KR100711846B1 - 기준 클럭 신호에 동기되어 동작하는 신호 검출 장치 및이를 구비하는 분광 광도계 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기준 클럭 신호에 동기하여 제어 신호를 출력하는 프로그램머블 로직 디바이스(PLD: Programmable Logic Device)를 구비하는 신호 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 신호 검출 장치는 포토 다이오드 어레이, 증폭 변환부, 저장 장치, 프로그램머블 로직 디바이스 및 중앙 처리 장치를 구비한다. 상기 포토 다이오드 어레이는 입사되는 빛에 상응하는 아날로그 광 신호를 출력하는 일련의 포토 다이오드들을 구비한다. 상기 증폭 변환부는 상기 아날로그 광 신호를 입력받아 증폭하고, 증폭된 아날로그 광 신호를 디지털 광 데이터로 변환하여 출력한다. 상기 저장 장치는 상기 디지털 광 데이터를 저장한다. 상기 프로그램머블 로직 디바이스는 기준 클럭 신호에 동기되어 동작하며, 상기 포토 다이오드 어레이, 상기 증폭 변환부 및 상기 저장 장치의 동작을 제어한다. 상기 중앙 처리 장치는 상기 프로그램머블 로직 디바이스로 제어 정보를 전송한다.
분광 광도계, 포토 다이오드, 동기, 노이즈, 다크 전류
Description
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 이해하기 위하여 각 도면에 대한 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 분광 광도계를 간략히 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 분광 광도계의 검출부를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신호 검출 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 4는 도 3에 도시된 노이즈 저감부(319)의 구현예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 신호 검출 장치에서 노이즈 저감부(319)의 유무에 따른 출력 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 절연 스펀지에 의하여 주변과 차단되는 신호 검출 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 절연 스펀지의 유무에 따른 온도 변화의 영향을 나타내는 그래프이다.
< 도면의 참조 번호에 대한 설명 >
102: 광원부 104: 제 1 옵틱부
106: 시료용 셀 108: 제 2 옵틱부
110: 검출부 112: 중앙 처리 장치
114: 포토 다이오드 어레이 115: 증폭기
116: 증폭 변환부 117: 아날로그 디지털 변환기
118: 저장 장치 311: 중앙 처리 장치
313: 프로그램머블 로직 디바이스
314: 포토 다이오드 어레이 315: 증폭기
316: 증폭 변환부 317: 아날로그 디지털 변환기
318: 저장 장치 319: 노이즈 저감부
602: 고정판 604: 절연 스펀지
606: 지지대 608: 회로 기판
본 발명은 기준 클럭 신호에 동기되어 동작하는 신호 검출 장치 및 이를 구비하는 분광 광도계에 관한 것으로서, 특히 기준 클럭 신호에 동기하여 제어 신호를 출력하는 프로그램머블 로직 디바이스(PLD: Programmable Logic Device)를 구비하는 신호 검출 장치에 관한 것이다.
분광 광도계(Spectrophotometer)는 빛의 파장에 따른 시료의 흡광도 (Absorbance)를 측정하거나, 빛을 조사받은 시료가 여기 상태에서 바닥 상태로 천이하면서 발산하는 빛을 측정하여, 시료의 물리 화학적 특성을 분석하는 장치이다.
분광 광도계는 제약 분야 또는 화장품 분야에서 원료나 완제품의 품질을 검사하거나, 생화학 분야 또는 유전 공학 분야에서 핵산이나 단백질의 특성을 검사하거나, 분석 화학 분야에서 합성 물질의 정성 분석이나 정량 분석을 수행하거나, 염색 산업 또는 페인트 산업에서 염료나 페인트의 특성을 검사하거나, 환경 분야에서 수질, 대기, 해양, 토양 등을 분석하는 데 사용된다.
도 1은 분광 광도계를 간략히 나타낸 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분광 광도계는 광원부(102), 제 1 옵틱부(104), 시료용 셀(106), 제 2 옵틱부(108) 및 검출부(110)를 구비한다.
