KR101805557B1 - 전류 리플렉터를 구비한 전류-전압 변환기, 증폭기의 입력단 및 대응하는 증폭기 - Google Patents

전류 리플렉터를 구비한 전류-전압 변환기, 증폭기의 입력단 및 대응하는 증폭기 Download PDF

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Abstract

전류 리플렉터를 구비하고 입력 전류가 고정 성분과 가변 성분을 포함하는, 전류-전압 변환기(22)는,
- 변환될 전류를 위한 입력(24);
- 변환된 전압을 위한 출력(26);
- 상기 출력(26)과 접지 사이에 배치된, 전류-전압 변환을 위한 저항기(36);및
상기 출력(26)과 각각의 기준 전압(32, 34) 사이에 각각 연결된 두 개의 정전류원(40, 42)을 포함하는 전류 리플렉터 회로(38)를 포함하고, 상기 입력(24)은 상기 저항기(36)에서 변환될 전류의 순환을 위해 상기 출력(26)에 연결되어 있다.
상기 전류-전압 변환기(22)는 또한 출력 전압에 관계없이 각 정전류 발생기(40, 42)의 단자에 일정한 전위차를 부과하기 위해 각 정전류 발생기(40, 42)와 직렬로 설치된 캐스코드단(44, 46)을 포함한다.

Description

전류 리플렉터를 구비한 전류-전압 변환기, 증폭기의 입력단 및 대응하는 증폭기 {CURRENT-VOLTAGE CONVERTER HAVING A CURRENT REFLECTOR, INPUT STAGE OF AN AMPLIFIER AND CORRESPONDING AMPLIFIER}
본 발명은, 전류 리플렉터를 구비하고 입력 전류가 고정 성분과 가변 성분을 포함하는 전류-전압 변환기에 관한 것으로, 상기 전류 전압 변환기는,
- 변환될 전류를 위한 입력;
- 변환된 전압을 위한 출력;
- 상기 출력과 접지 사이에 배치된 전류-전압 변환 저항기 - 상기 입력은 상기 저항기에서 변환될 상기 전류를 순환시키기 위해 상기 출력에 연결됨 -; 및
상기 출력과 각각의 기준 전압 사이에 연결된 두 개의 정전류원(constant current source)을 포함하는 전류 리플렉터 회로를 포함한다.
이러한 변환기는 특히 높은 선형성과 낮은 열 왜곡률(thermal distortion rate)을 가지는 고충실도 증폭기에서 그 응용예를 찾을 수 있다. 이러한 변환기에서는, 입력에, 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)의 부품 PCM 1792와 같은 디지털-아날로그 변환기를 사용하는 것은 일반적이다. 이 변환기는, 아날로그 신호가 강도 변조(intensity-modulated)되도록 전류 출력을 가진다.
하류에 배치된 증폭단(amplification satage)이 입력에 변조된 전압을 사용하는 한, 전류-전압 변환기는 아날로그-디지털 변환기와 실제의 증폭단 사이에 위치하여야 한다.
전류 출력을 가지는 디지털-아날로그 변환기는, 정전원으로 동작할 때, 열 왜곡에 영향을 받지 않기 때문에 특히 높이 평가받는다.
실제로, 전류원은 접지와, 종래에 연산 증폭기 회로로 실현된 가상 접지로 설정된 출력 사이에 스위칭된다. 이렇게 하여, 변환기의 모든 트랜지스터는, 출력 신호의 변조와 관계없이, 정전류 및 정전압으로, 따라서 정전원으로 동작한다.
그러나, 열 왜곡이 없는 상태를 유지하는 것의 어려움은, 다음의 두 개의 단계, 즉 전류-전압 변환기와 관련 전압 이득단으로 이전된다. 종래에, 전류-전압 변환기는 연산 증폭기 회로로 만들어지고, 그 출력의 크기는 수 볼트로 제한된다. 연산 증폭기 뒤에는 전압 상승을 보장하기 위해 트랜지스터 회로가 따른다.
이 해결방안들은, 복잡하고 비용이 많이 들지만, 특히 연산 증폭기에 기인한 고조파 및 열 왜곡, 지연과 상호변조와 과도 왜곡(transient distortion)의 도입에 의해, 초기 성능을 상당히 저하시킨다.
