KR810001083B1

KR810001083B1 - Audio-frequency power amplifier

Info

Publication number: KR810001083B1
Application number: KR7800339A
Authority: KR
Inventors: 도오루 산뻬이
Original assignee: 요시야마 히로기찌; 주식회사 히다찌 세이사꾸쇼
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1978-02-10
Publication date: 1981-09-11

Abstract

In the power amplifier (1), circuit flowing through the its path(7) leading from a DC power source to each of the output resistors includes many harmonic components besides its fundamental wave component. This harmonic components of current are introduced through a stray magnetic field into the signal path(10) in the power amplifier thereby procucing distortion of the signal supplied to the load(4).

Description

Low Frequency Power Amplifier

제1도는 본 발명인 저주파전력 증폭기의 1 실시예를 나타내는 회로도.1 is a circuit diagram showing one embodiment of a low frequency power amplifier of the present invention.

제2도는 본 발명인 저주파전력 증폭기의 다른 실시예를 나타내는 회로도.2 is a circuit diagram showing another embodiment of the low frequency power amplifier of the present invention.

제3도, 제4도, 제5도는 본 발명인 저주파전력 증폭기의 인쇄 배선기판의 외형도.3, 4, and 5 are outline views of a printed wiring board of a low frequency power amplifier according to the present invention.

제6도는 본 발명의 효과를 나타내는 출력대 왜율곡선(出力對歪率曲線)이다.6 is an output band distortion curve showing the effect of the present invention.

본 발명은 오디오신호(audio signal)를 증폭하여 그 출력신호를 스피이커등의 부하(負荷)에 공급하는 저주파전력 증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a low frequency power amplifier which amplifies an audio signal and supplies its output signal to a load such as a speaker.

오디오신호가 공급되어 이것을 증폭하는 저주파전력증폭기는 오디오신호가 흐르는 신호통로와 이 오디오신호를 증폭하는 트랜지스터등드의 능동소자(active element)에 전력을 공급하는 전류 통로를 갖추고, 이들 통로는 기기내(機器內)를 각각가 우회하면서 배선되어 있다. 그리고 신호통로는 입력측과 출력측이 교차하지 않도록 배치되어, 신호통로와 전류통로도 접근하지 않도록 각각 고려되고 있으나, 한정된 기기내의 범위에서는 모든 선로를 각각 멀리 떼어서 배선할 수는 없고, 신호통로와 전류통로가 접근되게 배치되는 경우가 있다.The low frequency power amplifier which supplies and amplifies an audio signal has a signal path through which the audio signal flows and a current path for supplying power to an active element of a transistor lamp for amplifying the audio signal. Each is bypassed and wired. The signal paths are arranged so that the input side and the output side do not cross each other, so that the signal paths and the current paths are considered so as not to approach each other.However, in a limited range of devices, all the paths cannot be separated away from each other. May be arranged to be accessed.

이와 같은 경우에는 신호통로와 전류통로가 각각 표유자계(漂遊磁界) 표유용량(漂遊容量)등에 의해 결합되어 있는 경우가 많다. 증폭기가 푸시풀(push-pull) 증폭기를 구성하고 B급 동작을 행하고 있는 경우에는 출력단의 능동소자는 입력신호의 정(正) 또는 부(負)의 반사이클(半 cycle)에서 교대로 도통(導通)하기 때문에 이들의 능동소자에 흐르는 전류는 입력신호가 정현파(正弦波)인 경우 각각 정 또는 부의 반파(halfwave)의 전류가 된다. 이 전류는 그 기본파와 고조파로 형성되어 있고, 이 고조파성분이 전류통로로 부터 입력측, 출력측의 신호통로에 혼입되여, 부하에 공급되는 출력신호에 왜곡을 발생시킨다.In such a case, the signal path and the current path are often combined with stray magnetic field stray capacitances. When the amplifier constitutes a push-pull amplifier and performs class B operation, the active elements of the output stage are alternately conducted in the positive or negative half cycle of the input signal. For this reason, the current flowing through these active elements becomes positive or negative half-wave current, respectively, when the input signal is a sinusoidal wave. This current is formed by the fundamental and harmonics, and the harmonic components are mixed from the current path into the signal path on the input side and the output side, causing distortion in the output signal supplied to the load.

