JPH09232873A - Power amplifier circuit - Google Patents
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- JPH09232873A JPH09232873A JP8040108A JP4010896A JPH09232873A JP H09232873 A JPH09232873 A JP H09232873A JP 8040108 A JP8040108 A JP 8040108A JP 4010896 A JP4010896 A JP 4010896A JP H09232873 A JPH09232873 A JP H09232873A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、出力素子とこの出
力素子の駆動部とで異なる電圧の電源を用いた電力増幅
回路における出力電圧制限機能に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output voltage limiting function in a power amplifier circuit that uses power supplies having different voltages for an output element and a driving unit for the output element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】異常電圧の入力や発生によって電力増幅
回路等が破損することを防止するため、従来より電力増
幅回路の入力側又は出力側に電圧リミッタとしてツェナ
ーダイオード等を設けることが知られている。2. Description of the Related Art In order to prevent a power amplifier circuit or the like from being damaged by the input or generation of an abnormal voltage, it has been conventionally known to provide a Zener diode or the like as a voltage limiter on the input side or the output side of the power amplifier circuit. There is.
【０００３】図３は、一般的な電力増幅器２０の入力保
護のための構成を示している。図３において、電力増幅
器２０の正入力端子には、入力保護抵抗Ｒｓを介して入
力信号ｅi が供給されている。そして、入力保護抵抗Ｒ
ｓと正入力端子との間には入力電圧制限回路２２とし
て、上下両方向に接続されたツェナーダイオード２２
ａ，２２ｂが設けられている。ツェナーダイオード２２
ａは、電力増幅回路２０への正入力端子への入力信号ｅ
i が所定電圧以上になると動作し、またツェナーダイオ
ード２２ｂは、入力信号ｅi が所定電圧以下になると動
作する。FIG. 3 shows a structure for input protection of a general power amplifier 20. In FIG. 3, the positive input terminal of the power amplifier 20 is supplied with the input signal ei via the input protection resistor Rs. And the input protection resistor R
An input voltage limiting circuit 22 is provided between s and the positive input terminal, and a Zener diode 22 connected in both upper and lower directions is used.
a, 22b are provided. Zener diode 22
a is an input signal e to the positive input terminal to the power amplifier circuit 20
When i becomes equal to or higher than the predetermined voltage, the Zener diode 22b operates when the input signal ei becomes equal to or lower than the predetermined voltage.
【０００４】このように、入力電圧制限回路２２によっ
て、異常入力電圧をグランド電源等にバイパスして、電
力増幅回路２０への入力信号ｅi の電圧を一定範囲内に
制限し、これにより電力増幅回路２０より過大な入力電
圧が印加されたり、電力増幅回路２０より入力信号に応
じた過大な出力電圧が出力されることを防止している。
なお、図３において、負入力端子には、抵抗Ｒ２１が接
続され、さらに負入力端子と出力端子（ｅo ）との間の
負帰還には抵抗Ｒ２２が設けられている。そして、電力
増幅器２０のゲインは、この抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２の
比によって決定されている。As described above, the input voltage limiting circuit 22 bypasses the abnormal input voltage to the ground power source or the like to limit the voltage of the input signal ei to the power amplifying circuit 20 within a certain range. It is prevented that an excessive input voltage is applied to the power amplifier circuit 20 or an excessive output voltage corresponding to the input signal is output from the power amplifier circuit 20.
In FIG. 3, a resistor R21 is connected to the negative input terminal, and a resistor R22 is provided for negative feedback between the negative input terminal and the output terminal (eo). The gain of the power amplifier 20 is determined by the ratio of the resistors R21 and R22.
【０００５】また、図４は、一般的な電力増幅器３０に
おける出力保護の構成を示しており、図４において、電
力増幅器３０の出力側に出力電流制限抵抗Ｒｏが設けら
れ、さらに、この抵抗Ｒｏと出力端子（ｅo ）との間
に、出力電圧を直接制限する出力電圧制限回路３２が設
けられている。出力電圧制限回路３２は、上下両方向に
接続されたツェナーダイオード３２ａ，３２ｂを有し、
ツェナーダイオード３２ａは、電力増幅回路３０からの
出力信号ｅo が所定電圧以上になると動作し、またツェ
ナーダイオード３２ｂは、出力信号ｅo が所定電圧以下
になると動作する。このような出力電圧制限回路３２を
出力側に設けて、異常出力電圧をグランド電源等にバイ
パスし、電力増幅回路３０からの出力信号ｅo の電圧が
一定範囲内となるように制限されている。FIG. 4 shows the configuration of output protection in a general power amplifier 30. In FIG. 4, an output current limiting resistor Ro is provided on the output side of the power amplifier 30, and this resistor Ro is further provided. An output voltage limiting circuit 32 for directly limiting the output voltage is provided between the output terminal and the output terminal (eo). The output voltage limiting circuit 32 has Zener diodes 32a and 32b connected in both upper and lower directions,
The Zener diode 32a operates when the output signal eo from the power amplifier circuit 30 becomes a predetermined voltage or higher, and the Zener diode 32b operates when the output signal eo becomes a predetermined voltage or lower. By providing such an output voltage limiting circuit 32 on the output side, the abnormal output voltage is bypassed to the ground power source or the like, and the voltage of the output signal eo from the power amplifier circuit 30 is limited so as to be within a certain range.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３の
ように入力電圧を制限することによって、電力増幅回路
２０の異常電圧の発生を防止する場合には、電力増幅回
路２０のゲインを固定しなければならない。ゲインを固
定しないと、結果として出力電圧の範囲を制限すること
ができないからである。ところが、電力増幅回路２０の
様々な使用環境に応じて、そのゲインがユーザ側で自由
に設定可能とすることが電力増幅回路２０の機能として
求められており改善が必要とされていた。However, in order to prevent the abnormal voltage from occurring in the power amplification circuit 20 by limiting the input voltage as shown in FIG. 3, the gain of the power amplification circuit 20 must be fixed. I have to. This is because the range of the output voltage cannot be limited as a result unless the gain is fixed. However, it is required as a function of the power amplification circuit 20 that the gain can be freely set by the user according to various usage environments of the power amplification circuit 20, and improvement has been required.
