JPS60237706A - 電力増幅器の出力制限装置 - Google Patents
電力増幅器の出力制限装置Info
- Publication number
- JPS60237706A JPS60237706A JP59095011A JP9501184A JPS60237706A JP S60237706 A JPS60237706 A JP S60237706A JP 59095011 A JP59095011 A JP 59095011A JP 9501184 A JP9501184 A JP 9501184A JP S60237706 A JPS60237706 A JP S60237706A
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- JP
- Japan
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- output
- transistor
- voltage
- power amplifier
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は種々の負荷インピーダンスに対して効率的に電
力増幅するために低インピーダンス負荷時に出力を制限
する、電力増幅器の出力制限装置に関するものである。
力増幅するために低インピーダンス負荷時に出力を制限
する、電力増幅器の出力制限装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
一般に電力増幅器はその接続される負荷インピーダンス
が低くなると、最大出力が犬きくなるが電力損失も大き
くなる０オ一デイオ用電力増幅器は、負荷となるスピー
カのインピーダンスはだいたい４Ω〜８Ωの間に分布し
ているため、４Ω負荷時の電力損失に対して電力増幅器
の設計を行なわなければならない。しかしながら、前記
のように４Ω負荷に対して設計を行なってもその負荷に
８０が接続されることもあるわけで、このときその許容
電力損失に対して無駄が生じる０このため従来より低イ
ンピーダンス負荷時の最大出力を制限し、負荷インピー
ダンスによる電力損失の変動を出来るだけ小さくする工
夫が行なわれてきた。以下にそのような従来の電力増幅
器の出力制限装置の一例について説明する０第１図は従
来の電力増幅器の出力制限装置の一例を示したものであ
る。１は電圧増幅トランジスタ、２，３はドライバトラ
ンジスタ、４，５は出力トランジスタ、６，７は出力電
流検出および出力電流制限トランジスタ、８は出力段バ
イアス電源、９は定電流源、１ｏは出力端子、１１．１
２は電源、１３．１４は出力トランジスタエミソタ抵抗
、１５〜１８は出力電流検出用抵抗である。
が低くなると、最大出力が犬きくなるが電力損失も大き
くなる０オ一デイオ用電力増幅器は、負荷となるスピー
カのインピーダンスはだいたい４Ω〜８Ωの間に分布し
ているため、４Ω負荷時の電力損失に対して電力増幅器
の設計を行なわなければならない。しかしながら、前記
のように４Ω負荷に対して設計を行なってもその負荷に
８０が接続されることもあるわけで、このときその許容
電力損失に対して無駄が生じる０このため従来より低イ
ンピーダンス負荷時の最大出力を制限し、負荷インピー
ダンスによる電力損失の変動を出来るだけ小さくする工
夫が行なわれてきた。以下にそのような従来の電力増幅
器の出力制限装置の一例について説明する０第１図は従
来の電力増幅器の出力制限装置の一例を示したものであ
る。１は電圧増幅トランジスタ、２，３はドライバトラ
ンジスタ、４，５は出力トランジスタ、６，７は出力電
流検出および出力電流制限トランジスタ、８は出力段バ
イアス電源、９は定電流源、１ｏは出力端子、１１．１
２は電源、１３．１４は出力トランジスタエミソタ抵抗
、１５〜１８は出力電流検出用抵抗である。
ここで抵抗１３．１４の値をＲＥ１抵抗１５゜１６の値
をＲ１、抵抗１７．１８の値をＲ２、出力電流をＩＯ１
抵抗１７．１８それぞれの両端電圧をｖｌとすると、 ｖ１＝工。・ＲＥ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。この
ｖｌが約０．６ｖ以上になるような出力電流工０が流れ
た時、トランジスタ６．７はオン状態となシ、ドライバ
段以後のトランジスタ２〜６０ベース電圧を制限し出力
電流が制限される。
をＲ１、抵抗１７．１８の値をＲ２、出力電流をＩＯ１
抵抗１７．１８それぞれの両端電圧をｖｌとすると、 ｖ１＝工。・ＲＥ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。この
