JPS59156010A - Driver stage circuit of output amplifier - Google Patents

Driver stage circuit of output amplifier

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Publication number
JPS59156010A
JPS59156010A JP58029306A JP2930683A JPS59156010A JP S59156010 A JPS59156010 A JP S59156010A JP 58029306 A JP58029306 A JP 58029306A JP 2930683 A JP2930683 A JP 2930683A JP S59156010 A JPS59156010 A JP S59156010A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
current
pnp
base
emitters
Prior art date
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Pending
Application number
JP58029306A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Onodera
小野寺 輝雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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 JPS59156010A publication Critical patent/JPS59156010A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34DC amplifiers in which all stages are DC-coupled
    • H03F3/343DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To decrease power consumption at non-signal when a power supply voltage is low and to prevent a chip size from being increased when the titled circuit is formed into a monolithic IC by constituting so that the same numbers of respective emitters of the 1st PNP and the 2nd NPN transistors (TR) of a driver stage are connected in parallel mutually. CONSTITUTION:The 1st and the 2nd diodes D1, D2 decide a bias current to the 2nd and the 3rd transistors(TR) Q2, Q3. A point connecting emitters of the 2nd and the 3rd TRs Q2, Q3 is connected to a reference voltage source Vref. A collector emitter voltage VCE of the 2nd TRQ2 of PNP type is small when a power supply voltage is low. Thus, a current amplification factor (hfe) is decreased. Then, plural numbers of the 2nd TRsQ2 are connected in parallel in order not to decrease the current amplification factor (hfe). There exists a relation in general that each base-emitter voltage VBE is equal when each collector current flowing to an NPN TR and a PNP TR is equal to each other.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は出力増幅器のドライバ段回路に関するものであ
り、特に、電源電圧が低い時、無信号時の消費電力を少
なくシ、かつ、モノリシックicに形成した場合、チッ
プサイズを増大させることのない、低電圧で使用される
オーディオ出力増幅器のドライバ段回路に関するもので
ある。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a driver stage circuit for an output amplifier, and particularly to a driver stage circuit that reduces power consumption when the power supply voltage is low and when there is no signal, and which uses a monolithic IC. The present invention relates to a driver stage circuit for an audio output amplifier used at low voltages without increasing the chip size when formed.

〔従来技術〕[Prior art]

一般に、低電圧で使用するオーディオ出力増幅器には、
第1図に示すようなものがある。以下、その動作原理に
ついて説明する。
Generally, audio output amplifiers used at low voltages include:
There is something like the one shown in Figure 1. The operating principle will be explained below.

オーディオ信号は、オペアンプ1に入力される。前記オ
ペアンプ1の出力は、第1トランジスタQ1のベースに
供給され、増幅される。増幅された信号は、第1.第2
ダイオードD1゜D2および第2.第3トランジスタQ
2 、Q3によって電圧−電流変換される。
The audio signal is input to the operational amplifier 1. The output of the operational amplifier 1 is supplied to the base of the first transistor Q1 and amplified. The amplified signal is transmitted to the first . Second
diodes D1°D2 and the second. Third transistor Q
2, voltage-current conversion is performed by Q3.

前記第1.第2ダイオードDI 、D2は、第2.第6
トランジスタQ2 、Q5+に流れるバイアス電流の大
きさを定める役目をもっている。
Said 1st. The second diode DI, D2 is connected to the second diode DI, D2. 6th
It has the role of determining the magnitude of bias current flowing through transistors Q2 and Q5+.

前記第2.第3トランジスタQ2.Q5のそれぞれのコ
レクタ電流は、第6.第4ダイオードD5.D4に流れ
る。
Said 2nd. Third transistor Q2. The collector current of each of Q5 is 6th. Fourth diode D5. Flows to D4.

前記第3ダイオードD3は第4トランジスタQ4と組合
され、また第4ダイオードD4は。
The third diode D3 is combined with a fourth transistor Q4;

第5トランジスタQ5と組合わされてそれぞれカレント
ミラー回路が形成されている。
A current mirror circuit is formed in combination with the fifth transistor Q5.