【０００７】一方、図４のように、出力電圧を直接制限
する構成とすれば、電力増幅回路３０のゲインを自由に
設定できる。しかし、増幅された出力を適切に制限する
為には、大電流を流すのに十分なツェナーダイオード３
２ａ，３２ｂ及び電流制限抵抗Ｒｏとして、大面積のも
のを使用する必要がある。従って、この場合には、回路
の小型化の要請に適応できない。On the other hand, if the output voltage is directly limited as shown in FIG. 4, the gain of the power amplifier circuit 30 can be freely set. However, in order to properly limit the amplified output, a Zener diode 3 sufficient to carry a large current is required.
It is necessary to use large area resistors 2a and 32b and current limiting resistor Ro. Therefore, in this case, the demand for downsizing of the circuit cannot be met.
【０００８】さらに、電力増幅回路の出力のダイナミッ
クレンジをより広くとって電源電圧の利用効率を向上
し、かつ回路の消費電力を低減する目的より、電力増幅
回路の出力素子の動作電源と、この出力素子駆動部の動
作電源とを別電源とする電力増幅回路が提案されてい
る。しかし、このような回路における適切な出力電圧制
限回路の構成が現在のところ提案されていない。Further, for the purpose of widening the dynamic range of the output of the power amplification circuit to improve the utilization efficiency of the power supply voltage and reduce the power consumption of the circuit, an operating power supply for the output element of the power amplification circuit, and A power amplifier circuit has been proposed in which the operating power source of the output element driving unit is a separate power source. However, no suitable output voltage limiting circuit configuration in such a circuit has been proposed so far.
【０００９】本発明は、上記課題を解消するためになさ
れ、複数の電源を用いた電力増幅回路において、増幅回
路内に出力電圧制限機能を有し、ゲインの設定が自由
で、さらに小型かつ簡単な構成の高効率な電力増幅回路
を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and in a power amplifier circuit using a plurality of power supplies, it has an output voltage limiting function in the amplifier circuit, the gain can be freely set, and it is further compact and simple. It is an object of the present invention to provide a highly efficient power amplifier circuit having a simple structure.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電力増幅回路は以下のような特徴を有
する。In order to achieve the above object, the power amplifier circuit according to the present invention has the following features.
【００１１】即ち、第２電源から電力供給を受け、入力
信号に応じた駆動信号を発生する出力素子駆動部と、前
記第２電源より電源電圧の低い第１電源から電力供給を
受け、前記駆動信号に応じた信号を発生する出力素子
と、前記出力素子からの信号を出力する出力端子と、前
記出力端子における出力電圧を検出し、前記出力電圧が
所定以上高くなると、前記出力素子駆動部へ供給する前
記入力信号の電流量を制限する電流制限部と、を有す
る。That is, the power is supplied from the second power source, the power is supplied from the output element driving section that generates a drive signal according to the input signal, and the first power source whose power supply voltage is lower than the second power source, and the drive is performed. An output element that generates a signal according to the signal, an output terminal that outputs a signal from the output element, and an output voltage at the output terminal is detected, and when the output voltage becomes higher than a predetermined value, the output element drive unit A current limiting unit that limits a current amount of the input signal to be supplied.
【００１２】より具体的には、上記構成において、前記
電流制限部は、制御電極に第１電源電圧に応じた基準電
圧が供給され、他の電極に前記出力電圧に応じた電圧が
供給される電流制限スイッチ素子を有する。そして、前
記電流制限スイッチ素子は、前記出力電圧が、前記第１
電源電圧に対し、所定以上接近または高くなると動作し
て、前記入力信号の電流量を制限する。More specifically, in the above structure, the current limiting section is supplied with a reference voltage corresponding to the first power supply voltage to the control electrode and a voltage corresponding to the output voltage to the other electrodes. It has a current limiting switch element. The output voltage of the current limiting switch element is the first
When the power supply voltage approaches or exceeds a predetermined level or higher, it operates to limit the amount of current of the input signal.
【００１３】また、前記出力素子駆動部は、駆動トラン
ジスタと、電流供給回路と、を有している。前記駆動ト
ランジスタは、その制御電極に前記入力信号を受け、残
りの２つの電極の一方の電極が前記出力端子に接続さ
れ、他方の電極が前記電流供給回路に接続されている。
前記電流供給回路は、前記駆動トランジスタの動作に応
じて前記出力素子の制御電極に前記第２電源から前記駆
動信号を供給し、さらに、前記電流制限スイッチ素子
は、その前記他の電極が前記トランジスタの制御電極に
接続され、前記基準電圧と、前記出力電圧に応じた電圧
とを比較して動作することを特徴とする。Further, the output element drive section has a drive transistor and a current supply circuit. The drive transistor receives the input signal at its control electrode, one of the remaining two electrodes is connected to the output terminal, and the other electrode is connected to the current supply circuit.
The current supply circuit supplies the drive signal from the second power supply to the control electrode of the output element according to the operation of the drive transistor, and the current limiting switch element has the other electrode of the transistor. And is operated by comparing the reference voltage with a voltage according to the output voltage.
