KR101665187B1 - A sensing technique based on dielectric changes in metal capacitor - Google Patents
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Abstract
환경 정보 측정 장치는 환경 정보 센서 회로; 상기 환경 정보 센서 회로로부터 출력되는 센싱 신호에 따라 환경 정보 값을 결정하는 환경 정보 값 결정부; 및 상기 결정된 환경 정보 값을 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 환경 정보 센서 회로는 클럭 입력을 받는 입력단; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항; 타단이 접지되며, 공기에 노출되는 제1 캐패시터; 타단이 접지되며, 공기와 차단되는 제2 캐패시터; 상기 제1 저항의 타단, 상기 제1 캐패시터의 일단, 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 캐패시터간 연결을 각각 스위칭하는 동적 요소 매칭부 및 상기 제1 캐패시터의 일단과 제1 입력부가 연결되고, 상기 제2 캐패시터의 일단과 제2 입력부가 연결되는 차동 증폭부를 포함한다.The environmental information measuring device includes an environmental information sensor circuit; An environment information value determining unit for determining an environment information value according to a sensing signal output from the environment information sensor circuit; And an output unit outputting the determined environment information value, wherein the environment information sensor circuit includes: an input terminal receiving a clock input; A first resistor having one end connected to the input terminal; A second resistor whose one end is connected to the input terminal; A first capacitor grounded at the other end and exposed to air; A second capacitor which is grounded at the other end and cut off from the air; A dynamic element matching unit for switching a connection between the other end of the first resistor, one end of the first capacitor, the other end of the second resistor and the second capacitor, and a first input unit connected to one end of the first capacitor, And a differential amplification unit in which one end of the second capacitor and the second input unit are connected.
Description
본 발명은 환경 정보 센서 회로 및 환경 정보 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an environmental information sensor circuit and an environmental information measuring apparatus.
일반적으로, 개인용 컴퓨터나 전자 통신 기기 등과 같은 전자적 시스템의 고성능화에 부응하여, 디램, 휘발성 반도체 메모리 등을 포함하는 각종 반도체 전자 장치들도 나날이 고속화 및 고집적화되고 있다. 특히, 반도체 메모리 장치 등에서는 저 전력 소모 특성이 요구되어 동작 전류 및 스탠바이 전류 감소 등을 위해 회로블록의 동작 조건을 조절하고 있으며, 이를 위해 환경 정보 측정 장치등을 이용하여 회로의 환경 정보를 센싱하고, 이에 따라 그 동작 상태 등을 제어하거나, 노멀 동작에서의 주위 환경 정보 등을 모니터링하는 등의 기능을 수행시키고 있다. 예를 들어, 디램 셀의 리프레쉬 주기 조정을 리텐션 시간에 따라 조정함에 있어, 결과적으로 환경 정보 변화에 반응하도록 제어하게 되므로, 환경 정보 변화를 정확하게 감지할 수 있는 환경 정보 센서 회로의 설계가 반드시 필요하게 된다.2. Description of the Related Art Generally, various semiconductor electronic devices including DRAMs, volatile semiconductor memories, and the like are increasingly being speeded up and highly integrated in response to high performance of electronic systems such as personal computers and electronic communication devices. Particularly, in a semiconductor memory device and the like, a low power consumption characteristic is required, and operating conditions of a circuit block are adjusted to reduce an operating current and a standby current. For this purpose, environmental information of a circuit is sensed using an environmental information measuring device , Thereby controlling the operation state or the like, or monitoring the ambient environment information in the normal operation, and the like. For example, in the adjustment of the refresh cycle of the DRAM cell according to the retention time, as a result, it is controlled to respond to the change of the environmental information. Therefore, the design of the environmental information sensor circuit .
한편, 이와 같은 환경 정보 센서 회로를 위해 씨모스(CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정을 이용한 많은 환경 정보 센서 관련 기술들이 제안되고는 있다. 그러나 발표된 대부분의 씨모스 환경 정보 센서는 회로에 사용되는 소자 저항과 캐패시터의 유전율에 대한 오차가 발생하여, 미스매치가 되는 문제가 있으며 이로 인해 발생되는 시스템적인 노이즈에 의해, 시스템이 요구하는 정확도를 얻기 어려운 상황이다.On the other hand, many environmental information sensor related technologies using a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) process have been proposed for such an environmental information sensor circuit. However, most of the announced Cmos environmental information sensors have a problem of mismatch due to errors in the device resistance and the dielectric constant of the capacitor used in the circuit, and due to the systematic noise generated by the system, Is difficult to obtain.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 각 회로 소자의 환경 영향에 의한 저항, 유전율 등의 변화로 발생하는 출력값의 노이즈를 효과적으로 저감시킬 수 있는 환경 정보 센서 회로 및 이를 포함하는 환경 정보 측정 장치를 제안하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide an environment information sensor circuit capable of effectively reducing noise of an output value caused by a change in resistance, The purpose of the present invention is to propose a measuring device.
또한, 본 발명의 목적은 미스 매치가 제거되는 선형적인 환경 정보 센서 설계를 제공하여 높은 정확도의 센서 설계를 가능하게 하는 환경 정보 센서 회로 및 이를 포함하는 환경 정보 측정 장치를 제안하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide an environmental information sensor circuit and a environmental information measuring device including the environmental information sensor circuit, which enable a sensor of high accuracy to be designed by providing a linear environmental information sensor design in which mismatch is eliminated.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로는, 클럭 입력을 받는 입력단; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항; 주변 공기에 노출되며, 일단이 상기 제1 저항의 타단과 연결되고, 타단은 접지되는 제1 캐패시터; 주변 공기와 차단되고, 일단이 상기 제2 저항의 타단과 연결되며, 타단은 접지되는 제2 캐패시터; 및 상기 제1 저항의 타단이 제1 입력부로 연결되고, 상기 제2 저항의 타단이 제2 입력부로 연결되는 차동 증폭부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an environment information sensor circuit comprising: an input terminal for receiving a clock input; A first resistor having one end connected to the input terminal; A second resistor whose one end is connected to the input terminal; A first capacitor exposed to ambient air, one end connected to the other end of the first resistor, and the other end grounded; A second capacitor interrupted by ambient air, one end connected to the other end of the second resistor, and the other end grounded; And a differential amplification part in which the other end of the first resistor is connected to the first input part and the other end of the second resistor is connected to the second input part.
