(57)【要約】【課題】  結合用のキャパシタを必要とせずに、入力段と出力段で異なる電源電圧を使用することができる増幅回路を提供するものである。【解決手段】  電源電圧Ｖｄｄで動作する入力段の増幅器１０と、電源電圧Ｖａｍｐで動作する出力段の増幅器２０の非反転入力端子に、電源電圧Ｖｄｄの１／２を基準電圧Ｖｒｅｆとして与える。これにより、増幅器１０の出力レベルと増幅器２０の入力レベルが同じ基準電圧Ｖｒｅｆとなるので、キャパシタを必要とせず抵抗２１を介して接続することができる。更に、増幅器２０の反転入力端子と出力端子及び接地電位ＧＮＤの間に抵抗２２，２３を接続し、これらの抵抗値Ｒ２２，Ｒ２３が、Ｒ２２／Ｒ２３＝Ｖａｍｐ／Ｖｄｄ−１となるように設定する。これにより、増幅器２０の出力レベルＶｏｕｔは、Ｖａｍｐ／２となる。【選択図】      図１
2005303823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源端子が接地電位に接続されると共に第２の電源端子に第１の電源電圧が供給され、非反転入力端子に基準電圧が与えられて反転入力端子に第１の抵抗を介して入力される入力信号を増幅して出力する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力側と該第１の増幅器の反転入力端子の間を接続する帰還用の第２の抵抗と、
第１の電源端子が前記接地電位に接続されると共に第２の電源端子に前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧が供給され、非反転入力端子に基準電圧が与えられて反転入力端子に第３の抵抗を介して入力される前記第１の増幅器の出力信号を増幅して出力する第２の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力側と該第２の増幅器の反転入力端子の間を接続する帰還用の第４の抵抗と、
前記第２の増幅器の反転入力端子と前記接地電位の間に接続された第５の抵抗とを、
備えたことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記第１及び第２の電源電圧をそれぞれＶｄｄ、Ｖａｍｐとし、前記基準電圧をＶｒｅｆとし、前記第４及び第５の抵抗の値をそれぞれＲ４、Ｒ５としたときに、次の２式、
Ｖｒｅｆ＝Ｖｄｄ／２、及び、Ｒ４／Ｒ５＝Ｖａｍｐ／Ｖｄｄ−１
が成り立つように、これらの基準電圧と第４及び第５の抵抗の値を設定したことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項３】
前記第５の抵抗は、制御信号に従ってその抵抗値を切り替えることができる可変抵抗で構成したことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項４】
第１の電源端子が接地電位に接続されると共に第２の電源端子に第１の電源電圧が供給され、非反転入力端子に基準電圧が与えられて反転入力端子に第１の抵抗を介して入力される入力信号を増幅して出力する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器の出力側と該第１の増幅器の反転入力端子の間を接続する帰還用の第２の抵抗と、
第１の電源端子が前記接地電位に接続されると共に第２の電源端子に前記第１の電源電圧が供給され、前記第１の増幅器の出力信号の極性を反転して出力する第２の増幅器と、  第１の電源端子が前記接地電位に接続されると共に第２の電源端子に前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧が供給され、非反転入力端子に基準電圧が与えられて反転入力端子に第３の抵抗を介して入力される前記第１の増幅器の出力信号を増幅して負荷の一端を駆動する第３の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力側と該第２の増幅器の反転入力端子の間を接続する帰還用の第４の抵抗と、