본 발명의 목적은, 상류에 배치된 PCM 1792와 같은 디지털-아날로그 변환기의 성능을 덜 저하시키는, 이득단을 포함하는 전류-전압 변환기를 만드는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 목적은, 출력 전압에 관계없이 정전류 발생기 각각의 단자에 일정한 전위차를 부과하기 위해 각 정전류 발전기와 직렬로 설치된 캐스코드단(cascode stage)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전술한 유형의 전류 리플렉터를 구비한 전류-전압 변환기이다.
특정 실시예에 따르면, 상기 전류-전압 변환기는 다음 특징 중 하나 이상을 포함한다:
- 변환될 전류를 위한 상기 입력은 정전류 발생기와 직렬로 설치된 캐스코드단 중 하나를 통해 출력에 연결되어 있다;
- 상기 전류-전압 변환기는, 각 캐스코드단에 대해, 상기 전류 리플렉터 회로에서 흡수된 전류와 동등한 전류를 재주입하기 위한 수단을 포함한다;
- 상기 전류-전압 변환기는, 각 캐스코드단에 대해, 상기 캐스코드단에서 흡수된 전류를 측정하기 위한 수단을 포함한다;
- 상기 전류를 측정하기 위한 수단은 캐스코드단의 각 트랜지스터의 게이트를 제어하기 위한 회로에 설치된 측정 전류 미러 회로를 포함하고, 상기 전류 리플렉터 회로에서 흡수된 전류를 재주입하기 위한 수단은 측정 전류 미러들의 출력에서 취득된 두 전류를 가산하고 그들의 부호를 반전시키기 위한 가산 및 반전 수단을 포함하고, 상기 가산 및 반전 수단의 출력은 상기 측정 전류 미러 회로의 출력에서 취득된 전류의 합의 역(opposite)을 상기 전류 리플렉터 회로 내로 주입하기 위해 상기 측정 전류 미러 회로에 연결되어 있다;
- 측정 전류 미러들의 출력에서 취득된 두 전류를 가산하고 그 부호를 반전시키기 위한 가산 및 반전 수단은, 각 전류 미러에 대해, 직렬로 설치된 부호 반전 전류 미러를 포함하고, 두 부호 반전 전류 미러 모두의 출력은 상기 전류 리플렉터 회로에 함께 연결되어 있다;
- 흡수된 전류를 재주입하기 위한 재주입 수단은, 전류 발생기가 상기 캐스코드단에 의해 흡수된 전류만큼 증대된 전류를 제공하도록 상기 캐스코드단과 연관된 전류 발생기에 연결 신호를 주입하기 위한 수단을 포함한다;
- 상기 재주입 수단은, 20 kHz보다 낮은 주파수와 같은, 가청 주파수에 대해 상기 전류 리플렉터 회로에서 흡수된 전류와 동등한 전류를 재주입할 수 있고, 상기 전류-전압 변환기는, 20 kHz보다 높은 주파수와 같은, 가청 주파수보다 높은 주파수에 대해 재주입 전류 레이트를 감소시키기 위해 상기 출력에 전달되는 전압을 안정시키기 위한 안정화 수단을 포함하며, 상기 재주입 레이트는 흡수된 전류의 양으로 나눈, 재주입된 전류의 양과 동일하다;
- 상기 안정화 수단은 저역 통과 필터를 포함한다;
- 상기 전류-전압 변환기는 연산 증폭기이다;
- 두 정전류원 사이의 강도 차이는 입력 전류의 고정 성분(fixed component)과 동일하다.
본 발명의 목적은 또한, 전술한 바와 같은 전류-전압 변환기 및 전류 출력을 구비한 디지털-아날로그 변환기를 포함하는, 높은 선형성과 낮은 왜곡률을 가지는 고충실도 증폭기의 입력단이다.
본 발명의 목적은 또한 전술한 바와 같은 입력단 및 증폭단을 포함하고, 전류-전압 변환기와 증폭단 사이에 전압 이득단이 개재되어 있지 않은, 고충실도와 저왜곡률을 가지는 고충실도 증폭기이다.
특정 실시예에 따르면, 상기 고충실도 증폭기는 다음의 특징을 포함한다:
- 변환 저항기는, 전류-전압 변환기의 입력에서의 전류의 강도의 극값(extreme value)들 사이의 차로 나눈, 증폭단의 출력에서의 전압의 극값들 사이의 차와 같거나 그보다 큰 값을 가진다.
