JPH0964657A - プッシュプル電力増幅器 - Google Patents

プッシュプル電力増幅器

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JPH0964657A
JPH0964657A JP21711795A JP21711795A JPH0964657A JP H0964657 A JPH0964657 A JP H0964657A JP 21711795 A JP21711795 A JP 21711795A JP 21711795 A JP21711795 A JP 21711795A JP H0964657 A JPH0964657 A JP H0964657A
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JP
Japan
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power
power amplifier
ground
push
pull
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JP21711795A
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English (en)
Inventor
Hideo Onishi
秀夫 大西
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Abstract

(57)【要約】 【目的】コンプリメンタリ電力増幅素子によるシングル
・エンディッド・プッシュプル電力増幅器において、入
力および出力変成器を使わずにグランドを基準に信号を
入力し、電圧増幅利得を有する、電力増幅素子のみから
なる単段電力増幅器を実現する。 【構成】エミッタまたはソース接地方式のコンプリメン
タリ・シングル・エンディッド・プッシュプル電力増幅
回路と、グランドに対して絶縁した浮動電源とを組合
せ、浮動電源の電位中点とグランドとの間に接続された
負荷に電力供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーディオ信号を増幅
し、スピーカや圧電素子など振動素子に電力を供給する
電力増幅器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】オーディオ電力増幅器においては、無信
号時電力損失を軽減しながら第2次高調波歪を除去する
為にいわゆるプッシュプル増幅回路が用いられている。
バイポーラトランジスタやFETの半導体を電力増幅素
子に使用したプッシュプル増幅器では、簡素な用途には
入力及び出力変成器を利用した平衡型プッシュプル回路
が用いられることもあるが、高忠実度を目的にしたもの
では、ほぼ例外なくコンプリメンタリ・ペアを用いて出
力変成器を不要にしたシングル・エンデッド・プッシュ
プル回路が採用される。
【0003】歪を減少させたり、出力インピーダンスを
抑えてスピーカへの制動能力を向上させる目的で、その
殆どで大量の局部負帰還を加えるエミッタホロワやソー
スホロワ出力方式が採られるが、これらは電圧利得を持
たないので、なんらかの電圧増幅手段が必要である。入
力変成器を用いると能動素子が要らないが、入力変成器
は周波数特性を悪化させるので、今日では電圧増幅の役
割を前置した能動素子によるドライブ回路に分担させて
いる。このドライブ増幅段は通常2段に渡り、その上で
増幅器全体に負帰還を施すのが通例である。
【0004】一部にエミッタホロワやソースホロワ出力
方式を嫌って、終段の局部負帰還を避け、エミッタ接地
コレクタ出力ないしソース接地ドレイン出力方式を採用
したものもあるが、少なくとも1段の前置増幅器を配置
するのが常である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般のエミッタホロワ
やソースホロワ出力方式のものでは、大量の終段局部負
帰還と多段にわたる負帰還が、増幅器全体の安定度を損
って過渡特性の悪化させたり、オーディオ再生において
聴覚上の現実感を喪失させたりするなどの弊害が問題視
されているのが現状である。
【0006】この難点への問題意識から、一部に採用さ
れるエミッタ接地ないしソース接地出力方式のものも、
出力部を含むと最低限2段の増幅段数を有し、負帰還時
の安定度が完全とは言えない。また、高忠実度再生の為
には増幅段数が少ないほど好ましいことは広く認識され
ており、パワー素子のみによる1段増幅器が構成できる
にであれば、それが最善であることは疑いない。
【0007】しかし1段のみでコンプリメンタリ・シン
グル・エンデッド・プッシュプル電力増幅回路を構成し
ようとすると、通常のゼロ電位点を接地した電源を使用
