KR200321695Y1 - 입력부하의 무한병렬접속이 가능한 음성증폭회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 음성신호 증폭장치에 있어서, 신호입력단에서 병렬로 무한개의 부하가 접속되는 경우에 상기 신호입력단의 임피던스가 감소되어 전체적인 회로의 증폭이득이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 연산증폭기의 가상단락 원리를 이용한 전압플로어를 구현하여 입력부하의 무한병렬접속이 가능하도록 한 음성증폭회로를 제공한다.

Description

입력부하의 무한병렬접속이 가능한 음성증폭회로{VOICE AMPLIFICATION CIRCUIT CONNECTABLE OF INFINITE PARALLEL INPUT LOAD}

본 고안은 음성신호 증폭장치에 사용되는 음성증폭회로에 관한 것으로서, 특히, 신호입력단의 임피던스가 감소되어 전체적인 회로의 증폭이득이 저하되는 것을 방지함으로써 신호입력단에 무한개의 부하가 병렬접속 되도록 하기 위하여, 연산증폭기의 가상단락 원리에 따라 전압플로어를 구현하고, 이를 이용함으로써 입력부하의 무한병렬접속이 가능하도록 한 음성증폭회로에 관한 것이다.

일반적으로 회의용 앰프장치와 같이, 마이크 유닛이 다수개 연결되는 장치에서는 마이크 유닛이 병렬 접속된다. 이처럼 유한개의 병렬 접속된 마이크 유닛은 연결대수에 반비례하여 전체적인 입력 임피던스를 감소시킨다.

상기한 바와 같이, 병렬로 접속되어 증가하는 유한개의 입력부하에 기인하는 총 입력 임피던스의 감소는 입력 임피던스와 비례하여 입력되는 입력신호의 전압을 감소시킨다.

이에 따라, 종래의 음성증폭회로에 있어서, 입력부하의 병렬접속 증가분에 의한 총 입력 임피던스 저하로 입력신호가 감쇄되어 시스템의 이득이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인에 의하여 안출된 음성증폭회로는 병렬접속되는 입력부하가 유한개 증가하여도 전체적인 음성증폭회로의 이득이 저하되지 않도록 하는 음성증폭회로를 제공하기 위하여, 연산증폭기의 가상접지의 원리를 이용하여 유한병렬접속 입력부하에 기인하는 이득저하를 방지하는 음성증폭회로를 제공하였다.

그러나, 상기 유한병렬접속 입력부하에 기인하는 이득저하를 방지하는 음성증폭회로는 회로의 한계 상 무한으로 입력부하를 병렬로 연결할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 음성증폭회로에 입력부하를 병렬접속하여 무한히 그 개수를 증가시켜도 전체적인 음성증폭회로의 이득이 저하되지 않도록 하는 입력부하의 무한병렬접속이 가능한 음성증폭회로를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 입력부하로서 무한개의 마이크가 음성증폭기에 병렬 접속된 상태를 보인 도면,

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 무한개의 입력부하가 병렬 접속된 이득저하 방지 음성증폭회로도,

도 3a는 본 고안에 적용되는 비반전 증폭기 회로를 보인 도면,

도 3b는 본 고안에 적용되는 비반전 증폭기 회로를 이용한 전압플로어를 보인 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 병렬접속 입력부하 200: 음성증폭기

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 음성증폭회로에 있어서, 외부로부터의 신호를 입력받아 입력신호와 동일한 전압의 신호를 출력하는 전압플로어와; 상기 전압플로어로부터 출력되는 신호와 동일한 전압의 신호를 다음단의 전압플로어로 인가하는 무한개의 병렬접속 입력부하와; 상기 입력부하로부터 신호를 입력받아 가상접지시키고, 상기 입력신호를 소정 이득으로 증폭시키는 연산증폭기와; 상기 연산증폭기의 출력단으로 출력되는 증폭신호를 상기 연산증폭기의 반전 단자로 귀환시키는 귀환저항;으로 이루어짐을 특징으로 하는 입력부하의 무한병렬접속이 가능한 음성증폭회로를 제공한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 입력부하로서 무한개의 마이크가 음성증폭기에 병렬 접속된 상태를 보인 도면으로서, 도시된 바와 같이 다수(무한개)의 마이크 유닛들(100)이 음성증폭기(200)와 연결된다.

상기 마이크 유닛들(100)을 통하여 입력되는 음성은 해당 마이크 유닛(M₁내지 M_n중 어느 하나)을 통하여 전기적 신호로 변환되고, 상기 음성 증폭기(200)를 통하여 스피커로 출력하기 위한 충분한 크기로 증폭된다.

이때, 상기 마이크 유닛들(100)이 다수 병렬연결되는 경우에 전체적인 입력 임피던스는 병렬 저항의 총저항은 언제나 가장 작은 저항값보다 작으며, 병렬 저항에서, 전체 저항은 소자가 병렬로 추가됨에 따라 항상 감소하게 되는 계산값에 의하여 매우 작은 값으로 감소하게 된다.

