KR100973475B1 - 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스전압비교기 - Google Patents

제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스전압비교기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기에 관한 것으로, 정전압원이 에미터단에 연결되고, 베이스단이 서로 연결된 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)와, 상기 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단에 각각 컬렉터단이 연결되고, 각각의 에미터단이 정전류원(Ie)에 연결되며, 제3트랜지스터(Q3)의 베이스단에 기준전압(Vref)이 인가되는 제3트랜지스터(Q3) 및 제4트랜지스터(Q4)와, 상기 정전압원이 에미터단에 각각 연결되어 전류미러로 구성된 제6 내지 제10트랜지스터(Q6-Q10)와, 상기 제6트랜지스터(Q6)의 컬렉터단에 컬렉터단이 연결되고, 제2트랜지스터(Q2)와 제4트랜지스터(Q4)의 컬렉터단에 베이스단이 연결되며, 에미터단이 제4트랜지스터(Q4)의 베이스단에 연결된 제5트랜지스터(Q5)와, 상기 제4트랜지스터(Q4)의 베이스단과 제5트랜지스터(Q5)의 에미터단에 연결된 전류설정용 저항(Rin)과, 상기 제7트랜지스터(Q7)의 컬렉터단에 에미터단이 연결되고, 베이스단에 제1입력전압(Vin1)이 연결된 제13트랜지스터(Q13)와, 상기 제9트랜지스터(Q9)의 컬렉터단에 에미터단이 연결되고, 베이스단에 제2입력전압(Vin2)이 연결된 제14트랜지스터(Q13)와, 상기 제8트랜지스터(Q8)의 컬렉터단에 각각 에미터단이 연결된 제11트랜지스터(Q11) 및 제12트랜지스터(Q12)와, 상기 제11트랜지스터(Q11)의 베이스단과 제7트랜지스터(Q7)의 컬렉터단 및 제13트랜지스터(Q13)의 에미터단 사이에 연결된 히스테리시스 저항(Rhys)과, 상기 제11트랜지스터(Q11) 및 제12트랜지스터(Q12)의 컬렉터단에 각각 컬렉터단이 연결된 제15트랜지스터(Q15) 및 제16트랜지스터(Q16)와, 상기 제11트랜지스터(Q11)의 베이스단이 컬렉터단이 연결된 제18트랜지스터(Q18)와, 상기 제12트랜지스터(Q12)의 베이스단이 컬렉터단이 연결된 제19트랜지스터(Q19)와, 상기 제10트랜지스터(Q10)의 컬렉터단에 컬렉터단이 연결된 제20트랜지스터(Q20)와, 상기 제12트랜지스터(Q12)의 컬렉터단에 베이스단이 연결되고, 컬렉터단에 제18 내지 제20트랜지스터(Q18-Q20)의 베이스단이 연결된 제17트랜지스터(Q17)와, 상기 제18 내지 제20트랜지스터(Q18-Q20)의 에미터단과 저항(Ra)이 베이스단에 연결되고, 컬렉터단이 출력단인 제21트랜지스터(Q21)를 포함하여 온도에 대한 안정된 특성의 구조를 갖는 히스테리시스 전압비교기이다.
Figure R1020080019696
제로, 온도계수, 히스테리시스, 전압비교기, 전류미러

Description

제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기{Programmable Hysteresis Comparator having Zero Temperature Coefficient}
본 발명은 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화재경보용 감지기에 적용되는 전압비교기로서 온도에 안정된 특성을 갖는 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기에 관한 것이다.
일반적인 화재경보기로서 자동 화재탐지설비는 화재를 감지하는 센서가 구비된 감지기와, 화재를 보고 사람이 직접 눌러 화재경보를 알리는 발신기와, 타종식 경종 및 수신기로 구성된다. 상기 수신기는 감지기 센서에 전원을 공급하고, 감지기 센서가 화재를 감지하면 수신기로 신호를 보내며, 수신기는 화재가 난 지역을 시각적으로 표현하는 동시에 화재가 발생한 지역의 경종과 수신기가 설치된 지역의 경종을 울려 주변의 사람들이 화재로부터 대피하도록 알려주는 역할을 하는 것이다.
