JPH0477006A - Ab級プッシュプルドライブ回路 - Google Patents

Ab級プッシュプルドライブ回路

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JPH0477006A
JPH0477006A JP2189908A JP18990890A JPH0477006A JP H0477006 A JPH0477006 A JP H0477006A JP 2189908 A JP2189908 A JP 2189908A JP 18990890 A JP18990890 A JP 18990890A JP H0477006 A JPH0477006 A JP H0477006A
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賢次 加納
Yusuke Yamada
山田 友右
Masao Arimoto
正生 有本
Shoji Uehata
上畑 正二
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3001Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors

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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〕 この発明はオーディオ回路等に用いられるAB級プッシ
ュプルドライブ回路に関し、特にその出力電圧の動作範
囲の拡大に関する。
C従来の技術〕 第3図は従来のブソ/ニブルドライブ回路を示す回路図
である。図示のように、入力端一1はNチャネルMOS
トランンスタQ1oのケートに接続されている。トラン
ジスタQ1oのソースは接地され、ドレインはPチャネ
ルMOSトランンスタQlのゲートに接続されるととも
に、ゲート・トレイン共通のPチャネルMOSトランジ
スタQ9のトレインに接続されている。トランジスタQ
9のソースはNチャネルMOSトランジスタQ8のソー
スに接続されている。トランジスタQBのドレインはN
チャネルMO5)ランジスタQ2のゲートに接続される
とともに抵抗R3の一端に接続され、ゲートは抵抗R3
の他端に接続されている。
抵抗R3の他端は定電流源I4を介して直流電源3の正
側に接続されている。直流電源3の負側は接地されてい
る。トランジスタQ、のソースは出力端子2に接続され
、ドレインは接地されている。
またトランジスタQ2のソースは出力端子2に接続され
、ドレインは直流電源3の正側に接続されている。
いま、トランジスタQ8のゲート・ソース間電圧をV 
 、トランジスタQ9のケート・ソースS8 間電圧を■  、トランジスタQ  、Q  のトレG
S9        8  9 イン電流をI 1 !・ランジスタQ2のゲート・ソ−
ス間電圧をv  1 ドレイン電流を11 トラGS2
           D2 ンジスタQ のケート・ソース間電圧をvGsドレイン
電流をID1とすれは、次式が成立する。
ここで、 β8 ;トランジスタQ8の形状で決まる足数β9 ;
トランジスタQ9の形状で決まる定数β :トラン7ス
タQ2の形状で決まる定表2βl ;トランジスタQ1
の形状で決まる定(QVTIION ”チャネルトラン
シフ 9 )閾(1’i’H電IIVTIIOr” ”
チャネルトランジスタの閾11rI屯圧である。
また、トランジスタQ のケ゛−トと1へラシースりQ
3のケート間の電位差に関し次のlj程式か成立する。
V     +V     =V+V     −RI
GS2     GSI      GS8     
GS9    3   84・・(5) なお、Rは抵抗Rの抵抗値、1114は定電流19、I
4からのバイアス電流である。
(5)式および(+)、(2)式より明らかなように、
R3’B4を適当に設定することにより、トランジスタ
Q  、Q  のゲート間電位差は當に一定値に保たれ
る。
(+)、(2)、(3)、(4)式を (5)式に代入
