KR102314869B1 - Receiver for removing noise generated in human body communication - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 필터 회로, 제 2 필터 회로, 및 증폭기를 포함한다. 제 1 필터 회로는 입력 주파수 성분들 중 제 1 차단 주파수 이하의 제 1 주파수 성분들에 대한 제 1 경로를 제공하고, 입력 주파수 성분들 중 제 1 주파수 성분들을 제외한 제 2 주파수 성분들을 제 2 경로를 통해 통과시킨다. 제 2 필터 회로는 제 2 주파수 성분들 중 제 2 차단 주파수 이하의 제 3 주파수 성분들을 감쇄시킨다. 증폭기는 감쇄된 제 3 주파수 성분들을 포함하는 제 2 주파수 성분들을 증폭한다.The present invention includes a first filter circuit, a second filter circuit, and an amplifier. The first filter circuit provides a first path for first frequency components of the input frequency components equal to or less than a first cutoff frequency, and passes second frequency components of the input frequency components excluding the first frequency components to the second path. pass through The second filter circuit attenuates third frequency components below the second cutoff frequency among the second frequency components. The amplifier amplifies the second frequency components including the attenuated third frequency components.
Description
본 발명은 수신기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 신호를 인체를 통해 전달되는 과정에서 발생하는 노이즈를 제거하도록 구성되는 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to a receiver, and more particularly, to a receiver configured to remove noise generated in the process of transmitting a signal through a human body.
정보 기술이 발달함에 따라 전자 장치들 사이의 통신 기술도 발달하고 있다. 특히, 무선 통신 기술이 발달함에 따라 전자 장치들은 다양한 매질들을 통해 신호를 교환한다. 다양한 매질들을 통해 신호를 송/수신하기 위해, 전자 장치들은 다양한 프로토콜을 지원하기 위한 인터페이스 회로들을 포함한다.As information technology develops, communication technology between electronic devices also develops. In particular, as wireless communication technology develops, electronic devices exchange signals through various media. In order to transmit/receive signals through various media, electronic devices include interface circuits for supporting various protocols.
유비쿼터스 기술과 바이오 산업에 대한 관심이 증가함에 따라, 사람의 신체를 통해 신호를 전달하는 인체 통신 기술이 주목 받고 있다. 인체 통신 기술은 웨어러블(wearable) 장치와 같은 모바일 장치뿐만 아니라, 의학적인 목적을 위해 설계되는 다양한 전자 장치 등에서 응용되고 있다.As interest in ubiquitous technology and the bio industry increases, human body communication technology that transmits signals through the human body is attracting attention. Human body communication technology is being applied not only to mobile devices such as wearable devices, but also to various electronic devices designed for medical purposes.
신호가 인체를 통해 전달되는 과정에서 많은 노이즈가 발생할 수 있다. 인체를 통해 전달되는 신호를 효율적으로 수신하기 위해서 높은 성능의 수신기가 요구되고 있다. 예로서, 인체를 통해 전달되는 과정에서 발생하는 노이즈를 제거하도록 구성되는 수신기가 요구된다.A lot of noise can be generated while the signal is transmitted through the human body. In order to efficiently receive a signal transmitted through the human body, a high-performance receiver is required. For example, there is a need for a receiver configured to cancel noise generated during transmission through the human body.
본 발명은 인체 통신에서 생성되는 노이즈를 제거하도록 구성되는 수신기를 제공할 수 있다.The present invention may provide a receiver configured to cancel noise generated in human body communication.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 수신기는 제 1 필터 회로, 제 2 필터 회로, 및 증폭기를 포함할 수 있다. 제 1 필터 회로는 입력 주파수 성분들 중 제 1 차단 주파수 이하의 제 1 주파수 성분들에 대한 제 1 경로를 제공하고, 입력 주파수 성분들 중 제 1 주파수 성분들을 제외한 제 2 주파수 성분들을 제 2 경로를 통해 통과시킬 수 있다. 제 2 필터 회로는 제 2 주파수 성분들 중 제 2 차단 주파수 이하의 제 3 주파수 성분들을 감쇄시킬 수 있다. 증폭기는 감쇄된 제 3 주파수 성분들을 포함하는 제 2 주파수 성분들을 증폭할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a receiver according to an embodiment of the present invention may include a first filter circuit, a second filter circuit, and an amplifier. The first filter circuit provides a first path for first frequency components of the input frequency components equal to or less than a first cutoff frequency, and passes second frequency components of the input frequency components excluding the first frequency components to the second path. can be passed through. The second filter circuit may attenuate third frequency components equal to or less than the second cutoff frequency among the second frequency components. The amplifier may amplify the second frequency components including the attenuated third frequency components.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 수신기는 필터 회로 및 증폭기를 포함할 수 있다. 제 1 노드를 통해 수신되는 기준 주파수 성분들 중 제 1 차단 주파수 이하의 제 1 주파수 성분들을 제 2 노드로 통과시키고, 제 2 노드를 통해 수신되는 입력 주파수 성분들 중 제 1 차단 주파수 이하의 제 2 주파수 성분들을 제 1 노드로 통과시킬 수 있다. 증폭기는 기준 주파수 성분들 중 제 1 주파수 성분들을 제외한 제 3 주파수 성분들, 및 입력 주파수 성분들 중 제 2 주파수 성분들을 제외한 제 4 주파수 성분들에 기초하여 증폭 동작을 수행할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a receiver according to an embodiment of the present invention may include a filter circuit and an amplifier. Among the reference frequency components received through the first node, first frequency components equal to or less than the first cut-off frequency are passed to the second node, and among the input frequency components received through the second node, the second frequency components equal to or less than the first cut-off frequency are passed. The frequency components may be passed to the first node. The amplifier may perform an amplification operation based on third frequency components excluding the first frequency components among the reference frequency components and fourth frequency components excluding the second frequency components among the input frequency components.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 수신기는 필터 회로 및 증폭기를 포함할 수 있다. 제 1 노드를 통해 수신되는 입력 신호에 포함된 노이즈를 제 2 노드로 통과시키고, 제 2 노드를 통해 기준 신호를 수신할 수 있다. 증폭기는 입력 신호에 포함된 생체 신호의 레벨과 기준 신호의 레벨 사이의 차이를 증폭하여 생체 신호의 데이터를 출력할 수 있다. 노이즈의 주파수는 생체 신호의 주파수보다 낮을 수 있다.According to an aspect of the present invention, a receiver according to an embodiment of the present invention may include a filter circuit and an amplifier. Noise included in the input signal received through the first node may pass to the second node, and the reference signal may be received through the second node. The amplifier may output biosignal data by amplifying a difference between the level of the biosignal included in the input signal and the level of the reference signal. The frequency of the noise may be lower than the frequency of the biosignal.
본 발명의 실시 예에 따르면, 인체 통신에서 생성되는 노이즈가 효과적으로 제거되고, 이에 따라 인체 통신에서 전달되는 데이터가 정확하게 수신된다.According to an embodiment of the present invention, noise generated in human body communication is effectively removed, and thus data transmitted in human body communication is accurately received.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인체 통신 시스템을 보여주는 블록도 이다.
도 2는 도 1의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 개념도 이다.
도 3은 도 1의 수신기에 의해 수신되는 신호들을 보여주는 그래프들 이다.
도 4는 도 1의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 개념도 이다.
도 5는 도 4의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 회로도 이다.
도 6은 도 4의 필터 회로의 동작들을 설명하기 위한 그래프 이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 도 1의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 개념도 이다.
도 8은 도 7의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 회로도 이다.
도 9는 도 7의 필터 회로의 동작들을 설명하기 위한 그래프 이다.
도 10은 도 7의 수신기의 동작들을 설명하기 위한 그래프들 이다.
도 11은 도 1의 인체 통신 시스템을 포함하는 전자 장치의 예시적인 구성을 보여주는 블록도 이다.1 is a block diagram illustrating a human body communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an exemplary configuration of the receiver of FIG. 1 .
3 is a graph showing signals received by the receiver of FIG.
4 is a conceptual diagram illustrating an exemplary configuration of the receiver of FIG. 1 .
5 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the receiver of FIG.
FIG. 6 is a graph for explaining operations of the filter circuit of FIG. 4 .
