KR100232242B1 - 스위칭 브릿지 증폭기 - Google Patents

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KR100232242B1
KR100232242B1 KR1019920000891A KR920000891A KR100232242B1 KR 100232242 B1 KR100232242 B1 KR 100232242B1 KR 1019920000891 A KR1019920000891 A KR 1019920000891A KR 920000891 A KR920000891 A KR 920000891A KR 100232242 B1 KR100232242 B1 KR 100232242B1
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헤르만 게르딩크 렘베르투스
보젠 핸드리크
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

브릿지 증폭기 회로는 단일 단 구성이 로드(13)를 구동시키는 선형 증폭기 단(3)을 구비한다. 증폭기 단(3)의 출력(7)에서의 출력 전압(UO)은 최대 또는 최소 출력 스윙 제한을 가지며, 출력(7)으로부터 떨어진 로드 단자(14)상의 전압은 입력 신호(Ui) 및/또는 출력 신호(UO)에 의존하여 제어 수단(37)으로부터 발생하는 제어 신호(36)에 응답하는 스위치 수단(15)을 갖고 감소하거나 증가한다. 상기 스위치 수단(15)은 매우 작은 순방향 바이어스를 갖고 안티 병렬로 접속된 2개의 제어 가능한 다이오드(90, T11)로서 배열된 양방향성 스위치(16)를 구비한다. 보상 전압은 증폭기 단(3)의 출력에서 점프하며, 상기는 높은 슬루비를 요구하며, 이 수단에서는 회피된다.

Description

스위칭 브릿지 증폭기
제1도는 스위칭 브릿지 증폭기의 블럭 다이어그램.
제2도는 스위칭 브릿지 증폭기를 상세히 설명하는 도시도.
제3도는 본 발명에 따른 스위칭 브릿지 증폭기에 사용될 제어 가능한 다이오드의 블럭 다이어그램.
제4도는 제3도의 블럭 다이어그램에 도시된 바와같이 제어 가능한 다이오드를 포함하며, 본 발명에 따른 스위칭 브릿지 증폭기의 상세한 블럭 다이어그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 증폭기 단 8,9 : 저항
16 : 기준 스위치 60, 61 : 전압 분할기
본 발명은 증폭될 입력 신호를 수신하기 위한 입력과 기준 전압에 관계한 포지티브 및 네가티브 센스로 변화하는 출력 전압의 존재하는 출력을 갖는 증폭기 단과,
기준 전압 공급을 위한 기준 전압원을 접속시키기 위한 기준 전압 단자와,
로드, 증폭기 단의 출력에 결합된 제1로드 단자를 접속시키기 위한 제1 및 제2로드 단자와, 상승 단계에서 기준 전압으로부터 포지티브 센스를 회피하는 각각의 스위치 전압으로 각각의 네가티브 스위치 전압원을 접속시키기 위한 다수의 적어도 하나의 포지티브 스위치 전압 단자와, 상승 단계에서 기준 전압으로부터 네가티브 센스로 회피하는 각각의 스위치 전압에 각각 네가티브 스위치 전압원을 접속시키기 위한 다수의 적어도 하나의 네가티브 스위치 전압 단자와, 기준 스위치, 다수의 포지티브 스위치 전압 단자에 대응하는 다수의 포지티브 스위치, 기준 전압 단자에 제2로드 단자를 접속시키기 위한 다수의 네가티브 스위치 단자에 대응하는 다수의 네가티브 스위치, 포지티브 스위치 전압 단자중 하나 또는 네가티브 스위치 전압 단자중 하나, 기준 전압으로부터 임계치보다 적은 입력 전압차인 경우 기준 스위치를 활성화시키고, 기준 전압으로부터 임계치보다 더 큰 입력 전압차인 경우 포지티브 또는 네가티브 스위치중 하나를 활성화시키기 위한 제어 신호 발생용 제어 수단을 포함하는 스위치 수단을 구비하는 스위칭 브릿지 증폭기에 관한 것이다.
