KR20090009621A - 신호 발생 장치 - Google Patents

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KR20090009621A
KR20090009621A KR1020070073058A KR20070073058A KR20090009621A KR 20090009621 A KR20090009621 A KR 20090009621A KR 1020070073058 A KR1020070073058 A KR 1020070073058A KR 20070073058 A KR20070073058 A KR 20070073058A KR 20090009621 A KR20090009621 A KR 20090009621A
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박지만
전성익
장종수
손승원
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은, 신호 처리 발생 장치에 관한 것으로서, 전류를 충전/방전하는 충방전 소자; 상기 충전 소자의 전압과 기준 전압을 비교하여 결과값에 따라 출력 신호를 발생하는 비교부; 및 상기 결과값에 따라 상기 충전 소자에 전류를 충전/방전시키는 충방전부를 포함하여 구성함으로써, 저면적 및 저전력을 실현하여 IC 칩으로 구현하는데 용이하므로 전체적인 성능 향상을 가져올 수 있으며, 주파수 발생기, 난수 생성기, 센서 신호처리기 등 다양한 응용 장치로 사용할 수 있는 효과가 있다.
신호 처리 신호 발생 장치, 충방전부, 커패시터, 논리 게이트, 비교부, 전압 제어부, 저항, 스위치, 전류 전원, 슈미트 트리거.

Description

신호 발생 장치{Signal generator}
본 발명은 신호 발생 장치에 관한 것으로서, 특히 IC화하기에 유리하고, 다양한 응용 장치로 사용하기 위한 신호 발생 장치에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-041-02 , 과제명: 차세대 모바일 단말기의 보안 및 신뢰 서비스를 위한 공통 보안 핵심 모듈 개발].
일반적으로 신호 발생 장치의 대표적인 예로 교류 신호를 발생하는 신호 발생 장치가 있는데, 트랜지스터를 이용한 신호 발생 장치가 주를 이루고 있으며, 사인파 신호 발생 장치에는 LC신호 발생 장치, RC신호 발생 장치, 윈브리지를 이용한 신호 발생 장치 등이 있다. 발생하는 교류 주파수의 고저(高低)에 따라 고주파 신호 발생 장치, 저주파 신호 발생 장치로 구분하는 경우도 있고, 발생하는 교류의 파형에 따라 사인파, 삼각파, 펄스파 신호 발생 장치라고 부르는 경우도 있다.
그리고 발생하는 주파수가 고정된 것과 변화할 수 있는 것이 있는데, 변화할 수 있 는 것은 전기, 통신, 전자회로 등의 측정에 널리 사용되고 있으며, 일정한 주기로 반복해서 주파수가 변화하는 것을 스위프 신호 발생 장치라고 하는데, 특히 통신기기의 측정에 사용되고 있다.
그러나 이러한 종래의 신호 발생 장치는 복잡한 회로로 구성되어 있으므로 IC 칩에 내장 시 많은 면적을 차지하게 되며, 전력 손실 또한 많이 발생하여 전반적인 성능도 떨어지게 된다. 더욱이, 구조가 복잡하므로 다양한 분야에 응용하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 본 발명의 실시예에서는 회로가 간단하여 저 면적 및 저 전력을 실현함으로써 IC화하기에 유리하고, 다양한 응용 장치에 적용 가능한 신호 발생 장치를 제공하고자 한다.
상기 이러한 본 발명의 과제 해결을 위한 신호 발생 장치는 전류를 충전/방전하는 충방전 소자; 상기 충전 소자의 전압과 기준 전압을 비교하여 결과값에 따라 출력 신호를 발생하는 비교부; 및 상기 결과값에 따라 상기 충전 소자에 전류를 충전/방전시키는 충방전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 과제 해결을 위한 신호 발생 장치는 상기 비교부의 결과값을 입력으로 하여 상기 충방전부를 제어하고, 미리 설정된 지연 시간을 이용하여 상기 전류 충전/방전을 지연시키는 동작 제어부 를 더 포함하며, 상기 비교부로 입력되는 상기 기준 전압(VT)을 제어하여 상기 출력 신호의 주파수 및 진폭을 제어하는 전압 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 간단한 회로로 구성되는 신호 발생 장치를 제공함으로써 저면적 및 저전력을 실현하여 IC 칩으로 구현하는데 용이하므로 전체적인 성능 향상을 가져올 수 있으며, 주파수 발생기, 난수 생성기, 센서 신호처리기 등 다양한 응용 장치로 사용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 신호 처리 신호 발생 장치(이하, 신호 발생 장치라 칭함)는 삼각파 및 펄스파 신호 발생 장치에 적용될 수 있으며, 이러한 신호 발생 장치에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전압 제어부가 포함된 신호 발진 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
상기 도 1을 참조하면, 신호 발생 장치는 충방전 소자(110)와, 충방전부(120)와, 비교부(130)와, 동작 제어부(140) 및 전압 제어부(150)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 이러한 신호 발생 장치를 보다 더 간략하게 구현하기 위해서는 상기 동작 제어부를 제거할 수도 있다.
상기 충방전부(120)는 상기 충전 소자(110)와 상기 동작 제어부(140)의 출력단 또는 비교부(130)의 출력단 사이에 연결되고, 상기 비교부(130)의 결과값에 따라 상기 충전 소자(110)에 전류를 충/방전시킨다.
상기 비교부(130)는 입력단이 상기 충전 소자(110) 및 상기 전압 제어부(150)와 연결되고, 출력단이 상기 동작 제어부(140) 또는 충방전부(120)와 연결된다. 그리고 상기 비교부(130)부는 상기 충전 소자(110)에 걸린 전압(Vo1)과 기준 전압(VT)을 비교하고, 비교한 결과값을 펄스파 출력 신호(Vo2)로 생성한다. 여기서 상기 Vo1은 삼각파이며, Vo2는 펄스파이다.
상기 동작 제어부(140)는 상기 비교부(130)의 결과값을 입력받아 상기 충방전부(120)를 제어하기 위한 스위치 제어 신호를 발생하고, 충/방전 지연을 위한 시간이 미리 설정되어 있어 이를 이용하여 충/방전을 지연시킬 수 있다.
상기 전압 제어부(150)는 상기 비교부(130)의 결과값에 따라 상기 기준 전압을 제어한다.
이와 같은 구조를 갖는 신호 발생 장치내의 충방전부(120) 및 전압 제어부(150)는 다양하게 구성될 수 있는데, 우선, 다양하게 구성될 수 있는 충방전부(120)의 구체적인 구성을 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 도 2를 참조하면, 충방전부(120)는 상기 충전 소자(110)에 임의의 전류를 충전시키기 위한 전원을 공급하는 제1 전원부(121a)와, 상기 충전 소자(110)에 임의의 전류를 방전시키기 위한 전원을 공급하는 제2 전원부(121b)와, 서로 교대로 동작하는 충/방전 스위치(122a, 122b)로 구성될 수 있다. 여기서 상기 제1 및 제2 전원부(121a, 121b)는 동일한 구조를 가질 수 있고 상이한 구조를 가질 수도 있다. 그리고 제1 및 제2 전원부(121a, 121b) 각각은 하나의 저항, 하나의 전류 전원 또는 복잡한 회로로 구현할 수 있으며, 상황에 따라서는 회로망 자체를 센서 소자를 이용하여 구성할 수도 있다.
상기 충전 스위치(122a)는 상기 제1 전원부(121a)와 직렬 연결되어 상기 비교부(130) 또는 상기 동작 제어부(140)의 출력 신호인 제1 스위치 제어 신호에 따라 온/오프된다.
상기 방전 스위치(122b)는 상기 제2 전원부(121b)와 직렬 연결되어 상기 비교부(130) 또는 상기 동작 제어부(140)의 출력 신호인 제2 스위치 제어 신호에 따라 온/오프된다.
