KR100556192B1 - Temperature Compensation bias Circuit for the Darlington Amplifier - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도 보상 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 달링톤 증폭기에 온도 보상용 트랜지스터를 결합하여 온도 특성을 개선하기 위한 달링톤 증폭기의 온도 보상 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature compensation circuit, and more particularly, to a temperature compensation circuit of a Darlington amplifier for improving a temperature characteristic by coupling a temperature compensation transistor to a Darlington amplifier.

본 발명은 베이스로 신호 입력을 받으며 에미터로 컬렉터-베이스 전류(Ice1)를 출력하는 제1 트랜지스터, 상기 제1트랜지스터의 에미터로부터 출력 신호를 베이스로 입력받으며 컬렉터로 컬렉터-베이스 전류(Ice2)를 출력하는 제2 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터의 온도 보상을 위하여 입력이 제1 트랜지스터의 베이스와 연결되며 컬렉터 신호가 각각 베이스로 입력되는 2개의 트랜지스터가 직렬로 결합되는 온도 보상용 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 에미터에 연결되어 제1 트랜지스터에 흐르는 전류의 흐름을 제어하며 임피던스 매칭을 수행하기 위한 제1 저항, 상기 제2 트랜지스터의 에미터에 연결되어 과전압 발생시 상기 제2 트랜지스터를 보호하며 출력 임피던스 매칭을 수행하기 위한 제2 저항, 상기 온도 보상용 트랜지스터에 일정 전압이 인가되도록 상기 온도 보상용 트랜지스터의 양단에 결합되는 바이어스 저항을 포함한다.The present invention receives a signal input to a base and outputs a collector-base current (Ice1) to an emitter, and receives an output signal from a emitter of the first transistor to a base and a collector-base current (Ice2) to a collector. A second transistor for outputting a transistor, a temperature compensation transistor in which an input is connected to a base of the first transistor and two transistors each of which a collector signal is input to the base are coupled in series for temperature compensation of the first transistor and the second transistor. A first resistor connected to the emitter of the first transistor to control the flow of current flowing through the first transistor and performing impedance matching, and connected to the emitter of the second transistor to protect the second transistor when an overvoltage occurs And a second resistor for performing output impedance matching and the temperature compensation transistor. Applying a constant voltage to include a bias resistor coupled to both ends of the temperature compensating transistor.

본 발명은 달링톤 증폭기의 온도 보상을 위하여 온도 보상용 트랜지스터 또는 다이오드를 포함하는 온도 보상 회로를 구성함으로써 추가적으로 부품 소자를 결합하지 않고 달링톤 증폭기의 구동을 위한 전압보다 더 높은 전압을 사용하지 않으면서 온도 보상을 수행하여 기존의 회로에 비해 배 이상의 개선 효과를 제공한 다.The present invention configures a temperature compensation circuit including a transistor or diode for temperature compensation for temperature compensation of the Darlington amplifier, thereby additionally combining no component elements and without using a voltage higher than the voltage for driving the Darlington amplifier. Performing temperature compensation provides more than twice the improvement over conventional circuits.

달링톤 증폭기, 온도 보상, 바이어스 저항, 전류 변화량 Darlington Amplifier, Temperature Compensation, Bias Resistor, Current Variation

Description

달링톤 증폭기의 온도 보상 회로 {Temperature Compensation bias Circuit for the Darlington Amplifier}Temperature Compensation Bias Circuit for the Darlington Amplifier

도 1은 종래 기술에 따른 달링톤 증폭기의 회로도,1 is a circuit diagram of a Darlington amplifier according to the prior art,

도 2는 종래 기술에 따른 온도 보상 응용 회로도,2 is a temperature compensation application circuit diagram according to the prior art;

도 3은 종래 기술에 따른 전압-전류 변화 곡선을 나타내는 도면,3 is a view showing a voltage-current change curve according to the prior art;

도 4는 종래 기술의 온도 보상 저항 추가에 따른 다른 전압-전류 변화 곡선을 나타내는 도면,4 shows another voltage-current change curve with the addition of a temperature compensation resistor of the prior art;

도 5는 종래 기술에 따른 온도 보상 회로의 전력 손실을 나타내는 도면,5 is a view showing the power loss of the temperature compensation circuit according to the prior art,

도 6은 본 발명에 따른 달링톤 증폭기의 회로도,6 is a circuit diagram of a Darlington amplifier according to the present invention;

도 7은 도 6의 온도 보상 응용 회로도,7 is a circuit diagram of the temperature compensation application of FIG.

