KR900008757B1

KR900008757B1 - Btl 전력증폭회로

Info

Publication number: KR900008757B1
Application number: KR1019880008688A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 이마니시
Original assignee: 가부시키가이샤 도시바; 아오이 죠이치
Priority date: 1987-07-13
Filing date: 1988-07-13
Publication date: 1990-11-29
Also published as: EP0299665A3; KR890003113A; MY103749A; JPS6417510A; US4853648A; JP2547781B2; EP0299665A2

Abstract

내용 없음.

Description

BTL전력증폭회로

제1도는 종래의 BTL 전력증폭회로를 나타낸 회로도.

제2도는 종래의 다른 BTL 전력증폭회로를 나타낸 회로도.

제3도는 본 발명의 1실시예에 관한 BTL 전력증폭회로를 나타낸 회로도.

제4도는 본 발명의 BTL 전력증폭회로에서 이용되는 바이어스회로를 나타낸 회로도.

제5도는 본 발명의 다른실시예에 관한 BTL 전력증폭회로를 나타낸 회로도.

제6도는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 BTL 전력증폭회로를 나타낸 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 증폭기 3 : 출력부

5 : 바이어스회로 9 : 스탠바이단자

10, 20 : 타이머회로 11 : 증폭회로부

12 : 전위공급회로 13 : 바이어스회로

15a, 15b : 비반전 및 반전증폭기 17 : 신호원

19 : 부하

본 발명은 스탠바이모우드 및 동작모우드가 갖는 BTL(Balanced Trjansformer Less) 전력증폭회로에 관한 것이다.

종래부터 이용되고 있는 전력증폭회로에는 스탠바이모우드시 전류가 흐르지 않도록 대기상태로 되는 스낸바이상태로 해놓아 소비전력의 저감을 기하도록 하는 스탠바이회로가 갖추어져 있다.

제1도는 스탠바이모우드가 달성되도록 스탠바이회로를 갖추고 있는 종래 전력증폭회로를 나타낸 구성도로서, 즉 BTL 전력증폭회로는 바이풀러트랜지스터(Q1), (Q2)로 이루어지는 출력부(3)가 설치되어져 있는 바, 토탬풀(Totem-pole) 구성으로 접속되는 상기 바이풀러트랜지스터(Q1), (Q2)가 증폭기(1)의 출력신호에 의해 제어되게 되고, 이 증폭기(1)는 전압원(VCC(+), VEE(1))으로 바이어스된다. 따라서, 출력부(3)의 출력신호가 예컨대 오디오스피커인 부하(5)에 공급되도록 되어 있다. 여기서 참조부호 7은 바이어스회로를 나타내고, 이 바이어스회로(7)는 상기 증폭기(1)로 바이어스전류를 공급해 주는 것이다.

그런데 이러한 종래 전력증폭회로에서 스탠바이회로는 NPN 트랜지스터(Q4)와 PNP 트랜지스터(Q3), 바이어스회로(7) 및 증폭기(1)로 구성되어져 있는바, 그중 상기 NPN 트랜지스터(Q4)의 베이스전극에 스탤바이단자(9)가 접속되면서 그 에미터전극이 전원단자(VEE)에 접속되어 있고, 상기 PNP 트랜지스터(Q3)는 에미터전극에 전원단자(VCC)가 접속되고 있으므로 턴온됨에 따라 바이어스회로(7)와 증폭기(1)로 각기 전류를 보내어준다. 그러면 스탠바이모우드시 상시 스탠바이단자(9)로 공급되는 신호레벨이 로우레벨로 셋팅되여져 있기 때문에, 상기 NPN 트랜지스터(Q4)와 PNP 트랜지스터(Q3)가 오프상태로 되어 PNP 트랜지스터(Q3)의 턴오프에 의해 임의의 전류가 바이어스회로(7)와 증폭기(1)로 공급되지 않게 된다. 그결과 BTL 전력증폭회로는 스탠바이상태를 이루게 된다. 이러한 스탠바이모우드 또는 스탠바이회로를 이용해서 전원공급선에 커다란 용량의 스위치 없이도 전력증폭회로의 온/오프상태를 변경시킬 수 있게 되고, 그에 따라 전력증폭회로가 제작되기 위한 가격을 저감시킬 수 있게 된다. 더구나 스탠바이회로의 임계전압이 적당한 전압으로 세팅됨에 따라 논리콘트롤러 또는 원칩마이컴(어느쪽도 도시되어 있지 않음)으로 스탠바이회로를 제어할 수 있고, 그에따라 예컨대 뮤팅회로로서 오디오장치용 전력증폭회로를 쉽게 적용시킬 수 있다.

