KR200212650Y1

KR200212650Y1 - 저전압용 전압/전류 변환장치

Info

Publication number: KR200212650Y1
Application number: KR2019950056101U
Authority: KR
Inventors: 김상설
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1995-12-30
Filing date: 1995-12-30
Publication date: 2001-02-15
Also published as: KR970047666U

Abstract

본 고안은 저전압용 전압/전류 변환장치에 관한 것으로, 특히 차동증폭기 형태의 구조에서 나타나는 하이/로우레벨시 리미팅을 주어 비선형적인 특성을 선형적인 특성으로 전환시키도록 한 저전압용 전압/전류 변환장치에 관한 것이다.

따라서, 본 고안은 입력전압을 버퍼링하는 버퍼부와, 상기 버퍼부의 출력신호가 고전위시 리미팅 하는 리미팅부와, 상기 버퍼부의 출력전압을 기준전압과의 차동증폭에 의해 전류로 변환함과 아울러 상기 버퍼부의 출력신호가 저전위로 출력될시 리미팅 하는 전압/전류 변환 및 리미팅부와, 상기 전압/전류 변환 및 리미팅부의 출력전류에 의해 최종전류를 출력하는 전류싱크부로 구성하여 된것으로 입력전압이 하이 또는 로우레벨로 입력될때 선형성을 유지시키므로 저전압회로 전역에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

저전압용 전압/전류 변환장치

제1도는 종래 전류구동형 전압/전류 변환장치의 블록도.

제2도는 제1도에 대한 상세회로도.

제3도는 제2도에 대한 전압/전류의 파형도.

제4도는 본 고안의 저전압용 전압/전류 변환장치 블록도.

제5도는 제4도에 대한 상세회로도.

제6도는 제5도에 대한 전압/전류의 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41 : 버퍼부 42 : 리미팅부

43 : 전압/전류변환 및 리미팅부 44 : 전류싱크부

제1도는 종래 전류구동형 전압/전류 변환장치의 블록도로서 이에 도시된 바와 같이, 입력되는 전압의 불필요한 영향을 배제시키는 버퍼부(11)와, 상기 버퍼(11)를 통해 출력되는 전압을 전류로 전환시키는 전압/전류 변환부(12)와, 상기 전압/전류 변환부(12)를 통해 출력된 전류에 의해 출력전류(I_o)가 흐르게 하는 전류싱크부(13)로 구성된다.

제2도는 제1도에 대한 상세회로도로서 이에 도시된 바와 같이, 버퍼(11)의 출력전압은 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속되고, 트랜지스터(Q2)의 베이스는 상기 버퍼(11)의 바이어스 전압으로 인가되는 기준전압(V_ref)에 접속되고, 트랜지스터(Ql, Q2)의 에미터는 전류원(IS1)에 공통접속되고, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q3, Q4)의 베이스 및 그 트랜지스터(Q3)의 콜렉터에 접속되고, 트랜지스터(Q3, Q4)의 에미터는 저항(R5, R7)을 통해 전원(VCC)에 접속되고, 트랜지스터(Q2)의 콜렉터는 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q5, Q6)의 베이스와 트랜지스터(Q5)의 콜렉터에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q5, Q6)의 에미터는 저항(R6, R8)을 통해 전원(VCC)에 접속되고, 트랜지스터(Q6)의 콜렉터는 트랜지스터(Q9, Ql0)의 베이스와 트랜지스터(Q10)의 콜렉터에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q9, Q10)의 에미터는 접지의 저항(R1, R2)에 접속되고, 트랜지스터(Q4)의 콜렉터는 트랜지스터(Q9)의 콜렉터에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터는 전류원(IS2)과 함께 트랜지스터(Q7, Q8)의 베이스와 트랜지스터(Q7)의 콜렉터에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q7, Q8)의 에미터는 접지의 저항(R3, R4)에 접속되어 구성된 것으로, 이의 작용을 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

입력전압(V_i)이 버퍼(11)에서 완충 증폭되어 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되어, 트랜지스터(Q2)의 베이스에 인가되는 기준전압(V_ref)과 차동 증폭되고, 이에 따라 그 트랜지스터(Q1)는 턴온되므로, 트랜지스터(Q3, Q4)는 턴온되어 트랜지스터(Q4)의 콜렉터로 상기 트랜지스터(Ql)의 콜렉터전류가 전이된다.

또한, 입력전압(V_i)이 기준전압(V_ref)보다 낮으면 그 트랜지스터(Q2)는 턴온되므로, 트랜지스터(Q5, Q6)는 턴온되어 트랜지스터(Q6)의 콜렉터로 상기 트렌지스터(Q2)의 콜렉터전류가 전이된다.