도 8은 본 발명에 따른 전압-전류 변화 곡선을 나타내는 도면이다.8 is a view showing a voltage-current change curve according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

600 : 달링톤 증폭기 610 : 제1 트랜지스터600: Darlington amplifier 610: first transistor

620 : 제2 트랜지스터 630 : 온도 보상용 트랜지스터620: second transistor 630: temperature compensation transistor

640 : 제1 저항 650 : 제2 저항640: first resistor 650: second resistor

660 : 바이어스 저항660: bias resistor

본 발명은 온도 보상 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 달링톤 증폭기에 온도 보상용 트랜지스터를 결합하여 온도 특성을 개선하기 위한 달링톤 증폭기의 온도 보상 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature compensation circuit, and more particularly, to a temperature compensation circuit of a Darlington amplifier for improving a temperature characteristic by coupling a temperature compensation transistor to a Darlington amplifier.

일반적으로 달링톤 증폭기는 2개 이상의 트랜지스터를 적당히 직결하여 사용하는 복합 회로로서 PNP 또는 NPN형 트랜지스터 2개를 조합하여 1개의 등가 트랜지스터로 접속한다.In general, a Darlington amplifier is a complex circuit in which two or more transistors are used in a proper direct connection, and a combination of two PNP or NPN transistors is connected to one equivalent transistor.

달링톤 증폭기는 입력 임피던스가 매우 높으며 출력 임피던스는 매우 낮아 전류 이득이 매우 높아 대단히 큰 전류증폭률을 구할 수 있기 때문에 대전력 증폭회로에 사용된다.Darlington amplifiers are used in large power amplifier circuits because their input impedance is very high and their output impedance is very low, their current gain is very high, resulting in very large current amplification.

도 1은 종래 기술에 따른 달링톤 증폭기의 회로 구성도이다.1 is a circuit diagram of a Darlington amplifier according to the prior art.

도시된 바와 같이, 달링톤 증폭기는 2개의 NPN형 트랜지스터와 4개의 저항을 포함한다.As shown, the Darlington amplifier includes two NPN type transistors and four resistors.

저항 R1, R4는 전압 분배의 역할을 수행하여 바이어스 지점의 결정하고 임피던스 매칭과 이득 및 선형성을 결정하는 피드백 효과를 제공하도록 구성된다.Resistors R1 and R4 are configured to act as voltage divider to determine the bias point and provide feedback effects to determine impedance matching and gain and linearity.

저항 R2는 NPN형 트랜지스터(Q1)와 NPN형 트랜지스터(Q2)에 흐르는 전류를 조절하며 임피던스 매칭을 수행하도록 구성된다.The resistor R2 is configured to adjust the current flowing through the NPN transistor Q1 and the NPN transistor Q2 and perform impedance matching.

저항 R3은 NPN형 트랜지스터(Q2)의 에미터에 연결되며 과전압 발생시 NPN형 트랜지스터(Q2)를 보호하며 출력 임피던스 매칭을 수행하도록 구성된다.The resistor R3 is connected to the emitter of the NPN transistor Q2 and is configured to protect the NPN transistor Q2 in the event of an overvoltage and to perform output impedance matching.

도 1의 구성에 따른 동작 설명은 다음과 같다.The operation description according to the configuration of FIG. 1 is as follows.

NPN형 트랜지스터(Q1)는 베이스가 입력이 되고, 에미터는 NPN형 트랜지스터(Q2)의 베이스에 접속되며, NPN형 트랜지스터(Q2)의 컬렉터는 출력이 된다.The base of the NPN transistor Q1 is input, the emitter is connected to the base of the NPN transistor Q2, and the collector of the NPN transistor Q2 is output.

또한 NPN형 트랜지스터(Q1)의 베이스에 저항(R4)이 연결되며, 컬렉터에는 저항(R1)이 연결된다.In addition, a resistor R4 is connected to the base of the NPN transistor Q1, and a resistor R1 is connected to the collector.

NPN형 트랜지스터(Q1)의 에미터와 NPN형 트랜지스터(Q2)의 베이스 사이에는 저항(R2)이 연결되고, NPN형 트랜지스터(Q2)의 에미터에는 저항(R3)이 연결된다.A resistor R2 is connected between the emitter of the NPN transistor Q1 and the base of the NPN transistor Q2, and a resistor R3 is connected to the emitter of the NPN transistor Q2.

그리고 NPN형 트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 NPN형 트랜지스터(Q2)의 컬렉터가 상호 접속된다.The collector of the NPN transistor Q1 and the collector of the NPN transistor Q2 are interconnected.

NPN형 트랜지스터(Q1)의 베이스에 들어오는 입력 신호를 통해 베이스와 에미터 사이로 베이스-에미터 전류(Ibe1)가 흐르고, 컬렉터와 어머니 터 사이에는 컬렉터-에미터 전류(Ice1)가 흐른다.The base-emitter current Ibe1 flows between the base and the emitter through an input signal entering the base of the NPN transistor Q1, and the collector-emitter current Ice1 flows between the collector and the mother.

