JPH0795659B2

JPH0795659B2 - プッシュプル増幅器

Info

Publication number: JPH0795659B2
Application number: JP15883883A
Authority: JP
Inventors: 徹二中沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPS6051012A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、例えば変動する負荷を低電圧駆動する場合
等に用いて好適なプツシユプル増幅器に関する。

背景技術とその問題点一般に従来の変動する負荷を駆動する低電圧駆動の増幅
器は、負荷電流に応じた電流を出力段に流しておく必要
があるので、負荷が重いとそれだけ大きなアイドリング
電流を流しておく必要があり、従つて消費電流が大きく
なると共に低電圧駆動が困難となり、またバイアス電流
供給回路も複雑になる等の欠点がある。

第１図は従来の増幅器の一例を示すもので、同図におい
て、（１）及び（２）は夫々差動入力信号が供給される
入力端子であつて、これ等の入力端子（１）及び（２）
は夫々作動アンプを構成する一対のトランジスタ（３）
及び（４）の各ベースに接続され、トランジスタ（３）
及び（４）の各エミツタは共通接続された後、電流源
（５）を介して負の電源端子−Vccに接続される。また
トランジスタ（３）及び（４）の各コレクタは夫々ダイ
オード接続構成とされたトランジスタ（６）及び（７）
の各コレクタ−エミツタ路を介して正の電源端子＋Vcc
に接続される。更にトランジスタ（６）及び（７）の各
ベースは夫々トランジスタ（８）及び（９）の各ベース
に接続され、これらのトランジスタ（８）及び（９）の
各エミツタは正の電源端子＋Vccに接続されると共に、
各コレクタは夫々トランジスタ（11）及び（10）の各コ
レクタ−エミツタ路を介して負の電源端子−Vccに接続
される。尚、トランジスタ（10）及び（11）の各ベース
は共通接続され、更にトランジスタ（11）のベースとコ
レクタが相互接続されてトランジスタ（11）は、いわゆ
るダイオード接続構成とされている。そして、これらト
ランジスタ（３）〜（11）によりＡ級アンプA1を構成し
ている。

更に、このＡ級アンプA1の出力、即ちトランジスタ
（９）及び（10）の各コレクタの接続点がＢ級アンプA2
を構成するトランジスタ（12）及び（13）の各エミツタ
の接続点に接続される。またこれらトランジスタ（12）
及び（13）に対応してダイオード接続構成とされたトラ
ンジスタ（14）及び（15）が設けられ、トランジスタ
（14）及び（15）の各ベースが夫々トランジスタ（12）
及び（13）の各ベースと相互接続され、更にトランジス
タ（14）及び（15）の各エミツタが共通接続されると共
にトランジスタ（14）のコレクタが電流源（16）を介し
て正の電源端子＋Vccに接続されると共にトランジスタ
（15）のコレクタが電流源（17）を介して負の電源端子
−Vccに接続される。

更にトランジスタ（12）のコレクタ側がダイオード接続
構成のトランジスタ（18）のコレクタ−エミツタ路を介
して正の電源端子＋Vccに接続されると共にトランジス
タ（13）のコレクタがダイオード接続構成のトランジス
タ（19）のコレクタ−エミツタ路を介した負の電源端子
−Vccに接続される。そしてトランジスタ（18）及び（1
9）の各ベースが夫々トランジスタ（20）及び（21）の
各ベースに相互接続される。トランジスタ（20）のエミ
ツタは正の電源端子＋Vccに接続され、コレクタはトラ
ンジスタ（21）のコレクタと相互接続され、このトラン
ジスタ（21）のエミツタが負の電源端子−Vccに接続さ
れる。そしてトランジスタ（20）及び（21）の各コレク
タの接続点より出力端子（22）が取り出される。

またこのＢ級アンプA2の出力側即ちトランジスタ（20）
及び（21）の各コレクタの接続点が分圧抵抗器（23）及
び（24）を介して接地され、抵抗器（23）及び（24）の
接続点がトランジスタ（14）及び（15）の各エミツタの
接続点に接続される。またＢ級アンプA2の出力側が抵抗
器（25）を介して入力端子（２）側に接続され、更に抵
抗器（26）及びコンデンサ（27）を介して接地される。

