KR200255365Y1 - A charge type charging amplifier for acceleration sensor - Google Patents

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KR200255365Y1
KR200255365Y1 KR2020010022051U KR20010022051U KR200255365Y1 KR 200255365 Y1 KR200255365 Y1 KR 200255365Y1 KR 2020010022051 U KR2020010022051 U KR 2020010022051U KR 20010022051 U KR20010022051 U KR 20010022051U KR 200255365 Y1 KR200255365 Y1 KR 200255365Y1
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주진용
정민후
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에스브이 주식회사
재단법인 안산테크노파크
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가속도센서용 정전형 전하증폭기에 대해 개시한다. 본 고안의 가속도센서용 정전형 전하증폭기는, 가속도센서로부터 전송된 신호에 대해 원하는 대역의 필터링이 이루어지고, 상기 필터링된 신호와 기준신호와의 차를 출력시켜 증폭을 수행하며, 상기 입력신호의 크기 및 주파수를 조절하기 위해 선택적인 스위칭이 이루어지는 전하 인터페이스부; 각 단위별로 다수의 저항을 연결한 피드백 저항모듈을 적어도 하나 이상 OP-AMP의 입출력단 사이에 접속시켜 선택적 스위칭에 의한 센서민감도를 설정하며, 단위 가속도값에 대해 단위 전압값으로 신호변환이 이루어지는 표준화부; 가속도값에 대응하는 해당 전압값을 출력시키기 위해 연속적으로 조합된 적어도 하나 이상의 OP-AMP 각각의 일단자에서 선택적인 스위칭이 이루어져 해당 이득값을 출력시키는 이득조절부; 상기 이득조절부로부터 출력된 신호에서 최대직류값을 출력하기 위해 정류 및 평활화에 의해 직류성분으로 변환이 이루어지는 피크검출부; 및 상기 피크검출부로부터 출력된 최대직류값이 계측동작범위 내에 있는지를 판별하기 위해 상기 최대직류값과 제한전압값과의 비교를 통해 제한전압값 이상에서 경고가 이루어지는 과도입력 검출부로 이루어진다. 본 고안에 따르면, 가속도계의 용량에 따라 입력범위를 조정하거나 가속도계의 감도에 따라 사용자가 입력하여 사용할 수 있게 함으로써 정전형 전하증폭기의 범용성을 확장시킬 수 있을 뿐만 아니라 출력에 있어서도 과도입력에 대한 검출부가 마련되므로 출력신호값으로부터 입력값이 과도하게 입력되었는지를 알 수 있는 장점이 있다.An electrostatic charge amplifier for an acceleration sensor is described. The charge type amplifier for an acceleration sensor of the present invention performs filtering on a signal transmitted from an acceleration sensor in a desired band and outputs a difference between the filtered signal and a reference signal to perform amplification, A charge interface unit for performing selective switching to adjust the size and frequency; A feedback resistor module connecting a plurality of resistors to each unit is connected between the input and output terminals of at least one OP-AMP to set the sensor sensitivity by selective switching, and the signal conversion is performed by the unit voltage value with respect to the unit acceleration value part; A gain control unit for performing selective switching at one terminal of each of at least one OP-AMP continuously combined to output a corresponding voltage value corresponding to the acceleration value, and outputting a corresponding gain value; A peak detector for converting a DC component into a DC component by rectifying and smoothing to output a maximum DC value from a signal output from the gain controller; And a transient input detecting unit for comparing the maximum DC value and the limit voltage value to determine whether the maximum DC value output from the peak detecting unit is within the measurement operation range, and a warning is made at a value higher than the limit voltage value. According to the present invention, not only is it possible to extend the versatility of the charge type charge amplifier by adjusting the input range according to the capacity of the accelerometer, or allowing the user to input and use it according to the sensitivity of the accelerometer, It is possible to know whether the input value is excessively inputted from the output signal value.

Description

가속도센서용 정전형 전하증폭기{A charge type charging amplifier for acceleration sensor}[0001] The present invention relates to a charge type charging amplifier for an acceleration sensor,

본 고안은 가속도센서용 정전형 전하증폭기에 관한 것으로, 특히 가속도계의 용량에 따라 입력범위 및 증폭범위를 설정할 수 있고, 가속도계의 감도(pC/g) 입력기능을 수행할 수 있으며, 센서로부터 출력되는 신호에 대해 잡음 발생을 원천적으로 소거시킴과 아울러 신호 측정범위내에 있는가를 알려주는 가속도센서용 정전형 전하증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic charge amplifier for an acceleration sensor, and in particular, it is possible to set an input range and an amplification range according to the capacity of an accelerometer, perform an acceleration sensor sensitivity (pC / g) input function, The present invention relates to an electrostatic charge amplifier for an accelerometer, which is capable of originally canceling noise generation for a signal and for detecting whether the signal is within a measurement range.

센서는 정보기술의 차세대 물결이라 할 정도로 현대인들에게 가장 많이 이용되는 자동차 및 지하철은 센서의 덩어리라고 할만큼 곳곳에 많은 센서가 사용되고 있으며, 보다 안전하고 보다 쾌적한 수송 수단으로서 우리들의 일상생활에 깊숙이 파고들고 있다. 특히 자동차에는 대단히 많은 센서가 사용되고 있으며, 고급차종일수록 사용되는 센서의 수는 많아지게 된다.Sensors are the next generation wave of information technology. Many of the sensors are used in many places as cars and subways are the most used sensors for modern people, and many sensors are used all over the place. As a safer and more comfortable means of transportation, Holding. In particular, a great number of sensors are used in automobiles, and the number of sensors used in a luxury vehicle increases.

특히 최근에 자동차의 안정도에 관한 관심이 높아지면서 정면 충돌시 운전자와 승객을 보호하기 위한 안전장치로 에어백의 설치가 법규화되면서 에어백(airbag)에 들어가는 핵심소자인 자동차용 가속도센서에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한 자동차의 안정성, 신뢰성, 안락성, 편의성 향상을 위하여 가속도센서는 전자식엔진제어시스템, ABS(anti-lock braking system), 지능형현가장치(smart suspension system), 조향시스템(steering system), 자동잠금장치(auto-door lock system)등에 핵심부품으로 사용되고 있다.Especially, as the concern about the stability of automobiles has increased recently, the installation of airbags becomes a safety device for protecting the driver and passengers in the frontal collision, and the research on the acceleration sensor for automobile, which is a key element to enter the airbag, . In order to improve the stability, reliability, comfort, and convenience of the vehicle, the acceleration sensor is composed of an electronic engine control system, an ABS (anti-lock braking system), an intelligent suspension system, a steering system, auto-door lock system).

이와 같이, 시민들의 생활수준이 점점 향상되면서 진동이 없으면서 소리가 나지 않는 제품에 대한 수요가 급증하고 있는 상황에서 이를 감지하는 가속도센서가 많이 이용되고 있다. 이 가속도센서는 현재의 반도체생산기술가 접목되어 소형화, 대량생산, 가격의 저렴화를 가져올 수 있으므로, 그 응용범위는 자동차시장 이외에도 매우 넓다. 이를테면 경사계(inclinometer, tilt meter), 수평계(level),충격기록계(shock recorder), 진동측정기(vibration sensor) 등과 같은 계측장비와 공장자동화를 위한 로봇과 같은 정밀기계, 그리고 가속도센서와 같은 inertial sensor인 캠코더의 손 떨림 방지용 각속도계 등 많은 분야에 사용되고 있다.In this way, as the standard of living of residents increases, there is an increasing demand for acceleration sensors that detect vibration in a situation where there is a rapid increase in demand for products that are free of vibration and no sound. This acceleration sensor can be applied to the current semiconductor production technology, resulting in miniaturization, mass production, and cost reduction. Therefore, the application range is very wide in addition to the automobile market. Such as measuring instruments such as inclinometer, tilt meter, level, shock recorder, vibration sensor, etc., precision machines such as robots for factory automation, and inertial sensors such as acceleration sensors And is used in many fields such as a hand-held speedometer for preventing camera shake.

그런데 이 가속도센서의 실용도를 높이기 위해서는 센서의 감지특성(sensing characteristics), 신뢰성(reliability), 적용성(applicability), 생산성(productibility)의 4가지가 동시에 고려되어야 제품에 대한 합리적 평가가 될 수 있는데, 실제 고성능 가속도센서에 대한 개발은 IC화, smart화로 진행되고 있기 때문에 센서부만으로 생각할 수 없고, 종합시스템으로 생각하지 않으면 안된다. 즉, 센서부, 증폭회로부, 인터페이스부, 마이크로프로세서부, 액츄에이터부 모두를 최상의 상태로 구성하지 않으면 안된다. 종합시스템에서 신뢰성, 성능, 코스트를 검토하여 어디까지를 온-칩(on-chip)상에 집적화하는가를 현재 기술 수준과의 관계를 고려, 결정하는 것은 대단히 중요한 문제이다.However, in order to increase the practicality of the acceleration sensor, four kinds of sensing characteristics, reliability, applicability, and productibility of the sensor must be considered at the same time so that the product can be rationally evaluated , Development of the actual high performance acceleration sensor is proceeding with IC and smartization, so it can not be thought of as the sensor part alone, and it should be considered as a comprehensive system. That is, the sensor unit, the amplification circuit unit, the interface unit, the microprocessor unit, and the actuator unit must be structured in the best condition. It is a very important issue to consider reliability, performance, and cost in a comprehensive system, and to decide where to integrate on-chip in relation to current technology level.

