KR0138221Y1 - Pulse width modulator with improved linearity - Google Patents
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Abstract
사용자가 가변저항값을 조정함으로써 삼각파형의 주기를 결정하고, 독립적으로 삼각파형을 발생시킴으로써 리니어리티가 양호한 삼각파형을 만들어 출력하는 삼각파 발생부(40)와, 아날로그 입력 신호의 고주파 잡음을 제거한 뒤에, 상기한 아날로그 입력신호와 상기 삼각파 발생부로부터 입력되는 삼각파형을 서로 비교하여, 상기 아날로그 입력신호가 삼가파형보다 큰 값을 갖는 경우에 하이상태의 신호를 출력하고 상기 아날로그 입력신호가 삼각파형보다 작은 값을 갖는 경우에 로우상태의 신호를 출력함으로써, 상기 아날로그 입력신호의 크기에 따라 출력되는 신호의 펄스폭을 조절하는 펄스폭 변조신호 발생부(30)로 구성되어, 펄스폭 변조에 이용되는 삼각파를 독립적으로 발생시킴과 동시에 상기한 삼각파의 리니어리티를 개선시킴으로써 보다 정확한 펄스폭 변조가 이루어질 수 있는 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치에 관한 것.After the user adjusts the variable resistance value to determine the period of the triangular waveform and independently generates the triangular waveform, the triangular wave generator 40 generates and outputs a triangular waveform having good linearity, and removes the high frequency noise of the analog input signal. The analog input signal and the triangular waveform input from the triangular wave generator are compared with each other to output a high state signal when the analog input signal has a larger value than the trivalent waveform, and the analog input signal is smaller than the triangular waveform. A triangular wave used for pulse width modulation, comprising a pulse width modulation signal generator 30 for adjusting the pulse width of the output signal according to the magnitude of the analog input signal by outputting a low state signal in the case of having a value By independently generating and improving the linearity of the It relates to a precise pulse-width modulation to improve the linearity that may be a pulse width modulator.
Description
제1도는 종래의 펄스폭 변조장치의 상세 회로도이고,1 is a detailed circuit diagram of a conventional pulse width modulation device,
제2도는 이 고안의 실시예에 따른 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치의 상세 회로도이다.2 is a detailed circuit diagram of a pulse width modulation device with improved linearity according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
30 : 펄스폭 변조신호 발생부 40 : 삼각파 발생부30: pulse width modulated signal generator 40: triangle wave generator
이 고안은 리니어리티(linearity)를 개선한 펄스폭 변조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 펄스폭 변조에 이용되는 삼각파를 독립적으로 발생시킴과 동시에 상기한 삼각파의 리니어리티를 개선시킴으로써 보다 정확한 펄스폭 변조가 이루어질 수 있는 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pulse width modulator with improved linearity. More specifically, the pulse width modulator can be generated more precisely by generating the triangular wave used for pulse width modulation independently and improving the linearity of the triangular wave. The present invention relates to a pulse width modulator with improved linearity that can be achieved.
저주파수의 아날로그 입력신호를 고주파의 반송파로 변조시키기 위한 변조방식으로서는, 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM), 진폭 변조(Amplitude Modulation, AM), 주파수 변조(Frequency Modulation, FM) 등이 있다.Modulation methods for modulating a low frequency analog input signal with a high frequency carrier include pulse width modulation (PWM), amplitude modulation (AM), frequency modulation (FM), and the like.
상기한 진폭 변조 방식과 주파수 변조 방식은 방송에 주로 이용되고 있으며, 상기한 펄스폭 변조 방식은 통신이나 일반적인 전자회로에서 많이 사용되고 있다.The amplitude modulation method and the frequency modulation method are mainly used for broadcasting, and the pulse width modulation method is widely used in communication or general electronic circuits.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 펄스폭 변조장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a conventional pulse width modulation device will be described with reference to the accompanying drawings.
제1도는 종래의 펄스폭 변조장치의 상세 회로도이다.1 is a detailed circuit diagram of a conventional pulse width modulation device.
제1도에 도시되어 있듯이 종래의 펄스폭 변조장치의 구성은, 아날로그 입력신호선(AS)에 입력단이 연결되어 있는 펄스폭 변조신호 발생부(10)와, 상기 펄스폭 변조신호 발생부(10)의 출력 신호선(PWM)에 입력단이 연결되어 있으며 상기 펄스폭 변조신호 발생부(10)에 출력단이 피드백 접속되어 있는 삼각파 발생부(20)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the conventional pulse width modulation apparatus includes a pulse width modulation signal generator 10 having an input terminal connected to an analog input signal line AS, and the pulse width modulation signal generator 10. As shown in FIG. An input terminal is connected to the output signal line PWM of the triangular wave generator 20 having an output terminal connected to the pulse width modulation signal generator 10.
