KR100213251B1 - 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압 제어 발진 주파수 조정 장치에 관한 것으로서, 특히 외부 환경이 변화하더라도 발진 주파수를 자동적으로 조정하기 위한 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치에 관한 것이다.
본 발명은 크리스탈 발진 신호를 입력하여 제어 전류 신호에 의하여 위상을 ±450쉬프트된 신호를 발생시키는 ±450위상 변환부, 상기 ±450위상 변환부에서 출력되는 신호와 상기 크리스탈 발진 신호를 입력하여 양 입력신호의 위상 차를 ±900로 쉬프트시키기 위한 ±900위상 변환부, 상기 크리스탈 발진 신호와 상기 ±900위상 변환부에서 출력되는 쉬프트된 신호의 위상을 비교하고 충/방전 시간의 차이를 이용하여 제1위상차 전압을 발생시키는 제1위상 비교부, 상기 제1위상차 전압을 전류로 변환하여 제어 전류 신호를 발생시키는 전압/전류 변환부, 상기 제어 전류 신호 및 하기 제2위상차 전압에 의하여 발진 주파수를 조정하는 전압 제어 발진부, 상기 전압 제어 발진부의 발진 신호를 수평 동기 신호의 주파수로 카운팅하여 카운팅 신호를 발생시키는 카운팅부 및 상기 카운팅 신호와 수평 동기 신호의 위상을 비교하여 제2위상차 전압을 발생시키는 제2위상 비교부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 종래의 방식보다 공정이 간단해지고 발진 주파수 특성이 정확해지는 효과가 있다.

Description

전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치{Apparatus for adjusting frequency of voltage controlled oscillator automatically}
본 발명은 전압 제어 발진 주파수 조정 장치에 관한 것으로서, 특히 외부 환경이 변화하더라도 발진 주파수를 자동적으로 조정하기 위한 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 VCR에서 사용하는 전압 제어 발진기의 주파수 조정 기술은 연산 트랜스콘덕턴스 증폭기(Operational Transconductance Amplifier)를 이용하여 전압 제어 발진기의 발진 주파수 및 특성을 영상 신호의 수평 동기 신호를 이용한 위상 동기 루프에 의해 발생되는 제어 전류로 전압 제어 발진기의 기본 특성을 제어하고 있다.
이와 같은 종래의 기술은 전압 제어 발진기의 발진 주파수 변동에 따른 변화가 또 다른 필터 등에 직접적으로 반영됨은 물론 전압 제어 발진기의 기본 특성 또한 위상 동기 루프 회로의 특성에 민감하여 초기 상태 전압 제어 발진 주파수가 설계 목표 주파수 근처로 발진을 해야만 전압 제어 발진기 특성을 조정 가능하게 되기 때문에 전압 제어 발진기의 발진 주파수를 설계 목표 주파수 근처로 조정해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 기술에 비하여 정확한 전압 제어 발진기의 특성을 얻기 위하여 크리스탈 발진 주파수와 수평 동기 신호를 병행하여 전압 제어 발진기의 발진 주파수를 자동으로 조정하는 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치의 구성도이다.
본 발명에 의한 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치는 크리스탈 발진 신호를 입력하여 제어 전류 신호에 의하여 위상을 ±450쉬프트된 신호를 발생시키는 ±450위상 변환부, 상기 ±450위상 변환부에서 출력되는 신호와 상기 크리스탈 발진 신호를 입력하여 양 입력신호의 위상 차를 ±900로 쉬프트시키기 위한 ±900위상 변환부, 상기 크리스탈 발진 신호와 상기 ±900위상 변환부에서 출력되는 쉬프트된 신호의 위상을 비교하고 충/방전 시간의 차이를 이용하여 제1위상차 전압을 발생시키는 제1위상 비교부, 상기 제1위상차 전압을 전류로 변환하여 제어 전류 신호를 발생시키는 전압/전류 변환부, 상기 제어 전류 신호 및 하기 제2위상차 전압에 의하여 발진 주파수를 조정하는 전압 제어 발진부, 상기 전압 제어 발진부의 발진 신호를 수평 동기 신호의 주파수로 카운팅하여 카운팅 신호를 발생시키는 카운팅부 및 상기 카운팅 신호와 수평 동기 신호의 위상을 비교하여 제2위상차 전압을 발생시키는 제2위상 비교부를 포함함을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치의 구성도이다.
