JPS6332284B2

JPS6332284B2 -

Info

Publication number: JPS6332284B2
Application number: JP55058964A
Authority: JP
Inventors: Takuzo Kamimura
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1980-05-02
Publication date: 1988-06-29
Also published as: JPS56156005A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、アイドリング電流の制御によつて
省電力化、低ノイズ化などを実現した電力増幅器
に関する。

〔従来の技術〕

電池駆動のカセツトテープレコーダ、トランシ
ーバ、ラジオ、インターホン等の音声出力部に設
置されている電力増幅器において、全消費電力に
おける無信号時の消費電力の占める割合は極めて
大きく、電池の消耗等、省エネルギ化を図る上で
無信号時電流を抑制することが望まれている。ま
た、カセツトテープレコーダ、トランシーバ等、
連続して駆動する場合、無信号時、SN比が悪化
するためノイズが大きくなり、ノイズによる不快
感がある。

従来、このような電流を削減する手段として、
無信号時、電力増幅器に対する電源の供給を遮断
するものがある。例えば、テープレコーダにおい
て、録音時再生用アンプに対して再生時、録音側
のアンプに対する給電を解除することが考えられ
るが、これは容易に不要電流を削減できるもの
の、電源の投入、解除に伴うON、OFF時の電位
変化によつてポツプ音等が発生して不快感を与え
る欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため、外部ミユーテイング制御が実用化さ
れている。第１図はミユーテイング制御を付加し
た電力増幅用ICを示す。

この電力増幅用ICは、前段増幅器２、プリド
ライブ段増幅器４及びパワー段増幅器６を含んで
構成される電力増幅器８に、増幅機能を制御する
ミユーテイング回路１０を付加したものである。
このようなICでは、入力端子１２に入力された
入力信号は、前段増幅器２、プリドライブ段増幅
器４及びパワー段増幅器６で順次増幅され、出力
端子１４から出力信号を取り出すことができると
ともに、ミユーテイング回路１０は制御信号端子
１６に入力された外部制御信号で駆動し、このミ
ユーテイング回路１０で発生した制御信号で前段
増幅器２及びプリドライブ段増幅器４の作動を制
御して、両増幅器２，４の増幅機能を解除する。

このようなミユーテイング制御によれば、回路
電流を減少できるが、ミユーテイング解除による
過渡現象を生じるため出力信号に乱れを生じ、し
かも、ミユーテイング中は出力信号を取り出すこ
とができない欠点がある。

そこで、この発明は、増幅動作を損なうことな
く消費電力を抑制するとともに、無信号時のノイ
ズ発生を抑制した電力増幅器の提供を目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の電力増幅器は、前段増幅器２２及び
出力段増幅器（パワー段増幅器２６）とともに集
積回路内に組み込まれて単一の制御入力端子４０
を有し、この制御入力端子４０に対して外部の電
位可変手段（制御入力回路４２）から与えられる
制御入力に応じて段階的又は連続的に電流を制御
するカレントミラー回路（トランジスタ８６，８
８又はトランジスタ９０，９２）を以て、出力段
増幅器の増幅動作を停止させない範囲でアイドリ
ング電流を制御するアイドリング電流制御回路３
０を備えたものである。

〔作用〕

このように構成すると、集積回路で構成された
電力増幅器２０において、その内部に組み込まれ
たアイドリング電流制御回路３０によつて、出力
段増幅器（パワー段増幅器２６）の増幅動作を停
止させない範囲でアイドリング電流を制御し、電
力増幅器におけるアイドリング電流による電力消
費を抑制するとともに、無信号時のノイズを抑制
する。

そして、この電力増幅器２０において、アイド
リング電流制御回路３０は、電力増幅器２０の内
部に集積回路として組み込まれてカレントミラー
回路からなる定電流回路で構成されているので、
アイドリング電流は外部から加えられる電流変化
などの制御入力に応じた定電流によつて与えら
れ、安定した信頼性の高いアイドリング電流の制
御を行う。

