JPS607548Y2

JPS607548Y2 - 電力増幅器

Info

Publication number: JPS607548Y2
Application number: JP16919677U
Authority: JP
Inventors: 健司横山
Original assignee: ヤマハ株式会社
Priority date: 1977-12-16
Filing date: 1977-12-16
Publication date: 1985-03-14
Also published as: JPS5494146U

Description

【考案の詳細な説明】この考案はオーディオ用パワーアンプ等電力増幅器に関
するものであり、特に忠実度と能率の向上とを図った電
力増幅器に関するものである。

従来の電力増幅器は、その動作点の区分のうえでＡ級増
幅器あるいはＢ級増幅器が一般的である。

Ａ級増幅器は、これが例えばプッシュプル回路で構成さ
れたものである場合、いわゆるクロスオーバー歪の発生
がなく、したがって、歪高調波戊分を２次〜３次の比較
的低次成分に抑えることができ、歪の発生が少い利点が
ある。

しかしながら、無信号時においても最大出力電流の委の
アイドリング電流を必要とし、効率が著しく低い欠点が
ある。

これに対してＢ級増幅器は、無信号時のアイドリング電
流が能動素子を不惑帯なく動作させる必要最小の電流で
よく、したがってＡ級増幅器に比べ効率が良い。

しかしながら、Ｂ級増幅器はクロスオーバー歪を発生す
る欠点があり、この歪に含まれる高次高調波成分が直接
出力信号の歪率を悪化させるほか、増幅器がＮＦＢ（
負帰還）アンプ構成である場合に回路の安定性を低下さ
せる。

すなわち、ＮＦＢアンプにおけるＢ級増幅器で高次高調
波成分からなる歪が発生すると、その歪の周波数に対応
したＮＦＢ量によって歪改善がなされるが、このことは
、増幅器の内部で歪を打ち消す逆歪を作ることを意味し
、増幅系路にＢ級増幅段で生じた高次高調波成分の逆相
信号が入力されることになり、この逆相信号が前記増幅
系路の応答可能である最大周波数、段間ダイナミックレ
ンジ等を超えた場合にこの増幅器の安定度を著しく損ね
ることになる。

また、正負電源供給線にはそれぞれ信号電流の半波成分
に対応する電流が流れることになり、この電流によって
生じたフラックスが信号電圧と位相の異なる電圧を信号
線に誘起させて歪を増大させ、同時に前記電流に含まれ
る高次高調波成分に対して前記電源供給線のインダクタ
ンスが電源インピーダンスの上昇として影響する。

以上のように、Ａ級増幅器は歪の発生が少いが効率が低
く、Ｂ級増幅器は効率が良い反面クロスオーバー歪およ
びこの歪に起因する各種の問題があり、このため効率が
高くしかも歪の発生の少い（忠実度の高い）増幅器の開
発が強く要望されてきた。

しかして、この出願人は前記の要望に応えるべく、第１
図に示す電力増幅器（特願昭５２−１１４３８８号）を
提供した。

すなわち、第１図において入力端子１に加えられた入力
信号はドライバ増幅器２によって電圧増幅されたのち電
力増幅用トランジスタ３，４をコンプリメンタリ接続し
て構成され出力段増幅器５によって電力増幅される。

この場合、電力増幅用トランジスタ３，４は正電源６と
負電源７とからなるフローティング電源８によって電力
を供給され、Ａ級動作するように電源１３．１４でバイ
アス設定されている。

そして、正電源６および負電源７の各電圧は電力増幅用
トランジスタ３，４のＡ級動作に必要最小限の電圧とし
である。

一方、入力端子１に加えられた入力信号はＢ級動作する
電源用増幅器９にも加えられ、電源用増幅器９は前記フ
ローティング電源８における中点１０の電位を入力信号
に対応して変化させる。

このようにして、出力段増幅器５は信号増幅用増幅器と
してＡ級動作し、電源用増幅器９は出力段増幅器５の出
力信号に追従させてフローティング電源８の中点１０を
駆動する増幅器、すなわち電力増幅用トランジスタ３，
４の電源電圧確保用増幅器として動作する。

この結果、その電力増幅器においては出力段増幅器５の
出力端子１１に接続された負荷１２をＡ級動作レベルの
低い歪率をもってＢ緩動作レベルの高い効率で駆動させ
ることができる。

しかしながら、上記の電力増幅器においては、電源用増
幅器９をＢ級動作させるためこの増幅器９にスイッチン
グ歪が生じた際この歪が出力段増幅器５で完全には吸収
されず一部出力端子１１に現われる難点がある。