前記第２の増幅器の反転入力端子と前記接地電位の間に接続された第５の抵抗と、
第１の電源端子が前記接地電位に接続されると共に第２の電源端子に前記第２の電源電圧が供給され、非反転入力端子に基準電圧が与えられて反転入力端子に第６の抵抗を介して入力される前記第２の増幅器の出力信号を増幅して前記負荷の他端を駆動する第４の増幅器と、
前記第４の増幅器の出力側と該第４の増幅器の反転入力端子の間を接続する帰還用の第７の抵抗と、
前記第４の増幅器の反転入力端子と前記接地電位の間に接続された第８の抵抗とを、
備えたことを特徴とする増幅回路。
【請求項５】
前記第５及び第８の抵抗は、同じ制御信号に従って同時にその抵抗値を切り替えることができる可変抵抗で構成したことを特徴とする請求項４記載の増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力段と出力段で異なる電源電圧を使用する増幅回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
入力信号を増幅してスピーカやヘンドホンを駆動する増幅回路では、微弱な入力信号を増幅する入力段の増幅器と、スピーカ等を駆動するための大振幅信号を出力する出力段の増幅器では異なる電源電圧を使用する必要がある。
【０００３】
図２は、従来の増幅回路の構成図である。
この増幅回路は、電源電圧Ｖｄｄ（例えば、２．４Ｖ）で動作する入力段の増幅器１と、電源電圧Ｖａｍｐ（例えば、３．６Ｖ）で動作する出力段の増幅器２を有している。これらの増幅器１，２の−側の電源端子は、共通の接地電位ＧＮＤに接続されている。
【０００４】
増幅器１の非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、Ｖｄｄ／２）が与えられ、反転入力端子には抵抗３を介して直流レベルが基準電圧Ｖｒｅｆに設定された入力信号Ｖｉｎが与えられるようになっている。また、増幅器１の出力端子であるノードＮ１と反転入力端子の間は、帰還用の抵抗４で接続されている。
【０００５】
一方、増幅器２の非反転入力端子には基準電圧Ｖｓ（例えば、Ｖａｍｐ／２）が与えられ、反転入力端子には直流成分を遮断するためのキャパシタ５と抵抗６の直列回路を介して、ノードＮ１の信号が与えられるようになっている。また、増幅器２の出力端子と反転入力端子の間は、帰還用の抵抗７で接続されている。
【０００６】
この増幅回路では、増幅器１の非反転入力端子と反転入力端子の直流電位が共にＶｄｄ／２に設定されているので、ノードＮ１の直流レベルもＶｄｄ／２となる。これにより、入力信号Ｖｉｎは増幅器１で増幅され、中心電圧（直流レベル）がＶｄｄ／２の信号として出力される。
【０００７】
一方、増幅器２では、非反転入力端子がＶａｍｐ／２に設定されているため、反転入力端子の直流レベルもＶａｍｐ／２となる。ノードＮ１と増幅器２の反転入力端子の直流レベルは異なるが、この間にキャパシタ５が接続されているため、抵抗６に直流電流は流れない。従って、帰還用の抵抗７にも直流電流は流れず、増幅器２の出力端子の直流レベルはＶａｍｐ／２となる。これにより、増幅器２の出力端子から、最大振幅がＶａｍｐの歪みのない出力信号Ｖｏｕｔを出力することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−４６０５５号公報
【特許文献２】特開平９−３２６６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の増幅回路は段間に直流成分を遮断するためのキャパシタ５を有しているため、直流成分だけでなく低周波成分も遮断されてしまう。より低い周波数まで忠実に増幅するためには、キャパシタ５の容量や抵抗６の値を大きくしなければならないが、集積回路では、キャパシタ５の容量を大きくするとレイアウト面積が大きくなるので実用的ではない。また、抵抗６の値を大きくする場合、同時に抵抗７の値も大きくする必要があり、レイアウト面積が大きくなるだけでなく、抵抗７の値の増加によって電流が小さくなり、ノイズに弱くなるという課題があった。
