KR19990007013A - 아날로그 디지털 변환기 - Google Patents

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KR19990007013A
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KR1019980022469A
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필리쁘 강디
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요트. 게. 아. 롤페즈
코닌필립스 일렉트로닉스 엔. 브이.
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Abstract

본 회로는, 저전압원(ground) 및 고전압원(VCC) 사이에 배열되며, 하단자(Vbot) 및 상단자(Vtop) 사이에 접속되어 직렬 기준 전압을 공급하는 사다리형 저항기(RL)를 갖는 아날로그 디지털 변환기를 포함하고 있다.
본 발명에 의하면, 본 발명의 회로는, 한쪽에는 공급 전압원에 접속되고 다른 한쪽에는 기준 전류원(Ip0)에 접속된 저항기(Rmid)로 형성된 바이어스 발생기 장치와, 사다리형 저항기의 하측의 접속점(Vbot) 및 접지 간에 삽입된 가변 임피던스 소자(T5)를 제어하는 자동 제어 수단(A2)을 포함하며, 이 자동 제어 수단은 사다리형 저항기의 단자에서의 전압(FS)을 제어하는데 적합하다.
응용 분야 : 의료용 영상, 오실로스코프, 디지털 통신, 특히 텔레비전

Description

아날로그 디지털 변환기
본 발명은, 저전압원 및 고전압원 사이에 배열되며, 가변 전압 소자를 통해 상기 저전압원에 접속되는 하단자로 명명한 단자, 및 상단자로 명명한 단자 사이에 접속되어 직렬 기준 전압을 생성하는 사다리형 저항기를 갖는 아날로그 디지털 변환기와, 기준 전류원을 포함하는 집적 회로에 관한 것이다.
이러한 회로는, 예를 들어 오실로스코프 영역의 의료용 영상 및 디지털 통신, 특히 텔레비전에서 아날로그 전압을 양자화하고자 하는 경우에 이용된다.
상술한 바와 같은 아날로그 디지털 변환기는 JP-A-58-25717의 특허 요약서에 공지되어 있다. 이 문헌에 기술되어 있는 아날로그 디지털 변환기에 있어서, 하단자는 가변 오프셋 전압을 도입하는 소자를 통해 저전압원에 접속되어 상기 오프셋 전압 변동의 영향을 제공하고, 상기 하단자에 접속된 고정 전압원에 의해 고전압이 생성된다.
본 발명의 목적은 고전압 또는 전류원이 변하는 경우 변환 동작이 악화되는 것을 방지하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 회로는, 고전압원 및 상단자 간에 삽입된 바이어스 발생기 조립체, 및 가변 전압 소자를 제어하여 사다리형 저항기의 단자 상의 전압을 제어하는 자동 제어 수단을 포함하고 있다.
이점이 되게, 상기 자동 제어 수단은, 사다리형 저항기 단자 상의 전압과 저항기의 한 단자 상의 전압을 비교하는 비교기를 포함하며, 상기 저항기의 다른 단자는 상단자에 접속되고 상기 저항기를 통해 기준 전류원의 전류가 흐른다.
아날로그 디지털 변환의 이득은 이런 방식으로 일정하게 유지된다.
가급적이면, 상기 사다리형 저항기의 단자 상의 전압을 나타내는 상기 전압은 사다리형 저항기의 중간 지점으로부터 탭(tap)된다.
이점이 되게, 바이어스 발생기 조립체는 한 측에 있어서 고전압원과 접속되고 다른 측에 있어서는 기준 전류원과 접속된다.
따라서, 변환기의 전체 스케일에 대응하는 전압은 입력 증폭 회로에서 얻어진 것으로부터 카피(copy)되며, 저항기 및 전압원은 동일한 유형이다.
이점이 되게, 바이어스 발생기 조립체는 저항기에 직렬 접속된 다이오드를 포함한다.
따라서, 변환기의 전체 스케일에 대응하는 전압은 입력 증폭 회로의 전압과 같이 온도에 따라 변화한다.
특정 실시예에서, 바이어스 발생기 조립체는 출력 증폭기를 더 구비한다.
