KR100646026B1 - 넓은 주파수범위를 가지는 ｓｒｐｐ회로 - Google Patents

Abstract

SRPP회로에 있어서, 트랜지스터(Q11)는 저항기(R11)를 통해서 전원 공급단자(T13)에 접속된 컬렉터와 트랜지스터(Q11)와 동일한 극성을 가지는 트랜지스터(Q12)의 콜렉터에 접속된 에미터를 갖는다. 트랜지스터(Q12)의 에미터는 접지(ground)에 접속된다. 트랜지스터(Q11)의 콜렉터는 트랜지스터(Q11)와 반대 극성을 가지는 트랜지스터(Q13)의 에미터에 접속되고, 트랜지스터(Q13)의 콜렉터는 트랜지스터(Q12)의 베이스에 접속된다. 바이어스전압(V13)은 트랜지스터(Q13)의 베이스에 공급된다. 입력신호(Vin)는 트랜지스터(Q11)의 베이스에 공급되어 트랜지스터(Q11)의 에미터와 트랜지스터(Q12)의 콜렉터 사이의 노드점에서 출력신호를 추출한다.

Description

넓은 주파수범위를 가지는 ＳＲＰＰ회로{SRPP circuit having wide frequency range}

도 1은 본 발명이 적용된 필터의 일예를 나타내는 회로도이다.

도 2는 본 발명에 따른 SRPP회로를 설명하기 위한 회로도이다.

도 3은 본 발명을 설명하기 위한 파형도이다.

도 4는 본 발명에 따른 SRPP회로를 설명하기 위한 회로도이다.

도 5는 본 발명에 따른 SRPP회로를 설명하기 위한 회로도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 SRPP회로를 나타내는 회로도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SRPP회로를 나타내는 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

Q11 ∼ Q13. 트랜지스터 T12. 출력단자

Vin. 입력신호전압

본 발명은 SRPP(shunt regulated push pull)회로에 관한 것이다.

도 1은 6차저역필터가 능동필터로 구성되는 경우를 나타낸다. 증폭기(A1 ∼ A3)로서는 일반적으로 전압플로우가 사용된다. 전압플로우(A1 ∼ A3)(증폭기(A1 ∼ A3))는 (1)에미터플로우, (2)SRPP회로, (3)연산증폭기등으로 구성될 수 있다.

그런데, (1)에미터플로우는 예를 들면 도 2에 나타낸 것처럼 구성될 수 있다. 즉, 트랜지스터(Q1)는 그 에미터가 정전류원 트랜지스터(Q2)와 접속되어 에미터플로우를 형성하고, 그 베이스에는 입력신호전압(Vin)와 베이스 바이어스전압(VBB)이 공급되고, 그 콜렉터에는 전원전압(Vcc)이 공급된다. 이와 같이, 출력전압 또는 출력전류는 트랜지스터(Q1)의 에미터에서 추출된다.

에미터플로우의 경우에, 트랜지스터(Q2)의 콜렉터전류의 값을 도 3의 실선으로 나타낸 것 처럼 IC2로 가정하면, 트랜지스터(Q1)의 에미터전류(IE1)는 값(IC2)를 중심으로 하여 신호전압(Vin)에 비례하여 변화한다.

따라서, 도 3에서 점선으로 나타낸 것 처럼, 트랜지스터(Q1)의 특성이 정반원주기동안 허가되는 범위내에서 가능한 큰 출력전류가 추출된다. 그러나, 부반원주기동안에는 값(IC2)보다 큰 출력전류가 추출되지 않는다.

(2)SRPP회로는 도 4에 나타낸 것 처럼 구성될 수 있다. SRPP회로에 있어서는, 입력신호전압(Vin)의 역위상의 신호전압이 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 출력되고, 신호전압이 캐패시터(C1)를 통해서 트랜지스터(Q2)의 베이스에 공급된다. 따라서, 트랜지스터(Q1 및 Q2)가 서로 역위상으로 구동되기 때문에 트랜지스터(Q1)의 에미터전류와 트랜지스터(Q2)의 콜렉터전류는 서로 반대방향으로 변화되고, 그 차분량은 출력전류로서 추출된다. 따라서, SRPP회로는 부반원주기동안에도 큰 출력전류를 추출할 수 있다.

