KR20060056045A

KR20060056045A - Automatic gain controller with linear characteristic

Info

Publication number: KR20060056045A
Application number: KR1020040095301A
Authority: KR
Inventors: 권용일; 김중진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-05-24

Abstract

본 발명은 불루투스(Blue-tooth), 지그비(Zigbee) 등의 통신 시스템의 수신기에 적용되는 자동이득 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an automatic gain control device applied to a receiver of a communication system such as Bluetooth, Zigbee, and the like.

본 발명의 자동이득 제어장치는, 입력되는 신호를 분배하는 분배기(100); 상기 분배기(100)로부터의 신호를 직류(DC)로 변환하는 AC/DC 변환부(300); 상기 AC/DC 변환부(300)의 출력전압(VD1)에 따라 출력 전류를 제어하는 전류 제어부(400); 상기 전류 제어부(400)의 출력전류를 전압으로 검출하는 전압 검출부(500); 서로 다른 복수의 기준전압으로 설정해 두고, 상기 복수의 기준전압 각각과 상기 전압 검출부(500)에 의해 검출된 전압(VD2)을 비교하여, 각 비교 결과 신호를 출력하는 복수의 비교기로 이루어진 비교부(600); 및 상기 비교부(600)의 각 비교 결과 신호에 따라 결정된 이득으로 입력되는 신호를 증폭하는 가변 증폭부(700)를 구비한다.Automatic gain control apparatus of the present invention, the distributor 100 for distributing the input signal; An AC / DC converter 300 for converting a signal from the distributor 100 into direct current (DC); A current controller 400 for controlling the output current according to the output voltage VD1 of the AC / DC converter 300; A voltage detector 500 which detects an output current of the current controller 400 as a voltage; A comparator comprising a plurality of comparators set to a plurality of different reference voltages, and comparing each of the plurality of reference voltages with the voltage VD2 detected by the voltage detector 500 to output a signal for each comparison result ( 600); And a variable amplifier 700 for amplifying a signal input with a gain determined according to each comparison result signal of the comparator 600.

통신시스템, 불루투스 지그비, 자동이득제어, 선형특성Communication system, Bluetooth Zigbee, automatic gain control, linear characteristics

Description

Automatic gain control device with linear characteristics {AUTOMATIC GAIN CONTROLLER WITH LINEAR CHARACTERISTIC}

도 1은 종래 디지털방식의 자동이득 제어장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional digital automatic gain control device.

도 2는 종래 아날로그방식의 자동이득 제어장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a conventional analog automatic gain control device.

도 3은 도 2의 전압이득 증폭기의 상세 회로도이다.3 is a detailed circuit diagram of the voltage gain amplifier of FIG.

도 4는 도 3의 자동이득 제어장치의 이득 제어 특성 그래프이다.4 is a graph illustrating gain control characteristics of the automatic gain control apparatus of FIG. 3.

도 5는 본 발명에 따른 자동이득 제어장치의 구성도이다.5 is a block diagram of an automatic gain control apparatus according to the present invention.

도 6은 도 5의 자동이득 제어장치의 이득 제어 특성 그래프이다.6 is a graph illustrating gain control characteristics of the automatic gain control apparatus of FIG. 5.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 분배기 200 : 증폭부100: divider 200: amplifier

300 : AC/DC 변환부 400 : 전류 제어부300: AC / DC converter 400: current controller

500 : 전압 검출부 600 : 비교부500: voltage detection unit 600: comparison unit

610 : 제1 비교기 620 : 제2 비교기610: first comparator 620: second comparator

700 : 가변 증폭부 710 : 연산증폭기700: variable amplifier 710: operational amplifier

720 : 입력 저항 730 : 피드백 저항720: input resistance 730: feedback resistance

740 : 병렬 저항부 750 : 스위칭부740: parallel resistance unit 750: switching unit

본 발명은 불루투스(Blue-tooth), 지그비(Zigbee) 등의 통신 시스템의 수신기에 적용되는 자동이득 제어장치에 관한 것으로, 특히 분배된 신호에 기초해서 신호 증폭 이득을 선형적으로 가변시킬 수 있도록 구현함으로서, 무선통신 시스템에서, 실시간으로 신호 증폭 이득을 선형적으로 제어할 수 있는 선형특성을 갖는 자동이득 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic gain control device applied to a receiver of a communication system such as Bluetooth (Blue-tooth) or Zigbee (Zigbee), and is particularly implemented to linearly vary the signal amplification gain based on a distributed signal. Therefore, the present invention relates to an automatic gain control apparatus having a linear characteristic capable of linearly controlling a signal amplification gain in real time in a wireless communication system.

