(57)【要約】  電源電圧の変化に応じた輝度の光を発光する発光素子を有する検出手段と、発光素子からの受光量に応じて抵抗値が変化する光感応抵抗素子を有する制御手段を備え、バイアス回路は、光感応抵抗素子の抵抗値に応じたバイアス電流を出力回路に供給する。この構成により、商用電源から供給される電源電圧の変動を検出することにより、出力回路に供給されるバイアス電流の変動を防ぐことができ、かつ、製造コストを低減させることができる増幅装置を提供することができる。
2009041094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号を増幅し出力する出力回路と、
前記出力回路にバイアス電流を供給するバイアス回路と、
電源電圧の変化を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出に応じて抵抗値を可変させる制御をする制御手段とを備え、
前記バイアス回路は、前記制御手段による抵抗値に応じたバイアス電流を前記出力回路に供給することを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の増幅装置において、
前記検出手段は、電源電圧の変化に応じた輝度の光を発光する発光素子を有し、
前記制御手段は、前記発光素子から受光量に応じて抵抗値が変化する光感応抵抗素子を有し、
前記バイアス回路は、前記光感応抵抗素子の抵抗値に応じたバイアス電流を前記出力回路に供給することを特徴とする増幅装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の増幅装置において、
前記光感応抵抗素子は、受光量が増加すると抵抗値が小さくなり、受光量が減少すると抵抗値が大きくなることを特徴とする増幅装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至請求の範囲第３項のいずれか１項に記載の増幅装置において、
前記制御部は、前記光感応抵抗素子と直列に接続される直列抵抗と、前記光感応抵抗素子と並列に接続される並列抵抗を備えることを特徴とする増幅装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項乃至請求の範囲第４項の何れか１項に記載の増幅装置において、
前記発光素子と前記光感応抵抗素子は、フォトカプラを構成することを特徴とする増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力されたオーディオ信号を増幅する増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＡ級またはＡＢ級の増幅装置は、プッシュプル方式の出力回路を備え、クロスオーバー歪を低減させるために、常に一定のバイアス電流を出力回路に流している。温度対電流特性が負で熱暴走が起こる虞がないＭＯＳ‐ＦＥＴを出力回路に備える場合、バイアス電流を出力回路に供給するためのバイアス回路は、抵抗器のみで構成することが可能である。【０００３】
また、一般的な増幅装置では商用電源を使用しているため、出力回路の電源電圧は、商用電源の電圧変動に影響されてしまう。バイアス回路においても、商用電源から供給される電源電圧からバイアス電流を得るため、商用電源の電圧変動により出力回路に供給するバイアス電流が変動し予め設定された値を保つことができなくなる。図７は、商用電源の電圧変動によるバイアス電流の変化を示す図である。【０００４】
図７に示す区間ａは、増幅装置の電源投入後から、商用電源が定格電圧であるときのバイアス電流の変化を表わした区間である。区間ｂは、商用電源が定格電圧以上になったときのバイアス電流の変化を表わした区間である。区間ｃは、商用電源が定格電圧になったときのバイアス電流の変化を表わした区間である。区間ｄは、商用電源が定格電圧以下になったときのバイアス電流の変化を表わした区間である。区間ｅは、商用電源が定格電圧になったときのバイアス電流の変化を表わした区間である。このように、バイアス電流は、電源電圧が上昇するとこれに伴い上昇し、電源電圧が下降するとこれに伴い下降し、定格電圧になると予め設定された値になる。【０００５】
図７に示すように、一般的な増幅装置では、商用電源から供給される電源電圧からバイアス電流を得るているため、商用電源の電圧変動によりバイアス電流を予め設定された値に保つことができないという問題がある。このため、設定された値のバイアス電流が出力回路に供給されないので、増幅装置が有する性能（例えば、歪率や音質）を十分に発揮することができなくなる。【０００６】
この問題は、出力回路にカスコードブートストラップ回路を設けることにより改善することが可能である。しかしながら、カスコードブートストラップ回路は、従来の出力回路に対して構成部品が増加するために製造コストが高くなる。特に、サラウンドアンプのように５．１チャンネル等の複数チャンネルのオーディオ信号を出力することができる増幅装置では、各チャンネル毎にカスコードブートストラップ回路が設けられた出力回路を備える必要がため製造コストが更に高くなる。【０００７】
