KR100431173B1 - Audio differential bus receiver for audio/video interconnection - Google Patents
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Abstract
오디오 버스 수신기는 각 입력 저항(R1, R2)을 통해 각 버스 수신기 입력 단자(1, 2)에 결합된 베이스 전극, 각 전류원(16, 20)에 다이오드 결합된 에미터 전극 및 각 부하 저항(R7, R8)을 통해 기준 전위원에 결합된 콜렉터 전극을 각각 갖는 한 쌍(Q1, Q2)의 바이폴라 트랜지스터를 포함한다. 에미터는 이득 제어 저항(R9)을 통해 서로 결합되며 콜렉터는 차동 증폭기(30)를 통해 출력 단자(28)에 결합된다. 바람직하게 수신기는 예비 전원 공급기 사용을 요구하지 않는 전력 다운 상태 하에서 버스로의 신호 입력을 방지한다. 또한, 높은 공통 모드 제거는 소자의 정확한 매칭을 요구함이 없이 달성되며, 단지, 단일 공급 전압만이 동작에 필요하다.The audio bus receiver has a base electrode coupled to each bus receiver input terminal (1, 2) through each input resistor (R1, R2), an emitter electrode diode coupled to each current source (16, 20) and each load resistor (R7). And a pair of bipolar transistors Q1 and Q2 each having a collector electrode coupled to the reference precursor via R8). The emitters are coupled to each other via a gain control resistor R9 and the collector is coupled to the output terminal 28 through a differential amplifier 30. Preferably the receiver prevents signal input to the bus under power down conditions that do not require the use of a redundant power supply. In addition, high common mode rejection is achieved without requiring accurate matching of the device, only a single supply voltage is required for operation.
Description
본 발명은 오디오/비디오 상호접속 시스템에 관한 것이며, 특히 이러한 시스템에 사용하기 적합한 오디오 차동 버스 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to an audio / video interconnect system, and more particularly to an audio differential bus receiver suitable for use in such a system.
버스 지향의 양방향성 오디오/비디오 상호접속 시스템은 공지되어 있으며 예컨대, 비디오 테이프 레코더, 비디오 디스크 플레이어, 텔레비전 튜너, 비디오 카메라, 비디오 모니터 등과 같은 컴포넌트(component) 오디오/비디오 장치를 상호 접속하는 데 사용되고 있다. 통상적인 시스템에서, 제어, 오디오 및 비디오 신호를 포함하는 공통 버스는 여러 장치 사이에서 "데이지 체인(daisy chain)"되며, 말하자면 버스가 접속된 모든 오디오/비디오 유닛에 의해 "공용될" 수 있도록 3상태(tri-state) 드라이버에 의해 구동된다. 이러한 시스템은 예컨대, 1986년 4월 8일 등록되고, 발명자가 베이어 쥬니어(Beyers, Jr.)이며, 발명의 명칭이 'DISTRIBUTED SWITCHED COMPONENT AUDIO/VIDEO SYSTEM'인 미국 특허 제4,581,645호에 개시되어 있다.Bus oriented bidirectional audio / video interconnect systems are known and are used to interconnect component audio / video devices such as, for example, video tape recorders, video disk players, television tuners, video cameras, video monitors, and the like. In a typical system, a common bus containing control, audio and video signals is "daisy chained" between the various devices, so that the bus can be "common" by all connected audio / video units. It is driven by a tri-state driver. Such a system is disclosed, for example, in US Pat. No. 4,581,645, registered April 8, 1986, the inventor being Bayer Junior, Jr., and entitled "DISTRIBUTED SWITCHED COMPONENT AUDIO / VIDEO SYSTEM".
최근에는, 미국 전자공업협회(EIA)가 텔레비전 장치용 오디오, 비디오 및 제어에 대한 상호접속의 표준을 검토해왔다. 이러한 고려에 의해 제안되는 표준 중 하나는 3상태 평형 라인 드라이버에 의해 동작되는 트위스트 페어 케이블(twisted pair cables)을 사용하는 오디오와 비디오의 상호 접속이다. 장치는 "데이지 체인" 방식으로 버스에 접속되는데, 상기 버스는 처음 및 마지막 장치에서 120 Ohm 부하로 종단되며, 중간 장치는 브리징(bridging) 동작을 위해 접속된 상대적으로 고임피던스 입력을 갖는 중간 장치에 종단된다. 이러한 시스템 중의 일예는 1994년 8월 8일 출원되고, 발명자가 화이트 등이며, 발명의 명칭이 'TRI-STATE VIDEO DIFFERENTIAL DRIVER'인 미국 출원 제08/294,146호에 설명되어 있다.Recently, the American Electronics Industry Association (EIA) has been reviewing the standards for interconnection for audio, video, and control for television devices. One of the standards proposed by this consideration is the interconnection of audio and video using twisted pair cables operated by tri-state balanced line drivers. The device is connected to the bus in a "daisy chain" manner, with the bus terminated with a 120 Ohm load on the first and last devices, and the intermediate device connected to an intermediate device with a relatively high impedance input connected for bridging operation. Terminated. One example of such a system is described in U.S. Application No. 08 / 294,146, filed Aug. 8, 1994, the inventor of White et al., Entitled TRI-STATE VIDEO DIFFERENTIAL DRIVER.
