JPS5810008B2 - ブツシユブルゾウフクキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、互に反対導電型の第１および第２トランジス
タを具え、これらトランジスタのコレクターエミッタ通
路を電源の端子間に直列で反対方向に接続し、他にこれ
ら第１および第２トランジスタの相互接続コレクタに接
続した出力端子と、前記第１および第２トランジスタの
ベースを相互接続する第１抵抗と、該第１抵抗を経て零
入力電流を供給し、前記第１および第２トランジスタを
流れる零入力電流を決める零入力電流制御回路とを具え
るプッシュプル増幅器に関するものである。

かかるプッシュプル増幅器は特に補聴器における出力増
幅器として用いられる。

この場合、出力増幅器に電力を供給する電池の電圧が、
電池のエネルギーがなくなる際よりも長期間前に減少す
るという問題がある。

既知のプッシュプル増幅器においては、前記の第１抵抗
を第１電流源或は抵抗を経て電源の一方の端子に接続す
るとともに同じ電流を流す第２電流源或は同様な抵抗を
経て電源の他方の端子に接続している。

これが為、第１および第２トランジスタのベース−エミ
ッタ電圧は電源電圧に比例する。

トランジスタのコレクターエミッタ通路を流れる電流は
ベース−エミッタ電圧に応じて指数関数的に増大する為
、上述した既知の回路配置の零入力電流設定は電源電圧
に著しく依存し、しかもベース−エミッタ電圧は温度に
依存する為この零入力電流設定は温度にも依存する。

第１および第２トランジスタを流れる零入力電流が最大
電池電圧および最大温度時に許容できない程度に高くな
るのを防止する為には、通常の電池電圧の際にほんのわ
ずかの零入力電流が流れるように上述した回路配置を設
計する必要があり、この場合増幅すべき信号を著しく歪
ませる惧れがある。

更に、電池電圧が増大する際に零入力電流が指数関数的
に増大すると、最大の許容電池電圧が通常の電池電圧よ
りもわずかに高くなるだけである。

本発明の目的は、上述した欠点を軽減したプッシュプル
増幅器を提供せんとするにある。

本発明は互に反対導電型の第１および第２トランジスタ
を具え、これらトランジスタのコレクターエミッタ通路
を電源の端子間に直列で反対方向に接続し、他にこれら
第］および第２トランジスタの相互接続コレクタに接続
した出力端子と、前記第■および第２トランジスタのベ
ースを相互接続する第１抵抗と、該第１抵抗を経て零入
力電流を供給し、前記第１および第２トランジスタを流
れる零入力電流を決める零入力電流制御回路とを具える
プッシュプル増幅器において、前記零入力電流制御回路
に第１および第２電流ミラー回路を設け、これら電流ミ
ラー回路の各々に少くとも１個の入力回路および１個の
出力回路を設け、出力回路に流れる電流が入力回路を流
れる電流に対し一定の比率関係にあるようにし、前記出
力回路における少くとも１つの半導体接合を前記入力回
路における少くとも１つの半導体接合により分路し、電
源電圧に応じて変化するバイアス電流を電源端子間に設
けた電流岐路を用いて前記入力回路に供給するようにし
、前記電流岐路には少くとも第２抵抗と、前記双方の電
流ミラー回路の入力回路の半導体接合とを設け、これら
電流ミラー回路の出力回路を前記第１抵抗を経て相互接
続して前記第１抵抗を流れる零入力電流が前記電流岐路
を流れる電流と同様に電源電圧に応じて変化するように
し、前記第１抵抗の値を前記電流岐路に設けた素子に依
存して、前記第１および第２トランジスタを流れる零入
力屯田が電源電圧に応じてわずかしか変化しないように
選択したことを特徴とする。

本発明は、本発明による回路配置を用いることにより第
４および第２トランジスタのベース−エミッタバイアス
電圧が電源電圧に依存しなくなるか或はわずかじか依存
しなくなり、しかもこのバイアス電圧が第１および第２
トランジスタのエミッタ電流を一定にするのに必要なベ
ース−エミッタ電圧と同じ温度依存性を有するようにな
るという認識を基に成したものである。