7 is a conceptual diagram illustrating an exemplary configuration of the receiver of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the receiver of FIG. 7 .
FIG. 9 is a graph for explaining operations of the filter circuit of FIG. 7 .
10 is a graph for explaining operations of the receiver of FIG.
11 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of an electronic device including the human body communication system of FIG. 1 .
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들이 상세하게 설명된다. 이하의 설명에서, 상세한 구성들 및 구조들과 같은 세부적인 사항들은 단순히 본 발명의 실시 예들의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된다. 그러므로 본 발명의 기술적 사상 및 범위로부터의 벗어남 없이 본문에 기재된 실시 예들의 변형들은 통상의 기술자 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 명확성 및 간결성을 위하여 잘 알려진 기능들 및 구조들에 대한 설명들은 생략된다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명의 기능들을 고려하여 정의된 용어들이며, 특정 기능에 한정되지 않는다. 용어들의 정의는 상세한 설명에 기재된 사항을 기반으로 결정될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, details such as detailed configurations and structures are simply provided to help the general understanding of the embodiments of the present invention. Therefore, modifications of the embodiments described herein may be performed by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. Moreover, descriptions of well-known functions and structures are omitted for the sake of clarity and brevity. The terms used in this specification are terms defined in consideration of the functions of the present invention, and are not limited to specific functions. Definitions of terms may be determined based on matters described in the detailed description.
이하의 도면들 또는 상세한 설명에서의 회로들은 도면에 도시되거나 또는 상세한 설명에 기재된 구성요소 이외에 다른 것들과 연결될 수 있다. 회로들 또는 구성요소들 사이의 연결은 각각 직접적 또는 비직접적일 수 있다. 회로들 또는 구성요소들 사이의 연결은 각각 통신에 의한 연결이거나 또는 물리적인 접속일 수 있다.Circuits in the following drawings or detailed description may be connected to other elements other than those shown in the drawings or described in the detailed description. The connections between circuits or components may be direct or non-direct, respectively. A connection between circuits or components may be a communication connection or a physical connection, respectively.
다르게 정의되지 않는 한, 본문에서 사용되는 기술적 또는 과학적인 의미를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 이해될 수 있는 의미를 갖는다. 일반적으로 사전에서 정의된 용어들은 관련된 기술 분야에서의 맥락적 의미와 동등한 의미를 갖도록 해석되며, 본문에서 명확하게 정의되지 않는 한, 이상적 또는 과도하게 형식적인 의미를 갖도록 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical or scientific meanings used herein have meanings that can be understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In general, terms defined in the dictionary are interpreted to have the same meaning as the contextual meaning in the related technical field, and unless clearly defined in the text, they are not interpreted to have an ideal or excessively formal meaning.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인체 통신 시스템을 보여주는 블록도 이다.1 is a block diagram illustrating a human body communication system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 인체 통신 시스템(1000)은 인체(10)를 통해 통신하는 송신기(1100) 및 수신기(1200)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 인체(10)를 통해 통신하는 인체 통신 시스템(1000)의 예시적인 구성 및 동작들이 설명될 것이나, 인체 통신 시스템(1000)이 다양한 매질들을 통해 통신할 수 있음이 이해될 것이다. 예로서, 인체 통신 시스템(1000)의 매질은 동식물과 같은 다양한 생체들로 변경 및 수정될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a human
예로서, 송신기(1100) 및 수신기(1200)는 인체 통신 시스템(1000)을 구성하기 위한 전자 장치에 포함될 수 있다(도 11 참조). 예로서, 전자 장치는 개인용 컴퓨터(Personal Computer, PC), 워크스테이션(Workstation), 노트북 컴퓨터, 이동식 장치, 웨어러블(wearable) 장치 등 중 하나일 수 있다. 전자 장치는 도 1에 나타나지 않은 적어도 하나의 구성요소(예컨대, 프로세서, 메모리, 스토리지 등)를 더 포함할 수 있다. 또는 전자 장치는 도 1에 나타난 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하지 않을 수 있다.For example, the
송신기(1100)는 인체(10)를 통해 다양한 정보를 포함하는 신호(이하, 생체 신호)를 송신할 수 있다. 예로서, 생체 신호는 인체 통신 시스템(1000)을 포함하는 전자 장치의 동작을 위한 정보를 포함할 수 있다. 송신 장치(100)는 인체(10)에 접촉되거나, 인체(10) 표피와 작은 간격으로 이격되어 생체 신호를 송신할 수 있다. 예로서, 송신기(1100)는 인체(10)를 통해 생체 신호를 송신하기 위한 다양한 유형의 프로토콜들을 지원할 수 있다.The
송신기(1100)로부터 송신된 생체 신호는 전자 장치에 포함되는 다양한 구성요소들에 의해 처리되거나 처리될 데이터를 나타낼 수 있다. 생체 신호의 데이터는 인체 통신 시스템(1000)의 외부로부터 전달된 다양한 정보와 관련될 수 있다. 예로서, 생체 신호에 포함된 정보는 전자 장치에 포함되는 프로세서 등에 의해 처리될 데이터로 표현될 수 있다. 예로서, 생체 신호의 정보는 전자 장치에 포함되는 메모리에 저장될 데이터로서 표현될 수 있다.The biosignal transmitted from the
수신기(1200)는 인체(10)를 통해 송신된 생체 신호를 수신할 수 있다. 예로서, 수신기(1200)는 인체(10)를 통해 생체 신호를 수신하기 위한 다양한 유형의 프로토콜들을 지원할 수 있다. 수신기(1200)는 수신되는 생체 신호의 데이터를 획득할 수 있다. 수신기(1200)는 생체 신호로부터 획득되는 데이터에 기초하여 생체 신호에 포함된 정보(즉, 인체 통신 시스템(1000)의 외부로부터 획득되는 정보)를 획득할 수 있다.
도 1에 도시되지 않았으나, 수신기(1200)는 인체 통신 시스템(1000)의 외부로부터 생체 신호를 증폭시키는데 사용될 기준 신호를 수신할 수 있다. 예로서, 수신기(1200)는 인체 통신 시스템(1000) 외부의 접지 또는 공기 중으로부터 기준 신호를 수신할 수 있다.
또한, 수신기(1200)는 인체(10)를 통해 노이즈를 포함하는 신호(이하, 노이즈 신호)를 수신할 수 있다. 예로서, 인체(10)의 외부로부터 공급되는 에너지에 의해, 인체 통신 시스템(1000)의 내부에 노이즈가 발생할 수 있다. 예로서, 인체(10) 외부의 광원(예컨대, 형광등)에 의해 방사되는 에너지가 인체(10)에 의해 흡수될 수 있다. 흡수되는 에너지에 의해 인체 내부에 노이즈 신호가 생성될 수 있다. 수신기(1200)는 인체(10)에 생성되는 노이즈 신호를 수신할 수 있다.
수신기(1200)는 생체 신호의 데이터를 정확하게 획득하기 위해 송신기(1100)로부터 수신되는 신호, 기준 신호, 및 노이즈 신호에 기초하여 증폭 동작을 수행할 수 있다. 즉, 수신기(1200)는 인체(10)를 통해 수신되는 과정에서 미약해진 생체 신호의 데이터를 정확하게 획득하기 위해 증폭 동작을 수행할 수 있다. 예로서, 수신기(1200)는 송신기(1100)로부터 수신되는 신호의 레벨과 기준 신호의 레벨 사이의 차이에 기초하여 증폭 동작을 수행할 수 있다.
수신기(1200)는 생체 신호의 데이터를 정확하게 획득하기 위해 노이즈 신호에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 동작들을 수행할 수 있다. 도 2 내지 도 10을 참조하여, 수신기(1200)의 예시적인 구성들 및 동작들이 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.
도 2는 도 1의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 개념도 이다.
도 1의 수신기(1200)는 도 2의 수신기(1200_1)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 수신기(1200_1)는 전극들(EN1 및 EN2) 및 증폭기(1210)를 포함할 수 있다.
수신기(1200_1)는 전극(EN1)을 통해 인체 통신 시스템(1000)의 외부로부터 기준 신호(INR)를 수신할 수 있다. 수신기(1200_1)는 송신기(1100)로부터 인체(10)를 통해 송신된 생체 신호(INS)를 전극(EN2)을 통해 수신할 수 있다. 수신기(1200_1)는 인체(10)에 생성된 노이즈 신호(NS)를 전극(EN2)을 통해 수신할 수 있다.
