KR950003135B1 - 증폭기 및 이를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

증폭기 및 이를 이용한 디스플레이 장치

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 회로도.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 전류 증폭회로의 구체적인 회로도.

제 3 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고정밀 디스플레이 장치의 시스템도.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 비디오 증폭기(300)(300', 300")의 블럭도.

제 5 도는 제 4 도에 도시된 비디오 증폭기(300)의 구체적인 회로도.

제 6 도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고정밀 디스플레이 장치의 시스템도.

제 7 도는 제 2 도에 도시된 집적회로화된 전류미러회로(1001)(또는 제 5 도에 있어서의 전류미러회로 A₁)의 디바이스의 단면도.

제 8 도는 출력 색신호의 파형도.

제 9 도는 프리앰프(24A)와 이 프리앰프(24A)의 이득조정용 회로(24B)의 다른 회로구성예를 도시한 도면.

본 발명은 증폭기와 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 차단주파수가 높고(즉, 광대역의 신호를 처리할 수 있고) 또한 높은 증폭율을 갖는 증폭기와 이것을 응용한 고정밀 디스플레이 장치에 이용해서 적합한 것이다.

차단 주파수가 높고 또한 높은 출력을 얻을 수 있는 증폭기를 얻는 것은 매우 어렵다. 집적회로(IC)화된 증폭기를 고려하면, 차단주파수가 높다는 것은 증폭기를 구성하는 각각의 트랜지스터의 F_T(이득대역폭의 곱)이 높다는 것이며, 이를 위해서는 반도체 기판내에 형성되는 각 트랜지스터의 크기를 미세화하지 않으면 안되다. 당연히 미세한 소자는 내압이 낮으므로, IC의 동작전원전압(Vcc)을 높게 하더라도 전력 증폭기와 같이 큰 출력을 얻을 수는 없다.

반대로, 높은 출력을 얻으려면 각 트랜지스터의 크기를 크게 하지 않으면 안되고, 이렇게 하면 반대로 각 트랜지스터의 기생용량이 크게 되어 주파수 특성이 악화해 버린다.

이와 같이, 증폭기의 차단주파수를 높이는 것과 증폭율을 향상시키는 것은 원래 서로가 상반되어 양자의 특성을 맞추는데에도 한계가 있었다.

본 발명자는 고정밀 디스플레이 장치의 개발에 있어서, 동작 주파수 대역이 200MHz로 매우 넓고 또한 그 출력 다이나믹 영역이 예를들면 0V~200V라는 매우 큰 증폭기가 필요하게 된다는 것을 인식하였다. 종래 기술에서는 상술한 이유에 의해, 광대역이고 고출력을 발생하는 IC화된 매우 소형의 증폭기를 얻는 것은 불가능하였다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하며, 차단 주파수가 높고 또한 높은 증폭율을 갖는 증폭기와 이를 사용한 고정밀 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 대표적인 개요를 간단하게 설명하면, 다음과 같다.

본 발명의 증폭기는 입력전압신호에 대응한 출력전류를 얻기 위한 전압-전류 변환수단, 그 전압-전류 변환수단의 출력전류를 증폭하는 전류증폭수단, 이 전류증폭수단의 출력전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환수단을 갖는다.

전류증폭수단은 미세화 프로세스 기술을 이용해서 반도체 집적회로화 되어 주파수 특성이 매우 양호하게 되고 또한 그 전원전압 V_CC15V정도이다.

이 낮은 전원전압에도 불구하고 큰 전류증폭을 실행하도록, 전류증폭수단에 대해서 다음과 같은 연구가 이루어지고 있다.

즉, 상술한 전압-전류 변환수단으로부터 송출되는 전류 I_IN을 n배화(n≥1, n은 정수)하는 전류증폭기를 여러개 마련하고, 또한 이 여러개의 전류증폭기의 출력전류를 합성하여 결과적으로 큰 전류를 얻도록 되어 있다.

보다 구체적으로는 1개의 전류증폭기는 전류미러의 비(즉, 기준트랜지스터에서 흐르는 전류 I_IN과 출력전류의 비)가 1 : n인 전류미러회로로 이루어지고, 이 전류미러회로를 m개 병렬로 접속하는 것에 의해 그 공통으로 접속된 출력단자로부터 결과적으로 m·n·I_IN이 큰 출력전류를 얻는다.

전류미러회로의 전류미러의 비n은 전류미러의 쌍 정밀도를 충분히 확보하고 또한 전류미러의 고주파 특성을 저하시키지 않는 적절한 값, 예를들면 n=32로 설정되어 있다.

다음에, 그 전류증폭수단으로부터 얻어지는 출력전류를 전류-전압 변환수단(임피던스 수단)을 이용하여 전압으로 변환한다. 이 전류-전압 변환수단은 상술의 IC화된 전류증폭수단과는 별도로 마련되고, 그 전원 전압 V_CC2는 예를들면 200V로 크게 설정되어 있다.

