JPH04345307A - Amplifier - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To drive a load of a low impedance with a power amplifier without distorting a waveform of a drive voltage by connecting a capacitor to exclude the effect of a parasitic capacitor between a base and a collector of a transistor(TR) to a power supply side output stage circuit. CONSTITUTION:A power supply side output stage circuit 8 consists of TRs Q11, Q12, a diode D1 and a capacitor C3. Then a current outputted from the output stage TRs Q12, Q13 to an output terminal in cooperation and a current flowing from the output terminal 5 are controlled to drive the load. TRs with a large current capability are used for the TRs Q11, Q12 and the effect of a parasitic capacitance C2 between the base and the collector of the TR Q11 is cancelled by a capacitor C3 connected between a power supply Vcc and the base of the TR Q11. Thus, even when an idle current is not increased to activate the TRs Q11, Q12 at all times, the TRs Q11, Q12 receive a power supply side drive signal D and are turned on quickly.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】この発明は、増幅器に関し、詳し
くは、駆動電圧の波形を歪ませることなく、低インピー
ダンスの負荷をも駆動することが可能なパワーアンプに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifier, and more particularly to a power amplifier capable of driving a low impedance load without distorting the waveform of the driving voltage.

【０００２】0002

【従来の技術】図２は、従来のパワーアンプの後半部の
回路図である。この例の回路は、２〜８Ωのインピーダ
ンスを持つスピーカを駆動する時に、よく用いられるも
のであって、前段の増幅回路（図示せず）、後段の増幅
回路１、アイドル電流調整回路２、電源側出力段回路８
、接地側出力段トランジスタＱ４　、ブートストラップ
回路（そのコンデンサＣ１　）等からなる。電源側出力
段回路８は、電流ミラー回路の一部をなすトランジスタ
Ｑ１　と、ベースがトランジスタＱ１　のコレクタによ
りドライブされるダーリントン接続のトランジスタＱ２
　，Ｑ３　とからなる。接地側出力段回路はトランジス
タＱ４　のみである。ブートストラップ回路は、ブート
ストラップ用端子６と出力端子５との間に接続されたコ
ンデンサＣ１　を有し、コレクタが電源Ｖｃｃに接続さ
れているトランジスタＱ３　以外の前記の後段の増幅回
路１，アイドル電流調整回路２，電源側出力段回路８に
、ブートストラップ用端子６が接続されて、形成されて
いる。通常、コンデンサＣ１　の容量は４７〜１００μ
Ｆである。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a circuit diagram of the latter half of a conventional power amplifier. The circuit in this example is often used when driving a speaker with an impedance of 2 to 8 Ω, and includes a front-stage amplifier circuit (not shown), a rear-stage amplifier circuit 1, an idle current adjustment circuit 2, and a power supply. Side output stage circuit 8
, a ground side output stage transistor Q4, a bootstrap circuit (its capacitor C1), and the like. The power supply side output stage circuit 8 includes a transistor Q1 forming part of a current mirror circuit, and a Darlington-connected transistor Q2 whose base is driven by the collector of the transistor Q1.
, Q3. The ground side output stage circuit includes only transistor Q4. The bootstrap circuit has a capacitor C1 connected between the bootstrap terminal 6 and the output terminal 5, and the downstream amplifier circuit 1 other than the transistor Q3 whose collector is connected to the power supply Vcc, and the idle current. A bootstrap terminal 6 is connected to the adjustment circuit 2 and the power supply side output stage circuit 8. Normally, the capacitance of capacitor C1 is 47 to 100μ
It is F.