본 발명에 의한 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치는 입력 신호의 위상을 ±450쉬프트시키기 위한 ±-450위상 변환부(110), 양 입력 신호의 위상을 ±900쉬프트시키기 위한 ±900위상 변환부(120), 입력되는 신호들의 위상을 비교하는 제1위상 비교부(130), 입력되는 신호를 증폭하기 위한 증폭부(140), 입력되는 전압 신호를 전류 신호로 변환하기 위한 전압/전류 변환부(150), 전압에 의해 발진 주파수가 조정되는 전압 제어 발진부(160), 입력되는 발진 주파수를 분주하기 위한 카운팅부(170), 입력되는 신호들의 위상을 비교하는 제2위상 비교부(180)로 구성된다.
도 1에는 도시되어 있으나, 위의 구성에서 언급되지 않은 커패시터 C1, C2는 위상 동기 루프(PLL:Phase Locked Loop)의 위상차에 연동하여 충/방전시키기 위한 캐패시터 소자이다. 그리고 트랜지스터 Q1∼Q3, R1∼R3은 출력 회로로부터 입력 회로의 영향을 줄이기 위한 버퍼용 회로 구성이다.
±450위상 변환부(110)는 기본 연산 트랜스콘덕턴스 증폭기(OTA:Operational Transconductance Amplifier) 회로로 구성되며, 크리스탈 발진 신호를 입력받아 ±450위상을 쉬프트시켜 출력한다.
±900위상 변환부(120)는 ±450쉬프트된 발진 신호와 00의 발진 신호를 입력받아 양 입력신호의 이상 차가 ±900되도록 위상 변환시킨다. 즉, 일 예로 ±450쉬프트된 발진 신호를 재차 ±450쉬프트시켜 00의 발진 신호를 기준으로 ±900쉬프트된 발진 신호를 출력시킨다.
제1위상 비교부(130)는 ±900위상 변환된 발진 신호와 00의 발진 신호를 입력하여 양 입력 신호의 위상차에 상응하는 제1위상차 전압을 발생시킨다. 제1위상차 전압은 위상차가 ±900인 경우에 V0로 설정한 경우에, 비교 출력되는 위상차가 ±900에서 벗어나는 경우에는 출력단에 있는 커패시터 C1의 충/방전 시간이 변화하게 되어 이에 따라서 제1위상차 전압은 V0보다 크거나 작아지게 된다.
증폭부(140)는 제1위상차 전압을 회로에서 처리하기 용이한 레벨로 증폭하여 출력한다.
전압/전류 변환부(150)는 증폭된 제1위상차 전압을 전류로 변환하여 제어 전류 신호(Igm)를 발생시킨다. 제어 전류 신호는 트랜지스터 Q2의 베이스에 인가되어 ±450위상 변환부(110)의 위상의 변환을 제어하는 콜렉터 전류를 제어한다.
그리고 이 제어 전류 신호는 Q3을 통하여 전압 제어 발진부(160)로 피드백 되어 발진 신호의 주파수를 제어한다.
만일 ±450위상 변환부(110)의 출력이 어떠한 원인에 의하여 지연이 되면 ±900위상 변환부(120)의 출력도 영향을 받아 지연이 된다. 이로 인하여 제1위상 비교부(130)의 제1위상차 전압은 캐패시터 C1의 방전 시간이 길어지게 됨에 따라서 낮아지게 된다.
