KR100501185B1 - Ｍｅｍｓ 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MEMS 센서에서 출력되는 AC 신호의 크기 검출과 피드백제어를 통해 MEMS 정전용량형 센서의 출력전압에 대한 AC 레벨을 일정하게 조정하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 소정의 힘에 의해 변위되는 마이크로 구조물과 상기 변위되는 마이크로 구조물과의 간극변화에 의한 정전용량 변화량을 검출하는 고정전극을 포함하는 MEMS 정전용량형 센서에 있어서, 상기 MEMS 정전용량형 센서의 오프셋전압을 조정하는 참조값(reference value)을 초기화하고, 출력 AC 전압의 목표레벨을 설정하고, 상기 마이크로구조물에 소정 주파수의 구동전류를 인가하고, 상기 고정전극으로부터 전압을 검출한 후, 상기 고정전극으로부터 검출된 전압의 RMS값과 설정된 RMS 목표레벨을 비교하여, 비교결과 오차가 발생한 경우 오차가 발생하지 않도록 마이크로구조물의 고정전극에 인가되는 오프셋전압을 비례적분제어하는 것으로, 그 결과 목표레벨에서 정한 RMS 값을 갖는 AC전압이 감지신호출력단에 출력되도록 구성된다.

이에 의하여, 본 발명은 공정오차에 의해 고정전극과 마이크로구조물간에 간극오차가 발생하더라도, 항상 균일한 출력레벨을 제공할 수 있다.

Description

ＭＥＭＳ 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR UNIFORMIZATING OUTPUT AC LEVEL IN MEMS CAPACITIVE TYPE SENSOR}

본 발명은 초소형전자정밀기계(Micro Electro Mechanical System)로 구현된 정전용량형 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정편차에 의한 출력 레벨의 편차를 공정 조건의 조절없이 보상할 수 있는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법 및 장치에 관한 것이다.

초소형전자정밀기계(Micro Electro Mechanical System)란 반도체 칩에 내장된 센서, 밸브, 기어, 반사경, 그리고 구동기 등과 같은 아주 작은 기계장치와 컴퓨터를 결합하는 기술로서, 이하에서 MEMS란 약어를 사용하기로 한다.

상기 MEMS는 현재, 네비게이션 시스템, 비행기 날개 표면의 저항 변화에 따른 공기 흐름을 감지하는 비행기 날개 구조 속에 장착되는 센서, 20 ns의 속도로 별개의 경로에 광 신호를 교환할 수 있게 하는 광학 교환 장비, 센서구동형 냉난방 시스템, 대기 중의 압력 감지를 통해 재료 속성을 유연하게 바꿀 수 있도록 하기 위해 빌딩 토대에 내장되는 센서등에 이용되며, 가장 대표적인 것으로, 자동차 에어백 내의 진동가속도계나 자기센서로 주로 사용된다.

이러한 MEMS는 기본적으로, 반사경이나 센서와 같은 일부 기계 장치가 제작되었던 아주 작은 실리콘 칩 위에 마이크로회로를 포함하여 이루어진다.

도 1a 및 도 1b는 MEMS 로 구현된 정전용량형 센서의 일예를 보인 것으로서, 상기 도면을 참조하면, MEMS 정전용량형 센서는 대체적으로 유리기판(11)위에 형성된 마이크로 구조물용 실리콘층(12,14)을 선택적으로 식각하여 형성된 마이크로구조물(16)과, 상기 마이크로구조물(16)과 소정의 간격(gap)을 갖도록 형성된 고정전극(17)으로 이루어지며, 그 동작은 가속도의 힘 또는 지자기에 의한 로렌쯔의 힘에 의해 상기 마이크로 구조물(16)에 변위가 발생하면, 상기 고정전극(17)과의 간격이 변하게 되고, 상기 간격변화는 마이크로구조물(16)과 고정전극(17)간의 정전용량이 되는 것으로서, 이러한 정전용량변화를 회로적으로 검출하는 것이다.

