JPS58222604A - パルス幅変調増幅器 - Google Patents

パルス幅変調増幅器

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JPS58222604A
JPS58222604A JP57106327A JP10632782A JPS58222604A JP S58222604 A JPS58222604 A JP S58222604A JP 57106327 A JP57106327 A JP 57106327A JP 10632782 A JP10632782 A JP 10632782A JP S58222604 A JPS58222604 A JP S58222604A
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signal
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pulse
input terminal
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Kenji Yokoyama
健司 横山
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Nippon Gakki Co Ltd
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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】 この発明は、BTL 構成された出力段パルス増幅器を
持?パルス幅変調増幅器に関するもので、特に新規な形
で帰還をかける↓うにしたパルス幅変調増幅器に関する
パルス幅変調増幅器は、例えばオーディオ信号等の入力
!号を振幅に応じたデユーティ−比を持つパルス信号に
変換してパルス信号の形で効率よく増幅し、しかる後復
調を行なって増幅出力を得るようにしたものである。こ
のようなパルス幅変調増幅器においては、通常、歪を低
減するために負帰還をかけることが不可欠である。
ところで、この種のパルス幅変調増幅器においてより一
層電源利用効率主高めたい場合、出力段のパルス増幅器
をBTL構成にすることが考えられる。しかしながらB
TL 構成を採用すると、出力が平衡となってしまうた
め(すなわち出力が接地電位に対して対称となってしま
うため)%通常の不平衡入力段に対してそのliの形で
は帰還をかけることが不可能である。この場合、BTL
 *成された出力段の各パルス増幅器毎に入力段を設け
、これら各出力段と入力段との間において帰還をかける
ことが考えられるが、この構成では回路が極めて複雑に
なってしまうという問題がある。
この発明は5以上の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、出力段のパルス増幅器をBTL溝
成にする場合、簡単な回路構成でしかも出力信号をパル
ス信号の形のままで安定に帰還することができるパルス
幅変調増幅器を提供することにあるうそして、この発明
の特徴は、増幅すべき入力信号にBTL 出力段におけ
る第1のパルス増幅器の出力の積分信号を加算し、この
加算結果をミラー積分回路を構成する増幅器の非反転入
力端子へ供給する一方、BTL 出力段のwc2のパル
ス増幅器の出力をこの増幅器の反転入力端子に供給して
積分し、この増幅器の出力を比較器によってキャリア信
号と比較すると共に、この比較出力によシ前記第1.第
2のパルス増幅器を駆動するようKしたものである。
以下、この発明によるパルス幅変調増幅器の一実施例を
図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、この第1図のパルス幅変調増幅器の概略構成を述
べると、符号1は入力信号ei  (増幅すべきアナロ
グ信号)を増幅するバッファ増幅器であシ、また符号2
はコンデンサ3を有してミラー積分回路を構成する演算
増幅器C増幅n1である。
また符号4はこの演算増幅器2の出力とキク11ア信号
ee とを比較する比較器であシ、また符号5はこの比
較器4の出力を同相で増幅する第1のパルス増幅器、符
号6は同比較器4の出力を逆相で増幅する第2のパルス
増幅器である。そしてこれらIg l b iE 2 
Oハルx jlll[m 5−6 ハBTLJ!続すれ
て負荷7の両端を互いに逆位相の出力信号で駆動するよ
うになっている。応らに、パルス増幅器5の出力は抵抗
8を介して演算増幅器2の反転入力端子に帰還され、ま
