KR100596654B1

KR100596654B1 - 과도 회복 보조 장치를 갖는 증폭기 장치

Info

Publication number: KR100596654B1
Application number: KR1020017004114A
Authority: KR
Inventors: 모리스로버트에드워드주니어; 후버앨런앤더슨
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2006-07-06
Also published as: AU1922599A; CN1146104C; DE69823392D1; EP1118156A1; WO2000021192A1; CN1322399A; EP1118156B1; JP4330802B2; DE69823392T2; KR20010075504A; US6326844B1; JP2002527922A

Abstract

"부동 상태" 또는 "단극의" DC 전원(XF1, D1)은 공급 출력단의 양단에 직렬 접속된 2 개의 커패시터(C1, C2)를 포함하는 필터(F1)에 접속된다. 상기 커패시터의 양단에 발생된 출력 전압은 부하(L)를 통해 상기 2 개의 커패시터의 공통 접속점(T2)에 접속된 출력단(A3)을 갖는 증폭기의 공급 입력단(A1, A2)에 인가된다. 상기 필터와 병렬 접속된 바이어스 전원(R3, R4)은 임계 장치(TD)를 통해 증폭기의 입력단에 피드백되는 커패시터 전압의 관련값을 나타내는 출력 전압(Vb)을 생성한다. 필터 커패시터 전압을 불균형하게 할 수 있는 과도 입력 신호 상태하에서, 바이어스 전원은 상기 증폭기 입력단으로부터의 과도 성분을 우회시키기 위해서 상기 임계 장치를 도통시킴으로써, 공급 전압 불균형을 감소시키고 증폭기의 과도 회복 시간을 향상시킨다.

Description

과도 회복 보조 장치를 갖는 증폭기 장치{AMPLIFIER APPARATUS WITH TRANSIENT RECOVERY AID}

본 발명은 과도 동작 상태에 대한 회복 시간을 저감하기 위한 수단을 갖는 증폭기에 관한 것으로, 특히 증폭기에 대한 입력 신호와 함께 일어날 수 있는 과도 효과를 저감하기 위한 과도 억제 회로에 관한 것이다.

과도 효과로부터 오디오 증폭기를 보호하기 위한 다양한 방법들이 알려져 있다. 그 하나의 예로서, 모리스 주니어(Morris, Jr.) 등의 미국 특허 제5,224,169호에는 이중의 전원 전압(+V, -V)을 공급받는 스테레오 증폭기들을 구비한 시스템이 개시되어 있다. 증폭기의 출력단에 접속된 검출기는 증폭기의 출력 전압을 감지하여, 지속적인 DC 전압이 존재하거나 또는 어느 하나의 전원 전압을 공급하지 않으면 양의 전원 및 음의 전원을 턴 오프시킨다. 입력 신호와 함께 일어날 수 있는 짧은 DC 과도 성분(즉, 비지속적인 성분)은 감지되지 않을 수도 있다. 렌다로(Lendaro)의 미국 특허 제5,157,353호에는 연산 증폭기의 이중 전원에 턴 온/턴 오프 과도 성분을 억제하기 위해 전원 전압의 변화율을 제한하는 "저속 개시(slow start)" 회로가 구비된 보호 회로가 개시되어 있다. 그러나, 입력 신호와 함께 일어날 수 있는 과도 성분을 억제하기 위한 수단을 갖추고 있지는 않다.

증폭기 보호 회로의 다른 예로서, 예컨대, 그리피스(Griffis)의 미국 특허 제4,405,948호에는 오디오 증폭기 앞에 위치한 가변 이득 증폭기의 이득을 감소시키기 위해 전원 전압 과도 성분을 검출하여 이용하는 증폭기 보호 회로가 개시되어 있다. 앤더슨(Anderson) 등의 미국 특허 제5,199,079호에는 메인 전압 공급기가 가동되지 않을 때 천천히 전압을 감소시키는 다이오드 분리 필터로부터 바이어스 및 전원 전압을 얻는 증폭기를 포함하는 장치가 개시되어 있다.

