KR102541736B1 - 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로 - Google Patents

전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR102541736B1
KR102541736B1 KR1020210160446A KR20210160446A KR102541736B1 KR 102541736 B1 KR102541736 B1 KR 102541736B1 KR 1020210160446 A KR1020210160446 A KR 1020210160446A KR 20210160446 A KR20210160446 A KR 20210160446A KR 102541736 B1 KR102541736 B1 KR 102541736B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
current
intermediate voltage
voltage
potential
Prior art date
Application number
KR1020210160446A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230073745A (ko
Inventor
정현기
노일호
이석
Original Assignee
주식회사 센소니아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 센소니아 filed Critical 주식회사 센소니아
Priority to KR1020210160446A priority Critical patent/KR102541736B1/ko
Publication of KR20230073745A publication Critical patent/KR20230073745A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102541736B1 publication Critical patent/KR102541736B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/225—Measuring circuits therefor
    • G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/20—AC or DC potentiometric measuring arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/252—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques using analogue/digital converters of the type with conversion of voltage or current into frequency and measuring of this frequency

Abstract

전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로가 게시된다. 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로는 피측정 회로의 제1 중간 전압단과 제2 중간 전압단 사이의 전위차를 측정하는 전압차 측정부; 평균 전위를 감지하여 제어 신호군을 발생하는 전류 보상부; 전원 전압에서 상기 피측정 회로의 제1 전원단으로 전류를 공급하도록 형성되는 전류 공급기; 및 상기 피측정 회로의 제2 전원단에서 접지 전압으로 전류를 싱킹하는 형성되는 전류 싱킹기를 구비한다. 상기 전류 공급기 및 상기 전류 싱킹기 중의 적어도 어느하나는 상기 제어 신호군에 의해 제어되어, 상기 전원 전압의 변동에 따른 상기 평균 전위의 변동을 보상하도록 구동된다. 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에 의하면, 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에서는, 전원 전압의 레벨이 변동되더라도, 상기 평균 전위는 일정한 범위로 회복되므로, 전원 전압 변동에 따른 측정 오차가 현저히 저감된다.

Description

전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로{WHEATSTONE BRIDGE SENSING CIRCUIT FOR REDUCING MEASURING ERROR DUE TO POWER VOLTAGE VARIATION}
본 발명은 휘트스톤 브릿지 센싱회로에 관한 것으로서, 특히, 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱회로에 관한 것이다.
휘트스톤 브릿지 센싱회로는 압력 센서 등에 포함되는 휘트스톤 브릿지(wheatstone bridge) 형태로 모델링되는 피측정 회로의 2개의 단자 사이의 전위차를 센싱하는 회로이다.
그런데, 센싱하고자 하는 피측정 회로의 2개 단자 사이의 전위차는 전원 전압의 변동에 따라 변동될 수 있다. 이 경우, 휘트스톤 브릿지 센싱회로에 의해 센싱되는 측정값에는 오차가 발생된다.
그러므로, 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로가 요구된다.
본 발명의 목적은 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱회로를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면은 피측정 회로의 제1 중간 전압단과 제2 중간 전압단 사이의 전위차를 센싱하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에 관한 것이다. 이때, 상기 피측정 회로는 제1 전원단; 제2 전원단; 상기 제1 중간 전압단; 상기 제2 중간 전압단; 상기 제1 전원단과 상기 제1 중간 전압단 사이에 형성되는 제1 브릿지 저항; 상기 제1 전원단과 상기 제2 중간 전압단 사이에 형성되는 제2 브릿지 저항; 상기 제2 전원단과 상기 제1 중간 전압단 사이에 형성되는 제3 브릿지 저항; 및 상기 제2 전원단과 상기 제2 중간 전압단 사이에 형성되는 제4 브릿지 저항을 구비한다.
