KR19980068013U - 인덕터 - Google Patents

Abstract

사용 제한성을 탈피하고 단일칩상에 구현시키기 위한 인덕터가 개시되어 있다. 제1 OTA의 반전 단자는 제2 OTA의 비반전 단자에 접속되고, 제2 OTA의 출력측은 제1 OTA의 비반전 단자에 접속되며, 제1 OTA의 비반전 단자와 반전 단자 사이에는 콘덴서가 접속되고, 제1 OTA의 비반전 단자의 출력측은 제2 OTA의 반전 단자에 접속된다. 인덕터의 용량을 가변할 수 있다.

Description

인덕터

본 고안은 인덕터에 관한 것으로, 특히 사용 제한성을 탈피하고 단일칩상에 구현시키기 위한 인덕터에 관한 것이다.

일반적으로, 인덕터(Inductor)는 전기회로에서 저항(Resistor) 및 커패시터(Capacitor)와 함께 회로에서 중요하게 사용되는 소자 중의 하나이다.

종래의 인덕터는 일측 단자가 접지(Ground)된 코일 등 또는 회로로 구성된다. 코일 또는 회로가 있는 부분이 그 속을 흐르는 전류에 대하여 자속을 만들고 자기 에너지를 쌓는 성질을 파라미터 L로하여 양적으로 표현한 것이다. 동일 전류에 의하여 생기는 자속값은 L에 비례하여 증가한다. 그리고, 이 자속이 생성 또는 소실하는 과정에서 상기 코일 또는 회로 부분에서는 그 변화의 속도에 비례한 크기의 역기전력이 발생한다.

그러나, 이와 같은 종래의 인덕터는 일측 단자가 항상 접지되어야 함으로 응용 범위가 제한적인 문제점이 있었다. 즉, 인덕터의 일측은 접지되어 있으며 다른 일측으로 회로 등이 연결되는 구성을 탈피하지 못하여 단일칩상에 구현이 곤란하며, 사용에 제약이 따르는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, OTA(Operational Transconductance Amplifier)를 이용하여 일측 단자를 접지시키지 않는 인덕터를 구성하여 단일 집적회로내에 구현이 가능하고 기존의 접지된 인덕터의 사용 제약을 탈피할 수 있는 인덕터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 인덕터의 구성에 사용되는 OTA의 동작을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 인덕터의 구성을 보여주기 위한 회로도이다.

도 3a는 종래의 적분기의 회로도이다.

도 3b는 도 2의 인덕터를 이용하여 구성한 적분기의 일 실시예를 보여주기 위한 회로도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 제1 OTA 20 : 제2 OTA

C10 : 콘덴서

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 제1 OTA의 반전 단자는 제2 OTA의 비반전 단자에 접속되고, 제2 OTA의 출력측은 제1 OTA의 비반전 단자에 접속되며, 제1 OTA의 비반전 단자와 반전 단자 사이에는 일 전극이 접지되어 있는 콘덴서가 접속되고, 제1 OTA의 비반전 단자의 출력측은 제2 OTA의 반전 단자에 접속되어 구성된 인덕터를 제공한다.

본 고안에 의하면, 단일한 집적회로내에 구현이 가능하며 종래 인덕터의 사용 제약을 탈피할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 인덕터의 구성에 사용되는 OTA의 동작을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 인덕터의 구성을 보여주기 위한 회로도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 고안의 인덕터에 사용되는 OTA는 전압(Vi)을 입력받아 상호 컨덕턴스(Transconductance)에 의하여 전류(Io)를 출력시키는 장치이다. 전류(Io)의 출력측에는 커패시터(C)가 OTA와 병렬로 접속되고, 상기 커패시터(C)의 일 전극은 접지된다. 이상적인 OTA의 특징은 입력 임피던스(Zi)의 값은 무한대이고, 출력 임피던스(Zi)의 값도 무한대가 되며, 변환 이득(Gm)은 출력 전류(Io) ÷ 입력 전압(Vi)이 된다.

따라서, 출력 전류 Io는 Gm·Vi가 된다.