【０００３】この例のようなブートストラップ回路を用
いれば、電源側出力段での電圧降下は、トランジスタＱ
１　，Ｑ２　での電圧降下の影響を受けずにトランジス
タＱ３　の飽和電圧のみにおさえられる。その結果、一
定電圧の電源Ｖｃｃでパワーアンプを構成する場合にお
いて、出力段トランジスタＱ３　，Ｑ４　の電圧降下の
みで、最大限の出力を得ることができる。従来は、負荷
スピーカのインピーダンスが２〜８Ωなので、このよう
な回路が用いられている。しかし、近来は、カーステレ
オ用スピーカなどにおいて複数のスピーカを並列に接続
して、インピーダンスが１Ω以下のものが採用されるよ
うになってきた。これに従来のブートストラップ回路を
用いた増幅器を適用するためには、負荷インピーダンス
の減少に応じて、コンデンサＣ１　の容量を増大させる
ことが必要である。しかし、いま以上にコンデンサの容
量を増やすことになると、サイズが大きくなる，価格が
高くなるという問題に加え、搭載されている自動車のシ
ャーシに回路が短絡する等の事故で電源Ｖｃｃの電位が
降下した時にコンデンサＣ１　の多量の電荷が放出され
て回路が破壊される危険性が生じ、信頼性が低下すると
いう問題が発生する。If a bootstrap circuit like this example is used, the voltage drop at the output stage on the power supply side can be reduced by the transistor Q.
The saturation voltage of transistor Q3 is suppressed without being affected by voltage drops at transistors Q1 and Q2. As a result, when a power amplifier is configured with a constant voltage power supply Vcc, maximum output can be obtained with only the voltage drop of the output stage transistors Q3 and Q4. Conventionally, such a circuit is used because the impedance of the load speaker is 2 to 8 Ω. However, in recent years, speakers for car stereos and the like have come to have a plurality of speakers connected in parallel and have an impedance of 1Ω or less. In order to apply an amplifier using a conventional bootstrap circuit to this, it is necessary to increase the capacitance of the capacitor C1 as the load impedance decreases. However, if we increase the capacitance of the capacitor even more than we currently have, we will not only have problems with the larger size and higher price, but also the potential of the power supply Vcc will drop due to an accident such as a short circuit to the chassis of the car in which it is installed. When this happens, a large amount of charge from the capacitor C1 is released, creating a risk that the circuit will be destroyed, resulting in a problem of reduced reliability.

