KR20000014258U - Voltage controlled oscillation circuit - Google Patents
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Abstract
본 고안은 입력전압의 크기에 따라 출력주파수가 변화하는 전압제어발진회로에 관한 것으로, 종래의 전압제어발진회로가 입력전압의 극성에 제약이 있음을 해결한 것이다. 이를 위해 본 고안에 따른 전압제어발진회로는 기본적으로 비안정 멀티바이브레이터를 구성하고, 이 비안정 멀티바이브레이터의 출력주파수를 결정하는 콘덴서의 충방전전류를 입력전압에 의해 제어하도록 구성하였다. 이렇게 구성함으로써 입력전압을 극성에 관계없이 입력시킬 수 있으며 출력단에서는 입력전압의 크기에 비례하는 주파수를 출력하게 된다. 본 고안에 따른 전압제어발진회로는 모든 발진회로에 적용할 수 있으며 특히, 위상동기루프내의 전압제어발진회로로 사용할 수 있다.The present invention relates to a voltage controlled oscillator circuit whose output frequency changes according to the magnitude of the input voltage, and solves the limitation of the polarity of the input voltage in the conventional voltage controlled oscillator circuit. To this end, the voltage controlled oscillation circuit according to the present invention basically constitutes an unstable multivibrator, and is configured to control the charge / discharge current of a capacitor which determines the output frequency of the unstable multivibrator by an input voltage. In this way, the input voltage can be input irrespective of the polarity and the output terminal outputs a frequency proportional to the magnitude of the input voltage. The voltage controlled oscillation circuit according to the present invention can be applied to all oscillation circuits, in particular, it can be used as a voltage controlled oscillation circuit in a phase locked loop.
Description
본 고안은 입력전압의 크기에 따라 출력주파수가 변화하는 전압제어발진회로에 관한 것으로 특히, 전압의 극성에 관계없이 입력전압에 비례하는 주파수를 출력하는 전압제어발진회로에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage controlled oscillator circuit whose output frequency changes according to the magnitude of the input voltage, and more particularly, to a voltage controlled oscillator circuit that outputs a frequency proportional to the input voltage regardless of the polarity of the voltage.
외부로부터 가해진 전압에 의해 그 발진주파수를 변화시키는 발진회로를 일반적으로 전압제어발진회로(Voltage Controlled Oscillator, VCO)라고 한다. 최근에는 제어직류 입력전압에 정비례한 주파수를 발진시키고, 제어전압을 주파수로 변환하는 이른바 V-F변환회로로서의 VCO가 디지털회로와의 인터페이스로서 중요한 역할을 맡고 있다.An oscillation circuit that changes its oscillation frequency by a voltage applied from the outside is generally called a voltage controlled oscillator circuit (VCO). In recent years, a VCO as a V-F conversion circuit that oscillates a frequency directly proportional to the control DC input voltage and converts the control voltage into a frequency plays an important role as an interface with a digital circuit.
종래의 전압제어발진회로의 회로도와 각부의 파형도를 도1에 나타내었다.A circuit diagram of a conventional voltage controlled oscillator circuit and a waveform diagram of each part are shown in FIG.
도1의 회로도를 살펴보면, 입력전압(
상기 제1OP앰프(U1)는 적분회로(10)를 구성하고, 제2OP앰프(U2)는 슈미트(Schmitt)회로로 구성한다. 제3저항(R3)과 콘덴서(C1), 그리고 제1OP앰프(U1)가 기본적인 적분회로(10)를 구성하여 입력전압(
일단 현재상태를, 전자스위치(SW1)가 오프, 제2OP앰프(U2)의 출력 Eo2가 -Es의 T2기간인 것으로 가정한다. 상기 전자스위치(SW1)는 제2OP앰프(U2)의 출력 Eo2가 +Es일 때는 온하고, Eo2가 -Es일때는 오프한다.It is assumed that the current state is that the electronic switch SW1 is off and the output Eo2 of the second OP amplifier U2 is in the T2 period of -Es. The electronic switch SW1 is turned on when the output Eo2 of the second OP amplifier U2 is + Es, and turned off when Eo2 is -Es.
