JPH04357704A - 単一の供給源を持つ２つの増幅器を含む高効率電力オーディオ増幅器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、単一の供給源を持つ
２つの増幅器を含む高効率の電力オーディオ増幅器にか
かわる。

【０００２】

【従来の技術】オーディオ信号はしばしば、ブリッジ構
成において、又は反対位相の対応する信号によって支配
される負荷を伴なって動作されるＡ−Ｂ級の１対の電力
増幅器ブロックを用いて増幅される。正弦波信号に対す
るこの型式の増幅器からの出力曲線は、出力電力のない
０％から出発して、最大の出力電力の状態の下において
７０％に達する。

【０００３】また、Ｄ級のスイッチ型電力増幅器はより
大きな出力を得る、従って一定の電力に対して低い消費
を得るために使用されることも公知である。これらは、
約９５％にもなる非常に高い効率を有しているが、しば
しば、歪の問題を生じさせると同時に、そのデバイスの
外部における回路をかなり複雑にする。Ｇ級における増
幅器は、これらの代替として使用できる。こうした増幅
器において、Ａ−Ｂ級の通常の最終段は、出力信号の振
幅に依存して切り換えられる２つの供給電圧によって給
電される。

【０００４】低い電力レベルに対して、これらは、従来
の増幅器と比較して、効率においてはるかに良好である
。これは特に、実質的にガウス型の振幅分布を有する音
楽的入力信号に対して適用し、かかる入力信号は、従来
でのＡ−Ｂ級増幅器と比較してのシステムでの効率を効
果的に倍増させることができる。こうしたＧ級増幅器の
利点は、それらが１つ以上の給電回路を必要とするとい
う事実にある。

【０００５】代替として、本願出願人の名義で１９８９
年１０月３１日付にて提出されたイタリヤ共和国特許出
願第２２２２８　Ａ／８９号で詳述されている如く、そ
こには、入力信号のレベルに依存して単一終端からブリ
ッジへ又はその逆に切り換えられる１対のＡ−Ｂ級増幅
器ブロックを使用することによりＧ級をシュミレートで
きる可能性がある。

【０００６】この配列での主な不都合は、単一終端から
ブリッジへ通過するときにおける一定の利得を維持する
ために、特に高速であって、それ故、高価で複雑な差動
フィードバック増幅器を必要とすることにある。Ｇ級を
シュミレートするかかる増幅器の使用はまた、単一終端
動作の場合に負荷の連続的成分を除くことになる大きな
静電容量を負荷と直列に与える。しかしながら、その存
在は、充電及び放電に要する時間のために、単一終端か
らブリッジへの避けがたいスイッチング遅延を導入する
。こうした遅延は増幅器の全体的効率に悪い影響を与え
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、高
い効率を有するＧ級をシュミレートし、単一終端動作の
場合での利得がブリッジ動作におけるものに等しく、そ
して単一終端からブリッジへの切換えに際して、入力信
号の出力波面に本質的遅延を生じさせない電力オーディ
オ増幅器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、単一の入力
信号によって駆動され、負荷の２つの端子に接続される
それらの出力を持つ反対位相の第１及び第２の増幅器ブ
ロックと、その入力信号が絶対値において予め決められ
た閾値レベル以下であるときにそれら増幅器ブロックの
１つを無能化する回路手段とからなっている単一の供給
源を持つ電力オーディオ増幅器において、１つ又は２つ
の増幅器ブロックでもって動作するときでの増幅器利得
を一定に維持できる受動のフィードバック・システムは
負荷の端子と第１及び第２の増幅器ブロックへの入力と
の間に置かれていることを特徴とする電力オーディオ増
幅器によって達成される。

