KR890000284B1 - 수평 발진기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수평 발진기

제1도와 제2도는 텔레비죤 수신기에 의해 수신된 복합 비디오 신호를 도시한 도면.

제3도는 종래 기술의 텔레비죤 수신의 블록도.

제4도는 텔레비죤 수신기 시스템에서 수평 발진기기 발생한 비대칭 램프신호의 그래프.

제5도는 본 발명에 따른 수평 발진기의 개략 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 튜너 12 : 중간 주파 증폭기

14 : 검파기 16 : 비디오 증폭기

20 : 오디오 증폭기 22 : 동기신호 분리기

24 : 수평스위프부 26 : 수직스위프부

본 발명는 발진기에 관한 것으로, 특히 텔레비죤 수신기 시스템에서 사용되는 온칩(on chip)콘덴서를 이용한 수평발진기에 관한 것이다.

종래의 흑백 텔레비죤 수신기는 미국에서의 선주파수인 25.75Hz에서 비대칭 램프 신호를 발생시키는 수평발진기를 이용한다. 이들 종래의 발진기들은 값비싼 외부 콘덴서(약 10나노파라드)를 사용하며, 회로에 의해 발생된 기준 전류로부터 유도된 약 1밀리암페아의 충·방전 전류를 발생시킨다.

단일 칩 텔레비죤 수신기에 있어서, 발진기 콘덴서를 집적 회로칩으로 집적시키는 것이 바람직할 수도 있다. 하지만, 현재의 집적 기술은 약 100피코파라드 이상의 용량을 가진 콘덴서를 집적할 수 없다. 이보다 더 적은 용량의 콘덴서가 필요한 경우에는, 발진기 주파수를 유지하기 위해서 충·방전 전류를 5 내지 10마이크로 암페아로 줄여야 한다. 그러나, 이러한 미소 전류를 설정하기 위해 시도된 종래의 RC발진기는 부하 효과에 영향을 받아 변하는 경향이 있다.

본 발명의 제1목적은 온 칩 콘덴서를 사용하여 집적된 RC발진기 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 기준전류가 충·방전 전류보다 더 커지도록 해서 발진기의 부하효과를 줄이고 요구된 콘덴서의 크기를 최소화하기 위해, 기준전류 증폭기와 전류 분할 적분기를 포함하며 전 전류의 고안정성을 갖는 충·방전 RC발진기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3목적은 발진기의 정밀한 출력을 유지하는 동시에 전력소비를 줄이기 위해 저전류 동작을 사용하는 텔레비죤 시스템에서 사용할 수평 발진기를 제공하는 것이다.

본 발명의 포괄적인 개요에 따르면, 텔레비죤 수신기에서 사용할 수평 발진기는 기준 전압에 연결된 제1단자와 출력노드 연결된 제2단자를 갖는 콘덴서와, 제1동작 모드에서 콘덴서를 충전시키기 위해 상기 콘덴서에 제1전류를 공급하며 제2동작 모드에서는 상기 콘덴서로부터 제2전류를 끌어내기 위해 상기 출력노드에 결합된 제1회로 수단과, 상기 콘덴서 양단 전압이 제1전위로 증가할때와 제2전위로 감소할때를 검출하기 위해 상기 출력노드에 연결된 비교수단과, 상기 콘덴서 양단 전압이 제2전위로 감소할때 제1회로 수단을 제1모드에 있게 하고 콘덴서 양단전압이 제1전위로 증가할때 제1회로 수단을 제2모드에 있게 하기 위해 상기 제1회로 수단과 상기 비교기 수단에 연결된 제2회로 수단을 구비한다.

본 발명의 또다른 포괄적인 개요에 따르면, 단일 집적회로 칩의 수평발진기 회로는 기준 전압에 연결된 제1단자와 출력 노드에 연결된 제2단자를 갖는 온칩 콘덴서와, 제1동작 모드에서는 상기 콘덴서를 충전하기 위해 제1전류를 콘덴서에 공급하고, 제2동작모드에서는 콘덴서로부터 제2전류를 끌어내도록 하기 위해 출력노드에 연결된 제1수단과, 콘덴서 양단전압이 제1전위로 증가할때와 제2전위로 감소될때를 검출하기 위해 상기 출력노드에 연결된 비교수단과, 콘덴서 양단 전압이 제2전위로 감소할때는 제1회로 수단을 제1모드에 있게 하고 콘덴서 양단 전압이 제1전위로 증가할때 제1회로 수단을 제2모드에 있게 하기 위해 제1회로 수단과 비교수단에 연결된 제2회로 수단을 구비한다.

