KR100599903B1 - Frequency modulated audio transmitter circuit using full-cmos and fabrication method thereof - Google Patents

Frequency modulated audio transmitter circuit using full-cmos and fabrication method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100599903B1
KR100599903B1 KR1020050110495A KR20050110495A KR100599903B1 KR 100599903 B1 KR100599903 B1 KR 100599903B1 KR 1020050110495 A KR1020050110495 A KR 1020050110495A KR 20050110495 A KR20050110495 A KR 20050110495A KR 100599903 B1 KR100599903 B1 KR 100599903B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stereo
block
modulation
frequency
audio
Prior art date
Application number
KR1020050110495A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
서성재
Original Assignee
(주) 가인테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 가인테크 filed Critical (주) 가인테크
Priority to PCT/KR2005/004197 priority Critical patent/WO2006135138A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100599903B1 publication Critical patent/KR100599903B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J1/00Details of adjusting, driving, indicating, or mechanical control arrangements for resonant circuits in general
    • H03J1/0008Details of adjusting, driving, indicating, or mechanical control arrangements for resonant circuits in general using a central processing unit, e.g. a microprocessor
    • H03J1/0058Details of adjusting, driving, indicating, or mechanical control arrangements for resonant circuits in general using a central processing unit, e.g. a microprocessor provided with channel identification means
    • H03J1/0066Details of adjusting, driving, indicating, or mechanical control arrangements for resonant circuits in general using a central processing unit, e.g. a microprocessor provided with channel identification means with means for analysing the received signal strength
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/10Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H04B1/1027Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Stereo-Broadcasting Methods (AREA)

Abstract

본 발명은 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 오디오 신호를 입력하는 오디오 블록을 포함하고, 스테레오 변조와 FM 반송파 생성에 필요한 주파수를 생성, 결정하는 주파수 발진 블록 및 주파수 합성 블록, 그리고 혼합된 신호를 주파수 변조하는 FM 변조 블록과 오디오 신호를 적어도 3이상의 단계로 다단계 스테레오 변조하는 스테레오 변조 블록으로 구성되는 것을 특징으로 하며, 스테레오 다중화 구현 방법 및 오디오 전송 집적회로에 적용하는 제작공정기술을 포함한다. 오디오 전송 집적회로의 스테레오 변조부에 다단계 가중 스테레오 다중화 구현 방식을 채택하여 다중화에 수반될 수 있는 고조파 잡음성분을 최대한 줄이고 송신 오디오 신호의 품질을 크게 개선시킨다. 오디오 전송 집적회로 제작에 순수 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체)소자 기술을 적용함으로써 낮은 전력 구동의 소형 칩 구현이 가능하여, 본 발명에 근거한 오디오 전송 칩은, 배터리 전원을 갖는 각종 휴대 단말기에 효과적으로 사용될 수 있는 최적의 장점을 갖는다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency modulated audio transmission integrated circuit using a complementary metal oxide semiconductor device and a method of controlling the same, comprising an audio block for inputting an audio signal, and generating and determining a frequency required for stereo modulation and FM carrier generation. An oscillation block and a frequency synthesis block, an FM modulation block for frequency-modulating a mixed signal, and a stereo modulation block for multi-step stereo modulation of an audio signal in at least three or more steps. This includes manufacturing process technology applied to circuits. The multi-stage weighted stereo multiplexing scheme is adopted in the stereo modulation section of the audio transmission integrated circuit to minimize the harmonic noise components that may be involved in the multiplexing and greatly improve the quality of the transmitted audio signal. By applying pure CMOS (complementary metal oxide semiconductor) technology to fabricate an audio transmission integrated circuit, it is possible to realize a small chip with low power driving, and the audio transmission chip according to the present invention can be effectively used in various portable terminals having battery power. That has the optimal advantage.

오디오, 전송, 집적회로, 다단계, 가중, 스테레오, 멀티플렉싱, CMOS, 주파수, 변조, 다중화 Audio, Transmission, Integrated Circuits, Multilevel, Weighted, Stereo, Multiplexing, CMOS, Frequency, Modulation, Multiplexing

Description

상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로 및 그 제어방법{Frequency modulated audio transmitter circuit using full-CMOS and fabrication method thereof}Frequency modulated audio transmitter integrated circuit using complementary metal oxide semiconductor device and its control method {Frequency modulated audio transmitter circuit using full-CMOS and fabrication method}

도 1은 종래의 기술에 의한 주파수 변조 오디오 전송 칩을 나타낸 블록도1 is a block diagram showing a frequency modulated audio transmission chip according to the prior art.

도 2는 일반적인 정현파의 스펙트럼 모사도 2 is a spectral simulation diagram of a typical sine wave

도 3은 종래의 구형파 초퍼 신호 3 is a conventional square wave chopper signal

도 4는 종래의 구형파의 스펙트럼 모사도 4 is a spectral simulation diagram of a conventional square wave

도 5는 본 발명의 8단계 가중 스테레오 다중화에 의한 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로를 나타낸 블록도FIG. 5 is a block diagram illustrating a frequency modulated audio transmission integrated circuit using a complementary metal oxide semiconductor device using eight-stage weighted stereo multiplexing according to the present invention.

도 6은 본 발명의 8단계 가중 스테레오 다중화 스위치를 구동하기위한 클럭 신호도6 is a clock signal diagram for driving an eight-stage weighted stereo multiplex switch of the present invention;

도 7은 본 발명의 8단계 가중 스테레오 다중화 블록도 7 is an eight-step weighted stereo multiplexing block diagram of the present invention.

