KR100995240B1 - A circuit for measuring a capacitance - Google Patents

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Abstract

정전 용량 감지 회로에 관한 것으로서, 특히 캐퍼시터에 충전 및 방전되는 전류량을 다르게 하였을 때, 캐퍼시터의 양단에 걸리는 전압의 변화에 기초하여 캐퍼시터의 정전 용량의 값을 검출하는 방식으로 동작하는 회로이다.The present invention relates to a capacitance sensing circuit, and in particular, when a current amount charged and discharged to a capacitor is changed, the circuit operates in a manner of detecting a value of the capacitance of the capacitor based on a change in voltage across the capacitor.

정전용량 감지회로는, 캐퍼시터에 충전되는 전류와 방전되는 전류의 크기를 다르게 하여, 캐퍼시터 양단의 전압이 기준 값에서부터 변하여 다시 기준값이 될 때까지의 시간을 측정하여, 캐퍼시터의 정전용량을 검출한다. 정전용량 감지회로는, 펄스 신호를 발생시키는 가변 펄스 신호 발생기; 펄스 신호를 입력받아, 펄스 신호의 레벨에 기초하여 캐퍼시터를 충전 또는 방전시키는 전류 구동 능력 조절기; 캐퍼시터에 걸리는 전압을 신호로 입력받아 전압의 범위에 기초하여 서로 다른 2 개의 레벨 중 하나의 레벨을 선택하고, 선택된 레벨을 가지는 디지털 신호를 출력하는 신호 변환기; 및 디지털 신호를 입력받아 디지털 신호가 서로 다른 2 개의 레벨 중 제 1 레벨로 지속되는 시간 측정하는 제 1 카운터를 구비하고, 캐퍼시터의 정전용량은 카운터에 의하여 측정되는 시간에 기초하여 추정된다.The capacitance sensing circuit detects the capacitance of the capacitor by measuring the time until the voltage across the capacitor changes from the reference value to the reference value again by varying the magnitude of the current charged in the capacitor and the discharged current. The capacitive sensing circuit includes a variable pulse signal generator for generating a pulse signal; A current driving capability controller configured to receive a pulse signal and charge or discharge a capacitor based on the level of the pulse signal; A signal converter which receives a voltage applied to the capacitor as a signal, selects one of two different levels based on a range of voltages, and outputs a digital signal having the selected level; And a first counter for receiving a digital signal and measuring a time for which the digital signal lasts at a first level among two different levels, wherein the capacitance of the capacitor is estimated based on the time measured by the counter.

정전 용량, 전류구동, 캐퍼시터, MOSFET Capacitance, Current Drive, Capacitor, MOSFET

Description

정전 용량 감지 회로 {A CIRCUIT FOR MEASURING A CAPACITANCE}Capacitance Detection Circuits {A CIRCUIT FOR MEASURING A CAPACITANCE}

본 발명은 정전 용량 감지 회로에 관한 것으로서, 특히 캐퍼시터에 충전 및 방전되는 전류량을 다르게 하였을 때, 캐퍼시터의 양단에 걸리는 전압의 변화에 기초하여 캐퍼시터의 정전 용량의 값을 검출하는 방식으로 동작하는 회로에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance sensing circuit, and more particularly, to a circuit operating in a manner of detecting a value of a capacitance of a capacitor based on a change in voltage across both ends of a capacitor when a current amount charged and discharged to a capacitor is changed. It is about.

캐퍼시터의 정전 용량을 측정하기 위한 다양한 방법이 존재한다. Various methods exist for measuring the capacitance of a capacitor.

잘 알려진 종래의 정전 용량 측정 방법은 AC 브리지 회로를 사용하는 것이다. AC 브리지 회로는 일반적으로 네 개의 암, 검류계 및 사인파 발생기를 포함한다. 첫번째, 두번째 암 (arm) 에는 저항이 위치하고, 세번째 암에는 정전 용량의 값이 알려진 기준 캐퍼시터가 위치한다. 네번째 암에는 측정 대상이 되는 캐퍼시턴스가 위치하며, 사인파의 주파수를 조절함으로써 검류계를 통하여 평형이 되는 조건을 관찰한다. 검출된 조건을 토대로 측정 대상이 되는 네번째 캐퍼시터의 정전 용량을 측정할 수 있다. A well known conventional method of measuring capacitance is to use an AC bridge circuit. AC bridge circuits typically include four arms, galvanometers, and sine wave generators. In the first and second arms the resistance is placed, and in the third arm the reference capacitor is known whose capacitance value is known. In the fourth arm, the capacitance to be measured is located, and the equilibrium condition is observed through the galvanometer by adjusting the frequency of the sine wave. Based on the detected conditions, the capacitance of the fourth capacitor to be measured can be measured.

다른 종래 기술로서 미국 등록 특허 3,824,459 에서는 정전 용량을 측정하기 위한 방법이 공개되었다. 이 문헌에서는, 기준 캐퍼시터와 제 1 기준 저항으로 구성된 RC 1 차회로에서 기준 캐퍼시터로부터 전하가 방전되는데 소요되는 시간을 측정하고, 미지의 캐퍼시터와 제 2 기준 저항으로 구성된 RC 1 차회로에서 미지의 캐퍼시터로부터 전하가 방전되는데 소요되는 시간을 측정한 후에, 두 개의 측정시간 및 기지의 캐퍼시터 저항의 값에 기초하여 미지의 캐퍼시터의 정전용량을 측정한다.As another prior art, US Patent No. 3,824,459 discloses a method for measuring capacitance. In this document, the time required for discharge of charge from the reference capacitor in the RC primary circuit composed of the reference capacitor and the first reference resistor is measured, and the unknown capacitor in the RC primary circuit composed of the unknown capacitor and the second reference resistor is measured. After measuring the time it takes for the charge to discharge from, the capacitance of the unknown capacitor is measured based on the two measurement times and the value of the known capacitor resistance.

상술한 AC 브리지 회로 및 미국 등록 특허 3,824,459 호의 검출방법에 있어서는, 저항이 2 개, 기준 캐퍼시터가 1 개가 필요하다. 즉, 측정 대상이 되는 캐퍼시터 이외의 아날로그 소자를 회로는 구비하여야 한다. 그러나, 아날로그 소자는 주변의 조건 (온도, 습도, 동작상태 등) 에 의하여 그 특성값이 변할 수가 있기 때문에, 정확한 캐퍼시턴스의 측정이 어려울 뿐만 아니라, 공간을 많이 차지하여 회로를 소형화하기 어렵다는 문제점이 있다.In the above-described AC bridge circuit and the detection method of US Patent No. 3,824,459, two resistors and one reference capacitor are required. In other words, the circuit should be provided with an analog element other than the capacitor to be measured. However, because analog devices can change their characteristic values due to ambient conditions (temperature, humidity, operating conditions, etc.), it is difficult to accurately measure capacitance, and it is difficult to miniaturize circuits by taking up a lot of space. There is this.

정전 용량 측정 회로에 있어서, 아날로그 소자의 개수를 줄여야만, 정밀하고 정확한 캐퍼시턴스의 측정이 가능하며, 회로를 소형화할 수 있다. 아날로그 소자인 저항과, 캐퍼시터를 사용하지 않고 캐퍼시터의 정전용량을 구하는 방법이 필요하다.In the capacitance measuring circuit, only by reducing the number of analog elements, accurate and accurate capacitance measurement is possible, and the circuit can be miniaturized. There is a need for a resistor that is an analog device and a method for obtaining capacitance of a capacitor without using a capacitor.

