(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の増幅手段及び第２の増幅手段を有する増幅器であって、増幅された入力信号を前記第１の増幅手段の出力と前記第２の増幅手段の出力との間に接続される負荷に供給する増幅器において、前記増幅器がさらに、
−  前記第１の増幅手段を活性化させる制御手段と、
−  前記第１の増幅手段の活性化に続く所定期間前記第２の増幅手段の前記出力において低インピーダンスを与える手段と、
−  前記所定期間の少なくとも一部で少なくとも一方の前記出力を介して電流が流れるかどうかを決定する手段とを有することを特徴とする増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅器において、前記決定手段は、少なくとも一方の前記増幅手段の出力または前記低インピーダンスを与える手段を介して流れる電流を測定するように構成されることを特徴とする増幅器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の増幅器において、前記低インピーダンスを与える手段は、トランジスタ及び該トランジスタをバイアスする手段を有することを特徴とする増幅器。
【請求項４】
請求項３に記載の増幅器において、前記バイアス手段は、前記所定期間後前記低インピーダンスを徐々に開放するように構成されることを特徴とする増幅器。
【請求項５】
請求項３または４に記載の増幅器において、前記トランジスタは、前記第２の増幅手段の出力トランジスタであることを特徴とする増幅器。
【請求項６】
請求項２、３、４または５に記載の増幅器において、前記電流を測定する手段は、測定された電流を積分するように構成されることを特徴とする増幅器。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の増幅器において、前記所定期間は、数百ミリ秒継続することを特徴とする増幅器。
【請求項８】
第１の増幅手段の出力と第２の増幅手段の出力との間に結合される負荷の存在を検出する方法において、前記方法は、
−  前記第１の増幅手段を活性化させる工程と、
−  前記第１の増幅手段の活性化に続く所定期間前記第２の増幅手段の前記出力において低インピーダンス経路を設ける工程と、
−  前記所定期間の少なくとも一部で少なくとも一方の前記出力を介して電流が流れるかどうかを検出する工程とを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、第１の増幅手段及び第２の増幅手段を有する増幅器であって、増幅された入力信号を前記第１の増幅手段の出力と前記第２の増幅手段の出力との間に接続される負荷に供給する増幅器に関する。
本発明はさらに、第１の増幅手段の出力と第２の増幅手段の出力との間に結合される負荷の存在を検出する方法に関する。
背景技術
このような増幅器は、ヨーロッパ特許出願公開第EP-A 446945号から既知である。この既知の増幅器は、別個の負荷検出シーケンスを実施する手段を有している。このシーケンスの間、両増幅手段はディスエーブルにされる。前記手段はさらに、この負荷検出用のバイアスを与える定電流源及び該負荷検出を実行するためのさらなる制御回路を有している。これは、増幅器をかなり複雑なものにする。
発明の開示
本発明の目的は、負荷検出が単純な増幅器を提供することにある。
本発明による増幅器は、さらに、前記第１の増幅手段を活性化させるための制御手段と、前記第１の増幅手段の活性化に続く所定期間前記第２の増幅手段の出力において低インピーダンスを与える手段と、前記所定期間の少なくとも一部で少なくとも一方の前記出力を介して電流が流れるかどうかを決定する手段とを有することを特徴とする。本発明は、増幅器の活性化シーケンスを負荷検出を同時に実施するために有利に用いることができることの認識に基づいている。このように、別個の手段が、この負荷検出のためのバイアスを与えるために必要とされない。負荷検出が増幅器の活性化中に実行されるので、ほとんど付加的な制御回路を必要としない。これは、この制御回路の大部分が当該増幅器の活性化のため既に与えられているからである。負荷の接続部の一端において低インピーダンスを与えることにより、明瞭な電流が、定電流源または同様のものを必要とせずに前記第１の増幅手段の活性化の際に流れ始めるであろう。前記所定期間の少なくとも一部で当該増幅器の出力の一方を介して電流が流れるかどうかを決定することにより、負荷の有無を確証することができる。