본 발명은, 단지 예로서 주어지고 도면을 참조하여 이루어진 이하의 설명을 읽는다면 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 고충실도 증폭기의 개략도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 도 1의 증폭기의 전류-전압 변환기의 전기 회로도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 전류-전압 변환기의 다른 실시예의 전기 회로도이다.
도 5는 도 2 내지 도 4의 세 개의 전류-전압 변환기 실시예의 주파수 응답을 나타낸 곡선의 집합이다.
도 1에 개략적으로 나타낸 증폭기(10)는, 입력(12)에 디지털 신호를 수신할 수 있고 출력(14)에 증폭된 아날로그 신호를 생성할 수 있는 고충실도 증폭기이다.
그 자체는 공지된 바와 같은, 증폭기(10)는, 입력 디지털 신호를 전압 변조된 출력 아날로그 신호로 변환하는 것을 보장하는 입력단(input stage)(16)뿐 아니라, 하류에 배치된 부하, 즉 하나 또는 수 개의 스피커(loudspeaker)에 충분한 전원이 제공되는 것을 보장하는 증폭단(18)을 포함한다. 바람직하게는 이것은 A급의 증폭단이다.
입력단(16)은 디지털-아날로그 변환기(20)를 포함하며, 디지털-아날로그 변환기(20)의 입력은 디지털 신호 Idigital을 수신하기 위해 증폭기(10)의 입력(12)에 연결되어 있다. 이 디지털-아날로그 변환기(20)는 출력에 전류 변조된 아날로그 신호 Imodulated를 제공할 수 있다. 디지털-아날로그 변환기(20)는 예를 들면 텍사스 인스트러먼츠의 PCM 1792이다. 디지털-아날로그 변환기(20)의 출력은 본 발명에 따른 전류-전압 변환기(22)에 연결되어 있다.
이 전류-전압 변환기(22)는 디지털-아날로그 변환기(20)에 의해 생성된 변조된 전류 Imodulated에 의거한 전압 이득으로 변조된 전압 Vmodulated를 제공할 수 있다. 전류-전압 변환기(22)의 출력은, 그 자체는 공지된 바와 같은, 증폭단(18)의 입력에 연결되어 있다.
입력단(16)은 도 2에 도시되어 있다. 이 도면에서, 디지털-아날로그 변환기(20)는 전류원으로 도식화되어 있다.
전류-전압 변환기(22)는 디지털-아날로그 변환기(20)의 출력에 연결된 입력(24)과 증폭단(18)에 집적 연결될 수 있는 전압 출력(26)을 가진다.
전류-전압 변환기(22)는 두 개의 전압원(28, 30)을 포함하고, 전압원(28, 30)의 한 단자는 접지에 연결되어 있고 전압원(28, 30)의 다른 한 단자는 두 개의 DC 전압 버스(32, 34) 각각에 전원을 공급하며, 하나는 접지에 대해 +50V의 정전위로 유지되고 다른 하나는 접지에 대해 -50V의 정전압으로 유지된다.
전류-전압 변환기(22)는 변환 저항기(36)를 포함하고, 변환 저항기(36)의 한 단자는 출력(26)에 연결되어 있고 다른 한 단자는 접지에 연결되어 있다.
전류-전압 변환기(22)의 입력(24)은, 변경되거나 열 왜곡되는 디지털-아날로그 변환기(20)의 변조 전류 없이 접지에 대해 참조되는 변환 저항기(36)까지 디지털-아날로그 변환기(20)에 의해 생성된 변조 전류 Imodulated 전체의 전송을 보장할 수 있는 전류 리플렉터 회로(38)를 통해, 전류-전압 변환기(22)의 출력(26)을 구성하는 저항기(36)의 단자에 연결되어 있다.
그 자체는 공지된 바와 같은, 디지털-아날로그 변환기(20)의 출력 전류는 6.2 mA의 DC 성분과 -4와 +4 mA 사이에서 변화하는 가변 성분을 포함한다.
전류 리플렉터 회로(38)는 DC 성분을 제거할 수 있다. 이를 위해, 그 자체는 공지된 바와 같은, 전류 리플렉터 회로(38)는 DC 버스(32)를 출력(26)에 연결하는 제1 정전류 발생기(이하, 정전류원이라고도 함)(40)와 출력(26)을 전압 버스(24)에 연결하는 제2 정전류 발생기(이하, 정전류원이라고도 함)(42)를 포함한다.