발명의 또다른 개요에 따르면, 단일 집적회로 칩의 텔레비죤 수신기에서 램프 신호를 발생시키는 수평 발진기 회로는 기준 전압에 결합된 제1단자와 상기 램프 신호가 나타나는 출력노드에 결합된 제2단자를 갖는 온칩 콘덴서와, 램프 신호의 상단 부분을 만들기 위해 제1동작 모드에서 상기 콘덴서를 충전시키도록 제1전류를 상기 콘덴서에 공급하고 램프 신호의 하단 부분을 만들기 위해 제2동작 모드에서 상기 콘덴서로부터 제2전류를 끌어내도록 출력노드에 연결된 제1회로 수단과, 콘덴서 양단 전압이 램프 신호의 최고 값과 일치하는 제1전위로 증가할때와 램프 신호의 최저 값과 일치하는 제2전위로 감소될때를 검출하기 위해 상기출력노드에 연결된 비교수단과, 상기 콘덴서 양단 전압이 램프 신호의 최저 값으로 감소될때 제1회로 수단을 제1모드에 있게하고 상기 콘덴서 양단 전압이 램프 신호의 최고값으로 증가될때 제1회로 수단을 제2모드에 있게 하기 위해 제1회로 수단과 상기 비교 수단에 연결된 제2회로 수단을 구비한다.

본 발명을 상세히 설명하기 전에 텔레비죤에 대한 기본원리를 간단히 설명하기로 한다. 텔레비죤의 완벽한 화상은 텔레비죤 스크린에 1초당 360번 나타난다. 각 화상 사이에는 스크린이 어둡게 되는 순간이 존재한다. 각 텔레비죤 구조는 완전한 화상을 나타내도록 설계되는 것이 아니라 빛의 움직이는 점의 밝기를 변경시킴으로써 어떤 물체를 나타내도록 설계되어 있다. 텔리비죤 수상관은 전자총을 포함하며, 형광물질로 덮여진 스크린 전역에 걸쳐 빠른 속도로 움직이는 전자빔을 발생시키고 그 전자 빔 강도를 변경시키므로써 다른 많은량의 빛이 다른 위치에서 생성되게 한다. 더욱 정확하게는, 스크린의 수평 선상에서 상단왼쪽 코너에서 오른편으로 움직이는 좋은점으로 전자 빔이 집속된다. 전자빔이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하고 난후, 강한 빔에 약해져서 오른쪽에서 왼편으로 되돌아오는 동안에는 어떤 빛도 나타나지 않는다. 각선이 화면에 나타난 후에는, 빔이 수상관면에서 약간 아래로 움직이게 된다. 이 전자빔의 운동을 "스캐닝"이라 부르고, 수반되는 전기적 운동은 일반적으로 "스위핑"이라 하며, 대략 1초당 15,750싸이클의 수평 스위프 주파수라고도 한다.

원격 텔레비죤 카메라로서 잡은 영상과 텔레비죤 화면에 나타나는 영상은 반드시 동기되어야 한다. 예를들면, 텔리비죤 수신기가 1/30초 간격으로 화상을 주사한다면, 그 화상에는 롤현상이 수직 방향으로 나타나게된다. 이와같이 각선과 프레임의 스캐닝을 정확하게 동기화시키는 데에는 각별한 주의가 필요하다. 이러한 것을 성취하기 위해서, 동기화된 신호들은 음향 및 비디오 정보와 함께 텔리비젼 수신기에 전달된다. 각선의 출발을 제어하는 신호를 제공하는 것 이외에도 화상의 가장자리는 남는 가장자리 부분이 없도록 삭제되어야 한다. 이 복귀 시간은 귀선 혹은 플라이백주기로서 언급되며, 각 선에 대해 9마이크로 세컨드쯤되지만, 전자빔이 스크린의 하단에서 상단으로 복귀하는 시간보다는 상당히 긴 셈이다.

제1도는 수평동기화펄스(2)와 수평 블랭킹 혹은 수평플라이백펄스(4)를 포함하는 흑백영상 신호를 나타낸다. 연속적인 플라이백신호 사이에서 겹쳐진 부분이 한개의 화상선에 상응하는 사실상의 흑백영상신호(6)이다. 도면에 도시된 바와같이, 수평플라이백펄스(4)가 어두운 영역으로 확산되므로, 화면의 가장자리는 남은부분이 없이 완전히 검게된다.