위의 컬렉터-에미터 전류(Ice1)는 NPN형 트랜지스터(Q2)의 베이스로 입력되며 저항(R2)을 통해 NPN 트랜지스터(Q2)에 필요한 전류량만 흐르도록 제어한다.The collector-emitter current Ice1 is input to the base of the NPN transistor Q2 and controls only the amount of current required for the NPN transistor Q2 to flow through the resistor R2.

즉, 컬렉터-에미터 전류(Ice1)에 의해 NPN형 트랜지스터(Q2)의 베이스-에미터 전류(Ibe2)가 흐르고 컬렉터-에미터 전류(Ice2)가 저항(R3)에 흐르게 되어 출력이 발생한다.That is, the base-emitter current Ibe2 of the NPN transistor Q2 flows through the collector-emitter current Ice1, and the collector-emitter current Ice2 flows through the resistor R3 to generate an output.

도 2는 도 1의 달링톤 증폭기가 포함된 온도 보상 회로의 구성도이다.2 is a block diagram of a temperature compensation circuit including the Darlington amplifier of FIG.

도시된 바와 같이, 온도 변화에 따른 전류 변화량을 줄이기 위하여 달링톤 증폭기의 일측에 온도 보상용 저항이 연결된다.As shown, a temperature compensation resistor is connected to one side of the Darlington amplifier in order to reduce the amount of current change due to temperature change.

그리고 달링톤 증폭기에 연결된 온도 보상용 저항의 전압 감소를 보상하기 위하여 공급 전압이 달링톤 증폭기의 동작에 필요한 전압보다 높은 전압이 인가된다.In order to compensate for the voltage reduction of the temperature compensation resistor connected to the Darlington amplifier, a voltage having a supply voltage higher than that required for the operation of the Darlington amplifier is applied.

도 3은 도 1에 따른 전압-전류의 변화를 나타내는 곡선이다.3 is a curve showing the change in voltage-current according to FIG. 1.

도시된 바와 같이, 달링톤 증폭기는 5V의 전압에서 동작하도록 설계되었으며, 5V 전압이 인가된 상태의 상온(25°C)에서 -30°C 또는 85°C 상태로 변동할 경우 전류 변화율이 12% 감소 및 43% 증가함을 알 수 있다.As shown, the Darlington amplifier is designed to operate at a voltage of 5V, with a current rate of change of 12% when it varies from room temperature (25 ° C) to -30 ° C or 85 ° C with a 5V voltage applied. Decrease and 43% increase.

이는 NPN형 트랜지스터(Q1) 및 NPN형 트랜지스터(Q2)의 밴드갭이 -30°C에서는 증가하는 반면 +85°C에서는 감소하는 반도체 특성에 따른 것이다.This is due to the semiconductor characteristics in which the bandgap of the NPN transistor Q1 and the NPN transistor Q2 increases at -30 ° C but decreases at + 85 ° C.

-30°C 에서는 NPN형 트랜지스터(Q1)와 NPN형 트랜지스터(Q2)의 밴드갭이 증가하여 달링톤 증폭기에서 동일 전류가 제공되기 위해서 외부 전압의 증가가 필요하다.At -30 ° C, the bandgap of NPN-type transistor Q1 and NPN-type transistor Q2 increases, and an external voltage is required to provide the same current in the Darlington amplifier.

그러나 외부 전압이 일정함에 따라 달링톤 증폭기에 흐르는 전류가 감소하며 이로 인해 상온에서의 RF(Radio Frequency) 특성(이득, 전력, 선형성)을 제대로 얻지 못하는 특성 저하가 발생한다.However, as the external voltage is constant, the current flowing through the Darlington amplifier decreases, which causes the deterioration of characteristics of the RF (radio frequency) characteristics (gain, power, linearity) at room temperature.

즉, 온도가 낮아질수록 전류 감소량이 많아져 특성 저하가 일어난다.In other words, the lower the temperature, the greater the amount of current reduction, resulting in deterioration of characteristics.

85°C 에서는 NPN형 트랜지스터(Q1)와 NPN형 트랜지스터(Q2)의 밴드갭이 감소하여 달링톤 증폭기에서 동일 전류가 제공되기 위해서는 외부 전압의 감소가 필요하다.At 85 ° C, the bandgap of NPN-type transistor Q1 and NPN-type transistor Q2 is reduced, and the external voltage is required to provide the same current in the Darlington amplifier.

