(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入力信号を増幅するとともに、正負の出力信号で第１負荷をＢＴＬ駆動する第１高効率増幅器と、第１入力信号を増幅するとともに、正負の出力信号で第２負荷をＢＴＬ駆動する第２高効率増幅器と、第２入力信号を増幅するとともに、正負の出力信号で第３負荷をＢＴＬ駆動する第３高効率増幅器と、第２入力信号を増幅するとともに、正負の出力信号で第４負荷をＢＴＬ駆動する第４高効率増幅器とを備え、前記第１及び第３高効率出力増幅器を一対とし、前記第２及び第４高効率増幅器を他対とする電力増幅装置において、
前記第１及び第４高効率増幅器の正または負の出力信号とが接続され、前記第１及び第４高効率増幅器の正または負の出力信号と逆極性の関係にある前記第２及び第３高効率増幅器の他方の出力信号とが接続され、それらの出力信号のうち最高レベルの出力信号を選択する選択回路と、
該選択回路の出力信号に応じてスイッチング動作し、前記第１乃至第４高効率増幅器の電源電圧を発生するスイッチング電源と、
を備えることを特徴とする電力増幅装置。
【請求項２】
第１乃至第４高効率増幅器の各々は、
第１及び第２出力信号を発生し、負荷をＢＴＬ駆動する第１及び第２出力増幅器と、前記第１及び第２出力増幅器の出力信号を非線形加算する非線形加算回路と、入力信号を増幅するとともに、出力直流電圧が前記非線形加算回路の出力信号に応じて制御され、前記第１及び第２出力増幅器の入力信号を発生する非線形増幅器と、
から成ることを特徴とする請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項３】
前記選択回路は、
ベースに前記第１高効率増幅器の一方の出力信号及び前記第２高効率増幅器の他方の出力信号がそれぞれ印加される第１及び第２トランジスタと、ベースに前記第３高効率増幅器の他方の出力信号及び前記第４高効率増幅器の一方の出力信号がそれぞれ印加される第３及び第４トランジスタと、エミッタ及びコレクタが共通接続され、ベースが前記第１及び第２トランジスタのエミッタにそれぞれ接続される第５及び第６トランジスタと、エミッタ及びコレクタが共通接続され、ベースが前記第１及び第２トランジスタのエミッタにそれぞれ接続される第７及び第８トランジスタと、前記第５乃至第８トランジスタのコレクタ電流を反転する電流ミラー回路と、ベースが前記第５乃至第６トランジスタの共通エミッタに接続された第９トランジスタと、前記電流ミラー回路と前記第９トランジスタのエミッタとの間に接続されたダイオードとから成ることを特徴とする請求項１記載の電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４チャンネルの車載用ステレオシステムに用いて好適な電力増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開平６−３３８７３８号公報に開示されるように、出力直電圧をアースに非常に近い値に設定するとともに、負荷を半波信号でＢＴＬ駆動することにより、電力増幅装置の高効率化を達成した電力増幅装置がある。このような電力増幅装置を図４に示す。
【０００３】
図４において、入力信号は第１差動増幅器１の負入力端子に印加され、第１差動増幅器１の正及び負出力端子から互いに逆相の出力信号が発生する。第１差動増幅器１の正及び負出力信号は第１及び第２出力増幅器２及び３で増幅される。第１及び第２出力増幅器２及び３はＢＴＬ増幅器を成し、第１及び第２出力増幅器２及び３の出力信号ａ及びｂによって負荷４（例えば、スピーカ）がＢＴＬ駆動される。
【０００４】
