JPH039607A

JPH039607A - 低歪率ｄ級電力増幅器

Info

Publication number: JPH039607A
Application number: JP1142156A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Mochimaru; 持丸　正義
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1991-01-17
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH0744403B2

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】「産業上の利用分野」本発明は電気信号の電力を増幅するＤ級電力増幅装置に
関する。

「従来の技術ｊ１氏周波の電気信号を高電力効率で増幅する装置として
ＢＤ級電力増幅器が知られている。

この増幅器は、アナログ人力信号を正半波と負半波の二
系統の半波信号に分解し、各々をパルス幅変調器で高周
波の二値信号に変換し、スイッチングトランジスタおよ
び直流電源からなる二値ＩＮ号増幅器によりこれらを電
力増幅してから加え合わせ、復調用ＬＣローパスフィル
タにより低周波基本信号を取り出して負荷抵抗に供給す
る。

この増幅器の二値信号増幅用トランジスタはオン・オフ
のスイッチ動作を行うため、電力損失がＡ級、Ｂ級動作
の場合に比べ著しく低減され９０％を越える高い電力効
率が得られる。

「発明が解決しようとする課題」しかし、この増幅器は、信号電圧の零レベル付近で正・
負信号系統が交代するため、この付近に除去困難な不感
帯が生じ大きなりロスオーバ歪みを発生する欠点があっ
た。この増幅器の他の欠点は、二値信号電力増幅用トラ
ンジスタとして正半波用と負半波用の一組の相補形トラ
ンジスタを要する点にある。これらは高周波、大電力信
号を扱うため高価であり種類も少ない。これらの欠点が
実用化および低価格化の障害となっていた。

［課題を解決するための手段ｊこれらの欠点を改善するため、本発明の増幅装置は、絶
対値回路、極性再生回路、および制御回路を用いて二値
信号増幅系を一系統に低減している。従って、相補形ト
ランジスタを要しない。また、極性再生回路内の終段ト
ランジスタ群に印加された活性化電圧によりクロスオー
バ歪みが除去される。新たに付加された回路では低周波
信号のみを扱うため、これに用い得る半導体の種類は豊
富であり価格も低い。

「作用」この増幅装置では、アナログ入力信号が絶対値回路で絶
対値信号に変換され、これに終段トランジスタ活性化用
電圧が加算されて一系統のみの増幅用信号となる。この
信号がパルス幅変調器で二値化され、二値信号増幅用ト
ランジスタにより電力増幅され、ＬＣフィルタにより復
調される。

この復調出力電力のうち、絶対値信号成分は極性再生回
路内の終段トランジスタ群により正・負極性が付与され
て負荷に供給され、活性化電力成分は極性再生回路内の
終段トランジスタｕ′Ｆ−の活性化に費やされる。

制御回路は、分割された人力信号から正半波に対応する
信号と負半波に対応する信号とを発生する。これらの信
号は前記極性再生回路内の終段トランジスタ群の制御電
極に人力され、負荷電流の方向と流量が制御される。二
値増幅の際に発生した歪み電力は、終段トランジスタＪ
ｒｌ−の活性と負帰還により除去される。

「実施例」次に本発明を実施例を用いて説明する。

第１図は、本発明を応用した増幅装置の絶対値回路、パ
ルス幅変調回路、二値信号増幅回路、および復調回路の
結線図である。

低周波アナログ信号源１からの入力信号は、抵抗および
キャパシタからなる位相補正回路により進相され絶対値
回路に導かれる。絶対値回路は、演算増幅器４とダイオ
ードおよび抵抗からなる半波分類回路と、この出力と進
相信号を加算する抵抗２および３から成る。端子５には
入力信号電圧の絶対値に比例する信号電流と抵抗６から
の終段トランジスタ活性化用バイアス電流を加えた増幅
用信号電流が流れ、演暮増幅器７の出力端子８に負極性
の増幅用電圧信号が発生する。

この電圧信号は、パルス幅変調器９により二値信号に変
換され、二値信号増幅用のＮＭＯ３形スイッチングトラ
ンジスタｌＯにより電力増幅され、ＬＣＣコロ−パスフ
ィルタ１２１３により復調され端子１５に出力される。

