JPS5935206B2 - トランジスタ直結増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として低周波前置増幅器などに用いるトラン
ジスタ直結増幅器に関するもので、特に電源を投入した
時に発生するパルス状雑音を防止するようにしたもので
ある。

一般に低周波前置増幅器などに用いられるトランジスタ
直結増幅器においては、電源スィッチの投入後、トラン
ジスタが定常動作点に達するまでに急激な直流電圧変化
が起こり、それが結合用コンデンサと負荷によって微分
され、後続の増幅器で増幅されてスピーカよりパルス状
の雑音として発音されていたため、聴取者に不快感を与
えるという欠点があった。

本発明は特に電源スイツチ投入後、増幅器に急激な直流
電圧変化が起こる間、増幅動作を停止させてパルス状雑
音を防止するようにしたトランジスタ直結増幅器を提供
するものである。

以下、本発明の詳細な説明するが、その前に本発明の理
解を容易ならしめるために、まず第１図の従来例につい
て説明する。

第１図はデープレコーダやステレオ装置の前置増幅器を
半導体ＩＣで構成する場合によく用いられるトランジス
タ直結増幅回路の例である。

第１図において１は入力端子、２，３．４はバイアス供
給用抵抗、５は初段増幅用トランジスタでそのコレクタ
は抵抗６を介してデカップリング回路を構成する抵抗１
７．コンデンサ１８の接続点ａに接続され、エミッタは
抵抗７を経て接地されている。

トランジスタ５のコレクタには次段増幅用トランジスタ
８のベースが直結され、トランジスタ８のエミッタは抵
抗９を経て接地さヘ コレクタは抵抗１０を介して電源
電圧Ｖｃｃに接続されるとともに終段エミッタホロワ用
トランジスタ１１のベースが接続される。

トランジスタ１１のコレクタは電源電圧Ｖｃｃに、エミ
ッタは抵抗１２を経て接地されるとともに抵抗１３を経
て初段増幅用トランジスタ５のエミッタに接続される。

トランジスタ１１のエミッタは出力端子１４にも接続さ
れる。

なお入力端子１には通常、結合コンデンサ１５を介して
信号源抵抗１６の信号が加えられる。

この回路における動作を次に示す。

抵抗２と３により電源電圧Ｖｃｃを分圧し、抵抗４を介
して初段増幅用トランジスタ５のベースバイアスが与え
られ、トランジスタ５，８，１１は直結されていて出力
端子１４であるトランジスタ１１のエミッタからトラン
ジスタ５のエミッタに抵抗１３によって直流負帰還が施
されて各トランジスタの動作点が決められている。

ここでトランジスタ５，８が増幅回路として動作し、ト
ランジスタ１１がエミッタホロワとして動作する。

トランジスタ５および８による増幅度が十分太きいもの
とすると、第１図における直結増幅器の直流利得Ｇは、
抵抗７の抵抗値をＲ７、抵抗１３の抵抗値をＲ１３とす
ると（１）式で決まる。

Ｇ−１＋Ｒ１３／Ｒ７・・・・・直） このように第１図の直結増幅回路は、利得Ｇの周波数特
性が平担な増幅器としてまた抵抗１３と並列に交流的な
負帰還回路を接続することによって任意の周波数特性を
もった増幅器を実現することができるものである。

次に第１図の回路における電源投入時の過渡特性につい
て説明する。

すなわち直流電源Ｖｃｃが与えられた直後の動作を考え
てみる。

電源電圧Ｖｃｃが与えられるとａ点の電位はデカップリ
ング回路の抵抗１７、コンデンサ１８により決まる充電
時定数で上昇する。

入力端子１は結合コンデンサ１５と信号源抵抗１６が直
列に接続されて接地される形となるため電源電圧Ｖｃｃ
が与えられて後、ａ点の電位が上昇し、それよりさらに
遅れてトランジスタ５のベース電位は結合コンデンサ１
５への充電につれて上昇する。