이런 형태의 스위칭 브릿지 증폭기는 유럽 특허출원 제 EP-A 0147 306호로 공지되어 있다. 종래의 선형 브릿지 증폭기에서 상기 로드의 제2로드 단자는 제1증폭기 단과 동일한 제2증폭기 단에 접속되며, 상기 제2증폭기 단은 상기 제1증폭기 단에 관계하여 반대 유상으로 구동된다. 그러한 구성은 브릿지 증폭기로서 공지되어 있으며 소정의 공급 전압을 갖고 발생하기 위한 목적에 대해서 로드에서의 큰 파워는 단일 증폭기 단과 함께 가능해진다. 구동 입력 신호없이, 상기 증폭기 단의 출력 전압은 기준 전압과 동일하다. 증가 입력 신호와 함께 출력 전압은 상호 반전 센스로 증가될 것이다. 제1증폭기 단의 출력에서 기준 전압에 관계한 포지티브 전압 편위는 제2증폭기 단의 출력에서 기준 전압에 관계한 네가티브 편위에 의해 수반된다. 따라서, 피크 투 피크 전압은 로드 양단에서 나타나며, 상기 전압은 단일 단 구성으로 단일 증폭기 단만큼 크게 2배가 되며, 상기 로드 단자중 하나의 구성은 고정된 기준 전압에 접속된다. 이는 로드에서 발생된 파워의 4배이다.
이런 형태의 브릿지 증폭기 회로는 로드가 확성기인 오디오 신호 증폭기에 종종 사용된다. 더욱 특히, 휴대용 라디오 셋, 카 라디오와 같은 비교적 약간 이용할 수 있는 공급 전압을 갖는 배터리 동작 증폭기이다.
선형 브릿지 증폭기 회로의 단점은 증폭기 단에서의 전력 소비가 비교적 높다는 것이다. 특히, 로드에서 발생된 비교적 적은 파워에 대해, 증폭기 단에서 열 소비는 비교적 높다. 로드를 통해 비교적 적은 전류는 순간적으로 비교적 큰 전압 강하가 존재하는 단 양단의 증폭기 단을 통해 공급하기 위해 흐른다. 이 상태는, 증폭기 단에서 비교적 큰 열 소비를 유도하며, 안정적으로 종종 오디오 신호를 발생한다.
전술된 유럽 특허출원으로부터 단일 단 구성에서 단일 증폭기 단은 이 증폭기 단의 출력 스윙 제한에 도달하기 위해 제공되며, 제2로드 단자는 보통 기준 전압에 접속되어 기준 전압에 관계하여 포지티브 또는 네가티브인 스위치 전압에 접속되고, 로드 양단의 점프 전압은 증폭기 단의 입력에 대해 전압 점프의 적절한 네가티브 피드백에 의해 보상된다. 상기 증폭기 단 출력의 동작점은 제2로드 단자상의 전압 펌프만큼 크게 이동한다. 이는 증폭기 단의 출력에서 큰 출력 스윙용 룸을 제공한다. 공지된 브릿지 증폭기 회로의 1/2은 선형 증폭기로서 배열되지 않으며, 스위치는 로드를 기준 전압에 관계한 포지티브 및 네가티브인 복수의 스위치 전압에 접속한다.
이 스위치된 브릿지 증폭기 구성과 함께 상당한 소비 감소가 같은 공급 전압을 갖는 2개의 선형 증폭기 단을 구비하는 브릿지 증폭기 회로와 비교되어 달성된다.
상기 공지된 스위칭 브릿지 증폭기는 증폭기 단의 입력 신호 및 출력 신호가 기준 전압과 관계하여 특정 임계치 이하로 유지되는 경우 기준 전압에 거의 소비없는 제2로드 단자를 접속하는 기준 스위치를 포함한다. 이 회로는 표준 선형 브릿지 회로에 관계하여 낮은 부수적 소비를 갖고 정상 단일 단 증폭기로서 동작한다. 더구나, 다수의 적어도 하나의 포지티브 및 네가티브 스위치 전압 단자들을 제공하며 기준 전압에 관계한 포지티브 및 네가티브 스위치 값이 전달되며, 대응 포지티브 및 네가티브 스위치는 입력 신호가 임계치를 초과하는 경우 활성화된다. 출력 신호의 극성에 의해, 포지티브 또는 네가티브 스위치는 활성된다. 바꿔 말하면, 포지티브 또는 네가티브 이용 가능한 스위치 전압으로 하나의 단계를 변화시키는 것이 가능해지며 입력 신호는 초과한 임계 전압을 가진다. 이는 증폭기 단의 입력과 출력 신호의 값에 의존하는 정정 스위치를 활성화하는 제어 수단의 제어하에서 발생한다.
상기 기준 스위치는 2개의 방향으로 기준 전압 단자에 대한 로드를 통해 전류를 전도시키는 것이 가능하다. 따라서 입력 신호는 임계치를 초과한다. 기준 스위치는 비전도 상태로 되며 포지티브 및 네가티브 스위치중 하나는 전도 상태로 된다.