また、アイドリング電流制御回路３０は、アイ
ドリング電流の制御のために集積回路の端子数の
増加を伴うことなく、単一の制御入力端子４０に
対する制御入力によつて出力段増幅器のアイドリ
ング電流の制御を行う。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。

第２図は、この発明の電力増幅器の実施例を示
す。

電力増幅器２０は、半導体集積回路で構成され
ており、その内部に前段増幅器２２、プリドライ
ブ段増幅器２４、パワー段増幅器２６及びこの電
力増幅器２０に設置された電力増幅素子のアイド
リング電流を制御するアイドリング電流制御回路
３０を備えている。この電力増幅器２０におい
て、前段増幅器２２、プリドライブ段増幅器２４
及びパワー段増幅器２６の構成は従来の電力増幅
器の構成と同様であつて、入力端子３２に入力さ
れるラジオのチユーナ部出力、テープレコーダの
プリアンプ出力等の各種オーデイオ信号は順次増
幅器２２，２４，２６で増幅された後、出力端子
３４から出力信号として出力される。この実施例
の場合、出力端子３４にはコンデンサ３６を介し
てスピーカ３８が接続されているので、出力端子
３４の出力端子はスピーカ３８の駆動出力になつ
ている。

アイドリング電流制御回路３０は、出力段増幅
器として設置されたパワー段増幅器２６の構成素
子である電力増幅素子に流れるアイドリング電流
を、外部から与えた制御入力信号に基づき、パワ
ー段増幅器２６の増幅動作を停止させない範囲で
制御するものである。このアイドリング電流制御
回路３０に与える制御入力信号は、電力増幅器２
０を構成する集積回路の専用端子として設置され
た制御入力端子４０に加えられる。この実施例の
場合、制御入力端子４０には、電力増幅器２０の
外部回路である制御入力回路４２が電位可変手段
として設置され、この制御入力回路４２から電流
変化等で与えられた制御入力信号が加えられる。

このように構成すると、入力端子３２に入力さ
れるオーデイオ信号は、電力増幅器２０で増幅さ
れた後、出力端子３４から出力され、スピーカ３
８が駆動される。そして、制御入力回路４２から
制御入力端子４０に制御信号が加えられると、ア
イドリング電流制御回路３０によつてパワー段増
幅器２６の電力増幅素子のアイドリング電流が、
パワー段増幅器２６の増幅動作を停止させない範
囲で制御される。このアイドリング電流の制御
は、制御信号入力の形態に対応し、例えばアイド
リング電流の全面的カツトオフ、段階的変速制御
或いは連続的可変制御等の制御態様を持つ。

このようなアイドリング電流の制御態様におい
て、アイドリング電流が減少させた場合にも電力
増幅器２０の増幅動作は良好に維持されるので、
出力信号を取り出すことができる。このアイドリ
ング電流の減少によつて生ずる出力波形のスイツ
チング歪を無視するものとすれば、この出力信号
の取り出しは、実用上何等差支えないものであ
る。

このように制御入力端子４０に供給される制御
信号に応じてパワー段増幅器２６に流れるアイド
リング電流が制御されるので、アイドリング電流
による消費電力の節減ができるとともに、無信号
時のノイズを抑制できる。

また、アイドリング電流制御回路３０は、アイ
ドリング電流のみを制御するので、出力端子３４
に現れる出力の立上り時の過渡状態で、出力電位
が大幅に乱れることはなく、従来手段によるポツ
プ音の発生は未然に防止できる。特に、アイドリ
ング電流の制御のために電力増幅器２０を構成す
る集積回路に単一の制御入力端子４０が設けられ
ているので、極めて容易かつ任意に制御信号入力
を与えることができる。

次に、第３図は、第２図に示した電力増幅器２
０の具体的な回路構成例である集積回路の等価回
路を示す。

第３図において、電力増幅器２０は、トランジ
スタ５０，５２，５４，５６，５８，６０，６
２，６４，６６，６８，７０、拡散抵抗７２，７
４，７６，７８及び定電流源８０，８２，８４で
構成されており、トランジスタ６８は前段増幅器
側からの信号の正側振幅によつて導通する出力ト
ランジスタ、トランジスタ７０は前段増幅器側か
らの信号の負側振幅によつて導通する出力トラン
ジスタを構成している。アイドリング電流制御回
路３０は、カレントミラー回路を成すトランジス
タ８６，８８及びトランジスタ９０，９２で構成
されている。