본 발명에 따른 정전용량 감지회로는, 펄스 신호를 발생시키는 가변 펄스 신호 발생기; 펄스 신호를 입력받아, 펄스 신호의 레벨에 기초하여 캐퍼시터를 충전 또는 방전시키는 전류 구동 능력 조절기; 캐퍼시터에 걸리는 전압을 신호로 입력받아 전압의 범위에 기초하여 서로 다른 2 개의 레벨 중 하나의 레벨을 선택하고, 선택된 레벨을 가지는 디지털 신호를 출력하는 신호 변환기; 및 디지털 신호를 입력받아 디지털 신호가 서로 다른 2 개의 레벨 중 제 1 레벨로 지속되는 시간 측정하는 제 1 카운터를 구비하고, 캐퍼시터의 정전용량은 카운터에 의하여 측정되는 시간에 기초하여 추정된다.A capacitive sensing circuit according to the present invention includes a variable pulse signal generator for generating a pulse signal; A current driving capability controller configured to receive a pulse signal and charge or discharge a capacitor based on the level of the pulse signal; A signal converter which receives a voltage applied to the capacitor as a signal, selects one of two different levels based on a range of voltages, and outputs a digital signal having the selected level; And a first counter for receiving a digital signal and measuring a time for which the digital signal lasts at a first level among two different levels, wherein the capacitance of the capacitor is estimated based on the time measured by the counter.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 가변 펄스 신호 발생기는, 클럭 신호를 입력받아 클럭수를 나타내는 N 비트의 신호를 출력하는 제 2 카운터; N 비트의 신호 중 하나의 비트 신호를 선택하여 펄스 신호로 출력하는 먹스 (MUX); 및 펄스 신호를 입력받아 펄스 신호의 에지를 검출하는 에지 검출기를 포함하며, 에지 검출기가 에지를 검출할 경우, 에지 검출기는 제 2 카운터를 디스에이 블시킨다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the variable pulse signal generator comprises: a second counter for receiving a clock signal and outputting an N-bit signal representing the number of clocks; A mux for selecting one bit signal among N bit signals and outputting the pulse signal; And an edge detector that receives the pulse signal and detects an edge of the pulse signal, and when the edge detector detects the edge, the edge detector disables the second counter.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 가변 펄스 신호 발생기는, 클럭 신호를 입력받아 클럭수를 나타내는 N 비트의 신호를 출력하는 제 2 카운터; N 비트의 신호 중 하나의 비트 신호를 선택하여 펄스 신호로 출력하는 먹스 (MUX); 먹스로부터 출력된 신호를 반전시켜 출력하는 제 1 인버터; 인버터로부터 출력된 신호 및 카운터 인에이블 신호를 논리곱 시켜 펄스 신호로 출력하는 제 1 논리곱게이트; 펄스 신호를 입력받아 펄스 신호의 에지를 검출하고, 에지 검출 여부를 알리는 에지 검출 신호를 출력하는 에지 검출기; 및 에지 검출기의 에지 검출 신호를 리셋 (Reset) 으로 입력받고, 펄스 시작 신호를 세트 (Set) 로 입력받아, 클럭 신호에 동기화되어 동작하는 RS 플립플롭을 구비하며, 카운터 인에이블 신호는 RS 플립플롭으로부터의 출력신호이며, 제 2 카운터는 카운터 인에이벨 신호에 따라 동작하거나 동작을 중단하고, 펄스 시작 신호에 기초하여 리셋된다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the variable pulse signal generator comprises: a second counter for receiving a clock signal and outputting an N-bit signal representing the number of clocks; A mux for selecting one bit signal among N bit signals and outputting the pulse signal; A first inverter for inverting and outputting a signal output from the mux; A first AND gate for performing an AND operation on the signal output from the inverter and the counter enable signal to output a pulse signal; An edge detector receiving a pulse signal to detect an edge of the pulse signal and outputting an edge detection signal indicating whether the edge is detected; And an RS flip-flop that receives an edge detector signal of the edge detector as a reset, receives a pulse start signal as a set, and operates in synchronization with a clock signal, wherein the counter enable signal is an RS flip-flop. Is an output signal from and the second counter operates or stops in response to the counter enable signal and is reset based on the pulse start signal.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 에지 검출기는, 펄스 신호를 입력받아 반전시켜 출력하는 제 2 인버터; 펄스 신호를 입력받아 클럭 신호에 따라 지연된 펄스 신호를 출력시키는 D 플립플롭; 및 제 2 인버터의 출력신호 및 지연된 펄스 신호를 논리곱시켜서 에지 검출 신호로 출력하는 제 2 논리곱게이트를 구비한다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the edge detector includes: a second inverter for receiving a pulse signal and inverting the pulse signal; A D flip-flop that receives a pulse signal and outputs a delayed pulse signal according to a clock signal; And a second AND gate for performing an AND operation on the output signal of the second inverter and the delayed pulse signal to output the edge detection signal.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 전류 구동 능력 조절기는, 펄스 신호에 기초하여 펄스 신호가 제 2 레벨일 때에는 충전 전류로 캐퍼시터를 충전시키는 전류 충전기; 및 펄스 신호에 기초하여 펄스 신호가 제 3 레벨일 때에는 방전 전류로 캐퍼시터를 방전시키는 전류 방전기를 구비한다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the current drive capability regulator includes: a current charger for charging the capacitor with charging current when the pulse signal is at a second level based on the pulse signal; And a current discharger for discharging the capacitor with the discharge current when the pulse signal is at the third level based on the pulse signal.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 전류 충전기는 캐퍼시터와 동작 전위 사이에서 스위칭하는 제 1 스위칭 소자를 포함하고, 전류 방전기는 캐퍼시터와 그라운드 전위 사이에서 스위칭하는 제 2 스위칭 소자를 포함하며, 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자는 펄스 신호에 기초하여 스위칭된다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the invention, the current charger comprises a first switching element for switching between a capacitor and an operating potential, and the current discharger comprises a second switching element for switching between a capacitor and a ground potential. The first switching element and the second switching element are switched based on the pulse signal.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 충전 전류의 크기가 방전 전류보다 크다.Preferably, in the capacitance sensing circuit according to the present invention, the magnitude of the charging current is larger than the discharge current.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 제 1 스위칭 소자는 고-전류 구동 PMOS 를 포함하고, 제 2 스위칭 소자는 저-전류 구동 NMOS 를 포함하며, 고-전류 구동 PMOS 의 게이트 및 저-전류 구동 NMOS 의 게이트로 펄스 신호가 입력된다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the invention, the first switching element comprises a high-current driving PMOS, the second switching element comprises a low-current driving NMOS, the gate of the high-current driving PMOS and The pulse signal is input to the gate of the low-current driving NMOS.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 제 1 스위칭 소자는 고-전류 구동 PMOS 를 포함하고, 제 2 스위칭 소자는 고-전류 구동 NMOS 및 고-전류 구동 NMOS 와 캐퍼시터를 연결하는 저항을 포함하며, 고-전류 구동 PMOS 의 게이트 및 고-전류 구동 NMOS 의 게이트로 펄스 신호가 입력되고, 저항은 방전 전류가 충전 전류보다 작아지도록 한다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the first switching element comprises a high-current driving PMOS, and the second switching element is a resistor connecting the high-current driving NMOS and the high-current driving NMOS with a capacitor. And a pulse signal is input to the gate of the high-current driving PMOS and the gate of the high-current driving NMOS, and the resistance causes the discharge current to be less than the charging current.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 충전 전류가 방전 전류보다 작다.Preferably, in the capacitance sensing circuit according to the present invention, the charging current is smaller than the discharge current.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 제 1 스위칭 소자는 저-전류 구동 PMOS 를 포함하고, 제 2 스위칭 소자는 고-전류 구동 NMOS 를 포함하 며, 저-전류 구동 PMOS 의 게이트 및 고-전류 구동 NMOS 의 게이트로 펄스 신호가 입력된다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the invention, the first switching element comprises a low-current driving PMOS, the second switching element comprises a high-current driving NMOS, and the gate of the low-current driving PMOS. And a pulse signal is input to the gate of the high-current driving NMOS.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 제 1 스위칭 소자는 고-전류 구동 PMOS 및 고-전류 구동 PMOS 와 캐퍼시터를 연결하는 저항을 포함하며, 제 2 스위칭 소자는 고-전류 구동 NMOS 이며, 고-전류 구동 PMOS 의 게이트 및 고-전류 구동 NMOS 의 게이트로 펄스 신호가 입력되고, 저항은 충전 전류가 방전 전류보다 작아지도록 한다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the first switching element comprises a high-current driving PMOS and a resistor connecting the high-current driving PMOS and a capacitor, and the second switching element comprises a high-current driving NMOS. And a pulse signal is input to the gate of the high-current driving PMOS and the gate of the high-current driving NMOS, and the resistance causes the charging current to be smaller than the discharge current.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 제 1 스위칭 소자는, 복수의 PMOS 및 복수의 PMOS 각각에 대응하는 복수의 논리합 게이트를 포함하고, 제 2 스위칭 소자는, 복수의 NMOS 및 복수의 NMOS 각각에 대응하는 복수의 논리곱 게이트를 포함하고, 복수의 PMOS 의 각각은 동작 전위와 캐퍼시터 사이에서 스위칭하며, 복수의 NMOS 의 각각은 그라운드 전위와 캐퍼시터 사이에서 스위칭하고, 복수의 논리합 게이트의 각각은 펄스 신호 및 대응하는 PMOS 인에이블 신호를 입력받아 논리합시켜서 대응하는 PMOS 의 게이트로 출력하고, 복수의 논리곱 게이트의 각각은 펄스 신호 및 대응하는 NMOS 인에이블 신호를 입력받아 논리곱시킨 후 대응하는 PMOS 의 게이트로 출력하고, PMOS 인에이블 신호를 조절하여 충전 전류의 크기를 조절할 수 있고, NMOS 인에이블 신호들 조절하여 방전 전류의 크기를 조절할 수 있다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the first switching element comprises a plurality of PMOSs and a plurality of logic sum gates corresponding to each of the plurality of PMOSs, and the second switching element comprises a plurality of NMOSs and a plurality of A plurality of AND gates corresponding to each of the NMOSs, wherein each of the plurality of PMOS switches between an operating potential and a capacitor, each of the plurality of NMOS switches between a ground potential and a capacitor, and Each of the plurality of logic gates receives a logic signal and a corresponding PMOS enable signal, and outputs the result to the gate of the corresponding PMOS, and each of the plurality of AND gates receives the logic signal and performs a logical multiplication on the corresponding NMOS enable signal. Output to the gate of the PMOS to adjust the magnitude of the charge current by adjusting the PMOS enable signal, NMOS enable signal And the control can adjust the size of the discharge current.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 신호 변환기는, 캐퍼시터에 걸리는 전압이 제 1 레벨보다 크면 제 3 레벨을 디지털 신호로 선택하고, 캐퍼시터에 걸리는 전압이 제 2 레벨보다 작으면 제 4 레벨을 디지털 신호로 선택하고, 제 2 레벨은 제 1 레벨보다 작거나 같고, 제 4 레벨은 제 3 레벨보다 작다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the signal converter selects the third level as a digital signal if the voltage across the capacitor is greater than the first level, and if the voltage across the capacitor is less than the second level, Four levels are selected as digital signals, the second level being less than or equal to the first level, and the fourth level being less than the third level.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 신호 변환기는, 제 1 레벨과 제 2 레벨을 같게 구현한 비교기를 포함한다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the signal converter includes a comparator that implements the first level and the second level equally.

바람직하게는, 본 발명에 따른 정전용량 감지회로에서, 신호 변환기는 제 1 레벨과 제 2 레벨을 다르게 구현한 슈미트 트리거를 포함한다.Preferably, in the capacitive sensing circuit according to the present invention, the signal converter includes a Schmitt trigger that implements the first level and the second level differently.

정전용량 감지회로는 기준 저항 및 기준 캐퍼시터를 사용하지 않기 때문에, 반도체 칩으로 구현시 칩 면적을 줄이는 효과 및 시스템 구현시 외부에 추가 부품 없이 동작할 수 있다는 효과가 있고, 온도, 습도, 동작전압 등과 같은 외부 조건에 의하여 회로의 검출 정확도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다는 효과를 갖는다. Since the capacitive sensing circuit does not use the reference resistor and the reference capacitor, it has the effect of reducing the chip area when implementing a semiconductor chip and operating without additional components when implementing the system, and the temperature, humidity, operating voltage, etc. It is possible to prevent the detection accuracy of the circuit from being lowered by the same external condition.

본 발명에서 측정대상이 되는 캐퍼시터는 콘덴서, 축전기 등과 같은 전기 디바이스일 수도 있고, 사람의 손가락 등이 될 수도 있다. 즉, 전하를 저장할 수 있는 임의의 사물이라면 어떠한 형태라도 가능하다. 또한, 정전 용량 (capacitance) 은 캐퍼시터의 양단에 단위 전위가 인가되었을 때 충전되는 전하량을 의미한다. In the present invention, the capacitor to be measured may be an electric device such as a capacitor, a capacitor, or the like, or may be a human finger. That is, any form that can store charge can be in any form. In addition, capacitance refers to the amount of charge that is charged when a unit potential is applied to both ends of a capacitor.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 도면과 함께 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1 은 정전용량 감지회로 (190) 의 기능 블록도를 나타낸다. 정전용량 감지회로 (190) 의 기본적인 동작 원리는 캐퍼시터 (140) 에 전류가 충전 또는 방 전되는 시간을 측정하는 것이다. 캐퍼시터 (140) 에 충전되는 전류와 방전되는 전류의 크기에 차이를 두었기 때문에, 충전시간과 방전시간의 길이가 달라지는데, 이 둘 중 더 긴시간을 측정하여, 캐퍼시터 (140) 의 정전용량을 검출한다.1 shows a functional block diagram of a capacitive sensing circuit 190. The basic operating principle of the capacitive sensing circuit 190 is to measure the time when the current in the capacitor 140 is charged or discharged. Since the difference between the current charged in the capacitor 140 and the magnitude of the discharged current is different, the length of the charging time and the discharging time is different, and the longer of these is measured to detect the capacitance of the capacitor 140. do.

도 1 에 도시된 정전용량 감지회로 (190) 의 구체적인 구성은 다음과 같다. 정전용량 감지회로 (190) 는 클럭 신호 (180) 를 입력받아 가변하는 펄스 신호 (var_pulse) 를 발생시키는 가변 펄스 신호 발생기 (100), 펄스 신호 (var_pulse) 를 입력받아, 펄스 신호 (var_pulse) 의 레벨에 따라 서로 다른 양의 전류를 구동하는 전류 구동 능력 조절기 (110), 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 을 입력받아 그것의 크기의 범위에 기초하여 2 개의 서로 다른 크기의 레벨 중 어느 하나의 레벨이 되는 디지털 신호 (conv_out) 를 출력하는 신호 변환기 (120), 및 디지털 신호 (conv_out) 를 입력받아 디지털 신호 (conv_out) 가 위의 2 개의 크기 중 하나의 레벨을 유지할 동안의 시간을 측정하는 카운터 (130) 를 구비하며, 캐퍼시터 (140) 은 전류 구동 능력 조절기 (110) 로부터 출력되는 전류에 따라 충전 또는 방전된다.A detailed configuration of the capacitance sensing circuit 190 shown in FIG. 1 is as follows. The capacitive sensing circuit 190 receives the clock signal 180 and receives the variable pulse signal generator 100 that generates a variable pulse signal var_pulse and the pulse signal var_pulse, and the level of the pulse signal var_pulse. According to the current driving capability regulator 110, which drives the different amount of current according to the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140, based on the range of its magnitude of any one of two different magnitude levels A signal converter 120 that outputs a digital signal conv_out that becomes a level, and a counter that receives a digital signal conv_out and measures the time while the digital signal conv_out maintains one of the two levels above. 130, the capacitor 140 is charged or discharged according to the current output from the current drive capability regulator 110.

가변 펄스 신호 발생기 (100) 는 가변하는 펄스 신호 (var_pulse) 를 출력한다. 위의 '가변' 의 의미는 펄스가 지속되는 시간을 바꿀 수 있다는 의미이다. 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 펄스 신호 (var_pulse) 의 크기가 제 1 레벨일 때는 캐퍼시터 (140) 로 일정량의 전류를 흘려보내어 전하를 충전시키고, 펄스 신호 (var_pulse) 가 제 2 레벨일 때는 캐퍼시터 (140) 으로부터 전류를 흡수하여 전하를 방전시킨다. 설명의 편의를 위하여, 제 1 레벨을 회로 로직에서 로우 (그라운드 전위), 제 2 레벨을 회로 로직에서 하이 (회로의 소스전위 또는 동작전위) 로 가정하여 설명한다. 이러한 가정은 예시적인 것이며, 발명의 범위를 한정하려는 의도가 아니다. 당업자는 회로 로직 상 로우와 하이를 바꾸어 동일한 기능을 수행하는 회로로 용이하게 변형할 수 있으며, 회로 로직의 로우 신호가 소스 전위 또는 동작전위에 대응하고, 하이가 그라운드 전위에 대응하도록 변형할 수도 있다. 그러한 변형물은 본 발명의 보호범위에 포함된다.The variable pulse signal generator 100 outputs a variable pulse signal var_pulse. The meaning of 'variable' above means that the duration of the pulse can be changed. The current driving capability controller 110 charges a charge by flowing a certain amount of current to the capacitor 140 when the magnitude of the pulse signal var_pulse is the first level, and charges the capacitor when the pulse signal var_pulse is the second level. 140 absorbs current and discharges charge. For convenience of explanation, it is assumed that the first level is low in circuit logic (ground potential) and the second level is high in circuit logic (source potential or operating potential of the circuit). This assumption is illustrative and is not intended to limit the scope of the invention. One of ordinary skill in the art can easily change the low and high in the circuit logic into a circuit that performs the same function, and the low signal of the circuit logic can be modified so as to correspond to the source potential or the operating potential, and the high corresponds to the ground potential. . Such modifications are included in the scope of protection of the present invention.

