KR100528658B1

KR100528658B1 - 하이브리드 증폭기

Info

Publication number: KR100528658B1
Application number: KR10-1999-0005364A
Authority: KR
Inventors: 크라우쓰네르로트하르
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2005-11-16
Also published as: CN1231543A; JP4413302B2; US6507651B1; EP0938191A3; JPH11331027A; KR19990072716A; EP0938191A2; CN1119859C; DE19807074A1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 단방향 전송 채널(4)과 하나 이상의 단방향 수신 채널(5)을 구비하는 통신 디바이스(3)를 하나 이상의 차동 증폭기(Q1, Q2)를 구비하는 양방향 통신 디바이스에 연결(coupling)하기 위한 회로 장치(1)에 관한 것이다. 가장 간단한 가능한 수단을 갖는 그런 회로 장치(1)로 결합의 특성을 최적화시키기 위해서, 차동 증폭기(Q1, Q2)의 제어 입력(C, D)을 전송 채널(4)의 출력에 연결하고, 차동 증폭기의 출력(A, B)을 양방향 통신 디바이스에 연결하고, 또한 차동 증폭기(Q1, Q2)의 부궤환 경로를 수신 채널(5)의 입력(E)에 연결하는 것이 제안되고 있다. 차동 증폭기의 부궤환 경로는 양방향 통신 디바이스에 연결될 때 회로 배열(1)을 위한 DC 전압/DC 전류 특성(6)을 조정하기 위한 정합 임피던스(R4,R5,C2)를 포함한다.

Description

하이브리드 증폭기{Hybrid Amplifier}

본 발명은 하나 이상의 단방향 전송 채널과 하나 이상의 단방향 수신 채널을 구비하는 통신 디바이스를 하나 이상의 차동 증폭기를 구비하는 양방향 통신 디바이스에 연결하기 위한 회로 장치(arrangement)에 관한 것이다.

그런 회로 장치는, 특히 개별적인 단방향의 전송 채널과 수신 채널{예를 들면, 4선 링크(four-wire link)}을 구비하고 분리된 전송 및 수신 채널의 적절한 증폭 기능을 동시에 제공하는 통신 디바이스 내에서, 전송 중인 양방향 통신 디바이스{예를 들면 2선 링크(two-wire link)}를 전송 채널과 수신 채널 양쪽으로 분할하기 위한 하이브리드 회로를 제공한다. 하이브리드 회로는 전송 경로가 통신 네트워크 내에 분할되어야만 하는 임의의 위치에 포함될 수 있다. 예를 들면, 전화기 네트워크의 통신 가능 영역(coverage area) 내에서 2선 링크는 특히 비용 절감을 위해 사용되며, 두 방향은 한 쌍의 라인에 걸쳐 이어진다. 양방향의 중계선 상의 신호를 증폭하기 위하여, 각 방향을 위한 한 쌍의 라인과 각각의 증폭기를 갖는 4선 링크(four-wire link)는 분할되어야 한다. 또한 가입자 단말기가 로컬 네트워크에 연결되어야 할 때, 본 디바이스 내부의 전송 및 수신(마이크로폰과 스피커) 방향은 분리되어야 한다.

본 발명의 목적은 가장 간단한 가능한 수단으로 연결 특성을 최적화시키는, 서문에서 정의된 형태의 회로 장치를 제공하는데에 있다.

차동 증폭기의 제어 입력이 전송 채널의 출력에 연결되고, 차동 증폭기의 출력이 양방향 통신 디바이스에 연결되며, 또한 차동 증폭기의 부궤환 경로가 수신 채널의 입력에 연결되고, 양방향 통신 디바이스에 연결될 때 회로 장치를 위한 DC 전압/DC 전류 특성을 조정하기 위한 정합 임피던스가 그 부궤환 경로 상에 제공되는 점으로 상기 목적은 달성된다.

본 발명의 특히 유리한 실시예를 도시하는 바람직한 실시예는 특허 청구 범위와 상세하게 설명된 실시예를 통하여 도출될 수 있다.

본 발명의 이러한 양상과 다른 양상은 이하 기술되는 실시예를 참조로 하여 명료하게 밝혀질 것이다.

도 1은 하이브리드 증폭기(1)를 위한 회로 장치를 도시한다. 하이브리드 증폭기(1)는 단자(A 및 B)로 2선 라인(two-wire line)(예를 들면, 로컬 네트워크)에 연결된다. 2선 라인은 다른 저항과 직렬 연결되는 옴 저항과 커패시턴스의 병렬 회로로 설명될 수 있는 부하 임피던스(Z_L)로 도시된다. 로컬 네트워크는 DC 전압원을 갖는 전원(2)으로 전력을 공급받는데, 그 결과 지점(A 및 B)에서 전압(U_L)이 나타나고 전류(I_L)가 흐른다. 하이브리드 증폭기(1)의 4선 측(four-wire side) 상의 입력{연결부(C 및 D)}은 통신 디바이스(3)(예를 들면, 전화기 단말기에서 베이스 밴드 회로)의 전송 채널(4)에 연결된다. 출력(E 및 F)은 베이스 밴드 회로(3)의 수신 채널(5)에 연결된다.