이와 같이, 진동 및 소음을 센싱한 이후에, 이 센싱된 신호에 대한 신뢰성있는 체크장비가 필수적으로 필요하게 된다. 예를 들어 이러한 기계진동 및 소음, 자동차, 선박, 교량, 항만, 공장, 각종 가전제품 등, 일상생활 및 산업현장에서의 소음 진동 예측 및 측정실험에는 일반적으로 피에조-세라믹을 이용한 정전형센서(charge type sensor)가 사용되는데, 이에 필수적으로 센싱된 신호를 처리하는 전하증폭기(charge amplifier)가 함께 사용되어진다.Thus, after sensing vibration and noise, reliable checking equipment for the sensed signal is essential. For example, in vibration and noise of automobiles, ships, bridges, harbors, factories and various household appliances, noise vibration prediction and measurement experiments in everyday life and industrial fields are generally performed by using a piezo-ceramic type sensor, which is essentially a charge amplifier that processes the sensed signal.

그런데, 현재 사용되고 있는 진동측정센서 및 증폭기의 경우 주로 기계적인 진동측정을 목적으로 개발된 것이므로, 저주파특성 및 전송선로 상의 신호감소 등에 대한 신뢰도가 검증되지 않고 있는 상태이다.However, since the vibration measuring sensors and amplifiers currently used are mainly designed for measuring mechanical vibration, the reliability of the low frequency characteristics and signal reduction on the transmission line is not verified.

따라서, 본 고안의 목적은 저주파특성 및 신호감소 등에 대한 신호특성이 양호한 전하형 가속도센서를 사용함에 따른 신뢰도의 확보를 위해 가속도계의 용량에 따라 입력범위 및 증폭범위를 설정할 수 있고, 가속도계의 감도(pC/g) 입력 기능을 수행할 수 있으며, 센서로부터 출력되는 신호에 대해 잡음 발생을 원천적으로 소거시킴과 아울러 신호 측정범위내에 있는가를 알려주는 가속도센서용 정전형 전하증폭기를 제공하는데 있다.Therefore, the object of the present invention is to set the input range and the amplification range according to the capacity of the accelerometer in order to secure reliability according to the use of the charge type acceleration sensor having good signal characteristics for low frequency characteristics and signal reduction, pC / g) input function, and it is provided to provide an electrostatic charge amplifier for an accelerometer which can erase noise from a signal output from a sensor and informs whether the signal is within the measurement range.

도 1은 압전소자의 특징을 개략적으로 설명하기 위한 도면,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view for schematically explaining the characteristics of a piezoelectric element,

도 2는 압전형 가속도센서가 전하증폭기에 연결되어 있는 회로를 간단한 등가회로로 나타낸 도면,2 is a simplified equivalent circuit of a circuit in which a piezoelectric acceleration sensor is connected to a charge amplifier,

도 3은 가속도계가 연결된 전하앰프의 단순화된 등가회로를 나타낸 도면,3 shows a simplified equivalent circuit of a charge amplifier to which an accelerometer is connected,

도 4는 가속도계가 연결된 전하앰프의 등가회로를 나타낸 도면,4 shows an equivalent circuit of a charge amplifier to which an accelerometer is connected,

도 5는 커패시터에서의 시정수에 의한 지수적 감소 그래프,5 is an exponential decay graph with a time constant in a capacitor,

도 6은 등가 커패시터 및 저항에 연결된 가속도계의 등가회로도,6 is an equivalent circuit diagram of an accelerometer coupled to an equivalent capacitor and a resistor,

도 7은 위상과 증폭과의 관계를 나타낸 그래프,7 is a graph showing the relationship between phase and amplification,

도 8은 OP-AMP의 내부 노이즈 공급원을 표현한 모델,8 shows a model representing the internal noise source of the OP-AMP,

도 9는 입력전원 커패시턴스에 대한 잡음 특성을 나타낸 그래프,9 is a graph showing noise characteristics with respect to input power capacitance,

도 10은 본 고안의 일실시예에 의한 전하증폭기 전체 구성을 개략적으로 나타낸 제어회로블록도,10 is a control circuit block diagram schematically showing the overall configuration of a charge amplifier according to an embodiment of the present invention;

도 11은 본 고안의 일실시예에 의한 전하증폭기의 구체적인 회로도,11 is a specific circuit diagram of a charge amplifier according to an embodiment of the present invention,

도 12는 전하증폭기의 전하 인터페이스부를 구체적으로 도시한 회로도,12 is a circuit diagram specifically showing a charge interface of the charge amplifier,

도 13은 전하증폭기의 표준화부를 구체적으로 도시한 회로도,13 is a circuit diagram specifically showing a normalization section of the charge amplifier,

도 14는 전하증폭기의 이득조절부를 구체적으로 도시한 회로도,14 is a circuit diagram specifically showing a gain control section of the charge amplifier,

도 15는 전하증폭기의 피크검출부를 구체적으로 도시한 회로도,15 is a circuit diagram specifically showing a peak detecting portion of the charge amplifier,

도 16은 전하증폭기의 과도입력 검출부를 구체적으로 도시한 회로도이다.16 is a circuit diagram specifically showing a transient input detecting section of the charge amplifier.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]

10 : 압전소자 20 : 금속전극10: piezoelectric element 20: metal electrode

100 : 전하 인터페이스부 110 : 정전원공급 및 필터링부100: charge interface unit 110: constant power supply and filtering unit

120 : 비교스위치 130 : 접지신호발생부120: comparison switch 130: ground signal generator

140 : 입력신호크기 및 주파수 조절부 200 : 표준화부140: input signal size and frequency adjustment unit 200: standardization unit

210 : 센서민감도 설정부 300 : 이득조절부210: sensor sensitivity setting unit 300: gain control unit

310 : 제1 이득조절부 320 : 제2 이득조절부310: first gain control unit 320: second gain control unit

400 : 피크검출부 410 : 정류부400: Peak detection part 410:

420 : 평활부 500 : 과도입력 검출부420: smoothing unit 500: transient input detecting unit

510 : LED510: LED

상기한 본 고안의 목적을 달성하기 위한 가속도센서용 정전형 전하증폭기는, 가속도센서로부터 전송된 신호에 대해 원하는 대역의 필터링이 이루어지고, 상기 필터링된 신호와 기준신호와의 차를 출력시켜 증폭을 수행하며, 상기 입력신호의 크기 및 주파수를 조절하기 위해 선택적인 스위칭이 이루어지는 전하 인터페이스부; 각 단위별로 다수의 저항을 연결한 피드백 저항모듈을 적어도 하나 이상 OP-AMP의 입출력단 사이에 접속시켜 선택적 스위칭에 의한 센서민감도를 설정하며, 단위 가속도값에 대해 단위 전압값으로 신호변환이 이루어지는 표준화부; 가속도값에 대응하는 해당 전압값을 출력시키기 위해 연속적으로 조합된 적어도 하나 이상의 OP-AMP 각각의 일단자에서 선택적인 스위칭이 이루어져 해당 이득값을 출력시키는이득조절부; 상기 이득조절부로부터 출력된 신호에서 최대직류값을 출력하기 위해 정류 및 평활화에 의해 직류성분으로 변환이 이루어지는 피크검출부; 및 상기 피크검출부로부터 출력된 최대직류값이 계측동작범위 내에 있는지를 판별하기 위해 상기 최대직류값과 제한전압값과의 비교를 통해 제한전압값 이상에서 경고가 이루어지는 과도입력 검출부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrostatic charge amplifier for an acceleration sensor, wherein a desired band is filtered with respect to a signal transmitted from an acceleration sensor, a difference between the filtered signal and a reference signal is output, A charge interface unit for performing selective switching to adjust a magnitude and a frequency of the input signal; A feedback resistor module connecting a plurality of resistors to each unit is connected between the input and output terminals of at least one OP-AMP to set the sensor sensitivity by selective switching, and the signal conversion is performed by the unit voltage value with respect to the unit acceleration value part; A gain control unit for performing selective switching at one terminal of each of at least one OP-AMP continuously combined to output a corresponding voltage value corresponding to the acceleration value, and outputting a corresponding gain value; A peak detector for converting a DC component into a DC component by rectifying and smoothing to output a maximum DC value from a signal output from the gain controller; And a transient input detecting unit for making a warning at a value equal to or higher than a limit voltage value by comparing the maximum DC value with a limit voltage value to determine whether the maximum DC value outputted from the peak detecting unit is within a measurement operation range .

이 때, 상기 전하 인터페이스부는, 가속도센서로부터 출력된 신호 입력시 DC성분을 제어함과 동시에 정전압을 발생시키며, 원하는 대역 신호를 통과시키는 정전압공급 및 필터링부; 아날로그 접지신호인 기준신호를 발생시키는 접지신호발생부; 상기 정전압공급 및 필터링부를 통과한 미세신호와 기준신호를 비교하여 그 차를 출력하는 비교스위치; 상기 비교스위치의 일단에 비반전단자가 접속되며 비교스위치의 타단에 반전단자가 접속되어 신호 증폭을 수행하는 제1 OP-AMP; 및 상기 가속도센서로부터 전달된 입력신호의 크기를 조절하기 위해 피드백저항값을 조정하는 스위칭이 이루어지는 입력크기 선택스위칭부와, 상기 입력신호의 주파수를 조절하기 위해 상기 입력크기 선택스위칭부에 선택적으로 접속되는 주파수 선택스위칭부로 이루어진 입력신호크기 및 주파수 조절부로 이루어진다. 여기서, 상기 입력크기 선택스위칭부는, 상기 제1 OP-AMP의 출력단에 접속되어 센서의 감도가 0.1(pC/g)에서 1(pC/g) 사이일 경우와 1(pC/g)에서 10(pC/g) 사이일 경우를 구분하는 단자에 선택적으로 접속이 이루어지는 제1A 스위치; 및 상기 주파수 선택스위칭부에 접속되어 센서의 감도가 0.1(pC/g)에서 1(pC/g) 사이일 경우와 1(pC/g)에서 10(pC/g) 사이일 경우를 구분하는 단자에 선택적으로 접속이 이루어지는 제1B 스위치로 이루어지며, 상기 주파수 선택스위칭부는, 요구되는 주파수응답이 0.1㎐에서 1㎐ 사이일 경우와 1㎐일 경우를 구분하는 단자에 선택적으로 접속이 이루어지는 제2 스위치로 이루어진다.The charge interface unit may include a constant voltage supply and filtering unit that controls a DC component when a signal output from the acceleration sensor is input, generates a constant voltage, and passes a desired band signal; A ground signal generator for generating a reference signal which is an analog ground signal; A comparison switch for comparing the fine signal having passed through the constant voltage supply and filtering unit with a reference signal and outputting the difference; A first OP-AMP connected to a non-inverting terminal at one end of the comparing switch and having an inverting terminal connected to the other end of the comparing switch for performing signal amplification; And an input size selection switching unit for adjusting a feedback resistance value to adjust a magnitude of an input signal transmitted from the acceleration sensor, and an input size selection switching unit for selectively connecting the input size selection switching unit And a frequency selection switching unit. Here, the input size selection switch is connected to the output terminal of the first OP-AMP so that the sensitivity of the sensor is between 0.1 (pC / g) and 1 (pC / g) lt; RTI ID = 0.0 > pC / g) < / RTI > And a terminal connected to the frequency selection switching unit and discriminating the case where the sensitivity of the sensor is between 0.1 (pC / g) and 1 (pC / g) and between 1 (pC / g) The frequency selective switch includes a first switch for selectively connecting to a terminal for distinguishing a case where the required frequency response is between 0.1 Hz and 1 Hz and a case where the frequency response is between 1 Hz and 1 Hz, .

