(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部入力された交流型のオーディオ信号を電力増幅し、電力増幅されたオーデイオ信号を出力する複数の電力増幅端を有するオーディオ電力増幅装置において、
それぞれの電力増幅端は、
外部入力され、電圧増幅されたオーディオ信号を、正及び負の部分に分けて増幅し、増幅された正及び負の部分を出力する前置増幅部と、
複数の電源それぞれから順次レベルが減少する異なる複数の電圧を供給する電源供給部と、
ダーリントン接続されたトランジスタとバイアス抵抗とダイオードとを有し、該ダイオードを介して前記電源供給部からそれぞれ異なる電圧が供給される、直列に接続された複数の電流増幅器を有し、該複数の電流増幅器それぞれは、前記前置増幅部から正の部分を出力するノードと負の部分を出力するノードとを接続する複数の抵抗相互間に設けられ、該前置増幅部で増幅された正部分及び負部分のレベルの大きさに応じて該電源供給部から供給される複数の電圧のうちの選択された１つの電圧により該正部分及び負部分それぞれを再び増幅する電力増幅部と、
前記電力増幅部により再び増幅された正部分及び負部分を合成し、電力増幅されたオーディオ信号を出力する信号合成部と、を備えたことを特徴とするオーディオ電力増幅装置。
【請求項２】
前記電力増幅部は、
正の前記第１〜第Ｍ電源とそれぞれ接続して互いに直列接続する第１〜第Ｍ電流増幅器と、
負の前記第１〜第Ｍ電源とそれぞれ接続して互いに直列接続する第Ｍ＋１〜第２Ｍ電流増幅器と、
前記増幅された正の部分と前記増幅された負の部分間に直列接続する第１〜第２Ｍ抵抗とを備え、
前記第ｍ（２≦ｍ≦Ｍ−１）電流増幅器は、前記第ｍ−１抵抗と前記第ｍ抵抗間に存在する第１ノードにかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、前記第ｍ−１電流増幅器から出力される電流を増幅して前記第ｍ＋１電流増幅器に出力し、
前記第Ｍ＋ｍ電流増幅器は、前記第Ｍ＋ｍ−１抵抗と前記第Ｍ＋ｍ抵抗間に存在する第２ノードにかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、前記第Ｍ＋ｍ−１電流増幅器から出力される電流を増幅して前記第Ｍ＋ｍ＋１電流増幅器に出力し、
前記第１電流増幅器は、前記第１抵抗と前記増幅された正の部分間に存在する第３ノードにかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、前記第Ｍ＋１電流増幅器は前記第Ｍ＋１抵抗と前記増幅された負の部分間に存在する第４ノードにかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、
前記第Ｍ電流増幅器は、前記第Ｍ−１抵抗と前記第Ｍ抵抗間に存在する第５ノードにかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、前記第Ｍ−１電流増幅器から出力される電流を増幅して前記再び増幅された正の部分として前記信号合成部に出力し、前記第２Ｍ電流増幅器は、前記第２Ｍ−１抵抗と前記第２Ｍ抵抗間に存在する第６ノードにかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、前記第２Ｍ−１電流増幅器から出力される電流を増幅して前記再び増幅された負の部分として前記信号合成部に出力することを特徴とする請求項１に記載のオーディオ電力増幅装置。
【請求項３】
前記第１〜第２Ｍ電流増幅器それぞれは、
それぞれのバイアス側と接続するベース及び前記正または前記負の該当する電圧と接続するコレクタを有する第１トランジスタと、
前記第１トランジスタのエミッタと接続する一方の側を有する第２Ｍ＋１抵抗と、
前記第１トランジスタのエミッタと接続するベース、前記第１トランジスタのコレクタと前記第２Ｍ＋１抵抗の他方の側間に接続するコレクタ及びエミッタを有する第２トランジスタとを備えることを特徴とする請求項２に記載のオーディオ電力増幅装置。
【請求項４】
前記電力増幅部は、
前記第３ノードと前記第１電流増幅器のバイアス側にそれぞれ接続する正極及び負極を有する第１ダイオードと、
前記第４ノードと前記第Ｍ＋１電流増幅器のバイアス側にそれぞれ接続する正極及び負極を有する第２ダイオードと、
第３〜第２Ｍ−２ダイオードとをさらに備え、
