JPS6119551Y2 - - Google Patents

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JPS6119551Y2
JPS6119551Y2 JP1978065556U JP6555678U JPS6119551Y2 JP S6119551 Y2 JPS6119551 Y2 JP S6119551Y2 JP 1978065556 U JP1978065556 U JP 1978065556U JP 6555678 U JP6555678 U JP 6555678U JP S6119551 Y2 JPS6119551 Y2 JP S6119551Y2
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amplifier
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電力増幅器の改良に関する。
従来、バランスド・トランスホーマーレス回路
(以下BTL回路と称する。)という増幅器があ
り、その回路は第1図に示した如く、トランジス
タ1,2,3および4をブリツジ状に接続し、ト
ランジスタ1と2、およびトランジスタ3と4か
らなる第1および第2のシングルエンド・プツシ
ユプル回路(以下、本明細書においてSEPP回路
と記す。)を互いに逆位相の信号電圧で駆動し、
それぞれのSEPP回路の出力端AおよびBの間に
負荷5を接続して構成している。
尚、6および7はそれぞれ電圧VCC/2を出力する 電源であり、直列接続してその共通接続点は接地
し、BTL回路で構成した出力段に電圧を供給す
るものである。
しかし、BTL回路で構成した出力段を有する
従来の電力増幅器はその出力端A、Bが両方とも
アースに対して浮いているため、この電力増幅器
と出力端の片側がアースされている通常の増幅器
とを、スイツチボツクス例えば出力端のアース側
が共通になつているスイツチ回路で切替えて使用
するような場合、切替時に出力段のトランジスタ
を破壊してしまう恐れがあるという欠点があつ
た。
また前記従来の電力増幅器において前記第1の
SEPP回路とその駆動増幅器(図示しない)とか
らなる第1の増幅器の利得をA1とし、前記第2
のSEPP回路とその駆動増幅器(図示しない)と
からなる第2の増幅器の利得をA2とした場合
に、利得相互間にA1〓A2の関係にあるときは小
さい利得を有する増幅器側の出力の振幅は電圧
VCC/2まで変化しないために、負荷の出力電圧の最 大値はVCCまで取れないことになる。従つて出力
電圧を最大値VCCまで取るためには利得間にA1
=A2の関係が必要であり、また第1および第2
の増幅器の性能は共に平衡した性能を必要とする
欠点があつた。
本考案は上記にかんがみなされたもので、上記
の欠点を解消した電力増幅器を提供することを目
的とする。
以下、本考案を実施例により説明する。
第2図は本考案の一実施例の電力増幅器の回路
図である。
第2図に示した本考案の一実施例の電力増幅器
は次の如くに構成されている。トランジスタ1,
2,3および4をブリツジ状に接続し、トランジ
スタ1と2およびトランジスタ3と4でそれぞれ
SEPP回路及びダブルエンデツドプツシユプル回
路(以下、本明細書においてDEPP回路と記
す。)を構成し、SEPP回路及びDEPP回路の電源
は、共通でともにそれぞれVCC/2の電圧を出力し、 アースに対して浮動とし、かつ直列接続した電源
6および7から供給するようにする。またSEPP
回路の出力端AおよびDEPP回路の出力端Bとの
間に負荷5を接続し、出力端Bは接地する。
一方、8は非反転増幅器であり、非反転増幅器
8はその入力端子INに印加された入力信号電圧
を増幅し、その出力をSEPP回路の入力端Eに印
加してSEPP回路を駆動するように構成する。す
なわち非反転増幅器8はSEPP回路からなる出力
段の駆動段であり、ここで非反転増幅器8および
SEPP回路とからなる増幅器を第1の増幅器15
と記す。尚、抵抗9および10は出力端Aの電圧
を非反転増幅器8の反転入力端子に帰還する抵抗
である。
また11は反転増幅器であり、反転増幅器11
は入力端子INに印加された前記入力信号電圧を
反転して増幅し、その出力をDEPP回路の入力端
Fに印加してDEPP回路を駆動するように構成す
る。すなわち反転増幅器11はDEPPからなる出
力段の駆動段であり、ここで反転増幅器11およ
びDEPP回路とからなる増幅器を第2の増幅器1
6と記す。尚、抵抗12および13は電源6と7
との共通接続点すなわち電源の中点の電位を反転
増幅器11の非反転入力端子に帰還する抵抗であ
り、入力端子INに入力信号電圧や印加されてい
ないときに、トランジスタ1,3のコレクタおよ
び電源6の正側との接続点CにVCC/2の電圧が、ま たトランジスタ2,4のコレクタおよび電源7の
負側との接続点Dに−VCC/2の電圧が印加されるよ うにする。
上記の如く構成した第2図に示す電力増幅器に
おいて、入力端子INに印加された入力信号電圧
は非反転増幅器8により増幅されると同時に反転
