JPS58182904A - 高効率フイ−ドフオワ−ド誤差修正増幅器システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般には増幅器に関するものであり、とくに音
声電力増幅器、およびインバータに使用する電力増幅器
に関するものである０本発明は具体的には、高効率およ
び低歪の特性を得ることに関する。本発明の場合、低価
格、小型、軽量および高動作信頼性の高性能増幅器を構
成することができる。本発明を使用すれば他の利点も達
成される。

増幅器の従来技術では、高効率動作とともに低歪を同時
に達成することは困難であった。（本発明の記載におい
て、低歪は増幅器の出力がほぼ所望の出力に近い場合に
生ずるものを言う。）高効率とは、はとんど電力を消費
しないことを意味する。高効率は、消費電力が最小であ
り、関連する電源の電気的要求条件が最小であり、電力
を消費するのに必要なハードウェア条件が少ないので好
ましい、これによって前述の特性が生ずる。低歪は多く
の実際の応用において増幅器の必須の性能パラメータで
ある。

従来技術では、高効率増幅器はスイッチング方式をとっ
ていた。これらの方式の駆動電力素子は線形モードでは
なくスイッチングで動作する。スイッチング（Ｄ級とし
ても知られている）増幅器は、パルス幅変調型（たとえ
ば、Ｈ，Ｒ，カメンジンドによる「集積回路用変調パル
ス音声電力増幅器Ｊ　ＩＥＥＥ）ランザクジョン、音声
電気音響、第ＡＵ−１４巻、第１３６〜１４０頁、１８
６６年９月、Ｊ、Ａ、ダトラによる「アナログ出力用デ
ィジタル増幅器」ＩＥＥＥ　）ランザクジョン、コンシ
ューマφエレクトロニクス、第ＣＥ−２４．第３０８〜
３１６頁、１９７８年８月参照）か、または自己発振型
（たとえば、　Ａ、Ｇ。

ポーズによる英国特許第１，０５５，７８８号「信号変
換装置Ｊ　１９Ｂ７年１月１８日、Ｊ、Ｊ、スピカーマ
ンおよびＣ，Ｌ、スタージオンによる「スタージオン増
幅器−新しいスイッチング技術」第４回全国固体電力変
換会議（パワコン４）論文、第）１３−１−８３−３　
、１９７７年５月参照）である。本明細書では、用語「
パルス幅変調」は駆動または同期とほぼ同義であり、用
語「自己発振」は自走またはリップルとほぼ同義である
。　　ハイファイオーディオの応用ではスイッチング増
幅器は２つの理由で普及しなかった。つまり、この歪は
高すぎ（かつ、高レベル負帰還を単にかけたのでは容易
になくならない）、その出力は不必要な高周波（ＨＦ）
エネルギーをかなり含む。別の問題は、その線形領域に
比較して大信号および小信号の過渡応答が劣ることであ
る。

本発明の目的は、スイチッグ増幅器のこれらの欠点のい
くつか、またはすべてを改良することである。

ウォーカ（Ｐ、Ｊ、ウォーカおよびＭ、Ｐ、アルビンス
ンによる米国特許第３，９７０，９５３号、１８７６年
７月２０日参照）では、フィードフォワード誤差修正の
応用による徒来の音声電力増幅器において低歪を達成す
る方法が示されている。このウォーカの増幅器は高効率
ではない０本発明め目的は高効率で低歪を達成すること
である。

バンダクーイ（Ｊ、バンダクーイおよびｓ、ｐ、リプス シッフによる「電力増幅器におけるフィードフォワード
誤差修正Ｊ　Ｊ、オーディオ　エンジニアリング　ソサ
エティ、第２８巻、第２〜１８頁、１８８０年１月／り
月参照）では、フィードフォワード誤差修正をスイッチ
ング増幅器に適用して高効率および低歪を達成している
。しかしその構成は、その線形増幅器が不安定で飽和す
るので不十分である。

