주파수 검출기 및 이를 포함하는 위상 동기 루프 document_id A220623071210

일반적으로 전자 장치들은 수신되는 데이터 신호의 주파수를 그 전자 장치들이 동작하는 주파수와 동일한 주파수로 가변하고, 그 주파수를 일정하게 유지하기 위하여 위상 동기 루프를 이용한다. 위상 동기 루프는 수신되는 데이터 신호에 대하여 주파수 동기 및 시간 동기를 수행하는데, DVD(Digital Versatile Disk) 채널을 예로 들어 그 과정을 살펴본다. 도 1은 일반적인 DVD 리드 채널(100)의 신호 처리 과정을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 상기 DVD 리드 채널은 위상 동기 루프(110), PRML(Partial Response Maximum Likehood) 등화기와 Viterbi 디코더(120), RLL(Run Length Limited) 디코더(130), 및 ECC(Error Correction coding) 디코더(140)를 포함할 수 있다. 상기 위상 동기 루프(110)는 수신되는 RF 신호의 주파수를 특정 주파수의 신호로 가변하고, 그 신호에 대하여 주파수 동기 및 시간 동기를 수행한다. 상기 RF 신호는 DVD 포맷인 EFM+(improved version of Eight-to-Foruteen Modulation format)으로 모듈레이션된 신호일 수 있다. 그러면 상기 위상 동기 루프(110)로부터 출력되는 신호는 PRML 등화기와 비터비(Viterbi) 디코더(120), RLL 디코더(130), 및 ECC 디코더(140)를 거침으로써 데이터 신호로 복구된다. 상기 위상 동기 루프(110)의 주파수 동기 동작 및 시간 동기 동작을 보다 상세히 살펴본다. 먼저, 상기 위상 동기 루프(110)는 주파수 검출기(미도시)를 이용하여 주파수 동기를 수행하는데, 이는 페이로드(payload) 신호에 포함된 동기 펄스의 특성을 이용하여 수행될 수 있다. DVD 포맷에서 동기 펄스의 지속 시간은 14T(T는 클락의 주기)로 3T 내지 11T인 데이터 펄스의 지속 시간보다 길다. 이러한 DVD 포맷의 특성을 이용하여, 상기 위상 동기 루프(110)는 상기 주파수 검출기(미도시)로부터 출력되는 주파수 에러를 이용하여 목표 주파수로부터 일정 범위(예를 들면, 목표 주파수로부터 ±20% 범위) 내로 주파수 동기를 수행할 수 있다. 다음으로, 상기 위상 동기 루프(110)는 위상 검출기(미도시)를 이용하여 주파수 동기 수행 후 주파수 오차를 보정하기 위한 시간 동기를 수행한다. 상기 위상 동기 루프(110)는 주파수 동기 수행 후의 주파수 오차 범위가 일정한 범위 내이거나 주파수 에러의 변화가 느린 경우에는 비교적 정확한 잠김(locking) 동작을 수행할 수 있다. 그러나 상기 위상 동기 루프(110)는 주파수 동기 수행 후의 주파수 오차 범위가 상기 일정 범위를 벗어나거나 주파수 에러의 변화가 빠른 경우에는 정확한 잠김 동작을 수행할 수 없을 수 있다. 도 2는 정상 동작 여부에 따른 일반적인 위상 동기 루프(110)의 출력 신호의 주파수를 나타내는 그래프이다. 도 2를 참조하면, 정상 동작 시의 상기 위상 동기 루프(110)의 출력 신호의 주파수는 목표 주파수(ft)로 수렴하나, 주파수 동기 후 t1 시점에서 주파수 오차(Δf)가 큰 경우에는 목표 주파수(ft)에 도달하지 못함을 알 수 있다. 이러한 상기 위상 동기 루프(110)의 오동작은 DVD 디스크 불량, 기록 장치(예컨대, DVD writer) 불량, DVD 드라이브의 자동 귀환 제어 장치(servomechanism)의 오동작, 정보의 손실 등의 문제를 발생시킬 수 있다. 상기 문제점을 해결하기 위하여 상기 위상 동기 루프(110)의 루프 필터(미도시)의 이득값을 증가시킬 수 있으나, 이는 데이터 신호의 지터를 증가시키는 원인이 될 수 있다.