【００１０】
本発明は、直流成分遮断用のキャパシタを必要とせずに、入力段と出力段で異なる電源電圧を使用することができる増幅回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の増幅回路は、第１の電源端子が接地電位に接続されると共に第２の電源端子に第１の電源電圧が供給され、非反転入力端子に基準電圧が与えられて反転入力端子に第１の抵抗を介して入力される入力信号を増幅して出力する第１の増幅器と、前記第１の増幅器の出力側と該第１の増幅器の反転入力端子の間を接続する帰還用の第２の抵抗と、第１の電源端子が前記接地電位に接続されると共に第２の電源端子に前記第１の電源電圧よりも高い第２の電源電圧が供給され、非反転入力端子に基準電圧が与えられて反転入力端子に第３の抵抗を介して入力される前記第１の増幅器の出力信号を増幅して出力する第２の増幅器と、前記第２の増幅器の出力側と該第２の増幅器の反転入力端子の間を接続する帰還用の第４の抵抗と、前記第２の増幅器の反転入力端子と前記接地電位の間に接続された第５の抵抗とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、入力段の第１の増幅器と出力段の第２の増幅器の非反転入力端子に共通の基準電圧を与えるようにしている。これにより、第１及び第２の増幅器の電源電圧が異なっていても、第１の増幅器の出力側と第２の増幅器の入力側の直流レベルが同じ基準電圧となる。従って、直流成分遮断用のキャパシタが不要になるという効果がある。更に、第１の増幅器の非反転入力端子と、出力端子及び接地電位の間にそれぞれ第４及び第５の抵抗を接続している。これにより、第４及び第５の抵抗値を適切に設定すれば、第２の増幅器の出力信号の直流レベルをこの第２の増幅器の電源電圧の１／２に調整することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
入力段の第１の増幅器の電源電圧をＶｄｄとし、この第２の増幅器の非反転入力端子にＶｄｄ／２の基準電圧を与える。また、電源電圧Ｖａｍｐで動作する出力段の第２の増幅器の非反転入力端子にも、Ｖｄｄ／２の基準電圧を与える。更に、第２の増幅器の反転入力端子と出力端子の間に抵抗値Ｒ４の第４の抵抗を接続し、この反転入力端子と接地電位の間には制御信号で抵抗値Ｒ５を切り替えることができる第５の抵抗を接続する。そして、Ｒ４／Ｒ５＝Ｖａｍｐ／Ｖｄｄ−１の式が成り立つように、抵抗値Ｒ５を設定する。
【００１４】
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１を示す増幅回路の構成図である。
この増幅回路は、電源電圧Ｖｄｄ（例えば、２．４Ｖ）で動作する入力段の増幅器１０と、電源電圧Ｖａｍｐ（例えば、３．６Ｖ）で動作する出力段の増幅器２０を有している。なお、これらの増幅器１０，２０の−側の電源端子は、共通の接地電位ＧＮＤに接続されている。
【００１６】
増幅器１０の非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、Ｖｄｄ／２＝１．２Ｖ）が与えられ、反転入力端子には抵抗１１（例えば、２０ｋΩ）を介して直流レベルが基準電圧Ｖｒｅｆに設定された入力信号Ｖｉｎが与えられるようになっている。また、増幅器１０の出力端子であるノードＮ１と反転入力端子の間は、帰還用の抵抗１２（例えば、２０ｋΩ）で接続されている。
【００１７】
