KR910000373B1

KR910000373B1 - 가변 위상 보상 장치

Info

Publication number: KR910000373B1
Application number: KR1019880009728A
Authority: KR
Inventors: 마사히꼬 에또오
Original assignee: 리더 덴시 가부시기가이샤; 다이마쓰 시게루
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1988-07-30
Publication date: 1991-01-24
Also published as: US4901272A; JP2610269B2; JPS6437111A; KR890003116A

Abstract

내용 없음.

Description

가변 위상 보상 장치

제1도는 본 발명의 가변 위상 보상 장치의 기본 구성을 도시하는 블록도.

제2도는 본 발명의 가변 위상 보상 장치를 적용한 대수변환회로의 제1 실시예를 도시하는 회로도.

제3도는 제2도의 대수변환회로의 게인 및 위상 주파수 특성을 도시하는 보드선도.

제4도는 본 발명의 가변 위상 장치를 적용한 대수 변화 회로의 제2 실시예를의 회로도(제2도의 회로변경 부분만을 도시).

제5도는 본 발명의 가변 위상 보상 장치를 적용한 대수변환회로의 제3 실시예를 도시하는 회로도.

제6도는 종래의 대수변환회로의 회로도.

제7도는 제6도의 종래의 대수변환회로에 대하여 콘덴서 C1을 설치하지 않았을 때의 게인 및 위상의 주파수 특성을 도시하는 보드선도.

제8도는 제6도의 종래의 대수변환회로의 게인 및 위상의 주파수 특성을 도시하는 보드선도.

제9도는 본 발명의 제2도, 제4도 및 제5도의 실시예의 회로와 제6도의 종래 회로에 대하여 회로의 입력전압과 그 응답 속도의 관계를 도시하는 도면.

제10도는 동일하게 본 발명의 실시예의 회로와 종래회로에 대하여 소인 발진기로부터의 소인신호를 피측정물에 가해서 얻은 출력을 검파하여 대수변환회로를 통해서 오실로스코프에 표시한 경우에 관찰할 수 있는 피측정물의 주파수 특성을 도시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1a : 연산증폭기 2 : 궤환회로

3 : 페어.트랜지스터 4g-10g : 게인 곡선

4p-10p : 위상 곡선 20 : 가변 위상 보상 장치

22 : 이상 조건 검출 수단 24 : 가변 이상 수단

26 : 궤환증폭회로 30g-33g : 게인 곡선

30p-33p : 위상 곡선

본 발명은 대수변환회로와 같은 게인 주파수 특성 및 위상 주파수 특성이 게인의 변화에 따라 변화하는 궤환증폭회로의 위상 변동을 보상하는 가변 위상 보상 장치에 관한 것이다.

종래의 대수변환회로는 제6도의 도시와 같이 입력 저항기(R1)가 비반전 입력단자에 접속된 연산증폭기(1)와 이 연산증폭기(1)의 출력단자와 그 비반전 입력단자간에 부 궤한 접속된 궤환회로(2)와, 또 이 궤한회로(2)에 병렬로 접속된 고정된 위상 보상용의 고정 콘덴서(C1)를 구비하고 있다. 궤환회로(2)는 출력단자 변화의 레벨에 따라 임피던스가 변화하는 가변 임피던스로서 기능하고, 이것이 입력저항기(R1)와 합쳐져서 입력 신호의 레벨이 커지는데 따라서 연산증폭기(1)의 게인을 대수관계로 내리도록 작용한다.

도시와 같이 궤환회로(2)는 베이스 접지형의 페어 트랜지스터(3)를 구비하고, 이것은 액티브 소자로서 주파수 특성을 지니고, 또한 근소하나 전류를 증폭한다. 따라서 콘덴서(C1)가 없는 경우의 제6도의 회로는 제7도의 보드선도의 도시와 같은 게인 및 위상의 주파수 특성을 지니고 있다(실선은 게인 곡선을 표시하고, 점선은 위상 곡선을 표시한다. 4g 및 4p,5g 및 5p,6g 및 6p는 각각 입력 전압 Vin=소, 중1, 중2 시의 게인 곡선 및 위상 곡선을 표시한다). 이것에 있어서 게인 특성은 곡선 4g에서 알수 있듯이 입력 전압 Vin=소시에도 10³Hz와 10⁴Hz의 사이까지 뻗어 있으나, Vin=대로 하면(도시 생략) 발진한다. 또한 위상이 -180°회전된 점에서는 게인이 0dB 이상이고, 위상 여유가 없는 것을 알수 있다.