現実には維持できない理想的な条件において、この線形
増幅器は、そうでなければ期待できたであろう以上のか
なり高い電力で動作し、効率が低下する。

本発明では低効率線形回路が高効率スイッチング回路と
組み合せされ、この組合せ・をここではハイプリントシ
ステムと称する０本発明では、線形スイッチング回路の
出力信号を芽いに加算し、両回路は負荷に並列に電力を
供給し、これによって並列ハイブリッドシステムを形成
している。このシステムの効率は、出力電流が主として
スイッチング回路を通して供給されるので高い、この線
形回路は低い平均電流で動作する。ハイブリッドシステ
ムを実現する別な方法として直列ハイブリッドシステム
が先行技術としである（Ｐ、ガードによるオーストラリ
ア特許出願第５９８９４／８０号、１８８０年６月２６
日参照）。この先行技術では、スイッチング回路の出力
で線形回路の出力段の供給線を駆動し、これによってそ
の出力段の電圧を減らし、高効率を達成している。電力
は、スイッチング回路から線形回路に、またそこから負
荷に直列に供給される。並列および直列ハイブリッドシ
ステムは、歪がそのスイッチング回路のみでなく線形回
路に依存するので、その出力信号における歪が低い。こ
の線形回路はスイッチング回路の出力におけるどんな誤
差も修正する。線形回路はスイッチング回路の出力にお
ける誤差をなくすのに十分な電力レベルでのみ動作する
ので、線形回路で消費される電力はそのシステムの電力
容量と比較して非常に小さく、高い効率が得られる。

非常に高い効率が要求される場合には、並列および直列
ハイブリッドシステムを組み合せてもよい。この方式で
は、並列ハイブリッドシステムの線形回路自体が直列ハ
イブリッドシステムであってもよい。または、直列ハイ
ブリッドシステムの線形回路が並列ハイブリッドシステ
ムであってもよい。同様に、３つ以上のハイブリッドシ
ステムを組み合せてもよいが、そのような構成は複雑に
なる欠点がある。

本発明は、高効率スイッチング回路と、低歪線形増幅手
段と、加算回路とを含む高効率フィードフォワード誤差
修正増幅器システムにおいて、増幅器システム入力信号
が線形増幅手段の第１の入力端子に供給され、線形増幅
手段の出力端子に発生する出力電圧信号が加算回路の第
１の入力端子に供給され、線形増幅手段の出力端子に流
れる電流の関数である信号がスイッチング回路の入力端
子に供給され、スイッチング回路はスイッチング出力信
号が出力される出力端子を有し、このスイッチング出力
信号は加算回路の他の入力端子に供給され、スイッチン
グ回路の出力端子に流れるスイッチング出力電流の時間
的変化速度は低域フィルタによって制限され、スイッチ
ング出力信号の関数である検出信号が線形増幅手段の他
の入力端子に供給され、検出信号は、出力電圧信号がス
イッチング出力信号における歪成分の関数であるように
なされ、加算回路はスイッチング出力信号および出力電
圧信号を組み合せてシステム出力端子にシステム出力信
号を出力し、システム出力信号は、システム入力信号の
関数であり、かつ低レベルの歪を有し、前記出力端子は
負荷が接続可能であり、該出力端子を通して該負荷に流
れる電流は、ある期間にわたって平均された平均出力電
流が大きい場合には実質的にスイッチング回路によって
供給される。

本発明の特定の実施例では、スイッチング回路出力電流
の時間的変化の速度はスイッチング回路出力と加算回路
入力の間に配置された低域フィルタ手段によって制限さ
れる。他の実施例では、この低域フィルタは加算回路に
組み込まれ、別な実施例では２つの低域フィルタを設け
てもよく、一方は加算回路に組み込まれ、他方はスイッ
チング回路出力端子と加算回路入力端子の間に配置され
ている。

本発明の実施例では、加算回路の出力に他の低域フィル
タ手段を設けるこ、とができる。

本発明の特定の実施例では、線形増幅手段の伝達関数は
増幅器システムの使用する周波数範囲にわたる周波数と
は独立し、検出信号はスイッチング出力信号を低域フィ
ルタを通過させることによって出力する。他の実施例は
線形増幅手段に積分機能を有してもよく、その場合、検
出信号はスイッチング出力信号に比例するように構成さ
れる。

本発明の実施例では、線形増幅手段の入力の少なくとも
１つにも別なフィルタ手段を設けてもよい。

本発明の特定の実施例では、複数のスイッチング回路を
並列接続で設け、各スイッチング回路のスイッチング出
力信号を加算回路の入力端子に供給し、スイッチング回
路に設けられた加算回路入力端子の数はスイッチング回
路の数似下にし、各スイッチング回路の出力端子に流れ
る出力電流の最大時間的変化速度はフィルタ手段によっ
て制限される。