또한, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로는, 클럭 입력을 받는 입력단; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항; 타단이 접지되며, 공기에 노출되는 제1 캐패시터; 타단이 접지되며, 공기와 차단되는 제2 캐패시터; 상기 제1 저항의 타단, 상기 제1 캐패시터의 일단, 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 캐패시터간 연결을 각각 스위칭하는 동적 요소 매칭부 및 상기 제1 캐패시터의 일단과 제1 입력부가 연결되고, 상기 제2 캐패시터의 일단과 제2 입력부가 연결되는 차동 증폭부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an environment information sensor circuit comprising: an input terminal receiving a clock input; A first resistor having one end connected to the input terminal; A second resistor whose one end is connected to the input terminal; A first capacitor grounded at the other end and exposed to air; A second capacitor which is grounded at the other end and cut off from the air; A dynamic element matching unit for switching a connection between the other end of the first resistor, one end of the first capacitor, the other end of the second resistor and the second capacitor, and a first input unit connected to one end of the first capacitor, And a differential amplification unit in which one end of the second capacitor and the second input unit are connected.
또한, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 환경 정보 측정 장치에 있어서, 환경 정보 센서 회로; 상기 환경 정보 센서 회로로부터 출력되는 센싱 신호에 따라 환경 정보 값을 결정하는 환경 정보 값 결정부; 및 상기 결정된 환경 정보 값을 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 환경 정보 센서 회로는 클럭 입력을 받는 입력단; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항; 주변 공기에 노출되며, 일단이 상기 제1 저항의 타단과 연결되고, 타단은 접지되는 제1 캐패시터; 주변 공기와 차단되고, 일단이 상기 제2 저항의 타단과 연결되며, 타단은 접지되는 제2 캐패시터; 및 상기 제1 저항의 타단이 제1 입력부로 연결되고, 상기 제2 저항의 타단이 제2 입력부로 연결되는 차동 증폭부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring environmental information, comprising: an environmental information sensor circuit; An environment information value determining unit for determining an environment information value according to a sensing signal output from the environment information sensor circuit; And an output unit outputting the determined environment information value, wherein the environment information sensor circuit includes: an input terminal receiving a clock input; A first resistor having one end connected to the input terminal; A second resistor whose one end is connected to the input terminal; A first capacitor exposed to ambient air, one end connected to the other end of the first resistor, and the other end grounded; A second capacitor interrupted by ambient air, one end connected to the other end of the second resistor, and the other end grounded; And a differential amplification part in which the other end of the first resistor is connected to the first input part and the other end of the second resistor is connected to the second input part.
또한, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 장치는, 환경 정보 측정 장치에 있어서, 환경 정보 센서 회로; 상기 환경 정보 센서 회로로부터 출력되는 센싱 신호에 따라 환경 정보 값을 결정하는 환경 정보 값 결정부; 및 상기 결정된 환경 정보 값을 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 환경 정보 센서 회로는 클럭 입력을 받는 입력단; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항; 상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항; 타단이 접지되며, 공기에 노출되는 제1 캐패시터; 타단이 접지되며, 공기와 차단되는 제2 캐패시터; 상기 제1 저항의 타단, 상기 제1 캐패시터의 일단, 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 캐패시터간 연결을 각각 스위칭하는 동적 요소 매칭부 및 상기 제1 캐패시터의 일단과 제1 입력부가 연결되고, 상기 제2 캐패시터의 일단과 제2 입력부가 연결되는 차동 증폭부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring environmental information, comprising: an environmental information sensor circuit; An environment information value determining unit for determining an environment information value according to a sensing signal output from the environment information sensor circuit; And an output unit outputting the determined environment information value, wherein the environment information sensor circuit includes: an input terminal receiving a clock input; A first resistor having one end connected to the input terminal; A second resistor whose one end is connected to the input terminal; A first capacitor grounded at the other end and exposed to air; A second capacitor which is grounded at the other end and cut off from the air; A dynamic element matching unit for switching a connection between the other end of the first resistor, one end of the first capacitor, the other end of the second resistor and the second capacitor, and a first input unit connected to one end of the first capacitor, And a differential amplification unit in which one end of the second capacitor and the second input unit are connected.
본 발명의 실시 예에 따르면, 공기 차폐여부를 상이하게 설정한 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터로부터 각각 측정되는 전류를 비교하여 차동증폭함으로써 환경 정보를 센싱하게 함으로써, 환경 정보 센서 회로의 유전율 변화로 인한 노이즈 발생을 제거할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the environmental current is sensed by comparing the currents measured from the first capacitor and the second capacitor having different air shielding states and by differential amplifying them, Noise generation can be eliminated.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 환경 정보 센서 회로는 캐패시터에 의한 센싱값의 미스매치를 감소시키기 위한 오프셋 감소부를 포함함으로써, 캐패시터 미스매치를 감소시킬 수 있고, 동적 요소 매칭을 통해 출력값의 저항 미스매치를 제거함으로써, 낮은 환경 정보 에러를 가지며, 선형적인 특성을 갖는 정확도 높은 환경 정보 센서 회로를 설계할 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, the environmental information sensor circuit includes an offset reduction unit for reducing a mismatch of the sensing value by the capacitor, thereby reducing the capacitor mismatch, and the resistance of the output value By eliminating the mismatch, it is possible to design an environmental information sensor circuit with a low environmental information error and a high accuracy with a linear characteristic.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 측정 장치 구성을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 기본 구성을 설명하기 위한 회로 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 캐패시터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 기본 구성을 설명하기 위한 회로 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 매칭 클럭 생성부 구성 및 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 동적 요소 매칭부 구성예 및 회로설계 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 전체 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 특성을 실험한 결과 데이터를 나타낸다.1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an environment information measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit conceptual diagram for explaining a basic configuration of an environmental information sensor circuit according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a capacitor of an environment information sensor circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit conceptual diagram for explaining a basic configuration of an environment information sensor circuit according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining the configuration and output of the matching clock generating unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of a dynamic element matching unit and a circuit design method according to an embodiment of the present invention.
7 is a circuit diagram for explaining the overall configuration of an environmental information sensor circuit according to an embodiment of the present invention.
8 shows data obtained by experimenting characteristics of an environmental information sensor circuit according to an embodiment of the present invention.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following merely illustrates the principles of the invention. Thus, those skilled in the art will be able to devise various apparatuses which, although not explicitly described or shown herein, embody the principles of the invention and are included in the concept and scope of the invention. Furthermore, all of the conditional terms and embodiments listed herein are, in principle, intended only for the purpose of enabling understanding of the concepts of the present invention, and are not intended to be limiting in any way to the specifically listed embodiments and conditions .
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is also to be understood that the detailed description, as well as the principles, aspects and embodiments of the invention, as well as specific embodiments thereof, are intended to cover structural and functional equivalents thereof. It is also to be understood that such equivalents include all elements contemplated to perform the same function irrespective of the currently known equivalents as well as the equivalents to be developed in the future, i.e., the structure.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.Thus, for example, it should be understood that the block diagrams herein represent conceptual views of exemplary circuits embodying the principles of the invention. Similarly, all flowcharts, state transition diagrams, pseudo code, and the like are representative of various processes that may be substantially represented on a computer-readable medium and executed by a computer or processor, whether or not the computer or processor is explicitly shown .
