KR101215636B1 - 오디오 앰프 장치 - Google Patents

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Abstract

오디오 앰프 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 오디오 앰프 장치는 전압 증폭부와, 가상 부궤환 노드 제공부와, 부궤환 저항과, 스피커 출력신호 공급부와, 노드 분리부를 구비한다. 본 발명에 따르면, 오디오 앰프 장치 내 반도체의 비직선성을 개선하는 부궤환 루프가 스피커에서 발생되는 역기전력의 영향을 받지 않도록 구성될 수 있다.

Description

오디오 앰프 장치{AUDIO AMP APPARATUS}
본 발명은 오디오 앰프 장치에 관한 것으로, 스피커에서 발생되는 역기전력의 영향을 받지 않으면서 오디오 앰프 장치 내 반도체의 비직선성을 개선하는 부궤환 루프를 형성하는 오디오 앰프 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 라우드 스피커(Roudspeaker)를 구동하는 오디오 앰프 장치의 일 실시 예 구성을 도시한 도면으로, 전압 출력형 구동 장치의 형태를 도시한 것이다. 종래 오디오 앰프 장치도 크게, 전압 증폭부(10)와, 버퍼(20)와, 스피커 출력신호 공급부(30)와, 부궤환 저항(40)을 포함하여 구성될 수 있다.
살펴보면, 전압 증폭부(10)는 오디오 입력 신호를 기 설정된 이득에 따라 증폭시키어 출력하고, 그 출력된 신호는 버퍼(20)를 통해 스피커 출력신호 공급부(30)로 입력된다.
스피커 출력신호 공급부(30)는 제1 트랜지스터(Tr1)와 제2 트랜지스터(Tr2)의 베이스로 각각 버퍼에서 출력된 신호가 입력되고, 제1 트랜지스터(Tr1)와 제2 트랜지스터(Tr2)의 에미터가 스피커 출력 노드로 공통 접속되는 구성을 가진다. 스피커 출력신호 공급부(30)는 스피커 출력 노드에 연결된 스피커(50)로 출력신호를 제공하여 스피커(50)가 구동되게 한다. 여기서, 스피커 출력신호 공급부(30)는 제1 트랜지스터(Tr1)와 제2 트랜지스터(Tr2)의 콜렉터가 스피커 출력 노드로 공통 접속되도록 구성될 수도 있다.
그리고, 부궤환 저항(Rn)(40)은 전압 증폭부(10)의 (-) 입력단과 상기 스피커 출력 노드에 연결되어 부궤환 루프를 형성한다. 이 부궤환 루프는 라우드 스피커(Roudspeaker)(50)를 구동하기 위한 전압 출력형 앰프 장치에서 반도체의 비직선을 개선하기 위해 필요한 구성이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 부궤환 저항(40)은 스피커 출력 노드에 직접적으로 연결되어 스피커 출력 신호를 전압 증폭부(10)의 입력단으로 피드백하여 준다. 그래서, 라우드 스피커(50)의 보이스 코일이 자기장 내에서 운동할 때 발생하는 역기전력(Back Eletromotive Force)의 영향을 피할 수 없다.
일반적으로, 스피커(50)의 콘지가 진동 운동을 하면 보이스 코일에서 신호가 발생하게 된다. 이것은 스피커(50)에 의해 발생된 신호로 역기전력(Back Electro Motive Force)이라 한다. 이 신호가 스피커 케이블을 거쳐 오디오 앰프 장치의 출력단으로 들어간 다음 스피커(50)로 되돌아 온다. 이때, 역기전력은 스피커 운동과 반대 극성을 띄고 있기 때문에 스피커(50)의 ringing 현상이 발생하게 된다.
이처럼, 스피커(50)의 자기 회로에서 발생한 역기전력은 오디오 앰프 장치로 역류하여 앰프 장치의 구동 메커니즘을 흐트러지게 할 수 있다.
