KR200329902Y1 - 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커에 사용되는ｉｃ 내장 스위칭 회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커용 IC 내장 스위칭 회로를 제공하는 것으로, 여기에는 IC 외부에 패시브 컴포넌트가 전혀 없으므로 회로 기판의 조립을 보다 용이하게 하며 회로 기판의 면적을 절감함으로써 체적 및 비용을 감소시킨다. 본 고안의 스위칭 회로는 소형화 휴대용 정보 장치의 설계에 매우 적합하다. 이어폰과 라우드스피커 사이를 스위칭하는 동안 일어날 수 있는 논리적 에러를 피하기 위해, 본 고안은 미분 MOS 회로 내에 특수한 비대칭 설계를 제공하며 도한 전류 미러 회로를 제공한다.

Description

휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커에 사용되는 ＩＣ 내장 스위칭 회로{SWITCHING CIRCUIT BUILT IN IC FOR EARPHONE AND LOUDSPEAKER OF PORTABLE INFORMATION DEVICE}

본 고안은 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커에 사용되는 IC 내장 스위칭 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 그 전체가 IC에 내장되는 패시브컴포넌트(passive component)를 구비하는 스위칭 회로에 관한 것이다.

종래의 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커에 사용되는 스위칭 회로를 도 1에 예시한다. 이어폰 플러그가 이어폰 잭(1)에 삽입되어 있지 않으면, 오디오 출력 Lout은 필터(2) 및 이어폰 잭(1)의 스위치(11)를 통과하여 라우드스피커(4)를 작동시키는 연산 증폭기(3) 내에 공급된다. 스위치(11)를 개방하도록 이어폰 플러그가 이어폰 잭(1)에 삽입되면, 오디오 출력 Lout은 라우드스피커(4)에 공급되지 않고 이어폰에 공급된다.

연산 증폭기(3)는 집적 회로 내에 설계되는 반면, 필터(2) 내의 콘덴서(21)와 저항기(22), 그리고 연산 증폭기(3)의 입력 바이어스 저항기(31, 32)는 여전히 패시브 컴포넌트에 의해 설계되어 연산 증폭기(3)의 IC 외부에 배열된다. 이러한 형태의 설계에서 패시브 컴포넌트를 조립하는 것은 번거로운 일이고, 또한 패시브 컴포넌트가 회로 기판에서 과도한 면적을 차지하기 때문에, 비용 및 체적을 증가시키고 소형화 휴대용 정보 장치의 설계에 적합하지 않다.

따라서 본 고안은 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커용 IC 내장 스위칭 회로를 제공하는 것으로, 여기에는 IC 외부에 패시브 컴포넌트가 전혀 없으므로 회로 기판의 조립을 보다 용이하게 하며 회로 기판의 면적을 절감함으로써 체적 및 비용을 감소시킨다. 본 고안의 스위칭 회로는 소형화 휴대용 정보 장치의 설계에 매우 적합하다.

도 1은 종래의 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커용 스위칭 회로를 예시하는 도면.

도 2는 본 고안에 따른 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커용 스위칭 회로를 예시하는 도면.

도 3은 본 고안에 따른 전압 Vp 및 Vn의 개략도.

도 4는 본 고안에 따른 연산 증폭기 내 MOS 비교기의 비대칭 회로 설계의 개략도.

도 5는 본 고안에 따른 연산 증폭기 내 MOS 비교기의 측면에 부가된 전류 미러 회로의 개략도.

도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커용 IC 내장 스위칭 회로는 이어폰 잭(1)과 라우드스피커(4)를 제외하고는 IC 외부에 설치되는 패시브 컴포넌트가 전혀 없으며, 기타 모든 회로는 IC를 형성하도록 연산 증폭기(3)와 함께 설계되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 다이오드(33) 및 2개의 바이어스 저항기(34, 35)가 본 고안 내에 설계되어 있다.

이어폰 플러그가 이어폰 잭(1)에 삽입되지 않으면, 오디오 출력 Lout는 이어폰 잭(1) 내의 스위치(11)를 통과하여 연산 증폭기(3)의 포지티브 단말 Vp에 공급되고, 또한 오디오 출력 Lout는 다이오드(33)를 통과하여 연산 증폭기(3)의 네거티브 단말 Vn에 공급된다. 다이오드(33)는 0.7 volt의 전압 강하를 가지기 때문에 연산 증폭기(3)의 포지티브 단말 Vp의 전압은 네거티브 단말 Vn의 전압보다 높고, 따라서 연산 증폭기(3)의 출력 전압 Vo는 라우드스피커(4)를 작동시키도록 높다.

