KR101563648B1

KR101563648B1 - 노이즈 영향을 최소화하면서 향상된 디지털 데이터 변환 성능을 가지는 는 데이터 판독 회로 및 이를 포함하는 데이터 감지 시스템

Info

Publication number: KR101563648B1
Application number: KR1020140084500A
Authority: KR
Inventors: 이정우; 구자혁
Original assignee: 주식회사 센소니아
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2015-10-28

Abstract

노이즈 영향을 최소화하면서 향상된 디지털 데이터 변환 성능을 가지는 데이터 판독 회로 및 이를 포함하는 데이터 감지 시스템이 게시된다. 본 발명의 데이터 판독 회로는 게이팅 신호에 응답하여 전송되는 센싱 데이터를 수신하는 센싱 라인; 상기 센싱 라인과 전기적으로 연결되며, 노이즈 데이터 및 측정 데이터를 발생하는 데이터 측정 유닛으로서, 상기 노이즈 데이터는 상기 센싱 데이터의 미수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인의 전압 레벨에 따르며, 상기 측정 데이터는 상기 센싱 데이터의 수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인의 전압 레벨에 따르는 상기 데이터 측정 유닛; 상기 노이즈 데이터에 대한 상기 측정 데이터의 차이와 제어 이득율에 기반한 증폭 데이터를 발생하는 데이터 증폭유닛으로서, 상기 증폭 데이터는 레벨 조절 전압에 의하여 조절되는 전압 레벨을 가지는 데이터 증폭유닛; 및 아날로그 성분의 상기 증폭 데이터를 디지털 성분의 출력 데이터로 변환하여 제공하는 아날로그 디지털 변환유닛으로서, 상기 레벨 조절 전압에 대한 상기 증폭 데이터의 레벨 차이를 감지하여, 상기 출력 데이터를 생성하는 상기 아날로그 디지털 변환유닛을 구비한다. 본 발명의 데이터 판독 회로에 의하면, 노이즈 영향이 최소화되면서 디지털 성분의 출력 데이터로의 변환 성능이 향상되어, 전체적으로 데이터 판독 능력이 향상된다.

Description

노이즈 영향을 최소화하면서 향상된 디지털 데이터 변환 성능을 가지는 는 데이터 판독 회로 및 이를 포함하는 데이터 감지 시스템{DATA READOUT CIRCUIT HAVING IMPROVED ANALOG TO DIGITAL COVERTING CHARACTERISTICS WITH MINIMIZING NOISE EFFECT and DATA DETECTION SYSTEM}

본 발명은 데이터 판독 회로에 관한 것으로서, 특히 노이즈 영향을 최소화하면서 향상된 디지털 데이터 변환 성능을 가지는 데이터 판독 회로 및 이를 포함하는 데이터 감지 시스템에 관한 것이다.

데이터 판독 회로는 아날로그 성분의 데이터를 감지하여 디지털 성분의 데이터를 제공하는 회로로서, 터치 감지 시스템, 이미지 스캐너 등에 널리 사용되고 있다.

일반적으로, 데이터 판독 회로는, 데이터 감지 시스템의 제어 패널 등으로부터 제공되는 아날로그 성분의 센싱 데이터를 수신하고, 센싱 데이터에 따른 전하를 집적하며, 집적된 전하에 따른 전압 레벨을 가지는 아날로그 성분의 데이터를 발생한다. 그리고, 데이터 판독 회로는 아날로그 디지털 변환 유닛을 통하여, 아날로그 성분의 데이터를 디지털 성분의 출력 데이터로 변환하여 발생한다.

데이터 판독 회로는 판독 능력의 향상을 위하여, 아날로그 성분 데이터의 전압 레벨을 아날로그 디지털 변환 유닛의 동작 범위에 적합하도록 조절되는 것이 필요하다. 이때, 노이즈 영향을 최소화하는 것이 요구된다.

