KR100735420B1 - 클럭 노이즈 제거 회로 - Google Patents

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KR100735420B1
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Abstract

본 발명은 이미지 센서 모듈 등의 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하도록 구현한 클럭 노이즈 제거 회로에 관한 것으로,
본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로는, 클럭신호에서 일부 신호를 추출하는 신호 커플러; 상기 신호 커플러로부터의 신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분을 선택하는 고조파 선택필터; 상기 고조파 선택필터로부터의 신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분의 위상을 반전시키는 위상변환기; 상기 위상변환기로부터의 신호를 이득 제어에 따라 증폭하는 AGC 증폭기; 상기 위상변환기로부터의 신호와 상기 클럭신호를 결합하여, 상기 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하는 결합기; 상기 결합기의 출력신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분의 전력을 검출하는 전력 검출기; 및 상기 전력 검출기에 의해 검출된 고조파 성분의 레벨에 기초해서 상기 AGC 증폭기의 이득을 제어하는 노이즈제거 제어기를 포함한다.
이미지 센서 모듈, ISM, Image Sensor Module, 클럭, 노이즈 제거

Description

클럭 노이즈 제거 회로{CLOCK NOISE CANCELLATION CIRCUIT}
도 1은 일반적인 CDMA 휴대폰 구성도.
도 2는 종래 이미지 센서 모듈의 클럭신호 설명도.
도 3은 종래 이미지 센서 모듈의 클럭신호의 주파수 스펙트럼도.
도 4는 본 발명에 따른 클럭 노이즈 제거 회로도.
도 5는 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로의 입력 및 출력 클럭신호 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
500 : 클럭 노이즈 제거 회로 510 : 신호 커플러
520 : 고조파 선택필터 530 : 위상변환기
540 : AGC 증폭기 550 : 결합기
560 : 전력 검출기 570 : 노이즈제거 제어기
본 발명은 코드분할 다중접속(Code-Division Multiple Access,이하 'CDMA'라 칭함) 휴대폰에 적용되는 이미지 센서 모듈(Image Sensor Module) 등에 적용될 수 있는 클럭 노이즈 제거 회로에 관한 것으로, 특히 이미지 센서 모듈 등의 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하도록 구현함으로써, 클럭신호의 고조파(Harmonic) 성분이 다른 부품 또는 신호에 미치는 영향을 줄일 수 있고, EMI 필터를 대체할 수 있는 클럭 노이즈 제거 회로에 관한 것이다.
일반적으로, CDMA 휴대폰(HHP:Hand-Held Phone)은 전화 통화 기능 외에 카메라 기능을 갖추어 제작되는데, 이에 대해서는 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 CDMA 휴대폰 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 CDMA 휴대폰은, 사용자의 선택에 전화 통화 및 이미지 센싱을 제어하는 제어부(10)와, 상기 제어부(10)의 제어에 따라 전화 신호를 송신 및 수신하는 수행하는 전화 송수신부(20)와, 상기 제어부(10)의 제어에 따라 이미지를 센싱하는 이미지 센서 모듈(ISM:Image Sensor Module)(30)을 포함한다.
이와 같이, 기존 CDMA 휴대폰에는 이미지 센서 모듈(30)이 장착되는데, 이러한 이미지 센서 모듈(30)이 동작하기 위해서는 클럭신호가 공급되어야 한다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래 이미지 센서 모듈의 클럭신호 설명도이다.
도 2를 참조하면, 상기 이미지 센서 모듈(ISM)이 장착되는데, 상기 이미지 센서 모듈(ISM)을 동작시키기 위해, 클럭신호 생성기(X-tal 혹은 TCXO 등)(11)에서 발생한 정현파 형태의 메인 클럭신호(Main Clock,MCLK)가 직접 또는 베이스밴드(Baseband) IC를 통해 상기 이미지 센서 모듈(30)의 CMOS 이미지 센서(Image Sensor) 및 이미지 신호 처리 IC(Image Signal Processing IC) 등에 각각 전달된다.
이러한 클럭신호에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 종래 이미지 센서 모듈의 클럭신호의 주파수 스펙트럼도로서, 도 3에서, 상기 이미지 센서 모듈(ISM)의 클럭신호는 하나의 기본파(Fundamental) 성분과 복수의 고조파(Harmonic) 성분을 포함한다.
