KR0156232B1

KR0156232B1 - 주파수 보상회로

Info

Publication number: KR0156232B1
Application number: KR1019920701920A
Authority: KR
Inventors: 루돌프 코블리츠; 슈테펜 레르
Original assignee: 로베르트 아인젤; 도이체 톰손-브란트 게엠베하
Priority date: 1990-02-10
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1998-12-15
Also published as: US5396193A; KR920704211A; EP0514381A1; MY105487A; ES2046885T3; AU6979991A; DE59003378D1; WO1991012573A1; DE4004135A1; TR25569A; HK124894A; EP0514381B1; CN1063945A; ZA91804B; CN1049511C; JPH05504218A

Abstract

위상 변위는, 아날로그 신호용 증폭기를 포함하는 집적회로, 즉 제어회로에서 더욱 높은 주파수를 발생시킨다. 이렇게 발생되는 부제어된 진동을 방지하기 위하여, 위상 및 증폭 응답은 주파수 응답 보상 커패시터의 도움으로 변경되게 된다. 이 커패시터의 값은 증폭에 비례한다. 그로나, 집적 커패시터는 큰 칩 면적을 필요로 한다. 설정값(79)에 근사적으로 일치하는 부조정된 제어값(76)의 추가로 인하여 제어회로의 에라증폭기(71)는 더 낮은 증폭으로 연산될 수 있게 된다. 피이드백은 이리하여 감소되고, 결과적으로 주파수 응답 보상 커패시터에 필요한 크기 및 그로 인하여 필요한 칩면적도 또한 감소될 수 있게 된다. 적용분야는 집적 아날로그 증폭이다.

Description

주파수 보상회로

제1도는 (공지된) 연산증폭기의 배선도이고,

제2도는 (공지된) 감소된 역피이드백을 가지는 연산증폭기의 배선도이고,

제3도는 (공지된) 제어루프에서 연산증폭기로 정밀한 전류를 발생시키기 위한 회로도이고,

제4도는 (공지된) 대략 정밀한 전류를 발생시키기 위한 회로도이고,

제5도는 정밀한 전류를 발생시키기 위한 발명형 회로도이고,

제6도는 (공지된) 제어루프의 개략도이고,

제7도는 본 발명에 따른 제어루프의 개략도이고,

제8도는 온도보상 전원의 회로도이다.

역피이드백 연산증폭기의 배선도가 제1도에 도시된다. 게인은 다음과 같다.

V_Out= V_in× R₁/R₀

감소된 역피이드백을 가지는 역피이드백 연산 증폭기의 배선도가 제2도에 도시된다. C는 늘 주파수 응답 보상용 커패시터를 나타낸다.

제3도에서, R₃₀및 R₃₁는 동일한 저항값을 가진다. 분포전압 Vcc의 반이, R₃₀및 R₃₁에 연결된 연산증폭기(OP₃₀)의 비반전 입력이 비교적 높은 저항을 가지기 때문에, R₃₀및 R₃₁을 각각 통하여 발생한다. R₃₂는, 예를들면 50㏀정도의 저항값을 가지는 기준저항이다. 트랜지스터(T₃₀)는 전류반사기(전류거울)를 형성한다. R₃₂의 연결지점, 즉 트랜지스터(T₃₂)의 콜렉터는 연산 증폭기(OP₃₀)의 반전입력에 연결된다. 그에 의하여, 기준전류 I₃₀= (Vcc/2)/R₃₂는 T₃₂의 콜렉터로 흐른다. 동일전류 I₃₁= I₃₀은 트랜지스터 T₃₃의 콜렉터에 형성된다. 전류 I₃₂= (R₃₅/R₃₂) × (Vcc/2)는 전류거울 기능의 T₃₀과 저항 R₃₅를 사용함으로써 R₃₅통하여 형성된다.

연산증폭기(OP₃₀)에서 커패시터(C₃₀)는 기준전류(I₃₀)의 조정에 관한 주파수 응답 보상의 역할을 한다. C₃₀은 비교적 큰값을 가지며, 그렇게 때문에 더 많은 칩면적을 필요로 한다. 전류(I₃₀,I₃₁,I₃₂)는 공급전압(Vcc)에 의존한다. Vcc가 매우 정밀할 수 있다는 사실로 인하여, 전류 I₃₀∼I₃₂도 마찬가지로 정확해진다.

제4도는 정확한 전류를 발생시키기 위한 추가의 회로를 도시한다. R₄₂는 기준저항이고 T₄₀은 전류거울이다. 전류 I₄₃= (Vcc-2×V_BE)/R₄₂이다. 베이스 에미터 전압 V_BE가 온도에 의존해 있기 때문에, 전류 I₄₀도 온도에 의존하게 된다. V_BE는 온도가 0∼100℃의 범위내에 있을때 약 200㎷정도 변한다. 그러나, 한편 제3도에 비교하여 회로는 명백히 덜 복잡하다. 특히, 커패시터 C₃₀의 비교적 큰 칩 면적이 확보된다.