상기와 같이, 감지대상의 변화정도에 비례하여 정전용량이 변화되도록 하는 MEMS 센서에 있어서, 동일한 조건에 대해 동일한 결과를 얻기 위해서는 MEMS 센서들에 있어서, 상기 마이크로 구조물(16)과 고정전극(17)의 초기 간격이 일정하여야 한다.

그런데, 도 2의 (a)와 같이, 서로 다른 MEMS 센서에서 각각의 마이크로구조물을 지지하는 스프링(21,22)의 폭이 각각 Wsp_A와 Wsp_B (여기서, Wsp_A < Wsp_B 이다)로서 서로 다른 경우, 상기 폭이 큰 스프링(22)의 강성계수가 폭이 작은 스프링(21)의 강성계수보다 크게 된다. 상기 강성계수가 크다는 것은 탄성력이 그만큼 작아진다는 것을 의미하므로, 폭이 큰 스프링(22)의 탄성력이 폭이 작은 스프링(21)에 비하여 작아진다.

따라서, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 스프링(21)에 의해 지지되는 마이크로구조물(24)과 고정전극(23) 간의 초기 간격이 d0라고 하면, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 폭이 더 두꺼운 스프링(22)에 의해 지지되는 마이크로구조물(26)과 고정전극(25) 간의 초기간격은, 탄성력이 상기 스프링(21)보다 떨어지기 때문에, 상기 초기 간격 d0와 ±Δd 만큼의 편차가 발생한다.

상기와 같은 갭 편차는 초기 정전용량을 변화시켜 MEMS 센서의 감지신호 출력 AC레벨을 변화시킨다.

이러한 편차는 칩(chip)이나 웨이퍼(wafer)간의 공정편차에 의하여 발생한다.

또한, 상기 MEMS 정전용량형 센서의 출력 AC 레벨 산포의 원인으로는, 1) 고정전극쪽의 갭 상태-식각깊이 또는 경사, 2)웨이퍼 본딩 상태-계면입자 혹은 본딩공정시의 핸들링으로 인한 기울기, 3)마이크로구조물의 응력(stress) 및 처짐 등으로 인한 휨 등을 들 수 있다.

이러한 요인들은 제조공정상에서 발생하는 것으로서, 아무리 엄격하게 공정관리를 하더라도 상기와 같은 공정편차가 발생할 수 있으며, 이렇게 발생되는 오차의 원인을 파악하거나, 제거하기 어렵다.

따라서, 상기와 같이 발생된 공정편차에 의한 오프셋 변화를 보상하여 출력레벨을 균일하게 하는 별도의 수단이 요구된다.

도 3은 MEMS 정전용량형 센서에 적용된 종래의 출력 레벨 균일화 장치를 나타낸 것으로서, 상기 장치는 Force balancing 방식을 이용하여 마이크로 구조물의 변위를 안정화시키는 것이다.

도시된 바와 같이, 종래의 장치는 마이크로 구조물(F0)의 일측 양단에 정전용량 변화를 감지하기 위한 고정전극(F1,F3)를 설치하며, 상기 마이크로구조물(F0)의 타측 양단에는 마이크로구조물(F0)의 변위 조정을 위한 제어용 전극(F2,F4)를 설치한다.

그리고, 상기 변위 제어용 전극(F2,F4)에 소정의 평형 DC 전압을 인가함으로서, 정전력을 유발시켜 구조물(F0)이 항상 감지용 전극(F1,F3)의 중심에 위치하도록 한다.

그런데, 상기와 같은 종래의 방식은 마이크로구조물에 별도의 정전력을 유발시켜 강제적으로 마이크로 구조물의 위치를 조정하는 것이기 때문에, 장치가 복잡하며, 또한 상기 변위 제어용 전극(F2,F4)를 통해 가해지는 별도의 정전력에 의한 간섭으로 출력이 달라질 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 상기에서는 마이크로구조물(F0)이 감지용 전극(F1,F3)의 중앙에 위치하도록 설계되어 있기 때문에, 제조공정상에서 마이크로구조물(F0)과 감지용 전극(F1,F3)의 사이의 간격에 오차가 발생될 경우, 이에 대한 조절이 불가능하고, 그 결과 출력이 각 구조물마다 다르게 나타난다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 MEMS 센서에서 출력되는 감지 전압의 AC 레벨 검출과 피드백제어를 통해 MEMS 정전용량형 센서의 감지 출력신호의 AC 레벨을 일정하게 조정하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 소정의 힘에 의해 변위되는 마이크로 구조물과 상기 마이크로 구조물과의 간극변화에 의한 정전용량 변화량을 검출하는 고정전극을 포함하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법에 있어서,

