출력단 오프셋전압 제어회로 – 제2부

출력단 오프셋전압 제어회로 제2부에서는 출력단 오프셋전압 제어회로의 개선 내용에 대해서 알아봅니다.

[그림 21]

그림 21에서

제26저항(R26)과 제27저항(R27)과 제21콘덴서(C21)로 구성된 신호부궤환단(100)과, 제28저항(R28)과 제21콘덴서(C21)로 구성된 오프셋부궤환단(200)이 결합된 부궤환회로입니다.

오프셋부궤환단(200)은 로패스필터로 구성되었습니다.

그림 21의 부궤환증폭기의 부궤환회로는 신호부궤환단(100)과 오프셋부궤환단(200)이 결합하여 구성되어 있으며 제21콘덴서(C21)를 공유하고 있습니다.

오디오주파수 범위의 최하한 주파수에서 제26저항(R26)과 제27저항(R27)의 저항의 병렬 값보다 충분히 작은 임피던스가 되도록 제21콘덴서(C21)의 정전용량이 큰 것을 사용할 경우, 신호부궤환단(100)은 제21콘덴서(C21)의 임피던스를 무시할 수 있고, 저항 R26과 R27 만으로 구성되어 있으며 주파수에 따른 특성변화 없이 평탄하여 오디오주파수 범위의 전 영역에서 부궤환 량이 일정하며, 증폭기의 이득은 전 주파수 대역에서 평탄한 특성으로 됩니다.

신호부궤환단(100)은 제26저항(R26)과 제27저항(R27)으로 분압 되어 차동증폭기의 부극성트랜지스터(Q22)의 베이스로 입력되며 분압 되는 비율 Ratio_signal 은 

Ratio_signal = R27 / R26 (수학식 22) 

신호부궤환단(100)은 저항만으로(R26, R27) 구성되어 있음으로 출력단자에서 신호의 변화가 차동증폭기의 부극성트랜지스터(Q22)의 베이스로 신호지연 없이 즉시 전달되어 보정동작이 빠릅니다.

신호부궤환단(100)의 전압이득 Av_signal은

Av_signal = 1 + (R26 / R27) (수학식 21)

이 됩니다.

신호부궤환단(100)의 입력은 출력단자(OUT21)가 되며 출력은 차동증폭기의 부극성트랜지스터(Q22)의 베이스가 되며, 출력신호의 변화가 신호부궤환단(100)을 경유하여 부궤환 신호로 차동증폭기에 즉시 영향을 주어 증폭신호에 반영됩니다.

오프셋부궤환단(200)은 제21콘덴서(C21)의 임피던스를 무시하면 저항(R28) 만으로 구성되어 있습니다.

오프셋부궤환단(200)은 제28저항(R28)이 출력단자(OUT21)와 제21콘덴서(C21)가 직접 접속됨으로써 차동증폭기의 부극성트랜지스터(Q22)의 베이스에는 직접 영향을 주지 않으며, 제28저항(R28)과 제21콘덴서(C21)로 구성된 로패스필터로 동작하며, 분압 되는 비율 Ratio_offset 은

Ratio_offset = 0 / R28 = 0 (수학식 22)

오프셋부궤환단(200)은 제28저항(R28)과 제21콘덴서(C21)에 의한 로패스필터로 구성되어 있습니다.

오프셋부궤환단(200)의 전압이득 Av_offset은

Av_offset = 1 + (R28 / 0) = ∞ (수학식 23)

가 됩니다.

오프셋부궤환단(200)의 입력은 출력단자(OUT21)가 되며, 출력은 제21콘덴서(C21)가 되며 출력단자(OUT21)의 전압레벨 변화가 오프셋부궤환단(200)의 제28저항(R28)을 경유하여 제21콘덴서(C21)에서 초저주파 로패스 필터링 되고 신호 성분은 제거된 직류성분이 제21콘덴서(C21)에 반영됩니다. 

그럼으로써, 제21콘덴서(C21)에 접속된 신호부궤환단(100)의 제27저항(R27)을 경유하여 차동증폭기의 부극성트랜지스터(Q22)의 베이스 바이어스 전압에 변화를 주어 출력단자(OUT21)의 오프셋전압을 보정해 줍니다.

결론적으로, 신호부궤환단(100)은 오디오주파수 대역의 증폭이득으로 입력신호를 증폭하는 동작 만을 수행합니다. 또한, 오프셋부궤환단(200)은 출력단자(OUT21)의 오프셋전압을 보정해주는 동작 만을을 수행하며 수학식 23과 같이 전압이득이 무한대로 높아서 미세하고 신속한 출력단자(OUT21)의 오프셋 제어동작을 하는 것이 장점이며 제어 노이즈도 작은 것이 특징입니다.

오프셋부궤환단(200)의 제21콘덴서(C21)가 바이어스 전압으로 충전이 완료되지 않은 상태에서도 신호부궤환단(100)의 빠른 보정동작에 의해서 출력단자(OUT21)의 오프셋전압을 보정해주어 신속히 출력단자(OUT21)가 안정됩니다. 

즉 앰프에 전원이 공급될 때와 제거될 때에 팝노이즈가 생기지 않습니다.

출력단자의 오프셋전압은 오프셋부궤환단(200)에 의해서 동작함으로 신호부궤환단(100)의 임피던스를 높게 설정하여도 오프셋 전압이 영향을 받지 않아서 오프셋 에러가 작고, 오프셋전압을 보정하는 제어주기가 빠르고 제어진폭이 작아 노이즈가 작습니다.

다음 글, 출력단 오프셋전압 제어회로 – 제 3 부에서 만나요….