JPS61152108A

JPS61152108A - 増幅回路

Info

Publication number: JPS61152108A
Application number: JP27283684A
Authority: JP
Inventors: Ritsuji Takeshita; 竹下　律司
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-12-26
Filing date: 1984-12-26
Publication date: 1986-07-10

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】〔技術分野〕本発明は増幅回路に関し、特に電源として電池を使用す
る自動車用の電子機器に用いて好適なものである。

〔背景技術〕

「ｓａ回路応用ハンドブックＪ　　（１９８１年６月３
０日１株式会社朝倉書店発行、Ｐ５１９）には、自動車
の電源において、異常に高エネルギーのサージが発生す
ることがあり、このため保護対策なしでは集積回路の破
壊を起すことがあるので、！近ではサージ保ａ！回路を
設けている、との記載がある。

しかし、集積回路の破壊は１周囲温度の異常によっても
発生するものであり、大電流が不測に流れても発生する
ものである。

本発明は、上記観点から増幅回路を検討し１個々の故障
原因に対応した保護対策を採るだけでは万全の対策にな
り得す、何れの故障原因に対しても速やかに保護動作を
採らねばならないことに気付いた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は１個々の故ＦＩＭ因に対応してすみやか
に保護動作を行い得る増幅回路を提供することにある。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は１本
明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明の概要を簡単に述べれば、
下記の通りである。

すなわち、増幅回路へのバイアス電圧の供給。

遮断を制御するいわゆるスタンバイ回路に異常動作によ
って得られた各種の検出信号を供給し、異常時において
増幅回路へのバイアス電圧の供給を遮断することにより
、増幅回路の保護を万全にする。という本発明の目的を
達成するものである。

〔実施例〕

以下１本発明を適用した増幅回路の一実例を第１図を参
照して説明する。なお１図示の増＃ｉ回路は半導体集積
回路（以下においてＩＣという）にて構成され、数字を
囲んだ丸は外部接続端子を示すものである。

本実施例の特徴は、制御回路であるスタンバイ回路の入
力端子にｉｔ［の異常検出信号、Ｇ度の異常検出信号、
ｆｌ流の異常検出信号を集中して供給したことにある。

先ず、説明の便宜のため増幅回路全体につき回路動作の
概略を述べる。

増幅回路は、所Ｒｎ　Ｂ　Ｔ　Ｌに構成され第一の増幅
系Ｉと第二の増幅系■とは同一の回路構成であるため、
主として増幅系■について述べる。

位相分目路１は、入力信号Ｖｉｎの位相分割を行い、互
いに逆位相の出力信号Ｖｕ、Ｖｄを得るものであり、出
力信号Ｖｕは初段増幅器４に供給される。

初段増幅器４は、非平衡形差動増幅器として当業者間に
知られたものであり、出力電圧ｖＯはＡ級駆動増幅器５
に供給される。

Ａ級駆動増幅器５は、次段Ｂ級プッシュプル電力増幅器
６を駆動するものであり、上記電力増幅１）６の出力信
号、言い換えれば増幅系Ｉの出力信号Ｖｏｕｔｌは出力
ライン１１に表れる。

回路ブロック７．８は、ＡＳＯ検出回路であり、上記電
力増幅器６を構成する出力用トランジスタを保護するた
めのものであり、サージ電圧発生時にこれを検出して次
段の駆動回路９に出力を供給する。なお、ＡＳＯは、Ａ
ｒｅａ　ｏｆ　５ａｆｅ　０ｐｅｒａｔｉｏｎの略語で
ある。

駆動回路９は、上１５Ａｓｏ検出回路７，８及び第２の
増幅系■に設けられたＡＳＯ検出回路７１．８′の出力
信号のすべて、又は何れか１の出力信萼にもとづいて動
作し、検出信号を上記バイアス回路３に供給して増幅回
路全体を不動作状態に切り換えるものである。

