KR20110107790A - 집적회로 디바이스내의 변조기 모듈 - Google Patents

집적회로 디바이스내의 변조기 모듈 Download PDF

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Abstract

집적회로 디바이스는 온-오프 키잉된 하나의 주파수를 포함하는 변조 신호를 제공하거나 또는 변조기 신호를 기반으로 하여 선택된 둘 이상의 서로다른 주파수들 또는 위상들을 교번시키는 변조기 모듈을 갖는다. 복수의 주파수 소스들로부터 하나 이상의 주파수들 또는 위상들이 선택될 수 있다. 한 주파수의 온 또는 오프 절환, 또는 적어도 두개의 서로다른 주파수들 또는 위상들 간의 절환은 둘 이상의 서로다른 주파수들 또는 위상들 중 하나 또는 두개와 동기화되어 변조 신호에 "글리치들" 또는 스퍼들이 도입되지 않는다. 또한, 집적회로 디바이스는 프로세서, 메모리, 디지털 로직, 및 입력-출력을 포함할 수 있다. 주파수 소스들은 디지털 디바이스 내부에 있거나 외부에 있을 수 있다. 변조기 신호는 디지털 디바이스의 디지털 로직 및/또는 프로세서로부터 발생된 직렬 데이터를 포함할 수 있다.

Description

집적회로 디바이스내의 변조기 모듈{MODULATOR MODULE IN AN INTEGRATED CIRCUIT DEVICE}
본 발명은 집적회로 디바이스들에 관한 것으로, 특히 그 안에 변조 모듈이 내장된 집적회로 디바이스들에 관한 것이다.
전자 시스템들(예를 들면, 무선 시스템들)은 어떤 형태의 전자기 신호들(예를 들면, 무선 주파수, 적외선 등)로 통신할 수 있다. 또한, 전자기 신호들에 사용될 수 있는 많은 종류의 변조 방식(예를 들면, AM(amplitude modulation), FM(frequency modulation), PSK(phase shift keying), FSK(frequency shift keying) 등)이 있다. 종래기술은 그저 무선 전자 시스템들의 다른 전자 로직에 부가되어야 하는 특수 용도의 통신 변조기 주변기기만을 제공한다. 이는, 통신 변조기 주변기기를 위한 추가 인쇄회로기판 공간과 별도의 집적회로 디바이스 패키지를 필요로 한다.
또한, 유선 연결되거나 또는 무선 연결될 수 있으며, 또한 통신 및/또는 응용제품 제어(예를 들면, 모터 속도 및 형광램프 디밍 제어)를 위해 변조된 신호들을 필요로 하는 기타 전자 디바이스들이 있으며, 이 변조된 신호들은 복수의 서로다른 주파수들을 사용하며 이 복수의 서로다른 주파수들은 상기 복수의 서로다른 주파수들 사이에서 변조되거나 및/또는 복수의 서로다른 주파수들 중 어느 하나 이상의 온-오프 키잉방식으로 변조될 수 있다.
통신 변조기 주변기기를 포함하고, 역시 집적회로 디바이스에 포함되는 디지털 로직으로 그 통신 변조기 주변기기의 회로를 조작 및 자동 조정하기 위한 인터페이스를 제공하는 집적회로 디바이스가 요구된다. 통신 변조기 주변기기는 이진 데이터를 이용하여 실질적으로 어떠한 형태의 변조도 발생시키는 능력이 있으며, 외부 연결부들 또는 외부 주변 디바이스들을 필요로 하지 않고 집적회로 디바이스의 디지털 로직에 의해 공급되는 데이터로부터 데이터 변조된 신호를 발생시킬 수 있다.
예를 들면, 데이터 전송은 데이터를 전달하기 위해 적절한 변조 캐리어를 이용하는 오디오 모뎀들, 초음파, 적외선(IR) 및 무선 주파수 신호 디바이스들을 이용할 수 있다. 변조 캐리어의 동작 주파수들은, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, 40㎐ 내지 32㎒ 일 수 있다. 지금까지는, 캐리어 신호를 변조하기 위해서는 집적회로 디바이스(예를 들면, 마이크로컨트롤러)와 별도로 외부 회로가 필요했다.
본 발명에 따르면, 다른 종류의 변조 포맷들이 지원될 수 있다. 지원되는 이들 변조 포맷들 중 일부는, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, OOK(on-off keying), FSK(frequency shift keying), PSK(phase shift keying), PWM(pulse width modulation), PPM(pulse position modulation), PDM(pulse density modulation) 등일 수 있다.