도 8은 본 발명의 8단계 가중 스테레오 다중화를 위한 스위치 블록 개념도8 is a conceptual diagram of a switch block for eight-stage weighted stereo multiplexing according to the present invention

도 9는 정현파와 디지털 정현파 비교도9 is a sine wave and digital sine wave comparison diagram

도 10은 2단계 및 8단계 가중 스테레오 다중화 모사 비교도10 is a comparison diagram between two-stage and eight-stage weighted stereo multiplexing

도 11은 2단계 및 8단계 가중 스테레오 다중화 스펙트럼 모사 비교도11 is a comparison diagram of two- and eight-stage weighted stereo multiplexed spectrum simulations.

본 발명은 주파수 변조 오디오 전송 칩의 설계 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회로 전체를 완전히 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, 상보성 금속 산화막 반도체) 소자로 구현하며, 스테레오 다중화기(multiplexing, MPX) 블록을 개선하여 집적회로의 성능을 크게 향상시킨 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of designing and controlling a frequency-modulated audio transmission chip. More particularly, the entire circuit is implemented as a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) device, and a stereo multiplexer (MPX) is provided. The present invention relates to a frequency modulated audio transmission integrated circuit using a complementary metal oxide semiconductor device having improved block performance, and to a greatly improved integrated circuit performance.

일반적으로 주파수 변조(Frequency Modulation, FM) 방송에서 통상 사용하는 주파수(70MHz∼120MHz)를 이용하여, MP3 재생기, MP3 폰, 휴대용 CD 재생기, 개인용 컴퓨터나 노트북 등 각종 멀티미디어 단말기로부터 재생되는 음악을 자동차 FM 라디오나 가정용 음향기기의 FM 튜너로 무선 송신하여 차량 내 스피커나 가정용 음향기기의 스피커를 통해 감상할 수 있다.In general, by using frequency (70MHz ~ 120MHz) frequency commonly used in frequency modulation (FM) broadcasting, music played from various multimedia terminals such as MP3 player, MP3 phone, portable CD player, personal computer or notebook PC It can be wirelessly transmitted to the FM tuner of a radio or home acoustics, and can be listened to through a speaker in a vehicle or a speaker of a home acoustics.

이와 같은 종래기술에 의한 FM 송신기 칩의 블록 구성도를 도 1에 표시한다.The block diagram of the FM transmitter chip according to the related art is shown in FIG.

FM 송신기 칩은 좌측 및 우측 채널로 입력되는 오디오 신호(L 및 R)에 포함된 고주파대역 신호를 연속적으로 증가시키는 프리 엠퍼시스(pre-emphasis) 회로(110, 210)와 프리 엠퍼시스 회로를 통과한 좌우 오디오 신호 레벨을 일정하게 하는 기능을 갖는 제한회로(limiter, 120, 220), 그리고 좌우 오디오 신호 대역보다 높은 주파수를 제거하는 저역통과필터(LPF, 130, 230)로 구성되는 오디오블록 (audio block, 100, 200)과, 오디오 블록을 통과한 좌우 오디오 신호를 38kHz의 파이로트(pilot) 신호와 변조시키는 기능을 하는 스테레오 멀티플렉싱 블록(stereo MPX block, 300)과, 레퍼런스 주파수(reference frequency)를 생성하는 발진기(oscillator, 410) 및 발진기에 연결된 크리스탈 소자를 포함, 스테레오 멀티플렉싱에 필요한 클럭 주파수 및 위상주파수 검출기에 필요한 주파수생성을 위해 레퍼런스 주파수를 정수배로 감소시키는 기능을 하는 다수의 주파수 분배기(frequency divider, 420, 430, 440)로 구성되는 발진기 블록(oscillator block, 400)과, 주파수 분배기(510)를 통과한 RF발진기(610)에서 생성된 신호의 주파수 및 위상을 레퍼런스 신호와 동일하게 조절하는 기능을 하는 위상 주파수 검출기(phase frequency detector, 520) 및 루프필터(530)로 구성된 PLL 주파수 합성기 블록(frequency synthesizer block, 500)과, RF 발진기(610)를 포함, 주파수 변조된 신호를 일정 레벨로 증폭시키는 RF 증폭기(620)로 이루어진 FM 주파수 변조 블록(FM frequency modulation block, 600)으로 구성된다.The FM transmitter chip passes through the pre-emphasis circuits 110 and 210 and the pre-emphasis circuit that continuously increase the high frequency signal contained in the audio signals L and R input to the left and right channels. An audio block consisting of a limiter (120, 220) having a function of maintaining a level of one left and right audio signal, and a low pass filter (LPF, 130, 230) that removes frequencies higher than the left and right audio signal bands. block, 100, 200, a stereo multiplexing block (stereo MPX block, 300) that modulates the left and right audio signals passing through the audio block with a pilot signal of 38 kHz, and a reference frequency. Oscillator (410) to generate and crystal elements connected to the oscillator, including the clock frequency and phase frequency detector required for stereo multiplexing, Oscillator block 400 consisting of a plurality of frequency dividers (420, 430, 440) function to reduce the run frequency by an integer multiple, and the RF oscillator 610 passed through the frequency divider 510 A PLL frequency synthesizer block 500 comprising a phase frequency detector 520 and a loop filter 530 for adjusting the frequency and phase of the signal generated by the same as the reference signal; It comprises an FM frequency modulation block 600 including an RF oscillator 610 and an RF amplifier 620 for amplifying a frequency modulated signal to a predetermined level.

