JPH0832367A

JPH0832367A - プッシュプル増幅器

Info

Publication number: JPH0832367A
Application number: JP19108494A
Authority: JP
Inventors: Kuniya Araki; 木邦彌荒; Jun Hirai; 井順平; Takeyoshi Watanabe; 辺健芳渡
Original assignee: N F KAIRO SEKKEI BLOCK KK
Current assignee: N F KAIRO SEKKEI BLOCK KK
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】Ｂ級と同等の効率を維持しつつ原理的にクロス
オーバー歪の発生を発生しないプッシュプル増幅器を提
供する。【構成】同極性で互いのベースが接続されたトランジス
タ１０１、１０２と、それとは逆極性で、互いのベース
が接続されたトランジスタ１０３、１０４を有し、トラ
ンジスタ１０１とトランジスタ１０３のエミッタ間の接
続点に入力信号が接続され、トランジスタ１０２および
１０４のエミッタが接続され、トランジスタ１０１およ
び１０４のコレクタとベース間が接続され、トランジス
タ１０４のコレクタには電流源が、トランジスタ１０２
のコレクタには一定の電位が接続され、トランジスタ１
０１とトランジスタ１０３のコレクタから上記一対の信
号を出力するように構成することにより、プッシュプル
増幅器の出力波形がクロスオーバー歪を発生せず、且つ
アイドリング電流が少なくなるように予め入出力特性を
非線形化している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプッシュプル増幅器に関
し、特に出力段のアイドリング電流を増加させることな
くクロスオーバー歪を除去し、且つ、高効率なプッシュ
プル増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】プッシュプル増幅器の無歪動作時の入出
力特性を得るには次のような条件が必要である。今、プ
ッシュプル増幅器の半サイクルを受け持つ能動素子（出
力電流が入力電圧のみで規定される理想能動素子）の入
力電圧をｘ、出力電流をｙとすると、その伝達特性は
（１）式で表わされる。ｙ＝ｆ（ｘ）（１）また、そのプッシュプル増幅器の残りの半サイクルを受
け持つ能動素子の伝達特性は、図形的に考えるとｆ
（ｘ）を原点を中心にして１８０度回転させた（２）式
で表わされる。ｙ＝−ｆ（−ｘ）（２）プッシュプル動作の合成伝達特性ｙは、（１）、（２）
式で表わされる特性を縦軸方向に重ね合わせた特性で
（３）式で表わせる。ｙ＝ｆ（ｘ）−ｆ（−ｘ）（３）この合成伝達特性が線形（リニア）、つまりクロスオー
バ歪が無いための条件はｙが直線であること、即ちｆ（ｘ）−ｆ（−ｘ）＝ｋｘ（ｋは定数）（４）である。ここで、クロスオーバー歪とはプッシュプル動
作の場合に合成波形のつなぎ目で生ずる歪のことであ
る。

【０００３】（４）式の両辺をｘで微分すると、（５）
式が得られる。ｆ'（ｘ）＋ｆ'（−ｘ）＝ｋ（５）ｆ'（ｘ）は、ｇｍ（相互コンダクタンス）にほかなら
ないので、（４）式のプッシュプル増幅器における線形
（即ち無歪）条件は、またｇm（ｘ）＋ｇm（−ｘ）＝ｋ（６）のようにも表すことができる。

【０００４】上述したように、プッシュプル増幅器にお
いては、その伝達特性が（４）式を満足するとき線形動
作が得られる。

【０００５】上記特性の能動素子がもつ従来型のＡ級プ
ッシュプル増幅器のバイアス回路が図６に示されてい
る。トランジスタ５０１、５０２によりドライブ段が構
成され、出力段はパワートランジスタ５０８，５０９，
５１１，５１２から成る２段ダーリントンエミッタホロ
ワで構成されている。抵抗５１３及び５１４は、それぞ
れ抵抗値ＲE1とＲE2を有する熱暴走を防ぐための抵抗で
ある。