그러나 외부 전압이 일정함에 따라 달링톤 증폭기에 흐르는 전류가 증가하며 이로 인해 상온에서의 RF 특성(이득, 전력, 선형성)을 제대로 얻지 못하는 특성 저하가 발생한다.However, as the external voltage is constant, the current flowing through the Darlington amplifier increases, which results in deterioration of the RF characteristics (gain, power, linearity) at room temperature.

즉, 온도가 높아질수록 전류 증가량이 많아져 특성 저하가 일어나는 것이다.That is, the higher the temperature, the greater the amount of current increase, resulting in deterioration of characteristics.

따라서 온도 변화에 따른 밴드갭이 변동하면 트랜지스터 턴-온 전압이 변하고 그에 따라 트랜지스터에 흐르는 전류도 함께 변하게 된다.Therefore, when the bandgap fluctuates due to temperature change, the transistor turn-on voltage changes, and thus the current flowing through the transistor also changes.

즉, 저온 상태에서는 반도체의 밴드갭이 상승하고 트랜지스터의 턴-온 전압이 상승하나 도 1의 R1/R4에 의해 결정되는 바이어스 전압은 변하지 않아 전류는 감소하게 된다.That is, in the low temperature state, the bandgap of the semiconductor increases and the turn-on voltage of the transistor increases, but the bias voltage determined by R1 / R4 of FIG. 1 does not change, so that the current decreases.

반면에 고온 상태에서는 반도체의 밴드갭이 감소하기 때문에 도 1의 R1/R4에 의해 결정되는 바이어스 전압이 변하여 전류가 증가하는 현상이 발생한다.On the other hand, in the high temperature state, since the bandgap of the semiconductor decreases, a phenomenon occurs in which the current increases due to the change of the bias voltage determined by R1 / R4 of FIG. 1.

따라서 전류의 변화는 온도 변화와 기하급수적인 관계가 성립됨을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the change in current has an exponential relationship with the change in temperature.

도 4는 도 1의 달링톤 증폭기에 16Ω의 외부 저항을 추가하고 전압을 5V에서 6V로 높였을 때 전압-전류 변화를 나타내는 곡선이다.4 is a curve showing the voltage-current change when the 16 Ω external resistor is added to the Darlington amplifier of FIG. 1 and the voltage is increased from 5V to 6V.

도시된 바와 같이, 도 2의 달링톤 증폭기에 외부 저항이 추가된 온도 보상 회로에서 외부 저항의 추가로 인하여 발생하는 전압 감소를 보상하기 위하여 달링톤 증폭기의 구동전압(5V)보다 높은 6V의 전압이 공급되며, 상온(25°C) 대비 -30°C에서는 6V의 달링톤 구동 전압이 인가되었을 때 약 14% 정도의 전류 감소가 나타나며, 85°C에서는 14% 전류 증가가 나타남을 알 수 있다.As shown, a voltage of 6V higher than the driving voltage (5V) of the Darlington amplifier is applied to compensate for the voltage reduction caused by the addition of the external resistor in the temperature compensation circuit in which the external resistance is added to the Darlington amplifier of FIG. At -30 ° C compared to room temperature (25 ° C), a current reduction of about 14% occurs when a Darlington drive voltage of 6V is applied, and a 14% current increase at 85 ° C.

도 5는 외부 저항을 이용한 온도 보상 회로에서의 전력 손실을 나타내는 도 면이다.5 is a diagram illustrating a power loss in a temperature compensation circuit using an external resistor.

도시된 바와 같이, 전력 손실은 도 2에 도시된 온도 보상용 저항에 전류가 흐름으로 발생하는 손실로, 6V 전압일 때 상온(25°C)에서는 19%의 전력 손실이 발생하며, -30°C에서는 17%, 85°C에서는 23%의 전력 손실이 발생한다.As shown, the power loss is a loss caused by current flow in the temperature compensation resistor shown in FIG. 2, and a power loss of 19% occurs at room temperature (25 ° C) when the voltage is 6V, and is -30 °. 17% power loss at C and 23% power at 85 ° C.

그러나 종래의 달링톤 증폭기 및 이를 응용한 온도 보상 회로는 이와 같이 온도 변화에 따른 전류 변화량이 심하며 이를 개선하기 위하여 외부 저항 등을 추가해야 하는 문제점이 있다.However, the conventional Darlington amplifier and the temperature compensation circuit using the same have a problem in that the amount of current change according to the temperature change is severe and an external resistor, etc. must be added to improve the current.