스테레오 신호전송은 아래내용과 같이 기존의 FM 공중파 방송에서 채택하고 있는 방식과 동일한 방법을 사용한다. 스테레오 혼합신호를 만들어 전송하기 위해서는 우선 입력된 왼쪽과 오른쪽의 두개의 서로 다른 오디오 신호의 합(L+R)과 차(L-R)에 해당하는 신호를 먼저 생성하고, 스테레오 파일로트 톤인 19kHz 신호를 만든 다음 이와 동일위상에 있는 38kHz의 반송파 신호를 생성하여 (L-R)신호를 진폭 변조시킨다. Stereo signal transmission uses the same method as the conventional FM airwave broadcasting method as follows. To create and transmit a stereo mixed signal, first generate a signal corresponding to the sum (L + R) and difference (LR) of two different audio signals inputted left and right, and then create a 19 kHz signal which is a stereo pilot tone. A 38 kHz carrier signal is then generated and amplitude modulated (LR).

(L-R)신호를 진폭변조 시키면 38kHz를 중심으로 상하 15kHz 주파수대역, 즉 23kHz 와 53kHz 사이에서 마주하는 두개의 (L-R)신호가 생성된다. 진폭 변조된 (L-R)신호를 (L+R)신호 및 파일로트 톤, 19kHz 와 모두 혼합하여 주파수 변조 후 송신하게 된다. 수신기에서는 19kHz 파일로트 톤에 기준하여 입력 된 신호가 스테레오임을 감지하고 (L+R) 신호 및 (L-R) 신호를 이용, 원래의 L 및 R 신호대로 스테레오 복조할 수 있게 한다.Amplitude modulation of the (L-R) signal generates two (L-R) signals facing up and down 15 kHz around 38 kHz, that is, between 23 kHz and 53 kHz. The amplitude modulated (L-R) signal is mixed with both the (L + R) signal, the pilot tone, and 19 kHz to be transmitted after frequency modulation. The receiver detects that the input signal is stereo based on a 19 kHz pilot tone and uses the (L + R) and (L-R) signals to stereo demodulate the original L and R signals.

오디오 전송 칩에서 발생되는 스테레오 오디오신호의 품질을 결정하는 중요한 부분의 하나는 도 1에서의 스테레오 다중화기(MPX)(300)블록으로서 다중화를 위해 사용되는 38kHz 의 초퍼 신호(chopper clock)의 파형에 따라 MPX로부터 생성되는 혼합신호 내 잡음성분의 크기가 결정된다.An important part of determining the quality of the stereo audio signal generated in the audio transmission chip is the stereo multiplexer (MPX) 300 block in FIG. 1 that affects the waveform of the chopper clock of 38 kHz used for multiplexing. Accordingly, the magnitude of the noise component in the mixed signal generated from the MPX is determined.

즉, 주파수영역에서 보면, 가장 이상적인 정현파일 때 고조파 잡음성분이 존재하지 않으며(도 2 참조) 파형이 정현파형으로부터 벗어날수록 고조파 성분이 증가하게 되고, 이 고조파 성분이 비선형 특성을 갖는 시스템을 거치면서 혼변조(intermodulation) 작용에 의한 잡음신호를 만들어내게 된다.That is, in the frequency domain, the harmonic noise component does not exist in the most ideal sinusoidal file (see FIG. 2), and the harmonic component increases as the waveform deviates from the sinusoidal waveform, and the harmonic component passes through a system having nonlinear characteristics. It generates a noise signal by intermodulation action.

종래의 오디오 전송 칩에서 채택하는 스테레오 다중화 방법에서는 일반적으로 도 3과 같은 초퍼 신호를 이용하여 오른쪽 입력(R)신호와 왼쪽입력신호(L)의 샘플링을 초퍼 파형 한 주기 당 각각 한번씩, 즉 2 단계 샘플링 방법을 사용하는데, 이 경우 초퍼 파형이 구형파의 형태로서 도 4에서 나타난 바와 같이 주파수영역에서 보면 무수히 많은 고조파 신호들이 존재하는 것을 알 수 있다. In the stereo multiplexing method adopted in the conventional audio transmission chip, sampling of the right input (R) signal and the left input signal (L) is performed once per chopper waveform, i.e., two stages using the chopper signal as shown in FIG. In this case, a chopper waveform is a square wave, and as shown in FIG. 4, it can be seen that there are countless harmonic signals in the frequency domain.

즉, 스테레오 변조된 혼합신호에 고조파 성분에 의한 혼변조에 의해 잡음성분이 증가하고 그 결과 오디오 신호의 품질이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. MPX 오디오 신호의 품질이 저하되면 오디오 전송 칩이 주로 사용되는 차량 및 가정용 음향기기의 스피커를 통한 실제 오디오 출력 품질에 직접적인 악영향을 주게 되며 오디오 전송 칩으로서의 사용목적에 충실하지 못하게 된다. 이의 부분적 해결을 위해 칩 외부에 대역필터를 사용하여 구형파에 의한 고조파 성분들을 제거함으로써 오디오 품질 저하를 피하는 방법을 사용하고 있다.That is, a noise component increases due to intermodulation caused by harmonic components in the stereo-modulated mixed signal, and as a result, the quality of the audio signal is degraded. Degradation in the quality of the MPX audio signal directly affects the actual audio output quality through the loudspeakers of car and home audio equipment where the audio transmission chip is mainly used, and becomes unsatisfactory for its purpose as an audio transmission chip. In order to partially solve this problem, the bandpass filter is used outside the chip to remove harmonic components caused by square waves, thereby avoiding audio quality degradation.