一方、２番端子には、ローレベル又はハイレベルに変化
する制御信号Ｖｅが供給されるが、この制御信号Ｖｃが
ハイレベルの時スタンバイ回路２が動作してバイアス回
路３に電源を供給し、バイアス回路３から所定のバイア
ス電圧が得られる。

従って、この場合は増幅回路全体が動作状態になる。

これに対し、制御信号Ｖｅがローレベルの時は、バイア
ス回路３への電源供給が遮断され、バイアス電圧が得ら
れない、従って、この場合は増幅回路全体が不動作状態
になる。

また、トランジスタＱ＾＝　Ｑａ　、　Ｑ　ｖｓＭがオ
ン状態に動作したときも同様である。

制御信号Ｖｃによる上記動作が行われる結果、電源回路
３１と５番端子との間に大電流を断接するためのスイッ
チを設ける必要がない。

次に、制御信号Ｖｅがハイレベルで入力信号Ｖｉｎが供
給された時の回路動作を述べる。

制御信号Ｖｃは、抵抗Ｒ，，Ｒ２により分圧されてトラ
ンジスタＱｔのベースに供給される。トランジスタＱ１
には抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して電源が供給されているので
、これがオン状態に動作してトランジスタＱ２にバイア
ス電圧が供給される。

トランジスタＱ２のコレクタ電圧が上昇し、トランジス
タＱ３．Ｑ４がオン状態に動作する。

ライン１２ｔ１３に電圧Ｖ２−　Ｖ３が得られ、位相分
割回路ｌ、バイアス回路３．差動増幅器４に夫れ夫れ電
源が供給される。また、トランジスタＱ８Ｉによってト
ランジスタＱ９１　、　Ｑｓ　、　Ｑ？がオン状態に動
作し、トランジスタＱ２．Ｑ３がオン状態に動作して検
出口路７．８が上記検出動作を行い得るようになる。す
なわち、トランジスタＱＩＩＩ３のコレクタが所定レベ
ル以上になったとき、抵抗Ｒ？１．ダイオ−ｈ　Ｄ　ｓ
　、　Ｄ　＊に電流が流れ、トランジスタＱｓａのコレ
クタ電圧が所定レベル以上になったとき抵抗Ｒａ３．ダ
イオードＤ　’７　＊　Ｄ　ａに電流が流れ、また後述
する検出動作を行なう。

一方、トランジスタＱ−ｓがオン状態に動作することに
より、サージ電圧の検出をおこなうトランジスタＱｌｌ
がオン状態になり、１−ランジスタＱ１２゜Ｑ１３がオ
フ状態になって出力回路６を動作可能に保持する。

トランジスタＱｔｑのベースには抵抗Ｒ＠とツェナーダ
イオードＺ　Ｄ　ｌとによって決定される電圧Ｖｚが印
加されるが、そのエミッタ電圧が抵抗Ｒ，。

Ｒ，によって分圧された低レベルの電圧に保持されるの
で、電源電圧が所定レベルにある間は、上記トランジス
タＱ　ｔｔｓはオフ状態を保持する。この場合、トラン
ジスタＱｓはオフ状態となり、バイアス回路３の一部を
構成するカレントミラー回路は正常に動作する。

バイアス回路３について述べると、ダイオードＤ３、抵
抗Ｒ４を介して供給される電流によって１−ランジスタ
Ｑ１６がオン状態になり、次ぎにトランジスタＱ１７が
オン状態になって、トランジスタＱｍヮと抵抗Ｒ２２と
を流れる電流により定電圧ｖｂがえられる。上記定電圧
ｖｂは、増幅器４に供給される。

バイアス回路３について更に述べると、トランジスタＱ
ｚｍｅＱｚｚが上記カレントミラー回路を構成し、抵抗
Ｒ２４＃Ｒ２Ｓによって決定される電流が入力４ｓ電流
としてトランジスタＱｚを流れる。この結果、トランジ
スタＱ　２２−　Ｑ　ｚｓ抵抗Ｒ２５に出力側電流が流
れ、これに対応した電流がトランジスタＱ２４、Ｑ２Ｓ
を流れる。