通常、抵抗４は増幅器の入力抵抗を高くとるため比較的
大きな値（数十にΩ以上）に設定されるため結合コンデ
ンサ１５への充電時間は０．２〜０．５〔秒〕程度であ
る。

したがって電源投入直後は、トランジスタ５のベース電
位が動作開始電圧に達しないためトランジスタ５は遮断
状態にある。

またａ点の電位が十分上昇していないため、トランジス
タ８のベース電流が小さくトランジスタ８も遮断状態に
ある。

そのため電源電圧Ｖｃｃから抵抗１０を経てトランジス
タ１１へ大きなベース電流が供給されることになり、ト
ランジスタ１１は飽和状態となり出力端子１４は電源電
圧Ｖｃｃ投入と同時に電源電圧Ｖｃｃに向って急上昇す
る。

次に、ａ点の電位が上昇するにつれ、トランジスタ８の
ベース電流が増加し、遂にはトランジスタ８が飽和状態
に達する。

抵抗９の抵抗値が抵抗１０のそれに比べて非常に小さい
のが普通（利得を十分得るため）であるから、この時ト
ランジスタ１０のコレクタ電位は０〔ｖ〕近くとなりト
ランジスタ１１は遮断状態となって出力端子１４の出力
電位は０〔ｖ〕となる。

さらに時間が経つと結合コンデンサ１５への充電が進み
、トランジスタ５のベース電位が上昇シてトランジスタ
５が定常動作状態に達する。

これにともなってトランジスタ８およびトランジスタ１
１が定常動作点に達し、出力端子１４が定常動作点に達
する。

第１図における電源投入時の出力端子１４の直流電圧変
化を第２図に示す。

ここでトランジスタ１１が飽和に達する（ｂ）領域およ
びトランジスタ８が遮断状態から飽和状態に転する〔ｃ
〕領領域おいて急激な電圧変化が出力端子１４に現われ
る。

この急激な電圧変化は、出力端子１４に接続される結合
コンデンサで微分され、後続増幅器で増幅されて大きな
りリック音を発することになる。

このクリックは聴取者に不快感を与えるばかりでなく場
合によってはスピーカを破損してしまうことさえある。

このように第１図の回路は半導体ＩＣなどで有用な増幅
器であるが電源投入時の過渡特性が悪いという欠点があ
った。

本発明は、上述のような欠点を除去したもので第３図に
その一実施例を示す。

なお、この第３図において第１図と同様の動作をする素
子にっε）では同番号を付して表わしている。

この第３図が第１図と異なる点はトランジスタ８のコレ
クタと接地間にトランジスタ１９を接続し、そのベース
はトランジスタ２０のコレクタに接続され、トランジス
タ２０のベースと接地間にはコンデンサ２２が接続され
、電源と接地間に接続された抵抗２４゜２５の接続点と
前記コンデンサ２２との間に抵抗２３が接続されている
点である。

なお電源回路はスイッチ２６と電池２７で示されている
。

第３図の実施例において定常動作状態すなわち電源スィ
ッチ２６が投入されて数秒経過後は、トランジスタ１９
が遮断状態となって、入力端子１から出力端子１４に至
る増幅器としての動作は、第１図の場合と伺ら異なると
ころがない。

すなわち第３図の実施例は、電源スィッチ２６の投入直
後の過渡特性を改良するものであるためその点について
説明する。

第１図の説明で言及したように、電源スィッチ２６を投
入した直後は、トランジスタ８が遮断状態であってトラ
ンジスタ１１が飽和状態となるため、出力端子１４の直
流電圧は急激に電源電圧Ｖｃｃに向って上昇し、その後
トランジスタ８が飽和状態に転じて出力端子１４の電圧
は０〔ｖ〕に下降する。

この出力端子１４における直流電圧の急上昇、急下降が
クリック発生の原因であるから、第３図の実施例では出
力端子１４の電圧が電源スィッチ２６の投入直後に上昇
ないように別のスイッチング素子を接続して出力端子１
４の直流電圧を強制的にＯ［ｖ）に維持させようとする
ものである。

