KR20040091662A - 발진기 및 이를 이용한 ｐｌｌ 회로 - Google Patents

Abstract

제어 신호에 신호를 부가함에 의해 주파수를 제어할 수 있는 변조 기능을 갖는 발진기(1083) 및 이를 이용한 PLL(108A) 회로가 개시된다. 발진기는 인버터 또는 버퍼에 의한 지연값 및 제어 신호로 제어되는 복수의 케스케이드 접속 지연 스테이지(201-203)로 이루어지는 링(200)과 반전된 위상에 의해 폐루프를 형성하며, 복수의 지연 스테이지의 일부에서 변조 신호를 제어 신호에 부가함에 의해 발진 주파수를 변조하는 변조 기능을 포함한다.

Description

발진기 및 이를 이용한 ＰＬＬ 회로{OSCILLATOR AND PLL CIRCUIT USING THE SAME}

도 1은 레이저 빔 프린터의 일반적인 구성의 예를 도시한다.

레이저 빔 프린터(1)에서는 통상 래스터 출력 주사 방법이 채용된다. 레이저원(2)으로부터의 레이저 빔 LO는 미리결정된 범위에 걸쳐 주사되고, 미리결정된 속도에서 회전하는 폴리곤 미러(3)에 의해 감광 드럼(4)상에서 수렴된다. 이는 감광 드럼(4)의 충전부를 노출시켜 종이상에 인쇄되는 감광 드럼(4)상의 정전 잠상(electrostatic latent image)을 기록한다.

도 2는 폴리곤 미러에 의해 반사되고 외주를 주사할 때 레이저 빔의 경로를 도시한 개요도이다. 도 2에서, A로 표시된 실선은 평면으로의 이미지의 전달을, B로 표시된 커브는 일정한 속도 주사 경로를 각각 나타낸다.

레이저 빔 프린터(1)에서, 레이저 빔 LO이 평면, 즉 감광 드럼(4)상에서 미리결정된 속도로 회전하는 폴리곤 미러(3)에 의해 주사되고 수렴될 때, 폴리곤 미러의 회전 속도가 일정하기 때문에, 감광 드럼(4)을 통과하는 빔의 주사 속도 및하나의 라인상에서 하나의 픽셀을 형성하는 도트를 제어하기 위한 주파수 비는 일정하지 않게 되어, 왜곡이 프린터상에서 일어나게 된다.

왜곡을 방지하기 위하여, 도 1의 레이저 빔 프린터(1)는 폴리곤 미러(3)에서 감광 드럼(4)까지의 광 경로상에서 fθ렌즈(5) 등을 이용하고, 주사 속도 및 감광 드럼(4)상에 수렴되는 빔의 도트를 일정하게 제어하기 위한 주파수 비를 생성하기 위하여 이런 광학 시스템을 이용하도록 구성된다.

그러나, 상술한 구성을 갖는 레이저 빔 프린터는 fθ렌즈를 이용하는 광학 시스템에 의한 보정의 정확성을 넘어선 레이저 빔의 미세 조절을 요구한다. 이는 클럭을 발생시키는 PLL 회로에서 클럭 주파수를 미세하게 조정하기 위한 정확한 제어에 의해 수행된다.

도 3은 예컨대 도 1의 레이저 빔 프린터(1)의 레이저원(2)의 클럭 제어 시스템에서 사용되는 일반적인 PLL 회로의 구성예를 도시한 블럭도이다. 또한, 도 4a는 PLL 회로에 주어진 기준 신호의 타이밍챠트이며, 도 4b는 PLL 회로의 출력 클럭의 타이밍 챠트이다.

PLL 회로(6)는 도 3에 도시된 바와 같이 위상 검출기(PD)(61), 루프 필터(LPF)(62), VCO(전압제어발진기)(63) 및 프로그램가능한 카운터(PC)(64)를 포함하는 네가티브(negative) 피드백 회로로 이루어진다.

위상 검출기(61)는 PC(64)의 기준 신호 S_r과 분할 신호 S_dv의 위상을 비교하여 그 차이에 따라서 신호 S61을 루프 필터(62)에 출력한다.

루프 필터(62)는 위상 검출기(61)로부터 신호 S61에 따라서 VCO(63)의 제어 전압 V_C를 발생시킨다.

VCO(63)는 루프 필터(62)에 의한 제어 전압 V_C에 따른 주파수에서 발진하며, f_op의 주파수를 갖는 클럭 신호 CLK_OP를 발생시키고, 이를 레이저원 및 PC(64)에 출력한다.

PC(64)는 VCO(63)의 출력 클럭 신호 CLK_OP의 주파수 f_op를 정확하게 N(여기서, N=24)으로 분할하며, f_op/N의 주파수를 갖는 분할된 신호 S_dv를 위상 검출기(61)에 출력한다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 이런 구성을 구비한 PLL 회로에서, 기준 신호 S_r의 주파수 f_r이 고정되기 때문에, 출력 클럭 CLK_op은 f_op=Nf_r에 의해 계산되고 레이저원(2)에 제공되는 일정 주파수 f_op에서 기준 신호 S_r에 동기하여 발생된다.

