KR0154302B1 - Voltage-current converter - Google Patents

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KR0154302B1 KR1019950047958A KR19950047958A KR0154302B1 KR 0154302 B1 KR0154302 B1 KR 0154302B1 KR 1019950047958 A KR1019950047958 A KR 1019950047958A KR 19950047958 A KR19950047958 A KR 19950047958A KR 0154302 B1 KR0154302 B1 KR 0154302B1
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
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Abstract

본 발명은 아날로그 스위치를 증폭기의 피이드백 루프에 포함시켜 스위치의 온저항변화에 무관하게, 입력전압에 대하여 비례하는 전류로 변환하는 전압-전류 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage-to-current converter that includes an analog switch in the feedback loop of an amplifier and converts it into a current proportional to the input voltage, regardless of the on-resistance change of the switch.

본 발명은 증폭기의 일입력단에 인가되는 입력전압을 소오스 팔로워 및 출력패드에 연결된 출력저항을 통해 전류로 변환하여 출력하는 전압-전류 변환기에 있어서, 상기 소오스 팔로워와 출력패드사이에 연결된 제1아날로그 스위치와, 출력패드와 증폭기의 타입력단사이에 연결된 제2아날로그스위치로 이루어져서, 출력패드로부터 증폭기의 피이드백 루프를 형성하였다.The present invention provides a voltage-to-current converter for converting an input voltage applied to one input terminal of an amplifier into a current through an output resistor connected to a source follower and an output pad, and outputting the current, wherein the first analog switch is connected between the source follower and the output pad. And a second analog switch connected between the output pad and the type force stage of the amplifier to form a feedback loop of the amplifier from the output pad.

또한 본 발명은 증폭기의 출력과 타 입력단사이에 연결되어 피이드백 루프를 형성하는, 게이트에 반전 인에이블 신호가 인가되는 모스 트랜지스터로 구성된 증폭기의 출력 안정화수단을 더 포함한다.The present invention further includes an output stabilization means of an amplifier composed of a MOS transistor to which an inverting enable signal is applied to a gate, which is connected between an output of the amplifier and another input terminal to form a feedback loop.

Description

전압-전류 변환기Voltage-to-current converter

제1도는 종래의 전압-전류 변환기의 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional voltage-to-current converter.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 전압-전류 변환기의 회로도.2 is a circuit diagram of a voltage-to-current converter according to an embodiment of the present invention.

제3도는 제1도의 전압-전류 변환기의 출력 파형도.3 is an output waveform diagram of the voltage-current converter of FIG.

제4도는 제2도의 전압-전류 변환기의 출력 파형도.4 is an output waveform diagram of the voltage-current converter of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

OMAMP : 증폭기 MN1 : 소오스 팔로워OMAMP: Amplifier MN1: Source Followers

MN2,MN3A : 아날로그 스위치 MN4A : 안정화 수단MN2, MN3A: Analog Switch MN4A: Stabilization Means

PAD : 출력패드 R : 저항PAD: Output pad R: Resistance

본 발명은 전압-전류 변환기에 관한 것으로서, 특히 아날로그 스위치를 증폭기의 피이드백 루프에 포함시켜, 스위치의 온저항(On resistance)변화에 무관하게 입력전압에 비례하는 전류로 변환이 가능한 전압-전류 변환기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage-to-current converter. In particular, a voltage-to-current converter capable of converting an analog switch into a feedback loop of an amplifier and converting it into a current proportional to an input voltage regardless of a change in the on resistance of the switch. It is about.

현재, 전압-전류 변환기는 아날로그 회로의 여러 부분에서 중요한 회로요소로 사용되고 있으며, 전압-전류 변환기의 특성자체가 회로 전체의 특성에 영향을 미치는 경우가 종종 발생되고 있다.Currently, voltage-to-current converters are used as important circuit elements in various parts of analog circuits, and the characteristics of the voltage-to-current converters often affect the characteristics of the entire circuit.

제1도를 참조하면, 종래의 전압-전류 변환기는 입력신호(Vi)가 일입력단에 인가되는 증폭기(OPAMP)와, 증폭기(OPAMP)의 출력(OPOUT)이 게이트에 인가되는 소오스 팔로워인 N형 모스 트랜지스터(MN1)와, 상기 소오스 팔로워(MN1)에 연결되어 인에이블신호(EN)에 의해 구동되는 아나로그 스위치인 N형 모스 트랜지스터(MN2)와, 출력패드(PAD)를 통해 상기 아날로그 스위치(MN2)에 연결된 출력저항(R)으로 이루어졌다.Referring to FIG. 1, the conventional voltage-to-current converter is an N-type, which is an amplifier OPAMP to which an input signal Vi is applied to one input terminal and a source follower to which an output OPOUT of the amplifier OPAMP is applied to a gate. N-type MOS transistor MN2, which is an analog switch connected to the MOS transistor MN1, the source follower MN1, and driven by an enable signal EN, and the analog switch (B) through an output pad PAD. Output resistor R connected to MN2).

