KR20060084746A - 통신 시스템에서 알씨 슬립 발진기 보정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 슬립 클럭을 발생하는 RC 발진기와 보정을 위한 클럭을 발생하는 온도 보상 수정 발진기를 포함하는 통신 시스템에서, 상기 RC 발진기의 오차를 보정하기 위한 방법 및 장치로서, 위상 주파수 측정기가 상기 온도 보상 수정 발진기가 동작하여 보정을 위한 클럭이 입력되면, 현재 전압에 따라 출력되는 슬립 클럭과 상기 입력된 보정을 위한 클럭을 비교하고, 저역통과 필터가 상기 위상 주파수 측정기로부터 비교 결과의 신호를 입력받아 상기 신호를 전압으로 변경하고, 전압홀더가 상기 온도 보상 수정 발진기의 동작에 따라 상기 저역 통과 필터로부터 출력된 상기 전압을 출력할지를 결정하고, 전압제어 발진기가 상기 변경된 전압을 이용하여 상기 슬립 클럭을 변경하여 출력하고, 출력된 상기 슬립 클럭을 상기 위상 주파수 측정기로 피드백함을 특징으로 하는 상기 방법.

XTAL 발진기, RC 발진기, TCXO 클럭, 슬립 클럭, VCO, PED, LPF, VH.

Description

통신 시스템에서 알씨 슬립 발진기 보정 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR COMPENSATING RC SLEEP OSCILLATOR IN COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 수정(XTAL)을 이용한 발진회로의 구조를 도시한 불록도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RC를 이용한 발진회로의 구조를 도시한 블록도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서의 슬립 클럭을 도시한 타이밍도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TCXO로 보정되는 RC 발진회로의 구조를 도시한 블록도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RC 발진회로의 전압제어 발진기(RC 발진기)의 내부 회로를 도시한 회로도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 RC 발진회로에서 출력 주파수(슬립 클럭)의 보정을 위한 동작을 도시한 흐름도,

도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 TCXO 및 전압 제어 발진기의 슬립 클럭을 도시한 타이밍도,

도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 저역 통과 필터의 전압 변경을 도시한 그 래프.

본 발명은 통신 시스템에서 RC 발진기를 보정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, TCXO를 이용한 RC 슬립 발진기의 보정을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 발진기는 교류전기를 발생하는 장치로서, 트랜지스터를 이용한 발진기가 주류를 이루고 있으며, 발진(진동을 발생)시켜서 임의의 특정 주파수를 생성하는 역할을 한다. 발진기의 한 종류인 사인파 발진기에는 LC발진기, RC발진기 및 윈브리지를 이용한 발진기 등이 있다. 이러한 발진기들 중 상기 RC 발진기는 수 Mhz 이하에서 주로 많이 사용하며, 발진주파수는 F=/(2×pi×R×C) 이다. 그리고 상기 RC 발진회로는 주파수 안정, 온도 드리프트등의 특성은 광범위한 주파수 가변이 가능하고 낮은 주파수 발진에 유리하고, 사인파를 발생하기 위해서는 이득을 항상 적당히 조절하는 회로(AGC)가 필요하다.

한편, 발진기의 종류에는 수정(XTAL)을 이용하는 발진기가 있다. 이는 가장 안정된 발진 주파수를 만들어 주기 때문에 주로 시계나 기준 주파수 등에 사용된다. 하지만 수정 발진기는 주파수를 바꾸는 것이 어렵다. 상기 수정 발진기의 발진 주파수는 수정편의 두께와 자르는 각도에 의해 결정된다. 이러한 수정 발진기의 발 진회로의 일예를 첨부된 도 1에 도시하였으며, 수정 발진회로(10)는 32.178kHz의 수정편(20)과 연결되어 있다.

이와 같이 종래의 통신 시스템에서는 기본적으로 메인 클럭이라고 볼 수 있는 19.68MHz나 19.2MHz를 발생시키는 TCXO라는 정밀 발진기와 또 다른 기본 클럭인 32.768KHz를 만드는 수정 발진기를 사용한다.

일반적으로 통신 시스템에서 사용되는 발진기는 슬립 클럭으로 상대적으로 정확한 수정을 이용하였다. 이러한 수정은 RC 발진기에 비해 상대적으로 정확한 정밀도를 얻을 수 있지만 상대적으로 가격이 비싸며 ASIC으로 원칩화하기 어렵다.