電源スィッチ２６が投入されると抵抗２４と２５により
分圧された（ｄ）点の電圧が抵抗２３を通じてコンデン
サ２２に充電されるがコンデンサ２２の充電電圧がトラ
ンジスタ２０の動作開始電圧に達するまでは、トランジ
スタ２０は遮断状態である。

したがって電源から抵抗２１を通じてトランジスタ１９
にベース電流が供給され、トランジスタ１９は飽和状態
となってトランジスタ８のコレクタをほぼ０〔Ｖ〕に、
出力端子１４をＯ（ｖ）に維持する。

コンデンサ２２と抵抗２３は充電回路を形成し、一種の
時間遅延回路として動作し、電源スィッチ２６の投入直
後はトランジスタ１９を飽和状態にし、充電電圧がトラ
ンジスタ２０の動作開始電圧に達した時刻以後はトラン
ジスタ２０を飽和状態とするためトランジスタ１９は遮
断状態となって定常状態を現出する。

ここでコンデンサ２２、抵抗２３による充電回路の充電
時間は初段増幅用トランジスタ５のベースに接続される
結合コンデンサ１５の充電時間よりも短かく抵抗１７と
コンデンサ１８によるデカップリング回路の充電時間よ
りも長く選ぶべきである。

このようにして設定された出力端子１４の電源スイツチ
２６投入後の電圧変化は第２図の破線で示すような形と
なり急激な変化を起こす領域がなくなりクリックは発生
しない。

このように本実施例では入力結合用コンデンサ１５の充
電時間で決まる動作開始時間をほとんど遅らせることな
く電源投入時のクリックを防止することができる。

第４図は本発明の他の一実施例であり、第３図と異なる
点は、初段増幅用トランジスタ５のコレクタと次段増幅
用トランジスタ８のベースとの間にトランジスタ２８と
抵抗２９よりなるエミッタホロワが接続されている点と
出力トランジスタ１１のエミッタと接地間にスイッチン
グトランジスタ３０が接続され、そのベースがトランジ
スタ２０のコレクタに接続されている点である。

前者のエミッタホロワに関しては、レベルシフトとイン
ピーダンス変換作用を行なわせることにより直結増幅回
路の動作をより安定化しようとするもので増幅器の構成
例として示したものである。

また、スイッチング素子としてトランジスタ３０を設置
したことは次に示すような意味がある。

トランジスタ１９が飽昭状態にある時、すなわち電源ス
ィッチ２６の投入直後にはトランジスタ８のコレクタが
接地されてしまうため入力端子１に交流信号が与えられ
ても、それが増幅されて出力端子１４に現われることは
ない。

しかしながら、トランジスタ３０が接続されていないと
すると入力端子１に与えられた交流信号は、トランジス
タ５のベース・エミッタダイオードと抵抗１３を経てト
ランジスタ１１のエミッタすなわち出力端子１４に信号
の一部が漏れて現われる。

この糸路の漏れ信号は、抵抗１３と抵抗１２の分圧比で
分圧された形で現われるため抵抗１３の抵抗値が低い程
太きい。

したがって特に小さな利得に設定した増幅器として使用
する時間順である。

そこで、スイッチング素子として新たにトランジスタ３
０を設けることにより交流信号の漏れ量を著しく小さく
することができる。

すなわち電源スィッチ２６の投入直後はトランジスタ２
０が遮断状態にあるためトランジスタ１９のベース電流
とともにトランジスタ３０のベース電流も抵抗２１を通
じて十分供給さへ両トランジスタは飽和状態となってト
ランジスタ１９はトランジスタ８の増幅作用を停止させ
、トランジスタ３０は抵抗１３とで減衰器を構成し、そ
の減衰度を著しく大きくする。

したがって入力端子１に与えられた交流信号はほとんど
出力端子１４には現われない。

第５図は本発明の別の一実施例であり第４図の実施例と
異なる点は、トランジスタ１９および３０のベースを接
続してスイッチ３１および抵抗３２を経て電源に接続さ
札 トランジスタ２０およびそのベース回路が除かれて
いる点と、出力トランジスタ１１のエミッタ抵抗１２の
代りにトランジスタ３３、抵抗３４およびダイオード３
５よりなる定電流回路が使われている点である。

