KR200322662Y1 - Signal detecting circuit using single operational amplifier - Google Patents
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Abstract
본 고안은 신호검출회로에 관한 것으로서, 특히 오디오 신호를 처리하는 시스템에 있어서, 미약한 음성입력신호로부터 신호를 검출하기 위한 별도의 부가회로를 사용하지 않고, 정확히 신호의 입력을 감지하기 위하여 초단에 입력되는 특정레벨 이상 또는 이하의 신호를 감지하고 회로제어에 필요한 제어신호를 출력하는 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로를 제공한다.The present invention relates to a signal detection circuit, and in particular, in a system for processing an audio signal, in order to accurately detect the input of a signal without using a separate additional circuit for detecting a signal from a weak voice input signal. Provided is a signal detection circuit using a single operational amplifier that senses a signal above or below a specific level input and outputs a control signal for circuit control.
Description
본 고안은 신호검출회로에 관한 것으로서, 특히 오디오 신호를 처리하는 시스템에 있어서, 미약한 음성입력신호로부터 신호를 검출하기 위한 별도의 부가회로를 사용하지 않고, 정확히 신호의 입력을 감지하기 위하여 초단에 입력되는 특정레벨 이상 또는 이하의 신호를 감지하고 회로제어에 필요한 제어신호를 출력하는 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로에 관한 것이다.The present invention relates to a signal detection circuit, and in particular, in a system for processing an audio signal, in order to accurately detect the input of a signal without using a separate additional circuit for detecting a signal from a weak voice input signal. The present invention relates to a signal detection circuit using a single operational amplifier that senses a signal above or below a specific level input and outputs a control signal required for circuit control.
일반적으로 신호가 입력됨을 감지하고, 입력신호를 기 설정된 조건과 비교하여 조건에 해당하는 신호만을 차단하거나 통과시키는 신호검출장치는 다수의 다이오드와 저항 및 트랜지스터 또는 IC 등으로 구성되어 왔다.In general, a signal detection device that detects a signal input and compares an input signal with a preset condition to block or pass only a signal corresponding to the condition has been composed of a plurality of diodes, resistors, transistors, or ICs.
이러한 종래의 신호검출장치는 다수의 능동 및 수동 회로소자를 사용하여 구성되므로 그 회로의 구성이 복잡하고, 다 종류의 소자들이 사용됨으로써 그 응답이 느리고 응답 특성 또한 변형되는 문제점이 있었다.Since the conventional signal detection device is configured using a plurality of active and passive circuit elements, the circuit configuration is complicated, and the response is slow and the response characteristics are also modified due to the use of various kinds of devices.
뿐만 아니라, 검출을 원하는 신호에 맞추어 설계된 회로는 레벨이 다른 신호를 검출하는데 사용할 수 없거나, 사용을 위해서는 회로를 전반적으로 새롭게 설계해야만 하는 불편함이 있었다.In addition, a circuit designed for a signal to be detected cannot be used to detect a signal having a different level, or, in order to use, a circuit generally has to be newly designed.
이에 따라, 신호검출부의 간결화 및 응답도의 향상은 음성제어 및 표시등의 처리장치에 필수적으로 요구되는 사항이며, 신호 중에서 특정레벨을 판단하여 출력하기 위한 신호검출회로의 중요성이 한층 더 요구된다.Accordingly, the simplification and the improvement of the response of the signal detection unit are indispensable for the voice control and indicator processing apparatus, and the importance of the signal detection circuit for determining and outputting a specific level among the signals is further required.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 구성이 간단하고 응답특성이 빠른 개선된 신호검출회로를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to provide an improved signal detection circuit having a simple configuration and fast response characteristics.
본 고안의 다른 목적은 검출하고자 하는 신호레벨에 따라 용이하게 적용할 수 있는 신호레벨에 따른 회로 설정이 간단한 신호검출회로를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a signal detection circuit having a simple circuit setting according to a signal level that can be easily applied according to a signal level to be detected.
본 고안의 또 다른 목적은 검출신호의 강약에 관계없이 정확한 응답신호를 출력하는 신호검출회로를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a signal detection circuit that outputs an accurate response signal regardless of the strength of the detection signal.
