KR900008762B1

KR900008762B1 - 정상 이득 제어를 하는 과왜곡(superdistorted) 앰프회로

Info

Publication number: KR900008762B1
Application number: KR1019880007428A
Authority: KR
Inventors: 시니어 제임즈 더블유. 브라운; 시. 손더마이어 잭
Original assignee: 피비 일렉트로닉스 코포레이션; 하트리 디. 피비
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1988-06-18
Publication date: 1990-11-29
Also published as: KR890001276A; ES2043823T3; BR8802983A; JPS6478508A; EP0295934A3; EP0295934B1; DE3883861D1; JPH0516040B2; DE3883861T2; CA1314312C; EP0295934A2

Abstract

내용 없음.

Description

정상 이득 제어를 하는 과왜곡(superdistorted) 앰프회로

제1도는 모우드 변환 제어를 실시하도록 쌍극쌍투[double-pole-double-throw(DPDT)]스위치를 사용하고 톤(tone)제어를 하는 본 발명의 과왜곡 앰프회로의 2앰프화의 양호한 실시예를 예시한 회로도.

제2a도는 제1도의 회로에 적용되는 톤 필터 제어회로의 일부를 형성하는 T-브리지결선(bridged) 형 톤 제어회로를 예시한 회로도.

제2b도는 제2a도의 T-브리지결선(bridged) 형 톤 제어회로의 동작특성을 정상이득 제어모우드 및 과왜곡 제어모우드로 나타낸 주파수대 이득 구성도

제3도는 제1도의 과왜곡 스테이지의, 특정된 최대, 공칭 및 최소 설정치로 나타낸, 주파수대 이득 구성도.

제4도는 제1도의 과왜곡 앰프회로의 왜곡 스테이지를 예시하는 회로도.

제5도는 제1도의 과왜곡 앰프회로의 후이득(post gain) 스테이지를 예시하는 회로도.

제6도는 제1도 및 제2도의 실시예로 모우드 변환 제어를 실시하도록 중간 앰프 스테이지와, 예시적 주변회로, "프레즌스(presence)"회로와 : 외부 풋(foot) 스위치 회로를 포함하는 제1도의 과왜곡 앰프회로의 변형예의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 입력 스테이지 12 : 프리앰프 스테이지

14 : 톤 제어 필터 스테이지 16 : 과왜곡(앰프) 이득 스테이지

18a : 왜곡 스테이지 18b : 출력 스테이지

24 : 중간 앰프 스테이지 R1∼R22 : 저항

C1∼C22 : 커패시터 P1∼P6 : 포텐셔미터

A1∼A4 : 연산 증폭기 D1∼D5 : 다이오드

본 발명은 오디오 앰프 회로에 관한 것으로서, 특히 2 채널 오디오 앰프들, 즉, 신호 증폭을 위해 2개의 교번 채널을 가지나 오디오 신호의 왜곡 또는 무왜곡("클리인(clean)"오디오 출력) 증폭 모우드들중 어느 하나의 선택 모우드를 제공하기 위해 단지 단일 증폭 채널만을 사용하는 오디오 앰프를 시뮬레이팅(simulating)하기 위한 오디오 앰프회로에 관한 것이다.

본 발명은 1983년 9월 20일자로 잭 시. 손더마이어(Jack C. Sondermeyer : 본 출원의 발명자와 동일함)의 이름으로 허여된, 발명의 명칭이 "오디오 신호 왜곡회로"인 미합중국 특허 제4,405,832호에 기재된 주제에 관한 것이다. 상기 미합중국 특허의 명세서 내용이 참고로 여기에 채택된다.

미합중국 특허 제4,405,832호는 이득 및 주파수 응답을 변화시키기 위한 가변 제어형 피이드백(feedback) 회로를 갖는 고이득 증폭을 하는 왜곡 발생회로를 개시하고 있다. 특정 왜곡 발생은, 단일 증폭 채널에서 앰프 스테이지의 출력 신호를 클립(clip)하는 역할을 하는, 한쌍의 대향으로 극이배치된 역병렬 접속 다이오드들로서 개시되어 있다. 피이드백 회로는 이 피이드백 회로에 연관된 앰프의 이득 및 주파수 응답을 제어하기 위한 제1제어수단과 ; 앰프의 출력을 클립핑 또는 왜곡 회로의 출력과 가변 비율로 혼합하기 위한 제2제어수단을 포함한다. 제1 및 제2제어수단들은 바람직하게 연결되고, 그리하여 증폭된 출력신호의 주파수 응답 변형과 동시에 클립핑의 각도와 이득량사이의 "트래킹(tracking)"이 증폭 채널 회로에의 입력신호의 조파를 증강시키게 한다. 전술한 미합중국 특허의 증폭 회로는, "클리인"음향이 출력될 수 있는, 오디오 입력신호들의 정상 증폭이나, 증폭된 신호들이 오디오 출력음향을 증강시키도록 왜곡될 수 있는, 오디오 입력신호들의 왜곡 증폭사이를 절환하기 위한 독립 조작가능한 제어스위치들을 기재하고 있다.

전술한 미합중구 특허의 연동식 정상/왜곡 증폭 제어는 프리앰프 스테이지의 이득이 예를 들어 정상 또는 왜곡된 출력과 같이 동작모우드에 관계없이 일정하게 효과적으로 전기 접속되어 있기 때문에 비교적 광대역이득을 제공하는 이점을 갖는다.