제1OP앰프(U1)의 비반전입력단자에는 입력전압 Ei가 제4저항(R4)과 제5저항(R5)에 의해 분압되어 나타난다. 제4저항(R4)과 제5저항(R5)은 앞서 상술한 바와 같이 제3저항(R3)의 1/2로 저항값이 같으므로 제1OP앰프(U1)이 비반전입력단자의 전압은
전자스위치(SW1)가 온하므로 콘덴서(C1)는 제6저항(R6)을 통하여 방전한다. 이때 방전전류
따라서, 상기 제2OP앰프(U2)는 입력전압 Ei에 비례하는 주파수를 출력한다.Therefore, the second OP amplifier U2 outputs a frequency proportional to the input voltage Ei.
이상 종래의 전압제어발진회로에 대해서 설명하였다. 그러나 식1에 나타난 것처럼 입력전압 Ei가 0[V]보다 작으면 발진이 일어나지 않기 때문에 입력전압 Ei 〉 0 이어야 한다. 즉, 종래의 전압제어발진회로는 양의 입력전압에 대해서만 동작하는 단점이 있다.The conventional voltage controlled oscillation circuit has been described above. However, as shown in Equation 1, if the input voltage Ei is less than 0 [V], oscillation does not occur, so it must be input voltage Ei> 0. That is, the conventional voltage controlled oscillation circuit has a disadvantage of operating only for a positive input voltage.
따라서, 본 고안의 목적은 양의 입력전압 뿐만 아니라 부의 입력전압에 대해서도 동작하는 전압제어발진회로를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a voltage controlled oscillation circuit that operates not only for a positive input voltage but also for a negative input voltage.
도1은 종래의 전압제어발진회로도 및 파형도.1 is a conventional voltage controlled oscillation circuit diagram and waveform diagram.
도2는 본 고안의 실시예에 따른 전압제어발진회로도 및 파형도.2 is a voltage controlled oscillation circuit diagram and waveform diagram according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
SW1 : 전자스위치 10 : 적분회로SW1: Electronic switch 10: Integrating circuit
20 : 슈미트회로 30 : 입력단20: Schmitt circuit 30: Input terminal
40 : 펄스폭유지회로 50 : 비안정 멀티바이브레이터회로40: pulse width maintenance circuit 50: unstable multivibrator circuit
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 전압제어발진회로는, 콘덴서의 충방전에 의해 구형파를 출력하는 비안정 멀티바이브레이터회로와, 상기 구형파의 펄스폭을 일정하게 유지해주기 위한 펄스폭유지수단과, 상기 콘덴서의 충방전전류의 양을 제어하는 제어전압을 받아들이기 위한 입력수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the voltage controlled oscillation circuit according to the present invention includes an unstable multivibrator circuit for outputting a square wave by charging and discharging of a capacitor, a pulse width maintaining means for maintaining a constant pulse width of the square wave; And an input means for receiving a control voltage for controlling the amount of charge / discharge current of the capacitor.
이하 본 고안의 이해를 돕기 위하여 도2의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 도2의 실시예는 입력전압의 크기에 전류가 비례하도록 구성하고, 이 전류의 작용에 의해 발진을 일으키도록 구성함으로써 입력전압이 양의 전압이든 음의 전압이든 상관없이 발진회로가 동작하도록 구성한 것이다. 도2에는 실시예의 회로도와 파형도가 도시되어 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiment of FIG. 2. In the embodiment of Fig. 2, the current is proportional to the magnitude of the input voltage, and the oscillation circuit operates regardless of whether the input voltage is a positive voltage or a negative voltage by configuring the oscillation by the action of the current. . 2 shows a circuit diagram and a waveform diagram of an embodiment.
도2의 회로도를 살펴보면, 제7저항(R7)의 일측을 통해 입력전압(
상기 제4OP앰프(U4)와 주변의 제4콘덴서(C4), 제10저항(R10), 제11저항(R11), 제12저항(R12), 제13저항(R13)은 비안정 멀티바이브레이터회로(50)를 구성한다. 도2에서 상기 비안정 멀티바이브레이터회로(50)만 있다고 가정하고 이에 대해 먼저 설명한다.The fourth op amp U4 and the surrounding fourth capacitor C4, the tenth resistor R10, the eleventh resistor R11, the twelfth resistor R12, and the thirteenth resistor R13 are unstable multivibrator circuits. Configure 50. In FIG. 2, it is assumed that there is only the unstable multivibrator circuit 50.