【００１４】以上のように、本発明では、まず、出力素
子を動作させる第１電源と、この出力素子を駆動する駆
動部の第２電源とを別に設け、第１電源よりも第２電源
の電源電圧を高く設定している。このため、第２電源に
よって、出力素子駆動部及び出力素子で発生する電圧ロ
スを補うことが可能で、第１電源からみた出力の電圧ロ
スを出力素子の飽和電圧だけとして、出力信号のダイナ
ミックレンジを最大限広くすることが可能となる。ま
た、より低い第１電源によって出力素子を動作させるの
で出力素子における電力損失が少なく、回路の低消費電
力化を実現することができる。As described above, according to the present invention, first, the first power source for operating the output element and the second power source of the drive section for driving the output element are separately provided, and the second power source is more preferable than the first power source. The power supply voltage is set high. Therefore, the second power supply can compensate for the voltage loss that occurs in the output element driving unit and the output element, and the output voltage loss seen from the first power supply is limited to the saturation voltage of the output element, and the dynamic range of the output signal is determined. Can be maximized. Further, since the output element is operated by the lower first power supply, the power loss in the output element is small and the power consumption of the circuit can be reduced.
【００１５】また、本発明では、出力電圧が所定以上高
くなると、電流制限部が駆動部への入力信号の電流量を
制限する。これにより、出力電圧が過大となることが防
止され、また、出力素子を介して第２電源から第１電源
に電流が流れ込んでしまうことが防止されている。さら
に、この電流制限部は、従来の保護回路と異なり、電力
増幅回路内に設けられて、出力電圧を所定値以下に制限
して電力増幅回路の保護を図っている。このため、ゲイ
ンを自由に設定しても回路内で確実に出力電圧を制限す
ることができ、また回路の出力側に別部材として保護回
路を設ける必要がなく、回路の小型化等にとって極めて
有利である。Further, in the present invention, when the output voltage becomes higher than a predetermined value, the current limiting section limits the current amount of the input signal to the driving section. This prevents the output voltage from becoming excessively high, and also prevents the current from flowing from the second power supply to the first power supply through the output element. Further, unlike the conventional protection circuit, this current limiting unit is provided in the power amplification circuit and limits the output voltage to a predetermined value or less to protect the power amplification circuit. Therefore, even if the gain is freely set, the output voltage can be surely limited in the circuit, and there is no need to provide a protection circuit as a separate member on the output side of the circuit, which is extremely advantageous for downsizing the circuit. Is.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１７】図１は、本実施形態の電力増幅回路の全体
構成例を示している。この電力増幅回路１０は、後述す
る出力段において、出力素子と、この出力素子の駆動部
とで異なる動作電源を用いている。また、駆動部の入力
部に設けられた電流制限部によって出力電圧制限機能を
有する電力増幅回路となっている。FIG. 1 shows an example of the overall configuration of the power amplifier circuit of this embodiment. This power amplifier circuit 10 uses different operating power supplies for an output element and a drive unit of this output element in an output stage described later. In addition, the current limiting unit provided in the input unit of the driving unit serves as a power amplifier circuit having an output voltage limiting function.
【００１８】図１に示すように、この電力増幅回路１０
の正入力端には、基準電圧が供給されており、また。負
入力端には、入力端子ＶINを介して入力信号が供給され
ている。入力端子ＶINと、電力増幅回路１０の負入力端
との間には、抵抗Ｒ１０が設けられ、負帰還経路には抵
抗Ｒ１２が設けられて、この２つの抵抗Ｒ１０及びＲ１
２の抵抗値比によって電力増幅回路１０のゲインが設定
可能となっている。そして、この電力増幅回路１０は、
設定されたゲインに応じて入力端子ＶINに供給される入
力信号を反転増幅し、得られた増幅信号を出力端子ＶOU
T より出力している。As shown in FIG. 1, this power amplifier circuit 10
A reference voltage is supplied to the positive input terminal of the. An input signal is supplied to the negative input terminal via the input terminal VIN. A resistor R10 is provided between the input terminal VIN and the negative input end of the power amplifier circuit 10, and a resistor R12 is provided in the negative feedback path, and these two resistors R10 and R1 are provided.
The gain of the power amplifier circuit 10 can be set by the resistance value ratio of 2. And this power amplifier circuit 10
The input signal supplied to the input terminal VIN is inverted and amplified according to the set gain, and the obtained amplified signal is output terminal VOU.
It is output from T.
【００１９】［出力段の構成］図２は、図１の電力増幅
回路１０の出力段における回路構成を示している。[Configuration of Output Stage] FIG. 2 shows a circuit configuration of the output stage of the power amplifier circuit 10 shown in FIG.
【００２０】図２に示す出力段は、出力トランジスタＱ
７，Ｑ８と、高電圧側の出力トランジスタＱ７を駆動す
る駆動部１４、さらに、出力電圧に応じて駆動部１４へ
の入力信号の電流量を制限する電流制限部１２を含んで
いる。The output stage shown in FIG. 2 has an output transistor Q.
7 and Q8, a driving unit 14 that drives the high-voltage output transistor Q7, and a current limiting unit 12 that limits the amount of current of an input signal to the driving unit 14 according to the output voltage.
【００２１】（出力トランジスタ）第１電源Ｖｃｃ１
（例えば５Ｖ）と低圧側電源Ｖｅｅ（例えばグランド電
位）との間にプッシュプル構成の出力トランジスタＱ
７，Ｑ８が設けられ、これらの出力トランジスタＱ７，
Ｑ８は、それぞれＮＰＮ型のトランジスタによって構成
されている。(Output transistor) First power supply Vcc1
(For example, 5 V) and the low-voltage side power source Vee (for example, ground potential), the output transistor Q of the push-pull configuration
7, Q8 are provided, and these output transistors Q7,
Each Q8 is composed of an NPN type transistor.
