KR100218524B1

KR100218524B1 - 필터 자동조정 시스템

Info

Publication number: KR100218524B1
Application number: KR1019950039965A
Authority: KR
Inventors: 황명춘
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1995-11-06
Publication date: 1999-09-01
Also published as: KR970029558A

Abstract

크리스탈 발진 주파수를 이용하는 필터 자동조정 시스템이 개시된다. OTA를 내장하여 크리스탈 발진 신호를 입력받아, 입력 신호를 기준(0°)으로 하여 -45°위상이 쉬프트된 신호를 출력하는 -45°위상 변환기; 상기 -45°위상 변환기의 출력 신호를 비반전 입력 단자로 입력받고, 크리스탈 발진 신호를 반전 단자로 입력받아, 두 입력신호의 위상차가 +90°가 되도록 하여 출력하는 ±90°증폭기; 상기 ±90°증폭기의 출력 신호와 상기 크리스탈 발진 신호를 입력받아, 두 입력신호의 위상차가 90°인지를 비교하여, 에러 전압을 출력하는 위상 비교기; 상기 위상 비교기와 접지를 연결하는 커패시터; 상기 위상 비교기에서 출력되는 에러 전압을 입력받아, 에러 전압을 제어 전류로 변화하여 출력하는 전압/전류 변환기; 상기 전압/전류 변환기에서 출력되는 제어 전류를 입력받아, 상기 -45°위상 변환기를 제어하여, 정확한 위상 관계를 유지시켜주는 전류 리피터; 그리고 상기 전류 리피터를 통하는 제어 전류에 의해 자동 조절되는 필터부로 구성되어, 전압 제어 발진기에 대한 크리스탈 발진 동작의 정확성에 의해 자동조정 감도를 증가시킬 수 있다.

Description

필터 자동조정 시스템

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 필터 자동조정 시스템의 블록구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : -45°위상 변환기 2 : ±90° 위상 증폭기

3 : 위상 비교기 4 : 증폭기

5 : 전압/전류 변환기 6 : 전류 리피터

7 : 필터부 C : 커패시터

T1, T2, T3 :트랜지스터 R1, R2, R3 : 저항

본 발명은 필터(Filter) 자동조정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 비디오 홈 시스템(VHS, Video Home System) 비디오 테이프 리코더(VTR, Video Tape Recoder)용 영상 신호 처리에 있어서, 온도나 전원 전압의 변동이 있어도, 집적회로(IC, Integrated Circuit)에 집적하고 있는 모든 필터 및 이퀄라이저의 기본적인 특성을 집적회로 내부에서 자동으로 조정하는 필터 자동조정 시스템에 관한 것이다.

종래의 비디오 카세트 리코더(VCR, Video Cassette Recoder)에서 사용하고 있는 필터 자동 조정 시스템은 OTA(Operational Transconductance Amplfier)를 기본 회로로 하여, 모든 필터 및 전압 제어 발진기(VCO, Voltage Control Oscillator)의 발진 주파수를 디지털 위상 동기 루프(PPL, Phase Locked Loop)에 의해 조정함과 동시에, 발생하는 전류(Igm)를 제어하여 다른 필터들의 특성을 제어하고 있다.