광원부(102)에서 조사된 빛은 제 1 옵틱부(104)를 거쳐 시료용 셀(106)에 고정된 시료에 입사된다. 시료를 투과하는 빛 또는 시료가 발산하는 빛은 제 2 옵틱부(108)를 거쳐 검출부(110)에 도달하게 된다.
검출부(110)는, 광원부(102)에서 조사되어 시료를 투과하는 빛을 검출하거나, 광원부(102)에서 조사된 빛을 흡수하여 시료가 여기 상태에서 바닥 상태로 천이하면서 발산하는 빛을 검출하여, 시료의 물리 화학적 특성에 관한 데이터를 제공한다.
도 2는 도 1에 도시된 분광 광도계의 검출부를 나타내는 블럭도이다.
도 2의 검출부(110)는 중앙 처리 장치(MPU. 112), 포토 다이오드 어레이(PDA. 114), 증폭기(Amp. 115)와 아날로그 디지털 변환기(ADC. 117)를 구비하는 증 폭 변환부(116) 및 저장 장치(118. 도 2에서는 RAM으로 도시됨)를 구비한다.
도 1에서 시료를 투과하는 빛 또는 시료가 발산하는 빛은 제 2 옵틱부(108)를 거쳐 포토 다이오드 어레이(114)에 입사된다. 포토 다이오드 어레이(114)는 입사받는 빛(Lin)에 상응하는 아날로그 광 신호를 생성하여 증폭 변환부(116)로 출력한다. 증폭 변환부(116)는 입력받는 아날로그 광 신호를 증폭하여 디지털 광 데이터로 변환하며, 변환된 디지털 광 데이터는 저장 장치(RAM. 118)에 저장된다.
중앙 처리 장치(MPU. 112)는 제어 신호들을 포토 다이오드 어레이(PDA. 114), 증폭 변환부(116) 및 저장 장치(RAM. 118)로 각각 전송하여 검출부(110)의 전반적인 동작을 제어한다.
그런데, 종래의 분광 광도계의 검출부(110)는 비동기적(Asynchronous)으로 동작하였다. 즉, 중앙 처리 장치(MPU. 112)에서 내부적인 처리 과정을 거치는 데에 소요되는 시간이 각각의 측정 경우마다 상이하여, 중앙 처리 장치(MPU. 112)가 제어 신호를 출력하는 시점이 일정하지 못하였다. 그래서, 동일한 측정 조건에서 포토 다이오드 어레이(PDA. 114)의 아날로그 광 신호를 검출하는 경우에도, 각 경우마다 응답 시간이 달라 동일한 측정 결과를 얻지 못하는 경우가 존재하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 기준 클럭 신호에 동기하여 제어 신호를 출력하는 프로그램머블 로직 디바이스(PLD: Programmable Logic Device)를 구비하는 신호 검출 장치 및 이를 구비하는 분광 광도계를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 신호 검출 장치는 포토 다이오드 어레이, 증폭 변환부, 저장 장치, 프로그램머블 로직 디바이스 및 중앙 처리 장치를 구비한다. 상기 포토 다이오드 어레이는 입사되는 빛에 상응하는 아날로그 광 신호를 출력하는 일련의 포토 다이오드들을 구비한다. 상기 증폭 변환부는 상기 아날로그 광 신호를 입력받아 증폭하고, 증폭된 아날로그 광 신호를 디지털 광 데이터로 변환하여 출력한다. 상기 저장 장치는 상기 디지털 광 데이터를 저장한다. 상기 프로그램머블 로직 디바이스는 기준 클럭 신호에 동기되어 동작하며, 상기 포토 다이오드 어레이, 상기 증폭 변환부 및 상기 저장 장치의 동작을 제어한다. 상기 중앙 처리 장치는 상기 프로그램머블 로직 디바이스로 제어 정보를 전송한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로그램머블 로직 디바이스는, 상기 기준 클럭 신호의 상승 에지 또는 하강 에지에서, 상기 포토 다이오드 어레이를 제어하는 신호, 상기 증폭 변환부를 제어하는 신호 또는 상기 저장 장치를 제어하는 신호를 출력할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 정보에는, 상기 포토 다이오드가 상기 아날로그 광 신호를 생성하는 시간 간격이 포함된다.
