프로그래머블 딜레이 라인이란?
프로그래머블 딜레이 라인(영문: Programmable delay line)은 전기 신호의 전파 시간을 지연시키는 전자회로의 일종으로 딜레이 라인이라고 합니다.
지연시키는 시간을 프로그램에 의해 변경할 수 있습니다. 이 외에도 수동소자만으로 구성된 패시브 딜레이 라인과 외부 IC를 구동할 수 있는 액티브 딜레이 라인이 있습니다.
신호를 임의의 시간만큼 지연시킴으로써 다른 신호와 타이밍을 맞추거나 의도적으로 시간차를 두는 것이 가능합니다. 통신기기를 비롯해 다양한 전자기기에 사용되고 있습니다.
프로그래머블 딜레이 라인의 사용 용도
프로그래머블 딜레이 라인은 데이터 신호와 클록 신호의 타이밍을 맞추기 위해 사용됩니다. 특히 속도가 빨라질수록 미세한 타이밍의 오차가 문제가 되기 때문에 정확한 조정이 중요합니다.
그 외에도 신호의 펄스폭 변환이나 발진 회로, 주파수 멀티플라이어, 주파수 디스크리미네이터 등의 용도로도 사용된다. 응용 분야는 의료, 방송, 군사, 우주 등입니다. 각종 감지기기나 통신기기 등에서 정확한 타이밍을 맞춰야 하는 경우에 사용됩니다.
프로그래머블 딜레이 라인의 원리
프로그래머블 지연 라인은 인덕턴스 L과 커패시턴스 C로 전기 신호의 전파를 지연시키는 간단한 원리입니다. 공정, 온도, 전압 등의 조건이 변해도 규정된 지연 시간을 정확하게 구현하는 딜레이라인을 만드는 것은 어렵다고 알려져 있습니다.
정확도를 높이는 한 가지 방법으로 피드백을 들 수 있습니다. 규정된 지연시간에 대한 오차를 구하고, 그 오차가 작아지도록 지연라인에 피드백을 주는 것입니다. 전원 전압 조절 등을 통해 지연 시간을 제어합니다. 전압을 높이면 지연 시간을 줄일 수 있습니다.
지연 오차를 구하는 방법으로는 전압을 주파수로 변환하는 방법이 있습니다. 딜레이 라인의 출력을 반전시켜 입력에 피드백하면 지연시간의 1/2에 해당하는 주파수가 출력됩니다. 이 메커니즘을 전압 제어 발진기(VCO)라고 합니다.
프로그래머블 딜레이 라인의 구조
프로그래머블 딜레이 라인은 신호를 지연시키는 딜레이 라인과 임의의 지연 시간을 선택하는 멀티플렉서로 구성됩니다. 딜레이 라인을 구성하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 현재 가장 많이 사용되는 것은 인덕턴스 L과 커패시턴스 C의 사다리형 전송 회로망입니다.
N단 사다리형 회로의 지연 시간은 구간당 √(L×C), 전체적으로는 N×√(L×C)이다. 또 다른 구성으로는 로직 게이트의 전파 지연 시간을 전원 전압으로 제어하는 전압 제어 지연 라인(VCDL)을 사용하는 방법도 있습니다.
멀티플렉서에서 사다리형 회로의 임의의 단을 주소 신호로 선택하면 원하는 지연 시간을 얻을 수 있습니다. 프로그래머블 딜레이라인을 사용하는 경우, 지연시간의 정확성, 주파수 특성 및 위상 특성의 우수성, 낮은 손실, 우수한 온도 특성 등의 특성을 고려하여 용도에 따라 필요한 성능 및 비트 수를 충족하도록 하는 것이 중요합니다.
프로그래머블 딜레이 라인의 기타 정보
1. 특성 임피던스
딜레이 라인은 동축 케이블과 같은 전송로이며 고유한 전송 임피던스를 가지고 있습니다. 특성 임피던스는 회로 내 인덕턴스와 용량에 따라 달라지는 파라미터입니다. 파형 왜곡을 적게 전송하기 위해서는 특성 임피던스가 딜레이 라인 내에서 균일한 것이 중요합니다.
2. 상승 시간
딜레이 라인의 고유한 상승 시간은 최소 전송 펄스 폭을 제한합니다. 펄스 폭이 좁으면 높은 주파수 성분을 가지게 되므로 빠른 상승 시간이 요구됩니다.
지연라인을 무리 없이 통과하는 펄스 폭은 지연라인이 가진 상승시간의 3배 이상이어야 합니다.