변조 로직은 집적회로 디바이스와 통합되며, 또한 캐리어(들)과, 집적회로 디바이스 내부 하드웨어 로직으로부터의 변조 데이터, 소프트웨어로 발생된 변조 데이터, 또는 외부 데이터 소스(들)로부터의 변조 데이터를 위한 내부 주파수 소스들을 이용할 수 있다. 선택된 캐리어의 데이터 변조 천이들의 1들과 0들 간의 변조는 변조된 신호 출력에서 "글리치들" 및/또는 다른 원치않는 주파수 컨텐츠(예를 들면, 스퓨리어스 노이즈)를 실질적으로 저감시키기 위해 자동적으로 동기화될 수 있다. 예를 들면 동기화가 인에블되고, 변조기 신호가 로직 로우에서 하이로 또는 하이에서 로우로 절환(예를 들면, 로직 천이)되면, 캐리어 소스들이 절환될 것이다. 동기화는, 다른 캐리어 신호의 각각 로직 로우 또는 하이로의 절환 전에 현재 캐리어 신호가 로직 로우 또는 하이가 된다는 것을 보장한다. 이러한 특징은 출력 신호의 비트 경계에서 단축 캐리어 펄스들이 나타나는 것을 막는다.
캐리어 소스들은, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, 1) 독립 주파수 분할기를 갖는 집적회로 디바이스의 시스템 클록, 2) 다수의 주파수들에서 동작가능하며 또한 다수의 위상들을 인에이블시키는 공통 주기를 갖는 오프셋 타이머들을 구비한 복수의 PWM(pulse width modulation) 및/또는 PPM(Pulse Position Modulation) 채널들, 3) 외부 클록 소스(들), 및 4) 일정한 듀티 사이클을 가지며 시간 주기당 다른 개수의 펄스들에서 동작가능한 복수의 PDM(pulse density modulation) 채널들일 수 있다.
변조 소스들은, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, 1) MSSP/SSP(Master Synchronous Serial Port/Synchronous Serial Port)(예를 들면, SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 및 I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신 주변기기), 2) NRZ(non-return to zero) 데이터 스트림들에 사용될 수 있는 USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) 및 EUART(Enhanced Asynchronous Receiver Transmitter)를 포함한 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), 3) 소프트웨어 프로그램 제어 변조 주변기기들을 위한 소프트웨어 비트, 4) 펄스 폭 및 펄스 위치 변조를 위한 PWM 모듈, 5) 프로세스 제어 제품들을 위한 전압 비교기들, 및 6) 외부 신호들일 수 있다.
변조 소스(들)에 의해 선택가능한 둘 이상의 캐리어 소스들이 동일한 주파수에 있지만 예를 들어 3상 브러쉬리스 직류 모터들을 구동 및 제어하기 위해 120 전기 각도만큼 위상이 시프트된 서로 다른 위상 관계에 있을 수 있다는 것은 본 발명의 범위내에 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 변조 모듈을 갖는 집적회로 디바이스는, 변조 믹서; 복수의 변조기 신호들을 수신하는 입력들 및 상기 변조 믹서의 변조기 입력에 연결된 출력을 가지며, 상기 변조기 입력에의 연결을 위해 상기 복수의 변조기 신호들 중 하나를 선택하는 변조기 멀티플렉서; 복수의 캐리어 신호들에의 연결을 위한 입력들 및 상기 변조 믹서의 하이 캐리어 입력에 연결된 출력을 가지며, 상기 복수의 캐리어 신호들 중 어느 것이 상기 하이 캐리어 입력에 연결될지를 선택하는 하이 캐리어 멀티플렉서; 및 상기 복수의 캐리어 신호들에의 연결을 위한 입력들 및 상기 변조 믹서의 로우 캐리어 입력에 연결된 출력을 가지며, 상기 복수의 캐리어 신호들 중 어느 것이 상기 로우 캐리어 입력에 연결될지를 선택하는 로우 캐리어 멀티플렉서를 포함하고, 상기 변조 믹서는 상기 변조기 입력이 제1 로직 레벨에 있으면 상기 하이 캐리어 입력으로부터의 변조된 신호를, 상기 변조기 입력이 제2 로직 레벨에 있으면 상기 로우 캐리어 입력으로부터의 변조된 신호를 출력한다.
본 발명이 특정 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 설명되었지만, 이러한 참조는 본 발명의 한정을 내포하지 않고 이러한 한정을 의미하지도 않는다. 개시된 본 발명은 이 기술분야의 당업자에 의해 형태와 기능에 있어서 수정물, 대체물, 및 균등물이 고려될 수 있다. 본 발명의 도시되고 설명된 실시예들은 단지 예로서, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
첨부한 도면과 관련된 다음의 설명을 참조하면 본 발명을 보다 완전히 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변조기 모듈을 포함하는 집적회로 디바이스의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1에 도시한 집적회로 디바이스의 변조기 모듈내의 믹서를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 온-오프 키잉(OOK) 변조된 신호의 타이밍도이다.
