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JPS6113646B2 - - Google Patents
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JPS6113646B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6113646B2
JPS6113646B2 JP54072082A JP7208279A JPS6113646B2 JP S6113646 B2 JPS6113646 B2 JP S6113646B2 JP 54072082 A JP54072082 A JP 54072082A JP 7208279 A JP7208279 A JP 7208279A JP S6113646 B2 JPS6113646 B2 JP S6113646B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amplifier
load
current
output
impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54072082A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS55163907A (en
Inventor
Masayuki Iwamatsu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Gakki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Gakki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Gakki Co Ltd filed Critical Nippon Gakki Co Ltd
Priority to JP7208279A priority Critical patent/JPS55163907A/ja
Publication of JPS55163907A publication Critical patent/JPS55163907A/ja
Publication of JPS6113646B2 publication Critical patent/JPS6113646B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/34Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、主としてオーデイオ用電力増幅器
に係り、特に効率の向上を図つた電力増幅器に関
する。
従来の電力増幅器は、その動作点の区分のうえ
でA級増幅器あるいはB級増幅器が一般的であ
る。A級増幅器は、これが例えばプツシユプル回
路で構成されたものである場合、いわゆるクロス
オーバ歪の発生がなく、したがつて、歪高調波成
分を2次〜3次の比較的定次成分に抑えることが
でき、歪の発生が少い利点がある。しかしなが
ら、無信号時においても最大出量電流の1/2のア
イドリング電流を必要とし、効率が著しく悪く、
このため放電等の設備が大規模化し、装置の大型
化あるいはコストの増大等を招く欠点がある。こ
れに対してB級増幅器は、無信号時のアイドリン
グ電流が能動素子を不感帯なく動作させる必要最
小の電流でよく、したがつてA級増幅器に比べて
効率が良い。しかしながら、B級増幅器はクロス
オーバ歪およびスイツチング歪を発生する欠点が
あり、これらの歪に含まれる高次高調波成分が直
接出力信号の歪率を悪化させる。
他方、近年効率のよい電力増幅器として、入力
信号をパルス幅変調し、このパルス幅変調波信号
を電力増幅し、この電力増幅されたパルス幅変調
波信号からローパスフイルタによつて音声信号を
取出すようにした、いわゆるD級増幅器が開発さ
れている。しかしながら、このD級増幅器はキヤ
リヤ周波数で再生レンジが絶対的に決まるので高
域の歪率が悪化しやすく、更に過渡信号に対して
レスポンスが悪い、あるいはキヤリヤリークを起
こしやすい等の欠点を有している。
この発明はこのような事情に鑑み、効率の向上
を図つた電力増幅器を提供することを目的とする
もので、入力信号を第1の増幅器によつて増幅し
た後負荷に供給する一方、負荷電流を負荷電流検
出器によつて検出し、この検出結果を第2の増幅
器によつて電流信号に変換し、この電流信号を負
荷信号を負荷に供給することにより同負荷に電流
ブートストラツプをかけ、以つて上記目的を達成
するようにしたものである。
以下、図面を参照しこの発明の実施例について
説明する。
最初に、この発明の基本的構成について述べ
る。一般に、オーデイオ信号用電力増幅器の負荷
はそのインピーダンス値が低い(例えばスピーカ
等では数Ω)にもかかわらず、一定の電圧利得を
持つ定電圧駆動を必要とし、大電力のうえ歪の少
ない高忠実度を要求されることが多い。そこでこ
の実施例においては、まず図に示すように負荷1
(インピーダンスZ)と直列に抵抗2(負荷電
流検出器)(値Rs)を挿入し、この抵抗2により
得られる電圧を増幅器3(第2の増幅器)により
電流信号に変換し、この電流信号を負荷1に供給
