KR880000364Y1 - 바이어스 전류에 의한 위상 고정루우프 주파수 변조회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

바이어스 전류에 의한 위상 고정루우프 주파수 변조회로

제1도는 종래의 위상고정루우프 주파수 변조회로의 블럭도.

제2도는 종래의 가변용량 다이오우드에 의한 공진회로.

제3도는 종래의 연산증폭기에 의한 가산회로.

제4도는 본 고안의 위상고정루우프 주파수 변조회로의 블럭도 .

제5도는 본 고안에 따른 전압제어 발진회로의 블럭도.

제6도는 제5도의 전압제어 발진회로의 구체회로도의 일실시예.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 위상검파기 2 : 저역 여파기

3 : 전압제어 발진회로 5 : 가산기

9 : 바이어스조정회로 10 : 정전류회로,

11 : 전압전류 변환회로 12 : 발진회로

I : 바이어스전류 V_CTL: 출력전압

본 고안은 위상고정루우프 주파수 변조(Phase Locked Loop FM Modulation)회로에 관한 것으로 특히 전압제어 발진회로의 바이어스 전류를 변화시킴으로서 집적회로화( I C화)할 수 있는 위상고정루우프 주파수 변조회로에 관한 것이다.

위상고정루우프 주파수 변조회로는 주파수의 안정도를 높이기 위하여 통상적으로 주파수 변조회로에 사용하여 왔다.

제1도는 종래의 위상고정루우프 주파수 변조회로로서 이 회로는 기준주파수 f_REF와 전압제어 발진회로(3)의 출력주파수 f_OUT를 궤환 입력으로 하여(전압제어 발진회로(3)의 발진출력을 N배로 할때는 궤환시 N배분주회로(4)를 궤환회로로 하여 위상검파회로(1)에 궤환입력시킴) 상기 양 주파수 f_REF와 f_OUT의 위상차에 비례하는 전압을 검출하는 위상검파회로(1)와 상기 위상차에 비례하는 검출전압을 입력하여 직류전압으로 여파하는 저역필터회로(2)와 이 저역필터회로(2)의 출력전압과 변조전압(V_M)을 가산하는 가산회로(5)와 이 가산회로(5)의 출력전압(V₀)으로 FM변조를 하는 전압제어발진회로(3)로 구성되 있었다.

따라서 종래의 위상 고정루우프 FM변조회로는 통상의 위상 고정루우프 집적회로의 저역필터회로(2)와 전압제어 발진회로(3) 사이에 가산기(5)를 접속하여 위상변조 혹은 FM변조 신호를 얻는데 이러한 방식에는 제2도 및 제3도에 보인 바와 같이 크게 두가지로 대별된다.

제2도는 종래의 가변용량 다이오우드를 사용한 공진회로로서 제1도의 가산회로(5)와 전압제어 발진회로(3)을 구비한 회로이다.

제2도에서 가변용량 다이오우드(C₃및 C₄) 및 캐패시터(C₁및 C₂)와 코일(L)은 제1도의 전압제어 발진회로(3)에 대응하며, 교류차단용 코일(L_c1및 L_c2)와 캐패시터(C₁및 C₂)가 직렬 접속되고 이 직렬접속(코일 L_c1, 캐패시터 C₁과 코일 L_c2, 캐패시터 C₂)이 서로 병렬로 코일 L₁에 접속되므로서 제1도의 가산회로(1)을 구성하고 있다.

따라서 코일(L)과 캐패시터(C₁) 및 가변용량 다이오우드(C₄), 코일(L)과 캐패시터(C₂) 및 가변용량다이오우드(C₃)는 각각 공진회로가 되며, 가변용량 다이오우드 (C₃및 C₄)의 바이어스 전압을 조정하므로서 변조주파수 f_OUT를 얻을 수 있게 된다.

그러나 이와 같은 회로에 있어서는 가변용량 다이오드(C₃및 C₄)가 많은 잡음을 발생하므로 캐리어의 C/N비가 나뻐지고, 낮은 주파수의 사용시는 큰 용량의 가변용량 다이오우드를 병렬로 다수 개 사용하여야 한다.

또한 이와 같은 공진회로는 코일의 사용이 불가피하므로 모든 구성을 집적회로에 집적시키는 것이 불가능하고 따로 핀을 두어 코일을 외부에서 접속하는 불편함이 따르고 가변용량 다이오우드의 바이어스전압대 용량 특성이 상당히 제한된 바이어스전압 범위에서만 직선성이 유지되기 때문에 FM변조 특성이 나뻐지는 결점이 있게 된다.

제3도는 연산증폭기(7)를 사용한 가산회로로서 제1도의 저역필터회로(2)와 전압제어 발진회로(5) 사이에 접속하여 사용한다.

