KR970001313B1 - 방송 상태 식별신호 검출용 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터 - Google Patents

방송 상태 식별신호 검출용 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

방송상태 식별신호 검출용 스위치드 캐패시터 대역 통과 필더
제1도는 종래의 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터의 블록도이다.
제2도는 본 발명의 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터의 블록도이다.
제3도는 제2도에 나타낸 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터의 일실시예의 회로도이다.
제4도는 제2도에 나타낸 블록도의 주파수 대 이득의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 대역 통과 필터에 관한 것으로, 특히 2캐리어 음성 다중 방송 수신기의 방송 상태 식별신호 검출용 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터에 관한 것이다.
2캐리어 음성 다중 방송에서는 부반송파와 방송 상태(모노/스테레오/바이링귀얼)를 표시하는 방송상태 식별신호, 즉, 파일롯트(pilot) 신호를 실어 방송한다. 따라서 텔레비젼 또는 비데오 테이프 레코더 등에서는 합성신호로부터 파일롯트 신호를 검출해서 방송 상태를 판별한다. 즉 합성신호로부터 파일롯트 신호를 검출하고, 검출된 파일롯트 신호를 오디오 신호 처리부(미도시)로 출력하며, 오디오 신호 처리부는 파일롯트 신호에 응답하여 상응하는 오디오 신호처리를 한다. 예를 들어 파일롯트 신호가 스테레오 신호이면 스테레오 신호처리를 하고, 모노이면, 모노신호처리를 한다.
그런데 파일롯트 신호는 음성신호에 비하여 크기가 무척 작기 때문에 음성신호나, 각종 잡음에 의해 심하게 왜곡된다. 그러므로 파일롯트 신호를 검출하기 위해서는 통과 내역이 좁은 대역 통과 필터가 필요하다.
통과 대역이 좁은 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터를 구현하는데는 아래의 세가지 방법이 있다.
첫째, 동작 상호 콘덕턴스 증폭기(OTA;Operational Transconductance Amplifier)를 이용하는 방법이다. 이 방법은 필터를 내장함으로써 외부 부품수와 집적회로(IC:Integrated Circuit)의 단자수를 줄인다. 이것은 생산 원가를 낮출 수 있도록 한다. 그러나, 동작 상호 콘덕턴스 증폭기 필터의 극점은 집적회로의 내부 저항 및 캐패시터의 절대값에 의해 결정되며, 그 절대값은 공정변수에 따라 변화되므로 실제 직접회로로 제작할 경우 공정변수의 영향 때문에 정확한 극점을 가지는 필터는 구현될 수 없다.
둘째 스위치드 캐패시터 필터(SCF:Switched Capacitor Filter)를 이용하는 방법이다. 이 방법에서 스위치드 캐패시터 필터의 극점은 캐패시터의 절대값과는 상관없이 캐패시터의 비와 스위치를 구동하기 위해 인가되는 클럭의 주파수에 의해서만 결정된다. 따라서, 직접회로로 필터를 제작시 공정변수에 의해 캐패시터의 절대값이 변화되더라도 캐패시터들의 상대적인 비는 거의 변화되지 않으므로 정확한 특성을 얻을 수 있다. 반면에 스위치드 캐패시터 필터는 정확한 클럭신호를 필요로 하므로 고가의 부품을 사용하여 외부에서 클럭신호를 인가해 주어야 한다. 제1도에d 스위치드 캐패시터를 이용한 종래의 대역 통과 필터의 구성을 나타내였다.
셋째, 외부 필터를 사용하는 방법이다. 단품으로 판매되는 필터를 사용하면 특성상으로는 상기의 방법들에 비해 월등히 우수하나 단품 필터가 고가의 부품이므로 제작 원가가 높아진다는 단점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발며의 목적은 외부에서 인가되는 클럭신호 없이 극점을 정확히 조정하 수 있는 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터를 제공하는데 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터는 입력한 합성신호로부터 방송 상태 식별신호를 클럭신호 및 상기 클럭신호의 반전된 클럭신호에 응답하여 필터링하고, 필터링된 상기 방송 상태 식별신호를 출력하는 스위치드 캐패시터 필터와, 상기 방송 상태 식별신호와 분주신호와의 위상차를 검출하는 위상 검출 수단과, 상기 위상차를 입력하여 저역 통과 필터링하기 위한 저역 통과 필터와, 상기 저역 통과 필터로부터 출력되는 신호에 응답하여 발진되는 주파수를 갖는 상기 클럭신호를 출력하는 전압 제어 발진기 및 상기 전압 제어 발진기로부터 입력한 상기 클럭신호를 1/N(여기서, N은 정수)배로 분주하여 상기 분주신호로서 출력하는 1/N 분주기로 구성되는 것이 바람직하다.