상기한 바와 같이 구성되어 있는 종래의 펄스폭 변조장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.The operation of the conventional pulse width modulation device configured as described above is performed as follows.
전원이 인가되면 펄스폭 변조장치의 동작이 시작되며, 이와 동시에 아날로그 입력신호(AS)가 펄스폭 변조신호 발생부(10)로 입력된다.When the power is applied, the operation of the pulse width modulator starts, and at the same time, the analog input signal AS is input to the pulse width modulated signal generator 10.
이와 같이 펄스폭 변조신호(PWM)가 하이 상태로 출력되면, 저항(R21)과 캐패시터(C21)의 접속으로 적분회로를 구성하고 있는 삼각파 발생부(20)의 캐패시터(C21)는 설정된 레벨까지의 충전동작을 실행한다.When the pulse width modulation signal PWM is output in the high state as described above, the capacitor C21 of the triangular wave generator 20 forming the integrating circuit is connected to the resistor R21 and the capacitor C21 to the set level. Perform the charging operation.
상기 캐패시터(C21)가 설정된 레벨, 즉 펄스폭 변조신호(PWM)의 레벨까지 충전이 완료되면 방전동작이 진행되어 펄스폭 변조신호 발생부(10)의 연산 증폭기(OP11)의 반전 입력단자(-)에 출력한다.When charging is completed to the level at which the capacitor C21 is set, that is, to the level of the pulse width modulation signal PWM, a discharging operation is performed to invert the input terminal of the operational amplifier OP11 of the pulse width modulation signal generator 10. )
이때, 펄스폭 변조신호 발생부(10)의 연산 증폭기(OP11)의 반전 입력단자(-)에 입력되는 캐패시터(C21)의 방전전압은 비반전 입력단자(+)에 입력되는 아날로그 신호선(AS)의 입력신호 보다 하이 상태를 유지하게 되므로 연산 증폭기(OP11)에서 출력되는 펄스폭 변조신호(PWM)는 로우 상태를 출력한다.At this time, the discharge voltage of the capacitor C21 input to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier OP11 of the pulse width modulation signal generator 10 is the analog signal line AS input to the non-inverting input terminal (+). Since the state is maintained higher than the input signal of the pulse width modulation signal PWM output from the operational amplifier OP11 outputs a low state.
이와 같이 캐패시터(C21)의 방전동작으로 펄스폭 변조신호(PWM)가 로우 상태를 일정시간 유지하게 되어 연산 증폭기(OP11)의 비반전 입력단자(+)에 입력되는 아날로그 신호선(AS)의 전압 레벨이 반전 입력단자(-)에 입력되는 전압 레벨이상을 유지하게 되면 상기 연산 증폭기(OP11)는 하이 상태의 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력하게 되고, 이에 따라 삼가파 발생부(20)의 캐패시터(C21)가 충전동작을 다시 진행하게 된다.As such, the pulse width modulation signal PWM maintains a low state for a predetermined time due to the discharging operation of the capacitor C21, and thus the voltage level of the analog signal line AS input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP11. When the voltage level input to the inverting input terminal (−) is maintained, the operational amplifier OP11 outputs a pulse width modulated signal PWM in a high state, and thus the capacitor of the triwave generator 20 is generated. C21 resumes the charging operation.
상기한 바와 같은 동작이 반복되는 과정에서, 펄스폭 변조신호 발생부(10)의 연산 증폭기(OP11)의 비반전 입력단자로 입력되는 아날로그 입력신호(AS)의 크기에 따라 펄스폭 변조신호(PWM)의 듀티가 변함으로써 아날로그 입력신호(AS)가 펄스폭 변조된다.In the process of repeating the above operation, the pulse width modulation signal PWM according to the magnitude of the analog input signal AS input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP11 of the pulse width modulation signal generator 10. ), The analog input signal AS is pulse-width modulated.
