(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラス入力電源電圧が電圧安定化回路を介して入力され、マイナス電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、それぞれ一方の入力端子に基準電圧が入力された電圧比較器および該電圧比較器の出力が入力されて出力電圧を安定化する直列安定化トランジスタを含むマイナス電源回路およびプラス電源回路とを備え、前記マイナス電源回路には前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力電圧が入力され、前記プラス電源回路は前記マイナス電源回路および前記電圧安定化回路の出力間に接続された電源回路において、
前記プラス電源回路の前記電圧比較器の他方の入力端子には前記マイナス電源回路の出力電圧および前記プラス電源回路の出力電圧を分圧した電圧を入力し、前記マイナス電源回路の前記電圧比較器の他方の入力端子には前記マイナス電源回路の出力端子および前記電圧安定化回路の出力電圧を分圧した電圧を入力することを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記マイナス電源回路および前記プラス電源回路の電圧比較器は、それぞれエミッタが共通接続された１対のトランジスタにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記入力電源電圧は、車両のバッテリから供給され、前記マイナス電源回路および前記プラス電源回路の出力電圧により前記車両に搭載された音響機器の音声信号増幅に使用される演算増幅器の電源とすることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源回路に関し、例えば音響機器等の音響信号の増幅器に使用される演算増幅器（オペレーショナル・アンプリファイア）を駆動するのに好適な安定化された正負電源電圧を得る電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のエレクトロニクス回路は、アナログ回路およびデジタル回路共に、トランジスタ等の半導体デバイスその他の個別電子部品により構成されることは極めてまれであり、殆どの場合、半導体集積回路（ＩＣ）を使用する。ＩＣの使用により、希望する機能が小型且つ安価に実現可能である。
【０００３】
例えばカーステレオ等の音響機器の低周波音声信号用の増幅器は、一般に１個以上の演算増幅器を含むＩＣを使用して構成する。斯かる演算増幅器は、１対の（反転および非反転）入力端子、出力端子および正負電源端子を有する。これら正負電源端子に、それぞれ正負の動作電源電圧を供給することにより、入力端子に入力された信号を所定の利得で安定的に増幅して、出力端子から増幅された出力信号を出力する。
【０００４】
斯かる演算増幅器に正負の駆動（又は動作）電源電圧を供給する電源回路は、リップルその他のノイズを含まない安定した電圧であることを必要とする。特に、音響機器はノイズに敏感であるので、駆動電源電圧が安定していることが必須である。そのための電源回路として種々の回路が提案されているが、典型的な従来の電源回路を図３に示す。
【０００５】
図３に示す電源回路１０は、電圧安定化回路１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２、マイナス電源回路（又は電圧安定回路）１３およびプラス電源回路（又は電圧安定回路）１４により構成される。この電源回路１０は電源入力端子１５および接地（ＧＮＤ）端子１６を有し、例えば車両のバッテリから入力電圧が入力供給される。プラス電源回路１４およびマイナス電源回路１３の出力端子は、それぞれプラス電源端子１８およびマイナス電源端子１９として、例えばカーオーディオシステムの音声信号増幅器用の演算増幅器の駆動電源として使用される。
【０００６】
電圧安定化回路１１は、１対のトランジスタＱ１５およびＱ１６、ゼナーダイオードＤ８、コンデンサＣ２３および抵抗Ｒ１６、Ｒ１７により構成される。ゼナーダイオードＤ８および抵抗Ｒ１７は、接地端子１６およびトランジスタＱ１６のベース間に直列接続され、コンデンサＣ２３はゼナーダイオードＤ８に並列接続されている。そして、ゼナーダイオードＤ８と抵抗Ｒ１７の接続点に抵抗Ｒ１６を介して端子１７から所定電圧が入力される。トランジスタＱ１５のベースおよびコレクタに、それぞれトランジスタＱ１６のコレクタおよびエミッタが接続され、トランジスタＱ１５のエミッタは電源入力端子１５に接続されている。斯かる構成により、通常状態では、トランジスタＱ１６のベースには、ゼナーダイオードＤ８のゼナー電圧で決まる一定電圧が印加され、安定化された電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２に入力される。