이상의 구성에 의해 다음과 같은 효과가 얻어진다.

(1) 실질적으로 입력신호를 증폭하는 부분은 미세화 프로세스 기술을 이용해서 IC화되어 있어 증폭회로를 구성하는 소자의 크기가 매우 작고 또 각 소자에 기생하는 기생용량을 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 고속동작이 가능하고 고주파 특성이 양호하다.

(2) 전류증폭수단은 미소한 진폭의 입력신호를 큰 전압으로 직접 전압증폭하는 것이 아니라, 먼저 (i) 입력신호(전압)를 전류로 변환하고 입력신호에 대응한 전류 I_IN을 얻고, 다음에 (ii) 전류 I_IN을 n배하여 nI_IN전류를 얻고, 다음에 (iii) 여러개(m개)의 nI_IN전류를 전류합성하여 최종적으로 m·n·I_IN의 출력전류를 얻는다.

미세한 트랜지스터의 증폭율이 작더라도, 그 트랜지스터를 여러개 준비하여 각 출력전류를 합쳐서 알맞은 정도의 전류를 얻고 그 전류를 또 합쳐서 큰 전류를 얻을 수가 있으므로, 어떠한 높은 내압소자를 이용하지 않고도 매우 큰 촐력전류를 얻을 수가 있다. IC내에 최종적으로 얻어지는 큰 전류를 흐르게 하는 폭이 넓은 알루미늄의 배선을 준비하면, 상술한 구성은 그다지 어렵지 않게 달성할 수가 있다.

(3) IC화된 전류증폭수단은 별도로 마련된 전류-전압 변환수단을 사용해서 상술한 출력전류를 전압으로 변환하는 것에 의해, 결과적으로 큰 전압증폭을 달성할 수가 있다.

또, 이 광대역이고 고출력인 증폭기를 색신호 증폭기로 사용해서 컬러 디스플레이 장치를 구성하면, 그 양호한 주파수 특성에 의해 전자빔을 초고속으로 주사할 수 있어 매우 미세한 화상을 재현할 수 있고, 또 출력 다이나믹 영역이 큰 것에 의해 각 색신호(R, G, B)의 전자빔 출력을 매우 넓은 범위로 조정할 수 있으므로, 미묘한 색채의 차이나 미묘한 휘도의 차이를 수상관에 재현할 수 있어 매우 높은 성능의 초정밀 디스플레이 장치를 제공할 수가 있다.

본 발명의 상기 및 그밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면으로부터 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성에 대해서 실시예와 함께 설명한다.

또, 실시예를 설명하기 위한 모든 도면에 있어서 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그 반복적인 설명은 생략한다.

[실시예 1]

제 1 도 및 제 2 도를 사용해서 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다.

(a) 전체구성

제 1 도에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 증폭기는 전압-전류 변환방식의 전류증폭기(1)과 이 전류증폭기의 출력전류를 전압으로 변환해서 전압출력 V_OUT를 얻기 위한 임피던스 소자 R₂₀₀을 갖는다. 또, 출력단자 B의 직류전압레벨(바이어스)을 소정의 전위 V_ref로 유지하기 위해서 오퍼레이션 증폭기(2)를 이용한 부귀환 회로가 마련되어 있다.

제 1 도의 저항 R₂₁₀은 큰 저항값(예를들면 20kΩ)을 가지므로, B점에서, 본 임피던스는 크고 B점의 전위는 대략 라인 13의 전위(즉 V_ref)와 동일하다.

이 부귀환 루프는 클럭ψ 의해서 제어되는 스위치 S_W가 닫혔을 때에 구성되고, 스위치 S_W가 열려 있을 때에는 유지 캐패시터 C₂에 의해서 직류 바이어스가 유지된다. 또, 저항(R₂₃₀)은 그 저항값이 20kΩ으로 크게 설정되어 있다.

전류증폭기(1)은 집적회로화 되어 있고, 그 전원전압 V_CC1은 제 1 도에 도시한 바와 같이 예를들면 5V로 설정되어 있고, 전압-전류 변환용 저항 R₂₀₀에 접속되는 전원전압 V_CC2는 예를들면 200V로 설정되어 있다.

(b) 특징점

전류증폭기(1)은 다음에 기술하는 바와 같이, 초미세화 프로세스 기술을 이용해서 집적회로화 되며 또한 주파수 특성이 나쁜 PNP트랜지스터는 1개도 사용하지 않고 능동소자로서 NPN트랜지스터만을 사용하고 있다.

따라서, 전류증폭기(1)은 고속동작이 가능하고 주파수 특성이 양호하며, 200MHz 이상의 대역을 갖는다.

한편, 그 낮은 전원전압 V_CC1임에도 불구하고 큰 출력을 얻기 위해서, 먼저 입력신호를 전류 I_IN으로 변환하고, 그 전류 I_IN을 기준으로 해서 n배화한 전류 nI_IN을 마련하고 또한 이 nI_IN의 전류를 m개 합성하여 결과적으로 n·m·I_IN의 큰 전류를 얻는 방식을 채용하고 있다. 즉, 전류를 서서히 증폭하고 이 증폭된 전류를 합하는 것에 의해서, 어떠한 높은 내압소자(크기가 큰 소자 등)를 사용하지 않고도 높은 출력전류를 얻을 수가 있다.

