KR101101501B1

KR101101501B1 - Amplifier circuit with improved temperature compensation

Info

Publication number: KR101101501B1
Application number: KR1020080113624A
Authority: KR
Inventors: 황현석; 나유삼; 조병학
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2012-01-03
Also published as: DE102009023083B4; DE102009023083A1; KR20100054634A

Abstract

본 발명은 온도 보상 기능을 개선한 증폭 회로에 관한 것으로, 전원전압에 연결된 일단을 갖는 저항부와, 상기 저항부의 타단과 접지 사이에 연결된 제1 트랜지스터를 포함하여, 입력단으로부터의 신호를 증폭하는 메인 증폭부; 상기 입력단과 접지 사이에 연결되어, 온도변화에 따른 전압을 생성하여 상기 메인 증폭부를 구동시키고, 온도변화에 따라 변하는 상기 메인 증폭부의 전달컨덕턴스의 변화를 보상하는 온도보상 회로부; 상기 메인 증폭부의 출력전압과 기설정된 기준전압을 비교하여 그 차 전압을 출력하는 비교부; 및 상기 메인 증폭부의 저항부에 병렬로 연결된 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터는 상기 비교부로부터의 차전압에 따라 구동되어 상기 입력단으로부터의 신호를 증폭하고, 상기 메인 증폭부의 전달컨덕턴스의 변화를 보상하는 서브 증폭부를 포함한다.The present invention relates to an amplifier circuit with improved temperature compensation, and includes a resistor having one end connected to a power supply voltage, and a first transistor connected between the other end of the resistor and ground. Amplification unit; A temperature compensation circuit unit connected between the input terminal and the ground to generate a voltage according to a temperature change to drive the main amplifier, and to compensate for a change in the transfer conductance of the main amplifier part changed according to the temperature change; A comparator for comparing the output voltage of the main amplifier with a preset reference voltage and outputting the difference voltage; And a second transistor connected in parallel with a resistor of the main amplifier, wherein the second transistor is driven according to a difference voltage from the comparator to amplify a signal from the input terminal, And a sub amplifying unit to compensate for the change.

온도, 보상, 증폭, 전류, 전달 컨덕턴스(gm) Temperature, Compensation, Amplification, Current, Transfer Conductance (gm)

Description

Amplification circuit with improved temperature compensation {AMPLIFIER CIRCUIT WITH IMPROVED TEMPERATURE COMPENSATION}

본 발명은 CMOS 집적회로가 포함된 증폭기나 믹서에 적용될 수 있는 증폭 회로에 관한 것으로, 특히 간단히 온도 보상 기능을 추가하여, 온도 보상 영역을 넓힐 수 있고, 온도변환에 관계없이 이득을 일정하게 유지할 수 있는 온도 보상 기능을 개선한 증폭 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an amplifier circuit that can be applied to an amplifier or a mixer including a CMOS integrated circuit, and in particular, by simply adding a temperature compensation function, the temperature compensation region can be widened, and the gain can be kept constant regardless of temperature conversion. The present invention relates to an amplifier circuit with improved temperature compensation.

일반적으로, 기준 전압이나, 전류를 만들어 주는 회로(Reference voltage or current)는 집적회로에 널리 사용되고 있으며, 이러한 집적회로에서 기준 전압 또는 전류는 외부에서 패드를 통해 직접 전달되지 않으며, 내부에서 만들어 전류 형태로 각 회로에 전달된다. In general, a reference voltage or a current generating circuit (Reference voltage or current) is widely used in integrated circuits, in which the reference voltage or current is not transmitted directly through the pad from the outside, it is made in the form of current Is passed to each circuit.

이와같이, 회로 내부에서 생성되는 전류는 공정 변화에 둔감해야 할 뿐만 아니라, 온도 변화에도 일정하거나 알려진 선형 특성을 가져야 한다.As such, the current generated inside the circuit must not only be insensitive to process changes, but must also have a constant or known linear characteristic over temperature changes.

한편, 통상 트랜지스터를 포함하는 CMOS 집적회로를 포함하는 증폭회로나 믹서 등의 RF IC 회로는 전압변화(±10%) 및 온도변화(-20℃ ~ 80℃)에 대한 규격을 정하여, 그 규격의 범위안에서 정상 동작을 해야 한다. 그러기 위해 변화에 강한 바이어싱(biasing) 회로가 필요하게 된다. On the other hand, RF IC circuits such as amplification circuits and mixers, including CMOS integrated circuits including transistors, usually define the standard for voltage change (± 10%) and temperature change (-20 ° C to 80 ° C). Normal operation should be done within range. This requires a biasing circuit that is resistant to change.

