JPS58127415A - Power amplifier - Google Patents

Power amplifier

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Publication number
JPS58127415A
JPS58127415A JP57008804A JP880482A JPS58127415A JP S58127415 A JPS58127415 A JP S58127415A JP 57008804 A JP57008804 A JP 57008804A JP 880482 A JP880482 A JP 880482A JP S58127415 A JPS58127415 A JP S58127415A
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JP
Japan
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voltage
signal
output voltage
output
input signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP57008804A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Harushige Nakagaki
中垣 春重
Shinichi Ohashi
伸一 大橋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS58127415A publication Critical patent/JPS58127415A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To attain miniaturization, good power efficiency and reduced ripple voltage, by driving a speaker directly with an output voltage of a DC-DC conversion circuit and giving an error signal between said output voltage and an input signal in the opposite phase with said output voltage. CONSTITUTION:A control signal pulse-width-modulating the input signal ei from an input signal source 1 on/off-controls chopper control switches 17, 18 for the chopper control of a DC voltage rectifying a commercial AC power supply 8 to change an output voltage of two DC-DC conversion circuits consisting of high frequency transformers 11, 12, diodes 13, 14 and capacitors 15, 16 and to apply the result to a speaker 5 differentially. Said output voltage is detected at a detection circuit 22 and an inverted phase signal eR of the error voltage applied to an error amplifier 27 together with the signal ei. A signal obtained from the signal eR applied to output voltage correcting devices 29, 30 is given to a capacitor 15 to cancel ripple voltages.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オーディオ再生装置等に用いる電力増幅器、
特に電力効率と歪率特性とが改善された電力増幅器に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a power amplifier for use in audio playback devices, etc.
In particular, the present invention relates to a power amplifier with improved power efficiency and distortion characteristics.

一般に、オーディオ再生装置等に用いられる電力増幅器
としては、取扱う信号のダイナミックレンジが広く、ま
た、負荷として接続されろスピーカの能率が低い郷の理
由により、比較的太出力のものが要求されている。この
ため、オーディオ再生装置等に用いる電力増幅器は、A
級動作の増幅器に比較してその歪率特性では劣るが、電
力損失が少なく発熱の問題が少なくてすむB級動作の増
幅器が多く用いられている。
In general, power amplifiers used in audio playback devices, etc. are required to have a relatively large output because the dynamic range of the signals handled is wide, and the efficiency of speakers connected as loads is low. . For this reason, power amplifiers used in audio playback devices, etc.
Class B amplifiers are often used because they have less power loss and less heat generation problems, although their distortion characteristics are inferior to class B amplifiers.

以下、このような従来のB級動作の電力増幅器を図面に
ついて説明する。
Hereinafter, such a conventional class B operation power amplifier will be explained with reference to the drawings.

第1図は従来のB縫動作電力増幅器−例を示す回路図、
第2図は第1図の電力効率を示す特性図であり、第1図
において、1は入力信号源、2は前置増幅器、3及び4
は電力増幅用トランジスタ、5はスピーカ、6及び7は
電源である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a conventional B stitch operation power amplifier,
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the power efficiency of FIG. 1. In FIG. 1, 1 is an input signal source, 2 is a preamplifier, 3 and 4 are
5 is a power amplification transistor, 5 is a speaker, and 6 and 7 are power supplies.

第1図において、入力信号源lからの増幅すべき入力信
号は、前置増幅器2に印加されて所定のレベルに増幅さ
れた後、電力増幅用トランジスタ3及び4を駆動するた
めkそのベースに印加される。11力増幅用トランジス
タ3及び4は、それぞれNPN及びPNPの極性の異な
るトランジスタである。B級動作の増幅器の場合7周知
のようにトランジスタ3及び4は、これらのトランジス
タのペースに印加される駆動信号の極性忙応じて、一方
のトランジスタが能動状態に、他方のトランジスタが遮
断状態に交互圧制御され、電力増幅用トランジスタ3及
び4の出力信号が合成されて、スピーカ5を駆動するこ
とになる。そして、第1図に示す電力増幅器の電力効率
は、その出力レベルP、によって変化し、第2図に示す
ようKなる。
In FIG. 1, an input signal to be amplified from an input signal source l is applied to a preamplifier 2, amplified to a predetermined level, and then applied to the base of the preamplifier 2 in order to drive power amplifying transistors 3 and 4. applied. The power amplifying transistors 3 and 4 are NPN and PNP transistors with different polarities, respectively. In the case of an amplifier operating in class B, as is well known, transistors 3 and 4 are such that one transistor is in an active state and the other transistor is in a cut-off state, depending on the polarity of the drive signal applied to the transistors. The output signals of the power amplifying transistors 3 and 4 are combined under alternating voltage control to drive the speaker 5. The power efficiency of the power amplifier shown in FIG. 1 changes depending on its output level P, and becomes K as shown in FIG. 2.