ｖｌが約０．６ｖ以上になるような出力電流工０が流れ
た時、トランジスタ６．７はオン状態となシ、ドライバ
段以後のトランジスタ２〜６０ベース電圧を制限し出力
電流が制限される。
このため負荷インピーダンスに対して第２図のように最
大出力が制限される。すなわち、負荷インピーダンスが
ある一定以上の場合出力制限装置は働らかず最大出力は
電源電圧によシミ圧で制限され、一定以下の負荷インピ
ーダンスでは出力制限装置が働らき最大出力は電流によ
り制限される。
大出力が制限される。すなわち、負荷インピーダンスが
ある一定以上の場合出力制限装置は働らかず最大出力は
電源電圧によシミ圧で制限され、一定以下の負荷インピ
ーダンスでは出力制限装置が働らき最大出力は電流によ
り制限される。
しかしながら、オーディオ用電力増幅器の場合接続され
る負荷がスピーカであり、通常スピーカは過渡期におい
てその公称インピーダンスより非常に低いインピーダン
スとなるため、前記のような構成でに過渡期においてス
ピーカに充分な電力を供給することが出来ず出力が異常
なりリップを起こし大きな高調波ノイズを発生するとい
う欠点があった。
る負荷がスピーカであり、通常スピーカは過渡期におい
てその公称インピーダンスより非常に低いインピーダン
スとなるため、前記のような構成でに過渡期においてス
ピーカに充分な電力を供給することが出来ず出力が異常
なりリップを起こし大きな高調波ノイズを発生するとい
う欠点があった。
発明の目的
本発明は前記のような従来の問題を解消するもので、ス
ピーカ負荷等の過渡期に充分な電力を供給することを可
能とし、かつ低インピーダンス負荷時に出力電力を制限
することを可能とした電力増幅器の出力制限装置を提供
するものである。
ピーカ負荷等の過渡期に充分な電力を供給することを可
能とし、かつ低インピーダンス負荷時に出力電力を制限
することを可能とした電力増幅器の出力制限装置を提供
するものである。
発明の構成
本発明は電力増幅器出力電流が第一の電流値以上でオン
となり、第一の電流値より小さい第二の電流値以下でオ
フとなり、第一の電流値と第二の電流値の間の電流値の
場合はその前め状態を保持するヒステリシス特性を有す
るスイッチング手段と、前記スイッチング手段がオフ状
態のとき電力増幅器の出力電圧を制限する手段とを備え
た電力増幅器の出力制限装置でるり、負荷インピーダン
スが低くなり一定以上の出力電流が流れた時出力の電圧
を制限して最大出力を制限するため、過渡期のスピーカ
に対しては出力制限が働かず充分な電力供給が可能な出
力制限ができるものである０実施例の説明 第３図は本発明の一実施例の構成図である。１９は出力
電流検出用トランジスタ、２０は電流反転用トランジス
タ、２１．２２ｆｉ出力電圧制限回路スイッチングトラ
ンジスタ、２３．２４は出力電圧制限基準電圧発生用ツ
ェナーダイオード、２５゜２６は出力電圧制限用スイッ
チングダイオード、２７．２８は出力電流検出用抵抗、
２９．３０は時定数抵抗、３１は時定数コンデンサ、３
２．３３は逆方向電流防止用ダイオード、３４〜３６は
トランジスタ２１．２２．３７のベース電流供給用抵抗
、３７は出力電流検出用トランジスタ１９のオン感度可
変用トランジスタ、３８は出力電流検出用トランジスタ
１９のオン感度可変用ダイオードである。
となり、第一の電流値より小さい第二の電流値以下でオ
フとなり、第一の電流値と第二の電流値の間の電流値の
場合はその前め状態を保持するヒステリシス特性を有す
るスイッチング手段と、前記スイッチング手段がオフ状
態のとき電力増幅器の出力電圧を制限する手段とを備え
た電力増幅器の出力制限装置でるり、負荷インピーダン
スが低くなり一定以上の出力電流が流れた時出力の電圧
を制限して最大出力を制限するため、過渡期のスピーカ
に対しては出力制限が働かず充分な電力供給が可能な出
力制限ができるものである０実施例の説明 第３図は本発明の一実施例の構成図である。１９は出力
電流検出用トランジスタ、２０は電流反転用トランジス
タ、２１．２２ｆｉ出力電圧制限回路スイッチングトラ
ンジスタ、２３．２４は出力電圧制限基準電圧発生用ツ
ェナーダイオード、２５゜２６は出力電圧制限用スイッ
チングダイオード、２７．２８は出力電流検出用抵抗、
２９．３０は時定数抵抗、３１は時定数コンデンサ、３
２．３３は逆方向電流防止用ダイオード、３４〜３６は
トランジスタ２１．２２．３７のベース電流供給用抵抗
、３７は出力電流検出用トランジスタ１９のオン感度可
変用トランジスタ、３８は出力電流検出用トランジスタ
１９のオン感度可変用ダイオードである。