たパルス増幅Wh6の出力は抵抗9を介して演算増幅器
2の非反転入力端子に帰還されるようになっている。
昼下、このパルス幅変調増幅器の構成を詳述すると、符
号10は入力信号e1 が供給され・る信号入力端子で
ある。この信号入力端子10は、バッファ増幅器1を構
成す嶌演算増幅器11の非反転入力端に接続されると共
に、抵抗12を介して接地されている。演算増幅器11
0反転入力端子と出力端子とは直接接続され、同−力端
子は抵抗13(第1のインピーダンス素子、値R1)を
介して演算増幅器2 C増幅器)の非反転入力端子に接
続されている、この演算増幅器2の非反転入力端はコン
デンサ14(第1の容量素子、値C)を介して接地され
、同演算増幅器2の反転入力端子は、抵抗15 (第2
のインピーダンス素子、値R’  )を介して接地され
ると共にコンデンサ3(第2の容量素子、値C)を介し
て同演算増幅器20出力端子に接続され、同出力端子は
比較器4の■入力端子に接続されている。この比較器4
のO入力端子にはキャリア信号源16から三角波状のキ
ャリア信号+5(B が供給されている。この場合、キ
ャリア信号e0の周波数は、前記入力信号e1 の上限
周波数よシ充分に高い一定値に設定されている。この比
較器4の出力は、非反転形のパルス増幅器5(第1のパ
ルス増幅器)の入力端子に供給されると共に、反転形の
、パルス増@器6(第2のパルス増幅器)の入力端子に
供給されている。そして、ノ(ルス増幅器50出力端子
は、トランス18の一方の巻線18aと信号出力端子1
9aを順次弁して負荷7の一端に接続され、パルス増S
器6の出力端子は、トランス18の他方の巻締18bと
信号出力端子19bt順次介して負荷7の他端に接続さ
れている。また信号出力端子19a、19bの間にはコ
ンデンサ20が介挿されている。この場合、トランス1
8とコンデンサ20とからなる部分は、パルス増幅器5
.6の出力信号中のキャリア信号成分を阻止するフィル
タ回路21を構成している。一方、前記パルス増幅器5
の出力端子は抵抗8(第3のインピーダンス票子、値R
′2)を介して前記演算項@器2の反転入力端子に接続
され、また前記パルス増幅器6の出力端子は抵抗9(第
4のインピーダンス素子。
値R2)を介して演算増幅器2の非反転入力端子に接続
されている。なシ、この実施例において、パルス増幅器
5,6には各々電源電圧+E、−Eが供給され、また抵
抗9とコンデンサ14とKよシ決まる時定数C1,R2
′3>よび抵抗8とコンデンサ3とによシ決まる時定数
02. R′2 はキャリア信号ee の周期に対して
充分大きな値に設定されている。
次に、以上の構成におけるこの実施例の動作を第2図に
示すタイムチャートを参照して説明する。
tず、演算増幅器11の出力信号の電圧は入力信号e1
  の電圧に等しい。この演算増幅器11の出力信号は
抵抗13を介して演算増幅器2の非反転入力端子に供給
されるが、この場合、抵抗13とコンデンサ14と罠よ
り決まる時定数C工、R1は入力信号e1  の上限周
波数の周期に対して充分小さいため、同非反転入力端子
に得られる信号e0の電圧は、入力信号el の電圧に
略等しい。
今、入力信号e1  が第2図(イ)に示すように正電
圧であったとする。この場合、信号e1  の電圧は前
述したように前記入力信号e1  の電圧に略等しい電
圧となっている。ここで、@2図ρIIC示す時刻t。
にシいて、演算増幅器2の出力信号e2(実線で示す信
号)の電圧と、キャリア信号ee(一点鎖線で示す信号
)の電圧との関係が82 >ee となっていたとする
、この場合、比較器4の出力信号e3 けハイレベルで
あるから、パルス増幅器5の出力信号04 は、第2図
に)に示すように略電圧E1またパルス増幅器6の出力
信号へは、同図(ホ)に示すように略電圧−Eとなって
いるうこの場合、信号らは抵抗9とコンデンサ14とに
よって積分されるから、信号e1  の電圧は、第2図
←)に示すように時定数C,、R2で決まる傾斜で下降
する。ただし、この信号e□ の変化量は極めて僅かで
ある(第2図(ロ)の波形は電圧軸を拡大しである)。
一方、演算増幅器2の反転入力端子の信号e′□ の電
圧は帰還が施された演算増幅器の性質から、常に信号e
□の電圧に等しくなシかり抵抗15にはこの信号e′1
  によって決まる電流1が流れているつしたがって、
この場合、抵抗8には信号e4 の電圧Eと信号e′□
の電圧(すなわち信号e1 の電圧に略等しい電圧)と
の差による・電流が流れ、この電流から前記電流1を減
算した電流がコンデンサ3°を介して演算増幅器2の出
力端子へ流れ込む。この結果1.、信号e2 の電圧は