第2図において、横軸は最大出力P6 wa a mを
1とした正規化出力、P o / Po−−−を示し、
縦軸はその電力効率6を示す。第2図から理解できるよ
うに、B級動作の電力増幅器は、その最大出力時におい
て、電力効率が約78%程度と比較的良い値となるが、
小出力になるに従いその電力効率が太幅に低下し、入力
信号が、音楽信号のよ5K、そのピーク信号レベルと平
均信号レベルとの差が大きい場合には、その電力効率が
30−にも満たない場合が普通である。そのため、第1
図に示すB級動作の電力増幅器は、増幅器の大出力化に
伴い、熱の発生が増大し、放熱設計が困難となるばかり
でなく、電源6及び7を商用交流電源から得る場合、電
源トランスが非常に大型になるという欠点があった。
In FIG. 2, the horizontal axis indicates the normalized output P o / Po--- with the maximum output P6 wa a m being 1,
The vertical axis indicates the power efficiency 6. As can be understood from Figure 2, a power amplifier operating in class B has a relatively good power efficiency of about 78% at its maximum output.
As the output becomes smaller, the power efficiency decreases sharply, and when the input signal is 5K, such as a music signal, and the difference between the peak signal level and the average signal level is large, the power efficiency can be as high as 30-. It is normal for it to fall short. Therefore, the first
The class B operation power amplifier shown in the figure not only generates more heat as the output of the amplifier increases, making heat dissipation design difficult. The disadvantage was that it was very large.

B級動作の電力増幅器における前述の欠点を除去する方
法として、増幅器をパルス幅制御方式により構成するこ
とにより電力効率を改善し、電源回路としてスイッチン
グ方式のものを用いることにより、電源の小型化を行う
等の方法が従来一般に知られている。しかしながら、こ
れらの方法は、個々にその効力を発揮できてもそれ以上
の効果を得ることができず、電力増幅器の電源回路も含
む全体の消費電力は、かなり大きなものとなっていた。
As a method to eliminate the above-mentioned drawbacks of class B operation power amplifiers, the power efficiency is improved by configuring the amplifier using a pulse width control method, and the power supply is made smaller by using a switching method for the power supply circuit. Conventionally, methods such as the following are generally known. However, even if these methods are effective individually, no further effects can be obtained, and the overall power consumption including the power supply circuit of the power amplifier is quite large.

本発明者等は、前述したB級動作の電力増幅器及びパル
ス幅制御方式の電力増幅器の欠点を除去した電力増幅器
を、先に特願昭55−44632号(%開昭56−14
1611号公報参照)畔で提案した。この従来技術によ
る電力増幅器は、交流電源を直接整流平滑して得た直流
電圧を、パルス幅変調した増幅すべき音楽信号等の入力
信号によってチョッパ制御し、高周波トランス及び整流
平滑回路を介して得た出力で直接負荷であるスピーカを
駆動するようにして、電力効率を改善し、かつ、電源回
路の小型化を計ったものである。
The present inventors previously proposed a power amplifier that eliminates the drawbacks of the above-mentioned class B operation power amplifier and pulse width control type power amplifier, in Japanese Patent Application No. 55-44632 (%
(Refer to Publication No. 1611) Proposed at the bank. This conventional power amplifier performs chopper control on a DC voltage obtained by directly rectifying and smoothing an AC power supply using an input signal such as a pulse-width modulated music signal to be amplified, and outputs the DC voltage through a high-frequency transformer and a rectifier and smoothing circuit. The output directly drives the speaker load, improving power efficiency and downsizing the power supply circuit.

以下、前述した従来技術による電力増幅器を図面につい
て説明する。
Hereinafter, the power amplifier according to the prior art described above will be explained with reference to the drawings.

第3図は従来の電力増幅器の他の例を示す回路図、第4
図(a) 、 (b) 、 (C) f (d)及び(
e)は第3図の回路の動作を説明するための波形図であ
る。第3図において、入力信号源1、前置増幅器2、ス
ピーカ5は第1図の場合と同じであり、8は商用交流電
源、9は全波整流回路、10は平滑用コンデンサ、11
及び12は高周波トランス、13及び14は整流用ダイ
オード、15及び16は平滑用コンデンサ、17及び1
8はチョッパ制御用スイッチ、19はパルス幅変調器、
20はキャリア信号発生器、21は電圧比較器である。
Figure 3 is a circuit diagram showing another example of a conventional power amplifier;
Figures (a), (b), (C) f (d) and (
e) is a waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG. 3; In FIG. 3, the input signal source 1, preamplifier 2, and speaker 5 are the same as in FIG.
and 12 are high frequency transformers, 13 and 14 are rectifier diodes, 15 and 16 are smoothing capacitors, 17 and 1
8 is a chopper control switch, 19 is a pulse width modulator,
20 is a carrier signal generator, and 21 is a voltage comparator.

第3図に示す電力増幅器は、高周波トランス11及び1
2、整流用ダイオード13及び14、平滑用コンデンサ
15及び16より成り、全波整流回路9により商用交流
電源8を整流して得た直流電圧がチョッパ制御用スイッ
チ17及び18を介して印加される2個のDC−DC変
換回路と、キャリア信号発生器20及び電圧比較器21
より成り、増幅すべき入力信号e、をパルス幅変調する
パルス幅変調器19とにより構成され、入力信号e、を
パルス幅変調した制御信号e、によりチョッパ制御用ス
イッチ17及び18tfオン、オフ制御して前述の2個
のDC−DC変換回路の出力電圧を変化させ、該2個の
DC−DC変換回路の出力電圧を差動的に負荷であるス
ピーカ5に印加するものである。
The power amplifier shown in FIG.
2. Consisting of rectifier diodes 13 and 14 and smoothing capacitors 15 and 16, DC voltage obtained by rectifying commercial AC power supply 8 by full-wave rectifier circuit 9 is applied via chopper control switches 17 and 18. Two DC-DC conversion circuits, a carrier signal generator 20 and a voltage comparator 21
and a pulse width modulator 19 that pulse width modulates the input signal e to be amplified, and chopper control switches 17 and 18 tf on/off control by the control signal e which pulse width modulates the input signal e. Then, the output voltages of the two DC-DC conversion circuits mentioned above are changed, and the output voltages of the two DC-DC conversion circuits are differentially applied to the speaker 5, which is a load.

