JPS59174005A

JPS59174005A - 電力増幅器

Info

Publication number: JPS59174005A
Application number: JP58049409A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yokoyama; 健司横山
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1983-03-24
Filing date: 1983-03-24
Publication date: 1984-10-02
Also published as: US4560946A; JPH0516206B2

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】この発明は、低歪率と高ｎエカ効率とを兼ね備えた電力
増幅器に関する。

従来、この種の増幅器としては、入力信号をＡ級バイア
ス状態で増幅する増幅器のｍ源の中点を、この入力信号
を８級バイアス状態で増幅する他の増幅器の出力で駆動
するようにしたものが知られている。すなわち第１図に
おいて、第１の増幅器１は入力端子２に供給される入力
信号をＡ級バイアス状態で増幅してスピーカ３に供給す
るもので、その正負側電源入力端子間には、直列接続さ
れた浮動電圧源４ａ、４ｂ（出力Ｈｙ圧は共に■ｅ）の
両＠可、圧が供給される。この場合、前記電圧ＶＯは増
幅器１が必要とする最小限の電圧に設定される。一方、
第２の増幅器５は、前記入力信号を８級バイアス状態で
増幅するもので、その正負両畢源入力端子には固定電圧
源６ａ、６ｂの出力電圧＋ｖｈ「■ｈ（ただし、■ｈ）
■ｅ）が各々供給される。そして、この第２の増幅器５
の出力によって、前記両浮動電圧源４ａｓ４ｂの中点が
駆動される。

したがって、この第１図に示す電力増幅器によれば、増
幅器１には、Ａ級動作を行なうに要する最小限のｍ川幅
を有しかつその中心電圧が人力信号に追従して変化する
ような電源帝、圧が供給さｈることになり、これによっ
て低歪率と高ダイナミツクレンジとが確保される。

［、かじながら、上記汗す、力増幅器には、次のような
欠点があった。

（（イ）浮動ｍ圧＃、４ａ、４ｂが必要とされるが、こ
の浮動重圧源４ａ、４ｂとして交流ｍ圧を整流して出力
ｍ圧を得るような構成のものを用いると、その電源トラ
ンスの巻線の浮遊容量を介して出力ｍ圧にフモンモード
ノイズが侵入することがある。

（ロ）　この電力増幅器をステレオ袋着に適用した場合
、浮！！！！１阻圧源４　ａ、４　ｂＦ左右両チャンネ
ルに各々設けねばならず、コスト高となる。

（ハ）増幅器１の出力Ｎ圧は、大入力信号時には結局Ｆ
ｌｉ源ｍ王＋Ｖｈ、−Ｖ□近くまで振れることになるの
で、この増１隔器ｌにおけるドライブ段以Ｔｉｉ、ｔの
回路には電圧＋■□、−■ｈな電源電圧として供給する
必要がある。したがって、これら回路には高耐圧の回路
素子を用いる必要がありコスト高となる。

この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもσ）で、そ
の目的とするところは、浮動重圧源を必要とせず、安価
に構成することができ、しかも低歪率と高１７．力効率
とを兼ね備えた町力増１１１Ｍ器を提供することにある
。そしてこの発明の特徴は、低７を庄原によって給電さ
ねかつ入力信号をＡｇまたはＡ　８級バイアス状態で増
幅して負荷の一娼に供給する＠１の増幅器と、高歇王臨
によって給電され、かつ前記人力信号’ｆＡＢ級または
８級バイアス状態で増幅、あるいはＤ級増幅して前記負
荷の他端に供給する第２の増幅器と、１１１記第１の増
１１１μ器の出力信号をこの第１の増幅器の入力側に帰
還する第１の帰還路と、前記第２の増幅器の出力信号を
前記第１の増幅器の入力側に帰還する第２の帰還路とを
具備して構成したことにある。

