KR19980075584A - Ota 필터의 중심 주파수 제어장치 - Google Patents

Abstract

반도체 칩 상에 형성된 OTA필터의 중심 주파수를 제어하는 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르는 장치는 공정 변수에 의존하여 결정되는 비교 전압을 출력하는 PLL; 기준 전압 및 상기 비교 전압의 차에 상응하여 OTA필터의 중심 주파수를 제어하는 제어 출력을 발생하는 레벨 비교기를 포함한다.

본 발명에 따른 OTA 필터의 중심 주파수 조정 장치는 PLL을 사용하여 공정 변수의 크기를 검출하고, 이에 상응하여 OTA필터의 중심 주파수를 보상함으로써 공정 변수에 상관없이 OTA필터의 중심 주파수를 정확하게 유지시키는 이점을 가진다.

Description

OTA 필터의 중심 주파수 제어 장치

본 발명은 연산 상호 콘덕턴스 증폭기(Operational Transconductance Amplier; 이하 OTA 필터라 함)에 관한 것으로서 특히, 반도체 칩 상에 형성된 OTA필터의 중심 주파수를 제어하는 장치에 관한 것이다.

종래의 OTA필터는 집적회로 내부에 집적화할 경우및 캐패시터의 절대값이 공정 변수에 의해 변화되기 때문에 필터의 중심 주파수를 정확하게 조정할 수가 없다. 따라서, 정확한 중심 주파수를 가지는 OTA필터를 요구하는 분야에서는 스위치드 캐패시터 필터를 사용한다. 그러나, SWITCHED CAPACITOR FILTER는 기준 클록을 생성하기 위한 별도의 수단을 필요로 하고 또한, 기준 클록에 의한 노이즈 문제를 수반한다. 더욱이 이 기준 클록의 주파수는 필터링하고자 하는 신호의 주파수보다 최소 20배 정도로 높아야 하므로 신호의 주파수가 높은 경우에는 SWITCHED CAPACITOR FILTER를 사용하기 어렵다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 공정 변수가 변화하는 것에 대응하여 OTA필터의 중심 주파수를 정확하게 결정할 수 있는 OTA 필터의 중심 주파수 결정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 보이는 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시된 저역 통과 필터에서 출력되는 비교 전압의 변화를 보이는 그래프이다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따르는 장치는 공정 변수에 의존하여 결정되는 비교 전압을 출력하는 PLL; 기준 전압 및 상기 비교 전압의 차에 상응하여 OTA필터의 중심 주파수를 제어하는 제어 출력을 발생하는 레벨 비교기를 포함하며; 여기서, 상기 PLL은 그에 인가되는 제어 전압에 상응하는 발진 출력을 제공하는 전압 제어 발진기; 상기 발진 출력과 입력 주파수 신호와의 차성분을 나타내는 위상차 신호를 출력하는 위상 검출기; 기준 전압 및 공정 변수에 의해 결정되는 오프세트를 가지며 상기 위상차 신호 및 오프세트에 근거하는 출력을 제공하는 저역 통과 필터를 포함하며; 상기 레벨 비교기는 상기 위상 검출기에 입력 주파수 신호가 인가되지 않을 때 상기 저역 통과 필터에서 출력되는 제1비교 전압과 상기 위상 검출기에 공정 변수에 영향되지 않았을 때에 나타나는 오프세트에 상응하는 자주 발진 주파수와 동등한 주파수를 가지는 입력 주파수 신호가 인가될 때 상기 저역 통과 필터에서 출력되는 제2비교 전압의 차성분에 상응하는 제어 출력을 출력함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 보이는 블록도이다. 도 1에는 기준 전압과 PLL(22)로부터 출력되는 공정 변수에 상응하는 비교 전압을 입력하여 OTA필터(20)의 중심 주파수를 제어하는 레벨 비교기(10)가 보여진다. 여기서 비교 전압은 기준 전압 및 공정 변수에 의존하는 오프세트에 의해 결정되는 전압이다.

도 1에 도시된 장치의 동작을 상세히 설명한다.

PLL(22)의 입력 단자(22a)에 입력 신호가 인가되지 않으면 그것은 자주 발진 상태(free run)에 있게 되며, 이때 전압 제어 발진기(22d)는 저역 통과 필터(22c)에서 출력되는 오프세트 전압의 크기에 상응하는 자주 주파수로 발진한다.

입력 단자(22a)에 입력 신호가 인가되면 PLL(22)은 입력 신호의 주파수에 추종하여 로크 상태에 들어가게 되고, PLL(22)이 로크되면 VCO(22d)의 발진 주파수와 입력 신호의 주파수는 동일하게 된다.

여기서, 입력 신호의 주파수가 저역 통과 필터(22c)가 설계된 오프세트 값 즉, 공정 변수에 영향되지 않았을 때에 나타나는 오프세트 값에 상응하는 것이라면 VCO(22d)의 발진 주파수와 자주 주파수의 차이는 공정 변수의 크기를 나타내게 된다.

