JPS6226204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシングルエンデツド・プツシユプル増
幅回路（以下SEPP増幅回路と称す）を備えた電
力増幅器に関する。

従来の電力増幅器は第１図に示す如くSEPP接
続された出力トランジスタ２０及び２１と前記出
力トランジスタ２０及び２１をそれぞれ駆動する
駆動トランジスタ１９及び１２と前記駆動トラン
ジスタ１９及び１２を駆動する前置駆動トランジ
スタ１０と前記前置駆動トランジスタ１０の負荷
抵抗１５及び１６と前記駆動トランジスタ１２の
バイアス源トランジスタ１１及び抵抗１３と前記
出力トランジスタ２０及び２１のバイアス決定及
び温度補償用トランジスタ１４及びダイオード１
７，１８より構成されており、出力トランジスタ
２０のエミツタ及び出力トランジスタ２１のコレ
クタの共通接続点は出力端子４に接続され更に出
力コンデンサ７及び負荷抵抗８を通して接地され
ており、前置駆動トランジスタ１０の負荷抵抗１
５及び１６の接続点はブートストラツプ端子３に
接続され更にブートストラツプコンデンサ６を通
して出力端子４に接続されている。

上記電力増幅器における交流動作すなわち前置
駆動トランジスタ１０のベースに接続されている
入力端子１に正の交流信号印加時は、前置駆動ト
ランジスタ１０が導通し、駆動トランジスタ１２
のベース電流がそのコレクタに流れ込み駆動トラ
ンジスタ１２が導通してSEPP接続された一方の
出力トランジスタ２１が導通してそのコレクタ電
流が負荷抵抗８に供給され、更に駆動トランジス
タ１２のエミツタには電源端子２に印加される電
圧源より抵抗１５およびトランジスタ１１を通し
て電流が供給されており、又、入力端子１に負の
交流信号印加時は前置駆動トランジスタ１０は非
導通で、駆動トランジスタ１９のベースにはブー
トストラツプ端子３から抵抗１６を通して電流供
給されて導通し、SEPP接続された他方の出力ト
ランジスタ２０が導通して、そのエミツタ電流が
負荷抵抗８に供給される。この時出力端子４の電
位は出力トランジスタ２１が導通の時は接地電位
付近迄下降し、出力トランジスタ２０が導通の時
は電源電圧付近迄上昇しており、この出力端子４
とブートストラツプコンデンサ６により交流的に
短絡されているブートストラツプ端子３の電位も
出力端子４の振幅と同振幅で正負両方向に振られ
る。

上記のようにブートストラツプ端子３の電位が
交流的に正負両方向に振られる場合、たとえば駆
動トランジスタ１９および出力トランジスタ２０
が導通している正方向の振幅出力時は、一般に電
源端子２の電位より高い電位となりブートストラ
ツプコンデンサ６に蓄積されている電荷は駆動ト
ランジスタ１９のベース、コレクタにそれぞれベ
ース電流、コレクタ電流として、および抵抗１５
を通して、電源端子２に電流が流れて放電し、又
たとえば駆動トランジスタ１２、トランジスタ１
１および出力トランジスタ２１が導通している負
方向の振幅出力時は一般に電源端子２の電位より
低い電位となりブートストラツプコンデンサ６に
は抵抗１５を通して充電電流が流れ込む。

かかる電力増幅器において出力端子４が負方向
に振れる時抵抗１５にはトランジスタ１１を通し
て駆動トランジスタ１２のエミツタ電流およびブ
ートストラツプコンデンサ６の充電電流が流れて
おり、このため、ブートストラツプコンデンサ６
の充電電流は制限されて十分充電されないうちに
次の反対極性の出力へと移項する。ブートストラ
ツプコンデンサ６の両端間に蓄積される電荷で決
まる駆動トランジスタ１９がトランジスタ２０を
駆動する駆動電流も制限されることとなり、出力
端子４が正方向に振れる時出力トランジスタ２０
が充分導通できず出力端子４の出力波形は第２図
イのａ波形の如く正方向の振幅は負方向の振幅Ａ
より小さく正方向負方向の波形は非対称となり、
更に最大出力振幅は狭くなる。

上記欠点を解決する一対策として抵抗１５の抵
抗値を小さい値に設定してブートストラツプコン
デンサ６の充電電流を大きくする方法がある。し
かしながら、この時ブートストラツプコンデンサ
６の両端間に蓄積される電荷が増加し、そのため
駆動トランジスタ１９および出力トランジスタ２
０の導通する正方向のサイクルの瞬時は、ブート
ストラツプコンデンサ６に蓄積されている電荷に
より、駆動トランジスタ１９を通して出力トラン
ジスタ２０が駆動され、出力端子４の電位は電源
端子２の電位付近迄上昇するが抵抗１５の抵抗値
が小さいためブートストラツプコンデンサ６に蓄
積されている電荷の放電時定数が短かくそのため
駆動トランジスタ１９および出力トランジスタ２
０の正方向の導通サイクル期間に出力トランジス
タ２０の駆動電流が制限され、出力端子４の電位
は電源端子２の電位付近より下降することとな
り、この時出力端子４の出力波形は第２図ロの如
く正側の波形が欠けてしまう。