한국특허공개번호 제10-2000-0072376호 (공개일 : 2000.12.05)
그러므로, 본 발명은 오디오 앰프 장치 내 반도체의 비직선성을 개선하는 부궤환 루프가 스피커에서 발생되는 역기전력의 영향을 받지 않도록 구성되는 오디오 앰프 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치는 오디오 입력 신호를 기 설정된 이득에 따라 증폭시키는 전압 증폭부; 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터가 상기 전압 증폭부의 출력을 각각 베이스에 입력받고, 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터의 콜렉터가 제1 노드로 공통 접속되며, 상기 제1 노드에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 부하가 연결되어, 상기 제1 노드를 가상 부궤환 노드로 제공하는 가상 부궤환 노드 제공부; 상기 가상 부궤환 노드 제공부에서 제공하는 상기 제1 노드와 상기 전압 증폭부의 (-) 입력단에 연결되어 부궤환 루프를 형성하는 부궤환 저항; 상기 제1 트랜지스터와 베이스가 공통 접속되는 적어도 하나의 제3 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터와 베이스가 공통 접속되는 적어도 하나의 제4 트랜지스터를 구비하고, 상기 제3 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터의 콜렉터가 제 2 노드로 공통 접속되어 상기 제2 노드를 통해 스피커 출력신호를 공급하는 스피커 출력신호 공급부; 및 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 간에 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시키는 노드 분리부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 부하는, 저항으로만 구성 또는 상기 스피커 출력신호 공급부의 상기 제2 노드에 연결되어 상기 스피커 출력신호를 공급받는 스피커와 등가 회로로 구성될 수 있다.
상기 노드 분리부는, 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 스위치 또는 가변저항을 구비하여 상기 제1 노드와 상기 제2 노드가 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시킬 수 있다.
상기 스피커 출력신호 공급부의 제3 트랜지스터 및 제 4 트랜지스터를 통해 일정량의 아이들 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치는 오디오 입력 신호를 기 설정된 이득에 따라 증폭시키는 전압 증폭부; 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터가 상기 전압 증폭부의 출력을 각각 베이스에 입력받고, 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터의 콜렉터가 제1 노드로공통 접속되며, 상기 제1 노드에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 제1 부하가 연결되어, 상기 제1 노드를 가상 부궤환 노드로 제공하는 가상 부궤환 노드 제공부; 상기 가상 부궤환 노드 제공부에서 제공하는 상기 제1 노드와 상기 전압 증폭부의 (-) 입력단에 연결되어 부궤환 루프를 형성하는 부궤환 저항; 상기 제1 트랜지스터와 베이스가 공통 접속되는 제3 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터와 베이스가 공통 접속되는 제4 트랜지스터를 구비하고, 출력 버퍼를 구비하여, 상기 제3 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터의 콜렉터는 상기 출력 버퍼의 입력단과 제 2 노드로 공통 접속되고, 상기 제2 노드에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 제2 부하가 연결되며, 상기 출력 버퍼의 출력단을 통해 스피커 출력신호가 공급되는 스피커 출력신호 공급부; 및 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 간에 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시키는 노드 분리부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 부하는, 저항으로만 구성 또는 상기 스피커 출력신호 공급부 내 상기 출력 버퍼의 출력단에 연결되어 상기 스피커 출력신호를 공급받는 스피커와 등가 회로로 구성되고, 상기 제2 부하는, 상기 스피커와 등가 회로로 구성될 수 있다.
상기 노드 분리부는, 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 스위치 또는 가변저항을 구비하여 상기 제1 노드와 상기 제2 노드가 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 오디오 앰프 장치 내 반도체의 비직선성을 개선하는 부궤환 루프가 스피커에서 발생되는 역기전력의 영향을 받지 않도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 본 발명은 스피커의 역기전력에 의해 오디오 입력 신호가 왜곡되는 현상이 발생되지 않는 전압 출력형 또는 전류 출력형 오디오 앰프 장치를 제공한다.
도 1은 종래 라우드 스피커(Roudspeaker)를 구동하는 오디오 앰프 장치의 일 실시 예 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 오디오 앰프 장치는 오디오 앰프 장치 내 반도체의 비직선성을 개선하는 부궤환 루프가 스피커에서 발생되는 역기전력의 영향을 받지 않도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 그에 따라, 본 발명에 따른 오디오 앰프 장치는 스피커 출력 노드와 분리된 가상의 피드백 노드를 제공해 주어, 스피커의 역기전력에 의해 오디오 입력 신호가 왜곡되지 않고 입력 신호에 따른 스피커 출력이 정상적으로 이루어지게 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치의 구성을 도시한 도면이다. 살펴보면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치(100)는 전압 증폭부(110)와, 버퍼(120)와, 가상 부궤환 노드 제공부(130)와, 부궤환 저항(140)과, 스피커 출력신호 공급부(150)와, 노드 분리부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
전압 증폭부(110)는 오디오 입력 신호를 기 설정된 이득에 따라 증폭시키는 구성이다.