이점이 되게, 상기 출력 증폭기는 전계 효과 트랜지스터에 이어 연산 증폭기를 포함하며, 그 전체는 단일 이득으로 배열된다.
따라서, 변환기의 전체 스케일에 대응하는 전위는 상기 고전압에 매우 근접하게 된다.
본 발명의 상기 특징 및 다른 특징들이 제한없는 예를 형성하는 실시예의 하기 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 아날로그 디지털 변환기에 수반되는 입력단을 포함하는 회로를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1∼4, T1∼T5 : 트랜지스터 I1, I2, I3 : 기준 전류원
ADC : 아날로그 디지털 변환기 A1 : 연산 증폭기
A2 : 비교기
도 1에 도시한 회로는 고전압원으로 명명된 공급 전압원(VCC) 및 본 도면에서는 접지인 저전압원(GRAND) 사이에 제공된다. 입력 전압(Vin)이 종동자(follower)로서 NPN형의 두개의 대칭 트랜지스터(1, 2)를 갖는 차입력단(differential input stage)에 인가된다. 상기 트랜지스터들의 에미터는 각각의 트랜지스터(3, 4)의 주전류 경로를 통해 기준 전류원에 각각 접속된다. 역으로, 트랜지스터(3)의 베이스는 트랜지스터(4)의 컬렉터에 접속된다. 상기 단은 컬렉터 부하(RC)와 함께 각기 배열된 두 개의 NPN형 트랜지스터(T1, T2)로 형성된 또다른 차동 조립체를 제공하며, 상기 트랜지스터(T1, T2)의 에미터는 저항기(R1)를 통해 서로 접속되어 있고 기준 전류원(I1, I2)에 의해 각각 공급받는다. 트랜지스터(1∼4, T1, T2)로 이루어진 조립체는 그 자체로 공지되어 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 불필요하다.
이들 단은 종동자로서 배열된 NPN형 트랜지스터(T3)에 의해 수반되어지고 기준 전류원(I3)에 의해 충전된다. 이 단(T3)으로부터 인입되는 신호는 N비트로 디지털화된 신호를 생성하는 아날로그 디지털 변환기(ADC)의 입력(INAD)에 인가된다.
통상적으로 아날로그 디지털 변환기(ADC)는 직렬의 각종 기준 전압을 생성하는 사다리형 저항기를 포함하며, 각각의 기준 전압은 두 개의 직렬 사다리형 저항기의 노드로부터 탭되고 비교기에 의해 입력 신호와 비교된다. 상기 도 1을 단순화하기 위하여 비교기는 공지되어 있는 것이기 때문에 도시하지 않았다.
본 도면에서 사다리형 저항기는 변환기(ADC)의 아래쪽에 도시되어 있는 두 개의 반부(RL/2)로 구성된다. 사다리형 저항기는 상단자로 명명된 단자(Vtop) 및 하단자로 명명된 단자(Vbot) 간에 접속되며, 하단자는 가변 전압을 도입하는 소자 를 통해 접지에 접속된다. 상기 소자는 본 도면에 있어서 공통 에미터 트랜지스터로서 배열된 NPN 트랜지스터(T5)이며, 이 트랜지스터의 컬렉터는 단자(Vbot)에 접속되고 에미터는 접지에 접속된다.
상기 조립체는 공급 전압원(VCC) 및 상단자(Vtop) 사이에 삽입된 바이어스 발생기 조립체를 포함한다. 전압을 생성하는 바이어스 발생기 조립체는,
- 기준 전류원(Ip0)으로부터의 전류가 통과하는 제 1 저항기(Rmid),
- 상기 저항기(Rmid)에 직렬로 접속되며 다이오드로서 배열된 NPN 트랜지스터(T4)로 형성된 다이오드,
- 연산 증폭기(A1)를 포함하며,
상기 연산 증폭기의 + 입력은 트랜지스터(T4)의 에미터에 접속되고 그 출력은 P 채널 전계 효과 트랜지스터(PM)의 게이트에 접속되며 상기 트랜지스터(PM)의 드레인은 공급 전압과 접속되고 소스는 상단자(Vtop)에 접속되며, 상기 연산 증폭기 전체는 트랜지스터(PM)의 소스로부터 증폭기(A1)의 - 입력으로 루프로 묶여지기 때문에 단일 이득으로서 배열된다.