前記第ｍ＋１ダイオードは前記第１ノードと前記第ｍ電流増幅器のバイアス側にそれぞれ接続する正極及び負極を有し、前記第Ｍ＋ｍ−１ダイオードは第２ノードと前記第Ｍ＋ｍ電流増幅器のバイアス側にそれぞれ接続する正極及び負極を有することを特徴とする請求項３に記載のオーディオ電力増幅装置。
【請求項５】
前記電力増幅部は、
第２Ｍ−１〜第４Ｍ−４ダイオードをさらに備え、
前記第ｘ（２Ｍ−１≦ｘ≦３Ｍ−３）ダイオードは正の前記第ｘ−２Ｍ＋３電源と前記第ｘ−２Ｍ＋２電流増幅器の出力側にそれぞれ接続する正極及び負極を有し、前記第ｙ（３Ｍ−２≦ｙ≦４Ｍ−４）ダイオードは負の前記第ｙ−３Ｍ＋４電源と前記第ｙ−２Ｍ＋３電流増幅器の出力側にそれぞれ接続する正極及び負極を有することを特徴とする請求項４に記載のオーディオ電力増幅装置。
【請求項６】
前記第ｂ電力増幅端は、
前記第Ｍ抵抗と前記第２Ｍ抵抗間に接続するベース、前記第５ノードと前記第６ノード間に接続するコレクタ及びエミッタを有する第３トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のオーディオ電力増幅装置。
【請求項７】
前記信号合成部は、
前記第Ｍ電流増幅器から出力される前記再び増幅された正の部分と前記第２Ｍ電流増幅器から出力される前記再び増幅された負の部分間に直列接続する第２Ｍ＋２及び第２Ｍ＋３抵抗を備え、
前記オーディオ出力信号は第２Ｍ＋２抵抗と前記第２Ｍ＋３抵抗の間から出力されることを特徴とする請求項６に記載のオーディオ電力増幅装置。
【請求項８】
前記前置増幅部は、前記信号合成部から出力される前記オーディオ出力信号に応答して増幅率を可変にすることを特徴とする請求項１に記載のオーディオ電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオーディオ信号の処理に係り、特にオーディオ信号の電力を増幅するオーディオ電力増幅装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ信号を入力して電力を増幅するさまざまなオーディオ電力増幅装置のうち一つであり、日本の三洋電機（株）で製造された厚膜ハイブリッド集積回路（ＩＣ）のうち、製品番号ＳＫ４１１−２００の製品名「パワーアンプリファイヤ（スプリットパワーサプライ）」というＩＣ（以下、従来のオーディオ電力増幅装置）がある。
【０００３】
従来のオーディオ電力増幅装置は、入力されるオーディオ信号のレベルが高い時は高い電源電圧を使用し、オーディオ信号のレベルが低い時は低い電源電圧を使用し、オーディオ信号の電力を増幅させる時に消費される電力を節減する。このために、入力されるオーディオ信号のレベルを判断する別の比較器を設けなければならないので、従来のオーディオ電力増幅装置は製作コストを上げ、入力されるオーディオ信号のレベルにより異なる比較された結果をスイッチングして出力する比較器のスイッチング雑音により高周波雑音を生じるだけではなく、増幅されたオーディオ信号にひどい歪みを生じる問題点を有する。
【０００４】
また、前述した従来のオーディオ電力増幅装置は、入力されるオーディオ信号のレベルにより電源電圧を２種類にだけスイッチングし、さまざまな種類の電源電圧にスイッチングする場合、より多くの比較器を設けるので、比較器の存在により生じる前述した問題点は一層深刻化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明がなそうとする技術的課題は、オーディオ入力信号のレベルに比例するレベルを有する供給電圧を比較器を使用せずに線形的に選択し、選択された供給電源を利用してオーディオ入力信号の電力を増幅できるオーディオ電力増幅装置を提供するところにある。
【０００６】