펄스 신호 (var_pulse) 가 로우 (제 1 레벨) 일 때 전류 구동 능력 조절기 (110) 가 캐퍼시터 (140) 으로 흘려보내는 충전 전류의 크기와, 펄스 신호 (var_pulse) 가 하이 (제 2 레벨) 일 때 전류 구동 능력 조절기 (110) 가 캐퍼시터 (140) 으로부터 흡수하는 방전 전류의 크기는 서로 다를 수도 있다. 즉, 충전 전류의 크기가 방전 전류의 크기보다 클 수도 있고, 충전 전류의 크기가 방전 전류의 크기보다 작을 수도 있다. The magnitude of the charging current that the current drive capability regulator 110 flows to the capacitor 140 when the pulse signal var_pulse is low (first level), and the current when the pulse signal var_pulse is high (second level). The magnitude of the discharge current absorbed from the capacitor 140 by the drive capability regulator 110 may be different from each other. That is, the magnitude of the charging current may be larger than the magnitude of the discharge current, and the magnitude of the charging current may be smaller than the magnitude of the discharge current.

캐퍼시터 (140) 의 정전용량을 C 라고 하고, 양단에 걸리는 전압의 크기를 V 라고 하고, 충전된 전하량을 Q 라고 하면, Q = C*V 라는 관계가 성립한다. 위의 수식을 시간에 대하여 미분하면, 다음과 같은 식이 유도된다.Assuming that the capacitance of the capacitor 140 is C, the magnitude of the voltage across both ends is V, and the amount of charged charge is Q, the relationship Q = C * V is established. Differentiating the above expression with respect to time leads to the following equation.

Figure 112008055260910-pat00001
Figure 112008055260910-pat00001

(수학식 1) 을 C 에 대해서 정리하면 다음과 같은 수식이 유도된다.Arranging Equation 1 with respect to C, the following equation is derived.

Figure 112008055260910-pat00002
Figure 112008055260910-pat00002

(수학식 2) 를 참조하면, 일정한 크기의 전류를 흘려서 캐퍼시터 (140) 을 충전시키거나 방전시킬 때, 캐퍼시터 (140) 의 크기 C 는 전압이 변하는 속도에 반비례한다는 점을 알 수 있다. 따라서, 캐퍼시터 (140) 를 일정한 크기의 전류로 충전시킬 때, 전압이 제 1 전압에서 제 1 전압보다 큰 제 2 전압에 도달할 때까지소요되는 시간과 캐퍼시터 (140) 의 정전용량은 비례하는 관계임을 알 수 있다. 이는 캐퍼시터 (140) 를 일정한 크기의 전류로 충전시키는 경우뿐만 아니라, 일정한 크기의 전류로 방전시키는 경우에도 동일하게 적용된다. 또한, 충전전류 및 방전전류의 크기가 시간에 따라서 조금 변하더라도, 정전용량을 대략적으로 추정할 수 있다. 결국, 제 1 전압와 제 1 전압보다 큰 제 2 전압 사이에서의 충전 시간 및/또는 방전 시간을 측정하여 캐퍼시터 (140) 의 정전용량을 추정할 수 있다.Referring to (Equation 2), it can be seen that when charging or discharging the capacitor 140 by flowing a current of a constant magnitude, the size C of the capacitor 140 is inversely proportional to the speed at which the voltage changes. Therefore, when the capacitor 140 is charged with a current having a constant magnitude, the time required until the voltage reaches a second voltage larger than the first voltage at the first voltage is proportional to the capacitance of the capacitor 140. It can be seen that. This applies equally to the case of not only charging the capacitor 140 with a constant magnitude of current, but also discharging with a constant magnitude of current. Further, even if the magnitudes of the charge current and the discharge current vary slightly with time, the capacitance can be estimated roughly. As a result, the capacitance of the capacitor 140 may be estimated by measuring the charge time and / or the discharge time between the first voltage and the second voltage greater than the first voltage.

신호 변환기 (120) 는 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 을 입력받는다. 신호 변환기 (120) 는 입력받은 전압 (cur_drv_sig) 의 크기의 범위에 기초하여 2 개의 서로 다른 크기 레벨 중 하나의 레벨이 되는 디지털 신호 (conv_out) 를 출력한다. 일 실시예에서, 신호 변환기 (120) 로서, 비교기 (comparator) 또는 슈미트 트리거를 사용할 수도 있다. 비교기를 신호 변환기 (120) 로서 사용할 경우, 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 이 소정의 레벨보다 크면 제 3 레벨 (예를 들어, 회로로직상 하이) 를 갖는 디지털 신호 (conv_out) 을 출력하고, 소정의 레벨보다 작으면 제 4 레벨 (예를 들어, 회로로직상 로우) 를 갖는 디지털 신호 (conv_out) 를 출력할 수 있다. The signal converter 120 receives a voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140. The signal converter 120 outputs a digital signal conv_out which becomes one of two different magnitude levels based on the magnitude range of the input voltage cur_drv_sig. In one embodiment, as signal converter 120, a comparator or a Schmitt trigger may be used. When using the comparator as the signal converter 120, if the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 is greater than a predetermined level, the digital signal conv_out having a third level (e.g., circuit logic high) is outputted. If smaller than the predetermined level, the digital signal conv_out having the fourth level (for example, a circuit logic low) can be output.

다른 일 실시예에서, 슈미트 트리거를 신호 변환기 (120) 로서 사용할할 수도 있다. 슈미트 트리거의 출력 신호 (conv_out) 가 제 3 레벨 (예, 0V 또는 로우) 일 때 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 이 소정의 제 5 레벨값 (예, 3V) 보다 큰 값이 될 때 슈미트 트리거의 출력 신호 (conv_out) 가 제 4 레벨 (예, 5V, 하이) 로 바뀌게 된다. 그리고, 슈미트 트리거의 출력 신호 (conv_out) 가 하이제 4 레벨 (예, 하이) 일 때, 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 이 소정의 제 6 레벨값 (예, 2 V) 보다 작은 값이 되는 순간에, 슈미트 트리거의 출력 신호 (conv_out) 가 제3 레벨 (0V, 로우) 로 바뀌게 된다. In another embodiment, the Schmitt trigger may be used as the signal converter 120. Schmitt when the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 when the output signal (conv_out) of the Schmitt trigger is a third level (e.g. 0V or low) becomes greater than a predetermined fifth level value (e.g. 3V) The output signal conv_out of the trigger is changed to the fourth level (eg, 5V, high). When the output signal conv_out of the Schmitt trigger is at the fourth level (eg, high), a value that the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 is smaller than the predetermined sixth level value (eg, 2V) is obtained. At the moment, the output signal of the Schmitt trigger (conv_out) is changed to the third level (0V, low).

카운터 (130) 는 디지털 신호 (conv_out) 를 입력받아, 이 신호가 일정한 레벨 (제 3 레벨 또는 제 4 레벨 중 어느 하나) 로 유지되는 클럭수 (시간에 비례한다.) 를 카운팅한다. 디지털 신호 (conv_out) 가 일정한 레벨로 지속되는 시간은 캐퍼시터 (140) 에 전류가 충전되는 시간 또는 방전되는 시간에 비례하므로, 카운터 (130) 에 의해 측정되는 클럭수는 결국 캐퍼시터 (140) 의 크기에 비례한다.. 정전용량이 알려진 다수의 캐퍼시터 (140) 에 대하여, 위의 클럭수를 미리 측정한 후에, 이를 저장해 놓는다면, 미지의 캐퍼시터 (140) 에 대하여, 일정한 레벨로 유지되는 시간을 측정하여, 캐퍼시터 (140) 의 값을 측정할 수 있다. 따라서, 정전용량 감지회로 (190) 는 도 1 과 같은 구성을 구비함으로써, 캐퍼시터 (140) 의 정전용량을 측정할 수 있다.The counter 130 receives the digital signal conv_out and counts the number of clocks (proportional to time) at which the signal is maintained at a constant level (either the third level or the fourth level). Since the time for which the digital signal conv_out is maintained at a constant level is proportional to the time when the current is charged or discharged in the capacitor 140, the number of clocks measured by the counter 130 is ultimately dependent on the size of the capacitor 140. For a plurality of capacitors 140 with known capacitances, if the above clock number is measured in advance, and stored therein, the unknown capacitor 140 is measured for a time that is maintained at a constant level. , The value of the capacitor 140 can be measured. Therefore, since the capacitance sensing circuit 190 has the configuration as shown in FIG. 1, the capacitance of the capacitor 140 can be measured.

도 2 는 정전용량 감지회로 (190) 에 포함된 가변 펄스 신호 발생기 (100) 의 회로도를 도시한다. 가변 펄스 신호 발생기 (100) 는 클럭 신호 (clk) 를 입력받아 클럭 수를 카운팅하고, 클럭 수를 N 비트 신호로 출력하는 카운터 (200), 선택 신호 (var_pulse) 에 기초하여 N 비트의 신호 중 하나를 선택하여 펄스 신호 (var_pulse) 로 출력하는 먹스 (MUX), 펄스 신호 (var_pulse) 를 입력받아 상승 에지 및 하강 에지 중 어느 하나의 에지를 검출하는 에지 검출기 (220) 를 구비한다. 에지 검출기 (220) 는 펄스 신호 (var_pulse) 에서 에지를 검출할 경우에, 카운터 (200) 를 디스에이블시키는 신호를 출력하게 되며, 카운터 (200) 는 동작을 멈추게 된다. 에지 검출기 (220) 은 기능 블록도의 형태로 도시되었으며, 구체적인 동작은 이하, 다른 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다. 2 shows a circuit diagram of a variable pulse signal generator 100 included in the capacitive sensing circuit 190. The variable pulse signal generator 100 receives a clock signal clk and counts the number of clocks, and outputs the number of clocks as an N bit signal, based on a counter 200 and a selection signal var_pulse. The edge detector 220 selects MUX and outputs a pulse signal var_pulse and outputs a pulse signal var_pulse, and detects any one of a rising edge and a falling edge. When the edge detector 220 detects an edge from the pulse signal var_pulse, the edge detector 220 outputs a signal for disabling the counter 200, and the counter 200 stops operating. Edge detector 220 is shown in the form of a functional block diagram, a detailed operation will be described below with reference to other drawings.

도 3 에서는 펄스 신호 발생기 (100) 의 회로도를 도시하며, 에지 검출기 (220) 의 세부 구성이 도시된다. 도 4 에서는 펄스 신호 발생기 (100) 의 타이밍도를 도시한다. 3 shows a circuit diagram of the pulse signal generator 100, and the detailed configuration of the edge detector 220 is shown. 4 shows a timing diagram of the pulse signal generator 100.

