JP6933798B2 - Switching amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチングアンプに関し、特に、歪み特性の改善に関する。 The present invention relates to a switching amplifier, and more particularly to an improvement in distortion characteristics.
音響信号を増幅するオーディオアンプとして、スイッチングアンプが広く用いられている。スイッチングアンプでは、入力信号のレベルに応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号が生成され、パルス幅変調信号に応じて半導体素子がスイッチングされる。このスイッチングによって得られる信号が低域通過フィルタによって平滑化され、負荷としてのスピーカに出力される。一般に、スイッチングアンプでは、半導体素子における損失が少ないという利点がある。 A switching amplifier is widely used as an audio amplifier that amplifies an acoustic signal. In the switching amplifier, a pulse width modulation signal whose pulse width changes according to the level of the input signal is generated, and the semiconductor element is switched according to the pulse width modulation signal. The signal obtained by this switching is smoothed by the low-pass filter and output to the speaker as a load. Generally, a switching amplifier has an advantage that a loss in a semiconductor element is small.
以下の特許文献1には、スイッチングアンプが記載されている。このスイッチングアンプは、周波数0から可聴周波数に及ぶ周波数帯で信号を増幅するDCアンプの後段に、DCアンプの出力電流に基づいてパルス幅変調信号を生成する回路が設けられている。このパルス幅変調信号生成回路の後段には、パルス幅変調信号に基づいてオンオフ動作するスイッチング出力回路が設けられている。スイッチング出力回路には半導体素子が用いられており、半導体素子のオンオフに応じてスイッチング出力回路から信号が出力される。また、特許文献2および3にはDCアンプが記載されている。
The following
特許文献1に示されているようなスイッチング出力回路には、信号を出力する動作に寄与する複数の半導体素子が用いられている。これら複数の半導体素子の特性にばらつきがあると、スイッチング出力回路の出力信号の歪みが大きくなることがある。
In a switching output circuit as shown in
本発明は、スイッチングアンプから出力される信号の歪みを抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress distortion of a signal output from a switching amplifier.
DCアンプと、前記DCアンプの後段に接続されたスイッチング増幅部と、を有するスイッチングアンプにおいて、前記DCアンプは、前記スイッチング増幅部との接続経路に現れるDCオフセット電圧を調整する可変抵抗器を備え、前記スイッチング増幅部は、パルス幅変調信号であって、前記DCアンプの出力信号に応じてパルス幅が定まるパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成部と、 前記パルス幅変調信号に基づいてオンオフ動作するスイッチング回路と、を備えることを特徴とする。 In a switching amplifier having a DC amplifier and a switching amplification unit connected to a subsequent stage of the DC amplifier, the DC amplifier includes a variable resistor that adjusts a DC offset voltage that appears in a connection path with the switching amplification unit. The switching amplification unit is based on a pulse width modulation signal generation unit that generates a pulse width modulation signal that is a pulse width modulation signal and whose pulse width is determined according to the output signal of the DC amplifier, and a pulse width modulation signal. It is characterized by including a switching circuit that operates on and off.
望ましくは、前記接続経路に現れるDCオフセット電圧は、前記スイッチング回路の出力信号に含まれる歪みに応じて定められている。 Desirably, the DC offset voltage appearing in the connection path is determined according to the distortion included in the output signal of the switching circuit.
望ましくは、前記パルス幅変調信号生成部は、前記DCアンプの出力信号に応じて出力値を保持する出力保持部と、 前記出力保持部からの出力値と基準値との相違に応じてハイまたはローが定まる信号を前記パルス幅変調信号として出力する比較部と、を備え、前記スイッチング回路は、直列に接続され交互にオンオフされる2つのスイッチング素子と、 前記パルス幅変調信号のレベルに応じて各前記スイッチング素子をオンオフ制御する駆動回路と、を備え、2つの前記スイッチング素子の接続点から信号を出力する。 Desirably, the pulse width modulation signal generation unit is high or high depending on the difference between the output holding unit that holds the output value according to the output signal of the DC amplifier and the output value and the reference value from the output holding unit. The switching circuit includes two switching elements connected in series and alternately turned on and off, and a comparison unit that outputs a low-determined signal as the pulse width-modulated signal, depending on the level of the pulse-width-modulated signal. A drive circuit for on / off control of each of the switching elements is provided, and a signal is output from a connection point of the two switching elements.
望ましくは、前記DCアンプは、第1回路ユニットおよび第2回路ユニットと、前記第1回路ユニットから出力された信号、および前記第2回路ユニットから出力された信号を、シングル出力信号に変換し、前記スイッチング増幅部に出力する変換回路と、を備え、前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットのそれぞれは、前記DCアンプの第1入力端子に接続された第1エミッタフォロワと、前記DCアンプの第2入力端子に接続された第2エミッタフォロワと、前記第1エミッタフォロワの出力経路にベースが接続され、前記第2エミッタフォロワの出力経路にエミッタが接続され、コレクタから信号が出力される本体トランジスタと、前記第1エミッタフォロワの出力経路と直流電圧源との間に設けられ、直列に接続された第1抵抗器および第2抵抗器と、前記第1抵抗器および前記第2抵抗器の直列接続点に接続された定電圧発生器と、を備え、前記第1回路ユニットにおける前記第1エミッタフォロワおよび前記第2エミッタフォロワを構成する各トランジスタのコレクタに至る経路が、前記第2回路ユニットにおける前記直列接続点に接続され、 前記第2回路ユニットにおける前記第1エミッタフォロワおよび前記第2エミッタフォロワを構成する各トランジスタのコレクタに至る経路が、前記第1回路ユニットにおける前記直列接続点に接続され、前記第1回路ユニットにおける前記第1エミッタフォロワの出力経路、および、前記第2回路ユニットにおける前記第1エミッタフォロワの出力経路に、前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットに対するバイアス設定回路であって、前記可変抵抗器を含むバイアス設定回路が設けられていることを特徴とする。 Desirably, the DC amplifier converts the first circuit unit and the second circuit unit, the signal output from the first circuit unit, and the signal output from the second circuit unit into a single output signal. A conversion circuit that outputs to the switching amplification unit is provided, and each of the first circuit unit and the second circuit unit has a first emitter follower connected to a first input terminal of the DC amplifier and the DC amplifier. The base is connected to the output path of the first emitter follower and the second emitter follower connected to the second input terminal of the above, the emitter is connected to the output path of the second emitter follower, and a signal is output from the collector. The first resistor and the second resistor provided between the main body transistor, the output path of the first emitter follower, and the DC voltage source and connected in series, the first resistor, and the second resistor. The second circuit includes a constant voltage generator connected to the series connection point of the above, and a path to the collector of each transistor constituting the first emitter follower and the second emitter follower in the first circuit unit. The path connected to the series connection point in the unit and reaching the collectors of the first emitter follower and the transistors constituting the second emitter follower in the second circuit unit is connected to the series connection point in the first circuit unit. Bias settings for the first circuit unit and the second circuit unit are set in the output path of the first emitter follower in the first circuit unit and the output path of the first emitter follower in the second circuit unit. The circuit is characterized in that a bias setting circuit including the variable resistor is provided.
望ましくは、前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットのそれぞれは、前記可変抵抗器と、前記第1エミッタフォロワを構成するトランジスタのエミッタに至る経路にエミッタが接続され、前記本体トランジスタのベースに至る経路にコレクタが接続された補助トランジスタと、を備え、前記可変抵抗器は摺動子を有し、一端と前記摺動子との間の抵抗値、および他端と前記摺動子との間の抵抗値が、摺動子の位置に応じて可変であり、前記可変抵抗器の一端が前記補助トランジスタのコレクタに接続されており、前記可変抵抗器の摺動子が前記補助トランジスタのベースに接続されており、前記第1回路ユニットにおける前記可変抵抗器の他端と、前記第2回路ユニットにおける前記可変抵抗器の他端とが接続されており、各前記補助トランジスタおよび各前記可変抵抗器が、前記バイアス設定回路を構成することを特徴とする。 Desirably, each of the first circuit unit and the second circuit unit has an emitter connected to the path leading to the variable resistor and the emitter of the transistor constituting the first emitter follower, and is connected to the base of the main body transistor. The variable resistor includes an auxiliary transistor to which a collector is connected to the path leading to the transistor, and the variable resistor has a slider, a resistance value between one end and the slider, and the other end and the slider. The resistance value between them is variable according to the position of the slider, one end of the variable resistor is connected to the collector of the auxiliary transistor, and the slider of the variable resistor is the base of the auxiliary transistor. The other end of the variable resistor in the first circuit unit and the other end of the variable resistor in the second circuit unit are connected to each auxiliary transistor and each variable resistor. The device comprises the bias setting circuit.
望ましくは、前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットのそれぞれは、前記第1エミッタフォロワが備えるトランジスタのエミッタに至る経路にエミッタが接続され、前記本体トランジスタのベースに至る経路にコレクタが接続された補助トランジスタを備え、前記スイッチングアンプは、前記第1回路ユニットにおける前記補助トランジスタのベースと前記第2回路ユニットにおける前記補助トランジスタのベースとの間に設けられたバイアス電圧源を備え、前記可変抵抗器は、両端の抵抗値が可変であり、前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットのそれぞれにおいては、前記第1エミッタフォロワが備えるトランジスタのエミッタに至る経路に前記可変抵抗器が設けられており、各前記補助トランジスタ、各前記可変抵抗器および前記バイアス電圧源が、前記バイアス設定回路を構成する。 Desirably, each of the first circuit unit and the second circuit unit has an emitter connected to a path leading to the emitter of the transistor included in the first emitter follower, and a collector connected to a path leading to the base of the main body transistor. The switching amplifier includes a bias voltage source provided between the base of the auxiliary transistor in the first circuit unit and the base of the auxiliary transistor in the second circuit unit, and the variable resistor. The resistance value of both ends of the device is variable, and in each of the first circuit unit and the second circuit unit, the variable resistor is provided in the path leading to the emitter of the transistor included in the first emitter follower. Each of the auxiliary transistors, the variable resistor, and the bias voltage source constitutes the bias setting circuit.
望ましくは、前記直流電圧源は、前記スイッチングアンプの電力供給源であり、前記スイッチングアンプは、前記スイッチング増幅部にスピーカが接続されるパワーアンプである。 Desirably, the DC voltage source is a power supply source of the switching amplifier, and the switching amplifier is a power amplifier in which a speaker is connected to the switching amplification unit.
