(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅する差動増幅部と、前記差動増幅部の出力電圧を増幅する電圧増幅部と、前記電圧増幅部から出力される電流を増幅して負荷に供給する電流増幅部とを有する電力増幅器であって、
前記電圧増幅部の出力端子に、前記電圧増幅部の出力電圧が前記差動増幅部の出力電圧より高くなった時または前記電圧増幅部の出力電圧が前記電流増幅部の電源電圧より高くなった時に動作してクリップ検出信号を出力するクリップ検出部を設けたことを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
前記クリップ検出部は、コレクタがグランドに接地されたＰＮＰトランジスタと、一端が該ＰＮＰトランジスタのエミッタに接続され、他端が前記電圧増幅部の出力端子に接続された第１の逆流素子用ダイオードと、一端が該ＰＮＰトランジスタのベースに接続され、他端が前記差動増幅部の出力端子または前記電流増幅部の電源端子に接続された第２の逆流阻止用ダイオードとを有することを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記クリップ検出部の出力端子とグランドとの間に、該クリップ検出部が出力するクリップ検出信号により動作する表示装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記クリップ検出部が出力するクリップ検出信号により制御されるレベル調整器が前記差動増幅部の入力端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号等の信号の電力増幅に使用される電力増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の音声電力増幅器の構成を示している。同図において、音声電力増幅器は、入力端子３０１にレベル調整器３０２を介して接続された、複数のトランジスタＱ１１、Ｑ１２から構成される差動増幅部３０３と、この差動増幅部３０３のコレクタ抵抗器３０４の両端に発生する出力電圧をベースバイアスとするトランジスタＱ１３からなる電圧増幅部３０５と、この電圧増幅部３０５の出力電圧（トランジスタＱ１３のエミッタ−コレクタ間電圧）を入力とする、ダーリントン接続されたトランジスタＱ１４、Ｑ１５からなる電流増幅部３０６とを備え、この電流増幅部３０６の出力端子３０７にはスピーカ３０８が接続されている。なお、図３では、音声電力増幅器の＋側の回路のみを示したが、−側の回路も同様に構成される。
【０００３】
このように構成された電力増幅器において、入力端子３０１から入力された入力信号はレベル調整器３０２によりレベル調整された後、差動増幅部３０３に入力される。この差動増幅部３０３では、これを構成するトランジスタＱ１１のコレクタに接続された抵抗器３０４の両端に発生する電圧が出力信圧として電圧増幅部３０５に入力され増幅されて電流増幅部３０６に供給される。これにより電流増幅した後、出力端子３０７を通してスピーカ３０８に加えられ、スピーカ３０８を駆動することにより拡声された音声が出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こような電力増幅器では、一般に過大入力により出力信号がクリップされることがあり、過度のクリップでは音声が歪むことがある。このため、使用時には出力信号のクリップを意識して入力レベルをレベル調整器３０２で調整し、過度のクリップを防止する必要があり、これに伴いクリップを確実に検出できる機能が要求される。
【０００５】
しかしながら、従来の電力増幅器では、クリップするレベルが電源電圧の低下時には通常時より低い電圧で発生するため、電力増幅器の出力電圧の絶対値の検出では正確なクリップの判断ができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、過大入力に起因する信号の真のクリップ発生を検出でき、併せてクリップの発生を防止できる電力増幅器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、入力信号を増幅する差動増幅部と、差動増幅部の出力電圧を増幅する電圧増幅部と、電圧増幅部から出力される電流を増幅して負荷に供給する電流増幅部とを有する電力増幅器であって、電圧増幅部の出力端子に、電圧増幅部の出力電圧が差動増幅部の出力電圧より高くなった時または電圧増幅部の出力電圧が電流増幅部の電源電圧より高くなった時に動作してクリップ検出信号を出力するクリップ検出部