한편, 상기 클럭신호에는 전술한 바와 같이 메인 클럭(Master Clock,MCLK), 비디오 클럭(Video Clock,PCLK) 및 I2C 제어 클럭(SCLK)이 있다.
상기 메인클럭(MCLK)은 CMOS 이미지 센서 및 이미지 신호 처리 IC(ISP IC)를 동작하기 위해서 사용되는 클럭으로, 상기 비디오 클럭(PCLK) 등의 기준 클럭이다. 주로 휴대폰의 TCXO 혹은 X-tal로부터 직접 혹은 베이스밴드 IC를 거쳐 나오게 된다. 이때 메인 클럭의 경우에는 기본파 스펙트럼(Fundamental Spectrum) 이외에 고조파(Harmonic) 성분을 가지게 된다.
상기 비디오 클럭(PCLK)은 실제 센서와 이미지 시그널 프로세싱 IC를 거쳐 나온 비디오 신호(RGB 혹은 YCbCr 신호)를 내보낼 때 동기화 시키기 위한 신호이다. 이 신호의 경우에 비디오 데이타(Video Data)의 크기에 좌우된다. 예를 들어, 화소수(QCIF, QVGA 혹은 2M)에 따라 다르고, 프레임 속도(Frame Rate)에 따라 다르며, 칩셋(Chipset)에 따라 각각 다르다.
그리고, I2C 제어 클럭(SCLK)은 이미지 센서 모듈(ISM)을 제어하기 위한 동기 신호로 실제 데이타와는 별도로 제어용 클럭이다.
그런데, 상기 메인 클럭신호(MCLK)가 이미지 센서 모듈(ISM)의 바디(Body) 및 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 연성 인쇄회로 기판)를 통과하게 되고, 계속해서, 상기 메인 클럭신호(MCLK)의 고조파 성분은 공기(Air)나 PCB를 통한 후 CDMA 휴대폰의 안테나를 통해 전송된다. 이와 같이 전달되는 고조파(Harmonic) 성분은, 실제 셀룰러(Celluar) CDMA, GSM 혹은 차세대 통신 주파수 대역내에 유입되어 결국 잡음(Noise)으로 작용하게 되는 문제점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위한 종래 방법에 대해 설명한다.
기존의 CDMA 휴대폰의 전화 송수신부와 이미지 센서 모듈(ISM)이 동시에 동작하지 않는 상태에서, 상기 이미지 센서 모듈(ISM)에서 방사(Radiation)되는 노이즈(Noise)를 최소화하기 위해서 접지 실딩(Ground Shielding)을 통하여 노이즈를 분리하는 방법을 사용하거나, 안테나(Antenna)와 이미지 센서 모듈(ISM)을 물리적 으로 최대한 멀리 위치시키는 방법을 사용한다.
또한, 이미지 센서 모듈에 저역통과필터(Low pass filter)를 적용하여, 메인클럭(MCLK)의 기본파 성분을 통과하고, 고조파 성분을 차단하는 방법을 이용한다.
그러나, 이와 같은 종래 클럭신호의 잡음, 즉 고조파 성분을 줄이는 방법은, 종래 CDMA 휴대폰에서, 접지 실딩이나 거리적 이격시키는 방법으로서, 이러한 방법은 이미지 센서 모듈의 클럭신호의 고조파 성분을 충분하게 줄일 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 저역 통과 필터는 실제 수동 소자를 이용하여 구현되므로, 소자값이 매우 커지게 되어 필터 사이즈 및 가격이 상승되는 문제점이 있다.