이상적으로는, 정전류 발생기(40, 42)는 완전한 전류 발생기이고, 정전류 발생기(40)는 6.2 mA보다 높은 강도를 제공할 수 있고, 정전류 발생기(42)는 6.2 mA 증대된 정전류 발생기(40)의 그것에 같은 강도를 제공할 수 있다.
이 조건에서, 디지털-아날로그 변환기(20)의 출력 전류의 가변 성분은 전류-전압 변환을 실현하는 저항기(36)로 온전히 보내지며, 저항기(36)의 결함에 의해서만 그 선형성 제한된다.
변환 저항기(36)는 전류-전압 변환기(22)의 입력에서의 전류의 강도 Imodulated의 극값들 사이의 차로 나눈, 증폭단(18)의 출력 전압의 극값들 사이의 차와 같거나 큰 값을 가진다.
제1 캐스코드단(44)은 제1 정전류 발생기(40)와 출력(26) 사이에 직렬로 설치되어 있다. 또한 제2 캐스코드단(46)은 정전류원(42)과 출력(26) 사이에 직렬로 설치되어 있다.
이 두 개의 캐스코드단은 각각, 드레인이 출력(26)에 연결되어 있고 소스는 정전류 발생기(40, 42)에 연결되어 있는 MOS 트랜지스터(이하, 간단히 트랜지스터라고도 함)(44A, 46A)를 포함한다. 두 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트는 각각 +45.3 V와 - 45.3 V의 고정된 전압으로 유지된다. 이를 위해, 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트는 각각 제너 다이오드(48, 50)를 통해 전압 버스(32, 34)에 연결되어 있다. 제너 다이오드(48, 50)를 통과하는 낮은 강도의 전류의 흐름을 보장하는 저항기(52)가 제너 다이오드(48)의 애노드와 제너 다이오드(50)의 캐소드를 연결한다. 이 저항기의 저항값은 예를 들면 100 kΩ이다.
바람직하게는, 전류-전기 변환기(22)의 입력(24)은 캐스코드단(46)과 정전류 발생기(42) 사이에 연결된다.
또, 추가의 캐스코드단(54)이, 전류-전기 변환기(22)의 입력(24)과 연결되어 있는 전류 리플렉터 회로(38) 사이에 위치한다. 이 캐스코드단(54)은, 소스가 입력(24)에 연결된 MOS형의 트랜지스터(54A)를 포함한다. 이 트랜지스터(54A)의 드레인은 전류 리플렉터 회로(38)에 연결되어 있고 그 게이트는 접지에 연결되어 있다.
캐스코드단(44, 46)에 의해, 지점(26)에서의 출력 전압이 수십 볼트까지 변화하더라도, 전혀 전압 변화가 없는 전류원(40, 42)을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
캐스코드단(44, 46)은, 회로의 출력 전압과 관계없이 전류 발생기(40, 42)의 단자들에서의 전압차가 한결같이 2.7 V와 같도록 보장하며, 전류 발생기(40, 42)의 단자들에서의 이 전압은, 예를 들면 각 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트와 소스 사이의 2V와 동일한, 고정 전압만큼 감소된 제너 다이오드(48, 50)의 단자들에 대해 4.7 V의 고정 전압으로 설정되어 있다.
또한, 캐스코드단(54)은, 디지털-아날로그 변환기(20)가 완벽한 전류원 역할을 하지 않는다는 것을 보상하기 위해, 디지털-아날로그 변환기(20)의 출력에서의 전압이 0에서 5V 범위 내에 유지되도록 보장한다. 도 2에 도시된 회로는 만족스럽게 동작한다. 그러나, 캐스코드단(44, 46)의 존재는, 한쪽의 드레인과 게이트 사이 그리고 다른 쪽의 소스와 게이트 사이의 트랜지스터의 기생 커패시턴스의 존재로 인해, 섭동(perturbation)을 도입한다. 이들 커패시터는 출력(26)에서의 전압이 변화할 때 충전과 방전을 한다.