또한, 본 고안의 목적은 회의용 앰프 시스템에서 다수개의 마이크가 동시에 켜질 때 발생되는 하울링 및 켜져 있어도 사용하지 않는 마이크를 통하여 입력되는 잡음의 출력을 방지하기 위한 마이크 뮤팅회로에 사용 가능한 신호검출회로를 제공하는데 있다.It is also an object of the present invention to provide a signal detection circuit that can be used in a microphone muting circuit for preventing the output of noise input through a microphone which is not used even when turned on and howling generated when multiple microphones are simultaneously turned on in a conference amplifier system. It is.
도 1a는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로도로서 단일전원공급방식을 갖는 회로를 보인 도면,Figure 1a is a signal detection circuit diagram using a single operational amplifier according to a preferred embodiment of the present invention showing a circuit having a single power supply method,
도 1b는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로도로서 이중전원공급방식을 갖는 회로를 보인 도면,1B is a signal detection circuit diagram using a single operational amplifier according to a preferred embodiment of the present invention, showing a circuit having a dual power supply scheme;
도 2a는 도 1a의 단일전원공급방식을 갖는 신호검출회로를 설명하기 위해 변형한 등가회로도,FIG. 2A is an equivalent circuit diagram modified to describe a signal detection circuit having the single power supply system of FIG. 1A;
도 2b는 도 1b의 이중전원공급방식을 갖는 신호검출회로를 설명하기 위해 변형한 등가회로도,FIG. 2B is an equivalent circuit diagram modified to describe the signal detection circuit having the dual power supply method of FIG. 1B;
도 3a는 본 고안에 따른 신호검출회로를 응용한 일 실시 예로서 가청주파신호 지시기를 보인 도면,3A is a view illustrating an audible frequency signal indicator as an example of applying a signal detection circuit according to the present invention;
도 3b는 본 고안에 따른 신호검출회로를 응용한 일 실시 예로서 가청주파신호 검출기를 보인 도면.Figure 3b is a view showing an audible frequency signal detector as an embodiment applying the signal detection circuit according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
C: 결합 커패시터 R: 저항C: coupling capacitor R: resistor
A: 연산증폭기 VCC: 전원전압A: Operational Amplifier V CC : Power Supply Voltage
V1: 바이어스 전압 Vin: 입력신호V 1 : bias voltage V in : input signal
Av: 증폭이득 Vout: 출력신호A v : Amplification Gain V out : Output Signal
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 신호검출회로에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a signal detection circuit,
신호를 입력받아 직류성분을 차단하고 소정의 신호레벨만을 통과시키는 결합 커패시터와;A coupling capacitor which receives a signal and cuts off a DC component and passes only a predetermined signal level;
상기 결합 커패시터로부터 인가되는 신호를 비반전/반전 단자로 입력받아 이를 소정 비율로 비교하여 출력하는 연산증폭기와;An operational amplifier which receives a signal applied from the coupling capacitor to a non-inverting / inverting terminal and compares the signal at a predetermined ratio and outputs the result;
상기 연산증폭기의 상기 비반전 단자를 반전 단자로 연결하여 상기 비반전 단자와 반전 단자의 전압차를 조정하는 입력신호레벨 설정저항;으로 이루어짐을 특징으로 하는 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로를 제공한다.And an input signal level setting resistor for connecting the non-inverting terminal of the operational amplifier to an inverting terminal to adjust a voltage difference between the non-inverting terminal and the inverting terminal. .
또한, 본 고안은 단일전원공급방식으로 동작하는 신호검출회로에 있어서,In addition, the present invention is a signal detection circuit that operates in a single power supply method,
신호를 입력받아 직류성분을 차단하고 소정의 신호레벨만을 통과시키는 결합 커패시터와;A coupling capacitor which receives a signal and cuts off a DC component and passes only a predetermined signal level;
상기 결합 커패시터로부터 인가되는 신호를 비반전/반전 단자로 입력받아 이를 소정 비율로 비교하여 출력하는 연산증폭기와;An operational amplifier which receives a signal applied from the coupling capacitor to a non-inverting / inverting terminal and compares the signal at a predetermined ratio to output the signal;
전원전압을 분배하여 상기 연산증폭기에 소정 바이어스 전압을 공급하는 전압분배저항과;A voltage divider resistor for distributing a power supply voltage to supply a predetermined bias voltage to the operational amplifier;
상기 연산증폭기의 상기 비반전 단자를 반전 단자로 연결하여 상기 비반전 단자와 반전 단자의 전압차를 조정하는 입력신호레벨 설정저항;으로 이루어짐을 특징으로 하는 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로를 제공한다.And an input signal level setting resistor for connecting the non-inverting terminal of the operational amplifier to an inverting terminal to adjust a voltage difference between the non-inverting terminal and the inverting terminal. .
