KR20040014291A - 저전압에서 동작하는 텔레비전 튜너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 높은 전압을 필요로 하는 버랙터다이오드와 높은 전압을 만드는 DC-DC 컨버터를 사용하지 않고, 저전압에서 동작하고, 내부에 가변용량 소자를 구성한 집적회로를 사용하여 간단하게 텔레비전 튜너를 구성하는 것이다.
고주파 동조회로(1)와, 고주파 증폭기(2)와, 혼합기(4)와, 발진부(5)를 구비하고, 고주파 동조회로(1)를 인덕턴스소자(L)와 복수의 용량소자(C0 내지 Cn)로 구성함과 동시에, 하나 이상의 용량소자를 선택하여 인덕턴스소자(L)에 병렬로 접속하고, 적어도 발진부(5)를 집적회로(11) 내에 구성된 복수의 발진기(5a 내지 5n)로 구성하고, 집적회로(11) 내에는 국부발진신호의 주파수를 바꾸기 위한 가변용량 소자(5a2 내지 5n2)를 발진기(5a 내지 5n)마다 구성하고, 수신 주파수 대역을 복수 그룹으로 분할하는 각 그룹마다 각 발진기(5a 내지 5n)를 대응시킴과 동시에, 각 발진기(5a 내지 5n)를 각 그룹내의 텔레비전신호에 대응시켜 발진시켰다.

Description

저전압에서 동작하는 텔레비전 튜너{TELEVISION TUNER OPERATING UNDER LOW VOLTAGE}
본 발명은 텔레비전 튜너에 관한 것으로, 특히, 가변용량 소자에 높은 전압을 인가하지 않고 수신 가능하게 하고, 집적회로화에 의하여 구성을 간단하게 한 텔레비전 튜너에 관한 것이다.
종래의 텔레비전 튜너의 표준적인 구성은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 순서대로 종속(縱續) 접속된 입력동조회로(31), 고주파 증폭기(32), 단간 동조회로 (33), 혼합기(34)와, 혼합기(34)에 국부발진신호를 공급하는 발진기(35)와, 입력동조회로(31)와 단간 동조회로(33)와 발진기(35)에 동조전압을 인가하는 PLL 회로(36)와, PLL 회로(36)에 30 볼트 정도의 높은 전압을 공급하는 DC-DC 컨버터(37)로 구성된다.
입력동조회로(31)는 단동조회로로 구성되어, 내부에 인덕턴스소자(31a)와 버랙터다이오드(31b)를 가진다. 그리고 버랙터다이오드(31b)에 인가되는 대략 2 볼트 내지 27 볼트의 동조전압(TU)에 의하여 수신해야 할 어느 하나의 채널의 텔레비전신호에 동조한다. 상기 동조전압범위에 의하여 변화되는 용량값은 대략 2 pF(피코패러드) 내지 20 pF이다. 고주파 증폭기(32)는 동조된 텔레비전신호를 증폭한다. 단간 동조회로(33)는 복동조회로로 구성되고, 1차 동조회로는 인덕턴스소자(33a), 버랙터다이오드(33b)를 가지고, 마찬가지로 2차 동조회로도 인덕턴스소자(33c), 버랙터다이오드(33d)를 가진다. 단간 동조회로(33)의 버랙터다이오드(33b, 33d)에도 동일한 동조전압(TU)이 인가되어, 어느 하나의 채널의 텔레비전신호에 동조한다.
단간 동조회로(33)에 의하여 선택된 텔레비전신호는 혼합기(34)에 입력되고, 국부발진신호와 혼합되어 중간주파신호로 변환된다. 따라서, 국부발진주파수는 각 동조회로(31, 33)의 동조주파수보다도 중간주파신호의 주파수만큼 높은 상태에서 동조주파수에 연동한다. 이것이 소위 트래킹이다. 국부발진신호를 공급하는 발진기(35)는 공진회로를 가지고, 공진회로에는 인덕턴스소자(35a)와 버랙터다이오드(35b)가 설치된다. 이 버랙터다이오드(35b)의 특성은 입력동조회로(31)의 버랙터다이오드(31b) 및 단간 동조회로(33)의 버랙터다이오드(33b, 33d)와 동일하고, 역시 동일한 동조전압(TU)이 인가된다.