상기한 바와같이 스탠바이회로를 구비한 전력증폭회로에서는 동작상태로부터 스탠바이상태로의 이행이 급격하게 이루어지기 때문에 스탠바이모우드가 선택될 때 쇼크노이즈(shock noise)가 발생되게 되고, 그러한 쇼크노이즈는 뮤팅회로에 이용될 경우 뮤팅동작에서 때때로 불쾌한 잡음으로 나타나게 된다.

이러한 결점을 개선하기 위해 제2도에 도시된 구성의 전력증폭회로가 제안되고 있는바, 이 BTL 전력증폭회로는 제1도에 도시된 BTL 전력증폭회로에다 타이머회로(10)가 더 구성되어져 있다. 즉 PNP 트랜지스터(Q3)의 콜렉터전극이 저항 (R1), (R2)을 매개로 전원단자(VEE)에 접속되면서 캐패시터(C1)가 상기 저항(R1)과 병렬로 접속되도록 타이머회로(10)가 구성되게 되고, 이 타이머회로(10)에 의해 바이어스되는 바이어스회로(7)의 동작은 타이머회로(10)의 출력에 의해 제어되게 된다. 여기서 제1도와 같은 부호의 회로부분은 같은 기능을 하는 것이 그에 대한 설명을 생략한다.

이렇게 구성된 스탠바이회로에서는 스탠바이모우드로 선택될 때 스탠바이단자(9)의 전위가 로우레벨로 되는바, 이러한 상태에서 NPN 트랜지스터(Q4)와 PNP 트랜지스터(Q3)가 오프상태로 된다. 따라서 동작모우드동안 캐패시터(C1)에 축적되었던 전하가 저항(R2)을 통해 점차적으로 방전되므로, 시정수(C1·R2)의 타이머회로(10)에 의해 바이어스회로(7)로 바이어스가 서서히 낮아지게 된다. 그때 상기 타이머회로(10)의 바이어스전위가 바이어스회로(7)의 임계레벨보다 더 떨어진다면 상기 바이어스회로(7)가 오프상태로 변경되어 증폭기(1)의 바이어스가 형성되지 않게 된다. 결국 시정수(C1·R2)에 따라 증폭기(1)를 동작상태로부터 서서히 스탠바이상태로 변경시켜주게 된다. 즉 증폭기(1)가 동작상태로부터 서서히 스탠바이상태로 변경됨에 따라 쇼크노이즈의 발생이 억제되게 된다.

이상과 같이 스탠바이회로에서 증폭기(1)가 서서히 스탠바이상태로 변경되는 바와같이 동작상태로부터 스탠바이상태로 변경되는 동안 도시되어 있지 않은 프리증폭기로부터의 노이즈가 상기 증폭기(1)에 의해 증폭되게 되고, 그에따라 BTL 전력증폭회로가 뮤팅회로로 이용될 때 불유쾌한 음이 뮤우팅동작동안 출력된다는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 결점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 스탠바이모우드로 선택될 때 쇼크노이즈의 발생이 방지될 뿐만 아니라 출력도 즉시 정지시킬 수 있도록 된 스탠바이회로를 갖는 BTL 전력증폭회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 BTL 전력증폭회로는, 입력신호를 증폭시켜주면서 부하로 증폭된 입력신호를 공급해주는 제1 및 제2전압원으로 응답해주게 되는 증폭수단과, 스탠바이상태로 선택된 다음 미리 정해진 시간동안 스탠바이상태로 증폭수단의 변경을 지연시켜 주는 타이밍수단과 스탠바이상태가 선택될 때 증폭수단으로 미리 정해진 전위를 공급해주는 공급수단으로 이루어져 입력신호가 증폭괸 동작상태와 입력신호가 증폭되지 않는 스탠바이상태 사이에서 선택적으로 증폭수단을 변경시켜주는 모우드스위칭수단이 구성되어 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 예시도면을 참조해서 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 1실시예에 관한 BTL 전력증폭회로를 나타낸 회로도로서, 도면부호 11은 BTL(Balanced Trjansformer Less)형 증폭회로부를 나타내고, 이 증폭회로부(11)은 비반전증폭기(15a)와 반전증폭기(15b)로 구성되어져 있다. 여기서 이들 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)는 각기 비반전입력단자(+)와 반전입력단자(-)을 갖추어 전압원(VCC(+), VEE(-))으로 바이어스 된다.

