JPS643365B2 - - Google Patents
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- JPS643365B2 JPS643365B2 JP10546580A JP10546580A JPS643365B2 JP S643365 B2 JPS643365 B2 JP S643365B2 JP 10546580 A JP10546580 A JP 10546580A JP 10546580 A JP10546580 A JP 10546580A JP S643365 B2 JPS643365 B2 JP S643365B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/08—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
- H03F1/083—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements in transistor amplifiers
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- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は負帰還ループ内に正帰還ループを設
け、増幅器全体の安定度を損うことなく歪を低減
するようにした帰還増幅器に関し、特に増幅器の
出力電圧が電源電圧によつてクリツプした際にこ
れを検出して上記正帰還ループにバイパス回路を
設けることにより、クリツプ時にも安定な動作が
行えるようにしたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a feedback amplifier in which a positive feedback loop is provided within a negative feedback loop to reduce distortion without impairing the stability of the entire amplifier. By detecting the occurrence of clipping and providing a bypass circuit in the positive feedback loop, stable operation can be achieved even during clipping.
第1図は先に出願人が発明した帰還増幅器を示
すものであり、1は伝達関数A1の増幅段、2は
伝達関数A2の増幅段、3は伝達関数βの負帰還
回路、4は伝達関数γの正帰還回路である。 Figure 1 shows a feedback amplifier previously invented by the applicant, where 1 is an amplification stage with a transfer function A 1 , 2 is an amplification stage with a transfer function A 2 , 3 is a negative feedback circuit with a transfer function β, and 4 is an amplification stage with a transfer function A 2. is a positive feedback circuit with a transfer function γ.
このように負帰還ループ内に伝達関数A1の増
幅段1と、伝達関数γの正帰還回路4により、正
帰還ループを設け、この正帰還ループの一巡伝達
関数A1・γを、
A1・γ=K/(1+S・T)〔ただし0<K<
2,Sは複素周波数,Tは時定数〕
とすることにより、増幅段1と正帰還回路4によ
り構成した増幅段の利得を増大させることが出来
る。すなわち増幅段1と正帰還回路4で構成した
増幅段の利得をA1′とすると
A1′=A1/1−A1・γ
=A1/1−K/(1+S・T)
となる。したがつて、0<K<2の条件を入れる
と
|1−K/(1+S・T)|<1
となり、増幅段1と正帰還回路4で構成した増幅
段の利得A1′は正帰還回路4がない場合の増幅段
1の利得A1に比べ
A1′>A1
となることがわかる。また、後段の増幅段2の入
力で発生する歪成分をdとした場合、この歪成分
dによつて第1図の構成で出力される歪出力成分
をSd1とすると、Sd1は、
Sd1=A2/1+A1′・A2・β・d
で表わされる。一方正帰還回路4がない場合の構
成での歪出力成分をSd2とすると、Sd2は
Sd2=A2/1+A1・A2・β・d
となる。A1′>A1であるから、Sd1<Sd2となり、
負帰還ループ内に伝達関数A1と増幅段1と、伝
達関数γの正帰還回路により正帰還ループを設
け、この正帰還ループの一巡伝達関数A1・γを
A1・γ=K/(1+S・T)
〔ただし0<K<2〕
とすることにより、歪を効果的に除去出来る。 In this way, a positive feedback loop is provided in the negative feedback loop by the amplification stage 1 with the transfer function A 1 and the positive feedback circuit 4 with the transfer function γ, and the round transfer function A 1 ·γ of this positive feedback loop is expressed as A 1・γ=K/(1+S・T) [However, 0<K<
2, S is a complex frequency, and T is a time constant] By setting, the gain of the amplification stage constituted by the amplification stage 1 and the positive feedback circuit 4 can be increased. In other words, if the gain of the amplification stage composed of the amplification stage 1 and the positive feedback circuit 4 is A1 ', then A1 '= A1 /1- A1・γ= A1 /1-K/(1+S・T). . Therefore, if we include the condition 0<K<2, |1-K/(1+S・T)|<1, and the gain A 1 ' of the amplification stage composed of the amplification stage 1 and the positive feedback circuit 4 is positive feedback. It can be seen that A 1 ′>A 1 compared to the gain A 1 of the amplifier stage 1 when the circuit 4 is not provided. Furthermore, if the distortion component generated at the input of the subsequent amplification stage 2 is d, and the distortion output component outputted by this distortion component d in the configuration shown in FIG. 1 is S d1 , then S d1 is S It is expressed as d1 =A 2 /1+A 1 ′・A 2・β・d. On the other hand, if the distortion output component in the configuration without the positive feedback circuit 4 is S d2 , then S d2 becomes S d2 =A 2 /1+A 1 ·A 2 ·β ·d. Since A 1 ′>A 1 , S d1 <S d2 ,
A positive feedback loop is provided in the negative feedback loop by a transfer function A 1 , an amplification stage 1 , and a positive feedback circuit with a transfer function γ. 1+S・T)
[However, by setting 0<K<2], distortion can be effectively removed.