이 왜곡의 발생은 높은 주파수가 될수록 현저히 나타나서, 오디오 신호를 증폭하는 증폭기에 있어서는 이 왜곡이 음향신호가 되어 재생되므로 바람직하지 못하다.The occurrence of this distortion is more prominent at higher frequencies, which is undesirable in an amplifier that amplifies an audio signal because this distortion is reproduced as an acoustic signal.

본 발명의 목적은 왜곡이 적은 저주파 전력증폭기를 얻는데 있다.An object of the present invention is to obtain a low frequency power amplifier with low distortion.

본 발명인 저주파 전력 증폭기는 저주파신호가 공급되고 이것을 증폭하여 그 출력신호를 부하에 공급하는 증폭기에 있어서 직류 전원으로부터 증폭기에 전력을 공급하는 전류통로와, 저주파 신호가 통과하는 신호통로중 어느쪽이든가 한쪽 또는 양쪽 통로에, 각 통로가 직렬로 코일을 접속 삽입하고, 전류통로와 신호통로를 이 코일으로 자기적(磁氣的)으로 결합시켜, 전류통로를 흐르는 전류의 고조파성분을, 자기 결합을 통하여 신호통로에 공급하고 전류통로로부터 신호 통로에 표유자계 표유용량등에 의해 혼입하는 전류의 고조파성분을 자기 결합을 통하여 공급되는 전류의 고조파성분으로 상쇄(相殺)하여, 출력신호에 왜곡이 발생하는 것을 방지하는 것이다. 따라서 자기결합을 통하여 신호통로에 공급되는 전류의 고조파 성분은 표유자계, 표유용량등을 통하여 신호통로에 혼입하는 전류의 고조파성분의 대하여 이것을 상쇄(相殺)하는 극성(極性)과 세기로 조정된다. 이것은 자기결합의 결합계수를 조정함으로써 행해진다.In the low frequency power amplifier of the present invention, in the amplifier for supplying the low frequency signal and amplifying it and supplying the output signal to the load, one of the current path for supplying power from the DC power supply and the signal path through which the low frequency signal passes, In each passage, each passage connects and inserts a coil in series, and magnetically couples the current path and the signal path to this coil, and signals the harmonics of the current flowing through the current path through the magnetic coupling. Harmonic components of the current supplied to the passage and mixed into the signal passage by stray magnetic field stray capacitances are canceled by the harmonic components of the current supplied through the magnetic coupling, thereby preventing distortion of the output signal. It is. Therefore, the harmonic components of the current supplied to the signal path through the magnetic coupling are adjusted to the polarity and strength canceling them against the harmonic components of the current introduced into the signal path through the stray magnetic field and the stray capacitance. . This is done by adjusting the coupling coefficient of the magnetic coupling.

이하 본 발명인 저주파 전력 증폭기를 도면에 도시한 1 실시예에 따라 설명한다.Hereinafter, the low frequency power amplifier of the present invention will be described with reference to the embodiment shown in the drawings.

제1도는 본 발명인 저주파 전력 증폭기의 1 실시예를 나타내는 회로도로써, 1은으 콤플리 멘터리 푸시플 증폭기 B급 동작을 행한다.FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the low frequency power amplifier of the present invention, which performs a complementary pushple amplifier class B operation.

예를 들면 NPN과 PNP형의 트랜지스터로 구성되어 한쌍의 직류전원(5), (6)으로부터 전류통로(7), (8)를 거쳐 정 및 부의 전력이 공급되며, 입력단자(2)와 접지단자에 저주파 신호가 공급된다.For example, it consists of NPN and PNP type transistors, and positive and negative electric power is supplied from a pair of DC power supplies 5 and 6 through current paths 7 and 8, and the input terminal 2 and ground The low frequency signal is supplied to the terminal.

