JPH0138976Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、電力増幅段に供給される電源電圧
が増幅すべき信号の信号レベルに応じて切り換わ
る電力増幅器において、電力増幅段のバイアスも
電源電圧の切り換えに応じて自動的に切り換わる
ようにした電力増幅器に関する。

従来、小信号に対しては電力増幅段に供給され
る電源電圧を低くする一方、大信号に対してはこ
の電源電圧を高くして電力損失の低減を計つた電
力増幅器が知られている。このような電力増幅器
においては、低電源電圧時に電力増幅段のバイア
スを深くし（例えばＡ級バイアス状態にし）、一
方、高電源電圧時にはこのバイアスを浅く（例え
ばＢ級バイアス状態に）するように切り換えれ
ば、特に小信号レベル時の歪、すなわち音質を大
幅に改善することができる。しかしながら、この
場合、高電源電圧時にバイアスが深くなるような
状態が生じると、電力増幅段における出力トラン
ジスタが、過大コレクタ損失によつて破壊される
危険性がある。したがつて、このバイアスの切り
換えは、電源電圧の切り換えに応じて極めて正確
に行なわれる必要がある。

この考案は、以上の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、電力増幅段のバイ
アスの切り換えが、同電力増幅段の電源電圧の切
り換えに応じて極めて正確になされるようにした
電力増幅器を提供することにある。そしてこの考
案の特徴は、電力増幅段における出力トランジス
タのコレクタに第１の電源電圧（低電源電圧）を
供給するダイオードと、同コレクタに第２の電源
電圧（高電源電圧）を供給する電源切換用トラン
ジスタとを有してなる電力増幅器において、前記
ダイオードが順バイアス状態であれば電力増幅段
のバイアスを深くし、逆バイアス状態であればバ
イアスを浅くするようにしたことにある。

以下、この考案の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。

第１図は、この考案による電力増幅器の第１の
実施例の構成を示す回路図である。この図におい
ては、符号１は増幅すべき信号が供給される入力
端子を示し、また符号２はこの信号を電圧増幅す
る電圧増幅器を示している。そして、この電圧増
幅器２の正側の出力端子およびこれとは同相の負
側の出力端子は、この電力増幅器の電力増幅段３
における一方のドライブトランジスタ（NPNト
ランジスタ）４ａのベースおよび他方のドライブ
トランジスタ（PNPトランジスタ）４ｂのベー
スに各々接続されている。これら両ドライブトラ
ンジスタ４ａ，４ｂのベース間には、バイアス回
路５が設けられている。このバイアス回路５は、
前記ドライブトランジスタ４ａ，４ｂの両ベース
間にNPNトランジスタ６のコレクタ・エミツタ
間を介挿すると共に抵抗７、可変抵抗器８および
抵抗９を順次直列に接続し、またトランジスタ６
のベースを可変抵抗器８の摺動端子に接続すると
共に抵抗１０、可変抵抗器１１およびスイツチ１
２を順次介して前記ドライブトランジスタ４ｂの
ベースに接続して構成されている。

一方、前記ドライブトランジスタ４ａのコレク
タは、電源電圧＋Vh（第２の電源電圧）が供給さ
れた電源端子１３ａに接続され、同トランジスタ
４ａのエミツタは一方の出力トランジスタ
（NPNトランジスタ）１４ａのベースに接続され
ると共に抵抗１５を介して前記ドライブトランジ
スタ４ｂのエミツタに接続されている。また、前
記電源端子１３ａは、一方の電圧切換用トランジ
スタ（NPNトランジスタ）１６ａのコレクタに
接続されると共に、定電流回路１７ａと抵抗１８
ａを順次介して前記ドライブトランジスタ４ｂの
エミツタに接続されている。そして、トランジス
タ１６ａのベースは定電流回路１７ａと抵抗１８
ａとの接続点に接続され、同トランジスタ１６ａ
のエミツタは出力トランジスタ１４ａのコレクタ
に接続されている。また電源電圧＋Vl（第１の電
源電圧であり、＋Vl＜＋Vhなる関係にある）が
供給された電源端子１９ａはダイオード２０ａを
介して出力トランジスタ１４ａのコレクタに接続
され、同出力トランジスタ１４ａのエミツタは抵
抗２１ａを介してこの電力増幅器の出力端子２２
に接続されている。なお、この電力増幅段３にお
いて、負電源側の回路は上記正電源側の回路と全
く対称に構成されており、対応する各構成要素に
はサフイツクスｂが付されている。

次に、符号２３はこの考案におけるバイアス制
御回路を示し、このバイアス制御回路２３は、電
圧検出回路２３ａと開閉制御回路２３ｂとからな
つている。電圧検出回路２３ａは、前記ダイオー
ド２０ａのアノードとカソード（またはトランジ
スタ１６ａのベース）との間の電圧、およびダイ
オード２０ｂのアノード（またはトランジスタ１
６ｂのベース）とカソードとの間の電圧に基づい
て、これら両ダイオード２０ａ，２０ｂが共に順
方向にバイアスされているか、またはこれらダイ
オード２０ａ，２０ｂのうちのどちらか一方が逆
方向にバイアスされているかを検出し、後者の場
合にのみ検出信号を出力するものである。そして
開閉制御回路２３ｂは、この電圧検出回路２３ａ
から検出信号が供給された時のみ、前記スイツチ
１２を開状態にする回路である。