【００２２】高電圧側の出力トランジスタＱ７は、その
制御電極であるベース電極が後述する駆動部１４に接続
され、コレクタ電極が第１電源Ｖｃｃ１に接続され、さ
らに、エミッタ電極が低電圧側の出力トランジスタＱ８
のコレクタ電極及び出力端子ＶOUT に接続されている。
そして、出力トランジスタＱ７は、駆動部１４から供給
される駆動電流に応じて、第１電源Ｖｃｃ１から出力端
子ＶOUT に向けて電流を流し出す。In the output transistor Q7 on the high voltage side, the base electrode which is the control electrode thereof is connected to the drive section 14 described later, the collector electrode is connected to the first power supply Vcc1, and the emitter electrode is the output on the low voltage side. Transistor Q8
Is connected to the collector electrode and the output terminal VOUT.
The output transistor Q7 causes a current to flow from the first power supply Vcc1 toward the output terminal VOUT according to the drive current supplied from the drive unit 14.
【００２３】また、低電圧側の出力トランジスタＱ８
は、そのベース電極が図示しない駆動部に入力端子Ｖin
2 を介して接続され、そのエミッタ電極が低圧側電源Ｖ
ｅｅに接続されている。出力トランジスタＱ８のベース
電極には、例えば図１の電力増幅回路１０への入力信号
が高電圧側と低電圧側とに分配された後、低電圧側信号
に基づいて形成された所定の駆動信号が供給される。そ
して、出力トランジスタＱ８は、この駆動信号に応じて
動作し、出力端子ＶOUT から低電圧側電源Ｖｅｅに向か
って電流を引き込む。Further, the output transistor Q8 on the low voltage side
Has its base electrode connected to an input terminal Vin
2 and the emitter electrode is connected to the low voltage side power source V
connected to ee. The base electrode of the output transistor Q8 has, for example, a predetermined drive signal formed on the basis of the low voltage side signal after the input signal to the power amplifier circuit 10 of FIG. 1 is distributed to the high voltage side and the low voltage side. Is supplied. Then, the output transistor Q8 operates according to this drive signal, and draws a current from the output terminal VOUT to the low voltage side power source Vee.
【００２４】（駆動部１４）駆動部１４は、その動作電
源として、第１電源Ｖｃｃ１より高電圧の第２電源Ｖｃ
ｃ２（例えば１２Ｖ）を用いている。そして、入力端Ｖ
in1 より供給される入力信号に応じて動作するトランジ
スタＱ３と、このトランジスタＱ３の動作に応じて出力
トランジスタＱ７のベース電極に駆動電流を供給するカ
レントミラー回路とを含んでいる。(Driving Unit 14) The driving unit 14 has, as its operating power source, a second power source Vc having a voltage higher than that of the first power source Vcc1.
c2 (for example, 12V) is used. And the input terminal V
It includes a transistor Q3 that operates according to the input signal supplied from in1, and a current mirror circuit that supplies a drive current to the base electrode of the output transistor Q7 according to the operation of the transistor Q3.
【００２５】トランジスタＱ３は、ＮＰＮ型のトランジ
スタによって構成され、そのベース電極には、入力端Ｖ
in1 からの入力信号が供給されている。また、トランジ
スタＱ３のコレクタ電極には、カレントミラー回路の入
力側トランジスタＱ４のコレクタ電極が接続されてい
る。さらに、このトランジスタＱ３のエミッタ電極は、
出力端子ＶOUT に接続されおり、トランジスタＱ３の動
作時にはこのベース電極電圧が、出力端子ＶOUT での出
力電圧よりそのベース・エミッタ間電圧ＶBEだけ高くな
るように設定されている。The transistor Q3 is composed of an NPN type transistor, and its base electrode has an input terminal V
Input signal from in1 is supplied. The collector electrode of the transistor Q3 is connected to the collector electrode of the input side transistor Q4 of the current mirror circuit. Furthermore, the emitter electrode of this transistor Q3 is
It is connected to the output terminal VOUT, and the base electrode voltage is set to be higher than the output voltage at the output terminal VOUT by the base-emitter voltage VBE when the transistor Q3 operates.
【００２６】カレントミラー回路は、共にＰＮＰ型の入
力側トランジスタＱ４及び出力側トランジスタＱ５から
構成されており、入力側トランジスタＱ４は、そのベー
ス・コレクタ電極間が接続されてこれが上記トランジス
タＱ３のコレクタ電極に接続され、また、エミッタ電極
が第２電源Ｖｃｃ２に接続されている。出力側トランジ
スタＱ５は、そのエミッタ電極が第２電源Ｖｃｃ２に接
続され、コレクタ電極が出力側トランジスタＱ７のベー
ス電極に接続されている。The current mirror circuit is composed of both a PNP type input side transistor Q4 and an output side transistor Q5. The input side transistor Q4 has its base and collector electrodes connected to each other, and this is the collector electrode of the transistor Q3. , And the emitter electrode is connected to the second power supply Vcc2. The output side transistor Q5 has its emitter electrode connected to the second power supply Vcc2 and its collector electrode connected to the base electrode of the output side transistor Q7.
