JPS5821853B2 - プツシユプルゾウフクカイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電界効果トランジスタを用いたプッシュプル
増幅回路に関するもので、例えばオーディオ増幅回路と
して使用できる。

従来技術とその問題点を第１図および第２図により説明
する。

第１図はＮチャネルとＰチャネルの一対のＭＯ８形電界
効果トランジスタを用いたプッシュプル増幅回路の従来
例を示す図である。

１はＮチャネルの、２はＰチャネルのＭＯ８形電界効果
トランジスタ（以下、単にトランジスタと略称する）で
あり、Ｄ、Ｇ、Ｓはそれぞれのドレイン、ゲート、ソー
ス電極である。

３は例えばスピーカ等のインピーダンス負荷である。

４は直流バイアス電圧源である。

５は交流信号電流源で、例えばＮＰＮ ）ランジスタ
のコレクタ出力を等制約に示しだものである。

６は直流バイアス電流源４および交流信号電流源５の負
荷抵抗で、この負荷抵抗６の電圧降下によりゲート電圧
が与えられる。

７は直流バイアス電圧源で、トランジスタ１および２の
無信号時、すなわち交流信号電流源５が零のとき、の各
ドレイン直流バイアス電流を所定ノ値に設定するだめの
もので、両トランジスタ１．２の特性に応じてその大き
さが調整される。

この直流バイアス電圧源７（図示記号ＶＢ）として実際
には抵抗やダイオード端の電圧降下が用いられることが
多い。

８および９はそれぞれ正および負の電源である。

第２図は第１図の直流バイアス電圧源ＶＢの必要性を説
明する図である。

第２図において、横軸のＶ。

８ はゲート、ソース間電圧、縦軸の１゜はドレイン電
流である。

１１はトランジスタ１の静特性曲線、１３はトランジス
タ２の静特性曲線を示し、図示の電圧値ｖＴを境にして
、Ｖｏ８ 〉ｖＴならばトランジスタ１が特性曲線１１
にしたがい、またＶ。

８〈ｖＴならばトランジスタ２が特性曲線１３にしだが
ってドレイン電流を流す。

これにより、電圧値■１を境にして正負方向に変化する
交流信号をゲート、ソース間に印加すれば、交流信号の
各半波に対応した電流がトランジスタ１またば２を流れ
、Ｂ級プッシュプイレ動作が正しく行なわれる。

しかし、一般にはトランジスタ２の特性は曲線１２とし
て示すように曲線１３からずれており、このずれ幅をＶ
Ｂとすると、ゲート・ソース間電圧Ｖ。

８ がほぼｖＴからｖＴ−ＶＢの間は、トランジスタ１
および２がともにしゃ断され、負荷３に電流を供給しな
い。

すなわち、不感帯が発生し、直線的な増幅が行なわれな
い。

第１図に記号ＶＢとして示しだ直流バイアス電圧源７は
、第２図の曲線１２を曲線１３に移動させる働きをする
ものである。

しかし、以上のような従来回路にはつぎのような問題が
ある。

すなわち、一般にＭＯ８Ｏ８形効果トランジスタは、電
力用といえども相互コンダクタンスが低いので、その利
得が理想的なプッシュプル回路で得られる利得１に達せ
ず、直線性も悪く、まだこのためその駆動回路は出力電
圧以上の振幅で駆動しなければならず、この結果、駆動
回路に出力回路よりも大きな電源電圧を必要とし、出力
回路電源がその駆動回路にも用いられる従来回路に較べ
て電源数が２倍に増加し、製造原価が増加する。

さらに、第１図従来回路では、ゲート・ソース間がイン
ピーダンス的に開放されていることから、各種の誘導雑
音等によってＭＯ８Ｏ８形効果トランジスタが破壊しや
すいという問題もある。

本発明はこの点に注目してなされたもので、上記問題点
を解決することのできるプッシュプル増幅回路を提供す
ることを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明においては、つぎのよ
うな構成を採用する。

すなわち、一対のＭＯ８Ｏ８形効果トランジスタの両ソ
ース電極を共通に接続した結線部を負荷を介して接地し
、両ゲート電極を直接あるいはインピーダンス素子を介
して接続した結線部と上記両ソース電極結線部との間に
抵抗素子を挿入接続し、この抵抗素子を定電流性信号源
で１駆動する構成とする。

以下、図面により本発明を説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す回路である。

第３図において、第１図と同一符号は第１図の場合と同
一物を表わす。

１５は２つのトランジスタ１および２の両ゲート電極の
間に接続された抵抗素子、１４はこの抵抗素子１５の一
端と、両ソース電極を共通接続した結線部との間に挿入
接続された抵抗素子である。

直流バイアス電流源４は抵抗素子１５および１４、さら
に負荷３を介して流れる電流の直流源となっている。

この際、抵抗素子１４の両端には第２図の電圧値■１に
相当する電圧降下が、抵抗素子１５の両端には第２図の
直流バイアス電圧ＶＢに相当する電圧を発生させる。

交流信号電流源５に起因する電流も、同じように抵抗素
子１５，１４および負荷３を流れる。

交流信号電流による抵抗素子１５での電圧降下を避けた
い場合は、適宜、抵抗素子１５の両端にバイパスコンデ
ンサを並列接続すればよい。

以上の構成をもつ第３図実施例回路の利得は、交流信号
電流源５の大きさをｉ６、抵抗素子１４の抵抗値をＲ１
４、負荷３のインピーダンスを２３、この負荷インピー
ダンスＺ３の両端電圧をｅ３、トランジスタの相互コン
ダクタンスをＧｍとおけば で与えられる。