그리고, 본 발명의 일면에 따른 휘트스톤 브릿지 센싱 회로는 상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단과 상기 제2 중간 전압단 사이의 전위차를 측정하는 전압차 측정부; 평균 전위를 감지하여 제어 신호군을 발생하는 전류 보상부로서, 상기 평균 전위는 상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단과 상기 제2 중간 전압단의 평균 전위이며, 상기 제어 신호군은 상기 평균 전위에 의존되는 전압 레벨을 가지는 적어도 하나의 제어 신호를 포함하는 상기 전류 보상부; 전원 전압에서 상기 피측정 회로의 제1 전원단으로 전류를 공급하도록 형성되는 전류 공급기; 및 상기 피측정 회로의 제2 전원단에서 접지 전압으로 전류를 싱킹(sinking)하는 형성되는 전류 싱킹기를 구비한다. 상기 전류 공급기 및 상기 전류 싱킹기 중의 적어도 어느하나는 상기 제어 신호군에 의해 제어되어, 상기 전원 전압의 변동에 따른 상기 평균 전위의 변동을 보상하도록 구동된다. 상기 전류 보상부는 상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단의 전위와 상기 제2 중간 전압단의 전위를 평균하여 상기 평균 전위로 발생하는 평균화 유닛; 기준 전압군을 발생하는 기준 전압 발생 유닛으로서, 상기 기준 전압군은 적어도 하나의 기준 전압을 포함하는 상기 기준 전압 발생 유닛; 및 상기 기준 전압군에 대한 상기 평균 전위를 감지하여, 상기 제어 신호군을 발생하는 제어 발생 유닛으로서, 상기 제어 신호군의 상기 적어도 하나의 상기 제어 신호는 상기 기준 전압군의 상기 적어도 하나의 기준 전압에 대한 상기 평균 전위에 의존되는 전압 레벨을 가지는 상기 제어 발생 유닛을 구비한다. 이때, 상기 기준 전압군은 상기 적어도 하나의 기준 전압을 포함하여 제1 내지 제n(여기서, n은 2 이상의 정수) 기준 전압으로 구성되되, 상기 제1 내지 제n 기준 전압은 서로 상이한 레벨을 가진다. 그리고, 상기 제어 신호군은 상기 적어도 하나의 제어 신호를 포함하여 제1 내지 제n 제어 신호로 구성되며, 상기 제어 발생 유닛은 상기 제1 내지 제n 제어 신호를 발생하는 제1 내지 제n 비교 수단으로서, 상기 제1 내지 제n 제어 신호는 대응하는 상기 제1 내지 제n 기준 전압에 대한 상기 평균 전위에 의존되는 논리 상태를 가진다.
상기와 같은 구성의 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에서는, 전원 전압의 변동에 대해, 전류 공급기에 의해 전원 전압에서 피측정 회로의 제1 전원단으로 공급되는 전류량과 전류 싱킹기에 의해 피측정 회로의 제2 전원단에서 접지 전압으로 싱킹되는 전류량이 조절된다.
그 결과, 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에 의하면, 전원 전압의 레벨이 변동되더라도, 상기 평균 전위는 일정한 범위로 회복되므로, 전원 전압 변동에 따른 측정 오차가 현저히 저감된다.
본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 휘트스톤 브릿지 센싱 회로를 개념적으로 나타내는 블락도로서, 휘트스톤 브리지 형태로 모델링되는 피측정 회로와 연결되어 있는 것을 예시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 평균화 유닛을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 제어 발생 유닛을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 상기 전류 공급기를 자세히 나타내는 도면이다.
도 5은 도 1의 상기 전류 싱킹기를 자세히 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
그리고, 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
한편, 본 명세서에서는 동일한 구성 및 작용을 수행하는 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호와 함께 < >속에 참조부호가 추가된다. 이때, 이들 구성요소들은 참조부호로 통칭한다. 그리고, 이들을 개별적인 구별이 필요한 경우에는, 참조부호 뒤에 '< >'가 추가된다.
본 발명의 내용을 명세서 전반에 걸쳐 설명함에 있어서, 각 구성요소에 대한 복수의 표현도 생략될 수도 있다. 예컨대 복수 개의 스위치나 복수개의 신호선으로 이루어진 구성일지라도 '스위치들', '신호선들'과 같이 표현할 수도 있고, '스위치', '신호선'과 같이 단수로 표현할 수도 있다. 이는 스위치들이 서로 상보적으로 동작하는 경우도 있고, 때에 따라서는 단독으로 동작하는 경우도 있기 때문이며, 신호선 또한 동일한 속성을 가지는 여러 신호선들, 예컨대 데이터 신호들과 같이 다발로 이루어진 경우에 이를 굳이 단수와 복수로 구분할 필요가 없기 때문이기도 하다. 이런 점에서 이러한 기재는 타당하다. 따라서 이와 유사한 표현들 역시 명세서 전반에 걸쳐 모두 이와 같은 의미로 해석되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 휘트스톤 브릿지 센싱 회로를 개념적으로 나타내는 블락도로서, 휘트스톤 브리지 형태로 모델링되는 피측정 회로(PMEAS)와 연결되어 있는 것을 예시한 블록도이다.