제안된 표준의 오디오 버스 수신기부의 중요한 파라미터는 (i) 2.0 V RMS(± 20%)의 버스 오디오 차동 신호 레벨, (ii) 5.0 V(± 2.0V DC)의 버스 수신기 공통 모드 범위, (iii) (수신기 장치 온 또는 오프에 대하여) 3 K Ohms의 차이를 나타내는 최소 입력 임피던스, DC-20kHz 및 1.5 K Ohms 공통 모드, (iv) 60 dB의 공통 모드 제거비(common mode rejection ratio: CMRR)를 포함한다.Important parameters for the audio bus receiver section of the proposed standard are: (i) bus audio differential signal level of 2.0 V RMS (± 20%), (ii) bus receiver common mode range of 5.0 V (± 2.0 V DC), and (iii) Minimum input impedance (with respect to receiver device on or off), DC-20 kHz and 1.5 K Ohms common mode, and (iv) common mode rejection ratio (CMRR) of 60 dB .
상기 요구 사항을 충족시키기 위해 예비 전원 또는 정밀 감쇠 네트워크를 제공[전력 다운 상태 하에서 바라는 버스 분리(isolation)의 제공]하고, 이득 및 공통 모드 요구 사항을 충족시키고 싱글 엔디드의 차동으로의 변환을 제공하기 위해 궤환 제어된 연산 증폭기를 선택하는 것과 같은 종래의 기술의 사용이 고려될 수 있다. 그러나 이러한 종래의 기술의 결합은 VCR 수상기 또는 텔레비전 수상기와 같은 대량 생산된 소비자 상품에 사용하기에는 과도한 비용이 들며 전체적으로 복잡하게하는 전체적인 수신기 설계를 초래할 수 있다.To provide redundant power or precision attenuation networks (to provide desired bus isolation under power down conditions) to meet these requirements, to meet gain and common mode requirements, and to provide single-ended conversion to differential Use of conventional techniques, such as selecting a feedback controlled op amp, may be considered. However, the combination of these conventional techniques can result in an overall receiver design that is overly expensive and complex to use in mass produced consumer products such as VCR receivers or television receivers.
예비 전원, 정밀 감쇠 네트워크 또는 궤환 제어된 연산 증폭기의 사용을 요구하지 않는 단순화된 버스 수신기가 필요하게 되었다. 본 발명은 상기 요구 사항을 충족하도록 설계된다.There is a need for a simplified bus receiver that does not require the use of redundant power supplies, precision attenuation networks or feedback controlled op amps. The present invention is designed to meet the above requirements.
싱글 엔디드 오디오 버스 수신기 장치와 구별되는 본 발명의 실시예는 각각 저항을 통하여 각각의 버스 수신기 입력 단자에 결합되는 베이스를 갖고, 각각 전류원에 다이오드 결합된 에미터를 가지며, 각각 부하 저항을 통하여 기준 전위원에 결합된 콜렉터를 갖는 바이폴러 트랜지스터 쌍을 구비한다. 에미터는 이득 제어 저항을 통하여 서로 결합되고 콜렉터는 차동 증폭기를 통하여 출력 단자에 결합된다.Embodiments of the invention, which are distinguished from single-ended audio bus receiver devices, each have a base coupled to each bus receiver input terminal via a resistor, each having an emitter coupled to a current source, each having a reference voltage through a load resistor. It has a bipolar transistor pair having a collector coupled to a member. The emitters are coupled to each other via a gain control resistor and the collectors are coupled to the output terminals through differential amplifiers.
도 1은 본 발명을 구현한 차동 오디오 버스 수신기를 상세히 나타낸 도면.1 illustrates in detail a differential audio bus receiver embodying the present invention.
도 2는 도 1의 차동 오디오 버스 수신기의 변형을 나타낸 도면.2 shows a variant of the differential audio bus receiver of FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1,2: 입력 단자1,2: input terminal
16,20: 전류원16,20: current source
28: 출력 단자28: output terminal
200: 전류 미러 증폭기200: current mirror amplifier
30: 차동 증폭기30: differential amplifier
본 발명의 전술한 특징 및 부가적인 특징은 첨부된 도면에 나타나며, 동일한소자는 동일한 참조 부호에 의해 지시된다.The foregoing and additional features of the invention are set forth in the accompanying drawings, in which like elements are designated by like reference numerals.