또한, 온도 보상을 위한 외부 저항 추가로 달링톤 증폭기 구동을 위하여 동작 전압보다 높은 전압이 인가되어야 하고 외부 저항에서 소모되는 전압으로 인하여 전체적인 시스템 효율이 낮아지며 외부 저항으로 인한 추가 전력 손실이 발생하는 문제점이 있다.In addition, a voltage higher than the operating voltage must be applied to drive the Darlington amplifier in addition to the external resistor for temperature compensation, and the overall system efficiency is lowered due to the voltage consumed by the external resistor, and additional power loss is caused by the external resistor. have.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 달링턴 증폭기에 외부 저항을 추가하거나 구동 전압보다 높은 전압을 인가하지 않고 온도 보상용 트랜지스터 또는 다이오드를 결합하여 온도 보상을 수행하는 달링톤 증폭기의 온도 보상 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the temperature of the Darlington amplifier to perform the temperature compensation by combining the temperature compensation transistor or diode without adding an external resistance to the Darlington amplifier or applying a voltage higher than the driving voltage The purpose is to provide a compensation circuit.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention. In addition, the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations indicated in the claims.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스로 신호 입력을 받으며 에미터로 출력을 수행하는 제1 트랜지스터, 상기 제1트랜지스터의 에미터로부터 출력 신호를 베이스로 입력받으며 컬렉터로 출력을 수행하는 제2 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터의 온도 보상을 위하여 입력이 제1 트랜지스터의 베이스와 연결되며 컬렉터 신호가 각각 베이스로 입력되는 2개의 트랜지스터가 직렬로 결합되는 온도용 보상 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 에미터에 연결되어 제1 트랜지스터에 흐르는 전류의 흐름을 제어하며 임피던스 매칭을 수행하기 위한 제1 저항, 상기 제2 트랜지스터의 에미터에 연결되어 과전압 발생시 상기 제2 트랜지스터를 보호하며 출력 임피던스 매칭을 수행하기 위한 제2 저항, 상기 온도 보상용 트랜지스터에 일정 전압이 인가되도록 상기 온도 보상용 트랜지스터의 양단에 결합되는 바이어스 저항을 포함한다.The present invention for achieving the above object, the first transistor for receiving a signal input to the base to perform the output to the emitter, the first input to the output signal from the emitter of the first transistor to the base and performing the output to the collector A temperature compensation transistor having an input coupled to a base of a first transistor and two transistors each of which a collector signal is input to a base for a temperature compensation of a second transistor and the first transistor and a second transistor; A first resistor connected to the emitter of the transistor to control the flow of current flowing through the first transistor and performing impedance matching, and a second resistor connected to the emitter of the second transistor to protect the second transistor when an overvoltage occurs and output impedance matching A second resistor for performing a constant to the temperature compensation transistor Applying a pressure to include a bias resistor coupled to both ends of the temperature compensating transistor.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명에 따른 달링톤 증폭기의 회로도이다.6 is a circuit diagram of a Darlington amplifier according to the present invention.

도시된 바와 같이, 달링톤 증폭기는 제1 트랜지스터(610), 제2 트랜지스터(620), 온도 보상용 트랜지스터(630), 제1 저항(640), 제2 저항(650), 바이어스 저항(660)을 포함한다.As shown, the Darlington amplifier includes a first transistor 610, a second transistor 620, a transistor for temperature compensation 630, a first resistor 640, a second resistor 650, and a bias resistor 660. It includes.

제1 트랜지스터(610)는 베이스로 신호 입력을 받으며 에미터로 출력되는 신호가 제2 트랜지스터의 베이스로 입력되도록 구성된다.The first transistor 610 receives a signal input to a base and is configured such that a signal output to an emitter is input to a base of the second transistor.

제2 트랜지스터(620)는 제1 트랜지스터(610)의 에미터로부터 출력된 신호를 베이스로 입력받으며 컬렉터-에미터 전류가 제2 저항(650)에 흐르도록 구성된다.The second transistor 620 receives the signal output from the emitter of the first transistor 610 as a base and is configured such that a collector-emitter current flows through the second resistor 650.

온도 보상용 트랜지스터(630)는 컬렉터 신호가 베이스로 입력되는 2개의 트랜지스터가 직렬로 결합되어 다이오드와 같은 역할을 수행하며 이때 전류는 바이어스 저항(660)에 흐르도록 구성된다.In the temperature compensating transistor 630, two transistors in which a collector signal is input to the base are coupled in series to serve as a diode, and a current flows in the bias resistor 660.

본 실시예에서는 온도 보상용 트랜지스터(630)의 결합 수를 제1 트랜지스터(610)와 제2 트랜지스터(620)의 결합 수에 대응하여 2개가 직렬로 결합되도록 구성하였으나, 제1 트랜지스터(610)와 제2 트랜지스터(620)의 결합 수에 대응하여 온도 보상용 트랜지스터(630)의 개수가 일치되어야 온도 보상 회로가 구성될 수 있다.In the present exemplary embodiment, the number of coupling of the temperature compensation transistor 630 is configured such that the two are coupled in series to correspond to the number of coupling of the first transistor 610 and the second transistor 620. The temperature compensation circuit may be configured only when the number of the temperature compensation transistors 630 corresponds to the number of couplings of the second transistors 620.