また、このときの系の安定度は、第1図の負帰
還ループの一巡伝達関数の利得1での位相をみれ
ばよい。すなわち、負帰還ループの一巡伝達関数
が利得1で位相が180゜以上遅れていなければ安定
となる。第1図の負帰還ループの一巡伝達関数
は、
A1/1−A1・γ・A2・β
であるが、ここで、第1図の系から正帰還回路4
を取り除いたときの負帰還ループの一巡伝達関数
を考えてみると、
A1・A2・β
となる。第2図にA1・A2・βの伝達関数の周波
数対利得、位相特性図の例を示す。第2図は充分
に安定な負帰還系の一巡伝達関数A1・A2・βの
特性である。 The stability of the system at this time can be determined by looking at the phase of the round transfer function of the negative feedback loop at a gain of 1 in FIG. That is, the loop transfer function of the negative feedback loop is stable if the gain is 1 and the phase is not delayed by 180 degrees or more. The round transfer function of the negative feedback loop in Fig. 1 is A 1 /1 - A 1 · γ · A 2 · β. Here, from the system in Fig. 1, the positive feedback circuit 4
If we consider the open-circuit transfer function of the negative feedback loop when is removed, we get A 1・A 2・β. Figure 2 shows an example of the frequency vs. gain and phase characteristics diagram of the transfer function of A 1 , A 2 , and β. Figure 2 shows the characteristics of the open loop transfer functions A 1 , A 2 , and β of a sufficiently stable negative feedback system.
ここで第1図の増幅段1と正帰還回路4の正帰
還ループの一巡伝達関数A1・γをK=1とし、
A1・γ=1/(1+S・T)
とし、また、A1・A2・βの伝達関数を第2図に
示すような充分に安定な負帰還系のものとし、さ
らに、A1・A2・β=1となる角周波数1/T0に
対し、1/Tが充分に小さくなるようA1・γの
伝達関数を設定することにより、第1図の負帰還
系の一巡伝達関数A1・A2・β/(1−A1・γ)
は、第3図に示すような周波数対利得、位相特性
となる。第3図を見るとA1・A2・β/(1−
A1・γ)=1となる角周波数は、第2図に示す
A1・A2・β=1となる角周波数1/T0と同じ
で、このときの位相遅れも180゜以下であり、第1
図の系が安定となることがわかる。 Here, the open-circuit transfer function A 1 ·γ of the positive feedback loop of the amplifier stage 1 and the positive feedback circuit 4 in FIG.・Assume that the transfer function of A 2・β is a sufficiently stable negative feedback system as shown in Figure 2, and furthermore, for the angular frequency 1/T 0 where A 1・A 2・β=1, By setting the transfer function of A 1・γ so that /T is sufficiently small, the open-loop transfer function A 1・A 2・β/(1−A 1・γ) of the negative feedback system in Figure 1 can be obtained.
has frequency vs. gain and phase characteristics as shown in FIG. Looking at Figure 3, A 1・A 2・β/(1−
The angular frequency at which A 1・γ)=1 is shown in Figure 2.
It is the same as the angular frequency 1/T 0 where A 1・A 2・β=1, and the phase delay at this time is also less than 180°, and the first
It can be seen that the system in the figure is stable.
ところが、このように構成した増幅器におい
て、出力電圧が電源電圧によりクリツプした場合
にはA2=0となり、負帰還ループは非能動状態
となる。このとき、増幅段1がクリツプしていな
ければ、増幅段1と正帰還回路4で構成する正帰
還ループの系だけが能動状態で残ることになる。
第1図の系は、安定な負帰還ループ内に正帰還ル
ープを設けることによつて、前述のように系の安
定性を図つているものであり、負帰還ループが取
り除かれ、増幅段1と正帰還回路4で構成する正
帰還ループだけが残つた場合には、正帰還ループ
のDC利得1以上で不安定となる。したがつて、
増幅段1と正帰還回路4で構成した正帰還ループ
の一巡伝達関数A1・γが、
A1・γ=K/(1+S・T)〔K≧1〕
に設定された状態で、第1図の増幅器の出力電圧
が電源電圧でクリツプした場合、第1図の増幅器
が不安定になるという問題がある。 However, in the amplifier configured as described above, if the output voltage is clipped by the power supply voltage, A 2 =0, and the negative feedback loop becomes inactive. At this time, if the amplification stage 1 is not clipped, only the positive feedback loop system composed of the amplification stage 1 and the positive feedback circuit 4 remains active.
