KR20180092706A - Envelope detector circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포락선 검출 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출력 신호의 포화 억제, 광대역 동작이 가능하며, 간단한 구조의 포락선 검출 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an envelope detection circuit, and more particularly, to an envelope detection circuit of a simple structure capable of suppressing saturation of an output signal, operating in a wide band, and the like.
포락선 검출 회로는 다양한 분야에서 많이 사용된다. 예를 들어, 포락선 검출 회로는 RF(radio frequency) 대역의 신호 파워 측정, ASK(amplitude-shift keying) 또는 OOK(on-off keying) 기반 통신 시스템의 수신기, RF 신호를 사용하는 다양한 시스템에서의 제어 신호 생성 등 다양한 분야에서 사용된다.The envelope detection circuit is widely used in various fields. For example, envelope detection circuitry can be used to measure signal power in the radio frequency (RF) band, receivers in amplitude-shift keying (ASK) or on-off keying (OOK) based communication systems, Signal generation and so on.
이러한 다양한 분야에서 사용되는 포락선 검출 회로의 출력 신호가 입력 신호의 크기에 비례해서 변화되는 것은 사용되는 분야에서 요구되는 중요한 성능 중 하나이다.The output signal of the envelope detection circuit used in these various fields is changed in proportion to the magnitude of the input signal, which is one of important performances required in the field to be used.
즉, 큰 신호가 입력되어 포락선 검출 회로의 출력 신호가 포화 되는 경우와 같이 포락선 검출 회로의 출력 신호가 포화된 경우에는 입력 포락선 신호 크기를 제대로 측정하지 못한다. 이에 따라, 상기 포화된 출력 신호를 제어 신호로 이용하여 자동 제어를 하는 경우에는 상기 제어 신호에 의해 제어 받아 작동하는 시스템의 안정도가 저하된다.That is, when the output signal of the envelope detection circuit is saturated as in the case where the output signal of the envelope detection circuit is saturated by inputting a large signal, the size of the input envelope signal can not be measured properly. Accordingly, when the saturated output signal is used as a control signal for automatic control, the stability of the system controlled by the control signal is lowered.
따라서, 입력 신호 크기에 따라서 포락선 검출 회로 출력의 최대 신호 크기를 제어할 수 있어 상기 출력 신호가 포화 되지 않는 영역에서 사용할 수 있는 기능에 대한 요구가 대두 되고 있다.Therefore, the maximum signal size of the output of the envelope detection circuit can be controlled according to the magnitude of the input signal, so that there is a demand for a function that can be used in an area where the output signal is not saturated.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 출력 신호가 포화 영역에 이르지 않게 제어할 수 있고, 광대역 동작이 가능하며, 복잡하지 않고 간단한 구조를 갖는 포락선 검출 회로를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an envelope detection circuit which can control an output signal not to reach a saturation region, can perform a wideband operation, and is simple and complex.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포락선 검출 회로는 입력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력하는 제1 제곱회로와, 상기 입력 신호의 크기를 감쇄시켜 출력하는 가변 감쇄기와, 상기 가변 감쇄기의 출력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력하는 제2 제곱회로와, 상기 제1 제곱회로 및 제2 제곱회로와 연결되어 입력받으며, 각각의 입력 신호에 따라 상기 제1 제곱회로 및 제2 제곱회로에 차동으로 바이어스 전류를 공급하는 전류 회로와, 상기 제1 제곱회로와 제2 제곱회로의 출력 전류를 차동으로 입력받아 증폭하여 출력하는 차동 입력 증폭기, 및 상기 차동 입력 증폭기의 출력 신호를 입력받아 반송파 신호를 제거하여 출력하는 신호제거기를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an envelope detection circuit including a first square circuit for outputting a current corresponding to a squared signal obtained by squaring an input signal, a variable attenuator for attenuating the amplitude of the input signal, A second square circuit for outputting a current corresponding to a squared signal obtained by squaring the output signal of the first square circuit and the second square circuit; A differential amplifier for receiving the output currents of the first and second squaring circuits differentially and for amplifying and outputting the output currents of the differential amplifier; And a signal canceller for removing the carrier signal and outputting the carrier signal.
또한, 상기 신호제거기의 출력 크기는 외부 제어 신호에 의해 제어되는 상기 가변 감쇄기의 감쇄량에 따라 제어될 수 있다.Also, the output size of the signal remover can be controlled according to the amount of attenuation of the variable attenuator controlled by the external control signal.
또한, 상기 신호제거기의 출력 크기는 상기 제어기의 제어 신호 없이 일정한 감쇄량으로 고정된 상기 가변 감쇄기의 감쇄량에 따라 제어될 수 있다.Also, the output size of the signal remover may be controlled according to the amount of attenuation of the variable attenuator fixed to a predetermined attenuation amount without the control signal of the controller.