상기 감지기로서는 그 종류에 따라 열을 감지하는 열감지기와, 연기를 감지하는 연기감지기와, 그리고 빛(광)을 이용하여 화재를 감시하는 광전식 및 방사능 의 물질을 이용하여 화재 때에 발생되는 연기를 감지하는 이온화식 감지기 등이 있다.
통상적으로 열감지기는 보편적으로 가장 많이 설치되는 것으로 열에 의한 공기의 팽창을 이용한 감지기로 주위온도의 급격한 변화를 이용한 차동식 감지기와, 이종합금이 열에 의한 변형을 이용한 감지기(바이메탈 원리)로 일정한 온도가 상승되면 동작하는 정온식 감지기와, 차동식과 정온식 결합한 보상식이 있다. 최근에는 반도체 열센서(서미스터)를 이용하여 전자회로적으로 차동식 및 정온식을 구성하는 반도체를 이용한 차동식 및 정온식 감지기가 많이 적용되고 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제를 해소하기 위한 것으로, 온도감지기 회로에서 두 개의 입력단자를 가진 히스테리시스 전압비교기로서 기준전압과 비교하는 전압 사이에서 발진하는 현상을 방지하기 위하여 히스테리시스 전압특성을 갖는 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기를 제공하기 위한 것이 목적이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 정전압원이 에미터단에 연결되고, 베이스단이 서로 연결된 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터와, 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 컬렉터단에 각각 컬렉터단이 연결되고, 각각의 에미터단이 정전류원에 연결되면, 제3트랜지스터의 베이스단에 기준전압이 인가되는 제3트랜지스 터 및 제4트랜지스터와, 상기 정전압원이 에미터단에 각각 연결되어 전류미러로 구성된 제6 내지 제10트랜지스터와, 상기 제6트랜지스터의 컬렉터단에 컬렉터단이 연결되고, 제2트랜지스터와 제4트랜지스터의 컬렉터단에 베이스단이 연결되며, 에미터단이 제4트랜지스터의 베이스단에 연결된 제5트랜지스터와, 상기 제4트랜지스터의 베이스단과 제5트랜지스터의 에미터단에 연결된 전류설정용 저항과, 상기 제7트랜지스터의 컬렉터단에 에미터단이 연결되고, 베이스단에 제1입력전압이 연결된 제13트랜지스터와, 상기 제9트랜지스터의 컬렉터단에 에미터단이 연결되고, 베이스단에 제2입력전압이 연결된 제14트랜지스터와, 상기 제8트랜지스터의 컬렉터단에 각각 에미터단이 연결된 제11트랜지스터 및 제12트랜지스터와, 상기 제11트랜지스터의 에미터단과 제7트랜지스터의 컬렉터단 및 제13트랜지스터의 에미터단 사이에 연결된 히스테리시스 저항과, 상기 제11트랜지스터 및 제12트랜지스터의 컬렉터단에 각각 컬렉터단이 연결된 제15트랜지스터 및 제16트랜지스터와, 상기 제11트랜지스터의 베이스단이 컬렉터단이 연결된 제18트랜지스터와, 상기 제12트랜지스터의 베이스단이 컬렉터단이 연결된 제19트랜지스터와, 상기 제10트랜지스터의 컬렉터단에 컬렉터단이 연결된 제20트랜지스터와, 상기 제12트랜지스터의 컬렉터단에 베이스단이 연결되고, 컬렉터단에 제18 내지 제20트랜지스터의 베이스단이 연결된 제17트랜지스터와, 상기 제18 내지 제20트랜지스터의 에미터단과 저항이 베이스단에 연결되고, 컬렉터단이 출력단인 제21트랜지스터를 포함하여 이루어진 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기를 제공한 것이 특징이다.
