KR910006082B1 - 전류-전압변환회로 - Google Patents

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KR910006082B1 KR1019880012523A KR880012523A KR910006082B1 KR 910006082 B1 KR910006082 B1 KR 910006082B1 KR 1019880012523 A KR1019880012523 A KR 1019880012523A KR 880012523 A KR880012523 A KR 880012523A KR 910006082 B1 KR910006082 B1 KR 910006082B1
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Abstract

내용 없음.

Description

전류-전압변환회로
제1도는 본 발명에 따른 변환회로가 설치된 광디스크장치의 개략도.
제2도는 본 발명에 일실시예를 보여주는 회로도.
제3도 및 4도는 제2도에 도시된 연산증폭기의 특성그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 전류-전압변환회로 11 : 광디스크
12 : 모우터 13 : 턴테이블
14 : 광학적헤드 15 : 레이져
16 : 콜리메이터렌즈 17 : 빔분할기
18 : 1/4파장플레이트 19 : 대물렌즈
20 : 보이스코일 21 : 원기둥렌즈
22 : 집광렌즈 23 : 광센서
본 발명의 전류-전압변환회로에 관한 것으로, 특히 수광장치로 사용하는 포토다이오드, 즉, 광디스크장치의 광학헤드로부터 출력되는 전류를 처리하기 위한 전류-전압변환회로에 관한 것이다.
광디스크장치에 사용되는 광학적헤드는 다수개의 다이오드를 이용하여 광디스크로부터 반사된 빛을 감지하도록 되어 있으며, 이들 포토다이오드로부터 출력되는 전류는 전류-전압변환회로에 의해 전압으로 변환되어져 적절히 조합되므로서 대물렌즈의 초점을 맞추기 위한 포커싱신호와 광디스크의 트랙킹을 위한 트랙킹신호 및 정보신호를 생성하도록 되어 있는데, 상기 포커싱신호와 트랙킹신호의 밴드폭은 0-20KHz인데 반해 정보신호의 밴드폭은 0∼수메가헬즈(MHz)과 광대역 밴드폭을 갖게 된다.
종래의 전류-전압변환회로에서는 포토다이오드로 구성된 제1 및 제2전류원의 출력전류들이 각각 제1 및 제2연산증폭회로에 가해져 전압값으로 변환되도록 되어 있으며, 상기 제1 및 제2연산증폭기의 출력전압들은 제1 및 제2로우패스필터를 통해 로우패스신호 V1과 V2를 각각 인가하게 되고, 상기 로우패스신호 V1과 V2로부터 포커싱신호와 트랙킹신호가 생성되게 되며, 제1 및 제2연산증폭기의 출력전압은 합성회로에 의해 합성되어 정보신호 V3를 생성하게 된다.
그러나 종래의 전류-전압변환회로는 0∼수 MHz인 제1 및 제2전류원의 출력전류가 제1 및 제2연산증폭기에 의해 직접 전압으로 변환되므로 제1 및 제2연산증폭기는 광대역 특성을 갖는 것이라야 했으며, 출력전압을 합성하는 합성회로의 연산증폭기 역시 광대역 특성을 가져야만 했다.
더욱이, 전류원의 출력전류가 직접 전압으로 변환되기 때문에 각각의 전류원에 대해서 광대역의 특성을 갖는 연산증폭회로가 적어도 하나 이상 설치되어야만 했으며, 가격이 비싼 광대역 특성의 연산증폭기는 여러개 사용함에 따라 제조원가가 많이 드는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 변환회로에 사용되는 광대역 특성의 연산증폭기의 수를 줄이므로서 제조원가를 절감할 수 있도록 된 전류-전압변환회로를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전류-전압변환회로는 로우패스신호와 하이패스신호성분을 갖는 전류를 출력시키기 위한 전류출력회로부와, 상기 전류출력회로부로부터 출력되는 출력전류를 하이패스신호와 로우패스신호성분으로 분할하기 위한 대역분할회로부, 상기 대역분할회로부에 의해 분할된 로우패스신호성분을 미리 설정된 제1전압신호로 변환하기 위한 제1변환회로부 및, 상기 대역분할회로부에 의해 분할된 하이패스신호와 제1변환회로부의 출력신호를 미리 설정된 제2전압신호로 변환하기 위한 제2변환회로부로 구성되어 있다.
이하 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 따른 변환회로가 설치된 광디스크장치의 개략도로서, 전류-전압변환회로(10)는 광학적헤드(14)에 설치된 광센서(23)의 출력단에 연결되어 작동하도록 되어 있다.