従って、前記第6ダイオードD3と第4トランジスタQ
4.第4ダイオードD4と第5トランジスタQ5とを組
合わせてそれぞれカレントミラー回路を形成することに
よって、信号は電流増幅される。
Therefore, the sixth diode D3 and the fourth transistor Q
4. The signal is current amplified by forming a current mirror circuit by combining the fourth diode D4 and the fifth transistor Q5.

この場合一般に、前記第4.第5トランジスタQ4jQ
5としては、大出力を得るために。
In this case, generally the above-mentioned 4. Fifth transistor Q4jQ
5, to obtain high output.

飽和抵抗の低いパワートランジスタか、或いは飽和抵抗
が低く、かつ大電流が流れても大丈夫なように、トラン
ジスタが数十ケ並列に接続されたようなものが用いられ
る。
A power transistor with a low saturation resistance, or a transistor with a low saturation resistance and several tens of transistors connected in parallel is used so that it can withstand large currents flowing.

また、第5.第4トランジスタQ5.Q4のコレクタ同
士の接続点aの出力は、第1抵抗R1を経てオペアンプ
1に帰還される。この回路の交流利得は、前記第1抵抗
R1および仁号諒とオペアンプ入力間に接続された第2
抵抗R2によって定められる。
Also, 5th. Fourth transistor Q5. The output of the connection point a between the collectors of Q4 is fed back to the operational amplifier 1 via the first resistor R1. The AC gain of this circuit is determined by the first resistor R1 and the second resistor connected between the input of the operational amplifier and the first resistor R1.
determined by resistance R2.

また、第2.第3トランジスタQ2.Q5のエミッタ同
士は接続され、その接続点すは、充分インピーダンスが
低く、かつ電流供給能力のある基準電圧源Vrtfでク
ランプされている。
Also, the second. Third transistor Q2. The emitters of Q5 are connected to each other, and the connection point is clamped by a reference voltage source Vrtf that has sufficiently low impedance and has current supply capability.

第2図は、接続点Cに現われる信号波形である。FIG. 2 shows the signal waveform appearing at connection point C.

前記波形のうちAの部分は、第5トランジスタQ 5.
 第2コンデンサC2および負荷抵抗Rt。
The part A of the waveform corresponds to the fifth transistor Q5.
second capacitor C2 and load resistance Rt.

を介して接地に流れる電流によってつくれる。It is created by the current flowing to ground through.

また、Bの部分は、第2コンデンサC2,第4トランジ
スタQ4および接地を介して負荷抵抗l(Lに流れる電
流によって作られる。
Further, a portion B is created by a current flowing through the load resistor l (L) via the second capacitor C2, the fourth transistor Q4, and the ground.

したがって、7部分の信号波形を得るためには、下記(
1)式に示されるような電流が基準電圧源Vrtjへ供
給されなければならない。
Therefore, in order to obtain a signal waveform of 7 parts, the following (
1) A current as shown in equation must be supplied to the reference voltage source Vrtj.

υA;信号波形のlの部分の波高値 ida +信号がAの部分のよう煙波形を示す時の第4
ダイオードD4に流れる電 流 hjtQ5 r第5トランジスタQ5の電流増幅率je また、B部分の信号波形を得るためには、同様に下記(
21式に示される電流が基準電圧源Vrtfより供給さ
れなければならない。この時、前述したオーディオ信号
は正である。
υA: Peak value ida of the l part of the signal waveform + 4th peak value when the signal shows a smoke waveform like the A part
Current flowing through diode D4 hjtQ5 r Current amplification factor je of fifth transistor Q5 Also, in order to obtain the signal waveform of part B, the following (
The current shown in equation 21 must be supplied from the reference voltage source Vrtf. At this time, the audio signal mentioned above is positive.

υB=信号信号波形部分の波高値 id5 ;信号がBの部分のような波形を示す時の第6
ダイオードD3に流れる電 流 hfgt2a : 第4トランジスタQ4の電流増幅率
hfe しかるに、電源電圧が低い時に、前述した接続点Cにお
いて、電源電圧Ycc付近まで振巾な得ようとしても、
一般にモノリシックばのPNP型トランジスターすなわ
ち、第1図における第2トランジスタQ2の電流増幅率
hfgは低く、シかも、電源電圧の低電圧時においては
υB = peak value id5 of signal waveform part; 6th peak value when the signal shows a waveform like part B
Current hfgt2a flowing through diode D3: Current amplification factor hfe of fourth transistor Q4 However, when the power supply voltage is low, even if an attempt is made to obtain a wide amplitude near the power supply voltage Ycc at the above-mentioned connection point C,
Generally, the current amplification factor hfg of a monolithic PNP transistor, that is, the second transistor Q2 in FIG. 1, is low, even when the power supply voltage is low.

