JPS6216012Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はプツシユプル動作する増幅器におい
て、増幅素子をカツトオフしないようにしてスイ
ツチング歪を低減し、かつアイドリング電流の温
度補償を簡単になしうるようにした電力増幅器に
関する。

Ｂ級プツシユプル増幅器は効率が良いことから
一般に利用されているが、増幅器の入力信号レベ
ルに応じて増幅素子がカツトオフする時間があ
り、このためキヤリア蓄積効果によるスイツチン
グ歪を生ずるという難点を有していた。これを回
避するために、増幅素子をいかなる時間において
もカツトオフさせないためのバイアス回路を備
え、高効率かつ低歪率のいわゆる改良型Ａ級プツ
シユプル増幅器が提案されている。たとえば、第
１図はこのような増幅器の一例を示す図であつ
て、コンプリメンタリSEPP（シングル・エンデ
ツド・プツシユプル）接続された電力増幅用トラ
ンジスタ１，２には、バイアス電源V₁，V′₁から
ダイオードD₁，D₃を介してベース電流が供給さ
れると共に、別のバイアス電源V₂，V′₂からもダ
イオードD₂，D₄を介してベース電流が供給され
ており、バイアス電源V₁，V′₁とバイアス電源
V₂，V′₂のアイドリング電流への寄与の割合は、
V₁，V′₁，V₂，V′₂の値の割合に依存する。そして
入力信号がたとえば正電圧の場合には、ダイオー
ドD₁はオン、ダイオードD₂はオフ、ダイオード
D₃はオフ、ダイオードD₄はオンとなる。従つて
一方の電力増幅用トランジスタ１にはバイアス電
源V₁からベース電流が供給され、他方の電力増
幅用トランジスタ２にはバイアス電源V′₂からベ
ース電流が供給されるので、V′₂＞トランジスタ
２のＶ_BE＋Ｖ_F（D₄）とすれば、電力増幅用トラ
ンジスタ２はいかなる場合もカツトオフとならな
い。同様に入力信号が負電圧の場合にも電力増幅
用トランジスタ１はバイアス電源V₂によつてカ
ツトオフになるのを阻止されている。

しかしながら、この種の電力増幅器においては
アイドリング電流が前記バイアス電源V₁，V′₁お
よびV₂，V′₂の両者によつて決定されるので、ア
イドリング電流の温度補償をするためにはバイア
ス電源V₁，V′₁を構成する素子だけではなくバイ
アス電源V₂，V′₂を構成する素子にも前記電力増
幅用トランジスタ１，２との熱結合をする必要を
生じる。このため素子の配置が制約されると共
に、構成が複雑となるなどの欠点を有していた。

この考案は上記事情に基きなされたもので、い
わゆる改良型Ａ級プツシユプル増幅器のアイドリ
ング電流の温度補償を簡単になしうるようにした
電力増幅器を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、この考案の電力増
幅器は、プツシユプル動作する少なくとも２以上
のトランジスタの組合せからなる出力段を備えた
電力増幅器において、前記出力段との温度補償が
なされた定電圧を供給する定電圧回路と、この定
電圧回路により前記トランジスタに供給されるバ
イアス電流を入力信号レベルに応じて制御するス
イツチング手段と前記定電圧を一定の電流に変換
する電圧−電流変換回路と、前記一定電流に対応
した電流が流され、かつこの電流に基いて前記ト
ランジスタがカツトオフ状態になるのを阻止する
ために同トランジスタに前記出力段との温度補償
がなされたバイアス電流を供給するカレントミラ
ー回路とを具備した構成を有し、もつて前記トラ
ンジスタのアイドリング電流を前記定電圧回路の
定電圧のみによつて決定されるようにしている。

以下、この考案を第２図から第５図を参照しつ
つその実施例に基き説明する。第２図はこの考案
の電力増幅器の構成を示す回路図、第３図は第２
図に示す回路における電圧電流波形を示す図であ
る。図において符号１０で示されるものは電力増
幅器の出力段、２０，２１はスイツチング手段、
３０は定電圧回路、４０は電圧−電流変換回路、
５０，５１はカレントミラー回路である。前記出
力段１０は、それぞれダーリントン接続された電
力増幅用トランジスタ１１，１２，１３と電力増
幅用トランジスタ１４，１５，１６との互いにコ
ンプリメンタリSEPP接続して構成され、その出
力端子１７には負荷Zlが接続されている。この出
力段１０の入力端子１８，１９には、定電圧回路
３０により前記電力増幅用トランジスタに供給さ
れるバイアス電流を入力端子６０に印加される入
力信号のレベルに応じて制御する前記スイツチン
グ手段が接続されている。しかして前記入力信号
は前記定電圧回路３０の定電圧V₁，V′₁でバイア
スされて前記出力段１０に供給されるとともにそ
の入力信号レベルに応じ前記スイツチング手段に
よつて出力段１０への供給が断続されるようにな
つている。