도 1의 버스 수신기는 제 1 및 제 2 PNP 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함한다. 제 1 및 제 2 입력 저항(R1, R2)은 제 1 및 제 2 신호 입력 단자(1,2)와 제 1 및 제 2 PNP 트랜지스터의 베이스 전극 사이에 각각 접속된다. 제 1 및 제 2 정전류원(점선으로 둘러싸인 부분 16 및 20)은 각각의 제 1 및 제 2 PN 다이오드(CR1, CR2)를 통해 제 1 및 제 2 PNP 트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터 전극에 각각 결합된 각 출력(18, 22)을 갖도록 제공된다. 제 1 및 제 2 콜렉터 부하 저항(R7, R8)은 제 1 및 제 2 PNP 트랜지스터(Q1, Q2)의 각 콜렉터 전극과 도시된 것과 같이 접지 접속된 기준 전위 전원(14) 사이에 결합된다. 에미터 부하 저항(R9)은 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터 전극 사이에 결합된다.The bus receiver of FIG. 1 includes first and second PNP transistors Q1 and Q2. The first and second input resistors R1 and R2 are connected between the first and second signal input terminals 1 and 2 and the base electrodes of the first and second PNP transistors, respectively. The first and second constant current sources (parts 16 and 20 surrounded by dotted lines) are connected to emitter electrodes of the first and second PNP transistors Q1 and Q2 through respective first and second PN diodes CR1 and CR2. It is provided to have each output 18, 22 coupled respectively. The first and second collector load resistors R7 and R8 are coupled between each collector electrode of the first and second PNP transistors Q1 and Q2 and a reference potential power supply 14 connected to ground as shown. Emitter load resistor R9 is coupled between emitter electrodes of first and second transistors Q1 and Q2.
차동 증폭기(점선으로 둘러싸인 부분 30)는 차동 증폭기 출력 단자(28)에 싱글 엔디드 출력 신호를 제공하기 위해 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q1, Q2)의 각각의 콜렉터 전극에 접속된 제 1 및 제 2 입력(각각 24, 26)을 갖도록 제공된다.Differential amplifiers (dotted section 30) are first and second connected to respective collector electrodes of the first and second transistors Q1 and Q2 to provide a single ended output signal to the differential amplifier output terminal 28. It is provided to have inputs (24, 26 respectively).
상대적으로 낮은 입력 오프셋 전압을 갖는 형태의 차동 증폭기에 대해, 입력 트랜지스터(Q1, Q2)의 콜렉터 부하 저항(R7, R8)의 값은 실질적으로 동일하도록 그리고 입력 트랜지스터(Q1, Q2)의 콜렉터 부하 경로에 어떠한 오프셋 전압도 유도될 필요 없도록 선택된다.For a differential amplifier of the type having a relatively low input offset voltage, the collector load resistors R7 and R8 of the input transistors Q1 and Q2 are substantially the same and the collector load path of the input transistors Q1 and Q2. It is chosen so that no offset voltage needs to be derived.
증폭기(30)와 같은 사용을 위해 도시한 특정 차동 증폭기는 단일 바이폴라 트랜지스터(Q7)를 포함하며, 입력 전압 오프셋을 요구한다. DC 오프셋은 입력 트랜지스터(Q1)의 부하 저항(R7)과 직렬 접속된 2개의 PN 다이오드(CR3, CR4)의 접속에의해 제공된다. 저항(R7)은 또한 콜렉터 부하 저항(R8)보다 약간 적은 저항값을 제공하도록 선택된다. 이러한 조절은 차동에서 싱글 엔디드(즉, 차동이 없는)로의 변환을 제공하기 위한 단일 NPN 트랜지스터를 활용하는 차동 증폭기(30)의 입력 오프셋을 보상한다.Certain differential amplifiers shown for use, such as amplifier 30, include a single bipolar transistor Q7 and require an input voltage offset. The DC offset is provided by the connection of two PN diodes CR3 and CR4 connected in series with the load resistor R7 of the input transistor Q1. Resistor R7 is also selected to provide a slightly less resistance value than collector load resistor R8. This adjustment compensates for the input offset of the differential amplifier 30 utilizing a single NPN transistor to provide differential to single ended (ie no differential) conversion.
상세하게는, 차동 증폭기(30)는 어떤 전체 궤환 경로도 포함하지 않기 때문에 무조건적인 안정성을 보장한다는 것에 주목해야 한다. 전술한 바와 같이, 차동/싱글 엔디드 컨버터로서 단일 트랜지스터(예컨대, Q7)를 사용하기 위해 DC 오프셋은 입력단의 콜렉터 부하에 부가된다. 본 발명의 상기 실시예에서, DC 오프셋은 Q1 콜렉터 부하에 직렬 접속된 다이오드(CR3, CR4)에 의해 제공된다. 따라서, 증폭기(30)의 입력 트랜지스터(Q7)의 베이스는 [더 큰 양(+)의 비활동 부하 전압을 갖는] 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 접속되며, 에미터는 입력 트랜지스터(Q2)의 콜렉터(더 적은 양(+)의 비활동 부하 전압을 갖는)에 접속된다.In particular, it should be noted that the differential amplifier 30 ensures unconditional stability because it does not include any full feedback path. As mentioned above, to use a single transistor (eg Q7) as a differential / single-ended converter, a DC offset is added to the collector load at the input. In this embodiment of the invention, the DC offset is provided by diodes CR3 and CR4 connected in series with the Q1 collector load. Thus, the base of the input transistor Q7 of the amplifier 30 is connected to the collector of transistor Q1 (with a larger positive inactive load voltage), and the emitter is connected to the collector of input transistor Q2 ( Less positive load voltage).