【００２７】なお、カレントミラー回路の入力側トラン
ジスタＱ４のベース・コレクタ電極と、出力トランジス
タＱ７のベース電極との間には抵抗Ｒ３及びコンデンサ
Ｃ１がこの順で設けられており回路の発振を防止してい
る。また、カレントミラー回路の出力側トランジスタＱ
５のコレクタ電極は、ダイオード接続されたトランジス
タＱ６及び抵抗Ｒ４を介して出力端子ＶOUT に接続さ
れ、出力側トランジスタＱ５のリーク電流がこのトラン
ジスタＱ６及び抵抗Ｒ４によって出力端子ＶOUTの経路
に排出され、出力トランジスタＱ７が上記リーク電流に
よって誤動作することが防止されている。A resistor R3 and a capacitor C1 are provided in this order between the base / collector electrode of the input side transistor Q4 of the current mirror circuit and the base electrode of the output transistor Q7 to prevent oscillation of the circuit. ing. Also, the output side transistor Q of the current mirror circuit
The collector electrode of 5 is connected to the output terminal VOUT via the diode-connected transistor Q6 and the resistor R4, and the leak current of the output side transistor Q5 is discharged to the path of the output terminal VOUT by the transistor Q6 and the resistor R4, and the output The transistor Q7 is prevented from malfunctioning due to the leak current.
【００２８】（電流制限回路１２）電流制限回路１２
は、第１電源Ｖｃｃ１と低圧側電源Ｖｅｅとの間に設け
られた分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２及びこの抵抗Ｒ１−Ｒ２間に
配置されたトランジスタＱ１を含み、さらに、抵抗Ｒ１
とトランジスタＱ１のコレクタ電極との間のＡ’点にそ
のベース電極が接続されたトランジスタＱ２を有してい
る。(Current limiting circuit 12) Current limiting circuit 12
Includes voltage dividing resistors R1 and R2 provided between the first power source Vcc1 and the low voltage side power source Vee and a transistor Q1 disposed between the resistors R1 and R2, and further, the resistor R1.
And a base electrode of the transistor Q2 is connected to a point A'between the collector electrode of the transistor Q1 and the collector electrode of the transistor Q1.
【００２９】トランジスタＱ１のベース電極には、常時
基準電圧Ｖref （例えば１．９Ｖ）が印加され、抵抗Ｒ
２の両端には基準電圧Ｖref よりトランジスタＱ１のベ
ース・エミッタ電極間電圧ＶBEだけ低い電圧（例えば
１．２Ｖ程度）が発生する。一方、抵抗Ｒ１の両端に
は、抵抗Ｒ１とＲ２との抵抗値の比に応じた電圧が発生
する。例えば、抵抗値がＲ１：Ｒ２＝１：４の場合、抵
抗Ｒ１には約０．３Ｖの電圧が発生する。A reference voltage Vref (for example, 1.9V) is constantly applied to the base electrode of the transistor Q1, and the resistance R
A voltage (for example, about 1.2 V) lower than the reference voltage Vref by the voltage VBE between the base and emitter electrodes of the transistor Q1 is generated at both ends of 2. On the other hand, a voltage corresponding to the ratio of the resistance values of the resistors R1 and R2 is generated across the resistor R1. For example, when the resistance value is R1: R2 = 1: 4, a voltage of about 0.3V is generated in the resistor R1.
【００３０】電流制限用のスイッチ素子であるＰＮＰ型
のトランジスタＱ２は、上述のようにそのベース電極が
Ａ’点に接続され、エミッタ電極が駆動部１４のトラン
ジスタＱ３のベース電極に接続されている。これによ
り、抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値を所望の比とすることに
より、トランジスタＱ２をオンさせるためのＡ’点にお
けるリミット電圧を第１電源Ｖｃｃ１に応じて所定の値
に設定することが可能となっている。また、トランジス
タＱ２の動作時、即ち電流制限時には、出力端子ＶOUT
のＡ点における電位が、トランジスタＱ３のベース・エ
ミッタ電極及びトランジスタＱ２のベース・エミッタ電
極を介し、Ａ’点の電位と回路的に同電位となるように
動作する。As described above, the PNP type transistor Q2, which is a switch element for limiting current, has its base electrode connected to the point A'and its emitter electrode connected to the base electrode of the transistor Q3 of the driving section 14. . Accordingly, by setting the resistance values of the resistors R1 and R2 to a desired ratio, the limit voltage at the point A ′ for turning on the transistor Q2 can be set to a predetermined value according to the first power supply Vcc1. Has become. When the transistor Q2 is operating, that is, when the current is limited, the output terminal VOUT
The electric potential at the point A operates via the base-emitter electrode of the transistor Q3 and the base-emitter electrode of the transistor Q2 so as to have the same electric potential as the electric potential at the point A '.
【００３１】トランジスタＱ２は、後述するように、Ａ
点の電位が、Ａ’点において設定されているリミット電
圧に対して、トランジスタＱ２のベース・エミッタ電極
間電圧ＶBE２以上高くなるとオンし、駆動部１４のトラ
ンジスタＱ３のベース電極から、トランジスタＱ２のエ
ミッタ・コレクタ電極を介して低電圧側電源Ｖｅｅに電
流を排出し、入力信号の電流量、即ち、最終的に出力ト
ランジスタＱ７に供給される駆動電流量を制限してい
る。The transistor Q2 is connected to A, as will be described later.
It turns on when the potential at the point becomes higher than the base-emitter electrode voltage VBE2 of the transistor Q2 with respect to the limit voltage set at the point A ', and the base electrode of the transistor Q3 of the driver 14 turns on to the emitter of the transistor Q2. The current is discharged to the low-voltage power supply Vee via the collector electrode to limit the current amount of the input signal, that is, the drive current amount finally supplied to the output transistor Q7.