노이즈 신호(NS)와 생체 신호(INS) 모두가 전극(EN2)을 통해 수신되기 때문에, 수신기(1200_1)는 전극(EN1)을 통해 생체 신호(INS)과 노이즈 신호(NS)를 포함하는 입력 신호(IN)를 수신할 수 있다. 예로서, 입력 신호(IN)의 레벨은 생체(INS)의 레벨과 노이즈 신호(NS)의 레벨의 합에 대응할 수 있다. 도 3을 참조하여, 생체 신호(INS), 노이즈 신호(NS), 입력 신호(IN)가 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.
증폭기(1210)는 반전 단자를 통해 기준 신호(INR)를 수신하고, 비반전 단자를 통해 입력 신호(IN)를 수신할 수 있다. 증폭기(1210)는 기준 신호(INR)와 입력 신호(IN)에 기초하여 신호들(OUT11 및 OUT12)을 출력할 수 있다. 예로서, 증폭기(1210)는 기준 신호(INR)의 레벨과 입력 신호(IN)의 레벨 사이의 차이에 기초하여 신호들(OUT11 및 OUT12)을 출력할 수 있다.
예로서, 증폭기(1210)의 이득이 K인 경우, 신호들(OUT11 및 OUT12)의 레벨들은, 기준 신호(INR)의 레벨과 입력 신호(IN)의 레벨 사이의 차이에 K를 곱하여 얻어지는 값에 대응할 수 있다. 신호들(OUT11 및 OUT12)의 레벨들은 상보적일 수 있다. 따라서, 신호들(OUT11 및 OUT12)의 레벨들의 합은 균일할 수 있다. 단, 본 명세서에서 균일하다는 것은, 특정 값이 시간에 따라 변하지 않거나 미세하게만 변하는 것을 의미한다.
신호들(OUT11 및 OUT12)은 생체 신호(INS)를 포함하는 입력 신호(IN)에 기초하여 생성되기 때문에, 신호들(OUT11 및 OUT12)은 생체 신호(INS)의 데이터를 나타낼 수 있다. 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 수신기(1200_1)는 생체 신호(INS)의 데이터를 전자 장치의 다른 구성요소로 전송하기 위해, 신호들(OUT11 및 OUT12)을 그 구성요소로 출력할 수 있다.
도 3은 도 1의 수신기에 의해 수신되는 신호들을 보여주는 그래프들 이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 수신기(1200)는 송신기(1100)로부터 인체(10)를 통해 수신되는 생체 신호(INS), 및 노이즈를 포함하는 노이즈 신호(NS)를 수신할 수 있다. 노이즈 신호(NS)는 비교적 낮은 주파수의 노이즈를 포함할 수 있다. 도 3의 예에서, 노이즈 신호(NS)의 주파수는 F1이고, 생체 신호(INS)의 주파수는 F2일 수 있다. 노이즈 신호(NS)는 낮은 주파수를 갖는 노이즈를 포함하기 때문에, 노이즈 신호(NS)의 주파수는 F1은 생체 신호(INS)의 주파수는 F2보다 낮을 수 있다.
노이즈 신호(NS) 및 생체 신호(INS)가 전극(EN2)을 통해 수신됨에 따라, 입력 신호(IN)가 생성될 수 있다. 입력 신호(IN)는 노이즈 신호(NS) 및 생체 신호(INS)를 포함할 수 있다. 따라서, 입력 신호(IN)는 노이즈를 포함할 수 있다. 예로서, 입력 신호(IN)는 주파수 F1의 노이즈를 포함할 수 있다.
도 4는 도 1의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 개념도 이다.
도 1의 수신기(1200)는 도 4의 수신기(1200_2)를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 수신기(1200_2)는 전극들(EN1 및 EN2), 증폭기(1210), 및 필터 회로(1220)를 포함할 수 있다. 도 4를 도 2와 비교하면, 도 4의 수신기(1200_2)는 필터 회로(1220)를 더 포함할 수 있다.
전극들(EN1 및 EN2) 및 증폭기(1210)의 예시적인 구성들 및 동작들은 도 2를 참조하여 설명된 것들과 각각 유사하므로 이하 중복되는 설명은 생략된다. 필터 회로(1220)는 전극(EN1)으로부터 입력 신호(IN)를 수신할 수 있다. 필터 회로(1220)는 전극(EN2)으로부터 기준 신호(INR)를 수신할 수 있다. 필터 회로(1220)는 동작 전압(VDD) 및 접지 전압을 수신할 수 있다.
예로서, 필터 회로(1220)는 수신기(1200_2) 내부 또는 외부의 전압 서플라이 등과 같은 전자 장치로부터 동작 전압(VDD)을 수신할 수 있다. 동작 전압(VDD)은 증폭기(1210)의 동작을 위한 적절한 레벨을 가질 수 있다. 예로서, 동작 전압(VDD)은 증폭기(1210)의 정상적인 동작을 위해 설계자에 의해 설정된 레벨을 가질 수 있다.
필터 회로(1220)는 접지단으로부터 접지 전압을 수신할 수 있다. 도 4의 예에서, 접지단으로부터 접지 전압을 수신하도록 구성되는 필터 회로(1220)가 설명될 것이나, 접지 전압은 증폭기(1210)의 정상적인 동작을 위한 다양한 레벨의 전압으로 변경 및 수정될 수 있음이 이해될 것이다.
필터 회로(1220)는 입력 신호(IN) 및 기준 신호(INR)에 기초하여 신호들(INN1 및 INP1)을 출력할 수 있다. 필터 회로(1220)는 입력 신호(IN)에 포함된 노이즈를 제거하도록 구성될 수 있다. 예로서, 필터 회로(1220)는 입력 신호(IN) 및 기준 신호(INR)의 주파수 성분들 중 차단 주파수 이하의 주파수 성분들을 감쇄시키도록 구성될 수 있다. 예로서, 필터 회로(1220)는 하이 패스 필터의 구성을 포함할 수 있다.
필터 회로(1220)의 차단 주파수는, 노이즈 신호(NS)의 주파수 F1과 생체 신호(INS)의 주파수 F2를 고려하여 결정될 수 있다. 예로서, 필터 회로(1220)는, 필터 회로(1220)의 차단 주파수가 노이즈 신호(NS)의 주파수 F1보다 크고 생체 신호(INS)의 주파수 F2보다 작도록 설계될 수 있다.
필터 회로(1220)는 기준 신호(INR)의 주파수 성분들 중 차단 주파수 이하의 주파수 성분들을 감쇄시키고, 감쇄된 주파수 성분들을 포함하는 신호(INN1)를 증폭기(1210)의 반전 단자로 출력할 수 있다. 필터 회로(1220)는 입력 신호(IN)의 주파수 성분들 중 차단 주파수 이하의 주파수 성분들을 감쇄시키고, 감쇄된 주파수 성분들을 포함하는 신호(INP1)를 증폭기(1210)의 비반전 단자로 출력할 수 있다.
증폭기(1210)는 신호들(INN1 및 INP1)에 기초하여 신호들(OUT21 및 OUT22)을 출력할 수 있다. 예로서, 증폭기(1210)는 신호들(INN1 및 INP1)의 레벨들 사이의 차이에 이득을 곱하여 얻어지는 레벨을 갖는 신호들(OUT21 및 OUT22)을 출력할 수 있다.
도 5를 참조하여, 필터 회로(1220)의 예시적인 구성이 좀 더 구체적으로 설명될 것이다. 도 6을 참조하여, 필터 회로(1220)의 예시적인 동작들이 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.
도 5는 도 4의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 회로도 이다.
도 5를 참조하면, 필터 회로(1220)는 저항들(R1 내지 R4) 및 용량성 소자들(C1 및 C2)를 포함할 수 있다.
