JPS60204107A - 増幅装置 - Google Patents

増幅装置

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JPS60204107A
JPS60204107A JP60035413A JP3541385A JPS60204107A JP S60204107 A JPS60204107 A JP S60204107A JP 60035413 A JP60035413 A JP 60035413A JP 3541385 A JP3541385 A JP 3541385A JP S60204107 A JPS60204107 A JP S60204107A
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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、反転および非反転出力を有し、第1および第
2電力供給端子の間に 一差動対として配設された第1および第2トランジスタ
を有し、これ等トランジスタのエミッタは第1電流ソー
スによって第1電力供給端子に接続され、第1トランジ
スタのベースは増幅装置の反転入力にまた第2トランジ
スタのベースはその非反転入力に接続され、第1および
第2出力を有する前置増幅器と 一反対導電型の第3および第4トランジスタを有し、こ
れ等トランジスタのコレクターエミッタ間通路は前記の
2つの電力供給端子間に直列に配設され、各トランジス
タの同様電極は増幅装置の出力に接続され、第3トラン
ジスタのベースは前記の前置増幅器の第1出力にまた第
4トランジスタのベースはその第2出力に接続された出
力増幅器と を有する増幅装置に関するものである。
このような増幅装置は種々の目的特にオーディオ回路に
用いることができる。
現在の増幅回路では普通であるこのような回路設計の増
幅装置は、ドイツ特許明細書3136284号に開示さ
れている。この増幅装置の非反転入力は、電力供給端子
間に配設された分圧器によって供給電圧の半分にバイア
スされている。増幅装置の出力も供給電圧の半分である
ことを確実にするために、増幅装置の出力と反転入力と
の間に負帰還回路網が設けられる。この負帰還回路網(
集積回路外部であることが多いが)は、集積不可能な電
解キャパシタを用いた分圧器を有する。このキャパシタ
は、出力および反転入力も供給電圧の半分であるように
全直流負帰還を与える。増幅すべき信号の周波数スペク
トルに対して前記キャパシタは実際上短絡回路を形成し
、このためi帰還回路網は信号負帰還を与える。
負帰還回路網のキャパシタが集積できないということば
別にしても、この負帰還は、増幅器の反転入力がこの場
合低インピーダンス入力になるという欠点を有する。こ
の結果として、入力信号が、反転と非反転増幅装置の間
に負荷が接続される所謂ゾリソシ増幅器内の非反転と反
転増幅器の両方に加えられないことがある。したがって
、非反転増幅器の出力信号は一般的に分圧器を経て反転
増幅器に加えられる。けれどもこのことは次のような欠
点を有する、即ち反転と非反転増幅器の出力信号は時間
遅れを受け、このため全増幅器の出力信号の歪をまねく
本発明の目的は、前記のような欠点のない増幅装置を得
ることにある。本発明は、冒頭に記載したタイプの増幅
装置において次の点を特徴とするものである、即ち 一第1トランジスタのコレクタは第2電力供給端子に接
続され 一第2 Lランジスタのコレクタは、第2電流ソースに
よって第2電力供給端子に接続され、また第1抵抗によ
って増幅装置の出力に接続され一ベースーエミソタ間通
路が互いに並行に接続された第5および第6トランジス
タのエミッタは第2電流ソースの出力に接Uεされ、こ
れ等の両トランジスタのベースは基準電圧にあり、コレ
クタは夫々第3および第4電流ソースによって第1電力
供給端子に接続されると同時に夫々前記の前置増幅器の
第1および第2出力にも接続され、前記の第2電流ソー
スで運ばれる電流は、第21〜ランシスタを流れる零入
力端子と第3および第4電流ソースで運ばれる電流と第
1抵抗を通って流れる電流の和に等しく、この第1抵抗
