KR20020065146A - 아날로그 신호의 논리값 산출회로 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 아날로그 신호의 논리값 산출회로는 아날로그 입력 신호에서 일정 대역폭의 주파수에 관한 신호가 전압값으로 출력되도록 하기 위한 대역 통과 필터와, 상기 대역 통과 필터를 통과한 일정 대역폭의 신호가 평활화되어 비교 전압으로 출력되도록 하기 위한 제 1 저역 통과 필터와, 상기 아날로그 입력 신호가 평활화되도록 하기 위한 제 2 저역 통과 필터와, 상기 제 2 저역 통과 필터를 통과한 신호의 위상이 반전되어 기준 전압으로 입력되도록 하기 위한 반전 증폭기와, 상기 비교 전압과 상기 기준 전압이 비교되어 온/오프의 논리값이 출력되도록 하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명된 바와 같은 본 발명은, 외부로부터의 입력신호 크기에 따라 비교 전압 뿐만 아니라 동일한 양만큼 기준 전압도 마찬가지로 변하도록 함으로써, 종래 입력신호의 크기에 발생되었던 논리값의 오차 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

아날로그 신호의 논리값 산출회로{Circuit to calculate logic value for analogue signal}

본 발명은 아날로그 신호가 소정 회로를 통과한 후에 적정한 논리값이 산출되도록 하는 논리값 산출 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주파수의 신호값이 적정한 전압 값으로 변형되도록 함으로써 해당되는 주파수가 비교되는 또 다른 주파수 영역의 전압 값보다 크거나 혹은 작은 지에 대해 판단되도록 할 수 있는 논리값 산출 회로에 관한 것이다.

이러한 회로는 전파가 이용되어 거리를 측정하는 여러 장치에서 그 활용이 기대될 수 있다.

알려진 바와 같이 소정 대역폭의 주파수가 입력되고서, 그에 상당하는 전압값이 산출될 수 있는데, 이러한 과정으로 산출된 전압의 수치가, 비교되는 주파수의 전압값보다 크거나 혹은 작은 지에 대해 판단됨으로써, 해당 주파수에 대한 포착 여부가 파악되도록 하기 위하여 종래에 사용되었던 방법은 다음과 같다.

도 1은 종래 아날로그 신호의 논리값 산출 회로의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 다양한 주파수가 포함되어 있는 입력 신호에서 일정 대역폭의 주파수에 관한 신호가 분리되어 전압값을 출력되도록 하기 위한 대역 통과 필터(Band Pass Filter, "BPF")(1)와, 상기 대역 통과 필터(1)를 통과한 일정 대역폭의 신호를 평활화하기 위한 저역 통과 필터(Low Pass Filter, "LPF")(2)와, 저역 통과 필터(2)를 통과한 직류 전압과 기준 전압을 비교하여 논리값이 산출되도록 하는 비교기(Comparater)(3)로 구성되어 있다.

이러한 구성으로 이루어진 종래 아날로그 신호의 논리값 산출 회로의 동작을 설명하면, 다양한 주파수에 해당되는 입력 신호가 상기 대역 통과 필터(1)로 입력되면 대역 통과 필터(1)에서는 일정 주파수에 해당되는 신호만이 분리되어 전압값으로 출력되고, 분리된 신호가 저역 통과 필터(2)를 통하며 직류 성분이 주로 포함된 비교 전압이 출력된다.

그리고, 상기 비교기(3)에서는 상기 비교 전압과 비교 전압에 입력되는 또 다른 기준 전압이 입력되어 논리값이 산출되는데, 이 때 대역 통과 필터(1)에 입력되는 신호의 크기가 일정하지 않는 경우에는 논리값이 정확하게 산출되지 않는데, 이러한 경우에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2a 내지 도 2d는 도 1에 설명된 바와 같은 논리값 산출 회로의 비교기에서의 입력 신호와 출력 신호를 설명하는 도면이다.

먼저 도 2a는 대역 통과 필터(도 1의 1참조)에 입력되는 입력 신호가 작은 경우에 대역 통과 필터(1)와 저역 통과 필터(도 1의 2 참조)를 통한 후에 입력되는 제 1 비교전압(21a)과 기준 전압(22)이 만나는 지점을 보여주고 있으며, 도 2b는 이러한 제 1 비교전압(21a)과 기준 전압(22)이 만나는 지점부터 비교기(도 1의 3참조)를 통하여 출력되는 논리값이 온(ON)되는 것을 보여주고 있다.

그리고, 도 2c는 대역 통과 필터(1)에 입력되는 신호가 커 제 1 비교 전압(21b)과 기준 전압(22)이 만나는 지점이 뒤로 쉬프트되는 것을 보이고 있으며, 도 2d는 이러한 결과에 따라 비교기(3)를 통하여 출력되는 논리값도 또한 쉬프트되는 것을 보이고 있다.