ここで、抵抗１３．１４の値をＲＥ１抵抗２７の値をＲ
１、抵抗２８の値をＲ２、出力電流をＩ（＞抵抗２８０
両端電圧をｖｌとすると、 ｖ１＝Ｉ□＠ＲＨ”Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。いま
トランジスタ１９がオフ状態にあるとするとトランジス
タ２０、および３７は当然オフ状態にある。この状態か
らトランジスタ１９がオン状態になるためには、トラン
ジスタ１９がオンするのに必要なベース・エミッタ間の
電圧をｖｂｏとし、ダイオード３８が導通するのに必要
な電圧をＶＦとすると、 ｌ０＝（ｖｂｏ＋ｖＦ）・（Ｒ１＋Ｒ２）／ＲＥ −Ｒ
２以上の出力電流か必要となり、こし以下の出力電流で
はオフ状態を持続する。そして、削成Ｉｏ以上の出力電
流が流れトランジスタ１９がオン状態になると、抵抗２
９を介してコンデンサ３１を充電し、コンデンサ３１の
両端電圧がトランジスタｉｏをオンさせるのに必要なベ
ース・エミッタ間電圧に達すると、トランジスタ２０が
オンする。一旦トランジれ、トランジスタ３７がオン状
態となる０したがって、こんどトランジスタ１９がオフ
するためには、トランジスタ３７のオン時コレクタ・エ
ミッタ間電圧をｖｓとすると、 ｌ０＝（ｖｂｅ＋ｖＳ ） ＠（Ｒ１＋Ｒ２）／ＲＥ−
Ｒ２以下の出力電流になる必要があり、これ以上ではオ
ン状態を持続する。よって、トランジスタ２０は第４図
に示すように、出力電流に対してヒステリシス特性を有
するオン・オフ特性となる。
１、抵抗２８の値をＲ２、出力電流をＩ（＞抵抗２８０
両端電圧をｖｌとすると、 ｖ１＝Ｉ□＠ＲＨ”Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。いま
トランジスタ１９がオフ状態にあるとするとトランジス
タ２０、および３７は当然オフ状態にある。この状態か
らトランジスタ１９がオン状態になるためには、トラン
ジスタ１９がオンするのに必要なベース・エミッタ間の
電圧をｖｂｏとし、ダイオード３８が導通するのに必要
な電圧をＶＦとすると、 ｌ０＝（ｖｂｏ＋ｖＦ）・（Ｒ１＋Ｒ２）／ＲＥ −Ｒ
２以上の出力電流か必要となり、こし以下の出力電流で
はオフ状態を持続する。そして、削成Ｉｏ以上の出力電
流が流れトランジスタ１９がオン状態になると、抵抗２
９を介してコンデンサ３１を充電し、コンデンサ３１の
両端電圧がトランジスタｉｏをオンさせるのに必要なベ
ース・エミッタ間電圧に達すると、トランジスタ２０が
オンする。一旦トランジれ、トランジスタ３７がオン状
態となる０したがって、こんどトランジスタ１９がオフ
するためには、トランジスタ３７のオン時コレクタ・エ
ミッタ間電圧をｖｓとすると、 ｌ０＝（ｖｂｅ＋ｖＳ ） ＠（Ｒ１＋Ｒ２）／ＲＥ−
Ｒ２以下の出力電流になる必要があり、これ以上ではオ
ン状態を持続する。よって、トランジスタ２０は第４図
に示すように、出力電流に対してヒステリシス特性を有
するオン・オフ特性となる。
次にトランジスタ２１．２２は、トランジスタ２ｏがオ
フのときは当然オフ状態になり、ダイオード２６のカソ
ードおよびダイオード２６のアノードはそれぞれ電源１
１．１２の電圧となっており、電圧増幅トランジスタ１
のコレクタは電源電圧まで振幅することができる。そし
てトランジスタ２ｏがオン状態になったとき、トランジ
スタ２１゜２２もオン状態となり、ダイオード２５のカ
ソードおよびダイオード２６のアノードは、それぞれツ
ェナーダイオード２３．２４によって発生する電圧とな
る。したがって電圧増幅トランジスタ１のコレクタがツ
ェナーダイオード２３．２４の電圧以上に振幅しようと
するダイオード２５ 、２６がオンし振幅を制限するよ
うになる０ 以上のような動作により負荷インピーダンスが大きく出
力電流が小さい時には出力制限を行なわず、負荷インピ
ーダンスが小さく出力電流が大きくなった時に出力制限
を行なうことを実現するのである。かつ、出力制限を電
圧で行なうため、スピーカ負荷の過渡期において出力が
制限されることなく出力制限することが可能となる０第
５図は本実施例における負荷インピーダンスと最大出力
の関係を示したものである。
フのときは当然オフ状態になり、ダイオード２６のカソ
ードおよびダイオード２６のアノードはそれぞれ電源１
１．１２の電圧となっており、電圧増幅トランジスタ１
のコレクタは電源電圧まで振幅することができる。そし
てトランジスタ２ｏがオン状態になったとき、トランジ
スタ２１゜２２もオン状態となり、ダイオード２５のカ
ソードおよびダイオード２６のアノードは、それぞれツ
ェナーダイオード２３．２４によって発生する電圧とな