본 발명의 목적은 아날로그 디지털 변환 유닛에 제공되는 아날로그 성분 데이터의 전압 레벨을 아날로그 디지털 변환 유닛의 동작 범위에 적합하도록 조절됨으로써, 향상된 디지털 데이터 변환 성능을 가지는 데이터 판독 회로를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 데이터 판독 회로를 포함하는 데이터 감지 시스템을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면은 데이터 판독 회로에 관한 것이다. 본 발명의 데이터 판독 회로는 게이팅 신호에 응답하여 전송되는 센싱 데이터를 수신하는 센싱 라인; 상기 센싱 라인과 전기적으로 연결되며, 노이즈 데이터 및 측정 데이터를 발생하는 데이터 측정 유닛으로서, 상기 노이즈 데이터는 상기 센싱 데이터의 미수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인의 전압 레벨에 따르며, 상기 측정 데이터는 상기 센싱 데이터의 수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인의 전압 레벨에 따르는 상기 데이터 측정 유닛; 상기 노이즈 데이터에 대한 상기 측정 데이터의 차이와 제어 이득율에 기반한 증폭 데이터를 발생하는 데이터 증폭유닛; 및 아날로그 성분의 상기 증폭 데이터를 디지털 성분의 출력 데이터로 변환하여 제공하는 아날로그 디지털 변환유닛을 구비한다. 이때, 상기 증폭 데이터는 레벨 조절 전압에 의하여 쉬프팅되는 전압 레벨을 가지며, 상기 아날로그 디지털 변환유닛은 상기 레벨 조절 전압에 대한 상기 증폭 데이터의 레벨 차이를 감지하여, 상기 출력 데이터를 생성한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면은 데이터 감지 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 데이터 감지 시스템은 게이트 라인들과 센싱 라인들로 이루어지는 매트릭스 상에 배열되는 다수개의 감지 소자들을 포함하는 제어 패널로서, 상기 감지 소자들 각각은 대응하는 상기 게이트 라인의 활성화에 따라 대응하는 상기 센싱 라인으로 센싱 데이터를 제공하되, 상기 센싱 데이터는 외부의 지정 여부에 따라 변화되는 상기 제어 패널; 상기 게이트 라인을 특정하여 구동하는 게이트 드라이버 블락; 및 대응하는 상기 센싱 라인을 통하여 제공되는 상기 센싱 데이터를 판독하는 데이터 판독 회로들을 포함하는 데이터 판독 블락을 구비한다. 이때, 상기 데이터 판독 회로들 각각은 상기 본 발명의 일면에 따른 데이터 판독 회로로 구현된다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 데이터 판독 회로에서는, 레벨 조절 전압이 데이터 증폭 유닛 및 아날로그 디지털 변환 유닛에 제공된다. 이에 따라, 아날로그 성분의 증폭 데이터의 전압 레벨이 아날로그 디지털 변환 유닛의 동작 범위에 적합하게 쉬프팅 즉, 조절되면서도, 노이즈 영향이 최소화된다. 이에 따라, 본 발명의 데이터 판독 회로에 의하면, 노이즈 영향이 최소화되면서 디지털 성분의 출력 데이터로의 변환 성능이 향상되어, 전체적으로 데이터 판독 능력이 향상된다. 또한, 본 발명의 데이터 판독 회로를 포함하는 데이터 감지 시스템에서도, 디지털 성분의 출력 데이터로의 변환 성능이 향상되어, 전체적으로 데이터 판독 능력이 향상된다.

본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1의 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 판독 회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 데이터 증폭유닛을 자세히 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 데이터 판독 회로에서의 주요신호의 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 감지 시스템을 나타내는 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어 지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어 지는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 판독 회로를 나타내는 도면이다. 도 1에서는, 이해의 편의를 위하여, 본 발명의 데이터 판독 회로가 이용될 수 있는 데이터 감지 시스템의 제어 패널(CONPAN)의 일부가 함께 도시된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 데이터 판독 회로(NROT)는 센싱 라인(LSEN), 데이터 측정 유닛(100), 데이터 증폭 유닛(200) 및 아날로그 디지털 변환유닛(300)을 구비한다.

상기 센싱 라인(LSEN)은, 예로서, 데이터 감지 시스템의 제어 패널(CONPAN)로부터 게이팅 신호(GN)에 응답하여 전송되는 아날로그 성분의 센싱 데이터(ADAT)를 수신한다. 자세히 기술하자면, 상기 제어 패널(CONPAN)에서 특정되는 감지 소자(DSEN)의 게이팅 신호(GN)가 활성화되면, 상기 감지 소자(DSEN)의 전송 트랜지스터(TG)가 게이팅된다. 이에 따라, 상기 감지 소자(DESN)의 센싱 셀(SNS)의 상기 센싱 데이터(ADAT)가 센싱 라인(LSEN)에 전송된다.

상기 데이터 측정 유닛(100)은 상기 센싱 라인(LSEN)과 전기적으로 연결되며, 노이즈 데이터(NSDAT) 및 측정 데이터(MEDAT)를 발생한다. 이때, 상기 노이즈 데이터(NSDAT)는 상기 센싱 데이터(ADAT)의 미수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인(LSEN)의 전압 레벨에 따른 값을 가진다. 그리고, 상기 측정 데이터(MEDAT)는 상기 센싱 데이터(ADAT)의 수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인(LSEN)의 전압 레벨에 따른 값을 가진다.

바람직하기로는, 상기 데이터 측정 유닛(100)은 전하 집적부(110) 및 전하 측정부(120)를 구비한다.