또한, 상기 표준화부는, 상기 전하 인터페이스부로부터 출력된 신호를 증폭시키기 위해 상기 제1 OP-AMP로부터 출력된 신호가 비반전단자에 입력될 수 있도록 접속되고 반전단자는 접지되는 제2 OP-AMP; 및 센서 민감도를 설정하기 위해 상기 제2 OP-AMP의 출력단과 비반전단자 사이에 피드백 저항을 연결하되, 각 단위별로 다수의 서로 다른 저항값을 갖는 저항을 연결한 피드백 저항모듈을 적어도 하나 이상 접속하여 각 피드백 저항모듈에서 선택적 스위칭이 이루어지는 센서민감도 설정부로 이루어진다. 여기서, 상기 센서민감도 설정부를 형성하는 저항의 저항값은, 0.1% 내지 1% 범위내의 오차값을 갖는 것이 바람직하다.Also, the normalization unit may include: a second OP-AMP connected to the signal output from the first OP-AMP to amplify the signal output from the charge interface unit so as to be input to the non-inverting terminal and the inverting terminal to ground; A feedback resistor is connected between the output terminal of the second OP-AMP and the non-inverting terminal to set the sensitivity of the sensor, and at least one feedback resistor module connecting resistors having a plurality of different resistance values for each unit is connected And a sensor sensitivity setting section for performing selective switching in each feedback resistance module. Here, the resistance value of the resistance forming the sensor sensitivity setting unit preferably has an error value in the range of 0.1% to 1%.

그리고, 상기 이득조절부는, 표준화부로부터 출력된 고정된 신호가 반전단자에 입력될 수 있도록 접속되고 비반전단자와 출력단 사이에 다수의 이득값을 갖는 신호를 입출력시킬 수 있는 제1 이득조절스위치를 접속시키는 제3 OP-AMP로 이루어진 제1 이득조절부; 및 상기 제3 OP-AMP의 출력단이 반전단자에 접속되고 비반전단자와 출력단 사이에 다수의 이득값을 갖는 신호를 입출력시킬 수 있는 제2 이득조절스위치를 접속시키는 제4 OP-AMP로 이루어진 제2 이득조절부로 이루어진다.The gain control unit includes a first gain control switch connected between the non-inverting terminal and the output terminal for inputting and outputting a signal having a plurality of gain values so that the fixed signal output from the normalizing unit can be input to the inverting terminal A first gain control unit comprising a third OP-AMP for connecting the first OP-AMP and the second OP-AMP; And a fourth OP-AMP connecting the output terminal of the third OP-AMP to the inverting terminal and connecting a second gain control switch capable of inputting / outputting a signal having a plurality of gain values between the non-inverting terminal and the output terminal 2 gain control unit.

한편, 상기 피크검출부는, 이득조절부로부터 출력된 신호가 비반전단자에 입력될 수 있도록 접속되고 반전단자와 출력단 사이에 AC 성분을 DC 성분으로 정류하는 다이오드를 마련한 제5 OP-AMP; 상기 제5 OP-AMP의 출력단에 정류 다이오드를게재하여 접속되는 비반전단자와 반전단자와 출력단 사이에 AC 성분을 DC 성분으로 정류하는 다이오드를 마련한 제6 OP-AMP; 및 상기 제6 OP-AMP의 출력단에 정류 다이오드를 게재하여 접속되어 정류된 신호를 평활화시키는 평활부로 이루어진다.The fifth OP-AMP includes a diode connected between the inverting terminal and the output terminal for rectifying the AC component to a DC component. A sixth OP-AMP having a non-inverting terminal connected to the rectifying diode at the output terminal of the fifth OP-AMP and having a diode rectifying an AC component to a DC component between the inverting terminal and the output terminal; And a smoothing unit connected to the rectifying diode at the output terminal of the sixth OP-AMP and smoothing the rectified signal.

그리고, 상기 과도입력 검출부는, 피크검출부로부터 출력된 신호가 비반전단자에 입력될 수 있도록 접속되고 분배저항에 의한 제한전압이 반전단자에 입력되어 비교가 이루어지는 비교기; 상기 비교기의 출력단에 접속되어 제한전압 이상에서 점등되는 점등수단을 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 점등수단은 LED를 이용한다.The transient input detecting unit may include a comparator connected to allow the signal output from the peak detecting unit to be input to the non-inverting terminal, the limiting voltage of which is input to the inverting terminal by the dividing resistor to perform comparison; And a lighting means connected to the output terminal of the comparator for lighting at a voltage exceeding a limit voltage. At this time, the lighting means uses an LED.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 압전소자의 특징을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 압전형 가속도센서는 압전소자(piezoelectric materials, 10)를 사이에 두고 양측으로 금속전극(20)을 연결하여 압전소자(10)의 역학적 성질을 전기적 성질로 변환시키는 효과를 이용한 것이다. 즉, 압전소자(10)의 극성방향에 대해 힘을 가하면 양측으로 전하가 발생하며, 이에 의한 전위차가 생기게 된다. 이 전위차는 가해진 힘의 크기에 비례하므로 정확한 진동량을 측정할 수 있게 된다. 이는 압축(compressing stress), 신장력(tensile stress) 및 전단력(shear stress)를 가하는 경우도 똑같은 현상이 일어난다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view for schematically explaining a characteristic of a piezoelectric element. FIG. As shown in FIG. 1, the piezoelectric acceleration sensor has an effect of converting the mechanical properties of the piezoelectric element 10 into electrical properties by connecting the metal electrodes 20 to both sides of the piezoelectric materials 10, . That is, when a force is applied to the direction of polarity of the piezoelectric element 10, electric charges are generated on both sides, and a potential difference therebetween is generated. This potential difference is proportional to the magnitude of the applied force, so that the accurate vibration amount can be measured. The same phenomenon occurs when compressing stress, tensile stress and shear stress are applied.

이와 같은 압전소자(10)로 이루어진 가속도센서에 본 고안에서 제시하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기가 접속되게 되는데, 이 가속도센서용 정전형 전하증폭기는 가속도센서에서 나오는 하이임피던스 출력을 측정 장비나 분석 장비에 직접 전송하기에 적당한 로우임피던스 신호로 변환하는 중요한 역할을 수행하게 된다. 또한, 이 전하센서용 전하증폭기는 다음과 같은 역할들도 수행한다. 즉, 가속도계의 츨력과 측정장비의 입력감도를 매칭시키고, 전체시스템에서 요구되는 정도의 감도를 얻기 위한 진동신호의 증폭을 수행하며, 속도와 변위 신호를 얻기 위한 가속도 신호 적분 기능도 수행하게 된다. 그리고, 입력신호와 출력신호에 대한 과부하 경고 기능도 수행하며, 원치 않는 신호인 잡음을 제거하는 필터링 기능도 수행하게 된다.An electrostatic charge amplifier for an acceleration sensor, which is proposed in the present invention, is connected to an acceleration sensor composed of the piezoelectric element 10 as described above. The electrostatic charge amplifier for the acceleration sensor detects a high impedance output from the acceleration sensor, To-low-impedance signal suitable for direct transmission to the instrument. The charge amplifier for the charge sensor also performs the following functions. In other words, it performs the amplification of the vibration signal to match the output of the accelerometer with the input sensitivity of the measuring equipment, the sensitivity to the degree required by the whole system, and the acceleration signal integration function to obtain the velocity and displacement signal. It also performs an overload warning function for the input signal and the output signal, and performs a filtering function for eliminating unwanted signal noise.

압전형 가속도계를 사용할 때 사용되는 전치증폭기(pre-amplifier)에는 크게 정전형(charge type)증폭기와 전압형(voltage type)증폭기로 나눌 수 있다. 일반적으로는 전압형센서를 많이 사용하지만, 장거리 측정용으로 사용할 경우에는 신호감소와 선로상에서의 노이즈발생으로 인해 원래의 신호를 찾기 어려울 경우를 감안하여 정전형센서를 사용하게 되는데, 이 경우에 정전형센서로부터 출력된 신호는 정전형 전치증폭기를 사용하여 해결한다. 이 정전형센서는 단일 선로상에서의 누설(leakage)이 전압형에 비해 특성이 월등하며 특별한 시스템의 전체 감도의 조정없이도 사용할 수 있다는 장점이 있다.The preamplifier used when using a piezoelectric accelerometer can be roughly classified into a charge type amplifier and a voltage type amplifier. Generally, voltage type sensors are used in many cases. However, when used for long distance measurement, the sensor is used in consideration of the fact that it is difficult to find the original signal due to signal reduction and noise on the line. In this case, The signal output from the typical sensor is solved using an electrostatic preamplifier. This electrostatic sensor has the advantage that the leakage on a single line is superior to the voltage type and can be used without adjusting the overall sensitivity of the special system.

