KR100983788B1 - an interface circuit for multi-element gas sensor - Google Patents

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Abstract

브리지 회로 구조의 적용에 있어서 반복되는 저항수를 줄여서 전력 소비를 줄이고, 동시에 가스센서의 동적 범위(dynamic range) 특성을 최대한 살리는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로가 개시되어 있다. 회로는 N개의 저항들; N개의 센서들을 포함하는 센서 어레이; 선택 신호에 따라 상기 N개의 센서들 중 하나 및 상기 N개의 저항들 중 하나를 전기적으로 연결시키기 위한 선택 수단; 그 일단이 상기 N개의 저항들과 전기적으로 연결되는 제 1 저항; 상기 제 1 저항의 타단과 상기 센서 어레이의 N개의 센서들 사이에 전기적으로 연결되는 제 2 저항을 포함하며, 상기 N은 2이상의 정수이다. Disclosed are signal processing circuits for various sensor arrays that reduce power consumption by reducing the number of repetitive resistors in the application of the bridge circuit structure and at the same time maximize the dynamic range characteristics of the gas sensor. The circuit comprises N resistors; A sensor array comprising N sensors; Selection means for electrically connecting one of the N sensors and one of the N resistors in accordance with a selection signal; A first resistor, one end of which is electrically connected to the N resistors; And a second resistor electrically connected between the other end of the first resistor and the N sensors of the sensor array, where N is an integer greater than or equal to two.

다종의 센서 어레이, 인스트루멘테이션 증폭기 회로, AD 변환, 브릿지 회로 Multiple sensor arrays, instrumentation amplifier circuits, AD conversions, bridge circuits

Description

다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로{an interface circuit for multi-element gas sensor}Signal processing circuit for multi-sensor arrays

본 발명은 브리지 회로를 사용하는 다종의 센서 어레이의 신호 처리를 위한 회로에 관한 것으로 특히, 브리지 회로 구조의 적용에 있어서 반복되는 저항수를 줄여서 전력 소비를 줄이고, 동시에 가스센서의 동적 범위(dynamic range) 특성을 최대한 살리는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to circuits for signal processing of a variety of sensor arrays using bridge circuits. In particular, in the application of bridge circuit structures, power consumption is reduced by reducing the number of repetitive resistors, and at the same time, the dynamic range of the gas sensor is reduced. The present invention relates to signal processing circuits for various types of sensor arrays that make the best use of the characteristics.

도 1은 저항형 가스센서의 측정 회로를 일 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a measurement circuit of a resistance gas sensor.

도 1에 도시된 바와 같이, 저항형 가스센서 측정 회로는 온도 및 주변 환경에 따른 센서 저항값 변화와 옵셋 보정이 용이한 브릿지 타입 회로 구조가 많이 사용되고 있다.As shown in FIG. 1, a resistance type gas sensor measuring circuit has a large number of bridge type circuit structures that are easy to change in resistance and offset correction according to temperature and surrounding environment.

이러한 브릿지 타입 회로에서는, 센서(Rsen)의 가스 감지에 따른 출력 저항 값을 전압 차로 출력시키거나, 또는 RC 공진 회로(도시하지 않음)를 이용하여 저항의 변화를 주파수로 변환하여 출력하는 회로가 대부분이다. In such a bridge type circuit, a circuit that outputs an output resistance value according to gas sensing of a sensor Rsen as a voltage difference, or converts a resistance change into a frequency using an RC resonant circuit (not shown), and outputs it to be.