하이브리드 증폭기(1)는 입력(C 및 D) 상의 상보 전송 신호를 증폭하는 차동 증폭기를 포함한다. 그 입력(C)은 차단 커패시터(C1)와 바이어스 저항(R3)을 경유하여 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 연결된다. 베이스 단자는 부궤환 저항(R1)을 경유하여 지점(A)에서 2선 라인에 연결되는 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자에 더 연결된다. 그 베이스 단자는 동작점 저항(R2)을 통해 트랜지스터(Q1)의 에미터 단자에 추가로 연결된다. 따라서, 입력(D) 상의 상보 전송 신호는 차단 커패시터(C3)와 바이어스 저항(R8)을 경유하여 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 인가된다. 그 베이스 단자는 부궤환 저항(R7)을 경유하여 콜렉터 단자에 연결되고 동작점 저항(R6)을 경유하여 에미터 단자에 연결된다. 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자는 접지에 연결되는 단자(B)에서 2선 라인에 연결된다. 트랜지스터(Q1)의 에미터 단자는 정합 임피던스를 경유하여 트랜지스터(Q2)의 에미터 단자에 연결된다. 정합 임피던스는 저항(R5)과 커패시터(C2)로 구성된 병렬 회로와 직렬로 연결되는 저항(R4)을 포함하는 회로로 형성된다.

트랜지스터(Q1)의 에미터 단자는 출력(E)을 구성하고 베이스 밴드 회로(3)의 수신 채널(5)의 입력에 연결된다. 수신 채널(5)의 제 2입력은 저항(R9)을 경유하여 접지에 연결된 출력(F)에 연결된다. 출력(F)은 저항(R10)을 경유하여 입력(C)에 더 연결되고, 저항(R11)을 경유하여 입력(D)에 연결된다. 정확한 크기 조정(dimensioning)으로, 수신 채널(5)을 위한 전송 채널(4)의 DC 클럭 신호는 억압(suppressed)될 수 있다. 이러한 억압은 단자(E)에서 접지에 대한 전송 신호의 감쇠 뿐아니라, 하이브리드 증폭기(1)의 양호한 측음 감소(sidetone reduction)를 제공한다.

2선 라인 측에 공급되는 DC 전류(I_L)는 단자(AB) 상의 아래와 같은 전압 변동을 이끌어낸다. 각각의 저항(R2 및 R6) 상의 전압이 트랜지스터(Q1 및 Q2)의 필요한 베이스-에미터 전압보다도 더 작은 한, 단자(AB) 상의 전압은 U_AB I_L* (R1+ R2+ R4+ R5+ R6+ R7)이 된다. 필요한 베이스-에미터 전압을 초과하는 경우에는, 트랜지스터(Q1 및 Q2)의 콜렉터-에미터 경로는 도통되는데, 그 결과 ΔU_AB/ΔI_L R4 + R5의 전압 변동이 있게 된다. 이것은, 적절한 DC 전압/DC 전류 특성(6)이 하이브리드 증폭기(1)를 위하여 조정될 수 있게 한다.

DC 전압/DC 전류 특성(6)은 도 3에 도시된다. 특히 위에서 기술된 특성(6) 의 다른 기울기들이 도시되어 있다. DC 전류의 한계(7)는, 통신 디바이스를 위하여 종종 최대 전류 부하가 설정되기 때문에 기입된다. 더욱이, 전원 특성(8)은 전원(2)에 의해 공급되는 DC 전압의 변동을 나타내도록 도시된다. 관찰될 수 있는 바와 같이, 특성(6)의 완만한 기울기가 요구되고, 작은 최대 허용가능한 DC 전류가 요구될 때, 통신 디바이스에서의 전류는 DC 전류의 한계(7)에 도달될 때까지 전원의 특성(8)에 따라 조정되지 않을 것이다. 이 경우에 대해, 특성(6) 중 제 3의 기울기는, 도 2에 도시되고 설명에 연관되는 하이브리드 증폭기가 구현된다는 점에서 실현될 수 있다.

하이브리드 증폭기(1)의 반사(reflection)를 감쇠시키기 위하여, A와 B 사이에 검출될 A.C. 임피던스(디바이스의 임피던스)는 2선 라인의 라인 임피던스에 적응되어야 한다. A.C. 임피던스는 Q1 및 Q2의 에미터 사이의 정합 임피던스(R5는 C2와는 병렬 연결, R4와는 직렬 연결)의 배수이다. 바이어스 저항(각각 R3, R8)에 대한 부궤환 저항(R1, R7)의 비는 피승수(multiplicand)가 된다. 저항비가 10%의 최대 편차를 갖는 피승수에 대응하기 때문에, 크기 결정은 디바이스의 임피던스 정합을 제공할 수 있다. 더욱이, 하이브리드 증폭기(1)(Q1 및 Q2)의 상보적인 설계는 2선 라인의 단자(A)로 가는 4선 라인의 단자(C 및 D) 상의 대칭적인 전송 신호를 증폭하고 동시에 공통 모드 제거비(common-mode rejection ratio)를 달성한다.

