KR20070045827A

KR20070045827A - 저잡음증폭기의 스위칭 회로

Info

Publication number: KR20070045827A
Application number: KR1020050102550A
Authority: KR
Inventors: 김영근
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-02

Abstract

본 발명은 튜너의 복조기로부터 RF AGC 전압을 전달받아 증폭기 동작을 온/오프시키는 저잡음증폭기의 스위칭 회로에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로는 제어용 전압이 제공되는 제1전원단자; 고정 전압이 제공되는 제2전원단자; 상기 제1전원단자가 컬렉터단에 연결되고, 상기 제2전원단자 및 RF신호입력단자가 베이스단에 연결되며, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되면 동작되는 트랜지스터; 출력단이 상기 트랜지스터의 컬렉터단, RF신호출력단자 및 상기 제1전원단자에 연결되고, 입력단이 상기 트랜지스터의 베이스단, 상기 RF신호입력단자 및 상기 제2전원단자에 연결되어, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되면 역전압으로 개방되고, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되지 않으면 동작되어 RF신호를 상기 RF신호출력단자로 통과시키는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 회로 구성에 사용되는 부품의 개수를 크게 감소시킬 수 있으므로 회로 구성을 단순화시킬 수 있으며, 기판 상에 실장하는 경우 배치설계가 용이해지는 효과가 있다. 또한, 회로 전체 사이즈가 축소될 수 있으며, 부품에 따른 비용과 공정 진행에 따른 비용 등 전반적인 생산 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

저잡음증폭기의 스위칭 회로{Switching circuit of Low Noise Amplifier}

도 1은 일반적인 튜너에 사용되는 저잡음증폭기의 스위칭 회로 구성을 도시한 회로도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저잡음증폭기가 구비되는 튜너의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저잡음증폭기의 스위칭 회로 구성을 도시한 회로도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

CTR: 제1전원단자 5V: 제2전원단자

RF IN: RF신호입력단자 RF OUT: RF신호출력단자

120, 140, 160, 170, 200, 230, 240: 제1저항 내지 제7저항

110, 150, 180, 210: 제1커패시터 내지 제4커패시터

130: 트랜지스터 190: 다이오드

220: 인덕터

본 발명은 튜너에 사용되는 저잡음증폭기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복조기로부터 RF AGC 전압을 전달받아 증폭기 동작을 온/오프시키는 스위칭 회로에 관한 것이다.

튜너의 복조기는 수신 신호의 세기를 판단하여 이에 따른 RF AGC 전압을 전달함으로써 저잡음증폭기가 선택적으로 증폭 동작을 수행하도록 하는데, 이러한 튜너의 기능에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 튜너에 사용되는 종래의 저잡음증폭기의 스위칭 회로 구성을 도시한 회로도이다.

도 1에 의하면, 종래의 저잡음증폭기의 스위칭 회로는 제1저항(10), 제2저항(11), 제3저항(12), 제4저항(14), 제5저항(15), 제6저항(18), 제7저항(19), 제8저항(21), 제9저항(22), 제10저항(28), 제11저항(29), 제12저항(31)의 총 12개의 저항소자와, 제1커패시터(25), 제2커패시터(23), 제3커패시터(17), 제4커패시터(20)의 총 4개의 커패시터와, 제1트랜지스터(24), 제2트랜지스터(30)의 총 2개의 트랜지스터와, 제1다이오드(26), 제2다이오드(27), 제3다이오드(16), 제4다이오드(32)의 총 4개의 다이오드와, 제1인덕터(13), 제2인덕터(33)의 총 2개의 인덕터가 사용되어 회로가 구성된다.

상기 스위칭 회로에 구비되는 단자로는 RF신호입력단자(RF IN), RF신호출력단자(RF OUT), 제1전원단자(CTR), 제2전원단자(5V)가 사용된다.

상기 제1트랜지스터(24)가 RF신호를 증폭시키는 기능을 수행하는데, 증폭 기능이 수행되는 경우에는, 우선 제1전원단자(CTR)에 5V의 전원이 공급되고 제1트랜 지스터(24)의 베이스단과 제2다이오드(27) 사이에 약 1.4V의 전압이 걸린다.

이 전압은 제1트랜지스터(24)의 바이어스 전압으로서 이용되고, 또한 제2다이오드(27) 단에 순방향 전압을 걸리게 하여 제2다이오드(27)가 동작되도록 한다.

반면, 제1다이오드(26)에는 역방향 전압이 걸려 오프되고, 제7저항(19)으로부터 제6저항(18)으로 전류가 흘러 제3다이오드(16)는 순방향 전압 상태로서 온되고, 제2다이오드(32)는 역방향 전압 상태로서 오프된다.

또한, 제3저항(12)에 걸리는 5V의 전압은 제1트랜지스터(24)의 콜렉터 전압으로 기능된다.

상기 제2트랜지스터(30)의 베이스단에는 약 2.5V의 바이어스 전압이 제공되어 제2트랜지스터(30)가 동작되도록 하고, 제2트랜지스터(30)는 제2전원단자(5V)로부터 입력되는 고정 전압을 접지단으로 스위칭시켜 제1다이오드(26)의 입력단 측 전압이 0V로 떨어지도록 한다.

따라서, RF신호입력단(RF IN)을 통하여 인입된 RF신호는 제1트랜지스터(24)를 통하여 증폭된 후 RF신호출력단(RF OUT)을 통하여 인출된다.

한편, 증폭 기능이 수행되지 않는 경우, 제1전원단자(CTR)로 제어용 전원이 공급되지 않고, 이에 따라 제3저항(12)과 제7저항(19) 사이의 영역에는 0V의 전압이 걸리게 된다.

따라서, 제1트랜지스터(24)에는 전원이 공급되지 않고 증폭 동작은 수행되지 않는다.

그리고, 제2전원단자(5V)를 통하여 고정 전원이 공급되고 있으므로, 제1다이 오드(26)의 입력단측에 약 2.5V의 전압이 걸리게 되어(전압분배법칙에 의한 것임), 제1다이오드(26)와 제4다이오드(32)가 동작된다.

상기 제1다이오드(26)와 제4다이오드(32)가 동작됨에 따라 RF신호입력단자(RF IN)을 통하여 인입된 RF신호는 제2다이오드(27)와 제1커패시터(25) 사이의 선로로부터 제1다이오드(26)와 제4다이오드(32)를 통과할 수 있게 되고, 선로를 우회하여 RF신호출력단자로 다다를 수 있게 된다.

이상과 같은 종래의 저잡음증폭기의 스위칭 회로는 총 12개의 저항소자, 4개의 커패시터, 2개의 트랜지스터, 4개의 다이오드 및 2개의 인덕터 등의 많은 개수의 수동/능동 부품을 사용하게 되므로 회로 구성이 복잡하고, 전류 소모가 크며, 생산 비용이 증가하게 되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 회로 구성을 개선하여 보다 적은 수의 저항, 커패시터, 다이오드, 트랜지스터를 이용함으로써 저잡음증폭기의 제어 기능이 유지되면서도 회로 구성이 간략화되고, 전체 사이즈가 크게 감소될 수 있는 저잡음증폭기의 스위칭 회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로는 제어용 전압이 제공되는 제1전원단자; 고정 전압이 제공되는 제2전원단자; 상기 제1전원단자가 컬렉터단에 연결되고, 상기 제2전원단자 및 RF신호입력단자가 베이스단에 연결되며, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되면 동작되는 트랜지스터; 출 력단이 상기 트랜지스터의 컬렉터단, RF신호출력단자 및 상기 제1전원단자에 연결되고, 입력단이 상기 트랜지스터의 베이스단, 상기 RF신호입력단자 및 상기 제2전원단자에 연결되어, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되면 역전압으로 개방되고, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되지 않으면 동작되어 RF신호를 상기 RF신호출력단자로 통과시키는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로에는 상기 제2전원단자와 상기 트랜지스터의 베이스단 사이에 제1저항이 더 구비되고, 상기 베이스단 및 접지단 사이에 제2저항이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로에는 상기 제1전원단자 및 상기 트랜지스터의 컬렉터단 사이에 코일이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로에는 상기 트랜지스터의 에미터단에 병렬로 연결되는 저항 및 커패시터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로에는 상기 제1전원단자 및 상기 제2전원단자 사이에 병렬로 연결되는 저항 및 커패시터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로에는 상기 트랜지스터의 컬렉터단 및 상기 RF신호출력단자 사이에 직렬로 연결되는 제3저항, 커패시터, 상기 제3저항과 병렬로 연결되는 제4저항이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로에는 상기 RF신호입력단자 및 상기 제2저항 사이에 커패시터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 저잡음증폭기의 스위칭 회로에 대하여 상세히 설명하는데, 우선, 본 발명의 실시예에 따른 저잡음증폭기가 이용되는 튜너의 일반적인 구성에 대하여 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저잡음증폭기가 구비되는 튜너(20)의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2에 의하면, 상기 튜너(20)는 안테나(10)와 연결되는 대역통과필터(21), 저잡음증폭기(22), 동기처리부(23), 중간신호처리부(24) 및 복조기(25)를 포함하여 이루어진다.