제5도는 주파수 응답 보상 커패시터용의 명백히 축소된 칩영역을 가지는 외에 정확한 전류를 발생시키는 회로를 도시한다. 제3도에서 연결지점 A 및 B의 왼쪽에 놓여있는 회로는, 저항(R₃₀및 R₃₁) 연산증폭기(OP₃₀) 및 커패시터(C₃₀)으로 구성되어 있으며 A 및 B에 연결되어 있다. R₅₁및 R₅₄는 동일한 값을 가지며 기준저항들이다. T₅₀은 전류거울이다. I₅₃는 기준전류이다. 또 다른 정확히 동일한 기준전류, 예를들면 I₅₉는, 베이스단말이 T₅₃의 베이스에 연결되어 있는 또 다른 트랜지스터, 예를들면 T₅₉에 설치되어 있다. 제5도의 저항 R₅₁, R₅₃, R₅₅들은 제4도의 저항 R₄₂, R₄₃, R₄₄에 대응하고, 제5도의 트랜지스터 T₅₀, T₅₂, T₅₃은 제4도에서의 트랜지스터 T₄₀, T₄₂, T₄₃에 대응한다. 그에 의하여, 기준전류 I₅₃는 사실상 기준전류 I₄₃에 대응하도록 미리 설치된다. 단말 A 및 B에 연결된 연산증폭기(OP₃₀)에 의해 미세조절이 수행된다. OP₃₀은 V_BE에 의한 온도의존의 변화를 재조정해야 한다. 따라서, OP₃₀의 제어범위 및 그에 의하여(제2도에 기술된 바와같은) 역 피이드백이 감소된다. 이것은, OP₃₀의 출력이 T₅₂의 에미터에 직접 연결되는 것이 아니라 T₅₁의 에미터와 저항 R₅₂를 통하여 연결되기 때문에 발생하는 것이다. 저항 R₅₂는, 예를들면 R₅₂= 10 × R₅₃값을 가진다. 따라서 C₃₀은 10이라는 인자만큼 감소될 수 있고, 예를들면, 50pF 대신 5pF의 값을 가진다.

세개의 트랜지스터 및 세개의 저항은, 예를들면, 2pF 커패시터의 면적과 예를들면, 2pF 커패시터의 면적과 일치하는 칩면적을 필요로 한다. 50pF로부터 5pF로의 감소를 사용함으로써, 전체 조정회로에 요구되는 칩면적은, 제3도와 비교하였을때 비록 기준전류 I₅₃의 정확성이 I₃₀과 일치한다 하더라도, 명백히 감소한다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 원리는 제6도 및 제7도에 다시 한번 설명된다. 제6도는 공지된 제어루프를 도시한다. 원하는 값(69)이 뺄셈지점(60)으로 공급된다. 피이드백(실제)값(63)이 원하는 값(69)로 부터 뺄셈된다. 그 결과는 에라증폭기(61)을 통하여 피이드백 값을 출력신호로서 공급하는 제어된 시스템(62)으로 공급된다.

제7도는 본 발명에 따른 제어루프를 도시한다. 원하는 값(79)이 뺄셈지점(70)에 공급된다. 피이드백 값(73)은 그 원하는 값(79)로 부터 뺄셈된다. 그 결과는 에라증폭기(71) 및 곱셈기(74)를 통하여 덧셈지점(75)으로 공급된다. 거기에 예비조절 제어밸브(79)가 첨가되고, 이 총합은 피이드백 값을 출력신호로서 다시 공급하는 제어된 시스템(72)에 공급된다. 에라 게인(71)은 예비조절 제어밸브(76)의 추가에 의하여 감소될 수 있게 된다. 이것은 k가 직력전압게인보다 작은 전송값, 예를들면 k = 0.1∼0.5 를 사용하는 곱셈을 통하여 곱셈기 내에서 발생한다. 에라증폭기(71)에서 주파수 응답 보상은 에라게인의 감소를 통하여 인자 1/k 만큼 감소되는 이점이 있다.

제8도에 따른 회로는, 80_1/I, 80U_2/1, 80U_3/I 의 각 출력에서 80마이크로암페어의 전류를, 50U/I 출력에서 50마이크로 암페어의 전류를, 30U/I 출력에서 30마이크로 암페어의 전류를 공급한다.

기준저항은 단말들 Vcc/I 및 I_ref/I 사이에 연결되어 있다. 이 저항이 통합되지 않는다면, V_BE변화를 위한 온도보상은 다소 증강되어야 한다. 전송값 k도 또한 이에 대응하여 다소 더 커야 한다. Q₁₂는 T₅₁에 대응하고, R₆은 R₅₂에 대응하고, R₈/R₉는 R₅₁에 대응하고, Q₁₆은 T₅₀에 대응하고, Q₁₄는 T₅₂에 대응하고, R₇은 R₅₃에 대응하고, 기준저항은 R₅₄에 대응하고, Q₁₈은 T₅₃에 대응하고 R₁₂은 R₅₅에 대응하고 Q₂₄와 R₁₈은 T₅₉와 R₅₆에 대응한다. Q₄와 Q₇의 베이스 단말은 OP₃₀의 입력에 대응하고, Q₁₀과 Q₁₁의 콜렉터 단말은 OP₃₀의 출력에 대응하고, 커패시터 C₁은 커패시터 C₃₀에 대응한다.