상기 전하 집적부(110)는 상기 센싱 라인(LSEN)과 전하 집적 라인(LCA) 사이에 형성되어, 상기 센싱 라인(LSEN)에 수신되는 상기 센싱 데이터(ADAT)에 따른 상기 전하 집적 라인(LCA)에 발생한다. 그리고, 상기 전하 집적부(110)는, 리셋 구간(도 3의 t1 참조) 동안에 상기 센싱 라인(LSEN)과 상기 전하 집적 라인(LCA)을 리셋시키도록 구동된다. 바람직하기로는, 상기 센싱 라인(LSEN)과 상기 전하 집적 라인(LCA)은 기준 전압(VREF)으로 리셋된다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 전하 집적부(110)는 축전 캐패시터(111), 리셋 스위치(113) 및 집적 증폭기(115)을 구비한다.

상기 축전 캐패시터(111)는 상기 센싱 라인(LSEN)과 상기 전하 집적 라인(LCA) 사이에 형성된다.

상기 리셋 스위치(113)는 상기 리셋 구간(P_RS) 동안에 활성화되는 상기 리셋 신호(RST)에 응답하여 상기 센싱 라인(LSEN)과 상기 전하 집적 라인(LCA)을 전기적으로 연결하도록 구동된다. 이때, 상기 센싱 라인(LSEN)과 상기 전하 집적 라인(LCA)은 상기 기준 전압(VREF)으로 리셋된다.

상기 집적 증폭기(115)는 상기 센싱 라인(LSEN)의 전압을 증폭하여 상기 전하 집적 라인(LCA)의 전압으로 발생한다. 바람직하기로는, 상기 집적 증폭기(115)는 반전 입력단(-)에 상기 센싱 라인(LSEN)이 인가되고, 비반전 입력단(+)에 상기 기준 전압(VREF)가 인가되며, 출력단이 상기 전하 집적 라인(LCA)이 연결되는 연산 증폭기이다.

상기 전하 측정부(120)는 상기 전하 집적 라인(LCA)의 전압을 측정하여 상기 노이즈 데이터(NSDAT) 및 상기 측정 데이터(MEDAT)를 발생한다.

상기 전하 측정부(120)는 구체적으로 노이즈 데이터 발생수단(121) 및 측정 데이터 발생수단(123)을 구비한다.

상기 노이즈 데이터 발생수단(121)은 제1 샘플 홀드 신호(SAH1)의 펄스에 응답하여 샘플링되는 상기 전하 집적 라인(LCA)의 전압 레벨에 따른 상기 노이즈 데이터(NSDAT)를 발생한다.

여기서, 상기 제1 샘플 홀드 신호(SAH1)의 펄스는, 상기 리셋 신호(RST)의 펄스가 발생되고, 상기 게이팅 신호(GN)이 활성화되기 이전에 발생된다(도 3의 t2 참조). 이때, 상기 전하 집적 라인(LCA)의 전압 레벨은 상기 센싱 데이터(NSDAT)가 미수신된 상태에서의 상기 센싱 라인(LSEN)의 전압 레벨을 반영하게 된다.

즉, 상기 노이즈 데이터(NSDAT)는 상기 센싱 데이터(NSDAT)가 상기 센싱 라인(LSEN)에 미수신된 상태에서의 상기 전하 집적 라인(LCA)의 전압 레벨에 따른 값을 가진다.

결과적으로, 상기 노이즈 데이터(NSDAT)는 상기 센싱 데이터(NSDAT)를 배제하고, 상기 센싱 라인(LSEN)의 노이즈에 따른 레벨만을 나타낸다.

상기 측정 데이터 발생수단(123)은 제2 샘플 홀드 신호(SAH2)의 펄스에 응답하여 샘플링되는 상기 전하 집적 라인(LCA)의 전압 레벨에 따른 상기 측정 데이터(MEDAT)를 발생한다.

여기서, 상기 제2 샘플 홀드 신호(SAH2)의 펄스는, 상기 리셋 신호(RST)의 펄스가 발생되고, 상기 게이팅 신호(GN)이 활성화된 후에 발생된다(도 3의 t3 참조). 이때, 상기 전하 집적 라인(LCA)의 전압 레벨은 상기 센싱 데이터(NSDAT)가 수신된 상태에서의 상기 센싱 라인(LSEN)의 전압 레벨을 반영하게 된다.

즉, 상기 측정 데이터(MEDAT)는 상기 센싱 데이터(NSDAT)가 상기 센싱 라인(LSEN)에 수신된 상태에서의 상기 전하 집적 라인(LCA)의 전압 레벨에 따른 값을 가진다.

결과적으로, 상기 측정 데이터(MEDAT)는 상기 센싱 라인(LSEN)의 노이즈에 따른 레벨과 상기 센싱 데이터(NSDAT)에 따른 레벨의 합으로 나타난다.

이에 따라, 상기 노이즈 데이터(NSDAT)에 대한 상기 측정 데이터(MEDAT)의 전압레벨의 차이(Vdif1)는 (수학식 1)과 같다.