이와 같은 OTA를 이용한 인덕터는 도 2에서 보는 바와 같이 제1 OTA(10)의 반전 단자(－)로부터 출력된 전류는 제2 OTA(20)의 비반전 단자(＋)에 입력되도록 구성된다. 또한, 제2 OTA(20)로부터 출력된 전류는 제1 OTA(10)의 비반전 단자(＋)에 입력되도록 구성된다. 제1 OTA(10)의 비반전 단자(＋)와 반전 단자(－)사이에는 콘덴서(C10)가 연결되고, 콘덴서(C10)의 일 전극은 접지된다. 콘덴서(C10)의 접지된 전극측은 제1 OTA(10)의 반전 단지(-)의 입력측에 접속된다. 그리고, 제1 OTA(10)의 비반전 단자로부터 출력된 전류는 제2 OTA(20)의 반전 단자에 입력되도록 구성된다. 제2 OTA(20)의 반전 단자로는 제2 전류(I₂)가 입력되고, 제1 OTA(10)의 출력측 반전 단자로는 제1 전류(I₁)가 출력된다.

따라서, 도 2에서 보는 바와 같이 접지 상태와 비교하면 제1 OTA(10)의 출력측에서는 제1 전압(V₁)이 형성되고, 제2 OTA(20)의 입력측에는 제2 전압(V₂)이 형성된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 일 실시예에 따른 인덕터의 상세한 동작을 첨부된 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 일 실시예에 따른 인덕터에서 V₂의 전압이 0인 경우에는 V₁측에서의 저항 R1은이 된다. 여기서, 제1 OTA(10)의 출력 전류이고, 제2 OTA(20)의 출력 전류가 된다. 콘덴서(C10)의 일측에서 연장되고, 제1 OTA(10) 및 제2 OTA(20)사이의 전압이 된다. 즉, 제2 OTA(20)에서의 저항 성분은 인덕턴스 성분인 경우에는 SL로 표현되고, 콘덴서 성분인 경우에는로 표현되므로 전압이 된다. 이 식을 이용하여 제1 OTA(10)의 출력 전류를 계산하면이 된다.

따라서, V2의 전압이 0인 경우에는 V1측에서의 저항 R1은이 되고, 이를 다시 표현하면가 된다. 여기서, 이를 인덕턴스 성분으로 표현하면,가 되어이라 할 때, 인덕턴스는가 된다.

마찬가지로, V₁의 전압이 0인 경우에는 제2 OTA(20)의 입력 전류이고, 제1 OTA(10) 및 제2 OTA(20)사이의 전압이 된다. 따라서, 상기 식을 연산하면이 된다.

따라서, V₂의 전압이 0인 경우에는 V₂측에서의 저항 R2은가 되고, 이를 다시 표현하면가 된다. 여기서, 이를 인덕턴스 성분으로 표현하면,가 되어이라 할 때, 인덕턴스는가 된다.

결과적으로 인덕터의 용량은 변환 이득(Gm)과 반비례한다.

도 3a는 일반적인 적분기의 회로도이고, 도 3b는 도 2의 인덕터를 이용하여 구성한 적분기를 보여주기 위한 회로도이다.

도 3a에서 보는 바와 같이, 각각의 저항(R) 및 인덕터(L)가 연결되어 구성된 적분 회로를 고려할 때, 순수 회로만으로 구성된 적분기의 출력 전압(Vo)은이고 본 고안의 일 실시예에 따른 OTA를 이용하여 구성한 적분기의 경우에는 인덕턴스 성분(L)이로 대체된다. 따라서, 도 3b에 도시한 적분기에서의 출력 전압(Vo)는가 된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 인덕턴스는 단일 집적회로내에 구현이 가능하고 기존의 접지되어야 하는 인덕터의 제한된 응용 범위를 탈피할 수 있고, 용량 변화에 민감하게 반응할 수 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 일 실시예에 의해 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 이에 의해 제한되는 것은 아니고, 당업자의 통상적인 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims (2)

1. 제1 OTA(10)의 반전 단자(－)는 제2 OTA(20)의 비반전 단자(＋)에 접속되고, 상기 제2 OTA(10)의 출력측은 상기 제1 OTA(10)의 비반전 단자에 접속되며, 상기 제1 OTA(10)의 비반전 단자와 반전 단자 사이에는 콘덴서(C10)가 접속되고, 상기 제1 OTA(10)의 비반전 단자의 출력측은 상기 제2 OTA(20)의 반전 단자에 접속되어 구성되는 인덕터.
2. 제1항에 있어서, 적분기에 사용되는 것을 특징으로 하는 인덕터.