当業者に明らかなように、本発明を実施するには多くの
方法があり、様々な特徴を有する実施例が構成できる。

特定の応用についてこれらの特徴を取捨選択することは
そのシステムを使用方法に債存する。ここでこれらの技
術および特徴を例として説明するが、これは本発明をこ
れらの例に限定するものではない。

本発明の実施例は線形回路内の入力信号端子に低域フィ
ルタを含んでもよい。このフィルタは、高周波信号源ま
たは電流のスイッチングに起因するものなどのどんな高
周波雑音も減衰する。

本発明の特定の実施例の線形回路のピーク電流容量は、
どんな与えられた応用においてもどんな値、つまり高く
ても低くてもよい、すべての場合において、線形回路で
消費される平均電力を低くすることができ、したがって
高効率を達成できる。大電流容量の利点は、スイッチン
グ回路および関連回路の応答を遅くできることである０
回路応答が遅いので、この回路はスイー２チング過渡状
態を大きく減衰することができる。この場合、スイッチ
ング周波数を低くすることは容易であるので、スイッチ
ング損失が最小になる。スイッチング回路および関連回
路にとって速すぎる過渡状態または他の入力状態では、
線形回路から供給される大電流によって歪が低く保たれ
る。多くの実際の応用例において入力信号の小さな部分
が過渡状態を形成するので、この大電流は線形回路で消
費される平均電流に大きく加算されない。

線形回路が低ピーク電流容量で設計されていれば、線形
回路の価格が下がり、この線形回路は低電力集積回路増
幅器でよい１．この場合、システムが速い信号に線形に
応答すべき場合には、スイッチング回路および関連回路
の応答も速くなければならない。従来技術の電力増幅器
の場合の問題は、出力素子のバイアス電流の安定化が困
難なことである。この問題は大電力増幅器の場合とくに
厳しい０本発明は、大電力増幅器の線形回路が低電力容
量のみを必要とするので、実質的にこの問題が緩和され
る。同じ理由で大電力増幅器の出力トランジスタにおけ
る２次ブレークダウンの問題も大きく軽減さ・れる。ま
た、出力条件が低い場合は、非常に高速の線形回路を製
造することは簡単である。高速線形回路の利点は、大量
の負帰還を使用して非常に低い歪を達成できることであ
る。

本発明の特定の実施例の特性は、スイッチング回路出力
の検出に関連する線形回路入力についてその線形回路の
伝達関数の振幅の等式および反対の位相に大きく依存し
、加算回路が重みを付す比は線形回路のスイッチング回
路出力に大きく依存する。したがって、線形回路の伝達
関数は負帰還の使用によって安定させることが望ましい
、線形回路は２以上の負帰還ループを含んでもよい、と
くに、多重負帰還ループを線形回路出力のまわりに使用
すれば、誤差修正信号の精度を改善し、システムの歪を
最小にすることができる。

スイッチング回路内では、スイッチング素子の制御信号
を取り出して回路がパルス幅変調または自己発振モード
で動作するようにしてもよく、いくつかの他のモードも
可能である。

電源と増幅器の入出力端子との間の直流分離は本発明の
多くの応用例において必要である０本発明の特定の実施
例のスイッチング回路は、本質的に直流分離を備えるよ
うに構成されている。この場合、システムに給電するた
めの大きく重い定格商用周波数型カドランスまたは高周
波スイッチング電源は不要となる。

本発明に必要なことはスイッチング回路の出力電流の時
間的変化速度を制限することである。これは、スイッチ
ング回路出力と直列にインダクタンスを設けることによ
って達成される。または、インダクタンスを、低域フィ
ルタ内の加算回路の前に置いても、または加算回路およ
び低域フィルタの中に含めてもよい、この電流の最大時
間的変化速度はスイ・ンチッグ回路電源電圧およびシス
テム出力電圧の強い関数である。負荷駆動時のシステム
の大信号（電力）帯域を不当に制限しないようにするた
めに、線形回路に給電する場合よりも高い電源電圧にス
イッチング回路を接続することが望ましいことがある。

演算低域フィルタはシステムの大信号帯域幅より通常、
高い周波数を有するが、スイッチング回路と加算回路の
間に接続してもよく、１つ以上のＬＣ部を有してスイッ
チング回路からの高周波エラー成分を減衰させてもよい
、これによって線形回路の出力のエラー修正信号の高周
波振幅、が減少するので、システムの歪特性が改善され
る。