도 3 에서, 먹스 (210) 의 출력은 제 1 인버터 (300) 로 출력 (mux_out) 되고, 제 1 논리곱게이트 (310) 는 제 1 인터버 (300) 의 출력 신호 (mux_inv) 및 카운터 인에이블 신호 (cnt_en) 를 입력받는다. 제1 논리곱게이트 (310) 의 출력 신호 (var_pulse) 는 도 1 에서 전류 구동 능력 조절기 (110) 로 입력되는 펄스 신호 (var_pulse) 와 동일하다. 펄스 신호 (var_pulse) 는 또한 에지 검출기 (220) 로 입력되는데, 구체적으로 제 2 인버터 (320) 및 D 플립플롭 (340) 으로 입 력된다. 한편, 제 2 논리곱 게이트 (330) 는 제 2 인버터 (320) 의 출력 신호 (mux_inv) 및 D 플립플롭 (340) 의 출력 신호 (var_pulse_delay) 를 입력받는다. 제 2 논리곱 게이트 (330) 로부터의 출력 신호 (edge_detect) 는 펄스 신호 (var_pulse) 에서 에지 (상승에지가 될 수도 있고, 하강에지가 될 수도 있다) 가 검출되었지 여부를 나타내는 신호이다. 본 실시예에서는, 하강 에지가 검출될 때를 예로 들어 설명하겠다. 에지 검출 신호 (edge_detect) 는 RS 플립플롭 (350) 의 리셋 신호로 입력되어, 에지가 검출되는 경우 카운터 인에이블신호 (cnt_en) 를 통하여 카운터 (200) 의 작동을 중단시킨다. 중단된 카운터 (200) 는 RS 플립플롭 (350) 의 세트신호로 입력되는 카운터 리셋 신호 (cnt_reset) 에 의하여 카운터 인에이블신호 (cnt_en) 가 하이로 바뀌며, 다시 작동하게 된다.In FIG. 3, the output of the mux 210 is output mux_out to the first inverter 300, and the first AND gate 310 is the output signal mux_inv and the counter enable of the first interlock 300. It receives a signal (cnt_en). The output signal var_pulse of the first AND gate 310 is the same as the pulse signal var_pulse input to the current driving capability controller 110 in FIG. 1. The pulse signal var_pulse is also input to the edge detector 220, specifically to the second inverter 320 and the D flip-flop 340. Meanwhile, the second AND gate 330 receives the output signal mux_inv of the second inverter 320 and the output signal var_pulse_delay of the D flip-flop 340. The output signal edge_detect from the second AND gate 330 is a signal indicating whether an edge (which may be a rising edge or a falling edge) is detected in the pulse signal var_pulse. In this embodiment, an example will be described when the falling edge is detected. The edge detection signal edge_detect is input to the reset signal of the RS flip-flop 350 to stop the operation of the counter 200 through the counter enable signal cnt_en when an edge is detected. The stopped counter 200 changes its counter enable signal cnt_en to high by a counter reset signal cnt_reset input as a set signal of the RS flip-flop 350, and then operates again.

도 4 를 참조하면, (ㄱ) 이전에는 카운터 리셋 신호 (cnt_reset) 가 하이이므로, 카운터 (200) 는 리셋 상태이고 카운터 (200) 의 출력은 0 이 된다. (ㄱ) 에서 카운터 리셋 신호 (cnt_reset) 는 로우로 바뀌고, 이 신호는 RS 플립플롭 (350) 의 세트 신호로써 인가되므로, RS 플립플롭 (350) 의 출력인 카운터 인이이블 신호 (cnt_en) 는 이 순간에 하이로 바뀐다. 따라서, (ㄱ) 에서부터 카운터 (200) 가 작동하기 시작한다. 또한, 카운터 인에이블 신호 (cnt_en) 는 제 1 논리곱 게이트 (310) 의 입력이 되는데, (ㄱ) 내지 (ㄷ) 에서는 카운터 인에이블 신호 (cnt_en) 가 하이이므로, 제 1 논리곱 게이트 (310) 의 출력인 펄스 신호 (var_pulse) 는 제 1 인버터 (300) 의 출력 (mux_inv) 과 동일한 파형을 갖는다.Referring to FIG. 4, since the counter reset signal cnt_reset is high before (a), the counter 200 is in a reset state and the output of the counter 200 becomes zero. In (a), the counter reset signal cnt_reset turns low, and this signal is applied as the set signal of the RS flip-flop 350, so that the counter enable signal cnt_en, which is the output of the RS flip-flop 350, Turns high at the moment. Therefore, the counter 200 starts to operate from (a). In addition, the counter enable signal cnt_en becomes an input of the first AND gate 310. In (a) to (c), since the counter enable signal cnt_en is high, the first AND gate 310 is generated. The pulse signal var_pulse, which is the output of, has the same waveform as the output mux_inv of the first inverter 300.

카운터 (200) 는 클럭 신호 (180) 의 상승에지마다, 그 출력인 클럭수를 1 씩 증가시킨다. 먹스 (210) 는 카운터 (200) 의 클럭수를 비트별로 입력받는다. 먹스 (210) 의 선택 신호 (mux_sel) 에 기초하여, 카운터 (200) 의 몇 번째 비트를 먹스 (210) 의 출력 신호 (mux_out) 으로 할 것인지를 결정할 수 있다. 본 실시예에서는, 선택 신호 (mux_sel) 가 카운터 (200) 출력의 네 번째 비트를 선택하도록 설정한다. 그러면, 먹스의 출력 신호 (200) 는 카운터 (200) 의 출력이 15 에서 16 으로 바뀌는 (ㄴ) 과 (ㄷ) 사이에서 하이로 바뀐다. ㅁ머먹스 출력 신호 (mux_out) 을 반전시키는 인버터 (300) 에 의하여, (ㄱ) 에서 (ㄴ) 의 구간에서 제 1 인버터 출력신호 (mux_inv) 는 하이이지만, (ㄴ) 에서 (ㄷ) 의 구간에서 제 1 인버터 출력신호 (mux_inv) 는 로우로 바뀐다. 상술한 바와 같이, 카운터 인에이블 신호 (cnt_en) 는 (ㄱ) 에서 (ㄷ) 사이에서 하이로 유지되다가, (ㄷ) 에서 에지 검출 신호 (edge_detect) 에 하이가 인가됨으로 인하여 RS 플립플롭 (350) 이 리셋되어, 로우로 바뀌므로, 제 1 인버터 출력 신호 (mux_inv) 및 카운터 인에이블 신호 (cnt_en) 를 제 1 논리곱 게이트 (310) 를 통과시켜 출력한 펄스 신호 (var_pulse) 는 도시된 바와 같이 (ㄱ) 에서 (ㄴ) 사이에서 하이의 값을 가지고, 그 이후에는 로우로 바뀌게 된다. The counter 200 increments the number of clocks which are its outputs by one for each rising edge of the clock signal 180. The mux 210 receives the clock number of the counter 200 bit by bit. Based on the selection signal mux_sel of the mux 210, it is possible to determine which bit of the counter 200 is the output signal mux_out of the mux 210. In this embodiment, the select signal mux_sel is set to select the fourth bit of the counter 200 output. Then, the mux output signal 200 goes high between (b) and (c), where the output of the counter 200 changes from 15 to 16. By the inverter 300 which inverts the mux output signal mux_out, the first inverter output signal mux_inv is high in the interval (a) to (b), but is zero in the interval of (b) to (c). 1 The inverter output signal (mux_inv) goes low. As described above, the counter enable signal cnt_en remains high between (a) and (c), and the RS flip-flop (350) is applied because the high is applied to the edge detection signal (edge_detect) in (c). As it is reset and turned low, the pulse signal var_pulse outputting the first inverter output signal mux_inv and the counter enable signal cnt_en through the first AND gate 310 is output as shown in FIG. ) To (b) and have a high value, after which it turns low.

따라서, 선택 신호 (mux_sel) 를 바꾸어 카운터 (210) 의 출력비트를 조절함으로써, 펄스 신호 (var_pulse) 의 길이 (펄스폭) 을 조절할 수 있다. Therefore, the length (pulse width) of the pulse signal var_pulse can be adjusted by changing the output bit of the counter 210 by changing the selection signal mux_sel.

도 5a 는 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 일 실시예의 기능 블럭도를 나타낸다. 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 펄스 신호 (var_pulse) 를 입력받아 펄스 신호 (var_pulse) 의 크기 레벨에 따라 캐퍼시터 (140) 에 전류를 충전 또는 방전시킨다. 이러한 기능을 수행하기 위하여, 도 5a 의 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 가변 전류 충전기 (510) 및 가변 전류 방전기 (520) 를 구비한다. 5A shows a functional block diagram of one embodiment of a current drive capability regulator 110. The current driving capability controller 110 receives the pulse signal var_pulse and charges or discharges a current in the capacitor 140 according to the magnitude level of the pulse signal var_pulse. In order to perform this function, the current drive capability regulator 110 of FIG. 5A includes a variable current charger 510 and a variable current discharger 520.

가변 전류 충전기 (510) 은 펄스 신호 (var_pulse) 를 입력받아 펄스 신호 (var_pulse) 의 크기가 제 1 레벨 (예를 들어, 로우, 0V) 일 때에는 전류를 내보내어 캐퍼시터 (140) 에 전하를 충전시키고, 펄스 신호 (var_pulse) 의 크기가 제 2 레벨 (예를 들어, 하이, 동작전위) 일 때에는 전류를 흘려보내지 않는다. 가변 전류 방전기 (520) 는 펄스 신호 (var_pulse) 를 입력받아 펄스 신호 (var_pulse) 의 크기가 제 2 레벨일 때에는 전류를 흡수하여 캐퍼시터에 충전된 전하를 방전시킨다. 즉, 펄스 신호 (var_pulse) 의 크기가 제 1 레벨일 때에는 가변 전류 충전기 (510) 이 캐퍼시터 (140) 을 충전하고, 펄스 신호 (var_pulse) 의 크기가 제 2 레벨일 때에는 가변 전류 방전기 (520) 가 캐퍼시터 (140) 를 방전시킨다. 충전 전류와 방전 전류의 크기는 서로 다를 수 있으며, 그 크기를 설정에 따라서 바꿀 수도 있다.The variable current charger 510 receives the pulse signal var_pulse and outputs a current to charge the capacitor 140 when the magnitude of the pulse signal var_pulse is at a first level (eg, low, 0V). When the magnitude of the pulse signal var_pulse is at the second level (for example, high, operating potential), no current flows. The variable current discharger 520 receives the pulse signal var_pulse and absorbs a current when the magnitude of the pulse signal var_pulse is the second level to discharge the charge charged in the capacitor. That is, the variable current charger 510 charges the capacitor 140 when the magnitude of the pulse signal var_pulse is at the first level, and the variable current discharger 520 is charged when the magnitude of the pulse signal var_pulse is at the second level. The capacitor 140 is discharged. The magnitudes of the charge current and the discharge current may be different, and the magnitude may be changed according to a setting.

전술하였듯이, 신호 변환기 (120) 는 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압값 ( cur_drv_sig) 을 입력받아, 그것의 범위에 기초하여 2 개의 서로 다른 크기 레벨 중 어느 하나의 레벨이 되는 디지털 신호 (conv_out) 를 출력하고, 카운터 (130) 에 의하여 측정된 클럭수에 기초하여 캐퍼시터 (140) 의 크기가 검출된다.As described above, the signal converter 120 receives the voltage value cur_drv_sig applied to the capacitor 140 and outputs a digital signal conv_out that is one of two different magnitude levels based on its range. Then, the size of the capacitor 140 is detected based on the number of clocks measured by the counter 130.

도 5b 및 5c 는 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 다른 일 실시예들의 기능 블럭도를 나타낸다. 5B and 5C show functional block diagrams of other embodiments of current drive capability regulator 110.

도 5b 의 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 가변 전류 충전기 (510) 대신에 저 전류 충전기 (530) 을 구비하고, 가변 전류 방전기 (520) 대신에 고 전류 방전기 (540) 를 구비한다. 저 전류 충전기 (530) 가 캐퍼시터 (140) 을 충전시킬 때 공급하는 전류의 크기가 고 전류 방전기 (540) 가 캐퍼시터 (140) 을 방전시킬 때 흡수하는 전류의 크기보다 작다는 점을 나타내기 위하여, 각각 저 전류 충전기 (530) 와 고 전류 방전기 (540) 라고 지칭하였다. 또한, 이하, 캐퍼시터 (140) 를 충전시키는 전류를 충전전류, 캐퍼시터 (140) 를 방전시키는 전류라고도 지칭할 것이다.The current drive capability regulator 110 of FIG. 5B includes a low current charger 530 instead of the variable current charger 510 and a high current discharger 540 instead of the variable current discharger 520. To indicate that the magnitude of the current supplied by the low current charger 530 when charging the capacitor 140 is less than the magnitude of the current that the high current discharger 540 absorbs when discharging the capacitor 140. Respectively referred to as low current charger 530 and high current discharger 540. In addition, hereinafter, a current for charging the capacitor 140 will also be referred to as a charging current and a current for discharging the capacitor 140.

도 5c 의 전류 구동 능력 조절기 (110) 는, 도 5b 의 경우와 반대로, 고 전류 충전기 (550) 및 저 전류 방전기 (560) 를 구비한다. 고 전류 충전기 (550) 가 공급하는 충전전류의 크기가 저 전류 방전기 (560) 가 흡수하는 방전전류의 크기보다 크다. The current drive capability regulator 110 of FIG. 5C includes a high current charger 550 and a low current discharger 560 as opposed to the case of FIG. 5B. The magnitude of the charging current supplied by the high current charger 550 is greater than the magnitude of the discharge current absorbed by the low current discharger 560.