본 발명에 있어서, 상기 포토 다이오드에 충전되는 광 전하량은 상기 시간 간격에 의하여 조절될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 포토 다이오드 어레이는, 상기 포토 다이오드들 및 상기 포토 다이오드들이 출력하는 상기 아날로그 광 신호들을 선택적으로 출력하는 멀티플렉서(MUX: Multiplexer)를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 증폭 변환부는, 상기 아날로그 광 신호를 증폭하는 증폭기 및 상기 증폭된 아날로그 광 신호를 상기 디지털 광 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 신호 검출 장치는, 상기 프로그램머블 로직 디바이스와 상기 포토 다이오드 어레이를 연결하는 제어 신호 전송 경로에 일단이 연결되고, 상기 포토 다이오드 어레이와 상기 증폭 변환부를 연결하는 아날로그 광 신호 전송 경로에 타단이 연결되는 노이즈 저감부를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 노이즈 저감부는, 복수개의 저항들과 복수개의 커패시터들을 이용하여, 상기 신호 검출 장치로 유입되는 외부의 고주파 노이즈에 의한 영향을 저감시키는 역할을 담당한다.
본 발명에 있어서, 상기 신호 검출 장치는, 주변의 온도 변화에 의한 다크 전류(Dark Current)의 변화를 줄이기 위하여, 절연 스펀지에 의해 주변과 차단될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분광 광도계는 광원부, 시료용 셀 및 검출부를 구비한다. 상기 시료용 셀에는 물리 화학적 특성을 검사하고자 하는 시료가 고정된다. 상기 광원부는 상기 시료에 빛을 조사한다. 상기 검출부는 상기 시료를 투과하는 빛 또는 상기 시료에서 발산되는 빛을 검출하는 구성 요소이다. 상기 검출부는, 상기 시료를 투과하는 빛 또는 상기 시료에서 발산되는 빛에 상응하는 아날로그 광 신호를 출력하는 포토 다이오드 어레이, 상기 아날로그 광 신호를 증폭하여 디지털 광 데이터로 변환하는 증폭 변환부, 상기 디지털 광 데이터를 저장하는 저장 장치, 기준 클럭 신호에 동기하여 상기 포토 다이오드 어레이, 상기 증폭 변환부 및 상기 저장 장치의 동작을 제어하는 프로그램머블 로직 디바이스(Programmable Logic Device) 및 상기 프로그램머블 로직 디바이스로 제어 정보를 전송하는 중앙 처리 장치를 구비한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신호 검출 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 3과 도 2를 비교하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 신호 검출 장치는 분광 광도계의 검출부(도 1 및 도 2의 110)에 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 포토 다이오드 어레이의 아날로그 광 신호를 검출해내는 여러 장치에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 신호 검출 장치는 중앙 처리 장치(MPU: Micro Processor Unit. 311), 프로그램머블 로직 디바이스(PLD: Programmable Logic Device. 313), 포토 다이오드 어레이(PDA: Photo Diode Array. 314), 증폭 변환부(316) 및 저장 장치(318. 도 3에는 RAM으로 도시됨)를 구비한다. 본 발명에 따른 신호 검출 장치는 노이즈 저감부(319)를 더 구비할 수 있다.
포토 다이오드 어레이(PDA. 314)는 입사되는 빛(Lin)에 반응하는 다수개의 포토 다이오드들(PD1, PD2, ..., PDn)과 멀티플랙서(MUX: Multiplexer)를 구비할 수 있다. 증폭 변환부(316)는 증폭기(Amp. 315)와 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog Digital Converter. 317)를 구비할 수 있다.
중앙 처리 장치(MPU. 311)가 출력하는 제어 정보는 프로그램머블 로직 디바이스(PLD. 313)로 전송된다.
