KR101985675B1 - 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치 - Google Patents

디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치 Download PDF

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Abstract

디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치가 개시된다. 본 발명의 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치는 디지털 아날로그 컨버터; 디지털 아날로그 컨버터의 기준 전압 입력핀으로 신호를 입력하는 신호 입력부; 디지털 아날로그 컨버터로부터 출력되는 전압의 범위를 조정하는 출력 전압 조정부; 및 신호 입력부로 입력되는 신호를 보정하는 신호 비율 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치{APPARATUS FOR COMPENSATING INPUT SIGNAL OF DIGITAL ANALOG CONVERTER}
본 발명은 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호 입력단의 연산증폭기와 출력단의 연산증폭기 사이에 저항을 연결하여 아날로그 디지털 컨버터에 입력되는 신호 비율을 보정하는 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치에 관한 것이다.
디지털 아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter; DAC)는 디지털 값을 입력받아 이에 비례하는 아날로그 출력을 발생하는 장치 혹은 IC로 CD플레이어 등에서 널리 사용된다.
일반적으로 디지털 아날로그 컨버터는 고정된 기준전압을 가하고 입력 디지털 값에 따라 기준전압의 유리수 배에 해당하는 전압 출력을 발생시킨다.
이러한 디지털 아날로그 컨버터는 기준전압 핀에 신호가 입력되면 디지털 입력이 작용하여 출력이 신호의 유리수 배가 나오도록 하여 신호의 크기 조정(볼륨 조절 등)을 위해 사용할 수 있다.
이 경우, 전원에서 디지털 아날로그 컨버터의 기준전압 핀에 선이 직접 연결되면 디지털 아날로그 컨버터에 전류가 안정적으로 흐를 수 있지만, 신호가 디지털 아날로그 컨버터의 기준전압 핀에 입력될 경우, 전류가 안정적으로 흐르지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2009-0071705호(2009.07.02)의 '기준전압 선택회로를 이용한 아날로그-디지털 변환기'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 신호 입력단의 연산증폭기와 출력단의 연산증폭기 사이에 저항을 연결하여 아날로그 디지털 컨버터에 입력되는 신호 비율을 보정함으로써, 입력신호에 따라 출력전압이 변화되는 것을 방지하는 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치는 디지털 아날로그 컨버터; 상기 디지털 아날로그 컨버터의 기준 전압 입력핀으로 신호를 입력하는 신호 입력부; 상기 디지털 아날로그 컨버터로부터 출력되는 전압의 범위를 조정하는 출력 전압 조정부; 및 상기 신호 입력부로 입력되는 신호를 보정하는 신호 비율 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 비율 보정부는 상기 신호 입력부에 입력되는 전류를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 비율 보정부는 상기 신호 입력부에 입력되는 호에 따라 상기 디지털 아날로그 컨버터를 통해 출력되는 기준전압을 설정범위 내에서 유지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 비율 보정부는 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 저항은 일측이 상기 출력 전압 조정부의 출력단에 연결되고 타측이 상기 신호 입력부에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치는 신호 입력단의 연산증폭기와 출력단의 연산증폭기 사이에 저항을 연결하여 아날로그 디지털 컨버터에 입력되는 신호 비율을 보정함으로써, 입력신호가 클 때 출력전압이 높아지는 것을 방지하고 입력신호가 작을 때 출력전압이 낮아지는 것을 방지하고 이를 통해 디지털 아날로그 컨버터의 출력 충실도를 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치의 회로도이다.
