KR100224579B1 - 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평동기 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법에 관한 것으로, 위상 고정 루프 회로를 이용한 동기 회로에서 정확한 수평 동기 주파수를 발생시키기 위해 수직 동기 신호가 존재하는 구간에서는 위상 검출기의 위상 비교 동작을 정지시켜 이전의 위상 고정 루프의 위상을 유지하는 반면, 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간에서는 수평 동기 신호의 위상 비교를 수행하게 함으로써 안정한 수평 동기 신호를 유지하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법에 따르면, 수평 동기 위상 고정 루프 회로에 있어 입력 영상 신호의 수직 동기 신호에 의한 수평 동기 신호의 위상의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 전압 조정 발진부의 미세 전압을 디지털 파형인 하이 또는 로우 상태로 파형 정형하여 안정된 동기 신호를 검출할 수 있음에 따라 동기 신호의 검출 오류에 의한 영상 표시 장치의 화면 흔들림 현상이나 고스트 현상 등을 최소화함으로써, TV, VCR, 컴퓨터 모니터 등과 같은 영상 시스템의 화질 개선을 통해 영상 시스템의 사용자로 하여금 제품에 대한 신뢰도와 만족도를 증가시킬 수 있다.

Description

위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법.{HORIZONTAL SIGNCHRONITING APPARATUS AND METHOD USING PLL IN IMAGE PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 위상 고정 루프(Phase Locked Loop; PLL)를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위상 고정 루프 회로를 이용하여 수평 동기 및 수직 동기를 맞추는 영상 시스템에 있어서, 수직 동기 신호가 없는 구간에 대해서만 수평 동기 신호의 위상을 비교·검출함으로써 안정된 수평 동기를 유지하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법에 관한 것이다.

비디오 데이프 레코더(Video Tape Recorder), 텔레비젼, 컴퓨터 모니터 등과 같은 영상 시스템은 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Device), PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 영상 표시 장치의 화소를 영상 신호를 이용해 여기시킴으로써 초당 일정 프레임(frame)들로 구성된 연속 영상을 주사하게 되는데, 이것은 단위 시간 당 영상 표시 장치 상의 특정 지점에 대한 영상 신호만을 제공하더라도 눈의 잔상 효과에 의해 연속된 영상으로 인식하게 되는 인간의 시각 특성을 이용한 것이다.

이때, 주사 방식은 한 프레임의 영상을 기수 필드(odd field)와 우수 필드(even field)로 나누어 격행 주사를 함으로써 플리커 현상(flicker effect)을 제거하는 비월 주사(interlace scanning) 방식과 행간을 두지 않고 주사 라인을 따라 순차적으로 주사하는 순차 주사(progressive scanning) 방식 등이 있다.

그러나, 어떤 주사 방식을 이용하는 영상 시스템이든지, 화면에 나타나는 영상 신호만을 이용하여 화면을 구성하고자 할 경우에는 영상 시스템에 내장된 내부 발진기의 동기를 맞출 기준 신호가 없기 때문에 실제 영상과 상반된 왜곡된 영상을 영상 표시 장치에 디스플레이하게 된다.

이에 따라, 실제 이미지에 대한 영상 신호와 함께 주사(scanning)를 돕는 동기 신호를 적절한 규칙으로 혼합하여 합성 신호 형태로 영상 신호를 구성하는 것이 일반적이다.

북미와 한국 등에서 텔레비젼 규격으로 사용하고 있는 525 주사 라인과 30 fps(flame per second)의 전송 속도를 갖는 NTSC(National Television Standard Committee) 방식을 빌어 수평 동기 신호 및 수직 동기 신호를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 NTSC 방식의 수직 귀선 소건 시간에서의 동기 신호 파형을 도시한 파형도로써, 한 필드의 주사를 완료한 후, 전자빔이 화면의 상단으로 이동하는 시간인 수직 귀선 소거 시간과 이 수직 귀선 소거 시간의 전후에서 수평 동기 신호가 영상 신호 사이에 합성된 파형을 나타낸 것이다.

수평 동기 신호는 화면에 재생되지 않는 일종의 제어 신호로써, 각 주사 라인 당 하나의 수평 동기 신호를 영상 신호와 합성하여 전송하는데, 수평 동기 신호의 폭은 5μs, 수평 동기 신호 중심 간의 폭(수평 주사 주기: H)은 63.5μs으로 약 15.734KHz의 주파수를 갖는다.

또한, 상기의 수평 동기 신호와 유사하게 하나의 수직 주사를 위해서도 하나의 수직 동기 신호가 필요하다.

NTSC 방식은 비월 주사 방식을 채택하여 한 프레임을 기수 필드와 우수 필드로 나누어 격행으로 주사함에 따라 초당 30 프레임을 재생하기 위해서는 초당 60번의 수직 주사가 필요함에 따라 수직 동기 신호의 주파수는 약 60Hz 이다.

이와 같이, 수직 동기 신호는 수평 동기 신호에 비해 주파수가 낮음으로, 비월 주사 시, 한 프레임의 우수 필드의 주사가 끝나거나 새로운 영상 화면을 재생하기 직전의 수직 귀선 소거 기간(21H 기간),즉, 전자빔이 한 필드 주사를 종료하고 첫 번째 주사 라인으로 이동하는 시점에 수평 동기 신호, 등화 신호 등과 함께 전송되며 이때 영상 신호는 전송되지 않는다.

일반적인 영상 시스템의 동기 회로를 첨부한 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

일반적인 영상 시스템의 동기 회로는 도 2a에 도시한 바와 같이, 영상 신호와 복합 동기신호를 입력받아 증폭하는 영상 증폭부(80)와, 상기 영상 증폭부(80)로부터 영상 신호와 복합 동기 신호를 입력받아 복합 동기 신호를 분리하여 처리하는 동기 신호 처리부(100)와, 상기 동기 처리부(100)의 출력에 동기시켜 주사 신호를 발진시키는 주사 신호 발진부(110)와, 상기 영상 증폭부(80)로부터 영상 신호를 입력받아 상기 주사 신호 발진부(110)의 출력 신호에 동기시켜 영상을 표시하는 표시부(90)로 구성된다.

상기 동기 신호 처리부(100)는 영상 신호로부터 복합 동기 신호들을 분리해내는 동기 분리부(101)와, 분리된 복합 동기 신호를 증폭하는 동기 신호 증폭부(102)와, 동기 신호 증폭부(102)에서 증폭된 복합 동기 신호로부터 수직 동기 신호를 분리하는 수직 주파수 분리부(103)로 구성된다.

상기 주사 신호 발진부(110)는 상기 동기 처리부(100)로부터 수평 동기 신호를 입력받아 수평 주사 신호를 발진시키는 수평 주사 발진부(111)와, 상기 주파수 분리부(103)로부터 수직 동기 신호를 입력받아 수직 주사 신호를 발진시키는 수직 주사 발진부(112)로 구성된다.

이하, 일반적인 영상 시스템의 동기 회로의 작용을 첨부한 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명하기로 한다.

우선, 영상 신호와 동기 신호 영상 증폭부(80)는 영상 신호와 복합 동기 신호가 합성된 형태인 합성 신호를 수신하여 이 합성 신호를 증폭하여 상기 동기 분리부(101)에 전달하고, 이에 상기 동기 분리부(101)는 영상 증폭부(80)의 출력을 입력받아 복합 동기 신호는 트랜지스터의 문턱값(Threshold) 넘게 되고, 영상 신호는 문턱값을 넘지 못하게 설정되는 특성을 이용하여 복합 동기 신호와 영상 신호의 합성 신호에서 복합 동기 신호를 분리한다.

