JPS6223921B2 - - Google Patents
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- JPS6223921B2 JPS6223921B2 JP5007581A JP5007581A JPS6223921B2 JP S6223921 B2 JPS6223921 B2 JP S6223921B2 JP 5007581 A JP5007581 A JP 5007581A JP 5007581 A JP5007581 A JP 5007581A JP S6223921 B2 JPS6223921 B2 JP S6223921B2
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Description
この発明は、増幅回路内部で発生された歪を検
出し、この検出出力を増幅回路の入力信号に加え
合わせることにより歪を打ち消すようにした増幅
器に関する。 一般に固定バイアス動作を行なうB級の増幅器
等においては、歪のない出力信号を得ようとする
と入力信号が歪んでしまうという問題がある。例
えば第1図に示す増幅器は、バイアス電源1と2
とにより各々バイアスされたトランジスタ3
(NPNトランジスタ)とトランジスタ4(PNPト
ランジスタ)と、それらの各エミツタ抵抗5,6
(値は共にre)とを有してなるB級相補型プツシ
ユプル構成の増幅回路7からなるものであるが、
この増幅器において、トランジスタ3,4のエミ
ツタ電流IE(あるいはコレクタ電流IC)とそれ
らのベースエミツタ間電圧VBEとの間には第2図
に曲線A,Bで示すような指数関数特性がある。
この第2図において、曲線Aはトランジスタ3の
ベースエミツタ間電圧VBENとエミツタ電流IE1
との関係を示し、また曲線Bはトランジスタ4の
ベースエミツタ間電圧VBEPとエミツタ電流IE2
との関係を示している。そしてこの第1図に示す
増幅器において、負荷接続端子8から歪のない出
力電流Ipすなわち第2図に直線Cで示すような
出力電流Ipを取り出そうとすると、出力電流Ip
が△Ip変化した時のベースエミツタ間電圧VBE
N,VBEPの変化量を各々△VBEN,△VBEPとすれ
ば、信号入力端子9に印加される入力信号10の
電圧ei(駆動電圧)は△VBEN−△VBEPだけ歪
むことになる。またこの時トランジスタ3,4の
各エミツタ抵抗5,6の両端に発生する電圧r
e・IE1,re・IE2も各々歪むことになるから、
出力電流Ipが△Ip変化した時の電圧re・IE1
とre・IE2の変化量を各々△re・IE1,△re・
IE2とし、トランジスタ3,4の各電流増幅率h
FEがリニアであるとした場合、入力信号10の電
流Ii(駆動電流)も△re・IE1/hFE,△re
・IE2/hFEに応じて 歪むことになる。 ところで上述した駆動電圧eiと駆動電流Iiの
各歪のうち、駆動電流Iiの歪(電流歪)は、ト
ランジスタ3,4を、ダーリントン接続された複
数のトランジスタに各々置き換えることによりあ
る程度減少させることができるが、駆動電圧ei
の歪(電圧歪)は歪発生個所において並列容量へ
の充放電電流を必要とするため、この充放電電流
が再び駆動電流Iiの歪を発生させてしまう。例
えば、第3図は第1図に示した増幅器において、
トランジスタ3をダーリントン接続された3個の
トランジスタ3a〜3cに置き換えた場合の要部
を示すものであるが(エミツタ抵抗5は省略して
ある)、この図においてトランジスタ3aのベー
スと接地点との間に形成される並列容量11の値
を47PF、負荷接続端子8と接地点との間に介挿
された負荷抵抗12の値を8Ω、トランジスタ3
a〜3cの電流増幅率hFEを各々「100」とした
場合、負荷抵抗12に100KHz、ピーク値10Aの
出力電流Ipを供給するに要するトランジスタ3
aのベース電流Ibのピーク値は、 Ib=10/1003(A)=10(μA) ……(1) となる。一方、この時トランジスタ3aのベース
とトランジスタ3cのエミツタとの間に発生する
電圧歪VDを1Vとすれば、この電圧歪1Vに相当す
る容量11への充電電流Idは、 Id=1/(2π×47×10−12×100×10
)−1(A) =29.5(μA) ……(2) となり、上記(1)式と(2)式とから充電電流Idの方
がベース電流Ibより大であることが解る。した
がつて、この種の増幅器において歪を減少させよ
うとする場合は、単にトランジスタのダーリント
ン接続を増加させるよりも、まず電圧歪を除去す
ることが重要であり、電圧歪を除去した上でその
前段において電流歪を減少させ、これにより電圧
歪、電流歪共に減少させるようにすることが望ま
しい。 一方、歪を減少させる方法としては負帰還を利
用する方法があるが、負帰還により得られる歪の
改善量は、周波数特性を有しゲイン交点周波数
(カツトオフ周波数)まで漸減する。また負帰還
により歪を低減しようとすると、歪発生個所の如
何に関係なく増幅器内の全ての部分に歪を打ち消
すための信号が通過するため、この信号と増幅す
べき本来の信号とにより混変調歪が発生されてし
まうという問題がある。また負帰還を利用する
と、歪成分だけでなく信号レベル自体が帰還され
るため、裸ゲイン(帰還を施さない場合のゲイ
ン)の周波数特性あるいは位相特性によつて増幅
作用の安定度が左右されることになり、更にこれ
により帰還量あるいは帰還周波数帯域も制限され
ることになるから、歪改善量にも自ずと限界があ
る。したがつて歪を減少させようとする場合は、
発生される歪だけを検出し、この検出された歪を
使用して歪を打ち消すようにすることが望まし
