KR100213233B1

KR100213233B1 - 필터 주파수 조정장치

Info

Publication number: KR100213233B1
Application number: KR1019970005244A
Authority: KR
Inventors: 황명춘
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1999-08-02
Also published as: KR19980068573A

Abstract

필터 주파수 조정장치가 개시된다. 영상신호 처리 회로에서 휘도신호 처리부에 포함되는 필터의 주파수를 조정하는 이 필터 주파수 조정장치는, 외부의 수정 발진신호를 제어전류에 응답하여 소정 각도로 위상편이시키고, 수정 발진신호와 위상편이된 신호의 차를 증폭하고, 수정 발진신호와 증폭된 신호의 위상을 비교하여 제어전압을 발생하고, 제어전압을 전류로 변환하여 제어전류로서 출력하는 제어전류 생성수단 및 에러전압에 응답하여 제어전류에 상응하는 발진 주파수를 발생하고, 발진 주파수를 소정 주파수에 상응하여 분주하고, 분주된 주파수와 외부의 기준 주파수의 위상을 비교하여 비교된 결과를 에러전압으로서 출력하는 제어전류 보상수단을 구비하고, 제어전류와 에러전압에 응답하여 필터의 주파수를 조정하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 본 발명에 따른 필터 주파수 조정장치에 의하면, Igm생성부의 역할을 하는 한 PLL과, Igm생성부로부터 발생된 Igm에 의해서만 제어함에 따라 발생하는 예기치않은 오차를 보상하기 위한 다른 PLL로 구성함으로써, 보다 정확하게 필터 주파수를 조정할 수 있고, VHS VTR뿐만 아니라 다른 아날로그 방식의 회로에서도 유용하게 사용할 수 있고, 수정 발진기의 발진동작 정확성 및 전압 제어 발진기의 자동제어에 의한 감도가 뛰어난 효과가 있다.

Description

필터 주파수 조정장치

본 발명은 필터의 주파수를 조정하는 장치에 관한 것이며, 특히 영상신호 처리 회로에서 휘도신호 처리부에 포함되는 필터의 주파수를 조정하는 필터 주파수 조정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 영상신호 처리에 있어서 영상신호 처리 IC에 집적된 필터의 주파수를 조정하는 방법으로는 디지탈 위상동기루프(PLL:Phase-Locked Loop)에 의해 전압 제어 발진기(VCO:Voltage Controlled Oscillator)의 발진 주파수를 조정하는 과정에서 발생되는 제어전류를 이용하는 방법이 있다. 여기서, 필터 및 전압 제어 발진기는 모두 연산 상호콘덕턴스 증폭기(OTA:Operational Transconductance Amplifier)를 기본 회로로서 구성한다. 전술한 제어전류는 상호콘덕턴스 전류(Igm)이다.

그러나, 이러한 종래의 필터 주파수 조정방법은 전압 제어 발진기의 발진 주파수를 조정하는 하나의 PLL회로에 많이 의존한다. 따라서, 필터는 전압 제어 발진기의 발진 주파수의 변동에 따른 제어전류의 변화에 직접적으로 영향을 받는다. 또한, 전압 제어 발진기의 기본 특성은 전압 제어 발진기의 기본 회로뿐만 아니라 PLL회로의 특성에 민감하다.

즉, 필터 주파수를 정확하게 조정하려면 전압 제어 발진기의 초기 발진 주파수가 소정 주파수에 근접하게 발진해야 되기 때문에, 전압 제어 발진기 자동조정 시스템 즉, 외부의 조정단자에 상당히 의존하는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 전압 제어 발진기의 기본 특성에 따라서 영상신호 처리시 즉, 영상신호의 기록 및 재생시에 휘도신호 처리부에 전반적으로 나쁜 영향을 줄 수도 있는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 외부의 조정단자를 필요로 하지않고 두개의 PLL을 구성하여 필터의 주파수를 보다 정확하게 조정하는 필터 주파수 조정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 필터 주파수 조정장치를 설명하기 위한 회로도이다.