그러나 상기한 종래의 기술은 전압 제어 발진기(VCO)의 발진 주파수 변동에 따른 변화가 그대로 필터에 반영되기 때문에, 전압 제어 발진 회로 및 디지털 위상 동기 루프(PLL) 회로 특성에 민감함은 물론, 초기 상태 전압 제어 발진기의 발진 주파수가 설계 목표 주파수 근처로 발진를 해야만 조정 가능하며, 전압 제어 발진 회로의 의존도가 상당히 크다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전압 제어 발진기에 대한 크리스탈 발진 동작의 정확성에 의해 자동조정 감도가 증가되도록, OTA 회로를 기본으로 필터와 아퀄라이저를 설계하고, 영상 기기세트(Set)에서 사용하고 있는 크리스탈 발진 주파수를 이용하는 필터 자동조정 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 구성은, OTA를 내장하여 외부로부터 크리스탈 발진 신호를 입력받고, 상기 입력된 크리스탈 발진 신호의 위상을 기준(0°)으로 -45°만큼 위상을 쉬프트시켜 -45°위상쉬프트신호를 출력하는 -45°위상 변환기; OTA를 내장하여 상기 -45°위상 변환기로부터 -45°위상쉬프트신호를 비반전 입력 단자로 입력받고, 상기 크리스탈 발진 신호를 반전 단자로 입력받아, 상기 두 입력신호의 위상차가 +90°또는 -90°인 신호를 출력하는 ±90°위상증폭기; 상기 ±90°위상증폭기로부터부터 +90°또는 -90°위상신호를 제공받고 상기 크리스탈 발진 신호를 제공받아, 상기 두 입력신호의 위상차가 +90°또는 -90°인지를 비교하여, 트랜스콘덕턴스 제어전압인 에러 전압을 출력하는 위상 비교기; 상기 위상 비교기와 접지를 연결하여 상기 에러전압에 응답하여 충방전하는 커패시터; 상기 위상 비교기로부터 출력되는 에러 전압을 입력받아, 에러 전압을 제어 전류로 변화하여 출력하는 전압/전류 변환기; 정확한 위상 관계를 유지시키기 위하여 상기 전압/전류 변환기로부터 출력되는 제어 전류에 응답하여 상기 -45°위상 변환기를 제어하는 전류 리피터; 그리고 상기 전류 리피터를 통하는 제어 전류에 응답하여 자동 조절되는 필터부로 이루어진다.

상기한 구성에 의하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 필터 자동조정 시스템의 블록 구성도이다.

첨부한 제1도에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 필터 자동조정시스템은 -45°위상변환기(1), ±90°위상증폭기(2), 위상비교기(3), 증폭기(4), 커패시터(C), 전압/전류 변환기(5), 전류 리피터(6), 그리고 필터부(7)로 이루어진다.

상기한 구성에 의한 본 발명의 실시예에 따른 필터 자동조정 시스템의 작용은 다음과 같다.

집적회로(IC)에 내장되는 필터 및 이퀄라이저는 OTA회로를 기본으로 하여 설계되어 있다. 이러한 OTA회로로 설계된 필터는 독립성이 높은 단위 회로 요소의 조합으로 구성되어 있기 때문에, 자유도가 높고, 트랜스컨덕턴스(Transconductance) 전류(Igm)를 변화시켜, 모든 필터 특성이 양호한 집적회로(IC)의 자동조정에 적합하고, 저항비 등 소자의 페어(Pair)특성이 양호한 집적회로(IC)에 있는 복수의 필터를 일괄적으로 조정할 수 있다.

상기한 여러 특성을 이용하여 -45°위상 변환기(1) 및 시스템에서 사용되는 모든 필터 및 이퀄라이저의 회로 설계시 OTA 필터를 이용하므로써 집적회로 내부에 구현된 모든 OTA의 상대값 변화가 일정하여 -45°위상 변횐기(1)의 위상 동기 루프(PLL)에 의해 자동조정이 가능하게 된다.

먼저 상기한 OTA를 내장하는 -45°위상 변환기(1)는 집적회로(IC) 외부에서 크리스탈 발진 신호를 입력받아, 입력 신호를 기준(0°)으로 하여 -45°위상이 쉬프트(Shift)된 신호를 출력한다.

이어 상기한 OTA를 내장하는 ±90°위상증폭기(2)는 상기 -45°위상 변환기(1)의 출력 신호를 비반전 입력 단자로 입력받고, 크리스탈 발진 신호를 반전 단자로 입력받아, 두 입력신호의 위상차가 +90°또는 -90°가 되도록 한 후 소정의 이득을 곱하여 위상비교기(3)에 출력한다.

위상 비교기(3)는 상기 ±90°위상증폭기(2)의 출력 신호와 상기 크리스탈 발진 신호를 입력받아, 두 입력신호의 위상차가 90°인지를 비교하여, OTA의 트랜스콘덕턴스를 제어하는 전압인 에러 전압을 출력한다. 이때 상기 위상 비교기(3)는 상기 두 입력신호의 위상차가 90°일 때에는 제로의 에러 전압을 발생할 것이고, 90°의 위상에 부족하거나 남을 경우에는 그에 대응하는 만큼의 에러 전압을 발생할 것은 자명한 일이다.