상기의 동조전압을 공급하는 PLL 회로(36)에는 30 볼트의 높은 전압이 필요하나, 그 전압은 DC-DC 컨버터(37)로부터 공급된다. PLL 회로(36) 및 DC-DC 컨버터(37)는 동일한 집적회로(38) 내에 구성된다. DC-DC 컨버터(37)는 집적회로(38)에 인가되어 있는 5 볼트 정도의 전원전압(B)을 배전압 정류함으로써 높은 전압으로 승압하여 PLL 회로(36)에 공급한다. 그리고 PLL 회로(36)는 입력된 채널선택 데이터에 따라 대략 2 볼트 내지 27 볼트의 범위의 동조전압(TU)을 발생한다.
그러나 동조전압용으로서 필요한 높은 전압을 DC-DC 컨버터에 의하여 만드는것은 집적회로의 내압상의 제약이 있고, 또한 최근은 텔레비전 튜너 및 그것에 사용하는 집적회로의 전원전압이 저전압화하는 경향에 있기 때문에, DC-DC 컨버터에 의하여 높은 전압을 만드는 것은 점점 곤란해지고 있다.
이것에 대처하기 위해서는, 낮은 전압범위에서도 용량값이 크게 변화하는 버랙터다이오드를 사용하는 것이 고려되나, 이와 같은 버랙터다이오드는 강전계의 텔레비전신호에 의하여 왜곡을 발생하기 쉽다는 문제가 있다.
본 발명은 높은 전압을 필요로 하는 버랙터다이오드와 높은 전압을 만드는 DC-DC 컨버터를 사용하지 않고 저전압에서 동작하고, 내부에 가변용량 소자를 구성한 집적회로를 사용하여 간단하게 텔레비전 튜너를 구성하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 텔레비전 튜너의 구성을 나타내는 회로도,
도 2는 본 발명의 텔레비전 튜너에 사용되는 발진기의 회로도,
도 3은 본 발명의 텔레비전 튜너의 동조회로에 있어서의 회로소자의 접속상태와 동조주파수와의 관계도,
도 4는 종래의 텔레비전 튜너의 구성을 나타내는 회로도이다.
※ 도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명
1 : 입력동조회로 2 : 고주파 증폭기
L : 인덕턴스소자 C0 : 제 1 용량소자
C1 내지 Cn : 제 2 용량소자 3 : 단간(段間) 동조회로
3a : 1차 동조회로 aL : 인덕턴스소자
aCO : 제 1 용량소자 aC1 내지 aCn : 제 2 용량소자
3b : 2차 동조회로 bL : 인덕턴스소자
bC0 : 제 1 용량소자 bC1 내지 bCn : 제 2 용량소자
4 : 혼합기 5 : 발진부
5a, 5b, 5c : 발진기 5a1, 5b1, 5c1 : 발진소자
5a2, 5b2, 5c2 : 인덕턴스소자 5a3, 5b3, 5c3 : 가변용량 소자
6 : PLL 회로 11 : 집적회로
11a, 11b, 11c, 11d : 단자
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여, 소정의 수신 주파수 대역내의 텔레비전신호에 동조하는 동조회로와, 상기 텔레비전신호를 증폭하는 고주파 증폭기와, 상기 텔레비전신호를 중간주파신호로 변환하는 혼합기와, 상기 혼합기에 국부발진신호를 공급하는 발진부를 구비하고, 상기 동조회로를 인덕턴스소자와 복수의 용량소자로 구성함과 동시에, 하나 이상의 상기 용량소자를 선택하여 상기 인덕턴스소자에 병렬로 접속하고, 적어도 상기 발진부를 집적회로내에 구성된 복수의 발진기로 구성하고, 상기 집적회로내에는 상기 국부발진신호의 주파수를 바꾸기 위한 가변용량 소자를 상기 발진기마다 구성하고, 수신 주파수 대역을 복수 그룹으로 분할하는 각 그룹마다 상기 각 발진기를 대응시킴과 동시에, 상기 각 발진기를 상기각 그룹내의 텔레비전신호에 대응시켜 발진시켰다.