【０００７】
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２は、例えば市販のスイッチング型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、少なくとも接地（ＧＮＤ）端子、電圧入力端子（Ｖ＋）および電圧出力端子（Ｖｏｕｔ）を有する。このＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力端子（Ｖｏｕｔ）から所定のマイナス（負）電圧が出力される。
【０００８】
次に、マイナス電源回路１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧のノイズを除去する回路であって、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力端子（Ｖｏｕｔ）からのマイナス電圧が入力される。このマイナス電源回路１３は、電圧比較器を構成する１対のトランジスタＱ１８およびＱ１９、直列安定化トランジスタＱ１７、抵抗Ｒ１８〜Ｒ２２、ゼナーダイオードＤ９およびコンデンサＣ２９により構成される。
【０００９】
抵抗Ｒ１８およびゼナーダイオードＤ９は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力端子（Ｖｏｕｔ）と接地端子１６間に直列接続され、コンデンサＣ２９は、ゼナーダイオードＤ９と並列接続される。通常状態では、このゼナーダイオードＤ９のゼナー電圧で決まる一定（基準）電圧が、抵抗Ｒ１９を介してトランジスタＱ１８のベースに印加される。トランジスタＱ１８−Ｑ１９のエミッタは、共通接続され、抵抗Ｒ２０を介して接地端子１６に接続されている。また、トランジスタＱ１９のベースには、マイナス電圧出力端子１８に接続されるトランジスタＱ１７のコレクタと接地端子１６間に直列接続された抵抗分圧器Ｒ２１−Ｒ２２の分圧電圧が印加される。トランジスタＱ１８およびＱ１９のコレクタは、それぞれトランジスタＱ１７のベースおよびコレクタに接続されている。
【００１０】
上述の構成により、マイナス電源回路１３は、電圧比較器を構成するトランジスタＱ１８−Ｑ１９により、トランジスタＱ１８のベースに印加した一定基準電圧と、トランジスタＱ１９のベースに印加される出力電圧であるマイナス電源端子１９の出力電圧を比較して、誤差が０となるように直列安定化トランジスタＱ１７のベース電圧を電圧比較器の出力信号（トランジスタＱ１８のコレクタ出力）で制御する。これにより、ゼナーダイオードＤ９に一定電圧が印加されている限り、マイナス電源電圧は一定となり、ノイズ等が確実に排除される。
【００１１】
次に、プラス電源回路１４は、実質的にマイナス電源回路１３と類似の構成である。即ち、電圧比較器を構成する１対のトランジスタＱ２０、Ｑ２２、直列安定化トランジスタＱ２１および抵抗Ｒ２３〜Ｒ２６により構成される。トランジスタＱ２０、Ｑ２２のエミッタは、共通接続され、抵抗Ｒ２４を介してマイナス電源回路１３の出力端子であるマイナス電源出力端子１９に接続される。トランジスタＱ２０のベースは、抵抗Ｒ２３を介して接地端子１６に接続され、基準（接地）電圧が印加されている。一方、トランジスタＱ２２のベースには、マイナス電圧出力端子１９およびプラス電源出力端子１８間に直列接続された抵抗分圧器Ｒ２５−Ｒ２６の分圧電圧が印加されている。トランジスタＱ２０およびＱ２２のコレクタは、それぞれトランジスタＱ２１のコレクタおよびベースに接続されている。また、トランジスタＱ２１のエミッタは、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の電圧入力端子（Ｖ＋）と電圧安定化回路１１のトランジスタＱ１５のコレクタおよびトランジスタＱ１６のエミッタの共通接続点にインダクタＬ４を介して接続されている。
【００１２】
プラス電源回路１４は、安定化されたマイナス電源回路１３の出力電圧であるマイナス電源出力端子１９の電圧を基準にして、プラス電源出力端子１８の電圧が予め決められた一定値になるように、トランジスタＱ２１のベース電圧をトランジスタＱ２０のコレクタにより制御する。尚、図３中、本発明に直接関係のない回路素子については、説明を省略した。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電源回路１０は、電源入力端子１５に入力される又はこの電源入力端子１５に供給される入力電圧が規定値より十分高い場合（通常状態）には、極めて安定的に動作する。しかし、例えば入力電圧を自動車用バッテリから得ており、このバッテリの劣化その他の原因で電圧が低下した場合には、上述したマイナス電源およびプラス電源電圧も低下し、斯かる電圧で駆動されるカーオーディオシステムの演算増幅器のノイズ特性が劣化する。