상기 제4OP앰프(U4)는 슈미트회로로 작용한다. 즉, 제4콘덴서(C4)의 전압을 반전입력단자에 인가되는 전압이라고 보면 제4OP앰프(U4)의 반전입력단자에는 제4콘덴서(C4)의 전압이 입력되고 있고, 비반전입력단자에는 제4OP앰프(U4)의 출력전압(Eo4)이 제12저항(R12)과 제13저항(R13)에 의해 분압되어 인가되고 있다. 제4OP앰프(U4)의 비반전입력단자의 전압은 다음식과 같이 된다.The fourth OP amplifier U4 acts as a schmitt circuit. That is, when the voltage of the fourth capacitor C4 is regarded as the voltage applied to the inverting input terminal, the voltage of the fourth capacitor C4 is input to the inverting input terminal of the fourth OP amplifier U4, and the voltage of the fourth inverting input terminal is zero. The output voltage Eo4 of the 4OP amplifier U4 is divided and applied by the twelfth resistor R12 and the thirteenth resistor R13. The voltage of the non-inverting input terminal of the fourth OP amplifier U4 is as follows.
여기서 Eo4는 제4OP앰프(U4)의 출력전압이다.Here, Eo4 is an output voltage of the fourth OP amplifier U4.
제4콘덴서(C4)의 전압이
제4OP앰프(U4)가
상기 다이오드(D1)는 제4콘덴서(C4)의 충전시간과 방전시간을 달리할 목적으로 본 실시예에서 구비한 것이다. 후술하는 과정에서 명확해지겠지만 상기 다이오드(D1) 때문에 제4콘덴서(C4)의 충전패스와 방전패스가 달라지고 따라서, 제4OP앰프(U4)가 발생하는 출력주파수의 듀티비가 변화한다. 출력주파수의 듀티비를 50%로 하려면 다이오드(D1)는 사용하지 않아도 된다. 즉, 제11저항(R11)의 일측을 바로 제4OP앰프(U4)의 출력단자와 연결해도 된다. 이렇게 할 경우 제4콘덴서(C4)의 충전패스와 방전패스는 동일해지므로 제10저항(R10) 또는 제11저항(R11)중 어느 한 저항만 있으면 된다.The diode D1 is provided in this embodiment for the purpose of differentiating the charging time and the discharging time of the fourth capacitor C4. As will be apparent in a process to be described later, the charge path and the discharge path of the fourth capacitor C4 are different due to the diode D1, and thus the duty ratio of the output frequency at which the fourth OP amplifier U4 is generated changes. If the duty ratio of the output frequency is 50%, the diode D1 does not need to be used. That is, one side of the eleventh resistor R11 may be directly connected to the output terminal of the fourth OP amplifier U4. In this case, since the charge path and the discharge path of the fourth capacitor C4 are the same, only one of the tenth resistor R10 or the eleventh resistor R11 is required.
제4콘덴서(C4)의 충전에 따라 제4콘덴서(C4)의 전압은 시정수 R10*C4를 가지고 지수함수적으로 전압이 증가한다. 제4콘덴서(C4)의 전압이 계속 증가하여 상기
그리고 제4OP앰프(U4)가
상기 제4OP앰프(U4)의 발진주파수는 제4콘덴서(C4)의 충방전 시정수에 따라 달라진다. 그리고 제4콘덴서(C4)의 충방전 시정수는 제4콘덴서(C4)의 충전전류와 방전전류에 의해 달라진다. 따라서, 이 제4콘덴서(C4)의 충전전류와 방전전류를 제어하면 제4OP앰프(U4)를 중심으로 한 비안정 멀티바이브레이터(50)의 발진주파수를 조절할 수 있게 된다.The oscillation frequency of the fourth OP amplifier U4 depends on the charge / discharge time constant of the fourth capacitor C4. The charge / discharge time constant of the fourth capacitor C4 depends on the charge current and the discharge current of the fourth capacitor C4. Therefore, when the charging current and the discharge current of the fourth capacitor C4 are controlled, the oscillation frequency of the unstable multivibrator 50 centering on the fourth OP amplifier U4 can be adjusted.
따라서, 본 실시예에서는 제4콘덴서(C4)의 충전전류와 방전전류의 제어를 입력전압(
도2에서 제7저항(R7)과 제8저항(R8), 제9저항(R9), 제2콘덴서(C2)는 상기 제4콘덴서(C4)의 충전전류와 방전전류를 제어하는 제어전압을 입력시키기 위한 입력단(30)을 구성한다.In FIG. 2, the seventh resistor R7, the eighth resistor R8, the ninth resistor R9, and the second capacitor C2 control a control voltage for controlling the charging current and the discharge current of the fourth capacitor C4. An input terminal 30 for inputting is configured.