상기 과제를 이루기 위하여, 영상신호 처리 회로에서 휘도신호 처리부에 포함되는 필터의 주파수를 조정하는 본 발명에 의한 필터 주파수 조정장치는, 외부의 수정 발진신호를 제어전류에 응답하여 소정 각도로 위상편이시키고, 수정 발진신호와 위상편이된 신호의 차를 증폭하고, 수정 발진신호와 증폭된 신호의 위상을 비교하여 제어전압을 발생하고, 제어전압을 전류로 변환하여 제어전류로서 출력하는 제어전류 생성수단 및 에러전압에 응답하여 제어전류에 상응하는 발진 주파수를 발생하고, 발진 주파수를 소정 주파수에 상응하여 분주하고, 분주된 주파수와 외부의 기준 주파수의 위상을 비교하여 비교된 결과를 에러전압으로서 출력하는 제어전류 보상수단으로 구성되고, 제어전류와 에러전압에 응답하여 필터의 주파수를 조정하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 필터 주파수 조정장치의 구성 및 동작을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 필터 주파수 조정장치를 설명하기 위한 회로도로서, 입력단자 IN1을 통해 색신호 처리부(미도시)의 수정 발진기(미도시)로부터 입력된 수정 발진신호를 이용하여 상호콘덕턴스 전류(Igm)를 출력하는 제어전류 생성부(100), 입력단자 IN2를 통해 수평 동기회로(미도시)로부터 입력된 기준신호를 이용하여 상호콘덕턴스 전류(Igm)에 응답하여 필터의 주파수 제어전압을 출력하는 제어전류 보상부(200) 및 제어전류 생성부(100)와 제어전류 보상부(200)에 의해 주파수가 조정되는 필터(300)로 구성된다. 여기서, 필터(300)는 영상신호 처리 회로의 휘도신호 처리부에 포함되는 모든 필터를 대표한다.

또한, 제어전류 생성부(100)는 -45°위상변환기(12), ±90°증폭기(14), 제1위상 비교기(16), 증폭기(18), 전압/전류 변환기(20) 및 전류 리피터(22)로 구성된다. 제어전류 보상부(200)는 전압 제어 발진기(32), 카운터(34) 및 제2위상 비교기(36)로 구성된다. 필터(300)는 제어전류 생성부(100)와 제어전류 보상부(200)에 의해 제어되도록 구성된다.

영상신호 처리 IC에 내장되는 모든 필터, 예컨대 도 1에 도시된 필터(300)는 연산 상호콘덕턴스 증폭기(OTA)를 기본 회로로 설계된다. 또한 제어전류 생성부(100)의 -45°위상변환기(12) 및 제어전류 보상부(200)의 전압 제어 발진기(32)에 포함된 필터들도 OTA를 기본 회로로 설계된다.

일반적으로, OTA는 독립성이 높은 단위 회로요소의 조합으로 구성되어 있기 때문에 자유도가 높고 상호콘덕턴스 전류(Igm)를 변화시킬 수 있다. 호콘덕턴스 전류(Igm)의 변화에 따라 각 필터의 기본 특성을 변화시킬 수 있으므로 자동조정에 적합하고, 더욱이 IC 내부의 저항비등 소자의 페어(pair) 특성이 양호하면 복수의 OTA를 일괄적으로 조정가능한 특징이 있다.

이러한 특성을 갖는 OTA를 이용하여, -45°위상변환기(12), 전압 제어 발진기(32) 및 필터(300)의 회로를 설계하므로 IC내부에 구현된 모든 OTA의 상대적 특성 변화가 일정하다. 따라서, -45°위상변환기(12)를 포함한 제어전류 생성부(100)에 의하여 OTA로 구성된 전압 제어 발진기(32)를 포함한 제어전류 보상부(200) 및 필터(300)의 특성이 조정가능하게 된다.

도 1을 다시 참조하면, 제어전류 생성부(100)에서, OTA를 기본 회로로 하는 -45°위상변환기(12)는 입력단자 IN1을 통해 외부로부터 수정 발진신호를 입력하고, 입력한 신호를 상호콘덕턴스 전류(Igm)에 비례하는 전류(I1)에 응답하여 -45°위상편이하여 출력한다. ±90°증폭기(14)는 수정 발진신호와 -45°위상변환기(12)로부터의 출력신호를 입력하여 ±90°증폭된 신호를 출력한다. 제1위상 비교기(16)는 수정 발진신호와 ±90°증폭기(14)로부터의 출력신호를 입력하여 위상을 비교하고, 두 신호의 위상차가 90°가 되지 않으면 비교된 결과를 에러전압(Vgm)으로서 출력한다. 제1위상 비교기(16)로부터의 에러전압(Vgm)은 캐패시터(C1)를 통해 교류성분이 접지(GND)로 보내진다. 증폭기(18)는 직류성분의 에러전압(Vgm)을 증폭시키고, 전압/전류 변환기(20)는 증폭된 에러전압(Vgm)을 상호콘덕턴스 전류(Igm)로 변환한다.