以上のように従来の電力増幅器においては正負
半サイクルの波形は非対称となり、その結果入力
信号に対してひずみの多い出力波形となるばかり
でなく所定の印加電源電圧に対して電圧損失の大
きい出力振幅となり負荷抵抗８で得られる電力も
小さくなつてしまう。

このような出力の非対称性を防ぐ対策として、
電源端子２を順方向ダイオード（図示せず）およ
び抵抗１５の縦続接続を通してブートストラツプ
端子３に接続することも考えられる。この場合、
ブートストラツプコンデンサ６に蓄積されている
電荷が電源端子２側に流れる電流を遮断するため
その電荷の放電時定数は長くなり、有効な手段と
なる。しかし、電力増幅器を低電源電圧（ここで
は３〜5V付近の電圧を示す）にて駆動するには
極めて不都合である。何故なら、該電力増幅器に
おいて、上側トランジスタすなわち駆動トランジ
スタ１９および出力トランジスタ２０が導通する
ためには該トランジスタ１９，２０のベース・エ
ミツタ間順方向電圧（約0.7V）ならびに駆動ト
ランジスタ１９のベース電流による抵抗１６の電
圧降下分および電源端子・ブートストラツプ端子
間に接続された順方向ダイオード（図示せず）と
抵抗１５の電圧降下分の総和の電圧以上の電圧差
が電源端子２・出力端子４間にバイアス印加する
必要があるためで、該電力増幅器においては、前
記電源端子２・ブートストラツプ間に抵抗１５と
直列接続された順方向ダイオードの電圧降下分だ
け電圧損失となり、低電源電圧動作上大きな欠点
となる。

また、第１図に示す従来の電力増幅器におい
て、ブートストラツプコンデンサ６を充電する充
電電流とトランジスタ１１のコレクタ電流の和の
電流が抵抗１５を流れて、そのためブートストラ
ツプコンデンサ６の充電電圧を損失するのを防止
するためトランジスタ１１のコレクタを電源端子
２に直接接続する手段は、ブートストラツプコン
デンサ６への充電電圧の損失を改善するためには
有効な手段である。しかしながら、かかる電力増
幅器では、出力端子４が電源電圧付近に振れてい
る時に、トランジスタ１１のベース電圧はそれ以
上に振れているため該トランジスタ１１のベー
ス・コレクタ間は順方向バイアスされ、該トラン
ジスタ１１のエミツタにはほとんど電流が流れ
ず、駆動トランジスタ１２および出力トランジス
タ２１を充分駆動できなくなる。これは出力端子
４・接地端子５間に容量性負荷等が接続される場
合には、出力端子４が電源電圧付近に振れて出力
トランジスタ２１が導通して負荷を駆動すること
ができず出力が一部遮断してしまうという欠点を
呈す。

本発明の目的は、上述の如き従来の欠点に鑑み
簡単な回路構成で対称な正負両方向の半サイクル
毎の出力波形でしかも最大出力振幅の大きい出力
波形を得られ更に半導体集積回路に適した電力増
幅器を得ることにある。

また本発明の別の目的は、低電源電圧で駆動で
きる電力増幅器を得ることにある。

更に本発明の目の目的は容量性負荷等において
も充分出力の得られる電力増幅器を得ることにあ
る。

本発明によれば、直流電源に対してそれぞれの
コレクタ、エミツタ間が直列接続された同一極性
の第１、第２の出力トランジスタと、前記第１の
出力トランジスタのベースにエミツタが接続され
た前記第１出力のトランジスタと同一極性の第３
の駆動トランジスタと前記第２の出力トランジス
タとのベースにコレクタが接続され、前記第２の
出力トランジスタと異極性の第４の駆動トランジ
スタと、前記第３、第４の駆動トランジスタのそ
れぞれのベースの共通接続点と電源端子の一端と
の間に直列接続された第１、第２の抵抗と、前記
第１、第２の抵抗の接続点と前記第１出力トラン
ジスタのエミツタと前記第２の出力トランジスタ
のコレクタの接続点に接続された出力端子間に設
けられたブートストラツプコンデンサと、前記第
４の駆動トランジスタのエミツタにエミツタが、
そのベースが前記第１、第２の抵抗の接続点に第
３の抵抗を通して接続される第５のバイアス用ト
ランジスタとを含む電力増幅器において前記第５
のバイアス用トランジスタのコレクタにエミツタ
が、前記第１、第２の抵抗の接続点にベースが、
電源端子の一端にコレクタがそれぞれ直流的に接
続された第６のトランジスタを挿入した電力増幅
器を得る。