그런데, RF IC 회로에서, 온도 변환에 따라 특성이 변경되므로, 이를 보상하기 위한 온도 보상부가 추가되며, 이러한 온도 보상부로는 PTAT(Proportional to absolute temperature) 바이어스 회로가 널리 이용되고 있다.However, in the RF IC circuit, since a characteristic is changed according to temperature conversion, a temperature compensator is added to compensate for this, and a PTAT (Proportional to absolute temperature) bias circuit is widely used.

이때, 상기 PTAT 회로는, 온도가 상승하면 전달컨덕턴스(gm)가 낮아지는 트랜지스터의 온도특성을 보상하기 위해서, 온도 변화에 따라 전류를 가변시키면, 이 전류의 가변에 따라 전달컨덕턴스(gm)가 가변되고, 결국 트랜지스터의 온도특성이 보상된다.In this case, in the PTAT circuit, in order to compensate for the temperature characteristic of the transistor in which the transfer conductance gm becomes lower when the temperature rises, the transfer conductance gm varies according to the change of the current when the current is changed according to the temperature change. As a result, the temperature characteristic of the transistor is compensated.

또한, 저항과 같은 집적회로의 수동소자도 온도에 따른 변화율을 가지므로, 통상의 CMOS 증폭기의 경우, 전달컨덕턴스(gm)만을 보상하는 일정 전달 컨덕턴스 바이어스(constant gm bias) 또는 CTAT(Complementary To Absolute Temperature) 전류 바이어스보다는, 전체 회로의 온도 보상을 위해 PTAT 바이어스를 사용하게 된다.In addition, since passive elements of an integrated circuit such as a resistor have a change rate according to temperature, in a conventional CMOS amplifier, a constant gm bias or a complementary to absolute temperature (CTAT) which compensates only the transfer conductance (gm) is used. Rather than current bias, the PTAT bias is used for temperature compensation of the entire circuit.

그러나, 종래 PTAT 회로를 채용하는 종래 증폭 회로에서, 실제로 PTAT 전류를 사용하여 기울기를 조절하는 온도 보상부로는 증폭회로의 온도 특성을 보상하는데 한계가 있으며, CMOS 트랜지스터의 전달컨덕턴스(gm)의 온도 의존성이 크지 않 아 1차 반비례 특성을 가지므로, 이를 보상하기 위해서는 기울기가 큰 PTAT 회로가 필요하게 되는 문제점이 잇다.However, in the conventional amplification circuit employing the conventional PTAT circuit, the temperature compensator that actually adjusts the slope using the PTAT current has a limitation in compensating the temperature characteristics of the amplifying circuit, and the temperature dependence of the transfer conductance (gm) of the CMOS transistor. Since this is not large and has a first inverse characteristic, a large slope PTAT circuit is required to compensate for this.

즉, 온도에 따라 전류의 변화량이 큰 회로가 필요하게 되는데, 이에 따라 전원 전압이 낮은 회로에서는 온도 보상 영역이 제한 될 수밖에 없다는 문제점이 있다.That is, there is a need for a circuit having a large amount of change in current according to temperature, and accordingly, there is a problem in that a temperature compensation region is limited in a circuit having a low power supply voltage.

이에 따라, PTAT에서 보상할 수 있는 능력이 한정되어 있거나, 보상 능력을 높이기 위해서 보상 기울기를 높여야 하고, 이를 위해서는 회로가 훨씬 더 복잡해지고, 사이즈가 증가하게 되는 문제점이 있다.Accordingly, the ability to compensate in the PTAT is limited, or the compensation slope needs to be increased to increase the compensating ability, and the circuit becomes much more complicated and the size increases.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로써, 그 목적은, 간단히 온도 보상 기능을 추가하여, 온도 보상 영역을 넓힐 수 있고, 온도변환에 관계없이 이득을 일정하게 유지할 수 있는 온도 보상 기능을 개선한 증폭 회로를 제공하는데 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and its object is to simply add a temperature compensation function to widen the temperature compensation area, and to keep the gain constant regardless of temperature conversion. An amplifier circuit with improved temperature compensation is provided.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 기술적인 측면은, 전원전압에 연결된 일단을 갖는 저항부와, 상기 저항부의 타단과 접지 사이에 연결된 제1 트랜지스터를 포함하여, 입력단으로부터의 신호를 증폭하는 메인 증폭부; 상기 입력단과 접지 사이에 연결되어, 온도변화에 따른 전압을 생성하여 상기 메인 증폭부를 구동시키고, 온도변화에 따라 변하는 상기 메인 증폭부의 전달컨덕턴스의 변화를 보상하는 온도보상 회로부; 상기 메인 증폭부의 출력전압과 기설정된 기준전압을 비교하여 그 차 전압을 출력하는 비교부; 및 상기 메인 증폭부의 저항부에 병렬로 연결된 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터는 상기 비교부로부터의 차전압에 따라 구동되어 상기 입력단으로부터의 신호를 증폭하고, 상기 메인 증폭부의 전달컨덕턴스의 변화를 보상하는 서브 증폭부를 포함하는 온도 보상 기능을 개선한 증폭 회로를 제안한다.One technical aspect of the present invention for achieving the above object of the present invention includes a resistor having one end connected to a power supply voltage, and a first transistor connected between the other end of the resistor and ground. A main amplifier for amplifying a signal; A temperature compensation circuit unit connected between the input terminal and the ground to generate a voltage according to a temperature change to drive the main amplifier, and to compensate for a change in the transfer conductance of the main amplifier part changed according to the temperature change; A comparator for comparing the output voltage of the main amplifier with a preset reference voltage and outputting the difference voltage; And a second transistor connected in parallel with a resistor of the main amplifier, wherein the second transistor is driven according to a difference voltage from the comparator to amplify a signal from the input terminal, An amplifier circuit having an improved temperature compensation function including a sub-amplifier for compensating for change is proposed.