一方、増幅器２０の非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが与えられ、反転入力端子であるノードＮ２は抵抗２１（例えば、２０ｋΩ）を介してノードＮ１に接続されている。また、増幅器２０の出力端子とノードＮ２の間は、帰還用の抵抗２２で接続され、ノードＮ２と接地電位ＧＮＤの間は、抵抗２３で接続されている。
【００１８】
次に動作を説明する。
この増幅回路では、増幅器１０の非反転入力端子と反転入力端子の直流電位が共に基準電圧Ｖｒｅｆ（＝Ｖｄｄ／２）に設定されているので、ノードＮ１の直流レベルもＶｒｅｆとなる。これにより、入力信号Ｖｉｎは増幅器１０で増幅され、中心電圧（直流レベル）がＶｒｅｆの信号として出力される。
【００１９】
一方、増幅器２０の非反転入力端子は基準電圧Ｖｒｅｆに設定されているので、反転入力端子（即ち、ノードＮ２）の電位も基準電圧Ｖｒｅｆとなる。従って、ノードＮ１，Ｎ２間に電位差が生じないので、抵抗２１に直流電流は流れない。
【００２０】
ここで、増幅器２０側の抵抗２２，２３の値を、それぞれＲ２２，Ｒ２３とし、この抵抗２３に流れる電流をｉとすると、次の（１）式が成り立つ。
Ｒ２３×ｉ＝Ｖｒｅｆ  ・・・（１）
【００２１】
また、抵抗２１に直流電流は流れず、増幅器２０の反転入力端子への電流の入出力もないので、抵抗２２に流れる電流は、抵抗２１と同じｉとなる。従って、増幅器２０の出力信号の直流レベルをＶｏｕｔとすると、次の（２）式がなり立つ。
Ｖｏｕｔ＝Ｒ２２×ｉ＋Ｖｒｅｆ  ・・・（２）
【００２２】
（１），（２）式より、次の（３）式が得られる。
Ｖｏｕｔ＝（１＋Ｒ２２／Ｒ２３）×Ｖｒｅｆ  ・・・（３）
【００２３】
従って、抵抗２２，２３の値を、例えば４０ｋΩ，８０ｋΩとすれば、増幅器２０の出力信号の直流レベルＶｏｕｔは、この増幅器２０の電源電圧Ｖａｍｐ（＝３．６Ｖ）の１／２に等しい１．８Ｖとなる。
【００２４】
なお、この増幅回路で歪みの無い最大振幅の出力信号を得るための最適な状態は、基準電圧Ｖｒｅｆと直流レベルＶｏｕｔが、それぞれ電源電圧Ｖｄｄ，Ｖａｍｐの１／２となっていることである。従って、最適状態の条件は、次の（４）式で表すことができる。
Ｒ２２／Ｒ２３＝Ｖａｍｐ／Ｖｄｄ−１  ・・・（４）
【００２５】
これにより、入力信号Ｖｉｎは増幅器１０，２０で増幅され、この増幅器２０の出力端子から、最大振幅がＶａｍｐの歪みのない出力信号が出力される。
【００２６】
以上のように、この実施例１では、それぞれ異なる電源電圧Ｖｄｄ，Ｖａｍｐで動作する入力段の増幅器１０と出力段の増幅器２０の直流入力レベルを、同じ基準電圧Ｖｒｅｆに設定しているので、直流成分遮断用のキャパシタが不要となる。これにより、チップ面積を小さくすることができる。或いは、外部キャパシタ接続用の端子を無くすことができる。
【００２７】
更に、出力段の増幅器２０の反転入力端子と出力端子及び接地電位ＧＮＤの間を、それぞれ抵抗２２，２３で接続している。これにより、（４）式に基づいて抵抗２２，２３の値を設定することにより、増幅器２０の出力信号の直流レベルを最適値（即ち、電源電圧Ｖａｍｐの１／２）に調整することができる。
【実施例２】
【００２８】
図３は、本発明の実施例２を示す増幅回路の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００２９】
この増幅回路は、図１の増幅回路における抵抗２３に代えて、可変抵抗２４を設けたものである。可変抵抗２４は、直列に接続された複数の抵抗と、制御信号ＣＯＮに従ってこれらの抵抗を個別に短絡するスイッチとで構成されたものである。その他の構成は、図１と同様である。
【００３０】
この増幅回路では、２つの増幅器１０，２０に与えられる電源電圧Ｖｄｄ，Ｖａｍｐに応じて、制御信号ＣＯＮにより可変抵抗２４の値を設定する。
【００３１】
例えば、電源電圧Ｖａｍｐ＝３．６Ｖ、抵抗値Ｒ２２＝４０ｋΩ、Ｖｒｅｆ＝Ｖｄｄ／２とした場合、入力段の電源電圧Ｖｄｄの値に応じて、可変抵抗２４の抵抗値Ｒ２４を次のように設定すれば、増幅器２０の出力信号の直流レベルＶｏｕｔを、最適値（Ｖａｍｐ／２）に調整することができる。