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 증폭기(1)의 다른 실시예를 도시하는데, 본 실시예는 본질적으로 도 1에서 도시된 회로 배열에 해당한다. 트랜지스터(Q1 및 Q2)의 에미터 사이의 정합 임피던스는 여기서 복소 저항(Z)으로 나타난다. 실시예의 제 1예에 상보하여, 트랜지스터(Q1 및 Q2)의 베이스 단자는 제너 다이오드(D1)와 직렬로 연결된 저항(R12)으로 추가로 상호 연결된다. 이것은 하이브리드 증폭기(1)의 DC 전압/DC 전류 특성(6)이 도 3에서 도시된 바와 같은 조정가능한 값으로부터 벗어나도록, 하이브리드 증폭기(1)의 DC 전압/DC 전류의 특성(6)이 변화되게 해준다. 이것은 전원의 특성(8)에 따라 최대로 흐르는 전류(I_L)를 제한한다. 그 결과, DC 전류의 한계(7)가 유지될 수 있다

상술한 바와 같이, 본 발명은 하나 이상의 단방향 전송 채널과 하나 이상의 단방향 수신 채널을 구비하는 통신 디바이스를 하나 이상의 차동 증폭기를 구비하는 양방향 통신 디바이스에 연결하기 위한 회로 장치 등에 효과적이다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 증폭기의 회로도.

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 증폭기의 확장 실시예.

도 3은 관련된 DC 전압/DC 전류 특성을 도시하는 그래프.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하이브리드 증폭기 2 : 전원

3 : 통신 디바이스 4,5 : 통신 채널

Q1, Q2 : 차동 증폭기 Z_L : 부하 임피던스

Claims

하나 이상의 단방향 전송 채널(4)과 하나 이상의 단방향 수신 채널(5)을 구비하는 통신 디바이스(3)를 하나 이상의 차동 증폭기(Q1, Q2)를 구비하는 양방향 통신 디바이스에 연결하기 위한 회로 장치(arrangement)(1)로서,

상기 차동 증폭기(Q1, Q2)의 제어 입력(C,D)은 전송 채널(4)의 출력에 연결되고, 상기 차동 증폭기의 출력(A,B)은 양방향 통신 디바이스에 연결되고, 또한 상기 차동 증폭기(Q1, Q2)의 부궤환 경로는 수신 채널(5)의 입력에 연결되며, 정합 임피던스(R4, R5, C2)는 양방향 통신 디바이스에 연결될 때 상기 회로 장치(1)를 위한 DC 전압/DC 전류 특성(6)을 조정하기 위하여 상기 부궤환 경로 내에 제공되고, 하나 이상의 저항(R4)과, 하나 이상의 저항(R5)과 하나의 커패시터(C2)의 하나 이상의 병렬 조합을 포함하는 하나 이상의 직렬 조합은 상기 정합 임피던스를 형성하기 위하여 제공되는, 회로 장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 차동 증폭기는 상기 전송 채널(4)로부터 수신된 전송 신호, 또는 상보 전송 신호를 각각 증폭하기 위하여 두 개의 상보 스위치된 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
제 3항에 있어서, 상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스 단자는 하나 이상의 각 차단 커패시터(C1,C3) 및 바이어스 저항(R3,R8)을 경유하여 각각 상기 전송 신호 또는 상보 전송 신호에 연결되고,

상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 콜렉터 단자는 상기 양방향 통신 디바이스의 각 단자(A,B)에 연결되고,

상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 에미터 단자는 상기 부궤환 경로 내에 상기 정합 임피던스(R4,R5,C2)를 경유하여 상호 연결되고,

상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스 단자는 하나 이상의 부궤환 저항(R1,R7)을 경유하여 관련 콜렉터 단자에 연결되고, 또한 하나 이상의 동작점 저항(R2,R6)을 경유하여 에미터 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
제 4항에 있어서, 상기 부궤환 저항(R1,R7) 및 상기 바이어스 저항(R3,R8)의 상기 정합 임피던스(R4,R5,C2)를 크기 조정(dimensioning)하는 것은, 바이어스 저항(R3,R8)에 대한 부궤환 저항(R1,R7)의 비(ratio)와 곱해진 상기 정합 임피던스(R4, R5, C2)가 상기 결합된 양방향 통신 디바이스의 자체 임피던스와 대략 같아지도록 이루어지는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
제 4항에 있어서, 상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 상기 베이스 단자는 저항(R12)과 제너 다이오드(D1)를 경유하여 추가로 결합되는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.