一方、前記定電圧回路３０の定電圧V₁，V′₁は
それぞれトランジスタ４１，４２および抵抗値
R₁を有した抵抗４３より構成された電圧−電流
変換回路４０に供給され、前記定電圧V₁，V′₁が
一定の電流i₁に変換されている。この電流i₁はカ
レントミラー回路５０，５１を構成する一方のト
ランジスタ５２，５４に供給され、他方のトラン
ジスタ５３，５４にそれぞれ前記一定の電流i₁と
相等しい電流i₁を流すようになされている。前記
トランジスタ５３，５４のコレクタは前記出力段
１０の入力端子１８，１９にそれぞれ接続される
と共に、抵抗値R₂を有した抵抗５２，５３を介
して出力端子１７に接続されている。

以上の構成を有する電力増幅器の動作を次に説
明する。

まず、定電圧回路３０および電圧−電流変換回
路４０によつて一義的に決定される電流i₁と、出
力段１０に供給されるベース電流ｉ_B，i′_Bにつき
説明する。i₁は入力信号の如何にかかわらず、次
式(1)で定まる一定の電流である。

i₁＝Ｖ_１＋Ｖ′_１−２Ｖ_ＢＥ／Ｒ_１ ……(1) ここで、R₁は抵抗４３の抵抗値、Ｖ_BEはトラ
ンジスタ４１，４２のベースエミツタ間電圧であ
る。この一定の電流i₁はカレントミラー回路５０
によつて第２図に示すＡ点に供給されると共にカ
レントミラー回路５１によつてＢ点より取り出さ
れる。

また出力段１０に供給されるベース電流ｉ_B，
i′_Bは次式(2)，(3)によつて表わされる。

ｉ_B＝（i₁＋ｉ_D）−Ｖ_２／Ｒ_２ ……(2) i′_B＝（i₁＋i′_D）−Ｖ′_２／Ｒ_２ ……(3) ここで、ｉ_D，i′_Dはそれぞれスイツチング手段
２０，２１のダイオード２２，２３に流れる電
流、V₂，V′₂は抵抗５２，５３の両端に生じる電
圧である。

まず、入力端力６０の入力信号が印加されない
無信号時の場合には、(1)式よりi₁は一定であり、
かつダイオード２２，２３に流れる電流ｉ_D，i′_D
は等しく、出力段１０に供給されるベース電流ｉ
_B，i′_Bは相等しくバランスする。この場合(2)，(3)
式で示されるベース電流ｉ_B，i′_Bは、ほぼi₁とｉ
_D，i′_Dで決定され、定電圧回路３０の定電圧V₁，
V′₁を大きくしi₁とｉ_D，i′_Dを共に増加させるか、
あるいは抵抗４３（抵抗値R₁）を小さくしてi₁を
増加させることによりベース電流ｉ_B，i′_Bを増加
させることができしたがつてトランジスタ１３，
１６を流れるアイドリング電流ｉ_E，i′_Eを増加さ
せることができる。したがつてアイドリング電流
は無信号時におけるi₁とｉ_D，i′_Dとによつて決定
され、かつi₁とｉ_D，i′_Dはともに、定電圧V₁，V′₁
で制御されるので、アイドリング電流の温度補償
は定電圧V₁，V′₁にのみ施せば実現できることが
わかる。すなわち具体的には、定電圧回路３０を
構成する素子と、終段の電力増幅用トランジスタ
１１，，１２，１３，１４，１５，１６とを熱結
合させれば良く、いたつて簡単な方法で高い熱安
定度を得ることができる。また定電圧値V₁，V′₁
および抵抗値R₁を適宜調整することにより、i₁と
ｉ_D，i′_Dの比率を変化できバイアス電圧V₂，V′₂
の入力信号に対する変化特性を種々変えることが
できる。

つぎに、入力端子６０に入力信号が印加された
場合を考えてみる入力信号が正側に振られた時に
は、カレントミラー回路５０，５１によるi₁は一
定の電流を保持したまま、ダイオード２２に流れ
る電流ｉ_Dが増加する一方、ダイオード２３に流
れる電流i′_Dが減少しこのダイオード２３はカツ
トオフとなる。このときバイアス電圧V₂はｉ_Dに
よつて主に決定され従来と同様に電力増幅用トラ
ンジスタ１１，１２，１３はｉ_Dによつて駆動さ
れる。一方、電力増幅用トランジスタ１４，１
５，１６はi₁によつて決まるバイアス電圧V′₂に
よりカツトオフになるのを阻止される。すなわち
i₁によるバイアス電圧V′₂は電力増幅用トランジ
スタ１４，１５，１６の各ベース・エミツタ間電
圧の総和より大きくなるように設定されているか
らである。また、入力信号が負側に振られた時に
も同様に電力増幅用トランジスタ１１，１２，１
３にはi₁による順方向バイアス電圧V₂が供給され
これらトランジスタはカツトオフになるのを阻止
されている。

