KR101354782B1

KR101354782B1 - 자이로 센서 신호 탐지 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101354782B1
Application number: KR20120056269A
Authority: KR
Inventors: 표승철; 김창현
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2014-01-22
Also published as: US20130312516A1; US9115991B2; KR20130132130A

Abstract

본 발명은 자이로 센서 신호 탐지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 출력하는 프리 앰프부; 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 일정시점에 일정기간 유지하는 샘플 앤 홀드부; 오프셋을 제거하는 평균화부; 상기 평균화부의 출력 전압의 전류 경로를 제공하는 전류 통과부; 상기 평균화부에서 출력되는 신호와 기준전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 비교부; 및 비교 신호의 폭에 비례하는 카운트 신호를 생성하여 출력하는 펄스 카운터부를 포함하는 자이로 센서 신호 탐지 장치 및 그 방법이 제공된다.

Description

자이로 센서 신호 탐지 장치 및 그 방법{Detecting appartus for gyro sensor signal and method thereof}

본 발명은 자이로 센서 신호 탐지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

자이로 센서는 각속도를 검출하는 센서로서, 항공기 및 로켓, 로봇 등의 자세 제어 및 카메라, 쌍안경 등의 손 떨림 보정, 자동차 미끄럼 및 횡전 방지 시스템, 네비게이션 등에 많이 쓰이고 있으며, 최근에는 스마트 폰에도 장착되어 활용도가 매우 크다.

이와 같은 자이로 센서는 여러 가지 타입이 있는데 회전형, 진동형, 유체식, 광학식 등이 있으며, 모바일 제품으로는 진동형이 현재 많이 쓰이고 있다.

그리고, 진동형 센서로는 정전용량 방식의 구조가 대부분을 차지하며, 압전 방식도 일부 활용되는 추세이다.

이와 같은 자이로 센서에 있어서 종래의 신호 탐지 장치는 초단에서 복조를 수행하고 후단에 저역 통과 필터를 사용하는 방식이었다.

이러한 종래의 자이로 센서 신호 탐지 장치는 그 구성요소로 챠지 앰프(charge amp)와, 복조기(modulation)와, 증폭기(amp)와, 저역통과필터(LPF)로 이루어져 있다.

상기 챠지 앰프는 자이로 센서의 정전용량의 변화를 검출하여 비례하는 전압을 출력하고, 복조기는 상기 챠지 앰프의 출력신호에서 각속도에 비례하는 직류신호를 출력하며, 상기 증폭기는 상기 복조기의 출력 신호를 증폭하여 출력하고, 상기 저역 통과 필터는 상기 증폭기의 출력 신호를 필터링하여 출력한다.

이와 같은 종래의 자이로 센서 신호 탐지 장치는 복조기와 필터로 구현해야 하고, 별도의 오프셋을 제거하기 위한 회로부와 온도 보상 기법을 적용해야 함으로 회로가 복잡하고, 크기가 커지며 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 자이로 센서 신호 탐지 장치는 여러 회로의 추가에 따라 잡음이 많이 발생되는 문제가 있었다.

또한, 종래의 자이로 센서 신호 탐지 장치는 아날로그 신호를 직접 출력하지 않고 디지털화하는 경우에는 아날로그 디지털 변환기의 추가적인 구현이 필요하였다.