버퍼(120)는 전압 증폭부(110)의 출력을 가상 부궤환 노드 제공부(130)로 전달해 준다.
가상 부궤환 노드 제공부(130)는 노드 분리부(160)와 함께 스피커(170)의 역기전력 영향을 받지 않는 스피커 출력 노드와 분리된 가상의 피드백 노드를 제공하는 기능을 수행한다.
자세하게, 가상 부궤환 노드 제공부(130)는 제1 트랜지스터(Q1)와 제2 트랜지스터(Q2)가 전압 증폭부(110)의 출력을 버퍼(120)를 통해 각각 베이스에 입력받고, 제1 트랜지스터(Q1)와 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터가 제1 노드(131)로 공통 접속되며, 제1 노드(131)에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 부하(133)가 연결되는 구성을 가질 수 있다. 그리고, 가상 부궤한 노드 제공부(130)의 제1 노드(131)를 가상 부궤환 노드로 제공한다.
부궤환 저항(140)은 가상 부궤환 노드 제공부(130)에서 제공하는 제1 노드(131)와 전압 증폭부(110)의 (-) 입력단에 연결되어 부궤환 루프를 형성한다.
스피커 출력신호 공급부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 트랜지스터(Q1)와 베이스가 공통 접속되는 적어도 하나의 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..)와 제2 트랜지스터(Q2)와 베이스가 공통 접속되는 적어도 하나의 제4 트랜지스터(Q4A,Q4B,..)를 구비하고, 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..)와 제4 트랜지스터(Q4A,Q4B,..)의 콜렉터가 제 2 노드(151)로 공통 접속되어 제2 노드(151)를 통해 스피커 출력신호를 공급하도록 구성될 수 있다.
노드 분리부(160)는 제1 노드(131)와 제2 노드(151) 간에 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시키는 구성이다. 다시 말해서, 노드 분리부(160)는 제1 노드(131)와 제2 노드(151)의 노드 전압 또는 전류 값을 다르게 하는 구성으로, 스위치를 구비하여 스위치를 오픈시킴으로써 제1 노드(131)와 제 2 노드(151)를 분리시킬 수 있다. 아니면, 노드 분리부(160)는 가변저항을 구비하여 제1 노드(131)와 제2 노드(151)가 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시킬 수 있다.
노드 분리부(160)는 스위치 또는 가변 저항 이외에 이와 유사한 동작을 수행 가능한 구성요소를 구비하여 제1 노드(131)와 제2 노드(151)가 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시킬 수 있을 것이다.
상기와 같이 구성된 오디오 앰프 장치(100)가 전류 출력형 앰프 또는 전압 출력형 앰프로 동작하는 것에 대해서 자세하게 살펴보도록 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 도 2에 도시된 오디오 앰프 장치(100)는 가상 부궤환 노드를 제공해 주어 스피커 출력 노드가 아닌 노드에서 부궤환 루프가 형성되어 반도체의 비직선성을 개선시킬 수 있는 구성을 가진다. 특히, 가상 부궤환 노드 제공부(130)에 구비된 부하(133)에 따라서 전류 출력형 앰프 또는 전압 출력형 앰프로 동작할 수 있다.
노드 분리부(160)를 통해 오디오 앰프 장치(100)의 제1 노드(131)와 제2 노드(151)는 개방된 상태인 경우로 가정하고 오디오 앰프 장치(100)의 동작을 살펴보도록 한다.
가상 부궤환 노드 제공부(130)에 구비된 부하(133)는, 저항으로만 구성 또는 스피커(170)와 등가 회로로 구성될 수 있다.
그리고, 가상 부궤환 노드 제공부(130)의 제1 트랜지스터(Q1) 및 제2 트랜지스터(Q2), 그리고 스피커 출력신호 공급부(150)의 적어도 하나의 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..)와 제4 트랜지스터(Q4A,Q4B,..)는 모두 동일한 특성을 가질 것을 요구한다.
부하(133)가 순저항으로만 구성된 경우, 제1 노드(131)의 전압이 10볼트이고, 부하(133)가 10옴이라면, 가상 부궤환 노드 제공부(130)의 제1 노드(131)로 흐르는 전류는 1 암페어가 된다. 그리고, 제1 트랜지스터(Q1)의 증폭률이 100이라 하면 1 암페어가 콜렉터에 흐르게 할 만큼의 베이스 전류는 10 밀리 암페어가 흐르게 된다.
