JPH0543614U - 電力増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低インピーダンススピーカなどの負荷に対し
て安定に増幅電力を供給するとともに出力の短絡による
回路の破壊を良好に防止し、更にスピーカの制動を良好
に行う。 【構成】 入力端子１０に入力された信号は、電圧増幅
部１２で増幅された後、電力増幅部２０で電力増幅され
る。この電力増幅部２０の出力側では、抵抗Ｒ１０，１
２，Ｃ１０によるネガティブ・フィードバック回路に電
流が流れる。この電流は、カレントミラー回路２２の作
用によって最終電力増幅部２４側に投影され、負荷Ｌ２
に電力が供給される。負荷Ｌ２からみた出力インピーダ
ンスは非常に高くなり、また負荷Ｌ２に流れる電流は前
記抵抗Ｒ１０，Ｒ１２，Ｃ１０の値によって決定される
ようになる。また、負荷がスピーカの場合には、並列に
制動抵抗が接続される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電力増幅回路にかかり、特に、低インピーダンスのスピーカなどの駆 動に好適な電力増幅回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に増幅回路では、安定で良好な特性を得るためにネガティブ・フィードバ ック（Negative Feedback）が行われており、電力増幅回路でも同様である。 図３には、かかる電力増幅回路の従来例が示されている。同図において、入力 端子１０に外部から供給された増幅対象の信号は、電圧増幅部１２に入力される 。この電圧増幅部１２の入力側には、電解コンデンサＣ１，抵抗Ｒ１直並列に接 続されている。電圧増幅部１２は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４による コンプリメンタリ差動増幅回路を中心に構成されている。

【０００３】 トランジスタＱ５，Ｑ６，Ｑ１１，１２は、前記コンプリメンタリ差動増幅回 路のそれぞれ負荷であり、トランジスタＱ７〜１０はベースが各々接続された対 の回路でカレントミラー回路を構成し定電流源として作用する。また、抵抗Ｒ２ ，Ｒ３は、直接的にはトランジスタＱ９，Ｑ８のコレクタ電流について適宜の電 圧降下を得るためのもので、これによって規定されたコレクタ電流が各カレント ミラー回路に投影されるようになる。

【０００４】 これらの差動増幅回路による正の半サイクル，負の半サイクルにおける増幅出 力は、トランジスタＱ１３，Ｑ１４を各々介して、それらのコレクタ側から各々 行われる。なお、トランジスタＱ１３，Ｑ１４間のダイオードＤ１，Ｄ２，抵抗 Ｒ４は、プッシュプル増幅によるスイッチング歪を低減するためのものである。

【０００５】 次に、電圧増幅部１２の出力側には、電力増幅部１４が設けられている。上述 したトランジスタＱ１３，Ｑ１４のコレクタから各々出力されたプッシュプルの 増幅信号は、トランジスタＱ１５，Ｑ１６のベースに各々入力されている。これ らのトランジスタＱ１５，Ｑ１６で各々増幅された信号は、抵抗Ｒ５，Ｒ６を介 して負荷Ｌ１に供給される。この出力の一部は、抵抗Ｒ７，Ｒ８，コンデンサＣ ２によるネガティブ・フィードバック回路を介して電圧増幅部１２にフィードバ ックされる。

【０００６】 なお、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ １５はＮＰＮ型であり、他のトランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８ ，Ｑ１３，Ｑ１６はＰＮＰ型である。また、ＶＣＣ，ＶＥＥは駆動用の電源であ る。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このような電力増幅回路では、ネガティブ・フィードバック回路に よる閉ループが構成されているため、出力インピーダンス（具体的には接続点Ｐ １からみたインピーダンス）がどうしても低くなる。このため、たとえば極端な 低インピーダンスのスピーカを負荷として接続したり、あるいは出力を短縮した りすると、ネガティブ・フィードバックループが働かず、入力信号が過大に増幅 されて出力されるために動作が不安定になるという不都合がある。

【０００８】 他方、近年では、カーステレオやいわゆるミニコンポと称されるステレオ装置 などにおいて低電圧，大電力によるスピーカの駆動が要望されており、極端な低 インピーダンススピーカに良好に電力を供給できる電力増幅回路が必要とされて いる。

