KR102251671B1 - 송신 신호의 품질을 향상시키는 전자 장치 및 방법, 및 이를 위한 시스템 - Google Patents

송신 신호의 품질을 향상시키는 전자 장치 및 방법, 및 이를 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 송신 신호의 품질을 향상시키는 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 장치로 신호를 송수신하는 경우 송신되는 신호의 품질을 향상시키는 수동 등화기를 구비한 전자 장치 및 방법과, 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 송신 신호의 품질을 향상시키기 위한 신호 전송 시스템에 있어서, 신호를 전송하는 송신기와, 상기 송신기로부터 상기 신호를 수신하는 수신기와, 상기 송신기와 수신기 사이에 형성되어 상기 송신기로부터 전달되는 신호를 전송하는 채널과, 상기 송신기와 상기 수신기 사이에 형성되어 상기 신호의 저 주파수에서 고 임피던스를 갖도록 상기 신호를 제어하는 수동 등화기를 포함할 수 있다.

Description

송신 신호의 품질을 향상시키는 전자 장치 및 방법, 및 이를 위한 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR IMPROVING QUALITY OF TRANSMISSION SIGNALS, AND SYSTEM THEREFOR}
본 발명은 송신 신호의 품질을 향상시키는 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 장치로 신호를 송수신하는 경우 송신되는 신호의 품질을 향상시키는 수동 등화기를 구비한 전자 장치 및 방법과, 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전자 장치(예: 개인용 컴퓨터(PC), 휴대 단말 등등)는 외부 전자 장치와의 데이터 송수신을 위한 인터페이스를 갖추고 있다. 대표적으로, 전자 장치는 USB(Universal Serial Bus) 단자가 구비될 수 있으며, 이러한 USB 단자를 통해 외부 전자 장치와 데이터를 송수신할 수 있거나 또는 무선 통신 모듈(예: WiFi, Bluetooth 등등) 통해서 외부 전자 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.
USB는 PC 사용자들에게 다른 컴퓨터들에 대하여 상당히 다양한 거리에 있는 주변 장치들을 연결하고, 향상되고 사용이 용이한 인터페이스를 제공하도록 개발되었다. USB의 개발은 초기에는 랩탑 컴퓨터들을 고려하여 도출되었으며, 이는 소형 측면의 주변 장치 커넥터에 큰 도움이 되었다. USB의 다수의 장점 중에서는 최소형 컴퓨터 설치에도 영향을 줄 수 있는 케이블의 복잡함을 감소시킬 수 있다.
그리고, USB는 PC에 대한 필수적인 인터페이스가 되었는데, 그 이유는 사용자들에게 단순한 연결을 제공하기 때문이다. USB는 프린터, 키보드, 마우스, 및 다른 주변 장치들에 대한 다른 커넥터를 가질 필요를 제거하고, 느린 마우스 입력에서 디지털화된 오디오 및 압축 비디오까지의 광범위한 데이터 유형을 지원할 수 있다.
USB 상에서 호스트 컴퓨터 시스템과 모두 통신할 수 있는 오늘날의 USB 장치들은 USB 프린터, 스캐너, 디지털 카메라, 스토리지 장치, 카드 리더 등을 포함한다. USB 기반 시스템은 USB 호스트 제어기가 호스트 시스템에 존재하고, 호스트 시스템의 OS(operating system)가 USB 및 USB 대용량 기억 클래스 장치들을 지원할 것을 요구할 수 있다. USB 장치들은 저속(low speed), 전속(full speed), 고속(high speed), 초고속(super speed)으로 USB 버스를 통해 통신할 수 있다. USB 전자장치는 필요로 하는 USB 데이터 전송속도에 따라, USB2.0만 지원할 수도 있고, USB2.0, USB3.0 모두를 지원할 수도 있다. USB2.0에서 USB 장치 및 호스트 사이의 연결은 전력선, 접지선, 데이터 통신 선(D+, D-)을 포함하고 있다. USB 장치가 호스트에 연결되는 경우, USB 장치는 D+ 선 상의 풀업 저항을 이용하여, 먼저 D+ 선을 하이 (장치가 저속 장치라면 D- 선)로 올린다. 호스트는 USB 장치를 리셋시킴으로써 반응할 것이다. 만일 USB 장치가 고속 USB 장치라면, USB 장치는 리셋 동안 D- 선을 하이(high)로 구동시킴으로써 처프(chirp)할 것이다. 호스트는 D+ 및 D- 선을 하이로 교대로 구동함으로써, 처프에 반응할 수 있다. USB 장치는 이어 풀업 저항을 전자적으로 제거하며, 고속으로 통신을 계속하게 된다.
