JPH03106207A - 増幅回路 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はオフセット補償機能を備える増幅回路に関し、
特に低電圧電源駆動のオーディオ機器に好適な増幅回路
に関する。

（ロ）従来の技術 第２図および第３図を参照して従来の増幅回路を説明す
る。

第２図は増幅ＢＡの非反転入力端子に信号振幅Ｖ，、イ
ンピーダンスＲ，で表される交流信号源を接続し、増幅
ＷＡの出力端子Ｖ　１０と反転入力端子間に抵抗ＲＩＯ
とＲ　１１からなる負帰還回路を接続してなる非反転増
幅回路を示す。なお、符号ｖｏＦは増幅ＷＡの入力段ト
ランジスタの特性の差あるいは入力回路のインピーダン
スの差に起因して増幅３Ａの入力段に発生するオフセッ
トを電圧で表現したものである。

この非反転増幅回路の増幅器出力■１。は増幅器Ａの開
ループ利得が充分大きい場合には、Ｖ　＋ｏ＃　ＶＯＦ
　（Ｒ　＋ｏ＋　Ｒ　＋＋）　／　Ｒ　＋、＋Ｖ，（Ｒ
ｌ。＋Ｒ，．）／Ｒ，，　　・・・・（１）で与えられ
、増幅回路出力Ｖｌｌは前記第（１）式で与えられる増
幅器出力Ｖ　ｔＨの直流或分をカップリングコンデンサ
Ｃ１。によって遮断したものであって、 ■＋＋’ｉＶｓ　（Ｒ＋ｅ＋Ｒ＋＋）／Ｒ＋＋　　・・
・・（２）で与えられる。

この非反転増幅回路は高入力インピーダンスが得られる
理由により、イコライザアンプ等、オーディオ回路の初
段に広く使用されているものであるが、ダイナミックレ
ンジが狭い増幅器を使用できない欠点を有している。即
ち、上記第（２）式で与えられる入出力特性はダイナミ
ックレンジ内で戊立するものであり、低電圧駆動される
等の理由によりダイナミックレンジが狭い増幅器におい
て、前記第（１〉式の右辺の第１項或分Ｖ。，（Ｒ，。

＋　Ｒ　＋＋）　／　Ｒ　＋＋の値が出力ダイナミック
レンジに比較して無視できない大きさとなる場合には、
この増幅回路は交流出力の半波がクリップして、忠実な
増幅が不可能となる。特に、この増幅回路に１．５Ｖ程
度の単一電源で動作するＳＥＰＰ構戒の増幅器が使用さ
れる場合には、ＶＯＦ（Ｒｌ。＋Ｒｚ）　／　Ｒ　＋＋
の値は容易にこの増幅器の出力ダイナミックレンジ（±
０，５Ｖ）に達して、忠実な増幅が不可能となる。

そこで、このような問題を回避するため、低電圧動作の
増幅回路には第３図の溝戊の増幅回路が採用される。

第３図において、コンデンサＣ．はオフセット補償のた
めに付加されるコンデンサである。この増幅回路の周波
数特性は主としてこのコンデンサＣ，。と抵抗Ｒｆｆｌ
の時定数に依存するため、増幅回路の周波数特性を悪化
させないよう、抵抗Ｒ．を高抵抗とするか、コンデンサ
Ｃ！。を大容量としなければならない。しかし、抵抗Ｒ
，１の値は増幅器の閉ループ利得制御のために大きさが
制限されており、また熱雑音の問題により大きく設定す
ることが困難であって、抵抗Ｒｔｌには通常ＩＫΩ以下
の抵抗が、そしてコンデンサＣ，。には５０μＦ程度の
大容量コンデンサが使用されている。

第３図に示す増幅回路の増幅ＢＡの出力Ｖ８。は増幅器
Ａの利得が充分大きい場合には、位相戊分？無視すると
、 Ｖ　＊ｏ！＝ｆＶ　ＯＦ　Ｉ　（　Ｒ　ｔ＊＋　Ｒ　＊
＋）″＋Ｘ，！ｌ　Ｉ／１／　ｌ　Ｒｓ＋■　＋　ｘ　
１１　１’″＋Ｖｓ　Ｉ　（Ｒｘｏ＋　Ｒａｔ）　”＋
Ｘ，”ｌ　””／　！　Ｒ　＊＋”　＋　Ｘ　，”ｌ　
”’　　・・・・（３）で与えられる。ただし、Ｘ４、
Ｘ．はコンデンサＣ，。のそれぞれ直流、交流に対する
リアクタンスである。

ここで、ｘ，＝■であり、周波数帯域においてＲ，１≧
Ｘ．に設計されていることを考慮すると、上記第（３）
式は、 Ｖ＊ｏ’ｉＶｏｒ＋ｖＳ　（Ｒ！０＋　Ｒ！ｌ）／Ｒｔ
＋・・・・（４） で近似される。また、カップリングコンデンサＣ！，を
介する増幅回路出力Ｖ冨，は前記第（４）式の右辺第１
項の直流戊分を遮断したものであって、ＶｔｏＬ：ｉＶ
ｌ　（Ｒｔａ＋Ｒｔ＋）　／　Ｒ２１　　・・・・（５
）で与えられる。