이후, 상기 동기 신호 증폭부(102)는 상기 동기 분리부(101)의 출력을 입력받아 증폭함으로써 동기 신호의 파형을 정형화하며, 수직 주파수 분리부(103)는 동기 신호 증폭부(102)를 통해 정형화된 복합 동기 신호로부터 수직 동기 신호를 분리한다.

일반적으로 수직 주파수 분리부(103)는 수평 동기 신호를 분리하기 위한 미분 회로와 수직 동기 신호를 분리하기 위한 적분 회로로 구성된다.

도 2b는 상기 동기 처리부(100)를 통해 분리된 수평 동기 신호 및 수직 동기 신호의 파형을 나타낸 것이다.

수직 동기 신호는 수평 동기 신호 및 등화 펄스에 비해 로우의 구간이 하이 구간에 비해 상대적으로 짧고, 신호 간격은 수평 동기 신호의 0.5 배이다. 따라서, 적분 회로에 큰(약 30μs) 시정수를 적용하면, 수직 동기 신호 및 등화 펄스는 제 2b 도의 적분 파형과 같이 수직 동기 신호 동안은 출력이 커지다가 수직 동기 신호가 끝나면서 점점 줄어들어 결국 등화 펄스가 끝나는 시점(9H)에서는 출력값이 영이 된다. 상기와 같은 과정에 의해 수직 동기 신호를 분리한다.

또한, 수평 주사 발진부(111)는 상기 동기 처리부(100)에서 분리된 수평 동기 신호를 이용하여 상기 표시부(90)의 수평 주사를 위한 주사 신호를 발진하며, 수직 주사 발진부(112)는 상기 동기 처리부(100)에서 분리된 수직 동기 신호를 이용하여 상기 표시부(90)의 수직 주사를 위한 주사 신호를 발진한다.

그러나, 상기 동기 처리부(100)를 통과하여 분리된 수평 동기 신호에 펄스성 잡음이 혼입되면, 잡음 펄스에 동기되어 수평 발진기의 위상이 변하는 경우가 발생되므로, 수평 동기 회로의 위상을 정확하게 추적하여 고정시키기 위해 위상 고정 루프(Phase-Locked Loop; PLL) 회로를 동기 회로에 채택하여 사용한다.

도 3은 종래의 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 회로를 도시한 것이다.

종래의 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 회로는 제 3 도에서 도시된 바와 같이, 영상 신호와 복합 동기 신호가 혼합된 형태를 띄는 합성 신호가 입력되면 상기 합성 신호로부터 복합 동기 신호를 분리하는 동기 신호 분리부(synchronization separator;130)와, 상기 동기 신호 분리부(130)에서 입력되는 수평 동기 신호와 후술할 32 분주기(124)의 출력 간의 위상차를 검출하는 위상 검출부(Phase Detector;121)와, 상기 위상차 신호를 입력받아 잡음 성분을 제거하여 직류 전압으로 변환시키는 저주파 통과 여파부(Low Pass Filter; LPF;122)와, 중심 주파수(503.5KHz)를 기준으로 상기 저주파 통과 여파부(122)의 출력에 상응하는 주파수를 가변적으로 보상하는 전압 제어 발진부(Voltage Controlled Oscillator; 123)와, 수평 동기 주파수와 일치된 신호를 발생시키기 위해 수평 동기 주파수의 32배에 해당되는 상기 전압 제어 발진부(123)의 출력(32f_H)을 분주하여 위상 비교 신호(f_H)를 발생시키는 32 분주기(124)로 구성된다.

여기서, 동기 신호 분리부(130)는 제 2a 도에 나타낸 동기 분리부(101)와 동일한 기능을 수행한다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래의 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 회로의 동작을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

우선, 상기 합성 신호가 동기 신호 분리부(130)에 입력되면, 동기 신호 분리부(130)는 복합 동기 신호를 분리한 후에 위상 검출부(121)로 보낸다. 위상 검출부(121)는 수평 동기 신호와 32f_H 신호가 32 분주된 신호의 위상차를 신호로 나타내어 상기 저주파 통과 여파부(122)에 인가하면, 상기 저주파 통과 여파부(122)에서는 상기 위상차 신호로부터 잡음 성분을 제거한 후, 직류 전압으로 변환하여 전압 제어 발진부(123)에 인가한다.

이에, 상기 전압 제어 발진부(123)에서는 저주파 통과 여파부(122)의 출력에 입각하여, 32 분주기(124)의 출력 신호인 위상 비교 신호(f_H)의 위상이 수평 동기 신호의 위상보다 빠르면(leading), 위상 비교 신호(f_H)의 위상을 더욱 느리게(lagging) 하고, 위상 비교 신호(f_H)의 위상이 수평 동기 신호의 위상보다 느리면(lagging), 위상 비교 신호(f_H)의 위상을 더욱 빠르게(leading) 함으로써, 위상 비교 신호(f_H)의 위상과 수평 동기 신호의 위상이 상호 일치하도록 하는 위상 보상 기능을 수행한다.

이때, 상기 두 신호 간의 위상차는 위상 검출부(121)에서 위상차를 검출하는 동안에 일정한 값을 유지하지 않고 계속적으로 변하게 되는데, 이것은 신호의 위상차가 변함으로써 위상 검출부(121)의 출력값이 변화하는 것에 기인하거나 또는 동기 신호에 포함된 잡음원에 의한 영향 때문이다. 이와 같이 계속적으로 변하는 위상차에 의해 변동되는 수평 동기 신호의 위상을 안정된 값으로 유지하기 위해 직류의 출력값을 발생시키는 저주파 통과 여파부(122)를 사용한다.

상기 저주파 통과 여파부(122)는 잡음원 등에 의해 급격하게 변하는 신호의 성분(고주파 성분)을 제거하고, 32 분주기의 출력인 위상 비교 신호(f_H)와 동기 신호 분리기(130)의 수평 동기 신호 간의 위상차에 상응하는 직류 전류를 발생시켜 503.5 KHz의 중심 주파수를 갖는 전압 제어 발진부(123)를 위상차 정도에 따라 가변적으로 제어한다.

그러나, 이와 같은 종래의 수평 동기의 위상의 변동을 안정시키기 위한 위상 고정 루프에서는 복합 동기 신호를 이용하므로, 수직 동기 신호의 성분이 완전히 제거되지 않음에 따라 수평 동기 신호의 위상이 변하게 되는 현상이 발생한다. 이에 따라, 영상 신호와 수평 동기 신호의 합성된 구간에서는 수평 동기 신호에 위상이 고정된 위상 비교 신호(f_H)가 발생되지만, 수평 동기 신호와 수직 동기 신호가 합성되고 영상 신호가 존재하지 않는 복합 동기 신호 구간에서는 수평 동기 신호에 위상이 고정된 위상 비교 신호(f_H)가 수직 동기 신호에 의한 영향을 받아 일시적으로 불안정하게 됨에 따라, 영상 표시 장치 상에서 연속적으로 화면이 한 방향으로 움직이거나 혹은 여러 화면이 겹치게 하는 현상을 야기시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 위상 고정 루프 회로를 이용한 동기 회로에서 정확한 수평 동기 주파수를 발생시키기 위해 수직 동기 신호인 적분 파형이 존재하는 구간에서는 위상 검출기의 위상 비교 동작을 정지시켜 이전의 위상 고정 루프의 위상을 유지하는 반면, 적분 파형이 존재하지 않는 구간에서는 수평 동기 신호의 위상 비교를 수행하게 함으로써 안정한 수평 동기 신호를 유지하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 NTSC 방식의 수직 귀선 소건 시간에서의 동기 신호 파형도,