상기한 바와같은 구성을 갖는 종래의 전압-전류 변환기는 입력전압(Vi)가 인가되고, 하이상태의 인에이블신호(EN)가 인가되어 아날로그 스위치(MN2)가 온상태가 되면, 출력저항(R)을 통해 흐르는 전류는 입력전압(Vi)에 비례하게 된다.In the conventional voltage-to-current converter having the configuration as described above, when the input voltage Vi is applied and the enable signal EN in the high state is applied and the analog switch MN2 is turned on, the output resistance R The current flowing through) becomes proportional to the input voltage Vi.

따라서, 전압-전류 변환기는 입력전압(Vi)에 비례하는 전류를 출력저항(R)을 통해 출력하므로, 입력전압을 전류로 변환하여 출력하는 것이다.Therefore, the voltage-current converter outputs a current proportional to the input voltage Vi through the output resistor R, thereby converting the input voltage into a current and outputting the current.

그러나, 상기한 바와같은 구성을 갖는 종래의 전압-전류 변환기는 입력전압(Vi)의 변화는 증폭기(OPAMP)의 타입력단으로 피이드백되는 노드(VM)의 전압을 변환시키게 되고, 이에 따라 아날로그 스위치(MN2)의 온저항이 전압에 따라 변하게 된다.However, in the conventional voltage-to-current converter having the configuration as described above, the change of the input voltage Vi converts the voltage of the node VM fed back to the type force stage of the amplifier OPAMP, and thus the analog switch. The on resistance of (MN2) changes with the voltage.

따라서, 아날로그 스위치(MN2)의 온저항이 변하게 됨에 따라 출력저항(R)을 통해 출력되는 전류의 양 또한 변하게 된다. 그러므로, 종래의 전압-전류 변환기의 입력전압(Vi)에 대한 출력전류(I)가 도시된 제3도를 참조하면, 아날로그 스위치(MN2)의 온저항이 변화함으로 인하여, 입력전압(Vi)이 증가함에 따라 출력전류(I)가 일정하게 비례하는 출력파형을 얻을 수가 없었다.Therefore, as the on resistance of the analog switch MN2 changes, the amount of current output through the output resistor R also changes. Therefore, referring to FIG. 3 in which the output current I to the input voltage Vi of the conventional voltage-to-current converter is shown, due to the change in the on-resistance of the analog switch MN2, the input voltage Vi is decreased. As it increased, the output waveform in which the output current I was constantly proportionally could not be obtained.

따라서, 신호처리를 위하여 종래의 전압-전류 변환기를 사용할 경우에 입력되는 전압의 변화에 따라 스위치로 사용되는 모스 트랜지스터의 온저항 특성이 변하게 되고, 이것이 회로전체에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.Therefore, when the conventional voltage-to-current converter is used for signal processing, the on-resistance characteristics of the MOS transistor used as the switch change according to the change of the input voltage, which has a problem that adversely affects the entire circuit.

따라서, 종래의 전압-전류 변환기는 정밀을 요하는 전압-전류 변환기로서는 부적합한 문제점이 있었다.Therefore, the conventional voltage-to-current converter has an unsuitable problem as a voltage-to-current converter that requires precision.

본 발명이 상기한 바와같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아날로그 스위치를 피이드백 루프에 삽입하여 스위치듸 온저항 변화가 출력전류에 영향을 미치는 것을 방지함으로써, 입력전압에 비례하는 전류로 변환이 가능한 전압-전류 변환기를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by inserting an analog switch into the feedback loop to prevent the switching on-resistance change affects the output current, thereby converting to a current proportional to the input voltage The aim is to provide this possible voltage-current converter.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증폭기의 일입력단에 인가되는 입력전압을 소오스 팔로워 및 출력패드에 연결된 출력저항을 통해 전류로 변환하여 출력하는 전압-전류 변환기에 있어서, 상기 소오스 팔로워와 출력패드사이에 연결된 제1아날로그 스위치와, 출력패드와 증폭기의 타입력단 사이에 연결된 제2아날로그 스위치로 이루어져서, 출력패드로부터 증폭기의 피이드백 루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a voltage-to-current converter for converting an input voltage applied to an input terminal of an amplifier into a current through an output resistor connected to a source follower and an output pad, and outputting a current between the source follower and the output pad. And a second analog switch connected between the output pad and the type force stage of the amplifier, thereby forming a feedback loop of the amplifier from the output pad.