이 현상은 디지털-아날로그 변환기에 의해 전달된 전류에 가산되거나 감산될 것인 에러 전류(error current)를 발생시킨다. 이 전류는 저항기(36)에 까지 흐르고, 따라서 출력(26)에서 판독되는 그 단자들에서의 전압은 변경될 것이다. 이 현상의 중요성은, 커패시터의 전류가 출력(26)에서의 전압의 미분(derivative)에 의존하기 때문에, 변환된 신호의 주파수에 비례한다.
도 3 및 도 4의 회로는, 결과적으로 - 70 dBc의 비교적 높은 레벨에 도달할 수 있는 고조파 왜곡을 억제함으로써 기생 커패시터의 충전 및 방전에 대한 해결방안을 제공한다.
도 3은 추가적인 요소와 함께 완성된 도 2의 요소를 다시 고려한다. 동일한 요소 또는 도 2의 요소에 대응하는 것에는 동일한 참조 부호를 부여하며, 그것들은 동일한 방식으로 연결되어 있기 때문에, 다시 상세하게 설명하지 않는다.
본 실시예에서, 정전류 발생기(40, 42)는, 하나의 단자가 각각의 전압 버스(32, 34)에 연결되고 다른 하나의 단자가 MOS형의 트랜지스터(128, 130)를 통해 연관된 캐스코드단(44, 46)에 연결되는 저항기(124, 126)로 구성되고, 트랜지스터(128, 130)의 게이트는 각각 제너 다이오드(132, 134)를 통해 전압 버스(32, 34)에 각각 연결되어 있다. 제너 다이오드(132, 134)의 게이트와 애노드는, 반전형 또는 제너 바이어스를 가지는 제너 다이오드(132, 134)를 통한 전류의 흐름을 보장할 수 있는 저항기(136)를 통해 연결되어 있다.
본 실시예에서, 캐스코드단(44, 46)의 트랜지스터(44A, 46A)는 대략 0.8mA 정도의 정전류를 설정할 수 있는 전류 발생기(138)를 통해 서로 연결되어 있다. 트랜지스터(44A)의 게이트에 연결된 전류 발생기(138)의 단자는 저항기(140)를 통해 전압 버스(32)에 연결되는 한편, 트랜지스터(46A)의 게이트에 연결된 전류 발생기(138)의 다른 하나의 단자는 저항기(142)를 통해 전압 버스(34)에 연결된다.
도 3의 회로는 캐스코드단(44, 46)에 의해 흡수된 전류를 측정하기 위한 수단(144, 146)과 전류 리플렉터 회로(38)에서 흡수된 전류와 동등한 전류를 재주입하기 위한 수단을 포함한다.
이들 수단(144, 146)은, 도 3의 실시예에서는, 직렬의, 커패시터(150, 152)와 저항기(154, 156)를 각각 포함하는 연결부에 의해 구성된다. 이 연결부는 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트를, 트랜지스터(128, 130)를 통해 캐스코드단(44, 46)에 연결되는 저항기(124, 126)의 단자에 연결한다.
재주입 수단은, 예를 들면 20 kHz보다 낮은 주파수와 같은, 가청 주파수에 대해 전류 리플렉터 회로(38)에서 흡수된 전류와 동등한 전류를 재주입할 수 있고, 회로(144, 146)는, 20 kHz보다 높은 주파수와 같은, 가청 주파수보다 높은 주파수에 대해 전류의 재주입 레이트를 감소시키기 전에 출력(26)에 전달되는 전압을 안정시키기 위한 수단을 포함한다. 재주입 레이트는 재주입 전류의 양을 흡수된 전류의 양으로 나눈 것과 동일하다. 도 3의 예시적인 실시예에서, 커패시터(158, 160)는 각 전압 버스(32, 34)와 트랜지스터(44A, 46A) 사이에 위치한다. 이 커패시터(158, 160)들은 저항기(140, 142)와 함께, 상기한 가청 주파수보다 높은 주파수에 대해 보정을 회피하는, 저역 통과 필터를 구성한다.
다르게는, 회로(144, 146)는 각 전압 버스(32, 34)와 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트 사이에 배치된 어떠한 커패시터도 포함하지 않으며, 또한 보정은 20 kHz보다 높은 주파수와 같은, 고주파수에 대해 실시된다.
따라서, 회로(144, 146)는, 정전류 발생기(40, 42)가 트랜지스터(44A, 46A)의 기생 커패시턴스에 의해 흡수된 전류와 동등한 전류를 재주입하도록 함으로써 정전류 발생기(40, 42)를 보정하는 작용을 한다.