【００１４】
図３に示す従来の電源回路の特性を、図２を参照して説明する。図２において横軸は電源電圧（Ｖ）、左側の縦軸はＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の入出力電圧（Ｖ）および右側の縦軸は斯かる電源回路を音楽信号増幅用の演算増幅器に使用した場合のミニマムノイズ（μＶ）である。図２中、特性曲線ＡおよびＢは、それぞれＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の入力電圧および出力電圧である。この特定例では、入力電圧Ａおよび出力電圧Ｂ共に、入力電源端子１５から供給される電源電圧が約１１．５Ｖ以上のときは、それぞれ一定値である。しかし、電源電圧がそれ以下に低下すると、トランジスタＱ１６のベース電圧を一定値に維持できず、入力電源電圧に応じて入力電圧Ａおよび出力電圧Ｂ共に電源電圧に応じて低下する。その結果、斯かる電源回路で駆動される演算増幅器のミニマムノイズの測定値は、図２中に曲線Ｅで示す如く、電源電圧が約１１Ｖ以下で急激に悪化するという課題があった。尚、図２中の曲線Ｃは、トランジスタＱ１９のベース電圧である。
【００１５】
【発明の目的】
本発明は、従来の電源回路の上述した課題に鑑みなされたものであり、ミニマムノイズが悪化する電源電圧を下げ、しかもノイズ特性劣化の程度を抑えることが可能な電源回路を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明の電源回路は次のような特徴的な構成を採用している。
【００１７】
（１）プラス入力電源電圧が電圧安定化回路を介して入力され、マイナス電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、それぞれ一方の入力端子に基準電圧が入力された電圧比較器および該電圧比較器の出力が入力されて出力電圧を安定化する直列安定化トランジスタを含むマイナス電源回路およびプラス電源回路とを備え、前記マイナス電源回路には前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力電圧が入力され、前記プラス電源回路は前記マイナス電源回路および前記電圧安定化回路の出力間に接続された電源回路において、
前記プラス電源回路の前記電圧比較器の他方の入力端子には前記マイナス電源回路の出力電圧および前記プラス電源回路の出力電圧を分圧した電圧を入力し、前記マイナス電源回路の前記電圧比較器の他方の入力端子には前記マイナス電源回路の出力端子および前記電圧安定化回路の出力電圧を分圧した電圧を入力する電源回路。
【００１８】
（２）前記マイナス電源回路および前記プラス電源回路の電圧比較器は、それぞれエミッタが共通接続された１対のトランジスタにより構成される上記（１）に記載の電源回路。
【００１９】
（３）前記入力電源電圧は、車両のバッテリから供給され、前記マイナス電源回路および前記プラス電源回路の出力電圧により前記車両に搭載された音響機器の音声信号増幅に使用される演算増幅器の電源とする上記（１）に記載の電源回路。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電源回路の好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図３は、本発明による電源回路の好適実施形態の構成を示す回路図である。尚、説明の便宜上、上述した従来技術の構成素子に対応する構成素子には、同様の参照符号を使用し、相違点を中心に説明する。
【００２２】
本発明の電源回路１０Ａも、上述した従来の電源回路１０と同様に、電圧安定化回路１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２、マイナス電源回路１３Ａ、プラス電源回路１４、電源入力端子１５、接地端子１６、安定電圧入力端子１７、（例えば、演算増幅器駆動用）プラス電源端子１８およびマイナス電源端子１９により構成される。換言すると、本発明の電源回路１０Ａは、上述した従来の電源回路１０と、マイナス電源回路１３Ａにおいて相違し、他の回路は同様であってもよい。勿論、必要に応じて適宜変形変更してもよい。
【００２３】
即ち、電圧安定化回路１１は、１対のトランジスタＱ１５−Ｑ１６、ゼナーダイオードＤ８、抵抗Ｒ１６、Ｒ１７およびコンデンサＣ２３により構成されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２は、接地端子、電圧入力端子（Ｖ＋）、マイナス（負）電圧出力端子（Ｖｏｕｔ）を含んでいる、例えば市販のスイッチングレギュレータにより構成される。プラス電源回路１４は、３個のトランジスタＱ２０〜Ｑ２２および抵抗Ｒ２３〜Ｒ２６により構成される。