도 5에서, 용량성 소자들(C1 및 C2) 각각은 하나의 용량성 소자로 도시되었으나, 용량성 소자들(C1 및 C2) 각각은, 하나의 용량성 소자 대신, 병렬로 연결되는 용량성 소자들, 직렬로 연결되는 용량성 소자들, 및 병렬로 연결되는 용량성 소자들과 직렬로 연결되는 용량성 소자들의 다양한 조합들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 5에서, 저항들(R1 내지 R4) 각각은 하나의 저항으로 도시되었으나, 저항들(R1 내지 R4) 각각은, 하나의 저항 대신, 병렬로 연결되는 저항들, 직렬로 연결되는 저항들, 및 병렬로 연결되는 저항들과 직렬로 연결되는 저항들의 다양한 조합들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
용량성 소자(C1)는 전극(EN2)과 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 저항(R1)은 동작 전압(VDD)의 공급단과 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 저항(R3)은 노드(N1)와 접지단 사이에 연결될 수 있다. 용량성 소자(C2)는 전극(EN1)과 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 저항(R2)은 동작 전압(VDD)의 공급단과 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 저항(R4)은 노드(N2)와 접지단 사이에 연결될 수 있다.
용량성 소자(C1)는 전극(EN2)으로부터 기준 신호(INR)를 수신할 수 있다. 용량성 소자(C1)는 기준 신호(INR)의 주파수 성분들 중 일부 주파수 성분들을 통과시킬 수 있다. 용량성 소자(C1)를 통해 통과된 주파수 성분들을 포함하는 신호(INN1)가 노드(N1)를 통해 증폭기(1210)로 출력될 수 있다.
예로서, 용량성 소자(C1)의 소자 값에 기초하여 제 1 차단 주파수가 결정될 수 있다. 제 1 차단 주파수 이하의 주파수 대역에 대해, 신호(INN1)에 포함된 주파수 성분들의 레벨들은 기준 신호(INR)에 포함된 주파수 성분들의 레벨들보다 작을 수 있다.
용량성 소자(C2)는 전극(EN1)으로부터 입력 신호(IN)를 수신할 수 있다. 용량성 소자(C2)는 입력 신호(IN)의 주파수 성분들 중 일부 주파수 성분들을 통과시킬 수 있다. 용량성 소자(C2)를 통해 통과된 주파수 성분들을 포함하는 신호(INP1)가 노드(N2)를 통해 증폭기(1210)로 출력될 수 있다.
예로서, 용량성 소자(C2)의 소자 값에 기초하여 제 2 차단 주파수가 결정될 수 있다. 제 2 차단 주파수 이하의 주파수 대역에 대해, 신호(INP1)에 포함된 주파수 성분들의 레벨들은 입력 신호(IN)에 포함된 주파수 성분들의 레벨들보다 작을 수 있다.
신호들(INP1 및 INN1)은 증폭기(1210)의 차동 입력들로서 사용될 수 있다. 따라서, 필터 회로(1220)는 서로 대응하는 신호들(INP1 및 INN1)이 증폭기(1210)로 출력되도록 설계될 수 있다. 예로서, 용량성 소자(C1)와 관련되는 제 1 차단 주파수가 용량성 소자(C2)와 관련되는 제 2 차단 주파수와 대응하도록, 용량성 소자들(C1 및 C2)의 소자 값들이 설정될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위해, 제 1 차단 주파수 및 제 2 차단 주파수가 서로 동일한 실시 예가 설명될 것이다. 이하, 제 1 차단 주파수 및 제 2 차단 주파수 모두는 필터 회로(1220)의 차단 주파수로서 지칭된다. 그러나, 제 1 차단 주파수 및 제 2 차단 주파수는 도 5를 참조하여 설명된 동작들을 위해 다양하게 변경 및 수정될 수 있음이 이해될 것이다.
도 6은 도 4의 필터 회로의 동작들을 설명하기 위한 그래프 이다. 도 6의 예에서, x축은 주파수를 나타내고, y축은 도 4의 필터 회로(1220)의 임피던스의 크기를 나타낼 수 있다.
도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 도 4의 필터 회로(1220)는 용량성 소자들(C1 및 C2) 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 차단 주파수를 가질 수 있다. 도 6의 예에서, 필터 회로(1220)의 차단 주파수는 FC1일 수 있다. FC1의 주파수에 대해, 필터 회로(1220)의 임피던스는 Z1일 수 있다. 차단 주파수 FC1 보다 낮은 주파수 대역에서 필터 회로(1220)의 임피던스는 차단 주파수 FC1 보다 높은 주파수 대역에서 필터 회로(1220)의 임피던스 보다 클 수 있다. 따라서, 필터 회로(1220)는 차단 주파수 FC1 보다 낮은 주파수를 갖는 주파수 성분을 감쇄시킬 수 있다.
노이즈 신호(NS)의 주파수 F1은 차단 주파수 FC1보다 낮고, 생체 신호(INS)의 주파수 F2는 차단 주파수 FC2 보다 높을 수 있다. 따라서, 입력 신호(IN)에 포함되는 노이즈는 필터 회로(1220)에 의해 감쇄될 수 있다. 신호(INP1)에 포함된 노이즈의 레벨은 입력 신호(IN)에 포함된 노이즈의 레벨보다 작을 수 있다.
증폭기(1210)는 적은 노이즈를 포함하는 신호(INP1)에 기초하여 신호들(OUT21 및 OUT22)을 출력할 수 있다. 신호들(OUT21 및 OUT22)에 포함된 노이즈들의 레벨들은 도 2의 신호들(OUT11 및 OUT12)에 포함된 노이즈들의 레벨들보다 작을 수 있다. 인체 통신 시스템(1000)을 포함하는 전자 장치의 구성요소들은 작은 레벨의 노이즈만을 포함하는 신호들(OUT21 및 OUT22)에 기초하여 동작할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 도 1의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 개념도 이다.
도 1의 수신기(1200)는 도 7의 수신기(1200_3)를 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 수신기(1200_3)는 전극들(EN1 및 EN2), 증폭기(1210), 및 필터 회로들(1220 및 1230)을 포함할 수 있다. 도 7을 도 2와 비교하면, 도 7의 수신기(1200_3)는 필터 회로들(1220 및 1230)을 더 포함할 수 있다.
전극들(EN1 및 EN2) 및 증폭기(1210)의 예시적인 구성들 및 동작들은 도 2를 참조하여 설명된 것들과 각각 유사하므로 이하 중복되는 설명은 생략된다. 필터 회로(1220)의 예시적인 구성 및 동작들은 도 4를 참조하여 설명된 것과 각각 유사하므로 이하 중복되는 설명은 생략된다. 필터 회로(1230)는 전극(EN1)으로부터 입력 신호(IN)를 수신할 수 있다. 필터 회로(1230)는 전극(EN2)으로부터 기준 신호(INR)를 수신할 수 있다.
필터 회로(1230)는 입력 신호(IN) 및 기준 신호(INR)에 기초하여 신호들(INN21 및 INP21)을 출력할 수 있다. 필터 회로(1230)는 입력 신호(IN)에 포함된 노이즈를 제거하도록 구성될 수 있다. 예로서, 필터 회로(1230)는, 기준 신호(INR)의 주파수 성분들 중 차단 주파수 이하의 주파수 성분들, 및 입력 신호(IN)의 주파수 성분들 중 차단 주파수 이하의 주파수 성분들에 대해 별도의 경로(증폭 회로(1220)로의 경로 이외의 경로)를 제공할 수 있다.
필터 회로(1230)의 차단 주파수는, 노이즈 신호(NS)의 주파수 F1과 생체 신호(INS)의 주파수 F2를 고려하여 결정될 수 있다. 예로서, 필터 회로(1220)는, 필터 회로(1230)의 차단 주파수가 노이즈 신호(NS)의 주파수 F1보다 크고 생체 신호(INS)의 주파수 F2보다 작도록 설계될 수 있다.
기준 신호(INR) 및 입력 신호(IN)에 포함된 차단 주파수 이하의 주파수 성분들이 필터회로(1230)의 별도의 경로를 통해 전달됨에 따라, 필터 회로(1230)로부터 출력되는 신호들(INN21 및 INP21)에 포함되는 차단 주파수 이하의 주파수 성분들은 감쇄될 수 있다. 즉, 차단 주파수보다 낮은 F1의 노이즈는 필터 회로(1230)에 의해 제거될 수 있다.
