JP3447489B2 - Power amplifier - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は増幅装置に関するも
ので、特に集積化された電力増幅装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifier device, and more particularly to an integrated power amplifier device.
【0002】[0002]
【従来の技術】集積化された電力増幅装置の典型的な回
路を、図10に示す。トランジスタQ1、Q2は入力の
差動増幅器、トランジスタQ3、Q4はトランジスタQ
1、Q2の差動増幅器のアクティブ負荷となるカレント
ミラー回路である。またトランジスタQ5はプリドライ
バ用のトランジスタ、ダイオードQ6、Q7はバイアス
電圧発生用トランジスタ、トランジスタQ8、Q9はド
ライバ段トランジスタ、トランジスタQ11、Q13が
出力のパワートランジスタである。抵抗R4、R5はオ
ーバードライブ用の抵抗で、大電流時のドライブ能力を
増強させる働きがある。またコンデンサC1、COSC
は発振止め用のコンデンサ、コンデンサCIN、COU
TはDCカット用のカプリング・コンデンサである。2. Description of the Related Art A typical circuit of an integrated power amplifier device is shown in FIG. Transistors Q1 and Q2 are input differential amplifiers, and transistors Q3 and Q4 are transistor Q.
It is a current mirror circuit which becomes an active load of the differential amplifier of Q1 and Q2. The transistor Q5 is a pre-driver transistor, the diodes Q6 and Q7 are bias voltage generating transistors, the transistors Q8 and Q9 are driver stage transistors, and the transistors Q11 and Q13 are output power transistors. The resistors R4 and R5 are resistors for overdriving, and have a function of enhancing the driving ability at the time of a large current. Also, capacitors C1 and COSC
Is a capacitor for stopping oscillation, capacitors CIN, COU
T is a coupling capacitor for DC cut.
【0003】IN端子に入力された信号はトランジスタ
Q1乃至Q4のアクティブロード負荷の差動増幅器で増
幅されて電流の形で取り出され、これがトランジスタQ
5でhFE倍される。この電流信号分の上側半サイクル
はトランジスタQ8でさらにhFE倍され、トランジス
タQ10、Q11のオーバードライブ付きカレントミラ
ーで折り返されて、トランジスタQ11のコレクタで出
力となる。The signal input to the IN terminal is amplified by the differential amplifier of the active load load of the transistors Q1 to Q4 and taken out in the form of current, which is the transistor Q.
5 times hFE. The upper half cycle of this current signal is further multiplied by hFE by the transistor Q8, folded back by the current mirror with overdrive of the transistors Q10 and Q11, and output at the collector of the transistor Q11.
【0004】また下側半サイクルはトランジスタQ9で
hFE倍され、トランジスタQ12、Q13のオーバー
ドライブ付きカレントミラーで折り返されて、トランジ
スタQ13のコレクタで出力となる。これにより入力に
印加された信号は、増幅されて出力に現れることにな
る。The lower half cycle is multiplied by hFE by the transistor Q9, folded back by the current mirror with overdrive of the transistors Q12 and Q13, and output at the collector of the transistor Q13. This causes the signal applied to the input to be amplified and appear at the output.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】通常図10のOUT端
子には負荷が接続される。しかしながら負荷が接続され
ない場合、入力に正弦波が印加されて出力がクリップし
た時の波形は図7(a)のようになってしまう。Usually, a load is connected to the OUT terminal of FIG. However, when the load is not connected, the waveform when the sine wave is applied to the input and the output is clipped becomes as shown in FIG. 7A.
【0006】すなわち上側クリップの後はすぐには復帰
せずにしばらく上側に張り付いた状態になってしまい、
そこから復帰すると今度はオーバーシュートのような動
作により、下側にトゲが出たような波形になってしまう
(図中(A)の部分)。In other words, after the upper clip, it does not return immediately and it sticks to the upper side for a while,
When returning from there, this time it becomes a waveform with a thorn on the lower side due to an operation such as overshoot (the part (A) in the figure).
【0007】また下側クリップ時も同様にすぐには復帰
せずにしばらく下側に張り付いた状態になってしまい、
そこから復帰するとやはり上側にトゲが出たような波形
になってしまう(図中(B)の部分)。Similarly, when the clip on the lower side does not return immediately, it sticks to the lower side for a while,
When returning from there, the waveform becomes like a thorn on the upper side ((B) in the figure).
【0008】これらは負荷が接続されている時は起きな
い現象であるが、たとえ無負荷時と言えどこのような波
形になるのは非常に好ましくない現象で、不要放射の原
因になる。These are phenomena that do not occur when a load is connected, but even if there is no load, it is a very undesirable phenomenon to have a waveform, which causes unnecessary radiation.
【0009】これを防止しようとして、例えばオーバー
ドライブ能力を低減させようと抵抗R4、R5を小さく
したり、全体の開ループ利得を下げようとして電流原I
1を小さくさせると、この波形が汚いのは改善される
が、同時に負荷を駆動する能力が低下したり、帰還量が
少なくなってしまうので、最大出力が低下したり歪みが
増加するという問題があった。In order to prevent this, for example, the resistors R4 and R5 are reduced in order to reduce the overdrive capability, or the current source I is reduced in order to reduce the overall open loop gain.