첨부된 도면을 참고로 하고, 실시예를 설명하여 본 발명의 목적과 효과를 명백히 한다.
제2도는 본 발명의 스위치드 캐패시터를 이용한 대역 통과 필터의 블록도로서, 입력한 합성신호로부터 위상 동기 루프(200)에서 출력되는 클럭신호에 응답하여 파일롯트 신호를 검출하여 출력하는 스위치드 캐패시터 필터(100)와, 위상 동기 루프(200)로 구성된다.
제2도에 도시된 위상 동기 루프(200)는, 파일롯트 신호와 분주신호의 위상차를 검출하는 위상 검출기(20), 위상차를 저역 통과 필터링하여 출력하는 저역 통과 필터(30), 저역 통과 필터링된 위상차에 응답하여 발진되는 주파수를 갖는 신호를 클럭신호로서 스위치드 캐패시터 필터(100)로 출력하는 전압 제어 발진기(40) 및 클럭신호를 1/N배 분주하여 분주신호로서 출력하는 1/N 분주기(10)로 구성되는 위상 동기 루프(200)로 구성된다.
위상 동기 루프(200)의 전압 제어 발진기(40)는 입력신호의 주파수와 동일한 주파수를 발진시키며 전압 제어 발진기(40)의 출력신호를 스위치드 캐패시터 필터(100)의 클럭신호(CK)로서 사용된다.
제3도는 제2도에 나타낸 스위치드 캐패시터 필터(100)의 회로도로서, 제2도에 도시된 전압 제어 발진기(40)로부터 출력되는 클럭신호(CK) 및 반전된 클럭신호(CKB)에 응답하여 스위칭되는 스위치들과, 비교기들(1 및 2) 및 6개의 캐패시터들(C1, C2,C3,C3,CR1 및 CR2)로 구성된다.
제3도에 도시된 스위치드 캐패시터 필터(100)는 캐패시터(C3)를 통해 합성신호를 비교기(1)에 입력하고, 클럭신호(CK) 및 반전된 클럭신호(CKB)에 응답하여 스위치들을 스위칭하여, 비교기(2)를 통해 필터링된 파일롯트 신호를 출력한다.
제3도에 나타낸 스위치드 캐패시터 필터에 전달 함수, 즉 H(S)는
으로 나타내지고, 상기 식(1)로부터 스위치드 캐패시터 필터(100)의 극점 fc를 구하여 보면 아래의 식으로 나타내어 진다.
상기 식에서 a는 스위치드 캐패시터 필터(100)의 상수(2차 대역 통과 필터일 경우, 이 상수는 1/(2π)이다). fck는 스위치드 캐패시터 필터(100)의 각종 스위치들을 제어하는 클럭(CK)의 주파수, 루트값은 스위치드 캐패시터 필터(100)의 캐패시터비를 각각 나타낸다.
상기 식(2)에서 알 수 있듯이, 스위치드 캐패시터 필터(100)의 극점은 캐패시터의 비와 클럭 주파수(fck)에 의해 결정된다. 캐패시터의 비가 일정할 경우에는 극점을 클럭 주파수에 비례하는 값을 가지게 된다. 그러므로, 예를 들어 클럭 주파수(fck)가 스위치드 캐패시터 필터(100) 극점의 정수배(N)가 되도록 캐패시터의 비를 결정한다. 그리고, 전압 제어 발진기(40)의 프리-러닝(free-running) 주파수(ff)가 이 클럭 주파수와 같도록 설정한다. 전압 제어 발진기(40)의 출력 주파수(fvco)를 1/N 분주기(10)에 의해서 1/N 분주하여 위상 검출기(20)에 궤환시키면 1/N 분주기(10)의 출력 주파수(f2)는 위상 동기 루프(200)가 잠긴 상태에 있을 경우 위상 검출기(20)으로 입력되는 파일롯트 신호의 주파수(f1)과 같다. 위상 동기 루프(200)의 주파수 범위는 시스템의 오동작을 최소화하기 위하여 가능한한 좁게 설정한다.