그리고, 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로는 피측정 회로(PMEAS)의 제1 중간 전압단(NMD1)과 제2 중간 전압단(NMD2) 사이의 전위차를 센싱한다.
도 1를 참조하면, 상기 피측정 회로(PMEAS)는 제1 전원단(NPV1), 제2 전원단(NPV2), 상기 제1 중간 전압단(NMD1), 상기 제2 중간 전압단(NMD2) 및 제1 내지 제4 브릿지 저항(RB1 내지 RB4)를 구비한다.
이때, 상기 제1 브릿지 저항(RB1)은 상기 제1 전원단(NPV1)과 상기 제1 중간 전압단(NMD1) 사이에 형성되며, 상기 제2 브릿지 저항(RB2)은 상기 제1 전원단(NPV1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2) 사이에 형성되며, 상기 제3 브릿지 저항(RB3)은 상기 제2 전원단(NPV2)과 상기 제1 중간 전압단(NMD1) 사이에 형성되고, 상기 제4 브릿지 저항(RB4)은 상기 제2 전원단(NPV2)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2) 사이에 형성된다.
그리고, 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로는 전압차 측정부(100), 전류 보상부(200), 전류 공급기(300) 및 전류 싱킹기(400)를 구비한다.
상기 전압차 측정부(100)는 상기 피측정 회로(PMEAS)의 상기 제1 중간 전압단(NMD1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2) 사이의 전위차를 측정한다.
상기 전압차 측정부(100)는 구체적으로 증폭 유닛(110) 및 아날로그-디지털 변환 유닛(130)을 구비한다.
상기 증폭 유닛(110)은 상기 피측정 회로(PMEAS)의 상기 제1 중간 전압단(NMD1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2) 사이의 전위차를 증폭한다.
그리고, 상기 아날로그-디지털 변환 유닛(130)은 상기 증폭 유닛(110)에 증폭된 상기 피측정 회로(PMEAS)의 상기 제1 중간 전압단(NMD1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2) 사이의 전위차를 디지털 신호(MDAT)로 변환하여 출력한다.
상기 전류 보상부(200)는 구체적으로 평균화 유닛(210), 기준 전압 발생 유닛(230) 및 제어 발생 유닛(250)을 구비한다.
상기 평균화 유닛(210)은 상기 피측정 회로(PMEAS)의 상기 제1 중간 전압단(NMD1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2)의 전위를 평균하여 평균 전위(VAVG)를 발생한다.
도 2는 도 1의 평균화 유닛(210)을 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 평균화 유닛(210)은 평균 출력단(NVAG), 제1 버퍼(211), 제2 버퍼(213), 제1 평균 저항(215) 및 제2 평균 저항(217)을 구비한다.
상기 평균 출력단(NVAG)은 상기 평균 전위(VAVG)를 제공한다.
상기 제1 버퍼(211)는 상기 피측정 회로(PMEAS)의 상기 제1 중간 전압단(NMD1)의 전위를 버퍼링하여 출력한다.
그리고, 상기 제2 버퍼(213)는 상기 제1 버퍼(211)와 동일한 전기적 특성을 가지도록 구성되며, 상기 피측정 회로(PMEAS)의 상기 제2 중간 전압단(NMD2)의 전위를 버퍼링하여 출력한다.
상기 제1 평균 저항(215)은 상기 제1 버퍼(211)의 출력단과 상기 평균 출력단(NAVG) 사이에 형성된다. 그리고, 상기 제2 평균 저항(217)은, 상기 제1 평균 저항(215)와 동일한 저항값을 가지도록 구성되며, 상기 제1 버퍼(213)의 출력단과 상기 평균 출력단(NAVG) 사이에 형성된다.