상기 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본원 발명은, 미합중국 특허에서의 왜곡 제어회로의 기술을 적용할 뿐만 아니라, 전치-증폭된 오디오 입력 신호가 크립핑되어 고조파를 발생시키는 왜곡 스테이지전에 부가 증폭(이들) 스테이지의 포함에 의하여 적어도 이러한 기술을 변형한다. 이것은 왜곡 스테이지, 전형적으로 한쌍의 역극 병렬접속 다이오드에서의 오디오 신호로 하여금 동작적으로 왜곡되게 하고, 그리하여 증폭된 오디오 신호들, 특히 기타에 의해 생성된 주파수 범위내의 오디오 신호들의 음향을 더욱 보강시키는 부가고조파를 발생시킨다.

또한, 본원의 발명자들은 이미 증폭된 오디오 입력신호들을 클립핑하거나 왜곡하기전의 부가 증폭을 제공하는 것이 특히 기타들과 정상적으로 연관된 범위에서 오디오 주파수들의 증폭에 적용과 함께 출력음향의 "질"을 매우 보강시킨다. 본 발명의 배경에 미합중국 특허 제4,405,832호에서의 이러한 오디오 주파수들상에 왜곡의 효과의 논의를 참고로 이루어졌다.

게다가, 본 발명의 "과왜곡"회로는 "클리인"오디오 출력을 생성하는 정상 이득 제어와, 왜곡 스테이지전의 과왜곡 증폭제어의 가변 이득의 대응 독립 증폭제어를 하는 과왜곡"제어와, 왜곡된 음향 출력을 생성하는 후이득 제어 교번 모우드 선택을 실시함에 의해 2 채널 오디오 앰프회로를 시뮬레이팅한다. 그리하여, 왜곡 모우드가 선택될 때, 오퍼레이터는 왜곡될 오디오 신호의 증폭과 오디오신호들이 왜곡 스테이지를 통과한 후에 오디오신호들의 증폭을 독립적으로 변화시킬 능력을 갖는다.

또한, 정상 이득 제어 모우드로 절환하면, 자동적으로 과왜곡 앰프 스테이지와, 왜곡 스테이지와, 후이득제어 스테이지를 디스에이블하게 하고, 그리하여 이 모우드에서 오디오 신호의 증폭이 프리앰프 스테이지의 이득에 의해서만 제어된다.

본 발명의 다른 특징은 두 무왜곡 및 왜곡 동작 모우드에서 저, 중간 및 고 주파수의 톤 제어의 적용이고 그것은 전치증폭된 오디오 입력 신호들의 중간 주파수범위가 "과왜곡"동작 모우드의 선택으로 재도입되도록 모우드 제어 스위치와 연결된 스위치를 포함하고 있다.

본 발명은 또한 다른 공지된 "프리즌스"앰프 스테이지들과, 발광 회로 및 예를 들어 모우드 제어를 실시하기 위한 DPDT 릴레이 스위치들과 동작하기에 적합하다.

본 발명의 변형예에 있어서, 중간 앰프 스테이지는 프리앰프 스테이지의 다음에 포함되어 상기 프리앰프 스테이지의 증폭(이득)을 감소되게 하고, 그리하여 프리앰프 스테이지에서의 큰 진폭의 오디오 입력 신호들의 클립핑을 금지한다.

본 발명의 주 목적은, 하나의 모우두가 정상 이득(클리인 음향 출력)을 제공하고 다른 모우드가 정상 이득 제어와 후 "과왜곡"이득 제어에 있어서 등 가요성을 크게 보강된 왜곡 음향 출력에 제공하는, 적어도 두개의 모우드로 동작할 수 있는 단일 채널 오디오 증폭 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 증폭된 오디오 음향 주파수와 특히 기타와 연관된 오디오 음향 주파수를 클립핑함에 의해 생성된 왜곡 음향의 커다란 보강을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 독립 가변 후 왜곡 이득 제어와 함께 오디오 증폭 회로에서의 왜곡 스테이지의 큰폭의 가변 이득 조절을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 "과왜곡"제어 동작 모우드시 중간 주파수의 자동 재도입과 함께 전치증폭된 오디오 입력 신호들의 저, 중간 및 고 주파수의 톤 제어를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적, 특징 및 이점들은 첨부 도면들을 참고로 할 때 발명의 최선 실시 형태의 양호한 실시예의 다음 설명으로부터 쉽게 명백해질 것이다.

본 발명의 과왜곡 제어 회로의 예시적인 양호한 실시예는 프리앰프 스테이지를 사용하고, 그것의 출력이 오디오 신호들의 후속 증폭을 저, 중간 및 고 주파수 제어에 제공하여 증폭된 오디오 신호들이 왜곡 스테이지를 과왜곡하고, 그리하여 과왜곡제의 왜곡된 오디오 음향 출력을 크게 증강시킬 수 있다.

정상 이득과 과왜곡사이의 모우드 제어 선택은, 비록 다른 형태의 스위치들이 제6도에 관한 다음 설명으로부터 더욱 용이하게 명백해지는 바와 같이 발명의 과왜곡 제어 회로와 적용가능할지라도, DPDT 스위치에 의해 실시된다. 다음 설명을 간단히 하기 위하여, 제1도의 과왜곡 제어 회로와 적용가능할지라도, DPDT 스위치에 의해 실시된다. 다음 설명을 간단히 하기 위하여, 제1도의 과왜곡 앰프 회로는 다음 기능의 구성요소들로 분할된다. : [1] 입력 스테이지(1), [2] 프리앰프 스테이지(12), [3] 톤 제어 필터 스테이지(14), [4] 과왜곡 이득 스테이지(16), [5] 왜곡 스테이지(18A) 및 [6] 출력 스테이지(18B).

입력 스테이지(10)는 기타에 의해 생성된 것과 같은 오디오 신호원과 전기 접속을 위한 입력 잭(j20)과, 매우 높은 고주파 저역 필터회로를 형성하는 저항(R1) 및 커패시터(C1)과, DC분리 커패시터(C2)를 포함한다.