국내특허공개번호 2006-0017650호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 크기가 작은 오프셋 제거 회로를 사용하여 회로의 크기를 줄인 자이로 센서 신호 탐지 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 아날로그 디지털 변환기를 사용하지 않고 디지털화된 신호를 생성시켜 구조를 간단하게 하고 비용을 절감할 수 있으며 크기를 줄일 수 있는 자이로 센서 신호 탐지 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 자이로 센서의 전하량에 비례하는 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 출력하는 프리 앰프부; 상기 프리 앰프부의 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 일정시점에 일정기간 유지하는 샘플 앤 홀드부; 상기 샘플 앤 홀드부에서 유지된 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 합성하여 오프셋을 제거하는 평균화부; 상기 평균화부의 출력 전압의 전류 경로를 제공하는 전류 통과부; 상기 평균화부에서 출력되는 신호와 기준전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 비교부; 및 상기 비교부에서 출력되는 비교 신호의 상태 천이가 발생하기 전까지 카운팅 펄스의 펄스수를 카운팅하여 카운트 신호를 생성하여 출력하는 펄스 카운터부를 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 샘플 앤 홀드부는 상기 프리 앰프부에서 출력되는 센싱 전압을 일정 시점에 일정 기간 통과시키는 제1 스위치; 상기 제1 스위치에서 통과된 신호를 충전하여 일정 기간 유지하는 제1 커패시터; 상기 프리 앰프부에서 출력되는 역상 센싱 전압을 일정 시점에 일정 기간 통과시키는 제2 스위치; 및 상기 제2 스위치에서 통과된 신호를 충전하여 일정 기간 유지하는 제2 커패시터를 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 평균화부는 상기 샘플 앤 홀드부에서 유지된 센싱 전압을 일정 시점에 통과시키는 제3 스위치; 상기 샘플 앤 홀드부에서 유지된 역상 센싱 전압을 일정 시점에 통과시키는 제4 스위치; 및 상기 제3 스위치의 통과 신호와 제4 스위치의 통과신호를 합성하여 오프셋을 제거하는 합성기를 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 전류 통과부는 상기 평균화부의 출력단과 접지 사이에 연결된 전류원인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 전류 통과부는 상기 평균화부의 출력단과 접지 사이에 연결된 저항인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 전류 통과부는 상기 평균화부의 출력단과 접지 사이에 연결된 MOSFET인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 비교부는 기준 전압을 제공하는 기준전압 제공기; 및 하나의 단자에 평균화부의 출력 단자가 연결되고 있고, 다른 단자에 상기 기준전압 제공기가 연결되어 있으며 평균화부의 출력 신호와 기준 전압을 비교한 비교 신호를 출력하는 비교기를 포함한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 기준전압 제공기는 상기 비교기와 접지 사이에 연결된 전압원인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 전압원은 온도 변화에 따라 비례하는 전압을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 기준전압 제공기는 상기 비교기와 접지 사이에 연결된 저항인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 장치의 상기 기준전압 제공기는 상기 비교기와 접지 사이에 연결된 써미스터인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 방법은 (A) 프리 앰프부가 자이로 센서의 전하량에 비례하는 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 생성하여 출력하는 단계; (B) 샘플 앤 홀드부가 상기 프리 앰프부에서 출력되는 센싱 전압과 역상 센신 전압을 일정 시점에 일정기간 유지하는 단계; (C) 평균화부가 상기 샘플 앤 홀드부에서 유지되어 출력되는 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 합성하여 오프셋을 제거하는 단계; (D) 비교부가 상기 평균화부에서 출력되는 신호와 기준전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 단계; 및 (E) 펄스 카운터부가 상기 비교부에서 출력되는 비교 신호의 폭에 대응되는 카운트 신호를 생성하여 출력하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 상기 (B) 단계는 (B-1) 상기 샘플 앤 홀드부가 상기 프리 앰프부에서 출력되는 센싱 전압을 일정 시점에 통과시키는 단계; (B-2) 상기 샘플 앤 홀드부가 통과된 센싱 전압을 제1 커패시터에 충전하여 일정 기간 유지하는 단계; (B-3) 상기 샘플 앤 홀드부가 상기 프리 앰프부에서 출력되는 역상 센싱 전압을 일정 시점에 통과시키는 단계; 및 (B-4) 상기 샘플 앤 홀드부가 통과된 역상 센싱 전압을 제2 커패시터에 충전하여 일정 기간 유지하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법의 상기 (C) 단계는 (C-1) 상기 평균화부는 상기 샘플 앤 홀드부에서 출력되는 센싱 전압을 통과시키는 단계; (C-2) 상기 평균화부는 상기 샘플 앤 홀드부에서 출력되는 역상 센싱 전압을 통과시키는 단계; 및 (C-3) 상기 평균화부는 상기 센싱 전압과 상기 역상 센싱 전압을 합성하여 오프셋을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 종래의 기술과 비교하여 상대적으로 크기가 작은 오프셋 제거 회로를 사용하여 회로의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 아날로그 디지털 변환기를 사용하지 않고 디지털화된 신호를 생성시켜 구조를 간단하게 하고 비용을 절감할 수 있으며 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 신호를 디지털화하였기 때문에 노이즈 측면에서도 장점을 가진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 자이로 센서 신호 탐지 장치의 각 단자에서의 신호 파형도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 방법의 흐름도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 장치는 프리앰프부(100)와, 샘플 앤 홀드부(200)와, 평균화부(300)와, 전류 통과부(400)와, 비교부(500) 및 펄스 카운터부(600)로 이루어져 있다.