전하증폭기의 출력전압은 전하의 입력전하량, 즉 가속도계의 가속도의 변화량에 따라 선형적으로 비례한다. 전하증폭기의 증폭이득은 OP-AMP에 병렬로 연결되어 있는 피드백 커패시터에 의해 제어된다. 도 2는 압전형 가속도센서가 전하증폭기에 연결되어 있는 회로를 간단한 등가회로로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가속도계와 케이블 및 전치증폭기로 크게 구분지을 수 있다. 여기서, Qa는 적용되는 가속도에 의한 가속도계에서 발생되는 전하량, Ca는 가속도계의 정전용량, Ra는 가속도계의 저항, Cc는 케이블과 커넥터의 정전용량, Rb는 전송선로와 케이블 스크린간의 저항, Cp는 전하증폭기의 입력측 정전용량, Rp는 전하증폭기의 입력측 저항, Cf는 피드백 커패시턴스, A는 OP-AMP의 이득, Vo는 전하증폭기의 전압출력을 각각 나타낸다.The output voltage of the charge amplifier is linearly proportional to the amount of charge input, that is, the amount of change in the acceleration of the accelerometer. The amplification gain of the charge amplifier is controlled by a feedback capacitor connected in parallel to the OP-AMP. 2 is a diagram showing a circuit in which a piezoelectric acceleration sensor is connected to a charge amplifier by a simple equivalent circuit. As shown in FIG. 2, the accelerometer can be largely divided into a cable and a preamplifier. Where Rc is the resistance of the accelerometer, Cc is the capacitance of the cable and the connector, Rb is the resistance between the transmission line and the cable screen, Cp is the charge Rp is the input side resistance of the charge amplifier, Cf is the feedback capacitance, A is the gain of OP-AMP, and Vo is the voltage output of the charge amplifier.

이 때, 일반적으로 가속도계와 전하증폭기 및 피드백의 경로는 매우 높은 저항값을 가지므로 위의 도 2에 나타낸 회로도를 단순화시키면 도 3과 같은 등가회로로 표현할 수 있다. 도 3은 가속도계가 연결된 전하앰프의 단순화된 등가회로를 나타낸 도면이다. 여기서 도 3에 도시된 부호에 있어서, Ct = Ca + Cc + Cp, I는 가속도계에서 나오는 전체 전류, Ii는 Ct를 지나 흐르는 전류, Ic는 OP-AMP의 피드백 경로를 흐르는 전류, Vc는 피드백 커패시턴스를 가로지르는 전압을 각각 나타낸다.In this case, since the path of the accelerometer, the charge amplifier, and the feedback generally have a very high resistance value, the equivalent circuit shown in FIG. 3 can be expressed by simplifying the circuit diagram shown in FIG. 3 is a simplified equivalent circuit of a charge amplifier to which an accelerometer is connected. 3, Ct = Ca + Cc + Cp, I is the total current from the accelerometer, Ii is the current flowing past Ct, Ic is the current flowing through the feedback path of OP-AMP, Vc is the feedback capacitance Respectively.

도 3에 도시된 바와 같이, 입력전압 Vi와 출력전압 Vo와 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.As shown in Fig. 3, there is the following relationship between the input voltage Vi and the output voltage Vo.

---------------------------------------------- (1) ---------------------------------------------- (One)

Vc는 다음과 같이 구할 수 있다.Vc can be obtained as follows.

-------------- (2) -------------- (2)

이상적인 앰프는 입력전류가 0(zero)이므로, 키르호프의 법칙을 적용하면,Ideal amplifiers have zero input current, so if you apply Kirchhoff's law,

------------------------------------------- (3) ------------------------------------------- (3)

여기서, 전류 I는 센서(압전소자)의 전하 발생에 관계되므로, 전류를 다른 표현법을 사용하여 표현하면,Here, since the current I is related to the charge generation of the sensor (piezoelectric element), if the current is expressed using another expression,

----------------------------------------------- (4) ----------------------------------------------- (4)

----------------------------- (5) ----------------------------- (5)

--------------------------------- (6) --------------------------------- (6)

위의 식들을 키르호프의 법칙에 인용하면, 가속도계를 통해 발생되는 전류 I는 다음과 같이 표현될 수 있다.If we recall the above equations to Kirkhoff's law, the current I generated through the accelerometer can be expressed as:

------------------------ (7) ------------------------ (7)

위의 방정식은 적분을 통하여 해석될 수 있다. 증폭기 출력 초기에 존재하는 DC 오프셋 전압과 부합하는 상수들은 0(zero)으로 간주될 수 있고, 이와 같은 DC 오프셋들은 전치증폭기가 동작하면서 빠르게 소멸된다는 것을 이용하여 Vo에 관한 식을 세우면,The above equation can be interpreted through integration. Constants corresponding to the DC offset voltage present at the beginning of the amplifier output can be regarded as zero, and if the expression for Vo is established by taking advantage of the fact that such DC offsets disappear rapidly as the preamplifier operates,

------------------------------- (8) ------------------------------- (8)

여기서, A값은 일반적으로 아주 큰 값(≒105)을 가지므로Here, since the A value generally has a very large value (? 10 5 )

-------------------------------------------- (9) -------------------------------------------- (9)

가 된다..

이상적인 경우에, 입력전압은 전압 이득인 A가 무한대로 수렴하므로In an ideal case, the input voltage converges to A, which is the voltage gain, to infinity

----------------------------------------- (10) ----------------------------------------- (10)

이 된다. 결국 한정된 입력저항은 출력전압에 아무런 영향을 주지 못한다. 이는 가속도계로부터의 전류와 피드백 커패시턴스 Cf를 통해 들어오는 전류는 그 크기가 같고 극성은 반대라는 의미가 된다. 이로서 모든 전류는 가속도계에서 발생되어 모두 피드백 커패시턴스로 들어가게 된다는 것을 알 수 있다.. Eventually, the limited input resistance has no effect on the output voltage. This means that the current from the accelerometer and the current through the feedback capacitance Cf are equal in magnitude and the polarity is opposite. It can be seen that all currents are generated in the accelerometer and all go into the feedback capacitance.

이와 같은 결과들을 이용하여 좀 더 쉽고 단순한 등가회로를 도시하면 도 4와 같이 될 수 있다.Using these results, a simpler and simpler equivalent circuit can be obtained as shown in FIG.

지금까지의 식들을 정리하면If we summarize the expressions so far

---------- (11) ---------- (11)

과 같은 미분방정식을 얻을 수 있다.Can be obtained.

이 방정식은 도 3과 같이 단순한 적분만을 이용해서는 해석하기는 어렵지만, DC 성분과 빠른 시간에 사라지는 초기조건은 해석하는데 있어서 무시될 수 있다고 생각하고 해석한다면 다음과 같은 방정식을 얻을 수 있다.This equation is difficult to be interpreted by using only simple integrations as shown in FIG. 3, but the following equations can be obtained if it is assumed that the DC component and the initial conditions disappearing in a short time can be ignored in the analysis.

--------------- (12) --------------- (12)

이것을 다시 정리하여 얻은 Vo의 값은The value of Vo obtained by rearranging this is

--------------------- (13) --------------------- (13)

와 같이 되는데 여기서 A와 Rf는 매우 큰 값을 가지므로 다시 정리하면, Where A and Rf have very large values.

------------------------------------------------ (14) ------------------------------------------------ (14 )

와 같이 간단해 진다..

만약, Rf가 한정된 어떤 값을 가진다면 최종적으로 다음과 같은 방정식을 얻을 수 있게 된다.If Rf has a definite value, the following equation can finally be obtained.

------------------------------------- (15) ------------------------------------- (15)

위의 방정식에서 보면 출력전압(Vo)은 가속도계에서 발생되는 출력전하(Qa)에 비례하며, 전하증폭기에 있는 피드백 경로의 커패시턴스(Cf)를 통하여 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다.It can be seen from the above equation that the output voltage Vo is proportional to the output charge Qa generated by the accelerometer and can be controlled through the capacitance Cf of the feedback path in the charge amplifier.

전하증폭기의 저주파 응답은 OP-AMP 주변의 피드백 회로에 의한 시정수(time constant set)에 의하여 결정된다. 그리고 이것은 입력부하(resistive input load)의 변화에 영향을 받지 않는다. 결국, 최저 제한 주파수는 피드백 저항의 변화에 의하여 변화된다.The low-frequency response of the charge amplifier is determined by the time constant set by the feedback circuit around the OP-AMP. And this is not affected by changes in the resistive input load. As a result, the lowest limit frequency is changed by the change of the feedback resistance.

가속도계는 스스로 신호를 발생시키는 장치이다. 이 때문에 발생된 신호는 DC성분을 가지고 있지 않게 된다. 그러므로 물리학의 관점에서 본다면, 어떤 외부의 전원입력이 없이는, 어떠한 파워도 얻을 수 없다. 정적인 힘이 피에조 소자에가해진다해도 어떠한 파워도 공급되지 않는다.An accelerometer is a device that generates a signal by itself. Therefore, the generated signal does not have a DC component. So from a physics point of view, you can not get any power without any external power input. Even if a static force is applied to the piezo element, no power is supplied.

전하증폭기의 저주파특성에 대하여 이해하기 위해서는 단순한 RC 네트워크 회로에 대하여 이해하는 것이 필요하다.To understand the low-frequency characteristics of the charge amplifier, it is necessary to understand a simple RC network circuit.

커패시터는 전하를 충전하는 소자이다. 이것의 용량은 커패시터에 단위 전압을 주었을 경우에 충던되는 전하량으로 결정된다. 이것에 대한 수식을 정리해 보면A capacitor is a device for charging a charge. The capacitance of the capacitor is determined by the amount of charge that is negated when a unit voltage is applied to the capacitor. If we summarize the formula for this

가 된다..