그러므로, 종래 제6도의 도시와 같이 콘덴서(C1)를 부가하여 위상 보상을 하고, 위상 여유를 향상시키고 있다. 제8도의 보드선도에 이 경우의 게인 특성 및 위상 특성을 도시하고 있다(7g 및 7p,8g 및 8p,9g 및 9p,10g 및 10p는 각각 Vin=소, 중1, 중2, 대일 때의 게인 곡선 및 위상 곡선을 도시하고 있다). 이들에서 알수 있듯이 위상 여유가 충분히 있으므로 발빈을 일으키지 않는다. 그러나 입력 전압의 레벨이 하강(게인이 상승한다)하는데 따라 게인 특성이 곡선 10g에서 7g를 지시하듯이 현저히 저하하고, 입력전압 Vin=소일 때는 게인 특성의 일정 대역 부분은 10²HZ 이하가 되고 만다.

따라서 상기와 같은 대수변환회로는 제9도에 점선으로 표시하는 것과 같이 입력 전압이 작아질수록 회로의 응답 속도가 늦어지고 빠른 전압변화에 추종할 수 없는 문제점이 있다. 이로인해 비교적 높은 주파수의 신호를 입력할 경우, 예를들면 소인 발진기로 부터의 소인 신호를 피측정물에 가해서 얻은 출력을 검파하고 이 대수변환회로를 통해서 오실로스코프에 표시한 피측정물의 주파수 특성(비교적 복잡하게 변화하는 특성)을 보려 할 때, 제10도의 도시와 같이 저레벨 측에서는 점선의 표시와 같은 궤적이 되고, 올바른 표시를 할수 없게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 대수변환회로와 같이 입력 신호의 레벨에 따라서 게인이 변화하고 그것에 따라 응답속도가 변화하는 궤환증폭회로에 있어서, 가변 위상 보상 장치를 제공하고, 그로인해 입력신호의 넓은 동작 범위에 걸쳐서 실질상 일정한 응답속도가 얻어지도록 하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가변 위상 보상 장치(20)는 제1도의 기본 구성도의 도시와 같이 입력 신호를 이 입력 신호의 레벨에 따라 변화하는 게인으로 증폭하여 출력 신호를 발생하도록 게인 조정되는 궤환증폭회로(26)로서, 상기 게인의 변화에 따라서 게인 및 위상의 주파수 특성이 변화하는 궤환증폭회로(26)에 있어서 상기 입력신호 레벨의 변화를 검출하여 이 레벨 변화에 응답해서 이상량을 정하는 신호를 발생하는 이상 조건 검출 수단(22)과, 또 상기 궤환증폭회로(26)의 신호 경로내에 접속되고,상기 이상량을 정하는 신호에 대응한 이상량으로 상기 신호 경로내의 신호를 이상시키고, 그것에 의하여 상기 입력 신호의 레벨 변화 범위에 대하여 실질상 일정한 게인 주파수 특성이 얻어지는 주파수 대역을 넓히기 위한 가변 이상 수단(24)으로 구성되어 있다.

이와같은 구성의 가변 위상 보상 장치에 있어서는 궤환증폭회로에의 입력신호 레벨의 연속적 변화를 검출하여 이 연속적 레벨 변화때 응답하여 궤환증폭회로의 위상 보상량을 연속적으로 변화시켜서 입력신호의 레벨변화 범위에 대하여 실질상 일정한 주파수 특성이 얻어지는 주파수 대역을 넓히도록 작용한다.

[실시예]

다음에 본 발명의 가변 위상 보상 장치를 대수변환회로에 실시한 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제2도는 바람직한 제1의 실시예의 대수변환회로의 회로도이고, 이것은 연산증폭기의 위상 보상을 실시하는 형태를 갖추고 있다.