そして、この電力増幅器２０において、入力端
子３２には外付けのカツプリングコンデンサ９４
を介して信号源９６が接続されている。この信号
源９６はラジオのチユーナ部、テープレコーダの
プリアンプ部等各種の信号出力を発生する発生源
を想定したものである。この信号源９６から信号
入力が与えられるトランジスタ５０のベースに
は、電源入力端子９８に印加された電源電圧Vcc
が抵抗７２，７４で分割された値即ち電源電圧の
Vccの1/2の値（Vcc／２）の電圧が抵抗７６を
通して印加されている。トランジスタ５０のベー
ス入力インピーダンスは、抵抗７２，７４の値に
比較して十分高く設定されている。トランジスタ
５０，５２で差動増幅器が構成され、トランジス
タ５４，５６でカレントミラー回路が構成されて
いる。トランジスタ５２のベースには外部端子１
００が設けられており、この外部端子１００に接
続された抵抗１０２及びコンデンサ１０４からな
る直列回路と、トランジスタ５２のベースに接続
された抵抗７８とによつてフイードバツク回路が
構成されている。トランジスタ６０，６２はダイ
オード接続されており、トランジスタ６４，６６
でカレントミラー回路が構成されている。出力端
子３４及びGND（接地）端子１０６間には、前記
実施例と同様に、カツプリングコンデンサ３６を
介してスピーカ３８が接続されている。

アイドリング電流制御回路３０を構成するトラ
ンジスタ８６，８８又はトランジスタ９０，９２
からなるカレントミラー回路によつて定電流回路
が構成されており、アイドリング電流は定電流に
よつて供給される。

この実施例の場合、接続入力端子４０には可変
抵抗１０８で構成される制御入力回路４２が接続
されている。

以上の構成においてその動作を説明する。

(a) アイドリング電流制御回路３０を付加しない
場合の電力増幅器２０の基本的な動作トランジスタ５２のベースにバイアス電流が
与えられない場合、トランジスタ５４はカツト
オフ状態に置かれるため、トランジスタ５６は
カツトオフ状態になつて、両トランジスタ５
４，５６には電流が流れない。このため、トラ
ンジスタ５８にはベース電流が与えられず、カ
ツトオフ状態に置かれるため、同様に電流が流
れない。このとき、トランジスタ６８のベース
には定電流源８２から電流が供給され、トラン
ジスタ６８にはコレクタ電流が流れる。一方、
定電流源８４に対してトランジスタ６０，６２
はダイオード接続されており、両トランジスタ
６０，６２に通流する電流によつて生じるベー
ス・エミツタ間の電圧降下で決まる電圧2V_Fが
Ａ点に発生する。この場合、トランジスタ６６
に電流が流れるため、トランジスタ６６，６８
の関係でもＡ点に電圧2V_Fが発生することにな
り、各トランジスタ６０，６２，６６，６８を
流れる電流はバランスしている。Ａ点の電圧は
次式で表わすことができる。

V_A＝V_B＋V_BE66＋V_BE68 ………(1) V_A＝V_B＋V_BE60＋V_BE62 ………(2) 式(1)、(2)において、V_BはＢ点の電圧、
V_BE60、V_BE62、V_BE66およびV_BE68は、トランジ
スタ６０，６２，６６，６８のベース・エミツ
タ間電圧を表す。

トランジスタ６４，６６はカレントミラー回
路を構成していることから、無信号状態におい
て、トランジスタ７０にはトランジスタ６４か
らトランジスタ６８に与えられるベース電流と
等しいベース電流が流れ、トランジスタ７０は
バイアス状態に置かれることになる。この結
果、パワートランジスタ６８，７０にはアイド
リング電流が流れる。