すなわち、第２図に示す第１図の等他回路において、電
力増幅用トランジスタ２１（第１図の電力増幅用トラ
ンジスタ３，４に当する）のコレクターエミッタ間電圧
をｄｖｃｅ、同トランジスタ２１のコレクタ側インピー
ダンスをＲＣ１負荷１２の端子間電圧をｅＯ１電源用増
幅器９の出力電圧をｅｓ、電源２２（第１図の正負電源
６，７に相当する）の電圧をＥｌとすると、電力増幅用
トランる出力電圧ｅｓ中の歪が電力増幅用トランジスタ
２１のコレクタ電流ｄＩＣに影響することが明らかであ
る。

この考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、Ａ級動
作させる出力段増幅器の電力をフローティング電源によ
って供給し、前記フローティング電源の中点電位をＢ級
動作させる電源用増幅器により入力信号（または出力信
号）に比例させて変化させるようにした電力増幅器にお
いて、前記フローティング電源と出力段増幅器との間に
定電圧回路を設け、これによって上記従来の電力増幅器
で生じた難点を解決するようにしたものである。

以下、この考案の実施例を第３図、第４図を参照して説
明する。

第３図はこの考案による電力増幅器の略示した回路を示
すもので、入力端子３１に加えられた入力信号はドライ
バ増幅器３２で電圧増幅されてコンプリメンタリ形出力
段増幅器３３を構成する電力増幅用トランジスタ３４．
３５の各ベースに加えられるようになっており、この電
力増幅器用トランジスタ３４．３５によって電力増幅さ
れて得られた出力信号は、これらトランジスタ３４，３
５のエミッターエミッタ間の出力端子３６を介して負荷
３７に供給されるようになっている。

一方、前記入力端子３１に加えられた入力信号は電源用
増幅器３８に入力され、この増幅器３８によって増幅さ
れて得られた出力は、前記電力増幅用トランジスタ３４
，３５の各コレクタに電力を供給するフローティング電
源３９の中点４０に加えられるようになっている。

前記電力増幅用トランジスタ３４．３５は、そのバイア
スがｔ源６４゜６５によってＡ級動作するように設定さ
れており、前記フローティング電源３９からこれらトラ
ンジスタ３４．３５の各コレクターエミッタ間にＡ級動
作に必要最小限の電圧が印加されるようになっている。

また、前記ドライバ段増幅器３２および電源用増幅器３
８は図示しない電源から電力の供給を受けるようになっ
ており、電源用増幅器３８はＢ級動作するようにバイア
ス設定されている。

前記フローティング電源３９は、電源トランス４１の２
次巻線側にブリッジ構成されたダイオード４２ａ〜４２
ｂを接続し、その出力端子４５ａ、４５ｂと前記２次巻
線の中点、すなわちこの電源の中点４０との間にそれぞ
れコンデンサ４６．４７を介挿して構成され、出力端子
４５ａに正電源出力が得られ、出力端子４５ｂに負電源
出力が得られるよになっている。

しかして、フローティング電源３９の出力端子４５ａと
電力増幅用トランジスタ３４との間および出力端子４５
ｂと電力増幅用トランジスタ３５との間にはトランジス
タ３４．３５の各コレクターエミッタ間電圧を安定化す
る定電圧回路４８゜４９が設けられている。

定電圧回路４８は、所謂直列制御形に構成されており、
制御用トランジスタ５０のコレクタが出力端子４５ａに
接続され、同トランジスタ５０のエミッタが電力増幅用
トランジスタ３４のコレクタに接続され、同トランジス
タ５０のベースが誤差増幅用トランジスタ５１のコレク
タに接続されている。

制御用トランジスタ５０のエミッタと出力端子３６との
間には直列接続された抵抗５２．５３が介挿されており
、これら抵抗５２．５３の接続点が誤差増幅用トランジ
スタ５１のベースに接続されている。

誤差増幅用トランジスタ５１のエミッタと出力端子３６
との間には基準電圧発生用の定電圧ダイオード５４が介
挿されており、また同エミッタと制御用トランジスタ５
０のエミッタとの間には定電圧ダイオード５４にツェナ
ー電流を流す抵抗５５が介挿されている。