【０００４】このようなことを回避して、低インピーダ
ンスの負荷のスピーカを駆動するためには、ドライブ段
及び出力段のトランジスタの電流能力を大きくして、ブ
ートストラップ回路を使用しない方法もあるが、そうす
ると、ドライブ段のトランジスタのベース，コレクタ間
容量が、おおよそ５０〜１００ｐＦと大きくなり、必要
以上にアイドル電流を増やさないと、クロスオーバー歪
みが発生し好ましくない。In order to avoid this problem and drive a speaker with a low impedance load, there is a method of increasing the current capacity of the transistors in the drive stage and output stage and not using a bootstrap circuit. In this case, the capacitance between the base and collector of the transistor in the drive stage becomes large, approximately 50 to 100 pF, and unless the idle current is increased more than necessary, crossover distortion will occur, which is undesirable.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、低インピ
ーダンスの負荷を駆動しようとすると、より大きな容量
のコンデンサを必要とし、サイズがおおきくなる，価格
が高くなる，信頼性が下がるといった問題点が、従来の
増幅器にはある。この発明の目的は、このような従来技
術の問題点を解決するためのものであって、ブートスト
ラップ回路を用いない増幅器であっても、アイドル電流
を増やすことなく、クロスオーバー歪みの発生を抑え、
低インピーダンスの負荷を最大限に駆動することが可能
な増幅器を提供するものである。[Problem to be Solved by the Invention] As described above, when attempting to drive a load with low impedance, a capacitor with a larger capacity is required, resulting in problems such as increased size, increased price, and decreased reliability. , in conventional amplifiers. The purpose of this invention is to solve the problems of the conventional technology, and to suppress the occurrence of crossover distortion without increasing the idle current even in an amplifier that does not use a bootstrap circuit. ,
The present invention provides an amplifier capable of driving a low impedance load to the maximum extent possible.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の増幅器の構造は、入力信号を受けてこれを
増幅する前段増幅回路と、前記前段増幅回路の出力を受
けて接地側ドライブ信号と電源側ドライブ信号とを生成
する後段増幅回路と、前記接地側ドライブ信号を受けて
出力端子から接地端子への電流（又は接地端子から出力
端子への電流）を制御する接地側出力段回路と、前記電
源側ドライブ信号を受けて電源端子から出力端子への電
流（又は前記出力端子から前記電源端子への電流）を制
御する電源側出力段回路とを備え、しかも、前記電源側
出力段回路が、ベースに前記電源側ドライブ信号を受け
エミッタ（又はコレクタ）を前記電源端子に接続された
ＰＮＰ型（又はＮＰＮ型）の第１のトランジスタと、ベ
ースが第１のトランジスタのコレクタ（又はエミッタ）
に接続されコレクタ（又はエミッタ）が前記電源端子に
接続されエミッタ（又はコレクタ）が前記出力端子に接
続されたＮＰＮ型（又はＰＮＰ型）の第２のトランジス
タとからなるダーリントントランジスタ回路を有し、特
に、一端を第１のトランジスタのベースに接続され他端
を前記電源端子に接続された、第１のトランジスタのベ
ース，コレクタ間の寄生容量よりも容量の大きい、コン
デンサが設けられているものである。[Means for Solving the Problems] The structure of the amplifier of the present invention to achieve this object includes a preamplifier circuit that receives an input signal and amplifies it, and a ground side drive that receives the output of the preamplifier circuit. a rear-stage amplifier circuit that generates the signal and a power-side drive signal; and a ground-side output stage circuit that receives the ground-side drive signal and controls the current from the output terminal to the ground terminal (or the current from the ground terminal to the output terminal). and a power supply side output stage circuit that receives the power supply side drive signal and controls the current from the power supply terminal to the output terminal (or the current from the output terminal to the power supply terminal), and the power supply side output stage circuit The circuit includes a PNP type (or NPN type) first transistor whose base receives the power supply side drive signal and whose emitter (or collector) is connected to the power supply terminal, and whose base is the collector (or emitter) of the first transistor. )
and a second NPN (or PNP) transistor whose collector (or emitter) is connected to the power supply terminal and whose emitter (or collector) is connected to the output terminal; In particular, a capacitor having one end connected to the base of the first transistor and the other end connected to the power supply terminal and having a capacitance larger than the parasitic capacitance between the base and collector of the first transistor is provided. be.

【０００７】[0007]

【作用】以上のような構成によれば、第１のトランジス
タのベース，コレクタ間の寄生容量の影響を前記コンデ
ンサで打ち消すことができ、その結果、アイドル電流を
増やして電源側出力段回路のトランジスタを常時能動状
態にしておかなくても、前記第２のトランジスタがオフ
からオンに遷移すべきときに、電源側出力段回路ドライ
ブ信号を受けて第１のトランジスタが速やかにオンし、
続いて第２のトランジスタも速やかにオンする。このよ
うにして、電源側出力段回路は、クロスオーバー歪みを
発生させることなく、前記電源側ドライブ信号を受けて
電源端子から出力端子への電流（又は前記出力端子から
前記電源端子への電流）を制御し、接地側ドライブ信号
を受けて出力端子から接地端子への電流（又は接地端子
から出力端子への電流）を制御する接地側出力段回路と
協動して、負荷のスピーカ等を駆動することができる。[Operation] According to the above configuration, the influence of the parasitic capacitance between the base and collector of the first transistor can be canceled by the capacitor, and as a result, the idle current is increased and the transistor of the output stage circuit on the power supply side is Even if the first transistor is not kept in an active state all the time, when the second transistor should transition from off to on, the first transistor is turned on immediately upon receiving the power supply side output stage circuit drive signal,
Subsequently, the second transistor is also quickly turned on. In this way, the power supply side output stage circuit receives the power supply side drive signal and transfers the current from the power supply terminal to the output terminal (or the current from the output terminal to the power supply terminal). and receives the ground-side drive signal to control the current from the output terminal to the ground terminal (or the current from the ground terminal to the output terminal), which works with the ground-side output stage circuit to drive the load speaker, etc. can do.

