KR19980037031A - 온도 보상 회로 - Google Patents

Abstract

이 발명은 온도 보상 회로에 관한 것으로서, 상기 직류 전압과 접지 사이에 연결되어 있는 제1 캐패시터와; 콜렉터 단자가 상기 직류 전압에 연결되어 있는 제1 트랜지스터와; 일측 단자가 상기 제1 트랜지스터의 콜렉터에 연결되어 있는 제1 저항과; 상기 제1 저항의 타측 단자와 접지사이에 연결되어 있는 제2 캐패시터와; 캐소드 단자가 상기 제1 저항의 타측 단자에 연결되어 있고, 애노드 단자가 접지되어 있는 제너 다이오드와; 상기 제1 저항의 타측 단자와 상기 제1 트랜지스터의 베이스 단자 사이에 연결되어 있는 제2 저항과; 상기 제1 트랜지스터의 에미터 단자에 일측 단자가 연결되어 있는 서미스터와; 일측 단자가 상기 서미스터의 타측 단자에 연결되어 있는 제3 캐패시터와; 상기 서미스터에 병렬로 연결되어 있는 제3 저항과; 상기 제3 저항의 일측 단자에 콜렉터 단자가 연결되어 있고, 에미터 단자가 상기 애벌란쉬 포토 다이오드로 연결되는 제2 트랜지스터와; 상기 제3 저항의 타측 단자와 상기 제2 트랜지스터의 베이스 단자 사이에 연결되어 있는 제4 저항과; 상기 제3 캐패시터와 병렬로 연결되어 있는 제5 저항을 포함하며, 애벌란쉬 포토 다이오드로 인가되는 역바이어스 전압을 온도 변화에 따라 가변시켜 인가하여 애벌란쉬 포토 다이오드의 증폭율을 안정화시킴으로써 수광 오차가 감소한다.

Description

온도 보상 회로

이 발명은 온도 보상 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 차량의 충돌 경보 장치에서 거리를 측정하는데 사용되는 애벌란쉬 포토 다이오드(avalanche photo diode)에 인가되는 전압을 온도에 따라 가변하여 인가하는 온도 보상 회로에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 충돌 경보 장치는 주변 차량을 포함한 주변 물체와의 거리가 경보 거리 이내로 근접하면 충돌 경보를 발생한다.

이 때, 주변 물체와의 거리를 측정하기 위하여 발광 수단은 적외선 등과 같은 빛을 발사하고, 이 발광 수단으로부터 발사된 빛이 주변 물체로부터 반사되어 되돌아 올 때 수광 수단은 이 반사된 빛을 받아들인다.

상기와 같이 수광된 빛을 참조하여 충돌 경보 장치의 다른 수단들은 주변 물체와의 거리를 구하고, 충돌 경보를 제어하게 된다.

종래에는 이와 같은 수광 수단으로 애벌란쉬 포토 다이오드를 사용하여 빛을 수광하는데, 이 애벌란쉬 포토 다이오드는 고속 응답성과 증폭 기능을 겸비하고 있다.

종래 충돌 경보 장치에서 애벌란쉬 포토 다이오드에 인가되는 역바이어스 전압(reverse voltage)은 직류 전압 115V 내외로 전원 연결 단자에 핀 패드로 직접 연결되기 때문에 인가되는 전압이 고정되어 있다.

한편, 애벌란쉬 포토 다이오드는 일정한 역바이어스 전압에서 온도 변화에 따라 증폭율이 변화하기 때문에 종래 충돌 경보 장치에서 거리 측정시 온도 특성에 따라 거리 측정 오차가 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 애벌란쉬 포토 다이오드로 인가되는 역바이어스 전압을 온도 변화에 따라 가변시켜 인가하여 애벌란쉬 포토 다이오드의 증폭율을 안정화시킴으로써 수광 오차가 감소하는 온도 보상 회로를 제공하는 데 있다.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 회로의 회로도이고,

도 2는 애벌란쉬 포토 다이오드의 증폭율 M=100일 때 온도와 역바이어스 전압과의 관계를 도시한 도면이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명은,

애벌란쉬 포토 다이오드에 역바이어스 전압을 인가하는 회로에 있어서,

일정 직류 전압을 인가받아서 온도 변화에 따라 변환된 전압을 상기 애벌란쉬 포토 다이오드에 역바이어스 전압으로 인가하여 상기 애벌란쉬 포토 다이오드의 증폭율을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 회로의 회로도이다.