本発明がなそうとする他の技術的課題は、前記オーディオ電力増幅装置において行われるオーディオ電力増幅方法を提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題をなすために、それぞれが、外部から入力された交流型のオーディオ入力信号を電力増幅し、電力増幅された結果をオーディオ出力信号として出力する第１〜第Ｂ電力増幅端を有する本発明によるオーディオ電力増幅装置の前記第ｂ（１≦ｂ≦Ｂ）電力増幅端は、前記オーディオ入力信号を正及び負の部分に分けて増幅し、増幅された正及び負の部分を出力する前置増幅部と、順次に減少する相異なるレベルを有する正の第１〜第Ｍ電源及び順次に減少する相異なるレベルを有する負の第１〜第Ｍ電源を供給する電源供給部と、前記増幅された正の部分のレベル大きさに比例するレベルを有する正の供給電源を前記正の第１〜第Ｍ電源のうち一つから選択し、前記増幅された負部分のレベル大きさに比例するレベルを有する負の供給電源を前記負の第１〜第Ｍ電源のうち一つから選択し、前記正の供給電源に応答して前記増幅された正の部分を再び増幅して前記負の供給電源に応答して前記増幅された負の部分を再び増幅し、再び増幅された正及び負の部分を出力する電力増幅部及び前記電力増幅部で再び増幅された正及び負の部分を合成し、合成した結果を前記オーディオ出力信号として出力する信号合成部を含むことが望ましい。
【０００８】
前記他の課題をなすために、それぞれが、外部から入力された交流型のオーディオ入力信号を電力増幅し、電力増幅された結果をオーディオ出力信号として出力する第１〜第Ｂ電力増幅端を有するオーディオ電力増幅装置の前記第ｂ（１≦ｂ≦Ｂ）電力増幅端において行われる本発明による電力増幅方法は、前記オーディオ入力信号を正及び負の部分に分けて増幅して増幅された正及び負の部分を求める（ａ）段階と、前記（ａ）段階において増幅された正の部分のレベル大きさに比例するレベルを有する正の供給電源を外部から提供されて順次に減少する相異なるレベルを有する正の第１〜第Ｍ電源のうち一つから選択し、前記（ａ）段階において増幅された負部分のレベル大きさに比例するレベルを有する負の供給電源を外部から提供されて順次に減少する相異なるレベルを有する負の第１〜第Ｍ電源のうち一つから選択し、選択された前記正の供給電源に応答して前記（ａ）段階において増幅された正の部分を再び増幅して選択された前記負の供給電源に応答して前記（ａ）段階において増幅された負の部分を再び増幅する（ｂ）段階及び前記（ｂ）段階で再び増幅された正及び負の部分を合成し、合成した結果を前記オーディオ出力信号として決定する（ｃ）段階を含むことが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるオーディオ電力増幅装置の構成及び動作を添付した図面を参照して次の通り説明する。
【００１０】
図１は本発明によるオーディオ電力増幅装置の概略的なブロック図であり、第１〜第Ｂ電力増幅端１０，．．．及び１２を含む。
【００１１】
図１に示された第１〜第Ｂ電力増幅端１０，．．．及び１２それぞれは外部から入力端子ＩＮを介して入力された交流型のオーディオ入力信号を電力増幅し、電力増幅された結果をオーディオ出力信号として出力端子ＯＵＴ１，．．．またはＯＵＴＢを介してスピーカ（図示せず）などに出力する。例えば、第ｂ（１≦ｂ≦Ｂ）電力増幅端は外部から入力端子ＩＮを介して入力された交流型のオーディオ入力信号を電力増幅し、電力増幅された結果をオーディオ出力信号として出力端子ＯＵＴｂを介して出力する。
【００１２】
以下、本発明による第ｂ電力増幅端の構成及び動作と、その増幅端において行われる本発明によるオーディオ電力増幅方法を添付した図面を参照して次の通り説明する。
【００１３】
図２は図１に示された第ｂ電力増幅端１０，．．．または１２の本発明によるブロック図であり、前置増幅部２０、電源供給部２２、電力増幅部２４及び信号合成部２６を含む。
【００１４】
図３は図２に示された第ｂ電力増幅端において行われる本発明によるオーディオ電力増幅方法を説明するためのフローチャートであり、オーディオ入力信号を正の部分と負の部分とに分けて増幅した結果のレベルに応答して該当する部分を電力増幅する段階（第４０及び第４２段階）及び電力増幅された結果を合成してオーディオ出力信号を求める段階（第４４段階）を含む。
【００１５】
図２に示された本発明による第ｂ電力増幅端の前置増幅部２０は入力端子ＩＮを介して外部から入力された交流型のオーディオ入力信号を正の部分と負の部分とに分け、分けられた正の部分と負の部分とを増幅し、増幅された正及び負の部分３０及び３２を電力増幅部２４において前置増幅された正及び負の部分として出力する（第４０段階）。この時、前置増幅部２０は信号合成部２６からフィードバックされるオーディオ出力信号に応答して増幅率を可変にできる。
【００１６】