以下、この発明による電力増幅器の実施例を図面を参照
して詳細に説明する。

第２図は、この発明の一実施例の構成を示す回路図であ
る。この図において、入力端子１０は、イコライザ回路
１１牙介して増ｔｉｌｌ器１２（この発明における第１
の増幅器であり演算増幅器として示す）の非反転入力端
子に接続されている。この増幅器１２は、ＡＲバイアス
状態で動作するもので、その正負ｙＩＬ源入力端子１２
ａ、１２ｔ）には、ｒ仔庄原１３ａ、１３ｂ（第１の電
圧源〕が出力する暇圧十Ｖｇ、　−Ｖｇが各々供給され
ている。このノＩ／、合、これら■、圧＋Ｖ６．．−Ｖ
、ｇの値は、この増幅器１２がＡ級バイアス状態で正し
く動作し得る必Ｖ最小限の値に設定される。また、前記
イコライザ回路１１は、この増幅器１２と後述する増１
ｑ４器１４の両伝達特性を一致させるために設けられて
いる。この増幅器１２の出力端子は一方の負荷接続端子
１５ａに接続されると共に、抵抗１６（値Ｒｔ　　）を
介して演算増幅器１７の非反転入力端子に接続されてい
る。この演算増幅器１７は、非反転入力端子が抵抗１８
（値Ｒ６）？介して）ｄ地さね５、反転入力端子と出力
端子との間に抵抗１９（値Ｒ，）が介挿され、出力端子
が前記増幅器１２０反転入力端子に接続されている。こ
の場合、前記抵抗１６．１８および演算増幅器１７から
なる部分２０は、この発明における第１の帰還路を構成
している。一方、前記入力端子１０は、抵抗２１（値α
・Ｒｔ　　）を介して、増幅器１４（この発明における
第２の増幅器であり、演算増幅器として示す）の反転入
１子に接続されている。

この増幅器１４は、８級バイアス状態で動作するもので
、その非反転入力端子は接地さね、反転入力端子と出力
端子との間には抵抗２２（値α・Ｒ１）が介挿され、ま
た正負電源入力端子１４ａ、１４ｂには、前記電圧源１
３＆とＨ５圧ａ９２３ａとのＩＨ列接続亀源回路２４ａ
（第２の電圧源）の出力ｍ圧＋Ｖｈと、前記電圧源１３
ｂと電圧源２３ｂとの直列接続電源回路２４ｂ（第２の
電圧源）の出力ｍ圧−■ｈとが各々供給される。そして
、この増幅器１４の出力端子は、他方の負荷接続端子１
５ｂに接続されると共に、抵抗２５（値Ｒ，）’Ｅ介し
て前記演算増幅器１７の反転入力端子に接続されている
。この場合、この抵抗２５および前記抵抗１９と、前記
演算増＠器１７とからなる部分２６は、この発明におけ
る第２の帰湧回路を構成している。なお、前記両貴荷接
続端子１５ａ％１５ｂの間には、負荷２７（値ＺＬ）が
介挿される。

次に、この実施例の動作特性を、第６図に示す等価回路
に基づいて説明する。なお、この等価回路において、イ
コライザ回路１１の伝達特性Ｔ６）をＴ、　、増幅器１
２の利得をＡ、帰還路２０．２６の各利得すなわちずを
Ｋとする。また、増１ＩＩｌｉＩ器１４は、利得Ｂの理
想増幅部と伝達特性Ｔ２の伝達要素とからなるものとす
る。この等価回路において、入力端子１０に印加される
入力信号の市、圧を■１、増幅器１２の出力電圧をＶ、
　、増幅器１４の出力Ｙ上圧をｖ２、負／ｄｉ接続端子
１５ｂに対する負荷接続端子１５ａの電圧を■。とすれ
ば、Ｖ、　−＝４Ｖｔ・’［”、　＋（Ｖ、　−Ｖ、　１Ｋ
）ＸＡ＝（Ｖｌ・Ｔ、−ｖｏ−Ｋ）Ａ　　　　　　−・
・・・・（１）およびＶ２＝Ｖ：Ｌ・Ｔ、・Ｂ　　　　　　　　　　　　　・
・・−ｆ２１が各々成立する。したがって、電圧■。は
Ｖ、　＝Ｖ、　−Ｖ２Ｖｏ　＝（Ｖｉ　・Ｔ、　−ＶＯ４（）Ａ−Ｖ：ｔ　・
Ｔ、　・ＢＶｏ＝Ｖ１（Ｔ、−Ａ−Ｔ２−Ｂ）−Ｖ。−
に−ＡＶｏ　　（１＋に−Ａ）＝Ｖｉ（Ｔｉ・Ａ−Ｔ２
　・、Ｂ）、−・・・・−（３）なる関係で表わすこと
ができる。この（３）式から、この電力増幅器の利得Ｇ
を求めると、となる。この包）式は、Ａ−ω　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・
（５）と設定すれば、Ｇ−二も　　　　　　　　　　　　・・・・・・（６）
となり、また利得Ａが有限であっても、と設定すれば、Ｇ−工　　　　　　　　　　　　・・・・・・（８）と
なるから、この１を力増幅器の利得Ｇは、（５）式また
は（７）式を満たせば利得Ｂには全く無関係となり、歪
が極めて小さくなることが解る。