반면, 상기 RC 발진기는 상대적으로 가격이 저렴하고 구조가 단순하다. 그러나, RC 발진기는 온도에 영향을 받고 정밀도가 떨어지므로 통신 시스템의 클럭으로 사용하기에는 어려운 점이 있다. 다시 말해, 슬립 클럭은 통신 시스템에서 동기를 맞추는 작업과 관계되어 있기 때문에 일정정도 이상의 정확도를 확보해야 한다. 그러나 기존의 RC 발진기를 사용할 경우 온도에 따른 R값의 변동 등으로 인하여 통신 시스템에서 요구하는 정확도를 얻을 수 없다. 게다가 기존의 통신 시스템에서는 정확도를 얻기 위한 보정을 수행하지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에 이용되는 슬립 클럭 발생회로를 기존의 수정 발진기에서 RC 발진기로 변경하는 RC 슬립 발진기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 RC 발진기의 오차를 수정 발진기를 이용하는 RC 슬립 발진기로 보정하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기 이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 방법은, 슬립 클럭을 발생하는 RC 발진기와 보정을 위한 클럭을 발생하는 온도 보상 수정 발진기를 포함하는 통신 시스템에서, 상기 RC 발진기의 오차를 보정하기 위한 방법으로서, 상기 온도 보상 수정 발진기가 동작하여 보정을 위한 클럭이 입력되면, 현재 전압에 따라 출력되는 슬립 클럭과 상기 입력된 보정을 위한 클럭을 비교하는 과정과, 상기 비교 결과를 전압으로 변경하는 과정과, 상기 변경된 전압을 이용하여 상기 슬립 클럭을 변경하여 출력하는 과정을 포함하며, 상기 온도 보상 수정 발진기가 정지되기 전까지 상기 과정들을 반복함을 특징으로 한다.

그리고 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 장치는, 슬립 클럭을 발생하는 RC 발진기와 보정을 위한 클럭을 발생하는 온도 보상 수정 발진기를 포함하는 통신 시스템에서, 상기 RC 발진기의 오차를 보정하기 위한 장치로서, 상기 온도 보상 수정 발진기가 동작하여 보정을 위한 클럭이 입력되면, 현재 전압에 따라 출력되는 슬립 클럭과 상기 입력된 보정을 위한 클럭을 비교하는 위상 주파수 측정기와, 상기 위상 주파수 측정기로부터 비교 결과의 신호를 입력받아 상기 신호를 전압으로 변경하는 저역통과 필터와, 상기 온도 보상 수정 발진기의 동작에 따라 상기 저역 통과 필터로부터 출력된 상기 전압을 출력할지를 결정하는 전압 홀더와, 상기 변경된 전압을 이용하여 상기 슬립 클럭을 변경하여 출력하고, 출력된 상기 슬립 클럭을 상기 위상 주파수 측정기로 피드백하는 전압제어 발진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예에서는 통신 시스템에서 사용되는 온도 보상 수정 발진기(Temperature Compensated Xtal Oscillator 이하 TCXO라 칭함)로 RC 발진기의 오차를 보정하기 위한 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RC를 이용한 발진회로의 구조를 도시한 블록도이다.

본 발명의 실시예에서는 슬립 클럭(Sleep Clk)을 발생하는 회로를 기존의 수정 발진기에서 RC 발진기로 변경하기 위해 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 저항(R)과 캐패시터(C)를 이용한 RC 발진회로(100)를 이용한다. 이러한 RC 발진기는 가격이 저렴하고 구조가 단순하며, ASIC으로 원칩화할 수 있다.

상기 RC 발진회로(100)는 슬립 클럭이 오차범위 안에 있도록 하기 위하여 RC 발진기의 오차를 TCXO를 이용하여 보정하며, TCXO는 항상 동작하는 것이 아니기 때문에 RC 발진기의 오차는 TCXO가 동작하는 구간에서만 보정되며, TCXO가 동작하지 않는 구간에서는 이전에 보정한 값을 이용하여 RC 발진기를 구동시킨다.

상기 RC 발진회로(100)에서 발생되는 슬립 클럭 및 메인 클럭을 발생하는 TCXO의 19.2MHz 클럭은 도 3에 도시된 바와 같다.

그러면 RC 발진회로의 구체적인 구조를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TCXO로 보정되는 RC 발진회로의 구조를 도시한 블록도이다.

상기 도 4를 참조하면, TCXO로 보정하는 RC 발진회로(100)는 위상 주파수 측정기(Phase Frequency Detector : PFD)(110)와, 저역통과 필터(Low Pass Filter : LPF)(120)와, 전압 홀더(Voltage Holder :VH)(130)와 전압 제어 발진기 즉, RC 발진기(Voltage Control Oscillator : VCO - RC Oscillator)(140)를 포함한다.

상기 위상 주파수 측정기(110)는 상기 TCXO 클럭을 입력받아 상기 TCXO 클럭과 슬립 클럭을 비교하여 주파수와 위상 차이를 상기 저역통과 필터(120)로 출력한다.

상기 저역 통과 필터(120)는 상기 위상 주파수 측정기(110)로부터 출력된 신호를 전압값으로 변경한다.

상기 전압 홀더(130)는 외부로부터 홀드(Hold) 신호가 들어올 경우 현재의 출력 전압을 유지하고, 외부로부터 패스(Pass) 신호가 들어올 경우 상기 저역통과 필터(120)로부터의 전압값을 상기 전압제어 발진기(VCO)(140)로 출력한다. 여기서 외부로부터 입력되는 홀드/패스 신호는 현재 TCXO가 동작하는지에 따라 결정된다. 즉, TCXO가 동작할 경우 패스를 TCXO가 동작하지 않을 경우 홀드를 결정한다.

상기 전압 제어 발진기(VCO)(140)는 RC 발진기로 구성되어 있으며 입력 전압에 따라 발진 주파수가 변경된다. 이러한 전압 제어 발진기(140)의 구체적인 회로의 구성을 도시하면, 첨부된 도 5와 같다.

상기 도 5를 참조하면, 전압 제어 발진기(140)는 저항(R)과 캐패시터(C)가 연결되어 있으며, 그 사이에 발진기(OSC1)가 연결되어 있으며, 슬립 클럭을 발생한다.

이와 같은 구조를 갖는 RC 발진회로의 오차를 보정하기 위한 방법을 설명하기로 한다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 통신 시스템에는 슬립 클럭(Sleep Clk)과 TCXO가 있으며, 슬립모드에서 슬립 클럭은 항상 동작하며 슬립 클럭이 n회 카운트가 된 후 TCXO에 전원이 공급되어 TCXO가 동작한다. TCXO가 동작하기 시작하면 단말기는 기지국과 통신을 수행한다. 단말기가 기지국과 통신을 종료하면 TCXO의 전원은 차단되고 단말기는 다시 슬립 상태로 들어간다. 다시 슬립 클럭이 n회 카운트된 후 TCXO가 동작하여 동일한 동작을 수행한다. 여기서 상기 슬립 클럭은 단말기가 깨어나는 정확한 시간을 알려주어야 하는데, 현재 구현된 단말기에서는 단말기가 깨어나는 간격은 대략 2.56초정도이며, 2.56초를 중심으로 수십 us정도 안에 오차가 존재하여야만 단말기가 정상적으로 동작한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 RC 발진회로에서 출력 주파수(슬립 클럭)의 보정을 위한 동작을 도시한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, RC 발진회로는 601단계에서 RC 발진회로(100)는 TCXO가 동작하여 TCXO 클럭이 입력되는지를 확인한다. 상기 TCXO 클럭이 입력되면, 602단계에서 전압 홀더(130)는 패스가 입력되어 저역 통과 필터(120)로부터 출력되는 전압을 전압제어 발진기(140)로 출력한다.

그러면 603단계에서 RC 발진회로(100)는 위상 주파수 측정기(110)를 통해 입력된 TCXO의 입력 클럭과 피드백된 전압제어 발진기(140)의 슬립 클럭을 비교하여 저역통과 필터(120)로 출력한다.

604단계에서 RC 발진회로(100)는 저역 통과 필터(120)를 통해 상기 출력된 신호를 전압으로 변경한다. 이때, 전압 홀더(130)의 상태는 패스 상태이므로 저역통과 필터(120)의 전압은 전압 제어 발진기(140)로 입력된다. 이에 따라 저역통과 필터(120)의 전압에 의해 상기 전압 제어 발진기(140)의 출력 주파수와 위상이 변경된다.

605단계에서 RC 발진회로(100)는 출력 주파수와 위상이 변경된 슬립 클럭을 출력하게 된다. 그러면 607단계에서 RC 발진회로(100)는 변경된 슬립 클럭을 다시 위상 주파수 측정기로 피드백시킨다. 그러면 RC 발진기(100)는 다시 701단계로 진행하여 TCXO가 동작되는지를 확인하게 된다. 이후, 상기 단계를 들을 수행한다. 이러한 피드백 루프에 의해 슬립 클럭은 TCXO에 의해 보정되며, 보정된 결과는 전압 홀더(130)의 전압으로 나타나게 된다.

한편, 601단계에서 확인한 결과, TCXO가 동작하지 않는 경우, 즉 동작이 정지된 경우라면 전압 홀더(130)의 입력은 홀드상태가 되므로 607단계에서 RC 발진회로(100)는 이전에 보정된 전압으로 전압제어 발진기(140)를 동작시켜서 이전 보정된 전압에 따라 슬립 클럭을 발생한다.

이러한 동작에 따른 TCXO가 동작함에 따른 TXCO 클럭 및 전압 제어 발진기(140)의 출력 클럭인 슬립 클럭은 첨부된 도 7a에 도시된 바와 같으며, TCXO 클럭 이 입력되는 t0 시점에 전압 제어 발진기(140)의 클럭이 보정됨을 알 수 있다. 그리고 저역 통과 필터의 시간에 따른 전압 변화는 상기 도 7b에 도시된 바와 같으며, to 시점에 전압이 증가함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 온도등과 같은 여러 요인으로 인해 출력 주파수가 변화하는 것을 보정하기 위해 TCXO를 이용함으로써 RC 발진기의 출력 주파수를 보정할 수 있으며, 이에 따라 정확한 클럭을 출력할 수 있으며, 가격이 저렴하고, 칩으로 구성함으로써 주변 회로를 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 슬립 클럭을 발생하는 알씨(RC) 발진기와 보정을 위한 클럭을 발생하는 온도 보상 수정 발진기를 포함하는 통신 시스템에서, 상기 RC 발진기의 오차를 보정하기 위한 방법에 있어서,

   상기 온도 보상 수정 발진기가 동작하여 보정을 위한 클럭이 입력되면, 현재 전압에 따라 출력되는 슬립 클럭과 상기 입력된 보정을 위한 클럭을 비교하는 과정과,

   상기 비교 결과를 전압으로 변경하는 과정과,

   상기 변경된 전압을 이용하여 상기 슬립 클럭을 변경하여 출력하는 과정을 포함하며, 상기 온도 보상 수정 발진기가 정지되기 전까지 상기 과정들을 반복함을 특징으로 하는 상기 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 온도 보상 수정 발진기의 동작이 정지되어 상기 보정을 위한 클럭이 입력되지 않으면, 이전에 보정된 전압을 이용하여 상기 슬립 클럭을 출력하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 온도 보상 수정 발진기의 동작에 따라 상기 변경된 전압을 이용할지를 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
4. 슬립 클럭을 발생하는 알씨(RC) 발진기와 보정을 위한 클럭을 발생하는 온도 보상 수정 발진기를 포함하는 통신 시스템에서, 상기 RC 발진기의 오차를 보정하기 위한 장치에 있어서,

   상기 온도 보상 수정 발진기가 동작하여 보정을 위한 클럭이 입력되면, 현재 전압에 따라 출력되는 슬립 클럭과 상기 입력된 보정을 위한 클럭을 비교하는 위상 주파수 측정기와,

   상기 위상 주파수 측정기로부터 비교 결과의 신호를 입력받아 상기 신호를 전압으로 변경하는 저역통과 필터와,

   상기 온도 보상 수정 발진기의 동작에 따라 상기 저역 통과 필터로부터 출력된 상기 전압을 출력할지를 결정하는 전압 홀더와,

   상기 변경된 전압을 이용하여 상기 슬립 클럭을 변경하여 출력하고, 출력된 상기 슬립 클럭을 상기 위상 주파수 측정기로 피드백하는 전압제어 발진기를 포함하는 상기 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 전압 제어 발진기는,

   상기 온도 보상 수정 발진기의 동작이 정지되어 상기 보정을 위한 클럭이 입력되지 않으면, 이전에 보정된 전압을 이용하여 상기 슬립 클럭을 출력함을 특징으로 하는 상기 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 전압 홀더는,

   상기 온도 보상 수정 발진기가 동작하여 상기 보정을 위한 클럭이 입력되면, 패스 신호를 입력받아 상기 저역 통과 필터로부터 출력된 상기 전압을 상기 전압제어 발진기로 출력함을 특징으로 하는 상기 장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 전압 홀더는,

   상기 온도 보상 수정 발진기가 동작하여 상기 보정을 위한 클럭이 입력되지 않으면, 홀드 신호를 입력받아 상기 저역 통과 필터로부터 출력된 상기 전압을 상기 전압제어 발진기로 출력하지 않음을 특징으로 하는 상기 장치.

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