KR0182252B1 - 변환회로 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

변환 회로

본 발명은 2개의 연산 증폭기로 DC 오프셋을 가진 사인파 교류 전압을 구형파 전압으로 변환하는 회로에 관한 것이다.

연산 증폭기는 그 입력단이 차동 증폭기로 형성되어 있으며, 고이득을 가지는 직류 전압 증폭기이다. 이 연산증폭기가 교류 전압 증폭기로서 사용될 때, 교류 전압 압력신호에 직류 전압, 소위 DC 오프셋이 중첩됨으로써 출력에 전압 시프트(voltage shift)가 발생되며, 이 DC 전압 시프트는 일정용도, 예를 들면, 다수의 연산 증폭기의 갈바닉 결합시에 바람직하지 못하다. 이러한 전압 시프트는 용량성 결합에 의해, 또는 DC 오프셋의 크기가 공지된 경우에는 소정의 보상 전압을 인가함으로써 제거되는 것이 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 2개의 연산 증폭기의 갈바닉 결합에 의해 미지의 DC 오프셋을 갖는 공지된 진폭의 입력 교류 전압으로부터 구형파 전압을 유도해내는 회로를 제공하는데 있다.

상기 목적은 본 발명에 의해 비교기로 형성된 제2연산 증폭기의 반전 입력에 DC 오프셋을 가진 교류 전압이 공급되고, 그 비반전 입력은 증폭기로 동작하는 제1연산 증폭기의 출력과 접속되며, 제1연산 증폭기의 비반전 입력에 오프셋을 가진 교류 전압이 공급되고, 제1연산 증폭기의 피드백 회로에 반대 방향으로 병렬 접속된 2개의 다이오드에 의해 교류 전압의 제1최대값에 도달하면 V=1의 전류 전압 이득이 설정됨으로써 달성된다.

본 발명에 따르는 회로를 사용하면, 교류 전압 이득을 발생시키는 제1연산 증폭기에 교류 전압의 제1최대값 또는 최소값의 도달 즉시 V=1의 직류 전압 이득이 세팅된다. 이것은 피드백 회로에 반대 방향으로 병렬 접속된 2개의 다이오드에 의해 이루어진다. 즉, 상기 다이오드에 의해 피드백 저항의 크기와 무관하게, 즉, 시상수 없이 교류 전압 피드백의 하단에 있는 콘덴서가 즉시 입력에 있는 미지의 DC 오프셋의 전위로 충전된다. 증폭기의 출력에 있는 DC 오프셋이 입력에 있는 DC 오프셋의 값과 일치하기 때문에, 비교기로 동작하는 2개의 연산 증폭기의 입력들을 상기 전위에 직접 관련시키는 것이 가능해진다. 제1연산 증폭기의 출력에 있는 증폭된 교류 전압과 입력 전압의 비교로부터 DC 오프셋 없이 또는 작은 일정 DC 오프셋 만으로 구형파 신호가 발생하며, 이때 비교기의 두 입력에서의 DC 성분은 거의 동일한 크기이다.

제1연산 증폭기의 출력에서 DC 오프셋을 가지는 증폭된 교류 전압의 크기는 피드백을 형성하는 저항의 수에 의해 결정된다. 이것은 반대 방향으로 병렬 접속된 다이오드의 순방향 전압, 예컨대 ±0.7 볼트보다 작기 때문에 다이오드에 의한 제한 작용이 이루어질 수 없다. 제1연산 증폭기의 출력에 설정되는 직류 전압 A에는 등식 A=UC±UF이 적용되며, 상기 식에서 UC는 콘덴서의 전압이고, UF는 다이오드의 순방향 전압이다.

회로는 특히 작은 교류 전압을 구형파 전압으로 변환하는데 적합하며, 이 경우 제1연산 증폭기의 입력에 발생하는 값을 알 수 있는 일정한 최대 진폭을 가지는 교류 전압에 비교적 큰, 미지의 DC 오프셋 전압이 중첩된다. 이러한 상태는 자극을 가진 로터를 구비한 직류 모터에서, 예컨대 Sony사에 의해 자기 저항 소자로서 시판되는 바와 같은, 자계에 의존하는 센서에 의해 정류(commutation) 시점이 검출되어야 하는 경우에 나타난다. 상기 직류 모터는, 예컨대 자기 테이프 레코더에 캡스턴-모터로서 사용된다.

첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 자계에 의존하는 센서에서 발생되는, DC 오프셋을 가지는 사인파 교류 전압을 구형파 전압으로 변환하는 회로도.

제2도는 제1도에 따른 회로의 여러점에서의 파형도.

제3도는 제1도에 따른 회로의 언더슈트 및 오버슈트를 나타낸 파형도.

제1도에는 자계에 의존하는 센서에서 발생되는, DC 오프셋을 가진 사인파 교류 전압을 구형파 전압으로 변환하는 회로가 도시되어 있다. +UB와 기준 전위(접지) 사이에 직렬로 접속된 자계에 의존하는 센서 S1 및 S2는 자극쌍 N, S을 가진 로터 R에 의해 그 회전시 사인파 교류 전압이 발생되고, 이 사인파 전압에 두 센서의 접속점 E에서 직류 전압 오프셋이 중첩된다. 오프셋의 크기는 인가되는 전압 +UB 및 센서의 직류 저항으로부터 얻어진다. 접속점 E에 있는 오프셋을 가진 교류 전압은, 한편으로는 증폭기로 동작하는 연산 증폭기 OP1의 비반전 입력에, 그리고 다른 한편으로는 비교기로 동작하는 연산 증폭기 OP2의 반전 입력에 공급된다. OP1에서의 교류 전압 이득은 분압기로 형성된 피드백 회로에 의해 설정되며, 상기 피드백 회로는 출력 A와 반전 입력 사이의 높은 오옴 저항 R1, 및 저항 R2와 접지로 접속된 콘덴서 C1로 이루어져 반전 입력에 접속된 직렬 회로로 형성된다.

상기의 공지된 피드백 회로에 의해 출력 A에 있는 직류 전압 성분이 OP1의 반전 입력으로 귀환된다. 동작 전압의 인가시, 콘덴서 C1는 회로에 따라 형성되는 시상수(R1,R2,C1)에 상응하게 충전되므로, 시상수에 의해 소정의 시간 후에야 출력 A에서 형성된 직류 전압의 크기가 입력 E에 있는 DC 오프셋 저압에 상응하는 상태가 이루어진다. 즉, 센서 S1, S2에서 발생되는 교류 전압의 다수의 진동 후에야 직류 이득 V=1인 상태가 이루어진다. 상기의 스타트 과정을 단축시키기 위해, C1과 R2의 접속점 C 가 2개의 반대 방향으로 병렬 접속된 다이오드 D1, D2를 통해 출력 A에 접속된다. 이로 인해, 콘덴서 C1는 교류 전압의 제1최대값에 도달 즉시, 전도 다이오드의 내부 저항을 통해 DC 오프셋 전압으로 충전되므로, 감결합(decoupling) 저항 R4을 통해 비교기 OP2의 비반전 입력에 공급되는 교류 전압은 접속 직후 반전 입력에 공급되는 DC 오프셋의 크기에 상응하는 크기의 DC 오프셋를 가진다.

제1도에는 반대 방향으로 병렬 접속된 다이오드 D1, D2의 직렬로 접속된 저항 R3이 도시되어 있다. 이 저항은 C1의 충전 과정 동안 시상수가 영향을 받지 않을 정도로 작게 유지되는 값을 가진다. 물론, 이 저항을 생략하는 것도 가능하다. OP2의 출력과 그 비반전 입력 사이의 저항 R5은 선형화에 사용되며, 회로의 작용에는 중요하지 않다.

비교기 OP2의 출력 D에는 접속 직후, 입력 교류 전압으로부터 변형된 구형파 전압이 발생하며, 이 구형파 전압은 회로내의 부정확도로 인해 작지만 일정한 DC 오프셋을 가질 수 있다. 콘덴서 C1에 대한 값의 확정에 의해 일정 시간 동안 구형파 전압이 유지될 수 있으므로 간헐적인 동작시 구형파 전압에 의해 제어되는, 예컨대 캡스턴 모터에 대한 정류가 정확한 정류 단계로 계속 이루어질 수 있다. 자기 저항 소자의 사용에 의해 모터 정지시에도 정적으로 정류 코일에 대해 자극쌍을 배치하는 것이 가능해진다.