すると次式か成立する。
たかって次式の様に表イ〕される。
出力端子2に負荷電流か流れていない111jに、トラ
ンジスタQ のトレインから1〜ラシ、スタQのトレイ
ンに向かって流れる電流を1  <!:ずれi d I
 (! ば、この時1=I=I  であるから次式か1dle 
  !N   1)2 (6)式において、I は定電流源I3から供給される
一定のバイアス電流である。よって (6)式の右辺は
出力段のトランジスタQ  、、Q2のドレイン電流1
  、I  に依存しない一定値となる。しIN   
  l)2 二の電流値は抵抗値R3を大きくする二とによ−。
て十分少さな値に押さえることかできる。
一方、出力端子−2に0鈴;Jか接続され、流出屯rA
εl   かある時(こは、トランジスタQ2のメI0
Uree ト・ソース間電圧■  か大きくなる。二の場自S2 でも、 (5)式に示すように、トラン7スタQ2のゲ
ートとトランジスタQ1の)y”  l・間の電圧+、
r −定であるから、トランジスタQ1のケート・ラス
間電圧V  は小さくなり、結果として、トラSI ン/スタQ のトレイン電流ID1は小さくなる。
この状態て、トランジスタQ1のドレイン電流■1,1
を無視して、出力端子2の上昇し得る最高電圧■  を
求めると、次の様になる。
max V   =E−V   −RI     ・・・(9)
2max     G32  3  B4なお、Eは直
流電源3のに電圧値である。
ところで、通常のエンハンスメントラ410MO8構造
では、■  は0.8V程度である。またl0N r扉】Tは、トランジスタQ2に充分 な電流を流そうとすれば、0.5V程度は必要である。
したかって、(lO)式より、出力端子2の上昇し得る
最高電圧V  は、電源電圧Eより1.3■max 差し引いた値以下の電圧となってしまう。
また、出力端子2に負荷か接続され、流入電流■  か
ある時には、トランジスタQ1のケートs+nk ・ソース間電圧V  か大きくなる。この場合でGSI も、 (5)式に示すように、トランジスタQ2のノr
トとトランジスタQ、のケート間の電圧は一定であるか
ら、トランジスタQ2のケート・ソース間電圧V  は
小さくなり、結果として、トランS2 ンスタQ のトレイ−電流]D2は小さくなる。
この状態で、トランジスタQ2のトレイン電流’ D2
を無視して、出力端子2のドかり111る最低電圧V 
、を求めると、次の様になる。
2m+n ■2m1n= ” GSI            ”
’ ”〉ところで、通常のエンハンスメントタイプCλ
1O8構造では、■  は0.8 V程度である。また
T 110 P ハ]ink” 1は、トラン、スタQ1に充分な電流を
流そうとすれば、0.5 V程度は必要である。
したかって、(12)式より、出力端子2のドか!I 
i’、jる最低電圧V 、は、1.3■以上の電圧とな
って2n++n しまう。
〔発明か解決しようとする課題〕
従来のAB級ブッンユブルトライブ回路は以上のように
(1〃成されており、出力端子2からの出力電圧のとり
11する最大価か(E−1,3)V、最小値か1.3 
Vとなり、出力電圧の動作範囲か狭いという問題点かあ
った。
この発明は」−5己のような問題点を解消するj:めこ
なされたちので、出力電圧の動作範囲の広いAB級ブノ
ンユブルトライブ回路を得ることを1−1的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るAB級ブノンユプルトライブ回路は、異
なる第1.第2の電源電位をそれぞれlj。
える第1.第2の電源端子と、入力および出力信号がそ
れぞれりえられる入力および出力端子と、一方電極か出
力端子、他方電極が第1の電源端子に接続されるととも
に、制御電極が入力端子に連結されて該制御電極に入力
信号の電圧に応じた電圧かljえられ、制御電極・他方
電極間の電位差に応じてその導通か制御される第1のト
ランジスタと、一方電極か出力端r、他方電極か第2の
電源端子に接続され、制御電極・他Jj電極間の電位差
に応じてその導通か制御される第1のトランジスタと反
