KR200331434Y1 - 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고속 디지털 신호 송수신에 있어서, 수신단의 각 수신보드마다 종단 임피던스를 설치하고 종단 임피던스의 부하를 스위치에 의하여 선택적으로 제어함으로서 수신단에 실장되는 수신보드의 개수에 관계없이 일정한 수신단 임피던스를 유지하도록 하여 임피던스 매칭을 구현하기에 적당하도록 한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치에 관한 것이다.

본 고안은, 신호를 발생하는 송신단과, 상기 송신단에서 출력되는 신호를 버스를 통해 공유하여 수신하는 하나 이상의 수신보드로 구성되는 수신단과, 상기 수신보드마다 각각 병렬 연결되어, 상기 수신단의 입력 임피던스가 일정하도록 유지하는 종단 임피던스와, 상기 송신단으로부터 신호를 받아 상기 종단 임피던스를 제어하는 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의하면, 실장되는 수신보드의 개수에 관계 없이 수신단의 입력임피던스가 일정하게 유지되는 점이 있다.

Description

고속 디지털 신호 버스 매칭 장치{Matching Device in Bus for High Speed Digital Signal}

본 고안은 통신선로 송수신단의 임피던스 매칭 장치에 관한 것으로, 특히 고속 디지털 신호 송수신에 있어서, 수신단의 각 수신보드마다 종단 임피던스를 설치하고 종단 임피던스의 부하를 스위치에 의하여 선택적으로 제어함으로서 수신단에 실장되는 수신보드의 개수에 관계없이 일정한 수신단 임피던스를 유지하도록 하여 임피던스 매칭을 구현하기에 적당하도록 한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 신호 송신단과 수신단의 블록 구성이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 송신단(20)에서 발생한 신호는 수신단(30)으로 전송되며, 상기 송신단(20)과 수신단(30)은 버스(40)를 통하여 신호를 송수신한다.

그리고, 상기 송신단(20)의 입력 임피던스 또는 전송 선로의 특성 임피던스가 수신단(30)의 입력 임피던스와 같게 될 때 임피던스 매칭이 발생하고, 송신단(20)의 에너지는 손실 없이 수신단(30)으로 전달된다.

도 2와 도 3에는, 종래 기술에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭을 위한 블록 구성도가 도시되어 있다. 도 2의 수신단(30)에는 수신보드가 N개(즉, 31, ..., 32, 33) 실장된 경우이고, 도 3의 수신단(30)에는 수신보드가 1개(35) 실장된 경우이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 매칭회로에는 송신단(20)과 수신보드(31, ... , 32, 33 또는 35)가 실장되는 백보드(Back Board)(10)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 백보드(10)는 수신보드의 증설이 가능하도록 설계되어 있다.

그리고, 상기 송신단(20)에서 발생한 신호는 버스(40)를 통하여 수신보드(31, ... , 32, 33 또는 35)로 입력되는데, 이때, 다수개의 수신보드(31, ... , 32, 33)는 버스(40)에 의해서 동일한 데이터 신호를 공유한다.

상기 버스(40)의 종단에는 종단 임피던스(50)가 구비되어 있는데, 상기 종단 임피던스(50)는 각 수신보드(31, ... , 32, 33 또는 35)의 입력 임피던스와 함께 수신단의 입력 임피던스 값을 결정하여, 임피던스 매칭이 발생하도록 값이 결정된도록 설계된다.

그리고, 상기에서 각 수신보드(31, ... , 32, 33)의 입력 임피던스는, 송수신 신호가 고속(High Speed)인 경우, 예컨대, 100Mbps 이상의 경우, 부하로서 작용하며, 송수신 신호의 속도가 크지 않은 경우에는, 종단 임피던스(50)에 비하여 매우 커서 오픈 회로로 작용한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치는 다음과 같은 문제점이 제기된다.

즉, 종래 기술에 의한 임피던스 매칭을 위한 종단 임피던스(50)는, 버스(40)의 최종단 즉, 최종 수신보드(31 또는 35)에만 구비되어 있다.

그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 백보드(10)에 실장되는 수신보드(35)가 하나만 있는 경우에는 입력 임피던스와 백보드에 실장되는 수신보드의 임피던스가 매칭되어 신호의 반사가 발생하지 않으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 백보드(10)에 실장되는 수신보드(31, ... , 32, 33)가 다수개 있는 경우에는 백보드(10)에 실장된 전체 임피던스의 변화가 생겨서(왜냐하면, 고속 디지털 전송의 경우에는 각 수신보드의 고유 입력 임피던스를 고려하기 때문) 매칭이 발생하지 않고 그 결과 반사파가 생기게 되는 문제점이 있다.