【０００８】以上、この発明の特徴である電源側出力段
回路の部分について詳しく述べてきたが、前記以外の、
入力端子及び出力端子、電源回路、保護回路、フィルタ
、作動増幅段等が、独立に、あるいは、この発明になる
回路部分とも互いに関連しあって、この発明の増幅器に
存在したとしても、この発明の特徴を何ら損なうもので
はない。Above, the power supply side output stage circuit, which is a feature of the present invention, has been described in detail.
Even if input terminals and output terminals, power supply circuits, protection circuits, filters, operational amplification stages, etc. are present in the amplifier of the present invention, independently or in conjunction with the circuit parts of the present invention, the present invention does not apply to the present invention. It does not detract from the characteristics of .

【０００９】[0009]

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して詳細に説明する。図１はこの発明の増幅器の図
２に対応する後半分の具体的な回路図である。従来例の
図２と異なるのは、ブートストラップ用端子６及びそれ
に連なるブートストラップ回路，コンデンサＣ１　が無
いことと、電源側出力段回路８がトランジスタＱ１１，
Ｑ１２とダイオードＤ１　とコンデンサＣ３　とからな
ることである。ドライブ段トランジスタＱ１１はベース
に電源側ドライブ信号Ｄをうけ、エミッタが電源Ｖｃｃ
に接続されている。出力段トランジスタＱ１２はベース
をドライブ段トランジスタＱ１１のコレクタに接続され
、コレクタが電源Ｖｃｃに接続され、エミッタが出力端
子５に接続されている。ここで、トランジスタＱ１１，
Ｑ１２には、電圧降下による損失を抑えるために、電流
能力の大きいトランジスタが用いられている。さらに、
コンデンサＣ３　は一端が電源Ｖｃｃに接続され、他端
がドライブ段トランジスタＱ１１のベースに接続されて
いる。負荷スピーカ７は、一端が出力端子５に接続され
、他端が中点電圧に接続され（図示せず）、回路図上で
は従来例と同じ記号で表記されているが、インピーダン
スが従来の２〜８Ωに限定されるものではなく、１Ω以
下のインピーダンスであってもよい。前段の増幅回路（
図示せず）、後段の増幅回路１、アイドル電流調整回路
２、接地側出力段トランジスタＱ１３等は従来と同じで
よい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a detailed circuit diagram of the latter half of the amplifier of the present invention corresponding to FIG. 2. In FIG. The difference from the conventional example shown in FIG. 2 is that there is no bootstrap terminal 6, a bootstrap circuit connected thereto, and a capacitor C1, and the power supply side output stage circuit 8 is equipped with transistors Q11,
Q12, diode D1, and capacitor C3. The drive stage transistor Q11 receives the power supply side drive signal D at its base, and has its emitter connected to the power supply Vcc.
It is connected to the. The output stage transistor Q12 has its base connected to the collector of the drive stage transistor Q11, its collector connected to the power supply Vcc, and its emitter connected to the output terminal 5. Here, the transistor Q11,
A transistor with large current capacity is used for Q12 in order to suppress loss due to voltage drop. moreover,
One end of the capacitor C3 is connected to the power supply Vcc, and the other end is connected to the base of the drive stage transistor Q11. The load speaker 7 has one end connected to the output terminal 5 and the other end connected to the midpoint voltage (not shown), and is indicated with the same symbol as the conventional example on the circuit diagram, but the impedance is different from the conventional 2. The impedance is not limited to ~8Ω, and may be 1Ω or less. Pre-stage amplifier circuit (
(not shown), the subsequent stage amplifier circuit 1, idle current adjustment circuit 2, ground side output stage transistor Q13, etc. may be the same as those of the prior art.