次にその動作を詳細に説明する。Next, its operation will be explained in detail.

商用交流電源8からの交流電圧は、全波整流回路9で整
流され、平滑用コンデンサ10を介して直流電圧に変換
される。この直流電圧は、チョッパ制御用スイッチ17
及び18を介して、DC−DC変換回路を構成する高周
波トランス11及び12に印加される。チョッパ制御用
スイッチ17がオンとなっている期間、高周波トランス
11の゛−次巻ls忙は、前述の平滑コンデンサIOK
より平滑された直流電圧が印加されるが、二次巻線は逆
極性に結合されているので、整流用ダイオード13は遮
断状態にある。次にチョッパ制御用スイッチ17がオフ
状態となると、二次巻線には、前述したチョッパ制御用
スイッチ170オン状態にあった期間に、−次巻線に蓄
積されていた磁気エネルギーを放出するために逆起電力
が誘起される。
The AC voltage from the commercial AC power supply 8 is rectified by a full-wave rectifier circuit 9 and converted to a DC voltage via a smoothing capacitor 10. This DC voltage is applied to the chopper control switch 17.
and 18, it is applied to the high frequency transformers 11 and 12 that constitute the DC-DC conversion circuit. During the period when the chopper control switch 17 is on, the second winding of the high frequency transformer 11 is controlled by the smoothing capacitor IOK mentioned above.
Although a smoother DC voltage is applied, the rectifier diode 13 is in a cut-off state because the secondary winding is coupled with opposite polarity. Next, when the chopper control switch 17 is turned off, the magnetic energy stored in the secondary winding during the period when the chopper control switch 170 was on is released into the secondary winding. A back electromotive force is induced.

このため、整流用ダイオード13は導通状態となって、
高周波トランス11の二次巻線Km起された電圧が負荷
であるスピーカ5に供給されることになる。すなわち、
高周波トランス11、架渡用ダイオード13及び平滑用
コンデンサ15により構成されるDC−DC変換回路は
、チョッパ制御用スイッチ17のオン、オフ動作に対し
て、整流用ダイオード13が逆動作のスイッチとして動
作し、平滑用コンデンサ15によって平滑整流された出
力電圧をスピーカ5に供給するものである。
Therefore, the rectifier diode 13 becomes conductive,
The voltage generated in the secondary winding Km of the high frequency transformer 11 is supplied to the speaker 5, which is a load. That is,
In a DC-DC conversion circuit composed of a high-frequency transformer 11, a bridging diode 13, and a smoothing capacitor 15, the rectifier diode 13 operates as a reverse operation switch with respect to the on/off operation of the chopper control switch 17. The output voltage smoothed and rectified by the smoothing capacitor 15 is then supplied to the speaker 5.

整流用ダイオード13が導通している期間に平滑用コン
デンサ15の両端に発生する前述のDC−DC変換回路
の出力電圧E0は、Bi!険解析によれば一般に知られ
ているように次式で表わすことができる。
The output voltage E0 of the aforementioned DC-DC conversion circuit generated across the smoothing capacitor 15 during the period when the rectifying diode 13 is conductive is Bi! According to the risk analysis, as is generally known, it can be expressed by the following equation.

但し、上式において、Dはスイッチ17が導通状態とな
るデユーティ・レシオ、N、及びN、は高周波トランス
11の一次巻線数及び二次巻線数、E、は平滑コンデン
サ100両端電圧である。
However, in the above equation, D is the duty ratio at which the switch 17 becomes conductive, N and N are the number of primary windings and the number of secondary windings of the high frequency transformer 11, and E is the voltage across the smoothing capacitor 100. .

前記の式(1)より明らかなよ5に、前述したDC−D
C変換回路は、チョッパ制御用スイッチ17をオン、オ
フ割部するデユーティ・レシオを変化させると、高周波
トランス11の一次巻紳と二次巻線の巻数比を変化させ
るのと等価な作用をして、前記デユーティ・レシオに比
例した整流出力電圧E0を平滑用コンデンサ150両端
に出方することになる。このことは、チョッパ制御用ス
イッチ17を増幅すべき音楽信号等の入力信号e、をパ
ルス幅変調した制御信号e、で制御すれば、平滑用コン
デンサ150両端の出力電圧が前記入力信号e、l’c
追随した相似の波形となることを意味し、入力信号e1
が増幅されて平滑コンデンサ15の両端に出力されるこ
ととなる。
As is clear from the above formula (1), in 5, the above-mentioned DC-D
When the C conversion circuit changes the duty ratio that turns the chopper control switch 17 on and off, it has the same effect as changing the turns ratio between the primary winding and the secondary winding of the high frequency transformer 11. As a result, a rectified output voltage E0 proportional to the duty ratio is output across the smoothing capacitor 150. This means that if the chopper control switch 17 is controlled by the control signal e obtained by pulse-width modulating the input signal e such as a music signal to be amplified, the output voltage across the smoothing capacitor 150 will change from the input signal e, l. 'c
This means that the input signal e1 has a similar waveform.
is amplified and output to both ends of the smoothing capacitor 15.