따라서, 상기 트랜지스터(Q4, Q6)의 콜렉터로 흐르는 전류의 차를 트랜지스터(Q9, Ql0)의 전류미러로 구성하여 트랜지스터(Q7)의 콜렉터로 전류를 전이하는데, 두 전류차의 마이너스 부분을 제공하기 위한 전류원(IS2)의 부가에 의해 트랜지스터(Q7)의 콜렉터전류인 최종 출력전류(I_o)는 제3도의 파형도에서와 같이 전류원(IS2)의 가감으로 나타나며, 이에따라 트랜지스터(Ql, Q2)의 온, 오프시 제3도의 화살표 표시 부분에서와 같이 비선형이 된다.

이와같이 종래의 저전압용 전압/전류 변환장치에 있어서는 트랜지스터(Ql, Q2)가 온/오프될때 트랜지스터(Q4, Q6)의 콜렉터에 유입되는 전류의 차를 트랜지스터(Q9, Ql0)의 전류미러에 의해 트랜지스터(Q7)에 전이하고, 최종 전류출력(I_o)을 출력하게 되는데, 이때 비선형 특성이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 전류미러의 회로를 구성하여 입력전압이 고전위나 저전위로 입력될시 리미팅 시켜 선형성이 유지되도록 하는 저전압용 전압/전류 변환장치를 제공함에 있는 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 고안의 저전압용 전압/전류 변환장치 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 입력전압(V_i)의 불필요한 영향을 배제시키는 버퍼부(41)와, 상기 버퍼부(41)를 통해 출력되는 신호가 고전위시 리미팅하는 리미팅부(42)와, 상기 버퍼부(41)의 출력전압을 기준전압과의 차동증폭에 의해 전류로 변환함과 아울러 상기 버퍼부(41)의 출력신호가 저전위로 출력될시 리미팅하는 전압/전류 변환 및 리미팅부(43)와, 상기 전압/전류 변환 및 리미팅부(43)를 통해 출력되는 전류에 의해 최종전류를 출력하는 전류싱크부(44)로 구성한다.

제5도는 제4도에 대한 상세회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 전류싱크부(44)의 전류원(IS2)에 의해 트랜지스터(Q20, Q21)와 함께 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q22)의 콜렉터를 접지의 저항(R11) 및 트랜지스터(Q23)의 베이스에 접속하고, 그 트랜지스터(Q23)의 에미터를 상기 버퍼부(41)의 출력단자에 접속하여 리미팅부(42)를 구성하고, 상기 버퍼부(41)의 출력단자를 트랜지스터(Q11)의 베이스에 접속함과 아울러 기준전압(V_ref1)이 저항(R12)을 통해 트랜지스터(Q12)의 베이스에 인가되게 접속하여, 그의 에미터를 전류원(IS1)에 공통접속하고, 상기 트랜지스터(Q11)의 전류 미러로 동작되는 트랜지스터(Q13)의 베이스, 콜렉터 및 트랜지스터(Q14)의 베이스를 접속하고, 상기 트랜지스터(Q12)의 콜렉터에 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q15)의 베이스, 콜렉터 및 트랜지스터(Q16)의 베이스를 접속하여, 상기 트랜지스터(Q14)의 콜렉터를 상기 트랜지스터(Q12)의 베이스측 접속점에 접속하고, 상기 트랜지스터(Q16)의 콜렉터를 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터측 접속점 및 트랜지스터(Q19)의 베이스에 공통접속하여 전압/전류 변환 및 리미팅부(43)를 구성하고, 상기 트랜지스터(Q21)의 콜렉터를 상기 전압/전류 변환 및 리미팅부(43)의 출력측인 상기 트랜지스터(Q19)의 콜렉터와 함께 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q17)의 콜렉터, 베이스 및 트랜지스터(Q18)의 베이스에 공통접속하여 전류싱크부(44)를 구성한 것으로, 이의 작용 및 효과를 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

입력전압(V_i)이 버퍼부(41)를 통해 트랜지스터(Q11)의 베이스에 인가되어, 저항(R12)을 통해 트랜지스터(Q12)의 베이스에 인가되는 기준전압(V_ref1)과 차동 증폭되며, 이에따라 상기 입력전압(V_i)이 마이너스 전압으로 입력될때는 상기 트랜지스터(Q11)가 오프되어, 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q13, Q14)가 오프되고, 이상태로 상기 입력전압(V_i)에 0V로 될때까지 유지하게 된다.