a) 상기 MEMS 정전용량형 센서의 출력 AC 레벨을 조정하는 참조값(reference value)을 초기화하고, 출력 AC 레벨의 목표 RMS 레벨을 설정하는 단계;

b) 상기 마이크로구조물에 소정 주파수의 구동전류를 인가하고, 상기 고정전극으로부터 전압을 검출하는 단계;

c) 상기 b)전압검출단계에서 검출된 전압의 RMS 크기를 얻는 단계;

d) 상기 c)검출단계에서 검출된 RMS 레벨과 목표 RMS 레벨을 비교하는 단계;

e) 상기 d)비교단계의 수행후, 검출된 RMS 레벨과 목표 RMS 레벨간에 오차가 발생하면, 참조값에 오차만큼의 적분량을 조정하여 고정전극의 오프셋 전압으로 인가한 후 상기 b)전압검출단계부터 반복시키는 단계;

f) 상기 d)비교단계의 수행결과, 검출된 RMS 레벨과 목표 RMS 레벨이 동일해지면, 현재의 참조값을 고정전극의 오프셋 전압으로 세팅시키는 단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 방법은 g) 상기 f)세팅단계에서 세팅된 고정전극의 오프셋 전압하에서 AC 전압을 감지신호로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다른 수단으로서, 소정의 힘에 의해 변위되는 마이크로 구조물과 상기 마이크로 구조물과의 간극변화에 의한 정전용량 변화량을 검출하는 고정전극을 포함하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 장치에 있어서,

상기 마이크로구조물에 소정 주파수의 구동전류를 인가하는 발진부;

상기 고정전극의 출력전압을 소정의 고정전극 참조 오프셋 전압값을 합하여 감지신호로 출력하는 감지신호출력부;

상기 감지신호출력부의 출력신호를 그 RMS 레벨에 대응하는 직류전압으로 변환하는 컨버터부;

상기 컨버터부로부터 출력된 감지신호의 AC 레벨과 기설정된 목표 RMS 레벨을 비교하여 오차발생여부를 검출하는 오차검출부;

상기 오차검출부에서 검출된 오차에 비례하여 고정전극의 오프셋전압을 조정하고, 상기 오차검출부의 출력이 0일때 출력을 일정한 값으로 유지시키는 PI제어부; 및

상기 오차검출부로부터 출력된 오차신호의 위상을 매칭시켜 상기 PI 제어부로 인가하는 위상매칭부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법 및 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법을 나타낸 플로우챠트로서, 이를 참조하여 출력레벨 균일화 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 상기 마이크로구조물의 고정전극(17)으로부터 출력되는 감지신호의 레벨을 셋팅하기 위한 기준이 되는 참조값(reference value) 및 목표 RMS 레벨을 소정 값으로 초기화한다(401). 예를 들어, 상기 참조값(reference value)의 초기값을 '0'으로 할 수 있다.

그 다음, 상기 마이크로구조물(16)에 소정 주파수의 구동전류를 인가하고, 상기 마이크로구조물의 고정전극(17)으로부터 감지신호를 검출한다(402, 403). 이때, 상기 감지신호의 형태는 상기 마이크로구조물(16)에 인가된 주파수를 갖는 AC 전압이 된다.

그리고, 상기 고정전극(17)으로부터 검출된 출력 AC 전압의 RMS 값을 검출한다(404).