상기 프리 앰프부(100)는 자이로 센서(1)의 전하량 변화를 센싱 전압으로 변환하여 출력한다. 이때, 프리앰프부(100)는 전하량 변화에 비례하는 센싱 전압의 위상이 90도 지연된 역상 센싱 전압을 동시에 출력한다.

그리고, 샘플 앤 홀드부(200)는 상기 프리 앰프부(100)에서 출력되는 센싱 전압을 일정 시점에 홀딩하여 유지하고, 역상 센싱 전압 또한 일정 시점(상기 센싱 전압과 90도 위상차가 나는 시점)에 홀딩하여 유지하도록 한다.

이러한 샘플 앤 홀드부(200)는 2개의 스위치 소자(210, 220)와 상기 2개의 스위치 소자(210, 220)의 해당 스위치 소자(210, 220)의 각각의 출력단과 접지 사이에 연결된 2개의 커패시터(230, 240)로 이루어져 있다.

다음으로, 평균화부(300)는 샘플 앤 홀드부(200)의 서로 반대되는 출력을 합산하여 오프셋을 제거한다.

이러한 평균화부(300)는 2개의 스위치(310, 320)와 합성기(330)로 구성될 수 있으며, 상기 2개의 스위치(310, 320)은 동시에 온되어 샘플 앤 홀드부(200)의 서로 반대되는 출력을 합산하여 오프셋을 제거한다.

그리고, 전류 통과부(400)는 샘플 앤 홀드부(200)에 충전된 전하를 방전시켜 평균화부(300)에서 출력되는 신호의 크기를 서서히 감소시킨다. 이러한 전류 통과부(400)는 미소 전류를 생성하는 전류원(410)으로 구현할 수 있다.

다음으로, 비교부(500)는 평균화부(300)의 출력 전압을 기준 전압 레벨과 비교하여 출력 전압과 기준 전압 레벨의 차이에 해당하는 비교 신호를 출력한다.

이러한 비교부(500)는 비교기(510)와 기준전압 제공기(520)로 구성되어 있다.

그리고, 펄스 카운터부(600)는 비교부(500)에서 출력되는 비교 신호의 상태 천이가 발생하기 전까지 카운팅 펄스의 펄스수를 카운팅하여 펄스폭에 비례하는 카운트 신호를 생성하여 출력한다. 이처럼 펄스 카운터부(600)에서 출력되는 카운트 신호는 센싱 신호의 진폭에 비례한다.

이와 같이 구성되는 상기 자이로 센서 신호 탐지 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 프리 앰프부(100)는 자이로 센서의 전하량 변화를 센싱 전압으로 변환하여 출력하며, 동시에 프리 앰프부(100)는 전하량 변화에 비례하는 전압의 역상 센싱 전압을 출력한다.

이때, 출력되는 프리 앰프부(100)의 센싱 전압의 일예가 도 2a에 도시되어 있는바 사인파 형태의 신호로 자이로 센서의 진동을 반영하여 진폭에 변화가 있다.

상기 프리 앰프부(100)에서 출력되는 센싱 전압은 기준 전압(Vcm)과 오프셋 전압(Voff)의 합산된 전압을 기준으로 하여 변동 전압(Vin)이 상하로 변화되는 사인파 형태를 가지고 있다.

또한, 출력되는 프리 앰프부(100)의 역상 센싱 전압의 일예가 도 2b에 도시되어 있는바 사인파 형태의 신호로 자이로 센서의 진동을 반영하여 진폭에 변화가 있다.