상기와 같은 구성은 상기 평균화 유닛(210)에 의하여, 상기 평균 전위(VAVG)는 상기 피측정 회로(PMEAS)의 상기 제1 중간 전압단(NMD1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2)의 전위의 평균값을 가지게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 기준 전압 발생 유닛(230)은 기준 전압군(GVREF)를 발생한다. 이때, 기준 전압군(GVREF)은 상기 전원 전압(VDD)의 변동에 무관한 전압 레벨을 가진다.
그리고, 기준 전압군(GVREF)은 적어도 하나의 기준 전압(VREF)를 가지는 바, 본 명세서에서는, 상기 기준 전압군(GVREF)은 제1 내지 제n 기준 전압(VREF<1> 내지 VREF<n>)으로 구성된다. 여기서, 제1 내지 제n(여기서, n은 2 이상의 정수) 기준 전압(VREF<1> 내지 VREF<n>)은 서로 상이한 전압 레벨을 가진다.
본 실시예에서는, 이해의 편의를 위하여, 제1 기준 전압(VREF<1>)은 1.1V, 제2 기준 전압(VREF<2>)은 1.2V, 제3 기준 전압(VREF<3>)은 1.3V으로 가정하며, 제n 기준 전압(VREF<n>)은 (1.0+0.1*n)V로 가정한다.
그리고, 상기 제어 발생 유닛(250)은 상기 기준 전압군(GVREF)에 대한 상기 평균 전위(VAVG)를 감지하여, 상기 제어 신호군(GXCON)을 발생한다.
이때, 상기 제어 신호군(GXCON)은 상기 기준 전압군(GVREF)에 대한 상기 평균 전위(VAVG)에 의존되는 전압 레벨을 가지는 적어도 하나의 제어 신호(XCON)을 가지는 바, 본 명세서에서는, 상기 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)으로 구성된다.
도 3은 도 1의 제어 발생 유닛(250)을 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 3를 참조하면, 상기 제어 발생 유닛(250)은 제1 내지 제n 비교 수단(251<1> 내지 251<n>)을 가진다.
상기 제1 내지 제n 비교 수단(251<1> 내지 251<n>)은 상기 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)를 발생한다.
이때, 상기 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)는 대응하는 상기 제1 내지 제n 기준 전압(VREF<1> 내지 VREF<n>)에 대한 상기 평균 전위(VAVG)에 의존되는 논리 상태를 가진다.
예를 들어, 상기 평균 전위(VAVG)가 1.25V이면, 상기 제1 및 제2 제어 신호(XCON<1> 및 XCON<2>)의 논리상태는 "H"이고, 제3 내지 제n 제어 신호(XCON<3> 내지 XCON<n>)의 논리상태는 "L"이다. 즉, 2개의 제어 신호(XCON)의 논리상태는 "H"이고, 나머지 제어 신호(XCON)들의 논리상태는 "L"이다.
그리고, 상기 평균 전위(VAVG)가 1.35V로 상승하면, 상기 제1 내지 제3 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<3>)의 논리상태는 "H"이고, 제4 내지 제n 제어 신호(XCON<3> 내지 XCON<n>)의 논리상태는 "L"이다. 즉, 3개의 제어 신호(XCON)의 논리상태는 "H"이고, 나머지 제어 신호(XCON)들의 논리상태는 "L"이다.
그리고, 상기 평균 전위(VAVG)가 1.15V로 하강하면, 상기 제1 제어 신호(XCON<1>)의 논리상태는 "H"이고, 제2 내지 제n 제어 신호(XCON<2> 내지 XCON<n>)의 논리상태는 "L"이다. 즉, 1개의 제어 신호(XCON)의 논리상태는 "H"이고, 나머지 제어 신호(XCON)들의 논리상태는 "L"이다.
상기와 같이, 상기 제어 신호군(GXCON)에서 "H"의 논리상태를 가지는 제어 신호(XCON)의 개수는 상기 평균 전위(VAVG)에 의존된다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 전류 공급기(300)는 전원 전압(VDD)에서 상기 피측정 회로(PMEAS)의 제1 전원단(NPV1)으로 전류를 공급하도록 형성된다.