上記第（４）式に示されるように、この増幅回路は出力
換算のオフセット電圧が入力オフセット電圧に等しく、
オフセット電圧による増幅器出力のクリップの問題は解
決されているものの、新たに大容量のコンデンサを必要
とする欠点を有している。また、低電圧動作する増幅回
路はチップ部品により組立てられるのが普通であるが、
今日このような大容量コンデンサをチップ化する技術は
提供されておらず、組立て工程が繁雑になる欠点を有し
ている。

（・・）発明が解決しようとする課題 本発明は従来技術に存する上記した課題を解決すること
を目的とするものであり、オフセット補償のための大容
量コンデンサが不要の増幅回路を提供することを目的と
する。

（二）課題を解決するための手段 本発明は、負帰還接続される増幅器と、この増幅器の出
力端子に一端が接続される抵抗および基準電位に一端が
按続される比較的小容量のコンデンサからなる直列回路
と、一対の比較入力端子が前記直列回路の抵抗とコンデ
ンサとの接続点および基準電位にそれぞれ接続され、出
力端子が前記増幅器の入力端子に接続される比較器から
構戊される。

０）作用 比較入力端子が前記直列回路の抵抗と比較的小容量のコ
ンデンサとの接続点および基準電位にそれぞれ接続され
、出力端子が前記増幅器の入力端子に接続される比較器
は、所定の周波数帯域の交流信号に対しては応勧せず、
出力オフセット電圧のみを比較益の遭移利得分のｌとす
るよう作用しもって大容量のコンデンサを使用すること
なくオフセット補償を行うよう作用する。

（へ）実施例 以下、第１図を参照して本発明の一実施例を説明する。

本実施例は負帰還抵抗Ｒ０とＲ１により閉ループ利得が
制御される増幅ＷＡ、比較器ＣＰ、定電流源ＣＣＳ，ｔ
源電圧ＶＣＣの１／２の電圧を発生する基準電位源（基
準電位のみを図示し、基準電位源は図示しない）、一端
が増幅ｉ３Ａの出力端子に接続される抵抗Ｒ，および一
端が基準電位に接続される比較的小容量のチップコンデ
ンサＣ１からなる第１の直列回路、および一端が増幅Ｗ
Ａの出力端子に接続されるコンデンサＣｔおよび一端が
基準電位に接続される抵抗Ｒ，からなる第２の直列回路
からｉｌｌ或される。なお、この増幅回路は個別部品に
より構威されても差し支えないが、増幅ｙＡ、比較器Ｃ
Ｐ、定電流源ＣＣＳ、基準電位源を単一のチップに集積
化することは特に有効である。符号Ｖｏ，は増幅器Ａの
入力段トランジスタの特性の差あるいは入力回路のイン
ピーダンスの差に起因して増幅ＷＡの入力段に発生する
オフセットを電圧で表現したものである。

続いて、上記構或の実施例の動作を直流動作と交流動作
に分けて説明する。

交流信号源の振幅ｖＳがＶ，＝０のときには、増幅ａＡ
の出力電圧は明らかに直流戊分のみとなる。これをＶ．
とすると、比較器ＣＰの非反転入力電位Ｖ，はＶ１６に
抵抗Ｒ，の抵抗降下を加算した値であり、 Ｖｓ”Ｖｚ＋　Ｉ　ｏＲ＊　　　　　　　　　・”　・
・（６）で与えられる。また、比較器ＣＰの遭移利得を
ＧｃＰとすると、比較ＷＣＰの出力ｖｃｐは、Ｖｃｐ＝
　ＣＶ，ａ＋　ＩｏＲｓ−Ｖｃｃ／２）Ｇｃｐ・・　・
（７） で与えられる。従って、直流動作時の増幅器出力Ｖ．は
、 ＩＶｏｐ−Ｖ＋４Ｒ＋／　（Ｒｅ＋Ｒ＋）−　（Ｖ　＋
ａ＋　Ｉ　ｏＲ　ｔ−　Ｖｃｃ／　２　）　ＧＣＰＩ　
ＧＡ＝Ｖ，，　　　　　　　　　　　　　・・・・（８
）より、 Ｖ１４＝ ＩＶＯＦ−　（　１　ｏＲ−−Ｖｃｃ／’２　）Ｇｃｐ
ｌ　　ＧＡ／　Ｉ　１　＋ＧＡＲＩ／　（ＲＯ＋Ｒｌ）
＋ＧＣＰＧＡＩ・　・　・　・　（９〉 で与えられる。さらに、上記第（９）式の右辺の分母、
分子をＧｃｐＧＡで除算すると、Ｇ　ＣＰＧ　Ａ＞　１
であるので、 Ｖ．’ｉＶｏｒ／　Ｇｃｐ＋Ｖｃｃ／　２　−　１　ｏ
Ｒｔ・　・　・　・　（ｌＯ） が得られる。ここで、Ｖ　ｏｒ／　Ｇ　ｃｐの値は極め
て小さい値であり、ＩｏＲｔの値を設計により微小量と
することができるので、結局、 Ｖ１，ξｖｃｃ／２・・・・（ｌ１） が得られる。

