル側出力部をな
   すバイポーラトランジスタのベース入力電流を強制バイ
   パスにより遮断するようにした過渡時制御手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオパワーア
   ンプＩＣ。
3. 【請求項３】 過渡時制御手段は、バイアス電圧生成回
   路が生成するバイアス電圧が所定の基準電圧に達したか
   否かを検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の非
   検出出力を受けてプル側出力素子の制御入力を強制バイ
   パスするスイッチ回路とにより構成されていることを特
   徴とする請求項１または２に記載のオーディオパワーア
   ンプＩＣ。