In the system shown in Figure 1, the stability of the system is achieved as described above by providing a positive feedback loop within a stable negative feedback loop.The negative feedback loop is removed, and the amplifier stage 1 If only the positive feedback loop constituted by the positive feedback circuit 4 and the positive feedback circuit 4 remains, it becomes unstable when the DC gain of the positive feedback loop is 1 or more. Therefore,
With the open loop transfer function A 1 · γ of the positive feedback loop composed of the amplification stage 1 and the positive feedback circuit 4 set to A 1 · γ = K / (1 + S · T) [K≧1], the first If the output voltage of the amplifier shown in the figure is clipped by the power supply voltage, there is a problem that the amplifier shown in FIG. 1 becomes unstable.
本発明はこのような問題を解決するようにした
帰還増幅器を提供するものである。 The present invention provides a feedback amplifier that solves these problems.
以下本発明の一実施例について第4図とともに
説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
第4図において、5は入力端子、6,7は初段
の差動増幅段を構成するトランジスタ、8,9は
そのカレントミラー負荷を構成するトランジス
タ、10はエミツタフオロワ、11,12は電流
検出用のカレントミラー回路を構成するトランジ
スタおよびダイオード、13は電圧増幅段トラン
ジスタ、14はバイアス回路、15はSEPP出力
段、16は出力端子、17,18,19は第1図
の負帰還回路3を構成する抵抗およびコンデン
サ、20,21は上記トランジスタ11およびそ
のコレクタ抵抗22とともに第3図の正帰還回路
4を構成する抵抗およびコンデンサ、23はトラ
ンジスタ13のエミツタ抵抗、24,25は位相
補償用の抵抗およびコンデンサ、26,27は電
源端子、28は上記トランジスタ11のコレクタ
とトランジスタ13のコレクタの間に接続された
ダイオードであり、このダイオード28は、出力
電圧が電源電圧でクリツプしたことを検出し、正
帰還ループにバイパス回路を形成する機能を有す
る。 In Fig. 4, 5 is an input terminal, 6 and 7 are transistors that constitute the first differential amplification stage, 8 and 9 are transistors that constitute the current mirror load, 10 is an emitter follower, and 11 and 12 are current detection transistors. A transistor and a diode constitute a current mirror circuit, 13 is a voltage amplification stage transistor, 14 is a bias circuit, 15 is an SEPP output stage, 16 is an output terminal, 17, 18, and 19 constitute a negative feedback circuit 3 in FIG. Resistors and capacitors, 20 and 21 constitute the positive feedback circuit 4 of FIG. 3 together with the transistor 11 and its collector resistor 22, 23 is the emitter resistance of the transistor 13, 24 and 25 are phase compensation resistors, and capacitors, 26 and 27 are power supply terminals, and 28 is a diode connected between the collector of the transistor 11 and the collector of the transistor 13; this diode 28 detects that the output voltage is clipped by the power supply voltage; It has the function of forming a bypass circuit in the feedback loop.
上記構成において、トランジスタ13のコレク
タ電位をV13,正側電源電圧を+B,抵抗23の
クリツプ時の両端電圧をV23,トランジスタ13
のクリツプ時のコレクタエミツタ間電圧をV13sat.
とすると、V13=+B−V23−V13satとなつたとき
に出力電圧がクリツプする。 In the above configuration, the collector potential of the transistor 13 is V 13 , the positive power supply voltage is +B, the voltage across the resistor 23 when clipped is V 23 , and the transistor 13
The collector-emitter voltage when clipping is V 13sat.
Then, the output voltage clips when V 13 =+B-V 23 -V 13sat .