또, 상기 집적회로내에 상기 복수의 용량소자와, 상기 용량소자를 선택하기 위한 스위치를 구성하고, 상기 인덕턴스소자를 상기 집적회로 밖에 설치하고, 상기 집적회로에는 상기 인덕턴스소자를 상기 용량소자에 접속하기 위한 단자를 설치하였다.
또, 상기 용량소자는 상기 인덕턴스소자에 접속된 제 1 용량소자와, 상기 스위치에 의하여 선택됨과 동시에, 상기 인덕턴스소자에 접속되는 복수의 제 2 용량소자로 구성하였다.
또, 상기 제 2 용량소자의 제 1번째의 용량소자의 용량값에 대하여 나머지 제 2번째 이후의 N개의 용량소자의 용량값을 각각 2N-1배의 관계로 설정하였다.
또, 상기 고주파 증폭기와 상기 혼합기를 상기 집적회로내에 구성하였다.
또 상기 동조회로는 입력동조회로와 단간 동조회로로 이루어지고, 상기 입력동조회로를 상기 고주파 증폭기의 전단측에 설치하고, 상기 단간 동조회로를 상기 고주파 증폭기와 상기 혼합기와의 사이에 설치하였다.
도 1은 본 발명에 관한 텔레비전 튜너의 구성을 나타낸다. 먼저, 텔레비전신호는 입력동조회로(1)에 입력된다. 입력동조회로(1)는 인덕턴스소자(L)와 그것에 병렬로 접속되는 복수의 용량소자(C0, C1, C2, C3, Cn)로 이루어진다. 이 중, 인덕턴스소자(L)를 제외한 각 용량소자(C0 내지 Cn)가 집적회로(11) 내에 구성된다. 인덕턴스소자(L)는 집적회로(11)의 단자(11a)와 그라운드와의 사이에 접속되어 집적회로(11)의 외부에 배치된다. 제 1 용량소자(C0)는 단자(11a)를 거쳐 인덕턴스소자(L)에 병렬로 접속되어 있다. 또 나머지 복수의 제 2 용량소자(C1 내지 Cn)는 각각에 직렬 접속된 스위치(S1 내지 Sn)를 거쳐 인덕턴스소자(L)에 접속된다. 스위치(S1 내지 Sn)도 집적회로(11) 내에 구성된다. 그리고 단자(11a)에 텔레비전신호가 입력된다.
입력동조회로(1)의 다음 단에는 고주파 증폭기(2)가 접속되고, 그 다음 단에는 단간 동조회로(3)가 설치된다. 고주파 증폭기(2)는 집적회로(11)내에 구성된다. 단간 동조회로(3)는 복동조회로로 구성되고, 1차 동조회로(3a)와 2차 동조회로(3b)는 동일구성을 가진다. 그리고 1차 동조회로(3a)는 인덕턴스소자(aL)와 그것에 병렬로 접속되는 복수의 용량소자(aC0, aC1, aC2, aC3, aCn)으로 이루어지고, 이 중, 인덕턴스소자(aL)를 제외한 각 용량소자(aC0 내지 aCn)가 집적회로(11) 내에 구성된다. 인덕턴스소자(aL)는 집적회로(11)의 단자(11b)와 그라운드와의 사이에 접속되어 집적회로(11)의 외부에 배치된다. 제 1 용량소자(aC0)는 단자(11b)를 거쳐 인덕턴스소자(aL)에 병렬로 접속되어 있다. 또 나머지 복수의 제 2 용량소자 (aC1 내지 aCn)는 각각에 직렬 접속된 스위치(aS1 내지 aSn)를 거쳐 인덕턴스소자(aL)에 접속된다. 스위치(aS1 내지 aSn)도 집적회로(11) 내에 구성된다.
또, 2차 동조회로(3b)도 인덕턴스소자(bL)와 그것에 병렬로 접속되는 복수의 용량소자(bC0, bC1, bC2, bC3, bCn)로 이루어지고, 이 중, 인덕턴스소자(bL)를 제외한 각 용량소자(bC0 내지 bCn)가 집적회로(11) 내에 구성된다. 인덕턴스소자(bL)는 집적회로(11)의 단자(11c)와 그라운드와의 사이에 접속되고, 집적회로(11)의 외부에 배치되어, 1차 동조회로(3a)의 인덕턴스소자(aL)와 유도결합한다. 따라서, 1차 동조회로(3a)와 2차 동조회로(3b)와의 결합상태를 조정할 수 있다. 제 1 용량소자(bC0)는 단자(11c)를 거쳐 인덕턴스소자(bL)에 병렬로 접속되어 있다. 또 나머지 복수의 제 2 용량소자(bC1 내지 bCn)는 각각에 직렬 접속된 스위치(bS1 내지 bSn)를 거쳐 인덕턴스소자(bL)에 접속된다. 스위치(bS1 내지 bSn)는 집적회로(11) 내에 구성된다.
이상까지의 구성에 있어서, 입력동조회로(1)에 있어서의 각 스위치(S1 내지 Sn)와 단간 동조회로(3)에 있어서의 1차 동조회로(3a)의 각 스위치(aS1 내지 aSn)와 2차 동조회로(3b)의 각 스위치(bS1 내지 bSn)는 텔레비전 수신기 본체부(도시 생략)로부터 보내져오는 채널선국신호에 의하여 개폐 제어되나, 대응하는 스위치끼리(예를 들면, S1과 aS1과 bS1)는 서로 연동하여 동일한 개폐상태가 된다. 따라서 각각의 인덕턴스(L, aL, bL)에 병렬 접속되는 용량소자의 조합은 2n과 같이 된다. 그리고 입력동조회로(1), 1차 동조회로(3a), 2차 동조회로(3b)의 각 인덕턴스소자(L, aL, bL)의 인덕턴스값을 서로 동일하게 하고, 또 대응하는 각 용량소자(예를 들면, CO, aCO, bCO)의 용량값을 서로 동일하게 하면, 각 동조회로의 동조주파수도 서로 동일하게 된다.
여기서, 입력동조회로(1)를 대표로 하여 각 용량소자(CO 내지 Cn) 사이의 용량값 관계를 설명하나, 단간 동조회로(3)〔1차 동조회로(3) 및 2차 동조회로(3b)〕에 있어서도 동일한 관계가 된다. 또한 각 용량소자(CO 내지 Cn)의 용량값을 각각 cO 내지 cn으로 하고, n= 3의 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 인덕턴스소자(L)와 각 용량소자(C0 내지 C3)와의 접속관계를 나타내면, 도 2와 같이 된다. 도 2에 있어서, 0은 비접속상태, 1은 접속상태이다. 제 1 용량소자(C0)는 항상 접속상태이다. 또 f0 내지 f7은 각 접속관계에 있어서의 동조주파수이다. 그리고 인덕턴스소자(L)와 제 1 용량소자(C0)는 수신하는 주파수 대역의 최고 채널의 주파수(fO)가 되도록 설정한다.
다음에, 텔레비전 채널의 주파수 간격은 일정(△f= 6 MHz)하기 때문에, △f= f0-f1= f1-f2= f2-f3= f3-f4= f4-f5= f5-f6= f6-f7= f7-f8가 되고, 제 2 용량소자(C1 내지 Cn)에 있어서의 제 1번째 용량소자(C1)의 용량값(c1)은
c1= 2c0 × △f/ f0 이 된다.
또 근사식을 사용하면, 제 2번째의 용량소자(C2), 제 3번째의 용량소자(C3)의 각 용량값은 각각 c2= 2 × c1, c3= 2 × c2= 22 × c1이 된다. 일반식으로 나타내면, cn= 2N-1 ×c1이 된다.
n의 수가 증가하면, 이하 동일한 관계에 의하여 용량값이 결정된다. 이상의 관계에 의해 설정한 용량값이더라도 수신해야 할 채널의 텔레비전 주파수에 대략 동조하는 것이 가능하게 된다. 이와 관련하여, n= 6이라 하면, 64 채널의 텔레비젼신호에 동조할 수 있다.
단간 동조회로(3)의 다음 단에는 혼합기(4)가 설치된다. 혼합기(4)도 집적회로(11) 내에 구성된다. 혼합기(4)의 출력단은 집적회로(11)의 단자(11d)에 접속된다. 단자(11d)에는 집적회로(11)의 외부에 설치된 중간주파 동조회로(도시 생략) 등이 접속된다.
혼합기(4)에 국부발진신호를 공급하는 발진부(5)는 복수의 발진기(5a, 5b,,5m(m< n)로 이루어지고, 집적회로(11) 내에 구성된다. 각 발진기(5a 내지 5m)는 각각 독립되어 있어, 선택된 하나로부터 국부발진신호가 공급된다. 또 각 발진기(5a 내지 5m)는 동일 구성을 가지고, 예를 들면, 발진기(5a)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 발진소자(5a1)와, 인덕턴스소자(5a2)와 가변용량 소자(5a3)를 포함하는 공진 회로로 이루어진다. 그리고 동조전압(TU)이 가변용량 소자(5a3)에 인가된다. 각 발진기(5a 내지 5m) 마다 다른 것은 각 인덕턴스소자(5a2 내지 5m2)의 인덕턴스값이다. 인덕턴스소자(5a2 내지 5m2)는, 예를 들면, 집적회로(11) 내의 절연층 위에 형성된 스파이럴형상의 도체선로(여기서는 플레이너형 스파이럴 인덕턴스라 함)에 의하여 구성된다.
또 가변용량 소자(5a3 내지 5m3)는, 예를 들면 FET(전계효과 트랜지스터)로 구성되고, 그 드레인과 소스가 접속되어, 게이트와의 사이에 발생하는 단자간 용량이 사용된다. 예를 들면, 단자간 전압이 0 볼트 내지 3 볼트의 범위에서 변화되면, 용량값이 대략 0.3 pF(피코패러드) 로부터 0.5 pF까지 대략 70% 변화하는 가변용량 소자가 실현된다. 따라서 가변용량 소자(5a3 내지 5m3)에는 낮은 동조전압을 인가하여도 대략 30%의 주파수변화가 가능하다.
따라서 수신하는 채널의 주파수가 100 MHz 이하로 낮은 경우에는, 하나의 발진기에서 2 내지 3 채널의 1 그룹분의 국부발진주파수를 얻는 것이 가능하고, 200 MHz 전후의 채널에서는 4 내지 5 채널의 1 그룹분의 국부발진주파수를 얻는 것이 가능하게 된다. UHF 대의 텔레비전신호에 대해서는, 그 이상의 채널수를 커버할 수 있다.
가변용량 소자(5a3 내지 5m3)에 인가하는 동조전압(TU)은 PLL 회로(6)로부터 출력된다. PLL 회로(6)도 집적회로(11)내에 구성되나, 출력하는 동조전압(TU)은 집적회로(11)에 인가되어 있는 3 내지 5 볼트의 전원전압(B)를 기초로 하여 PLL 회로(6)에 입력되는 선국신호(D)에 의하여 설정된다.
본 발명은 이상 설명한 바와 같이, 동조회로를 인덕턴스소자와 복수의 용량소자로 구성함과 동시에, 하나 이상의 용량소자를 선택하여 인덕턴스소자에 병렬로 접속하고, 적어도 발진부를 집적회로내에 구성된 복수의 발진기로 구성하고, 집적회로내에는 국부발진신호의 주파수를 바꾸기 위한 가변용량 소자를 발진기마다 구성하고, 수신 주파수 대역을 복수 그룹으로 분할하는 각 그룹마다 각 발진기를 대응시킴과 동시에, 각 발진기를 각 그룹 내의 텔레비전신호에 대응시켜 발진시켰기 때문에, 동조회로에는 동조주파수를 바꾸기 위한 동조전압이 불필요하게 되고, 또 발진기에 인가하는 동조전압을 낮게 할 수 있으므로, DC-DC 컨버터도 불필요하게 된다. 따라서 텔레비전 튜너를 간단한 구성으로 실현할 수 있다.
또 집적회로내에 복수의 용량소자와, 용량소자를 선택하기 위한 스위치를 구성하고, 인덕턴스소자를 집적회로 밖에 설치하고, 집적회로에는 인덕턴스소자를 용량소자에 접속하기 위한 단자를 설치하였기 때문에, 동조회로를 복동조회로로 구성한 경우에 결합조정을 할 수 있다.
또 용량소자는 인덕턴스소자에 접속된 제 1 용량소자와, 스위치에 의하여 선택됨과 동시에, 인덕턴스소자에 접속되는 복수의 제 2 용량소자로 구성하였기 때문에, 스위치의 개폐제어에 의하여 간단하게 동조주파수를 설정할 수 있다.
또 제 2 용량소자의 제 1번째의 용량소자의 용량값에 대하여 나머지 제 2번째 이후의 N개의 용량소자의 용량값을 각각 2N-1배의 관계로 설정하였기 때문에, 주파수가 등간격으로 배치된 텔레비전신호에 동조할 수 있다.
또 고주파 증폭기와 혼합기를 집적회로내에 구성하였기 때문에, 텔레비전 튜너의 구성을 간단하게 할 수 있다.
또 동조회로는 입력동조회로와 단간 동조회로로 이루어지고, 입력동조회로를 고주파 증폭기의 전단측에 설치하고, 단간 동조회로를 고주파 증폭기와 혼합기와의 사이에 설치하였기 때문에, 집적회로를 사용하여 표준적인 텔레비전 튜너의 구성을 실현할 수 있다.

Claims (6)

  1. 소정의 수신 주파수 대역내의 텔레비전신호에 동조하는 동조회로와,
    상기 텔레비전신호를 증폭하는 고주파 증폭기와,
    상기 텔레비전신호를 중간주파신호로 변환하는 혼합기와,
    상기 혼합기에 국부발진신호를 공급하는 발진부를 구비하고,
    상기 동조회로를 인덕턴스소자와 복수의 용량소자로 구성함과 동시에, 하나 이상의 상기 용량소자를 선택하여 상기 인덕턴스소자에 병렬로 접속하고, 적어도 상기 발진부를 집적회로내에 구성된 복수의 발진기로 구성하고,
    상기 집적회로내에는 상기국부발진신호의 주파수를 바꾸기 위한 가변용량 소자를 상기 발진기마다 구성하고, 수신 주파수 대역을 복수 그룹으로 분할하는 각 그룹마다 상기 각 발진기를 대응시킴과 동시에,
    상기 각 발진기를 상기 각 그룹내의 텔레비전신호에 대응시켜 발진시킨 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 집적회로내에 상기 복수의 용량소자와, 상기 용량소자를 선택하기 위한 스위치를 구성하고, 상기 인덕턴스소자를 상기 집적회로 밖에 설치하고, 상기 집적회로에는 상기 인덕턴스소자를 상기 용량소자에 접속하기 위한 단자를 설치한 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 용량소자는 상기 인덕턴스소자에 접속된 제 1 용량소자와, 상기 스위치에 의하여 선택됨과 동시에, 상기 인덕턴스소자에 접속되는 복수의 제 2 용량소자로 구성한 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 용량소자의 제 1번째의 용량소자의 용량값에 대하여 나머지 제 2번째 이후의 N개의 용량소자의 용량값을 각각 2N-1배의 관계로 설정한 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 고주파 증폭기와 상기 혼합기를 상기 집적회로내에 구성한 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 동조회로는 입력동조회로와 단간 동조회로로 이루어지고, 상기 입력동조회로를 상기 고주파 증폭기의 전단측에 설치하고, 상기 단간 동조회로를 상기 고주파 증폭기와 상기 혼합기와의 사이에 설치한 것을 특징으로 하는 텔레비전 튜너.
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