또한, 상기 제1 제곱회로는 상기 입력 신호를 입력받고, 상기 전류 회로로부터 바이어스 전류를 공급받으며, 상기 차동 입력 증폭기의 (+)단자와 연결될 수 있다.The first square circuit receives the input signal, receives a bias current from the current circuit, and is connected to the (+) terminal of the differential input amplifier.
또한, 상기 가변 감쇄기는 상기 입력 신호의 (+)입력 신호와 연결되는 제1 저항과, 상기 제1 저항, 상기 가변 감쇄기의 (+)출력 신호, 및 상기 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하는 제어전압(Vc)과 연결된 가변 감쇄기용 제1 트랜지스터와, 상기 입력 신호의 (-)입력 신호와 연결되는 제2 저항, 및 상기 제2 저항, 상기 가변 감쇄기의 (-)출력 신호, 및 상기 제어전압(Vc)과 연결된 가변 감쇄기용 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.The variable attenuator may further include a first resistor connected to the positive input signal of the input signal and a control voltage for controlling the amount of attenuation of the first resistor, the positive output signal of the variable attenuator, (-) output signal of the second resistor, the variable attenuator, and a second resistor connected to the negative input signal of the control signal Vc And a variable attenuator second transistor connected to the variable attenuator.
또한, 상기 제2 제곱회로는 상기 가변 감쇄기의 출력 신호를 입력받고, 상기 전류 회로로부터 바이어스 전류를 공급받으며, 상기 차동 입력 증폭기의 (-)단자와 연결될 수 있다.The second square circuit receives the output signal of the variable attenuator, receives the bias current from the current circuit, and is connected to the negative terminal of the differential input amplifier.
상기와 같은 본 발명에 따른 포락선 검출 회로는 입력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력하는 제1 제곱회로, 입력 신호의 크기를 감쇄시켜 출력하는 가변 감쇄기, 가변 감쇄기의 출력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력하는 제2 제곱회로 및 제1 제곱회로 및 제2 제곱회로 각각의 입력 신호에 따라 제1 제곱회로 및 제2 제곱회로에 차동으로 바이어스 전류를 공급하는 전류 회로를 포함함으로써, 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 포락선 검출 회로의 최대 출력 크기를 제어할 수 있기 때문에, 출력 신호가 포화 되는 현상을 억제할 수 있는 효과를 갖는다.The envelope detection circuit according to the present invention as described above includes a first square circuit for outputting a current corresponding to a squared signal obtained by squaring an input signal, a variable attenuator for attenuating and outputting the magnitude of the input signal, A second squaring circuit for outputting a current corresponding to the squared signal and a current circuit for supplying a bias current differentially to the first square circuit and the second squaring circuit according to input signals of the first square circuit and the second square circuit It is possible to control the maximum output size of the envelope detection circuit by controlling the attenuation amount of the variable attenuator, so that the effect of saturation of the output signal can be suppressed.
또한, 본 발명에 따른 포락선 검출 회로는 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 포락선 검출 회로의 최대 출력 크기를 제어할 수 있기 때문에, 부귀환으로 구성된 회로보다 광대역 동작이 가능할 수 있는 효과를 갖는다.Further, since the envelope detection circuit according to the present invention can control the maximum output size of the envelope detection circuit by controlling the attenuation amount of the variable attenuator, the broadband operation can be performed more than the circuit composed of negative feedback.
또한, 본 발명에 따른 포락선 검출 회로는 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 포락선 검출 회로의 최대 출력 크기를 제어할 수 있으므로, 국부 발진기 등으로 구성된 회로보다 소수의 블록으로 구성되기 때문에, 구조가 복잡하지 않아 점유 면적이 적고 전력 소모가 더 낮을 수 있는 효과를 갖는다.Further, since the envelope detection circuit according to the present invention can control the maximum output size of the envelope detection circuit by controlling the attenuation amount of the variable attenuator, it is constituted by fewer number of blocks than the circuit composed of the local oscillator and the like, The occupied area is small and the power consumption can be lowered.
도 1은 다이오드를 사용한 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다.
도 2는 OP AMP를 사용한 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 동기식 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다.
도 5는 도 4의 가변 감쇄기를 나타낸 회로도이다.
도 6은 도 4의 가변 감쇄기의 이득 특성에 따른 정규화된 입력 신호 및 출력 신호의 크기 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 제 2실시예에 따른 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an envelope detection circuit using a diode.
2 is a circuit diagram showing an envelope detection circuit using an OP AMP.
3 is a circuit diagram showing a synchronous envelope detection circuit.