また、第１及び第２出力増幅器２及び３の出力信号ａ及びｂは非線形加算回路５で非線形加算される。非線形加算回路５は、第１及び第２出力増幅器２及び３の出力信号レベルが所定レベル以下のとき加算回路として動作するとともに、この出力信号レベルが所定レベル以上のときにはクランプ回路として動作するものである。非線形加算回路５の出力信号は第２差動増幅器６の負入力端子に印加され、非線形加算回路５の出力信号と正入力端子の基準電圧Ｖｒｅｆとの差に応じた出力信号が第１差動増幅器１の共通端子Ｃに印加される。共通端子Ｃは第１及び第２出力増幅器２及び３の出力直流電圧を定めるための端子であり、第１及び第２出力増幅器２及び３の出力信号ａ及びｂに応じて出力直流電圧が制御される。その為、図２（イ）及び（ロ）のように、第１及び第２出力増幅器２及び３の出力直流電圧はアースレベルに近い電圧に設定され、第１及び第２出力増幅器２及び３の出力信号ａ及びｂは半波出力信号となる。
【０００５】
一方、第１及び第２出力増幅器２及び３の出力信号は、加算回路７で加算され、加算により、第１及び第２出力増幅器２及び３のうちレベルの高い信号が選択される。加算回路７の出力信号ｃに応じてスイッチング電源８がスイッチング動作し、第１及び第２出力増幅器２及び３の電源電圧Ｖｓを発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、４チャンネルの車載用ステレオシステムとして、左ステレオ信号を増幅する第１及び第２電力増幅回路と、右ステレオ信号を増幅する第３及び第４電力増幅回路とを備え、第１及び第３電力増幅回路を一対にしてそれらが自動車室内のフロントスピーカを駆動し、第２及び第４電力増幅回路を一対にしてそれらがリアスピーカを駆動するシステムが存在する。
【０００７】
このような車載用ステレオシステムに図４の電力増幅装置を用いた場合、図４の電力増幅装置は当然４個必要となる。しかし、図４の電力増幅装置を単純に４個組み合わせると、加算回路７も４個となり、素子数が増大するという問題があった。特に、４個の電力増幅装置を同一基板上に単純に集積化した場合、加算回路によりチップ面積が増大していた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１入力信号を増幅するとともに、各々の負荷をＢＴＬ駆動する第１及び第２高効率増幅器と、第２入力信号を増幅するとともに、各々の負荷をＢＴＬ駆動する第３及び第４高効率増幅器とを備え、前記第１及び第３高効率出力増幅器を一対とし、前記第２及び第４高効率増幅器を一対とする電力増幅装置において、前記第１及び第４高効率増幅器の一方の出力信号と、前記第２及び第３高効率増幅器の他方の出力信号のうち、最高レベルの出力信号を選択する選択回路と、該選択回路の出力信号に応じてスイッチング動作し、前記第１乃至第４高効率増幅器の電源電圧を発生するスイッチング電源と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第１乃至第４高効率増幅器の各々は、第１及び第２出力信号を発生し、負荷をＢＴＬ駆動する第１及び第２出力増幅器と、前記第１及び第２出力増幅器の出力信号を非線形加算する非線形加算回路と、入力信号を増幅するとともに、前記非線形加算回路の出力信号に応じて制御され、前記第１及び第２出力増幅器の入力信号を発生する非線形増幅器と、から成ることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記選択回路は、ベースに前記第１高効率増幅器の一方の出力信号及び前記第２高効率増幅器の他方の出力信号がそれぞれ印加される第１及び第２トランジスタと、ベースに前記第３高効率増幅器の他方の出力信号及び前記第４高効率増幅器の一方の出力信号がそれぞれ印加される第３及び第４トランジスタと、エミッタ及びコレクタが共通接続され、ベースが前記第１及び第２トランジスタのエミッタにそれぞれ接続される第５及び第６トランジスタと、エミッタ及びコレクタが共通接続され、ベースが前記第１及び第２トランジスタのエミッタにそれぞれ接続される第７及び第８トランジスタと、前記第５乃至第８トランジスタのコレクタ電流を反転する電流ミラー回路と、ベースが前記第５乃至第６トランジスタの共通エミッタに接続された第９トランジスタと、前記電流ミラー回路と前記第９トランジスタのエミッタとの間に接続されたダイオードとから成ることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、第１高効率増幅器の一方の出力信号と第２高効率増幅器の他方の出力信号とは逆相の同一信号であり、第３高効率増幅器の一方の出力信号と第４高効率増幅器の他方の出力信号とは逆相の同一信号である。