프리앰프 스테이지(12)에서, 다이오드(D1 및 D2)의 한 단자는 증폭기(A1)의 비반전 입력에 역바이어스 관계로 접속되어 고레벨 오디오 입력 신호들로부터 프리앰프 스테이지를 보호한다. 저항(R2)는 증폭기(A1)의 비반전 입력과 접지사이에 접속되어 있다. 커패시터(C3)는 다이오드(D2)의 캐소우드와 (+14V전원 전압과) 접지사이에 접속되어 +14V전원에 대한 바이패스(축로)로서 기능한다. 커패시터(C3′)는 -14V전원 전압에 대해 동일한 바이패스 기능을 제공한다.

증폭기(A1)는 비반전형의 표준 광대역 연산 증폭기이고 제1도에 나타낸 바와 같이 플러스 및 마이너스 전원 전압에 의해 구동된다. 다음 설명을 통해 도시된 전원 전압(과 형태, 즉 쌍극형이거나 쌍극형이 아니거나)은, 다른 전원 전압 레벨뿐만 아니라 비쌍극형 전원형이 본 발명의 과왜곡 회로와 함께 사용될 수 있다는 것을 오디오 증폭 기술에 숙련된 자가 쉽게 인식할 수 있는 바와 같이, 단지 예시적으로 도시되었을 뿐이다.

피이드백 회로(귀환 회로)(22)는 비반전 증폭기(A1)의 주파수 응답을 필히 입력잭(J20)에서의 입력 신호들의 소망 전치 증폭 특성으로 취하도록 고주파수 및 저주파수 로울 오프(roll off)를 제공한다. 피이드백회로(22)는 증폭기(A1)의 출력으로부터 그것의 반전 입력에 접속된 피이드백 커패시터(C4)를 포함하고, 이것은 연산 증폭기(A1)에 고주파수 로울 오프를 제공한다. 피이드백 저항(R3)은 피이드백 커패시터(C4)의 양단에 병렬로 접속된다.(연산 증폭기(A1)의 반전 입력에 접속된) 저항(R3)의 단자는 DC 분리 커패시터(C5)를 통해 직렬 접속된 저항(R4)에 접속되고, 저항(R3)의 다른 단자는 DC 분리 커패시터(C18)를 통해 저항(R5 및 R6)의 접합 노우드에 접속된다. 저항(R7)은 커패시터(C5) 및 저항(R4)의 접합 노우드와 정상이득 포텐셔미터(P1)의 CW단자사이에 접속된다. 포텐셔미터(P1)의 가동 탭(tap)은 C6와 모우드 제어스위치(SW1)의 고정 접점(CT1)에 접속된다.

다음 이득 및 주파수 응답은 모우드 제어스위치(SW1)가 그것의 가동 접점(CT2)를 포텐셔미터(P1)의 가동 탭과 접속하도록 절환되어 접지에 단락된다. 연결된 모우드 제어스위치(SW1)의 전술한 위치는 제1도에 도시된 과왜곡 앰프회로의 정상 또는 클리인 오디오 출력을 취할 수가 있다.

톤 제어 필터 회로(14)와 연결된 연결 모우드 제어스위치(SW2)의 기능은 더욱 상세하게 후술된다. 모우드 제어가 정상 모우드로 확립되면, 상술한 바와 같이, 연산 증폭기(A1)의 최대 이득은 포텐셔미터(P1)의 가동 탭이 제1도에 도시된 CW위치에 있을 때 얻어지고, 포텐셔미터 탭(CCW)의 이동은 연산 증폭기(A1)의 이득을 감소하게 한다.

정상 이득 제어 모우드에 있어서, 연산 증폭기(A1)의 이득을 세개의 설정치로 고려하는 것이 편리하다 : [1] 포텐셔미터(P1)의 최소 설정치, [2] 포텐셔미터(P1)의 최대 설정치, [3] 포텐셔미터(P1)의 공칭 설정치, 여기서 최소 및 최대 설정치는 각각 제1도에 도시된 바와 같이 포텐셔미터(P1)의 CCW 및 CW 설정치에 해당하고 ; 공칭 설정치는 포텐셔미터(P1)의 중간 범위의 설정치와 일치한다. 회로 구성요소의 값이 표 1에 나타난 바와 같이 설정됨으로써, 다음 프리앰프 스테이지(12)의 이득이 연산 증폭기의 이득에 대한 공지된 방정식을 사용하여 얻어진다.

Av=(R3/R+1)×(P1/(P1+P6)

여기서 R은 연산 증폭기(A1)의 반전 입력으로부터 접지까지의 실효 저항임.

[1] 0 또는 -∞dB ;

[2] 55.12 또는 +35dB ; 및

[3] 4.57 또는 +dB

연산 증폭기(A1)의 관련 주파수 응답은 다음과 같이 정상 이득 포텐셔미터(P1)의 상기 공칭 설정치를 참고로 사용하고 있다. 고 주파수 응답은 다음과 같이 결정된다.

f=1/(6.28×R×C)=1/(6.28×33K×10010^-12),

=48KHz(-3dB)

역기서 R은 저항이고 C는 표 I에 나타난 공칭치를 갖는 커패시턴스이다.

저 주파수 응답은 다음과 같이 결정된다.

f=1/(6.28×R×C)=1/(6.28×5400×2.2×10^-6),

=15KHz(-3dB)

여기서 R은 실효 임피이던스이고 C는 커패시터(C5)의 커패시턴스이다(표 I에 나타난 바와 같은 모든 구성요소의 값들).

프리앰프 스테이지(12)는 또한 (공칭 이득 포텐셔미터(P1)의 상기 공칭 설정치로 다음과 같이 결정된) 고주파수 부스트(boost)를 제공하도록 설계된다.

