JPS5924562B2 - 音楽演奏用トランジスタ増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、増幅器の標準出力まで変調増幅され、しか
も予め定められた動作範囲における増幅は標準出力まで
は線形である主として音楽演奏用のトランジスタ増幅器
に関するものである。

従来のこの種のトランジスタ増幅器においてトランジス
タ終段回路は、主に出力演算増幅器用に設計されている
。

従ってこれらは出力において抵抗がたいへん低く、内部
抵抗は約０．１Ωである。

高い逆結合（ｈｉｇｈ ｃｏｕｎｔｅｒ ｃｏｕｐ
ｌｉｎｇ ）の帰還回路によって、クリッピングの挿入
（ｃｌｉｐｐｉｎｇｉｎｓｅｒｔ ）までは線形増幅
特性の達成は可能である。

その線形領域内の騒音要素は１％よりはるかに低く、そ
れゆえ騒音は測定はできるが実際には音としては聞こえ
ない。

入力が増大してトランジスタ増幅器の変調の限界に達し
た後は、クリッピングの挿入に伴い、騒音要素が大変急
激な増加を示し、それによりオシロスコープで観察すれ
ば鋸歯状波として現れる大きな歪が発生する。

もし歌を歌ったり、たいへん力強い楽器の演奏をしたり
、あるいは楽器を用いて作曲をしたりするためにトラン
ジスタ増幅器を用いることを望んだとしても、クリッピ
ングの挿入の他にも音の強度のピークや騒音要素の長い
一定の過変調があまりに強く増加して全体の演奏が妨げ
られるので、トランジスタ増幅器は不利であることが音
楽家に判るであろう。

一方、家庭用の音楽装置例えばラジオ、ステレオ、テー
プ及び高忠実度再生装置用の増幅器に関しては、すべて
の音声周波数の記録は、再生の前に手動によりあるいは
自動的に過変調限度以下に制限され、これはまった（音
楽演奏用の増幅器とは異なっている。

トランジスタ増幅器を音楽演奏に用いた場合、例えばギ
ターとかエレクトロバスの弦を強（打ち鳴らすと、電圧
レベルは不規則な形で増加し、それによって突然標準レ
ベルをはるかに越え、極端な過変調となる。

さらに例えば踊りながら歌う間に歌手が口からマイクロ
ホン塩の距離を変えると、音圧受信器であるマイクロホ
ンはその平均標準電圧をはるかに越える電圧を突然増幅
器に与えるので、増幅器の出力は同様に大きく歪むこと
になる。

本発明の目的は、出力が標準出力を越えてもクリッピン
グを抑制し、従って騒音要素がそれほど急には増加せず
、その結果音楽演奏等の情報が誤って伝えられることの
ないような音楽演奏用トランジスタ増幅器を提供するこ
とである。

本発明者は、上記本発明の目的を達成するためには、出
力が標準出力以下のときには変調増幅が線形である予め
定められた動作範囲を有するトランジスタ増幅器の帰還
回路を幾つかの通路に分割し、入力電圧が増大して前記
動作範囲を越えると、すなわち出力が標準出力以上にな
ると、帰還回路に前記範囲から続きかつ越える線形の変
化を生じせしめて、クリッピングを抑制するようにすれ
ばよいことを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明の上記目的は、出力が標準出力以下では変
調増幅は線形である予め定められた動作範囲を有し、標
準出力を越えると飽和する音楽演奏用トランジスタ増幅
器にして、該増幅器の帰還回路に、 （ａ） 前記範囲の上限迄は入力を制御するために出
力電圧を入力に帰還する働きをする第一の通路、（ｂ）
導通電圧が前記範囲の上限であるツェナーダイオー
ドを有し該第−の通路と並列の別の通路、及び （ｅ） 導通電圧が前記範囲より高く、それぞれが異
なっている少なくとも１個の補助通路 を備えることにより、該帰還回路に前記範囲から続きか
つ越える線形の変化を生じせしめて、クリッピングを抑
制することを特徴とする音楽演奏用トランジスタ増幅器
により達成される。