また、第１及び第２高効率増幅器と、第３及び第４高効率増幅器との入力信号は略同一である。その為、第１及び第４高効率増幅器の一方の出力信号と第２及び第３高効率増幅器の他方の出力信号との組み合わせで、スイッチング電源を制御することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示す図であり、９は、左フロント用出力増幅器２ＬＦ、左リア用出力増幅器３ＬＲ、右フロント用第２出力増幅器３ＲＦ及び右リア用第１出力増幅器２ＲＲのそれぞれの出力増幅器の出力信号を加算する加算回路、１０は加算回路９の出力信号に応じてスイッチング動作し、電源電圧を発生するスイッチング電源である。尚、図１において、図４と同一の回路については図４と同一の符号を付すが、左フロント用、左リア用、右フロント用及び右リア用の電力増幅器には、番号の後ろに「ＬＦ」、「ＬＲ」、「ＲＦ」及び「ＲＲ」を付す。また、各々の電力増幅回路の増幅動作については、図４の従来の電力増幅装置の動作と同一である。
【００１３】
まず、左オーディオ信号に着目して加算回路９の動作について説明する。加算回路９には、左フロント用第１出力増幅器２ＬＦ及び左リア用第２出力増幅器３ＬＲの出力信号ａ及びｂが印加される。左フロント用第１出力増幅器２ＬＦの出力信号ａは、正の左オーディオ信号に対応して発生しており、左リア用第２出力増幅器３ＬＲの出力信号ｂは、負の左オーディオ信号に対応して発生している。両方の出力信号が加算回路９で加算されると、加算回路９の出力信号ｃは図２（ハ）のように左オーディオ信号の正負に対応した波形が交互に表れた信号になる。加算回路９の出力信号ｃはスイッチング電源１０に印加され、その出力信号に応じてスイッチング電源１０はスイッチング動作し、電源電圧Ｖｓを発生する。電源電圧Ｖｓの波形は加算回路９の出力信号と相似形の信号が発生し、そのレベルは左フロント用第１出力増幅器２ＬＦまたは左リア用出力増幅器３ＬＲの出力信号より所定レベルだけ高いレベルになる。その為、電源電圧Ｖｓは、左オーディオ信号の半周期で第１出力増幅器２ＬＦ及び２ＬＲからの出力信号に追従し、他の半周期で第２出力増幅器３ＬＦ及び３ＬＲからの出力信号に追従する。よって、左フロント用及び左リア用電力増幅装置からそれぞれ正負の出力信号を用いることによって、左オーディオ信号の正負に応じて出力増幅器の電源電圧を変えることができる。
【００１４】
また、右オーディオ信号に着目して加算回路９の動作を説明するが、左オーディオ信号に着目した際の動作と同等の動作を行う。但し、加算回路９には、右フロント用第２出力増幅器３ＲＦ及び右リア用第１出力増幅器２ＲＲの出力信号ｂ’及びａ’が印加される。その為、加算回路９の出力信号は、右オーディオ信号の正負に対応した波形が交互に表れた信号になる。加算回路の９の出力信号に応じて発生するスイッチング電源１０の電源電圧Ｖｓは、右オーディオ信号の半周期で第１出力増幅器２ＲＦ及び２ＲＲからの出力信号に追従し、他の半周期で第２出力増幅器３ＬＦ及び３ＬＲからの出力信号に追従する。よって、右フロント用及び右リア用電力増幅装置からそれぞれ正負の出力信号を用いることによって、右オーディオ信号の正負に応じて出力増幅器の電源電圧を変えることができる。
【００１５】