スイッチング回路の電源電圧が負荷電圧と負荷電流の時
間的変化速度との関数であるならば、平均スイッチング
周波数が減少し、スイッチング損失が最小になることが
ある。連続または離散的レベルの電源電圧の変化が可能
である。たとえば、離散的電圧はスイッチング回路に給
電する場合選択できることがある。どの時点でも最適な
電圧は適切な論理回路によってスイッチング回路に供給
される。

２つ以上のスイッチング回路および結合回路を並列に動
作させれば平均スイッチング周波数も減少し、スイッチ
ング損失も最小になる。様々なスイッチング回路および
関連回路は異なる構成でも、同じ構成でもよいので、異
なるスイッチング回路入力レベルでスイッチングし、異
なる応答速度を有してもよい、高速応答が必要な場合に
は、２つ以−ヒのスイッチング回路を動作させて出力さ
せ、または適当に速い応答の単一のスイッチング回路お
よび関連回路で出力させてもよい。このスイッチング回
路は同じ、または異なる電源電圧で給電してもよい。

２つ以上のスイッチング回路および関連回路が並列に動
作する場合は、負荷電流が高いときにこの電流をその容
量に応じてこれらの回路で分担するような手段を設けて
もよい。

本発明の実施例は、加算回路および線形回路を含む負帰
還ループを有してもよい、このようなループは必ずしも
望ましくないが、システムがたとえば広いばらつきの素
子で構成されているときは有効なことがある。

本発明の実施例は、加算回路の直後に低域フィルタを含
んでもよい。このようなフィルタは負荷に供給される高
周波雑音を減衰し、負荷をシステムから分離する。負荷
の高周波インピーダンスのシステム性能に対する影響は
最小になる。雑音を最大に減衰させるために、フィルタ
の遮断周波数をできるだけ低くしなければならない、限
界の周波数は本システムの必要な大信号帯域幅によって
設定される。これは通常、システムの要求される小信号
帯域幅（遮断周波数）よりがなり下である。

フィルタ遮断周波数をシステム小信号帯域幅以下にすべ
き場合には、このフィルタ特性をシステ、ム内の他の部
分で等化しなければならない。とくに負荷が十分に確定
していない場合には、正確な等化を行なうことはしばし
ば困難である。この問題を解決するために、フィルタを
負帰還ループで囲む。このループが十分な利得を有す場
合には、所望のシステム小信号帯域幅を得ることができ
る。このフィルタを囲む負帰還ループは線形回路を含む
唯一のループであってもなくてもよい、帰還ループがフ
ィルタを含むときは、負荷は高い周波数における負帰還
ループの実体部分をなす。したがって、そのような周波
数では他の低域フィルタで負荷を分離することが望まし
い。

本発明の実施例は、信号オーバドライブ、過負荷状態ま
たは高温動作において発生し得るような障害からシステ
ムを保護する回路を含んでもよい。

ここで、例にすぎないが添付図面に示す好ましい実施例
についてさらに詳細に本発明を説明する。

本発明の高効率フィードフォワード誤差修正増幅器の２
つの一実施例が第１図に示されている。非反転増幅器が
第１図（ａ）に、反転増幅器が第１図（ｂ）に示されて
いる。これらの実施例では増幅器システムが入力信号源
マ１で駆動される。線形回路は演算増幅器Ａ、ならびに
インピーダンス２１．Ｚ２およびＺ３からなる。線形回
路は加算回路ＳＮを通して負荷ＺＬを駆動する。加算回
路はインピーダンスＺ３およびＺ４からなる。スイッチ
ング回路ＳＣの入力信号は線形回路出力電流１１か、ま
たはその電流の関数である他の何らかの信号である。ス
イッチング回路は演算低域フィルタＬＰＦおよび加算回
路を介して負荷を駆動する。インピーダンスＺｌはスイ
ッチング回路によって負荷に供給される信号を検出する
。線形回路は、その信号と加算回路の内入力が同じ電圧
を有するときに生ずる所望の無誤差信号との差を増幅す
る。線形回路はシステム入力信号も増幅する。線形回路
はスイッチング回路からの信号を反転して線形回路出力
における修正信号がスイッチング回路出力における誤差
と反対の極性になるようにする。したがって、修正信号
および誤差信号は加算回路の出力で相殺される。