그러나 상기한 종래의 펄스폭 변조장치는, 캐패시터(C21)의 특성으로 인하여 삼각파 발생부(20)의 출력신호가 지수함수적인 변화를 하기 때문에 리니어리티가 떨어지게 되므로 펄스폭 변조가 정확하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 펄스폭 변조신호(PWM)를 이용하여 피드백시킴으로써 삼각파 발생부(20)의 RC 시정수에 따라 펄스폭 변조신호(PWM)의 주파수가 변화되어 펄스폭 변조의 질이 떨어지는 단점이 있다.However, in the conventional pulse width modulation device, the linear signal is not accurate because the output signal of the triangular wave generator 20 changes exponentially due to the characteristics of the capacitor C21. By feeding back the pulse width modulated signal PWM, the frequency of the pulse width modulated signal PWM changes according to the RC time constant of the triangular wave generator 20, thereby degrading the quality of the pulse width modulated signal.
따라서 이 고안의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 펄스폭 변조에 이용되는 삼각파를 독립적으로 발생시킴과 동시에 상기한 삼각파의 리니어리티를 개선시킴으로써 보다 정확한 펄스폭 변조가 이루어지도록 하는 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, and to generate linear waves independently by generating triangular waves used for pulse width modulation and to improve linearity of the triangular waves. An improved pulse width modulator is provided.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 고안은 입력되는 신호의 펄스폭을 변조하는 펄스폭 변조신호 발생부(30)와, 상기 펄스폭 변조를 위한 삼각파를 발생시키는 삼각파 발생부(40)로 이루어지는 펄스폭 변조장치에 있어서, 상기 펄스폭 변조신호 발생부(30)는 입력되는 아날로그 신호에 포함되어 있는 고주파 성분의 잡음을 제거하기 위해 신호의 입력단자에 일측단자가 연결되고 다른 일측단자는 일측단자가 접지에 연결된 캐패시터(C31)의 다른 일측단자와 연결되는 저항(R31)과; 입력되는 아날로그 신호가 일정한 레벨을 유지되도록 클리핑하기 위하여 상기 저항(R31)과 캐패시터(C31)의 공통단자에 연결되는 전원전압(Vcc)과 접지 사이에서 역방향으로 접속되는 다이오드(D31)(D32)와; 상기 입력되는 아날로그 신호를 비반전 입력단자의 입력신호로 하고 삼각파 발생부에서의 신호를 반전 입력단자의 입력신호로 하여 두 신호를 연산 증폭한 다음 펄스폭 변조 신호를 출력하는 연산 증폭기(OP31)와; 8상기 일측단자가 전원전압(Vcc)과 연결되고 다른 일측단자가 상기 연산 증폭기(OP31)의 출력단자에 연결되어 상기 연산 증폭기(OP31)의 출력신호를 풀업시키는 풀업저항(R32)으로 이루어지며, 상기 삼각파 발생부(40)는 사용자의 조정에 의해 출력값이 가변되어 삼각파형의 주파수 주기를 조절시키는 가변저항(R41)과, 반전 입력단자(-)에 입력되는 상기 가변저항(R41)의 출력전압을 비반전 입력단자(+)로 입력되는 전원전압(VA)에 따라 비반전 증폭하여 출력하는 연산 증폭기(OP41)와, 상기 연산 증폭기(OP41)의 출력단자에 베이스 단자가 연결되고, 저항(R42)을 통한 전원전압(VA)이 에미터 단자에 연결되는 트랜지스터(Q41)와; 상기 트랜지스터(Q41)의 컬렉터 단자와 접지 사이에 연결되어 상기 트랜지스터(Q41)의 온 오프 동작에 따라 충방전되어 상기 트랜지스터(Q41)의 온 오프 동작을 제어하는 캐패시터(C41)와, 상기 캐패시터(C41)에 충전되는 전위의 신호를 비반전 입력단자(+)의 입력신호로 하고 저항(R43)을 통한 전원전압(Vcc)을 반전 입력단자(-)의 기준전위로 하여 상기 입력되는 두신호의 전위를 비교한 다음 그 결과신호를 출력하는 비교기(OP42)와, 상기 비교기(OP42)의 출력단자에 일측단자에 연결된 저항(R44)의 다른 일측단자에 베이스 단자가 연결되고 에미터 단자는 접지로 연결되어, 상기 비교기(OP42)의 출력신호에 따라 온, 오프되는 트랜지스터(Q42)와; 상기 트랜지스터(Q43)의 컬렉터 단자에 입력단자가 연결되어 상기 트랜지스터(Q43)의 컬렉터 단자 위상을 반전시켜 출력하는 인버터(I41)와; 상기 인버터(I41)의 출력단자에 일측단자가 연결된 저항(R47)의 다른 일측단자에 베이스 단자가 연결되고 에미터 단자는 접지로 연결되며, 컬렉터 단자는 노드(A)를 통해 상기 펄스폭 변조신호 발생부(30)내 연산 증폭기(OP31)의 반전 입력단자(-)와 상기 트랜지스터(Q41)의 컬렉터 단자 및 상기 비교기(OP42)의 비반전 입력단자(+)에 공통으로 접속되고, 상기 인버터(I41)의 출력에 따라 온,오프 되어 상기 캐패시터(C41)의 충전 및 방전동작을 제어하는 트랜지스터(Q42)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a pulse width consisting of a pulse width modulation signal generator 30 for modulating the pulse width of the input signal and a triangular wave generator 40 for generating a triangular wave for the pulse width modulation In the modulation device, the pulse width modulation signal generator 30 has one terminal connected to the input terminal of the signal and the other terminal grounded to the other terminal to remove noise of the high frequency component included in the input analog signal. A resistor R31 connected to the other terminal of the capacitor C31 connected to the resistor R31; Diodes D31 and D32 connected in a reverse direction between