功率放大器的制造方法
【专利说明】功率放大器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2014年7月18日提交的日本专利申请(N0.2014-148293)，通过引用将其内容合并于此。
技术领域
[0003]本发明涉及一种功率放大器，更加具体地，涉及一种适于用作吉他放大器的功率放大器。
【背景技术】
[0004]近年来，作为音频功率放大器，诸如D类放大器的利用半导体器件的功率放大器已经是普遍的。例如，在D类放大器中，其输出级晶体管由已经基于输入音频信号AIN而被脉冲宽度调制的PWM脉冲序列打开/关闭，并且来自电源的电流经由这个输出级晶体管而被供应到扬声器。因为这个D类放大器的输出阻抗是非常低的并且因此输出级晶体管的损耗是非常小的，所以放大器能够有效率地向扬声器供应电力。更加具体地，在扬声器的内部阻抗是大致8到16Ω时，D类放大器的输出阻抗几乎为0Ω。进而，通常在D类放大器中，施加到扬声器的电压被负反馈到输入部，并且D类放大器的增益依赖于在输入音频信号和其负反馈信号之间的差异而受到控制。因此，D类放大器能够执行其中与输入音频信号相对应的电压被供应到扬声器的恒定电压驱动。例如，W02003/090343可用作涉及D类放大器的现有技术文献。
[0005]即使在今天，其中如上述那些的、利用半导体器件的这种功率放大器已经是普遍的，很多真空管放大器仍然被用作用于放大电吉他的输出信号的吉他放大器。这是因为，与利用半导体器件的功率放大器相比，这种真空管放大器能够从扬声器以大音量发射带有演奏者喜欢的质量的声音。作为其原因，以下几点被加以考虑。
[0006]图10是图示全音域扬声器的阻抗的频率特性的曲线图。这个扬声器通常具有处于大致80到100Hz的频率的共振频率(f0)，并且在这个共振频率(f0)下，扬声器的阻抗变高。此外，因为靠近共振频率(f0)的频率带对应于从电吉他的第五和第六根弦生成的音高，所以该频率带是影响电吉他的声音质量的重要频率带。
[0007]在诸如D类放大器的输出电压被负反馈的功率放大器的情形中，S卩，在用于在恒定电压下驱动扬声器的功率放大器的情形中，在与输入音频信号相对应的电压下驱动扬声器，而不受到扬声器的阻抗的频率特性影响。因此，如在图11A中所示，因为即使在其中扬声器的阻抗为高的共振频率(f0)附近的频率带中，仍然在恒定电压下驱动扬声器，所以扬声器的振动幅度是恒定的并且将从扬声器发射的声音的幅度也维持恒定。
[0008]另一方面，在真空管放大器的情形中，五极管通常被用作用于输出的放大器件，并且这个五极管具有高输出阻抗的特性。此外，在使用带有高输出阻抗的五极管的真空管放大器中，与扬声器阻抗的波动无关地，扬声器由与供应到真空管的栅极的输入信号相对应的恒定电流驱动。因此，在靠近扬声器的阻抗变高的共振频率(f0)的频率带中，如在图11B中所示，用于驱动扬声器的真空管放大器的电压增加，由此扬声器的振幅增加并且将从扬声器发射的声音的振幅也增加。结果，从电吉他的第五和第六根弦生成的声音具有有力的并且有特性的声音质量并且总是受到演奏者喜爱。例如，在扬声器由带有100W的最大输出的真空管放大器驱动的情形中，在靠近共振频率(fo)的频率带中，接近90V的峰值电压被施加到扬声器，由此能够以大的音量发射有力的声音。
[0009]例如，为了在靠近共振频率(f0)的频率带中通过D类放大器驱动扬声器并且将足够的负载电流供应到扬声器，有必要使用在它的输出级处具有高电源电压的高输出D类放大器。然而，在扬声器由这种高输出D类放大器驱动的情形中，即使在扬声器的阻抗为低的频率带中仍然执行恒定电压驱动，由此过度的电流在扬声器中流动并且扬声器可能受损。
[0010]如上所述，作为吉他放大器，这种真空管放大器具有优良的优点。然而，真空管放大器具有大的尺寸和沉的重量，由此在操纵时是不方便的。此外，在真空管放大器中具有高输出阻抗的五极管被用作输出级，所以输出级的损耗是大的，并且存在不能有效率地驱动负载(扬声器)的问题。
【发明内容】