本発明によれば、スイッチングアンプから出力される信号の歪みを抑制することができる。 According to the present invention, distortion of the signal output from the switching amplifier can be suppressed.
(1)スイッチングパワーアンプの構成
図1には本発明の実施形態に係るスイッチングパワーアンプの構成が示されている。スイッチングパワーアンプは、アンプ入力端子0、DCアンプ10、DCアンプ10の後段に接続されたスイッチング増幅部38、スイッチング増幅部38が出力する信号をDCアンプ10に負帰還する負帰還回路34、およびアンプ出力端子4を備えている。アンプ入力端子0には、音源装置であるCDプレーヤ、チューナ、音楽再生機能付きの携帯情報端末等が接続され、音源装置から出力された音響信号がアンプ入力端子0に入力される。また、アンプ出力端子4と接地導体との間には、負荷としてスピーカ32が接続されている。スピーカ32は、スイッチングパワーアンプによって増幅された音響信号に基づく音声を再生する。
(1) Configuration of Switching Power Amplifier FIG. 1 shows a configuration of a switching power amplifier according to an embodiment of the present invention. The switching power amplifier includes an amplifier input terminal 0, a
DCアンプ10は、第1入力端子1、第2入力端子2およびDCアンプ出力端子3を備えている。第1入力端子1はアンプ入力端子0に接続されている。DCアンプ10は、第1入力端子1に入力された信号を同相で増幅し、DCアンプ出力端子3からスイッチング増幅部38に出力する。第2入力端子2には負帰還回路34が接続されている。後述のように、第2入力端子2には負帰還回路34から帰還信号が入力される。DCアンプ10は、第2入力端子2に入力された信号を逆相で増幅し、DCアンプ出力端子3からスイッチング増幅部38に出力する。DCアンプ10は、0周波数から可聴周波数に至る周波数帯域の信号を増幅する。
The
スイッチング増幅部38は、PWM信号生成部12、スイッチング回路18、および低域通過フィルタ30を備えている。PWMはPuls Width Modulation、すなわち、パルス幅変調の略称である。PWM信号生成部12は、キャパシタ14および比較器16を備えている。比較器16の比較端子Cは、DCアンプ出力端子3に接続されている。比較器16の基準端子Sは接地導体に接続されている。キャパシタ14は比較端子Cと接地導体との間に接続されている。
The
キャパシタ14は、DCアンプ10の出力電流に応じて電荷を蓄積する。これによって、キャパシタ14は、DCアンプ10の出力電流に応じた電圧を充電し、その充電電圧が比較器16の比較端子Cに入力される。このように、キャパシタ14は、DCアンプ10の出力信号としての出力電流に応じて出力値としての電圧を保持する出力保持部としての機能を有している。キャパシタ14の代わりに、出力保持部としての機能を有する電気回路素子または電子回路が用いられてもよい。
The
比較器16は比較部としての機能を有し、キャパシタ14の充電電圧(出力保持部の出力値)と基準電位(基準値)との相違に応じてハイまたはローが定まるPWM信号をスイッチング回路18に出力する。すなわち、比較器16は、比較端子Cの電位(比較電位)が基準電位よりも大きいときにハイ電圧をスイッチング回路18に出力し、比較電位が基準電位以下であるときは、ロー電圧をスイッチング回路18に出力する。
The
図1に示される回路では、比較端子Cにはキャパシタ14における非接地側の端子が接続されており、比較端子Cは接地導体に接続されている。したがって、比較器16は、キャパシタ14の非接地端子の電位が正である場合にハイ電圧Hをスイッチング回路18に出力し、キャパシタ14の非接地端子が基準電位0または負である場合にロー電圧Lをスイッチング回路18に出力する。なお、基準電位は0でなくてもよい。この場合、比較器16の基準端子Sと接地導体との間には基準電位を発生するツェナーダイオード等の半導体素子、直流電圧源等の定電圧発生器が接続される。
In the circuit shown in FIG. 1, the comparison terminal C is connected to the terminal on the non-grounded side of the
このような構成によって、比較器16はDCアンプ10の出力信号の電圧がパルス幅に反映されたPWM信号をスイッチング回路18に出力する。すなわち、DCアンプ10の出力信号の電圧が0よりも大きいときに、PWM信号の電圧値はハイ電圧Hとなり、DCアンプ10の出力信号のレベルが0以下であるときに、PWM信号の電圧値はロー電圧Hとなる。
With such a configuration, the
スイッチング回路18は、駆動回路20、第1電界効果トランジスタ22(第1FET22)および第2電界効果トランジスタ24(第2FET24)を備えている。第1FET22のゲートおよび第2FET24のゲートは駆動回路20に接続されている。第1FET22のドレインは第1直流電圧源E1の正極に接続されている。第2FET24のソースは第2直流電圧源E2の負極に接続されている。第1FET22のソースおよび第2FET24のドレインは共通に接続され、第1FET22および第2FET24の接続点に低域通過フィルタ30および負帰還回路34が接続されている。第1直流電圧源E1の負極および第2直流電圧源E2の正極は接地導体に接続されている。これらの直流電圧源は、スイッチングパワーアンプの電力供給源として、DCアンプ10、PWM信号生成部12、および駆動回路20に直流電力を供給してもよい。
The switching
駆動回路20は、第1FET22および第2FET24のそれぞれのゲートの電圧を制御し、第1FET22および第2FET24をオンまたはオフに制御する。FETがオンであるとはドレインソース間が導通している状態をいい、オフであるとはドレインソース間が開放している状態をいう。第1FET22および第2FET24は、直列に接続され交互にオンオフされるスイッチング素子である。すなわち、駆動回路20はPWM信号がハイ電圧を示すときに、第1FET22をオンとし第2FET24をオフとする。また、駆動回路20はPWM信号がロー電圧を示すときに、第1FET22をオフとし第2FET24をオンとする。
The
第1FET22がオンとなり第2FET24がオフとなったときは、第1直流電圧源E1から第1FET22に電流が流れ、スイッチング回路18から低域通過フィルタ30および負帰還回路34に電流が流出する。第1FET22がオフとなり第2FET24がオンになったときは、低域通過フィルタ30および負帰還回路34からスイッチング回路18に電流が流入し、第2FET24から第2直流電圧源E2に電流が流れる。これによって、スイッチング回路18から低域通過フィルタ30および負帰還回路34には、DCアンプ10の出力信号の電圧に応じたパルス幅を有するPWM信号が出力される。
When the
このように、スイッチング回路18は、直列に接続され交互にオンオフされる2つのスイッチング素子としての第1FET22および第2FET24と、パルス幅変調信号のレベルに応じて各FETをオンオフ制御する駆動回路20とを備え、第1FET22と第2FET24との接続点からPWM信号を出力する。スイッチング素子としては、FETの代わりにバイポーラトランジスタ等、その他の半導体素子が用いられてもよい。
In this way, the switching
低域通過フィルタ30の出力端子はアンプ出力端子4に接続されている。スピーカ32は、スイッチングパワーアンプの外側に設けられており、アンプ出力端子4と接地導体との間に着脱自在となっている。
The output terminal of the low-
低域通過フィルタ30は、スイッチング回路18から出力されたPWM信号に対し、低域通過フィルタ処理を施して音響信号を再生し、スピーカ32に出力する。スピーカ32は音響信号に応じた音声を再生する。
The low-
スイッチング回路18および低域通過フィルタ30の接続点と第2入力端子2との間には負帰還回路34が接続されている。負帰還回路34は、第1帰還抵抗器Ra、第2帰還抵抗器Rb、および帰還回路キャパシタ36を備えている。第1帰還抵抗器Raは、スイッチング回路18および低域通過フィルタ30の接続点と第2入力端子2との間に接続されている。第1帰還抵抗器Raの第2入力端子2側の一端と接地導体との間には、第2帰還抵抗器Rbおよび帰還回路キャパシタ36が並列に接続されている。第1帰還抵抗器Raおよび第2帰還抵抗器Rbは、スイッチング回路18の出力電圧を分圧して第2入力端子2に出力する分圧回路を構成し、第1帰還抵抗器Raおよび帰還回路キャパシタ36は、スイッチング回路18の出力電圧に対して低域通過フィルタ処理を施す低域通過フィルタを構成する。
A
このように、負帰還回路34は、スイッチング回路18の出力電圧に対して低域通過フィルタ処理を施すと共に、その電圧を所定の割合で分圧し、帰還信号として第2入力端子2に出力する。これによって、スイッチング回路18から低域通過フィルタ30に出力される電圧の一部がDCアンプ10に帰還される。このような負帰還回路34を設けない場合において、第1入力端子1から低域通過フィルタ30に至るまでの利得が十分大きい場合には、負帰還回路34が設けられたときの利得は、スイッチング回路18の出力電圧を第2入力端子2に帰還する割合によって定まる。
In this way, the
(2)音響信号の歪み
スイッチングパワーアンプからスピーカ32に出力される音響信号の歪みについて説明する。スイッチング回路18が備える第1FET22および第2FET24の特性にばらつきがあると、音響信号に歪みが生じる。例えば、第1FET22のゲートに出力される電圧と第2FET24のゲートに出力される電圧が同一値であるという条件の下、第1FET22のドレインおよびソースに流れる電流と、第2FET24のドレインおよびソースに流れる電流に相違がある場合、音響信号の正負の値に不釣り合いが生じ、スイッチングパワーアンプから出力される音響信号に歪みが生じる。
(2) Distortion of acoustic signal Distortion of the acoustic signal output from the switching power amplifier to the
また、アンプ入力端子0に信号が入力されていない場合、理想的にはDCアンプ10がスイッチング増幅部38に出力する電圧は0である。しかし、DCアンプ10が備える各トランジスタの状態によっては、DCアンプ10がスイッチング増幅部38にDCオフセット電圧を出力することがある。DCアンプ10からスイッチング増幅部38にDCオフセット電圧が出力されると、PWM信号のパルス幅に誤差が生じる。すなわち、DCオフセット電圧が正である場合には、PWM信号がハイ電圧となる時間幅が長くなるような誤差が生じる。これによって、第1FET22に流れる電流と第2FET24に流れる電流との間に不釣り合いが生じ、さらにはスイッチングパワーアンプから出力される音響信号の正負の値に不釣り合いが生じて、その音響信号に歪みが生じる。
Further, when no signal is input to the amplifier input terminal 0, ideally, the voltage output by the
本実施形態に係るDCアンプ10は、スイッチング増幅部38に出力されるDCオフセット電圧を調整するための可変抵抗器を備えている。そこで、後述のように、第1FET22および第2FET24の特性ばらつきによって音響信号に生じる歪みと、DCオフセット電圧によって音響信号に生じる歪みとが互いに抑制し合うように、可変抵抗器の抵抗値の調整によってDCオフセット電圧が調整される。なお、FETの特性ばらつきによって音響信号に生じる歪みが十分小さい場合には、DCオフセット電圧は0または0近傍に調整されてもよい。
The
このように、スイッチングパワーアンプでは、DCアンプ10とスイッチング増幅部38との接続経路に現れるDCオフセット電圧を調整する可変抵抗器をDCアンプ10が備えており、この接続経路に現れるDCオフセット電圧が、可変抵抗器の抵抗値の調整によってスイッチング回路18の出力信号に含まれる歪みに応じて定められている。
As described above, in the switching power amplifier, the
(3)DCアンプの構成
(3−1)DCアンプの構成の概要
図2にはDCアンプ10の構成が具体的に示されている。図1に示されている構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。DCアンプ10は、前段回路101および後段回路102を備えている。前段回路101は、第1入力端子1から入力された音響信号を、位相を反転して増幅して、後段回路102が備える後段入力端子6および後段入力端子7に出力する。前段回路101は第2入力端子2から入力された音響信号を、同位相で増幅して後段入力端子6および後段入力端子7に出力する。
(3) Configuration of DC amplifier (3-1) Outline of configuration of DC amplifier FIG. 2 shows the configuration of the