することにより負荷1に電流ブートストラツプを
かけ、以つて増幅器4(第1の増幅器)の出力端
から負荷側をみたインピーダンスZaを負荷1の
インピーダンスZに比較して高インピーダンス
化することによつて、増幅器4の負荷は負荷1を
出力端に直結した従来に比較して軽くなつてい
る。この場合、増幅器4の出力電流は増幅器3の
出力電流に比較しわずかなものでよく、したがつ
て増幅器4を容易にA級動作させることができ、
出力歪の少ない特性のよい電力増幅器が得られ
る。
なお、この実施例においては、抵抗2が負荷1
と直列に増幅器4の出力端に介挿されたことによ
る正出力インピーダンスをも無視し得るように、
言い換えれば負荷端における出力インピーダンス
が零となるように、増幅器5を介して抵抗2と負
荷1との接続点から増幅器4の反転入力端に電流
帰還がかけられている。
以下、図に示す実施例を詳細に説明する。図に
おいて、入力端子6aは非反転増幅器として構成
された増幅器4の非反転入力端に接続され、入力
端子6bは接地され、増幅器4の反転入力端およ
び出力端間に抵抗7(値Rf)が介挿されてい
る。増幅器4の出力端は増幅器3の出力端に接続
されると共に出力端子8aに接続され、出力端子
8aおよび8b間に負荷1が介挿され、出力端子
8bが増幅器3の入力端に接続されると共に、抵
抗2を介して接地されている。前記増幅器3はそ
の入力端に供給されている電圧信号を電流信号に
変換するものである。前記出力端子8bは抵抗9
(値R1)を介して反転増幅器として構成された増
幅器5の反転入力端に接続され、増幅器5の非反
転入力端は接地され、増幅器5の反転入力端およ
び出力端間には抵抗10(値R2)が介挿され、そ
して増幅器5の出力端が抵抗11(値RE)を介
して前記増幅器4の反転入力端に接続されてい
る。
次に、この回路の動作について説明する。ま
ず、入力端子6a,6b間に印加される入力信号
(オーデイオ信号)は増幅器4により増幅され、
負荷1に供給される。負荷1に流れる負荷電流は
抵抗2によつて検出され、この検出された電圧
Esが増幅器3によつて電流信号とされ、負荷1
に供給される。(すなわち、負荷1に電流ブート
ストラツプがかけられる。)また、前記電圧Esは
増幅器5によつて反転増幅された後、増幅器4の
反転入力端に帰還される。
ここで、増幅器4の出力電流をI2、増幅器3の
出力電流をI1、負荷1に流れる電流をI、増幅
器3の相互コンダクタンスをgn、出力端子8a
と接地間の電圧をE2とすれば、 I=I2+I1………(1) I1=gnEs………(2) E2=I(Z+Rs)………(3) なる関係が各々成立つ。したがつて、増幅器4の
出力端から負荷1側をみたインピーダンスZa
は、前記(1)式、(3)式から Za=E/I=I/I(Z+Rs) =I/I−I(Z+Rs)………(4) として求められる。ここで、I1/I=αと置く
と前記(4)式は、 Za=1/1−α(Z+Rs)………(5) なる式に書換えられる。
すなわち、前記(5)式は、増幅器4の負荷インピ
ーダンスが増幅器3がない場合の負荷インピーダ
ンス(Z+Rs)に比較し1/(1−α)倍に
なることを示している。したがつて、例えば、 1/1−α=10 ………(6) とすれば増幅器4の電力は増幅器3がない場合に
比較し1/10でよいことになり、増幅器4をたと
えA級で動作させても同増幅器4による電力損失
を従来のA級増幅器のみで負荷を駆動する場合に
比較して小とすることが可能になる。なお、系が
安定に動作するためにはα<1が必要条件であ
る。また、このαは前記(2)式から、 α=I/I=gEs/I=gnRs ……
…(7) なる式により表わすことができ、この条件は容易
に実現できることがわかる。(例えばRs=0.1
(Ω)、gn=9()でα=0.9<1となる。) 次に、増幅器5の働きについて詳述する。入力
端子6a,6b間に印加される入力電圧をE1
し、増幅器5の出力端の電圧をEaとすれば、 E1=(E2−Ea)R/R+Rf+Ea………(8) なる関係が成立つ。ここで、電圧Eaは、 Ea=−EsR/R ………(9) なる式により求められるから、この(9)式を前記(8)
式に代入し整理すれば、 E2=R+Rf/R(E1+IRsR/R・Rf/R+Rf) ………(10) なる関係が得られる。また、 Es=I・Rs ………(11) である。したがつて、前記(10),(11)式から負荷
1の両端の電圧(すなわち、出力電圧)Eは、 E=E2−Es =R+Rf/R(E1+IRsR/R・Rf/R+Rf)−I・Rs =R+Rf/R{E1+IRs(R/R・Rf/R+Rf−R/R+Rf)} ………(12) なる式により求められる。しかして、この(12)
式において、 R/R・Rf/R+Rf=R/R+R
f………(13) すなわち、 R/R=R/Rf ………(14) とすれば、前記(12)式は E=R+Rf/RE1 ………(15) となる。
すなわち、前記(14)式の関係が成立つように
抵抗値R1,R2,RE,Rfを選べば、出力電圧E
は負荷1の電流Iに関係しない値となる。換言
すれば、増幅器5の電流帰還により増幅器4の出
力インピーダンスが−Rsとなり、抵抗2のイン
ピーダンス+Rsを打消し、出力端子8a,8b
間の出力インピーダンスが零となるわけである。
このことにより、負荷1は定電圧駆動されている