本発明による増幅器の一実施例は、前記決定手段が、少なくとも一方の前記増幅手段の出力または前記低インピーダンスを与える手段を介して流れる電流を測定するように構成されることを特徴とする。前記出力の一方を介して流れる電流は、これら増幅手段自身の出力においてだけではなく、低インピーダンス経路を与える手段においても測定することができる。これは、前記負荷を介して流れる電流はまた必然的にこの低インピーダンスを与える手段を介して流れるからである。
本発明による増幅器の一実施例は、前記低インピーダンスを与える手段が、トランジスタ及び該トランジスタをバイアスする手段を有することを特徴とする。これにより、前記低インピーダンスを与える手段が単純に実現される。
本発明による増幅器の一実施例は、前記バイアス手段が、前記所定期間後前記低インピーダンスを徐々に開放するように構成されることを特徴とする。前記低インピーダンスを徐々に開放することにより、前記負荷を介する電流が徐々に減少するであろう。このように、前記負荷にかかる電圧の急激な変化が回避され、この開放中に可聴雑音が生成されることはないであろう。
本発明による増幅器の一実施例は、前記トランジスタが、前記第２の増幅手段の出力トランジスタであることを特徴とする。信号を増幅するため及び低インピーダンスを与えるために同一のトランジスタを用いることにより、特別なトランジスタが低インピーダンスを与えるために必要とされない。
本発明による増幅器の一実施例は、前記電流を測定する手段が、測定された電流を積分するように構成されることを特徴とする。測定された電流を積分することにより、測定結果は、この測定された電流中の短時間変動に対してそれほど影響を受けなくなる。これは、測定の信頼性を向上させることになる。
本発明による増幅器の一実施例は、前記所定期間が、数百ミリ秒継続することを特徴とする。測定期間の長さを数百ミリ秒にわたらせることにより、測定により信頼性がもたらされる。これは、短時間変動が測定の結果にほとんど影響を与えないであろうからである。
【図面の簡単な説明】
本発明の上述の目的及び特徴は、各図を参照して以下の好ましい実施例の説明からより明白になるであろう。
第１図は、本発明による増幅器の第１の実施例の図を示している。
第２図は、本発明による増幅器の第２の実施例の図を示している。
第３図は、電圧Ｖｂ、Ｖｒ及びＶｔの時間ｔに対する変化を示すグラフである。
各図において、同一の部分には、同一の参照番号が与えられている。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、本発明による増幅器の第１の実施例の図を示している。この増幅器は、第１の増幅手段１及び第２の増幅手段２を有し、これら増幅手段の各出力１０３及び２０３の間に接続される負荷３を駆動する。第１の増幅手段１は、該増幅手段の入力１０１において入力信号Ｖｉを受け、該信号を反転させること無しに増幅する。第２の増幅手段２は、該増幅手段の入力２０１において入力信号Ｖｉを受け、該信号を反転させて増幅する。第１の増幅手段１及び第２の増幅手段２は、ライン１０から電源電圧Ｖｃｃを受ける。第２の増幅手段２の出力２０３は、スイッチ４を介してアースに接続されている。スイッチ４は、閉状態において、第２の増幅手段２の出力２０３と前記アースとの間に低インピーダンス経路を設け、開状態においては、開路を表す。第２の増幅手段２は、該増幅手段のイネーブル入力２０４に供給されるイネーブル信号でもってイネーブルにされ得る。当該増幅器はさらに、スイッチイネーブル信号をスイッチ４に、及び増幅器イネーブル信号を第２の増幅手段２に供給するための制御手段２０を有している。