【０００６】このプッシュプル増幅器のバイアス回路
は、シリコンダイオード５０３〜５０６と可変抵抗器５
０７との直列回路で構成されており、パワートランジス
タ５０８，５０９，５１１，５１２に必要な（７）式で
表わせるアイドリング電流Ｉidを供給している。Ｉid＝（Ｖbias−ΣＶbe）／（２Ｒe）（７）ここで、ΣＶbeはパワートランジスタ５０８，５０９，
５１１，５１２の各ベース・エミッタ間電圧の総和、Ｖ
biasはバイアス回路の端子電圧、Ｒeは各トランジスタ
のエミッタ抵抗であり、２Ｒe ＝ＲE1＋ＲE2 である。
シリコンダイオード５０３〜５０６は、パワートランジ
スタと同じく約０．６Ｖの順方向電圧と約−２．３ｍＶ
／℃の温度係数を有しているため、４個のダイオードを
直列に接続すれば必要なバイアス電圧が得られ、且つ温
度補償も行なうことができる。パワートランジスタ５
０８，５０９，５１１，５１２の動作点（アイドリング
電流）は、Ａ級の場合には最大出力の１／２に設定され
る。可変抵抗器５０７によりアイドリング電流が調節さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような構成の従
来のプッシュプル増幅器は、Ａ級動作ではクロスオーバ
ー歪は発生しないが、アイドリング電流が大きいので効
率が悪いという問題がある。効率を改善するためには、
Ｂ級動作が望ましいが、Ｂ級動作では、クロスオーバー
歪が大きいという問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、Ｂ級と同等の効
率を維持しつつ原理的にクロスオーバー歪を発生しない
高効率なプッシュプル増幅器を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め本発明の一態様によるプッシュプル増幅器は、入力信
号に応答して、位相が互いに１８０度異なる一対の信号
を出力する信号発生手段と、前記信号発生手段のそれぞ
れの出力信号を増幅する第１の増幅手段と第２の増幅手
段と、前記第１の増幅手段と第２の増幅手段のそれぞれ
の出力信号を合成して共通の負荷に信号を取り出す信号
合成手段を有するプッシュプル増幅器において、前記信
号発生手段は、同極性で互いのベースが接続された第１
と第２のトランジスタと、前記第１と第２のトランジス
タとは逆極性で、互いのベースが接続された第３と第４
のトランジスタを有し、前記第１のトランジスタと第３
のトランジスタのエミッタ間が接続され、この接続点に
前記入力信号が接続され、前記第２と第４のトランジス
タのエミッタが接続され、前記第１のトランジスタ及び
前記第４のトランジスタはそれぞれコレクタとベース間
が接続されており、前記第４のトランジスタのコレクタ
には電流源が接続され、前記第２のトランジスタのコレ
クタは一定の電位に接続され、前記第１のトランジスタ
と第３のトランジスタのコレクタから前記一対の信号が
出力されるように構成される。

【００１０】本発明の他の態様によるプッシュプル増幅
器は、入力信号に応答して、位相が互いに１８０度異な
る一対の信号を出力する信号発生手段と、前記信号発生
手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の増幅手段と
第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第２の増幅手
段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負荷に信号を
取り出す信号合成手段を有するプッシュプル増幅器にお
いて、前記信号発生手段は、同極性で互いのベースが接
続された第１と第２のトランジスタと、前記第１と第２
のトランジスタとは逆極性で、互いのベースが接続され
た第３と第４のトランジスタを有し、前記第１のトラン
ジスタと第３のトランジスタのエミッタ間が接続され、
この接続点に前記入力信号が接続され、前記第２と第４
のトランジスタのエミッタが接続され、前記第２のトラ
ンジスタ及び前記第４のトランジスタはそれぞれコレク
タとベース間が接続されており、前記第４のトランジス
タのコレクタには電流源が接続され、前記第２のトラン
ジスタのコレクタは一定の電位に接続され、前記第１の
トランジスタと第３のトランジスタのコレクタから前記
一対の信号が出力されるように構成される。

【００１１】本発明の更に他の態様によるプッシュプル
増幅器は、入力信号に応答して、位相が互いに１８０度
異なる一対の信号を出力する信号発生手段と、前記信号
発生手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の増幅手
段と第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第２の増
幅手段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負荷に信
号を取り出す信号合成手段を有するプッシュプル増幅器
において、前記信号発生手段は、同極性で互いのベース
が接続された第１と第２のトランジスタと、前記第１と
第２のトランジスタとは逆極性で、互いのベースが接続
された第３と第４のトランジスタを有し、前記第１のト
ランジスタと第３のトランジスタのエミッタ間が接続さ
れ、この接続点に前記入力信号が接続され、前記第２と
第４のトランジスタのエミッタが接続され、前記第２の
トランジスタ及び前記第４のトランジスタはそれぞれコ
レクタとベース間が接続されており、前記第４のトラン
ジスタのコレクタは一定の電位に接続され、前記第２の
トランジスタのコレクタには電流源が接続され、前記第
１のトランジスタと第３のトランジスタのコレクタから
前記一対の信号が出力されるように構成される。