本発明の１実施例を添付図面を用いて説明する。

第１図に於いて、トランジスタ増幅器２としては、例え
ば８０Ｗの出力容量の通常の市販のものが示されている
。

増幅されるべき電圧は非反転入力端子１に加えられ、他
方大容量のスピーカ１７が出力端子３に接続されている
。

増幅器２０反転入力端子にはコンデンサＣ５とこれに直
列の８２０Ωの抵抗Ｒ１が接続され、接地されている。

反転入力端子にはさらに組合せ抵抗Ｒ２が接続されてい
る。

組合せ抵抗Ｒ２は増幅器２の帰還回路４の中に設けられ
ている。

組合せ抵抗Ｒ２は次のように構成されている。

第一の帰還通路Ｐ１ば２０にΩの抵抗Ｒ７を有している
。

第二の帰還通路Ｐ２に於いては導通電圧が６．２Ｖのツ
ェナーダイオード５と１２０にΩの抵抗１０が直列に接
続されている。

第三の帰還通路Ｐ３に於いては導通電圧が８．２ｖのツ
ェナーダイオード６と１２０にΩの抵抗１０が直列に接
続されている。

第四の帰還通路Ｐ４に於いては導通電圧が１３Ｖのツェ
ナーダイオード７と１２０にΩの抵抗１０が直列に接続
されている。

第五の帰還通路Ｐ５に於いては導通電圧が６．２ｖのツ
ェナーダイオード８と１２０にΩの抵抗１０が直列に接
続されている。

第六の帰還通路Ｐ６に於いては導通電圧が８．２■のツ
ェナーダイオード９と１２０にΩの抵抗１０が直列に接
続されている。

第１図に示すように、第四乃至第六の帰還通路はそれぞ
れのダイオードは直列に、抵抗は相互に並列になるよう
に階段状に接続されている。

次にツェナーダイオード５〜９の動作を第２図を用いて
説明する。

第２図の表の第１行目に従って出力が標準出力以下即ち
抵抗Ｒ１における電圧降下が６．２ｖ以下であるとする
と、これはツェナーダイオード５〜９の導通電圧以下で
あるので、表の第１行目の様に帰還回路４内では抵抗Ｒ
７が単独で抵抗Ｒ２として働く。

出力が増大して抵抗Ｒ１における電圧降下が６．２ｖを
越えるとツェナーダイオード５は導通し、ツェナーダイ
オード５に直列に接続されている１２０にΩの抵抗１０
と抵抗Ｒ１との並列回路が形成される。

その結果抵抗Ｒ２の抵抗値は１７．１にΩになり、増幅
度は２５．４から２１．９に減少する。

同様に抵抗Ｒ７における電圧降下が８．２ｖになると、
ツェナーダイオード６も導通するので、ツェナーダイオ
ード６と直列に接続されている別の抵抗１０が前記並列
回路に加わり、抵抗Ｒ２は第２図の表の第３行目の様に
１５にΩとなり、増幅度は１９．３となる。

同様にして、抵抗Ｒ７における電圧降下が２７．４Ｖを
越えれば、すべてのツェナーダイオード５〜９は導通し
、Ｒ２の抵抗値は最終的には１０．９にΩとなり、増幅
度は１４．３となる。

以上の説明から抵抗Ｒγにおける電圧降下の増加に伴い
、帰還回路４における抵抗Ｒ２の値は２０にΩから１０
．９にΩに順次減少し、そのため増幅度は２５．４から
１４．３に順次低下することがわかる。

また、第四乃至第六の帰還通路を第１図の如く階段状に
接続すれば使用するダイオードの導通電圧の種類が少な
（て済むという利点がもたらされる。

第３図は、３つの異なる使用状態での入力電圧と増幅度
との関係を示している。

曲線ａはダイオードを有さす抵抗Ｒγだけを有する場合
の回路のものであり、曲線すはダイオードを有し、かつ
出力に負荷を有さない回路のもの、曲線Ｃはダイオード
を有し、出力に負荷を有する回路の場合を示している。

第３図によれば、曲線ａの場合、ある入力電圧から増幅
度は急激に減少し、曲線す及びＣの場合には、入力電圧
の増加に伴って増幅度がゆっくりと減少していることが
わかる。

第４図は、変調度対騒音要素特性を示すグラフであり、
曲線ａはダイオードを有さす抵抗Ｒ７だげを有する場合
の回路のものであり、曲線すはダイオードを有し、かつ
出力に負荷を有さない回路のもの、曲線Ｃはダイオード
を有し、出力に８Ωの負荷を有する回路の場合を示して
いる。

第４図かられかるように、従来のトランジスタ増幅器は
曲線ａに従って動作するが、本発明のトランジスタ増幅
器によれば、曲線す及びＣで表わされるように、騒音要
素は変調度の増加に伴って大変ゆ・つくり増加し、従っ
てクリッピングの急激な挿入が防止されることがわかる
。

