JPS59221109A

JPS59221109A - 電力増幅器

Info

Publication number: JPS59221109A
Application number: JP9616883A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kodera; 小寺　康弘
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-05-31
Filing date: 1983-05-31
Publication date: 1984-12-12
Also published as: JPH0562486B2

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】〔発明の技術分野〕本発明はシングルエンデツドプッシュデル回路による電
力増幅器に係シ、特にクロスオーバ歪の防止に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第１図は従来のシングルエンデツドプッシュデル回路に
よる電力増幅器の一例を示す回路図で、信号源１の信号
は初段アンプ２を介して電圧増幅用の第１のトランジス
タ３のペースへ与える。そして外部から電源電圧を印加
される端子ＶＣＣと端子ＢＳの間に抵抗４を介挿し、さ
らに端子ＢＳを定電流源５、バイアス用ダイオード６．
７を介して上記トランジスタ３のコレクタに接続し、該
トランジスタ３のエミッタを基準電位の端子ＧＮＤに接
続する。そしてトランジスタ３のコレクタを第１のドラ
イブトランジスタ８０ペースに接続し、このトランジス
タ８のエミッタを第２のドライブトランジスタ９のエミ
ッタに接続し、コレクタを抵抗１０を介して端子ＧＮＤ
に接続している。そして端子ＢＳと第２のドライブトラ
ンジスタ９０ペースとの間に第２の定電流源１ノを介挿
し、このペースと端子ＯＵＴとの間にバイアス用ダイオ
ード１２゜１３を順方向に直列に介挿している。そして
第３のドライブトランジスタ１４のコレクタを端子ＢＳ
に接続し、ペースを第１の定電流源５とダイオード６の
直列接続点に接続し、エミッタを抵抗１５を介して端子
ＯＵＴに接続している。

そして同導電型のたとえばＮＰＮ型の一対の・ぐワート
ランジスタ１６．１７の一方のトランジスタ１６のコレ
クタを端子ＶＣＣに接続し、ペースをトランジスタ１４
のエミッタに接続し、エミッタを端子ＯＵＴに接続する
ようにしている。

また他方のトランジスタ１７のコレクタを端子ＯＵＴに
接続し、ペースをトランジスタ８のコレクタに接続し、
エミッタを端子ＧＮＤに接続するようにしている。そし
て端子ＢＳ、ＯＵＴ間に帰還コンデンサＣ１を介挿し、
また端子ＯＵＴ　、ＧＮＤ間に直流カットのコンデンサ
Ｃ８およびスピーカＳＰの直列回路を介挿している。

ところでこのようなもので、たとえば信号源１から正弦
波を入力すると、出力ＯＵＴには第２図Ａに示すような
正弦波が出力される。ここで上記正弦波の下側半サイク
ルは、ノ々ワートランジスタ１６がオンし、パワートラ
ンジスタ１７はオンして出力され、逆に下側半サイクル
は・ンワートラン・ゾスタ１６はオフし、ノやワートラ
ンジスタ１７がオンして出力される。ここで、たとえば
無信号時のアイドリング電流が少ないと出力ＯＵＴにあ
られれる正弦波の上・下側のつなぎめで図示Ｂで示すよ
うにクロスオーバ歪を生じる。そして第２図図示Ｃはパ
ワートランジスタ１７のペース電位を示す図で、上記出
力ＯＵＴの上・下側の切換９時に、たとえば・ぐワート
ランジスタ１７のペース電位の立上シが遅れるためにク
ロスオーバ歪を生じることになる。

このようなりロスオーバ歪を防止する手段としては、充
分な無信号時電流を流し、あるいは充分に負帰還をかけ
ることが考えられる。しかしながら充分に無信号時電流
を流すようにすると、効率が低下し、ノぞワートランジ
スタノ６゜１７および電源に大容量のものを必要とする
ことになる。また充分な負帰還をかけると、それによっ
て増幅ダインが低下し、回路動作も不安定にな９発振し
易くなる。また充分な負帰還をかけると高域の電圧利得
は相対的に大きくなシ、それによって中波放送周波数の
信号の飛び込みの問題も生じる。