【００３２】
即ち、Ｖｄｄ＝２．８８ＶのときＲ２４＝１６０ｋΩ、Ｖｄｄ＝２．６４ＶのときＲ２４＝１１０ｋΩ、Ｖｄｄ＝２．４ＶのときＲ２４＝８０ｋΩ、Ｖｄｄ＝２．１６ＶのときＲ２４＝６０ｋΩである。
【００３３】
以上のように、この実施例２では、制御信号ＣＯＮによって抵抗値を制御することができる可変抵抗２４を有しているので、実施例１と同様の利点に加えて、各種の電源電圧に柔軟に対応することができるという利点がある。
【実施例３】
【００３４】
図４は、本発明の実施例３を示す増幅回路の構成図である。この増幅回路は、図３の増幅回路を応用してＢＴＬ（Bridged Transless)構成としたものであり、図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００３５】
入力段の増幅器１０の出力側には、この増幅器１０の出力信号を反転するための増幅器３０が接続されている。即ち、ノードＮ１は抵抗３１（例えば、２０ｋΩ）を介して増幅器３０の反転入力端子に接続され、この反転入力端子と増幅器３０の出力端子であるノードＮ３の間が、帰還用の抵抗３２（例えば、２０ｋΩ）で接続されている。なお、増幅器３０は、増幅器１０と同様に電源電圧Ｖｄｄで動作するようになっており、非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが与えられている。
【００３６】
ノードＮ３には増幅器２０を用いた増幅部と同様に、増幅器２０Ａを用いた相補的な増幅部が接続されている。即ち、増幅器２０Ａの非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが与えられ、反転入力端子は抵抗２１Ａ（例えば、２０ｋΩ）を介してノードＮ３に接続されている。また、増幅器２０Ａの出力端子と反転入力端子の間は、帰還用の抵抗２２Ａで接続され、この反転入力端子と接地電位ＧＮＤの間は、可変抵抗２４Ａで接続されている。
【００３７】
増幅器２０Ａは増幅器２０と同じ特性を有するもので、同じ電源電圧Ｖａｍｐで動作するようになっている。また、可変抵抗２４，２４Ａは、制御信号ＣＯＮによって同時に同じ抵抗値に設定されるようになっている。そして、増幅器２０，２０Ａの出力端子の間に、スピーカ等の負荷４０が接続されている。
【００３８】
この増幅回路では、増幅器１０の出力信号がそのままの極性で増幅器２０に与えられて増幅されると共に、この増幅器１０の出力信号が増幅器３０で極性を反転されて増幅器２０Ａに与えられて増幅される。そして、２つの増幅器２０，２０Ａからの相反する極性の出力信号によって負荷４０が駆動される。従って、図１及び図３の増幅回路の２倍の振幅を有する出力信号で負荷４０を駆動することができる。
【００３９】
以上のように、この実施例３では、ＢＴＬ構成においても実施例２と同様の利点が得られる。更に、正相及び逆相の増幅器２０，２０Ａの入力側に直流成分遮断用のキャパシタを必要としないので、このキャパシタの容量の相違による出力信号の歪みが無いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１を示す増幅回路の構成図である。
【図２】従来の増幅回路の構成図である。
【図３】本発明の実施例２を示す増幅回路の構成図である。
【図４】本発明の実施例３を示す増幅回路の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０，２０，２０Ａ，３０    増幅器
１１，１２，２１，２１Ａ，２２，２２Ａ，２３，３１，３２    抵抗
２４，２４Ａ    可変抵抗
４０    負荷
【図１】
2005303823.tif 000003
【図２】
2005303823.tif 000004
【図３】
2005303823.tif 000005
【図４】
2005303823.tif 000006