가변 전압을 도입하는 소자(T5)는, - 입력에 인가된 사다리형 저항기의 단자 상의 전압을 나타내는 전압과 소스(IFS)에 의해 생성되는 기준 전류가 흐르는 제 2 저항기(RFS)의 단자 상의 전압을 비교하는 비교기(A2)의 출력에 의해 제어된다. 저항기(RFS)는 한쪽에는 상단자(Vtop)에 접속되고 다른 한쪽에는 증폭기(A2)의 + 입력에 접속된다. 사다리형 저항기의 단자 상의 전압은 본 도면에서는 두 개의 반부(RL/2) 사이의 사다리형 저항기의 노드의 탭으로부터 얻은 전압(Vmid)으로 표시되어 있다. 또다른 위치 또한 탭으로 이용될 수 있음은 자명하다.
변환기의 오프셋 및 이득을 각각 조절하는 전류원(Ip0, IFS)은 프로그램될 수도 있다. 그러나, 트랜지스터(T3, T4)의 베이스 에미터 전압의 온도 보상을 확실히 하도록 전류원(Ip0, I3)은 가능한한 비슷해야 이점이 된다.
사다리형 저항기의 중간에서의 탭으로, 사다리형 저항기의 단자 상의 전압(FS)는 다음과 같다. 증폭기(A2)는 완전(무한 입력 및 제로 입력 임피던스)하다 가정한다.
FS = 2×RFS×IFS.
전압(INAD)의 값은 기준 전류원(I1, I2, I3)의 값에 의존한다. 상기 전류원의 드리프트(drift)의 경우에, Ip0 및 IFS를 포함하여 모든 전류원은 동일한 형태로 드리프트된다는 것이 제 1 가정으로서 인정되고 전압(FS, INAD)의 진폭은 계속해서 정합된다.
또한, INAD의 DC 성분은 트랜지스터(T3)에서의 베이스 에미터 전압 강하에 부가된 전압(I2×RC)에 의해 결정되고 트랜지스터(T4)에서의 베이스 에미터 전압 강하에 부가된 전압(Ip0×Rmid)에 의해 보상된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의해 고전압 또는 전류원이 변하는 경우에 변환 동작의 악화를 방지하는 등의 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 저전압원 및 고전압원 사이에 배열되며,
    가변 전압 소자를 통해 상기 저전압원에 접속되는 하단자로 명명한 단자, 및 상단자로 명명한 단자 사이에 접속되어 직렬 기준 전압을 생성하는 사다리형 저항기를 갖는 아날로그 디지털 변환기와, 기준 전류원을 포함하는 집적 회로에 있어서,
    상기 고전압원 및 상기 상단자 사이에 삽입된 바이어스 발생기 조립체와,
    상기 가변 전압 소자를 제어하여 상기 사다리형 저항기의 단자 상의 전압을 제어하는 자동 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자동 제어 수단은, 상기 사다리형 저항기 단자 상의 전압을 나타내는 전압과 소정 저항기의 한 단자 상의 전압을 비교하는 비교기를 포함하며, 상기 소정 저항기의 다른 단자에는 상기 상단자가 접속되고 상기 저항기를 통해 기준 전류원의 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 사다리형 저항기의 단자 상의 전압을 나타내는 상기 전압은 상기 사다리형 저항기의 중간 지점으로부터 탭되는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 바이어스 발생기 조립체는 한쪽에는 상기 고전압원과 접속되고 다른 한쪽에는 기준 전류원에 접속된 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 바이어스 발생기 조립체는 상기 저항기에 직렬로 접속된 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 바이어스 발생기 조립체는 출력 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 출력 증폭기는 전계 효과 트랜지스터에 의해 수반되는 연산 증폭기를 포함하며, 그 전체는 단일 이득으로 배열되는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
KR1019980022469A 1997-06-17 1998-06-16 아날로그 디지털 변환기 KR19990007013A (ko)

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