이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. And a detailed description of known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로도로서, 도시된 바와 같이 연산증폭기(A)의 반전 단자(-)에 R1, R2에 의해 전원전압을 분압한 참조전압을 걸어주고, 비반전 단자(+)에는 상기 반전 단자에서 저항 R에 의해서 연결된다. 이때, 입력단으로 신호가 입력되지 않은 초기 상태에서는 상기 연산증폭기(A)는 음의 전압(LOW)을 출력하도록 설정되며, 신호가 입력되면 입력신호의 양의 레벨 동안 비반전 단자(+) 쪽이 단전 단자(-)보다 높기 때문에 출력신호는 양의 전압(HIGH)으로 반전된다.1 is a signal detection circuit diagram using a single operational amplifier according to a preferred embodiment of the present invention, and as shown in FIG. 1 , a power voltage is divided by R 1 and R 2 at an inverting terminal (-) of an operational amplifier A. Referring to FIG. The voltage is applied and connected to the non-inverting terminal (+) by the resistor R at the inverting terminal. In this case, in the initial state in which no signal is input to the input terminal, the operational amplifier A is set to output a negative voltage LOW. When a signal is input, the non-inverting terminal (+) side is connected during the positive level of the input signal. Since it is higher than the disconnection terminal (-), the output signal is inverted to a positive voltage HIGH.
한편, 상기 연산증폭기(A)를 비반전 증폭기 형태로 단자를 서로 바꾸어 연결하면 초기 출력 상태는 HIGH 상태로 되어 있다가 가청주파신호가 입력되면 LOW상태의 출력을 통하여 신호입력을 검출하게 된다.On the other hand, when the operational amplifier A is connected to each other in the form of a non-inverting amplifier, the initial output state is set to HIGH state, and when the audible frequency signal is input, the signal input is detected through the output of the LOW state.
또한, 도시된 바와 같이 단일전원(+VCC/GND)에 의한 형태로 구현되어 있으나, 저항 R2를 제거하는 것에 의하여 양전원전압(+V/-V/GND, 이중전원전압) 방식에 적용이 가능하다.In addition, as shown, it is implemented in the form of a single power supply (+ V CC / GND), but by applying the resistor R 2 is applied to the positive power supply voltage (+ V / -V / GND, dual power supply voltage) method. It is possible.
도 2는 도 1의 신호검출회로를 설명하기 위해 변형한 등가회로도로서, 도 2를 참조하여 본 고안에 따른 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로를 상세히 설명한다.FIG. 2 is an equivalent circuit diagram modified to describe the signal detection circuit of FIG. 1, and the signal detection circuit using the single operational amplifier according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
본 고안에 따른 단일 연산증폭기를 이용한 신호검출회로는 전압분배저항 R1및 R2에 의하여 전원전압(VCC)을 분배하여 상기 연산증폭기에 소정 바이어스 전압을 공급한다.The signal detection circuit using a single operational amplifier according to the present invention distributes a power supply voltage (V CC ) by voltage distribution resistors R 1 and R 2 to supply a predetermined bias voltage to the operational amplifier.
이때, 상기 전압분배저항 R1및 R2에 의하여 분배되는 바이어스 전압 V1은,At this time, the bias voltage V 1 distributed by the voltage distribution resistors R 1 and R 2 ,
이다. 이는 순수한 직류성분의 전압으로서 상기 연산증폭기가 안정적인 선형동작을 수행할 수 있도록 해당 전압을 공급한다.to be. This is a pure DC component voltage that supplies the corresponding voltage so that the operational amplifier can perform a stable linear operation.