그 다음, 상기 단계404에서 검출된 RMS 값이 목표 RMS 레벨과 동일한 지를 비교한다(405). 이 단계는 목표 RMS 레벨을 기준으로 하여, 해당 마이크로구조물에 공정편차가 발생하였는지를 판단하기 위한 것이다. 즉, 상기 단계404에서 산출된 RMS 값이 기설정된 목표 RMS 레벨과 동일하지 않다는 것은 상기 MEMS 센서의 마이크로구조물에 공정편차가 발생하였고, 그 결과 출력레벨에 편차가 발생한다는 것을 의미한다.

따라서, 상기 비교결과 오차가 발생하였다면(406), 발생한 오차에 비례하는 적분량만큼 참조값을 조정한다(407).

상기와 같이 참조값을 조정한 후, 상기 단계403부터 다시 반복한다. 이는 감지신호 출력의 RMS 레벨이 목표 RMS 레벨에 이르러 오차값이 0이 될때까지 피드백루프의 신호처리가 반복됨을 의미한다.

그리고, 상기 참조값의 조정에 의해, 마이크로구조물의 감지신호 출력의 RMS레벨이 목표 RMS 레벨과 동일해지면, 단계406의 비교결과에서 오차가 발생되지 않는 것으로 판단되고, 그러면, 고정전극(17)의 오프셋전압은 현재의 참조값으로 세팅되고(408), 그 이후에는 피드백제어에 의하여 그 값을 유지하게 된다.

그리고, 상기와 같이 레벨보정된 감지전압을 MEMS센서의 감지신호로 출력한다.

상기에 의하여, 서로 다른 공정에서 제조된 MEMS 센서 간에 동일한 감지결과를 얻을 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 의해 구현된 MEMS 센서의 출력 레벨 균일화 장치의 실시예를 도시한 것으로서, 소정의 힘에 의해 변위되는 마이크로 구조물(16)과 상기 구조물(16)과의 간극변화에 의해 변화된 정전용량을 검출하도록 구성된 고정전극(17)을 포함하는 MEMS센서의 출력 레벨 균일화 장치는, 상기 고정전극(17)의 AC 출력전압과 오프셋전압의 차를 증폭 출력하는 감지신호 출력부(52)와, 상기 감지신호 출력부(52)로부터 출력되는 AC 신호의 RMS 전압을 DC 신호로 변환하는 RMS-DC컨버터(53)와, 상기 RMS-DC컨버터(53)로부터 출력된 DC레벨과 기 설정된 목표 RMS 레벨과의 오차를 구하는 오차검출부(54)와, 상기 오차검출부(54)에서 출력된 오차신호의 위상을 조정하여 피드백 루프를 안정화시키는 위상매칭부(55)와, 오차검출후 상기 위상매칭부(55)로부터 입력된 오차 신호를 비례적분하고, 상기 비례적분값을 기 설정된 참조값에 합산하여 상기 감지신호 출력부(52)에 오프셋전압으로 출력하는 PI제어부(56)와, 상기 감지신호 출력부(52)의 출력신호를 MEMS센서의 감지신호로 출력하는 출력단(57)으로 구성된다.

상기 도 5에서 미설명된 부호 51는 상기 MEMS 센서의 구조물(16)에 소정 주파수의 구동전류를 인가하는 발진부를 나타낸다.

상기와 같이 구성된 출력 레벨 균일화 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 오차검출부(54)의 기준레벨로 MEMS센서로부터 출력되기를 원하는 AC RMS 레벨이 설정되고, 다음 PI제어부(56)에서 초기 참조값을 임의의 값으로, 예를 들어, 시스템 전원전압의 1/2 값을 인가한다. 즉, 3V 전원의 경우 초기 참조값으로 1.5V를 인가한다.

그리고, 상기 MEMS센서(10)의 마이크로구조물(16)에 발진부(51)를 통해 소정 주파수(마이크로 구조물의 공진주파수)의 구동전류를 인가한다.

이때, 상기 MEMS센서(10)의 고정전극(17)에는 상기 마이크로 구조물(16)과의 간극차에 비례한 전압이 발생하여, 감지신호 출력부(52)의 -입력단에 인가된다.

상기 감지신호 출력부(52)의 + 입력단으로는 PI제어부(56)를 통해 조정되는 오프셋 전압이 인가된다.