또한, 본 발명은 증폭기의 출력과 타 입력단사이에 연결되어 피이드백 루프를 형성하는, 게이트에 반전 인에이블 신호가 인가되는 모스 트랜지스터로 구성된 증폭기의 출력 안정화수단을 더 포함하는 것을 특지으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it further comprises an output stabilization means of the amplifier consisting of a MOS transistor is applied between the output of the amplifier and the other input terminal to form a feedback loop, the inversion enable signal is applied to the gate.

본 발명의 전압-전류 변환기에 있어서, 제1아날로그 스위치와 제2아날로그 스위치는 인에이블신호에 의해 구동되는 N형 모스 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.In the voltage-to-current converter of the present invention, the first analog switch and the second analog switch are N-type MOS transistors driven by an enable signal.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 전압-전류 변환기의 회로도를 도시한 것이다.2 shows a circuit diagram of a voltage-to-current converter according to an embodiment of the present invention.

제2도를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전압-전류 변환기는 입력신호(Vi)가 일입력단에 인가되는 증폭기(OPAMP)와, 증폭기(OPAMP)의 출력(OPOUT)이 게이트에 인가되는 소오스 팔로워인 N형 모스 트랜지스터(MN1)와, 출력패드(PAD)에 연결된 출력저항(R)으로 이루어졌다.2, in the voltage-current converter according to the embodiment of the present invention, an amplifier OPAMP is applied to one input terminal and an output OPOUT of the amplifier OPAMP is applied to a gate. N-type MOS transistor MN1, which is a source follower, and an output resistor R connected to the output pad PAD.

또한, 본 발명은 증폭기(OPAMP)의 출력과 타 입력단자사이에 피이드백 루프를 형성하는, 증폭기(OPAMP)의 출력을 안정화시켜 주기 위한 모스트랜지스터(MN4A)가 연결되었다.In addition, in the present invention, a MOS transistor MN4A for stabilizing the output of the amplifier OPAMP, which forms a feedback loop between the output of the amplifier OPAMP and the other input terminal, is connected.

그리고, 본 발명에서는 제1도의 종래의 전압-전류 변환기와는 달리 출력패드(PAD)와 증폭기(OPAMP)의 타입력단사이에 피이드백 루프를 형성하였다. 즉, 인에이블신호(EN)에 구동되는 아날로그 스위치인 N형 모스트랜지스터(MN2)를 상기 소오스 팔로워(MN1)와 출력패드(PAD)사이에 연결하여 증폭기(OPAMP)의 피이드백 루프내에 삽입하였다.Unlike the conventional voltage-to-current converter of FIG. 1, the present invention forms a feedback loop between the output pad PAD and the type force stage of the amplifier OPAMP. That is, an N-type MOS transistor MN2, which is an analog switch driven by the enable signal EN, is connected between the source follower MN1 and the output pad PAD and inserted into the feedback loop of the amplifier OPAMP.

또한, 또 다른 아날로그 스위치인 N형 모스 트랜지스터(MN3A)를 출력패드(PAD)와 증폭기(OPAMP)의 타입력단사이에 연결하여 피이드백 루프내에 삽입하였다.In addition, another analog switch, an N-type MOS transistor MN3A, was connected between the output pad PAD and the type end of the amplifier OPAMP and inserted into the feedback loop.

상기한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 전압-전류 변환기의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the voltage-current converter according to the embodiment of the present invention having the configuration as described above is as follows.

입력전압(Vi)가 인가되고, 하이상태의 인에이블신호(EN)가 인가되어 아날로그 스위치(MN2)가 온상태가 되면, 출력저항(R)을 통해 흐르는 전류는 입력전압(Vi)에 비례하여 흐르게 된다. 입력전압(Vi)이 변화하고, 이에 따라 아날로그 스위치(MN2)의 온저항이 변하는 경우에, 인에이블신호(EN)에 의해 구동되는 아날로그 스위치(MN2,MN3A)가 증폭기(OPAMP)의 타입력단으로 피이드백되는 피이드백 루프내에 존재하므로, 아날로그 스위치(MN2)의 온저항은 출력저항(R)을 통해 흐르는 전류에는 영향을 미치지 않게 된다.When the input voltage Vi is applied and the enable signal EN in the high state is applied and the analog switch MN2 is turned on, the current flowing through the output resistor R is proportional to the input voltage Vi. Will flow. When the input voltage Vi changes and thus the on-resistance of the analog switch MN2 changes, the analog switches MN2 and MN3A driven by the enable signal EN are connected to the type force stage of the amplifier OPAMP. Since the feedback loop is present in the feedback loop, the on resistance of the analog switch MN2 does not affect the current flowing through the output resistor R.