상기 프리 앰프부(100)에서 출력되는 역상 센싱 전압은 기준 전압(Vcm)과 오프셋 전압(Voff)의 역상 신호가 합산된 전압을 기준으로 하여 변동 전압(Vin)의 위상이 90도 위상 지연되어 상하로 변화되는 사인파 형태를 가지고 있다.

이처럼 프리 앰프부(100)에서 출력되는 신호에는 오프셋 전압이 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 자이로 센서의 정확한 출력 특성을 얻기 위해서는 프리 앰프부(100)에서 출력되는 신호에서 오프셋을 제거해야 한다.

한편, 샘플 앤 홀드부(200)는 상기 프리 앰프부(100)에서 출력되는 센싱 전압을 일정 시점에 홀딩하여 유지하며, 역상 센싱 전압 또한 일정 시점(상기 센싱 전압과 90도 위상차가 나는 시점)에 홀딩하여 유지하도록 한다.

이를 좀더 구체적으로 살펴보면, 제1 스위치(210)는 도 2c에 도시된 바와 같이 일정한 주기로 제공되는 클럭 신호ck1에 따라 온오프되면서 일정 시점에 프리 앰프부(100)에서 출력되는 신호를 유지하여 출력한다.

이때, 제1 스위치(210)가 온된상태에서 출력되는 신호에 따라 제1 커패시터(230)가 충전되며 이처럼 제1 커패시터(230)의 충전에 따라 제1 스위치(210)가 오프될 때 출력단에 일정 전압이 유지된다.

물론, 제1 스위치(210)를 거쳐 제1 커패시터(230)에 유지되어 출력되는 신호에는 여전히 오프셋 전압이 포함되어 있다.

그리고, 제2 스위치(220)는 도 2d에 도시된 바와 같이 일정한 주기로 제공되는 클럭 신호ck2에 따라 온오프되면서 일정 시점에 프리 앰프부(100)에서 출력되는 역상 센싱 전압의 신호를 유지하여 출력한다.

이때, 제2 스위치(220)가 온된상태에서 출력되는 신호에 따라 제2 커패시터(240)가 충전되며 이처럼 제2 커패시터(240)의 충전에 따라 제2 스위치(220)가 오프될 때 출력단에 일정 전압이 유지된다.

물론, 제2 스위치(220)를 거쳐 제2 커패시터(240)에 유지되어 출력되는 신호에는 여전히 오프셋 전압이 포함되어 있다.

이후에, 평균화부(300)는 샘플 앤 홀드부(200)에서 출력되는 2개의 신호를 합성하여 오프셋을 제거하여 출력한다.

즉, 평균화부(300)를 구성하는 2개의 제3 및 제4 스위치(310, 320)는 도 2e에 도시된 바와 같은 클럭 신호 ck3에 의해 동시에 온되어 제1 스위치(210)를 거쳐 제1 커패시터(230)에 유지되어 출력되는 신호와 제2 스위치(220)를 거쳐 제2 커패시터(240)에 유지되어 출력되는 신호를 통과시키고, 합성기(330)는 통과된 신호를 합성하여 오프셋 전압을 제거한 신호를 출력한다.

그리고, 평균화부(300)에서 출력되는 오프셋이 제거된 신호는 비교부(500)에 입력되게 되며 전류 통과부(400)는 샘플 앤 홀드부(200)의 커패시터(230, 240)에 충전되어 있는 전하를 방전시키게 된다.

이처럼 전류 통과부(400)에 의해 샘플 앤 홀드부(200)의 커패시터(230, 240)에 충전되어 있는 전하를 방전시키게 되면, 평균화부(300)에서 출력되는 신호의 진폭이 서서히 감소하게 된다.

한편, 비교부(500)는 평균화부(300)에서 출력되는 신호와 기준전압의 크기를 비교하여(도 2f 참조) 평균화부(300)에서 출력되는 신호가 기준전압보다 크면 양의 전압(이와 반대로 음의 전압을 출력하도록 할 수도 있다)을 그리고 그 반대로 평균화부(300)에서 출력되는 신호가 기준전압보다 작으면 음의 전압(반대인 경우에는 양의 전압)을 출력한다.

이러한 기능을 수행하는 상기 비교부(500)는 비교기(510)와 기준전압 제공기(520)로 이루어져 있다.

상기 비교기(510)는 반전단자에 평균화부(300)의 출력 단자가 연결되고 , 비반전 단자에 기준전압 제공기(520)가 연결되어 있는 차동 증폭기(511)로 구현될 수 있다.

상기 평균화부(300)에서 출력되는 신호는 전류 통과부(400)에 의해 전압이 서서히 감소하게 되는데 이에 따라 비교기(510)의 출력 신호는 양의 전압에서 음의 전압으로 상태 천이가 발생한다(도 2g 참조).

상기 비교부(500)의 기준전압 제공기(520)는 비교기(510)의 반전 단자에 일정한 기준전압을 제공하는데, 자이로 센서 신호 탐지 장치의 내부 온도를 검출하여 그에 따라 변환된 기준전압값을 제공할 수 있다.

즉, 기준전압 제공기(520)는 자이로 센서 신호 탐지 장치의 내부 온도가 증가하는 경우에 그에 따라 점점 증가하는 기준전압을 제공할 수 있다.

다음으로, 펄스 카운터부(600)는 비교부(500)에서 출력되는 비교 신호의 상태 천이가 발생하기 전까지 카운팅 펄스(도 2h의 카운팅 펄스 참조)의 펄스수를 카운팅하여 펄스폭에 비례하는 카운트 신호(도 2h를 참조할 때, A구간에서 카운트 신호는 3, B구간의 카운트 신호는 3) 생성하여 출력한다. 이처럼 펄스 카운터부(600)에서 출력되는 카운트 신호는 센싱 신호의 진폭에 비례하게 된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자이로 센서의 신호 탐지 장치의 구성도이다.

도 3에 도시된 제2 실시예에 따른 자이로 센서의 신호 탐지 장치는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 장치와 관련하여 전류 통과부(400)와 기준전압 제공기(520)의 구성이 상이하며 그외 구성은 동일하다.

상기 전류 통과부(400)는 제1 실시예와 달리 저항(410a)으로 구성되어 있으며 단지 커패시터에 충전된 전하를 접지로 방전시킨다.

그리고, 기준전압 제공기(520) 또한 저항(521a)으로 구성되어 있으며 일정한 전압을 비교기(510)에 제공한다.

상기 기준전압 제공기(520)는 온도가 상승할때 저항값이 증가하는 서미스터로 구현할 수 있으며 이 경우에 신호 탐지 장치의 내부 온도가 상승하는 경우에 써미스터의 저항은 상승하여 더 높은 기준전압을 제공하게 된다.

상기 제2 실시예에와 관련하여 나머지 구성요소의 구성과 동작은 제1 실시예예와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자이로 센서의 신호 탐지 장치의 구성도이다.

도 4에 도시된 제3 실시예에 따른 자이로 센서의 신호 탐지 장치는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 장치와 관련하여 전류 통과부(400)의 구성이 상이하며 그외 구성은 동일하다.

상기 전류 통과부(400)로 MOS FET(410b)가 사용되었으며, 항시 온상태를 유지하여 평균화부(300)에서 출력되는 신호의 도통경로를 제공하거나, 평균화부(300)의 스위치(310,320)가 온될때 온되어 평균화부(300)에서 출력되는 신호의 도통경로를 제공한다. 그외 구성요소의 동작과 구성은 제1 실시예에와 동일하여 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 방법의 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자이로 센서 신호 탐지 방법은, 프리 앰프부(100)가 자이로 센서의 전하량 변화를 센싱 전압으로 변환하여 출력하며, 동시에 프리앰프부(100)는 전하량 변화에 비례하는 센싱 전압의 역상 센싱 전압을 출력한다(S100).

이러한 프리 앰프부(100)에서 출력되는 신호에는 오프셋 전압이 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 자이로 센서의 정확한 출력 특성을 얻기 위해서는 프리 앰프부(100)에서 출력되는 신호에서 오프셋을 제거해야 한다.

다음으로, 샘플 앤 홀드부(200)는 상기 프리 앰프부(100)에서 출력되는 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 일정 시점에 일정값을 유지하도록 한다(S200).