단말 Gnd/I는 접지단말이다. 1.2V의 기준전압은 V_BG/I 단말에 연결되고 상술된 출력들은 단말 OFF/I에 의하여 스위치 된다.

Q₁₂, Q₁₄, Q₁₅, R₆, R₈및 R₉는 제3도에 대응하는 회로와 비교하여 추가로 존재한다. 그러나, 결론적으로, 칩면적의 명백히 더 큰 절약은 상술된 바와같이 C₁의 크기를 감소시킴을 통하여 달성된다.

본 발명은 제어루프내의 주파수 보상회로에 관한 것이다.

연산증폭기의 직렬전압 게인은, 제1도에 나타난 바와같이, V_out= V_in× R₁/R₀이다. 내부적으로, 그러한 집적 연산증폭기는 주로 트랜지스터와 저항으로 구성된다.

용량결합들, 소위 기생 용량들이 연결도선과, 트랜지스터의 베이스, 콜렉터, 에미터와 기판(=접지) 사이에 존재한다.

이 기생용량들로 인하여 더 높은 주파수 방향에서 역피이드백을 점차적으로 감소시키고, 그래서 직렬전압 게인과 비교하여 게인이 더욱 많이 감소된다. 위상응답은 증가하는 주파수에 따라 변화한다. 어떤 주파수, 예를들면 10㎒ 이상에서 위상변이는 180도 보다 크다. 그러나, 그 게인이 직렬전압 게인보다 더 크기 때문에 제어할 수 없는 진동이 발생한다.

이 진동을 방지하기 위하여, 주파수 응답 보상용 커패시터가 연산증폭기 내의 적당한 지점에 설치된다. 이에 의하여, 게인이 더욱 첨예하게 감소해가는 동안 위상전이는 90도의 어떤 주파수 범위내에 유지되어 있다. 만약 더 높은 주파수를 가지는 위상전이가 -180도에 도달한다면, 게인은 이미 직렬전압 게인보다 작아지고, 방해진동은 없어진다.

게인이 더 커지면, 주파수 응답도 더욱 크게 보상된다. 그러나, 집적 회로에서의(주파수 응답 보상용) 커패시터는 비교적 큰 칩표면, 예를들면 0.001sqmm/pF를 필요로 한다. 그것은 1000pF의 커패시터가 1sqmm의 면적을 필요로 한다는 것을 의미한다. 커패시터에 의하여 주파수 응답보상되는 조정회로가 US-A-3, 984, 780호에 설명된다. 높은 조정 정확도를 달성할 수 있도록 하기 위하여 내부증폭 및 그에 따른 커패시터가 지나치게 커지게 된다.

본 발명의 목적은 조정회로를 사용하는 정밀한 전류를 발생시키는 것이며, 그 조정회로에서 주파수 응답 보상 커패시터에 요구되는 용량을 감소시키는 것이다.

이 과제는 특허청구의 범위 제1항에 주어지는 구성에 의해 해결된다. 본 발명의 추가의 이점이 종속항들에 주어진다.

다음에 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하겠다.

Claims

적정값(79)이 제공되고 실제값(73)이 생성되며, 하나 이상의 커패시터(C1,C30)를 가진 역피이드백 증폭단(71, OP30)을 포함하며, 상기 증폭단의 증폭율은 대응위상 응답이 180도에 도달할 때의 증폭율보다 작으며, 상기 실제값으로부터 유도된 제어값(IREF, 베이스 Q7, 73-70)은 제2역피드백으로서 상기 증폭단의 증폭율에 가산되도록 하여, 상기 적정값(79) 및 실제값(73)을 이용하는 주파수 응답보상 회로에 있어서, 부조정된 제어값(76, Q14의 에미터 전류)은 역피드백 증폭단의 출력신호(R6을 통하는 전류)에 가산되며, 상기 역피드백 증폭단의 출력신호 감소부재(74;R6,R7;R52,R53)는 상기 부조정된 제어값과 결합하여 상기 실제값(73)을 형성하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 보상회로.
제1항에 있어서, 부조정된 제어값(76)은 상기 회로의 최소한 하나의 공급전압(VCC,VCC/I)으로부터, 그리고 최소한 하나의 기준저항(R51,R54;R8,R9)으로부터, 그리고 최소한 하나의 베이스 에미터 전압(VBE)으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 보상회로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 역피이드백 증폭단(7)은 에라신호 증폭용 연산증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수응답 보상회로.
제3항에 있어서, 연산증폭기는 위상응답변경용 커패시터(C1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 보상회로.