여기서, 제1 트랜지스터(Q1)와 스피커 출력신호 공급부(150)의 적어도 하나의 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..)는 동일한 특성을 가지므로 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..)의 베이스에 흐르는 전류도 10 밀리 암페어가 흐르게 되고, 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..)와 제4 트랜지스터(Q4A,Q4B,..)가 각각 N개씩 존재하는 경우라면, 스피커 출력신호 공급부(150)의 제2 노드(151)는 제1 노드(131)에 흐르는 1 암페어 전류의 N 배의 전류가 흐르게 된다. 그럼으로써, 전류 출력형으로 스피커(170)를 구동시키는 동작을 수행할 수 있다.
다시 말해서, 가상 부궤환 노드 제공부(130)에 구비된 부하(133)를 순저항으로 구성하는 경우, 제1 노드(131)의 전류 값이 결정되고, 그 결정된 제1 노드(131)의 전류 값에 스피커 출력신호 제공부(150)에 구비된 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..) 및 제4 트랜지스터(Q4A,Q4B,..) 쌍의 개수만큼 비례하는 전류가 제2 노드(151)에 흐르게 되면서 전류 출력형으로 스피커(170)를 구동시켜 줄 수 있다.
한편, 가상 부궤환 노드 제공부(130)의 부하(133)는 스피커(170)의 임피던스가 주파수에 따라 변화되는 곡선과 동일한 형태를 가지는 스피커 등가 회로로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 노드(131)와 제2 노드(151)가 개방된 상태에도, 스피커(170)의 임피던스가 낮아지는 때에 부하(133)의 임피던스도 낮아지고, 스피커(170)의 임피던스가 높아지는 때에 부하(133)의 임피던스도 높아지면서 제2 노드(151)에 연결되는 스피커(170)를 전압 출력형으로 구동할 수가 있다.
여기서, 가상 부궤환 노드 제공부(130)의 부하(133)는 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..)와 제4 트랜지스터(Q4A,Q4B,..)가 각각 N개씩 존재하는 경우라면, 스피커 임피던스 값의 1/N배가 되는 부하 임피던스를 가지는 스피커 등가 회로로 구성될 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 가상 부궤환 노드 제공부(130)에 구비된 부하(133)를 어떻게 구성하느냐에 따라 오디오 앰프 장치(100)는 전류 출력형으로 스피커(170)를 구동하거나 전압 출력형으로 스피커(170)를 구동할 수 있다.
스피커(170)의 종류에 따라 전압 구동형으로 구동될 때에 음색이 좋은 것이 있고, 전류 구동형으로 구동될 때에 음색이 좋은 것이 있다. 본 발명에 따른 오디오 앰프 장치(100)는 스피커(170)의 종류에 따라 두 가지 구동 방식을 모두 제공 가능하도록 구성될 수 있다.
상기에서는, 노드 분리부(160)를 통해 제1 노드(131)와 제2 노드(151)가 개방된 상태의 경우를 살펴보았다.
노드 분리부(160)는 제1 노드(131)와 제2 노드(151)가 완전히 개방된 상태가 아닌 가변 저항을 통해 제1 노드(131)와 제2 노드(151)를 전기적으로 분리시킬 수 있다. 이때는 노드 분리부(160)를 구성하는 가변 저항의 저항값과 스피커 임피던스 비에 따라 오디오 앰프 장치(100)는 전류 출력형에서 전압 출력형으로 연동할 수 있다.
본 발명에 따른 오디오 앰프 장치(100)는 전류 출력형 또는 전압 출력형으로 동작 가능하고, 스피커 출력 노드와는 분리된 가상 부궤환 노드를 제공하여 부궤환 루프를 형성할 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 오디오 앰프 장치(100)가 스피커(170)에서 발생되는 역기전력의 영향을 최소한으로 받을 수 있도록 구성된다.
여기서, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 오디오 앰프 장치(100)는 스피커(170)의 역기전력의 제동을 위해서, 스피커 출력신호 공급부(150)의 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..) 및 제4 트랜지스터(Q4A,Q4B,..)를 통해 일정량의 아이들(Idle) 전류가 흐르도록 구성된다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치(100)는 부궤환 루프가 스피커 출력 노드에서 분리된 노드에서 구성됨에 따라, 스피커(170)의 역기전력을 제동할 수 있는 다른 방안이 요구된다. 이에 따라, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치(100)는 무신호시에도 스피커 출력신호 공급부(150)의 제3 트랜지스터(Q3A,Q3B,..) 및 제 4 트랜지스터(Q4A,Q4B,..)를 통해 아이들 전류가 흐르도록 구성된다.