도 4는 도 1의 상기 전류 공급기(300)를 자세히 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 상기 전류 공급기(300)는 제1 내지 제n 공급 스위치(310<1> 내지 310<n>)를 구비한다.
이때, 제1 내지 제n 공급 스위치(310<1> 내지 310<n>)는 대응하는 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)에 의하여 온(on)/오프(off)가 제어된다.
본 실시예에서는, 제1 내지 제n 공급 스위치(310<1> 내지 310<n>)는 대응하는 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)의 "L"의 논리 상태에 응답하여 온 상태로 제어되며, 대응하는 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)의 "H"의 논리 상태에 응답하여 오프 상태로 제어된다.
상기와 같은 구성의 전류 공급기(300)에 의하여, 상기 전원 전압(VDD)의 레벨이 상승하는 경우, 일시적으로 상기 피측정 회로(PMEAS)의 제1 전원단(NPV1)의 전압 레벨이 상승하고, 이에 따라, 상기 제1 중간 전압단(NMD1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2)의 레벨이 상승한다. 그 결과, 상기 피측정 회로(PMEAS)의 상기 제1 중간 전압단(NMD1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2)의 평균 전압 레벨인 평균 전위(VAVG)도 상승한다.
반면에, 상기 전원 전압(VDD)의 레벨이 하강하는 경우, 일시적으로 상기 피측정 회로(PMEAS)의 제1 전원단(NPV1)의 전압 레벨이 하강하고, 이에 따라, 상기 제1 중간 전압단(NMD1)과 상기 제2 중간 전압단(NMD2)의 레벨이 하강한다. 그 결과, 상기 평균 전위(VAVG)도 하강한다.
다시 도 1를 참조하면, 상기 전류 싱킹기(400)는 상기 피측정 회로(PMEAS)의 제2 전원단(NPV2)에서 접지 전압(VSS)으로 전류를 싱킹(sinking)하도록 형성된다.
도 5은 도 1의 상기 전류 싱킹기(400)를 자세히 나타내는 도면이다. 도 5을 참조하면, 상기 전류 싱킹기(400)는 제1 내지 제n 싱킹 스위치(410<1> 내지 410<n>)를 구비한다.
이때, 제1 내지 제n 싱킹 스위치(410<1> 내지 410<n>)도 대응하는 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)에 의하여 온(on)/오프(off)가 제어된다.
본 실시예에서는, 제1 내지 제n 싱킹 스위치(410<1> 내지 410<n>)는 대응하는 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)의 "H"의 논리 상태에 응답하여 온 상태로 제어되며, 대응하는 제1 내지 제n 제어 신호(XCON<1> 내지 XCON<n>)의 "L"의 논리 상태에 응답하여 오프 상태로 제어된다.
상기와 같은 구성의 전류 공급기(300) 및 전류 싱킹기(400)에서, "L"의 논리 상태로 제어되는 제어 신호(XCON)의 개수가 증가하는 경우, 전원 전압(VDD)에서 상기 피측정 회로(PMEAS)의 제1 전원단(NPV1)으로 공급되는 전류량이 증가하고, 상기 피측정 회로(PMEAS)의 제2 전원단(NPV2)에서 접지 전압(VSS)으로 싱킹되는 전류량이 감소된다. 이에 따라, 평균 전위(VAVG)도 상승한다.
반면에, 전류 공급기(300) 및 전류 싱킹기(400)에서, "H"의 논리 상태로 제어되는 제어 신호(XCON)의 갯수가 증가하는 경우, 전원 전압(VDD)에서 상기 피측정 회로(PMEAS)의 제1 전원단(NPV1)으로 공급되는 전류량이 감소하고, 상기 피측정 회로(PMEAS)의 제2 전원단(NPV2)에서 접지 전압(VSS)으로 싱킹되는 전류량이 증가된다. 이에 따라, 평균 전위(VAVG)도 상승한다.
계속하여, 전원 전압(VDD)의 변동에 대한 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로의 평균 전위(VAVG)가 일정한 범위에서 동작되는 원리가 기술된다.
먼저, 전원 전압(VDD)가 하강되는 경우를 가정하자. 이 경우, 피측정 회로(PMEAS)의 제1 및 제2 중간 전압단(NMD1 및 NMD2)의 전압 레벨이 일시적으로 하강하고, 이에 따라, 평균 전위(VAVG)도 하강된다.