이에 따라 상기 연산증폭기의 반전 단자(-)의 전압 V-는 상기 V1의 전압과 같게 되고, 상기 반전 단자(-)와 저항 R을 통하여 연결된 비반전 단자(+)의 전압 V+는 상기 저항 R에 의한 전압강하로 VR의 전압강하가 이루어진다.Accordingly, the voltage V − of the inverting terminal (−) of the operational amplifier is equal to the voltage of V 1 , and the voltage V + of the non-inverting terminal (+) connected through the resistor R with the inverting terminal (−) is the resistance. The voltage drop by R results in a voltage drop of V R.
따라서, 상기 V+의 전압은 V1- VR이고,Therefore, the voltage of V + is V 1 -V R ,
두 입력 단의 차전압은,The voltage difference between the two input stages is
(V+- V-) = V1- VR- V1= -VR이므로,Since V 1 = -V R, - ( V + - V -) = V 1 - V R
초기 신호의 입력이 없는 경우에, 상기 차전압을 소정 이득에 의하여 비교하여 출력하는 상기 연산증폭기의 출력 Vout은 OP AMP의 특성에 따라 약간씩 차이가 나지만 다음과 같이 출력된다.When there is no initial signal input, the output V out of the operational amplifier comparing and outputting the difference voltage by a predetermined gain slightly varies depending on the characteristics of the OP AMP, but is output as follows.
V+V-일때 V ≒ +VCC(양의 전압 출력)V + V - when V ≒ + V CC (positive voltage output)
V+< V-일때 V ≒ -VCC(음의 전압 출력) + V <V - when V ≒ -V CC (a negative voltage output)
신호(Vin)가 입력되면, 결합 커패시터(C)는 상기 입력신호(Vin)를 입력받아 직류성분을 차단하고 교류성분만을 상기 연산증폭기의 비반전 단자(+)/반전단자(-)로 입력하게 된다.When the signal (V in ) is input, the coupling capacitor (C) receives the input signal (V in ) to block the DC component and only the AC component to the non-inverting terminal (+) / inverting terminal (-) of the operational amplifier. Will be entered.
이에 따라, 상기 연산증폭기의 출력 Vout은 HIGH/LOW의 확실한 출력응답전압을 나타낸다.Accordingly, the output V out of the operational amplifier represents a certain output response voltage of HIGH / LOW.
상기 연산증폭기의 비반전 단자와 반전 단자를 연결하여 상기 비반전 단자와 반전 단자의 전압차를 조정하는 입력신호레벨 설정저항(R)의 조정에 의하여 상기 출력이 설정레벨에 따라 HIGH/LOW가 된다.The output becomes HIGH / LOW according to the set level by adjusting the input signal level setting resistor R for connecting the non-inverting terminal and the inverting terminal of the operational amplifier to adjust the voltage difference between the non-inverting terminal and the inverting terminal. .
상술한 본 고안에 따른 신호검출회로를 응용한 실시 예들을 도 3a 및 도 3b에 도시하였다. 도 3a는 본 고안에 따른 신호검출회로를 응용한 일 실시 예로서 가청주파신호 지시기를 보인 도면이고, 도 3b는 본 고안에 따른 신호검출회로를 응용한 일 실시 예로서 가청주파신호 검출기를 보인 도면이다.3A and 3B illustrate examples of applying the signal detection circuit according to the present invention. Figure 3a is a view showing an audible frequency signal indicator as an embodiment of applying the signal detection circuit according to the present invention, Figure 3b is a view showing an audible frequency signal detector as an embodiment applying the signal detection circuit according to the present invention to be.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 신호검출회로로부터 출력된 검출신호는 RO를 통하여 LED에 인가됨으로써, 가청주파신호의 입력이 있는 경우에 상기 LED를 발광토록 한다. 따라서, 시각적으로 가청주파신호 입력유무를 지시한다.As shown in FIG. 3A, the detection signal output from the signal detection circuit according to the present invention is applied to the LED through R 0 , so that the LED emits light when there is an input of an audible frequency signal. Therefore, it visually indicates the presence or absence of audible signal input.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 신호검출회로로부터 출력된 검출신호는 TR을 통하여 LED에 인가됨으로써, 가청주파신호의 입력이 있는 경우에 상기 출력신호를 충전 저장하여 TR을 작동하므로 LED를 지연/연장 발광토록 한다. 따라서, 시각적으로 가청주파신호가 입력되고 있는 채널을 지시한다.In addition, as shown in Figure 3b, the detection signal output from the signal detection circuit according to the present invention is applied to the LED through the TR, the TR is operated by charging and storing the output signal when there is an input of an audible frequency signal Therefore, LED will be delayed / extended. Therefore, it visually indicates the channel into which the audible frequency signal is input.