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、クリップ検出部は電圧増幅部の出力電圧が差動増幅部の出力電圧もしくは電流増幅部の電源電圧より高くなった時にクリップ状態であると判断して、クリップ検出信号を出力するから、過大入力時や電源電圧の低下時などにおいても実際のクリップを検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、入力信号を増幅する差動増幅部と、前記差動増幅部の出力電圧を増幅する電圧増幅部と、前記電圧増幅部から出力される電流を増幅して負荷に供給する電流増幅部とを有する電力増幅器であって、前記電圧増幅部の出力端子に、前記電圧増幅部の出力電圧が前記差動増幅部の出力電圧より高くなった時または前記電圧増幅部の出力電圧が前記電流増幅部の電源電圧より高くなった時に動作してクリップ検出信号を出力するクリップ検出部を設けたものであり、クリップ検出部は電圧増幅部の出力電圧が差動増幅部の出力電圧または電流増幅部の電源電圧より高くなった時にクリップ状態であると判断し、クリップ検出信号を出力する。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、クリップ検出部が、コレクタがグランドに接地されたＰＮＰトランジスタと、一端が該ＰＮＰトランジスタのエミッタに接続され、他端が前記電圧増幅部の出力端子に接続された第１の逆流素子用ダイオードと、一端が該ＰＮＰトランジスタのベースに接続され、他端が前記差動増幅部の出力端子または前記電流増幅部の電源端子に接続された第２の逆流阻止用ダイオードとを有する構成にしたものであり、電圧増幅部の出力電圧が差動増幅部の出力電圧または電流増幅部の電源電圧より高くなると、トランジスタがオンしてクリップ状態であると判断し、クリップ検出信号を出力する。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記クリップ検出部の出力端子とグランドとの間に、該クリップ検出部が出力するクリップ検出信号により動作する表示装置を設けたものであり、この表示装置によりクリップの検出を表示できる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記クリップ検出部が出力するクリップ検出信号により制御されるレベル調整器が前記差動増幅部の入力端子に接続されているものであり、クリップ発生時にレベル調整器により入力レベルを減衰させてクリップの発生を防止する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態による音声電力増幅器の回路図である。同図において、音声電力増幅器は、入力信号のレベル調整器１０２と、トランジスタＱ１、Ｑ２から構成される差動増幅部１０３と、トランジスタＱ３からなる電圧増幅部１０５と、ダーリントン接続されたトランジスタＱ４、Ｑ５からなる電流増幅部１０６と、入力端子１０１に接続されたレベル調整器１０２と、トランジスタＱ６からなるクリップ検出部１１０を備える。
【００１７】
差動増幅部１０３を構成するトランジスタＱ１のベースはレベル調整器１０２を介して入力端子１０１に接続され、更にトランジスタＱ１のコレクタは電圧増幅部１０５の飽和防止用ダイオード１１３及びコレクタ抵抗器１０４を介して電源電圧Ｖｃｃ１に接続されている。また、電圧増幅部１０５を構成するトランジスタＱ３のベースは、コレクタ抵抗器１０４の両端に発生する出力電圧がベースバイアスとして供給されるように、コレクタ抵抗器１０４と飽和防止用ダイオード１１３との接続点に接続され、更にトランジスタＱ３のエミッタは抵抗を介して電源電圧Ｖｃｃ１に接続されている。また、電流増幅部１０６を構成するトランジスタＱ４のベースは、電流増幅部１０６の飽和防止用定電圧ダイオード１１４を介して電圧増幅部１０５のトランジスタＱ３のコレクタに接続され、更にトランジスタＱ４、Ｑ５のコレクタは電源電圧Ｖｃｃ２に接続され、またトランジスタＱ５のエミッタに接続した出力端子１０７にはスピーカ１０８が接続されている。
【００１８】
クリップ検出部１１０を構成するトランジスタＱ６のエミッタは逆流阻止用ダイオード１０９を介して電圧増幅部１０５のトランジスタＱ３のコレクタに接続され、そのコレクタには表示装置１１２が接続されている。また、トランジスタＱ６のベースは逆流阻止用ダイオード１１１を介して差動増幅部１０３のトランジスタＱ１のコレクタまたは電流増幅部１０６の電源電圧Ｖｃｃ２に接続されている。なお、図１では、音声電力増幅器の＋側の回路のみを示したが、−側の回路も同様に構成される。
【００１９】
