JPS5949723B2 - 増幅装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は増幅器とスピーカを接続する接続コードのイン
ピーダンスを低減するとともにスピーカの入力端子にお
けるスピーカ駆動インピーダンスを零にしたスピーカ駆
動用の増幅装置に関する。

一般に音響用再生増幅器はスピーカの不要な歪振動を充
分吸収しボイスコイルを制動するためにその出力インピ
ーダンスは極力小さいことが望まれる。

しかしながら通常ＨＩ−ＦＩの増幅器の出力端子とスピ
ーカ入力端子との間には接続コードにより接続されてい
る。

この接続コードのインピーダンスによってスピーカの入
力端子から見た増幅器側のインピーダンス即ち、ボイス
コイル制動インピーダンスは大きくなってしまう。

増幅器とスピーカをある長さの接続コードで接続して増
幅器の出力端子とスピーカの入力端子とで信号及びその
歪電圧を比較してみると、信号電圧はスピーカ入力端子
において全く減衰されず忠実に伝送されているにも拘ら
ず、歪電圧はスピーカ入力端子においてより大きく発生
していることが確認された。

つまり、接続コードのインピーダンスはスピーカのイン
ピーダンスに較べて充分小さい°ので、増幅器からの信
号をスピーカ入力端子に忠実に伝送するが増幅器の出力
インピーダンスに較べて同程度かもしくは大きいので、
スピーカで発生する歪起電圧を増幅器側に充分伝送して
いないことを意味している。

そこで接続コードのインピーダンスを充分減少させるた
めにはスピーカ入力端子から負帰還を施せばよいが、通
常の不平衝出力の増幅器においては基準電位点をスピー
カ入力端子の一端にしなければならないので、入出力共
通であるべき基準電位線を増幅器の出力端子からスピー
カの入力端子迄もって来なければならないという実際上
非常に不都合が生じる手段を構しなければならない。

本発明は上記欠点を除去し、不平衡形の入出力形式をも
つ増幅器において入出力間の基準電位点を変えることな
く、一本の接続線を追加することによって接続コードの
インピーダンスを低減し且、スピーカ入力端子における
スピーカ駆動インピーダンスを零にする（完全定電圧駆
動）ことをも可能とする増幅装置を提供する。

第１図において、主増幅器１０及び電圧負帰還回路１１
は極一般的なスピーカ駆動用の増幅回路１２を構成して
いる。

１３．１４は夫々増幅回路１２の人、出力端子である。

本発明は前記増幅回路１２に加えて、−Ａ’の伝達特性
を有し、基準電位点を前記主増幅器１０のそれと共通と
し、更に入力を増幅回路１２の出力端子１４から接続コ
ード１５を介して接続したスピーカ１６の入力端子１７
の基準電位点側から一本の帰還用接続コード１８、それ
に帰還端子２４に介して供給するようにした反転帰還回
路１９を設けている。

通常スピーカ駆動用の接続コードは平行型のコードで゛
あり、その等価インピーダンスは＋、−間の並列インピ
ーダンスと夫々の極性線に対して等しい直列インピーダ
ンス素子で表わされる。

しかし、通常の使用状態においては、扱う信号の波長に
比べて接続コード１５の長さは充分短かい。

また一般構造の接続コード１５の特性インピーダンスに
対し、増幅回路１２の出力インピーダンスは略々短絡イ
ンピーダンスに等しいので、接続コード１５の並列イン
ピーダンスは充分無視できるものであり等測的に直列抵
抗分とインダクタンス分のみで表示されるものと見なさ
れることは周知の通りで尻る。

従って、接続コード１５の＋側−側に流れる電流は相等
しく、かつ、増幅回路１２の出力端子１４及びスピーカ
１６の入力端子１７を還流する電流に等しいものである
。

そして、増幅回路１２の出力とスピーカ１６の入力間に
は＋側−測点接続コードの片側に相当する等価直列イン
ピーダンスＲが夫々挿入されたものと見ることができる
。

第１図においてスピーカ１６の入力端子１７の各端子間
に発生する電圧をｅＬとし、この電圧によって増幅回路
１２側へ流れ込む電流をｉｔとすると、スピーカ１６の
入力端子１７における接続コード１５を含めた増幅回路
１２側のインピーダンスＺｏは、 で表わされる。