본 발명은 부분적으로 특정 형태의 증폭기에서 발생할 수 있는 과도 효과에 관한 지금까지 인식되지 않은 문제의 발견에 대하여 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것이다. 특히, 특정 증폭기의 용례에 있어서는 증폭기가 통상적으로 양극 전원(이하에서 상세히 설명함)을 필요로 하는 동작에 있어서 단극 전원만을 이용할 수 있다. 그러한 용례에서 입력 신호의 과도 성분은 전원 필터 커패시터의 전압이 증폭기 입력 신호와 함께 일어나는 과도 성분에 의해 불안정해질 수 있으며 이러한 불안정이 증폭기의 과도 응답을 떨어뜨릴 수 있는 상태를 초래할 수 있다는 문제가 발견되었고, 본 발명의 일 형태는 그러한 문제를 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 증폭기의 전원 전압에 미치는 입력 신호의 과도 성분의 효과를 저감하기 위한 것이다.

본 발명을 구체화하는 증폭기 장치는 DC 전원의 양 출력단에 직렬 접속된 제1 및 제2 커패시터를 포함하는 필터를 포함한다. 커패시터의 양단에 발생된 출력 전압은 부하를 거쳐 2 개의 커패시터의 공통 접속점에 접속된 출력단을 갖는 증폭기의 각 전원 단자에 인가된다. 필터의 출력 전압의 불균형 상태에 응답하여 증폭기의 입력에서 과도 성분을 억제시키기 위한 피드백 회로가 제공된다.

본 발명의 원리에 따른 하나의 실시예에 있어서, 피드백 회로는 커패시터 전압간의 차를 나타내는 바이어스 전압을 제공하는 출력단을 갖는 바이어스 전원과, 상기 바이어스 전원의 출력단과 증폭기의 입력단 사이에 접속된 임계 장치를 포함한다.

도 1은 본 발명을 실시한 오디오 증폭기 소자를 포함하는 텔레비젼 장치의 부분 블록 회로도이다.

본 발명의 전술한 특징 및 또 다른 특징은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명한다.

도 1의 텔레비젼 장치(10)는 예비 전원 장치(14)에 접속되고 스위치(16)를 통해 메인 전원 장치(18)에 접속된 전원 입력 단자(12)를 포함한다. 예비 전원 장치(14)는 원격 제어 수신기를 포함하는 제어 소자(20)에 동작 전원을 연속적으로 공급한다. 사용자의 원격 제어 송신기에 의한 턴 온 명령을 수신하자마자, 제어 소자는 온 신호를 메인 전원 장치(18)를 동작시키는 스위치(16)로 송신하는데, 상기 메인 전원 장치(18)는 오디오/비디오 신호 처리 소자(22) 및 상기 오디오/비디오 신호 처리 소자(22)의 출력단에 접속된 비디오 디스플레이 소자(24)로 동작 전원을 차례로 공급한다. 오디오/비디오 신호 처리 소자(22)는 복수개의 오디오/비디오 입력단(26)을 가지고 있고, 동조기 및 종래의 다른 오디오/비디오 신호 처리 회로를 포함할 수 있다. 제어 소자(20)는 사용자의 입력에 응답해서 버스(26)를 통하여 채널 선택 신호, 입력 선택 신호 및 기타 다양한 제어 신호(즉, 음량, 색, 색조 등)를 오디오/비디오 신호 처리 소자(22)에 공급한다. 상기 오디오/비디오 신호 처리 소자가 비디오 신호를 비디오 디스플레이 소자(24)에 공급하고, 오디오 출력 신호를 오디오 출력 단자(28)에 공급하면, 본 발명을 실시한 오디오 증폭기 소자(30)(국부 투시도로 나타냄)가 그것을 증폭하여 스피커에 인가한다. 도면을 단순화 시키기 위해서, 모노럴 음(monaural sound)의 용례에 적합한 하나의 오디오 출력 단자(28) 및 오디오 증폭기 소자(30)만이 도시되고 있다. 스테레오 용례의 경우, 제2 오디오 출력 단자 및 제2 오디오 증폭기 소자가 제공된다.