第４０段階後に、電力増幅部２４は前置増幅された正の部分３０のレベル大きさに比例するレベルを有する正の供給電圧を電源供給部２２から出力される正の第１〜第Ｍ電源＋Ｖ１〜＋ＶＭ（Ｍ≧３）のうち一つから選択して前置増幅された負の部分３２のレベル大きさに比例するレベルを有する負の供給電源を負の第１〜第Ｍ電源−Ｖ１〜−ＶＭのうち一つから選択し、前置増幅された正の部分３０を選択された正の供給電源に応答して再び増幅して前置増幅された負の部分３２を選択された負の供給電源に応答して再び増幅し、再び増幅された正及び負の部分を信号合成部２６において電力増幅された正及び負の部分３４及び３６として出力する（第４２段階）。このために、電源供給部２２は相異なるレベルを有する正の第１〜第Ｍ電源＋Ｖ１〜＋ＶＭ及び相異なるレベルを有する負の第１〜第Ｍ電源−Ｖ１〜−ＶＭを電力増幅部２４に出力する。この時、第１電源から第Ｍ電源へとレベル（｜ＶＡ｜）（ここで、１≦Ａ≦Ｍ）が低くなる。すなわち、｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜＞｜Ｖ３｜＞．．．＞｜ＶＭ−２｜＞｜ＶＭ−１｜＞｜ＶＭ｜である。
【００１７】
第４２段階後に、信号合成部２６は電力増幅された正及び負の部分３４及び３６を合成し、合成した結果をオーディオ出力信号として出力端子ＯＵＴｂを介して出力する（第４４段階）。
【００１８】
結局、図２及び図３に示された本発明によるオーディオ電力増幅装置及び方法はプッシュプル形でオーディオ入力信号の電力を増幅することが分かる。
【００１９】
以下、図２に示された第ｂ電力増幅端の本発明による望ましい一実施形態の構成及び動作を添付した図面を参照して次の通り説明する。
【００２０】
図４は図２に示された前置増幅部２０、電力増幅部２４及び信号合成部２６の本発明による望ましい一実施形態２０Ａ、２４Ａ及び２６Ａの回路図であり、前置増幅部２０Ａ、電力増幅部２４Ａ及び信号合成部２６Ａを含む。
【００２１】
前置増幅部２０Ａは抵抗Ｒ１’〜Ｒ１３’、キャパシタＣ１〜Ｃ４、演算増幅器５０、ジーナダイオードＺＤ及びトランジスタＱ１’〜Ｑ４’を含む。演算増幅器５０の負の入力端子と接続された抵抗Ｒ１’は入力バイアス用抵抗であり、負の入力端子をゼロ電位にバイアスする役割を果たす。この時、負フィードバック用キャパシタＣ１と抵抗Ｒ４’とは低域遮断周波数ｆＬを次の式（１）のように決定する。
【００２２】
【数１】
0003568931.tif 000002
図４に示された抵抗Ｒ３’及びＲ４’は演算増幅器５０において増幅される電圧利得を決定する役割を果たし、キャパシタＣ２，Ｃ３及びＣ４は発振を防止する役割を果たし、抵抗Ｒ２’はインピーダンスをマッチさせ、抵抗Ｒ１３’は第１〜第Ｍ電流増幅器６０，．．．，６２，６４，７０，．．．，７２及び７４の増幅度を安定させる役割を果たす。
【００２３】
また、トランジスタＱ１’及びＱ２’、ジーナダイオードＺＤ及び抵抗Ｒ５’，Ｒ６’，Ｒ８’及びＲ１１’を含む正電流部は電圧増幅を行う前置駆動用トランジスタＱ３’及びＱ４’のベース電流を制御する役割を果たす。ここで、抵抗Ｒ７’，Ｒ９’，Ｒ１０’及びＲ１２’はトランジスタＱ３’及びＱ４’をバイアスするために設けられる。
【００２４】
一方、図４すうに示された電力増幅部２４Ａは前置増幅された正の部分３０と前置増幅された負の部分３２間に直列接続する第１〜第２Ｍ抵抗Ｒ１〜Ｒ２Ｍ、第１〜第４Ｍ−４ダイオードＤ１〜Ｄ４Ｍ−４、第１〜第２Ｍ電流増幅器６０，．．．，６２，６４，７０，．．．，７２及び７４及びトランジスタＱ１３を含む。
【００２５】
ここで、第１〜第Ｍ電流増幅器６０，．．．，６２及び６４は電源供給部２２から出力される正の第１〜第Ｍ電源＋Ｖ１〜＋ＶＭとそれぞれ接続して互いに直列接続される。例えば、第１電流増幅器６０は電源供給部２２から出力される最も高い正のレベルを有する第１電源＋Ｖ１と接続され、第Ｍ−１電流増幅器６２は電源供給部２２から出力される最も低い正のレベルより若干高いレベルを有する第Ｍ−１電源＋ＶＭ−１と接続され、第Ｍ電流増幅器６４は電源供給部２２から出力される最も低い正のレベルを有する第Ｍ電源＋ＶＭと接続される。
【００２６】
この時、第Ｍ＋１〜第２Ｍ電流増幅器７０，．．．，７２及び７４は電源供給部２２から出力される負の第１〜第Ｍ電源−Ｖ１〜−ＶＭとそれぞれ接続して互いに直列接続される。例えば、第Ｍ＋１電流増幅器７０は電源供給部２２から出力される最も低い負のレベルを有する第１電源−Ｖ１と接続され、第２Ｍ−１電流増幅器７２は電源供給部２２から出力される最も高い負のレベルより若干低いレベルを有する負の第Ｍ−１電源−ＶＭ−１と接続され、第２Ｍ電流増幅器７４は電源供給部２２から出力される最も高い負のレベルを有する第Ｍ電源−ＶＭと接続される。
