(57)【要約】【課題】  基板の温度変化や商用電源の電圧変動に影響されずに、予め定められた温度範囲内でバイアス電流を一定に保ち、出力回路を熱暴走から防ぐことができ、かつ、製造コストを低減することができる増幅装置を提供する。【解決手段】  オーディオ信号を出力する出力手段にバイアス電流を供給するバイアス電流設定手段は、周辺温度を検出する温度検出手段と、検出した周辺温度に対応した補正データを記憶する記憶手段と、主電源から供給される電源電圧を定電圧にする定電圧手段と、記憶手段から読み出された補正データと定電圧手段から供給される定電圧からバイアス出力電圧を生成する生成手段とを備える。【選択図】  図２
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【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手段と前記出力手段に供給するバイアス電流を設定するバイアス電流設定手段を備えた増幅装置において、
前記バイアス電流設定手段は、
周辺温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段が検出した周辺温度に対応した補正データを記憶する記憶手段と、
主電源から供給される電源電圧を定電圧にする定電圧手段と、
前記記憶手段から読み出された補正データと前記定電圧手段から供給される定電圧からバイアス出力電圧を生成する生成手段とを備え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級アンプまたはAB級アンプは、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。一般に、集積化された出力回路において、トランジスタなどから発生する熱により、出力回路の基板の温度が１５０度以上になると、熱暴走が起こり出力回路を破壊する等の問題がある。
【０００３】
この問題を解決する手段として、トランジスタのPN接合の両端電圧の温度変化特性を利用して、温度が上昇すると出力回路に流れるバイアス電流を設定された値よりも小さくする制御をする手段がある。出力回路に流れるバイアス電流の電流値を小さくすることにより、トランジスタなどから発生する熱を抑え、出力回路の基板の温度の上昇を抑止し、熱暴走を防ぐことができる。
【０００４】
また、特許文献１には、基板の温度が所定温度以上になると、サーマルシャットダウン回路の動作によりバイアス電流を変動させずに、オーディオ信号の増幅動作を停止させ、増幅回路を保護することができる技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１５２１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的な増幅装置では商用電源を用いているため、出力回路に流れるバイアス電流は、商用電源の電圧変動の影響を受けて、設定された電流値を保つことができない。図４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。図４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。図４に示すように、バイアス電流は、商用電源が定格電圧であるとき、設定された電流値になる。
【０００７】
図４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ため、商用電源の電圧変動によりバイアス電流を設定された電流値に保つことができないという問題がある。このため、従来の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。
【０００８】
この問題は、出力回路をカスコードブートストラップ回路にすることにより改善することができる。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入力することができる増幅装置では、各チャンネル毎に出力回路を備えているため製造コストが更に高くなる。
【０００９】
また、特許文献１に開示された技術では、基板の温度が所定温度以上になると、サーマルシャットダウン回路の動作によりバイアス電流を変動させずに、オーディオ信号の増幅動作を停止させる。しかしながら、特許文献１に開示された技術は、あらゆる周辺温度において、バイアス電流を設定された電流値に保つことを目的にしたものではない。このため、基板温度が所定温度未満の場合では、上述したように商用電源の電圧変動の影響を受けて、バイアス電流を設定された電流値に保つことができない。
【００１０】