일반적으로, 무선통신의 효용성이 증가되면서 다양한 분야에서 유선과 무선을 통합한 형태의 연결망이 구축되고 있으며, 이에 따라 저속, 저가, 저전력의 무선통신 분야의 기술 규격에 대한 요구사항이 제기되고 있다.In general, as the utility of wireless communication increases, various types of connection networks in which wires and wireless are integrated are being constructed, and thus, requirements for technical specifications in the field of low-speed, low-cost, low-power wireless communication are being raised.

또한, 최근에는 무선으로 저속의 데이터 전송률을 요구하는 다양한 응용분야에 널리 활용될 수 있는 많은 표준안이 발표되고 있으며, 저전력 무선 송수신기에 대한 수요의 증가로 인하여, 저전력형 송수신기에 대한 연구 및 개발이 진행중에 있다. 특히, 무선 수신기의 저전력에 대한 중요성이 대두되면서, 더 적은 전력소모로 더 좋은 성능을 얻기 위한 많은 연구 및 개발이 진행되고 있다.Recently, many standards have been published that can be widely used in various applications that require low data rates over the air. Due to the increasing demand for low power wireless transceivers, research and development on low power transceivers are ongoing. Is in. In particular, as the importance of the low power of the wireless receiver has emerged, many researches and developments are being conducted to obtain better performance with less power consumption.

게다가, 통신 시스템의 수신기의 고주파 프론트-엔드(Front-end)가 전력 대부분을 소모하기 때문에, 고주파 프론트-엔드(Front-end)를 저전력으로 설계하기 위한 많은 회로 설계 방법이 연구되어지고 있는데, 베이스밴드(BaseBand) 등의 신호처리부에서의 VGA(Voltage gain control)의 이득 조정은 실시간으로 이루어져야 하고, 또한 선형적으로 이루어져야 한다.In addition, since the high frequency front-end of the receiver of the communication system consumes most of the power, many circuit design methods for designing the high frequency front-end at low power have been studied. Gain adjustment of the VGA (Voltage Gain Control) in the signal processing unit such as a baseband should be made in real time and linearly.

이러한 종래 VGA(voltage gain control) 방식은 디지털 방법과 아날로그 방법으로 나누어진다.This conventional voltage gain control (VGA) method is divided into a digital method and an analog method.

이러한 자동이득 제어장치중의 대표적인 방식 2개를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.Two representative methods of such an automatic gain control device will be described with reference to FIGS.

도 1을 참조하면, 종래 디지털방식의 자동이득 제어장치는 통신시스템의 수신기에 적용되며, 이 수신기는 안테나(ANT)로부터의 신호를 저잡음으로 증폭하는 저잡음증폭기(11)와, 상기 저잡음증폭기(11)로부터의 신호의 주파수를 다운 컨버젼하는 주파수 컨버터(12)와, 상기 주파수 컨버터(12)로부터의 신호를 대역통과시키는 필터(13)와, 상기 필터(13)로부터의 신호에 대한 이득을 자동 제어하는 자동이득 제어장치를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional digital automatic gain control apparatus is applied to a receiver of a communication system, which includes a low noise amplifier 11 for amplifying a signal from an antenna ANT with low noise and the low noise amplifier 11. Frequency converter 12 for down-converting the frequency of the signal from < RTI ID = 0.0 >), < / RTI > It includes an automatic gain control device.

상기 자동이득 제어장치는 입력되는 신호의 전압이득을 자동 증폭하는 전압이득 증폭기(14)와, 상기 전압이득 증폭기(14)로부터의 신호에 대한 크기에 따라 상기 전압이득 증폭기(14)의 이득을 제어하는 모뎀(15)을 포함한다.The automatic gain control device controls the gain of the voltage gain amplifier 14 according to the voltage gain amplifier 14 for automatically amplifying the voltage gain of the input signal and the magnitude of the signal from the voltage gain amplifier 14. It includes a modem (15).

그러나, 이와 같은 종래 디지탈 방식은 복잡한 소프트웨어적인 처리를 수행하므로, 처리속도가 느려 실시간 처리가 어려운 문제점이 있고, 또한 소프트웨어의 개발이라는 부담으로 인해 제품 가격이 고가로 되는 문제점이 있다.However, such a conventional digital method performs a complicated software process, and thus has a problem that it is difficult to process in real time due to a slow processing speed, and a product price becomes expensive due to the burden of software development.