今、入力端子（１）及びGNDより差動入力信号が供給さ
れると、これに対応してトランジスタ（３）及び（４）
が交互に作動し、これに伴なつてトランジスタ（６）、
（８）、（10）及びトランジスタ（７）、（９）、（1
1）が交互に作動し、トランジスタ（９）及び（10）の
コレクタ側にＡ級アンプA1の出力信号が得られる。この
出力信号はＢ級アンプA2のトランジスタ（12）及び（1
3）のエミツタ側に供給される。そして、このＢ級アン
プA2では、出力が上昇する時はトランジスタ（20）側が
動作し、出力が降下する時はトランジスタ（21）側が動
作し、いずれもカツトオフ状態まで変化し、出力端子
（22）にＢ級アンプA2の出力信号が取り出される。

斯る回路において、Ａ級アンプA1の電流源（５）の電流
設定は、トランジスタ（８）及び（10）のコレクタ側よ
り出力段であるＢ級アンプA2側に流れ込む負荷電流の約
２倍の電流に設定される。つまり、電流源（５）の電流
設定によつて、出力電流（負荷電流）の最大値が決定さ
れる。従つて、常時負荷電流の倍位を流しておく必要が
あり、アイドリング電流は極めて大きいものとなる。

また、ここで動作電圧範囲を検討すると、電流源（16）
及び（17）での降下電圧を夫々0.3V及びトランジスタ
（14）及び（15）のベース−エミツタ間電圧を夫々0.6V
とすると、全部で1.8Vが必要であり、従つて例えば1.2V
位の低電圧で駆動することは不可能である。またこの場
合のバイアス電流供給回路は複雑であり、好ましくな
い。

発明の目的この発明は斯る点に鑑み、構成簡単にして消費電流を大
幅に低減できると共に低電圧駆動が可能なプツシユプル
増幅器を提供するものである。

発明の概要この発明では、例えば、第２図に示すように、正及び負
の電源端子の間に接続されて差動入力信号が供給される
とともに、第１の電流源（35）によりバイアスされる第
１の差動アンプA₁₀と、上記正及び負の電源端子の間に
第１の差動アンプと並列に接続されて従来差動入力信号
が供給されるとともに、上記第１の電流源より電流値の
大なる第２の電流源（40）によりバイアスされる第２の
差動アンプA₁₁と、出力端子（51）が接続されるととも
に上記第１及び第２の差動アンプの出力側にこれらと並
列に接続され、第１の差動アンプの出力信号により駆動
されるＢ級プッシュプルアンプA₁₃とを備え、上記差動
入力信号が所定値未満の電圧差を有するとき（電圧差＝
０の無信号時も含まれる）には上記Ｂ級プッシュプルア
ンプがカットオフ状態にされ、上記差動入力信号が所定
値以上の電圧差を有するときには、上記Ｂ級プッシュプ
ルアンプが能動状態にされて、上記出力端子に増幅信号
が得られるようにしている。

実施例以下、この発明の諸実施例を第２図に基づいて詳しく説
明する。

第２図はこの発明の一実施例を示すもので、同図におい
て、（31）及び（32）は差動入力信号が供給される入力
端子であつて、これ等の入力端子（31）及び（32）は夫
々第１の差動アンプA10を構成する一対のトランジスタ
（33）及び（34）の各ベースに接続され、これらのトラ
ンジスタ（33）及び（34）の各エミツタは共通接続され
た後、電流源（35）を介して負の電源端子−Vccに接続
される。またトランジスタ（33）及び（34）の各コレク
タは夫々トランジスタ（36）及び（37）のコレクタ−エ
ミツタ路を介して正の電源端子＋Vccに接続される。

またこの第１の差動アンプA10と並列関係に一対のトラ
ンジスタ（38）及び（39）から成る第２の差動アンプA1
1が設けられ、これらトランジスタ（38）及び（39）の
各ベースは夫々入力端子（32）及び（31）に接続され、
各エミツタは共通接続された後、電流源（40）を介して
負の電源端子−Vccに接続される。ここで、電流源（4
0）の電流値Io₂は作動アンプA10の電流源（35）の電流
値Io₁より大きくなるように設定されている。

また、トランジスタ（38）及び（39）の各コレクタは夫
々ダイオード接続構成のトランジスタ（41）及び（42）
の各コレクタ−エミツタ路を介して正の電源端子＋Vcc
に接続され、トランジスタ（41）及び（42）の各ベース
は夫々トランジスタ（36）及び（37）の各ベースと相互
接続される。つまり、トランジスタ（36）と（41）及び
トランジスタ（37）と（42）は、夫々いわゆるカレント
ミラー回路を構成している。そして、これ等の接続によ
り、トランジスタ（33）及び（34）のコレクタ側には、
互いに逆方向の差動電流が得られる。