차동 증폭기(30)의 나머지 소자는 차동 증폭기 입력 트랜지스터(Q7)의 콜렉터 전극을 에미터 폴로워 출력단의 입력에 결합시키기 위해 에미터 폴로워 출력단[PNP 트랜지스터(Q9)] 및 베이스 공통 증폭기단[PNP 트랜지스터(Q8)]을 포함한다.The remaining elements of the differential amplifier 30 are coupled to the emitter follower output stage [PNP transistor Q9] and the base common amplifier stage [PNP] to couple the collector electrode of the differential amplifier input transistor Q7 to the input of the emitter follower output stage. Transistor Q8].
베이스 공통단은 PNP 트랜지스터(Q8)를 포함하며, 이 트랜지스터의 베이스 전극은 공급 단자(12)와 접지 사이에 결합된 저항(R12, R13)을 포함하는 분압기에 의해 제공되는 양의 기준 전압원에 접속된다. 상기 기준 전압은 2개의 저항(R12, R13)의 공통 접합에서 저항 접합과 공급 단자 사이에 결합된 커패시터(C1)에 의해필터링되고 평활화되고, 트랜지스터(Q8)의 베이스에 인가된다. 베이트 공통 접속 트랜지스터(Q8)의 에미터는 차동 증폭기 입력 트랜지스터(Q7)의 콜렉터에 접속되어[베이스 공통단의 입력과 공급 단자(12) 사이에 접속된] 저항(R10)에 의해 공급되고 있는 2 개의 트랜지스터에 대한 동작 전류를 사용하여 일정한 값에서 입력 트랜지스터의 콜렉터 전압을 조절한다. 따라서 베이스 공통단(Q2)에 의해 조절되고 있는 트랜지스터(Q7)의 콜렉터 전압은 베이스 공통단(Q8)의 베이스 에미터 전압 강하보다 작은 전위 분배기의 출력과 같다.The base common stage comprises a PNP transistor Q8, whose base electrode is connected to a positive reference voltage source provided by a voltage divider comprising resistors R12 and R13 coupled between supply terminal 12 and ground. do. The reference voltage is filtered and smoothed by a capacitor C1 coupled between the resistor junction and the supply terminal at a common junction of the two resistors R12 and R13 and applied to the base of the transistor Q8. The emitter of the bait common connection transistor Q8 is connected to the collector of the differential amplifier input transistor Q7 and supplied by the resistor R10 (connected between the input of the base common stage and the supply terminal 12). The operating current for the transistor is used to regulate the collector voltage of the input transistor at a constant value. Thus, the collector voltage of transistor Q7 being regulated by base common stage Q2 is equal to the output of the potential divider smaller than the base emitter voltage drop of base common stage Q8.
베이스 공통단 출력 전압은 Q8 의 콜렉터와 접지 사이에 결합된 부하 저항(R14) 양단에 나타난다. 베이스 공통단 부하 저항(R14)과 병렬인 커패시터(C2)는 저역 통과 필터로서 기능하며, 도시된 소자값에 대해 약 1 ㎲의 시상수를 가지므로 약 160 kHz에 응답하는 고주파수를 제한한다. 상기 주파수는 오디오 대역보다 높지만 오디오 채널로의 고주파수 비디오 누화 및 잡음을 감소시킬 만큼 충분히 낮다.The base common stage output voltage appears across the load resistor (R14) coupled between the collector of Q8 and ground. Capacitor C2 in parallel with the base common stage load resistor R14 functions as a low pass filter and has a time constant of about 1 kHz for the device value shown, thus limiting the high frequency response at about 160 kHz. The frequency is higher than the audio band but low enough to reduce high frequency video crosstalk and noise into the audio channel.
차동 입력 스테이지(Q1, Q2) 및 차동 증폭기(30)에 대한 종합 이득은 차동 입력단의 에미터 부하 저항(R9)의 값 및 차동 출력단의 콜렉터 부하 저항(R14)의 값에 의해 결정된다. 네트(net) 이득은 근사적으로 R14/R9의 비와 동일하다.The overall gain for the differential input stages Q1 and Q2 and the differential amplifier 30 is determined by the value of the emitter load resistor R9 of the differential input stage and the collector load resistor R14 of the differential output stage. The net gain is approximately equal to the ratio of R14 / R9.