高周波トランス12、整流用ダイオード14及び平滑用
コンデンサ16より成るDC−DC変換回路もチョッパ
制御用スイッチ18のオン、オフ動作により、前述した
高周波トランス11を含むDC−DC変換回路と全く同
様に動作し、平滑用コンデンサ160両端に前述の場合
と同一極性の出力電圧を発生するよう構成されている。
The DC-DC conversion circuit consisting of the high-frequency transformer 12, the rectifying diode 14, and the smoothing capacitor 16 also operates in exactly the same way as the DC-DC conversion circuit including the high-frequency transformer 11 described above, depending on the on/off operation of the chopper control switch 18. However, it is configured to generate an output voltage across the smoothing capacitor 160 with the same polarity as in the above case.

次に1チヨツパ制御用スイツチ17及び18に与えられ
る制御信号e、を発生するパルス幅変調器19の動作を
説明する。
Next, the operation of the pulse width modulator 19 which generates the control signal e given to the one chopper control switches 17 and 18 will be explained.

パルス幅変調器19は、電圧比較器21とキャリア信号
発生器20とにより構成され、入力信号#1からの増幅
すべき入力信号e、を前置増幅器2で一定しベル迄増幅
した第4図(a) K示す信号e。
The pulse width modulator 19 is composed of a voltage comparator 21 and a carrier signal generator 20, and the input signal e to be amplified from the input signal #1 is kept constant by the preamplifier 2 and amplified to a level shown in FIG. (a) Signal e indicating K.

が電圧比較器21の一方の入力端子に印加される。is applied to one input terminal of the voltage comparator 21.

キャリア信号発生器20は、第4図(a) K示すよう
な一定振幅の鋸歯状のキャリア信号C1を発生し、電圧
比較器20の他方の入力端子に入力する。このキャリア
信号e、は、オーディオ信号帯埴の最高周波数に対し充
分高く、例えば200 k Hz程度の周波数に設定さ
れる。電圧比較器21は、前述のキャリア信号e、と前
置増幅器2の出力信号e、とを比較し、その電圧レベル
が、e、)e。
The carrier signal generator 20 generates a sawtooth carrier signal C1 of constant amplitude as shown in FIG. This carrier signal e is set to a frequency that is sufficiently higher than the highest frequency of the audio signal band, for example, about 200 kHz. The voltage comparator 21 compares the aforementioned carrier signal e and the output signal e of the preamplifier 2, and the voltage level thereof is e, )e.

のときに正、e、(e、のときに負の直流電圧を出力す
る。この結果、電圧比較器21の出力信号は、第4図(
b) K示すように1人力信号e、をパルス幅変調した
矩形波状の制御信号e、どなる。
A positive DC voltage is output when (e), and a negative DC voltage is output when (e).As a result, the output signal of the voltage comparator 21 is as shown in FIG.
b) As shown in K, a rectangular waveform control signal e, which is pulse width modulated from the human input signal e, roars.

この制御信号e、は、その正電圧がチョッパ制御用スイ
ッチ17をオンに制御し、また負電、圧がスイッチ18
をオンに制御するようにチョッパ制御用スイッチ17及
び18に印加される。高周波トランス11及び12を含
む2個のDC−DC変換回路は、すでに説明したように
動作し、高周波トランス11及び12の二次巻線には、
それぞれ、第4図(C)及び(d)に示すような波形の
出力信号e(11及びe□が出力される。これらの出力
信号e・1及びeotは、整流用ダイオード13及び1
4、平滑用コンデンサ15及び16から成る整流平滑回
路を通して、正の電圧成分のみが平滑用コンデンサ15
及び160両端に出力される。この出力信号は、第4図
(C)及び(d) K点線で示すような直流電圧成分E
j、、 、 B、、と、入力信号e1に相似な互いに逆
相の出力信号成分Δe1.Δeiとより成る出力信e6
1とe。lである。
The positive voltage of this control signal e turns on the chopper control switch 17, and the negative voltage and pressure controls the switch 18.
is applied to the chopper control switches 17 and 18 so as to turn on the chopper control switches 17 and 18. The two DC-DC conversion circuits including the high frequency transformers 11 and 12 operate as described above, and the secondary windings of the high frequency transformers 11 and 12 are
Output signals e (11 and e□) having waveforms as shown in FIGS. 4(C) and (d) are output, respectively. These output signals e・1 and eot
4. Through the rectifying and smoothing circuit consisting of smoothing capacitors 15 and 16, only the positive voltage component passes through the smoothing capacitor 15.
and 160 are output to both ends. This output signal has a DC voltage component E as shown by the dotted line K in Fig. 4 (C) and (d).
j, , , B, , and output signal components Δe1 . which are similar to the input signal e1 and have mutually opposite phases. Output signal e6 consisting of Δei
1 and e. It is l.