도 4는 본 발명에 따른 하이 캐리어와 로우 캐리어를 절환할 때 캐리어 동기화없이 변조된 신호의 타이밍도이다.
도 5는 본 발명에 따른 하이 캐리어와 로우 캐리어를 절환할 때 하이 캐리어 동기화만으로 변조된 신호의 타이밍도이다.
도 6은 본 발명에 따른 하이 캐리어와 로우 캐리어를 절환할 때 로우 캐리어 동기화만으로 변조된 신호의 타이밍도이다.
도 7은 본 발명에 따른 하이 캐리어와 로우 캐리어를 절환할 때 하이 및 로우 캐리어 동기화로 변조된 신호의 타이밍도이다.
도 8은 본 발명에 따른 도 1의 집적회로 디바이스를 이용하는 형광램프 드라이버 회로의 블록도이다.
본 발명은 다양한 수정물 및 대체 형태가 가능하지만, 특정 실시예들이 도면에 도시되고 여기에 상세히 설명되었다. 하지만, 특정 실시예들의 설명은 본 발명을 여기에 개시된 특정 형태로 한정하려는 것이 아니고, 반대로, 본 발명은 첨부한 청구범위에 의해 한정된 모든 수정물 및 균등물을 포함하려 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 나타내고, 유사한 구성요소는 아래첨자를 달리하여 동일한 부호로 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변조기 모듈을 포함하는 집적회로 디바이스의 블록도이다. 일반적으로 참조부호(100)로 나타낸 집적회로 디바이스는 변조 제어 로직(106), 신호 변조 믹서(108), XOR 게이트(110), 변조기 멀티플렉서(112), 하이 캐리어 멀티플렉서(114), 로우 캐리어 멀티플렉서(116), 및 입력 리시버들/출력 드라이버들(I/O)(118)을 갖는 변조기 모듈을 포함한다. 집적회로 디바이스(100)는 디지털 프로세서(102)와 메모리(104)를 더 포함할 수 있다. 집적회로 디바이스(100)는, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), PLA(programmable logic array), FPGA(field-programmable gate array) 등일 수 있다. 일반적으로, 디지털 프로세서(102)는 메모리(104)에 저장된 소프트웨어/펌웨어 프로그램으로 제어된다. 메모리(104)는 휘발성 및/또는 비휘발성 RAM(random access memory) 등일 수 있다.
본 발명에 따르면, 변조 제어 로직(106)의 기능은 소프트웨어 프로그램(도시하지 않음)에 의해 제어되는 디지털 프로세서(102), 및/또는 멀티플렉서들(112,114,116)을 동작시키도록 특별히 설계된 전용 하드웨어/펌웨어 로직에 의해 수행될 수 있다. 변조 제어 로직(106)은, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, 상태기일 수 있다. XOR 게이트(110)는 신호 변조 믹서(108)로부터의 변조된 신호(128)의 극성을 반전시키는데 사용될 수 있다. 변조 제어 로직(106)은 사용되지 않을 때 또는 집적회로 디바이스가 대기 또는 슬립 모드에 있을 때 변조기 모듈을 셧다운하기 위한 셧다운 제어 입력을 가질 수 있다. 변조 제어 로직(106)이 셧다운되면, 그 출력 역시 하이 임피던스 상태(예를 들면, 3 상태) 출력으로 바뀔 수 있다.
복수의 변조 신호들 중 어느 하나가 변조기 멀티플렉서(112)를 통해 언제든지 선택될 수 있다. 복수의 캐리어 신호들 중 어느 두개는 각각 하이 캐리어 멀티플렉서(114)와 로우 캐리어 멀티플렉서(116)를 통해 언제든지 선택될 수 있다. 이러한 특징은 복수의 서로다른 주파수 펄스들을, 예를 들어 형광램프 구동 및 디밍 제품들, 발광 다이오드(LED) 밝기 제어 제품들, 브러쉬리스 직류 모터 구동 및 제어 제품들 등을 위한 펄스 스트림으로 만들 수 있게 한다.