If 1 is reduced, the waveform becomes dirty, but at the same time, the ability to drive the load decreases and the amount of feedback decreases, so there is a problem that the maximum output decreases and distortion increases. there were.
【0010】そこで本発明は、負荷を接続した時の出力
低下や歪率増加を伴うこと無しに、無負荷クリップ時に
波形が汚くなるという現象を防止する電力増幅装置を提
供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a power amplification device which prevents the phenomenon that the waveform becomes dirty at the time of no-load clipping without causing a decrease in output and an increase in distortion when a load is connected. .
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】後段を駆動する能力を外
部から制御できる制御端子を有する増幅手段と、前記増
幅手段の出力端子に入力端子が接続される出力手段と、
前記出力手段の出力端子に入力端子が接続され、前記増
幅手段の制御端子に出力端子が接続されるクリップ検出
手段とを具備する電力増幅装置において、 前記出力手段
の出力端子に負荷が接続されている場合は該出力がクリ
ップしても前記クリップ検出手段はそれを検出せず、前
記出力手段の出力端子に負荷が接続されていない場合は
該出力がクリップすると前記クリップ検出手段はそれを
検出して、前記増幅手段の駆動能力を低減させることを
特徴とする。An amplifying means having a control terminal capable of externally controlling the ability to drive a subsequent stage, and an output means having an input terminal connected to an output terminal of the amplifying means,
A power amplification device comprising: a clip detection unit having an input terminal connected to an output terminal of the output unit and an output terminal connected to a control terminal of the amplification unit.
If a load is connected to the output terminal of the
The clip detection means does not detect it when
If a load is not connected to the output terminal of the output means,
When the output clips, the clip detection means
It is characterized in that the driving capability of the amplifying means is detected and reduced.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の電力増幅装置の実施の形
態の最も基本的なブロック図を、図1に示す。1が後段
を駆動する能力を外部から制御できる制御端子を有する
増幅回路、3は前記増幅回路の出力端子に入力端子が接
続される出力段回路、5は前記出力段回路の出力端子に
入力端子が接続され、前記増幅回路1の制御端子に出力
端子が接続されるクリップ検出回路である。FIG. 1 shows a most basic block diagram of an embodiment of a power amplifying device of the present invention. 1 is an amplifier circuit having a control terminal capable of externally controlling the ability to drive the latter stage, 3 is an output stage circuit having an input terminal connected to the output terminal of the amplifier circuit, and 5 is an input terminal to the output terminal of the output stage circuit. Is connected, and the output terminal is connected to the control terminal of the amplifier circuit 1.
【0013】IN端子から入力された信号は増幅回路1
で増幅され、さらに出力段回路3で増幅されてOUT端
子に現れるが、無負荷時OUT端子すなわち出力段回路
3の出力がクリップするとクリップ検出回路5がそれを
検出して、増幅回路1の駆動能力を低下させて必要以上
の駆動を行わなくなる。The signal inputted from the IN terminal is amplified by the amplifier circuit 1.
Is amplified by the output stage circuit 3 and then appears at the OUT terminal. When the OUT terminal, that is, the output of the output stage circuit 3 is clipped when there is no load, the clip detection circuit 5 detects it and drives the amplifier circuit 1. The ability is reduced and driving is not performed more than necessary.
【0014】このため出力段回路3の出力がクリップし
た時に駆動能力が低下することになるので、出力段回路
3が飽和に入る入り方が弱くなり、これにより飽和から
抜けるのに時間がかからなくなり、無負荷時の波形が汚
くなるのを防止する。For this reason, when the output of the output stage circuit 3 is clipped, the driving capability is lowered, so that the output stage circuit 3 enters into saturation weakly, and thus it takes time to exit saturation. Prevents the waveform from becoming dirty when no load is applied.
【0015】図2から図5に、図1の構成をもう少し詳
しく書いた回路図を示す。図1の場合と同様、図2から
図5のいずれにおいても、1が後段を駆動する能力を外
部から制御できる制御端子を有する増幅回路、3が前記
増幅回路の出力端子に入力端子が接続される出力段回
路、5が前記出力段回路の出力端子に入力端子が接続さ
れ、前記増幅回路1の制御端子に出力端子が接続される
クリップ検出回路である。 図2において、出力段回路
3はPNPトランジスタ7−NPNトランジスタ9のコ
レクタ出力タイプのSEPP出力回路となっており、ま
たクリップ検出回路5は単にトランジスタ1個で行って
いる。ただしこの図は、クリップ検出回路5は下側クリ
ップしか検出しておらず、上側クリップは特に検出して
いないが、上側クリップ検出も必要な場合は、トランジ
スタ11の極性を反転したトランジスタをトランジスタ
7に接続すればよい。2 to 5 are circuit diagrams in which the configuration of FIG. 1 is described in more detail. Similar to the case of FIG. 1, in any of FIGS. 2 to 5, 1 is an amplifier circuit having a control terminal capable of externally controlling the ability to drive the subsequent stage, and 3 is an input terminal connected to the output terminal of the amplifier circuit. An output stage circuit 5 is a clip detection circuit in which an input terminal is connected to the output terminal of the output stage circuit and an output terminal is connected to the control terminal of the amplifier circuit 1. In FIG. 2, the output stage circuit 3 is a collector output type SEPP output circuit of the PNP transistor 7 to the NPN transistor 9, and the clip detection circuit 5 is composed of only one transistor. However, in this figure, the clip detection circuit 5 detects only the lower clip and does not particularly detect the upper clip. However, when upper clip detection is also required, the transistor whose polarity is inverted from that of the transistor 11 is used. Connect to.