また、差動アンプA10及び差動アンプA11の出力側に並列
関係に配されたＡ級アンプA12及びＢ級アンプA13が設け
られる。Ａ級アンプA12はトランジスタ（43）、（4
4）、（45）及び（46）から成り、トランジスタ（43）
及び（44）の各ベースは夫々トランジスタ（41）及び
（42）の各ベースに接続され、これによつて、またトラ
ンジスタ（41）と（43）及びトランジスタ（42）と（4
4）はカレンミラー回路を構成し、従つてトランジスタ
（43）及び（44）には、夫々トランジスタ（41）及び
（42）と同じ電流が流れることになる。また、トランジ
スタ（43）及び（44）の各エミツタは正の電源端子＋Vc
cに接続され、各コレクタは夫々トランジスタ（45）及
び（46）の各コレクタ−エミツタ路を介して負の電源端
子−Vccに接続されている。そして、トランジスタ（4
5）はそのコレクタとベースを相互接続してダイオード
接続構成とされると共に、そのベースがトランジスタ
（46）のベースと相互接続される。従つて、トランジス
タ（43）及び（44）を流れる電流はトランジスタ（45）
及び（46）により反転され、Ａ級アンプA12の出力とし
て取り出される。

一方、Ｂ級アンプA13は、トランジスタ（47）、（48）
（49）及び（50）から成り、トランジスタ（47）及び
（48）の各ベースは夫々トランジスタ（33）及び（34）
の各コレクタ側に接続される。従つて、トランジスタ
（33）及び（34）のコレクタ側の差動電流がトランジス
タ（47）及び（48）でその電流増幅率（h_fe）倍だけ増
幅され、出力端子（51）にＢ級アンプA13の出力として
取り出される。更にトランジスタ（47）及び（48）の各
エミツタは夫々正の電源端子＋Vccに接続され、各コレ
クタはトランジスタ（49）及び（50）の各コレクタ−エ
ミツタ路を介して負の電源端子−Vccに接続される。そ
してトランジスタ（50）はそのコレクタとベースを相互
接続してダイオード接続構成とされると共に、そのベー
スがトランジスタ（49）のベースと相互接続される。な
お、電流源（35）及び（40）の電流設定（Io₂≧Io₁）
は、例えば、トランジスタ（41）、（42）に対して夫々
トランジスタ（43）（44）のエミツタ面積を大きくすれ
ばよく、これによつて、Ａ級アンプA12のアンドリング
電流を負荷すなわちＢ級アンプA13と無関係に設定でき
る。

次にこの回路動作を説明する。今、差動アンプA10のト
ランジスタ（33）、（34）及び差動アンプA11のトラン
ジスタ（38）、（39）の電流がバランスしているとき
は、トランジスタ（33）及び（34）のコレクタ側に得ら
れる差動出力信号（電流差）は略０である。これは、
今、例えば電流源（40）を流れる電流を110μＡ、電流
源（35）を流れる電流を100μＡとすれば、トランジス
タ（33）及び（34）には夫々50μＡ、トランジスタ（3
8）、（39）には夫々55μＡの電流が流れ、この時例え
ばトランジスタ（36）が流し出そうとする電流Ｉは、ト
ランジスタ（36）、（41）及び（43）の各ベース電流を
I_B、各電流増幅率をh_feとすれば、で表わされ、h_feを100とすれば、Ｉ＝53.35μＡとな
り、この結果、トランジスタ（36）から53.35μＡの電
流を流すと、トランジスタ（33）を流れる電流は電流源
（35）で50μＡと抑えられているので、その差3.35μＡ
分だけ余分となり、これによつて、トランジスタ（36）
が飽和するようになるからである。またトランジスタ
（37）側についても同様である。従つて、このときトラ
ンジスタ（33）及び（34）のコレクタ側に発生する電流
の差は略０で、これによつてＢ級アンプA13側のトラン
ジスタ（47）、（48）、（49）及び（50）もカツトオフ
状態になる。

一方、これ等差動アンプA10及びA11の電流がバランスし
ている状態では、Ａ級アンプA12は動作状態にあり、従
つて、この時出力端子（51）に得られる出力はアンプA1
2のトランジスタ（43）〜（46）によつて決定され、Ａ
級動作出力が得られる。

次に差動アンプA10及びA11の電流がアンバランスとなり
差動出力信号が得られると、つまり出力端子（51）側に
接続される負荷が重くなると、トランジスタ（36）及び
（37）が動作状態となり、トランジスタ（33）及び（3
4）のコレクタ側から差電流がＢ級アンプA13のトランジ
スタ（47）及び（48）のベースに流れ、こゝで、その電
流増幅率だけ増幅されて、出力端子（51）にＢ級動作出
力として取り出される。