도 2 는 기존의 디지털 아날로그 컨버터의 입출력을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치의 입출력을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치의 회로도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치는 디지털 아날로그 컨버터(10), 신호 입력부(40), 출력 전압 조정부(20) 및 신호 비율 보정부(40)를 포함한다.
디지털 아날로그 컨버터(10)는 입력단자(D1~D12)로 입력되는 디지털 입력을 입력받아 이 디지털 입력에 대응되는 아날로그 출력을 출력단자(Out1, Out2)를 통해 출력한다.
즉, 디지털 아날로그 컨버터(10)는 입력단자(D1~D12)를 통해 디지털 입력이 입력되면, 이 디지털 입력을 기준전압 입력핀(VREFIN)을 통해 입력되는 전압(+VREF)에 따라 따라 해당 디지털 입력에 해당하는 아날로그 출력을 출력단자(Out1, Out2)를 통해 출력한다.
출력단자(Out1, Out2)를 통해 출력되는 아날로그 출력의 크기는 기준전압 입력핀(VREFIN)으로 입력되는 전압에 입력단자(D1~D12)를 통해 입력되는 값의 범위(0x000~0xFFF)에 비례한다.
이 경우, 출력 전압 조정부(20)는 연산증폭기(OP-AMP)의 반전증폭기를 구비하여 디지털 아날로그 컨버터(10)의 출력단자(Out1, Out2)를 통해 출력되는 전압의 범위를 조정한다.
출력 전압 조정부(20)는 제1 전압 조정부(21) 및 제2 전압 조정부(22)를 포함한다.
제1 전압 조정부(21)는 제1 반전증폭기(211)를 구비한다.
디지털 아날로그 컨버터(10)의 출력단자(Out1)의 출력은 제1 반전증폭기(211)를 통해 디지털 아날로그 컨버터(10)의 RFB 핀과 연결된 디지털 아날로그 컨버터(10) 내부의 저항(10kohm)과 상호 작용하여 기준전압(+VREF )의 음수 배가 된다.
즉, 디지털 아날로그 컨버터(10)의 입력단자(D1~D12)를 통한 입력이 OxFF일 경우, 디지털 아날로그 컨버터(10)의 출력단자(Out1)로는
Figure 112018102876502-pat00001
가 출력되고, 디지털 아날로그 컨버터(10)의 입력단자(D1~D12)가 0x001일 경우 디지털 아날로그 컨버터(10)의 출력단자(Out1)로는
Figure 112018102876502-pat00002
가 출력된다.
이러한 디지털 아날로그 컨버터(10)의 출력단자(Out1)의 출력, 즉
Figure 112018102876502-pat00003
또는
Figure 112018102876502-pat00004
는 제2 전압 조정부(22)와 저항(R1, R2, R8)을 거쳐 -Vref ~ +Vref로 변환된다.
즉, 제2 전압 조정부(22)는 제2 반전증폭기(221)를 구비하며, 디지털 아날로그 컨버터(10)의 출력단자(Out1)의 출력을 조정한다.
이 경우, 제2 전압 조정부(22)는 디지털 아날로그 컨버터(10)의 입력단자(D1~D12)의 입력이 0x000이면 -Vref를 출력하고, 디지털 아날로그 컨버터(10)의 입력단자(D1~D12)의 입력이 0x7FF이면
Figure 112018102876502-pat00005
를 출력하며, 디지털 아날로그 컨버터(10)의 입력단자(D1~D12)의 입력이 0x800이면 0V를 출력하며, 디지털 아날로그 컨버터(10)의 입력단자(D1~D12)의 입력이 0xFFF이면
Figure 112018102876502-pat00006
를 출력한다.
일반적으로, 디지털 아날로그 컨버터(10)는 기준전압(Vref)을 일정하게 유지하고 디지털 코드를 주어서 출력을 변화시키는데 사용되며, 대표적인 예가 CD 플레이어이다.
그런데 기존의 디지털 아날로그 컨버터(10) 회로에서 기준전압 입력핀(VREFIN)에 기준 전압 대신 신호가 입력되면, 디지털 입력이 볼륨 조절의 기능을 수행할 수 있게 된다.
다만, 일반적인 증폭회로의 입력(입력저항 수 메가 옴)과는 달리 기준전압 입력핀(VREFIN)의 입력저항은 10KOhm에 불가하므로 신호 출력을 직접 연결하면 왜곡이 발생한다.
따라서, 신호 입력부(40)는 기준전압 입력핀(VREFIN)에 입력되는 신호를 증폭시켜 왜곡이 상대적으로 작게 발생하도록 한다.