양의 공급 레일로부터의 트랜지스터(Q7)의 콜렉터 전류를 "반영" 또는 "반사"하는 일반적으로 "전류 미러 증폭기"라 불려지는 것의 기능을 수행함에 따라 본 발명에 사용하는 바와 같은 베이스 공통단(Q8, R10와 베이스 바이어스 네트워크 R11-R13 및 C1)을 고려할 수 있다. 다시 말해, 상기 특정 응용에서 전류 미러 증폭기는 도시된 베이스 공통 증폭기단에 대해 적절한 대안이다. 도 2에 도시된 바와 같이 바란다면 트랜지스터(Q8) 및 관련 베이스 바이어스 네트워크를 제거하고 트랜지스터(Q7)의 콜렉터에 "미러" 입력을 접속하고 부하 저항(R14)에 미러 출력을 접속시킴으로써 베이스 공통단(Q8)을 전류 미러 증폭기(200)로 대치할 수 있다.Base common stage Q8 as used in the present invention as it performs the function of what is commonly referred to as a "current mirror amplifier" to "reflect" or "reflect" the collector current of transistor Q7 from the positive supply rail. , R10 and base bias networks R11-R13 and C1) may be considered. In other words, the current mirror amplifier in this particular application is a suitable alternative to the illustrated base common amplifier stage. As shown in Fig. 2, the base common stage (by removing the transistor Q8 and its associated base bias network, connecting the " mirror " input to the collector of transistor Q7 and the mirror output to the load resistor R14). Q8) may be replaced by the current mirror amplifier 200.
도 2에서 전류 미러 증폭기(200)(점선으로 둘러싸인 부분)는 다이오드(CR5)및 PNP 트랜지스터(Q10)를 포함한다. 상기 다이오드의 애노드는 공급 단자(12)에 접속되며, 캐소드는 트랜지스터(Q7)의 콜렉터 및 트랜지스터(Q10)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(Q10)의 에미터 및 콜렉터는 각각 공급 단자(12) 및 부하 저항(R14)에 접속된다. 동작에 있어서, 다이오드(CR5)는 트랜지스터(Q7)로부터 전류 미러 입력에 공급되는 콜렉터 전류에 비례하는 콜렉터 출력 전류를 부하 저항(R14)에 공급하기 위해 트랜지스터(Q10)를 바이어스한다. 이러한 변경을 제외하고는, 전체 동작은 베이스 공통단에 대해 전술한 바와 같다.In FIG. 2, the current mirror amplifier 200 (the portion enclosed by the dotted lines) includes a diode CR5 and a PNP transistor Q10. The anode of the diode is connected to the supply terminal 12 and the cathode is connected to the collector of transistor Q7 and the base of transistor Q10. The emitter and collector of transistor Q10 are connected to supply terminal 12 and load resistor R14, respectively. In operation, diode CR5 biases transistor Q10 to supply a collector output current to load resistor R14 that is proportional to the collector current supplied from transistor Q7 to the current mirror input. Except for this change, the overall operation is as described above for the base common stage.
차동 증폭기(30)의 에미터 폴로워 출력단을 고려함에 있어서, 상기 단은 베이스 공통단(Q8의 콜렉터)의 출력에 베이스가 결합되고, 기준 전위원(14)(즉, 접지)에 콜렉터가 결합되고 에미터 부하 저항(R15)을 통해 에미터가 공급 단자(12)에 결합되며 차동 증폭기 출력 단자(28)에 결합된 PNP 트랜지스터(Q9)를 포함한다.In considering the emitter follower output stage of the differential amplifier 30, the stage is coupled to the base of the output of the base common stage (collector of Q8) and to the collector of reference reference 14 (i.e., ground). And an emitter coupled to supply terminal 12 through emitter load resistor R15 and a PNP transistor Q9 coupled to differential amplifier output terminal 28.
