KR970005289B1 - 차동 증폭기 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

차동 증폭기
도면은 본 발명의 차동 증폭기를 도시한 개략선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 선형 차동 증폭기 12 : 부하수단
56,60,62,64,66 : 저항
본 발명은 차동 증폭기에 관한 것으로, 특히 선형 광대역 차동 증폭기 및 인가된 차동 입력 전압에 응답하여 상기 증폭기로부터 발생된 출력 전류의 왜곡을 제거시키는 방법에 관한 것이다.
차동 증폭기로부터 발생된 출력 신호에서 비선형성이 유도되지 않는 차동 증폭기의 사용을 필요로 하는 여러가지 응용이 있다. 이러한 응용중 하나가 텔레비젼 수상기에서이며, 특히 TV 복조 시스템의 복조기부의 차동 IF 입력 신호이다. 통상, 차동 증폭기는 IF 출력단과 복조기 사아의 인터페이스로서 TV 복조 시스템에서 사용된다. 일반적으로, IF 출력 신호는 차동 증폭기에 인가되는 차동 전압이다. 차동 증폭기는 상기 전압을 TV 복조 시스템의 복조기에 인가되어지는 차동 전류로 변환시킨다. 임의 종래 기술의 차동 증폭기에 연관된 문제점은 트랜지스터 베이스-에미터 다이오드의 비선형성으로 인해 전류 출력에서 왜곡이 유도된다는 것이다. 단청 음향 TV 시스템에서 이러한 것은 문제시 되지 않는다. 그러나, 고품질의 스테레오 TV 시스템에서는 이러한 왜곡으로 인해 음향 캐리어 신호와 밀접한 상태에 있는 비트 노트(beat note)가 발생될 수 있다. 만일 왜곡이 충분히 크다면, 이들 비트 노트는 극히 바람직하게 들리게 된다.
이러한 왜곡을 제거시키기 위한 방법으로서, 종래 기술에서는 차동 증폭기의 입력단에 결합된 선형단을 포함하고 있다. 종래 기술의 선형단이 직접 신호 경로 위상과는 다른 주파수 응답을 갖기 때문에 에러가 발생된다. 그러므로, 종래 기술의 선형 장치가 저주파수에서는 매우 잘 작동되더라도, 차동 증폭기에서 발생된 왜곡은 직접 입력 신호 경로에 대하여 선형단의 상쇄 전류 경로에서의 이상으로 인해 고주파수에서 상쇄될 수 있다.
따라서, 차동 증폭기에서의 왜곡을 제거시키기 위해서는 광대역 선형 장치가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 차동 증폭기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 선형화된 광대역 차동 증폭기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 TV 복조 시스템에서 사용하기에 적합한 선형화된 광대역 차동 증폭기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 차동 증폭기의 출력 전류를 선형화 하기 위한 상쇄 회로 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적에 따라 차동식으로 결합된 제1 및 제2트랜지스터쌍 각각을 포함하는 제1 및 제2차동 증폭기부를 구비한 차동 증폭기 및, 선형 소자가 제공되고 있으며, 상기 제1 및 제2차동 증폭기부의 제1트랜지스터쌍의 베이스는 증폭기의 제1 및 제2입력에 각각 결합되며, 상기 제1 및 제2차동 증폭기부의 제2트랜지스터쌍의 베이스는 기준 전위가 공급되는 단자에 결합되며, 제1차동 증폭기의 제1트랜지스터쌍의 콜렉터는 제1 및 제2차동 증폭기부의 제2트랜지스터쌍의 한 트랜지스터의 콜렉터와 함께 증폭기의 제1출력에 각각 상호 결합되며, 제2차동 증폭기부의 제1트랜지스터쌍의 콜렉터는 제1 및 제2차동 증폭기의 제2트랜지스터쌍중 나머지 트랜지스터의 콜렉터와 함께 증폭기의 제2출력에 각각 상호 결합되며, 상기 선형 소자는 제1 및 제2차동 증폭기부 각각의 제2트랜지스터쌍의 트랜지스터 각각의 에미터 사이에 결합되어 증폭기의 트랜지스터의 베이스-에미터 다이오드의 비선형성 현상을 상쇄시키는 상쇄 신호를 제공한다.
