JPH0951231A - 増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車載用のオーディオアンプなどに用いられる
増幅回路の効率の改善に関する。 【構成】 定電圧Vbを生成する電源11と、入力信号ASを
増幅して増幅信号ZSを出力する増幅部13と、定電圧Vbを
増幅部13に電源電圧として供給するバイパス回路14と、
定電圧Vbを昇圧させ、昇圧電圧を生成する昇圧回路12
と、増幅信号ZSと定電圧Vbとを常時検出し、増幅信号ZS
が定電圧Vbに比して大きいときにのみ、昇圧回路12を動
作させて昇圧電圧を増幅部13に電源電圧として供給させ
る選択切替回路15を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は増幅回路に関し、更に詳
しく言えば、車載用のオーディオアンプなどに用いられ
る増幅回路の効率の改善を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】従来例に係る車載用のオーディオアンプ
のシステムについて以下で説明する。このシステムは、
図１０に示すように、バッテリー（３１），ＤＣ／ＤＣ
コンバータ（３２），アンプ（３３）とスピーカ（Ｓ
Ｐ）を有する。車載用のアンプでは、通常その電源は車
載用のバッテリー（３１）からとっている。この電圧は
通常９〜１６Ｖ程度の電圧しか生成出来ず、また、負荷
となるスピーカ（ＳＰ）は４Ωのものが通常一般的なの
で、バッテリー（３１）の生成する電圧を直接アンプの
電源電圧として用いると、せいぜい２０Ｗ程度の出力し
か得ることはできないという事情があった。

【０００３】そこで、図１０に示す従来回路ではＤＣ／
ＤＣコンバータ（３２）などを用いてバッテリー（３
１）の電圧を昇圧したのちに、アンプ（３３）に電源電
圧として供給していた。これによりアンプ（３３）に供
給される電源電圧はバッテリー（３１）の生成する電圧
よりも高電圧になるので、直接バッテリーを電源として
いた場合に比してアンプ（３３）の出力が大きくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシステムで
はＤＣ／ＤＣコンバータ（３２）によってバッテリー
（３１）の生成する電圧を常時昇圧させて電源電圧とし
ているが、このＤＣ／ＤＣコンバータ（３２）の効率
は、その効率が８０％程度と低いために、アンプ（３
３）を含むシステム全体の効率が低くなってしまうとい
う問題が生じていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図１に示すように、定電圧を生
成する電源と、入力信号を増幅して増幅信号を出力する
増幅部と、前記定電圧を前記増幅部に電源電圧として供
給するバイパス回路と、前記定電圧を昇圧させ、昇圧電
圧を生成する昇圧回路と、前記増幅信号と前記定電圧と
を常時検出し、前記増幅信号が前記定電圧に比して大き
いときにのみ、前記昇圧回路を動作させて前記昇圧電圧
を前記増幅部に電源電圧として供給させる選択切替回路
を有することにより、システム全体の効率を低下させる
ことなく、アンプの出力電力の向上を図ることが可能に
なる増幅回路を提供するものである。

【０００６】

【作 用】本発明に係る増幅回路によれば、図１に示す
ようにバイパス回路と、昇圧回路と、選択切替回路を有
するので、増幅信号が比較的小レベルであるときにはバ
イパス回路を介して電源で生成される定電圧を直接増幅
部の電源電圧とし、増幅信号が定電圧に比して大きくな
って定電圧を超えるほどの大きさになった場合には、選
択切替回路が昇圧回路を動作させ、定電圧が昇圧された
昇圧電圧を増幅部の電源電圧として供給させることがで
きる。

【０００７】従来の回路では、効率の悪いＤＣ／ＤＣコ
ンバータなどの昇圧回路を常時動作させており、これが
効率低下の原因となっていたが、本発明では、昇圧回路
が動作するのは大レベルの増幅信号が出力されたときに
のみ昇圧回路を動作させており、小レベルの増幅信号の
出力時には効率の悪い昇圧回路は動作していないので、
常時昇圧回路を動作させていた従来に比して、その効率
を向上させることが可能になる。

【０００８】なお、本発明に係る増幅回路において、昇
圧回路は、スイッチング回路を備えた昇圧チョッパであ
って、選択切替回路は増幅信号と定電圧とを常時検出
し、定電圧と増幅信号との差が小さいときに、昇圧回路
を動作させ、定電圧と増幅信号との差が大きいときに昇
圧回路の動作を停止させている。これにより、増幅信号
が大きくなって定電圧と増幅信号との電位差が小さくな
り、定電圧の方が増幅信号よりも大きいものの、放置し
ておけば増幅信号が定電圧を上回ろうとして出力がクリ
ップしてしまうようなときでも、選択切替回路によって
昇圧回路を動作させて定電圧を昇圧させて増幅部の電源
電圧とすることにより、出力のクリップを防止すること
が可能になる。

【０００９】さらに、本発明に係る増幅回路において昇
圧回路は、コイルを有しない倍電圧生成回路からなる。
その倍電圧生成回路の回路構成の一例としては、図９に
例示するように、入力が選択切替回路の出力に接続さ
れ、二出力を有する発振回路と、発振回路の二出力の一
方にゲートが接続され、ドレイン／ソースが高電位側に
接続された第１のスイッチングトランジスタと、発振回
路の二出力の他方にゲートが接続され、ソース／ドレイ
ンが低電位側に接続され、ドレイン／ソースが第１のス
イッチングトランジスタのソース／ドレインに接続され
た第２のスイッチングトランジスタと、第１のスイッチ
ングトランジスタのソース／ドレインと第２のスイッチ
ングトランジスタのドレイン／ソースとの接続点に直列
接続された第１のコンデンサ，ダイオードと、第２のス
イッチングトランジスタのソース／ドレインとダイオー
ドの間に接続された第２のコンデンサを有するという構
成である。