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.The functions of the various elements shown in the figures, including the functional blocks depicted in the processor or similar concept, may be provided by use of dedicated hardware as well as hardware capable of executing software in connection with appropriate software. When provided by a processor, the functions may be provided by a single dedicated processor, a single shared processor, or a plurality of individual processors, some of which may be shared.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.Also, the explicit use of terms such as processor, control, or similar concepts should not be interpreted exclusively as hardware capable of running software, and may be used without limitation as a digital signal processor (DSP) (ROM), random access memory (RAM), and non-volatile memory. Other hardware may also be included.
본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.In the claims hereof, the elements represented as means for performing the functions described in the detailed description include all types of software including, for example, a combination of circuit elements performing the function or firmware / microcode etc. , And is coupled with appropriate circuitry to execute the software to perform the function. It is to be understood that the invention defined by the appended claims is not to be construed as encompassing any means capable of providing such functionality, as the functions provided by the various listed means are combined and combined with the manner in which the claims require .
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: There will be. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 측정 장치 구성을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 기본 구성을 설명하기 위한 회로 개념도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 캐패시터를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram for schematically explaining a configuration of an environment information measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit conceptual diagram for explaining a basic configuration of an environment information sensor circuit according to an embodiment of the present invention. 3 is a view for explaining a capacitor of the environmental information sensor circuit according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에서, 환경 정보는 온도 정보, 압력 정보 및 습도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 측정 장치는 환경 정보를 센싱하여, 온도 정보, 압력 정보 및 습도 정보 중 적어도 하나를 출력할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에서 환경 정보 측정 장치는 환경 변화에 따른 환경 정보 측정용 캐패시터의 유전율 변화에 따라 가변되는 전압 출력값에 기초하여 온도 정보, 압력 정보 및 습도 정보 중 적어도 하나를 측정하고, 측정된 값을 센서 회로와 연결된 다른 소자 또는 장치 등으로 출력할 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the environmental information may include at least one of temperature information, pressure information, and humidity information. Accordingly, the environmental information measuring apparatus according to the embodiment of the present invention can sense at least one of temperature information, pressure information, and humidity information by sensing environmental information. In particular, in the embodiment of the present invention, the environmental information measuring apparatus measures at least one of temperature information, pressure information, and humidity information based on a voltage output value that varies in accordance with a change in permittivity of a capacitor for environmental information measurement according to an environmental change, The output value can be output to another element or device connected to the sensor circuit.
보다 구체적으로, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 측정 장치는, 환경 정보 센서 회로(100), 환경 정보값 결정부(200) 및 출력부를 포함한다.More specifically, referring to FIG. 1, an apparatus for measuring environmental information according to an embodiment of the present invention includes an environment
환경 정보 센서 회로(100)는 전류 공급 및 클럭 입력 신호에 기초하여, 일정 주기에 따라, 외부 환경 정보 변화를 센싱하여 차동 증폭된 전압 값으로 출력한다. 본 발명의 실시 예에 다른 환경 정보 센서 회로(100)는 오차 저감을 위해, 공기가 차단되는 캐패시터와 차단되지 않는 캐패시터를 구비하여 차이 값을 비교 증폭하는 차동 증폭기를 포함할 수 있다.The environment
환경 정보 센서 회로(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 클럭 입력을 받는 입력단(110), 상기 입력단(110)과 일단이 연결되는 제1 저항(120) 및 제2 저항(130), 주변 공기에 노출되며, 일단이 상기 제1 저항(120)의 타단과 연결되고, 타단은 접지되는 제1 캐패시터(140), 주변 공기와 차단되고, 일단이 상기 제2 저항(130)의 타단과 연결되며, 타단은 접지되는 제2 캐패시터(150) 및 상기 제1 저항(120)의 타단이 제1 입력부로 연결되고, 상기 제2 저항(130)의 타단이 제2 입력부로 연결되는 차동 증폭부(160)를 포함하고, 상기 제2 저항(130)의 타단과 연결되어, 상기 제2 입력부로의 입력신호의 오프셋을 제거하기 위한 오프셋 제거부(170)를 더 포함한다.2, the environment
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 제1 저항(120) 및 제2 저항(130)의 저항 값은 동일한 값을 가질 수 있으며, 상기 입력단(110)으로 입력되는 입력 파형은 구형파를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 캐패시터(140) 및 제2 캐패시터(150)로 흐르는 전류 값은 동일하게 되며, 제1 캐패시터(140)의 일단 전압이 차동 증폭부(160)의 제1 입력부로 인가되고, 제2 캐패시터(150)의 일단 전압이 차동 증폭부(160)의 제2 입력부로 인가됨으로써, 차동 증폭부(160)는 제1 입력부와 제2 입력부 전압 차를 증폭하여 환경 정보 값 결정부(200)로 출력할 수 있다. Here, the resistance values of the
여기서, 제1 캐패시터(140)는 센서 캐패시터일 수 있으며, 환경 변화에 따라 가변되는 유전율을 갖는 캐패시터를 포함할 수 있다. 이에 따라, 차동 증폭부(160)의 출력은 환경 변화에 따라 선형적으로 가변되는 전압 신호를 출력할 수 있다.Here, the
특히, 본 발명의 환경 정보 센서 회로(100)의 동작에 따라, 선형적으로 가변되는 전압 신호는 센서 캐패시터 주변의 압력 정보를 포함할 수 있다. 압력 정보는 일반적으로 완전 진공 상태를 기준으로 하는 절대 압력 정보, 1 대기압(ATM)과 절대 압력간 차이에 따른 게이지(GAUGE) 압력 정보 및 두 지점감 압력 차이를 나타내는 차동 압력 정보로 나타내어 질 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로(100)는 센서 캐패시터 주변의 압력 변화에 따라 유전율 변화가 야기되고, 이에 따라 출력되는 전압 신호의 크기가 가변되어 압력 정보를 출력할 수 있게 된다. 이를 위한 센서 캐패시터의 구조가 도 3에 개시되어 있다.