一方ｉＬは、１Ｌ＝（ｅＬ−Ａｅｉ）／（ｒ□＋２Ｒ）
−・・・・・・・・・（２）但し、Ａｅｉ ：増幅回路
１２の開放出力電圧Ａ ：主増幅器１０の電圧利得 ｅｉ：主増幅器１０の入力電圧 ｒｏ：主増幅器１０の出力インピーダン ス で求められる。

今、スピーカ１６の入力端子１７に現われる電圧ｅＬを
スピーカ１６側からの起電力のみによるものとすれば、
増幅回路１２に印加する入力信号ｅ５二〇として考えれ
ばよい。

このとき増幅回路１２の出力端子１４に得られる端子間
電圧ｅ。

は、ｅｏ＝２ｊｔＲであり、反転帰還回路１９の入力電
圧は一１ＬＲである。

但し反転帰還回路１９の入力インピーダンスは帰還用接
続コード１８の等価直列インピーダンスより充分大きく
、この帰還用接続コード１８の対接地並列インピーダン
スより充分小さく電圧の伝達損失は無視し得る程度のも
のとする。

従って、主増幅器１０の入力電圧は ｅ 、＝ −（ｅ Ｌ−２ｉＬＲ）β−ｉ ＬＲＡ’−
”（３）（１）、 （２）、 （３）式より となる。

ここでＡ′＝２βに設定すれば（（条件１））Ｚｏ＝（
ｒｏ＋２Ｒ）／ （１＋Ａβ）・・・・・・（５）とな
り、この増幅回路１２の出力インピーダンスＺｏはスピ
ーカー６駆動用の接続コード１５のインピーダンス２Ｒ
を主増幅器１０の出力インピーダンスに含めて電圧負帰
還を施した時の電圧負帰還回路１１の低減された出力イ
ンピーダンスに等しい。

即ち、スピーカー６の入力端子１７から電圧負帰還を施
した場合と等価な結果を得る。

またＡ′を２βより極くわずか大きくしてＡ’＝ −＋
２βに設定すれば （条件２）・・・・・・・・
・・・・・・・ （６）”＝１＋Ａβ となり、スピーカー６の接続コード１５のインピーダン
ス２Ｒを完全に打消すことができる。

更にＡ′をｒ。

／ＡＲだけ大きくとり２ Ａ′−Ｘ盲＋ｉ＋２βに設定すれば（条件３）Ｚｏ＝０
・・・・・・・・・・・・・・・
（７）となり、スピーカ１６を零インピーダンスで駆動
できる。

この場合設定条件に含まれる項ｒ□／ＡＲは使用する接
続コードの特性、即ちインピーダンスＲの値によって変
化するので、すべての接続コードに満足できるように設
定することはできないが、接続コードのインピーダンス
Ｒの平均的な値、或いはある範囲の条件の接続コードに
対して実用的にＺｏ÷０にすることは可能である。

また他の定数Ａ、β、ｒｏは増幅回路の設計時点におい
て略々一定に定めうる増幅回路固有の値であるので、上
記（（条件１及び２））は接続コードに無関係に定める
ことができる。

勿論前記定数Ａ、β。ｒｏは周波数の関数であり、位相
項の変化もあるので、Ａ′の値は周波数特性も含めて設
定されるものであることは言うまでもない。

第１図における反転帰還回路１９は接続コード１５の線
間に発生した電圧を入力として反転するので、広帯域な
変成器か反転増幅器を用いる必要がある。

反転増幅器を用いる場合、その増幅器の直線性が充分な
いことが望まれるが、ここで取扱う信号レベルは電圧負
帰還回路１１で扱うものよりは遥かに小さく、Ａ′の値
は１より充分小さい減衰回路であるので、充分な直線性
を持つ反転増幅器は容易に可能である。

例えば代表的な増幅器に用いられる数値によって、電圧
負帰還回路１１から出力される信号電圧ｅｄ反転帰還回
路１９から出力される信号電圧ｅＡ′とを比較すると、
であるから、Ａ＝１０００ （６０ｄＢ）、β＝１／３
０（−３０ｄＢ）、ｒｏ＝６Ω、Ｒ＝０，１Ω、Ｚ、＝
８Ωの代表的定数の場合、上記（（条件３））のＡ′の
値によっても、 となり、極めて小さな信号でよいことがわかる。