【０００９】本発明による増幅器は、２つの増幅器ブロ
ックでの機能から１つの単一増幅器ブロックへ、つまり
、ブリッジから単一終端への増幅器の切換えを遅延させ
ることのできる遅延ブロックを含んでいる。最後に、負
荷と並列に置かれている直列の２つの抵抗間の共通の結
節に接続された入力を有し、その出力がブリッジ動作で
の負荷上における電圧を平衡させるように前記無能化さ
れた増幅器に作用的に接続される相互コンダクタンス増
幅器も考慮されている。

【００１０】この様に、負荷上におけるかなりの電力は
単一の比較的低い供給電圧でもって得られ、音楽的信号
があるときにそのデバイスから放散される電力はかなり
低くて済む。結果的に、その増幅器の効率は高く、その
利得は増幅器が動作する方法　（単一終端又はブリッジ
）　に無関係であり、それ故、入力信号のレベルにも関
係がない。

【００１１】また、ここでは、遅延のない増幅器も本質
的に得られ、その内部での切換えは入力信号の各波面に
基づいて行われる。この発明の特長は、添付図面で限定
的でない例として例示されている実施例から明らかにな
ろう。

【００１２】

【実施例】図１を参照するに、単一の供給源Ｖｅｅ　と
、一緒にそれぞれ接続されている非反転及び反転入力を
持つＡ−Ｂ級における２つの増幅器ブロックＡ１及びＡ
２は、これ又一緒に接続されているそれらの反転及び非
反転入力における入力電圧Ｖｉｎ　によって駆動される
。信号Ｖｉｎ　に対する入力と増幅器Ａ１，　Ａ２への
入力との間には、コンデンサＣが直列に置かれていて、
バッファＢ１及び抵抗Ｒ１を減結合している。バッファ
Ｂ１の機能は理想的でない電圧発生器Ｖｉｎ　の直列抵
抗の影響を打消すことにある。

【００１３】増幅器Ａ１の出力は負荷Ｌの一方の端子Ｖ
ｏｕｔ１に接続されていて、負荷Ｌの他の端子Ｖｏｕｔ
２は第１のスイッチＩ１を介して増幅器Ａ２の出力に接
続され且つ第２のスイッチＩ２を通して接地されている
。上述したスイッチの目的は後で記述されよう。負荷Ｌ
の端子Ｖｏｕｔ１と増幅器Ａ１の反転入力との間にはフ
ィードバック抵抗Ｒ２が設けられ、そして負荷Ｌの端子
Ｖｏｕｔ２と増幅器Ａ２の反転入力との間にはフィード
バック抵抗Ｒ３が設けられている。 増幅器Ａ２の反転入力は抵抗Ｒ４を通して接地されてい
る。

【００１４】また、図１での増幅器は閾値検出器ブロッ
クＲＳを含み、ブロックＲＳは、その非反転及び反転入
力において入力電圧Ｖｉｎ　を受信でき、他の入力のそ
れぞれにおいて基準電圧＋Ｖｒｅｆ，　−Ｖｒｅｆを受
信している第１及び第２の増幅器ブロックＳ１及びＳ２
からなっている。増幅器Ｓ１及びＳ２に縦続して、ＯＲ
ゲートＬ２が設けられ、その出力Ｕ１は入力信号の閾値
Ｖｉｎ　の絶対値が越えられたかどうかを示している。 閾値検出器ブロックＲＳと直列に切換え遅延ブロックＴ
１が設けられていて、そのブロックＴ１の出力は、スイ
ッチＩ２をじかに制御すると共に、インバータＩ３を通
してスイッチＩ１を制御する。ブロックＴ１の機能は、
スイッチング・ピークにより発生される外乱を回避する
ために、ブリッジから単一終端への増幅器の切換えを遅
らせることにある。