【００１０】回路構成上コイルが必要である昇圧チョッ
パを昇圧回路として用いた場合には、このコイルから非
常に大きいノイズが出るため、特に当該増幅回路をカー
ステレオに用いた場合などに、ラジオのチューナがこの
ノイズを拾ってしまい実用に適さないという支障があっ
たが、この場合には昇圧回路にコイルを有しない上述の
倍電圧生成回路を用いているので、コイルから従来出て
いた大きなノイズを極力抑止することが可能になり、車
載用のオーディオアンプに当該回路を用いた場合には、
殊に有効である。

【００１１】また、本発明に係る増幅回路において、増
幅部は、入力信号を増幅して増幅信号を生成する信号増
幅部と、電源電圧から、増幅信号に追従して変動する電
圧を生成して信号増幅部の電源電圧とする補助電源部を
有する。一定電圧を増幅部の電源電圧としていた場合に
は、小レベルの信号が入力された場合、最大レベル信号
に対応可能な大電圧で増幅部を駆動していたので、小レ
ベルの信号が入力された時の消費電力のロスが大きく、
これが増幅部における効率低下の原因となっていたが、
本発明に係る増幅回路では、増幅信号の増減に応じて電
源電圧も増減し、小レベルの信号が入力されたときには
信号増幅部の電源電圧を低電圧とし、大レベルの信号が
入力されたときには信号増幅部の電源電圧を高電圧とす
ることにより、消費電力のロスが低減出来、電源電圧を
一定電圧としていた場合に比して、さらなる効率の向上
が可能になる。

【００１２】さらに、本発明に係る増幅回路において、
補助電源部は、増幅信号の勾配を検出して、増幅信号と
増幅信号の勾配との加算結果に追従して変化する電圧を
生成し、これを信号増幅部の電源電圧としている。単に
増幅信号に一定電圧を上乗させるだけでは、勾配が急峻
な入力信号が増幅部に入力されて増幅されると、その増
幅信号の急峻な変化に補助電源部が追従しきれずに、信
号が急峻に変化するときに本来増幅信号よりも高いはず
の電源電圧が増幅信号を下回ってしまい、アンプの出力
が歪んでしまうことがあった。

【００１３】しかしながら、この例では増幅信号と、増
幅信号の勾配の加算結果に追従して変化する電源電圧を
補助電源部が生成することで、信号の変化が急峻な時に
はその勾配は大きくなり、この大きな勾配を増幅信号に
加算し、更に一定電圧を上乗して電源電圧を生成してい
るので、信号が急峻に変化するときにも常に電源電圧は
増幅信号を上回ることになる。

【００１４】従って、信号の変化に余裕をもって追従す
る電源電圧を生成することができ、本来増幅信号よりも
高いはずの電源電圧が増幅信号を下回ってしまうことに
よるアンプの出力の歪みを極力抑止することが可能にな
る。さらに、本発明に係る増幅回路の電源は電池であっ
て、車載用の用途に用いられている。車載用のオーディ
オアンプなどの用途にこの増幅回路を用いる場合、始終
大出力を取り出すことはまれであるため、昇圧回路を用
いるような機会は少なく、このような用途には殊に有効
である。

【００１５】

【実施例】以下で本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。 （１）第１の実施例 本発明の第１の実施例の車載用オーディオアンプのシス
テムは、図１に示すような回路であって、バッテリー
（１１），昇圧チョッパ（１２），アンプ（１３），バ
イパス回路（１４）及びスピーカ（ＳＰ）を有する。

【００１６】バッテリー（１１）は電源の一例であっ
て、１２Ｖの定電圧（±Ｖｂ）を生成するものである。
昇圧チョッパ（１２）は昇圧回路の一例であって、コイ
ル（Ｌ１１），ダイオード（Ｄ１１），コンデンサ（Ｃ
１１）及びスイッチング回路（ＳＷ）を有し、バッテリ
ー（１１）が生成した定電圧（±Ｖｂ）を昇圧させる回
路である。

【００１７】バイパス回路（１４）は、昇圧チョッパ
（１２）と並列接続されたダイオード（Ｄ１２）からな
り、定電圧（±Ｖｂ）をそのままアンプ（１３）に伝達
する回路である。アンプ（１３）は、増幅部の一例であ
って、自身に入力される入力信号（ＡＳ）を増幅して増
幅信号（ＺＳ）を生成し、４Ωのスピーカ（ＳＰ）に出
力する回路である。

【００１８】コンパレータ（１５）は、選択切替回路の
一例であって、増幅信号（ＺＳ）と、図１のａ点の電位
（Ｖａ）を常時検出し、これらの電位差（Ｖａ−ＺＳ）
が所定の電圧（５Ｖ）以下になったときに、スイッチン
グ回路（ＳＷ１１）のＯＮ／ＯＦＦ動作を開始させ、こ
の差が所定の電圧以上になったときにスイッチング回路
（ＳＷ１１）のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止させ、スイッチ
ング回路（ＳＷ１１）をＯＦＦさせるものである。

