JPS6119170B2 - - Google Patents

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JPS6119170B2
JPS6119170B2 JP54121646A JP12164679A JPS6119170B2 JP S6119170 B2 JPS6119170 B2 JP S6119170B2 JP 54121646 A JP54121646 A JP 54121646A JP 12164679 A JP12164679 A JP 12164679A JP S6119170 B2 JPS6119170 B2 JP S6119170B2
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amplifier
base
transistors
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Susumu Sueyoshi
Keishi Saito
Kikuo Ishikawa
Kyomi Yatsuhashi
Satoru Ishii
Masamichi Yumino
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Pioneer Electronic Corp
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    • H03F3/3069Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor the emitters of complementary power transistors being connected to the output
    • H03F3/3076Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor the emitters of complementary power transistors being connected to the output with symmetrical driving of the end stage

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は増幅回路に関し特にバイポーラトラン
ジスタを用いたプツシユプル型の増幅回路に関す
る。
増幅回路は増幅出力における歪を最小にするこ
とが必要であるが、そのために負帰還を施して歪
を抑圧する方法が広く慣用されている。しかしな
がら、負帰還を施せば増幅度の低減は避けられ
ず、よつて所望の増幅度を得るには多くの増幅素
子や増幅回路が必要となるばかりか、増幅回路全
体の安定度が悪くなつて発振を呈する危険性も存
在する。
特に、増幅素子であるトランジスタにおいては
そのベース・エミツタ間の入出力特性が非直線性
を示すために、この非直線性を改善すべく大電流
を流したり、負帰還を施したりしているが、いず
れも好ましいものではなく、特に負帰還による解
決法は上述の欠点をそのまゝ有することになる。
本発明の目的は負帰還を施すことなく増幅用ト
ランジスタの非直線歪を改善することの可能なプ
ツシユプル型のトランジスタ増幅回路を提供する
ことである。
本発明のプツシユプル型増幅回路は、ベースに
入力信号が印加された第1トランジスタとこの第
1トランジスタの出力をベース入力としかつ第1
トランジスタと逆導電型の第2トランジスタと更
にこれらトランジスタに一定比の電流を供給する
手段とよりなる1つの増幅器と、この増幅器の各
トランジスタとコンプリメンタリな導電型を有す
る相補対称型の同一構成の他の増幅器とを設け
て、両増幅器の初段トランジスタのベースを同一
入力信号にて駆動するようにし入力側又は出力側
トランジスタにそれぞれ流れる電流に基づいて所
定負荷をプツシユプル駆動するようにしたことを
特徴としている。
以下本発明を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の原理を説明する回路図であ
り、第1の増幅器1と、この増幅器と相補対称な
第2の増幅器2とよりなつている。第1の増幅器
1はエミツタフオロワ構成のPNPトランジスタ
Q1のエミツタ出力をベース入力とするNPNトラ
ンジスタQ2を有し、このトランジスタQ2のエミ
ツタはエミツタ抵抗R1を介して負電源−B3へ接
続される。入力トランジスタQ1のコレクタは負
電源−B2へ直結される。そして両トランジスタ
Q1,Q2へそれぞれ一定比の電流I1とI2を供給すべ