λj極性の第2のトランジスタと、入力端rに連結され
、入力信号の電圧に応じた電流を生成する電圧−電流変
換回路と、この電圧−電流変換回路の出力と第2のトラ
ンジスタの制御電極との間に接続され、前記電流を電圧
に変換して第2のトランジスタの制御電極に与える電流
−”IJ圧変換回路とを備え、電圧−電流変換回路およ
び電流−電圧変換回路の変換特性は、第1.第2のトラ
ンジスタの制御電極間の電位差か入力信号の電圧にかか
わらず一定となるように設定されて構成されている。
〔作用〕
この発明における第1.第2のトランジスタは互いに反
対極性で、制御電極・他方電極間の電位差に応じてその
導通か制御され、かつ各他力電極は第1.第2の電源端
r−に接続されているので、第1.第2のトランジスタ
導通時の出力端rの電位のn上り、沈み込みが少なくて
済む。また電圧−電流変換回路、電流−電圧変換回路の
変換特性は、第1.第2のトランジスタの制御電極間の
電位差が入力信号の電圧にかかわらず一定となるように
設定されているので、入力信号に応し第1゜第2のトラ
ンジスタによるプッシュプルドライブ動作が実現される
〔実施例〕
第1図は、この発明によるAB級プッシュプルドライブ
回路の一実施例を示す回路図である。このAB級プッシ
ュプルドライブ回路は、バッファ回路]1.−電圧一電
流変換回路12および電流電圧変換回路13を含む。
バッファ回路11は、NチャネルMOSトランジスタQ
  、PチャネルMO5I−ランジスタQ4および定電
流源I より成る。トランジスタQ3のゲートは入力端
子1に接続され、ソースはトランジスタQ4のソースに
接続され、トレインは直流電源3の正側に接続されてい
る。トランジスタQ4のケーI・・ドレインは共通に接
地され、その共・通のゲート・ドレインはNチャネルM
O5)ランジスタQ1□のゲートに接続されるとともに
、定電流源1.を介して接地されている。
電流−電圧変換回路]2は、NチャネルNI OSトラ
ンジスタQ および抵抗R1より成る。トランジスタQ
 のゲートはハノ7ア回路]1内のトランジスタQ3の
ソースに接続され、ソース1は抵抗R,を介して接地さ
れている。
電流−電圧変換回路]3は、PチャネルλIOSトラン
ジスタQ  、Q  、定電流19、■2および抵抗R
より成る。トランジスタQ6のソースは直流電源3の正
側に接続され、ドレインはPチ→、ネルMOSトランジ
スタQ12のケートおよび抵抗R2の一端に接続されて
いる。抵抗R2の他端は、トランジスタQ7のケートお
よび電圧−電流A換回路12内のトランジスタQ5のト
レインに接続されるとともに、定電流源I3を介して接
地されている。トランジスタQ7のソースはトランジス
タQ6のケートに接続されるとともに、定電流源I2を
介して直流電源3の正側に接続され、トレインは接地さ
れている。
トランジスタQItのドレインは出力端r2に接続され
、ソースは接地されている。またトランジスタQ12の
トレインは出力端子2に接続され、ソスは直流電源3の
正側に接続されている。直流電源3の負側は接地されて
いる。
この実施例では、出力段のドライブトランジスタとして
、出力端子2と直流電源3の間にPチャネル型のトラン
ジスタQ12を設けるとともに、出力端子2と接地間に
はNチャネル型のトランジスタQllを設けている。そ
して、入力端子1の入力端子にかかわらず、トランジス
タQ  、Q  のべII   ′+2 一ス間電位差か常に一定になるように、バッファ回路1
1.電圧−電流変換回路12および電流電圧変換回路1
3を設けている。すなわち、バッファ回路]コは高イン
ピーダンスの入力信号を低インピーダンスの信号に変換
し、トランジスタQ11のケートには、入力端子1の入
力電圧に応じた電圧かバッファ回路11から与えられる
。一方、電流−電圧変換回路12は、入力端子に応じた
電流をイ1成する。この電流は、電流−電圧変換回路1
3で1与び電圧に変換されるか、その際、電流電圧変換
回路13は、入力端子か土h’(F降)シ。
I・ランジスタQ のケート・ソース間電圧vGSII
I が大きく (小さく)なった上さ、これに応してトラン