【００１２】上記プッシュプル増幅器において、前記コ
レクタとベース間が接続されたトランジスタのすべて若
しくは一部をダイオードに置き替えることもできる。

【００１３】本発明の更にまた他の態様によるプッシュ
プル増幅器は、入力信号Ｉに応答して、位相が互いに１
８０度異なる一対の信号を出力する信号発生手段と、前
記信号発生手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の
増幅手段と第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第
２の増幅手段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負
荷に信号を取り出す信号合成手段を有するプッシュプル
増幅器において、前記入力信号Ｉと、前記信号発生手段
からの一対の信号を構成する第１の信号Ｉ1と第２の信
号Ｉ2のうち、該第１の信号Ｉ1は、前記入力信号Ｉが正
の値に対しては前記入力信号Ｉの増加とともにＩ1＝Ｉ
に漸近し、一方、前記入力信号Ｉが零の近傍および負の
値に対しては予め定めた一定値に漸近する第１の関数で
表わされ、前記第２の信号Ｉ2は前記第１の信号Ｉ1との
合成出力が直線的関係になる第２の関数で表わされるよ
うに構成される。

【００１４】本発明の他の態様によるプッシュプル増幅
器は、入力信号Ｉに応答して、位相が互いに１８０度異
なる一対の信号を出力する信号発生手段と、前記信号発
生手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の増幅手段
と第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第２の増幅
手段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負荷に信号
を取り出す信号合成手段を有するプッシュプル増幅器に
おいて、前記入力信号Ｉと、前記信号発生手段からの一
対の信号を構成する第１の信号Ｉ1と第２の信号Ｉ2のう
ち、該第１の信号Ｉ1は前記入力信号Ｉと、前記入力信
号Ｉとは無関係な一定値Ｋ1、Ｋ2とにより、Ｋ1（Ｉ＋
√（Ｉ²＋Ｋ2））なる第１の関数で表わされ、前記第２
の信号Ｉ2は前記第１の信号Ｉ1との合成出力が直線的関
係になる第２の関数で表わされるように構成される。

【００１５】

【作用】本発明の一例においては、入力信号に応答して
発生された位相が互いに１８０度異なる一対の信号を、
同一特性を有する第１の増幅手段と第２の増幅手段で増
幅し、増幅出力を信号合成するプッシュプル増幅器で、
上記一対の信号を発生する回路は、同極性で互いのベー
スが接続された第１と第２のトランジスタと、上記第１
と第２のトランジスタとは逆極性で、互いのベースが接
続された第３と第４のトランジスタを有し、上記第１の
トランジスタと第３のトランジスタのエミッタ間が接続
され、この接続点に上記入力信号が接続され、上記第２
と第４のトランジスタのエミッタが接続され、上記第１
のトランジスタ及び上記第４のトランジスタはそれぞれ
コレクタとベース間が接続されており、、上記第４のト
ランジスタのコレクタには電流源が接続され、上記第２
のトランジスタのコレクタは一定の電位に接続され、上
記第１のトランジスタと第３のトランジスタのコレクタ
から上記一対の信号が出力されるように構成することに
より、プッシュプル増幅器の合成波形（出力波形）がク
ロスオーバー歪を発生せず、且つアイドリング電流が少
なくなるように予め入出力特性（伝達特性）を非線形化
している。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明によるプッシュプル増幅
器の一実施例を示す回路図で、バイアス回路１００を用
いた電圧入力−電流出力の電力増幅器（コンダクタンス
・アンプ）であり、出力トランジスタ７、１０に流すア
イドリング電流を最大出力電流の１／１０〜１／２０に
抑えてもＡ級プッシュプルと同様にクロスオーバー歪を
原理的に発生しないという特徴を有している。

【００１７】信号源１（電圧源ｅi）からの信号が、コ
ンダクタンスｇm をもつ増幅器２で増幅され、電流Ｉ1
がバイアス回路１００に供給される。バイアス回路１０
０は、同一特性を有する一対のトランジスタ１０１と１
０２及びトランジスタ１０３と１０４、更には電流源１
０５を有する。