기준 스위치는 안티 병렬로 접속된 반대 전도성 형태의 2개의 트랜지스터를 구비하며 반면 다이오드는 상기 트랜지스터의 반전 바이어스를 회피하기 위해 콜렉터 라인에 포함된다. 이 구성은 기준 스위치 양단에서 발생하기 위해 슬라이드 전압 점프를 초래하며 매번 기준 스위치를 통한 전류의 방향이 반전된다. 이 전압 펌프는 네가티브 피드백 수단을 통해 증폭기 단의 입력에 전달되므로써, 이 단은 출력에서 동일한 크기의 전압 펌프를 발생한다. 이를 목적으로, 증폭기 단은 매우 빠르게 그것의 출력상에서 전압을 변화시키는 것이 가능해진다. 상당히 작은 대역폭 및/또는 슬루(slew)비는 신호 왜곡을 초래한다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 스위칭 브릿지 증폭기는 기준 스위치가 제2로드 단자와 기준 전압 단자 사이에서 전도의 반대 방향으로 접속된 2개의 제어가능한 다이오드를 구비하며, 각각의 다이오드는 인버팅 및 비인버팅 입력, 연산 증폭기의 이득을 제어하기 위한 출력과 제어 입력을 갖는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기의 출력에 연결된 베이스와 다른 말로 하면 상기 연산 증폭기의 인버팅 입력 및 비인버팅 입력 양단, 다르게 제2로드 단자와 기준 전압 단자 양단에 스위치된 에미터-콜렉터 통로를 갖는 트랜지스터를 구비하며, 상기 제어 수단은 제어 신호를 제어 가능한 다이오드의 연산 증폭기 제어 입력에 공급하기 위한 제어 단을 구비하며, 제어 신호들은 보충되고 상기 증폭기 단의 출력 신호에 비례한다.
본 발명에 따른 기준 스위치는 매우 낮은 다이오드 전압 강하를 표시하는 2개의 제어 가능한 다이오드로서 배열된다. 상기 연산 증폭기는 트랜지스터의 에미터에서 콜렉터까지 흐르는 전류만큼 길게 매우 낮게 트랜지스터의 에미터 및 콜렉터 사이의 전압차를 유지한다. 상기 연산 증폭기의 이득은 제어 신호에 의해 제어되므로써, 제어 가능한 다이오드의 전류는 변화되거나 심지어 트랜지스터에 베이스 전류 공급 감소에 의해 전체적으로 정지한다.
본 발명은 첨부한 도면을 참고로 더욱 상세히 기술될 것이다.
도면에서 같은 성분은 같은 참고 번호로 되어 있다.
제1도는 스위칭 브릿지 증폭기의 블럭 다이어그램이다. 신호 소스(1)의 입력 신호 Ui는 인버팅 입력(5), 증폭기 출력단을 형성하는 유사한 비인버팅 입력(6)과 출력(7)을 갖는 차동 증폭기를 포함하는 증폭기 단(3)의 입력 단자(2)에 접속되어 있다. 또한 출력(7)과 인버팅 입력(5)간에 삽입된 저항(9)을 포함한다. 상기 저항(8,9)은 증폭기 단의 이득 요소 A를 결정한다. 상기 차동 증폭기(4)는 예를들어 지구에 접속된 기준 전압 UR에 관계하여 포지티브 또는 네가티브가 되는 공급 전압을 접속시키기 위한 포지티브 공급 단자(10) 및 네가티브 공급 단자(11)를 구비한다. 상기 증폭기 단은 기준 전압 UR주위에서 포지티브 또는 네가티브 변화하는 출력 신호를 발생한다. 상기 변화는 포지티브 및 네가티브 공급 단자(10,11)상의 공급 전압과 증폭기 단의 구조에 의해 결정된 출력 스윙에 의해 억제된다. 출력(7)은 로드(13)의 제1로드단자(12)에 연결되어 있으며, 상기 로드의 제2로드단자(14)는 스위치 수단(15)에 접속된다. 상기 스위치 수단(16), 제2로드단자(14) 및 각각의 스위치 전압 단자(21,22,23) 사이의 다수의 포지티브 스위치(18,19,20), 제2로드단자(14)와 각각의 스위치 전압 단자(27,28,29) 사이의 다수의 네가티브 스위치(24,25,26)를 포함한다. 상기 포지티브 스위치 전압원(30,31,32)은 기준 전압 단자에 관계한 증가 전압이 이들 단자에 교차하여 발생하도록 각각의 포지티브 스위치 전압 단자(21,22,23)에 접속되어 있다. 이는 기준 전압 단자(17)에 대해 가장 낮은 전압을 가지는 단자 및 정션 및 스위치 전압 단자(21,22,23)에 대해 다른 단자와 직렬로 접속되는 소스(30,31,32) 접속에 의해 영향을 받는다. 바꿔 말하면, 상기 3개의 스위치 전압원(30,31,32)은 기준 전압원(17)에 대해 그것의 네가티브 폴과 각각의 스위치 전압 단자(21,22,23)에 각각 포지티브 폴을 가지고 각각 접속되어 있다. 상기 네가티브 스위치 전압원(33,34,35)는 비슷하게 기준 전압 단자에 관계한 감소 전압이 이들 단자에 존재하도록, 네가티브 스위치 전압 단자(27,28,29)에 접속되어 있다. 포지티브 및 네가티브 스위치의 넘버, 스위치 전압 단자 및 제1도의 스위치 전압원은 동일하게 크고 예에 의해 3과 동일하다. 적어도 하나의 다른 넘버, 스위치중 2개 그중에 대한 상호 동일하지 않은 넘버는, 따라서, 가능해진다. 더구나, 가장 포지티브 및/또는 네가티브 스위치 전압은 포지티브 공급 단자(10)와 증폭기 단의 네가티브 공급 단자(11)상의 포지티브 및/또는 네가티브 공급 전압과 동일할 필요가 없다.