上記トランジスタＱｘの出力によって駆動増幅ＩＩ５に
電源が供給され、この出力電流とトランジスタＱ２ｓの
出力電流とによってプッシュプル出力回路６が動作可能
になる。

更に、上記トランジスタＱ２がオン状態になることによ
り、抵抗Ｒ，，ツェナーダイオードＺＤで決定されるバ
イアス電圧がトランジスタＱＷＩに印加され、これがオ
ン状態に動作して後述する駆動回路９を動作可能に保持
する。

一方、ライン１２に電圧ｖ２が表われると、抵抗Ｒ１ｓ
によってレベル低下した電圧ｖ：ｉがライン１３に表わ
れ、これが位相分割回路１と初段増幅器４との電源とな
る。すなわち、ダイオードＤ、。

Ｄ２と抵抗Ｒ，，Ｒａとによって分圧された電圧によっ
て１〜ランジスタＱ　ａｍにバイアスが印加され。

抵抗Ｒ４を介して位相分割回路ｌに定電流が供給される
。

また、抵抗Ｒ２１１，Ｒ，は１〜ランジスタＱａにバイ
アス電圧を供給するが、通常状態ではトランジスタＱＡ
はオフ状態である。しかし、温度上昇にともなって電流
が増大するとオン状態に動作し。

トランジスタＱ１を強制的にオフにする。

次に、入力信号Ｖｉｎが供給された場合の回路動作を述
べると、入力信号Ｖｉｎの図示の如き極性変化に対応し
てトランジスタＱ：５ｔｅＱ３２のバイアス電圧が変化
し、抵抗Ｒ３□、トランジスタＱ、２．抵抗Ｒ３２が制
御されて図示の極性に分割された出力信号を得る。これ
と同時に、トランジスタＱ３３゜Ｑ３４が動作し、抵抗
Ｒ−、トランジスタＱａｑ、抵抗Ｒ，を流れる電流が制
御されて１図示の極性に分割された出力信号Ｖｕを得る
。

出力信号Ｖｕは初段増幅器４に供給される。初段増幅器
４において、定電流回路Ｃ８，、ａｓ。

から定電流が供給されるので、トランジスタＱ４３のベ
ース電圧は、上記出力信号Ｖｕに対応したトランジスタ
Ｑ４１の出力電流に対応して変化する。

そして、上記ベース電圧の変化が、抵抗Ｒ４，によって
出力電圧Ｖｏとして表われ、Ａ級駆動増幅器５を構成す
るトランジスタＱｓｌに供給される。なお、抵抗Ｒｆ、
、　Ｒｆ２は、フィードバック抵抗であり、コンデンサ
Ｃ３はフィードバックコンデンサである。

上記出力電圧Ｖｏは、ダーリントン接続されたトランジ
スタＱｓｚｅＱ５２によって増幅され、トランジスタＱ
ｓｘｙＱｗの各ベースに供給される。なお、コンデンサ
Ｃ２は位相補備用コンデンサである。そして、トランジ
スタｑｓｉの出力電流によって電源側出力トランジスタ
Ｑｓｓが駆動される。

ところで、上述の如くトランジスタ０２Ｓから出力電流
が得られ、ダイオードＤ、、Ｄ４．抵抗Ｒ４ｍによって
トランジスタＱ６４にバイアス電圧が印加され、これが
オン状態に動作する。なお、定常状態では、１ヘランジ
スタＱｅｓはオフ状態である。