필터 회로(1220)는 신호들(INN21 및 INP21)에 포함된 노이즈를 더 제거할 수 있다. 필터 회로(1220)는 신호들(INN21 및 INP21)을 통과시켜 신호들(INN22 및 INP22)를 출력할 수 있다. 증폭기(1210)는 신호들(INN22 및 INP22)에 기초하여 신호들(OUT31 및 OUT32)을 출력할 수 있다. 예로서, 증폭기(1210)는 신호들(INN22 및 INP22)의 레벨들 사이의 차이에 이득을 곱하여 얻어지는 레벨을 갖는 신호들(OUT31 및 OUT32)을 출력할 수 있다.
도 8을 참조하여, 필터 회로(1230)의 예시적인 구성이 좀 더 구체적으로 설명될 것이다. 도 9를 참조하여, 필터 회로(1230)의 예시적인 동작들이 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.
도 8은 도 7의 수신기의 예시적인 구성을 보여주는 회로도 이다.
도 8을 참조하면, 필터 회로(1230)는 유도성 소자(L)를 포함할 수 있다. 도 8에서, 유도성 소자(L)는 하나의 유도성 소자로 도시되었으나, 유도성 소자(L)는, 하나의 유도성 소자 대신, 병렬로 연결되는 유도성 소자들, 직렬로 연결되는 유도성 소자들, 및 병렬로 연결되는 유도성 소자들과 직렬로 연결되는 유도성 소자들의 다양한 조합들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
유도성 소자(L)는 노드들(N3 및 N4) 사이에 연결될 수 있다. 전극(EN2)은 노드(N3)와 연결될 수 있다. 전극(EN1)은 노드(N4)와 연결될 수 있다. 전극들(EN1 및 EN2), 필터 회로(1220), 및 증폭기(1210)의 예시적인 구성 및 동작들은 도 5를 참조하여 설명된 것과 각각 유사하므로 이하 중복되는 설명은 생략된다.
유도성 소자(L)는 노드(N3)를 통해 기준 신호(INR)를 수신할 수 있다. 유도성 소자(L)는 기준 신호(INR)의 주파수 성분들 중 일부 주파수 성분들을 통과시킬 수 있다. 예로서, 유도성 소자(L)의 소자 값에 기초하여 차단 주파수가 결정될 수 있다. 유도성 소자(L)는, 기준 신호(INR)에 포함된 주파수 성분들 중 차단 주파수보다 낮은 주파수를 갖는 주파수 성분들에 대한 경로를 제공할 수 있다.
차단 주파수 이하의 주파수 대역에 대해, 기준 신호(INR)에 포함된 일부 주파수 성분들은 증폭 회로(1220)로의 경로 대신 유도성 소자를 통과할 수 있다. 따라서, 차단 주파수 이하의 주파수 대역에 대해, 신호(INN21)에 포함된 주파수 성분들의 레벨들은 기준 신호(INR)에 포함된 주파수 성분들의 레벨들보다 작을 수 있다.
유도성 소자(L)는 노드(N4)를 통해 입력 신호(IN)를 수신할 수 있다. 유도성 소자(L)는 입력 신호(IN)의 주파수 성분들 중 일부 주파수 성분들을 통과시킬 수 있다. 예로서, 유도성 소자(L)는, 입력 신호(IN)에 포함된 주파수 성분들 중 차단 주파수보다 낮은 주파수를 갖는 주파수 성분들에 대한 경로를 제공할 수 있다.
차단 주파수 이하의 주파수 대역에 대해, 입력 신호(IN)에 포함된 일부 주파수 성분들은 증폭 회로(1220)로 전송되는 대신 유도성 소자를 통과할 수 있다. 따라서, 차단 주파수 이하의 주파수 대역에 대해, 신호(INP21)에 포함된 주파수 성분들의 레벨들은 입력 신호(IN)에 포함된 주파수 성분들의 레벨들보다 작을 수 있다. 증폭기(1210)의 차동 입력들로서 제공될 신호들(INN22 및 INP22)은 신호들(INN21 및 INP21)에 기초하여 생성될 수 있다.
도 9는 도 7의 필터 회로의 동작들을 설명하기 위한 그래프 이다. 도 9의 예에서, x축은 주파수를 나타내고, y축은 도 7의 필터 회로(1230)의 임피던스의 크기를 나타낼 수 있다.
도 8을 참조하여 설명된 바와 같이, 도 7의 필터 회로(1230)는 유도성 소자(L)에 기초하여 결정되는 차단 주파수를 가질 수 있다. 도 9의 예에서, 필터 회로(1230)의 차단 주파수는 FC2일 수 있다. FC2의 주파수에 대해, 필터 회로(1230)의 임피던스는 Z2일 수 있다.
차단 주파수 FC2 보다 낮은 주파수 대역에서 필터 회로(1230)의 임피던스는 차단 주파수 FC2 보다 높은 주파수 대역에서 필터 회로(1230)의 임피던스 보다 낮을 수 있다. 따라서, 필터 회로(1230)는 노드들(N3 및 N4) 사이에서 차단 주파수 FC2 보다 낮은 주파수를 갖는 주파수 성분들을 통과시킬 수 있다.
노이즈 신호(NS)의 주파수 F1은 차단 주파수 FC2보다 낮고, 생체 신호(INS)의 주파수 F2는 차단 주파수 FC2 보다 높을 수 있다. 입력 신호(IN)에 포함되는 노이즈 신호(NS)의 노이즈는 필터 회로(1230)에 의해 제공되는 경로(즉, 노드들(N3 및 N4) 사이의 경로)로 전달될 수 있다. 따라서, 신호(INP21)에 포함된 노이즈의 레벨은 입력 신호(IN)에 포함된 노이즈의 레벨보다 작을 수 있다.
신호(INP22)는 적은 노이즈를 포함하는 신호(INP21)에 기초하여 생성되기 때문에, 증폭기(1210)는 적은 노이즈를 포함하는 신호(INP22)에 기초하여 신호들(OUT31 및 OUT32)을 출력할 수 있다. 신호들(OUT21 및 OUT22)에 포함된 노이즈들의 레벨들은 도 2의 신호들(OUT11 및 OUT12) 및 도 4의 신호들(OUT21 및 OUT22)에 포함된 노이즈들의 레벨들보다 작을 수 있다. 인체 통신 시스템(1000)을 포함하는 전자 장치의 구성요소들은 적은 노이즈만을 포함하는 신호들(OUT31 및 OUT32)에 기초하여 동작할 수 있다. 따라서, 전자 장치의 구성요소들은 신호들(OUT31 및 OUT32)의 데이터를 정확하게 획득할 수 있다.
도 10은 도 7의 수신기의 동작들을 설명하기 위한 그래프들 이다.
입력 신호(IN)는 전극(EN1)을 통해 수신되고, 기준 신호(INR)는 전극(EN2)을 통해 수신될 수 있다. 입력 신호(IN)는 비교적 낮은 주파수를 갖는 노이즈를 포함할 수 있다.
입력 신호(IN) 및 기준 신호(INR)에 포함된 노이즈가 필터 회로들(1220 및 1230)에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 신호(INP22)와 입력 신호(IN)를 비교하면, 신호(INP22)에 포함된 저주파 성분의 레벨은 입력 신호(IN)에 포함된 저주파 성분의 레벨보다 작을 수 있다. 또한, 신호(INN22)와 기준 신호(INR)를 비교하면, 신호(INM22)에 포함된 저주파 성분의 레벨은 기준 신호(INR)에 포함된 저주파 성분의 레벨보다 작을 수 있다.
증폭기(1210)는 신호들(INP22 및 INN22)에 기초하여 신호(OUT31)를 출력할 수 있다. 신호(OUT31)의 레벨은 신호들(INP22 및 INN22)의 레벨들 사이의 차이와 관련될 수 있다. 예로서, 신호(OUT31)의 레벨은 신호들(INP22 및 INN22)의 레벨들 사이의 차이에 증폭기(1210)의 이득을 곱한 값을 가질 수 있다. 따라서, 신호(OUT31)의 크기는 신호(INP22)의 크기보다 클 수 있다.
도 11은 도 1의 인체 통신 시스템을 포함하는 전자 장치의 예시적인 구성을 보여주는 블록도 이다.