따라서, 다수개의 가스센서 어레이를 신호처리하기 위해서는 다수개의 중복되는 브릿지 회로가 필요하다. 즉, 여러종류의 가스를 동시에 감지하기 위해 다종 의 가스센서들을 사용하는 경우, 감지할 가스들의 숫자가 N개일 경우 N 쌍의 브릿지 저항이 필요하게 된다. 그러나, 이와 같이 다수개의 중복 브릿지 회로들을 이용하는 경우, 회로 구성에 필요한 저항들 수가 많아 지게 되고 그에 따른 소비전력이 증가하게 되는 문제가 있다. 또한, 이러한 브리지 회로는 센서의 동적 범위 특성을 충분히 살리지 못하는 문제가 있다.Therefore, in order to signal process a plurality of gas sensor arrays, a plurality of overlapping bridge circuits are required. In other words, when multiple gas sensors are used to simultaneously detect several types of gases, N pairs of bridge resistors are required when the number of gases to be detected is N. However, when using a plurality of redundant bridge circuits as described above, there is a problem in that the number of resistors required for the circuit configuration increases and thus the power consumption increases. In addition, such a bridge circuit has a problem that it does not sufficiently utilize the dynamic range characteristics of the sensor.

이에 본 발명의 목적은 N 채널의 저항형 타입 다종 어레이 가스센서의 신호처리를 위한 브리지 회로 구조의 적용에 있어서 반복되는 저항수를 줄여서 전력소비를 줄일 수 있고, 동시에 가스센서의 동적 범위(dynamic range) 특성을 향상시킬 수 있는 다종 센서 어레이용 신호 처리 회로를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the power consumption by reducing the number of repetitive resistance in the application of the bridge circuit structure for the signal processing of the N-channel resistance type multi-array array gas sensor, and at the same time the dynamic range of the gas sensor It is to provide a signal processing circuit for multiple sensor arrays that can improve the characteristics.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 다종 센서 어레이용 신호 처리 회로는 N개의 저항들; N개의 센서들을 포함하는 센서 어레이; 선택 신호에 따라 상기 N개의 센서들 중 하나 및 상기 N개의 저항들 중 하나를 전기적으로 연결시키기 위한 선택 수단; 그 일단이 상기 N개의 저항들과 전기적으로 연결되는 제 1 저항; 상기 제 1 저항의 타단과 상기 센서 어레이의 N개의 센서들 사이에 전기적으로 연결되는 제 2 저항을 포함하며, 상기 N은 2이상의 정수이다. According to an aspect of the present invention, there is provided a signal processing circuit for a multi-sensor sensor array comprising: N resistors; A sensor array comprising N sensors; Selection means for electrically connecting one of the N sensors and one of the N resistors in accordance with a selection signal; A first resistor, one end of which is electrically connected to the N resistors; And a second resistor electrically connected between the other end of the first resistor and the N sensors of the sensor array, where N is an integer greater than or equal to two.

바람직하게는, 상기 선택 수단은 상기 선택 신호에 따라 상기 N개의 센서들 중 하나를 선택하기 위한 제 1 멀티플렉서; 및 상기 선택 신호에 따라 상기 N개의 저항들 중 하나와 상기 제 1 멀티플렉서의 출력단을 전기적으로 연결시키기 위한 제 2 멀티플렉서를 포함한다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 저항의 연결 노드로부터 기준 전압이 발생되며, 상기 제 1 멀티플렉서의 상기 출력단에서 감지 전압이 발생된다.Advantageously, said selecting means comprises: a first multiplexer for selecting one of said N sensors in accordance with said selection signal; And a second multiplexer for electrically connecting one of the N resistors to an output terminal of the first multiplexer according to the selection signal. In addition, a reference voltage is generated from a connection node of the first and second resistors, and a sense voltage is generated at the output terminal of the first multiplexer.

보다 바람직하게는, 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는 상기 기준 전압 및 상기 감지 전압을 증폭하기 위한 인스트루멘테이션 증폭기 회로 및 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 출력을 디지털 신호로 변환하기 위한 AD 컨버터를 더 포함한다. More preferably, the signal processing circuit for the plurality of sensor arrays further includes an instrumentation amplifier circuit for amplifying the reference voltage and the sense voltage and an AD converter for converting the output of the instrumentation amplifier circuit into a digital signal.