従って、トランジスタＱＯがオン状態に動作すると、ト
ランジスタＱηｙ　Ｑｔｒｘを介して接地側出力トラン
ジスタＱｍにベース電流が供給される。

そして、ｆｔｔ源側源側出力トランジスタ上０地側出力
トランジスタＱｍとが駆動されることにより。

う°イン１１に出力電圧Ｖｏｕｔｔが得られ、６番端子
を介して負荷であるスピーカＳＰに供給される。

一方、第２の増幅系■も上記と同様に動作し、ラインｔ
　ｔｍに出力電圧Ｖｏｕｔｚが得られ、７番端子を介し
て負荷であるスピーカＳＰに供給される。

上記増幅回路は、出力電圧ＶｏｕｔＩ、　Ｖｏｕｔ２が
それぞれ逆相であり両出力間に出力コンデンサを設ける
ことなく、スピーカを直接駆動することができる。

以上の回路動作は、通常の増幅動作であり１本実施例に
おける注目すべき回路動作は以下の如くに行われる。

先ず、動作停止時について述べる。

制御信号Ｖｃをハイレベルからローレベルに切り換え、
トランジスタＱ、をオフ状態にする。１〜ランジスタＱ
２もオフ状態になり、電圧Ｖｌ。

ｖ２が得られなくなる。従って１位相分割回路１゜初段
増幅器４も非動作状態になる。更に、トランジスタＱ２
□の電流も遮断されるので、！・ランジスタＱ　２２−
　Ｑ　Ｚｌを流れていた出力側電流も遮断される。従っ
て、１−ランジスタＱ　２４　、Ｑ　２５の出力電流も
得られず、Ａ級増幅器５、電力増幅回路６も非動状態に
なる。

故に、電池Ｅ、平常コイルＬｍ、コンデンサＣＩＯで構
成された電源回路３１と５番＠子との間に特にスイッチ
を設けずとも、極めて微小な？！’１！電力で増幅回路
全体を非動作状態になし、しがも制御信号Ｖｃをハイレ
ベルに切り換えたとき、直ちに上記通常の回路動作が行
われる。

次に、通常の回路動作が行われている間に、異常が発生
した場合の回路動作を述べる。

先ず、＋Ｖｃｃｆ？！源にサージ電圧等が印加された場
合について述べる。

この場合、＋Ｖｃｃ電源の電圧レベルが急激に上昇する
ので、電圧Ｖｚに対し！−ランジスタＱ１４のエミッタ
電圧が急上昇してバイアス電圧が印加されることになり
、トランジスタＱ１４がオン状態に動作する。そしてト
ランジスタＱ、もオン状態に動作し、１〜ランジスタＱ
２ｍ、Ｑ２２の各ベースを接地状態になす、故に、トラ
ンジスタＱ−を流れていた電流が遮断され、トランジス
タＱ　２４−　Ｑ　２ｓか　−ら出力電流が得られなく
なる。Ａ級増幅回路５゜電力増幅回路６がともに非動作
状態になり、これと同時に１−ランジスタＱ　１２１　
Ｑ　ｕ３がオン状態に動作する。従って、Ｐａ源側出力
トランジスタＱａｌ＃Ｑ２の各ベースが接地されること
になり、トランジスタＱｓｉｙＱｓ２の保護が行われる
。また、トランジスタＱａもオン状態に動作して、制御
信号ＶｃがＬレベルになったときと同様にバイアス電圧
を遮断するので、増幅回路全体が動作不可能になる。

次に、何等かの異常により、トランジスタＱ０のコレク
タ電流が異常に増加した場合の回路動作を述べる。

この場合、抵抗Ｒ１１）の電圧降下が大となり、そのレ
ベル低下は抵抗Ｒｆｆ１を介して１−ランジスタＱ　１
７１のエミッタ電圧を低下させる。そしてトランジスタ
Ｑ、２のベースから抵抗Ｒ７２を介して定電流回路Ｃ８
３に流れる電流が増大し、トランジスタＱ？２のべ、−
ス・エミッタ間電圧が大となって、トランジスタＱ７２
がオン状態に動作する。定電流回路Ｃ８４の一端に出力
電圧が得られ、トランジスタＱヲ！がオン状態に動作し
、１〜ランジスタＱ　ｍ　ｙ抵抗Ｒｖｍ、トランジスタ
Ｑｙｔを介して１ヘランジスタＱπにベース電流が供給
される。なお、抵抗Ｒ電はバイアス抵抗である。