ジスタQ のケート・ソース間;−h 圧〜’ヲ12 
            G512小さく (大ぎく)
するような電圧を出力する。これにより、(vGSII
+vGS12’は常に一定に保たれ、トランジスタQQ
  のケート間電位差II’  12 (すなわちE−(VGs11Gs12))も11:5に
一電子 ■ に保たれる。
いま、トランジスタQ4のケート・ソース間電圧をv 
 1 ドレイン電流をIB、(定電流J1;j I 。
S4 からのバイアス電流)、トランジスタQI+のケト・ソ
ース間電圧をv  、トレイン電流をS11 ■   トランジスタQ5のケート・ソース間車I4 圧をv  1 トレイン電流をI  、l・ランノスタ
G S 5          +15Q のゲート・
ソース間電圧をV  、]・レイシフ        
       GS7電流をI  (定電流源I2から
のバイアス電流〕トランジスタQ6のケート・ソース間
電圧をv  1 トレイン電流をI 、トランジスタQ
12G S 6                  
1) 6のゲート・ソース間電圧をV   トレイン電
流G5I2ゝ をI  とし、トランジスタQ5のケート電位を■ 、
定電流源■ からのバイアス電流をI。3とすると、次
式か成立する。
■DB”” D5+’ G3 V=V+V               ・ (19
)^    GS4     G511 =V   十RI GS5      1     D5        
       ”’(20)ここで、 β :トランジスタQ4の形状で決まる定数β ;トラ
ンジスタQIIの形状で決まる定数β ;トランジスタ
Q5の形状で決まる定数β 、トランジスタQ6の形状
で決まる定数β 、トランジスタQ7の形状で決まる定
数β :トランジスタQ12の形状で決まる定数vTI
ION ”チャネルトランジスタの閾値電圧■TIIo
P:Pチャネルトラン、スタの閾値電圧である。
(+9)、(20)式より次式か成立する。
R6 = −(vGS6 V    ) ll0P (]G6 また、 v    =v    +v    −RI    −
(22)GSI2    GS6     GS7  
  2   1)6である。なお、R,R2はそれぞれ
抵抗RR2の抵抗値である。
ここで、1D6−■D5+■B3であるから、(21)
(22)式より次式か成立する。
v   =v   →−v   −(R2/R)GSI
2   GS6   G57 (V   4−V   −V   )−R211(3G
SII   GS4   GS5 ・−(23) 一方、(13)〜(18)式を変形すると次式となる。
ここて、筒中のため、R,=R2とおくと、(23)式
は次式のように変形できる。
v   +v   =v   +v   −vGSII
   G5I2   GS6   GS7   GS4
+V  〜R1・ (30) 552n3 1  、l  はそれぞれ定電流源1.12がら供旧 
  112                +給され
る一定のバイアス電流であるので、上記(24)、 (
2g>式よりV   、V   は一定である。まGS
4      GS7 たll)5の変化か小さいと仮定すれば、(2B)、 
(27)式よりV  、■  ちほぼ一定となる。よっ
て、GS5      GSFi R2In2を適当に設定することにより、(■G511
+vGs12)を常に一定に保つことができる。トラン
ジスタQ  、Q  の/r−ト間電位差はEGSII
   G5l2)であるので、(V   +(V   
+V            GSII■G512)を
一定に保つことにより、トランジスタQ、Q、□のケー
ト間電位差を常に一定に保っこ+1 とかできる。
一方、上記(24)〜(29)式を(1乃式に代入する
と、次式が成立する。
したがって、 R2’B3           ・・・(3[)ここ
で、簡単のため前述のように、R,−R2とすれば、次
式が成立する。
−R2’BS ・・・(32) となる。前述のようにID5の変化か小さいとすれば、
(33)式の右辺はほぼ一定であるので、とおくことか
できる。
いま、出力端子2に負荷電流か流れていない口IJに、
