KR19980026106A - Frequency multiplier - Google Patents

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KR19980026106A KR1019960044431A KR19960044431A KR19980026106A KR 19980026106 A KR19980026106 A KR 19980026106A KR 1019960044431 A KR1019960044431 A KR 1019960044431A KR 19960044431 A KR19960044431 A KR 19960044431A KR 19980026106 A KR19980026106 A KR 19980026106A
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최진섭
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김광호
삼성전자 주식회사
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Abstract

주파수 체배장치가 개시된다. 이 주파수 체배장치는, 입력한 제 1 구형파 신호와 소정의 기준전압을 이용하여 제 1 삼각파 신호 및 그 제 1 삼각파 신호와 역상인 제 2 삼각파 신호를 출력하는 삼각파 발생수단, 제 1 및 제 2 삼각파 신호들의 각 직류성분을 소정 직류성분으로 일치시키는 직류조정수단, 직류성분이 일치된 제 1 및 제 2 삼각파 신호들을 비교하여 제 2 구형파 신호로서 출력하는 비교기, 및 입력한 제 1 구형파 신호와 제 2 구형파 신호를 배타적 논리합하여 제 1 구형파 신호의 위상과 일치하면서 주파수 체배된 신호를 출력하는 배타적 논리합을 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, PLL을 이용한 주파수 체배장치보다 간단한 회로구성으로 소망하는 신호를 효과적으로 체배할 수 있고 비용을 절감할 수 있다.A frequency multiplier is disclosed. The frequency multiplying device comprises: triangular wave generating means for outputting a first triangular wave signal and a second triangular wave signal inversely opposite to the first triangular wave signal using the input first square wave signal and a predetermined reference voltage; first and second triangular waves DC adjusting means for matching each DC component of the signals to a predetermined DC component, a comparator for comparing the first and second triangular wave signals matched with the DC component, and outputting the second square wave signal as a second square wave signal; And an exclusive logical sum of the square wave signals to output a frequency multiplied signal while matching the phase of the first square wave signal. Therefore, a simpler circuit configuration than a frequency multiplier using a PLL can effectively multiply desired signals and reduce costs.

Description

주파수 체배장치Frequency multiplier

본 발명은 주파수 체배장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 위상동기루프(PLL;Phase Locked Loop)보다 간단한 구성으로 조정단자를 필요로 하지않고 주파수를 체배하는 주파수 체배장치에 관한 것이다.The present invention relates to a frequency multiplying device, and more particularly, to a frequency multiplying device multiplying a frequency without requiring an adjustment terminal in a simpler configuration than a phase locked loop (PLL).

이하, 종래의 주파수 체배장치를 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a conventional frequency multiplier will be described as follows.

도 1은 종래의 PLL을 이용한 주파수 체배장치의 개략적인 블록도로서, 1/M분주기(2),프로그램가능 분주기(4),위상비교기(6),저역통과필터(LPF;Low Pass Filter)(8),전압제어발진기(VCO;Voltage Controlled Oscillator)(10)및 M체배기(12)로 구성되어 있다.1 is a schematic block diagram of a frequency multiplier using a conventional PLL, which includes a 1 / M divider (2), a programmable divider (4), a phase comparator (6), and a low pass filter (LPF). (8), a voltage controlled oscillator (VCO) 10, and an M multiplier 12.