메인 전원 장치(18)는 오디오 증폭기 소자(30)를 동작시키기 위한 AC 전원 뿐만 아니라 소자(22, 24)용 DC 전압의 고 효율 발생을 제공하기 위해서 스위칭 모드 형태의 전원 장치가 바람직하다. 특히, 메인 전원 장치(18)는 처리 및 디스플레이 소자(22, 24)에 대한 다양한 전압을 발생시키는 권선(도시 생략됨)을 갖는 변압기(32)를 포함하고 있다. 도시된 바와 같이, 또한, 변압기(32)는 AC 전원을 오디오 증폭기 소자(30)에 공급하기 위한 이차 권선(34)을 가진다. 이차 권선(34)은 중심 탭이 없는 단일 권선이고 메인 전원 장치(18)내에서 부동 상태(즉, 접지되지 않음)인 점에 주목할 필요가 있다.

오디오 증폭기 소자(30)용 DC 전원은 메인 전원 장치(18)로부터 AC 전원선과 직렬 접속된 다이오드(D1)를 포함하는 정류기 소자(36)에 의해 공급되는데, 그 정류기 소자(36)가 AC 전원을 정류해서 DC 출력 전압(V)을 생성하고 그것을 필터(40)의 제1 단자(T1) 및 제3 단자(T3)에 인가하면, 필터(40)는 그 정류된 전압을 평활화하여 단극 전압(V)을 쌍극 전압 형태로 변환한다. 보다 구체적으로, 필터(40)는 정류 전압(V)이 인가되는 단자(T1, T3)에 걸쳐 직렬로 접속된 한 쌍의 커패시터(C1, C2)와, 그 한 쌍의 커패시터의 공통 접속점에 접속된 제3 단자를 포함함으로써, 단자(T2)에 대한 양의 전압(+V/2)이 단자(T1)에서 생성되고 단자(T2)에 대한 음의 전압(-V/2)이 단자(T3)에서 생성된다. AC 전원이 오프로 전환될 때 균일한 커패시터 방전을 제공할 뿐만 아니라 필터의 출력 임피던스를 안정시키고 필터의 시상수를 설정하기 위해서, 커패시터(C1, C2)의 각 커패시터와 병렬로 한 쌍의 저항(R1, R2)이 제공된다. 필터 커패시터(C1, C2)의 예시적인 값은 1000 ㎌(정전 용량의 단위)이고 필터 부하 저항(R1, R2)의 예시적인 값은 250 Ω(저항의 단위)이다.

커패시터(C1, C2)의 양단에서 발생되는 출력 전압(+V/2, -V/2)은 부하(52)(라우드 스피커 음성 코일)를 통해 상기 한 쌍의 커패시터의 공통 접속점[즉, 단자(T2)]에 접속되는 출력 단자(A3)를 갖는 증폭기(50)의 각각의 전원 단자(A1, A2)에 접속된다. 증폭기(50)로서 사용하기에 바람직한 증폭기는 ST 마이크로 일렉트로릭스사(ST Microelectronics, Inc)에 의해 제조된 TDA7480 형태의 D급 오디오 증폭기이다. 증폭기(50)의 DC 기준 입력 단자(A5)는 필터 출력 단자(T2)에 접속되고, 본 발명의 실시예에서는 TV 장치(10)의 시스템 접지단에도 접속된다. 도시되고 이하에서 설명하는 바와 같이, 필터(40)의 임의의 단자는 시스템 접지단을 참조할 수 있다. 증폭기(50)의 신호 입력 단자(A4)(이 실시예에서는 비반전 입력단임)는 결합 커패시터(CC)를 통해 오디오/비디오 신호 처리 소자(22)의 오디오 출력 단자(28)에 AC 결합된다.

DC 과도 성분은, 예를 들면 메인 전원 장치(18)가 턴 온 또는 턴 오프될 때에 오디오 입력 신호와 함께 일어날 수 있다. 또한, 상기 과도 성분은 예컨대 사용자가 오디오/비디오 신호 처리 소자(22)의 입력단(26)의 접속점을 변경할 때 발생하거나, 또는 소자(22)가 입력단(26)에 접속된 서로 다른 오디오 공급원들 사이에서 스위칭될 때 발생할 수도 있다.