전류 리피터(22)는 전압/전류 변환기(20)로부터의 상호콘덕턴스 전류(Igm)를 기준 전류로서 입력한다. 도 1에 도시된 전류 리피터(22)는 일반적인 전류 리피터로서, 트랜지스터들(Q1 내지 Q4) 모두는 베이스와, 해당 저항을 통해 접지(GND)에 연결된 이미터를 공통으로 가지며, 모두 동일한 베이스-이미터 전압을 갖는다. 따라서, 트랜지스터(Q1)로 흐르는 상호콘덕턴스 전류(Igm)를 기준 전류로 하여 나머지 트랜지스터들(Q2 내지 Q4)에 상호콘덕턴스 전류(Igm)에 비례한 전류가 흐르게 된다.

전술한 -45°위상변환기(12)는 전류 리피터(22)를 통해 전압/전류 변환기(20)에 연결되며, 전압/전류 변환기(20)로부터의 상호콘덕턴스 전류(Igm)에 비례하는 전류(I1)가 흐르게 되도록 자동조정된다. 결국, 입력단자 IN1을 통해 수정 발진신호를 입력하는 제어전류 생성부(100)는 PLL로 동작한다. 여기서 상호콘덕턴스 전류(Igm)는 제어전류 생성부(100)가 정상적으로 동작하면 항상 일정한 값으로 고정되어 진다.

전압/전류 변환기(22)로부터의 상호콘덕턴스 전류(Igm)는 전류 리피터(20)에 의해 -45°위상변환기(12)로부터의 전류(I1)를 결정함과 동시에 제어전류 보상부(200)의 전압 제어 발진기(32)로부터의 전류(I2) 및 필터(300)로부터의 전류(I3)를 결정한다.

만일, -45°위상변환기(12)로부터의 출력이 어떠한 원인에 의하여 지연되면 ±90°증폭기(14)로부터의 출력이 지연되고, 제1위상 비교기(16)는 방전상태가 되어 에러전압(Vgm)이 낮아지고, 에러전압(Vgm)이 낮아지면 상호콘덕턴스 전류(Igm)가 낮아지게 된다. 그리고, -45°위상변환기(12)에서는 전류(I1)의 변화에 따라 OTA가 조정되어 이전에 지연된 만큼 출력이 앞서게 된다. 따라서 PLL은 정상동작을 이루게 되고, 전압 제어 발진기(32) 및 필터(300)로 리피트되는 전류들(I2 및 I3)도 결국 정상 동작을 하는 PLL에 의해 일정하게 된다.

본 발명의 필터 주파수 조정장치는 필터(300)의 주파수를 제어전류 생성부(100)로부터 발생된 상호콘덕턴스 전류(Igm)에 의해서만 제어함에 따라 발생하는 예기치 않은 오차를 보상하기 위해서 제어전류 보상부(200)를 더 포함한다.

제어전류 보상부(200)에서, 전압 제어 발진기(32)는 제어전류 생성부(100)의 전류 리피터(22)를 통해 상호콘덕턴스 전류(Igm)에 비례하는 전류(I2)에 응답하여 동작하고, 에러전압에 상응하는 소정 발진 주파수를 출력한다. 카운터(34)는 전압 제어 발진기(32)로부터의 발진 주파수를 입력하여 소정 주파수에 상응하여 분주된 주파수를 출력한다. 제2위상 비교기(36)는 카운터(34)로부터의 출력 주파수와, 입력단자 IN2를 통해 외부의 수평동기회로(미도시)로부터의 기준 주파수를 입력하여 위상을 비교하고, 비교된 결과를 에러전압으로 출력한다.

