KR20010009124A - 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기 - Google Patents

전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특정 주파수 대역의 일정한 주파수 신호를 발생시키는 발진부와, 입력되는 전압에 대응하는 크기의 주파수를 발생시키도록 하는 전압 제어 발진기, 및 상기 전압 제어 발진기에서 발생되는 주파수와 상기 발진부에서 발생되는 주파수 신호를 입력받아 상기 전압 제어 발진기에 인가하는 전압의 크기를 변화시키는 PLL을 구비하는 위상 동기 루프 모듈에 관한 것으로 특히, 상기 전압 제어 발진기내부의 주파수 신호 증폭동작을 수행하는 증폭수단의 전류 도통경로에 제어 시스템으로부터 발생되는 시스템 제어신호에 의해 온/오프 동작하는 스위칭 수단을 구비하여 필요시에 증폭 동작이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기를 제공하여, 종래의 PLL 모듈에서 전압제어 발진기인 VCO에는 동작상태와 관계없이 지속적인 동작을 수행하고 그에 따라 상당부분의 전력소비를 가져오게 됨으로써, 점차 소형화되고 오랜시간의 통화대기 혹은 통화시간을 요구하는 소비자의 취향을 만족시키는데 한계가 발생한다는 문제점을 해소하는 효과가 있다.

Description

전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기{Voltage control oscillator had function of power on/off}
본 발명은 무선 통신기에서 데이터의 송수신에 필수적으로 사용되는 위상 동기 루프 모듈에 관한 것으로 특히, 위상 동기 루프 모듈에서 상시 발진동작을 수행하는 전압 제어 발진기의 공급 전원을 필요시에 한하여 사용할 수 있도록 전원 공급 경로상에 스위칭 트랜지스터를 구비시킴으로써 단말기의 전원 소비를 최소화하도록 하는 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기에 관한 것이다.
일반적으로, 무선통신 기기들은 무선 데이터의 송수신을 위하여 송신 데이터를 변조하여 반송주파수 신호에 실어 전송하고, 수신시에는 수신되는 주사수 신호에서 반송주파수를 제한 후 이를 복조하는 동작을 수행하게 된다.
이때, 송수신시 반송주파수 혹은 채널주파수를 생성 또는 제거하기 위하여 사용되는 주파수 생성수단이 PLL모듈인데, 이는 흔히 기준주파수라고 칭하는 주파수 신호를 생성하는 디바이스이다.
상술한 바와 같은 PLL모듈은 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 구성되어있으며, 첨부한 도 2에는 첨부한 도 1의 전압 제어 발진기(300)의 내부 구성으로 기준 주파수 발진부(31)와 네가티브 피드백 저항부(32) 및 증폭부(33)로 구성되어 있다.
상기 구성 요소중 기준 주파수 발진부(31)는 입력단(In)에 일단이 연결되고 상기 입력단(In)과 연결되어 있는 PLL에서 발생되는 제어 전압를 입력받는 제 1코일(L1)과, 상기 제 1코일(L1)의 타단에 캐소드 단자가 연결되고 애노드 단자는 접지단과 연결되어 있는 바렉터 다이오드(VD)와, 두 개의 콘덴서가 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 바렉터 다이오드(VD)와 병렬연결되어 있는 제 1,2콘덴서(C1, C2)와, 상기 제 1콘덴서(C1)와 제 2콘덴서(C2)의 연결점에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결되어 있는 제 2코일(L2), 및 상기 제 1콘덴서(C1)와 제 2콘덴서(C2)의 연결점에 일단이 연결되어 있는 제 3 콘덴서(C3)로 구성된다.
또한, 상기 증폭부(33)는 임의의 양전압(Vcc)을 제 3코일(L3)을 통해 콜렉터 단자에 입력받는 제 1트랜지스터(Q1)와, 상기 제 3코일(L3)에 걸리는 상기 양전압(Vcc)에 의하여 충전되는 제 4콘덴서(C4)와, 상기 제 3코일(L3)에 걸리는 전압을 일단에 입력받고 타단이 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 연결되어 있는 제 1저항(R1)과, 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 접지단에 연결되며 상기 제 1저항(R1)을 통해 출력되는 전압에 의해 충전되는 제 5콘덴서(C5)와, 상기 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 에미터 단자에 콜렉터 단자가 연결되어 있는 제 2트랜지스터(Q2)와, 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자에 걸리는 전압에 의해 충전되는 제 6콘덴서(C6), 및 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 연결되는 제 2저항(R2)으로 구성된다.