次に、左右フロント用電力増幅装置のオーディオ信号に着目して加算回路９の動作について説明する。加算回路９には、左フロント用第１出力増幅器２ＬＦ及び右フロント用第２出力増幅器３ＲＦの出力信号ａ及びｂ’が印加される。左フロント用第１出力増幅器２ＬＦの出力信号は、正の左オーディオ信号に対応して発生しており、右フロント用第２出力増幅器３ＲＦの出力信号は、負の右オーディオ信号に対応して発生している。両方の出力信号が加算回路９で加算されると、加算回路９の出力信号は図２（ハ）のように正の左オーディオ信号と負の右オーディオ信号に対応した波形が交互に表れる信号になる。ここで、左右ステレオ信号の波形が異なることはほとんどないので、左右ステレオ信号は同一波形であると考える。その結果、加算回路９の出力信号は、左オーディオ信号または右オーディオ信号のみを着目したときの加算回路９の出力信号と同一となる。その為、加算回路９の出力信号に応じてスイッチング電源１０から発生する電源電圧Ｖｓは、入力オーディオ信号信号の半周期で第１出力増幅器２ＬＦ及び２ＲＦからの出力信号に追従し、他の半周期で第２出力増幅器３ＬＦ及び３ＲＦからの出力信号に追従する。よって、左右フロント用電力増幅装置からそれぞれ正負の出力信号を用いることによって、左右オーディオ信号に応じて出力増幅器の電源電圧を変えることができる。
【００１６】
また、左右リア用電力増幅装置に印加されるオーディオ信号に着目して加算回路９の動作を説明するが、左右フロント用電力増幅装置に印加されるオーディオ信号に着目した際の動作と同等の動作を行う。但し、加算回路９には、左リア用第２出力増幅器３ＬＲ及び右リア用第１出力増幅器２ＲＲの出力信号ｂ及びａ’が印加される。その為、加算回路９の出力信号は、負の左オーディオ信号と正の右オーディオ信号に対応した波形が交互に表れた信号になる。加算回路の９の出力信号に応じて発生するスイッチング電源１０の電源電圧Ｖｓは、第１出力増幅器２ＬＲ及び２ＲＲからの出力信号に追従し、第２出力増幅器３ＬＲ及び３ＲＲからの出力信号に追従する。よって、左右リア用電力増幅装置からそれぞれ正負の出力信号を用いることによって、リア用のオーディオ信号の正負に応じて出力増幅器の電源電圧を変えることができる。
【００１７】
以上述べたように、左オーディオ信号系統と右オーディオ信号系統とに着目しても、また、フロント系統とリア系統とに着目しても、加算回路９からは、各々の電力増幅装置の正及び負出力信号を加算して得られる信号と同一の信号が得られる。また、加算回路９は入力信号のうち最もレベルの高い信号を選択し、選択された信号を発生するものである。その為、４つの信号が同時に印加された場合、加算回路９はその中から最もレベルの高い信号を選択し、スイッチング電源１０に印加する。スイッチング電源１０は加算回路９の出力信号に応じてスイッチング動作するので、スイッチング電源１０の出力電圧Ｖｓは４つの高効率増幅回路のうち最も高い出力レベルを発生する高効率増幅回路に合わせて発生する。その為、この出力電圧Ｖｓにより、４つの高効率増幅装置のすべてを十分に駆動させることができる。
【００１８】
図１のように、加算回路９の入力信号として、左フロント用出力増幅器２ＬＦの出力信号、左リア用出力増幅器３ＬＲの出力信号、右フロント用出力増幅器３ＲＦの出力信号及び右リア用出力増幅器２ＲＲの出力信号の組み合わせで用いるだけでなく、左フロント用出力増幅器３ＬＦの出力信号、左リア用出力増幅器２ＬＲの出力信号、右フロント用出力増幅器２ＲＦの出力信号及び右リア用出力増幅器３ＲＲの出力信号の組み合わせで用いても、スイッチング電源１０の出力電圧を４つの高効率増幅回路のうち最も高い出力レベルを発生する高効率増幅回路に合わせて発生させることができる。
【００１９】
図３は加算回路の具体回路例を示す回路図であり、１１は左フロント用出力増幅器２ＬＦの出力信号が印加されるトランジスタ、１２は左リア用出力増幅器３ＬＲの出力信号が印加されるトランジスタ、１３は右フロント用出力増幅器３ＲＦの出力信号が印加されるトランジスタ、１４は右リア用出力増幅器４ＲＲの出力信号が印加されるトランジスタ、１５及び１６はベースがトランジスタ１１及び１２のエミッタにそれぞれ接続されるとともに、エミッタ及びコレクタがそれぞれ共通接続されるトランジスタ、１７及び１８はベースがトランジスタ１３及び１４のエミッタにそれぞれ接続されるとともに、エミッタ及びコレクタがそれぞれ共通接続されるトランジスタ、１９はトランジスタ１５乃至１８のコレクタ電流を反転する電流ミラー回路、２０はベースがトランジスタ１５乃至１８のエミッタに接続されるトランジスタ、２１は電流ミラー回路１９とトランジスタ２０のエミッタとの間に接続されたダイオードである。