上述した電源電圧の変動に対して、例えば特開平１０−３２４３７号公報に、安定して増幅動作をすることができる増幅装置が開示されている。この開示された増幅装置では、低電圧下でも高出力と高安定を保証するものであり、利用できる条件が極めて限定される。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、商用電源から供給される電源電圧が変動しても、バイアス電流を予め設定された値から変動することを防ぐことができ、かつ、製造コストを低減させることができる増幅装置を提供することを目的とする。
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明における増幅装置は、オーディオ信号を増幅し出力する出力回路と、前記出力回路にバイアス電流を供給するバイアス回路と、電源電圧の変化を検出する検出手段と、前記検出手段の検出に応じて抵抗値を可変させる制御をする制御手段とを備え、前記バイアス回路は、前記制御手段による抵抗値に応じたバイアス電流を前記出力回路に供給することを特徴とする。
【００１０】
上記の増幅装置において、前記検出手段は、電源電圧の変化に応じた輝度の光を発光する発光素子を有し、前記制御手段は、前記発光素子から受光量に応じて抵抗値が変化する光感応抵抗素子を有し、前記バイアス回路は、前記光感応抵抗素子の抵抗値に応じたバイアス電流を前記出力回路に供給することを特徴とする。
【００１１】
上記の増幅装置において、前記光感応抵抗素子は、受光量が増加すると抵抗値が小さくなり、受光量が減少すると抵抗値が大きくなることを特徴とする。
【００１２】
また、上記の増幅装置において、前記制御部は、前記光感応抵抗素子と直列に接続される直列抵抗と、前記光感応抵抗素子と並列に接続される並列抵抗を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の増幅装置において、前記発光素子と前記光感応抵抗素子は、フォトカプラを構成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施例である増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施例のバイアス回路の構成を示す図である。
【図３】図３は、従来のバイアス回路の構成を示す図である。
【図４】図４は、ダイオードを温度補償回路に用いた本実施例のバイアス回路の構成を示す図である。
【図５】図５は、トランジスタを温度補償回路に用いた本実施例のバイアス回路の構成を示す図である。
【図６】図６は、ダイオードとトランジスタを温度補償回路に用いた本実施例のバイアス回路の構成を示す図である。
【図７】図７は、商用電源の電圧変動によるバイアス電流の変化を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例である増幅装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例の増幅装置１は、入力端子２、電圧増幅部３、バイアス回路４、出力回路５、出力端子６を備える。【００１６】
入力端子２は、アナログオーディオ信号を入力する。入力端子２から入力されたアナログオーディオ信号は、電圧増幅部３に入力され電圧増幅される。電圧増幅されたアナログオーディオ信号は、バイアス回路４を介して出力回路５のドライバートランジスタＱ１及びドライバートランジスタＱ２のベースに入力される。出力端子６は、出力回路５により電力増幅されたアナログオーディオ信号を出力する。【００１７】
次に、本実施例の増幅装置１が備えるバイアス回路４の構成について説明する。
図２は、本実施例のバイアス回路４の構成を示すブロック図である。バイアス回路４は、検出部１０、制御部２０、フォトカプラ３０を備える。図３は、従来のバイアス回路の構成を示す図である。【００１８】
出力回路５にドライバートランジスタとしてＭＯＳ‐ＦＥＴを用いた場合、図３（ａ）に示すバイアス回路のように、抵抗の両端に発生するゲート間の電圧Ｖｃにより、バイアス電流を設定することができる。しかしながら、図３（ａ）に示す従来のバイアス回路の構成では、商用電源Ｖｃｃの電圧変動が出力回路に供給すされるバイアス電流に直接影響するため、予め設定されたバイアス電流を保つことができない。このため、出力回路５にＭＯＳ‐ＦＥＴを用いた増幅装置では、図２に示すように検出部１０とバイアス回路４に制御部２０を備える。【００１９】
検出部１０は、商用電源Ｖｃｃのプラスとマイナスの２極間、または、商用電源Ｖｃｃとグランドの間に接続される。検出部１０は、ＬＥＤ等の発光素子３１と抵抗Ｒを備える。発光素子３１は、商用電源Ｖｃｃの電圧変動を商用電源Ｖｃｃから供給される電流の変動から検出し、検出した電流に応じた輝度の光を発光する。抵抗Ｒは、発光素子３１に流れる電流を制限するために、発光素子３１と直列に接続される。【００２０】
制御部２０は、上述した発光素子３１とフォトカプラ３０を構成する受光素子３２を備える。受光素子３２は、Ｃｄｓ、フォトトランジスタ、フォトダイオード等の光感応抵抗素子である。本実施例のフォトカプラ３０は、発光素子としてＬＥＤ、受光素子としてＣｄｓを用いたＬＥＤ‐Ｃｄｓ型である。フォトカプラ３０は、ＬＥＤ‐Ｃｄｓ型の他にフォトトランジスタ型あるいはフォトダイオード型であってもよい。【００２１】
この制御部２０は、受光素子３２が発光素子３１から発光された光の受光量に応じて抵抗値が変化するため、可変抵抗とみなすことができる。したがって、検出部１０が検出した商用電源Ｖｃｃの電圧変動に応じて、制御部２０の抵抗値が変化する。また、制御部２０には、制御範囲を適正にするために、受光素子３２と直列に接続される抵抗Ｒ１と、受光素子３２と並列に接続される抵抗Ｒ２を備える。【００２２】