마지막으로, 상기 네가티브 피드백 저항부(32)는 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 베이스 단자와 에미터 단자에 연결되는 제 7콘덴서(C7)와, 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 베이스 단자와 접지단 사이에 연결되는 제 3저항(R3)과, 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 에미터 단자에 걸리는 전압에 의하여 충전되는 제 8콘덴서(C8), 및 상기 제 8콘덴서(C8)에 병렬로 연결되며 상기 제 8콘덴서(C8)에 충전된 전압의 방전 경로를 형성하는 제 4저항(R4)으로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 전압 제어 발진기를 구비하고 있는 PLL모듈의 동작중 전압 제어 발진기의 동작을 살펴보면, 입력단(In)을 통해 유입되는 PLL(200)에서 출력되는 제어전압이 바렉터 다이오드(VD)의 임계전압 이상인 경우에 한하여 제 2콘덴서(C2)와 제 2코일(L2)에 의한 LC공진이 이루어져 상기 제 2콘덴서(C2)와 제 2코일(L2)의 고유값과 인가전압의 크기에 대응하는 특정의 주파수가 발생되어 진다.
따라서, 기준 주파수 발진부(31)의 구성요소인 상기 제 2콘덴서(C2)와 제 2코일(L2)의 공진주파수가 증폭부(33)를 이루고 있는 제 1, 제 2트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스 단자에 걸리게되고, 상기 제 1, 제 2트랜지스터(Q1, Q2)는 베이스 단자에 걸리는 공진 주파수의 전압 상태에 따라 온/오프 동작하게 된다.
그러므로, 상기 제 1, 제 2트랜지스터(Q1, Q2)의 온/오프 동작시 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자에 연결되어 있는 출력단(Out)으로는 상기 기준 주파수 발진부(31)의 상기 제 2콘덴서(C2)와 제 2코일(L2)에 의해 생성되는 공진 주파수가 증폭되어 출력된다.
이때, 상술한 바와 같이 동작하는 종래의 PLL 모듈에서 전압제어 발진기인 VCO에는 동작상태와 관계없이 지속적인 동작을 수행하게 되므로, 상당부분의 전력소비를 가져오게 된다.
그러므로, 점차 소형화되고 오랜시간의 통화대기 혹은 통화시간을 요구하는 소비자의 취향을 만족시키는데 한계가 발생되었다. 그 이유는 배터리의 소형화 및 용량성의 확장에 따른 기술이 한계에 도달하였기 때문이다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 위상 동기 루프 모듈에서 상시 발진동작을 수행하는 전압 제어 발진기의 공급 전원을 필요시에 한하여 사용할 수 있도록 전원 공급 경로상에 스위칭 트랜지스터를 구비시킴으로써 단말기의 전원 소비를 최소화하도록 하는 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 위상 동기 루프 모듈의 블록 구성 예시도,
도 2는 도 1에 도시되어 있는 전압 제어 발진기의 회로 구성 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 위상 동기 루프 모듈의 블록 구성 예시도,
도 4는 도 3에 도시되어 있는 전압 제어 발진기의 회로 구성 예시도.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 특정 주파수 대역의 일정한 주파수 신호를 발생시키는 발진부와, 입력되는 전압에 대응하는 크기의 주파수를 발생시키도록 하는 전압 제어 발진기, 및 상기 전압 제어 발진기에서 발생되는 주파수와 상기 발진부에서 발생되는 주파수 신호를 입력받아 상기 전압 제어 발진기에 인가하는 전압의 크기를 변화시키는 PLL을 구비하는 위상 동기 루프 모듈에 있어서: 상기 전압 제어 발진기는, 생성되는 주파수 신호의 증폭동작을 수행하는 증폭수단의 전류 도통경로에 시스템으로부터 발생되는 시스템 제어신호에 의해 온/오프 동작하는 스위칭 수단을 구비하여 필요시에 증폭 동작이 이루어지는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 스위칭 수단은 두 개의 저항이 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 시스템 제어신호를 입력받는 입력단과 접지단에 연결되어 있는 제 1, 2저항과, 상기 제 1, 2저항의 연결점에 베이스 단자가 연결되고 에미터 단자는 접지단에 연결되며 콜렉터 단자가 상기 증폭수단의 전류 도통경로상에 연결되어 있는 트랜지스터로 구성되는 데 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 위상 동기 루프 모듈의 블록 구성 예시도로서, 일정의 주파수 대역으로 발진 동작하는 X-tal소자인 발진부(100)와, 입력되는 전압신호에 비례하여 그에 대응하는 주파수신호를 발생시키며 해당 발진동작을 시스템 제어신호에 의해 동작 제어받는 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기(300a), 및 상기 전압 제어 발진기(300a)와 발진부(100)에서 발생되는 주파수 신호들을 입력받아 기 설정된 기준 주파수를 얻을 수 있도록 상기 전압 제어 발진기(300a)에 전압신호를 걸어주는 PLL모듈(200)로 구성된다.
상기 전압 제어 발진기(300a)의 세부 구성은 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 구성되어 있는데, 그 구성을 살펴보면, 도 2에 도시되어 있는 종래 구성과 마찬가지로 기준 주파수 발진부(31)와 네가티브 피드백 저항부(32a) 및 증폭부(33)로 구성되어 있다.
상기 구성 요소중 기준 주파수 발진부(31)는 입력단(In)에 일단이 연결되고 상기 입력단(In)과 연결되어 있는 PLL에서 발생되는 제어 전압를 입력받는 제 1코일(L1)과, 상기 제 1코일(L1)의 타단에 캐소드 단자가 연결되고 애노드 단자는 접지단과 연결되어 있는 바렉터 다이오드(VD)와, 두 개의 콘덴서가 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 바렉터 다이오드(VD)와 병렬연결되어 있는 제 1,2콘덴서(C1, C2)와, 상기 제 1콘덴서(C1)와 제 2콘덴서(C2)의 연결점에 일단이 연결되고 접지단에 타단이 연결되어 있는 제 2코일(L2), 및 상기 제 1콘덴서(C1)와 제 2콘덴서(C2)의 연결점에 일단이 연결되어 있는 제 3 콘덴서(C3)로 구성된다.
또한, 상기 증폭부(33)는 임의의 양전압(Vcc)을 제 3코일(L3)을 통해 콜렉터 단자에 입력받는 제 1트랜지스터(Q1)와, 상기 제 3코일(L3)에 걸리는 상기 양전압(Vcc)에 의하여 충전되는 제 4콘덴서(C4)와, 상기 제 3코일(L3)에 걸리는 전압을 일단에 입력받고 타단이 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 연결되어 있는 제 1저항(R1)과, 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 접지단에 연결되며 상기 제 1저항(R1)을 통해 출력되는 전압에 의해 충전되는 제 5콘덴서(C5)와, 상기 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 에미터 단자에 콜렉터 단자가 연결되어 있는 제 2트랜지스터(Q2)와, 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자에 걸리는 전압에 의해 충전되는 제 6콘덴서(C6), 및 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 연결되는 제 2저항(R2)으로 구성된다.
마지막으로, 상기 네가티브 피드백 저항부(32a)는 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 베이스 단자와 에미터 단자에 연결되는 제 7콘덴서(C7)와, 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 베이스 단자와 접지단 사이에 연결되는 제 3저항(R3)과, 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 에미터 단자에 걸리는 전압에 의하여 충전되는 제 8콘덴서(C8)와, 두 개의 저항이 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 시스템 제어신호를 입력받는 입력단(CIn)과 접지단에 연결되어 있는 제 5, 6저항(R5, R6)과, 상기 제 5, 6저항(R5, R6)의 연결점에 베이스 단자가 연결되고 에미터 단자는 접지단에 연결되어 있는 제 3트랜지스터(Q3), 및 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 에미터 단자와 상기 제 3트랜지스터(Q3)의 콜렉터 단자 사이에 연결되어 있으며 상기 제 3트랜지스터(Q3)의 온동작시에 상기 제 8콘덴서(C8)에 충전된 전압의 방전 경로를 형성하는 제 4저항(R4)으로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전압 제어 발진기를 구비하고 있는 PLL모듈의 동작중 전압 제어 발진기의 동작을 살펴보면, 우선, 정상적인 동작상태 즉, 시스템 제어신호가 하이 상태를 유지하여 제 3트랜지스터가 온 동작상태를 유지하고 있는 경우 전체적으로는 종래 도 2에 도시되어 있는 신호의 흐름과 동일하게 동작한다.