도 1에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 회로는, 직류 전압 160V와 접지 사이에 연결되어 있는 제1 캐패시터(C1)와; 콜렉터 단자가 직류 전압 160V에 연결되어 있는 제1 트랜지스터(Q1)와; 일측 단자가 제1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 연결되어 있는 제1 저항(R1)과; 제1 저항(R1)의 타측 단자와 접지사이에 연결되어 있는 제2 캐패시터(C2)와; 캐소드 단자가 제1 저항(R1)의 타측 단자에 연결되어 있고, 애노드 단자가 접지되어 있는 제너 다이오드(zener diode)(ZD)와; 제1 저항(R1)의 타측 단자와 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자 사이에 연결되어 있는 제2 저항(R2)과; 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터 단자에 일측 단자가 연결되어 있는 서미스터(thermistor)(TH)와; 일측 단자가 서미스터(TH)의 타측 단자에 연결되어 있는 제3 캐패시터(C3)와; 서미스터(TH)에 병렬로 연결되어 있는 제3 저항(R3)과; 제3 저항(R3)의 일측 단자에 콜렉터 단자가 연결되어 있고, 에미터 단자가 출력 전압 단자에 연결되어 있는 제2 트랜지스터(Q2)와; 제3 저항(R3)의 타측 단자와 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자 사이에 연결되어 있는 제4 저항(R4)과; 제3 캐패시터(C3)와 병렬로 연결되어 있는 제5 저항(R5)을 포함한다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 회로의 작용은 다음과 같다.

먼저, 직류 전압 160V가 정전압용 제1 캐패시터(C1)의 양단자에 인가되고, 이 전압은 140V 제너 다이오드(ZD)에 의해 140V 전압을 유지하게 된다. 이 때, 제2 캐패시터(C2)도 정전압용이다.

한편, 제1 트랜지스터(Q1)는 에미터 폴로어(emitter follower) 회로로 구성되어 제너 다이오드(ZD)에 의해 140V로 유지되는 전압이 제1 트랜지스터(Q1) 에미터 단자로 출력된다.

이 때, 저항(R1, R2)은 제1 트랜지스터(Q1)의 바이어스 저항들이다.

그리고, 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터 단자로 출력되는 140V 전압은 서미스터(TH)의 내부 저항과 제5 저항(R5)에 의해 분배되는데, 이 서미스터(TH)는 외부 온도가 상승하면 저항값이 감소하고, 온도가 하강하면 반대로 저항값이 상승하는 특성이 있어서, 외부 온도가 상승하면 서미스터(TH)의 저항값이 감소하므로 제5 저항(R5)을 통해 출력되는 전압도 상승하고, 반대로 외부 온도가 하강하면 서미스터(TH)의 저항값이 상승하여 제5 저항(R5)으로 출력되는 전압도 감소한다.

제2 트랜지스터(Q2)도 에미터 폴로어 회로로 구성되어 있기 때문에 제5 저항(R5)의 전압이 그대로 출력 단자를 통해 애벌란쉬 포토 다이오드로 전달된다.

여기에서, 저항(R3, R4)은 제2 트랜지스터(Q2)의 바이어스 저항들이다.

결국, 입력 전압인 직류 전압 160V가 제너 다이오드(ZD)에 의해 140V 전압으로 전압 강하되고, 이 전압이 외부 온도 변화에 의해 변환되어 애벌란쉬 포토 다이오드로 입력되게 된다. 즉, 외부 온도가 상승하면 서미스터(TH)의 저항값이 감소하여 출력 전압이 상승하고, 외부 온도가 하강하면 서미스터(TH)의 저항값이 증가하여 출력 전압이 감소한다.

한편, 애벌란쉬 포토 다이오드의 증폭율 M은 다음 식을 통해 구할 수가 있다.

(n = 3 ~ 6)

이 때, V는 역바이어스 전압이고, Vb는 역방향 브레이크 다운 전압이다.

통상 증폭율 M은 20 ~ 300 정도이면 적당한데 M=100일 때 S/N비가 가장 좋은 특성을 갖는다.

