KR100544015B1 - 잡음 제거 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샘플링 시점에 따라 잡음 제거가 이루어지지 않는 현상과 신호의 지연이 달라지는 현상을 방지할 수 있는 잡음 제거 회로 및 잡음 제거 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 입력 신호의 상승/하강 시에 소정의 펄스를 발생시키는 검출부; 상기 펄스를 카운트하여 상기 입력 신호의 변화 사이의 폭을 결정하는 카운팅부; 기설정된 잡음의 최대폭을 정의하는 잡음 폭 정의부; 상기 카운팅부에서 제공되는 상기 입력 신호의 변화 사이의 폭과 상기 잡음 폭 정의부에서 제공되는 기설정된 잡음 폭을 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 비교결과에 따라 상기 입력신호의 샘플링을 수행하여 잡음이 제거된 신호를 출력하는 샘플링부를 포함하는 잡음 제거 회로를 제공한다.

또한 본 발명은, 입력 신호의 상승/하강시 상기 입력 신호의 변화 사이의 폭을 검출하는 단계; 상기 입력 신호의 변화 사이의 폭과 기설정된 잡음의 최대폭을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 입력신호에 따른 샘플링을 실시하여 잡음이 제거된 신호를 출력하는 단계를 포함하는 잡음 제거 방법을 제공한다.

잡음 제거 회로, 잡음 폭 정의부, 잡음, 샘플링.

Description

잡음 제거 회로{NOISE CANCELLATION CIRCUIT}

도 1은 통상적인 잡음 제거 회로의 동작 방식을 개략적으로 나타내는 동작 상태도.

도 2는 종래기술에 따라 잡음을 제거하는 방식을 설명하기 위한 타이밍도.

도 3은 도 2의 종래기술에서 잡음이 제거되지 않는 상태를 살명하기 위한 타이밍도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잡음 제거 회로를 도시한 블럭도.

도 5는 도 4의 동작을 나타내는 타이밍도.

도 6은 본 발명의 잡음 제거 방법을 도시한 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

40 : 검출부 41 : 카운팅부

42 : 비잡음 폭 정의부 43 : 비교부

44 : 샘플링부

본 발명은 반도체 집적회로에 관한 것으로 특히, 효율적인 잡음 제거 회로(Noise cancellation circuit) 및 반도체 집적회로에서의 잡음 제거 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 외부의 신호를 인가하여 사용하는 모든 형태의 회로 내지는 시스템에서는 원하는 신호외에 외부 또는 자체내에서 생성된 원하지 않는 신호 성분이 신호에 혼합되어 나타나는 경우가 있는 바, 이러한 원하지 않는 신호 성분을 잡음(Noise)이라 한다.

이러한 잡음은 소신호를 사용하는 고집적 반도체 칩이나 통신기기(통신시스템) 등에서는 더욱 큰 문제를 유발하므로 이를 효과적으로 제거하는 것은 매우 중요하다.

도 1은 통상적인 잡음 제거 회로의 동작 방식을 개략적으로 나타내는 동작 상태도이다.

도 1을 참조하면, 잡음이 혼합된 입력 신호(Din)가 잡음 제거 회로로 입력된 다음, 잡음이 제거되어 원하는 성분만이 출력 신호(Dout)로서 출력됨을 알 수 있다.

도 2는 종래기술에 따라 잡음을 제거하는 방식을 설명하기 위한 타이밍도이며, 도 3은 도 2의 종래기술에서 잡음이 제거되지 않는 상태를 살명하기 위한 타이 밍도이다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 종래의 잡음 제거 방식을 살펴 본다.

종래의 잡음 제거 방식에서는 마이크로 콘트롤러(MicroController Unit; 이하 MCU라 함)에서 사용하는 클럭 신호를 이용하여 입력 신호(Din)를 샘플링한 다음, 누적하여 그 값들을 살펴보고 '0'과 '1' 중에 많은 값을 신호로 인식하였다.

그러나, 이 경우 신호의 값을 샘플링하는 과정에서 어느 시점에 신호를 샘플링하느냐에 따라 잡음 성분을 구분해내지 못하는 경우가 있다.