도면과 같이 이 회로의 제6도의 종래의 회로와 다른점은 고정 콘덴서(C1)를 사용하지 않고, 그대신 연산증폭기(1)의 위상 보상 단자에 콘덴서(C2), 가변 용량 다이오드(D1) 및 콘덴서(C3)를 직렬로 접속하고, 그리고 그 가변 용량 다이오드(D1)의 양단을 각각 저항기(R2) 및 (R3)을 개재하여 연산증폭기(1)의 출력단자와 -V 전원에 접속하고 있다.

더욱 상세히 말하면 궤환회로(2)는 상기와 같이 입력 전압의 레벨을 연산증폭기(1)의 출력전압의 레벨으로 검출하여 이 레벨에 응답해서 대수 출력이 되도록 임피던스가 변화하는 가변 임피던스로서 기능한다. 이 가변 임피던스는 연산증폭기(1)의 비반전 입력의 저항기(R1)와 합쳐져서 연산증폭기(1)의 설정 게인을 변경하도록 작용한다. 따라서 이 가변 임피던스는 입력전압의 레벨이 연속적으로 변화할때, 연속적으로 변화하여 이것에 의하여 그 설정 게인을 연속적으로 변화시킨다. 이 설정 게인이 변경되면 그것에 따라 회로의 게이 특성 및 위상 특성이 변화한다.

따라서 저항기(R2) 및 (R3) 및 -V 전원과는 상기의 이상 조건 검출 수단을 구성하고, 출력 단자의 전압레벨이 하강(입력 전압 레벨이 상승하고, 가변 임피던스가 저하한다)할수록 다이오드(D1)에 대한 바이어스 전압이 변화하여 그 다이오드(D1)의 용량을 크게 한다. 이 가변 용량 다이오드와 콘덴서(C2) 및 (C3)와는 상기의 가변 이상 수단을 구성하고, 다이오드(D1)의 용량이 커질수록 연산증폭기(1)내의 신호의 이상량 즉 위상 보상량이 커지도록 작용한다.

제3도에는 이 제2도의 대수변환회로의 보드선도를 도시한다(게인의 주파수 특성을 실선으로, 위상의 주파수 특성은 점선으로 표시하고, 그리고 곡선 30g 및 30p, 31g 및 31p,32g, 및 32p 또는 33g 및 33p는 각각 입력 전압 Vin=소, 중1,중2,대의 경우의 특성을 표시하고 있다).

도면에서 알수 있듯이 게인 특성은 입력전압 Vin=소(곡선 30g)일때도 일정 부분의 대역이 10⁴Hz까지 연장된다. 따라서 개인 일정 대역은 입력전압이 어느 레벨에서도 10⁴Hz까지 있다. 또한 곡선 30p 내지 33p에 표시하는 바와같이 어느 정도의 위상 여유가 유지되고 있다. 또 가변 용량 다이오드(D1)의 용량의 변화폭은 그 최대치와 그 최소치가 발진을 일으키지 않는 정도의 위상 여유이면 된다.

따라서, 이 제2도의 대수변환회로에서는 제9도의 실선으로의 표시와 같이 회로의 응답속도는 입력전압 레벨에 대하여 실질상 일정이 된다. 이것으로 제10도에 실선으로 표시하는 것과 같이 낮은 입력 전압 레벨 부분에서도 빠른 전압 변화에 추종할 수가 있고, 따라서 피측정물의 특성을 정확히 표시할 수가 있다.

다음에 제4도에 도시한 제2도의 실시예에 대하여 설명한다. 제4도는 제2도의 대수변환회로의 변경부분만을 도시하고 있고, 이 실시예는 연산증폭기의 위상 보상 당자가 출력전압과 동일하게 변화하는 형의 연산증폭기(1a)의 경우에 사용할 수 있다. 그 변경부분은 제2도의 (C3) 및 (R2)를 삭제하고, 이 실시예는 연산증폭기의 위상 보상 단자가 출력전압과 동일하게 변화하는 형의 연산증폭기(1a)의 경우에 사용할 수 있다. 그 변경부분은 제2도의 (C3) 및 (R2)를 삭제하고, 그리고 직접 가변 용량 다이오드 (D1a)를 위상 보상 단자에 접속한 점이다. 이 제2의 실시예에 의해서도 제3도에 도시한 주파수 특성을 얻고, 제1실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음에 제5도에 도시한 제3의 실시예에 대하여 설명한다. 이 실시예는 궤환 부분에서 위상 보상을 실시하는 형의 것이다. 제6도의 종래의 회로와 다른 점은 고정 콘덴서(C1) 대신에 고정 콘덴서(C4)와 가변 용량 다이오드(D2)가 연산증폭기(1)의 출력단자와 비반전 입력과의 사이에 접속되고, 그리고 다이오드(D2)의 애노드가 저항기 (R4)를 개재하여 -V 전원에 접속되고 있는 것이다.

