KR0159660B1 - 다단 자동이득 조절 증폭기 설계에 따른 왜곡 방지회로 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

디지탈 마이크로파 전송장비에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

디지탈 무선 통신장치의 다단 자동이득 조절 증폭기 설계에 따른 왜곡 방지하는 회로를 구현한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

디지탈 무선 통신장치의 다단 자동이득 조절 증폭기 설계시 사용되는 본 발명의 왜곡 방지회로는, 자동이득 조절 증폭기를 다단으로 연결하는 다단 자동이득 조절 증폭부와, 다단 자동이득 조절 증폭수단의 출력전압을 검출하는 검파기와, 검출된 전압을 증폭하는 검출전압 증폭기와, 상기 검출전압 증폭기에서 증폭된 전압을 입력으로 상기 다단 자동이득 조절 증폭부내 각각의 자동이득 조절 증폭기의 이득 각각을 차등분배되게 제어하는 차등분배 제어회로로 구성한다.

4. 발명의 중요한 용도

디지탈 마이크로파 전송장비에서의 다단 증폭기 설계

Description

다단 자동이득 조절 증폭기 설계에 따른 왜곡 방지회로

제1도는 종래 기술의 블럭 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 다단 자동이득 조절 증폭기의 블럭 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 다단 자동이득 조절 증폭기의 왜곡 방지를 위한 제2도의 차등분배 제어회로(14)의 구체회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 완충부 11 : 다단 자동이득 조절 증폭부

20,30,40 : 비교부 50 : 기준전압 분배부

본 발명은 디지탈 마이크로파 전송장비에 관한 것으로, 특히 수신 입력레벨의 커다란 변화에 따른 자동이득 조절 범위 확대를 위해 설계된 다단 자동이득 조절 증폭기 설계시 생길 수 있는 왜곡을 방지하는 회로에 관한 것이다.

디지탈 무선 통신장치에서 수신되는 입력신호 레벨은 거리 및 주위 환경 등에 따라 매우 변화폭이 크게 되므로 수신할 수 있는 입력레벨의 범위를 확대하기 위해서는 자동이득 조절 범위가 확대된 자동이득 조절 증폭기를 필요로 한다.

제1도는 종래 기술의 블럭 구성도로서, 입력레벨의 변화에 따른 출력레벨을 검파기(4)로 검출하여 제어 전압을 단순히 증폭기(5)에서 증폭하여 자동이득 조절 증폭기(2)의 이득을 제어하여 출력 단자(3)로 출력레벨을 일정하게 유지시켜서 출력하는 기술이다.

그러나 제1도에 있어서, 종래 기술로 구성된 자동이득 조절 증폭기(2)는 자동이득 조절 범위가 한계가 있고 자동이득 조절 범위로 확대하기 위하여서는 다단으로 자동이득 조절 증폭기를 구성하여 사용해야 하지만 입력 단자(1)에 레벨이 매우 높게 입력될 경우에는 자동이득 조절 증폭기(2)에서 왜곡이 발생하여 출력레벨에 왜곡 신호가 나타나므로 시스템의 성능을 저하시키는 원인이 된다.

따라서 본 발명의 목적은 디지탈 마이크로파 자동이득 조절 범위 확대를 위한 다단 자동이득 증폭에 따른 왜곡을 방지하는 회로를 제공하는데 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 종래 기술의 문제점인 자동이득 조절 범위를 확대하면서 생기는 왜곡을 방지할 수 있는 회로로서 자동이득 조절 증폭기를 다단으로 구성하면서 생길 수 있는 왜곡을 제2도와 같이 회로를 구성하여 방지하였다.

제2도는 본 발명에 따른 디지탈 무선 통신장치의 다단 자동이득 조절 증폭기의 블록 구성도로서, 자동이득 조절 증폭기를 다단으로 구성한 다단 자동이득 조절 증폭부(11)와, 출력신호를 검출할 수 있는 검파기(12)와, 검출전압을 조절가능한 기준전압과 비교하여 증폭할 수 있는 증폭기(13)와, 다단 자동이득 조절 증폭부(11)를 제어할 수 있는 차등분배 제어회로(14)로 구성되어 있다.

제2도의 특징은, 검파기(12)에서 검출된 전압을 증폭하는 증폭기(13) 후단에 자동이득 조절 증폭기들(6,7,8,9)을 개별 제어할 수 있는 차등분배 제어회로(14)를 추가하여 왜곡을 방지하는 것이다.