【0016】今図2においてOUT端子に負荷が接続さ
れない無負荷時にOUT端子電圧が下側にクリップする
と、トランジスタ11のエミッタ電位はトランジスタ9
のベース電位に等しいのでVBE(ON)が出ており、
一方ベース電位はほとんどGNDになる(トランジスタ
9のVCE(sat)は、数十mV)ので、トランジス
タ11はONしてトランジスタ9が飽和に入ったことを
検出する。In FIG. 2, when the OUT terminal voltage is clipped to the lower side when the load is not connected to the OUT terminal and there is no load, the emitter potential of the transistor 11 becomes the transistor 9
Since it is equal to the base potential of VBE (ON),
On the other hand, the base potential is almost GND (VCE (sat) of the transistor 9 is several tens of mV), so that the transistor 11 is turned on and it is detected that the transistor 9 has reached saturation.
【0017】これが増幅回路1に戻り、増幅回路1の駆
動能力を低下させて、トランジスタ9のベース電流を低
減させ、トランジスタ9の飽和に入る入り方を弱くす
る。これによって図7(a)の(A)(B)にあるよう
な波形異常は生じなくなり、図7(b)のような波形が
得られるようになる。This returns to the amplifier circuit 1 to lower the driving capability of the amplifier circuit 1 to reduce the base current of the transistor 9 and weaken the entry into saturation of the transistor 9. As a result, the abnormal waveform as shown in FIGS. 7A and 7B does not occur, and the waveform as shown in FIG. 7B can be obtained.
【0018】なお負荷が接続されている場合は、トラン
ジスタ9のVCE(sat)が大きくなり(数百mV以
上)、トランジスタ11がONするだけのVBEが発生
せず、トランジスタ11がONしない。従ってこのクリ
ップ検出回路5は無負荷時のみ動作するもので、負荷が
接続されている場合はたとえ出力がクリップしてもクリ
ップ検出回路5は動作せず、回路動作に影響を与えるこ
とはない。When a load is connected, the VCE (sat) of the transistor 9 becomes large (several hundreds of mV or more), VBE enough to turn on the transistor 11 does not occur, and the transistor 11 does not turn on. Therefore, the clip detection circuit 5 operates only when there is no load, and when the load is connected, the clip detection circuit 5 does not operate even if the output is clipped, and does not affect the circuit operation.
【0019】図2ではバイポーラ・トランジスタを使っ
た例を示したが、MOS FETを使った例を図3に示
す。出力段回路3はNch MOS FETによるSE
PP出力回路となっており、またクリップ検出回路5は
単にMOS FET1個で行っている。Although FIG. 2 shows an example using a bipolar transistor, an example using a MOS FET is shown in FIG. The output stage circuit 3 is SE by Nch MOS FET.
It is a PP output circuit, and the clip detection circuit 5 is simply one MOS FET.
【0020】今図3においてOUT端子に負荷が接続さ
れない無負荷時にOUT端子電圧が下側にクリップする
と、MOS FET25のソース電位はMOS FET
23のゲート電位に等しいのでVGS(ON)が出てお
り、一方MOS FET25のゲート電位はほとんどG
NDになる(VDS(ON)は、約数十mV)ので、M
OS FET25はONしてMOS FET23が飽和
に入ったことを検出する。In FIG. 3, when the OUT terminal voltage is clipped to the lower side when the load is not connected to the OUT terminal and the load is not applied, the source potential of the MOS FET 25 becomes MOS FET.
Since it is equal to the gate potential of 23, VGS (ON) is output, while the gate potential of MOS FET 25 is almost G
Since it becomes ND (VDS (ON) is about tens of mV), M
The OS FET 25 is turned on and detects that the MOS FET 23 has entered saturation.
【0021】これが増幅回路1に戻り、増幅回路1の駆
動能力を低下させて、MOS FET23のゲート駆動
電圧を低減させ、MOS FET23の飽和に入る入り
方を弱くする。これによって図7(a)の(A)(B)
にあるような波形異常は生じなくなり、図7(b)のよ
うな波形が得られるようになる。This returns to the amplifier circuit 1 to reduce the drive capability of the amplifier circuit 1 to reduce the gate drive voltage of the MOS FET 23 and weaken the entry into saturation of the MOS FET 23. As a result, (A) and (B) of FIG.
The abnormal waveform as shown in FIG. 7 does not occur, and the waveform as shown in FIG. 7B can be obtained.
【0022】負荷が接続されている場合は、MOS F
ET23のVDS(ON)が大きくなり(数百mV以
上)、MOS FET25がONするだけのVGSが発
生せず、MOS FET25がONしない。従ってこの
クリップ検出回路5は無負荷時のみ動作するもので、負
荷が接続されている場合はたとえ出力がクリップしても
クリップ検出回路5は動作せず、回路動作に影響を与え
ることはない。When a load is connected, MOS F
The VDS (ON) of the ET23 becomes large (several hundreds of mV or more), VGS enough to turn on the MOS FET 25 does not occur, and the MOS FET 25 does not turn on. Therefore, the clip detection circuit 5 operates only when there is no load, and when the load is connected, the clip detection circuit 5 does not operate even if the output is clipped, and does not affect the circuit operation.