그러나, 상술한 PLL 회로(6)를 이용하는 레이저 빔 프린터(1)라 할지라도 도 5에 도시된 광학 시스템의 위치 편차를 방지할 수는 없다.

특히, 컬러 인쇄에서, 다른 컬러에 대한 레이저 빔에 의해 동일한 위치가 주사되므로 인해, 광학 시스템의 보정 정확성에서의 에러는 컬러 편차로서 직접적으로 나타나게 된다.

본 발명은 예컨대 위상 동기 회로 및 이를 이용한 PLL(phased locked loop) 회로에서 사용되는 가변 주파수 발진기에 관한 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적과 이점은 첨부된 도면을 참고로 하여 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 레이저 빔 프린터의 일반적인 구성의 예를 도시한다.

도 2는 폴리곤 미러에 의해 반사되며 레이저 빔 프린터에서의 외주를 주사하는 레이저 빔의 경로를 도시한 개요도.

도 3은 도 1의 레이저 빔 프린터의 레이저원의 클럭 제어 시스템에 사용되는 일반적인 PLL 회로의 구성예를 도시한 블럭도.

도 4a는 도 3의 PLL 회로에 주어진 기준 신호의 타이밍 챠트, 도 4b는 PLL 회로의 출력 신호의 타이밍 챠트이다.

도 5는 레이저 빔 프린터에서 광학 시스템의 위치 편차를 설명하는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따르는 PLL 회로를 이용하여 레이저 빔 프린터의 래스터 출력 주사 시스템의 기본 구성을 도시한 개요도.

도 7은 본 발명에 따르는 PLL 회로의 구성예를 도시한 블럭도.

도 8은 가변 주파수 발진기의 일반적인 타입으로서 링 발진기를 도시한다.

도 9는 본 발명에 따라 전류를 부가하도록 구성된 전압 제어 발진기의 구성을 설명하는 도면이다.

도 10은 본 발명에 따라 가중된 전류를 부가하도록 구성된 전압 제어 발진기의 구성을 설명하는 도면이다.

도 11a는 PLL 회로에 주어진 기준 신호 S_r의 타이밍 챠트, 도 11b는 변조 기능이 없는 도 3에서의 PLL 회로의 출력 클럭 신호 CLK_op의 타이밍 챠트, 도 11c는 도 7에서의 PLL 회로에 의해 변조될 때 출력 클럭 신호 CLK_opm의 타이밍 챠트, 도 11d는 전압 제어 발진기의 변조를 위한 디지털 신호 DGT의 타이밍 챠트이다.

도 12는 도 6의 레이저 빔 프린터에서 외주를 주사하고 폴리곤 미러에 의해 반사되는 레이저 빔의 경로를 도시한 개요도.

도 13은 변조 기능을 갖는 PLL 회로의 구성의 다른 예를 도시한 블럭도.

본 발명의 일 목적은 제어 신호에 부가하여 주파수를 제어할 수 있는 변조기능을 구비한 발진기 및 이를 이용한 PLL 회로를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 양상에 따르면, 제어 신호에 기초하는 주파수에서 발진하는 발진기로서 변조 신호를 제어 신호에 부가함에 의해 주파수를 변조하는 변조 수단을 포함하는 발진기가 제공된다.

바람직하게, 변조 수단의 변조 레이트는 발진 주파수와 변조 신호값의 비율에 의해 제어된다.

더욱 특히, 변조 신호값은 디지털로 주어진다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 인버터 또는 버퍼에 의한 지연값과 케스케이드(cascade)로 연결된 제어 신호로 제어되는 복수의 지연 스테이지(stage)를 포함하며 반전된 위상에 의해 폐루프를 형성하는 링형 발진기로서, 변조 신호를 복수의 지연 스테이지의 일부에서의 제어 신호에 부가함에 의해 발진 주파수를 변조하기 위한 변조 수단을 포함하는 링형 발진기가 제공된다.

바람직하게, 변조 수단의 변조 레이트는 발진 주파수와 변조 신호값의 비(ratio)에 의해 제어된다.

더욱 특히, 변조 신호값은 제어 신호값을 1/n으로 만들며, 더욱이 m비트의 가변 범위를 갖도록 가중(weight)된다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 출력 신호의 피드백 신호와 기준 신호의 위상을 비교하여 위상 차이를 나타내는 신호를 출력하는 위상 검출기와, 위상 검출기의 출력 신호를 수신하며 위상 차이를 삭제하기 위해 제어 신호를 출력하는 루프 필터와, 루프 필터로부터 제어 신호에 기초한 주파수에서 발진하기 위한 것으로서 변조신호를 제어 신호에 부가함에 의해 주파수를 변조하기 위한 변조 수단을 포함하는 발진기를 포함하는 PLL 회로가 제공된다.