電力が当該増幅器に供給された場合、制御手段２０は、イネーブル信号をスイッチ４に供給し、これにより、スイッチ４は閉じ、第２の増幅手段２にはイネーブル信号を供給せず、該増幅手段はディスエーブルのままである。ここで、第１の増幅手段１の出力１０３は、通常Ｖｃｃ／２に等しい該増幅手段の安定値に徐々に上昇する出力電圧を与えるであろう。負荷３が存在する場合、スイッチ４が閉じられる結果として該負荷３を介して電流が流れるであろう。この電流を、直接的又は間接的に測定することが可能である。間接的には、第１の増幅手段１の出力１０３か、第２の増幅手段２の出力２０３か、ましてスイッチ４自体においてさえ前記電流を測定することが可能である。このように、負荷を介する電流を表す電流が測定される。次いで、測定された電流は、評価のために制御手段２０に供給される。この電流が所定値を越える場合、負荷３が存在すると判断することができる。前記電流が所定値を越えない場合、負荷３は存在しないと判断することができる。一般には、出力１０３または出力２０３のいずれか一方を介して電流が流れているかどうかを検出することにより、負荷３が存在するか否かを決定することができる。第１の増幅手段１が該増幅手段の安定値に落ち着いた場合、スイッチ４は開かれ、第２の増幅手段２がイネーブルにされても良い。ここで、当該増幅器は、通常動作の準備が整う。本発明においては、負荷検出シーケンスが、当該増幅器の活性化シーケンスの一部である。これは、別個の負荷検出シーケンスを必要とせず、この負荷検出のために特別な部品をほとんど必要としないことを意味する。検出結果の情報は、種々の目的のため、例えば、診断、増幅器の構成のセッティング、負荷が存在しない場合の自動シャットオフ等に用いることが可能である。第１の増幅手段及び第２の増幅手段が順次活性化される活性化シーケンスを持つ増幅器において、本発明に応じて活性化シーケンスと負荷検出シーケンスとを組合わせることにより、電流検出手段及び低インピーダンスを与えるための手段等のわずかの部品しかこの負荷検出を実現可能にするために付加する必要がないことが第１図から結果として出てくる。このように、単純であるが効果的な負荷検出を、殆ど余分なコストをかけないで実現することができる。
第２図は、本発明による増幅器の第２の実施例の図を示している。第１の増幅手段１は、非反転信号入力１０１、反転基準入力１０２及び出力１０３を有している。基準入力１０２は、基準電圧Ｖｒを受けるための基準電圧供給手段に結合される。この基準電圧供給手段は、ライン１０とアースとの間に直列に配置される抵抗３１及び３２、並びに該抵抗３２に並列に配置されるコンデンサ３３を有している。ここで、抵抗３１及び３２の共通交点は、基準入力１０２に結合されている。第２の増幅手段２は、第１の増幅手段１の信号入力１０１に接続される反転信号入力２０１及び基準入力１０２に接続される非反転基準入力２０２を持つ増幅段２００１を有している。第２の増幅手段２はさらに、カスケード接続された二つの相補型の出力トランジスタ２００２及び２００３を有している。これらトランジスタは、増幅段２００１の各関連する出力により駆動される。これら出力トランジスタ２００２及び２００３のコレクタは相互に結合され、これにより出力２０３を形成している。ＮＰＮ出力トランジスタ２００３は二重の機能を実施する。すなわち、通常の動作中（すなわち、前記第２の増幅手段がイネーブルにされている）、このトランジスタは、通常の出力トランジスタとして働くが、当該増幅器の活性化中、出力２０３からアースへの低インピーダンス経路を与えるための手段として機能する。後者の目的のために、バイアス手段が、活性化シーケンス中出力トランジスタ２００３をバイアスするために設けられている。このバイアス手段は、ライン１０とアースとの間に直列に配置されるスイッチ４１、抵抗４２及びコンデンサ４３を有し、該抵抗４２と該コンデンサ４３との共通接続部は、バイアス電圧Ｖｂを供給するためのＰＮＰバイアストランジスタ４４のベースに接続されている。バイアストランジスタ４４は、出力トランジスタ２００３のベースに接続されるコレクタ及び該出力トランジスタ２００３のコレクタに接続されるエミッタを有している。