【0023】なおMOS FETの場合素子サイズによ
りVGS(ON)が異なることがあるが、その際はMO
S FET25のソースに直列にダイオードなどのレベ
ルシフト回路を用いればよい。In the case of a MOS FET, VGS (ON) may differ depending on the element size.
A level shift circuit such as a diode may be used in series with the source of the S FET 25.
【0024】図4はクリップ検出回路5を構成するトラ
ンジスタの極性を変えたものである。無負荷で下側クリ
ップすると、トランジスタ13のベース電位はトランジ
スタ9のベース電位VBE(ON)に等しいのに対し
て、トランジスタ13のエミッタ電位はほとんどGND
電位になるので(トランジスタ9のVCE(sat)
は、数十mV)、トランジスタ13はONしてトランジ
スタ9が飽和に入ったことを検出する。これが増幅回路
1に戻って、図2の場合と同様の効果をもたらす。In FIG. 4, the polarities of the transistors forming the clip detection circuit 5 are changed. When clipped on the lower side with no load, the base potential of the transistor 13 is equal to the base potential VBE (ON) of the transistor 9, while the emitter potential of the transistor 13 is almost GND.
Since it becomes a potential (VCE (sat) of transistor 9)
Is several tens of mV), and the transistor 13 is turned on to detect that the transistor 9 has reached saturation. This returns to the amplifier circuit 1 and brings about the same effect as in the case of FIG.
【0025】上側クリップ検出も必要な場合は、トラン
ジスタ13の極性を反転したトランジスタをトランジス
タ7に接続すればよい。If upper clip detection is also required, a transistor having the polarity of the transistor 13 inverted may be connected to the transistor 7.
【0026】図4をMOS FETを使った場合に置き
換えると、図5のようになる。無負荷で下側クリップす
ると、MOS FET27のゲート電位はMOS FE
T23のゲート電位に等しいのに対して、MOS FE
T27のソース電位はほとんどGND電位になるので
(VDS(ON)は、約数十mV)、MOS FET2
7はONしてMOS FET23が飽和に入ったことを
検出する。これが増幅回路1に戻って、図3の場合と同
様の効果をもたらす。When FIG. 4 is replaced with the case where a MOS FET is used, the result is as shown in FIG. If the lower side is clipped with no load, the gate potential of MOS FET 27 is MOS FE.
Although it is equal to the gate potential of T23, MOS FE
Since the source potential of T27 is almost the GND potential (VDS (ON) is about tens of mV), MOS FET2
7 turns on and detects that the MOS FET 23 has entered saturation. This returns to the amplifier circuit 1 and brings about the same effect as in the case of FIG.
【0027】図1の具体的な回路例を、図6に示す。こ
れは従来例で示した図10に対応しているので、同一回
路素子については同一参照符号を付し詳細な説明は省略
する。点線で囲った1が図1の増幅回路1に対応し、3
が出力段回路3に対応し、5がクリップ検出回路5に対
応する。FIG. 6 shows a specific circuit example of FIG. Since this corresponds to FIG. 10 shown in the conventional example, the same circuit elements are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. 1 surrounded by a dotted line corresponds to the amplifier circuit 1 of FIG.
Corresponds to the output stage circuit 3, and 5 corresponds to the clip detection circuit 5.
【0028】また図2および図4では下側クリップのみ
の検出しか行っていないが、図6では上側、下側両方の
クリップ検出を行っており、下側検出については図2の
クリップ検出の形を、上側検出については図4のクリッ
プ検出の形を採用している。つまりトランジスタQ15
に対応するのが図2のトランジスタ11であり、トラン
ジスタQ14に対応するのが図4のトランジスタ13と
いうわけである。ただしトランジスタQ14について
は、図4が下側検出を行っているのに対してトランジス
タQ14は上側検出を行っているので、トランジスタ1
3とは極性が反対になっている。Although only the lower clip is detected in FIGS. 2 and 4, both upper and lower clips are detected in FIG. 6, and the lower detection is the same as the clip detection of FIG. For the upper side detection, the clip detection form of FIG. 4 is adopted. That is, the transistor Q15
2 corresponds to the transistor 11, and the transistor Q14 corresponds to the transistor 13 in FIG. However, with regard to the transistor Q14, while the lower side detection is performed in FIG. 4, the transistor Q14 performs the upper side detection.
The polarity is opposite to 3.
【0029】今ここで、無負荷の状態で出力(トランジ
スタQ11、Q13のコレクタ)が下側クリップしたと
する。この時は、トランジスタQ13がON、トランジ
スタQ11がOFFとなっているが、トランジスタQ1
3がONしているので、トランジスタQ15のエミッタ
電位はVBE(ON)の電位となっている。Now, it is assumed that the outputs (collectors of the transistors Q11 and Q13) are clipped to the lower side under no load condition. At this time, the transistor Q13 is on and the transistor Q11 is off.