본 발명은 상기 해결수단에 의하여, 전체회로에 인가되는 전압이 정전압이거나 온도에 무관한 정전압이 인가되어도 외부설정저항을 통하여 회로에 일정한 전류가 흐르도록 함으로써, 온도에 안정된 특성을 갖는 전압비교기를 제공한 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예로서, 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기에 관하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기의 회로구성도이다.
먼저, 본 발명은 화재경보용 온도감지기에서 온도변화에 따라 안정된 특성의 전압비교기로 일정한 전류가 흐를 수 있도록 한 것이다. 본 발명의 회로구성도에서, 제1트랜지스터(Q1)와 제2트랜지스터(Q2)는 정전압원이 에미터단에 각각 연결되고, 베이스단이 서로 연결되어 있는 전류미러의 형태이다. 그리고 제1트랜지스터(Q1)는 베이스단과 컬렉터단이 단락상태로 연결된다.
제3트랜지스터(Q3) 및 제4트랜지스터(Q4)는 상기 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단에 제3트랜지스터(Q3) 및 제4트랜지스터(Q4)의 각 컬렉터단이 연결되고, 각각의 에미터단이 정전류원(Ie)에 연결된다. 그리고 제3트랜지스터(Q3)의 베이스단에 기준전압(Vref)이 인가된다. 기준전압(Vref)은 온도에 따른 전압의 특성이 안정된 전압원이다.
상기 정전압원에 각각의 에미터단이 연결된 제6 내지 제10트랜지스터(Q6-Q10)는 베이스단이 연결된 전류미러이다.
제5트랜지스터(Q5)는 상기 제6트랜지스터(Q6)의 컬렉터단에 제5트랜지스터(Q5)의 컬렉터단이 연결되고, 제2트랜지스터(Q2)와 제4트랜지스터(Q4)의 컬렉터단에 베이스단이 연결되며, 에미터단이 제4트랜지스터(Q4)의 베이스단과 전류설정용 저항(Rin)의 일단에 연결된다.
상기 전류설정용 저항(Rin)은 제4트랜지스터(Q4)의 베이스단과 제5트랜지스터(Q5)의 에미터단에 연결된다. 전류설정용 저항(Rin)은 저항 온도계수가 낮은 저항이 적용되는 것이 바람직하다.
제13트랜지스터(Q13)는 제7트랜지스터(Q7)의 컬렉터단에 제13트랜지스터(Q13)의 에미터단이 연결되고, 베이스단에 제1입력전압(Vin1)이 인가된다. 그리고 제14트랜지스터(Q14)는 제9트랜지스터(Q9)의 컬렉터단에 의 제14트랜지스터(Q14)에미터단이 연결되고, 베이스단에 제2입력전압(Vin2)이 인가된다.
제11트랜지스터(Q11) 및 제12트랜지스터(Q12)는 제8트랜지스터(Q8)의 컬렉터단에 각각 에미터단이 연결되고, 상기 제11트랜지스터(Q11) 및 제12트랜지스터(Q12)의 컬렉터단에 각각 제15트랜지스터(Q15) 및 제16트랜지스터(Q16)의 컬렉터단이 연결되며, 제15트랜지스터(Q15) 및 제16트랜지스터(Q16)는 베이스단이 연결된 전류미러의 형태이다.
상기 제11트랜지스터(Q11)의 베이스단과 제7트랜지스터(Q7)의 컬렉터단 및 제13트랜지스터(Q13)의 에미터단 사이에 히스테리시스 저항(Rhys)이 연결된다.
제18트랜지스터(Q18)는 제11트랜지스터(Q11)의 베이스단이 제18트랜지스터(Q18)의 컬렉터단이 연결되고, 제19트랜지스터(Q19)의 컬렉터단은 제12트랜지스터(Q12)의 베이스단과 제9트랜지스터(Q9)의 컬렉터단 사이에 연결된다. 그리고 제20트랜지스터(Q20)는 제10트랜지스터(Q10)의 컬렉터단에 제20트랜지스터(Q20)의 컬렉터단이 연결된다. 상기 제18 내지 제20트랜지스터(Q18-Q20)는 베이스단이 연결된 전류미러의 형태이다.