외부 변조기 및 드라이버 회로들 없이, 변조기 모듈은 변조된 신호(128)를 발생시키고 집적회로 디바이스(100)의 I/O(118)를 통해 이 신호(128)를 전송하는 능력을 제공한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1에 도시한 집적회로 디바이스의 변조기 모듈내의 믹서를 나타낸 도면이다. 하이 및/또는 로우 캐리어들은 내부 클록들, 클록 및 주파수 분할기들, 타이머들, 외부 등으로부터의 것일 수 있다. 신호 변조 믹서(108)는 변조기 멀티플렉서(112)의 출력(122)으로부터의 인입 변조기 신호를 받아 이를 하이 캐리어 멀티플렉서(114)로부터의 하이 캐리어(124)로부터의 캐리어 신호 또는 로우 캐리어 멀티플렉서(116)로부터의 로우 캐리어(126)로부터의 캐리어 신호와 AND 연산시켜 변조된 신호(128)를 만든다.
변조기 소스들은 내부 데이터 신호 소스들 및/또는 외부 데이터 신호 소스들(도시하지 않음)로부터의 것일 수 있다. 복수의 변조기 소스들 중 어느 하나는 변조기 멀티플렉서(112)를 통해 선택될 수 있다. 선택된 변조기 소스는 하나 또는 두개의 캐리어, 즉 하이 캐리어(124) 또는 로우 캐리어(126)를 (실질적으로 시간적으로) 변조할 데이터 스트림이다. 또한, 하이 캐리어 멀티플렉서(114) 및/또는 로우 캐리어 멀티플렉서(116)는 둘 이상의 하이 캐리어 출력(124), 및/또는 로우 캐리어 출력(126)을 각각 선택하는데 사용되어 복수의 하이 및/또는 로우 캐리어들은 실질적으로 데이터 스트림으로 있을 수 있다. 이러한 특징은 가열 필라멘트를 갖는 형광램프들의 밝기 제어, 및 브러쉬리스 직류 모터들의 속도 제어에 가장 유리하다.
신호 변조 믹서(108)의 유일한 특징은, 변조된 신호(128)에서 실질적으로 글리치들이 발생하지 않는다는 것을 보장하는 캐리어 동기화이다. 글리치들 또는 단축 캐리어 펄스들은 한 캐리어 주파수에서 다른 캐리어 주파수로의 변조기 절환에 의해 야기된다. 캐리어 절환 동기화가 인에이블되고 변조기 데이터가, 예를 들어 로직 하이에서 로직 로우로 또는 그 반대로 로직 레벨을 절환하면, 변조 믹서(108)는 먼저 로직 로우가 될 현재 캐리어를 기다린다. 그리고 나서, 캐리어 출력은 로우로 래치되어 데이터 로우 캐리어의 출력을 인에이블시킨다. 데이터 로우 캐리어에서 폴링 에지가 검출되면, 그 캐리어 소스에 대한 출력이 인에이블된다.
멀티플렉서(236)의 하이 캐리어 동기화 제어 포트 및/또는 멀티플렉서(238)의 로우 캐리어 동기화 제어 포트에 로직 하이가 인가되면 캐리어 절환 동기화가 이루어질 수 있다. D 플립-플롭들(240 및 242)은 각각 하이 캐리어(124) 및 로우 캐리어(126)의 로직 레벨들을 유지한다. 변조기 신호(122)에서 로직 레벨 변화가 있고 캐리어 동기화 제어 포트들 중 하나 또는 두개가 로직 하이에 있을 때마다, 하이 캐리어와 로우 캐리어 또는 그 반대의 절환이 일어나며, 하기에 보다 상세히 설명되어 있다. 하이 및 로우 캐리어 로직 레벨들은 각각 XOR 게이트들(250 및 252)을 통해 반전될 수 있다. 다른 로직 회로 설계들이 도 1에 도시한 회로의 기능부들로 이용될 수 있다는 것은 본 발명의 범위내에 있으며, 디지털 로직 설계 분야의 당업자에게 자명하다.
도 3은 본 발명에 따른 온-오프 키잉(OOK) 변조된 신호의 타이밍도이다. 변조기 신호(122)에 의해, 신호 변조 믹서(108)는 하이 캐리어 신호(124)와 로우 캐리어 신호(126) 사이를 절환시킨다. 도 3에 도시한 예에서, 로우 캐리어 신호(126)는 연속적으로 로직 로우, 즉 오프 상태에 있다. 변조기 신호(122)가 로직 하이에 있을 때마다 신호 변조 믹서(108)는 하이 캐리어 신호(124)를 이용하고, 변조기 신호(122)가 로직 로우에 있을 때마다 신호 변조 믹서(108)는 로우 캐리어 신호(126)를 이용할 것이다. 하이 및 로우 캐리어들에 대한 동기화의 인에이블링 및/또는 디스에이블링이 변조된 신호(128)에 어떻게 영향을 주는지가 아래의 4개의 파형 그래프들(a)-(d)에 예시되어 있다.
