JPS63152206A - 増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種オーディオ機器に適用して好適な増幅回路
に関する。

〔従来の技術〕

増幅回路において、各種原因により波形歪が生じること
が知られているが、その−例を述べると、入力信号が過
大であるとき出力信号の波形が飽和状態になり、いわゆ
るクリップされた波形になる。

このクリップ波形が発生すると、高周波成分が生じ増幅
回路が発振しやすくなったり、電磁波が発生して他の電
子機器に悪影響を与える等の前書がある。

このため、種々の対策が採られているのが実情であり、
その−例は［アナログ回路の実用設計−１（昭和５６年
３月３０日初版発行、発行所ＣＱ出版社、ａｐＨ２〜１
１３）に記載されている。その概要は、増幅回路の出力
信号を整流し、ホトカプラーによってＣｄｓの抵抗値を
可変せしめ、この抵抗変化により増幅器の利得を制御す
るものである。

本発明者は、増幅回路の出力信号に発生する歪を改善す
べく、検討を行った。以下は、公知とされた技術ではな
いが、本発明者によって検討された技術であり、その概
要は次のとおりである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、上記クリップ波形が発生する原因の一つに、
過大な入力信号がある。したがって入力信号、或いは増
幅回路の出力信号のレベルを検出して増幅回路の利得を
低下せしめれば、上記クリップ波形が発生する厘因の一
つを除去することができる。しかし増幅回路の後段に設
けられた電力増幅回路で利得制御を行うことは、発振状
態になりやすく技術的に困難である。しかも増幅回路の
入力部には、トーンコントロール回路、ゲインコントロ
ール回路等の付属する回路を配置するとともに、半導体
集積回路にて構成することが望ましい。

このような技術的問題点を考慮すると、上記の如きホト
カプラーを使用する回路構成は不適当である。

本発明者は、増幅回路の出力信号のレベルを検出し、増
幅回路に付属する利得制御回路、或いはトーンコントロ
ール回路等を利用してクリップ波形の発生を低減するこ
とを考えた。また、単にクリップ波形の発生を低減する
だけでなく、増幅回路、各種の利得制御回路と一体に半
導体集積回路化することも考慮し、本発明を提案するに
至った。

本発明の目的は、出力信号のクリップ波形等を低減する
ことのできる増幅回路を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書および添付図面から明らかになるであろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、出力信号のレベル変化を基準電圧との比較に
より検出する検出回路を設け、出力信号がクリップ波形
に変化する以前のレベルを検出し、検出信号を増幅器の
利得制御回路に供給するように構成したものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、増幅器の利得を手動調整する利
得制御回路に対し制御信号に重畳されるようにして増幅
器の出力の検出信号が供給されることになり、利得制御
回路を利用して出力信号にクリップ波形が発生する直前
に増幅器の利得な低下せしめることができ、出力信号の
クリップ波形発生を低減し、ＩＣ化に適した増幅回路を
得る、という本発明の目的を達成することができる。

〔実施例〕

以下、第１図を参照して本発明を適用した増幅回路の一
実施例を説明する。

なお、第１図は増幅回路の回路図を示すものである。

本実施例は、１個のＩＣ内に利得制御回路、電力増幅器
、該電力増幅器の出力信号のレベル検出を行う検出回路
等を一体に形成したものである。

本実施例の最も重要な回路動作は検出回路５に関連して
行われるのであるが、説明の便宜のため利得制御回路１
かも電力増幅器４までの回路動作を先に説明する。

１は利得制御回路、２は入力増幅器、３はバイアス回路
、４は電力増幅器、５は本発明でいう検出回路である。

上記利得制御回路ｌのトランジスタＱ、には、電圧ｖ１
が可変抵抗ＶＲによって手動調整可能に供給される。コ
ンデンサＣ１は電圧ｖＩ′を安定化するものであり、調
整された電圧■１が利得制御を行うための制御信号にな
る。

制御信号■１によって抵抗Ｒ，からトランジスタＱ、に
流れる電流が制御され、トランジスタＱ。

のベース電流を制御する。トランジスタＱ、はカレント
ミラー回路を構成する入力トランジスタＱ。

の電流を制御するものであり、トランジスタＱ４の出力
電流によって、トランジスタＱ、のペース電流が制御さ
れる。

したがって、制御信号Ｖｃが低レベルに調整されると、
抵抗Ｒ５の電圧降下によって得られる制御電圧Ｖ、も低
レベルになり、制御信号ｖ１が高レベルに調整されると
、上記制御電圧ｖ２が高レベルになる。