い。 この発明は以上のような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、増幅回路
における信号から同増幅回路内において発生され
る歪だけを検出し、この検出された歪だけを用い
て歪を打ち消すようにした増幅器を提供すること
にある。この目的を達成させるために、この発明
による増幅器は、増幅回路と、負荷抵抗が接続さ
れる負荷接続端子と、この負荷接続端子と前記増
幅回路の出力端との間に直列に介挿された出力電
流検出用の第1の抵抗と、前記増幅回路の入力端
と前記負荷接続端子との間に順次直列に介挿され
た電圧分圧用の第2、第3の抵抗と、前記増幅回
路の出力端電圧と前記第2、第3の抵抗の中間接
続点電圧との差電圧を増幅する演算回路と、信号
入力端子と前記増幅回路の入力端との間に介挿さ
れた加算回路とを具備してなり、前記増幅回路の
線形電圧増幅率の逆数をαとしたとき、前記第2
の抵抗を第3の抵抗のα倍とし、前記演算回路の
電圧増幅率を(1+α)として、前記加算回路に
より前記信号入力端子を介して供給される入力信
号と前記演算回路の出力とを加算して前記増幅回
路の入力端に供給するように構成している。 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。 まず、この発明の動作原理から説明する。第4
図は、この発明による増幅器の動作原理を説明す
るための回路図であり、この図において、第1図
の各部に対応する部分には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。なおこの場合、説明を簡単に
するためにシングル型の増幅回路を用いて説明を
行なう。第4図において、13は電圧加算回路、
14は増幅回路7におけるトランジスタ3のベー
スエミツタ間電圧VBEを検出し、この検出値をK
倍に増幅して出力する歪検出−演算部であり、電
圧加算回路13は、信号入力端子9を介して供給
される入力信号10の駆動電圧eiと、歪検出−
演算部14が出力する電圧(電圧es)とを加算
し、この加算結果(ei+es)を前記トランジス
タ3のベースに供給するように構成されている。 以上の構成において、負荷抵抗12の値をR
L、負荷抵抗12の両端の電圧をepとした場合、
駆動電圧eiと、電圧esと、ベースエミツタ間電
圧VBEと、電圧epとの関係は、 ei+es=VBE+ep ……(3) となる。ここで、トランジスタ3の相互コンダク
タンスをgnとすれば、ベースエミツタ間電圧VB
Eは、 VBE=1/gn・ep/RL ……(4) と表わすことができ、またこの場合、電圧es
は、 es=K・VBE=K/gn・ep/RL ……(5) となるから、これら(4)式、(5)式を前記(3)式に代入
すると、(3)式は、 ei=ep(1+1/gn・RL−K/gn・RL)…
…(6) となる。したがつて、第4図に示す増幅器の伝達
特性Avは、 となり、この(7)式から明らかなように、この増幅
器によれば、値Kを“1”に設定すれば、伝達特
性Avは相互コンダクタンスgnに無関係に、すな
わちベースエミツタ間電圧VBEに無関係に“1”
になり、歪が全く発生されないことが解る。また
この場合、電圧加算回路13においては電流の加
減算は行なわれないから、駆動電流Iiとエミツ
タ電流IEとの関係IE=hFE・Iiはこの増幅器
において、歪検出−演算部14、電圧加算回路1
3が設けられない場合と同一である。なお、この
増幅器においては、前記(7)式から明らかなよう
に、値Kを“0”に設定すれば伝達特性Avが
出し、この検出出力を増幅回路の入力信号に加え
合わせることにより歪を打ち消すようにした増幅
器に関する。 一般に固定バイアス動作を行なうB級の増幅器
等においては、歪のない出力信号を得ようとする
と入力信号が歪んでしまうという問題がある。例
えば第1図に示す増幅器は、バイアス電源1と2
とにより各々バイアスされたトランジスタ3
(NPNトランジスタ)とトランジスタ4(PNPト
ランジスタ)と、それらの各エミツタ抵抗5,6
(値は共にre)とを有してなるB級相補型プツシ
ユプル構成の増幅回路7からなるものであるが、
この増幅器において、トランジスタ3,4のエミ
ツタ電流IE(あるいはコレクタ電流IC)とそれ
らのベースエミツタ間電圧VBEとの間には第2図
に曲線A,Bで示すような指数関数特性がある。
この第2図において、曲線Aはトランジスタ3の
ベースエミツタ間電圧VBENとエミツタ電流IE1
との関係を示し、また曲線Bはトランジスタ4の
ベースエミツタ間電圧VBEPとエミツタ電流IE2
との関係を示している。そしてこの第1図に示す
増幅器において、負荷接続端子8から歪のない出
力電流Ipすなわち第2図に直線Cで示すような
出力電流Ipを取り出そうとすると、出力電流Ip
が△Ip変化した時のベースエミツタ間電圧VBE
N,VBEPの変化量を各々△VBEN,△VBEPとすれ
ば、信号入力端子9に印加される入力信号10の
電圧ei(駆動電圧)は△VBEN−△VBEPだけ歪
むことになる。またこの時トランジスタ3,4の
各エミツタ抵抗5,6の両端に発生する電圧r
e・IE1,re・IE2も各々歪むことになるから、
出力電流Ipが△Ip変化した時の電圧re・IE1
とre・IE2の変化量を各々△re・IE1,△re・
IE2とし、トランジスタ3,4の各電流増幅率h
FEがリニアであるとした場合、入力信号10の電
流Ii(駆動電流)も△re・IE1/hFE,△re
・IE2/hFEに応じて 歪むことになる。 ところで上述した駆動電圧eiと駆動電流Iiの
各歪のうち、駆動電流Iiの歪(電流歪)は、ト
ランジスタ3,4を、ダーリントン接続された複