이러한 결과를 정리하면, 입력신호의 크기에 따라 기준전압과 비교되는 지점에서 차이가 발생되어 비교기에서는 이러한 전압의 수치를 정확히 체크하지 못하게 되고, 이러한 결과로 인하여 논리값이 정확하게 산출되지 못하게 되는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 입력신호의 크기에 의존하지 않고, 입력신호의 크기에 따라서 기준 전압도 변하도록 회로를 구성함으로써 보다 정확하게 논리값을 산출해 낼 수 있는, 아날로그 신호의 논리값 산출회로를 구성하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 아날로그 신호의 논리값 산출 회로의 구성도.

도 2a 내지 도 2d는 도 1에 설명된 바와 같은 논리값 산출 회로의 비교기에서의 입력 신호와 출력 신호를 설명하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 아날로그 신호의 논리값 산출 회로의 구성도.

도 4a및 도 4d는 도 3에 도시된 바와 같은 비교기에서 입력으로 사용되는 비교 전압과 기준 전압을 입력신호의 크기에 따라 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 31 : 대역 통과 필터2 : 저역 통과 필터

3, 33 : 비교기21a : 제 1 비교 전압

21b : 제 2 비교 전압22 : 기준 전압

32 : 제 1 저역 통과 필터34 : 제 2 저역 통과 필터

35 : 반전 증폭기42a : 제 1 비교 전압

41a : 제 1 기준 전압42b : 제 2 비교 전압

42a : 제 1 비교 전압

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 아날로그 신호의 논리값 산출 회로는 아날로그 입력 신호에서 일정 대역폭의 주파수에 관한 신호가 전압값으로 출력되도록 하기 위한 대역 통과 필터와, 상기 대역 통과 필터를 통과한 일정 대역폭의 신호가 평활화되어 비교 전압으로 출력되도록 하기 위한 제 1 저역 통과 필터와, 상기 아날로그 입력 신호가 평활화되도록 하기 위한 제 2 저역 통과 필터와, 상기 제 2 저역 통과 필터를 통과한 신호의 위상이 반전되어 기준 전압으로 입력되도록 하기 위한 반전 증폭기와, 상기 비교 전압과 상기 기준 전압이 비교되어 온/오프의 논리값이 출력되도록 하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

언급된 바와 같이 본 발명은 비교기에 입력되는 기준 전압이 적절히 입력되도록 하기 위하여 저역 통과 필터를 포함시키고, 저역 통과 필터를 통과한 입력신호의 위상이 변화되도록 하기 위한 반전 증폭기가 또한 포함되어 구성되는데, 이러한 구성이 이용됨으로써 본 발명에 따른 아날로그 신호의 논리값 산출회로는 입력신호의 크기에 무관하게, 변함없는 온/오프에 해당되는 논리값을 산출할 수 있게 되는 것이다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성과 그의 동작을 자세히 살펴보도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 아날로그 신호의 논리값 산출 회로의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명은 입력 신호에서 일정 대역폭의 주파수에 관한 신호가 분리되어 전압값을 출력되도록 하기 위한 대역 통과 필터(31)와, 상기 대역 통과 필터(31)를 통과한 일정 대역폭의 신호를 평활화하기 위한 제 1 저역 통과 필터(32)와, 저역 통과 필터(32)를 통과한 비교 전압과 기준 전압을 비교하여 논리값이 산출되도록 하는 비교기(33)가 포함되어 있다. 그리고, 상기 기준 전압이 생성되도록 하기 위하여 입력신호가 분지되어 입력되는 제 2 저역 통과 필터(34)와, 상기 제 2 저역 통과 필터(34)를 통과하며 위상이 변환된 신호의 위상을 되돌리기 위한 반전 증폭기(35)가 더 포함되어 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 아날로그 신호의 논리값 산출 회로의 동작을 설명하도록 한다.

본 발명은 일정한 대역폭에 포함되는 주파수의 신호가 기준 전압을 넘어서는 것으로 판단되면, 해당되는 대역폭에 대해서는 온 신호를 발하도록 하는 구성으로 이루어진 것으로서, 대역 통과 필터(31)를 통하며 입력신호 중에서 일정 대역폭의 주파수에 해당되는 신호가 분리되어 전압값으로 출력되도록 하고, 대역 통과 필터(31)를 통과한 후에는 제 1 저역 통과 필터(32)를 통하며 평활화되도록 하여비교기(33)에 비교 전압으로 입력되도록 한다.

그리고, 상기 비교기(33)에 입력되는 또 다른 전압으로서 기준 전압을 얻기 위하여 입력 신호가 제 2 저역 통과 필터(34)에 대역 통과 필터(31)와 동일하게 입력되도록 한 후에, 상기 제 2 저역 통과 필터(34)에 의해서 입력 신호의 위상이 바뀌어진 것을 바로 잡기 위하여 반전 증폭기(35)가 사용된다. 그리고, 상기 반전 증폭기(35)를 통과 한 후에는 기준 전압으로서 비교기(33)에 입력된다.

한편, 상기 대역 통과 필터(31)와 제 1 저역 통과 필터(32)의 사이 및, 제 2 저역 통과 필터(34)와 반전 증폭기(35)의 사이에는 다이오드(36)가 포함되어 정류된 신호가 비교기(33)로 입력되도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에서, 특히 상기 비교기(33)에 입력되는 신호와 산출되어 출력되는 신호를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a및 도 4d는 도 3에 도시된 바와 같은 비교기에서 입력으로 사용되는 비교 전압과 기준 전압을 입력신호의 크기에 따라 설명하는 도면이다.

먼저, 도 4a를 참조하면, 외부로부터 입력되는 입력신호의 값이 절대적으로 작은 경우에는 상기 대역 통과 필터(도 3의 31참조)와 제 1 저역 통과 필터(32)를 통하여 비교기(34)에 입력되는 제 1 비교 전압(42a)의 크기도 작아지게 되고, 그와 동시에 상기 제 2 저역 통과 필터(도 3의 34참조)와 반전 증폭기(35)를 통하여 비교기(34)로 입력되는 제 1 기준 전압(41a)의 크기고 작다.

한편, 외부에서 입력되는 입력신호의 크기가 큰 경우에는 달라지게 되는데, 입력신호가 커짐으로써 대역 통과 필터(도 3의 31참조)와 제 1 저역 통과 필터(32)를 경유하여 비교기(34)로 입력되는 제 2 비교 전압(42b)은, 상기 제 1 비교 전압(42a)에 비하여 크게 되어 종래와 같은 구성에서는 논리값의 오차가 발생된다.

그러나, 본 발명에서는 기준 전압을 생성하는 회로로서 제 2 저역 통과 필터(34)와 반전 증폭기(35)가 포함되도록 함으로써, 입력 신호의 크기가 달라지는 경우에는 기준 전압도 달라지도록 하고 있다. 즉, 큰 입력 신호가 입력되는 경우에는 기준되는 전압이 상기 제 1 기준 전압(41a)과는 달리 제 2 기준 전압(41b)으로 달라지게 되는 것이다.

이러한 구성으로 인하여 상기 비교기(도 3의 33참조)를 통하여 출력되는 논리값은 변화가 없는데, 이는 도 4b에 도시된 바와 같다.

상술된 바와 같은 구성으로 인하여, 외부로부터 입력되는 입력 신호의 크기에 따라 비교 전압과 기준 전압이 각각 같은 비율로 달라지도록 함으로써, 출력되는 논리값은 입력 신호의 크기와는 무관하게 동일하게 되고, 그로 인하여 입력신호의 크기에 따라 발생되었던 오차를 없앨 수 있게 된다.

이상에서 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 아날로그 신호의 논리값 산출 회로는 이상에서 설명된 바와 같은 실시예에 한정되지 않고, 그 구성을 변화시킴으로써 다양한 실시예를 만들어 낼 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같은 본 발명은, 외부로부터의 입력신호 크기에 따라 비교 전압 뿐만 아니라 동일한 양만큼 기준 전압도 마찬가지로 변하도록 함으로써, 종래 입력신호의 크기에 발생되었던 논리값의 오차 발생을 효과적으로 억제할 수있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 아날로그 입력 신호에서 일정 대역폭의 주파수에 관한 신호가 전압값으로 출력되도록 하기 위한 대역 통과 필터와,

   상기 대역 통과 필터를 통과한 일정 대역폭의 신호가 평활화되어 비교 전압으로 출력되도록 하기 위한 제 1 저역 통과 필터와,

   상기 아날로그 입력 신호가 평활화되도록 하기 위한 제 2 저역 통과 필터와,

   상기 제 2 저역 통과 필터를 통과한 신호의 위상이 반전되어 기준 전압으로 입력되도록 하기 위한 반전 증폭기와,

   상기 비교 전압과 상기 기준 전압이 비교되어 온/오프의 논리값이 출력되도록 하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 하는 아날로그 신호의 논리값 산출회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 대역 통과 필터와 상기 제 2 저역 통과 필터의 출력단에는 다이오드가 포함되어 정류되도록 하는 것을 특징으로 하는 아날로그 신호의 논리값 산출회로.