JPS59107611A - 増幅器 - 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、各種音響機器に用いて好適な増幅器に関する
。

音響機器の出力段には、電源側トランジスタと接地側ト
ランジスタとをたて型に接続した、プッシュプル電力増
幅回路が多用されている。プッシュプル電力増幅回路に
入力信号が供給されると、その極性に対応して一方がオ
ン状態に動作し、他方がオフ状態に動作する。この動作
が交互に行われて、交流出力が得られるのであるが、パ
ワートランジスタのオン・オフ動作が遅延することがあ
る。

この現象は、トランジスタのストレージタイムとして知
られている。ストレージタイムは、トランジスタのベー
スに過大な入力電流が供給され、トランジスタのベース
・エミッタ接合が順方向バイアスされるだけでなく、そ
のベース・コレクタ接合も順方向バイアスされ、結果と
してトランジスタが飽和領域に駆動された時に発生する
。

本発明者等の検討によると、初段増幅回路からプッシュ
プル出力増幅回路までの一連の増幅系において、入力信
号が大振幅（過大入力）のとき、各段の電圧増幅用もし
くは電流増幅用のトランジスタが飽和領域に駆動される
危険があり、ストレージタイムが発生することが判明し
た。トランジスタのベースに過大電流が供給されると、
その後にベース入力電流が零となっても領域中にエミッ
タ領域およびコレクタ領域より注入された少数キャリヤ
が、ライフタイム相当の時間蓄積されるのでコレクタ出
力電流はベース入力電流の波形変化に対応せず波形歪が
発生する。従って、ストレーシタイムに対応した時間幅
の間、出力信号に高調波成分が表われることもある。上
記出力信号の波形歪は、音響機器において音質劣化とな
って表われることが判明した。また、出力信号に高調波
成分が表われると、いわゆるラジカセの場合など、電波
として放射した後アンテナに受信され、これがノイズの
一因となることも判明した。

依って、本発明の目的とするところは、波形歪の低減さ
れた増幅器を提供することにある。

以下、第１及び第２図を参照して本発明の電圧利得可変
増幅器の一実施例を述べる。

端子１は、電圧利得可変増幅器（以下において増幅器と
いう）を半導体集積回路化した際の外部接続端子を示し
、入力信号ｖ、Ｎが供給される。入力信号ｖ１Ｎは、初
段増幅回路ＩＫよってＡ倍に増幅され、次段のＡ級駆動
増幅器２へ供給される。

Ａ級駆動増幅器２は、ダーリントン接続されたトランジ
スタＱ＋　ｔ　Ｑ　ｔ　を位相補償用コンデンサＣＩ等
によって構成されている。

Ａ級増幅器２の出力信号は、トランジスタＱ。

のコレクタに表われる。Ｃ８，は定電流負荷回路である
。Ａ級増幅器２の出力信号Ｖ。が正極性であるとき、定
電流回路Ｃ８１から得られる電流は、ダーリントン接続
された電源側トランジスタＱ３のベースへ流れ、そのエ
ミッタ電流によってトランジスタＱ４がオン状態に動作
する。この際、トランジスタＱ、はオフ状態であり、接
地側パワートランジスタＱ６もオフ状態となる。＋ｖｏ
。電源から、トランジスタＣ４，出力端子２．コンデン
サＣ８を介し、負荷であるスピーカＳ、に出力電流■、
が流れる。そして、出力端子２の振幅の変化は、帰還係
数βの負帰還回路３を介して初段増幅回路１０入力端へ
負帰還される。

なお、ダイオードＤ＋　−Ｄｔ　−Ｄａはレベルシフト
用であり、２番端子の電圧レベル２ＶＣＣ１を基準にし
て、定電流回路Ｃ８，を介して供給される電流にもとづ
きトランジスタＱ、のベース電圧を所定の電圧値に保持
する。そして、Ａ級増幅器２の出力信号Ｖ。が負極性の
とき、＋■ＣＣ１電源、トランジスタＱ、、Ｑ、を介し
てトランジスタＱ６にベース電流が供給され、これがオ
ン状態に動作する。この際、トランジスタＱｓ　、Ｃ４
はオフ状態となり、出力電流工、が流れる。そして、２
番端子の振幅の変化は、β倍の負帰還回路３を介して初
段増幅器１の入力端へ帰還される。なお、コンデンサＣ
８は、いわゆるブートストラップ動作によって、＋ＶＣ
ＣＩの電圧よりも高レベルの電圧を有する＋ＶＣＣ２電
圧を得るためのものであり、抵抗Ｒ８はライン、、ｅＩ
に初期電源を供給する。