그러나, 이와 같은 종래의 오디오 전송 칩에는 주파수 합성 부를 제외한 모든 회로구현에 바이폴라 소자기술을 사용하고 있다. 바이폴라 반도체 소자는 이득이 높은 고유 특성을 가지고 있어 크리스탈 발진부 및 FM 발진부에 필요한 발진회로를 쉽게 구현할 수 있다. 반면 소자가 차지하는 면적이 크기 때문에 이를 이용한 오디오 전송 집적회로의 최종 칩 크기 또한 증가하여 제작단가 상승이 수반되며 경박 단소형의 패키지 채용이 어렵게 된다. 즉, 해당 칩의 주 사용처인 소형 휴대 단말기의 내부 회로기판에서 차지하는 공간이 커져 전체 모듈 소형화의 제한 요소로 작용하는 취약점이 있다.However, in the conventional audio transmission chip, bipolar element technology is used in all circuit implementations except the frequency synthesizer. Bipolar semiconductor devices have high gain inherent characteristics, making it easy to implement an oscillator circuit required for a crystal oscillator and an FM oscillator. On the other hand, due to the large area occupied by the device, the final chip size of the audio transmission integrated circuit using the same also increases, which leads to an increase in manufacturing cost and makes it difficult to adopt a thin and thin package. In other words, the space occupied by the internal circuit board of the small portable terminal, which is the main use of the chip, is increased, which is a limiting factor for the miniaturization of the entire module.

또한, 종래의 스테레오 다중화 방법은 좌(L)와 우(R)의 각각의 입력 신호를 38kHz의 구형파를 이용, 한 주기에 한번씩 샘플링 하는 가장 기초적인 구현방법으로서, 이 경우 구형파의 파형이 이상적인 정현파형에서 많이 벗어나기 때문에 MPX에서 생성되는 혼합신호에 다량의 고조파 잡음성분 및 고조파에 의한 혼변조(intermodulation)된 잡음성분이 포함된다. 이의 개선을 위해서 좌우신호에 대한 샘플링 회수를 늘이는 방법을 취할 수 있으나 초퍼 주파수가 38kHz 이상으로 주파수 대역이 증가하기 때문에 현실적으로 채택할 수 있는 해결방법이 되지 못하는 문 제점이 있었다.In addition, the conventional stereo multiplexing method is the most basic implementation method of sampling each input signal of left (L) and right (R) once per period using a square wave of 38 kHz. In this case, the waveform of the square wave is an ideal sine wave. Due to the large deviation from the shape, the mixed signal generated in the MPX includes a large amount of harmonic noise components and intermodulated noise components due to harmonics. To improve this problem, a method of increasing the number of sampling of left and right signals can be taken. However, since the chopper frequency is increased to more than 38 kHz, there is a problem that cannot be practically adopted.

본 발명은 상기와 같은 주파수 변조 무선 오디오 전송 칩에서 오디오 신호의 품질저하 문제를 해결하고 고급음향 전송을 위해, 무선 오디오 전송 칩의 스테레오 변조 블록을 8단계의 가중 스테레오 다중화(8-state weighted stereo multiplexing)형태로 구현하여 저 잡음 특성의 향상에 따른 스테레오 오디오 신호품질의 개선을 목표로 하며 대역필터와 같은 외부소자의 개수를 줄일 수 있도록 한다. 또한 스테레오 다중화 블록을 포함, 오디오 전송 집적회로의 모든 구성블록을 순수 CMOS(complementary metal oxide semiconductor, 상보성 금속 산화막 반도체) 소자 기술로 구현하여 칩 동작 소비전력을 낮추고 최종 칩 크기를 줄일 수 있도록 하는 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로 및 그 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention solves the problem of deterioration of the audio signal in the frequency modulated wireless audio transmission chip as described above, and performs 8-state weighted stereo multiplexing of the stereo modulation block of the wireless audio transmission chip for advanced sound transmission. It aims to improve the stereo audio signal quality by improving the low noise characteristic and to reduce the number of external devices such as band filter. Complementary metals, including stereo multiplexed blocks, implement all component blocks of an audio transmission integrated circuit with pure complementary metal oxide semiconductor (CMOS) device technology to reduce chip operating power consumption and reduce final chip size. An object of the present invention is to provide a frequency modulated audio transmission integrated circuit using an oxide semiconductor device and a control method thereof.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로는, 오디오 신호를 입력하는 오디오 블록(audio block)을 포함하고, 스테레오 변조와 FM 반송파 생성에 필요한 주파수를 생성, 결정하는 주파수 발진 블록(oscillator block) 및 주파수 합성 블록(frequency synthesizer block), 그리고 혼합된 신호를 주파수 변조하는 FM 변조 블록(FM modulation block)과 오디오 신호를 적어도 3이상의 단계로 다단계 스테레오 변조(multi-state stereo multiplexing)하는 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록(stereo MPX block)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.A frequency modulated audio transmission integrated circuit using a complementary metal oxide semiconductor device according to the present invention for achieving the above object includes an audio block for inputting an audio signal, the frequency required for stereo modulation and FM carrier generation Multi-stage stereo modulation in at least three stages of an oscillator block and a frequency synthesizer block for generating and determining a signal, an FM modulation block for frequency modulating a mixed signal, and an audio signal A multi-state stereo multiplexing (stereo MPX block) is characterized in that it is composed of.

상기 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록은, 상기 다단계 스테레오 변조시에 8단계 가중 스테레오 변조방식으로 주파수를 변조한다. 상기 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록을 8단계로 구성하되, 그 수정 진동자의 발진 주파수를 21.25MHz 또는 21.28MHz로 한다.The stereo multiplexing modulation block modulates the frequency by an eight-step weighted stereo modulation scheme in the multi-stage stereo modulation. The stereo multiplexing modulation block is configured in eight steps, and the oscillation frequency of the crystal oscillator is set to 21.25 MHz or 21.28 MHz.