제3도는 본 발명에 따른 다단 자동이득 조절 증폭부(11)의 왜곡 방지를 위한 차등분배 제어회로(14)의 구체회로도로서, 검출되어 증폭된 전압을 그대로 출력할 수 있는 완충부(10)와, 검출되어 증폭된 전압과 분배되어 인가된 기준전압을 비교하기 위한 비교부(20,30,40)와, 기준전압을 저항(R4,R5,R14,R16,R17)과 다이오드(D1), 제너 다이오드(ZD1)로 구성된 기준전압 분배부(50)로 구성되어 있다. 상기 완충부(10)는 다단 자동이득 조절 증폭부(11)중 제4자동이득 조절 증폭기(9)의 이득을 제어하고, 비교부(20)은 다단 자동이득 조절 증폭부(11)중 제3자동이득 조절 증폭기(8)의 이득을 제어하고, 비교부(30)은 다단 자동이득 조절 증폭부(11)중 제2자동이득 조절 증폭기(7)의 이득을 제어한다. 비교부(40)은 다단 자동이득 조절 증폭부(11)중 제1자동이득 조절 증폭기(6)의 이득을 제어한다. 비교부(40)내 비교기(U4)의 출력선에 연결된 저항 R9, 비교부(30)내 비교기(U3)의 출력선에 연결된 저항 R8, 비교부(20)내 비교기(U2)의 출력선에 연결된 저항 R7, 완충부(10)내 완충기(U1)의 출력선에 연결된 저항 R6의 저항값 관계는 R9R8R7R6이다.

이하 제2도∼제3도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동작을 더욱 상세히 설명한다.

지금, 제2도의 입력단자(P1)를 통해 입력된 신호는 다단 자동이득 조절 증폭부(11)를 거쳐 출력단자(P2)로 일정한 레벨을 유지하면서 출력되도록 제어된다. 이때 출력되는 레벨은 검파기(12)에서 검출되고 증폭기(13)에서 증폭된 후 자동이득 조절 증폭기들(6,7,8,9)을 개별적으로 각각 제어하여 왜곡을 방지하는 차등분배 제어회로(14)로 인가한다. 제2도에서 증폭기(13)에 인가되는 기준전압은 가변저항기에 의해 조절될 수 있으며, 그에 따라 검파기(12)에서 출력된 값이 동일값이라 하더라도 증폭기(13)의 출력은 달라질 수 있다. 증폭기(13)에 인가되고 있는 기준전압의 조절은 다단 자동이득 조절 증폭기(6,7,8,9)에 인가되는 제어전류를 전체적으로 조절할 수 있게 해준다.

제2도에서 차등분배 제어회로(14)의 동작을, 첨부된 제3도의 구체회로를 참조하여 더욱 상세히 후술한다.

제2도의 증폭기(13)에서 출력되어 제3도의 차등분배 제어회로(14)에 인가된 전압은 완충기(U1)의 (+)단자에 인가되고, 또한 저항(R1,R2)에 의하여 전압 분배된 후 비교기(U2,U3,U4)의 (+)단자로 인가된다. 완충기(U1)의 (+)단자로 전달된 인가 전압은 그대로 출력단자로 출력된다. 한편 비교기(U2,U3,U4)는 (+)단자로 인가된 전압과 기준전압 분배회로(50)에 의해서 기준전압이 분배된 후 (-)단자로 인가된 전압을 비교하여 각각의 출력단자로 비교전압을 출력된다. 상기 비교기(U2,U3,U4)의 (-)단자에 인가되는 각각의 기준전압은 저항(R16,R14,R5,R4)에 의해 분배되므로, 각 비교기들(U2,U3,U4)의 기준전압의 크기는, 비교기(U4)의 기준전압(제1기준전압)비교기(U3)의 기준전압(제2기준전압)비교기(U2)의 기준전압(제3기준전압)의 관계를 가진다.

따라서 완충기(U1)와 비교기(U2,U3,U4)의 각각에 대해 그 출력단자의 출력전압은 각각 다르게 된다. 각각 다른 완충기(U1) 및 비교기(U2,U3,U4)의 출력전압은 제2도에 도시된 자동이득 조절 증폭기(6,7,8,9)에 인가되는 제어전류를 각각 다르게 한다. 결국 각각 다른 제어전류는 자동이득 조절 증폭기(6,7,8,9)의 이득을 차등을 두어 제어할 수 있게 한다. (+)값의 제어전류는 자동이득 조절 증폭기(6,7,8,9)의 이득을 감쇄시키고, (-)값의 제어전류는 다이오드(D2,D3,D4,D5)를 통해 접지로 방전되므로, 자동이득 조절 증폭기(6,7,8,9)에는 인가되지 않게 된다.

먼저 입력단자(P1)에 매우 높은 레벨의 입력신호가 입력될 경우 본 발명의 실시예에 따른 동작을 설명한다. 입력단자(P1)에 매우 높은 레벨의 입력신호가 입력될 경우 검출되는 신호의 양이 크고 증폭된 전압이 높게 출력되어 차등분배 제어회로(14)로 인가된다. 완충기(U1)에서는 검출된 인가 전압이 출력단자로 그대로 출력되고, 비교기(U2,U3,U4)에서는 검출된 인가전압과 기준전압 분배회로(50)에서 인가된 제3, 제2, 제1기준전압과의 차이만큼 (+)전압이 출력단자로 출력된다.