この相殺は、インピーダンスＺ１に関連するその線形回
路入力について線形回路の伝達関数が、加算回路がスイ
ッチング回路出力を線形回路出力に対して重み付けする
比に等しく、位相が反対ならば、完全である。出力信号
マ０は、この誤差相殺条件が合う場合、低歪である。第
１図から明らかなように、この相殺条件は近似的に等式 Ｚ２／Ｚｌ−Ｚ３／Ｚ４で与えられる。この等式は演算
増幅器は理想的であると仮定している、実際は、演算増
幅器の利得が有限であることが１つの重要な条件である
ので、その入力端子間に小さな電圧が生ずる。システム
入力信号レベルをスイッチング回路によって状態が変化
するようにすれば、この電圧は、演算増幅器が真に線形
である場合でさえ信号レベルの非線形関数となる。した
がって、非常に低い歪が得られるならば、　実際の演算
増幅器の有限の利得にこの等式を考慮しなければならな
い。　　不都合なことに、実際の演算増幅器の開ループ
伝達関数およびその非線形性のばらつきが広く、システ
ム構成要素の値にばらつきがあり、複素インピーダンス
を実際に構成するのが困難であるので、実際にゼロ歪を
達成することは困難である。

本発明の実施例で使用される線形回路は通常の構成の線
形回路でよいが、たとえば第１図に示すように負帰還を
利用して非線形回路伝達関数を安定化すればなお有利で
ある。線形回路は２本以上の負帰還ループを有してもよ
い、また、非常に低い歪が要求される場合には、線形回
路内の演算増幅器を特別に設計してその開ループ伝達関
数の許容誤差を狭くするようにしてもよい、これは、各
増幅段のまわりのローカルまたはネスト帰還ループを使
用すれば行なうことができる。したがって、誤差相殺条
件において演算増幅器の有限の開ループ利得を正確に考
慮することができる。このような構成の１つの例として
、入力フィルタを有する多重ループ負帰還線形回路が第
２図に示されている。その入力の低域フィルタＦｌはシ
ステム入力に到来する高周波雑音を減衰する。この回路
の先にはｎ段の増幅段ＡＩ−Ａｎがある。負帰還回路Ｂ
ｌ〜Ｂｎによってｎ本のループが完成し、これらは増幅
器の出力段を含む、この装置では、この段についての合
計ループ利得が単一帰還ループのポーテの限界より十分
に非常に高くなることがあり、歪が低レベルに減少する
０本装置は発振しないように注意深く設計しなければな
らない。設計手順は本発明の実施例は単方向または双方
向電流を供給する線形回路を有してもよい、線形回路電
流が単方向であるシステムの利点は構成が簡単なことで
ある。双方向線形回路電流の利点は非常に高効率なこと
である。線形回路電流の性質は、スイッチング回路およ
び関連回路の構成によって決まる。

双方向電流を供給するシステムの線形回路出力段のバイ
アス装置にはかなりの自由度があり、たとえばＡ級、Ｂ
級またはＡＢ級が可能である。単方向電流を供給する線
形回路を使用する場合、新規なＡ級装置を用いてその出
力段をシングルエンドにし、バイアス電流を関連回路を
通してスイッチング回路によって供給するようにしても
よい。

このスイッチング回路を実現する多くの方法がある。動
作は、たとえばパルス幅変調、または自己発振の原理に
基づくものでよい、パルス幅変調器スイッチング回路を
実現する１つの装置の部分的な構成を第３図に示す、比
較器ＣＩおよびＣ２は線形回路出力電流に比例する電圧
を２つの発振波形マｄおよびマｂと比較し、これらの波
形はかなりの直流成分を有する。比較器出カマ１および
マ２は２つのスイッチＳ＋およびＳ２を動作し、高レベ
ル出力電圧によってスイッチが開く、クランプダイオー
ド旧およびＤ２は、負荷が誘導性である場合のスイッチ
ング回路出力の極端な電圧スイングを避けるものである
。

線形回路が双方向電流を供給する場合のマｄおよびマｂ
に適した電圧波形の例が第４図に時間の関数として示さ
れている。これらの波形は三角波であるが、多くの他の
波形も同様に適している。しかし適切に動作するには、
ｆａは常にどの時点でもマｂよりさらに正であることが
望ましい。第４図（ａ）の第１の例では、スイッチング
回路から低出力信号レベルの出力がなく、線形回路だけ
が出力を発生している。この特徴によって低信号レベル
における歪がなくなる。第４図（ｂ）の第２の例では、
すべてのレベルでスイッチングが発生している。