In particular, according to the operation of the environmental
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 캐패시터를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a capacitor of an environment information sensor circuit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따라 주변 환경 정보를 센싱하기 위해, 유전율의 변화가 이용될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센싱 회로(100)의 제1 캐패시터(140)는 센서 캐패시터로 이용될 수 있다. 제1 캐패시터(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 유전율을 형성하기 위한 공간을 형성하는 금속 구조체로 형성될 수 있다. 주변 환경의 기압, 습도 및 온도를 포함하는 환경 정보의 변화는 유전율의 변화를 야기하므로, 금속 구조체를 공기에 노출시키고, 다른 조건을 제어한다면 제1 캐패시터(140) 출력은 환경 정보 변화에 따라 선형적인 출력을 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a change in permittivity may be used to sense ambient information in accordance with an embodiment of the present invention. To this end, the
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 금속 구조체는, 도 3(A)와 같이, 일 지점으로부터 연속적으로 형성되는 'ㄷ'자 형태의 제1 금속 구조체; 및 상기 제1 금속 구조체의 일 지점과 다른 일 지점으로부터 연속적으로 형성되어, 상기 제1 금속 구조체와 일정하게 일정 거리(d)가 이격되도록 형성되는 'ㄷ'자 형태의 제2 금속 구조체를 포함하여 전체적으로, 외부 환경 변화에 따른 유전율 변화 영향성을 높이는 형태로 구성될 수 있다. In addition, according to the embodiment of the present invention, the metal structure may include a first metal structure 'C' shaped continuously formed from one point as shown in FIG. 3A; And a second metal structure 'C' shaped continuously formed from one point different from one point of the first metal structure and spaced apart by a constant distance d from the first metal structure In general, it can be configured to increase the influence of the change in permittivity due to external environment change.
이와 같은 제1 금속 구조체와 제2 금속 구조체는 양 베이스라인 구조에 수직으로 복수의 돌출부가 교번적으로 형성되는 하나의 금속 구조체의 형태로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 양 베이스라인 구조에 수직으로 복수의 돌출부가 엇갈리는 형태로 교번적으로 N번 형성되는 금속 구조물의 형태를 가질 수 있다. The first metal structure and the second metal structure may be formed in the form of one metal structure in which a plurality of protrusions are alternately formed perpendicularly to both base line structures. Accordingly, it is possible to take the form of a metal structure which is formed N times alternately in such a manner that a plurality of projections are staggered perpendicular to both base line structures.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 제1 금속 구조체와 제2 금속 구조체는 도 3(B)와 같이 일정 간격을 갖는 한 쌍의 금속 구조물이 'ㄹ'자 형태로 일체화된 형태로 형성될 수도 있다.이와 같은 제1 캐패시터(140)의 캐패시턴스는 금속 구조체 내부에 형성되는 공간에 의한 유전율과, 금속 구조체 자체 영역에 비례할 수 있으며, 각 금속 구조체의 돌출부간 거리 d에 반비례할 수 있다. 또한, 제1 캐패시터(140)의 캐패시턴스는 금속 구조체에 의해 'ㄷ'자 양측 말단에 형성되는 각각의 돌출부 총 개수 N에 비례할 수 있다.The first metal structure and the second metal structure according to the embodiment of the present invention may be formed in a shape in which a pair of metal structures having a certain interval as shown in FIG. The capacitance of the
이에 따라, 제1 캐패시터(140)는 금속 구조체를 포함하는 메탈-옥사이드-메탈(metal-oxide-metal) 캐패시터일 수 있으며, 금속 구조체의 소재로는 초박형 금속이 사용될 수 있고, 95% 알루미늄이 이용되는 것이 바람직하다.Accordingly, the
이와 같은 형태의 제1 캐패시터(140)의 유전율에 따른 캐패시턴스는 하기의 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.The capacitance according to the dielectric constant of the
여기서, CC는 캐패시턴스(F)를 나타내며, N은 양측 금속 구조체로부터 돌출되는 금속 돌출부의 개수 N을 나타낼 수 있고, 는 진공 유전율을 나타내며, 는 상대 유전율을 나타내고, A는 면적(height x length) 이며, d는 금속 돌출부간 거리(cavity width)를 나타낼 수 있다.이에 따른, 제1 캐패시터(140) 주변 공기의 유전율 변화는 압력, 온도 및 습도에 따라 가변될 수 있다. 즉, 제1 캐패시터(140) 주변 공기의 유전율을 라고 하면, M. Santo Zarnik의 RADIOENGINEERING, Vol 21, No.1 논문 An Experimental and Numerical Study of the Humidity Effect on the Stability of a Capacitive Ceramic Pressure Sensor에 기술된 내용을 참조하면, 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.Here, CC denotes a capacitance (F), N denotes the number of metal protrusions N projecting from both metal structures, Represents a vacuum dielectric constant, The change in dielectric constant of the ambient air around the
상기와 같은 수학식에서, T는 절대온도, RH는 상대 습도를 나타내며, P는 공기의 압력을 나타낼 수 있다. 또한, Ps는 절대온도에서의 포화 수증기압을 나타낼 수 있다. 결과적으로, 다른 조건이 유지되는 상태에서 압력의 변화, 온도의 변화 및 습도의 변화는 모두 서로 다른 상대 유전율의 변화를 야기할 수 있다.In the above equation, T represents absolute temperature, RH represents relative humidity, and P represents air pressure. Also, Ps can represent the saturated water vapor pressure at the absolute temperature. As a result, changes in pressure, temperature, and humidity can all cause different relative permittivity changes with different conditions being maintained.
예를 들어, 제1 캐패시터(140)의 캐패시턴스가 10pF인 경우, 주변 공기의1기압 증가는 5.467 fF의 캐패시턴스 증가를 가져올 수 있으며, 절대 온도의 1K 증가는 18.587 aF의 캐패시턴스 감소를 가져오고, 습도의 1% 증가는 20.975 aF의 캐패시턴스 증가를 가져올 수 있다. For example, if the capacitance of the
이와 같이, 제1 캐패시터(140)의 캐패시턴스 변화는 출력 전압의 변화를가져올 수 있으며, 결과적으로 측정값을 통해 압력 변화는 물론 습도 변화도 측정할 수 있게 된다. Thus, the capacitance change of the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 제1 캐피시터(140)의 센서 회로는 다른소자들과 완전 독립적으로 동작할 수 있어 고해상도 측정이 가능하게 되며, 특히 유전율 레벨 결정에 따른 압력 측정도 가능하게 된다.