る。したがって電圧増幅トランジスタ１のコレクタがツ
ェナーダイオード２３．２４の電圧以上に振幅しようと
するダイオード２５ 、２６がオンし振幅を制限するよ
うになる０ 以上のような動作により負荷インピーダンスが大きく出
力電流が小さい時には出力制限を行なわず、負荷インピ
ーダンスが小さく出力電流が大きくなった時に出力制限
を行なうことを実現するのである。かつ、出力制限を電
圧で行なうため、スピーカ負荷の過渡期において出力が
制限されることなく出力制限することが可能となる０第
５図は本実施例における負荷インピーダンスと最大出力
の関係を示したものである。
第６図は本発明の他の実施例の構成図であり、その構成
要素のうち第３図と同一符号のものは、第３図の実施例
と同様である。
要素のうち第３図と同一符号のものは、第３図の実施例
と同様である。
本実施例で前記第３図の実施例と異なるところは、第３
図の実施例では出力電圧制限基準電圧発生用のツェナー
ダイオードで２３．２４で対アース間に基準電圧を発生
させたのに対し、本実施例では対電源間に基準電圧を発
生させている点である。
図の実施例では出力電圧制限基準電圧発生用のツェナー
ダイオードで２３．２４で対アース間に基準電圧を発生
させたのに対し、本実施例では対電源間に基準電圧を発
生させている点である。
したがって出力を大きくして行くと、電源電圧が降下す
るため出力電圧の制限基準電圧も降下していくことにな
る。
るため出力電圧の制限基準電圧も降下していくことにな
る。
以上のように本実施例では出力電圧制限基準電圧を対電
源間に発生させることにより、前記第３図の実施例とＥ
ＩＡＩ規格出力が同じになるよう出力制限を行なった場
合、第７図の出力対歪率特性に示すように低歪増幅領域
を広げることが可能となる。第７図の実線Ｐが本実施例
の特性で、破線Ｑが第３図の実施例のものである。
源間に発生させることにより、前記第３図の実施例とＥ
ＩＡＩ規格出力が同じになるよう出力制限を行なった場
合、第７図の出力対歪率特性に示すように低歪増幅領域
を広げることが可能となる。第７図の実線Ｐが本実施例
の特性で、破線Ｑが第３図の実施例のものである。
発明の効果
本発明は一定以上の出力電流が流れたとき出力電圧を制
限するようにしたことにより、スピーカ負荷の過渡期に
充ガな電力を供給することを可能とし、かつ低インピー
ダンス負荷時の出力を制限することができ、また音楽信
号、トーンバースト波等で出力制限を行なわず連続出力
時のみ出力制限することができ、さらに出力制限値を調
整で設定したり、温度補償したりする必要がないなど、
数々の優れた効果を得ることが出来る電力増幅器
限するようにしたことにより、スピーカ負荷の過渡期に
充ガな電力を供給することを可能とし、かつ低インピー
ダンス負荷時の出力を制限することができ、また音楽信
号、トーンバースト波等で出力制限を行なわず連続出力
時のみ出力制限することができ、さらに出力制限値を調
整で設定したり、温度補償したりする必要がないなど、
数々の優れた効果を得ることが出来る電力増幅器
第１図は従来の出力制限装置の構成図、第２図は従来例
における負荷と最大出力の関係を表わす図、第３図は本
発明の第１の実施例の構成図、第４図は第１の実施例に
おける出力電流とトランジスタ２ｏの０Ｎ−ＯＦＦの関
係を表わす図、第５図は第１の実施例の負荷と最大出力
の関係を表わす図、第６図は本発明の第２の実施例の構
成図、第７図は本発明の第１の実施例と第２の実施例の
出力対歪特性を比較して示した図である。 １・・・・・・電圧増幅トランジスタ、２，３・・・・
・・ドライバトランジスタ、４，５・・・・・・出力ト
ランジスタ、６．７・・・・・出力電流検出および出力
電流制限トランジスタ、８・・・・・・出力段バイアス
電源、９・・・・・定電流源、１０・・・・・・出力端
子、１１．１２・・・・・・電源、１３．１４・・・・
・・出力トランジスタエミッタ抵抗、１５〜１８・・・
・・・出力電流検出抵抗、１９・・・・・・出力電流検
出トランジスタ、２ｏ・・・・・・電流反転トランジス
タ、２１．２２・・・・・出力電圧制限回路スイッ限基
準電圧発生用ツェナーダイオード、２５．２６・・・・
・出力電圧制限用スイッチングダイオード、２７゜２８
・・・・・・出力電流検出用抵抗、２９．３０・・・・
時定数抵抗、３１・・・・・・時定数コンデンサ、３２
．３３・・・・逆方向電流防止用ダイオード、３４〜３
６・・・・・・トランジスタ２１，２２．３７のベース
電流供給用抵抗、３７・・・・・・出力電流検出用トラ
ンジスタ１９のオン感度可変用トランジスタ、３８・・
・・・・出力電流検出用トランジスタ１９のオン感度可