本実施例の増幅装置１において、供給される商用電源Ｖｃｃが定格電圧であるとき、制御部２０は予め定められた抵抗値になる。このとき、バイアス回路４は、出力回路５に予め設定されたバイアス電流を供給する。【００２３】
商用電源Ｖｃｃの変動により電源電圧が上昇すると、検出部１０に備えられた発光素子３１に流れる電流が増加し、発光素子３１が発光する光の輝度が上がる。受光素子３２は、発光素子３１から受光した光の輝度が上がると、それに伴い受光量が増加する。受光素子３２のＣｄｓは、受光量が増加すると抵抗値が小さくなる性質を有している。このため、出力回路５を構成するＭＯＳ‐ＦＥＴ間の抵抗値が小さくなる。ＭＯＳ‐ＦＥＴ間の抵抗値が小さくなることによりゲート間の電圧Ｖｃが下がり、出力回路５に供給されるバイアス電流が減少する。したがって、図２に示すバイアス回路４を備えた増幅装置１は、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の上昇に応じて上昇するバイアス電流を減少させることができ、これにより、予め設定されたバイアス電流値を保つことができる。【００２４】
一方、商用電源Ｖｃｃの電源電圧が下降すると、検出部１０に備えられた発光素子３１に流れる電流が減少し、発光素子３１が発光する光の輝度が下がる。受光素子３２は、発光素子３１から受光した光の輝度が下がると、それに伴い受光量が減少する。受光素子３２のＣｄｓは、受光量が減少すると抵抗値が大きくなる性質を有している。このため、出力回路５を構成するＭＯＳ‐ＦＥＴ間の抵抗値が大きくなる。ＭＯＳ‐ＦＥＴ間の抵抗値が大きくなることによりゲート間の電圧Ｖｃが上がり、出力回路５に供給されるバイアス電流が増加する。したがって、図２に示すバイアス回路４を備えた増幅装置１は、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の下降に応じて下降するバイアス電流を増加させることができ、これにより、予め設定されたバイアス電流値を保つことができる。【００２５】
次に、バイポーラトランジスタを出力回路５に用いた場合のバイアス回路４の構成について説明する。出力回路５にバイポーラトランジスタを用いると、バイアス回路に温度補償回路を備える必要がある。この温度補償回路としては、図３（ｂ）に示すようにダイオードを使用する形態、図３（ｃ）に示すようにトランジスタを使用する形態または図３（ｄ）に示すようにダイオードとトランジスタを使用する形態がある。【００２６】
図４は、ダイオードを温度補償回路に用いた実施例のバイアス回路４の構成を示すブロック図である。図４において、図２に示すバイアス回路の構成部と同一の構成部には同一の符号を示し、説明を省略する。【００２７】
図４に示すように、温度補償回路は、ダイオードｄ１、ダイオードｄ２、ダイオードｄ３およびダイオードｄ４を備える。制御部２０は、この温度補償回路と直列に接続され、制御範囲を適正にするために、受光素子３２と直列に接続される抵抗Ｒ１と受光素子３２と並列に接続される抵抗Ｒ２を備える。【００２８】
商用電源Ｖｃｃの電源電圧の上昇により発光素子３１からの受光量が増加すると、受光素子３２の抵抗値が小さくなるため、出力回路５を構成するバイポーラトランジスタ間の抵抗値が小さくなる。バイポーラトランジスタ間の抵抗値が小さくなると、ゲート間の電圧Ｖｃは下がるので、出力回路５に供給されるバイアス電流が減少する。このように、図４に示すバイアス回路４を備えた増幅装置１では、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の上昇に応じて上昇するバイアス電流を減少させることができ、これにより、予め設定されたバイアス電流値を保つことができる。【００２９】
一方、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の下降により発光素子３１からの受光量が減少すると、受光素子３２の抵抗値が大きくなるため、出力回路５を構成するバイポーラトランジスタ間の抵抗値が大きくなる。バイポーラトランジスタ間の抵抗値が大きくなると、ゲート間の電圧Ｖｃは上がるので、出力回路５に供給されるバイアス電流が増加する。このように、図４に示すバイアス回路４を備えた増幅装置１は、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の下降に応じて下降するバイアス電流を増加させることができ、これにより、予め設定されたバイアス電流値を保つことができる。【００３０】
図５は、トランジスタを温度補償回路に用いた実施例のバイアス回路４の構成を示すブロック図である。図５において、図２に示すバイアス回路の構成部と同一の構成部には同一の符号を示し、説明を省略する。【００３１】
図５に示すトランジスタＴｒ１は温度補償回路であり、商用電源Ｖｃｃのプラスとマイナスの２極間に接続される。制御部２０は、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ１のベースに接続される。この制御部２０は、制御範囲を適正にするために、受光素子３２と直列に接続される抵抗Ｒ１と受光素子３２と並列に接続される抵抗Ｒ２を備える。【００３２】