[0011]已经考虑到上述情况地实现了本发明，并且本发明的一个目的在于提供一种能够在利用其中其输出级中的损耗为小的D类放大器的优点时遍及整个频率带地向负载(所要驱动的扬声器)供应足够的负载电流的功率放大器。
[0012]本发明提供一种功率放大器:包括:
[0013]D类放大部，该D类放大部包括输入部和开关部，所述开关部用作输出级并且依赖于输入到该输入部的信号而被开关，并且所述D类放大器经由开关部从电源向负载输出电流；和
[0014]负载电流反馈电路，该负载电流反馈电路向D类放大部的输入部负反馈在负载中流动的电流。
[0015]利用本发明，因为使用了 D类放大部，所以功率放大器的输出级的损耗能够降低。此外，因为在负载中流动的电流被负反馈到D类放大部的输入部，所以能够与用于驱动负载的电流的频率无关地向负载供应恒定的驱动电流。
[0016]附图简要说明
[0017]图1是示出根据本发明第一实施例的功率放大器的配置的电路图。
[0018]图2是示出根据本发明第二实施例的功率放大器的配置的电路图。
[0019]图3是示出根据本发明第三实施例的功率放大器的配置的电路图。
[0020]图4是示出根据本发明第四实施例的功率放大器的配置的电路图。
[0021]图5是示出根据本发明第五实施的功率放大器的配置的电路图例。
[0022]图6是示出根据本发明第六实施例的功率放大器的配置的电路图。
[0023]图7是示出根据本发明第七实施例的功率放大器的配置的电路图。
[0024]图8是图示根据第七实施例的D类放大部的输出阻抗的频率特性的曲线图。
[0025]图9是示出根据本发明第八实施例的功率放大器的配置的电路图。
[0026]图10是图示全音域扬声器的阻抗的频率特性的曲线图，并且
[0027]图11A和11B是图示D类放大器和真空管放大器的输出电压的频率特性的曲线图。
【具体实施方式】
[0028]将在下面参考附图描述根据本发明的实施例。
[0029]<第一实施例>
[0030]图1是示出根据本发明第一实施例的功率放大器1的配置的电路图。在图1中，还示出了用作功率放大器1的负载的扬声器SP以便理解功率放大器1的配置。
[0031]如在图1中所示，功率放大器1具有D类放大部100。这个D类放大部100具有运算放大器(或者比较器)110、输出级120、滤波器130、和反馈电阻器140。
[0032]运算放大器110是为D类放大部100的输入信号用作输入部的电路。音频信号AIN经由输入端子111输入到运算放大器110的非反相输入端子。根据这个实施例的功率放大器1例如用作电吉他放大器。在此情形中，电吉他的输出信号作为音频信号AIN输入到运算放大器110的非反相输入端子。
[0033]输出级120具有用作开关器件并且在正电源+B和输出级120的输出端子123之间插入的晶体管121、和用作开关器件并且在负电源-B和输出级120的输出端子123之间插入的晶体管122。例如，晶体管121和122每一个是MOS FET (金属氧化物半导体场效应晶体管)。在输出级120中，依赖于运算放大器110的输出信号，晶体管121打开并且晶体管122关闭，由此正电源+B连接到输出端子123，或者晶体管121关闭并且晶体管122打开，由此负电源-B连接到输出端子123。因此，输出级120的输出信号的波形成为矩形波。
[0034]滤波器130是用于从输出级120的输出信号消除高于音频频率带的那些的高频成分并且用于向扬声器SP供应音频频率带的其余频率成分的低通滤波器。滤波器130具有电感器131和电容器132。电感器131被插入在输出级120的输出端子123和扬声器SP的一个端子之间。此外，电容器132的一个端子连接到在电感器131和扬声器SP之间的节点133，并且其另一个端子经由滤波器电流反馈电路300的电流检测电阻器310接地。换言之，电容器132与用作负载的扬声器SP并联连接。将在以后描述滤波器电流反馈电路300。
[0035]反馈电阻器140被插入在运算放大器110的反相输入端子和在电感器131和扬声器SP之间的节点133之间。反馈电阻器140构成用于通过向用作D类放大部100的输入部的运算放大器110反馈用于扬声器SP的输出电压而使得D