数のトランジスタに各々置き換えることによりあ
る程度減少させることができるが、駆動電圧ei
の歪(電圧歪)は歪発生個所において並列容量へ
の充放電電流を必要とするため、この充放電電流
が再び駆動電流Iiの歪を発生させてしまう。例
えば、第3図は第1図に示した増幅器において、
トランジスタ3をダーリントン接続された3個の
トランジスタ3a〜3cに置き換えた場合の要部
を示すものであるが(エミツタ抵抗5は省略して
ある)、この図においてトランジスタ3aのベー
スと接地点との間に形成される並列容量11の値
を47PF、負荷接続端子8と接地点との間に介挿
された負荷抵抗12の値を8Ω、トランジスタ3
a〜3cの電流増幅率hFEを各々「100」とした
場合、負荷抵抗12に100KHz、ピーク値10Aの
出力電流Ipを供給するに要するトランジスタ3
aのベース電流Ibのピーク値は、 Ib=10/1003(A)=10(μA) ……(1) となる。一方、この時トランジスタ3aのベース
とトランジスタ3cのエミツタとの間に発生する
電圧歪VDを1Vとすれば、この電圧歪1Vに相当す
る容量11への充電電流Idは、 Id=1/(2π×47×10−12×100×10
)−1(A) =29.5(μA) ……(2) となり、上記(1)式と(2)式とから充電電流Idの方
がベース電流Ibより大であることが解る。した
がつて、この種の増幅器において歪を減少させよ
うとする場合は、単にトランジスタのダーリント
ン接続を増加させるよりも、まず電圧歪を除去す
ることが重要であり、電圧歪を除去した上でその
前段において電流歪を減少させ、これにより電圧
歪、電流歪共に減少させるようにすることが望ま
しい。 一方、歪を減少させる方法としては負帰還を利
用する方法があるが、負帰還により得られる歪の
改善量は、周波数特性を有しゲイン交点周波数
(カツトオフ周波数)まで漸減する。また負帰還
により歪を低減しようとすると、歪発生個所の如
何に関係なく増幅器内の全ての部分に歪を打ち消
すための信号が通過するため、この信号と増幅す
べき本来の信号とにより混変調歪が発生されてし
まうという問題がある。また負帰還を利用する
と、歪成分だけでなく信号レベル自体が帰還され
るため、裸ゲイン(帰還を施さない場合のゲイ
ン)の周波数特性あるいは位相特性によつて増幅
作用の安定度が左右されることになり、更にこれ
により帰還量あるいは帰還周波数帯域も制限され
ることになるから、歪改善量にも自ずと限界があ
る。したがつて歪を減少させようとする場合は、
発生される歪だけを検出し、この検出された歪を
使用して歪を打ち消すようにすることが望まし
い。 この発明は以上のような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、増幅回路
における信号から同増幅回路内において発生され
る歪だけを検出し、この検出された歪だけを用い
て歪を打ち消すようにした増幅器を提供すること
にある。この目的を達成させるために、この発明
による増幅器は、増幅回路と、負荷抵抗が接続さ
れる負荷接続端子と、この負荷接続端子と前記増
幅回路の出力端との間に直列に介挿された出力電
流検出用の第1の抵抗と、前記増幅回路の入力端
と前記負荷接続端子との間に順次直列に介挿され
た電圧分圧用の第2、第3の抵抗と、前記増幅回
路の出力端電圧と前記第2、第3の抵抗の中間接
続点電圧との差電圧を増幅する演算回路と、信号
入力端子と前記増幅回路の入力端との間に介挿さ
れた加算回路とを具備してなり、前記増幅回路の
線形電圧増幅率の逆数をαとしたとき、前記第2
の抵抗を第3の抵抗のα倍とし、前記演算回路の
電圧増幅率を(1+α)として、前記加算回路に
より前記信号入力端子を介して供給される入力信
号と前記演算回路の出力とを加算して前記増幅回
路の入力端に供給するように構成している。 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。 まず、この発明の動作原理から説明する。第4
図は、この発明による増幅器の動作原理を説明す
るための回路図であり、この図において、第1図
の各部に対応する部分には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。なおこの場合、説明を簡単に
するためにシングル型の増幅回路を用いて説明を
行なう。第4図において、13は電圧加算回路、
14は増幅回路7におけるトランジスタ3のベー
スエミツタ間電圧VBEを検出し、この検出値をK
倍に増幅して出力する歪検出−演算部であり、電
圧加算回路13は、信号入力端子9を介して供給
される入力信号10の駆動電圧eiと、歪検出−
演算部14が出力する電圧(電圧es)とを加算
し、この加算結果(ei+es)を前記トランジス
タ3のベースに供給するように構成されている。 以上の構成において、負荷抵抗12の値をR
L、負荷抵抗12の両端の電圧をepとした場合、
駆動電圧eiと、電圧esと、ベースエミツタ間電
圧VBEと、電圧epとの関係は、 ei+es=VBE+ep ……(3) となる。ここで、トランジスタ3の相互コンダク
タンスをgnとすれば、ベースエミツタ間電圧VB
Eは、 VBE=1/gn・ep/RL ……(4) と表わすことができ、またこの場合、電圧es
は、 es=K・VBE=K/gn・ep/RL ……(5) となるから、これら(4)式、(5)式を前記(3)式に代入
すると、(3)式は、 ei=ep(1+1/gn・RL−K/gn・RL)…
…(6) となる。したがつて、第4図に示す増幅器の伝達
特性Avは、 となり、この(7)式から明らかなように、この増幅
器によれば、値Kを“1”に設定すれば、伝達特