여기서 출력전압의 크기를 비교하면, 비교부(40)비교부(30)비교부(20)완충부(10) 순으로 나타나지만, 완충기(U1)와 비교기(U2,U3,U4)의 출력단자에 직렬로 연결된 저항(R6∼R9)의 값을 R9R8R7R6로 조정해 제어전류의 크기가 완충부(10)비교부(20)비교부(30)비교부(40) 순이 되게 구성되어 있다.

그러므로 제1자동이득 조절 증폭기(6)에서는 가장 높은 제어전류에 의해서 입력신호에 대해 이득을 가지지 않고 오히려 큰 감쇄를 주면서 제2자동이득 조절 증폭기(7)로 신호를 전달한다. 즉, 상기 가장 높은 제어전류에 의해 제1자동이득 조절 증폭기(6)에서 미리 설정된 이득값보다 훨씬 큰 값으로 감쇄를 하므로 입력신호는 크게 감쇄된다. 제2자동이득 조절 증폭기(7)도 그 다음의 앞단의 제1자동이득 조절 증폭기(6)보다는 상기 제1자동이득 조절 증폭기(6)의 제어전류보다는 조금 낮은 제어전류 값이 인가되므로 미리 설정된 이득값과 상기 조금 낮은 제어전류에 의한 감쇄값에 따라 제1자동이득 조절 증폭기(6)의 출력신호를 감쇄 또는 증폭을 하여 신호를 전달하고, 제3,4자동이득 조절 증폭기(8,9)에서는 각각 앞단의 자동이득 조절 증폭기보다는 높은 값으로 증폭을 한다. 그래서 각 자동이득 조절 증폭기들(6,7,8,9)에서 각 입력에 따른 포화상태를 방지하여서 결국은 왜곡이 발생하지 않게 하며, 원하는 출력레벨이 출력되도록 한다.

다음으로 입력단자(P1)에 매우 낮은 레벨의 입력신호가 입력될 경우 본 발명의 실시예에 따른 동작을 설명한다. 입력단자(P1)에 매우 낮은 레벨이 입력될 경우 검출되는 신호의 양도 적고 증폭된 전압이 낮게 출력되어 차등분배 제어회로(14)로 인가된다. 제3도를 참조하면, 완충기(U1)에서는 그대로 검출된 인가전압이 출력단자로 출력되지만 출력단자에 직렬 연결된 다른 저항들(R7,R8,R9)보다 높은 저항(R6)에 의해 제4자동이득 조절 증폭기(9)에 인가되는 제어전류가 매우 미세하게 흐르게 되고, 감쇄제어도 아주 미세하게 된다. 그러므로 제4자동이득 조절 증폭기(9)에서는 미리 설정된 이득값보다는 조금 적은 이득값으로 제3자동이득 조절 증폭기(8)의 출력신호를 증폭하여 출력한다.

비교기들(U2,U3,U4)에서는 제3, 제2, 제1기준전압이 검출된 인가전압보다 높게 되므로 (-)전압이 출력되어 자동이득 조절 증폭기(6,7,8)에 대해 제어전류가 흐르지 않게 된다. 그러므로 각 자동이득 조절 증폭기(6,7,8)는 낮은 레벨의 입력신호 및 전단의 출력신호를 미리 설정된 이득값만큼 최대 증폭하여 신호를 전달한다. 그래서 다단 자동이득 조절 증폭기(11)의 출력단(P2)에는 원하는 출력레벨을 유지시키게 되는 것이다.

정리하면, 본 발명에서는 다단으로 자동이득 조절 증폭기가 연결될 경우 높은 입력레벨에 대해서는 초단의 자동이득 조절 증폭기의 왜곡을 방지하게 입력레벨을 감쇄시키고 낮은 입력레벨에 대해서는 제어전류의 양을 줄여서 출력이 일정한 레벨이 유지하도록 증폭기의 이득을 제어한다.

제2도의 입력단자(P1)에 인가되는 높은 입력레벨 및 낮은 입력레벨에 대한 본 발명의 실시예 동작을 이해시키기 위한 일 예를 들면 하기와 같다. 제2도의 다단 자동이득 조절 증폭부(11)내에 있는 각각의 자동이득 조절 증폭기(6,7,8,9)가 포화(saturation)되게 하는 입력레벨을 10dBm으로 가정하고, 바람직한 출력레벨을 0dBm이라고 가정한다. 그리고 입력신호의 레벨은 0dBm∼-60dBm에 있다고 가정한다.