変用ダイオード。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 第４図 ８カ４を波 第５図 第６図 ３θ ／１ 第７図 出ｌ ｒｗ）
における負荷と最大出力の関係を表わす図、第３図は本
発明の第１の実施例の構成図、第４図は第１の実施例に
おける出力電流とトランジスタ２ｏの０Ｎ−ＯＦＦの関
係を表わす図、第５図は第１の実施例の負荷と最大出力
の関係を表わす図、第６図は本発明の第２の実施例の構
成図、第７図は本発明の第１の実施例と第２の実施例の
出力対歪特性を比較して示した図である。 １・・・・・・電圧増幅トランジスタ、２，３・・・・
・・ドライバトランジスタ、４，５・・・・・・出力ト
ランジスタ、６．７・・・・・出力電流検出および出力
電流制限トランジスタ、８・・・・・・出力段バイアス
電源、９・・・・・定電流源、１０・・・・・・出力端
子、１１．１２・・・・・・電源、１３．１４・・・・
・・出力トランジスタエミッタ抵抗、１５〜１８・・・
・・・出力電流検出抵抗、１９・・・・・・出力電流検
出トランジスタ、２ｏ・・・・・・電流反転トランジス
タ、２１．２２・・・・・出力電圧制限回路スイッ限基
準電圧発生用ツェナーダイオード、２５．２６・・・・
・出力電圧制限用スイッチングダイオード、２７゜２８
・・・・・・出力電流検出用抵抗、２９．３０・・・・
時定数抵抗、３１・・・・・・時定数コンデンサ、３２
．３３・・・・逆方向電流防止用ダイオード、３４〜３
６・・・・・・トランジスタ２１，２２．３７のベース
電流供給用抵抗、３７・・・・・・出力電流検出用トラ
ンジスタ１９のオン感度可変用トランジスタ、３８・・
・・・・出力電流検出用トランジスタ１９のオン感度可
変用ダイオード。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 第４図 ８カ４を波 第５図 第６図 ３θ ／１ 第７図 出ｌ ｒｗ）
Claims (1)
- 電力増幅器の出力電流が第一の電流値以上でオンとなり
、第一の電流値より小さい第二の電流値以下でオフとな
り、第一の電流値と第二の電流値の間の電流値の場合は
その前の状態を保持するヒステリシス特性を有するスイ
ッチング手段と、前記スイッチング手段がオン状態のと
き電力増幅器の出力電圧を制限する手段とを備えたこと
を特徴とする電力増幅器の出力制限装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59095011A JPS60237706A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 電力増幅器の出力制限装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59095011A JPS60237706A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 電力増幅器の出力制限装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60237706A true JPS60237706A (ja) | 1985-11-26 |
Family
ID=14126014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59095011A Pending JPS60237706A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 電力増幅器の出力制限装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60237706A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04170205A (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力増幅装置 |
-
1984
- 1984-05-11 JP JP59095011A patent/JPS60237706A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04170205A (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力増幅装置 |
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