VCO(22d)의 발진 주파수와 자주 주파수의 차이는 그들에 상응하여 저역 통과 필터(22c)에서 출력되는 전압들,의 차이에 의해 파악될 수 있다.

예를 들면, 저역 통과 필터(22c)를 구성하는 저항 및 캐패시터의 인덕턴스가 공정 변수에 의해 변화되지 않았다면 VCO(22d)의 자주 주파수와 발진 주파수는 동등하므로와는 동일하다.

만일, 저역 통과 필터(22c)를 구성하는 저항 및 캐패시터의 인덕턴스가 공정 변수에 의해 증가하였다면, VCO(22d)의 자주 주파수가 발진 주파수보다 낮게 되므이보다 작다.

또한, 저역 통과 필터(22c)를 구성하는 저항 및 캐패시터의 인덕턴스가 공정 변수에 의해 감소하였다면, VCO(22d)의 자주 주파수가 발진 주파수보다 높게 되므이보다 크다.

공정 변수와 비교 전압의 관계가 도 2의 그래프에 도시된다. 도 2는 비교 전압의 변화를 시간축 상에 보이는 것이다. 도 2에 있어서,은 도 1에 도시된 PLL(22)이 자주 발진 상태에 있을 때 저역 통과 필터(22c)에서 출력되는 제1비교 전압을 나타내고,및은 로크 상태에 있을 때 저역 통과 필터(22c)에서 출력되는 제2비교 전압을 나타낸다. 여기서,및은 각각 저역 통과 필터(22c)의 저항 및 캐패시터의 인덕턴스가 공정 변수에 의해 증가되었을 때 및 감소되었을 때의 제2비교 전압을 나타낸다.

한편, OTA필터(10)도 공정 변수에 의해 중심 주파수가 변화되게 되는 데 저항 및 캐패시터의 인덕턴스가 증가하면 필터의 중심 주파수가 낮아지고, 반대로 저항 및 캐패시턴스의 인덕턴스가 감소하여 필터의 중심 주파수가 높아진다.

상기한 바에 의하면 공정 변수에 의해 저항 및 캐패시터의 인덕턴스가 증가하면 저역 통과 필터(22c)에서 출력되는 제2비교 전압은 제1비교 전압보다 높아지고, OTA필터(10)의 중심 주파수는 원래의 설정값보다 낮아지게 된다. 이에 따라 레벨 비교기(20)는 제1비교 전압과 제2비교 전압의 차이에 상응하여 OTA필터(10)에 인가되는 제어 출력의 값을 증가시켜 그의 중심 주파수가 설계된 값이 되게 한다.

반대로, 공정 변수에 의해 저항 및 캐패시터의 인덕턴스가 감소하면 저역 통과 필터(22c)에서 출력되는 제2비교 전압은 제1비교 전압보다 낮아지고, OTA필터(10)의 중심 주파수는 원래의 설정값보다 높아지게 된다. 이에 따라 레벨 비교기(20)는 제1비교 전압과 제2비교 전압의 차이에 상응하여 OTA필터(10)에 인가되는 제어 출력의 값을 감소시켜 그의 중심 주파수가 설계된 값이 되게 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 OTA 필터의 중심 주파수 조정 장치는 PLL을 사용하여 공정 변수의 크기를 검출하고, 이에 상응하여 OTA필터의 중심 주파수를 보상함으로써 공정 변수에 상관없이 OTA필터의 중심 주파수를 정확하게 유지시키는 이점을 가진다.

Claims (1)

1. 반도체 칩 상에 설치되는 OTA 필터의 중심 주파수를 공정 변수에 상관없이 유지시키는 중심 주파수 제어 장치에 있어서,

   공정 변수에 의존하여 결정되는 비교 전압을 출력하는 PLL;

   기준 전압 및 상기 비교 전압의 차에 상응하여 OTA필터의 중심 주파수를 제어하는 제어 출력을 발생하는 레벨 비교기를 포함하며;

   여기서, 상기 PLL은 그에 인가되는 제어 전압에 상응하는 발진 출력을 제공하는 전압 제어 발진기; 상기 발진 출력과 입력 주파수 신호와의 차성분을 나타내는 위상차 신호를 출력하는 위상 검출기; 기준 전압 및 공정 변수에 의해 결정되는 오프세트를 가지며 상기 위상차 신호 및 오프세트에 근거하는 출력을 제공하는 저역 통과 필터를 포함하며;

   상기 레벨 비교기는 상기 위상 검출기에 입력 주파수 신호가 인가되지 않을 때 상기 저역 통과 필터에서 출력되는 제1비교 전압과 상기 위상 검출기에 공정 변수에 영향되지 않았을 때에 나타나는 오프세트에 상응하는 자주 발진 주파수와 동등한 주파수를 가지는 입력 주파수 신호가 인가될 때 상기 저역 통과 필터에서 출력되는 제2비교 전압의 차성분에 상응하는 제어 출력을 출력함을 특징으로 하는 OTA필터의 중심 주파수 제어 장치.