後段回路102は後段入力端子6から入力された音響信号を、位相を反転して増幅し、DCアンプ出力端子3に出力する。同様に、後段回路102は後段入力端子7から入力された音響信号を、位相を反転して増幅し、DCアンプ出力端子3に出力する。DCアンプ出力端子3には、スイッチング増幅部38が接続され、スイッチング増幅部38にはスピーカ32が接続されている。
The latter-
このような構成によって、第1入力端子1に入力された音響信号と同位相の音響信号がスイッチング増幅部38に出力され、第2入力端子2に入力された音響信号と逆位相の音響信号がスイッチング増幅部38に出力される。スイッチング増幅部38は、音響信号を増幅してスピーカ32に出力する。
With such a configuration, an acoustic signal having the same phase as the acoustic signal input to the
(3−2)前段回路の構成
前段回路101は、互いに相補的となり得る第1回路ユニット40および第2回路ユニット42を備えている。2つの回路が互いに相補的であるとは、構造の上で対称な位置に現れるバイアス電圧が同一値かつ逆極性であり、構造の上で対称な経路に流れるバイアス電流が同一値かつ逆向きであるような関係をいう。相補的な2つの回路が接続される各節点の電位は理想的には0である。第1回路ユニット40および第2回路ユニット42には、可変抵抗器R11およびR13を除き、互いに相補的な半導体素子および同一抵抗値の抵抗器(抵抗素子)が用いられている。
(3-2) Configuration of Pre-Stage Circuit The
第1回路ユニット40は、トランジスタQ1、Q3、Q5、Q7、抵抗器R1、R14、R16、可変抵抗器R11、およびツェナーダイオードD3を備えている。第2回路ユニット42は、トランジスタQ2、Q4、Q6、Q8、抵抗器R2、R15、R17、可変抵抗器R13、およびツェナーダイオードD4を備えている。トランジスタQ1、Q4、Q5およびQ8はPNP型であり、トランジスタQ2、Q3、Q6およびQ7はNPN型である。
The
可変抵抗器R11およびR13は、線状の抵抗材料と、この抵抗材料に接触しながらスライド可能な摺動子を備えている。これらの可変抵抗器の両端の抵抗値は、線状の抵抗材料の抵抗値Rで一定である。これらの可変抵抗器の一端と摺動子との間の抵抗値はkRであり、他端と摺動子との間の抵抗値は(1−k)Rである。ただし、kは摺動子のスライド位置に応じて定まる0以上1以下の数である。このように、可変抵抗器の一端と摺動子との間の抵抗値、および可変抵抗器の他端と摺動子との間の抵抗値は、摺動子の位置に応じて可変である。摺動子を有する可変抵抗器は、当業者の間でポテンショメータと称されることがある。 The variable resistors R11 and R13 include a linear resistor material and a slider that can slide while in contact with the resistor material. The resistance values at both ends of these variable resistors are constant with the resistance value R of the linear resistance material. The resistance value between one end of these variable resistors and the slider is kR, and the resistance value between the other end and the slider is (1-k) R. However, k is a number of 0 or more and 1 or less, which is determined according to the slide position of the slider. As described above, the resistance value between one end of the variable resistor and the slider and the resistance value between the other end of the variable resistor and the slider are variable depending on the position of the slider. .. Variable resistors with sliders are sometimes referred to by those skilled in the art as potentiometers.
第1回路ユニット40の回路構成について説明する。トランジスタQ1のベースは第1入力端子1に接続されている。トランジスタQ1のエミッタは、トランジスタQ3のエミッタに接続されている。トランジスタQ3のコレクタは、トランジスタQ7のベースに接続されている。トランジスタQ3のコレクタには可変抵抗器R11の一端が接続され、トランジスタQ3のベースには可変抵抗器R11の摺動子が接続されている。
The circuit configuration of the
トランジスタQ5のベースは第2入力端子2に接続されている。トランジスタQ5のエミッタには、抵抗器R1の一端が接続され他端はトランジスタQ7のエミッタに接続されている。トランジスタQ7のコレクタには後述する第3回路ユニット44のバイアスダイオードD1のカソードが接続され、バイアスダイオードD1のアノードと直流電圧源E1の正極との間には後述する第3回路ユニット44の抵抗器R3が接続されている。
The base of the transistor Q5 is connected to the
直流電圧源E1の負極は接地導体に接続されている。直流電圧源E1の正極とトランジスタQ7のベースとの間には、直列接続された抵抗器R16およびR14が接続されている。抵抗器R16およびR14の直列接続点にはツェナーダイオードD3のカソードが接続され、ツェナーダイオードD3のアノードは接地導体に接続されている。 The negative electrode of the DC voltage source E1 is connected to the ground conductor. Resistors R16 and R14 connected in series are connected between the positive electrode of the DC voltage source E1 and the base of the transistor Q7. The cathode of the Zener diode D3 is connected to the series connection point of the resistors R16 and R14, and the anode of the Zener diode D3 is connected to the ground conductor.
第2回路ユニット42の回路構成について説明する。トランジスタQ2のベースは第1入力端子1に接続されている。トランジスタQ2のエミッタは、トランジスタQ4のエミッタに接続されている。トランジスタQ4のコレクタは、トランジスタQ8のベースに接続されている。トランジスタQ4のコレクタには可変抵抗器R13の一端が接続され、トランジスタQ4のベースには可変抵抗器R13の摺動子が接続されている。
The circuit configuration of the
トランジスタQ6のベースは第2入力端子2に接続されている。トランジスタQ6のエミッタには、抵抗器R2の一端が接続され他端はトランジスタQ8のエミッタに接続されている。トランジスタQ8のコレクタには後述する第4回路ユニット46のバイアスダイオードD2のアノードが接続され、バイアスダイオードD2のカソードと直流電圧源E2の負極との間には後述する第4回路ユニット46の抵抗器R4が接続されている。
The base of the transistor Q6 is connected to the
直流電圧源E2の正極は接地導体に接続されている。直流電圧源E2の負極とトランジスタQ8のベースとの間には、直列接続された抵抗器R17およびR15が接続されている。抵抗器R17およびR15の直列接続点にはツェナーダイオードD4のアノードが接続され、ツェナーダイオードD4のカソードは接地導体に接続されている。 The positive electrode of the DC voltage source E2 is connected to the ground conductor. Resistors R17 and R15 connected in series are connected between the negative electrode of the DC voltage source E2 and the base of the transistor Q8. The anode of the Zener diode D4 is connected to the series connection point of the resistors R17 and R15, and the cathode of the Zener diode D4 is connected to the ground conductor.
第1回路ユニット40と第2回路ユニット42との接続について説明する。第1回路ユニット40が備える可変抵抗器R11の下端(トランジスタQ3のコレクタ側とは反対側の一端)は、第2回路ユニット42が備える可変抵抗器R13の上端(トランジスタQ4のコレクタ側とは反対側の一端)に接続されている。第1回路ユニット40が備えるトランジスタQ1およびQ5のそれぞれのコレクタは、第2回路ユニット42が備えるツェナーダイオードD4のアノードに接続されている。第2回路ユニット42が備えるトランジスタQ2およびQ6のそれぞれのコレクタは、第1回路ユニット40が備えるツェナーダイオードD3のカソードに接続されている。
The connection between the
(3−3)前段回路が備える各トランジスタのバイアス
前段回路101が備える各トランジスタのバイアスについて説明する。以下の説明では、各抵抗器に付された符号は各抵抗器の抵抗値を表すものとする。また、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42が互いに相補的となり、第1入力端子1および第2入力端子2に現れるDCオフセット電圧が0となるように各可変抵抗器の摺動子の位置が調整された基本状態が成立しているものとする。
(3-3) Bias of each transistor included in the pre-stage circuit The bias of each transistor included in the
各トランジスタのバイアスは、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42の相補性、各トランジスタのベースエミッタ間電圧が一般的な値であること、ツェナーダイオードD3およびD4に現れる端子間電圧が一定であること等の条件下で定まる。ここでは、各トランジスタのバイアスとして、コレクタ電流、エミッタ電流およびベース電流について説明する。また、PNPトランジスタについてはエミッタベース間電圧と称されることもあるが、表現を簡略化するため、ここではベースエミッタ間電圧に表現を統一する。
The bias of each transistor is the complementarity of the
最初にトランジスタQ1〜Q4のそれぞれのベースエミッタ間電圧に着目する。トランジスタQ3のベースと、トランジスタQ4のベースとの間の電圧Vaは、トランジスタQ3、Q1、Q2およびQ4のベースエミッタ間電圧を加算合計したものとなる。すなわち、トランジスタQ4のベースを基準としたエミッタの電圧、トランジスタQ2のエミッタを基準としたベースの電圧、トランジスタQ1のベースを基準としたエミッタの電圧、および、トランジスタQ3のエミッタを基準としたベースの電圧を加算合計したものが電圧Vaである。 First, pay attention to the voltage between the base and emitter of each of the transistors Q1 to Q4. The voltage Va between the base of the transistor Q3 and the base of the transistor Q4 is the sum of the base-emitter voltages of the transistors Q3, Q1, Q2 and Q4. That is, the voltage of the emitter based on the base of the transistor Q4, the voltage of the base based on the emitter of the transistor Q2, the voltage of the emitter based on the base of the transistor Q1, and the voltage of the base based on the emitter of the transistor Q3. The sum of the voltages is the voltage Va.