Since 3 is on, the emitter potential of the transistor Q15 is VBE (ON).
【0030】一方トランジスタQ15のベースは出力に
接続されているのでその電位はほとんどGNDになって
おり(トランジスタQ13のVCE(sat)は、約数
十mV)、このためトランジスタQ15はONするが、
そうすると トランジスタQ15のコレクタ電流が抵抗
R3に流れる。そしてトランジスタQ4のエミッタ電位
が上昇する。そしてトランジスタQ4のベース電位が上
昇する。そしてトランジスタQ3のコレクタ電流が増加
する。そしてトタンジスタQ5のベース電流が減少す
る。そしてトランジスタQ5のコレクタ電流が減少す
る。そしてトランジスタQ9のベース電流が減少する。
そしてトランジスタQ9のコレクタ電流が減少する、
という動作になり、これによってトランジスタQ13の
ベース電流が減るので、トランジスタQ13の飽和に入
る入り方が弱くなる。On the other hand, since the base of the transistor Q15 is connected to the output, the potential thereof is almost GND (VCE (sat) of the transistor Q13 is about several tens of mV). Therefore, the transistor Q15 is turned on,
Then, the collector current of the transistor Q15 flows through the resistor R3. Then, the emitter potential of the transistor Q4 rises. Then, the base potential of the transistor Q4 rises. Then, the collector current of the transistor Q3 increases. Then, the base current of transistor Q5 decreases. Then, the collector current of the transistor Q5 decreases. Then, the base current of the transistor Q9 decreases.
And the collector current of the transistor Q9 decreases,
Since the base current of the transistor Q13 is reduced by this, the way of entering the saturation of the transistor Q13 becomes weak.
【0031】一方上側クリップした時は、トランジスタ
Q11がON、トランジスタQ13がOFFとなってい
るが、トランジスタQ11がONしているので、トラン
ジスタQ14のベース電位はVccからVBE(ON)
だけ下がった電位になっている。On the other hand, when the upper side is clipped, the transistor Q11 is ON and the transistor Q13 is OFF, but since the transistor Q11 is ON, the base potential of the transistor Q14 is from Vcc to VBE (ON).
The potential is only lowered.
【0032】一方トランジスタQ14のエミッタは出力
に接続されているのでその電位はほとんどVccになっ
ており(トランジスタQ11のVCE(sat)は、数
十mV)、このためトランジスタQ14はONするが、
そうすると トランジスタQ14のコレクタ電流が抵抗
R2に流れる。そしてトランジスタQ3のエミッタ電位
が上昇する。そしてトランジスタQ3のコレクタ電流が
減少する。そしてトランジスタQ5のベース電流が増加
する。そしてトランジスタQ5のコレクタ電流が増加す
る。そしてトランジスタQ8のベース電流が減少する。
そしてトランジスタQ8のコレクタ電流が減少する、
という動作になり、これによってトランジスタQ11の
ベース電流が減るので、トランジスタQ11の飽和に入
る入り方が弱くなる。On the other hand, since the emitter of the transistor Q14 is connected to the output, its potential is almost Vcc (VCE (sat) of the transistor Q11 is several tens of mV), and therefore the transistor Q14 is turned on.
Then, the collector current of the transistor Q14 flows through the resistor R2. Then, the emitter potential of the transistor Q3 rises. Then, the collector current of the transistor Q3 decreases. Then, the base current of the transistor Q5 increases. Then, the collector current of the transistor Q5 increases. Then, the base current of the transistor Q8 decreases.
And the collector current of the transistor Q8 decreases,
As a result, the base current of the transistor Q11 is reduced, so that the saturation of the transistor Q11 is weakened.
【0033】以上の動作により、下側クリップについて
も上側クリップについても、無負荷の状態で出力がクリ
ップに入るとクリップ検出回路が動作して、出力のトラ
ンジスタを飽和に入れる入れ方が弱くなり、飽和から抜
ける時間が短くなり、このため従来回路で見られた図7
(a)のような波形ではなく、同図(b)のような波形
となる。As a result of the above operation, when the output enters the clip with no load on both the lower clip and the upper clip, the clip detection circuit operates, and it becomes weak to put the output transistor in saturation. The time to get out of saturation is shortened, and as a result, the conventional circuit shown in FIG.
Instead of the waveform as shown in FIG. 7A, the waveform as shown in FIG.
【0034】なお出力に負荷が接続されている時は、ト
ランジスタQ11、トランジスタQ13のVCE(sa
t)が数百mV以上発生し、トランジスタQ14、トラ
ンジスタQ15はONしないので、負荷接続時の最大出
力や歪みに影響することはない。When a load is connected to the output, the VCE (sa) of the transistors Q11 and Q13 is
Since t) is generated for several hundred mV or more and the transistors Q14 and Q15 are not turned on, there is no influence on the maximum output and distortion when the load is connected.
【0035】図8に、別の具体例を示す。図6と大きく
異なるのは出力段回路3の回路構成と、クリップ検出回
路5の出力の接続先である。出力段回路3は従来から広
く使われているごく一般的なものであり、出力トランジ
スタはNPN−NPNのSEPP出力回路となってい
る。FIG. 8 shows another specific example. A big difference from FIG. 6 is the circuit configuration of the output stage circuit 3 and the connection destination of the output of the clip detection circuit 5. The output stage circuit 3 is a very general one which has been widely used in the past, and the output transistor is an NPN-NPN SEPP output circuit.