만약 입력신호의 레벨이 매우 높은 레벨은 0dBm이라면, 차등분배 회로(14)에서는 다단 자동이득 조절 증폭부(11)중 제1자동이득 조절 증폭기(6)에서 가장 많은 감쇄가 생기게 하고, 그 후단의 자동이득 조절 증폭기(7,8,9)로 갈수록 감쇄가 적게 또는 이득이 증가되게 하여 최종 출력의 레벨이 0dBm이 되게 한다.

만약 입력신호의 레벨이 가장 낮은 레벨인 -60dBm이라면, 차등분배 제어회로(14)에서는 다단 자동이득 조절 증폭부(11)중 제1∼4자동이득 조절 증폭기(6,7,8,9) 모두에서 풀 증폭되게 하여 최종 출력의 레벨이 0dBm이 되게 한다. 즉, 제4자동이득 조절 증폭기(9)에만 미리 설정된 이득보다 작은 값으로 이득 증폭하고, 나머지 제4자동이득 조절 증폭기들(6,7,8)은 미리 설정된 최대 이득 증폭값으로 증폭한다.

그리고, 만약 입력신호의 레벨이 중간정도인 약 -30dBm 정도라면, 차등분배 제어회로(14)에서는 다단 자동이득 조절 증폭부(11)중 제1자동이득 조절 증폭기(6)에서는 미리 설정된 이득만큼 감쇄되게 하여 입력신호가 증폭도 감쇄도 없도록 하고 후단으로 갈수록 점차 감쇄값을 줄어지게 해 신호가 점차 증가되게 증폭하도록 하여 최종 출력의 레벨이 0dBm이 되게 한다.

디지탈 무선 통신에서는 수신 입력이 거리나 주위 환경 등에 의하여 레벨이 변화되는 것을 고려하여 자동으로 이득을 제어할 수 있는 수단이 필요로 하며 그 변화폭이 상당히 크므로 자동으로 이득을 제어할 수 있는 범위의 확대가 요구된다.

결국 이렇게 제어함으로써 각 자동이득 조절 증폭기(6,7,8,9)는 포화(saturation)되게 하는 레벨인 10dBm을 넘지 않으므로 포화상태가 방지되고 결국은 신호 왜곡이 발생되지 않는다.

따라서 이러한 자동이득 제어 범위를 확대하면서 발생할 수 있는 왜곡 방지회로가 필요하므로 본 발명을 이용하면 다단으로 자동이득 제어 증폭기를 연결하여 자동이득 제어 범위를 확대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 디지탈 무선 통신장치의 다단 자동이득 조절 증폭기 설계에 따른 왜곡 방지회로에 있어서, 직렬형태의 다단으로 연결된 제1, 제2, 제3, 제4자동이득 조절 증폭기와, 상기 제4자동이득 조절 증폭기의 출력전압을 검출하는 검파기와, 상기 검출된 출력전압을 조절가능한 기준전압과 비교하여 증폭하는 검출전압 증폭기와, 상기 검출전압 증폭기의 출력레벨에 근거하여, 제1자동이득 조절 증폭기에 인가되는 입력신호의 입력레벨이 높은 경우에는 제1자동이득 조절 증폭기가 상기 입력신호에 대해 큰값의 감쇄가 되게 하고 그 이후 단들의 제2, 제3, 제4이득 조절 증폭기들에 대해 점차로 상기 제1이득 조절 증폭기의 이득보다 이득이 커지게 차등분배 제어하며, 상기 제1자동이득 조절 증폭기에 인가되는 입력신호의 입력레벨이 낮은 경우에는 제1, 제2, 제3, 제4자동이득 조절 증폭기를 상기 입력신호에 대해 미리 설정된 이득만큼 크게 이득 증폭케 제어하고, 상기 입력신호의 입력레벨이 중간 정도인 경우에는 제1자동이득 조절 증폭기에 대해서는 감쇄 또는 이득을 가지게 하고 제2, 제3, 제4이득 조절 증폭기들에 대해서는 상기 제1이득 조절 증폭기들보다 점차로 이득이 크게 차등분배 제어하는 차등분배 제어회로로 구성함을 특징으로 하는 왜곡 방지회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 차등분배 제어회로는 상기 전원전압을 소정 저항소자에 의해 서로 다른 제1∼제3기준전압으로 분배하는 기준전압 분배부와, 상기 검출전압 증폭기에서 증폭된 전압을 상기 제1∼제3기준전압과 비교하여 제1, 제2, 제3자동이득 조절 증폭기에 제1, 제2, 제3이득제어값으로 인가하는 제1, 제2, 제3비교기와, 상기 검출전압 증폭기에서 증폭된 전압을 완충하여 상기 제4자동이득 조절 증폭기에 제4이득제어값으로 출력하는 완충기로 구성함을 특징으로 하는 왜곡 방지회로.