【００１８】トランジスタ１０１と１０３のエミッタ
間、トランジスタ１０２と１０４のエミッタ間がそれぞ
れ接続され、トランジスタ１０１と１０２のベース間、
トランジスタ１０３と１０４のベース間がそれぞれ接続
され、トランジスタ１０１と１０３のエミッタ及びベー
ス間、トランジスタ１０２と１０４のエミッタ及びベー
ス間が接続され、トランジスタ１０１と１０３のエミッ
タに増幅器２からの電流Ｉ1 が供給されている。また、
トランジスタ１０１のコレクタとベースが、トランジス
タ１０４のコレクタとベースがそれぞれ接続されてい
る。トランジスタ１０４のコレクタと電源−Ｖ間には電
流源１０５が挿入されており、トランジスタ１０２のコ
レクタには電源＋Ｖが接続されている。トランジスタ１
０１のコレクタには、ベースが電源＋Ｖに接続されてい
るトランジスタ５のエミッタが接続され、トランジスタ
５のコレクタには抵抗３（Ｒ1）を介して電源＋ＶB が
接続されている。一方、トランジスタ１０３のコレクタ
が抵抗４（Ｒ2）を介して電源−ＶB に接続されてい
る。

【００１９】こうして、抵抗３と４には、それぞれ入力
電流Ｉ1に応答して、互いに位相が１８０度異なる電流
Ｉ1（＋）とＩ1（−）が流れる。電流Ｉ1（＋）及びＩ1
（−）は、オペアンプ６とトランジスタ７及びオペアン
プ９とトランジスタ１０によりそれぞれ増幅され、電流
Ｉo（＋）とＩｏ（−）が得られ、両電流の合成電流Ｉ
ｏが出力電流とされる。尚、トランジスタ７と１０のエ
ミッタには、抵抗８と１１を介して、それぞれ電源＋Ｖ
B と−ＶB が接続されている。

【００２０】バイアス回路１００の動作を図２を参照し
て説明する。なお、簡単のため各トランジスタのベース
電流は無視するものとする。また、トランジスタ１０１
の特性はトランジスタ１０２の特性に等しく、トランジ
スタ１０３の特性はトランジスタ１０４の特性に等しい
ものとする。

【００２１】今、図２において、入力電流Ｉｉがゼロと
すると、図中のＩo（＋）、Ｉo（−）はそれぞれ次のよ
うに表わせる。Ｉo（＋）＝Ｉs・ｅｘｐ（ａＶ1）（８） −Ｉo（−）＝Ｉs・ｅｘｐ（ａＶ3）（９）ここでＩs＝逆方向飽和電流、ａ＝ｑ／ｋＴ（ｑ＝電子
の電荷、ｋ＝ボルツマン定数、Ｔ＝絶対温度）である。

【００２２】従って、Ｖ1＋Ｖ3 は次のようになる。Ｖ1＋Ｖ3＝（１／ａ）〔ｌｎ（−Ｉo（＋）・Ｉo（−）／Ｉs²）〕（１０）一方、バイアス電流Ｉrと、Ｖ2、Ｖ4との間には次の様
な関係がある。Ｉr＝Ｉs・ｅｘｐ（ａＶ2）（１１）Ｉr＝Ｉs・ｅｘｐ（ａＶ4）（１２）よって、Ｖ2＋Ｖ4は次のように表わせる。Ｖ2＋Ｖ4＝（１／ｋ）・ｌｎ（Ｉr²／Ｉs²）（１３）ここで、Ｖ1＋Ｖ3＝Ｖ2＋Ｖ4 であるので（１／ｋ）〔ｌｎ（−Ｉo（＋）・Ｉo（−）／Ｉs²）〕＝（１／ｋ）・ｌn（Ｉr²／Ｉs²）（１４）となる。これから、Ｉo（＋）、Ｉo（−）、Ｉr の間に
は次のような関係が成立する。 −Ｉo（＋）・Ｉo（−）＝Ｉr² （１５）

【００２３】次に入力電流Ｉ1を考慮すると、Ｉo（−）
＝−Ｉo（＋）＋Ｉiであるから、（１５）式はＩo（＋）・（Ｉo（＋）−Ｉi）＝Ｉr² （１６）となり、これを整理すると次の方程式が得られる。Ｉo（＋）²−Ｉｉ・Ｉo（＋）−Ｉr²＝０（１７）この方程式をＩo（＋）について解き、Ｉo（＋）≧０で
あることを考慮すると、Ｉo（＋）は次のように表わさ
れる。Ｉo（＋）＝（１／２）（Ｉi＋√（Ｉｉ²＋４Ｉr²））（１８）

【００２４】ところで、入力電流Ｉiは、Ｉo（＋）とＩ
o（−）とに分流するので、Ｉo（＋）＝Ｉi−Ｉo（−）であることを考慮すると、Ｉo（−）は次式のようにな
る。Ｉo（−）＝（１／２）（Ｉi−√（Ｉｉ²＋４Ｉr²））（１９）