そしてトランジスタ11のコレクタ電圧を
V11,抵抗22の両端電圧をV22とすると、
V11=+B−V22
であるから、V22をV23+V13sat.より少し大きく設
定しておけば、通常の出力状態ではダイオード2
8がカツトオフ状態にあり、出力電圧がクリツプ
する直前でダイオード28がオンになる。 And the collector voltage of transistor 11 is
If V 11 and the voltage across the resistor 22 are V 22 , then V 11 = +B - V 22 , so if V 22 is set a little larger than V 23 + V 13sat. , the diode 2
8 is in cut-off, and diode 28 turns on just before the output voltage clips.
このため、トランジスタ13のコレクタからト
ランジスタ11のコレクタに電流が流れ始め、正
帰還回路にバイパス回路が形成される。このため
トランジスタ11の負荷が零になり、すなわち正
帰還の一巡伝達関数のKが零となり、第1図にお
けるγが零となる。このようにして出力電圧がク
リツプされる直前に正帰還ループが開かれるた
め、クリツプ時に系の安定度が損われるという問
題が解決される。 Therefore, current begins to flow from the collector of transistor 13 to the collector of transistor 11, forming a bypass circuit in the positive feedback circuit. Therefore, the load on the transistor 11 becomes zero, that is, the positive feedback loop transfer function K becomes zero, and γ in FIG. 1 becomes zero. In this way, the positive feedback loop is opened just before the output voltage is clipped, thus solving the problem of system instability during clipping.
なお、第4図のダイオード28は正側クリツプ
に対してのみ有効に働くものであるが、負側につ
いても同様に構成することができる。 Note that although the diode 28 in FIG. 4 is effective only for the positive side clip, it can be constructed in the same way for the negative side as well.
以上のように、本発明は負帰還ループ内に正帰
還ループを設け、この正帰還ループによつて前段
の増幅段の利得を増大させ、後段の増幅段で発生
する歪を低減するようにした帰還増幅器におい
て、出力電圧が電源電圧によつてクリツプされた
ことを検出して上記正帰還ループを開くようにし
たものであるから、すべての動作状態において増
幅器を安定に動作させることができる。 As described above, the present invention provides a positive feedback loop within the negative feedback loop, and uses this positive feedback loop to increase the gain of the preceding amplification stage and reduce the distortion generated in the subsequent amplification stage. Since the feedback amplifier opens the positive feedback loop by detecting that the output voltage is clipped by the power supply voltage, the amplifier can operate stably in all operating conditions.
第1図は本発明の対象となる増幅器のブロツク
図、第2図、第3図はその動作説明図、第4図は
本発明の一実施例の回路図である。
6,7……初段の差動増幅段、10……エミツ
クフオロワ、11,20,21,22……正帰還
回路、13……電圧増幅段トランジスタ、15…
…SEPP出力段、17,18,19……負帰還回
路、28……クリツプ検出用ダイオード。
FIG. 1 is a block diagram of an amplifier to which the present invention is applied, FIGS. 2 and 3 are diagrams explaining its operation, and FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. 6, 7... First differential amplifier stage, 10... Emitter follower, 11, 20, 21, 22... Positive feedback circuit, 13... Voltage amplifier stage transistor, 15...
...SEPP output stage, 17, 18, 19... Negative feedback circuit, 28... Clip detection diode.
Claims (1)
られ、一巡伝達関数がK/(1+S・T)〔ただ
し0<K<2,Sは複素周波数、Tは時定数〕で
表わされる正帰還ループと、出力電圧が電源電圧
によりクリツプしたことを検知し、クリツプして
いる期間中上記一巡伝達関数のKを零とするバイ
パス回路とを備えた帰還増幅器。[Claims] 1. A negative feedback loop, which is provided within the negative feedback loop, and has a circular transfer function of K/(1+S·T) [where 0<K<2, S is a complex frequency and T is a time constant] A feedback amplifier comprising a positive feedback loop represented by , and a bypass circuit that detects when the output voltage is clipped by the power supply voltage and sets K of the open-loop transfer function to zero during the clipping period.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10546580A JPS5730407A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Feedback amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10546580A JPS5730407A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Feedback amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5730407A JPS5730407A (en) | 1982-02-18 |
| JPS643365B2 true JPS643365B2 (en) | 1989-01-20 |
Family
ID=14408319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10546580A Granted JPS5730407A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Feedback amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5730407A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6257423U (en) * | 1985-09-26 | 1987-04-09 | ||
| JP3205707B2 (en) * | 1996-10-09 | 2001-09-04 | 本田技研工業株式会社 | Air-cooled engine |
-
1980
- 1980-07-30 JP JP10546580A patent/JPS5730407A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5730407A (en) | 1982-02-18 |
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