KR200257940Y1

KR200257940Y1 - Power amplifier

Info

Publication number: KR200257940Y1
Application number: KR2020010026668U
Authority: KR
Inventors: 한대현
Original assignee: 주식회사 대경바스컴
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2001-12-24
Anticipated expiration: 2011-08-31

Abstract

본 고안은 전력소모를 줄이기 위한 전력증폭기에 관한 것이다. 이를 위한 전력증폭기는, 전지로부터 공급되는 바이어스전압에 의해 구동되어 안테나를 통해 송출하기 위한 고주파신호를 3차 증폭하는 동시에 상기 전지로부터 공급되는 전압을 출력하는 제3증폭부와, 상기 제3증폭부로부터 공급되는 전압을 받아 입력단자(P11)를 통해 입력되는 고주파신호를 1차 증폭하여 출력하는 제1증폭부와, 상기 제1증폭부를 통해 출력된 1차증폭 고주파신호를 받아 임피던스를 매칭시켜 출력하는 제1정합부와, 상기 제1정합부로부터 임피던스 매칭된 고주파신호를 베이스로 입력하여 2차 증폭하여 출력하는 제2증폭부와, 상기 제2증폭부를 통해 2차 증폭 고주파신호를 받아 임피던스를 매칭시켜 상기 제3증폭부로 출력하는 제2정합부를 포함한다.The present invention relates to a power amplifier for reducing power consumption. The power amplifier for this purpose is driven by a bias voltage supplied from a battery, a third amplifier for amplifying a high frequency signal for transmitting through the antenna and output the voltage supplied from the battery, and the third amplifier Receives a voltage supplied from the first amplifier to amplify and output the high-frequency signal input through the input terminal (P11) and the first amplified high-frequency signal output through the first amplifier receives the output by matching the impedance A first matching unit, a second amplifier for amplifying and outputting an impedance matched high frequency signal from the first matching unit as a base, and a second amplifying high frequency signal through the second amplifying unit to obtain impedance And a second matching unit to match and output to the third amplifier.

Description

Power Amplifiers {POWER AMPLIFIER}

본 고안은 전력증폭기에 관한 것으로, 특히 전력소모를 줄이기 위한 전력증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a power amplifier, and more particularly to a power amplifier for reducing power consumption.

통상적으로 마이크로 웨이브 또는 밀리미터 웨이파를 사용하는 무선통신시스템의 고주파장치는 대부분 집적회로로 이루어진다. 집적회로가 가능한 것은 그간 반도체 기술과 마이크로 공정의 발전에 힘입어 가능해지고 있다. 이러한 마이크로 웨이브 또는 밀리미터 웨이브를 사용하는 무선통신시스템에서 전력증폭기는 송신부에 큰 비중을 차지하며, 제품으로 제작될 경우 가격에 있어서도 매우 큰 비중을 차지하는 부품이다. 그런데 최근 들어 이러한 무선통신을 이용하여 오디오시스템에 적용하여 무선마이크가 개발되었으며, 무선마이크로부터 입력되는 오디오신호를 무선오디오앰프로 전달하기 위해서는 전력증폭기를 필요로 하고 있다. 특히 무선마이크는 전지를 장착하여 사용하고 있으므로 무선마이크에 적용되는 전력증폭기는 저전압동작과 고효율화가 요구되고 있다.Typically, high frequency devices in a wireless communication system using microwave or millimeter wave are mostly integrated circuits. The possibility of integrated circuits has become possible thanks to the development of semiconductor technology and micro process. In a wireless communication system using such a microwave or millimeter wave, the power amplifier takes a large part in the transmitter, and when manufactured as a product, the power amplifier takes a large part in the price. However, recently, a wireless microphone has been developed by applying the wireless communication to an audio system, and a power amplifier is required to transfer an audio signal input from the wireless microphone to a wireless audio amplifier. In particular, since the wireless microphone is installed with a battery, the power amplifier applied to the wireless microphone requires low voltage operation and high efficiency.