このために無信号時電流も少なく、かつ負帰還量も少な
くしてクロスオーバ歪を防止する手段として、たとえば
第１図図示り、Ｅ間に破線で囲んで示すように抵抗Ｒと
コンデンサＣの直列回路を介挿するようにしたものがあ
る。このような構成では出力ＯＵＴには第３図Ｆに示す
ような正弦波が出力されｉ４ワートランジスタ８のペー
ス電位はＧに示すようにオフ時にもあまり低下すること
なく常にオン状態にあシ、上・下側半サイクルのつなぎ
めでクロスオーバ歪を生じることもない。

しかしながらこのようなものでは、第１図図示り、Ｅ間
に介挿する抵抗ＲとコンデンサＣの直列回路のコンデン
サＣの値は数ＰＦ程度では効果がなく、致方ＰＦ程度の
容量のものを必要とする。このために第１図に示すよう
な増幅器を集積回路化する場合、上記コンデンサを集積
回路に内蔵することは不可能であり、該コンデンサを外
部接続するためのビンを必要とし、まだここに接続する
外付は用のコンデンサも用ａ！しなければならない。

〔発明の目的〕

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので無信号時電
流を少なくでき、負帰還量も少なくテヨく、しかも外付
けのコンデンサも不必要で°クロスオーバ歪を確実に防
止することができる電力増幅器を提供することを目的と
するものである。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は、シングルエンデツドデツシュゾル回
路の電力増幅器において、同導電型の一対の／４’ワー
トランジスタの一方の動作電流に追従する電流を他方へ
供給し、かつこの他方の・臂ワートランジスタが供給電
流により破壊しないように電流制御を行なうことを特徴
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図と同一部分に同一符号を
付与して第４図に示す回路図を参照して詳細に説明する
。すなわち第４図において、１８は一方のパワートラン
ジスタ１′６を流れる電流１１を検出するトランジスタ
、１９はトランジスタ１８で検出した電流に応じて他方
のパワートランジスタ１７を流れる電流を制御するトラ
ンジスタである。そしてトランジスタ１８のペースヲ一
方のｉｊクワ−ランジスタ１６のペースに接続し、エミ
ッタを抵抗２０を介して端子ＯＵＴに接続している。そ
してトランジスタ１９は２本のコレクタを有、するマル
チコレクタトランジスタでエミッタを端子ＶｃｃＫ接続
し、第１のコレクタをトランジスタ１７０ペースに接続
し、第２のコレクタとペースとを共通に接続するととも
にここにトランジスタ１８のコレクタを接続している。

このような構成であれば、信号源１から、ｌたとえば正
弦波が入力されると、その上側半サイクルの期間にノ４
ワートランノス！りＩｃを流れる電流は、トランジスタ
１８、抵抗２ｏによって検出することができる。すなわ
ち、パワートランジスタ１６のペース−エミッタ間電圧
をＶｂｅ（１６）、トランジスタ１８のペース・エミッ
タ間電圧をＶｂｅ（１８）とし、トランジスタ１６゜１
８のエミツタ面積比をＮ：１とすれば次の１）。

２）、　３）　　式が成立する。

Ｖｂｅ（１６）−＃ｂ、（１８）　＝　Ｉｃ（１８）・
Ｒ（２０）　　−ｒ）ただしＩｃ（１８）はトランジス
タ１８のコレクタ電流Ｒ（２０）は抵抗２０の抵抗値ええ、ｖ、１えいよ　　　　　　　−２）ＩＢは逆′方
向飽和電流Ｉｃ（１６）はトランジスタ１６のコレクタ電流る。

そして４）式で与えられる電流１ｃ（１８）がトランジ
スタ１９によるカレントミラーによりトランジスタ１７
のペースへ流れる。ここで抵抗１ｏに流れる電流を無視
すれば、上記電流１ｃ（１８）によってパワートランジ
スタ１７に余分に流れる電流ΔＩｃ（１７）は次の５）
式で与えられる。

ここでβはノ９ワートランジスタ１７のエミッタ接地電
流増幅率を示す。

したがって、下側半サイクルの電力増幅を受は持つパワ
ートランジスタ１６がオン状態のときに下側半サイクル
を受は持つパワートランジスタ１７には５）式に示す電
流ΔＩｃ（１７）が流れることになる。

