JPS6042912A

JPS6042912A - 増幅回路

Info

Publication number: JPS6042912A
Application number: JP58150993A
Authority: JP
Inventors: Hisao Kuwabara; 桑原　久夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-08-19
Filing date: 1983-08-19
Publication date: 1985-03-07

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】〔発側の技術分野〕この発明は低電源電圧で電流増幅を行なり増幅回路に係
シ、特に負荷回路のインピーダンスが低下したときの電
流利得を充分得られるようにしたものに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

周知のように、例えば各種集１積回路の出力段等に用い
られる電流出力用の増幅回路にあっては、省電力化を図
るため一般に電源？ｆｉ圧が低く設定されておシ、また
負荷回路のインピーダンスが低下しても電流利得が充分
得られるようになされている。

第１図は上記のような増１１−回路を示すものである。

すなわち、図中符号１ノは入力端で、この入力端１１に
供給された入力？１１、流Ｉ４はドライブ用トランジス
タ１２のベースに供給される。

このドライブ用トランジスタ１２は上記入力電流工□、
に対応してコレクタ電０ｉＣＩｘｚを増幅するものであ
る。このコレクタ電流工１□は、グイオ−ドＤ１及びト
ランジスタＱＩで外るカレントミラー回路１３によって
検出されており、このカレントミラー回路１３では上記
トランジスタＱ１のコレクタから上記コレクタ電流１１
２と同等の電流１１３が折返し出力されている。このカ
レンｌ−ミラー回路１３の出力電流１１３は、出力用ト
ランジスタ１４のベースに供給される。こ曇出力用トラ
ンジスタ１４は、上記電流１１３に対応してコレクタ電
流、す女わちこの増幅回路の出力端１５ａ　、１５　ｂ
に接続される負荷回路１６（図面では負荷回路のインピ
ーダンスと等価の抵抗で示す）に流す出力電流Ｉ。ＵＴ
を′ＪｆＪ幅するものである。

つまシ、上記増幅回路は、出力用トランジスタ１４をカ
レントミラー回路１３を介してドライブ用トランジスタ
１２の出力電流１１２で駆動するようにしたことによっ
て、電源電圧ｖＣｏを低く設定できるものである。また
、上記増１１柩回路の電流利得は、上記トランジスタ１
２．１４の各電流増幅率β１　、β２及びカレントミラ
ー回路の電流利得ＡＩ３で決まるため、負荷回路１６の
インピーダンスの高低にかかわらず一定となる。すなわ
ち、上記増幅回路は、負荷回路１６Ωインピーダンスが
低くなっても充分な電流利得が得られるものである。

ところで、上記出力用トランジスタ１４の駆動電流、つ
１リ力レントミラー回路１３の出力電流■１３は、工１３＝工ＸＮ・βｔ　’４＋３　・・・（１）となシ
、出力用トランジスタ１４の動作状態にかかわらず駆動
電流Ｉ１．が上記入力電流工ＩＮに対応して変化するこ
とになる。すなわち、負荷回路１６のインピーダンスが
高くなって出力用トランジスタ１４が飽和状態で駆動す
るようになった場合、駆動電流１１３が増強されても無
駄電流が流れることになる。

この対策として、従来よｐ　２４’４２図に示すように
、ドライブ用トランジスタ１２のコレクタとジスタ１４
が飽和状態となるとき、その駆動電流１１３を制限する
ことが考えられている。しかしながら、このような増幅
回路では、電源電圧■ｃヒが変動すると上記駆動電流１
１３の制限値も変動してしまうばかシでなく、負荷回路
１６のインピーダンスが低くなった場合には、出力用ト
ランジスタ１４を駆動することができなくなってしまう
。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、出力用トランジスタが飽和状態で駆動されると
きの無駄電流をなぐし、省電力化に供することのできる
増幅回路を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

