KR100824173B1 - 디지털/아날로그 컨버터 - Google Patents

디지털/아날로그 컨버터 Download PDF

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KR100824173B1 KR1020060077234A KR20060077234A KR100824173B1 KR 100824173 B1 KR100824173 B1 KR 100824173B1 KR 1020060077234 A KR1020060077234 A KR 1020060077234A KR 20060077234 A KR20060077234 A KR 20060077234A KR 100824173 B1 KR100824173 B1 KR 100824173B1
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Abstract

디지털/아날로그 컨버터가 제공된다. 본 발명은 디지털 신호 입력 중에서 상위비트들을 입력받아 온도계 코드 신호로 디코딩하기 위한 제1온도계 디코더, 디지털 신호 입력 중에서 하위비트들을 입력받아 소정 시간 동안 지연하여 출력시키기 위한 지연부, 디지털 신호 입력 중에서 상기 상위비트들과 하위비트들을 제외한 중간비트들을 입력받아 온도계 코드 신호로 디코딩하기 위한 제2온도계 디코더, 상기 제1온도계 디코더, 제2온도계 디코더 및 지연부에서 출력된 신호를 입력받아 동기화시키기 위한 래치부, 상기 래치부에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 전류원을 포함한다. 본 발명에 의하면 디지털/아날로그 컨버터에서 상위비트와 중간비트 입력에 온도계 디코더를 사용하여 선형성을 크게 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
DAC, VCM, 디지털, 아날로그, 컨버터, AF, 카메라, thermometer.