이상적인 커패시터가 Vo로 충전되어있다고 가정하고, 비록 커패시터의 절연된 저항이 유한하다 하더라도 이상적인 커패시터라 가정하고, 이것이 방전한다면 시정수()에 의하여 지수함수의 그래프를 그리며 감소할 것이다. 이는 도 5에 잘 도시되어 있다.Assuming that the ideal capacitor is charged with Vo and assuming it is an ideal capacitor even though the insulated resistance of the capacitor is finite, ) Will decrease by plotting the exponential function. This is well illustrated in FIG.

정현파 신호(sinusoidal signal)를 측정할 경우에는 이 시정수()가 더 중요한 의미를 가지게 된다. 여기서 시정수()는 시스템의 저주파 현상에 영향을 준다.When measuring a sinusoidal signal, this time constant ( ) Have more significance. Here, ) Affects the low frequency phenomenon of the system.

도 6은 등가 커패시터 및 저항에 연결된 가속도계의 등가회로도이다.6 is an equivalent circuit diagram of an accelerometer connected to an equivalent capacitor and a resistor.

도 6을 수식으로 변환하면6 into Equation

------------------------------- (16) ------------------------------- (16)

가 되고, 만약 전류와 전압이 하모닉(harmonic) 함수라고 가정하다면, And if the current and voltage are assumed to be harmonic functions

----------------------- (17) ----------------------- (17)

여기서, 전압의 크기와 위상는 다음과 같다.Here, the magnitude of the voltage And phase Is as follows.

------------------ (18) ------------------ (18)

여기서=1인 경우, tan= 1이 되어= 45°가 된다. 그리고,가 된다. 이는 도 7에 잘 도시되어 있으며, 입력과 출력 사이의 위상과 진폭의 관계를 수식으로 표현하면 주파수가=1(즉, 2fRC=1)인 경우here = 1, tan = 1 = 45 [deg.]. And, . This is well illustrated in FIG. 7, where the relationship between the phase and the amplitude between the input and the output is expressed as an equation, = 1 (i.e., 2 fRC = 1)

----------------------------------- (19) ----------------------------------- (19)

이 된다..

여기서 f1을 일반적으로 최저 제한주파수(LLF ; Low Limiting Frequency)라 하며, 출력레벨이 3dB 떨어질 때 위상이 45°변하는 특징을 가지고 있다.Here, f 1 is generally referred to as a LLF (Low Limiting Frequency), and the phase shifts by 45 ° when the output level drops by 3 dB.

상기한 바와 같이 최저 제한주파수는 피드백 회로의 시정수(= RC)에 의하여 결정된다. 입력과 출력의 위상 차이는 일반적으로 180°(-A)가 되고 최저 제한주파수에서는 45°더 지연된다.As noted above, the lowest limit frequency is the time constant of the feedback circuit ( = RC). The phase difference between the input and the output is typically 180 ° (-A) and is delayed by 45 ° at the lowest limit frequency.

상기한 식 (13)으로부터From the above equation (13)

------------------------ (20) ------------------------ (20)

에서도 역시 볼 수 있듯이 입력부하(resistive input load)가 Rf/A만큼 변화하기 전까지는 최저 제한주파수에 변화를 주지 못한다. 이것이 수식에서 보듯이 회로에 부과된 Cf와 Ct가 비슷한 크기를 가지고 있기 때문이다. 결국, 입력부하의 영향은 영향인자인 이득 A를 조정함으로써 감소시킬 수 있고, 결국 최저 제한주파수는 Rf에 의해서 조절될 수 있다. 여기서 Rf는 피드백 레지스턴스이고, -A는 이득을 나타낸다.As can be seen also, the minimum limiting frequency can not be changed until the resistive input load changes by Rf / A. This is because Cf and Ct imposed on the circuit have similar dimensions as shown in the formula. As a result, the influence of the input load can be reduced by adjusting the gain A, which is an influencing factor, so that the lowest limit frequency can be adjusted by Rf. Where Rf is the feedback resistance and -A is the gain.

원거리 가속도 케이블의 사용과 장비에서의 저증폭 세팅사용은 전하증폭기에서의 잡음을 증가시킴으로써 측정시 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 감소시킨다. 만약, 입력쪽에서 저항부하(resistive load)가 현저하게 떨어지면 잡음 역시 증가한다.The use of a remote accelerating cable and the use of low amplification settings in the equipment reduces the signal-to-noise ratio in the measurement by increasing the noise in the charge amplifier. If the resistive load drops significantly on the input side, the noise also increases.

도 8은 OP-AMP의 내부 노이즈 공급원을 표현한 모델이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 증폭기 내부의 모든 노이즈는 입력의 전원소스와 전류소스로 표현되었다. 이 등가회로는 마찰전기, 지상편향 전압, 케이블에서의 전자석효과 등의 외부 노이즈 효과는 포함시키지 않는다.8 is a model expressing the internal noise source of the OP-AMP. As shown in Figure 8, all of the noise inside the amplifier is represented by the power source and the current source of the input. This equivalent circuit does not include external noise effects such as triboelectricity, ground deflection voltage, electromagnet effect in cable.

여기서, Zt는 가속도계와 케이블의 등가 임피던스, Zf는 피드백 경로의 등가 임피던스, en는 잡음 전압(noise voltage), in는 잡음 전류(noise current), Vo는 출력 전압을 각각 나타낸다.Where Zt is the equivalent impedance of the accelerometer and cable, Zf is the equivalent impedance of the feedback path, e n is the noise voltage, i n is the noise current, and Vo is the output voltage.

상기한 바와 같이, OP-AMP의 입력(inverting input)쪽에는 가상접지(virtual ground)가 있고 전류는 흐르지 않는다. 그러므로As described above, there is a virtual ground on the inverting input side of the OP-AMP, and no current flows. therefore

------------------------------------ (21) ------------------------------------ (21)

------------------------------------------ (22) ------------------------------------------ (22)

가 같이 된다..

위의 식을 소스(source) 신호를 위한 표현으로 바꾸어 보면If we replace the above expression with the expression for the source signal

---------------------------------------- (23) ---------------------------------------- (23)

와 같이 된다..

위의 식에서 임피던스 Zt와 Zf는 주파수 범위내에서는 주된 성분이 커패시턴스 성분이므로 식을 바꾸어 써보면In the above equation, the impedances Zt and Zf are the capacitance components of the main component within the frequency range,

------------------------------------------------- (24) ------------------------------------------------- ( 24)

여기서here

---------------------------------------- (25) ---------------------------------------- (25)

이고ego

----------------------------------------- (26) ----------------------------------------- (26)

가 된다..

또한, 이것은 등가 전하노이즈 qt로 바뀔 수 있고 수식을 정리하면In addition, this can be converted to equivalent charge noise qt,

----------------------------------- (27) ----------------------------------- (27)

로 표현된다.Lt; / RTI >

이것은 전하노이즈가 증가함에 따라 Ct와 Cf가 같이 증가함으로써 용량성 부하(capacitive load)나 저항성 부하(resistive load)에 의하여 민감도(sensitivity)나 최저 제한주파수가 변하지는 않는다는 것을 보여준다. 그러나 아주 긴 거리의 케이블을 사용할 경우 신호 대 잡음비의 감소는 피할 수 없다.This shows that as the charge noise increases, Ct and Cf increase together so that the sensitivity or the lowest limiting frequency is not changed by capacitive load or resistive load. However, when using very long distances, a reduction in the signal-to-noise ratio is inevitable.

도 9는 입력전원 커패시턴스에 대한 잡음 특성을 나타낸 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, Cf(피드백 커패시턴스)가 증폭기의 이득을 결정하는데 사용될 때는 큰 노이즈와 낮은 이득으로 설정해야 할 경우인데, 이때는 높은 피드백 커패시턴스가 요구된다. 높은 이득을 가진 가속도계 사용과 높은 이득을 가진 증폭기의 사용은 양호한 신호 대 잡음비를 가능하게 할 수 있기 때문이다.9 is a graph showing noise characteristics with respect to input power capacitance. As shown in FIG. 9, when Cf (feedback capacitance) is used to determine the gain of the amplifier, it is necessary to set to a large noise and a low gain, which requires a high feedback capacitance. The use of accelerometers with high gain and the use of high gain amplifiers can enable a good signal-to-noise ratio.

도 10은 본 고안의 일실시예에 의한 전하증폭기 전체 구성을 개략적으로 나타낸 제어회로블록도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전하 인터페이스부(100), 표준화부(200), 이득조절부(300), 피크검출부(400) 및 과도입력 검출부(500)로 크게 구분지을 수 있다. 각 부분의 세부적인 기능 및 구성은 다음과 같다.10 is a control circuit block diagram schematically showing the overall configuration of a charge amplifier according to an embodiment of the present invention. The gain control unit 300, the peak detection unit 400, and the transient input detection unit 500 can be roughly divided into the charge interface unit 100, the normalization unit 200, the gain control unit 300, The detailed function and configuration of each part are as follows.