또 신호원(17)이 비반전증폭기(15a)의 비반전입력단자(+)에 접속되고, 반전증폭기(15b)의 비반전입력단자(+)가 접지되며, 비반전증폭기(15a)의 출력단자가 저항(Ra), (R3)을 매개로 반전증폭기(15b)의 반전입력단자(-)에 접속된다. 따라서 반전증폭기(15b)가 신호원(17)의 입력신호를 역으로 증폭시켜 주게 된다. 이러한 구성에서 상기 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 오픈루우프이득이 매우 커진다면 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 전압이득은

와 같이 나타내지게 되는바, 여기서 Ra, Rb, R3는 저항(Ra), (Rb), (R3)의 저항값을 나타내게 된다. 또 Ra=Rb이면서 Rb/R3＞＞1이라면 전압이득(Ga) (gb)은

로 나타내지게 되고, 그에따라 상기 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)로부터 동위상 및 역위상출력을 얻어 부하(19)로 공급하게 된다.

이 BTL 전력증폭회로에서 스탠바이회로는 NPN 트랜지스터(Q5)와 PNP 트랜지스터(Q7), (Q8), 저항(R5), (R6), 캐패시터(C2) 및 바이어스회로(13)로 이루어지게 되고, 그중 NPN 트랜지스터(Q5)의 베이스전극이 스탠바이단자(9)에 접속되면서 그 콜렉터전극이 저항(R4)을 매개로 PNP 트랜지스터(Q7)의 베이스전극에 접속된다. 이어 상기 PNP 트랜지스터(Q7)의 콜렉터전극이 저항(R7)을 매개로 바이어스회로(13)에 접속되고, 상기 PNP 트랜지스터(Q8)의 베이스전극이 상기 PNP 트랜지스터(Q7)의 콜렉터전극에 접속되면서 그 에미터전극이 전원단자(VCC)에 접속되며, NPN 트랜지스터(Q9), (Q10)의 베이스전극이 저항(R8)을 매개로 PNP 트랜지스터(Q8)의 콜렉터전극에 접속되면서 그 에미터전극이 각기 전원단자(VEE)에 접속되고, NPN 트랜지스터(Q9), (Q10)의 콜렉터전극이 각기 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 반전입력단다(-)에 접속된다. 따라서, 상기 트랜지스터(Q5), (Q7∼10)가 미리 정해진 전위공급회로(12)에 형성되므로 스탠바이모우드가 선택될 때 미리 정해진 전위는 증폭회로부(11)로 공급된다. PNP 트랜지스터(Q6)의 베이스전극이 PNP 트랜지스터(Q7)의 베이스전극에 접속되면서 그 에미터전극이 전원단자(VCC)에 접속되고, 상기 PNP 트랜지스터(Q6)의 콜렉터전극이 저항(R5)(R6)을 매개로 전원단자(VEE)에 접속되며, 캐패시터(C2)가 병렬로 저항(R6)과 접속되어 타이머회로(20)를 형성하게 된다. 바이어스회로(13)는 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)로 바이어스전류를 공급해 주게 되고, 이 바이어스회로(13)의 동작이 시정수(C, R6)의 타이머회로(20)에 의해 제어되며, 이 타이머회로(20)에 의해 미리 정해지는 시간이 결정된 다음 바이어스회로(13)가 상길 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)로 바이어스를 형성시켜 주지 않게 된다.

그러나, 동작모우드시 BTL 전력증폭회로에서 스탠바이단자(9)에 신호의 전위레벨이 하이레벨로 공급되므로 트랜지스터(Q5∼Q7)가 온상태로 되고, 그에따라 트랜지스터(Q6)의 온상태에 의해 바이어스회로(13)로 전류를 공급하게 되므로 바이어스회로(13)가 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)로 바이어스를 형성시켜 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 정상동작이 얻어지게 된다. 이러한 상태에서 트랜지스터(Q9), (Q10)가 오프상태로 되고 있기 때문에 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 출력에 영향을 주지 않게 된다.

한편 스탠바이모우드가 선택될 때 스탠바이단자(9)의 전위레벨이 로우레벨로 되므로 트랜지스터(Q5), (Q7)는 오프상태로 변경된다. 이러한 상태에서 상기 트랜지스터(Q6)의 오프상태에 의해 바이어스회로(13)로 공급되는 전류가 멈춰지게 되므로 바이어스회로(13)는 타이머회로(200에 의해 바이어스되고, 그로부터 캐패시터(C2)에서 전하의 방전에 따라 바이어스회로(13)로 타이머회로(20)의 바이어스가 서서히 낮아지게 된다.