4 is a circuit diagram showing an envelope detection circuit according to the first embodiment.
5 is a circuit diagram showing the variable attenuator of FIG.
6 is a graph illustrating magnitude characteristics of a normalized input signal and an output signal according to a gain characteristic of the variable attenuator of FIG.
7 is a circuit diagram showing an envelope detection circuit according to the second embodiment.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 실시예 설명하기 앞서 포락선 검출 회로에 대해 설명한다.First, the envelope detection circuit will be described before describing the embodiment.
도 1은 다이오드를 사용한 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 다이오드를 사용한 포락선 검출 회로는 다이오드(D)를 포함한 반파 정류기, 및 저항(R)과 커패시터(C)를 포함한 저역-통과 필터를 포함한다.1 is a circuit diagram showing an envelope detection circuit using a diode. As shown in Fig. 1, the envelope detection circuit using a diode includes a half-wave rectifier including a diode D and a low-pass filter including a resistor R and a capacitor C. [
상기 반파 정류기에서 신호를 정류시켜 출력된 신호에는 포락선 신호와 반송파 신호를 포함한다.The rectified signal from the half-wave rectifier includes an envelope signal and a carrier signal.
상기 저역-통과 필터는 상기 반송파 신호를 필터링하여 상기 포락선 신호만을 출력한다.The low-pass filter filters the carrier signal and outputs only the envelope signal.
이러한 다이오드를 사용한 포락선 검출 회로는 수동 소자로만 구성되기 때문에 출력 신호가 포화 되지 않는다.Since the envelope detection circuit using such a diode is composed only of a passive element, the output signal is not saturated.
그러나 다이오드를 사용한 포락선 검출 회로는 다이오드(D)가 도통 되면서 드랍(drop) 전압이 발생 되기 때문에, 출력 전압에 신호 손실이 클 수 있으며, 입력 신호의 크기가 작을 경우에는 포락선 검출 기능을 수행할 수 없다.However, since the envelope detection circuit using the diode generates a drop voltage while the diode D is conducting, the signal loss may be large to the output voltage. If the size of the input signal is small, the envelope detection circuit can perform the envelope detection function none.
도 2는 OP AMP를 사용한 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 오피앰프(operational amplifier)를 사용한 포락선 검출 회로는 다이오드(D)를 포함한 반파 정류기 또한, 저역-통과 필터, 및 다이오드(D)의 드랍 전압을 보상하기 위한 보상기를 포함한다.2 is a circuit diagram showing an envelope detection circuit using an OP AMP. 2, an envelope detection circuit using an operational amplifier includes a half-wave rectifier including a diode D, a low-pass filter, and a compensator for compensating a drop voltage of the diode D do.
상기 반파 정류기에서 신호를 정류시켜 출력된 신호에는 포락선 신호와 반송파 신호를 포함한다.The rectified signal from the half-wave rectifier includes an envelope signal and a carrier signal.
상기 저역-통과 필터는 제3 저항(R3)과 커패시터(C)를 포함하며, 상기 반송파 신호를 필터링하여 상기 포락선 신호만을 출력한다.The low-pass filter includes a third resistor (R 3 ) and a capacitor (C), and filters the carrier signal to output only the envelope signal.
상기 보상기는 제1, 제2 저항(R,R) 및 OP AMP(A)로 구성된 피드백루프(feedback loop)가 다이오드(D)의 드랍 전압을 보상해주는 기능을 수행한다.The compensator compensates the drop voltage of the diode D by a feedback loop composed of the first and second resistors R and R and the operational amplifier OP.
이러한 OP AMP를 사용한 포락선 검출 회로는 OP AMP(A)의 신호 대역폭 내의 신호에 대해서만 다이오드(D)의 드랍 전압을 보상할 수 있고, OP AMP(A)의 신호 대역폭보다 더 높은 주파수의 신호가 인가될 경우, 상기 보상이 어렵다.The envelope detection circuit using the OP AMP can compensate the drop voltage of the diode D only for the signal within the signal bandwidth of the OP AMP (A), and the signal of the frequency higher than the signal bandwidth of the OP AMP The above compensation is difficult.
도 3은 동기식 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 동기식 포락선 검출 회로는 믹서(M)와 저역-통과 필터(F)를 포함한다.3 is a circuit diagram showing a synchronous envelope detection circuit. As shown in FIG. 3, the synchronous envelope detection circuit includes a mixer M and a low-pass filter F.
믹서(M)는 RF 신호 등의 입력 신호와 국부 발진기(L)의 출력 신호를 믹싱 및 출력한다. 국부 발진기(L)의 출력 신호는 상기 입력 신호의 반송파 신호와 동기화된다. 이때, 믹서(M)의 출력 신호는 상기 입력 신호의 포락선 신호와 반송파 신호의 2배 주파수 신호의 합이다.The mixer M mixes and outputs an input signal such as an RF signal and an output signal of the local oscillator L. [ The output signal of the local oscillator L is synchronized with the carrier signal of the input signal. At this time, the output signal of the mixer M is the sum of the envelope signal of the input signal and the double frequency signal of the carrier signal.
저역-통과 필터(F)는 상기 반송파 신호를 필터링하여 상기 포락선 신호만을 출력한다. 즉, 저역-통과 필터(F)는 입력된 믹서(M)의 출력 신호에서 상기 반송파 2배 주파수 신호 성분을 필터링하여 최종적으로 상기 입력 신호의 포락선 신호만을 출력한다. 상기 신호 파형을 수식적으로 살펴보면 다음과 같다.The low-pass filter F filters the carrier signal and outputs only the envelope signal. That is, the low-pass filter F filters the carrier frequency doubling signal component from the output signal of the input mixer M and finally outputs only the envelope signal of the input signal. The signal waveform may be expressed as follows.
믹서(M)의 입력 신호 = Input signal of mixer M =
국부 발진기(L)의 출력 신호 = The output signal of the local oscillator L =
믹서(310)의 출력 신호 = The output signal of the mixer 310 =
여기서, 믹서(310)의 출력 신호 중 높은 주파수 성분인은 저역-통과 필터(F)에 의해 필터링 되고, 성분만 출력되어 포락선 신호만을 검출할 수 있다.Here, among the output signals of the mixer 310, Is filtered by a low-pass filter (F) Only the envelope signal can be detected.
그러나 동기식 포락선 검출 회로는 구성 회로가 복잡하다. 더욱이, 국부 발진기(L)에서 입력 신호의 반송파 신호와 동기화된 신호를 출력시키기 위해서는 추가적인 복잡한 회로가 필요하다.However, the synchronous envelope detection circuit is complicated in configuration circuit. Furthermore, in order to output a signal synchronized with the carrier signal of the input signal in the local oscillator L, an additional complicated circuit is required.
이에 따라, 출력 신호가 포화 영역에 이르지 않게 제어할 수 있고, 광대역 동작이 가능하며, 복잡하지 않고 간단한 구조를 갖는 포락선 검출 회로를 요하는 추세이다.This makes it possible to control the output signal so as not to reach the saturation region, to perform a wide band operation, and to require an envelope detection circuit having a simple structure without complication.
제 1실시예First Embodiment
도 4는 제 1실시예에 따른 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다. 그리고 도 5는 도 4의 가변 감쇄기를 나타낸 회로도이다. 여기서, 도 5(a)는 NMOS를 포함하는 가변 감쇄기를 나타낸 회로도이고, 도 5(b)는 PMOS를 포함하는 가변 감쇄기를 나타낸 회로도이다.4 is a circuit diagram showing an envelope detection circuit according to the first embodiment. And Fig. 5 is a circuit diagram showing the variable attenuator of Fig. 5 (a) is a circuit diagram showing a variable attenuator including an NMOS, and Fig. 5 (b) is a circuit diagram showing a variable attenuator including a PMOS.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1실시예에 따른 포락선 검출 회로는 제1 제곱회로(10), 가변 감쇄기(30), 제2 제곱회로(50), 전류 회로(70), 차동 입력 증폭기(90), 및 신호제거기를 포함한다.4, the envelope detection circuit according to the first embodiment includes a first
또한, 제 1실시예에 따른 포락선 검출 회로는 도시하지 않았으나, 가변 감쇄기(30)에 제어신호를 발생하여 원하는 감쇄 정도로 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제어기는 중앙처리장치일 수 있다.Further, although not shown, the envelope detection circuit according to the first embodiment may further include a controller for generating a control signal to the
제1 제곱회로(10)는 입력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력한다. 여기서, 입력 신호는 반송파 변조된 통신 신호일 수 있다.The first
또한, 제1 제곱회로(10) 내 트랜지스터는 제1, 제2 NMOS(NM1, NM2) 소자를 사용하여 구성될 수 있다.In addition, the transistors in the first
제1 NMOS(NM1)는 게이트가 (+)입력 신호와 연결되고, 소스가 전류 회로(70)와 연결되며, 드레인이 차동 입력 증폭기(90)의 (+)단자와 연결된다.The first NMOS NM1 has its gate connected to the positive input signal, its source connected to the
제2 NMOS(NM2)는 게이트가 (-)입력 신호와 연결되고, 소스가 전류 회로(70)와 연결되며, 드레인이 차동 입력 증폭기(90)의 (+)단자와 연결된다.The second NMOS NM2 has a gate connected to the negative input signal, a source connected to the
가변 감쇄기(30)는 상기 제어기의 제어 신호에 따라 상기 입력 신호의 크기를 감쇄시켜서 출력한다.The
또한, 가변 감쇄기(30)는 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 제1, 제2 저항(31,35), 및 가변 감쇄기용 제1, 제2 NMOS(33,37)를 포함할 수 있다.The
제1 저항(31)은 (+)입력 신호와 연결된다. 그리고 가변 감쇄기용 제1 NMOS(33)는 드레인이 제1 저항(31) 및 가변 감쇄기(30)의 (+)출력 신호와 연결되고, 게이트가 가변 감쇄기(30)의 감쇄량을 제어하기 위한 제어 신호인 제어전압(Vc)과 연결되어 트라이오드(Triode) 영역에서 동작한다.The
제2 저항(35)은 (-)입력 신호와 연결된다. 그리고 가변 감쇄기용 제2 NMOS(37)는 드레인이 제2 저항(35) 및 가변 감쇄기(30)의 (-)출력 신호와 연결되고, 게이트가 제어전압(Vc)과 연결된다.The
이때, 가변 감쇄기용 제1, 제2 NMOS(33,37)가 트라이오드 영역에서 동작할 수 있도록 상기 제어기가 가변 감쇄기용 제1, 제2 NMOS(33,37) 각각의 게이트에 제어전압(Vc)을 제공할 경우, 가변 감쇄기(30)의 출력 전압은 아래 식에 의해서 결정된다. At this time, in order that the first and second NMOSs 33 and 37 for the variable attenuator can operate in the triode region, the controller sets the control voltage Vc ), The output voltage of the
또한, 가변 감쇄기(30)는 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제1-1, 제2-1 저항(31-1,35-1), 및 가변 감쇄기용 제1, 제2 PMOS(33-1,37-1)를 포함할 수 있다.5 (b), the
제1-1 저항(31-1)은 (+)입력 신호와 연결된다. 그리고 가변 감쇄기용 제1 PMOS(33-1)는 드레인이 제1-1 저항(31-1) 및 가변 감쇄기(30)의 (+)출력 신호와 연결되고, 게이트가 제어전압(Vc)과 연결되어 트라이오드(Triode) 영역에서 동작한다.The 1-1 resistor 31-1 is connected to the (+) input signal. The drain of the first PMOS 33-1 for the variable attenuator is connected to the (+) output signal of the 1-1 resistance 31-1 and the
제2-1 저항(35-1)은 (-)입력 신호와 연결된다. 그리고 가변 감쇄기용 제2 PMOS(37-1)는 드레인이 제2-1 저항(35-1) 및 가변 감쇄기(30)의 (-)출력 신호와 연결되고, 게이트가 제어전압(Vc)과 연결된다.The second -1-1 resistor 35-1 is connected to the negative input signal. The drain of the second PMOS 37-1 for the variable attenuator is connected to the negative output signal of the 2-1 resistor 35-1 and the
이때, 가변 감쇄기용 제1, 제2 PMOS(33-1,37-1)가 트라이오드 영역에서 동작할 수 있도록 상기 제어기가 가변 감쇄기용 제1, 제2 PMOS(33-1,37-1) 각각의 게이트에 제어전압(Vc)을 제공할 수 있다.At this time, the controller controls the first and second PMOSs 33-1 and 37-1 for the variable attenuator so that the first and second PMOSs 33-1 and 37-1 for the variable attenuator can operate in the triode region, It is possible to provide the control voltage Vc to each gate.