一方、トランジスタ６８が定電流源８２の電
流によつてオン状態になると、抵抗７８を通し
てＢ点からトランジスタ５２のベースにバイア
ス電流が与えられ、Ｂ点電位がVcc／２の近傍
に至ることによつてトランジスタ５０，５２に
流れる電流がバランス状態となる。

そして、信号源９６から入力信号が与えられ
る場合、この入力信号は入力端子３２よりトラ
ンジスタ５０，５２，５４，５６，５８，６８
を経て増幅され、出力端子３４から出力され
る。この出力によつてスピーカ３８が駆動され
る。

(b) 電力増幅器２０におけるアイドリング電流第４図は第３図中の電力増幅器２０の出力部
における電力増幅素子としての第１および第２
の出力トランジスタ部を示し、第５図はトラン
ジスタ６８の入力特性（I_B−V_BE特性）を示す。
この入力特性に示されるように、第４図中のＣ
点即ちトランジスタ６８のベースに印加される
信号電圧S_CがＢ点電圧よりさらに1V_Fレベルを
越えなければ、トランジスタ６８のベース電流
I_Bは流れない。このため、トランジスタ６８の
コレクタ電流にはベース電流I_Bのカツトオフ領
域と同時期に生じるカツトオフ領域が存在す
る。第５図中斜線で示す部分D_Cがこのカツト
オフ領域である。この領域の発生を防止するた
め、トランジスタ６８のベースにバイアス電圧
を与えて微小ベース電流I_Bを流し、この電流に
伴つてコレクタ電流が流れる。このコレクタ電
流がアイドリング電流である。一般に、この種
の集積回路の場合、カツトオフ領域によるスイ
ツチング歪を防止するために数ｍＡないし数10
ｍＡのアイドリング電流が必要である。

(c) アイドリング電流の制御第３図において、制御信号は制御入力回路４
２の可変抵抗１０８の抵抗変化によつて付与さ
れる。即ち、抵抗変化によりトランジスタ８６
に与えられた制御入力電流icで、トランジスタ
６０のベース電流が制御されるので、電力増幅
素子としてのトランジスタ６８，７０に流れる
アイドリング電流を可変抵抗１０８を可変設定
することにより調整することができる。特に、
この実施例のアイドリング電流制御回路３０は
カレントミラー回路で構成されていることか
ら、制御電流の変化を高精度に設定でき、信頼
性の高いアイドリング制御を可能にしている。
この実施例の場合、トランジスタ８６，８８又
はトランジスタ９０，９２は共に電流比１：１
のカレントミラー回路に設定されている。

なお、第３図に示した実施例の場合、制御入
力回路４２は可変抵抗１０８で構成し、アイド
リング電流をリニア制御を行うように設定した
が、段階的又は準直線的に制御しても同様に電
力消費の節約ができる。即ち、制御入力回路４
２は、第６図のＡに示すように、スイツチ１１
０のみで構成してもよく、第６図のＢに示すよ
うに、可変抵抗１０８にスイツチ１１０を付加
して構成してもよく、また、第６図のＣに示す
ように、スイツチ１１２で抵抗値の異なる抵抗
１１４，１１６，１１８を順次選択するように
構成してもよい。また、このように独立した形
の制御入力回路４２に代え、出力端子３４に現
れる出力信号レベルを制御入力とし、出力信号
レベルに応じたアイドリング制御を行うことも
可能である。

そして、アイドリング電流をカツトオフ状態
に制御する場合、ノイズ等微小信号が出力され
ない反面、スイツチング歪の占める割合が大き
くなる小信号領域ではアイドリング電流を十分
に流し、大信号領域ではアイドリング電流を抑
制する等、出力信号レベルに応じたアイドリン
グ制御はスイツチング歪を抑制しつつ消費電力
の節減ができる点で極めて効果的である。ま
た、アイドリング電流を一定値に維持して増幅
動作を行う場合、制御入力端子４０に流す電流
を一定に固定する必要がある。

