JPS5844646Y2

JPS5844646Y2 - 増幅器

Info

Publication number: JPS5844646Y2
Application number: JP1978012447U
Authority: JP
Inventors: 信哉佐野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-02-02
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1983-10-11
Also published as: JPS54115845U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、増幅器に関するものであり、クリップレベル
以上の大入力が供給されたときに、トランジスタの飽和
による電荷蓄積によって、クリップ波形が異常になるこ
とを防ぎ、正常なりリップ特性を得ることを目的とする
。

一般に、増幅器の出力レベルは電源電圧等で決まるある
レベル内に制限され、それを超える入力に対して、出力
はクリップする。

クリップ時の波形は、第１図すに示すような、単に原波
形ａのクリップレベルを超える部分を切り取っただけの
正常なりリップ波形になることが望ましい。

しかし、現実にはクリップ時に増幅器内のトランジスタ
が飽和するため、その電荷蓄積によって、第２図すに示
すような、異常なりリップ特性になる場合がある。

第３図に、一般的な従来の増幅器を示す。

第３図において、１は入力端、２は入力リーク抵抗、３
，４は入力段差動増幅器を構成するＦＥＴ、５，６は定
電流回路、７〜１０はカレントミラー回路、１１．１２
は位相補正回路、１３〜１６は、電圧増幅段用エミッタ
接地増幅器、１７．１８は位相補正用コンデンサ、１９
は定電圧用ダイオード、２０．２１は定電流回路、２２
．２３は定電流回路用ベースバイアス回路、２４．２５
は出力段用トランジスタ、２６．２７は出力段トランジ
スタ用エミッタ抵抗、２８．２９は帰還回路、３０は出
力端、３１゜３２は初段および電圧増幅段用正負電源、
３３．３４は出力段用正負電源で゛ある。

第３図に示す増幅器の動作を説明する。

まず、入力端１に加えられた入力電圧は、差動増幅器３
，４で電流に変換される。

差動出力の一方の電流は、カレン）ミラー７〜１０で反
転され、もう一方の差動出力電流と加算されて、電圧増
幅段のトランジスタ１３のベースに加えられ、ここで増
幅されて、電圧増幅段のトランジスタ１５のコレクタに
、電圧に変換されて現れる。

この電圧は、出力段のエミッタフォロワを構成するプッ
シュプルトランジスタ２４．２５でインピーダンス変換
されて出力端３０に現れる。

出力端３０の電圧は、帰還回路２８、２９で分割され
て、入力段差動増幅器３，４の帰還側ゲートに加えられ
る。

したがって、この増幅器の電圧利得は、はぼ帰還回路２
８、２９の分割比の逆数で決まる。

第３図の回路で゛は、出力段がより多くの電力を消費す
るため、入力段、電圧増幅段用の電源と、出力段用の電
源とは分離し、また、電圧増幅段の飽和を防ぐため、出
力段用電源よりも、入力段、電圧増幅段用電源の方の電
圧を高く設定するのが一般的である。

このような場合、クリップするような大入力が加わると
、トランジスタ２４．２５が飽和する。

これらのトランジスタ２４．２５が飽和すると、電荷が
ベースに蓄積されるため、飽和領域から活性領域に戻る
のに時間遅れが生じ、その結果、クリップ波形が第２図
すに示すような異常な形になる。

トランジスタ２４．２５が飽和した後も、さらに入力を
大きくして行くと、トランジスタ１５やトランジスタ７
も飽和し、それらの電荷蓄積も加わって、さらにクリッ
プ波形は異常になる。

また、出力段用電源３３．３４の電圧が、入力段、電圧
増幅段用電源３１．３２よりも高いかまたは等しい場合
には、クリップ時に、まずトランジスタ１５．２０が飽
和し、さらに入力が大きくなると、トランジスタ７も飽
和する。

そして、やはりクリップ波形は第２図すに示すように異
常な波形になる。

特に、この増幅器をオーディオ用として使用する場合、
クリップするような入力が加わると、音質が非常に濁っ
て聴こえるという重大な問題が生ずる。

したがって、増幅器出力がクリップした場合、トランジ
スタの飽和を防止することによって、電荷蓄積をなくし
、クリップ波形が異常にならないようにする必要がある
。

本考案はこのような目的を遠戚する増幅器を提供するも
のである。

第４図に、本考案の前提となる増幅器を示す。

第４図において、１〜３４は、第３図の同番号のものに
対応しており、３５．３６は電圧増幅段のトランジスタ
１５のコレクタ回路に入った定電圧回路１９の中点の電
圧を、正負両方向にツェナー電圧とダイオード順方向電
圧の和の電圧でクランプするためのクランプ用ツェナー
ダイオードであり、３７は電圧シフト用ダイオード、３
８．３９は電圧増幅段のトランジスタ１３のベース電圧
を、正負両方向にクランプするためのクランプ用ダイオ
ードで゛ある。

第４図の構成において、クランプ用ダイオード３５．３
６は正負両方向に対してクランプ動作をし、トランジス
タ２４．２５の飽和を防ぐ。

このためツエーナダイオード３５．３６のツェナー電圧
を適当に選ぶことによって、クリップ時にトランジスタ
２４゜２５が飽和しないようにすることができる。

またクランプ用ダイオード３９は正方向に対してクラン
プ動作をし、トランジスタ７の飽和を防ぎ、クランプ用
ダイオード３８は負方向に対してクランプ動作をし、ト
ランジスタ１５の飽和を防ぐ。

このためクリップレベルよりもさらに大きな入力が入っ
た場合でも、クランプ用ダイオード３８．３９によって
トランジスタ１３のベース電圧の動く範囲が制限される
ため、トランジスタ１５，７の飽和を防止することがで
き、その結果、第１図に示すような正常なりリップ特性
が得られる。