도 1에 도시된 1/M(M은 정수)분주기(2)는 주파수 스텝(△f)을 입력하여 1/M로 분주된 기준주파수(fr)를 출력하고, 프로그램가능 분주기(4)는 VCO(10)로부터의 발진 주파수(fo')를 입력하여 프로그램된 주파수(fv)를 출력한다. 위상비교기(6)는 fr과 fv를 입력하여 위상을 비교하고, 비교된 결과를 에러전압으로서 출력한다. LPF(8)는 에러전압의 직류성분을 필터링하여 VCO(10)로 출력한다. VCO(10)는 LPF(8)의 출력에 응답하여 발진주파수를 조정한다. 또한, VCO(10)로부터의 발진주파수(fo')는 M체배기(12)로 입력되어 M체배된 주파수(fo)를 얻게 된다. 이러한 주파수 체배장치는 원신호의 주파수와 체배된 주파수의 위상을 맞추기 위해서 위상비교기(6)로부터의 에러전압이 제로가 될 때까지 VCO(10)의 발진주파수가 조정되어야 한다.The 1 / M (M is an integer) divider 2 shown in FIG. 1 inputs a frequency step Δf to output a reference frequency divided by 1 / M, and a programmable divider 4. Inputs an oscillation frequency fo 'from the VCO 10 and outputs a programmed frequency fv. The phase comparator 6 inputs fr and fv to compare phases, and outputs the compared result as an error voltage. The LPF 8 filters the DC component of the error voltage and outputs it to the VCO 10. The VCO 10 adjusts the oscillation frequency in response to the output of the LPF 8. In addition, the oscillation frequency fo 'from the VCO 10 is input to the M multiplier 12 to obtain an M multiplied frequency fo. In order to match the frequency of the original signal with the multiplied frequency, the frequency multiplier must adjust the oscillation frequency of the VCO 10 until the error voltage from the phase comparator 6 becomes zero.

따라서, 위상을 맞추기 위해서 VCO를 조정해야한다는 번거로움이 있고, 복잡한 회로구성을 갖는다는 문제점이 있다.Therefore, it is troublesome to adjust the VCO in order to match the phase, and there is a problem of having a complicated circuit configuration.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 PLL을 사용하지 않고, 원신호의 위상과 정확히 일치시키면서 주파수를 체배하는 주파수 체배장치를 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a frequency multiplying device which multiplies the frequency while exactly matching the phase of the original signal without using a conventional PLL.

도 1은 종래의 PLL을 이용한 주파수 체배장치의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a frequency multiplier using a conventional PLL.

도 2는 본 발명에 따른 주파수 체배장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a frequency multiplying apparatus according to the present invention.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 주파수 체배장치의 각 단자의 파형도들이다.3A to 3E are waveform diagrams of respective terminals of the frequency multiplier of the present invention.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 주파수 체배장치는, 입력한 제 1 구형파 신호와 소정의 기준전압을 이용하여 제 1 삼각파 신호 및 제 1 삼각파 신호와 역상인 제 2 삼각파 신호를 출력하는 삼각파 발생수단, 제 1 및 제 2 삼각파 신호들의 각 직류성분을 소정 직류성분으로 일치시키는 직류조정수단, 직류성분이 일치된 제 1 및 제 2 삼각파 신호들을 비교하여 제 2 구형파 신호로서 출력하는 비교기 및 입력한 제 1 구형파 신호와 제 2 구형파 신호를 배타적 논리합하여 제 1 구형파 신호의 위상과 일치하면서 주파수 체배된 신호를 출력하는 배타적 논리합으로 구성되어 있다.In order to achieve the above object, the frequency multiplying apparatus according to the present invention uses a first square wave signal and a predetermined reference voltage to output triangular wave generating means for outputting a first triangular wave signal and a second triangular wave signal in phase with the first triangular wave signal. A DC adjusting means for matching each DC component of the first and second triangle wave signals to a predetermined DC component, a comparator for comparing the first and second triangle wave signals having matched DC components and outputting the second square wave signal as a second square wave signal; It consists of an exclusive logical sum of the first square wave signal and the second square wave signal and outputting a frequency multiplied signal while matching the phase of the first square wave signal.

이하, 본 발명에 의한 주파수 체배장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the configuration and operation of the frequency multiplier according to the present invention will be described as follows.

도 2는 본 발명에 따른 주파수 체배장치의 블록도로서, 삼각파 발생부(20), 직류조정부(30), 비교기(40) 및 배타적 논리합(XOR)(50)으로 구성되어 있다. 도 2에 도시된 삼각파 발생부(20)는 OTA(Operational Transconductance Amplifier)(22), 전류버퍼(24) 및 두 개의 커패시터(C1,C2)로 구성되어 있다.2 is a block diagram of a frequency multiplying apparatus according to the present invention, which is composed of a triangular wave generator 20, a DC adjuster 30, a comparator 40, and an exclusive logical sum (XOR) 50. The triangular wave generator 20 shown in FIG. 2 is composed of an Operational Transconductance Amplifier (OTA) 22, a current buffer 24, and two capacitors C1 and C2.