したがつて、このようなアイドリング電流の
制御を行つた場合、ラジオ、テープレコーダ、
トランシーバ、インターホン等において、電池
の消耗防止など、消費電力を削減できる。例え
ば、ラジオ等のオーデイオアンプに使用する場
合、中間周波増幅段における同調信号出力を制
御信号に利用し、同調時においてのみアイドリ
ング電流を流すことができる。この場合、同調
状態に応じたアイドリング制御が可能になるの
で、非同調状態におけるノイズ出力の発生が抑
制できる。

ラジオ、テープレコーダに使用する場合にお
いて、音質との関連でアイドリング電流を制御
することもできる。即ち、音質を重視する場合
にはアイドリング電流を増加してスイツチング
歪を少なくし、高音質が要求されない場合には
アイドリング電流を減少或いはカツトオフ状態
に制御する。特に、電池駆動の場合、第６図の
Ａ，Ｂで構成される省エネルギスイツチを付設
し、スイツチの切換えによつてバツテリの寿命
の増加を図ることができる。

なお、テープレコーダの動作状態には、例え
ば停止（STOP）、テープ送り、テープ戻し等
のように動作状態でスピーカを駆動させないモ
ードが存在しているので、これらのモードにお
いて電源解除に代えてアイドリング電流をカツ
トオフ状態に制御して消費電力の削減ととも
に、ノイズの低減を図ることができる。

また、トランシーバ、インターホンにおいて
は、受信待機時又は送信時に切替え時期に同期
したアイドリング電流の制御を行い、ノイズの
低減を図る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、次の
ような効果が得られる。

集積回路で構成された電力増幅器の内部にア
イドリング電流制御回路を設置して、出力段増
幅器の増幅動作を停止させない範囲でアイドリ
ング電流の制御を行うので、簡単な構成によつ
てアイドリング電流による電力消費を抑制する
とともに、信号の有無等、必要に応じてアイド
リング電流の制御を行つて無信号時のノイズを
低減することができる。したがつて、電池駆動
のテープレコーダ、トランシーバ、ラジオ、イ
ンターホン等において、電池の消耗が抑制でき
るとともに、無信号時のノイズを抑えることが
でき、ノイズによる不快感を除くことができ
る。

アイドリング電流制御回路は、電力増幅器の
内部に集積回路として組み込まれてカレントミ
ラー回路からなる定電流回路で構成され、外部
から加えられる制御入力に応じた定電流によつ
てアイドリング電流を供給するので、安定した
信頼性の高いアイドリング電流の制御を実現で
きる。

アイドリング電流制御回路は、単一の制御入
力端子に電流変化等の制御入力を加えるのみ
で、アイドリング電流の制御を行えるので、集
積回路の端子数の増加を伴うことなく、しか
も、外部制御回路の構成が簡単になり、容易に
外部からアイドリング電流の制御を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の外部ミユーテイング制御を用い
た電力増幅用ICを示すブロツク図、第２図はこ
の発明の電力増幅器の実施例を示すブロツク図、
第３図は第２図に示した電力増幅器の具体的な回
路構成例を示す回路図、第４図は第３図に示した
電力増幅器の出力部を示す回路図、第５図は第４
図に示した出力部における出力トランジスタの入
力特性を示す説明図、第６図は制御入力回路の具
体的な回路構成例を示す回路図である。２０……電力増幅器、２２……前段増幅器、３
０……アイドリング電流制御回路、４０……制御
入力端子、４２……制御入力回路（電位可変手
段）、８６，８８，９０，９２……トランジスタ
（カレントミラー回路）。

Claims

【特許請求の範囲】

１前段増幅器及び出力段増幅器とともに集積回
路内に組み込まれて単一の制御入力端子を有し、
この制御入力端子に対して外部の電位可変手段か
ら与えられる制御入力に応じて段階的又は連続的
に電流を制御するカレントミラー回路を以て、前
記出力段増幅器の増幅動作を停止させない範囲で
アイドリング電流を制御するアイドリング電流制
御回路を備えた電力増幅器。