KR20020065145A - 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로는 D/A 변환기로 부터 출력된 아날로그 전압이 변형되도록 하기 위하여 외부로부터의 제어신호에 따라 시정수가 변형될 수 있도록 하는 RC 회로부와, 상기 RC 회로에 접속되어 상기 시정수에 따라 전압제어 발진기로 입력되는 다양한 주기를 가지게 되는 톱니파 형상의 출력 전압을 발생하는 적분부가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로가 적용됨으로써, D/A 변환기의 입력을 낮추지 않고서도 원하는 주기의 출력 전압을 얻어낼 수 있을 뿐만 아니라, 종래 D/A 변화기의 전압을 많이 낮추어서 발생되는 시스템의 잡음으로 인한 영향을 효과적으로 억제할 수 있어 보다 안정된 출력 전압을 얻을 수 있게된다.

특히, 본 발명은 주기가 1/10000배 이상으로 가변되는 톱니파의 발생이 요구되는 곳에서, 시스템의 잡음으로 인한 영향없이 선형성이 향상되는 원하는 모양의 톱니파를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

전압제어 발진기의 제어신호 발생회로{Circuit to generate control signal for voltage controlled oscillator}

본 발명은 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전압 제어 발진기가 넓은 폭의 주파수에 관한 주기 변화를 갖도록 하기 위하여 주기가 가변되는 톱니파(Sawtooth Wave)를 발생시키는 제어 회로로 사용되는 경우에 적합한 회로에 관한 것이다.

전압 제어 발진기는 입력 전압에 따라 발진 주파수를 가변으로 할 수 있는 발진기로서, 텔레비전등의 전자 동조 시스템이나 모터의 회전 제어등 각종 용도에 쓰이게 된다. 그리고 이러한 전압 제어 발진기는 주파수를 가변할 수 있도록 하기 위하여 다양한 형태의 전압 제어 회로가 사용되는데, 특히 본 발명에서의 주된 관심은 짧은 시간에 급격히 전압이 변할 수도 있으며, 긴 시간에 천천히 전압이 변할 수도 있는 주기 가변 톱니파가 하나의 전압 제어 발진기로 입력될 수 있도록 하는 전압 제어 발진기의 제어신호 발생회로에 관한 것이다.

도 1은 종래 주기 가변 톱니파의 제어신호 발생회로이다.

도 1을 참조하면, 종래 주기 가변 톱니파의 제어신호 발생회로는 D/A 변환기(1)와 적분기(2)로 이루어져 있는데, 이러한 구성의 동작을 설명하면, 디지털 양에 의한 정보를 전압의 연속적인 양으로 변환하게 되는 D/A 변환기(1)에서 전압을 아날로그 신호로 출력하게 되고, 출력된 아날로그 신호에 따라 적분기(2)가 사용되어 입력된 전압이 적분되도록 하여 점진적으로 톱니파를 만들어 내게 되고, 그러한 주기 가변 톱니파는 전압제어 발진기로 입력되어 진동을 만들어내게 된다.

도 2는 도 1의 제어신호 발생회로를 통하여 발생되는 주기 가변 톱니파를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 톱니파의 주기가 길어질수록(T1→T2), 전압제어 발진기에서는 주파수가 보다 천천히 변화하게 되는 진동이 발생하게 된다.

이와 같이 톱니파의 주기가 길어지도록 하기 위해서는 적분기(2)에 입력되는 전압 신호가 보다 작아져야 되는데, 이러한 목적을 달성하기 위하여 전압이 1/10 정도의 작은 비율로 작아지게 된다면 큰 문제가 발생되지 않을 것이나, 전압이 1/1000내지는 1/10000 비율로 작아지도록 하여 주기가 상당히 길어지게 되는 톱니파를 만들어내는 경우에는, 전압의 가변으로 인해 회로 내부에서 발생하게 되는 시스템의 잡음으로 인한 영향이 그대로 전압에 영향을 미치게 된다.

이러한 시스템의 잡음으로 인한 영향은, 특히 전압이 미소하게 전달되는 1/1000내지는 1/10000정도의 비율로 작아지게 되는 톱니파의 구간에서는 톱니파에서 발생되는 오차범위가 무시할 수 없을 정도로 커지게 되므로, 결국에는 전압제어 발진기의 오작동을 일으키게 되는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 주기가 가변되는 톱니파의 모든 주기에서 보다 안정적이고 정확하게 전압을 공급할 수 있도록 함으로써 전압제어 발진기의 오작동을 미연에 방지할 수 있도록 하는 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 주기 가변 톱니파의 제어신호 발생회로.