제2도를 참조하면, 수직 필드에 대한 주사 시점은 수평동기화신호보다 오래 지속되는 수직동기화펄스에 의해 알려진다. 수직플라이백 혹은 블랭킹 시간동안 동기화가 느슨해지는 것을 피하기 위해서 수평동기화펄스들이 수직블랭킹펄스위에 겹쳐진다. 앞쪽의 6개의 펄스들은 대단히 폭이 좁으며, 등화펄스(equalizing puls)로서 역할한다. 그 다음에는 수평동기화시간으로 인해서 톱니파 모양을 한 사실상의 수직동기화펄스를 포함하는 6개의 폭이 넓은 펄스가 존재한다. 또한, 그 다음에는 6개의 등화펄스가 존재하고 그리고 화면의 상단에서부터 시작하는 4개의 규칙적인 수평동기화펄스가 수반된다. 수직블랭킹주기는 이시간들을 모두 합한 시간이며, 상기 전자 비임이 화면의 하단에서 상단으로 이동하는 동안 화면을 어둡게하고 화면의 처음 4선을 덮는다.

제3도는 흑백 텔리비죤 수신기의 블록도이다. 전송선(8)은 안테나에서 받은 모든 신호들을 튜너(10)에 전달하며, 이 튜너(10)의 기능은 바람직한 주파수 대역을 선택하고 나머지 모든 주파수대를 거절하는 역할을 한다. 이 튜너는 한개의 화상선에 상응하는 사실상의 흑백영상신호(6)인 연속 플라이백펄스들만 통과시킨다. 수평플라이백펄스(4)가 어두운 영역으로 확산되므로 화면의 가장 자리들은 남는 부분이 없이 완전히 검게된다. 이 튜너는 적당한 중간주파수만이 중간주파수 증폭기(12)를 통과하게 한다.

텔리비죤 중간주파증폭기(12)는 중간주파신호를 증폭하는 다수의 중간 주파수단을 포함한다. 패이딩 동안과부하를 방지하고 화상 변화를 줄이기 위해서, 자동이득 제어는 중간주파신호의 증폭을 제어하는데 사용된다.

중간주파증폭기(12)의 출력단은 진폭 변조 비디오 신호를 제거하는 검파기(14)에 공급되며 검파기의 출력은 다시 비디오 증폭기(16)에 공급된다. 음향신호는 오디오 중간주파증폭기 및 검파기(18)에서 제거되고 증폭되고 클리프되고 그리고 제한된다. 오디오중간주파증폭기 및 검파기(18)의 출력은 라디오수신기에서 볼 수 있는 오디오 증폭기와 유사한 오디오 증폭기(20)에 공급된다. 오디오 증폭기의 출력은 스피커에 공급된다.

비디오증폭기(16)은 오디오 증폭기(20)보다 넓은 대역폭을 가져야 한다. 이것은 고·저주파수 응답용 특수피킹회로(peaking circuit)를 사용함으로써 가능하다. 비디오증폭기(16)의 출력은 수상관에 공급되며 또한 텔레비죤 수신기에 필수불가결한 동기신호분리기(22)에 공급된다. 앞에서 설명한 바와같이, 수평 및 수직동기화펄스가 화상 신호선들 사이에 끼워진 각각의 블랭킹신호의 윗쪽에 나타난다. 상기 동기 신호 분리기는 신호가 비디오증폭기(16)에서 증폭된 후에 복합 비디오 신호로부터 동기화펄스를 분리하여 클리프한다. 두개의 각 필터가 수직동기화펄스를 수평동기화 펄스와 분리시키는데 사용될 수도 있다. 예를들면, 고역 통과 필터는 수평동기화펄스만이 스위프부(24)를 통과하게 하는 동시에 수직펄스는 저역 통과 필터를 거쳐 수직 스위프부(26)를 통과하게 한다.

수직 스위프부는 전자빔을 아래위로 움직이게 하기 위해 수상관 편향 요오크를 통과하는 실제 신호를 발생시킨다. 이와 마찬가지로, 수평 스위프부는 전자빔을 수상관으로 통과시키게 한다. 수평 편향 코일에서 요구된 짧은 시간동안에 큰 전류를 얻기 위해서 통상 변압기를 사용한다. 더우기, 플라이백 변압기는 수평 스위프부의 일부분으로 생각되어진다. 이 변압기는 전자빔이 오른쪽에서 왼쪽으로 되돌아오는 시간동안에 높은 전압을 발생시킨다.