전자 장치는 이러한 USB가 연결되어 데이터의 송수신이 발생되는 경우, 전송되는 데이터(또는 신호)의 품질을 향상시키기 위해 등화기(equalizer)를 사용할 수 있다. 등화기는 채널에서 발생되는 고주파 신호의 손실을 보상하는 역할을 수행하는 것으로서 전송 회로 또는 증폭 회로에 삽입될 수 있으며, 연속 시간 선형 등화기와 같은 능동 등화기(Active Equalizer)와 저항, 인덕턴스를 이용한 수동 등화기(Passive Equalizer)가 있다. 수동 등화기는 수동 소자를 이용하기 때문에 비용이 저렴해서 PCIe, USB 3.0등의 고속 인터페이스에서 사용되고 있다.
도 1a는 종래 USB 2.0 인터페이스에서 허브를 포함하는 신호 전송 시스템을 나타낸 예시도이고, 도 1b는 종래 USB 3.0 인터페이스에서 리드라이버를 포함하는 신호 전송 시스템을 나타낸 예시도이고, 도 1c는 종래 USB 2.0 인터페이스에서 인덕턴스 및 저항으로 구성된 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 1a를 참조하면, 종래 USB 2.0 인터페이스에서 허브를 포함하는 신호 전송 시스템은 송신기(110), 수신기(120) 및 송신기(110)와 수신기(120)간의 채널에서 발생되는 신호의 손실을 보상하여 품질을 향상시키는 허브(130)를 포함할 수 있다. 허브(130)는 채널에서 송신기(110)와 수신기(120) 사이에 실장될 수 있으며, 송신기(110)로부터 출력되는 신호의 손실을 보상하여 수신기(120)로 전송할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 종래 USB 3.0 인터페이스에서 리드라이버를 포함하는 신호 전송 시스템은 송신기(110), 수신기(120) 및 송신기(110)와 수신기(120)간의 채널에서 발생되는 신호의 손실을 보상하여 품질을 향상시키는 리드라이버(Re-Driver)(140)를 포함할 수 있다. 리드라이버(140)는 채널에서 송신기(110)와 수신기(120) 사이에 실장될 수 있으며, 송신기(110)로부터 출력되는 신호의 손실을 보상하여 수신기(120)로 전송할 수 있다. 도 1a 및 도 1b와 같은 신호 전송 시스템은 송신기(110)와 수신기(120) 사이에 능동 소자(Active Component)를 사용하여 신호를 보상하는 것으로서, 이러한 능동 소자(예: 허브, 리드라이버) 대신에 수동 소자를 사용하여 신호의 품질을 개선할 수 있다.
도 1c를 참조하면, 종래 USB 2.0 인터페이스에서 인덕턴스 및 저항으로 구성된 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템은 송신기(110), 수신기(120) 및 송신기(110)와 수신기(120)간의 채널에서 발생되는 신호의 손실을 보상하여 품질을 향상시키는 수동 등화기(Passive Equalizer)(150)를 포함할 수 있다. 수동 등화기(150)는 채널에서 송신기(110)와 수신기(120) 사이에 실장될 수 있으며, 송신기(110)로부터 출력되는 신호의 손실을 보상하여 수신기(120)로 전송할 수 있다. 상기 수동 등화기(150)는 두 개의 인덕턴스(151, 153)과 하나의 저항(152)로 구성될 수 있으며, 이러한 두 개의 인덕턴스(151, 153)과 하나의 저항(152)은 채널과 병렬로 연결될 수 있다.