파형 그래프(a)를 참조하면, 하이 캐리어 동기화는 인에이블되고 로우 캐리어 동기화는 디스에이블된다. 변조기 신호(122)가 로직 로우가 되고 하이 캐리어 신호(124)가 로직 로우가 될 때마다, 변조된 신호(128)는 로직 로우가 될 것이다. 따라서, 하이 캐리어 신호(124)에서 로우 캐리어 신호(126)로의 천이는 하이 캐리어 신호(124)의 (하이에서 로우로의) 로직 레벨 변화와 동기화될 것이다.
파형 그래프(b)를 참조하면, 하이 캐리어와 로우 캐리어 동기화들이 인에이블된다. 변조기 신호(122)가 로직 로우가 되고 하이 캐리어 신호(124)가 로직 로우가 될 때마다, 변조된 신호(128)는 로직 로우가 될 것이다. 따라서, 하이 캐리어 신호(124)와 로우 캐리어 신호(126) 간의 천이들은 하이에서 로우로의 로직 레벨 변화와 동기화될 것이다. 이 예에서, 로우 캐리어 신호(126)는 항상 로직 로우에 있어 변조된 신호(128)는 파형 그래프(a)에서와 동일한다.
파형 그래프(c)를 참조하면, 하이 캐리어 및 로우 캐리어 동기화들이 디스에이블된다. 변조기 신호(122)가 로직 로우가 될 때마다, 변조된 신호(128)는 로직 로우가 될 것이다. 하이 캐리어 신호(124)에서 로우 캐리어 신호(126)로의 천이는 시간 점들(1), (2) 및 (3)에서 예시한 것과 같이 트렁케이트될 수 있다.
파형 그래프(d)를 참조하면, 하이 캐리어 동기화가 디스에이블되고 로우 캐리어 동기화가 인에이블된다. 변조기 신호(122)가 로직 로우가 될 때마다, 변조된 신호(128)는 로직 로우가 될 것이다. 하이 캐리어 신호(124)에서 로우 캐리어 신호(126)로의 천이는 시간 점들(1), (2) 및 (3)에서 예시한 것과 같이 트렁케이트될 수 있다. 이 예에서, 로우 캐리어 신호(126)는 항상 로직 로우에 있어 변조된 신호(128)는 파형 그래프(c)에서와 동일하다.
도 4는 본 발명에 따른 하이 캐리어와 로우 캐리어를 절환할 때 캐리어 동기화없이 변조된 신호의 타이밍도이다. 변조기 신호(122)가 로직 하이에 있으면 변조된 신호(128)는 하이 캐리어 신호(124)의 로직 상태들을 따르고, 변조기 신호(122)가 로직 로우에 있으면 변조된 신호(128)는 로우 캐리어 신호(126)의 로직 상태들을 따른다. 변조된 신호(128)는 FSK 또는 PSK 변조 캐리어를 나타낸다. 도 4에 도시한 예에서, 변조된 신호(128)의 로직 상태 변화들은 하이 캐리어 신호(124)와 로우 캐리어 신호(126)의 로직 상태들에 관계없이 변조기 신호(122)의 로직 상태 변화들에 따라 하이 캐리어 신호(124)와 로우 캐리어 신호(126) 간의 캐리어 신호 선택을 따른다. 시간 점들(1), (2) 및 (3)에서 알 수 있듯이, 변조된 신호(128)의 파형들은 트렁케이트되어 "글리치들"과 주파수 스퍼들(spurs)을 발생시키는 경향이 있다.