본 발명의 양태에 따르면, 오디오 입력 신호와 함께 일어나는 DC 과도 성분이 필터 커패시터 전압의 불균형을 초래할 수 있고, 이와 같은 불균형 상태는 과도 성분을 감쇠시키는데 필요한 시간과 증폭기(50)가 회복하는데 필요한 시간을 바람직하지 않게 증가시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 일례로서, 단자(A5)에서의 전압과 관계된 양의 DC 과도 성분은 증폭기(50)가 커패시터(C2)보다는 커패시터(C1)로부터 더 큰 전류를 요구함으로써 상기 커패시터 전압의 불균형을 초래할 수 있다. 이것은 DC 과도 성분의 시상수가 필터(40)의 시상수보다 클 경우에 특히 발생할 가능성이 높다.

본 발명에 따르면, 증폭기(50)에 인가되는 입력 신호와 함께 일어나는 DC 과도 성분은 커패시터 전압의 불균형 상태가 발생할 때 활성화되는 피드백 회로에 의해 억제된다.

피드백 회로는 증폭기(50)의 동작과 독립된 바이어스 전원(60)을 포함한다. 독립 바이어스 전원(60)은 필터(40)에 병렬 접속되고 임계 장치(70)를 통하여 증폭기(50)의 입력 단자(A4)에 접속된 출력 노드(N)를 가지고 있다. 독립 바이어스 전원(60)은 노드(N)와 필터 단자(T1, T3) 사이에 접속된 동일한 값을 가진 한 쌍의 저항(R3, R4)을 포함한다. 상기 저항(R3, R4)의 예시적인 값은 각각 4.7 ㏀이다. 임계 장치(70)는 바이어스 전원(60)의 노드(N)와 증폭기(50)의 신호 입력 단자(A4) 사이에서 "역방향(back-to-back)" 으로 직렬 접속된 한 쌍의 동일한 값을 가진 제너 다이오드(Z1, Z2)를 포함한다. 다이오드(Z1, Z2)의 제너 전압의 예시적인 값은 5.6 V(전압의 단위)이다. 이 전압은 정상적으로 제너 다이오드의 도통을 방지할 만큼 단자(A4)에서의 예상된 피크 입력 신호 전압보다 충분히 높고, 따라서 피드백 경로가 정상 신호 상태 하에서 개방되고 과도 성분이 발생할 때에만 다이오드(Z1, Z2)가 도통되어 과도 입력 신호 에너지를 독립 바이어스 전원(60)의 노드(N)로 우회시킬 수 있다. 이러한 동작을 보기 위한 다른 방법은 과도 성분이 발생할 때 과도 성분을 억제시키거나 또는 제거하기 위해 노드(N)가 전류를 입력 단자(A4)에 공급하는 것이다.

오디오 증폭 소자(30)의 동작에 관한 또 다른 예로서, 과도 성분이 존재하지 않을 때에는 동일한 전류가 증폭기(50)의 양쪽 단자로부터 인출될 것이기 때문에 커패시터(C1, C2)의 양단의 전압은 동일하게 될 것이다. 따라서, 커패시터의 공통 접속점(단자 T2)에서의 전압은 바이어스 전원(60)에 의해 생성된 노드(N)에서의 전압과 동일해 질 것이다. 이러한 상태하에서 제너 다이오드(Z1, Z2)는 이전에 언급한 바와 같이, 제너 전압이 예상된 오디오 입력 신호의 최대값보다 크기 때문에 비 도통 상태가 될 것이다.

필터 시상수보다 긴 지속 기간을 갖는 양의 과도 성분이 발생할 때, 증폭기(50)는 증폭기의 양의 전원 단자(A1)에서 보다 큰 전류를 요구하기 때문에 커패시터(C2)에서보다 커패시터(C1)에서 더욱 방전하기 쉽게 될 것이다. 바이어스 전원(60)이 필터 양단의 전압을 평균화하기 때문에, 감소된 커패시터(C1) 양단의 전압은 노드(N) 전압이 단자(T2)(접지)에서의 전압에 대해 음의 값이 되도록 함으로써, 제너 다이오드(Z1, Z2)를 턴 온시켜 과도 입력 전류를 노드(N)로 우회시킴[즉, 노드(N)로부터 단자(A4)로 전류를 공급하여 과도 성분을 억제시키고 제거함]으로써 과도 성분의 크기를 줄이고 증폭기(50)에 의한 과도 성분으로부터 회복을 고속화한다. 커패시터(C2)가 보다 많이 방전되어 노드(N) 전압이 단자(T2)에 대해 양의 값이 되는 음의 입력 과도 성분에 대해서도 동일한 효과가 발생한다.