그런데, 종래의 USB 2.0을 인식하기 위해 인덕턴스 및 저항으로 구성된 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템은 저 주파수(Low Frequency)에서 저 임피던스(Low Impedence)를 갖는 특성을 가지고 있기 때문에 USB 2.0을 인식하는 경우 저항값이 변경되어 초기에 장치를 인식하지 못하는 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 종래의 USB 2.0을 인식하기 위해 인덕턴스 및 저항으로 구성된 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템에서 송신기의 D+는 3.3V로 인가하는 경우, D- 역시 3.3V로 상승하게 되어 쇼트가 발생됨에 따라 USB 2.0을 초기에 인식할 수 없었다.
따라서, 종래의 USB 2.0 인터페이스에서 장치를 인식할 수 있는 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템을 제공할 필요성이 제기된다.
따라서 본 발명의 다양한 실시예는 송신되는 신호의 품질을 향상시키는 수동 등화기를 구비한 전자 장치 및 방법과, 이를 위한 시스템을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위해 한 실시예는 송신 신호의 품질을 향상시키기 위한 신호 전송 시스템에 있어서, 신호를 전송하는 송신기와, 상기 송신기로부터 상기 신호를 수신하는 수신기와, 상기 송신기와 수신기 사이에 형성되어 상기 송신기로부터 전달되는 신호를 전송하는 채널과, 상기 송신기와 상기 수신기 사이에 형성되어 상기 신호의 저 주파수에서 고 임피던스를 갖도록 상기 신호를 제어하는 수동 등화기를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바를 달성하기 위한 한 실시예는 신호 전송 시스템에서 송신 신호의 품질을 향상시키는 방법에 있어서, 송신기가 신호를 전송하는 과정과, 수동 등화기가 상기 전송된 신호의 저 주파수에서 고 임피던스를 갖도록 상기 신호를 제어하는 과정과, 수신기가 상기 제어된 신호를 수신하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 본 발명은 신호의 품질을 향상시키는 수동 등화기를 구비한 전자 장치 및 방법과, 이를 위한 시스템을 제공함으로써, 고속 신호에서 신호의 품질을 개선할 때, 능동 등화기를 사용하는 것보다 수동 등화기를 사용하기 때문에 비용을 절감할 수 있다. 또한, 종래에는 L-R 구조의 수동 등화기를 적용하기 때문에 저 주파수에서 저 임피던스를 가지게 되어 USB 2.0의 신호를 인식할 수 없었으나, C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용함으로써, 저 주파수에서 고 임피던스를 가질 수 있고 USB 2.0의 신호를 인식할 수 있다.
도 1a는 종래 USB 2.0 인터페이스에서 허브를 포함하는 신호 전송 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 1b는 종래 USB 3.0 인터페이스에서 리드라이버를 포함하는 신호 전송 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 1c는 종래 USB 2.0 인터페이스에서 인덕턴스 및 저항으로 구성된 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 USB 2.0 인터페이스에서 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 전송 시스템에서 송신 신호의 품질을 향상시키는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4a는 종래 L-R 구조의 수동 등화기와 본 발명의 실시 예에 따른 C-L-R 구조의 수동 등화기의 차동 임피던스(Differential Impedence)를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 예시도이다.
도 4b는 종래 L-R 구조의 수동 등화기와 본 발명의 실시 예에 따른 C-L-R 구조의 수동 등화기의 삽입 손실(Insertion Loss)을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 예시도이다.
도 5a는 종래 L-R 구조의 수동 등화기를 적용하지 않은 경우의 신호 품질을 나타낸 예시도이다.