そして、スピーカ5には、平滑;ンデンサ15及び16
0両端の出力信号eatとeatの差信号が駆動用出力
信号C・として印加される。すなわち、この駆動用出力
信号e0は、 e e   : ee1     eat”(E、s+
Δet)  (Lt−Δet)・・・・・・(2) として表わされる。DC−DC変換回路を構成する高周
波トランス11及び12の互いの一次巻線数及び二次巻
線数を等しく設定すれば、前述の直流電圧成分Eel及
びE□を互いに等しく、また、出力信号成分Δe、及び
Δhを互いに等しくすることができる。このため、前記
の式(2)において、B、、=rE、l、Δe、=Δe
、=Δeと雪くことができ、スピーカ駆動信号eeは、
第4図(e)に示すようにee”2XΔeなる振幅の直
流電圧を含まない入力信号e、と相似な波形の出力信号
となる。すなわち、第3図の回路は、入力信号e、を増
幅してスピーカ駆動用出力信号e0を出力することがで
きる。
Then, the speaker 5 has a smooth capacitor 15 and a capacitor 16.
A difference signal between the output signals eat at both ends of 0 and eat is applied as the driving output signal C. That is, this driving output signal e0 is expressed as ee: ee1 eat''(E, s+
Δet) (Lt−Δet) (2) If the number of primary windings and the number of secondary windings of the high-frequency transformers 11 and 12 constituting the DC-DC conversion circuit are set equal, the aforementioned DC voltage components Eel and E□ can be made equal to each other, and the output signal component Δe and Δh can be made equal to each other. Therefore, in the above equation (2), B, , = rE, l, Δe, = Δe
, =Δe, and the speaker drive signal ee is
As shown in FIG. 4(e), the output signal has a similar waveform to the input signal e that does not include a DC voltage with an amplitude of ee"2XΔe. In other words, the circuit in FIG. Then, the speaker driving output signal e0 can be output.

以上説明したよ5に1第3図に示す従来技術による電力
増幅器は、DC−DC変換回路を増幅すべき入力信号を
パルス幅変調して得た制御信号でチョッパ制御し、その
出力電圧を入力信号と相似な波形に整流平滑して直接ス
ピーカを駆動するように構成したため、周知のB級増動
作の電力増幅器に比較して電力効率を大幅に向上させろ
ことができるばかりでなく、DC−DC変換回路内に高
周波トランスを用いるだけでよいので、大型の商用周波
用の電源トランスが不必要となり格段に小型化すること
ができる。しかしながら、第3図に示す電力増幅器は、
第4図(e) K点線で示すようK。
As explained above, the power amplifier according to the prior art shown in FIG. Because it is configured to rectify and smooth the signal into a waveform similar to the signal and drive the speaker directly, it not only greatly improves power efficiency compared to the well-known class B amplifier power amplifier, but also enables DC-DC Since it is only necessary to use a high frequency transformer in the conversion circuit, a large commercial frequency power transformer is not required, and the size can be significantly reduced. However, the power amplifier shown in FIG.
Figure 4(e) K as shown by the dotted line.

スピーカ駆動用出力信号e6に入力信号をパルス@vp
ilする際に用いたキャリア信号周波数に応じたリップ
ル電圧を含むことがさけられず、周知のBP動作の電力
増幅器に比較して歪率が悪くなるという欠点があった。
Pulse the input signal to the speaker drive output signal e6 @vp
It is unavoidable to include a ripple voltage depending on the carrier signal frequency used for il, which has the disadvantage that the distortion rate is worse than that of the well-known BP operation power amplifier.

本発明の目的は、前述した従来技術の欠点を除去し、歪
率の少ない電力効率の高い電力増幅器を提供するKある
An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art described above and provide a power amplifier with low distortion and high power efficiency.

この目的を達成するため、本発明は、DC−DC変換回
路の出力電圧でスピーカを直接駆動し、かつ前記DC−
DC変換回路の出力電圧と増幅すべき入力信号とを比較
し、その誤差信号をDC−1) C変換回路の出力電圧
に逆相で注入することにより、DC−DC変換回路の出
力電圧であるスピーカ駆動用出力信号に含まれるリップ
ル電圧を低減するようにした点を特徴とする。
To achieve this objective, the present invention directly drives a speaker with the output voltage of a DC-DC conversion circuit, and the DC-DC converter circuit directly drives a speaker.
By comparing the output voltage of the DC conversion circuit and the input signal to be amplified, and injecting the error signal into the output voltage of the DC-1)C conversion circuit in reverse phase, the output voltage of the DC-DC conversion circuit is obtained. The device is characterized in that the ripple voltage included in the output signal for driving the speaker is reduced.

以下、本発明の実施例を図面について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第5図は本発明による電力増幅器の一実施例を示す回路
図、第6図(a) 、 (b>及び(C)はその動作を
説明する波形図である。第5図において、22及び23
は出力電圧検出回路、24及び25は直流阻止用フンデ
/す、26は位相反転器、27及び28は誤差増幅器、
29及び30は出力電圧補正装置、31,32,33,
34,39及び40は抵抗、35及び36は増幅器、3
7及び38はトランジスタ、41及び42は動作電圧供
給端子であり、第3図に対応する部分には同一符号をつ
けて説明を一部省略する。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of the power amplifier according to the present invention, and FIGS. 23
is an output voltage detection circuit, 24 and 25 are DC blocking foundations, 26 is a phase inverter, 27 and 28 are error amplifiers,
29 and 30 are output voltage correction devices, 31, 32, 33,
34, 39 and 40 are resistors, 35 and 36 are amplifiers, 3
7 and 38 are transistors, 41 and 42 are operating voltage supply terminals, and portions corresponding to those in FIG. 3 are given the same reference numerals, and a description thereof will be partially omitted.