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、基板の温度変化や商用電源の電圧変動に影響されずに、予め定められた温度範囲内でバイアス電流を一定に保ち、出力回路を熱暴走から防ぐことができ、かつ、製造コストを低減することができる増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本願の請求項１記載の発明は、オーディオ信号を増幅し出力する出力手段と前記出力手段に供給するバイアス電流を設定するバイアス電流設定手段を備えた増幅装置において、前記バイアス電流設定手段は、周辺温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出した周辺温度に対応した補正データを記憶する記憶手段と、主電源から供給される電源電圧を定電圧にする定電圧手段と、前記記憶手段から読み出された補正データと前記定電圧手段から供給される定電圧からバイアス出力電圧を生成する生成手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の温度変化や商用電源の電圧変動に影響されずに、予め定められた温度範囲内でバイアス電流を一定に保ち、出力回路を熱暴走から防ぐことができ、かつ、製造コストを低減することができる増幅装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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において、１は入力端子、２は電圧増幅部、３はバイアス電流設定部、４は出力部、５は出力端子を示す。
【００１４】
入力端子１は、アナログオーディオ信号を入力する。入力端子１から入力されたアナログオーディオ信号は、電圧増幅部２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、バイアス電流設定部３を介して出力部４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。
【００１５】
図１に示す出力部３において、トランジスタＱ１〜Ｑ４は、２段のダーリントン接続のエミッタホロワ回路を構成する。ドライバートランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ１を介して出力端子５に接続されている。ドライバートランジスタＱ２のエミッタは、抵抗Ｒ２を介して出力端子５に接続されている。また、ドライバートランジスタＱ１のエミッタは、出力トランジスタＱ３のベースに接続されている。ドライバートランジスタＱ２のエミッタは、出力トランジスタＱ４のベースに接続されている。出力トランジスタＱ３のエミッタは、抵抗Ｒ３を介して出力端子５に接続されている。出力トランジスタＱ４のエミッタは、抵抗Ｒ４を介して出力端子５に接続されている。出力端子５は、出力部４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。
【００１６】
次に、本実施例の増幅装置が備えるバイアス電流設定部３について説明する。
図２は、本実施例のバイアス電流設定部３の構成を示すブロック図である。図２において、１１は温度検出部、１２はＡＤ変換部（Analog to Digital Converter）、１３は記憶部、１４は制御部、１５は低周波発振部、１６は定電圧部、１７はＤＡ変換部（Digital to Analog Converter）、１８はシフト部を示す。
【００１７】
温度検出部１１は、バイアス電流設定部３や出力部４等の周辺温度を検出する。温度検出部１１は、トランジスタの温度変化特性を利用して、検出した温度に応じた電気信号をAD変換部１２へ出力する。AD変換部１２は、温度検出部１１から入力された電気信号をデジタル信号に変換し制御部１４へ出力する。
【００１８】
記憶部１３は、温度検出部１１が検出した周辺温度に対応した補正データを記憶する。この補正データは、出力部４に供給するバイアス電流の電流値を補正するデータである。図３は、記憶部１３に記憶された補正データの一実施例を示す。図３に示すように、周辺温度が１２０℃以下の場合、バイアス電流の電流値を予め設定された設定値にする補正データとなり、周辺温度が１２０℃から上昇するにしたがって、バイアス電流の電流値が設定値より小さくなる補正データとなる。そして、周辺温度が１５０℃以上の場合、バイアス電流の電流値をゼロにする補正データとなる。他の実施例として、周辺温度が１２０℃以上になると、バイアス電流の電流値を設定値からゼロになるような補正データにしても良い。また、図３において、バイアス電流の電流値の補正を開始する周辺温度は、１２０℃以外の温度であっても良い。
【００１９】