Description

디지털/아날로그 컨버터 {Digital to analog converter}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털/아날로그 컨버터의 내부구조를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 10비트 디지털 신호 입력이 있는 경우의 디지털/아날로그 컨버터의 내부구조를 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보이스 코일 모터와 디지털/아날로그 컨버터를 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 DAC 200 VCM
110 제1온도계 디코더 120 제2온도계 디코더
130 지연부 140 래치부
150 전류원 160 글리치 억제부
170 버퍼
본 발명은 디지털/아날로그 컨버터에 관한 것이다.
최근 무선 통신 시스템, 음성 및 영상신호 처리장치, 측정 장비 등이 발전하면서, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기(DAC: Digital to Analog Converter)의 성능이 중요시되고 있다.
특히, 휴대폰, PDA, 휴대게임기, 전자수첩 등의 휴대단말기에 카메라 모듈이 내장되는 경우가 많아지고 있는데, 휴대단말기에 내장되는 카메라 모듈에는 AF(Auto Focus) 기능을 포함하고 있는 경우가 많다. 휴대단말기에서 AF 기능을 구현하기 위해서 VCM(Voice Coil Motor)을 필요로 한다. VCM은 비교적 짧은 거리를 직선 왕복운동하기 때문에, 렌즈의 위치를 변화시켜서 특정 피사체에 대한 초점을 맞추어야 하는 AF기능 구현을 위하여 사용되고 있다. 이러한 AF 기능에 사용되는 VCM을 구동함에 있어서, 선형성(linearity), 히스테리시스(hysteresis), 민감도(sensitivity)의 세가지 요소가 중요한데, 이 중에서 특히 선형성이 가장 중요한 요소로 꼽을 수 있다.
한편, 종래 디지털/아날로그 컨버터의 응용분야 중에는 VCM을 구동하는 드라이버에 사용되는 경우가 있는데, 이 때 디지털/아날로그 컨버터의 선형성이 떨어지면 정확한 VCM 구동이 어려워지고, 이에 따라 카메라 AF 기능의 정확도를 보장할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 카메라 모듈의 AF 기능에 사용되는 VCM 드라이버와 같은 응용분야에서 더욱 정확한 동작이 이루어질 수 있도록 선형성을 향상시킨 디지털/아날로그 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 디지털 신호 입력 중에서 상위비트들을 입력받아 온도계 코드 신호로 디코딩하기 위한 제1온도계 디코더, 디지털 신호 입력 중에서 하위비트들을 입력받아 소정 시간 동안 지연하여 출력시키기 위한 지연부, 디지털 신호 입력 중에서 상기 상위비트들과 하위비트들을 제외한 중간비트들을 입력받아 온도계 코드 신호로 디코딩하기 위한 제2온도계 디코더, 상기 제1온도계 디코더, 제2온도계 디코더 및 지연부에서 출력된 신호를 입력받아 동기화시키기 위한 래치부, 상기 래치부에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 전류원을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 전류원에서 출력된 신호를 버퍼링하기 위한 버퍼와, 한쪽 단자는 상기 버퍼의 입력단에 연결되어 있으며, 다른쪽 단자는 입력전압에 연결되어 있는 종단(terminal)저항을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털/아날로그 컨버터의 내부구조를 보여주는 블록도이다. 디지털/아날로그 컨버터는 제1온도계 디코더(110), 제2온도계 디코더(120), 지연부(130), 래치부(140), 전류원(150) 등을 포함하여 이루어진다.
제1온도계 디코더(110)는 디지털 신호 입력 중에서 상위비트들을 입력받아 온도계 코드 신호로 디코딩하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 제1온도계 디코더(110)는 도 2에서 보는 바와 같이, 상위비트 중에서 일부 비트를 입력받아 매트릭스의 행 성분에 해당하는 온도계 코드로 디코딩하여 출력하기 위한 제1-1 온도계 디코더(110a)와, 상위비트 중에서 나머지 비트를 입력받아 매트릭스의 열 성분에 해당하는 온도계 코드로 디코딩하여 출력하기 위한 제1-2 온도계 디코더(110b)로 이루어질 수 있다.
제2온도계 디코더(120)는 디지털 신호 입력 중에서 상위비트들과 하위비트들을 제외한 중간비트들을 입력받아 온도계 코드 신호로 디코딩하는 역할을 한다.
지연부(130)는 디지털 신호 입력 중에서 하위비트들을 입력받아 소정 시간 동안 지연하여 출력시키는 역할을 한다. 즉, 지연부(130)는 제1온도계 디코더(110) 및 제2온도계 디코더(120)에 입력되는 상위비트 및 중간비트의 디코딩시간과 하위비트의 변환시간을 맞추기 위하여 사용된다. 본 발명의 일 실시예에서 지연부(130)는 제1온도계 디코더(110) 및 제2온도계 디코더(120)에서 디코딩되는 시간동안 지연하여 하위비트를 출력시킬 수 있다.
한편, 지연부(130)를 통해 출력된 신호는 온도계 디코더에서 출력된 신호에 비하여 글리치(glitch) 노이즈 성분이 많이 포함되어 있으므로, 도 2에서 보는 바와 같이 글리치 노이즈를 제거하기 위한 글리치 억제부(160)가 구비될 수 있다.
래치부(140)는 제1온도계 디코더(110), 제2온도계 디코더(120) 및 지연부(130)에서 출력된 신호를 입력받아 동기화시키는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 래치부(140)는 도 2에서 보는 바와 같이, 제1온도계 디코더(110)에서 출력된 온도계 코드 신호를 입력받아 임의의 클럭에 동기화시키기 위한 제1래치부(140a)와, 제1래치부(140a)에 연결되어 있으며, 제2온도계 디코더(120)에서 출력된 온도계 코드 신호를 입력받아 제1래치부(140a)의 클럭에 동기화시키기 위한 제2래치부(140b)와, 제2래치부(140b)에 연결되어 있으며, 지연부(130)에서 출력된 신호를 입력받아 제2래치부(140b)의 클럭에 동기화시키기 위한 제3래치부(140c)로 이루어질 수 있다.