【００１９】以下で上記回路の動作について説明する。
まず、電源が投入されると、バッテリー（１１）から１
２Ｖの定電圧が当該回路に供給される。このときにはス
イッチング回路（ＳＷ１１）はＯＦＦしており、アンプ
（１３）には、バッテリが生成する定電圧がバイパス回
路（１４）を経由して電源電圧として供給され、これを
用いて入力信号（ＡＳ）が増幅されて、アンプ（１３）
より増幅信号（ＺＳ）が生成される。

【００２０】コンパレータ（１５）によって図１のａ点
の電位（Ｖａ）と、増幅信号（ＺＳ）との電位差（Ｖａ
−ＺＳ）は常時検出されており、この電位差（Ｖａ−Ｚ
Ｓ）が予め決められた所定の電圧（本実施例では５Ｖ）
以上であるかそうでないかで回路の動作が異なる。すな
わち、増幅信号（ＺＳ）が比較的小レベルで図１のａ点
の電位（Ｖａ）と、増幅信号（ＺＳ）との電位差（Ｖａ
−ＺＳ）が所定の電圧（５Ｖ）以上の場合には、コンパ
レータ（１５）はスイッチング回路（ＳＷ１１）の動作
を停止させ、バイパス回路（１４）を介して定電圧（Ｖ
ｂ）をアンプ（１３）に供給し、これをアンプ（１３）
の電源電圧としている。

【００２１】増幅信号（ＺＳ）のレベルが大出力にな
り、図１のａ点の電位（Ｖａ）と、増幅信号（ＺＳ）と
の電位差（Ｖａ−ＺＳ）が所定の電圧（５Ｖ）以下にな
ると、コンパレータ（１５）がスイッチング回路（ＳＷ
１１）のＯＮ／ＯＦＦ動作を開始させる。すると、スイ
ッチング回路（ＳＷ１１）のＯＮ／ＯＦＦ動作によって
昇圧チョッパ（１２）が動作して、定電圧（±Ｖｂ）を
昇圧させる。すると図１のａ点の電位（Ｖａ）が上昇
し、昇圧チョッパ（１２）によって生成された高電圧が
アンプ（１３）に電源電圧として供給される。

【００２２】再び増幅信号（ＺＳ）のレベルが小出力に
なり、図１のａ点の電位（Ｖａ）と、増幅信号（ＺＳ）
との電位差（Ｖａ−ＺＳ）が所定の電圧（５Ｖ）以上に
なると、コンパレータ（１５）がスイッチング回路（Ｓ
Ｗ１１）のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止させ、アンプ（１
３）に供給される電源電圧は再びバイパス回路（１４）
を介して供給される定電圧となる。

【００２３】以上説明したように、本実施例に係る増幅
回路によれば、増幅信号（ＺＳ）が比較的小レベルであ
って、図１のａ点の電位（Ｖａ）と増幅信号（ＺＳ）と
の電位差（Ｖａ−ＺＳ）が５Ｖ以上のときにはコンパレ
ータ（１５）によってバイパス回路（１４）を介してバ
ッテリー（１１）の生成する定電圧（±Ｖｂ）をそのま
まアンプ（１３）の電源電圧として供給させ、増幅信号
（ＺＳ）が大レベルになって、図１のａ点の電位（Ｖ
ａ）と増幅信号（ＺＳ）との電位差（Ｖａ−ＺＳ）が５
Ｖ以下になったときにのみコンパレータ（１５）によっ
て昇圧チョッパ（１２）を動作させ、定電圧（±Ｖｂ）
を昇圧させてアンプ（１３）の電源電圧として供給させ
ている。

【００２４】これにより、増幅信号（ＺＳ）が大きくな
ってａ点の電位（Ｖａ）と増幅信号（ＺＳ）との電位差
（Ｖａ−ＺＳ）が小さくなり、放置しておけば増幅信号
（ＺＳ）が定電圧（Ｖｂ）を上回ろうとして出力がクリ
ップして歪んでしまうような場合にも、ａ点の電位（Ｖ
ａ）と増幅信号（ＺＳ）との電位差（Ｖａ−ＺＳが）所
定の電圧（５Ｖ）以下に低下した時点で、コンパレータ
（１５）によって昇圧チョッパ（１２）を動作させてａ
点の電位（Ｖａ）を昇圧させてアンプ（１３）の電源電
圧を上昇させることにより、アンプ（１３）の出力のク
リップを防止することができる。

【００２５】従来の回路では、効率の悪いＤＣ／ＤＣコ
ンバータなどの昇圧回路を常時動作させており、これが
効率低下の原因となっていたが、本実施例では、効率の
低い昇圧チョッパ（１２）が動作するのは大レベルの増
幅信号（ＺＳ）が出力されたときにのみであって、増幅
信号（ＺＳ）のレベルが比較的低い時には効率の悪い昇
圧チョッパ（１２）は動作していないので、常時昇圧回
路を動作させていた従来に比して、その効率を向上させ
ることが可能になる。理論的には９９％までその効率を
向上させることができ、従来の効率である８０％に比し
て大幅な効率の改善が可能になる。

【００２６】また、本実施例では車載用のオーディオア
ンプに例をとって説明しているが本発明はこれに限ら
ず、定電圧を昇圧させるような構成の増幅回路であれば
どのような回路であっても、同様の効果を奏する。さら
に、本実施例と異なり、いわゆるＢＴＬ（Balance Tran
sformed Limitted）接続のアンプを用いても、同様の効
果を奏する。