また、パワートランジスタ１６が充分にオンになり出力
電位がＶＣＣ電位の近くまで上昇すると、トランジスタ
１８．１９のコレクタ書エミッタ間電圧Ｖｃｅがなくな
りトランジスタ１９のコレクタ電流はほとんどゼロにな
り・ぐワートランジスタ１７はカットオフ状態になって
、・ぞワートランジスタ１６は充分に飽和領域まで達す
るので出力電力は減少しない。

第５図はこのような動作を示す波形図で（ａ）は出力波
形でこの場合、電流検出用のトランジスタ１８には（ｂ
）に示すような検出電流が流れる３、この検出電流が二
次高調波になるのは前述したように、パワートランジス
タ１６の出力電位がＶＣＣ電位の近くまで上昇すると、
トランジスタ１８のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅが
なくなるためである。そして上記検出電流がトランジス
タ１９を流れそのカレントミラーによりトランジスタ１
７のペースに流れることになる。したがって、トランジ
スタ１７のコレクタ電流は（ｃ）に示すように全くゼロ
になることはなく、特に上・下半サイクルのつなぎめで
電流が流れているのでクロスオーバ歪を確実に防止する
ことができる。

第６図は出力波形がクリップした状態を示す波形図で（
ａ）は出力波形、（ｂ）は検出電流、（ｃ）はコレクタ
電流である。すなわちこの場合、ノクワートランジスタ
１６が飽和状態になシ出力波形が完全にクリップすると
検出電流は流れなくなる。

また出力波形がクリップしない状態、すなわち／？ワー
トランノスタ１６が活性領域では、検出電流が流れる。

そしてこの検出電流により　ｚｆクワ−ランジスタ１７
には（ｃ）に示すコレクタ電流が流れる。すなわちこの
波形図からも明らかなように上・下側半サイクルのつな
ぎめでもコレクタ電流は流れているのでクロスオーバ歪
はあられれない。またパワートランジスタ１６が飽和領
域に入ると検出電流がなくなるのでパワートランジスタ
１６から流れる電流は全て負荷へ流れることになり、十
分な出力電流を得ることができる。

第７図は、第２図、第３図と同一条件において、第４図
に示す増幅器の動作を示す波形図でＨは正弦波を入力時
の出力波形、Ｊはこのときのパワートランジスタ１７の
ペース電位を示すものである。この結果からも明らかな
ように上記実施例によれば第１図に示す増幅器において
破線で囲んだ抵抗Ｒ，コンデンサＣを設けた場合と同様
にクロスオー、Ａ歪のない良質な出力波形が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば無信号特電流は少なくしか
も多大な負帰還を行なうことなく、さびに大容量の外付
はコンデンサを用いることなくクロスオーバ歪を防止で
き、特に半導体集積回路化に適する電力増幅器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力増幅器の一例を示す回路図、第２図
は第１図に示す電力増幅器の動作を示す波形図、第３図
は第１図に示す電力増幅器に図示破線で囲んだ抵抗、コ
ンデンサを介挿したときの動作を示す波形図、第４図は
本発明の一実施例を示す回路図、第５図（、）　（ｂ）
　（Ｃ）は第４図に示す回路の動作を説明する波形図、
第６図（、）（ｂ）　（ｃ）は第４図に示す回路でクリ
ツノ状態の動作を示す波形図、第７図は第４図に示す回
路の正常な動作を示す波形図である。１・・・信号源、２・・・初段アンプ、３・・・電圧増
幅用トランゾスタ、５，１１・・・定電流源、６，７゜
１２．１３・・・バイアス用ダイオード、８，９゜１４
・・・ドライブ用ｌ・ランジスタ、１６．１７・・・ノ
ぐワートランジスタ、１８・・・電流検出用トランゾス
タ、１９・・・マルチコレクタトランジスタ。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第４図第７図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

シングルエンデツドプッシュデル回路による電力増幅器
において、同導電型で一方のエミッタを他方のコレクタ
に接続しかつ一方のコレクタを電源、他方のエミッタを
基準電位にそれぞれ接続した一対のノＲワートランジス
タと、このパワートランジスタと同導電型でその一方の
ペースにペースを接続しエミッタにエミッタを接続する
電力増幅器。