Av_(VHF)=33K/(5K//3.3K)+1=17.5 또는 =25dB

그리고 나서 가장 높은 실효 주파수 부스트가 25dB-13dB(공칭 이득 포텐셔미터(P1)이 그것의 공칭 이득 설정치에 있을때 앞에서 계산된 이득), 또는 +12dB로서 결정된다.

모든 상기 이득들과 주파수 로울-오프값들은 명세서의 마지막 끝부분에 있는 표 1에 리스트된 바와 같이 제1도의 구성요소값들로부터 결정된다.

본 발명의 중요한 특징은, 제1도에 도시된 바와 같이 연결된 연결 스위치(SW1)를 갖는 과왜곡 동작 모우드에 있어서, 연산 증폭기(A1)과 피이드백 회로(22) 및 공칭 이득 제어 포텐셔미터(P1)이 "부동(floating)"이기 때문에 프리앰프 스테이지(12)의 이득이 필연적으로 "균일(unity)"(0dB)이다. 그러므로, 과왜곡 동작 모우드에서 프리앰프 스테이지(12)의 이득은 미합중국 특허 제4,405,832호의 제1도에 도시된 바와 같은 프리앰프 스테이지 {연산증폭기(10)]의 이득과 달리, 공칭 이득 포텐셔미터(P1)의 설정치에 무관하다.

프리앰프(12)로부터의 출력은 저항(R6)와, 공칭 이득 포텐셔미터(P1)과, 커패시터(C7, C8) 및 저항(R8)의 노우드 접합점에서의 톤 제어 필터 스테이지(14)에의 입력사이의 노우드 접합점으로부터 취해진다. 톤제어 필터 스테이지(14)는 각각 수동의 저, 중, 고 대역 필터들로 구성한 것으로서 제1도에 도시된다. 그러나, 당 오디오 앰프 기술에서 숙련된 자들은 능동 필터들도 수동 필터들대신에 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 커패시터(C8) 및 포텐셔미터(P2)는 고역 필터를 형성하고 ; 커패시터(R9), 저항(R10) 및 포텐셔미터(P4)는 저역 필터를 형성하고 ; 그리고 커패시터(C10, C11)들과 포텐셔미터(P3)는 중대역 필터를 형성한다. 톤 제어 필터 스테이지(14)의 저, 중 및 고대역 필터들은(표 1에 도시된 공칭 구성요소의 값들로서) 100Hz, 250Hz, 5Hz의 각각의 중심 주파수를 갖는다. 톤 제어 스테이지(14)의 설계는 당 오디오 앰프 기술에서 숙련된 자들에게 잘 알려져 있다. 그러나, 세 주파수 대역 필터의 사용은 본 발명의 과왜곡 앰프회로를 기타에 의해 생성된 오디오 신호들의 증폭에 적용하는 것이 특히 중요하다.

제1도를 계속 참고하여 보면, 연결 모우드 제어 스위치(SW2)가 "정상"이득 모우드 제어의 위치에 있을 때, 저항(R11) 및 커패시터(C7)는 톤 제어 필터 회로(14)에서 전기 접속된다. 그러나, 연결 스위치(SW1 및 SW2)가 제1도에 도시된 위치로 절환되어 과왜곡 앰프 회로가 과왜곡 모우드로 세트된 경우, 커패시터(C7) 및 저항(R11) 사이의 공통 노우드는 포텐셔미터(P2)의 CW단자에 전기 접속된다. 이것은 커패시터(C7)를 톤 제어 필터 스테이지(14)에서의 고역 필터의 커패시터(C8)과 병렬로 두어서 톤 필터들의 중간 노치를 효과적으로 파괴하고, 그리하여 과왜곡 동작 모우드로 접속된 제1도의 과왜곡 앰프회로로 중간 주파수를 강조한다(거기에 도시된 바와 같이 스위치(SW1 및 SW2)가 접속됨).

제2a도는 제1도의 톤 제어 회로(14)의 적당한 구성요소를 도시하고, 제2b도는 저, 중 및 고 주파수에 대한 톤 제어 필터(14)의 주파수대 이득 특성을 예시하고 있다. 제1도의 과왜곡 앰프 제어 회로가 정상 이득 동작 모우드로 세트된 경우(연결 스위치(SW1 및 SW2)가 제1도에 도시된 바와 같이 반대로 세트됨), (당 오디오 앰프 기술분야에서 숙련된 자들에게 "후막(thick) 커패시터로서 알려진) 커패시터(C7)은 커패시터(C8)과 병렬로 접속되지 않고 그리하여 제2b도에 도시된 바와 같은 주파수대 이득 응답은 실선으로 도시된 바와 같은 정상 톤 응답이다. 그러나, 연결 스위치(SW2)가 과왜곡 모우드로 세트된 경우, "후막"커패시터(C7)는 톤 제어 필터 회로(14)에서 전기 접속되고, 그 응답 특성은 이득에 있어서 대응 중간 부스트로 제2b도에서 점선으로 도시된 바와 같이 변경된다.

상술한 것으로부터 "후막"커패시터의 부가가 [1] 250Hz 노치를 파괴하고 ; [2] 저역 및 중간 대역 필터를 무효로 하고 ; 및 [3] 고 주파수 범위 제어를 제한 또는 변화시킨다. 이들 주파수 응답 특성들은 기타들의 오디오 주파수 범위에서 과왜곡 앰프회로의 음향출력을 증강시키는데 특히 중요하다.