【００２７】（２）第２の実施例 以下で、本発明の第２の実施例に係る増幅回路について
説明する。なお、第１の実施例と共通する事項について
は重複を避けるため説明を省略する。本実施例に係る増
幅回路が第１の実施例と異なる点は、図１に示すアンプ
（１５）が、図２に示すような高効率アンプと称するア
ンプであるという点のみであって、あとは図１に示す回
路と同一であるため、この高効率アンプの構成及び動作
について以下で詳述する。

【００２８】高効率アンプは具体的には図２に示すよう
な回路であって、信号増幅部の一例であるアンプ（１）
と、補助電源部（２）とを有する。なお、アンプ（１）
の負側には、図２に示す補助電源部（２）と同様の構成
を有する電源が接続されているが、これは正の電源電圧
（＋Ｖｃ）を生成する補助電源部（２）と構成は同一で
あって、負の電源電圧（−Ｖｃ）を生成する点だけが異
なるので図示せず、また説明も省略する。

【００２９】アンプ（１）は、後述の電源電圧（＋Ｖ
ｃ）を用いて、入力信号（ＡＳ）を増幅して増幅信号
（ＺＳ）を出力するものである。これはそれぞれ入力信
号（ＡＳ）を電圧増幅する電圧増幅部と、電圧増幅部の
出力を電流増幅する電流増幅部を有するが、特に図示は
していない。補助電源部（２）はオフセット電圧生成回
路（４）と、コンパレータ（７）と、チョッパ電源
（８）とを有する回路であって、図１の電源回路（Ｄ
Ｂ）から供給される一定の直流電圧（＋Ｖｃｃ）を、増
幅信号（ＺＳ）の増減に応じて変化させてアンプ（１）
に供給するものである。具体的には、増幅信号（ＺＳ）
に、オフセット電圧生成回路（４）によって生成される
オフセット電圧を上乗し、この電圧に追従するように変
化する正の電源電圧（＋Ｖｃ）を供給している。

【００３０】以下で上記の高効率アンプの動作について
説明する。まず補助電源部（２）に、バイパス回路（１
４）若しくは昇圧チョッパ（１２）で生成された電源電
圧（±Ｖｃｃ）が印加される。次いで入力信号（ＡＳ）
がアンプ（１）によって増幅されて増幅信号（ＺＳ）が
生成されて不図示のスピーカに出力され、同時に補助電
源部（２）にも出力される。

【００３１】するとオフセット電圧生成回路（４）によ
って増幅信号（ＺＳ）に一定電圧が上乗されてコンパレ
ータ（７）の反転入力部（−）に入力される。一方、コ
ンパレータ（７）の非反転入力部（＋）にはチョッパ電
源（８）から出力される電源電圧（＋Ｖｃ）が入力され
ており、常に電源電圧（＋Ｖｃ）と一定電圧が上乗され
た増幅信号（ＺＳ）とは比較されている。

【００３２】コンパレータ（７）の出力はチョッパ電源
（８）のスイッチング回路（ＳＷ）に接続されており、
一定電圧が上乗された増幅信号（ＺＳ）を電源電圧（＋
Ｖｃ）が下回るとコンパレータ（７）の出力がローレベ
ル（以下“Ｌ”と称する）になってスイッチング回路
（ＳＷ）がＯＮされて電源電圧（＋Ｖｃ）が上昇し、逆
に一定電圧が上乗された増幅信号（ＺＳ）を電源電圧
（＋Ｖｃ）が上回るとコンパレータ（７）の出力がハイ
レベル（以下“Ｈ”と称する）になってスイッチング回
路（ＳＷ）がＯＦＦされて電源電圧（＋Ｖｃ）が上昇す
る。

【００３３】以上の動作により、電源電圧（＋Ｖｃ）は
図３に示すように増幅信号（ＺＳ）に一定電圧が上乗さ
れた電圧に追従するように変化しながらアンプ（１）に
供給される。この電源電圧（＋Ｖｃ）を用いて、アンプ
（１）によって入力信号（ＡＳ）が増幅されて増幅信号
（ＺＳ）がスピーカに出力される。以上説明したよう
に、本実施例で用いている図２に示すような高効率アン
プは、小レベルの入力信号（ＡＳ）が入力された時には
電源電圧（＋Ｖｃ，−Ｖｃ）を低下させ、大レベル入力
時には電源電圧（＋Ｖｃ，−Ｖｃ）を上昇させるという
ように信号に応じて電源電圧を変化させているので、小
レベルの信号が入力されているときに大電圧をアンプ
（１）に供給して電源電圧としていたような場合に生じ
るアンプの消費電力のロスを抑制することができるの
で、効率の向上を図ることが可能になる。

【００３４】よって、効率の良い図１に示す増幅回路の
アンプ（１３）に、効率の高い図２に示すような高効率
アンプを用いているので、一定電圧をそのまま信号増幅
部の電源電圧として用いている通常のアンプを用いた場
合に比して、さらに効率がよくなる。なお、本実施例で
は図２に示すような回路構成の高効率アンプについて説
明しているが、本発明はこれに限らず、増幅信号（Ｚ
Ｓ）に一定電圧が上乗された電圧に追従するように変化
する電源電圧によって動作するようなアンプであれば、
凡そどのような回路構成をとっても、同様の効果を奏す
る。