도면중 V₂는 저역필터회로(2)의 출력전압이고, V_M은 변조전압, V₀는 이 가산회로의 출력전압이다. 이 가산회로의 출력전압(V₀)에 의해 전압제어 발진회로(5)가 제어되고 FM변조를 하게 된다.

이와 같은 경우에는 일체의 집적회로화는 가능하지만 연산증폭기자체의 직류트리프트 및 잡음이 문제가 되고 또 연산증폭기의 응답속도가 문제가 되므로 높은 주파수에서 사용하는 데는 어려움이 따르게 된다.

따라서 본 고안의 목적은 저역필터회로와 전압제어 발진회로 사이에 가산회로를 사용하지 않는 위상 고정루우프 FM변조회로를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 변조전류 또는 변조전압으로 바이어스전류를 조정함으로써 FM변조를 할 수있는 전압제어 발진회로를 제공함에 있다.

이하 본 고안을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제4도는 본 고안에 따른 위상 고정루우프 FM변조회로의 블럭도이다. 도면중 위상검파회로(1)와 저역여파회로(2) 및 N배분주회로(4)는 공지의 회로이며, 전압제어 발진회로(8)는 본 고안에 따라 변조신호로 바이어스전류를 변화시키게 함으로 FM변조신호를 출력하게 하는 회로이다.

본 고안에 따른 전압제어 발진회로(8)의 출력주파수가 입력 기준주파수 f_REF의 N배로 채배되었을 때에는 궤환회로에 N배분주회로(4)를 사용하게 되며, 입력기준주파수 f_REF와 같을시는 궤환회로에 N배분주회로(4)는 필요 없고, 본 고안에 따른 전압제어 발진회로(8)의 출력이 위상 검파회로(1)에 직접 궤환되게구성한다.

제5도는 본 고안에 따른 전압제어 발진회조(8)의 블럭도로서 바이어스 전류 조정회로(9), 정전류회로(10), 전압전류 변환회로(11) 및 발진회로(12)로 구성된다.

변조전류(I_MOD)를 입력으로 하는 바이어스전류 조정회로(9)의 출력전류와 저역 필터회로(2)의 출력전압 V_CTL을 입력으로 하여 이 전압을 전류로 변환하는 전압전류 변환회로(11)의 출력전류 및 저역필터회로(2)의 출력전압 V_CTL과 변조잔류 I_MOD이 영일 때에도 발진을 지속시킬 수 있는 일정 바이어스 전류를 출력하는 정전류회로(10)의 정전류의 합성전류에 의해 상기 발진회로(12)의 발진주파수(f_OUT)를 조정하여 FM변조 신호를 출력하게 된다.

따라서 제5도에 따른 본 고안의 전압제어 발진회로(8)는 변조신호조 바이어스 전류(또는 전압)를 변경시킴으로서 발진주파수를 결정하는 FM변조를 할 수 있게 된다.

제6도는 본 고안에 따른 제5도의 전압제어 발진회로의 블럭도를 구체화 한 회로도의 일 실시예이다.

도면중 트랜지스터 Q₈-Q₁₀으로 구성된 회로가 제6도의 바이어스 전류 조정회로(9)이며, 저항 R₆-R₇과 다이오우드 D₁, D₂및 트랜지스터 Q₇로 구성된 회로가 정전류회로(10)이며, 저항 R₅및 트랜지스터 Q₅, Q₆으로 구성된 회로가 전압전류 변환회로(11) 저항 R₁-R₄와 트랜지스터 Q₁-Q₄및 캐패시터 C로 구성된 회로가 제6도의 발진회로(12)에 대응하는 에미터 결합 발진회로(13)이다.

V_CC는 전원전압이고, V_CTL은 저역 필터회로(2)의 출력전는이며, O₁, O₂는 출력단자이다.

제6도의 에미터 결합 발진회로(13)의 발진주파수를 f_OUT, 트랜지스터 Q₅및 Q₆의 콜랙터 전류를 I라 하면 발진주파수 f_OUT는 캐패시터 C의 용량에 반비례한다.

따라서가 되며, 트랜지스터 Q₅및 Q₆의 콜랙터전류 I를 변조 신호에 따라 변화시키면 FM변조를 시킬 수 있게 된다. 따라서 트랜지스터 Q₇및 Q₈의 콜랙터 전류를 각각 Ico, I_M이라 하고, 트랜지스터 Q₅와 Q₆의 베이스 에미터간 전압을 V_BE라 하면 상기 트랜지스터 Q₅및 Q₆의 콜랙터 전류I는 하기식(1)과 같이 된다.