한편, 트랜지스터(Q7)가 오프상태일 때 트랜지스터(Q8∼Q10)가 온상태로 변경되므로, 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 반전입력단자(-)는 실질적으로 출력레벨이 +VCC 레벨로 되어 -VEE 레벨로 낮아진다. 그러므로 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)가 바이어스회로(13)에 의해 바이어스되어 동작된다면 부하(19)에서 증폭되지 않는 출력이 얻어지게 되고, 그로부터 상기 부하(19) 양단의 전위레벨이 동시에 실질적으로 동일레벨로 되므로 동작모우드로부터 스탠바이모우드로 변경될 때 쇼크노이즈가 나타나지 않게 된다. 이때에는 트랜지스터(Q6)로부터 캐패시터(C2)로 전류가 흐르지 않게 됨으로 캐패시터(C2)의 전하는 서서히 저항(R6)을 거쳐 방전되고, 그로부터 저항(R5), (R6)의 접속점에서 전위가 바이어스회로(13)의 임계레벨보다 낮아질 때 바이어스회로(13)는 오프상태로 변경된다.

이와같이 바이어스회로(13)가 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)를 바이어스시켜 주지 않게 된다. 그래서 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 동작은 스탠바이모우드가 선택된 다음 동작상태로부터 스탠바이상태로 미리 정해진 시간동안 변경된다. 따라서, BTL 전력증폭회로에서 스탠바이모우드가 선택될 때 쇼크노이즈가 방지되어 출력이 즉시 멈추게 되므로 전력소모가 스탠바이상태에서 낮아지게 된다.

제4도는 제3도에 도시된 바이어스회로(13)의 일례를 나타낸 것으로, 이 바이어스회로(13)는 NPN 트랜지스터(Q20)를 포함하고 있는바, 상기 NPN 트랜지스터(Q20)의 베이스전극이 저항(R5), (R6)의 공통접속점에 접속되면서 그 에미터전극이 저항(R20)과 다이오드(D1), (D2)를 매개로 전원단자(VEE)에 접속되고, 그로부터 상기 저항(R20)과 다이오드(D1)의 공통접속점이 트랜지스터(Q21), (Q22)의 베이스전극으로 적당한 바이어스를 공급하게 된다. 이어 상기 트랜지스터(Q21), (Q22)의 에미터전극이각기 저항(R21), (R22)을 매개로 전원단자(VEE)에 접속되고, 트랜지스터(Q21)의 콜렉터전극이 다이오드(D3)를 매개로 전원단자(VCC)에 접속되며, 그로부터 다이오드(D3)와 트랜지스터(Q21) 에미터전극의 공통접속점이 트랜지스터(Q23), (Q24)의 베이스전극으로 적당한 바이어스를 공급해 주게 된다. 그리고 상기 트랜지스터(Q23), (Q24)의 콜렉터전극이 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)에 접속되어 각기 적당한 바이어스전류를 공급해 주게 되고, 트랜지스터(Q22)의 콜렉터전극이 전위공급회로(12)의 저항(R7)에 접속된다. 이 경우 스탠바이모우드로 선택된다면 트랜지스터(Q6)가 턴오프되어 스탠바이회로(13)로 전류가 공급되지 않게 되고, 이 상태에서 저항(R6)을 거쳐 캐패시터(C2)의 방전이 시작된다. 이러한 캐패시터(C2)의 방전에 따라 저항(R5(R6)의 공통 접속점에서 전압전위가 서서히 감소되게 되고, 그때 전위가 임계레벨보다 낮아진다면 트랜지스터(Q20)가 턴온되면서 트랜지스터(Q21∼Q24)가 턴오프상태로 변경되게 된다. 따라서 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)롤 전류공급이 서서히 감소되므로 타이머회로(20)의 시정수 (C2·R6)에 의해 결정된 미리 정해진 시간후에 없어지게 되고, 그때 트랜지스터(Q22)가 오프상태로 된다면 바이어스회로(13)가 오프상태로 될 때 트랜지스터(Q8)도 오프상태로 된다.

제5도는 본 발명의 실시예에 관한 BTL 전력증폭회로를 나타낸 것으로, 제3도와 같은 부호의 회로부분은 같은 기능을 갖게 됨으로 그에대한 설명을 생략한다. 즉, 이 전력증폭회로는 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)이 출력레벨이 각기 실질적으로 -VEE 레벨로 이르게 되는바, 이는 전력증폭회로에서 트랜지스터(Q11), (Q12)의 베이스전극이 저항(R)을 매개로 트랜지스터(Q8)의 콜렉터전극에 접속되고, 트랜지스터(Q11)Q12 의 에미터전극이 각기 저항(R9), (R10)을 매개로 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 반전입력단자(-)에 접속된다. 따라서, 트랜지스터(Q8)가 온상태인 경우 스탠바이모우드로 선택된다면 트랜지스터(Q11), (Q12)가 온상태로 변경되어 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 반전입력단자(-)로 +VCC 전위가 공급되고, 그로부터 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 출력레벨이 실질적으로 -EE 전위로 되므로 부하(19)에서 증폭되지 않는 출력이 얻어지게 된다.