또한 바람직하게는, 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로로부터 출력되는 펄스를 계수하기 위한 N-비트 카운팅 회로를 더 포함하며, 상기 N-비트 카운팅 회로는 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 출력단에 연결된 슈미트 트리거; 상기 슈미트 트리거로부터 입력되는 펄스를 계수하기 위한 N-비트 카운터; 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 피드백 저항에 병렬로 연결되는 커패시터; 및 상기 슈미트 트리거의 출력 신호에 따라 스위칭되고, 상기 커패시터 양단과 연결되는 트랜지스터를 포함한다. Also preferably, the signal processing circuit for the plurality of sensor arrays further includes an N-bit counting circuit for counting pulses output from the instrumentation amplifier circuit, wherein the N-bit counting circuit comprises an output terminal of the instrumentation amplifier circuit. Schmitt trigger connected to; An N-bit counter for counting pulses input from the Schmitt trigger; A capacitor connected in parallel to a feedback resistor of the instrumentation amplifier circuit; And a transistor switched according to an output signal of the Schmitt trigger and connected to both ends of the capacitor.

본 발명의 제 2 관점에 따른 다종 센서 어레이용 신호 처리 회로는 N개의 저항들; N개의 센서들을 포함하는 센서 어레이; 선택 신호에 따라 상기 센서 어레이의 센서들 중 하나를 선택하기 위한 제 1 수단; 상기 선택 신호에 따라 상기 저항들 중 하나를 선택하고, 상기 제 1 수단에 의해 선택된 센서와 상기 선택된 저항을 전기적으로 연결시키기 위한 제 2 수단; 그 일단이 상기 2 이상의 저항들과 병렬로 전기적으로 연결되는 제 1 저항; 및 상기 제 1 저항의 타단과 그 일단이 전기적으로 연결되고, 그 타단이 상기 센서 어레이의 센서들과 병렬로 전기적으로 연결되는 제 2 저항을 포함하며, 여기서, 상기 N은 2이상의 정수이며, 상기 제 1 및 제 2 저항의 연결 노드로부터 기준 전압이 발생되며, 상기 선택 수단에 의해 각각 선택된 센서 및 저항의 연결 노드를 통해 상기 선택된 센서의 감지 전압이 발생되는 것을 특징으로 한다. A signal processing circuit for a multiple sensor array according to a second aspect of the present invention comprises N resistors; A sensor array comprising N sensors; First means for selecting one of the sensors of the sensor array in accordance with a selection signal; Second means for selecting one of the resistors in accordance with the selection signal and electrically connecting the sensor selected by the first means and the selected resistor; A first resistor, one end of which is electrically connected in parallel with the two or more resistors; And a second resistor electrically connected to the other end of the first resistor and one end thereof, the other end of which is electrically connected in parallel with the sensors of the sensor array, wherein N is an integer greater than or equal to 2 A reference voltage is generated from the connection node of the first and second resistors, and the sensing voltage of the selected sensor is generated through the connection node of the sensor and the resistor selected by the selection means, respectively.

바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 수단 각각은 N:1의 멀티플렉서이다.Preferably, each of said first and second means is a multiplexer of N: 1.

본 발명에 의하면, N 채널의 저항형 다종 어레이 센서들의 신호 처리를 위한 브리지 구조의 적용에 있어서 반복되는 저항수를 줄여서 전력소비를 줄일 수 있으며, 동시에 여러 채널의 센서 어레이의 각각의 동적 범위를 최대한 살려 신호 처리 가능하고 이에 따른 출력 디지털 신호의 해상도를 증가시킬 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to reduce the power consumption by reducing the number of repetitive resistances in the application of the bridge structure for signal processing of the N-channel resistive multi-array sensors, and at the same time maximize the dynamic range of each of the multi-channel sensor array It is possible to process the signal, thereby increasing the resolution of the output digital signal.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 적용되는 저항형 다종 가스센서 어레이 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an example of a structure of a resistance type multi-gas sensor array applied to the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로를 도시한 회로도이다. 3 is a circuit diagram illustrating a signal processing circuit for various types of sensor arrays according to an exemplary embodiment.

도 4는 도 3에 도시된 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로에 적용될 수 있는 출력단에 연결되는 AD 변환 회로를 도시한 회로도이다.FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an AD conversion circuit connected to an output terminal that may be applied to signal processing circuits for various sensor arrays shown in FIG. 3.