도 2를 참조하면, 종래 아날로그 방식의 자동이득 제어장치는 통신시스템의 수신기에 적용되며, 이 수신기는 안테나(ANT)로부터의 신호를 저잡음으로 증폭하는 저잡음증폭기(21)와, 상기 저잡음증폭기(21)로부터의 신호의 주파수를 다운 컨버젼하는 주파수 컨버터(22)와, 상기 주파수 컨버터(22)로부터의 신호를 대역통과시키는 필터(23)와, 상기 필터(23)로부터의 신호에 대한 이득을 자동 제어하는 자동이득 제어장치를 포함한다.Referring to FIG. 2, a conventional analog automatic gain control device is applied to a receiver of a communication system. The receiver includes a low noise amplifier 21 for amplifying a signal from an antenna ANT with low noise and the low noise amplifier 21. Frequency converter 22 for downconverting the frequency of the signal from < RTI ID = 0.0 > 1), < / RTI > It includes an automatic gain control device.

상기 자동이득 제어장치는 입력되는 신호에 대한 크기에 따라 증폭이득을 제어하는 전압이득 제어부(24)와, 상기 전압이득 제어부(24)의 증폭이득 제어에 따라 상기 필터(23)의 출력신호를 증폭하는 전압이득 증폭기(25)를 포함한다.The automatic gain control device amplifies the output signal of the filter 23 according to the voltage gain control unit 24 for controlling the amplification gain according to the magnitude of the input signal and the amplification gain control of the voltage gain control unit 24. And a voltage gain amplifier 25.

도 3을 참조하면, 종래 자동이득 제어장치는 전원(Vcc)에 병렬로 접속된 2개의 저항(R1,R2)과, 상기 저항(R1,R2)에 컬렉터단이 각각 연결되고 각 베이스가 서로 공통으로 접속되며, 이 베이스 공통 접속노드에 상기 전압이득 제어부(24)의 증폭이득 제어전압(Vagc)단이 접속된 제1,제2 트랜지스터(Q1,Q2)와, 상기 제1,제2 트랜지스터(Q1,Q2)의 각 에미터단에 연결되어 입력 신호(Sin)를 증폭하는 제3,제4 트랜지스터(Q3,Q4)와, 상기 제3,제4 트랜지스터(Q3,Q4)의 소스단이 서로 공통으로 접속되고, 이 공통 소스 접속노드에서 접지로 연결된 전류원(IS)을 포함한다.Referring to FIG. 3, a conventional automatic gain control apparatus includes two resistors R1 and R2 connected in parallel to a power supply Vcc, and collector terminals are connected to the resistors R1 and R2, respectively, and the bases are common to each other. The first and second transistors Q1 and Q2 connected to the base common connection node, and the amplification gain control voltage Vagc of the voltage gain control unit 24 is connected to the base common connection node. The third and fourth transistors Q3 and Q4 connected to the emitter terminals of Q1 and Q2 and amplifying the input signal Sin and the source terminals of the third and fourth transistors Q3 and Q4 are common to each other. And a current source IS connected to ground at this common source connection node.

이러한 종래 전압이득 증폭기에서는, 상기 제3,제4 트랜지스터(Q3,Q4)의 게이트로 입력되는 신호를 증폭하여 상기 제1,제2 트랜지스터(Q1,Q2)의 컬렉터로 출력한다. 즉, 이러한 자동이득 제어장치는 아날로그 방식으로 입력 전력을 검출하여 바이어스 전압을 변경하여 이득을 제어한다.In the conventional voltage gain amplifier, the signals input to the gates of the third and fourth transistors Q3 and Q4 are amplified and output to the collectors of the first and second transistors Q1 and Q2. That is, the automatic gain control device detects the input power in an analog manner and controls the gain by changing the bias voltage.

그런데, 이와 같은 종래 자동이득 제어장치는 입력신호의 크기에 따라 트랜지스터의 바이어스를 조정하는 방식으로, 이는 트랜지스터의 선형동작에 제한이 뒤따르므로 제어할 수 있는 영역이 제한되는 문제점이 있고, 이에 따라 트랜지스터의 선형영역을 벗어나게 되는 경우에는 도 4에 도시한 바와 같이 작은 전압변동에도 큰 이득 변동이 발생되는 문제점이 있다.However, such a conventional automatic gain control device adjusts the bias of the transistor in accordance with the magnitude of the input signal, which has a problem in that the controllable area is limited since the linear operation of the transistor follows. When the transistor is out of the linear region, as shown in FIG. 4, a large gain variation occurs even with a small voltage variation.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 불루투스(Blue-tooth), 지그비(Zigbee) 등의 통신 시스템의 수신기에 적용되는 자동이득 제어장치에서, 분배된 신호에 기초해서 신호 증폭 이득을 선형적으로 가변시킬 수 있도록 구현함으로서, 무선통신 시스템에서, 실시간으로 신호 증폭 이득을 선형적으로 제어할 수 있는 선형특성을 갖는 자동이득 제어장치를 제공하는데 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object thereof is a signal based on a distributed signal in an automatic gain control device applied to a receiver of a communication system such as Bluetooth (Blue-tooth) or Zigbee (Zigbee). The present invention provides an automatic gain control device having a linear characteristic capable of linearly controlling a signal amplification gain in real time in a wireless communication system.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 자동이득 제어장치는,In order to achieve the above object of the present invention, the automatic gain control device of the present invention,