상기 주파수 변조 오디오 전송 집적회로 전체를 순수 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체)소자로 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form the entire frequency modulated audio transmission integrated circuit as a pure CMOS (complementary metal oxide semiconductor) device.

또한, 본 발명에 따른 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로의 제어방법은, 오디오 신호를 입력하는 오디오 블록(audio block)을 포함하고, 스테레오 변조와 FM 반송파 생성에 필요한 주파수를 생성, 결정하는 주파수 발진 블록(oscillator block) 및 주파수 합성 블록(frequency synthesizer block), 혼합된 신호를 주파수 변조하는 FM 변조 블록(FM modulation block)과, 오디오 신호를 스테레오 변조(multi-state stereo multiplexing)하는 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록(stereo MPX block)으로 구성되는 주파수 변조 오디오 전송 집적회로의 제어방법에 있어서, 상기 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록에서는 오디오 신호를 적어도 3이상의 단계로 다단계 스테레오 변조하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.In addition, a method of controlling a frequency modulated audio transmission integrated circuit using a complementary metal oxide semiconductor device according to the present invention includes an audio block for inputting an audio signal, and generates frequencies required for stereo modulation and FM carrier generation. A frequency oscillator block and a frequency synthesizer block to be determined, an FM modulation block to frequency modulate a mixed signal, and a multi-state stereo multiplexing of an audio signal A method for controlling a frequency-modulated audio transmission integrated circuit comprising a stereo multiplexing modulation block (stereo MPX block), wherein the stereo multiplexing modulation block is configured to perform multi-step stereo modulation in at least three or more steps.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 8단계 가중 스테레오 다중화에 의한 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로를 나타낸 블록도, 도 6은 본 발명의 8단계 가중 스테레오 다중화 스위치를 구동하기위한 클럭 신호도, 도 7은 본 발명의 8단계 가중 스테레오 다중화 블록도, 도 8은 본 발명의 8단계 가중 스테레오 다중화를 위한 스위치 블록 개념도, 도 9는 정현파와 디지털 정현파 비교도, 도 10은 2단계 및 8단계 가중 스테레오 다중화 모사 비교도, 도 11은 2단계 및 8단계 가중 스테레오 다중화 스펙트럼 모사 비교도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a frequency modulated audio transmission integrated circuit using a complementary metal oxide semiconductor device using eight-step weighted stereo multiplexing according to the present invention. FIG. 6 is a clock signal diagram for driving an eight-step weighted stereo multiplexing switch according to the present invention. 7 is an eight-step weighted stereo multiplexing block diagram of the present invention, FIG. 8 is a conceptual diagram of a switch block for eight-step weighted stereo multiplexing of the present invention, FIG. 9 is a sine wave and a digital sine wave comparison diagram, and FIG. Weighted Stereo Multiplexing Comparison Diagram, FIG. 11 is a two- and eight-step weighted stereo multiplexed spectrum simulation comparison.

도시된 바와 같이, 본 발명은 오디오 신호를 입력하는 오디오 블록(audio block)(100)(200)을 포함하고, 스테레오 변조와 FM 반송파 생성에 필요한 주파수를 생성, 결정하는 주파수 발진 블록(oscillator block)(400) 및 주파수 합성 블록(frequency synthesizer block)(500), 그리고 혼합된 신호를 주파수 변조하는 FM 변조 블록(FM modulation block)(600)과 오디오 신호를 적어도 3이상의 단계로 다단계 스테레오 변조(multi-state stereo multiplexing)하는 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록(stereo MPX block)(700)으로 구성된다.As shown, the present invention includes an audio block 100, 200 for inputting an audio signal, and an oscillator block for generating and determining a frequency required for stereo modulation and generation of an FM carrier. 400 and a frequency synthesizer block 500, an FM modulation block 600 for frequency modulating the mixed signal, and an audio signal in at least three stages. stereo stereoxing (stereo MPX block) 700.

상기 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록(700)은, 상기 다단계 스테레오 변조시에 8단계 가중 스테레오 변조방식으로 주파수를 변조하며, 특히 그 수정 진동자의 발진 주파수를 21.25MHz 또는 21.28MHz로 하는 것이 바람직하다.The stereo multiplexing modulation block 700 modulates the frequency by an eight-step weighted stereo modulation scheme in the multi-stage stereo modulation, and in particular, the oscillation frequency of the crystal oscillator is 21.25 MHz or 21.28 MHz.

또한, 상기 주파수 변조 오디오 전송 집적회로 전체를 순수 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체)소자로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.Further, it is more preferable to form the entire frequency modulated audio transmission integrated circuit as a pure CMOS (complementary metal oxide semiconductor) device.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명하되, 종래와 동일한 구성요소는 동일부호를 적용하여 설명하기로 한다.The operation of the present invention configured as described above will be described in more detail, but the same components as in the prior art will be described by applying the same reference numerals.

본 발명은 전술한 바와 같이, 스테레오 혼합신호를 만들어 전송하기 위해서는 우선 입력된 왼쪽과 오른쪽의 두개의 서로 다른 오디오 신호의 합(L+R)과 차(L-R)에 해당하는 신호를 먼저 생성하고, 스테레오 파일로트 톤인 19kHz 신호를 만든 다음 이와 동일위상에 있는 38kHz의 반송파 신호를 생성하여 (L-R)신호를 진폭 변조시킨다. As described above, in order to create and transmit a stereo mixed signal, first, a signal corresponding to a sum L + R and a difference LR of two input audio signals, left and right, is first generated. A 19 kHz signal, which is a stereo pilot tone, is generated and then a 38 kHz carrier signal in phase is amplitude modulated (LR).