제1위상차 전압이 낮아지게 되면 전압/전류 변환부(150)의 제어 전류 신호는 트랜스 컨덕턴스(gm)의 특성을 이용하여 입력되는 전압에 반비례하게 설계하면 증가하게 된다. 이로 인하여 ±450위상 변환부(110)는 제어 전류 신호가 증가함에 따라서 출력 신호의 위상을 앞서게 해준다.
따라서 이와 같은 제어 동작에 의하여 각 부의 출력 신호의 위상을 일정하게 제어하며, 만일 ±450위상 변환부(110)의 출력 위상이 변화하지 않고 일정한 상태를 유지하면 제어 전류도 일정하게 된다.
그러므로 제어 전류 신호는 ±450위상 변환부(110)는 물론 전압 제어 발진부(160)로 피드백되어 발진 주파수를 제어하기 때문에 칩(CHIP)의 저항이나 공정 상의 작은 변화에도 위상을 일정하게 유지시킨다.
이와 같이 ±450위상 변환부(110)의 출력 위상이 일정하게 되면 제어 전류 신호도 일정하게 되어 전압 제어 발진부(160)의 발진 주파수도 일정하게 유지된다.
위와 같은 동작에 의하여 전압 제어 발진부(160)의 발진 주파수를 일정하게 제어하는 것과 동시에 영상 신호 처리의 기준 신호인 수평 동기 신호(fH)에 의하여 전압 제어 발진부(160)의 발진 주파수를 제어한다.
카운팅부(170)는 전압 제어 발진부(160)의 출력인 발진 신호를 입력하고, 발진 신호를 카운팅하여 수평 동기 신호와 동일한 동일한 주파수로 분주하여 출력한다.
제2위상 비교부(180)는 수평 동기 신호와 카운팅부(160)의 출력을 입력하여, 양 신호의 위상을 비교하여 제2위상차 전압을 발생시킨다.
커패시터 C2의 충/방전 시간에 따라서 위상차에 상응하는 전압을 유지하는 제2위상차 전압은 전압 제어 발진부(160)에 피드백되어 수평 동기 신호에 의하여 발진 주파수를 제어한다.
이상과 같이 전압 제어 발진부(160)의 발진 주파수는 크리스탈을 이용하여 제어되기도 하고, 별도로 수평 동기 신호에 의하여 제어되기 때문에 정확한 주파수를 유지할 수 있다. 이로 인하여 발진 주파수 조정 개수를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 전압 제어 발진 주파수를 수평 동기 신호뿐만 아니라 크리스탈 발진 신호를 이용하여 발진 주파수를 제어함으로써, 전압 제어 전압 제어 발진기의 발진주파수가 설계 목표 주파수 근처에서 발진하도록 조정할 필요가 없어져서 공정이 단순화되고 발진 주파수 특성이 정확해지는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 크리스탈 발진 신호를 입력하여 제어 전류 신호에 의하여 위상을 ±450쉬프트된 신호를 발생시키는 ±450위상 변환부;
    상기 ±450위상 변환부에서 출력되는 신호와 상기 크리스탈 발진 신호를 입력하여 양 입력신호의 위상 차를 ±900로 쉬프트시키기 위한 ±900위상 변환부;
    상기 크리스탈 발진 신호와 상기 ±900위상 변환부에서 출력되는 쉬프트된 신호의 위상을 비교하고 충/방전 시간의 차이를 이용하여 제1위상차 전압을 발생시키는 제1위상 비교부;
    상기 제1위상차 전압을 전류로 변환하여 제어 전류 신호를 발생시키는 전압/전류 변환부;
    상기 제어 전류 신호 및 하기 제2위상차 전압에 의하여 발진 주파수를 조정하는 전압 제어 발진부;
    상기 전압 제어 발진부의 발진 신호를 수평 동기 신호의 주파수로 카운팅하여 카운팅 신호를 발생시키는 카운팅부; 및
    상기 카운팅 신호와 수평 동기 신호의 위상을 비교하여 제2위상차 전압을 발생시키는 제2위상 비교부를 포함함을 특징으로 하는 전압 제어 발진 주파수 자동 조정 장치.
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