トランジスタＱｙｓがオン状態に動作し、ラインｌ、か
ら抵抗Ｒ，３を介して流れる電流とコンデンサＣ２の放
電と流とが抵抗Ｒ％、Ｒ５を流れ、両者の電圧降下によ
って１−ランジスタＱ９ｇがオン状態になり、トランジ
スタＱηがオフになる。この結果、抵抗Ｒπ、トランジ
スタＱ％、抵抗Ｒ？’７　ｒＲ９！、に電流が流れ、１
−ランジスタＱ　９Ｇ　、　Ｑ　９７のエミッタ電圧が
上昇する。なお、抵抗Ｒ，、Ｒ７の抵抗値は、Ｒ％）Ｒ
？９になされている。

Ｉ、ランジスタＱｖｖはオン状態に動作しているので、
上記エミッタ電圧の上昇によってトランジスタＱＣｓが
オン状態になり、トランジスタＱ２１゜Ｑ２２のベース
を接地状態にする。従ってトランジスタＱ、がオフとな
り、トランジスタＱ々ｔＱｘの出力電流が遮断されて、
ｆｆｌ源側出力１〜ランジスタＱ６１＃Ｑ６２の保護が
行われる。

次に、トランジスタＱａｚのコレクタ・エミッタ間電圧
が異常に増大した場合の回路動作を述べる。

この場合、上記同様にトランジスタＱ−７２がオン状態
に動作し、トランジスタＱ９ｍがオン状態に動作して、
１〜ランジスタＱ５〜Ｑｙｙが上記同様に動作する。そ
して、トランジスタｑ２１ｔ’Ｑ２２のべ一入が接地状
態になり、トランジスタＱ　２４　、　Ｑ　２５の出力
電流が遮断されて電源側出力トランジスタＱ引ｙＱ６３
の保護が行われる。

次に、トランジスタＱｓｓのコレクタ電流が異常に増加
した場合の回路動作を述べる。

この場合、抵抗Ｒ１の電圧降下が大となり、そのレベル
低下は抵抗Ｒ，□を介してトランジスタＱａｍのエミッ
タ電圧を低下させる。そして、トランジスタＱ、のベー
スから抵抗Ｒ，を介して定電流回路Ｃ８５に流れる電流
が増大し、トランジスタＱｓｅｉのベース・エミッタ間
電圧が大となって、トランジスタＱｗがオン状態に動作
する。定電流回路Ｃ８＠の一端に出力電圧が得られ、ト
ランジスタＱ、２がオン状態に動作する。

以下、トランジスタＱ−ｒ２からトランジスタＱＷまで
回路動作が上記同様に行われ、トランジスタＱｚｔｙＱ
２２のベースを接地状態になし、トランジスタＱ　２Ｉ
ｌ　−Ｑ　２ｓの出力電流が遮断される。そしてトラン
ジスタＱｓｑもオフ状層になり、接地側出力トランジス
タＱ　ａｘ　、　Ｑ　ｓｓに供給されていた電流が遮断
され、１ヘランジスタＱ、２．Ｑ−の保護が行われる。

次に、トランジスタ９国のコレクタ・エミッタ１ＴＯｆ
Ｗ、圧が異常に上昇した場合の回路動作を述べる。

この場合も、トランジスタＱ　ｔａ　、　Ｑ　９２がオ
ン状態に動作して、１〜ランジスタＱπ〜Ｑｗが上記同
様に動作する。そして、トランジスタＱ　２４−　Ｑ　
２５の出力電流が遮断され、接地側出力トランジスタＱ
ｗ−Ｑａｓの保護が行われる。

