KR930002040B1 - 증폭기 - Google Patents
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Description
제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 증폭기를 도시한 회로구성도,
제2도는 제1도의 구체적인 회로예를 도시한 회로도,
제3도 및 제4도는 종래의 오디오 증폭기를 도시한 회로구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 12 : 전압-전류 변환회로 13 : 가산부
14 : 전압증폭기 RL: 부하
R1, R₂ : 궤환율결정용 저항
[산업상의 이용분야]
본 발명은 부궤환구성의 증폭기에 관한 것으로, 특히 오디오용 전력증폭기로 사용되는 증폭기에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
종래의 오디오 증폭기는 제3도와 같이 구성되어 있는 바, 제3도에서 참조부호 1은 튜너(tuner)나 테이프데크(tape deck)등과 같은 음성신호원, 2는 전치증폭기(pre-amp), 3은 가변저항기, 4는 전력증폭기, 5는 스피커와 같은 부하이다. 이와 같은 종래의 오디오 증폭기에서는 상기 전치증폭기(2)와 전력증폭기(4)와의 사이에 삽입된 가변저항기(3)로 상기 전치증폭기(2)로부터의 신호를 제어함으로써 음량을 제어하도록 되어 있다.
제4도는 가격을 더욱 저렴하게 하기 위해 제3도에 도시된 회로를 개선시킨 회로로서, 제3도의 가변저항기(3)를 전자식인, 이른바 전자볼륨(6)으로 대체한 것이다. 또, 제4도에서 참조부호 7은 제어용 전압원으로서, 이것으로 전압을 제어해서 음량을 조절하게 된다.
상기 제3도의 구성에서는 가변저항기(3)로 음성신호가 통과하기 때문에 스테레오신호의 경우 양질의 가변저항기가 2개 필요하지만, 제4도의 구성에서는 전압을 제어해서 음성신호의 레벨을 가변시키도록 되어있기 때문에 양질의 볼륨이 필요없고, 단지 전압제어용 가변저항기를 이용하면 되며, 또 2챈널을 1개의 가변저항소자로 제어할 수 있도록 되어 있다. 또한, 전자볼륨(6)의 제어는 그 전자볼륨(6)에 공급되는 전압을 제어하면 되기 때문에 전자볼륨(6)을 스위치로 절환하는 것도 가능하게 되므로 원격제어용으로 적당하게 된다.
그러나, 제4도의 구성에서는 전자볼륨이 필요하기 때문에 저가격화가 필요한 분야, 예컨대 스테레오 라디오 카셋트나 카라디오(car radio)등에 있어서는 여전히 가격적으로 불리하게 된다. 즉, 저가격화 및 고성능화를 위해 많은 회로가 IC화되어 있지만, 전자볼륨을 IC(집적회로)중에 조립해 넣는 경우에는 통상 전력증폭용 IC중에 그 전자볼륨이 부가되게 되므로, 소자수 증가에 의한 칩크기의 증대 및 가격상승이 초래되게 된다. 더욱이, 전자볼륨을 IC로 구성하는 경우에는 직류직결을 취하기 위한 직류오프셋트(DC offset)의 문제가 기술적으로 어렵고, 또 선형성의 문제등으로 인해 회로적으로 어렵고 복잡한 구성이 필요하게 된다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 점을 감안해서 발명된 것으로, 별도로 전자볼륨을 사용하지 않고 단지 전력증폭기의 입력부의 전류를 제어하는, 즉 전압-전류변환회로의 gm(상호컨덕턴스)비를 제어하는 것만으로 이득을 가변시킬 수 있도록 되어 있고, 또한 전자볼륨과 전력증폭기의 매칭에 있어 특히 DC 오프셋트등을 고려할 필요가 없이 IC에 적합하도록 구성되어 있는 오디오 증폭기를 제공함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 증폭기는, 입력전압이 인가되면서 이 입력전압을 제1상호컨덕턴스에 따라 소정의 전류값으로 변환시키는 제1전압-전류변환회로와, 출력전압이 궤환되면서 이 출력전압을 제2상호컨덕턴스에 따라 소정의 전류값으로 변환시키는 제2전압-전류변환회로, 상기 제1및 제2전압-전류변환회로의 출력을 상호 역위상으로 결합시키는 결합수단, 이 결합수단의 출력을 증폭해서 상기 출력전압으로 하는 전압증폭기 및, 상기 제1 및 제2상호컨덕턴스의 비를 제어함으로써 상기 입력전압과 출력전압간의 이득을 제어하는 제어수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.
[작용]
상기와 같이 구성된 본 발명은 gm1과 gm2의 비율을 제어함으로써 볼륨변화와 등가인 특성을 얻어서 이득제어를 실행하게 된다.
