JPS6142965B2 - - Google Patents

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JPS6142965B2
JPS6142965B2 JP54121649A JP12164979A JPS6142965B2 JP S6142965 B2 JPS6142965 B2 JP S6142965B2 JP 54121649 A JP54121649 A JP 54121649A JP 12164979 A JP12164979 A JP 12164979A JP S6142965 B2 JPS6142965 B2 JP S6142965B2
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transistor
output
emitter
transistors
current
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JP54121649A
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Susumu Sueyoshi
Kikuo Ishikawa
Kyomi Yatsuhashi
Satoru Ishii
Masamichi Yumino
Keishi Saito
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Pioneer Electronic Corp
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Priority to DE3035471A priority patent/DE3035471C2/de
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は負帰還増幅回路に関し特にバイポーラ
トランジスタを用いたDCサーボ型の増幅回路に
関する。
DCサーボ型の増幅回路においては、出力端の
電位特に直流電位の変動を検出して例えば入力段
へ帰還してDCレベルないしは超低減における安
定度を向上せんとするものである。かゝるDCサ
ーボ機能を有する増幅回路はバイポーラトランジ
スタが用いられることが多く、そのベース・エミ
ツタ間の電流電圧特性が非直線性を示すために歪
の大きな増幅出力が得られることになり好ましく
ない。
従つて、本発明の目的は、増幅素子の非直線歪
を除去すると共にDC及び超低域成分における安
定度を向上すべくDCサーボを極めて簡単な構成
で施しうる増幅回路を提供することである。
本発明の増幅回路はベースに1入力が印加され
た第1トランジスタによる出力をベース入力とし
第1トランジスタと逆導電型の第2トランジスタ
を設け、これら両トランジスタに一定比の電流を
供給することによつてこの第1又は第2トランジ
スタに流れる電流の変化に対応して出力を導出す
るようにすると共にこの出力の電位変動を検出し
てその変動に対応した電圧を好ましくは第2トラ
ンジスタのエミツタ側へ帰還するようにしたこと
を特徴とするものである。
本発明の他の増幅回路は、上記構成の増幅器の
他に更に、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
成の他の増幅器を設け、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
し出力側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と共に、このプツシユ
プル出力点の電位変動を検出してその変動に対応
した電圧を各増幅器のエミツタ側へ帰還するよう
にしたことを特徴とする。
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、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PNP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R1A,R1Bを介して負電源−
B2へ接続される。入力トランジスタQ1のコレク
タは負電源−B1へ直結されている。そして両ト
ランジスタQ1,Q2へそれぞれ一定比の電流I1,I2
を供給すべく例えばカレントミラー回路1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とよりなり、トランジスタQ4
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の両端電圧を増幅出力VOUTとしてい
る。そして、DCサーボ回路として、この出力端
のDC変動を検出すべくDC変動検出回路2が設け
られて、この変動分に対応したDC電圧がインバ
ータ3により極性反転されて抵抗R1Aを介してト
ランジスタQ2のエミツタ側へ帰還されている。
こゝで、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。尚、R1=R1A+R1Bとする。
I2=(VIN+VBE1−VBE2+B2)/R1 …(1) こゝで、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
) こゝに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/IS+1)
− T2ln(αI/IS2+1)}………(3) T1はQ1のベース・エミツタ接合部温度、T2
Q2のベース・エミツタ接合部温度である。また
S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
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≫Iが成立するから次式が得られる。
BE1−VBE2≒k/q{T1ln(I/IS)− 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=(VIN1+β+γ)/R1………………(6) よつて出力VOUTは次式で示される。
OUT=I2R2=R/R(VIN+B2+γ)………(
7) すなわち利得がR2/R1でかつVBEに無関係とな
つて歪の低減が可能となることが判る。
そして、出力のDC電位が何等かの原因にて変
動して増大すると、DC変動検出回路2がこれを
検出してそれに比例したDC電圧を発生し、イン
バータ3により極性反転してサーボ電圧としてト
ランジスタQ2のエミツタへ加えられる。よつて
当該エミツタ電位は減少するからトランジスタ
Q2に流れる電流は増大し抵抗R2の電圧降下はそ
れに伴つて大となり出力のDCレベルを降下せし
めもつてDCサーボが可能となる。DC変動検出回
路としては平滑回路等の低域フイルタを用いるも
ので、従つて、DC成分のみならず超低域成分の
レベル変動も検出されるから、これら成分域にお
いて負帰還がかゝつて安定性の向上が図れる。そ
してトランジスタQ2のエミツタ電位すなわち電
源ラインをDCサーボにより変化せしめるもので
あるから、信号ラインとは無関係となつて信号系
への影響がなく、より安定なDCサーボが得ら
れ、また極めて簡単な構成にて所期の目的が達せ
られることが判る。
出力の取り出し方法としては、第1図の例に限
らずトランジスタQ2のコレクタと電流供給手段
1との間に抵抗を挿入してこの抵抗の両端電圧を
出力として用いることもでき、又トランジスタ