図2では、可変抵抗器R11のうち摺動子より上側の部分が抵抗部R11aとして示され、摺動子より下側の部分が抵抗部R11bとして示されている。また、可変抵抗器R13のうち摺動子より下側の部分が抵抗部R13aとして示され、摺動子より上側の部分が抵抗部R13bとして示されている。さらに、抵抗部R11bおよびR13bが直列に接続された部分が抵抗部R12として示されている。 In FIG. 2, the portion of the variable resistor R11 above the slider is shown as the resistance portion R11a, and the portion below the slider is shown as the resistance portion R11b. Further, the portion of the variable resistor R13 below the slider is indicated as the resistance portion R13a, and the portion above the slider is indicated as the resistance portion R13b. Further, the portion where the resistance portions R11b and R13b are connected in series is shown as the resistance portion R12.
一般に、トランジスタのベースエミッタ間電圧Vbeは0.6V〜0.7Vであり変化が小さい。これによって抵抗部R12には、Ia=Va/R12=4・Vbe/R12の電流が流れる。すなわち、抵抗部R12に流れる電流Iaは(数1)に従って定まる。 Generally, the base-emitter voltage Vbe of a transistor is 0.6V to 0.7V, and the change is small. As a result, a current of Ia = Va / R12 = 4 · Vbe / R12 flows through the resistor portion R12. That is, the current Ia flowing through the resistance portion R12 is determined according to (Equation 1).
(数1)Ia=4・Vbe/R12 (Equation 1) Ia = 4 · Vbe / R12
トランジスタQ3およびQ4のベースに流れる電流は微小であるため、抵抗部R11aおよびR13aには、抵抗部R12に流れる電流Iaとほぼ同一値の電流が流れる。したがって、抵抗部R11a、R12およびR13aの直列接続部分の電圧降下が定まり、トランジスタQ7のベースとトランジスタQ8のベースとの間の電圧Vbが定まる。すなわち、電圧Vbは(数2)に従って定まる。 Since the current flowing through the bases of the transistors Q3 and Q4 is very small, a current having substantially the same value as the current Ia flowing through the resistance portion R12 flows through the resistance portions R11a and R13a. Therefore, the voltage drop of the series connection portion of the resistors R11a, R12 and R13a is determined, and the voltage Vb between the base of the transistor Q7 and the base of the transistor Q8 is determined. That is, the voltage Vb is determined according to (Equation 2).
(数2)Vb=(R11a+R12+R13a)・Ia
=4・Vbe・(R11a+R12+R13a)/R12
(Equation 2) Vb = (R11a + R12 + R13a) · Ia
= 4 · Vbe · (R11a + R12 + R13a) / R12
このように、トランジスタQ1〜Q4、抵抗部R11a、R12およびR13aは、トランジスタQ7のベースとトランジスタQ8のベースとの間の電圧Vbを安定化させる電圧安定化回路を構成している。 As described above, the transistors Q1 to Q4 and the resistors R11a, R12 and R13a form a voltage stabilizing circuit for stabilizing the voltage Vb between the base of the transistor Q7 and the base of the transistor Q8.
次にトランジスタQ5〜Q8のそれぞれのベースエミッタ間電圧に着目する。トランジスタQ7、Q5、Q6およびQ8のそれぞれのベースエミッタ間電圧もまた、0.6V〜0.7Vであり変化が小さい。さらに、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42が互いに相補的であり、第2入力端子2の電位(接地導体を基準とした電圧)が0であるとすれば、抵抗器R1およびR2のそれぞれに印加される電圧Vrは等しくなり、Vr=Vb/2−2・Vbeである。すなわち、抵抗器R1およびR2のそれぞれに印加される電圧Vrは(数3)に従って定まる。
Next, pay attention to the voltage between the bases and emitters of the transistors Q5 to Q8. The base-emitter voltage of each of the transistors Q7, Q5, Q6 and Q8 is also 0.6V to 0.7V, and the change is small. Further, assuming that the
(数3)Vr=Vb/2−2・Vbe (Equation 3) Vr = Vb / 2-2 ・ Vbe
ここで、電圧Vbは(数2)に従って定まる値である。抵抗器R1およびR2の抵抗値は等しいため、これらに流れる電流は等しく、Vr/R1=Vr/R2である。この電流は、トランジスタQ5〜Q8のエミッタ電流Ieに等しい。 Here, the voltage Vb is a value determined according to (Equation 2). Since the resistance values of the resistors R1 and R2 are equal, the currents flowing through them are equal, and Vr / R1 = Vr / R2. This current is equal to the emitter current Ie of the transistors Q5 to Q8.
したがって、トランジスタQ5〜Q8のエミッタ電流Ieは(数4)に従って定まる。 Therefore, the emitter currents Ie of the transistors Q5 to Q8 are determined according to (Equation 4).
(数4)Ie=(Vb/2−2・Vbe)/R1=(Vb/2−2・Vbe)/R2 (Equation 4) Ie = (Vb / 2-2 ・ Vbe) / R1 = (Vb / 2-2 ・ Vbe) / R2
なお、トランジスタQ5〜Q8のコレクタ電流Icは、それぞれのエミッタ電流Ieにほぼ等しい。すなわち、Ic=Ieと考えてよい。 The collector currents Ic of the transistors Q5 to Q8 are substantially equal to the respective emitter currents Ie. That is, Ic = Ie may be considered.
次に、ツェナーダイオードD3およびD4に現れる端子間電圧に着目し、トランジスタQ1〜Q4のコレクタ電流およびエミッタ電流について説明する。ツェナーダイオードD3には、直流電圧源E1の正極から抵抗器R16を介して逆方向バイアス電圧が与えられる。ダイオードD3は定電圧発生器として機能し、端子間にカソード側を正として一定の電圧Vz3が現れる。ツェナーダイオードD4には、直流電圧源E2の負極から抵抗器R17を介して逆方向バイアス電圧が与えられる。ダイオードD4は定電圧発生器として機能し、端子間にアノード側を負として一定の電圧Vz4が現れる。 Next, focusing on the inter-terminal voltage appearing in the Zener diodes D3 and D4, the collector current and the emitter current of the transistors Q1 to Q4 will be described. A reverse bias voltage is applied to the Zener diode D3 from the positive electrode of the DC voltage source E1 via the resistor R16. The diode D3 functions as a constant voltage generator, and a constant voltage Vz3 appears between the terminals with the cathode side as positive. A reverse bias voltage is applied to the Zener diode D4 from the negative electrode of the DC voltage source E2 via the resistor R17. The diode D4 functions as a constant voltage generator, and a constant voltage Vz4 appears between the terminals with the anode side as negative.
第1回路ユニット40および第2回路ユニット42は互いに相補的であるため、トランジスタQ7のベースの電位、すなわち、トランジスタQ3のコレクタの電位はVb/2である。ツェナーダイオードD3のカソードの電位はVz3であるため、ツェナーダイオードD3のカソードとトランジスタQ3のコレクタとの間に接続された抵抗R14に流れる電流I14が(数5)に従って定まる。
Since the
(数5)I14=(Vz3−Vb/2)/R14 (Equation 5) I14 = (Vz3-Vb / 2) / R14
抵抗器R14に流れる電流は、トランジスタQ3のコレクタおよび抵抗器R11に分流する。そのため、トランジスタQ3のコレクタ電流Ic3は、(数6)に示されるように、電流I14から上記の電流Iaを引いた値となる。 The current flowing through the resistor R14 is shunted to the collector of the transistor Q3 and the resistor R11. Therefore, the collector current Ic3 of the transistor Q3 is a value obtained by subtracting the above current Ia from the current I14 as shown in (Equation 6).
(数6)Ic3=I14−Ia (Equation 6) Ic3 = I14-Ia
トランジスタQ3およびQ1のエミッタ電流、およびトランジスタQ1のコレクタ電流は、トランジスタQ3のコレクタ電流Ic3にほぼ等しい。したがって、トランジスタQ1およびQ3のコレクタ電流およびエミッタ電流は、(数6)に従って定まると考えてよい。 The emitter current of the transistors Q3 and Q1 and the collector current of the transistor Q1 are substantially equal to the collector current Ic3 of the transistor Q3. Therefore, it can be considered that the collector current and the emitter current of the transistors Q1 and Q3 are determined according to (Equation 6).
第1回路ユニット40および第2回路ユニット42は互いに相補的であるため、トランジスタQ4のコレクタ電流Ic4は、コレクタ電流Ic3と同様の原理によって定まる。すなわち、抵抗R15に流れる電流I15は(数7)に従って定まり、コレクタ電流Ic4は(数8)に従って定まる。
Since the
(数7)I15=(Vz4−Vb/2)/R15 (Equation 7) I15 = (Vz4-Vb / 2) / R15
(数8)Ic4=I15−Ia (Equation 8) Ic4 = I15-Ia
また、トランジスタQ2およびQ4のコレクタ電流およびエミッタ電流は、(数8)に従って定まると考えてよい。 Further, it can be considered that the collector current and the emitter current of the transistors Q2 and Q4 are determined according to (Equation 8).
なお、各トランジスタQ1〜Q8のベース電流は、各トランジスタのコレクタ電流を、各トランジスタに固有の電流増幅率hfeで除した値となる。 The base current of each transistor Q1 to Q8 is a value obtained by dividing the collector current of each transistor by the current amplification factor hfe peculiar to each transistor.