増幅器11により反転のうえ増幅され、それぞれ
SEPP回路の入力端EおよびDEPP回路の入力端
Fに各別に印加されてSEPP回路およびDEPP回
路を互いに逆位相の入力で駆動する。そこで入力
信号電圧の正、負の各サイクルによりトランジス
タ1と4、トランジスタ2と3とがそれぞれ一対
となつて交互に作動して入力信号電圧を増幅し負
荷5に出力する。
いま、第3図aに示す如くC点の電圧VCを+
VCC/2±VCC/2まで、D点の電圧VDを−VC
C
/2±VCC/2ま でそれぞれフルスイングさせるときの第2の増幅
器16の利得をARとすれば、最大出力電圧を負
荷5に得るためには第1の増幅器15の利得AL
を AL=2AR に設定すればよい。
すなわち、第1のおよび第2の増幅器15およ
び16の利得を AL=2AR の関係を設定すれ
ば、入力端子INに入力信号電圧eiを印加したと
き、入力信号電圧eiが正の期間にはトランジス
タ1および4が導通となり、負荷5には最大+V
CCの電圧が、負の期間にはトランジスタ2および
3が導通となり、負荷5には最大−VCCの電圧が
印加されるため、最大出力電圧は電源電圧±VCC/2 の2倍である±VCCの電圧となる。すなわち、第
4図に示す増幅器と等価な動作を行なう。
つぎに出力電圧の歪について説明する。
第1の増幅器15の利得ALと第2の増幅器1
6の利得ARとの関係がAL>2ARの場合、C点の
電vCおよびD点の電圧vDは第2の増幅器16の
利得ARで決まる値で押えられ、出力電圧はこの
値でクリツプされて歪む。
また AL=2AR の場合、C点の電圧vCおよ
びD点の電圧vDは出力電圧をクリツプすること
がなく、またAL<2ARの場合C点の電圧vCおよ
びD点の電圧vDは電圧+VCCおよび−VCCにク
リツプされ、第2のSEPP回路の出力端Bがアー
スされているのでその歪はトランジスタ1および
2のコレクタを介して負荷5に伝達されるが、コ
レクタ側から負荷5をみたインピーダンスは非常
に高いためほとんど減衰して、負荷5への歪の影
響はほとんど無くなる。従つて無歪出力を得るた
めには利得ALとの関係はAL2ARに設定すれば
よい。いま、AL<2ARのときの波形を第3図b
に示す。
尚、前記の減衰はクリツプ歪のみでなく、第2
の増幅器16で発生するあらゆる歪およびノイズ
に対しても同様である。このため第2の増幅器の
性能は第1の増幅器15の性能に比較してそれ程
必要としないことになる。
そこで、第1の増幅器15をA級動作とし、第
2の増幅器16を例えば無バイアスB級動作とす
ることができ、そのときの出力電圧vA、C点お
よびD点の電圧vCおよびvDの波形は第3図cに
示した如くになり出力波形はほとんど歪まない。
また、第1の増幅器15はそのまゝ第2の増幅
器16を例えばパルス駆動とすることもでき、こ
の場合の上記各々の波形は第3図dの如くになり
第3図cと同様に出力波形はほとんど歪まない。
つぎに本考案の一実施例の電力増幅器の出力段
のトランジスタの電力損失について、第1の増幅
器15はA級動作をさせ、第2の増幅器16はB
級動作をさた場合を例にとり説明する。
この場合の出力段の出力波形を第5図a、bお
よびcに示す。第5図aは電圧vA、vCおよびv
Dの波形を、第5図bはトランジスタ1、2のコ
レクタおよび負荷5を流れる電流iC1、iC2およ
びiLの波形を、第5図cはトランジスタ3およ
び4のコレクタを流れる電流iC3およびiC4の波
形を示している。尚RLは負荷5の抵抗値であ
る。
トランジスタ1のエミツタ・コレクタ間に印加
される電圧vCE1は VCE1=vC−vA=1/2VCC(1−m sinθ) である。ここでmはvA/vAnaxである。
次に、コレクタ電流iC1は iC1=VCC/2RL(1+m sinθ) となり、トランジスタ1の瞬時電力損失pC1は pC1=vCE1・iC1 であり、瞬時電力損失pC1の平均値PC1は PC1=1/2 VCC 2/2RL (1−m2/2) となる。
トランジスタ2ついても同様であり、そのトラ
ンジスタ1及び2の合計の電力損失PCAは PCA=1/2 VCC 2/2RL (1−m2/2) となる。この値は第1の増幅器15のみで本考案
の電力増幅器の出力と同一の出力を得るときの電
力損失の1/2である。
次に第2の増幅器16についてみた場合、トラ
ンジスタ3のエミツタ・コレクタ間に印加される
電圧VCE3はトランジスタ1の場合とπラジアン
だけずれているのみで同様に考えることができ
る。従つて vCE3=1/2VCC (1−m sin(θ−π)) となる。コレクタ電流iC3はB級動作のため負荷
電流iLと同一になり、 iC3=VCC/RL (1+m sinθ) となる。従つてトランジスタ3の電力損失pC3は pC3=vCE3・iC3 となり、平均値は PC3=1/2 VCC 2/RL (m/π−m2/4) となる。
トランジスタ4についても同様である。トラン
ジスタ3と4との合計の電力損失PCBは PCB=1/2 2VCC 2/RL (m/π−m2/4) となる。この値は通常のSEPP回路からなる出力
段を有するB級電力増幅器の出力段のトランジス
タの電力損失の1/2である。