전자 장치(2000)는 프로세서(2100), 메모리(2200), 스토리지(2300), 사용자 인터페이스(2400), 보안 모듈(2500), 통신 장치(2600), 전력 관리기(2700), 및 버스(2800)를 포함할 수 있다. 단, 전자 장치(2000)의 구성요소들은 도 11의 실시 예에 한정되지 않는다. 전자 장치(2000)는 도 11에 나타낸 구성요소들 중 하나 이상을 포함하지 않을 수 있다. 또는, 전자 장치(2000)는 도 11에 나타내지 않은 적어도 하나의 구성요소를 더 포함할 수 있다.
프로세서(2100)는 전자 장치(2000)의 구성요소들의 동작들을 제어/관리할 수 있다. 예로서, 프로세서(2100)는 범용 프로세서, 전용 프로세서, 또는 어플리케이션 프로세서(Application Processor)로 구현될 수 있다.
예로서, 프로세서(2100)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어(Multi-Core)(예컨대, 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core))를 포함할 수 있다. 예로서, 프로세서(2100)는 하나 이상의 프로세서 코어들을 포함하는 전용 회로(예컨대, FPGA(Field Programmable Gate Arrays), ASICs(Application Specific Integrated Circuits) 등) 또는 SoC(System on Chip)를 포함할 수 있다. 예로서, 프로세서(2100)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.
프로세서(2100)는 전자 장치(2000)를 동작시키기 위해 다양한 연산들을 처리할 수 있다. 예로서, 인체 통신 시스템(1000)의 외부의 다른 전자 장치 또는 시스템으로부터 정보를 포함하는 신호가 수신될 수 있다. 수신기(1200)는 정보에 대응하는 데이터를 나타내는 신호들을 출력할 수 있다. 예로서, 수신기(1200_3)를 포함하는 수신기(1200)는 데이터를 나타내는 신호들(OUT31 및 OUT32)을 프로세서(2100)로 출력할 수 있다. 프로세서(2100)는 신호들(OUT31 및 OUT32)로부터 획득되는 데이터를 처리하여 인체 통신 시스템(1000)의 외부로부터 전달된 정보를 획득할 수 있다.
스토리지(2200)는 전력 공급에 관계없이 데이터를 저장할 수 있다. 예로서, 스토리지(2200)는 프로세서(2100)에 의해 처리된 또는 처리될 데이터를 비일시적으로 저장할 수 있다. 예로서, 스토리지(2200)는 신호들(OUT31 및 OUT32)로부터 획득되고 프로세서(2100)에 의해 처리된 데이터를 비일시적으로 저장할 수 있다.
예로서, 스토리지(2200)는 플래시 메모리, PRAM, MRAM, ReRAM, FRAM 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예로서, 스토리지(2200)는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), SD(Secure Digital) 카드 등과 같은 착탈식 메모리, 및/또는 eMMC(Embedded Multimedia Card) 등과 같은 내장(Embedded) 메모리를 포함할 수 있다.
메모리(2300)는 예로서, 메모리(2300)는 프로세서(2100)에 의해 처리된 또는 처리될 데이터를 일시적으로 저장할 수 있다. 예로서, 스토리지는 신호들(OUT31 및 OUT32)로부터 획득되고 프로세서(2100)에 의해 처리된 데이터를 일시적으로 저장할 수 있다.
예로서, 메모리(2300)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, 및/또는 플래시 메모리, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magneto-resistive RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferro-electric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 메모리(2300)는 이종의 메모리들을 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(2400)는 전자 장치(2000)의 사용자와 전자 장치(2000) 사이의 통신을 중재할 수 있다. 예로서, 사용자는 사용자 인터페이스(2400)를 통해 명령을 전자 장치(2000)로 입력할 수 있다. 또는, 전자 장치(2000)는 프로세서(2100)에 의해 생성되는 정보를 사용자 인터페이스(2400)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
예로서, 프로세서(2100)는 신호들(OUT31 및 OUT32)로부터 획득되는 데이터를 처리하여 인체 통신 시스템(1000)의 외부로부터 전달된 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(2100)는 사용자 인터페이스(2400)를 통해 신호들(OUT31 및 OUT32)에 기초하여 획득되는 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
보안 모듈(2500)은 높은 보안 수준을 요구하는 데이터를 처리하거나 저장할 수 있다. 보안 모듈(240)은 다양한 보안 플랫폼에 기반하는 보안 모드에서 동작할 수 있다. 따라서, 보안 모듈(2500)은 외부로부터의 공격으로부터 높은 보안 수준을 요구하는 데이터를 보호할 수 있다. 예로서, 신호들(OUT31 및 OUT32)에 기초하여 획득되는 데이터가 높은 보안 수준을 요구할 경우, 그 데이터는 보안 모듈(2500)에 저장될 수 있다.
본 명세서에서 모듈(module)은 특정 구성요소를 참조하여 설명되는 동작들을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미하거나, 그 동작들을 수행하기 위해 하드웨어(예컨대, 보안 모듈(2500)에 포함되는 별도의 프로세서)에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어를 의미하거나, 하드웨어 또는 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
통신 장치(2600)는 전자 장치(1000) 외부의 다른 전자 장치/시스템과 신호들을 교환하기 위한 다양한 구성들을 포함할 수 있다. 예로서, 통신 장치(2600)는 전자 장치(2000) 외부의 다른 전자 장치 또는 시스템과 전자 장치(2000) 사이의 통신을 중재할 수 있다.
예로서, 통신 장치(2600)는 유선 근거리통신망(Local Area Network; LAN), Wi-fi(Wireless Fidelity)와 같은 무선 근거리 통신망 (Wireless Local Area Network; WLAN), 블루투스(Bluetooth)와 같은 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Network; WPAN), 무선 USB (Wireless Universal Serial Bus), Zigbee, NFC (Near Field Communication), RFID (Radio-frequency identification), PLC(Power Line communication), 또는 3G (3rd Generation), 4G (4th Generation), LTE (Long Term Evolution) 등 이동 통신망(mobile cellular network)에 접속 가능한 모뎀 통신 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 블루투스 인터페이스는 BLE(Bluetooth Low Energy)를 지원할 수 있다.
또는, 통신 장치(2600)는 인체를 매질로서 수행되는 통신을 중재할 수 있다. 예로서, 통신 장치(2600)는 인체 통신을 수행하도록 구성되는 도 1의 송신기(1100) 및 수신기(1200)를 포함할 수 있다. 통신 장치(2600)는 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명된 동작들을 수행할 수 있다. 따라서, 통신 장치(2600)는, 적은 노이즈를 포함하고 전자 장치(2000)의 외부로부터 획득되는 정보를 포함하는 신호들을 출력할 수 있다.
전력 관리기(2700)는 전자 장치(2000)의 구성요소들로 전력을 공급할 수 있다. 예로서, 전력 관리기(2700)는 배터리 및/또는 외부 전원으로부터 수신되는 전력을 적절하게 변환할 수 있고, 변환된 전력을 전자 장치(2000)의 구성요소들로 전달할 수 있다.
버스(2800)는 전자 장치(2000)의 구성요소들 사이에서 통신 경로를 제공할 수 있다. 예로서, 프로세서(2100), 스토리지(2200), 메모리(2300), 사용자 인터페이스(2400), 보안 모듈(2500), 통신 장치(2600), 및 전력 관리기(2700)는 버스(2800)를 통해 서로 데이터(예컨대, 신호들(OUT31 및 OUT32)로부터 획득되는 데이터)를 교환할 수 있다. 버스(2800)는 전자 장치(2000)에서 이용되는 다양한 유형의 통신 포맷들을 지원하도록 구성될 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.The
Although not shown in FIG. 1 , the
Also, the
The
The
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an exemplary configuration of the receiver of FIG. 1 .
The
The receiver 1200_1 may receive the reference signal INR from the outside of the human
Since both the noise signal NS and the biosignal INS are received through the electrode EN2 , the receiver 1200_1 receives an input signal including the biosignal INS and the noise signal NS through the electrode EN1 . (IN) can be received. For example, the level of the input signal IN may correspond to the sum of the level of the living body INS and the level of the noise signal NS. Referring to FIG. 3 , the biosignal INS, the noise signal NS, and the input signal IN will be described in more detail.