【０００９】 本考案は、これらの点に着目したもので、その目的の一つは、低インピーダン ススピーカなどの負荷に対して安定に増幅動作を行うことである。他の目的は、 出力の短絡による回路の破壊を良好に防止することである。更に他の目的は、負 荷がスピーカのときに、そのダンピングを良好に調整することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、信号を電力増幅部で増幅して負荷に供給する電力増幅回路において 、並列に接続された複数の増幅素子の出力側が前記負荷に接続された最終電力増 幅部を備えるとともに、前記電力増幅部の出力側と前記最終電力増幅部の入力側 との間にカレントミラー回路を備えたことを特徴とする。 他の考案は、前記電力増幅回路において、負荷がスピーカのときに、そのスピ ーカに並列に抵抗を接続したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案によれば、電力増幅部と最終電力増幅部とは、カレントミラー回路によ って分離されている。最終電力増幅部に接続された負荷に流れる電流は、カレン トミラー回路の作用によって電力増幅部の出力電流によって決定され、負荷から みた出力インピーダンスは非常に高くなる。このため、低インピーダンス負荷の 駆動も可能となり、また出力の短絡があっても安全となる。 また、負荷がスピーカの場合には、並列に抵抗が接続される。これによって、 出力インピーダンスが高いことによるスピーカの制動不良が解消される。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案による電力増幅回路の一実施例について、添付図面を参照しなが ら説明する。なお、上述した従来例と同様または相当する構成部分については、 同一の符号を用いる。

【００１３】 ＜第１実施例＞ 図１には、本実施例の回路構成が示されている。同図において、上述した電圧 増幅部１２の出力側には、電力増幅部２０が設けられている。この電力増幅部２ ０の構成は、前記従来技術と同様であるが、値の異なる抵抗Ｒ１０，Ｒ１２，Ｃ １０によってネガティブ・フィードバック回路が構成されている。

【００１４】 次に、この電力増幅部２０の出力側には、カレントミラー回路２２が設けられ ている。詳述すると、上述したトランジスタＱ１５，Ｑ１６のコレクタ側は、ト ランジスタＱ２０，Ｑ２１のコレクタ側に各々接続されており、これらのトラン ジスタＱ２０，Ｑ２１のエミッタ側は、電源ＶＣＣ，ＶＥＥからの電源線ＬＡ， ＬＢに各々接続されている。

【００１５】 他方、これらの電源線ＬＡ，ＬＢにはトランジスタＱ２２，Ｑ２３のエミッタ 側が各々接続されており、それらのベースはトランジスタＱ２０，Ｑ２１のベー スに各々接続されている。なお、トランジスタＱ２０，Ｑ２１のベースは、それ ぞれ自己のコレクタ側に接続されており、トランジスタＱ２２，Ｑ２３のコレク タも共通に接続されている。 これらのトランジスタＱ２０，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３によって、カレントミ ラー回路２２が構成されている。

【００１６】 次に、以上のようなカレントミラー回路２２の出力側には、最終電力増幅部２ ４が設けられている。この最終電力増幅部２４は、上述したトランジスタＱ２２ ，Ｑ２３と同様の回路が、必要数並列に接続された構成となっている。すなわち 、トランジスタＱ２２には、トランジスタＱ２４〜Ｑ３２が各々並列に接続され ており、それらのエミッタは電源線ＬＡに接続されており、それらのベース，コ レクタはトランジスタＱ２２のベース，コレクタに各々共通に接続されている。

【００１７】 他方、トランジスタＱ２３には、トランジスタＱ３３〜Ｑ４１が各々並列に接 続されており、それらのエミッタは電源線ＬＢに接続されており、それらのベー ス，コレクタはトランジスタＱ２３のベース，コレクタに各々共通に接続されて いる。そして、トランジスタＱ２２〜Ｑ４１のコレクタが負荷Ｌ２に接続されて いる。