아이들 전류에 의해 오디오 앰프 장치(100)의 효율을 떨어지겠지만, 스피커(170)의 역기전력에 제동을 가할 수 있어서 역기전력에 따른 오디오 입력 신호의 왜곡은 현저히 감소될 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치의 구성을 도시한 도면이다. 살펴보면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치(200)는 전압 증폭부(210)와, 버퍼(220)와, 가상 부궤환 노드 제공부(230)와, 부궤환 저항(Rn)(240)과, 스피커 출력신호 공급부(250)와, 노드 분리부(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치(200)는 도 2에 도시된 오디오 앰프 장치(100) 비교시, 스피커 출력신호 공급부(250)의 구성이 다르다. 본 발명에 따른 오디오 앰프 장치는 도 3에 도시된 바와 같은 형태로 스피커 출력신호 공급부(250)를 구성할 수 있다.
전압 증폭부(210)는 오디오 입력 신호를 기 설정된 이득에 따라 증폭시키는 구성이다.
버퍼(220)는 전압 증폭부(210)의 출력을 가상 부궤환 노드 제공부(230)로 전달해 준다.
가상 부궤환 노드 제공부(230)는 노드 분리부(260)와 함께 스피커(270)의 역기전력 영향을 받지 않는 스피커 출력 노드와 분리된 가상의 피드백 노드를 제공하는 기능을 수행한다.
자세하게 가상 부궤환 노드 제공부(230)는 제1 트랜지스터(Q1)와 제2 트랜지스터(Q2)가 전압 증폭부(210)의 출력을 버퍼(220)를 통해 각각 베이스에 입력받고, 제1 트랜지스터(Q1)와 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터가 제1 노드(231)로 공통 접속된다. 그리고, 제1 노드(231)에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 제1 부하(233)가 연결되어, 제1 노드(231)를 가상 부궤환 노드로 제공한다.
부궤환 저항(240)은 가상 부궤환 노드 제공부(230)에서 제공하는 제1 노드(231)와 전압 증폭부(210)의 (-) 입력단에 연결되어 부궤환 루프를 형성한다.
스피커 출력신호 공급부(250)는 제1 트랜지스터(Q1)와 베이스가 공통 접속되는 제3 트랜지스터(Q3)와 제2 트랜지스터(Q2)와 베이스가 공통 접속되는 제4 트랜지스터(Q4)를 구비한다. 그리고, 스피커 출력신호 공급부(250)는 출력 버퍼(253)를 더 구비하여, 제3 트랜지스터(Q3)와 제4 트랜지스터(Q4)의 콜렉터는 출력 버퍼(253)의 입력단과 제 2 노드(251)로 공통 접속되고, 제2 노드(251)에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 제2 부하(255)가 연결되며, 출력 버퍼(253)의 출력단을 통해 스피커 출력신호가 공급되도록 구성된다.
노드 분리부(260)는 제1 노드(231)와 제2 노드(251) 간에 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시키는 구성요소이다. 노드 분리부(260)는 앞서 언급한 바와 같이, 스위치를 구비하여 스위치를 오픈시킴으로써 제1 노드(231)와 제 2 노드(251)를 분리시킬 수 있다. 아니면, 노드 분리부(260)는 가변저항을 구비하여 제1 노드(231)와 제2 노드(251)가 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시킬 수 있다.
노드 분리부(160)는 스위치 또는 가변 저항 이외에도 이와 유사한 동작을 수행 가능한 구성요소를 구비하여 제1 노드(131)와 제2 노드(151)가 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시킬 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치(200)는 스피커 출력신호 공급부(250)의 출력단에 출력 버퍼(253)가 구비되어, 오디오 앰프 장치(200)의 내부 임피던스를 현저히 낮추어 준다. 그에 따라, 오디오 앰프 장치(200)의 댐핑 팩터(Damping Factor)가 상승되어 스피커(270)의 역기전력을 제동시킬 수 있으므로, 도 2에 도시된 오디오 앰프 장치(100)처럼 스피커 출력신호 공급부(250)에 아이들 전류가 필요치 않다.