왜냐하면, 상기 트랜지스터(Q11)와 차동증폭기로 동작되는 트랜지스터(Q12)의 콜렉터에 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q15, Q16)가 접속되고, 그 트랜지스터(Q16)의 콜렉터가 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터에 접속되어, 그 트랜지스터(Q16)의 콜렉터전류가 트랜지스터(Q11)의 콜렉터로 흐르기 때문이다.

따라서, 그 트랜지스터(Q12)의 온 시점에서 제6도와 같이 선형성이 강해진다.

한편, 입력전압(V_i)이 플러스 전압으로 입력되는 경우에는 트랜지스터(Q11)는 도통되어 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q13, Q14)는 도통되고, 트랜지스터(Q12)는 오프되어, 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q15, Q16)는 오프된다.

그런데, 이때 리미팅부(42)에 의해 상기 트랜지스터(Q11)의 베이스 전위가 소정전압 이상으로 되지않아 상기 트랜지스터(Q12)가 오프되기 전에 선형성을 강하게 만들게 된다. 즉 전류싱크부(44)의 전류원(IS2)에 의해 트랜지스터(Q20, Q21)와 함께 전류미러로 동작되는 트랜지스터(Q22)의 콜렉터전류가 접지의 저항(R11) 및 트랜지스터(Q23)의 베이스로 흐로고, 이에따라 그 트랜지스터(Q23)의 에미터에 접속된 트랜지스터(Q11)의 베이스 전위는 I_S2R₁₁+V_BE(Q11)(0.65V) 이상을 벗어나지 않는다.

따라서, 상기 I_S2R₁+V_BE(Q1)가 V_ref1보다 크고, V_ref1보다 작게 구성하면 트랜지스터(Q12)는 항상 온 상태에서 리미팅 값을 가지므로 성형성이 제6도와 같이 강하게 나타나게 된다.

여기서, 상기 트랜지스터(Q15, Q16)의 에미터 크기를 다르게 하면 로우레벨시 리미팅 부분을 변화시킬수 있고, 또한 작은 동적 레인지(Dynamic Range)를 보완하기 위해서는 트랜지스터(Q11, Q12)의 에미터 공통 접속점에 저항을 추가 시키면 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안은 입력전압이 하이 또는 로우레벨로 입력될때 선형성을 유지시키므로 저전압회로 전역에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

입력전압을 버퍼링하는 버퍼부와, 상기 버퍼부의 출력신호가 고전위시 리미팅 하는 리미팅부와, 상기 버퍼부의 출력전압을 기준전압과의 차동증폭에 의해 전류로 변환함과 아울러 상기 버퍼부의 출력신호가 저전위로 출력될시 리미팅하는 전압/전류 변환 및 리미팅부와, 상기 전압/전류 변환 및 리미팅부의 출력전류에 의해 최종전류를 출력하는 전류싱크부로 구성하여 된것을 특징으로 저전압용 전압/전류 변환장치.
제1항에 있어서, 전류싱크부는 전류원(lS2)에 의해 전류미러로 동작되는 트렌지스터(Q20, Q21)와, 상기 트랜지스터(Q21)의 출력전류 및 전압/전류 변환 및 리미팅부의 출력전류를 공통입력 받아 전류미러로 동작하여 최종 출력전류를 출력하는 트랜지스터(Q17, Q18)로 구성하여 된것을 특징으로 저전압용 전압/전류 변환장치.
제2항에 있어서, 리미팅부는 전류싱크부의 트랜지스터(Q20, Q21)와 함께 전류 미러로 동작되는 트랜지스터(Q22), 그 트랜지스터(Q22)의 콜렉터전류를 접지저항(R11)을 통해 베이스에 인가받아 버퍼부의 출력신호를 리미팅하는 트랜지스터(Q23)로 구성하여 된것을 특징으로 저전압용 전압/전류 변환장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 전압/전류 변환 및 리미팅부는 버퍼부의 출력전압과 저항(R12)을 통한 기준전압과 저항(R12)을 통한 기준전압 을 차동 증폭하는 트랜지스터(Q11, Q12)와, 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터측에 접속되어 전류미러로 동작됨과 아울러 콜렉터 전류를 상기 트랜지스터(Q12)의 베이스측에 흘려주는 트랜지스터(Q13, Q14)와. 상기 트랜지스터(Q12)의 콜렉터측에 접속되어 전류미러로 동작됨과 아울러 콜렉터 전류를 상기 트랜지스터(Ql1)의 콜렉터측으로 흘려주는 트랜지스터(Q15, Q16)와, 상기 트랜지스터(Q16)의 콜렉터측에 공통접속되어 전류를 출력하는 트랜지스터(Q19)로 구성하여 된것을 특징으로 저전압용 전압/전류 변환장치.