性Avは相互コンダクタンスgnに無関係に、すな
わちベースエミツタ間電圧VBEに無関係に“1”
になり、歪が全く発生されないことが解る。また
この場合、電圧加算回路13においては電流の加
減算は行なわれないから、駆動電流Iiとエミツ
タ電流IEとの関係IE=hFE・Iiはこの増幅器
において、歪検出−演算部14、電圧加算回路1
3が設けられない場合と同一である。なお、この
増幅器においては、前記(7)式から明らかなよう
に、値Kを“0”に設定すれば伝達特性Avが
【式】となり歪検出−演算部14、電
圧加算器13が設けられない場合と同一の歪が発
生され、また値Kを“2”に設定すれば伝達特性
Avが
生され、また値Kを“2”に設定すれば伝達特性
Avが
【式】となつて上記歪と等量逆
位相の歪が発生されることが解る。
このように、この第4図に示したような構成に
よれば、歪を完全に打ち消すことができる。 ところで、上述した動作原理においては、ベー
スエミツタ間電圧VBEがそのままK倍に増幅され
て駆動電圧eiに加算されるようにしたが、この
動作原理に基づいて歪を除去する場合は、実際に
はベースエミツタ間電圧VBEから線形成分を除い
た歪成分だけを使用すれば充分であり、またその
方が増幅器の増幅作用が安定する。 以下、上述したように、ベースエミツタ間電圧
VBEのうちその歪成分だけを用いて歪を打ち消す
ようにしたこの発明の基本回路構成について説明
する。第5図は、この基本回路構成を示す回路図
である。この図において、増幅回路7を構成する
トランジスタ3のベース(増幅回路7の入力端)
と負荷接続端子8との間には抵抗15(第1の歪
検出回路、値Ra)と抵抗16(第2の歪検出回
路、値Rb)とが順次直列に介挿されている。ト
ランジスタ3のエミツタ(増幅回路7の出力端)
と負荷接続端子8との間には抵抗17(出力電流
検出回路、値RE)が介挿されている。また18
は差動増幅器(演算回路)であり、この差動増幅
器18は抵抗15,16の接続点とトランジスタ
3のエミツタとの間の電圧(この電圧をVxとす
る)をK倍に増幅して出力するものである。そし
て電圧加算回路13(加算回路)は、駆動電圧e
iと差動増幅器18の出力とを加算してその加算
結果をトランジスタ3のベースに供給している。 以上の構成において、抵抗12,15,16,
17の各抵抗値の関係はRa,Rb≫RE,RLであ
り、また、電圧Vxは以下のように表される。 まず、電圧Vxは、トランジスタ3のエミツタ
電位と抵抗15,16の接続点電位との差電圧で
あるから、トランジスタ3のベースを基準にして
考えると、電圧Vxはトランジスタ3のベース・
エミツタ間電圧VBEから抵抗15の両端電圧を引
いた電圧となる。 ここで、抵抗15の両端電圧は、電圧負荷接続
端子8とトランジスタ3のベースとの間の電圧を
抵抗15,16で分圧した電圧である。そして、
トランジスタ3のベースからみた電圧負荷接続端
子8の電圧は、図から明らかなように (VBE+IE・RE)であるから、抵抗15の両端
電圧は (VBE+IE・RE)・Ra/Ra+Rb……(8−1
) と表される。したがつて、電圧Vxは Vx=VBE−(VBE+IE・RE)・Ra/Ra+Rb…
…(8 −2) となり、上記(8−2)式を変形することによ
り、 Vx=Ra+Rb/Ra+Rb・VBE−Ra・VBE+Ra・IE・RE/Ra+Rb =Rb/Ra+Rb・VBE−Ra・IE・RE/Ra+Rb ……(8−3) となる。ここで、ベースエミツタ間電圧VBEは、
第6図に示すように、エミツタ電流IEに応じて
直線的に変化する線形成分(直線Cで示すα・R
E・IE)と歪成分(曲線Aで示すVBEと直線Cで
示すα・RE・IEとの差VD)とにより、 VBE=α・RE・IE+VD ……(9) と表わすことができるから、この(9)式を前記(8)式
に代入すれば、(8)式は、 Vx=Rb/Ra+Rb(α・RE・IE+VD)−Ra・
RE・IE/Ra+Rb =Rb/Ra+RbVD+α・Rb−Ra/Ra+
RbRE・IE……(10) となる。この(10)式において、値Ra・RbをRa=
α・Rbとなるように各々設定すれば、(10)式は、 Vx=Rb/Ra+RbVD ……(11) となり、これより電圧Vxは歪成分(歪電圧)VD
に完全に比例することが解る。一方この基本回路
構成において、駆動電圧eiと、ベースエミツタ
間電圧VBEと、電圧Vxと、電圧epとの間には、 ei+K・Vx=VBE+RE・IE+ep ………(12) なる関係がある。この(12)式に、(9)式、(11)式を代入
すると、(12)式は、 ei+K・Rb/Ra+RbVD=VD+(1+α)RE・
IE+ep …(13) となる。この(13)式において、値KをK=
Ra+Rb/Rbとおくと、(14)式は、 ei=(1+α)RE・IE+ep ……(14) となつて、これより駆動電圧eiと電圧ep(出力
電圧)とは完全に比例している、すなわち歪が打
ち消されたことが解る。 このように、この第5図に示した基本回路構成
によれば、歪を完全に打ち消すことができる。 次に上記基本回路構成に基づくこの発明の一実
施例を説明する。 第7図は、この一実施例の構成を示す回路図で
ある。この図において、ダーリントン接続された
トランジスタ3a〜3cはバイアス電源1により
バイアスされて増幅回路7を構成している。第1
の歪検出回路15はトランジスタ(NPNトラン
ジスタ)15aと抵抗15b(値Ra)とからな
り、トランジスタ15aのベースはトランジスタ
3aのベース(増幅回路7の入力端)に接続さ
れ、トランジスタ15aのエミツタは抵抗15b
を介してトランジスタ3cのエミツタ(増幅回路
7の出力端)に接続されている。第2の歪検出回
路16はトランジスタ(NPNトランジスタ)1
6aと抵抗16b(値Rb)とからなり、トラン
ジスタ16aのベースはトランジスタ3aのベー
スに接続され、トランジスタ16aのエミツタは
抵抗16bを介して負荷接続端子8に接続されて
いる。演算回路18は、トランジスタ(PNPトラ
ンジスタ)18aとダイオード18bと抵抗18
c,18dとからなり、トランジスタ18aのベ
ースはダイオード18bのカソードに接続され、
トランジスタ18aのエミツタは抵抗18cを介
して電源+Vcに接続され、ダイオード18bの
アノードは抵抗18dを介して電源+Vcに接続
されている。この場合、抵抗18cと抵抗18d
は同一抵抗値を有し、トランジスタ18a、抵抗
18cとダイオード18b、抵抗18dとはカレ
ントミラー回路を構成している。そしてトランジ
スタ18aのベースはトランジスタ15aのコレ
クタに接続され、トランジスタ18aのエミツタ
はトランジスタ16aのコレクタに接続されてい
る。抵抗13(値Rs)は加算回路であり、この
抵抗13の一端は信号入力端子9に接続され、そ
の他端はトランジスタ18aのコレクタに接続さ
れると共にバイアス電源1を介してトランジスタ
3aのベースに接続されている。なお、19は定
電流源であり、また20は増幅回路7を駆動する
ドライブ段増幅回路である。 以上の構成において、トランジスタ3aのベー
スとトランジスタ3cのエミツタとの間の電圧を
VBEとし、抵抗15b,16b,17の各抵抗値
の関係をRa,Rb≫REとし、またトランジスタ
15a,16aの各ベースエミツタ間電圧は小で
あるので無視すると、トランジスタ15aのコレ
クタ電流Ic1は、 Ic1=VBE/Ra ……(15) となり、またトランジスタ16aのコレクタ電流
Ic2は、 Ic2=VBE+RE・IE/Rb……(16) となる。またトランジスタ18aのコレクタ電流
Isは、抵抗18d、ダイオード18bと抵抗1
8c、トランジスタ18aとがカレントミラー回
路であるから、 Is=Ic1−Ic2 ……(17) であり、この(17)式に(15)式、(16)式を代
入すると、 Is=VBE/Ra−VBE+RE・IE/Rb=(1/Ra−1/Rb)VBE−RE・IE/Rb………(18
) が得られる。ここで電圧VBEを再び、 VBE=α・RE・IE+VD ……(19) と置けば、前記(18)式は、 Is=(1/Ra−1/Rb)VD +{α(1/Ra−1/Rb)−1/Rb}RE
・IE…… (20) となる。この(20)式において、抵抗値Ra,Rb
をα(1/Ra−1/Rb)=1/Rbとなるように各
々設定すれ ば、前記(20)式は、 Is=(1/Ra−1/Rb)VD=1/α・RbVD
……(21) となり、この(21)から電流Isは電圧VBEの歪
成分VDのみに比例することが解る。したがつ
て、抵抗13の両端に発生する電圧esは、 es=Rs・Is=Rs/α・RbVD……(22) となる。またこの実施例において、駆動電圧ei
と、電圧esと、電圧VBEと電圧epとの関係は、 ei+es=VBE+RE・IE+ep ……(23) であるから、この(23)式に(19)式と(22)式
とを代入すると、(23)式は、 ei+Rs/α・RbVD=VD+(1+α)RE・IE+
ep… …(24) となり、この(24)式からRs/α・Rb=1となるよ
う に抵抗値Rsを設定すれば、駆動電圧eiと出力電
圧epとが完全に比例する、すなわち完全に歪が
打ち消されることが解る。 このように、この実施例によれば、歪を完全に
打ち消すことが可能になる。 次に、上記実施例を適用した、この発明の具体
的回路を説明する。 第8図は、上述した実施例をプツシユプル増幅
器に適用した場合のこの発明の具体的回路構成を
示す回路図である。この図に示す増幅器は、バイ
アス電源1によりB級にバイアスされたトランジ
スタ3a〜3cとバイアス電源2によりB級にバ
イアスされたトランジスタ4a〜4cとにより構
成されたB級の相補型プツシユプル増幅回路7、
第1の歪検出回路15a,15b、第2の歪検出
回路16a,16b、出力電流検出回路17、演
算回路18a,18b、加算回路13を有して構
成されている。またこの増幅器においてはドライ
ブ段増幅回路20の前段に初段増幅回路21が設
けられ、負荷接続端子8からこの初段の増幅回路
21へ抵抗23を介して負帰還が施され、更に歪
が減少されるように構成されている。 以上説明したように、この発明による増幅器
は、増幅回路と、負荷抵抗が接続される負荷接続
端子と、この負荷接続端子と前記増幅回路の出力
端との間に直列に介挿された出力電流検出用の第
1の抵抗と、前記増幅回路の入力端と前記負荷接
続端子との間に順次直列に介挿された電圧分圧用
の第2、第3の抵抗と、前記増幅回路の出力端電
圧と前記第2、第3の抵抗の中間接続点電圧との
差電圧を増幅する演算回路と、信号入力端子と前
記増幅回路の入力端との間に介挿された加算回路
とを具備してなり、前記増幅回路の線形電圧増幅
率の逆数をαとしたとき、前記第2の抵抗を第3
の抵抗のα倍とし、前記演算回路の電圧増幅率を
(1+α)として、前記加算回路により前記信号
入力端子を介して供給される入力信号と前記演算
回路の出力とを加算して前記増幅回路の入力端に
供給するように構成したものであるから、以下の
効果が得られる。 歪を打ち消すために使用される信号は、増幅
回路内部において発生される歪そのものであ
り、レベルとしては極めて小さいものであるた
め、歪打ち消し作用により増幅回路の増幅作用
が影響されることはなく極めて安定した増幅作
用を得ることができる。 歪打ち消し後も、増幅回路の増幅作用の周波
数特性は変化されないので、従来の負帰還によ
る歪改善方法を併用して歪を更に改善すること
ができ、しかもこの場合負帰還される信号に含
まれる歪成分は非常に少ないのでたとえ検出さ
れた歪に位相変化等があつたりしても増幅作用
は極めて安定であり、混変調歪等も発生しにく
い。 この増幅器において得られる歪打消し効果は
負帰還による方法と異なり周波数特性を有さな
いので、全周波数帯域において歪を打ち消すこ
とができると共に位相補償回路等も設ける必要
がない。
よれば、歪を完全に打ち消すことができる。 ところで、上述した動作原理においては、ベー
スエミツタ間電圧VBEがそのままK倍に増幅され
て駆動電圧eiに加算されるようにしたが、この
動作原理に基づいて歪を除去する場合は、実際に
はベースエミツタ間電圧VBEから線形成分を除い
た歪成分だけを使用すれば充分であり、またその
方が増幅器の増幅作用が安定する。 以下、上述したように、ベースエミツタ間電圧
VBEのうちその歪成分だけを用いて歪を打ち消す
ようにしたこの発明の基本回路構成について説明
する。第5図は、この基本回路構成を示す回路図
である。この図において、増幅回路7を構成する
トランジスタ3のベース(増幅回路7の入力端)
と負荷接続端子8との間には抵抗15(第1の歪
検出回路、値Ra)と抵抗16(第2の歪検出回
路、値Rb)とが順次直列に介挿されている。ト
ランジスタ3のエミツタ(増幅回路7の出力端)
と負荷接続端子8との間には抵抗17(出力電流
検出回路、値RE)が介挿されている。また18
は差動増幅器(演算回路)であり、この差動増幅
器18は抵抗15,16の接続点とトランジスタ
3のエミツタとの間の電圧(この電圧をVxとす
る)をK倍に増幅して出力するものである。そし
て電圧加算回路13(加算回路)は、駆動電圧e
iと差動増幅器18の出力とを加算してその加算
結果をトランジスタ3のベースに供給している。 以上の構成において、抵抗12,15,16,
17の各抵抗値の関係はRa,Rb≫RE,RLであ
り、また、電圧Vxは以下のように表される。 まず、電圧Vxは、トランジスタ3のエミツタ
電位と抵抗15,16の接続点電位との差電圧で
あるから、トランジスタ3のベースを基準にして
考えると、電圧Vxはトランジスタ3のベース・
エミツタ間電圧VBEから抵抗15の両端電圧を引
いた電圧となる。 ここで、抵抗15の両端電圧は、電圧負荷接続
端子8とトランジスタ3のベースとの間の電圧を
抵抗15,16で分圧した電圧である。そして、
トランジスタ3のベースからみた電圧負荷接続端
子8の電圧は、図から明らかなように (VBE+IE・RE)であるから、抵抗15の両端
電圧は (VBE+IE・RE)・Ra/Ra+Rb……(8−1
) と表される。したがつて、電圧Vxは Vx=VBE−(VBE+IE・RE)・Ra/Ra+Rb…
…(8 −2) となり、上記(8−2)式を変形することによ
り、 Vx=Ra+Rb/Ra+Rb・VBE−Ra・VBE+Ra・IE・RE/Ra+Rb =Rb/Ra+Rb・VBE−Ra・IE・RE/Ra+Rb ……(8−3) となる。ここで、ベースエミツタ間電圧VBEは、
第6図に示すように、エミツタ電流IEに応じて
直線的に変化する線形成分(直線Cで示すα・R
E・IE)と歪成分(曲線Aで示すVBEと直線Cで
示すα・RE・IEとの差VD)とにより、 VBE=α・RE・IE+VD ……(9) と表わすことができるから、この(9)式を前記(8)式
に代入すれば、(8)式は、 Vx=Rb/Ra+Rb(α・RE・IE+VD)−Ra・
RE・IE/Ra+Rb =Rb/Ra+RbVD+α・Rb−Ra/Ra+
RbRE・IE……(10) となる。この(10)式において、値Ra・RbをRa=
α・Rbとなるように各々設定すれば、(10)式は、 Vx=Rb/Ra+RbVD ……(11) となり、これより電圧Vxは歪成分(歪電圧)VD
に完全に比例することが解る。一方この基本回路
構成において、駆動電圧eiと、ベースエミツタ
間電圧VBEと、電圧Vxと、電圧epとの間には、 ei+K・Vx=VBE+RE・IE+ep ………(12) なる関係がある。この(12)式に、(9)式、(11)式を代入
すると、(12)式は、 ei+K・Rb/Ra+RbVD=VD+(1+α)RE・
IE+ep …(13) となる。この(13)式において、値KをK=
Ra+Rb/Rbとおくと、(14)式は、 ei=(1+α)RE・IE+ep ……(14) となつて、これより駆動電圧eiと電圧ep(出力
電圧)とは完全に比例している、すなわち歪が打
ち消されたことが解る。 このように、この第5図に示した基本回路構成
によれば、歪を完全に打ち消すことができる。 次に上記基本回路構成に基づくこの発明の一実
施例を説明する。 第7図は、この一実施例の構成を示す回路図で
ある。この図において、ダーリントン接続された
トランジスタ3a〜3cはバイアス電源1により
バイアスされて増幅回路7を構成している。第1
の歪検出回路15はトランジスタ(NPNトラン
ジスタ)15aと抵抗15b(値Ra)とからな
り、トランジスタ15aのベースはトランジスタ
3aのベース(増幅回路7の入力端)に接続さ
れ、トランジスタ15aのエミツタは抵抗15b
を介してトランジスタ3cのエミツタ(増幅回路
7の出力端)に接続されている。第2の歪検出回
路16はトランジスタ(NPNトランジスタ)1
6aと抵抗16b(値Rb)とからなり、トラン
ジスタ16aのベースはトランジスタ3aのベー
スに接続され、トランジスタ16aのエミツタは
抵抗16bを介して負荷接続端子8に接続されて
いる。演算回路18は、トランジスタ(PNPトラ
ンジスタ)18aとダイオード18bと抵抗18
c,18dとからなり、トランジスタ18aのベ
ースはダイオード18bのカソードに接続され、
トランジスタ18aのエミツタは抵抗18cを介
して電源+Vcに接続され、ダイオード18bの
アノードは抵抗18dを介して電源+Vcに接続
されている。この場合、抵抗18cと抵抗18d
は同一抵抗値を有し、トランジスタ18a、抵抗
18cとダイオード18b、抵抗18dとはカレ
ントミラー回路を構成している。そしてトランジ
スタ18aのベースはトランジスタ15aのコレ
クタに接続され、トランジスタ18aのエミツタ
はトランジスタ16aのコレクタに接続されてい
る。抵抗13(値Rs)は加算回路であり、この
抵抗13の一端は信号入力端子9に接続され、そ
の他端はトランジスタ18aのコレクタに接続さ
れると共にバイアス電源1を介してトランジスタ
3aのベースに接続されている。なお、19は定
電流源であり、また20は増幅回路7を駆動する
ドライブ段増幅回路である。 以上の構成において、トランジスタ3aのベー
スとトランジスタ3cのエミツタとの間の電圧を
VBEとし、抵抗15b,16b,17の各抵抗値
の関係をRa,Rb≫REとし、またトランジスタ
15a,16aの各ベースエミツタ間電圧は小で
あるので無視すると、トランジスタ15aのコレ
クタ電流Ic1は、 Ic1=VBE/Ra ……(15) となり、またトランジスタ16aのコレクタ電流
Ic2は、 Ic2=VBE+RE・IE/Rb……(16) となる。またトランジスタ18aのコレクタ電流
Isは、抵抗18d、ダイオード18bと抵抗1
8c、トランジスタ18aとがカレントミラー回
路であるから、 Is=Ic1−Ic2 ……(17) であり、この(17)式に(15)式、(16)式を代
入すると、 Is=VBE/Ra−VBE+RE・IE/Rb=(1/Ra−1/Rb)VBE−RE・IE/Rb………(18
) が得られる。ここで電圧VBEを再び、 VBE=α・RE・IE+VD ……(19) と置けば、前記(18)式は、 Is=(1/Ra−1/Rb)VD +{α(1/Ra−1/Rb)−1/Rb}RE
・IE…… (20) となる。この(20)式において、抵抗値Ra,Rb
をα(1/Ra−1/Rb)=1/Rbとなるように各
々設定すれ ば、前記(20)式は、 Is=(1/Ra−1/Rb)VD=1/α・RbVD
……(21) となり、この(21)から電流Isは電圧VBEの歪
成分VDのみに比例することが解る。したがつ
て、抵抗13の両端に発生する電圧esは、 es=Rs・Is=Rs/α・RbVD……(22) となる。またこの実施例において、駆動電圧ei
と、電圧esと、電圧VBEと電圧epとの関係は、 ei+es=VBE+RE・IE+ep ……(23) であるから、この(23)式に(19)式と(22)式
とを代入すると、(23)式は、 ei+Rs/α・RbVD=VD+(1+α)RE・IE+
ep… …(24) となり、この(24)式からRs/α・Rb=1となるよ
う に抵抗値Rsを設定すれば、駆動電圧eiと出力電
圧epとが完全に比例する、すなわち完全に歪が
打ち消されることが解る。 このように、この実施例によれば、歪を完全に
打ち消すことが可能になる。 次に、上記実施例を適用した、この発明の具体
的回路を説明する。 第8図は、上述した実施例をプツシユプル増幅
器に適用した場合のこの発明の具体的回路構成を
示す回路図である。この図に示す増幅器は、バイ
アス電源1によりB級にバイアスされたトランジ
スタ3a〜3cとバイアス電源2によりB級にバ
イアスされたトランジスタ4a〜4cとにより構
成されたB級の相補型プツシユプル増幅回路7、
第1の歪検出回路15a,15b、第2の歪検出
回路16a,16b、出力電流検出回路17、演
算回路18a,18b、加算回路13を有して構
成されている。またこの増幅器においてはドライ
ブ段増幅回路20の前段に初段増幅回路21が設
けられ、負荷接続端子8からこの初段の増幅回路
21へ抵抗23を介して負帰還が施され、更に歪
が減少されるように構成されている。 以上説明したように、この発明による増幅器
は、増幅回路と、負荷抵抗が接続される負荷接続
端子と、この負荷接続端子と前記増幅回路の出力
端との間に直列に介挿された出力電流検出用の第
1の抵抗と、前記増幅回路の入力端と前記負荷接
続端子との間に順次直列に介挿された電圧分圧用
の第2、第3の抵抗と、前記増幅回路の出力端電
圧と前記第2、第3の抵抗の中間接続点電圧との
差電圧を増幅する演算回路と、信号入力端子と前
記増幅回路の入力端との間に介挿された加算回路
とを具備してなり、前記増幅回路の線形電圧増幅
率の逆数をαとしたとき、前記第2の抵抗を第3
の抵抗のα倍とし、前記演算回路の電圧増幅率を
(1+α)として、前記加算回路により前記信号
入力端子を介して供給される入力信号と前記演算
回路の出力とを加算して前記増幅回路の入力端に
供給するように構成したものであるから、以下の
効果が得られる。 歪を打ち消すために使用される信号は、増幅
回路内部において発生される歪そのものであ
り、レベルとしては極めて小さいものであるた
め、歪打ち消し作用により増幅回路の増幅作用
が影響されることはなく極めて安定した増幅作
用を得ることができる。 歪打ち消し後も、増幅回路の増幅作用の周波
数特性は変化されないので、従来の負帰還によ
る歪改善方法を併用して歪を更に改善すること
ができ、しかもこの場合負帰還される信号に含
まれる歪成分は非常に少ないのでたとえ検出さ
れた歪に位相変化等があつたりしても増幅作用
は極めて安定であり、混変調歪等も発生しにく
い。 この増幅器において得られる歪打消し効果は
負帰還による方法と異なり周波数特性を有さな
いので、全周波数帯域において歪を打ち消すこ
とができると共に位相補償回路等も設ける必要
がない。
第1図は、増幅器において発生される歪を説明
するための回路図、第2図はトランジスタのVBE
−Ic特性図、第3図は電圧歪と電流歪との関係
を説明するための回路図、第4図はこの発明の動
作原理を説明するための回路図、第5図はこの発
明の基本回路構成を示す回路図、第6図はベース
エミツタ間電圧VBEの直線成分と歪成分との関係
を示す特性図、第7図はこの発明の一実施例の構
成を示す回路図、第8図は同実施例を用いたこの
発明の具体的回路の一例を示す回路図である。 7……増幅回路、8……負荷接続端子、9……
信号入力端子、13……加算回路(抵抗)、15
……第1の歪検出回路、16……第2の歪検出回
路、17……出力電流検出回路(抵抗)、18…
…演算回路。
するための回路図、第2図はトランジスタのVBE
−Ic特性図、第3図は電圧歪と電流歪との関係
を説明するための回路図、第4図はこの発明の動
作原理を説明するための回路図、第5図はこの発
明の基本回路構成を示す回路図、第6図はベース
エミツタ間電圧VBEの直線成分と歪成分との関係
を示す特性図、第7図はこの発明の一実施例の構
成を示す回路図、第8図は同実施例を用いたこの
発明の具体的回路の一例を示す回路図である。 7……増幅回路、8……負荷接続端子、9……
信号入力端子、13……加算回路(抵抗)、15
……第1の歪検出回路、16……第2の歪検出回
路、17……出力電流検出回路(抵抗)、18…
…演算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 増幅回路と、 負荷抵抗が接続される負荷接続端子と、 この負荷接続端子と前記増幅回路の出力端との
間に直列に介挿された出力電流検出用の第1の抵
抗と、 前記増幅回路の入力端と前記負荷接続端子との
間に順次直列に介挿された電圧分圧用の第2、第
3の抵抗と、 前記増幅回路の出力端電圧と前記第2、第3の
抵抗の中間接続点電圧との差電圧を増幅する演算
回路と、 信号入力端子と前記増幅回路の入力端との間に
介挿された加算回路とを具備してなり、 前記増幅回路の線形電圧増幅率の逆数をαとし
たとき、前記第2の抵抗を第3の抵抗のα倍と
し、前記演算回路の電圧増幅率を(1+α)とし
て、 前記加算回路により前記信号入力端子を介して
供給される入力信号と前記演算回路の出力とを加
算して前記増幅回路の入力端に供給するように構
成したことを特徴とする増幅器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007581A JPS57164605A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Amplifier |
| US06/361,203 US4476442A (en) | 1981-04-03 | 1982-03-24 | Amplifier with distortion cancellation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007581A JPS57164605A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57164605A JPS57164605A (en) | 1982-10-09 |
| JPS6223921B2 true JPS6223921B2 (ja) | 1987-05-26 |
Family
ID=12848881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5007581A Granted JPS57164605A (en) | 1981-04-03 | 1981-04-03 | Amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57164605A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63173433U (ja) * | 1987-05-01 | 1988-11-10 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6066111U (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-10 | 日本コロムビア株式会社 | プツシユプル電力増幅器 |
| IT1215435B (it) * | 1987-04-21 | 1990-02-14 | Sgs Microelettronica Spa | Stadio di uscita per amplificatore a bassa frequenza in classe ab, integrabile, con controllo della corrente a riposo. |
-
1981
- 1981-04-03 JP JP5007581A patent/JPS57164605A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63173433U (ja) * | 1987-05-01 | 1988-11-10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57164605A (en) | 1982-10-09 |
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