KR100217185B1 - 다종 디스크 재생장치용 위상동기루프의 전압제어발진기 입력전압 조정장치 - Google Patents

Abstract

본 다종 디스크 재생장치용 위상동기루프의 전압제어발진기 입력전압 조정장치는 펄스 폭 변조신호의 듀티비를 조정하기 위해 듀티비 제어신호를 발생하는 마이컴과, 외부로부터 소정의 반송주파수를 입력하고 상기 마이컴으로부터 듀티비 제어신호를 입력하며, 입력되는 기준 주파수와 상기 전압제어발진기의 출력을 비교하고 그 차이를 검출하여 상기 반송주파수에 따라 소정의 펄스 폭 변조신호를 발생하는 주파수 차 검출부와, 입력되는 기준 위상에 대해서 상기 전압제어발진기의 출력이 가지는 차이를 검출하는 위상 차 검출부와, 상기 주파수 차 검출부의 출력과 위상 차 검출부의 출력을 더하는 가산기와, 상기 가산기의 출력을 아날로그 값으로 변환하여 상기 전압제어발진기에 공진주파수 변환제어신호로서 전달하는 로우패스필터로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

다종 디스크 재생장치용 위상동기루프의 전압제어발진기 입력전압 조정장치

본 발명은 회전 속도가 다른 다종의 디스크를 재생하는 장치에서 사용하는 위상동기루프(Phase Locked Loop: 이하 PLL이라 함.)의 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator: 이하 VCO라 함.) 동작을 제어하는 장치에 관한 것으로, 특히 전압제어발진기 입력전압을 조정하는 장치에 관한 것이다.

디지털 비디오 디스크(Digital Video Disk: 이하 DVD라 함.)는 디지털 동화 디스크 매체의 하나로서, MPEG(Moving Picture Experts Group)2의 디지털 영상을 2시간 이상 저장하는 차세대 고화질 $고음질의 보급형 멀티미디어 기억장치이다. 이와 같은 디지털 비디오 디스크와 공지의 컴팩트 디스크(Compact Disk: 이하 CD라 함.) 계열은 공히 광학식이므로, 신호를 기록하고 읽어내는 방식에 있어서 유사성이 많다. 그럼에도 불구하고 각 디스크별로 전용 재생장치를 가지게 되면 효율성이나 경제성 등이 떨어질 것인 바, 상기와 같이 유사성을 갖는 다종의 광디스크를 선택적으로 재생할 수 있는 장치가 개발되었다. 이렇게 회전 속도가 다른 다종의 디스크를 재생할 수 있는 장치에는 해당 디스크 계열의 데이터를 정확히 읽기 위해 소정의 위상동기루프를 가진다.

도 1은 종래의 다종 디스크 재생장치에 구비된 위상동기루프의 구성을 나타낸 것으로, 8-14변조(Eight to Fourteen Modulation: 이하 EFM이라 함.) 및 8-16변조(Eight to Sixteen Modulation: 이하 ESM이라 함.) 비트 스트림(bit stream)을 정확하게 검출하기 위한 PLL의 구성을 나타낸 것이다. VCO 40은 소정의 입력 전압에 의해 발진 주파수를 가변하는 발진기이다. 주파수 차 검출부(Frequency Difference Detector: 이하 주파수 차 검출부라 함.) 10은 입력되는 기준 주파수에 대해서 VCO 40의 출력이 얼마나 다른지 그 차이를 검출한다. 위상 차 검출부(Phase Difference Detector: 이하 위상 차 검출부라 함.) 20은 입력되는 기준 위상에 대해서 VCO 40의 출력이 얼마나 다른지 그 차이를 검출한다. 가산기 30은 상기 주파수 차 검출부 10과 위상 차 검출부 20의 출력을 더 한다. 제1 및 제2로우패스필터(low pass filter: 이하 LPF라 함.) 50, 60은 각각 상기 가산기 30의 출력을 아날로그 값으로 변환한다. 제1LPF 50과 제2LPF 60에는 각각 CD, DVD에 대응하는 시정수가 고정되어 있다. 다시 말해서, 컷-오프(cut-off) 주파수 특성이 다른 LPF를 CD용과 DVD용으로 구분하여 가진다. 스위치 60은 외부에서 제공되는 CD 혹은 DVD 선택신호에 응답하여 상기 제1LPF 50 혹은 제2LPF 60으로부터 아날로그 값을 입력하고, 이를 VCO 40에 전달하여 상기 VCO 40의 공진주파수가 변하게 한다.