(L-R)신호를 진폭변조 시키면 38kHz를 중심으로 상하 15kHz 주파수대역, 즉 23kHz 와 53kHz 사이에서 마주하는 두개의 (L-R)신호가 생성된다. 진폭 변조된 (L-R)신호를 (L+R)신호 및 파일로트 톤, 19kHz 와 모두 혼합하여 주파수 변조 후 송신하게 된다. 수신기에서는 19kHz 파일로트 톤에 기준하여 입력 된 신호가 스테레오임을 감지하고 (L+R) 신호 및 (L-R) 신호를 이용, 원래의 L 및 R 신호대로 스테레오 복조할 수 있게 한다.Amplitude modulation of the (L-R) signal generates two (L-R) signals facing up and down 15 kHz around 38 kHz, that is, between 23 kHz and 53 kHz. The amplitude modulated (L-R) signal is mixed with both the (L + R) signal, the pilot tone, and 19 kHz to be transmitted after frequency modulation. The receiver detects that the input signal is stereo based on a 19 kHz pilot tone and uses the (L + R) and (L-R) signals to stereo demodulate the original L and R signals.

이때에, 오디오 전송 칩에서 발생되는 스테레오 오디오신호의 품질을 결정하는 중요한 부분의 하나로서, 본 발명에서는 도 5에서의 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록(700)으로서 다중화를 위해 사용되는 초퍼 신호(chopper clock)의 파형에 따라 MPX로부터 생성되는 혼합신호 내 잡음성분의 크기가 결정된다.At this time, as an important part of determining the quality of the stereo audio signal generated in the audio transmission chip, in the present invention, the chopper clock (chopper clock) used for multiplexing as the stereo multiplexing modulation block 700 in FIG. The waveform determines the magnitude of the noise component in the mixed signal generated from the MPX.

본 발명은, 오디오 전송 칩의 스테레오 다중화에 8단계 가중 샘플링(8-state weighted sampling) 방법을 이용하여 608KHz의 고주파(High Frequency)를 기본파(Fundamental Frequency)로 갖는(도 6 참조) 정현파에 근접한 디지털 정현파 (digital sine wave)를 얻을 수 있어 다중화에 수반되는 고조파에 의한 잡음성분을 최대한 줄이고 송신 오디오 신호의 품질을 크게 개선함으로써 결과적으로 차량용이나 가정용 음향기기를 통해 재생되는 최종 음의 품질을 최적화시킬 수 있다.The present invention uses a 8-state weighted sampling method for stereo multiplexing of an audio transmission chip to approximate a sine wave having a high frequency of 608 KHz as a fundamental wave (see FIG. 6). Digital sine waves can be obtained to minimize noise components due to multiplexing harmonics and to greatly improve the quality of the transmitted audio signal, thereby optimizing the quality of the final sound played through in-car or home acoustics. Can be.

8단계 가중 스테레오 다중화(8-state weighted stereo multiplexing)는 정현파의 주파수 반주기를 여덟 단계로 나눈 것에 해당하는 디지털 정현파를 만드는 방식으로서 도 7은 해당 구성 블록을, 도 8은 일련의 스위치와 저항 회로로 구성된 해당 회로를 보여주고 있다. 8-state weighted stereo multiplexing is a method of creating a digital sine wave corresponding to the frequency half period of the sine wave divided into eight stages. FIG. 7 shows a corresponding block and FIG. 8 shows a series of switches and resistor circuits. It shows the corresponding circuit configured.

상위와 하위의 입력신호 각각에 상응하는 7개의 스위치 동작으로 8단계 가중 스테레오 다중화가 이루어지는 방식이다. 8단계 스테레오 다중화를 위해 R0부터 R6까지의 필요한 저항 값이 결정되면 적정 스위치 동작에 따라 각 저항을 통한 최저 출력으로부터 최대 출력까지의 값들이 계산되며 이에 근거하여 8단계 가중치(8 state weighted sum)를 얻을 수 있다. The eight-stage weighted stereo multiplexing is performed by seven switch operations corresponding to the upper and lower input signals. When the required resistance values from R0 to R6 are determined for 8-step stereo multiplexing, the values from the lowest to the maximum output through each resistor are calculated according to the appropriate switch operation. Based on this, the 8-state weighted sum is calculated. You can get it.

스위치 회로 저항 치에 따른 출력 값 가중치와 실제 정현파의 반주기를 8등분 한 경우의 사인 값 가중치를 각각 계산하여 비교하면 개별스위치 동작에 의한 출력 값 및 출력 값 가중치가 실제 정현파의 해당 각도에서 계산되는 수치들과 상당히 유사하게 계산된다. 이러한 8단계 가중치에 근거하여 만들어지는 디지털 정현파가 실제 정현파에 근접하게 됨을 도 9에서 확인할 수 있다. When the output value weights according to the switch circuit resistance values and the sine value weights when the half period of the actual sine wave is divided into eight equal parts are calculated and compared, respectively, the value of the output value and the output value weight by the individual switch operation are calculated at the corresponding angle of the actual sine wave. It is calculated quite similarly to these. It can be seen from FIG. 9 that the digital sine wave generated based on the eight-stage weight is closer to the actual sine wave.