상기와 같이 임피던스 매칭이 발생하지 않아서 반사파가 생기게 되면 신호 전송 품질이 저하되는 문제점이 발생한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 송신 신호 파형이 구형파가 입력되는 경우, 백보드(10)에 실장되는 수신보드(31, ... , 32, 33)가 다수개 있는 경우, 수신 신호 파형에 왜곡이 발생하는 문제점이 발생한다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 고안에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치의 목적은, 고속 디지털 신호 송수신에 있어서, 수신단의 각 수신보드마다 종단 임피던스를 설치하고 종단 임피던스의 부하를 스위치에 의하여 선택적으로 제어함으로서 수신단에 실장되는 수신보드의 개수에 관계없이 일정한 수신단 임피던스를 유지하도록 하여 임피던스 매칭을 구현하기에 적당하도록 한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은, 일반적인 신호 송신단과 수신단의 블록도.

도 2는, 수신보드가 N개 실장된 경우의 종래 기술에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭을 위한 블록 구성도.

도 3은, 수신보드가 1개 실장된 경우의 종래 기술에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭을 위한 블록 구성도.

도 4는, 본 고안의 일실시예에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭을 위한 블록 구성도.

도 5는, 본 고안의 일실시예에 의한 수신보드가 3개 실장된 경우의 수신단 임피던스 매칭을 위한 회로 구성도.

도 6은, 본 고안의 일실시예에 의한 수신보드가 2개 실장된 경우의 수신단 임피던스 매칭을 위한 회로 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 ; 백보드 20 ; 송신단

30 ; 수신단 31, 32, 33, 35 ; 수신보드

40 ; 버스 50, 51, 52, 53 ; 종단 임피던스

GND; 접지 61, 62, 63 ; 스위치

Rin; 수신단 입력임피던스

R31, R32, R33 ; 수신보드 임피던스

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안인 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치는, 신호를 발생하는 송신단과, 상기 송신단에서 출력되는 신호를 버스를 통해 공유하여 수신하는 하나 이상의 수신보드로 구성되는 수신단과, 상기 수신보드마다 각각 병렬 연결되어, 상기 수신단의 입력 임피던스가 일정하도록 유지하는 종단 임피던스와, 상기 송신단으로부터 신호를 받아 상기 종단 임피던스를 제어하는 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안인 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치는, 신호를 발생하는 송신단과, 상기 송신단에서 출력되는 신호를 버스를 통해 공유하여 수신하는 하나 이상의 수신단과, 상기 수신단마다 각각 병렬 연결되며, 상기 송신단에서 출력되는 신호를 버스를 통해 선택적으로 공유하여 입력받아서 전체 수신단의 입력 임피던스가 일정하게 유지되도록 하는 하나 이상의 종단 임피던스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 버스와 공유하는 수신단의 개수에 관계없이 수신단 전체의 입력 임피던스를 일정하게 유지함으로써 임피던스 매칭을 구현할 수 있는 이점이 있다.

본 고안에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치는, 상기 버스를 통해 입력되는 신호의 선택적 공유는, 상기 종단 임피던스와 버스 사이에 구비되어서, 수신보드가 실장된 종단 임피던스는 오픈 제어하고, 수신보드가 실장되지 않은 종단 임피던스는 부하로 작용하도록 스위칭 제어하는 스위치에 의해 구현되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 상기 간단한 구성에 의하여 전체 수신단의 입력 임피던스를 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.

본 고안에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치는, 상기 스위치는, 상기 송신단에서 송신되는 제어신호에 의해서 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 더욱 간단하고도 편리하게 수신단의 입력 임피던스를 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.

본 고안에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치는, 상기 종단 임피던스는, 각각 병렬 연결되어 있는 상기 각 수신단의 입력 임피던스와 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 간단한 구성에 의하여 수신단의 입력 임피던스를 일정하여 유지하여 임피던스 매칭을 구현할 수 있는 효과가 있다.

본 고안에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치는, 상기 수신단과 종단 임피던스와 그리고, 송신단과 수신단의 신호 송수신을 위한 통신 선로가 실장되는 백보드가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치를 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다.

다음은 본 고안인 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

먼저, 본원고안의 실시예에서의 도면 부호는 종래기술과 같은 구성의 경우에는 기술 이해의 용이를 위해서 동일한 도면 부호를 붙였음을 알려둔다.

도 4는 본 고안의 일실시예에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭을 위한 블록 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 의한 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치에는, 하기하는 송신단(20)과, N개의 수신보드(31, ... , 32, 33)와 N개의 종단 임피던스(51, ..., 52, 53)와 통신 버스(40)의 물리적 구현 수단인 전송선로와 스위치(61, ... , 62, 63)가 실장되는 백보드(10)가 마련되어 있다.

상기 송신단(20)은 신호를 발생하여 출력하는 장치이다.

상기 송신단(20)에는 버스(40)를 통해서 N개의 수신보드(31, ... , 32, 33)로 구성된 수신단이 연결된다. 상기 수신단을 구성하고 있는 N개의 수신보드(31, ... , 32, 33)는 버스(40)를 통해서 송신단(20)에서 출력되는 데이터 신호를 공유하고 있다.

상기 N개의 수신보드(31, ... , 32, 33)에는 N개의 종단 임피던스(51, ... , 52, 53)가 병렬 연결된다. 그리고 ,상기 N개의 종단 임피던스(51, ..., 52, 53)로 전송되는 신호는 상기 N개의 수신보드(31, ... , 32, 33)와 마찬가지로 버스(40)를 통해 전달된다.

그리고, 상기 N개의 종단 임피던스(51, ..., 52, 53)는 상기 N개의 수신보드(31, ... , 32, 33)가 실장되는 개수에 관계없이 항상 백보드(10)에 실장되어 있다.

그리고, 상기 N개의 종단 임피던스(51, ... , 52, 53)에는 각각 스위치(61,..., 62, 63)가 연결되어 있다. 상기 스위치는 상기 종단 임피던스(51, ... , 52, 53)의 온/오프를 동작시킨다.

상기 스위치(61, ..., 62, 63)의 동작은 여러 가지 구현 수단 예컨대, 유저가 직접 동작시키거나, 송신단(20)에서 출력되는 제어신호에 의해서 구현될 수 있다.

다음은 도 5와 도 6을 기초로하여 본 고안에 의해서 백보드에 실장되는 수신보드의 개수에 관계없이 수신단의 임피던스가 일정하게 유지되어 임피던스 매칭이 발생하는 과정에 대하여 기술한다.

도 5는 본 고안의 일실시예에 의한 수신보드가 3개 실장된 경우의 수신단 임피던스 매칭을 위한 회로 구성도이고, 도 6은 본 고안의 일실시예에 의한 수신보드가 2개 실장된 경우의 수신단 임피던스 매칭을 위한 회로 구성도이다.

먼저, 도 5와 도 6의 Rin은 수신단의 입력 임피던스로서 본 고안의 실시예에서는 2k??이다. 상기 수신단의 입력 임피던스인 2k??은 선로의 특성 임피던스와 임피던스 매칭을 일으키는 임피던스이다. 따라서, 수신단의 입력 임피던스인 Rin이 항상 2k??이면, 선로의 특성 임피던스와 동일하게 되어 항상 임피던스 매칭이 발생하고 반사파는 발생하지 않는다.

도 5와 도 6은 수신보드를 모두 3개 실장할 수 있는 경우, 즉, N = 3인 경우를 예로 들어 설명하고 있다.

도 5와 도 6의 R31, R32, R33은 각 수신보드의 입력 임피던스이다. 보통의 경우는 상기 각 수신보드의 입력 임피던스인 R31, R32, R33은 고려하지 않으나(종단 임피던스에 비하여 매우 크므로) 본 고안에서와 같이 고속 디지털 전송 신호의 경우는 고려하여 수신단의 입력 임피던스를 설계한다. 그리고, 각 수신단의 입력 임피던스 R31, R32, R33은 모두 6k??으로 설정하였다.

그리고, 상기 3개의 수신보드에 병렬연결되는 종단 임피던스(51, 52, 53)는 각각 수신보드의 입력 임피던스와 같은 값인 6k??으로 설정하였다. 물론 상기 3개의 종단 임피던스(51, 52, 53)는 버스(40)를 통해 데이터 신호를 공유하고 있다.

그리고, 상기 종단 임피던스(51, 52, 53)는 스위치(61, 62, 63)의 스위칭 동작에 의해 버스(40)와 연결이 단속된다.

도 5에 도시된 바와 같이 수신보드가 3개 실장된 경우에는, 종단 임피던스(51, 52, 53) 모두가 오픈되도록 스위치(61, 62, 63)를 오프 제어한다.

상기와 같이 3개의 스위치(61, 62, 63)이 모두 오프되어 종단 임피던스(51, 52, 53)가 오픈되면, 수신단의 입력 임피던스는 병렬 연결된 3개의 수신보드의 각 입력 임피던스인 R31, R32, R33의 입력단에서의 값이 된다.

상기 R31, R32, R33의 입력단에서의 값은 1/(1/6 + 1/6 + 1/6) = 2(k??)이 되어서, 임피던스 매칭을 일으키기 위한 임피던스 값(즉, 특성 임피던스의 값)과 일치하여서 수신단은 임피던스 매칭이 일어나고 반사파는 발생하지 않는다.

다음은 수신보드가 2개 실장된 경우를 예로 들어 설명한다.

도 6에 도시된 수신단의 경우에도 임피던스 매칭을 일으키기 위한 수신단 입력 임피던스 Rin = 2k??이다.

수신보드가 2개가 실장된 경우에는, 실장된 수신보드에 연결되어 있는 종단임피던스(52, 53)는 오픈되도록 스위치(62, 63)를 오프 제어하고, 수신보드가 실장되어 있지 않은 종단 임피던스(51)는 스위치(61)를 온 제어하여 부하가 걸리도록 한다.

상기와 같이 수신보드가 실장된 종단 임피던스(52, 53)는 오픈되도록 스위치(62, 63)를 제어하고, 수신보드가 실장되어 있지 않은 종단 임피던스(51)는 스위치(61)를 온 제어하는 경우, 수신단에서 바라보는 임피던스는, 수신보드의 입력 임피던스 R32, R33과 부하로 작용하는 종단 임피던스(51)이다.

따라서, 수신보드가 2개 실장된 경우의 수신단에서 바라본 입력 임피던스의 값은 1/(1/6 + 1/6 + 1/6) = 2(k??)이 되어서, 임피던스 매칭을 일으키기 위한 임피던스 값(즉, 특성 임피던스의 값)과 일치하게 된다.

따라서, 상기 실시예에서 본 바와같이, 본원 고안에 의한 매칭 장치는 실장되는 수신보드의 개수에 무관하게 수신단의 입력 임피던스 값이 일정하게 유지되게 된다.

상기와 같이 본 고안은, 수신보드의 입력 임피던스와 동일한 값을 갖는 종단 임피던스를 구비하고, 수신보드가 실장된 경우에는 종단 임피던스를 오픈하고, 수신보드가 실장되지 않은 종단 임피던스의 경우에는 종단 임피던스가 부하로 작용하도록 제어함에 의해서 실장되는 수신보드의 개수에 관계없이 언제나 일정한 수신단 입력 임피던스를 유지할 수 있는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

상기의 본 고안의 실시예는 본 고안의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 고안의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된실시가 가능함은 물론이다.

상기와 같은 구성과 동작 과정을 가지는 본 고안인 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 고속 디지털 신호 송수신에 있어서, 수신보드와 동일한 값을 갖는 종단 임피던스를 구비하고, 수신보드가 실장된 경우에는 종단 임피던스를 오픈하고, 수신보드가 실장되지 않은 종단 임피던스의 경우에는 종단 임피던스가 부하로 작용하도록 제어함에 의해서 실장되는 수신보드의 개수에 관계없이 언제나 일정한 수신단 입력 임피던스를 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 고안은 또한 실장되는 수신보드의 개수에 관계없이 언제나 일정한 수신단 입력 임피던스를 유지하기 때문에 입력 신호에 대하여 임피던스 매칭이 발생하여 손실 없는 에너지 전송이 가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 신호를 발생하는 송신단과;

   상기 송신단에서 출력되는 신호를 버스를 통해 공유하여 수신하는 하나 이상의 수신보드로 구성되는 수신단과;

   상기 수신보드마다 각각 병렬 연결되어, 상기 수신단의 입력 임피던스가 일정하도록 유지하는 종단 임피던스와;

   상기 송신단으로부터 신호를 받아 상기 종단 임피던스를 제어하는 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고속 디지털 신호 버스 매칭 장치.