第３図は第２図における電力増幅用トランジス
タ１３，１６にそれぞれ流れるエミツタ電流ｉ
_E，i′_Eと入力端子６０に印加される入力信号Ｖ_io
との関係を示す図であり、図中I₁，I′₁は定電圧
V₁，V′₁によつて決定されるアイドリング電流を
示し、I₂，I′₂はカレントミラ回路５０，５１の出
力電流i₁に基くエミツタ電流を示す。

第４図、第５図はこの考案の電力増幅器のそれ
ぞれ異なつた実施例を示す回路図であり、第２図
の回路図において示された構成と同一のものに対
しては同一符号が付されている。

第４図に示す実施例は第２図におけるスイツチ
ング手段２０，２１のダイオード２２，２３をト
ランジスタ２４，２５に置き換え増幅回路の入力
インピーダンスの向上を実現したものである。ま
た、第５図に示す実施例は第２図におけるスイツ
チング手段２０，２１のダイオード２２，２３に
かえて差動スイツチ２６，２７を用いたものであ
る。この差動スイツチ２６，２７はそれぞれ一組
のトランジスタ２６ａ，２６ｂとトランジスタ２
７ａ，２７ｂとにより構成され、一側のトランジ
スタ２６ａ，２７ａのベースは電圧−電流変換回
路４０のトランジスタ４１，４２のベースに接続
され、トランジスタ２６ａ，２７ａのエミツタは
出力段１０の入力端子１８，１９に接続されてい
る。また他側のトランジスタ２６ｂ，２７ｂのベ
ースは抵抗３２，３３の一端にそれぞれ接続され
ると共に、エミツタは前記入力端子１８，１９に
接続されている。そしてこれらトランジスタ２６
ａ，２６ｂのエミツタとトランジスタ２７ａ，２
７ｂのエミツタとの間には抵抗２８が介挿され、
トランジスタ２６ａ，２６ｂのコレクタには正の
電源電圧＋Ｅが供給され、トランジスタ２７ａ，
２７ｂのコレクタには負の電源電圧−Ｅが供給さ
れている。しかして入力端子６０の正の入力信号
が印加されると、差動スイツチ２６のトランジス
タ２６ａを介して入力信号は電力増幅段１０の入
力端子１８に供給され、一方差動スイツチ２７の
トランジスタ２７ａのベース電流は減少しカツト
オフに追い込まれるがこの場合には電圧V′₂が供
給されているトランジスタ２７ｂによつて電力増
幅用トランジスタ１６はカツトオフになるのを阻
止されている。

以上説明したようにこの考案の電力増幅器は、
アイドリング電流を定電圧回路の一定の電圧のみ
によつて決定できるように構成されているので、
アイドリング電流の温度補償をするに際し前記一
定の電圧のみに温度補償すれば良く、電力増幅用
トランジスタと前記一定の電圧を構成する素子と
を熱結合する簡単な方法によつて高い熱安定度を
得ることができる等種々の効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力増幅器の一例を示す回路
図、第２図はこの考案の電力増幅器の一実施例の
構成を示す回路図、第３図は第２図に示す回路に
おける電圧電流波形を示す図、第４図および第５
図はこの考案の電力増幅器のそれぞれ異なる実施
例を示す回路図である。 １０……出力段、２０……スイツチング手段、
３０……定電圧回路、４０……電圧−電流変換回
路、５０……カレントミラー回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プツシユプル動作する少なくとも２以上のトラ
   ンジスタの組合せからなる出力段を備えた電力増
   幅器において、前記出力段との温度補償がなされ
   た定電圧を供給する定電圧回路と、この定電圧回
   路により前記トランジスタに供給されるバイアス
   電流を入力信号レベルに応じて制御するスイツチ
   ング手段と、前記定電圧を一定の電流に変換する
   電圧−電流変換回路と、前記一定電流に対応した
   電流が流され、かつこの電流に基づいて前記トラ
   ンジスタがカツトオフ状態になるのを阻止するた
   めに同トランジスタに前記出力段との温度補償が
   なされたバイアス電流を供給するカレントミラー
   回路とを具備してなる電力増幅器。