제어 정보에는 포토 다이오드(PD)가 아날로그 광 신호를 생성하는 시간 간격이 포함된다. 포토 다이오드(PD)가 커패시터를 포함하는 회로로 등가 모델화되는 경우에, 포토 다이오드(PD)가 아날로그 광 신호를 생성하는 시간 간격은, 등가 모델화된 회로에서 상기 커패시터의 출력 전압을 구하는 경우의 적분 시간에 상응한다. 이러한 점을 감안하면, 포토 다이오드(PD)에 충전되는 광 전하량은 상기 시간 간격에 의하여 조절될 수 있다는 것을 알 수 있다.
그 외에 사용자나 외부 장치로부터 입력되는 각종 명령이 중앙 처리 장치(MPU. 311)에 의하여 해독되어 제어 정보의 형태로 프로그램머블 로직 디바이스(PLD. 313)에 전송된다.
프로그램머블 로직 디바이스(PLD. 313)는 기준 클럭 신호에 동기되어 동작한다. 예컨대, 프로그램머블 로직 디바이스(PLD. 313)는 기준 클럭 신호의 상승 에지(Rising Edge) 또는 하강 에지(Falling Edge)에서, 포토 다이오드 어레이(PDA. 314)를 제어하는 신호, 증폭 변환부(316)를 제어하는 신호 또는 저장 장치(RAM. 318)를 제어하는 신호를 출력한다.
본 발명에서는, 종래처럼 중앙 처리 장치(MPU. 311)가 포토 다이오드 어레이(PDA. 314), 증폭 변환부(316) 및 저장 장치(RAM. 318)를 직접 제어하지 않고, 기준 클럭 신호에 동기되어 동작하는 프로그램머블 로직 디바이스(PLD. 313)라는 별도의 제어 소자가 포토 다이오드 어레이(PDA. 314), 증폭 변환부(316) 및 저장 장치(RAM. 318)를 제어한다. 내부적인 처리 과정을 거치는 데에 소요되는 시간이 각각의 측정 경우마다 상이하여, 제어 신호를 출력하는 시점이 일정하지 못한 중앙 처리 장치(MPU. 112)에 의하지 않고, 기준 클럭 신호에 동기되어 동작하는 프로그램머블 로직 디바이스(PLD. 313)에 의하여 포토 다이오드 어레이(PDA. 314), 증폭 변환부(316) 및 저장 장치(RAM. 318)를 제어하므로, 동일한 측정 조건에서 포토 다이오드 어레이(PDA. 114)의 아날로그 광 신호를 검출하는 경우에 동일한 측정 결과를 얻을 수 있게 된다.
포토 다이오드 어레이(PDA. 314)에는 n 비트의 병렬 데이터를 얻기 위하여 n 개의 포토 다이오드(PD)가 구비될 수 있다. 예컨대, 10 비트의 병렬 데이터를 얻기 위하여 포토 다이오드 어레이(PDA. 314)에는 1024 개의 포토 다이오드들(PD1, PD2, PD3, ..., PD1024)이 구비될 수 있다. 입사되는 빛(Lin)에 상응하여 각 포토 다이오드들(PD1, PD2, PD3, ..., PD1024)이 생성하는 아날로그 광 신호는 멀티플렉서(MUX)에 의하여 선택적으로 증폭 변환부(316)로 출력된다.
증폭 변환부(316)는 포토 다이오드 어레이(PDA. 314)로부터 아날로그 광 신호를 입력받아 증폭하고, 증폭된 아날로그 광 신호를 디지털 광 데이터로 변환하여 출력한다. 아날로그 광 신호를 증폭하는 역할은 증폭기(Amp. 315)가 담당하고, 증 폭된 아날로그 광 신호를 디지털 광 데이터로 변환하는 역할은 아날로그 디지털 변환기(ADC. 317)가 담당한다.