【0036】この場合、出力(トランジスタQ14のエ
ミッタとトランジスタQ15のコレクタの接続点)がク
リップしてもトランジスタQ14が飽和に入ることはな
い(I2の電流源を構成するトランジスタが先に飽和に
入る)ので、上側のクリップ検出は行っていない。下側
のクリップ検出は図4の形を採用している。またクリッ
プ検出回路5の出力は、入力の差動増幅器(トランジス
タQ1、Q2)の反転入力(トランジスタQ2のベー
ス)に接続されている。抵抗R9はトランジスタQ16
がONした時の電流制限抵抗である。In this case, even if the output (the connection point between the emitter of the transistor Q14 and the collector of the transistor Q15) is clipped, the transistor Q14 does not enter saturation (the transistor forming the current source of I2 enters saturation first). ), So upper clip detection is not performed. The lower clip detection adopts the shape shown in FIG. The output of the clip detection circuit 5 is connected to the inverting input (base of the transistor Q2) of the input differential amplifier (transistors Q1 and Q2). Resistor R9 is transistor Q16
This is the current limiting resistance when is turned on.
【0037】またトランジスタQ16のコレクタを、ト
ランジスタQ2のベースに接続せずカレントミラー回路
(図示せず)で電流を折り返して、入力の差動増幅器
(トランジスタQ1、Q2)の非反転入力(トランジス
タQ1のベース)に接続してもよい。The collector of the transistor Q16 is not connected to the base of the transistor Q2, but the current is folded back by a current mirror circuit (not shown), and the non-inverting input (transistor Q1) of the input differential amplifier (transistors Q1 and Q2). Base).
【0038】無負荷で出力が下側クリップしてトランジ
スタQ16がONすると、トランジスタQ16にコレク
タ電流が流れてトランジスタQ2のベース電位を引き下
げる。そしてトランジスタQ2のコレクタ電流が増加す
る。そしてトランジスタQ3のコレクタ電流が増加す
る。そしてトランジスタQ5のベース電流が減少する。
そしてトランジスタQ5のエミッタ電流が減少する。そ
してトランジスタQ6のコレクタ電流が減少する。そし
てトランジスタQ13のベース電流が減少する。そして
トランジスタQ13のコレクタ電流が減少する、 とい
う動作になり、これによりトランジスタQ15のベース
電流が減り、トランジスタQ15の飽和に入る入り方が
弱くなる。When the output is clipped to the bottom without load and the transistor Q16 is turned on, a collector current flows through the transistor Q16 and the base potential of the transistor Q2 is lowered. Then, the collector current of the transistor Q2 increases. Then, the collector current of the transistor Q3 increases. Then, the base current of the transistor Q5 decreases.
Then, the emitter current of the transistor Q5 decreases. Then, the collector current of the transistor Q6 decreases. Then, the base current of the transistor Q13 decreases. Then, the operation is such that the collector current of the transistor Q13 decreases, which reduces the base current of the transistor Q15 and weakens the saturation of the transistor Q15.
【0039】これによって生じる効果は先ほどと同様で
ある。The effect produced by this is similar to the above.
【0040】図9に、さらに別の具体例を示す。これは
増幅装置回路全体のオーバーオールの帰還のかけ方がこ
れまでとは違って、入力の差動増幅器(トランジスタQ
2、Q3)のベースではなく、エミッタに戻している形
になっている。クリップ検出回路5については、今度は
下側、上側ともに、図4の形を採用している。FIG. 9 shows another specific example. The difference is that the overall feedback of the entire amplifier device circuit is different from before, and the input differential amplifier (transistor Q
It is in the form of returning to the emitter instead of the base of (2, Q3). Regarding the clip detection circuit 5, this time, the shape of FIG. 4 is adopted for both the lower side and the upper side.