그 후, 제2위상 비교기(36)로부터 출력된 에러전압은 캐패시터(C2)를 통해 교류성분이 접지(GND)로 보내진다. 직류성분의 에러전압은 다시 전압 제어 발진기(32)로 피드백되어져 전압 제어 발진기(32)의 발진 주파수를 정확하게 소정 주파수로 제어한다. 따라서, 제어전류 보상부(200)는 PLL로 동작한다.

또한, 제2위상 비교기(36)로부터 출력된 에러전압은 필터(300)로 인가된다. 전술한 바와 같이 필터(300)는 전류 리피터(22)를 통해 제어전류 생성부(100)에 연결되고, 제2위상 비교기(36)를 통해 제어전류 보상부(200)에 연결된다. 따라서, 필터(300)의 주파수는 일단 필터(300)로부터 발생되는 전류(I3)가 전류 리피터(22)를 통해 상호콘덕턴스 전류(Igm)에 비례하여 조정됨에 따라 결정되고, 제2위상 비교기(36)로부터의 에러전압에 따라 재조정되어 설계자의 목표대로 필터 주파수를 제어할 수 있다.

결국, 외부의 수정 발진기로부터의 수정 발진신호를 이용한 제어전류 생성부(100)와 내부의 전압 제어 발진기를 이용한 제어전류 보상부(200)를 사용하여 보다 정확하게 필터(300)의 주파수를 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 필터 주파수 조정장치에 의하면, Igm생성부의 역할을 하는 한 PLL과, Igm생성부로부터 발생된 Igm에 의해서만 제어함에 따라 발생하는 예기치 않은 오차를 보상하기 위한 다른 PLL로 구성함으로써, 보다 정확하게 필터 주파수를 조정할 수 있고, VHS VTR뿐만 아니라 다른 아날로그 방식의 회로에서도 유용하게 사용할 수 있고, 수정 발진기의 발진동작 정확성 및 전압 제어 발진기의 자동제어에 의한 감도가 뛰어난 효과가 있다.

Claims

영상신호 처리 회로에서 휘도신호 처리부에 포함되는 필터의 주파수를 조정하는 필터 주파수 조정장치에 있어서,

외부의 수정 발진신호를 제어전류에 응답하여 소정 각도로 위상편이시키고, 상기 수정 발진신호와 상기 위상편이된 신호의 차를 증폭하고, 상기 수정 발진신호와 상기 증폭된 신호의 위상을 비교하여 제어전압을 발생하고, 상기 제어전압을 전류로 변환하여 상기 제어전류로서 출력하는 제어전류 생성수단; 및

에러전압에 응답하여 상기 제어전류에 상응하는 발진 주파수를 발생하고, 상기 발진 주파수를 소정 주파수에 상응하여 분주하고, 분주된 주파수와 외부의 기준 주파수의 위상을 비교하여 비교된 결과를 상기 에러전압으로서 출력하는 제어전류 보상수단을 구비하고,

상기 제어전류와 상기 에러전압에 응답하여 상기 필터의 주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 필터 주파수 조정장치.
제1항에 있어서, 상기 제어전류 생성수단은,

입력한 상기 수정 발진신호를 상기 제어전류에 비례하는 제1전류에 응답하여 -45°위상편이시켜 출력하는 위상변환수단;

상기 수정 발진신호와 상기 위상편이된 신호를 입력하여 ±90°증폭된 신호를 출력하는 제1증폭수단;

상기 수정 발진신호와 상기 증폭된 신호를 입력하여 위상을 비교하고 비교된 결과를 제어전압으로서 출력하는 제1위상비교수단;

상기 제어전압을 증폭하는 제2증폭수단;

상기 제2증폭수단으로부터의 전압을 전류로 변환하여 상기 제어전류로서 출력하는 전압/전류 변환수단; 및

상기 제어전류에 비례하는 상기 제1전류, 제2전류 및 제3전류를 각각 발생하는 전류 리피터를 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 주파수 조정장치.
제2항에 있어서, 상기 제어전류 보상수단은,

에러전압에 응답하여 상기 제어전류에 비례한 상기 제2전류에 상응하는 발진 주파수를 발생하는 전압 제어 발진수단;

상기 발진 주파수를 소정 주파수에 상응하여 분주하는 카운터; 및

상기 분주된 주파수와 기준 주파수의 위상을 비교하여 비교된 결과를 상기 에러전압으로서 출력하는 제2위상비교수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 주파수 조정장치.