전류원(16)은 조절기 출력 단자(18)에서의 전압 변위에 근본적으로 독립적인 정확한 조절을 달성하기 위해 2개의 PNP 트랜지스터(Q3, Q5)를 사용하는 정전류원이다. 특히, 전류원(16)에서, 공급 단자(12)는 트랜지스터(Q5)의 에미터에 직접 결합되고 저항(R3)을 통해 트랜지스터(Q5)의 베이스와 트랜지스터(Q3)의 에미터에 결합된다. 트랜지스터(Q3)의 베이스 및 트랜지스터(Q5)의 콜렉터는 모두 저항(R5)을 통해 접지(14)에 결합되며, 트랜지스터(Q3)의 콜렉터에 나타나는 출력 전류는 출력 단자(18)에 공급된다. 출력 전류는 저항(R3)의 값에 의해 분배된 트랜지스터(Q5)의 Vbe와 대략 동일하며, 도시된 예시적인 값에 대해 약 1 mA이다. 저항(R5)은 트랜지스터(Q5)의 콜렉터 전류를 샘플링하며, R3를 통하는 전류가 1 mA의 공칭값에 대하여 증가하면 트랜지스터(Q3)를 턴오프하는 트랜지스터(Q3)에 대한 궤환 전압을 생성한다. 역으로, 만일 R3를 통하는 전류가 공칭값 이하로 감소하면 저항(R5) 양단의 감소된 전압은 더 많은 전류를 도통시키기 위해 트랜지스터(93)를 구동시킴으로써 단자(18)에 전달되는 출력 전류를 변화시키는 어떠한 경향도 막는다. 전류원(20)은 전류원(16)과 동일[저항(R4, R6)과 트랜지스터(Q6, Q4)는 대응 소자(R3, R5, Q5, Q3)로서 접속된다]하기 때문에 설명을 반복하지 않는다.Current source 16 is a constant current source that uses two PNP transistors Q3 and Q5 to achieve accurate regulation that is essentially independent of voltage displacement at regulator output terminal 18. In particular, in current source 16, supply terminal 12 is directly coupled to the emitter of transistor Q5 and, via resistor R3, to the base of transistor Q5 and the emitter of transistor Q3. The base of transistor Q3 and the collector of transistor Q5 are both coupled to ground 14 via resistor R5, and the output current appearing at the collector of transistor Q3 is supplied to output terminal 18. The output current is approximately equal to Vbe of transistor Q5 divided by the value of resistor R3 and is about 1 mA for the exemplary value shown. Resistor R5 samples the collector current of transistor Q5, and generates a feedback voltage for transistor Q3 that turns off transistor Q3 when the current through R3 increases for a nominal value of 1 mA. Conversely, if the current through R3 decreases below its nominal value, the reduced voltage across resistor R5 changes the output current delivered to terminal 18 by driving transistor 93 to conduct more current. Prevent any tendency to Since the current source 20 is the same as the current source 16 (the resistors R4 and R6 and the transistors Q6 and Q4 are connected as the corresponding elements R3, R5, Q5 and Q3), the description is not repeated.
동작에 있어서, 도 1 및 도 2의 차동 버스 수신기는 공급 전압이 Q1과 Q2의 콜렉터/베이스 접합 및 다이오드 CR1과 CR2의 동작의 특성으로 인해 턴오프 되면(즉, 단자(12) 전압이 0으로 감소되면) 입력(1, 2)과 접속된 버스로부터 "오프 상태" 분리를 달성한다. 접지 또는 낮은 전위에서 "+V" 및 입력(1, 2)에서 양의 공통 모드 전압인 경우, 다이오드(CR1, CR2)는 역바이어스되고 도통하지 않음으로써 접지로부터 버스를 분리한다. Q1 및 Q2에 에미터 전류가 없고 공통 모드 전압이 음이 아니면 Q1 및 Q2의 베이스와 콜렉터 모두는 도통하지 않는다. 따라서 전력 오프 상태 하에서 입력 신호의 어떠한 입력(loading)도 없다. 전력 온에 대하여, 입력 임피던스는 대략 트랜지스터(Q1, Q2)의 베타의 R9 배수이며 매우 높은 값이다. 입력저항(R1, R2)는 R9와 베타의 곱보다 매우 작기 때문에 실제 입력 임피던스에 매우 적게 기여하지만 증폭기 입력을 위해 보호 수단을 제공한다.In operation, the differential bus receiver of FIGS. 1 and 2 is turned off (ie, terminal 12 voltage is zero) when the supply voltage is turned off due to the nature of the collector / base junction of Q1 and Q2 and the operation of diodes CR1 and CR2. When decremented, " off state " isolation from the bus connected to inputs 1 and 2 is achieved. In the case of "+ V" at ground or low potential and a positive common mode voltage at inputs 1 and 2, diodes CR1 and CR2 are reverse biased and do not conduct, separating the bus from ground. If Q1 and Q2 have no emitter current and the common-mode voltage is negative, neither the base nor the collector of Q1 and Q2 will conduct. Thus there is no loading of the input signal under the power off state. For power on, the input impedance is approximately R9 multiple of beta of transistors Q1 and Q2 and is a very high value. Since the input resistors (R1, R2) are much smaller than the product of R9 and beta, they contribute very little to the actual input impedance, but provide protection for the amplifier input.