トランジスタQ2のドレインからトランジスタQ のト
レインに向かって流れる電流を’idl+、=1  −
1   である とすれif・この0与l1dle   101   D
I2から、(33)式により次式か成立する。
(以)−余白) dle 二の電流値は、R2’B3を大きくすることによって十
分少さな値に押さえることができる。
一方、出力端子2に負荷が接続され、流出電流’ 5o
ur。8かある時には、トランジスタQ12のケート・
ソース間電圧■G5I2が大きくなる。この場合、(3
0)式に示すように、トランジスタQ  、Q  の月
   12 ゲート間電位差はほぼ一定であるから、トランジスタQ
llのケート・ソース間電圧VGsllは小さくなり、
結果としてトランジスタトランジスタQ11のドレイン
電流I  は小さくなる。
Dl+ この状態で、出力端子2の上Hしうる最高電圧V211
1aXは、次式の様になる。
■2max= E’ 12s^T       ’・・
(36)ここて” 12SATはトランジスタQI2の
飽和電圧である。このV12SATは、十分少さな値(
例えば0.2V以下)とすることかiiJ能である。し
たかって、本実施例のドライブ回路によれば、(10)
式で示される第3図の従来回路の最高電圧よりも、かな
り高い電圧まで動作させることかできる。
一方、…力端子2に負荷か接続され、流入電流I 、 
がある時1こは、トランン・スタQIIの/y’−トs
+nk ・ソースm1電圧V  か大きくなる。この場合、5I
I (30)式に示すように、トランジスタQQ  の++
’   +2 ゲート間電位差はほぼ一定であるから、トラン。
スタQ のゲート・ソース間電圧■  は小さく12 
            G5I2なり、結果としてト
ランジスタQ12のトレイン電流I   は小さくなる
この状態で、出力端1″2のドかり得る最低7h圧■ 
、は、次式の様になる。
2m+n v2min= VIIsAT          ’・
(37)ここで、■   はトランジスタQ11の飽和
電圧1sAT である。この■   は、十分少さな値(例えは1sA
T 0.2V以下)とすることか可能である。したかって、
本実施例のドライブ回路によれば、(12)式で示され
る第3図の従来回路の最低電圧よりも、かなり低い電圧
まで動作させることかできる。
このように、本実施例によれば、出力端子2の出力電圧
のとり得る最大値か(E−0,2) V、最小値か0.
2Vとなり、出力電圧の動作範囲か従来回路に比−・て
十分に広くなるという利点かある。
第2図は、この発明によるAB級ブツンユブルトライブ
回路の他の実施例を示す回路図である。
この実施例において、電圧−電流変換回路12は、Nチ
ャネルh、10 S トランジスタQ  、Q  より
成るカレントミラー回路および抵抗R−R6から構成さ
れている。トランジスタQ21のケート・1−レインは
共通接続され、その共通接続点は抵抗R6を介してハソ
ファ回路]1内のトランジスタQ3のソースに接続され
ている。トランジスタQ のソースは抵抗R4を介して
接地されている。
トランジスタQ のケートはトランジスタQ21のケー
トに接続され、トレインは電流−電圧変換回路]3内の
抵抗RとトランジスタQ7のケートとの共通接続点に接
続され、ソースは抵抗R5を介して接地されている。他
の構成は第1図の回路と同様である。
この実施例によれは、電流−電圧変換回路]゛3に接続
されているトランジスタQ22か、第1図の回路のトラ
ンジスタQ5と比べて、より低い電源電圧で動作可能な
ように、トランジスタQ22のケト電圧を低くてきるよ
うな回路構成となっている。
なお、上記実施例では、入力電圧か上昇(下降)すると
電圧−電流変換回路12の電流か大きく(小さく)なり
、その電流を受ける電流−電11’変換回路13の出力
電圧によりトランジスタQ12のケート・ソース間電圧
V  か小さく (大きく)S12 なるように、電圧−電流変換回路12.電流−電圧変換
回路13の変換特性を設定したか、入力端子か上昇(下
降)すると電圧−電流変換回路12の電流が小さく (