このように、トランジスタQ1〜Q8のバイアスは、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42の相補性に基づき、各トランジスタのベースエミッタ間電圧Vbe(=0.6V〜0.7V)と、ツェナーダイオードD3およびD4に現れる端子間電圧によって定まっている。したがって、トランジスタQ1〜Q8のバイアスは、直流電圧源E1およびE2の出力電圧の変動による影響を受け難い。
As described above, the bias of the transistors Q1 to Q8 is based on the complementarity of the
なお、直流電圧源E1およびE2の出力電圧の変動に応じて、トランジスタQ7およびQ8のコレクタの電位が変動するが、これらのコレクタ電位の変動が、第1入力端子1および第2入力端子2に現れるDCオフセット電圧に与える影響は小さい。その理由は、トランジスタQ7およびQ8のコレクタ電位が変動したとしても、各トランジスタのベースエミッタ間電圧Vbeと、ツェナーダイオードD3およびD4に現れる端子間電圧によってトランジスタQ1〜Q8のバイアスが定まるためである。
The collector potentials of the transistors Q7 and Q8 fluctuate according to the fluctuations of the output voltages of the DC voltage sources E1 and E2, and the fluctuations of these collector potentials are transmitted to the
(3−4)前段回路の増幅動作
第1回路ユニット40による増幅動作について説明する。トランジスタQ1は、コレクタが交流的に接地されたエミッタフォロワを構成する。後述のようにトランジスタQ3のコレクタエミッタ間は交流的に短絡されていると考えてよく、トランジスタQ1のエミッタには抵抗器R14およびトランジスタQ7が接続されているといえる。ここで、交流的に接地または短絡されているとは、音響信号に応じて電流が変動したとしても、電位または端子間電圧が変動しないことをいう。
(3-4) Amplification operation of the pre-stage circuit The amplification operation by the
第1入力端子1からトランジスタQ1のベースに入力された音響信号は、トランジスタQ1のエミッタから抵抗器R14およびトランジスタQ7のベースに出力される。抵抗器R14とツェナーダイオードD3との接続点は交流的に接地されており、抵抗器R14に生じる電圧に応じてトランジスタQ7のベースに音響信号が伝達される。
The acoustic signal input from the
トランジスタQ7のコレクタに接続されたバイアスダイオードD1は順方向バイアス状態であるため、交流的に短絡されていると考えてよく、トランジスタQ7のコレクタには抵抗器R3とトランジスタQ9のベースが接続されているといえる。 Since the bias diode D1 connected to the collector of the transistor Q7 is in a forward bias state, it can be considered that it is short-circuited in an alternating current, and the resistor R3 and the base of the transistor Q9 are connected to the collector of the transistor Q7. It can be said that there is.
トランジスタQ7は、ベースから入力された音響信号に応じて、抵抗器R3およびトランジスタQ9のベースに増幅後の音響信号を出力する。すなわち、抵抗器R3と直流電圧源E1との接続点は交流的に接地されており、抵抗器R3に生じる電圧に応じてトランジスタQ9のベースに音響信号が伝達される。 The transistor Q7 outputs the amplified acoustic signal to the base of the resistor R3 and the transistor Q9 according to the acoustic signal input from the base. That is, the connection point between the resistor R3 and the DC voltage source E1 is AC grounded, and an acoustic signal is transmitted to the base of the transistor Q9 according to the voltage generated in the resistor R3.
トランジスタQ5は、トランジスタQ1と同様、コレクタが交流的に接地されたエミッタフォロワを構成する。トランジスタQ5のエミッタには、抵抗器R1を介してトランジスタQ7のエミッタが接続されている。トランジスタQ5がエミッタフォロワを構成しているため、抵抗器R1からトランジスタQ5側を見たインピーダンスは小さい。したがって、トランジスタQ7は、トランジスタQ1が構成するエミッタフォロワに対し、エミッタと接地導体との間に抵抗器R1が挿入されたエミッタ接地増幅回路を構成する。そのため、第1入力端子1に入力されエミッタフォロワによって伝達された音響信号は、このエミッタ接地増幅回路によって位相が反転された上で増幅され、トランジスタQ9のベースに音響信号が伝達される。
Like the transistor Q1, the transistor Q5 constitutes an emitter follower in which the collector is AC-grounded. The emitter of the transistor Q7 is connected to the emitter of the transistor Q5 via a resistor R1. Since the transistor Q5 constitutes an emitter follower, the impedance seen from the resistor R1 on the transistor Q5 side is small. Therefore, the transistor Q7 constitutes an emitter grounded amplifier circuit in which a resistor R1 is inserted between the emitter and the grounded conductor with respect to the emitter follower formed by the transistor Q1. Therefore, the acoustic signal input to the
第2入力端子2からトランジスタQ5のベースに入力された音響信号は、抵抗器R1を介してトランジスタQ7のエミッタに出力される。トランジスタQ7は、エミッタから入力された音響信号に応じて、抵抗器R3およびトランジスタQ9のベースに増幅後の音響信号を出力する。抵抗器R3に生じる電圧に応じてトランジスタQ9のベースに音響信号が伝達される。
The acoustic signal input from the
トランジスタQ1はエミッタフォロワを構成しているため、トランジスタQ7からトランジスタQ1側を見たインピーダンスは小さい。したがって、トランジスタQ7は、トランジスタQ5が構成するエミッタフォロワに対し、ベース接地増幅回路を構成する。そのため、第2入力端子2に入力されエミッタフォロワによって伝達された音響信号は、このベース接地増幅回路によって同位相で増幅され、トランジスタQ9のベースに音響信号が伝達される。
Since the transistor Q1 constitutes an emitter follower, the impedance seen from the transistor Q7 on the transistor Q1 side is small. Therefore, the transistor Q7 forms a base grounded amplifier circuit with respect to the emitter follower formed by the transistor Q5. Therefore, the acoustic signal input to the
次に、第2回路ユニット42による増幅動作について説明する。第2回路ユニット42は、第1入力端子1および第2入力端子2に入力された音響信号に対して第1回路ユニット40と同様の増幅動作をし、増幅後の音響信号をトランジスタQ10のベースに出力する。
Next, the amplification operation by the
第1入力端子1からトランジスタQ2のベースに入力された音響信号は、トランジスタQ2のエミッタから抵抗器R15およびトランジスタQ8のベースに出力され、抵抗器R15に生じる電圧に応じてトランジスタQ8のベースに音響信号が伝達される。第2入力端子2からトランジスタQ6のベースに入力された音響信号は、抵抗器R2を介してトランジスタQ8のエミッタに出力される。
The acoustic signal input from the
トランジスタQ8は、各エミッタフォロワによって伝達されベースおよびエミッタに入力された音響信号に応じて、抵抗器R4およびトランジスタQ10に音響信号を出力する。抵抗器R4に生じる電圧に応じてトランジスタQ10のベースに音響信号が伝達される。 The transistor Q8 outputs an acoustic signal to the resistor R4 and the transistor Q10 according to the acoustic signal transmitted by each emitter follower and input to the base and the emitter. An acoustic signal is transmitted to the base of the transistor Q10 according to the voltage generated in the resistor R4.
トランジスタQ8は、トランジスタQ2が構成するエミッタフォロワに対してエミッタ接地増幅回路を構成するため、第1入力端子1に入力されエミッタフォロワによって伝達された音響信号は、位相が反転された上で増幅され、トランジスタQ10のベースに音響信号が伝達される。
Since the transistor Q8 forms an emitter grounded amplifier circuit with respect to the emitter follower formed by the transistor Q2, the acoustic signal input to the
また、トランジスタQ8は、トランジスタQ6が構成するエミッタフォロワに対してベース接地増幅回路を構成するため、第2入力端子2に入力された音響信号は、同位相で増幅され、トランジスタQ10のベースに音響信号が伝達される。
Further, since the transistor Q8 forms a base grounded amplifier circuit with respect to the emitter follower formed by the transistor Q6, the acoustic signal input to the
このように、トランジスタQ1およびQ2は、第1入力端子1の入力インピーダンスを大きくするためのエミッタフォロワを構成し、トランジスタQ5およびQ6は、第1入力端子2の入力インピーダンスを大きくするためのエミッタフォロワを構成する。トランジスタQ7およびQ8は、第1入力端子1から入力された音響信号を位相を反転した上で増幅し、第2入力端子2から入力された音響信号を同位相で増幅する本体トランジスタとしての機能を有する。
As described above, the transistors Q1 and Q2 form an emitter follower for increasing the input impedance of the
トランジスタQ3およびQ4はバイアス設定用の補助トランジスタであり、これらのコレクタエミッタ間は交流的に短絡されていると考えてよい。第1入力端子1から入力された音響信号に応じて、トランジスタQ1およびQ2は、トランジスタQ3およびQ4のエミッタに同振幅同位相の音響信号を出力する。トランジスタQ3およびQ4のベースは抵抗部R12によって接続されているが、トランジスタQ3およびQ4のエミッタにおける音響信号が同振幅同位相であるため、抵抗部R12の両端には、音響信号に基づく電圧は現れない。したがって、トランジスタQ3およびQ4のベースエミッタ間およびコレクタエミッタ間には、音響信号に応じて変化する電圧は現れないため、これらのコレクタエミッタ間は、音響信号に対して短絡、すなわち、交流的に短絡としてよい。
Transistors Q3 and Q4 are auxiliary transistors for bias setting, and it can be considered that these collector-emitters are short-circuited in an alternating current manner. In response to the acoustic signal input from the
このように、トランジスタQ1が構成するエミッタフォロワの出力経路と、トランジスタQ2が構成するエミッタフォロワの出力経路には、音響信号に与える影響が小さいバイアス設定回路が設けられている。このバイアス設定回路は、トランジスタQ3、抵抗器部R11a、R12、R13aおよびトランジスタQ4を備え、トランジスタQ1およびQ4と共に、上述の電圧安定化回路を構成する。 As described above, the output path of the emitter follower formed by the transistor Q1 and the output path of the emitter follower formed by the transistor Q2 are provided with a bias setting circuit having a small influence on the acoustic signal. This bias setting circuit includes transistors Q3, resistor portions R11a, R12, R13a and transistors Q4, and together with transistors Q1 and Q4, constitutes the above-mentioned voltage stabilization circuit.