制御部１４は、ＡＤ変換部１２から入力されるデジタル信号にしたがって、記憶部１３から補正データを読み出す制御をする。制御部１４は、低周波発振部１５からタイミング信号が入力されるごとに、補正データを記憶部１３から読み出しＤＡ変換部１７へ出力する。低周波発振部１５は、制御部１４において温度検出部１１が検出する温度に対応した補正データを記憶部１３から読み出すためのタイミング信号（クロック信号）を発生する。一般に、周辺温度は緩やかに変化するため、低周波数発振部１５が発振するタイミング信号の周波数は、０．０１秒〜１．００秒程度でよい。ここで、低い周波数のクロック信号を安定して発振させることは困難であるため、低周波数発振部１５は、１００Ｈｚから数ｋＨｚのクロック信号を発信する発振器と、この発振器から発振されたクロック信号を分周する分周回路を備え、周波数が０．０１秒〜１．００秒程度のタイミング信号を生成する。
【００２０】
定電圧部１６は、商用電源（Ｖｃｃ）から供給される電源電圧を定電圧にするレギュレータである。定電圧部１６は、定電圧（Ｖｒｅｆ）を温度検出部１１、ＡＤ変換部１２、ＤＡ変換部１７、シフト部１８等の本実施例の増幅装置の構成部に供給する。ＤＡ変換部１７は、記憶部１３から読み出され制御部１４から入力された補正データと、定電圧部１６から供給されるＶｒｅｆからバイアス出力電圧Ｖｃを生成する。
【００２１】
ＤＡ変換部１７は、Vref/(2n-1)の式により得られる値と、補正データが示す値とを乗算することによりバイアス出力電圧Ｖｃを生成する。ここで、「ｎ」は、補正データのビット数を表わす。例えば、Ｖｒｅｆが４Ｖ、補正データが８ビットであり、その値が７Ｆｈ（＝１２７）である場合、
Vref/(2n-1)＝4/(28-1)＝0.0157 (V) となり、
バイアス出力電圧Ｖｃ＝0.0157×127＝1.992 (V) となる。
ＤＡ変換部１７は、生成したバイアス出力電圧Ｖｃをシフト部１８へ供給する。
【００２２】
シフト部１８は、ＤＡ変換部１７から入力されるバイアス出力電圧Ｖｃの電圧値を微調整する。微調整させたバイアス出力電圧Ｖｃは、端子１を介して出力部４に出力される。トランジスタにおけるベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅの温度変化特性は、周辺温度が高くなるとベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅがわずかに変化するだけで、コレクタ電流Ｉｃが大きく変化する。同一品種のトランジスタでは、温度変化特性が同じであると見なすことができるため、予め微調整量を設定することができる。シフト部１８は、入力されたバイアス出力電圧Ｖｃの電圧値を直流重畳により微調整する。
【００２３】
なお、電圧増幅部２により電圧増幅されたアナログオーディオ信号は、端子３から入力され端子２を介して出力部４に入力される。または、電圧増幅部２により電圧増幅されたアナログオーディオ信号が端子１を介して出力部４に入力されるように、端子３を図２に示す位置と異なる位置に設けてもよい。
【００２４】
本実施例の増幅装置は、図２に示すバイアス電流設定部３の端子１の電位がバイアス出力電圧Ｖｃとなり、端子２の電位が基準電位Ｖ0（＝０Ｖ）となるので、端子１と端子２の間にバイアス出力電圧Ｖｃが発生する。このため、バイアス出力電圧Ｖｃから出力部４に流れるバイアス電流を決定することができ、温度検出部１１が検出した周辺温度によりバイアス出力電圧Ｖｃが変化すると、これにしたがってバイアス電流も変化する。
【００２５】
上述したように、記憶部１３に記憶された補正データと定電圧部１６から供給されるＶｒｅｆからバイアス出力電圧Ｖｃを生成し、バイアス電流を得ることができるため、商用電源の電圧変動によりバイアス電流の変動を防ぐことができる。このため、従来の技術のように、出力回路をカスコードブートストラップ回路にする必要がなく、製造コストが高くなる虞がなくなる。
【００２６】
また、バイアス電流設定部３において、ＤＡ変換部１７は、定電圧部１６から入力された定電圧（Ｖｒｅｆ）が供給されているため、商用電源（Ｖｃｃ）の電源電圧が変動の影響を受けずに、バイアス出力電圧Ｖｃを生成することができる。このため、本実施例の増幅装置は、温度検出部１１が検出した周辺温度に対応したバイアス電流を出力部４に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施例である増幅装置の構成を示すブロック図。
【図２】本実施例のバイアス電流設定部３の構成を示す図。
【図３】記憶部１３に記憶された補正データの一実施例を示す図。
【図４】商用電源の電圧変動によるバイアス電流の変化を示しす図。
【符号の説明】
【００２８】
１…入力端子、２…電圧増幅部、３…バイアス電流設定部、４…出力部、５…出力端子、１１…温度検出部、１２…ＡＤ変換部、１３…記憶部、１４…制御部、１５…低周波発振部、１６…定電圧部、１７…ＤＡ変換部、１８…シフト部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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