도 6a, 6b 는 각각 도 5b 의 저 전류 충전기 (530) 와 고 전류 방전기 (540) 를 구비한 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 구체적인 회로구성을 나타내는 회로도이다.6A and 6B are circuit diagrams showing the specific circuit configuration of the current drive capability regulator 110 including the low current charger 530 and the high current discharger 540 of FIG. 5B, respectively.

도 6a 를 참조하면, 저 전류 충전기 (530) 는 저 전류 구동 PMOS 이고, 고 전류 방전기 (540) 는 고 전류 구동 NMOS 이다. 이들은 각각 펄스 신호 (var_pulse) 를 입력받아, 스위치 소자로써 동작한다. 펄스 신호 (var_pulse) 가 로우일 때, 저 전류 구동 PMOS (530) 은 턴온되고, 고 전류 구동 NMOS (540) 은 턴오프되기 때문에, 저 전류 구동 PMOS (530) 를 통하여 소스전류가 캐퍼시터 (140) 으로 전류가 흘러, 캐퍼시터 (140) 가 충전된다. 반면에, 펄스 신호 (var_pulse) 가 하이일 때, 저 전류 구동 PMOS (530) 은 턴오프되고, 고 전류 구동 NMOS (540) 은 턴온되기 때문에, 고 전류 구동 NMOS (540) 을 통하여 캐퍼시턴스 (140) 로부터 그라운드로 전류가 흘러서, 캐퍼시ㅌ터 (140) 가 방전된다.Referring to FIG. 6A, low current charger 530 is a low current drive PMOS and high current discharger 540 is a high current drive NMOS. They each receive a pulse signal var_pulse and operate as a switch element. When the pulse signal var_pulse is low, since the low current driving PMOS 530 is turned on and the high current driving NMOS 540 is turned off, the source current is transferred to the capacitor 140 through the low current driving PMOS 530. An electric current flows in and the capacitor 140 is charged. On the other hand, when the pulse signal var_pulse is high, since the low current driving PMOS 530 is turned off and the high current driving NMOS 540 is turned on, the capacitance (a) through the high current driving NMOS 540 ( Current flows from the 140 to the ground, and the capacitor 140 is discharged.

MOS 의 전류 구동 능력은 MOS 의 드레인 (drain) 과 소스 (source) 사이의 채널폭에 따라 조절이 가능하다. 고 전류 구동용 MOS 는 드레인과 소스 사이의 채널 폭을 크게 하여, 많은 양의 전류를 흐르게 한 것이다. 반면에, 저 전류 구동용 MOS는 드레인과 소스 사이의 채널 폭을 작게 하여, 적은 양의 전류를 흐르게 한 것이다. 이는 PMOS 및 NMOS 에 동시에 적용된다. 따라서, 도 6a 의 저 전류 구동 PMOS (530) 는 고 전류 구동 NMOS (540) 에 비하여 적은 양의 전류를 구동하게 된다. 방전전류가 충전전류보다 크기 때문에, 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 이 소정의 제 1 전압으로부터 제 1 전압보다 큰 소정의 제 2 전압에 도달할 때까지 걸리는 시간 (충전시간) 이, 제 2 전압로부터 제 1 전압에 도달할 때까지 걸리는 시간 (방전시간) 보다 크게 된다. 따라서, 제 1 전압에로부터 다시 제 1 전압에 도달하기 까지 걸리는 시간의 길이는 주로 충전시간의 길이에 의하여 결정된다.The current driving capability of the MOS is adjustable according to the channel width between the drain and source of the MOS. The high current driving MOS has a large channel width between the drain and the source, so that a large amount of current flows. On the other hand, the low current driving MOS causes a small amount of current to flow by making the channel width between the drain and the source small. This applies simultaneously to PMOS and NMOS. Thus, the low current driven PMOS 530 of FIG. 6A drives a smaller amount of current than the high current driven NMOS 540. Since the discharge current is larger than the charging current, the time (charge time) required until the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 reaches a predetermined second voltage larger than the first voltage from the predetermined first voltage is determined. It becomes larger than the time (discharge time) it takes until it reaches a 1st voltage from 2 voltages. Therefore, the length of time from the first voltage to the first voltage is determined mainly by the length of the charging time.

한편, 도 6b 를 참조하면, 전류 구동 능력 조절기 (110) 에서 저 전류 충전기 (530) 는 고 전류 구동 PMOS (610) 와 전류 제한 저항 (600) 을 포함하고, 고 전류 충전기 (540) 은 고 전류 구동 NMOS (540) 로 구성된다. 드레인과 소스 사이의 채널 폭을 조절하여 전류의 양을 조절할 수도 있지만, 전류 제한 저항 (600) 을 사용하면 동일한 전류량을 가지는 PMOS 와 NMOS 를 사용하면서도, 충전전류 또는 방전전류의 크기를 조절할 수 있다. 이는 저항 양단에 걸리는 전압이 일정할 경우에 저항을 통해 흐르는 전류는 저항의 크기에 반비례한다는 옴의 법칙으로부터 명확하게 이해될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 6B, in the current driving capability regulator 110, the low current charger 530 includes a high current driving PMOS 610 and a current limiting resistor 600, and the high current charger 540 includes a high current. Drive NMOS 540. Although the amount of current may be adjusted by adjusting the channel width between the drain and the source, the current limiting resistor 600 may adjust the magnitude of the charging current or the discharge current while using the PMOS and the NMOS having the same amount of current. This can be clearly understood from Ohm's law that the current flowing through a resistor is inversely proportional to the magnitude of the resistor when the voltage across the resistor is constant.

도 7a, 7b 는 각각 도 5c 의 고 전류 충전기 (550) 와 저 전류 방전기 (560) 를 구비한 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 구체적인 회로구성을 나타내는 회로도이다. 7A and 7B are circuit diagrams showing the specific circuit configuration of the current drive capability regulator 110 including the high current charger 550 and the low current discharger 560 of FIG. 5C, respectively.

도 7a 를 참조하면, 고 전류 충전기 (550) 은 고 전류 구동 PMOS 이고, 고 전류 방전기 (560) 은 저 전류 구동 NMOS 이다. 이들은 각각 펄스 신호 (var_pulse) 를 입력받아, 동작전압과 캐퍼시터 사이에서 또는 그라운드와 캐퍼시터 사이에서 스위칭한다. 한편, 도 7b 를 참조하면, 전류 구동 능력 조절기 (110) 에서 저 전류 충전기 (550) 는 고 전류 구동 PMOS (540) 이고, 고 전류 방전기 (560) 는 전류 구동 NMOS (700) 와 전류 제한 저항 (710) 을 포함한다. 도 7a,7b 의 회로의 동작방식은 도 6a, 6b 와 동일하며, PMOS 와 NMOS 각각을 통하여 흐르는 전류 (즉, 충전전류와 방전전류) 의 크기가 반대라는 점에서 다르다.Referring to FIG. 7A, high current charger 550 is a high current drive PMOS and high current discharger 560 is a low current drive NMOS. They receive the pulse signal var_pulse, respectively, and switch between the operating voltage and the capacitor or between ground and the capacitor. Meanwhile, referring to FIG. 7B, in the current driving capability regulator 110, the low current charger 550 is the high current driving PMOS 540, and the high current discharger 560 is the current driving NMOS 700 and the current limiting resistor ( 710). The operation of the circuits of Figs. 7A and 7B is the same as Figs. 6A and 6B, and differs in that the magnitudes of the currents flowing through the PMOS and the NMOS (that is, the charge current and the discharge current) are opposite.

도 8 은 도 5a 에 도시된, 가변 전류 충전기 (510) 및 가변 전류 방전기 (520) 를 구비하는 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 구체적인 회로구성을 나타내는 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration of the current drive capability regulator 110 including the variable current charger 510 and the variable current discharger 520 shown in FIG. 5A.

도 8 을 참조하면, 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 가변 전류 충전기 (510) 및 가변 전류 방전기 (520) 는 각각 복수개의 PMOS 와 NMOS 를 포함한다. 복 수개의 PMOS 각각의 게이트는, 펄스 신호 (var_pulse) 및 PMOS 선택 신호를 논리합 (810) 시킨 출력에 연결된다. 복수개의 NMOS 각각의 게이트는, 펄스 신호 (var_pulse) 및 NMOS 선택 신호를 논리곱 (820) 시킨 출력에 연결된다. 따라서, PMOS 선택 신호 및 NMOS 선택 신호를 조절함으로써, 동작하는 PMOS 또는 NMOS 의 개수를 조절할 수 있으므로, 결국 충전 전류 및 방전 전류의 크기를 조절할 수 있다. Referring to FIG. 8, the variable current charger 510 and the variable current discharger 520 of the current driving capability regulator 110 include a plurality of PMOS and NMOS, respectively. The gates of each of the plurality of PMOSs are connected to an output obtained by ORing the pulse signal var_pulse and the PMOS selection signal 810. Gates of each of the plurality of NMOSs are connected to an output obtained by logically multiplying the pulse signal var_pulse and the NMOS selection signal by 820. Therefore, by adjusting the PMOS selection signal and the NMOS selection signal, the number of operating PMOS or NMOS can be adjusted, so that the magnitudes of the charge current and the discharge current can be adjusted.

한편, 일 실시예에서, 도 1 의 신호 변환기 (120) 는 비교기 (comparator) 를 포함할 수 있다. 비교기를 신호 변환기 (120) 로서 사용할 경우, 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 의 크기가 소정의 레벨보다 크면 제 3 레벨 (예를 들어, 하이) 를 갖는 디지털 신호 (conv_out) 을 출력하고, 소정의 레벨보다 작으면 제 4 레벨 (예를 들어, 로우) 를 갖는 디지털 신호 (conv_out) 를 출력할 수 있다. 예를 들어, 그라운드 전위가 0 V 이고, 회로의 최대 동작 전압이 5V 일 때, 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 가 2.5 V (소정의 레벨) 보다 클 경우에는 비교기 (120) 의 출력 (conv_out) 이 5 V (하이, 제 3 레벨) 가 되고, 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 가 2.5 V 보다 작을 경우에는 비교기 (120) 의 출력 (conv_out) 이 0 V (로우, 제 4 레벨) 가 될 수도 있다. 또는, 반대로 정전 용량 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 이 2.5 V 보다 클 경우에는 비교기 (120) 의 출력 (conv_out) 이 0 V (제 3 레벨) 가 되고, 2.5 V 보다 작을 경우에는 비교기의 (120) 의 출력 (conv_out) 이 5 V (제 4 레벨)가 될 수도 있다. Meanwhile, in one embodiment, the signal converter 120 of FIG. 1 may include a comparator. When using the comparator as the signal converter 120, if the magnitude of the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 is larger than a predetermined level, the digital signal conv_out having a third level (for example, high) is outputted. If it is smaller than the predetermined level, the digital signal conv_out having the fourth level (eg, low) may be output. For example, when the ground potential is 0 V and the maximum operating voltage of the circuit is 5 V, the output of the comparator 120 when the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 is greater than 2.5 V (the predetermined level) ( When conv_out) is 5 V (high, third level), and the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 is less than 2.5 V, the output (conv_out) of the comparator 120 is 0 V (low, fourth level). May be Alternatively, when the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitance 140 is greater than 2.5 V, the output (conv_out) of the comparator 120 becomes 0 V (third level). The output conv_out of 120 may be 5 V (fourth level).

다른 일 실시예에서, 신호 변환기 (120) 는 슈미트 트리거를 포함할 수도 있다. 슈미트 트리거를 신호 변환기 (120) 로서 사용하는 경우, 슈미트 트리거 (120) 의 출력 신호 (conv_out) 가 로우일 때 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압이 소정의 제 5 레벨값 (예를 들어, 3 V) 보다 큰 값이 될 때 슈미트 트리거의 출력 신호가 하이로 바뀌게 된다. 반대로, 슈미트 트리거 (120) 의 출력 신호 (conv_out) 가 하이 (5V) 이라면 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 이 제 6 레벨값 (예를 들어, 2V) 보다 작은 값이 되는 순간에 슈미트 트리거 (120) 의 출력 신호 (conv_out) 가 로우로 바뀌게 된다. In another embodiment, the signal converter 120 may include a Schmitt trigger. When the Schmitt trigger is used as the signal converter 120, the voltage applied to the capacitor 140 when the output signal conv_out of the Schmitt trigger 120 is low is a predetermined fifth level value (eg, 3 V). At higher values, the Schmitt trigger's output signal goes high. On the contrary, if the output signal conv_out of the Schmitt trigger 120 is high (5V), the Schmitt trigger occurs at the instant when the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 becomes smaller than the sixth level value (for example, 2V). The output signal conv_out of 120 is turned low.

신호 변환기 (120) 가 비교기 또는 슈미트 트리거를 포함하는 실시예를 나열하였으나, 이는 발명을 명확하게 이해하도록 하기 위한 것이며, 이러한 실시예로서 그 구성이 한정되는 것은 아니다. Although the signal converter 120 lists embodiments that include comparators or Schmitt triggers, this is for the purpose of clarity of understanding and the present invention is not limited in its configuration.

한편, 카운터 (130) 는 신호 변환기 (120) 의 출력 신호 (conv_out) 가 일정한 레벨로 유지되는 시간을 카운팅하여 출력 (conv_out) 한다. 일 실시예에서, 카운터 (130) 의 인에이블입력으로 신호 변환기 (120) 의 출력 신호 (conv_out) 을 연결하여, 위의 동작을 수행하도록 할 수 있다. On the other hand, the counter 130 counts the time that the output signal conv_out of the signal converter 120 is maintained at a constant level and outputs it (conv_out). In an embodiment, the output signal conv_out of the signal converter 120 may be connected to the enable input of the counter 130 to perform the above operation.

여기 까지, 도 1 에 도시된 정정용량 감지회로 (190) 의 기능 블록도 및 각 기능 블록의 구체적인 회로구성을 설명하였다. 이하에서는, 도면 9 내지 12 를 참조하여, 정전용량 감지회로 (190) 의 동작에 대하여 설명하도록 한다. Thus far, the functional block diagram of the capacitance correction circuit 190 shown in FIG. 1 and the specific circuit configuration of each functional block have been described. Hereinafter, the operation of the capacitance sensing circuit 190 will be described with reference to FIGS. 9 to 12.

도 9 는 정전용량 감지회로 (190) 의 제 1 동작 타이밍도를 나타낸다. 도 9 의 타이밍도에서의 동작을 나타내는 정전용량 감지회로 (190) 의 설정은 다음 과 같다. 전류 구동 능력 조절기 (110) 가 ,도 6a 또는 6b 에 도시된 바와 같이, 저 전류 충전기 (530) 및 고 전류 방전기 (540) 을 구비하며, 신호 변환기 (120) 로는 도 9 의 '신호 변환 기준' 을 기준 전압값으로 가지는 비교기가 사용되며, 카운터 (130) 는 신호 변환기 (비교기 ; 120) 의 출력이 하이일 때의 클럭수 (시간) 을 카운팅한다. 9 shows a first operation timing diagram of the capacitive sensing circuit 190. The setting of the capacitive sensing circuit 190 showing the operation in the timing diagram of FIG. 9 is as follows. The current drive capability regulator 110 has a low current charger 530 and a high current discharger 540, as shown in FIG. 6A or 6B, and the signal converter 120 includes the 'signal conversion criteria' of FIG. 9. Is used as a reference voltage value, and the counter 130 counts the number of clocks (time) when the output of the signal converter (comparator) 120 is high.

도 1 및 도 9 를 참조하면, 시각 (ㄱ) 에서 가변 펄스 신호 발생기 (100) 는 펄스 신호 (var_pulse) 에 하이를 인가하여, 전류 구동 능력 조절기 (110) 로 출력한다. 이에 따라, 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 캐퍼시터 (140) 에 전류를 충전하기 시작한다. 캐퍼시터 (140) 의 한쪽의 전압 (conv_out) 은 지수적으로 증가한다. 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 충전 전류가 시간에 따라 변하지 않는 일정한 값일 경우에는 시간에 정비례하여 전압 (conv_out) 이 증가할 수도 있다. 전압 (conv_out) 이 '신호 변환 기준' 보다 큰 값을 가지는 시간 (ㄴ) 에서, 신호 변환기 (120) 는 출력 (conv_out) 에 하이를 인가한다. 카운터 (130) 는 클럭 (clk) 및 신호 변환기 (120) 의 출력 (conv_out) 을 입력받아, cnffur 신호 (conv_out) 가 하이로 유지되는 클럭수를 카운팅하게 된다. (ㄷ) 에서 가변 펄스 신호 발생기 (100) 는 펄스 신호 (var_pulse) 를 로우로 바꾼다. 이후, 전류 구동 능력 조절기 (110) 은 캐퍼시터 (140) 으로부터 전하를 방전시키기 시작한다. 1 and 9, at time a, the variable pulse signal generator 100 applies high to the pulse signal var_pulse and outputs it to the current driving capability controller 110. Accordingly, the current drive capability regulator 110 begins to charge the capacitor 140 with current. One voltage conv_out of the capacitor 140 increases exponentially. When the charging current of the current driving capability regulator 110 is a constant value that does not change with time, the voltage conv_out may increase in proportion to time. At a time (b) where the voltage conv_out has a value greater than the 'signal conversion criterion', the signal converter 120 applies a high to the output conv_out. The counter 130 receives the clock clk and the output conv_out of the signal converter 120 to count the number of clocks at which the cnffur signal conv_out is kept high. In (c) the variable pulse signal generator 100 turns the pulse signal var_pulse low. Thereafter, the current drive capability regulator 110 begins to discharge the charge from the capacitor 140.

도 9 의 회로 설정에서는 전류 구동 능력 조절기 (110) 가 저 전류 충전기 (530) 및 고 전류 방전기 (540) 을 구비하기 때문에, 충전 전류의 크기보다 방전 전류의 크기가 크다. 따라서, 도 9 의 캐퍼시터 (140) 에 걸리는 전압 (cur_drv_sig) 와 같은 파형이 나타난다. 카운터 (130) 는 전압 (cur_drv_sig) 이 '신호 변환 기준' 보다 작아질 때까지의 클럭수를 카운팅한다. 도 9 에서는 이 클럭수를 N 이라고 하였다. In the circuit setting of FIG. 9, since the current drive capability regulator 110 includes the low current charger 530 and the high current discharger 540, the magnitude of the discharge current is larger than that of the charge current. Accordingly, a waveform such as the voltage (cur_drv_sig) applied to the capacitor 140 of FIG. 9 appears. The counter 130 counts the number of clocks until the voltage cur_drv_sig becomes less than the 'signal conversion reference'. In FIG. 9, this clock number is referred to as N.

(ㄹ) 내지 (ㅂ) 에서 회로의 동작 파형은 (ㄱ) 내지 (ㄷ) 일 때보다 측정하려는 캐퍼시터 (140) 의 정전 용량이 작을 때를 나타낸다. 정전 용량이 작아졌기 때문에, 정전 용량 (140) 의 충전 속도는 더 빨라진다. 따라서, 정전 용량이 컸던 경우보다, 캐퍼시터 (140) 의 전압 (conv_out) 이 '신호 변환 기준' 에 더 빨리 도달하게 된다. 카운터 (130) 는 전압 (cur_drv_sig) 가 '신호 변환 기준' 보다 작아질 때까지의 클럭수를 카운팅한다. 도 9 에서는 이 클럭수를 M 으로 하였다. The operating waveforms of the circuits in (d) to (iii) indicate when the capacitance of the capacitor 140 to be measured is smaller than that in (a) to (c). Since the capacitance is smaller, the charging speed of the capacitance 140 becomes faster. Therefore, the voltage conv_out of the capacitor 140 reaches the signal conversion criterion faster than when the capacitance is large. The counter 130 counts the number of clocks until the voltage cur_drv_sig becomes less than the 'signal conversion reference'. In FIG. 9, this clock number was set to M. FIG.

정전 용량의 크기가 작을 때의 카운터 (130) 의 클럭수인 M 이 정전 용량의 크기가 클 때의 카운터 (130) 의 클럭수인 N 보다 크다. 그 이유는, 캐퍼시터 (140) 에 충전되는 전류가 방전되는 전류보다 작기 때문에, 충전되는 속도가 방전되는 속도보다 느리게 되며, 따라서 방전되기 시작하는 시점부터 캐퍼시터 (140) 의 전압 (cur_drv_sig) 이 '신호변환기준' 에 도달하는 시점까지의 간격은 캐퍼시터 (140) 의 정전용량이 달라지더라도 크게 차이가 나지 않게 되기 때문이다. 따라서, 클럭수는 전압 (cur_drv_sig) 의 크기가 '신호변환기준' 을 초과하는 때부터 펄스 신호 (var_pulse) 가 로우로 바뀔 때까지의 구간 (즉, 도 9 의 (ㄴ) 에서 (ㄷ) 까지의 구간, 또는 (ㅁ) 에서 (ㅂ) 까지의 구간) 의 길이에 의해 거의 결정된 다고 볼 수 있다. The number M of clocks of the counter 130 when the magnitude of the capacitance is small is greater than the number N of clocks of the counter 130 when the magnitude of the capacitance is large. The reason for this is that since the current charged in the capacitor 140 is smaller than the discharged current, the charging speed is slower than the discharged rate, so that the voltage (cur_drv_sig) of the capacitor 140 becomes a 'signal' from the time when discharge starts. This is because the interval up to the point of time at which the conversion criterion is reached is not significantly different even if the capacitance of the capacitor 140 is changed. Therefore, the number of clocks is the period from when the magnitude of the voltage (cur_drv_sig) exceeds the 'signal conversion criteria' until the pulse signal var_pulse turns low (that is, from (b) to (c) of FIG. 9). It can be seen that it is almost determined by the length of the interval, or () from () to ().

도 10 은 정전용량 감지회로 (190) 의 제 2 동작 타이밍도를 나타낸다. 도 10 의 타이밍도에서의 동작을 나타내는 정전용량 감지회로 (190) 의 설정은 다음과 같다. 전류 구동 능력 조절기 (110) 가, 도 7a 또는 7b 에 도시된 바와 같이, 고 전류 충전기 (550) 및 저 전류 방전기 (560) 을 구비하며, 신호 변환기 (120) 로는 도 10 의 '신호 변환 기준' 을 기준 전압값으로 가지는 비교기가 사용되며, 카운터 (130) 는 신호 변환기 (비교기 ; 120) 의 출력이 하이일 때의 클럭수를 카운팅한다. 10 shows a second operation timing diagram of the capacitive sensing circuit 190. The setting of the capacitance sensing circuit 190 showing the operation in the timing diagram of FIG. 10 is as follows. The current drive capability regulator 110 has a high current charger 550 and a low current discharger 560, as shown in FIG. 7A or 7B, and the signal converter 120 includes the 'signal conversion criteria' of FIG. 10. Is used as a reference voltage value, and the counter 130 counts the number of clocks when the output of the signal converter (comparator) 120 is high.

도 1 및 도 10 을 참조하면, (ㄱ) 에서 가변 펄스 신호 발생기 (100) 는 펄스 신호 (var_pulse) 에 하이를 인가하여, 전류 구동 능력 조절기 (110) 로 출력한다. 이에 따라, 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 캐퍼시터 (140) 에 전류를 충전하기 시작한다. 전압 (conv_out) 이 '신호 변환 기준' 보다 큰 값을 가지는 (ㄴ) 에서, 신호 변환기 (120) 는 출력 (conv_out) 에 하이를 인가한다. 카운터 (130) 는 클럭 (clk) 및 신호 변환기 (120) 의 출력 (conv_out) 을 입력받아, 출력 (conv_out) 이 하이로 유지되는 클럭수를 카운팅하게 된다. 한편, 이 실시예에서는 고 전류 충전기를 사용하기 때문에, 충전시간이 도 9 의 경우보다 짧으며, 따라서 가변 펄스 신호 발생기 (100) 의 펄스 신호 (var_pulse) 는 도 9 의 경우보다 훨씬 짧아진다. 펄스 신호 (var_pulse) 에는 로우가 인가되고, 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 캐퍼시터 (140) 으로부터 전하를 방전시키기 시작한다. 1 and 10, in (a), the variable pulse signal generator 100 applies high to the pulse signal var_pulse and outputs it to the current driving capability controller 110. Accordingly, the current drive capability regulator 110 begins to charge the capacitor 140 with current. In the voltage conv_out having a value greater than the 'signal conversion criterion', the signal converter 120 applies a high to the output conv_out. The counter 130 receives the clock clk and the output conv_out of the signal converter 120 to count the number of clocks at which the output conv_out is kept high. On the other hand, since the high current charger is used in this embodiment, the charging time is shorter than in the case of Fig. 9, and therefore the pulse signal var_pulse of the variable pulse signal generator 100 is much shorter than in the case of Fig. 9. A low is applied to the pulse signal var_pulse, and the current driving capability regulator 110 starts discharging the charge from the capacitor 140.