【００２７】
このために、第１〜第２Ｍ電流増幅器６０，．．．，６２，６４，７０，．．．，７２及び７４それぞれは第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０またはＱ１２、第２トランジスタＱ２，．．．，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ７，．．．，Ｑ９またはＱ１１及びバイアス用抵抗Ｒ２Ｍ＋１，．．．，Ｒ２Ｍ＋４，Ｒ２Ｍ＋５，Ｒ２Ｍ＋６，．．．，Ｒ２Ｍ＋７またはＲ２Ｍ＋８で実現されうる。すなわち、第１〜第２Ｍ電流増幅器６０，．．．，６２，６４，７０，．．．，７２及び７４それぞれはダーリングトン構造を有することができる。
【００２８】
ここで、第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０またはＱ１２のベースは各自のバイアス側９０，．．．，９２，９４，９６，．．．，９８及び１００と接続されて第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０またはＱ１２のコレクタはベース及び正または負の該当する電源＋Ｖ１，．．．，＋ＶＭ−１，＋ＶＭ、−Ｖ１，．．．，−ＶＭ−１または−ＶＭと接続される。この時、抵抗Ｒ２Ｍ＋１，．．．，Ｒ２Ｍ＋４，Ｒ２Ｍ＋５，Ｒ２Ｍ＋６，．．．，Ｒ２Ｍ＋７またはＲ２Ｍ＋８は第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０またはＱ１２のエミッタと接続する一方の側を有し、第２トランジスタＱ２，．．．，Ｑ４，Ｑ６，Ｑ７，．．．，Ｑ９またはＱ１１は第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０またはＱ１２のエミッタと接続するベース、第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０またはＱ１２のコレクタと抵抗Ｒ２Ｍ＋１，．．．，Ｒ２Ｍ＋４，Ｒ２Ｍ＋５，Ｒ２Ｍ＋６，．．．，Ｒ２Ｍ＋７またはＲ２Ｍ＋８の他方の側間にそれぞれ接続するコレクタ及びエミッタを有する。
【００２９】
前述した構成を有する第１〜第２Ｍ電流増幅器６０，．．．，６２，６４，７０，．．．，７２及び７４の動作を説明すれば、第１電流増幅器６０は第１抵抗Ｒ１と前置増幅された正の部分３０間に存在する第３ノードＮ３にかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされる。この時、第ｍ（２≦ｍ≦Ｍ−１）電流増幅器は第ｍ−１抵抗Ｒ１，．．．またはＲＭ−２と第ｍ抵抗Ｒ２，．．．またはＲＭ−１間に存在する第１ノードＮ１にかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、第ｍ−１電流増幅器から出力される電流を増幅して第ｍ＋１電流増幅器に出力する。第Ｍ電流増幅器６４は第Ｍ−１抵抗ＲＭ−１と第Ｍ抵抗ＲＭ間に存在する第５ノードＮ５にかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、第Ｍ−１電流増幅器６２から出力される電流を増幅して電力増幅された正の部分３４として信号合成部２６Ａに出力する。第Ｍ＋１電流増幅器７０は第Ｍ＋１抵抗ＲＭ＋１と前置増幅された負の部分３２間に存在する第４ノードＮ４にかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされる。この時、第Ｍ＋ｍ電流増幅器は第Ｍ＋ｍ−１抵抗ＲＭ＋１，．．．またはＲ２Ｍ−２と第Ｍ＋ｍ抵抗ＲＭ＋２，．．．またはＲ２Ｍ−１間に存在する第２ノードＮ２にかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、第Ｍ＋ｍ−１電流増幅器から出力される電流を増幅して第Ｍ＋ｍ＋１電流増幅器に出力する。第２Ｍ電流増幅器７４は第２Ｍ−１抵抗Ｒ２Ｍ−１と第２Ｍ抵抗Ｒ２Ｍ間に存在する第６ノードＮ６にかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、第２Ｍ−１電流増幅器７２から出力される電流を増幅して電力増幅された負の部分３６として信号合成部２６Ａに出力する。