따라서, 상기 마이크 유닛들(100)이 무한개 병렬연결되는 경우에는 전체적인 입력 임피던스는 0으로 수렴한다. 이에 따라 상기 음성 증폭기(200)는 원하는 신호를 증폭하지 못하게 된다.

그러나, 도 3a의 비반전 증폭기 회로 및 이 비반전 증폭기 회로를 이용한 도 3b의 전압플로어에 도시된 바와 같이, 이상적인 연산증폭기에 있어서, 가상단락(Virtual Short)이 형성된다.

입력전압 V_in이 비반전 단자를 구동하고 이 전압이 증폭되어 같은 위상의 출력전압이 나타난다. 출력전압은 전압분배기를 거쳐 부분적으로 입력에 귀환된다. 즉, 저항 R₁양단전압이 반전단자에 가해진다. 귀환전압은 입력전압과 거의 같다. 개방루프 전압이득이 아주 크므로 전압V₊와 전압V_-는 매우 작다. 귀환전압은 입력전압과 위상이 반대이므로 부귀환이다.

도 3a의 비반전 연산증폭기는;

1) 입력저항이 무한대이므로, 두 입력전류는 0 이다.

2) 개방루프 전압이득이 무한대이므로, V₊- V_-= 0 이다.

즉, 가상단락은 전압에 대해서는 접지이지만 전류에 대해서는 개방이다. 즉, 도 3a의 파선은 전류가 흐르지 않음을 나타낸다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 연산 증폭기의 입력단자 사이에 가상단락을 표시하면, 입력전압이 저항 R₁양단에 나타난다. 즉,

이다.

또한, 전류가 가상단락을 흐르지 못하므로 I₁전류가 저항 R₂를 흐른다. 따라서 출력전압은 다음과 같다.

이로부터, 출력전압을 입력전압으로 나누어 전압이득을 구하면 다음과 같다.

또는,

도 3b의 전압플로어는 부귀환이 최대로 걸리므로 거의 이상적인 특성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 귀환저항은 0이므로 모든 출력전압이 반전입력으로 귀환된다. 연산증폭기 입력 사이에 가상단락이 형성되므로 출력은 입력과 같다.

이는 폐루프 전압이득이 1임을 나타낸다.

즉, R₂= 0, R₁= ∞이므로,

전압플로어는 출력전압이 입력전압과 완전히 같으므로 완벽한 플로어 회로이다. 또한, 부귀환이 최대이므로 폐루프 출력임피던스는 개방루프 출력임피던스보다 훨씬 작다. 따라서, 전압플로어는 높은 입력임피던스를 갖는 전원을 낮은 임피던스 전원으로 완벽히 바꿔준다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 전압플로어(OP₁내지 OP_n)에서 귀환이 최대이므로 폐루프 입력임피던스는 아주 크며 폐루프 출력임피던스는 아주 작다. 결과적으로 입력전원 전압 전부가 부하저항(R₁내지 R_n) 양단에 나타난다.

상술한 바와 같이, 전압플로어를 높은 임피던스 전원과 낮은 임피던스 부하 사이에 사용하여 높은 임피던스 전압을 낮은 임피던스 전압으로 변경시킨다.

따라서, 상기 음성 증폭기(200)의 반전 단자에 병렬로 연결되는 마이크 유닛의 숫자가 무한개로 증가하여도, 입력단과 출력단을 이상적으로 분리하여 입력단의 신호가 출력단에 그대로 나타나게 되므로, 상기 음성 증폭기(200)의 입력단에는 마이크 유닛의 연결대수와 관계없이 최종 입력되는 마이크 유닛의 출력임피던스에 의하여 결합되어진다.

따라서, 본 회로를 적용하면 마이크 유닛의 병렬 접속숫자는 무한대로 접속이 가능하다.

한편, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 고안의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 실용신안등록청구의 범위뿐 아니라 이 실용신안등록청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 고안은 연산증폭기의 가상단락의 원리를 이용한 전압플로어를 구현함으로써, 음성신호 증폭장치의 신호입력단에서 병렬로 무한개의 부하가 접속되는 경우에도 상기 신호입력단의 임피던스가 감소되어 전체적인 회로의 증폭이득이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 입력부하의 무한병렬접속이 가능한 음성증폭회로를 제공할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 음성증폭회로에 있어서,

   외부로부터의 신호를 입력받아 입력신호와 동일한 전압의 신호를 출력하는 전압플로어와;

   상기 전압플로어로부터 출력되는 신호와 동일한 전압의 신호를 다음단의 전압플로어로 인가하는 무한개의 병렬접속 입력부하와;

   상기 입력부하로부터 신호를 입력받아 가상접지시키고, 상기 입력신호를 소정 이득으로 증폭시키는 연산증폭기와;

   상기 연산증폭기의 출력단으로 출력되는 증폭신호를 상기 연산증폭기의 반전 단자로 귀환시키는 귀환저항;으로 이루어짐을 특징으로 하는 입력부하의 무한병렬접속이 가능한 음성증폭회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 입력부하는,

   마이크 유닛임을 특징으로 하는 입력부하의 무한병렬접속이 가능한 음성증폭회로.