【００１５】図１における増幅器の動作は以下の通りで
ある。入力信号Ｖｉｎ　の絶対値が予め決められた閾値
以下に止どまる限り、閾値検出器ブロックＲＳの論理出
力Ｕ１はスイッチＩ２を閉成し、そしてスイッチＩ１を
開成する。かくして、増幅器Ａ２はトライステート　（
３状態）　の状態、つまり、出力の規定されない非導通
の状態にある。増幅器Ａ１は単一終端の動作状態に置か
れ、その等価回路は図２に示されており、そこで、Ｒｘ
はスイッチＩ２の接地抵抗を示しそしてＲＬは負荷抵抗
を示している。負荷Ｌは電圧Ｖｏｕｔ１により単独に給
電されるが、他の端子は事実上零の電圧Ｖｏｕｔ２があ
る。

【００１６】この場合での増幅器利得、つまり、負荷Ｌ
の端子における電圧と入力電圧Ｖｉｎとの間における比
率は、示されてはないが簡単な推算から解るように、抵
抗Ｒｘに無関係であり、そして抵抗Ｒ１とＲ１との間の
比率のみに依存している。さてここでは、入力信号Ｖｉ
ｎ　の絶対値が予め決められたスイッチング閾値を越え
るものと仮定する。そこで、閾値検出器ブロックＲＳの
論理出力Ｕ１はスイッチＩ２を開成し、そしてスイッチ
Ｉ１を閉成する。こうした状態の下で、増幅器Ａ２は増
幅器Ａ１と一緒に導通し始め、その等価回路は、図３に
示されているように、ブリッジの動作状態に対応してい
る。

【００１７】ここでの増幅器利得が、前に記述したのと
同様に、抵抗Ｒ２とＲ１との間の比率にのみ依存するこ
とは簡単な推算によって確認できる。この動作状態は、
入力信号Ｖｉｎ　が予め決められた閾値以下になって、
単一終端の動作状態に戻るまで継続する。この戻り動作
は、繰り返しの切換えにより作り出されるいづれかの歪
を回避するように、ブロックＴ１により導入される幾ら
かの遅延をもって行われる。

【００１８】図４に例示されている変形例によると、そ
こでは相互コンダクタンス増幅器ＴＲが使用され、その
非反転入力には、負荷Ｌと並列にある２つの抵抗Ｒ６，
　Ｒ７間における共通の結節Ｃから得られる電圧が印加
されており、そしてその反転入力は接地されている。増
幅器ＴＲからの出力は、インバータＩ３の出力によって
制御されるスイッチＦを通して増幅器Ａ２の反転入力に
接続され、増幅器Ａ２の反転入力は抵抗Ｒ５を介して増
幅器Ａ１の非反転入力に接続されている。

【００１９】特に、相互コンダクタンス増幅器ＴＲの機
能は負荷上における電圧を平衡させることにある。増幅
器ＴＲに接続されているスイッチＦは、その増幅器が単
一終端された状態で動作するときに、つまりこの場合に
は、信号Ｖｏｕｔ１が存在するときに、増幅器ＴＲから
の出力を切り離すように作用する。図５は、図４に例示
されているものに対する修正例であり、そこにおいて、
増幅器ＴＲの出力はスイッチＦを介して増幅器Ａ２の非
反転入力に接続され、増幅器Ａ２の非反転入力は抵抗Ｒ
５を通して増幅器Ａ１の反転入力に接続されている。

【００２０】最後に、図６に例示されているように、増
幅器ＴＲからの出力は増幅器Ａ２の中間結節に接続され
ている。この回路配列は、スイッチＦを必要としないた
めに、最も簡単であることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電力増幅器の回路図である。