【００３０】
例えば、ｍ＝Ｍ−１の場合、第Ｍ−１電流増幅器６２は第Ｍ−２抵抗ＲＭ−２と第Ｍ−１抵抗ＲＭ−１間に存在する第１ノードＮ１にかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、第Ｍ−２電流増幅器（図示せず）から矢印方向に入力される電流を増幅して第Ｍ電流増幅器６４に矢印方向に出力する。この時、第２Ｍ−１電流増幅器７２は第２Ｍ−２抵抗Ｒ２Ｍ−２と第２Ｍ−１抵抗Ｒ２Ｍ−１間に存在する第２ノードＮ２にかかる電圧降下のレベルに応答してバイアスされ、第２Ｍ−２電流増幅器（図示せず）から矢印方向に入力される電流を増幅して第２Ｍ電流増幅器７４に矢印方向に出力する。
【００３１】
結局、第１〜第２Ｍ電流増幅器６０，．．．，６２，６４，７０，．．．，７２及び７４の動作開始レベルは第１〜第２Ｍ抵抗Ｒ１〜Ｒ２Ｍと正及び負の第１〜第２Ｍ電源＋Ｖ１，．．．，＋ＶＭ−１，＋ＶＭ，−Ｖ１，．．．，−ＶＭ−１及び−ＶＭにより決定されることが分かる。
【００３２】
一方、第１ダイオードＤ１は第３ノードＮ３と第１電流増幅器６０のバイアス側９０にそれぞれ接続する正極及び負極を有し、第２ダイオードＤ２は第４ノードＮ４と第Ｍ＋１電流増幅器７０のバイアス側９６にそれぞれ接続する正極及び負極を有する。第３〜第Ｍダイオードのうち一つの第ｍ＋１ダイオードは第１ノードＮ１と第ｍ電流増幅器のバイアス側にそれぞれ接続する正極及び負極を有する。これと同様に、第Ｍ＋１〜第２Ｍ−２ダイオードのうち一つの第Ｍ＋ｍ−１ダイオードは第２ノードＮ２と第Ｍ＋ｍ電流増幅器のバイアス側にそれぞれ接続する正極及び負極を有する。
【００３３】
例えば、ｍ＝Ｍ−１の場合、第ＭダイオードＤＭは第１ノードＮ１と第Ｍ−１電流増幅器６２のバイアス側９２にそれぞれ接続する正極及び負極を有し、第２Ｍ−２ダイオードＤ２Ｍ−２は第２ノードＮ２と第２Ｍ−１電流増幅器７２のバイアス側９８にそれぞれ接続する正極及び負極を有する。
【００３４】
前述した構成を有する第１〜第２Ｍ−２ダイオードＤ１〜Ｄ２Ｍ−２は第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０及びＱ１２のベース−エミッタ間の電圧オーバを防止する役割を果たす。万一、第１〜第２Ｍ−２ダイオードＤ１〜Ｄ２Ｍ−２が設けられない場合、第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０及びＱ１２それぞれのエミッタ−ベース間の接合にジーナ降伏が生じ、これにより第１トランジスタＱ１，．．．，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ８，．．．，Ｑ１０及びＱ１２は動作しなくなる。
【００３５】
また、第２Ｍ−１〜第３Ｍ−３ダイオードＤ２Ｍ−１，．．．，Ｄ３Ｍ−４及びＤ３Ｍ−３のうち一つの第ｘ（２Ｍ−１≦ｘ≦３Ｍ−３）ダイオードは、正の第ｘ−２Ｍ＋３電源＋Ｖ２，．．．，＋ＶＭ−１または＋ＶＭと第ｘ−２Ｍ＋２電流増幅器６０，．．．または６２の出力側にそれぞれ接続する正極及び負極を有する。例えば、ｘ＝３Ｍ−３の場合、第３Ｍ−３ダイオードＤ３Ｍ−３は正の第Ｍ電源＋ＶＭと第Ｍ−１電流増幅器６２の出力側にそれぞれ接続する正極及び負極を有する。第３Ｍ−２〜第４Ｍ−４ダイオードＤ３Ｍ−２，．．．，Ｄ４Ｍ−３及びＤ４Ｍ−４のうち一つの第ｙ（３Ｍ−２≦ｙ≦４Ｍ−４）ダイオードは負の第ｙ−３Ｍ＋４電源−Ｖ２，．．．，−ＶＭ−１または−ＶＭと第ｙ−２Ｍ＋３電流増幅器７０，．．．または７２の出力側に接続するそれぞれ正極及び負極を有する。例えば、ｙ＝４Ｍ−４の場合、第４Ｍ−４ダイオードＤ４Ｍ−４は負の第Ｍ電源−ＶＭと第２Ｍ−１電流増幅器７２の出力側にそれぞれ接続する正極及び負極を有する。
【００３６】
前述した構成を有する第２Ｍ−１〜第４Ｍ−４ダイオードＤ２Ｍ−１，．．．及びＤ４Ｍ−４は電流の逆流を防止する役割を果たす。例えば、第ｘダイオードは正の第ｘ−２Ｍ＋３電源＋Ｖ２，．．．，＋ＶＭ−１または＋ＶＭのレベルより第ｘ−２Ｍ＋２電流増幅器６０，．．．または６２の出力側にレベルがより高い時に逆流を防止する役割を果たし、第ｙダイオードは第ｙ−３Ｍ＋３電流増幅器７０，．．．または７２の出力側のレベルより負の第ｙ−３Ｍ＋４電源−Ｖ２，．．．，−ＶＭ−１または−ＶＭのレベルがより高い時に逆流を防止する役割を果たす。