상기 제1 트랜지스터는, 상기 저항부의 타단에 연결된 드레인과, 접지에 연 결된 소오스와, 상기 입력단에 제1 커패시터를 통해 연결된 게이트를 갖는 N채널 MOS 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.The first transistor is an N-channel MOS transistor having a drain connected to the other end of the resistor unit, a source connected to ground, and a gate connected to the input terminal through a first capacitor.

상기 온도보상 회로부는, 온도의 상승에 따라 기설정된 전압으로 상승시키고, 온도의 하강에 따라 기설정된 전압으로 하강시키는 것을 특징으로 한다.The temperature compensating circuit unit may increase the voltage to a predetermined voltage according to the rise of the temperature, and lower the voltage to the preset voltage according to the decrease of the temperature.

상기 비교부는, 상기 메인 증폭부의 출력전압을 입력받는 비반전 입력단과, 기설정된 기준전압을 입력받는 반전 압력단과, 상기 차 전압을 출력하는 출력단을 갖는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The comparator may include a comparator having a non-inverting input terminal for receiving the output voltage of the main amplifier, an inverting pressure terminal for receiving a predetermined reference voltage, and an output terminal for outputting the difference voltage.

상기 제2 트랜지스터는, 상기 저항부의 일단에 연결된 소오스와, 상기 저항부의 타단에 연결된 드레인과, 상기 비교부의 출력단 및 상기 입력단에 제2 커패시터를 통해 연결된 게이트를 갖는 P채널 MOS 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.The second transistor is a P-channel MOS transistor having a source connected to one end of the resistor unit, a drain connected to the other end of the resistor unit, and a gate connected to the output terminal of the comparator and the input terminal through a second capacitor. .

이와같은 본 발명에 의하면, 간단히 온도 보상 기능을 추가하여, 온도 보상 영역을 넓힐 수 있고, 온도변환에 관계없이 이득을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the temperature compensation function can be simply added to widen the temperature compensation region, and the gain can be kept constant regardless of the temperature conversion.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 설명되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.The present invention is not limited to the embodiments described, and the embodiments of the present invention are used to assist in understanding the technical spirit of the present invention. In the drawings referred to in the present invention, components having substantially the same configuration and function will use the same reference numerals.

도 1은 본 발명에 따른 온도 보상 기능을 개선한 증폭 회로의 블록도이다.1 is a block diagram of an amplifier circuit having an improved temperature compensation function according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 증폭 회로는, 전원전압(Vdd)에 연결된 일단을 갖는 저항부(R10)와, 상기 저항부(R10)의 타단과 접지 사이에 연결된 제1 트랜지스터(M10)를 포함하여, 입력단(IN)으로부터의 신호를 증폭하는 메인 증폭부(100)와, 상기 입력단(IN)과 접지 사이에 연결되어, 온도변화에 따른 전압을 생성하여 상기 메인 증폭부(100)를 구동시키고, 온도변화에 따라 변하는 상기 메인 증폭부(100)의 전달컨덕턴스의 변화를 보상하는 온도보상 회로부(200)와, 상기 메인 증폭부(100)의 출력전압(Vout)과 기설정된 기준전압(Vref)을 비교하여 그 차 전압을 출력하는 비교부(300)와, 상기 메인 증폭부(100)의 저항부(R10)에 병렬로 연결된 제2 트랜지스터(M20)를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터(M20)는 상기 비교부(300)로부터의 차전압에 따라 구동되어 상기 입력단(IN)으로부터의 신호를 증폭하고, 상기 메인 증폭부(100)의 전달컨덕턴스의 변화를 보상하는 서브 증폭부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the amplifying circuit of the present invention includes a resistor R10 having one end connected to a power supply voltage Vdd, and a first transistor M10 connected between the other end of the resistor R10 and the ground. And a main amplifier 100 for amplifying a signal from the input terminal IN, and connected between the input terminal IN and the ground to generate a voltage according to a temperature change to drive the main amplifier 100. The temperature compensation circuit unit 200 compensates for the change in the transfer conductance of the main amplifier 100 that changes according to the temperature change, the output voltage Vout of the main amplifier 100, and the preset reference voltage Vref. ) And a comparator 300 for outputting the difference voltage, and a second transistor M20 connected in parallel to the resistor R10 of the main amplifier 100, and the second transistor M20. ) Is driven according to the difference voltage from the comparison unit 300 to And a sub amplifying unit 400 for amplifying a signal and compensating for a change in the transfer conductance of the main amplifying unit 100.