도 5b는 종래 L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우의 신호 품질을 나타낸 예시도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우의 신호 품질을 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 발명 가운데 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도 또는 A와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 발명 가운데 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들이 본 발명의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 전자 장치는, 디스플레이 제어 기능이 포함된 장치일 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신 또는 스마트 와치(smartwatch)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 디스플레이 제어 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 전자 장치는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 방송 신호를 수신하여 출력하는 장치), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛, 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 디스플레이 제어 기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자 장치는 플렉서블 장치일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대해서 살펴본다. 다양한 실시예에서 이용되는 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치를 지칭할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 USB 2.0 인터페이스에서 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 USB 2.0 인터페이스에서 수동 등화기를 포함하는 신호 전송 시스템은 신호를 전송하는 송신기(또는 드라이버)(210), 상기 신호를 수신하는 수신기(리시버)(220), 송신기(210)와 수신기(220)간에 신호(또는 데이터)를 송수신하는 채널(240, 250) 및 송신기(210)와 수신기(220)간의 채널(240, 250)에서 발생되는 신호의 손실을 보상하여 품질을 향상시키는 수동 등화기(Passive Equalizer)(230)를 포함할 수 있다.
상기 송신기(210)는 신호, 음성, 음악, 영상, 데이터 등을 전기 신호로 바꿔 전기 케이블, 도파관 또는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB) 선로의 전류의 형태로 전달할 수 있다. 상기 채널(240, 250)은 송신기(210)와 수신기(220) 사이에 형성되어 송신기(210) 또는 다른 장치로부터 수신되는 신호의 주파수를 전송할 수 있다. 이 경우, 채널(240, 250)은 보드(Board), 케이블(Cable), 커넥터(Connector), 소켓(Socket) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 수신기(220)는 신호를 수신하여 출력할 수 있다. 이 경우, 수신기(220)는 수신된 신호를 소리, 영상, 문자 또는 부호로 복원하는 것으로 신호를 수신하는 구성을 의미할 수 있다.
상기 수동 등화기(230)는 송신기(210)와 수신기(220) 사이에 실장될 수 있으며, 송신기(210)로부터 출력되는 신호의 손실을 보상하여 수신기(220)로 전송할 수 있다. 상기 수동 등화기(230)는 제1 및 제2 인덕턴스(232, 234), 하나의 저항(233) 및 제1 및 제2 커패시터(231, 235)로 구성될 수 있으며, 이러한 제1 및 제2 인덕턴스(232, 234), 하나의 저항(233) 및 제1 및 제2 커패시터(231, 235)는 채널(240, 250)과 병렬로 연결될 수 있다.
상기 수동 등화기(230)는 송신기(210)와 수신기(220) 사이에 형성되어 채널에 따라 입력단을 통해 수신되는 신호의 주파수 감쇄를 보상하여 최대 주파수까지의 전달 특성을 평탄화할 수 있다. 수동 등화기(230)는 다양한 전자 장치에서 사용되는 고속 직렬 링크(High Speed Serial Link)의 송신기 또는 수신기에 채널의 주파수 의존 감쇄를 보상할 수 있다. 이러한 수동 등화기(230)는 휴대폰, PC, 태블릿 PC, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants) 등 다양한 전자 장치에서 고속직렬링크에서의 열화된 고속 디지털 신호를 복원하기 위한 구성으로 복수의 인덕턴스, 저항, 복수의 커패시터를 적용할 수 있다. 상기 저항은 고정 저항기와 가변 저항기를 포함할 수 있으며, 인덕턴스는 전류의 변화량에 비례하여 전압을 유도할 수 있다.
상기 수동 등화기(230)는 신호의 저 주파수에서 고 임피던스를 갖도록 두 개의 인덕턴스(232, 234), 하나의 저항(233) 및 두 개의 커패시터(231, 235)를 이용하여 설계될 수 있으며, 이를 위해 신호를 제어할 수 있다. 상기 수동 등화기(230)는 신호의 교류 성분은 통과시키고, 상기 신호의 직류 성분은 차단할 수 있다. 그리고, 상기 수동 등화기(230)는 제1 채널(240) 및 제2 채널을 통해 송신기(210)와 수신기(220)와 각각 연결될 수 있다.