(3−5)後段回路の構成
後段回路102は、第3回路ユニット44および第4回路ユニット46を備えている。ここでは、第3回路ユニット44および第4回路ユニット46は互いに相補的であるものとする。第3回路ユニット44は、トランジスタQ9、Q11、抵抗器R3、R5、R7およびバイアスダイオードD1を備えている。第4回路ユニット46は、トランジスタQ10、Q12、抵抗器R4、R6、R8およびバイアスダイオードD2を備えている。トランジスタQ9およびQ11はPNP型であり、トランジスタQ10およびQ12はNPN型である。なお、後段回路102の具体的構成は、図示する回路構成に限られるものではない。
(3-5) Configuration of Post-Stage Circuit The
第3回路ユニット44の回路構成について説明する。トランジスタQ9のベースは後段入力端子6をなす。トランジスタQ9のベースは、第1回路ユニット40が備えるトランジスタQ7のコレクタに接続されている。トランジスタQ9のエミッタと直流電圧源E1の正極との間には抵抗器R5が接続されている。トランジスタQ9のコレクタは接地導体に接続されている。トランジスタQ11のベースはトランジスタQ9のエミッタに接続されている。トランジスタQ11のエミッタと直流電圧源E1の正極との間には、抵抗器R7が接続されている。トランジスタQ11のコレクタは、DCアンプ出力端子3に接続されている。
The circuit configuration of the
第4回路ユニット46の回路構成について説明する。トランジスタQ10のベースは後段入力端子7をなす。トランジスタQ10のベースは、第2回路ユニット42が備えるトランジスタQ8のコレクタに接続されている。トランジスタQ10のエミッタと直流電圧源E2の負極との間には抵抗器R6が接続されている。トランジスタQ10のコレクタは接地導体に接続されている。トランジスタQ12のベースはトランジスタQ10のエミッタに接続されている。トランジスタQ12のエミッタと直流電圧源E2の負極との間には抵抗器R8が接続されている。トランジスタQ12のコレクタは、DCアンプ出力端子3に接続されている。
The circuit configuration of the
第3回路ユニット44および第4回路ユニット46では、直流電圧源E1の出力電圧、直流電圧源E2の出力電圧、およびトランジスタQ9〜Q12のそれぞれのベースエミッタ間電圧、ダイオードD1およびD2の順方向電圧が所定値を有する。そのため、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42が備える各トランジスタのバイアスと共に、第3回路ユニット44および第4回路ユニット46が備える各トランジスタのバイアスが定まる。
In the
(3−6)後段回路の増幅動作
後段回路102は、第1回路ユニット40から出力された信号、および第2回路ユニット42から出力された信号を、1つの経路と接地導体との間で伝送されるシングル出力信号に変換する変換回路として動作する。初めに第3回路ユニット44の増幅動作について説明する。トランジスタQ9は、ベースに入力された音響信号に応じた電流を抵抗器R5に流す。これによって抵抗器R5に現れた電圧に応じて音響信号がトランジスタQ11のベースに伝達される。
(3-6) Amplification operation of the rear circuit The
トランジスタQ11は、ベースに伝達された音響信号に応じた電流を抵抗器R7およびトランジスタQ11のコレクタに接続された経路に流す。これによってDCアンプ出力端子3からスイッチング増幅部38に音響信号が出力される。
The transistor Q11 passes a current corresponding to the acoustic signal transmitted to the base through the path connected to the resistor R7 and the collector of the transistor Q11. As a result, an acoustic signal is output from the DC
トランジスタQ9はエミッタフォロワを構成し、トランジスタQ11はエミッタと直流電圧源E1(音響信号に対する接地導体)との間に抵抗器R7が接続されたエミッタ接地増幅回路を構成する。したがって、第3回路ユニット44は、エミッタフォロワとエミッタ接地増幅回路とを縦続接続したものとなり、後段入力端子6に入力された音響信号は、位相が反転された上で増幅され、スイッチング増幅部38に出力される。
The transistor Q9 constitutes an emitter follower, and the transistor Q11 constitutes an emitter grounded amplifier circuit in which a resistor R7 is connected between the emitter and the DC voltage source E1 (grounded conductor for an acoustic signal). Therefore, the
第4回路ユニット46は第3回路ユニット44と同様の増幅動作をし、増幅後の音響信号を第4回路ユニット46から出力する。すなわち、トランジスタQ10はエミッタフォロワを構成し、トランジスタQ12はエミッタと音響信号に対する接地導体との間に抵抗器R8が接続されたエミッタ接地増幅回路を構成する。したがって、第4回路ユニット46は、エミッタフォロワとエミッタ接地増幅回路とを縦続接続したものとなり、後段入力端子7に入力された音響信号は、位相が反転された上で増幅され、スイッチング増幅部38に出力される。
The
(3−7)スイッチング増幅部
第3回路ユニット44から出力された音響信号、および、第4回路ユニット46から出力された音響信号は、DCアンプ出力端子3からスイッチング増幅部38に入力される。スイッチング増幅部38は、DCアンプ出力端子3から出力された音響信号を増幅し、スピーカ32に出力する。スピーカ32は音響信号に応じた音声を再生する。
(3-7) Switching Amplification Unit The acoustic signal output from the
上述のように、第1入力端子1から入力された音響信号は、同位相でスピーカ32に出力され、第2入力端子2から入力された音響信号は、逆位相でスピーカ32に出力される。スイッチング回路18および低域通過フィルタ30の接続点と第2入力端子2との間には負帰還回路34が接続されており、スピーカ32に出力される電圧の一部がDCアンプ10に負帰還される。
As described above, the acoustic signal input from the
(3−8)可変抵抗器の調整
第1回路ユニット40および第2回路ユニット42が相補的である場合には、第1入力端子1および第2入力端子2に現れるDCオフセット電圧は0となる。実際には、各回路素子の電気的特性にばらつきがあるため、DCオフセット電圧は0でない値となることが多い。DCアンプ10は直流電圧に対しても利得が1を超えるため、この場合DCアンプ10は、DCアンプ出力端子3からスイッチング増幅部38に0でないDCオフセット電圧を出力する。
(3-8) Adjustment of Variable Resistor When the
また、各回路素子の電気的特性にばらつきがなくとも、可変抵抗器R11の摺動子の位置または可変抵抗器R13の摺動子の位置を変化させることで、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42の相補性が崩れた場合も、DCアンプ10は、DCアンプ出力端子3から0でないDCオフセット電圧を出力する。すなわち、抵抗部R11aおよび抵抗部R12の抵抗値を変化させるか、あるいは、抵抗部R13aおよび抵抗部R12の抵抗値を変化させることによってもDCアンプ10は、DCアンプ出力端子3から0でないDCオフセット電圧を出力する。
Further, even if there is no variation in the electrical characteristics of each circuit element, the
すなわち、トランジスタQ3のベースの電位から、トランジスタQ3のベースエミッタ間電圧Vbe、およびトランジスタQ1のベースエミッタ間電圧Vbeだけ低下した電位(第1入力端子1の電位)と、トランジスタQ4のベースの電位から、トランジスタQ4のベースエミッタ間電圧Vbe、およびトランジスタQ2のベースエミッタ間電圧Vbeだけ上昇した電位(第1入力端子1の電位)とが等しくなるように動作状態が定まる。そして、基本状態が崩れたこのような動作状態での第1入力端子1の電位がDCオフセット電圧となる。DCアンプ10は、第1入力端子1のDCオフセット電圧を増幅し、スイッチング増幅部38に出力する。
That is, from the potential of the base of the transistor Q3, the voltage Vbe between the base and emitter of the transistor Q3, the voltage Vbe between the base and emitter of the transistor Q1 (the potential of the first input terminal 1), and the potential of the base of the transistor Q4. The operating state is determined so that the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q4 and the potential (potential of the first input terminal 1) increased by the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q2 are equal to each other. Then, the potential of the
上記「(2)音響信号の歪み」の項目で述べたように、本実施形態に係るスイッチングパワーアンプは、このようなDCオフセット電圧を利用して歪みを低減するものである。すなわち、スイッチング回路18における第1FET22および第2FET24の特性ばらつきによって音響信号に生じる歪みと、DCアンプ出力端子3におけるDCオフセット電圧によって音響信号に生じる歪みが互いに抑制し合うように、可変抵抗器R11およびR13の少なくとも一方の摺動子の位置が調整される。これによってDCオフセット電圧が調整され、スピーカ32に出力される音響信号の歪みが低減される。なお、FETの特性ばらつきによって音響信号に生じる歪みが十分小さい場合には、DCオフセット電圧は0または0近傍に調整されてもよい。
As described in the item of "(2) Distortion of acoustic signal" above, the switching power amplifier according to the present embodiment uses such a DC offset voltage to reduce distortion. That is, the variable resistor R11 and the variable resistor R11 and The position of at least one slider of R13 is adjusted. As a result, the DC offset voltage is adjusted, and the distortion of the acoustic signal output to the
(4)効果
一般に、オーディオパワーアンプでは直流電圧源に安定化電源回路が用いられない。すなわち、商用電源からの交流電圧がトランスによって降圧され、ダイオードによって整流され、レギュレータICが用いられずに、コンデンサよって平滑された電圧が電源電圧として用いられることが多い。
(4) Effect Generally, in an audio power amplifier, a regulated power supply circuit is not used as a DC voltage source. That is, the AC voltage from the commercial power supply is stepped down by the transformer, rectified by the diode, and the voltage smoothed by the capacitor is often used as the power supply voltage without using the regulator IC.
図2に示される直流電圧源E1およびE2において安定化電源回路を用いない場合、直流電圧源E1およびE2に大電流が流れることによって、直流電圧源E1およびE2の出力電圧が低下することがある。 When the regulated power supply circuit is not used in the DC voltage sources E1 and E2 shown in FIG. 2, the output voltage of the DC voltage sources E1 and E2 may decrease due to a large current flowing through the DC voltage sources E1 and E2. ..