【００１８】 以上の各部のうち、ネガティブ・フィードバック回路を構成する抵抗Ｒ１０， Ｒ１２，Ｃ１０は、上述した従来技術とは全く異なる値となっている。すなわち 、前記従来例では、Ｒ７＝３．３ＫΩ，Ｒ８＝１ＫΩ，Ｃ２＝１０００μＦとな っているが、本実施例では、Ｒ１０＝３．３Ω，Ｒ１２＝１Ω，Ｃ１０＝１００ ００μＦとなっており、インピーダンスとしてみたときは非常に低い値となって いる。

【００１９】 また、本実施例も従来例と同様にプッシュプルの回路構成となっており、回路 の上半分は正の半サイクルの信号増幅部分に対応し、下半分は負の半サイクルの 信号増幅部分に対応している。 なお、以上の説明では、トランジスタＱ２４〜Ｑ４１による部分を最終電力増 幅部２４としたが、これらもトランジスタＱ２０，Ｑ２１に対してカレントミラ ー回路を構成するものである。また、トランジスタＱ２１，Ｑ２３〜Ｑ４１はＮ ＰＮ型であり、他のトランジスタＱ２０，Ｑ２２〜Ｑ３２はＰＮＰ型である。

【００２０】 次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。増幅すべき 信号は、端子１０から電圧増幅部１２に供給され、トランジスタＱ１〜Ｑ４によ るコンプリメンタリ接続された差動増幅回路で増幅されて電力増幅部２０に出力 される。

【００２１】 電力増幅部２０では、従来例と同様にして信号増幅が行われるが、接続点Ｐ２ には負荷は接続されていない。このため、抵抗Ｒ１０，Ｒ１２，Ｃ１０によるネ ガティブ・フィードバック回路に電力が供給されることになる。ところが、これ らＲ１０，Ｒ１２，１０の回路は、上述したように低インピーダンスに構成され ている。このため、接続点Ｐ２に生成される電圧は、Ｒ１０，Ｒ１２，Ｃ１０に よって電流に変換されることになる。

【００２２】 この電流の正の半サイクルは、Ｑ１５，Ｑ２０から供給され、負の半サイクル はＱ１６，Ｑ２１から供給される。他方、トランジスタＱ２０，Ｑ２１に対して は、トランジスタＱ２２，Ｑ４１がカレントミラー回路を構成している。このた め、トランジスタＱ２０に流れる電流と同様の電流がトランジスタＱ２２，Ｑ２ ４〜Ｑ３２に各々流れるようになり、トランジスタＱ２１に流れる電流と同様の 電流がトランジスタＱ２３，Ｑ３３〜Ｑ４１に各々流れるようになる。これらの 電流は、合計されて負荷Ｌ２に流れ、ここで電力に変換されることになる。

【００２３】 すなわち、正の半サイクルでは、トランジスタＱ２０に流れる電流がトランジ スタＱ２２，Ｑ２４〜Ｑ３２で１０倍となって負荷Ｌ２に流れる。また、負の半 サイクルでは、トランジスタＱ２１に流れる電流がトランジスタＱ２３，Ｑ３３ 〜Ｑ４１で１０倍となって負荷Ｌ２に流れる。

【００２４】 この場合において、負荷Ｌ２に流れる電流は、トランジスタＱ２０，Ｑ２１に 流れる電流，すなわちネガティブ・フィードバック回路Ｒ１０，Ｒ１２，Ｃ１０ に流れる電流に比例しており、負荷Ｌ２自体には依存しない。このため、本実施 例の電力増幅回路の出力インピーダンスは非常に高いものとなる。従って、たと えば０．数Ω程度の低インピーダンスの負荷を安定に駆動することが可能となる 。また、同様の理由により、同図に破線で示すように出力端子を短縮しても、電 流の変化がないことにより確実な安全回路として利用できる。

【００２５】 更に、ネガティブ・フィードバック回路Ｒ１０，Ｒ１２，Ｃ１０が低インピー ダンスとなっているため、電源ＶＣ，ＶＥの電圧が低くても、良好に負荷Ｌ２に 大電流を供給することが可能となる。