"대규모의 단일 칩 집적회로 텔리비죤 수신기부시스템"이라 명명된 미합중국 특허 출원 번호 SC-80979는 VLSI단일 칩 텔리비죤 수신기를 설명하고 있으며, 본 명세서는 이것을 참조한다.

제4도는 텔리비죤 수신기의 수평 발진기에 의해 발생된 램프신호를 도시한 것이다. 이 신호는 대략 약 20μs의 램프 상승시간(T1)과 12μs램프 하강 시간(T2)을 갖는다. 최고 및 최저 전압값은 각각 V1, V2로 나타낸다.

제5도는 노드(32)와 노드(34)사이에 결합된 콘덴서(30)(약 50 피코파라드)를 포함하는 신규한 발진기의 회로도를 도시한 것이다. 이 회로는 저항(36, 38, 40 및 42)을 갖는 바이어스 체인과, 다이오드(44)와 트랜지스터(46)로 구성된 턴-어라운드 회로와, 트랜지스터(48, 50)를 갖는 제1비교기와, 트랜지스터(52, 54)를 갖는 제2비교기와, 트랜지스터(56, 58)와 저항(60, 62)을 갖는 전류원과, 트랜지스터(64, 66 및 68)와 저항(70, 72)을 갖는 기준증폭기, 트랜지스터(78, 80 및 82)와 저항(84, 86, 88, 90 및 92)을 갖는 저 전류 미러회로를 포함한다.

기준 증폭기(64)는 노드(100)에서 바이어스 전압에 연결된 베이스 전극을 갖는다. 트랜지스터(64, 66)가 완전히 정합된다면, 온도계수가 "0"인 정확한 기준 전압이 노드(34)에서 발생될 것이다. 정확한 기준 전류(I_R)는 약간의 가요성을 제공하기 위해 외부 저항일 수도 있는 저항(102)에 의해서 정해진다. 트랜지스터(68)의 베이스는 트랜지스터(64)의 콜렉터에 연결된다. 트랜지스터(68, 74 및 76)는 함께 연결된 베이스와 에미터 전극들을 갖기 때문에, 각각의 콜렉터에서의 전류는 똑같을 것이다(약 60μA.). 하단 전류 미러회로(트랜지스터 78, 80, 82)의 이득에 따라, 트랜지스터(79)를 흐르는 전류가 트랜지스터(76)를 흐르는 전류보다 많거나 적어진다. 만약에 더 많다면, 전류(약 17μA)는 램프신호의 하단 부분을 생성시키기 위해서 콘덴서(30)로부터 유도된다. 하단 미러 회로의 이득이 높을때 이조건이 존재한다. 이득이 감소하면, 트랜지스터(78)를 흐르는 전류는 트랜지스터(76)을 흐르는 전류보다 적어지며 램프 신호의 상단 부분을 만들기 위해서 2차의 전류가 콘덴서(30)에 흐를 것이다.

제5도의 회로는 다음과 같이 동작한다. 노드(32)에서의 전압이 V1과 V2사이에서 램프신호의 상승부분에 있을때, 트랜지스터(50)는 온되고, 트랜지스터(48)는 오프될 것이다. 트랜지스터(50)가 온되면, 전류는 다이오드(44)를 통과하여 흐르며, 트랜지스터(56)의 베이스와 트랜지스터(46)의 콜렉터에서 트랜지스터(56)를 온시킬 전류가 재생된다. 그 전류가 역 바이어스하기 위해 트랜지스터(82)의 에미터(106)에 공급된다. 이런 결과로 이것은 등가저항을 증가시키며 이득을 감소시키는 저 전류미러 회로로부터 저항(86, 88)을 제거시킨다. 이와같이 충전 전류(약 10μA)를 콘덴서(30)에 흐르도록 하는 트랜지스터(78)를 통하여 작은 전류가 흐른다. 트랜지스터(78, 98)는 전류미러 트랜지스터(74)가 공급한 전류가 의해 동작된다.

