JPS623604B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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。

［従来の技術およびその問題点］ 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ま有することになる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、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トランジスタのエミツタ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
いて所定負荷をフツシユプル駆動するようにした
ことを特徴としている。

［発明の実施例］ 以下本発明を図を用いて説明する。

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Ｑ
１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を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＋VBE1 −Vbe2＋B3）／R1 ……(1) ここで、一般にトランジスタのコレクタ電流Ic
とVbeとの関係は次式で表わされる。

Vbe＝kT／ｑ ×ln（Ic／Is＋１） ……(2) ここにｑは電子負荷、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。

Vbe1−Vbe2＝ｋ／ｑ ｛T1 ln（I1／Is1＋１） −T2 ln（αI1／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。

Vbe1−Vbe2＝ｋ／ｑ ×｛T1 ln（I1／Is1） −T2 ln（αI1／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／ｑ×ln（β／α） ……(5) となり、この(5)式は一定なるがこれを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。

Vout1＝I2 R2 ＝R2／R1（Vin＋B3＋γ） ……(7) 第２の増幅器２についても同様に下式で成立す
る。

Vout2＝R5／R4（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
（R2／R1＝R5／R4）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。

第２図は本発明の一実施例を示す回路図であ、
第１図と同等部分は同一符号にて示されている。
この第２図においは、入力段のトランジスタＱ
１，Ｑ５の各ベースにベースバイアス電流Ｅ３及
びＥ４更には入力抵抗Ｒ１２をそれぞれ設けて、
これら両トランジスタＱ２，Ｑ３のエミツタ抵抗
Ｒ１，Ｒ４を共通接続して、この共通接続点をプ
ツシユプル出力端としたものである。尚、電流ミ
ラー回路３，４において付加されたPNPトランジ
スタＱ１３とNPNトランジスタＱ１４とは、カ
レントミラー出力の精度向上を計つて各トランジ
スタＱ１，Ｑ２，Ｑ７，Ｑ８への供給電流の比を
正確に一定として各トランジスタのVbeの歪の除
去をより完全とするためのものである。

本実施例においては、増幅利得は各段がエミツ
タフオロワのために“１”であるが、Ｂ級プツシ
ユプルとして使用した場合において、Vbeの歪に
よる非直線性が全くないから、クロスオーバ歪が
生じない利点がある。

即ち、トランジスタＱ２に流れる電流Ｉ２は、 I2＝１／（R1＋R4）・（E3＋E4 ＋Vbe1−Vbe2＋Vbe5−Vbe6） ……(9) となり、(5)式より、Vbe1−Vbe2＝γ１、Vbe5−
Vbe6＝γ２（γ１，γ２は定数） とおくと、電流Ｉ２は、 I2＝１／（R1＋R4） ・（E3＋E4＋γ１＋γ２）＝一定 ……(10) となる。従つて、出力Voutは、 Vout＝Vin＋E3＋Vbe1 −Vbe2−R1 I2 ＝Vin＋E3＋γ１−R1 I2 ＝Vin＋γ３ （γ３＝E3＋γ１−R1 I2＝一定） ……(11) となり、歪のない出力電圧が得られる。

［発明の効果］ 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較して著しい歪
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に抵抗が接続されかつ前記
   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
   力としエミツタに抵抗が接続されかつ前記第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２及び第４トランジスタの各エミツタ
   抵抗を共通接続して、その接続点に負荷を接続し
   たプツシユプル型増幅回路。