구체적으로, 디스크를 재생시켜 디스크 모터가 어떤 속도로 회전을 시작하면 헤드를 구비한 광픽업에서는 디스크 정보가 아나로그의 고주파(RF)신호로 변환된 다음 펄스 파형으로 정형되어 소정의 데이터 스트림이 만들어지게 된다. 이 데이터 스트림은 PLL로도 입력되는데, 상기 PLL에서는 입력되는 프레임 동기 패턴(frame synchronization pattern)의 길이를 위상동기클럭 PLCK로 카운트하여 입력되는 신호 EFM 혹은 ESM의 주파수를 감지한다. CD인 경우, 상기 위상동기클럭 PLCK의 11개 구간 간격이 하이(high) 또는 로우(low) 상태를 유지하면 프레임 동기 신호가 검출된다. DVD인 경우, 상기 위상동기클럭 PLCK의 14개 구간 간격이 하이 또는 로우 상태를 유지하면 프레임 동기 신호가 검출된다. 그런데 CD의 동작주파수는 4.3218MHz이고 DVD의 동작주파수는 26.16MHz이므로 실제 동기 사이의 간격은 DVD일 때가 CD에 비해서 짧다. 주파수 차 검출부 10은 매 프레임 동기마다 이 동기의 폭을 상기 위상동기클럭 PLCK으로써 카운트하여 VCO 40의 출력 주파수를 조정하는 신호를 발생한다.

CD와 DVD에 관계없이 동작하는 방법은 동일한 바, 이하 DVD를 예로 들어 설명한다. 동기의 간격이 위상동기클럭 PLCK의 14개 구간보다 작으면 상기 위상동기클럭 PLCK가 느린 것이므로, 이를 빠르게 하기 위해서 상기 VCO 40의 입력 전압을 높인다. 상기 입력 전압을 높이기 위해서는 주파수 차 검출부 10의 출력이 하이 상태인 구간의 폭을 넓힌다. 반면에 동기의 간격이 위상동기클럭 PLCK의 14개 구간보다 크면 상기 위상동기클럭 PLCK가 빠르게 발진하고 있는 것이므로, 이를 느리게 발진시키기 위해서 상기 VCO 40의 입력 전압을 낮추도록 제어한다. 즉 주파수 차 검출부 10의 출력이 로우 상태인 구간의 폭을 넓힌다. 또한 동기의 간격이 위상동기클럭 PLCK의 14개 구간과 일치하면 상기 위상동기클럭 PLCK의 발진주파수가 알맞게 조정되어 있는 것으로 판단하고, 주파수 차 검출부 10의 출력이 높은 임피던스(impedance)를 유지함으로써 VCO 40의 출력이 항상 일정하게 유지되도록 한다. 이 신호는 각각 제1 및 제2LPF 50, 60을 통해 VCO 40을 제어할 수 있는 전압값으로 변환된다.

도 2는 CD인 경우 주파수 차 검출부 10의 출력 파형을 나타낸 것이고, 도 3은 DVD인 경우 주파수 차 검출부 10의 출력 파형을 나타낸 것이다. 도시한 바에 따르면, 주파수 차 검출부 10의 출력 주파수의 범위가 CD인 경우와 간격이 다르기 때문에 CD 혹은 DVD중 어느 것인지에 따라 상기 제1 및 제2LPF 50, 60의 시정수가 바뀌어져야 한다. 참조부호 'Sync'는 동기를 의미하고, 'T'는 하이 혹은 로우 상태인 단위 구간을 의미하는데 1비트로 보아도 무방하다. 'HI-Z'는 높은 임피던스를 의미한다.

그러나 상기와 같이 각 디스크별로 LPF를 가지는 것은 구조적인 측면에서 뿐만 아니라 경제적인 측면에서 비효율적이다.

따라서 본 발명의 목적은 하나의 LPF로써 다종 디스크 재생장치용 위상동기루프의 전압제어발진기 입력전압을 조정하는 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주파수 차 검출부의 출력을 일정한 반송 주파수를 갖고 있는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: 이하 PWM이라 함.) 방식으로 변환하고, 마이컴에서 출력되는 PWM신호의 듀티비를 조정함으로써, LPF를 하나만 사용하여 다종 디스크 재생장치용 위상동기루프의 전압제어발진기 입력전압을 조정하도록 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 다종 디스크 재생장치에 구비된 위상동기루프의 구성을 나타낸 도면