【００３５】（３）第３の実施例 以下で、本発明の第３の実施例に係る増幅回路について
図面を参照しながら説明する。なお、第１，第２の実施
例と共通する事項については重複を避けるため説明を省
略する。本実施例に係る増幅回路が第１，第２の実施例
と異なる点は、図１に示すアンプ（１３）が、図４に示
すような構成の高効率アンプ（以下でこれを第２の高効
率アンプと称する）であるという点のみであって、あと
は図１に示す回路と同一であるため、この高効率アンプ
の構成及び動作について後述する。

【００３６】本実施例に係る第２の高効率アンプは、図
４に示すように、勾配検出部（２１）、オフセット電圧
生成部（２２）、第１のコンパレータ（２３Ａ）、第２
のコンパレータ（２３Ｂ）、チョッパ電源（２４）を有
する補助電源部（２７）と、プリアンプ（２５Ａ），パ
ワーアンプ（２５Ｂ）からなる増幅部（２５）を有する
回路である。

【００３７】この回路が第１の実施例と異なる点は、増
幅信号（ＺＳ）に一定電圧を上乗して、これに電源電圧
が追従するように動作するのではなく、勾配検出部（２
１）によって増幅信号（ＺＳ）の勾配を検出し、その検
出結果と一定電圧との和を増幅信号（ＺＳ）に上乗する
という点である。なぜ本実施例で上記のような構成をと
ったかという理由について以下で簡単に説明する。第１
の実施例の回路構成による高効率アンプは、図５に示す
ようにその立上がりが急峻な増幅信号（ＺＳ）が生成さ
れた時には補助電源部がその急峻な変化に追従しきれず
に、図５に示すように、本来常に増幅信号（ＺＳ）を上
回っているべき電源電圧（＋Ｖｃ）が増幅信号（ＺＳ）
を下回ってしまうことでアンプの出力である増幅信号
（ＺＳ）が歪んでしまうという欠点が有るので、本実施
例に係る高効率アンプでこの欠点の改善を図ったわけで
ある。

【００３８】本実施例に係る第２の高効率アンプの動作
について以下で図面を参照しながら説明する。まずパワ
ーアンプ（２５Ｂ）の出力である増幅信号（ＺＳ）が、
微分回路である勾配検出部（２１）によって微分され
る。一方オフセット電圧生成部によって増幅信号（Ｚ
Ｓ）には一定電圧が上乗せされ、加算回路によって増幅
信号（ＺＳ）の微分と一定電圧が上乗せされた増幅信号
（ＺＳ）との加算結果である電圧（以下でこれをオフセ
ット電圧（Ｖａ）と称する）が生成される。

【００３９】次いで第１のコンパレータ（２３Ａ）によ
ってチョッパ電源（２４）の出力である電源電圧（＋Ｖ
ｃ）とオフセット電圧（Ｖａ）とが比較処理される。す
なわち、オフセット電圧（Ｖａ）を電源電圧（＋Ｖｃ）
が下回ると第１のコンパレータ（２３Ａ）の出力が
“Ｌ”になり、第２のコンパレータ（２３Ｂ）の非反転
入力（−）にこの“Ｌ”が入力される。すると第２のコ
ンパレータ（２３Ｂ）の出力は“Ｈ”になり、チョッパ
電源（２４）のスイッチング回路（ＳＷ）がＯＮして電
源電圧（＋Ｖｃｃ）が上昇する。

【００４０】逆にオフセット電圧（Ｖａ）を電源電圧
（＋Ｖｃ）が上回ると第１のコンパレータ（２３Ａ）の
出力が“Ｈ”になり、第２のコンパレータ（２３Ｂ）の
非反転入力（−）にこの“Ｈ”が入力される。すると第
２のコンパレータ（２３Ｂ）の出力は“Ｌ”になり、チ
ョッパ電源（２４）のスイッチング回路（ＳＷ）がＯＦ
Ｆして電源電圧（＋Ｖｃｃ）が下降する。

【００４１】以上の動作の結果、電源電圧（＋Ｖｃ）は
オフセット電圧（Ｖａ）に追従するように動作すること
になる。このようにして、上記の高効率アンプは常に増
幅信号（ＺＳ）に一定電圧が上乗せされた電圧と増幅信
号（ＺＳ）の微分の和であるオフセット電圧（Ｖａ）
に、パワーアンプ（２５Ｂ）の最終段のトランジスタ
（ＴＲ１１）のコレクタに印加される電源電圧（＋Ｖ
ｃ）が追従するように動作している。

【００４２】ここで第１の実施例の高効率アンプで歪み
が生じていた、図５に示すような立ち上がりが急峻な増
幅信号（ＺＳ）について考えると、その増幅信号（Ｚ
Ｓ）に一定値を上乗せし（図６）、同時に図７に示すよ
うな増幅信号（ＺＳ）の微分をとり、一定値が上乗せさ
れた増幅信号と増幅信号（ＺＳ）の微分との和をとっ
て、図８に示すようなオフセット電圧（Ｖａ）を生成
し、電源電圧（＋Ｖｃ）がこのオフセット電圧（Ｖａ）
に追従するように変化して生成されていることになる。