the power supply voltage Vcc and ground connected to the common terminal of the resistor R31 and the capacitor C31 so as to clip the input analog signal at a constant level. ; An operational amplifier OP31 that amplifies the two signals by using the input analog signal as an input signal of a non-inverting input terminal and a signal from a triangular wave generator as an input signal of an inverting input terminal, and then outputs a pulse width modulation signal; ; 8, the one terminal is connected to the power supply voltage (Vcc) and the other terminal is connected to the output terminal of the operational amplifier (OP31) is made of a pull-up resistor (R32) for pulling up the output signal of the operational amplifier (OP31), The triangular wave generator 40 outputs a variable resistor R41 for adjusting a frequency period of the triangular waveform by varying an output value by a user, and an output voltage of the variable resistor R41 input to an inverting input terminal (−). Is connected to the non-inverting input terminal (+) input voltage (VA) by the non-inverted amplification and output the operational amplifier (OP41), and the output terminal of the operational amplifier (OP41), the base terminal is connected, the resistor (R42) A transistor Q41 connected to the emitter terminal via a power supply voltage VA; A capacitor C41 connected between the collector terminal of the transistor Q41 and ground and charged and discharged according to an on / off operation of the transistor Q41 to control an on / off operation of the transistor Q41, and the capacitor C41 The potential of the two signals inputted above is the signal of the potential charged in the circuit) as the input signal of the non-inverting input terminal (+), and the power supply voltage Vcc through the resistor R43 is the reference potential of the inverting input terminal (-). The comparator OP42 outputs the resultant signal and the base terminal is connected to the other terminal of the resistor R44 connected to one terminal of the output terminal of the comparator OP42, and the emitter terminal is connected to the ground. A transistor Q42 turned on or off in accordance with the output signal of the comparator OP42; An inverter (I41) having an input terminal connected to the collector terminal of the transistor (Q43) for inverting and outputting the collector terminal phase of the transistor (Q43); A base terminal is connected to the other terminal of the resistor R47 having one terminal connected to the output terminal of the inverter I41, an emitter terminal is connected to ground, and a collector terminal is connected to the pulse width modulation signal through the node A. The inverter 30 is connected in common to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP31, the collector terminal of the transistor Q41, and the non-inverting input terminal (+) of the comparator OP42. Provided is a pulse width modulation device with improved linearity, comprising a transistor (Q42) that is turned on and off in accordance with the output of I41 to control the charging and discharging operations of the capacitor C41.
이하, 이 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 고안을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 이 고안의 실시예에 따른 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치의 상세회로도이다.2 is a detailed circuit diagram of a pulse width modulation device with improved linearity according to an embodiment of the present invention.