前記第2トランジスタQ2のコレクタ・エミッタ間電圧
Vcgが小さくなるため、その時の電流増幅率hfeは
、かなり小さくなる。
Since the collector-emitter voltage Vcg of the second transistor Q2 becomes small, the current amplification factor hfe at that time becomes considerably small.

したがって、出力信号波形のB部分の振幅を接地GND
付近まで得ようとしても、第2トランジスタQ2の電流
増幅率hfgの低下により。
Therefore, the amplitude of the B part of the output signal waveform is connected to the ground GND.
Even if you try to get it close to that, the current amplification factor hfg of the second transistor Q2 decreases.

基準電圧源Vrefより供給されるべき電流が供給され
ず、大きい出力信号が負荷抵抗Rtより取り出せないと
いう問題点があった。
There is a problem in that the current that should be supplied from the reference voltage source Vref is not supplied, and a large output signal cannot be extracted from the load resistor Rt.

この問題の解決策として、従来、一般に、前記第2トラ
ンジスタQ2のコレクタ・エミッタ間電圧Vcgが小さ
い場合にも、電流増幅率hjtが低下しないようにする
為に1例えば、第6図に示すように第2トランジスタQ
2のエミッタをNヶ(図においては5ケ)並列に接続し
、それに合わせて第3トランジスタQ3のエミッタも同
数だけNヶ並列に接続するものが考えられた。
Conventionally, as a solution to this problem, in order to prevent the current amplification factor hjt from decreasing even when the collector-emitter voltage Vcg of the second transistor Q2 is small, for example, as shown in FIG. the second transistor Q
It has been considered that N emitters of the third transistor Q3 are connected in parallel (five in the figure), and the same number of N emitters of the third transistor Q3 are connected in parallel.

しかし、第1.第2ダイオードD1.D2が1倍サイズ
であると、これらのコレクタ電流が定電流10に等しい
のに対して、第2.第5トランジスタQ2 、Q5のコ
レクタ電流は、前記定電流1oの8倍になり、無信号時
の電流が増大し消費電力が大きくなるという問題が生じ
る。
However, first. Second diode D1. When D2 is 1 times the size, these collector currents are equal to a constant current of 10, whereas the 2nd. The collector currents of the fifth transistors Q2 and Q5 are eight times the constant current 1o, which causes a problem that the current increases when there is no signal and the power consumption increases.

これに対して第4図に示す様に第1.第2ダイオードD
1.D2の方も第2.第3トランジスタQ2.Q3と同
じようにエミッタのサイズを8倍にすれば、無信号時に
前記第2.第6トランジスタを流れる電流は、1倍サイ
ズの時と変わらず、定電流1oである。しかしながら、
その反面モノリシックicに形成した場合の素子数の増
加やチップサイズの増大につながるという問題が生じる
On the other hand, as shown in FIG. 2nd diode D
1. D2 also has the second. Third transistor Q2. If the emitter size is increased 8 times as in Q3, the second . The current flowing through the sixth transistor is a constant current 1o, which is the same as in the case of the one-time size. however,
On the other hand, when forming a monolithic IC, problems arise in that the number of elements increases and the chip size increases.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、前記の欠点を除去して、を原電圧の低
い時において、大出力を得ようとする時にも、無信号時
の電流を増やすことなく。
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to obtain a large output when the source voltage is low without increasing the current when there is no signal.

またモノリシックicに形成した場合に、チップサイズ
を増大させることのない出力増幅器のドライバ段回路を
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a driver stage circuit for an output amplifier that does not increase the chip size when formed into a monolithic IC.