여기서, 가변 감쇄기(30)는 상기 제어기의 제어 신호 없이 일정한 감쇄량으로 고정하여 상기 입력 신호의 크기를 감쇄 시킬 수도 있다. Here, the
제2 제곱회로(50)는 가변 감쇄기(30)의 출력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력한다.The second
또한, 제2 제곱회로(50) 내 트랜지스터는 제3, 제4 NMOS(NM3, NM4) 소자를 사용하여 구성될 수 있다.Further, the transistors in the second
제3, 제4 NMOS(NM3, NM4) 각각은 게이트가 가변 감쇄기(30)와 연결되고, 소스가 전류 회로(70)와 연결되며, 드레인이 차동 입력 증폭기(90)의 (-)단자와 연결된다.Each of the third and fourth NMOSs NM3 and NM4 has a gate connected to the
전류 회로(70)는 제1 제곱회로(10) 및 제2 제곱회로(50)와 연결되어 입력받으며, 각각의 입력 신호에 따라 제1 제곱회로(10) 및 제2 제곱회로(50)에 차동으로 바이어스 전류를 공급한다.The
여기서, 전류 회로(70)는 도시하지 않았으나, NMOS 소자로 구성된 싱크 전류(sink current) 회로로 구성될 수 있다. Here, although not shown, the
차동 입력 증폭기(90)는 제1 제곱회로(10) 및 제2 제곱회로(50)의 출력 전류를 차동으로 입력받아 증폭하여 출력한다. 여기서, 차동 입력 증폭기(90)의 출력은 단일 출력(single-ended) 또는 도시하지 않았으나, 차동(differential) 출력일 수도 있다.The
상기 신호제거기는 차동 입력 증폭기(90)의 출력 신호를 입력받아 반송파 신호를 제거하여 출력한다.The signal eliminator receives the output signal of the
여기서, 상기 신호제거기는 고주파수 대역 잔류 반송파 신호를 제거하는 커패시터(110)를 포함할 수 있다. 또한, 커패시터(110)는 별도의 커패시터를 사용할 수도 있으나 기 상용 중인 회로에 존재하는 기생 커패시터를 사용할 수도 있다.Here, the signal canceller may include a
이러한 구성을 가진 제 1실시예에 따른 포락선 검출 회로의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the envelope detection circuit according to the first embodiment having such a configuration will be described as follows.
제 1실시예에 따른 포락선 검출 회로의 포락선 검출 방법은, 제1 제곱회로(10)에서 (+)입력 신호 및 (-)입력 신호를 포함한 입력 신호의 포락선 신호 제곱에 해당되는 전류를 차동 입력 증폭기(90)의 (+)단자로 출력한다.The envelope detection method of the envelope detection circuit according to the first embodiment is characterized in that a current corresponding to the square of the envelope signal of the input signal including the (+) input signal and the (-) input signal in the first
또한, 가변 감쇄기(30)에서 외부의 상기 제어기의 제어 신호에 따라 상기 입력 신호의 크기를 감쇄시켜서 제2 제곱회로(50)로 출력한 후, 제2 제곱회로(50)는 가변 감쇄기(30) 출력 신호의 포락선 신호 제곱에 해당되는 전류를 차동 입력 증폭기(90)의 (-)단자로 출력한다.The second
또한, 전류 회로(70)는 제1 제곱회로(10)와 제2 제곱회로(50) 내 제1 내지 제4 NMOS(NM1, NM2, NM3, NM4)가 포화영역에서 동작하도록 바이어스 전류를 제공한다. 이때, 제1 내지 제4 NMOS(NM1, NM2, NM3, NM4)가 포화영역에서 동작하므로 제1 제곱회로(10) 및 제2 제곱회로(50) 각각의 출력 전류는 상기 입력 신호 전압의 제곱과 비례하게 된다. 여기서, 제1 제곱회로(10)와 제2 제곱회로(50) 각각의 출력은 상기 입력 신호의 제곱이 출력되기 때문에, 하나는 포락선 신호의 제곱 신호이고, 나머지 하나는 반송파 신호의 2배 주파수 신호로 구분이 된다.The
계속해서, 차동 입력 증폭기(90)에서 제1 제곱회로(10)와 제2 제곱회로(50)의 출력 전류를 차동으로 입력받아 신호제거기인 커패시터(110)로 출력한다.Subsequently, the
이때, 차동 입력 증폭기(90)의 차동 증폭 특성으로 인해서 제1 제곱회로(10) 출력 전류에서 제2 제곱회로(50) 출력 전류만큼 적어진 전류를 커패시터(110)로 출력하게 된다.At this time, due to the differential amplification characteristic of the
따라서, 가변 감쇄기(30)을 통해서 감쇄량이 작은 경우에는 차동 입력 증폭기(90) 출력 신호의 크기가 커지게 되고 한편, 가변 감쇄기(30)의 감쇄량이 큰 경우에는 차동 입력 증폭기(90) 출력 신호의 크기가 작아지게 된다. 이러한 동작을 통해 가변 감쇄기(30)의 감쇄량을 제어함으로써, 차동 입력 증폭기(90) 출력 신호 크기를 제어할 수 있고, 커패시터(110)에 인가되는 최종 출력 신호의 크기도 제어할 수 있다.Accordingly, when the amount of attenuation is small through the
그리고 차동 입력 증폭기(90)의 출력단에 병렬로 연결된 커패시터(110)는 차동 입력 증폭기(90)의 출력 신호를 입력받아 고주파수 대역 잔류 반송파 신호를 제거하여 입력 신호의 포락선 관련 신호만 출력한다.The
여기서, 제1 제곱회로(10)와 제2 제곱회로(50) 내 제1 내지 제4 NMOS(NM1, NM2, NM3, NM4)(포화 영역에서 동작) 각각의 전류 식으로부터 차동 입력 증폭기(90)의 출력 전류를 도출해내는 과정을 아래 식에 나타냈다.The
여기서, 는 각 NMOS의 이동도(mobility)이고, 는 각 NMOS의 산화물 커패시턴스(oxide capacitance)이며, L은 각 NMOSFET의 길이(length)이고, W는 각 NMOS의 폭(width)이며, 는 각 NMOS의 게이트에 인가된 바이어스 전압이고, 는 각 NMOS의 소스의 전압이며, 는 각 NMOS의 문턱 전압이다.here, Is the mobility of each NMOS, Where L is the length of each NMOSFET, W is the width of each NMOS, Is the bias voltage applied to the gate of each NMOS, Is the voltage of the source of each NMOS, Is the threshold voltage of each NMOS.