전류원(150)은 래치부(140)에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 역할을 한다. 즉, 전류원(150)에서는 래치부(140)에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키고, 출력 임피던스와 INL(Integral Non-Linearity) 오차를 최소화하여 유한한 출력 저항으로 비선형성을 줄이기 위해서 차동 신호 출력단 에 연결된 각각의 출력 저항값이 커야 한다. 본 발명의 일 실시예에서 전류원(150)은 도 2에서 보는 바와 같이, 제1래치부(140a)에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제1전류원(150a)과, 제2래치부(140b)에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제2전류원(150b)과, 글리치 억제부(160)에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제3전류원(150c)으로 이루어질 수 있다.
이제 본 발명의 일 실시예로서, 디지털/아날로그 컨버터에 10비트의 디지털 신호가 입력되는 경우를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 10비트 디지털 신호 입력이 있는 경우의 디지털/아날로그 컨버터의 내부구조를 보여주는 블록도이다.
도 2에서는 B0~B9의 10비트 디지털 신호가 디지털/아날로그 컨버터에 입력된다. 즉, B4~B9의 상위 6비트가 제1온도계 디코더(110)에 입력되고, B2와 B3의 중간 2비트가 제2온도계 디코더(120)에 입력되고, B0와 B1의 하위 2비트가 지연부(130)에 입력된다. 한편, 이러한 입력방식은 일 실시예에 불과하며, 실시예에 따라서 상위비트, 중간비트, 하위비트를 다양한 비트수로 구분하여 디지털/아날로그 컨버터에 입력할 수 있다.
도 2에서 매트릭스(Matrix)의 행(row) 성분 온도계 코드를 출력하는 제1-1 온도계 디코더(110a)에는 B4~B6 비트가 입력되어, 8개의 행 성분 온도계 코드를 출력한다. 또한, 매트릭스의 열(column) 성분 온도계 코드를 출력하는 제1-2 온도계 디코더(110b)에는 B7~B9 비트가 입력되어, 8개의 열 성분 온도계 코드를 출력한다. 이 행 성분 온도계 디코더와 열 성분 온도계 디코더는 실질적으로 16개의 출력을 나타내기 위해 접지(GND)의 출력을 하나 더 추가하였다. 따라서, 행 성분 온도계 코드와 열 성분 온도계 코드는 제1래치부(140a)를 거쳐 총 64비트의 온도계 코드로 출력된다. 이 64비트의 온도계 코드에는 1개의 더미(dummy) 성분이 포함되어 있다. 제1전류원(150a)은 64비트의 온도계 코드에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 도 2에서 제1전류원(150a)에서 출력되는 아날로그 전류 신호는 실선으로 표시된 포지티브(Positive) 전류와 점선으로 표시된 네가티브(Negative) 전류의 차동 신호 형식으로 출력된다.
한편, 제2온도계 디코더(120)에는 B2와 B3 비트가 입력되어, 4개의 온도계 코드를 출력한다. 4개의 온도계 코드에는 1개의 더미 성분이 포함되어 있다. 제2전류원(150b)에서는 제2래치부(140b)에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 도 2에서 제2전류원(150b)에서 출력되는 전류 신호는 실선으로 표시된 포지티브 전류와 점선으로 표시된 네가티브 전류의 차동 신호 형식으로 출력된다.
한편, 지연부(130)에는 B0와 B1 비트가 입력된다. 지연부(130)에서는 온도계 디코더에서 디코딩되는 시간동안 지연하여 BO, B1 비트를 출력한다. 제3래치부(140c)에서는 BO, B1 비트의 동기화를 수행하고, 글리치 억제부(160)에서는 제3래치부(140c)를 통해 나온 신호의 글리치 노이즈를 제거한다. 제3전류원(150c)에서는 글리치 억제부(160)에서 나온 신호인 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 도 2에서 제3전류원(150c)에서 출력되는 아날로그 신호는 실선으로 표시된 포지티 브 전류와 점선으로 표시된 네가티브 전류의 차동 신호 형식으로 출력된다.
이렇게 변환된 전류신호들은 종단 저항(R1, R2)으로 인해 전압신호로 바뀌게 되고, 버퍼(170)를 통하여 버퍼링되어 최종 전압 신호(Vp, Vn)로 출력된다.
도 2에서 저항(R1, R2)은 한쪽 단자가 버퍼(170)의 입력단에 연결되어 있고, 다른 쪽 단자가 입력전압(Vdd)에 연결되어 있다. 또한, 커패시터(C1, C2)는 한쪽 단자가 버퍼(170)의 입력단에 연결되어 있고, 다른 쪽 단자는 접지에 연결되어 있으며, 신호에 대한 노이즈 성분을 필터링하는 역할을 한다.
도 2의 실시예는 디지털/아날로그 컨버터에서 최종신호로 전압신호가 출력되는 실시예로서, 카메라 모듈의 보이스 코일 모터(VCM: Voice Coil Motor)를 구동하는 드라이버와 같이 전압신호가 필요한 장치에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서는 버퍼(170), 저항(R1, R2), 커패시터(C1, C2)가 생략될 수 있고, 이런 경우 디지털/아날로그 컨버터는 최종 신호로 전류신호가 출력된다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 디지털 아날로그 컨버터는 상위비트와 중간비트에 온도계 디코더 방식을 사용하여 선형성 오차인 INL(Integral Non-Linearity) 오차 및 DNL(Differential Non-Linearity) 오차를 줄일 수 있다. 예를 들어, INL 오차가 ±1.0 LSB 이내이고, DNL 오차가 ±0.5 LSB 이내로 디지털/아날로그 컨버터를 설계하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보이스 코일 모터(200)와 디지털/아날로그 컨버터(100)를 보여주는 도면이다. 도 3에서 보이스 코일 모터(200)는 카메라 모듈의 AF(Auto Focus)를 구동하는데 사용된다.
도 3에서 디지털 아날로그 컨버터(100)는 보이스 코일 모터(200)에 전압신호를 제공하게 된다. 본 발명의 디지털 아날로그 컨버터(100)는 보다 선형성이 향상된 신호를 제공하므로, 보이스 코일 모터(200)의 동작을 정확하게 오픈 루프(Open-Loop) 제어할 수 있고, 결과적으로 카메라 모듈의 AF기능이 향상되게 된다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 디지털/아날로그 컨버터에서 상위비트와 중간비트 입력에 온도계 디코더를 사용하여 선형성을 크게 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
따라서, 디지털/아날로그 컨버터가 이용되는 분야에서 정확도를 향상시킬 수 있게 되고, 특히 보이스 코일 모터가 보다 정확하게 오픈 루프(Open-Loop) 제어되어 카메라의 AF 기능이 향상되는 효과를 가져올 수 있다.