(수학식 1)

Vdif1=Vdm-Vdn=(Vsen+Vns)-Vns=Vsen

여기서, Vdm는 상기 측정 데이터(MEDAT)의 전압 레벨이고, Vdn은 상기 측정 데이터(MEDAT)의 전압 레벨이다. 그리고, Vsen은 상기 센싱 데이터(NSDAT)에 따른 레벨이며, Vns는 상기 센싱 라인(LSEN)의 노이즈에 따른 레벨이다.

즉, 상기 노이즈 데이터(NSDAT)에 대한 상기 측정 데이터(MEDAT)의 전압레벨의 차이(Vdif1)는 상기 센싱 라인(LSEN)의 노이즈에 따른 레벨은 배제되고, 상기 센싱 데이터(NSDAT)에 따른 레벨만을 의미하게 된다.

더욱 바람직하기로는, 상기 노이즈 데이터 발생수단(121)은 제1 샘플 스위치(121a), 제1 샘플 커패시터(121b) 및 제1 샘플 증폭기(121c)를 구비한다.

상기 제1 샘플 스위치(121a)는 상기 제1 샘플 홀드 신호(SAH1)에 응답하여, 상기 전하 집적 라인(LCA)을 제1 샘플 라인(LSM1)과 전기적으로 연결한다. 상기 제1 샘플 커패시터(121b)는 상기 제1 샘플 라인(LSM1)의 전하를 축전한다. 그리고, 상기 제1 샘플 증폭기(121c)는 상기 제1 샘플 라인(LSM1)의 전압을 증폭하여 상기 노이즈 데이터(NSDAT)로 발생한다.

또한, 바람직하기로는, 상기 측정 데이터 발생수단(123)은 제2 샘플 스위치(123a), 제2 샘플 커패시터(123b) 및 제2 샘플 증폭기(123c)를 구비한다.

상기 제2 샘플 스위치(123a)는 상기 제2 샘플 홀드 신호(SAH2)에 응답하여, 상기 전하 집적 라인(LCA)을 제2 샘플 라인(LSM2)과 전기적으로 연결한다. 상기 제2 샘플 커패시터(123b)는 상기 제2 샘플 라인(LSM2)의 전하를 축전한다. 그리고, 상기 제2 샘플 증폭기(123c)는 상기 제2 샘플 라인(LSM2)의 전압을 증폭하여 상기 측정 데이터(MEDAT)로 발생한다.

계속 도 1을 참조하면, 상기 데이터 증폭유닛(200)은 증폭 데이터(AMDAT)를발생한다. 이때, 상기 증폭 데이터(AMDAT)는 상기 노이즈 데이터(NSDAT)에 대한 상기 측정 데이터(MEDAT)의 차이와 제어 이득율(PGA)에 기반한다. 바람직하기로는, 상기 제어 이득율(PGA)은 이득 제어 신호(XCGA)에 의하여 조절된다.

그리고, 상기 증폭 데이터(AMDAT)는 레벨 조절 전압(VRFG)에 의하여 쉬프팅되는 전압 레벨을 가진다.

이때, 상기 데이터 증폭유닛(200)에서 제공되는 상기 증폭 데이터(AMDAT)의 레벨(Vpga)은 (수학식 2)와 같다.

(수학식 2)

Vpga=(Vdif1 * PGA) + Vrfg

여기서, PGA는 상기 데이터 증폭유닛(200)의 제어 이득율이다. 그리고, Vrfg는 상기 레벨 조절 전압(VRGF)의 전압 레벨이다.

즉, 상기 데이터 증폭유닛(200)에서, 상기 증폭 데이터(AMDAT)는 상기 레벨 조절 전압(VRFG)에 의하여 전압 레벨이 쉬프팅(shifting)된다.

도 2는 도 1의 데이터 증폭유닛(200)을 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 데이터 증폭유닛(200)은 예비 증폭 수단(210) 및 메인 증폭 수단(220)을 구비한다.

상기 예비 증폭 수단(210)은 상기 노이즈 데이터(NSDAT)와 상기 측정 데이터(MEDAT)에 따른 제1 예비 데이터(PRDAT1) 및 제2 예비 데이터(PRDAT2)를 발생한다. 이때, 상기 제1 예비 데이터(PRDAT1) 및 제2 예비 데이터(PRDAT2)의 전압 레벨 차이는 상기 노이즈 데이터(NSDAT)와 상기 측정 데이터(MEDAT)의 전압 레벨 차이에 제1 이득율(GA1)을 반영한 값이다.

상기 예비 증폭 수단(210)은 더욱 구체적으로 제1 예비 증폭기(211), 제2 예비 증폭기(213), 제1 증폭 저항(RAM1), 제2 증폭 저항(RAM2) 및 예비 이득 저항(RGA)을 구비한다.

상기 제1 예비 증폭기(211)는 상기 노이즈 데이터(NSDAT)를 증폭하여 출력 단자로 상기 제1 예비 데이터(PRDAT1)를 발생한다. 이때, 상기 제1 예비 증폭기(211)는 비반전(+) 단자로 상기 노이즈 데이터(NSDAT)를 수신한다.