【００３７】
一方、信号合成部２６Ａは第Ｍ電流増幅器６４から矢印方向に出力される電力増幅された正の部分３４と第２Ｍ電流増幅器７４から矢印方向に出力される電力増幅された負の部分３６間に直列接続する抵抗Ｒ２Ｍ＋２及びＲ２Ｍ＋３を含む。ここで、抵抗Ｒ２Ｍ＋２及びＲ２Ｍ＋３はオーバ過電流を防止するための役割を果たす。すなわち、各電流増幅器６０，．．．，６２，６４，７０，．．．，７２または７４の第１及び第２トランジスタそれぞれが有するパラメータ、例えば電流増幅利得が温度などのような周辺の条件により影響を受けないようにする役割を果たす。この時、オーディオ出力信号は抵抗Ｒ２Ｍ＋２と抵抗Ｒ２Ｍ＋３の間から出力端子ＯＵＴｂを介して出力される。
【００３８】
図４に示された第ｂ電力増幅端において電力増幅部２４Ａは温度を補償するために、第Ｍ抵抗ＲＭと第２Ｍ抵抗Ｒ２Ｍ間に接続するベース、第５ノードＮ５と第６ノードＮ６間に接続するコレクタ及びエミッタを有するトランジスタＱ１３をさらに設けられる。
【００３９】
図４に示されたような前置増幅部２０Ａ、電力増幅部２４Ａ及び信号合成部２６Ａを有する本発明によるオーディオ電力増幅装置の動作を詳細に説明すれば次の通りである。
【００４０】
まず、入力端子ＩＮを介して入力されるオーディオ入力信号は演算増幅器５０で増幅された後、抵抗Ｒ２’，Ｒ５’及びＲ６’を介してトランジスタＱ１’及びＱ２’に提供される。従って、演算増幅器５０で増幅されたオーディオ入力信号の正の部分がトランジスタＱ３’のベースに印加され、演算増幅器５０で増幅されたオーディオ入力信号の負の部分がトランジスタＱ４’のベースに印加される。この時、トランジスタＱ３’はベースに印加されるオーディオ入力信号の正の部分を増幅し、増幅された結果３０を電力増幅部２４Ａで前置増幅された正の部分として出力し、トランジスタＱ４’はベースに印加されるオーディオ入力信号の負の部分を増幅し、増幅された結果３２を電力増幅部２４Ａに前置増幅された負の部分として出力する。
【００４１】
この時、電力増幅部２４Ａの第１〜第Ｍ抵抗Ｒ１〜ＲＭ，第１，第３〜第ＭダイオードＤ１，Ｄ３〜ＤＭ及び第１〜第Ｍ電流増幅器６０，．．．，６２及び６４は前置増幅された正の部分３０だけを電力増幅して電力増幅された正の部分３４として信号合成部２６Ａに出力し、電力増幅部２４Ａの第Ｍ＋１〜第２Ｍ抵抗ＲＭ＋１〜Ｒ２Ｍ，第２，第Ｍ＋１〜第２Ｍ−２ダイオードＤ２，ＤＭ＋１〜Ｄ２Ｍ−２及び第Ｍ＋１〜第２Ｍ電流増幅器７０，．．．，７２及び７４は前置増幅された負の部分３２だけを電力増幅して電力増幅された負の部分３６として信号合成部２６Ａに出力する。
【００４２】
本発明理解の一助とすべく、Ｍ＝３と仮定する場合、前置増幅部２０Ａ、電力増幅部２４Ａ及び信号合成部２６Ａを有する本発明によるオーディオ電力増幅装置の例示的な動作を説明すれば次の通りである。
【００４３】
図５は図４に示されたオーディオ電力増幅装置の例示的な動作を説明するためのグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸は電力増幅部２４Ａに供給される正または負の供給電圧を示す。ここで、アナログ状態の信号１２０は前置増幅部２０Ａで前置増幅された正及び負の部分を示す。
【００４４】
もし前置増幅された正及び負の部分３０及び３２が図５に示されたように＋Ｖ３〜−Ｖ３に存在する時（区間Ｃ）、第３及び第６電流増幅器６４及び７４だけ動作し、第１，第２，第４及び第５電力増幅器６０，６２，７０及び７２は動作しない。なぜなら、トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ７及びＱ９が高抵抗状態になるためである。例えば、図５に示されたように正の第１〜第３電源＋Ｖ１〜＋Ｖ３のうちから正の第３電圧＋Ｖ３が正の供給電圧として選択されて負の第１〜第３電圧−Ｖ１〜−Ｖ３のうちから負の第３電圧−Ｖ３が負の供給電圧として選択される。この時、電力増幅部２４Ａは正及び負の第３電圧＋Ｖ３及び−Ｖ３に応答して正及び負の部分３０及び３２を電力増幅する。従って、図５に示された区間Ｃのように正の供給電圧として＋Ｖ１または＋Ｖ２が供給され、負の供給電圧として−Ｖ１または−Ｖ２が供給される時より電力損失（斜線部分）１２２及び１２４が減ることが分かる。