회로(144, 146)는 에러 전류 트랩 역할을 하며, 에러 전류는 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트를 통과하는 전류로서 이상적으로는 이들 트랜지스터(44A, 46A)의 드레인-소스 쌍극(dipole)을 통해 남아 있어야 했던 전류이다. 이 전류는, 전류가 빠져나간 실제의 브랜치(branch), 트랜지스터(44A, 46A)의 드레인-소스 접합부, 출력 트랜지스터(36)를 통해 추가된 전류를 전달하는 접합부에서, 전류원(40, 42) 내부로 재주입된다는 점에서 갇힌다(trap)_.
또 다른 실시예는 도 4에 도시되어 있으며, 도 2의 구성요소와 동일한 구성요소 또는 대응하는 구성요소는 동일한 참조 부호가 부여되어 있다.
본 실시예에서, 각 캐스코드단(44, 46)에 의해 흡수된 전류를 측정하기 위한 수단은 전류 미러 회로(224, 226)를 포함하며, 전류 미러 회로(224, 226)의 입력 브랜치는 각 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트를 제어하기 위한 회로 상에 배치되어 있다.
그 자체가 공지된 바와 같이, 각 전류 미러 회로는 MOS형의 두 개의 트랜지스터를 포함하며, 그 게이트는 서로 연결되고, 입력 브랜치의 트랜지스터는 저항기와 직렬로 설치되고 DC 전압 버스(32, 34)와 제너 다이오드(48, 50) 사이에 개재되어 있다. 저항기와 직렬로 트랜지스터로 구성되는 전류 미러 회로(224, 226)의 출력 브랜치는 또한 각각 인버터를 형성하는 다른 전류 미러 회로(244, 246)의 입력 브랜치에 연결되어 있다. 이들 전류 미러 회로의 출력 브랜치는 전류 리플렉터 회로(38)에 대한 입력(24)의 연결 지점에 서로 연결되어 있다.
따라서, 인버터를 형성하는 전류 미러 회로(224, 226)와 그 출력은 연결되어, 트랜지스터(44A, 46A)에 의해 흡수된 전류의 전류 리플렉터 회로(38)로의 재주입을 보장하며, 이 전류는 전류 미러 회로(224, 226)에 의해 이들 트랜지스터의 제어 브랜치에서 측정된다.
따라서, 본 실시예에서, 트랜지스터(44A, 46A)에 의해 흡수된 전류의 합과 동등한 값을 가지는 전류가, 전류 리플렉터 회로(38) 내로 재주입되므로, 트랜지스터(44A, 46A)의 기생 커패시턴스를 충전 또는 방전하는 데 필요한 전류를 보상하는 것으로 생각할 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 4의 회로에 대한 각각의 주파수 응답은 도 5에 도시되어 있다. 각각의 주파수 응답은 예상 기본 주파수와, 회로 응답의 고조파 왜곡에 대응하는 바람직하지 못한 고조파 주파수의 조합을 포함하고, 굵은 연속선으로 표시된 곡선(402)은 도 2의 회로의 응답을 나타내며, 얇은 연속선의 곡선(403)은 도 3의 회로의 응답을 나타내고, 점선(404)은 도 4의 회로에 대한 응답을 나타낸다. 2 kHz와 3 kHz의 주파수와 같은, 특정 주파수의 경우, 응답은, 트랜지스터에 의해 흡수된 전류를 측정 및 재주입하기 위한 전류 미러 회로를 사용하는 도 4의 회로에서 우수하지만, 이 응답은 도 3의 회로에서 품질이 더 나쁜 한편, 도 2의 회로는, 이용할 수 있는 결과에 이르더라도, 캐스코드단의 트랜지스터에 의해 흡수된 전류의 보상 부존재로 인하여 더 높은 고조파 왜곡을 가진다는 것을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 전류 리플렉터를 구비하고 입력 전류가 고정 성분과 가변 성분을 포함하는, 전류-전압 변환기(22; 122; 222)로서,
    - 변환될 전류를 위한 입력(24);
    - 변환된 전압을 위한 출력(26);
    - 상기 출력(26)과 각각의 기준 전압(32, 34) 사이에 각각 연결된 두 개의 정전류원(40, 42);
    - 각 정전류원(40, 42)과 직렬로 설치되고, 게이트는 상기 기준 전압(32, 34) 중 하나에 연결되는 하나 이상의 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A); 및
    - 상기 출력(26)과 접지 사이에 배치된, 전류를 전압으로 변환하기 위한 저항기(36)
    를 포함하고,
    상기 변환될 전류를 위한 입력(24)은 상기 MOSFET 트랜지스터(46A) 중 하나를 통해 상기 출력(26)에 연결되고,