The
For example, when the gain of the
Since the signals OUT11 and OUT12 are generated based on the input signal IN including the biosignal INS, the signals OUT11 and OUT12 may represent data of the biosignal INS. As described with reference to FIG. 1 , the receiver 1200_1 may output the signals OUT11 and OUT12 to the component in order to transmit data of the biosignal INS to another component of the electronic device. .
3 is a graph showing signals received by the receiver of FIG.
As described with reference to FIGS. 1 and 2 , the
As the noise signal NS and the biosignal INS are received through the electrode EN2 , the input signal IN may be generated. The input signal IN may include a noise signal NS and a biosignal INS. Accordingly, the input signal IN may include noise. For example, the input signal IN may include noise of frequency F1.
4 is a conceptual diagram illustrating an exemplary configuration of the receiver of FIG. 1 .
The
Exemplary configurations and operations of the electrodes EN1 and EN2 and the
For example, the
The
The
The cutoff frequency of the
The
The
With reference to FIG. 5 , an exemplary configuration of the
5 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the receiver of FIG.
Referring to FIG. 5 , the
In FIG. 5 , each of the capacitive elements C1 and C2 is shown as one capacitive element, but each of the capacitive elements C1 and C2 is a capacitive element connected in parallel instead of one capacitive element. and at least one of various combinations of capacitive elements connected in series, and capacitive elements connected in parallel and capacitive elements connected in series.
In FIG. 5 , each of the resistors R1 to R4 is shown as one resistor, but each of the resistors R1 to R4 is, instead of one resistor, resistors connected in parallel, resistors connected in series, and It may include at least one of various combinations of resistors connected in parallel and resistors connected in series.
The capacitive element C1 may be connected between the electrode EN2 and the node N1 . The resistor R1 may be connected between the supply terminal of the operating voltage VDD and the node N1 . The resistor R3 may be connected between the node N1 and the ground terminal. The capacitive element C2 may be connected between the electrode EN1 and the node N2 . The resistor R2 may be connected between the supply terminal of the operating voltage VDD and the node N2 . The resistor R4 may be connected between the node N2 and the ground terminal.
The capacitive element C1 may receive the reference signal INR from the electrode EN2 . The capacitive element C1 may pass some frequency components among the frequency components of the reference signal INR. A signal INN1 including frequency components passed through the capacitive element C1 may be output to the
For example, the first cut-off frequency may be determined based on the element value of the capacitive element C1. For a frequency band equal to or less than the first cut-off frequency, levels of frequency components included in the signal INN1 may be smaller than levels of frequency components included in the reference signal INR.
The capacitive element C2 may receive the input signal IN from the electrode EN1 . The capacitive element C2 may pass some of the frequency components of the input signal IN. The signal INP1 including the frequency components passed through the capacitive element C2 may be output to the
For example, the second cutoff frequency may be determined based on the element value of the capacitive element C2 . For a frequency band equal to or less than the second cutoff frequency, levels of frequency components included in the signal INP1 may be smaller than levels of frequency components included in the input signal IN.
Signals INP1 and INN1 may be used as differential inputs of
Hereinafter, for convenience of description, an embodiment in which the first cut-off frequency and the second cut-off frequency are the same will be described. Hereinafter, both the first cutoff frequency and the second cutoff frequency are referred to as the cutoff frequency of the
FIG. 6 is a graph for explaining operations of the filter circuit of FIG. 4 . In the example of FIG. 6 , the x-axis may represent a frequency, and the y-axis may represent the magnitude of the impedance of the
As described with reference to FIG. 5 , the
The frequency F1 of the noise signal NS may be lower than the cutoff frequency FC1, and the frequency F2 of the biosignal INS may be higher than the cutoff frequency FC2. Accordingly, noise included in the input signal IN may be attenuated by the
The
7 is a conceptual diagram illustrating an exemplary configuration of the receiver of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
The
Exemplary configurations and operations of the electrodes EN1 and EN2 and the
The
The cutoff frequency of the
As frequency components below the cut-off frequency included in the reference signal INR and the input signal IN are transmitted through a separate path of the
The
Referring to FIG. 8 , an exemplary configuration of the
FIG. 8 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the receiver of FIG. 7 .
Referring to FIG. 8 , the
The inductive element L may be connected between the nodes N3 and N4. The electrode EN2 may be connected to the node N3 . The electrode EN1 may be connected to the node N4 . Exemplary configurations and operations of the electrodes EN1 and EN2 , the
The inductive element L may receive the reference signal INR through the node N3 . The inductive element L may pass some frequency components among the frequency components of the reference signal INR. For example, the cut-off frequency may be determined based on the element value of the inductive element L. The inductive element L may provide a path for frequency components having a lower frequency than a cutoff frequency among frequency components included in the reference signal INR.
For a frequency band below the cutoff frequency, some frequency components included in the reference signal INR may pass through the inductive element instead of a path to the
The inductive element L may receive the input signal IN through the node N4 . The inductive element L may pass some of the frequency components of the input signal IN. For example, the inductive element L may provide a path for frequency components having a lower frequency than a cutoff frequency among frequency components included in the input signal IN.
For a frequency band below the cutoff frequency, some frequency components included in the input signal IN may pass through the inductive element instead of being transmitted to the
FIG. 9 is a graph for explaining operations of the filter circuit of FIG. 7 . In the example of FIG. 9 , the x-axis may represent a frequency, and the y-axis may represent the magnitude of the impedance of the
As described with reference to FIG. 8 , the
The impedance of the
The frequency F1 of the noise signal NS may be lower than the cutoff frequency FC2, and the frequency F2 of the biosignal INS may be higher than the cutoff frequency FC2. The noise of the noise signal NS included in the input signal IN may be transmitted through a path provided by the filter circuit 1230 (ie, a path between the nodes N3 and N4 ). Accordingly, the level of noise included in the signal INP21 may be smaller than the level of noise included in the input signal IN.
Since the signal INP22 is generated based on the signal INP21 including the low noise, the
10 is a graph for explaining operations of the receiver of FIG.
The input signal IN may be received through the electrode EN1 , and the reference signal INR may be received through the electrode EN2 . The input signal IN may include noise having a relatively low frequency.
Noise included in the input signal IN and the reference signal INR may be removed by the
The
11 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of an electronic device including the human body communication system of FIG. 1 .
The
For example, the
The
The
For example, the
The
By way of example, the
The
For example, the
The
In this specification, a module means hardware capable of performing the operations described with reference to a specific component, or hardware (eg, a separate processor included in the security module 2500) to perform the operations. It may mean software that can be executed by a software or may mean a functional and/or structural combination of hardware or software for driving the hardware, but is not limited thereto.
The
For example, the
Alternatively, the
The
The
The above are specific embodiments for carrying out the present invention. The present invention will include not only the above-described embodiments, but also simple design changes or easily changeable embodiments. In addition, the present invention will include techniques that can be easily modified and implemented using the embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents of the present invention.