제4콘덴서(C4)의 충전전류와 방전전류를 제어하려면 개념상으로는 제7저항(R7) 또는 제8저항(R8)만 있으면 된다. 그러나 본 실시예에서는 이 제어전압 입력단(30)을 3개의 저항(R7~R9)과 1개의 콘덴서(C2)로 구성하였다. 이와 같은 구성한 이유는 본 실시예를 타 회로의 출력단에 연결시 입력전압(
다음으로, 제3OP앰프(U3)와 제3콘덴서(C3)는 펄스폭유지회로(40)로서, 발진주파수의 펄스폭을 일정하게 유지할 목적으로 본 실시예에서 구비한 것이다. 상기 제3OP앰프(U3)와 제3콘덴서(C3)가 없으면 상술한 바 있지만 제4콘덴서(C4)는 지수함수적으로 충전과 방전을 한다. 그러나 제3OP앰프(U3)와 제3콘덴서(C3)가 있으므로 해서 제4콘덴서(C4)는 직선적으로 충전과 방전을 한다.Next, the third OP amplifier U3 and the third capacitor C3 are pulse width holding circuits 40, which are provided in this embodiment for the purpose of maintaining a constant pulse width of the oscillation frequency. If the third OP amplifier U3 and the third capacitor C3 are not provided, the fourth capacitor C4 is charged and discharged exponentially. However, since the third OP amplifier U3 and the third capacitor C3 are provided, the fourth capacitor C4 is charged and discharged linearly.
제4OP앰프(U4)가 +
전류 i1이 제3콘덴서(C3)를 충전시키면 제3OP앰프(U3)의 출력전압(Eo3)은 음의 포화전압(
입력전압(Ei)이 양의 전압일 때는 입력단(30)으로부터 제4콘덴서(C4)로 전류가 유입된다. 그리고 입력전압(Ei)가 음의 전압일 때는 입력전압(
전류 i2와 입력단(30)으로부터의 전류의 합에 의해 제4콘덴서(C4)가 충전을 시작하면 제4콘덴서(C4)의 전압은 증가한다. 제4콘덴서(C4)의 전압이 계속 증가하여 제4OP앰프(U4)의 비반전입력단자의 전압인
이상과 같은 상황이 반복되면서 제4OP앰프(U4)에서는 구형파가 계속해서 출력되고, 이 구형파의 주파수는 입력전압(
이상 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 전압제어발진회로는, 기본적으로 비안정 멀티바이브레이터를 구성하고, 이 비안정 멀티바이브레이터의 출력주파수를 결정하는 콘덴서의 충방전전류를 입력전압에 의해 제어하도록 구성하였다. 이렇게 구성함으로써 입력전압을 극성에 관계없이 입력시킬 수 있으며 출력단에서는 입력전압의 크기에 비례하는 주파수를 출력하게 된다. 본 고안에 따른 전압제어발진회로는 모든 발진회로에 적용할 수 있으며 특히, 위상동기루프내의 전압제어발진회로로 사용할 수 있다.As described above, the voltage controlled oscillation circuit according to the present invention basically constitutes an unstable multivibrator, and is configured to control the charge / discharge current of the capacitor which determines the output frequency of the unstable multivibrator by the input voltage. In this way, the input voltage can be input irrespective of the polarity and the output terminal outputs a frequency proportional to the magnitude of the input voltage. The voltage controlled oscillation circuit according to the present invention can be applied to all oscillation circuits, in particular, it can be used as a voltage controlled oscillation circuit in a phase locked loop.
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| KR2019980027556U KR20000014258U (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Voltage controlled oscillation circuit |
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| KR (1) | KR20000014258U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100404581B1 (en) * | 2002-01-24 | 2003-11-05 | 엘지전자 주식회사 | Circuit for generating synchronizing signal |
-
1998
- 1998-12-30 KR KR2019980027556U patent/KR20000014258U/en not_active Application Discontinuation
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| KR100404581B1 (en) * | 2002-01-24 | 2003-11-05 | 엘지전자 주식회사 | Circuit for generating synchronizing signal |
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