그리고 이 입력신호를 증폭하여 출력단자(9)와 접지간에 접속된 부하(4)에 신호통로(10)를 통하여 출력신호를 공급한다. 전원(5)에 접속된 전류통로(7)와 전원(6)에 접속된 전류통로(8)에는 간간 이 통로(7), (8)와 직렬로 제1 및 제2의 코일(11), (12)이 접속되고, 출력신호가 통하는 신호통로(10)에는 이 통로(10)와 직렬로 제3의 코틸(13)이 접속되어 있다. 제1, 제2 및 제3의 코일(11), (12), (13)은 각각 근접 배치되어, 각각 전자적으로 결합하고 있다. 전류통로(7), (8)에 접속된 제1 및 제2의 코일을 생략하여 신호통로(10)에만 코일(13)을 접속하여도 좋다. 이 경우는 코일(13)을 2개의 전류통로(7), (8)에 가깝게 하여 코일(13)과 통로(7), (8)를 전자적으로 결합시키면 좋다. 또한 반대로 전류통로(7), (8) 또는 그 어느 쪽인가가 일방만이 제1 및 제2의 코일(11), (12)을 접속하고 신호통로(10)에 접속한 제3의 코일(13)은 생략하여도 좋다.The input signal is amplified and the output signal is supplied to the load 4 connected between the output terminal 9 and the ground through the signal path 10. In the current path 7 connected to the power source 5 and the current path 8 connected to the power source 6, the first and second coils 11, in series with the passages 7 and 8, (12) is connected, and the third corrugated 13 is connected in series with the passage 10 to the signal passage 10 through which the output signal passes. The first, second, and third coils 11, 12, and 13 are disposed close to each other, and are electrically coupled to each other. The coil 13 may be connected only to the signal path 10 by omitting the first and second coils connected to the current paths 7 and 8. In this case, the coil 13 may be brought close to the two current paths 7 and 8, and the coil 13 and the passages 7 and 8 may be electronically coupled. On the contrary, the third coil in which one of the current paths 7 and 8 or one of them connects the first and second coils 11 and 12 to the signal path 10 ( 13) may be omitted.

이 경우도 신호통로(10)를 제1 및 제2의 코일(11), (12)에 가깝게하여 전류통로(7), (8)와 신호통로(10)를 전기적으로 결합시킨다. 증폭기(1)는 B급 동작을 하는 푸시플증폭기이기 때문에 입력단자(2)에 공급되는 입력신호의 정 및 부의 반사이클의 신호를 각각 전용 트랜지스터로 증폭한다. 따라서 전원(5), (6)으로부터 흐르는 전류는 입력신호의 극성에 따라 교대로 증폭기(1)에 유입되며 그 전류는 고차(高次)의 고조파를 포함한 것이 된다. 그리고 이 고조파 성분은 증폭기(1)의 내부 또는 외부에서 신호로에 혼입된다.Also in this case, the signal path 10 is brought close to the first and second coils 11 and 12 to electrically couple the current paths 7 and 8 and the signal path 10. Since the amplifier 1 is a push-plep amplifier with Class B operation, the positive and negative half cycle signals of the input signal supplied to the input terminal 2 are amplified by dedicated transistors, respectively. Therefore, the current flowing from the power sources 5 and 6 alternately flows into the amplifier 1 according to the polarity of the input signal, and the current includes higher harmonics. This harmonic component is mixed into the signal path inside or outside the amplifier 1.

코일(13)의 신호통로(10)에 삽입되어 있으나, 이 코일(13)을 전류통로(7), (8)에 근접시켜 설치하면 전류통로와 전자적으로 결합한다.Although inserted into the signal path 10 of the coil 13, if the coil 13 is installed in close proximity to the current path (7), (8) it is electronically coupled to the current path.

코일(13)의 결합계수, 극성을 바꾸면 전류통로(7), (8)에서 코일(13)에 유도되는 고조파성분의 레벨과 극성을 제어할 수가 있게 된다. 따라서 코일이외의 경로에 의해 신호통로에 유기(誘起)되는 고조파 성분과 동레벨에서 역위상(逆位相)의 전압을 코일(13)에 유기시키므로서 신호통로(10)에 흐르는 고조파 성분을 억압할 수가 있다.By changing the coupling coefficient and the polarity of the coil 13, it is possible to control the level and polarity of harmonic components induced in the coil 13 in the current paths 7 and 8. Therefore, harmonic components flowing in the signal path 10 can be suppressed by inducing the coil 13 with the harmonic components induced in the signal path by paths other than the coil and the voltage of the reverse phase to the coil 13 at the same level. There is a number.