第４図（ｃ）の第３の例では、波形マａおよびマｂがほ
とんど同じである。これらの波形が第４図（ｄ）に示す
ように同一であれば、ＳｌまたはＳ２が何らかの与えら
れた時点で閉成するので旧およびＤ２は冗長になる。同
一波形の欠点は、スイッチが理想的に動作しないのでそ
の導通期間が重なり、接続線Ｖ◆とＶ−の間に電流が流
れることである。第４図（Ｃ）に示すように波形をわず
かにずらせることによってこの問題はなくなる。マａと
マｂを同相にする必要はないが、マａが常にマｂよりさ
らに正であればこれが望ましい、また、マａとマｂが同
相な場合、スイッチＳｌおよびＳ２が両方ともオフする
最小期間が最大になり、導通の重なりは最も生じ難い。

スイッチング回路が自己発振モードで動作する場合、２
つの発振波形を発生することは不要である。第３図の部
分構成は、マａおよびマｂが直流電圧であり、かつ比較
器Ｃ１およびＣ２がかなりのヒステリシスを有する場合
は自己発振スイッチング回路を実現するのにも適してい
る。

関連する線形回路は双方向電流を供給する場合、抵抗負
荷を駆動する自己発振スイッチング回路の伝達特性の例
が第５図に示されている。第５図（ａ）の第１の例では
、線形回路出力電流が十分に大きいとスイッチＳ１が閉
じる。次に電流が低い値に減少するとスイッチＳ１が開
く。電流が大きくかつ負であるとスイッチＳ２が閉じ、
電流が少なくなれば開く、低い入力レベルではスイッチ
ング回路からの出力がなく、この状態では、第４図（ａ
）に対応する構成の場合のようにスイッチング雑音およ
び歪が避けられる。第５図（ｂ）の第２の例では、すべ
ての信号レベルでスイッチングが発生する。第５図（Ｃ
）の第３の例では、両スイッチが開閉する電流の大きさ
がほぼ等しい。両電流の大きさが第５図（ｄ）に示すよ
うに等しいと、伝達特性は単一のヒステリシスループに
縮退する。この場合、いずれかの与えられた時点でＳｌ
またはＳ２が閉じるので、ダイオードＤＩおよびＤ２は
冗長である。

このタイプの動作の欠点は、スイッチの導通の重なりに
よって接続線マｌおよびマ２の間に電流が流れることが
あることである。第５図（Ｃ）に示すように電流の大き
さを等しくしないことでこの問題が避けられる。

特定の応用では、スイッチング回路電圧マｄおよびマｂ
がシステム動作条件の関数であれば有利なことがある。

たとえば、マａおよびマｂの大きさが温度のヒ昇ととも
に増加すると、線形回路で消費される電力が減少し、線
形回路のストレスが軽減される。

本発明の実施例は、スイッチング回路内に高周波トラン
スを設けることによって電源とシステム端子との間を直
流分離するように構成してもよい。また、別な分岐素子
も必要なことがある。高周波トランスをスイッチング回
路内に埋め込む方法が周知である（たとえば、Ｌ、レン
シンク他の「カックコンパータを用いたキロワット拳オ
フライン・スイッチャの設計」第６回全国固体電力変換
会議論文（パワコンロ）、　第８３−１−Ｈ３−２８頁
、１８７８年５月、　　Ｓ、カッタの「新しいゼロリッ
プル・スイッチングＤＣニーＤＣコンバータおよび集積
磁気回路」、　ＩＥＥＥ電力エレクトロニクス専門家会
議、１８８０年レコード、第１２〜３２頁参照）、この
線形回路は低電力補助電源から給電してもよい、このよ
うに電源とシステム端子の間の直流分離は、大きく重い
定格商用周波数トランスの欠点がなく簡単に行なうこと
ができる。

本発明の実施例は並列に動作する多重スイッチング回路
および関連回路を有する。非反転増幅器の１つの可能な
構成は第６図に示す、各スイッチング回路ＳＣＩ〜ＳＣ
ｎの入力は線形回路出力電流１１である。スイッチング
回路に対応する低域フィルタＬＰＦＩ〜ＬＰＦｎからの
出力信号は、加算回路ＳＮによって線形回路からの出力
に加算される。

未発明の実施例は第７図に示すような増幅器システムの
出力に結合された様々なフィルタを有してもよい、第７
図（ａ）では低域フィルタＦ２が並列ハイブリッドシス
テムＰＨ９１の出力に直列に接続されている。第７図（
ｂ）では低域フィルタＦ３が負帰還ループに含まれてい
る。第７図（ｃ）では負荷がフィルタＦ５によってフィ
ルタＦ４を含む負帰還ループから分離されている。