톤 제어 필터 스테이지(14)의 출력은 중간 스테이지 결합용 커패시터(C12)를 총해 과왜곡 앰프 스테이지(16)에서의 고 이득 연산 증폭기(A2)의 비반전 입력에 전기 접속된다. 저항(R12)는 연산 증폭기(A2)에 정상 바이어싱 기능을 제공한다. 피이드백 저항(R13)은 피이드백 커패시터(C13) 양단에 병렬로 접속된다. 이 저항(R13)과 커패시터(C13)의 병렬 결합은 연산 증폭기(A2)의 출력과 반전 입력사이에 접속된다. 과왜곡이득 제어 포덴셔미터(P5)의 한 단자는 저항(R13) 및 DC분리 커패시터(C14)의 공통단자에 접속된다. 과왜곡 이득 제어 포텐셔미터(P5)의 다른 단자는 그것의 가동 탭에 접속되고, 차례로 불리더(bleeder) 저항(R14)를 통해 접지에 접속된다. 저항(R13)의 각개의 단자들과 과왜곡 제어 포텐셔미터(P5)의 CW 단자사이에 접속된 커패시터(C15)는 DC분리를 제공한다.

저항(R15)은 과왜곡 제어 모우드에서 커패시터(C14)에 직렬로 접속되로 스위치(SW1)이 제1도에 도시된 바와 같이 접속되어 접지에 직렬로 접속된다. 제1도에 도시된 바와 같이 스위치(SW1 및 SW2)들이 그들의 각개에 대향 단자들로 절환되어 있는 정상 이득 제어 모우드에 있어서, 저항(R5)은 "부동"상태이고, 그 효과는 아래에 더욱 상세히 기술된다.

과왜곡 앰프 스테이지(16)에서 연산 증폭기(A2)는 다음 방정식에 의해 결정된다.

Av=R_(eff)/r15+1,

여기서 R_(eff)는 R13 및 P5의 병렬 결합으로서 정의된다.

전술한 프리앰프 스테이지(12)로, 다시 과왜곡 스테이지(16)의 연산 이득 특성을 정의하기 위하여 포텐셔미터(P5)의 [1] 최소 설정치, [2] 최대 설정치 및 [3] 공칭 설정치를 선택하는 것이 편리하다(포텐셔미터(P5)가 완전 CCW로 세트되어 최소 설정치를 정의하고, 제1도에 도시된 바와 같이 완전 CW로 세트되어 최대 설정치를 정의하고, 공칭 설정치를 정의하기 위하여 중심치로 세트된다).

과왜곡 포텐셔미터(P5)의 상기 설정치로 다음의 이득들이 표 1에 나타난 바와 같이 구성요소의 값들로서 얻어진다.

최소 설정치 : 이득=1(0dB)

최대 설정치 : 이득=3200(약+70)

공칭 설정치 : 이득=830(+58dB)

본 발명자들은 "지속"현상을 달성하는데에 약 60dB의 이득이 필요하고 그리하여 음향 피이드백이 기타 음약과 정상적으로 관련된 오디오 주파수 범위에서 기타와 기타 앰프/스피커사이에서 달성되는 것을 고려하고 있다.

그리하여, 그 실효성의 범위(완전 CCW로부터 완전 CW까지) 전체를 통해 과왜곡 이득 제어 포텐셔미터(P5)의 가동 탭의 이동은, 제1도의 과왜곡 제어 앰프가 과왜곡 동작 모우드로, 세트됨과 함께, 1에서 3200까지의 이득 변화를 가져온다.

제1도의 과왜곡 스테이지(16)의 대응 주파수 응답은(상술한 바와 같이 공칭 및 최대 포텐셔미터 설정치를 사용하여) 다음과 같다 :

f_(high)nom=1/(6.28×R×C)=

1/(6.28×83K×270×10^-12)=7KHz(-3dB).

f_(high)nom=1/(6.28×R×C)=

1/(6.28×320K×270×10^-12)=1.8KHz(-3dB).

f_(low)=1/(6.28×R×C)=

1/(6.28×100×2.2×10^-6)=700KHz(-3dB).

상기 계산들은 표 1에 나타난 구성요소의 값들을 사용하여 이루어진다.

제3도는 포텐셔미터(P5)의 최대, 공칭, 저 및 최저 설정치에 대해, 표 1에 도시된 구성요소의 값들로 과왜곡 스테이지(16)의 주파수대 이득 특성을 예시하고 있다.

그러나, 과왜곡 모우드에서 얻어진 상술한 주파수대 이득 특성과 대비하여, 그 이득은 제1도의 과왜곡 제어 회로가 진술한 스위치(SW1 및 SW2)의 설정치에 의해 확립된 바와 같이 정상 이득 제어 모우드로 세트된 경우에 "균일"(0dB)이다. 즉, 그 이득은 과왜곡 포텐셔미터(P5)의 설정치에 관계없이 "균일"(0dB)하게 남아있고 정상 이득 동작 모우드에서 과왜곡 앰프 스테이지(16)의 주파수 응답의 아무런 변경이 없다. 이 동작은 앰프 스테이지(16)가 "부동"이고 그것의 이득이 과왜곡 포텐셔미터(P5)의 설정치에 관계없이 "균일"(0dB)하게 남아있기 때문에 얻어진다.

과왜곡 앰프 스테이지(16)의 이득은 왜곡 스테이지(18a)와 결합하여 연산 증폭기(A2)의 출력이 클립되고 그리하여 톤 제어 필터 스테이지(14)의 출력으로부터 거기에의 입력 신호의 주파수의 다수의 고조파를 발생하도록 설계되어 있다. 이러한 고조파의 존재는 특허 중간 대역 주파수들은 과왜곡 제어 모우드에서 앰프 회로로부터의 음향 출력을 증강시킨다는 것이 본 발명자들에 의해 확증되었다. 특히, 기타들은 저주파수 노우트들을 뛰어나게 생성하는 것을 알았고, 과왜곡 앰프 스테이지(16) 및 (후술되는) 왜곡 스테이지(18)의 증폭에 의해 발생된 고조파들은 제1도에 도시되고 기술된 바와 같이 과왜곡 앰프 회로에 의해 발생된 출력신호의 음향을 증강시킨다는 것이 본 발명자들에 의해 확증되었다.