第5図において、出力電圧検出回路22及び23は、そ
れぞれ、抵抗31及び32.33及び34により構成さ
れ、スピーカ5に供給されるスピーカ駆動用出力信号を
分圧するものである。
In FIG. 5, the output voltage detection circuits 22 and 23 are constituted by resistors 31 and 32, and 33 and 34, respectively, and divide the voltage of the speaker driving output signal supplied to the speaker 5.

出力電圧補正回路29及び30は、それぞれ、増幅器3
5、トランジスタ37、抵抗39及び増幅器36、トラ
ンジスタ38、抵抗40により構成され、抵抗39及び
40に生じる補正電圧を、DC−DCC費目回路構成す
る平滑用コンデンサ15及び16を介してDC−DC変
換回路の出力電圧に注入する作用を行なう。語差増幅器
27は、出力電圧検出回路22で分圧され、直流阻止用
コンデンサ24を介して印加される検出電圧v1と増幅
器べき入力信号e、とを比較し、その差である誤差信号
e1を電圧補正装置29に与え、また、誤差増幅器28
は、出力電圧検出回路23で分圧され、直流阻止用コン
デンサ24、位相反転器26を介して印加される検出電
圧と入力信号e。
The output voltage correction circuits 29 and 30 are connected to the amplifier 3, respectively.
5. Composed of a transistor 37, a resistor 39, an amplifier 36, a transistor 38, and a resistor 40, and converts the correction voltage generated in the resistors 39 and 40 into DC-DC via smoothing capacitors 15 and 16 that constitute a DC-DCC circuit. It acts to inject the output voltage of the circuit. The word difference amplifier 27 compares the detection voltage v1 divided by the output voltage detection circuit 22 and applied via the DC blocking capacitor 24 with the input signal e to the amplifier, and generates an error signal e1 which is the difference. to the voltage correction device 29 and also to the error amplifier 28
are the detection voltage and input signal e which are divided by the output voltage detection circuit 23 and applied via the DC blocking capacitor 24 and the phase inverter 26.

とを比較し、その誤差信号を電圧補正装置30に与える
機能を有する。
The voltage correction device 30 has a function of comparing the difference signals with the voltage correction device 30 and providing the error signal to the voltage correction device 30.

次に、この実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

@5図において、出力電圧検出回路22は、抵抗31及
び32の抵抗値の比に応じて、高周波トランス11を含
むDC−DC変換回路の出力電圧al11を分圧して出
力する。この出力電圧e@重は、第4図(C)の波形図
にも示すように、直流成分を有するが、分圧された検出
信号V、は、直流阻止用コンデンサ24の作用により直
流成分が阻止され、第6図(al K示すように増幅す
べき第6図(b)に示す入力信号e、と相似し、キャリ
ア信号発生器20忙よるリップル電圧V、を含んだもの
で、誤差項幅器27の一方の入力端子に印加される。
@ In Figure 5, the output voltage detection circuit 22 divides the output voltage al11 of the DC-DC conversion circuit including the high frequency transformer 11 according to the ratio of the resistance values of the resistors 31 and 32, and outputs the divided voltage. As shown in the waveform diagram in FIG. 4(C), this output voltage e @ has a DC component, but the divided detection signal V has a DC component due to the action of the DC blocking capacitor 24. It is similar to the input signal e shown in FIG. 6(b) to be amplified as shown in FIG. It is applied to one input terminal of the width transducer 27.

誤差増幅器27は、電圧利得がIK設だされており、他
方の入力端子に印加される増@すべき入力信号e、と前
述した検出信号v、とを比較し、その誤差だけを検出し
、その誤差電圧を位相反転して誤差信号C1として出力
するよ5に構成されている。すなわち、誤差増幅器27
は、前述の検出信号V、と入力信号e、が、v 、 )
 e 、のときKその誤差に応じた負の電圧を、v、(
e、のときKその誤差に応じた正の電圧を誤差信号e、
として出力する。従って、出力電圧検出回路22の抵抗
31及び32で決定される電圧の帰還利得(1/β)を
、入力信号e、に対するDC−DC変換回路の出力電圧
e*lの信号成分であるIe、の利得と同一に設定すれ
ば、誤差増幅器27の出力である誤差信号e、は、第6
図(C) K示すように検出信号V、に含まれるリップ
ル電圧V、成分のみを位相反転したものとなる。
The error amplifier 27 is provided with a voltage gain of IK, and compares the input signal e to be increased applied to the other input terminal with the aforementioned detection signal v, and detects only the error thereof. 5 is configured to invert the phase of the error voltage and output it as an error signal C1. That is, the error amplifier 27
is the above-mentioned detection signal V, and input signal e, is v, )
When e, K, the negative voltage corresponding to the error is expressed as v, (
When e, K, the positive voltage corresponding to the error is the error signal e,
Output as . Therefore, the feedback gain (1/β) of the voltage determined by the resistors 31 and 32 of the output voltage detection circuit 22 is expressed as Ie, which is the signal component of the output voltage e*l of the DC-DC conversion circuit with respect to the input signal e, If the gain is set to be the same as the gain of the sixth
As shown in Figure (C) K, only the ripple voltage V component included in the detection signal V is phase inverted.