の抵抗値は、増幅装置の出力の電圧が前記の電力供給端
子間に加えられた供給電圧の半分に等しくなるような大
きさである。
本発明の増幅装置では増幅器の出力と反転入力の間に負
帰還はない。この結果、増幅器の反転および非反転入力
は共に浮動であり、したがって、例えばブリッジ増幅器
においては、入力信号は一方の増幅器の非反転入力と他
方の増幅器の反転入力とに直接加えられることができる
。負帰還回路網を用いないので、この回路網に使用され
る外部キャパシタも無くてすみ、このため増幅器に用い
られる外部素子の数が少なくなる。
増幅器の出力は、第1抵抗によって供給電圧の半分にバ
イアスされる。この抵抗の抵抗値は次のように選ばれる
、即ち、第3および第4トランジスタのベースの基準電
圧によって成る一定値に設定された、第2電流ソース両
端の電圧に加えられた該抵抗両端の電圧が供給電圧の半
分に等しいように選ばれる。前記の抵抗は電流ソースで
運ばれる電流に対して特定の値をもたねばならないので
、この抵抗は集積するのが好ましい。
本発明の一実施態様では、第1および第2トランジスタ
のエミッタは夫々電流ソースによって第1電力供給端子
に接続され、第2抵抗が前記の第1および第2トランジ
スタのエミッタ間に配設される。
前記の第2の抵抗は前置増幅器に対して負帰還を与え、
この前置増幅器の出力電流に入力電圧の直線変換を生じ
る。この場合増幅器の全利得は第1抵抗と第2抵抗の抵
抗値の比によって決まるが、この利得は、第2抵抗の抵
抗値の選択によって可変である。利得が固定値の場合に
は前記の第2抵抗は集積する方が好ましい。
本発明の別の実施態様では、第1および第2トランジス
タは、エミッタが電流増幅器の人力に接続された入力ト
ランジスタを有する複合トランジスタとして構成され、
前記の電流増幅器の出力は、前記の入力トランジスタと
反対導電型の出力トランジスタのベースを駆動し、その
エミッタは第1トランジスタのコレクタと接続される。
この実施態様の電流増幅器は、ダイオードとして接続さ
れた第7トランジスタと、ベースーエミ・ツタ間通路が
前記の第7トランジスタのベースーエミソタ間通路と並
列に接続された第8トランジスタとより成る電流ミラー
回路を有する。
電流増幅を用いるごとによって、前置増幅器の入力トラ
ンジスタは、大きな入力ベース電流を生じることなしに
大きな電流を取り扱うことができる。この実施態様とし
ては、第7および第8トランジスタを通る電流を規定す
る電流決定抵抗が出力トランジスタのベースとエミッタ
の間に設けられる。
以」二の本発明の実施態様において、第1.第2゜第3
および第4電流ソースで運ばれる電流は供給電圧に比例
して増加し、第2電流ソース両端の電圧は供給電圧に比
例して増加するよにすることができる。この実施態様で
は、第2電流ソース両端の電圧は、供給電圧に比例して
増加し且つダイオード接続トランジスタと第31〜ラン
ジスタの直列配置を流れる電流により第5および第6ト
ランジスタのベースに基準電圧をつ(ることによっ゛ζ
供給電圧に比例するようにすることができ、前記のダイ
オード接続トランジスタのベースは第5および第6トラ
ンジスタのベースに接続される。
以下本発明を添付の図面によって実施例で説明する。
第1図は本発明の増幅装置の一実施例の回路図を示す。
この装置は、トランジスタ1゛、とT2より成る差動増
幅器を有する前置増幅器10を有し、トランジスタT1
のベースばこの増幅装置の反転入ツノを構成し、トラン
ジスタT2のベースはその非反転入力を構成する。負帰
還抵抗R、がトランジスタT、とT2のエミッタ間に接
続されている。
このトランジスタ′r1 とT2のエミッタは夫々電流
ソースr + = IとIz=1によって正の電力供給
端子2と接続されている。休止時には抵抗R。
には電流は流れないので、トランジスタT、と12のベ
ースは、電流ソースr、と12の飽和電圧を無視すれば
、正の供給電圧からベースーエミソタ間電圧を引いた値
迄駆動することができる。トランジスタT、のコレクタ
は負の電力供に、6端子3(この場合には大地)と接続
される。1−ランジスタT2のコレクタは電流ソースI
:+ =3.5 Iによって大地と接続されている。並
