KR19980024414A - 데이터 신호 측정 및 계산 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터 신호를 측정하고 계산하기 위한 회로에 관한 것이다.

불안한 직류 전압 성분을 갖는 데이터 신호를 측정하고 계산하기 위한 회로는 직류 전압이 측정되어 신호로부터 감산되는 신호 처리 수단을 포함한다. 본 발명에 따라, 상기 신호 곡선에 의존하여 회로의 시상수를 변화시키는 비선형의 제어가 제공된다.

Description

데이터 신호 측정 및 계산 회로

본 발명은 신호 입력단, 필터를 포함하고 신호의 일부를 전송하는 신호 처리 수단 및 신호 입력단으로부터의 원 신호를 상기 신호 처리 수단에 의해 전송된 일부의 신호와 비교하고, 데이터 신호를 측정하기 위한 계산 수단을 포함하여, 직류 전압 성분이 중첩된 데이터 신호를 측정하고, 계산하기 위한 회로에 관한 것이다. 본 발명은 또한 데이터 신호를 측정하고 계산하기 위한 방법에 관한 것이다.

직류 전압은 종종 신호에 오프셋(offset) 전압, 공차(tolerances) 등에 기인하여 중첩된다. 다수의 신호 열의 사용가능한 범위의 최적 사용을 가능하게 하기 위하여, 이러한 직류 전압을 보상, 즉 직류 전압 성분의 측정 및 연속적인 감산에 의하여 보상하는 것이 필요하다. 직류 전압 성분, 또한 소위 제로 주파수의 양은 일반적으로 저역 통과 필터에 의해 측정된다. 이러한 회로의 필요의 일예가 TDMA(Time Division Multiple Access) 시스템에서의 동기(synchronization)이다. 시분할 멀티플렉스 방법에 있어서 다중 억세스가 이러한 시스템에 의해서 의도된다. 이에 의해 발신기는 소위 프리앰블에 제로의 직류 성분을 포함하는 교류 신호를 발송한다. 전송 열에 있어서의 비이상적 특성에 기인하여, 최적의 전송 질을 획득하기 위하여 보상되어야 하는 부가적인 직류 성분이 수신기의 출력에서 발생된다. 일반적인 데이터 전송에 있어서, 직류 전압 성분 또는 특별하게 낮은 주파수 성분이 존재할 수 있기 때문에, 상기 직류 전압 성분은 측정되어 어떠한 직류 성분도 포함하지 않는 프리앰블내에 저장되어야 한다. 새로운 유럽식 무선 전화 표준 DECT(Digital European Cordless Telephone)이 이러한 문제점들이 발생하는 이러한 TDMA 시스템의 예이다.

공시된 회로에 있어서, 직류 전압 성분은 저역 통과 필터에 의해 측정된다. 이에 따라 반비례하는 필터의 컷-오프 주파수와 시상수에 대하여 속도와 정확도 사이에서의 절충안이 형성된다. 이에 따라 시스템이 동기되지 않았기 때문에 필터링부터 저장까지에서 전환이 발생하는 전환점은 특별히 문제화 된다. 정확도를 희생시켜 가능한 한 빠르게 저장하기 위해서 전환될 수 있거나 프리앰블에서 일반적인 데이터까지의 전송을 기다릴 수 있다. 일반적인 선형 필터의 사용이 주어진다면, 전환은 상당한 지연 이후에 인식될 수 있기 때문에, 후자는 한정된 정확도로만 발생할 수 있다. 이러한 경우, 평균 값의 설정은 또한 일부의 데이터에 걸쳐 발생하나, 이것들의 평균 값은 제로가 되지 않는다. 프리앰블 끝의 인식과 저장하기 위한 전환이 발생이 늦어질수록, 더 많은 결함의 평균값 측정이 존재하게 된다. 공시된 해결 법에 있어서, 상기 지연은 현재의 신호에서가 아니라 지연된 신호에서의 평균 값을 형성하므로써 해결된다. 간단한 RC 소자가 이것을 위하여 사용된다. 이러한 필터들의 점프 응답은 항상 단조로운 특성, 즉 프리앰블 끝 이후에 상기 신호는 규칙적으로 하나의 방향으로 드리프트되므로, 어떤 조건하에서는 상당한 불완전한 에러를 갖게 된다. 이러한 에러들은 고차 필터에서는 더 작으나 완전히 사라지지는 않는다.

본 발명의 주된 목적은 상술한 유형의 회로를 제공하는 것이고, 평균 신호 값이 측정되고 특별히 정확하고 신뢰성 있는 방식으로 저장될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 회로의 설계도.

도 2는 다른 전압 커브와 비교된 본 발명에 따른 회로의 점프 응답 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 : 버퍼 증폭기 3 : 비교기

4 : 저역 통과 필터 5 : 제어 유니트

6 : 추종 유지 회로 7 : 스위칭 소자

8 : 저항 10 : 증폭기

이러한 목적의 해결책은 신호 처리 수단은 필터 후방의 신호에 의존하여 제어되는 시상수 제어 수단을 포함하도록 하므로써 달성된다.

총괄적으로, 신호 처리 수단내에서의 크거나 또는 적은, 필터 후방의 신호에 의존하는 시상수를 설정하기 위하여, 필터 후방의 신호가 계산되는 새로운 해결에 의하여, 비선형의 오프셋 측정이 수행된다.

원칙적으로, 신호 처리 수단의 필터가 하이패스 필터인 방식으로 회로를 형성하는 것이 가능하다. 그러나 저역 통과 필터를 사용하는 것이 신호 처리 수단내에서 선호되므로, 계산 수단에서는 신호 처리 수단에 의해 측정된 신호가 입력신호로에서 감산될 수 있다. 또한 신호 처리 수단은 바람직하게 직류 전압 성분이 저장될 추종 유지 회로(track and hold circuit)를 포함한다. 상기 추종 유지 회로는 기본적으로 샘플 앤 홀드 회로와 유사하다.

게다가, 입력되는 신호가 증폭되도록 하는 버퍼 증폭기가 바람직하게 신호 입력단에 제공된다. 상기 계산 수단은 바람직하게 신호 보상이 특히 수월하게 수행될 수 있게 하는 비교기를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 시상수 제어 수단은 제어 가능한 저항을 포함한다. 이것은 특히 쉽게 구현되며, 동시에 추종 유지 회로내에 집적된다. 게다가, 바람직하게 상기 시상수 제어 수단은 전압 차를 계산하고, 제어 가능한 저항과의 접속을 포함하는 제어 유니트를 포함한다. 예를 들어 필터 출력과 추종 유지 회로의 출력 사이의 전압 차가 크다면, 상기 제어 유니트는 이러한 저항이 작아지도록 하는 방식으로 상기 제어 가능한 저항을 조절한다. 이에 따라 적은 시상수와 이에 따른 높은 속도가 신호 처리 유니트에서 발생한다.

작은 전압 차가 주어질 경우, 상기 제어 유니트는 높은 정확도와 높은 지연을 획득하기 위하여, 제어 가능한 저항이 크게 되도록 한다.

이러한 목적을 위하여, 바람직하게 상기 제어 유니트는 비교 전압을 저장하기 위한 메모리를 포함한다. 상기 제어 유니트에서 측정된 전압은 이 비교 전압과 비교되고, 예를 들어 보다 작은 측정된 전압이 주어진다면, 상기 저항은 크게 설정된다. 수학적인 관점에서, 이러한 해결책에 있어서, 시상수 제어 수단은 스텝과 점프 함수를 사용하여 동작된다. 그러나 연속적인 비선형의 관계 역시 본 발명에 따른 회로의 동작을 위해서도 가능하다.

본 발명의 개선에 있어서, 어떠한 부가적인 단자 또는 외부의 부품이 요구되지 않기 때문에, 특히 상기 시상수 제어 수단과 상기 추종 유지 회로 또는 심지어 전체 회로는 칩상에 집적된다. 게다가, 바람직하게 비교 전압이 변화될 수 있거나 재 조정될 수 있는 조정 수단이 제공되므로, 동작 동안에 최적화는 계속 수행된다.

본 발명에 따라, 상술한 회로는, 작은 전압 차가 주어진 큰 시상수와 큰 전압 차가 주어진 작인 시상수를 획득하기 위하여, 전압 차는 제어 유니트를 사용하여 측정되고, 시상수 제어수단은 비선형의 형태로 제어되는 방식으로 동작된다.

저역 통과 필터링에 기인하여, 필터 출력단에서의 교체 성분은 아주 작고, 안정된 상태, 즉 보상되는 일정한 직류 전압 성분이 주어진다면, 상기 필터 출력과 상기 추종 유지 스테이지 사이의 차(U_D)는 제로인 상태에 있게 된다. 이러한 관계는 신호 의존 방식으로 상기 추종 유지 회로의 시상수를 설정하기 위하여 이용된다. 큰 차(U_D)가 주어진다면, 높은 속도를 획득하기 위하여 상기 시상수는 작게 되고, 작은 전압차가 주어진다면, 높은 정확도와 높은 지연을 획득하기 위하여 상기 시상수는 크게 된다.

본 발명의 기술은 도면과 연관된 상세한 설명을 통해 보다 잘 이해할 수 있을 것이다. 특히 개략적 표현이 아래에 제시된다.

도 1은 본 발명의 개략도를 도시한다. 버퍼 증폭기(2)가 신호 입력단(1)에 배치되며, 이 증폭기는 비교기(3)의 양의 입력단에 직접 연결된다. 버퍼 증폭기(2)의 후방에, 병렬의 전기 접속이 상기 비교기(3)의 음의 입력단으로 분기된다. 신호 처리 수단이 이러한 접속내에 배열되며, 이 수단은 직렬로 연결된 저역 통과 필터(4)와 추종 유지 회로(6)를 포함한다. 상기 추종 유지 회로(6)는 스위칭 소자(7), 이에 직렬로 연결된 저항(8) 및 증폭기(10)를 포함한다. 접지에 연결된 캐패시터(9)가 상기 저항(8)과 상기 증폭기(10) 사이에 배치된다. 시상수 제어 수단은 상기 추종 유지 회로(6)에 집적된 상기 저항(8)을 포함하며, 이 저항은 상기 시상수 제어 수단내에서의 그것의 기능 감지에 대하여 변화 가능하다. 상기 제어 가능한 저항(8)은 시상수 제어 수단의 성분과 유사한 제어 유니트(5)에 의해 제어된다. 상기 제어 유니트(5)는 상기 추종 유지 회로(6) 전반에 걸쳐 전압 차를 측정하고, 이러한 목적을 위하여 저역 통과 필터(4)의 후방에 연결되므로, 상기 필터의 출력 전압(U_F)이 여기에 제공되고, 반면에 상기 추종 유지 회로의 후방에서 상기 출력 전압(U_A)에 연결된다.

도 2는 다른 전압 곡선과 비교한 본 발명에 따른 회로의 점프 응답을 그래프로 도시한다.

시간은 이에 의해 X 축상에 도시되고 전압은 Y 축상에 도시된다. 곡선(11)은 입력 전압(U_in)의 특성을 재현하며, 이는 상기 버퍼 증폭기(2)의 후방에서 측정된다. 곡선(12)은 저역 통과 필터의 후방에서 측정되는 전압(U_F)의 특성을 재현한다. 곡선(14)은 상기 추종 유지 회로의 영역내에 시상수 제어 수단(U_A)을 갖지 않은 선형 필터를 사용한 일반적인 회로의 전압 곡선을 도시한다.

상술한 바와 같이, 상기 전환과 저장은 단지 소정의 시간 지연 이후에 추종 유지 회로(6)내에서만 발생한다. 이것은 예를 들어 도면에 표시된 시간(16)에서 발생될 수 있다. 저역 통과 필터(4)의 직접적인 후방에서의 전압 곡선에 대하여, 선형 필터를 갖는 곡선(14)의 회로의 장점은 여기에서 명백하게 나타난다. 전압 값 제로로부터 전환 시간까지에서 회로-조절 편차(circuit-conditioned deviation)가 증가할수록 에러는 더 커진다. 전압이 최종 값에 늦게 도달하는 곡선(14)의 특성에 의해 재현된 일반적인 회로의 문제점은 추가의 특성으로 명백해진다. 이것에 반하여, 본 발명에 따른 회로는 부호(13)로 표시된 전압 곡선을 유도한다. 본 발명에 따른 비선형 필터링에 의하여, 가능한 최상의 전압 응답이 이같은 시간 영역내에서 획득된다. 곡선(12)과 곡선(13) 사이에서는 시상수가 작기 때문에, 이러한 영역에서 화살표(15)는 거의 일정한 거리가 보급된다는 것을 나타낸다.

이상에서는 본 발명의 양호한 일 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.

본 발명에 따른 직류 전압 성분을 갖는 데이터 신호를 측정하고 계산하기 위한 회로에서는 직류 전압을 측정하고, 상기 신호로부터 감산하는 신호 처리 수단을 통해 상기 신호 곡선에 의존하여 회로의 시상수를 변화시키므로써, 최상의 전압 응답 특성을 획득할 수 있다.

Claims (10)

1. 신호 입력단(1), 필터(4)를 포함하고 신호의 일부를 전송하는 신호 처리 수단 및 신호 입력단(1)으로부터의 원 신호를 상기 신호 처리 수단에 의해 전송된 신호의 일부와 비교하고, 데이터 신호를 측정하기 위한 계산 수단을 포함하여, 직류 전압 성분이 중첩된 상기 데이터 신호를 측정하고 계산하기 위한 회로에 있어서,

   상기 신호 처리 수단은 상기 필터(4)의 후방에서의 신호에 의존하여 제어되는 시상수 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 처리 수단은 저역 통과 필터(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 신호 처리 수단은 추종 유지 회로(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 입력단(1)에 버퍼 증폭기(2)가 제공되는 것을 특징으로 하는 회로.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계산 수단은 비교기(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시상수 제어 수단은 제어 가능한 저항(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시상수 제어 수단은 전압차를 계산하고, 상기 제어 가능한 저항(8)과의 접속을 포함하는 제어 유니트(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 유니트(5)는 비교 전압을 저장하기 위한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 전체 회로, 상기 추종 유지 회로(6)와 상기 시상수 제어 수단은 칩상에 집적되는 것을 특징으로 하는 회로.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 회로를 작동시키는 방법에 있어서, 작은 전압차가 주어진 큰 시상수를 설정하고, 큰 전압차가 주어진 작은 시상수를 설정하기 위하여, 상기 제어 유니트(5)는 상기 전압차를 측정하며, 상기 시상수 제어 수단은 비선형의 형태로 제어되는 것을 특징으로 하는 회로 작동 방법.