また、電圧補正回路29における増幅器35は、誤差増
@器27からの誤差信号e1を増幅するので、その電圧
利得Gは、出力電圧検出回路22の帰還利得(1/β)
に等しく設定されている。
Furthermore, since the amplifier 35 in the voltage correction circuit 29 amplifies the error signal e1 from the error amplifier 27, its voltage gain G is equal to the feedback gain (1/β) of the output voltage detection circuit 22.
is set equal to .

この結果、トランジスタ37のエミッタ端子にはEl=
(e、x Q)なる信゛号電圧、すなわち、高周波トラ
ンス11を含むDC−DC変換回路の出力電圧eo、に
含まれるリップル電圧と波高値が等しく、かつ位相反転
された信号が得られる。この信号電圧は、高周波トラン
ス11を含むDC−DC変換回路における平滑用コンデ
ンサ15の接地側から注入され、該DC−DC変換回路
の出力電圧e6.に含まれるリップル電圧を相殺するこ
とができる。
As a result, the emitter terminal of the transistor 37 has El=
A signal whose peak value is equal to the ripple voltage included in the signal voltage (e, x Q), that is, the output voltage eo of the DC-DC conversion circuit including the high-frequency transformer 11, and whose phase is inverted is obtained. This signal voltage is injected from the ground side of the smoothing capacitor 15 in the DC-DC conversion circuit including the high-frequency transformer 11, and the output voltage e6. The ripple voltage included in the voltage can be canceled out.

以上、高周波トランス11を含むDC−DC変換回路の
出力電圧に含まれるリップル電圧を相殺するための構成
及び動作を説明した。も5一方の高周波トランス12を
含むDC−DC変換回路は、第4図に示したようにfi
I)C−DC変換回路の出力電圧の信号成分出力Δe、
と入力信号e、とが互いに逆位相となっている。このた
め、その出力電圧に含まれるリップル電圧を相殺するた
めの構成は、出力電圧検出回路23と誤差増幅器28と
の間に位相反転器26を必要とする点で、前述した高周
波トランス11を含むDC−DC変換回路の出力電圧に
含まれるリップル電圧を相殺する場合と相違するが、そ
の他の構成及び動作は前述の場合と全(同一である。
The configuration and operation for canceling out the ripple voltage included in the output voltage of the DC-DC conversion circuit including the high frequency transformer 11 have been described above. The DC-DC conversion circuit including the high frequency transformer 12 on the other hand is connected to the fi 5 as shown in FIG.
I) Signal component output Δe of the output voltage of the C-DC conversion circuit,
and input signal e are in opposite phase to each other. Therefore, the configuration for canceling out the ripple voltage included in the output voltage includes the above-mentioned high frequency transformer 11 in that it requires the phase inverter 26 between the output voltage detection circuit 23 and the error amplifier 28. Although this is different from the case of canceling out the ripple voltage included in the output voltage of the DC-DC conversion circuit, the other configurations and operations are the same as in the above case.

第5図に示す本発明の実施例は、以上説明したように、
増幅すべき入力信号をパルス幅変調した制御信号により
、その出力電圧が可変に制御されるDC−DC変換回路
の出力電圧に含まれるリップル電圧を検出して、該リッ
プル電圧と逆位相の信号を前記DC−DC変換回路の出
力電圧に注入するようにしたので、DC−DC変換回路
の出力電圧に含まれるリップル電圧が相殺され、従って
、このDC−DC変換回路の出力電圧であるスピーカに
印加されるスピーカ駆動用出力信号における信号歪率が
大幅に低減される。
As explained above, the embodiment of the present invention shown in FIG.
A ripple voltage included in the output voltage of a DC-DC conversion circuit whose output voltage is variably controlled by a control signal obtained by pulse width modulating the input signal to be amplified is detected, and a signal having an opposite phase to the ripple voltage is detected. Since it is injected into the output voltage of the DC-DC conversion circuit, the ripple voltage included in the output voltage of the DC-DC conversion circuit is canceled out, and therefore, the output voltage of the DC-DC conversion circuit applied to the speaker is The signal distortion rate in the output signal for driving the speaker is significantly reduced.

第7図は本発明による電力増幅器の他の実施例を示す回
路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the power amplifier according to the present invention.

第7図に示す電力増幅器は、第5図に示す電力増幅器に
比較し、第5図における電圧補正装置29及び30にお
けるトランジスタ37及び38、抵抗39及び40に代
って、高周波トランス43及び44が設けられる点での
み相違し、その他の構成及び動作は第5図の場合と同じ
である。高周波トランス43及び44は、DC−DC変
換回路と負荷であるスピーカ5の間にその一方の巻線が
直列11続され、他方の巻線に誤差補正信号E。
The power amplifier shown in FIG. 7 is different from the power amplifier shown in FIG. The only difference is that a is provided, and the other configuration and operation are the same as in the case of FIG. The high frequency transformers 43 and 44 have one winding connected in series between the DC-DC conversion circuit and the load speaker 5, and the other winding receiving the error correction signal E.