列接続されたベースーエミソタ間接合を有する2つのト
ランジスタT3とT、のエミッタは電流ソース■、の出
力に接続される。前記のトランジスタT3とT4の共通
ベースは基準電圧■、にあるが、この基準電圧は、前記
の電流ソースI3がターンオフされないような小さな電
圧をこの電流ソースの両端に生しるように選ばれるのが
好ましい。これによってトランジスタT2に対する最適
な電圧振動が生じる。
トランジスタT3のコレクタは電流ソースI、=Iを経
て正の電ツノ供給端子2と接続され、前置増幅器の出力
5とも接続されている。
同称に、(・ランジスタT4のコレクタは電流ソースl
5−1と接続され、前置増幅器の出力6とも接続されて
いる。トランジスタT2のコレクタは、抵抗R2によっ
て増幅装置の化カフと接続されている。出力増幅器20
は反対導電型の2つのトランジスタT5とT6を有し、
そのコレクターエミッタ間通路は正と負の電力供給端子
2と3の間に直列に接続されている。トランジスタT5
とTbのコレクタは化カフに接続され、この化カフには
負荷を接続できる。
装置の動作を説明する上で、供給電圧は3v、電流1=
100μ八、電流ソースI3の両端の電圧は200mV
であるとする。トランジスタT、とT2が駆動されなけ
れば、トランジスタT2のコレクタ電流はIz=100
μ八となる。この電流と14==100μAとl5=1
00μ^とは電流ソースl5=350μ八によって完全
にドレインされ、この電流ソース■3の残りの50μ八
は抵抗R2を経て供給される。増幅装置の化カフが確実
に供給電圧の半分即ち1.5νであるようにするために
、抵抗R2の値ハR,=(1,5−0,2)150.1
0−6−26 KΩでなければならない。このように増
幅装置の化カフは、増幅器の出力と反転入力との間に集
積不可能なコンデンサを有する従来の負帰還回路を配す
ることなしに供給電圧の半分に保たれる。
この結果、非反転および反転入力の何れも浮動であり、
ソースによって直接に駆動することができる。この点に
関し、反転入力は負の電力供給端子3の電圧よりも低い
電圧迄駆動されることができることに注意すべきである
。これはトランジスタT1のトランジスタ作用が落込む
(botto…ed)ことができるためで、この場合ト
ランジスタのエミッタ電圧は供給電圧からトランジスタ
T、の飽和電圧を差引いたものである。この場合トラン
ジスタT1の電圧はベース−エミッタ間電圧よりも低い
非反転入力は、電流ソースI i(200mV)の出力
電圧とトランジスタT2の飽和電圧の和からそのベース
−エミッタ間電圧を差引いたものに等しい電圧迄駆動で
きる。装置の駆動時の動作を説明するために、この実施
例において非反転入力は負の電力供給端子3に接続され
、反転入力はソースで駆動されるものとする。若しソー
ス出力の直流レベルがアース電位でなければ、抵抗を反
転入力とアースの間に配設し、カップリングコンデンサ
を使用せねばならない。若し駆動によって反転入力の電
圧が例えば上昇すると、トランジスタT1はより導電性
となり、トランジスタT2の導電性は減少する。出カフ
の電圧は最初は変わらないので、電流ソース■3の必要
とする付加電流は初めは抵抗1?2を経て供給されるこ
とができない。したがって最初はトランジスタT3とT
4を流れる電流は増加し、この結果トランジスタT、の
ベース電流は増加し、トランジスタT6のベース電流は
減少する。この場合トランジスタT5はより導電性とな
り、出カフの電圧が増加する。電流ソースI3に必要な
イ]加電流はかくて抵抗R1を経て流れることができる
。逆に、若し反転入力の電圧が増加すると、トランジス
タ゛F6はより導電性となりまたトランジスタT5は導
電性が減少し、このめた出カフの電圧は減少する。この
場合はトランジスタT2で供給される付加電流は抵抗R
2を経て出力に流れる。したがって、トランジスタT、
と]l。
は、一方のトランジスタの電流の増加が他方のトランジ
スタの電流の減少を伴うように駆動される。
増幅装置の利得は抵抗R2とR,の比によって決まり、
抵抗R8の値は可変である。利得が固定されている場合
には両方の抵抗を集積することができ、したがって負荷
を接続するのに必要なことがあるコンデンサを除いては