제2도에 도시되어 있듯이 이 고안의 실시예에 따른 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치의 구성은, 아날로그 입력 신호선(AS)에 입력단이 연결되어 있는 펄스폭 변조신호 발생부(30)와, 리니어리티가 안정된 삼각파 신호를 발생시켜 상기 펄스폭 변조신호 발생부(30)측에 입력하여 상기 펄스폭 변조신호 발생부(30)로 하여금 안정된 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력하도록 하는 삼각파 발생부(40)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the structure of the pulse width modulator with improved linearity according to the embodiment of the present invention includes a pulse width modulated signal generator 30 having an input terminal connected to the analog input signal line AS, and a linearity. Generates a stable triangular wave signal and inputs it to the pulse width modulated signal generator 30 so that the pulse width modulated signal generator 30 outputs a stable pulse width modulated signal PWM. )
상기에서 펄스폭 변조신호 발생부(30)는 아날로그 입력 신호선(AS)에 한쪽단자가 연결되어 있는 저항(R31)과, 저항(R31)의 다른 한쪽단자와 접지의 사이에 연결되어 있는 캐패시터(C31)와, 전원전압(Vcc)에 캐소드 단자가 연결되어 있고 저항(R31)과 캐패시터(C31)의 접속점에 애노드 단자가 연결되어 있는 다이오드(D31)와, 접지에 애노드 단자가 연결되어 있고 저항(R31)과 캐패시터(C31)의 접속점에 캐소드 단자가 연결되어 있는 다이오드(D32)와, 다이오드(D32)의 캐소드 단자 및 다이오드(D31)의 애노드 단자에 비반전 입력단자(+)가 연결되어 있는 비교기(OP31)와, 비교기(OP31)의 출력단자와 전원전압(Vcc)의 사이에 연결되어 있는 풀업저항(R32)으로 이루어진다.The pulse width modulated signal generator 30 includes a resistor R31 having one terminal connected to an analog input signal line AS, and a capacitor C31 connected between the other terminal of the resistor R31 and ground. ), A diode (D31) having a cathode terminal connected to the power supply voltage (Vcc), an anode terminal connected to a connection point of a resistor (R31) and a capacitor (C31), and an anode terminal connected to a ground, and a resistor (R31). ) And a comparator having a non-inverting input terminal (+) connected to a diode D32 having a cathode terminal connected to a connection point of the capacitor C31, and a cathode terminal of the diode D32 and an anode terminal of the diode D31. OP31) and a pull-up resistor R32 connected between the output terminal of the comparator OP31 and the power supply voltage Vcc.
그리고 상기한 삼각파 발생부(40)는 전원전압(VA)과 접지의 사이에 연결되어 있는 가변저항(R41)과, 가변저항(R41)의 가변단자에 반전 입력단자(-)가 연결되어 있는 연산 증폭기(OP41)와, 전원전압(VA)과 연산 증폭기(OP41)의 비반전 입력단자(+)의 사이에 연결되어 있는 저항(R42)과, 연산 증폭기(OP41)의 비반전 입력단자(+)에 에미터 단자가 연결되어 있고 연산 증폭기(OP41)의 출력단자에 베이스 단자가 연결되며 펄스폭 변조신호 발생부(30)의 비교기(OP31)의 반전 입력단자(-)에 컬렉터 단자가 연결되어 있는 트랜지스터(Q41)와, 트랜지스터(Q41)의 컬렉터 단자와 접지의 사이에 연결되어 있는 캐패시터(C41)와, 트랜지스터(Q41)의 컬렉터 단자에 비반전 입력단자(+)가 연결되어 있는 비교기(OP42)와, 비교기(OP42)의 반전 입력단자(-)와 전원전압(Vcc)의 사이에 연결되어 있는 저항(R43)과 비교기(OP42)의 출력단자에 한쪽단자가 연결되어 있는 저항(R44)과, 저항(R44)의 다른 한쪽단자와 접지의 사이에 연결되어 있는 저항(R45)과, 저항(R44,R45)의 접속점에 베이스 단자가 연결되어 있고 에미터 단자는 접지되어 있는 트랜지스터(Q43)와, 트랜지스터(Q43)의 컬렉터 단자와 전원전압(Vcc)의 사이에 연결되어 있는 저항(R46)과, 트랜지스터(Q43)의 컬렉터 단자에 입력단자가 연결되어 있는 인버터(I41)와, 인버터(I41)의 출력단자에 한쪽단자가 연결되어 있는 저항(R47)과, 저항(R47)의 다른 한쪽단자에 베이스 단자가 연결되어 있고 에미터 단자는 접지되어 있으며 트랜지스터(Q41)의 컬렉터 단자에 컬렉터 단자가 연결되어 있는 트랜지스터(Q42)로 이루어진다.In addition, the triangular wave generator 40 calculates a variable resistor R41 connected between the power supply voltage VA and the ground, and an inverting input terminal (-) connected to the variable terminal of the variable resistor R41. The resistor R42 connected between the amplifier OP41, the power supply voltage VA, and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP41, and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP41. Emitter terminal is connected, the base terminal is connected to the output terminal of the operational amplifier (OP41), and the collector terminal is connected to the inverting input terminal (-) of the comparator (OP31) of the pulse width modulation signal generator 30 The transistor Q41, the capacitor C41 connected between the collector terminal of the transistor Q41 and the ground, and the comparator OP42 having a non-inverting input terminal + connected to the collector terminal of the transistor Q41. And a low voltage connected between the inverting input terminal (-) of the comparator OP42 and the power supply voltage Vcc. A resistor R44 having one terminal connected to the output terminal of the resistor R43 and the comparator OP42, a resistor R45 connected between the other terminal of the resistor R44 and the ground, and a resistor R44, A transistor Q43 having a base terminal connected to the connection point of R45 and an emitter terminal grounded thereon, a resistor R46 connected between the collector terminal of the transistor Q43 and the power supply voltage Vcc, and a transistor; An inverter I41 having an input terminal connected to the collector terminal of Q43, a resistor R47 having one terminal connected to the output terminal of the inverter I41, and a base terminal connected to the other terminal of the resistor R47. Is connected, the emitter terminal is grounded, and is composed of a transistor Q42 having a collector terminal connected to the collector terminal of transistor Q41.