상기 기준 스위치(16), 포지티브 스위치(18,19,20) 및 네가티브 스위치(24,25,26)는 하나씩 차례로 활성화되며, 즉, 입력 단자(2)에서의 입력 신호 Ui와 증폭기 단(3)의 출력(7)에서의 출력 신호 UO에 의존하여 제어 수단(37)으로부터 방출하는 제어 신호(36) 수단에 의해 폐쇄된다.
상기 차동 증폭기(4)의 비인버팅 입력(6)은 네가티브 피드백 수단(39)의 출력에 접속되며, 상기 수단의 제1입력(40)은 제2로드단자(14)에 접속되고 제2입력(41)은 기준 전압 단자(17)에 접속된다. 출력(38)에서 상기 네가티브 피드백 수단은 제2로드단자(14)상의 전압 US와 기준 전압 단자(17)상의 기준 전압 UR사이의 차와 동일한 신호 UF를 발생하며, 상기 차는 이득 요소 A : UF= (US- UR)/A에 의해 감소된다.
브릿지 회로는 아래에 따라 동작한다. 입력 신호 Ui의 작은 신호 증폭에 비추어, 기준 스위치(16)는 클로우즈되고 스위치 수단(15)의 다른 스위치는 개방된다. 상기 증폭기 단(3)은 로드(13)의 제1로드단자(12)에서 증폭된 신호 UO를 발생한다. 입력 신호 Ui 및 비례적으로 증폭된 신호 UO는 어떤 임계치를 초과하며, 기준 스위치(16)는 개방되며 네가티브-고잉 출력 신호 UO에 비추어, 포지티브 스위치(18) 또는 포지티브-고잉 출력 신호 UO에 비추어, 네가티브 스위치(24)는 클로우즈된다. 형성기의 경우에, 상기 제2로드단자(14)상의 전압 US는 포지티브 스위치 전압 단자(21)와 기준 전압 단자(17) 사이의 전압차의 순서로 포지티브 단계를 만든다. 후자의 경우에, 상기 단계는 네가티브 전압 단자(27)와 기준 전압 단자(17) 사이의 차와 동일한 전압이다. 일정하게 유지하기 위해 로드에 교차하는 전압차 UO- US에 대해서, 제2로드단자(14)와 기준 전압 단자(17) 사이의 전압차 US- UR은 증폭기 단의 이득 계수만큼 큰 계수에 의해 네가티브 피드백 수단으로 감소되며, 상기 차동 증폭기의 비인버팅 입력(6)에 공급된다. 결국, 상기 전압 UO는 상기 제2로드단자(14)상의 출력 단자(7)처럼 크게 변화하며 상기 출력(7)에서 동작점은 포지티브 또는 네가티브 단계중 하나로 기준 전압에 관계하여 이동한다. 네가티브-고잉 출력 신호 Uo를 가진 상기 형성기 경우에, 새로운 네가티브-고잉 출력 스윙은 동작점의 포지티브-고잉 이동의 결과로서 발생한다. 후자의 경우는 반전 상태가 존재한다.