従って充分に直線性のよい反転帰還回路１９は実現可能
である。

以下第２図を参照して本発明の具体的な一実施例につき
詳細に説明する。

なお第１図と同一部分には同符号を附す。

第２図において、第１の差動増幅回路２０はトランジス
タＱ１．Ｑ２で構成される通常の電力増幅初段に用いら
れる一般的な差動増幅回路である。

この第１の差動増幅回路２０の一方のトランジスタＱ１
のベース電極を信号入力とし、他方のトランジスタＱ２
のベース電極を電圧負帰還回路１１の入力端子とする。

また”トランジスタＱ３．Ｑ４は同様の第２の差動増幅
回路２１を構成し、一方のトランジスタＱ３のコレクタ
電極は前記トランジスタＱ１のコレクタ電極と、また他
方のトランジスタＱ４のコレクタ電極はトランジスタＱ
２のコレクタ電極と夫々共通に接続している。

前記トランジスタＱ□、Ｑ２による第１の差動増幅回路
２０と前記トランジスタＱ３．Ｑ４による第２の差動増
幅回路２１は出力が平列に接続され、トランジス°夕Ｑ
２のベース電極に対し、トランジスタＱ３のベース電極
の入力は反転される。

従って、第１図と対比して、前記トランジスタＱ２のベ
ース電極に結合された電圧負帰還回路１１に対し、反転
帰還回路１９は前記トランジスタＱ４のベース電極に結
合されることにより、反転作用が達成する。

また前記反転帰還回路１９のネットワークを抵抗ｒ１．
ｒ２による抵抗分割回路で示したが、前述の通り、設定
条件を広帯域に満足させるため周波数特性を有するイン
ピーダンスネットワークであってもよいことは勿論であ
り、設計の必要条件に基いて変更するべきものである。

更に反転帰還回路１９の入力端子における終端抵抗ｒは
帰還用接続コード１８に例えばシールド線を用いる場合
、その対接地容量による電圧伝達損失を滅するため、端
子インピーダンスを適切な低インピーダンスに適正化す
るために必要である。

また前記第２の差動増幅回路２１のトランジスタＱ３の
ベース電極は直接地してよいことは勿論であるが、図示
のように電圧負帰還回路１１の交流信号に対し、側路さ
れた点に接地することにより直流分のみ第２の差動増幅
回路２１によってなされるので、増幅装置全体の直流的
安定度を一層向上する効果がある。

以上、第２図の実施例において、反転帰還を施さない場
合、即ち、スピーカ１６の入力端子１７の基準電位点側
からの帰還接続を行なわない場合、単に従来の増幅装置
と同様に働くことは明らかである。

次に第３図を参照して本発明の他の実施例につき説明す
る。

前記第２図の実施例ではトランジスタＱ２のベース電極
に印加された電圧負帰還に対し反転帰還はトランジスタ
Ｑ１のベース電極に印加することにより達成される。

しかし入力信号源のインピーダンスが帰還定数に変動を
与えるため条件を固定して設定することが不可能である
。

これにより第３図においては、トランジスタＱ５のベー
ス電極と入力端子間に緩衝増幅器２３を設けてトランジ
スタＱ５のベース回路に対する入力信号源のインピーダ
ンスを一定化した後、トランジスタＱ５のベース回路に
帰還端子２４を設けたものである。

この場合反転帰還信号に対して緩蓋増幅器２３の出力は
その出力インピーダンスで接地されたものとして帰還回
路定数を構成すればよい。

以上本発明の実施例としてスピーカを駆動するものに適
用して説明したが、入力信号に従って定電圧駆動をすべ
き増幅器例えばモータを駆動するサーボ増幅器等に応用
しても接続コードによるインピーダンス除去効果を得て
、より高性能なサーボシステムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明増幅装置の原理を示す構成図、）第２図
は本発明の一実施例を示す回路構成図、第３図は本発明
の他の実施例を示す回路構成図である。 １３・・・・・・入力端子、１４・・・・・・出力端子
、２４・・・・・・帰還端子、１８・・・・・・接続コ
ード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 増幅回路の入力回路の入力端子の一端及びこの増幅
   回路の出力端子の一端とが、共通の接地に接続された入
   力端子を有し、前記出力端子の他端側から入力または中
   間増幅段へ電圧負帰還が介挿接続された増幅装置におい
   て、前記増幅回路の出力電圧の極性に対し、正帰還とな
   るような帰還入力端子を設け、前記出力端子の一端及び
   他端より負荷に夫々接続コードを介して接続し、前記負
   荷の接地側端子から前記各接続コードとは別の接続コー
   ドを前記帰還入力端子に接続することにより、前記負荷
   端に駆動インピーダンスを低減できるようにしたことを
   特徴とする増幅装置。