[실시예]
이하, 예시도면을 참조해서 본 발명에 따른 1실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 증폭기를 도시해 놓은 회로구성도로, 도면중 참조부호 11은 상호컨덕턴스(출력전류 대 입력전압)가 gm1인 전압-전류 변환회로, 12는 상호컨덕턴스가 gm2인 전압-전류 변환회로, 13은 가산부, 14는 전류이득이 A인 출력부로서의 전압증폭기, R₁ 및 R₂는 궤환률을 결정하기 위한 저항, R₁은 부하를 각각 나타낸다.
상기한 회로구성의 경우 전압이득은
로 된다.
여기서 궤환률
을 F로 치환하여 상기 (1)식을 정리하면,
로 된다.
여기서, gm1·A·RL의 이득이 충분히 커서
1《gm1·A·RL
이라 하면, 이득 G[입력(Vi)으로부터 증폭기(14)의 출력(VO)까지의 전압이득]는
로 표시된다. 따라서 gm1=gm2일 때에는 이득 G가 1/F로 되고, 궤환저항의 비율에 따라 이득 G는
gm2〉gm1에서는 이득감소의 방향,
gm1〉gm2에서는 이득증대의 방향,
으로 변환하게 된다.
제2도는 상기한 본 발명의 1실시예를 더욱 구체화한 예를 도시한 회로도로서, 도면에서 트랜지스터(Q1, Q2)는 입력전압(Vi)이 입력되는 전압-전류변환회로이고, 트랜지스터(Q3, Q4)는 출력단으로부터 궤환이 걸리는 전압-전류 변환회로이다. 그리고, 트랜지스터(Q5, Q6)는 능동부하로서, 여기서는 입력전압(Vi)의 변환량과 전류증폭단(21)으로부터의 출력의 변환량을 합성하게 된다. 또한, 참조부호 Q9는 증폭용 트랜지스터, I0는 정전류원, VB는 바이어스전압을 각각 나타낸다. 또한, 제2도의 회로구성에서 트랜지스터(Q7, Q8)를 흐르는 전류(I1, I2)는 트랜지스터(Q1, Q2)와 트랜지스터(Q34, Q4)의 바이어스점을 결정하기 위한 전류원으로 작용한다.
여기서, 트랜지스터(Q1, Q2)로 이루어진 증폭기(11)의 상호컨덕턴스 gm1은,
[단, K;볼쯔만상수, T;절대온도]
또, 마찬가지로 트랜지스터(Q3, Q4)로 이루어진 증폭기(12)의 상호컨덕턴스 gm2는
이다.
따라서, 본 실시예에서의 이득은 상기 (3)식에 의해
로 결정되는 바, 따라서 트랜지스터(Q7, Q8)로 구성되는 차동증폭기의 전류바이어스를 가변저항기(R3)로 제어함으로써 이득을 가변시킬 수 있게 된다.
저항기(R3)로 제어함으로써 이득을 가변시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 제2도의 회로에서는 이득을 전류비(I1: I2)로 결정할 수 있게 된다. 또한, (4)식에 표시된 I1/I2의 분배비까지 선형적으로 제어하게 되면, 그 이득의 선형성도 양호하게 된다. 더욱이, 상기 실시예에서는 전자볼륨회로를 접속시킬 필요가 없게 되므로, 그 전자볼륨회로에 뒤따르는 DC 오프셋트등의 문제도 없어지게 된다.
한편, 본원 청구범위의 각 구성요소에 병기된 도면 참조부호는 본원 발명을 용이하게 이해하기 위한 것으로, 본원 발명의 기술적 범위를 도면에 도시한 실시예에 한정할 의도로 병기한 것은 아니다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 증폭기와는 달리 가변저항기 및 전자볼륨이 불필요하게되고, 가격 및 특성이 있어서도 유리한 증폭기를 제공할 수 있게 된다.
Claims (1)
- 입력전압(Vi)이 인가되면서 이 입력전압(Vi)을 제1상호컨덕턴스(gm1)에 따라 소정의 전류값으로 변환시키는 제1전압-전류변환회로(11; Q1, Q2)와, 출력전압(VO)이 궤환되면서 이 출력전압(VO)을 제2상호컨덕턴스(gm2)에 따라 소정의 전류값으로 변환시키는 제2전압-전류변환회로(12; Q3, Q4), 상기 제1및 제2전압-전류변환회로(11; Q1, Q2)(12; Q3, Q4)의 출력을 상호 역위상으로 결합시키는 결합수단(13 ; Q5, Q6), 이 결합수단(13: Q5, Q6)의 출력을 증폭해서 상기 출력전압(VO)으로 하는 전압증폭기(14: 21, Q9) 및, 상기 제1 및 제2상호컨덕턴스(gm1, gm2)의 비를 제어함으로써 상기 입력전압(Vi)과 출력전압(VO)간의 이득을 제어하는 제어수단(R3, Q7, Q8)을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 증폭기.
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