すな゛わち、この発明による増幅回路は、入力電流が制
御電極に供給され該電流に応じて被制御電極から電流を
増幅して出方する第１のトランジスタと、この第１のト
ランジスタの出方電流が供給され該電流と同等の電流を
折返し出力するカレントミラー回路と、このカレントミ
ラー回路の出力電流が制御電極に供給され該電流に応じ
て被制御電極から電流を増幅して出力する第２のトラン
ジスタとでなるもので、前記第１のトランジスタの制御
電極及び前記第２のトランジスタの被制御電極間に接続
され前記第２のトランジスタが非飽和状態で駆動される
とき前記入力電流を非分流し飽和状態で駆動されるとき
前記入力電流を分流するように駆動される半導体素子を
具備してなることを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、第３図乃至第４図を参照してこの発明の一実施例
を詳細に説明する。但し、第３図において第１図と同一
部分には同一符号を伺して示し、ここでは異なる部分に
ついてのみ説明する。

すなわち、第３図において、入力端１１はｆｊｊｊ記ド
ライドライブ用トランジスタ１２０ベースされると共に
、分流用トランジスタ１８のコレフタ及びベースに接続
されている。この分流用トランジスタ１８は、上記ドラ
イブ用トランジスタ１２と同構成で、そのエミツタ面積
比がＮ：１のマルチェミッタタイゾのものであシ、その
エミッタは前記出力用トランジスタ１４のコレクタに接
続されている。つまり、上記分流用トランジスタ１８は
グー「オード接続されておシ、駆動状態で上記ドライブ
用トランジスタ１２と共にカレントミラー回路を構成し
、前記入力電流エエ、を分流するようになるものである
。

そして、上記分流用トランジスタ１８の動作点は、上記
出力用トランジスタ１４が非飽和状態から飽和状態とな
る点に設定されている。

上記のような構成において、以下その動作について説明
する。まず、ドライブ用トランジスタ１２ｔでの電流利
得Ａ１２について、第４図に示す等価回路を参照して述
べる。尚、図中ＶｃＦ、□４は、上記出力用トランジス
タ１４のコレクタ・エミッタ間電圧を示している。す々
わち、上記入力端１１に入力電流ｈＮが供給され、ドラ
イブ用トランジスタ１２及び分流用トランジスタ１８の
各ベースにそれぞれベース電流工Ｉｌｌ□。

ｌＢＩ３が供給された場合、上記トランジスタ１ｚ。

１８の各ベース・エミッタ間電圧をＭＢＥＩ□、Ｖや、
８とすると、上記出力用トランジスタ１４のコレクタ・
エミッタ間電圧Ｖ。。１４ハ、 ■　＝ΔｖＢＥＥ１４・・・（２）と表わせる。ここで、と置代えると、次式が成立する。

そして、上記ドライブ用トランジスタ１２及び分流用ト
ランジスタ１８の各電流増幅率βＩ２β１８は、共に同
第１ｑ成であることがらβ１２−β１８である。そこで
、 β１２：βＩＢ：β　・・・（６）とすると、上記入力電流ＩＩＮ　ｉＪ：　、（４）　、
（６）式より■ＸＮ−（１＋β）　Ｉ　ｎ　１．ｓ　＋
　Ｉ８□２Ｎ −（１＋β十Ｋ）ｉＩＢ、。　・・・（７）となる。し
たがって、ドライブ用トランジスタ１２のベース電流工
、□２は、（７）式よシとなるから、上記ドライブ用ト
ランジスター２のコレクタまでの′語、流利得Ａ１□は
、（５）　、　（８）式よシとなる。ここで、（９）式はであるから、Ｘ：＞Ｎβの場合Ａ］２−βとなり、第１
図に示した従来の増幅回路と同等のオリ得を有すること
になる。また、β＝１００とし、Ｎ＝１．２．５のとき
のＶＣＥ１４　に対するＡ１２の値を００式よりめると
、第５図に示すようになる。

つまり、出力用トランジスタ１４が飽和状態となった場
合、そのコレクタ・エミッタ飽和電圧ＶＣＥ　（ｓａｔ
）が非常に小さく略無祝できるので、上記分流用トラン
ジスタ１８は、そのエミッタが等測的に接地され、入力
１Ｆ＋、流工□、の一部を接地点（基準点）に分流する
ことになる。このときの出力用トランジスタＪ４にイｊ
”；　拾される駆動電流１１３は、 ■１３堝ＩＩＮ　’ｉ　Ａ１３　・・・けりとなり、逆
に上記出力用トランジスタ１４が非飽和状態で駆動され
た場合、分流用トランジスタ１６にはほとんど電流が供
給されなくなるので、上記駆動電流１１３は、Ｉ１３二βビニ□、・Ａ１３　・（至）となる。このた
め、前記（１）式及び上記α擾、α→式から明らか々よ
うに、上記駆動電流Ｉｔｓは出力用トランジスタ１４が
飽和状態となったとき、従来のものに比べてβｌだけ電
力を削減することができるようになる。