그러면, 상기 제어 신호군(GXCON)에서 논리상태 "L"로 제어되는 제어 신호(XCON)의 수가 증가한다. 이에 따라, 상기 전류 공급기(300)에서 턴온되는 공급 스위치(310)의 수와 상기 전류 싱킹기(400)에서 턴오프되는 싱킹 스위치(410)의 수가 증가된다. 그 결과, 피측정 회로의 제1 및 제2 중간 전압단(NMD1 및 NMD2)의 전압 레벨이 다시 상승하여 회복되고, 이에 따라 평균 전위(VAVG)도 상승되어 회복된다.
즉, 전원 전압(VDD)가 하강되더라도, 상기 평균 전위(VAVG)는 일정한 범위로 회복된다.
이어서, 전원 전압(VDD)가 상승되는 경우를 가정하자. 이 경우, 피측정 회로(PMEAS)의 제1 및 제2 중간 전압단(NMD1 및 NMD2)의 전압 레벨이 일시적으로 상승하고, 이에 따라, 평균 전위(VAVG)도 상승된다.
그러면, 상기 제어 신호군(GXCON)에서 논리상태 "H"로 제어되는 제어 신호(XCON)의 수가 증가한다. 이에 따라, 상기 전류 공급기(300)에서 턴오프되는 공급 스위치(310)의 수와 상기 전류 싱킹기(400)에서 턴온되는 싱킹 스위치(410)의 수가 증가된다. 그 결과, 피측정 회로(PMEAS)의 제1 및 제2 중간 전압단(NMD1 및 NMD2)의 전압 레벨이 다시 하강하여 회복되고, 이에 따라 평균 전위(VAVG)도 하강되어 회복된다.
즉, 전원 전압(VDD)가 상승되더라도, 상기 평균 전위(VAVG)는 일정한 범위로 회복된다.
상기와 같은 구성의 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에서는, 전원 전압(VDD)의 변동에 대해, 전류 공급기(300)에 의해 전원 전압(VDD)에서 피측정 회로(PMEAS)의 제1 전원단(NPV1)으로 공급되는 전류량과 전류 싱킹기(400)에 의해 피측정 회로(PMEAS)의 제2 전원단(NPV2)에서 접지 전압(VSS)으로 싱킹되는 전류량이 조절된다.
즉, 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에서는, 전원 전압(VDD)의 레벨이 변동되더라도, 상기 평균 전위(VAVG)는 일정한 범위로 회복된다.
그 결과, 본 발명의 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에 의하면, 전원 전압 변화를 보상하여 분석되는 디지털 데이터(MDAT)의 오차가 현저히 저감된다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
일예로, 본 명세서에서는, 상기 전류 공급기(300) 및 상기 전류 싱킹기(400) 모두가 상기 제어 신호군(GXCON)에 제어되어, 상기 전원 전압(VDD)의 변동에 따른 상기 평균 전위(VAVG)의 변동을 보상하도록 구동되는 실시예가 도시되고 기술되었다.
그러나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 전류 공급기(300) 및 상기 전류 싱킹기(400) 중의 어느하나가 상기 제어 신호군(GXCON)에 제어되어, 상기 전원 전압의 변동에 따른 상기 평균 전위(VAVG)의 변동을 보상하도록 구동되는 실시예에 의해서도, 구현될 수 있음은 당업자에게는 자명하다.
또한, 본 명세서에서는, 상기 전류 공급기(300) 및 상기 전류 싱킹기(400) 가 다수개의 공급 스위치(310)들 및 다수개의 싱킹 스위치(410)들을 포함하여 구성되고, 상기 제어 신호군(GXCON)이 다수개의 제어 신호(XCON)들로 구성되며, 상기 제어 신호(XCON)들이 "H" 또는 "L"의 디지털값으로 제어되는 실시예가 도시되고 기술되었다.