게다가, 클럭신호의 고조파 성분을 제거하기 위해, 노치 필터(Notch Filter)로 구현되는 경우에는 특정 주파수 영역 이외의 노이즈를 제거할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은, 이미지 센서 모듈 등의 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하도록 구현함으로써, 클럭신호의 고조파(Harmonic) 성분이 다른 부품 또는 신호에 미치는 영향을 줄일 수 있고, EMI 필터를 대체할 수 있는 클럭 노이즈 제거 회로를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로는, 클럭신호에서 일부 신호를 추출하는 신호 커플러; 상기 신호 커플러로부터의 신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분을 선택하는 고조파 선택필터; 상기 고조파 선택필터로부터의 신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분의 위상을 반전시키는 위상변환기; 상기 위상변환기로부터의 신호를 이득 제어에 따라 증폭하는 AGC 증폭기; 상기 위상변환기로부터의 신호와 상기 클럭신호를 결합하여, 상기 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하는 결합기; 상기 결합기의 출력신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분의 전력을 검출하는 전력 검출기; 및 상기 전력 검출기에 의해 검출된 고조파 성분의 레벨에 기초해서 상기 AGC 증폭기의 이득을 제어하는 노이즈제거 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 노이즈제거 제어기는, 상기 전력 검출기로부터의 고조파 성분의 전력을 감시하면서 상기 위상변환기의 위상변환 주파수를 가변하여, 상기 고조파 성분의 전력이 최소값인 주파수에서의 위상변환을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 노이즈제거 제어기는, 기설정된 주파수의 고조파 성분에 기초해서, 고조파 선택 및 위상 변환을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 고조파 선택필터는, 상기 노이즈제거 제어기의 제어에 따라 상기 기설정된 주파수의 고조파 성분을 중심 주파수로하는 통과 대역을 설정하는 가변 필터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 위상변환기는, 상기 노이즈제거 제어기의 제어에 따라 상기 고조파 선택필터로부터의 신호중, 상기 기설정된 주파수의 고조파성분에 해당되는 주파수 신호를 위상 반전하는 것을 특징으로 한다.
상기 클럭신호는, 클럭신호 생성기에서 발생되어 이미지 센서 모듈로 제공되는 클럭신호인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로는, 이미지 센서 모듈 이외의 다른 모듈, 즉 신호 처리 모듈, 튜너 모듈 등과 같이 클럭신호를 필요로 모듈에 적용될 수 있으며, 본 발명에 대한 설명의 편이를 위해 이미지 센서 모듈에 적용되는 경우에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 클럭 노이즈 제거 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 클럭 노이즈 제거 회로는, 이미지 센서 모듈의 클럭신호에서 일부 신호를 추출하는 신호 커플러(510)와, 상기 신호 커플러(510)로부터의 신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분을 선택하는 고조파 선택필터(520)와, 상기 고조파 선택필터(520)로부터의 신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분의 위상을 반전시키는 위상변환기(530)와, 상기 위상변환기(530)로부터의 신호를 이득 제어에 따라 증폭하는 AGC 증폭기(540)와, 상기 위상변환기(530)로부터의 신 호와 상기 클럭신호를 결합하여, 상기 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하는 결합기(550)와, 상기 결합기(550)의 출력신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분의 전력을 검출하는 전력 검출기(560)와, 상기 전력 검출기(560)에 의해 검출된 고조파 성분의 레벨에 기초해서 상기 AGC 증폭기(540)의 이득을 제어하는 노이즈제거 제어기(570)를 포함한다.
상기 노이즈제거 제어기(570)는, 상기 전력 검출기(560)로부터의 고조파 성분의 전력을 감시하면서 상기 위상변환기(530)의 위상변환 주파수를 가변하여, 상기 고조파 성분의 전력이 최소값인 주파수에서의 위상변환을 제어한다.
또한, 상기 노이즈제거 제어기(570)는, 기설정된 주파수의 고조파 성분에 기초해서, 고조파 선택 및 위상 변환을 제어한다.
이때, 상기 고조파 선택필터(520)는, 상기 노이즈제거 제어기(570)의 제어에 따라 상기 기설정된 주파수의 고조파 성분을 중심 주파수로하는 통과 대역을 설정하는 가변 필터로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 위상변환기(530)는, 상기 노이즈제거 제어기(570)의 제어에 따라 상기 고조파 선택필터(520)로부터의 신호중, 상기 기설정된 주파수의 고조파성분에 해당되는 주파수 신호를 위상 반전시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 클럭신호는, 본 발명의 적용되는 CDMA 휴대폰의 클 럭신호 생성기에서 발생되어 이미지 센서 모듈로 제공되는 메인클럭신호(마스터클럭) 또는 비디오 클럭(Video Clock,PCLK) 또는 I2C 제어 클럭(SCLK)에 해당될 수 있다.