【００２４】
以下、本発明による電源回路の最大の特徴であるマイナス電源（安定）回路１３Ａについて説明する。このマイナス電源回路１３Ａは、３個のトランジスタＱ１７〜Ｑ１９、ゼナーダイオードＤ９および５個の抵抗Ｒ１８〜Ｒ２２により構成される。トランジスタＱ１８、Ｑ１９は、エミッタが共通接続され、抵抗Ｒ２０を介して接地端子に接続され、電圧比較器を構成する。トランジスタＱ１８のコレクタは、シリーズレギュレータを構成するトランジスタＱ１７のベースに接続され、トランジスタＱ１７およびＱ１９のコレクタは、共通接続されて、マイナス電源出力端子１９となる。
【００２５】
抵抗Ｒ１８およびゼナーダイオードＤ９は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力端子（Ｖｏｕｔ）と接地端子間に直列接続され、一定基準電圧を、抵抗R１９を介して電圧比較器の一方の入力端子であるトランジスタＱ１８のベースに入力される。一方、電圧比較器の他方の入力端子であるトランジスタＱ１９のベースには、マイナス電源回路１３Ａの出力電圧が現れるマイナス電源端子１９と（図３に示すマイナス電源１３の場合の接地端子１６ではなく）ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の入力電圧端子（Ｖ＋）間に接続された抵抗分圧器Ｒ２１−Ｒ２２の分圧電圧が入力される。
【００２６】
その結果、本発明による電源回路１０Ａにおけるマイナス電源回路１３Ａの電圧比較器を構成するトランジスタＱ１８、Ｑ１９の動作は、上述した従来の電源回路１０におけるマイナス電源回路１３と異なる動作をする。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の出力電圧（Ｖｏｕｔ）が低下し、トランジスタＱ１８のベース電圧を一定値に固定できなくなる、しかし、トランジスタＱ１９のベース電圧は、マイナス電源回路１３Ａの出力電圧のみを分圧するのではなく、マイナス電源回路１３Ａの出力電圧およびＤＣ−ＤＣコンバータ回路１２の入力電圧を分圧するので、図２中の曲線Ｄの如く変化する。従って、この電源回路１０Ａを使用する演算増幅器のミニマムノイズ測定値は、図２中の特性曲線Ｆで示す如く電源電圧が約１０Ｖに低下するまで悪化しない。換言すると、従来の電源回路に対して低電源電圧でも良好なノイズ特性が得られることになる。
【００２７】
尚、本発明による電源回路１０Ａの入力電源電圧が十分高いとき、トランジスタＱ１８およびＱ１９のベース電圧が等しくなるように抵抗分圧器Ｒ２１、Ｒ２２の分圧比を選定する。従って、本発明のマイナス電源回路１３Ａと上述したマイナス電源回路１３の抵抗分圧器Ｒ２１、Ｒ２２の分圧比および抵抗値は異なる。
【００２８】
以上、本発明による電源回路の好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。例えば、トランジスタの代わりに電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を使用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明の電源回路によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、マイナス電源電圧の安定を従来回路の場合より低電圧まで保持可能である。従って、この電源回路を音楽信号増幅用の演算増幅器に使用するとき、ミニマムノイズの悪化電圧を下げることが可能である。また、本発明の電源回路は、実質的に従来の電源回路と同じ部品点数であるのでコストを上昇することがない。更に、分圧抵抗の抵抗値と接続位置を変えることにより、従来の電源回路に本発明を簡単に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電源回路の好適実施形態の回路図である。
【図２】本発明および従来の電源回路の動作特性図である。
【図３】従来の電源回路の回路図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ  電源回路
１１  電圧安定化回路
１２  ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
１３、１３Ａ  マイナス電源回路
１４  プラス電源回路
１５  電源入力端子
１６  接地端子
１７  安定電圧入力端子
１８  プラス電源端子
１９  プラス電源端子
Ｑ１８、Ｑ１９  電圧比較器用トランジスタ
Ｒ２１、Ｒ２２  抵抗分圧器
【図１】
0003789367.tif 000002
【図２】
0003789367.tif 000003
【図３】
0003789367.tif 000004