く例えばカレントミラー回路3が設けられてい
る。
このミラー回路は図のように互いにベースが共
通接続されたPNPトランジスタQ3,Q4と各エミ
ツタ抵抗R2,R3より成り、トランジスタQ4はダ
イオード接続されている。抵抗R2,R3の選定に
よりトランジスタQ1,Q2への供給電流比I1/I2
1/α(αは一定)なる所望の値に設定しうる。
そして本例においてはトランジスタQ4のエミツ
タ抵抗R2の両端電圧を出力VOUT1としている。
第1の増幅器1とコンプリメンタリな第2の増
幅器はトランジスタQ5〜Q8の各々がトランジス
タQ1〜Q4の各々に対して相補型の素子となつて
おり、各素子の接続構成は増幅器1と全く同等で
ある。そしてトランジスタQ7,Q8とエミツタ抵
抗R5,R6とにより電流供給手段としてのカレン
トミラー回路4が構成されてトランジスタQ5
Q6への電流I3,I4の比を同様に一定に設定してい
る。
かかる構成において、第1の増幅器1について
考察する。トランジスタQ1,Q2のベース・エミ
ツタ間電圧をVBE1,VBE2とすると次式が成立す
る。
I2=(VIN+VBEI−VBE2+B3)/ R1 ……(1) ここで、一般にトランジスタのコレクタ電流I
CとVBEとの関係は次式で表わされる。
BE=kT/qln(I/I+1) ……(2) ここにqは電子電荷、kはボルツマン定数、T
は絶対温度、ISはベース・エミツタ間逆方向飽
和電流である。よつて(1)式中の(VBE1−VBE2
は(2)式より次式となる。
BE1−VBE2 =k/q{T1ln(I/IS1+1) −T2ln(αI/IS2+1)} ……(3) ここにT1はQ1のベース・エミツタ接合部温
度、T2はQ2のベース・エミツタ接合部温度であ
る。またISはトランジスタ固有の定数であるか
ら IS2=βIS1とおくことができ(βは一定)、
更にISは極めて小であつてコレクタ電流を十分
流しておけばIC/IS≫1が成立するから次式が
得られる。
BE1−VBE2≒k/q{T1ln(I/IS1) −T2ln(αI/βIS1)} ……(4) (4)式においてトランジスタのジヤンクシヨン温
度を一定とすれば VBE1−VBE2=kT/qln(β/α) ……(5) となり、この(5)式は一定となるからこれをγとお
けば(1)式は次のようになる。
I2=(VIN+B3+γ)/R1 ……(6) よつて出力VOUT1は次式で示される。
OUT1=I2R2 =R/R(VIN+B3+γ) ……(7) 第2の増幅器2についても同様に下式が成立す
る。
OUT2=R/R(VIN+B3+γ) ……(8) ここで、R1=R4、R2=R5としてこれら両増幅
器の出力VOUT1,VOUT2を適当な方法で合成して
負荷をプツシユプル駆動するようにすればプツシ
ユプル増幅回路全体の利得は各増幅器単体の利得
(R/R=R/R)の2倍となりかつトランジ
スタのVBE に全く無関係となつて歪が抑圧されることにな
る。更にプツシユプル構成においては周知のよう
に偶数次高調波歪が低減されるからより一層の歪
の改善が可能となる。すなわち、各増幅器単体構
成では、(7)又は(8)式に示すようにVBEに無関係と
なつてはいるが実際にはトランジスタの特性上の
バラツキやベース電流の相異等により未だ完全な
歪の抑圧は図れないが、本例のようにプツシユプ
ル構成とすることによつてより完全な歪の低減が
可能となる。
出力の取り出し方法としてはトランジスタ
Q2,Q6に流れる電流の変化を取り出せばよいか
ら図示の例に限らずトランジスタQ2,Q6のコレ
クタと電流供給手段3,4との間に抵抗を挿入し
てこれら抵抗の両端電圧を出力として用いること
もできる。また増幅度を必要としなければ、エミ
ツタ抵抗R1,R4の両端電圧を出力として用いる
こともできる。さらにトランジスタQ2,Q6に流
れる電流は電流ミラー回路によりトランジスタ
Q1,Q5にも同一比で流れるため、それぞれのト
ランジスタQ1,Q5のコレクタ又はエミツタに抵
抗を挿入し、それらの両端電圧を出力として用い
ることもできる。
第2図は第1図の回路の各増幅器1,2の出力
を互いに合成して負荷(図示せず)をプツシユプ
ル駆動する回路例を示す図である。増幅器1のカ
レントミラー回路3のトランジスタQ4のベース
に共通接続されたベースを有するPNPトランジス
タQ9を設け、このトランジスタのエミツタは抵
抗R7を介して正電源へ接続され、そのコレクタ
は基準バイアス発生源E1と抵抗R9を介して接地
される。
他方のカレントミラー回路4のトランジスタ
Q8のベースに共通接続されたベースを有する
NPNトランジスタQ10を設け、このトランジスタ
のエミツタは抵抗R8を介して負電源へ接続さ
れ、そのコレクタは基準バイアス発生源E2と抵
抗R9を介して接地される。そして、これらトラ
ンジスタQ9及びQ10のコレクタ出力を出力プツシ
ユプル駆動トランジスタQ11及びQ12のベース駆
動信号とする。NPNトランジスタQ11とPNPトラ
ンジスタQ12のエミツタは互いにエミツタ抵抗
R10,R11を介して出力点において共通接続されて
所定負荷をプツシユプル駆動するものである。
ここで、トランジスタQ9とQ4とに流れる電流
の比を一定の1/αに定めると、本例においても
(1)式が成立し更にカレントミラー回路1の共通ベ
ースラインの電圧VBは次式となる。
B=+B1−VBE4−I2R2 ……(9) (1)式を用いて(9)式を整理すると次式が得られる。
B=+B1−VBE4 −R/R(VIN+VBE1−VBE2+B3) ……(10) 更にトランジスタQ9から抵抗R9への供給電流I3
は次式で示される。
I3=(+B1−VBE9−VB)/R7 ……(11) よつてトランジスタQ11のベース電圧V1は次式と
なる。
V1=I3・R9+E1 =R/R(+B1−VBE9−VB)+E1 ……(12) これに(10)式を代入すると次式となる。
V1=R/R{VBE4−VBE9+R/R(VIN+VBE1−VBE2+B3)}+E1 ……(13) (13)式において(VBE1−VBE2)は(5)式より一
定値γであり、また(VBE4−VBE9)は同じく次
式で示される。
BE4−VBE9 ≒kT/qln(β′/α′) ……(14) ここにβ′はトランジスタQ9とQ4のIS比であ
る。この式も一定値であるからこれをγ′とすれ
ば(13)式は次式となる。
V1=R/R(γ′+R/R(VIN+γ+B3)} +E1 ……(15) また第2の増幅器2のトランジスタQ12のベース
電圧V2についても同様に下式が成立する。
V2=R/R{γ′+R/R(VIN+γ+B3)} +E2 ……(16) ここでバイアス電圧E1とE2をそれぞれトラン
ジスタQ11のVBE11と抵抗R10の電圧との和及びト
ランジスタQ12のVBE12と抵抗R11の電圧との和に
等しく選定することによつて(15)、(16)式の
E1及びE2がそれぞれ消去されてプツシユプル出
力電圧VOUTが得られることになる。この出力電
圧VOUTも増幅トランジスタのVBEに関係せず歪
が低減される。
ここで、R1=R4、R2=R5、R7=R8とすれば回
路の利得は(15)、(16)式から明らかに単一構成
の2倍となることが判る。そして出力電圧VOUT
のオフセツト電圧も零ボルトとなつて好都合とな
る。
以上のように本発明によればトランジスタのベ
ース・エミツタ間電圧による歪が低減できると共
に、偶数次高調波歪をもなくすことができるから
一般のプツシユプル回路に比し著しい歪の抑圧が
可能となるものである。
尚、上記の各実施例においては各トランジスタ
への電流供給のためにカレントミラー回路を用い
たがこれに限定されるものではなくカレントミラ
ー回路と同等機能を有する回路構成を用いること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を説明する回路図、第2
図は本発明の一実施例を示す回路図である。 主要部分の符号の説明、1……第1の増幅器、
2……第2の増幅器、3,4……カレントミラー
回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ベースに入力信号が印加された第1トランジ
    スタとこの第1トランジスタのエミツタ出力をベ
    ース入力としエミツタ抵抗を介してエミツタにバ
    イアス電圧が印加される前記第1トランジスタと
    逆導電型の第2トランジスタと更にこれら第1及
    び第2トランジスタに一定比の電流を供給する手
    段とよりなる第1の増幅器と、ベースに前記入力
    信号が印加され前記第1トランジスタと逆導電型
    である第3トランジスタとこの第3トランジスタ
    のエミツタ出力をベース入力としエミツタ抵抗を
    介してエミツタに前記バイアス電圧とは逆極性の
    電圧が印加される前記第3トランジスタと逆導電
    型の第4トランジスタと更にこれら第3及び第4
    トランジスタに一定比の電流を供給する手段とよ
    りなる第2の増幅器とを含み、前記第1及び第3
    トランジスタ又は第2及び第4トランジスタにそ
    れぞれ流れる電流に基づいて所定負荷を駆動する
    ようにしたプツシユブル型増幅回路。
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