Claims (11)

  1. 디지털 신호 입력 중에서 상위비트들을 입력받아 온도계 코드 신호로 디코딩하며, 상위비트 중에서 일부 비트를 입력받아 매트릭스의 행 성분에 해당하는 온도계 코드로 디코딩하여 출력하기 위한 제1-1 온도계 디코더와, 상위비트 중에서 나머지 비트를 입력받아 매트릭스의 열 성분에 해당하는 온도계 코드로 디코딩하여 출력하기 위한 제1-2 온도계 디코더로 이루어지는 제1온도계 디코더;
    디지털 신호 입력 중에서 하위비트들을 입력받아 소정 시간 동안 지연하여 출력시키기 위한 지연부;
    디지털 신호 입력 중에서 상기 상위비트들과 하위비트들을 제외한 중간비트들을 입력받아 온도계 코드 신호로 디코딩하기 위한 제2온도계 디코더;
    상기 제1온도계 디코더, 제2온도계 디코더 및 지연부에서 출력된 신호를 입력받아 동기화시키기 위한 래치부;
    상기 래치부에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 전류원
    을 포함하는 것인 디지털/아날로그 컨버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류원에서 출력된 신호를 버퍼링하기 위한 버퍼를 더 포함하는 것인 디지털/아날로그 컨버터.
  3. 제2항에 있어서,
    한쪽 단자는 상기 버퍼의 입력단에 연결되어 있으며, 다른쪽 단자는 입력전 압에 연결되어 있는 저항을 더 포함하는 것인 디지털/아날로그 컨버터.
  4. 제3항에 있어서,
    한쪽 단자는 상기 버퍼의 입력단에 연결되어 있으며, 다른쪽 단자는 접지에 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하는 것인 디지털/아날로그 컨버터.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 래치부는
    상기 제1온도계 디코더에서 출력된 온도계 코드 신호를 입력받아 임의의 클럭에 동기화시키기 위한 제1래치부와,
    상기 제1래치부에 연결되어 있으며, 제2온도계 디코더에서 출력된 온도계 코드 신호를 입력받아 상기 제1래치부의 클럭에 동기화시키기 위한 제2래치부와,
    상기 제2래치부에 연결되어 있으며, 지연부에서 출력된 신호를 입력받아 상기 제2래치부의 클럭에 동기화시키기 위한 제3래치부로 이루어지는 것인 디지털/아 날로그 컨버터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3래치부에서 출력된 신호의 글리치 노이즈를 제거하기 위한 글리치 억제부를 더 포함하는 것인 디지털/아날로그 컨버터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전류원은
    상기 제1래치부에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제1전류원과,
    상기 제2래치부에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제2전류원과,
    상기 글리치 억제부에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제3전류원으로 이루어지는 것인 디지털/아날로그 컨버터.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지연부는 제1 및 제2 온도계 디코더에서 디코딩되는 시간동안 지연하여 상기 하위비트를 출력시키는 것인 디지털/아날로그 컨버터.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류원은 차동 신호 형식의 아날로그 신호를 출력하는 것인 디지털/아 날로그 컨버터.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    10비트의 디지털 신호가 입력되고, 이 10비트의 디지털 신호 입력 중에서 상기 제1온도계 디코더에는 6비트의 상위비트가 입력되고, 상기 지연부에는 2비트의 하위비트가 입력되고, 상기 제2온도계 디코더에는 상기 상위비트와 하위비트를 제외한 2비트의 중간비트가 입력되는 것인 디지털/아날로그 컨버터.
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