が印加されて、第5図の場合と同様KDC−DC変換回
路の出力電圧に含まれるリップル電圧を相殺するように
構成されている。
is applied to cancel out the ripple voltage included in the output voltage of the KDC-DC conversion circuit, as in the case of FIG.

W、5図及び第7図により説明した本発明による電力増
幅器の実施例において、チョッパ制御用スイッチ17及
び18は、トランジスタ、FET等の能動素子で構成す
ればよ(、また、電源部は、商用交流電源を整流したも
のだけでなく、カーバッテリ、乾電池等の直流電源であ
っても全(同様に用いることが可能である。
In the embodiment of the power amplifier according to the present invention explained with reference to FIG. 5 and FIG. Not only rectified commercial AC power sources, but also DC power sources such as car batteries and dry batteries can be used in the same way.

以上説明したように、本発明によれば、DC−DC変換
回路の出力電圧、すなわち、スピーカ駆動用出力信号に
含まれるリップル電圧を、増幅すべき入力信号と比較し
て抽出し、抽出された誤差信号をDC−DC変換回路の
出力電圧に逆位相で注入することはより、スピーカ駆動
用出力信号のリップル電圧を除去することができ、上記
従来技術の欠点を除いて優れた機能の電力増幅器を提供
することができる。
As explained above, according to the present invention, the output voltage of the DC-DC conversion circuit, that is, the ripple voltage included in the speaker driving output signal is extracted by comparing it with the input signal to be amplified. By injecting the error signal into the output voltage of the DC-DC conversion circuit in an opposite phase, it is possible to eliminate the ripple voltage of the output signal for driving the speaker. can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の電力増幅器の一例を示す回路図、第2図
はその電力効率を示す特性図、第3図は従来の電力増幅
器の他の例を示す回路図、第4図(a)。 (b) 、 (C) ? (d)及び(e)はその動作
を説明するための波形図、第5図は本発明による電力増
幅器の一実施例を示す回路図、第6図(a) 、 (b
)及び(c)はその動作を説明するための波形図、第7
図は本発明による電力増幅器の他の実施例を示す回路図
である。 1・・・・・・入力信号源、8・・・・・・商用交流電
源、9・・・・・・全波整流回路、10,15.16・
・・・・・平滑用コンデンサ、11,12,43,44
・・・・・・高周波トランス、13,14・・・・・・
整流用ダイオード、17゜18・・・・・・チョッパ制
御用スイッチ、19・・・・・・パルス幅変調器、20
・・・・・・キャリア信号発生器、21・・・・・・1
圧比較器、22,23・・・・・・出力電圧検出回路、
24.25・・・・・・直流阻止用コンデンサ、26・
・・・・・位相反転器、27.28・・・・・・誤差増
幅器、29.30・・・・・・出力電圧補正装置、41
,42・・・・・・動作電圧供給端子。 ′ □″ご゛
Fig. 1 is a circuit diagram showing an example of a conventional power amplifier, Fig. 2 is a characteristic diagram showing its power efficiency, Fig. 3 is a circuit diagram showing another example of a conventional power amplifier, Fig. 4 (a) . (b), (C)? (d) and (e) are waveform diagrams for explaining its operation, FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of the power amplifier according to the present invention, and FIGS. 6(a) and (b).
) and (c) are waveform diagrams for explaining the operation, No. 7
The figure is a circuit diagram showing another embodiment of the power amplifier according to the present invention. 1... Input signal source, 8... Commercial AC power supply, 9... Full wave rectifier circuit, 10, 15.16.
... Smoothing capacitor, 11, 12, 43, 44
...High frequency transformer, 13,14...
Rectifier diode, 17° 18...Chopper control switch, 19...Pulse width modulator, 20
...Carrier signal generator, 21...1
Voltage comparator, 22, 23...output voltage detection circuit,
24.25...DC blocking capacitor, 26.
... Phase inverter, 27.28 ... Error amplifier, 29.30 ... Output voltage correction device, 41
, 42... Operating voltage supply terminal. ′ □″Go

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 増幅すべき入力信号をパルス幅変調した制御信号により
直流電圧をチョッパ制御し、その出力電圧を可変制御す
るDC−DC変換回路の出力信号により直接負荷を駆動
する電圧増幅器において、前記DC−DC変換回路の出
力信号の電圧と前記入力信号の電圧との差分を検出する
第1の手段と、該第1の手段からの前記差分出力信号を
前記DC−DC変換回路の出力信号に印加する第2の手
段とを設け、前記負荷を駆動する前記DC−DC変換回
路の出力信号に含まれるリップル成分を除去することが
できるように構成したことを特徴とする電力増幅器。
In a voltage amplifier that chopper-controls a DC voltage using a control signal obtained by pulse-width modulating an input signal to be amplified, and drives a load directly by an output signal of a DC-DC conversion circuit that variably controls the output voltage, the DC-DC converter a first means for detecting a difference between the voltage of the output signal of the circuit and the voltage of the input signal; and a second means for applying the differential output signal from the first means to the output signal of the DC-DC conversion circuit. 1. A power amplifier comprising means for removing a ripple component contained in an output signal of the DC-DC conversion circuit that drives the load.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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