첨부한 도 2는 애벌란쉬 포토 다이오드의 증폭율 M=100일 때 온도와 역바이어스 전압과의 관계를 도시한 도면이다.

여기에서 기준 전압선이 증폭율 M=100을 유지하기 위해 필요한 전압이고, 측정 전압선은 이 실시예에 의해 측정되는 전압을 나타내는 것이다.

증폭율 M=100을 유지하기 위해서는 온도와 역바이어스 전압의 관계가 도 2에 도시되어 있는 기준 전압선을 유지하여야 한다.

하기 표 1은 도 1에 도시되어 있는 회로에서 브레이크다운 전압 Vb가 128V이고, 역바이어스 전압 Vr이 114V인 애벌란쉬 포토 다이오드에 인가되는 전압을 측정한 측정 전압을 나타내고, 이 측정 전압이 도 2에 도시되어 있는 측정 전압선에 해당된다.

	온도	기준 전압	측정 전압	오차
1	-20	98.00	98.92	-0.92
2	-10	101.00	100.81	0.19
3	0	104.00	103.58	0.42
4	10	108.00	107.27	0.73
5	20	112.00	111.69	0.31
6	30	116.00	116.47	-0.47
7	40	120.00	121.16	-1.16
8	50	125.00	125.38	-0.38
9	60	130.00	128.86	1.14

결국, 이 발명의 실시예에서는 증폭율 M=100을 유지하기 위해 온도 변화에 따라 도 2에 도시되어 있는 역바이어스 전압선인 기준 전압선에 해당하는 전압을 애벌란쉬 포토 다이오드로 인가시켜 주기 위한 것이다.

이와 같이, 애벌란쉬 포토 다이오드로 인가되는 역바이어스 전압이 외부 온도 변화에 따라 변환되어 인가되기 때문에 애벌란쉬 포토 다이오드는 일정한 증폭율을 유지함으로써 주변 물체와의 거리 측정이 보다 정확하게 수행된다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 애벌란쉬 포토 다이오드로 인가되는 역바이어스 전압을 온도 변화에 따라 가변시켜 인가하여 애벌란쉬 포토 다이오드의 증폭율을 안정화시킴으로써 수광 오차가 감소하는 온도 보상 회로를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 애벌란쉬 포토 다이오드에 역바이어스 전압을 인가하는 회로에 있어서,

   일정 직류 전압을 인가받아서 온도 변화에 따라 변환된 전압을 상기 애벌란쉬 포토 다이오드에 역바이어스 전압으로 인가하여 상기 애벌란쉬 포토 다이오드의 증폭율을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 온도 보상 회로.
2. 청구항 1에 있어서, 상기한 일정 직류 전압은 직류 전압 160V이고, 상기 직류 전압과 접지 사이에 연결되어 있는 제1 캐패시터와;

   콜렉터 단자가 상기 직류 전압에 연결되어 있는 제1 트랜지스터와;

   일측 단자가 상기 제1 트랜지스터의 콜렉터에 연결되어 있는 제1 저항과;

   상기 제1 저항의 타측 단자와 접지사이에 연결되어 있는 제2 캐패시터와;

   캐소드 단자가 상기 제1 저항의 타측 단자에 연결되어 있고, 애노드 단자가 접지되어 있는 제너 다이오드와;

   상기 제1 저항의 타측 단자와 상기 제1 트랜지스터의 베이스 단자 사이에 연결되어 있는 제2 저항과;

   상기 제1 트랜지스터의 에미터 단자에 일측 단자가 연결되어 있는 서미스터와;

   일측 단자가 상기 서미스터의 타측 단자에 연결되어 있는 제3 캐패시터와;

   상기 서미스터에 병렬로 연결되어 있는 제3 저항과;

   상기 제3 저항의 일측 단자에 콜렉터 단자가 연결되어 있고, 에미터 단자가 상기 애벌란쉬 포토 다이오드로 연결되는 제2 트랜지스터와;

   상기 제3 저항의 타측 단자와 상기 제2 트랜지스터의 베이스 단자 사이에 연결되어 있는 제4 저항과;

   상기 제3 캐패시터와 병렬로 연결되어 있는 제5 저항을 포함하는 온도 보상 회로.