入力増幅器２は差動対に接続されたトランジスタＱａ　
　＋　Ｑ？　、更にバイアス電圧を供給するトランジス
タロ６等によって構成され、上記トランジスタＱ、、Ｑ
、の共通エミッタに増幅すべき入力信号Ｖｉｎが供給さ
れる。トランジスタＱ、のバイアス電圧は、基準電圧Ｖ
ｒｅｆからＶｂｅＱ、低下した電圧レベルに固定される
が、トランジスタＱ６のバイアス電圧は上記のように制
御電圧Ｖ！によって制御される。

したがってトランジスタＱ、、Ｑ、の相対的な導通度は
、制御電圧Ｖ、によって制御されることになり、トラン
ジスタＱ、の導通度が減少せしめられたとき入力増幅器
２の利得が低下する。

一方、制御電圧ｖ２が低下しトランジスタＱ６の導通度
が小になり、トランジスタＱ、の導通度が増大せしめら
れると、入力増幅器２が高利得になる。出力信号Ｖｏは
、負荷としての定電流回路Ｃ８ｌの一端から得られ、次
段の電力増幅器４に供給される。

なお、バイアス回路３は、電力増幅器４の入力にバイア
ス電圧を供給するものであり、分圧抵抗Ｒｓ、Ｒｓ　に
よってトランジスタＱ、にバイアス電圧を供給し、抵抗
Ｒ１の一端からバイアス電圧を得る。

電力増幅器４において、トランジスタＱ１１のベースに
は上記入力増幅器２の出力信号Ｖｏが供給され、一方の
入力端子であるトランジスタＱ１２のベースには帰還信
号Ｖｆが供給される。カレントミラー接続になされたト
ランジスタＱＣｓ　＋　Ｑ１０は負荷回路として動作し
、出力電圧Ｖｏ、は次段の駆動トランジスタＱＣｓに供
給される。

駆動トランジスタＱ＋　ｓは、プツシニブル出力段を駆
動するものであり、そのコレクタ・ベース間に接続され
たコンデンサＣ７は位相補償用コンデンサとして設けら
れている。

プッシュプル出力段において、ダイオードＤ１〜Ｄ、は
レベルシフターであり、ダーリントン接続されたトラン
ジスタＱ１８１Ｑｌ？と相補型接続されたトランジスタ
Ｑ＋ｓ＋Ｑ＋。とはプッシュプル動作を行うものである
。トランジスタＱ、ｌ＋によってトランジスタＱ＋ａ　
＋　Ｑｌ？とトランジスタＱ＋ｓ、Ｑ＋。

とがプッシュプル駆動され、出力信号Ｖｏｕｔを得る。

なお、Ｃ８は出力コンデンサ、ＳＰは負荷であるスピー
カを示すものである。

帰還抵抗Ｒ１１ｌ　Ｅｌｌ！、コンデンサＣ４は出力信
号Ｖ　ｏ　ｕ　ｔを帰還信号Ｖｆとして上記電力増幅器
４に帰還し、歪率特性および周波数特性の改善を行うも
のである。

以上に、利得制御回路１から電力増幅器４までの回路動
作を述べたが、本実施例の最も重要な回路動作は検出回
路５に関連して行われる。

すなわち、検出回路５を構成する一方のトランジスタＱ
ｔ＋のベースには、波形クリップ防止のためレベル調整
可能な基準電圧Ｖ、が供給され、他方のトランジスタＱ
２ｔのベースには電力増幅器４の出力信号Ｖｏｕｔが供
給される。一般に出力信号Ｖｏｕｔは、１／２・Ｖｃｃ
を基準にしてレベル変化し、トランジスタＱ＋ａのベー
ス・エミッタ間電圧を無視するとクリップ波形はＶｃｃ
　−Ｖｃｅ　Ｑ　、　、（ｓａｔ　）で決定される電圧
に上昇したとき発生すると考えられる。したがって上記
基準電圧■、の電圧レベルは、上記Ｖｃｃ−ＶｃｅＱ、
、（ｓａｔ））Ｖ、に設定される。

通常、出力信号Ｖｏｕｔと基準電圧Ｖ、とはＶｏｕｔ＜
Ｌの関係にあり、トランジスタＱ２２がオン状態に動作
し、トランジスタＱｔ　１はオフになっている。このた
め、カレントミラー回路になされたトランジスタＱｚｎ
　＋　Ｑｔｓは動作せず、検出信号は得られない。