【００３２】［回路の動作］図１の入力端子ＶINより入
力信号が電力増幅回路１０の負入力端に供給されると、
これが図示しない回路１０の入力段から図２の入力端Ｖ
in1 に入力信号が供給される。トランジスタＱ３はこの
入力信号をベース電極に受け、この入力信号に応じて、
カレントミラー回路の入力側トランジスタＱ４のコレク
タ・ベース電極より電流を引き込む。カレントミラー回
路の入力側トランジスタＱ４のコレクタ・エミッタ電極
間には、トランジスタＱ３によって引き込まれた電流に
応じた電流（ｉ1 ）が流れる。このため、出力側トラン
ジスタＱ５のコレクタ・エミッタ電極には、この電流に
対応した電流（例えば３０×ｉ1 ）が流れ、この電流
は、駆動電流として、出力トランジスタＱ７のベース電
極に供給される。出力トランジスタＱ７は、この駆動電
流に応じて動作して、第１電源Ｖｃｃ１から出力端子Ｖ
OUT に向かって電流を流し出す。[Circuit Operation] When an input signal is supplied from the input terminal VIN of FIG. 1 to the negative input terminal of the power amplifier circuit 10,
This is from the input stage of the circuit 10 not shown to the input terminal V of FIG.
Input signal is supplied to in1. The transistor Q3 receives this input signal at its base electrode, and in response to this input signal,
A current is drawn from the collector / base electrode of the input side transistor Q4 of the current mirror circuit. A current (i1) corresponding to the current drawn by the transistor Q3 flows between the collector and emitter electrodes of the input side transistor Q4 of the current mirror circuit. Therefore, a current (for example, 30.times.i1) corresponding to this current flows through the collector-emitter electrode of the output side transistor Q5, and this current is supplied to the base electrode of the output transistor Q7 as a drive current. The output transistor Q7 operates according to this drive current, and operates from the first power supply Vcc1 to the output terminal V
Send out current toward OUT.
【００３３】また、出力トランジスタＱ７がオフ制御さ
れ、入力端Ｖin2 からの所定駆動電流によって出力トラ
ンジスタＱ８が動作する場合には、出力トランジスタＱ
８のベース電極に供給される駆動電流に応じて出力端子
ＶOUT より低電圧側電源Ｖｅｅに向かって電流が引き込
まれる。When the output transistor Q7 is turned off and the output transistor Q8 operates by a predetermined drive current from the input terminal Vin2, the output transistor Q7 is operated.
A current is drawn from the output terminal VOUT toward the low voltage side power source Vee according to the drive current supplied to the base electrode of No. 8.
【００３４】出力トランジスタＱ７が動作している場合
に、入力端Ｖin1 からの入力信号が過大となって、出力
端子ＶOUT であるＡ点における電位が上昇すると、これ
に応じて駆動部１４のトランジスタＱ３のベース電極電
位も上昇する。電流制限部１２のトランジスタＱ２のエ
ミッタ電極は、上述のようにこのトランジスタＱ３のベ
ース電極に接続されている。よって、Ａ’点に設定され
たリミット電圧に対し、Ａ点の電圧に対応するトランジ
スタＱ２のエミッタ電極電圧が、ＶBE２以上高くなると
トランジスタＱ２がオンする。When the output transistor Q7 is operating and the input signal from the input terminal Vin1 becomes excessive and the potential at the point A which is the output terminal VOUT rises, the transistor Q3 of the driving section 14 responds accordingly. Also, the base electrode potential of is increased. The emitter electrode of the transistor Q2 of the current limiting unit 12 is connected to the base electrode of the transistor Q3 as described above. Therefore, when the emitter electrode voltage of the transistor Q2 corresponding to the voltage at the point A becomes higher than VBE2 with respect to the limit voltage set at the point A ', the transistor Q2 is turned on.
【００３５】トランジスタＱ２がオンすると、トランジ
スタＱ３のベース電極から、トランジスタＱ２のエミッ
タ・コレクタ電極を介して低電圧側電源Ｖｅｅに入力信
号の過剰電流分が排出される。よって、トランジスタＱ
３の動作が制限され、カレントミラー回路から出力トラ
ンジスタＱ７に供給される駆動電流が制限される。そし
て、入力端Ｖin1 への入力信号が過大となっても出力端
子ＶOUT における出力電圧、即ちＡ点の電圧は、トラン
ジスタＱ２のオンによって、Ａ’点の電位にクランプさ
れ、それ以上上昇することはない。When the transistor Q2 is turned on, the excess current of the input signal is discharged from the base electrode of the transistor Q3 to the low voltage side power source Vee via the emitter / collector electrode of the transistor Q2. Therefore, the transistor Q
3 is limited, and the drive current supplied from the current mirror circuit to the output transistor Q7 is limited. Then, even if the input signal to the input terminal Vin1 becomes excessive, the output voltage at the output terminal VOUT, that is, the voltage at the point A, is clamped to the potential at the point A'by turning on the transistor Q2, and it cannot rise further. Absent.
【００３６】なお、Ａ’点の電圧は、上記抵抗Ｒ１，Ｒ
２及びトランジスタＱ１によって、第１電源Ｖｃｃ１か
ら所定値だけ低い電位（第１電源Ｖｃｃ１と同電位もし
くは多少Ｖｃｃ１より高い電位でもよい）に設定されて
いる。従って、第２電源Ｖｃｃ２から出力トランジスタ
Ｑ７を介して第１電源Ｖｃｃ１へ電流が流れ込むことが
確実に防止される。The voltage at the point A'is the same as the resistances R1 and R
2 and the transistor Q1 set a potential lower than the first power supply Vcc1 by a predetermined value (the same potential as the first power supply Vcc1 or a potential slightly higher than Vcc1). Therefore, it is possible to reliably prevent current from flowing from the second power supply Vcc2 to the first power supply Vcc1 via the output transistor Q7.