【００１０】この回路の動作を説明すると、先ず、入力
信号を前段増幅回路で増幅し前段増幅後の信号Ａを生成
する。この前段増幅後の信号Ａを後段増幅回路１に入力
して増幅すると同時に、後段増幅後の信号Ｂ及び接地側
ドライブ信号Ｃを生成する。さらに、後段増幅後の信号
Ｂを電流ミラー回路の前半部で接地側ドライブ信号Ｃに
対して逆位相の電源側ドライブ信号Ｄに変換する。接地
側ドライブ信号Ｃを受けて、トランジスタＱ１３は出力
端子５から接地端子ＧＮＤへの電流を制御する。電源側
ドライブ信号Ｄを受けて、電源側出力段回路８では、ド
ライブ段トランジスタＱ１１によりドライブされた出力
段トランジスタＱ１２が、電源端子Ｖｃｃから出力端子
５への電流を制御する。このように、出力段トランジス
タＱ１２とＱ１３が協動して、出力端子５へ向かって出
力する電流及び出力端子５から流入する電流を制御し、
負荷を駆動する。ここで、トランジスタＱ１１，Ｑ１２
には電流能力の大きいトランジスタが用いられているが
、トランジスタＱ１１のベース，コレクタ間の、容量が
約５０〜１００ｐＦもある寄生容量Ｃ２　の影響を、電
源ＶｃｃとトランジスタＱ１１のベースとに接続された
コンデンサＣ１　で打ち消しているので、アイドル電流
を増やしてトランジスタＱ１１，Ｑ１２を常時能動状態
にしておかなくても、トランジスタＱ１１，Ｑ１２は電
源側ドライブ信号Ｄの信号を受けて速やかにオンする。 なお、この実施例は出力段トランジスタＱ１２，Ｑ１３
がＮＰＮ型のトランジスタの場合に対応した構成である
が、ＮＰＮ型とＰＮＰ型とを交換して、出力段トランジ
スタがＰＮＰ型のトランジスタの場合に対応した構成で
あっても、同様である。To explain the operation of this circuit, first, an input signal is amplified by a pre-amplification circuit to generate a signal A after the pre-amplification. This pre-amplified signal A is input to the post-amplification circuit 1 and amplified, and at the same time, a post-amplified signal B and a ground side drive signal C are generated. Furthermore, the signal B after the latter stage amplification is converted into a power supply side drive signal D having an opposite phase to the ground side drive signal C in the first half of the current mirror circuit. Upon receiving the ground side drive signal C, the transistor Q13 controls the current flowing from the output terminal 5 to the ground terminal GND. In response to the power supply side drive signal D, in the power supply side output stage circuit 8, the output stage transistor Q12 driven by the drive stage transistor Q11 controls the current from the power supply terminal Vcc to the output terminal 5. In this way, the output stage transistors Q12 and Q13 cooperate to control the current output toward the output terminal 5 and the current flowing from the output terminal 5,
Drive the load. Here, transistors Q11 and Q12
Although a transistor with a large current capacity is used in the transistor Q11, the influence of the parasitic capacitance C2 between the base and collector of the transistor Q11, which has a capacitance of about 50 to 100 pF, can be avoided by connecting the power supply Vcc and the base of the transistor Q11. Since this is canceled out by the capacitor C1, the transistors Q11 and Q12 are quickly turned on in response to the power supply side drive signal D, even if the idle current is not increased to keep the transistors Q11 and Q12 in an active state all the time. Note that this embodiment uses output stage transistors Q12 and Q13.
Although this configuration corresponds to the case where the transistor is an NPN type, the same applies even if the NPN type and the PNP type are exchanged and the output stage transistor is configured to correspond to the case where the output stage transistor is a PNP type transistor.

