KR0136282Y1 - 선형 이득 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

입력변화에 대응하는 증폭도를 선택하여 일정한 출력레벨을 갖도록 하는 이득 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 출력레벨에 비례하여 증폭 이득을 선형적으로 자동 조절하는 선형 이득 제어 시스템에 관한 것이다. 상기의 이득 제어 시스템은 게인 스테이지와, 전류원으로 구성된 CCA와, 상기 CCA로부터 출력되는 신호의 피이크 레벨을 검출하는 최대의 검출기와, 상기 최대치 검출기의 출력으로부터 소정레벨의 바이어스를 감산하여 출력하는 감산기와, 상기 감산기의 출력전압을 전류로 변환하는 VCI와, 상기 VCI로부터 출력되는 전류를 적분하여 상기 CCA내의 전류원의 전류 Ic를 제어하는 제어전류 It를 발생하는 적분기를 구비함을 특징으로 한다.

Description

선형 이득 제어 시스템

제1도는 종래의 기술에 의한 자동 이득 제어 시스템의 블록도.

제2도는 제1도의 이득 조절 관계를 설명하기 위해 도시된 도면.

제3도는 본 고안의 기술에 의한 선형 이들 제어 시스템의 블록도.

본 고안은 입력 변화에 대응하도록 증폭도를 조절하여 일정한 출력 레벨을 갖도록 하는 이득 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 출력 레벨에 비례하여 증폭 이득을 선형적으로 자동 조절하는 선형 이득 제어 시스템에 관한 것이다.

대다수의 전기·전자기기등에는 출력이 항상 일정하도록 제어되는 자동 이득제어 회로(Automatic Gain Control circuit)(이하 AGC라 함)를 가지고 있다. 이러한 AGC는 제1도에 도시한 바와 같다.

제1도는 종래의 기술에 의한 자동 이득 제어 시스템의 블록도로서, 이는 전압제어앰프(Voltage Control Amplifier)(이하 VCA라 칭함) 12와 상기 VCA 12의 출력으로부터 일정한 레벨로 설정된 바이어스(Bias)를 감산하는 바이어스회로 14 및 상기 바이어스회로 14치 출력에 응답하여 상기 VCA 12의 이득을 제어하는 AGC루프필터 16으로 구성되어 있다.

상기 제1도에 도치된 VCA 12는 이득 제어 신호의 입력에 따라 외부로부터 입력되는 신호 Vin을 소정의 이득으로 증폭하여 출력신호 Vout로서 출력한다. 이때, 상기 출력신호 Vout는 바이어스회로 14를 통해 AGC 루프필터 16으로 피이드백 되며, 상기 AGC루프필터 16은 입력되는 신호를 적분하여 VCA 12의 제어단자로 공급한다. 이때, 상기 VCA 12는 제어단자로 입력되는 신호에 대응하여 입력되는 신호 Vin의 이득을 조절 출력한다. 상기 AGC루프필터 16으로부터의 출력에 의해 VCA 12의 이득이 제어되는 관계를 살피면 제2도와 같다.

제2도는 제1도의 이득 조절 관계를 설명하기 위해 도시된 도면이다.

AGC루프필터 16으로부터 출력되는 적분된 전압 Vc는 VCA 12내 게인 스테이지18의 이득을 제어하는 역할을 하며, 이때 이들의 관계를 수식적으로 표현하면 IC ∝ exp^(Vc)이고, 이들 G는 Vout/Vin이다. 상기 이득 G의 값을 다시 표현하면 G = gm·RL = Ic/vt · RL로 나타나므로, IC의 값이 적분전압 Vc의 값에 지수 함수적으로 변함으로 이득 G또한 지수 함수적으로 변화됨을 알 수 있다.

그러나, 상기 제1도와 같은 구성을 갖는 종래의 회로는 전압제어증폭된 출력을 바이어스회로 14 및 AGC루프필터 16에 의해 검출하여 VCA 12의 이득을 제어하는 적분전압이 선형적으로 변화될 경우, 이득 G가 지수함수적으로 변화되므로 선형함수가 되지 못하는 문제가 발생한다. 또한, 전압으로 출력신호의 이득을 제어함으로서 인하여 제어되는 속도에도 한계를 갖는 문제가 있어왔다.