상기한 구성에 의한 이 고안의 실시예에 따른 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치의 작용은 다음과 같다.The operation of the pulse width modulator with improved linearity according to the embodiment of the present invention by the above configuration is as follows.
전원이 인가되면, 이 고안의 실시예에 따른 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치의 동작이 시작된다.When power is applied, the operation of the pulse width modulator with the improved linearity according to the embodiment of the present invention is started.
동작이 시작되면, 아날로그 입력신호(AS)가 펄스폭 변조신호 발생부(30)로 입력되고 이와 동시에 삼각파 발생부(40)는 전원전압(VA)에 의해 삼각파가 발생되어 펄스폭 변조신호 발생부(30)로 입력된다.When the operation is started, the analog input signal AS is input to the pulse width modulated signal generator 30, and at the same time, the triangular wave generator 40 generates a triangular wave by the power supply voltage VA to generate a pulse width modulated signal generator. It is input to 30.
상기에서 펄스폭 변조신호 발생부(30)로 입력되는 아날로그 입력신호(AS)는 저항(R31)과 캐패시터(C31)로 이루어진 로우패스필터를 거치면서 고주파 대역의 잡음신호가 제거된 뒤에 비교기(OP31)의 비반전 입력단자(+)로 입력된다.The analog input signal AS input to the pulse width modulation signal generator 30 passes through a low pass filter made of a resistor R31 and a capacitor C31, and then removes a noise signal of a high frequency band. Is input to the non-inverting input terminal ().
이때, 펄스폭 변조신호 발생부(30)의 2개의 다이오드(D31,D32)는, 비교기(OP31)의 비반전 입력단자로 입력되는 아날로그 입력신호(AS)의 전압레벨이 일정한 범위 이내로 벗어나지 않도록 클리핑하는 역할을 한다.At this time, the two diodes D31 and D32 of the pulse width modulation signal generator 30 are clipped so that the voltage level of the analog input signal AS input to the non-inverting input terminal of the comparator OP31 does not deviate within a predetermined range. It plays a role.
또한, 상기와 같은 동작의 시작으로 삼각파 발생부(30)내 연산 증폭기(OP41)에 전원전압(VA)이 입력되는데, 상기 연산 증폭기(OP41)의 반전 입력단자(-)에 가변저항(R41)에 의해 설정되는 기준값이 비반전 입력단자(+)에 저항(R42)을 통해 입력되는 전원전압(VA)보다 높은 상태를 유지하고 있으므로, 상기 연산 증폭기(OP41)의 출력단자에서는 로우 상태의 신호가 출력된다.In addition, the power supply voltage VA is input to the operational amplifier OP41 in the triangular wave generator 30 at the beginning of the above operation, and the variable resistor R41 is applied to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP41. Since the reference value set by is maintained at a state higher than the power supply voltage VA input to the non-inverting input terminal (+) through the resistor R42, the signal of the low state is output at the output terminal of the operational amplifier OP41. Is output.
따라서, 트랜지스터(Q41)의 베이스 단자에 로우 상태의 신호가 입력되므로, PNP형인 트랜지스터(Q41)가 턴 온 되므로 상기 트랜지스터(Q41)의 에미터 단자에 저항(R42)을 통해 입력되는 전원전압(VA)이 캐패시터(C41)에 인가되나.Therefore, since the low-level signal is input to the base terminal of the transistor Q41, the PNP type transistor Q41 is turned on, so the power supply voltage VA input to the emitter terminal of the transistor Q41 through the resistor R42. ) Is applied to the capacitor (C41).