従つてトランジスタ1,2,3および4の合計
の電力損失のPCは PC=PCA+PCB =1/2VCC 2/RL (1−m2/2)+1/2 2VCC 2/RL (m/π−m2/4) となる。mの値の変化に対するPC/POnaxを示
せば第6図に示した如くになる。ここでPOnaxは
負荷5に与えられる最大交流電力である。第6図
において横軸にmを、縦軸にPC/POnaxをとつ
た。またPAはSEPP回路からなる出力段を有す
るA級電力増幅器の出力段のトランジスタのP
C/PCnaxを示している。
第6図から明らかな如くPC/POnaxは通常の
SEPP回路からなるA級電力増幅器および同B級
電力増幅器の出力段のトランジスタの電力損失の
間になる。
これは、従来のBTL回路からなる出力段を有
する電力増幅器においては歪等を改善するため
に、A級またはAB級動作をさせる場合には、
BTL回路を構成するそれぞれのSEPP回路からな
る増幅器は、ともにA級、またはAB級動作をさ
せる必要があるが、本考案の電力増幅器において
は第2の増幅器16の性能はそれ程必要としない
ため、歪等を改善する場合にも第1の増幅器15
はA級またはAB及動作をさせ、第2の増幅器1
6はAB級またはB級動作とすることができるた
め前記の結果を得ることができるのである。
尚、以上は電源としてアースに対して浮動とし
た電源6と7とを直列接続した例で説明した。
しかし電源6と7に代つて一電源で構成するこ
ともできる。この場合は第7図に示した如く電源
17を第2図のCおよびD点間に接続し、電源1
7に抵抗18と20とを直列接続した回路を並列
に接続して電源17の電圧を抵抗18と20で分
圧して抵抗18と20の抵抗値を等しくし、抵抗
18と20の共通接続点に電源17の中点を作り
反転増幅器11の反転入力端子へ帰還をかけるよ
うにしても差支えない。
尚、19および21はコンデンサである。この
コンデンサ19,21は必ずしも必要としない。
以上説明した如く本考案によれば、BTL回路
と同一の出力電圧をより効率よく得ることがで
き、かつ出力端の片側がアースされた通常の増幅
器と本考案の電力増幅器とを出力端のアース側が
共通のスイツチ回路で切替えて使用する場合に生
ずる従来の欠点は解消される。
また、第1の増幅器と第2の増幅器との利得を
正確に一致させる必要はなく、一定の範囲内にあ
ればよく、かつ第2の増幅器の性能は第1の増幅
器の性能に比較して低性能でよいという効果もあ
る。またこのため出力段のトランジスタの電力損
失を減少させることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のBTL回路で構成した出力段を
有する電力増幅器の出力段の回路図。 第2図は本考案の一実施例の電力増幅器の回路
図。 第3図a,b,cおよびdは第2図の電力増幅
器の作用の説明に供する波形図。 第4図は第2図の回路と等価な動作を行う増幅
器の回路図。 第5図a,bおよびcは第2図の電力増幅器の
出力段のトランジスタの電力損失の説明に供する
波形図。 第6図は第2図の電力増幅器の電力損失を示す
特性図。 第7図は本考案の電力増幅器の電源を1電源で
構成する場合の説明に供する回路図。 1,2,3および4;トランジスタ、5;負
荷、6,7および17;電源、8;非反転増幅
器、11;反転増幅器。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 電源を共通とし、かつ互いに逆位相の入力信号
    が供給されて増幅動作をする非反転増幅器および
    プツシユプル接続された2個のトランジスタの共
    通エミツタ接続端と接地間に負荷を接続し各々の
    コレクタを上記電源の両端に接続したシングルエ
    ンドプツシユプル回路とからなる第1の増幅器
    と、反転増幅器およびプツシユプル接続された2
    個のトランジスタのそれぞれのエミツタを接地し
    各々のコレクタを上記電源の両端に接続したダブ
    ルエンデツドプツシユプル回路とからなる第2の
    増幅器を有し、前記電源をアースに対して浮動と
    し、前記電源の中点の電圧を前記ダブルエンデツ
    ドプツシユプル回路の反転増幅器の入力側に負帰
    還し、前記第2の増幅器の増幅率を前記第1の増
    幅器の増幅率の2倍以上となるように構成したこ
    とを特徴とする電力増幅器。
JP1978065556U 1978-05-16 1978-05-16 Expired JPS6119551Y2 (ja)

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KR950007836B1 (ko) * 1990-11-27 1995-07-20 삼성전자주식회사 시모스 파워 증폭기

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JPS5416425U (ja) * 1977-07-06 1979-02-02

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