도 1은 종래의 전력증폭기의 회로 구성도이다.1 is a circuit diagram of a conventional power amplifier.

증폭기로 사용되는 3개의 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)는 콜렉터에 전원전압(Vcc)이 공통접속되고 에미터가 공통 접지되도록 구성되어 있다.The three transistors Q1, Q2, and Q3 used as amplifiers are configured such that the power supply voltage Vcc is commonly connected to the collector and the emitter is commonly grounded.

먼저 고주파신호가 트랜지스터(Q1)의 베이스로 입력되면 1차증폭되어 콜렉터를 통해 출력된다. 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터로 1차증폭되어 출력되는 고주파신호는 정합회로(10)를 통해 임피던스 정합되어 트랜지스터(Q2)의 베이스로 인가된다. 상기 트랜지스터(Q2)로 인가된 고주파신호는 트랜지스터(Q2)의 콜렉터로 2차증폭 출력된다. 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터로 2차증폭되어 출력되는 고주파신호는 정합회로(12)를 통해 임피던스 정합되어 트랜지스터(Q3)의 베이스로 인가된다. 상기 정합회로(12)를 통해 입력되는 고주파신호는 다시 트랜지스터(Q3)에 의해 3차증폭 되어 콜렉터를 통해 출력된다.First, when the high frequency signal is input to the base of the transistor Q1, it is first amplified and output through the collector. The high frequency signal, which is primarily amplified by the collector of the transistor Q1 and output, is impedance-matched through the matching circuit 10 and applied to the base of the transistor Q2. The high frequency signal applied to the transistor Q2 is second amplified and output to the collector of the transistor Q2. The high frequency signal, which is amplified and output by the collector of the transistor Q2, is impedance-matched through the matching circuit 12 and applied to the base of the transistor Q3. The high frequency signal input through the matching circuit 12 is further amplified by the transistor Q3 and output through the collector.

상기와 같은 종래의 전력증폭기는 증폭기로 사용되는 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)의 콜렉터로 전원전압(Vcc)이 동시에 인가되어 증폭 시 접지로 연결되므로 전류소모가 많게되어 전지를 3시간 내지 4시간정도 사용하다. 이로 인해 전지의 사용수명 짧아지는 문제가 있었다.The conventional power amplifier is a collector of the transistors (Q1, Q2, Q3) used as an amplifier, the power supply voltage (Vcc) is applied at the same time is connected to the ground when amplified, so the current consumption is increased, the battery is 3 to 4 hours Use about This causes a problem of shortening the service life of the battery.

따라서 본 고안의 목적은 오디오시스템에 사용되는 무선마이크에서 전류소모를 감소시켜 전지의 수명을 연장할 수 있는 전력증폭기를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to provide a power amplifier that can extend the life of the battery by reducing the current consumption in the wireless microphone used in the audio system.

도 1은 종래의 전력증폭기의 회로 구성도,1 is a circuit configuration diagram of a conventional power amplifier,

도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 전력증폭기의 회로구성도.2 is a circuit diagram of a power amplifier according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

20: 제1 정합부 22: 제2 정합부20: first matching portion 22: second matching portion

24: 정전류회로 26: 하모닉필터24: constant current circuit 26: harmonic filter

28, 30: 제2 로우패스필터 Q1, Q2, Q3: 제1 내지 제3트랜지스터28, 30: second low pass filter Q1, Q2, Q3: first to third transistors