【００１１】[0011]

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、寄生容量Ｃ２　の影響をコンデンサＣ３　で打ち消
しており、アイドル電流を増やすことなく、クロスオー
バー歪みの発生を抑制することができるので、電流能力
の大きい出力段トランジスタを用いて効率よく、低イン
ピーダンスの負荷を駆動することができる。さらに、こ
の発明にあっては、ブートストラップ回路を使用しない
ので、大容量のコンデンサＣ１　を必要とせず、回路全
体のサイズを縮小できる、コストを低減できる、信頼性
を向上させることができるという効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, in this invention, the influence of the parasitic capacitance C2 is canceled by the capacitor C3, and the occurrence of crossover distortion can be suppressed without increasing the idle current. , it is possible to efficiently drive a low impedance load using an output stage transistor with a large current capacity. Furthermore, since the present invention does not use a bootstrap circuit, there is no need for a large-capacity capacitor C1, resulting in the advantages of reducing the size of the entire circuit, reducing costs, and improving reliability. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図１】この発明の増幅器の一実施例の回路の後半部の
回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of the latter half of a circuit of an embodiment of an amplifier according to the present invention.

【図２】従来の増幅器の後半部の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the second half of a conventional amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１　　後段の増幅回路 ２　　アイドル電流調整回路 ５　　出力端子 ６　　ブートストラップ用端子 ７　　負荷スピーカ ８　　電源側出力段回路 1　Late-stage amplifier circuit 2 Idle current adjustment circuit 5 Output terminal 6 Bootstrap terminal 7 Load speaker 8 Power supply side output stage circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】第１の端子と出力端子とに接続された第１
の出力段回路と、前記出力端子と第２の端子とに接続さ
れた第２の出力段回路とを備え、入力信号を増幅し生成
した第１のドライブ信号を受けて第１の出力段回路が第
１の端子から前記出力端子への電流（又は前記出力端子
から第１の端子への電流）を制御し、前記入力信号を増
幅し生成した第１のドライブ信号と位相の異なる第２の
ドライブ信号を受けて第２の出力段回路が前記出力端子
から第２の端子への電流（又は第２の端子から前記出力
端子への電流）を制御する増幅器であって、第１の出力
段回路が、ベースに第１のドライブ信号を受けエミッタ
（又はコレクタ）が第１の端子に接続されたＰＮＰ型（
又はＮＰＮ型）の第１のトランジスタと、ベースが第１
のトランジスタのコレクタ（又はエミッタ）に接続され
コレクタ（又はエミッタ）が第１の端子に接続されエミ
ッタ（又はコレクタ）が前記出力端子に接続されたＮＰ
Ｎ型（又はＰＮＰ型）の第２のトランジスタとからなる
ダーリントントランジスタ回路を有し、更に、一端が第
１のトランジスタのベースに接続され他端が第１の端子
に接続されたコンデンサが設けられていることを特徴と
する増幅器。Claim 1: A first terminal connected to a first terminal and an output terminal.
and a second output stage circuit connected to the output terminal and the second terminal, the first output stage circuit receiving a first drive signal generated by amplifying the input signal. controls the current from the first terminal to the output terminal (or the current from the output terminal to the first terminal), and a second drive signal having a phase different from the first drive signal generated by amplifying the input signal. an amplifier in which a second output stage circuit receives a drive signal and controls a current from the output terminal to the second terminal (or a current from the second terminal to the output terminal); The circuit is a PNP type (PNP type) in which the base receives the first drive signal and the emitter (or collector) is connected to the first terminal.
or NPN type), and the base is the first transistor.
an NP connected to the collector (or emitter) of the transistor, the collector (or emitter) is connected to the first terminal, and the emitter (or collector) is connected to the output terminal.
It has a Darlington transistor circuit consisting of an N-type (or PNP-type) second transistor, and is further provided with a capacitor having one end connected to the base of the first transistor and the other end connected to the first terminal. An amplifier characterized by: