KR100544212B1 - 제어루프내이득의자동설정방법및장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 빠름에도 불구하고 신뢰할만한 설정 및/또는 동조 방법으로 특징 지워지는, 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 방법의 한 단계에서, 제어된 변수 및 제어 차이값의 진폭 값은 제어된 변수 및 제어 차이값을 위한 신호로부터 각각 형성되는데, 상기 신호는 대역-통과 필터링, 제곱, 저역-통과 필터링 및 제곱근 계산을 거치고, 상기 진폭 값 비율이 결정되는데, 상기 비율은 기존 이득을 나타내고, 이득 설정 수단을 사용하여 수행될 이득 변화를 계산하는데 사용된다.
본 발명에 대한 응용의 한 분야는, 스캐닝 또는 기록 광 또는 레이저빔을 광 기록 매체 상에 초점을 맞추기 위하여, 또는 정보 트랙을 추적하기 위하여, 예컨대 CD 또는 DVD 플레이어에서 사용되는 제어 루프이다.
Description
본 발명은, 스캐닝 또는 기록 광 또는 레이저빔을 광 기록 매체 상에 초점을 맞추기 위하여, 또는 정보 트랙을 추적하기 위하여, 예컨대 CD 또는 DVD 플레이어에서 사용되는 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
제어 루프 내의 이득을 설정하기 위하여, 기준 변수 상에 정현파 신호를 중첩시키고, 제어된 변수의 진폭과 제어 차이값의 진폭을 서로 비교하여, 이러한 비교로부터 제어 이득을 설정하기 위한 기준을 얻는 것은 이미 잘 알려져 있다{독일 특허(DE-A 36 35 859호) 참조}. 이러한 목적을 위하여, 서로 비교되는 것은 제어된 변수의 진폭과 제어 차이값의 진폭인 것이 바람직하다. 덧붙여, 위상 마진(margin)을 측정하는 것과, 이러한 측정값을 사용하여 제어 이득을 설정하기 위한 기준을 유도하는 것이 언급되어 있다. 진폭 비교 시, 입력 주파수와 주파수가 동일한, 제어 차이값 및 제어된 변수의 발진 성분을 필터링하여 제거하는데 동기 정류기가 사용된다. 그후 제어 유닛을 사용하여, 제어기의 이득이 변하는데, 제어된 변수 및 제어 차이값의 필터링되어 제거된 발진 성분이 동일한 크기임을 상기 비교기가 나타낼 때까지 변한다. 그러므로 상기 알려진 방법은 많은 시간을 소요하거나, 또는 점진적인 동조 때문에 느린 반복적인 방법이다. 위상 정보를 평가하는 것은 높은 정도의 복잡도를 필요로 하고, 점진적인 동조의 결과로 역시 느리다. 비교 단계의 수를 줄이는 것은 필연적으로 상당한 부정확성을 야기한다. 제어된 변수 및 제어 차이값의 진폭을 비교할 때, 제어 이득이 정확히 설정되지 않은 것을 보장하기 위하여 주의를 기울여야만 하는데, 그 이유는 발진 성분이 제어된 변수 및 제어 차이값의 입력 주파수와 위상이 같지 않기 때문이다. 더욱이, 임계 주파수와 다른 주파수를 사용하는 것은, 이 임계 주파수에서의 루프 이득이 알려진 것을 전제로 한다.
본 발명의 목적은, 신속하면서도 또한 신뢰할만한 설정 및/또는 동조 절차에 의해 특징 지워지는, 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립항에 명시된 특징에 의해 얻어진다. 바람직한 설계 및 개선은 종속항에 명시된다.
본 발명의 한 양상은 이득을 자동으로 설정할 때 동조 절차의 가속이다. 이를 위하여, 최종 동조 값은 단 한번의 측정 및 이에 후속하는 계산에 의해 설정된다. 동조 값에 대한 연속적인 근사값 계산은 더 이상 필요하지 않는데, 이는 동조가 상당히 더 빠르다는 것을 의미한다. 오직 한 방법 단계에 있어서만 동조 신호가 입력되는 동안 기존 이득 인자(gain factor)가 측정되고, 원하는 값을 얻기 위해 수행되어야 할 변화가 계산되며, 이득의 원하는 값이 설정된다. 사용된 동조 신호 또는 동조 주파수는, 개방 루프의 이득에 대한 절대-값 곡선이 0-dB 선을 교차하는 주파수와 동일한 정현파 잡음 주파수인 것이 바람직하다. 예컨대, 정현파 잡음 주파수는 제어 루프의 제어된 변수에 더해진다. 형성된 기존 이득 값 또는 형성된 기존 이득 인자는 예컨대, 제어된 변수 및 제어 차이값의 진폭 비율(quotient)이다. 제어된 변수 및 제어 차이값 사이의 위상 마진으로부터 야기되는 단점을 회피하기 위하여, 제어된 변수 및 제어 차이값의 진폭은 제어된 변수 및 제어 차이값을 위한 신호로부터 각각 형성되는데, 상기 신호는 대역-통과 필터링, 제곱화(squaring), 저역-통과 필터링 및 제곱근 풀이를 거친다. 대역-통과 필터를 사용하여 동조 주파수는 제어 또는 제어 차이값 신호로부터 필터링되어 제거된다. 부호와는 무관한 신호를 생성하기 위하여 신호의 제곱화가 이루어지고, 상기 제곱화된 동조 주파수의 평균을 형성하기 위하여 저역-통과 필터가 사용되며, 이로부터 곱셈 및 제곱근 계산을 통해 진폭이 결정된다. 예컨대 이러한 방법으로 형성된, 제어된 변수 및 제어 차이값의 진폭 신호는, 제어된 변수 및 제어 차이값의 진폭 비율로 언급되는 기존의 이득 인자를 나타낸다. 그후 예컨대 1 또는 0 dB과 동일한 요구되는 이득은 측정된 이득 인자의 역수 값을 사용하여 설정된다. 이러한 목적을 위하여, 예컨대 배율기에 의해 형성된 이득 설정 수단이 제어 루프 내에 제공된다. 이것은 방법의 오직 한 단계 내에서 원하는 값으로 이득을 설정하기 위하여 사용된다. 이득에 대한 절대-값 곡선이 동조 주파수 범위 내에서 대략 선형이므로, 값 1이 아닌 이득 인자들도 역시 높은 정도의 정확도로 설정될 수 있다. 이 이유는, 이득에서 주파수-의존적인 상승은 제어된 변수 및 제어 차이값의 진폭 비율로부터 결정되기 때문이다. 이것은 측정된 기존 이득이므로, 예컨대 모델을 참착하여 결정된 표를 사용하여 이득을 변경하는 해결책과 비교하여, 상기 동조 절차는 높은 레벨의 신뢰도를 갖는다.
그러나, 이득을 측정하기 위하여 제어된 변수 및 제어 차이값을 사용하는 상기 실시예에 덧붙여, 이득을 측정하기 위하여 제어 루프 내의 다른 연결점을 사용하는 다른 실시예를 구현하는 것이 가능하다. 이 경우, 이득 측정을 위한 연결점의 선택으로부터 야기되는 특정 특성을 고려하는 것도 필요하다. 입력 잡음 신호 및 제어 차이값이 예컨대 이득 측정을 위해 사용된다면, 이와 같은 측정은 6 dB의 옵셋을 가질 것이지만, 여기에서 표시된 해결책과는 원리적으로 다르지 않을 것이다. 6 dB의 옵셋은 따라서 측정된 이득 값을 평가하는데 고려되어야만 한다. 이러한 양상으로부터, 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위한 본 발명의 방법은, 이득 측정을 위한 연결점의 선택과는 상대적으로 무관하다.
기존 이득 인자가 이득 특성 곡선의 선형 영역 내에서 결정되었음을 보장하기 위하여, 제어된 변수 및 제어 차이값의 진폭 비율이 1보다 적은 값을 갖는 지의 여부를 확인하기 위하여 추가 테스트가 이루어진다. 만약 이것이 적당하지 않다면, 본 발명의 추가의 양상은, 측정이 수행되기도 전에, 1 보다 적은 바람직하게는 0.75의 인자를 사용하여 더 낮은 값으로 설정될 이득을 위해 제공된다.
본 발명은 도면 및 예증적인 실시예를 통해 훨씬 더 상세하게 이하에서 설명된다.