図面につき本発明を説明する。

第１図は本発明によるプッシュプル増幅器の原理的回路
線図である。

端子間電圧Ｅを有する電源の端子８および９間に互に反
対導電型とした２個のトランジスタＴ１およびＴ２のコ
レクターエミッタ通路の直列回路を設ける。

ｐｎｐトランジスタＴ１のエミッタは正電源端子８に接
続し、ｎｐｎ）ランジスタＴ２のエミッタは負電源端子
９に接続する。

これらトランジスタＴ１およびＪ２のコレクタは出力端
子７に接続する。

この出力端子７はイヤホンのような負荷に接続される。

トランジスタＴ１およびＴ２のべ（ス間には第１抵抗Ｒ
１を設ける。

プッシュプル増幅器には更に２個の電流ミラー回路１お
よび２を設け、これら電流ミラー回路の入力端子３およ
び５を第２抵抗Ｒ７を経て互に接続する。

電流ミラー回路１の出力端子４はトランジスタＴ１のベ
ースに接続し、電流ミラー回路２の出力端子６はトラン
ジスタＴ２のベースに接続する。

これら電流ミラー回路１および２の出力回路により出力
端子４および６を電源端子８および９にそれぞれ接続し
、同様に電流ミラー回路１および２の入力回路により入
力端子３および５を電源端子８および９にそれぞれ接続
する。

電流ミラー回路１および２の出力電流■、は入力電流■
２に対して一定の比率ｎとなる。

２個の電流ミラー回路１および２を同一特性の回路とす
ると、各電流ミラー回路の入力回路の端子間電圧降下は
■２となる。

またこれら電流ミラー回路１および２の出力回路の端子
間電圧降下はトランジスタＴ１およびＴ２のベース−エ
ミッタ電圧にそれぞれ等しくなる。

２つの電流ミラー回路１および２の入力電流■２は抵抗
Ｒ２と、電源電圧Ｅから２つの入力回路の端子間電圧の
和２Ｖｉを減じた値に等しい抵抗Ｒ２の瑞子間電田降下
とによって決まる。

トランジスタＴ１およびＴ２のベース−エミッタ電圧の
和は電源電圧Ｅから抵抗Ｒ１の端子間電圧降下■１Ｒ１
を減じた値に等しくなり、これらトランジスタＴ１およ
びＴ２のベース電流は電流■１に比べて無視しうる。

電流ミラー回路１および２の出力電流と入力電流との比
ｎを考慮に入れると、トランジスタＴ１およびＴ２のベ
ース−エミッタ電圧の和は１２（Ｒ２−ｎＲ１）＋２Ｖ
ｉ・・・（１）に等しくなる。

この式（１）の一次導関数が、零に等しい電源電圧の関
数を有する場合に、この弐（１）は電源電圧Ｅに無関係
となる。

この場合抵抗Ｒ１およびＲ２に対し条件式 ％式％（２） が得られる。

ここにＲｄは電流ミラー回路１および２の各々の微分入
力インピーダンスである。

この条件式（２）を考慮して電流ミラー回路と抵抗Ｒ１
およびＲ２とを適当に選択することにより、トランジス
タＴ１およびＴ２を流れる零入力電流を所望値とする電
圧降下を抵抗Ｒ１の端子間に得ることができる。

この場合Ｂ級およびＡＢ級の双方のバイアスを行なうこ
とができる。

式（２）における微分入力インピーダンスＲｄは電源電
圧に応じてわずかに変化する為、抵抗Ｒ１およびＲ２を
一定値とした場合に零入力電流の設定を完全に電源電圧
に依存しないようにすることは決してできない。

これが為、実際にはＲｄに対する値を平均電源電圧（平
均電池電圧）に相当する値に選択する必要がある。

ｎ＝１の場合、Ｒ１をＲ２よりも約２０％だけ大きくし
た際に最適な選択を行なえる。

第２図は本発明プッシュプル増幅器の具体的一実施例を
示す。

この具体例は第１図に基づくものであり、従って第２図
においては第１図の素子と対応する素子に同一符号を付
した。

電流ミラー回路１および２の出力回路にはｐｎｐ）ラン
ジスタＴ３およびｎｐｎ）ランジスタＴ４のコレクター
エミッタ通路をそれぞれ設け、これらトランジスタのコ
レクタを出力端子４および６にそれぞれ接続しエミッタ
を電源端子８および９にそれぞれ接続する。