계속 제1도를 참조하고 제4도를 추가로 참조하여 보면, 과왜곡 앰프 스테이지(16)으로부터의 출력 신호는 왜곡 스테이지(18a)에서 직렬 접속된 저항(R16)과 커패시터(C16)을 통해 그리고 제1도의 양호한 실시예에 도시된 바와 같이, 역극 병렬 접속된 클립핑 다이오드(D3 및 D4)들에 입력된다. 커패시터(C17)은 클립핑 다이오드(D3 및 D4)들 양단에 병렬로 접속되어 더욱 상세하게 후술되는 바와 같이 고주파수 로울-오프를 제공한다.

정상 이득 제어 모우드에 있어서, 과왜곡 스테이지(18a)는 "부동"이고(과왜곡 스테이지(16)에서와 같이), 그리하여 클립핑 다이오드(D3 및 D4)들은 무효적이어서 과왜곡 스테이지(18)의 출력의 아무런 클립핑을 다이오드(D3 및 D4)에 의해 발생하지 않고, 커패시터(C17)는 과왜곡 스테이지(16)로부터의 출력신호의 주파수 응답이 과왜곡 클립핑 스테이지(18a)에 의해 변형되지 않도록 전기접속되지 않는다.

과왜곡 동작 모우드에 있어서, 스위치(SW1)이 접점(DT2)로 세트되어 있는 경우, 과왜곡 클립핑 스테이지(18a)는 과왜곡 앰프 스테이지(16)으로부터의 증폭된 오디오 신호 출력이 다이오드(D3 및 D4)에 의해 약 1.2볼트(피크대 피크치)로 클립핑 된다. 과왜곡 스테이지(16)에서의 연산 증폭기(A2)의 이득을 포함하고 있는, 표 1에 도시된 구성요소의 값들로, 과왜곡 스테이지(16)으로부터의 증폭된 출력 신호의 진폭은 약 28볼트(피크대 피크치)이다.

또한 오디오 신호들의 보강은, 특히 제1도의 과왜곡 앰프회로에의 오디오 입력이 기타에 의해 생성되는 경우에, 다음 공지된 방정식에의 결정된 바와 같이 5kHz의 주파수에서 직렬접속된 저항(R16) 및 커패시터(C17)에 의해 생성된 고주파수로 울-오프에 의해 제공된다.

f=1/(6.28×R16×C17)

=/(6.28×1K×0.33×10^-6)=5KHz

상술한 바와 같이, 오디오신호의 이러한 보강은 과왜곡 동작 모우드로 접속된 제1도의 과왜곡 회로로만 발생한다. R16 및 C17의 공칭 성분 값은 표 1에 도시된 바와 같다.

계속 제1도를 참조하여 보면, 왜곡 스테이지(18a)에서 결합용 커패시터(C16)은 DC분리를 제공한다.

제1도에 도시된 과왜곡 앰프 제어 회로의 출력은 과왜곡 클립핑 스테이지(18a)의 오디오 신호 출력(커패시터(C17)양단의 오디오신호)후이득 스테이지(18b)에의 입력으로부터 얻어진다(또한 제5도에 상세하게 도시됨). 후이득 스테이지(18b)는 커패시터(C17)에 접속된 저항(R17)과 주 볼륨 제어 포텐셔미터(P6)로 구성한다. 주 볼륨 제어 포텐셔미터(P6)의 최대 이득 설정치는 제1도에 나타난 CW위치에서이고, 포텐셔미터(P6)의 최소 이득 성정치는 대향 위치에서이거나 CCW설정치이고, 공칭 이득 설정치는 포텐셔미터(P6)가 중간 위치로 세트되어 있는 경우이다(상술한 바와 같이 포텐셔미터(P1 및 P5)의 공칭 이득 설정치들임). 이들 후이득 제어 포텐셔미터(P6)의 설정치들은 다음 이득들을 생성한다(제1도의 과왜곡 앰프 회로가 과왜곡 모우드로 동작하도록 세트된 경우) :

A_max=1/2(-6dB)

A_min=0(-∞dB)

A_nom=1/4(-12dB)

제1도의 과왜곡 앰프 제어 회로의 정상 이득 제어 동작 모우드에 있어서, 후이득 제어 스테이지(18b)는 "부동"이고 그리하여 그 스테이지의 이득은 (상술한 바와 같이 과왜곡 클립핑 회로(18a)와 과왜곡 앰프 스테이지(16)의 균일 이득 동작과 관련하여)주 볼륨 주어 포텐셔미터(P6)의 설치에 관계없이 "균일"(0dB)이다.

후이득 제어 스테이지(18b)의 상술한 동작은 후이득 제어 스테이지(18b)의 이득이 과왜곡 제어동작 모우드에서만 효과적이고 정상 이득 모우드에서 비효과적이라는 점에서 오디오 신호들의 증폭을 제어하는 데에 부가적인 가요성을 가질 수가 있다는 것은 당 오디오 앰프 기술에서 숙련된 자들에게는 명백하다.

후이득 제오 포텐셔미터(P6)로부터의 출력은 전력 증폭기(도시안됨)에 입력되어 오디오 출력을 제공한다.