しかし、入力信号Ｖｉｎが過大入力となった場合、或い
は利得制御が大になされた場合、出力信号Ｖｏｕｔのレ
ベルが上昇し、Ｖｏｕｔ）Ｖ３の関係になる。トランジ
スタＱ２ｔがオフになり、トランジスタＱ！Ｉがオン状
態に動作する。トランジスタＱｔ４に基準電流が供給さ
れ、トランジスタＱ２ｓが電流の吸い込みを行うように
なる。すなわち、検出信号Ｖａが得られ、利得制御回路
１に設けられたトランジスタＱ、から電流を吸い込むよ
うになる。

この電流吸い込みは、制御信号■１とは独立に行われる
。

次いで、トランジスタＱ４の出力電流が増大し、トラン
ジスタＱ、のエミッタから得られる制御電圧Ｖ、が高レ
ベルになる。従って、入力増幅器２におけるトランジス
タＱ６の導通度が増大せしめられ、この分トランジスタ
Ｑ７の導通度が低減する。したがって出力電圧ｖＯも低
レベルに移行し、以下電力増幅器４の出力信号Ｖｏｕ　
ｔがレベル低下する。この結果、出力信号Ｖｏｕｔにク
リップ波形は発生せず、わづかに音量が低下したような
感じになるが、違和感を及ぼすほどにはならない。

そして、再びＶｏｕｔ＜Ｖｓの関係になるとトランジス
タＱ。がオフからオン状態に切り換えられ、検出信号が
遮断されて上記利得の低減動作が停止になり、通常の増
幅動作が行われる。

本実施例に示した増幅回路は、下記の如き効果を奏する
。

（１）　　増幅器と、手動調整によって該増幅器の利得
制御を行う利得制御回路と、上記増幅器の出力信号のレ
ベルを基準電圧との比較により検出する検出回路とを設
げ、出力信号が基準電圧以上に上昇したとき検出信号に
よって上記利得制御回路を駆動し、上記増幅器の利得を
低下せしめるように構成したので、出力信号のレベル上
昇を抑え、クリップ波形等の波形歪を低減する、という
効果が得られる。

（２）上記（１）の回路構成はトランジスタ、抵抗等の
ＩＣ化に適した回路部品によってなし得るので、波形歪
を低減する機能を有する増幅回路を一個のＩＣにて形成
し得る、という効果が得られる。

（３）上記（１＋（２１により、ＩＣ化された増幅回路
の付加価値が向上する、という効果が得られる。

以上に、本発明者によってなされた発明を実施例にもと
づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。例えば、検出回路
において基準電圧と比較する出力信号は、を力増幅器４
内の中間出力信号Ｖｏ１又は帰還信号Ｖｆであってよい
。この場合、基準電圧Ｖ、は低めの値に設定すれば良い
。

また検出回路が帰還信号に影響を与えることを防ぐため
、出力端子と検出回路５との間に緩衝増幅器を設けても
よい。また出力信号を整流した後、検出回路に供給する
ように構成してもよい。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である増幅回路に適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
なく、例えばパワーＩＣ等に利用することができ、更に
各種のオーディオ機器に広く利用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、増幅器と、該増幅器の利得制御回路と、上記
増幅器の出力信号と基準電圧とを比較し、出力信号が基
準電圧以上に上昇したとき検出信号を得る検出回路とを
設け、該検出信号を上記利得制御回路に供給して増幅器
の利得を低下せしめるように構成したものであるから、
出力信号の不要なレベル上昇を抑え、クリップ波形等の
歪を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した増６回路の第一実施例を示す
回路図である。 １・・・利得制御回路、２・・・入力増幅器、３・・・
バイアス回路、４・・・電力増幅器、５・・・検出回路
、ｖ；・・・制御信号、■、・・・基準電圧、Ｖｉｎ・
・・入力信号、Ｖｏｕｔ・・・出力信号、Ｑ、〜Ｑ、４
・・・トランジスタ、Ｒｓ　〜ＲＩｔ　−抵抗、Ｖ、−
・・制御電圧、Ｖ　ｏ　＋　Ｖ　ＯＩ・・・出力電圧、
Ｖｆ・・・帰還信号、Ｃ８，〜Ｃ８，・・・定電流回路
、Ｖａ・・・検出信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入力信号を増幅する増幅器と、制御信号により上記
   増幅器の利得制御を行う利得制御回路と、基準電圧と上
   記増幅器の信号とを比較して上記信号のレベル検出を行
   い、所定レベルに変化したとき検出信号を上記利得制御
   回路に供給し、上記増幅器の利得を制御せしめる検出回
   路と、をそれぞれ具備したことを特徴とする増幅回路。