また、制御用トランジスタ５０のコレクターベース間に
はトランジスタ５１の負荷抵抗５６が介挿されている。

この定電圧回路４８においては、電力増幅器用トランジ
スタ３４のコレクタエミッタ間電圧が変動すると、この
変動が抵抗５２．５３の接続点で検出され、その検出電
圧が誤差増幅用トランジスタ５１において定電圧ダイオ
ード５４で与えられた基準電圧と比較されると共に増幅
され、その増幅出力が誤差信号となって制御用トランジ
スタ５０のベース電流を増減し、この結果制御用トラン
ジスタ５０の内部抵抗が変って電力増幅用トランジスタ
３４のコレクターエミッタ間電圧が一定に保たれるよう
になっている。

また、定電圧回路４９は、定電圧回路４８と同様に、制
御用トランジスタ５７、誤差増幅用トランジスタ５８、
抵抗５９，６０、定電圧ダイオード６１および抵抗６２
．６３から構成されており、電力増幅用トランジスタ３
５のコレクターエミッタ間電圧を一定に保つように構成
されている。

なお、この定電圧回路４９における各素子の接続関係お
よび動作は定電圧回路４８と同様であるのでその説明を
省略する。

上記の構成のもとに、出力段増幅器３３における電力増
幅用トランジスタ３４．３５はフローティング電源３９
の出力端４５ａｔ４５ｂから定電圧回路４８．４
９を介して電力の供給を受け、それぞれのベースに入力
信号を得たときにＡ級動作して出力端子３６に出力を生
じるよう動作する。

一方、電源用増幅器３８はフローティング電源３９にお
ける中点４０の電位を入力信号に比例させて変化させ、
出力端子３６の出力に追従して電力増幅器用トランジス
タ３４．３５の各コレクターエミッタ間電圧を確保する
ように動作する。

この結果、負荷３７は第１図に示す従来例と同様にＡ級
増幅の低歪率をもってＢ級増幅の高い効率で駆動される
。

そして、この電力増幅器においては、電源用増幅器３８
でスイッチング歪等の歪が生じた場合、この歪が定電圧
回路４８．４９の作用によって出力端子３６に現われる
ことはない。

すなわち、電源用増幅器３８の歪はフローティング電源
３９の出力端子４５ａｙ４５ｂに現われるが、出力端子
４５ａ、４５ｂに現われた歪、すなわち電力増幅用トラ
ンジスタ３４．３５の各コレクターエミッタ間の電圧変
動成分は定電圧回路４８゜４９によって安定化され、前
記各コレクターエミッタ間の電圧は常に一定に保たれる
。

この関係について前記従来例と同様に第４図に示す第３
図の等価回路において説明すると、第４図において電力
増幅用トランジスタ７１（第３図の電力増幅用トラン
ジスタ３４．３５に相当する）のコレクターエミッタ間
電圧をｄｖＣｅ′、同トランジスタ７１のコレクタ側イ
ンピーダンスをＲＣ′、電源用増幅器３８の出力電圧を
ｅｓ’とすると、電力増幅用トランジスタ７１のコレク
タ電流ｄＩＣ’は、電圧ｅｓ’の変動は定電圧回路７２
（第３図の定電圧回路４８．４９に相当する）によって
安定化されるから、で表わされ、電源用増幅器３８における出力電圧ｅｓの
変動、すなわち歪が電力増幅用トランジスタ７１のコレ
クタ電流ｄｌｃ’に影響を与えないことが明らかである
。

以上の説明から明らかなように、この考案によれば、Ａ
級動作させる出力段増幅器の電力をフローティング電源
によって供給し、前記フローティング電源の中点電位を
Ｂ級動作させる電源用増幅器により入力信号（または出
力信号）に比例させて変化させるようにした電力増幅器
において、前記フローティング電源と出力段増幅器との
間に定電圧回路を設けたから、前記出力段増幅器の電源
電圧を常に一定に保つことができ、この結果前記電源用
増幅器に生じたスイッチング歪等歪の出力電圧への影響
を防止することができ、従来の電力増幅器に比較して歪
率特性を更に向上させ得る効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力増幅器の回路図、第２図は同回路図
の等価回路を示す図、第３図はこの考案による電力増幅
器の回路図、第４図は同回路図の等価回路を示す図であ
る。３３・・・出力段増幅器、３８・・・・・・電源用増幅
器、３９・・・・・・フローティング電源、４８４９・
・・・・・定電圧回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

フローティング電源によってＡ級動作するように構成さ
れた出力段増幅器と、この出力段増幅器の入力または出
力信号に比例させて前記フローティング電源の中点をＢ
級駆動するように構成された電源用増幅器とを備えた電
力増幅器において、前記フローティング電源と出力段増
幅器との間に定電圧回路を設けたことを特徴とする電力
増幅器。