In addition, the sensor circuit of the
다시 도 1을 설명하면, Referring again to Figure 1,
환경 정보 값 결정부(200)는 환경 정보 센서 회로(100)로부터 출력되는 전압과 기준전압(VREF)을 비교연산하여, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 적용함으로써, 환경 정보에 대응되는 디지털 값(Dout)을 획득하고, 출력부(300)로 출력한다.출력부(300)는 환경 정보에 대응되는 디지털 값에 기초한 환경 정보 데이터를 생성하여 외부로 출력한다. 출력되는 환경 정보 데이터는 미리 결정된 포맷으로 변환되어 환경 정보 제어를 실행하는 다른 모듈로 전송되거나, 비디오 또는 오디오 출력장치로 전송되어 영상 또는 음성 데이터로 변환 및 출력될 수 있다.The environment information
한편, 환경 정보 센서 회로(100)는 상기 제2 저항(150)의 타단과 연결되어, 상기 제2 입력부로의 입력신호의 오프셋을 제거하기 위한 오프셋 제거부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 오프셋 제거부(170)는 상기 제2 입력부로의 입력 신호로부터 미스매치 신호를 제거하기 위한 환경 정보 코드 신호에 따라 각각 제어되며, 적어도 하나의 스위치 및 적어도 하나의 캐패시터를 포함할 수 있다.The environment
본 발명의 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 캐패시터는 캐패시터 어레이(Array)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 캐패시턴스 변화에 따른 동적 검출 영역 오프셋은 제2 캐패시터(150)와 캐패시터 어레이의 캐패시턴스를 더한 크기만큼 상향될 수 있다. 예를 들어, 제2 캐패시터(150)의 캐패시턴스가 10pF인 경우, 캐패시터 어레이의 캐패시턴스 10pF를 합산하여 캐패시턴스 변화 검출 영역이 20pF으로 상향될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least one capacitor may form a capacitor array. Accordingly, the dynamic detection region offset due to the capacitance change can be increased by an amount equal to the capacitance of the
결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 오프셋 제거부(170)는 적어도 하나의 캐패시터로 구성되는 캐패시터 어레이를 포함하여, 캐패시턴스 변화의 검출 영역을 향상시킬 수 있으며, 동적 영역의 증가로 인해, 주파수에 반비례하여 발생되는 플리커 잡음(1/f noise) 제거할 수 있다. As a result, the offset
한편, 본 발명의 실시 예에 따라, 주변 환경의 압력, 온도 또는 습도 변화에 따른 캐패시턴스 변화는 상술한 전체 시스템 캐패시턴스의 변화를 가져오며, 결과적으로 RC 타임 딜레이의 변화를 가져올 수 있다. 이에 따라, 입력 신호의 R, C에 대한 미스매치가 발생될 수 있다. 따라서, 오프셋 제거부(170)는 환경 정보 코드 신호에 따라, 캐패시터 어레이의 캐패시턴스 값을 조정하여 RC 타임 딜레이가 매칭되도록 캐패시터 어레이의 캐패시턴스 값을 조정할 수 있다. 이에 따라, RC 타임 딜레이 변화에 따른 RC 미스매치가 제거될 수 있다.Meanwhile, according to the embodiment of the present invention, a change in capacitance due to a change in pressure, temperature or humidity of the surrounding environment brings about a change in the overall system capacitance as described above, resulting in a change in the RC time delay. As a result, a mismatch to R and C of the input signal can be generated. Accordingly, the offset
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 오프셋 제거부(170)는 캐패시터 어레이의 캐패시턴스 값을 조정하여, 차동 증폭부(160)에서 출력되는 전압의 오프셋 전압을 제거함으로써, 오프셋 전압의 미스매치를 제거할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the offset
도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 기본 구성을 설명하기 위한 회로 개념도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 클럭 생성부 구성 및 출력을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 동적 요소 매칭부 구성예 및 회로설계 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a circuit conceptual diagram for explaining a basic configuration of an environment information sensor circuit according to another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration and output of a clock generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of a dynamic element matching unit and a circuit design method according to an embodiment of the present invention.
도 4에서는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따라, 도 2에 도시된 환경 정보 센서 회로의 구성요소 외에, 매칭 클럭 생성부(180) 및 동적 요소 매칭부(190)를 더 포함하는 것을 도시하고 있다.4, in addition to the components of the environment information sensor circuit shown in FIG. 2, according to another embodiment of the present invention, a matching
보다 구체적으로, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로(100)는 클럭 입력을 받는 입력단(110) 상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항(120), 상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항(130), 타단이 접지되며, 공기에 노출되는 제1 캐패시터(140), 타단이 접지되며, 공기와 차단되는 제2 캐패시터(150), 상기 제1 저항(120)의 타단, 상기 제1 캐패시터의 일단(140), 상기 제2 저항(130)의 타단 및 상기 제2 캐패시터(150)간 연결을 각각 스위칭하는 동적 요소 매칭부 및 상기 제1 캐패시터(140)의 일단과 제1 입력부가 연결되고, 상기 제2 캐패시터(150)의 일단과 제2 입력부가 연결되는 차동 증폭부를 포함한다. 앞서 설명한 소자들에 대한 설명은 동일하므로 생략하도록 한다.More specifically, the environment
매칭 클럭 생성부(180)는 상기 동적 요소 매칭 신호를 인가하며, 동적 요소 매칭 신호를 생성하기 위한 클럭 신호 처리를 수행한다.The matching
이를 위해, 도 5를 참조하면, 매칭 클럭 생성부(180)는 상기 입력단(110)으로부터 입력되는 클럭 신호에 기초하여 클럭 신호를 분할하는 클럭 분할부(181); 및 상기 분할된 클럭 신호를 비 중첩되는 동적 요소 매칭 신호로 분산 출력하는 논 오버랩 매칭부(183)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 입력단(110)으로 입력되는 클럭과 스위칭 동작이 동기화되도록 클럭 분할부(181)는 클럭을 분할할 수 있다. 예를 들어, 100kHz 입력이 인가되는 경우, 50kHz로 분할될 수 있다.5, the
논 오버랩 클럭 생성부(183)는 동적 요소 매칭부(190)에 포함되는 각각의 스위치가 클럭에 따라 동기화되어 정확한 환경 정보 값의 디지털 출력을 가능하게 하는 동족 요소 매칭 신호를 생성하고, 각각의 스위치로 인가할 수 있다. 논 오버랩 클럭 생성부(183)는 각 스위칭 신호가 오버랩 되지 않으면서도 입력단(110) 클럭과 동기화되도록 분배되는 클럭 신호를 생성하여 출력할 수 있다.The nonoverlapped
그리고, 동적 요소 매칭부(190)는 매칭 클럭 생성부(180)로부터 인가되는 동적 요소 매칭 신호에 따라 제어되는 복수의 스위치를 포함하여, 저항 미스매치를 감소시키는 동적 요소 매칭(Dynamic Element Matching) 스위칭 동작을 수행할 수 있다.The dynamic
이를 위해, 도 6을 참조하면, 동적 요소 매칭부(190)는 각 저항 연결단에 대해 클럭 동기화된 스위칭을 수행하도록 설계됨으로써 저항에 의한 미스매치 현상을 감소시키고 출력 오차를 줄일 수 있다. To this end, referring to FIG. 6, the dynamic
이를 위해, 동적 요소 매칭부(190)는 상기 제1 저항(120)의 타단과 상기 제1 캐패시터(140)의 일단간 연결을 스위칭하는 제1 스위치부(191), 상기 제2 저항(130)의 타단과 상기 제2 캐패시터(150)의 일단간 연결을 스위칭하는 제2 스위치부(192), 상기 제1 캐패시터(191)의 일단과 상기 제2 저항(130)의 타단간 연결을 스위칭하는 제3 스위치부(193) 및 상기 제2 캐패시터(150)의 일단과 상기 제1 저항(140)의 타단간 연결을 스위칭하는 제4 스위치부(194)를 포함할 수 있다.The dynamic
이에 따라, 상기 동적 요소 매칭부(190)는 매칭 클럭 생성부(180)로부터 인가되는 비 중첩되는 동적 요소 매칭 신호에 따라 상기 제1 스위치부(191) 내지 제4 스위치부(193)에 대해 각각 클럭 동기화된 스위칭을 수행함으로써 저항에 의한 미스매치 현상을 감소시키고 출력 오차를 줄일 수 있다.