바람직하게, 발진기에서, 루프 필터의 제어 신호에 의해 제2 제어 신호가 제어되며, 제2 제어 신호에 의해 주파수가 제어된다.

본 발명의 제4 양상에 따르면, 출력 신호의 피드백 신호와 기준 신호의 위상을 비교하여 위상 차이를 나타내는 신호를 출력하는 위상 검출기와, 위상 검출기의 출력 신호를 수신하며 위상 차이를 삭제하기 위해 제어 신호를 출력하는 루프 필터와, 루프 필터로부터 제어 신호에 기초한 주파수에서 발진하며, 인버터 또는 버퍼에 의한 지연 값과 케이케이드로 연결된 제어 신호로 제어되는 복수의 지연 스테이지를 포함하고 반전된 위상에 의해 폐루프를 형성하는 링형을 형성하고, 변조 신호를 복수의 지연 스테이지의 일부에서의 제어 신호에 부가함에 의해 발진 주파수를 변조하기 위한 변조 수단을 포함하는 발진기를 포함하는 PLL 회로가 제공된다.

본 발명에 따르면, 기준 동기 신호에 동기되며 PLL 회로에 의해 얻어지는 배수 클럭은 그 동기화 신호의 주파수에서 변조되지 않는다.

예컨대, PLL 회로에서의 발진기는 예컨대 디지털 값으로 주어진 변조 레이트에 의해 주파수를 변조하며, 루프 필터의 제어 전압 V_c에 대응하는 변조 주파수에서 발진하여, 변조된 주파수를 구비한 클럭 신호를 생성한다. 클럭 신호는 래스터 출력 주사 시스템의 광원에 제공된다.

이하, 본 발명의 일 실시예가 도면을 참고로 하여 설명된다.

도 6은 본 발명에 따르는 PLL 회로를 이용하여 레이저 빔 프린터의 래스터 출력 주사 시스템의 기본 구성을 도시한 개요도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 래스터 출력 주사 시스템의 레이저 빔 프린터(100)는 래스터원(101), 콜리메이터 렌즈(102), 원통형 렌즈(103), 폴리곤 미러(104), fθ 렌즈(105), 반사 광학 시스템(106), 감광 드럼(107), 및 클럭 제공 회로(108)를 포함한다.

레이저원(101)은 클럭 제공 회로(108)로부터 제공되는 후술하는 주파수 변조 클럭 신호 CLK_opm과 동기하여 미리결정된 변조 동작이 수행되는 레이저 빔 LO을 콜리메이트 렌즈(102)에 방출한다.

콜리메이트 렌즈(102)는 레이저원(101)으로부터 방출된 변조된 레이저 빔 LO을 평행광으로 변환하고 이를 원통형 렌즈(103)에 방출한다.

원통형 렌즈(103)는 콜리메이트 렌즈(102)에 의해 평행광으로 변환된 레이저 빔을 폴리곤 미러(104)의 광반사면(light reflection facet)상에 포커싱한다.

폴리곤 미러(104)는 미리결정된 속도에서 회전하며, 레이저 빔을 원통형 렌즈(103)로부터 감광 드럼(107)의 정렬된 위치의 반대 방향으로 반사하기 위한 복수의 광 반사면을 포함한다.

fθ렌즈(105)는 주사 속도를 제어하기 위한 주파수 비율 및 미리결정된 광학 경로를 통해 트레이싱(tracing)되며 감광 드럼(107)상에 수렴되는 폴리곤 미러(104)에 의해 반사된 빔의 도트가 일정하게 되고 이 빔을 반사 광학 시스템(106)에 방출하도록 보정을 수행한다.

반사 광학 시스템(106)은 fθ렌즈(105)로부터 방출된 레이저 빔을 여러번 반사시키며 이를 감광 드럼(107)의 미리결정된 범위에 걸쳐 포커싱한다.

본 레이저 빔 프린터(100)는 래스터 주사 방법을 채용하며, 미리결정된 속도에서 회전하는 폴리곤 미러(104)와 fθ렌즈(105)에 의해 미리결정된 범위내로 레이저원(101)으로부터 레이저 빔 LO을 주사하고, 이를 반사 광학 시스템(106)을 통해 감광 드럼(107)상에 포커싱한다. 결과적으로, 감광 드럼(107)의 충전부를 노출하여 정전 잠상을 종이에 인쇄되는 감광 드럼(107)상에 기록한다.