상기 제1 트랜지스터(M10)는, 상기 저항부(R10)의 타단에 연결된 드레인과, 접지에 연결된 소오스와, 상기 입력단(IN)에 제1 커패시터(C11)를 통해 연결된 게이트를 갖는 N채널 MOS 트랜지스터가 채용될 수 있다.The first transistor M10 has an N-channel MOS transistor having a drain connected to the other end of the resistor unit R10, a source connected to ground, and a gate connected to the input terminal IN through a first capacitor C11. May be employed.

도 2는 본 발명의 증폭부의 트랜지스터의 온도 특성도이다.2 is a temperature characteristic diagram of a transistor of an amplifier of the present invention.

도 2에서, G1은 본 발명의 증폭부(100)의 트랜지스터의 온도 특성을 보이는 그래프이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터(M10)는 온도가 하강할수록 전달 컨덕턴스(gm)가 높아지는 온도특성을 갖는다.In Figure 2, G1 is a graph showing the temperature characteristics of the transistor of the amplifier 100 of the present invention. 1 and 2, the first transistor M10 of the main amplifier 100 has a temperature characteristic in which the transfer conductance gm increases as the temperature decreases.

도 3은 본 발명의 온도 보상부의 온도 보상 특성도이다.3 is a temperature compensation characteristic diagram of a temperature compensator of the present invention.

도 3에서, G1은 본 발명의 증폭부(100)의 트랜지스터의 온도 특성을 보이는 그래프이고, G2는 상기 온도 보상부(200)의 온도 특성을 보이는 그래프이다.In FIG. 3, G1 is a graph showing temperature characteristics of the transistor of the amplifier 100 of the present invention, and G2 is a graph showing temperature characteristics of the temperature compensator 200.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 온도 보상부(200)는, 온도의 하강에 따라 기설정된 전압으로 감소시키고, 온도의 상승에 따라 기설정된 전압으로 증가시키는 온도 특성을 갖는다. 즉, 상기 온도 보상부(200)에 의하면, 온도가 하강함에 따라 전류가 감소되고, 이에 따라 전달 컨덕턴스(gm)가 감소하게 되므로, 결국 전달 컨덕턴스(gm)가 보상된다.1 and 3, the temperature compensator 200 has a temperature characteristic of decreasing to a predetermined voltage as the temperature decreases and increasing to a predetermined voltage as the temperature increases. That is, according to the temperature compensator 200, as the temperature decreases, the current decreases, and thus the transfer conductance gm decreases, thereby compensating for the transfer conductance gm.

상기 비교부(300)는, 상기 메인 증폭부(100)의 출력전압(Vout)을 입력받는 비반전 입력단과, 기설정된 기준전압(Vref)을 입력받는 반전 압력단과, 상기 차 전압을 출력하는 출력단을 갖는 비교기(CP)를 포함할 수 있다.The comparison unit 300 may include a non-inverting input terminal for receiving the output voltage Vout of the main amplifier 100, an inverting pressure terminal for receiving a predetermined reference voltage Vref, and an output terminal for outputting the difference voltage. It may include a comparator (CP) having a.

상기 서브 증폭부(400)의 제2 트랜지스터(M20)는, 상기 저항부(R10)의 일단에 연결된 소오스와, 상기 저항부(R10)의 타단에 연결된 드레인과, 상기 비교 부(300)의 출력단 및 상기 입력단에 제2 커패시터(C12)를 통해 연결된 게이트를 갖는 P채널 MOS 트랜지스터가 채용될 수 있다.The second transistor M20 of the sub amplifier 400 has a source connected to one end of the resistor R10, a drain connected to the other end of the resistor R10, and an output terminal of the comparator 300. And a P-channel MOS transistor having a gate connected to the input terminal through a second capacitor C12.

도 4는 본 발명의 온도 보상부 및 서브 증폭부의 온도 보상 특성도이다.4 is a temperature compensation characteristic diagram of a temperature compensating unit and a sub amplifying unit of the present invention.