그러므로, 상기 캐패시터(C41)는 인가되는 전원전압(VA)에 충전됨과 동시에 전원전압(VA)이 노드(A)를 통헤 비교기(OP42)의 비반전 입력단자(+)와 펄스폭 변조신호 발생부(30)내 연산 증폭기(OP31)의 반전 입력단자(-)에 입력된다.Therefore, the capacitor C41 is charged to the power supply voltage VA to be applied and the power supply voltage VA passes through the node A to the non-inverting input terminal + and the pulse width modulation signal generator of the comparator OP42. It is input to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier OP31 in (30).
따라서, 펄스폭 변조신호 발생부(30)내 연산 증폭기(OP31)는 비반전 입력단자(+)의 신호와 상기 삼각파 발생부(40)의 노드(A)로부터 입력되는 신호를 비교하여 그에 대한 신호를 출력하게 되는데, 이때 반전 입력단자(-)의 신호레벨이 비반전 입력단자(+)의 신호 레벨보다 큰 상태를 유지하게 되므로, 로우 상태의 펄스폭 신호(PWM)를 출력한다.Accordingly, the operational amplifier OP31 in the pulse width modulated signal generator 30 compares a signal of the non-inverting input terminal (+) with a signal input from the node A of the triangle wave generator 40, and a signal thereof. In this case, since the signal level of the inverting input terminal (-) is maintained higher than the signal level of the non-inverting input terminal (+), the pulse width signal PWM of the low state is output.
상기와 같이 트랜지스터(Q41)의 턴 온이 유지되는 상태에서 비교시(OP41)는 노드(A)를 통해 비반전 입력단자(+)에 입력되는 신호와 저항(R43)을 통해 반전 입력단자(-)에 입력되는 전원전압(VA)과 비교하여 하이 상태의 신호를 출력하여 저항(R44)을 통해 전압을 안정화시켜 트랜지스터(Q43)의 베이스 단자측에 입력된다.As described above, in comparison with the state in which the transistor Q41 is turned on (OP41), the signal input to the non-inverting input terminal (+) through the node A and the inverting input terminal (−) through the resistor R43 are compared. In comparison with the power supply voltage VA input to the output signal, a high state signal is output, the voltage is stabilized through the resistor R44, and input to the base terminal side of the transistor Q43.
따라서, 트랜지스터(Q43)는 베이스 단자에 입력되는 하이 상태의 신호에 의해 턴 온되어 컬렉터 단자의 전위를 로우 상태로 형성한다.Accordingly, transistor Q43 is turned on by the high state signal input to the base terminal to form the potential of the collector terminal in the low state.
그러므로, 컬렉터 단자에 입력단자가 연결되어 있는 인버터(I41)는 하이 상태의 신호를 출력하여 저항(R47)을 통해 트랜지스터(Q42)의 베이스 단자측에 입력한다.Therefore, the inverter I41 having the input terminal connected to the collector terminal outputs a high state signal and inputs it to the base terminal side of the transistor Q42 through the resistor R47.
따라서, 트랜지스터(Q42)가 턴 온 되어 캐패시터(C41)에 충전된 전압을 신속하게 방전시키므로, 노드(A)를 통해 펄스폭 변조신호 발생부(30)내 연산 증폭기(OP31)의 반전 입력단자(-)측에 걸리는 전압의 레벨은 로우 상태로 형성된다.Accordingly, since the transistor Q42 is turned on to quickly discharge the voltage charged in the capacitor C41, the inverting input terminal of the operational amplifier OP31 in the pulse width modulated signal generation unit 30 through the node A. The level of the voltage across the negative side is formed low.
그러므로, 연산 증폭기(OP31)는 하이 상태의 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력한다.Therefore, the operational amplifier OP31 outputs the pulse width modulated signal PWM in the high state.
상기와 같이 동작에 의해 캐패시터(C41)가 방전되어 일정한 값 이하가 되면 상기 비교기(OP41)에서 출력되는 전압의 레벨은 로우 상태로 형성되므로, PNP형인 트랜지스터(Q41)가 턴 온 됨으로써, 캐피시터(C41)가 다시 충전되어 상기한 과정을 반복 수행하므로서 펄스폭 변조신후 발생부(30)는 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력한다.When the capacitor C41 is discharged and becomes equal to or less than the predetermined value by the operation as described above, the level of the voltage output from the comparator OP41 is formed in the low state, and thus the capacitor C41 of the PNP type transistor Q41 is turned on. ) Is recharged and repeats the above process, so that the pulse width modulation signal generator 30 outputs the pulse width modulation signal PWM.
상기에서 PNP형인 트랜지스터(Q41)의 스위칭 주기는 저항(R42)과 캐패시터(C41)의 시정수로 설정한다.The switching period of the transistor Q41 of the PNP type is set to the time constant of the resistor R42 and the capacitor C41.