본 실시예에서는 n=32, m=8로 설정되어, 결과적으로 I_In의 256배의 큰 출력전류를 얻을 수가 있다. 또 후술하겠지만 이 출력전류는 입력신호 V_IN에 정확하게 대응해서 얻어진다. 또 마지막으로, 이 큰 출력전류를 저항 R₂₀₀을 이용해서 전압변환하는 것에 의해서 결과적으로 증폭된 높은 출력전압을 얻을 수 있고, 이 증폭기는 매우 높은 전압증폭율을 가지며 출력 다이나믹 영역이 넓다.

제 1 도에서 명확한 바와 같이, 전류증폭기(전류증폭수단)(1)의 전원전압 V_CC1은 5V로 설정되고, 제 3 도에 도시된 전류-전압 변환수단(전류-전압 변환회로)(400)의 전원전압 V_CC2는 200V로 설정된다. 즉, 전류증폭기(1)의 전원전압 V_CC1과 전류-전압 변환수단(400)의 전원전압 V_CC2이 관계는 V_CC1＜V_CC2은로 된다.

전류증폭기(1)의 전원전압 V_CC1이 5V로 설정되는 이유는 200MHz에서 동작하는 전류증폭기(1)에 있어서, 전류증폭기(1)을 구성하는 회로소자의 소자크기를 매우 작게 하고 또 각 회로소자에 기생하는 기생용량을 최소한으로 하기 위함이다. 즉, 전류증폭기(1)을 소자크기가 큰 고내압 소자를 이용하지 않고 소자크기가 작은 저내압 소자를 이용해서 형성하기 위함이다.

그 결과, 전류증폭기(1)을 구성하는 회로소자는 고속동작이 가능하고 또한 고주파 특성이 양호하게 된다. 이것에 의해서, 후술하는 바와 같이 전류증폭기(1)은 집적회로(IC)화에도 적합한 구성으로 된다.

한편, 전류-전압 변환수단(400)은 전원전압 V_CC2가 200V로 설정되는 이유는 다음과 같다.

전류-전압 변환수단(400)은 전류증폭기(1)에서 출력되는 큰 전류를 전압으로 변환해서 출력하는 기능을 갖는다. 전류-전압 변환수단(400)에서 출력되는 출력전압은 다음에 설명하는 제 3 도에 도시된 바와 같이, 컬러 디스플레이 장치내의 음극관(캐소드 레이 튜브 : CRT)(500)의 캐소드 K₁, K₂, K₃으로의 인가전압으로서 이용된다. 캐소드 K₁, K₂, K₃으로의 인가전압은 3원색으로 되는 적색, 녹색 및 청색의 각 전자총의 제어전압으로 되게 된다. 따라서, 캐소드 K₁, K₂, K₃으로의 인가전압의 변화범위가 클수록, 즉 인가전압의 다이나믹 영역이 클수록 대응하는 전자총에서 출력되는 전자빔이 양을 매우 넓은 범위로 조정할 수 있게 된다. 이것은 음극관(500)에 의해서 미묘한 색채의 차이나 미묘한 휘도의 차이를 재현할 수 있다는 것을 의미한다.

이상의 이유에 의해, 전류-전압 변환수단(400)의 전원전압 V_CC2는 전류증폭기(1)의 전원전압 V_CC1(5V)보다 큰, 예를들면 200V와 같은 고전압으로 된다.

(c) 전류증폭기의 구체적 구성

제 2 도는 전류증폭기(1)의 구체적인 회로구성을 도시한 것이다.

제 2 도에 있어서 점선으로 둘러싸인 부분(1000)은 입력신호 V_IN에 대응한 전류 I_IN을 얻기 위한 전압-전류 변환회로이며, 마찬가지로 점선으로 둘러싸인 (1001)~(100m)은 전류 I_IN을 n배하는 전류증폭기로서의 전류미러회로이다.

이 m개(예를들면 m=8)의 전류미러회로의 출력단자를 C점에서 와이어드 접속하고, 여기에서 전류합성을 실행하는 것에 의해 출력선 l₂에서 큰 출력전류 I_OUT(I_OUT=m·n·I_IN)가 얻어진다.

회로동작을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

즉, 입력신호 V_IN은 라인 l₁을 따라 커플링 커패시터 C₁을 거쳐서 트랜지스터 Q₂₀₀의 베이스로 입력되고, 그 에미터에서 입력전압에 대응하는 전류 I_S를 얻는다. 이 전류 I_S를 기준으로 해서 전류미러를 사용하여 여러개의 전류 I_X를 마련하고, 전류 I_X에서 이 전류 I_S를 감산하는 것에 의해 입력신호 V_IN에 대응해서 변화하는 전류 I_N(I_N=I_X-I_S)가 얻어져서 전류미러회로의 각각으로 입력된다.

이 전류 I_IN을 또 전류미러회로 (1001)~(100m)을 이용해서 n배(32배)하고 또한 각자의 전류미러회로(1001)~(100m)의 출력을 합성해서, 결과적으로 I_OUT(I_OUT=m·n·I_IN)을 얻는다.

또, 입력 V_IN에 정확하게 대응한 출력을 얻고 또한 주파수 특성을 양호하게 하기 위해서, 다음의 연구가 이루어지고 있다.

즉, 제 2 도에서 명확한 바와 같이 여러개의 전류미러회로(1001)~(110m)이 마련하고, 또 각각의 전류미러회로에는 1개의 기준 트랜지스터에 대해서 출력 트랜지스터가 여러개(본 예에서는 3개) 마련되어 있다.

큰 전류만을 얻기 위한 목적이라면 1개의 전류미러회로를 준비하고, 그 전류미러회로에서 1개의 기준 트랜지스터에 대해서 출력 트랜지스터를 여러개 마련하여 그 각각의 출력 트랜지스터의 출력을 합성하도록 해도 좋다.

그러나, 이 구성에서는 전류미러회로의 출력 트랜지스터에 있어서의 베이스와 컬랙터 사이에 기생하는 기생용량이 커져서 고주파 특성이 현저하게 악화되어 버린다.

이것은 IC화된 디바이스 구조를 생각하면 명확하게 된다.

제 7 도는 제 2 도에 도시한 전류미러회로(100)((1002)~(100m)도 동일하다)의 IC 디바이스의 단면도이다. 먼저, 전류미러회로(1001)의 구조에 대해서 간단하게 설명한다.

P^-형 기판(3)상에 N-형 에피택셜층(5)가 마련되고, 그 기판(3)과 에피택셜층(5) 사이에는 N⁺형 매립층(4)가 부분적으로 형성되어 있다.

N^-형 에피택셜층에는 부분적으로 홈부(17)이 형성되고, 이 홈의 바닥부분과 P^-형 기판(3)을 접속하는 P⁺분비층(6)에 의해서 N^-형 에피택셜층은 여러개의 섬영역으로 분할되어 있다. 이 섬영역에도 포토 리도그래피 기술을 이용해서 NPN 트랜지스터 Q₂₆₀, Q₂₇₀이 각각 형성되어 있다. N^-형 에피택셜층의 두께는 예를들면 1.7㎛, 트랜지스터의 베이스(7), (8)의 깊이는 예를들면 0.7㎛, 에미터(9), (10)의 깊이는 예를들면 0.4㎛로 되어 있어 매우 미세한 IC이다. 또, 에피택셜층(5)내에 부분적으로 마련된 홈부(17)에 의해서 분리층(6)의 가로방향으로의 확산을 최소한으로 억제할 수 있고, 또 트랜지스터의 컬렉터 직렬저항을 매우 작게 할 수가 있다. 이상의 설명에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 전류증폭기는 초미세화 프로세스 기술을 이용해서 형성되어 있어 고속동작이 가능하며 또한 고주파 특성이 매우 양호하다.

여기에서, 상술한 전류미러회로의 출력 트랜지스터의 베이스와 컬렉터 사이에 기생하는 부유용량 C_f에 대해서 생각한다. 제 7 도에서 알 수 있는 바와 같이, 전류미러회로의 각각의 출력 트랜지스터의 수가 증가하면 증가할수록 베이스와 컬렉터 사이의 부유용량 C_f및 컬렉터와 기판 사이의 기생용량 C_p가 증대하여 버린다. 따라서, 본 발명에서는 전류미러회로의 각각에 있어서의 출력 트랜지스터의 수를 어떤 일정값 이하로 억제하여 기생용량의 증대를 방지한다.

또, 전류미러회로에 있어서 1개의 기준 트랜지스터에 대해서 출력 트랜지스터 수가 많이 있으면, 각 트랜지스터의 베이스 전류에 기인하는 전류미러의 비의 정밀도의 악화가 발생한다. 이를 방지하고 입력신호 V_IN에 대응한 정확한 출력전류를 얻기 위해서도, 출력 트랜지스터 수를 일정값을 이하로 억제하는 것은 유효하다.

(d) 전류미러회로에 있어서의 바이어스 전류의 온도 의존성의 저감을 위한 연구

제 2 도에 도시한 전류미러회로에는 입력전류 I_IN의 온도 의존심을 저감하기 위해서 중요한 연구가 이루어지고 있다. 즉, 전류미러회로의 입력 I_IN은 I_IN=I_X-I_S나타내고, 2개의 전류 I_X와 I_S의 차로서 얻어진다. 실제로, 이 전류 I_X와 전류 I_S는 IC의 주위온도가 변화했을 때에 동일하게 변화하도록 되어 있으며 (즉, 온도특성이 일치되어 있다), 결과적으로 주위의 온도가 변화하더라도 입력 I_IN(I_X-I_S)은 대략 일정하게 정해진다.

이것은 다음의 식으로 이해할 수 있다. 즉,

식 (1)과 식 (2)에서 다음식이 얻어진다.

식 (3)의 제 3 항과 제 4 항에서 R₆₁=R₆₀+R₁₁₀으로 선택하면, V_BE가 들어간 항이 소멸되어 전류 I_IN의 온도 의존성이 완전히 업어진다. 즉, 트랜지스터의 베이스와 에미터 사이의 전압 V_BE는 약 -2mV/℃의 온도특성을 갖지만, 이 온도특성이 완전히 상쇄되어 전류미러회로의 입력전류 I_IN은 주위의 온도에 관계없이 안전하다.

[실시예 2]

제 3 도는 본 발명의 제 2 실시예인 고정밀 디스플레이 장치의 구성을 도시한 것이다. 비디오 증폭기(300), (300'), (300")는 제 1 도에 전압-전류 변환방식의 전류증폭기에 해당하고, I/V(전류-전압 ) 변환수단(400), (400'), (400")는 제 1 도의 저향 R₂₀₀에 해당한다. 비디오 증폭기(300), (300'), (300"), I/V 변환수단(400), (400'), (400")에 구체적 구성은 제 4 도와 제 5 도를 사용해서 다음에 상세하게 설명한다.

(a) 전체구성

고정밀 디스플레이 장치는 제 3 도에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(CPU)(100), CPU(100)으로부터 송출되는 적(R), 녹(G), 청(B)의 각각의 디지탈 색신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기(200), (200'), (200"), I/V변환수단(400), (400'), (400")와 CRT(500)으로 이루어진다.

CRT에 표시되는 영상의 휘도는 캐소드 K₁, K₂, K₃의 인가전압에 의해서 제어되고, 색체는 R, G, B의 혼합비에 의해서 결정된다.

D/A변환기의 출력선 l₃, l₄, l₅에는 예를들면 대역 200MHz의 고주파신호가 얻어져서 비디오증폭기(300), (300'), (300")로 입력된다. 비디오증폭기(300), (300'), (300")의 각각은 개별적으로 초미세화 프로세스 기술을 이용해서 전압-전류방식의 전류증폭기 내에 집적회로화되어 있다. 이들 비디오 증폭기에서 얻어지는 출력전류를 I/V로 변환하는 것에 의해 출력전압이 얻어지고, 이 출력전압은 캐소드 K₁, K₂, K₃에 인가된다.

이것에 의해, 캐소드로부터 전자가 방출되어 각 색의 형광소자(도시하지 않음)를 발광시켜 원하는 컬러영상을 얻는다.

이 CRT에 있어서의 주사선(래스터)는 1000줄 이상이므로, 매우 치밀한 영상이 얻어진다.

(b) 특징점

i ) 각각의 비디오 증폭기는 초미세화 프로세스 기술을 이용해서 IC화되어 있으므로, 고주파 특성이 양호하다.이것에 의해 전자빔을 초고속으로 주사할 수가 있다.

ii ) 비디오 증폭기에서 큰 전류의 출력이 얻어지고, 이것을 마지막으로 전압변환하는 것에 의해 큰 출력전압이 얻어져서 출력 다이나믹 영역이 매우 넓다. 이 결과, 캐소드에 인가된 전압을 치밀하게 제어할 수 있어 미묘한 색채의 차이를 표현할 수가 있다.

iii ) 각각의 비디오 증폭기는 개별적으로 IC화되어 있으므로, R, G, B의 각 신호 사이의 누화가 완전히 방지된다.

(c) 비디오 증폭기와 I/V변환수단의 구체적 전체구성

제 4 도는 비디오 증폭기와 I/V변환수단의 블럭도이다. 그리고, 제 5 도는 더욱 구체적 회로구성을 도시한 회로도이다.

먼저, 제 4 도에 따라서 설명한다. 제 4 도에 있어서 IC는 2개의 입력단자(①핀, ②핀)를 갖는 2개의 입력 V_IN1, V_IN2에 의한 합성영상신호를 얻을 수 있도록 되어 있다. (21A)와 (21B)는 TTL레벨의 신호 V_IN1과 신호 V_IN2를 받는 버퍼회로이다. 스위치S₁, S₂는 제어회로(23a)와 (23b)에 의해서 제어된다. 버퍼회로(21A)와 (21B)의 출력은 프리앰프(24)(이 프리앰프의 이득은 제어신호 V_c에 의해서 가변가능하다)를 거쳐서 전압-전류 변환방식의 전류증폭회로(25)로 입력된다. 전류증폭회로(25)의 출력은 IC의 외부에 마련된 I/V변환수단(400)의 I/V변환용 저항 R_L에 의해 전압으로 변환된다. 트랜지스터 Q₂₀과 Q₂₂은 발진방지를 위해서 마련되어 있다. 또, 출력선 l_OUT의 직류 바이어스를 안정하게 설정하기 위해서, 저항 R₇과 R₈, 오퍼레이션 증폭기(27a), 버퍼 증폭기(27b) 및 저항 R_A(R_B)로 구성되는 부귀환경로가 마련되어 있다.

부귀환경로에 마려된 스위치 S3은 제어회로(27c)에 의해 제어되고, 이 제어회로(27c)는 패디스틀 레벨 클램프 펄스(pedestal level clamp pulse) V_D에 의해서 제어된다.

이 페디스틀 레벨 클램프 펄스가 인가되는 타이밍을 제 8 도를 이용해서 설명한다.

제 8 도는 출력선 l_OTT로 나타내는 출력 색신호 V_O를 도시한 것으로서, "H"는 수평동기신호이다. 상술한 페디스틀 레벨 클램프 펄스 V_D는 도면중의 T기간동안에 인가되고, 이때에 부귀환을 거는 것에 의해서 페디스틀 레벨 P의 전위를 기준전위 V_ref2에 고정시킨다.

(d) 비디오 증폭기와 I/V변환수단의 구체적 회로구성

제 5 도는 제 4 도에 도시한 IC의 보다 구체적인 회로구성을 도시한 것이다. 제 5 도에서는 제 4 도와 동일한 부분에 동일부호를 붙이고 있다.

버퍼회로(21A), (21B)는 입력신호를 받는 NPN트랜지스터 Q₁(Q₄₁)과 전류미러회로로 구성되어 있다. 스위치 S₁(S₂)는 트랜지스터를 이용한 다이오드 Q₄(Q₅)로 이루어진다. 스위치 S₁과 제어신호 V_a의 관계는 다음과 같다.

가령, 제어신호 V_a가 "H"레벨이면, 정전류원 I_S9로부터 송출되는 정전류 I는 다이오드 Q₃₅와 Q₃₇을 거쳐서 트랜지스터 Q₃₈의 베이스를 구동하여 트랜지스터 Q₃₈이 "on"한다. 이것에 의해, 이 트랜지스터 Q₃₈의 컬렉터는 대략 접지전위로 되어 다이오드 Q₄가 역바이어스되어 신호전달이 저지된다.

한편, 제어신호 V_a가 "L"레벨로 되면, 정전류원 I_S9로부터 송출되는 전류는 다이오드 Q₃₄를 거쳐서 V_a입력단자 방향으로 분류되어 트랜지스터 Q₃₈이 "off"한다. 이것에 의해, 다이오드 Q₄의 애노드 전위가 상승하여 다이오드 Q₄가 순바이어스되고, 이 다이오드는 레벨시프트 수단으로서 동작하여 신호전달이 실행된다.

프리앰프(24A)는 베이스접지 트랜지스터 Q₉, 트랜지스터 Q₈및 저항 R₅로 구성되는 정전류원과 부하저항 R4로 이루어진다. ⑦번째 핀에서 인가되는 제어전압 Vc에 의해서 트랜지스터 Q₈의 베이스전위가 제어되어 결과적으로 바이어스전류가 변화되고, 이것에 의해 프리앰프의 이득이 정밀하게 제어된다.

또, 프리앰프(24A)와 이 프리앰프(24A)의 이득을 정밀하게 조정하는 회로(24B)의 다른 회로구성이 제 9 도에 도시된다.

이득정밀 조정회로(24B)에 있어서의 차동쌍을 이루는 트랜지스터 Q₅₆, Q₅₇에 인가되는 제어전압 V_Q와 V_R을 변화시키는 것에 의해서, 결과적으로 프리앰프(24A)에 있어서의 전류 I_X와 I_Y의 합성 전류량이 변화한다. 이것에 의해, 이득조정이 실행되도록 저항 R₅₁에서 발생하는 전압강하가 변화한다. 또한, 정전류 I_A와 I_B는 그 전류량이 다르다.

이 프리앰프의 출력을 받는 에미터플로워 Q₁₀이후의 IC의 출력핀인 ⑨번째 핀까지의 회로구성이 제 2 도에 도시한 것과 동일하므로, 그 회로구성과 회로동작의 설명은 생략한다.

전압-전류(V/I) 변환수단(400)은 부하저항 R₂₁과 발진방지용으로 마련된 트랜지스터 Q₂₀및 Q₂₁로 구성된다.

부귀환 입력은 ⑩번째 핀에서 차동쌍을 이루는 트랜지스터 Q₂₂와 Q₂₃중 Q₂₃의 베이스로 인가된다. 스위치 S₃은 트랜지스터 Q₂₈, Q₂₉로 이루어진다. 패디스틀 레벨 클램프 펄스 V_D("H"레벨)가 입력되며, 이제까지 ⑫핀방향으로 흐르고 있던 정전류원 I_SS로부터 송출되는 전류는 이번에는 다이오드 Q₃₄와 Q₃₇坼 트랜지스터 Q₃₂의 베이스를 구동하여 이것이 "on"한다. 이것에 의해, 스위치 S₃을 구성하는 트랜지스터 Q₂₈, Q₂₉로 베이스전위가 공급되어 신호전달이 실행된다.

부귀환 신호는 버퍼 증폭기(27b)와 부귀환선 l₁₀을 거쳐서 입력신호선 l_3a,l_3b로 귀환된다.

[실시예 3]

제 6 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다. 이 고정밀 디스플레이 장치의 회로구성은 대략 제2실시예와 동일하지만, 상이한 점은 R, G, B의 각 색신호용 비디오 증폭기가 일체적으로 IC화되어 있는 점과 I/V변환수단도 IC화되어 있다는 점이다.

각각의 비디오 증폭기가 일체적으로 IC화되는 것에 의해서, 각 증폭기의 온도특성(주위의 온도를 변경하였을때의 증폭율의 변화)이 일치한다.

또, I/V변환수단도 IC화되는 것에 의해서, 디스플레이 장치를 보다 컴팩트하게 구성할 수가 있다.

IC(401)은 고내압 소자 프로세스 기술을 이용해서 제조된다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라서 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지을 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 변경가능한 것은 물론이다.

Claims (25)

1. 입력신호에 따라서 증폭된 출력전류를 발생하는 전류증폭수단과 상기 출력전류를 출력전압으로 변환하는 전류-전압 변환수단을 포함하고, 상기 전류증폭수단은 상기 입력신호에 응답해서 상기 입력신호에 따른 입력전류신호를 발생하는 전압-전류변환 발생수단, 상기 전류-전압 변환수단에 결합되어 각각이 상기 입력전류신호에 따라서 증폭된 전류신호를 형성하는 여러개의 전류증폭회로 및 상기 여러개의 전류증폭회로에 의해 형성된 각각의 증폭된 전류신호를 합성하여 합성전류를 형성하고, 상기 합성전류를 상기 출력전류로서 상기 전류-전압 변환수단으로 출력하는 전류합성수단을 포함하고, 상기 전류증폭수단의 전원전압(V_CC1)과 상기 전류-전압 변환수단의 전원전압(V_CC2)는 서로 개별적으로 설정되고 또한 V_CC1＜V_CC2의 관계를 갖는 증폭기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력신호는 커플링 캐패시터를 거쳐서 상기 전류증폭수단에 입력되고, 상기 전류증폭수단과 상기 전류-전압 변환수단은 직류 바이어스 수법에 의해서 직접 접속되고, 상기 전류-전압 변환수단의 출력단자의 바이어스를 소정의 전위로 유지하기 위해서 상기 전류-전압 변환수단의 출력단자와 상기 전류증폭수단의 입력단자 사이에 부귀환 수단이 결합되는 증폭기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전류-전압 변환수단은 상기 전류합성수단에 의해 발생된 합성전류를 상기 출력전압으로 변환하는 임피던스 수단을 포함하는 증폭기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 전류증폭수단은 상기 전압-전류 변환수단과 상기 전류증폭회로 사이에 결합되어 상기 전류증폭회로에 공급될 예정인 여러개의 전류신호를 형성하는 수단을 또 포함하고, 상기 전류신호 중의 각각의 1개는 상기 전류증폭회로 중의 각각의 1개에 인가되는 증폭기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 전류증폭회로의 각각은 상기 전류신호를 n배 (여기에서, n은 정수)하는 수단을 포함하는 증폭기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전류증폭회로의 각각은 기준 트랜지스터와 그들의 전류의 흐름이 상기 기준 트랜지스터에 의해 제어되도록 상기 기준 트랜지스터에 결합된 여러개의 출력 트랜지스터와를 갖는 전류미러회로 포함하는 증폭기.
7. 제 6 항에 있어서, 발생된 전류신호(I_X)가 상기 전류신호와 동일한 온도특성을 갖도록 전류신호(I_X)를 발생하는 전류신호 발생수단을 또 포함하고, 상기 전류 미러회로 내의 상기 기준 트랜지스터에 인가될 예정인 전류신호(I_IN)은 발생된 전류신호(I_X)와 상기 전류신호 사이의 차에 의해서 결정되는 증폭기.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 증류증폭수단은 IC상에 형성되고, 상기 전류-전압 변환수단은 상기 IC의 외부에 마련되는 증폭기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 전류증폭회로의 각각은 상기 전류신호를 n배(여기에서, n은 정수)하는 수단을 포함하는 증폭기.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 전류증폭회로의 각각은 기준 트랜지스터와 그들의 전류의 흐름이 상기 기준 트랜지스터에 의해서 제어되도록 상기 기준 트랜지스터에 결합된 여러개의 출력 트랜지스터와를 갖는 전류미러회로를 포함하는 증폭기.
11. 제 10 항에 있어서, 발생된 전류신호(I_X)가 상기 전류신호와 동일한 온도특성을 갖도록 전류신호(I_X)를 발생하는 전류신호 발생수단을 또 포함하고 상기 전류미러회로 내의 상기 기준 트랜지스터에 인가될 예정인 전류신호(I_IN)은 발생된 전류신호(I_X)와 상기 전류신호 사이의 차에 의해서 결정되는 증폭기.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 전류증폭회로 내의 상기 기준 트랜지스터와 상기 출력 트랜지스터는 바이폴라 NPN트랜지스터인 증폭기.
13. 제 5 항에 있어서, 상기 증류증폭수단은 IC상에 형성되고, 상기 전류-전압 변환수단은 상기 IC의 외부에 마련되는 증폭기.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 전류증폭회로내의 상기 기준 트랜지스터와 상기 출력 트랜지스터는 바이폴라 NPN트랜지스터인 증폭기.
15. 소정의 각각의 입력원신호를 증폭하는 여러개의 증폭기, 수상관에 상기증폭기의 각각의 출력신호에 대응하는 화상을 표시하는 기능을 갖는 표시수단을 포함하고, 상기 증폭기의 각각은 상기 입력원색신호 중의 1개에 대응하는 증폭된 출력전류를 발생하는 전류증폭수단과 상기 출력전류를 상기 표시수단에 인가될 예정인 출력전압으로 변환하는 전류-전압 변환수단을 포함하고, 상기 전류증폭수단은 상기 입력신호에 응답해서 상기 입력신호에 따른 입력전류신호를 발생하는 전압-전류 변환수단, 상기 전압-전류 변환수단에 결합되어 각각이 상기 입력전류 신호에 따라서 증폭된 전류신호를 형성하는 여러개의 전류증폭회로 및 상기 여러개의 전류증폭회로에 의해 형성된 각각의 증폭된 전류신호를 합성하여 합성전류를 형성하고, 상기 합성 전류를 상기 출력전류로서 상기 전류-전압 변환수단으로 출력하는 전류합성수단을 포함하고, 상기 전류증폭수단의 전원전압(V_CC1)과 상기 전류-전압 변환수단의 전원전압(V_CC2)는 서로 개별적으로 설정되고 또한 V_CC1＜V_CC2의 관계를 갖도록 독립적으로 설정되는 디스플레이 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 증류증폭수단은 IC상에 형성되고, 상기 전류-전압 변환수단은 상기 IC의 외부에 개별적으로 마련되는 디스플레이 장치.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 입력원색신호는 커플링 캐패시터를 거쳐서 상기 전류증폭수단에 입력되고, 상기 전류증폭수단과 상기 전류-전압 변환수단은 직류 바이어스 수법에 의해서 직접 접속되고, 상기 전류-전압 변환수단의 출력단자의 바이어스를 소정의 전위로 유지하기 위해서 상기 전류-전압 변환수단의 출력단자와 상기 전류증폭수단의 입력단자 사이에 부귀환 수단이 결합되는 디스플레이 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 부귀환 수단은 상기 입력원색신호의 페디스틀 레벨 클램프펄스에 의해서 제어되는 디스플레이 장치.
19. 제 15 항에 있어서, 상기 여러개의 증폭기는 서로 독립적으로 IC상에 형성되는 디스플레이 장치.
20. 제 15 항에 있어서, 상기 여러개의 증폭기는 1개의 반도체 기판에 형성되는 디스플레이 장치.
21. 제 15 항에 있어서, 상기 증폭기의 각각의 전류-전압 변환수단은 1개의 반도체 기판에 형성되는 디스플레이 장치.
22. 제 15 항에 있어서, 상기 입력원색신호 중의 소정의 1개를 선택적으로 전달하는 아나로그 스위치 회로를 또 포함하고, 상기 아날로그 스위치 회로는 제어 트랜지스터에 의해 그의 애노드전위를 제어하는 것에 의해서 그의 신호전달을 제어하는 트랜지스터로 이루어지는 다이오드를 포함하는 디스플레이 장치.
23. 제 15 항에 있어서, 상기 전류-전압 변환수단은 상기 전류합성수단에 의해서 발생된 합성전류를 상기 출력전압으로 변환하는 임피던스 수단을 포함하고, 상기 표시수단은 에너지를 갖는 전자를 그의 캐소드로부터 방출하는 전자방출수단과 방출된 상기 전자의 에너지를 수신하는 것에 의해서 광을 방출하는 형광부재를 구비하고, 상기 전자의 에너지는 상기 임피던스 수단에 발생되는 출력전압에 의해서 제어되는 디스플레이 장치.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 증폭수단은 상기 전압-전류 변환수단과 상기 전류증폭회로 사이에 결합되어 상기 전류증폭회로에 공급될 예정인 여러개의 전류신호를 형성하는 수단을 또 포함하고, 상기 전류신호 중의 1개는 상기 전류증폭회로 중의 1개에 인가되는 디스플레이 장치.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 전류증폭수단은 IC상에 형성되고, 상기 전류-전압 변환수단은 상기 IC의 외부에 마련되는 디스플레이 장치.

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