トランジスタＴ３およびＴ４のベースエミッタ接合はダ
イオードＤ１およびＤ２によってそれぞれ分路する。

これらダイオードＤ１およびＤ２は集積回路においては
一般にコレクタ電極とベース電極とを相互接続したトラ
ンジスタの形態とする。

またこれらダイオードＤ１およびＤ２により電源端子８
および９を入力端子３および５にそれぞれ接続し、従っ
てこれらダイオードＤ１およびＤ２を以って電流ミラー
回路１および２の入力回路をそれぞれ構成する。

信号入力端子１０は抵抗Ｒ１中央口出しタップに接続す
る。

零入力電流設定の電源電圧非依存性に関しては抵抗Ｒ１
およびＲ２が条件式（２）を満足する必要がある。

この場合微分抵抗Ｒｄは電流■２を流すダイオードの微
分抵抗に等しい。

トランジスタＴ３およびＴ４とそれぞれ同じでありダイ
オードとして接続したトランジスタをダイオードＤ１お
よびＤ２として用いる場合には、電流ミラー回路の出力
電流と入力電流との比ｎはｌとなる。

更に、ダイオードＤ１およびＤ２の微分抵抗が抵抗Ｒ２
の値に比べ低い場合には、入力端子１０に入力信号がな
い際のトランジスタＴ１およびＴ２のベース−エミッタ
電圧はダイオードＤ１およびＤ２の電圧降下よりもそれ
ぞれわずかに小さくなるだけである。

電流ミラー回路１および２の入力回路を流れる電流■２
を適当に選択することによりトランジスタＴ、およびＴ
２に対する所望の零入力電流設定が得られる。

入力信号電流を入力端子１０に供給すると、この入力信
号電流はトランジスタＴ１およびＴ２のベース電極に分
配される。

その理由はトランジスタＴ１およびＴ２の入力インピー
ダンスは電流ミラー回路１および２の出力回路の入力イ
ンピーダンスに比べて低い為である。

従って出力端子７を流れる増幅された信号電流は例えば
ＡＢＢ級イアスの場合トランジスタＴ１およびＴ２を流
れる零入力電流の数倍となりうる。

原理的には、入力信号を抵抗Ｒ２の中央口出しタップに
供給することができる。

従って入力信号電流は電流ミラー回路１および２の入力
回路に分配される。

電流ミラー回路１および２の入力電流と出力電流との比
は一定である為、これら２個の電流ミラー回路１および
２の出力回路にも信号電流が流れ、これら信号電流はト
ランジスタＴ１およびＴ２のベース電極に分配される。

この場合、電流ミラー回路１および２の入力インピーダ
ンスは低い為に、抵抗Ｒ２の中央口出しタップにおける
入力インピーダンスが抵抗Ｒ１の中央口出しタップにお
ける入力インピーダンスよりも著しく低くなるという欠
点があった。

しかし、特別な適用例では、電流ミラー回路１および２
が電流を流す為、第２出力回路を設けて電流ミラー回路
を拡張することにより追加の出力電流を得ることができ
るという利点が得られる。

プッシュプル増幅器は実際的には常に負帰還を採用して
いる。

負帰還信号として、出力電圧に比例する電圧を必要とす
る場合には、この負帰還信号を出力端子７から取出すこ
とができる。

例えば周波数に依存する負荷の場合に所望とするように
、トランジスタＴ１およびＴ２を流れる電流に比例する
負帰還信号を必要とする場合には、第２図による追加の
出力を用いることができる。

かかる追加の出力を得る為に、トランジスタＴ１のベー
スをｐｎｐ）ランジスタＴ５のベースに接続し、トラン
ジスタＴ２のベースをｎｐｎ）ランジスタＴ６のベース
に接続する。