이와 같이 삼각파 발생부(40)로부터 발생되어 출력되는 삼각파형은 리니어리티가 매우 양호하며, 상기한 삼각파형의 주기는 사용자가 가변저항(R41)을 조절함으로써 연산 증폭기(OP41)로부터 출력되는 전압신호, 즉 PNP형인 트랜지스터(Q41)의 베이스 단자에 인가되는 전압신호의 크기를 조절함으로써 그 주기를 조정할 수가 있다.As described above, the triangular waveform generated and output from the triangular wave generator 40 has a very good linearity. The period of the triangular waveform is a voltage signal output from the operational amplifier OP41 by the user adjusting the variable resistor R41, That is, the period can be adjusted by adjusting the magnitude of the voltage signal applied to the base terminal of the transistor Q41 of the PNP type.
사용자에 의해 삼각파 발생부(40)의 삼각파형의 주기가 일단 한번 고정되면, 상기한 삼각파형의 주기에 따라 펄스폭 변조신호의 주기가 고정된다.Once the period of the triangular waveform of the triangular waveform generator 40 is fixed by the user once, the period of the pulse width modulated signal is fixed according to the period of the triangular waveform.
삼각파 발생부(40)중에서 저항(R44-R47)과, 트랜지스터(Q43)와, 인버터(I41)에 의하여 구성되는 회로는 삼각파 발생부(40)의 전체적인 신호레벨과 회로의 동작안정을 위하여 부가되어 있다.The circuit composed of the resistors R44-R47, the transistors Q43, and the inverter I41 in the triangle wave generator 40 is added for the overall signal level of the triangle wave generator 40 and the operation stability of the circuit. have.
상기와 같이 펄스폭 변조신호 발생부(30)의 비교기(OP31)의 비반전 입력단자(+)로 아날로그 입력신호(AS)가 입력되고, 이와 동시에 삼각파 발생부(40)내 캐패시터(C41)의 충전 및 방전동작에 따라 발생도는 삼각파형 신호가 비교기(OP31)의 반전 입력단자(-)로 입력되면, 비교기(OP31)는 두 개의 신호를 서로 비교함으로써 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력한다.As described above, the analog input signal AS is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator OP31 of the pulse width modulated signal generator 30, and at the same time, the capacitor C41 of the triangle wave generator 40 is When the triangular waveform signal generated by the charging and discharging operation is input to the inverting input terminal (-) of the comparator OP31, the comparator OP31 outputs the pulse width modulation signal PWM by comparing two signals with each other. .
즉, 아날로그 입력신호(AS)가 삼각파형 신호보다 작은 동안에는 비교기(OP31)의 출력신호는 로우 상태가 되고, 아날로그 입력신호(AS)가 삼각파형 신호보다 큰 동안에는 비교기(OP31)의 출력신호는 하이 상태가 됨으로써, 아날로그 입력신호(AS)의 크기에 따라 비교기(OP31)로부터 출력되는 신호의 펄스폭이 조절됨으로써 펄스폭 변조가 이루어진다.That is, while the analog input signal AS is smaller than the triangular waveform signal, the output signal of the comparator OP31 is low, and while the analog input signal AS is larger than the triangular waveform signal, the output signal of the comparator OP31 is high. In this state, the pulse width of the signal output from the comparator OP31 is adjusted according to the magnitude of the analog input signal AS, thereby performing pulse width modulation.
이상에서와 같이 이 고안의 실시예에서, 펄스폭 변조에 이용되는 삼각파를 독립적으로 발생시킴과 동시에 상기한 삼각파의 리니어리티를 개선시킴으로써 보다 정확한 펄스폭 변조가 이루어질 수 있는 효과를 가진 리니어리티를 개선한 펄스폭 변조장치를 제공할 수가 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, by generating the triangular wave used for pulse width modulation independently and improving the linearity of the triangular wave described above, a pulse having improved linearity having the effect of more accurate pulse width modulation can be achieved. A width modulator can be provided.
이 고안의 이러한 효과는 펄스폭 변조장치의 설계, 제조, 판매 분야에서 이용될 수가 있다.This effect of the present invention can be used in the design, manufacture, and sales of pulse width modulators.
Claims (2)
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| KR2019930027841U KR0138221Y1 (en) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | Pulse width modulator with improved linearity |
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|---|---|---|---|
| KR2019930027841U KR0138221Y1 (en) | 1993-12-15 | 1993-12-15 | Pulse width modulator with improved linearity |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
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1993
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| KR950021785U (en) | 1995-07-28 |
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