그러나, SRPP회로의 경우에는 트랜지스터(Q2)의 베이스입력이 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에서 직류 커팅(cutting)용 캐패시터(C1)를 통해서 공급되기 때문에 저주파수까지 큰 출력을 추출하기 위해서 캐패시터(C1)의 값을 증가시킬 필요가 있다.

따라서, SRPP회로는 IC용으로는 적합하지 않다.

상기를 고려하여, 도 5에 나타낸 SRPP회로를 제안하고 있다. 즉, SRPP회로에 있어서는 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 출력이 에미터플로우를 구성하는 트랜지스터(Q3)를 통해서 추출되고, 직류전압은 트랜지스터(Q2)의 베이스에 공급되기 전에 정전압다이오드(D1)에 의해 전이된다.

따라서, 이 SRPP회로의 경우에는 캐패시터(C1)처럼 주파수 특성을 제한하는 소자가 제공되지 않기 때문에 주파수 특성은 우수하고 저주파수까지 큰 출력이 추출될 수 있다.

그러나, 이 SRPP회로의 경우에는 회로의 직류 동작점이 정전압 다이오드(D1)의 정전압특성에 따라서 설정되기 때문에 공급전압(Vcc)이 변화하면 트랜지스터(Q1 ∼ Q3)의 동작전류가 크게 변화됨으로서 만족스러운 특성이 얻어질 수 없다. 특히, 전원전압(Vcc)이 저하되는 경우에는 이러한 경향이 높다.

더욱이, 연산증폭기가 전압플로우용으로 사용되면 연산증폭기의 수는 차수가 높아지는 것 처럼 더 증가됨으로서 회로의 규모가 현저하게 증가된다. 또한 광대 역 주파수용 증폭기가, 사용된 주파수에 대응하여 사용되면 전류소비가 증가된다.

본 발명은 종래 회로의 상기 문제를 해결하기 위한 것이다.

상기 목적을 이루기 위해, 본 발명에 따라 제 1트랜지스터와, 제 1트랜지스터의 콜렉터를 저항기를 통해서 제 1기준전위점에 접속하고, 제 2트랜지스터는 제 1트랜지스터와 동일한 극성을 가지고, 제 2트랜지스터의 콜렉터는 제 1트랜지스터의 에미터에 접속되고, 제 2트랜지스터의 에미터는 제 2기준전위점에 접속되고,

제 3트랜지스터는 제 1트랜지스터와 반대 극성을 가지고, 제 3트랜지스터의 에미터는 제 1트랜지스터의 콜렉터에 접속되고 제 3트랜지스터의 콜렉터는 제 2트랜지스터의 베이스에 접속되고, 바이어스전압이 제 3트랜지스터의 베이스에 공급되고, 입력신호는 제 1트랜지스터의 베이스에 공급되고, 출력신호가 제 1트랜지스터의 에미터와 제 2트랜지스터의 콜렉터의 노드점에서 추출되는 것을 포함하는 SRPP회로가 제공된다.

따라서, 제 3트랜지스터는 그 베이스접지로 동작하여 제 1트랜지스터의 콜렉터출력을 제 2트랜지스터의 베이스에 공급하기 때문에 상기 회로구성이 SRPP회로로서 동작한다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점을 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 기술에서 좀 더 명확하게 한다.

본 발명의 적의의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 상세하게 기술한다.