이어폰 플러그가 이어폰 잭(1)에 삽입되어 스위치(11)를 개방하면, 오디오 출력 Lout은 이어폰에 공급되고, 오디오 출력 Lout은 연산 증폭기(3)의 포지티브 단말 Vp에 공급되지 않고 다이오드(33)를 통과하여 연산 증폭기(3)의 네거티브 단말 Vn에 공급된다. Vp는 오디오 출력을 수신하지 않기 때문에 Vp는 도 2에 도시한 바와 같이 접지되고, 네거티브 단말 Vn의 전압은 포지티브 단말 Vp의 전압보다 높다. 따라서 연산 증폭기(3)의 출력 전압 Vo는 낮아서 라우드스피커(4)를 작동시키지 않는다.

도 3은 본 고안에 따른 전압 Vp 및 Vn의 개략도로서, (a)는 이어폰이 이어폰잭(1)에 삽입되지 않고 라우드스피커(4)가 작동되는 상태를 나타내고, (b)는 이어폰이 이어폰 잭(1)에 삽입되고 라우드스피커(4)가 작동되지 않는 상태를 나타낸다.

도 3의 (a)에서, 전압 Vp(=Lout)는 제로 volt보다 높고 전압 Vn은 Vp보다 0.7 volt 만큼 낮다(다이오드(33)에서의 전압 강하에 기인함). 전압 Vp가 0.7 volt보다 낮을 경우 전압 Vn은, (a)에서의 수평 부분으로 나타낸 바와 같이, 제로 volt가 될 것이다. 이것은 다이오드(33)에 의한 차단(blockade) 때문이다. 전압 Vp가 전압 Vn보다 높기 때문에 연산 증폭기(3)의 출력 전압 Vo는 라우드스피커(4)를 작동하도록 높다. 그러나 전압 Vp가 제로 volt일 경우, 즉 Vp=Vn일 경우는 라우드스피커(4)가 작동되지 않는 문제를 야기할 것이다.

도 3의 (b)에서, 전압 Vp는 항상 제로 volt이고(Lout가 연산 증폭기(3)의 포지티브 단말 Vp에 공급되지 않기 때문임), 전압 Vn은 제로 volt보다 높다. 전압 Vn은 Lout의 전압보다 0.7 volt 만큼 낮다(다이오드(33)에서의 전압 강하에 기인함). Lout의 전압이 0.7 volt보다 낮을 경우 전압 Vn은, (b)에서의 수평 부분으로 나타낸 바와 같이, 제로 volt가 될 것이다. 이것은 다이오드(33)에 의한 차단 때문이다. 전압 Vn이 전압 Vp보다 높기 때문에 연산 증폭기(3)의 출력 전압 Vo는 라우드스피커(4)를 작동할 수 없도록 낮다. 그러나 전압 Vn이 제로 volt일 경우, 즉 Vp=Vn일 경우는 라우드스피커(4)가 작동되는 문제를 야기할 것이다.

Vp=Vn에 의해 야기되는 문제를 해결하기 위해서, 본 고안은 두 가지 해결책을 제공한다.

도 3의 (a)에서의 문제에 대하여, 본 고안은 연산 증폭기(3)의 MOS비교기(comparator)(36)에서의 비대칭 설계를 제공한다. 도 4를 참조하면, 연산 증폭기(3)의 MOS 비교기(36)는 PMOS 트랜지스터(M1, M2)를 갖는다. M1의 입력 단말 Vno는 몇 개의 회로에 의해 Vn에 접속되고, M2의 입력 단말 Vpo는 다른 몇 개의 회로에 의해 Vp에 접속된다. 도 4에서, 한 쌍의 M1 및 M2만 도시되어 있지만, 실제로는 병렬 접속되는 4개의 PMOS 트랜지스터(M1) 및 병렬 접속되는 4개의 PMOS 트랜지스터(M2)가 있다. M1의 수가 M2의 수와 동일하기 때문에, 어떠한 신호도 비교기(36)로 공급되는 신호가 전혀 없을 때 비교기(36)는 Vpo=Vno를 나타낼 것이다. 그러나, 본 고안은 병렬 접속되는 4개의 PMOS 트랜지스터(M1) 및 병렬 접속되는 "3개"의 PMOS 트랜지스터(M2)를 이용하여 설계를 변형한다. 따라서 비교기(36)로 공급되는 신호가 전혀 없을 때에도 Vpo = Vno + 0.15 volt이다. 도 3에서 Vp=Vn=제로 volt일 경우, Vpo는 Vno와 동일하지 않고 Vno보다 0.15 volt 만큼 높다. 그 결과 라우드스피커(4)는 작동되지 않는다. 도 4에서의 MO의 출력은 연산 증폭기(3)의 출력 Vo이다.