「発明の概要〕 前記の目的を達成するために1本発明は、第1のNPN
型トランジスタおよび第1のPNP型トランジスタのそ
れぞれのエミッタ同士を接続し、さらに、前記各々のト
ランジスタのベースに、前記各々のトランジスタと同じ
極性の第2のトランジスタを接続し、かつ、前記第2の
トランジスタのエミッタ同士を接続した出力増幅器のド
ライバ段回路の前記第1のPNP型トランジスタおよび
前記第2のNPN型トランジスタのそれぞれのエミッタ
を互いに同じ数だけ並列に接M−fるようにした点に特
徴がある。
“Summary of the invention” In order to achieve the above object, the present invention provides a first NPN
The emitters of each of the PNP type transistor and the first PNP type transistor are connected to each other, and a second transistor having the same polarity as each of the transistors is connected to the base of each of the transistors; The emitters of the first PNP transistor and the second NPN transistor of the driver stage circuit of the output amplifier in which the emitters of the transistors are connected to each other are connected in parallel Mf in the same number. It has characteristics.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下1図面を参照して1本発明の実施例について説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to one drawing.

第5図は1本発明の一実施例の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

図において、第1.5.4図と同一の符号は同一または
同等部分をあられしている。
In the figure, the same reference numerals as in Fig. 1.5.4 refer to the same or equivalent parts.

第1.第2ダイオードD1.D2は、第2゜第6トラン
ジスタQ2.Q5のバイアス電流を定めている。前記第
2.第3トランジスタQ2゜Q3の工εツタ同士を接続
した点は、基準電圧源Vrgfに接続されている。
1st. Second diode D1. D2 is the second and sixth transistor Q2. The bias current of Q5 is determined. Said 2nd. The point where the terminals ε of the third transistors Q2 and Q3 are connected is connected to a reference voltage source Vrgf.

前述したように、電源電圧の低い時には、PNP型の第
2トランジスタQ2のコレクタ・エミッタ間電圧Vcg
は小さくなる。
As mentioned above, when the power supply voltage is low, the collector-emitter voltage Vcg of the PNP type second transistor Q2
becomes smaller.

従って、電流増幅率hfgが低下する。このため、電流
増幅率bitが低下しないようにするためには、前記第
2トランジスタQ2を複数個。
Therefore, the current amplification factor hfg decreases. Therefore, in order to prevent the current amplification factor bit from decreasing, a plurality of the second transistors Q2 are required.

並列接続せざるを得ない。Must be connected in parallel.

一般に、NPN型トランジスタおよびPNP型トランジ
スタのおのおのを流れるコレクタ電流が等しければ、そ
れぞれのベース・エミッタ間電圧Vaεが等しいという
関係があり、このベース・エミッタ間電圧1/aEは下
記(3)式で求められる。
Generally, if the collector currents flowing through each of an NPN transistor and a PNP transistor are equal, the base-emitter voltage Vaε of each is equal, and this base-emitter voltage 1/aE is expressed by the following equation (3). Desired.

k;ポルツマン係数 T:温度 q:電荷 lc +コレクタ電流 lS:ベース・エミッタ間逆方向飽和電流 今、仮に第5図に示すように第2トランジスタQ2.第
2ダイオードD2をNヶ並列に接続し、第1.第2ダイ
オードDI 、D2に流れる電流を11.第2.第3ト
ランジスタCI21 <115に流れる電流を12とす
ると、各々のベース・工ばツタ間電圧は次式のようにな
る。
k; Portzmann coefficient T: temperature q: charge lc + collector current lS: base-emitter reverse saturation current Now, suppose that the second transistor Q2. N second diodes D2 are connected in parallel, and the first diodes D2 are connected in parallel. 11. The current flowing through the second diode DI, D2. Second. Assuming that the current flowing through the third transistor CI21<115 is 12, the voltage between the base and the terminal of each transistor is expressed by the following equation.

基準電圧源Vrefを基準にすると。Based on the reference voltage source Vref.

Vsrtqs −Vazb2− Vagn1+Vszq
2= 0となる。従って、これを解くと h = 12 となる。
Vsrtqs -Vazb2- Vagn1+Vszq
2=0. Therefore, solving this gives h = 12.

この時、前記第1図から明らかなように。At this time, as is clear from FIG.

11 : ノ0 である。11: No 0 It is.