이를 좀더 구체적으로 살펴보면, 샘플 앤 홀드부(200)는 일정한 주기로 제공되는 클럭 신호ck1에 따라 일정 시점에 프리 앰프부에서 출력되는 신호를 유지하여 출력한다.

이때, 샘플 앤 홀드부(200)는 내부의 제1 커패시터(230)가 충전되며 이처럼 제1 커패시터(230)의 충전에 따라 출력단에 일정 전압이 유지된다.

또한, 샘플 앤 홀드부(200)는 일정한 주기로 제공되는 클럭 신호ck2에 따라 온오프되면서 일정 시점에 프리 앰프부(100)에서 출력되는 역상 센싱 전압의 신호를 유지하여 출력한다.

이때, 샘플 앤 홀드부(200)는 내부의 제2 커패시터(240)가 충전되며 이처럼 제2 커패시터(240)의 충전에 따라 출력단에 일정 전압이 유지된다.

이후에, 평균화부(300)는 샘플 앤 홀드부(200)에서 출력되는 2개의 신호를 합성하여 오프셋을 제거하여 출력한다(S300).

즉, 평균화부(300)는 클럭 신호 ck3에 의해 제1 커패시터(230)에 유지되어 출력되는 신호와 제2 커패시터(240)에 유지되어 출력되는 신호를 통과시키고, 통과된 신호를 합성하여 오프셋 전압을 제거한 신호를 출력한다.

다음에, 평균화부(300)에서 출력되는 오프셋이 제거된 신호는 비교부(500)에 입력되게 되며 전류 통과부(400)는 샘플 앤 홀드부(200)의 커패시터(230, 240)에 충전되어 있는 전하를 방전시키게 된다.

한편, 비교부(500)는 평균화부(300)에서 출력되는 신호와 기준전압의 크기를 비교하여 평균화부(300)에서 출력되는 신호가 기준전압보다 크면 양의 전압을 그리고 그 반대로 평균화부(300)에서 출력되는 신호가 기준전압보다 작으면 음의 전압을 출력한다(S400).

상기 평균화부(300)에서 출력되는 신호는 전류 통과부(400)에 의해 전압이 서서히 감소하게 되는데 이에 따라 비교부(500)의 출력 신호는 양의 전압에서 음의 전압으로 상태 천이가 발생한다.

다음으로, 펄스 카운터부(600)는 비교부(500)에서 출력되는 비교 신호의 상태 천이가 발생하기 전까지 카운팅 펄스의 펄스수를 카운팅하여 펄스폭에 비례하는 카운트 신호 생성하여 출력한다(S500). 이처럼 펄스 카운터부(600)에서 출력되는 카운트 신호는 센싱 신호의 진폭에 비례하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100 : 프리 앰프부 200 : 샘플 앤 홀드부
210, 220 : 스위치 230, 240 : 커패시터
300 : 평균화부 310, 320 : 스위치
400 : 전류통과부 410 : 전류원
410a : 저항 410b : MOSFET
500 : 비교부 510 : 비교기
511 : 차동 증폭기 520 : 기준 전압 제공기
521 : 전압원 521a : 저항
600 : 펄스 카운터부

