KR20000040823A - 자동이득제어 방법 및 회로 - Google Patents

Abstract

외란에 의한 입력신호 레벨의 순간적인 변동에 덜 민감하면서도, 자동이득제어가 안정되는 데 걸리는 셋업시간은 짧게 할 수 있는 자동이득제어 방법 및 회로가 개시된다. 특정 채널에 대한 자동이득제어를 새로이 개시하여 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 전까지는 증폭이득을 정상모드에 비해 크게 하여 자동이득제어가 신속하게 안정되도록 한다. 자동이득제어가 안정이 된 후의 정상모드에서는 증폭이득을 통상적인 수준보다 낮게 하여 번개와 같은 외란이 수신신호에 개입되더라도 자동이득제어된 신호의 변동폭을 작게 한다. 정상모드인지 정상모드 전의 셋업모드인지는 마이콤이 판단하며, 또한 마이콤은 그 판단결과에 따라 각 모드에 적합한 이득제어가 될 수 있도록 가변적인 이득제어신호를 자동이득제어루프에 제공한다.

Description

자동이득제어 방법 및 회로

본 발명은 자동이득제어(Automatic Gain Control)에 관한 것으로서, 특히 외란에 의한 입력신호 레벨의 순간적인 변동에 덜 민감하면서도, 자동이득제어가 안정되는 데 걸리는 셋업시간은 짧게 할 수 있는 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, 입력되는 중간주파신호, 즉 IF신호를 증폭하는 IF증폭기와 IF신호를 복조하는 변조기와 저역통과필터에 의하여 비디오 신호를 얻고, 이 비디오 신호에 함께 실려있는 싱크팁(Sync Tip)의 크기를 검출하여 싱크팁의 크기가 일정한 값을 갖도록 네거티브 피드백을 건다. 이 과정에서 싱크 구간을 검출하기 위하여 콤필터(Comb Filter)를 휘도신호(Y)와 색신호(C)를 분리하며, 분리된 휘도신호의 싱크팁만을 추출하여 싱크신호를 만든다.

한편, IF신호는 번개나 비행기의 비행과 같은 자연적인 외란에 의해 영향을 받아 그 크기가 변동될 수 있다. 이 경우 변동폭을 보상하기 위하여 자동이득제어 전압이 크게 변동하게 된다. 자연적 외란이 사라져 IF신호의 크기가 원래대로 환원되더라도, 변동된 자동이득제어 전압은 자동이득제어의 네거티브 피드백에 의하여 자동이득제어 전압이 안정되기까지 텔레비젼 화면에 영향을 준다. 이때 시청자가 느끼는 변동의 크기와 시간은 자동이득제어 전압의 변동과 동일하게 나타난다. 도 1는 시간에 대한 자동이득제어전압의 변동량을 나타내는데, T1∼T2의 시간은 IF신호가 자연적인 외란에 의하여 자동이득제어전압의 레벨이 변동하는 구간이며, T2∼T3의 시간은 자동이득제어전압이 원래의 크기로 회복하기 위해 걸리는 구간이다.

종래의 자동이득제어회로는 외란에 의한 자동이득제어전압의 변동량(A)을 줄이기 위해 증폭기의 이득을 작게 하는 방법을 취하였다. 그러나, 증폭기의 이득을 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 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 번개 등과 같은 자연적 외란에 의해 수신신호의 크기가 급격하게 변하는 경우에는 자동이득제어이득을 작게 하고, 수신시스템의 전원을 켜거나 채널 변경시에는 자동이득제어 전압의 변동량을 크게 하여, IF신호의 순간적인 변동에는 덜 민감하면서도 자동이득제어의 셋업은 신속하게 달성될 수있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

도1은 종래의 자동이득제어회로에 의해 얻어지는 자동이득제어전압의 파형도이다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 자동이득제어회로의 구성을 도시한 블럭도이다.

도3은 도2에 도시된 자동이득제어회로의 각 구성수단에서 출력되는 신호의 파형도이다.

도4는 도2에 도시된 자동이득제어회로에 의해 얻어지는 자동이득제어전압의 파형도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : IF증폭기 110 : 변조기

120 : 저역통과필터 130 : 콤필터

140 : 동기분리기 150 : 피크검출기

160 : 트랜스컨덕턴스 증폭기 170 : 캐패시터

180 : 마이콤

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 자동이득제어방법은, 특정 채널에 대한 자동이득제어를 새로이 개시하여 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 전까지는 제1 증폭이득을 적용하여 자동이득제어를 수행하고, 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 시작하는 시점부터는 상기 제1 증폭이득보다 낮은 제2증폭이득을 적용하여 자동이득제어를 수행함을 특징으로 한다.

아울러 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 비디오신호로부터 색신호와 휘도신호로 분리하여 출력하는 콤필터;

상기 휘도신호에 포함된 동기신호를 검출하기 위한 동기검출기;

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

상기 비디오신호의 진폭과 기준신호의 진폭간의 전압차를 이득제어신호의 크기에 따라 가변적으로 증폭하는 트랜스컨덕턴스 증폭기;

상기 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력전압에 따라 가변적인 충전전압을 나타내며, 상기 충전전압을 상기 이득제어전압으로서 상기 IF증폭기에 제공하는 캐패시터; 및

특정 채널에 대한 자동이득제어를 새로이 개시하여 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 전까지는 상기 트랜스컨덕턴스 증폭기가 제1 증폭이득을 갖게 하는 상기 이득제어신호를 상기 트랜스컨덕턴스 증폭기에 제공하고, 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 시작하는 시점부터는 상기 트랜스컨덕턴스 증폭기가 상기 제1 증폭이득보다 낮은 제2증폭이득을 갖게 하는 상기 이득제어신호를 상기 트랜스컨덕턴스 증폭기에 제공하는 마이콤을 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) 및 동기분리기(140)가 순차적으로 연결된다. 피크검출기(150)는 저역통과필터(120)의 출력단과 동기분리기(140)의 동기신호 출력단에 연결된다. 트랜스컨덕턴스 증폭기(160)는 그 비반전입력단과 반전입력단이 기준신호 공급부(미도시)와 피크검출기(150)의 출력단에 각각 연결되며, 그 이득제어신호 입력단은 마이콤(180)에 연결된다. 캐패시터(170)는 그 저전위전극은 접지되고 고전위전극은 트랜스컨덕턴스 증폭기(160)의 출력단에 연결됨과 동시에 IF증폭기(100)에도 연결된다. 따라서, 순차연결된 피크검출기(150), 트랜스컨덕턴스 증폭기(160) 및 캐패시터(17)는 저역통과필터(120)와 IF증폭기(100) 사이에 개재되어 피드백회로를 형성한다.

수신신호의 자동이득제어를 위한 신호처리

텔레비젼시스템에 있어서, 입력신호인 IF신호(200)는, 도3의 (A)에 도시된 바와 같이 진폭이 일정범위내에서 변동하는데, IF증폭기(100)에 의해 신호복조가 가능하도록 진폭이 충분히 증폭된다. 신호증폭시 자동이득제어가 이루어지므로 IF증폭기(100)에 의해 증폭된 신호(202)는 일정한 크기로 유지된다. 증폭된 신호(202)는 변조기(110)에 의해 변조되어 IF반송파의 2배 주파수성분과 비디오성분이 중첩된 신호(204)로 변환되고, 저역통과필터(120)에 의해 고주파성분이 IF반송파가 제거되면서 비디오신호(206)로 변환된다. 중첩신호(204)와 비디오신호(206)의 파형이 도3의 (B)와 (C)에 각각 도시되어 있다. 비디오신호(206)는 콤필터(130)에 의해, 도3의 (E)와 (D)에 각각 나타낸 휘도신호(Y)(208a)와 색신호(C)(208b)로 분리된다. 색신호(208b)는 버스트신호와 칼라신호가 혼합된 신호이며, 휘도신호(208a)는 비디오신호에서 색신호를 제거한 신호로서 싱크신호가 포함되어 있다.