여기서 정전류회로(10)의 출력전류인 트랜지스터 Q₇의 콜랙터전류 I_CO는 바이어스전류 조정회로(9)의 출력 전류인 트랜지스터 Q₈의 콜랙터전류 I_M과 저역 필터회로 (2)의 출력전압인 V_CTL이 모두 영 일때에도 발진을 유지시키기 위한 바이어스 전류 또는 상기 베이스 에미터간전압 V_BE의 온도 의존성을 상쇄시키기 위한 바이어스 전류임을 알 수 있다.

또한 바이어스 전류 조정회로(9)는 전류소오스 회로로서 트랜지스터 Q₈-Q₁₀의 전류 증폭도가 충분히 크면 변조 신호전류 I_MOD와 상기 전류 I_M과의 관계는 I_MOD=I_M이 된다.

따라서 변조 신호전류 I_MOD에 따라 바이어스 전류 조정회로(7)의 출력전류 I_M이 조정되고 식(1)에서 알 수 있는 바와 같이 에미터 결합 발진회로의 상기 전류 I가 변화됨으로서 발진주파수 f_OUT가 변조되게 된다.

제6도의 에미터 결합 발진회로(13)는 공지의 에미터 결합 멀티바이브레이터이다.

트랜지스터 Q₄가 ˝온˝되고 트런지스터 Q₃가 ˝오프˝상태에 있을때 트랜지스터 Q₄의 에미터 또는 콜랙터 전류는 2 I의 전류가 흐르게 되고 이 전류가 충분히 크게 되면 저항 R₄의 전압 강하에 의해 트랜지스터 Q₂가 ˝온˝ 상태가 되게 된다.

따라서 트랜지스터 Q₃의 베이스 전압은 전원전압 Vcc에서 트랜지스터 Q₂의 콜랙터 에미터간 전압을 뺀 값만큼 되며, 트랜지스터 Q₄의 베이스 전압은 트랜지스터 Q₃가 ˝오프˝ 상태이므로 Vcc의 전압이 걸리게 된다. 또한 캐패시터 C에는 전류 I가 흘러(트랜지스터 Q₃가 ˝오프˝상태이므로)충전되게 된다.

따라서 이 충전 전압에 의해 트랜지스터 Q₃의 에미터 전압은 점을 더 강하되고 상기 트랜지스터 Q₃의 베이스 전압에 의해 결국 트랜지스터 Q₃가 ˝온˝되며, 한편 트랜지스터 Q₄의 에미터 전압은 점점 더 높아져 결국 트랜지스터 Q₄는 ˝오프˝가 된다.

이와 같은 작동의 반복으로 출력단자 O₁또는 O₂에는 발진 주파수가 상기 전류 I에 따라 변화하게된다.

한된 바이어스 조정회로(9)의 변조신호 전류 I_MOD대신에 변조전압에 의해 변조할 경우에는 전압 전류변환회로를 사용하여 변조전압을 변조전류로 변환하여 사용할 수도 있으며, 간단히 저항을 직렬 연결하여 점선으로 도시한 바와 같이 변조전압 V_MOD를 인가하여 사용할 수도 있다.

또한 정전류회로(10)의 출력전류 I_co또는 바이어스 조정회로(9)의 출력전류 I_M의 일부를 온 오프로 스위칭할 경우 디지탈 변조도 가능하게 된다.

따라서 상술한 바와 같이 본 고안을 종래의 위상 고정루우프 FM변조회로와 같이 가산기를 사용하지않고 직접 전압제어 발진회로의 바이어스 전압을 조정함으로써 FM변조를 시킬 수 있으므로 집적회로화함에 있어 외부에 코일 또는 기타의 부품을 접속하여 사용함이 없이 전회로를 집적화 할 수 있으며, FM변조의 직선성이 양호한 효과를 갖게 된다.

Claims (1)

1. 위상 검파기 (1)와 저역 여파기(2)와 전압제어 발진회로(3) 및 궤환 루우프로 구성된 위상 고정루우프를 사용한 주파수 변조회로에 있어서, 전압제어 발진회로가 가산기 (5)의 사용 없이 일정의 발진 주파수를 결정해 주는 정전류회로(10)와 변조 신호를 입력하여 바이어스 전류를 변화시키는 바이어스 조정회로(9)와 상기 정전류회로 (10)와 바이어스 조정회로(9)의 병렬 접속에 의한 각각의 출력전류와 상기 저역 여파기 (2)의 출력전압(V_CTL)을 입력하여 변조 바이어스 전류(I)를 출력하는 전압 전류 변환회로(1)와 상기변조 바이어스 전류에 의해 주파수 변조 출력을 발생하는 발진회로 (12)로 구성된 것을 특징으로 하는 바이어스 전류에 의한 위상 고정 루우프 주파수 변조회로.