本発明の１つの実施例である音声電力増幅器の回路図が
第８図に示されている。この増幅器は入力信号マ１を有
し、これはコンデンサＣＩを介してコンデンサＣ２，な
らびに抵抗Ｒ１およびＲ２からなる低域フィルタに交流
結合されている。濾波された信号は演算増幅器Ａ１の正
入力に送られる。この増幅器は抵抗Ｒ８およびＲ７を通
してそれぞれ正電圧源ｖ３および負電圧１ｉｔＶ４から
給電される。これらの抵抗は演算増幅器出力電流を検出
する。この出力電流が低いと、バイポーラトランジスタ
ＱｌおよびＱ２が双方ともオフするが、この電流が十分
に増大すればＱｌまたはＱ２が導通する。　Ｑｌがオン
すれば、トランジスタＱ３もオンし、ＭＯＳ　）ランジ
スタ１１１１がオフする。これによってＭＯＳ　）ラン
ジスタＭ３がオンし、ｖ３からの電流が低域フィルタ（
コンデンサＣ５、およびコイルＬ２からなる）を通して
、コイルＬ１および抵抗Ｒ１８からなりコンデンサＣ４
を負荷とする加算回路に流れる。これらのコイルは、信
号電圧がマＯである電力増幅器出力へスイッチング回路
によって供給される電流の時間的変化速度を制限する。

Ｍｌの電流が増すと、Ｒ１の電流が少なくなるので、最
終的にはＭ３がオフする。　Ｍ３がオフすると、ダイオ
ードＤ８がＭ３のドレーンにおける電圧スイングを安全
値に制限し、Ｒ２の電流を保持する。