따라서, 상기 감지신호 출력부(52)는 상기 MEMS센서의 고정전극(17)에 걸리는 AC 신호와 오프셋전압과의 차를 출력하게 된다. 즉, 상기 감지신호 출력부(52)로부터 출력된 신호는 PI제어부(56)에 의해 레벨 조정된 AC 감지 신호이다.

상기 감지신호 출력부(52)로부터 출력된 신호는 RMS-DC컨버터(53)로 입력되고, 상기 RMS-DC컨버터(53)는 입력된 AC신호의 실효값을 DC 전압으로 변환하여 출력한다.

그리고, 상기 RMS-DC컨버터(53)에서 출력되는 상기 감지신호 출력부(52)의 출력신호의 RMS 레벨에 해당하는 DC전압은 오차검출부(54)로 입력되어 설정된 목표 RMS 레벨값과 비교된다.

상기 오차검출부(54)는 목표 RMS 레벨과, 상기 RMS-DC컨버터(53)로부터 입력된 상기 감지신호 출력부(52)의 출력신호의 RMS 레벨과의 오차를 검출한다.

그리고, 상기 오차검출부(54)로부터 출력된 오차값은 위상매칭부(55)에서 피드백 루프의 안정화를 위하여 위상 조절된 후 PI제어부(56)로 입력되고, PI제어부(56)는 입력된 오차에 따라서 상기 오프셋전압을 조절한다. 예를 들어, 입력된 오차가 0이라면, 오차적분량이 0이 되어 초기 설정된 참조값을 그대로 출력하고, 오차가 0가 아니라면 입력된 참조값에 오차신호의 적분량만큼을 증감하여 상기 감지신호 출력부(52)로 인가할 제어출력을 조절한다.

따라서, 상기 MEMS센서(10)의 감지출력 AC 전압의 RMS 레벨이 처음의 설계치(즉, 목표 RMS 레벨)와 일치한다면, 오차검출부(54)의 출력값이 0가 되고, 그 결과, 초기 설정된 참조값이 변경되지 않고, 그대로 셋팅된다.

반대로, 상기 MEMS센서(10)의 감지출력 AC 전압의 RMS 레벨이 공정편차등에 의하여 처음의 설계값과 달라지면, 상기 오차검출부(54)의 출력값이 0가 아니게 되고, 상기 오차는 PI제어부(56)에 의해 비례적분되고, 참조값이 상기 오차의 적분량만큼 증감되어 상기 감지신호 출력부(52)로 인가된다.

그 결과, 감지신호 출력부(52)는 마이크로구조물 고정전극의 오프셋전압이 적분제어로 변경된 상태하에서 다시 MEMS센서의 고정전극(17)의 검출 AC전압과 변경된 오프셋전압과의 차를 증폭 출력한다. 상기 신호는 앞서와 마찬가지로 RMS-DC컨버터(53)에서 그 RMS 레벨에 대응하는 DC전압으로 변환된 후, 오차검출부(54)에 의해 목표 RMS 레벨과 비교된다.

이때, 앞서의 레벨제어에 의하여, 상기 감지신호 출력부(52)의 출력신호의 RMS 레벨과 목표 RMS 레벨과의 사이에 오차가 발생하지 않으면, 상기 PI제어부(56)의 출력값은 현재 참조값으로 세팅되어 유지된다.

결과적으로, 감지신호 출력부(52)의 AC 출력신호의 크기는 안정되며, 출력단(57)을 통해 MEMS센서(10)의 감지신호로 출력된다.상기 과정에 의하여, 각 MEMS 센서별로 오프셋 전압을 셋팅함으로서, 모든 MEMS 센서의 출력레벨 편차를 조정할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명에 의하면, 구조물의 보정이나 공정상의 조정없이 공정산포에 의한 출력레벨의 편차발생을 보상할 수 있으며, 출력레벨을 균일화 함으로서, 안정적인 신호감지가 가능하고, 후단의 신호처리가 용이해지는 효과가 있으며, 그 결과 서로 다른 공정으로 제조된 MEMS 센서간에 동일한 감지결과를 얻을 수 있도록 하는 우수한 효과가 있다.