C1, C2: 캐패시터 R1, R2, R3: 저항C1, C2: Capacitors R1, R2, R3: Resistance

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 전지로부터 공급되는 바이어스전압에 의해 구동되어 안테나를 통해 송출하기 위한 고주파신호를 3차증폭하는 동시에 상기 전지로부터 공급되는 전압을 단속 출력하기 위한 제3증폭부와, 상기 제3증폭부로부터 공급되는 전압을 받아 입력단자(P11)를 통해 입력되는 고주파신호를 1차증폭하여 출력하는 제1 증폭부와, 상기 제1증폭부를 통해 출력된 1차증폭 고주파신호를 받아 임피던스를 매칭시켜 출력하는 제1정합부와, 상기 제1정합부로부터 임피던스 매칭된 고주파신호를 베이스로 입력하여 2차증폭하여 출력하는 제2증폭부와, 상기 제2증폭부를 통해 2차증폭 고주파신호를 받아 임피던스를 매칭시켜 상기 제3증폭부로 출력하는 제2정합부를 포함함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a third amplification unit for driving the bias voltage supplied from the battery and a third amplifier for intermittently outputting the voltage supplied from the battery while amplifying a high frequency signal for transmitting through the antenna; The first amplifier receives the voltage supplied from the third amplifier and amplifies the high frequency signal input through the input terminal P11 and outputs the first amplified high frequency signal output through the first amplifier. A first matching unit for receiving an impedance and matching an impedance, a second amplifier for amplifying and outputting a high frequency signal impedance-matched from the first matching unit as a base and outputting the second amplifier, and a second amplifying unit through the second amplifier. And a second matching part receiving the high frequency signal and matching the impedance to output the third matching part.

이하 본 고안에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. And in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 전력증폭기의 회로구성도이다.2 is a circuit diagram of a power amplifier according to an embodiment of the present invention.

고주파신호를 입력하기 위한 입력단자(P11)와, 전원전압(Vcc)을 입력받아 정전류가 흐르도록 제어하는 정전류회로(24)와, 상기 정전류회로(24)로부터 정전류에 따른 전압을 받아 안테나로부터 송수신되는 고주파신호의 임피던스를 매칭시키고 고주파증폭을 위한 공급전압을 출력하는 하모닉필터(26)와, 상기 정전류회로(24)로부터 공급되는 바이어스전류에 의해 구동되어 안테나를 통해 송출되는 고주파신호를 3차증폭하는 동시에 고주파신호의 증폭을 위한 공급전압을 에미터로 출력하는 제3트랜지스터(Q3)와, 상기 제3트랜지스터(Q3)의 에미터로 출력되는 전압을 안정화시켜 출력하기 위한 제1로우패스필터(28)와, 상기 제1로우패스필터(28)로부터 안정화 출력된 전압을 다시 안정화시켜 출력하는 제2 로우패스필터(30)와, 상기 입력단자(P11)를 통해 입력되는 고주파신호를 베이스로 입력받아 1차증폭하여 콜렉터를 통해 출력하는 제1 트랜지스터(Q1)와, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터를 통해 출력된 1차증폭 고주파신호를 받아 임피던스를 매칭시켜 출력하는 제1정합부(20)와, 상기 제1정합부(20)로부터 임피던스 매칭된 고주파신호를 베이스로 입력하여 2차증폭하여 콜렉터를 통해 출력하는 제2 트랜지스터(Q2)와, 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터를 통해 출력된 2차증폭 고주파신호를 받아 임피던스를 매칭시켜 상기 제3 트랜지스터(Q3)의 베이스로 출력하는 제2정합부(22)로 구성되어있다.An input terminal P11 for inputting a high frequency signal, a constant current circuit 24 that receives a power supply voltage Vcc and controls a constant current to flow, and receives a voltage corresponding to the constant current from the constant current circuit 24 and transmits and receives it from an antenna. The harmonic filter 26 which matches the impedance of the high frequency signal to be output and outputs the supply voltage for the high frequency amplification, and the high frequency signal which is driven by the bias current supplied from the constant current circuit 24 and is transmitted through the antenna At the same time, the third transistor Q3 outputting the supply voltage for amplifying the high frequency signal to the emitter, and the first low pass filter for stabilizing and outputting the voltage output to the emitter of the third transistor Q3. 28 and a second low pass filter 30 for stabilizing and outputting the voltage stabilized and output from the first low pass filter 28 and the input terminal P11. The first transistor Q1 receives a frequency signal as a base and first amplifies and outputs the signal through a collector, and receives a first amplified high frequency signal output through a collector of the first transistor Q1 to match an impedance and output the same. A first transistor 20, a second transistor Q2 that inputs an impedance-matched high frequency signal from the first matcher 20 as a base, and amplifies and outputs the second matching signal through a collector; And a second matching part 22 which receives the secondary amplified high frequency signal output through the collector of Q2) and matches the impedance and outputs the impedance to the base of the third transistor Q3.