도 2a는 일반적인 영상 시스템의 동기 회로도,

도 2b는 도 2a의 주파수 분리기의 출력 파형을 도시한 파형도,

도 3은 종래 기술에 의한 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 회로도,

도 4는 본 발명에 의한 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 회로도,

도 5는 도 4의 위상 검출부를 나타낸 상세 회로도,

도 6은 도 4의 리미터부를 나타낸 상세 회로도,

도 7a는 도 4의 수평 동기 신호 발생부를 나타낸 논리 회로도,

도 7b는 도 4의 수평 동기 신호 발생부의 타이밍도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

140 : 동기 신호 분리부 160 : 저주파 통과 여파부

170 : 전압 제어 발진부 200 : 위상 검출부

210 : 인에이블 결정부 211 : 동기 신호 입력부

212 : 스위칭부 220 : 위상 비교 검출부

300 : 리미터부 310 : 리미팅 비교부

320 : 차동 증폭부 330 : 디지털 신호 발생부

400 : 수평 동기 발생부 410 : 신호 분주부

411 : 제 1 분주기 412 : 제 2 분주기

413 : 제 3 분주기 414 : 제 4 분주기

415 : 제 5 분주기 420 : 논리 연산부

430 : 신호 래치부 431 : 제 1 래치부

432 : 제 2 래치부 433 : 인버터

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법은 전압 제어 발진부의 출력을 32 분주하여 수평 동기 주파수를 발생시키던 종래와 달리, 전압 제어 발진부의 출력인 미세 전압을 리미터(limiter)를 통해 하이 혹은 로우 상태의 디지털 파형으로 정형화시키고, 수평 동기 발진부에서는 이 정형화된 32f_H 신호를 이용하여 수평 동기 신호 및 위상 비교 신호(f_H)를 발생시키고, 또한, 동기 신호 분리기의 수직 동기 신호와 복합 동기 신호를 사용하여 위상 검출기를 인에이블(enable) 혹은 디스에이블(disable)시킴으로써 수평 동기 신호의 위상을 안정화시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 는 영상 신호와 복합 동기 신호가 혼합된 합성 신호를 입력받아 복합 동기 신호를 분리하는 동기 신호 분리부(140)와, 상기 동기 신호 분리부(140)의 출력인 수직 동기 신호 및 복합 동기 신호에 의해 선택적으로 인에이블이 결정되여 복합 동기 신호와 위상 비교 신호(f_H) 간의 위상차를 검출하는 위상 검출부(200)와, 상기 위상 검출부(200)에서 발생되는 두 신호의 위상차를 직류 전압으로 변환시키는 저주파 통과 여파부(160)와, 상기 직류 전압에 따라 발진 주파수의 위상을 가변시키는 전압 제어 발진부(170)와, 상기 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)을 하이 혹은 로우 상태의 디지털 신호로 만들어 주는 리미터부(limiter; 300), 상기 리미터부(300)의 디지털 출력을 이용하여 수평 주사를 위한 수평 동기 신호와 위상 비교 신호(f_H)를 발생시키는 수평 동기 발생부(horizontal synchronization generator; 400)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치의 작용을 도 5와 도 6 및 도 7a ∼ 7b를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

여기서, 상기 위상 검출부(200)는 도 5에 도시한 바와 같이, 수직 동기 신호와 복합 동기 신호를 이용하여 위상 검출 기능을 인에이블 시킬지 여부를 결정하는 인에이블 결정부(210)와, 복합 동기 신호와 위상 비교 신호(f_H) 간의 위상차를 검출하는 위상 비교 검출부(220)로 구성되며, 상기 인에이블 결정부(210)는 수직 동기 신호와 복합 동기 신호를 입력받는 동기 신호 입력부(211)와 상기 동기 신호들 간의 조합에 의해 위상 비교 검출부(220)를 온/오프(ON/OFF) 스위칭하는 스위칭부(212)로 구성된다.

상기 동기 신호 입력부(211)는 일측이 공급 전압(V_CC)에 접속된 저항(R2)과 상기 수직 동기 신호를 입력받는 저항(R3) 간의 공동 접점에 베이스가 접속되고, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 연결되며, 콜렉터가 상기 스위칭부(212)에 결합된 트랜지스터(Q_1)와, 공급 전압(V_CC)에 접속된 저항(R4)과 상기 복합 동기 신호를 입력받는 저항(R1) 간의 공동 접점에 베이스가 접속되고, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 연결되며, 콜렉터가 상기 트랜지스터(Q_1)의 콜렉터와 공동 접속되어 트랜지스터(Q_1)와 함께 차동 증폭기를 구성하는 트랜지스터(Q_2)로 구성되며, 상기 스위칭부(212)는 상기 동기 신호 입력부(211)에 결합된 저항(R5)과 일측이 접지된 저항(R6) 간의 공동 접점이 베이스에 접속되고, 에미터가 접지되며, 콜렉터가 전류원(CS1)에 접속된 트랜지스터(Q_3)와, 상기 전류원(CS1)과 트랜지스터(Q_3)의 콜렉터 간의 공동 접점에 콜렉터와 베이스가 접속되고, 저항(R7)을 통해 에미터가 접지된 트랜지스터(Q_4)와, 베이스가 상기 트랜지스터(Q_4)의 베이스에 접속되고, 에미터가 저항(R8)을 통해 접지되며, 콜렉터가 상기 위상 비교 검출부(220)에 결합되어 트랜지스터(Q_4)와 함께 전류 미러(current mirror)를 구성하는 트랜지스터(Q_5)로 구성된다.

상기 위상 비교 검출부(220)는 에미터가 공급 전압(V_CC)에 접속되고, 콜렉터와 베이스가 공동 접속되는 트랜지스터(Q_8)와, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 접속되고, 콜렉터가 출력(OUT)에 접속되며, 베이스가 트랜지스터(Q_8)의 콜렉터와 베이스의 공동 접점에 접속되어 트랜지스터(Q_8)와 함께 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(Q_9)와, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 접속되고, 콜렉터와 베이스가 공동 접속되는 트랜지스터(Q_10)와, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 접속되고, 베이스가 트랜지스터(Q_10)의 콜렉터와 베이스의 공동 접점에 접속되어 트랜지스터(Q_10)와 함께 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(Q_11)와, 베이스를 통해 위상 비교 신호(f_H )를 입력받고, 콜렉터가 트랜지스터(Q_8)의 콜렉터와 베이스의 공동 접점에 접속되며, 에미터가 상기 스위칭부(212)에 결합된 트랜지스터(Q_6)와, 베이스를 통해 기준 전압(V_ref)을 입력받고, 콜렉터가 트랜지스터(Q_10)의 콜렉터와 베이스의 공동 접점에 접속되며, 에미터가 상기 스위칭부(212)와 트랜지스터(Q_6)의 공동 접점에 접속되어 트랜지스터(Q_6)와 함께 차동 증폭기를 구성하는 트랜지스터(Q_7)와, 콜렉터와 베이스의 공동 접점이 트랜지스터(Q_11)의 콜렉터에 접속되고, 에미터가 접지된 트랜지스터(Q_12)와, 베이스가 트랜지스터(Q_12)의 콜렉터와 베이스의 공동 접점에 접속되고, 콜렉터가 트랜지스터(Q_9)의 콜렉터와 출력(OUT)의 공동 접점에 접속되며, 에미터가 접지되어 트랜지스터(Q_12)와 함께 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(Q_13)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 위상 검출부(200)의 동작을 제 5 도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

상기 인에이블 결정부(210)는 동기 신호 입력부(211)로부터 입력되는 복합 동기 신호가 하이 상태가 되면, 트랜지스터(Q_2)는 베이스가 로우 상태가 되어 오프된다. 이때 스위칭부(212)의 저항(R5)과 저항(R6)에 흐르는 전류가 차단됨에 따라 트랜지스터(Q_3)는 베이스가 로우 상태로 되어 오프된다. 따라서, 전류원(CS1)에서 발생되는 전류는 트랜지스터(Q_4)로 흐르게 되며, 전류 미러로 구성된 트랜지스터(Q_4)와 트랜지스터(Q_5)는 트랜지스터(Q_4)에 흐르는 전류에 의해 트랜지스터(Q_5)에 전류가 흐르게 됨에 따라 위상 비교 검출부(220)를 구동시킨다.