上述のように本実施形態に係るDCアンプ10では、トランジスタQ1〜Q8のバイアス電流、ベース電位およびエミッタ電位は、直流電圧源E1およびE2の出力電圧の変動に起因する変動が小さい。これによって、第1入力端子1および第2入力端子2に現れるDCオフセット電圧の変動が抑制され、ひいては、後段回路102からスイッチング増幅部38に出力されるDCオフセット電圧の変動も抑制される。DCアンプ10は、周波数0から可聴周波数までの周波数帯で信号を増幅するため、各入力端子に発生したDCオフセット電圧が増幅され出力されてしまう。
As described above, in the
本実施形態によれば、前段回路101でDCオフセット電圧の変動を抑制することで、DCアンプ10からスイッチング増幅部38に出力されるDCオフセット電圧の変動が抑制される。これによって、DCオフセット電圧に起因して音響信号に含まれる歪みが安定化し、第1FET22および第2FET24の特性ばらつきによって音響信号に生じる歪みが安定的に抑制される。
According to the present embodiment, by suppressing the fluctuation of the DC offset voltage in the
(5)バイアス設定回路の変形例
図3には、スイッチングパワーアンプの変形例が示されている。このスイッチングパワーアンプは、図2におけるトランジスタQ3、可変抵抗器R11、R13およびトランジスタQ4によって構成されるバイアス設定回路を変形したものである。
(5) Modification Example of Bias Setting Circuit FIG. 3 shows a modification of a switching power amplifier. This switching power amplifier is a modification of the bias setting circuit composed of the transistors Q3, the variable resistors R11, R13, and the transistors Q4 in FIG.
トランジスタQ1のエミッタとトランジスタQ3のエミッタとの間には、可変バイアス抵抗器R18が接続されている。トランジスタQ3のコレクタは、トランジスタQ7のベースおよび抵抗器R14の一端に接続されている。可変バイアス抵抗器R18は、両端の抵抗値が可変である。 A variable bias resistor R18 is connected between the emitter of the transistor Q1 and the emitter of the transistor Q3. The collector of the transistor Q3 is connected to the base of the transistor Q7 and one end of the resistor R14. The variable bias resistor R18 has a variable resistance value at both ends.
同様に、トランジスタQ2のエミッタとトランジスタQ4のエミッタとの間には、可変バイアス抵抗器R19が接続されている。トランジスタQ4のコレクタは、トランジスタQ8のベースおよび抵抗器R15の一端に接続されている。可変バイアス抵抗器R19は、両端の抵抗値が可変である。トランジスタQ3のベースには、バイアス電圧源V34の正極が接続され、トランジスタQ4のベースには、バイアス電圧源V34の負極が接続されている。ここでは、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42が相補的となるように可変バイアス抵抗器R18およびR19の抵抗値が調整された基準状態について説明する。
Similarly, a variable bias resistor R19 is connected between the emitter of the transistor Q2 and the emitter of the transistor Q4. The collector of the transistor Q4 is connected to the base of the transistor Q8 and one end of the resistor R15. The variable bias resistor R19 has a variable resistance value at both ends. The positive electrode of the bias voltage source V34 is connected to the base of the transistor Q3, and the negative electrode of the bias voltage source V34 is connected to the base of the transistor Q4. Here, a reference state in which the resistance values of the variable bias resistors R18 and R19 are adjusted so that the
第1入力端子1でのDCオフセット電圧が0であるとし、第1入力端子1の電位を0とすれば、トランジスタQ3のベースの電位V3は、トランジスタQ1のベースエミッタ間電圧Vbe、可変バイアス抵抗器R18における電圧降下R18・I14、およびトランジスタQ3のベースエミッタ間電圧Vbeを加算合計したものである。第1回路ユニット40および第2回路ユニット42が相補的に動作しているとすれば、トランジスタQ3のベースの電位V3は、V34/2である。したがって、次の(数9)が成立し、これをI14について解くことで(数10)が得られる。
Assuming that the DC offset voltage at the
(数9)V34/2=2・Vbe+R18・I14 (Number 9) V34 / 2 = 2 ・ Vbe + R18 ・ I14
(数10)I14=(V34/2−2・Vbe)/R18 (Equation 10) I14 = (V34 / 2-2 ・ Vbe) / R18
また、トランジスタQ7のベース電位は、ツェナーダイオードD3の端子間電圧Vz3からR14の端子間電圧R14・I14を引いたものである。したがって、トランジスタQ7のベースの電位V7が(数11)に従って定まる。 The base potential of the transistor Q7 is obtained by subtracting the inter-terminal voltages R14 and I14 of R14 from the inter-terminal voltage Vz3 of the Zener diode D3. Therefore, the potential V7 at the base of the transistor Q7 is determined according to (Equation 11).
(数11)V7=Vz3−R14・I14
=Vz3−R14・(V34/2−2・Vbe)/R18
(Number 11) V7 = Vz3-R14 / I14
= Vz3-R14 ・ (V34 / 2-2 ・ Vbe) / R18
第1回路ユニット40および第2回路ユニット42の相補性から、抵抗器R15に流れる電流I15が(数12)に従って定まり、トランジスタQ8のベースの電位V8が(数13)に従って定まる。
From the complementarity of the
(数12)I15=(V34/2−2・Vbe)/R19 (Equation 12) I15 = (V34 / 2-2 ・ Vbe) / R19
(数13)V8=−Vz4+R15・I15
=−Vz3+R15・(V34/2−2・Vbe)/R19
(Equation 13) V8 = -Vz4 + R15 / I15
= -Vz3 + R15 ・ (V34 / 2-2 ・ Vbe) / R19
トランジスタQ7のベースと、トランジスタQ8のベースとの間の電圧V78は、(数11)から(数13)を減算することで求まる。 The voltage V78 between the base of the transistor Q7 and the base of the transistor Q8 can be obtained by subtracting (Equation 13) from (Equation 11).
(数14)V78=Vz3+Vz4
−(R14/R18+R15/R19)・(V34/2−2・Vbe)
(Number 14) V78 = Vz3 + Vz4
-(R14 / R18 + R15 / R19) · (V34 / 2-2 · Vbe)
このように、可変バイアス抵抗器R18およびR19がある抵抗値に調整され、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42が相補的である基準状態の下では、(数14)に従ってトランジスタQ7のベースと、トランジスタQ8のベースとの間の電圧V78が定まる。さらに、このV78を(数4)のVbに代入した式に従い、トランジスタQ5〜Q8のコレクタ電流およびエミッタ電流が定まる。
Thus, under reference conditions where the variable bias resistors R18 and R19 are adjusted to a certain resistance value and the
次に、スイッチングパワーアンプからスピーカ32に出力される音響信号の歪みについて説明する。本変形例に係るスイッチングパワーアンプでは、可変バイアス抵抗器R18またはR19の抵抗値を調整することで、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42の相補性が崩される。すなわち、(i)トランジスタQ3のベースの電位から、トランジスタQ3のベースエミッタ間電圧Vbe、可変バイアス抵抗器R18での電圧降下R18・I14、およびトランジスタQ1のベースエミッタ間電圧Vbeだけ低下した電位(第1入力端子1の電位)と、トランジスタQ4のベースの電位から、トランジスタQ4のベースエミッタ間電圧Vbe、可変バイアス抵抗器R19での電圧降下R19・I15、およびトランジスタQ2のベースエミッタ間電圧Vbeだけ上昇した電位(第1入力端子1の電位)とが等しくなり、(ii)トランジスタQ3のベースと、トランジスタQ4のベースとの間の電圧がV34となるように動作状態が定まる。そして、基本状態から崩れたこのような動作状態での第1入力端子1の電位がDCオフセット電圧となる。DCアンプ10は、第1入力端子1のDCオフセット電圧を増幅し、スイッチング増幅部38に出力する。
Next, the distortion of the acoustic signal output from the switching power amplifier to the
これによって、DCアンプ10は0でないDCオフセット電圧を出力する。この状態で、スイッチング回路18における第1FET22および第2FET24の特性ばらつきによって音響信号に生じる歪みと、DCアンプ10が出力するDCオフセット電圧によって音響信号に生じる歪みが互いに抑制し合うように、可変バイアス抵抗器R18およびR19の少なくとも一方の抵抗値が調整される。
As a result, the
(11)その他の変形例
上記では、DCアンプ10の前段回路101における定電圧発生器として、ツェナーダイオードを用いた例について説明した。定電圧発生器としては、ツェナーダイオードに代えて直流電圧源やバッテリが用いられてもよい。この直流電圧源は、商用電源からの交流電圧をトランスによって降圧し、ダイオードによって整流し、さらにレギュレータICによって安定化して出力するものであってもよい。
(11) Other Modified Examples In the above, an example in which a Zener diode is used as a constant voltage generator in the
図2に示される実施形態では、可変抵抗器R11およびR13の少なくとも一方の摺動子の位置を調整することで、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42の相補性が崩れ、DCアンプ10が出力するDCオフセット電圧が調整され、さらには、スイッチング増幅部38からスピーカ32に出力される音響信号の歪みが抑制される。
In the embodiment shown in FIG. 2, by adjusting the position of at least one of the sliders of the variable resistors R11 and R13, the complementarity of the
さらに、図3に示される変形実施形態では、可変バイアス抵抗器R18およびR19の少なくとも一方の抵抗値を調整することで、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42の相補性が崩され、DCアンプ10が出力するDCオフセット電圧が調整され、さらには、スイッチング増幅部38からスピーカ32に出力される音響信号の歪みが抑制される。
Further, in the modified embodiment shown in FIG. 3, by adjusting the resistance value of at least one of the variable bias resistors R18 and R19, the complementarity of the
各実施形態では、第1回路ユニット40および第2回路ユニット42における抵抗器R1およびR2の組、抵抗器R14およびR15の組等、互いに相補的な位置にある抵抗器の値に相違を持たせることで相補性を崩し、DCオフセット電圧を調整し、音響信号に含まれる歪みを抑制してもよい。
In each embodiment, the values of the resistors in complementary positions such as the pair of resistors R1 and R2 and the set of resistors R14 and R15 in the
0 アンプ入力端子、1 第1入力端子、2 第2入力端子、3 DCアンプ出力端子、4 アンプ出力端子、6,7 後段入力端子、10 DCアンプ、12 PWM信号生成部、14 キャパシタ、16 比較器、18 スイッチング回路、20 駆動回路、22 第1FET、24 第2FET、30 低域通過フィルタ、32 スピーカ、34 負帰還回路、36 帰還回路キャパシタ、38 スイッチング増幅部、40 第1回路ユニット、42 第2回路ユニット、44 第3回路ユニット、46 第4回路ユニット、101 前段回路、102 後段回路。 0 Amplifier input terminal, 1 1st input terminal, 2 2nd input terminal, 3 DC amplifier output terminal, 4 amplifier output terminal, 6, 7 Post-stage input terminal, 10 DC amplifier, 12 PWM signal generator, 14 capacitors, 16 comparison Instrument, 18 switching circuit, 20 drive circuit, 22 1st FET, 24 2nd FET, 30 low frequency pass filter, 32 speaker, 34 negative feedback circuit, 36 feedback circuit capacitor, 38 switching amplifier, 40 1st circuit unit, 42nd 2 circuit unit, 44 3rd circuit unit, 46 4th circuit unit, 101 pre-stage circuit, 102 post-stage circuit.