도 5는 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로의 입력 및 출력 클럭신호 설명도로서, 도 5는 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로(500)에 의하면 클럭신호에 포함되는 고조파 성분이 제거됨을 보이고 있다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
본 발명의 이미지 센서 모듈(ISM)의 클럭 노이즈 제거 회로는 CDMA 휴대폰에 적용되어, 상기 이미지 센서 모듈(ISM)로 제공되는 클럭신호의 노이즈, 즉 클럭신호의 고조파 성분을 제거한다.
이에 대해, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로(300)의 신호 커플러(510)는 클럭신호에 큰 손실(loss)을 가하지 않도록 상기 이미지 센서 모듈의 클럭신호에서 일부 신호를 추출하여 고조파 선택필터(520)로 전달한다.
상기 고조파 선택필터(520)는, 상기 신호 커플러(510)에 의해 추출된 신호중 에서 기설정된 주파수의 고조파 성분을 선택하여 위상변환기(530)로 전달한다.
예를 들어, 상기 클럭신호(MCLK 또는 PCLK)의 기본파가 4MHz인 경우에, 이 클럭신호의 2차 고조파는 8MHz이고, 3차 고조파는 12MHz이고, 그리고 4차 고조파는 16MHz이며, 이와 같이, 상기 클럭신호의 고조파는 무수히 존재한다.
상기 위상변환기(Phase Shifter)(530)는, 상기 고조파 선택필터(520)로부터의 신호중에서 기설정된 주파수의 고조파 성분의 위상을 반전시켜 AGC 증폭기(540)에 출력한다.
상기 AGC 증폭기(540)는, 상기 위상변환기(530)로부터의 신호를 이득 제어에 따라 증폭하여 결합기(550)에 출력한다. 여기서, 위상이 반전된 고조파 성분은 실제 클럭신호에 포함된 고조파 성분의 크기와는 다르다. 이는 샘플링 이득(Sampling Gain) 및 중간 손실(Loss) 부분이 존재하기 때문이며, 이에 따라 AGC(Auto Gain Control)이 필요하다. 이런 일련의 과정을 실제 자기 제어(Self Control)를 하기 위해서는 별도의 전력검출기(Power Detector) 및 노이즈제거 제어기(Controller)가 필요하게 된다.
이때, 상기 결합기(550)는 상기 위상변환기(530)로부터의 신호와 상기 클럭신호를 결합하여, 상기 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거한다. 이에 대해서 설명하면, 상기 클럭신호에 고조파 성분이 포함되어 있는 경우, 이 고조파 성분이 상기 위상변환기(530)에 의해 위상반전되므로, 상기 고조파 성분 은 위상 반전된 고조파 성분에 의해 상쇄된다.
이후, 본 발명의 노이즈제거 제어기(570)는, 상기 클럭신호의 고조파 성분을 전력 검출기(560)를 통해 감시하면서, 상기 전력 검출기(560)에 의해 검출된 고조파 성분의 레벨에 기초해서 상기 AGC 증폭기(540)의 이득을 제어하는데, 즉, 상기 클럭신호에 포함된 고조파 성분의 크기와 동일하도록 상기 위상반전된 고조파 성분을 증폭하고, 이에 따라 상기 클럭신호에 포함된 고조파 성분을 크게 줄일 수 있다.
또한, 상기 노이즈제거 제어기(570)는, 상기 전력 검출기(560)로부터의 고조파 성분의 전력을 감시하면서 상기 위상변환기(530)의 위상변환 주파수를 가변하여, 상기 고조파 성분의 전력이 최소값인 주파수에서의 위상변환을 제어한다. 이에 따라, 상기 클럭신호에 포함된 고조파 성분을 크게 줄일 수 있다.
전술한 바와 같이, 클럭신호에 포함된 고조파 성분의 크기와 위상을 보다 정확하게 제어하고, 이러한 제어에 따라, 클럭신호에 포함된 고조파 성분에 대한 제거 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 노이즈제거 제어기(570)는, 기설정된 주파수의 고조파 성분에 기초해서, 고조파 선택 및 위상 변환을 제어하고, 이에 따라, 상기 고조파 선택필터(520)는, 상기 노이즈제거 제어기(570)의 제어에 따라 상기 기설정된 주파수의 고조파 성분을 중심 주파수로하는 통과 대역을 설정하고, 이 설정된 주파수 대역으로 고조파 성분을 보다 정확하게 선택할 수 있다.