다이오드(D2)의 양단이 출력단자와 그 저항기(R4)를 통해서 전원에 접속하는구성이 상기의 이상조건 검출 수단을 형성하고, 그리고 콘덴서(C4)와 그 가변 용량 다이오드(D2)가 상기의 가변 이상 수단을 구성하고 있다. 제2도의 회로의 경우와 동일하게 가변 용량 다이오드(D2)는 출력 전압(또는 입력 전압)의 레벨변화에 따라 용량이 변화하므로 회로의 이상량을 연속적으로 변화시킬수 있다. 따라서 제3도와 동일한 게인 및 위상의 주파수 특성이 얻어지고, 제9도 및 제10도에 실선으로 도시하는 것과 같은 개선을 얻을 수 있다.

이상의 상세한 설명과 같이 본 발명의 가변 위상 보상 장치에 의하면 게인이 입력 신호의 레벨에 따라서 연속적으로 변화하도록 조정되는 연속 가변 증폭기 회로에 있어서, 그 회로에 연속적으로 가변 위상 보상을 실시하여 그 회로의 게인을 특성 및 위상 특성과 같은 주파수 특성을 개선할 수 있다.

Claims

입력신호를 이 입력신호의 레벨에 따라 변화하는 게인으로 증폭하여 출력신호를 발생하는 궤환증폭회로로서, 상기 게인의 변화에 따라 게인 및 위상의 주파수 특성이 변화하는 궤환증폭회로에 있어서, 그 궤환 증폭회로의 위상을 보상하는 가변 위상 보상 장치가, a) 상기 입력신호 레벨의 변화를 검출하여 이 레벨변화에 응답해서 이상량을 정하는 신호를 발생하는 이상조건 검출 수단 및, b) 상기 궤환증폭회로의 신호 경로내에 접속되고 있고, 상기 이상량을 결정하는 신호에 대응한 이상량으로 상기 신호 경로내의 신호를 이상시키고, 그것에 의하여 상기 입력신호의 레벨 변화 범위에 대하여 실질상 일정한 게인 주파수 특성이 얻어지는 주파수 대역을 넓히기 위한 가변 이상 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 위상 보상 장치.
제1항에 있어서, 상기 궤환증폭회로가 입력신호를 대수변환하여 대수출력신호를 발생하는 대수변환회로이고, 그 대수변환회로가, a) 상기 입력신호를 받기 위한 입력 단자와 상기 대수출력 신호를 발생하는 출력단자를 구비하는 증폭기 수단과, b) 상기 출력단자와 상기 입력단자와의 사이에 접속되고, 상기 출력단자의 레벨의 변화에 의존한 임피던스 특성을 가지는 궤환회로수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 위상 보상 장치.
제2항에 있어서, 상기 위상 조건 검출수단은 상기 출력 단자의 신호 레벨에 응답하여 상기 입력신호 레벨의 변화를 검출하는 일을 특징으로 하는 가변 위상 보상 장치.
제3항에 있어서, 상기 가변 이상 수단은 상기 출력 단자와 상기 입력 단자와의 사이에 상기 궤환회로 수단과 병렬로 접속된 가변 콘덴서수단으로 구성하는 것을 특징으로 하는 가변 위상 보상 장치.
제3항에 있어서, 상기 증폭 수단은 연산증폭기이고, 상기 가변 이상 수단은 상기 연산증폭기의 위상 보상용의 가변 콘덴서 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 위상 보상 장치.