저장 장치(318)에는 상기 디지털 광 데이터가 저장된다. 중앙 처리 장치(MPU. 311)는 저장 장치(318)에 저장된 디지털 광 데이터를 독출하여, 포토 다이오드 어레이(PDA. 314)에 입사되는 빛(Lin)의 특성을 파악할 수 있다. 도 3에서는 저장 장치(318)가 RAM(Random Access Memory)으로 도시되어 있지만, 본 발명의 저장 장치(318)는 이에 한정되지 않고 그 외의 메모리 장치로 구현될 수 있다.
노이즈 저감부(319)는 상기 신호 검출 장치로 유입되는 외부의 고주파 노이즈에 의한 영향을 저감시키는 구성 요소이다. 노이즈 저감부(319)의 일단은 프로그램머블 로직 디바이스(PLD. 313)와 포토 다이오드 어레이(PDA. 314)를 연결하는 제어 신호 전송 경로에 연결되고, 노이즈 저감부(319)의 타단은 포토 다이오드 어레이(PDA. 314)와 증폭 변환부(316)를 연결하는 아날로그 광 신호 전송 경로에 연결된다.
도 4는 도 3에 도시된 노이즈 저감부(319)의 구현예를 나타내는 도면이다.
신호 검출 장치로 유입되는 외부의 고주파 노이즈에 의한 영향을 저감시키기 위하여, 노이즈 저감부(319)는 복수개의 저항들(R11, R12, R21, R22)과 복수개의 커패시터들(C11, C12, C21, C22)을 구비한다.
프로그램머블 로직 디바이스(PLD. 313)로부터 포토 다이오드 어레이(PDA. 314)로 전송되는 소정의 제어 신호(S1, S2)는 인버터(Inv1, Inv2)를 거쳐 노이즈 저감부(319)로도 입력된다. 복수개의 저항들(R11, R12, R21, R22)과 복수개의 커패 시터들(C11, C12, C21, C22)로 구현된 노이즈 저감부(319)는, 제어 신호 전송 경로(도 4에서 S1과 S2의 전송 경로)와 아날로그 광 신호 전송 경로(도 4에서 S의 전송 경로) 사이에 맞물리도록 배치되어, 신호 검출 장치로 유입되는 외부의 고주파 노이즈에 의한 영향을 저감시킨다.
도 5는 도 3의 신호 검출 장치에서 노이즈 저감부(319)의 유무에 따른 출력 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5의 <A>는 노이즈 저감부(319)가 없는 경우의 출력 특성을 나타내고, 도 5의 <B>는 노이즈 저감부(319)가 있는 경우의 출력 특성을 나타낸다. 도 5의 <A> 및 <B>에서, 가로축은 순번에 따른 1024 개의 포토 다이오드들(10 비트의 병렬 데이터를 얻기 위하여 구비되는 포토 다이오드들) 각각에 대응되고, 세로축은 각각의 포토 다이오드들로부터 검출된 디지털 광 데이터의 상대적 세기를 나타낸다.
도 5의 <A>와 도 5의 <B>를 비교해 보면, 도 5의 <B>에서 고주파 노이즈에 의하여 디지털 광 데이터의 상대적 세기가 변화하는 폭이, 도 5의 <A>에서 고주파 노이즈에 의하여 디지털 광 데이터의 상대적 세기가 변화하는 폭 보다 상대적으로 좁은 것을 알 수 있다. 이와 같이, 신호 검출 장치에 노이즈 저감부(319)를 더 구비시킴으로써, 고주파 노이즈에 의한 영향을 저감시켜 신호 대 잡음 비(SNR: Signal to Noise Ratio)를 향상 시킬 수 있다.
한편, 포토 다이오드에서는, 포토 다이오드의 자체 특성으로 인하여, 포토 다이오드에 빛이 입사되는 경우 뿐만 아니라 포토 다이오드에 빛이 입사되지 않는 경우에도 전류가 발생한다. 이와 같이, 빛의 입사와 상관없이 발생되는 전류를 다 크 전류(Dark Current)라고 한다.
다크 전류의 양은 온도에 의하여 크게 달라진다. 다음과 같은 수학식 1은 온도에 따라서 다크 전류의 양이 변화하는 정도를 나타낸다. 수학식 1에서 Id는 다크 전류의 양을 나타내고, ΔT는 온도의 변화량을 나타낸다.