반면, 상기 동기 신호 입력부(211)는 수직 동기 신호가 액티브 되는 구간(여기서, 수직 동기 신호는 로우 상태에서 액티브됨.)에서 트랜지스터(Q_1)는 저항(R1) 및 저항(R2)에 의해 공급 전압(Vcc)이 분배된 분배 전압()이 베이스에 인가되므로 온 상태가 되고, 이에 따라 스위칭부(212)의 저항(R5)과 저항(R6)의 공동 접점이 하이 상태가 되어 트랜지스터(Q_3)가 온 상태가 된다. 이에 따라, 전류원(CS1)에서 발생되는 전류는 트랜지스터(Q_3)로 흐르게 됨에 따라, 트랜지스터 (Q_4)는 오프되어 트랜지스터(Q_5)에 흐르는 전류를 차단하여 위상 비교 검출부(220)를 디스에이블시킨다.

따라서, 위상 비교 검출부(220)는 수평 동기 신호와 위상 비교 신호(f_H )의 위상을 비교하지 않으므로, 도 4의 저주파 통과 여파부(160)에 입력되는 신호가 없고, 도 4의 전압 조절 발진부(170)에서는 이전의 위상으로 유지하게 된다. 즉, 수직 동기 신호가 입력되는 구간에서는 수평 동기 신호의 위상에는 변화가 없게 된다.

결국, 상기 인에이블 결정부(210)의 동기 신호 입력부(211)에 입력되는 수직 동기 신호가 액티브되지 않는 구간에서는 상기 위상 비교 검출부(220)가 위상 비교를 수행하는 반면, 수직 동기 신호가 액티브되는 구간에서는 상기 스위칭부(211)에서 위상 비교 검출부(220)를 오프시켜 위상 비교를 수행하지 않게 한다.

상기 인에이블 결정부(210)에 의해 상기 위상 비교 검출부(220)가 인에이블된 경우, 상기 위상 비교 검출부(220)는 트랜지스터(Q_6)의 베이스에 연결된 위상 비교 신호(f_H) 신호와 트랜지스터(Q_7)의 베이스에 연결된 기준 전압(V_ref)에 의해 차등 증폭되어 전류 미러를 통해 출력되어 저주파 통과 여파부(160)에 인가한다.

도 4의 저주파 통과 여파부(160)는 도 5의 위상 검출부(200)에서 발생되는 복합 동기 신호와 f_H 신호 간의 위상차 신호에서 고주파 성분을 제거하여 직류 전압으로 변환시키고, 상기 직류 전압에 크기에 따라 도 4의 전압 제어 발진부(170)의 출력 신호의 위상을 가변시킨다. 또한, 상기 저주파 통과 여파부(160)에 의해 조정된 위상을 갖는 상기 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)은 미세한 전압을 갖는 발진 신호이기 때문에 후술할 수평 동기 신호 발진부(400)를 안정적으로 구동시키기 위해서는 리미터부(300)를 통과하여야 한다.

도 6은 도 4의 리미터부(300)를 상세한 도시한 것이다.

상기 리미터부(300)는 도 6에 도시한 바와 같이, 도 4의 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)과 리미팅 기준 전압(V_{l mt})을 비교하는 리미팅 비교부(320)와, 상기 리미팅 비교부(310)의 출력을 증폭시키는 차동 증폭부(320)와, 상기 차동 증폭부(320)의 출력을 디지털 파형의 출력으로 발생시키는 디지털 신호 발생부(330)로 구성된다.

여기서, 상기 리미팅 비교부(310)는 공급 전압(V_CC)에 접속된 저항(R'1)와 접지된 저항(R'2)에 캐소드가 접속된 다이오드(D1) 간의 접점에 베이스가 접속되고, 콜렉터가 공급 전압(V_CC)에 접속된 트랜지스터({Q^'}_1)와, 베이스를 통해 상기 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VOC)을 입력받고, 콜렉터가 저항(R'3)을 통해 트랜지스터({Q^'}_1)의 에미터에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'1)을 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_2)와, 베이스를 통해 리미팅 기준 전압(V_{l mt})을 입력받고, 콜렉터가 저항(R'4)을 통해 트랜지스터({Q^'}_1)의 에미터에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'1)을 통해 접지되어 트랜지스터({Q^'}_2)와 함께 차동 증폭기를 구성하는 트랜지스터({Q^'}_3)로 구성된다.

상기 차동 증폭부(320)는 베이스가 트랜지스터({Q^'}_3)의 콜렉터에 접속되고, 콜렉터가 공급 전원(V_CC)에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'2)에 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_4)와, 베이스가 트랜지스터({Q^'}_2)의 콜렉터에 접속되고, 콜렉터가 공급 전원(V_CC)에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'3)에 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_5)와, 베이스가 트랜지스터({Q^'}_4)의 에미터에 접속되고, 콜렉터가 공급 전원(V_CC)에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'4)를 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_6)와, 베이스가 트랜지스터({Q^'}_5)의 에미터와 전류원(CS'3) 간의 공동 접점에 접속되고, 에미터가 트랜지스터({Q^'}_6)의 에미터에 공동 접속되며, 콜렉터가 상기 디지털 신호 발생부(330)에 결합되어 트랜지스터({Q^'}_6)와 함께 차동 증폭기를 구성하는 트랜지스터({Q^'}_7)로 구성된다.

또한, 상기 디지털 신호 발생부(330)는 에미터가 공급 전원(V_CC)에 접속되며, 콜렉터와 베이스의 접점이 상기 리미팅 비교부(320)에 결합된 트랜지스터({Q^'}_8)와, 에미터가 공급 전원(V_CC)에 접속되고, 베이스가 트랜지스터({Q^'}_8)의 콜렉터와 베이스의 접점에 접속되어 트랜지스터({Q^'}_8)와 함께 전류 미러를 구성하는 트랜지스터({Q^'}_9)와, 트랜지스터({Q^'}_9)의 콜렉터에 접속된 저항(R'5)와 접지된 저항(R'6) 간의 접점에 베이스가 접속되고, 에미터가 접지에 접속되고, 콜렉터가 저항(R'7)를 통해 공급 전원(V_CC)에 접속되어 콜렉터를 통해 출력을 상기 수평 동기 신호 발생부(400)에 제공하는 트랜지스터({Q^'}_10)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 리미터부(300)의 동작을 도6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

우선, 상기 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)이 리미터부(300)로 인가되면, 상기 리미팅 비교부(310)는 트랜지스터({Q^'}_2)의 베이스를 통해 기준 전압(V_{l mt})과 비교하고, 차동 증폭부(320)의 버퍼용 트랜지스터({Q^'}_5)를 경유하여, 증폭용 트랜지스터({Q^'}_7)의 베이스에 제공하며, 리미터부 기준 전압(V_{l mt})을 버퍼용 트랜지스터({Q^'}_4)를 경유하여 증폭용 트랜지스터({Q^'}_6)의 베이스에 제공한다.

이때, 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)에 의해 트랜지스터({Q^'}_7)가 온되면, 트랜지스터({Q^'}_8)가 온됨에 따라 전류 미러인 트랜지스터({Q'}_9)에 전류가 흐르게 되고, 이 전류는 저항(R5)과 저항(R6)을 통과하면서 전압 강하가 발생하게 된다. 이는 저항 (R6)에 전위차를 발생시켜 트랜지스터({Q^'}_10)가 온상태가 됨으로써 저항(R7)을 경유하여 출력되는 전류는 로우 상태의 디지털 파형이 된다.

반면, 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)에 의해 트랜지스터({Q^'}_7)가 오프되면, 트랜지스터({Q^'}_8)가 오프됨에 따라 전류 미러인 트랜지스터({Q'}_9)에 전류가 차단되고, 이에 따라 저항(R5)과 저항(R6)에 흐르는 전류 또한 차단된다. 이에 따라 트랜지스터({Q^'}_10)가 오프 상태가 됨으로써 저항(R7)을 경유하여 출력되는 전류는 하이 상태의 디지털 파형이 된다.

도 7a는 도 4의 수평 동기 신호 발생부(400)를 나타낸 논리 회로도이며, 도 7b는 상기 수평 동기 신호 발생부(400)의 타이밍도를 나타낸 것이다.

상기 수평 동기 신호 발생부(400)는 도 7a에 도시한 바와 같이, 다수의 단위 분주기를 이용하여 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)을 분주하여 위상 비교 신호(f_H)를 발생시키는 신호 분주부(410), 각 분주기의 출력을 논리 연산하는 논리 연산부(420)와, 상기 논리 연산부(420)의 출력과 상기 신호 분주부(410)의 출력을 입력받아 시간 위상 지연을 통해 위상 비교 신호(f_H)신호가 새롭게 시작하는 시점에서 정확하게 수평 동기 신호가 발생시키는 신호 래치부(430)로 구성된다.

상기 신호 분주부(410)는 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO; 32f_H)을 입력받아 2 분주하는 제 1 분주기(411)와, 제 1 분주기(411)의 출력(16f_H)을 입력받아 2 분주하는 제 2 분주기(412)와, 제 2 분주기(413)의 출력(8f_H)을 입력받아 2 분주하는 제 3 분주기(413)와, 제 3 분주기(413)의 출력(4f_H)을 입력받아 2 분주하는 제 4 분주기(414)와, 제 4 분주기(414)의 출력(2f_H)을 입력받아 2 분주하여 위상 비교 신호(f_H)를 발생하는 제 5 분주기(415)로 구성되며, 여기서 각 분주기는 T-플립 플롭(Toggle-flip flop)으로 구성한다.

또한, 상기 논리 연산부(420)는 상기 각 분주기들의 출력을 입력받아 앤드(AND) 연산을 수행하여 상기 신호 래치부(430)에 제공하는 앤드 게이트(AND gate)를 포함하여 구성한다.

상기 신호 래치부(430)는 상기 논리 연산부(420)의 출력(A)을입력에 인가하고 제 1 분주기(411)의 출력(16f_H)을 클럭으로 인가하는 제 1 래치부(431)와, 제 1 래치부(431)의 출력(B)을 입력에 인가하고 제 1 분주기(411)의 출력(16f_H)을 인버터(433)로 반전시켜 클럭으로 인가하여 수평 동기 신호를 출력하는 제 2 래치부(432)로 구성된다.

여기서, 제 1 래치부(431) 및 제 2 래치부(432)는 각각 D-플립 플롭(Delay-flip flop)을 이용하여 구성한다.

상기 신호 래치부(430)에서 각 D-프립 플롭은 16f_H만큼의 시간 위상 지연을 통해 f_H신호가 새롭게 시작하는 시점에서 정확하게 수평 동기 신호가 발생시키며, 또한 앤드 게이트(420)에서 시간차를 지닌 채 입력되는 경우에 야기될 수 있는 전류의 순간적인 이상(glitch)과 같은 잡음을 제거하는 기능을 수행한다.

이하, 상기와 같이 구성된 수평 동기 신호 발생부(400)의 동작을 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명하기로 한다.

수평 동기 신호 발생부(400)는 상기 도 4의 리미터부(300)를 통과한 디지털 신호 파형을 이용하여 수평 동기 신호와 상기 도 4의 동기 신호 분리부(140)에서 분리된 수평 동기 신호와 위상을 비교하는 기준 신호인 위상 비교 신호(f_H)를 발생한다.

상기 도 4의 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)은 수평 동기 신호보다 주파수가 32배 높은 503.5KHz 주파수를 가지며, 전압 제어 발진부(170)의 출력(f_VCO)은 도 4의 리미터부(300)를 통해 503.5KHz의 하이/로우의 디지털 파형인 신호 32f_H으로 변환된다. 이 신호(32f_H)는 신호 분주부(410)의 제 1 분주기(411)를 통과하면서 T-플립 플롭에 의해 2 분주된 16f_H 신호가 발생되며, 제 2 분주기(412)를 통과하면서 다시 2 분주된 8f_H 신호가 발생된다.

이러한 일련의 과정을 수행하면서, 나머지 3개의 T-플립 플롭을 통과하면서 최종적으로 32f_H가 32 분주되어 수평 동기 신호와 같은 약 15.734KHz의 주파수를 갖는 신호(f_H)가 만들어진다. 각 T-프립 플롭의 출력 신호는 입력 신호의 다운 에지(down edge)에서 반전되므로 제 1 분주기(411)의 T-플립 플롭은 신호 32f_H의 다운 에지에서, 제 2 분주기(412)의 T-플립 플롭은 제 1 분주기(411)의 T-플립 플롭의 출력 신호(16f_H)의 다운 에지에서 반전이 일어나며, 이하의 T-플립 플롭도 동일한 방식으로 반전이 일어난다. 도 7b에 도시된 파형에서 시간 t_1, 시간 t_2, 시간 t_3, 시간 t_4, 그리고 시간 t_5는 각각 16f_H, 8f_H, 4f_H, 2f_H, 그리고 f_H 신호의 다운 에지가 발생하는 시점이며, 시간 t_0에서 시간 t_5까지의 구간은 상기 분주기(410)의 한 주기를 의미하는 것이다.

한편, 상기 앤드 게이트(421)에서 각 T-플립 플롭들의 출력인 8f_H, 4f_H, 2f_H 그리고 f_H를 앤드(AND) 연산한 출력 신호(A)는 입력 신호 모두가 하이 상태일 경우에만 하이 출력을 발생시키기 때문에 도 7b의 시간 축의 t_5^'에서 t_5까지 구간에만 하이 상태의 출력이 발생된다. 이 신호(A)는 16f_H의 업 에지(up edge)에서 입력 신호를 래치시키는 D-플립 플롭(431)을 통해 32f_H의 한 주기와 동일한 시간만큼 시간 지연된다. t_5^'에서 t_5 까지 하이 상태를 유지하는 신호(A)의 시간 지연된 신호(B)는에서까지 하이 상태를 유지하는 신호이다. 여기서,는 32f_H 신호의 한 주기에 해당되는 시간이다.

이어서, 16f_H의 다운 에지에서 래치시키는 D-플립 플롭(432)을 통해만큼 시간 지연되어 수평 동기 신호가 발생된다. 따라서, 수평 동기 신호는 앤드 게이트의 출력에 비해 2, 즉, 16f_H 신호의 한 주기 시간만큼 시간 지연된 신호이며, 상기 앤드 게이트(421)에서 발생할 수 있는 전류의 순간적인 이상(glitch) 등을 제거되어 안정화된 파형이다.

결국, 수직 동기 신호가 존재하는 구간에서는 수평 동기 위상 고정 루프 회로에서 도 5에 도시된 위상 검출부(200)내의 위상 비교 검출부(220) 동작을 멈추어 수직 동기 신호에 의한 수평 동기 신호의 위상의 영향을 억제하고, 정확한 위상 차이를 검출한다. 따라서 안정한 전압 조절 발진부의 발진과 더불어 수평 동기 위상 고정 루프의 안정적인 동작 및 정확한 수평 동기 신호 출력을 얻을 수 있게 된다.

반면, 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간에서는 상기 위상 검출부(200)내의 위상 비교 검출부(220)를 인에이블시킴으로써, 상기 수평 동기 신호 발생부(400)의 출력인 위상 비교 신호(f_H)와 동기 신호 분리기(140)의 출력 신호의 위상 차이를 도 4 의 저주파 통과 여파부(160)에 전달하고, 이 출력 전류롤 통해 동기 신호 분리기(140)에 의한 수평 동기 신호에 위상이 동기된 상기 전압 제어 발진부(170)의 출력 32f_H를 발생시키게 한다.

이하, 본 발명에 따른 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법은 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 동기 방법에 있어서, 영상 신호와 복합 동기 신호가 혼합된 합성 신호를 입력받아 수직 동기 신호와 복합 동기 신호를 분리하는 동기 신호 분리 단계와, 상기 수직 동기 신호와 상기 복합 동기 신호의 조합 의해 선택적으로 인에이블이 결정되어 상기 복합 동기 신호와 위상 비교 신호 간의 위상차 신호를 검출하는 위상 검출 단계와, 상기 위상차 신호로부터 잡음 성분을 제거하여 직류 전압으로 변환시키는 저주파 통과 여파 단계와, 상기 직류 전압에 따라 발진 주파수의 위상을 가변시키는 전압 제어 발진 단계와, 상기 발진 주파수를 리미팅 기준 신호와 비교하여 디지털 신호로 만들어 주는 리미팅 단계와, 상기 디지털 신호를 이용하여 수평 주사를 위한 수평 동기 신호와 상기 위상 비교 신호를 발생시키는 수평 동기 발생 단계로 구성된다.

상기 위상 검출 단계는 상기 복합 동기 신호 구간 내에 상기 수직 동기 신호가 포함되어 있는 구간이 존재하는지 여부를 판단하는 수직 동기 유무 판단 단계, 상기 수직 동기 유무 판단 단계의 판단 결과, 수직 동기 신호가 존재하는 구간이면, 상기 복합 동기 신호와 상기 위상 비교 신호 간의 위상 비교를 수행하지 않고 이전 위상을 유지하게 하며, 상기 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간이면, 상기 위상 비교를 수행하여 상기 위상차 신호를 검출하는 위상 비교 검출 단계로 구성된다.

상기 리미팅 단계는 리미팅 기준 전압과 비교하는 리미팅 비교 단계와, 상기 리미팅 비교된 출력을 증폭시키는 차동 증폭 단계와, 상기 차동 증폭 단계의 결과에 따라 디지털 파형의 출력을 발생시키는 디지털 신호 발생 단계로 구성된다.

상기 수평 동기 발생 단계는 상기 디지털 신호 다수의 단위 분주기로 분주하여 상기 위상 비교 신호를 발생시키는 신호 분주 단계와, 상기 단위 분주기들의 출력을 앤드 논리 연산하는 논리 연산 단계와, 상기 논리 연산 결과와 상기 단위 분주기들의 출력을 이용하여 시간 위상 지연을 통해 상기 위상 비교 신호의 새로운 주기 시작점에서 수평 동기 신호가 발생되도록 하는 신호 래치 단계로 구성된다.

여기서, 상기 신호 분주 단계는 상기 디지털 신호를 2 분주하는 제 1 분주 단계와, 제 1 분주 단계의 결과를 2 분주하는 제 2 분주 단계와, 제 2 분주 단계의 결과를 2 분주하는 제 3 분주 단계와, 제 3 분주 단계의 결과를 2 분주하는 제 4 분주 단계와, 제 4 분주 단계의 결과를 2 분주하여 상기 위상 비교 신호를 발생하는 제 5 분주 단계로 구성되고, 상기 신호 래치 단계는 상기 논리 연산 결과를 상기 디지털 신호의 한 주기만큼 시간 위상 지연시키는 제 1 래치 단계와, 제 1 래치 단계의 결과를 상기 디지털 신호의 한 주기만큼 시간 위상 지연시켜 수평 동기 신호를 출력하는 제 2 래치 단계로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법의 절차를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 수평 동기 방법은 수평 동기 신호와 수직 동기 신호를 이용하여 영상 시스템의 동기를 맞추는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 동기 방법에 있어서, 정확한 수평 동기 주파수를 발생시키기 위해 수직 동기 신호가 존재하는 구간에서는 상기 수평 동기 신호의 위상차를 검출하기 않음에 따라 이전 위상을 유지하는 반면, 상기 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간에서는 상기 수평 동기 신호의 위상차를 검출함으로써 안정한 수평 동기 신호를 발생시킨다.

우선, 상기 동기 신호 분리 단계에서는 영상 신호와 복합 동기 신호가 혼합된 합성 신호를 입력받아 수직 동기 신호와 복합 동기 신호를 분리하고, 상기 위상 검출 단계에서는 상기 수직 동기 신호와 상기 복합 동기 신호의 조합 의해 선택적으로 인에이블이 결정되어 상기 복합 동기 신호와 위상 비교 신호 간의 위상차 신호를 검출한다.

즉, 상기 위상 검출 단계에 있어서, 상기 동기 유무 판단 단계는 상기 복합 동기 신호 구간 내에 상기 수직 동기 신호가 포함되어 있는 구간이 존재하는지 여부를 판단하여 수직 동기 신호가 존재하는 구간이면, 상기 위상 비교 검출 단계에서는 상기 복합 동기 신호와 상기 위상 비교 신호 간의 위상 비교를 수행하지 않고 이전 위상을 유지하며, 상기 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간이면, 위상 비교 검출 단계에서는 상기 위상 비교를 수행하여 상기 위상차 신호를 검출한다.

이후, 상기 저주파 통과 여파 단계에서는 상기 위상차 신호로부터 잡음 성분을 제거하여 직류 전압으로 변환시키고, 상기 전압 제어 발진 단계에서는 상기 직류 전압에 따라 발진 주파수의 위상을 가변시키며, 이에 상기 리미팅 단계에서는 상기 발진 주파수를 리미팅 기준 신호와 비교하여 디지털 신호로 만든다.

즉, 상기 리미팅 단계에 있어서, 상기 리미팅 비교 단계에서는 발진 주파수와 기준 전압을 비교하고, 차동 증폭 단계에서는 비교된 전압을 증폭하고, 상기 디지털 신호 발생 단계에서는 상기 리미팅 비교 단계의 비교 결과에 따라 디지털 파형의 출력을 발생시킨다.

이어서, 제 1 분주 단계에서는 상기 디지털 신호를 2 분주하고, 제 2 분주 단계에서는 제 1 분주 단계의 결과를 2 분주하며, 제 3 분주 단계에서는 제 2 분주 단계의 결과를 2 분주한다. 이후, 제 4 분주 단계에서는 제 3 분주 단계의 결과를 2 분주하며, 제 5 분주 단계에서는 4 분주 단계의 결과를 2 분주하여 상기 위상 비교 신호를 발생시킨다.

이후, 논리 연산 단계에서는 상기 단위 분주기들의 출력을 앤드 논리 연산하고, 상기 제 1 래치 단계에서는 상기 논리 연산 결과를 상기 디지털 신호의 한 주기만큼 시간 위상 지연시키고, 상기 제 2 래치 단계에서는 제 1 래치 단계 결과를 상기 디지털 신호의 한 주기만큼 시간 위상 지연시켜 출력함으로써, 상기 위상 비교 신호의 새로운 주기 시작점에서 수평 동기 신호가 발생되도록 한다.

상기한 바와 같이, 정확한 수평 동기 주파수를 발생시키기 위해 수직 동기 신호가 존재하는 구간에서는 상기 수평 동기 신호의 위상차를 검출하기 않음에 따라 이전 위상을 유지하는 반면, 상기 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간에서는 상기 수평 동기 신호의 위상차를 검출함으로써 안정한 수평 동기 신호를 발생시킨다.

이상에서 설명한 본 발명에 의한 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치 및 방법에 따르면, 수평 동기 위상 고정 루프 회로에 있어 입력 영상 신호의 수직 동기 신호에 의한 수평 동기 신호의 위상의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 전압 조정 발진부의 미세 전압을 디지털 파형인 하이 또는 로우 상태로 파형 정형하여 안정된 동기 신호를 검출할 수 있음에 따라 동기 신호의 검출 오류에 의한 영상 표시 장치의 화면 흔들림 현상이나 고스트(ghost) 현상 등을 최소화함으로써, TV, VCR, 컴퓨터 모니터 등과 같은 영상 시스템의 화질 개선을 통해 영상 시스템의 사용자로 하여금 제품에 대한 신뢰도와 만족도를 증가시킬 수 있다.

Claims (23)

1. 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 동기 장치에 있어서, 영상 신호와 복합 동기 신호가 혼합된 합성 신호를 입력받아 수직 동기 신호와 복합 동기 신호를 분리하는 동기 신호 분리부(140)와, 상기 수직 동기 신호와 상기 복합 동기 신호의 조합에 의해 선택적으로 인에이블되어 상기 복합 동기 신호와 위상 비교 신호 간의 위상차 신호를 검출하는 위상 검출부(200)와, 상기 위상차 신호로부터 잡음 성분을 제거하여 직류 전압으로 변환시키는 저주파 통과 여파부(160)와, 상기 직류 전압에 따라 발진 주파수의 위상을 가변시키는 전압 제어 발진부(170)와, 상기 전압 제어 발진부(170)의 출력을 리미팅 기준 신호와 비교하여 디지털 신호로 만들어 주는 리미터부(300), 상기 디지털 신호를 분주하여 상기 수평 동기 신호와 상기 위상 비교 신호를 발생시키는 수평 동기 발생부(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 검출부(200)는 상기 복합 동기 신호와 위상 비교 신호 간의 위상차를 비교·검출하는 위상 비교 검출부(220)와, 상기 수직 동기 신호가 존재하는 구간에서는 상기 위상 비교 검출부(220)를 디스에이블시켜 이전 위상을 유지하게 하며, 상기 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간에서는 상기 위상 비교 검출부(220)를 인에이블시키는 인에이블 결정부(210)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 인에이블 결정부(210)는 수직 동기 신호와 복합 동기 신호를 입력받아 선택적으로 구동되는 차동 증폭기를 포함하는 동기 신호 입력부(211)와, 상기 동기 신호 입력부(210)의 출력에 따라 전류 미러를 이용하여 상기 위상 비교 검출부(220)를 온/오프(ON/OFF) 스위칭하는 스위칭부(212)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 동기 신호 입력부(211)는 일측이 공급 전압(V_CC)에 접속된 저항(R2)과 상기 수직 동기 신호를 입력받는 저항(R1) 간의 공동 접점에 베이스가 접속되고, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 연결되며, 콜렉터가 상기 스위칭부(212)에 결합된 트랜지스터(Q_1)와;

   상기 공급 전압(V_CC)에 접속된 저항(R4)과 상기 복합 동기 신호를 입력받는 저항(R3) 간의 공동 접점에 베이스가 접속되고, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 연결되며, 콜렉터가 상기 트랜지스터(Q_1)의 콜렉터와 공동 접속되어 상기 트랜지스터(Q_1)와 함께 상기 차동 증폭기를 구성하는 트랜지스터(Q_2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 스위칭부(212)는 상기 동기 신호 입력부(211)에 결합된 저항(R5)과 일측이 접지된 저항(R6) 간의 공동 접점이 베이스에 접속되고, 에미터가 접지되며, 콜렉터가 전류원(CS1)에 접속된 트랜지스터(Q_3)와;

   상기 전류원(CS1)과 상기 트랜지스터(Q_3)의 콜렉터 간의 공동 접점에 콜렉터와 베이스가 접속되고, 저항(R7)을 통해 에미터가 접지된 트랜지스터(Q_4)와;

   베이스가 상기 트랜지스터(Q_4)의 베이스에 접속되고, 에미터가 저항(R8)을 통해 접지되며, 콜렉터가 상기 위상 비교 검출부(220)에 결합되어 상기 트랜지스터(Q_4)와 함께 상기 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(Q_5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 위상 비교 검출부(220)는 에미터가 공급 전압(V_CC)에 접속되고, 콜렉터와 베이스가 공동 접속되는 트랜지스터(Q_8)와, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 접속되고, 콜렉터가 출력(OUT)에 접속되며, 베이스가 상기 트랜지스터(Q_8)의 콜렉터 및 베이스의 공동 접점에 접속된 트랜지스터(Q_9)로 구성된 제 1 전류 미러와;

   에미터가 상기 공급 전압(V_CC)에 접속되고, 콜렉터 및 베이스가 공동 접속되는 트랜지스터(Q_10)와, 에미터가 공급 전압(V_CC)에 접속되고, 베이스가 상기 트랜지스터(Q_10)의 콜렉터 및 베이스의 공동 접점에 접속된 트랜지스터(Q_11)로 구성된 제 2 전류 미러와;

   베이스를 통해 상기 위상 비교 신호를 입력받고, 콜렉터가 상기 트랜지스터(Q_8)의 콜렉터 및 베이스의 공동 접점에 접속되며, 에미터가 상기 스위칭부(212)에 결합된 트랜지스터(Q_6)와, 베이스를 통해 기준 전압(V_ref)을 입력받고, 콜렉터가 상기 트랜지스터(Q_10)의 콜렉터 및 베이스의 공동 접점에 접속되며, 에미터가 상기 스위칭부(212) 및 상기 트랜지스터(Q_6)의 공동 접점에 접속된 트랜지스터(Q_7)로 구성된 차동 증폭기와;

   콜렉터와 베이스의 공동 접점이 상기 트랜지스터(Q_11)의 콜렉터에 접속되고, 에미터가 접지된 트랜지스터(Q_12)와, 베이스가 상기 트랜지스터(Q_12)의 콜렉터 및 베이스의 공동 접점에 접속되고, 콜렉터가 상기 트랜지스터(Q_9)의 콜렉터와 출력(OUT)의 공동 접점에 접속되며, 에미터가 접지된 트랜지스터(Q_13)로 구성된 제 3 전류 미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 리미터부(300)는 상기 전압 제어 발진부(170)의 출력을 리미팅 기준 전압(V_{l mt})과 비교하는 리미팅 비교부(310)와, 상기 리미팅 비교부(320)의 출력을 증폭하는 차동 증폭부(320)와, 상기 차동 증폭부의 출력에 따라 디지털 파형의 출력을 발생시키는 디지털 신호 발생부(330)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 리미팅 비교부(310)는 공급 전압(V_CC)에 접속된 저항(R'1)와 접지된 저항(R'2)에 캐소드가 접속된 다이오드(D1) 간의 접점에 베이스가 접속되고, 콜렉터가 상기 공급 전압(V_CC)에 접속된 트랜지스터({Q^'}_1)와;

   베이스를 통해 상기 전압 제어 발진부(170)의 출력를 입력받고, 콜렉터가 저항(R'3)을 통해 상기 트랜지스터({Q^'}_1)의 에미터에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'1)을 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_2)와;

   베이스를 통해 리미팅 기준 전압(V_{l mt})을 입력받고, 콜렉터가 저항(R'4)을 통해 상기 트랜지스터({Q^'}_1)의 에미터에 접속되며, 에미터가 상기 전류원(CS'1)을 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_3)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 차동 증폭부(320)는 베이스가 트랜지스터({Q^'}_3)의 콜렉터에 접속되고, 콜렉터가 상기 공급 전원(V_CC)에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'2)에 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_4)와;