【００２６】 ＜第２実施例＞ 次に、図２を参照しながら本考案の第２実施例について説明する。スピーカが 負荷の場合には、ダンピング又は制動の問題がある。従来の増幅回路は、上述し たようにネガティブフィードバックによる閉ループが構成されているため、出力 インピーダンスは一般に低い値となっている。従って、スピーカの制動は良好に 行われる。

【００２７】 ところが、上述した第１実施例によれば、カレントミラー回路２２の作用によ って出力インピーダンスは非常に高くなる。このため、負荷として接続されるス ピーカはほとんど無制動の状態となり、スピーカによっては音の切れが悪くなっ て音質が低下することもある。この第２実施例は、それらの点に着目したもので ある。

【００２８】 図２には、本実施例の構成が示されており、基本的な構成は前記第１実施例と 同様である。本実施例では、負荷であるスピーカＬ３に対して並列に制動抵抗Ｒ ２０が接続されている。この制動抵抗Ｒ２０によって、スピーカＬ３に対する制 動が良好に行われる。

【００２９】 なお、制動抵抗Ｒ２０の値を適宜設定することで制動量を変化させることがで きる。これによって、スピーカＬ３で再生される音の音質も変化するようになり 、好みに応じた再生が可能となる。なお、制動抵抗Ｒ２０を、負荷調整用に用い るようにしてもよい。

【００３０】 なお、本考案は何ら上記実施例に限定されるものではなく、たとえば次のよう なものも含まれる。 （１）前記実施例において、Ｒ１０，Ｒ１２，Ｃ１０を高インピーダンスに構成 し、低インピーダンスの負荷（図示せず）を接続点Ｐ２とアースとの間に接続し ても、同様に電流変換は可能である。たとえば、従来例のようにＲ１０＝３．３ ＫΩ，Ｒ１２＝１ＫΩ，Ｃ１０＝１０００μＦとして、接続点Ｐ２とアースとの 間に負荷として３．３＋１＝４．３Ωのものを接続してもよい。

【００３１】 （２）回路構成も、同様の作用を奏するように種々設計の変更が可能である。た とえば、最終電力増幅部２４のトランジスタの接続段数も任意であり、必要に応 じて増減してよい。また、各部の回路定数や駆動電圧の値なども必要に応じて設 定してよい。 （３）本考案の適用対象としては、カーステレオなどにおいて、低い電圧の電源 を用いて低インピーダンス（たとえば数オーム以下）のスピーカを大出力で駆動 する場合などが好適であるが、これに限定されるものではない。

【００３２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案による電力増幅回路によれば、電力増幅の出力段 にカレントミラー回路を用いることとしたので、非常に高い出力インピーダンス が得られる。従って、低インピーダンスの負荷を安定して駆動することができる とともに、出力の短絡などが生じても回路の破壊が良好に防止されて安全である という効果がある。 また、負荷がスピーカの場合には並列に抵抗を接続することとしたので、良好 にスピーカの制動を行って音質の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例による電力増幅回路を示す
構成図である。

【図２】本考案の第２実施例による電力増幅回路の主要
部分を示す構成図である。

【図３】従来の電力増幅回路の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１０…入力端子、１２…電圧増幅部、１４，２０…電力
増幅部、２２…カレントミラー回路、２４…最終電力増
幅部、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１０…コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２…
ダイオード、Ｌ１，Ｌ２…負荷、Ｌ３…スピーカ、Ｐ
１，Ｐ２…接続点、Ｑ１〜Ｑ１６，Ｑ２０〜Ｑ４１…ト
ランジスタ、Ｒ１〜Ｒ８，Ｒ１０，Ｒ１２…抵抗、Ｒ２
０…制動抵抗、ＶＣ，ＶＣＣ，ＶＥ，ＶＥＥ…駆動用電
源。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号を電力増幅部で増幅して負荷に供給
   する電力増幅回路において、並列に接続された複数の増
   幅素子の出力側が前記負荷に接続された最終電力増幅部
   を備えるとともに、前記電力増幅部の出力側と前記最終
   電力増幅部の入力側との間にカレントミラー回路を備え
   たことを特徴とする電力増幅回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電力増幅回路において、
   前記負荷がスピーカのときに、そのスピーカに並列に抵
   抗を接続したことを特徴とする電力増幅回路。