KR20000040822A

KR20000040822A - 콤필터를 이용한 자동이득제어회로

Info

Publication number: KR20000040822A
Application number: KR1019980056550A
Authority: KR
Inventors: 이명호
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-12-19
Filing date: 1998-12-19
Publication date: 2000-07-05

Abstract

콤필터를 이용한 자동이득제어회로가 개시된다. IF신호는 IF증폭기, 변조기 및 저역통과필터를 순차적으로 거치면서 비디오신호만이 추출된다. 이 비디오신호는 1H 지연된 지연비디오신호와 함께 콤필터에 의해 색신호와 휘도신호로 분할 출력된다. 비디오신호와 지연비디오신호는 별도의 피크검출기에 의해 동기구간에서의 진폭이 검출된다. 이를 위해 동기검출기가 휘도신호로부터 동기신호를 검출하여 각 피크검출기에 제공한다. 제1 및 제2증폭기는 비디오신호 및 지연비디오신호의 진폭과 기준신호의 진폭간의 각각의 전압차를 소정의 증폭이득에 따라 증폭한다. 제1증폭기 및 제2증폭기의 출력신호는 혼합기에 의해 가산되며, 혼합기의 출력전압은 캐패시터에 제공된다. 캐패시터는 혼합기의 출력전압에 따라 가변적인 충전전압을 나타내며, 충전전압은 이득제어전압으로서 IF증폭기에 제공된다. 자동이득제어시 외란이 침투하여 IF신호의 주파수 스펙트럼상의 교란이 발생하더라도 지연되지 않은 비디오신호와 지연된 비디오신호의 평균을 이용하여 외란을 시간영역에서 분산시켜 감쇄시키므로써 출력화면상의 나쁜 영향을 최소화할 수 있다.

Description

콤필터를 이용한 자동이득제어회로

본 발명은 자동이득제어(Automatic Gain Control)에 관한 것으로서, 특히 외란 등에 의한 입력신호 레벨의 순간적인 변동에 따른 TV신호의 변동을 보상하여 안정적인 자동이득제어가 이루어지도록 하는 자동이득제어 방법 및 회로에 관한 것이다.

자동이득제어는 무선수신기나 증폭기의 입력에 변동이 있는 경우라도 출력은 언제나 일정하게 유지되도록 이득을 자동적으로 조절하는 기술이다. 이 방법은 출력중의 직류분을 제어전압으로 이용하여 이득을 일정하게 자동제어하는 것이 일반적이다. 주로 텔레비젼 수상기, 비디오 테이프 레코더, 라디오 수신기 또는 게임기기 등의 신호처리에 널리 적용되는 기술이다.

종래의 일반적인 자동이득제어 시스템은 도1에 도시된 바와 같은 구성을 가진다. 입력되는 중간주파신호 즉, IF신호는 IF증폭기(10)에 의해 증폭된다. 이때, 이득은 캐패시터(24)의 충전전압 Vc에 의해 결정된다. 증폭된 IF신호는 변조기(12)와 저역통과필터(14)에 의하여 비디오 신호로 복조된다. 이 비디오 신호는 함께 실려있는 싱크팁(Sync Tip)의 크기를 검출하기 위하여 피크검출기(20)에 인가되며, 이때 피크검출기(20)가 비디오신호의 싱크위치에서만 동작하도록 하기 위하여 동기분리기(18)의 출력신호 즉, 동기신호가 피크검출기(20)에 인가된다. 이렇게 측정된 싱크팁의 크기 Vp와 기준전압 Vref과를 비교하여 그 크기가 같아지도록 네거티브 피드백을 건다. 이러한 동작을 자동이득제어라 한다. 이 과정에서 싱크 구간을 검출하기 위하여 콤필터(Comb Filter)(16)를 휘도신호(Y)와 색신호(C)를 분리하며, 동기분리기(18)는 분리된 휘도신호의 싱크팁만을 추출하여 싱크신호를 만든다.

한편, IF신호는 번개나 비행기의 비행과 같은 자연적인 외란에 의해 영향을 받아 그 크기가 변동될 수 있으며, 그 결과 출력되는 비디오신호의 크기를 변화시키므로 TV화면에 좋지 않는 영향을 미친다. 종래의 자동이득제어 시스템은 자동이득제어의 제어시간을 결정하는 트랜스컨덕턴스 증폭기(20)의 이득 (g_m)을 작게 하여 위와 같은 문제에 대처하였다.

그러나 트랜스컨덕턴스 증폭기(20)의 이득 (g_m)을 작게 하면 외란의 영향은 줄일 수 있는 있지만, 시스템의 전원을 온시킬 때나 채널변경이 있는 경우 그 당해 채널에 대해 새로 시작하는 자동이득제어가 안정되는 데 필요한 시간이 길어지는 문제점이 있으므로, 이득 (g_m)을 무조건 작게 할 수도 없다는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 외란에 의한 IF신호 레벨의 급격한 변동을 시간영역에서 분산시키므로써 외란의 영향을 효과적으로 감쇄시킬 수 있는 자동이득제어 방법과 회로를 제공하는 것이다.