ところで、第２図に示した実施例では、上記（７）式の
条件が、（世し、Ｔ２は側視する）として、またイコライザ回路１１の伝達特性Ｔｆｓ）を
、増幅器１４の周波数特性に一致させることによって満
たさねている。そして、この場合の利得Ｇは−す−とな
っている。なお、この実施例におい２て、増幅器１４をＤ級増幅構成、すなわち、パルスＩＩ
ＩＩ′ｌｉ変潤増幅器でＩｌ′ｆＩｌ成すれば更に１丁
１力効率を高くすることができるが、この場合は、イコ
ライザ回路１１として、前記パルス幅変調増幅器におけ
るパルス）＃ｌ復調用フィルタ回路と等しい周波数特性
ケ有するフィルタ回路を用いればよい。そして、この実
権例によりば、前記（７）式の条件を満たした場合、増
幅器１２は、増幅器１４が発生する歪分を打ち消すだけ
の電圧しか発生しない。したがって、この増幅器１２の
ｍ源■、圧士Ｖ６は、阿源電圧±Ｖｈより極めて小さな
電圧にすればよく、これによってこの増幅器１２の電力
損失を非常に小さな値に抑えることが可能になると共に
、この増幅器１２を低耐圧の回路素子を用いて安価に実
現することができる。また、この実施例における演算増
幅器１７は、１こ圧増幅器として動作するものであるか
ら、小電力容量のものでよく、シたがってこの演算増幅
器１７における歪は無視し得る。

次に、第２図に示した実施例の具体回路例を第４図に示
す。この第４図において、増幅器１２は、非反転入力端
子が入力端子１０に接続さねかつ反転入力端子が演算増
幅器１７の出力端子に接続されたドライブ段増幅器１２
−１と、半固定形バイアス電圧Ｗｆ＃、２８　ａ　ｓ　
２８　ｂによってＡ級にバイアスされかつシングルエン
デツドプッシュプル接続されたトランジスタ２９　ａ　
％　２９　ｂを有してなる出力段増幅器１２−２とから
構成される装置前記ドライブ段増幅器１２−１の正負電
源入力端子には市川＋Ｖｍ、−Ｖｍ（ただし、Ｖ　ｈ　
＞　Ｖ　ｍ＞Ｖｅ）が各々供給され、またトランジスタ
２９ａ１２９ｂの各コレクタには電圧＋Ｖ　ｅ、　−Ｖ
　ｅが各々供給さねている。一方、増幅器１４は、反転
入力端子が抵抗２１．２２の接続点に接続ざねかつ非反
転入力端子がｗ：続されたドライブ段増幅器１４−１と
、半固定形バイアス電圧源３０ａ、３０ｂによってＢ級
にバイアスされかつシングルエンデツドプッシュプル接
続されたトランジスタ３１ａ。