이를 다시 살펴보면, 입력단(In)을 통해 유입되는 PLL(200)에서 출력되는 제어전압이 바렉터 다이오드(VD)의 임계전압 이상인 경우에 한하여 제 2콘덴서(C2)와 제 2코일(L2)에 의한 LC공진이 이루어져 상기 제 2콘덴서(C2)와 제 2코일(L2)의 고유값과 인가전압의 크기에 대응하는 특정의 주파수가 발생되어 진다.
따라서, 기준 주파수 발진부(31)의 구성요소인 상기 제 2콘덴서(C2)와 제 2코일(L2)의 공진주파수가 증폭부(33)를 이루고 있는 제 1, 제 2트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스 단자에 걸리게되고, 상기 제 1, 제 2트랜지스터(Q1, Q2)는 베이스 단자에 걸리는 공진 주파수의 전압 상태에 따라 온/오프 동작하게 된다.
그러므로, 상기 제 1, 제 2트랜지스터(Q1, Q2)의 온/오프 동작시 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자에 연결되어 있는 출력단(Out)으로는 상기 기준 주파수 발진부(31)의 상기 제 2콘덴서(C2)와 제 2코일(L2)에 의해 생성되는 공진 주파수가 증폭되어 출력된다.
반면에, 상기 시스템 제어신호가 로우상태를 유지하는 경우 네가티브 피드백 저항부(32a)의 제 5저항(R5)과 제 6저항(R6)에 의해 분압되어지는 전압은 로우상태를 유지하게되고, 그에 따라 제 3트랜지스터(Q3)는 오프상태를 유지하게 된다.
그에 따라, 정상동작시 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 에미터 단자를 통해 접지단으로 도통하는 전류의 흐름을 차단하게 되어 전체적으로 상기 네가티브 피드백 저항부(32a)가 동작하지 않게 된다.
즉, 상기 제 8콘덴서(C8)에 충전된 전압의 방전 경로가 형성되지 않으므로 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자와 에미터 단자간의 전압차가 발생되지 않아 상기 제 2트랜지스터(Q2)가 포화상태를 유지하게 되어 증폭동작을 하지 않게되어 전력의 소비가 발생되지 않게 되는 것이다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기를 제공하여, 종래의 PLL 모듈에서 전압제어 발진기인 VCO에는 동작상태와 관계없이 지속적인 동작을 수행하고 그에 따라 상당부분의 전력소비를 가져오게 됨으로써, 점차 소형화되고 오랜시간의 통화대기 혹은 통화시간을 요구하는 소비자의 취향을 만족시키는데 한계가 발생한다는 문제점을 해소하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 특정 주파수 대역의 일정한 주파수 신호를 발생시키는 발진부와, 입력되는 전압에 대응하는 크기의 주파수를 발생시키도록 하는 전압 제어 발진기, 및 상기 전압 제어 발진기에서 발생되는 주파수와 상기 발진부에서 발생되는 주파수 신호를 입력받아 상기 전압 제어 발진기에 인가하는 전압의 크기를 변화시키는 PLL을 구비하는 위상 동기 루프 모듈에 있어서:
    상기 전압 제어 발진기는, 생성되는 주파수 신호의 증폭동작을 수행하는 증폭수단의 전류 도통경로에 시스템으로부터 발생되는 시스템 제어신호에 의해 온/오프 동작하는 스위칭 수단을 구비하여 필요시에 증폭 동작이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 수단은 두 개의 저항이 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 시스템 제어신호를 입력받는 입력단과 접지단에 연결되어 있는 제 1, 2저항과;
    상기 제 1, 2저항의 연결점에 베이스 단자가 연결되고 에미터 단자는 접지단에 연결되며 콜렉터 단자가 상기 증폭수단의 전류 도통경로상에 연결되어 있는 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기.
KR1019990027316A 1999-07-07 1999-07-07 전원 온/오프 기능을 갖는 전압 제어 발진기 KR20010009124A (ko)

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