Many researchers have researched the amplifiers for the high fidelity and high efficiency. The output stage of an amplifier must satisfy a number of special requirements. One is to deliver a specified amount of signal power to a load with acceptably low levels of signal distortion. Another common objective of output-stage design is to minimize the output impedance so that the voltage gain is relatively unaffected by the value of load impedance. A well-designed output stage should achieve these performance specifications while consuming low quiescent power. Moreover, it should not be a major limitation on the frequency response of the amplifier. This paper studies improving the efficiency and linearity of output stage.
There are a lot of classes, such as class A, B, AB, C, D, E, F, G, H. It is introduced the kinds of classes in chapter I.
In chapter II, it is described that the current mode control feedback is applied to get the good performances of the class D amplifier. It is also proposed that a new circuit of output stage prevents the oscillation by the reverse recovery current of antiparallel diode and parasitic components between output devices and its environment, oscillation. The amplifier performance is as follows. The frequency range is from 5Hz to 50KHz at 4ohm. The efficiency is 90% at full power 80W.
A new class A amplifier with a variable power supply presents in chapter III. The amplifier named to class I. The purpose is taking the merits of high efficiency of class D amplifier and high quality of class A. To operate properly, filters to match the frequency response between class A amplifier and class D and two floating low voltage power supply needs. This chapter describes the calculation of the proposed class and the efficiency comparison of one another. The -3dB bandwidth is 3Hz - 100kHz, and the efficiency is 74 percent.
An improved high efficiency class I amplifier is proposed in the chapter IV. Modifying the class D amplifier makes the variable power supply. The power supply includes the floating low voltage power supply. Modified the class D amplifier that adopts the current mode control has high dynamic response well to follow the class A output. The current sensor is proposed to sense from DC to high frequency. The current mode control loop is designed to satisfy above specifications. The simulation results give good results that are the same as those of the amplifier in chapter III.
증폭기의 고효율 및 고충실도를 위하여 많은 연구가 진행되어왔다. 특히 증폭기의 성능을 좌우하는 곳은 출력 단으로 출력단이 갖고 있어야 할 조건은 다음과 같다. 첫째는 입력신호를 찌그러짐 없이 출력해야하는것이고 둘째는 부하 임피던스에 무관하게 원하는 출력을 내주기 위하여 출력 임피던스가 작아야한다. 잘 설계된 출력단은 적은 전력으로 이와 같은 조건을 내지만 더욱 중요한 것은 증폭기의 주파수 성능이다. 본 논문에서는 고선형성 및 고효율을 갖는 증폭기에 대하여 연구하였다.
출력단의 종류는 A급부터 H급까지 많은 종류가 있으며 그 외에 여러 가지 변형된 방법들이 있다. 1장에서는 이들의 개략적인 소개를 하였다.
2장에서는 효율이 가장 우수한 D급 증폭기의 성능 향상에 대하여 연구하였다. 이 증폭기의 성능을 향상시키기 위하여 전류모드제어를 적용하였다. 또한 D급 증폭기의 출력단이 스위칭동작을 함에 따라 기생소자와 이상동작에 의한 발진을 막는 출력단 구조를 제안하였다. 이 D급 증폭기의 주파수 대역은 5Hz에서 50kHz까지이며 효율은 80W 최대 출력시 89%의 높은 효율을 얻었다.
3장에서는 A급 증폭기에 가변전원을 연결한 새로운 형태의 증폭기를 제안하였다. 현재까지 소개된 출력단은 H급이므로 이러한 형식의 출력형태를 H급다음 번호인 I급이라고 명명하였다. 이 증폭기는 A급 증폭기의 우수한 선형성과 D급 증폭기의 우수한 효율 특성을 함께 갖고 있다. 이증폭기가 잘 동작하기 위해서는 각 증폭기의 앞에 필터를 부가하고 A급 증폭기가 선형영역에서 동작하기 위해 약간의 DC 전원이 필요하다. 이에 이 장에서는 이러한 조건을 해석하고 실험하여 주파수특성 3Hz에서 100kHz까지의 광대역특성을 얻고 74%의 높은 효율을 얻었다.
마지막 장에서는 3장에서 소개한 I급 증폭기를 개선한 새로운 형태의 증폭기를 설계 및 모의 실험을 하였다. 가변전원으로 사용하는 D급 증폭기의 출력단을 변형하여 DC전압을 포함하는 가변 전원으로 만들었다. 이 가변전원의 동특성을 향상하기 위하여 전류모드제어를 적용하였다. 이에 직류가 포함된 출력 전류검출을 위하여 새로운 전류 검출기를 제안하고 이에 맞는 회로를 설계를 한 후 모의실험으로 검증하였다. 이에 대한 결과는 DC 에서 100kHz 까지의 광대역 특성을 얻고 70%이상의 높은 효율을 얻었다.