특히, 도 3에서 잡음 성분을 제대로 없애지 못하는 경우가 도시되어 있는 바, 'X'의 위치에서 신호를 결정하려 할 때 샘플링된 신호는 모두 '0'이다. 따라서, 결정되는 신호로 인해 입력신호 전체가 왜곡되는 현상이 발생하게 된다.

아울러, 도 2에 도시된 바와 같이 샘플링하는 시점에 따라 신호의 지연이 다르게 나타난다는 점이다. 즉, 입력 신호(Din)가 '0'에서 '1'로 변할 때의 지연은 A가 되며, 입력 신호(Din)가 '1'에서 '0'으로 변할 때의 지연은 A'이 되어 차이가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 샘플링 시점에 따라 잡음 제거가 이루어지지 않는 현상과 신호의 지연이 달라지는 현상을 방지할 수 있는 잡음 제거 회로 및 잡음 제거 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력신호의 상승/하강 시에 제1 펄스를 발생시키는 검출수단과, 상기 제1 펄스를 카운팅하고, 그 카운팅값을 출력하는 카운팅수단과, 기설정된 잡음의 최대폭에 대응되는 기준값을 정의하는 잡음 폭 정의수단과, 상기 카운팅수단에서 제공되는 상기 카운팅값과 상기 잡음 폭 정의수단에서 제공되는 상기 기준값을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제2 펄스를 발생시키는 비교수단과, 상기 제2 펄스가 발생되는 시점마다 상기 입력신호의 샘플링을 수행하여 잡음이 제거된 신호를 출력하는 샘플링수단을 포함하는 잡음 제거 회로를 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력 신호의 상승/하강시 상기 입력 신호의 변화 사이의 폭을 검출하는 단계; 상기 입력 신호의 변화 사이의 폭과 기설정된 잡음의 최대폭을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 입력신호에 따른 샘플링을 실시하여 잡음이 제거된 신호를 출력하는 단계를 포함하는 잡음 제거 방법을 제공한다.

본 발명은 입력 신호 보다 빠른 클럭 신호를 사용하여 신호를 관찰하는 방법을 사용하였는 바, 제거해야 하는 잡음 신호의 폭을 설정하고 그 폭 보다 적은 폭을 가진 신호가 들어오면 내부에는 신로의 변화를 전달하지 않고, 잡음 신호의 폭보다 큰 경우에만 신호의 변화를 내부로 전달하는 방식을 사용하였다.

이를 통해, 외부의 잡음을 효율적으로 제거하면서도 신호 전체에 일정한 지연을 주게 되어 원래의 신호의 모양을 왜곡시키지 않게 된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잡음 제거 회로를 도시한 블럭도이며, 도 5는 도 4의 동작을 나타내는 타이밍도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 잡음 제거 회로는, 입력 신호의 상승/하강 시에 소정의 펄스를 발생시키는 검출부(40, 자세하게는 상승(Rising)/하강(Falling) 검출부(Detector))와, 검출부(40)에서 발생된 펄스를 카운트하여 입력 신호의 변화 사이의 폭을 결정하는 카운팅부(41, 자세하게는 에지 투 에지 카운터(Edge-to-edge counter))와, 기설정된 잡음의 최대폭(Wn)을 정의하는 잡음 폭 정의부(42, Noise width definition)와, 카운팅부(41)에서 제공되는 입력 신호의 변화 사이의 폭과 잡음 폭 정의부(42)에서 제공되는 기설정된 잡음 폭(Wn)을 비교하는 비교부(43)와, 비교부(43)의 비교결과에 따라 입력 신호의 샘플링을 수행하여 잡음이 제거된 신호를 출력하는 샘플링부(44)를 구비하여 구성된다.

여기서, 전술한 카운팅부(41)에서 제공되는 입력 신호의 변화 사이의 폭이 잡음 폭 정의부(42)에서 제공되는 기설정된 잡음 폭(Wn) 보다 크면 잡음에 해당하지 않으며, 카운팅부(41)에서 제공되는 입력 신호의 변화 사이의 폭이 잡음 폭 정의부(42)에서 제공되는 기설정된 잡음 폭(Wn)보다 작으면 잡음에 해당한다.

도 4의 실시예에서는 잡음 폭 정의부(42)에서 정의된 잡음의 최대폭(Wn)이 고정된 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 외부에 제어부를 추가로 더 포함하여, 제어부를 통해 잡음 폭 정의부(42)에서 정의된 잡음의 최대폭(Wn)을 변경 및 조절할 수 있다.