도 6을 참조하여, 트랜지스터(Q11)는 입력신호전압(Vin)과 바이어스전압(V11)이 공급되는 베이스와, 제 1기준전위점 예를 들면 저항기(R11)를 통해서 전원공급단자(T13)에 접속되는 콜렉터를 갖는다. 트랜지스터(Q11)는 또한 트랜지스터(Q11)와 동일한 극성을 가지는 트랜지스터(Q12)의 콜렉터에 접속된 에미터를 갖고, 트랜지스터(Q12)의 에미터는 제 2전위점 예를 들면 접지에 접속된다. 더욱이, 트랜지스터(Q11)의 콜렉터는 트랜지스터(Q11)와 반대 극성을 가지는 트랜지스터(Q13)의 에미터에 접속되고 트랜지스터(Q13)의 콜렉터는 트랜지스터(Q12)의 베이스에 접속된다.

또한, 트랜지스터(Q11)의 에미터는 출력단자(T12)에 접속되고 캐패시터(C11)는 트랜지스터(Q13)의 에미터와 콜렉터 사이에 접속되고 전원단자(T13)를 기준전위로 하는 바이어스전압(V13)이 트랜지스터(Q13)의 베이스에 공급된다.

이와 같이 구성된 회로에 있어서, 예를 들면 입력신호전압(Vin)이 증가하면 트랜지스터(Q11)의 에미터전류(IE11)가 증가하고 이 상태에서 트랜지스터(Q11)의 콜렉터전류도 증가하여 그 콜렉터전위가 낮아진다. 결과적으로, 트랜지스터(Q13)의 에미터전류가 감소하기 때문에, 그 콜렉터전류도 감소하고 트랜지스터(Q12)의 콜렉터전류(IC12)도 감소한다. 따라서, 에미터전류(IE11)의 증가량과 콜렉터전류(IC12)의 감소량 사이의 차의 전류가 단자(T12)로 흐른다.

반면에, 입력신호전압(Vin)이 감소하면 트랜지스터(Q11)의 에미터전류(IE11)는 감소한다. 그러나, 이 상태에서 트랜지스터(Q11)의 콜렉터전류도 감소하여 그 콜렉터전위가 증가한다. 결과적으로, 트랜지스터(Q13)의 에미터전류가 증가 하기 때문에 그 콜렉터전류도 증가하고 트랜지스터(Q12)의 콜렉터전류(IC12)도 증가한다. 따라서, 에미터전류(IE11)의 감소량과 콜렉터전류(IC12)의 증가량 사이의 차의 전류가 단자(T12)로 흐른다.

즉, 도 6의 회로에 있어서는 트랜지스터(Q13)는 트랜지스터(Q11)의 콜렉터전류에 대응하여 베이스접지로 동작하고, 콜렉터출력은 동위상으로 트랜지스터(Q12)의 베이스에 공급된다. 이 상태에서, 입력신호전압(Vin)은 트랜지스터(Q11)의 콜렉터출력의 역위상이다. 따라서, 트랜지스터(Q11 및 Q12)는 신호전압(Vin)에 대해서 서로 역위상으로 구동됨으로서 SRPP동작을 실행한다.

상기 구성으로, 큰 출력이 트랜지스터(Q11 및 Q12)의 특성에 의해 허가된 범위내의 단자(T12)에서 얻어질 수 있고, 이 상태에서 1 반원 동안 출력전류가 도 3에 나타낸 것처럼 제한되는 경우는 없다.

또한, 트랜지스터(Q13)는 그 베이스가 접지되는 것으로 동작되기 때문에 주파수 특성이 우수하고, 직류로부터 고주파수까지 큰 출력이 얻어질 수 있다. 특히, 캐패시터(C11)가 트랜지스터(Q13)에 접속되면 보다 높은 주파수에 있어서 트랜지스터(Q13)의 특성의 열화가 보상될 수 있기 때문에 보다 높은 주파수 까지 큰 출력이 얻어질 수 있다. 이 예에서, 캐패시터(C11)가 고주파수 보상용으로 사용되기 때문에 그 값은 약 1 ∼ 3(pF)로 설정되어 회로전체는 문제없이 IC화될 수 있다.