도 1의 오디오 증폭기에 대해서 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를들면, 단일 다이오드 정류기(36)는 전파 브리지 정류기로 대체될 수 있다. 이것은 바람직한 스위칭 모드 전원이 오디오 소자(30)에 저주파수의 AC 신호를 공급하는 비스위칭 전원으로 대체되는 용례에서는 이점이 될 수 있다. 또한, 조금 변형하여, 비반전 증폭기(50)는 반전 증폭기로 대체될 수 있다. 시스템 접지 기준은 단자(T2)에 접속되기 보다는 필터(40)의 단자(T1 또는 T3) 중의 어느 한 단자에 접속될 수 있다.

Claims

과도 회복 장치로서,

증폭기와;

상기 증폭기에 동작 전압을 제공하는 DC 전압원(source of DC voltage)과;

상기 증폭기와 상기 DC 전압원 사이에 접속되고, 제1 및 제2 저장 수단을 포함하는 필터와;

억제 전류를 제공하는 피드백 회로

를 포함하고,

상기 피드백 회로는 상기 필터와 병렬로 접속된 바이어스 공급원(bias supply)을 포함하고, 상기 바이어스 공급원은 상기 제1 및 제2 저장 수단 각각에 발생된 전압들이 불균형 상태인 동안에 상기 억제 전류를 제공하는 출력단을 구비하고, 상기 억제 전류는 상기 제1 저장 수단과 제2 저장 수단 간의 전압차를 나타내는 것인,

과도 회복 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 저장 수단은 상기 전압원의 제1 및 제2 출력 단자의 양단에 직렬 접속된 한 쌍의 커패시터들을 포함하는 것이고,

상기 장치는,

상기 한 쌍의 커패시터들의 양단에 발생된 출력 전압들을 상기 증폭기의 각각의 전원 단자에 접속시키는 수단과;

상기 증폭기의 출력단을 부하(load)를 통해 상기 한 쌍의 커패시터들의 공통 접속점에 접속시키는 수단과;

상기 한 쌍의 커패시터 간의 전압차에 비례하여 입력 신호 과도 성분들을 억제하는 상기 피드백 회로

를 더 포함하는 과도 회복 장치.
제2항에 있어서, 상기 피드백 회로는,

상기 바이어스 공급원의 출력단과 상기 증폭기의 입력단 사이에 접속된 임계 장치를 포함하는 것인 증폭기 장치.
제1항에 있어서, 상기 필터는 상기 전압원에 접속되어, 상기 필터의 제1 단자와 제2 단자 사이에 제1 출력 전압을 제공하고, 상기 필터의 상기 제2 단자와 제3 단자 사이에 제2 출력 전압을 제공하고,

상기 증폭기는 상기 필터의 상기 제1 단자에 접속된 제1 전원 단자와, 상기 필터의 상기 제3 단자에 접속된 제2 전원 단자와, 부하를 통해 상기 필터의 상기 제2 단자에 접속된 출력단을 구비하는 것인 과도 회복 장치.
제4항에 있어서, 상기 바이어스 공급원은 상기 필터의 상기 제1 및 제3 단자에 각각 접속된 입력단들과, 임계 장치를 통하여 상기 증폭기의 상기 입력단에 접속된 출력단을 구비한 것인 과도 회복 장치.
제5항에 있어서, 상기 바이어스 전원은 상기 필터의 상기 제1 및 제3 단자에서의 전압들을 합산하는 수단을 포함하며, 상기 임계 장치는 상기 합산 수단의 출력단과 상기 증폭기의 상기 입력단 사이에 접속되는 것인 과도 회복 장치.
제4항에서, 상기 필터의 상기 제2 단자를 상기 증폭기의 기준 전압 입력단에 접속시키는 수단을 더 포함하는 것인 과도 회복 장치.
제7항에 있어서, 상기 필터의 상기 제2 및 제3 단자 중의 선택된 하나의 단자를 접지 기준 전위원에 접속시키는 수단을 더 포함하는 것인 과도 회복 장치.