これに対し、第１図従来回路の利得は、第１図の抵抗６
の抵抗値をＲ６として で与えられる。

ただし、Ｒ３は第１図の負荷３の抵抗値である。

Ｒ６二Ｒ１，、ｔたＲ３二Ｚ３ とすれば、利得は第３
図回路の場合の（１）式の方が、第１図従来回路の場合
の（２）式に比較して、（１＋ＧｍＲ３）倍になってい
る。

通常の電力用ＭＯ８形電界効果トランジスタをスピーカ
負荷で用いるとして、上記の１＋ＧｍＲ３はほぼ１５〜
２０の値となる。

ここで、第１図従来回路は、いわゆるプッシュプルのソ
ースフォロワ方式となっているので、利得が低いのはソ
ースフォロワとしての負帰還により低下しているのであ
り、その代償として負帰還による歪率の改善がなされて
いるから、同一の歪率とするためには、第３図実施例回
路においても何らかの負帰還を施さざるを得ないという
点が指摘されるかも知れない。

しかし、周知のようにＭＯ８Ｏ８形効果トランジスタの
静特性は、つぎの（３）式に示すように、２乗特性をも
つことを考慮するならば、第３図回路においても歪は充
分に低減されるのである。

ただし、ＩＤはドレイン抵抗、■Ｄｏ は定数、ＶＧＳ
はゲート、ソース間電圧、ＶＰはピンチオフ電圧で
ある。

しだがって、第３図において、抵抗素子１５での電圧降
下を無視するならばトランジスタ１と２のゲート・ソー
ス間電圧Ｖ。

８ は互に逆位相、負荷３にはトランジスタ１のドレイ
ン電流ＩＤＩ とトランジスタ２のドレイン電流ＩＤ
２ が互に逆位相で流れることから となって、歪成分である２乗項が互に相殺され、歪は発
生しない。

実際には定数ＩＤＯやピンチオフ電圧ＶＰが相互に異な
るので若干の歪成分は残留するが、プッシュプル回路で
は元来、特性的に類似の素子が用いられるので、歪の相
殺効果は充分に得られることになる。

先に（１）式および（２）式に関連して述べた数値例は
出力が数１０ワットのオーディオ用電力増幅回路の場合
であるが、出力数ワットの増幅回路の場合では相互コン
ダクタンスＧｍが０．２以下と低いので、第１図従来回
路の場合でも負帰還量が不充分で、歪低減効果は少なく
、結局のところ歪率および利得の両面からみて第３図実
施例回路が優れてくるのである。

第４図は本発明の具体的な回路例図である。

第４図において、１６は抵抗素子１５の両端に並列接続
されたバイパス用のコンデンサ、１７はＮＰＮトランジ
スタ、１８は抵抗素子であり、この１７と１８とで第３
図の直流バイアス電流源４および交流信号電流源を構成
している。

１９および１９′はその入力端子である。

負荷３としてはスピーカが使用される場合が示されてい
る。

その他の符号は第３図の場合と同じであり、その作用も
第３図実施例と全く同じであるので重ねて説明するとと
は省略する。

以上のように本発明によれば、従来回路に比較して歪低
減効果が大きく、また利得を１以上とすることができる
ことから１駆動段電源と出力段電源を共通にすることが
可能となり電源数を１／２に減少させることができるよ
うになり、また、ゲート・ソース間に抵抗素子１４が接
続されていることから、この間が開放されている従来回
路に較べて、インパルスその他の誘導障害電圧の大きさ
が格段に小さくなり、ＭＯ８形電界効果トランジスタを
誘導障害による破壊から防止できるようになる。

さらに、第３図実施例回路の動作説明の際に交流信号電
流源５について仮定したような理想的な信号電流源は存
在せず、実際は全ての信号電流源は内部抵抗をもつが、
信号電流源５０犬部分が抵抗素子１４に流れるようなイ
ンピーダンス関係にあれば、本発明の効果は失なわれな
い。

また、（３）式に示すような２乗特性が完全な２乗関係
にはなっていないＭＯ８形電界効果トランジスタの場合
は、歪率が若干増すことがあっても、その他の本発明の
効果は失なわれない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図はその静特性を示
す図、第３図は本発明の一実施例回路図、第４図は本発
明の具体的な回路例図である。 符号の説明 １・・・ＮチャネルＭＯ８形電界効果トラ
ンジスタ、２・・・ＰチャネルＭＯ８形電界効果トラン
ジスタ、３・・・負荷、４・・・直流バイアス電流源、
５・・・交流信号電流源、７・・・直流バイアス電圧源
、８，９・・・電源、ＩＬ １２，１３・・・特性曲線
、１４．１５，１８・・・抵抗素子、１６・・・バイパ
スコンデンサ、１７・・・ＮＰＮ トランジスタ、１
９゜１９′・・・入力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ＮチャンネルとＰチャンネルの一対のＭＯ８形電界
   効果トランジスタの両ソース電極を共通に接続した結線
   部をインピーダンス負荷を介して接地し、さらに両ゲー
   ト電極を直接あるいはインピーダンス素子を介して接続
   した結線部と上記両ソース電極結線部との間に抵抗素子
   を挿入接続し、上記一対のＭＯ８形電界効果トランジス
   タのゲート電極を定電流性信号源で駆動するようにした
   ことを特徴とするプッシュプル増幅回路。