상술한 도 2를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명한다.Referring to Figure 2 described above will be described in detail the operation of the preferred embodiment of the present invention.

먼저 전원전압(Vcc)이 공급되면 정전류회로(24)는 정전류가 흐르도록 제어한다. 상기 정전류회로(24)로부터 흐르는 정전류에 따른 전압은 하모닉필터(26)를 통해 제3 트랜지스터(Q3)의 콜렉터로 인가된다. 이때 정전류회로(24)로부터 흐르는 전류는 저항(R1)을 통해 제3트랜지스터(Q3)의 베이스에 바이어스전류로 인가되어 제3트랜지스터(Q3)가 구동된다. 상기 제3트랜지스터(Q3)가 구동되면 상기 하모닉필터(26)를 통해 출력되는 전압을 에미터로 출력하게 된다. 상기 제3 트랜지스터(Q3)의 에미터로 출력되는 전압은 캐패시터(C2)에 의해 충전되며, 충전이 완료되면 제1 로우패스필터(28)로 인가되며, 제1 로우패스필터(28)를 통해 안정화되어 제2트랜지스터(Q2)의 콜렉터 및 제2로우패스필터(30)로 인가된다. 상기 제1로우패스필터(28)로부터 안정화 출력된 전압은 제2 로우패스필터(30)를 통해 다시 안정화되어 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터로 인가된다.First, when the power supply voltage Vcc is supplied, the constant current circuit 24 controls the constant current to flow. The voltage according to the constant current flowing from the constant current circuit 24 is applied to the collector of the third transistor Q3 through the harmonic filter 26. At this time, the current flowing from the constant current circuit 24 is applied as a bias current to the base of the third transistor Q3 through the resistor R1 to drive the third transistor Q3. When the third transistor Q3 is driven, the voltage output through the harmonic filter 26 is output to the emitter. The voltage output to the emitter of the third transistor Q3 is charged by the capacitor C2, and when charging is completed, is applied to the first low pass filter 28, and through the first low pass filter 28. It is stabilized and applied to the collector of the second transistor Q2 and the second low pass filter 30. The voltage stabilized and output from the first low pass filter 28 is stabilized again through the second low pass filter 30 and applied to the collector of the first transistor Q1.