Claims

자이로 센서의 전하량에 비례하는 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 출력하는 프리 앰프부;
상기 프리 앰프부의 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 일정시점에 일정기간 유지하는 샘플 앤 홀드부;
상기 샘플 앤 홀드부에서 유지된 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 합성하여 오프셋을 제거하는 평균화부;
상기 평균화부의 출력 전압의 전류 경로를 제공하는 전류 통과부;
상기 평균화부에서 출력되는 신호와 기준전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 비교부; 및
상기 비교부에서 출력되는 비교 신호의 상태 천이가 발생하기 전까지 카운팅 펄스의 펄스수를 카운팅하여 카운트 신호를 생성하여 출력하는 펄스 카운터부를 포함하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 1항에 있어서,
상기 샘플 앤 홀드부는
상기 프리 앰프부에서 출력되는 센싱 전압을 일정 시점에 일정 기간 통과시키는 제1 스위치;
상기 제1 스위치에서 통과된 신호를 충전하여 일정 기간 유지하는 제1 커패시터;
상기 프리 앰프부에서 출력되는 역상 센싱 전압을 일정 시점에 일정 기간 통과시키는 제2 스위치; 및
상기 제2 스위치에서 통과된 신호를 충전하여 일정 기간 유지하는 제2 커패시터를 포함하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 1항에 있어서,
상기 평균화부는
상기 샘플 앤 홀드부에서 유지된 센싱 전압을 일정 시점에 통과시키는 제3 스위치;
상기 샘플 앤 홀드부에서 유지된 역상 센싱 전압을 일정 시점에 통과시키는 제4 스위치; 및
상기 제3 스위치의 통과 신호와 제4 스위치의 통과신호를 합성하여 오프셋을 제거하는 합성기를 포함하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 1항에 있어서,
상기 전류 통과부는 상기 평균화부의 출력단과 접지 사이에 연결된 전류원인 것을 특징으로 하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 1항에 있어서,
상기 전류 통과부는 상기 평균화부의 출력단과 접지 사이에 연결된 저항인 것을 특징으로 하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 1항에 있어서,
상기 전류 통과부는 상기 평균화부의 출력단과 접지 사이에 연결된 MOSFET인 것을 특징으로 하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 1항에 있어서,
상기 비교부는
기준 전압을 제공하는 기준전압 제공기; 및
하나의 단자에 평균화부의 출력 단자가 연결되고 있고, 다른 단자에 상기 기준전압 제공기가 연결되어 있으며 평균화부의 출력 신호와 기준 전압을 비교한 비교 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 7항에 있어서,
상기 기준전압 제공기는 상기 비교기와 접지 사이에 연결된 전압원인 것을 특징으로 하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 8항에 있어서,
상기 전압원은 온도 변화에 따라 비례하는 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 7항에 있어서,
상기 기준전압 제공기는 상기 비교기와 접지 사이에 연결된 저항인 것을 특징으로 하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
청구항 7항에 있어서,
상기 기준전압 제공기는 상기 비교기와 접지 사이에 연결된 써미스터인 것을 특징으로 하는 자이로 센서 신호 탐지 장치.
(A) 프리 앰프부가 자이로 센서의 전하량에 비례하는 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 생성하여 출력하는 단계;
(B) 샘플 앤 홀드부가 상기 프리 앰프부에서 출력되는 센싱 전압과 역상 센신 전압을 일정 시점에 일정기간 유지하는 단계;
(C) 평균화부가 상기 샘플 앤 홀드부에서 유지되어 출력되는 센싱 전압과 역상 센싱 전압을 합성하여 오프셋을 제거하는 단계;
(D) 비교부가 상기 평균화부에서 출력되는 신호와 기준전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 단계; 및
(E) 펄스 카운터부가 상기 비교부에서 출력되는 비교 신호의 폭에 대응되는 카운트 신호를 생성하여 출력하는 단계를 포함하는 자이로 센서 신호 탐지 방법.
제 12항에서
상기 (B) 단계는
(B-1) 상기 샘플 앤 홀드부가 상기 프리 앰프부에서 출력되는 센싱 전압을 일정 시점에 통과시키는 단계;
(B-2) 상기 샘플 앤 홀드부가 통과된 센싱 전압을 제1 커패시터에 충전하여 일정 기간 유지하는 단계;
(B-3) 상기 샘플 앤 홀드부가 상기 프리 앰프부에서 출력되는 역상 센싱 전압을 일정 시점에 통과시키는 단계; 및
(B-4) 상기 샘플 앤 홀드부가 통과된 역상 센싱 전압을 제2 커패시터에 충전하여 일정 기간 유지하는 단계를 포함하는 자이로 센서 신호 탐지 방법.
제 12항에서
상기 (C) 단계는
(C-1) 상기 평균화부는 상기 샘플 앤 홀드부에서 출력되는 센싱 전압을 통과시키는 단계;
(C-2) 상기 평균화부는 상기 샘플 앤 홀드부에서 출력되는 역상 센싱 전압을 통과시키는 단계; 및
(C-3) 상기 평균화부는 상기 센싱 전압과 상기 역상 센싱 전압을 합성하여 오프셋을 제거하는 단계를 포함하는 자이로 센서 신호 탐지 방법.