본 발명에 의한 주파수 체배장치의 입력(Vin,Vref)으로서 도 3a에 도시된 바와같은 제 1 구형파 신호(52)와 소정의 기준전압(54)이 삼각파 발생부(20)에 입력된다. 삼각파 발생부(20)를 구성하는 OTA(22)는 서로 역상인 두가지 상태의 제 1 및 제 2 전류(Io1및 Io2)를 출력하며, 전류버퍼(24)는 OTA(22)로부터의 제 1 및 제 2 전류를 일시 저장하여 각각 제 1 및 제 2 커패시터(C1 및 C2 여기서,C1=C2)에 전달한다. 도 2에 도시된 바와같이, C1,C2는 제 1 및 제 2 전류(Io1및 Io2)와 입력(Vref) 사이에 각각 연결되어 있으므로, 삼각파 발생부(20)의 출력(V1, V2)은 하기와 같이 나타낼 수 있다.As the inputs Vin and Vref of the frequency multiplier according to the present invention, the first square wave signal 52 and the predetermined reference voltage 54 as shown in FIG. 3A are input to the triangular wave generator 20. The OTA 22 constituting the triangle wave generator 20 outputs the first and second currents Io 1 and Io 2 in two states that are opposite to each other, and the current buffer 24 is generated from the OTA 22. The first and second currents are temporarily stored and transferred to the first and second capacitors C1 and C2, where C1 = C2, respectively. As shown in FIG. 2, since C1 and C2 are connected between the first and second currents Io 1 and Io 2 and the input Vref, respectively, the outputs V1 and V2 of the triangular wave generator 20. Can be expressed as follows.

[수학식 1][Equation 1]

V1 = Vc1+ Vref = Io1*t/C1 + VrefV1 = Vc 1 + Vref = Io 1 * t / C1 + Vref

V2 = Vc2+ Vref = Io2*t/C2 + VrefV2 = Vc 2 + Vref = Io 2 * t / C2 + Vref

여기서, Vc1은 C1에 걸리는 전압으로서 Vc1=Io1*t/C1이고, Vc2은 C2에 걸리는 전압으로서 Vc2=Io2*t/C2이고, Vref는 입력 기준전압이다. OTA로부터의 제 1 및 제 2 전류(Io1및 Io2)는 각각 Io1=(Vin-Vref)gm, Io2=(Vref-Vin)gm이다.Here, Vc 1 is a voltage across C1, Vc 1 = Io 1 * t / C1, Vc 2 is a voltage across C2, and Vc 2 = Io 2 * t / C2, and Vref is an input reference voltage. The first and second currents Io 1 and Io 2 from the OTA are Io 1 = (Vin-Vref) gm and Io 2 = (Vref-Vin) gm, respectively.

수학식 1에서, V1는 Vin이 Vref보다 큰 값일 경우에 증가하고, Vin이 Vref보다 작은 값일 경우에 감소하므로 도 3b의 제 1 삼각파 신호(56)로 출력되고, V2는 V1와 반대로 증감하므로 제 1 삼각파 신호(56)에 대해 역상인 도 3b의 제 2 삼각파 신호(58)로 출력된다.In Equation 1, V1 increases when Vin is greater than Vref and decreases when Vin is less than Vref, so that V1 is output as the first triangle wave signal 56 of FIG. A second triangle wave signal 58 of FIG. 3B which is inverse to the one triangle wave signal 56 is output.