したがって。therefore.

ノ0 = ノ2 となる。No0 = No2 becomes.

以上述べたように、第5図に示す対向配置された第2ト
ランジスタQ2のエミッタの並列個数と、第2ダイオー
ドD2のエミッタの並列個数とを同じ数にすれば、無信
号時において、定電流ノ0と等しい電流12がそれぞれ
に流れる。
As mentioned above, if the number of parallel emitters of the second transistor Q2 arranged oppositely shown in FIG. 5 is the same as the number of parallel emitters of the second diode D2, a constant current A current 12 equal to 0 flows through each.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、前記のように、第1のNPN型トランジスタ
および第1のPNP型トランジスタのそれぞれのエミッ
タ同士を接続しさらに、前記各々トランジスタのベース
に、前記各々のトランジスタと同じ極性の第2のトラン
ジスタを接続し、かつ前記第2のトランジスタの工ばツ
タ同士を接続した出力増幅器のドライバ段回路の前記第
1のPNP型トランジスタおよび前記第2のNPN型ト
ランジスタのそれぞれのエミッタを互いに同じ数だけ並
列に接続するようにしたので、無信号時の消費電力を多
くすることなく、また、モノリシックICに形成する場
合。
The present invention, as described above, connects the emitters of the first NPN transistor and the first PNP transistor, and further connects the base of each of the transistors with a second transistor of the same polarity as each of the transistors. The number of emitters of each of the first PNP transistor and the second NPN transistor of the output amplifier driver stage circuit in which the transistors are connected and the terminals of the second transistors are connected to each other is the same number as each other. Since they are connected in parallel, there is no need to increase power consumption when there is no signal, and when forming a monolithic IC.

チップサイズを増大させることがないという利点がある
This has the advantage of not increasing the chip size.

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

第1図は従来のオーディオ出力増幅器の回路図、第2図
は、前記第1図の接続点Cにおける出力波形図、第6図
、第4図は第1図の従来のオーディオ出力増幅器の問題
点を解決するだめの回路例を示す図、第5図は1本発明
の一実施例の回路図である。 Dl・・・第1ダイオード。 I)2・・・第2ダイオード。 Q2・・・第2トランジスタ。 Q3・・・第3トランジスタ。 β 第4国 第5口
Figure 1 is a circuit diagram of a conventional audio output amplifier, Figure 2 is an output waveform diagram at connection point C in Figure 1, and Figures 6 and 4 are problems with the conventional audio output amplifier in Figure 1. FIG. 5 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. Dl...first diode. I) 2...Second diode. Q2...second transistor. Q3...Third transistor. β 4th country 5th share

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)各々のエミッタ同士が接続され、その接続点が基
準電圧源に接続された第1のNPN型トランジスタおよ
び第1のPNP型トランジスタと、そのベースが前記第
1のNPN型トランジスタノヘースに接続され、かつ前
記そのベースと短絡されたコレクタに定電流が流れ込む
第2のNP、N型トランジスタと、そのベースが前記第
1のPNP型トランジスタのベースに接続され、かつ前
記そのベースと短絡されたコレクタが信号源に接続され
、さらに、そのエミッタが前記第2のNPN型トランジ
スタのエミッタに接続された第2のPNP型トランジス
タとよりなる出力増幅器のドライバ段回路であって、前
記第1のPNP型トランジスタおよび前記第2のNPN
型トランジスタのそれぞれのエミッタが、互いに同じ数
だげ並列に接続して構成されたことを特徴とする出力増
幅器のドライバ段回路。
(1) A first NPN transistor and a first PNP transistor whose emitters are connected to each other and whose connection point is connected to a reference voltage source, and whose base is connected to the base of the first NPN transistor. a second NP, N-type transistor through which a constant current flows into its collector, which is connected to and shorted to the base thereof, and whose base is connected to the base of the first PNP transistor and shorted to the base thereof; a second PNP transistor whose collector is connected to a signal source and whose emitter is connected to the emitter of the second NPN transistor, the output amplifier driver stage circuit comprising: a PNP type transistor and the second NPN
1. A driver stage circuit for an output amplifier, characterized in that the emitters of each type transistor are connected in parallel in equal numbers to each other.
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