제17트랜지스터(Q17)는 제12트랜지스터(Q12)의 컬렉터단 및 제16트랜지스터(Q16)의 컬렉터단 사이에 제17트랜지스터(Q17)의 베이스단이 연결되고, 컬렉터단에 제18 내지 제20트랜지스터(Q18-Q20)의 베이스단이 연결된다.
컬렉터단이 출력단(OUT)인 제21트랜지스터(Q21)는 제18 내지 제20트랜지스터(Q18-Q20)의 에미터단과 저항(Ra)의 일단이 베이스단에 연결된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기는 전제 회로에 인가되는 전압이 정전압이거나 또는 전체 회로에서 인가되는 전압이 온도에 무관한 정전압을 인가하게 되고, 인가된 전압을 전류설정용 저항(Rin)을 통하여 회로에 일정한 전류가 흐르도록 구성되어 있다. 상기 전류설정용 저항(Rin)은 온도계수가 낮은 저항이 사용된다.
상기 전류미러로서 제6 내지 제10트랜지스터(Q6-Q10)의 에미터 면적비는 1 : N : 1 : N : 1이고, 여기서, N은 1.5 또는 2.0의 상대적인 에미터 면적비를 갖는다.
상기 N=1.5이라면 히스테리시스 저항(Rhys)에 흐르는 전류는 제6트랜지스 터(Q6)에 흐르는 기준전류의 크기만큼 제7트랜지스터(Q7)와 제9트랜지스터(Q9)에는 제6트랜지스터(Q6)에 흐르는 전류의 1.5배의 전류가 흐르게 된다. 그리고 제18 내지 제20트랜지스터(Q18-Q20)에 흐르는 전류는 제6트랜지스터(Q6)에 흐르는 전류만큼의 전류가 흐른다. 따라서 히스테리시스 저항(Rhys)에는 제18트랜지스터(Q18)에 흐르는 전류와 저항의 곱이 곧 히스테리시스 전압을 만들어낸다.
즉 상기 제6 내지 제10트랜지스터(Q6-Q10)로 구성된 전류미러에서 제6트랜지스터(Q6)에 흐르는 전류값(IQ6)은 IQ6 = Vref/Rin이고, 여기서, Vref는 온도에 따른 전압의 특성이 안정된 전압원이고, Rin은 전류설정용 저항이다. 그리고 히스테리시스 전압(Vhys)은 Vhys = Rhys×IQ18이다. 여기서, Rhys는 히스테리시스 저항이고, IQ18은 제18트랜지스터(Q18)에 흐르는 전류이다.
한편, 도 2의 노드 “A”에서의 출력파형을 나타낸 그래프이다. 제1입력전압(Vin1)과 제2입력전압(Vin2)에서, 제1입력전압(Vin1)에 전압 스위프(sweep)시킨 전압을 인가하고, 제2입력전압(Vin2)에 정전압을 인가한 경우의 출력파형이다. 출력파형에서 제2입력전압(Vin2)에서 일정시간 동안 히스테리시스 전압(Vhys)이 구형파의 형상으로 나타난다. 그래프의 X축은 제1입력전압(Vin1)이고, Y축은 노드 “A”에서의 출력전압을 나타낸 것이다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가 진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기의 회로구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기의 회로에서 노드 “A”에서 나타나는 출력파형의 그래프이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
Q1-Q21: 트랜지스터 Vref: 기준전압
Rin: 전류설정용 저항 Rhys: 히스테리시스 저항

Claims (3)

  1. 정전압원이 각각의 에미터단에 연결되고, 각각의 베이스단이 서로 마주하여 연결된 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)와,
    상기 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단에 각각 컬렉터단이 연결되고, 각각의 에미터단이 정전류원(Ie)에 연결되며, 제3트랜지스터(Q3)의 베이스단에 기준전압(Vref)이 인가되는 제3트랜지스터(Q3) 및 제4트랜지스터(Q4)와,