、第2図e)に示すよらに一定傾斜で下降してゆく。
次に、時刻t1  において、信号e2 と信号eeと
の電圧関係がe2<ec  に逆転したとする。この場
合、信号03 はハイレベルからローレベルに移行する
から、信号04 は電圧+Eから電圧−Eへ、また信号
ζは電圧−Eから電圧+Eへ各々移行する。この結果、
抵抗8には信号e′□の電圧と信号e4 の電圧−Eと
の差による電流が流れ、この電流に前記電流量を加算し
た電流がコンデンサ3を介して演算増幅器2の出力端子
から抵抗815の接続点に向って流れる。この結果、信
号e2の電圧は、第2図(うの期間T□に示すように一
定傾斜で上昇する。一方この期間T1  におい、ては
信号へ か電圧子Eとなっているから、第2図(ロ)に
示すように信号e1  も時定数C1,R2で決まる傾
斜で上昇する。
次に、期間T が経過して信号e2  と信号ecとの
電圧関係が82 > ec  に逆転したとする。この
場合、信号e3 けローレベルからハイレベルに移行す
るから、信号e4 は電圧−Eから電圧+Eへ、また信
号弓は電圧子Eから電圧−Eへ各々移行する。この結果
、抵抗8には信号e4 の電圧+Eと信号e′1  の
電圧との差による電流が流れ、との電流から前記電流l
を減算した電流がコンデンサ3を介して演算増幅器2の
出力端子に流れ込む。この結果、信号e2 の電圧は、
第2図(/つの期間T2  に示すように一定傾斜で下
降する。一方この期間T2 においては、信号−が電圧
−Eとなっているから、第2図(ロ)に示すように信号
e1  も時定数C,、R2で決まる傾斜で下降する。
そして、この期間T2 が経過すると、信号e2と信号
ec  との電圧関係が再び逆転し、以下同様にして上
述した動作が繰り返される。
すなわちこの実施例によれば、信号e2 はその立上り
傾斜と立下シ傾斜が入力信号e1 の電圧に応じて変化
する三角波となり、かつその周波−はキャリア信号ec
 の周波数と等しくなるから、出力信号84 m C4
として2周波数がキャリア信号ee の周波数に等しく
、かつデユーティ−比が入力信号e1  の振幅に比例
したパルス信号を得ることができ、しかも抵抗8による
負帰還作用によシ歪が大幅に低減される。またとの実施
例によれば。
抵抗9.コンデンサ14を設けたことにより、演算増幅
器2の非反転入力端子における信号e1 は、入力信号
e1  に信号e4の積分信号、すなわち入力信号e1
  と逆相関係にあるアナログ信号が加算された信号と
なるからCすなわち負帰還がかけられたことになるから
1 この負帰還作用によって歪が更に低減される。
そして以上のようにして得られた信号e4 、C4はフ
ィルタ回路21を介して復調されて出力信号e6− e
g  となシ、負荷7の両端に供給される。
この場合、信号e。と信号焉 とは互いに逆位相関係と
なっている。なお、以上の説明においてはキャリア信号
ec を三角波として説明したが、このキャリア信号e
e  としては正弦波等を使用することもできる。
次に、この実施例KThける信号入力端子10と信号出
力端子19a、19bとの間における利得Gv につい
て考察する。まず時定数C1R2゜C2R’、け、キャ
リア信号ee の周期に対して充分大であるから、アナ
ログ信号についてのみ考察すると、信号e と信号e 
11 とが等しいことから、なる関係が成り立つ。ここ
で、信号らは信号e□の逆相信号であるから、!![1
記(11式は。
となる。またここで抵抗8.9.13.15の各抵抗値
を、−R1== R’、およびR2== R’2  と
なるように各々設定すれば(2)式は。
2 R1(I o=u2e l と変形することができる。そして信号出力端子19a、
19b間の電圧Fi 2 e oであるから、利得G 
け。
となりk R1と82  の比によって決定することが
できる。
次に、この実施例にかける反転増幅器17とパルス増幅
器5,6とからなる部分の異体回路を第3図に示す。
第3図において、第1図における比較器4の出力信号e
3は1反転形のパルス増幅器6を構成するMOS 電力
形電界効果トランジスタC以下、MOS  パワーFE
T  と略称する1   6a、6bの両ゲートに供給
されると共に、非反転形のパルス増幅器5を構成する反
転増幅器17シよびこれK[(MOS FET  5m
 、 5bの入力端に供給されティh、MO8ハ’7−
 FET  5 a 、 6 a〕両’/ −スと、 
MOS パワーFF2T5b、6bの両ソー2゛との間
には直流電源22から電圧2Eが供給されている。この
場合、直流電源22の正負側電源端子間には抵抗値の等
しい抵抗23a、23b  (値は共にr)が順次直列