次に、以上の構成におけるこの電力増幅器の動
作を説明する。

まず、バイアス回路５において、可変抵抗器８
は、スイツチ１２が開状態の時に出力トランジス
タ１４ａ，１４ｂが正しくＢ級にバイアスされる
ように調整され、また可変抵抗器１１は、スイツ
チ１２が閉状態の時に出力トランジスタ１４ａ，
１４ｂが正しくＡ級にバイアスされるように調整
されている。ここで今、入力端子１に小信号レベ
ルの入力信号が供給されているとする。この場合
は、ドライブトランジスタ４ａ，４ｂの各エミツ
タに現われる信号のレベルも小さいから、トラン
ジスタ１６ａ，１６ｂはいずれも導通していな
い。したがつてこの場合、出力トランジスタ１４
ａのコレクタにはダイオード２０ａを介して電源
電圧＋Vlが供給され、また出力トランジスタ１
４ｂのコレクタにはダイオード２０ｂを介して電
源電圧−Vlが供給されることになる。このよう
に小信号レベル時には、ダイオード２０ａ，２０
ｂが共に順方向にバイアスされることになるか
ら、電圧検出回路２３ａは検出信号を出力するこ
とはなく、したがつてスイツチ１２は閉状態にな
るから出力トランジスタ１４ａ，１４ｂはＡ級に
バイアスされる。

一方、入力端子１に大信号レベルの入力信号が
供給された場合は、ドライブトランジスタ４ａ，
４ｂの各エミツタに現われる信号のレベルもこれ
に応じて増大する。そしてこの場合、ドライブト
ランジスタ４ａのエミツタ電圧が、出力トランジ
スタ１４ａの電源電圧として電圧＋Vlより高い
電圧を必要とするようなレベルに上昇するとドラ
イブトランジスタ４ｂのエミツタ電圧の上昇によ
つてトランジスタ１６ａが導通し、またドライブ
トランジスタ４ｂのエミツタ電圧が出力トランジ
スタ１４ｂの電源電圧として電圧−Vlより低い
（負側に大きい）電圧を必要とするようなレベル
に低下するとドライブトランジスタ４ａのエミツ
タ電圧の低下によつてトランジスタ１６ｂが導通
する。したがつて出力トランジスタ１４ａ，１４
ｂのコレクタには、入力信号の信号レベルが前記
各レベルを越える領域においては同信号レベルに
応じた電圧（電圧±Vlより大きい電圧）が供給
されることになり、これによつてダイオード２０
ａ，２０ｂのどちらか一方が逆バイアス状態とな
る。したがつてこの場合は、電圧検出回路２３ａ
が検出信号を出力するようになり、この結果スイ
ツチ１２が開状態になつて、出力トランジスタ１
４ａ，１４ｂはＢ級にバイアスされる。

このように、この第１図に示した実施例によれ
ば、小信号レベル時には出力トランジスタ１４
ａ，１４ｂに低電源電圧±Vlが供給されると共
にこれらトランジスタ１４ａ，１４ｂはＡ級にバ
イアスされ、これによつてトランジスタ１４ａ，
１４ｂは過大コレクタ損失状態とならない範囲内
で最適な動作点にて動作し、かつ低歪率、高音質
を達成することができ、また大信号レベル時には
出力トランジスタ１４ａ，１４ｂに信号レベルに
応じた高電源電圧が供給されると共にこれらトラ
ンジスタ１４ａ，１４ｂはＢ級にバイアスされ、
これによつて高効率が達成される。

なお上記実施例においてはバイアスをＡ級とＢ
級との間で切り換えるものとして説明したが、こ
のバイアスをＡ級とAB級との間またはAB級と
Ｂ級との間等で切り換えるようにしてもよい。

次に、第２図は、この考案の第２の実施例の構
成を示す回路図である。この図に示す回路が第１
図に示した実施例と異なる点は、電圧検出回路２
３ａと開閉制御回路２３ｂとの間にホールド回路
２３ｃを設け、電圧検出回路２３ａが出力する検
出信号を所定時間保持して開閉制御回路２３ｂに
供給するようにしたことにある。この第２の実施
例によれば、電源電圧が頻繁に切り換わつても、
バイアスの切り換わり頻度をある程度の値に抑え
ることができ、これによつてより安定したバイア
ス切り換え動作を行なわせることができる。