한편 본 실시예에서는 온도 보상을 수행하기 위하여 직렬로 연결된 트랜지스터를 사용하고 있으나, 직렬 구성의 다이오드를 대용하여 온도 보상을 수행할 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, transistors connected in series are used to perform temperature compensation, but temperature compensation may be performed by using a diode in series.

제1 저항(640)은 제1 트랜지스터(610)의 에미터에 연결되어 전류를 조절하며 임피던스 매칭을 수행하도록 구성된다.The first resistor 640 is configured to be connected to the emitter of the first transistor 610 to regulate current and perform impedance matching.

제2 저항(650)은 제2 트랜지스터(620)의 에미터에 연결되고 과전압으로부터 제2 트랜지스터(620)를 보호하며 출력 임피던스 매칭을 수행하도록 구성된다.The second resistor 650 is coupled to the emitter of the second transistor 620 and is configured to protect the second transistor 620 from overvoltage and to perform output impedance matching.

바이어스 저항(660)은 온도 보상용 트랜지스터(630)의 양단에 결합되어 온도 보상용 트랜지스터(630)에 일정한 바이어스 전압이 인가되도록 구성된다.The bias resistor 660 is coupled to both ends of the temperature compensation transistor 630 such that a constant bias voltage is applied to the temperature compensation transistor 630.

도 6의 구성에 따른 동작 설명은 다음과 같다.The operation description according to the configuration of FIG. 6 is as follows.

출력 단자에 Vcc 전압이 인가되고 입력 신호 단자의 바이어스 저항(660)에 의해 일정 전압이 유지된 상태에서 제1 트랜지스터(610)의 베이스로 신호가 입력되어 베이스와 에미터 사이로 베이스-에미터 전류(Ibe1)가 흐르고 컬렉터와 에미터 사이로는 컬렉터-에미터 전류(Ice1)가 흐른다.In the state where the Vcc voltage is applied to the output terminal and the constant voltage is maintained by the bias resistor 660 of the input signal terminal, a signal is input to the base of the first transistor 610 so that the base-emitter current between the base and the emitter ( Ibe1) flows and the collector-emitter current Ice1 flows between the collector and the emitter.

그리고 제1 트랜지스터(610)의 에미터에 연결된 제1 저항은 컬렉터-에미터 전류(Ice1)를 조절한다.The first resistor connected to the emitter of the first transistor 610 regulates the collector-emitter current Ice1.

상기 제1 트랜지스터(610)의 컬렉터-에미터 전류(Ice1)는 제2 트랜지스터(620)의 베이스로 입력되어 제2 트랜지스터(620)에 흐르는 전류를 제어한다.The collector-emitter current Ice1 of the first transistor 610 is input to the base of the second transistor 620 to control the current flowing through the second transistor 620.

즉, 제1 트랜지스터(610)의 컬렉터-에미터 전류(Ice1)가 제2 트랜지스터(620)의 베이스로 유입됨에 따라 제2 트랜지스터(620)의 베이스와 에미터 사이에는 베이스-에미터 전류(Ibe2)가 흐르게 되고 제2 트랜지스터(620)의 컬렉터와 에미터 사이의 컬렉터-에미터 전류(Ice2)가 제2 저항(650)으로 흐르게 된다.That is, as the collector-emitter current Ice1 of the first transistor 610 flows into the base of the second transistor 620, the base-emitter current Ibe2 is between the base and the emitter of the second transistor 620. ) Flows and the collector-emitter current Ice2 between the collector and the emitter of the second transistor 620 flows to the second resistor 650.

한편, 출력 단자에 Vcc 전압이 인가됨에 따라 입력 단자의 바이어스 저항 (660)에 연결된 온도 보상용 트랜지스터(630)로도 전압이 인가되고 연결된 바이어스 저항(660)에 전류가 흐르게 된다.Meanwhile, as the Vcc voltage is applied to the output terminal, a voltage is also applied to the temperature compensation transistor 630 connected to the bias resistor 660 of the input terminal, and a current flows through the connected bias resistor 660.

저온 또는 고온 상태에서 제1 트랜지스터(610)와 제2 트랜지스터(620)에 Vcc 전압이 인가되고 턴-온 전압이 변하게 되면 입력 단자의 바이어스 저항에 연결된 온도 보상용 트랜지스터(630)의 턴-온 전압도 동시에 변하게 된다.When the Vcc voltage is applied to the first transistor 610 and the second transistor 620 in a low or high temperature state and the turn-on voltage is changed, the turn-on voltage of the temperature compensation transistor 630 connected to the bias resistor of the input terminal is changed. Will also change at the same time.