하나 이상의 단계에서 새로운 출력 스윙 발생에 의해, 이 예에서는 3개의 단계, 매 입력 신호는 특정 임계치를 초과하며 종래의 선형 브릿지 회로가 2개의 반-위상 구동 증폭기 단을 구비하는 것처럼 단일 단 구성으로 단일 증폭기 단을 가진 로드에서 많은 파워로서 발생하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 단일 단 증폭기 단에서 소멸된 파워는 임계 전압에 대해 출력 스윙이 존재할때 종래의 브릿지 증폭기의 증폭기 단에서 보다 작으며, 결과적으로 이 경우 로드 전류는 단일 증폭기를 통해서만 흐른다. 기준 스위치에서의 소멸은 작으며 어떤 중요한 롤에 동작하지 않는다. 따라서, 기준 전압에서 포지티브 또는 네가티브 스위치 전압까지의 절환이 설정되며, 단일 단 증폭기 단에서의 소멸은 다른 증가되는 입력 신호 진폭을 가지고 비교적 강하게 증가된다. 그러므로, 상기 소멸은 종래의 브릿지 증폭기 회로에서 보다 작게 남아 있는다. 상기 이득은 또한 기준 스위치(16)가 비전도 상태로 되고 포지티브 또는 네가티브 전압이 변화되는 곳에서 임계값에 의해 결정되며, 이 임계값은 최대값이 증폭기 단(3)의 출력 스윙을 이루도록 양호하게 선택된다. 이 출력 스윙의 제한은 증폭기 단(3)의 공급 단자(10) 및 (11)의 포지티브 및 네가티브 공급 전압과 증폭기 단의 내부구조에 의해 결정된다.
하나의 포지티브 및 하나의 네가티브 스위치의 사용은 전압 공급이 더욱 간단하게 된다는 장점이 있으며, 결국 같은 공급 전압은 증폭기 단과 스위치에 대해 수행된다. 더구나, 브릿지 증폭기 회로가 단자 단일 공급원을 필요로 하도록, 포지티브 공급과 네가티브 공급으로부터 기준 전압을 유도하는 것이 가능하다. d.c성분을 갖지 않는 오디오 신호와 함께, 상기 기준 전압은 캐패시터에 의해 각각의 2개의 저항 브릿지만큼 구성된 전압 분할기로 발생된다.
제2도는 스위칭 브릿지 증폭기의 회로 다이아그램을 도시한다. 상기 네가티브 피드백 수단(39)은 제2로드단자(14)와 증폭기 단(3)의 비인버팅 입력(6) 사이의 값 R60을 가진 저항(60)과 비인버팅 입력(6)과 기준 전압 단자(17) 사이의 값 R61을 가진 저항(61)을 갖는 저항성 분할기를 구비한다. 상기 증폭기 단(3)의 이득 계수 A는 저항(8)의 값 R8과 저항(9)의 값 R8에 의해 결정되며 (R8+ R9)/R8과 동일하다. 전압 분할기(60,61)의 감소는 R61/(R60+ R61)이며 이득 계수 A의 반대와 동일하다.
상기 스위치 수단(15)은 포지티브 스위치(20)를 구비하며, PNP 트랜지스터 T1에 의해 구성되며, 상기 트랜지스터의 에미터는 포지티브 스위치 전압 단자(23)에 접속되며 콜렉터는 제2로드단자(14)에 접속되며, 기준 스위치(16)는 PNP 트랜지스터 T3의 병렬 조합으로서 배열되며, 상기 트랜지스터의 에미터는 기준 전압 단자(17)에 접속되며, 콜렉터는 순방향 바이어스 다이오드 D1을 통해 제2로드단자(14)에 접속되며 애노드는 트랜지스터 T3, NPN 트랜지스터 T4의 콜렉터에 접속되며, 에미터는 기준 전압 단자(17)에 접속되고 콜렉터는 순방향 바이어스 다이오드 D2를 통해 제2로드단자(14)에 접속되고 캐소오드는 트랜지스터 T4의 콜렉터에 접속된다. 전류는 2개의 방향으로 기준 스위치를 통해 흐른다. 상기 다이오드 D1및 D2는 나쁘게 극성화되는 트랜지스터 T3및 T4를 회피한다.
상기 기준 전압 단자(17)는 포지티브 스위치 전압 단자(23)와 기준 전압 단자(17) 사이의 저항(62)과 캐패시터(63)의 병렬 조합과 네가티브 스위치 전압 단자(29)와 기준 전압 단자(17) 사이의 저항(64)과 캐패시터(65)의 병렬 조합을 포함한다. 저항(62,64)에 대해 동일한 큰값 선택에 의해, 상기 기준 전압은 포지티브 스위치 전압 단자(23)와 네가티브 스위치 전압 단자(29) 양단의 전압차의 반이다. 상기 포지티브 공급 단자(10)와 포지티브 스위치 전압 단자(23)는 둘다 공급원(66)의 포지티브 단자에 접속되며, 네가티브 공급 단자(11)와 네가티브 스위치 전압 단자(29)는 둘다 지구에 접속된 공급원(66)의 네가티브 단자에 접속된다. 공급원(66)은 카 배터리의 형태를 가지거나, 배터리 또는 또다른 적당한 공급원을 가진다.