도 11은 본 고안의 일실시예에 의한 전하증폭기의 구체적인 회로도이다. 도 12는 전하증폭기의 전하 인터페이스부를 구체적으로 도시한 회로도이다. 도 11 및도 12를 참조하면, 먼저 전하 인터페이스부(100)는, 입력신호에 대해 불필요한 신호의 증폭을 감소시켜 줄 뿐만 아니라 DC성분의 입력을 막아주며 정전압공급이 이루어지고, 원하는 범위의 저역통과필터 기능을 수행하는 정전압공급 및 필터링부(110)와, 상기 정전압공급 및 필터링부(110)를 통과한 미세신호와 아날로그 접지신호를 비교하여 그 차를 제1 OP-AMP(OP1)의 비반전단자와 반전단자로 각각 입력하는 비교스위치(120)와, 상기 아날로그 접지신호를 발생시키며, 서로 다른 저항값을 갖는 저항(R2, R3)을 상기 제1 OP-AMP(OP1)의 비반전단자 및 반전단자에 각각 접속함과 동시에 상기 비교스위치(120)에 각각 연결된 접지신호발생부(130)와, 상기 비반전단자와 반전단자로 입력된 신호에 대해 증폭을 수행하는 제1 OP-AMP(OP1)와, 상기 입력신호의 크기 및 주파수를 조절하기 위해 상기 제1 OP-AMP(OP1)의 출력단에 일단이 접속되고 타단은 정전압공급 및 필터링부(110)에 접속된 입력신호크기 및 주파수 조절부(140)로 이루어져 있다.11 is a specific circuit diagram of a charge amplifier according to an embodiment of the present invention. 12 is a circuit diagram specifically showing a charge interface portion of the charge amplifier. 11 and 12, the charge interface unit 100 firstly reduces the amplification of unwanted signals to the input signal, blocks the input of the DC component, supplies the constant voltage, And a comparator 110 for comparing the fine signal that has passed through the constant voltage supply and filtering unit 110 with the analog ground signal and comparing the difference to an analog inverse signal of the first OP-AMP (OP1) (OP1) and a second resistor (R2, R3) having different resistance values are connected to a non-inverting terminal of the first OP-AMP (OP1) and a second resistor A ground signal generation unit 130 connected to the inverting terminal and connected to the comparison switch 120 respectively, and a first OP-AMP (OP1) for amplifying the signal input to the non-inverting terminal and the inverting terminal, ), The magnitude of the input signal and the frequency In order to adjust the one end is connected to the output terminal of the first OP-AMP 1 (OP1), the other end is made up of an input signal level and the frequency control unit 140 connected to the positive voltage supply and filtering unit 110.

상기 비교스위치(120)는 JFET로 구성되며 2개의 스위치로 구성되어 있다. 상기 입력신호크기 및 주파수 조절부(140)는 피드백저항값을 조정하기 위해 출력값을 그대로(×1) 입력시키는 스위칭단자 및 10배(×10)로 증폭시켜 입력시키는 스위칭단자를 갖는 제1A 스위치(SW1A)와 제1B 스위치(SW1B)가 마련되며, 상기 제1B 스위치(SW1B)에 주파수를 조정하기 위한 제2 스위치(SW2)가 접속되어 있다.The comparison switch 120 is composed of a JFET and is composed of two switches. The input signal size and frequency controller 140 includes a switching terminal for inputting the output value as is (x1) to adjust the feedback resistance value and an A < th > switch SW1A and a first B switch SW1B are provided and a second switch SW2 for adjusting the frequency is connected to the first B switch SW1B.

한편, 제1 OP-AMP(OP1)의 비반전단자와 반전단자 사이에는 입력되는 두 신호의 신호간섭을 줄이기 위해 커패시터(C5)와 저항(R8)을 직렬연결하여 게재시키고 있다. 그리고, 전하 인터페이스부(100)에서 출력되는 신호가 출력되는 a 지점과제1 OP-AMP(OP1) 사이에 저역통과필터(R12, R13, C8, C9)를 더 마련하고 있다.A capacitor C5 and a resistor R8 are connected in series between the non-inverting terminal and the inverting terminal of the first OP-AMP OP1 in order to reduce signal interference of the input two signals. Further, low-pass filters R12, R13, C8, and C9 are further provided between the a-point task 1 OP-AMP (OP1) at which the signal output from the charge interface unit 100 is output.

이와 같이 구성된 전하 인터페이스부(100)에서는 압전소자로부터 센싱되어 들어온 입력신호는 입력단에 형성된 정전압공급 및 필터링부(110)를 통과한 후 2개의 스위칭소자 JFET를 통하여 제1 OP-AMP(OP1)로 들어가 증폭이 된다. 여기서 스위칭소자 JFET는 센서를 통하여 들어오는 미세신호와 아날로그 접지신호를 서로 비교하여 그 세밀한 차이를 제1 OP-AMP(OP1)에 입력한다.In the charge interface unit 100 configured as described above, the input signal sensed from the piezoelectric element passes through the constant voltage supply and filtering unit 110 formed at the input terminal, and then passes through the two switching element JFETs to the first OP-AMP (OP1) And amplified. Here, the switching element JFET compares the fine signal coming through the sensor with the analog ground signal and inputs the fine difference to the first OP-AMP (OP1).

이후, 상기 제1 OP-AMP(OP1)로부터 출력된 신호에 대해 입력 크기와 주파수를 조절할 수 있는데, 센서의 감도가 0.1에서 1pC/g 사이일 경우에는 입력 옵션 스위치를 ×1에 고정하고, 1에서 10pC/g 사이일 경우에는 ×10에 고정시켜 사용한다. 일반적인 경우 주파수 옵션 스위치는 1㎐에 놓고 사용하나 1㎐ 이하의 주파수응답이 요구되는 상황에서는 스위치를 0.1㎐에 놓고 사용한다.If the sensitivity of the sensor is in the range of 0.1 to 1 pC / g, the input option switch is fixed to x 1, while the input option switch is set to 1 To 10 pC / g, it is fixed at × 10 and used. In general, the frequency option switch is used at 1 Hz, but when the frequency response of 1 Hz or less is required, the switch is used at 0.1 Hz.

센서로부터 들어온 미세신호는 이후에 연결된 시스템에서 처리할 수 있을 정도의 크기로 증폭이 되어 보내진다. 이 때, 필터는 불필요한 신호의 증폭을 감소시켜 줄 뿐만 아니라 DC성분의 입력을 막아주는 역할도 수행한다. 그리고 2개의 커패시터(C1, C2)를 추가로 연결하여 C1 + C2 = 318/Cutoff Frequency(㎑) 식을 이용하여 원하는 범위의 저역통과필터(LPF ; Low Pass Filter)도 가능하도록 설계하였다.The fine signal coming from the sensor is amplified to a size enough to be processed by the connected system in the future. At this time, the filter not only reduces the amplification of unnecessary signals but also blocks the input of the DC component. In addition, two capacitors (C1, C2) are further connected to design a low pass filter (LPF) in a desired range by using C1 + C2 = 318 / Cutoff Frequency (㎑).

도 13은 전하증폭기의 표준화부를 구체적으로 도시한 회로도이다. 도 11 및 도 13을 참조하면, 상기 표준화부(200)는, 상기 a 지점으로부터 출력된 신호를 증폭시키기 위해 상기 a 지점으로부터 출력된 신호가 비반전단자에 입력되고 반전단자는 접지되는 제2 OP-AMP(OP2)와, 상기 제2 OP-AMP(OP2)로부터 1g의 값에 대하여 1㎷의 고유한 값을 출력시킴과 동시에 센서 자체의 민감도(sensitivity)를 설정하기 위해 상기 제2 OP-AMP(OP2)의 출력단과 비반전단자 사이에 각 단위별로 다수의 저항을 연결한 모듈을 적어도 하나 이상 접속시킨 피드백 저항모듈로 이루어진 센서민감도 설정부(210)로 이루어져 있다.13 is a circuit diagram specifically showing a normalization unit of the charge amplifier. 11 and 13, the normalization unit 200 may include a second OP (not shown) in which a signal output from the point a is input to a non-inverting terminal and a inverting terminal is grounded to amplify a signal output from the point a, AMP (OP2) and the second OP-AMP (OP2) to output a unique value of 1 picoseconds for a value of 1 g and to set the sensitivity of the sensor itself, And a sensor sensitivity setting unit 210 including a feedback resistor module in which at least one module connecting a plurality of resistors is connected between the output terminal of the operational amplifier OP2 and the non-inverting terminal.

상기 전하 인터페이스부(100)를 통하여 들어온 신호는 표준화부에서 다양한 피드백 저항들의 연결을 통하여 센서 자체의 민감도(sensitivity)를 설정하게 되고, 이렇게 하여 제2 OP-AMP(OP2)를 통과한 값은 균일한 값, 즉 1g의 값에 대하여 1㎷의 고유한 값을 내는 신호로 변화하게 된다. 이 값은 제1 출력단(O/P1)을 통하여서 외부로 보내거나 b지점으로 출력되게 된다. 여기서 사용된 피드백 저항들은 제2 OP-AMP(OP2)를 통하여 매우 민감하게 반응을 하기 때문에 1% 정밀 저항을 사용하였고, 총 3개의 단위로 구성된 감도(sensitivity) 조절스위치는 각 단위당 4개의 저항을 조합하여 12가지의 저항값을 가지도록 구성하였다.The signal received through the charge interface unit 100 sets the sensitivity of the sensor itself through the connection of various feedback resistors in the normalization unit. Thus, the value passed through the second OP-AMP (OP2) And changes to a signal which gives a unique value of 1 pF for one value, that is, 1 g. This value is output to the outside through the first output terminal (O / P1) or outputted to the point b. Since the feedback resistors used here are very sensitive through the second OP-AMP (OP2), a 1% precision resistor is used, and a sensitivity control switch consisting of three units in total has four resistors per unit And 12 kinds of resistance values are combined.