신호 입력부(40)는 비반전증폭기(41)를 포함하며, 이 비반전증폭기(41)는 입력(Amp_in)이 입력되면 이 입력을 저항(R7)과 저항(R5)의 비율에 따라 반전하여 증폭시킨다.
비반전증폭기(41)의 출력단은 저항(R10)을 통해 디지털 아날로그 컨버터(10)의 기준전압 입력핀(VREFIN)에 연결된다.
그러나, 디지털 아날로그 컨버터(10)의 기준전압 입력핀(VREFIN)의 입력저항이 낮음에 따라, 전류의 누설이 여전히 발생하게 신호의 왜곡이 발생하는데, 이러한 신호의 왜곡을 감소시키고자 신호 비율 보정부(40)가 구비된다.
신호 비율 보정부(40)는 신호 입력부(40)로부터 입력되는 신호의 신호비율을 보정하는 것으로써, 디지털 아날로그 컨버터(10)를 통해 출력되는 기준전압을 설정범위 내에서 유지시킨다. 예를 들어 신호 비율 보정부(40)는 입력신호가 상대적으로 클 경우 출력전압이 높아지는 것을 방지하고 입력신호가 상대적으로 작을 경우 출력전압이 낮아지는 것을 방지한다.
이러한 신호 비율 보정부(40)는 신호 입력부(40)에 입력되는 전류를 조절하며, 이를 위해 일측이 출력 전압 조정부(20)의 출력단에 연결되고 타측이 신호 입력부(40)에 연결되는 저항(R4)을 포함한다.
즉, 저항(R4)은 일측이 출력 전압 조정부(20)의 출력단에 연결되고 타측이 신호 입력부(40)에 연결됨으로써 신호 입력부(40)에 입력되는 전류를 조절하여 디지털 아날로그 컨버터(10)를 통해 출력되는 기준전압을 설정범위 내에서 유지시키며, 아울러 저항(R6)와 함께 복수 개의 반전 증폭기(41,21,31)로 구성된 회로의 피드백 저항을 구성함으로써 전압을 균형을 맞추는 기능도 수행할 수 있다.
도 2 는 기존의 디지털 아날로그 컨버터의 출력을 나타낸 도면이다.
도 2 를 참조하면, 노란색의 채널 1이 입력을 측정한 것이며 초록색의 채널 2가 출력을 측정한 것이다.
디지털 아날로그 컨버터(10)의 출력은 소자간 간섭으로 발생하는 노이즈 외에도 진폭이 늘어나서 정현파가 약간 삼각파처럼 보이는 것을 알 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치의 입출력을 나타낸 도면이다.
도 3 을 참조하면, 노란색의 채널 1이 입력을 측정한 것이며 초록색의 채널 2가 출력을 측정한 것이다.
도 3 을 참조하면, 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치의 출력은 입력에 관계없이 진폭 비율이 유지되어 정현파 모양이 유지되는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치는 신호 입력단의 연산증폭기와 출력단의 연산증폭기 사이에 저항을 연결하여 아날로그 디지털 컨버터에 입력되는 신호 비율을 보정함으로써, 입력신호가 클 때 출력전압이 높아지는 것을 방지하고 입력신호가 작을 때 출력전압이 낮아지는 것을 방지하고 이를 통해 디지털 아날로그 컨버터의 출력 충실도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 디지털 아날로그 컨버터
20: 출력 전압 조정부
21: 제1 전압 조정부
22: 제2 전압 조정부
40: 신호 입력부
50: 신호 비율 보정부

Claims (5)

  1. 디지털 아날로그 컨버터;
    상기 디지털 아날로그 컨버터의 기준 전압 입력핀으로 신호를 입력하는 신호 입력부;
    상기 디지털 아날로그 컨버터로부터 출력되는 전압의 범위를 조정하는 출력 전압 조정부; 및
    상기 신호 입력부로 입력되는 신호를 보정하는 신호 비율 보정부를 포함하고,
    상기 신호 비율 보정부는 상기 신호 입력부에 입력되는 전류를 조절하며,
    상기 신호 비율 보정부는 저항을 포함하며,
    상기 저항은 일측이 상기 출력 전압 조정부의 출력단에 연결되고 타측이 상기 신호 입력부에 연결되는 것을 특징으로 하는 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 비율 보정부는 상기 신호 입력부에 입력되는 신호에 따라 상기 디지털 아날로그 컨버터를 통해 출력되는 기준전압을 설정범위 내에서 유지시키는 것을 특징으로 하는 디지털 아날로그 컨버터의 입력신호 보정 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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