Q1とQ2に流れる電流比は一定であるから同様の
手段によりQ1に流れる電流の変化を取り出すよ
うにしてもよい。
第2図は第1図に示した原理的回路図を用いて
プツシユプル増幅回路として動作させた場合の回
路図を示している。すなわち互いにコンプリメン
タリな増幅回路4及び5を設けたもので、増幅器
4のカレントミラー回路3のトランジスタQ4
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。
他方の増幅器5のカレントミラー回路6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
ツシユブ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。
そしてこのプツシユプル出力点のDC変動を検出
すべくDC変動検出回路2が設けられてこの変動
に比例した同極性の電圧がトランジスタQ2,Q6
のエミツタ側へ帰還される。この場合、両トラン
ジスタのエミツタ抵抗R1.R4には電源+B1,−B1
の分圧回路を構成する分圧回路を構成する分圧抵
抗R12〜R15の分圧点からの分圧出力が印加される
が、DCサーボ電圧はこの分圧回路の中点Aへ印
加されている。
こゝで、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…………(8) (1)式を用いて(8)式を整理すると次式が得られ
る。
B=+B1−VBE4−R/R(VIN+VBE1−VB
E2
+B2)……………(9) 更にトランジスタQ9から抵抗R9への供給電流I3
次式で示される。
I3=(+B1−VBE9−VB)/R7……(10) 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…………………………(11) これに(9)式を代入すると次式となる。
V1=R/R{VBE4−VBE9+R/R(VIN
+VBE1 −VBE2+B2)}E1………(12) (12)式において(VBE1−VBE2)は(5)式より一定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′)………(1
3) こゝに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(12)式は次式となる。
V1=R/R{γ′+R/R(VIN+γ+B2
)}+E1 ………………(14) 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+B2
)}+E2 ………………(15) こゝでバイアス電圧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お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、(14),(15)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
OUTも増幅トランジスタのVBEに関係せず歪が
低減される。
こゝで、R1=R4,R2=R5,R7=R8とすれば回
路の利得は(14),(15)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
オフセツト電圧も零ベルトとすることができる。
そして、出力端のDC電位が増大するとDC変動
検出回路2によりそれに比例した正レベル電圧が
サーボ電圧として各トランジスタQ2,Q6のエミ
ツタ側へ印加されるから、両トランジスタの電流
が共に増大しよつてトランジスタQ9,Q10の電流
もそれに応じて増加する。従つて出力トランジス
タQ11,Q12のベース電位がそれぞれ下降して出
力VOUTのDC電位を低下せしめることになる。
本例においてはプツシユプル構成であるから周
知のように偶数次高調波歪が削減されるからより
一層の歪の改善が可能となる。すなわち、第1図
の単体増幅器ではその出力はVBEに無関係ではあ
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、プツシユブル構成によつて完全な歪
の低減ができる。更にトランジスタQ2,Q6のエ
ミツタバイアス電源をDCサーボにより制御する
方式であるから、簡単な構成でかつ信号に悪影響
を及ぼすことなく超低域における安定度の改善が
得られる。
本発明によれば歪の少ないDCサーボ方式の増
幅回路が得られ、特にプツシユプル回路とするこ
とによつて歪の完全な抑圧が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を示す回路図、第2図は
第1図の回路を用いてプツシユプル増幅回路を構
成した例を示す回路図である。 主要部分の符号の説明 1,6……カレントミラー回路、2……DC変
動検出回路、4,5……増幅器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ベースに入力信号が印加されたエミツタフオ
    ロワ構成の第1トランジスタと、この第1のトラ
    ンジスタのエミツタフオロワ出力をベース入力と
    しかつ前記第1トランジスタと逆導電型の第2ト
    ランジスタと、前記第1及び第2トランジスタの
    コレクタ・エミツタ間に一定比の電流を供給する
    電流供給手段と、前記第2トランジスタのエミツ
    タと所定電位間に接続された抵抗素子と、前記第
    1又は第2トランジスタのコレクタ・エミツタ間
    に流れる電流の変化に対応した出力を導出する出
    力導出手段と、前記出力導出手段の出力中の直線
    成分を含む所定周波数以下の低域成分の変動を検
    出してその変動に対応した電圧を前記所定電位点
    へ帰還する帰還手段とを含む増幅回路。 2 ベースに入力信号が印加されたエミツタフオ
    ロワ構成の第1トランジスタとこの第1のトラン
    ジスタのエミツタフオロワ出力をベース入力とし
    かつ前記第1トランジスタと逆導電型の第2トラ
    ンジスタとこれら第1及び第2トランジスタのコ
    レクタ・エミツタ間に一定比の電流を供給する第
    1の電流供給手段と前記第2トランジスタのエミ
    ツタと第1所定電位点間に接続された第1抵抗素
    子とよりなる第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
    であるエミツタ・フオロワ構成の第3トランジス
    タとこの第3トランジスタのエミツタフオロワ出
    力をベース入力としかつ前記第3トランジスタと
    逆導電型の第4トランジスタとこれら第3及び第
    4トランジスタのコレクタ・エミツタ間に一定比
    の電流を供給する第2の電流供給手段と前記第4
    トランジスタのエミツタと第2所定電位点間に接
    続された第2抵抗素子とよりなる第2の増幅器
    と、前記第1又は第2及び第3又は第4トランジ
    スタに流れる電流に基づいて所定負荷を駆動する
    出力を導出するプツシユプル増幅器構成のプツシ
    ユプル出力導出手段と、前記出力導出手段の出力
    中の直流成分を含む所定周波数以下の低減成分の
    変動を検出してその変動に対応した電圧を前記第
    1及び第2所定電位点へ帰還する帰還手段とを含
    むプツシユプル増幅回路。
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