商用電源Ｖｃｃの電源電圧の上昇により発光素子３１からの受光量が増加すると、受光素子３２の抵抗値が小さくなり、トランジスタＴｒ１のベース電流が増加する。このため、トランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間の抵抗値が小さくなり、出力回路５を構成するバイポーラトランジスタのベース間の電圧が下がることによって、出力回路５に供給されるバイアス電流が減少する。このように、図５に示すバイアス回路４を備えた増幅装置１では、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の上昇に応じて上昇するバイアス電流を減少させることができ、これにより、予め設定されたバイアス電流値を保つことができる。【００３３】
一方、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の下降により発光素子３１からの受光量が減少すると、受光素子３２の抵抗値が大きくなり、トランジスタＴｒ１のベース電流が増加する。このため、トランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間の抵抗値が大きくなり、出力回路５を構成するバイポーラトランジスタのベース間の電圧が上がることによって、出力回路５に供給されるバイアス電流が増加する。このように、図５に示すバイアス回路４を備えた増幅装置１では、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の下降に応じて減少するバイアス電流を増加させることができ、これにより、予め設定されたバイアス電流値を保つことができる。【００３４】
図６は、ダイオードとトランジスタを温度補償回路に用いた実施例のバイアス回路４の構成を示すブロック図である。図６において、図２に示すバイアス回路の構成部と同一の構成部には同一の符号を示し、説明を省略する。【００３５】
図６に示すトランジスタＴｒ２、ダイオードｄ５およびダイオードｄ６は、温度補償回路を構成する。制御部２０は、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ２のコレクタおよびトランジスタＴｒ２のベースに接続される。この制御部２０は、制御範囲を適正にするために、受光素子３２と直列に接続される抵抗Ｒ１と、受光素子３２と並列に接続される抵抗Ｒ２を備える。【００３６】
商用電源Ｖｃｃの電源電圧の上昇により発光素子３１からの受光量が増加すると、受光素子３２の抵抗値が小さくなり、トランジスタＴｒ２のベース電流が増加する。このため、トランジスタＴｒ２のエミッタ・コレクタ間の抵抗値が小さくなり、出力回路５を構成するバイポーラトランジスタのベース間の電圧が下がることによって、出力回路５に供給されるバイアス電流が減少する。このように、図６に示すバイアス回路４を備えた増幅装置１では、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の上昇に応じて上昇するバイアス電流を減少させることができ、これにより、予め設定されたバイアス電流値を保つことができる。【００３７】
一方、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の下降により発光素子３１からの受光量が減少すると、受光素子３２の抵抗値が大きくなり、トランジスタＴｒ２のベース電流が増加する。このため、トランジスタＴｒ２のエミッタ・コレクタ間の抵抗値が大きくなり、出力回路５を構成するバイポーラトランジスタのベース間の電圧が上がることによって、出力回路５に供給されるバイアス電流が増加する。このように、図６に示すバイアス回路４を備えた増幅装置１では、商用電源Ｖｃｃの電源電圧の下降に応じて減少するバイアス電流を増加させることができ、これにより、予め設定されたバイアス電流値を保つことができる。【００３８】
上述したように、本実施例の増幅装置１は、商用電源から供給される電源電圧の変動を検出することにより、出力回路に供給されるバイアス電流の変動を防ぐことができる効果を奏する。【００３９】
さらに、本実施例の増幅装置１は、発光素子と光感応抵抗素子を備えるフォトカプラを用いて、電源電圧の変動を検出すると共に予め設定されたバイアス電流値を保持するため、出力回路にカスコードブートストラップ回路を設ける必要がなく、製造コストを低減させることができる効果を奏する。【００４０】
上記で詳細に説明したものは本発明の一例に過ぎず、本発明の新規な開示及び利点から大きく逸脱することなしに、当該例示的な実施形態において多くの修正が可能であることは当業者には容易に理解されるである。したがって、かかる修正のすべてが本発明の範囲内に含まれると意図される。【００４１】
日本特許出願第２００７−２４７４７４号（２００７年９月２５日出願）は、明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含めて、その全体が参照により含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、Ａ級またはＡＢ級の増幅装置について極めて有用である。
【図１】
2009041094.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2009041094.tif 000010
2009041094.tif 000011