도 1a는 MEMS 정전용량형 센서의 단면도이고, 도 1b는 MEMS 정전용량형 센서에 있어서 마이크로 구조물의 상세 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2의 (a)는 MEMS 정전용량형 센서에서 공정편차에 의해 나타날 수 있는 스프링부의 식각율차를 설명하기 위한 도 1b의 A부분에 대한 정면도이고, (b),(c)는 도 1b에 도시된 MEMS 정전용량형 센서의 B-B' 단면도를 기준으로 스프링의 폭 차이에 따른 간격 변화를 보인 모식도이다.

도 3은 MEMS 정전용량형 센서에 적용되는 종래의 출력 레벨 균일화 장치를 보인 구성도이다.

도 4는 본 발명에 의한 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법을 나타낸 플로우챠트이다.

도 5는 본 발명에 의한 구현된 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 장치를 나타낸 블럭구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

16 : 마이크로구조물 17 : 고정전극

51 : 발진부 52 : 감지신호 출력부

53 : RMS-DC 컨버터 54 : 오차검출부

55 : 위상매칭부 56 : PI 제어부

Claims (4)

1. 소정의 힘에 의해 변위되는 마이크로 구조물과 상기 마이크로 구조물과의 간극변화에 의한 정전용량 변화량을 검출하는 고정전극을 포함하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법에 있어서,

   a) 상기 MEMS 정전용량형 센서의 출력 AC 레벨을 조정하는 참조값(reference value)을 초기화하고, 출력 AC 레벨의 목표 RMS 레벨을 설정하는 단계;

   b) 상기 마이크로구조물에 소정 주파수의 구동전류를 인가하고, 상기 고정전극으로부터 전압을 검출하는 단계;

   c) 상기 고정전극으로부터 검출된 전압의 RMS 레벨을 검출하는 단계;

   d) 상기 c)검출단계에서 검출된 RMS 레벨과 목표 RMS 레벨을 비교하는 단계;

   e) 상기 d)비교단계의 수행결과, 검출 RMS 레벨과 목표 RMS 레벨과의 사이에 오차가 발생하면, 상기 오차의 비례적분량만큼 참조값을 증감시켜 고정전극의 오프셋전압으로 인가한 후 상기 b) 전압 검출 단계부터 반복시키는 단계; 및

   f) 상기 d)비교단계의 수행결과, 검출 RMS 레벨과 목표 RMS 레벨이 동일해지면, 현재의 참조값을 고정전극의 오프셋전압으로 세팅하는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은

   g) 상기 f)세팅단계에서 세팅된 오프셋 전압이 고정전극에 인가된 상태에서 AC 전압을 감지신호로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 방법.
3. 소정의 힘에 의해 변위되는 마이크로 구조물과, 상기 마이크로 구조물과의 간극변화에 의한 정전용량 변화량을 검출하는 고정전극을 포함하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 장치에 있어서,

   상기 마이크로구조물에 소정 주파수의 구동전류를 인가하는 발진부;

   상기 고정전극의 AC 전압과 오프셋전압의 차를 센서의 감지신호로 출력하는 감지신호 출력부;

   상기 감지신호 출력부의 출력 전압의 RMS 레벨을 직류전압으로 변환하는 RMS-DC 컨버터부;

   상기 RMS-DC 컨버터부로부터 출력된 직류 전압과 기설정된 목표 RMS 레벨을 비교하여 그 오차를 검출하는 오차검출부;

   상기 오차검출부로부터 출력된 오차 신호의 위상을 기준위상으로 매칭시키는 위상매칭부; 및,

   상기 위상매칭부로부터 출력된 오차 신호를 비례적분하고, 상기 적분량만큼 상기 감지신호 출력부에 인가되는 오프셋 전압을 조정하고, 상기 오차검출부에서 출력된 오차 신호가 0일때 현재 오프셋전압을 유지시키는 PI제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MEMS 정전용량형 센서의 출력 레벨 균일화 장치.
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