도 10 의 회로 설정에서는 전류 구동 능력 조절기 (110) 가 저 전류 방전기 (560) 을 구비하기 때문에, 충전 전류의 크기보다 방전 전류의 크기가 작다. 따라서, 도 10 의 캐퍼시터 (140) 의 전압 (cur_drv_sig) 은 증가할 때보다 천천히 감소하게 된다. 구간 (ㄹ) 내지 (ㅂ) 은 캐퍼시터 (140) 의 크기가 더 작은 경우를 도시한다. In the circuit setting of FIG. 10, since the current drive capability regulator 110 includes the low current discharger 560, the magnitude of the discharge current is smaller than that of the charge current. Accordingly, the voltage cur_drv_sig of the capacitor 140 of FIG. 10 decreases more slowly than it increases. Intervals (d) to (iii) show the case where the size of capacitor 140 is smaller.

클럭 수 N 은 클럭 수 L 보다 크다. 도 10 에서는 방전 전류가 더 작기 때문에, 방전 시간이 클럭킹 시간의 대부분을 차지하게 되며, 캐퍼시터 (140) 의 크기가 클 수록 방전 시간이 길어지기 때문이다. The clock number N is greater than the clock number L. In FIG. 10, since the discharge current is smaller, the discharge time occupies most of the clocking time, and the larger the size of the capacitor 140, the longer the discharge time.

도 11 은 정전용량 감지회로 (190) 의 제 3 동작 타이밍도를 나타낸다. 도 11 의 타이밍도에서의 동작을 나타내는 정전용량 감지회로 (190) 의 설정은 다음과 같다. 전류 구동 능력 조절기 (110) 가, 도 7a 또는 7b 에 도시된 바와 같이, 고 전류 충전기 (550) 및 저 전류 방전기 (560) 을 구비하며, 신호 변환기 (120) 로는 도 10 의 '신호 변환 기준' 을 기준 전압값으로 가지는 비교기가 사용되며, 카운터 (130) 는 신호 변환기 (비교기 ; 120) 의 출력이 로우일 때의 클럭수 (시간) 을 카운팅한다. 11 shows a third operation timing diagram of the capacitive sensing circuit 190. The setting of the capacitance sensing circuit 190 showing the operation in the timing diagram of FIG. 11 is as follows. The current drive capability regulator 110 has a high current charger 550 and a low current discharger 560, as shown in FIG. 7A or 7B, and the signal converter 120 includes the 'signal conversion criteria' of FIG. 10. Is used as a reference voltage value, and the counter 130 counts the number of clocks (time) when the output of the signal converter (comparator) 120 is low.

도 1 및 도 11 을 참조하면, 시각 (ㄱ) 에서 가변 펄스 신호 발생기 (100) 는 펄스 신호 (var_pulse) 에 로우를 인가하여, 전류 구동 능력 조절기 (110) 로 출력한다. 이에 따라, 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 캐퍼시터 (140) 를 방전시키기 시작한다. 전압 (conv_out) 이 '신호 변환 기준' 보다 작은 값을 가지는 시간 (ㄴ) 에서, 신호 변환기 (120) 는 출력 (conv_out) 에 로우를 인가한다. 카운터 (130) 는 클럭 (clk) 및 신호 변환기 (120) 의 출력 (conv_out) 을 입력받아, conv_out 가 로우로 유지되는 클럭수를 카운팅하게 된다. 한편, 이 실시예에서는 저 전류 방전기를 사용하기 때문에, 캐퍼시터 (140) 이 방전되는 시간이 충전되는 시간보다 길다. 따라서, 정전 용량의 크기가 큰 경우 (구간 (ㄱ) ~ (ㄷ)) 에서 카운팅된 클럭 수 N 보다, 정전 용량의 크기가 작은 경우 (구간 (ㄱ) ~ (ㄷ))) 에서 카운팅된 클럭 수 M 보다 작다.1 and 11, at time a, the variable pulse signal generator 100 applies a low to the pulse signal var_pulse and outputs it to the current driving capability controller 110. Accordingly, the current drive capability regulator 110 begins to discharge the capacitor 140. At a time (b) where the voltage conv_out has a value less than the 'signal conversion reference', the signal converter 120 applies a low to the output conv_out. The counter 130 receives the clock clk and the output conv_out of the signal converter 120 to count the number of clocks at which conv_out is kept low. On the other hand, in this embodiment, since the low current discharger is used, the time for discharging the capacitor 140 is longer than the time for charging. Therefore, the number of clocks counted in the case where the magnitude of the capacitance is smaller (section (a) to (c)) than the number of clocks counted in the case of large capacitance (section (a) to (c)). Less than M

도 12 은 정전용량 감지회로 (190) 의 제 4 동작 타이밍도를 나타낸다. 도 12 의 타이밍도에서의 동작을 나타내는 정전용량 감지회로 (190) 의 설정은 다음과 같다. 전류 구동 능력 조절기 (110) 가, 도 6a 또는 6b 에 도시된 바와 같이, 저 전류 충전기 (530) 및 고 전류 방전기 (540) 을 구비하며, 신호 변환기 (120) 로는 도 10 의 '신호 변환 기준' 을 기준 전압값으로 가지는 비교기가 사용되며, 카운터 (130) 는 신호 변환기 (비교기 ; 120) 의 출력이 로우일 때의 클럭수 (시간) 을 카운팅한다. 12 shows a fourth operation timing diagram of the capacitive sensing circuit 190. The setting of the capacitance sensing circuit 190 showing the operation in the timing diagram of FIG. 12 is as follows. The current drive capability regulator 110 has a low current charger 530 and a high current discharger 540, as shown in FIG. 6A or 6B, and the signal converter 120 includes the 'signal conversion criteria' of FIG. 10. Is used as a reference voltage value, and the counter 130 counts the number of clocks (time) when the output of the signal converter (comparator) 120 is low.

도 1 및 도 12 을 참조하면, 시각 (ㄱ) 에서 가변 펄스 신호 발생기 (100) 는 펄스 신호 (var_pulse) 에 로우를 인가하여, 전류 구동 능력 조절기 (110) 로 출력한다. 이에 따라, 전류 구동 능력 조절기 (110) 는 캐퍼시터 (140) 를 방전시키기 시작한다. 방전 전류가 크기 때문에 방전이 짧은 시간 내에 이루어지지며, 이에 따라 펄스 신호 (var_pulse) 가 로우인 구간의 길이가 상대적으로 짧다. 펄스 신호 (var_pulse) 가 하이가 되면, 캐퍼시터 (140) 이 다시 충전되기 시작하며, 카운터 (130) 는 캐퍼시터 (140) 의 전압 (conv_out) 이 '신호 변환 기준' 에 도달할 때까지, 클럭수를 카운팅한다. 캐퍼시터 (140) 의 크기가 클 때의 클럭수를 N 이라고 하고, 캐퍼시터 (140) 의 크기가 작을 때의 클럭수를 L 이라고 하면, N 은 L 보다 크다. 도 12 의 실시예에서는 전류가 충전되는 시간을 측정하는 것으로 볼 수 있으며, 캐퍼시터 (140) 이 클수록 충전시간이 더 길어지기 때문이다. 1 and 12, at time a, the variable pulse signal generator 100 applies a low to the pulse signal var_pulse and outputs it to the current driving capability controller 110. Accordingly, the current drive capability regulator 110 begins to discharge the capacitor 140. Since the discharge current is large, discharge occurs within a short time, and thus the length of the section where the pulse signal var_pulse is low is relatively short. When the pulse signal var_pulse becomes high, the capacitor 140 starts to charge again, and the counter 130 increases the number of clocks until the voltage conv_out of the capacitor 140 reaches the 'signal conversion reference'. Counting. When the number of clocks when the size of the capacitor 140 is large is N and the number of clocks when the size of the capacitor 140 is small is L, N is larger than L. In the embodiment of Figure 12 can be seen as measuring the time the current is charged, because the larger the capacitor 140, the longer the charging time.

이상으로, 본 발명에 대한 다양한 실시예를 설명하였다.In the above, various embodiments of the present invention have been described.

이들 실시예에 대한 다양한 변형물은 당업자에게는 명백하며, 여기에서 한정된 특유의 원리는 본 발명의 작용을 사용하지 않는 다른 실시예에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명은 도시된 실시예로 한정하기 위한 의도는 없으며, 본 출원에 기재된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 넓은 범위에 해당한다.Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the unique principles defined herein may be applied to other embodiments that do not utilize the operation of the invention. That is, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown, but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features described herein.

도 1 은 정전용량 감지회로 (190) 의 기능 블록도를 나타낸다. 1 shows a functional block diagram of a capacitive sensing circuit 190.

도 2 는 정전용량 감지회로 (190) 의 가변 펄스 신호 발생기 (100) 의 회로도를 도시한다.2 shows a circuit diagram of a variable pulse signal generator 100 of a capacitive sensing circuit 190.

도 3 에서는 펄스 신호 발생기 (100) 중 에지 검출기 (220) 의 회로도를 도시한다.3 shows a circuit diagram of the edge detector 220 of the pulse signal generator 100.

도 4 에서는 펄스 신호 발생기 (100) 의 타이밍도를 도시한다.4 shows a timing diagram of the pulse signal generator 100.

도 5a, 5b, 및 5c 는 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 실시예들의 기능 블럭도를 나타낸다.5A, 5B, and 5C show functional block diagrams of embodiments of current drive capability regulator 110.

도 6a, 6b 는 각각 도 5b 의 저 전류 충전기 (530) 와 고 전류 방전기 (540) 를 구비한 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 회로도를 도시한다.6A and 6B show a circuit diagram of the current drive capability regulator 110 with the low current charger 530 and the high current discharger 540 of FIG. 5B, respectively.

도 7a, 7b 는 각각 도 5c 의 고 전류 충전기 (550) 와 저 전류 방전기 (560) 를 구비한 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 회로도를 도시한다.7A and 7B show a circuit diagram of the current drive capability regulator 110 with the high current charger 550 and low current discharger 560 of FIG. 5C, respectively.

도 8 은 도 5a 에 도시된, 가변 전류 충전기 (510) 및 가변 전류 방전기 (520) 를 구비하는 전류 구동 능력 조절기 (110) 의 회로도를 도시한다.FIG. 8 shows a circuit diagram of a current drive capability regulator 110 having a variable current charger 510 and a variable current discharger 520, shown in FIG. 5A.

도 9 는 정전용량 감지회로 (190) 의 제 1 동작 타이밍도를 나타낸다. 9 shows a first operation timing diagram of the capacitive sensing circuit 190.

도 10 은 정전용량 감지회로 (190) 의 제 2 동작 타이밍도를 나타낸다. 10 shows a second operation timing diagram of the capacitive sensing circuit 190.

도 11 은 정전용량 감지회로 (190) 의 제 3 동작 타이밍도를 나타낸다. 11 shows a third operation timing diagram of the capacitive sensing circuit 190.