３１’ｂを有してなる出力段増幅器１４−２とから構成
されている。前記ドライブ段増幅器１４−１の正負電源
入力端子には電圧十ｖｈ、−Ｖｈが供給さね、またトラ
ンジスタ３１ａ、３１ｂの各コレラ々にも同様にＰＫ圧
＋ｖｈ、−Ｖｈが供給さねている。また、負荷Ｆｇ：続
喘子１５　ａ　％　１５　ｂの間にはスピーカ２７が接
続さねている。なお、この第４図に示す回路の他のｆｆ
１ｓ分は、第２図に示した各部と同様に構成されている
。

次に、第２図に示した実施例の変形例について説明する
。

＠５図は、第１の変形例を示す回路図である。

この図において、入力端子１０は、増幅器１２の非反転
入力端子に接続されると共に、利得−Ａの増幅器１４の
入力端子に接続される。増幅器１２の出力端子は、負荷
接続胞子１５ａに接続されると共に、抵抗１６（値Ｒ，
）を・介して演算増幅器１′）７の非反転入力端子に接
続され、同非反転入力端子は抵抗１８（値Ｒ，）を介し
て接地される。

また、この演算増幅器１７の反転入力端子と出力端子と
の間には抵抗１９（値Ｒ４）が介挿され、同出力喘子は
増幅器１２の反転入力端子に接続される。そして、増幅
器１４の出力端子は負荷接続端子１５ｂに接続されると
共に、抵抗２５（値Ｒ，＋を介して演算増幅器１７の反
転入力９１Ｍ子に接続される。なお、増幅器１４におい
ては歪ｄが発生するものとする。

この構成において、車圧Ｖｉ、Ｖ１、Ｖ、の間には、几− （ＶＩ　　Ｖ２　）ｘ　　Ｖ　１Ｒ４ｖ箇＝　〜Ｖｉ＋Ｖ。

２１＝　　−Ｖ　ｉ　十ｄ　−Ａ−Ｖ　ｉ　　　　　−−（
ｉＦＩ）２Ｖ、＝ａ　　　　　　　　　　・・・・・・（川となる
。よって、出力町原Ｖ。は、ｖｏ−ｖｌ−■。

＝ａ−（ａ−Ａ−Ｖｉ　）＝Ａ　−Ｖ　ｉ　　　　　　　　　　・・・・・・（１
２）となり、中ｄ？全く含まないものと“なる。

次に、第６図は、＠２図に示した実帳例の第２の変形例
を示す。この図において、入力端子１゜け利得−人の増
幅器１４の入力端子に接続されると共に５．抵抗１９（
値Ｒ２）を介して増幅器１２の非反転入力端子に接続さ
れる。増幅器１２の出力端子は、負荷接続端子１５ａに
接続されると共に、抵抗１６（幀Ｒ０）、抵抗１８（値
Ｒｔ）を順次介して接地さね、これら抵抗１６．１８の
接続点はこの増幅器１２の反転入力端子に接続される。

増＠′Ａ器１４の出力端子は、負荷接続端子１５ｂに接
続されると共に、抵抗２５　Ｎ＋＊Ｉ（、）を介し″て
増幅器１２の非反転入力端子に接続される。

この変形例によれば、Ｕｔ圧Ｖｉ、、Ｖ、、Ｖ２の間に
は、Ｖ、＝ａ　　　　　　　　　　　・・川・（１４）とな
るから、出力￥Ｊｊ、ＦＥ　Ｖ　ｏは、Ｖｏ＝Ｖ、−Ｖ
。

＝ｄ−（ｄ−４・Ｖｉ）＝Ａ−Ｖｉ　　　　　　　・・印・（１５）となり、歪
ｄ′ｆｉ−全く含まないものとなる。

次に、第７ｐＡは、第２図に示した実施例の＠３の変形
例を示す。この図において、入力端子１゜は、利得Ａの
増幅器１４０入力端子に接続されると共に、抵抗１８（
値Ｒｔ　　）を介して増幅器１２の反転入力端子に接続
される。この増幅器１２の出力端子は、負荷接続端子１
５ａに接続されると共に、抵抗１６（値Ｒ，）を介して
この増幅器１２の反転入力端子に接続される。増＠器１
４の出力端子は、負荷接続端子１５ｂに接続されると共
に、抵抗２５（値Ｒ１）、抵抗１９（値Ｒ２）全順次介
して接地される。また、これら抵抗２５．１９の接続点
は、前記増幅器１２の非反転大刀端子に接続される。