제6도에 도시된 과왜곡 제어 앰프 회로의 변형예에 있어서, 프리앰프스테이지(12), 톤 제어 필터 스테이지(14), 과왜곡 앰프 스테이지(16), 왜곡스테이지(18a) 및 후이득 제어 스테이지(18b)는 제1도의 것들과 동일하다. 그러나, 제6도의 과왜곡 제어 앰프는 다음을 포함하도록 변형되었다 : [1]이중 고/저 이득 입력회로 : [2]중간앰프스테이지(24) : [3]후 왜곡 이득 포텐셔미터(P5)로부터의 출력에 접속된 "프레즌시"회로(26) : 및 푸시스 위치(SW1 및 SW2)에 대신하는 외부 풋 스위치(28).

이중 고/저 이득 입력회로(10′)는 입력 잭(J21 및 J22)들과 저항(R20 및 R21)로 구성하고 오디오 입력신호가 상기 입력잭의 저 이득 부부에 접속될 때(등가의 저항(R20 및 R21)으로)1/2만큼 입력 신호의 이득을 감소시킨다. 이 특징은 프리앰프 스테이지(12)에서 연산 증폭기(A1)의 포화를 피하도록 고레벨 오디오 입력 신호들에 바람직하다.

계속하여 제6도에 도시된 회로를 참조하여 보면, 프리앰프 스테이지(12)의 출력과 톤 제어 필터 스테이지(14)의 입력사이에 접속된 중간 앰프 스테이지(24)는 프리앰프 스테이지(12)의 출력을 증폭시킨다. 정상 이득 포텐셔미터(P1)으로부터 얻어진 프리앰프 스테이지(12)의 출력은 커패시터(C20)를 통해 연산 증폭기(A3)의 비반전 입력에 입력된다. 저항(R18)은 연산 증폭기(A3)의 정상 바이어싱을 제공한다. 병렬 접속된 저항(R622와 C21로 구성하는 피이드백 회로는 제6도에 도시된 바와 같이 연산 증폭기의 반전 입력과 출력 저항(R22)와 C21로 구성하는 피이드백 회로는 제6도에 도시된 바와 같이 연산 증폭기의 반전 입력과 출력 사이에 접속된다. 커패시터(C22)는 저항(R22)와 커패시터(C22)의 공통 노우드에 접속되고, 커패시터(C22)의 공통 노우드에 접속되고, 커패시터(C22)는 저항(R19)를 통해 릴레이의 스위치(SW1)과 정상 이득 포텐셔미터(P1)의 가동 탭의 공통 노우드에 직렬로 접속된다. 중간 연산 증폭기의 이득(A_v)은 표 I에 나타난 구성 성분의 값으로 다음과 같이 결정된다 :

A_v=1+R22/R19=4.3

이 이득은 (연결 모우드 제어 스위치(SW1, SW2)들이 제6도에 도시된 바와 같이 세트된)정상 이득 제어 동작 모우드에서만 얻어진다. 과왜곡 제어 동작 모우드에 있어서는, 연결 스위치(SW1, SW2)들이 제6도에 예시된 것과 반대로 세트되고, 중간앰프 스테이지(24)는 "부동"상태이고, "균일"(0dB)의 이득을 갖는다. 중간 앰프 스테이지(24)의 이 독립 동작은 제1도에 대해 전술한 과왜곡 제어 회로의 동작과 일치하는 제6도의 과왜곡 제어 회로에의 오디오 주파수 신호 입력의 이득을 제어하는데 있어서 가요성을 제공한다.

제6도의 변형된 과왜곡 오디오 앰프 회로는 제1도의 과왜곡 오디오 앰프 회로의 출력, 즉 후 왜곡 이득 제어 포텐셔미터(P6)의 출력에 접속된다. 프레즌스 회로(26)는 당기술 분야에 공지되어 있고, 본 발명의 과왜곡 오디오 앰프 제어 회로와 "주변"회로와의 사용을 증명하도록 제6도에 예시되고, 그리하여 그것의 구성 및 동작의 다른 설명 본 발명을 위해 아무런 필요가 없다.

제6도는 제1도의 DPDT스위치(SW1, SW2)의 것과 유사한 방식으로 본 발명의 과왜곡 앰프 제어 회로와 함께 사용되기에 적합하다. 게다가, 풋스위치 회로(28)도 또한 다이오드(D5) 및 병렬 접속된 커패시터(C19)를 포함하고, 이어서 그것은 풋스위치 회로(28)와 연관된 DPDT릴레이의 코일(L1)양단에 병렬로 접속된다.

다이오드(D5) 및 커패시터(C19)는 오디오 앰프 기술분야에서 숙련된 자에게 공지되어 있는 바와 같이 풋스위치 잭(J23)에 접속된 원격 단락 스위치의 억제에 의해 과왜곡 모우드 제어 스위치(28)의 불활성화 및 활성화시에 "링킹(ringing)" 및 "플라이백(flyback)"을 방지한다.

표 I는 여기에 기술된 과왜곡 오디오 앰프 제어 회로의 실시예의 여러 구성 부분들과 그들 각개의 관련 예시의 구성 부분의 값들을 작성한 것이다.

전술한 명세서는 발명의 최선 실시 형태의 양호한 실시예들을 기술하고 있고, 그리하여 발명의 범위의 한정을 나타내려고 하는 것이 아니다. 본 발명의 여러가지 동일한 변경 및 변형예가 당 오디오 증폭기술 분야에서 숙련된 자들에게 명백하다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 왜곡 스테이지(18a)는 복수의 직/병렬 접속된 다이오드들(제라니움이나 실리콘), 제너다이오드, 또는 다른 클립핑 수단으로 구성한다. 또한, 제1도에서 스위치(SW1, SW2)들은 연결 스위치들 대신에 두개의 각개의 스위치로 구성할 수가 있다. 이러한 변경, 변형예 및 등가예들은 여기에 첨부된 특허청구의 범위에 기재된 발명의 범위내에서 이루어져야 하고, 발명의 권리가 있는 모든 등가예들의 장점을 얻도록 해석되어야 한다.

