JPS5926653Y2 - 音声電力増幅器の自動動作点切替回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は音声電力増幅器におけるＡ級動作範囲とＢ級動
作範囲とを音声信号出力の大きさによりある定レベルを
境として、同一音声電力増幅器を小出力信号時にはＡ級
動作に、より大きな出力時にはＢ級動作に自動的に切替
え動作が可能なる自動動作点切替回路に関する。

トランジスタ・プッシュプル式音声電力増幅器はその出
力段トランジスタの動作点（バイアス電流）の与え方に
よりＡ級電力増幅器、Ｂ級電流増幅器および前２者の中
間的性質を有するＡＢ級電力増幅器などが存在しており
、バイアス電流の大きさから見るとＡ級＞ＡＢ級〉Ｂ級
となる。

Ａ級電力増幅器にあっては出力信号の波形はプッシュプ
ル・トランジスタの（１）側と（→側との両トランジス
タの振幅和となるためクロスオーバ歪は発生せず良好な
歪率特性を得られる反面Ａ級動作のための直流バイアス
電流は交流振幅値最大値の半サイクルピーク値に相当す
る一定電流を通電するため発熱が大きく、従って効率も
低く数ＬＯＷ以上の大出力のものにはＢ級（あるいはＡ
Ｂ級）に比べて経済性の面で劣る。

一方Ｂ級電力増幅器にあってはプッシュプル・トランジ
スタを構成する相補トランジスタはそれぞれ正の半波、
負の半波でスイッチングされ、それぞれの半波を負荷端
にて合成酸液する形式であるのでクロスオーバ歪が発生
してＡ級の場合に比べて歪率は悪化する。

しかし反面、動作のための直流電流は信号の大きさに比
例した形で供給すればよいので発熱量がＡ級より小さく
、従って電力効率はＡ級を上回わる。

従来、上記の動作方式のうちのいずれか一方式を単一採
用して実用されていたが、比較的大出力の音声電力増幅
器ではＡ級を採用する場合は放熱の問題が障害となり、
Ｂ級（実際の場合には少しでもクロスオーバ歪を軽減さ
せるためにアイドル電流を最大直流電流の数％流してＡ
Ｂ級増幅器として実用されるカつを採用する場合は効率
は良いがクロスオーバ歪を完全に払拭できない欠点があ
ったそこで比較的大出力の音声電力増幅器に定格出力値
に対して小さな出力範囲ではＡ級動作の機能を与えてク
ロスオーバ歪の影響を除き、またある定レベル以上の出
力範囲ではＢ級動作の機能を与えて発熱量を軽減する方
向にもって行くとともに高効率で使用しようとするのが
本考案の自動動作点切替回路である。

上記目的を達成するために、ここでは音声電力増幅器の
出力トランジスタの動作点を決定する回路（以下バイア
ス回路という）にトランジスタを利用したものを対象と
し、該バイアストランジスタの動作点を決定するベース
回路網内で、ベースブリーダ抵抗を複数個に分けて、う
ち１つの抵抗と並列にスイッチング素子としてのフォト
トランジスタのコレクタとエミッタを接続し、該フォト
トランジスタと光結合状態で発光ダイオードを配置し、
該発光ダイオードは音声電力増幅器の出力信号の一部を
取り出して整流し、該整流出力にて発光ダイオードを点
滅制御するスイッチング回路を駆動して発光ダイオード
がＯＮ（点灯）のときにはバイアス回路がＡ級動作に機
能し、発光ダイオードがＯＦＦのときにはバイアス回路
がＢ級動作に機能するように定数設定した構成をしてい
る。

図は本考案の基本回路である。

以下図に沿ってＡ級動作とＢ級動作（実用的にＢ級に近
いＡＢ級で使用されるが、ここでは説明の便宜上Ｂ級と
する。

以下同じ）との自動切替の機能を説明する。図において
、音声電力増幅器１は差動増幅２段、終段の出力トラン
ジスタはＮＰＮ形トランジスタ２とＰＮＰ）ランジスタ
３とからなる相補形回路で構成されており、該出力トラ
ンジスタ用のバイアス回路４が設けられている。

バイアス回路はバイアストランジスタ７を有し、このエ
ミッタにはバリスタ１１が接続され、ベースバイアス回
路にはバイアス抵抗８およびブリーダ抵抗９および１０
があって、抵抗１０と並列にフォトトランジスタ５のコ
レクタとエミッタが接続されている。

該フォトトランジスタ５と光結合して発光ダイオード６
が配置され、この発光ダイオード６はスイッチング回路
２１の抵抗Ｒ２３を経て接続されたスイッチングトラン
ジスタＱ２２のコレクタ・エミッタに並列に入っている
。

このスイッチングトランジスタＱ２２は音声電力増幅器
の出力信号を負荷１３に給電する出力端子１２から抵抗
Ｒ１４にて分岐して取り出し、整流回路１４にて音声信
号の大きさに従動した大きさの直流信号にて駆動される
。