なお、電圧シフト用ダイオード３７は、クランプ用ダイ
オード３８．３９のクランプ基準点電圧を設定するため
のものである。

ところで、第４図の構成では、クランプ用ツェナーダイ
オードのツェナー電圧は、トランジスタ２４．２５が飽
和しないような値に設定するが、飽和までにあまり余裕
がない値に設定した場合には、電源電圧が変動して低く
なったときにトランジスタ２４．２５が飽和することが
ある。

逆に、電源電圧が変動してもトランジスタ２４．２５が
飽和しないように、十分低い値にツェナー電圧を設定し
た場合は、電源電圧の利用率が悪くなるという不都合が
生ずる。

本考案はこのような問題をも解決する増幅器を提供する
ものであり、その一実施例を第５図に示す。

第５図の１〜３４は第３図、第４図の１〜３４に対応し
ている。

第５図に示す実施例は、電源３３．３４の電圧を基準に
し、ダイオード４０．４１とバイアス用抵抗４２．４３
とで作った基準電圧に対して、ダイオード４４．４５で
クランプするようにしたものである。

第５図のようにすれば、電源電圧が変動しても、電圧増
幅段のコレクタ回路は、常に電源電圧を基準にして作ら
れた基準点に対してクランプされるため、電源電圧を有
効に利用することができる。

また、電圧増幅段のベース回路は、第５図の実施例で示
すように、電圧増幅段のエミッタ側電圧源３１を基準に
し、ダイオード４６とバイアス抵抗４７とで作られた基
準点に対して、ダイオード４８．４９でクランプするよ
うにしても有効である。

なお、電圧増幅段のベース回路のクランプについては、
第４図の構成、すなわち差動増幅器の差動出力間にダイ
オード３８、３９を接続したものでもよい。

なお、第５図においてクランプ用ダイオード４４は正方
向に対してクランプ動作をし、トランジスタ２４の飽和
を防ぎ、クランプ用ダイオード４５は負方向に対してク
ランプ動作をし、トランジスタ２５の飽和を防いでいる
。

またクランプ用ダイオード４８は正方向に対してクラン
プ動作をし、トランジスタ７の飽和を防ぎ、クランプ用
ダイオード４９は負方向に対してクランプ動作をし、ト
ランジスタ１５の飽和を防いでいる。

また、本考案は、入力段がトランジスタによる差動増幅
器の場合、電圧増幅段がエミッタフォロワ付きもしくは
ダーリントン接続でない場合、電圧増幅段がＦＥＴで構
成され、ゲートをベースに、ソースをエミッタに、ドレ
インをコレクタにそれぞれ対応させた場合、クランプ用
ダイオード４８と４９のクランプ基準点が異る場合、電
源３１．３２と電源３３、３４が共通の場合、各クラ
ンプ用ダイオードが、正負それぞれ１個ずつではなく、
複数個直列接続になっている場合についても有効である
。

以上のように、本考案によれば、電圧増幅段のコレクタ
回路、ベース回路の正負両方向に対して、クランプ用ダ
イオードで゛クランプすることにより、クリップレベル
以上の入力が加わった場合、すべてのトランジスタを飽
和から防ぐことができ、トランジスタの飽和による電荷
蓄積によって、クリップ波形が異常になることを防止し
、正常なりリップ特性を得ることができるという優れた
効果が得られる。

しかも本考案は、電圧増幅段のコレクタ回路のクランプ
用ダイオードを、電圧増幅段のコレクタ回路と、正負電
源電圧を基準として作った基準点との間に挿入している
から、電圧増幅段のコレクタ回路は、常に電源電圧を基
準にして作られた基準点に対しクランプされることにな
り、その結果、電源電圧の利用率を良くすることができ
るという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は正常なりリップ波形を示す波形図、第２図は異
常なりリップ波形を示す波形図、第３図は従来の増幅器
の回路図、第４図は本考案の前提となる増幅器の回路図
、第５図は本考案の一実施例の回路図である。３．４・・・・・・入力段差動増幅器、７〜１０・・・
・・・カレントミラー回路、１３〜１６・・・・・・電
圧増幅段、２０．２１・・・・・・定電流回路、３５，
３６，４４．４５・・・・・・電圧増幅段コレクタ回路
用クランプダイオード、４０〜４３・・・・・・クラン
プ基準用バイアス回路、３８．３９．４８．４９・・・
・・・電圧増幅段ベース回路用クランプダイオード、３
７・・・・・・電圧シフト用ダイオード、４６．４７・
・・・・・クランプ基準用バイアス回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）入力段が差動増幅器とカレントミラーで構成され
、電圧増幅段がトランジスタのエミッタ接地増幅器と定
電流回路で構成された増幅器であって、上記電圧増幅段
のコレクタ回路およびベース回路に、それぞれ正、負両
方向に対して電圧変化範囲を制限するためのクランプ用
ダイオードを挿入するとともに、上記電圧増幅段のコレ
クタ回路のクランプ用ダイオードを、電圧増幅段のコレ
クタ回路と、正負電源電圧を基準として作った基準点と
の間に挿入した増幅器。
（２）電圧増幅段のベース回路のクランプ用ダイオード
を、差動増幅器の差動出力間に挿入した実用新案登録請
求の範囲第１項記載の増幅器。
（３）電圧増幅段のベース回路のダイオードを、電圧増
幅段のベース回路と、電圧増幅段のエミッタ側電源を基
準にして作った基準点との間に挿入した実用新案登録請
求の範囲第１項記載の増幅器。