これらトランジスタＴ５およびＴ６のコレクタは第２出
力端子１１に接続し、この第２出力端子１１は更に減結
合コンデンサＣと可変抵抗Ｒ３との直列回路を経て負電
源端子９に接続する。

従って出力端子１を流れる電流に比例する電流が出力端
子１１を経て得られる。

この電流により抵抗Ｒ３の端子間に電圧を生せしめる。

この電圧も出力端子７を流れる電流に比例する。

この電圧を前置増幅器Ｖの第１入力端子１２に印加し、
この前置増幅器■の出力端子１４を入力端子１０に接続
し、前置増幅器Ｖの第２入力端子１３に入力信号を供給
しうるようにする。

前置増幅器■に帰還すべき出力端子１１における信号電
圧は可変抵抗Ｒ３を用いて調整しつる為、音量調節を行
ないうる。

トランジスタＴ５およびＴ６は一般にトランジスタＴ、
およびＴ２を流れる電流の一部のみを流すようなものと
する。

このことはトランジスタＴ５およびＴ６のベース−エミ
ッタ面積をトランジスタＴ１およびＴ２のベース−エミ
ッタ面積よりも小さく選択することにより達成しうる。

２個の電流ミラー回路を本発明により零入力電流設定用
に用いると、零入力電流設定の温度依存性が減少すると
いう追加の利点が得られる。

温度が上昇すると、ダイオードＤ１およびＤ２のダイオ
ード特性の温度依存性の為に電流ミラー回路１および２
の入力回路を流れる電流■２は増大する。

トランジスタＴ１．Ｔ２．Ｔ５およびＴ６のベース−エ
ミッタ接合は同様な温度依存性を有する為、これらトラ
ンジスタを流れる零入力電流は温度の増大により増大す
る抵抗Ｒ１の端子間電圧によるこれらトランジスタのベ
ース−エミッタ電圧の減少により幾分補償される。

第２図の例では、電流ミラー回路１および２の入力回路
を抵抗Ｒ２を経て直尚晧合する。

しかし原理的にはより一層複雑な例も可能であること明
らかである。

例えば、電流ミラー回路１の入力端子３を抵抗Ｒ２と第
３の電流ミラー回路の入力回路とを経て電源端子９に接
続することができる。

この場合この第３電流ミラー回路の出力回路を第４の電
流ミラー回路の入力回路を経て電源端子８に接続し、こ
の第４電流ミラー回路の出力回路を電流ミラー回路２の
入力端子５に接続する。

本発明による零入力電流設定法は中央口出しタップを有
するイヤホンを具える補聴器用の出力増幅器にも適用す
ることができ、かかる出力増幅器は比較的大きな出力を
生じる補聴器に用いられる。

第３図は上述した出力増幅器を示す。

この出力増幅器はトランジスタＴ１およびＴ２を除いた
第２図の増幅器を具えている。

トランジスタＴ５のベースはｐｎｐ）ランジスタＴ７の
ベースに接続し、このトランジスタＴ７のエミッタは正
電源端子８に接続し、このトランジスタＴ７のコレクタ
はダイオードＤ３を経て負電源端子９に接続する。

このダイオードＤ３はｎｐｎ）ランジスタＴ、のベース
−エミッタ接合によって分路する。

またトランジスタＴ６のベース−エミッタ接合をｎｐｎ
）ランジスタＴ８のベース−エミッタ接合により分路す
る。

トランジスタＴ８およびＴ、のコレンはイヤホンの附勢
コイルによって互に接続し、この附勢コイルの中央口出
しタップを正電源端子８に接続する。

トランジスタＴ、およびＴ７のベース−エミッタ接合は
トランジスタＴ６およびＴ８のベース−エミッタ接合と
同様に互に部列に接続されている為、トランジスタＴ７
およびＴ８のコレクターエミッタ通路に電流が流れ、こ
れらの電流はトランジスタＴ５およびＴ６のコレクター
エミッタ通路を流れる電流にそれぞれ比例する。