상기 제어 수단(37)은 출력(74)과 인버팅 및 비인버팅 입력을 가지는 차동 증폭기(70)를 구비한다. 상기 비인버팅 입력은 결합 캐패시터(71)를 통해 입력(2)에 저항(72)을 통해 기준 전압 단자(17)에 연결되어 있다. 네가티브피드백 저항(73)은 저항(69)을 통해 기준 전압 단자(17)에 접속된 출력(74)과 인버팅 입력 사이에 접속된다. 신호는 입력 신호에 비례하며 기준 전압 둘레의 변화는 출력(74)상에서 이용할 수 있다. 출력(74)은 저항(75)을 통해, PNP 트랜지스터 T5의 베이스에 접속되며 에미터는 제너 다이오드(Z1)를 통해 포지티브 공급 단자(10)에 접속되며 콜렉터는 저항(76)을 통해, 네가티브 공급 단자(11)에 접속된다. 트랜지스터 T5의 콜렉터는 더구나, 저항(77)을 통해 트랜지스터 T4의 베이스에 접속되며, 교대로 제너 다이오드 Z2를 통해, 트랜지스터 T1의 베이스에 접속된다. 출력(74)은 저항(78)을 통해, NPN 트랜지스터 T6의 베이스에 접속되며 에미터는 제너 다이오드 Z3를 통해 네가티브 공급 단자(11)에 접속되며 콜렉터는 저항(79)을 통해, 포지티브 공급 단자(10)에 접속된다. 트랜지스터 T6의 콜렉터는 또한 저항(80)을 통해, 제너 다이오드 Z4를 통해 트랜지스터 T2의 베이스에 교대로 접속된 트랜지스터 T3의 베이스에 접속된다.
상기 제너 다이오드 Z1과 Z3의 제너 전압은 트랜지스터 T5와 T6가 출력(74)상의 기준 전압 둘레에 작은 단일 편위에 관계하여 전도된다. 트랜지스터 T3는 저항(80), 트랜지스터 T6및 제너 다이오드(Z3) 양단을 통해 베이스 전류에 수신하며, 그때 전도된다. 제너 다이오드 Z4는 트랜지스터 T2가 전도되는 것을 방지한다. 트랜지스터 T4는 저항(77), 트랜지스터 T5및 제너 다이오드(Z1) 양단을 통해 베이스 전류를 수신하며 또한 전도된다. 제너 다이오드 Z2는 트랜지스터 T1가 전도되는 것을 방지한다.
출력상(74)의 증가되는 네가티브 전압 편위와 함께, 증폭기 단(3)의 인버팅 이득으로 인해 출력(7)상의 포지티브 편위에 일치하며, 트랜지스터 T6는 덜 전도되어 제너 다이오드 Z3에 의해 결정된 임계치에 관계하여 트랜지스터 T3의 베이스 전류를 적게 공급하도록 시작한다. 출력(74)상의 다른 네가티브 편위와 함께, 트랜지스터 T3에 베이스 전류를 공급하는 것은 이 트랜지스터가 완전히 차단되도록 정지한다. 제너 다이오드 Z4는 그것이 출력(74)상의 다른 네가티브 편위에 관계하여 브레이크 다운되고 저항(79,80)를 통해 트랜지스터 T2에 베이스 전류 공급을 이룩하도록 비례하게 된다. 출력(74)상의 이 네가티브 전압 편위 동안에, 트랜지스터 T5는 계속해서 트랜지스터 T4가 계속 전도되고 트랜지스터 T1은 계속 차단되도록 전도된다. 트랜지스터 T3가 트랜지스터 T2가 전도 상태로 되기 전에 차단되기 때문에, 기준 전압 단자(17)에서 네가티브 스위치 전압 단자(29)까지 전류를 흐르게 하는 것은 불가능하다. 트랜지스터 T4의 전도 상태는 다이오드 D2로 인해 그 자체로 정지한다. 따라서 평활 변화는 기준 스위치(16)과 네가티브 스위치(26)를 통해 전도를 보증한다.
출력(74)상의 증가 포지티브 편위와 함께, 변화는 기준 스위치(16)를 통해 포지티브 스위치(26)에 대해 전류 전도 효과와 비슷하다.