したがって、上記のような増幅回路は、出力用トランジ
スタ１４が飽和状態で駆動されるときの無駄電流をなく
すことができ、また、出力用トランジスタ１４の飽和を
検出して駆動電流１１３を制御しているので、負荷に合
わせて駆動電流１１３を供給することができるものであ
る。

尚、上記分流用トランジスタ１６は、ダイオードで代用
することができるものである。咬た、第６図は、スピー
カを駆動するプツシ−プル増幅器の出力段にこの発明を
適用したものである。

すなわち、図中符号１９．２０は、それぞれ上記プッシ
ュプル増幅器の入力端及び出力端を示すもので、入力端
１１に供給されたオーディオ信毎（交流信号）はゾッシ
ープル回路２１で正及び負極性側に分かれて増幅された
後、ドライブ用トランジスタ２２．カレントミラー回路
２３、出力用トランジスタ２４及び分流用ダイオード２
５からなる第１の増幅回路と、ドライブ用トランジスタ
２６．カレントミラー回路２７、出力用トランジスタ２
８及び分流用ダイオード２９からなる第２の増幅回路と
でそれぞれ上記正及び負極性側のオーディオ信号を増蛤
し、出力端２０よｐスピーカ３０へ供給して駆動するよ
うにしたものである。このよりなグ２シープル増幅器は
、従来出力用トランジスタ２４．２８が飽和状態に達し
てし捷うと第７図（Ａ）に示すように出力波形がハード
クリップとな９、高次の高調波が出力端２０から放射さ
れていたが、上記のように分流用ダイオード２５゜２９
を付加して構成したことにより、出力用トランジスタ２
４．２８が飽和状態に近づくにつれて前述したように出
力用トランジスタ２４゜２８の駆動電、流を制限するの
で、出力端２０には第７図（Ｂ）に示すような出力波形
が得られるようになる。これにより、上記プツシ−プル
増幅器を例えばラジオ受信機等に用いた場合、プツシ−
グル増幅器から晶次の高調波が出力され々くなるので、
異常発振する原因を除去し得るようになるものである。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、出力用トランジスタが
飽和状態で駆動されるときの無駄電流を簡易な構成でな
くすことができ、省′亀力化に供し得る増幅回路を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及びｇＰ、２図はそれぞれ従来の増幅回路を示す
回路図、第３図はこの発明に係る増幅回路の一実施例を
示す回路図、第４図は同実施例における等価回路を示す
回路図、第５図は同実施例における出力特性を示すｌｔ
ｑ性図、り・６図及び第７図はそれぞれこの発明に係る
他の実施例を示す回路図及びその出力波形を説明するた
めの波形図である。１１．１９・・・入力端、１２．２２．２６・・・ドラ
イブ用トランジスタ、１３．２３．２７・・・カレント
ミラー回路、１４．２４．２８・・・出力用トランジス
タ、１５　ａ、　、　１５　ｂ　、　２０・・・出力端
、１６・・・負荷回路、１７・・・抵抗、１８・・・分
流用トランジスタ、２１・・・ブツシュゾル回路、２５
゜２９・・・分流用ダイオード、３ｏ・・・スピーカ。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図　第２図第３図　第４ＦＩ！Ｊ第５図（ｍＶ）

Claims

【特許請求の範囲】

入力電流が制御電極に供給され該電流に応じて被制御電
極から電流を増幅して出力する第１のトランジスタと、
この第１のトランジスタの出力電流が供給され該電流と
同等の電流を折返し出力するカレントミラー回路と、こ
のカレントミラー回路の出力電流が制御電極に供給され
該電流に応じて被制御電極から電流を増幅して出力する
第２のトランジスタとでなる増幅回路において、前記第
１のトランジスタの制御電極及び前記第２のトランジス
タの被制御電極間に接続され前記第２のトランジスタが
非飽和状態で駆動されるとき前記入力電流を非分流し飽
和状態で駆動されるとき前記入力電流を分流するように
駆動される半導体素子を具備してなることを特徴とする
増幅回路。