만일 공통 모드 전압의 최대 진폭이 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스 대 에미터의 브레이크다운 전압보다 낮으면 다이오드(CR1, CR2)는 요구되지 않으며 제거될 수 있고 상기 다이오드의 동작은 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스/에미터 접합에 의해 동일하게 실행된다. 또한 입력 단자(1, 2) 양단에 걸리는 최대 차동 전압이 Q1 및 Q2의 베이스 대 에미터 브레이크다운 전압보다 크면 저항(R9)은 다이오드(CR1, CR2)의 도시된 캐소드 대신 애노드로 이동되어야 한다. 그러나 저항(R9) 대 캐소드의 접합의 최대 회로 선형성을 위해 트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터가 바람직하다.If the maximum amplitude of the common mode voltage is lower than the breakdown voltage of the base-to-emitter of transistors Q1 and Q2, diodes CR1 and CR2 are not required and can be eliminated and the operation of the diodes be transistors Q1 and Q2 The same is done by base / emitter bonding. Also, if the maximum differential voltage across input terminals 1 and 2 is greater than the base to emitter breakdown voltages of Q1 and Q2, resistor R9 should be moved to the anode instead of the shown cathodes of diodes CR1 and CR2. However, emitters of transistors Q1 and Q2 are preferred for maximum circuit linearity of the junction of resistor R9 to cathode.
트랜지스터(Q1, Q2)의 콜렉터 부하 임피던스(R7,CR3,CR4 및 R8)값과 증폭기(30)의 특성에 대한 특정한 고려 사항은 회로의 공통 모드 영역을 유지하기 위해 최소의 전압이 접지에 대해 저항(R7, R8) 양단에 생성되도록 한 것이다. 대안으로서, 이러한 것은 음의 전원이 이용된다면 콜렉터의 부하가 음의 전원으로 되돌아올 수 있고 종래 연산 증폭기가 차동 증폭기(30)로 사용될 수 있기 때문에 필요하지 않다. 그러나 전술한 바와 같이, 텔레비전 수상기 또는 VCR 수상기와 같은 대량 생상되는 소비자 상품에 대해, 단일 공급(single-supply) 동작이 분할 공급(split-supply) 동작보다 바람직하다.Specific considerations for the values of the collector load impedances R7, CR3, CR4 and R8 of the transistors Q1 and Q2 and the characteristics of the amplifier 30 ensure that the minimum voltage is resisted to ground to maintain the common mode region of the circuit. It is intended to be produced at both ends of (R7, R8). As an alternative, this is not necessary since a collector load can be returned to a negative supply if a negative supply is used and a conventional operational amplifier can be used as the differential amplifier 30. However, as mentioned above, for mass-produced consumer goods such as television receivers or VCR receivers, a single-supply operation is preferred over a split-supply operation.
DC 오프셋하는 다이오드(CR3, CR4)의 효과를 고려하면, 트랜지스터(Q1, Q2)의 콜렉터 부하에 대한 차동 전류 이득은 Q1 부하(즉, CR3, CR4 및 R7)의 네트 저항적 임피던스를 Q2 부하(저항 R8)의 값과 실질적으로 동일하게 선택함으로써 실질적으로 동일하게 만들 수 있다. 다이오드(CR3, CR4)는 차동 증폭기 트랜지스터(Q7)를 적절하게 DC 바이어스(오프셋)하기 위해 포함된다. 상기 다이오드 중 하나는 트랜지스터(Q7)의 Vbe를 대략 상쇄하도록 동작한다. 다른 다이오드는 저항(R7) 양단의 DC 전압에 더해지는 자신의 전위가 트랜지스터(Q7)의 에미터에서 전압을 설정하도록 하기 위해 DC "배터리"로서 동작하여 트랜지스터(97)를 바이어스 상태로 만든다. DC 배터리로서 동작하는 다이오드의 상기 사용은 양의 전원(12)으로부터 트랜지스터(Q7)의 베이스로의 바이어스 저항을 사용하는 것보다 바람직한데, 이는 전체 버스 수신기의 전원 제거율을 감소시키는 경향이 있는 출력상의 전원 관련 의존도를 유도하지 않기 때문이다. 비록 다이오드에 대해 상쇄되지 않은 Vbe에 기인하여 DC 출력에서의 약간의 쉬프트가 동작 온도 범위내에서 초래될지라도 이는 상기 출력이 오디오 버스 수신기 응용에서 AC 결합될 것이기 때문에 중요하지 않다.Considering the effect of DC offset diodes CR3 and CR4, the differential current gain for the collector loads of transistors Q1 and Q2 is determined by the net resistive impedance of Q1 loads (i.e., CR3, CR4 and R7). It can be made substantially the same by selecting substantially the same as the value of the resistor R8). Diodes CR3 and CR4 are included to properly DC bias (offset) the differential amplifier transistor Q7. One of the diodes operates to approximately cancel Vbe of transistor Q7. The other diode acts as a DC " battery " to bias transistor 97 so that its potential added to the DC voltage across resistor R7 sets the voltage at the emitter of transistor Q7. This use of a diode operating as a DC battery is preferable to using a bias resistor from the positive power supply 12 to the base of the transistor Q7, which is on the output which tends to reduce the power removal rate of the entire bus receiver. This is because it does not induce power related dependencies. Although a slight shift in the DC output is caused within the operating temperature range due to Vbe not canceled for the diode, this is not important because the output will be AC coupled in an audio bus receiver application.