この変形例によれば、屯田Ｖｔ、Ｖ、　、Ｖ、、の聞に
は、定すれば、Ｖ、＝ａ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・（１７）となるから、出力電圧■。は、ｖｏ＝Ｖ、　−ｖ。

＝ｄ−（Ａ−Ｖ１＋ａ）＝−Ａ・■１　　　　　　　　・・・・・・（１８）と
なり、歪ｄを全く含まないものとなる。

なお、以上に説明した実箭例およびその変形例において
は、第１の増幅器１２をＡ級バイアス状態、また第２の
増幅器１４を８級バイアス状態で各々動作させるものと
したが、これに限らず、第１の増幅器１２をＡ級、第２
の増幅器１４をＡＢ級、または第１の増幅器１２をＡ　
Ｂ　１ａ、第２の増幅器１４ｙｉ−Ｂ級のように、よう
は第１の増幅器ｐのバイアス状態を第２のｆｆ１１１５
１４のバイアス状態より深く（アイドリング堀流を大ぎ
く）すればよい。

さらになお、第２の増幅器１４については、Ｄ級増」幅
、すなわちパルス幅変調増幅回路を用いても良い。

以上の説明から明らかなように、この発明にょる＞（ｆ
力増ｆｌ＠器は、低７１を庄原によって給眠さねかつ入
力信号企へ級またはＡＢＢ級イアス状態で増幅して負荷
の一停に併給する第１の増幅器と、高市。

庄原によって給電されかつ前記入力信号をＡＢ級または
８級バイアス状態で増幅、あるいはＤ級増幅して前記負
荷の他端に供給する第２の増幅器と、前記第１の増幅器
の出力信号Ｐこの第１の増幅器の入力側に帰還する第１
の帰還路と、前記第２の増幅器の出力信号を前記第１の
増幅器の入力ｆｉｌに帰還する第２の帰還路と全具備し
て構成したから、低歪率と高電力効率と全両立させるこ
とができるばかりか、第１の増幅器の回路素子としてそ
れ程高耐圧のものを使用する必要がなく安価に構成する
ことができ、また浮動電圧源を必要としないから更に安
価に構成することができると共に浮ｉｆｄ州テ庄原を使
用することによって生ずるコモンモードノイズ等の問題
も一挙に解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力増幅器の一構成例を示す回路図、第
２１ズはこの発明の一実施例の構成を示す回路図、＠３
図は同実施例の等価回路図、第４図は同実施例の具体回
路図、第５図は同実顎例の第１の変形例の回路図、第６
１図は同実啼例の第２の変形例の回路図、第７図は同実
唯例の第３の変形例の回路図である。１０・・・・・入力端子、１２・・・・・第１の増幅器
、１３ａ、１３ｂ・・・・・　第１の電圧源、１４・・
・・・第２の増幅器、１５ａ、１５ｂ・・・・・負荷接
続端子、２０・・・・・第１の帰還路、２４　ａｓ　２
４ｂ・・・・・第２の電圧源、２６・・・・・第２の帰
還路、２７・・・・・負荷。

Claims

【特許請求の範囲】

第１の電圧源によって給電されかつ入力信号をＡ級また
はＡＢ級バイアス状態で増幅して負荷の一端に供給する
第１の増幅器と、前記第１のｆＩイ圧源より出力電圧が
高い＠２の１毬圧源によって＠正されかつ前記入力信号
をＡＢ級または８級バイアス状態で増幅、あるいはＤ級
増幅して前記負荷の他端にイル給する第２の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力信号をこの第１の増幅器の入力
側に帰還する第１の′Ｊ？ｆＩ還路と、前記第２の増幅
器の出力信号を前記第１の増幅器の入力側に帰還する第
２の帰還路と全具備してなることを特徴とする市力増ｌ
ｌ１ｉ１１器。