전술한 도 4에 도시된 잡음 제거 회로의 전체적인 동작을 살펴 본다.

우선 입력 신호에 대한 상승/하강을 검출하는 검출부(40)에서는 입력 신호의 변화를 관찰한다. 만약 신호의 변화가 발생하면, 카운팅부(41)가 카운팅을 시작한다. 카운팅부(41)에서 카운팅되어지는 값은 잡음 폭 정의부(42)에 의해 지정된 값과 비교를 하게 되는데, 정의된 잡음 폭보다 적은 카운터 값을 가지고 있을 때 또 다시 검출부(40)에서 신호의 변화가 감지되면, 이 신호는 잡음으로 인식된다. 이 경우 기존에 내부로 전달되던 신호가 그대로 사용되게 되어 잡음 신호를 제거할 수 있다.

만일, 입력 신호의 변화(상승/하강)가 감지되고 카운팅부(41)의 출력이 잡음 최대폭(Wn)으로 정의된 값과 같아지면 이 신호는 잡음 신호로 인식되어서는 안된다. 이 경우 새로 샘플링(Sampling)한 신호를 전달하며 이를 이용하여 원래의 신호를 전달할 수 있게 된다.

이하에서는 도 4와의 잡음 제거 회로의 동작을 도 5의 타이밍도를 참조하여 살펴 본다.

입력 신호는 상승/하강 검출부(40)로 전달되는 바, 검출부(40)에서는 신호의 값이 변화하면 이를 감지하여 펄스를 발생시킨다. 이 펄스는 카운팅부(41)로 전달되어, 카운팅부(41)가 리셋(Reset)된 후 다시 카운팅을 시작하게 된다. 결국 카운팅부(41)에서 카운팅하는 것은 신호의 변화 사이의 폭이 된다.

변화 사이의 폭은 카운팅되며, 이 값이 잡음 폭 정의부(42)에서 정한 값(기설정된 잡음의 최대폭(Wn)) 이상이 되면 잡음에 해당하지 않게 되며, 잡음 폭 정의부(42)에서 정의한 값 이하가 되면 잡음에 해당하게 된다.

따라서, 비교부(43)에서 카운팅부(41)의 값과 잡음 폭 정의부(42)에서 정한 값을 비교한 결과 두 값이 같아지면, 샘플링부(44)에서는 입력 신호를 샘플링하여 잡음이 제거된 신호를 출력하게 된다.

도 5의 타이밍도를 참조하여 종래의 잡음 제거 회로에서 해결하지 못했던 잡음을 제거하게 된 이유를 살펴 본다.

A, B, C, D, E의 총 5번의 에지가 검출되었다. A에서 검출된 에지에 의해 카운팅부(41)는 '0'부터 카운팅을 시작하며 잡음으로 정의된 폭(Wn)까지 새로운 에지가 검출되지 않으므로 카운팅부(41)의 값이 'Wn'과 같아지는 시점에서 비교부(43)에서 출력(즉, 펄스)이 발생하며, 이에 의해 입력 신호로부터의 샘플링이 이루어진다. 그러나, B,C,D의 경우 잡음으로 정의된 폭(Wn) 이전에 새로운 에지가 검출(발생)되므로 카운팅부(41)의 값이 'Wn'까지 진행하지 못하게 되어 새로운 샘플링이 이루어지지 않게 된다. 각 에지에 의한 샘플링은 비교부(43)의 출력이 발생하는 시점에서만 이루어지므로 'Wn' 이하의 신호는 연결되지 못하여 입력 신호에서 잡음이 제거된다.

종래의 잡음 제거 회로에서 나타나는 또 하나의 문제점은 샘플링하는 시점에 따라 신호의 왜곡이 일어날 수 있다는 점인데 반해, 본 발명의 잡음 제거 회로에서는 '0'에서 '1'로 변하는 경우(상승의 경우)와 '1'에서 '0'으로 변하는 경우(하강 의 경우) 모두 'Wn'만큼의 일정한 지연이 나타나게 되어 신호의 복원 측면에서도 유리하다.

또한, 전술한 바와 같이 본 발명의 잡음 제거 회로에서는 잡음 폭 정의부(42)를 일부 변경하면 임의의 시스템에서 이용할 수 있다는 장점이 있다.