도 14는 전하증폭기의 이득조절부를 구체적으로 도시한 회로도이다. 도 11 및 도 14를 참조하면, 상기 이득조절부(300)는 상기 b 지점으로부터 출력된 고정된 신호에 대해 이득조절을 수행하는 제1 이득조절부(310)와 제2 이득조절부(320)로 구성되어 있다. 상기 제1 이득조절부(310)는 상기 b 지점으로부터 출력된 고정된 신호가 반전단자에 입력되고 비반전단자와 출력단 사이에 다수의 이득값을 갖는 신호를 입출력시킬 수 있는 제1 이득조절스위치(311)를 마련함과 동시에 상기 제1 이득조절스위치(311)의 선택에 따라 충방전이 이루어지는 커패시터(C13)를 마련한 제3 OP-AMP(OP3)로 구성되어 있다.14 is a circuit diagram specifically showing a gain control section of the charge amplifier. 11 and 14, the gain adjuster 300 includes a first gain adjuster 310 and a second gain adjuster 320 that perform gain adjustment on the fixed signal output from the point b, . The first gain control unit 310 includes a first gain control switch (not shown) that can receive a fixed signal output from the point b and input and output a signal having a plurality of gain values between the non-inverting terminal and the output terminal And a third OP-AMP (OP3) provided with a capacitor C13 which is charged and discharged according to the selection of the first gain control switch 311. The first OP-

그리고, 제2 이득조절부(320)는 상기 제3 OP-AMP(OP3)로부터 적분된 신호가 반전단자에 입력되고 비반전단자와 출력단 사이에 다수의 이득값을 갖는 신호를 입출력시킬 수 있는 제2 이득조절스위치(321)를 마련함과 동시에 상기 제2 이득조절스위치(321)의 선택에 따라 충방전이 이루어지는 커패시터(C14)를 마련한 제4 OP-AMP(OP4)로 구성되어 있다.In addition, the second gain controller 320 receives the signal integrated from the third OP-AMP (OP3) at the inverting terminal and inputs / outputs a signal having a plurality of gain values between the non-inverting terminal and the output terminal And a fourth OP-AMP (OP4) which is provided with a gain control switch 321 and a capacitor C14 which is charged / discharged according to the selection of the second gain control switch 321. [

상기 표준화부(200)를 통과하여 나온 고정된 신호(1㎷/g Fixed)는 이득조절부에 있는 2개의 제3 OP-AMP(OP3) 및 제4 OP-AMP(OP4)의 조합을 통하여 6가지(100㎷/0.3g, 1g, 3g, 10g, 30g, 100g)의 이득값을 갖는 신호로 바뀌어 제2 출력단(O/P2) 및 c 지점을 통하여 출력된다.The fixed signal (1 ㎷ / g Fixed) passing through the normalization unit 200 is converted into a fixed signal (1 ㎷ / g Fixed) through a combination of two third OP-AMP (OP3) and fourth OP- (O / P2) and the point c are converted into signals having the gain values of the branches (100 psi / 0.3 g, 1 g, 3 g, 10 g, 30 g, and 100 g).

도 15는 전하증폭기의 피크검출부를 구체적으로 도시한 회로도이다. 도 11 및 도 15를 참조하면, 상기 피크검출부(400)는 상기 c 지점으로부터 출력된 신호의 최대값을 출력하기 위해 상기 c 지점으로부터 출력된 신호가 입력되는 비반전단자와 반전단자와 출력단 사이에 AC 성분을 DC 성분으로 정류하는 다이오드(D6)를 마련한 제5 OP-AMP(OP5)와, 상기 제5 OP-AMP(OP5)로부터 출력된 신호가 입력되는 비반전단자와 반전단자와 출력단 사이에 AC 성분을 DC 성분으로 정류하는 다이오드(D8)를 마련한 제6 OP-AMP(OP6)로 이루어진 정류부(410)와, 상기 정류부(410)로부터 출력된 신호를 평활화시키는 평활부(420)로 이루어져 있다.15 is a circuit diagram specifically showing a peak detecting portion of the charge amplifier. Referring to FIGS. 11 and 15, the peak detector 400 includes a non-inverting terminal to which a signal output from the point c is input, a non-inverting terminal to which the signal outputted from the point c is input, A fifth OP-AMP (OP5) having a diode (D6) for rectifying an AC component to a DC component, a non-inverting terminal to which the signal output from the fifth OP-AMP (OP5) A rectifying part 410 composed of a sixth OP-AMP (OP6) provided with a diode D8 for rectifying an AC component to a DC component, and a smoothing part 420 for smoothing the signal output from the rectifying part 410 .

이득조절부(300)를 통하여 출력된 신호는 최대값을 출력하기 위하여 피크검출부(400)에서 AC 성분이 DC 성분으로 바뀌어지게 되는데 LF422칩 내부에 있는 2개의 제5 OP-AMP(OP5) 및 제6 OP-AMP(OP6)와 4개의 1N4148 다이오드(D6, D7, D8, D9)를 거쳐서 바뀌게 된다. DC 성분으로 바뀐 이 신호는 DC 출력(BNC Connector, DC O/P) 및 d 지점을 통해 최대값이 출력된다.In order to output the maximum value of the signal output through the gain controller 300, the AC component is changed to a DC component in the peak detector 400. In the fifth OP-AMP (OP5) in the LF422 chip, 6 OP-AMP (OP6) and four 1N4148 diodes (D6, D7, D8, D9). This signal, which has been converted to a DC component, has a maximum value through the DC output (BNC Connector, DC O / P) and point d.

도 16은 전하증폭기의 과도입력 검출부를 구체적으로 도시한 회로도이다. 도 11 및 도 16을 참조하면, 상기 과도입력 검출부(500)는 상기 d 지점으로부터 출력된 신호가 계측기의 선형적인 동작범위 내에서 동작하고 있는지 확인할 수 있도록 상기 d 지점으로부터 출력된 신호가 비반전단자에 입력되고 분배저항(R44, R45)에 의해 제한전압이 반전단자에 인가되는 제7 OP-AMP(OP7)와, 상기 제7 OP-AMP(OP7)의 비반전단자에 제한전압 이상이 입력될 경우에 점등되며 상기 제7 OP-AMP(OP7)의 출력단에 접속된 LED(510)로 이루어져 있다.16 is a circuit diagram specifically showing a transient input detecting section of the charge amplifier. Referring to FIGS. 11 and 16, the transient input detecting unit 500 detects whether the signal output from the point d is a non-inverting terminal, so that the signal output from the point d can be checked to be within a linear operating range of the meter. A seventh OP-AMP (OP7) to which a limit voltage is applied by the distribution resistors R44 and R45 to the inverting terminal and a non-inverting terminal of the seventh OP-AMP (OP7) And an LED 510 connected to an output terminal of the seventh OP-AMP (OP7).

상기 피크검출부(400)로부터 출력된 최대값 출력신호가 계측기의 선형적인 동작범위 내에서 동작하고 있는지 확인할 수 있도록 과도입력 검출부(Overload Detection)를 통해서 LED(510)를 통하여 지시되도록 사용된다. TL061칩을 사용하여 원하는 제한 전압값을 제7 OP-AMP(OP7)의 반전단자에 연결하고 비반전단자쪽에 입력신호를 연결하여 입력신호가 제한전압 이상으로 들어올 경우에 전류가 흐르게 되어 제7 OP-AMP(OP7) 출력쪽에 연결되어 있는 LED(510)에 불이 들어오게 된다.And is used to be indicated through the LED 510 through an overload detection unit so that the maximum output signal output from the peak detector 400 can be operated within a linear operating range of the meter. TL061 chip is connected to the inverting terminal of the seventh OP-AMP (OP7) and the input signal is connected to the non-inverting terminal side. When the input signal exceeds the limit voltage, the current flows and the seventh OP - LED (510) connected to the AMP (OP7) output side lights up.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 가속도센서용 정전형 전하증폭기는, 가속도계의 용량에 따라 입력범위를 조정하거나 가속도계의 감도에 따라 사용자가 입력하여 사용할 수 있게 함으로써 정전형 전하증폭기의 범용성을 확장시키고 있다.As described above, the electrostatic charge amplifier for an acceleration sensor according to the present invention extends the versatility of the charge-type charge amplifier by allowing the user to input and use the input range according to the capacitance of the accelerometer or according to the sensitivity of the accelerometer have.

또한, 출력에 있어서도 과도입력에 대한 검출부가 마련되므로 출력신호값으로부터 입력값이 과도하게 입력되었는지를 알 수 있다.In addition, since the detection section for the transient input is also provided at the output, it is possible to know whether the input value is excessively inputted from the output signal value.

그리고, 기간산업인 발전소와 제철소, 화학공장, 제지공장, 정유공장 등의 대형설비에서의 조기 고장진단, 자동차회사를 비롯한 각종 업체에서의 제품 개발시 필요한 진동저감을 위한 연구개발용, 그리고 교량이나 아파트를 포함한 고층건물의 안전진단시에 정전형 가속도센서와 함께 사용할 수 있다.In addition, it can be used to diagnose premature failure in large facilities such as power plants, steel mills, chemical plants, paper mills, and oil refineries in the main industry, research and development for vibration reduction required for product development in various companies including automobile companies, It can be used together with an electrostatic accelerometer for safety diagnosis of high-rise buildings including apartments.

한편, 신호감소 및 선로상에서의 노이즈발생을 고려하여 정전형 증폭기를 이용함으로써 원거리 측정 가능여부 등의 모든 요건을 충족시킬 수 있다.On the other hand, considering the signal reduction and the noise generation on the line, it is possible to satisfy all the requirements such as whether the distance measurement is possible by using the electrostatic amplifier.

본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.It should be apparent that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and many modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.