    상기 정전압원이 에미터단에 각각 연결되어 전류미러로 구성된 제6 내지 제10트랜지스터(Q6-Q10)와,
    상기 제6트랜지스터(Q6)의 컬렉터단에 컬렉터단이 연결되고, 제2트랜지스터(Q2)와 제4트랜지스터(Q4)의 컬렉터단에 베이스단이 연결되며, 에미터단이 제4트랜지스터(Q4)의 베이스단에 연결된 제5트랜지스터(Q5)와,
    상기 제4트랜지스터(Q4)의 베이스단과 제5트랜지스터(Q5)의 에미터단에 연결된 전류설정용 저항(Rin)과,
    상기 제7트랜지스터(Q7)의 컬렉터단에 에미터단이 연결되고, 베이스단에 제1입력전압(Vin1)이 인가되는 제13트랜지스터(Q13)와,
    상기 제9트랜지스터(Q9)의 컬렉터단에 에미터단이 연결되고, 베이스단에 제2입력전압(Vin2)이 인가되는 제14트랜지스터(Q14)와,
    상기 제8트랜지스터(Q8)의 컬렉터단에 각각 에미터단이 연결된 제11트랜지스터(Q11) 및 제12트랜지스터(Q12)와,
    상기 제7트랜지스터(Q7)의 컬렉터단과 제13트랜지스터(Q13)의 에미터단이 연결되는 지점과 제11트랜지스터(Q11)의 베이스단 사이에 연결된 히스테리시스 저항(Rhys)과,
    상기 제11트랜지스터(Q11) 및 제12트랜지스터(Q12)의 컬렉터단에 각각 컬렉터단이 연결된 제15트랜지스터(Q15) 및 제16트랜지스터(Q16)와,
    상기 제11트랜지스터(Q11)의 베이스단이 컬렉터단이 연결된 제18트랜지스터(Q18)와,
    상기 제12트랜지스터(Q12)의 베이스단이 컬렉터단이 연결된 제19트랜지스터(Q19)와,
    상기 제10트랜지스터(Q10)의 컬렉터단에 컬렉터단이 연결된 제20트랜지스터(Q20)와,
    상기 제12트랜지스터(Q12)의 컬렉터단에 베이스단이 연결되고, 컬렉터단에 제18 내지 제20트랜지스터(Q18-Q20)의 베이스단이 연결된 제17트랜지스터(Q17)와,
    상기 제18 내지 제20트랜지스터(Q18-Q20)의 에미터단과 저항(Ra)이 베이스단에 연결되고, 컬렉터단이 출력단인 제21트랜지스터(Q21)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제6 내지 제10트랜지스터(Q6-Q10)로 구성된 전류미러에서 제6트랜지스 터(Q6)에 흐르는 전류값(IQ6)은 IQ6 = Vref/Rin(여기서, Vref는 온도에 따른 전압의 특성이 안정된 전압원이고, Rin은 전류설정용 저항이다.)이고, 히스테리시스 전압(Vhys)은 Vhys = Rhys×IQ18(여기서, Rhys는 히스테리시스 저항이고, IQ18은 제18트랜지스터(Q18)에 흐르는 전류이다.)인 것을 특징으로 하는 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류미러로서 제6 내지 제10트랜지스터(Q6-Q10)의 에미터 면적비는 1 : N : 1 : N : 1(여기서, N은 1.5 또는 2.0)인 것을 특징으로 하는 제로 온도계수를 갖는 프로그램이 가능한 히스테리시스 전압비교기.
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KR0167709B1 (ko) * 1995-11-11 1999-03-20 김광호 온도 보상 히스테리시스를 갖는 비교기
KR100735495B1 (ko) 2005-08-02 2007-07-04 삼성전기주식회사 히스테리시스 특성을 갖는 전압비교회로

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