클럭 제공 회로(108)는 PLL 회로를 구비한다. PLL 회로는 제어 신호에 의해 주파수를 제어하기 위한 가변 주파수 발진기를 포함하며, 주파수뿐만 아니라 제어 신호를 제어할 수 있는 변조 기능을 구비한다. 이런 변조 기능은 제어 신호값에대한 발진 주파수의 비로 제어된다. 이 회로는 이런 변조 동작에 종속되는 클럭 신호 CLK_opm를 발생시키며 이를 레이저원(101)에 제공한다.

도 7은 본 실시예에 따르는 PLL 회로의 구성예를 도시한 블럭도이다.

PLL 회로(108A)는 도 7에 도시된 바와 같이 위상 검출기(PD)(1081), 루프 필터(LPF)(1082), 주파수 변조 기능을 갖는 전압 제어 발진기(VCO)(1083), 및 프로그램가능한 카운터(PC)(1084)를 포함하는 네가티브 피드백 회로로 이루어진다.

위상 검출기(1081)는 기준 신호 S_r와 프로그램가능한 카운터(1084)로부터의 분할 신호 S_dv의 위상들을 비교하여 그 차이에 따라 신호 S1081를 루프 필터(1082)에 출력한다.

루프 필터(1082)는 신호 S1081에 따라서 전압 제어 발진기(1083)의 제어 전압 V_c를 발생시키며, 이를 전압 제어 발진기(1083)에 출력한다.

VCO(1083)은 디지털/아날로그 변환기(DAC)(1085)를 포함하며, DAC(1085)로부터의 아날로그 값으로 주어지는 변조 레이트를 이용하여 루프 필터(1082)의 제어 전압 V_c에 따라서 주파수를 변조함에 의해 발진하여 f_opm의 주파수를 갖는 클럭 신호 CLK_opm를 발생시키며, 이를 레이저원(101) 및 프로그램가능한 카운터(1084)에 출력한다.

프로그램가능한 카운터(1084)는 VCO(1083)의 출력 변조된 클럭 신호 CLK_opm의 주파수 f_opm를 N(N=24)으로 정확히 분할하고, f_opm/N의 주파수를 갖는 분할 신호 S_dv를 위상 검출기(1081)에 출력한다.

이하, 본 발명에 따르는 가변 주파수 발진기를 채용한 VCO가 설명된다.

일반적인 가변 주파수 발진기로서, 도 8에 도시된 링 발진기가 있다.

링 발진기(200)는 도 8에 도시된 바와 같이 링 및 전류원(I201-I203)에 케스케이드로 연결된 복수의(도 8에서는 3개) 인버터(INV201-INV203)를 포함한다.

링 발진기(200)의 발진 주파수는 인버터의 출력 진폭 Va, 인버터의 출력에 부가된 로드 용량 C1 및 제어 전류 I_C의 3개의 파라미터 Va, C1 및 I_C에 의해 결정된다.

출력 클럭 CLK_op의 주파수 f_op는 인버터 스테이지의 수에 의해 결정되나, 다음의 수학식 1에 의해 나타나는 관계를 가진다

이런 가변 주파수 발진기는 직류 입력으로서 제어 전류 I_c가 수신될 때 전류 제어 발진기(ICO)로 불리며, 반면에 입력으로서 제어 전압 Vc를 수신하고 I_c를 제어할 때 전압 제어 발진기(VCO)로 불린다. 예컨대, VCO에서, 제어 전압 Vc는 출력 주파수 f_op를 제어한다.

도 9에 도시된 바와 같이 제어 전압 Vc에 의해 결정되는 제어 전류 I_c와는무관하게, △I_c에 비례하는 전류원(I204)으로부터의 부가 전류 △I가, VCO(200A)에 흐르는 제어 전류가 I_c이고 f_opm의 주파수를 갖는 변조된 클럭 CLK_opm출력이 얻어지는 장소로 스위치(201)를 통해 부가되는 경우를 고려하자.

이런 경우, 상술한 방식과 동일한 방식으로, 주파수 및 C, V 및 I_c는 전술한 수학식 1의 것과 동일하게 되어, 이들은 수학식 1을 기초로 한 다음의 수학식 2의 비례 관례를 갖게 된다.

전술한 바와 같이, 고정 전류 △I를 제어 전류 I_c에 부가함에 의해, 도 8의 경우에서의 CLK_op과 비교해서 대체로 출력 클럭 CLK_opm의 주파수를 높이거나 낮추는 것이 가능하게 된다.

도 9의 VCO(200A)는 본 실시예의 VCO(1083)로서 또한 사용될 수 있다.

이 경우, 출력 클럭 CLK_opm은 일정한 주파수 비율 만큼 증가 또는 감소된다.

부가 전류 △I가 양 또는 음의 값으로 얻어질 때, 주파수를 증가 또는 감소시키는데 사용될 수 있다.