도 5는 본 발명에 따른 하이 캐리어와 로우 캐리어를 절환할 때 하이 캐리어 동기화만으로 변조된 신호의 타이밍도이다. 변조된 신호(128)는 변조기 신호(122)가 로직 하이에 있는 한 하이 캐리어 신호(124)의 로직 상태를 따른다. 하지만, 변조기 신호(122)가 로직 로우가 되면, 변조된 신호(128)로서 사용될 로우 캐리어 신호(126)로의 절환은 하이 캐리어 신호(124)가 로직 로우에 있을 때까지 지연된다. 이것에 의해, 도 4에 도시한 것과 같이 직면하는 글리치 문제들 중 일부가 방지된다. 하지만, 변조기 신호(122)가 다시 로직 하이가 되면, 변조된 신호(128)는 로우 캐리어 신호(126)의 로직 상태에 관계없이 하이 캐리어 신호(124)로 다시 절환될 것이다. 이는 여전히 어떤 원치않는 파형들, 예를 들어 펄스 폭들의 단축을 도입할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 하이 캐리어와 로우 캐리어를 절환할 때 로우 캐리어 동기화만으로 변조된 신호의 타이밍도이다. 변조된 신호(128)는 변조기 신호(122)가 로직 로우에 있는 한 로우 캐리어 신호(126)의 로직 상태를 따른다. 하지만, 변조기 신호(122)가 로직 하이가 되면, 변조된 신호(128)로서 사용될 하이 캐리어 신호(124)로의 절환은 로우 캐리어 신호(126)가 로직 로우에 있을 때까지 지연된다. 이것에 의해, 도 4에 도시한 것과 같이 직면하는 글리치 문제들 중 일부가 방지된다. 하지만, 변조기 신호(122)가 다시 로직 로우가 되면, 변조된 신호(128)는 하이 캐리어 신호(124)의 로직 상태에 관계없이 로우 캐리어 신호(126)로 다시 절환될 것이다. 이는 여전히 어떤 원치않는 파형들, 예를 들어 펄스 폭들의 단축을 도입할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 하이 캐리어와 로우 캐리어를 절환할 때 하이 및 로우 캐리어 동기화로 변조된 신호의 타이밍도이다. 변조기 신호(122)가 로직 상태들 간에 천이중, 즉 로직 하이에서 로직 로우로 또는 그 반대로 천이중이지 않는 한, 변조된 신호(128)는 변조기 신호(122)가 로직 하이에 있으면 하이 캐리어 신호(124)의 로직 상태를 따르고, 변조기 신호(122)가 로직 로우에 있으면 로우 캐리어 신호(126)의 로직 상태를 따른다. 변조기 신호(122)가 로직 로우에 있고 하이 캐리어 신호(124)가 로직 로우에 있으면 변조된 신호(128)는 하이 캐리어 신호(124)에서 로우 캐리어 신호(126)로만 절환될 것이다. 마찬가지로, 변조기 신호(122)가 로직 하이에 있고 로우 캐리어 신호(126)가 로직 로우에 있으면 변조된 신호(128)는 로우 캐리어 신호(126)에서 하이 캐리어 신호(124)로만 절환될 것이다. 하이 캐리어 신호(124) 및 로우 캐리어 신호(126)와 변조기 신호(122)의 동기화는 변조된 신호(128)의 적절한 각 파형들을 유지시키고 그 안의 글리치들을 실질적으로 저감시킨다.
도 8은 도 1의 집적회로 디바이스를 이용하는 형광램프 드라이버 회로의 블록도이다. 도 8의 형광램프 회로는 일정한 밝기 및 디밍 제품들에 사용될 수 있다. 일반적으로 참조부호(800)로 나타낸 형광램프 회로는 집적회로 디바이스(100a), 하이 및 로우측 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor) 드라이버들(804), 하이측 파워 MOSFET(806), 로우측 파워 MOSFET(808), 인덕터(810), 형광램프(812), 필라멘트 캐패시터(816), 및 DC 차단 캐패시터(814)를 포함한다. MOSFET 드라이버들(804)은 집적회로 디바이스(100a)의 저출력 전압들을 하이측 파워 MOSFET(806)과 로우측 파워 MOSFET(808)을 동작시키는데 필요한 고전압 레벨들로 변환시키는데 사용된다. 집적회로 디바이스(100a)는 MOSFET 드라이버들(804)을 통해 각각 하이측 드라이버를 온 또는 오프로, 로우측 드라이버를 오프 또는 온으로 절환시키는데 사용될 수 있다. 하이측 드라이버가 온되면 하이측 파워 MOSFET(806)은 공진 RLC 형광램프 회로(인덕터(810) 및 DC 차단 캐패시터(814))를 통해 전류가 한 방향으로 흐르게 하며, 로우측 드라이버가 온되면 로우측 파워 MOSFET(808)은 공진 RLC 형광램프 회로(인덕터(810), 형광램프(812), 및 DC 차단 캐패시터(814))를 통해 전류가 다른 방향으로 흐르게 한다. 하이측 파워 MOSFET(806)과 로우측 파워 MOSFET(808)은 동시에 온될 수 없다. 또한, 예를 들어 하이측 파워 MOSFET(806)과 로우측 파워 MOSFET(808)이 모두 오프되는 불감대가 바람직하다. 이는 집적회로 디바이스(100a)의 디지털 프로세서에서 실행되는 소프트웨어 명령들로 쉽게 이루어질 수 있다. 집적회로 디바이스(100a)는 MOSFET 드라이버들(804)의 하이측 및 로우측 출력들을 교번적으로 온시킴으로써 교류(AC) 신호를 합성할 수 있다. 형광램프 디밍 제품들을 위해, MOSFET 드라이버들(804)의 하이측 및 로우측 출력들의 시간 듀레이션의 세심한 제어는 합성될 수 있는 특정 주파수들을 갖는 AC 드라이브 신호를 발생시키며, 도 1 및 2에 도시한 실시예들에서 보다 상세히 설명되었다.
본 발명에 따르면, 변조기는 다양한 형광램프 드라이버 시스템들에 사용될 수 있다. 예를 들면, 그에 한정되지는 않지만, 다중 주파수 펄스 밀도 변조가 형광램프 밝기 제어(디밍) 제품들에 효과적으로 사용될 수 있다. 형광램프의 전자 디밍을 위해 일시적으로 서로다른 주파수들을 이용하는 밝기 제어의 보다 상세한 설명은 존 케이. 굴센과 스테펜 바울링의 미국 특허 출원번호 제11/470,052호(2006.9.5)(_____에 등록된 미국특허_____) "Using Pulse Density Modulation for Controlling Dimmable Electronic Lighting Ballasts" 및 존 케이. 굴센과 스테펜 바울링의 미국 특허 출원번호 제12/631,118호(2009.12.4) "Using Pulse Density Modulation for Controlling Dimmable Electronic Lighting Ballasts"에 나타나 있으며, 둘 다 모든 목적들을 위해 여기에 참조로서 포함되어 있다.

Claims (28)

  1. 변조 모듈을 갖는 집적회로 디바이스로서,
    상기 변조 모듈은,
    변조 믹서;
    복수의 변조기 신호들을 수신하는 입력들 및 상기 변조 믹서의 변조기 입력에 연결된 출력을 가지며, 상기 변조기 입력에의 연결을 위해 상기 복수의 변조기 신호들 중 하나를 선택하는 변조기 멀티플렉서;
    복수의 캐리어 신호들에의 연결을 위한 입력들 및 상기 변조 믹서의 하이 캐리어 입력에 연결된 출력을 가지며, 상기 복수의 캐리어 신호들 중 어느 것이 상기 하이 캐리어 입력에 연결될지를 선택하는 하이 캐리어 멀티플렉서; 및
    상기 복수의 캐리어 신호들에의 연결을 위한 입력들 및 상기 변조 믹서의 로우 캐리어 입력에 연결된 출력을 가지며, 상기 복수의 캐리어 신호들 중 어느 것이 상기 로우 캐리어 입력에 연결될지를 선택하는 로우 캐리어 멀티플렉서를 포함하고,
    상기 변조 믹서는 상기 변조기 입력이 제1 로직 레벨에 있으면 상기 하이 캐리어 입력으로부터의 변조된 신호를, 상기 변조기 입력이 제2 로직 레벨에 있으면 상기 로우 캐리어 입력으로부터의 변조된 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로직 레벨은 로직 로우이고 상기 제2 로직 레벨은 로직 하이인 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로직 레벨은 로직 하이이고 상기 제2 로직 레벨은 로직 로우인 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 캐리어 신호들 중 하나는 로직 로우에서 연속적으로 노 캐리어 신호인 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 캐리어 신호들 중 하나는 로직 하이에서 연속적으로 노 캐리어 신호인 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 하이 캐리어 입력이 상기 제1 로직 레벨에 있는 경우에만 절환함으로써 상기 변조된 신호가 상기 하이 캐리어 입력에서 상기 로우 캐리어 입력으로 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 하이 캐리어 입력이 상기 제2 로직 레벨에 있는 경우에만 절환함으로써 상기 변조된 신호가 상기 하이 캐리어 입력에서 상기 로우 캐리어 입력으로 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 하이 캐리어 입력이 동일한 로직 레벨에 있는 경우에만 절환함으로써 상기 변조된 신호가 상기 하이 캐리어 입력에서 상기 로우 캐리어 입력으로 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 로우 캐리어 입력이 상기 제1 로직 레벨에 있는 경우에만 절환함으로써 상기 변조된 신호가 상기 로우 캐리어 입력에서 상기 하이 캐리어 입력으로 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 로우 캐리어 입력이 상기 제2 로직 레벨에 있는 경우에만 절환함으로써 상기 변조된 신호가 상기 로우 캐리어 입력에서 상기 하이 캐리어 입력으로 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 로우 캐리어 입력이 동일한 로직 레벨에 있는 경우에만 절환함으로써 상기 변조된 신호가 상기 로우 캐리어 입력에서 상기 하이 캐리어 입력으로 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 로우 캐리어 입력이 상기 제1 로직 레벨에 있는 경우에만 상기 하이 캐리어 입력으로 절환하고, 상기 변조기 입력과 상기 하이 캐리어 입력이 상기 제1 로직 레벨에 있는 경우에만 상기 로우 캐리어 입력으로 절환함으로써, 상기 변조된 신호가 상기 로우 캐리어 입력과 상기 하이 캐리어 입력 사이에서 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 로우 캐리어 입력이 상기 제2 로직 레벨에 있는 경우에만 상기 하이 캐리어 입력으로 절환하고, 상기 변조기 입력과 상기 하이 캐리어 입력이 상기 제2 로직 레벨에 있는 경우에만 상기 로우 캐리어 입력으로 절환함으로써, 상기 변조된 신호가 상기 로우 캐리어 입력과 상기 하이 캐리어 입력 사이에서 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 변조기 입력과 상기 로우 캐리어 입력이 동일한 로직 레벨에 있는 경우에만 상기 하이 캐리어 입력으로 절환하고, 상기 변조기 입력과 상기 하이 캐리어 입력이 동일한 로직 레벨에 있는 경우에만 상기 로우 캐리어 입력으로 절환함으로써, 상기 변조된 신호가 상기 로우 캐리어 입력과 상기 하이 캐리어 입력 사이에서 절환될 때를 동기화하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  15. 제1항에 있어서,