그러나, 상기 전류 공급기(300) 및 상기 전류 싱킹기(400)가 1개의 공급 스위치(310) 및 싱킹 스위치(410)를 포함하여 구성되고, 상기 제어 신호군(GXCON)이1개의 제어 신호(XCON)으로 구성되며, 상기 제어 신호(XCON)의 전압 레벨이 아날로그값으로 제어되는 실시예에 의해서도, 본 발명의 기술적 사상이 구현될 수 있음은 당업자에게는 자명하다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 피측정 회로의 제1 중간 전압단과 제2 중간 전압단 사이의 전위차를 센싱하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로에 있어서,
    상기 피측정 회로는
    제1 전원단;
    제2 전원단;
    상기 제1 중간 전압단;
    상기 제2 중간 전압단;
    상기 제1 전원단과 상기 제1 중간 전압단 사이에 형성되는 제1 브릿지 저항;
    상기 제1 전원단과 상기 제2 중간 전압단 사이에 형성되는 제2 브릿지 저항;
    상기 제2 전원단과 상기 제1 중간 전압단 사이에 형성되는 제3 브릿지 저항; 및
    상기 제2 전원단과 상기 제2 중간 전압단 사이에 형성되는 제4 브릿지 저항을 구비하며,
    상기 휘트스톤 브릿지 센싱 회로는
    상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단과 상기 제2 중간 전압단 사이의 전위차를 측정하는 전압차 측정부;
    평균 전위를 감지하여 제어 신호군을 발생하는 전류 보상부로서, 상기 평균 전위는 상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단과 상기 제2 중간 전압단의 평균 전위이며, 상기 제어 신호군은 상기 평균 전위에 의존되는 전압 레벨을 가지는 적어도 하나의 제어 신호를 포함하는 상기 전류 보상부;
    전원 전압에서 상기 피측정 회로의 제1 전원단으로 전류를 공급하도록 형성되는 전류 공급기; 및
    상기 피측정 회로의 제2 전원단에서 접지 전압으로 전류를 싱킹(sinking)하는 형성되는 전류 싱킹기를 구비하며,
    상기 전류 공급기 및 상기 전류 싱킹기 중의 적어도 어느하나는
    상기 제어 신호군에 의해 제어되어, 상기 전원 전압의 변동에 따른 상기 평균 전위의 변동을 보상하도록 구동되며,
    상기 전류 보상부는
    상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단의 전위와 상기 제2 중간 전압단의 전위를 평균하여 상기 평균 전위로 발생하는 평균화 유닛;
    기준 전압군을 발생하는 기준 전압 발생 유닛으로서, 상기 기준 전압군은 적어도 하나의 기준 전압을 포함하는 상기 기준 전압 발생 유닛; 및
    상기 기준 전압군에 대한 상기 평균 전위를 감지하여, 상기 제어 신호군을 발생하는 제어 발생 유닛으로서, 상기 제어 신호군의 상기 적어도 하나의 상기 제어 신호는 상기 기준 전압군의 상기 적어도 하나의 기준 전압에 대한 상기 평균 전위에 의존되는 전압 레벨을 가지는 상기 제어 발생 유닛을 구비하며,
    상기 기준 전압군은
    상기 적어도 하나의 기준 전압을 포함하여 제1 내지 제n(여기서, n은 2 이상의 정수) 기준 전압으로 구성되되, 상기 제1 내지 제n 기준 전압은 서로 상이한 레벨을 가지며,
    상기 제어 신호군은
    상기 적어도 하나의 제어 신호를 포함하여 제1 내지 제n 제어 신호로 구성되며,
    상기 제어 발생 유닛은
    상기 제1 내지 제n 제어 신호를 발생하는 제1 내지 제n 비교 수단으로서, 상기 제1 내지 제n 제어 신호는 대응하는 상기 제1 내지 제n 기준 전압에 대한 상기 평균 전위에 의존되는 논리 상태를 가지는 것을 특징으로 하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전압차 측정부는
    상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단과 상기 제2 중간 전압단 사이의 전위차를 증폭하여 출력하는 증폭 유닛; 및
    상기 증폭 유닛에 증폭된 상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단과 상기 제2 중간 전압단 사이의 전위차를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그-디지털 변환 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 평균화 유닛은
    상기 평균 전위를 제공하는 평균 출력단;
    상기 피측정 회로의 상기 제1 중간 전압단의 전위를 버퍼링하여 출력하는 제1 버퍼;
    상기 피측정 회로의 상기 제2 중간 전압단의 전위를 버퍼링하여 출력하는 제2 버퍼;
    상기 제1 버퍼의 출력단과 상기 평균 출력단 사이에 형성되는 제1 평균 저항; 및
    상기 제2 버퍼의 출력단과 상기 평균 출력단 사이에 형성되는 제2 평균 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 전류 공급기는
    상기 제1 내지 제n 제어 신호에 의하여 온/오프가 제어되는 제1 내지 제n 공급 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전류 싱킹기는
    상기 제1 내지 제n 제어 신호에 의하여 온/오프가 제어되는 제1 내지 제n 싱킹 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전류 공급기 및 상기 전류 싱킹기는
    상기 제어 신호군에 의해 제어되어, 상기 전원 전압의 변동에 따른 상기 평균 전위의 변동을 보상하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로.