도 6은 전술한 바와 같은 본 발명의 잡음 제거 방법을 도시한 플로우챠트이다.

도 6을 참조하면, 입력 신호의 변화가 감지되면이러한 변화에 대한 감지가 시작된다. 즉, 입력 신호의 상승('0'->'1')/하강('1'->'0')의 변화시 각각의 변화 시점에 소정 폭의 펄스를 발생시킨다(61).

이어서, 전술한 바와 같이 입력 신호의 변화 시점에 대응하여 발생된 펄스를 카운트하여 입력 신호의 상승/하강시 변화 사이의 폭을 결정하게 된다(62). 이 때 이러한 잡음 게거를 이루기 위한 일정 시스템 내에서는 잡음이라 간주될 수 있는 고정 혹은 변경 가능한 폭 즉, 잡음의 최대폭이 기설정되어 있다.

이러한 기설정된 잡음의 최대폭과 입력 신호의 변화 사이의 폭을 비교하여(63), 비교 결과에 따라 입력 신호가 정상일 경우 샘플링을 실시하고(66), 잡음일 경우 샘플링을 실시하지 않아 최종적으로 잡음이 제거된 신호를 출력하게 된다.

즉, 잡음으로 간주되는 경우에는 현재의 데이타는 정상적인 데이타가 아니므로 샘플링이 이루어지지 않고 종료되며, 정상일 경우에는 샘플링이 이루어져 정상적인 데이타가 출력된다.

구체적으로, 입력 신호의 변화 사이의 폭이 상기 기설정된 잡음의 최대폭 보다 크면 입력 신호는 잡음에 해당하지 않아, 현재의 입력 신호의 변화는 정상적인 신호로 인정되어 샘플링되며, 입력 신호의 변화 사이의 폭이 기설정된 잡음의 최대폭 보다 작으면 입력 신호는 잡음으로 간주되어(64), 현재의 시점에서는 샘플링이 이루어지지 않는다.

계속해서 새로운 입력 신호의 변화가 발생하면 전술한 과정을 반복하여 실시하게 된다.

전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 제거해야 하는 잡음 신호의 폭을 설정하고 그 폭 보다 적은 폭을 가진 신호가 들어오면 내부에는 신로의 변화를 전달하지 않고, 잡음 신호의 폭보다 큰 경우에만 신호의 변화를 내부로 전달하는 방식을 사용함으로써, 샘플링 시점에 상관없이 잡음을 효과적으로 제거할 수 있고, 하강 또는 상승의 경우 모두 기설정된 잡음의 최대폭 만큼이라는 일정한 지연값을 갖게 되어 신호의 복원 측면에서도 유리하며, 임의의 시스템으로의 응용 또한 가능함을 실시예를 통해 알아 보았다.

이상에서 본 발명의 기술 사상을 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술하였으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 반도체 집적회로 등에서의 주로 외부로부터 유입된 잡음을 효과적으로 제거할 수 있어, 궁극적으로, 반도체 집적회로의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 탁월한 효과를 기대할 수 있다.

Claims (10)

1. 입력신호의 상승/하강 시에 제1 펄스를 발생시키는 검출수단;

   상기 제1 펄스를 카운팅하고, 그 카운팅값을 출력하는 카운팅수단;

   기설정된 잡음의 최대폭에 대응되는 기준값을 정의하는 잡음 폭 정의수단;

   상기 카운팅수단에서 제공되는 상기 카운팅값과 상기 잡음 폭 정의수단에서 제공되는 상기 기준값을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제2 펄스를 발생시키는 비교수단; 및

   상기 제2 펄스가 발생되는 시점마다 상기 입력신호의 샘플링을 수행하여 잡음이 제거된 신호를 출력하는 샘플링수단

   을 포함하는 잡음 제거 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 카운팅값이 상기 기준값보다 크거나 같으면, 상기 입력신호가 잡음에 해당하지 않으며, 상기 카운팅값이 상기 기준값보다 작으면 상기 입력신호가 잡음에 해당하는 것을 특징으로 하는 잡음 제거 회로.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준값은 고정된 것임을 특징으로 하는 잡음 제거 회로.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준값은 제어수단을 통해 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 잡음 제거 회로.
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