따라서, 본 고안의 목적은 선형적인 제어가 가능토록 한 선형 이득 제어 시스템을 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 출력의 이득이 선형적으로 제어되도록 하여 출력레벨에 따라 응답속도가 달라지는 문제점을 해소한 이득 제어 시스템을 제어함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 전류제어앰프를 이용하여 자동이득의 응답속도를 향상시킨 선형 이득 제어 시스템을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 메인 스테이지와, 전류원으로 구성된 전류 제어 증폭기와, 상기 전류 제어 증폭기로부터 출력되는 신호의 최대치(peak) 레벨을 검출하는 최대치 검출기와, 상기 최대치 검출기의 출력으로부터 소정레벨의 바이어스를 감산하여 출력하는 감산기와, 상기 감산기의 출력전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환기와, 상기 전압-전류 변환기로부터 출력되는 전류를 적분하여 상기 전류 제어 증폭기내의 전류원의 전류를 제어하는 제어전류를 발생하는 적분기로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 고안의 기술에 의한 선형 이득 제어 시스템의 블록도이다. 이 구성은, 게인 스테이지 23과, 전류원 21으로 구성된 전류 제어 앰프(Current Control Amplifier)(이하 CCA라 함) 20과, 상기 CCA 20으로부터 출력되는 신호의 최대치의 레벨을 검출하는 최대치 검출기 22와, 상기 최대치 검출기 22의 출력으로부터 소정레벨의 바이어스 bais를 감산하여 출력하는 감산기 24와, 상기 감산기 24의 출력전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환기(Voltage to current converter)(이하 VCl라 함) 26과, 상기 VCl 26으로부터 출력되는 전류를 적분하여 상기 CCA 20내의 전류원 21의 전류 Ic를 제어하는 제어전류 It를 발생하는 적분기 28로 구성되어 있다. 이때, 상기 VCI 26은 외부로부터의 전류 IS를 상기VCI 26으로 공급하거나, 상기 VCI 26의 출력전류를 차단하는 모드스위치 MS를 더 구비하고 있다.

지금, 제3도와 같이 구성된 CCA 20에 외부로부터 공급되는 신호 Vin이 입력되면, 상기 CCA 20은 입력신호 Vin의 이득을 조절하여 출력한다. 상기 CCA 20으부터 출력되는 신호 Vout의 최대치는 최대치 검출기 22의 동작에 의해 검출되어 감산기 24로 공급된다.

상기 감산기 22는 상기 최대치에서 일정한 레벨의 바이어스 Bias를 감산하여 이룬 VCI 26에 공급한다. 상기 VCl 26은 입력되는 전압을 전류로 변환하여 적분기 28로 공급한다. 상기 VCI 6은 선형적인 특성을 갖고 입력되는 전압에 비례하는 전류를 그대로 출력한다. 상기 적분기 28은 입력되는 전류신호를 적분하여 CCA 20내의 전류원 21의 전류량을 제어하는 제어전류 It를 발생한다.

이때, 상기 VCI 26은 외부의 모드스위치 MS의 스위칭 상태에 따라 외부로부터의 전류 IS를 상기 적분기 28로 공급하거나, 전분기 28로 공급되는 전류를 접지측으로 바이패스함으로써 적분기 28로부터 출력되는 제어전류 It의 값을 조절하게 된다.

결국, 상기 CCA 20의 전류원 Ic의 값이 제어된다. 이것은 출력전압 Vout의 레벨을 외부에서 자유롭게 조정하기 위해 설치된 스위치로서, 광디스크 등과 같은 시스템이나 카세트 테이프 등의 주행상태를 감지하여 조절할 있다.

상기 적분기 28로부터 출력되는 제어전류 It의 값은 CCA 20내의 전류원 21의 전류 Ic로 미러(Mirror)되어 진다. 따라서, 상기 CCA 20내의 전류 Ic는 상기 제어전류 It의 값에 따라 조절된다.

이때, 상기 CCA 20내의 전류 Ic의 값은 상기 제어전류 It의 값에 직접적으로 비례함으로써 상기 전류원 Ic에 의해 이득이 제어되는 게인 스테이비 23의 이득은 상기 제어전류 It의 변화에 비례하여 제어된다. 즉, Ic ∝ It이고, 게이인 G ∝ Ic이므로, 게인 G ∝ It가 되어 선형적인 제어 시스템은 구축할 수 있게 된다.

특히, 출력전압 Vout의 최대치의 전압을 전류량으로 변환하여 적분 및 상호 전달함으로 기생 캐패시턴스의 충전에 소요되는 시간을 절약하여 응답속도를 빠르게 할 수 있으며, 제어입력 It와 게인이 선형적으로 변화됨으로써 응답속도 역시 일정한 값을 찾게되어 안정된 선형 이득 제어 시스템을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안은 전류제어에 의해 입력신호의 이득을 선형적으로 조절함으로써 응답속도를 향상시킬 수 있으며, 외부의 전류신호에 의해 출력레벨을 소망하는 상태로 조절할 수 있다.

Claims (3)

1. 입력변화에 대응하는 증폭도를 선택하여 일정한 출력레벨을 갖도록 하는 선형이득 제어 시스템에 있어서, 입력되는 신호를 제어전류에 대응하는 증폭이득으로 증폭하여 출력하는 전류제어증폭수단과, 상기 전류제어증폭수단으로부터 출력되는 신호의 피이크 레벨을 검출하는 피이크 검출수단과, 상기 피이크 검출수단의 출력전압을 전류로 변환하는 전압-전류 변환수단과, 상기 전압-전류변환수단으로부터 출력되는 전류를 적분하여 상기 상기전류제어증폭수단 내의 전류원를 제어하는 제어전류를 발생하는 제어전류 공급수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 선형 이득 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 피이크 검출수단으로부터 출력되는 소정 레벨의 바이어스를 감산하여 상기 전압-전류 변환수단으로 공급하는 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 선형 이득 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 전압-전류 변환수단은, 외부로부터의 입력되는 전류를 상기 적분기를 통해 상기 제어전류로서 공급하는 수단 및 상기 적분기의 출력을 차단하는 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 선형 이득 제어 시스템.