도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4에 도시된 회로의 동작을 설명하기 위한 파형도들이다.5 and 6 are waveform diagrams for describing the operation of the circuit shown in FIGS. 3 and 4.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 저항형 다종 가스 센서 어레이 구조는 하나의 기판 상에 다수의 다종 가스 센서가들이 형성되며, 각 센서에 의해 감지되는 감지 신호들을 처리하기 위해 통상 도 1에 도시된 바와 같이, 각 센서에 대한 브리지 회로를 구성해야 한다.As shown in FIG. 2, the resistive multi-gas sensor array structure applied to the present invention has a plurality of multi-gas sensors formed on one substrate, and is typically used to process sensing signals sensed by each sensor. As shown in Figure 1, a bridge circuit must be configured for each sensor.

이러한 브리지 회로 구성 요소들의 중복을 극복하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는 N개의 저항들(Rbias#1, Rbias#2, ...., Rbias#N), N개의 센서들(Rsen#1, Rsen#2, ..., Rsen#N)을 포함하는 센서 어레이(100), 선택 신호에 따라 상기 N개의 센서들 중 하나를 선택하기 위한 제 1 멀티플렉서(200), 상기 선택 신호에 따라 상기 N개의 저항들(Rbias#1, Rbias#2, ...., Rbias#N) 중 하나와 상기 제 1 멀티플렉서(200)의 출력단을 전기적으로 연결시키기 위한 제 2 멀티플렉서(300), 그 일단이 상기 N개의 저항들(Rbias#1, Rbias#2, ...., Rbias#N)과 전기적으로 연결되는 제 1 저항(Rb), 상기 제 1 저항(Rb)의 타단과 상기 센서 어레이(100)의 N개의 센서들(Rsen#1, Rsen#2, ..., Rsen#N) 사이에 전기적으로 연결되는 제 2 저항(Ra)을 포함한다. 여기서 상기 N은 2이상의 정수이다. In order to overcome the duplication of such bridge circuit components, as shown in FIG. 3, the signal processing circuit for the multiple sensor array according to the embodiment of the present invention includes N resistors Rbias # 1, Rbias # 2,. ..., Rbias # N), sensor array 100 comprising N sensors (Rsen # 1, Rsen # 2, ..., Rsen # N), one of the N sensors according to the selection signal A first multiplexer 200 for selecting a, one of the N resistors (Rbias # 1, Rbias # 2, ...., Rbias # N) and the first multiplexer 200 according to the selection signal A second multiplexer 300 for electrically connecting an output terminal, a first resistor Rb of which one end is electrically connected to the N resistors Rbias # 1, Rbias # 2, ..., Rbias # N. ), And a second resistor electrically connected between the other end of the first resistor Rb and the N sensors Rsen # 1, Rsen # 2, ..., Rsen # N of the sensor array 100. Ra). Wherein N is an integer of 2 or more.

상기 제 1 및 제 2 저항(Rb 및 Ra)의 연결 노드로부터 기준 전압(Vref)이 발생되며, 상기 제 1 멀티플렉서(200)의 상기 출력단에서 감지 전압(Vsen#1 - #N)이 발생된다.A reference voltage Vref is generated from the connection nodes of the first and second resistors Rb and Ra, and a sensing voltage Vsen # 1-#N is generated at the output terminal of the first multiplexer 200.

또한, 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기준 전압(Vref) 및 상기 감지 전압(Vsen#1 - #N)을 차동 증폭하기 위한 인스트루멘테이션(Instrumentation) 증폭기 회로(400) 및 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로(400)의 출력을 디지털 신호로 변환하기 위한 AD 컨버터(500)를 더 포함한다. In addition, the signal processing circuits for the various sensor arrays may include an instrumentation amplifier circuit for differentially amplifying the reference voltage Vref and the sense voltages Vsen # 1 to #N. 400 and an AD converter 500 for converting the output of the instrumentation amplifier circuit 400 into a digital signal.