増幅装置は何等の外部素子を有しない。
回路装置は1.6シからの極めて低い供給電圧で作動す
ることができる。抵抗R2の値は、出力電流が供給電圧
に比例する電流ソースを用いることによって供給電圧と
無関係にすることができる。この場合トランジスタT3
とT4のベースの基準電圧は、電流ソースI3の両端の
電圧もまた供給電圧に比例して増加するようなものでな
ければならない。出力電流が供給電圧に比例して増加す
る電流ソースは、本願と同時に出願された特許出願(P
IIN、 10.958)に記載されている。
第2図は第1図の装置の詳細図で、同一部分には同一符
号を(=t してある。前置増幅器10の差動増幅器の
トランジスタは複合トランジスタである。
トランジスタT1のエミ・ツタは電流増幅器の入力に接
続され、この電流増幅器は、ダイオード接続トランジス
タ10とベース−エミッタ間接合がトランジスタT +
 oのそれと並列に配設されたトランジスタ1゛、Iと
より成る電流ミラーを有する。トランジスタT、のエミ
ッタ面積はトランジスタT10のそれよりも大きく、し
たがってトランジスタT11のコレクタ電流はトランジ
スタT1゜のエミ・ツタ電流よりも大きい。トランジス
タ’I”11のコレクタは1−ランジスタT+□のベー
スを駆動し、このトランジスタTI□のエミッタはトラ
ンジスタT、のコレクタに接続されている。抵抗R6が
トランジスタT、□のベースとエミッタの間に接続され
、トランジスタT +、 T toおよびT11の電流
を規定する。トランジスタT + zのコレクタはこの
複合トランジスタのエミッタを形成し、トランジスタT
1□のエミッタはそのコレクタを形成する。電流ミラー
T、。。
T、およびトランジスタT1゜を経ての電流増幅によっ
て、電流ソースI、からの電流はトランジスタTl1T
11およびT1□の間に次のように分けられる、即ち、
小さな電流がトランジスタT、に、少し詐り大きな大き
な電流がトランジスタT1よ、著しく大きな電流がトラ
ンジスタT+zに流れる。
電流1+=100μAでトランジスタT+ と’l’+
+のエミッタ面積の比が1:5の場合には例えば夫々2
μA、10μAおよび88μ八である。トランジスタT
1の小さなエミッタ電流のために、このトランジスタの
ベース電流もまた非常に小さい。この小さなベース電流
の結果トランジスタT1は増幅器の駆動時殆ど電流ソー
スに負荷をかけない。トランジスタTIと同作に、トラ
ンジスタT2はトランジスタT13 、T14 、 T
15および抵抗R5より成る複合トランジスタである。
基準電圧vRみよ抵抗R6を有する電流ソースによって
発生され、この抵抗は、正および負の電力供給端子2と
3との間に1〜ランジスクTI6のコレクターエミッタ
間通路と直列に配設されている。前記のトランジスタ’
T’ l 1+ば、トランジスクTl61T+7および
T11Iより成る電流ミラー回路の一部を形成する。り
れども、通常のように正の電力供給端子2に接続する代
わりに、トランジスタT1Rのコレクタはトランジスタ
1’ l 7のコレクタに接続される。更に、抵抗1−
2゜がl・ランジスタT+6のベースエミソタ間通路と
並列に接続され、この抵抗は、抵抗R6の抵抗値の半分
に等しい抵抗値をもつ。このようにしたために、トラン
ジスタ′F、7とTl8の共通コレクタ電流は供給電圧
と抵抗R6の抵抗値の商に等しい。この電流はI−ラン
シスタ1゛1.とT2oを有する電流ミラーによって再
生され、ダイオード接続トランジスタi” 21と抵抗
RIIの直列回路を通過する。トランジスタT21のベ
ースはトランジスタT3とT。
のベースに接続される。電流ソース+1.12.+4お
よびI、は 1−ランジスタをトランジスタTz。
と並列に接続することによって形成することができ、電
流ソース■3ば同様に電流ソースR6,R7゜Tl6−
Tleによって制御することができることに留意されな
い。若しトランジスタT21と1〜ランシスタT3を流
れる電流が等しげればこれ等の1ヘランジスタのベース
−エミッタ間電圧も等しくこのため電流ソースI3の両
端の電圧は抵抗Ruの両端の電圧と等しくなる。抵抗I
々8を流れる電流は、供給′IE圧に比例して増加する