도1은 종래의 자동이득제어회로의 구성을 도시한 블록도이다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 자동이득제어회로의 구성을 도시한 블럭도이다.

도3은 도2에 도시된 트랜스컨덕턴스 증폭기의 이득특성도이다.

도4는 외란이 침투했을 때의 도2에 도시된 각 구성부의 출력신호의 파형을 도시한다.

도5는 도1의 자동이득제어회로와 도2의 자동이득제어회로에서 얻어지는 자동이득제어전압의 변동특성을 도시한다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : IF증폭기 110 : 변조기

120 : 저역통과필터 130 : 콤필터

135 : 1H 지연기 140 : 동기분리기

150a : 제1 피크검출기 150b : 제2 피크검출기

160a : 제1 연산증폭기 160b : 제2 연산증폭기

165 : 혼합기 170 : 캐패시터

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 자동이득제어장치는, 이득제어전압을 이용하여 IF신호를 증폭하기 위한 IF증폭기;

증폭된 IF신호를 변조하여 IF반송주파수의 2배의 주파수성분과 비디오성분의 신호를 출력하는 변조기;

상기 변조기의 출력신호의 고주파수성분을 제거하여 상기 비디오신호를 출력하기 위한 저역통과필터;

상기 비디오신호와 상기 비디오신호를 소정시간 지연시킨 지연비디오신호를 이용하여 색신호와 휘도신호를 분리 출력하는 콤필터;

상기 휘도신호로부터 동기신호를 검출하기 위한 동기검출기;

상기 동기신호를 이용하여 동기구간 동안의 상기 비디오신호의 진폭을 검출하기 위한 제1 진폭검출기;

상기 동기신호를 이용하여 동기구간 동안의 상기 지연된 비디오신호의 진폭을 검출하기 위한 제2 진폭검출기;

상기 비디오신호의 진폭과 기준신호의 진폭간의 전압차를 제1 증폭이득에 따라 증폭하는 제1증폭기;

상기 지연된 비디오신호의 진폭과 상기 기준신호의 진폭간의 전압차를 제2 증폭이득에 따라 증폭하는 제2증폭기;

상기 제1증폭기 및 상기 제2증폭기의 출력신호를 가산하는 혼합기; 및

상기 혼합기의 출력전압에 따라 가변적인 충전전압을 나타내며, 상기 충전전압을 상기 이득제어전압으로서 상기 IF증폭기에 제공하는 캐패시터를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기술한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동이득제어 회로의 실시예로서, 텔레비젼의 수신장치에 적용되는 경우를 예로 한 구성을 도시한 블록도이다. 자동이득제어를 위한 회로구성을 설명하면, IF증폭기(100), 변조기(110), 저역통과필터(120), 콤필터(130), 1H지연기(135), 동기분리기(140), 제1 피크검출기(150a), 제2 피크검출기(150b), 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(160a), 제2트랜스컨덕턴스 증폭기(!60b), 혼합기(165) 및 캐패시터(170)를 포함한다.

IF증폭기(100), 변조기(110), 저역통과필터(120), 콤필터(130)가 순차적으로 연결된다. 저역통과필터(120)의 출력단에 제1 피크검출기(150a)가 연결되고, 제1 피크검출기(150a)의 출력단은 제1 트랜스컨덕턴스 증폭기(160a)의 반전입력단에 연결된다. 1H지연기(135)는 저역통과필터(120)와 콤필터(130) 사이에 개재되며, 제2 피크검출기(150b)는 1H지연기(135)의 출력단과 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(160b)의 반전입력단 사이에 개재된다. 동기분리기(140)는 콤필터(130)의 휘도신호(Y) 출력단과 제1 및 제2 피크검출기(150a)(150b)의 다른 입력단 사이에 각각 개재된다. 제1 및 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(160a)(160b)의 각 비반전입력단에는 기준전압이 공급되며, 각 출력단은 혼합기(165)에 연결된다. 혼합기(165)의 출력단은 캐패시터(170)의 한 쪽 전극을 통해 IF증폭기(100)에 연결된다.

텔레비젼시스템에 있어서, 입력신호인 IF신호(200)는 IF증폭기(100)에 의해 신호복조가 가능하도록 진폭이 충분히 증폭된다. 신호증폭시 자동이득제어가 이루어지므로 IF증폭기(100)에 의해 증폭된 신호는 일정한 크기로 유지된다. 증폭된 신호는 변조기(110)에 의해 변조되어 IF반송파의 2배 주파수성분과 비디오성분이 중첩된 신호로 변환되고, 저역통과필터(120)에 의해 고주파성분이 IF반송파가 제거되면서 비디오신호로 출력된다.