ここで注目すべきは、利得可変回路１１の回路動作であ
る。利得可変回路１１は、Ａ級増幅器２の出力信号の振
幅を検出し、トランジスタのオーバードライブを防止す
る。その回路動作は、以下に述べるようにして行われる
。

いま仮りに、Ａ級増幅器２から大振幅の正極性の出力信
号■。が得られたとする。トランジスタＱ＋＋　ｔ　Ｑ
ｔｔのエミッタ電圧が上昇する。トランジスタＱ＋ｔ　
ｓ　Ｑｔｔの各ベースには、抵抗Ｒ，，、Ｒ，、、Ｒ，
。

の抵抗比で分圧された電圧により、所定のベース電圧が
供給されている。この場合、ＰＮＰ型のトランジスタＱ
＋　＋がオン状態になり、ＮＰＮ型のトランジスタＱ＋
ｔはオフ状態になる。出力信号Ｖ。の振幅に対応した電
流ｉＩが抵抗Ｒ，，，）ランジスタＱｕを介してアース
ラインへ流れる。しかし、抵抗Ｒ□を介しているので、
出力信号Ｖ。が所定振幅以上のときにのみ、上記電流ｉ
Ｉが流れる。これは、出力信号ｖ０が所定レベル以上の
とぎ、トランジスタＱＩＩがオンとなり、トランジスタ
Ｑｓ　＝　Ｃ４のベースに供給される入力電流を低減し
、トランジスタＱ４のストレージタイムを低減する。故
に、２番端子の振幅は、第２の特性ａＫ示すようにトラ
ンジスタＱ、のストレージタイムの大きいものからａ′
に示す如く、強制的にストレージタイムが小さく波形歪
の小さい特性に変換される。言い換えれば、入力信号Ｖ
ＩＮが所定振幅以下のとき、１番端子から２番端子まで
の全利得によって増幅された出力信号が得られる。

これに対し、入力信号■ＩＮが所定振幅以上のとき、異
った利得によって増幅された出力信号が得られる。

一方、大振幅の負極性の出力信号ｖ０がＡ級増幅器２の
出力から表われた場合、トランジスタＱ＋ｔがオン状態
になる。そして、十■。ｃ１電源から、トランジスタＱ
□、抵抗Ｒ□を介して電流ｉ、が流れ、出力信号Ｖ。の
極端な低下な低減する。上記電流ｉ、の電流値は、抵抗
Ｈ□の抵抗値によって調整される。これは、出力信号■
。が所定レベル以下のとき、トランジスタＱ１１がオン
となり、トランジスタＱ、、Ｑ、のコレクタ電位の極端
な低下を低減する。万一、トランジスタＱ、、Ｑ、のコ
レクタ電位の極端な低下が生じると、トランジスタＱ　
ｌ＋Ｑｔ　、Ｑ、、Ｃ６の少なくともいずれかひとつの
トランジスタのストレージタイムが極端に大となって波
形歪が大きくなる。これに対し、本発明によれば第２図
の特性すに示すようにトランジスタのストレージタイム
の大きいものからｂ′に示すようにストレージタイムが
小さく波形歪の小さなものに変換される。

ちなみに、上記利得可変回路１１を設けない場合は、入
力信号ｖ１Ｎが大振幅のとき、出力信号は第２図に仮想
線で示す如きハードクリップ波形となる。そして、スト
レージタイム発生時において、波形歪が発生する。また
、波形歪の発生位置に、高調波成分が発生することもあ
る。しかし、上記利得可変回路１１を設けることにより
、波形歪の発生原因となるトランジスタのべ一イ電流オ
ーバードライブを防止するとともに、第２図の特性ａ′
。

６に示すようなソフトクリップ波形を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す利得可変増幅装置の回
路図、 第２図は同上の回路動作を示す波形図である。 １・・・初段増幅器、２・・・Ａ級増幅器、３・・・負
帰還回路、１１・・・利得可変回路、ＶＩＮ・・・入力
信号、ｌ１ｔＩ、−・・出力電流、Ｑ＋　ｔ　Ｑｔ　ｔ
　Ｑｓ　＊　Ｑａ　ｔ　Ｑｓ　？　Ｑａ　ｐＱ？　−Ｑ
ｔＩ、　Ｑ□・・・トランジスタ、Ｃ１・・・コンデン
サ、ＳＰ・・・スピーカ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、正極性時の入力信号が第１の所定レベル以上のとき
   オン状態に動作する第１のトランジスタと、負極性時の
   入力信号が第２の所定レベル以下のときオン状態に動作
   する第２のトランジスタとをそれぞれ具備し、入力信号
   過大時の増幅利得を可変して歪の発生を低減するように
   構成した増幅器。