ので電流ソース11両端の電圧もまた供給電圧に比例し
て増加する。
このことは、抵抗I?!2の同じ抵抗値に対して、出カ
フの電圧は供給電圧が増加すると該供給電圧の半分に等
しいままでいることをf’6’、実にする。p、I;、
 ’<1電圧をつくる別の方法は、本願と同時に出願さ
れた特許用1i1rl(PIIN、 10.595)に
記載されている。
増幅装置の出力トランジスタは、本願と同時に出願され
た特許出願(PIIN、 10.957)の主題をなす
特別なタイプのダーリントン回路として形成される。
I・ランシスタ]゛5は、電流ソースおよびエミッタホ
ロワトランジスタT24によってエミッタホロワトラン
ジスタT23を経て駆動される。トランジスタi” 2
4のコレクタは電流ミラー回路の入力に接続され、この
電流ミラー回路は、エミッタが抵抗R9を経゛ζ負の電
力供給端子3に接続されたダイオード接続トランジスタ
T’zsと、ベースがこのトランジスタTzsのベース
に接続されまたエミッタが抵抗RIGを経て負の電力供
給端子3に接続されたトランジスタ′r26とより成る
。このトランジスタT26のエミッタ面積はトランジス
タT2Sのそれよりも大きく、抵抗R1゜の抵抗値は抵
抗R1の抵抗値よりも小さい。この結果、小さな電流に
対する電流ミラー回路の電流利得は比較的低く、トラン
ジスタ1’26とr2.のエミッタ面積の比で決まり、
大きな電流に対する電流利得は比較的高く、抵抗R7と
RIQO値の比で決まるが、この比はエミッタの面積の
比よりも大きい。したがって、より大きな電流の場合に
は特別なベース電流がトランジスタTSに供給され、こ
れによって大きな電流に対する出力トランジスタT5の
減少する電流利得係数を補償する。トランジスタT6は
トランジスタT2゜で駆動されるが、このトランジスタ
]゛27ば電流ソースl、によってエミソタボロヮとし
て配され、そのコレクタ電流は電流ミラーによって1−
ランシスタ1゛6のコレクタ電流と同様にして増幅され
る。
この電流ミラーはトランジスタT 20 + T 29
および抵抗RII + R12より成り、前記のコレク
タ電流はトランジスタT27のエミッタ電流と一緒にト
ランジスクT6のベースに加えられる。
前に述べたように、本発明の増幅装置の大きな利点は、
反転入力の負帰還がないために前置増幅器段の両人力が
浮動であることである。このため反転および非反転入力
の両方を信号ソースで直接駆動することができるが、こ
れは1.1に所謂ブリッジ増幅器において重要である。
第3図はこのようなブリッジ増幅器の回路図を示す。増
幅器2oと30は第1図と第2図に示したタイプのもの
である。
増幅器20の反転入力は接地され、その非反転入力は入
力電圧Viのソースに接続され、−力増幅器30の非反
転入力は接地され、その反転入力は入力電圧Viのソー
スに接続される。負荷Rt、は(この場合にはスピーカ
であるが)増幅器20と30の出力に接続される。この
ブリッジ回路は何等の外部素子を要しない。
本発明は図示の実施例に限定されるものではない。エミ
ソク接地配置の代わりに、出力トランジスタはコレクタ
接地配置で作動されてもよい。更に、装置の他のトラン
ジスタを公知の方法で反対4電型のトランジスタに代え
てもよい。更に、増幅器は、例えは本願と同時に出願さ
れた特許出願(PIIN、 10.956)に記載され
たように零入力電流を有するB級増幅器として作動され
てもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の増幅装置の一実施例の回路図、第2図
は別の実施例の回路図、 第3図は本発明の増幅装置を有するブリッジ増幅器の回
路図を示す。 2−第1電力供給端子 3−第2電力供給装置5−第1
出力 6−第2出カ フ・−増幅装置の出力 13 ”’−第2電流ソースI
4−第3電流ソース I、−第4電流ソースR+”−一
第2抵抗 R2−第1抵抗 T1−第1トランジスタ ゛ T2−第2−ランジスタ T、−第5トランジスタ T4−第6トランジスタ T5・−第31〜ランジスタ T6−第4トランジスタ TIO,Tl:r−−−第7トランジスタTI1.Tl