제2도는 본 발명인 저주파 전력 증폭기의 다른 실시예를 나타내는 회로도이다. 제1도에 나타나는 증폭기는 그 출력신호의 1부를 입력단에 부귀환(負歸還)하는 귀환 증폭기로, 저항(16), (17)으로 부귀환로를 구성하고 있다. 15는 귀환회로에 삽입된 코일이고, 전류통로(8)에 삽입된 코일(12)과 전자적으로 결합되어 있음과 동시에 그 결합계수는 조정할 수 있는 것으로 한다.2 is a circuit diagram showing another embodiment of the low frequency power amplifier of the present invention. The amplifier shown in FIG. 1 is a feedback amplifier which negatively feeds one part of the output signal to the input terminal, and constitutes a negative feedback path by the resistors 16 and 17. 15 is a coil inserted into the feedback circuit, and is coupled electronically with the coil 12 inserted into the current path 8, and the coupling coefficient thereof is adjustable.

또 전류통로(7)에 다른 코일을 삽입하고, 이것과 코일(15)을 자기적으로 결합시켜도 좋다. 기타 제1도와 동일부호는 동일부분을 나타낸다. 제2도에 있어서 코일(15)에서 전류통로(8) 및 (7)에 흐르는 전류에 의하여 유도를 받아 기본파와 동시에 그 우수차(偶數次) 고조파전압이 발생한다. 코일(12), (15)의 결합계수를 바꾸거나, 코일(12), (15)의 방향을 바꾸므로서 고조파 전압의 레벨과 극성은 제어할 수가 있다. 따라서 출력신호통로(10)에 유기되는 고조파성분과 동 레벨로 역위상의 전압이 출력단자(9)에 발생하도록 코일(15)에 고조파전압을 유기시켜 귀환회로를 통과하여 귀환단자(3)에 고조파 전압을 주입하면 출력신호통로에 흐르는 고조파 성분을 억압할 수 있다.Another coil may be inserted into the current path 7 to magnetically couple this to the coil 15. The same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts. In FIG. 2, the electric current flowing through the current paths 8 and 7 in the coil 15 is guided to generate the fundamental wave and its even harmonic voltage. The level and polarity of the harmonic voltage can be controlled by changing the coupling coefficients of the coils 12 and 15 or by changing the directions of the coils 12 and 15. Therefore, the harmonic voltage induced in the output signal path 10 is induced at the output terminal 9 at the same level as the harmonic component induced in the output signal path 10, and the harmonic voltage is induced in the coil 15 through the feedback circuit to the feedback terminal 3. Injecting the harmonic voltage can suppress the harmonic components flowing in the output signal path.

제1도는 본 발명의 실시예 1를 나타내는 외형도이다. 18은 절연재등으로 만들어진 회로기판의 1부이고, 7, 8은 인쇄배선으로 만들어진 전류통로로 코일(13)은 신호통로(10)에 직렬로 접속되어 결합계수나 극성을 바꿀 수 있도록 코일의 직경에 비하여 코일길이를 짧게 즉, 턴(turn)수를 작게 하고 있다. 또 전류통로(8)에는 인쇄배선으로 형성된 코일(12)이 설치되어 코일(15)을 전류통로(8) 측 또는 (7)으로 넘어트리므로서 결합계수를 조정할 수가 있고 기판면에 평행으로 코일(13)의 권선방향을 바꾸므로서 극성도 조정할 수가 있다. 코일(12)은 도체(導體) 패턴에 의해 구성되어 있는 예를 나타냈지만 코일의 역할을 하면 좋으므로 어떠한 형상의 것이라도 좋다.1 is an external view showing a first embodiment of the present invention. 18 is a part of a circuit board made of an insulating material, etc. 7, 7 and 8 are current paths made of printed wiring, and the coil 13 is connected in series to the signal path 10 so as to change the coupling coefficient or polarity of the coil. Compared with this, the coil length is shorter, that is, the number of turns is reduced. In addition, the current path 8 is provided with a coil 12 formed by printed wiring, and the coupling coefficient can be adjusted by overturning the coil 15 to the current path 8 side or (7) and parallel to the substrate surface. The polarity can also be adjusted by changing the winding direction in (13). Although the coil 12 has shown the example comprised by the conductor pattern, what kind of shape may be sufficient as it may act as a coil.

제4도는 본 발명의 다른 실시예 1를 나타내는 외형도이다. 제4도에 있어서 코일(13)과 코일(12)의 사이에 시일드판(19)이 세워져 있다. 시일드판(19)의 기울기를 변화시키므로서 코일(13), (12)의 결합계수를 변화시킬 수가 있다.4 is an external view showing another embodiment 1 of the present invention. In FIG. 4, a shield plate 19 is erected between the coil 13 and the coil 12. By changing the inclination of the shield plate 19, the coupling coefficients of the coils 13 and 12 can be changed.