도 3의 (b)에서의 문제에 대하여, 본 고안은 연산 증폭기(3)의 비교기(36) 측면에 전류 미러 회로(current mirror circuit)(37)를 제공한다. 도 5를 참조하면, PMOS 트랜지스터(M3, M4)가 도시된 바와 같이 접속된다. M3는 하나의 PMOS만을 나타내며, M4는 병렬 접속되는 3개의 PMOS를 나타낸다. 전류 미러 회로의 특성에 따라, M3에서의 전류 I_M3는 M4에서의 전류 I_M4의 1/3이다. 따라서, 연산 증폭기(3)의 출력 Vo를 위한 구동 전류는 원 설계치의 1/3이다. 작은 구동 전류로인해 비교기(36)의 슬루율(slew rate)이 더욱 느려진다. 따라서, 도 3의 (b)에서 Vp=Vn인 경우가 발생될 때, 비교기(36)의 낮은 슬루율로 인해 연산 증폭기(3)가 상태를 즉시 변화시킬 수 없기 때문에 라우드스피커(4)가 작동되는 문제가 해소되어, 라우드스피커(4)는 작동되지 않는다.

본 고안의 사상 및 범위는 후속하는 청구에만 의존하며 전술한 실시예에 의해 한정되지 않는다.

본 고안에 따른 IC 내장 스위칭 회로는 회로 기판의 조립을 보다 용이하게 하고 회로 기판의 면적을 절감함으로써 체적 및 비용을 감소시키며, 소형화 휴대용 정보 장치의 설계에 매우 적합하다.

Claims (3)

1. 휴대용 정보 장치의 이어폰 및 라우드스피커에 사용되는 IC 내장 스위칭 회로(switching circuit built in IC)로서,

   이어폰 잭(ear phone jack), 다이오드, 2개의 입력 바이어스 저항기(bias resistor) 및 연산 증폭기(operational amplifier)

   를 포함하고,

   상기 2개의 입력 바이어스 저항기 각각의 단말(terminal) 중 하나는 상기 연산 증폭기의 포지티브(positive) 단말 및 네거티브(negative) 단말에 각각 접속되고, 상기 2개의 입력 바이어스 저항기 각각의 단말 중 다른 하나는 접지에 접속되며,

   상기 연산 증폭기의 출력은 라우드스피커를 구동하는 데 사용되며,

   상기 이어폰 잭 및 상기 라우드스피커를 제외하고, 상기 다이오드, 상기 2개의 입력 바이어스 저항기 및 상기 연산 증폭기는 IC를 형성하도록 일체로 설계되며,

   이어폰 플러그가 상기 이어폰 잭에 삽입되어 있지 않으면, 오디오 출력은 상기 이어폰 잭의 스위치를 통과하여 상기 연산 증폭기의 상기 포지티브 단말에 공급되고, 또한 오디오 출력은 상기 다이오드를 통과하여 상기 연산 증폭기의 상기 네거티브 단말에 공급되며,

   상기 스위치를 개방하도록 상기 이어폰 플러그가 상기 이어폰 잭에 삽입되면, 상기 오디오 출력은 이어폰에 공급되고 상기 연산 증폭기의 상기 포지티브 단말에는 공급되지 않지만 상기 다이오드를 통과하여 상기 연산 증폭기의 상기 네거티브 단말에 공급되는

   스위칭 회로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연산 증폭기는 비교기(comparator)를 포함하고,

   상기 비교기는 병렬 접속되는 복수의 트랜지스터 MOS1 및 병렬 접속되는 복수의 다른 트랜지스터 MOS2를 가지며,

   상기 트랜지스터 MOS1의 입력은 몇 개의 회로를 통해 상기 연산 증폭기의 상기 포지티브 단말과 접속되고, 상기 다른 트랜지스터 MOS2의 입력은 몇 개의 다른 회로를 통해 상기 연산 증폭기의 상기 네거티브 단말과 접속되며,

   상기 트랜지스터 MOS1의 수는 상기 다른 트랜지스터 MOS2의 수와 상이한

   스위칭 회로.
3. 제1항에 있어서,

   상기 연산 증폭기는 비교기를 포함하고,

   전류 미러 회로(current mirror circuit)가 상기 비교기 측면에 부가되며,

   하나의 MOS 트랜지스터 및 2개 이상의 병렬 접속된 다른 MOS 트랜지스터가 상기 전류 미러 회로를 형성하도록 서로 대향하여 배치되어, 상기 하나의 MOS 트랜지스터에서의 전류는 상기 2개 이상의 병렬 접속된 다른 MOS 트랜지스터의 전류보다 작고, 상기 하나의 MOS 트랜지스터에서의 전류는 상기 연산 증폭기의 상기 출력을 구동하는 데 사용되는

   스위칭 회로.