제1도에서 광디스크(11)는 모우터(12)에 의해 회전되는 턴테이블(13)에 끼워져 설치되며, 상기 광디스크(11)에는 원주상의 요철트랙이 형성되어 광학적헤드(14)가 광디스크(11)에 기록되어 있는 신호를 판독하거나 상기 트랙상에 기록하도록 되어 있는데, 상기 광학적헤드(14)는 광디스크(11)와 인접하게 위치되어 광디스크(11)의 방사상방향으로 이동될 수 있도록 되어 있고, 광학적헤드(14)내에 레이저(15)가 내장되어 있으며, 레이져(15)의 출력측에는 콜리메이터렌즈(16)가 설치되어 있다.
콜리메이터렌즈(16)의 출력측에는 빔분할기(17)가 설치되며, 상기 빔분할기(17)와 광디스크(11) 사이에 1/4파장플레이트(18)가 설치되고, 상기 1/4파장플레이트(18)와 광디스크(11) 사이에 대물렌즈(19)가 설치되되 상기 대물렌즈(19)의 외측에는 보이스코일(20)이 동일축상에 서로 대향되게 설치되어 상기 보이스코일(20)이 작동될 때 상기 대물렌즈(19)는 광학축을 따라 움직이게 된다.
상기 연산증폭기(A3)의 비반전입력단은 접지되며, 출력단은 저항(R6)을 통해 반전입력단과 연결되고, 저항(R7)을 통해 연산증폭기(A2)의 반전입력단에 연결되어 있다.
제2도에서 전류원(PD1,PD2)의 출력전류(I1,I2)는 저항(R1,R8,R2,R9)과 콘덴서(C1,C2)로 구성된 대역분할필터회로에 의해 로우패스신호성분(I3,I4)과 하이패스신호성분(I5,I6)으로 각각 분할되는데 상기 로우패스성분(I3)과 하이패스성분(I5)은 다음과 같은 관계식으로 표시된다.
I3=(1+jwC1·R2)/{1+jwC1(R1+R2)}I1
I5=jwC1·R1/{1+jwC1(R1+R2)}I1
한편, 출력전류(I2)와 로우패스신호성분(I4) 및 하이패스신호성분(I6) 사이의 관계도 상기식과 동일하게 표시된다.
따라서, 연산증폭(A1)의 로우패스신호성분 전압(V1)은
V1=-(1+jwC1·R2)/{1+jwC1(R1+R2)}I1·R3
로 표시되고, 연산증폭기(A4)의 로우패스신호성분 전압(V4) 역시 상기식과 동일하며, 트랙킹신호 및 포커싱신호는 상기 로우패스신호성분(V1,V4)으로부터 생성된다.
한편, 빔분할기(17)를 중심으로 광디스크(11)의 반대쪽에는 원기둥렌즈(21)와 집광렌즈(22) 및 광센서(23)가 동일축상의 각각 설치되며, 상기 광센서(23)의 출력단에 전류-전압변환회로(10)가 설치된다.
상기 전류-전압변환회로(10)는 제2도에 상세히 도시되어 있는데, 광센서(23)는 전류원(PD1)(PD2)으로 작용하며, 상기 전류원(PD1,PD2)들은 각각 포토다이오드로 형성되어 일측단이 접지된 상태로 되어 있고, 상기 전류원(PD1,PD2)의 타단은 저항(P1,R8)을 통해 연산증폭기(A1,A4)의 비반전입력단은 접지되고, 출력단은 저항(R3,R10)을 통해 반전입력단에 연결되어 궤환루프를 형성하게 된다.
또한, 상기 전류원(PD1,PD2)은 직렬연결된 콘덴서(C1)(C2)와 저항(R2,R9)을 통해 연산증폭기(A2)의 반전입력단에 연결되며, 상기 연산증폭기(A2)의 비반전입력단은 접지되고, 출력단은 저항(R4)을 통해 반전입력단에 연결되게 된다.
저항(R5,R11)의 일단은 연산증폭기(A1,A4)의 출력단에 연결되며, 상기 저항(R5,R11)의 타단은 연산증폭기(A3)의 반전입력단에 연결되고, 또한 연산증폭기(A1,A4)의 출력전압(V1,V2)는 연산증폭기(A3)에 의해 합성되며, 상기 합성신호와 분할된 하이패스신호들은 연산증폭기(A2)에 의해 변환되어 전류신호를 전압신호로 변환하게 되는데, 여기서, 저항(R3,R10)과 저항(R5,R11)이 같을 때 즉, R3=R10=R5=R11일 때 연산증폭기(A3)의 출력전압(V3)은 다음과 같이 표시된다.
V3=-R6(V1+V2)/R5
=(1+jwC1·R2)/{1+jwC1(R1+R2)}·(I1+I2)·6
그러므로, 저항(R7)과 저항(R6)의 크기가 같을 때 즉 R7=R6일 때 연산증폭기(A2)의 출력전압(V2)는 다음식으로 표시된다.
V2=-R4{(I5+I6)+V3/R7}
=-R4[jwC1·R1/{1+jwC1(R1+R2)}·(I1+I2)+(1+jwC1·R2)/{1+jwC1(R1+R2)}·(I1+I2)]
=-R4(I1+I2)
결과적으로 전체적인 입력전류는 전체 대역폭에 걸쳐 연산 증폭기(A2)의 출력전압(V2)으로 변환되게 되며, 이렇게 변환된 전압신호는 정보신호로 이용된다.
연산증폭기(A2)의 출력전압(V2)는 전술한 바와 같은 수식이외에 다른 수식에 의해서도 얻어질 수 있는데 이를 설명하면 다음과 같다.
V1=-R3·I3, V4=-R10·I4
V3=-R6(V1/R5+V4/R11)
=-R6{(-R3·I3/R5)+(-R10·I4/R11)}
=R6(R3·I3/R5+R10·I4/R11)
V2=-R4(I5+I6+V3/R7)
=-R4{I5+I6+(R6/R7)·(R3·I3/R5+R10·I4/R11)}
여기서, (R6/R7)·(R6/R7)·(R10/R11)=1일때 출력전압(V2)은 다음과 같이 계산된다.
V2=-R4(I5+I6+I3+I4)=-R4(I1+I2)
따라서, (R6/R7)·(R3/R5)=1이고, (R6/R7)·(R10/R11)=1일때 연산증폭기(A2)의 출력전압(v2)는 연산증폭기(A2)의 전대역폭에 걸쳐 고르게 분배된 변환이득을 갖게 되며, 연산증폭기(A2)의 변환이득은 저항(R3)의 값에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
저항(R1,R2)과 콘덴서(C1)는 제1연산증폭기의 대역폭을 한정하는 최대 주파수보다 낮은 주파수(f)로 대역분할 주파수를 한정하기 위해 다음과 같은 관계식을 갖는다.
f=1/2π(R1+R2)C1
상기식에서 저항(R1,R2)과 콘덴서(C1)를 적정하게 선택함에 따라서, 연산증폭기(A1)로부터 균일한 전압이 출력되며, 저항(R8,R8)과 콘덴서(C2) 및 연산증폭기(A4)의 출력전압 사이의 관계 역시 상기식과 같다.
제3도는 연산증폭기(A1,A4)의 출력전압(V1,V4)주파수 곡선을 나타내고, 제4도는 연산증폭기(A2)의 출력전압(V2)을 나타내는 것으로, 본 발명에서는 광대역 변환특성을 연산증폭기(A2)만 가지고도 얻을 수 있으며, 연산증폭기(A1,A4,A3)가 제3도에서처럼 로우패스 주파수 대역에서 전류-전압변환 및 증폭을 수행하는 데만 필요하므로 저항(R1,R8,R2,R9)과 콘덴서(C1,C2)를 적당하게 선택되며, 연산증폭기(A1,A4,A3)로 비교적 낮은 가격의 연산증폭기들을 사용할 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 전류원(PD1,PD2)의 출력전류는 저항(R1,R8,R2,R9)과 콘덴서(C1,C2)로 구성된 대역분할필터에 의해 로우패스신호성분과 하이패스신호성분으로 분할되며, 상기 로우패스신호성분은 연산증폭기(A1,A4)에 의해 전류-전압으로 변환된다. 연산증폭기(A3)에 의해 결합되어진 연산증폭기(A1,A4)에 출력전압과, 대역분할 하이패스신호성분들은 광대역 특성을 갖는 연산증폭기(A2)에 의해 전류-전압으로 변압된다.
그러므로 종래처럼 전류원의 수와 같은 수의 광대역 특성을 갖는 연산증폭기가 필요치 않기 때문에, 광대역 특성을 갖는 연산증폭기의 수를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 회로의 생산단가를 감소시킬 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 두 개의 전류원이 기술되어지만 본 발명은 전류원에 제한이 없으며, 전류원의 수가 증가하는 경우에도 적용될 수 있고 전류원이 증가하면 본 발명의 효과는 더욱 증진된다.
상기와 같은 본 발명은, 두수의 전류원으로부터 출력되는 전류를 대역분할장치를 사용하여 로우패스신호성분과 하이패스신호성분으로 분할하고, 제1전류-전압변환장치를 사용하여 로우패스신호성분의 전류-전압변환을 실행하며, 제2전류-전압변환장치를 사용하요 제1전류-전압변환장치 및 분할 하이패스신호의 출력으로 전류-전압변환를 실행하므로서 광대역 특성을 갖는 고가의 연산증폭회로의 수를 감소시킬 수 있고, 양질의 전류-전압변환을 할 수 있다.

Claims (14)

  1. 로우패스신호성분과 하이패스성분을 가지는 전류원(PD1)을 전압으로 변환하는 전류-전압변환회로(10)에 있어서, 상기 전류원(PD1)으로부터 출력되는 전류를 로우패스신호성분과 하이패스신호성분으로 분할하는 대역분할부(R1,R2,C1) : 상기 대역분할부(R1,R2,C1)에 의해 분할된 로우패스신호성분을 제2규정전압(V1)을 갖는 제1출력신호를 변환되는 제1변환부(A1,A3) : 제1변환부(A1,A3)로부터의 출력신호와 상기 대역분할부(R1,R2,C1)를 통해 분할된 하이패스신호성분을, 제2규정전압(V2)을 갖는 제2출력신호를 변환하는 제2변환부(A2,R4)로 구성된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류원(PD1)은 광센서(23)로 구성된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광센서(23)는 포토다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 대역분할부는 전류원(PD1)에 직렬로 연결된 저항(R1)과, 상기 전류원(PD1)에 병렬로 연결된 콘덴서(C1) 및 저항(R2)으로 구성된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1변환부는 저항(R1)에 연결된 반전입력단과 접지된 비반전입력단을 갖는 제1연산증폭기(A1)로 구성되되 상기 제1연산증폭기(A1)의 출력단은 전압(V1)을 출력시킬 수 있도록 저항(R3)을 통해 반전입력단에 연결된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2변환부는 직렬회로에 접속된 반전입력단과 접지된 비반전입력단을 갖는 제2연산증폭기(A2)로 구성되며, 상기 연산증폭기(A2)의 출력단과은 전압(V2)을 출력시킬 수 있도록 저항(R4)을 통해 반전입력단에 연결된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  7. 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압변환회로에 있어서, 로우패스신호성분과 하이패스신호성분을 갖는 전류를 각각 출력시키는 다수의 전류원(PD1,PD2)과 ; 상기 전류원(PD1,PD2)으로부터 각각 출력되는 전류를 로우패스신호성분과 하이패스신호에 대응되는 신호성분으로 분할하기 위한 대역분할부(R1,R2,C1,R8,R9,C2) ; 상기 대역분할부에 의해 분할된 로우패스신호성분을 전압(V1,V4)신호로 전환하기 위한 제1변환부(A1,R3,A4,R10) ; 상기 제1변환부로부터 출력되는 신호와 상기 대역분할부에 의해 분할된 하이패스신호성분을 미리 설정된 전압(V2)을 갖는 제2출력신호로 변환하기 위한 제2변환부(A2,A4)로 구성된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  8. 제7항에 있어서, 대역분할부는 상기 전류원(PD1,PD2)에 각각 병렬로 연결된 제2저항(R2,R9)과 콘덴서(C1,C2)로 형성된 직렬회로와 ; 상기 전류원(PD1,PD2)에 각각 직렬로 연결된 제1저항(PD1,PD2)에 각각 직렬로 연결된 제1저항(R1,R8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1변환부 전류원(PD1,PD2)의 저항(R1,R8)에 각각 연결된 반전입력단과 접지된 비반전입력단을 갖는 제1연산증폭기(A1,A4)로 구성되되 상기 제1연산증폭기(A1,A4)의 출력단은 전압(V1,V4)중 어느 하나를 출력시킬 수 있도록 저항(R3,R10)을 통해 반전입력단에 연결된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제2변환부는 직렬회로에 연결된 반전입력단과, 접지된 비반전입력단을 갖는 제2연산증폭기(A2)로 형성되며, 상기 제2연산증폭기(A2)의 출력단은 전압(V2)을 출력시킬 수 있도록 저항(R4)을 통해 반전입력단에 연결된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제1연산증폭기(A1,A4)의 출력단은 제1연산증폭기(A1,A4)의 출력전압을 조합하기 위한 제2연산증폭기(A2)의 반전압력과 제3연산증폭기(A3)의 반전입력단에 연결된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제3연산증폭기(A3)는 접지된 비반전입력단과 반전입력단을 갖으며, 제3연산증폭기(A3)의 반전입력단과 제1(A1,A4)의 출력단 사이의 저항(R5,R11)이 각각 설치되고, 제3연산증폭기(A3)의 저항(R6)이 설치되며, 제2연산증폭기(A2)의 반전입력단과 제3연산증폭기(A3)의 출력단 사이의 저항(R7)이 설치된 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  13. 제12항에 있어서, 상기 저항(R3,R5,R6,R7)의 관계식은 (R6/R7)· (R3/R5)=1인 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
  14. 제7항에 있어서, 상기 저항(R1, R2)과 콘덴서(C1)는 제1연산증폭기(A)의 대역폭을 한정하는 최대 주파수보다 낮은 주파수(f)로 대역분할 주파수를 한정하도록 f1=1/2π(R1+R2)C1의 관계식을 갖는 것을 특징으로 하는 전류-전압변환회로.
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