상기 제2 예비 증폭기(213)는 상기 측정 데이터(MEDAT)를 증폭하여 출력 단자로 상기 제2 예비 데이터(PRDAT2)를 발생한다. 이때, 상기 제2 예비 증폭기(213)는 비반전(+) 단자로 상기 측정 데이터(MEDAT)를 수신한다.

상기 제1 증폭 저항(RAM1)은 상기 제1 예비 증폭기(211)의 반전(-) 단자와 상기 제1 예비 증폭기(211)의 출력 단자 사이에 형성된다.

상기 제2 증폭 저항(RAM2)은 상기 제1 예비 증폭기(213)의 반전(-) 단자와 상기 제1 예비 증폭기(213)의 출력 단자 사이에 형성된다.

바람직하기로는, 상기 제1 증폭 저항(RAM1)과 상기 제2 증폭 저항(RAM2)은 동일한 저항값을 가진다.

상기 예비 이득 저항(RGA)은 상기 제1 예비 증폭기(211)의 반전(-) 단자와 상기 제2 예비 증폭기(213)의 반전(-) 단자 사이에 형성된다.

상기와 같은 구조의 예비 증폭 수단(210)에서, 제1 이득율(GA1)은 (수학식 3)과 같다.

(수학식 3)

GA1=1+2Rg/Ra

여기서, Rg는 상기 예비 이득 저항(RGA)의 저항값이며, Ra는 상기 제1 증폭 저항(RAM1) 및 상기 제2 증폭 저항(RAM2)의 저항값이다.

그리고, 상기 예비 증폭 수단(210)에서 제공되는 상기 제1 예비 데이터(PRDAT1)과 상기 제2 예비 데이터(PRDAT2)의 전압 레벨의 차이(Vdif2)는 (수학식 4)와 같다.

(수학식 4)

Vdif2=Vpd1-Vpd2=Vdif1 * GA1

여기서, Vpd1는 상기 제1 예비 데이터(PRDAT1)의 전압 레벨이고, Vpd2는 상기 제2 예비 데이터(PRDAT2)의 전압 레벨이다.

즉, 상기 예비 증폭 수단(210)은 상기 노이즈 데이터(NSDAT)에 대한 상기 측정 데이터(MEDAT)의 전압레벨의 차이(Vdif1)를 증폭하여, 상기 제1 예비 데이터(PRDAT1)과 상기 제2 예비 데이터(PRDAT2)의 전압 레벨의 차이(Vdif2)를 생성하게 된다.

이와 같이, 상기 예비 증폭 수단(210)에 의하여, 상기 노이즈 데이터(NSDAT)에 대한 상기 측정 데이터(MEDAT)의 전압레벨의 차이(Vdif1)가 증폭됨으로써, 계속되는 상기 메인 증폭 수단(200)의 동작시에는, 노이즈 데이터(NSDAT)의 영향 즉, 노이즈에 대한 영향을 충분히 완화될 수 있다.

계속 도 2를 참조하면, 메인 증폭 수단(220)은 상기 증폭 데이터(AMDAT)를 발생한다. 이때, 상기 증폭 데이터(AMDAT)의 전압 레벨은 상기 제1 예비 데이터(PRDAT1)와 상기 제2 예비 데이터(PRDAT2)의 전압 레벨 차이에 제2 이득율(GA2)을 반영하고, 레벨 조절 전압(VRFG)에 의하여 쉬프팅된다.

상기 메인 증폭 수단(220)은 제1 연결 저항(RCN1), 제2 연결 저항(RCN2), 메인 증폭기(221), 제1 이득 조절 저항(RCT1) 및 제2 이득 조절 저항(RCT2)을 구비한다.

상기 제1 연결 저항(RCN1)은 일단자로 상기 제1 예비 데이터(PRDAT1)를 수신하며, 상기 제2 연결 저항(RCN2)은 일단자로 상기 제2 예비 데이터(PRDAT1)를 수신한다.

상기 메인 증폭기(221)에서, 반전(-) 단자는 상기 제1 연결 저항(RCN1)의 다른 일단자와 전기적으로 연결되며, 비반전(+) 단자가 상기 제2 연결 저항(RCN2)의 다른 일단자와 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 메인 증폭기(221)는 출력 단자로 상기 증폭 데이터(AMDAT)를 발생한다.

상기 제1 이득 조절 저항(RCT1)에서, 일단자는 상기 메인 증폭기(221)의 반전(-) 단자와 전기적으로 연결되고, 다른 일단자는 상기 메인 증폭기(221)의 출력 단자에 연결된다.

상기 제1 이득 조절 저항(RCT1)에서, 일단자는 상기 메인 증폭기(221)의 비반전(+) 단자와 전기적으로 연결되고, 다른 일단자로 상기 레벨 조절 전압(VRFG)을 수신한다.