본 발명의 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
초기 상태, 즉 무입력시에는 전압 제어 발진기(40)의 프리-러닝 상태에 있다. 그리고 스위치드 캐패시터 필터(100)의 극점(ff)에 의해서 결정된다. 스위치드 캐패시터 필터(100)에 위상 동기 루프(200)의 포착 주파수 범위내에 속하는 주파수를 가지는 입력신호가 인가되면 스위치드 캐패시터 필터(100)는 이 신호를 필터링하고, 필터링된 주파수(f1)을 가지는 신호를 위상동기 루프(200)로 출력한다.
위상 동기 루프(200) 의 전압 제어 발진기(40)은 스위치드 캐패시터 필터(100)의 출력신호에 상응하는 주파수의 신호, 즉 입력신호의 N배의 주파수를 가지는 신호(fvco)를 발진시킨다. fvco는 스위치드 캐패시터 필터(100)의 클럭으로 인가되어 주파수(fc)를 재설정하고, 또한 위상 검출기(20)로 궤환되어 위상 동기 루프(200)는 잠금상태가 된다. 위상 동기 루프(200)가 잠금 상태에 있는 동안에는 입력신호의 주파수 변화에 따라 전압 제어 발진기(40)의 발진 주파수가 변한다. 이 때 스위치드 캐패시터 필터(100)의 주파수(fc)도 따라서 변화하게 된다. 입력되는 의 신호의 주파수가 위상 동기 루프(200)의 잠금 주파수 범위를 벗어나면 위상 동기 루프(200)는 잠금 상태가 해제되고 전압 제어 발진기(40)는 프리-러닝 상태가 되어 주파수(fc)는 초기 상태로 되돌아 가게 된다.
제2도에 나타낸 회로는 집적화할 경우, 공정 변수의 영향 때문에 전압 제어 발진기(40)의 프리-러닝 주파수(ff)는△ff만큼 변화될 수 있다. 즉 초기 상태에 스위치드 캐패시터 필터(100)의 극점도 원래 목표로 했던 주파수(fc)에서 △fc+(fc(또는, fc-△fc)로 변화할 수 있다. 이 상태에서 필터에 입력이 인가되면 극점이 설정하 위치에서 벗어나 있으므로 통과시키고자 하는 신호도 감쇄되어 위상 동기 루프(200)로 출력된다. 이 감쇄된 신호의 크기가 위상 동기 루프(200)의 위상 검출기(20)를 구동시킬 수 있는 범위에만 있으면 위상 동기 루프(200)는 동작하여 잠금 상태가 된다. 전압 제어 발진기(40)는 이에 해당하는 주파수의 신호를 발진시킨다. 이 전압 제어 발진기(40)의 출력신호(fvco)가 스위치드 캐패시터 필터(100)를 구동하여 스위치드 캐패시터 필터(100)의 극점은 fc+△fc(또는 fc-△fc)에서 원래 목표로 했던 주파수인 fc로 이동하게 된다. 즉, 공정 변수에 의해 스위치드 캐패시터 필터(100)의 극점이 변화되어도 전체 시스템은 자체 조정을 통해 정확한 특성을 보이게 된다. 제4도는 제2도에 나타낸 본 발명에 의한 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터의 특성 그래프를 나타내는 것이다.
따라서, 본 발명의 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터는 외부 클럭을 필요로 하지 않는 스위치드 캐패시터 필터를 이용한 대역 통과 필터로서, 자체 조정을 통해 공정 변수에 의한 에러를 제거할 수가 있다. 또한, 위상 동기루프의 주파수 범위내에 존재하는 여러 신호가 입력될 경우에는 입력신호들 중에서 가장 큰 신호, 혹은 가장 먼저 입력되는 신호를 추적한다.

Claims (1)

  1. 입력한 합성신호로부터 방송 사태 식별신호를 클럭신호 및 상기 클럭신호의 반전된 클럭신호에 응답하여 필터링하고, 필터링된 상기 방송 상태 식별신호를 출력하는 스위치드 캐패시터 필터; 상기 방송 상태 식별신호와 분주신호와의 위상차를 검출하는 위상 검출수단; 상기 위상차를 입력하여 저역통과 필터링하기 위한 저역 통과 필터; 상기 저역 통과 필터로부터 출력되는 신호에 응답하여 발진되는 주파수를 갖는 상기 클럭신호를 출력하는 전압 제어 발진기; 및 상기 전압 제어 발진기로부터 입력한 상기 클럭신호를 1/N(여기서 N은 정수)배로 분주하여 상기 분주신호로서 출력하는 1/N 분주기를 구비하는 것을 특징으로 하는 방송 상태 식별신호 검출용 스위치드 캐패시터 필터.
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