【0041】今無負荷で出力が下側クリップしてトラン
ジスタQ15がONすると、トランジスタQ15にコレ
クタ電流が流れてトランジスタQ3のエミッタ電位を引
き下げる。そしてトランジスタQ3のコレクタ電流が減
少する。そしてトランジスタQ7のベース電流が減少す
る。そしてトランジスタQ7のコレクタ電流が減少す
る。そしてトランジスタQ11のベース電流が減少す
る。そしてトランジスタQ11のコレクタ電流が減少す
る、 という動作になり、これによりトランジスタQ1
3のベース電流が減り、トランジスタQ13の飽和に入
る入り方が弱くなる。 これに対して出力が上側クリッ
プした時は、トランジスタQ14がONになり、トラン
ジスタQ14のコレクタ電流が流れてトランジスタQ3
のエミッタ電位が引き上げられる。そしてトランジスタ
Q3のコレクタ電流が増加する。そしてトランジスタQ
7のベース電流が増加する。そしてトランジスタQ7の
コレクタ電流が増加する。そしてトランジスタQ10の
ベース電流が減少する。そしてトランジスタQ10のコ
レクタ電流が減少する、 という動作になり、これによ
り上側出力トランジスタQ12のベース電流が減り、ト
ランジスタQ12の飽和に入る入り方が弱くなる。When the output is clipped to the lower side with no load and the transistor Q15 is turned on, a collector current flows through the transistor Q15 and the emitter potential of the transistor Q3 is lowered. Then, the collector current of the transistor Q3 decreases. Then, the base current of the transistor Q7 decreases. Then, the collector current of the transistor Q7 decreases. Then, the base current of the transistor Q11 decreases. Then, the collector current of the transistor Q11 decreases, which causes the transistor Q1
The base current of No. 3 decreases, and the transistor Q13 enters the saturation mode weakly. On the other hand, when the output is clipped to the upper side, the transistor Q14 is turned on, the collector current of the transistor Q14 flows, and the transistor Q3
The emitter potential of is raised. Then, the collector current of the transistor Q3 increases. And transistor Q
7 base current increases. Then, the collector current of the transistor Q7 increases. Then, the base current of the transistor Q10 decreases. Then, the operation is such that the collector current of the transistor Q10 decreases, which reduces the base current of the upper output transistor Q12 and weakens the saturation of the transistor Q12.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、最大出力の低下や歪みの悪化を招くことなしに、無
負荷時のクリップ波形を、図7(b)に示すようにきれ
いにすることができ、不要放射などの問題を防ぐことが
できる。As described above , according to the present invention.
For example , the clip waveform under no load can be cleaned as shown in FIG. 7B without causing a decrease in maximum output and deterioration of distortion, and problems such as unnecessary radiation can be prevented.
【図1】本発明の電力増幅装置の実施の形態の構成を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a power amplification device of the present invention.
【図2】図1の構成をもう少し詳しく書いた回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of FIG. 1 in a little more detail.
【図3】図1の構成をもう少し詳しく書いた回路図であ
る。FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of FIG. 1 in a little more detail.
【図4】図1の構成をもう少し詳しく書いた回路図であ
る。FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of FIG. 1 in a little more detail.
【図5】図1の構成をもう少し詳しく書いた回路図であ
る。5 is a circuit diagram showing the configuration of FIG. 1 in a little more detail.
【図6】図1の具体的回路図である。FIG. 6 is a specific circuit diagram of FIG.
【図7】従来と本発明の動作を説明する波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of the related art and the present invention.
【図8】図1の具体的回路図である。FIG. 8 is a specific circuit diagram of FIG.
【図9】図1の具体的回路図である。9 is a specific circuit diagram of FIG. 1. FIG.
【図10】従来の電力増幅装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional power amplification device.
1・・・増幅回路、3・・・出力段回路、5・・・クリ
ップ回路、7、9、11、13・・・トタンジスタ、2
1、23、25、27・・・MOS FET。1 ... Amplifier circuit, 3 ... Output stage circuit, 5 ... Clip circuit, 7, 9, 11, 13 ... Transistor, 2
1, 23, 25, 27 ... MOS FET.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 嘉 東京都港区新橋3丁目3番9号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−226205(JP,A) 特開 平3−136506(JP,A) 特開 平8−279722(JP,A) 特開 昭59−79613(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03G 3/30 H03F 1/32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ka Wada 3-3-9 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo, Toshiba Abu E. Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-226205 (JP, A) ) JP-A-3-136506 (JP, A) JP-A-8-279722 (JP, A) JP-A-59-79613 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03G 3/30 H03F 1/32
Claims (10)
る制御端子を有する増幅手段と、 前記増幅手段の出力端子に入力端子が接続される出力手
段と、 前記出力手段の出力端子に入力端子が接続され、前記増
幅手段の制御端子に出力端子が接続されるクリップ検出
手段とを具備する電力増幅装置において、 前記出力手段の出力端子に負荷が接続されている場合は
該出力がクリップしても前記クリップ検出手段はそれを
検出せず、前記出力手段の出力端子に負荷が接続されて
いない場合は該出力がクリップすると前記クリップ検出
手段はそれを検出して、前記増幅手段の駆動能力を低減
させることを特徴とする電力増幅装置。1. An amplifying means having a control terminal capable of externally controlling the ability to drive a subsequent stage, an output means having an input terminal connected to an output terminal of the amplifying means, and an input terminal connected to an output terminal of the output means. In a power amplification device, which is connected and has a clip detection means in which an output terminal is connected to a control terminal of the amplification means, in the case where a load is connected to the output terminal of the output means, even if the output is clipped. The clip detecting means does not detect it, and when the output is clipped when the load is not connected to the output terminal of the output means, the clip detecting means detects it and reduces the driving capability of the amplifying means. A power amplification device characterized by:
力端子に第1の被制御端子が接続された第1の能動素子
を含み、 前記クリップ検出手段は、前記第1の能動素子と逆極性
で第2の被制御端子が前記第1の能動素子の制御端子に
接続され、制御端子が前記クリップ検出手段の前記入力
端子に接続され、第1の被制御端子が前記クリップ検出
手段の前記出力端子に接続された第2の能動素子を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。2. The output means includes a first active element in which a first controlled terminal is connected to the output terminal of the output means, and the clip detection means reverses the first active element. With polarity, the second controlled terminal is connected to the control terminal of the first active element, the control terminal is connected to the input terminal of the clip detecting means, and the first controlled terminal is the clip detecting means of the clip detecting means. The power amplification device according to claim 1, further comprising a second active element connected to the output terminal.