그러므로, 스탠바이모우드가 선택될 때 동작상태로부터 스탠바이상태로의 변경은 제3도에 도시된 전력증폭회로와 마찬가지로 서서히 이루어지게 된다.

제6도는 본 발명의 실시예에 관한 BTL 전력증폭회로를 나타낸 것으로, 이 전력증폭회로에서 반전증폭기(15b)의 반전입력단자(-)로 비반전증폭기(15a)로부터 입력신호가 공급되지 않게 되므로 반전증폭기(15b)의 기능은 부하(19)로 예컨대 접지레벨인 미리 정해진 바이어스전위만 공급되고, 그에따라 증폭회전부(11)는 신호증폭기로서 동작하게 된다. 이 경우 스탠바이단자(9)로 로우레벨신호가 공급됨에 따라 스탠바이모우드가 선택된다면 트랜지스터(Q8), (Q10)가 온상태로 되므로 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 반전입력단자(-)의 전위가 실질적으로 -VEE 전위로 이르게 된다.

그러므로 비반전 및 반전증폭기(15a), (15b)의 출력레벨이 출력과 같은 +VCC 전위레벨로 이르게 된다.

이상과 같이 상기 실시예에서는 2개의 바이어스원(+VCC, -VEE)을 이용했지만 그에 한정되지 않고, +VCC 전위레벨과 접지레벨 또는 접지레벨과 -VEE 전위레벨 사이에서 전력증폭회로를 동작시켜도 좋다.

상기한 바와같이 본 발명에 의하면, 동작상태로부터 스탠바이상태로의 이행이 서서히 이루어지게 됨과 더불어, 동작상태로부터 스탠바이상태로 이행시킨 직후에 비반전 및 반전증폭기의 출력과 함께 전원전위로 함으로써 쇼크노이즈의 발생이 방지되어져 출력을 즉시 정지시킬 수 있는 스탠바이회로를 갖는 BTL 전력증폭회로가 제공될 수 있게 된다.

Claims

입력신호가 증폭된 동작상태와 입력신호가 증폭되지 않는 스탠바이상태를 이루도록 구성된 BTL 전력증폭회로에 있어서, 입력신호를 증폭시켜 주고 부하(19)로 증폭되어진 입력신호를 공급해 주도록 제1 및 제2전압원(+VCC, -VEE)으로 응답해주는 증폭수단(11)과, 스탠바이상태로 선택된 후 미리 정해진 시간동안 스탠바이상태로 증폭수단(11)의 변경을 지연시켜 주는 타이밍수단(20)과 스탠바이상태가 선택될 때 증폭수단(11)으로 미리 정해진 전위를 공급해 주는 공급수단(12)으로 이루어져 동작상태와 스탠바이상태 사이에서 선택적으로 증폭수단(11)을 변경시켜 주는 모우드스위칭수단을 구비해서 이루어진 것을 특징으로 하는 BTL 전력증폭회로.
제1항에 있어서, 상기 증폭수단(11)이 입력신호를 증폭시켜 주기 위해 제1 및 제1전압원으로 바이어스되는 비반전증폭기(15a)와, 입력신호를 증폭시켜 주기 위해 제1 및 제2전압원으로 바이어스되는 반전전증폭기(15b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 BTL 전력증폭회로.
제2항에 있어서, 상기 비반전증폭기(15a)가 비반전입력단자(+)와 반전입력단자(-)를 갖춘 것을 특징으로 하는 BTL 전력증폭회로.
제1항에 있어서, 상기 모우드스위칭수단이 증폭수단(11)으로 바이어스전류를 공급해 주는 바이어스수단(13)으로 이루어지고, 타이밍수단이 바이어스전류를 서서히 낮혀주는 타이머회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 BTL 전력증폭회로.
제2항에 있어서, 상기 비반전증폭기(15a)와 반전증폭회로(15b)가 각기 반전입력단자(-)와 비반전입력단자(+)를 갖춘 것을 특징으로 하는 BTL 전력증폭회로.
제2항에 있어서, 상기 공급수단(12)이 제1 및 제2전원중 한전원의 전위와 실질적으로 동일한 레벨로 되도록 미리 정해진 전위를 제한해 주는 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 BTL 전력증폭회로.