제어가능성을 더욱 개선하기 위하여, 고정 전류 △I를 제어 전류 I_c에 부가하는 것에 덧붙여, 본 실시예의 VCO(1083)(200B)는 제어 전류 I_c를 n(n은 임의의 수일 수 있다)으로 분할하며, m비트 가변 범위(1/2, 1/4, 1/8, ..., 1/2^m)를 제공하도록 부가 전류를 가중화하고, 스위치 SW(202-205)에 의해 부가 전류를 스위칭하는 도 10에 도시된 DAC(디지털/아날로그 변환기)로서 구성된다.

도 10에서, I205는 부가 전류 I_c/2n의 전류원을, I206은 부가 전류 I_c/4n의 전류원을, I207은 부가 전류 I_c/8n의 전류원을, 그리고 I208은 I_c/mn의 전류원을 각각 나타낸다. VCO(200B)에서, DAC(1085)로의 m비트 입력 디지털 코드 d 입력에 대한 부가 전류는 다음의 수학식 3으로 주어지며, 최대에서 I_c/n의 전류 △I가 부가될 수 있다.

주파수의 변조 레이트 α=(△f_opm-△f_op)/△f_op를 정의할 때, 주파수의 변조 레이트 α는 출력 클럭 신호의 발진 주파수 f_op에 의존하지 않고, 다음의 관계(수학식 4)를 유지한다

여기서, k는 입력 코드 d에 대한 변조를 결정하기 위한 계수이다. 이는 상술한 수학식 1과 전류비 n의 관계로부터 찾아지는 발진 주파수 f_op를 얻기 위한 비례 관계에 의해 결정된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르는 VCO(1083)의 명확한 특징은 주파수 변조의 변조 레이트가 DAC에 대한 디지털 코드 d 입력에 의해 표현될 수 있다는데 있다.

기준 신호에 동기하여 변조 패턴을 준비할 때, 기준 신호에 동기하며 주파수 변조 특징을 갖는 PLL 회로가 얻어질 수 있다.

도 2에서 각 속도가 변화할 때, 동기 신호의 사이클은 본 실시예에서 변하고, VCO의 변조는 발진 주파수가 아닌 그 비율에 따라 변하여, 클럭 주파수에 대응하는 변조 패턴을 분리해서 준비할 필요가 없어진다.

그 결과, 본 실시예에서, 도 10의 주파수 변조 DAC를 갖는 VCO를 이용하여 도 7에 도시된 바와 같이 PLL 회로를 구성함에 의해 주파수를 변조할 때, 그리고 기준 신호의 주기적 기간 내에서 변조용 디지털 코드를 변경함에 의해 기준 신호 S_r과 동기화된 변조용 디지털 신호 DGT를 입력할 때, 안정한 락(stable lock) 상태는 제어 코드의 평균 값에 무관하게 PLL 메카니즘에서 얻어질 수 있다.

도 11a는 PLL 회로에 제공된 기준 신호 S_r의 타이밍 챠트이며, 도 11b는 도 3에서의 변조 기능을 갖지 않는 PLL 회로의 출력 클럭 CLK_op의 타이밍 챠트이고, 도 11c는 도 7에서의 PLL 회로에 의해 변조된 출력 클럭 CLK_opm의 타이밍 챠트이며, 도 11d는 VCO의 변조용 디지털 신호 DGT의 타이밍 챠트이다.

즉, 도 11a 및 11b는 PLL 회로가 통상의 VCO를 이용함에 의해 구성될 때 동기 클럭과 기준 신호 S_r의 관계를 도시한다.

또한, 도 11a, 11c 및 11d는 도 10에 도시된 바와 같이 변조 DAC를 갖는 VCO(200B)를 이용함에 의해 VCO의 변조용 디지털 신호 DGT를 입력할 때 기준 신호 S_r, 디지털 입력 신호, 및 변조된 출력 클럭 CLK_opm의 관계를 도시한다.

소정의 경우에, 기준 신호에서 동기 클럭의 전체 수는 24이다. 이는 프로그램가능한 카운터(PC)의 값 N=24와 동일하다.

본 실시예에서, 도 11d에 도시된 바와 같이, VCO의 변조용 디지털 신호 DGT는 주파수에서 기준 신호 S_r의 동기화 주기에서 8 클럭 간격의 3개의 스테이지로 변경된다.

본 실시예에서, 특히 하나의 주사 주기는 3개의 주기로 분할되며, 가장 큰 제1 디지털 값 d0는 제1 주기 t1(주사의 시작에서 미리결정된 시간의 경과까지)에 주어지며, 가장 적은 제2 디지털 값 d1은 제1 주기 t1으로부터 연속하는 제2 주기 t2(주사 주기의 대략 중심 주기)에 주어지고, 제1 및 제2 디지털 값의 중간 값 d2는 제2 주기 t2로부터 연속하는 제3 주기 t3(주사 주기의 끝까지)에 주어진다.

VCO(1083)의 변조도(modulation degree)(레이트)는 주어진 변조 디지털 신호 DGT의 값이 도 11c에서 이해되는 바와 같이 커짐에 따라 커지게 된다.

즉, 본 실시예에 따르는 VCO(1083)는 기준 신호에 동기하여 발진 주파수를 변조할 수 있다.

본 실시예에서, PLL 회로에 의해 얻어지는 기준 신호에 동기하여 변조된 배수 클럭을 여러개 분할함에 의해 얻어지는 신호가 PLL 동작에 기인하여 기준 신호에 완전히 동기화됨에 유의해야 한다.

다음으로, 상술한 구성의 동작은 도 11a, 11b, 11c, 11d 및 12를 참고로 후술된다.

도 12가 도 6의 레이저빔 프린터에서 외주상에 주사되는 폴리곤 미러상에서 반사되는 레이저 빔의 경로를 도시한 개요도임에 유의해야 한다.

먼저, 가장 큰 제1 디지털 값 d0은 제1 주기 t1 동안 변조 디지털 신호 DGT를 클럭 제공 회로(108)를 구성하는 PLL 회로(108A)의 VCO(1083)의 DAC(1085)에 제공한다.

PLL 회로(108A)에서, 프로그램가능한 카운터(1084)로부터의 분할 신호 S_dv와 기준 신호의 위상들은 위상 검출기(1081)에 의해 비교되며 그 차이에 따라 신호 S1081가 루프 필터(1082)에 출력된다.

루프 필터(1082)에서, 위상 검출기(1081)로부터의 신호 S1081에 따른 VCO(1083)의 제어 전압 V_c가 발생되며, VCO(1083)에 출력된다.

VCO(1083)에서, 주파수는 DAC(1085)로부터의 아날로그 값으로서 주어진 변조 레이트를 이용하여 변조되며, VCO는 도 11c에 도시된 바와 같이 루프 필터(1082)로부터의 제어 전압 V_c에 따른 변조 주파수 f0에서 발진을 시작한다. 이후, 주파수 f0(f_op)를 갖는 클럭 신호 CLK_opm는 발생되고, 레이저원(101) 및 프로그램가능한 카운터(1084)에 출력된다.

또한, 프로그램가능한 카운터(1084)에서, VCO(1083)의 출력 변조 클럭 신호 CLK_opm의 주파수 f_opm는 N으로 정확히 분할되고, f_opm는/N의 주파수를 갖는 분할 신호 S_dv는 위상검출기(1081)로 출력된다.

변조된 주파수 f0를 갖는 클럭 신호 CLK_opm을 수신하는 레이저원(101)에서, 레이저빔 L0은 클럭 신호 CLK_opm에 동기하여 미리결정된 변조 동작에 종속되며 방출된다. 도 6에 도시된 바와 같이 레이저원(101)으로부터의 레이저빔 L0는 콜리메이트 렌즈(102)에 의해 평행광으로 변환되고, 이후 원통형 렌즈(103)상에 수렴되며 폴리곤 미러(104)의 광 반사면상에 포커싱된다.

폴리곤 미러(104)에서, 원통형 렌즈(103)로부터의 레이저빔은 그 광 반사면에서 감광 드럼(107)의 정렬된 위치의 반대 방향으로 반사된다. 그결과, 레이저원(101)으로부터의 레이저빔 L0은 미리결정된 속도에서 회전하는 폴리곤 미러(104) 및 fθ렌즈(105)에 의해 미리결정된 범위에서 주사되고, 반사 광학 시스템을 통해 감광 드럼(107)의 한 단부로부터 미리결정된 영역상에 조사된다.

이 경우, 레이저빔은 도 12에 도시된 T1으로 표시되는 범위에 걸쳐 주사된다.

다음으로, 가장 적은 제2 디지털 값 d1은 제2 주기 t2 동안 클럭 제공 회로(108)로 구성되는 PLL 회로(108A)의 VCO(1083)의 DAC(1085)에 변조 디지털 신호 DGT로서 주어진다.

PLL 회로의 VCO(1083)에서, 주파수는 DAC(1085)로부터의 아날로그 값으로서주어지는 변조 레이트에 의해 변조되며, 도 11c에 도시된 바와 같이 VCO는 루프 필터(1082)로부터의 제어 전압 V_c에 대응하는 f0보다 낮은 변조 주파수 f1에서 발진을 시작한다. 그후, 저 주파수 f1(f_opm)을 갖는 클럭 신호 CLK_opm는 발생되고, 레이저원(101) 및 프로그램가능한 카운터(1084)에 출력된다.

변조 주파수 f1을 갖는 클럭 신호 CLK_opm을 수신하는 레이저원(101)에서, 레이저 빔L0은 클럭 신호 CLK_opm에 동기하여 미리결정된 변조 동작에 종속되며 방출된다. 레이저원(101)으로부터의 레이저 빔 L0은 콜리메이트 렌즈(102)에 의해 평행광으로 변환되고, 원통형 렌즈(103)에 의해 수렴되고, 폴리곤 미러(104)의 광 반사면상에 포커싱된다.

폴리곤 미러(104)에서, 원통형 렌즈(103)로부터의 레이저 빔은 광 반사면(1041)에서 감광 드럼(107)의 정렬된 위치의 반대 방향으로 반사된다. 그 결과, 레이저원(101)으로부터의 레이저 빔 L0은 미리결정된 속도에서 회전하는 폴리곤 미러(104) 및 fθ렌즈(105)에 의해 미리결정된 범위에서 주사되며, 반사 광학 시스템(106)을 통해 감광 드럼(107)상의 대략 중심 영역상에 조사된다.

이 경우, 레이저 빔은 도 12에 도시된 T2에 의해 표시되는 범위에 걸쳐 주사된다.

다음으로, 중간의 제3 디지털 값 d2는 제3 주기 t3 동안 변조 디지털 신호 DGT로서 클럭 제공 회로(108)로 구성되는 PLL 회로(108A)의 VCO(1083)의 DAC(1085)에 주어진다.

PLL 회로의 VCO(1083)에서, 주파수는 DAC(1085)로부터의 아날로그 값으로서 주어진 변조 레이트에 의해 변조되며, 도 11c에 도시된 바와 같이 VCO는 루프 필터(1082)로부터의 제어 전압 V_c에 대응하는 f1 보다는 높은 변조 주파수 f2에서 발진을 시작한다. 그 후, 주파수 f2(f_opm)을 갖는 클럭 신호 CLK_opm는 발생되고, 레이저원(101) 및 프로그램가능한 카운터(1084)에 출력된다.

변조 주파수 f2를 갖는 클럭 신호 CLK_opm을 수신하는 레이저원(101)에서, 레이저 빔L0은 클럭 신호 CLK_opm에 동기하여 미리결정된 변조 동작에 종속되며 방출된다. 레이저원(101)으로부터의 레이저 빔 L0은 콜리메이트 렌즈(102)에 의해 평행광으로 변환되고, 원통형 렌즈(103)에 의해 수렴되며, 폴리곤 미러(104)의 광 반사면상에 포커싱된다.

폴리곤 미러(104)에서, 원통형 렌즈(103)로부터의 레이저 빔은 광 반사면(1041)에서 감광 드럼(107)의 정렬된 위치의 반대 방향으로 반사된다. 그 결과, 레이저원(101)으로부터의 레이저 빔 L0은 미리결정된 속도에서 회전하는 폴리곤 미러(104) 및 fθ렌즈(105)에 의해 미리결정된 범위에서 주사되며, 반사 광학 시스템(106)을 통해 감광 드럼(107)상의 다른 단부의 나머지상에 조사된다.

이 경우, 레이저 빔은 도 12에 도시된 T3에 의해 표시되는 범위에 걸쳐 주사된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, DAC(1085)를 포함하는 VCO(1083)를 이용하고, 루프 필터(1082)로부터 제어 전압 V_c에 따라서 DAC(1085)로부터의 아날로그 값으로서 주어지는 변조 레이트에 의해 주파수를 변조한 후 발진을 시작하며, 주파수 f_opm의 클럭 신호 CLK_opm를 발생시키고 이를 레이저원(101) 제공함에 의해 PLL 회로를 구성함에 의해, 클럭 사이클을 디지털적으로 변조할 수 있는 가변 주파수 발진기는 용이하게 구성될 수 있으며, 동기화 주기에서의 주파수 변조는 PLL 동기화를 유지하는 동안 용이하게 수행될 수 있다.

더욱이, VCO가 아날로그량인 전압에 의해 제어되기 때문에, DAC는 외부로부터의 소프트웨어에 의한 디지털 제어에 필수적이나, 본 실시예에서 DAC는 VCO내에 구축된다. 따라서, 변조량은 있는 그대로 디지털값으로서 조작될 수 있다. 또한 DAC에 변조 기능 및 발진 주파수 비례 기능을 제공하는 것이 가능하게 된다.

본 실시예에서, 레이저 빔 프린터가 일 예로서 설명된다 할지라도, 본 발명은 이에 제한되지 않고 주파수 변조를 요구하는 임의의 어플리케이션에 사용될 수 있음이 자명함에 유의해야 한다. 레이저 프린터와는 다른 사용으로서, 예컨대 디지털 복사기, 전자 총이 수평방향으로 주사되는 비디오 장치, 액정 프로젝터 등이 언급될 수 있다.

또한, 상술한 실시예는 DAC를 통해 디지털 값에 의해 변조도를 제어함에 의해 VCO의 발진 주파수를 변조하도록 구성되나, 또한 다른 방식으로 구성될 수 있다.

예컨대 도 13에 도시된 바와 같이 다른 구성에 의해 PLL 회로(108B)의 동기화 주기에서 발진 주파수를 변조하기 위해서는, 변조용 제어 전압 신호 SV_c를 부가하기 위한 새로운 입력 경로 및 VCO(1083)의 제어 전압 V_c의 입력 시스템에 대한 부가 신호를 발생시키기 위한 회로(1086)를 제공하는 것이 가능하다.

PLL 회로(108B)에서, 제어 전압 V_c의 변화의 절대치가 있는 그대로의 발진 주파수의 변화의 절대치가 되기 때문에, VCO(1083)의 발진 주파수가 높을수록, 변화는 점점 작게되며, 반면에 발진 주파수가 낮을수록, 변화는 역으로 크게 된다.

그 결과, 비율을 일정하게 유지하기 위해서는 제어 전압 V_c에 따라 변화 전압을 제어하기 위한 회로를 제공하는 것이 바람직하다.

전술한 실시예가 본 발명의 이해를 용이하게 하도록 설명되고 있으며 본 발명에 제한되지 않음에 유의해야 한다. 따라서, 본 실시예에 개시된 요소들은 본 발명의 기술 분야에 속하는 모든 설계 변경 및 균등물을 포함한다.

Claims (14)

1. 제어 신호에 기초한 주파수에서 발진하기 위한 발진기에 있어서,

   상기 제어 신호에 변조 신호를 부가함에 의해 주파수를 변조하기 위한 변조 수단을 포함하는 발진기.
2. 제1항에 있어서, 상기 변조 수단의 변조 레이트는 발진 주파수와 변조 신호값의 비에 의해 제어되는 발진기.
3. 제2항에 있어서, 상기 변조 신호값은 디지털로 제공되는 발진기.
4. 제1항에 있어서, 상기 발진기는, 인버터 또는 버퍼에 의한 지연값 및 케스케이드로 연결된 제어 신호로 제어되는 복수의 지연 스테이지를 포함하며 반전된 위상에 의해 폐루프를 형성하는 링형 발진기를 형성하며, 상기 복수의 지연 스테이지의 일부에서 변조 신호를 상기 제어 신호에 부가함에 의해 발진 주파수를 변조하기 위한 변조 수단을 포함하는 발진기.
5. 제4항에 있어서, 상기 변조 수단의 변조 레이트는 발진 주파수와 상기 변조 신호값의 비에 의해 제어되는 발진기.
6. 제5항에 있어서, 상기 변조 신호값은 상기 제어 신호값을 1/n으로 만들고, 더욱이 m비트의 가변 범위를 갖도록 가중되는 발진기.
7. PLL 회로에 있어서,

   출력 신호의 피드백 신호와 기준 신호의 위상들을 비교하여 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 위상 검출기와,

   상기 위상 검출기의 출력 신호를 수신하고 상기 위상차를 삭제하기 위한 제어 신호를 출력하는 루프 필터와,

   상기 루프 필터로부터 제어 신호에 기초한 주파수에서 발진하는 발진기

   를 포함하고,

   상기 발진기는 상기 제어 신호에 변조 신호를 부가함에 의해 주파수를 변조하는 변조 수단을 포함하는 PLL 회로.
8. 제7항에 있어서, 상기 변조 수단의 변조 레이트는 발진 주파수와 상기 변조 신호값의 비에 의해 제어되는 PLL 회로.
9. 제8항에 있어서, 상기 변조 신호값은 디지털로 주어지는 PLL 회로.
10. 제7항에 있어서, 상기 발진기에서, 상기 루프 필터의 제어 신호에 의해 제2 제어 신호가 제어되고, 상기 제2 제어 신호에 의해 주파수가 제어되는 PLL 회로.
11. 제7항에 있어서, 상기 발진기는 인버터 또는 버퍼에 의해 지연값과 케스케이드로 연결된 제어 신호로 제어되는 복수의 지연 스테이지를 포함하며 반전된 위상에 의해 폐루프를 형성하는 링형을 형성하며, 상기 복수의 지연 스테이지의 일부에서의 상기 제어 신호에 변조 신호를 부가함에 의해 발진 주파수를 변조하는 변조 수단을 포함하는 PLL 회로.
12. 제11항에 있어서, 상기 변조 수단의 변조 레이트는 발진 주파수와 상기 변조 신호 값의 비에 의해 제어되는 PLL 회로.
13. 제12항에 있어서, 상기 변조 신호값은 제어 신호값을 1/n으로 만들고, 더욱이 m 비트의 가변 범위를 갖도록 가중되는 PLL 회로.
14. 제11항에 있어서, 상기 발진기에서 상기 루프 필터의 제어 신호에 의해 제2 제어 신호가 제어되며, 상기 제2 제어 신호에 의해 주파수가 제어되는 PLL 회로.