포토 다이오드가 생성하는 아날로그 광 신호를 검출하는데 있어서, 온도에 의한 다크 전류의 변화는 검출 오차를 유발한다. 다크 전류의 양이 아날로그 광 신호에 직접적인 영향을 미치기 때문이다. 그래서, 주변의 온도 변화에 민감하지 않은 신호 검출 장치가 요구된다.
도 6은 절연 스펀지에 의하여 주변과 차단되는 신호 검출 장치를 도시한 도면이다.
도 6에는 고정판(602), 절연 스펀지(604), 지지대(606) 및 회로 기판(608)이 도시되어 있다. 신호 검출 장치가 구현되어 있는 회로 기판(608)은 고정판(602) 및 지지대(606)와 결합되어, 예컨대, 분광 광도계 시스템에 장착된다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 신호 검출 장치가 구현되어 있는 회로 기판(608)은 절연 스펀지(604)에 의해 주변과 차단된다. 절연 스펀지(604)는 주변의 온도 변화에 의한 다크 전류의 변화 정도를 줄이기 위한 것이다. 회로 기판(608) 상에 구현되는 신호 검출 장치는 절연 스펀지(604)에 의하여 주변과 차단되므로 주변 의 온도 변화에 덜 민감하게 된다.
도 7은 절연 스펀지의 유무에 따른 온도 변화의 영향을 나타내는 그래프이다.
도 7의 <A>는 절연 스펀지(604)가 없는 경우를 도시한 그래프이고, 도 7의 <B>는 절연 스펀지(604)가 있는 경우를 도시한 그래프이다. 도 7의 <A> 및 <B>에서, 가로축은 온도의 변화에 대응되고, 세로축은 다크 전류의 양을 나타낸다.
절연 스펀지(604)가 없는 경우를 도시한 도 7의 <A>를 보면, 신호 검출 장치의 주변 온도가 높아질수록 포토 다이오드에서 발생되는 다크 전류의 양이 증가한다는 것을 알 수 있다. 반면에, 신호 검출 장치가 절연 스펀지(604)에 의하여 주변과 차단된 경우를 도시한 도 7의 <B>를 보면, 신호 검출 장치의 주변 온도가 높아지더라도 포토 다이오드에서 발생되는 다크 전류의 양이 일정한 범위의 값을 유지한다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의하면 절연 스펀지(604)를 이용하여 주변 온도의 변화에 의한 검출 오차를 저감시킬 수 있다.
이상에서 설명한 신호 검출 장치가 분광 광도계에 적용되는 경우에, 본 발명에 따른 분광 광도계는 광원부, 시료용 셀 및 검출부를 구비한다.
광원부는, 물리 화학적 특성을 검사하고자 시료용 셀에 고정시킨 시료에, 빛을 조사한다. 시료를 투과하는 빛 또는 시료에서 발산되는 빛은 검출부로 입사된다.
검출부는 이상에서 설명한 신호 검출 장치에 대응된다. 즉, 검출부는, 시료를 투과하는 빛 또는 시료에서 발산되는 빛에 상응하는 아날로그 광 신호를 출력하 는 포토 다이오드 어레이, 아날로그 광 신호를 증폭하여 디지털 광 데이터로 변환하는 증폭 변환부, 디지털 광 데이터를 저장하는 저장 장치, 기준 클럭 신호에 동기하여, 포토 다이오드 어레이, 증폭 변환부 및 저장 장치의 동작을 제어하는 프로그램머블 로직 디바이스(Programmable Logic Device) 및 프로그램머블 로직 디바이스로 제어 정보를 전송하는 중앙 처리 장치를 구비한다.
그리고, 이상에서 설명한 신호 검출 장치의 특징은 상기 분광 광도계에도 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서는 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참고하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 이로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등 및 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기준 클럭 신호에 동기되어 동작하는 프로그램머블 로직 디바이스에 의하여 신호 검출 장치가 제어되므로, 동일한 측정 조건에서 포토 다이오드 어레이의 아날로그 광 신호를 검출하는 경우에 동일한 측정 결과를 얻을 수 있다.