    각각의 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)에서 대해, 상기 정전류원(40, 42) 중 적어도 하나에 상기 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트에서 흡수된 전류와 동등한 전류를 재주입하기 위한 재주입 수단(150, 154, 152, 156; 244, 246, 250)을 포함하는, 전류-전압 변환기.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)에 대해, 상기 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)에 의해 흡수된 전류를 측정하기 위한 수단(224, 226)을 포함하는, 전류 전압 변환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전류를 측정하기 위한 수단은, 각각의 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트를 제어하기 위한 회로에 설치된 측정 전류 미러 회로(224, 226)를 포함하고,
    상기 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트에서 흡수된 전류를 재주입하기 위한 재주입 수단은, 상기 측정 전류 미러 회로(224, 226)의 출력에서 취득된 양측 전류를 가산하고 그 부호를 반전시키기 위한 가산 및 반전 수단(244, 246)을 포함하고,
    상기 가산 및 반전 수단(244, 246)의 출력은 상기 MOSFET 트랜지스터(46A) 중 하나의 드레인 전류에, 상기 측정 전류 미러 회로(224, 226)의 출력에서 취득된 전류의 합의 역을 가산하기 위해 상기 정전류원(42)에 연결되어 있는, 전류-전압 변환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변환될 전류를 위한 입력(24)에 직렬로 설치되고, 게이트가 전기 접지에 연결되어 있는 MOSFET 트랜지스터(54A)를 포함하는, 전류-전압 변환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정 전류 미러(224, 226)의 출력에서 취득된 양측 전류를 가산하고 그 부호를 반전시키기 위한 가산 및 반전 수단은, 각각의 측정 전류 미러 회로(224, 226)에 대해, 직렬로 설치된 부호 반전 전류 미러(244, 246)를 포함하고, 상기 부호 반전 전류 미러(244, 246) 모두의 출력은 상기 입력(24)에 직렬로 설치된 MOSFET 트랜지스터(54A)의 드레인에 함께 연결되어 있는, 전류-전압 변환기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수된 전류를 재주입하기 위한 재주입 수단은, 상기 정전류원(40, 42)이 상기 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)에 의해 흡수된 전류만큼 증대된 전류를 제공하도록 상기 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)와 연관된 상기 정전류원(40, 42)에 연결 신호를 주입하기 위한 수단(150, 154, 152, 156)을 포함하는, 전류-전압 변환기.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재주입 수단은, 20 kHz보다 낮은 주파수와 같은, 가청 주파수에 대해 상기 MOSFET 트랜지스터(44A, 46A)의 게이트에서 흡수된 전류와 동등한 전류를 재주입할 수 있고,
    20 kHz보다 높은 주파수와 같은, 가청 주파수보다 높은 주파수에 대해 전류의 재주입 레이트를 감소시키기 위해 상기 출력(26)으로부터 전달되는 전압을 안정시키기 위한 안정화 수단(154, 158, 156, 160)을 포함하는, 전류-전압 변환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안정화 수단은 저역 통과 필터(154, 158, 156, 160)를 포함하는, 전류-전압 변환기.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    어떤 연산 증폭기도 구비하지 않는 전류-전압 변환기.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    두 정전류원(40, 42) 사이의 강도 차는 입력 전류의 고정 성분과 같은, 전류-전압 변환기.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 전류-전압 변환기 및 전류 출력을 구비한 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 선형성과 저 왜곡률을 가지는 고충실도 증폭기의 입력단.
  12. 제11항에 따른 입력단, 상기 입력단에 직렬로 연결된 증폭단(18)을 포함하는 선형성과 저 왜곡률을 가지는 고충실도 증폭기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 변환 저항기(36)는 상기 전류-전압 변환기(22)의 입력에서의 전류의 강도(Imodulated)의 극값들 사이의 차로 나눈, 상기 증폭단(18)의 출력 전압의 극값들 사이의 차와 같거나 큰 값을 가지는, 고충실도 증폭기.
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