도 2는 도 1의 제어신호 발생회로를 통하여 발생되는 주기 가변 톱니파를 설명하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로의 작동을 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11 : D/A 변환기2, 13 : 적분기

12 : 제 1 스위치14 : 비교기

15 : 제 2 스위치

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로는 D/A 변환기로 부터 출력된 아날로그 전압이 변형되도록 하기 위하여 외부로부터의 제어신호에 따라 시정수가 변형될 수 있도록 하는 RC 회로부와, 상기 RC 회로에 접속되어 상기 시정수에 따라 전압제어 발진기로 입력되는 다양한 주기를 가지게 되는 톱니파 형상의 출력 전압을 발생하는 적분부가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

언급된 바와 같이 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로는 전압의 크기를 가변할 수 있도록 하기 위하여 RC 회로가 따로이 포함되어 있고, 또한 적분기를 통과하여 출력된 전압제어 발진기의 제어신호가 일정한 전압을 넘게되면, 이를 감지하여 전압을 원 상태로 되돌릴 수 있도록 하기 위한 비교기가 또한 포함되어 있는데, 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로의 구성도이다.

도 3을 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면, 디지털 신호를 아날로그 신호 형태의 전압으로 변화되도록 하기 위한 D/A 변환기(11)와, D/A 변환기(11)를 통과한 아날로그 전압의 전압이 다시 조정되도록 하기 위한 제 1 스위치(12)와, 제 1 스위치(12)를 통과한 전압이 모여져 공급되도록 하기 위한 적분기(13)와, 적분기(13)를 통한 출력과 비교 전압이 비교되도록 하기 위한 비교기(14)와, 비교기(14)에 의해서 비교된 결과로서의 신호가 이용되어 신호로 작용되도록 하기 위한 제 2 스위치(15)가 포함되어 이루어진다.

그리고, 상기 제 1 스위치(12)에는 제 1 스위치(12)가 조정되도록 하는 제어 신호를 송출하는 제어선로가 연결되고, 전압이 조정되도록 하기 위한 다수의 저항(R1, R2, R3)이 설치되어 있는데, 이러한 저항의 개수는 이로 제한되는 것이 아니라, 필요한 경우에 따라 보다 많이 설치될 수도 있다. 또한, 적분기(13)에는커패시터(C)가 설치되어 상기 저항과 함께 RC 회로를 이루도록 하고 있다.

한편, 상기 비교기(14)는 적분기(13)의 출력 전압과 비교되도록 하기 위한 비교 전압(Ref)이 가해지고 있어, 비교 전압으로 설정된 전압을 넘어서는 전압이 감지되는 경우에는 일정 신호를 발하게 된다. 또한, 상기 적분기(13)를 통하여 출력된 신호는 전압제어 발진기로 출력되어 발진기를 구동하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 전압제어 발진기의 동작을 설명하면, D/A 변환기(11)에 디지털 입력이 가해져 아날로그 전압이 출력되고, 출력된 아날로그 입력 전압은 저항과 커패시터로 이루어진 RC 회로와 제 1 스위치(12)를 통하게 되는데, 이때 제 1 스위치(12)를 통하여 저항의 연결이 달라지게 됨으로써 RC 회로의 시정수가 달라지게 되고, 결국 일정 정도의 지연이 발생되어 상기 적분기(13)로 들어가는 전압이 달라지게 된다. 그리고, 적분기(13)에서는 전압이 적분되도록 하여 전압제어 발진기로 출력이 되도록 하고, 적분기(13)의 출력 전압은 전압제어 발진기로 입력될 뿐만 아니라, 또 다른 비교 전압이 인가되고 있는 비교기(14)로도 입력이 됨으로써, 비교기(14)의 출력 신호에 따라서 제 2 스위치(15)가 온/오프의 동작을 하게 되고, 제 2 스위치(15)가 오프되면 적분기(13)로의 입력은 없어지게 되며 전압제어 발진기의 전압 또한 없어진다.

도 4는 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로의 작동을 설명하는 그래프이다.

도 4를 참조하여 본 발명의 동작을 다시 한번 상세히 설명하면, D/A 변환기(도 3의 11참조)로 부터 출력되는 아날로그 전압이 제 1 스위치(12)에 접속되어 있는 저항과 커패시터로 이루어진 RC 회로로 입력되고, 상기 RC 회로를 통한 전압은 적분기(13)로 입력된다. 그런데, 상기 RC 회로의 성질로는 시정수의 크기에 따라 정상 상태에 이를 수 있는 시간이 지연되게 되고, 그로 인하여 시정수(τ)가 커지는 만큼 적분기(13)로 입력되는 전압과 출력되는 전압도 그만큼 지연되어 증가하게 된다.

도 4의 제 1 증가 곡선(41)과 제 2 증가 곡선(42)과 제 3 증가 곡선(43)은, 상기 RC 회로의 저항(R) 또는 시정수(τ)가 달라지도록 하고 적분기(13)를 통하여 출력되는 출력 전압(Vout)의 곡선을 나타내고 있는데, 상기한 바와 같은 증가 곡선(41)(42)(43)을 통하여 저항(R)이 증가됨에 따라서 출력 전압(Vout)의 증가가 지연되고 있음을 알 수 있다.

그리고, 상기 비교기(14)에서 비교 전압(V1)과 출력 전압(Vout)이 비교되도록 함으로써, 상기 출력 전압(Vout)이 비교 전압(V1)을 넘어서는 경우에는 비교기(14)에서 제어 신호가 발송되어 제 2 스위치(15)를 온 시키게 되고, 상기 RC 회로에 걸리던 전압이 바이패스되며 출력 전압(Vout)이 없어지게 됨으로써, 다시금 본 회로가 작동되도록 하는 대기 상태에 들어가게 되고, 다시 전압제어 발진기를 구동할 필요가 있을 때에는 상기 제 2 스위치(15)를 오프시키고 D/A 변환기(11)에 전원을 인가하여 전압이 전압제어 발진기로 가해지도록 한다. 이때에도 제 1 스위치(12)가 조정되도록 하여 적당한 RC 회로의 저항이 선택되도록 하여 적분기(13)에서 출력되는 톱니파의 주기가 조정되는 것이다.

이상에서 설명된 바와 같은 톱니파의 주기 조정을 수학식 1의 적분기의 출력전압을 계산하는 공식을 참조하여 설명하도록 한다.

상기한 바와 같은 수학식 1을 참조하면, 본 발명에서는 저항(R)의 수치가 변경되도록 하여 출력 전압(Vout)을 조정하도록 하고 있는데, 저항(R)이 커지게되면 동일한 입력 전압(Vin)이 가해지는 경우에도 출력 전압(Vout)은 천천히 증가하게 되는 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명과 같은 구성을 통하여 출력 전압(Vout)의 증가 곡선이 조정되도록 하기 위하여, 입력 전압(Vin)이 조정됨이 없이 시정수(τ)만을 조정할 수도 있으나, 입력 전압(Vin)과 시정수(τ)가 동시에 조정되도록 함으로써 출력 전압(Vout)이 보다 편리하게 조정되도록 할 수도 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 보다 주기가 큰 톱니파가 출력되도록 하여야 하는 경우에는 입력 전압(Vin)이 작게 가해지도록 하고, 보다 큰 저항(R)이 연결되도록 하여 원하는 톱니파를 얻어낼 수 있는 것이다.

이상에서 설명된 바와 같은 본 발명은 RC 회로가 이용되어 시정수가 조정되도록 하여 원하는 주기의 톱니파가 출력이 얻어지도록 하는 데에 특징이 있는 것으로, 시정수가 조정될 수 있도록 만 하면 커패시터가 조정되도록 할 수도 있는 등 본 발명의 사상에 포함되는 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로를 구성요소의 변형 또는 추가에 의하여 또 다른 실시예를 만들어내는 것은 쉬운 일이다.

설명된 바와 같은 본 발명에 따른 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로가 적용됨으로써, D/A 변환기의 입력을 낮추지 않고서도 원하는 주기의 출력 전압을 얻어낼 수 있을 뿐만 아니라, 종래 D/A 변화기의 전압을 많이 낮추어서 발생되는 시스템의 잡음으로 인한 영향을 효과적으로 억제할 수 있어 보다 안정된 출력 전압을 얻을 수 있게된다.

특히, 본 발명은 주기가 1/10000배 이상으로 가변되는 톱니파의 발생이 요구되는 곳에서, 시스템의 잡음으로 인한 영향없이 선형성이 향상되는 원하는 모양의 톱니파를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. D/A 변환기로부터 출력된 아날로그 전압이 변화되도록 하기 위하여 외부로부터의 제어신호에 따라 시정수가 변화될 수 있도록 하는 RC 회로부와,

   상기 RC 회로에 접속되어 상기 시정수에 따라 전압제어 발진기로 입력되는 다양한 주기를 가지는 톱니파 형상의 출력 전압을 발생하는 적분부가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 적분기의 출력단에는 상기 출력 전압과 비교 전압이 비교되는 비교부와,

   상기 비교부에서 출력 전압이 비교 전압을 넘어서는 것으로 판단되는 경우에 제어 신호를 발하여 상기 RC 회로로 입력되는 전압이 바이패스되도록 하는 제 2 스위치부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 RC 회로에는 시정수가 조정되도록 하기 위하여 다른 저항값을 가지는 또 다른 저항이 선택되도록 하는 제 1 스위치부가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압제어 발진기의 제어신호 발생회로.