次に第３図は、上記第２の実施例をオーデイオ
用のステレオパワーアンプに適用した場合の具体
回路を示すもので、この図において第２図の各部
に対応する部分には各々同一の符号が付してあ
る。この図の電力増幅段３において、電源切換用
トランジスタ１６ａ，１６ｂにはNPNトランジ
スタ２６ａ，PNPトランジスタ２６ｂが各々ダ
ーリントン接続されると共に、これらトランジス
タ２６ａ，２６ｂのベース回路にはコンデンサ２
７ａ，２７ｂおよびダイオード２８ａ，２８ｂが
各々設けられ、これによつてトランジスタ２６
ａ，１６ｂの導通状態から非導通状態に移行する
時間が遅延されるようになつている。また、トラ
ンジスタ２６ａのベースと電源端子１９ａとの
間、およびトランジスタ２６ｂのベースと電源端
子１９ｂとの間にはダイオード２９ａ，２９ｂが
各々介挿されてトランジスタ２６ａ（あるいはト
ランジスタ２６ｂ）のベース電圧が不必要に負側
（あるいは正側）に振られないようになつており、
これによつてこれらトランジスタ２６ａ（あるい
はトランジスタ２６ｂ）が蓄積電荷の影響により
立上りが遅れるのを防止している。また電圧検出
回路２３ａは、比較器として構成された演算増幅
器３０等を有してなるもので、電源端子１９ｂの
電圧−Vlとトランジスタ２６ｂのベース電圧V₁
とを比較し、これによつてダイオード２０ｂが順
方向にバイアスされているかまたは逆方向にバイ
アスされているかを検出するようになつている。
またこの電圧検出回路２３ａにはダイオード３１
を介して他のチヤンネルの電力増幅段における電
圧検出点（トランジスタ２６ｂのベースに対応す
る点）から電圧が供給されるようになつている。
また開閉制御回路２３ｂは、ヒステリシスアンプ
として構成された演算増幅器３１等を有してなる
もので、ホールド回路２３ｃの出力電圧V₃がこ
のヒステリシスアンプの上側のスレシヨルド電圧
V_thを越えると演算増幅器３１の出力電圧V₄がロ
ーレベルとなつてNPNトランジスタ３２、PNP
トランジスタ３３がオフとなつて、バイアス切り
換え用のスイツチを構成するNPNトランジスタ
１２′がオフされ、一方、前記電圧V₃が前記ヒス
テリシスアンプの下側のスレシヨルド電圧V_tl以
下に低下すると電圧V₄がハイレベルとなつてト
ランジスタ１２′がオンされるようになつている。

なお、参考までに上記具体回路の各部の波形を
第４図に示しておく。なおこの第４図において、
同図イは出力端子２２に得られる出力信号の電圧
V₀とトランジスタ２６ｂのベース電圧V₁とを示
し、同図ロは演算増幅器３０の出力電圧V₂を示
し、同図ハはホールド回路２３ｃの出力電圧V₃
を示し、また同図ニは演算増幅器３１の出力電圧
V₄を示している。ここで、同図ニにおいて、T₁
で示される期間がバイアスが浅くなり、T₂で示
す期間がバイアスが深く設定されているわけであ
る。

以上の説明から明らかなように、この考案によ
る電力増幅器は、電力増幅段における出力トラン
ジスタのコレクタは第１の電源電圧（低電源電
圧）を供給するダイオードと、同コレクタに第２
の電源電圧（高電源電圧）を供給する電源切換用
トランジスタとを有してなる電力増幅器におい
て、前記ダイオードが順バイアス状態であれば電
力増幅段のバイアスを深くし、逆バイアス状態で
あれば同バイアスを浅くするバイアス制御回路を
設けたから、電力増幅段の電源電圧の切り換えに
応じて同電力増幅段のバイアスを極めて正確に切
り換えることができ、これによつて小信号レベル
時における低歪率、高音質および大信号レベル時
における高効率を達成することができ、しかも出
力トランジスタが過大な電力損失によつて破壊さ
れるような恐れが全くない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１の実施例の構成を示す
回路図、第２図はこの考案の第２の実施例の構成
を示す回路図、第３図は同第２の実施例の具体回
路図、第４図は第３図に示した具体回路の各部の
波形図である。 ３……電力増幅段、４ａ，４ｂ……ドライブト
ランジスタ、５……バイアス回路、１３ａ，１３
ｂ，１９ａ，１９ｂ……電源端子、１４ａ，１４
ｂ……出力トランジスタ、１６ａ，１６ｂ……電
源切換用トランジスタ、２０ａ，２０ｂ……ダイ
オード、２３……バイアス制御回路、２３ａ……
電圧検出回路、２３ｂ……開閉制御回路、２３ｃ
……ホールド回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電力増幅段における出力トランジスタのコレク
   タに第１の電源電圧を供給するダイオードと、ベ
   ースにこの電力増幅段の増幅信号に対応する信号
   が供給されコレクタに前記第１の電源電圧より大
   きい第２の電源電圧が供給されかつエミツタが前
   記出力トランジスタのコレクタに接続された電源
   切換用トランジスタとを有してなる電力増幅器に
   おいて、前記ダイオードが順バイアス状態であれ
   は前記電力増幅段のバイアスを深くし、前記ダイ
   オードが逆バイアス状態であれば同バイアスを浅
   くするバイアス制御回路を設けたことを特徴とす
   る電力増幅器。