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1000: 인체 통신 시스템
1100: 송신기
1200: 수신기
1200_1: 수신기
1200_2: 수신기
1200_3: 수신기1000: human body communication system
1100: transmitter
1200: receiver
1200_1: Receiver
1200_2: Receiver
1200_3: Receiver
Claims (20)
상기 인체의 외부로부터 상기 생체 신호의 증폭을 위한 기준 신호를 수신하는 제 2 전극;
상기 제 2 전극과 연결된 제 1 노드를 통해 수신되는 상기 기준 신호의 기준 주파수 성분들 중 제 1 차단 주파수 이하의 제 1 주파수 성분들을 제 2 노드로 통과시키고, 상기 제 2 노드를 통해 수신되는 상기 입력 신호의 입력 주파수 성분들 중 상기 제 1 차단 주파수 이하의 제 2 주파수 성분들을 상기 제 1 노드로 통과시키도록 구성되는 제 1 필터 회로;
상기 기준 주파수 성분들 중 상기 제 1 주파수 성분들을 제외한 제 3 주파수 성분들에서 제 2 차단 주파수 이하의 주파수 성분들을 감쇄시키도록 구성되는 제 1 용량성 소자, 및 상기 입력 주파수 성분들 중 상기 제 2 주파수 성분들을 제외한 제 4 주파수 성분들에서 상기 제 2 차단 주파수 이하의 주파수 성분들을 감쇄시키도록 구성되는 제 2 용량성 소자를 포함하는 제 2 필터 회로; 및
상기 기준 주파수 성분들 중 상기 제 1 주파수 성분들을 제외한 제 3 주파수 성분들, 및 상기 입력 주파수 성분들 중 상기 제 2 주파수 성분들을 제외한 제 4 주파수 성분들에 기초하여 증폭 동작을 수행하도록 구성되는 증폭기를 포함하고,
상기 제 1 차단 주파수는 상기 노이즈 신호의 주파수 보다 크고, 상기 생체 신호의 주파수 보다 작고,
상기 제 1 필터 회로는 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 유도성 소자를 포함하고,
상기 제 2 필터 회로는 전원단에 연결되어 동작 전압을 수신하도록 구성된 제 1 저항 및 제 2 저항, 상기 제 1 저항 및 접지단 사이에 제 3 노드를 통해 연결되는 제 3 저항, 및 상기 제 2 저항 및 상기 접지단 사이에 제 4 노드를 통해 연결되는 제 4 저항을 더 포함하고,
상기 제 1 용량성 소자는 상기 제 1 노드 및 상기 제 3 노드 사이에 연결되고, 상기 제 2 용량성 소자는 상기 제 2 노드 및 상기 제 4 노드 사이에 연결되고,
상기 증폭기는 반전 단자를 통해 상기 제 3 노드와 연결되어 상기 제3 주파수 성분들을 포함하는 상기 기준 신호를 수신하고, 비반전 단자를 통해 상기 제 4 노드와 연결되어 상기 제 4 주파수 성분들을 포함하는 상기 입력 신호를 수신하고, 상기 기준 신호의 레벨과 상기 입력 신호의 레벨의 차이를 증폭하여 상기 생체 신호의 데이터를 출력하도록 더 구성되는 수신기.a first electrode for receiving an input signal including a biosignal and a noise signal transmitted through the human body;
a second electrode for receiving a reference signal for amplification of the biosignal from the outside of the human body;
Among the reference frequency components of the reference signal received through a first node connected to the second electrode, first frequency components less than or equal to a first cut-off frequency pass to a second node, and the input received through the second node a first filter circuit configured to pass second frequency components of input frequency components of a signal below the first cutoff frequency to the first node;
a first capacitive element configured to attenuate frequency components less than or equal to a second cut-off frequency in third frequency components excluding the first frequency components of the reference frequency components, and the second frequency of the input frequency components a second filter circuit including a second capacitive element configured to attenuate frequency components below the second cutoff frequency in fourth frequency components excluding components; and
an amplifier configured to perform an amplification operation based on third frequency components excluding the first frequency components from among the reference frequency components, and fourth frequency components excluding the second frequency components from among the input frequency components; including,
The first cutoff frequency is greater than a frequency of the noise signal and less than a frequency of the biosignal;
The first filter circuit comprises an inductive element coupled between the first node and the second node,
The second filter circuit includes first and second resistors connected to a power supply terminal and configured to receive an operating voltage, a third resistor connected between the first resistor and a ground terminal through a third node, and the second resistor. and a fourth resistor connected between the ground terminal through a fourth node,
the first capacitive element is connected between the first node and the third node, the second capacitive element is connected between the second node and the fourth node,
The amplifier is connected to the third node through an inverting terminal to receive the reference signal including the third frequency components, and is connected to the fourth node through a non-inverting terminal to include the fourth frequency components The receiver is further configured to receive an input signal, amplify a difference between the level of the reference signal and the level of the input signal, and output the data of the biosignal.
상기 제 2 차단 주파수는, 상기 제 1 용량성 소자의 소자 값 또는 상기 제 2 용량성 소자의 소자 값 중 적어도 하나와 관련되는 수신기.11. The method of claim 10,
The second cut-off frequency is related to at least one of a demagnetization value of the first capacitive element or a demagnetization value of the second capacitive element.
상기 생체 신호의 증폭을 위한 기준 신호를 수신하는 제 2 전극;
상기 인체의 외부로부터 상기 제1 전극과 연결된 제 1 노드를 통해 수신되는 상기 입력 신호 중 제 1 차단 주파수 이하의 주파수 성분을 갖는 제 1 노이즈를 제 2 노드로 통과시키고, 상기 제 2 전극과 연결된 상기 제 2 노드를 통해 상기 기준 신호를 수신하도록 구성되는 제 1 필터 회로;
상기 입력 신호를 상기 제 1 노드로부터 제 3 노드로 통과시킴으로써 상기 입력 신호에 포함된 제 2 노이즈를 제거하고, 상기 기준 신호를 상기 제 2 노드로부터 제 4 노드로 통과시키도록 구성되는 제 2 필터 회로; 및
상기 제 3 노드를 통해 수신되는 상기 입력 신호에 포함된 생체 신호, 및 상기 제 4 노드를 통해 수신되는 상기 기준 신호에 기초하여 상기 생체 신호를 증폭하도록 구성되는 증폭기를 포함하되,
상기 제 1 차단 주파수는 상기 제 1 노이즈의 주파수 보다 크고, 상기 생체 신호의 주파수 보다 작고,
상기 제 1 필터 회로는 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 사이에 연결되어 상기 제 1 노이즈를 통과시키도록 구성되는 유도성 소자를 포함하고,
상기 제 2 필터 회로는:
상기 제 1 노드 및 상기 제 3 노드 사이에 연결되는 제 1 용량성 소자;
상기 제 2 노드 및 상기 제 4 노드 사이에 연결되는 제 2 용량성 소자;
상기 제 3 노드 및 전원단 사이에 연결되어 동작 전압을 수신하도록 구성된 제 1 저항;
상기 제 4 노드 및 상기 전원단 사이에 연결되어 상기 동작 전압을 수신하도록 구성된 제 2 저항;
상기 제 1 저항 및 접지단 사이에 상기 제 3 노드를 통해 연결되는 제 3 저항; 및
상기 제 2 저항 및 상기 접지단 사이에 제 4 노드를 통해 연결되는 제 4 저항을 더 포함하고,
상기 증폭기는 비반전 단자를 통해 상기 제 3 노드와 연결되어 상기 생체 신호를 수신하고, 반전 단자를 통해 상기 제 4 노드와 연결되어 상기 기준 신호를 수신하고, 상기 생체 신호의 레벨과 상기 기준 신호의 레벨의 차이를 증폭하여 상기 생체 신호의 데이터를 출력하도록 더 구성되는 수신기.a first electrode for receiving an input signal including a biosignal and a noise signal transmitted through the human body;
a second electrode for receiving a reference signal for amplification of the biosignal;
A first noise having a frequency component less than or equal to a first cut-off frequency among the input signals received from the outside of the human body through a first node connected to the first electrode is passed to a second node, and the first noise connected to the second electrode is passed. a first filter circuit configured to receive the reference signal via a second node;
a second filter circuit configured to remove a second noise included in the input signal by passing the input signal from the first node to a third node, and pass the reference signal from the second node to a fourth node ; and
an amplifier configured to amplify the biosignal based on the biosignal included in the input signal received through the third node and the reference signal received through the fourth node,
the first cut-off frequency is greater than a frequency of the first noise and less than a frequency of the biosignal;
the first filter circuit comprises an inductive element coupled between the first node and the second node configured to pass the first noise;
The second filter circuit comprises:
a first capacitive element connected between the first node and the third node;
a second capacitive element connected between the second node and the fourth node;
a first resistor coupled between the third node and a power terminal configured to receive an operating voltage;
a second resistor connected between the fourth node and the power supply terminal and configured to receive the operating voltage;
a third resistor connected between the first resistor and a ground terminal through the third node; and
Further comprising a fourth resistor connected through a fourth node between the second resistor and the ground terminal,
The amplifier is connected to the third node through a non-inverting terminal to receive the bio-signal, and connected to the fourth node through an inverting terminal to receive the reference signal, the level of the bio-signal and the reference signal The receiver further configured to output the data of the biosignal by amplifying the level difference.
상기 유도성 소자의 소자 값은 상기 제 1 노이즈의 상기 주파수와 관련되는 수신기.
15. The method of claim 14,
wherein the demagnetization value of the inductive element is related to the frequency of the first noise.
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