活性化シーケンス中の出力２０３における電流は、バイアストランジスタ４４により供給される出力トランジスタ２００３のベース電流を測定することにより間接的に測定される。この目的のために、トランジスタ６４が、バイアストランジスタ４４のベース及びエミッタに各々接続されるベース及びエミッタを有している。このように、トランジスタ６４のコレクタにおいて、バイアストランジスタ４４により出力トランジスタ２００３のベースに供給される電流の複製を利用することができる。この電流は、コンデンサ６０を充電するために用いられ、これにより該コンデンサは、該電流の積分を実行する。ここで、比較器６３が、コンデンサ６０にかかる電圧と、電圧源６２により供給される所定の電圧Ｖ３とを比較し、これにより、このコンデンサ電圧が前記所定値Ｖ３を越える場合負荷が存在すると指示するような負荷検出信号を生成する。電流源６１が、出力トランジスタ２００３を介して流れるいかなる零入力電流を補償するためにコンデンサ６０に並列に配置されている。スイッチ４１及び増幅段２００１に対するイネーブル信号が、タイミングすなわち制御手段により生成される。このタイミング手段は、ライン１０とアースとの間に配置される抵抗５０及び５１の直列回路、抵抗５１に並列に配置されるコンデンサ５２、並びにコンデンサ５２にかかる電圧Ｖｔと、各関連する電圧源５４及び５６により供給される各関連する所定の電圧Ｖ１及びＶ２とを比較するための比較器５３及び５５を有している。比較器５３は、電圧Ｖｔが電圧Ｖ１を越える場合スイッチ４１をイネーブルにするための第１のイネーブル信号を生成し、比較器５５は、電圧Ｖｔが電圧Ｖ２を越える場合増幅段２００１をイネーブルにするための第２のイネーブル信号を生成する。ここでは、Ｖ２＞Ｖ１である。
第３図は、電圧Ｖｂ、Ｖｒ及びＶｔの時間ｔに対する変化を示すグラフである。ここでは、本発明に応じて組み合わされた活性化シーケンス及び負荷検出シーケンスをより詳細に説明する。時間ｔ＝０においてライン１０に電力が供給された場合、コンデンサ３３及び５２が各々の終端値に徐々に充電されるであろう。これら終端値は、各々抵抗対３１、３２及び５０、５１の比により決定される。しかしながら、コンデンサ３３は、コンデンサ５２より速く充電される。第１の増幅手段１の出力１０３は該増幅手段の基準入力１０２に印加される電圧Ｖｒに追従するので、該出力１０３における電圧は、第３図においてカーブＶｒに関して示されているのと同様に徐々に上昇するであろう。負荷３が存在する場合、バイアストランジスタ４４のエミッタ−べース接合が順方向にバイアスされ、結果として出力トランジスタ２００３が導通するであろう。このように、出力トランジスタ２００３は、出力２０３からアースへの低インピーダンスを与える。所定時間Ｔ１の後、電圧ＶｔはＶ１に等しいレベルに達し、比較器５３がスイッチ４１をイネーブルにする。このレベルＶ１、すなわち、時間Ｔ１は、電圧Ｖｒが該電圧の安定値に近似の値に到達できるように選択される。電圧ＶｒがＴ１において安定値に到達している必要はない。スイッチ４１が閉じることにより、電圧Ｖｂが、ゼロから始まって、徐々に上昇するであろう。この結果、バイアストランジスタ４４のエミッタ−べース接合のバイアスが減少し、これにより、出力トランジスタ２００３のベースに供給される電流が減少する。この結果、出力トランジスタ２００３が最終的にシャットオフされるまで、出力トランジスタ２００３のインピーダンスが徐々に上昇する。これは、電圧Ｖｂが電圧Ｖｒに近似するか大きくなる場合に起こる。このように、前記低インピーダンスの開放が徐々にもたらされる。この低インピーダンスの開放は数百ミリ秒かかることが好ましい。この結果、急激な過渡現象が前記負荷を介して生じないであろうから、この低インピーダンスの開放は実際可聴されない。所定時間Ｔ２の後、出力トランジスタ２００３が既にシャットオフされている場合、電圧ＶｔがレベルＶ２に到達し、この場合、比較器５６が通常動作のために増幅手段２００１をイネーブルにする。