上記第（１１）式は比較器ＣＰの動作により増幅器出力
の直流レベルが略Ｖ　ｃｃ／　２に固定されることを示
している。

次に、増幅器Ａの出力の交流戊分をＶ．、コンデンサＣ
１のリアクタンスをＸ．とすると，比較器ＣＰの比較入
力端子の交流電圧Ｖ，は、Ｖ　ｓ−　Ｖ　＋−Ｘ　−／
　Ｉ　Ｒ　ｔ”　＋　Ｘ　−’ｌ　””　・・・（１２
）で与えられる。よって、比較器ＣＰの出力ｖｃｐはＶ
　ｃｐ＝　Ｖ　＋　．Ｘ　−Ｇ　ｃｐ／　ｔ　Ｒ　ｗ”
　＋　Ｘ　１１　””・・・・（１３） となる。ここで、Ｒｔ，Ｘ−はＶ１．の周波数に対して
Ｒ，＞Ｘ，に選ばれているので上記第（ｌ３）式は、Ｖ
ｃｐ＝　Ｖ　ｌ．ＧｃＰＸ，／　Ｒｔ　　　　　・・”
　・（１４）と簡素化される。

よって、増幅ＳＡの交流出力Ｖ．は、 ＩＶｓ−Ｖ．Ｒ＋／　（Ｒｏ＋Ｒ＋） −ｖ，，ＧｃｐＸ．／Ｒ．ｌ　　ＧＡ　　＝Ｖ，　　・
　・（１５）より、 ■＋−　　１　１　＋　ＲＩＧＡ／　　（　　Ｒｏ＋　
Ｒ＋）１＝ＶＳＧＡ　　　Ｖｌ。Ｘ−ＧＣＰＧＡ／　　
Ｒ２・　・　・　・　（１６） となる。ここで、Ｖヨの最大値においてＶ．，Ｘ．／Ｒ
１ξ０となるようにＸ　．／　Ｒ　！を設計しておけば
、比較６ＣＰは交流出力信号Ｖ．には応動せず、上記第
〈ｌ６）式の右辺第２項は零となる。よって、増幅器の
交流出力Ｖ．は， ｖ．＝ｖｓ　（Ｒｌｌ＋ＲＩ）　／　Ｒ＋　　　・・・
・（１７）で近似される。この第（１７）式は本実施例
の増幅回路が交流信号に対して、負帰還回路（Ｒｅ，Ｒ
＋）のみにより利得制御されることを証明している。

なお、実施例の出力オフセット電圧は極めて微小である
ため、カップリングコンデンサＣ，および抵抗Ｒ，から
なる第２の直列回路は省略することが可能である。

以上、本発明を非反転増幅回路に適用する例につき説明
したが、本発明が反転増幅回路にも、さらには単なる増
幅回路以外、例えばイコライザアンプ等にも適用可能で
あることは当業者に明らがである。

（ト）発明の効果 以上述べたように本発明によれば、チップ化が可能な，
比較的小容量のコンデンサが使用できるため、増幅回路
の組立てに際し、組立て工程が簡素化されると共に増幅
回路のサイズを小さくすることができる。

また、出力換算のオフセット電圧の値は比較器の遷移利
得分の１となって、極めて小さい値となるため、カップ
リングコンデンサをも省略して、ＯＣＬ構或とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を非反転増幅回路に適用する実施例の回
路図、 第２図は従来の非反転増幅圃路の回路図、第３図はオフ
セット補償機能を備える従米の非反転増幅回路の回路図
である。 Ａ・・・増幅器、　ＣＰ・・・比較器、　ＣＣＳ・・・
定電流源、　Ｖ０１・・オフセット電圧、　Ｖ１・・交
流信号源振幅、　　Ｒｓ・・・信号源インピーダンス。 １図 出顆人　三洋ｔ機株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）負帰還接続される増幅器と、この増幅器の出力端
   子に一端が接続される抵抗および基準電位に一端が接続
   される比較的小容量のコンデンサからなる直列回路と、
   一対の比較入力端子が前記直列回路の抵抗とコンデンサ
   との接続点および基準電位にそれぞれ接続され、出力端
   子が前記増幅器の入力端子に接続される比較器から構成
   される増幅回路。
2. （２）前記増幅器が１．５Ｖ単一電源で動作するＳＥＰ
   Ｐ構成の増幅器であることを特徴とする請求項１記載の
   増幅回路。
3. （３）前記増幅器および比較器が単一チップに集積化さ
   れることを特徴とする請求項１記載の増幅回路。