비디오신호는 콤필터(130)에 의해 휘도신호(Y)와 색신호(C)로 각각 분리된다. 콤필터(130)는 1H 라인지연기(135)를 이용하여 신호를 분리하는 데, 이때 비디오신호의 1/2f_H의 오프셋 특성을 이용한다. 즉, 1H 지연된 비디오신호와 현재의 비디오신호를 더하면 2Y가 출력되며 차를 구하면 2C가 출력되어 휘도신호(Y)와 색신호(C)가 분리된다. 동기분리기(140)는 휘도신호(Y)로부터 싱크신호만을 추출하여 제1 및 제2 피크검출기(150a)(150b)에 각각 제공한다.

제1 피크검출기(150a)는 저역통과필터(120)로부터 비디오신호(V₁)를 제공받아 이 신호의 피크(V_p1)를 검출한다. 제2 피크검출기(150b)는 1H 라인지연기(135)로부터 제공되는 1H 지연된 비디오신호(V₂)를 제공받아 이 신호의 피크(V_p2)를 검출한다. 이때, 각 피크검출기(150a)(150b)는 싱크신호에 의해 싱크구간에만 동작하므로 싱크구간에서의 비디오신호의 피크치 전압(V_p1)과 (V_p2)을 출력한다.

제1 및 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(160a)(160b)는 각각 피크치 전압(V_p1)과 (V_p2)을 반전입력단으로 입력받고, 비반전입력단으로는 기준전압(V_ref)를 입력받아 두 입력신호의 레벨차이에 대응하는 전압을 출력한다. 제1 및 제2 트랜스컨덕턴스 증폭기(160a)(160b)의 두 출력전압은 혼합기(165)에 의해 합산되고, 합산된 전압은 캐패시터(170)를 충전시켜 충전전압이 나타나도록 한다. 캐패시터(170)의 충전전압은 IF증폭기(100)에 자동이득제어전압으로 제공되어 증폭이득을 조절하여 IF증폭기(100)의 출력의 크기가 일정하게 되도록 한다.

여기서, 현재의 싱크팁 뿐 만 아니라 1H 이전의 비디오신호의 싱크팁의 크기를 검출하여 자동이득제어를 수행하면, 1H(약 64μsec) 내외의 구간에서 빠르게 변동하는 IF신호에 대해서는 자동이득제어전압의 변동을 억제할 수 있다.

먼저, 트랜스컨덕턴스(160a)(160b)의 특성을 이해할 필요가 있다. 종래의 트랜스컨덕턴스의 특성은 도3의 (a)와 같이 근사화될 수 있다. 선형구간 내에서는 g_m의 이득을 가지며, 선형구간을 벗어나는 경우에는 출력전류(Io)는 ±최대전류(±I_max)가 된다. 반면, 본 실시예에서 적용되는 트랜스컨덕턴스(160a)(160b)의 이득은 각각 g_m/2이므로, 도3의 (b)와 같이 선형구간은 동일하나 이 구간에서의 기울기는 종래에 비해 1/2로 된다.

도4를 참조하여 설명한다.

(A)의 경우

여기서, 외란에 의한 IF신호의 변동은 선형구간을 벗어나는 ΔV(= V_ref-V_p1)를 발생시킨다. 이때, V_ref-V_p1는 IF신호가 변동하기 전의 신호에 대한 것이므로 그 값은 영이다. 그러므로 이 구간에서는 출력전류(I_o)는 I_max/2크기로서 자동이득제어전압을 평활화하는 캐패시터(170)에 충전 또는 방전을 한다. 이러한 전류에 의한 캐패시터(170)의 충전전압(V_c)의 변동량은 종래회로에 의한 경우에는 |I_max|ㆍΔt/C가 되지만, 본 실시예에서는 |I_max|ㆍΔt/2C 가 되어 종래에 비해 1/2이 된다. 여기서, Δt는 싱크팁의 시간구간이다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

식 (1)에서 Vc(0)는 캐패시터의 초기전압이다.

(B)의 경우

이러한 충전전압(V_c)의 변동은 IF증폭기(100)의 이득을 변동시키므로 이것은 V_p1의 변동으로 나타나며, 1H 지연된 신호는 V_p2로 나타난다. 이때, V_p1과V_p2는 정반대의 극성을 가지므로 V_c의 변동량은 아래식에서 알 수 있듯이 일정한 값을 가진다.

즉, V_p2에 의해 V_c가 변동하려고 하면 V_p1이 반대로 변하므로 V_c의 변동이 없으며, 또한 V_p1에 의하여 V_c를 변동시키려 하면 V_p2에 의하여 변동할 수 없게 된다.

(C)의 경우

이제는 1H 지연된 신호 V₂나 지연되지 않은 신호 V₁는 모두 동일한 싱크 크기를 갖는다. 그러나 이때, V₁의 경우 V_c의 변동에 의하여 선형적으로 변동하지만 V₁의 경우에는 일정한 크기를 갖는다. 즉,

이것을 일반적인 형태로 나타내면 아래식 (4)와 같이 된다.

또한, V_p1(t_n) = V_c(t_n) 이지만, V_p2(t_n) = V_c(t_n-1)이다. 이때, 편의상 V_c(t_n)≒V_c(t_n-1) 이라고 가정하면,

이 되며, 결과적으로 V_c= V_p= V_ref( 1 - K/2ㆍe^τ) 가 된다. 이것을 싱크구간만을 묶어서 V_c의 변동량을 나타내면 도 5와 같이 된다. 즉, 종래회로의 V_c의 변동특성에서 ΔV/2 이후의 변동 특성을 따라간다.

이러한 V_c의 특성곡선은 캐패시터(170)의 C의 크기, IF증폭기(100)의 특성 및 트랜스컨덕턴스 증폭기(160a)(160b)의 특성 등에 의해 정해진다. 실제 시스템의 적용에 있어서는 자동이득제어전압이 일정한 직류전압을 유지할 수 있도록 하기 위해 동일한 g_m/2이 아니라 V_p1에 있는 g_m/2 증폭기의 이득을 V_p2에 있는 g_m/2 증폭기의 이득보다 크게 하여 진동이 일어나지 않게 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 위의 설명에서는 콤필터(130)와 1H라인지연기(135)가 콤필터부를 구성하는 예로 설명하였지만, 좀더 복잡한 콤필터의 경우에는 1H라인지연기를 2개 또는 3개 등 여러개 써서 구현되기도 하며, 이러한 콤필터를 본 발명에 적용하는 것도 가능하다. 외란에 의한 IF신호의 주파수 스펙트럼상의 변동범위가 상대적으로 넓은 경우에는 이와 같은 보다 복잡한 콤필터를 이용하면 효과적이다.

결국, 본 발명은 자동이득제어시 외란이 침투하여 IF신호의 주파수 스펙트럼상의 교란이 발생하더라도 지연되지 않은 비디오신호와 지연된 비디오신호의 평균을 이용하여 외란을 시간영역에서 분산시켜 감쇄시키므로써 출력화면상의 나쁜 영향을 최소화할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 명확히 인지할 수 있을 것이다.

Claims

이득제어전압을 이용하여 IF신호를 증폭하기 위한 IF증폭기;

증폭된 IF신호를 변조하여 IF반송주파수의 2배의 주파수성분과 비디오성분의 신호를 출력하는 변조기;

상기 변조기의 출력신호의 고주파수성분을 제거하여 상기 비디오신호를 출력하기 위한 저역통과필터;

상기 비디오신호와 상기 비디오신호를 소정시간 지연시킨 지연비디오신호를 이용하여 색신호와 휘도신호를 분리 출력하는 콤필터;

상기 휘도신호로부터 동기신호를 검출하기 위한 동기검출기;

상기 동기신호를 이용하여 동기구간 동안의 상기 비디오신호의 진폭을 검출하기 위한 제1 진폭검출기;

상기 동기신호를 이용하여 동기구간 동안의 상기 지연된 비디오신호의 진폭을 검출하기 위한 제2 진폭검출기;

상기 비디오신호의 진폭과 기준신호의 진폭간의 전압차를 제1 증폭이득에 따라 증폭하는 제1증폭기;

상기 지연된 비디오신호의 진폭과 상기 기준신호의 진폭간의 전압차를 제2 증폭이득에 따라 증폭하는 제2증폭기;

상기 제1증폭기 및 상기 제2증폭기의 출력신호를 가산하는 혼합기; 및

상기 혼합기의 출력전압에 따라 가변적인 충전전압을 나타내며, 상기 충전전압을 상기 이득제어전압으로서 상기 IF증폭기에 제공하는 캐패시터를 구비함을 특징으로 하는 자동이득제어회로.
제1항에 있어서, 상기 제1증폭이득과 상기 제2증폭이득은 동일함을 특징으로 하는 자동이득제어회로.
제1항에 있어서, 상기 제1증폭이득은 상기 제2증폭이득보다 큰 값이고, 그 차이는 자동이득제어된 출력신호의 진동을 방지할 수 있는 정도임을 특징으로 하는 자동이득제어회로.
제1항에 있어서, 상기 지연비디오신호가 지연되는 시간은 1H, 2H 또는 3H 중 어느 하나임을 특징으로 하는 자동이득제어회로.