KR0124649B1 - 무조정 밴드패스 필터장치 - Google Patents

무조정 밴드패스 필터장치

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KR0124649B1 KR1019940025540A KR19940025540A KR0124649B1 KR 0124649 B1 KR0124649 B1 KR 0124649B1 KR 1019940025540 A KR1019940025540 A KR 1019940025540A KR 19940025540 A KR19940025540 A KR 19940025540A KR 0124649 B1 KR0124649 B1 KR 0124649B1
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Abstract

본 발명은 무조정 밴드패스 필터장치에 관한 것으로, BPF의 중심주파수를 자동적으로 조정함으로써 중심주파수의 조정에 따른 공정수 및 시간을 절약하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무조정 밴드패스 필터장치는 특정대역의 주파수만 통과시켜 출력하는 밴드패스 필터와, 상기 밴드패스 필터의 출력주파수의 피크값에 비례하는 DC 전압을 출력하는 피크검출부와, 상기 피크검출부에서 출력되는 DC 전압에 해당하는 중심주파수를 출력하는 VCO부와, 상기 VCO부에서 출력되는 중심주파수와 원하는 중심주파수를 비교하여 원하는 중심주파수를 얻기 위해 조정주파수를 출력하는 주파수 판별회로부와, 상기 주파수 판별회로부의 조정주파수에 해당하는 전압을 전류로 변환하는 V-1 변환기와, 상기 V-1 변환기의 출력전류에 의해 충·방전하여 상기 밴드패스 필터의 주파수 대역을 조정하는 커패시터를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

무조정 밴드패스 필터장치
제1도는 종래의 밴드패스 필터의 구성도
제2도는 종래의 트랜스 콘덕턴스 앰프의 등가회로도
제3도는 본 발명의 무조정 밴드패스 필터의 구성블럭도
제4도(a)는 본 발명의 피크검출기의 동작을 설명한 그래프
제4도(b)는 본 발명의 중심주파수 조정을 설명한 그래프
제5도는 본 발명의 부분구성도
제6도(a)는 본 발명의 제1신호 흐름도
제6도(b)는 본 발명의 제2신호 흐름도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 밴드패스 필터(BPF) 12 : 피크검출부
13 : VCO부 14 : 주파수 판별회로부
15 : 오실레이터 16 : V-I 변환기
17 : 2분주기 18 : N비트 카운터
19 : 리셋트 펄스발생부 20 : R-S 플립플릅
21 : 출력디코더
본 발명은 밴드패스 필터(BPF : Band Pass Filter)에 관한 것으로, 특히 입력신호 주파수에 대하여 BPF의 중심주파수(fo, Center Frequency)를 자동적으로 조정하여 fo 조정에 따른 공정수 및 시간의 절약에 적당하도록 한 무조정 밴드패스 필터장치에 관한 것이다.
첨부된 제1도와 제2도를 참조하여 종래의 밴드패스 필터장치를 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 밴드패스 필터의 구성도를 나타내었다. 도시된 바와 같이 종래의 밴드패스 필터장치는 제1, 2트랜스 콘턱턴스 앰프(Trans conductancd Amp)(1), (2)가 피드백되어 있고, 커패시터 1(C1)(3)과 커패시터 2(C2, 도시하지 않음), 그리고 저항 R1, R2가 제2트랜스 콘덕턴스 앰프(2)에 연결되고 Vcc 전원과 필터 조정단자(4) 사이에 가변저항(Rext)을 조절함으로써 중심주파수(fo)로 조정한다.
이어, 제2도는 종래의 트랜스 콘덕턴스 앰프의 등가회로도로써 제1도에서 설명한 제2트랜스 콘덕턴스 앰프(2)를 설명한 것이다. 제2트랜스 콘덕턴스 앰프(2)는 트랜지스터 Q2, Q3 및 가변 정전류원 I1과 트랜지스터 Q1, Q6, 저항 R3 및 I2가 각각 차동증폭기로 구성되며, 트랜지스터 Q4, Q5는 전류미러(Current Mirror)를 형성한다. 그리고, 제1도, 제2도에서 설명한 종래의 밴드패스 필터장치의 입력대 출력전달함수(Av(S))와 중심주파수(fo)는 다음과 같이 구해진다.
우선, 라플라스 변환한 밴드패스 필터장치의 입력대 출력전달함수는
그리고, 중심주파수(fo)는 제2트랜스 콘덕턴스 앰프(2)의 GM에 의하여 결정된다.
제2도에서,
구하고자 하는 중심주파수(fo)는 제②식과 제④식에 있어서,
이다.