    소프트웨어 프로그램으로 제어되는 디지털 프로세서; 및
    상기 디지털 프로세서에 연결된 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 변조기 멀티플렉서, 상기 하이 캐리어 멀티플렉서, 및 상기 로우 캐리어 멀티플렉서는 상기 디지털 프로세서에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 변조기 멀티플렉서, 상기 하이 캐리어 멀티플렉서, 및 상기 로우 캐리어 멀티플렉서를 제어하기 위한 변조 제어 로직을 더 포함하고, 상기 변조 제어 로직은 상기 디지털 프로세서에 연결된 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 변조 제어 로직은 로직 상태기인 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 집적회로 디바이스는 마이크로컨트롤러인 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 집적회로 디바이스는 마이크로프로세서, DSP(digital signal processor), ASIC(application specific integrated circuit), PLA(programmable logic array), 및 FPGA(field-programmable gate array)로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 변조 믹서는 동기화 로직을 포함하고, 상기 동기화 로직은 상기 로우 캐리어 입력이 로직 로우에 있을 때까지 상기 로우 캐리어 입력에서 상기 하이 캐리어 입력으로 변하는 것을 막고, 상기 하이 캐리어 입력이 로직 로우에 있을 때까지 상기 하이 캐리어 입력에서 상기 로우 캐리어 입력으로 변하는 것을 막는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 동기화 로직이 상기 하이 캐리어 입력동안 인에이블되면 상기 변조된 신호는 상기 하이 캐리어 입력이 상기 로직 로우에 있는 경우에만 상기 로우 캐리어 입력에서 상기 하이 캐리어 입력으로 변하고,
    상기 동기화 로직이 상기 하이 캐리어 입력동안 디스에이블되면 상기 변조된 신호는 상기 변조기 입력이 로직 하이에 있는 경우에만 상기 로우 캐리어 입력에서 상기 하이 캐리어 입력으로 변하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 동기화 로직이 상기 로우 캐리어 입력에 대하여 인에이블되면 상기 변조된 신호는 상기 로우 캐리어 입력이 상기 로직 로우에 있는 경우에만 상기 하이 캐리어 입력에서 상기 로우 캐리어 입력으로 변하고,
    상기 동기화 로직이 상기 로우 캐리어 입력에 대하여 디스에이블되면 상기 변조된 신호는 상기 변조기 입력이 로직 로우에 있는 경우에만 상기 하이 캐리어 입력에서 상기 로우 캐리어 입력으로 변하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 변조된 신호는 온-오프 키잉이고, 상기 하이 캐리어 입력은 상기 복수의 캐리어 신호들 중 선택된 캐리어 신호에 있고, 상기 로우 캐리어 신호 입력은 상기 로직 로우에 있는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 변조된 신호는 FSK(frequency shift keying)이고, 상기 하이 캐리어 입력은 상기 복수의 캐리어 신호들 중 선택된 캐리어 신호에 있고, 상기 로우 캐리어 신호 입력은 상기 복수의 캐리어 신호들 중 또 하나의 선택된 캐리어 신호에 있는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 변조된 신호는 PSK(phase shift keying)이고, 상기 하이 캐리어 입력은 상기 복수의 캐리어 신호들 중 선택된 캐리어 신호에 있고, 상기 로우 캐리어 신호 입력은 위상 시프트된, 상기 복수의 캐리어 신호들 중 상기 선택된 캐리어 신호에 있는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 집적 디바이스는 형광램프를 디밍하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 변조 모듈은 사용하지 않을 때 저전력 모드에 있는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스.
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