입력되는 신호를 분배하는 분배기;A divider for distributing an input signal;

상기 분배기로부터의 신호를 직류로 변환하는 AC/DC 변환부;An AC / DC converter converting a signal from the distributor into direct current;

상기 AC/DC 변환부의 출력전압에 따라 출력 전류를 제어하는 전류 제어부;A current controller which controls an output current according to the output voltage of the AC / DC converter;

상기 전류 제어부의 출력전류를 전압으로 검출하는 전압 검출부;A voltage detector configured to detect an output current of the current controller as a voltage;

서로 다른 복수의 기준전압으로 설정해 두고, 상기 복수의 기준전압 각각과 상기 전압 검출부에 의해 검출된 전압을 비교하여, 각 비교 결과 신호를 출력하는 복수의 비교기로 이루어진 비교부; 및A comparator comprising a plurality of comparators set to a plurality of different reference voltages and comparing each of the plurality of reference voltages with a voltage detected by the voltage detector to output a signal for each comparison result; And

상기 비교부의 각 비교 결과 신호에 따라 결정된 이득으로 입력되는 신호를 증폭하는 가변 증폭부A variable amplifier for amplifying a signal input with a gain determined according to each comparison result signal of the comparator

를 구비함을 특징으로 한다.Characterized in having a.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한 다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 자동이득 제어장치는 입력되는 신호를 분배하는 분배기(100)와, 상기 분배기(100)로부터의 신호를 직류(DC)로 변환하는 AC/DC 변환부(300)와, 상기 AC/DC 변환부(300)의 출력전압(VD1)에 따라 출력 전류를 제어하는 전류 제어부(400)와, 상기 전류 제어부(400)의 출력전류를 전압으로 검출하는 전압 검출부(500)와, 서로 다른 복수의 기준전압으로 설정해 두고, 상기 복수의 기준전압 각각과 상기 전압 검출부(500)에 의해 검출된 전압(VD2)을 비교하여, 각 비교 결과 신호를 출력하는 복수의 비교기로 이루어진 비교부(600)와, 상기 비교부(600)의 각 비교 결과 신호에 따라 결정된 이득으로 입력되는 신호를 증폭하는 가변 증폭부(700)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the automatic gain control apparatus according to the present invention includes a divider 100 for distributing an input signal and an AC / DC converter 300 for converting a signal from the divider 100 into direct current (DC). ), A current controller 400 for controlling the output current according to the output voltage VD1 of the AC / DC converter 300, and a voltage detector 500 for detecting the output current of the current controller 400 as a voltage. And a plurality of comparators configured to set a plurality of different reference voltages, and compare each of the plurality of reference voltages with the voltage VD2 detected by the voltage detector 500 to output respective comparison result signals. Comparator 600 and a variable amplification unit 700 for amplifying a signal input with a gain determined according to each comparison result signal of the comparator 600.

또한, 본 발명의 자동이득 제어장치는 상기 분배기(100)의 출력신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하여 상기 AC/DC 변환부(300)로 출력하는 증폭부(200)를 더 포함할 수 있다.In addition, the automatic gain control apparatus of the present invention may further include an amplifier 200 for amplifying the output signal of the distributor 100 to a predetermined gain and outputting it to the AC / DC converter 300.

상기 전류 제어부(400)는 동작전원(Vcc)단에 접속된 전류원(IS)과, 상기 전류원(IS)에 연결된 드레인, 접지에 연결된 소스, 그리고 상기 AC/DC 변환부(300)의 출력전압(VD1)단에 연결된 게이트를 갖는 입력 트랜지스터(Q11)와, 상기 전류원 (IS)에 연결된 드레인, 그리고 구동 전압(VDD)단에 연결된 게이트를 갖는 출력 트랜지스터(Q12)를 포함한다.The current controller 400 includes a current source IS connected to an operating power supply Vcc, a drain connected to the current source IS, a source connected to ground, and an output voltage of the AC / DC converter 300. And an input transistor Q11 having a gate connected to the VD1 terminal, a drain connected to the current source IS, and an output transistor Q12 having a gate connected to the driving voltage VDD terminal.