도면에서 참조 기호는 공통적으로 사용된다. 도 1은 방법의 오직 한 단계에서 이득을 자동으로 설정하기 위한 개략도를 도시한다. 제어 증폭기(CT)와 제어된 시스템(RS)을 포함하는 제어 루프에 있어서, 동조 신호 생성기(G)는 동조 신호(d)를 제어 루프에 입력하기 위해 사용되는데, 동조 신호(d)가 입력되는 동안 또는 입력된 후, 이득 설정 수단(GA)은 방법의 오직 한 단계에서 이득을 자동으로 설정하기 위하여 사용된다. 도 1에 도시된 예증적인 실시예에 있어서, 동조 신호(d)의 입력은 제어된 시스템(RS)의 출력단과 제어 증폭기(CT)의 입력단 사이에서 이루어진다. 다시 말해, 동조 신호(d)는 제어된 변수(x)가 제공되는 합산 점에 입력되는데, 상기 합산 점의 출력단은 제어 차이값(xd)을 제공한다. 그러나 원리적으로 동조 신호(d)는 제어 루프 내의 임의의 점에서 입력될 수 있다. 그러나 동조 신호(d)가 입력되는 점은, 이득 설정 수단(GA)을 사용하여 설정될 이득 인자를 계산할 때, 고려되어야만 한다. 동조 신호(d)를 제어 차이값(xd)과 비교함으로써 기존 이득 인자를 결정할 때, 예컨대 6 dB의 옵셋이 고려되어야만 한다. 이득 설정 수단(GA)을 사용하여, 제어 루프에 대한 기존 이득 인자가 측정되고, 수행될 이득 내의 변화가 계산되는데, 그후 이러한 변화는 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위하여 사용된다. 일반적으로, 이득 또는 이득 인자는, 측정 신호에 대한 기준 신호의 비율로 지정될 수 있다. 동조 신호 및 측정 신호의 진폭 또는 위상을 서로 비교하고, 특정 진폭 또는 위상 비율이 얻어질 때까지 제어 루프 내의 이득을 변화시키는 것은 이미 잘 알려져 있다. 알려진 방법에 따르면, 제어 루프 내의 이득은, 이러한 방식으로 원하는 비율에 도달하기 위하여, 점진적으로 변화한다. 그러므로 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위하여 다수의 방법 단계들이 요구된다. 오직 하나의 방법 단계에서 이득을 설정하는 것이 가능한 것은, 기존 이득 인자가 측정된다는 것 및 이득의 원하는 값을 얻기 위해 수행될 변화가 계산된다는 사실에 의해서이다. 이때 계산되어 얻어진 값은 이득을 설정하기 위해 사용된 값을 나타낸다. 사용된 측정 신호는 제어 루프로부터의 신호이고, 상기 신호는 기존 이득 인자를 나타낸다. 기존 이득 인자를 나타내는 신호는, 동조 신호(d)가 입력되는 동안 측정 신호의 진폭인 것이 바람직하다. 기존 이득 인자를 계산하기 위하여, 아직 동조되지 않은 제어 루프에 동조 신호(d)가 입력되는 동안 이득 인자를 나타내는 측정 신호는 기준 신호와의 비율로 표현된다. 기준 신호는 동조 신호(d)에 의해 형성되는데, 상기 기준 신호는 동조 신호(d)의 알려진 파라미터 때문에 알 수 있다. 측정 신호와 기준 신호로부터 형성된 비율은 따라서 기존 이득 인자를 나타낸다. 기존 이득 인자를 나타내는 비율은 이득 설정 수단(GA) 내에 제공된 마이크로프로세서를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 제공된 동조 신호(d)는 예컨대, 개방 루프의 이득에 대한 절대-값 곡선이 0 dB 라인과 교차하는 주파수에서 정현파 잡음 주파수에 의해 형성된 동조 주파수이기 때문에, 제어 루프 내에서 수행될 이득 변화는 기존 이득 인자를 고려하여야만 한다. 예컨대, 1의 이득을 설정하기 위하여, 제어 루프 내의 이득은 기존의 이득 인자를 나타내는 비율의 역수 값으로 곱해진다. 결과적으로, 제어 루프 내의 이득의 자동 설정은 오직 하나의 방법 단계를 사용하여 이루어진다. 1의 이득을 설정하기 위해 수행되는 제어 루프 내의 이득 변화는 공지된 것이기 때문에, 값 1과 다른 이득 값도 설정될 수 있다. 이것은 특히 동조 주파수의 영역 내의 이득에 대한 절대-값 곡선이 대략 선형이라는 사실 덕분에 가능하다. 최종 동조 값은 한 번의 측정과 후속하는 계산에 의해 결정된다. 연속적인 근사값 계산들은 전혀 필요하지 않은데, 이것은 동조가 상당히 빠르다는 것을 의미한다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 동조 신호(d)는 본질적으로 일정하다고 간주되었다. 이러한 요구 조건하에서, 기존 이득 인자는 오직 하나의 측정 신호를 사용하여 결정되는데, 왜냐하면 동조 신호(d)는 알려진 것으로 간주될 수 있고, 동조 신호(d)는 개방 루프의 이득에 대한 절대-값 곡선이 0 dB 라인과 교차하는 주파수와 동일하거나 대략 같은 정현파 잡음 주파수이기 때문이다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 기준 신호로 사용된 동조 신호(d)가 측정 절차에 포함되는 것도 가능하다. 도 1에 도시된 제어된 시스템(RS)은 도 2에서 작동기(ACT) 및 검출기(DET)에 의해 형성된다. 이득 설정 수단(GA)에 제공된 마이크로프로세서는 동조 신호(d)가 제어 루프에 입력되는 순간을 결정한다. 이러한 목적을 위하여, 동조 신호 생성기(G)는 이득 설정 수단(GA)에 접속된다. 예컨대 CD 또는 DVD 플레이어에서, 스캐닝 광 또는 레이저 빔을 디스크 표면상에 초점을 맞추고 정보 트랙을 추적하기 위하여 사용되는 제어 루프에 있어서, 작동기(ACT)와 검출기(DET)는 픽업(pick-up)에 의해 형성된다. 트랙킹을 위한 또는 광빔의 초점을 맞추기 위한 수단은 대물 렌즈를 갖는 작동기이고, 기록 매체로부터 반사된 광을 평가하기 위해 사용되는 포토다이오드는 검출기(DET)를 형성한다. 더욱이, 검출기(DET)는 통상적으로 전치 증폭기를 구비한다. 작동기(ACT) 및 검출기(DET)의 생산에서 제작 공차 때문에, 또한 스캐닝되는 기록 매체의 다른 특성 때문에, 제어 루프 파라미터가 제작 원인들 때문에 변화한다고 간주되어야만 한다. 이것은, 비록 동조 신호(d)의 파라미터가 알려져 있다 할지라도, 동조 신호(d)의 이득은 더 이상 미리 결정될 수 없거나, 또는 알려진 것으로 간주될 수 없음을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 측정 절차에서 기준 신호로 사용된 동조 신호(d)를 포함하는 것은, 하나의 방법 단계에서 이득의 자동 설정을 가능케 한다. 이러한 형태의 실시예의 원리는 도 3에 도시되었다. 이러한 실시예의 본질적인 양상은, 이득 설정 수단(GA)이 동조 신호(d)가 입력되는 점의 전단 및 후단에서 측정 신호를 측정한다는 점이다. 도 3에 도시된 개략도는 후속하는 예증적인 실시예로 조정되었다. 그러나 본 발명은 동조 신호(d)가 입력되는 점의 바로 전단 및 후단에서 분기되어 나오는 측정 신호에 국한되지는 않는다.
측정 신호의 형성에 대한 양호한 실시예는 도 4에 도시되었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 동조 신호(d)는 통상적으로 기준 변수에 대응하는 제어 루프 내의 한 점에서 입력된다. 도시되지 않은 기준 변수를 동조 신호(d) 상에 중첩시키는 것도 가능하다. 그러나 상기 제어 루프에 있어서, 기준 변수는 일반적으로 0으로 선택된다. 도 4에 도시된 측정 신호의 형성을 위한 개략도에 도시된 바와 같이, 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)을 위한 신호는 각각 대역-통과 필터(BPF1, BPF2)에 제공된다. 대역-통과 필터(BPF1, BPF2)는 각각 제곱화 요소(squaring element)(Q1, Q2)에 연결되는데, 상기 요소의 후단에는 저역-통과 필터(LPF1, LPF2)가 연결된다. 대역-통과 필터(BPF1, BPF2)는 제어 신호(x) 및 제어 차이값(xd)으로부터 동조 신호(d)를 필터링하여 제거하기 위하여 사용되는데, 상기 동조 신호는 정현파 잡음 주파수에 의해 형성되고, 개방 루프에 대한 절대-값 곡선이 0 dB 라인과 교차하는 주파수와 동일하다. 제곱화 요소(Q1, Q2)는 부호와 무관한 신호를 생성하고, 후속하는 적분기 또는 저역-통과 필터(LPF1, LPF2)는 제곱화된 잡음 주파수의 평균을 형성한다. 제 1 저역-통과 필터(LPF1)로부터의 출력 신호(A1) 및 제 2 저역-통과 필터(LPF2)로부터의 출력 신호(A2)는 따라서 제어 신호 및 제어 차이값 신호의 진폭 절대 값을 계산하는 마이크로프로세서에 제공된다. 이 때문에, 마이크로프로세서는 출력 신호(A1, A2) 각각을 제곱한 후, 제곱근 계산을 수행한다. 그후 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭 비율은 제어 루프에 대한 기존 이득 값을 나타낸다. 제어 루프에 대한 비율 또는 기존 이득이 1과 다르다면, 이것은 제어 루프에 대해, 동조 주파수 또는 정현파 잡음 주파수가 기존 이득 값에 따라 현재의 설정에서 증폭되거나 또는 감소됨을 의미한다. 선택된 동조 주파수가, 개방 루프에 대한 절대-값 곡선이 0 dB 라인과 교차하는 주파수와 동일한 주파수의 정현파 잡음 주파수이기 때문에, 동조가 1의 이득값 또는 0 dB로 수행되는 것이 일반적으로 요구된다. 요구되는 이러한 이득은 자동으로 설정되는데 여기서, 제어 루프의 기존 이득을 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭 비율의 역수 값으로 곱하기 위하여 이득 설정 수단(GA)이 사용된다. 이러한 목적을 위하여, 제어 루프 내의 제어 증폭기(CT)는 기존 이득으로서 측정된 값의 역수 값으로 설정되는 배율기를 구비하는 것이 바람직하다. 이것은, 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위하여 오직 한 방법 단계만이 요구됨을 의미한다. 설정될 이득 값을 결정하거나 또는 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭 비율로부터 기존 이득 값을 결정하는 것은, 동조 주파수의 영역에서 이득에 대한 절대-값 곡선이 대략 선형이라는 사실 덕택에, 가능하다.
상기 원리를 고려하여, 상기 방법은 1의 이득과 다른 이득 값을 자동으로 설정하기 위하여도 마찬가지로 사용된다. 1과 다른 기존 이득 값에 대해, 이러한 비율의 역수 값에 의한 곱셈에 추가하여, 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭 비율이 원하는 이득 값에 곱해진다.
제어 루프의 이득 내에서의 증가는 알 수 있어야만 하기 때문에, 사용된 동조 신호(d)는, 개방 루프의 이득에 대한 절대-값 곡선이 0 dB 라인과 교차하는 주파수와 다른 정현파 잡음 주파수가 될 수도 있다. 따라서 대역-통과 필터(BPF1, BPF2)와, 적절하다면, 저역-통과 필터(LPF1, LPF2) 역시 이러한 주파수에 따라 설계되어야만 한다. 본 발명에 따라 측정된 기존 이득 값, 이러한 이득 값이 결정된 주파수, 및 알려진 것으로 간주되는 이득 증가 값을 사용하여, 이득이 1의 값을 갖거나 또는 0 dB 라인과 교차하는 곳에서의 주파수가 결정된다.
도 4에 도시된 측정 신호 형성을 위한 개략도에서 이미 관찰한 바와 같이, 대응하는 모듈들이 출력 신호(A1, A2)를 형성하기 위하여 사용된다. 그러므로 측정 신호 형성을 위한 회로 장치의 실시예는 도 5의 개략도에 도시된 바와 같이 제공된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 검출기(DET)에 의해 제공된 제어된 변수(x) 및 제어 증폭기(CT)의 전단에서 발생하는 제어 차이값(xd)은, 대역-통과 필터, 제곱화 요소 및 저역-통과 필터만을 유리하게 구비하는 이득 설정 수단(GA)에 잇따라 인가된다. 동조 신호 생성기(G)를 사용하여 생성된 동조 신호(d)는 따라서, 제어된 변수(x)의 진폭이 측정되는 동안, 또한 제어 차이값(xd)의 진폭이 측정되는 동안, 제어 루프에 입력된다. 동조 신호 생성기(G)는 선택 가능한 주파수 및 일정한 진폭을 갖는 발진기인 것이 바람직하다.
도 6은 동조 신호 생성기(G)의 예증적인 실시예를 도시한다. 이것은 제 1 레지스터(register)(R1)와 제 1 배율기(C1)가 접속된 트리거(T)를 포함하는 디지털 실시예이다. 제 1 레지스터(R1)는 제 2 배율기(C2)의 전단에 접속되는데, 상기 제 2 배율기의 출력단은 상기 제 1 배율기(C1)로부터의 출력 신호를 수신하는 가산기(A1)에 접속된다. 단일의 제 2 가산기(A2)의 한 입력단은 제 1 가산기(A1)의 출력단에 연결되고, 제 2 가산기(A2)의 출력단은 제 2 레지스터(R2)의 입력단에 연결된다. 제 2 레지스터(R2)는 제 3 배율기(C3)에 연결된 제 1 출력단을 구비하고, 제 2 레지스터의 제 2 출력단은 제 3 레지스터(R3)에 연결된다. 제 3 레지스터(R3)의 출력단은 배율기(C4)에 연결되고, 상기 배율기(C4)의 출력단은 제 3 가산기(A3)의 한 입력단에 연결된 반면, 제 3 배율기(C3)의 출력단은 제곱화 요소(x2)를 경유하여 가산기(A3)의 다른 입력단에 연결된다. 가산기(A3)의 출력단은 가산기(A2)의 한 입력단에 연결되고, 가산기(A2) 및 제 2 레지스터(R2)의 공통 접속점은 그 출력단이 주파수 신호(F)를 제공하는 제 5 배율기(C5)에 연결되는데, 상기 주파수 신호(F)의 주파수는 상기 배율기들의 파라미터를 설정함으로써 선택될 수 있고, 일정한 진폭을 갖는다.
사용된 대역-통과 필터는, 대역-통과 필터의 입력단(EBPF)이 제 4 레지스터(R4) 및 제 6 배율기(C6)에 연결된, 도 7에 도시된 바와 같은 구조인 것이 바람직하다. 제 6 배율기(C6)의 출력단은 제 4 가산기(A4)에 접속되고, 상기 가산기(A4)의 다른 입력단은 제 4 레지스터(R4)에 연결된 제 7 배율기(C7)의 출력단에 연결된다. 제 4 가산기의 출력단은 제 8 배율기(C8)를 경유하여 제 5 가산기(A5)의 한 입력단에 연결된다. 제 5 가산기(A5)의 출력단은 대역-통과 필터의 출력단(ABPF)과 함께, 제 5 레지스터(R5) 및 제 9 배율기(C9)에 의해 형성된 피드백 경로를 위한 접속점을 형성하는데, 상기 피드백 경로는 제 5 가산기(A5)의 입력단에 연결된다.
디지털 저역-통과 필터의 구조는 도 8에 도시된다. 저역-통과 필터의 입력단(ETPF)은 제 10 배율기(C10)에 의해 형성되는데, 상기 제 10 배율기의 출력단은 제 6 가산기(A6)에 연결된다. 제 6 가산기(A6)의 출력단은 제 6 레지스터(R6)와 제 11 배율기(C11)를 경유하여 상기 가산기(A6)의 제 2 입력단에 피드백되고, 제 6 가산기의 출력단은 제 12 배율기(C12)를 경유하여 저역-통과 필터의 출력단(ATPF)을 형성한다. 대역-통과 필터 및 저역-통과 필터의 특성은 적절한 계수들을 사용하여 설정된다. 이들 계수들은 배율기의 대응하는 설정 값이다.
도 9 내지 도 13은 진폭 신호 형성을 도시하기 위한 적절한 진폭/시간 그래프를 도시한다.
도 9는, 동조 신호(d)로 사용되고, 또한 바람직하게는 개방 루프의 이득에 대한 절대-값 곡선이 0 dB 라인과 교차하는 주파수와 동일한 정현파 잡음 주파수를 도시한다. 동조 신호(d)를 제어 루프에 입력하면, 예컨대 도 10에서 도시된 곡선을 갖는 제어 차이값(xd)을 초래한다.
도 10에서, 동조 신호(d)의 진폭 및 위상 각도가 도 9에 도시된 바와 같이 제어 루프 내에서 영향을 받는 것을 알 수 있다. 이것은 제어 차이값(xd) 및 제어된 변수(x)에 모두 적용된다. 제어 루프의 기존 이득 또는 기존 특성에 영향을 받는 동조 신호(d)는, 제어 신호(x) 또는 제어 차이값(xd)으로부터 동조 신호(d)의 주파수를 필터링하여 제거하기 위하여, 대역-통과 필터링을 거친다.
대역-통과 필터의 출력은 도 11에 도시된 바와 같은 신호를 제공하는데, 이 신호는 진폭이 일정하게 되고, 동조 신호(d)의 주파수를 갖는다. 만약 제어 루프에 대한 기존 이득 값이 1과 다르다면, 도 11에 도시된 신호의 위상은 동조 신호(d)에 대해 이동될 것이다. 그후 진폭이 이미 일정하게 된 도 11의 신호는 제곱화되어, 도 12에 도시된 바와 같이 부호에 무관한 신호가 제곱화 요소의 출력단에서 제공된다. 자신에 의해 곱해졌기 때문에, 이러한 신호는 도 11에 도시된 신호보다 2배의 주파수를 갖는다.
그후 도 12에 도시된 신호에 대한 저역-통과 필터는 도 13에 도시된 진폭 신호를 생성하는데, 이 진폭 신호는 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭에 대응한다. 제어 신호 및 제어 차이값 신호의 이와 같이 형성된 진폭 신호의 비율은 따라서, 입력 동조 신호(d)에 대한 제어 루프의 기존 이득에 대응한다. 이미 상술한 바와 같이, 요구되는 이득 값은 따라서 오직 한 방법 단계만을 사용하여 제어 루프 내에서 자동으로 설정된다.
본 발명은, 제어 신호와 제어 차이값 신호가 제어 루프의 기존 이득을 측정하기 위하여 사용된, 여기에서 나타낸 예증적인 실시예에 국한되지 않는다. 제어 루프의 기존 이득을 결정하기 위하여 예증적인 실시예와 다른 접속 점을 선택할 때, 측정된 이득 인자에 대한 이득의 영향을 적절하게 고려하여야만 한다.
상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 요구되는 이득 값이 오직 한 방법 단계만을 사용하여 제어 루프 내에서 자동으로 설정되기 때문에, 신속하면서도 또한 신뢰할만한 설정 및/또는 동조 절차에 의해 제어 루프 내의 이득이 자동으로 설정될 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 이득을 자동으로 설정하기 위한 개략도.
도 2는 동조 신호 측정을 사용하여 이득을 자동으로 설정하기 위한 개략도.
도 3은 제어-루프 신호 측정을 사용하여 이득을 자동으로 설정하기 위한 개략도.
도 4는 측정 신호의 형성에 대한 개략도.
도 5는 측정 신호의 형성을 위한 실시예의 개략도.
도 6은 잡음 신호 생성기의 블록도.
도 7은 대역-통과 필터의 블록도.
도 8은 저역-통과 필터의 블록도.
도 9는 잡음 주파수의 진폭/시간 그래프.
도 10은 중첩된 제어 차이값을 갖는 잡음 주파수의 진폭/시간 그래프.
도 11은 대역-통과 필터링을 거치고, 중첩된 제어 차이값을 갖는 잡음 주파수의 진폭/시간 그래프.
도 12는 대역-통과 필터링과 제곱화(squaring)를 거친 잡음 주파수의 진폭/시간 그래프.
도 13은 대역-통과 필터링, 제곱화 및 저역-통과 필터링을 거친 잡음 주파수의 진폭/시간 그래프.
〈도면 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
GA : 이득 설정 수단 G : 동조 신호 생성기
CT : 제어 증폭기 RS : 제어된 시스템
DET : 검출기 ACT : 작동기
Q1,Q2 : 절대값 생성기 LPF : 저역-통과 필터
BPF : 대역-통과 필터 A1-A6 : 가산기
R1-R6 : 저항 C1-C9 : 배율기
Claims (14)
- 동조 신호를 사용하여 제어 루프 내에서 이득을 자동으로 설정하는 방법에 있어서,하나의 방법 단계에서,동조 신호(d)가 입력되는 동안 기존 이득을 측정하는 단계와,상기 측정된 이득의 역수를 형성하는 단계와,상기 측정된 이득의 역수로부터, 상기 제어 루프 내에 수행되어야 할 이득 변화를 계산하는 단계와,상기 계산된 이득 변화를 사용하여 상기 이득을 자동적으로 설정하는 단계를 포함하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기존 이득은, 동조 신호(d)로서 사용되는 일정한 진폭을 갖는 동조 주파수가 입력되는 동안 측정되는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기존 이득은, 동조 신호(d)로서 사용되는 일정한 진폭을 갖는 동조 주파수가 입력되는 동안 측정되며, 사용된 상기 동조 주파수는, 개방 제어 루프의 이득에 대한 절대-값 곡선이 0 dB 라인과 교차하는 주파수와 동일한 정현파 잡음 주파수인 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동조 신호(d)는, 상기 제어 루프의 제어된 변수(x)에 가산됨으로써 상기 제어 루프 내로 입력되는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기존 이득은, 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭 값(A1, A2)의 비율(quotient)로서 측정되는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기존 이득은, 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭 값(A1, A2)의 비율(quotient)로서 측정되며, 상기 비율의 피제수(被除數, dividend)는 상기 제어된 변수(x)의 진폭 값(A2)으로부터 형성되고, 상기 비율의 제수(除數, divisor)는 상기 제어 차이값(xd)의 진폭 값(A1)으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기존 이득은, 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭 값(A1, A2)의 비율(quotient)로서 측정되며, 상기 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 상기 진폭값(A1, A2)은 상기 제어된 변수(x) 및 상기 제어 차이값(xd)에 대한 신호로부터 각각 형성되는데, 이 신호는 대역-통과 필터링, 제곱화(squaring), 저역-통과 필터링 및 제곱근 계산을 거치는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어 루프 내에서 상기 동조 신호(d)에 대한 1 또는 0 dB 이득은, 상기 제어 루프 내의 상기 이득을 상기 측정된 이득의 역수로 곱함으로써 자동으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어 루프 내에서 상기 동조 신호(d)에 대한 1 또는 0 dB 이득과는 다른 이득은, 상기 제어 루프 내의 상기 이득을 상기 측정된 이득의 역수로 곱한 후, 1 또는 0 dB와는 다른 상기 이득으로 곱함으로써, 자동으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 이득은 제 1 동조 신호(d)가 입력되는 동안 측정되고 또한 제 2 이득은 제 2 동조 신호(d)가 입력되는 동안 측정되며, 상기 동조 신호(d)의 주파수와는 다른 주파수에 대한 이득을 설정하기 위한 이득 변화가 계산되고, 상기 계산된 이득 변화는 상기 이득을 자동으로 설정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하는 방법.
- 동조 신호를 사용하여 제어 루프 내의 이득을 자동으로 설정하기 위한 장치에 있어서,- 상기 제어 루프에 입력될 동조 신호(d)를 생성하기 위한 동조 신호 생성기(G)로서, 상기 동조 신호 생성기(G)는 일정한 진폭을 갖는 선택가능한 주파수를 갖는 동조 신호(d)를 생성하도록 시용되는 안정적인 한계(stable limit)를 갖는 두 개 단자의 순환적인 디지털 필터(recursive digital filter)를 구비하는, 동조 신호 생성기(G)와,- 상기 동조 신호(d)가 입력되는 동안, 기존 이득을 측정하기 위한 회로 장치와,- 상기 측정된 기존 이득의 역수로부터 이득 변화를 계산하기 위한 프로세서와,- 상기 계산된 이득 변화를 사용하여 상기 이득을 자동으로 설정하기 위한 이득 설정 수단(GA)을 포함하는, 이득을 자동으로 설정하기 위한 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 동조 신호(d)가 입력되는 동안 기존 이득을 측정하기 위한 상기 회로 장치는,- 대역-통과 필터(BPF1, BPF2)와,- 절대-값 생성기(Q1, Q2)와,- 저역-통과 필터(LPF1, LPF2)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하기 위한 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 측정된 기존 이득으로부터 이득 변화를 계산하기 위한 상기 프로세서는, 제어된 변수(x) 및 제어 차이값(xd)의 진폭 값(A1, A2) 비율의 역수를 형성하기 위한 프로세서인 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하기 위한 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 이득 설정 수단(GA)은 상기 제어 루프에 첨가된 배율기인 것을 특징으로 하는, 이득을 자동으로 설정하기 위한 장치.
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