도면을 살펴보면 본 발명의 선형 차동 증폭기(10)가 도시되어 있다. 증폭기(10)는 바이폴라 처리 기술을 이용하여 모노리딕 집적 회로로 제조되기에 적합하다. 위상 반전된 출력 전류 io 및 -io 각각이 공급되는 제1 및 제2출력(44 및 46)에 부하 수단(12)이 결합된다. 차동 증폭기(10)는 입력(14 및 16)에서 차동식으로 인가된 입력 전압 Vi을 부하 수단(12)에서 유출되는 차동 출력 전류로 변환시킨다. 증폭기(10)의 제1차동 증폭기부는 차동 접속된 제1 및 제2트랜지스터쌍(18;20, 34;38)을 구비한다. 동일하게, 제2차동 증폭기부는 차동 접속된 제1 및 제2트랜지스터쌍(22;24, 36;40)으로 형성된다. 트랜지스터(18 및 20)의 베이스는 입력(14)에 결합되며 한편 트랜지스터(22 및 24)의 베이스는 입력(16)에 결합된다. 트랜지스터(34,36,38,40)의 베이스는 기준 전압 VB이 공급되어지는 단자(42)에 결합된다. 트랜지스터(18,20,38,40)는 제1출력(44)에 결합된 콜렉터를 가지며 트랜지스터(22,24,34,36)의 콜렉터는 제2출력(46)에 결합된다. 트랜지스터의 에미터는 동일 전류 IE를 유출하는 정전류원(26,28,30,32,48,50,52,54)에 각각 결합된다. 트랜지스터(18)의 에미터는 저항(60)을 통해 트랜지스터의 에미터에 결합되며, 한편 트랜지스터(20)의 에미터는 트랜지스터(38)의 에미터에 저항(62)을 통해 결합된다. 동일하게, 저항(64)는 트랜지스터(24)의 에미터는 트랜지스터(36)의 에미터에 결합되며, 저항(66)은 트랜지스터(20)의 에미터를 트랜지스터(40)의 에미터에 결합시킨다. 차동 증폭기부의 동작은 입력(14 및 16) 양단간에 인가된 차동 입력 전압이 트랜지스터(18,20,36,40)를 도통시키며 트랜지스터(22,24,34,38)를 턴오프시키는 한편 또는 이와는 반대로 된다는 점에서 통상적이다.
후술될 바와 같이, 한 부에서 트랜지스터(34 및 38)와 비교된 트랜지스터(18 및 20)와, 다른부에서 트랜지스터(36 및 40)와 비교된 트랜지스터(22 및 24)의 VBE(트랜지스터의 베이스-에미터 다이오드 양단간에서 발생된 전압)에서 일정하지 않은 변화로 인해 증폭기의 차동 증폭기에서 비선형 현상이 발생된다. 예를들어, 트랜지스터(18 및 20)가 입력(14)에서의 정전압 Vi에 응답하여 턴온될때 트랜지스터(34 및 38)는 턴오프된다. 동일하게, 트랜지스터(36 및 40)은 턴온되며 트랜지스터(22 및 24)는 입력(16)에서의 부전압 Vi에 응답하여 턴오프된다. 이러한 상태에 있어서 트랜지스터(18,20,36 및 40)의 VBE는 약간 증가하는 반면에 트랜지스터(22,24,34 및 38)의 VBE가 상당히 감소한다. 그러므로, 트랜지스터(18,20,36 및 40)를 통해 흐르는 전류 i1의 변화는 차동 입력 전압 Vi및 -Vi에 대하여 트랜지스터(22,24,34,38)를 통해 흐르는 전류 -i1의 변화에 대하여 비선형이다. 따라서, 인가된 차동 입력 전압을 입력 전류로 변환시킴에 있어서 증폭기에서 왜곡이 발생된다.
본 발명에 있어서, 차동 증폭기부내 트랜지스터 베이스-에미터 다이오드의 비선형 현상은 도시된 바와 같이 트랜지스터(36)의 에미터를 트랜지스터(38)의 에미터에 결합시키는 저항(56)을 구비하는 상쇄 또는 선형 회로를 사용함으로써 제거된다. 저항(60,62,64,66)의 저항치는 R1값과 동일한 반면에 저항(56)의 저항치는 R2값과 동일하다.