【００３７】［回路の機能］本実施形態においては、上
述のように出力トランジスタＱ７を駆動するための駆動
部１４が、第１電源Ｖｃｃ１より電圧の高い第２電源Ｖ
ｃｃ２をその動作電源として用いている。[Circuit Function] In the present embodiment, as described above, the driving unit 14 for driving the output transistor Q7 has the second power source Vcc higher in voltage than the first power source Vcc1.
cc2 is used as its operating power supply.
【００３８】従来の一般的な電力増幅回路のように、単
一電源Ｖｃｃを利用して駆動部１４と出力トランジスタ
Ｑ７を駆動する場合には、出力端子ＶOUT より出力可能
な最大電圧は［Ｖｃｃ−Ｖsat5−ＶBE7 ］となる（カレ
ントミラー回路の出力側トランジスタＱ５のコレクタ・
エミッタ電極間の飽和電圧をＶsat5、出力トランジスタ
Ｑ７のベース・エミッタ電極間電圧をＶBE7 とする）。
従って、電源電圧に対していわゆる残り電圧［Ｖsat5＋
ＶBE7 ］（通常１Ｖ程度）が発生し、電圧ロスが発生す
る。When the driving unit 14 and the output transistor Q7 are driven by using the single power source Vcc like the conventional general power amplifier circuit, the maximum voltage that can be output from the output terminal VOUT is [Vcc- Vsat5-VBE7] (collector of output side transistor Q5 of current mirror circuit)
The saturation voltage between the emitter electrodes is Vsat5, and the voltage between the base and emitter electrodes of the output transistor Q7 is VBE7).
Therefore, the so-called residual voltage [Vsat5 +
VBE7] (usually about 1 V) is generated, causing a voltage loss.
【００３９】ところが、本実施形態では、駆動部１４の
動作電源として、出力トランジスタＱ７の動作電源であ
る第１電源Ｖｃｃ１より少なくとも上記残り電圧以上高
い第２電源Ｖｃｃ２を用いることにより、上記残り電圧
をキャンセルしている。このため、第１電源Ｖｃｃ１か
ら見た電圧ロスは、出力トランジスタＱ７のコレクタ・
エミッタ電極間の飽和電圧Ｖsat7だけとなり、電源電圧
が低くても電源を効率的に使用してダイナミックレンジ
を広くとることがきる。また、消費電力を少なくするこ
とも可能となる。However, in the present embodiment, the remaining power is supplied by using the second power supply Vcc2 which is higher than the first power supply Vcc1 which is the operating power supply of the output transistor Q7 by at least the remaining voltage as the operating power supply of the driving unit 14. I have canceled. Therefore, the voltage loss seen from the first power supply Vcc1 is
Only the saturation voltage Vsat7 between the emitter electrodes is provided, and even if the power supply voltage is low, the power supply can be used efficiently and the dynamic range can be widened. Further, it is possible to reduce power consumption.
【００４０】なお、本実施形態の電力増幅回路の出力を
例えばパーソナルコンピュータに内蔵あるいは外付けさ
れるＣＤ−ＲＯＭ用の各種ドライバ等に使用する場合、
これらのコンピュータでは、複数の電源を使用している
ため、図１の電力増幅回路の駆動のために別途電源を作
成する必要はない。When the output of the power amplifier circuit of this embodiment is used for various drivers for a CD-ROM which is built in or attached to a personal computer, for example,
Since these computers use a plurality of power supplies, it is not necessary to create a separate power supply for driving the power amplification circuit of FIG.
【００４１】また、本実施形態では、電流制限部１２を
設けることにより、駆動部１４のトランジスタＱ３に供
給される入力信号の電流量を制限している。Further, in this embodiment, by providing the current limiting section 12, the amount of current of the input signal supplied to the transistor Q3 of the driving section 14 is limited.
【００４２】このような電流制限部１２が存在しない
と、次のような問題が発生する。即ち、第２電源Ｖｃｃ
２の電源電圧が第１電源Ｖｃｃ１より高く、また出力ト
ランジスタＱ７，Ｑ８をプッシュプル構成としているた
め、出力電圧、即ちＡ点の電位が第１電源Ｖｃｃ１の電
源電圧より高くなる場合がある。この場合、出力トラン
ジスタＱ７がオフするが、トランジスタＱ３が動作する
ことからＡ点の電圧はさらに上昇しようとする。そし
て、ある程度以上Ａ点の電位が上昇すると、出力トラン
ジスタＱ７のベース・コレクタ電極間がダイオードとし
て機能してしまい、第２電源Ｖｃｃ２から出力トランジ
スタＱ７のベース電極−コレクタ電極を通って第１電源
Ｖｃｃ１に過大な電流が流れ込む可能性がある。このよ
うな電流が発生すると、出力トランジスタＱ７が破損し
てしまう恐れがある。Without such a current limiting section 12, the following problems occur. That is, the second power source Vcc
Since the power supply voltage of 2 is higher than that of the first power supply Vcc1 and the output transistors Q7 and Q8 have a push-pull configuration, the output voltage, that is, the potential at the point A may be higher than the power supply voltage of the first power supply Vcc1. In this case, the output transistor Q7 is turned off, but since the transistor Q3 operates, the voltage at the point A tends to further increase. Then, when the potential at point A rises above a certain level, the base-collector electrode of the output transistor Q7 functions as a diode, and the second power supply Vcc2 passes through the base electrode-collector electrode of the output transistor Q7 to reach the first power supply Vcc1. Excessive current may flow into. When such a current is generated, the output transistor Q7 may be damaged.