【００２５】プッシュプルの線形条件である式（４）に
おいて、ｆ（ｘ）＝Ｉo（＋）、ｆ（−ｘ）＝−Ｉo
（−）とすると、ｆ（ｘ）−ｆ（−ｘ）＝Ｉｉとなり、
右辺はＩｉの１次式となり、（４）式を満足する。従っ
て、このことから本発明による図２のバイアス回路はプ
ッシュプル増幅器に使用した場合、線形無歪動作を行な
うことがわかる。

【００２６】図３には、Ｉo（＋）とＩo（−）の特性及
びその合成特性が従来例（Ａ級プッシュプル）とともに
示されている。図において、一点鎖線は従来のプッシュ
プル増幅器のＡ級プッシュプルの特性例であり、太い実
線は本発明によるプッシュプル増幅器の特性例であり、
細い実線は従来例と本発明に共通な合成特性である。Ｉ
fは最大出力値であり、Ａ級プッシュプル（一点鎖線）
の場合の動作点は図３に示す如くＩf／２である。

【００２７】本発明におけるバイアス特性の特長は、ア
イドリング電流と呼ばれるなるべく少ない方が望ましい
無信号時のバイアス電流（＝Ｉr）がＡ級プッシュプル
の場合に比べて大幅に減少（図３の斜線部）しているこ
とであり、バイアス回路の効率が改善されている。ま
た、その合成特性は前述のように線形無歪の動作条件を
満足しているため、Ａ級プッシュプル並みの良好な直線
性が得られる。つまり、Ｂ級プッシュプルの効率と、Ａ
級プッシュプルの直線性を兼ね備えている。

【００２８】この特性で動作点（即ちバイアス点）Ｉr
は調整可能であり、通常は出力電流の１／１０〜１／２
０に設定される。

【００２９】図１に示す実施例におけるバイアス回路１
００の他の構成例が図４に示されている。図４（Ａ）
は、図１のバイアス回路１００のトランジスタ１０１の
コレクタとベース間の接続をなくし、トランジスタ１０
２のコレクタとベース間を接続したものである。図４
（Ｂ）は、図１のバイアス回路１００のトランジスタ１
０１〜１０４の極性をすべて異なる極性のトランジスタ
に置き換えたものである。図４（Ｃ）も、図４（Ａ）の
バイアス回路１００のトランジスタ１０１〜１０４の極
性をすべて異なる極性のトランジスタに置き換えたもの
である。このように、バイアス回路におけるＰＮＰとＮ
ＰＮのトランジスタを入れ替えた回路でも同じ効果を奏
する。

【００３０】また、図１及び図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に
示すような、コレクタとベース間を接続したトランジス
タは、それぞれダイオードで置き換えることができるこ
とは明らかである。このとき、図４（Ａ）に示す回路の
コレクタとベース間が接続されたトランジスタ１０２と
１０４をダイオードに置き換えた回路が図４（Ｄ）に示
されている。また、図４（Ｃ）の回路のトランジスタを
ダイオードに置き換えた回路が図４（Ｅ）に示されてい
る。

【００３１】さて、図４（Ａ）において、入力電流Ｉｉ
がゼロとすると、図中のＩo（＋）、Ｉo（−）はそれぞ
れ次のように表わせる。Ｉo（＋）＝Ｉs・ｅｘｐ（ａＶ1）（２０） −Ｉo（−）＝Ｉs・ｅｘｐ（ａＶ3）（２１）ここでＩs＝逆方向飽和電流、ａ＝ｑ／ｋＴ（ｑ＝電子
の電荷、ｋ＝ボルツマン定数、Ｔ＝絶対温度）である。

【００３２】従って、Ｖ1＋Ｖ3 は次のようになる。Ｖ1＋Ｖ3＝（１／ａ）〔ｌｎ（−Ｉo（＋）・Ｉo（−）／Ｉs²）〕（２２）一方、バイアス電流Ｉrと、Ｖ2、Ｖ4との間には次の様
な関係がある。Ｉr＝Ｉs・ｅｘｐ（ａＶ2）（２３）Ｉr＝Ｉs・ｅｘｐ（ａＶ4）（２４）よって、Ｖ2＋Ｖ4は次のように表わせる。Ｖ2＋Ｖ4＝（１／ｋ）・ｌｎ（Ｉr²／Ｉs²）（２５）ここで、Ｖ1＋Ｖ3＝Ｖ2＋Ｖ4 であるので（１／ｋ）〔ｌｎ（−Ｉo（＋）・Ｉo（−）／Ｉs²）〕＝（１／ｋ）・ｌn（Ｉr²／Ｉs²）（２６）となる。これから、Ｉo（＋）、Ｉo（−）、Ｉr の間に
は次のような関係が成立する。 −Ｉo（＋）・Ｉo（−）＝Ｉr² （２７）