なお、第２の増幅系■についても、上記ＡＳＯ検出回路
７，８と同一構成のＡＳＯ検出回路７′。

８′が設けられている。

第２の増幅系■も第１の増幅系Ｉと同一の回路構成であ
るので、上記出力用トランジスタＱＢ８１に相当するト
ランジスタについて上記同様の現象が表われたとき、Ａ
ＳＯ検出回路７′が動作して１−ランジスタＱ１をオン
状態に駆動する。

また、出力用トランジスタＱａｓに相当するトランジス
タについて上記同様の現象が表われたとき、ＡＳＯ検出
回路８′が動作して１−ランジスタＱ９４をオン状態に
駆動する。そして、１−ランジスタＱ５〜Ｑ、、が上記
同様に動作し、出力トランジスタに対する保護が行われ
る。

次に、不測の事故によりラインＬ１が接地された場合の
回路動作を述べる。

この場合、゛抵抗Ｒ，を介して流れていた電流が遮断さ
れるので、コンデンサＣ２の端子電圧が所定レベル以下
に低下すると同時にトランジスタＱｍがオフとなり、ト
ランジスタＱＹ１がオン状態に動作する。従って、トラ
ンジスタＱ？７のエミッタ電圧が上昇し、トランジスタ
Ｑ１６がオン状態に動作してトランジスタＱｗ、Ｑ２２
のベースを接地状態にする。そして、トランジスタＱ　
ｘ　、　Ｑ　２！！の出力電流が速断され、出力用トラ
ンジスタＱｌｉｌｔＱ、を保３する。

なお、ライン１２が接地された場合は、ａ抗Ｒ，を介し
て流れていた電流が遮断されるので、上記同様にトラン
ジスタＱｖｅがオフ状態になり。

以下同様の回路動作が行われる。

以上に述べた如く１本実施例に示した増幅回路は電源電
圧の異常、或いは出力トランジスタの不測の事故等を速
やかに検出し、増幅回路の保護を行うことができる。

〔効果〕

（１）増幅回路内に発生する異常を検出してスタンバイ
回路の入力側を強制的に接地することにより、増幅回路
全体の保護が一挙に行われる、という効果が得られる。

（２）上記（１）により、半導体集積回路の破壊を低減
することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが１本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば、ラインｌ、のレベル低下を抵抗Ｒゆを介して駆
動回路９に伝達するようにしたが、第２の３９６幅系■
に上記駆動回路を個別に設け、茅２の増幅系■の出力用
トランジスタを保護するようにしてもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるＢＴＬ方式の増幅
回路について説明したが、それに限定されるものではな
い。

本発明は電力増幅器の回路構成の如何にかかわらず利用
することができる。

相分割回路、２・・・スタンバイ回路、３・・・バイア
ス回路、４・・・初段増幅器、５・・・Ａ級駆動増幅器
、６・・・電力増幅器、７．７’　、８，８’・・・Ａ
ＳＯ検出回路、９・・・駆動回路、１０・・・電源信号
、Ｖｃ・・・制御信号、Ｖｉｎ・・・入力信号、Ｖｏｕ
ｔ露、Ｖｏｕｔ２・・・出力信号、Ｑｍ〜Ｑｓｏｏ・・
・トランジスタ、Ｄ、〜Ｄｌｌ・・・ダイオード、ｚＤ
・・・ツェナダイオード、Ｃ８１〜Ｃ８＠・・・定電流
回路、ＳＰ・・・スピーカ。

Ｖｌ　ｊ　Ｖ２・・・電圧。

Claims

【特許請求の範囲】

１、電源電圧の異常を検出して検出信号を得る第１の検
出回路と、温度変化に対応した異常動作を検出して検出
信号を得る第２の検出回路と、出力回路の異常動作を検
出して検出信号を得る第３の検出回路と、上記各検出回
路から供給される何れか１の検出信号、又は２以上の検
出信号によって動作し、増幅回路を非動作状態となす制
御回路とを具備したことを特徴とする増幅回路。