증폭기(4)는 상기 위상 비교기(3)에서 출력되는 에러 전압을 입력받아, 소정의 이득으로 증폭하여 전압/전류 변환기(5)에 출력한다.

전압/전류 변환기(5)는 상기 증폭기(4)에서 증폭하여 출력되는 에러 전압을 입력받아, OTA의 트랜스콘덕턴스를 제어하는 전압인 제어 전류(Igm)로 변화하여 출력한다. 이때 상기 제어 전류(Igm)는 위상 동기 루프(PLL)가 정상 동작하면 항상 일정한 값으로 고정되어지며, 상기 -45°위상 변환기(1)로 궤한(Feedback)되어져 설계치에 정확한 위상 관계를 유지시켜 준다.

전류 리피터(5)는 병렬 연결된 제1 내지 제3트랜지스터(T1,T2,T3)과 이의 에미터단에 각각 연결된 제1 내지 제3저항(R1,R2,R3)으로 구성되어 전압/전류 변환기(4)에서 출력되는 제어 전류(Igm)를 입력받아, 상기 -45°위상 변환기(1)를 제어하며, 정확한 위상 관계를 유지시켜준다.

상기한 전류 리피터(6)를 보다 상세히 설명한다.

제1트랜지스터(T1)의 콜렉터단자와 베이스단자는 공통되어 상기 전압/전류 변환기(5)로부터 출력되는 제어 전류를 제공받고, 제1저항(R1)은 상기 제1트랜지스터(T1)의 이미터 단자와 접지를 연결된다.

제2트랜지스터(T2)의 베이스단자는 제1트랜지스터(T1)의 베이스단자에 공통되고 콜렉터단자는 -45°위상 변환기(1)에 연결되고, 제2 저항(R2)은 상기 제2트랜지스터(T2)의 이미터 단자와 접지를 연결한다.

제3트랜지스터(T3)의 콜렉터단자가 상기 필터부에 연결되고, 베이스 단자가 상기 제2트랜지스터(T2)의 베이스 단자에 연결되며, 제3 저항(R3)은 상기 제3트랜지스터(T3)의 이미터 단자와 접지를 연결한다.

언급된 바와 같이, 제1트랜지스터(T1)의 베이스단과 콜렉터단은 공통되므로 일종의 다이오드 특성을 갖고서 전압/전류변환기(5)로부터 제어전류를 제공받고, 상기 제2트랜지스터(T2)의 베이스단이 상기 제1트랜지스터(T1)의 베이스단과 공통되므로 상기 제어전류에 비례하여 콜렉터단을 통해 인가되는 제어 전류의 크기를 제어한다. 또한 상기 제3트랜지스터(T3)의 베이스단이 상기 제2트랜지스터(T2)의 베이스단과 공통되어 병렬 연결되므로 콜렉터단을 통해 필터부(7)의 제어전류를 제어할 수 있다.

OTA의 트랜스콘덕턴스를 제어하기 위해 변환된 상기 제어 전류(Igm)는 -45°위상 변환기(1)는 물론, 시스템의 모든 필터부(7)에 전류 리피터(6)를 통해 인가되기 때문에, 칩의 저항이나 공정상의 작은 변화에도 크리스탈 발진 신호를 이용한 전압/전류 변환기(5)가 위상 동기 루프로 동작하여 발생되는 제어 전류(Igm)의 상대값은 같게 되어진다.