따라서, 도 3에 도시된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치(200)는 도 2에 도시된 오디오 앰프 장치(100)에 비해 전력 효율이 높아서, 일반 AB급 정도의 앰프 장치로 구동될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 오디오 앰프 장치(200)는 노드 분리부(260)를 통해 제1 노드(231)와 제2 노드(251)가 전기적으로 분리되지 않는, 다시 말해서, 제1 노드(231)와 제2 노드(251)가 단락된 상태라고 하여도, 도 2에 도시된 오디오 앰프 장치(100)와 달리, 출력 버퍼(253)를 통해 스피커 출력 노드와 부궤환 루프가 분리된다.
그러나, 오디오 앰프 장치(200)의 제1 노드(231)와 제2 노드(251)가 단락된 상태인 경우는 오디오 앰프 장치(200)가 전압 출력형으로만 동작한다.
본 발명에 따른 오디오 앰프 장치(200)는 노드 분리부(260)를 통해 제1 노드(231)와 제2 노드(251)가 전기적으로 분리되게 하여, 오디오 앰프 장치(200)가 스피커(270)의 역기전력의 영향을 받지 않으며 전류 출력형으로 동작 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
가상 부궤환 노드 제공부(230)의 제1 트랜지스터(Q1) 및 제2 트랜지스터(Q2), 그리고 스피커 출력신호 공급부(250)의 제3 트랜지스터(Q3)와 제4 트랜지스터(Q4)는 모두 동일한 특성을 가질 것을 요구한다.
오디오 앰프 장치(200)의 전류 출력형 동작을 살펴보도록 한다.
오디오 앰프 장치(200)가 노드 분리부(260)를 통해서 가상 부궤환 노드 제공부(230)의 제1 노드(231)와 스피커 출력신호 공급부(250)의 제2 노드(251)가 개방된 상태라면, 전압 증폭부(210)의 출력과 가상 부궤환 노드 제공부(230)의 제1 부하(233)의 임피던스에 따라 제1 노드(231)의 전류 값이 결정된다. 그리고 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류와 매우 오차가 적은 베이스 전류가 제3 트랜지스터(Q3)에 흐르게 된다. 그러면서, 스피커 출력신호 공급부(250)의 제2 노드(251)에 흐르는 정전류 값과 제2 노드(251)의 부하 임피던스에 의해 결정된 전압이 출력 버퍼(253)를 통해 스피커(270)로 출력되면서 스피커(270)를 동작시킨다.
여기서, 도 3에 도시된 가상 부궤환 노드 제공부(230)의 제1 부하(233)는 저항으로만 구성 또는 스피커(270)와 등가 회로로 구성될 수 있고, 스피커 출력신호 공급부(250)의 제2 부하(255)는 스피커(270)와 등가 회로로 구성될 수 있다.
제 1 부하(233)는 제2 부하(255)의 공칭 임피던스와 동일한 임피던스를 가지도록 구성되는 것이 적절할 것이나, 오디오 앰프 장치(200)의 주파수 특성과 노이즈 영향을 감안하여 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 제1 노드(231)와 제2 노드(251) 간에는 노드 분리부(260)가 가변저항으로 구성되어 상기 두 노드(231,251)가 완전히 개방된 상태가 아닌 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리될 수 있다. 이 경우에는 노드 분리부(260)를 구성하는 가변 저항의 저항값과 스피커 임피던스 비에 따라 오디오 앰프 장치(200)는 전류 출력형에서 전압 출력형으로 연동할 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 오디오 앰프 장치(200)는 전류 출력형 동작이 가능하며, 스피커(270)의 역기전력의 영향을 받지 않은 노드에서 부궤환 루프가 형성되는 구성을 가지고 있다.
앞서, 도 2 및 도 3을 통해 살펴본 바와 같은 오디오 앰프 장치(100,200)의 가상 부궤환 노드 제공부(130,230), 부궤환 저항(140,240), 스피커 출력신호 공급부(150,250), 및 노드 분리부(160,260) 구성은 BTL(Balanced TransformerLess) 앰프 등 다양한 형태의 오디오 앰프 내에 적용되어, 반도체의 비직선성을 개선하는 부궤환 루프가 스피커에서 발생되는 역기전력의 영향을 받지 않도록 구성시킬 수 있다.
그러므로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 오디오 앰프 장치(100,200)의 구성에만 한정되어 본 발명인 오디오 앰프 장치의 범위가 해석되어서는 아니된다.
