Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC (전자공학회논문지SC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Improved negative capacitance circuit stable with a low gain margin

이득 여유가 작아도 안정한 개선된 네가티브 커패시턴스 회로

  • 김영필 (대전대학교 전자공학과) ;
  • 황인덕 (대전대학교 전자공학과)
  • Published : 2003.11.01
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Abstract

An improved negative capacitance circuit that cancels out input impedance of a front-end in a bioimpedance measurement and operates stably with a low gain margin has been proposed. Since the proposed circuit comprises wide-band operational amplifiers, selecting operational amplifiers is easy, while an operational amplifier of prefer bandwidth should be chosen to apply conventional circuit. Also, since gain margin can be controlled by a feedback resistor connected serially with a feedback capacitor, gain margin is tuneable with a potentiometer. The input impedance of the proposed circuit is two times larger than that of the conventional circuit and 40-times than that without a negative capacitance circuit. Furthermore, closed-loop phase response of the proposed circuit is better than that of the conventional circuit or without a negative capacitance circuit. Above all, for the proposed circuit, the frequency at which a gain peaking occurs is higher than the frequency at which the loop gain becomes a maximum. Thus, the proposed circuit is not affected by a gain peaking and can be operated with a very low gain margin.

생체 임피던스 측정에 사용되는 프론트 엔드의 입력 커패시턴스를 상쇄시키며, 편하고, 작은 이득 여유로도 안정하게 동작하는 제안된 네가티브 커패시턴스 회로를 제안하였다. 기존의 회로를 사용하기 위해서는 적절한 이득-대역폭 적을 갖는 연산 증폭기를 선택해야 하는데 비하여 제안하는 회로는 광대역 연산 증폭기를 사용하므로 연산 증폭기의 선택이 쉽다. 또한 이득 여유가 귀환 커패시터에 직렬로 연결된 귀환 저항에 의하여 조절되므로 이득 여유를 가변 저항기로 튜닝할 수 있다. 제안된 회로의 입력 임피던스는 기존회로의 임피던스보다 2배 크며 네가티브 커패시턴스 회로를 채용하지 않았을 때에 비하여 40배 크다. 나아가서 제안된 회로의 폐루프 위상 응답은 기존의 회로와 네가티브 커패시턴스 회로를 채용하지 않았을 때에 비하여 좋다. 무엇보다도 이득 피킹이 발생하더라도 제안된 회로에서 이득 피킹의 주파수는 루프 이득이 최대로 되는 주파수 보다 높으므로, 이득 여유가 이득 피킹의 영향을 거의 받지 않는다. 따라서 제안된 회로는 매우 작은 이득 여유로도 안정하게 동작할 수 있다.

Keywords

References

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