【００３３】次に入力電流Ｉ1を考慮すると、Ｉo（−）
＝−Ｉo（＋）＋Ｉiであるから、（２７）式はＩo（＋）・（Ｉo（＋）−Ｉi）＝Ｉr² （２８）となり、これを整理すると次の方程式が得られる。Ｉo（＋）²−Ｉｉ・Ｉo（＋）−Ｉr²＝０（２９）この方程式をＩo（＋）について解き、Ｉo（＋）≧０で
あることを考慮すると、Ｉo（＋）は次のように表わさ
れる。Ｉo（＋）＝（１／２）（Ｉi＋√（Ｉｉ²＋４Ｉr²））（３０）

【００３４】ところで、入力電流Ｉiは、Ｉo（＋）とＩ
o（−）とに分流するので、Ｉo（＋）＝Ｉi−Ｉo（−）であることを考慮すると、Ｉo（−）は次式のようにな
る。Ｉo（−）＝（１／２）（Ｉi−√（Ｉｉ²＋４Ｉr²））（３１）したがって、図４（Ａ）の回路の動作も図１のバイアス
回路１００と同じ動作を行なうことがわかる。

【００３５】以上の関係は、図４（Ｃ）についても同様
に適用される。又、図４（Ａ），図４（Ｃ）は、電圧源
と電流源を入れ替えても同じ関係が得られる。

【００３６】さて、前述したように、信号源１は本電力
増幅器の入力信号源であり、相互コンダクタンスｇm を
有する増幅器２に印加され、その出力はバイアス回路１
００に入力される。このバイアス回路１００の出力に
は、（１８）、（１９）式に従って非線形変換された電
流Ｉo（＋）、Ｉo（−）がそれぞれ抵抗３と抵抗４とに
流れる。

【００３７】抵抗３とオペアンプ６とトランジスタ７と
抵抗８から成る回路、及び抵抗４とオペアンプ９とトラ
ンジスタ１０と抵抗１１から成る回路は、それぞれ定電
流源回路を構成しており、Ｒ0＝Ｒ3＝Ｒ4、Ｒｉ＝Ｒ1＝
Ｒ2とするとバイアス電流（アイドリング電流）ＩBはＩB＝（ＲO／Ｒｉ）・Ｉr （３２）となり、出力電流ＩoはＩo＝ｇm・（Ｒo／Ｒi）・ｅi （３３）となる。

【００３８】以上説明したように、本発明のバイアス回
路を用いれば、アイドリング電流が出力電流Ｉoの５〜
１０％程度であっても、そのプッシュプル合成特性は線
形性が保障される。これは従来のＡ級増幅器におけるア
イドリング電流が出力電流の５０％必要であったことを
考えると、本発明のバイアス回路を用いた場合は格段に
効率がアップすることがわかる。また、このように効率
が良い上に、Ｂ級プッシュプルと違い、回路のどの部分
もカットオフしていないため、バイポーラトランジスタ
において問題となる少数キャリア蓄積による悪影響を避
けることが出来るため、高速・広帯域化が容易に実現で
きるということも他のメリットとして挙げることができ
る。

【００３９】図５は本発明によるプッシュプル増幅器の
第２の実施例であり、電流モード・フィードバック機能
を有する電力増幅器に本発明のバイアス回路１００，２
００を適用した例である。図１の場合と同じように、出
力トランジスタ３１５，３１９に流すアイドリング電流
を最大出力電流の1/１０〜１／２０に抑えてもＡ級プッ
シュプルと同様にクロスオーバー歪を発生しないという
優れた特長を有している。

【００４０】入力信号源３０１からの出力は、トランジ
スタ３０２，３０３，３０８，３０９から成るアンプに
印加される。このアンプの出力の一方（トランジスタ３
０８のコレクタ側）は、上記バイアス回路１００に入力
され、このアンプの出力の他方（トランジスタ３０９の
コレクタ側）もバイアス回路１００と同様なバイアス回
路２００に入力される。

【００４１】トランジスタ３０２，３０３，３０８，３
０９は、図示の如く接続され、トランジスタ３０２と３
０３のエミッタは、それぞれ定電流源３０４と３０５を
介して電源＋Ｖccと−Ｖccに接続されている。また、定
電流源３０６及び３０７が、定電流源３０４とトランジ
スタ３０８のコレクタ間及び定電流源３０５とトランジ
スタ３０９のコレクタ間に、それぞれ挿入されている。
こうして、図示方向の電流Ｉs（＋）とＩs（−）がバイ
アス回路１００と２００に入力されている。