도 2는 도 1에서 컴팩트 디스크인 경우 주파수 차 검출부의 출력 파형을 나타낸 도면

도 3은 도 1에서 디지털 비디오 디스크인 경우 주파수 차 검출부의 출력 파형을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다종 디스크 재생장치에 구비된 위상동기루프의 구성을 나타낸 도면

도 5는 도 4중 주파수 차 검출부의 구체적인 구성을 나타낸 도면

도 6은 도 4에서 디지털 비디오 디스크인 경우 주파수 차 검출부의 출력 파형을 나타낸 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다종 디스크 재생장치에 구비된 위상동기루프의 구성을 나타낸 도면이다. VCO 40은 소정의 입력 전압에 의해 발진 주파수를 가변하는 발진기이다. 마이컴 80은 PWM신호의 듀티(duty)비를 조정하기 위해 소정의 듀티비 제어신호 duc를 발생한다. 본 실시예에서 상기 듀티비 제어신호 duc는 5비트(bit)로서, 32단계의 조정이 가능하다. 또한 듀티비 제어신호 duc는 CD인 경우와 DVD인 경우로 나누어 마이컴 80의 내부에 미리 설정되어 있다. 또한 듀티비 제어신호 duc에 의한 제어는 150KHz의 반송주파수를 기준으로 해서 이루어진다. 주파수 차 검출부 15는 입력되는 기준 주파수에 대해서 VCO 40의 출력이 얼마나 다른지 그 차이를 검출하는데, 이 검출은 상기 듀티비 제어신호 duc와 반송주파수에 의거한 것이다. 또한 상기 주파수 차 검출부 15는 외부에서 제공되는 반송 주파수 cf에 따라 PWM 출력을 발생하는데, 상기 반송 주파수 cf는 DVD의 프레임 동기를 기준으로 설정된 것이다. DVD의 위상동기클럭 PLCK의 주파수는 26. 16MHz인데, 프레임 동기의 주기는 1,488개 마다 나오도록 DVD 형태(format)에 정해져 있으므로 동기 주기는 56.8sec이다. 이는 다음 수학식1로 나타낼 수 있다.

여기에 PWM신호 8주기가 들어가도록 설정하면 다음 수학식 2와 같이 7. 1

sec이다.

그러므로 PWM신호의 반송주파수는 약 150KHz이면 된다.

위상 차 검출부 20은 입력되는 기준 위상에 대해서 VCO 40의 출력이 얼마나 다른지 그 차이를 검출한다. 가산기 30은 상기 주파수 차 검출부 15와 위상 차 검출부 20의 출력을 더 한다. LPF 55는 상기 가산기 30의 출력을 아날로그 값으로 변환하고, 이를 VCO 40에 전달하여 상기 VCO 40의 공진주파수가 변하게 한다.

도 5는 도 4중 주파수 차 검출부 15의 구체적인 구성을 나타낸 도면이다. 카운터 51은 CD 혹은 DVD 디스크 데이터 EFM 혹은 ESM을 위상동기클럭 PLCK으로 카운트한다. 512구간 설정부 52는 상기 카운터 51의 단위 카운팅 시간을 정해주기 위한 윈도우(window)신호 win을 발생한다. 상기 단위 카운팅 시간은 상기 위상동기클럭 PLCK의 에지(edge)를 512개 검출하는 시간이다. 최소 데이터의 길이가 3T라고 가정하면 상기 단위 카운팅 시간동안 입력되는 데이터는 다음 수학식3과 같이 최소한 1,536T가 된다.

DVD 데이터 형태에 따르면, 프레임 동기는 그 길이가 14T이고 1,488T 간격으로 포함되므로 상기 1536T 구간안에는 최소한 1개의 프레임 동기가 있다.

최대 카운트값 검출부 53은 카운터 51이 카운트한 값중 가장 큰 값을 검출한다. 데이터의 길이는 최소 3T ∼ 최대 11T이므로, 만일 입력 데이터가 DVD 디스크 데이터 ESM이라면 상기 카운터 51이 카운트할 수 있는 최대 카운트값은 14가 된다. 이 14는 프레임 동기의 길이인데, PLL이 정확히 이루어지는 경우 이 프레임 동기의 검출 간격은 일정할 것이므로 이 프레임 동기의 검출 간격이 정상적인지 여부를 체크함으로써 PLL의 VCO 입력전압 제어가 이루어지게 되는 것이다.

비교부 54는 상기 최대 카운트값과 11T 혹은 14T의 기준 카운트값을 비교하여 오차에 해당하는 신호를 발생한다. 반송부 55는 상기 오차신호를 반송주파수에 실어 전송한다. 듀티조정부 56은 상기 반송파에 실려 온 오차신호의 듀티비를 마이컴 80에서 제공되는 듀티비 제어신호 duc에 따라 조정하여 PWM신호를 발생한다.