상기 수동 등화기(230)는 신호의 고 주파수 구간에서는 상기 제1 인덕턴스(232), 상기 저항(233) 및 상기 제2 인덕턴스(234)를 동작시키고, 상기 신호의 저 주파수 구간에서는 상기 제1 커패시터(231), 상기 제1 인덕턴스(232), 상기 저항(233), 상기 제2 인덕턴스(234) 및 상기 제2 커패시터(235)를 동작시킬 수 있다. 상기 제1 커패시터(231)는 상기 제1 채널(240)에 병렬로 연결되며, 상기 제1 인덕턴스(232)는 상기 제1 커패시터(231)와 직렬로 연결되며, 상기 저항(233)은 상기 제1 인덕턴스(232)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 인덕턴스(234)는 상기 저항(233)과 직렬로 연결되며, 상기 제2 커패시터(235)는 상기 제2 인덕턴스(234)와 직렬로 연결되고 상기 제2 채널(250)에 병렬로 연결될 수 있다.
상기 송신기(210), 상기 송신기(220) 및 상기 수동 등화기(230)는 휴대 단말, PC와 같은 하나의 전자 장치에 구비될 수 있다. 상기 송신기(210) 및 상기 수동 등화기(230)는 PC의 CPU 또는 휴대 단말의 AP와 같은 제어부에 구비될 수 있고, 수신기(220)는 이러한 PC 또는 휴대 단말의 USB 단자에 구비될 수 있다. 또한, 상기 수동 등화기(230)는 CPU 또는 AP와 별도의 장치로서 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 전송 시스템에서 송신 신호의 품질을 향상시키는 방법을 나타낸 순서도이다.
송신기가 신호를 전송하는 경우(310), 수동 등화기는 수신되는 신호의 저 주파수에서 고 임피던스를 갖도록 상기 신호의 교류 성분은 통과시키고 직류 성분은 차단할 수 있다(312). 수동 등화기는 상기 전송된 신호의 저 주파수에서 고 임피던스를 갖도록 상기 신호를 제어할 수 있다. 상기 수동 등화기는 상기 신호의 고 주파수 구간에서는 상기 제1 인덕턴스, 상기 저항 및 상기 제2 인덕턴스를 동작시키고, 상기 신호의 저 주파수 구간에서는 상기 제1 커패시터, 상기 제1 인덕턴스, 상기 저항, 상기 제2 인덕턴스 및 상기 제2 커패시터를 동작시킬 수 있다. 상기 제1 커패시터는 상기 제1 채널에 병렬로 연결되며, 상기 제1 인덕턴스는 상기 제1 커패시터와 직렬로 연결되며, 상기 저항은 상기 제1 인덕턴스와 직렬로 연결되며, 상기 제2 인덕턴스는 상기 저항과 직렬로 연결되며, 상기 제2 커패시터는 상기 제2 인덕턴스와 직렬로 연결되고 상기 제2 채널에 병렬로 연결될 수 있다.
수신기는 상기 수동 등화기로부터 신호를 수신할 수 있다(314). 상기 송신기(210), 상기 송신기(220) 및 상기 수동 등화기(230)는 휴대 단말, PC와 같은 하나의 전자 장치에 구비될 수 있다. 상기 송신기(210) 및 상기 수동 등화기(230)는 PC의 CPU 또는 휴대 단말의 AP와 같은 제어부에 구비될 수 있고, 수신기(220)는 이러한 PC 또는 휴대 단말의 USB 단자에 구비될 수 있다. 또한, 상기 수동 등화기(230)는 CPU 또는 AP와 별도의 장치로서 구비될 수 있다.
도 4a는 종래 L-R 구조의 수동 등화기와 본 발명의 실시 예에 따른 C-L-R 구조의 수동 등화기의 차동 임피던스(Differential Impedence)를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 예시도이고, 도 4b는 종래 L-R 구조의 수동 등화기와 본 발명의 실시 예에 따른 C-L-R 구조의 수동 등화기의 삽입 손실(Insertion Loss)을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 예시도이다.