KR1020210160446A 2021-11-19 2021-11-19 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로 KR102541736B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210160446A KR102541736B1 (ko) 2021-11-19 2021-11-19 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210160446A KR102541736B1 (ko) 2021-11-19 2021-11-19 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230073745A KR20230073745A (ko) 2023-05-26
KR102541736B1 true KR102541736B1 (ko) 2023-06-13

Family

ID=86537009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210160446A KR102541736B1 (ko) 2021-11-19 2021-11-19 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102541736B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009525487A (ja) 2006-02-01 2009-07-09 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド ピラニ真空計の圧力フルレンジにわたる温度補償を向上する方法
JP2017116462A (ja) 2015-12-25 2017-06-29 日本特殊陶業株式会社 ガス検出器およびプログラム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100201885B1 (ko) * 1993-08-18 1999-06-15 곤도 쓰네오 농업용 폴리올레핀계 수지 필름
EP3358309B1 (en) * 2017-02-06 2019-04-24 Melexis Technologies SA Method and circuit for biasing and readout of resistive sensor structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009525487A (ja) 2006-02-01 2009-07-09 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド ピラニ真空計の圧力フルレンジにわたる温度補償を向上する方法
JP2017116462A (ja) 2015-12-25 2017-06-29 日本特殊陶業株式会社 ガス検出器およびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230073745A (ko) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2587270B1 (en) Circuit for detecting disconnection of bridge circuit
US10181853B2 (en) Configurable hardware platform for measurement or control
KR100957062B1 (ko) 정전압 회로
JP5715148B2 (ja) 電荷信号をデジタル信号に変換するためのデジタル電荷増幅器および方法
US20100045503A1 (en) Pulse phase difference detecting circuit and A/D converter using the same
JP5349842B2 (ja) 低オフセット入力回路およびそれを含む信号伝送システム
US10107698B2 (en) Semiconductor device, and resistance measuring system and pressure instrumentation device each including the semiconductor device
JP4977013B2 (ja) 電力印加回路、及び試験装置
US20060244433A1 (en) Voltage-impressed current measuring apparatus and current buffers with switches used therefor
US20150277470A1 (en) Current mirror circuit and receiver using the same
US20050001658A1 (en) Power-supply voltage detection circuit and integrated circuit device
US20100264943A1 (en) Resistance variation detection circuit, semiconductor device and resistance variation detection method
KR102541736B1 (ko) 전원 전압 변동에 따른 측정 오차를 저감하는 휘트스톤 브릿지 센싱 회로
US20100271074A1 (en) Comparison circuit, integrated circuit device and electronic apparatus
US10387352B2 (en) Systems and methods for multibit code communications
US20070058454A1 (en) Input circuit for a memory device, and a memory device and memory system employing the input circuit
US9331684B2 (en) Semiconductor device for sensing physical quantity
US11422203B1 (en) Current sensing line fault detector
JPWO2005060098A1 (ja) 遅延回路、及び試験装置
KR20190051844A (ko) 증폭기 출력 전압 제한 기법
JP2009236627A (ja) 電圧測定装置、集積回路基板、及び、電圧測定方法
EP0349205A2 (en) Differential analog comparator
US9093961B2 (en) Operational amplifier
US20020047716A1 (en) Method and apparatus for providing detection of excessive negative offset of a sensor
JP5856557B2 (ja) センサ閾値決定回路

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant