KR100440634B1 - 연속시간 필터의 자동튜닝장치 - Google Patents

연속시간 필터의 자동튜닝장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속시간 필터의 자동튜닝장치에 관한 것으로, 주필터 및 부필터를 이용한 간접방식을 채용하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치에 있어서, 주필터인 자동튜닝장치는 위상 및 주파수 검출기, 전하펌프, 저역통과필터 및 전압제어발진기를 포함하는 위상동기루프를 이용하고, 전압제어발진기는, 제1 입력전압 및 제2 입력전압이 후술하는 트랜스컨덕터의 제1 플러스 입력단자 및 제1 마이너스 입력단자에 매번 교차하여 입력되도록 스위칭 동작을 수행하는 입력전압제어부와 입력전압제어부로부터 제1 플러스 입력단자 및 제1 마이너스 입력단자로 입력되는 제1 입력전압 및 제2 입력전압의 전압차에 따라 플러스 출력단자 및 마이너스 출력단자를 통해 차동 출력전류를 생성하는 트랜스컨덕터와 차동 출력전류를 입력받아 전하를 충전하여 적분전압들을 생성하는 커패시터들과 적분전압들의 크기를 비교하여 입력전압제어신호를 생성하는 비교기와 및 입력전압제어신호를 정형화시켜 입력전압제어부로 제어신호를 출력하는 신호정형화부를 포함하며, 입력전압제어신호는 위상 및 주파수 검출기에 입력되어 외부 기준 주파수 신호와 비교되고, 트랜스컨덕터는 저역통과필터의 출력신호인 컨덕턴스제어전압에 의해 컨덕턴스가 조절되며, 트랜스컨덕터는 부필터의 트랜스컨덕터와 동일한 것을 특징으로 한다. 따라서, 일정한 컨덕턴스 값을 유지하여 신뢰성 있는 필터를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

연속시간 필터의 자동튜닝장치{Automatic tuning circuits of continuous time filter}
본 발명은 필터에 사용되는 자동튜닝장치에 관한 것으로서, 특히 위상동기루프를 이용한 간접방식에 의한 연속시간 필터의 자동튜닝장치에 관한 것이다.
연속시간 필터는 트랜스컨덕터와 커패시터로 구성된 적분기의 조합이라고 할 수 있는데, 이러한 적분기의 시정수(gm/C)는 온도, 공정변화, 전원전압 또는 시간에 따라 그 특성이 최대 50% 까지 변화될 수 있다. 적분기의 시정수는 그 적분기가 사용되는 필터의 주파수 특성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 적분기의 시정수가 여러 조건에 의해 변화되면 필터의 특성도 같은 비율로 변하도록 하여야 한다. 따라서 트랜스컨덕터의 컨덕턴스(gm)값을 변화시켜 시정수(gm/C)를 일정하게 유지하도록 하는 방법이 요구되는데, 이러한 메카니즘이 구현된 회로를 자동튜닝회로라 한다. 즉, 자동튜닝회로의 기본적인 원리는 소자의 절대값은 변화가 심하지만 절대값의 비율은 1%이하의 정확도로 조절할 수 있는 것이고, 이러한 성질을 이용하여 주파수 특성의 변화를 조절할 수 있게 된다.
이하 종래 기술에 의해 자동튜닝회로를 구현하는 방법에 대하여 설명한다. 자동튜닝회로는 크게 직접방식과 간접방식으로 나눌 수 있다. 직접방식은 필터의 파라미터를 측정하여 원하는 성능을 얻을 때까지 제어 신호를 변화시키는 것으로서, 최근에는 거의 사용되지 않는다. 왜냐하면, 직접방식은 튜닝이 진행되고 있는 동안 제어 시스템에 의해 주기적으로 튜닝하기 위하여 신호처리를 주기적으로 중단하므로 필터를 신호처리에 사용할 수 없는 단점이 있기 때문이다. 반면에 간접방식(master-slave tuning)은 부(slave)필터가 신호처리를 하는 동안에 주(master)필터를 튜닝하는 방식으로서, 주(master)필터와 부(slave)필터는 동일한 제어신호에 의하여 조절된다. 따라서 튜닝과정에 의하여 주(master)의 필터 파라미터는 안정되게 유지되게 되고, 만일 주(master)필터와 부(slave)필터가 완벽하게매칭되어 있다면 부(slave)필터의 주파수 특성도 원하는 대로 유지되는 것이다.
이렇게 간접방식을 이용하는 자동튜닝회로는 주(master)필터와 부(slave)필터의 소자값이 일치하도록 하는 것이 중요하다. 이를 위해 최근에 널리 이용되는 간접방식으로는 위상동기루프(PLL;Phase Locked Loop)를 이용하는 것과 스위치드 커패시터(swithched-capacitor)를 이용하는 방법이 있다. 이중 위상동기루프를 이용한 간접방식은 주파수 매칭특성과 튜닝민감도가 우수하여 자동튜닝회로에 많이 사용되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상술한 온도변화나 공정상의 오차에 기인한 필터의 특성변화를 보상하기 위하여 튜닝회로를 내장하고, 튜닝회로의 전압제어발진기에서 사용되는 트랜스컨덕터를 필터코어의 트랜스컨덕터와 동일한 것을 사용함으로써 튜닝회로를 통해 일정한 컨덕턴스 값을 유지하여 신뢰성 있는 필터를 구현할 수 있는 연속시간 필터의 자동튜닝장치를 제공하는데 있다.
도 1은 연속시간 필터의 동작을 설명하기 위한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 자동튜닝장치의 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 전압제어발진기의 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 설명하기 위한 회로도.
도 4는 도 3에 도시된 전압제어발진기의 기본적인 발진동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 자동튜닝장치의 각 신호의 파형도.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 연속시간 필터의 자동튜닝장치는, 주필터 및 부필터를 이용한 간접방식을 채용하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치에 있어서, 주필터인 자동튜닝장치는 위상 및 주파수 검출기, 전하펌프, 저역통과필터 및 전압제어발진기를 포함하는 위상동기루프를 이용하고, 전압제어발진기는, 제1 입력전압 및 제2 입력전압이 후술하는 트랜스컨덕터의 제1 플러스 입력단자 및 제1 마이너스 입력단자에 매번 교차하여 입력되도록 스위칭 동작을 수행하는 입력전압제어부와 입력전압제어부로부터 제1 플러스 입력단자 및 제1 마이너스 입력단자로 입력되는 제1 입력전압 및 제2 입력전압의 전압차에 따라 플러스 출력단자 및 마이너스 출력단자를 통해 차동 출력전류를 생성하는 트랜스컨덕터와 차동 출력전류를 입력받아 전하를 충전하여 적분전압들을 생성하는 커패시터들과 적분전압들의 크기를 비교하여 입력전압제어신호를 생성하는 비교기와 및 입력전압제어신호를 정형화시켜 입력전압제어부로 제어신호를 출력하는 신호정형화부를 포함하며, 입력전압제어신호는 위상 및 주파수 검출기에 입력되어 외부 기준 주파수 신호와 비교되고, 트랜스컨덕터는 저역통과필터의 출력신호인 컨덕턴스제어전압에 의해 컨덕턴스가 조절되며, 트랜스컨덕터는 부필터의 트랜스컨덕터와 동일한 것이 바람직하다.
상기 전압제어발진기는, 입력전압제어부 및 트랜스컨덕터 사이에 입력전압제어부의 스위칭 동작에 의한 출력신호의 고주파 누설을 제거하기 위한 리플제거부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 연속시간 필터의 동작을 설명하기 위한 블록도로서, 필터코어(100), 버퍼(102), 바이어스 회로(104) 및 자동튜닝장치(106)로 이루어진다. 연속시간 필터에서 바이어스 회로(104)는 각 블록에 적절한 동작 전압과 전류를 공급하는 역할을 하고, 필터코어(100)는 입력단자 IN을 통해 외부에서 들어오는 입력신호를 필터링하여 신호처리를 한다. 그리고 버퍼(102)는 외부 부하의 변화에도 출력파형의 손실이 없이 원할한 동작을 유지하도록 하는 역할을 하는데, 필터코어(100)의 출력신호를 입력받아 출력단자 OUT을 통해 신호를 출력한다. 자동튜닝장치(106)는 필터코어(100)가 임의의 설계 환경변화에서도 안정된 컨덕턴스(gm)값을 유지하도록 외부의 안정된 클럭(fref)을 입력받아 선형적인 제어 전압을 발생시켜 필터코어(100)를 제어하는 역할을 한다.
도 2는 도 1에 도시된 자동튜닝장치를 설명하기 위한 블록도로서, 위상 및 주파수 검출기(PFD;Phase and Frequency Detector)(200), 전하펌프(Charge Pump)(202), 저역통과필터(LPF;Low Pass Filter)(204) 및 전압제어발진기(VCO;Voltage Controlled Oscillator)(206)로 이루어진다. 이러한 자동튜닝장치는 외부의 안정된 클럭을 내부의 전압제어발진기(206)의 주파수와 일치하도록 제어전압을 조정하여 전압제어발진기(206)의 제어전압이 외부클럭의 함수가 되도록 한다. 자동튜닝회로 각 블록의 동작을 살펴보면, 위상 및 주파수 검출기(200)는 입력단자 IN을 통해 외부에서 입력되는 기준 주파수 신호(fref)와 전압제어발진기(206)에서 출력되는 신호(fback)를 입력받아 위상 및 주파수차를 판별한다. 즉, 위상 및 주파수 검출기(200)는 입력되는 두 신호를 비교하여 전하펌프(202)에 전류제어신호를 출력하는데, 이러한 전류제어신호는 UP 과 DOWN 의 두개의 출력신호로 이루어진다. 보통 전하펌프는 세가지의 가능한 상태{(Low:Low), (High:Low), (Low:High)}만을 가질 수 있는데, 둘다 Low 값이거나또는 High 및 Low 의 조합이 된다. 이렇게 전하펌프(202)는 위상 및 주파수 검출기(200)로부터 전류제어신호를 받아 저역통과필터(204)와 연계하여 전하의 충방전을 수행한다. 이 과정을 통해 저역통과필터(204)의 출력신호인 컨덕턴스제어전압(Vc)을 발생시키고 이러한 컨덕턴스제어전압(Vc)에 따라 전압제어발진기(206)의 주파수는 증가되거나 감소되는 과정을 거치게 된다. 전압제어발진기(206)의 출력신호(fback)는 다시 위상 및 주파수검출기(200)에 입력되고, 외부의 기준 주파수 신호(fref)와 비교되어 루프과정을 반복하게 된다. 이러한 피드백 루프 시스템에 의해 일정시간 후에 주파수와 위상은 동기화 된다. 이렇게 전압제어발진기(206)의 출력신호(fback)와 외부의 기준 주파수 신호(fref)가 주파수 및 위상동기를 이루었다면, 전압제어 발진기(206)의 출력을 제어하는 컨덕턴스제어전압(Vc)은 외부 기준 주파수 신호(fref)의 함수가 된다. 이때 컨덕턴스제어전압을 Vc 라 하고, 외부의 기준 주파수 신호를 fref라 하면, 이 둘의 관계는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Vc = f(fref)
즉, 안정화된 고순도의 주파수특성을 가진 외부 기준 주파수 신호(fref)가 입력된다면 컨덕턴스제어전압(Vc)은 일정한 전압값을 유지하게 되고, 또한 외부 기준 주파수 신호(fref)를 변화시킨다면 컨덕턴스제어전압(Vc)도 따라서 변경이 가능해진다.
도 3은 도 2의 전압제어발진기의 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 설명하기 위한 회로도로서, 입력전압제어부(300), 리플제거부(302), 트랜스컨덕터(304), 적분기용 커패시터들(306), 비교기(308) 및 신호정형화부(310)로 구성된다.
전압제어발진기는 상술한 위상동기루프방식을 사용한 자동튜닝장치가 트랜스컨덕터(304)의 컨덕턴스(gm) 변화를 감지하여 안정화 시킬 수 있도록 컨덕턴스의 변화에 따른 발진주파수 변화를 이용한다. 전압제어발진기의 기본 동작 원리는 트랜스컨덕터로 만든 능동저항 및 커패시터들(306)에 트랜스컨덕터(304)를 연결하여 적분기의 시정수(C/gm)와 나머지회로(300,302,308 및 310)의 동작지연을 이용하고, 트랜스컨덕터(304)의 입출력 결과를 주기적으로 교차하여 발진을 지속 시키는 것이다. 즉, 도 1의 필터코어(100)에서 사용된 것과 동일한 트랜스컨덕터(304)의 컨덕턴스(gm)와 커패시터들(306)의 커패시턴스(C)를 사용하여 gm/(gm+sC)의 전달함수를 가지는 적분기(304 및 306)를 구성하고, 이 적분기의 출력에 비교기(308), 신호정형화부(310) 및 입력전압제어부(300)를 연결하여 약간의 시간 지연을 시킨 후, 트랜스컨덕터(304)의 입력신호를 비교기(308)의 출력결과에 따라 주기적으로 변경하여주면 특정주파수를 가진 발진신호를 생성할 수 있다. 이때 전압제어발진기의 컨덕턴스는 필터코어에서 사용된 것과 동일한 것을 사용하므로 원래 계획했던 컨덕턴스 값이 공정의 변화 또는 온도 및 시간에 의해 변한다면 전압제어 발진기는 이에 비례적으로 반응을 하게 되고, 위상동기루프 방식을 이용한 자동튜닝장치는 이 변화된 값을 외부의 안정된 클럭과 일치시키려고 피드백 루프를 통해 컨덕턴스제어전압을 조절하여 전압제어발진기의 컨덕턴스(gm)값은 일정하게 유지된다. 따라서 외부의 안정된 클럭에 함수화된 제어전압은 다시 트랜스컨덕터의 컨덕턴스를 조절하게 되므로 전체필터는 어떠한 설계환경 변화에서도 원하였던 주파수 특성을 유지할 수 있게 된다.
전압제어발진기의 동작을 더욱 구체적으로 설명한다. 입력전압제어부(300)는 제1 내지 제4 스위칭 수단들(300a,300b,300c 및 300d)로 이루어지는데, 제1 스위칭 수단(300a)의 일측으로는 입력전압 V2가 인가되고 타측은 제2 스위칭 수단(300b)과 접속되며, 제2 스위칭 수단(300b)의 일측으로는 입력전압 V1이 인가되고 타측은 제1 스위칭 수단(300a)과 접속된다. 또한 제3 스위칭 수단(300c)의 일측으로는 입력전압 V2가 인가되고 타측은 제4 스위칭 수단(300d)과 접속되며, 제4 스위칭 수단(300d)의 일측으로는 입력전압 V1이 인가되고 타측은 제3 스위칭 수단(300c)과 접속된다. 각 스위칭 수단들(300a,300b,300c 및 300d)은 후술할 신호정형화부(310)의 제어신호에 의하여 제어된다. 이렇게 스위칭 수단들(300a,300b,300c 및 300d)을 제어함으로써 트랜스컨덕터(304)에 입력전압 V1, V2를 인가하게 되는데, 이때 V1, V2는 트랜스컨덕터(304)가 일정한 상수값의 트랜스컨덕턴스(gm)를 갖도록 하는 선형입력 범위 내에서의 차동 DC 전압들이다. 예를 들어, 입력공통전압이 1.5V 라면, V1 및 V2는 1.4V 및 1.6V로 할 수 있고, 이때 차동 DC전압인 1.4V와 1.6V는 트랜스컨덕턴스가 일정한 선형입력 범위값이어야 한다.
입력전압제어부(300)에 연결된 리플제거부(302)는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)로 이루어지며, 입력전압제어부(300)의 스위칭 동작에 의한 고주파 누설을 제거하는 역할을 한다. 이때 제1 커패시터(C1)의 일측은 입력전압제어부(300)의 출력과 연결되고 타측은 접지되며, 제2 커패시터(C2)의 일측은 입력전압제어부(300)의 다른 출력과 연결되고 타측은 접지된다.
트랜스컨덕터(304)는 입력전압제어부(300)로부터 리플제거부(302)를 거쳐 입력된 차동입력(P1 및 M1)의 전압차에 따라 차동 출력전류를 발생시키는 전류원의 역할을 한다. 즉, 출력저항이 큰 이상적인 전류원 동작을 하는 이 트랜스컨덕터(304)에 커패시터(306)과 저항(1/gm)을 연결하면 C/gm의 시정수를 갖는 적분기가 된다. 여기서 저항은 트랜스컨덕터(304)의 차동 출력을 교차해서 다시 트랜스컨덕터(304)의 입력(P2 및 M2)에 연결하여 만든 트랜스컨덕터저항이고, 커패시터들(306)은 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)로 이루어지며 트랜스컨덕터(304)의 차동출력과 접지 사이에 각각 연결된다. 트랜스컨덕터(304)의 차동 출력전류는 부하인 저항(1/gm)과 커패시터들(306)에 의해 서서히 전하를 충전하여 적분전압들을 발생시킨다. 이러한 적분전압들은 교차해서 비교기(308)에 입력되는데, 비교기(308)는 어느쪽 노드의 적분전압이 큰지를 결정하여 입력전압제어신호(fback)를 발생한다. 여기서 트랜스컨덕터(304)에 인가되는 컨덕턴스제어전압(Vc)은 수학식 2와 같이 컨덕턴스 값(gm)을 조절하는 역할을 한다.
gm = f(Vc)+ α
이때 α는 전압제어발진기가 칩으로 제작되었을 때 공정의 변화에 따라 변할 수 있는 값인데, 컨덕턴스제어전압(Vc)을 조절함으로써 컨덕턴스 값(gm)을 일정하게 유지할 수 있는 것이다.
비교기(308)의 출력인 입력제어전압신호(fback)는 상술한 도 2의 위상 및 주파수 검출기(200)로 입력된다. 또한, 비교기(308)의 출력인 입력제어전압신호(fback)는 디지털 클럭 파형을 가지나, 신호가 정형화 되어 있지 못하므로 신호정형화부(310)를 거치며 명확한 동작파형을 가지게 된다. 신호정형화부(310)는 인버터(310b)와 버퍼(310a)로 이루어지는데, 버퍼(310a)의 입력에는 비교기(308)의 출력인 입력전압제어신호(fback)가 입력되고 출력신호인 제1 제어신호는 입력전압제어부(300)의 제2 및 제3 스위칭 수단(300b 및 300c)에 인가된다. 또한 인버터(310b)의 입력에는 입력전압제어신호(fback)가 입력되고 입력신호가 반전된 출력신호인 제2 제어신호는 입력전압제어부(300)의 제1 및 제4 스위칭 수단(300a 및 300d)에 인가된다. 입력전압제어신호(fback)는 신호정형화부(310)를 거쳐 High 및 Low의 상태를 갖는 뚜렷한 동작 특성을 갖는 신호가 되고, 입력전압제어부(300)의 스위칭 동작을 제어하여 이전의 입력과는 반대로 전압을 트랜스컨덕터(304)에 입력하게 된다. 즉 초기에 트랜스컨덕터(304)의 플러스 입력(P1)에 V1을 가하고 마이너스 입력(M1)에 V2를 가하였다면, 다음에는 플러스 입력(P1)에 V2, 마이너스 입력(M1)에 V1이 가해지게 된다. 이렇게 하면 신호는 선형입력 범위내에서 트랜스컨덕터의 고유특성을 가지고 발진을 하게 된다. 따라서 전압제어발진기(VCO)에서 출력되는 발진주파수(fvco)는 수학식 3와 같이 나타낼 수 있다.
즉, 수학식 3를 참조하면, 발진주파수(fvco)는 적분기(304 및 306)의 시정수(C/gm)와 전압제어발진기에서 적분기를 제외한 나머지 블록(300,302,308 및 310)의 지연시간(Tdelay)에 의해 결정된다. 연속시간 필터 내에서 주필터와 부필터의 트랜스컨덕터는 동일한 설계환경 변화를 겪게되므로 이 고유특성변화는 중요한 레퍼런스가 되어 자동튜닝장치의 위상동기루프에 의해 변화를 인식하게 된다.
이하, 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 도 3의 전체 회로구조를 간소화하여 전압제어발진기의 기본동작을 설명하기 위한 도면이다. 전압제어발진기의 기본구조는 크게 커패시터(1/sC)와 능동저항(1/gm) 및 이들에 전류를 공급하는 전류원(gmVin)을 포함하는 시정수블럭(40)과 시정수블럭(40)의 출력을 입력받아 시정수블럭의 다음 입력전압을 결정하는 지연 및 입력신호발생 블럭(42)으로 나누어진다.
시정수블럭 중 참조번호 44에 해당되는 부분은 도 3의 트랜스컨덕터(304)를 나타낸다. 이러한 트랜스컨덕터(44)는 전류원(gmVin)과 능동저항(1/gm)을 구성하고 있다. 그리고 도 3의 커패시터(306)는 전류를 적분하여 능동저항과 함께 특정 시정수를 갖도록 한다. 능동저항은 도 3에서 설명한 바와 같이 트랜스컨덕터의 입출력을 교차하여 입력함으로써 구현할 수 있다. 트랜스컨덕터(44)의 전류는 입력전압의상태에 따라 전류방향을 결정하여 전하의 충전 또는 방전을 결정하게 된다. 이때 충전 시에는 전압이 상승하게 될 것이고 방전 시에는 전압이 하강하게 된다.
지연 및 입력신호발생 블럭(42)을 설명하면, 도 3에서 참조번호 304 및 306을 제외한 나머지 부분은 신호를 지연시키고 입력신호를 발생시키는 지연 및 입력신호발생 블럭으로 단순화시킬 수 있다. 시정수 블록(40)의 출력은 전류의 충방전에 의한 전압이다. 이러한 차동출력 전압의 크기를 비교하여 새로운 입력전압을 발생시키고 약간의 지연 후 트랜스컨덕터(44)에 입력한다. 이 입력에 따라 트랜스컨덕터의 전류방향이 결정된다. 만일 초기 전류가 아래쪽(위쪽)으로 흘렀고 이 출력을 체크하여 지연 및 입력신호발생 블럭(42)이 다음 전류방향을 위쪽(아래쪽)으로 흘리는 과정을 반복한다면 이는 발진을 의미한다. 이 발진 신호의 주파수는 외부 위상동기루프(PLL)에 의해 안정화된 컨덕턴스제어전압(Vc)을 통해 결정된다. 즉, 발진주파수를 결정하는 시정수는 능동저항 및 전류의 크기를 결정하는 트랜스컨덕턴스(gm)에 의해 영향을 받게 되므로 컨덕턴스제어전압(Vc)을 제어하면 발진기의 주파수도 조절할 수 있게 되는 것이다.
공정이나 온도변화등의 설계환경변화에 따른 어긋난 트랜스컨덕턴스 값은 발진기의 발진주파수에 의해 나타난다. 이 주파수는 위상동기루프를 통해 외부의 안정된 주파수와 지속적으로 비교하여 안정화된 컨덕턴스제어전압(Vc)을 발생시키며 발진주파수가 외부주파수와 같아지도록 변화된다. 결국 특정 트랜스컨덕턴스를 가질 때 발진주파수가 외부 주파수와 같다면 내부 트랜스컨덕터는 설계환경변화에도 절대 안정특성을 가질 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 상술한 자동튜닝장치의 동작을 각 신호 파형을 이용하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 자동튜닝장치의 각 신호의 파형도로서, 도 5(a)는 외부에서 제공된 기준 주파수 신호(fref)의 안정된 클럭을 보여주고, 도 5(b)는 자동튜닝장치의 전압제어발진기에서 생성되는 입력전압제어신호(fback)를 나타내며, 도 5(c)는 트랜스컨덕터를 제어하는 컨덕턴스제어전압(Vc)을 나타낸다. 자동튜닝장치에서 처음에 두 입력신호(fref및 fback)는 위상 및 주파수검출기에 의해 비교되어지는데, 전압제어발진기는 발진신호가 없으므로 위상동기루프의 동작에 의해 컨덕턴스제어전압(Vc)은 계속 상승 하게 된다. 이때 컨덕턴스제어전압(Vc)이 일정 레벨의 전압에 도달하면 전압제어발진기는 발진을 하게 된다. 위상동기루프는 외부입력신호(fref)와 동기를 이루게 되므로 도 5에 보듯 Vc는 안정된 전압값을 가지게 된다. 이 값은 필터코어의 트랜스컨덕터에 입력된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 연속시간 필터의 자동튜닝장치는, 전압제어발진기에서 사용되는 트랜스컨덕터를 필터코어의 트랜스컨덕터와 동일한 것을 사용함으로써 컨덕턴스 값이 공정의 변화나 온도 및 시간에 의해 변하여도 위상동기루프를 통해 이 변화된 값을 외부의 안정된 클럭과 일치시키므로, 일정한 컨덕턴스 값을 유지하여 신뢰성 있는 필터를 구현할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (7)

  1. 주필터 및 부필터를 이용한 간접방식을 채용하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치에 있어서,
    상기 주필터인 상기 자동튜닝장치는 위상 및 주파수 검출기, 전하펌프, 저역통과필터 및 전압제어발진기를 포함하는 위상동기루프를 이용하고,
    상기 전압제어발진기는,
    제1 입력전압 및 제2 입력전압이 하기 트랜스컨덕터의 제1 플러스 입력단자 및 제1 마이너스 입력단자에 매번 교차하여 입력되도록 스위칭 동작을 수행하는 입력전압제어부;
    상기 입력전압제어부로부터 상기 제1 플러스 입력단자 및 상기 제1 마이너스 입력단자로 입력되는 상기 제1 입력전압 및 상기 제2 입력전압의 전압차에 따라 플러스 출력단자 및 마이너스 출력단자를 통해 차동 출력전류를 생성하는 트랜스컨덕터;
    상기 차동 출력전류를 입력받아 전하를 충전하여 적분전압들을 생성하는 커패시터들;
    상기 적분전압들의 크기를 비교하여 입력전압제어신호를 생성하는 비교기; 및
    상기 입력전압제어신호를 정형화시켜 상기 입력전압제어부로 제어신호를 출력하는 신호정형화부를 포함하며,
    상기 입력전압제어신호는 상기 위상 및 주파수 검출기에 입력되어 외부 기준 주파수 신호와 비교되고, 상기 트랜스컨덕터는 상기 저역통과필터의 출력신호인 컨덕턴스제어전압에 의해 컨덕턴스가 조절되며, 상기 트랜스컨덕터는 상기 부필터의 트랜스컨덕터와 동일한 것을 특징으로 하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 입력전압제어부는,
    일측으로 상기 제2 입력전압이 인가되고, 타측은 상기 제1 플러스 입력에 연결되는 제1 스위칭 수단;
    일측으로 상기 제1 입력전압이 인가되고, 타측은 상기 제1 플러스 입력에 연결되는 제2 스위칭 수단;
    일측으로 상기 제2 입력전압이 인가되고, 타측은 상기 제1 마이너스 입력에 연결되는 제3 스위칭 수단; 및
    일측으로 상기 제1 입력전압이 인가되고, 타측은 상기 제1 마이너스 입력에 연결되는 제4 스위칭 수단을 포함하고,
    상기 제2 스위칭 수단 및 상기 제3 스위칭 수단은 상기 신호정형화부의 제1 제어신호에 의하여 스위칭되고, 상기 제1 스위칭 수단 및 상기 제4 스위칭 수단은 상기 신호정형화부의 제2 제어신호에 의하여 스위칭되는 것을 특징으로 하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 커패시터들은,
    일측은 상기 트랜스컨덕터의 상기 플러스 출력단자 및 제2 마이너스 입력단자에 연결되고, 타측은 접지되는 제1 커패시터; 및
    일측은 상기 트랜스컨덕터의 상기 마이너스 출력단자 및 제2 플러스 입력단자에 연결되고 타측은 접지되는 제2 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 신호정형화부는,
    상기 비교기의 상기 입력전압제어신호를 입력받아 제1 제어신호를 출력하는 버퍼; 및
    상기 비교기의 상기 입력전압제어신호를 입력받아 제2 제어신호를 출력하는인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 전압제어발진기는,
    상기 입력전압제어부 및 상기 트랜스컨덕터 사이에 상기 입력전압제어부의 스위칭 동작에 의한 출력신호의 고주파 누설을 제거하기 위한 리플제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 리플제거부는,
    일측은 상기 제1 플러스 입력단자에 연결되고, 타측은 접지되는 제1 커패시터; 및
    일측은 상기 제1 마이너스 입력단자에 연결되고, 타측은 접지되는 제2 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 입력전압 및 상기 제2 입력전압은,
    상기 트랜스컨덕터가 일정한 컨덕턴스를 유지하도록 선형입력 범위 내의 차동 DC 전압인 것을 특징으로 하는 연속시간 필터의 자동튜닝장치.
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