도 4a를 참조하면, 종래 L-R 구조의 수동 등화기와 본 발명의 C-L-R 구조의 수동 등화기는 고 주파수 대역(예: 100MHz 이상)에서는 임피던스 특성 곡선이 유사하다. 그러나, 저 주파수 대역(예: 100MHz 이하)에서는 본 발명의 C-L-R 구조의 수동 등화기의 임피던스(410)는 종래 L-R 구조의 수동 등화기의 임피던스(420) 보다 높다.
도 4b를 참조하면, 종래 L-R 구조의 수동 등화기와 본 발명의 C-L-R 구조의 수동 등화기는 고 주파수 대역에서는 두 수동 등화기간 신호 전달 특성에 있어서 차이가 별로 없다. 그러나, 저 주파수 대역에서는 본 발명의 C-L-R 구조의 수동 등화기의 전달 특성(430)은 종래 L-R 구조의 수동 등화기의 전달 특성(440) 보다 나은 전달 특성을 갖는다.
도 5a는 종래 L-R 구조의 수동 등화기를 적용하지 않은 경우의 신호 품질을 나타낸 예시도이고, 도 5b는 종래 L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우의 신호 품질을 나타낸 예시도이고, 도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우의 신호 품질을 나타낸 예시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 신호 품질을 분석하는 시뮬레이터인 디자이너(Designer)를 이용하여 480Mbps로 동작하는 USB 2.0 차동 신호의 아이 다이어그램(Eye Diagram) 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 5a를 참조하면, 종래 L-R 또는 C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용하지 않은 경우 DC 레벨이 -400mV ~ 400mV에서 고속 신호의 교류 성분이 채널에서의 손실로 인해 내부의 마스크에 맞닿은 형태이고 지터(jitter) 성분도 많기 때문에 신호의 전송 품질은 좋지 않다. 이와 같이, 종래 L-R 또는 C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용하지 않은 경우 교류 성분이 채널에서의 손실로 인해 내부의 마스크에 맞닿게 되고, 이로 인해 신호의 전송 품질이 떨어질 수 있다.
도 5b를 참조하면, 종래 L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우, L-R 구조를 적용하지 않은 경우보다 지터 성분은 많이 감소된다. 그리고, 교류 성분이 보강되어 내부의 마스크와 닿지 않으나, 실제 USB. 2.0 인터페이스를 이용하는 경우 저 주파수에서 저 임피던스를 갖는 특성을 가지기 때문에 저항값이 변경되어 초기에 장치를 인식하지 못하였다. 이와 같이, 종래 L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우, 신호의 진폭은 감소되지만, 고속 교류 성분의 특성은 향상되어 신호의 아이 마진(Eye Margin)이 개선되고, 지터 역시 L-R 구조를 적용하지 않는 경우보다 줄어들었다.
도 5c를 참조하면, 본 발명의 C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용하여 실제 USB. 2.0 인터페이스를 이용하는 경우, 저 주파수에서 고 임피던스를 가질 수 있다. 본 발명의 C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우, 도 5b와 같이 L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우와 동등한 성능을 가질 수 있다. 그리고, 종래 실제 USB. 2.0 인터페이스를 이용하는 경우 저 주파수에서 저 임피던스를 갖는 특성으로 인해 장치를 인식하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다. 아래 [표 1]은 도 5a 내지 5c의 결과를 나타낸 것이다.