상기 기준 스위치(16)는 2개의 방향으로 전류를 전도시킨다. 슬라이트한 전압은 기준 스위치(16)양단에 존재하며 상기 기준 스위치(16)를 통한 전류가 반전되는 경우 신호를 인버트한다. 이 전압은 다이오드 D1또는 D3및 트랜지스터 T3또는 T4의 콜렉터 에미터 포화 전압 양단의 다이오드 전압의 합이다. 매번 증폭될 신호는 기준 전압을 초과하며, 상기 제2로드단자(14)상의 전압 US은 출력(7)상의 큰 단계와 동일한 증폭기 단(3)에 의해 보상되는 단계를 수행한다. 상기 증폭기 단(3)은 그것의 출력(7)에서 필요한 전압 변화를 발생하기 위한 충분한 슬루(slew)비를 가진다. 매우 낮은 전압 강하를 갖는 스위치는 기준 스위치를 보여주는 제3도에 있으며 매우 낮은 순방향 전압을 갖는 제어 가능한 다이오드로서 생각된다. PNP 트랜지스터 T11의 에미터 및 콜렉터는 연산 증폭기(90)의 인버팅 입력(91)과 비인버팅 입력(92)에 접속되어 있으며, 상기 연산 증폭기의 출력(93)은 트랜지스터 T11의 베이스에 접속된다. 상기 연산 증폭기는 또한 연산 증폭기(90)의 이득이 제어되는 제어 입력(94)을 가진다.
상기 트랜지스터 T11의 에미터는 콜렉터와 관계하여 포지티브이며, 출력(93)상의 전압이 떨어지고 후자가 전도되도록 트랜지스터 T11에 베이스 전류를 공급한다. 전도의 정도는 트랜지스터 T11을 오프하는 것을 가능하게 하도록 제어 입력(94)상에서 제어 신호로 제어된다. 상기 연산 증폭기(90)는 일정하게 인버팅 입력(91)과 비인버팅 입력(92) 양단의 전압차를 최소화하며 또한 트랜지스터 T11양단의 전압 강하를 최소화한다.
트랜지스터 T11의 에미터가 콜렉터에 관하여 네가티브인 경우 출력(93)의 전압은 상승되고 트랜지스터 T11은 비전도 상태로 된다. 전체는 다이오드와 비슷하게 동작하며 상기 다이오드의 순방향 전도를 제어할 수 있게 된다.
제4도는 브릿지 증폭기 회로 부분의 다이어그램을 도시하며 상기 회로의 기준 스위치(16)는 반병렬 조합으로 배열된 제어 수단을 표시하는 2개의 제어 가능한 다이오드를 포함한다. 포지티브 및 네가티브 스위치(20, 26)와 같은 다른 성분과 관련 제어 수단은 제2도의 구성과 비슷하다. 상기 제2로드단자(14)와 기준 전압 단자(17) 사이에서 PNP 트랜지스터 T11A및 T11B의 콜렉터 에미터 통로는 반시계 방향으로 접속된다. 이들 트랜지스터들은 또한 제2도에 도시된 구성으로 각각의 연산 증폭기(90A, 90B)에 접속된다. 증폭기(90A)는 PNP 트랜지스터 T12및 T13을 가진 차동 증폭기를 구비하며, 에미터는 각각 저항(100), (101)을 구비하여 증폭기(90A)의 제어 입력(94A)에 접속된다. 트랜지스터 T12의 베이스는 트랜지스터 T11A의 에미터에 접속되며 인버팅 입력을 형성한다. 트랜지스터 T13의 베이스는 T11A의 콜렉터에 접속되며 비인버팅 입력을 형성한다. 트랜지스터 T12의 콜렉터는 미러 전류 회로의 입력에 접속되며 다이오드 배열의 NPN 트랜지스터 T14의 콜렉터에 의해 형성되며 에미터는 네가티브 공급 단자(11)에 접속된다. 전류 미러 회로의 출력은 NPN 트랜지스터 T15의 콜렉터에 의해 형성되며 베이스-에미터 정션은 트랜지스터 T14의 결과가 병렬로 배열되며 트랜지스터 T13의 콜렉터와 NPN 트랜지스터 T16의 베이스에 접속된다. 트랜지스터 T16의 에미터는 네가티브 공급 단자(11)에 접속되며 트랜지스터 T16의 콜렉터는 증폭기(90A)의 출력이 되며, 트랜지스터 T11A의 베이스에 접속되어 있다. 연산 증폭기(90B)는 증폭기(90A)와 동일하다.