차동 증폭기부의 베이스-에미터 다이오드의 비선형 현상이 어떻게 제거되는가를 기술함에 있어서, 정진행 입력 전압은 입력(16)에 대해 입력(14)에 인가되며 저압 VBE1은 트랜지스터(18 및 20)의 베이스-에미터 양단간에서 발생되는 반면에 전압 VBE2은 트랜지스터(22 및 24)의 베이스-에미터 양단간에 발생되는 것으로 가정을 한다. 트랜지스터(18 및 20)가 턴온될때 전류 i1는 저항(60 및 62) 및 트랜지스터(34 및 38)를 통해 단자(42)에 흐른다. 이것은 이들 트랜지스터의 베이스-에미터 양단간에서 VBE2와 동일한 바이어스 전압을 발생시킨다. 동일하게, 트랜지스터(22 및 24)가 턴오프될때 전류 i1는 도시된 바와 같이 트랜지스터(36 및 38)로부터 저항(64 및 66)을 통해 흐른다. 따라서, VBE1은 이들 두 트랜지스터의 베이스-에미터 접합간에서 설정된다. 트랜지스터(36 및 38)의 에미터간의 차전압은 저항(56) 및 이들 에미터를 통해 전류 i2를 설정한다.
도면으로부터 출력(44 및 46)에서 발생된 위상 반전 출력 전류의 절대 크기가 동일하다는 것을 보여준다.
즉,
Figure kpo00001
Figure kpo00002
또한
Figure kpo00003
Figure kpo00004
동일하게,
Figure kpo00005
방정식(4) 및 (5)를 방정식(2)에 대입하면
Figure kpo00006
이 얻어지며,
R2=R1/2이면
Figure kpo00007
따라서, 본 발명의 상쇄 회로는 차동 증폭기(10)의 입력단의 트랜지스터 베이스-에미터 다이오드의 비선형 현상을 상쇄시켜 출력 전류는 인가 전력 전압 Vi의 선형 함수이다.
그러므로, 상술된 것은 입력 신호 주파수의 광대역에 걸쳐 선형인 출력을 갖는 새로운 차동 증폭기이다. 차동 증폭기는 제1 및 제2차동 증폭기와 선형 소자를 포함하며 선형 소자는 차동 증폭기를 구비하는 트랜지스터 베이스-에미터 접합의 다이오드 비선형성의 현상을 상쇄시킨다.

Claims (3)

  1. 증폭기로서, 차동 접속된 제1 및 제2트랜지스터쌍을 포함한 제1차동 증폭기부, 차동 접속된 제1 및 제2트랜지스터쌍을 포함한 제2차동 증폭기부 및, 회로 수단을 구비하며, 상기 제1트랜지스터쌍의 베이스는 증폭기의 제1입력에 결합되며, 제2트랜지스터쌍은 기준 전위가 공급되는 단자에 결합되며, 제1트랜지스터쌍의 콜렉터와 제2트랜지스터쌍중 제1트랜지스터의 콜렉터는 증폭기의 제1출력에 결합되며 제2트랜지스터쌍중 제2트랜지스터의 콜렉터는 증폭기의 제2출력에 결합되며, 상기 제1트랜지스쌍의 베이스는 증폭기의 제2입력에 결합되며, 제2트랜지스터쌍의 베이스는 상기 단자에 결합되며, 제1트랜지스터쌍의 콜렉터와 제2트랜지스터쌍중 제1트랜지스터의 콜렉터는 증폭기의 상기 제2출력에 결합되며 상기 제2트랜지스터쌍의 제2트랜니스터의 콜렉터는 증폭기의 상기 제1출력에 결합되며, 상기 회로 수단은 상기 제1 및 제2차동 증폭기부의 상기 제2트랜지스터쌍중 상기 제1트랜지스터의 에미터간에 결합되어 증폭기의 상기 트랜지스터의 베이스-에미터 접합의 비선형 현상을 상쇄시키는 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 차동 증폭기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회로 수단은 제1저항치를 갖는 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 증폭기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1차동 증폭기부는 상기 제1트랜지스터쌍중 제1트랜지스터의 에미터와 상기 제2트랜지스터쌍중 제2트랜지스터의 에미터간에 결합되어 소정의 저항치를 갖는 제1저항 및, 상기 제1트랜지스터쌍중 제2트랜지스터의 에미터와 상기 제2트랜지스터쌍중 상기 제1트랜지스터의 에미터 사이에 결합되어 상기 소정의 저항치를 갖는 제2저항을 구비하며, 상기 제2차동 증폭기부는 상기 제1트랜지스터쌍중 상기 제1트랜지스터의 에미터와 상기 제2트랜지스터쌍중 상기 제2트랜지스터의 에미터 사이에 결합되어 상기 소정의 저항치를 갖는 제1저항 및, 상기 제1트랜지스터쌍중 제2트랜지스터의 에미터와 상기 제2트랜지스터쌍중 제1트랜지스터의 에미터 사이에 결합되어 소정의 저항치를 갖는 제2저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 차동 증폭기.
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