[표 I]

포텐셔미터

P1 10K(리니어)

P2 250K(리니어)

P3 50K(리니어)

P4 250K(오디오)

P5 1 K(오디오)

P6 10K(오디오)

Claims

과왜곡 및 무왜곡 모우드로 오디오 신호를 선택적으로 증폭시키기 위한 회로로서, 서로 직렬 접속된 가변 이득 제1앰프 수단과, 가변 이득 과왜곡 앰프 수단과 왜곡 수단과; 과왜곡 앰프 수단이 조절되는 이득에 관계없이 대체로 균일한 이득을 제공하도록 상기 제1앰프 수단과 상기 과왜곡 앰프 수단 및 상기 왜곡 수단을 선택적으로 제어하는 스위치 수단을 포함하고; 상기 제1앰프 수단이 조절된 이득을 제공하고, 상기 왜곡 수단이 상기 스위치 수단의 한 위치에서 무왜곡 오디오 신호 출력을 생성하도록 디스에이블(disable)되고 역으로 상기 스위치 수단의 다른 한 위치에서 과왜곡 오디오 신호 출력을 생성하도록 인에이블됨을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제1항에 있어서, 상기 스위치 수단의 한 위치에서 저, 중 및 고대역 주파수를 필터링하고 상기 스위치 수단의 다른 한 위치에서 저대역의 주파수와 고대역 주파수사이의 주파수를 강조하기 위하여 상기 제1앰프 수단과 상기 과왜곡 앰프 수단 사이에 접속되는 톤 제어 필터 수단을 포함함을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스위치 수단의 상기 다른 위치에서 상기 회로의 이득을 선택적으로 제어하고 상기 스위치 수단의 상기 한 위치에서 디스에이블된 후이득 제어 수단을 포함함을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 후이득 제어 수단의 제어 수단의 이득이 약 0dB와 -12dB사이에서 가변될 수 있음을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제1항, 내지 제4항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1앰프 수단은 이득이 약 35dB까지 가변될 수 있음을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제3항 내지 제5항중의 어느 한 항에 있어서, 제1종류 및 제2종류의 주파수 필터링을 제공하기 위하여 상기 제1 및 과왜곡 앰프 수단사이에 전기 접속된 톤 제어 필터 수단을 포함하고, 상기 톤 제어 필터 수단이 상기 제1종류의 주파수 필터링으로 조절되고, 상기 왜곡 수단이 상기 스위치 수단의 한 위치에서 상기 회로로부터 클리인 무왜곡 오디오 출력 모우드를 생성하도록 디스에이블되고, 상기 톤 제어 필터 수단이 상기 제2종류의 주파수 필터링으로 조절되고, 상기 왜곡 수단이 상기 스위치 수단의 다른 한 위치에서 상기 회로로부터 과왜곡 외디오 출력 신호를 생성하도록 인에이블됨을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제6항에 있어서, 상기 제1종류의 주파수 필터링 수단이 소정의 저 주파수에서 노치를 갖는 저, 중 및 고대역 주파수 필터링 수단으로 구성하고, 제2종류의 주파수 필터링 수단이 노치를 제거한 저대역 내지 고대역 주파수 필터링 수단으로 구성함을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제3항 내지 제7항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1앰프 수단이 비반전 입력에서 오디오 신호를 수신하고 제1증폭된 신호를 제공하기 위한 제1연산 증폭기이고, 소정 범위의 오디오 주파수내에서 상기 연산 증폭기의 이득 및 주파수 응답을 가변적으로 제어하기 위하여 상호 접속된 제1피이드백 수단을 포함하고, 상기 과왜곡 앰프 수단이 제2증폭된 신호 출력을 제공하기 위한 제2연산 증폭기이고 오디오 주파수의 제2소정의 범위내에서 상기 제2연산 증폭기의 이득 및 주파수응답을 선택적으로 제어하기 위한 제2피이드백 수단을 포함함을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제8항에 있어서, 상기 제1피이드백 수단이 상기 제1연산 증폭기의 이득을 변화시키기 위한 제1회로 수단을 가짐을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제9항에 있어서, 상기 제1회로 수단이 상기 스위치 수단에 전기적으로 접속된 가변 포텐셔미터를 포함함을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제10항에 있어서, 상기 제2피이드백 수단이 상기 제2증폭된 신호 출력을 변화시키기 위하여 각개의 설정된 저 및 고 주파수에서 상기 제2연산 증폭기의 이득 및 주파수 응답을 변화시키기 위한 제2회로 수단을 포함함을 특징으로 하는 정상 이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제11항에 있어서, 상기 제2회로 수단이 상기 제2증폭된 신호 출력의 광대역의 선택적 이득 제어를 제공하기 위한 선택적 가변 포텐셔미터임을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제12항에 있어서, 상기 스위치 수단이 제1 및 제2 스위치부로 구성하고 DPDT푸시버튼 스위치임을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2스위치 수단이 연결되어 있음을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제13항에 있어서, 상기 스위치 수단이 외부 풋스위치임을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제13항에 있어서, 상기 스위치 수단이 제1 및 제2스위치 동작시키기 위한 외부 풋스위치임을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제8항에 있어서, 제1증폭된 신호 출력에 응답하고 중간 증폭된 신호 출력을 상기 톤 제어 필터 수단에 제공하는 중간 앰프 수단을 추가로 포함함을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.
제17항에 있어서, 오디오 입력 신호를 수신하기 위하여 상기 제1연산 증폭기의 비반전 입력에 연결되고 적어도 하나의 감소된 증폭 신호 레벨 출력을 제공하기 위한 수단을 포함하는 입력 잭을 추가로 포함함을 특징으로 하는 정상이득 제어를 하는 과왜곡 앰프 회로.