또한, 본 발명에 따른, 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는 상기 인스트 루멘테이션 증폭기 회로(400)로부터 출력되는 펄스를 계수하기 위한 N-비트 카운팅 회로(600)를 더 포함한다. Further, according to the present invention, the signal processing circuit for the various sensor arrays further includes an N-bit counting circuit 600 for counting pulses output from the instrumentation amplifier circuit 400.

상기 N-비트 카운팅 회로(600)는 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로(400)의 출력단에 연결된 슈미트 트리거, 상기 슈미트 트리거로부터 입력되는 펄스를 계수하기 위한 N-비트 카운터, 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 피드백 저항에 병렬로 연결되어, 스위칭 노이즈를 제거하기 위한 커패시터(Ca), 및 상기 슈미트 트리거의 출력 신호에 따라 스위칭되고, 상기 커패시터(Ca) 양단과 연결되는 트랜지스터를 포함한다. The N-bit counting circuit 600 is in parallel with a Schmitt trigger connected to an output terminal of the instrumentation amplifier circuit 400, an N-bit counter for counting pulses input from the Schmitt trigger, and a feedback resistor of the instrumentation amplifier circuit. And a capacitor Ca for removing switching noise, and a transistor switched according to an output signal of the Schmitt trigger and connected to both ends of the capacitor Ca.

상기 구성에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 외부로부터 선택 신호가 상기 제 1 및 제 2 멀티플렉서(200 및 300)에 입력되면, 상기 N개의 저항들(Rbias#1, Rbias#2, ...., Rbias#N) 중 하나 및, N개의 센서들(Rsen#1, Rsen#2, ..., Rsen#N) 중 하나가 선택되어, 상기 제 1 및 제 2 저항(Rb 및 Ra)와 함께 브릿지 회로를 구성하게 된다. 브릿지 회로가 구성되면, 브릿지 회로의 상기 제 1 및 제 2 저항(Rb 및 Ra)의 연결 노드로부터 상기 기준 전압(Vref)이 그리고 상기 제 1 멀티플렉서(200) 및 상기 제 2 멀티플렉서(300)의 연결 노드로부터 감지 전압(Vsen#1 - Vsen#N)이 발생된다. 상기 선택 신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 멀티플렉서들(200 및 300)가 상기 센서들(Rsen#1, Rsen#2, ..., Rsen#N) 및 상기 저항들(Rbias#1, Rbias#2, ...., Rbias#N)을 차례로 선택하게 되면, 선택 순서에 따라 N개의 센서들(Rsen#1, Rsen#2, ..., Rsen#N)에 의해 감지되는 감지 전압들(Vsen#1 - Vsen#N) 및 기준 전압들(Vref)이 차례로 발생되며, 이들 전압들은 차례로 인스트루멘테이션 증폭기 회로(400)에 입력된다.According to the above configuration, as shown in FIG. 5, when a selection signal from the outside is input to the first and second multiplexers 200 and 300, the N resistors Rbias # 1, Rbias # 2,... One of Rbias # N and one of N sensors Rsen # 1, Rsen # 2, ..., Rsen # N are selected so that the first and second resistors Rb and Ra are selected. Together with the bridge circuit. When a bridge circuit is constructed, the reference voltage Vref and the connection of the first multiplexer 200 and the second multiplexer 300 are connected from the connection nodes of the first and second resistors Rb and Ra of the bridge circuit. The sense voltages Vsen # 1-Vsen # N are generated from the node. According to the selection signal, the first and second multiplexers 200 and 300 are configured to provide the sensors Rsen # 1, Rsen # 2, ..., Rsen # N and the resistors Rbias # 1, Rbias #. 2, ..., and Rbias # N are sequentially selected, the sensing voltages detected by the N sensors (Rsen # 1, Rsen # 2, ..., Rsen # N) according to the selection order. Vsen # 1-Vsen # N and reference voltages Vref are generated in turn, and these voltages are in turn input to the instrumentation amplifier circuit 400.