따라서, Vcc 전원과 필터조정 단자(4) 사이의 가변저항(Rext)을 조절하면 Q8에 흐르는 전류가 바뀌고, 트랜지스터 Q7과 Q8의 전류미러(Current Mirror)에 의해 상기 I1이 변화됨으로서 제⑤식에 의해 fo가 조정된다.
즉, 가변저항(Rext)을 조절하면 종래의 BPF 장치의 fo를 조정할 수 있다. 이상에서 설명한 종래의 밴드패스 필터장치에서는 저항, 콘덴서, 그리고, 정전류 소자가 편차를 가지므로 초기에 중심주파수(fo)를 조정해 주어야 하며 또한, 생산라인에서 공정수 증가에 따른 제조경비 증가 및 공정시간이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 입력신호 주파수에 대하여 BPF의 중심주파수(fo)를 자동적으로 조정하여 공정수 및 공정시간을 줄인 무조정 밴드패스 필터장치에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 무조정 밴드패스 필터장치를 설명하면 다음과 같다.
우선, 제3도는 본 발명의 무조정 밴드패스 필터의 구성블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 무조정 밴드패스 필터(BPF) 장치는 주파수 대역외의 모든 주파수에 대하여 감쇠시키는 밴드패스 필터(BPF)(11)와, 상기 밴드패스 필터(BPF)(11)의 출력으로 부터 피크(peak)값에 비례한 DC전압을 만드는 피크검출부(12)와, 상기 피크검출부(12)에서 생성된 DC전압에 비례하며, 조정전의 중심주파수(fo')를 나타내는 브이씨오(VCO : Voltahe Controllde Oscillator)부(13)와, 상기 중심주파수(fo')를 입력하여 주파수를 판별하고 원하는 중심주파수(fo)와 비교하여 그 결과에 따라 업/다운 펄스를 출력하는 주파수 판별회로부(14)와, 상기 주파수 판별회로부(14)의 기준클럭(clock)을 제공하는 오실레이터(oscillator)(15)와, 상기 주파수 판별회로부(14)에서 출력되는 업/다움 펄스의 전압을 전류로 V-I 변환기(16)와, 상기 V-I 변환기(16)의 출력전류에 의해 충,방전하여 상기 BPF(11)의 주파수 대역을 조정하는 커패시터(C)로 구성된다.
이어서, 상기 구성에 따른 본 발명의 동작설명은 다음과 같다. 먼저, 제4도(a)인 본 발명의 피크검출기의 동작을 설명한 그래프에서와 같이 BPF(11)의 출력이 피크검출부(12)에서 피크값에 비례한 DC전압으로 바뀌어 출력하며, VCO부(13)에서는 상기 DC 전압에 의하여 출력신호 주파수인 중심주파수(fo')가 결정된다.
이때, 중심주파수(fo')는 조정되기 전의 주파수이다. 그리고, 상기 주파수(fo')는 오실레이터(15)에서 기준클럭을 인가한 주파수 판별회롤(14)에 인가되어 중심주파수(fo')의 상태가 판별되며, 제4도(b)인 본 발명의 중심주파수 조정을 설명한 그래프에서와 같이 판별된 중심주파수(fo')가 원하는 중심주파수(fo)보다 낮으면 fo up 펄스(pulse)가 발생되고 이에 해당하는 전압이 V-I 변환기(16)에서 전류로 변환되어 C(커패시터)에 충전되며, 충전되어 증가된 커패시터 전류가 상기 BPF(11)의 내부전류(I1)를 증가시키고 이는 BPF(11)의 fo'를 증가시켜 원하는 중심주파수(fo)를 얻는다.
반대로, 주파수 판별회로부(14)에서 판별된 주파수가 높으면 fo down 펄스가 발생하여 BPF(11)의 fo'를 감소시키고 캐패시터는 전류를 방전시킴으로써 원하는 중심주파수(fo)를 얻는다.
다음에 제5도는 본 발명의 부분구성도로써 주파수 판별회로부(14)와, V-I 변환기(16)의 구성을 더욱 상세히 설명한 것이다.
도시된 바와 같이 주파수 판별회로부(14)는 2분주기(17)와 2개(A), (B)의 N비트 카운터(18)와 카운터 리셋트 펄스발생부(19)와, 2개의 R-S 플립플롭(20), 그리고 출력디코더(decoder)(21)로 구성되며, V-I 변환기(16)는 트랜지스터 Q3과 Q4, Q1과 Q2, Q5와 Q7의 전류미러 3개로 구성된다.
상기 구성에 따른 동작은 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제6도(a)는 본 발명의 제1신호 흐름도로써 조정전의 fo가 원하는 fo보다 작을 경우이다.