도 12 는 정전용량 감지회로 (190) 의 제 4 동작 타이밍도를 나타낸다. 12 shows a fourth operation timing diagram of the capacitive sensing circuit 190.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawing

180 : 클럭 100 : 가변 펄스 신호 발생기180: clock 100: variable pulse signal generator

110 : 전류 구동 능력 조절기 120 : 신호 변환기 110: current drive capability regulator 120: signal converter

130 : 카운터 140 : 정전 용량130: counter 140: capacitance

Claims (16)

펄스 신호를 발생시키는 가변 펄스 신호 발생기;A variable pulse signal generator for generating a pulse signal; 상기 펄스 신호를 입력받아, 상기 펄스 신호의 레벨에 기초하여 캐퍼시터를 충전 또는 방전시키는 전류 구동 능력 조절기;A current driving capability controller configured to receive the pulse signal and charge or discharge a capacitor based on the level of the pulse signal; 상기 캐퍼시터에 걸리는 전압을 신호로 입력받아 상기 전압의 범위에 기초하여 서로 다른 2 개의 레벨 중 하나의 레벨을 선택하고, 상기 선택된 레벨을 가지는 디지털 신호를 출력하는 신호 변환기로서, 상기 서로 다른 2 개의 레벨은 논리 로우 (LOW) 및 논리 하이 (HIGH) 인, 상기 신호 변환기; 및A signal converter that receives a voltage applied to the capacitor as a signal, selects one of two different levels based on the range of the voltage, and outputs a digital signal having the selected level. Is a logic low and a logic high; And 상기 디지털 신호를 입력받아 상기 디지털 신호가 상기 서로 다른 2 개의 레벨 중 하나의 레벨로 지속되는 시간을 측정하는 제 1 카운터를 구비하고,A first counter which receives the digital signal and measures a time for which the digital signal lasts at one of the two different levels, 상기 캐퍼시터의 정전용량은 상기 제 1 카운터에 의하여 측정되는 시간 및 상기 캐퍼시터를 충전 또는 방전시키는데 사용되는 일정한 크기의 전류 값으로부터 추정되는, 정전용량 감지회로.Wherein the capacitance of the capacitor is estimated from the time measured by the first counter and a constant value of current used to charge or discharge the capacitor. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 가변 펄스 신호 발생기는,The variable pulse signal generator, 클럭 신호를 입력받아 클럭수를 나타내는 N 비트의 신호를 출력하는 제 2 카운터;A second counter that receives a clock signal and outputs an N bit signal representing a clock number; 상기 N 비트의 신호 중 하나의 비트 신호를 선택하여 상기 펄스 신호로 출력하는 먹스 (MUX); 및A mux for selecting one bit signal among the N bit signals and outputting the bit signal; And 상기 펄스 신호를 입력받아 상기 펄스 신호의 에지를 검출하는 에지 검출기 를 포함하며, An edge detector receiving the pulse signal and detecting an edge of the pulse signal; 상기 에지 검출기가 에지를 검출할 경우, 상기 에지 검출기는 상기 제 2 카운터를 디스에이블시키는, 정전용량 감지회로.If the edge detector detects an edge, the edge detector disables the second counter. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 가변 펄스 신호 발생기는, The variable pulse signal generator, 클럭 신호를 입력받아 클럭수를 나타내는 N 비트의 신호를 출력하는 제 2 카운터;A second counter that receives a clock signal and outputs an N bit signal representing a clock number; 상기 N 비트의 신호 중 하나의 비트 신호를 선택하여 상기 펄스 신호로 출력하는 먹스 (MUX);A mux for selecting one bit signal among the N bit signals and outputting the bit signal; 상기 먹스로부터 출력된 신호를 반전시켜 출력하는 제 1 인버터;A first inverter for inverting and outputting the signal output from the mux; 상기 인버터로부터 출력된 신호 및 카운터 인에이블 신호를 논리곱 시켜 상기 펄스 신호로 출력하는 제 1 논리곱게이트;A first AND gate to perform an AND operation on the signal output from the inverter and the counter enable signal to output the pulse signal; 상기 펄스 신호를 입력받아 상기 펄스 신호의 에지를 검출하고, 에지 검출 여부를 알리는 에지 검출 신호를 출력하는 에지 검출기; 및An edge detector configured to receive the pulse signal and detect an edge of the pulse signal, and output an edge detection signal indicating whether the edge is detected; And 상기 에지 검출기의 상기 에지 검출 신호를 리셋 (Reset) 으로 입력받고, 펄스 시작 신호를 세트 (Set) 로 입력받아, 상기 클럭 신호에 동기화되어 동작하는 RS 플립플롭을 구비하며, An RS flip-flop configured to receive the edge detection signal of the edge detector as a reset, a pulse start signal as a set, and operate in synchronization with the clock signal; 상기 카운터 인에이블 신호는 상기 RS 플립플롭으로부터의 출력신호이며,The counter enable signal is an output signal from the RS flip-flop, 상기 제 2 카운터는 상기 카운터 인에이블 신호에 따라 동작하거나 동작을 중단하고, 상기 펄스 시작 신호에 기초하여 리셋되는, 정전용량 감지회로.And the second counter operates or stops in response to the counter enable signal and is reset based on the pulse start signal. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 에지 검출기는, 상기 펄스 신호를 입력받아 반전시켜 출력하는 제 2 인버터;The edge detector may include a second inverter that receives the pulse signal and inverts and outputs the pulse signal; 상기 펄스 신호를 입력받아 상기 클럭 신호에 따라 지연된 펄스 신호를 출력시키는 D 플립플롭; 및 A D flip-flop that receives the pulse signal and outputs a delayed pulse signal according to the clock signal; And 상기 제 2 인버터의 출력신호 및 상기 지연된 펄스 신호를 논리곱시켜서 상기 에지 검출 신호로 출력하는 제 2 논리곱게이트를 구비하는, 정전용량 감지회로.And a second AND gate for performing an AND operation on the output signal of the second inverter and the delayed pulse signal to output the edge detection signal. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전류 구동 능력 조절기는, The current drive capability regulator, 상기 펄스 신호에 기초하여 상기 펄스 신호가 제 2 레벨일 때에는 충전 전류로 상기 캐퍼시터를 충전시키는 전류 충전기; 및A current charger configured to charge the capacitor with a charging current when the pulse signal is at a second level based on the pulse signal; And 상기 펄스 신호에 기초하여 상기 펄스 신호가 제 3 레벨일 때에는 방전 전류로 상기 캐퍼시터를 방전시키는 전류 방전기를 구비하고,A current discharger configured to discharge the capacitor with discharge current when the pulse signal is at a third level based on the pulse signal, 상기 제 2 레벨은 논리 로우 및 논리 하이 중 어느 하나이고, 상기 제 3 레벨은 논리 로우 및 논리 하이 중 다른 하나인, 정전용량 감지회로.Wherein the second level is one of logic low and logic high, and the third level is the other of logic low and logic high. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 전류 충전기는 상기 캐퍼시터와 동작 전위 사이에서 스위칭하는 제 1 스위칭 소자를 포함하고, The current charger includes a first switching element for switching between the capacitor and an operating potential, 상기 전류 방전기는 상기 캐퍼시터와 그라운드 전위 사이에서 스위칭하는 제 2 스위칭 소자를 포함하며, The current discharger includes a second switching element for switching between the capacitor and ground potential, 상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자는 상기 펄스 신호에 기초하여 스위칭되는, 정전용량 감지회로.And the first switching element and the second switching element are switched based on the pulse signal. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 충전 전류의 크기가 상기 방전 전류보다 큰, 정전용량 감지회로.And the magnitude of the charging current is greater than the discharge current. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 제 1 스위칭 소자는 고-전류 구동 PMOS 를 포함하고, The first switching element comprises a high-current driven PMOS, 상기 제 2 스위칭 소자는 저-전류 구동 NMOS 를 포함하며, The second switching element comprises a low-current driving NMOS, 상기 고-전류 구동 PMOS 의 게이트 및 상기 저-전류 구동 NMOS 의 게이트로 상기 펄스 신호가 입력되는, 정전용량 감지회로.And the pulse signal is input to the gate of the high-current drive PMOS and the gate of the low-current drive NMOS. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 제 1 스위칭 소자는 고-전류 구동 PMOS 를 포함하고, The first switching element comprises a high-current driven PMOS, 상기 제 2 스위칭 소자는 고-전류 구동 NMOS 및 상기 고-전류 구동 NMOS 와 상기 캐퍼시터를 연결하는 저항을 포함하며, The second switching element includes a high-current driving NMOS and a resistor connecting the high-current driving NMOS and the capacitor, 상기 고-전류 구동 PMOS 의 게이트 및 상기 고-전류 구동 NMOS 의 게이트로 상기 펄스 신호가 입력되고,The pulse signal is input to the gate of the high-current drive PMOS and the gate of the high-current drive NMOS, 상기 저항은 상기 방전 전류가 상기 충전 전류보다 작아지도록 하는, 정전용량 감지회로.Wherein the resistance causes the discharge current to be less than the charge current. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 충전 전류가 상기 방전 전류보다 작은, 정전용량 감지회로.And the charge current is less than the discharge current. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 제 1 스위칭 소자는 저-전류 구동 PMOS 를 포함하고, The first switching element comprises a low-current driving PMOS, 상기 제 2 스위칭 소자는 고-전류 구동 NMOS 를 포함하며,The second switching element comprises a high-current driving NMOS, 상기 저-전류 구동 PMOS 의 게이트 및 상기 고-전류 구동 NMOS 의 게이트로 상기 펄스 신호가 입력되는, 정전용량 감지회로.And the pulse signal is input to the gate of the low-current drive PMOS and the gate of the high-current drive NMOS. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제 1 스위칭 소자는 고-전류 구동 PMOS 및 상기 고-전류 구동 PMOS 와 상기 캐퍼시터를 연결하는 저항을 포함하며, The first switching element includes a high-current driving PMOS and a resistor connecting the high-current driving PMOS and the capacitor, 상기 제 2 스위칭 소자는 고-전류 구동 NMOS 이며, The second switching element is a high-current driving NMOS, 상기 고-전류 구동 PMOS 의 게이트 및 상기 고-전류 구동 NMOS 의 게이트로 상기 펄스 신호가 입력되고,The pulse signal is input to the gate of the high-current drive PMOS and the gate of the high-current drive NMOS, 상기 저항은 상기 충전 전류가 상기 방전 전류보다 작아지도록 하는, 정전용량 감지회로.Wherein the resistance causes the charging current to be less than the discharge current. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제 1 스위칭 소자는, 복수의 PMOS 및 상기 복수의 PMOS 각각에 대응하는 복수의 논리합 게이트를 포함하고, The first switching element includes a plurality of PMOSs and a plurality of logical sum gates corresponding to each of the plurality of PMOSs, 상기 제 2 스위칭 소자는, 복수의 NMOS 및 상기 복수의 NMOS 각각에 대응하는 복수의 논리곱 게이트를 포함하고, The second switching element includes a plurality of NMOSs and a plurality of AND gates corresponding to each of the plurality of NMOSs, 상기 복수의 PMOS 의 각각은 동작 전위와 상기 캐퍼시터 사이에서 스위칭하며, Each of the plurality of PMOS switches between an operating potential and the capacitor, 상기 복수의 NMOS 의 각각은 그라운드 전위와 상기 캐퍼시터 사이에서 스위칭하고, Each of the plurality of NMOS switches between a ground potential and the capacitor, 상기 복수의 논리합 게이트의 각각은 상기 펄스 신호 및 대응하는 PMOS 인에이블 신호를 입력받아 논리합시켜서 대응하는 PMOS 의 게이트로 출력하고, Each of the plurality of logical sum gates receives the pulse signal and the corresponding PMOS enable signal, logically sums them, and outputs them to the gates of the corresponding PMOS, 상기 복수의 논리곱 게이트의 각각은 상기 펄스 신호 및 대응하는 NMOS 인에이블 신호를 입력받아 논리곱시킨 후 대응하는 PMOS 의 게이트로 출력하고, Each of the plurality of AND gates receives the AND signal and multiplies the pulse signal and the corresponding NMOS enable signal, and outputs the AND signal to the corresponding PMOS gate. 상기 PMOS 인에이블 신호를 조절하여 상기 충전 전류의 크기를 조절할 수 있고, The magnitude of the charging current may be adjusted by adjusting the PMOS enable signal. 상기 NMOS 인에이블 신호들 조절하여 상기 방전 전류의 크기를 조절할 수 있는, 정전용량 감지회로.And adjust the magnitude of the discharge current by adjusting the NMOS enable signals. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 변환기는, 상기 캐퍼시터에 걸리는 전압이 제 1 레벨보다 크면 제 3 레벨을 상기 디지털 신호로 선택하고, 상기 캐퍼시터에 걸리는 전압이 제 2 레벨보다 작으면 제 4 레벨을 상기 디지털 신호로 선택하고, The signal converter selects a third level as the digital signal when the voltage applied to the capacitor is greater than the first level, and selects a fourth level as the digital signal when the voltage applied to the capacitor is smaller than the second level. 상기 제 2 레벨은 상기 제 1 레벨보다 작거나 같고, 상기 제 3 레벨은 논리 로우 및 논리 하이 중 어느 하나이고, 상기 제 4 레벨은 논리 로우 및 논리 하이 중 다른 하나인, 정전용량 감지회로.Wherein the second level is less than or equal to the first level, the third level is one of logic low and logic high, and the fourth level is the other of logic low and logic high. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 신호 변환기는, 상기 제 1 레벨과 상기 제 2 레벨을 같게 구현한 비교기를 포함하는, 정전용량 감지회로.The signal converter includes a comparator that implements the first level and the second level equally. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 신호 변환기는 상기 제 1 레벨과 상기 제 2 레벨을 다르게 구현한 슈미트 트리거를 포함하는, 정전용량 감지회로.The signal converter includes a Schmitt trigger that implements the first level and the second level differently.
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