Claims (7)
前記DCアンプの後段に接続されたスイッチング増幅部と、
前記スイッチング増幅部が出力する信号を前記DCアンプに負帰還する負帰還回路と、
を有するスイッチングアンプにおいて、
前記DCアンプは、
第1入力端子に入力された信号を同相で増幅して前記スイッチング増幅部に出力し、
前記負帰還回路から第2入力端子に入力された信号を逆相で増幅して前記スイッチング増幅部に出力し、
前記スイッチング増幅部との接続経路であって、前記第1入力端子および前記第2入力端子に現れるDCオフセット電圧を調整する可変抵抗器を備え、
前記スイッチング増幅部は、
パルス幅変調信号であって、前記DCアンプの出力信号に応じてパルス幅が定まるパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成部と、
前記パルス幅変調信号に基づいてオンオフ動作するスイッチング回路と、
を備えることを特徴とするスイッチングアンプ。 DC amplifier and
A switching amplifier connected to the subsequent stage of the DC amplifier,
A negative feedback circuit that negatively feeds the signal output by the switching amplification unit to the DC amplifier,
In a switching amplifier with
The DC amplifier
The signal input to the first input terminal is amplified in phase and output to the switching amplification unit.
The signal input from the negative feedback circuit to the second input terminal is amplified in opposite phase and output to the switching amplification unit.
A variable resistor for adjusting the DC offset voltage appearing at the first input terminal and the second input terminal, which is a connection path with the switching amplification unit, is provided.
The switching amplification unit
A pulse width modulation signal generation unit that generates a pulse width modulation signal that is a pulse width modulation signal and whose pulse width is determined according to the output signal of the DC amplifier.
A switching circuit that operates on and off based on the pulse width modulation signal,
A switching amplifier characterized by being equipped with.
前記接続経路に現れるDCオフセット電圧は、前記スイッチング回路の出力信号に含まれる歪みに応じて定められていることを特徴とするスイッチングアンプ。 In the switching amplifier according to claim 1,
A switching amplifier characterized in that the DC offset voltage appearing in the connection path is determined according to the distortion included in the output signal of the switching circuit.
前記パルス幅変調信号生成部は、
前記DCアンプの出力信号に応じて出力値を保持する出力保持部と、
前記出力保持部からの出力値と基準値との相違に応じてハイまたはローが定まる信号を前記パルス幅変調信号として出力する比較部と、を備え、
前記スイッチング回路は、
直列に接続され交互にオンオフされる2つのスイッチング素子と、
前記パルス幅変調信号のレベルに応じて各前記スイッチング素子をオンオフ制御する駆動回路と、を備え、2つの前記スイッチング素子の接続点から信号を出力することを特徴とするスイッチングアンプ。 In the switching amplifier according to claim 1 or 2.
The pulse width modulation signal generation unit
An output holding unit that holds an output value according to the output signal of the DC amplifier,
A comparison unit that outputs a signal whose high or low is determined according to the difference between the output value from the output holding unit and the reference value as the pulse width modulation signal is provided.
The switching circuit
Two switching elements that are connected in series and turned on and off alternately,
A switching amplifier comprising a drive circuit that controls on / off of each of the switching elements according to the level of the pulse width modulated signal, and outputting a signal from a connection point of the two switching elements.
前記DCアンプは、
第1回路ユニットおよび第2回路ユニットと、
前記第1回路ユニットから出力された信号、および前記第2回路ユニットから出力された信号を、シングル出力信号に変換し、前記スイッチング増幅部に出力する変換回路と、を備え、
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットのそれぞれは、
前記DCアンプの第1入力端子に接続された第1エミッタフォロワと、
前記DCアンプの第2入力端子に接続された第2エミッタフォロワと、
前記第1エミッタフォロワの出力経路にベースが接続され、前記第2エミッタフォロワの出力経路にエミッタが接続され、コレクタから信号が出力される本体トランジスタと、
前記第1エミッタフォロワの出力経路と直流電圧源との間に設けられ、直列に接続された第1抵抗器および第2抵抗器と、
前記第1抵抗器および前記第2抵抗器の直列接続点に接続された定電圧発生器と、を備え、
前記第1回路ユニットにおける前記第1エミッタフォロワおよび前記第2エミッタフォロワを構成する各トランジスタのコレクタに至る経路が、前記第2回路ユニットにおける前記直列接続点に接続され、
前記第2回路ユニットにおける前記第1エミッタフォロワおよび前記第2エミッタフォロワを構成する各トランジスタのコレクタに至る経路が、前記第1回路ユニットにおける前記直列接続点に接続され、
前記第1回路ユニットにおける前記第1エミッタフォロワの出力経路、および、前記第2回路ユニットにおける前記第1エミッタフォロワの出力経路に、前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットに対するバイアス設定回路であって、前記可変抵抗器を含むバイアス設定回路が設けられていることを特徴とするスイッチングアンプ。 The switching amplifier according to any one of claims 1 to 3.
The DC amplifier
The first circuit unit and the second circuit unit,
A conversion circuit that converts a signal output from the first circuit unit and a signal output from the second circuit unit into a single output signal and outputs the signal to the switching amplification unit is provided.
Each of the first circuit unit and the second circuit unit
A first emitter follower connected to the first input terminal of the DC amplifier,
A second emitter follower connected to the second input terminal of the DC amplifier,
A main body transistor in which a base is connected to the output path of the first emitter follower, an emitter is connected to the output path of the second emitter follower, and a signal is output from a collector.
A first resistor and a second resistor provided between the output path of the first emitter follower and a DC voltage source and connected in series, and
A constant voltage generator connected to a series connection point of the first resistor and the second resistor is provided.
The path leading to the collector of the first emitter follower and the transistors constituting the second emitter follower in the first circuit unit is connected to the series connection point in the second circuit unit.
The path leading to the collector of the first emitter follower and the transistors constituting the second emitter follower in the second circuit unit is connected to the series connection point in the first circuit unit.
A bias setting circuit for the first circuit unit and the second circuit unit in the output path of the first emitter follower in the first circuit unit and the output path of the first emitter follower in the second circuit unit. A switching amplifier characterized in that a bias setting circuit including the variable resistor is provided.
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットのそれぞれは、
前記可変抵抗器と、
前記第1エミッタフォロワを構成するトランジスタのエミッタに至る経路にエミッタが接続され、前記本体トランジスタのベースに至る経路にコレクタが接続された補助トランジスタと、を備え、
前記可変抵抗器は摺動子を有し、一端と前記摺動子との間の抵抗値、および他端と前記摺動子との間の抵抗値が、摺動子の位置に応じて可変であり、
前記可変抵抗器の一端が前記補助トランジスタのコレクタに接続されており、前記可変抵抗器の摺動子が前記補助トランジスタのベースに接続されており、
前記第1回路ユニットにおける前記可変抵抗器の他端と、前記第2回路ユニットにおける前記可変抵抗器の他端とが接続されており、
各前記補助トランジスタおよび各前記可変抵抗器が、前記バイアス設定回路を構成することを特徴とするスイッチングアンプ。 In the switching amplifier according to claim 4,
Each of the first circuit unit and the second circuit unit
With the variable resistor
An auxiliary transistor in which an emitter is connected to a path leading to the emitter of a transistor constituting the first emitter follower and a collector is connected to a path leading to the base of the main body transistor is provided.
The variable resistor has a slider, and the resistance value between one end and the slider and the resistance value between the other end and the slider are variable according to the position of the slider. And
One end of the variable resistor is connected to the collector of the auxiliary transistor, and the slider of the variable resistor is connected to the base of the auxiliary transistor.
The other end of the variable resistor in the first circuit unit and the other end of the variable resistor in the second circuit unit are connected to each other.
A switching amplifier in which each of the auxiliary transistors and the variable resistor constitutes the bias setting circuit.
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットのそれぞれは、
前記第1エミッタフォロワが備えるトランジスタのエミッタに至る経路にエミッタが接続され、前記本体トランジスタのベースに至る経路にコレクタが接続された補助トランジスタを備え、
前記スイッチングアンプは、
前記第1回路ユニットにおける前記補助トランジスタのベースと前記第2回路ユニットにおける前記補助トランジスタのベースとの間に設けられたバイアス電圧源を備え、
前記可変抵抗器は、両端の抵抗値が可変であり、
前記第1回路ユニットおよび前記第2回路ユニットのそれぞれにおいては、
前記第1エミッタフォロワが備えるトランジスタのエミッタに至る経路に前記可変抵抗器が設けられており、
各前記補助トランジスタ、各前記可変抵抗器および前記バイアス電圧源が、前記バイアス設定回路を構成することを特徴とするスイッチングアンプ。 In the switching amplifier according to claim 4,
Each of the first circuit unit and the second circuit unit
An auxiliary transistor is provided in which the emitter is connected to the path leading to the emitter of the transistor included in the first emitter follower and the collector is connected to the path leading to the base of the main body transistor.
The switching amplifier
A bias voltage source provided between the base of the auxiliary transistor in the first circuit unit and the base of the auxiliary transistor in the second circuit unit is provided.
The variable resistor has a variable resistance value at both ends.
In each of the first circuit unit and the second circuit unit,
The variable resistor is provided in the path leading to the emitter of the transistor included in the first emitter follower.
A switching amplifier in which each of the auxiliary transistors, the variable resistor, and the bias voltage source constitutes the bias setting circuit.
前記直流電圧源は、前記スイッチングアンプの電力供給源であり、前記スイッチングアンプは、前記スイッチング増幅部にスピーカが接続されるパワーアンプであることを特徴とするスイッチングアンプ。 The switching amplifier according to any one of claims 4 to 6.
The DC voltage source is a power supply source of the switching amplifier, and the switching amplifier is a power amplifier in which a speaker is connected to the switching amplification unit.
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