【００４３】よって、増幅信号（ＺＳ）の変化が急峻な
場合にはその微分が増大し、増大した増幅信号（ＺＳ）
の微分が上乗せされたオフセット電圧（Ｖａ）に追従す
るように電源電圧（＋Ｖｃ）が供給されるので、急峻な
信号の変化があったときにも常に図８に示すように電源
電圧が増幅信号を下回ることはないので、増幅信号（Ｚ
Ｓ）の変化に電源電圧（＋Ｖｃ）が余裕をもって追従で
き、第１の実施例の高効率アンプで生じていたアンプの
出力の歪みを抑止することが可能となる。

【００４４】よって、第１の実施例と同様の作用効果、
すなわち単一の電源回路で消費電力の異なる複数のアン
プを駆動することができるという作用効果を得るだけで
なく、立上がりが急峻な増幅信号が生成された場合でも
アンプの出力が歪んでしまうということを極力抑止する
ことが可能になる。なお、本実施例では図４に示すよう
な回路構成の高効率アンプについて説明したが本発明は
これに限らず、増幅信号（ＺＳ）の微分と増幅信号（Ｚ
Ｓ）との加算結果にさらに一定電圧を上乗して生成され
た電圧に追従して変化する電源電圧で動作する回路であ
れば、凡そどのような回路構成をとっても同様の効果を
奏する。

【００４５】（４）第４の実施例 以下で、本発明の第４の実施例に係る増幅回路について
図面を参照しながら説明する。なお、第１〜第３の実施
例と共通する事項については重複を避けるため説明を省
略する。第１〜第３の実施例では、図１に示すように昇
圧回路（１２）に、コイル（Ｌ１１）が必要である昇圧
チョッパを用いていたが、本実施例では、図９に示すよ
うに、ダブラーと称する倍電圧生成回路（１２Ｄ）を用
いている点がこれら第１〜第３の実施例と異なる点であ
って、他の構成、例えばバイパス回路（１４）を用いて
いる点などは第１〜第３の実施例と同様である。

【００４６】本実施例に係る増幅回路は、図９に示すよ
うに、倍電圧生成回路（１２Ｄ），アンプ（１３），バ
イパス回路（１４），コンパレータ（１５）を有する。
本実施例における倍電圧生成回路（１２Ｄ）は、第１〜
第３の実施例での昇圧回路（１２）に対応する回路であ
って、図９に示すように、発振回路（ＯＳ），第１、第
２のスイッチングトランジスタ（Ｍ１，Ｍ２），コンデ
ンサ（Ｃｏ），ダイオード（Ｄ２１），コンデンサ（Ｃ
２１）からなる回路であって、昇圧チョッパと異なり、
コイルを必要とせず、昇圧をかけない時には第１のスイ
ッチングトランジスタ（Ｍ１）をＯＦＦ、第２のスイッ
チングトランジスタ（Ｍ２）をＯＮさせてコンデンサ
（Ｃｏ）に充電させ、昇圧をかけるときには逆に第１の
スイッチングトランジスタ（Ｍ１）をＯＮ、第２のスイ
ッチングトランジスタ（Ｍ２）をＯＦＦさせて、コンデ
ンサ（Ｃｏ）に充電されていた電荷を放電させて電源電
圧を昇圧させるという回路である。

【００４７】アンプ（１３）には、第１の実施例で用い
た定電圧をそのまま電圧増幅部の電源電圧とする一般の
アンプを用いている。バイパス回路（１４），コンパレ
ータ（１５）の機能、動作については第１〜第３の実施
例とほぼ同様なので説明を省略する。以下で当該回路の
動作について説明する。

【００４８】まず、電源が投入されると、バッテリー
（１１）から１２Ｖの定電圧が当該回路に供給される。
このとき、アンプ（１３）には、バッテリが生成する定
電圧がバイパス回路（１４）を経由して電源電圧として
供給され、これを用いて入力信号（ＡＳ）が増幅され
て、アンプ（１３）より増幅信号（ＺＳ）が生成され
る。

【００４９】コンパレータ（１５）によって図９のａ点
の電位（Ｖａ）と、増幅信号（ＺＳ）との電位差（Ｖａ
−ＺＳ）は常時検出されており、この電位差（Ｖａ−Ｚ
Ｓ）が予め決められた所定の電圧（本実施例では５Ｖ）
以上であるかそうでないかで回路の動作が異なる。すな
わち、増幅信号（ＺＳ）が比較的小レベルで図９のａ点
の電位（Ｖａ）と、増幅信号（ＺＳ）との電位差（Ｖａ
−ＺＳ）が所定の電圧（５Ｖ）以上の場合には、コンパ
レータ（１５）は発振回路（ＯＳ）に対して、第１のス
イッチングトランジスタ（Ｍ１）をＯＦＦ、第２のスイ
ッチングトランジスタ（Ｍ２）をＯＮさせるという内容
の命令を出力し、これに従って発振回路（ＯＳ）が第１
のスイッチングトランジスタ（Ｍ１）をＯＦＦさせ、第
２のスイッチングトランジスタ（Ｍ２）をＯＮさせる。