도 10은 8단계 가중 스테레오 다중화에 대한 컴퓨터 모사(simulation) 실험결과로서 종래의 오디오 전송 칩에서 사용하고 있는 기본적인 2 단계 스테레오 다중화 방법 대비, 본 발명에서 개발한 8단계로 만들어지는 디지털 정현파의 파형이 정현파에 근접할 수 있는 정도의 차이를 보여주고 있다. 즉, 실제 입력된 원음신호를 최대한 보존하면서 송신후의 재생신호 품질을 높일 수 있는 최적의 스테레오 다중화 방법이 될 수 있다. 비교 고조파 성분 및 잡음성분에 대한 컴퓨터 모사 결과치를 도 11에서 확인할 수 있다. FIG. 10 shows the results of computer simulation of eight-stage weighted stereo multiplexing. In comparison with the basic two-stage stereo multiplexing method used in the conventional audio transmission chip, the waveform of the digital sine wave produced in the eight stages of the present invention is shown. It shows the difference in the approximate sine wave. That is, it can be an optimal stereo multiplexing method that can enhance the quality of the reproduced signal after transmission while preserving the original input signal as much as possible. Computer simulation results for the comparative harmonic and noise components can be seen in FIG. 11.

8단계의 스테레오 다중화를 위해서는 608kHz의 MPX 클럭이 필요하며 주파수 합성기의 비교주파수 설정을 고려하여 21.28MHz 및 21.25MHz의 발진 주파수를 갖는 크리스탈을 사용하도록 한다. An eight-stage stereo multiplexing requires an MPX clock of 608 kHz and uses crystals with oscillation frequencies of 21.28 MHz and 21.25 MHz, taking into account the comparison frequency settings of the frequency synthesizer.

본 발명에서 오디오 전송 칩의 다른 구성블록을 포함, 이러한 다단계 가중 스테레오 다중화 회로는 순수 CMOS 소자 공정기술을 이용하여 구현된다.This multistage weighted stereo multiplexing circuit, including other building blocks of the audio transmission chip in the present invention, is implemented using pure CMOS device processing techniques.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Anyone skilled in the art can, of course, make various changes and make such changes as fall within the stated claims.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 주파수 변조 오디오 전송 칩의 MPX에 다단계 스테레오 다중화 회로를 채택함으로써 송신 신호 내에 포함될 수 있는 잡음성분을 최소화하여 종래 제품 대비, 재생되는 오디오 신호의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, MPX 블록을 포함, FM 오디오 전송 칩 설계 및 제작에 순수 CMOS 소자 기술을 채택함으로써 종래의 제품에서 사용하고 있는 반도체 소자기술에 비해 칩 동작 소비전력을 50% 이하로 낮출 수 있으며 동일 성능을 기준으로 칩 또한 1/2 이하의 작은 크기로 구현이 가능하여 제품의 가격경쟁력을 높일 수 있다. As described above, according to the present invention, by adopting a multi-stage stereo multiplexing circuit in the MPX of the frequency modulated audio transmission chip, it is possible to minimize the noise components that can be included in the transmission signal, thereby improving the quality of the reproduced audio signal compared to the conventional products. have. In addition, by adopting pure CMOS device technology for designing and manufacturing FM audio transmission chip including MPX block, chip operating power consumption can be lowered to 50% or less compared to the semiconductor device technology used in conventional products. In addition, the chip can be implemented in a small size of less than 1/2, thereby increasing the price competitiveness of the product.

또한, 900MHz 대역의 가정용 무선 전화기에 범용으로 사용되는 발진주파수 21.25MHz의 크리스탈을 사용하여 오디오 전송 모듈의 제작 단가절약이 가능하다. 따라서 본 발명에 근거한 주파수 변조 오디오 전송 칩은, 낮은 소비전력과 칩의 소형화로 인해, 배터리 전원을 대폭 절약하는 장점과 함께, 조밀한 내부 실장 구조를 갖는 휴대 멀티미디어 단말기에 효과적으로 내장되어 사용될 수 있는 강점을 가진다. In addition, it is possible to reduce the manufacturing cost of the audio transmission module by using the crystal of the oscillation frequency 21.25MHz, which is widely used in the home wireless telephone of 900MHz band. Therefore, the frequency-modulated audio transmission chip according to the present invention has the advantage of greatly saving battery power due to low power consumption and miniaturization of the chip, and can be effectively embedded and used in a portable multimedia terminal having a compact internal mounting structure. Has

Claims (8)