더욱이, 단자(T13)의 공급전압(Vcc)이 변화하는 경우에도 그 변화는 트랜지스터(Q13)의 콜렉터와 에미터사이의 전압을 변화함으로서 흡수되고, 그 회로는 넓 은 공급전압(Vcc)의 범위에서 사용할 수 있다. 또한, 필요로 하는 소자의 수가 적기 때문에 회로가 고차수의 능동필터에 사용되는 경우에도 회로규모는 증가되지 않는다. 더욱이, 상기 기술한 것처럼 주파수 특성이 우수하기 때문에 그 회로는 문제없이 고주파수에 적용되는 능동회로에 사용될 수 있다.

더욱이, 출력 임피던스가 적고 신호주파수에 의해 출력 임피던스의 변화가 적기 때문에, 이 회로는 능동필터에 있어서 전압플로우로서 적합하다.

도 7은 바이어스전압(V13)이 상기 기술한 N개의 SRPP회로에 공급될 수 있는 방법으로 고안된 바이어스회로의 실시예를 나타내고, 도면부호(11 ∼ 1N)는 상기 기술한 각각의 SRPP회로를 나타내다.

이들 SRPP회로(11 ∼ 1N)는 형태를 간략화하기 위한 고주파특성 개선용 캐패시터(C11)에 접속되지 않지만, 전단은 후단에 접속될 수 있다.

트랜지스터(Q21)는 바이어스전압(V21)이 공급되는 베이스와 저항기(R21)를 통해서 접지되는 에미터와 트랜지스터(Q22)의 콜렉터와 베이스에 접속된 콜렉터를 갖는다. 트랜지스터(Q22)는 트랜지스터(Q13)가 입력측에 배치되고 SRPP회로(11 ∼ 1N)의 트랜지스터(Q13 ∼ Q13)가 출력측에 배치되는 전류미러회로(22)를 구성한다. 이 회로에 있어서, 트랜지스터(Q22)의 베이스는 트랜지스터(Q13 ∼ Q13)의 베이스에 접속되고, 트랜지스터(Q22)의 에미터는 저항기(R22)를 통해서 전원공급단자(T13)에 접속된다.

상기 구성에 있어서, 트랜지스터(Q22)의 콜렉터전류(IC21)는 다음과 같이 나타낸다.

IC21 = (V21 - VBE)/R21

여기서 VBE는 트랜지스터(Q21)의 베이스와 에미터 사이의 전압이다.

또한, 트랜지스터(Q22)의 콜렉터전류가 트랜지스터(Q21)의 콜렉터전류(IC21)와 거의 동일하기 때문에 트랜지스터(Q22)의 베이스전류(IB22)는 다음과 같이 나타낸다.

IB22 ≒ IC21/hFE

여기서 hFE는 트랜지스터(Q22)의 전류증폭율이다. 베이스전류(IB22)를 트랜지스터(Q22)에 공급하는 베이스전압은 트랜지스터(Q13 ∼ Q13)의 베이스에도 공급된다. 따라서, 바이어스전압(V13)은 트랜지스터(Q13 ∼ Q13)에 공급된다.

이와 같이 구성된 바이어스회로에 있어서, 바이어스전압(V13)은 도면에서 명백히 한 것처럼 극히 간단한 구성으로 N개의 SRPP회로(11 ∼ 1N)에 공급될 수 있다. 또한, 트랜지스터(Q13 ∼ Q13)는 베이스 접지로 동작하고 트랜지스터(Q13 ∼ Q13)의 베이스전류가 거의 작기 때문에 바이어스전압(V13)이 트랜지스터(Q13 ∼ Q13)의 베이스에 공통으로 공급되는 경우에도, SRPP회로(11 ∼ 1N) 사이의 간섭이 충분히 감소될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 기술한 것처럼 트랜지스터(Q11, Q12)의 특성에 의해 출력이 허가되는 범위내에서 큰 출력이 얻어질 수 있고, 이 상태에서 1 반사이클 동안 출력전류가 제한되는 경우는 없다.