상기 제2로드단자(14)상의 전압이 기준 전압 단자(17)상의 전압에 관해 포지티브인 경우, 제어 입력(94A)에 존재하는 제어 전류 IA는 트랜지스터 T13를 통해 트랜지스터 T16의 베이스에 흐른다. 이 전류는 트랜지스터 T11A가 전도되도록 트랜지스터 T16에서 증폭된다. 제어 전류 IA조절에 의해, 상기 트랜지스터 T11A의 전도가 제어되며 제어 전류가 제로인 경우 제로로 된다. 단자(14)상의 전압이 단자(17)상의 전압에 관해 네가티브인 경우, 제어 전류 IA는 트랜지스터 T16및 트랜지스터 T11A에 전류가 흐리지 않도록, 트랜지스터 T12및 전류 미러 회로 T14, T15를 통해 트랜지스터 T16의 베이스로부터 흐른다.
연산 증폭기(90A)용 제어 전류 IA와 보충 제어 전류 IB는 제1로드 단자상의 증폭기 단(3)의 출력 전압 UO가 PNP 트랜지스터 T20및 T21에 의해 구성된 차동 증폭기를 목적으로 단자(17)상의 기준 전압 UR을 비교하는 관련 제어 수단(37)에 의해 공급되고, 상기 트랜지스터의 에미터는 조절 가능한 전류원(102)을 통해 포지티브 공급 단자(10)에 접속되고, 상기 콜렉터는 각각의 전류 미러 회로(103), (104) 및 (105), (106)을 통해 제어 입력(94A, 94B)에 결합된다. 트랜지스터(20)의 베이스는 기준 전압 단자(17)와 트랜지스터 T21의 베이스를 제1로드단자(12)에 접속한다. 상기 트랜지스터 T20및 T21의 콜렉터 전류는 보충되고 조절 가능한 전류원(102)에 의해 결정되는 경우 그들의 합이 된다. UO및 UR사이의 전압차 표시에 의존하여, 트랜지스터 T11A또는 T11B는 이 전압차의 진폭이 증가될때 차단되며, 결국 제2도에 도시된 회로와 비슷하게, 평활 전류 전송이 포지티브 스위치(20) 또는 네가티브 스위치(26)가 활성될때 가능해진다.
본 발명은 도시된 실시예에 국한되는 것은 아니다. PNP 및 NPN 트랜지스터는 공급 전압의 극성을 제공하여 변화되고, 즉, 제어 신호, 다이오드 및 제너 다이오드를 고려하여 변화한다.

Claims (1)

  1. 증폭될 입력 신호를 수신하기 위한 입력과 기준 전압에 관계한 포지티브 및 네가티브 센스를 변화시키는 출력 전압 존재시키는 출력을 갖는 증폭기 단과, 기준 전압 공급을 위한 기준 전압원을 접속시키는 기준 전압 단자와, 로드, 증폭기 단의 출력에 결합되는 제1로드 단자를 접속시키기 위한 제1 및 제2로드 단자들과, 상승 단계에서 기준 전압으로부터 포지티브 센스를 회피하는 각각의 스위치 전압으로 각각의 포지티브 스위치 전압원을 접속시키기 위한 다수의 적어도 하나의 포지티브 스위치 전압 단자와, 기준 스위치, 다수의 포지티브 스위치 전압 단자에 대응하는 다수의 포지티브 스위치, 및 기준 전압 단자에 제2로드단자를 접속시키기 위한 다수의 네가티브 스위치 전압에 대응하는 다수의 네가티브 스위치와, 포지티브 스위치 전압 단자중 하나 또는 네가티브 스위치 전압 단자중 하나 및 기준 전압으로부터 임계치보다 적은 입력 전압차인 경우 기준 스위치를 활성화시키고, 기준 전압으로부터 임계치보다 더 큰 입력 전압차인 경우 포지티브 또는 네가티브 스위치 각각중 하나를 항상 활성화시키기 위해 제어 신호를 발생하기 위한 제어 수단을 포함하는 스위치 수단을 구비하는 스위칭 브릿지 증폭기에 있어서, 상기 기준 스위치는 제2로드단자와 기준 전압 단자 사이에서 반대 방향의 전도 형태로 접속된 제어 가능한 다이오드를 구비하며, 각각의 다이오드는 인버팅 및 비인버팅 입력, 상기 연산 증폭기 이득을 제어시키기 위한 출력 및 제어 입력을 갖는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기 출력에 결합된 베이스를 갖는 트랜지스터와, 다른 말로 하면, 연산 증폭기의 인버팅 및 비인버팅 입력 양단에, 다른 말로 하면, 제2로드단자 및 기준 전압 단자 양단에 스위치된 에미터-콜렉터 통로를 구비하며, 상기 제어 수단은 제어 신호를 제어 가능한 다이오드의 연산 증폭기 제어 입력에 공급하기 위한 제어 단을 구비하며, 상기 제어 신호는 보충되어 증폭기 단의 출력 신호에 비례하는 것을 특징으로 하는 스위칭 브릿지 증폭기.
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