   베이스가 상기 트랜지스터({Q^'}_2)의 콜렉터에 접속되고, 콜렉터가 상기 공급 전원(V_CC)에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'3)에 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_5)와;

   베이스가 트랜지스터({Q^'}_4)의 에미터에 접속되고, 콜렉터가 상기 공급 전원(V_CC)에 접속되며, 에미터가 전류원(CS'4)를 통해 접지된 트랜지스터({Q^'}_6)와;

   베이스가 상기 트랜지스터({Q^'}_5)의 에미터와 상기 전류원(CS'3) 간의 공동 접점에 접속되고, 에미터가 상기 트랜지스터({Q^'}_6)의 에미터에 공동 접속되며, 콜렉터가 상기 디지털 신호 발생부(330)에 결합된 트랜지스터({Q^'}_7)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 디지털 신호 발생부(330)는 에미터가 공급 전원(V_CC)에 접속되며, 콜렉터와 베이스의 접점이 상기 리미팅 비교부(320)에 결합된 트랜지스터({Q^'}_8)와;

    에미터가 상기 공급 전원(V_CC)에 접속되고, 베이스가 상기 트랜지스터({Q^'}_8)의 콜렉터 및 베이스의 접점에 접속되어 트랜지스터({Q^'}_8)와 함께 전류 미러를 구성하는 트랜지스터({Q^'}_9)와;

    상기 트랜지스터({Q^'}_9)의 콜렉터에 접속된 저항(R'5)와 접지된 저항(R'6) 간의 접점에 베이스가 접속되고, 에미터가 접지에 접속되고, 콜렉터가 저항(R'7)를 통해 상기 공급 전원(V_CC)에 접속되어 콜렉터를 통해 출력을 상기 수평 동기 신호 발생부(400)에 제공하는 트랜지스터({Q^'}_10)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 동기 신호 발생부(400)는 상기 리미터부(300)의 출력을 다수의 단위 분주기로 분주하여 상기 위상 비교 신호를 발생시키는 신호 분주부(410)와, 상기 단위 분주기들의 출력을 앤드(AND) 논리 연산하는 논리 연산부(420)와, 상기 논리 연산부(420)의 출력과 상기 신호 분주부(410)의 출력을 입력받아 시간 위상 지연을 통해 상기 위상 비교 신호의 새로운 주기 시작점에서 수평 동기 신호가 발생되도록 하는 신호 래치부(430)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 신호 분주부(410)는 상기 리머터부(300)의 출력을 입력받아 2 분주하는 제 1 분주기(411)와, 제 1 분주기(411)의 출력을 입력받아 2 분주하는 제 2 분주기(412)와, 제 2 분주기(413)의 출력을 입력받아 2 분주하는 제 3 분주기(413)와, 제 3 분주기(413)의 출력을 입력받아 2 분주하는 제 4 분주기(414)와, 제 4 분주기(414)의 출력을 입력받아 2 분주하여 상기 위상 비교 신호를 발생하는 제 5 분주기(415)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 각 분주기는 T-플립 플롭인 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 논리 연산부(420)는 앤드 게이트(AND gate)인 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 신호 래치부(430)는 상기 논리 연산부(420)의 출력을 입력에 인가하고 제 1 분주기(411)의 출력을 클럭으로 인가하는 제 1 래치부(431)와, 제 1 래치부(431)의 출력을 입력에 인가하고 제 1 분주기(411)의 출력을 인버터(433)로 반전시켜 클럭으로 인가하여 수평 동기 신호를 출력하는 제 2 래치부(432)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 래치부(431) 및 상기 제 2 래치부(432)는 각각 D-플립 플롭인 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 장치.
17. 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 동기 방법에 있어서, 영상 신호와 복합 동기 신호가 혼합된 합성 신호를 입력받아 수직 동기 신호와 복합 동기 신호를 분리하는 동기 신호 분리 단계와, 상기 수직 동기 신호와 상기 복합 동기 신호의 조합 의해 선택적으로 인에이블이 결정되어 상기 복합 동기 신호와 위상 비교 신호 간의 위상차 신호를 검출하는 위상 검출 단계와, 상기 위상차 신호로부터 잡음 성분을 제거하여 직류 전압으로 변환시키는 저주파 통과 여파 단계와, 상기 직류 전압에 따라 발진 주파수의 위상을 가변시키는 전압 제어 발진 단계와, 상기 발진 주파수를 리미팅 기준 신호와 비교하여 디지털 신호로 만들어 주는 리미팅 단계와, 상기 디지털 신호를 이용하여 수평 주사를 위한 수평 동기 신호와 상기 위상 비교 신호를 발생시키는 수평 동기 발생 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 위상 검출 단계는 상기 복합 동기 신호 구간 내에 상기 수직 동기 신호가 포함되어 있는 구간이 존재하는지 여부를 판단하는 수직 동기 유무 판단 단계, 상기 수직 동기 유무 판단 단계의 판단 결과, 수직 동기 신호가 존재하는 구간이면, 상기 복합 동기 신호와 상기 위상 비교 신호 간의 위상 비교를 수행하지 않고 이전 위상을 유지하게 하며, 상기 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간이면, 상기 위상 비교를 수행하여 상기 위상차 신호를 검출하는 위상 비교 검출 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 리미팅 단계는 상기 발진 주파수의 출력을 증폭시키는 차동 증폭 단계와, 상기 차동 증폭 단계에서 증폭된 상기 발진 주파수를 상기 리미팅 기준 전압과 비교하는 리미팅 비교 단계와, 상기 리미팅 비교 단계의 비교 결과에 따라 디지털 파형의 출력을 발생시키는 디지털 신호 발생 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법.
20. 제 17 항에 있어서, 상기 수평 동기 발생 단계는 상기 디지털 신호 다수의 단위 분주기로 분주하여 상기 위상 비교 신호를 발생시키는 신호 분주 단계와, 상기 단위 분주기들의 출력을 앤드 논리 연산하는 논리 연산 단계와, 상기 논리 연산 결과와 상기 단위 분주기들의 출력을 이용하여 시간 위상 지연을 통해 상기 위상 비교 신호의 새로운 주기 시작점에서 수평 동기 신호가 발생되도록 하는 신호 래치 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 신호 분주 단계는 상기 디지털 신호를 2 분주하는 제 1 분주 단계와, 제 1 분주 단계의 결과를 2 분주하는 제 2 분주 단계와, 제 2 분주 단계의 결과를 2 분주하는 제 3 분주 단계와, 제 3 분주 단계의 결과를 2 분주하는 제 4 분주 단계와, 제 4 분주 단계의 결과를 2 분주하여 상기 위상 비교 신호를 발생하는 제 5 분주 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 신호 래치 단계는 상기 논리 연산 결과를 상기 디지털 신호의 한 주기만큼 시간 위상 지연시키는 제 1 래치 단계와, 제 1 래치 단계의 결과를 상기 디지털 신호의 한 주기만큼 시간 위상 지연시켜 수평 동기 신호를 출력하는 제 2 래치 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법.
23. 수평 동기 신호와 수직 동기 신호를 이용하여 영상 시스템의 동기를 맞추는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 동기 방법에 있어서, 정확한 수평 동기 주파수를 발생시키기 위해 수직 동기 신호가 존재하는 구간에서는 상기 수평 동기 신호의 위상차를 검출하기 않음에 따라 이전 위상을 유지하는 반면, 상기 수직 동기 신호가 존재하지 않는 구간에서는 상기 수평 동기 신호의 위상차를 검출함으로써 안정한 수평 동기 신호를 발생시키는 위상 고정 루프를 이용하는 영상 시스템의 수평 동기 방법.