도 6은 도 4에서 디지털 비디오 디스크인 경우 주파수 차 검출부 15의 출력 파형을 나타낸 도면이다. 참조부호 'Sync'는 동기를 의미하고, 'T'는 하이 혹은 로우 상태인 단위 구간을 의미하며 1비트로 보아도 무방하다. 'HI-Z'는 높은 임피던스를 의미한다. 도시한 바에 따르면, 동기의 폭이 위상동기클럭 PLCK의 14개 구간보다 크면 상기 위상동기클럭 PLCK의 주기를 낮추기 위해서 주파수 차 검출부 15의 PWM 출력의 로우 구간을 넓혀서 LPF 55으로 전달한다. 반면에 동기의 폭이 위상동기클럭 PLCK의 14개 구간보다 작으면 상기 위상동기클럭 PLCK의 주기를 높이기 위해서 주파수 차 검출부 15의 PWM 출력의 하이 구간을 넓혀서 LPF 55으로 전달한다. 이렇게 되면 상기 LPF 55는 전자의 경우 즉 PWM 출력의 로우 구간을 넓힌 경우에 대해서는 낮은 출력 전압을 발생하고, 후자의 경우에는 높은 출력 전압을 발생한다. 동기의 폭이 상기 위상동기클럭 PLCK가 14개이면 PWM출력은 반송주파수가 그대로 출력되면서 듀티비가 50:50이므로 상기 LPF 55의 출력전압은 항상 중앙값을 갖는다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 LPF의 시정수를 고정해두고 마이컴에서 PWM신호의 듀티비를 조정하도록 함으로써 그 만큼 외부에서 부가되는 회로의 크기가 작아져서 구조적으로 효율적이다. 본 실시예에 따르면, 마이컴에서 출력되는 듀티비 제어신호가 전달되는 5비트의 신호선과 반송 주파수를 생성하는 작고 간단한 로직만 있으면 된다. 또한 LPF를 하나만 사용하므로 경제적이다.

Claims (5)

1. 다종 디스크 재생장치용 위상동기루프의 전압제어발진기 입력전압 조정장치에 있어서,

   펄스 폭 변조신호의 듀티비를 조정하기 위해 듀티비 제어신호를 발생하는 마이컴과,

   외부로부터 소정의 반송주파수를 입력하고 상기 마이컴으로부터 듀티비 제어신호를 입력하며, 입력되는 기준 주파수와 상기 전압제어발진기의 출력을 비교하고 그 차이를 검출하여 상기 반송주파수에 따라 소정의 펄스 폭 변조신호를 발생하는 주파수 차 검출부와,

   입력되는 기준 위상에 대해서 상기 전압제어발진기의 출력이 가지는 차이를 검출하는 위상 차 검출부와,

   상기 주파수 차 검출부의 출력과 위상 차 검출부의 출력을 더하는 가산기와,

   상기 가산기의 출력을 아날로그 값으로 변환하여 상기 전압제어발진기에 공진주파수 변환제어신호로서 전달하는 로우패스필터로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 듀티비 제어신호는 5비트로 이루어져 32단계로 조정됨을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 듀티비 제어신호는 컴팩트 디스크인 경우와 디지털 비디오 디스크인 경우로 나누어 상기 마이컴의 내부에 미리 설정되어 있는 것임을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 반송 주파수는 디지털 비디오 디스크의 프레임 동기를 기준으로 설정된 것임을 특징으로 하는 장치.
5. 컴팩트 디스크와 디지털 비디오 디스크 겸용 재생장치용 위상동기루프의 전압제어발진기 입력전압 조정장치에 있어서,

   펄스 폭 변조신호의 듀티비를 조정하기 위해 소정의 듀티비 제어신호를 발생하는 마이컴과,

   외부로부터 디지털 비디오 디스크의 프레임 동기를 기준으로 설정된 반송주파수를 입력하고, 상기 마이컴으로부터 듀티비 제어신호를 입력하며, 상기 컴팩트 디스크 혹은 디지털 비디오 디스크의 프레임 동기 패턴을 상기 전압제어발진기의 위상동기클럭으로 카운트하여 을 비교하고 그 차이를 검출하여 상기 반송주파수에 따라 소정의 펄스 폭 변조신호를 발생하는 주파수 차 검출부를 가짐을 특징으로 하는 장치.

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