이때 입력단자(P11)를 통해 고주파신호가 인가되면 그 고주파신호는 제1 트랜지스터(Q1)에 의해 1차증폭되어 제1정합부(20)로 인가된다. 제1정합부(20)는 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터로부터 1차증폭된 고주파신호를 받아 임피던스를 매칭시켜 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스로 인가된다. 이로 인해 상기 제1정합부(20)로부터 임피던스 매칭된 고주파신호는 제2 트랜지스터(Q2)에 의해 2차증폭되어 콜렉터를 통해 출력된다. 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터를 통해 출력된 2차증폭된 고주파신호는 제2정합부(22)에 의해 임피던스 매칭되어 제3 트랜지스터(Q3)의 베이스로 인가된다. 상기 제2정합부(22)로부터 임피던스 매칭된 고주파신호는 제3 트랜지스터(Q3)에 의해 3차증폭되어 콜렉터를 통해 출력된다. 여기서 설명하지 않은 캐패시터(C3)는 상기 제3트랜지스터(Q3)와 그라운드사이에 접속되어 상기 제3트랜지스터(Q3)로부터 출력되는 전압이 그라운드와 연결되지 않고 전원전압을 충전하도록 한다. 상기 제1 내지 제3 트랜지스터(Q1~Q3)는 제1 내지 제3 증폭부가 되며, 본 고안의 일 실시예에서는 바이폴라 트랜지스터를 예를 들어 설명하였으나 OP앰프 또는 FET 또는 MOS 트랜지스터를 사용할 수도 있다.At this time, when a high frequency signal is applied through the input terminal P11, the high frequency signal is first amplified by the first transistor Q1 and applied to the first matching unit 20. The first matching unit 20 receives the first amplified high frequency signal from the collector of the first transistor Q1, matches the impedance, and applies the impedance to the base of the second transistor Q2. Therefore, the high frequency signal impedance matched from the first matching unit 20 is amplified by the second transistor Q2 and output through the collector. The second amplified high frequency signal output through the collector of the second transistor Q2 is impedance-matched by the second matching unit 22 and applied to the base of the third transistor Q3. The high frequency signal impedance matched from the second matching unit 22 is amplified by the third transistor Q3 and output through the collector. The capacitor C3, which is not described herein, is connected between the third transistor Q3 and the ground so that the voltage output from the third transistor Q3 is not connected to the ground to charge the power supply voltage. The first to third transistors Q1 to Q3 may be first to third amplifying units, and in the exemplary embodiment of the present invention, the bipolar transistor is described as an example, but an OP amplifier, a FET, or a MOS transistor may be used.

이와 같이 제3 트랜지스터(Q3)의 에미터로 공급되는 DC전압을 안정화시켜 1차 및 2차증폭하는 증폭기의 전압으로 공급하게 되어 전원전압(Vcc)이 직접적으로 접지에 연결되지 않게 되어 전지를 7시간 내지 8시간동안 사용할 수 있어 전류소모를 감소시킨다.As such, the DC voltage supplied to the emitter of the third transistor Q3 is stabilized and supplied to the voltages of the amplifiers of the first and second amplification so that the power supply voltage Vcc is not directly connected to the ground. Can be used for hours to 8 hours, reducing current consumption.

상술한 바와 같이 본 고안은 전지로부터 공급되는 전원전압을 3차증폭하기 위한 증폭기를 통해 1차 및 2차증폭을 위한 전원전압을 공급하도록 하여 전지를 7시간 내지 8시간 사용하도록 하므로, 전지의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention allows the battery to be used for 7 to 8 hours by supplying power voltages for primary and secondary amplification through an amplifier for terminating the power supply voltage supplied from the battery. There is an effect that can be extended.

Claims

A third amplifying unit which is driven by a bias voltage supplied from the battery and amplifies the second amplified high frequency signal three times and outputs the voltage supplied from the battery;

A first amplifier for first amplifying and outputting a high frequency signal input through the input terminal P11 by receiving the voltage supplied from the third amplifier;

A first matching unit receiving the first amplified high frequency signal outputted through the first amplifier and matching and outputting an impedance;

A second amplifier receiving the voltage supplied from the third amplifier and performing a second amplification on the impedance matched high frequency signal from the first matching unit;

And a second matching unit receiving the second amplified high frequency signal through the second amplifier and matching an impedance to the third amplifier.

The method of claim 1,

And a constant current circuit configured to receive a power supply voltage (Vcc) to control a constant current to flow and to supply the bias current of the third amplifier.

The method of claim 2,

A first low pass filter for stabilizing the voltage output from the third amplifier and applying it before driving the second amplifier;

And a second low pass filter for stabilizing the voltage stabilized and output from the first low pass filter to be applied as a driving voltage of the first amplifier.

The method of claim 3,

And a capacitor connected between the third amplifier and the ground such that the voltage output from the third amplifier is charged with the power supply voltage without being connected to the ground.