따라서, 제1 제곱회로(10)와 제2 제곱회로(50)의 출력 전류는 다음과 같이 된다. Therefore, the output currents of the first
따라서, 제1 제곱회로(10)와 제2 제곱회로(50)의 출력 차동 전류가 출력 신호로 전달되므로 출력 전류는 다음과 같다. Therefore, since the output differential currents of the first
최종적으로, 가변 감쇄기(30)의 진폭 이득을 (alpha)라고 하고, 값에 따른 Vi1 변화에 따른 출력 전류 의 출력 크기 변화를 아래와 같이 표현할 수 있다. Finally, the amplitude gain of the variable attenuator 30 (alpha) Output current according to Vi1 change according to value Can be expressed as follows.
도 6은 도 4의 가변 감쇄기의 이득 특성에 따른 정규화된 입력 신호 및 출력 신호의 크기 특성을 나타낸 그래프이다.6 is a graph illustrating magnitude characteristics of a normalized input signal and an output signal according to a gain characteristic of the variable attenuator of FIG.
즉, 출력 전류 의 입력 신호의 크기의 제곱에 비례하여 출력되며, 최대 전류 크기는 가변 감쇄기(30)의 감쇄량에 의해서 제어된다.That is, And the maximum current magnitude is controlled by the amount of attenuation of the
도 6에 도시된 바와 같이, 가변 감쇄기(30)의 이득 특성 에 따라서 출력 전류 의 최대 크기가 제어되고 있음을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 6, the gain characteristic of the
입력 신호 를 아래와 같이 정의할 경우, Input signal Is defined as follows,
최종 출력 전류는 다음과 같이 된다.The final output current is as follows.
상기 출력 전류 는 커패시터(110)에 의해서 반송파 2배 주파수 성분은 제거되어 오직 입력 신호의 포락선 제곱 성분만 최종적으로 남게 된다.The output current The frequency doubler component of the carrier wave is removed by the
제 2실시예Second Embodiment
도 7은 제 2실시예에 따른 포락선 검출 회로를 나타낸 회로도이다. 다음은 도 7를 참조하여, 포락선 검출 회로의 제 2실시예를 설명한다.7 is a circuit diagram showing an envelope detection circuit according to the second embodiment. Next, a second embodiment of the envelope detection circuit will be described with reference to Fig.
상기 제 2실시예를 설명함에 있어, 제 1실시예와 동일한 구성의 설명은 생략하기로 한다.In the description of the second embodiment, description of the same configuration as the first embodiment will be omitted.
제 2실시예에 따른 포락선 검출 회로는 제1 제곱회로(20), 가변 감쇄기(40), 제2 제곱회로(60), 전류 회로(80), 차동 입력 증폭기(100), 및 신호제거기를 포함한다.The envelope detection circuit according to the second embodiment includes a first
여기서, 가변 감쇄기(40), 차동 입력 증폭기(100), 및 신호제거기의 구성은 제 1실시예의 구성과 실질적으로 동일하다.Here, the configurations of the
다만, 제1 제곱회로(20) 내 트랜지스터가 제1, 제2 PMOS(PM1, PM2) 소자를 사용하여 구성되고, 제2 제곱회로(60) 내 트랜지스터가 제3, 제4 PMOS(PM3, PM4) 소자를 사용하여 구성되며, 전류 회로(80)가 도시하지 않았으나, PMOS 소자로 구성된 전류원(current source) 회로로 구성될 수 있고, 그에 따라 PMOS가 아닌 NMOS 소자를 사용한 제 1실시예의 구성과 상이할 수 있다.The transistors in the first
상기 제 2실시예에서의 제1, 제2 제곱회로(20,60) 내 트랜지스터 및 전류 회로(80)가 PMOS 소자로 구성된 경우의 효과 및 잇점은 제 1실시예와 실질적으로 동일할 수 있다.The effect and advantage of the case where the transistor and the
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 포락선 검출 회로는 입력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력하는 제1 제곱회로, 입력 신호의 크기를 감쇄시켜 출력하는 가변 감쇄기, 가변 감쇄기의 출력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력하는 제2 제곱회로 및 제1 제곱회로 및 제2 제곱회로 각각의 입력 신호에 따라 제1 제곱회로 및 제2 제곱회로에 차동으로 바이어스 전류를 공급하는 전류 회로를 포함함으로써, 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 포락선 검출 회로의 최대 출력 크기를 제어할 수 있다.As described above, the envelope detection circuit according to the embodiment includes a first square circuit for outputting a current corresponding to a squared signal obtained by squaring an input signal, a variable attenuator for attenuating the amplitude of the input signal and outputting an output signal of the variable attenuator A second square circuit for outputting a current corresponding to one squared signal and a current circuit for supplying a bias current differentially to the first square circuit and the second square circuit in accordance with input signals of the first square circuit and the second square circuit, It is possible to control the maximum output size of the envelope detection circuit by controlling the attenuation amount of the variable attenuator.
또한, 실시예에 따른 포락선 검출 회로는 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 포락선 검출 회로의 최대 출력 크기를 제어할 수 있기 때문에, 큰 입력 신호가 인가된 경우에도 출력 신호가 포화 되는 현상을 억제할 수 있다.In addition, since the envelope detection circuit according to the embodiment can control the maximum output size of the envelope detection circuit by controlling the attenuation amount of the variable attenuator, it is possible to suppress the saturation of the output signal even when a large input signal is applied .
또한, 실시예에 따른 포락선 검출 회로는 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 포락선 검출 회로의 최대 출력 크기를 제어할 수 있기 때문에, 부귀환으로 구성된 회로보다 광대역 동작이 가능할 수 있다.Further, since the envelope detection circuit according to the embodiment can control the maximum output size of the envelope detection circuit by controlling the attenuation amount of the variable attenuator, the broadband operation can be made more than the circuit composed of negative feedback.
또한, 실시예에 따른 포락선 검출 회로는 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 포락선 검출 회로의 최대 출력 크기를 제어할 수 있으므로, 국부 발진기 등으로 구성된 회로보다 소수의 블록으로 구성되기 때문에, 구조가 복잡하지 않아 칩으로 구현하였을 때 점유 면적이 적을 수 있고 전력 소모가 더 낮을 수 있다. Further, since the envelope detection circuit according to the embodiment can control the maximum output size of the envelope detection circuit by controlling the attenuation amount of the variable attenuator, the structure is not complicated because it is constituted by a fewer number of blocks than the circuit constituted by the local oscillator When implemented as a chip, the occupied area may be small and the power consumption may be lower.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
10, 20 : 제1 제곱회로 30, 40 : 가변 감쇄기
50, 60 : 제2 제곱회로 70, 80 : 전류 회로
90, 100 : 차동 입력 증폭기 110, 120 : 커패시터10, 20: first
50, 60: second
90, 100:
Claims (1)
상기 입력 신호의 크기를 감쇄시켜 출력하는 가변 감쇄기;
상기 가변 감쇄기의 출력 신호를 제곱한 제곱 신호에 해당되는 전류를 출력하는 제2 제곱회로;
상기 제1 제곱회로 및 제2 제곱회로와 연결되어 입력받으며, 각각의 입력 신호에 따라 상기 제1 제곱회로 및 제2 제곱회로에 차동으로 바이어스 전류를 공급하는 전류 회로;
상기 제1 제곱회로와 제2 제곱회로의 출력 전류를 차동으로 입력받아 증폭하여 출력하는 차동 입력 증폭기; 및
상기 차동 입력 증폭기의 출력 신호를 입력받아 반송파 신호를 제거하여 출력하는 신호제거기;
를 포함하는 포락선 검출 회로.
A first square circuit for outputting a current corresponding to a square signal obtained by squaring an input signal;
A variable attenuator for attenuating the magnitude of the input signal and outputting the attenuated magnitude;
A second squaring circuit for outputting a current corresponding to a square signal obtained by squaring an output signal of the variable attenuator;
A current circuit which is connected to the first square circuit and the second square circuit and inputs the bias current differentially to the first square circuit and the second square circuit according to each input signal;
A differential input amplifier receiving the output currents of the first and second squaring circuits differentially and amplifying and outputting the output currents; And
A signal canceller for receiving the output signal of the differential input amplifier to remove the carrier signal and outputting the carrier signal;
And an envelope detection circuit.
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---|---|---|---|
KR1020170018801A KR20180092706A (en) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | Envelope detector circuit |
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