또한, 주파수 특성이 양호하게 되고, 직류에서 높은 주파수까지 큰 출력을 얻을 수 있다. 더욱이, 캐패시터(C11)의 접속으로, 보다 높은 주파수까지 큰 출력이 얻어질 수 있다. 그리고, 이 경우에 캐패시터(C11)는 고주파수 보상용으로 제공되기 때문에, 캐패시터(C11)의 값이 적게될 수 있고, 캐패시터(C11)가 회로에 접속되는 경우에도 회로전체는 문제없이 IC화될 수 있다.

더욱이, 이 회로는 넓은 전원전압의 범위에서 사용될 수 있다. 또한, 필요로 하는 소자의 수가 적기 때문에, 회로가 높은 차수의 능동필터에 사용되는 경우에도, 그 회로규모가 크게 되지 않는다. 더욱이, 출력 임피던스가 적고 신호주파수에 의한 출력 임피던스의 변화가 적기 때문에, 이 회로는 예를 들면 능동필터의 전압플로우로서 적합하다.

또, 바이어스회로도 극히 간단하게 구성할 수 있다. 더욱이, 복수의 SRPP회로에 공통으로 바이어스전압을 공급하여도, 각 SRPP회로 사이의 간섭을 충분히 줄일 수 있다.

본 발명의 적의의 실시예의 상기 기술은 일예와 설명을 목적으로 나타내고 있다. 본 발명은 상술된 상기의 형태에 한정되는 것은 아니고, 상기 교지(teaching)를 고려하여 가능하거나 본 발명의 실시로부터 수정 및 변경이 얻어질 수 있다. 본 발명의 원리를 설명하기 위해서 실시예가 선택 및 서술되고 그 기술에 숙련된자들은 다양한 실시예에 따라서 본 발명을 이용할 수 있고 특별한 사용에 적합한 다양한 변경이 고려될 수 있다. 본 발명의 범위는 이에 관하여 동일하게 첨부된 청구항에 의해 한정된다.

Claims (8)

1. SRPP회로에 있어서,

   제 1 트랜지스터(Q11)와,

   상기 제 1트랜지스터의 콜렉터가 제 1기준전위점(T13)에 접속되는 저항기(R11)와,

   상기 제 1트랜지스터와 동일한 극성을 가지고, 콜렉터가 상기 제 1트랜지스터(Q11)의 에미터에 접속되고, 에미터가 제 2기준전위점에 접속되는 제 2트랜지스터(Q12)와,

   상기 제 1의 트랜지스터와 반대 극성을 가지고, 에미터가 상기 제 1트랜지스터(Q11)의 콜렉터에 접속되고, 콜렉터가 상기 제 2트랜지스터의 베이스(Q12)에 접속되고, 바이어스 전압이 베이스에 공급되는 제 3트랜지스터(Q13)를 포함하며,

   입력신호(Vin)가 상기 제 1트랜지스터(Q11)의 베이스에 공급되고, 출력신호가 상기 제 1트랜지스터의 에미터와 상기 제 2트랜지스터(Q12)의 콜렉터사이의 노드점에서 추출되며,

   상기 제 3트랜지스터(Q13)의 에미터와 콜렉터 사이에 병렬로 접속된 캐패시터(Q11)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 SRPP회로.
2. 제 1항에 있어서,

   전체 SRPP회로가 1개의 IC칩으로 제조되는 것을 특징으로 하는 SRPP회로.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 바이어스 전압을 인가하고, 상기 SRPP회로의 소자의 특성 변화를 흡수하는 바이어스 회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 SRPP회로.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 바이어스회로가 전류미러회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 SRPP회로.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   전체 SRPP회로가 원칩(one chip)IC로서 제조되는 것을 특징으로 하는 SRPP회로.
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