従ってトランジスタＴ７のコレクタ電流がダイオードＤ
３を流れる。

これが為、トランジスタＴ９のコレクターエミッタ１を
流れる電流はトランジスタＴ５のコレクターエミッタ通
路を流れる電流に比例する。

トランジスタＴ５゜Ｔ６．Ｔ７．Ｔ８．Ｔ９およびダイ
オードとして接続したトランジスタの形態としうるダイ
オードＤ３のベース−エミッタ面積の比を適当に設定し
た場合、トランジスタＴ８およびＴ９のコレクタ電流の
差が出力端子１１を流れる電流に比例する。

この場合トランジスタＴ８およびＴ９のコレクタ電流を
トランジスタＴ６およびＴ５のコレクタ電流よりも数倍
大きくすることができる。

トランジスタＴ８およびＴ９のコレクターエミッタ通路
を流れる電流はトランジスタＴ５およびＴ６のコレクタ
ーエミッタ通路を流れる電流に比例する為、本発明によ
る回路配置を用いることによりトランジスタＴ８および
Ｔ９の零入力電流の設定も電源電圧および温度に殆んど
依存しなくなる。

本発明によれば電流ミラー回路を零入力電流設定用に用
いる為、電源電圧が低い際に抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗
値を比較的低い値にできる場合には本発明による増幅器
はモノリシック集積回路の一部を形成するのに適してい
る。

この場合コンデンサＣおよび可変抵抗Ｒ３より成る帰還
出力回路は外部に設ける必要がある。

また所望に応じ抵抗Ｒ１およびＲ２の双方或いはいずれ
か一方を外部に設けることもできる。

本発明は図面に示す例のみに限定されるものではなく、
本発明による方法においてプッシュプル増幅器の出力ト
ランジスタの零入力電流設定を多かれ少なかれ電源電圧
に依存しないようにする種種の例にも適用できること明
らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプッシュプル増幅器の原理的構成
図、第２図は本発明によるプッシュプル増幅器の具体例
な一例を示す回路図、第３図は同じくその他の具体例を
示す回路図である。 １．２・・・・・・電流ミラー回路、３，５・・・・・
・電流ミラー回路の入力端子、４，６・・・・・・電流
ミラー回路の出力端子、７・・・・・・出力端子、８，
９・・・・・・電源端子、１０・・・・・・信号入力端
子、１１・・・・・・第２出力端子、Ｃ・・・・・・減
結合コンデンサ、■・・・・・・前置増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互に反対導電型の第１および第２トランジスタを具
   え、これらトランジスタのコレクターエミッタ通路を電
   源の端子間に直列で反対方向に接続し、他にこれら第１
   および第２トランジスタの相互接続コレクタに接続した
   出力端子と、前記第１および第２トランジスタのベース
   を相互接続する第１抵抗と、該第１抵抗を経て零入力電
   流を供給し、前記第１および第２トランジスタを流れる
   零入力電流を決める零入力電流制御回路とを具えるプッ
   シュプル増幅器において、前記零入力電流制御回路に第
   １および第２電流ミラー回路を設け、これら電流ミラー
   回路の各々に少くとも１個の入力回路および１個の出力
   回路を設け、出力回路に流れる電流が入力回路を流れる
   電流に対し一定の比率関係にあるようにし、前記出力回
   路における少くとも１つの半導体接合を前記入力回路に
   おける少くとも１つの半導体接合により分路し、電源電
   圧に応じて変化するバイアス電流を電源端子間に設けた
   電流岐路を用いて前記入力回路に供給するようにし、前
   記電流岐路には少くとも第２抵抗と、前記双方の電流ミ
   ラー回路の入力回路の半導体接合とを設け、これら電流
   ミラー回路の出力回路を前記第１抵抗を経て相互接続し
   て前記第１抵抗を流れる零入力電流が前記電流岐路を流
   れる電流と同様に電源電圧に応じて変化するようにし、
   前記第１抵抗の値を前記電流岐路に設けた素子に依存し
   て、前記第１および第２トランジスタを流れる零入力電
   流が電源電圧に応じてわずかしか変化しないように選択
   したことを特徴とするプッシュプル増幅器。