【００４２】また、図１のトランジスタ５、オぺアンプ
６、トランジスタ７及び抵抗３，８と同様な動作をする
トランジスタ３１０，オペアンプ３１３，トランジスタ
３１５及び抵抗３１２，３１４，更には、トランジスタ
３１１，オペアンプ３１７，トランジスタ３１９及び抵
抗３１６，３１８から成る回路を有する。更に、トラン
ジスタ３１５と３１９のコレクタ間の接続点とトランジ
スタ３０８と３０９のエミッタ間には、抵抗３２０が挿
入され、抵抗３２１が当該エミッタと接地間に挿入され
ている。

【００４３】抵抗３１２、オペアンプ３１３，トランジ
スタ３１５及び抵抗３１４から成る回路、及び抵抗３１
６，オペアンプ３１７，トランジスタ３１９及び抵抗３
１８から成る回路は、それぞれ定電流回路を構成してお
り、抵抗３１２，３１６に流れる電流に比例した電流が
この定電流回路の出力に流れ、出力Ｖoを出力する。

【００４４】本回路の出力は、抵抗３２０と３２１を介
してトランジスタ３０８と３０９のエミッタに電圧信号
ＶNF（抵抗３２０と３２１の分圧電圧）としてフィード
バックされ、それぞれのバイアス回路１００と２００の
出力側には、非線形変換された電流Ｉ1（＋）とＩ1
（−）が得られる。

【００４５】本実施例も図１に示す実施例と同様に、バ
イアス電流が出力電流の１０％程度であってもそのプッ
シュプル合成特性は直線となる。このため、Ｂ級プッシ
ュプルと遜色のない効率を有すると同時に、Ａ級プッシ
ュプルの場合と同様にクロスオーバー歪は発生しないと
いう優れた特性を示す。

【００４６】更に、このように効率が良い上に、Ｂ級プ
ッシュプルと違い、回路のどの部分もカットオフしてい
ないためバイポーラトランジスタにおいて問題となる少
数キャリア蓄積による悪影響を避けることができるた
め、高速・広帯域化が容易に実現できるというメリット
もある。

【００４７】

【発明の効果】本発明のバイアス回路を用いることによ
り、プッシュプル増幅器の出力素子にバイポーラトラン
ジスタが用いられていてもＡ級増幅器と同様に原理的に
クロスオーバー歪を発生しないため、アイドリング電流
をＡ級増幅器に比べて少なくすることができる。このた
め、歪の低減と効率のアップという相異なる要求を具現
化した低歪・高効率の増幅器を実現できる。また、Ｂ級
プッシュプルと同等の出力効率であるにもかかわらず、
Ｂ級プッシュプルと違い、回路がカットオフすることが
ないため高速・広帯域の増幅器を容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプッシュプル増幅器の一実施例を
示す回路図である。