【００５０】これにより、コンデンサ（Ｃｏ）に充電が
なされ、同時にバイパス回路（１４）を介して定電圧
（Ｖｂ）をアンプ（１３）に供給し、これがアンプ（１
３）の電源電圧となる。増幅信号（ＺＳ）のレベルが大
出力になり、図９のａ点の電位（Ｖａ）と、増幅信号
（ＺＳ）との電位差（Ｖａ−ＺＳ）が所定の電圧（５
Ｖ）以下になると、コンパレータ（１５）から発振回路
（ＯＳ）に対して、第１のスイッチングトランジスタ
（Ｍ１）をＯＮ、第２のスイッチングトランジスタ（Ｍ
２）をＯＦＦさせよという命令が出力され、これに従っ
て発振回路（ＯＳ）が第１のスイッチングトランジスタ
（Ｍ１）をＯＮさせ、第２のスイッチングトランジスタ
（Ｍ２）をＯＦＦさせる。

【００５１】これにより、コンデンサ（Ｃｏ）に充電さ
れていた電荷が放電されて図９のａ点の電位（Ｖａ）が
上昇し、倍電圧生成回路（１２Ｄ）によって生成された
高電圧がアンプ（１３）に電源電圧として供給される。
再び増幅信号（ＺＳ）のレベルが小出力になり、図９の
ａ点の電位（Ｖａ）と、増幅信号（ＺＳ）との電位差
（Ｖａ−ＺＳ）が所定の電圧（５Ｖ）以上になると、コ
ンパレータ（１５）がスイッチング回路（ＳＷ１１）の
ＯＮ／ＯＦＦ動作を停止させ、アンプ（１３）に供給さ
れる電源電圧は再びバイパス回路（１４）を介して供給
される定電圧となる。

【００５２】上記の動作において、昇圧回路となる倍電
圧生成回路（１２Ｄ）は第１〜第３の実施例の昇圧回路
である昇圧チョッパと異なり、回路内にコイルを有しな
いので、昇圧動作の際に第１〜第３の実施例でこの図１
に示すコイル（Ｌ１１）から生じていた非常に大きなノ
イズが発生しなくなる。従って、昇圧チョッパを昇圧回
路として用いていた第１〜第３の実施例の回路を車載用
のオーディオアンプなどに用いた場合には、ラジオのチ
ューナがこのノイズを拾ってしまうために実用に適さな
いという支障があったが、本実施例ではこのコイルを用
いていないので第１〜第３の実施例の回路に比してもノ
イズの発生が非常に低く抑えられるので、車載用のオー
ディオアンプに当該回路を用いた場合には、殊に有効で
ある。

【００５３】なお、本実施例ではアンプとして第１の実
施例で用いた通常のアンプすなわち信号増幅部の電源電
圧を一定電圧とするアンプを用いているが、本発明はこ
れに限らず、例えば第２の実施例で説明した高効率アン
プ、第３の実施例で説明した第２の高効率アンプをアン
プ（１３）として用いても、同様の効果を奏する。さら
に、昇圧回路として図９に示すようなダブラーを用いて
いるが、本発明はこれに限らず、コイルを用いずに昇圧
動作が可能な昇圧回路であれば、およそどのような回路
構成であっても、同様の効果を奏する。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る増幅
回路によれば、バイパス回路と、昇圧回路と、選択切替
回路を有するので、増幅信号が比較的小レベルであると
きにはバイパス回路を介して電源で生成される定電圧を
直接増幅部の電源電圧とし、増幅信号が定電圧に比して
大きくなって定電圧を超えるほどの大きさになった場合
には、選択切替回路が昇圧回路を動作させ、定電圧が昇
圧された昇圧電圧を増幅部の電源電圧として供給させる
ことができるので、小レベルの増幅信号の出力時には効
率の悪い昇圧回路は動作していないため、常時昇圧回路
を動作させていた従来に比して、その効率を向上させる
ことが可能になる。

【００５５】なお、本発明に係る増幅回路において、昇
圧回路は、スイッチング回路を備えた昇圧チョッパであ
って、選択切替回路は増幅信号と定電圧とを常時検出
し、定電圧と増幅信号との差が小さいときに、昇圧回路
を動作させ、定電圧と増幅信号との差が大きいときに昇
圧回路の動作を停止させている。これにより、増幅信号
が大きくなって定電圧と増幅信号との電位差が小さくな
り、まだ定電圧の方が増幅信号よりも大きいものの、放
置しておけば増幅信号が定電圧を上回ろうとして出力が
クリップしてしまうような場合でも、選択切替回路によ
って昇圧回路を動作させて定電圧を昇圧させて増幅部の
電源電圧とすることにより、出力のクリップを防止する
ことが可能になる。

【００５６】さらに、本発明に係る増幅回路において、
昇圧回路は、コイルを有しない倍電圧生成回路からなる
のでコイルから従来出ていた大きなノイズを極力抑止す
ることが可能になり、車載用のオーディオアンプに当該
回路を用いた場合には、殊に有効である。また、本発明
に係る増幅回路において、増幅部は、入力信号を増幅し
て増幅信号を生成する信号増幅部と、電源電圧から、増
幅信号に追従して変動する電圧を生成して信号増幅部の
電源電圧とする補助電源部を有するので、増幅信号の増
減に応じて電源電圧も増減し、小レベルの信号が入力さ
れたときには信号増幅部の電源電圧を低電圧とし、大レ
ベルの信号が入力されたときには信号増幅部の電源電圧
を高電圧とすることにより、消費電力のロスが低減出
来、電源電圧を一定電圧としていた場合に比して、さら
なる効率の向上が可能になる。