우선, BPF(11)의 출력은 출력레벨보다 낮고, 따라서 VCO부(13)의 주파수도 작다. 그리고 2분주기(17)를 통과한 VCO부(13)의 제로크로싱(Zero Crossing) 지점에서 카운트 리셋트 펄스발생부(19)의 리셋트펄스가 발생한다.
리셋트된 후, A, B 카운터는 오실레이터(15)의 클럭을 카운팅한다. 여기서 원하는 fo에 대응하도록 카운터수를 세팅한다. 그리고, fo'가 원하는 fo보다 낮기에 VCO부(13)의 주파수는 작고 주기는 크다. 따라서, VCO부(13)의 반주기가 N count보다 크게 한다. 그래서, 출력디코더(21)에서 디코딩(decording)하면 fo down=“L″, fo up은 펄스가 발생한다.
이때, fo down=“L″이고, fo up=“H″이면 제5도에서 설명된 V-I 변환기(16)의 트랜지스터 Q6, Q2, Q1은 ON되고 Q3, Q4, Q5, Q7은 off되며 상기 Q1이 커패시터(C)에 전류를 공급하여 충전시켜 VDC가 증가하고 이는 BPFP(11)의 내부 IC와 fo를 증가시킴으로써 원하는 중심주파수(fo)를 얻는다. 이어서, 제6도(b)는 본 발명의 제2신호 흐름도로써 조정전의 fo'가 원하는 fo보다 클 경우이다.
이 경우에는 BPF(11)의 출력은 목표출력 레벨보다 크고, 따라서 VCO부(13)의 주파수도 크다. 그리고, 2분주기(17)를 통과한 VCO부(13)의 제로크로싱 지점에서 카운트 리셋트 펄스발생부(19)의 리셋트펄스가 발생한다.
리셋트된 후, A,B 카운터는 오실레이터(15)의 클럭을 카운팅한다. 여기서 원하는 fo에 대응하도록 카운터 수를 세팅한다. 그리고 fo'가 원하는 fo보다 크기에 VCO부(13)는 크고 주기는 작다. 따라서, VCO부(13)의 반주기가 N count보다 작게 된다.
그래서, 출력디코더(21)에서 디코딩하면 fo up=“L″, fo down은 펄스가 발생한다. 이때, fo up=“L″이고, fo down=“H″이면 제5도에서 설명된 V-I변환기(16)의 트랜지스터 Q6, Q2, Q1은 off되고 Q3, Q4, Q5, Q7은 ON되며 상기 Q5는 커패시터(C)의 방전전류를 제공하여 VDC는 감소하고 BPF(11)의 내부 IC와 fo'를 감소시킴으로써 원하는 중심주파수(fo)를 얻는다.
이상에서 설명한 본 발명의 무조정 밴드패스 필터장치는 입력신호 주파수에 대하여 BPF의 중심주파수(fo)를 자동적으로 조정하여 공정수 및 공정시간을 줄일 수 있으며 디지탈 방식의 주파수 판별회로부를 사용한다면 fo를 정확히 조정하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 특정대역의 주파수만을 통과시켜 출력하는 밴드패스 필터와, 상기 밴드패스 필터의 출력주파수의 피크값에 비례하는 DC전압을 출력하는 피크검출부와, 상기 피크검출부에서 출력되는 DC전압에 해당하는 중심주파수를 출력하는 VCO부와, 상기 VCO부에서 출력되는 중심주파수와 원하는 중심주파수를 비교하여 원하는 중심주파수를 얻기 위해 조정주파수를 출력하는 주파수 판별회로부와, 상기 주파수 판별회로부의 조정주파수에 해당하는 전압용 전류로 변환하는 V-I 변환기와, 상기 V-I변환기의 출력전류에 의해 충·방전하여 상기 밴드패스 필터의 주파수대역을 조정하는 커패시터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 무조정 밴드패스 필터장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주파수 판별회로부로는 상기 VCO부에서 출력된 중심주파수를 2분주하는 2분주기와, 상기 2분주기에서 분주된 주파수로부터 제1, 제2리셋트 펄스신호를 발생하는 리셋트 펄스발생부와, 상기 오실레이터의 클럭을 카운팅하는 제1, 제2N비트 카운터와, 상기 리셋트 펄스발생부의 제1리셋트펄스 신호와 제1N비트 카운터의 출력을 입력하여 래치시키는 제1R-S플립플롭과, 상기 플립플롭 리셋트 펄스발생부의 제2리셋트펄스 신호와 제2N비트 카운터의 출력을 입력하여 래치시키는 제2R-S 플립플롭과, 상기 제1, 제2R-S 플립플롭의 출력을 디코딩하여 상기 V-I 변환기에 조정주파수를 출력하는 디코더로 구성됨을 특징으로 하는 무조정 밴드패스 필터장치.
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