このように構成された電力増幅器において、入力端子１０１から入力された入力信号はレベル調整器１０２によりれべる調整された後、差動増幅部１０３に入力される。この差動増幅部１０３では、これを構成するトランジスタＱ１のコレクタに接続された抵抗器１０４の両端に発生する電圧が出力信圧として電圧増幅部１０５に入力され増幅されて電流増幅部１０６に供給される。これにより電流増幅した後、出力端子１０７を通してスピーカ１０８に加えられ、スピーカ１０８を駆動することにより拡声された音声が出力される。
【００２０】
一方、電圧増幅部１０５の電圧利得は差動増幅部１０３の電圧利得より大きいため、入力信号レベルの過大時には、電圧増幅部１０５の出力電圧が差動増幅部１０３の出力電圧より先に増大する。従って、クリップ検出部１１０のトランジスタＱ６のベースが差動増幅部１０３のトランジスタＱ１のコレクタに接続されている場合は、電圧増幅部１０５の出力電圧が差動増幅部１０３の出力電圧より大きくなると逆流阻止用ダイオード１１１が導通し、クリップ検出部１１０のトランジスタＱ６がオンする。すると、電圧増幅部１０５の出力電圧は、電流増幅部１０６のベース電位は逆流阻止用ダイオード１０９の順方向降下電圧とトランジスタＱ６のエミッタ電位とにより決定される電圧にクリップされる。そして、トランジスタＱ６がオンすることにより表示装置１１２が動作し、出力信号がクリップされたことを検出できる。また、逆流阻止用ダイオード１１３は過大入力時に電圧増幅部１０５が飽和するのを防止する。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態における電力増幅器の各部の電圧レベルの遷移図であり、（ａ）は多段接続される差動増幅部１０３、電圧増幅部１０５及び電流増幅部１０６のブロック図であり、（ｂ）は電圧のレベル遷移を表している。また、図（ｂ）において、１０３ａは差動増幅部１０３の電圧利得を、１０５ａは電圧増幅部１０５の電圧利得を、１０６ａは電流増幅部１０６の電圧利得をそれぞれ表す。また、２１１は差動増幅部１０３の出力電圧を、２１２は電圧増幅部１０５の出力電圧を、２１３は電流増幅部１０６の電源電圧を表している。
【００２２】
図２において、電圧増幅部１０５の電圧利得１０５ａは差動増幅部１０３の電圧利得１０３ａより大きいため、入力信号レベルの過大時には、電圧増幅部１０５の出力電圧２１２が差動増幅部１０３の出力電圧２１１より先に増大し、出力電圧２１２が出力電圧２１１より高くなった時点でクリップ検出部１１０が動作して、上記と同様に出力信号をクリップすることこになる。
【００２３】
また、クリップ検出部１１０のトランジスタＱ６のベースが電流増幅部１０６の電源電圧Ｖｃｃ２に接続されている場合は、電圧増幅部１０５の出力電圧が電流増幅部１０６の電源電圧Ｖｃｃ２より大きくなると逆流阻止用ダイオード１１１が導通し、クリップ検出部１１０のトランジスタＱ６がオンすることにより上記と同様に作用する。この場合、飽和防止用定電圧ダイオード１１４は過大入力時に電流増幅部１０６が飽和するのを防止する。
【００２４】
図１において、破線で示すように、クリップ検出部１１０のトランジスタＱ６のコレクタをレベル調整器１０２に接続し、クリップ検出部１１０の出力信号でレベル調整器１０２を制御することにより、クリップ発生時に入力信号の入力レベルを減衰させる。これにより、クリップの発生を防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電力増幅部の使用に際して、過大入力に起因する信号の真のクリップ発生を検出できるとともに、電源電圧の低下時においても実際のクリップを検出でき、またクリップの発生を防止できるほか、過大入力じの電圧増幅部及び電流増幅部の飽和を防止できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による電力増幅器の構成を示す回路図
【図２】本発明の一実施の形態による電力増幅器の電圧レベル遷移図
【図３】従来の技術による電力増幅器の構成を示す回路図
【符号の説明】
１０１  入力端子
１０２  レベル調整器
１０３  差動増幅部
１０４  抵抗器
１０５  電圧増幅部
１０６  電流増幅部
１０７  出力端子
１０８  スピーカ
１０９  逆流阻止用ダイオード
１１０  クリップ検出部
１１１  逆流阻止用ダイオード
１１２  表示装置
１１３  飽和防止用ダイオード
１１４  飽和防止用定電圧ダイオード
Ｑ１〜Ｑ６  トランジスタ
【図１】
0004124839.tif 000002
【図２】
0004124839.tif 000003
【図３】
0004124839.tif 000004