１４はキャッチダイオード、１１は３０ｖの直流電源で
ある。無人力信号時は約−１ｖの静活性化電圧のみが端
子１５に出力される。

本例のパルス幅変調器９は自励形ＰＷＭ回路に相当する
が、他励形回路を用いてもよい。

以上の回路構成によれば、一系統の二値信号系で全波が
増幅され、低性能で高価なＰチャンネル形電界効果トラ
ンジスタの使用を回避できる。

第二図は、第一図の回路に接続される極性再生回路およ
び制御回路の結線図である。

信号源１から分割入力されたアナログ信号は、可変抵抗
１６により振幅調整されて制御回路内の半波分離回路に
加えられる。演算増幅器１７とダイオードおよび抵抗の
一部は半波分離回路を構成しており、端子工８には人力
信号電圧の負半波に相当する信号が正極性電圧として発
生する。この電圧と可変抵抗１６の端子電圧の和から入
力信号電圧の正半波に相当する差信号を作り端子１９に
出力する。

２０および２１はダイオード間に０．６ｖの順バイアス
電圧を加え応答時間を短縮するための定電流ダイオード
と抵抗であり、２２は信号電圧の１％に相当。

する動的活性化電圧を加えるための抵抗である。

端子工８から抵抗２３を介して極性再生回路内の演算増
幅器２４に入力された負半波制御信号は、反転され半ブ
リッジを形成する終段トランジスタ２５・２６のベース
に人力される。復調出力に挿入された一１ｖの活性化電
圧は、小入力信号時にはトランジスタ２５・２６のコレ
クタ・エミッタ間にほぼ−０，５ｖずつ配分されこれら
のトランジスタを活性領域に置く。従って、出力端子２
７には入力信号の負半波にほぼ比例した信号電圧が得ら
れる。２８は端子２７の無信号時直流電位を約−０，５
ｖに規定するための抵抗であり、２９および３０はトラ
ンジスタ２５・２６に５ｉＡのアイドリング電流を与え
るための抵抗および定電流ダイオードである。トランジ
スタ２５・２６への電力は復調出力端子１５から供給さ
れる。

一方、端子１９から極性再生回路内に人力された差制御
信号は、演算増幅器３１により極性が反転され他の半ブ
リッジを形成する終段トランジスタ３２・３３のベース
に人力される。この回路の動作は前記半ブリッジと同様
である。従って、出力端子３４には入力信号の正半波に
ほぼ比例する負極性の差信号電圧が得られる。

８Ωの負荷抵抗３７への出力電圧は、出力端子２７と３
４の電位差となるため負小波成分が打消され入力信号の
増幅電圧となる。打消し量は可変抵抗２３により微調節
される。抵抗３５および３６による負帰還により終段ト
ランジスタ群で発生した歪とこれらに印加された復調電
力の歪み成分が除去されるため、歪率が０．２％以下に
低減される。また、電力効率は大出力時には８８％程度
に達し、電源１１の電圧がより尚い場合には更に上昇す
る。

「発明の効果」本発明による増幅装置は以上の説明のように構成されて
いる結果、二値信号増幅回路で発生する歪みを大幅に低
減することが可能となり、大電力増幅器および携帯用機
器等えの応用が著しく促進される。また、高周波型カス
イツチング素子−個で全波の電力が増幅されるため、Ｐ
チャンネル形スイッチング素子の使用が回避され、増幅
回路の集積化、小型化、低価格化が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第一図は本発明を応用した増幅装置の絶対値回路、パル
ス幅変調回路、二値信号増幅回路、および復調回路の結
線図、第二図は第一図に示した回路に接続される極性再
生回路および制御回路の結線図である。１・・信号源、９・・変調器、１１・・直流電源２０・
・定電流ダイオード、３７・・負荷抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

「１」電気入力信号の絶対値を出力とする回路と、この
出力信号を二値信号に変調して信号電力を増幅する回路
と、この増幅出力を復調するＬＣフィルタ回路と、その
復調出力を負荷に供給する際の電流の向きを制御する極
性再生回路と、前記入力信号から前記極性再生回路への
制御信号を発生する制御回路を備えることを特徴とする
電気信号増幅装置。