바람직하기로는, 상기 제1 이득 조절 저항(RCT1) 및 상기 제2 이득 조절 저항(RCT2)은 상기 이득 제어 신호(XCGA)에 의하여 가변되는 저항값을 가진다.

상기와 같은 구조의 메인 증폭 수단(220)에서, 제2 이득율(GA2)은 (수학식 5)과 같다.

(수학식 5)

GA2=Rct/Rcn

여기서, Rcn는 상기 제1 연결 저항(RCN1) 및 상기 제2 연결 저항(RCN2)의 저항값이며, Rct는 상기 제1 이득 조절 저항(RCT1) 및 상기 제2 이득 조절 저항(RCT2)의 저항값이다.

그리고, 상기 메인 증폭 수단(220)에서 제공되는 상기 증폭 데이터(AMDAT)의 레벨(Vpga)은 (수학식 6)과 같다.

(수학식 6)

Vpga=(Vdif2 * GA2) + Vrfg

=Vdif1 * GA1 * GA2 + Vrfg

=Vdif1 * PGA + Vrfg

즉, 상기 증폭 데이터(AMDAT)는 상기 제어 이득율(PGA)와 상기 레벨 조절 전압(VRFG)의 레벨(Vrfg)을 적절히 쉬프팅하여, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(300)의 동작 범위에 적합한 범위로 용이하게 쉬프팅 즉, 조절될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(300)은 아날로그 성분의 상기 증폭 데이터(AMDAT)를 디지털 성분의 출력 데이터(DDAT)로 변환하여 제공한다. 이때, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(300)은 상기 레벨 조절 전압(VRGF)에 대한 상기 증폭 데이터(AMDAT)의 레벨 차이를 감지하여, 상기 출력 데이터(DDAT)로 생성한다.

즉, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(300)은 아날로그 성분의 전압인 (Vpga-Vrfg)를 디지털 성분의 데이터로 변환하여, 상기 출력 데이터(DDAT)를 생성한다.

구체적으로, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(300)은 상기 증폭 데이터(AMDAT)를 비반전(+) 입력단자로 수신하고, 상기 레벨 조절 전압(VRFG)을 반전(-) 단자로 수신하며, 상기 출력 데이터(DDAT)를 출력단자로 발생하는 하는 ADC 회로이다.

상기와 같은 아날로그 디지털 변환유닛(300)는, 아날로그-디지털 변환시에, 상기 레벨 조절 전압(VRFG)에 의하여 쉬프팅된 상기 증폭 데이터(AMDAT)의 영향을 보상한다.

한편, 상기 레벨 조절 전압(VRFG)은 상기 데이터 증폭 유닛(200)의 메인 증폭 수단(220)과 상기 아날로그 디지털 변환 유닛(300)에 공통적으로 인가된다. 이 경우, 상기 레벨 조절 전압(VRFG) 자체에 노이즈가 발생되더라도, 노이즈의 영향이 배제될 수 있다.

상기와 같은 아날로그 디지털 변환유닛(300)의 구현은 당업자에게는 자명하므로, 본 명세서에서는, 설명의 간략화를 위하여, 이에 대한 구체적인 기술은 생략된다.

참고로, 상기 (수학식 6)에서 알 수 있듯이, 상기 데이터 증폭 유닛(200)의 상기 제어 이득율(PGA)은 상기 예비 증폭 수단(210)의 상기 제1 이득율(GA1)과 상기 메인 증폭 수단(220)의 상기 제2 이득율(GA2)의 곱이다.

정리하면, 상기와 같은 구성의 본 발명의 데이터 판독 회로에서는, 증폭 데이터의 레벨을 쉬프팅하는 레벨 조절 전압이 데이터 증폭 유닛 및 아날로그 디지털 변환 유닛에 공통적으로 제공된다. 이에 따라, 아날로그 성분의 증폭 데이터의 전압 레벨이 아날로그 디지털 변환 유닛의 동작 범위에 적합하게 쉬프팅 즉, 조절되면서도, 노이즈 영향이 최소화된다. 이에 따라, 본 발명의 데이터 판독 회로에 의하면, 디지털 성분의 출력 데이터로의 변환 성능이 향상되어, 전체적으로 데이터 판독 능력이 향상된다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 판독 회로에서는, 예비 증폭 수단(210)을 통하여, 노이즈의 영향이 완화된다.

한편, 본 발명의 데이터 판독 회로는 다양한 시스템에 적용된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 감지 시스템을 나타내는 도면으로서, 본 발명의 데이터 판독 회로가 이용된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 데이터 감지 시스템은 제어 패널(CONPAN), 게이트 드라이버 블락(BKGD) 및 데이터 판독 블락(BKRD)을 구비한다.