【００４５】
もし、前置増幅された正の部分３０が図５に示されたように＋Ｖ２〜＋Ｖ３に存在して前置増幅された負の部分３２が−Ｖ２〜−Ｖ３に存在する時（区間Ｂ）、第２及び第５電力増幅器６２及び７２だけ動作し、第１、第３、第４及び第６電力増幅器６０，６４，７０及び７４は動作しない。なぜなら、トランジスタＱ２及びＱ７は高抵抗状態になり、正及び負の第３電圧＋Ｖ３及び−Ｖ３は第６及び第８ダイオードＤ３Ｍ−３及びＤ４Ｍ−４により遮断されるためである。例えば、図５に示されたように正の第１〜第３電圧＋Ｖ１〜＋Ｖ３のうちから正の第２電圧＋Ｖ２が正の供給電源として選択されて負の第１〜第３電圧−Ｖ１〜−Ｖ３のうちから負の第２電圧−Ｖ２が負の供給電圧として選択される。この時、電力増幅部２４Ａは正及び負の第２電圧＋Ｖ２及び−Ｖ２に応答して前置増幅された正及び負の部分３０及び３２を電力増幅する。従って、図５に示された区間Ｂにおけるように正の供給電圧として＋Ｖ１が供給されて負の供給電圧として−Ｖ１が供給される時より電力損失（斜線部分）１２６及び１２８が減ることが分かる。
【００４６】
もし、前置増幅された正の部分３０が＋Ｖ１〜＋Ｖ２に存在して前置増幅された負の部分３２が−Ｖ１〜−Ｖ２に存在する時（区間Ａ）、第１及び第４電流増幅器６０及び７０だけ動作し、第２，第３，第５及び第６電流増幅器６２，６４，７２及び７４は動作しない。なぜなら、トランジスタＱ４，Ｑ６，Ｑ９及びＱ１１は飽和状態になり、正及び負の第２電圧＋Ｖ２及び−Ｖ２は第７及び第９ダイオードＤ３Ｍ−２及びＤ４Ｍ−３により遮断され、正及び負の第３電圧＋Ｖ３及び−Ｖ３は第６及び第８ダイオードＤ３Ｍ−３及びＤ４Ｍ−４により遮断されるためである。例えば、図５に示されたように正の第１〜第３電圧＋Ｖ１〜＋Ｖ３のうち正の第１電圧＋Ｖ１が正の供給電源として選択され、負の第１〜第３電圧−Ｖ１〜−Ｖ３のうち負の第１電圧−Ｖ１が負の供給電圧として選択される。この時、電力増幅部２４Ａは正及び負の第１電圧＋Ｖ１及び−Ｖ１に応答して正及び負の部分３０及び３２を電力増幅する。従って、図５に示された区間Ａにおいて生じる電力損失は斜線部分１３０及び１３２のようになる。
【００４７】
結局、本発明によるオーディオ電力増幅装置及び方法はオーディオ入力信号のレベルにより正及び負の供給電圧を線形的に自動的に決定し、決定された供給電源を利用してオーディオ入力信号の電力を増幅させることが分かる。
【００４８】
【発明の効果】
以上において説明されたように、本発明によるオーディオ電力増幅装置及び方法はオーディオ入力信号のレベルを検出するための別の比較器を従来のオーディオ電力増幅装置とは異なり要求しないので製作コストを節減し、単一チップで実現される場合にチップを小さくできるようにし、電源供給部２２から供給される供給電圧を線形的に選択するために、従来のオーディオ電力増幅装置において比較器がスイッチングする時に生じる高周波雑音を基本的に除去できて歪みを減らせ、電流増幅器を実現するトランジスタいくつかをさらに付加させることで選択されうる供給電源にレベルの種類を容易に拡張させられる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオーディオ電力増幅装置の概略的なブロック図である。
【図２】図１に示された第ｂ電力増幅端の本発明によるブロック図である。
【図３】図２に示された第ｂ電力増幅端において行われる本発明によるオーディオ電力増幅方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２に示された前置増幅部、電力増幅部及び信号合成部の本発明による望ましい一実施形態の回路図である。
【図５】図４に示されたオーディオ電力増幅装置の例示的な動作を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１０、１２  第１，．．．，第Ｂ電力増幅端
ＩＮ  入力端子
ＯＵＴ１，．．．，ＯＵＴＢ  出力端子
【図１】
0003568931.tif 000003
【図２】
0003568931.tif 000004
【図３】
0003568931.tif 000005
【図４】
0003568931.tif 000006
【図５】
0003568931.tif 000007