이와같이 출력된 제 1 및 제 2 삼각파 신호(56,58)는 직류조정부(30)로 입력된다. 직류조정부(30)는 서로 역상인 두 개의 삼각파의 직류성분을 소정 직류성분에 일치시킨다. 예컨대 제 1 또는 제 2 삼각파를 기준으로 제 2 또는 제 1 삼각파의 직류성분을 각각 조정하거나 임의의 직류성분을 기준으로 제 1 및 제 2 삼각파의 직류성분을 조정하도록 구성할 수 있다. 이에 따라 도 3c와 같이 직류성분이 일치되어 제 1 및 제 2 삼각파 신호(56,58)가 정확히 교차된 신호(60,62)를 출력한다.The first and second triangle wave signals 56 and 58 output in this manner are input to the DC controller 30. The DC adjuster 30 matches the DC components of the two triangular waves that are in phase with each other to a predetermined DC component. For example, the DC component of the second or first triangle wave may be adjusted based on the first or second triangle wave, or the DC component of the first and second triangle wave may be adjusted based on an arbitrary DC component. Accordingly, as shown in FIG. 3C, the DC components are matched to output the signals 60 and 62 where the first and second triangle wave signals 56 and 58 are correctly crossed.

비교기(40)는 교차된 제 1 및 제 2 삼각파(60,62)를 비교하여 제 1 삼각파(60)가 제 2 삼각파(62)보다 크면 하이상태, 제 2 삼각파(62)가 제 1 삼각파(60)보다 크면 로우상태, 두 신호가 동일하면 전이상태로 되는 도 3d와 같은 제 2 구형파 신호를 발생한다. 이 신호는 결과적으로 원래의 제 1 구형파 신호(52)에 대해 90°위상편이된 신호이다.The comparator 40 compares the crossed first and second triangular waves 60 and 62 so that when the first triangular wave 60 is larger than the second triangular wave 62, the comparator 40 is in a high state and the second triangular wave 62 is the first triangular wave ( If larger than 60), a second square wave signal as shown in FIG. This signal is consequently a signal that is 90 ° out of phase with respect to the original first square wave signal 52.

따라서 배타적 논리합(50)에서 제 1 구형파 신호(52)와 비교기(40)로부터의 90°위상편이된 제 2 구형파 신호를 배타적 논리합하면, 본 발명의 주파수 체배장치의 출력(Vout)으로서 도 3e에 도시된 바와같이 2배의 주파수로 체배된 신호를 얻게 된다. 이때 체배된 신호는 본 발명이 목적으로 하는 원래의 신호와 위상이 정확히 일치하는 신호이다.Therefore, when the exclusive square sum 50 exclusively combines the first square wave signal 52 and the second square wave signal shifted by 90 ° out of the comparator 40, the output Vout of the frequency multiplier of the present invention is shown in FIG. As shown, a signal multiplied by twice the frequency is obtained. At this time, the multiplied signal is a signal in which the phase exactly matches the original signal intended for the present invention.

본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않고, 그 변형이 가능하다는 것은 본 기술의 당업자에게 명백할 것이다. 예컨대, 삼각파 발생부를 OTA,전류버퍼, 커패시터로 구성하였지만 삼각파를 발생시키는 임의의 수단을 이용할 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiment, and variations thereof are possible. For example, the triangular wave generator is composed of an OTA, a current buffer, and a capacitor, but any means for generating a triangular wave may be used.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 체배장치에 의하면 삼각파 발생부, 직류조정부, 비교기, 배타적 논리합을 이용함으로써, 종래의 PLL을 이용한 주파수 체배장치보다 간단한 구성으로 소망하는 신호를 효과적으로 체배할 수 있고 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the frequency multiplying apparatus according to the present invention, by using a triangular wave generator, a DC adjusting unit, a comparator, and an exclusive logical sum, a desired signal can be effectively multiplied with a simpler configuration than a frequency multiplying apparatus using a conventional PLL. And save cost.

Claims (4)

입력한 제 1구형파 신호와 소정의 기준전압을 이용하여 제 1구형파 신호가 기준전압보다 크면 증가하고 기준전압보다 작으면 감소하는 제 1 삼각파 신호 및 상기 제 1 삼각파 신호와 역상인 제 2 삼각파 신호를 출력하는 삼각파 발생수단;The first square wave signal increases when the first square wave signal is greater than the reference voltage and decreases when the first square wave signal is smaller than the reference voltage by using the input first square wave signal and the predetermined reference voltage. The second triangle wave signal is inverse to the first triangle wave signal. Outputting triangle wave generating means; 상기 제 1 및 상기 제 2 삼각파 신호들의 각 직류성분을 소정의 직류성분에 일치시키는 직류조정수단;DC adjustment means for matching each DC component of the first and second triangle wave signals to a predetermined DC component; 직류성분이 일치된 상기 제 1 및 상기 제 2 삼각파 신호들을 비교하여 제 1삼각파 신호가 제 2 삼각파 신호보다 크면 로우상태이고 제 2 삼각파 신호가 제 1 삼각파 신호보다 크면 하이상태이고 두 삼각파 신호가 동일하면 전이상태로 되는 제 2 구형파 신호를 출력하는 비교기; 및Comparing the first and second triangle wave signals having a matched DC component, the first triangle wave signal is low when the first triangle wave signal is larger than the second triangle wave signal, and the second triangle wave signal is high when the second triangle wave signal is larger than the first triangle wave signal. A comparator for outputting a second square wave signal in a transition state; And 입력한 상기 제 1구형파 신호와 상기 제 2구형파 신호를 배타적 논리합하여 제 1구형파 신호의 위상과 일치하면서 주파수 체배된 신호를 출력하는 배타적 논리합을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 체배장치.And an exclusive logical sum of the inputted first square wave signal and the second square wave signal to output a frequency multiplied signal while coinciding with a phase of the first square wave signal. 제 1 항에 있어서, 상기 삼각파 발생수단은,The method of claim 1, wherein the triangle wave generating means, 상기 제 1구형파 신호와 상기 소정의 기준신호를 입력하여 서로 역상인 제 1 및 제 2 전류들을 출력하는 OTA;An OTA for inputting the first square wave signal and the predetermined reference signal to output first and second currents that are in phase with each other; 상기 제 1 및 상기 제 2 전류들을 일시 저장하는 전류버퍼;A current buffer to temporarily store the first and second currents; 상기 제 1 전류와 상기 기준전압 사이에 연결되는 제 1 커패시터; 및A first capacitor connected between the first current and the reference voltage; And 상기 제 2 전류와 상기 기준전압 사이에 연결되는 제 2 커패시터를 구비하고,A second capacitor connected between the second current and the reference voltage, 상기 제 1 커패시터와 상기 전류버퍼사이의 신호를 상기 제 1 삼각파 신호로서, 상기 제 2 커패시터와 상기 전류버퍼사이의 신호를 상기 제 2 삼각파 신호로서 각각 발생하는 것을 특징으로 하는 주파수 체배장치.And a signal between the first capacitor and the current buffer as the first triangle wave signal, and a signal between the second capacitor and the current buffer as the second triangle wave signal, respectively. 제 1항에 있어서, 상기 직류조정수단은,The method of claim 1, wherein the DC control means, 상기 삼각파 발생수단으로 부터 발생된 상기 제 1 및 상기 제 2 삼각파 신호들의 상기 직류성분을 일치시키기 위해서 적어도 하나의 삼각파 신호의 직류성분을 조정하는 것을 특징으로 하는 주파수 체배장치.And adjusting a DC component of at least one triangle wave signal to match the DC component of the first and second triangle wave signals generated from the triangle wave generator. 제 1항에 있어서, 상기 비교기는,The method of claim 1, wherein the comparator, 상기 직류조정수단으로 부터 출력되는 상기 제 1 및 상기 제 2 삼각파 신호들을 비교하여 상기 제 1 구형파 신호의 90°위상편이된 제 2 구형파 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 체배장치.And comparing the first and second triangular wave signals output from the DC adjusting means to output a second square wave signal shifted by 90 ° out of the first square wave signal.
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KR100572308B1 (en) * 1998-12-21 2007-03-02 삼성전자주식회사 Frequency doubler

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