【図２】単一終端動作状態における、図１に示される増
幅器への等価回路図である。

【図３】ブリッジ動作状態における、図１に示される増
幅器への等価回路図である。

【図４】平衡された負荷を有する、図１に示された回路
の１変形例を示す回路図である。

【図５】平衡された負荷を有する、図１に示された回路
の他の変形例を示す回路図である。

【図６】平衡された負荷を有する、図１に示された回路
の更に他の変形例を示す略示図である。

【符号の説明】

Ｖｉｎ　入力信号　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　Ｖｏｕｔ１，　Ｖｏｕｔ２　　端子 Ｌ，　２　　負荷　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　Ａ１，　Ａ２　　増幅器ブロック Ｉ１，　Ｉ２　　スイッチ　　　　　　　　　　　　　
　　　Ｒ１，　Ｒ２，　Ｒ３，　Ｒ４，　Ｒ５，　Ｒ６
，　Ｒ７　　抵抗 ＲＳ　　閾値検出器ブロック　　　　　　　　　　Ｔ１
　　遅延ブロックＴＲ　　相互コンダクタンス増幅器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　単一の入力信号　（Ｖｉｎ）によって
   駆動され、負荷　（Ｌ）　の２つの端子　（Ｖｏｕｔ１
   ，　Ｖｏｕｔ２）　に接続されたそれらの出力を持つ反
   対位相の第１及び第２の増幅器ブロック　（Ａ１，　Ａ
   ２）　と、入力信号の絶対値が予め決められた閾値以下
   であるときに前記増幅器ブロック　（Ａ１，　Ａ２）　
   の１つの　（Ａ２）を無能化する回路手段　（Ｉ１，　
   Ｉ２，　ＲＳ）　とを有していて、単一の供給源を持つ
   高効率電力オーディオ増幅器であって、１つ又は２つの
   増幅器ブロック　（Ａ１，　Ａ２）　が動作中にあると
   きにその増幅器利得を一定に維持できる受動のフィード
   バック・システム　（Ｒ１，　Ｒ２，　Ｒ３，　Ｒ４）
   　は、負荷　（Ｌ）　の前記端子　（Ｖｏｕｔ１，Ｖｏ
   ｕｔ２）　とそして第１及び第２の増幅器ブロック　（
   Ａ１，　Ａ２）　への入力との間に位置されていること
   を特徴とする高効率電力オーディオ増幅器。
2. 【請求項２】　　前記回路手段　（Ｉ１，　Ｉ２，　Ｒ
   ５）　は前記無能化された増幅器ブロック　（Ａ２）　
   からの出力と負荷　（２）　との間に置かれる第１のス
   イッチ　（Ｉ１）　と、負荷　（Ｌ）　と接地との間に
   置かれる第２のスイッチ　（Ｉ２）　と、入力信号　（
   Ｖｉｎ）の絶対的閾値が越えられたのか又はそうでない
   のかに依存して、前記第１のスイッチ　（Ｉ１）　の閉
   成／開成及び前記第２のスイッチ　（Ｉ２）　の開成／
   閉成を制御する入力信号　（Ｖｉｎ）に対する閾値検出
   器ブロック　（ＲＳ）　とを有していることを特徴とす
   る請求項１の増幅器。
3. 【請求項３】　　前記閾値検出器ブロック　（ＲＳ）　
   の出力と前記スイッチ　（Ｉ１，Ｉ２）　との間に置か
   れていて、２つの増幅器ブロック　（Ａ１，　Ａ２）　
   でもっての動作から単一の増幅器ブロック　（Ａ１）　
   でもっての動作への増幅器の切換えを遅延させる遅延ブ
   ロック　（Ｔ１）　を含んでいることを特徴とする請求
   項２のオーディオ増幅器。
4. 【請求項４】　　相互コンダクタンス増幅器　（ＴＲ）
   　を更に含み、該増幅器　（ＴＲ）　の非反転入力は負
   荷　（Ｌ）　と並列に置かれた組合せでの２つの抵抗　
   （Ｒ６，　Ｒ７）間での共通の結節　（Ｃ）　に接続さ
   れ、そして該増幅器　（ＴＲ）　の出力は２つの増幅器
   ブロック　（Ａ１，　Ａ２）　でもって動作するときで
   の負荷　（Ｌ）　上の電圧を平衡させるように前記増幅
   器ブロック　（Ａ２）　に機能的に接続されていること
   を特徴とする請求項１の増幅器。