その一方、これはそれほど強い必要性はないが、電圧Ｖｂが該電圧の終端値に到達していても良い。電圧Ｖｂの終端値はＶｃｃに近似していることが好ましい。これは、出力２０３における大きな信号変位（large signal excursions）中にバイアストランジスタ４４が不慮にターンオンしてしまうことを効果的に防止する。バイアストランジスタ４４が順方向にバイアスされる間、バイアス電流の複製がコンデンサ６０を充電するために用いられる。時間Ｔ２の後コンデンサ６０にかかる電圧がＶ３の値を超える場合、出力６０１は、負荷が存在することを指示する。第３図から、出力１０３における電圧は徐々に上昇し、急激に上昇しないことは明白であろう。この電圧の傾きが１００Ｖ／ｓを越えない場合、この電圧上昇に起因する可聴雑音は聞こえないであろう。同様に、出力トランジスタ２００３のインピーダンスが徐々にしか上昇しない場合、やはり可聴雑音は発生しな���であろう。時間Ｔ２は数百ミリ秒継続することが好ましい。このような時間にわたって測定された電流を積分することにより、電流測定が、前記負荷を介する電流中の短時間変動に対してより頑強になる。これは、ドアを閉じることにより車内の気圧の変化に起因してスピーカを介して短時間電流を流し得る車内アプリケーションに対して特に興味深いものである。さらに、この測定は、電圧の傾きをそれほど急峻なものにせず、この結果、可聴されない活性化シーケンス及び負荷検出シーケンスをもたらす。本発明においては、負荷にかかるかなり大きな測定電圧、すなわち、測定されるべき大きな電流、長い測定時間及び測定された電流の積分の各々が、頑強で信頼性のある負荷検出に個々に貢献する。負荷検出シーケンスと活性化シーケンスとを組合わせることにより、僅か少しの特別な部品しか負荷検出を実行するために必要とされない。
本発明は、上述した実施例に限定されることはない。電流が測定される期間は期間Ｔ１の一部であっても良く、期間Ｔ１全体を含んでも良く、また期間Ｔ２全体さえ含んでも良い。第２の増幅手段２はまた、開状態において該第２の増幅手段２に供給される電力を遮断し、閉状態において該第２の増幅手段２に電力を供給可能にするさらなるスイッチを用いることによりイネーブルにさせることも可能である。他の例においては、この第２の増幅手段２は、イネーブル入力２０４を持つ必要が全くない。この場合、第２の増幅手段２の出力２０３を、前記第１の増幅手段の活性化中強制的に低電圧に保たせることが可能である。このように、出力２０３自体が出力２０３からアースへの低インピーダンスを提供し、スイッチ４が必要とされなくなる。この出力２０３における低電圧は、例えば、該出力２０３を低電圧、好ましくは、接地電圧に近似の低電圧に保つために十分な大きさの電位差を入力２０１と２０２との間に与えることにより実現することができる。これはまた、別個の基準電圧を基準入力２０２に印加することによっても実現することができる。出力２０３は基準入力２０２に印加される電圧に追従するであろうから、Ｔ１の間、出力２０３が低くなるように前記基準電圧は低くなるべきである。Ｔ１が経過した後、この基準電圧は、電圧Ｖｒと同様に徐々に上昇させても良い。第２の増幅手段２の出力トランジスタは、バイポーラトランジスタに代えてＭＯＳトランジスタであっても良い。さらに、第２の増幅手段２はまた、バッファであっても良い。この場合、信号入力２０１は必要とされない。このような増幅器は、米国特許第5,332,976号から既知である。一般に、本発明は、ブリッジ状構造を持ついかなる増幅器において用いることが可能である。基準電圧源手段及びタイミング手段は、第１のイネーブル信号及び第２のイネーブル信号を適切に生成することができる限り同一のものであっても良い。この場合、構成部品３１、３２及び３３を第２図から省くことができ、基準入力１０２及び２０２が抵抗５０及び５１間の共通交点に接続されるべきである。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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