상기 비교부(600)는 상기 전압 검출부(500)에 의해 검출된 전압(VD2)과 사전에 설정된 제1 기준전압(Vr1)과 비교하여, 그 비교 결과 신호를 출력하는 제1 비교기(610)와, 상기 전압 검출부(500)에 의해 검출된 전압(VD2)과 사전에 설정된 제2 기준전압(Vr2)과 비교하여, 그 비교 결과 신호를 출력하는 제2 비교기(620)로 이루어진다.The comparator 600 compares the voltage VD2 detected by the voltage detector 500 with a preset first reference voltage Vr1 and outputs a comparison result signal. The second comparator 620 compares the voltage VD2 detected by the voltage detector 500 with a preset second reference voltage Vr2 and outputs a result of the comparison.

상기 가변 증폭부(700)는 상기 입력되는 신호를 입력받는 입력단과, 이 입력단을 통한 신호를 결정된 이득으로 증폭하여 출력하는 출력단을 갖는 연산증폭기(710)와, 상기 연산증폭기(710)의 입력단에 연결된 입력 저항(720)과, 상기 연산증폭기(710)의 입력단과 출력단 사이에 연결된 피드백 저항(730)과, 상기 피드백 저항(730)에 병렬로 각각 연결되고, 서로 다른 값으로 설정된 복수의 저항을 갖는 병렬 저항부(740)와, 상기 병렬 저항부(740)의 각 저항과 상기 피드백 저항(730)과의 연결을, 상기 비교부(600)의 각 비교기로부터의 비교 결과 신호에 따라 온/오프 스위칭하는 복수의 스위치를 갖는 스위칭부(750)를 포함한다.The variable amplifier 700 includes an operational amplifier 710 having an input terminal for receiving the input signal, an output terminal for amplifying and outputting a signal through the input terminal with a determined gain, and an input terminal of the operational amplifier 710. A plurality of resistors connected in parallel to the feedback resistor 730 connected between the input resistor 720 connected to the input and output terminals of the operational amplifier 710 and the feedback resistor 730, respectively, and set to different values. The parallel resistor unit 740 and the connection between the resistors of the parallel resistor unit 740 and the feedback resistor 730 on / off according to a comparison result signal from each comparator of the comparator 600. It includes a switching unit 750 having a plurality of switches for switching.

이때, 상기 가변 증폭부(700)는 상기 입력되는 신호를 입력받는 입력단과, 이 입력단을 통한 신호를 결정된 이득으로 증폭하여 출력하는 출력단을 갖는 연산증폭기(710)와, 상기 연산증폭기(710)의 입력단에 연결된 입력 저항(720)과, 상기 연산증폭기(710)의 입력단과 출력단 사이에 연결된 피드백 저항(730)과, 상기 피드백 저항(730)에 병렬로 각각 연결되고, 서로 다른 값으로 설정된 제1,제2 저항(R21,R22)을 갖는 병렬 저항부(740)와, 상기 병렬 저항부(740)의 제1,제2 저항(R21,R22)과 상기 피드백 저항(730)과의 연결을, 상기 비교부(600)의 각 비교기(610,620)로부터의 비교 결과 신호에 따라 온/오프 스위칭하는 제1,제2 스위치(SW1,SW2)를 갖는 스위칭부(750)를 포함한다.In this case, the variable amplifier 700 includes an operational amplifier 710 having an input terminal for receiving the input signal, an output terminal for amplifying and outputting a signal through the input terminal with a determined gain, and the operational amplifier 710 of the operational amplifier 710. A first resistor connected to an input terminal 720, a feedback resistor 730 connected between an input terminal and an output terminal of the operational amplifier 710, and a first resistor connected to the feedback resistor 730 in parallel and set to different values; The connection between the parallel resistor unit 740 having the second resistors R21 and R22, and the first and second resistors R21 and R22 of the parallel resistor unit 740 and the feedback resistor 730, And a switching unit 750 having first and second switches SW1 and SW2 switched on and off according to the comparison result signals from the comparators 610 and 620 of the comparator 600.

도 6에서는, 본 발명에 따른 자동이득 제어장치가 선형적인 특성을 갖는 것을 보이고 있다.In Figure 6, it is shown that the automatic gain control device according to the present invention has a linear characteristic.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 자동이득 제어장치의 분배기(100)는 입력되는 신호를 증폭부(200)로 분배하는데, 이 분배기(100)는 입력되는 신호에서 이득 제어에 필요한 최소한의 에너지를 분배하기 위한 것으로서, 예를 들어, 커플러로 이루어질 수 있고, 이때, 입력되는 신호전력중 일부 전력을 분배한다.5 and 6, the divider 100 of the automatic gain control apparatus of the present invention distributes the input signal to the amplification unit 200, which divides the minimum required for gain control in the input signal. In order to distribute the energy of, for example, it may be made of a coupler, at this time, to distribute some of the power input signal power.

그 다음, 상기 자동이득 제어장치의 증폭부(200)는 상기 분배기(100)에 의해 분배된 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하여 상기 AC/DC 변환부(300)로 출력한다. 여기서, 상기 증폭부(200)는 검출한 신호의 최소 에너지가 이후단의 트랜지스터를 구동시킬 수 있는 정도로 신호를 증폭한다.Next, the amplifier 200 of the automatic gain control device amplifies the signal distributed by the distributor 100 to a predetermined gain and outputs it to the AC / DC converter 300. Here, the amplifier 200 amplifies the signal to the extent that the minimum energy of the detected signal can drive the transistor of the subsequent stage.

이후, 상기 자동이득 제어장치의 AC/DC 변환부(300)는 상기 증폭부(200)에서 출력되는 교류 신호를 트랜지스터의 스위칭에 필요한 직류(DC)전압으로 변환하여 전류 제어부(400)로 출력한다.Thereafter, the AC / DC converter 300 of the automatic gain control device converts an AC signal output from the amplifier 200 into a DC voltage necessary for switching the transistor and outputs the DC signal to the current controller 400. .

그 다음, 상기 자동이득 제어장치의 전류 제어부(400)는 상기 AC/DC 변환부(300)의 출력전압(VD1)에 따라 출력 전류를 제어하는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면, 상기 전류 제어부(400)에서, 상기 AC/DC 변환부(300)의 출력전압(VD1)에 따라 입력 트랜지스터(Q11)의 양단에 흐르는 입력전류(I1)가 제어되고, 여기서, 입력전류(I1)와 출력전류(I2)의 합은 전류원(IS)에 의한 전류와 동일하므로, 상기 입력전류가 제어됨에 따라 출력 트랜지스터(Q12)에 흐르는 출력전류(I2)가 제어된다. 예를 들어, 상기 AC/DC 변환부(300)의 출력전압(VD1)이 증가하면, 상기 입력전류(I1)가 증가하고, 이에 반해 상기 출력전류(I2)는 감소한다.Next, the current controller 400 of the automatic gain control device controls the output current according to the output voltage VD1 of the AC / DC converter 300. Specifically, the current controller 400 will be described. ), The input current I1 flowing through both ends of the input transistor Q11 is controlled according to the output voltage VD1 of the AC / DC converter 300, where the input current I1 and the output current I2 are controlled. ) Is equal to the current by the current source IS, so that the output current I2 flowing through the output transistor Q12 is controlled as the input current is controlled. For example, when the output voltage VD1 of the AC / DC converter 300 increases, the input current I1 increases, whereas the output current I2 decreases.

그 다음, 전압 검출부(500)는 트랜지스터(Q13)를 부하로 연결하여 상기 전류 제어부(400)의 출력전류를 전압으로 검출하는데, 상기 전류 제어부(400)의 출력전 류가 감소하면, 검출되는 전압(VD2)도 감소한다.Next, the voltage detector 500 detects the output current of the current controller 400 as a voltage by connecting the transistor Q13 to a load. When the output current of the current controller 400 decreases, the detected voltage is detected. (VD2) also decreases.

그 다음, 자동이득 제어장치의 비교부(600)의 복수의 비교기 각각은 사전에 설정된 기준전압과 상기 전압 검출부(500)에 의해 검출된 전압(VD2)을 비교하여, 비교 결과 신호를 출력한다.Next, each of the plurality of comparators of the comparator 600 of the automatic gain control device compares the preset reference voltage with the voltage VD2 detected by the voltage detector 500, and outputs a comparison result signal.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 비교부(600)가 제1 및 제2 비교기(610,620)를 포함하는 경우, 상기 제1 비교기(610)는 상기 전압 검출부(500)에 의해 검출된 전압(VD2)과 사전에 설정된 제1 기준전압(Vr1)과 비교하여, 그 비교 결과 신호를 출력하고, 상기 제2 비교기(620)는 상기 전압 검출부(500)에 의해 검출된 전압(VD2)과 사전에 설정된 제2 기준전압(Vr2)과 비교하여, 그 비교 결과 신호를 출력한다.As shown in FIG. 4, when the comparator 600 includes first and second comparators 610 and 620, the first comparator 610 is configured to detect the voltage VD2 detected by the voltage detector 500. ) Is compared with the first reference voltage Vr1 set in advance, and a result of the comparison is output, and the second comparator 620 is set in advance with the voltage VD2 detected by the voltage detector 500. It compares with the 2nd reference voltage Vr2, and outputs the comparison result signal.

예를 들어, 상기 제1 비교기(610)의 제1 기준전압(Vr1)이 5V이고, 상기 제2 비교기(620)의 제2 기준전압(Vr2)이 3V로 설정된 경우, 상기 검출전압(VD2)이 6V이면, 상기 제1 및 제2 비교기(610,620) 각각은 로우레벨을 출력하고, 상기 검출전압(VD2)이 4V이면, 상기 제1 및 제2 비교기(610,620) 각각은 로우레벨 및 하이레벨을 출력하며, 상기 검출전압(VD2)이 2V이면, 상기 제1 및 제2 비교기(610,620) 각각은 하이레벨을 출력한다.For example, when the first reference voltage Vr1 of the first comparator 610 is 5V and the second reference voltage Vr2 of the second comparator 620 is set to 3V, the detection voltage VD2 may be used. If 6V, each of the first and second comparators 610 and 620 outputs a low level, and if the detection voltage VD2 is 4V, the first and second comparators 610 and 620 respectively provide a low level and a high level. If the detection voltage VD2 is 2V, each of the first and second comparators 610 and 620 outputs a high level.

그 다음, 상기 자동이득 제어장치의 가변 증폭부(700)는 상기 비교부(600)의 각 비교 결과 신호에 따라 결정된 이득으로 입력되는 신호를 증폭한다.Next, the variable amplifier 700 of the automatic gain control device amplifies a signal input with a gain determined according to each comparison result signal of the comparator 600.

여기서, 상기 가변 증폭부(700)에 대해서 구체적으로 설명하면, 먼저, 상기 가변 증폭부(700)의 연산증폭기(710)에서 입력 저항(720)을 "RI", 피드백 저항(730)을 "RF" 및 병렬 저항부(740)의 저항을 ""RP"라 하면, 상기 연산증폭기(710)의 이득(A)은 하기 수학식 1과 같이 결정된다.Here, the variable amplifier 700 will be described in detail. First, in the operational amplifier 710 of the variable amplifier 700, the input resistor 720 is “RI” and the feedback resistor 730 is “RF”. And the resistance of the parallel resistor unit 740 is "RP", the gain A of the operational amplifier 710 is determined as in Equation 1 below.

상기 수학식 1에 보인 바와 같이, 상기 피드백 저항(730)에 병렬로 병렬 저항부(740)의 저항(RP)에 의해서 상기 연산증폭기(710)의 이득(A)이 가변됨을 알 수 있다.As shown in Equation 1, it can be seen that the gain A of the operational amplifier 710 is varied by the resistance RP of the parallel resistor unit 740 in parallel to the feedback resistor 730.

이에 따르면, 상기 병렬 저항부(740)에 사용되는 저항의 수에 따라 이득을 다단으로 가변할 수 있게 된다. According to this, the gain can be varied in multiple stages according to the number of resistors used in the parallel resistor unit 740.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 병렬 저항부(740)의 제1,제2 저항(R21,R22)을 포함하는 경우, 상기 연산증폭기(710)에서는, 제1,제2 저항(R21,R22)이 모두 오프된 경우, 제1 저항(R21)만 온된 경우, 그리고 제1 및 제2 저항(R21,R22)이 모두 온된 경우에 따라, 이득이 서로 다른 값으로 가변될 수 있다.As illustrated in FIG. 5, when the first and second resistors R21 and R22 of the parallel resistor unit 740 are included, the operational amplifier 710 may include first and second resistors R21 and R22. ) Are all off, the gain may be varied to different values according to the case where only the first resistor R21 is turned on, and when both the first and second resistors R21 and R22 are turned on.

예를 들어, 상기 제1 및 제2 비교기(610,620)의 출력이 모두 로우레벨이면, 상기 스위칭부(750)의 제1,제2 스위치(SW1,SW2)가 모두 오프되어, 이때 상기 연산증폭기(710)의 이득(A)은 하기 수학식 2와 같다. For example, when the outputs of the first and second comparators 610 and 620 are all at a low level, both the first and second switches SW1 and SW2 of the switching unit 750 are turned off. The gain A of 710 is shown in Equation 2 below.

그리고, 상기 제1 및 제2 비교기(610,620)의 출력 각각이 로우레벨 및 하이레벨이면, 상기 스위칭부(750)의 제1,제2 스위치(SW1,SW2)는 각각 온 및 오프되어, 이때 상기 연산증폭기(710)의 이득(A)은 하기 수학식 3과 같다. When the outputs of the first and second comparators 610 and 620 are low level and high level, the first and second switches SW1 and SW2 of the switching unit 750 are turned on and off, respectively. The gain A of the operational amplifier 710 is expressed by Equation 3 below.

그리고, 상기 제1 및 제2 비교기(610,620)의 각 출력이 모두 하이레벨을 출력이면, 상기 스위칭부(750)의 제1,제2 스위치(SW1,SW2)는 각각 모두 온되어, 이때 상기 연산증폭기(710)의 이득(A)은 하기 수학식 4와 같다.In addition, when each output of the first and second comparators 610 and 620 outputs a high level, the first and second switches SW1 and SW2 of the switching unit 750 are all turned on. The gain A of the amplifier 710 is expressed by Equation 4 below.

전술한 바와 같이, 상기 피드백 저항에 연결된 병렬 저항부(740)의 저항 수를 복수개로 하는 경우, 상기 연산증폭기의 이득을 선형적으로 가변할 수 있게 되므로, 사용되는 병렬 저항의 수를 증가시킬수록 보다 더 정밀한 이득 가변이 가능해진다.As described above, when the number of resistors of the parallel resistor unit 740 connected to the feedback resistor is plural, the gain of the operational amplifier can be changed linearly, so as the number of parallel resistors used is increased. More precise gain variation is possible.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 불루투스(Blue-tooth), 지그비(Zigbee) 등의 통신 시스템의 수신기에 적용되는 자동이득 제어장치에서, 분배된 신호에 기초해서 신호 증폭 이득을 선형적으로 가변시킬 수 있도록 구현함으로서, 무선통신 시스템에서, 실시간으로 신호 증폭 이득을 선형적으로 제어할 수 있다.According to the present invention as described above, in an automatic gain control device applied to a receiver of a communication system such as Blue-tooth, Zigbee, etc., a signal amplification gain can be linearly changed based on a divided signal. In this implementation, the signal amplification gain can be linearly controlled in real time in a wireless communication system.

Claims

A divider 100 for distributing an input signal;

An AC / DC converter 300 for converting a signal from the distributor 100 into direct current (DC);

A current controller 400 for controlling the output current according to the output voltage VD1 of the AC / DC converter 300;

A voltage detector 500 which detects an output current of the current controller 400 as a voltage;

A comparator comprising a plurality of comparators set to a plurality of different reference voltages, and comparing each of the plurality of reference voltages with the voltage VD2 detected by the voltage detector 500 to output a signal for each comparison result ( 600); And

Variable amplification unit 700 for amplifying a signal input with a gain determined according to each comparison result signal of the comparison unit 600

Automatic gain control device having a linear characteristic having a.

The method of claim 1, wherein the automatic gain control device

And amplifying unit (200) for amplifying the output signal of the distributor (100) to a predetermined gain and outputting the AC / DC converter (300).

The method of claim 1, wherein the current controller 400

A current source IS connected to the operating power source Vcc;

An input transistor Q11 having a drain connected to the current source IS, a source connected to ground, and a gate connected to an output voltage VD1 of the AC / DC converter 300; And

An output transistor Q12 having a drain connected to the current source IS and a gate connected to a driving voltage VDD;

Automatic gain control device having a linear characteristic, characterized in that it comprises a.

The method of claim 1, wherein the variable amplifier 700

An operational amplifier 710 having an input terminal for receiving the input signal and an output terminal for amplifying and outputting a signal through the input terminal with a determined gain;

An input resistor 720 connected to an input terminal of the operational amplifier 710;

A feedback resistor 730 connected between an input terminal and an output terminal of the operational amplifier 710;

A parallel resistor unit 740 connected to the feedback resistors 730 in parallel and having a plurality of resistors set to different values; And

A switching unit having a plurality of switches to switch the connection between the respective resistors of the parallel resistor unit 740 and the feedback resistor 730 according to the comparison result signal from each comparator of the comparator 600. (750)

The method of claim 1, wherein the comparison unit 600

A first comparator 610 for comparing the voltage VD2 detected by the voltage detector 500 with a preset first reference voltage Vr1 and outputting a comparison result signal; And

A second comparator 620 which compares the voltage VD2 detected by the voltage detector 500 with a preset second reference voltage Vr2 and outputs a comparison result signal;

Automatic gain control device having a linear characteristic, characterized in that consisting of.

The method of claim 5, wherein the variable amplifier 700

A parallel resistor unit 740 connected to the feedback resistors 730 in parallel and having first and second resistors R21 and R22 set to different values; And

The connection between the first and second resistors R21 and R22 of the parallel resistor unit 740 and the feedback resistor 730 depends on the comparison result signals from the comparators 610 and 620 of the comparator 600. Switching unit 750 having a first switch, a second switch (SW1, SW2) for switching on / off