또한, 상기 위상변환기(530)는, 상기 노이즈제거 제어기(570)의 제어에 따라 상기 고조파 선택필터(520)로부터의 신호중, 상기 기설정된 주파수의 고조파성분에 해당되는 주파수 신호를 위상 반전하여 클럭신호에 포함된 고조파 성분을 보다 정확하게 반전시켜 이에 따라 고조파 성분의 감쇄율을 향상시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로(300)를 입력되는 클럭신호의 스펙트럼을 분석해 보면, 전술한 바와같이, 상기 클럭신호는 기본파(fundamental) 신호와 그 외에 복수의 고조파(Nth Harmonic) 성분들이 존재한다. 이중에 실제로 휴대폰에서 영향을 주는 스펙트럼(Spectrum)은 전체 고조파 성분중 일부 영역이다.
이때, 상기한 클럭신호가 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로(300)를 통하면, FPCB 상에서의 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하여 전송하며, 이때, 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로(300)는 전체 동작에는 영향을 주지 않고 휴대폰 통화에 영향을 주는 고조파 성분을 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 장치는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, CDMA 휴대폰에 적용되는 클럭 노이즈 제거 회로에서, 이미지 센서 모듈의 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하도록 구현함으로써, 클럭신호의 고조파(Harmonic) 성분이 다른 부품 또는 신호에 미치는 영향을 줄일 수 있고, EMI 필터를 대체할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로를 사용하는 경우, 클럭에 의한 고조파(Harmonic) 성분이 다른 부품 혹은 신호에 영향을 최소화하여 노이즈가 감쇄되는 역할을 하게 된다.
이러한 본 발명의 클럭 노이즈 제거 회로는 휴대폰의 송수신 신호에 영향을 주기 때문에 향후 WCDMA, HSDPA 등 동화상 통화를 기본으로 하는 휴대기의 이미지 센서 모듈 등에 필수적으로 적용될 것이다. 이는 기타 불필요한 EMI 필터 혹은 차폐를 위한 기구물의 제거가 가능하다.

Claims (6)

  1. 클럭신호에서 일부 신호를 추출하는 신호 커플러;
    상기 신호 커플러로부터의 신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분을 선택하는 고조파 선택필터;
    상기 고조파 선택필터로부터의 신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분의 위상을 반전시키는 위상변환기;
    상기 위상변환기로부터의 신호를 이득 제어에 따라 증폭하는 AGC 증폭기;
    상기 위상변환기로부터의 신호와 상기 클럭신호를 결합하여, 상기 클럭신호에 포함된 기설정된 주파수의 고조파 성분을 제거하는 결합기;
    상기 결합기의 출력신호중 기설정된 주파수의 고조파 성분의 전력을 검출하는 전력 검출기; 및
    상기 전력 검출기에 의해 검출된 고조파 성분의 레벨에 기초해서 상기 AGC 증폭기의 이득을 제어하는 노이즈제거 제어기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 노이즈 제거 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노이즈제거 제어기는,
    상기 전력 검출기로부터의 고조파 성분의 전력을 감시하면서 상기 위상변환기의 위상변환 주파수를 가변하여, 상기 고조파 성분의 전력이 최소값인 주파수에서의 위상변환을 제어하는 것을 특징으로 하는 클럭 노이즈 제거 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 노이즈제거 제어기는,
    기설정된 주파수의 고조파 성분에 기초해서, 고조파 선택 및 위상 변환을 제어하는 것을 특징으로 하는 클럭 노이즈 제거 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고조파 선택필터는,
    상기 노이즈제거 제어기의 제어에 따라 상기 기설정된 주파수의 고조파 성분을 중심 주파수로하는 통과 대역을 설정하는 가변 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 클럭 노이즈 제거 회로.
  5. 제3항에 있어서, 상기 위상변환기는,
    상기 노이즈제거 제어기의 제어에 따라 상기 고조파 선택필터로부터의 신호중, 상기 기설정된 주파수의 고조파성분에 해당되는 주파수 신호를 위상 반전하는 것을 특징으로 하는 클럭 노이즈 제거 회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 클럭신호는,
    클럭신호 생성기에서 발생되어 이미지 센서 모듈로 제공되는 클럭신호인 것을 특징으로 하는 클럭 노이즈 제거 회로.
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