力端子に第1の被制御端子が接続された第3の能動素子
を含み、 前記クリップ検出手段は、前記第3の能動素子と同極性
で制御端子が前記第3の能動素子の制御端子に接続さ
れ、第2の被制御端子が前記クリップ検出手段の前記入
力端子に接続され、第1の被制御端子が前記クリップ検
出手段の前記出力端子に接続された第4の能動素子を含
むことを特徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。3. The output means includes a third active element in which a first controlled terminal is connected to the output terminal of the output means, and the clip detection means is the same as the third active element. With polarity, the control terminal is connected to the control terminal of the third active element, the second controlled terminal is connected to the input terminal of the clip detecting means, and the first controlled terminal is the clip detecting means of the clip detecting means. The power amplification device according to claim 1, further comprising a fourth active element connected to the output terminal.
段の前記入力端子に接続される第1の差動増幅器を含
み、 前記増幅手段の前記制御端子は前記第1の差動増幅器の
反転または非反転入力端子であることを特徴とする請求
項1に記載の電力増幅装置。4. The amplifying means includes a first differential amplifier having an input terminal connected to the input terminal of the amplifying means, and the control terminal of the amplifying means includes an inversion of the first differential amplifier. Alternatively, the power amplification device according to claim 1, wherein the power amplification device is a non-inverting input terminal.
段の前記入力端子に接続され、共通被制御端子抵抗を有
する第2の差動増幅器を含み、 前記増幅手段の前記制御端子は前記第2の差動増幅器を
構成する能動素子対のいずれかの第2の被制御端子であ
ることを特徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。5. The amplifying means includes a second differential amplifier having an input terminal connected to the input terminal of the amplifying means and having a common controlled terminal resistance, and the control terminal of the amplifying means includes the second differential amplifier. power amplifier according to claim 1, characterized in that the second controlled terminal of one of the active element pairs constituting a second differential amplifier.
段の前記入力端子に接続される第3の差動増幅器の出力
に接続され、被制御端子抵抗を有するカレントミラー回
路を含み、 前記増幅手段の前記制御端子は前記カレントミラー回路
を構成する能動素子の第2の被制御端子であることを特
徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。6. The amplifying means includes a current mirror circuit having an input terminal connected to an output of a third differential amplifier whose input terminal is connected to the input terminal of the amplifying means, the current mirror circuit having a controlled terminal resistance. The power amplifying apparatus according to claim 1, wherein the control terminal of the means is a second controlled terminal of an active element forming the current mirror circuit.
力端子にコレクタが接続された第1のトランジスタを含
み、 前記クリップ検出手段は、前記第1のトランジスタと逆
極性でエミッタが前記第1のトランジスタのベースに接
続され、ベースが前記クリップ検出手段の前記入力端子
に接続され、コレクタが前記クリップ検出手段の前記出
力端子に接続された第2のトランジスタを含むことを特
徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。7. The output means includes a first transistor whose collector is connected to the output terminal of the output means, and the clip detection means has a polarity opposite to that of the first transistor and an emitter of the first transistor. 2. A second transistor connected to the base of the transistor, the base of which is connected to the input terminal of the clip detecting means, and the collector of which is connected to the output terminal of the clip detecting means. The power amplification device according to.
力端子にコレクタが接続された第3のトランジスタを含
み、 前記クリップ検出手段は、前記第3のトランジスタと同
極性でベースが前記第3のトランジスタのベースに接続
され、エミッタが前記クリップ検出手段の前記入力端子
に接続され、コレクタが前記クリップ検出手段の前記出
力端子に接続された第4のトランジスタを含むことを特
徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。8. The output means includes a third transistor having a collector connected to the output terminal of the output means, and the clip detection means has the same polarity as the third transistor and a base of the third transistor. 4. A fourth transistor connected to the base of the transistor, the emitter of which is connected to the input terminal of the clip detecting means, and the collector of which is connected to the output terminal of the clip detecting means. The power amplification device according to.
段の前記入力端子に接続され、共通エミッタ抵抗を有す
る第4の差動増幅器を含み、 前記増幅手段の前記制御端子は前記第4の差動増幅器を
構成するトランジスタ対のいずれかのエミッタであるこ
とを特徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。Wherein said amplifying means has an input terminal connected to said input terminal of said amplifying means includes a fourth differential amplifier having a common emitter resistor, the control terminal of said amplifying means and the fourth The power amplification device according to claim 1, wherein the power amplification device is one of the emitters of a pair of transistors forming a differential amplifier.
手段の前記入力端子に接続される第5の差動増幅器の出
力に接続され、エミッタ抵抗を有するカレントミラー回
路を含み、 前記増幅手段の前記制御端子は前記カレントミラー回路
を構成するトランジスタのエミッタであることを特徴と
する請求項1に記載の電力増幅装置。10. The amplifying means includes a current mirror circuit having an emitter resistor connected to an output of a fifth differential amplifier whose input terminal is connected to the input terminal of the amplifying means. The power amplification device according to claim 1, wherein the control terminal is an emitter of a transistor forming the current mirror circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29147196A JP3447489B2 (en) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | Power amplifier |
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