즉 제1 트랜지스터(610)의 베이스에는 온도 변화와는 상관없이 항상 일정한 전압이 인가되고 제1 트랜지스터(610)의 에미터와 연결된 제2 트랜지스터(620)의 베이스에도 일정 전압이 인가된다.That is, a constant voltage is always applied to the base of the first transistor 610 regardless of temperature change, and a constant voltage is also applied to the base of the second transistor 620 connected to the emitter of the first transistor 610.

그리고 달링톤 증폭기(600)를 구성하는 제1 트랜지스터(610)와 제2 트랜지스터(620)에 흐르는 전류량의 변화도 저온 또는 고온에 상관없이 일정한 상태가 유지된다.In addition, a change in the amount of current flowing through the first transistor 610 and the second transistor 620 constituting the Darlington amplifier 600 is maintained regardless of low or high temperatures.

이때 입력 단자의 바이어스 저항(660)에 연결된 온도 보상용 트랜지스터(630)에도 달링톤 증폭기(600)에 흐르는 전압과 전류에 비례하여 Vcc 전압이 흐르고 전류가 흐르게 된다.At this time, the voltage compensation transistor 630 connected to the bias resistor 660 of the input terminal also has a Vcc voltage and a current in proportion to the voltage and current flowing in the darlington amplifier 600.

즉 달링톤 증폭기(600)의 제1 트랜지스터(610), 제2 트랜지스터(620)의 동작에 따른 온도 상승분을 입력 단자의 바이어스 저항(660)에 연결된 온도 보상용 트랜지스터(630)가 최적의 상태에서 온도 보상을 수행하는 것이다.That is, the temperature compensation transistor 630 connected to the bias resistor 660 of the input terminal with the temperature rise corresponding to the operation of the first transistor 610 and the second transistor 620 of the Darlington amplifier 600 is in an optimal state. To perform temperature compensation.

상기 온도 보상용 트랜지스터(630)의 트랜지스터 소자는 사용 온도 범위 내에서 바이어스 전압을 조절함으로써 온도 보상을 수행할 수 있다.The transistor device of the temperature compensation transistor 630 may perform temperature compensation by adjusting a bias voltage within a use temperature range.

따라서 입력 단자의 바이어스 저항(660)에 연결된 온도 보상용 트랜지스터 (630)에 의해 제1 트랜지스터(610), 제2 트랜지스터(620)의 달링톤 증폭기(600)에 흐르는 전류가 온도의 변화에 상관없이 동일 전류가 흐르게 되고 최종적으로 RF 이득, RF 전력 및 RF 선형성 등의 RF 특성이 온도의 영향을 받지 않게 되는 것이다.Therefore, the current flowing through the Darlington amplifier 600 of the first transistor 610 and the second transistor 620 by the temperature compensation transistor 630 connected to the bias resistor 660 of the input terminal regardless of the temperature change. The same current flows and finally RF characteristics such as RF gain, RF power and RF linearity are not affected by temperature.

도 7은 도 6의 응용 온도 보상 회로의 구성도이다.FIG. 7 is a configuration diagram of an application temperature compensation circuit of FIG. 6.

도시된 바와 같이, 도 6의 달링톤 증폭기(600)가 포함된 MMIC(Monolithic Microwave IC) 회로의 출력단에 공급 전압(Vcc)의 강하를 발생시키는 온도 보상용 저항을 제거하고 상기 MMIC 회로 내의 온도 보상용 트랜지스터의 동작으로 온도 보상을 수행하는 것으로, 불필요한 전력 낭비를 예방하며 배 이상의 온도 보상 효과를 제공한다.As shown, the temperature compensation resistor in the MMIC circuit is removed by removing the resistor for temperature compensation that causes the supply voltage Vcc to drop at the output terminal of the MMIC circuit including the Darlington amplifier 600 of FIG. 6. By performing temperature compensation by the operation of the transistor, it prevents unnecessary power waste and provides more than twice the temperature compensation effect.

도 8은 도 6 및 도 7의 달링톤 증폭기의 온도 보상 회로 구동에 따른 전압-전류 변화를 그래프로 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a graph illustrating a voltage-current change according to driving of the temperature compensation circuit of the Darlington amplifier of FIGS. 6 and 7.

도시된 바와 같이, 5V에서 동작이 되도록 설계된 달링톤 증폭기에서 3.5V 대비 -30°C 에서는 약 10% 정도의 전류 변화량이 발생하고 85°C 에서는 약 13% 정도의 전류 변화량이 발생함을 알 수 있다.As shown, in the Darlington amplifier designed to operate at 5V, about 10% of the current variation occurs at -30 ° C and about 13% at 85 ° C. have.