따라서, 아날로그 스위치(MN2)의 온저항의 변화하더라도 출력저항(R)을 통해 출력되는 전류의 양은 변하지 않는다. 그러므로, 본 발명의 전압-전류 변환기의 입력전압(Vi)에 대한 출력전류(I)가 도신된 제4도를 참조하면, 아날로그 스위치(MN2)의 온저항에 무관하게, 입력전압(Vi)이 증가함에 따라 출력전류(I)가 일정하게 비례하는 출력파형을 얻을 수 있다.Therefore, even if the on resistance of the analog switch MN2 changes, the amount of current output through the output resistor R does not change. Therefore, referring to FIG. 4 in which the output current I with respect to the input voltage Vi of the voltage-current converter of the present invention is reached, the input voltage Vi is independent of the on-resistance of the analog switch MN2. As it increases, an output waveform in which the output current I is proportionally proportional to one can be obtained.

즉, 본 발명의 전압-전류 변환기는 입력전압에 정확하게 비례하는 전류를 출력저항을 통해 출력하게 된다.That is, the voltage-to-current converter of the present invention outputs a current that is exactly proportional to the input voltage through the output resistor.

또한, 본 발명에서는 증폭기(OPAMP)의 출력단과 타입력단에 연결되어 피이드백 루프를 형성하는 피이드백용 모스 트랜지스터(MN4A)가 연결되어 있으므로, 인에이블신호(EN)가 로우상태로 되어 아날로그 스위치(MN2)가 오프될 때, 하이상태의 반전인에이블신호(ENZ)에 의해 구동되어 증폭기(OPAMP)의 출력을 안정화시켜 준다.In addition, in the present invention, since the feedback MOS transistor MN4A is connected to the output terminal of the amplifier OPAMP and the type force terminal to form a feedback loop, the enable signal EN is turned low so that the analog switch MN2 When is turned off, it is driven by the inverted enable signal ENZ in the high state to stabilize the output of the amplifier OPAMP.

상기한 바와같은 본 발명의 전압-전류 변환기에 따르면, 입력전압의 변화에 따른 아날로그 스위치의 온저항의 변화에 무관하게, 입력전압에 따른 정확한 출력전류를 얻을 수 있다.According to the voltage-to-current converter of the present invention as described above, regardless of the change in the on-resistance of the analog switch according to the change of the input voltage, it is possible to obtain the correct output current according to the input voltage.

Claims (4)

증폭기(OPAMP)의 일입력단에 인가되는 입력전압(Vi)을 소오스 팔로워(MN1) 및 출력패드(PAD)에 연결된 출력저항(R)을 통해 전류(I)로 변환하여 출력하는 전압-전류 변환기에 있어서, 상기 소오스 팔로워(MN1)와 출력패드(PAD)사이에 연결된 제1아날로그 스위치(MN2)와, 출력패드(PAD)와 증폭기(OPAMP)의 타입력단사이에 연결된 제2아날로그 스위치(MN3A)로 이루어져서, 출력패드(PAD)로부터 증폭기(OPAMP)의 피이드백 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는전압-전류 변환기.A voltage-to-current converter converts an input voltage Vi applied to one input terminal of the amplifier OPAMP to a current I through an output resistor R connected to a source follower MN1 and an output pad PAD. The first analog switch MN2 connected between the source follower MN1 and the output pad PAD, and the second analog switch MN3A connected between the type force terminals of the output pad PAD and the amplifier OPAMP are connected to each other. And form a feedback loop of the amplifier (OPAMP) from the output pad (PAD). 제1항에 있어서, 증폭기(OPAMP)의 출력과 타 입력단사이에 연결되어, 피이드백 루프를 형성하는 증폭기(OPAMP)의 출력 안정화수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압-전류 변환기.The voltage-current converter according to claim 1, further comprising output stabilization means of an amplifier (OPAMP) connected between an output of the amplifier (OPAMP) and the other input terminal to form a feedback loop. 제2항에 있어서, 증폭기(OPAMP)의 출력 안정화수단은 게이트에 반전 인에이블 신호(ENZ)가 인가되는 모스 트랜지스터(MN4A)로 구성되는 것을 특지으로 하는 전압-전류 변환기.The voltage-current converter according to claim 2, wherein the output stabilization means of the amplifier (OPAMP) is constituted by a MOS transistor (MN4A) to which an inverting enable signal (ENZ) is applied to a gate. 제1항에 있어서, 제1아날로그 스위치(MN2)와 제2아날로그 스위치(MN3A)는 인에이블신호(EN)에 의해 구동되는 N형 모스 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전압-전류 변환기.The voltage-current converter according to claim 1, wherein the first analog switch (MN2) and the second analog switch (MN3A) are N-type MOS transistors driven by an enable signal (EN).
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