大きく)なり、その電流を受ける電流−電圧変換回路1
3の出力電圧によりトランジスタQ のケート・ソース
間電圧■  か小12             G5
I2さく (大きく)なるように、電圧−電流変換回路
12、電流−電圧変換回路13の変換特性を設定しても
よい。
また、上記実施例において、直流型if、 3の電位E
と接地電位とを逆転することにより、各トラン7スタQ
−Q、Q、Q   Q、Q  のP3  7   II
   12’  21  22チヤネル7 Nチャネル
の極性を逆転してドライブ回路を構成することもijJ
能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、−ツノ電極か
出力端r、他方電極か第1の電1IiI端J−に接続さ
れるとともに、制御電極か入力端rに連結されて該制御
電極に入力信号の電圧に応【、た電圧かtjえられ、制
御電極・他方電極間の電位差に応じてその導通か制御さ
れる第1の]・ランシスタと、方電極か出力端子、他方
電極か第2の電源端子こ接続され、制御電極・他方電極
間の電位差に応じてその導通か制御される第1のトラン
ジスタと反対極性の第2のトランジスタと、入力端子に
連結され、入力信号の電圧に応じた電流を生成する電圧
−電流変換回路と、この電圧−電流変換回路の出力と第
2のトランジスタの制御電極との間に接続され、前記電
流を電圧に変換して第2のトランジスタの制?8電極に
tjえる電流−ra u:変換回路とを設け、電圧−7
h流電変換路および電流−電圧変換回路の変換特性を、
第1.第2のトランジスタの制御電極間の電位差か入力
信号の電圧にかかわらず一定となるように設定したので
、第1.第2のトランジスタ導通時の出力端子の電位の
lデ上り、沈み込みか少なくて済み、出力電圧の動f′
[範囲の広いAB級ブッンユブルトライブ回路を得るこ
とかできるという効果かある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるAB級プッシュプルドライブ回
路の一実施例を示す回路図、第2図はこの発明によるA
B8級プッシュプルトライブ路の他の実施例を示す11
j1路図、第3図は従来のAB級プッシュプルドライブ
回路を示す回路図である。 図において、]は入力端子、2は出力端子、3は直流電
源、1]はバッファ回路、12は電圧電流変換回路、1
3は電流−電圧変換回路、QllはPチャネルMOSト
ランンスタ、Q12はNチャネルMOS トランジスタである。 なお、 各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)異なる第1、第2の電源電位をそれぞれ与える第
    1、第2の電源端子と、 入力および出力信号がそれぞれ与えられる入力および出
    力端子と、 一方電極が前記出力端子、他方電極が前記第1の電源端
    子に接続されるとともに、制御電極が前記入力端子に連
    結されて該制御電極に前記入力信号の電圧に応じた電圧
    が与えられ、制御電極・他方電極間の電位差に応じてそ
    の導通が制御される第1のトランジスタと、一方電極が
    前記出力端子、他方電極が前記第2の電源端子に接続さ
    れ、制御電極・他方電極間の電位差に応じてその導通が
    制御される前記第1のトランジスタと反対極性の第2の
    トランジスタと、前記入力端子に連結され、前記入力信
    号の電圧に応じた電流を生成する電圧−電流変換回路と
    、前記電圧−電流変換回路の出力と前記第2のトランジ
    スタの制御電極との間に接続され、前記電流を電圧に変
    換して前記第2のトランジスタの制御電極に与える電流
    −電圧変換回路とを備え、前記電圧−電流変換回路およ
    び前記電流−電圧変換回路の変換特性は、前記第1、第
    2のトランジスタの制御電極間の電位差が前記入力信号
    の電圧にかかわらず一定となるように設定されるAB級
    プッシュプルドライブ回路。
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