노드(32)에서 전압이 V1이 될때, 트랜지스터(48, 54)는 온되기 시작하며, 트랜지스터(50), (52)는 오프된다. 트랜지스터(50)가 오프되면, 트랜지스터(56)도 오프된다. 트랜지스터(54)는 트랜지스터(58)에서 나온 전류모두를 갖게 되며 루프를 래치한다. 트랜지스터(56)가 오프되면 트랜지스터(82)의 에미터(106)는 더 이상 역바이어 되지 않으며, 저항(86, 88)은 전류통로에 역으로 배치되어 있다. 이것은 저전류미러 회로의 등가 저항을 감소시키며 이득은 증가시킨다. 이러한 조건에서, 트랜지스터(76)에 의해서 공급된 전류보다 더 많은 전류가 트랜지스터(78)에 흐른다. 이와같이, 차전류(약 10μA)는 발진기 신호의 램프 신호의 아랫부분과 생성하고 노드(32)에서의 전압을 감소시키기 위해 콘덴서(30)에서 추출된다.

노드(32)에서 전압이 V2가 될때 트랜지스터(48, 54및 58)는 오프되며, 트랜지스터(50, 56)는 온되며 램프 신호의 상승 부분이 반복된다.

콘덴서(30)와 연관되는 표류 용량 콘덴서(106)가 기준 중증폭기를 안정시키는데 사용된다. 더우기 저항(94)의 양단전압이 온도에 따라 변화되기 때문에 트랜지스터(98)는 저항(94)과 연결된 질화물 콘덴서에 대하여 온도 보상을 제공한다. 기준 증폭기에 의해 생성된 기준 전류값(대락 60μA)은 콘덴서의 실제충·방전전류(대략 10μA.17μA)보다 훨씬 크므로, 발진기의 부하 효과를 줄이면서 요구된 콘덴서 용량 값을 최소화 할 수 있다. 상기 부하 효과는 신중한 설계 및 전류 선택에 따라 없앨 수 있다.

Claims (7)

1. 기준 정압노드(34)에 연결된 제1단자와 출력 노드(32)에 연결된 제2단자를 갖는 콘덴서(30)와, 제1동작모드에서 콘덴서를 충전시키도록 제1전류를 상기 콘덴서에 공급하고, 제2동작모드에서는 콘덴서로부터 제2전류를 끌어내기 위해 상기 출력노드에 연결된 제1회로 수단(74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90)과, 콘덴서 양단 전압이 제1전위로 증가될때와 제2전위로 감소될때를 검출하기 위해 출력노드에 연결된 비교 수단(48, 50, 52, 54)과, 콘덴서 양단 전압이 제2전위로 감소할때 제1회로 수단을 제1동작모드에 있게하며, 콘덴서 양단전압이 제1전위로 증가할때 제1회로 수단을 제2동작모드에 있게 하기 위해, 상기 제1회로 수단과 상기 비교 수단에 연결된 제2회로 수단(56, 58, 69, 92)를 구비하는 것을 특징으로 하는 텔레비죤 수신기용 수평발진기.
2. 제1항에 있어서, 기준 전압을 발생시키기 위하 기준 증폭기(64, 66, 68, 70, 72)와, 기준전류를 발생시키기 위해 상기 기준 증폭기와 상기 제1회로 수단에 연결된 제3회로 수단(102)을 아울러 구비하는 것을 특징으로 하는 수평발진기.
3. 제2항에 있어서, 상기 기준 전류는 제1 및 제2전류보다 실질적으로 더큰전류인 것을 특징으로하는 수평발진기.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1회로 수단은 상기 기준 증폭기, 상기 제3회로 수단 및 상기 출력 노드에 연결된 제1전류미러회로(74, 76)와, 상기 출력노드와 상기 제2회로 수단에 연결되고 상기 제2회로 수단에 의해 그 이득이 제어되는 제2가변이득 전류미러회러(78, 80, 82, 84, 86, 88, 90)를 구비하는 것을 특징으로하는 수평발진기.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2가변 이득 전류 미러 회로의 임피던스가 자체이득을 가변시키기 위해 상기 제2회로 수단에 의해 변경되는 것을 특징으로 하는 수평발진기.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2전위를 발생시키기 위해 공급 전압원에 연결된 바이어스 체인(36, 38, 40, 42)을 아울러 갖는 것을 특징으로 하는 수평발진기.
7. 제6항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 바이어스 체인 상에서 제1전위에 연결된 제1입력과 출력노드에 연결된 제2입력과 제2회로수단에 연결된 출력을 갖는 제1비교기(48, 50)와, 바이어스 체인상에서 제2전위에 연결된 제1입력과 출력 노드에 연결된 제2입력과 제2회로 수단에 연결된 출력을 갖는 제2비교기(52, 54)를 구비하는 것을 특징으로 하는 수평발진기.

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