동기분리기(140)는 휘도신호(208a)로부터 도3의 (F)와 같은 싱크신호(210)만을 추출하여 피크검출기(150)에 제공한다. 피크검출기(150)는 저역통과필터(120)로부터 비디오신호(206)를 제공받아 이 신호의 피크를 검출한다. 이때, 피크검출기(150)는 싱크신호(210)에 의해 싱크구간에만 동작하게 되므로 싱크구간에서의 비디오신호(206)의 피크치가 출력신호(Vp)(212)로 생성된다. 트랜스컨덕턴스 증폭기(160)는, 도3의 (G)에 도시된 바와 같이, 비반전입력단으로는 기준전압(Vref)를 제공받고 반전입력단으로는 피크신호(212)를 제공받아 위 두신호의 레벨차이에 대응하는 전압을 출력한다. 이 출력전압은 캐패시터(170)를 충전시켜 도 3의 (H)와 같은 충전전압이 나타나도록 한다. 캐패시터(170)의 충전전압은 IF증폭기(100)에 자동이득제어전압(214)으로 제공되어 증폭이득을 조절하여 IF증폭기(100)의 출력(202)의 크기가 일정하게 되도록 한다.

마이콤(180)에 의한 증폭이득의 가변적 제어

그런데 외란에 덜 민감함과 동시에 시스템의 전원-온시나 채널변경시 신속한 자동이득제어를 위해서는, 트랜스컨덕턴스 증폭기(160)의 증폭이득(g_m)을 상황에 따라 가변적인 값이 되도록 하여야 한다. 이를 위한 증폭이득(g_m)의 제어는 마이콤(180)에서 제공되는 이득제어신호에 의해 이루어진다.

구체적으로 설명하면 다음과 같다. 마이콤(180)은 상황에 따라서 트랜스컨덕턴스 증폭기(160)의 증폭이득(g_m)을 다음과 같이 가변적인 값이 되도록 제어한다. 즉, 특정 채널을 정상적으로 수신하던 중 수신신호에 외란이 개입되면 IF신호의 레벨변동에 의해 자동이득제어전압이 변동하게 되는데, 본 발명은 이 변동량을 적게하여 자동이득제어가 저속으로 이루어지게 하므로써 텔레비젼 출력화면에 대한 영향을 줄인다. 하지만, 텔레비젼의 전원-온이나 채널변경 동작에 일어난 직후에는 오히려 자동이득제어가 고속으로 이루어지게 하여 안정된 출력을 신속하게 확보하도록 할 필요가 있다.

트랜스컨덕턴스 증폭기(160)의 증폭이득(g_m)은 식 g_{m =}fㆍg_mn에 의해 정해진다. 여기서, f는 계수이며, g_mn은 표준증폭이득이다. 자동이득제어전압은 계수 f가 f 1 인 경우에는 빠르게 변동하고 반대로 f 1 인 경우에는 느리게 변동한다. 따라서 전원-온이나 채널변경 모드시에는 계수 f의 값을 1보다 크게 하여 자동이득제어가 신속하게 안정될 수 있도록 한다. 반면에, 자동이득제어가 안정된 후의 정상모드에서는 계수 f의 값을 1보다 작게 하여 번개 등과 같은 수신신호를 크게 교란시키는 외란이 개입하더라도 출력화면에 미치는 외란의 영향을 시간적으로 분산킨다.

도4의 (A)에서, 정상모드에서의 증폭이득은 g'_m로, 전원-온이나 채널변경 모드에서의 증폭이득은 g_m으로 각각 표현되어 있다. 전원-온이나 채널변경이 있으면, 자동이득제어가 안정되기 전까지는 증폭이득은 g_m이 적용되며, 자동이득제어가 안정이 된 후의 정상모드에서는 증폭이득은 g'_m이 적용된다. 따라서, 전원-온이나 채널변경모드에서는 자동이득제어의 안정화시간 즉, 셋업시간이 T₁이 되어 보다 신속한 자동이득제어가 이루어진다. 아울러 정상상태에서 번l개와 같은 외란이 발생한 경우에는 외란이 발생하기 직전(T₀)에 비하여 외란이 발생한 직후(T₂)에서의 증폭이득의 차이가 A'가 되어 종래에 비해 작으므로 자동이득제어가 외란에 덜 민감하게 된다. 위 각 경우의 증폭이득 g'_m및g_m에 따른 자동이득제어전압(214)의 변동형태가 도 4의 (B)에 예시되어 있다.

