KR200240670Y1 - 광제어 주파수 발진기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발진 주파수의 출력을 빛의 세기로 감지하여 빛의 세기에 대응한 정확한 발진 주파수가 출력되도록 하고 소규모 사이즈의 저주파 발진기로써 구현가능한 주파수 발진기를 제공함에 있다. 상기한 목적을 달성하기 위한 주파수 발진기는 소정의 발진 주파수를 출력하는 증폭기(OP), 상기 증폭기(OP)의 정궤환 단자에 직렬 접속되고 상기 발진 주파수에 따라 발광소자(LD), 상기 증폭기(OP)의 부궤환 단자에 접속되고 상기 발광소자의 빛을 수광하는 수광소자(PD), 상기 부궤환 단자와 수광소자(PD)에 병렬 접속되어 소정시간 간격으로 충/방전하여 출력 주파수의 발진 주기를 결정하는 콘덴서로 구성함을 특징으로 한다. 따라서 본 고안의 주파수 발진기는 적은 사이즈의 저주파 발진기로 구현 가능한 이점이 있다.

Description

광제어 주파수 발진기{Light dependent frequency oscillator}

본 고안은 발진기에 관한 것으로, 광 감지기(photo-detector)를 이용한 주파수 발진기에 관한 것이다.

일반적으로 외부에서 입력 신호가 없어도 임의의 신호 파형을 발생시키는 발진회로는 증폭 회로에서 출력의 일부를 입력측에 정궤환시킴으로써 발진이 발생하게 되는데, 그 방식에는 사인파형을 발생시키는 것과 비사인파형을 발생하는 것의 두 가지로 구분될 수 있다.

또한 발진 회로에서 전기적인 지속 진동을 발생하는 발진기는 발진을 일으키는 형식에 따라 자려 발진기나 수정 발진기, 또 발진 출력 파형에 따라 정현파 발진기, 구형파 발진기, 펄스 발진기 등, 발진 주파수에 따라 저주파 발진기, 고주파 발진기로 분류되어 진다. 여기서 상기 수정 발진기는 피에조 효과를 갖는 수정의 기계적 공진에 의하여 주파수가 결정되는 발진기이다.

또한 종래에는 가변 주파수의 출력 주파수를 조정하기 위하여 전압에 따라 캐패시턴스가 가변되는 바렉터 다이오드를 이용하여 발진기의 공진 주파수를 변화 시킴으로써 원하는 출력 주파수를 얻는 방법을 사용하였다.

그러나 이와 같은 종래의 발진기는 빛의 세기를 이용하거나 저주파 발진 출력이 필요로 하는 발진기에는 적용 불가능한 문제점이 있다. 왜냐하면 빛의 세기를 측정할 수 있는 검출기가 없고, 저주파 공진을 위해서는 매우 큰 값의 LC 공진회로가 필요하게 되므로 사이즈가 커지는 단점이 있다.

따라서 종래에는 일단 고주파 발진기를 만든 후 이것을 재차 회로적으로 분할하여 사용하는 방법으로 저파수 발진기를 구현하였다.

본 고안은 상기한 종래의 발진기의 단점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 본 고안의 목적은 발진 주파수의 출력을 빛의 세기로 감지하여 빛의 세기에 대응한 정확한 발진 주파수가 출력되도록 함으로써 저주파 발진기로써 구현 가능한 주파수 발진기를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 광 감지기의 동작에 따라 발진기의 출력을 궤환시킴으로써 적은 사이즈의 발진기로 구현 가능한 주파수 발진기를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 주파수 발진기를 나타낸 회로도,

도2a 내지 도2c는 도 1의 각 노드에서의 파형을 나타낸 파형도 이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

R1, R2 : 저항 LD : 발광 다이오드

PD : 수광 다이오드 OP : 증폭기

C1 : 콘덴서

상기한 목적들을 달성하기 본 고안에 따른 주파수 발진기는 소정의 발진 주파수를 출력하는 증폭기, 상기 증폭기의 정궤환 단자에 직렬 접속되고 상기 발진 주파수에 따라 발광하는 발광소자, 상기 증폭기의 부궤환 단자에 접속되고 상기 발광소자의 빛을 수광하는 수광소자, 상기 부궤환 단자와 수광소자에 병렬 접속되어 소정시간 간격으로 충/방전하여 출력 주파수의 발진 주기를 결정하는 콘덴서로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 고안에 따른 주파수 발진기에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 주파수 발진기를 나타낸 회로도이고, 도 2a 내지 도 2c는 도 1의 각 노드에서의 파형을 나타낸 파형도이다.

먼저, 도1에서 증폭기(OP)는 통상적인 OP(operation amplifier) 증폭기 또는 일반 증폭기를 사용하여 구성한다.

따라서 본 고안의 주파수 발진기는 소정의 발진 주파수를 출력하는 증폭기(OP)와, 상기 증폭기(OP)의 정궤환 단자에 직렬 접속되고 상기 발진 주파수에 따라 발광하는 발광소자(LD)와, 상기 증폭기(OP)의 부궤환 단자에 접속되고 상기 발광소자의 빛을 수광하는 수광소자(PD)와, 상기 부궤환 단자와 수광소자(PD)에병렬 접속되어 소정시간 간격으로 충/방전하여 출력 주파수의 발진 주기를 결정하는 콘덴서(C1)로 구성된다.

또한 상기 발광소자(LD)와 수광소자(PD)에는 부하저항(R2), 부하저항(R1)이 각각 직렬 접속되어 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 주파수 발진기는 입력측에서 불규칙한 잡음 성분이 발생하게 되고 이것이 증폭기(OP)의 입력단(V1, V2)으로 인가되어 소정 레벨로 증폭된 후 출력단으로 출력되고 재차 궤환되어 Vo로 증폭되고 이러한 과정으로 반복함으로써 일정한 레벨의 발진 주파수가 출력되는 것이다.

이 과정에서 출력 주파수는 무한히 증폭되는 것이 아니고 상기 증폭기(OP)가 포화 상태(saturation status)인 최고전압(VoH)에서 정지한다. 반대로 포화 상태의 전압은 최저 상태(VoL)로 될 수 있다.

한편 최초에 상기 증폭기(OP)의 출력이 VoL 상태에 있고 이때의 입력(V1)이 VH라고 가정한다.

그러면 도 2c에 도시한 바와 같이 출력 전압(VoH)이 하이레벨이 되기 때문에 발광소자(LD)가 발광하고 이어서 발광된 빛을 수광소자(PD)에서 받아들인다. 따라서 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 수광소자(PD)의 동작에 따라 입력단에 연결된 콘덴서(C1)가 충전되고 V2의 전압도 높아진다.

이때 도2a 및 도2c에 도시한 바와 같이 V1의 전압은 VH로 Vo는 VoH 상태를 유지한다.

따라서 증폭기(OP)의 출력은 V1과 V2의 전압차에 의해 나타나므로 상기 전압차가 낮은 경우에는 콘덴서(C1)에 충전된 전압이 저항(R2)을 통해 방전되므로 V2전압도 내려간다. 이것은 도 2b에 도시된 바와 같이 RC 시정수 구간에서 나타난다. 이때 방전 속도는 C1×R1에 의해 결정된다.

이어서 콘덴서(C1)가 계속 방전하면 V2의 전압은 V1 전압보다 내려가게 되므로 V1-V2의 전압차가 높아져서 출력전압은 VoH가 된다. 따라서 발광소자(LD)는 다시 발광을 시작하게 되고 수광소자(PD)는 발광소자(LD)의 빛을 수광하는 과정을 반복하게 되어 소정의 발진 주파수를 출력하는 발진 동작을 하게 된다.

그리고 상기 발진 주파수(f)는 1/T로 되고, T값에 따라 즉 콘덴서(C1)의 충/방전 주기에 따라 발진 주파수 값을 조절할 수 있다.

본 실시예에서는 발광소자(LD)와 수광소자(PD)의 발진 동작에 따라 발진주파수가 변하는 것을 보여주었는데 이뿐만 아니라 외부의 광원의 세기로도 상기 발진 주파수를 조절할 수 있다고 함은 본 실시예에서 설명한 바와 같이 명백한 사실인 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 주파수 발진기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째 본 고안은 발진 주파수의 출력을 빛의 세기로 감지하여 정확한 발진 주파수가 출력되는 저주파 발진기로써 구현 가능한 이점이 있다.

둘째 본 고안의 주파수 발진기는 광 감지기의 동작에 따라 발진기의 출력을궤환 시킴으로써 적은 사이즈의 발진기로 구현 가능한 이점이 있다.

따라서 본 고안의 주파수 발진기는 발광소자를 없애면 콘덴서의 충전주기가 길어지게 되므로 수광소자 및 누설전류만으로도 저주파 발진이 가능한 저주파 발진기로써 구현 가능하기 때문에 본 고안에서 제시된 실시예들에 국한되지 않고 본 고안의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변조 변화가 가능함은 명백하다.

Claims (2)

1. 소정의 발진 주파수를 출력하는 증폭기(OP)와;

   상기 증폭기(OP)의 정궤환 단자에 직렬 접속되고 상기 발진 주파수에 따라 발광하는 발광소자(LD)와;

   상기 증폭기(OP)의 부궤환 단자에 접속되고 상기 발광소자의 빛을 수광하는 수광소자(PD); 그리고

   상기 부궤환 단자와 수광소자(PD)에 병렬 접속되어 소정시간 간격으로 충/방전하여 출력 주파수의 발진 주기를 결정하는 콘덴서(C1)로 구성함을 특징으로 하는 광제어 주파수 발진기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 발광소자(LD)와 수광소자(PD)에는 부하 저항 R2, R1이 각각 직렬 접속됨을 특징으로 하는 광제어 주파수 발진기.