본 발명에 따른 오디오 앰프 장치 내 트랜지스터들은 FET(Field Effect Transistor) 등으로 구성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10,110,210 : 전압 증폭부 20,120,220 : 버퍼
30,150,250 : 스피커 출력신호 공급부
40, 140,240 : 부궤환 저항 50,170,270 : 스피커
130,230 : 가상 부궤환 노드 제공부 131,231 : 제 1 노드
133 : 부하 151,251 : 제 2 노드
160,260 : 노드 분리부 233 : 제1 부하
253 : 출력 버퍼 255 : 제2 부하

Claims (7)

  1. 오디오 입력 신호를 기 설정된 이득에 따라 증폭시키는 전압 증폭부;
    제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터가 상기 전압 증폭부의 출력을 각각 베이스에 입력받고, 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터의 콜렉터가 제1 노드로 공통 접속되며, 상기 제1 노드에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 부하가 연결되어, 상기 제1 노드를 가상 부궤환 노드로 제공하는 가상 부궤환 노드 제공부;
    상기 가상 부궤환 노드 제공부에서 제공하는 상기 제1 노드와 상기 전압 증폭부의 (-) 입력단에 연결되어 부궤환 루프를 형성하는 부궤환 저항;
    상기 제1 트랜지스터와 베이스가 공통 접속되는 적어도 하나의 제3 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터와 베이스가 공통 접속되는 적어도 하나의 제4 트랜지스터를 구비하고, 상기 제3 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터의 콜렉터가 제 2 노드로 공통 접속되어 상기 제2 노드를 통해 스피커 출력신호를 공급하는 스피커 출력신호 공급부; 및
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 간에 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시키는 노드 분리부;를
    포함하는 오디오 앰프 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 부하는,
    저항으로만 구성 또는 상기 스피커 출력신호 공급부의 상기 제2 노드에 연결되어 상기 스피커 출력신호를 공급받는 스피커와 등가 회로로 구성되는 것인 오디오 앰프 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 노드 분리부는,
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 스위치 또는 가변저항을 구비하여 상기 제1 노드와 상기 제2 노드가 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시키는 것인 오디오 앰프 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 스피커 출력신호 공급부의 제3 트랜지스터 및 제 4 트랜지스터를 통해 일정량의 아이들 전류가 흐르는 것인 오디오 앰프 장치.
  5. 오디오 입력 신호를 기 설정된 이득에 따라 증폭시키는 전압 증폭부;
    제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터가 상기 전압 증폭부의 출력을 각각 베이스에 입력받고, 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터의 콜렉터가 제1 노드로공통 접속되며, 상기 제1 노드에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 제1 부하가 연결되어, 상기 제1 노드를 가상 부궤환 노드로 제공하는 가상 부궤환 노드 제공부;
    상기 가상 부궤환 노드 제공부에서 제공하는 상기 제1 노드와 상기 전압 증폭부의 (-) 입력단에 연결되어 부궤환 루프를 형성하는 부궤환 저항;
    상기 제1 트랜지스터와 베이스가 공통 접속되는 제3 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터와 베이스가 공통 접속되는 제4 트랜지스터를 구비하고, 출력 버퍼를 구비하여, 상기 제3 트랜지스터와 상기 제4 트랜지스터의 콜렉터는 상기 출력 버퍼의 입력단과 제 2 노드로 공통 접속되고, 상기 제2 노드에 저항, 인덕터, 및 커패시터 중 적어도 하나로 형성되는 제2 부하가 연결되며, 상기 출력 버퍼의 출력단을 통해 스피커 출력신호가 공급되는 스피커 출력신호 공급부; 및
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 간에 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시키는 노드 분리부;를
    포함하는 오디오 앰프 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 부하는,
    저항으로만 구성 또는 상기 스피커 출력신호 공급부 내 상기 출력 버퍼의 출력단에 연결되어 상기 스피커 출력신호를 공급받는 스피커와 등가 회로로 구성되고,
    상기 제2 부하는,
    상기 스피커와 등가 회로로 구성되는 것인 오디오 앰프 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 노드 분리부는,
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 스위치 또는 가변저항을 구비하여 상기 제1 노드와 상기 제2 노드가 전기적으로 다른 신호 값을 가지도록 분리시키는 것인 오디오 앰프 장치.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11195933A (ja) 1997-12-27 1999-07-21 Murata Mfg Co Ltd スピーカ用アンプ

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