오디오 신호를 입력하는 오디오 블록(audio block)을 포함하고, 스테레오 변조와 FM 반송파 생성에 필요한 주파수를 생성, 결정하는 주파수 발진 블록(oscillator block) 및 주파수 합성 블록(frequency synthesizer block), 그리고 혼합된 신호를 주파수 변조하는 FM 변조 블록(FM modulation block)과 오디오 신호를 8단계 가중 스테레오 변조방식으로 다단계 스테레오 변조(multi-state stereo multiplexing)하는 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록(stereo MPX block)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로.An audio block for inputting an audio signal, an oscillator block and a frequency synthesizer block for generating and determining frequencies required for stereo modulation and FM carrier generation, and a mixed signal FM modulation block for frequency modulation and a stereo multiplexing modulation block (stereo MPX block) for multi-state stereo multiplexing the audio signal in an eight-step weighted stereo modulation scheme. A frequency modulated audio transmission integrated circuit using complementary metal oxide semiconductor devices. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록을 8단계로 구성하되, 그 수정 진동자의 발진 주파수를 21.25MHz 또는 21.28MHz로 하는 것을 특징으로 하는 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로.And a stereo multiplexing modulation block in eight steps, wherein the oscillation frequency of the crystal oscillator is set to 21.25 MHz or 21.28 MHz. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 주파수 변조 오디오 전송 집적회로 전체를 순수 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체)소자로 형성하는 것을 특징으로 하는 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로.And a frequency complementary metal oxide semiconductor (CMOS) device, wherein the entire frequency modulated audio transmission integrated circuit is formed of a pure CMOS (complementary metal oxide semiconductor) device. 오디오 신호를 입력하는 오디오 블록(audio block)을 포함하고, 스테레오 변조와 FM 반송파 생성에 필요한 주파수를 생성, 결정하는 주파수 발진 블록(oscillator block) 및 주파수 합성 블록(frequency synthesizer block), 혼합된 신호를 주파수 변조하는 FM 변조 블록(FM modulation block)과, 오디오 신호를 스테레오 변조(multi-state stereo multiplexing)하는 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록(stereo MPX block)으로 구성되는 주파수 변조 오디오 전송 집적회로의 제어방법에 있어서,An audio block for inputting an audio signal, and an oscillator block, a frequency synthesizer block, and a mixed signal for generating and determining the frequencies required for stereo modulation and FM carrier generation. A control method of a frequency modulated audio transmission integrated circuit comprising an FM modulation block for frequency modulation and a stereo MPX block for multi-state stereo multiplexing an audio signal, 상기 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록에서는 오디오 신호를 8단계 가중 스테레오 변조방식으로 다단계 스테레오 변조하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로의 제어방법.The stereo multiplexing modulation block is a control method of a frequency modulation audio transmission integrated circuit using a complementary metal oxide semiconductor device, characterized in that the audio signal is configured to multi-stage stereo modulation in an eight-step weighted stereo modulation scheme. 삭제delete 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 스테레오 멀티플렉싱 변조 블록을 8단계의 스테레오 변조방식으로 구성하되, 그 수정 진동자의 발진 주파수를 21.25MHz 또는 21.28MHz로 하는 것을 특징으로 하는 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로의 제어방법.The stereo multiplexing modulation block is composed of eight levels of stereo modulation, but the oscillation frequency of the crystal oscillator is 21.25MHz or 21.28MHz, characterized in that the control method of the frequency modulation audio transmission integrated circuit using the complementary metal oxide semiconductor device. . 제 7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 주파수 변조 오디오 전송 집적회로 전체를 순수 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체)소자로 형성하는 것을 특징으로 하는 상보성 금속 산화막 반도체 소자를 이용한 주파수 변조 오디오 전송 집적회로의 제조방법.A method for manufacturing a frequency modulated audio transmission integrated circuit using a complementary metal oxide semiconductor device, characterized in that the entire frequency modulated audio transmission integrated circuit is formed of a pure CMOS (complementary metal oxide semiconductor) device.
KR1020050110495A 2005-06-13 2005-11-18 Frequency modulated audio transmitter circuit using full-cmos and fabrication method thereof KR100599903B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2005/004197 WO2006135138A1 (en) 2005-06-13 2005-12-08 Frequency modulated audio transmitter circuit using full-cmos and fabrication method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050050291 2005-06-13
KR20050050291 2005-06-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100599903B1 true KR100599903B1 (en) 2006-07-12

Family

ID=37183941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050110495A KR100599903B1 (en) 2005-06-13 2005-11-18 Frequency modulated audio transmitter circuit using full-cmos and fabrication method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100599903B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010041292A (en) * 1998-02-25 2001-05-15 피터 엔. 데트킨 Analog-to-digital converter circuit
KR20030042088A (en) * 2001-11-21 2003-05-28 삼성전기주식회사 Direct conversion type tuner for fabricating by cmos

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010041292A (en) * 1998-02-25 2001-05-15 피터 엔. 데트킨 Analog-to-digital converter circuit
KR20030042088A (en) * 2001-11-21 2003-05-28 삼성전기주식회사 Direct conversion type tuner for fabricating by cmos

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8467745B2 (en) Method and system for simultaneous signal transmission on multiple selected frequencies
US7061989B2 (en) Fully digital transmitter including a digital band-pass sigma-delta modulator
JP4639809B2 (en) Electronic tuner and portable device using the same
JP2000196376A (en) Dual mode grade d amplifier
WO2005034734A3 (en) Hearing adjustment appliance for electronic audio equipment
US9525390B2 (en) Switching circuit
JP2012525104A (en) Jammer detection based adaptive PLL bandwidth adjustment in FM receiver
US20080285761A1 (en) Filter circuit
KR100599903B1 (en) Frequency modulated audio transmitter circuit using full-cmos and fabrication method thereof
JP2004120078A (en) Vehicle-mounted electronic apparatus
JP4167349B2 (en) Receiving machine
TW200922184A (en) Digital FM radio transmitter
JP2008219860A (en) Fm transmitter and electronic device using same
US20030058973A1 (en) Adaptive pulse frame rate frequency control for digital amplifier systems
WO2006135138A1 (en) Frequency modulated audio transmitter circuit using full-cmos and fabrication method thereof
US7570702B2 (en) Signal generation apparatus, systems, and methods
US20070195961A1 (en) FM transmitter
US20070203596A1 (en) Fm transmission
US7496419B2 (en) Modulation output device
CN101241380A (en) Analog/digital circuit
Liu et al. Overview of wireless microphones—Part I: System and technologies
KR100532776B1 (en) TV/FM Radio Combination Receiving Equipment For AVN System
US20080187142A1 (en) Fm transmitter
CN1906859A (en) Modulation output device
US20100177902A1 (en) Audio transmission system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120705

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee