JPS6128406Y2

JPS6128406Y2 -

Info

Publication number: JPS6128406Y2
Application number: JP11703079U
Authority: JP
Priority date: 1979-08-25
Filing date: 1979-08-25
Publication date: 1986-08-23
Also published as: JPS5633809U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、２出力端から互いに逆位相の出力
を得るバランス形増幅回路の改良に関する。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to an improvement of a balanced amplifier circuit which obtains outputs having mutually opposite phases from two output terminals.

従来、この種の増幅回路として第１図に示す出
力トランスを用いたもの、あるいは第２図に示す
反転，非反転両増幅器を用いたもの等が知られて
いる。第１図に示す増幅回路は増幅器１の出力を
トランス２の１次巻線に供給し、トランス２の２
次巻線の両端、すなわち出力端子３，４から互に
逆位相の出力信号を得るものである。この場合、
出力端子３，４のいずれか一方を接地端子５に接
続しても増幅回路全体の利得が変化しない利点が
あるが、トランス２を用いることにより低減，高
域の特性が劣化する問題がある。 Conventionally, as this type of amplifier circuit, one using an output transformer as shown in FIG. 1, or one using both an inverting and non-inverting amplifier as shown in FIG. 2 is known. The amplifier circuit shown in FIG. 1 supplies the output of amplifier 1 to the primary winding of transformer 2, and
Output signals having mutually opposite phases are obtained from both ends of the next winding, that is, output terminals 3 and 4. in this case,
Although there is an advantage that the gain of the entire amplifier circuit does not change even if one of the output terminals 3 and 4 is connected to the ground terminal 5, there is a problem that the use of the transformer 2 deteriorates the low frequency and high frequency characteristics.

第２図に示す増幅回路は、オーデイオ回路ある
いはPA（Public Address）機器等にしばしば用
いられる、いわゆるBTL（Balanced
Transformer−Less）増幅回路であり、図に示
すようにバツフアアンプ１０の出力が非反転増幅
器１１、反転増幅器１２によつて互に逆位相で増
幅され、出力端子１３，１４に各々供給されるよ
うになつている。なおこの場合、図における抵抗
１５〜１８の値は各々Ｒ，Ｒ，２Ｒ，Ｒであり、
また各増幅器１１，１２の利得は各々１，∞であ
る。この増幅回路において、入力端子１９および
接地端子２０の間に電圧Viなる入力信号が印加
された場合のバツフアアンプ１０の出力電圧を
Va（Va＝Vi）とし（バツフアアンプ１０の利得
を１とする）、また出力端子１３，１４がいずれ
も接地端子２０と平衡状態（すなわち、出力端子
１３，１４がいずれも接地端子２０と短絡されて
いない状態）とすれば、非反転増幅器１１の出力
電圧Vbは、 Vb＝１／２Va＝１／２Vi ……(1) であり、また反転増幅器１２の出力電圧Vcは、 Vc＝１／２Va＝−１／２Vi ……(2) である。すなわち、出力端子１３，１４には各々
逆位相の出力が得られる。したがつて、出力端子
１３，１４間に得られる出力電圧Voは、 Vo＝Vb−Vc＝１／２Vi−（−１／２Vi）＝Vi ……(3) となり、入力電圧Viと同一となる。 The amplifier circuit shown in Figure 2 is a so-called BTL (Balanced
As shown in the figure, the output of the buffer amplifier 10 is amplified in opposite phases by a non-inverting amplifier 11 and an inverting amplifier 12, and is supplied to output terminals 13 and 14, respectively. It's summery. In this case, the values of resistors 15 to 18 in the figure are R, R, 2R, and R, respectively.
Further, the gains of each amplifier 11 and 12 are 1 and ∞, respectively. In this amplifier circuit, the output voltage of the buffer amplifier 10 when an input signal of voltage Vi is applied between the input terminal 19 and the ground terminal 20 is
Va (Va=Vi) (the gain of the buffer amplifier 10 is 1), and the output terminals 13 and 14 are both in equilibrium with the ground terminal 20 (that is, the output terminals 13 and 14 are both shorted to the ground terminal 20). ), the output voltage Vb of the non-inverting amplifier 11 is Vb = 1/2Va = 1/2Vi (1), and the output voltage Vc of the inverting amplifier 12 is Vc = 1/2Va =-1/2Vi...(2). That is, outputs with opposite phases are obtained at the output terminals 13 and 14, respectively. Therefore, the output voltage Vo obtained between the output terminals 13 and 14 is Vo=Vb-Vc=1/2Vi-(-1/2Vi)=Vi...(3), which is the same as the input voltage Vi. .

一方、出力端子１３，１４が接地端子２０に対
して不平衡である場合、例えば出力端子１４が接
地端子２０と短絡された場合は、 Vo＝Vb＝１／２Vi ……(4) となり、出力電圧Voのレベルが入力電圧Viの1/2
（6dBダウン）となる。 On the other hand, when the output terminals 13 and 14 are unbalanced with respect to the ground terminal 20, for example, when the output terminal 14 is short-circuited to the ground terminal 20, Vo=Vb=1/2Vi...(4), and the output The level of voltage Vo is 1/2 of input voltage Vi
(6dB down).

すなわち、第２図に示す増幅回路は出力端子１
３，１４が接地端子２０に対して平衡状態にある
か不平衡状態にあるかによつて回路全体の増幅度
が異なる問題があり、さらに出力端子１３，１４
の一方が接地端子２０と短絡された場合、短絡さ
れた出力端子に対応する増幅器が過電流によつて
破損される恐れがあり、このため増幅器１１，１
２の各々に過電流保護回路を設ける必要がある。 That is, the amplifier circuit shown in FIG.
There is a problem that the amplification degree of the entire circuit differs depending on whether the output terminals 13 and 14 are in a balanced or unbalanced state with respect to the ground terminal 20.
If one of the output terminals is shorted to the ground terminal 20, the amplifier corresponding to the shorted output terminal may be damaged by an overcurrent.
2 must be provided with an overcurrent protection circuit.

この考案はこのような事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは反転、非反転両
増幅器を有するバランス形増幅回路において、出
力端子が接地端子と平衡状態にあるか不平衡状態
にあるかにかかわらず回路全体の増幅度が一定で
あり、更に反転，非反転両増幅器に過電流保護回
路を設ける必要のないバランス形増幅回路を提供
することにある。この目的を達成するために、こ
の考案は、入力端および接地間に印加される信号
を増幅し、第１，第２の出力端から互いに逆位相
の増幅出力信号を出力する増幅回路において、利
得が１の第１の増幅器と、利得が略∞の第２の増
幅器と、利得が２の第３の増幅器と、前記入力端
および前記第１の増幅器の入力端子の間に挿入さ
れた値Ｒの第１抵抗と、前記入力端および前記第
２の増幅器の反転入力端子の間に挿入された値
2Rの第２抵抗と、前記第１の増幅器の入力端お
よび前記第３の増幅器の出力端子の間に挿入され
た値Ｒの第３抵抗と、前記第３の増幅器の出力端
子と前記第２の増幅器の非反転入力端子の間に挿
入された値2Rの第４抵抗と、前記第２の増幅器
の非反転入力端子および接地間に挿入された値Ｒ
の第５抵抗と、前記第２の増幅器の反転入力端子
および同増幅器の出力端子の間に挿入された値Ｒ
の第６抵抗と、前記第１の増幅器の出力端子およ
び前記第２の増幅器の入力端子の間に挿入された
第７抵抗と、前記第３の増幅器の入力端子および
前記第２の増幅器の出力端子の間に挿入された、
前記第７抵抗と値が等しい第８抵抗とを具備し、
前記第１の増幅器の出力端子および前記第１の出
力端，前記第２の増幅器の出力端子および前記第
２の出力端を各々接続したものである。 This invention has been made in consideration of the above circumstances, and its object is to provide a balanced amplifier circuit having both inverting and non-inverting amplifiers, in which the amplification degree of the entire circuit is constant regardless of whether the output terminal is in a balanced state or an unbalanced state with respect to the ground terminal, and further, it is not necessary to provide an overcurrent protection circuit for both the inverting and non-inverting amplifiers. To achieve this object, this invention provides an amplifier circuit that amplifies a signal applied between an input terminal and ground, and outputs amplified output signals of opposite phases from first and second output terminals, comprising a first amplifier with a gain of 1, a second amplifier with a gain of approximately ∞, a third amplifier with a gain of 2, a first resistor of value R inserted between the input terminal and the input terminal of the first amplifier, and a resistor of value 10 inserted between the input terminal and the inverting input terminal of the second amplifier.
a second resistor of value 2R, a third resistor of value R inserted between the input of the first amplifier and the output of the third amplifier, a fourth resistor of value 2R inserted between the output of the third amplifier and the non-inverting input of the second amplifier, and a fourth resistor of value R inserted between the non-inverting input of the second amplifier and ground.
A fifth resistor having a value R inserted between the inverting input terminal of the second amplifier and the output terminal of the amplifier.
a sixth resistor inserted between the output terminal of the first amplifier and the input terminal of the second amplifier; and a seventh resistor inserted between the input terminal of the third amplifier and the output terminal of the second amplifier.
an eighth resistor having a value equal to the seventh resistor;
The output terminal of the first amplifier is connected to the first output end, and the output terminal of the second amplifier is connected to the second output end.

以下、図面を参照しこの考案の実施例について
説明する。 Hereinafter, embodiments of this invention will be described with reference to the drawings.

第３図はこの考案による増幅回路の構成を示す
回路図であり、この図において入力端子２５は利
得１のバツフアアンプ２６の入力端に接続されて
いる。なお、バツフアアンプ２６の利得は「１」
に限らず任意の値とすることができる。このバツ
フアアンプ２６の出力端は抵抗２７（値Ｒ）を介
して非反転増幅器２８の入力端に接続されると共
に、抵抗２９（値2R）を介して反転増幅器３０
の反転入力端に接続され、またこの反転増幅器３
０の反転入力端および出力端間に抵抗３１（値
Ｒ）が介挿されている。上記非反転増幅器２８は
利得１の増幅器であり、また反転増幅器３０は利
得∞の演算増幅器である。非反転増幅器２８、反
転増幅器３０の出力端は各々出力端子３２，３３
に接続され、これら出力端子３２，３３の間には
直列接続された抵抗３４，３５（値はいずれも
Ｒ）が介挿され、また抵抗３４，３５の接続点が
利得２（6dB）の増幅器３６（検出回路）の入力
端に接続されている。そして、増幅器３６の出力
端が抵抗３７（値Ｒ）を介して非反転増幅器２８
の入力端に接続されると共に抵抗３８（値2R）
を介して反転増幅器３０の非反転入力端に接続さ
れ、また同非反転入力端が抵抗３９（値Ｒ）を介
して接地端子４０に接続されている。 FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the amplifier circuit according to this invention, and in this figure, the input terminal 25 is connected to the input terminal of a buffer amplifier 26 with a gain of 1. Note that the gain of the buffer amplifier 26 is "1".
It can be any value without being limited to . The output terminal of this buffer amplifier 26 is connected to the input terminal of a non-inverting amplifier 28 via a resistor 27 (value R), and the inverting amplifier 30 via a resistor 29 (value 2R).
is connected to the inverting input terminal of the inverting amplifier 3.
A resistor 31 (value R) is inserted between the inverting input terminal and the output terminal of 0. The non-inverting amplifier 28 is an amplifier with a gain of 1, and the inverting amplifier 30 is an operational amplifier with a gain ∞. The output terminals of the non-inverting amplifier 28 and the inverting amplifier 30 are output terminals 32 and 33, respectively.
Resistors 34 and 35 (both values are R) connected in series are inserted between these output terminals 32 and 33, and the connection point between the resistors 34 and 35 is connected to an amplifier with a gain of 2 (6 dB). 36 (detection circuit). The output terminal of the amplifier 36 is connected to the non-inverting amplifier 28 via a resistor 37 (value R).
is connected to the input end of the resistor 38 (value 2R).
The non-inverting input terminal of the inverting amplifier 30 is connected to the ground terminal 40 via a resistor 39 (value R).

このように構成された増幅回路において、最初
に出力端子３２，３３が接地端子４０と平衡状態
にある場合、すなわち出力端子３２，３３がいず
れも接地端子４０と短絡されていない場合につい
て以下に考察する。まず、入力端子２５および接
地端子４０の間に電圧Viの入力信号が印加され
た場合のバツフアアンプ２６の出力電圧をVa、
非反転増幅器２８の出力電圧をVb、反転増幅器
３０の出力電圧をVc、また増幅器３６の入出力
電圧を各々Vd，Veとすれば、次の各式が成立す
る。 In the amplifier circuit configured in this way, the case where the output terminals 32 and 33 are initially in a balanced state with the ground terminal 40, that is, the case where neither the output terminals 32 and 33 are short-circuited with the ground terminal 40 will be considered below. do. First, the output voltage of the buffer amplifier 26 when an input signal of voltage Vi is applied between the input terminal 25 and the ground terminal 40 is Va,
If the output voltage of the non-inverting amplifier 28 is Vb, the output voltage of the inverting amplifier 30 is Vc, and the input and output voltages of the amplifier 36 are Vd and Ve, respectively, the following equations hold true.

Va＝Vi ……(5) Vb＝１／２Va＋１／２Ve＝１／２Vi＋１／２Ve……(6
) Vc＝−１／２Va＋１／２Ve＝−１／２Vi＋１／２Ve…
…(7) Vd＝１／２Vb＋１／２Vc ……(8) Ve＝2Vd ……(9) したがつて、出力端子３２，３３間に得られる
出力電圧Voは、上記(6)，(7)式から、 Vo＝Vb−Vc ＝（１／２Vi＋１／２Ve）−（−１／２Vi＋１／２
Ve）＝Vi ……(10) として求められる。すなわち、出力端子３２，３
３が接地端子４０に対して平衡状態にある場合
は、出力電圧Voが入力電圧Viと同一になる（増
幅度１）。 Va＝Vi……(5) Vb＝1/2Va+1/2Ve=1/2Vi+1/2Ve……(6
) Vc=-1/2Va+1/2Ve=-1/2Vi+1/2Ve...
…(7) Vd=1/2Vb+1/2Vc …(8) Ve=2Vd …(9) Therefore, the output voltage Vo obtained between the output terminals 32 and 33 is as shown in (6) and (7) above. From the formula, Vo=Vb-Vc = (1/2Vi+1/2Ve)-(-1/2Vi+1/2
Ve) = Vi...(10) That is, the output terminals 32, 3
3 is in a balanced state with respect to the ground terminal 40, the output voltage Vo is the same as the input voltage Vi (amplification degree 1).

次に、出力端子３２が接地端子４０と短絡され
た場合（不平衡状態の場合）は、次の各式が成立
する。 Next, when the output terminal 32 is short-circuited to the ground terminal 40 (in an unbalanced state), the following equations hold true.

Va＝Vi ……（11） Vb＝０ ………（12） Vc＝−１／２Va＋１／２Ve＝−１／２Vi＋１／２Ve…
…（13） Vd＝１／２Vc ……（14） Ve＝2Vd＝２（１／２Vc）＝Vc ……（15）上記（13）式に（15）式を代入すると、 Vc＝−１／２Vi＋１／２Ve＝−１／２Vi＋１／２Vc…
…（16）が得られ、この（16）式を整理すると、 Vc＝−Vi ……（17）なる関係が得られる。したがつて、出力電圧Vo
は、 Vo＝Vb−Vc＝０−Vc＝Vi ……（18）として求められる。すねたを、この場合も前述し
た平衡状態の場合と同様に出力電圧Voが入力電
圧Viと同一になる（増幅度１）。 Va=Vi......(11) Vb=0......(12) Vc=-1/2Va+1/2Ve=-1/2Vi+1/2Ve...
...(13) Vd=1/2Vc ...(14) Ve=2Vd=2(1/2Vc)=Vc ...(15) Substituting equation (15) into equation (13) above, Vc=-1/ 2Vi+1/2Ve=-1/2Vi+1/2Vc...
...(16) is obtained, and by rearranging this equation (16), the following relationship is obtained: Vc=-Vi...(17) Therefore, the output voltage Vo
is obtained as Vo=Vb−Vc=0−Vc=Vi (18). In this case as well, the output voltage Vo becomes the same as the input voltage Vi (amplification degree of 1), as in the case of the above-mentioned balanced state.

ところで、この場合の非反転増幅器２８の出力
電圧Vbを入力条件から求めると、 Vb＝１／２Va＋１／２Ve ……（19）であり、この（19）式を前記（11），（15），（17）
式を用いて変形すると、 Vb＝１／２Va＋１／２Ve＝１／２Vi＋１／２Ve ＝１／２Vi＋１／２（−Vi）＝０……（20）となる。すなわち、出力端子３２と接地端子４０
とを短絡すると非反転増幅器２８の入力信号は同
増幅器２８の出力を０とするような信号となり、
したがつて上記短絡によつて非反転増幅器２８に
過電流が流れることはない、換言すれば、従来必
要であつて過電流保護回路を非反転増幅器２８に
設ける必要がないことになる。 By the way, if the output voltage Vb of the non-inverting amplifier 28 in this case is determined from the input conditions, Vb = 1/2Va + 1/2Ve (19), and this equation (19) can be converted into the above (11), (15), (17)
When transformed using the formula, Vb = 1/2Va + 1/2Ve = 1/2Vi + 1/2Ve = 1/2Vi + 1/2 (-Vi) = 0 (20). That is, the output terminal 32 and the ground terminal 40
When short-circuited, the input signal of the non-inverting amplifier 28 becomes a signal that makes the output of the amplifier 28 0,
Therefore, no overcurrent flows through the non-inverting amplifier 28 due to the short circuit. In other words, there is no need to provide the non-inverting amplifier 28 with an overcurrent protection circuit, which is conventionally required.

次に、出力端子３３が接地端子４０と短絡され
た場合（不平衡状態の場合）は、次の各式が成立
する。 Next, when the output terminal 33 is short-circuited to the ground terminal 40 (in an unbalanced state), the following equations hold true.

Va＝Vi ……（21） Vb＝１／２Va＋１／２Ve＝１／２Vi＋１／２Ve……（
22） Vc＝０ ……（23） Vd＝１／２Vb ……（24） Ve＝2Vd＝２（１／２Vb）＝Vb ……（25）上記（22）式に（25）式を代入すると、 Vb＝１／２Vi＋１／２Ve＝１／２Vi＋１／２Vb……（
26）なる式が得られ、この（26）式を整理すると、 Vb＝Vi ……（27）なる関係が得られる。したがつて、出力電圧Vo
は、 Vo＝Vb−Vc＝Vb−０＝Vi ……（28）として求められ、この場合も出力電圧Voが入力
電圧Viと同一になる（増幅度１）。 Va=Vi......(21) Vb=1/2Va+1/2Ve=1/2Vi+1/2Ve...(
22) Vc=0...(23) Vd=1/2Vb...(24) Ve=2Vd=2(1/2Vb)=Vb...(25) Substituting equation (25) into equation (22) above, we get , Vb=1/2Vi+1/2Ve=1/2Vi+1/2Vb...(
26) The following equation is obtained, and by rearranging this equation (26), the following relationship is obtained: Vb=Vi...(27) Therefore, the output voltage Vo
is obtained as Vo=Vb-Vc=Vb-0=Vi (28), and in this case as well, the output voltage Vo is the same as the input voltage Vi (amplification degree of 1).

また、この場合の反転増幅器３０の出力電圧
Vcを入力条件から求めると、 Vc＝−１／２Va＋１／２Ve ……（29）であり、この（29）式を前記（21），（25），（27）
式を用いて変形すると、 Vc＝−１／２Va＋１／２Ve＝−１／２Vi＋１／２Vb ＝−１／２Vi＋１／２（Vi）＝０ ……（30）となる。すなわち、出力端子３３と接地端子４０
とを短絡すると、反転増幅器３０の入力信号は同
増幅器３０の出力を０とするような信号となり、
したがつて上記短絡によつて反転増幅器３０に過
電流が流れることはなく、過電流保護回路を設け
る必要もない。 Also, the output voltage of the inverting amplifier 30 in this case
When Vc is calculated from the input conditions, Vc = -1/2Va + 1/2Ve ... (29) This formula (29) can be converted to the above (21), (25), (27).
When transformed using the formula, Vc=-1/2Va+1/2Ve=-1/2Vi+1/2Vb=-1/2Vi+1/2(Vi)=0 (30). That is, the output terminal 33 and the ground terminal 40
When short-circuited, the input signal of the inverting amplifier 30 becomes a signal that makes the output of the amplifier 30 0,
Therefore, no overcurrent flows through the inverting amplifier 30 due to the short circuit, and there is no need to provide an overcurrent protection circuit.

このように、第３図に示す増幅回路は出力端子
３２，３３が接地端子４０に対して平衡，不平衡
のいずれの状態にあつても増幅回路全体の増幅度
が一定（この実施例においては「１」）となり、
更に何ら保護回路を設けなくても、出力端子３
２，３３と接地端子との短絡に対し増幅器２８，
３０を保護することが可能である。 In this way, in the amplifier circuit shown in FIG. 3, the amplification degree of the entire amplifier circuit is constant regardless of whether the output terminals 32 and 33 are in a balanced or unbalanced state with respect to the ground terminal 40 (in this embodiment, "1"),
In addition, the output terminal 3 does not require any protection circuit.
2, 33 and the ground terminal, the amplifier 28,
It is possible to protect 30.

以上説明したように、この考案によれば、２個
の出力が接地に対し平衡であるか否かにかかわら
ず常に一定の増幅度が得られ、更に一方の出力が
接地された場合も自動的に（保護回路を設けるこ
となく）内部の増幅器を保護することが可能であ
る。したがつて、この増幅回路をOTL（Output
Transformer Less）回路として用いた場合、電
気的特性の向上、コストダウン等を図ることがで
き、オーデイオ機器、PA機器等に最適な増幅回
路を提供することができる。 As explained above, according to this invention, a constant amplification level can always be obtained regardless of whether the two outputs are balanced with respect to ground, and even if one output is grounded, the It is possible to protect the internal amplifier (without providing a protection circuit). Therefore, this amplifier circuit is called OTL (Output
When used as a (Transformer Less) circuit, it is possible to improve electrical characteristics and reduce costs, making it possible to provide an optimal amplifier circuit for audio equipment, PA equipment, etc.

[Brief explanation of the drawing]

第１図，第２図はいずれも従来のバランス形増
幅回路の構成例を示す回路図、第３図はこの考案
の一実施例の構成を示す回路図である。２７……第１抵抗、２８……第１の増幅器、２
９……第２抵抗、３０……第２の増幅器、３１…
…第６抵抗、３２……第１の出力端、３３……第
２の出力端、３４……第７抵抗、３５……第８抵
抗、３６……第３の増幅器、３７……第３抵抗、
３８……第４抵抗、３９……第５抵抗。 Both FIGS. 1 and 2 are circuit diagrams showing examples of the configuration of a conventional balanced amplifier circuit, and FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of this invention. 27...first resistor, 28...first amplifier, 2
9... Second resistor, 30... Second amplifier, 31...
...Sixth resistor, 32...First output terminal, 33...Second output terminal, 34...Seventh resistor, 35...Eighth resistor, 36...Third amplifier, 37...Third resistance,
38...4th resistor, 39...5th resistor.

Claims

[Scope of utility model registration request]

In an amplifier circuit that amplifies a signal applied between an input terminal and ground, and outputs amplified output signals with mutually opposite phases from first and second output terminals, the gain is 1.
a first amplifier with a gain of approximately ∞, a third amplifier with a gain of 2, and a second amplifier with a value R inserted between the input terminal and the input terminal of the first amplifier. 1 resistor, a second resistor having a value of 2R inserted between the input terminal and the inverting input terminal of the second amplifier, and the input terminal of the first amplifier and the output terminal of the third amplifier. The value R inserted into
a fourth resistor with a value of 2R inserted between the output terminal of the third amplifier and the non-inverting input terminal of the second amplifier; a non-inverting input terminal of the second amplifier; The fifth of the value R inserted between the grounds
a sixth resistor of value R inserted between the inverting input terminal of the second amplifier and the output terminal of the second amplifier;
a seventh resistor inserted between a resistor, an output terminal of the first amplifier and an input terminal of the second amplifier, and an input terminal of the third amplifier and an output terminal of the second amplifier; an eighth resistor having the same value as the seventh resistor inserted into the output terminal of the first amplifier and the first output terminal;
An amplifier circuit comprising an output terminal of the second amplifier and a second output terminal connected to each other.