第５図は直結増幅回路の電源投入時のクリックを防止す
るのみでなく、交流信号に対し大きな減衰量が得られる
ことを利用して直結増幅回路のミューディングに利用し
たものである。

スイッチ３１は例えばデープレコーダのリーフスイッチ
などが用いらへこのスイッチ３１が開放されている時に
はトランジスタ１９．３０は遮断状態であるため入力端
子１に与えられた交流信号は増幅されて出力端子１４に
得られる。

スイッチ３１が閉じられるとトランジスタ１９．３０は
飽和状態となって入力端子１に与えられた信号は減衰さ
れて出力端子１４にはほとんど信号が現われない。

したがって出力端子１４に信号を取り出したい時にはス
イッチ３１を開放し、信号が不要な時にはスイッチ３１
を閉じるなどミューティング動作に利用できる。

なお、トランジスタ１１のエミッタに定電流負荷を用い
ているのは、トランジスタ３０を設けることによりトラ
ンジスタ１１のエミッタ抵抗が大きくても減衰度が十分
得られるために実施できるもので、抵抗負荷の場合より
も最大出力電圧が高くとれる利点がある。

上述の本発明の実施例では、スイッチング素子とし５て
トランジスタを利用した場合について示したが、これは
電界効果トランジスタやその他のスイッチ素子であって
も実現できることはいうまでもない。

また抵抗２，３よりなるバイアス回路や抵抗２４．２５
よりなる分圧回路は抵抗のみの組合せでなくダイオード
やトランジスタを用いた定電圧回路を利用できることは
もちろんである。

以上のように本発明は、トランジスタ直結増幅器の回路
にスイッチング素子を効果的に配置することにより増幅
器の動作開始時間を遅らせることなく電源投入時のクリ
ックを防止することができ、したがって特にデープレコ
ーダ、ステレオ装置などの音響機器に用いれば極めて有
用な効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトランジスタ直結増幅器の回路図、第２
図はその動作説明図、第３図は本発明のトランジスタ直
結増幅器の一構成例を示す回路図、第４図及び第５図は
本発明のトランジスタ直結増幅器の他の構成例を示す回
路図である。 １・・・・・・入力端子、２，３，４・・・・・・バイ
アス用抵抗、ｓ、ａ、ｉｉ・・・・・・トランジスタ、
１３・・・・・・負帰還用抵抗、１５・・・・・・結合
コンデンサ、１６・・・・・・人力抵抗、１７・・・・
・・デカップリング用抵抗、１８・・・・・・デカップ
リング用コンデンサ、１９，３０・・・・・・スイッチ
ング素子、２２，２３・・・・・・充電回路、３１・・
・・・・スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベースに直流バイアスとコンデンサを介して入力信
   号が与えられた第１のトランジスタのコレクタに直接ま
   たはエミッタホロワを介して第２のトランジスタが結合
   され、前記第２のトランジスタのコレクタにエミッタホ
   ロワ構成の第３のトランジスタが直結され、その第３の
   トランジスタのエミッタから前記第１のトランジスタに
   負帰還が施され、前記第１のトランジスタには電源から
   デカップリング回路を経て電圧が与えられた直結増幅器
   において、前記第２のトランジスタのコレクタと接地間
   に制御端子を有する第１のスイッチング素子を接続し、
   前記制御端子に充電回路を接続して時間的制御を行なう
   ように構成したことを特徴とするトランジスタ直結増幅
   器。 ２ 第３のトランジスタのエミッタと接地間に制御端子
   を有する第２のスイッチング素子を接続し、前記制御端
   子に充電回路を接続して時間的制御を行なうように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトラ
   ンジスタ直結増幅回路。 ３ 第１および第２のスイッチング素子の制御端子を別
   のスイッチによって制御することを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載のトランジスタ直結増幅回路。