Accordingly, the dynamic
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로(100)의 전체 구성을 설명하기 위한 회로도이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 특성을 실험한 결과 데이터를 나타낸다.FIG. 7 is a circuit diagram for explaining the overall configuration of the environment
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로(100)는 전원이 인가되면, 입력단(110)으로부터의 입력에 따라, 제1 저항(120), 제2 저항(130), 센서 캐패시터로서 공기에 노출되는 제1 캐패시터(140) 및 레페런스로서 공기가 차단되는 제2 캐패시터(150)와 연결되는 동적 요소 매칭부(190)가 스위칭 동작할 수 있으며, 스위칭 동작에 따른 전압 출력은 오프셋 제거부(170)에 의해 캐패시터 미스매치가 제거되며, 차동 증폭부(160)를 통해 증폭되어 환경 정보 값 결정부(200)로 전달되며, 출력부(300)는 환경 정보 값 결정부(200)에서 결정된 환경 정보 값에 따라 적절한 방식으로 출력할 수 있다. 7, the environment
또한, 차동 증폭부(160)는 제1 입력단, 제2 입력단 및 출력단에 각각 버퍼(161, 162, 163, 164)를 구비할 수 있으며, 이에 따라 출력 효율 및 오차감소를 실현할 수 있다.
In addition, the
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 센서 회로의 특성을 실험한 결과 데이터를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 환경 정보 센서 회로(100)의 센서 캐패시턴스와, 전압 출력은 선형적으로 가변되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 실시 예에 따라, 캐패시턴스 변화에 따라 선형적으로 정확한 환경 정보를 측정할 수 있고, 오차 제거를 실현할 수 있는 환경 정보 센서 회로(100) 및 환경 정보 측정 장치를 설계할 수 있게 된다.
8 shows data obtained by experimenting characteristics of an environmental information sensor circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, it can be seen that the sensor capacitance and the voltage output of the environment
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 오프셋 제거부(170)는 적어도 하나의 캐패시터로 구성되는 캐패시터 어레이를 포함할 수 있다. 캐패시터 어레이는 캐패시턴스 변화를 검출함에 있어, 그 검출 영역 및 해상도 향상과, 주파수에 반비례하여 발생되는 플리커 잡음(1/f noise) 제거 및 저항 미스매치를 제거할 수 있게 된다. Meanwhile, the offset
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보 값 결정부(200)는 캐패시턴스의 변화를 RC 타임 딜레이의 변화로 검출할 수 있다. In addition, the environment
도 9는 환경 정보 값 결정부(200)가 RC 타임 변화를 이용하여 캐패시턴스 변화를 검출할 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining that the environment information
예를 들어, 환경 정보 센서 회로(100)의 스위칭 VDD 값과, GND 값이 포화되기 이전이고, 시스템 저항값 R이 200(kΩ)이고, 시스템 캐패시턴스 C가 15pF인 경우, RC 타임 딜레이는 하기와 같이 연산될 수 있다.For example, if the switching VDD value and the GND value of the environment
상기 수학식 3과 같이 연산된 RC 값에 대해, 100kHz 클럭과 2.5V의 VDD값을 가정하면, 도 9에서의 각 꼭지점별 전압값을 연산하기 위해, 하기와 같은 각 피크 지점별 전압값이 연산될 수 있다.Assuming a 100 kHz clock and a VDD value of 2.5 V with respect to the RC value calculated as shown in Equation (3), in order to calculate the voltage value per each vertex in FIG. 9, .
이와 같은 연산 결과에 따라, 전압값은 약 2.1V에서 0.4V 사이에서 가변되는 것을 확인할 수 있다. 결과적으로, RC 타임 딜레이와 전압 값 변화 차이는 하기의 표와 같이 산출될 수 있다.It can be confirmed that the voltage value varies between about 2.1 V and 0.4 V according to the result of the calculation. As a result, the difference between the RC time delay and the voltage value change can be calculated as shown in the following table.
이와 같은 과정을 통해, 환경 정보 값 결정부(200)는 환경 정보 센서 회로(100)출력의 RC 타임 딜레이 변화에 기초하여, 캐패시턴스 값의 변화를 검출할 수 있게 되며, 캐패시턴스 값 변화에 따라 환경 정보 값의 변화를 측정할 수 있게 된다.Through such a process, the environment information
예를 들어, 도 9와 상기 표 1에 도시된 바와 같은 시스템에서 센싱되는 기압의 변화량이 0.1psi 인경우, 이는 캐패시턴스의 변화량 36aF를 가져올 수 있으며, 이에 따라 환경 정보 값 결정부(200)는 환경 정보 센서 회로(100) 출력의 RC 타임 딜레이 변화를 검출할 수 있고, 이에 기초하여 기압 변화량을 측정함으로서 출력부(300)를 통해 출력할 수 있게 된다.For example, if the change in the air pressure sensed in the system shown in FIG. 9 and Table 1 is 0.1 psi, this may lead to a variation amount of capacitance 36aF, It is possible to detect a change in the RC time delay of the output of the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
100: 환경 정보 센서 회로
110: 입력단
120: 제1 저항
130: 제2 저항
140: 제1 캐패시터
150: 제2 캐패시터
160: 차동 증폭부
170: 오프셋 제거부
180: 매칭 클럭 생성부
190: 동적 요소 매칭부
200: 환경 정보 값 결정부
300: 출력부100: Environmental information sensor circuit
110: input terminal
120: first resistance
130: second resistance
140: first capacitor
150: second capacitor
160: Differential amplifier
170: Offset removal
180: Matching clock generating unit
190: Dynamic element matching unit
200: environment information value determination unit
300:
Claims (18)
클럭 입력을 받는 입력단;
상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항;
상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항;
주변 공기에 노출되며, 일단이 상기 제1 저항의 타단과 연결되고, 타단은 접지되는 제1 캐패시터;
주변 공기와 차단되고, 일단이 상기 제2 저항의 타단과 연결되며, 타단은 접지되는 제2 캐패시터;
상기 제1 저항의 타단이 제1 입력부로 연결되고, 상기 제2 저항의 타단이 제2 입력부로 연결되는 차동 증폭부;
상기 제2 저항의 타단과 연결되어, 상기 제2 입력부로의 입력신호의 오프셋을 제거하기 위한 오프셋 제거부; 및
상기 제1 저항의 타단, 상기 제1 캐패시터의 일단, 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 캐패시터간 연결을 각각 스위칭하는 동적 요소 매칭부를 포함하는
환경 정보 센서 회로.1. A sensor circuit for environmental information comprising at least one of temperature information, pressure information, and humidity information,
An input terminal receiving a clock input;
A first resistor having one end connected to the input terminal;
A second resistor whose one end is connected to the input terminal;
A first capacitor exposed to ambient air, one end connected to the other end of the first resistor, and the other end grounded;
A second capacitor interrupted by ambient air, one end connected to the other end of the second resistor, and the other end grounded;
A differential amplifier having a first input connected to the other end of the first resistor and a second input connected to the other end of the second resistor;
An offset canceling unit coupled to the other end of the second resistor to remove an offset of an input signal to the second input unit; And
And a dynamic element matching unit for switching connection between the other end of the first resistor, one end of the first capacitor, the other end of the second resistor and the second capacitor, respectively
Environmental information sensor circuit.
상기 오프셋 제거부는 상기 제2 입력부로의 입력 신호로부터 미스매치 신호를 제거하기 위한 환경 정보 코드 신호에 따라 각각 제어되며, 적어도 하나의 스위치 및 적어도 하나의 캐패시터를 포함하는 복수의 오프셋 제거 회로부를 포함하는
환경 정보 센서 회로.The method according to claim 1,
Wherein the offset eliminator comprises a plurality of offset cancellation circuit units each controlled by an environment information code signal for removing a mismatch signal from an input signal to the second input unit and including at least one switch and at least one capacitor,
Environmental information sensor circuit.
상기 동적 요소 매칭부는 동적 요소 매칭 신호에 따라 제어되는 복수의 스위치를 포함하고,
상기 동적 요소 매칭 신호를 인가하기 위한 매칭 클럭 생성부를 더 포함하는
환경 정보 센서 회로.The method according to claim 1,
Wherein the dynamic element matching unit includes a plurality of switches controlled in accordance with a dynamic element matching signal,
And a matching clock generator for applying the dynamic element matching signal
Environmental information sensor circuit.
상기 매칭 클럭 생성부는
상기 입력단으로부터 입력되는 클럭 신호에 기초하여 클럭 신호를 분할하는 클럭 분할부; 및
상기 분할된 클럭 신호를 비 중첩되는 동적 요소 매칭 신호로 분산 출력하는 논 오버랩 매칭부를 포함하는
환경 정보 센서 회로.6. The method of claim 5,
The matching clock generating unit
A clock divider for dividing a clock signal based on a clock signal input from the input terminal; And
And a non-overlap matching unit for variably outputting the divided clock signal to a non-overlapping dynamic element matching signal
Environmental information sensor circuit.
상기 동적 요소 매칭부는
상기 제1 저항의 타단과 상기 제1 캐패시터의 일단간 연결을 스위칭하는 제1 스위치부;
상기 제2 저항의 타단과 상기 제2 캐패시터의 일단간 연결을 스위칭하는 제2 스위치부;
상기 제1 캐패시터의 일단과 상기 제2 저항의 타단간 연결을 스위칭하는 제3 스위치부; 및
상기 제2 캐패시터의 일단과 상기 제1 저항의 타단간 연결을 스위칭하는 제4 스위치부를 포함하는
환경 정보 센서 회로.The method according to claim 1,
The dynamic element matching unit
A first switch unit for switching connection between the other end of the first resistor and one end of the first capacitor;
A second switch unit for switching a connection between the other end of the second resistor and one end of the second capacitor;
A third switch for switching connection between one end of the first capacitor and the other end of the second resistor; And
And a fourth switch unit for switching connection between one end of the second capacitor and the other end of the first resistor
Environmental information sensor circuit.
상기 동적 요소 매칭부는 매칭 클럭 생성부로부터 인가되는 비 중첩되는 동적 요소 매칭 신호에 따라 상기 제1 스위치부 내지 제4 스위치부 중 적어도 하나를 스위칭하는
환경 정보 센서 회로.8. The method of claim 7,
Wherein the dynamic element matching unit switches at least one of the first to fourth switch units according to a non-overlapping dynamic element matching signal applied from the matching clock generating unit
Environmental information sensor circuit.
상기 제1 저항 및 상기 제2 저항 값은 동일한 것을 특징으로 하는 환경 정보 센서 회로.The method according to claim 1,
Wherein the first resistance and the second resistance value are the same.
상기 제1 캐패시터는 특정 유전율을 형성하기 위한 공간을 형성하는 금속 구조체인 것을 특징으로 하는 환경 정보 센서 회로.The method according to claim 1,
Wherein the first capacitor is a metal structure forming a space for forming a specific dielectric constant.
상기 금속 구조체는, 일지점으로부터 연속적으로 형성되는 'ㄷ'자 형태의 제1 금속 구조체; 및
상기 제1 금속 구조체의 일 지점과 다른 일 지점으로부터 연속적으로 형성되어, 상기 제1 금속 구조체와 일정하게 일정 거리가 이격되도록 형성되는 'ㄷ'자 형태의 제2 금속 구조체를 포함하는 환경 정보 센서 회로.11. The method of claim 10,
The metal structure may include: a first metal structure having a 'C' shape continuously formed from a point; And
A second metal structure formed continuously from a point different from one point of the first metal structure and spaced a predetermined distance from the first metal structure, .