상기 제어 패널(CONPAN)은 게이트 라인들(GN1~n)과 센싱 라인들(LSEN1~n)로 이루어지는 매트릭스 상에 배열되는 다수개의 감지 소자(DSEN)들을 포함한다. 상기 감지 소자(DSEN)들 각각은 게이트 트랜지스터(TG) 및 센싱 셀(SNS)을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 센싱 셀(SNS)의 데이터는, 대응하는 게이트 라인(GN1~n)의 활성화에 의하여, 상기 센싱 라인(LSEN1~n)에 센싱 데이터(ADAT)로 제공된다.

이때, 상기 센싱 데이터(ADAT)는 외부의 접촉 등과 같은 외부의 지정 여부에 따라 상이한 값을 가지며, 이에 대한 구현은 당업자에게는 자명하다. 그러므로, 이에 대한 구체적인 기술은 생략된다.

상기 게이트 드라이버 블락(BKGD)은 상기 게이트 라인(GN1~n)을 특정하여 구동한다.

상기 데이터 판독 블락(BKRD)은 대응하는 상기 센싱 라인(LSEN1~n)을 통하여 제공되는 상기 센싱 데이터(ADAT)를 판독하는 데이터 판독 회로(NROT1~n)들을 포함한다.

이때, 데이터 판독 회로(NROT1~n)들 각각으로, 도 1 내지 도 3에 기술된 바와 같은 본 발명의 데이터 판독 회로(NROT)가 적용될 수 있다.

다시 기술하자면, 상기 데이터 판독 회로(NROT1~n)들 각각은 도 1에 도시된 바와 같은 센싱 라인(LSEN), 데이터 측정 유닛(100), 데이터 증폭 유닛(200) 및 아날로그 디지털 변환유닛(300)을 구비한다.

이때, 상기 데이터 증폭유닛(200)에서, 상기 증폭 데이터(AMDAT)는 상기 레벨 조절 전압(VRFG)에 의하여 전압 레벨이 쉬프팅된다. 그리고, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(300)은 상기 레벨 조절 전압(VRGF)에 대한 상기 증폭 데이터(AMDAT)의 레벨 차이를 감지하여, 디지털 성분의 출력 데이터(DDAT)로 생성한다.

즉, 상기 증폭 데이터(AMDAT)는, 상기 레벨 조절 전압(VRFG)에 의하여, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(300)의 동작 범위에 적합한 범위로 쉬프팅된다. 그리고, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(300)의 아날로그-디지털 변환시에, 상기 증폭 데이터(AMDAT)에서, 상기 레벨 조절 전압(VRFG)에 의하여 쉬프팅된 영향을 보상한다.

즉, 본 발명의 데이터 감지 시스템에서는, 레벨 조절 전압이 데이터 증폭 유닛 및 아날로그 디지털 변환 유닛에 제공된다. 이에 따라, 아날로그 성분의 증폭 데이터의 전압 레벨이 아날로그 디지털 변환 유닛의 동작 범위에 적합하게 쉬프팅 즉, 조절되면서도, 노이즈 영향이 최소화된다.

그 결과, 상기와 같은 본 발명의 데이터 감지 시스템에 의하면, 디지털 성분의 출력 데이터로의 변환 성능이 향상되어, 전체적으로 데이터 판독 능력이 향상된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