도 4에서, G1은 본 발명의 증폭부(100)의 트랜지스터의 온도 특성을 보이는 그래프이고, G2는 상기 온도 보상부(200)의 온도 특성을 보이는 그래프이다. 그리고, G3은 본 발명의 온도 보상부(200) 및 서브 증폭부(400)에 의한 전체 온도 특성을 보이는 그래프이다.In FIG. 4, G1 is a graph showing temperature characteristics of the transistor of the amplifier 100 of the present invention, and G2 is a graph showing temperature characteristics of the temperature compensator 200. In addition, G3 is a graph showing the overall temperature characteristics by the temperature compensator 200 and the sub amplifier 400 of the present invention.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 증폭 회로에 대해 설명하면, 먼저 도 1에서, 본 발명의 증폭 회로는, 개선된 온도 보상 기능을 가지면서, 입력 신호를 증폭하기 위해서, 메인 증폭부(100), 온도보상 회로부(200), 비교부(300) 및 서브 증폭부(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4, the amplifier circuit of the present invention will first be described with reference to FIG. 1. In FIG. 1, the amplifier circuit of the present invention has an improved temperature compensation function. 100, a temperature compensation circuit unit 200, a comparator 300, and a sub amplifier 400.

상기 메인 증폭부(100)는, 전원전압(Vdd)에 연결된 일단을 갖는 저항부(R10)와, 상기 저항부(R10)의 타단과 접지 사이에 연결된 제1 트랜지스터(M10)를 포함하여, 입력단(IN)으로부터의 신호를 증폭한다.The main amplifier 100 may include a resistor R10 having one end connected to a power supply voltage Vdd, and a first transistor M10 connected between the other end of the resistor R10 and the ground. Amplify the signal from (IN).

상기 온도보상 회로부(200)는, 상기 입력단(IN)과 접지 사이에 연결되어, 온도변화에 따른 전압을 생성하여 상기 메인 증폭부(100)를 구동시키고, 온도변화에 따라 변하는 상기 메인 증폭부(100)의 전달컨덕턴스의 변화를 보상한다.The temperature compensating circuit unit 200 is connected between the input terminal IN and the ground to generate a voltage according to a temperature change to drive the main amplifier 100, and the main amplifier to change according to the temperature change ( Compensate for the change in transfer conductance of 100).

상기 비교부(300)는, 상기 메인 증폭부(100)의 출력전압(Vout)과 기설정된 기준전압(Vref)을 비교하여 그 차 전압을 출력한다.The comparison unit 300 compares the output voltage Vout of the main amplifier 100 with a predetermined reference voltage Vref and outputs the difference voltage.

상기 서브 증폭부(400)는, 상기 메인 증폭부(100)의 저항부(R10)에 병렬로 연결된 제2 트랜지스터(M20)를 포함하고, 상기 제2 트랜지스터(M20)는 상기 비교부(300)로부터의 차전압에 따라 구동되어 상기 입력단(IN)으로부터의 신호를 증폭하고, 상기 메인 증폭부(100)의 전달컨덕턴스의 변화를 보상한다.The sub amplifier 400 includes a second transistor M20 connected in parallel to the resistor R10 of the main amplifier 100, and the second transistor M20 is the comparator 300. It is driven in accordance with the difference voltage from the amplified signal from the input terminal (IN), and compensates for the change in the transfer conductance of the main amplifier 100.

보다 구체적으로, 상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터(M10)는, 상기 저항부(R10)의 타단에 연결된 드레인과, 접지에 연결된 소오스와, 상기 입력단(IN)에 제1 커패시터(C11)를 통해 연결된 게이트를 갖는 N채널 MOS 트랜지스터가 채용될 수 있다. 이때, 상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터(M10)의 온도 특성은 도 2에 도시한 바와같다.More specifically, the first transistor M10 of the main amplifier 100 may include a drain connected to the other end of the resistor R10, a source connected to ground, and a first capacitor C11 at the input terminal IN. An N-channel MOS transistor having a gate connected via N may be employed. In this case, the temperature characteristics of the first transistor M10 of the main amplifier 100 are as shown in FIG. 2.

도 2를 참조하면, 상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터(M11)의 온도 특성을 보이는 그래프(G1)를 보면 알 수 있는 바와같이, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터(M10)는 온도가 하강할수록 전달 컨덕턴스(gm)가 높아지는 온도특성을 갖는다. Referring to FIG. 2, as can be seen from a graph G1 showing temperature characteristics of the first transistor M11 of the main amplifier 100, referring to FIGS. 1 and 2, the main amplifier The first transistor M10 of 100 has a temperature characteristic such that the transfer conductance gm becomes higher as the temperature decreases.