【図２】図１に示す実施例の基本部の回路図である。

【図３】図１に示す実施例の動作を説明するための図で
ある。

【図４】図１に示す実施例の他の構成回路図である。

【図５】本発明によるプッシュプル増幅器の他の実施例
を示す回路図である。

【図６】従来のプッシュプル増幅器の回路図である。

【符号の説明】

１，３０１信号源２増幅器３，４，８，１１，３１２，３１４，３１６，３１８，
３２０，３２１，５１０，５１３，５１４抵抗５，７，１０，１０１〜１０４，２０１〜２０４，３０
２，３０３，３０８〜３１１，３１５，３１９，５０
１，５０２，５０８，５０９，５１１，５１２
トランジスタ６，９，３１３，３１７オペアンプ１００，２００，５００バイアス回路１０５，２０５，３０４〜３０７電流源１０６電圧源５０３〜５０６ダイオード５０７可変抵抗器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号に応答して、位相が互いに１８０
度異なる一対の信号を出力する信号発生手段と、前記信
号発生手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の増幅
手段と第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第２の
増幅手段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負荷に
信号を取り出す信号合成手段を有するプッシュプル増幅
器において、前記信号発生手段は、同極性で互いのベースが接続され
た第１と第２のトランジスタと、前記第１と第２のトラ
ンジスタとは逆極性で、互いのベースが接続された第３
と第４のトランジスタを有し、前記第１のトランジスタ
と第３のトランジスタのエミッタ間が接続され、この接
続点に前記入力信号が接続され、前記第２と第４のトラ
ンジスタのエミッタが接続され、前記第１のトランジス
タ及び前記第４のトランジスタはそれぞれコレクタとベ
ース間が接続されており、前記第４のトランジスタのコ
レクタには電流源が接続され、前記第２のトランジスタ
のコレクタは一定の電位に接続され、前記第１のトラン
ジスタと第３のトランジスタのコレクタから前記一対の
信号が出力されることを特徴とするプッシュプル増幅
器。
【請求項２】入力信号に応答して、位相が互いに１８０
度異なる一対の信号を出力する信号発生手段と、前記信
号発生手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の増幅
手段と第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第２の
増幅手段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負荷に
信号を取り出す信号合成手段を有するプッシュプル増幅
器において、前記信号発生手段は、同極性で互いのベースが接続され
た第１と第２のトランジスタと、前記第１と第２のトラ
ンジスタとは逆極性で、互いのベースが接続された第３
と第４のトランジスタを有し、前記第１のトランジスタ
と第３のトランジスタのエミッタ間が接続され、この接
続点に前記入力信号が接続され、前記第２と第４のトラ
ンジスタのエミッタが接続され、前記第２のトランジス
タ及び前記第４のトランジスタはそれぞれコレクタとベ
ース間が接続されており、前記第４のトランジスタのコ
レクタには電流源が接続され、前記第２のトランジスタ
のコレクタは一定の電位に接続され、前記第１のトラン
ジスタと第３のトランジスタのコレクタから前記一対の
信号が出力されることを特徴とするプッシュプル増幅
器。
【請求項３】入力信号に応答して、位相が互いに１８０
度異なる一対の信号を出力する信号発生手段と、前記信
号発生手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の増幅
手段と第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第２の
増幅手段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負荷に
信号を取り出す信号合成手段を有するプッシュプル増幅
器において、前記信号発生手段は、同極性で互いのベースが接続され
た第１と第２のトランジスタと、前記第１と第２のトラ
ンジスタとは逆極性で、互いのベースが接続された第３
と第４のトランジスタを有し、前記第１のトランジスタ
と第３のトランジスタのエミッタ間が接続され、この接
続点に前記入力信号が接続され、前記第２と第４のトラ
ンジスタのエミッタが接続され、前記第２のトランジス
タ及び前記第４のトランジスタはそれぞれコレクタとベ
ース間が接続されており、前記第４のトランジスタのコ
レクタは一定の電位に接続され、前記第２のトランジス
タのコレクタには電流源が接続され、前記第１のトラン
ジスタと第３のトランジスタのコレクタから前記一対の
信号が出力されることを特徴とするプッシュプル増幅
器。
【請求項４】前記コレクタとベース間が接続されたトラ
ンジスタのすべて若しくは一部をダイオードに置き替え
た請求項１、２または３に記載されたプッシュプル増幅
器。
【請求項５】入力信号Ｉに応答して、位相が互いに１８
０度異なる一対の信号を出力する信号発生手段と、前記
信号発生手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の増
幅手段と第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第２
の増幅手段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負荷
に信号を取り出す信号合成手段を有するプッシュプル増
幅器において、前記入力信号Ｉと、前記信号発生手段からの一対の信号
を構成する第１の信号Ｉ1と第２の信号Ｉ2のうち、該第
１の信号Ｉ1は、前記入力信号Ｉが正の値に対しては前
記入力信号Ｉの増加とともにＩ1＝Ｉに漸近し、一方、
前記入力信号Ｉが零の近傍および負の値に対しては予め
定めた一定値に漸近する第１の関数で表わされ、前記第
２の信号Ｉ2は前記第１の信号Ｉ1との合成出力が直線的
関係になる第２の関数で表わされることを特徴とするプ
ッシュプル増幅器。
【請求項６】入力信号Ｉに応答して、位相が互いに１８
０度異なる一対の信号を出力する信号発生手段と、前記
信号発生手段のそれぞれの出力信号を増幅する第１の増
幅手段と第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段と第２
の増幅手段のそれぞれの出力信号を合成して共通の負荷
に信号を取り出す信号合成手段を有するプッシュプル増
幅器において、前記入力信号Ｉと、前記信号発生手段からの一対の信号
を構成する第１の信号Ｉ1と第２の信号Ｉ2のうち、該第
１の信号Ｉ1は前記入力信号Ｉと、前記入力信号Ｉとは
無関係な一定値Ｋ1、Ｋ2とにより、Ｋ1（Ｉ＋√（Ｉ²＋
Ｋ2））なる第１の関数で表わされ、前記第２の信号Ｉ2
は前記第１の信号Ｉ1との合成出力が直線的関係になる
第２の関数で表わされることを特徴とするプッシュプル
増幅器。