데이터 판독 회로에 있어서,
게이팅 신호에 응답하여 전송되는 센싱 데이터를 수신하는 센싱 라인;
상기 센싱 라인과 전기적으로 연결되며, 노이즈 데이터 및 측정 데이터를 발생하는 데이터 측정 유닛으로서, 상기 노이즈 데이터는 상기 센싱 데이터의 미수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인의 전압 레벨에 따르며, 상기 측정 데이터는 상기 센싱 데이터의 수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인의 전압 레벨에 따르는 상기 데이터 측정 유닛;
상기 노이즈 데이터에 대한 상기 측정 데이터의 차이와 제어 이득율에 기반한 증폭 데이터를 발생하는 데이터 증폭유닛; 및
아날로그 성분의 상기 증폭 데이터를 디지털 성분의 출력 데이터로 변환하여 제공하는 아날로그 디지털 변환유닛을 구비하며,
상기 증폭 데이터는
레벨 조절 전압에 의하여 쉬프팅되는 전압 레벨을 가지며,
상기 아날로그 디지털 변환유닛은
상기 레벨 조절 전압에 대한 상기 증폭 데이터의 레벨 차이를 감지하여, 상기 출력 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독 회로.
제1항에 있어서, 상기 제어 이득율은
이득 제어 신호에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 데이터 판독 회로.
제2항에 있어서, 상기 데이터 증폭유닛은
상기 노이즈 데이터와 상기 측정 데이터에 따른 제1 예비 데이터 및 제2 예비 데이터를 발생하는 예비 증폭 수단으로서, 상기 제1 예비 데이터 및 상기 제2 예비 데이터의 전압 레벨 차이는 상기 노이즈 데이터와 상기 측정 데이터의 전압 레벨 차이에 제1 이득율을 반영한 값인 상기 예비 증폭 수단; 및
상기 증폭 데이터를 발생하는 메인 증폭 수단으로서, 상기 증폭 데이터는 상기 제1 예비 데이터와 상기 제2 예비 데이터의 전압 레벨 차이에 제2 이득율을 반영하고, 상기 레벨 조절 전압에 의하여 쉬프팅되는 전압 레벨을 가지되, 상기 제어 이득율은 상기 제1 이득율과 상기 제2 이득율의 곱에 의존하며, 상기 제2 이득율은 상기 이득 제어 신호에 의하여 조절되는 상기 메인 증폭 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독 회로.
제3항에 있어서, 상기 예비 증폭 수단은
상기 노이즈 데이터를 증폭하여 출력 단자로 상기 제1 예비 데이터를 발생하는 제1 예비 증폭기로서, 비반전 단자로 상기 노이즈 데이터를 수신하는 상기 제1 예비 증폭기;
상기 측정 데이터를 증폭하여 출력 단자로 상기 제2 예비 데이터를 발생하는 제2 예비 증폭기로서, 비반전 단자로 상기 측정 데이터를 수신하는 상기 제2 예비 증폭기;
상기 제1 예비 증폭기의 반전 단자와 상기 제1 예비 증폭기의 출력 단자 사이에 형성되는 제1 증폭 저항;
상기 제2 예비 증폭기의 반전 단자와 상기 제2 예비 증폭기의 출력 단자 사이에 형성되는 제2 증폭 저항; 및
상기 제1 예비 증폭기의 반전 단자와 상기 제2 예비 증폭기의 반전 단자 사이에 형성되는 예비 이득 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독 회로.
제3항에 있어서, 상기 메인 증폭 수단은
일단자로 상기 제1 예비 데이터를 수신하는 제1 연결 저항;
일단자로 상기 제2 예비 데이터를 수신하는 제2 연결 저항;
반전 단자는 상기 제1 연결 저항의 다른 일단자와 전기적으로 연결되며, 비반전 단자는 상기 제2 연결 저항의 다른 일단자와 전기적으로 연결되며, 출력 단자로 상기 증폭 데이터를 발생하는 메인 증폭기;
일단자는 상기 메인 증폭기의 반전 단자와 전기적으로 연결되고, 다른 일단자는 상기 메인 증폭기의 출력 단자에 연결되는 제1 이득 조절 저항; 및
일단자는 상기 메인 증폭기의 비반전 단자와 전기적으로 연결되고, 다른 일단자로 상기 레벨 조절 전압을 수신하는 제2 이득 조절 저항을 구비하며,
상기 제1 이득 조절 저항 및 상기 제2 이득 조절 저항은
상기 이득 제어 신호에 의하여 가변되는 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 판독 회로.
데이터 감지 시스템에 있어서,
게이트 라인들과 센싱 라인들로 이루어지는 매트릭스 상에 배열되는 다수개의 감지 소자들을 포함하는 제어 패널로서, 상기 감지 소자들 각각은 대응하는 상기 게이트 라인의 활성화에 따라 대응하는 상기 센싱 라인으로 센싱 데이터를 제공하되, 상기 센싱 데이터는 외부의 지정 여부에 따라 변화되는 상기 제어 패널;
상기 게이트 라인을 특정하여 구동하는 게이트 드라이버 블락; 및
대응하는 상기 센싱 라인을 통하여 제공되는 상기 센싱 데이터를 판독하는 데이터 판독 회로들을 포함하는 데이터 판독 블락을 구비하며,
상기 데이터 판독 회로들 각각은
대응하는 상기 게이트 라인을 구동하는 게이팅 신호에 응답하여 전송되는 상기 센싱 데이터를 수신하는 센싱 라인;
상기 센싱 라인과 전기적으로 연결되며, 노이즈 데이터 및 측정 데이터를 발생하는 데이터 측정 유닛으로서, 상기 노이즈 데이터는 상기 센싱 데이터의 미수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인의 전압 레벨에 따르며, 상기 측정 데이터는 상기 센싱 데이터의 수신 상태에서의 감지되는 상기 센싱 라인의 전압 레벨에 따르는 상기 데이터 측정 유닛;
상기 노이즈 데이터에 대한 상기 측정 데이터의 차이와 제어 이득율에 기반한 증폭 데이터를 발생하는 데이터 증폭유닛; 및
아날로그 성분의 상기 증폭 데이터를 디지털 성분의 출력 데이터로 변환하여 제공하는 아날로그 디지털 변환유닛을 구비하며,
상기 증폭 데이터는
레벨 조절 전압에 의하여 쉬프팅되는 전압 레벨을 가지며,
상기 아날로그 디지털 변환유닛은
상기 레벨 조절 전압에 대한 상기 증폭 데이터의 레벨 차이를 감지하여, 상기 출력 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 데이터 감지 시스템.