以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例を示し、第１図と同
じものは同符号を用いており、異なるところはバ
イアス用トランジスタ１１のコレクタにエミツタ
が接続され、抵抗１５，１６の接続点にそのベー
スが接続され、電源端子２にアノードが接続され
たダイオード２２を通してコレクタがそれぞれ接
続されたトランジスタ２３を付加したことであ
る。出力端子４およびブートストラツプ端子３が
下側に振れて、出力トランジスタ２１が導通して
負荷抵抗８を駆動する際、出力トランジスタ２１
の駆動ベース電流は電源端子２に印加される電圧
源からダイオード２２、トランジスタ２３バイア
ス用トランジスタ１１および駆動トランジスタ１
２を通して供給されトランジスタ２３のベース電
流は電源から抵抗１５を通して供給されるため出
力トランジスタ２１の駆動電流として抵抗１５に
流れる電流はバイアス用トランジスタ１１のコレ
クタ電流すなわちトランジスタ２３のエミツタ電
流の約トランジスタ２３のエミツタ接地順方向電
流増幅率ｈ_FF分の１となる。半導体集積回路化さ
れたトランジスタの電流増幅率のｈ_FFは通常30〜
300と大きな値であるため、第１図に示す従来例
に較べ30〜300分の１と非常に小さな値となり、
抵抗１５に流れて発生する電圧降下分も小さくこ
のことはブートストラツプコンデンサ６に充電す
る際の電圧損失はほとんど無視できるものであり
このためブートストラツプコンデンサ６に蓄積さ
れる電荷も大幅に増加し、その結果この電荷によ
り駆動される駆動トランジスタ１９出力トランジ
スタ２０は充分に負荷抵抗８を駆動できることと
なる。この時の出力端子４に出力される出力波形
は第２図イのｂ波形の如く従来例のａ波形より振
幅が大となるとともに、上下の振幅が相等しく対
称な出力波形となる。ダイオード２２は、ブート
ストラツプ端子３が上側に振れ電源端子２の電圧
より高くなつたときトランジスタ２３のベースか
らコレクタを通して電源端子２へ電流が流れるの
を阻止するためのものである。

上述の電力増幅器において低電源電圧での動作
に欠点となることもなく、更に容量性負荷等にお
いてもバイアス用トランジスタ１１のコレクタに
はブートストラツプ端子３からトランジスタ２３
のベース、エミツタを通して電流が供給されるた
め出力トランジスタ２１が遮断することもなく負
荷側を駆動できる。

本発明の電力増幅器は上記説明のように簡単な
回路構成で上下対称な半サイクルの出力波形でし
かも最大出力振幅の大きい出力波形が得られる。

更に本発明によれば、低電源電圧での動作可能
であり又容量性負荷等においても、正常な出力の
得られる電力増幅を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力増幅器の回路図であり、第
２図イのａ波形およびロは従来例による出力端子
４の出力波形図であり、第２図イのｂ波形は本発
明の一実施例による出力端子４の出力波形図であ
り、第３図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。 ３……ブートストラツプ端子、４……出力端
子、６……ブートストラツプコンデンサ、１９，
１２……駆動トランジスタ、２０，２１……出力
トランジスタ、１５，１６……負荷抵抗、１１…
…バイアス用トランジスタ、２３……トランジス
タ、２２……ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の電源端子と出力端子との間にコレクタ
   −エミツタ導電路が接続された一極性の第１のト
   ランジスタ、前記出力端子と第２の電源端子との
   間にコレクタ−エミツタ導電路が接続された前記
   一極性の第２のトランジスタ、前記第１のトラン
   ジスタのベースにエミツタが接続された前記一極
   性の第３のトランジスタ、コレクタが前記第２の
   トランジスタのベースに接続された逆極性の第４
   のトランジスタ、前記第３および第４のトランジ
   スタのベース間を結ぶ手段、前記第３のトランジ
   スタのベースと前記第１の電源端子との間に直列
   接続された第１および第２の抵抗、前記第１およ
   び第２の抵抗の接続点と前記出力端子との間に設
   けられたブートストラツプコンデンサ、前記第４
   のトランジスタのエミツタにエミツタが接続され
   前記第１および第２の抵抗の接続点に第３の抵抗
   を介してベースが接続された前記一極性の第５の
   トランジスタ、ならびに前記第５のトランジスタ
   のコレクタにエミツタが接続され前記第１および
   第２の抵抗の接続点にベースが接続され前記第１
   の電源端子にダイオードを通してコレクタが接続
   された前記一極性の第６のトランジスタを含むこ
   とを特徴とする電力増幅器。