둘째, 노이즈 저감부를 구비시킴으로써, 신호 검출 장치로 유입되는 외부의 고주파 노이즈에 의한 영향을 저감시킬 수 있다.
셋째, 절연 스펀지를 이용하여, 주변의 온도 변화에 의한 신호 검출 장치의 검출 오차를 저감시킬 수 있다.
Claims (11)
- 입사되는 빛에 상응하는 아날로그 광 신호를 출력하는 일련의 포토 다이오드들을 구비하는 포토 다이오드 어레이;상기 아날로그 광 신호를 입력받아 증폭하고, 증폭된 아날로그 광 신호를 디지털 광 데이터로 변환하여 출력하는 증폭 변환부;상기 디지털 광 데이터를 저장하는 저장 장치;상기 포토 다이오드 어레이를 제어하는 신호, 상기 증폭 변환부를 제어하는 신호 및 상기 저장 장치를 제어하는 신호를 기준 클럭 신호에 동기시켜 출력하는 프로그램머블 로직 디바이스(PLD: Programmable Logic Device); 및상기 프로그램머블 로직 디바이스로 제어 정보를 전송하는 중앙 처리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어 정보에는,상기 포토 다이오드가 상기 아날로그 광 신호를 생성하는 시간 간격이 포함 되는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 포토 다이오드에 충전되는 광 전하량은 상기 시간 간격에 의하여 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 포토 다이오드 어레이는,상기 포토 다이오드들; 및상기 포토 다이오드들이 출력하는 상기 아날로그 광 신호들을 선택적으로 출력하는 멀티플렉서(MUX: Multiplexer)를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증폭 변환부는,상기 아날로그 광 신호를 증폭하는 증폭기; 및상기 증폭된 아날로그 광 신호를 상기 디지털 광 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 프로그램머블 로직 디바이스와 상기 포토 다이오드 어레이를 연결하는 제어 신호 전송 경로에 일단이 연결되고, 상기 포토 다이오드 어레이와 상기 증폭 변환부를 연결하는 아날로그 광 신호 전송 경로에 타단이 연결되는 노이즈 저감부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 노이즈 저감부는,복수개의 저항들과 복수개의 커패시터들을 이용하여, 상기 신호 검출 장치로 유입되는 외부의 고주파 노이즈에 의한 영향을 저감시키는 역할을 담당하는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,주변의 온도 변화에 의한 다크 전류(Dark Current)의 변화를 줄이기 위하여 절연 스펀지에 의해 주변과 차단되는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,분광 광도계에 적용되는 것을 특징으로 하는 신호 검출 장치.
- 물리 화학적 특성을 검사하고자 하는 시료를 고정하는 시료용 셀;상기 시료에 빛을 조사하는 광원부; 및상기 시료를 투과하는 빛 또는 상기 시료에서 발산되는 빛을 검출하는 검출부를 구비하되,상기 검출부는,상기 시료를 투과하는 빛 또는 상기 시료에서 발산되는 빛에 상응하는 아날로그 광 신호를 출력하는 포토 다이오드 어레이;상기 아날로그 광 신호를 증폭하여 디지털 광 데이터로 변환하는 증폭 변환부;상기 디지털 광 데이터를 저장하는 저장 장치;상기 포토 다이오드 어레이를 제어하는 신호, 상기 증폭 변환부를 제어하는 신호 및 상기 저장 장치를 제어하는 신호를 기준 클럭 신호에 동기시켜 출력하는 프로그램머블 로직 디바이스(Programmable Logic Device); 및상기 프로그램머블 로직 디바이스로 제어 정보를 전송하는 중앙 처리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 분광 광도계.
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| KR100867894B1 (ko) * | 2007-05-29 | 2008-11-10 | 한국전기연구원 | 광자 에너지 측정 장치 및 그 방법 |
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