KR20070101585A

KR20070101585A - 전압제어발진기

Info

Publication number: KR20070101585A
Application number: KR1020060032765A
Authority: KR
Inventors: 임현석
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-17
Also published as: KR100795478B1

Abstract

본 발명은 전압제어발진기에 관한 것이다.

본 발명은 입력되는 제어 전압에 따라 소정의 출력주파수를 발생하는 전압제어발진기와; 상기 전압제어발진기에 소정의 제어 전압을 만들어 출력하는 전압발생기와; 상기 전압발생기에서 출력된 전압에 대하여 기설정된 목적값에 해당하는 값을 출력하는 룩업테이블과; 상기 룩업테이블에서 출력되는 값에 대하여 전압으로 변환하는 전압변환기와; 상기 전압발생기에서 출력되는 전압에서 불필요한 전압을 제거하는 로우패스 루프필터와; 상기 로우패스 루프필터에서 출력되는 전압과 상기 전압변환기에서 출력되는 전압을 합하여 상기 전압제어발진기에 입력하는 전압합산기로 구성하여, 상기 입력되는 제어전압으로 발진주파수를 출력하는 전압제어발진기의 제어 전압을 전압발생기 룩업 테이블을 통해서 출력주파수의 비선형 발생 지점의 가장 작은 기울기가 발생되는 지점보다 낮은값을 기준으로 1차 직선을 선정하여 보상하도록 함으로써, 입력되는 전압 변동에 대하여도 출력주파수 특성에 선형성을 제공하게 되는 것이다.

전압제어발진기, 룩업 테이블

Description

전압제어발진기{VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR}

도 1은 종래 전압제어발진기의 블럭도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전압제어발진기의 블럭도

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전압제어발진기의 출력주파수 특성도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

VCO; 전압제어발진기 21; 전압발생기

22; 룩업테이블 23; 전압변환기

24; 로우패스필터 25; 전압합산기

본 발명은 전압제어발진기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력되는 제어전압으로 소정의 출력주파수를 발생하는 전압제어발진기의 출력주파수 제어가 선형성을 확보할 수 있도록 한 전압제어발진기에 관한 것이다.

일반적으로 전압제어발진기(VCO; VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR)는 아날로그 음향 합성장치, 무선단말기, 특히 이동 통신장비 및 설비 등에서는 필수적으로 사용되며, 외부에서 인가된 전압으로 원하는 발진 주파수를 출력할 수 있게 해주는 장치이다.

상기 전압제어발진기(VCO)는 주파수를 이용하여 신호를 발생하는 장치나, 신호를 측정하는 장비에는 필수적으로 사용되게 되는데, 이때 상기 전압제어발진기(VCO)는 입력전압 변화에 대하여 출력 주파수 변화가 선형적으로 반응하는 것이 매우 중요하다.

따라서 상기 전압제어발진기(VCO)는 전압 입력단에 출력주파수에 대한 오프셋 전압(사전 설정 전압) 값을 인가하고 이어서 상기 전압 입력단에 전압이 인가될 때 이를 합산하여 정확한 출력 주파수 및 입력 전압에 1차 비례하는 출력주파수를 발생시키게 된다.

그러나 상기 전압제어발진기(VC0)는 온도나 전자파 등과 같은 주변 환경에 민감하게 영향을 받아 안정적으로 동작하지 못하게 되어 출력주파수의 정확도가 떨어지는 문제점이 있어 상기 전압제어발진기(VC0)에는 출력주파수의 정확도를 높이기 위한 위상고정루프(PLL)를 필수적으로 사용하게 된다.

따라서 상기 전압제어발진기(VCO)에는 도 1에 도시한 바와 같이, 위상고정루프(PLL)를 구성하게 되는바, 즉 기준주파수를 발생하는 기준주파수를 출력하는 기준주파수발생기(11) 상기 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수를 적절한 비율로 나누는 주파수분주기(12)와; 상기 기준 주파수발생기(11)에서 발생되는 기준주파수와 상기 주파수분주기(12)에서 적절한 비율로 분주 된 출력주파수를 비교하는 위상검출기(13)와; 상기 위상검출기(13)에서 비교되는 주파수를 전압으로 변환하는 차지펌프(14)와; 상기 차지펌프(14)에서 출력되는 전에 불필요한 주파수를 제거하는 로 우패스 루프필터(15)를 구성하게 된다.

그리고 상기 전압제어발진기(VCO)는 상기 기준 주파수발생기(11)의 기준주파수와 상기 주파수 분주기(11)를 통해서 인가되는 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수와 비교하여 비교 주파수가 일치하는 영역에서 제어전압을 발생하여 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수를 결정하게 되는데, 이때 상기 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수 결정 과정에서 상기 출력주파수가 매우 높은 주파수이며, 반응 범위가 넓은 경우에는 다른 하나의 전압제어발진기(VC01)와 혼합기(16)를 구성하여 주파수를 작게 만든다.

따라서 상기 위상검출기(13)에서는 기준 주파수발생기(11)의 기준주파수와 상기 전압제어발진기(VCO) 또는 상기 전압제어발진기(VCO)와 다른 하나의 전압제어발진기(VCO1)의 출력주파수를 혼합기(16)를 통해서 차 주파수를 출력하여 상기 차 주파수를 상기 주파수분주기(12)를 통해서 위상검출기(13)에 입력하여 상기 비교 주파수와 일치되게 한 후 로우패스 루프필터(15)를 통해서 출력하고, 상기 로우패스 루프필터(15)에서는 상기 전압제어발진기(VCO)에 입력하여 출력주파수를 제어하게 된다.

이와 같이 상기 전압제어발진기(VCO)는 출력주파수의 정확도를 요구하게 될 경우 상기 위상고정루프(PLL)가 반드시 필요하게 되지만, 통상의 주파수 스캔을 목적으로 사용하고자 하는 경우, 상기 회로 구성들과 상기 회로 구성을 제어하는 제어기 등의 주변 회로를 기기의 한정된 공간 내에 구현할 수 없어 사용할 수 없는 문제점이 있다.

또한 상기 전압제어발진기(VCO)의 경우, 단독으로는 주파수특성이 전압과 대비하여 출력주파수의 함수관계가 정확한 1차 함수관계가 성립되지 않아 선형성이 좋지 않은 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 전압제어발진기의 출력주파수 특성이 선형성을 갖도록 하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 입력되는 제어 전압에 따라 소정의 출력주파수를 발생하는 전압제어발진기와; 상기 전압제어발진기에 소정의 제어 전압을 만들어 출력하는 전압발생기와; 상기 전압발생기에서 출력된 전압에 대하여 기설정된 목적값에 해당하는 값을 출력하는 룩업테이블과; 상기 룩업테이블에서 출력되는 값에 대하여 전압으로 변환하는 전압변환기와; 상기 전압발생기에서 출력되는 전압에서 불필요한 전압을 제거하는 로우패스 루프필터와; 상기 로우패스 루프필터에서 출력되는 전압과 상기 전압변환기에서 출력되는 전압을 합하여 상기 전압제어발진기에 입력하는 전압합산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전압발생기는 소정의 제어 전압에 대하여 상기 전압제어발생기의 출력주파수의 비선형 발생지점에 가장 작은 기울기가 발생되는 지점보다 낮은값을 기준하여 1차 직선으로 설정한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 전압제어발진기의 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일실시에에 따른 전압제어발진기의 주파수특성도로서, 본 발명은 전압제어발진기(VCO), 전압발생기(21), 룩업테이블(22), 전압변환기(23), 로우패스필터(24), 전압합산기(25)로 구성된다.

상기 전압제어발진기(VCO)는 입력되는 제어 전압에 따라 발진 구동하면서 소정의 발진 출력주파수를 발생하는 발진회로로 구성된다.

상기 전압발생기(21)는 소정의 제어 전압에 대하여 상기 전압제어발생기(VCO)의 출력주파수 비선형 발생 지점의 가장 작은 기울기가 발생되는 지점보다 낮은 값을 기준하여 1차 직선으로 설정하게 되며, 소정의 제어 전압을 발생하는 발진회로로 구성된다.

상기 룩업테이블(22)은 입력전압에 대하여 기설정된 목적값을 출력하게 되며, 두 개 이상의 가변 변수에 대하여 측정값(혹은 목적값)을 테이블로 구성된다.

상기 전압변환기(23)는 출력되는 값에 대하여 전압으로 변환 출력하게 되며, 차지펌프(CHARGE PUMP)로 구성된다.