이와 같은 가변적인 증폭이득의 제어를 위해, 마이콤(180)은 시스템의 전원-온 혹은 채널변경이 있는 지와 특정 채널에 대한 자동이득제어가 새롭게 개시한 후 안정적인 자동이득제어가 확보되고 있는 지를 각각 검출한다. 마이콤(180)은, 위 검출 결과에 근거하여, 전자에 해당하는 경우에는 트랜스컨덕턴스 증폭기(160)의 증폭이득이 g_m이 되도록 하고, 후자의 경우에는 증폭이득이 g'_m이 되도록 하는 이득제어신호를 트랜스컨덕턴스 증폭기(160)에 제공한다.

결국, 본 발명은 자동이득제어시 셋업모드 즉, 시스템의 전원-온 혹은 채널변경 직후에는 증폭이득을 표준 증폭이득보다 다소 높게 하여 자동이득제어의 셋업시간을 짧게하고, 자동이득제어가 안정이 된 후의 정상모드시에는 반대로 증폭이득을 다소 낮게 하여 자동이득제어가 외란에 덜 민감하게 되도록 해준다. 비록 텔레비젼을 정상적으로 시청하던 중에 외란이 인가되더라도 텔레비젼의 출력화면의 화질은 시청자가 인식할 수 있는 정도로 나빠지지 않는다.

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 (5)

1. 특정 채널에 대한 자동이득제어를 새로이 개시하여 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 전까지는 제1 증폭이득을 적용하여 자동이득제어를 수행하고, 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 시작하는 시점부터는 상기 제1 증폭이득보다 낮은 제2증폭이득을 적용하여 자동이득제어를 수행함을 특징으로 하는 자동이득제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 증폭이득이 적용되는 경우는 시스템의 전원-온 혹은 채널변경 중 어느 하나의 동작이 일어나는 경우임을 특징으로 하는 자동이득제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 증폭이득의 크기는 외란에 의해 수신신호의 레벨변동이 소정 변동폭 이상 일어나더라도 시청자가 출력화면상의 화질변동을 인식할 수 없는 정도임을 특징으로 하는 자동이득제어방법.
4. 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 비디오신호로부터 색신호와 휘도신호로 분리하여 출력하는 콤필터;

   상기 휘도신호에 포함된 동기신호를 검출하기 위한 동기검출기;

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

   상기 비디오신호의 진폭과 기준신호의 진폭간의 전압차를 이득제어신호의 크기에 따라 가변적으로 증폭하는 트랜스컨덕턴스 증폭기;

   상기 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력전압에 따라 가변적인 충전전압을 나타내며, 상기 충전전압을 상기 이득제어전압으로서 상기 IF증폭기에 제공하는 캐패시터; 및

   특정 채널에 대한 자동이득제어를 새로이 개시하여 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 전까지는 상기 트랜스컨덕턴스 증폭기가 제1 증폭이득을 갖게 하는 상기 이득제어신호를 상기 트랜스컨덕턴스 증폭기에 제공하고, 자동이득제어가 안정적으로 이루어지기 시작하는 시점부터는 상기 트랜스컨덕턴스 증폭기가 상기 제1 증폭이득보다 낮은 제2증폭이득을 갖게 하는 상기 이득제어신호를 상기 트랜스컨덕턴스 증폭기에 제공하는 마이콤을 구비함을 특징으로 하는 자동이득제어장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 증폭이득이 적용되는 경우는 시스템의 전원-온 혹은 채널변경 중 어느 하나의 동작이 일어나는 경우임을 특징으로 하는 자동이득제어장치.