이처럼, 필터부(6)는 상기 전류 리피터(5)에 의해 제어 전류(Igm)로 자동 조절된다. 예를 들어, -45°위상 변환기(1)의 출력이 설계치보다 지연이 되면, ±90°증폭기(2)의 출력이 지연되어지고, 이로 인해, 위상 비교기(3)에서 검파된 에러전압은 방전상태가 되어, 낮아지게 된다. 에러 전압이 낮아지면 제어 전류(Igm)가 증가하고, 제어 전류(Igm)가 증가하면 -45°위상변환기(1)의 출력을 앞서게 한다. 이렇게 되면, 각 필터 및 이퀄라이저로 리피트 되는 전류도 결국 전압/전류 변환기(5)에 의해 일정하게 되어진다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에서, 집적회로 외부에 있는 필터등의 회로 및 OTA로 구현 가능한 회로를 칩 내부로 집적하는 것이 가능하고, 불필요한 조정점이 필요없게 되며, 비디오 홈 시스템 비디오 테이프 리코더뿐만 아니라, 다른 아날로그 방식의 회로에서도 디지털 위상 동기 루프를 필요로 하지 않고, 독립적인 시스템을 구현할 수 있는 효과를 가진 필터 자동조정 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명의 이러한 효과는 신호 처리 분야에 이용될 수 있다.

Claims

OTA를 내장하여 외부로부터 크리스탈 발진 신호를 입력받고, 상기 입력된 크리스탈 발진 신호의 위상을 기준(0°)으로 -45°만큼 위상을 쉬프트시켜 -45°위상쉬프트신호를 출력하는 -45°위상변환기; OTA를 내장하여 상기 -45°위상 변환기로부터 -45°위상쉬프트신호를 비반전입력 단자로 입력받고, 상기 크리스탈 발진 신호를 반전 단자로 입력받아, 상기 두 입력신호의 위상차가 +90°또는 -90°인 신호를 출력하는 ±90°위상증폭기; 상기 ±90°위상증폭기로부터부터 +90°또는 -90°위상신호를 제공받고 상기 크리스탈 발진 신호를 제공받아, 상기 두 입력신호의 위상차가 +90°또는 -90°인지를 비교하여, 트랜스콘덕턴스 제어전압인 에러 전압을 출력하는 위상 비교기; 상기 위상 비교기와 접지를 연결하여 상기 에러전압에 응답하여 충방전하는 커패시터; 상기 위상 비교기로부터 출력되는 에러 전압을 입력받아, 에러 전압을 제어전류로 변화하여 출력하는 전압/전류 변환기; 정확한 위상 관계를 유지시키기 위하여 상기 전압/전류 변환기로부터 출력되는 제어 전류에 응답하여 상기 -45°위상 변환기를 제어하는 전류 리피터; 그리고 상기 전류 리피터를 통하는 제어 전류에 응답하여 자동 조절되는 필터부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터 자동조정 시스템.
제1항에 있어서, 상기한 전류 리피터는, 상기 전압/전류 변환기로부터 출력되는 제어 전류가 콜렉터 단자와 베이스단자에 공통으로 인가되는 제1트랜지스터(T1); 상기 제1트랜지스터(T1)의 이미터 단자와 접지를 연결하는 제1 저항(R1); 상기 -45°위상 변환기가 콜렉터 단자에 연결되고, 상기 제1트랜지스터(T1)의 베이스 단자가 베이스 단자에 연결되는 제2트랜지스터(T2); 상기 제2트랜지스터(T2)의 이미터 단자와 접지를 연결하는 제2 저항(R2); 상기 필터부가 콜렉터 단자에 연결되고, 상기 제2트랜지스터(T2)의 베이스 단자가 베이스 단자에 연결되는 제3트랜지스터(T3); 그리고 상기 제3트랜지스터(T3)의 이미터 단자와 접지를 연결하는 제3 저항(R3)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터 자동조정 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전류 리피터를 통하는 제어 전류는 상기 -45°위상 변환기의 출력이 설계치보다 지연되면 증가하게 되어 상기 -45°위상 변환기의 출력을 앞서게 하고, 정상 동작시에는 항상 일정한 값으로 고정되어, 정확한 위상 관계를 유지시키는 것을 특징으로 하는 필터 자동조정 시스템.
제1항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 -45°위상 변환기의 출력이 설계치보다 지연되어, 상기 ±90°증폭기의 출력이 지연되어지면, 상기 위상 비교기에서 검파된 에러 전압을 방전시켜 낮아지게 하는 것을 특징으로 하는 것을 필터 자동조정 시스템.