상기 차례로 발생되는 상기 기준 전압(Vref) 및 감지 전압(Vsen#1 - Vsen#N)이 상기 인스트루멘테이션 회로(400)에 입력되면, 상기 기준 전압(Vref) 및 감지 전압(Vsen#1 - Vsen#N)은 차동 증폭되어 상기 AD 변환기(500) 및 N-비트 카운팅 회로(600)로 각각 출력된다. 그러면, 상기 AD 변환기(500)는 감지 신호로서의 상기 증폭된 감지 전압을 디지털 신호로 변환하여 출력하며, 상기 N-비트 카운팅 회로(600)는 도6에 도시된 바와 같이, 상기 감지 전압의 슈미트 트리거의 온/오프에 따른 디지털 신호를 발생시키고, 이러한 디지털 신호를 MSB로서 추가적으로 외부에 제공함으로써, 감지 신호의 출력 분해능(Resolution)을 증가시키고, 출력 다이나믹 렌지(Dynamic Range)를 향상시킬 수 있게 된다. When the reference voltage Vref and the sensing voltages Vsen # 1 to Vsen # N, which are sequentially generated, are input to the instrumentation circuit 400, the reference voltage Vref and the sensing voltages Vsen # 1 to Vsen # N ) Are differentially amplified and output to the AD converter 500 and the N-bit counting circuit 600, respectively. Then, the AD converter 500 converts the amplified sense voltage as a sense signal into a digital signal, and outputs the digital signal. As illustrated in FIG. 6, the N-bit counting circuit 600 triggers a Schmitt trigger of the sense voltage. By generating a digital signal according to the on / off of, and providing this digital signal externally as an MSB, it is possible to increase the output resolution of the sense signal, and to improve the output dynamic range.

도6의 (a)는 종래의 회로의 가스센서 저항값 대비 출력 전압값의 특성을 보여주고 있으며, (b)는 본 발명의 회로에서 구현된 출력 특성의 예를 보여주고 있다. (b) 그래프에 표현된 것처럼 출력 전압이 일정수준의 높은값(슈미트트리거 회로의 Upper trigger voltage)에 도달하면 자동으로 reset되고 어느 정도 낮은 값(슈미트트리거 회로의 Lower trigger voltage)으로 떨어지면 다시 가스농도에 비례하는 전압값으로 충전되기 시작한다. 본 발명의 회로는 종래의 회로 보다 가스센서의 동적 범위(dynamic range) 특성을 충분히 살린 신호처리회로임을 보여주고 있다. Figure 6 (a) shows the characteristics of the output voltage value compared to the gas sensor resistance value of the conventional circuit, (b) shows an example of the output characteristics implemented in the circuit of the present invention. (b) As shown in the graph, when the output voltage reaches a certain high value (upper trigger voltage of the Schmitt trigger circuit), it is automatically reset, and when it falls to some lower value (low trigger voltage of the Schmitt trigger circuit), the gas concentration is returned. It begins to charge with a voltage value proportional to. The circuit of the present invention has been shown to be a signal processing circuit utilizing the dynamic range characteristic of the gas sensor more sufficiently than the conventional circuit.

따라서, 본 발명에 의하면, 2개의 N:1 멀티플렉서들을 이용하여 N개의 센서 저항과 N개의 분할 저항, 그리고 기준 전압(Vref)을 생성하는 제 1 및 제 2 저항(R1, R2) 각각 한개씩만으로 구성되어, 회로 구조를 단순화하고 소비 전력을 최소화할 수 있다. Therefore, according to the present invention, two N: 1 multiplexers are used to configure N sensor resistors, N split resistors, and one first and second resistors R1 and R2 for generating a reference voltage Vref. Thus, the circuit structure can be simplified and the power consumption can be minimized.

또한, 본 발명에 따른 회로는 저항형 다종 가스 센서 어레이뿐만 아니라, 다종 환경 센서 또는 바이오 센서 어레이 등에 적용가능하다.In addition, the circuit according to the present invention can be applied to not only a resistance type multi gas sensor array, but also a multi environment sensor or a bio sensor array.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.Although the present invention has been described as a specific preferred embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Anyone with a variety of variations will be possible.