【００２０】
図３において、トランジスタ１１乃至１４のうち１つが、例えば、トランジスタ１１がベースに印加される入力信号により導通すると、そのコレクタ電流が電流ミラー回路１９を介してトランジスタ２０及びダイオード２１に供給され、トランジスタ２０及びダイオード２１はオンする。また、入力信号に対応したトランジスタ１１のベース電圧はトランジスタ１１及び１５のベース−エミッタ間電圧分だけ下がり、降圧した電圧がトランジスタ１５のエミッタに発生する。そして、トランジスタ２０及びダイオード２１がオンしているので、トランジスタ１５のエミッタ電圧はトランジスタのベースエミッタ間電圧とダイオード２１の３倍の順方向電圧との分だけ昇圧される。よって、出力端子Ｃから左フロント用出力増幅器２ＬＦの出力信号に対応した電圧が発生する。
【００２１】
また、４つのトランジスタのうち２つが、例えば、トランジスタ１１及び１２がそれぞれの入力信号により導通すると、トランジスタ１１及び１２のコレクタ電流が電流ミラー回路１９を介して、トランジスタ２０及びダイオード２１に供給される。一方、トランジスタ１１または１２のベース電圧は、トランジスタ１１及び１５、または、トランジスタ１２及び１６のベース−エミッタ間電圧でそれぞれ降圧される。その後、トランジスタ１５及び１６のエミッタ電圧はトランジスタ２０のベース−エミッタ間電圧及びダイオード２１の順方向電圧分だけ昇圧される。トランジスタ１１及び１２のエミッタ電圧が異なっていれば、出力端子Ｃからは左フロント用出力増幅器２ＬＦ及び左リヤ用出力増幅器３ＬＲの出力信号のうち高いほうに対応した電圧が発生する。
【００２２】
そして、トランジスタ１１乃至１４のうち３つまたは４つが導通した場合には、各々出力増幅器の出力信号のうち最も高いほうに対応した電圧が出力端子Ｃから発生する。
よって、各々の高効率増幅回路の出力信号のうち、最も高いレベルの出力信号を選択し、最も高いレベルの出力信号に応じた出力信号が出力端子Ｃから発生する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に依れば、左フロント及び右リア用高効率増幅回路の一方の出力信号と、左リア及び右フロント用高効率増幅回路の他方の出力信号とを加算することにより、その中から最も高い出力信号を選択し、選択された出力信号によりスイッチング電源をスイッチング動作させている。その為、加算回路の入力信号として用いられる高効率増幅回路の出力信号を削減することができ、その結果、加算回路の回路構成を簡単にできる。具体的には、４チャンネルの高効率増幅回路からそれぞれ１つの出力信号を用いているので、加算回路を２チャンネル分にすることができる。
【００２４】
また、集積化した場合には、回路構成を簡単にできるので、加算回路に係わるチップ面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の回路の各々の出力信号を示す波形図である。
【図３】加算回路９の具体回路例を示す回路図である。
【図４】従来例を示すブロック図である
【符号の説明】
１                        第１差動増幅器
２                        第１出力増幅器
３                        第２出力増幅器
４                        負荷
５                        非線形加算回路
６                        第２差動増幅器
９                        加算回路
１０                        スイッチング電源
【図１】
0003986105.tif 000002
【図２】
0003986105.tif 000003
【図３】
0003986105.tif 000004
【図４】
0003986105.tif 000005