이러한 상기 메인 증폭부(100)의 온도특성을 보상하기 위해서, 상기 온도 보상부(200)와 함께 서브 증폭부(400)를 더 채용하였으며, 이때, 상기 온도 보상 부(200)로 부족한 온도 보상 능력을 상기 서브 증폭부(400)가 보충하여, 본 발명의 증폭 회로에서, 보다 확실한 온도 보상이 이루어질 수 있다. In order to compensate for the temperature characteristics of the main amplifier 100, a sub amplifier 400 is further employed together with the temperature compensator 200. In this case, the temperature compensator lacks the temperature compensator 200. The sub amplification unit 400 is supplemented, so that more reliable temperature compensation can be achieved in the amplifying circuit of the present invention.

이러한 온도 보상에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 자세히 설명한다.Such temperature compensation will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 온도 보상부(200)는, 온도의 하강에 따라 기설정된 전압으로 감소시키고, 온도의 상승에 따라 기설정된 전압으로 증가시킨다. 이에 따라 상기 온도 보상부(200)에 의해, 상기 메인 증폭부(100)의 온도 특성을 보상할 수 있다.1 to 3, the temperature compensator 200 decreases to a predetermined voltage as the temperature decreases, and increases to a predetermined voltage as the temperature increases. Accordingly, the temperature compensator 200 may compensate for the temperature characteristic of the main amplifier 100.

그런데, 상기 온도 보상부(200)만으로는 상기 메인 증폭부(100)에 대한 온도 보상이 충분하지 않으므로, 상기 서브 증폭부(400)를 추가하여 온도 보상을 보다 확실하게 수행할 수 있다.However, since the temperature compensation for the main amplifier 100 is not sufficient with the temperature compensator 200 alone, the temperature compensation may be more reliably performed by adding the sub amplifier 400.

먼저, 상기 비교부(300)는, 도 1에 도시한 바와같이 비교기(CP)를 포함하는 경우에는, 상기 비교기(CP)는, 상기 메인 증폭부(100)로부터 비반전 입력단을 통해 입력받은 출력전압(Vout)과, 반전 입력단을 통해 입력받은 기설정된 기준전압(Vref)을 비교하여, 그 차 전압을 출력단을 통해 출력한다.First, when the comparator 300 includes a comparator CP as shown in FIG. 1, the comparator CP is an output received through the non-inverting input terminal from the main amplifier 100. The voltage Vout is compared with a predetermined reference voltage Vref received through the inverting input terminal, and the difference voltage is output through the output terminal.

한편, 상기 서브 증폭부(400)의 제2 트랜지스터(M20)는, 상기 저항부(R10)의 일단에 연결된 소오스와, 상기 저항부(R10)의 타단에 연결된 드레인과, 상기 비교 부(300)의 출력단 및 상기 입력단에 제2 커패시터(C12)를 통해 연결된 게이트를 갖는 P채널 MOS 트랜지스터가 채용될 수 있으며, 이러한 P채널 MOS 트랜지스터는 상기 비교부(300)로부터의 차 전압에 따라 동작한다. The second transistor M20 of the sub amplifier 400 may include a source connected to one end of the resistor R10, a drain connected to the other end of the resistor R10, and the comparison unit 300. A P-channel MOS transistor having an output terminal and a gate connected to the input terminal through a second capacitor C12 may be employed, and the P-channel MOS transistor operates according to the difference voltage from the comparator 300.

예를 들어, 상기 서브 증폭부(400)의 제2 트랜지스터(M20)는, 차전압이 높은 경우에는 높은 전류를 흐르게 하고, 차전압이 낮을 경우에는 낮은 전류를 흐르게 한다.For example, the second transistor M20 of the sub-amplifier 400 allows a high current to flow when the difference voltage is high and a low current to flow when the difference voltage is low.

이때, 본 발명의 증폭회로의 전체 전압은 이득은 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.In this case, the gain of the entire voltage of the amplifier circuit of the present invention can be expressed as shown in Equation 1 below.

여기서, gm1은 상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터(M10)의 전달 컨덕턴스이고, gm2는 상기 서브 증폭부(100)의 제1 트랜지스터(M10)의 전달 컨덕턴스이다. 그리고, RL은 상기 메인 증폭부(100)의 저항부(R10)의 저항값이다.Here, gm1 is a transfer conductance of the first transistor M10 of the main amplifier 100, and gm2 is a transfer conductance of the first transistor M10 of the sub amplifier 100. RL is a resistance value of the resistor unit R10 of the main amplifier unit 100.

상기 수학식 1을 참조하면, 상기 메인 증폭부(100)의 N채널 MOS 트랜지스터와, 상기 서브 증폭부(400)의 P채널 MOS 트랜지스터를 이용하는 본 발명의 구조에 의해서 더 높은 전압 이득이 가능하게 됨을 알 수 있다.Referring to Equation 1, higher voltage gain is enabled by the structure of the present invention using the N-channel MOS transistor of the main amplifier 100 and the P-channel MOS transistor of the sub-amplifier 400. Able to know.

본 발명의 증폭회로에서, 상기 비교부(300)의 비교기(CP)는, 상기 메인 증폭부(100)의 출력전압(Vout)과 기준전압(Vref)을 비교하고, 그 비교결과에 따른 차 전압을 이용하여 상기 서브 증폭부(400)의 제2 트랜지스터(M20)인 P채널 MOS 트랜지스터의 전류량을 제어하며, 이러한 제어 과정을 통해서 출력 전압을 일정하게 유지시킬 수 있다.In the amplifying circuit of the present invention, the comparator CP of the comparator 300 compares the output voltage Vout and the reference voltage Vref of the main amplifier 100, and the difference voltage according to the comparison result. The amount of current of the P-channel MOS transistor, which is the second transistor M20 of the sub amplifier 400, is controlled by using the same, and the output voltage can be kept constant through this control process.

이때, 본 발명의 서브 증폭부(400)에 의해서, 온도가 증가함에 따라 상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터인 N채널 MOS 트랜지스터의 PTAT 전압은 커지게 되고, 상기 N채널 MOS 트랜지스터의 전류도 많이 흐르게 된다. At this time, by the sub-amplifier 400 of the present invention, as the temperature increases, the PTAT voltage of the N-channel MOS transistor, which is the first transistor of the main amplifier 100, becomes large, and the current of the N-channel MOS transistor is increased. Will also flow a lot.

이에 따라 전달 컨덕턴스(gm)가 상승하게 되고, 온도 상승에 의해 감소되는 전달 컨덕턴스(gm)가 서브 증폭부(400)에 의해 상승되므로, 결국 온도 변화에도 전달 컨덕턴스(gm)가 일정하도록 보상되며, 출력전압(Vout)의 전압은 일정하게 유지된다. Accordingly, the transfer conductance gm is increased, and the transfer conductance gm, which is reduced by the temperature rise, is raised by the sub amplification unit 400, so that the transfer conductance gm is compensated to be constant even when the temperature changes. The voltage of the output voltage Vout is kept constant.

상기 메인 증폭부(100)의 저항부(R10)에 흐르는 전류는 일정하게 유지되고, 또한 상기 서브 증폭부(400)의 제2 트랜지스터인 P채널 MOS 트랜지스터에 흐르는 전류가 커지게 된다.The current flowing through the resistor R10 of the main amplifier 100 is kept constant, and the current flowing through the P-channel MOS transistor which is the second transistor of the sub amplifier 400 is increased.

상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터인 N채널 MOS 트랜지스터에 흐르는 제1 전류(I1)는 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.The first current I1 flowing through the N-channel MOS transistor, which is the first transistor of the main amplifier 100, may be expressed by Equation 2 below.

여기서, I1은 상기 제1 트랜지스터(M10)에 흐르는 전류이고, I2는 상기 제2 트랜지스터(M20)에 흐르는 전류이고, 상기 IR10은 상기 저항부(R10)에 흐르는 전류이다.Here, I1 is a current flowing through the first transistor M10, I2 is a current flowing through the second transistor M20, and IR10 is a current flowing through the resistor portion R10.

본 발명의 비교부(300) 및 서브 증폭부(400)가 온도 보상 기능을 수행한다. 즉, 상기 증폭부(100)의 제1 트랜지스터에 해당되는 N채널 트랜지스터 하나만 사용하여, 온도 보상을 하는 것보다는, 서브 증폭부(400)를 추가하는 경우에는, 온도보상을 위한 전압의 변화량을 작게 유지할 수 있게 되고, 또한 더 넓은 온도 영역에서 보상이 가능하다는 장점이 있다. The comparator 300 and the sub amplifier 400 of the present invention perform a temperature compensation function. That is, rather than using only one N-channel transistor corresponding to the first transistor of the amplifier 100 to compensate for the temperature, when the sub amplifier 400 is added, the amount of change in voltage for temperature compensation is reduced. There is an advantage in that it is possible to maintain and also to compensate in a wider temperature range.

또한 상기 메인 증폭부(100)의 N채널 MOS 트랜지스터와, 상기 서브 증폭부(400)의 P채널 MOS 트랜지스터를 이용하는 본 발명의 구조에 의해서 더 높은 전압 이득이 가능하게 된다. 그리고 P채널 MOS 트랜지스터의 전류 분담 기능(bleeding)을 이용하여 상기 메인 증폭부(100)의 제1 트랜지스터(M10)의 전류를 크게 유지하면서, 상기 저항부(R10)의 전류를 작게 하여 낮은 전압에서도 동작이 가능하게 된다.In addition, the structure of the present invention using the N-channel MOS transistor of the main amplifier 100 and the P-channel MOS transistor of the sub-amplifier 400 enables higher voltage gain. In addition, the current of the resistor R10 is made small by keeping the current of the first transistor M10 of the main amplifier 100 large by using the current sharing function of the P-channel MOS transistor. Operation is possible.

이에 따라, 도 4를 참조하면, 그래프(G1)에 보인 본 발명의 증폭부(100)의 트랜지스터의 온도 특성은, 그래프(G2)에 보인 상기 온도 보상부(200)의 온도 특성 에 의해 보상이 어느 정도 이루어질 수 있고, 그래프(G3)에 보인 본 발명의 온도 보상부(200) 및 서브 증폭부(400)에 의한 전체 온도 특성에 의해서 보다 확실하게 보상이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.Accordingly, referring to FIG. 4, the temperature characteristic of the transistor of the amplifier 100 of the present invention shown in the graph G1 is compensated by the temperature characteristic of the temperature compensator 200 shown in the graph G2. It can be seen that it can be made to some extent, the compensation can be more reliably made by the overall temperature characteristics by the temperature compensator 200 and the sub-amplifier 400 of the present invention shown in the graph (G3).

전술한 바와 같은 본 발명에서, 낮은 전원 전압에서 온도 보상을 하면서 PTAT 전압 기울기를 낮게 유지하면서도, 보다 넓은 온도 보상영역을 갖는 특성을 발휘할 수 있다.In the present invention as described above, it is possible to exhibit a characteristic having a wider temperature compensation area while maintaining a low PTAT voltage slope while performing temperature compensation at a low power supply voltage.

도 1은 본 발명에 따른 온도 보상 기능을 개선한 증폭 회로의 블록도.1 is a block diagram of an amplifying circuit having an improved temperature compensation function according to the present invention.

도 2는 본 발명의 증폭부의 트랜지스터의 온도 특성도.2 is a temperature characteristic diagram of a transistor of an amplifier according to the present invention;

도 3은 본 발명의 온도 보상부의 온도 보상 특성도.3 is a temperature compensation characteristic diagram of the temperature compensation unit of the present invention.

도 4는 본 발명의 온도 보상부 및 서브 증폭부의 온도 보상 특성도. 4 is a temperature compensation characteristic diagram of a temperature compensating unit and a sub amplifying unit of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 메인 증폭부 200 : 온도보상 회로부100: main amplifier 200: temperature compensation circuit

300 : 비교부 400 : 서브 증폭부300: comparison unit 400: sub amplification unit

R10 : 저항부 IN : 입력단R10: Resistance IN: Input Terminal

OUT : 출력단 Vdd : 전원전압OUT: Output Vdd: Power Supply Voltage

Vout : 출력전압 Vref : 기준전압Vout: Output Voltage Vref: Reference Voltage

M10 : 제1 트랜지스터 M20 : 제2 트랜지스터M10: first transistor M20: second transistor

CP : 비교기CP: Comparator

Claims

delete

A main amplifier configured to amplify a signal from an input terminal, including a resistor having one end connected to a power supply voltage, and a first transistor connected between the other end of the resistor and a ground;

A temperature compensation circuit unit connected between the input terminal and the ground to generate a voltage according to a temperature change to drive the main amplifier, and to compensate for a change in the transfer conductance of the main amplifier part changed according to the temperature change;

A comparator for comparing the output voltage of the main amplifier with a preset reference voltage and outputting the difference voltage; And

And a second transistor connected in parallel with a resistor of the main amplifier, wherein the second transistor is driven according to a difference voltage from the comparator to amplify a signal from the input terminal, and a change in transfer conductance of the main amplifier is performed. Includes a sub amplification unit to compensate for,

The first transistor,

And an N-channel MOS transistor having a drain connected to the other end of the resistor, a source connected to ground, and a gate connected to the input terminal through a first capacitor.

The method of claim 2, wherein the temperature compensation circuit portion,

An amplification circuit having an improved temperature compensation function, which is raised to a predetermined voltage in response to an increase in temperature, and lowered to a predetermined voltage in response to a decrease in temperature.

The first transistor includes an N-channel MOS transistor having a drain connected to the other end of the resistor unit, a source connected to ground, and a gate connected to the input terminal through a first capacitor.

The temperature compensation circuit unit is raised to a predetermined voltage in response to an increase in temperature, and lowered to a predetermined voltage in response to a decrease in temperature.

The comparator includes a comparator having a non-inverting input terminal for receiving the output voltage of the main amplifier, an inverting pressure terminal for receiving a predetermined reference voltage, and an output terminal for outputting the difference voltage.

An amplifier circuit with improved temperature compensation.

The method of claim 4, wherein the second transistor,

And a P-channel MOS transistor having a source connected to one end of the resistor unit, a drain connected to the other end of the resistor unit, and a gate connected to the output terminal and the input terminal of the comparator through a second capacitor. Amplification circuit.