전술한 바와 같이 베이스 공통 증폭기 트랜지스터(Q8)는 입력 트랜지스터(Q7)의 콜렉터로부터의 신호 전류를 부하 저항(R14)을 통해 접지로 반사시키기 위해 "전류 미러 증폭기"로서 기능한다. 설명한 바와 같이, 대안은 전류 미러 증폭기를 사용하는 것이다. 두 경우 모두에 있어, 차동 증폭기의 제 2 단의 목적은 접지에 관련된 부하 저항(R14)[및 커패시터(C2)] 양단에 전압이 발생하도록 하는 것이다. 이는 출력에 대한 전원 전압 의존성을 피하는 데 바람직하고, 그러므로 양호한 전원 차단을 유지한다. 트랜지스터(Q8)의 콜렉터에서의 AC 전압 이득은 대략 저항의 비(R14/R9)와 동일하다. 커패시터(C2)는 버스 상에서 픽업될 수 있는 소량의 RF 및 비디오에 대해 후속 회로의 민감도(susceptibility)를 감소시키기 위해 어느 정도의 저역 통과 기능을 의도적으로 생성하도록 제공된다.As described above, the base common amplifier transistor Q8 functions as a "current mirror amplifier" to reflect the signal current from the collector of the input transistor Q7 to ground through the load resistor R14. As explained, the alternative is to use a current mirror amplifier. In both cases, the purpose of the second stage of the differential amplifier is to cause a voltage across the load resistor R14 (and capacitor C2) related to ground. This is desirable to avoid supply voltage dependence on the output and thus maintain good power down. The AC voltage gain at the collector of transistor Q8 is approximately equal to the ratio of resistances R14 / R9. Capacitor C2 is provided to intentionally create some low pass function to reduce the susceptibility of subsequent circuits to small amounts of RF and video that may be picked up on the bus.
트랜지스터(Q9)는 상대적으로 낮은 출력 임피던스를 제공하는데만 요구된다. 저항(R14) 및 커패시터(C2)에 의한 설정으로 이득이나 응답에 영향을 미치지 않도록 만일 부하 임피던스가 상대적으로 높다면 트랜지스터(Q9) 및 저항(R9)은 제거될 수 있으며 상기 출력은 저항(R14) 양단에서 얻어질 수 있다. 신호 전류로서 트랜지스터(Q8; 도 1) 또는 트랜지스터(Q10; 도 2)의 출력을 취하는 것이 바람직하고, 특정 응용에서 내부 접지 전위 문제를 감소시킬 목적으로 R14 및 C2를 떨어뜨려 배치시킴으로써 저항(R14) 및 커패시터(C2) 양단의 출력 전압을 원격적으로 감지하는 몇 개의 응용이 있을 수 있다는 것에 또한 주목해야 한다.Transistor Q9 is only needed to provide a relatively low output impedance. Transistor Q9 and resistor R9 can be removed if the load impedance is relatively high so that the setting by resistor R14 and capacitor C2 does not affect gain or response, and the output is resistor R14. Can be obtained at both ends. It is desirable to take the output of transistor Q8 (FIG. 1) or transistor Q10 (FIG. 2) as the signal current, and resistor R14 by dropping R14 and C2 for the purpose of reducing the internal ground potential problem in certain applications. It should also be noted that there may be several applications for remotely sensing the output voltage across capacitor C2.
오디오 버스 수신기부의 표준을 충족시키기 위해 예비 전원 또는 정밀 감쇠 네트워크를 제공[전력 다운 상태 하에서 바라는 버스 분리(isolation)의 제공]하는 것 및 이득 및 공통 모드 요구 사항을 충족시키고 싱글 엔디드의 차동으로의 변환을 제공하기 위해 궤환 제어된 연산 증폭기를 선택하는 것과 같은 종래의 기술의 사용이 고려될 수 있다. 그러나 전체적인 수신기 설계를 초래하는 이러한 종래 기술의 결합은 VCR 수신기 또는 텔레비전 수신기와 같은 대량 생산되는 소비자 상품에 사용하기에는 과도한 비용이 들며 전체적으로 복잡하게 할 수 있다.Provide a redundant power supply or precision attenuation network (provide the desired bus isolation under power down conditions) to meet the standard of the audio bus receiver section, and to meet gain and common mode requirements and to convert single-ended to differential The use of conventional techniques, such as selecting a feedback controlled operational amplifier to provide for this may be considered. However, this combination of prior art, which results in an overall receiver design, is excessively expensive and complex to use for mass-produced consumer products such as VCR receivers or television receivers.
따라서 본 발명은 상기 표준을 충족시키면서 예비 전원, 정밀 감쇠 네트워크 또는 궤환 제어된 연산 증폭기의 사용을 요구하지 않는 단순화된 버스 수신기를 제공한다.The present invention thus provides a simplified bus receiver that meets the above standards and does not require the use of redundant power supplies, precision attenuation networks or feedback controlled operational amplifiers.
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