また、この時の動作電圧範囲は例えば電流源（35）での
降下電圧を0.3V、トランジスタ（33）のコレクタ−エミ
ツタ間電圧を0.3V及びトランジスタ（47）のベース−エ
ミツタ間電圧を0.6Vとすると、全体で1.2Vとなり、低電
圧駆動が可能となる。

このように本実施例では簡単な構成で低電圧駆動が可能
となる。この第２図例では、入力端子（31）（32）間に
供給される差動入力信号が所定値未満の電圧差を有する
いわゆる小振幅動作のときには、トランジスタ（36）
（37）が飽和状態にあるので、トランジスタ（47）（4
8）がカットオフ状態にされ、Ｂ級プッシュプルアンプA
₁₃がカットオフ状態にされる。この状態においては、差
動アンプA₁₀とＡ級アンプA₁₂がＡ級のいわゆる小振幅増
幅動作を行って出力端子51に増幅信号が現れる。

一方、差動信号出力が所定値以上の電圧差を有するいわ
ゆる大振幅動作のときには、トランジスタ（36）（37）
のいずれか一方が能動状態となり、例えばトランジスタ
（36）が能動状態になったときには、トランジスタ（3
3）のコレクタ電流の一部がトランジスタ（47）のベー
ス電流になり、それがトランジスタ（47）でhfe倍され
て出力端子51に接続されている負荷（図示していない）
コレクタ電流として供給される。すなわち、Ｂ級アンプ
A₁₃が能動状態にされる。

このように、第２図例のプツシユプル増幅器は差動入力
信号が小さいときにはＡ級動作を行い、それが大きくな
ったときにはＢ級動作を行うことになり、実質的にAB級
動作をすることになる。

そして、出力側がＢ級アンプA₁₃になっているので、ト
ランジスタ（47）（48）のコレクタ電流であるアイドリ
ング電流は、負荷に関係なくほぼゼロ値にできる。した
がって、出力段がＡ級アンプである従来例に比較して消
費電流を大幅に低減することができる。

発明の効果上述のようにこの発明によれば、第１及び第２の差動ア
ンプの出力側に第１の差動アンプにより駆動されるＢ級
プッシュプルアンプを接続する構成にしている。

このため、出力側がＢ級プッシュプルアンプになってい
るので、アイドリング電流、すなわち、バイアス電流を
ほぼゼロ値に設定でき消費電力を大幅に低減することが
できるという効果を達成できる。

また、例えば、補聴器等低電圧駆動の回路に適用すれ
ば、その電源としての電池の寿命を大幅に延ばすことが
できるという派生的な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来回路の一例を示す接続図、第２図はこの発
明の一実施例を示す接続図である。 A10は第１の差動アンプ、A11は第２の差動アンプ、A12
はＡ級アンプ、A13はＢ級アンプ、（35）は第１の電流
源、（40）は第２の電流源である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】差動入力信号が供給されるとともに、正及
び負の電源端子の間に接続され、第１の定電流源により
バイアスされる１対のスイッチング素子を備えた第１の
差動アンプと、上記差動入力信号が供給されるとともに、上記正及び負
の電源端子の間に上記１対のスイッチング素子に並列に
接続され、上記第１の定電流源より電流値が大なる第２
の定電流源によりバイアスされる１対のスイッチング素
子とを備えた第２の差動アンプと、上記第１の差動アンプの１対のスイッチング素子と他方
と正の電源端子間に接続され、上記第１の差動アンプの
１対のスイッチング素子の他方に流れる電流を写影する
第１のカレントミラー部と、上記第２の差動アンプの１対のスイッチング素子の一方
と正の電源端子間に接続され、上記第２の差動アンプの
１対のスイッチング素子の一方に流れる電流を写影する
第２のカレントミラー部と、上記正の電源と負の電源間に接続され、上記第１の差動
アンプの１対のスイッチング素子の一方に流れる電流で
駆動される第１のスイッチング素子と、上記正の電源と負の電源間に接続され、上記第１の差動
アンプの１対のスイッチング素子の他方に流れる電流で
駆動される第２のスイッチング素子とから成るＢ級プッ
シュプルアンプとを備え、上記差動入力信号が所定値未満の電圧差を有するときに
は上記Ｂ級プッシュプルアンプがカットオフ状態に制御
され、上記差動入力信号が所定値以上の電圧差を有するときに
は上記Ｂ級プッシュプルアンプが能動状態に制御され
て、上記出力端子に増幅信号が得られるようにしたこと
を特徴とするプッシュプル増幅器。