도 1은 종래의 저항형 가스 센서의 측정 회로를 일 예를 도시한 도면이다.1 is a view showing an example of a measurement circuit of a conventional resistance gas sensor.

도 2는 본 발명에 적용되는 저항형 다종 가스센서 어레이 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an example of a structure of a resistance type multi-gas sensor array applied to the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로를 도시한 회로도이다. 3 is a circuit diagram illustrating a signal processing circuit for various types of sensor arrays according to an exemplary embodiment.

도 4는 도 3에 도시된 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로에 적용될 수 있는 출력단에 연결되는 AD 변환 회로를 도시한 회로도이다.FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an AD conversion circuit connected to an output terminal that may be applied to signal processing circuits for various sensor arrays shown in FIG. 3.

도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4에 도시된 회로의 동작을 설명하기 위한 파형도들이다.5 and 6 are waveform diagrams for describing the operation of the circuit shown in FIGS. 3 and 4.

Claims (13)

N개의 저항들;N resistors; N개의 센서들을 포함하는 센서 어레이;A sensor array comprising N sensors; 선택 신호에 따라 상기 N개의 센서들 중 하나 및 상기 N개의 저항들 중 하나를 전기적으로 연결시키기 위한 선택 수단;Selection means for electrically connecting one of the N sensors and one of the N resistors in accordance with a selection signal; 그 일단이 상기 N개의 저항들과 전기적으로 연결되는 제 1 저항;A first resistor, one end of which is electrically connected to the N resistors; 상기 제 1 저항의 타단과 상기 센서 어레이의 N개의 센서들 사이에 전기적으로 연결되는 제 2 저항을 포함하며, A second resistor electrically connected between the other end of the first resistor and the N sensors of the sensor array, 상기 N은 2이상의 정수인 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.N is an integer of 2 or more, signal processing circuit for a plurality of sensor arrays. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 선택 수단은 상기 선택 신호에 따라 상기 N개의 센서들 중 하나를 선택하기 위한 제 1 멀티플렉서; 및The selection means includes a first multiplexer for selecting one of the N sensors in accordance with the selection signal; And 상기 선택 신호에 따라 상기 N개의 저항들 중 하나와 상기 제 1 멀티플렉서의 출력단을 전기적으로 연결시키기 위한 제 2 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.And a second multiplexer for electrically connecting one of the N resistors and an output terminal of the first multiplexer according to the selection signal. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 저항의 연결 노드로부터 기준 전압이 발생되며, 상기 선택 수단에 의해 각각 선택된 센서 및 저항의 연결 노드를 통해 상기 선택된 센서의 감지 전압이 발생되는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.A reference voltage is generated from the connection node of the first and second resistors, and the sensing voltage of the selected sensor is generated through the connection node of the sensor and the resistor selected by the selection means, respectively. Signal processing circuit. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는 상기 기준 전압 및 상기 감지 전압을 차동 증폭하기 위한 인스트루멘테이션 증폭기 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.The signal processing circuit for the various sensor arrays further comprises an instrumentation amplifier circuit for differentially amplifying the reference voltage and the sense voltage. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는The signal processing circuit for the various sensor arrays 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 출력을 디지털 신호로 변환하기 위한 AD 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.And an AD converter for converting the output of the instrumentation amplifier circuit into a digital signal. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, The method according to claim 4 or 5, 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는The signal processing circuit for the various sensor arrays 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로로부터 출력되는 펄스를 계수하기 위한 N-비트 카운팅 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.And n-bit counting circuitry for counting pulses output from said instrumentation amplifier circuit. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 N-비트 카운팅 회로는The N-bit counting circuit is 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 출력단에 연결된 슈미트 트리거;A Schmitt trigger coupled to the output of the instrumentation amplifier circuit; 상기 슈미트 트리거로부터 입력되는 펄스를 계수하기 위한 N-비트 카운터;An N-bit counter for counting pulses input from the Schmitt trigger; 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 피드백 저항에 병렬로 연결되는 커패시터; 및A capacitor connected in parallel to a feedback resistor of the instrumentation amplifier circuit; And 상기 슈미트 트리거의 출력 신호에 따라 스위칭되고, 상기 커패시터 양단과 연결되는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.And a transistor switched according to an output signal of the Schmitt trigger and connected to both ends of the capacitor. N개의 저항들;N resistors; N개의 센서들을 포함하는 센서 어레이;A sensor array comprising N sensors; 선택 신호에 따라 상기 센서 어레이의 센서들 중 하나를 선택하기 위한 제 1 수단; First means for selecting one of the sensors of the sensor array in accordance with a selection signal; 상기 선택 신호에 따라 상기 저항들 중 하나를 선택하고, 상기 제 1 수단에 의해 선택된 센서와 상기 선택된 저항을 전기적으로 연결시키기 위한 제 2 수단;Second means for selecting one of the resistors in accordance with the selection signal and electrically connecting the sensor selected by the first means and the selected resistor; 그 일단이 상기 2 이상의 저항들과 병렬로 전기적으로 연결되는 제 1 저항; 및A first resistor, one end of which is electrically connected in parallel with the two or more resistors; And 상기 제 1 저항의 타단과 그 일단이 전기적으로 연결되고, 그 타단이 상기 센서 어레이의 센서들과 병렬로 전기적으로 연결되는 제 2 저항을 포함하며, A second resistor electrically connected to the other end of the first resistor and one end thereof, the other end of which is electrically connected in parallel with the sensors of the sensor array; 여기서, 상기 N은 2이상의 정수이며, 상기 제 1 및 제 2 저항의 연결 노드로부터 기준 전압이 발생되며, 상기 선택 수단에 의해 각각 선택된 센서 및 저항의 연결 노드를 통해 상기 선택된 센서의 감지 전압이 발생되는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.Here, N is an integer greater than or equal to 2, a reference voltage is generated from the connection node of the first and second resistors, and a sensing voltage of the selected sensor is generated through the connection node of the sensor and the resistor selected by the selection means, respectively. Signal processing circuit for a plurality of sensor arrays, characterized in that. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제 1 및 제 2 수단 각각은 N:1의 멀티플렉서인 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.And each of said first and second means is a multiplexer of N: 1. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 10. The method according to claim 8 or 9, 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는 상기 기준 전압 및 상기 감지 전압을 차동 증폭하기 위한 인스트루멘테이션 증폭기 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.The signal processing circuit for the various sensor arrays further comprises an instrumentation amplifier circuit for differentially amplifying the reference voltage and the sense voltage. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는The signal processing circuit for the various sensor arrays 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 출력을 디지털 신호로 변환하기 위한 AD 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.And an AD converter for converting the output of the instrumentation amplifier circuit into a digital signal. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로는The signal processing circuit for the various sensor arrays 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로로부터 출력되는 펄스를 계수하기 위한 N-비트 카운팅 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.And n-bit counting circuitry for counting pulses output from said instrumentation amplifier circuit. 제 12 항에 있어서, 13. The method of claim 12, 상기 N-비트 카운팅 회로는The N-bit counting circuit is 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 출력단에 연결된 슈미트 트리거;A Schmitt trigger coupled to the output of the instrumentation amplifier circuit; 상기 슈미트 트리거로부터 입력되는 펄스를 계수하기 위한 N-비트 카운터;An N-bit counter for counting pulses input from the Schmitt trigger; 상기 인스트루멘테이션 증폭기 회로의 피드백 저항에 병렬로 연결되는 커패시터; 및A capacitor connected in parallel to a feedback resistor of the instrumentation amplifier circuit; And 상기 슈미트 트리거의 출력 신호에 따라 스위칭되고, 상기 커패시터 양단과 연결되는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 센서 어레이용 신호 처리 회로.And a transistor switched according to an output signal of the Schmitt trigger and connected to both ends of the capacitor.
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