상기 대역통과필터(21)는 방송 밴드 영역에 해당되는 고주파(RF) 신호만을 선별하여 필터링하고, 저잡음증폭기(22)는 잡음 성분을 억제하여 상기 선별된 RF 신호를 증폭시킨다.

상기 동기처리부(23)는 선택된 채널에 해당되는 RF신호를 튜닝하여 중간 주파수 신호로 생성하고, 중간신호처리부(24)는 중간 주파수 신호를 필터링/증폭시키는 기능을 수행한다.

상기 복조기(25)는 중간 주파수 신호를 베이스 밴드 신호로서 디코딩하여 오디오/비디오 데이터를 생성하는데, 이때 중간 주파수 신호의 세기를 감지하여 이득제어신호("제어용 전압"으로서 기능됨)를 스위칭 회로의 제1전원단자(이하에서, 도 3을 통하여 설명됨)로 전달한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저잡음증폭기의 스위칭 회로 구성을 도시한 회로도이다.

도 3에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 저잡음증폭기의 스위칭 회로는 제1전원단자("CTR"로 표시됨), 제2전원단자("5V"로 표시됨), RF신호입력단자("RF IN"로 표시됨), RF신호출력단자("RF OUT"으로 표시됨), 7개의 저항소자(120, 140, 160, 170, 200, 230, 240), 4개의 커패시터(110, 150, 180, 210), 트랜지스터(130), 다이오드(190) 및 인덕터(220)가 상호 연결되어 구성된다.

상기 제1전원단자(CTR)는 약전계의 RF신호가 입력되는 경우 트랜지스터(130)가 동작되어 저잡음증폭기능을 수행하도록 하고, 강전계의 RF신호가 입력되는 경우 트랜지스터(130)가 동작되지 않도록 제어용 전압(RF AGC: Radio Frequency Auto Gain Control)을 공급받는다.

즉, 상기 제1전원단자(CTR)를 통하여 약 5V의 제어용 전압이 공급되면 상기 트랜지스터(130)가 동작되고, 제어용 전압이 공급되지 않으면 트랜지스터(130)가 동작되지 않고 다이오드(190)가 동작되어 RF신호가 증폭되지 않는다.

이때, 복조기는 RF신호를 복조시킴에 있어서, 신호의 세기를 감지하여 수신된 신호가 강전계인지 약전계인지의 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 제어용 전압을 제1전원단자(CTR)로 전달한다.

상기 제2전원단자(5V)는 고정 전압을 일정하게 공급받는데, 이렇게 제2전원단자(5V)가 일정하게 전원을 공급받는 상태에서 제1전원단자(CTR)가 선택적으로 전원을 공급받음에 따라 트랜지스터(130)와 다이오드(190)도 선택적으로 동작되게 된다.

즉, 전술한 바와 같이 제2전원단자(5V)에 고정 전압이 일정하게 공급되는 상 태에서, 제1전원단자(CTR)에 전압이 공급되면, 다이오드(190)가 동작되지 않고 트랜지스터(130)가 동작되어 증폭기능을 수행하고, 제1전원단자(CTR)에 전압이 공급되지 않으면, 트랜지스터(130)는 오프되고 다이오드(190)가 동작된다.

상기 제1전원단자(CTR)는 제3저항(230)과 인덕터(220)를 통하여 상기 트랜지스터(130)의 컬렉터단과 연결되고, 제2전원단자(5V)는 제1저항(240)을 통하여 트랜지스터(130)의 베이스단과 연결된다.

상기 인덕터(220)는 1μH의 용량을 가지고, 제3저항(230)은 30 Ω의 용량을 가지며, 제1저항(240)은 2 KΩ의 용량을 가진다.

상기 제1저항(240), 트랜지스터(130)의 컬렉터단은 제2저항(120), RF신호입력단(RF IN)과 분기점을 형성하여 병렬로 연결되는데, 이때 RF신호입력단(RF IN)은 제4커패시터(110)를 구비하고, 상기 제2저항(120)은 접지단과 연결된다.

상기 제2저항(120)은 750 Ω의 용량을 가지고, 제4커패시터(110)는 10 nF의 용량을 가진다.

그리고, 상기 제1저항(240)과 인덕터(220)는, 직렬로 연결된 제1커패시터(210) 및 제4저항(200)과 병렬로 연결되고, 제1커패시터(210) 및 제4저항(200)은 다시 다이오드(190)와 병렬로 연결된다.

상기 제1커패시터(210)는 10 nF의 용량을 가지고, 제4저항(200)은 300 Ω의 용량을 가진다.

상기 트랜지스터(130)의 컬렉터단은, 직렬로 연결된 제6저항(170) 및 제3커패시터(180)를 통하여 RF신호출력단(RF OUT)과 연결되고, 제7저항(160)은 제6저항 (170)과 제3커패시터(180) 사이에 병렬로 연결되어 접지단과 통전된다.

상기 제6저항(170)은 20 Ω의 용량을 가지고, 제3커패시터(180)는 10 nF의 용량을 가지며, 제7저항(160)은 2 kΩ의 용량을 가진다.

상기 트랜지스터(130)의 에미터단은 병렬로 연결된 제5저항(140) 및 제2커패시터(150)와 연결되고, 상기 제5저항(140)과 제2커패시터(150)는 접지단과 통전된다.

상기 제5저항(140)은 10 Ω의 용량을 가지고, 제2커패시터(150)는 27 pF의 용량을 가진다.

상기 제1전원단자(CTR)에 제어용 전압이 공급되면 인덕터(220)의 출력단 지점(B)에 5V의 전압이 걸리고 트랜지스터(130)의 컬렉터단에 전압이 인가된다.

한편, 제2전원단자(5V)를 통하여 입력된 전압은 제1저항(240)과 제2저항(120)에 의하여 분배되고(전압분배법칙), 트랜지스터(130)의 베이스단에 약 1.5V의 전압을 인가시킨다.

상기 트랜지스터(130)의 베이스단에 인가된 약 1.5V의 전압은 바이어스 전압으로서 트랜지스터(130)를 동작 상태로 전환시킨다.

반면, 상기 인덕터(220)의 출력단 지점(B)에 걸리는 5V의 전압과 상기 제4커패시터(110)의 출력단 지점(A)에 걸리는 1.5V의 전압에 의하여 다이오드(190)는 역전압 상태에 있게 되고, 다이오드(190)가 연결된 선로는 개방(open)된다.

따라서, RF신호입력단(RF IN)을 통하여 인입된 RF신호는 트랜지스터(130)단을 통하여 흐르게 되고, 트랜지스터(130)에 의하여 증폭된 후 RF신호출력단(RF OUT)으로 흐른다.

이와는 달리, 상기 제1전원단자(CTR)에 제어용 전압이 공급되지 않으면, 인덕터(220)의 출력단 지점(B)에 0V의 전압이 걸리고 트랜지스터(130)의 컬렉터단에 전압이 인가되지 않게 된다.

전원을 공급받지 못한 트랜지스터(130)는 동작되지 않으며, RF신호입력단(RF IN)을 통하여 인입된 RF신호는 트랜지스터(130)가 연결된 선로 상에서 흐르지 않는다.

그러나, 상기 제2전원단자(5V)를 통하여 고정 전압이 항시 공급되고 있으므로, 상기 제4커패시터(110)의 출력단 지점(A)에 약 1.0V의 전압이 걸리고(전압분배법칙에 의한 것임), 전술한 대로 인덕터(220)의 출력단 지점(B)은 0V 전압 상태에 있으므로, 상기 다이오드(190)는 순전압 상태에 있게 된다.

따라서, 상기 다이오드(190)는 전류를 전달할 수 있는 상태로 전환되고, RF신호입력단자(RF IN)를 통하여 인입된 RF신호는 트랜지스터(130)가 아닌 다이오드(190)를 통하여 RF신호출력단자(RF OUT)로 흐른다.

이와 같은 회로 동작을 통하여, RF신호가 강전계 신호로서 인입되면, 제1전원단자(CTR)로 제어용 전압이 제공되고, 강전계 신호는 다이오드(190)를 통하여 증폭 과정을 거치지 않은 채 다음 구성부(가령, 동기처리부의 트래킹 필터와 같은 구성부)로 전달된다.

역으로, RF신호가 약전계 신호로서 인입되면, 제1전원단자(CTR)로 제어용 전압이 제공되지 않고, 약전계 신호는 트랜지스터(130)를 통하여 증폭 과정을 거친 후 다음 구성부로 전달된다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 저잡음증폭기의 스위칭 회로에 의하면, 회로 구성에 사용되는 트랜지스터, 저항, 커패시터, 인덕터, 다이오드와 같은 부품의 개수를 크게 감소시킬 수 있으므로 회로 구성을 단순화시킬 수 있으며, 기판 상에 실장하는 경우 배치설계가 용이해진다.

또한, 본 발명에 의하면, 회로 구성에 사용되는 부품의 개수가 크게 감소되므로 회로의 전체 사이즈가 축소될 수 있으며, 공정이 단순화되고, 부품에 따른 비용과 공정 진행에 따른 비용 등 전반적인 생산 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

제어용 전압이 제공되는 제1전원단자;

고정 전압이 제공되는 제2전원단자;

상기 제1전원단자가 컬렉터단에 연결되고, 상기 제2전원단자 및 RF신호입력단자가 베이스단에 연결되며, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되면 동작되는 트랜지스터; 및

출력단이 상기 트랜지스터의 컬렉터단, RF신호출력단자 및 상기 제1전원단자에 연결되고, 입력단이 상기 트랜지스터의 베이스단, 상기 RF신호입력단자 및 상기 제2전원단자에 연결되어, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되면 역전압으로 개방되고, 상기 제1전원단자에 전압이 공급되지 않으면 동작되어 RF신호를 상기 RF신호출력단자로 통과시키는 다이오드를 포함하는 저잡음증폭기의 스위칭 회로.
제 1항에 있어서,

상기 제2전원단자와 상기 트랜지스터의 베이스단 사이에 제1저항이 더 구비되고, 상기 베이스단 및 접지단 사이에 제2저항이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 저잡음증폭기의 스위칭 회로.
제 1항에 있어서,

상기 제1전원단자 및 상기 트랜지스터의 컬렉터단 사이에 코일이 더 구비되 는 것을 특징으로 하는 저잡음증폭기의 스위칭 회로.
제 1항에 있어서,

상기 트랜지스터의 에미터단에 병렬로 연결되는 저항 및 커패시터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 저잡음증폭기의 스위칭 회로.
제 1항에 있어서,

상기 제1전원단자 및 상기 제2전원단자 사이에 병렬로 연결되는 저항 및 커패시터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 저잡음증폭기의 스위칭 회로.
제 1항에 있어서,

상기 트랜지스터의 컬렉터단 및 상기 RF신호출력단자 사이에 직렬로 연결되는 제3저항, 커패시터, 상기 제3저항과 병렬로 연결되는 제4저항이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 저잡음증폭기의 스위칭 회로.
제 2항에 있어서,

상기 RF신호입력단자 및 상기 제2저항 사이에 커패시터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 저잡음증폭기의 스위칭 회로.