상기 로우패스 루프필터(24)는 상기 전압발생기(21)에서 출력되는 전압에서 불필요한 전압을 제거하게 되며, 저항과 캐패시터로 구성된다.

상기 전압합산기(25)는 상기 전압변환기(23)에서 출력되는 전압과 상기 로우패스 루프필터(24)에서 발생되는 전압을 합하여 상기 전압제어발진기(VCO)에 제어전압을 입력하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수를 f-vco, 전압발생기(21)의 출력전압을 V-control, 룩업 테이블(22)의 출력전압을 V- look-up, f-vco = A * (V-control + V-look-up) 설정한 후, 전압제어발진기(VCO)를 제작하여 출력주파수를 일차적으로 측정한다.

상기 전압발생기(21)의 출력전압(V-control)의 변화 기울기(a) 및 오프셋(b) 값을 설정한다.

상기 전압발생기(21)의 출력주파수(f)= a * V-control + b, f < f-vco 를 설정한다.

상기 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수(f-vco) = A * (a * V-control +b + V-look-up)

상기 전압발생기(21)에서는 소정의 출력전압(V-control)을 발생하게 되는데, 이때 상기 소정의 전압(V-control)은 도 3에 도시한 바와 같이, 전압 대비 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수(f-vco)의 비선형 발생 지점의 가장 작은 기울기가 발생되는 지점보다 낮은값을 기준으로 1차 직선을 설정한다,

상기 전압 대비 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수(f-vco)의 비선형 발생 현상시 기울기의 변화가 항상 일정한 방향으로 발생하지 않는 관계로 가장 낮은값을 선정한다.

이와 같이 선정된 상기 전압발생기(21)의 출력주파수(f)와 상기 전압제어발진기(VCO)의 출력주파수(f-vco)은 상기 룩업 테이블(22)에 입력되어 룩업 테이블(22)에서는 기설정된 목적(오프셋)값에 의하여 발생되는 전압으로 일정한 기울기가 되게 보상한다.

또한 상기 룩업 테이블(22)에서의 보상값은 항상 양수값 만을 가지는 관계로 만일 룩업 테이블 값이 음수값을 가져야 한다면 이를 보상할 수 없어, 도 3에 도시한 바와 같이, 가장 작은 기울기 값을 기준으로 하여 보상하게 된다.

한편 상기 룩업 테이블(22)에서 보상되는 출력주파수는 전압변환기(23)를 통해서 전압으로 변환되어 상기 전압합산기(25)에 입력되고, 상기 전압합산기(25)에서는 상기 전압발생기(21)로부터 입력되는 소정의 전압에서 불필요한 노이즈를 제거한 전압과 합산하여 상기 전압제어발생기(VCO)의 전압을 제어하게 되므로, 상기 전압제어발생기(VCO)는 선형성을 갖는 발진주파수를 출력하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 입력되는 제어전압으로 발진주파수를 출력하는 전압제어발진기의 제어 전압을 전압발생기, 룩업 테이블을 통해서 출력주파수의 비선형 발생 지점의 가장 작은 기울기가 발생되는 지점보다 낮은값을 기준으로 1차 직선을 선정하여 보상하도록 함으로써, 입력되는 전압 변동에 대하여도 출력주파수 특성에 선형성을 제공하게 되는 것이다.

Claims

입력되는 제어 전압에 따라 소정의 출력주파수를 발생하는 전압제어발진기와; 상기 전압제어발진기에 소정의 제어 전압을 만들어 출력하는 전압발생기와; 상기 전압발생기에서 출력된 전압에 대하여 기설정된 목적값에 해당하는 값을 출력하는 룩업 테이블과; 상기 룩업 테이블에서 출력되는 값에 대하여 전압으로 변환하는 전압변환기와; 상기 전압발생기에서 출력되는 전압에서 불필요한 전압을 제거하는 로우패스 루프필터와; 상기 로우패스 루프필터에서 출력되는 전압과 상기 전압변환기에서 출력되는 전압을 합하여 상기 전압제어발진기에 입력하는 전압합산기를 포함하는 전압제어발진기.
제 1 항에 있어서 상기 전압발생기는 소정의 제어 전압에 대하여 상기 전압제어발생기의 출력주파수의 비선형 발생지점에 가장 작은 기울기가 발생되는 지점보다 낮은값을 기준하여 1차 직선으로 설정한 것을 특징으로 하는 전압제어발진기.