Claims (10)

가속도센서로부터 전송된 신호에 대해 원하는 대역의 필터링이 이루어지고, 상기 필터링된 신호와 기준신호와의 차를 출력시켜 증폭을 수행하며, 상기 입력신호의 크기 및 주파수를 조절하기 위해 선택적인 스위칭이 이루어지는 전하 인터페이스부;A desired band is filtered with respect to the signal transmitted from the acceleration sensor, amplification is performed by outputting the difference between the filtered signal and the reference signal, and selective switching is performed to adjust the magnitude and frequency of the input signal A charge interface section; 각 단위별로 다수의 저항을 연결한 피드백 저항모듈을 적어도 하나 이상 OP-AMP의 입출력단 사이에 접속시켜 선택적 스위칭에 의한 센서민감도를 설정하며, 단위 가속도값에 대해 단위 전압값으로 신호변환이 이루어지는 표준화부;A feedback resistor module connecting a plurality of resistors to each unit is connected between the input and output terminals of at least one OP-AMP to set the sensor sensitivity by selective switching, and the signal conversion is performed by the unit voltage value with respect to the unit acceleration value part; 가속도값에 대응하는 해당 전압값을 출력시키기 위해 연속적으로 조합된 적어도 하나 이상의 OP-AMP 각각의 일단자에서 선택적인 스위칭이 이루어져 해당 이득값을 출력시키는 이득조절부;A gain control unit for performing selective switching at one terminal of each of at least one OP-AMP continuously combined to output a corresponding voltage value corresponding to the acceleration value, and outputting a corresponding gain value; 상기 이득조절부로부터 출력된 신호에서 최대직류값을 출력하기 위해 정류 및 평활화에 의해 직류성분으로 변환이 이루어지는 피크검출부; 및A peak detector for converting a DC component into a DC component by rectifying and smoothing to output a maximum DC value from a signal output from the gain controller; And 상기 피크검출부로부터 출력된 최대직류값이 계측동작범위 내에 있는지를 판별하기 위해 상기 최대직류값과 제한전압값과의 비교를 통해 제한전압값 이상에서 경고가 이루어지는 과도입력 검출부Wherein a warning is issued at a value equal to or higher than a limit voltage value by comparing the maximum DC value with a limit voltage value to determine whether the maximum DC value output from the peak detector is within a measurement operation range, 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.And an output terminal of the charge amplifier. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 인터페이스부는,2. The charge pump circuit according to claim 1, 가속도센서로부터 출력된 신호 입력시 DC성분을 제어함과 동시에 정전압을 발생시키며, 원하는 대역 신호를 통과시키는 정전압공급 및 필터링부;A constant voltage supply and filtering unit for controlling a DC component when a signal outputted from the acceleration sensor is inputted and generating a constant voltage and passing a desired band signal; 아날로그 접지신호인 기준신호를 발생시키는 접지신호발생부;A ground signal generator for generating a reference signal which is an analog ground signal; 상기 정전압공급 및 필터링부를 통과한 미세신호와 기준신호를 비교하여 그 차를 출력하는 비교스위치;A comparison switch for comparing the fine signal having passed through the constant voltage supply and filtering unit with a reference signal and outputting the difference; 상기 비교스위치의 일단에 비반전단자가 접속되며 비교스위치의 타단에 반전단자가 접속되어 신호 증폭을 수행하는 제1 OP-AMP; 및A first OP-AMP connected to a non-inverting terminal at one end of the comparing switch and having an inverting terminal connected to the other end of the comparing switch for performing signal amplification; And 상기 가속도센서로부터 전달된 입력신호의 크기를 조절하기 위해 피드백저항값을 조정하는 스위칭이 이루어지는 입력크기 선택스위칭부와, 상기 입력신호의 주파수를 조절하기 위해 상기 입력크기 선택스위칭부에 선택적으로 접속되는 주파수 선택스위칭부로 이루어진 입력신호크기 및 주파수 조절부An input size selection switching unit for switching a feedback resistance value to adjust the size of an input signal transmitted from the acceleration sensor, and an input size selection switching unit selectively connected to the input size selection switching unit to adjust the frequency of the input signal The input signal size and frequency adjustment unit 로 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.And an output terminal connected to the output terminal. 제 2 항에 있어서, 상기 입력크기 선택스위칭부는,3. The apparatus of claim 2, wherein the input size selection switch comprises: 상기 제1 OP-AMP의 출력단에 접속되어 센서의 감도가 0.1(pC/g)에서 1(pC/g) 사이일 경우와 1(pC/g)에서 10(pC/g) 사이일 경우를 구분하는 단자에 선택적으로 접속이 이루어지는 제1A 스위치(SW1A); 및(PC / g) to 10 (pC / g) when the sensitivity of the sensor connected to the output terminal of the first OP-AMP is between 0.1 (pC / g) and 1 A first switch SW1A which is selectively connected to a terminal to which the first switch SW1A is connected; And 상기 주파수 선택스위칭부에 접속되어 센서의 감도가 0.1(pC/g)에서 1(pC/g) 사이일 경우와 1(pC/g)에서 10(pC/g) 사이일 경우를 구분하는 단자에 선택적으로 접속이 이루어지는 제1B 스위치(SW1B)The terminal connected to the frequency selection switching unit distinguishes the case where the sensitivity of the sensor is between 0.1 (pC / g) and 1 (pC / g) and between 1 (pC / g) and 10 A first B switch (SW1B) 로 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.And an output terminal connected to the output terminal. 제 2 항에 있어서, 상기 주파수 선택스위칭부는,3. The apparatus of claim 2, 요구되는 주파수응답이 0.1㎐에서 1㎐ 사이일 경우와 1㎐일 경우를 구분하는 단자에 선택적으로 접속이 이루어지는 제2 스위치(SW2)인 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.Is a second switch (SW2) which is selectively connected to a terminal that distinguishes between a case where the required frequency response is between 0.1 Hz and 1 Hz and a case when the frequency response is 1 Hz. 제 1 항에 있어서, 상기 표준화부는,The apparatus according to claim 1, 상기 전하 인터페이스부로부터 출력된 신호를 증폭시키기 위해 상기 제1 OP-AMP로부터 출력된 신호가 비반전단자에 입력될 수 있도록 접속되고 반전단자는 접지되는 제2 OP-AMP; 및A second OP-AMP connected such that the signal output from the first OP-AMP is input to the non-inverting terminal for amplifying the signal output from the charge interface and the inverting terminal is grounded; And 센서 민감도를 설정하기 위해 상기 제2 OP-AMP의 출력단과 비반전단자 사이에 피드백 저항을 연결하되, 각 단위별로 다수의 서로 다른 저항값을 갖는 저항을 연결한 피드백 저항모듈을 적어도 하나 이상 접속하여 각 피드백 저항모듈에서 선택적 스위칭이 이루어지는 센서민감도 설정부A feedback resistor is connected between the output terminal and the non-inverting terminal of the second OP-AMP to set the sensitivity of the sensor, and at least one feedback resistor module connected with resistors having a plurality of different resistance values for each unit is connected A sensor sensitivity setting section in which selective switching is performed in each feedback resistance module 로 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.And an output terminal connected to the output terminal. 제 5 항에 있어서, 상기 센서민감도 설정부를 형성하는 저항의 저항값은, 0.1% 내지 1% 범위내의 오차값을 갖는 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.The charge amplifier according to claim 5, wherein the resistance value of the resistor forming the sensor sensitivity setting unit has an error value within a range of 0.1% to 1%. 제 1 항에 있어서, 상기 이득조절부는,The apparatus of claim 1, 표준화부로부터 출력된 고정된 신호가 반전단자에 입력될 수 있도록 접속되고 비반전단자와 출력단 사이에 다수의 이득값을 갖는 신호를 입출력시킬 수 있는 제1 이득조절스위치(SW4A)를 접속시키는 제3 OP-AMP로 이루어진 제1 이득조절부; 및A third gain control switch SW4A connected to the inverting terminal for outputting a fixed signal output from the normalizing section and capable of inputting / outputting a signal having a plurality of gain values between the non-inverting terminal and the output terminal, A first gain controller composed of OP-AMP; And 상기 제3 OP-AMP의 출력단이 반전단자에 접속되고 비반전단자와 출력단 사이에 다수의 이득값을 갖는 신호를 입출력시킬 수 있는 제2 이득조절스위치(SW4B)를 접속시키는 제4 OP-AMP로 이루어진 제2 이득조절부A fourth OP-AMP connects the output terminal of the third OP-AMP to the inverting terminal and connects a second gain control switch (SW4B) capable of inputting and outputting a signal having a plurality of gain values between the non-inverting terminal and the output terminal The second gain adjustment unit 로 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.And an output terminal connected to the output terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 피크검출부는,The apparatus of claim 1, wherein the peak detector comprises: 이득조절부로부터 출력된 신호가 비반전단자에 입력될 수 있도록 접속되고 반전단자와 출력단 사이에 AC 성분을 DC 성분으로 정류하는 다이오드를 마련한 제5 OP-AMP;A fifth OP-AMP connected between the inverting terminal and the output terminal so as to rectify the AC component to a DC component; 상기 제5 OP-AMP의 출력단에 정류 다이오드를 게재하여 접속되는 비반전단자와 반전단자와 출력단 사이에 AC 성분을 DC 성분으로 정류하는 다이오드를 마련한 제6 OP-AMP; 및A sixth OP-AMP having a non-inverting terminal connected to the rectifying diode at the output terminal of the fifth OP-AMP and having a diode rectifying an AC component to a DC component between the inverting terminal and the output terminal; And 상기 제6 OP-AMP의 출력단에 정류 다이오드를 게재하여 접속되어 정류된 신호를 평활화시키는 평활부And a rectifying diode connected to the output terminal of the sixth OP-AMP for smoothing the rectified signal, 로 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.And an output terminal connected to the output terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 과도입력 검출부는,The apparatus of claim 1, wherein the transient input detector comprises: 피크검출부로부터 출력된 신호가 비반전단자에 입력될 수 있도록 접속되고 분배저항에 의한 제한전압이 반전단자에 입력되어 비교가 이루어지는 비교기;A comparator connected so that the signal output from the peak detecting unit can be input to the non-inverting terminal and the limiting voltage due to the dividing resistor is input to the inverting terminal to perform comparison; 상기 비교기의 출력단에 접속되어 제한전압 이상에서 점등되는 점등수단And a lighting unit connected to an output terminal of the comparator 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.And an output terminal of the charge amplifier. 제 9 항에 있어서, 상기 점등수단은 LED인 것을 특징으로 하는 가속도센서용 정전형 전하증폭기.The charge amplifier according to claim 9, wherein the lighting means is an LED.
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KR101610717B1 (en) 2014-12-10 2016-04-08 현대오트론 주식회사 Apparatus for improving accuracy of sensor
KR20210155602A (en) 2020-06-16 2021-12-23 서강대학교산학협력단 Low noise charge amplifying device and comparator

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