ことがわかる。
次に、図に示す回路の効果について説明する。
まず、歪の低減について考察すると、前述したよ
うに増幅器4はその出力電力が少なくてよいの
で、増幅素子や放熱器が小規模で良く、容易にA
級動作をさせることができ、したがつて増幅器4
による歪を最小限に押えることができる。一方、
増幅器3の歪は以下のように考察し得る。すなわ
ち、増幅器3の相互コンダクタンスgnは、歪成
分を考慮するとgn(1+X)なる式により表わ
すことができる。なお、この式においてgn定数
項としXは歪分であり(数%以下の値)出力電流
の関数と考える。(一般に、電力増幅器において
はその無帰還歪率を数%に押えることは容易であ
る。)したがつて、増幅器4の出力端から負荷1
側をみたインピーダンスZaは、前記(5)式に前記
(7)式を代入し、更にgnの代わりにgn(1+X)
を代入することにより、 Za=1/1−gRs(1+X)(Z+Rs)……
(16) として求められる。ところで、増幅器4は、前述
したように出力インピーダンス零の定電圧駆動を
するようになつているので、前記(16)式に示す
インピーダンスZaの変動は増幅器4の負荷イン
ピーダンスの変化と考えることができる。すなわ
ち、増幅器4をこの数%の変動分を吸収し得るよ
うに構成しておけば、増幅器3による歪を完全に
吸収することが可能である。なお、インピーダン
スZaは数10Ω以上にすることができ、このイン
ピーダンスZaの変動分を吸収し得るように増幅
器4を構成することは容易である。
次に、効率の向上について考察する。図に示す
回路においては増幅器4と増幅器3の出力電力の
配分は前記(5)式における(1−α)の値によつて
決定される。したがつて、この(1−α)を、 1−α≪1 ………(17) なる値に選ぶことにより、図に示す回路の効率が
ほぼ増幅器3の効率により決定されるようにする
ことができる。但し、この場合上述した増幅器4
による歪吸収効果が充分得られるように増幅器4
の電力分担を決める必要がある。しかして、増幅
器3をB級増幅器あるいはD級増幅器によつて構
成することにより、図に示す回路全体の高効率化
を図ることができ、またこの場合、増幅器4を任
意の動作クラス(A級、B級、AB級)にて動作
させることにより高忠実増幅を維持することが可
能である。なお、増幅器3をD級増幅器によつて
構成した場合、キヤリヤリークがたとえ生じたと
しても、このキヤリヤリークは歪の一種と考えら
れ、前述と同様に増幅器4によつて吸収すること
ができる。
以上説明したように、この発明によれば負荷電
流を負荷電流検出器によつて検出し、この検出結
果を第2の増幅器によつて電流信号に変換し、こ
の電流信号を負荷に供給することにより同負荷に
電流ブートストラツプをかけるようにしたので、
高効率の電力増幅器が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を構成するブロツク
図である。 1…負荷、2…負荷電流検出器(抵抗)、3…
第2の増幅器(増幅器)、4…第1の増幅器(増
幅器)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入力信号を増幅し負荷に出力電流を供給する
    第1の増幅器と、負荷電流を検出する負荷電流検
    出器と、この負荷電流検出器の出力に基づいた出
    力電流を前記負荷に供給する第2の増幅器とを具
    備し、前記第2の増幅器の出力電流により前記負
    荷に電流ブートストラツプをかけるようにしたこ
    とを特徴とする電力増幅器。
JP7208279A 1979-06-08 1979-06-08 Electric power amplifier Granted JPS55163907A (en)

Priority Applications (1)

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JP7208279A JPS55163907A (en) 1979-06-08 1979-06-08 Electric power amplifier

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JPS55163907A JPS55163907A (en) 1980-12-20
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Families Citing this family (2)

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GB9424878D0 (en) * 1994-12-09 1995-02-08 Plessey Semiconductors Ltd Amplifier circuit arrangements
US6362683B1 (en) * 1999-07-29 2002-03-26 Tripath Technology, Inc. Break-before-make distortion compensation for a digital amplifier

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