그리고 제1도, 제2도에 있어서 신호통로로서 증폭기(1)와 부하(4)를 연결하는 신호통로(10) 및 증폭기(1)의 출력단자(9)와 귀환단자(3)를 연결하는 부귀환통로에 관하여 설명했으나, 증폭기(1)와 입력단자(2)를 연결하는 신호통로, 증폭기(1)의 내부의 각 증폭단의 입력측, 출력측의 신호통로를 각각 전류로에 자기적으로 결합하여 신호로 내에 혼입하는 고조파 성분을 상쇄해도 좋다.1 and 2, the signal path 10 connecting the amplifier 1 and the load 4 and the output terminal 9 and the feedback terminal 3 of the amplifier 1 are connected as the signal paths. Although the negative feedback path has been described, the signal path connecting the amplifier 1 and the input terminal 2, the signal paths at the input side and the output side of each amplification stage inside the amplifier 1 are magnetically coupled to the current path, respectively. The harmonic components incorporated into the signal path may be canceled out.

이 경우 제3도, 제4도에 나타내는 바와 같이, 신호통로와 전류통로의 어느 한쪽 또는 양방쪽에 코일을 삽입하고 이 코일의 방향결합 계수를 조정하여 코일을 게재하여 신호통로에 공급되는 고조파 성분의 극성과 크기를 조정하면 된다.In this case, as shown in Figs. 3 and 4, the coil is inserted into one or both of the signal path and the current path, and the coil is placed by adjusting the direction coupling coefficient of the coil to supply the harmonic components supplied to the signal path. Just adjust the polarity and size.

제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 외형도로, 신호통로(10)는 인쇄배선으로 회로 기판(18)상에 형성되고 이 통로(10)와 직렬로 코일(13)이 접속되어 있다. 또 전류통로(7)도 인쇄배선으로 형성하고 이 통로(7)와 직렬로 코일(11)이 접속되어 2개의 코일(11), (13)은 근접 배치되어 자기적으로 결합되어 있다. 또 2개의 코일간에 시일드판(19)가 배치되어, 시일드판(19)을 좌우로 너머트리므로서 자기적 결합의 결합계수가 조절된다. 코일(13)에 유기하는 고조파 성분의 극성은 코일(13) 또는 코일(11)의 방향을 바꾸어 조정되고 크기는 시일드판(19)으로 조정된다.5 is an outline view showing another embodiment of the present invention, wherein the signal path 10 is formed on the circuit board 18 by printed wiring, and the coil 13 is connected in series with the path 10. The current path 7 is also formed by printed wiring, and the coils 11 are connected in series with the paths 7 so that the two coils 11 and 13 are disposed close together and magnetically coupled. Moreover, the shield plate 19 is arrange | positioned between two coils, and the coupling coefficient of a magnetic coupling is adjusted by overturning the shield plate 19 from side to side. The polarity of the harmonic components induced in the coil 13 is adjusted by changing the direction of the coil 13 or the coil 11 and the size is adjusted by the shield plate 19.

제6도는 본 발명인 저주파 전력 증폭기의 출력대 왜율특성을 나타내고, 곡선(20)은 본 발명을 실시하지 않은 경우의 왜율특성, 곡선(21)은 본 발명에 의한 증폭기의 왜율 특성으로, 측정주파수는 양쪽 모두 20KHz이다. 제6도에 나타나는 바와 같이 본 발명에 의하면 출력신호의 왜곡을 충분히 적게할 수가 있다.6 shows the output-to-distortion characteristics of the low frequency power amplifier of the present invention, the curve 20 shows the distortion factor characteristics when the present invention is not implemented, and the curve 21 shows the distortion factor characteristics of the amplifier according to the present invention. Both are 20KHz. As shown in FIG. 6, according to the present invention, the distortion of the output signal can be sufficiently reduced.

Claims

In an amplifier in which a low frequency signal is supplied and amplified and supplied to a load, a magnetic coupling of a current path for supplying power to the amplifier from a DC power supply and a signal path through which the low frequency signal flows is performed. And supplying harmonic components of the current flowing through the current path to the signal path through the magnetic coupling with a polarity and magnitude that cancels out the harmonic content of the current included in the low frequency signal. .