4−第8トランジスタ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 反転および非反転入力と出力とを有し、第1およ
    び第2電力供給端子の間には 差動対として配設された第1および第2トランジスタを
    有し、これ等トランジスタのエミッタは第1電流ソース
    によって第1電力供給端子に接続され、第1トランジス
    タのベースは増幅装置の反転入力に接続されまた第2ト
    ランジスタのベースはその非反転入力に接続され、第1
    および第2出力を有する前記増幅器と 反対導電型の第3および第4トランジスタを有し、これ
    等トランジスタのコレクターエミッタ間通路は前記の2
    つの電力端子間に直列に配設され、各トランジスタの同
    様電極は増幅装置の出力に接続され、第3トランジスタ
    のベースは前記の前置増幅器の第1出力にまた第4トラ
    ンジスタのベースはその第2出力に接続された出力増幅
    装置において、第1トランジスタのコレクタは第2電力
    供給端子に接続され 第2トランジスタのコレクタは、第2電流ソースによっ
    て第2電力供給端子に接続され、また第1抵抗によって
    増幅装置の出力に接続され ベース−エミッタ間通路が互いに並列に接続された第5
    および第6トランジスタのエミッタは第2電流ソースの
    出力に接続され、前記の両トランジスタのベースは基準
    電圧にあり、そのコレクタは第3および第4電流ソース
    によって第1電力供給端子に接続される止置時に夫々前
    置増幅器の第1および第2出力にも接続され、前記の第
    2電流ソースで運ばれる電流は第2トランジスタを流れ
    る零入力端子と第3および第4電流ソースで運ばれる電
    流と第1抵抗を流れる電流の和に等しく、この第1抵抗
    の抵抗値は、増幅装置の出力の電圧が前記の電力供給端
    子間に加えられた供給電圧の半分に等しくなるような大
    きさであることを特徴とする増幅装置。 2、第1および第2トランジスタのエミッタは夫々電流
    ソースによって第1電力供給端子に接続され、第2抵抗
    が前記の第1および第2トランジスタのエミッタ間に配
    設された特許請求の範m1第1項記載の増幅装置。 3、 第1および第2トランジスタは、夫々エミッタが
    電流増幅器の入力で接続された人力トランジスタを有す
    る複合トランジスタとして構成され、前記の電流増幅器
    の出力は、前記の入力トランジスタと反対導電型の出力
    トランジスタのベースを駆動し、そのエミッタが第1ト
    ランジスタのコレクタと接続された特許請求の範囲第1
    項記載の増幅装置。 4、電流増幅器は、ダイオードとして接続された第7ト
    ランジスタと、ベース−エミッタ間通路が前記の第7ト
    ランジスタのベース−エミッタ間通路と並列に接続され
    た第8トランジスタより成る電流ミラー回路を有する特
    許請求の範囲第3項記載の増幅装置。 5、第7および第8トランジスタを通る電流を規定する
    電流決定抵抗が出力トランジスタのベースとエミッタの
    間に設番ノられた特許請求範囲第3項または第4項記載
    の増幅装置。 6、第1.第2.第3および第4電流ソースで運ばれる
    電流は供給電圧に比例して増加し、第2電流ソース両端
    の電圧は供給電圧に比例して増加しする特許請求の範囲
    第1項から第5項の何れか1項記1践の増幅装置。 7、 第5および第6トランジスタのベースの栽準電圧
    は、供給電圧に比例して増加し且つダイオード接続トラ
    ンジスタと第3トランジスタの直列配置を流れる電流に
    よってつくられ、前記のダイオード接続トランジスタの
    ベースは第5および第6トランジスタのベースに接続さ
    れた特許請求の範囲第6項記載の増幅装置。 8、 第3および第4トランジスタはダーリントントラ
    ンジスタである特許請求の範囲第1項から第7項の何れ
    か1項記載の増幅装置
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