する限り、プッシュプル両電力素子のエミッタまたはソ
ースを正負電源端に配置せざるを得ない。
【0008】そのために、入力変成器を用いて信号基準
点を変換しない限り、グランドを基準に入ってくる入力
信号に対して、素子のベースないしゲートに正負電源ラ
インのリップルその他のノイズや変動が混入して正味の
入力信号に加重される事になってしまう。しかしこれを
嫌って入力変成器を用いると周波数歪を発生させる。
【0009】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、必要最小限の増幅素子によって電力増幅器を構
成し、必要最小限の負帰還を施したパワーアンプを提供
して、高度の忠実度をもったオーディオ電力増幅を実現
しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の手段を図に即
して説明する。
【0011】図1がコンプリメンタリ・ペアをなすパワ
ーMOS・FET(U1、U2)よるシングル・エンデ
ッド・プッシュプル増幅器(P)に即した原理的構成図
である。
【0012】U1、U2のソースは接地され、ゲートに
適切な直流バイアス(Eg1、Eg2)を加えて、ここ
にグランドを基準にした共通の交流信号(ei)が入力
される。
【0013】正負B電源(Ecc、Eee)はグランド
に対して十分なインピーダンスをもって絶縁され、正電
圧端がNチャンネルFET(U1)のドレインに、負電
圧端がPチャンネルFET(U2)のドレインに接続さ
れる。
【0014】負荷(RL)は、電源のゼロ電位点(E
0)とグランド間に接続される。以上が請求項1のプッ
シュプル電力増幅器の基本構成である。
【0015】図2がコンプリメンタリ・ペアをなすバイ
ポーラ・トランジスタ(V1、V2)よるシングル・エ
ンデッド・プッシュプル増幅器(Q)に即した、より実
際的な構成図である。
【0016】各エミッタは動作安定用の微小抵抗(R
e)を挿入され、更に入力インピーダンスを上げる為に
小さい電流負帰還用の共通抵抗(Rf)を介して接地さ
れている。独立した小型の電源(Eb)から分圧抵抗を
通じてベースに直流バイアスを加えて、ベースバイアス
電流(Ib1、Ib2)が供給され、ここに共通の入力
交流信号eiが加えられる。
【0017】グランドに対して絶縁された浮動電源Ec
c、Eeeが両コレクタに接続されて、電源のゼロ電位
点E0とグランド間へ負荷RLが接続されるのは図1と
全く同様である。以上が請求項1の手段の説明である。
【0018】
【作用】図1に即して請求項1になるプッシュプル電力
増幅器の作用を説明する。
【0019】コンプリメンタリ・ペアをなすパワーMO
S・FETの両ドレインには、ゲートへの入力信号ei
と素子の相互コンダクタンスgmに対応した値を持っ
て、ソースへ還流しようとする交流出力電流(io1,
io2)が現れ、これは交流的には同一のポイントをな
す両ドレインに接続された正負電源端に供給される。
【0020】電源Ecc、Eeeはソースと連結してい
るグランドに対して絶縁され浮動状態にあるから、電源
ゼロ電位点E0からグランドに接続された負荷RLに両
ドレイン電流io1,io2が流出し、(io1+io
2)RLという値のeiと逆極性の出力電圧eoが、出
力端とみなされる電源ゼロ電位点E0に現れる。
【0021】従って、負荷にはeo(io1+io2)
という交流電力が供給される。こうして、入力変成器を
使用せずに、グランドを信号入力基準としながら、電圧
利得を持つソース接地増幅方式の、1対のコンプリメン
タリ電力増幅素子のみからなる単段プッシュプル電力増
幅器が実現する。
【0022】
【実施例】実施例について、図面を参照して説明する。
【0023】図3に、請求項1の発明を実現する、電力
増幅素子としてパワーMOS・FETのコンプリメンタ
リ・ペアU1、U2を用いた電力増幅器(R)の実施例
を図示する。
【0024】浮動電源Ecc、Eeeは電源トランス
(T)とコンデンサ・インプット整流回路(D)から構
成し、両コンプリメンタリ素子と連結する。
【0025】両素子には、独立した小型電源Ebと抵抗
分圧回路を使ってゲートバイアス電圧Eg1、Eg2を
供給し、AB級増幅回路として動作すべき適切なアイド
リング電流を設定して、ソース接地プッシュプル電力増
幅回路を構成する。
【0026】負荷RLは、電源ゼロ電位点E0と両素子
の共通ソース点との間に接続し、これにドレイン出力電
流io1、io2を、図1の原理図に準じて供給する。
【0027】電源ゼロ電位点E0と共通ソース点との間
は、RLに比して比較的大きな抵抗R1とR2で分圧
し、この分圧点をグランドに落とす。ソース側のR1は
R2より十分小さく選び、ソース接地増幅回路としての
電圧利得を保持する。これによって、負荷RLに発生す
る出力電圧eoの一部、eo・R1/(R1+R2)の