【００５７】さらに、本発明に係る増幅回路において、
補助電源部は、増幅信号の勾配を検出して、増幅信号と
増幅信号の勾配との加算結果に追従して変化する電圧を
生成し、これを信号増幅部の電源電圧としているので、
信号の変化に余裕をもって追従する電源電圧を生成する
ことができ、本来増幅信号よりも高いはずの電源電圧が
増幅信号を下回ってしまうことによるアンプの出力の歪
みを極力抑止することが可能になる。

【００５８】さらに、本発明に係る増幅回路の電源は電
池であって、車載用の用途に用いられているる。車載用
のオーディオアンプなどの用途にこの増幅回路を用いる
場合、始終大出力を取り出すことはまれであるため、昇
圧回路を用いるような機会は少なく、このような用途に
は殊に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第３の実施例に係る増幅回路の
回路図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る高効率アンプの回
路図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る高効率アンプの動
作を説明する図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る高効率アンプの回
路図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係る増幅回路の利点を
説明する図である。

【図６】本発明の第３の実施例に係る高効率アンプの動
作を説明する第１の図である。

【図７】本発明の第３の実施例に係る高効率アンプの動
作を説明する第２の図である。

【図８】本発明の第３の実施例に係る高効率アンプの動
作を説明する第３の図である。

【図９】本発明の第４の実施例に係る高効率アンプの回
路図である。

【図１０】従来例に係る車載用のオーディオアンプの回
路図である。

【符号の説明】

（１１） バッテリー（電源） （１２） 昇圧チョッパ（昇圧回路） （１２Ｄ） 倍電圧生成回路 （１３） アンプ（増幅部） （１４） バイパス回路 （１５） コンパレータ（選択切替回路） （ＡＳ） 入力信号 （ＺＳ） 増幅信号 （２１） 勾配検出部 （２２） オフセット電圧生成部 （２３Ａ） 第１のコンパレータ （２３Ｂ） 第２のコンパレータ （２４） チョッパ電源回路 （２５） 信号増幅部 （２５Ａ） プリアンプ （２５Ｂ） パワーアンプ （２７） 補助電源部 （Ｖａ） オフセット電圧 （Ｖｂ） 定電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 高久 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 片岡 弘行 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 長浜 浩二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 市橋 純一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定電圧を生成する電源と、 入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅部と、 前記定電圧を前記増幅部に電源電圧として供給するバイ
   パス回路と、 前記定電圧を昇圧させ、昇圧電圧を生成する昇圧回路
   と、 前記増幅信号と前記定電圧とを常時検出し、前記増幅信
   号が前記定電圧に比して大きいときにのみ、前記昇圧回
   路を動作させて前記昇圧電圧を前記増幅部に電源電圧と
   して供給させる選択切替回路を有することを特徴とする
   増幅回路。
2. 【請求項２】 前記昇圧回路は、スイッチング回路を備
   えた昇圧チョッパであって、 前記選択切替回路は前記増幅信号と前記定電圧とを常時
   検出し、前記定電圧と前記増幅信号との電位差が小さい
   ときに前記昇圧回路を動作させ、前記定電圧と前記増幅
   信号との電位差が大きいときには前記昇圧回路の動作を
   停止させる回路であることを特徴とする請求項１記載の
   増幅回路。
3. 【請求項３】 前記昇圧回路は、コイルを有しない倍電
   圧生成回路であって、 前記選択切替回路は前記増幅信号と前記定電圧とを常時
   検出し、前記定電圧と前記増幅信号との電位差が小さい
   ときに前記昇圧回路を動作させ、前記定電圧と前記増幅
   信号との電位差が大きいときには前記昇圧回路の動作を
   停止させる回路であることを特徴とする請求項１記載の
   増幅回路。
4. 【請求項４】 前記倍電圧生成回路は、入力が前記選択
   切替回路の出力に接続され、二出力を有する発振回路
   と、 前記発振回路の前記二出力の一方にゲートが接続され、
   ドレイン／ソースが高電位側に接続された第１のスイッ
   チングトランジスタと、 前記発振回路の前記二出力の他方にゲートが接続され、
   ソース／ドレインが低電位側に接続され、ドレイン／ソ
   ースが前記第１のスイッチングトランジスタのソース／
   ドレインに接続された第２のスイッチングトランジスタ
   と、 前記第１のスイッチングトランジスタのソース／ドレイ
   ンと前記第２のスイッチングトランジスタのドレイン／
   ソースとの接続点に直列接続された第１のコンデンサ，
   ダイオードと、 前記第２のスイッチングトランジスタのソース／ドレイ
   ンと前記ダイオードの間に接続された第２のコンデンサ
   を有することを特徴とする請求項３記載の増幅回路。
5. 【請求項５】 前記増幅部は、入力信号を増幅して増幅
   信号を生成する信号増幅部と、 前記電源電圧を用いて増幅信号に追従して変動する電圧
   を生成し、前記信号増幅部の電源電圧とする補助電源部
   を有することを特徴とする請求項１，請求項２，請求項
   ３又は請求項４記載の増幅回路。
6. 【請求項６】 前記補助電源部は、前記増幅信号の勾配
   を検出して、前記増幅信号と前記増幅信号の勾配との加
   算結果に追従して変化する電圧を生成し、これを信号増
   幅部の電源電圧とすることを特徴とする請求項２，請求
   項３，請求項４又は請求項５記載の増幅回路。
7. 【請求項７】 前記電源は電池であって、車載用の用途
   に用いられることを特徴とする請求項１，請求項２，請
   求項３，請求項４，請求項５又は請求項６記載の増幅回
   路。