【００４３】しかし、上述のように、本実施形態では、
Ａ点における電圧が所定値以上にならないように電流制
限回路１２が設けられているので、過大な出力電圧の発
生防止と共に上記第１電源Ｖｃｃ１への電流の流れ込み
が防止されている。However, as described above, in this embodiment,
Since the current limiting circuit 12 is provided so that the voltage at the point A does not exceed the predetermined value, an excessive output voltage is prevented from being generated and a current is prevented from flowing into the first power supply Vcc1.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力増幅
回路の構成によれば、複数の電源を用いることによっ
て、回路の消費電力を低減し、かつ出力のダイナミック
レンジを広くとることが可能となる。さらに、電流制限
部を電力増幅回路内に設けて出力電圧を制限することに
より、電力増幅回路のゲインの設定が自由となると共
に、回路の出力側に別途保護回路を設ける必要がなく、
回路の小型化を図ることが可能となる。As described above, according to the configuration of the power amplifier circuit of the present invention, the power consumption of the circuit can be reduced and the output dynamic range can be widened by using a plurality of power sources. Becomes Further, by providing the current limiting unit in the power amplification circuit to limit the output voltage, the gain of the power amplification circuit can be freely set, and it is not necessary to provide a separate protection circuit on the output side of the circuit.
It is possible to reduce the size of the circuit.
【図１】 本発明の実施形態に係る電力増幅回路の全体
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a power amplifier circuit according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１の電力増幅回路１０の出力段の構成を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an output stage of the power amplifier circuit 10 of FIG.
【図３】 入力側に電圧制限回路が付加された従来の電
力増幅回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional power amplifier circuit in which a voltage limiting circuit is added to an input side.
【図４】 出力側に電圧制限回路が付加された従来の電
力増幅回路の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional power amplifier circuit in which a voltage limiting circuit is added to an output side.
１０ 電力増幅回路、１２ 電流制限部、１４ 駆動
部。10 power amplifier circuit, 12 current limiting unit, 14 driving unit.
Claims (3)
に応じた駆動信号を発生する出力素子駆動部と、 前記第２電源より電源電圧の低い第１電源から電力供給
を受け、前記駆動信号に応じた信号を発生する出力素子
と、 前記出力素子からの信号を出力する出力端子と、 前記出力端子における出力電圧を検出し、前記出力電圧
が所定以上高くなると、前記出力素子駆動部へ供給する
前記入力信号の電流量を制限する電流制限部と、 とを有することを特徴とする電力増幅回路。1. An output element driving section which receives power from a second power source and generates a drive signal according to an input signal, and a power source which receives power from a first power source having a power source voltage lower than that of the second power source and drives the drive. An output element that generates a signal according to the signal, an output terminal that outputs a signal from the output element, and an output voltage at the output terminal is detected, and when the output voltage becomes higher than a predetermined value, the output element drive unit A power amplifier circuit, comprising: a current limiting unit that limits a current amount of the input signal to be supplied.
て、 前記電流制限部は、 制御電極に第１電源電圧に応じた基準電圧が供給され、
他の電極に前記出力電圧に応じた電圧が供給される電流
制限スイッチ素子を有し、 前記電流制限スイッチ素子は、前記出力電圧が、前記第
１電源電圧に対し、所定以上接近または高くなると動作
して、前記入力信号の電流量を制限することを特徴とす
る電力増幅回路。2. The power amplifier circuit according to claim 1, wherein the current limiting unit is configured such that a control electrode is supplied with a reference voltage according to a first power supply voltage.
Another electrode has a current limiting switch element to which a voltage corresponding to the output voltage is supplied, and the current limiting switch element operates when the output voltage approaches or is higher than the first power supply voltage by a predetermined amount or more. And limiting the amount of current of the input signal.
増幅回路において、 前記出力素子駆動部は、駆動トランジスタと、電流供給
回路と、を有し前記駆動トランジスタは、その制御電極
に前記入力信号を受け、残りの２つの電極の一方の電極
が前記出力端子に接続され、他方の電極が前記電流供給
回路に接続され、 前記電流供給回路は、前記駆動トランジスタの動作に応
じて前記出力素子の制御電極に前記第２電源から前記駆
動信号を供給し、 前記電流制限スイッチ素子は、その前記他の電極が前記
トランジスタの制御電極に接続され、前記基準電圧と、
前記出力電圧に応じた電圧とを比較して動作することを
特徴とする電力増幅回路。3. The power amplifier circuit according to claim 1, wherein the output element drive section includes a drive transistor and a current supply circuit, and the drive transistor has the control electrode at the control electrode. Upon receiving an input signal, one of the remaining two electrodes is connected to the output terminal, the other electrode is connected to the current supply circuit, and the current supply circuit outputs the output according to the operation of the drive transistor. The drive signal is supplied from the second power supply to the control electrode of the element, the current limiting switch element, the other electrode thereof is connected to the control electrode of the transistor, and the reference voltage,
A power amplifier circuit which operates by comparing with a voltage according to the output voltage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04010896A JP3338274B2 (en) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | Power amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04010896A JP3338274B2 (en) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | Power amplifier circuit |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232873A true JPH09232873A (en) | 1997-09-05 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3338274B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460721B1 (en) * | 2002-06-29 | 2004-12-08 | 학교법인 한국정보통신학원 | Bias current control circuit of the power amplifier |
-
1996
- 1996-02-27 JP JP04010896A patent/JP3338274B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460721B1 (en) * | 2002-06-29 | 2004-12-08 | 학교법인 한국정보통신학원 | Bias current control circuit of the power amplifier |
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