BTL化の手段

非反転アンプ・反転アンプを使用する1

信号にOPアンプの非反転アンプ反転アンプを接続する。反転アンプの入力インピーダンスがR3の値そのものとなるので注意が必要である。2つのOPアンプが干渉しないので周波数特性が良い。

Vo2 R4 R3 Vo1 R2 Vs R1 A A SVGの代替画像

非反転アンプ・反転アンプを使用する2

OPアンプの非反転アンプの出力と反転アンプを接続する。
  非反転アンプのノイズに反転アンプのノイズが加算されるのでSN比は不利となる。Vo2側のアンプの利得は1なのでインスツルメンテーション・アンプのバッファ部より周波数特性は伸びる。ただしVo2の方が位相が遅れるためアンバランスとなる。
Vo2 R4 R3 Vo1 R2 Vs R1 A A SVGの代替画像

インスツルメンテーション・アンプ

差動入力差動出力アンプであるインスツルメンテーション・アンプのバッファ部を応用したものである。上の2つの中で周波数特性は一番悪くなる。差動入力が生かせる場合、唯一の方式となる。

インスツルメンテーション・アンプのバッファ部

Vo1 R1 Vs1 R3 Vi1 A Vo2 R2 Vs2 Vi2 A Vo1 R1 R3 Vi1 A Vo2 R2 Vs2 Vi2 A Vo1 R1 Vs1 R3 Vi1 A Vo2 R2 Vi2 A V1 V2 V1 V2 = + (A) (B) SVGの代替画像

利得の計算

上図(A) Vs1=0の時
OPアンプの電圧利得が無限なら
V1は仮想ショートにより0Vとみなせる。
\displaystyle Vo1=-Vs2 \cdot \frac{R1}{R3}
V1が0VなのでR3とR1に流れる電流は同じで方向が逆になる。
\displaystyle Vo2=Vs2 \cdot \frac{R2+R3}{R3}

上図(B) Vs2=0の時
V2は仮想ショートにより0Vとみなせる。
\displaystyle Vo1=Vs1 \cdot \frac{R1+R3}{R3}
V2が0VなのでR3とR2に流れる電流は同じで方向が逆になる。
\displaystyle Vo2=-Vs1 \cdot \frac{R2}{R3}
重ね合わせの原理より(A)と(B)を加算する
\displaystyle Vo1=-Vs2 \cdot \frac{R1}{R3}+Vs1 \cdot \frac{R1+R3}{R3}
\displaystyle Vo2=Vs2 \cdot \frac{R2+R3}{R3}-Vs1 \cdot \frac{R2}{R3}

動作のイメージは、OPアンプの出力、同じOPアンプの入力に対しては非反転アンプ的動作をし、反対側のOPアンプへの入力に対しては反転アンプ的な動作を行う。
片側のみに信号を入力した場合、Vo1とVo2は対称の出力とならないので注意が必要である。対称にするためにはR2=R1+R3にする必要がある。

\displaystyle Vo1-Vo2=-Vs2 \cdot \frac{R1}{R3}+Vs1 \cdot \frac{R1+R3}{R3}  -Vs2 \cdot \frac{R2+R3}{R3}+Vs1 \cdot \frac{R2}{R3}
\displaystyle Vo1-Vo2=Vs1 \cdot \frac{R1+R3+R2}{R3}-Vs2 \cdot \frac{R1+R2+R3}{R3}
\displaystyle Vo1-Vo2=(Vs1-Vs2) (1+\frac{R1+R2}{R3})

BTLアンプの負荷

BTLアンプは2つのアンプを負荷に対して直列に接続しているとみなせる。
片側アンプで出力電圧の半分を受け持っている。電流は直列に接続されているため負荷電流そのものである。
したがってBTL接続した場合の負荷抵抗は、接続前の2分の1となる。
BTL接続を行うと出力が4倍になるが、これは片側のアンプで2分の1負荷抵抗を接続した場合2倍の出力が供給できる必要がある。
A級アンプをBTL接続すると電源から供給電流を一定にすることができる。