수동 등화기 적용전 L(300nH)-R(300ohm) 구조의 수동 등화기 C(100nF)-L(300nH)-R(300ohm) 구조의 수동 등화기
Peak to Peak 344.990mV 421.816mV 416.406mV
MinEyeHeight 443.207mV 505.515mV 499.195mV
MinEyeWidth 1.9083ns 2.02923ns 2.0167ns
[표 1]과 같이 본 발명의 실시 예에 따른 C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 결과, 수동 등화기를 적용하지 않은 경우보다 향상된 고속 신호의 품질을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 C-L-R 구조의 수동 등화기를 적용함으로써, 종래 L-R 구조의 수동 등화기를 적용한 경우와 대등한 품질을 가질 수 있으며, 저 주파수 대역에서 고 임피던스를 얻을 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component) 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
210: 송신기 220: 수신기
230: 수동 등화기 231: 제1 커패시터
232: 제1 인덕턴스 233: 저항
234: 제2 인덕턴스 235: 제2 커패시터
240: 제1 채널 250: 제2 채널

Claims (11)

  1. 신호의 품질을 향상시키기 위한 전자 장치에 있어서,
    송신기로부터 신호를 수신하는 수신기와,
    상기 송신기와 수신기 사이에 배치되고, 상기 송신기로부터 상기 수신기로 상기 신호를 전달하는 제1 및 제2 채널들과,
    상기 송신기와 상기 수신기 사이에 배치되고, 상기 신호를 제어하는 수동 등화기를 포함하고,
    상기 수동 등화기는, 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 인덕턴스, 제2 인덕턴스 및 저항을 포함하고,
    상기 제1 커패시터는 상기 제1 채널에 병렬로 연결되며, 상기 제1 인덕턴스는 상기 제1 커패시터와 직렬로 연결되며, 상기 저항은 상기 제1 인덕턴스와 직렬로 연결되며, 상기 제2 인덕턴스는 상기 저항과 직렬로 연결되며, 상기 제2 커패시터는 상기 제2 인덕턴스와 직렬로 연결되고 상기 제2 채널에 병렬로 연결되는 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수동 등화기는 상기 신호의 교류 성분은 통과시키고, 상기 신호의 직류 성분은 차단하는 전자 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 신호의 품질을 향상시키기 위한 전자 장치에 있어서,
    송신기로부터 신호를 수신하는 수신기와,
    상기 송신기와 수신기 사이에 배치되고, 상기 송신기로부터 상기 수신기로 상기 신호를 전달하는 제1 및 제2 채널들과,
    상기 송신기와 상기 수신기 사이에 배치되고, 상기 신호를 제어하는 수동 등화기를 포함하고,
    상기 수동 등화기는, 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 인덕턴스, 제2 인덕턴스 및 저항을 포함하고,
    상기 수동 등화기는 제1 주파수 대역에서는 상기 제1 인덕턴스, 상기 저항 및 상기 제2 인덕턴스를 동작시키고, 상기 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역에서는 상기 제1 커패시터, 상기 제1 인덕턴스, 상기 저항, 상기 제2 인덕턴스 및 상기 제2 커패시터를 동작시키는 전자 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 수신기를 통해 외부 전자 장치와 연결되며,
    상기 외부 전자 장치가 USB인 경우, 상기 전자 장치는 호스트로 동작되며, 상기 외부 전자 장치가 PC(Personal Computer)인 경우, 상기 전자 장치는 디바이스로 동작되는 전자 장치.
  9. 전자 장치에서 신호의 품질을 향상시키는 방법에 있어서,
    제1 및 제2 채널들을 통해 송신기로부터 신호를 수신하는 과정과,
    상기 전자 장치의 수동 등화기를 통해 상기 신호를 제어하는 과정과,
    상기 전자 장치의 수신기를 통해 상기 제어된 신호를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 수동 등화기는, 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 인덕턴스, 제2 인덕턴스 및 저항을 포함하고,
    상기 제어 과정은,
    제1 주파수 대역에서는 상기 제1 인덕턴스, 상기 저항 및 상기 제2 인덕턴스를 동작시키고, 상기 제1 주파수 대역보다 낮은 제2 주파수 대역에서는 상기 제1 커패시터, 상기 제1 인덕턴스, 상기 저항, 상기 제2 인덕턴스 및 상기 제2 커패시터를 동작시키는 과정을 포함하는 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 수동 등화기는 상기 신호의 교류 성분은 통과시키고, 상기 신호의 직류 성분은 차단하는 방법.
  11. 삭제
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