に接続されると共に1これら両抵抗23a 、23bの
接続点はボルテージフォロワ回路24を介して接地され
、これによってMOS パ’7− FET  5 a 
、 6’aの両ソースへの印加電圧と%MOB  パワ
ーI+’ET5b、6bの両ソースへの印加電圧が各々
電、圧十B、−Eに保持されるようになっている。そし
て、MOS  パワーFET5a、5bの両ドレインは
共通接続され。
この接続点から出力信号e4 が取シ出され、tたMO
S パフ−FKT6a、6bの両ドレインは共通接続さ
れ、この接続点から出力信号6が取り出されるようにな
っている。
以上の説明から甲らかなように、この発明によるパルス
幅変調増幅器によれば、入力信号にBTL出力段におけ
る第1のパルス増幅器の出力信号の′積分信号を加算し
て増幅器の非反転入力端子へ供給する一方、BTL  
出力段にかける第2のパルス増幅器の出力信号を前記増
幅器の反転入力帰子へ供給して積分し、さらにこの増幅
器の出力をキャリア信号と比較し、この比較出力により
前記第1、第2のパルス増幅器を駆動するようにしたの
で、出力段のパルス増幅器をBTL 構成にする場合。
アクティブ素子を用いることなく極めて簡単な回路構成
でしかも出力信号をパルス信号の形のままで安定に帰還
することができ、これによって低コスト、低歪率のパル
ス幅変調増幅器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるパルス幅変調増幅器の−実tI
fA例の構成を示す回路図、第2図は同実施例の動作を
説明するためのタイムチャートh sga図は同実施例
における出力段パルス増幅器の具体回路を示す回路図で
ある。 2・・・・・・増幅器(演算増S器)、3・・・・・・
第2.の容量素子(コンデンサ)、4・・・・・・比較
器、5・・・・・・wclのパルス増幅器、6・・・・
・・gg2のパルス増幅器、7・・・・・・負L8−・
・・g3のインピーダンス素子(抵抗)、9・・・・・
・第4のインピーダンス素子(抵抗)。 10・・・・・・信号入力端子、13・・・・・・第1
のインピーダンス素子(抵抗)、14・・・・・・第1
の容[l−素子Cコンデンサ1.15・・・・・・第2
のインピーダンス素子C抵抗)、16’−・・・・・キ
ャリア信号源、21・・・・・フィルタ回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ 非反転入力端子が第1の容量素子を介して接地され
    ると共に第1のインピーダンス素子を介して信号入力端
    子′に接続され5反転入力端子と出力端子との間に第2
    の容量素子が介挿され。 かつ前記反転入力端子が第2のインピーダンス素子を介
    して接地された増幅器。 ■ 前記増幅器の出力とキャリア信号とを比較する比較
    器。 ■ 前記比較器の出力によって駆動され、かつフィルタ
    同格を介して負荷の両端を互いに逆位相の信号で駆動す
    る第1.第2のパルス増幅器。 ■ 前記第1のパルス増幅器の出力をIIE3のインピ
    ーダンス素子を介して前記増幅器の反転入力端子へ帰還
    すると共に、前記第2のパルス増幅器の出力なIF5の
    インピーダンス素子を介して前記増幅器の非反転入力端
    子へ帰還する帰還同格。 を各kJ%備してなることを特徴とするパルス幅変調増
    幅器。
JP57106327A 1982-06-21 1982-06-21 パルス幅変調増幅器 Granted JPS58222604A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3925159A1 (de) * 1988-12-28 1990-07-12 Pioneer Electronic Corp Impulsbreitenmodulationsverstaerkerschaltung
JP2007074670A (ja) * 2005-09-09 2007-03-22 Nec Electronics Corp 差動増幅回路および半導体装置

Cited By (3)

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JP4694323B2 (ja) * 2005-09-09 2011-06-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 差動増幅回路および半導体装置

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