抵抗Ｒ８およびＲＩＯは伝達関数にヒステリシスを与え
る。　Ｑｌのコレクタ電流はＲ１２、および電位がＶ３
より低い電圧源Ｖｔによってセットされる。ダイオード
Ｄ３およびＤ５はＱ３の飽和を避ける。抵抗Ｒ１ＢはＱ
３のピーク電流を安全値に制限する。対称性から明らか
なように、Ｍ２．Ｍ４．Ｑ２．Ｑ４および関連回路は、
電流および電圧の極性が反対であるが、ｘｌ、８３、Ｑ
ｌ、Ｑ３および一ト述のこれらの関連回路と同様に機能
する。したがって、増幅器のこの部分はこれ以り考察し
ない、抵抗Ｒ３はＲ５とともにこの増幅器の利得（この
利得はわずかにＲ１およびＲ２にも依存する）を設定し
ている。コンデンサＣ３および抵抗Ｒ４はＡ１のまわり
に負帰還路を与え、その閉ループ伝達関数を規定してい
る。Ｒ４は有限のループ利得の影響を補償する。抵抗Ｒ
５はスイッチング出力信号を検出し、誤差修正信号の袖
山を行なう、ダイオードＤ１およびＤ２はＡ１の出力が
過剰に電圧スイングしないようにしている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の２つの実施例の部分構成図、 第２図は多重ループ負帰還および入力フィルタを利用し
た線形回路のブロー２り図、 第３図はパルス幅変調器スイッチング回路の部分構成図
、 第４図はパルス幅変調器スイッチング回路の電圧波形マ
ｄおよびマｂの例を時間の関数として示す図、 第５図は抵抗負荷を駆動する場合の自己発振スイッチン
グ回路の伝達特性の例を示す図、第６図は多重スイッチ
ング回路を含む本発明の実施例の部分構成を示す図、 第７図は様々な出力フィルタ構成を含む本発明の実施例
のブロック図、 第８図は本発明の実施例である音声電力増幅器の回路図
である。 の　　　　の噛 Ａ１９．演算増幅器 Ａ１〜Ａｎ、増幅段 ８１〜Ｂｎ、帰還回路 Ｆｌ、、、低域フィルタ ＬＣ，、、線形回路 ＬＰＦ、、、低域フィルタ ＳＣ，、、スイッチング回路 ＳＮ、、、加算回路 特許出願人　ユニサーチ、リミテッド 手続補正書 昭和５８年５月７２日 特許庁長官　若杉和夫　殿 ｉ、Ｉｋ件の表示 ■（和５８年特許願第５４０９７号 ２、発明の名称 高効率フィードフォワード誤差修正増幅器システム３、
補正をする者 ・ｈ件との関係　　特許出願人 イ１　所　オーストラリア国、ニューサウスウェールズ
、ケンンントン、アンザックバレート２２１−２２７名
　称　ユニサーチ、リミテッド ４、代理人　〒２３１ イ１　所　横浜市中区不老町１−２−７シヤトレーイン
横浜８０７号 「図面」 ６、補＋Ｆ、の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高効率スイッチング回路と、低歪線形増補手段と、
   加算回路とを含む高効率フィードフォワード誤差修正増
   幅器システムにおいて、 増幅器システム入力信号が該線形増幅手段の第１の入力
   端子に供給され、該線形増幅手段の出力端子に発生する
   出力電圧信号が前記加算回路の第１の入力端子に供給さ
   れ、 該線形増幅手段の出力端子に流れる電流の関数である信
   号が前記スイッチング回路の入力端子に供給され、 該スイッチング回路はスイッチング出力信号が出力され
   る出力端子を有し、このスイッチング出力信号は前記加
   算回路の他の入力端子に供給され、 該スイッチング回路の出力端子に流れるスギ−２チング
   出力電流の時間的変化速度は低域フィルタによって制限
   され、 該スイッチング出力信号の関数である検出信号が線形増
   幅手段の他の入力端子に供給され、該検出信号は、出力
   電圧信号がスイッチング出力信号における歪成分の関数
   であるようになされ、 前記加算回路はスイッチング出力信号および出力電圧信
   号を組み合せてシステム出力端子にシステム出力信号を
   出力し、 該システム出力信号は、システム入力信号の関数であり
   、かつ低レベルの歪を有し、 前記出力端子は負荷が接続可能であり、該出力端子を通
   して該負荷に流れる電流は、ある期間にわたって平均さ
   れた平均出力電流が大きい場合には実質的にスイッチン
   グ回路によって供給されることを特徴とする高効率フィ
   ードフォワード誤差修正増幅器システム。 ２、特許請求の範囲第１項記載のシステムにおいて、前
   記線形＃１幅手段は負帰還ループを含むことを特徴とす
   る増幅器システム。 ３．特許請求の範囲第１項記載のシステムにおいて、前
   記線形増幅手段は複数の負帰還ループを含むことを特徴
   とする増幅器システム。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載
   のシステムにおいて、前記線形増幅手段は、該線形増幅
   手段の入力端子に到来する不要な信号を減衰するフィル
   タを含むことを特徴とする増幅器システム。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載のシステムにおいて、前記スイッチング回路はその伝
   達特性にヒステリシスを有することを特徴とする増幅器
   システム。 ６、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
   載のシステムにおいて、複数のスイッチング回路が並列
   接続に設けられ、各スイッチング回路の出力信号は前記
   加算回路の入力に供給され、該スイッチング回路に設け
   られる加算回路入力端子の数はスイッチング回路の数似
   下に設定であり、各スイッチング回路の出力端子に流れ
   る出力電流の最大時間的変化速度は低域フィルタ手段に
   よって制限されることを特徴とする増幅器システム。 ７、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記
   載のシステムにおいて、１のスイッチング回路出力端子
   に関連する前記低域フィルタ手段は該１つのスイッチン
   グ回路出力端子とその各加算回路入力端子との間に配置
   されていることを特徴とする増幅器システム。 ８、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記
   載のシステムにおいて、１つのスイッチング回路出力端
   子に関連する前記低域フィルタ手段はその各加算回路入
   力端子に設けられていることを特徴とする増幅器システ
   ム。 ９、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記
   載のシステムにおいて、１つのスイッチング回路出力端
   子に関連する前記低域フィルタ手段は２つの部分を含み
   、その一方は前記１つのスイッチング回路出力端子とそ
   の各加算回路出力端子の間に設けられ、その他方はその
   各加算回路入力端子に設けられていることを特徴とする
   増幅器システム。 １０、特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに
   記載のシステムにおいて、前記加算回路の出力に別なフ
   ィルタ手段が設けられていることを特徴とする増幅器シ
   ステム。 Ｉｌ、特許請求の範囲第１項記載のシステムにおいて、
   前記別のフィルタ手段および線形増幅手段は共通の負帰
   還ループを共有することを特徴とする増幅器システム。 ＋２、特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに
   記載のシステムにおいて、前記加算回路の出力には別な
   ２つのフィルタ手段が設けられ、一方のフィルタ手段お
   よび前記線形増幅手段は共通の負帰還ループを共有する
   ことを特徴とする増幅器システム。