値の電圧が入力側へ負帰還され、入力インピーダンスを
上げ、出力インピーダンスを下げる働きを行う。
【0028】バランスの採れたコンプリメンタリ増幅素
子U1、U2を選択し、適切なアイドリング電流を設定
すれば、オーディオ電力増幅器として十分な低歪特性を
持つことができ、適度の負帰還を施すことによって、負
荷されるスピーカに対しても良好な制動特性を保持でき
る。以上が請求項1の発明によるシングル・エンデッド
・プッシュプル増幅器の実施例である。
【0029】
【発明の効果】本発明の手段を採る事によって、入力変
成器に頼ることなく、グランドを基準に入ってくる入力
信号をそのままソース接地ないしエミッタ接地増幅回路
で増幅し、単一の段数で十分な電力を負荷に供給する、
極めて簡素なオーディオ用電力増幅器を構成することが
できる。
【0030】一般的なアンプにおける多段にわたる強度
の負帰還が増幅器全体の安定度を損いやすのに対して、
本発明になる電力増幅器は、必要最小限の増幅素子によ
って電力増幅器を構成し、必要最小限の負帰還を極めて
安定に施したパワーアンプを提供して、高度の忠実度を
もったオーディオ電力増幅を実現する。
【0031】増幅段数が1段である事によって、入力信
号に与える情報欠損および変容作用は極めて小さく抑え
られ、聴感上の現実感に優れたオーディオ再生アンプを
作成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の原理的構成を示す図。
【図2】バイポーラ・トランジスタを使った請求項1の
実際的構成を示す図。
【図3】パワーMOS・FETを使った請求項1の実施
例を示す図。
【符号の説明】
D 整流回路 E0 電源ゼロ電位点 Eb 小型電源 Ecc 正電源 Eee 負電源 Eg1 ゲートバイアス電圧 Eg2 ゲートバイアス電圧 ei 交流入力信号 eo 交流出力電圧 Ib1 ベースバイアス電流 Ib2 ベースバイアス電流 io1 交流出力電流 io2 交流出力電流 P コンプリメンタリ・シングルエンデッド・プッ
シュプル電力増幅回路 Q バイポーラ・トランジスタによるコンプリメン
タリ・シングルエンデッド・プッシュプル電力増幅回路 R パワーMOS・FETによるコンプリメンタリ
・シングルエンデッド・プッシュプル電力増幅回路 R1 電圧帰還抵抗 R2 分圧抵抗 Re 微小抵抗 Rf 電流帰還抵抗 RL 負荷 T 電源トランス U1 NチャンネルMOS・FET増幅素子 U2 PチャンネルMOS・FET増幅素子 V1 NPNトランジスタ増幅素子 V2 PNPトランジスタ増幅素子 1 入力端子 2 出力端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンプリメンタリ電力増幅素子(U1/U
    2、V1/V2)の両エミッタまたはソースを直接にな
    いし微小抵抗を通じて接地し、両ベースまたはゲートに
    同一交流信号を入力して、交流的に短絡された両コレク
    タまたはドレインから交流出力を採り出す所謂コンプリ
    メンタリ・シングル・エンデッド・プッシュプル電力増
    幅回路(P、Q、R)と、 ゼロ電位点(E0)がグランドに対して十分大きなイン
    ピーダンスで絶縁された浮動正負電源(Ecc、Ee
    e)より構成され、 正電圧端をNPNトランジスタのコレクタまたはNチャ
    ンネルFETのドレインに、負電圧端をPNPトランジ
    スタのコレクタまたはPチャンネルFETのドレインに
    接続して、電源のゼロ点E0より、これとグランドとの
    間、ないしE0と素子のエミッタまたはソースとの間に
    接続された負荷(RL)に電力を出力するプッシュプル
    電力増幅器。
JP21711795A 1995-08-25 1995-08-25 プッシュプル電力増幅器 Pending JPH0964657A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793454C1 (ru) * 2022-04-11 2023-04-04 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Широкополосный усилитель гармонических колебаний

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793454C1 (ru) * 2022-04-11 2023-04-04 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Широкополосный усилитель гармонических колебаний

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