따라서, 본 고안에 따른 신호검출회로는 연산증폭기 1개와 소수의 회로소자를 사용하여 구성됨으로써, 그 구조를 구현하기에 용이하며, 응답특성 또한 빠르고 출력의 비교레벨이 HIGH/LOW로 확실하게 차이를 나타나게 한다.Therefore, the signal detection circuit according to the present invention is constructed by using one operational amplifier and a few circuit elements, so that it is easy to implement the structure, the response characteristics are fast, and the comparison level of the output is clearly high / low. Make it appear.
뿐만 아니라, 검출하려는 신호레벨의 설정을 입력신호레벨 설정저항(R)을 이용하여 용이하게 변경할 수 있으므로 효과적으로 제어단을 컨트롤 할 수 있다.In addition, since the setting of the signal level to be detected can be easily changed using the input signal level setting resistor R, the control stage can be effectively controlled.
한편, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 고안의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 실용신안등록청구의 범위뿐 아니라 이 실용신안등록청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.On the other hand, in the detailed description of the present invention has been described with reference to specific embodiments, of course, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the embodiments described, but should be defined by the scope of the utility model registration claims to be described later and the equivalents of the utility model registration claims.
상술한 바와 같이 본 고안은 단일 연산증폭기와 소수의 회로소자를 사용하여 신호검출회로를 구현함으로써 회로의 구성이 간단하고 응답특성이 빠른 효과가 있다. 또한, 본 고안은 검출하고자 하는 신호레벨에 따라 용이하게 설정을 변경하여 적용할 수 있는 신호검출회로를 제공할 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention implements a signal detection circuit using a single operational amplifier and a few circuit elements, thereby simplifying the circuit configuration and providing fast response characteristics. In addition, the present invention has an advantage of providing a signal detection circuit that can be easily changed and applied according to the signal level to be detected.
뿐만 아니라, 다수개의 마이크 유닛이 다수개 병렬 연결되는 회의용 앰프 시스템에서와 같이, 다수개의 마이크로부터 동시 다발적으로 입력되어지게 되는 시스템에 있어서, 다수개의 마이크가 동시에 켜질 때 발생되는 하울링 및 켜져 있어도 사용하지 않는 마이크를 통하여 입력되는 잡음의 출력을 방지하기 위한 마이크 뮤팅회로에 용이하게 적용 가능한 신호검출회로를 제공할 수 있는 이점이 있다.In addition, in a system where multiple microphones are input simultaneously from multiple microphones, such as in a conference amplifier system in which multiple microphone units are connected in parallel, howling and generation generated when multiple microphones are simultaneously turned on are used. There is an advantage to provide a signal detection circuit that can be easily applied to the microphone muting circuit for preventing the output of the noise input through the microphone that does not.
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| KR20-2003-0014002U KR200322662Y1 (en) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | Signal detecting circuit using single operational amplifier |
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| KR20-2003-0014002U KR200322662Y1 (en) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | Signal detecting circuit using single operational amplifier |
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| KR (1) | KR200322662Y1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102440953B1 (en) | 2021-04-01 | 2022-09-05 | 연세대학교 산학협력단 | Signal detection circuit and sensor with interferometer circuit to sensitively detect small variation in signal size |
-
2003
- 2003-05-06 KR KR20-2003-0014002U patent/KR200322662Y1/en not_active IP Right Cessation
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| US11709193B2 (en) | 2021-04-01 | 2023-07-25 | UIF (University Industy Foundation), Yonsei University | Signal detection circuit and sensor with interferometer circuit to sensitively detect small variation in signal size |
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