이후로 전압이 5V까지 인가된 상태에서 -30°C에서는 7% 정도의 전류 변화량 감소로 일정하게 유지되며, 85°C에서는 약 7% 정도의 전류 변화량 증가로 일정하게 유지되어 -30°C와 85°C 사이의 전류 변화량이 기존의 +/- 30% 에서 약 +/-10% 내외로 개선됨을 알 수 있다.Since the voltage is applied up to 5V, it is kept constant with a decrease of 7% current change at -30 ° C and at a constant increase of about 7% current change at 85 ° C. It can be seen that the current variation between 85 ° C improves from about +/- 30% to about +/- 10%.

따라서 온도 보상용 트랜지스터를 이용하여 달링톤 증폭기의 필요 이상의 전압을 인가하지 않으면서 배 이상의 온도 보상 효과가 나타남을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the temperature compensation transistor exhibits a double temperature compensation effect without applying a voltage higher than that of the Darlington amplifier.

상술한 바와 같이 본 발명은 달링톤 증폭기의 온도 보상을 위하여 추가적으로 부품 소자를 결합하지 않으며 달링톤 증폭기의 구동을 위한 전압보다 더 높은 전압을 사용하지 않고 온도 보상 회로를 구성하여 기존의 온도 보상에 비해 배 이상의 개선 효과를 제공한다.As described above, the present invention configures the temperature compensation circuit without using a voltage component higher than the voltage for driving the Darlington amplifier and additionally does not combine component elements for the temperature compensation of the Darlington amplifier. Provides over 2x improvement.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalent claims.

Claims (3)

달링톤 증폭기로 구성되는 회로에 있어서,In a circuit composed of a Darlington amplifier, 베이스로 신호 입력을 받으며 에미터로 컬렉터-베이스 전류(Ice1)를 출력하는 제1 트랜지스터;A first transistor receiving a signal input to a base and outputting a collector-base current Ice1 to an emitter; 상기 제1트랜지스터의 에미터로부터 출력 신호를 베이스로 입력받으며 컬렉터로 컬렉터-베이스 전류(Ice2)를 출력하는 제2 트랜지스터;A second transistor receiving an output signal from the emitter of the first transistor as a base and outputting a collector-base current Ice2 to the collector; 상기 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터의 온도 보상을 위하여 입력이 제1 트랜지스터의 베이스와 연결되며 컬렉터 신호가 각각 베이스로 입력되는 2개의 트랜지스터가 직렬로 결합되는 온도 보상용 트랜지스터;A temperature compensation transistor in which an input is connected to a base of the first transistor and two transistors each of which a collector signal is input to the base are coupled in series for temperature compensation of the first transistor and the second transistor; 상기 제1 트랜지스터의 에미터에 연결되어 제1 트랜지스터에 흐르는 전류의 흐름을 제어하며 임피던스 매칭을 수행하기 위한 제1 저항;A first resistor connected to the emitter of the first transistor to control the flow of current flowing through the first transistor and perform impedance matching; 상기 제2 트랜지스터의 에미터에 연결되며 과전압 발생시 상기 제2 트랜지스터를 보호하며 출력 임피던스 매칭을 수행하기 위한 제2 저항; 및A second resistor coupled to the emitter of the second transistor to protect the second transistor when an overvoltage occurs and to perform output impedance matching; And 상기 온도 보상용 트랜지스터에 일정한 바이어스 전압이 인가되도록 상기 온도 보상용 트랜지스터의 양단에 결합되는 바이어스 저항을 포함하는 달링톤 증폭기의 온도 보상 회로.And a bias resistor coupled to both ends of the temperature compensation transistor such that a constant bias voltage is applied to the temperature compensation transistor. 제1항에 있어서, 상기 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터를 포함하는 MMIC 회로 출력단에 공급 전압의 강하를 발생시키는 온도 보상용 저항이 제거된 상태에서 상기 온도 보상용 트랜지스터의 동작으로 온도 보상을 수행하는 달링톤 증폭기의 온도 보상 회로.The method of claim 1, further comprising performing temperature compensation by operating the temperature compensating transistor in a state in which a temperature compensating resistor for generating a drop in supply voltage is removed at an output terminal of the MMIC circuit including the first transistor and the second transistor. Darlington amplifier's temperature compensation circuit. 제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 온도 보상용 트랜지스터는 직렬로 결합되는 온도 보상 다이오드로 대체 가능한 달링톤 증폭기의 온도 보상 회로.The temperature compensation circuit of claim 1, wherein the temperature compensation transistor is replaceable with a temperature compensation diode coupled in series.
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