このときスイッチングトランジスタＱ２２のスイッチン
グ動作レベルをベース回路の抵抗Ｒ２４とＲ２５との分
圧比により定め、かつその値をバイアス回路４のＡ級動
作とＢ級動作の切替レベルに対応させることにより、音
声信号出力の大きさとバイアス切替動点とに相関をもた
せることができる。

いま、スイッチング回路２１には端子２３と２４間に＋
Ｖｃｃｏが供給されているとき、抵抗Ｒ２３と発光ダイ
オード６の経路で通電しており、スイッチングトランジ
スタＱ２２は音声電力増幅器からの出力信号がトランジ
スタＱ２２の動作設定レベルより低く、トランジスタＱ
２２がＯＦＦであるとすると抵抗Ｒ２３のＣ０ＬＤ側に
接続された発光ダイオード６はＯＮ（点灯）となってい
るから、光結合したバイアス回路４のフォトトランジス
タ５はＯＮであり、抵抗１０はフォトトランジスタのＯ
Ｎ抵抗により短絡側路される結果、バイアストランジス
タ７のベース電流は減少して該トランジスタのコレクタ
・エミッタ間抵抗が上昇することになり、従って出力ト
ランジスタ２および３のベース電流は予め設定したＡ級
動作に対応する値に達し、増幅器はＡ級として機能する
。

次に音声電力増幅器１の出力信号が増加し、従って整流
回路１４の出力が増加してスイッチング回路２１のスイ
ッチングトランジスタＱ２２への入力が増加し、該トラ
ンジスタＱ２２のベース回路の抵抗Ｒ２４および抵抗Ｒ
２５とで定まるトランジスタＱ２２のスイッチング動作
レベル以上のベース電圧になるとトランジスタＱ２２は
ＯＮとな・す、従って抵抗Ｒ２３のＣ０ＬＤ側に入って
いる発光ダイオード６はスイッチングトランジスタＱ２
２のＯＮ抵抗で短絡側路されて消光（ＯＦＦ）するから
バイアス回路４のフォトトランジスタ５はＯＦＦとなり
、バイアストランジスタ７のベース回路は該トランジス
タのバイアス抵抗８とブリーダ抵抗９十ブリーダ抵抗１
０の構成となり、従ってバイアストランジスタ７のベー
ス電流は増大し、バイアストランジスタ７のコレクタ・
エミッタ間抵抗が減少することになって出力トランジス
タ２および３のベース電流は予め設定したＢ級動作に対
応する値となり、増幅器はＢ級として機能する。

以上の説明でわかる通り、Ａ級動作とＢ級動作との切り
替え点のレベルは整流回路１４の出力をスイッチング回
路のトランジスタＱ２２の動作レベルを抵抗Ｒ２４と抵
抗Ｒ２５とで規制することにより定まるから、トランジ
スタＱ２２の動作レベルと音声電力増幅器１の定格出力
レベル（たとえば１００ Ｗ）に対して小出力の場合の
レベル（たとえばＯ〜１０Ｗ）とを対応させ、大出力の
場合のレベル（たとえば＞ １０ Ｗ）とを対応させて
、たとえば出力ＬＯＷのときにスイッチングトランジス
タＱ２２が０Ｎ−ＯＦＦの動作点であるように設定すれ
ば、たとえば１０Ｗを境界として、１０Ｗ以下の音声信
号出力に対応する範囲ではＡ級電力増幅器として、また
ＬＯＷを越えた音声信号の最大出力までの範囲に対応す
る間ではＢ級電力増幅器として動作させることが可能で
あり、初期の目的が達せられる。

以上述べましたように、本考案によればある一定レベル
の出力を境にＡ級、Ｂ級増幅を自動的に使い分けできる
ので、Ａ級およびＢ級の各々の長所を備えた音声電力増
幅器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例を示す回路図であす、１は差動２
段式終段ピュアコンプリメンタリ音声電力増幅器、２，
３は出力トランジスタ、４はバイアス回路、５はフォト
トランジスタ、６は発光ダイオード、７はバイアス用ト
ランジスタ、８，９．１０は抵抗、１３は負荷、１４は
整流回路、２１はスイッチング回路、Ｑ２２はトランジ
スタである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バイアス電流を調整することにより、Ａ級動作とＢ級動
   作を切替えるトランジスタ・プッシュプル式音声電力増
   幅器において、バイアス電流設定回路をプッシュプル・
   トランジスタのベース間に接続したバイアス設定用トラ
   ンジスタと、このバイアス設定用トランジスタのベース
   に設けられたブリーダ用抵抗と、この抵抗の一部に並列
   接続されたフォトトランジスタと、音声出力信号の一部
   を分岐整流した信号により動作されるスイッチング回路
   と、このスイッチング回路により点消灯制御され上記フ
   オ））ランジスタと光結合した発光ダイオード等の光源
   とで構成したことを特徴とする音声電力増幅器の自動動
   作点切替回路。