第５図は入力電圧と出力電圧との関係を示すグラフであ
り、５個のツェナーダイオード５〜９によりいかにして
最終的に曲線１６が得られるかを示すものである。

座標軸の原点から進行する第５図の曲線を上にたどれば
、まず６．２ｖの電圧線に達するまでは１つの曲線１１
だげがあり、ここでツェナーダイオード５が導通状態と
なり、曲線１１は曲線１２に併合する。

電圧線８．２Ｖとの交点において、曲線１２は曲線１３
に併合し、次に電圧線１３Ｖとの交点において曲線１４
に併合し、さらに電圧線１９．２Ｖとの交点で曲線１５
に併合し、さらに電圧線２７．４Ｖとの交点で曲線１６
に併合する。

その結果この曲線１６は、出力が標準出力を越えた場合
には出力電圧と入力電圧との関係は非直線性となり騒音
はゆっくり増加するようになっていることを示している
。

出力容量を横軸に、騒音効果を縦軸にとり、第４図に注
目すれば同様のグラフが得られることがわかるであろう
。

変調度が１．０の時に標準出力８０Ｗが得られる。

このことから、曲線ａの特性の従来のトランジスタ増幅
器を用いると、騒音の影響が急激に増加するので、この
ような増幅器は、標準出力を越えることがしばしばある
音楽演奏には実際上使用できないということがわかる。

曲線す或いはＣの特性の場合は、騒音要素は徐々に増加
するので、本発明のトランジスタ増幅器は、標準出力範
囲を越える力強い演奏を伴う音楽用増幅器に最もよく適
したものであることが明らかとなるであろう。

第１図の実施例に於いて、ツェナーダイオード５〜９は
互いに向かい合わされて接続されているが、これは回路
のヒステリシスを防止するためである。

本発明の他の実施例としては、入力電圧が増大するに従
い電子的スイッチ（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ−スイッチ
）により抵抗を接続するようにしてもよい。

本発明のさらに他の実施例においては、帰還回路におい
て接続されている抵抗の抵抗値の減少が電子的に達成さ
れるように設定されている。

（多数のホトセルに対し１つの光を発するダイオードは
反対である。

その光の放射は入力レベルに依存する。

）同様に、帰還回路における抵抗は供給される熱電力が
増幅器の入力電源に依存する温度特性を有する熱抵抗と
してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を図解的に示す回路図、第１
図の実施例における電圧と増幅度との関係を表で示す図
、第３図は入力電圧と増幅度との関係を示すグラフ、第
４図は変調度と騒音特性との関係を示すグラフ、第５図
は入力電圧と出力電圧との関係を示すグラフである。 ２・・・・・・トランジスタ増幅器、４・・・・・・帰
還回路、５〜９・・・・・・ツェナーダイオード、１０
・・・・・・抵抗、Ｐ１〜Ｐ６・・・・・・帰還通路、
Ｒ１・・・・・・抵抗、Ｒ２・・・・・・組合せ抵抗、
Ｒ７・・・・・・抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 出力が標準出力以下では変調増幅は線形である予め
   定められた動作範囲を有し、標準出力を越えると飽和す
   る音楽演奏用トランジスタ増幅器にして、該増幅器の帰
   還回路に、 （ａ） 前記範囲の上限迄は入力を制御するために出
   力電圧を入力に帰還する働きをする第一の通路、（ｂ）
   導通電圧が前記範囲の上限であるツェナーダイオー
   ドを有し該第−の通路と並列の別の通路、及び （ｅ） 導通電圧が前記範囲より高く、それぞれが異
   なっている少なくとも１個の補助通路 を備えることにより、該帰還回路に前記範囲から続きか
   つ越える線形の変化を生じせしめて、クリッピングを抑
   制することを特徴とする音楽演奏用トランジスタ増幅器
   。 ２ 該帰還回路はそれぞれがツェナーダイオードを有す
   る複数の通路より成る階段状通路を備え、それぞれのツ
   ェナーダイオードは前記範囲の上限以上の導通電圧を有
   しており、該階段状通路内の１個の通路は該第−の通路
   と並列に接続されており、該階段状通路内の各ツェナー
   ダイオードは直列に接続されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の増幅器。 ３ 該階段状通路内のそれぞれの通路は抵抗を有してお
   り、該抵抗は前記ツェナーダイオードの直列接続に依存
   せず、互いに並列に接続されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の増幅器。 ４ 該第−の通路は抵抗を有しており、この抵抗は該階
   段状通路内の抵抗と並列関係にあることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の増幅器。 ５ 該帰還回路が、直列に接続されたツェナーダイオー
   ド及び抵抗を有し該第−の通路及び階段状通路と並列に
   接続された少なくとも１個の他の通路を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の増幅器。