클럭 입력을 받는 입력단;
상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항;
상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항;
타단이 접지되며, 공기에 노출되는 제1 캐패시터;
타단이 접지되며, 공기와 차단되는 제2 캐패시터;
상기 제1 저항의 타단, 상기 제1 캐패시터의 일단, 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 캐패시터간 연결을 각각 스위칭하는 동적 요소 매칭부 및
상기 제1 캐패시터의 일단과 제1 입력부가 연결되고, 상기 제2 캐패시터의 일단과 제2 입력부가 연결되는 차동 증폭부를 포함하는
환경 정보 센서 회로.In the environmental information sensor circuit,
An input terminal receiving a clock input;
A first resistor having one end connected to the input terminal;
A second resistor whose one end is connected to the input terminal;
A first capacitor grounded at the other end and exposed to air;
A second capacitor which is grounded at the other end and cut off from the air;
A dynamic element matching unit for switching connection between the other end of the first resistor, one end of the first capacitor, the other end of the second resistor and the second capacitor,
And a differential amplifier unit having one end of the first capacitor connected to the first input unit and one end of the second capacitor connected to the second input unit,
Environmental information sensor circuit.
환경 정보 코드 신호에 따라 상기 제2 입력부로의 입력신호에 대한 캐패시터 미스매치를 제거하기 위한 오프셋 제거부를 더 포함하는
환경 정보 센서 회로.13. The method of claim 12,
And an offset removing unit for removing a capacitor mismatch with respect to an input signal to the second input unit in accordance with the environmental information code signal
Environmental information sensor circuit.
상기 동적 요소 매칭부는
저항 미스매치 효과를 제거하기 위해 동적 제어되는 복수의 스위칭 회로를 포함하는
환경 정보 센서 회로.13. The method of claim 12,
The dynamic element matching unit
A plurality of switching circuits that are dynamically controlled to eliminate the resistance mismatch effect
Environmental information sensor circuit.
상기 동적 요소 매칭부로의 동적 제어 클럭 입력을 위한 매칭 클럭 생성부를 더 포함하고,
상기 매칭 클럭 생성부는 상기 입력단으로부터 입력되는 클럭 신호에 기초하여 클럭 신호를 분할하고, 상기 분할된 클럭 신호를 비 중첩되는 동적 요소 매칭 신호로 분산 출력하는 환경 정보 센서 회로.13. The method of claim 12,
Further comprising a matching clock generator for inputting a dynamic control clock to the dynamic element matching unit,
Wherein the matching clock generating unit divides a clock signal based on a clock signal input from the input terminal and variably outputs the divided clock signal as a non-overlapping dynamic element matching signal.
환경 정보 센서 회로;
상기 환경 정보 센서 회로로부터 출력되는 센싱 신호에 따라 환경 정보 값을 결정하는 환경 정보 값 결정부; 및
상기 결정된 환경 정보 값을 출력하는 출력부를 포함하고,
상기 환경 정보 센서 회로는
클럭 입력을 받는 입력단;
상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항;
상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항;
주변 공기에 노출되며, 일단이 상기 제1 저항의 타단과 연결되고, 타단은 접지되는 제1 캐패시터;
주변 공기와 차단되고, 일단이 상기 제2 저항의 타단과 연결되며, 타단은 접지되는 제2 캐패시터;
상기 제1 저항의 타단이 제1 입력부로 연결되고, 상기 제2 저항의 타단이 제2 입력부로 연결되는 차동 증폭부;
상기 제2 저항의 타단과 연결되어, 상기 제2 입력부로의 입력신호의 오프셋을 제거하기 위한 오프셋 제거부; 및
상기 제1 저항의 타단, 상기 제1 캐패시터의 일단, 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 캐패시터간 연결을 각각 스위칭하는 동적 요소 매칭부를 포함하는
환경 정보 측정 장치.An environmental information measuring apparatus comprising:
Environmental information sensor circuit;
An environment information value determining unit for determining an environment information value according to a sensing signal output from the environment information sensor circuit; And
And an output unit outputting the determined environment information value,
The environmental information sensor circuit
An input terminal receiving a clock input;
A first resistor having one end connected to the input terminal;
A second resistor whose one end is connected to the input terminal;
A first capacitor exposed to ambient air, one end connected to the other end of the first resistor, and the other end grounded;
A second capacitor interrupted by ambient air, one end connected to the other end of the second resistor, and the other end grounded;
A differential amplifier having a first input connected to the other end of the first resistor and a second input connected to the other end of the second resistor;
An offset canceling unit coupled to the other end of the second resistor to remove an offset of an input signal to the second input unit; And
And a dynamic element matching unit for switching connection between the other end of the first resistor, one end of the first capacitor, the other end of the second resistor and the second capacitor, respectively
Environmental information measuring device.
환경 정보 센서 회로;
상기 환경 정보 센서 회로로부터 출력되는 센싱 신호에 따라 환경 정보 값을 결정하는 환경 정보 값 결정부; 및
상기 결정된 환경 정보 값을 출력하는 출력부를 포함하고,
상기 환경 정보 센서 회로는
클럭 입력을 받는 입력단;
상기 입력단과 일단이 연결되는 제1 저항;
상기 입력단과 일단이 연결되는 제2 저항;
타단이 접지되며, 공기에 노출되는 제1 캐패시터;
타단이 접지되며, 공기와 차단되는 제2 캐패시터;
상기 제1 저항의 타단, 상기 제1 캐패시터의 일단, 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 캐패시터간 연결을 각각 스위칭하는 동적 요소 매칭부 및
상기 제1 캐패시터의 일단과 제1 입력부가 연결되고, 상기 제2 캐패시터의 일단과 제2 입력부가 연결되는 차동 증폭부를 포함하는
환경 정보 측정 장치.An environmental information measuring apparatus comprising:
Environmental information sensor circuit;
An environment information value determining unit for determining an environment information value according to a sensing signal output from the environment information sensor circuit; And
And an output unit outputting the determined environment information value,
The environmental information sensor circuit
An input terminal receiving a clock input;
A first resistor having one end connected to the input terminal;
A second resistor whose one end is connected to the input terminal;
A first capacitor grounded at the other end and exposed to air;
A second capacitor which is grounded at the other end and cut off from the air;
A dynamic element matching unit for switching connection between the other end of the first resistor, one end of the first capacitor, the other end of the second resistor and the second capacitor,
And a differential amplifier unit having one end of the first capacitor connected to the first input unit and one end of the second capacitor connected to the second input unit,
Environmental information measuring device.
상기 환경 정보 값 결정부는 상기 환경 정보 센서 회로출력의 RC 타임 딜레이 변화에 기초하여, 캐패시턴스 값의 변화를 검출하고, 상기 캐패시턴스 값 변화에 따라 환경 정보 값의 변화를 측정하여 상기 환경 정보 값을 결정하는
환경 정보 측정 장치.18. The method of claim 17,
The environment information value determining unit detects a change in capacitance value based on the RC time delay change of the output of the environment information sensor circuit and determines the environment information value by measuring a change in the environment information value according to the change in the capacitance value
Environmental information measuring device.
Priority Applications (1)
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