제2도에는 제1도의 회로의 여러점에서의 파형도가 도시되어 있다. 제2a도의 모든 곡선은 DC 오프셋 전압을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 곡선 E은 점 E에서의 입력 교류 전압을 나타내고, 곡선 A는 제1연산 증폭기 OP1의 출력 A에서의 출력 교류 전압을 나타내며, 곡선 B는 다이오드 D1, D2와 R3의 접속점에서의 전압을 나타낸다. 제2b도의 곡선 D는 비교기 OP2의 출력 신호를 나타낸다. 작지만 일정한 값을 가지는 DC 오프셋은 회로의 불완전한 대칭 형성에 의해 나타날 수 있으며, 신호의 또다른 평가에는 중요하지 않다.

제3도에는 제1도에 따른 회로의 언더슈트 및 오버슈트가 도시되어 있다. 접속 후 콘덴서 C1에서의 전압인 곡선 C의 전압은 출력 전압 A의 제1최대값의 도달시 시간 T1 동안, 좌측에 표시된 바와 같이, 양의 진폭 또는 음의 진폭으로 DC 오프셋 값을 나타낸다. 즉, 전압 A의 제1최대값의 도달 후부터는 상기 전압은 일정하다. 시간 T2 동안의 차단 과정시 전압 C는 입력 교류 전압 E의 최종 진폭값에 상응하는 값을 가진다. 따라서, 콘덴서의 충전에 의해 더 오랜 시간에 걸쳐 상기 값, 즉, 센서에 대한 자극의 배치가 나중의 제어 과정을 위해 기억된다.

실시된 회로는 다음의 소자가 사용되었다 : S1, S2=자기 저항 소자 DM-106B, SONY사, R1=470K, R2=33K, R3=0.1K, R4=22K, R5=270K, C1=47μF, D1, D2=1N4148.

Claims (4)

1. 제1및 제2연산 증폭기(OP1,OP2)와, 상기 제1연산 증폭기(OP1)의 이득을 조절하기 위한 피드백 회로를 가지며, DC 오프셋 영향을 받는 사인파 교류전압(E)이 증폭기로 구성된 상기 제1연산 증폭기(OP1)의 비반전입력 및 비교기로 구성된 제2연산 증폭기(OP2)의 반전입력에 공급되고, 상기 제1연산 증폭기(OP1)의 출력(A)이 상기 제2연산 증폭기(OP2)의 비반전입력에 직렬접속되어 있는, DC 오프셋을 가진 사인파 교류전압을 구형파 전압으로 변환하는 회로에 있어서, 상기 피드백 회로는 상기 제1연산 증폭기(OP1)의 반전입력의 출력(A) 사이의 제1저항(R1), 기준전위에 접속된 콘덴서(C1)와 제2저항(R2)으로 이루어져 제1연산 증폭기의 반전입력에 접속된 직렬회로, 및 상기 제2저항(R2)과 콘덴서(C1)와의 접속점(C)에, 그리고 상기 출력(A)에 반대방향으로 병렬접속된 2개의 다이오드(D1,D2)로 형성되는 것을 특징으로 하는 변환회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1연산 증폭기(OP1)의 교류 전압 이득은 그 출력(A)에서의 교류 전압 진폭이 다이오드(D1,D2)의 순방향 전압의 합 보다 작거나 같도록 분압기 저항(R1,R2)을 선택함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 변환회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 교류 전압은 정적 자계를 검출하는 센서(S1,S2)내의 회전 자극쌍에 의해 발생되고, 상기 발생된 교류 전압은 DC 오프셋 전압보다 작은 값의 일정한 최대 진폭을 가지는 것을 특징으로 하는 변환회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2연산 증폭기(OP2)의 출력에서 구형파 전압이 발생하며, 상기 구형파 전압은 자극 운동의 정지시에도 콘덴서 C1와 접속된 저항의 시상수로부터 정해지는 주기 동안 계속 유지되는 것을 특징으로 하는 변환회로.