상기 충방전부(120)에서 상기 제1 전원부(121a)에 연결된 충전 스위치(122a)가 온(on)되고, 제2 전원부(121b)에 연결된 방전 스위치(122b)가 오프(off)되면, 임의의 전류가 충전 소자(110)에 충전되어 상기 충전 소자(110)에 걸린 전압(Vo1)은 증가하게 된다. 반면, 제1 전원부(121a)에 연결된 충전 스위치(122a)가 오프되고, 제2 전원부(121b)에 연결된 방전 스위치(122b)가 온되면 임의의 전류가 충전 소자(110)에서 방전되어 상기 충전 소자(10)에 걸린 전압(Vo1)은 감소하게 된다.
만약, 상기 제1 및 제2 전원부(121a, 121b)에서 고정된 임의의 일정한 전류를 충전 소자(110)에 충/방전시킬 경우, 상기 충전 소자(110)의 값에 따라서 충/방전 시간이 결정된다. 즉, 상기 충전 소자(110)의 값이 크면 임의의 전압에 도달하는데 많은 시간이 걸리고, 상기 충전 소자(110)의 값이 작으면 임의의 전압에 도달 하는데 작은 시간이 걸린다. 이러한 원리를 이용하여 상기 충방전부(120)는 커패시터 센서 신호 처리기에 이용할 수 있다.
이와 같은 상기 제1 및 제2 전원부(121a, 121b)는 첨부된 도 3의 (a) 및 (b)와 같이 다양한 전류 전원으로 구성될 수 있고, 첨부된 도 3의 (c)와 같이 저항으로 구성될 수도 있다. 여기서 상기 다양한 전류 전원은 예를 들어, MOS 소자로 구성된 전류 전원, 바이폴라 소자로 구성된 전류 전원, 각종 증폭기를 이용한 전류 전원 등이 있다.
상기 도 3의 (a) 내지 (c)에 도시된 충방전부(120)는 충전소자(110)로 출력되는 전류가 임의의 고정된 값을 가질 수 있지만, 각종 센서를 이용하여 가변되는 전류를 충/방전시킬 수 있다. 따라서 가변 전류를 이용할 경우, 상기 제1 및 제2 전원부(121a, 121b)의 저항(Rs1, Rs2 또는 Rs3, Rs4)은 센서로 이루어질 수 있다. 이에 따라 상기 충방전부(120)는 임의의 고정된 전류를 충/방전시키는 기능뿐만 아니라 임의의 가변 전류를 충/방전시키는 충방전 센서 처리 기능도 수행할 수 있게 된다. 이러한 충/방전에 따른 전압 파형은 첨부된 도 4에 도시된 바와 같으며, (a )는 전류 전원에 의한 충/방전 전압 파형이고, (b)는 저항에 의한 충/방전 전압 파형을 나타낸다.
다음으로 다양하게 구성될 수 있는 전압 제어부(150)에 대해 첨부된 도 5 및 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 전압 제어부(150)는 전압 가변부(151) 및 전압 제어 전원부(152)로 구성된다. 상기 전압 가변부(151)는 하나의 스위치(sw)와 저항(R2)이 병렬 연결되어 구성될 수 있고, 상기 저항(R2)은 상기 전압 제어 전원부(152)와 직렬 연결된다. 상기 전압 제어 전원부(152)는 다양하게 구성할 수 있으며, 예를 들어, 상기 도 6a에 도시된 바와 같이 두 개의 직렬 저항(Rr3, R1)으로 구성할 수 있고, 도 6b에 도시된 바와 같이 단순 전류 전원(M9, M10, Rr3)과 하나의 저항(R1)으로 구성할 수도 있으며, 도 6c에 도시된 바와 같이 두 개의 모스 트랜지스터(MOS TR)를 이용하여 구성할 수도 있다.
그러면 상술한 바와 같은 다양하게 구성될 수 있는 충방전부 및 전압제어부의 일예를 적용하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 발생 장치의 동작에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7은 상기 도 1에 도시된 신호 발생 장치의 구체적인 구조를 도시한 회로도이다.
상기 도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 충전 소자(110)는 커패시터를 적용하고, 상기 충방전부(120)는 제1 및 제2 전류 전원(Is1, Is2)(121a, 121b)과, 충전/방전 스위치(122a, 122b)로 구성된다.
상기 전압 제어부(150)는 전압 제어 스위치(153)와 병렬 연결된 제2 저항(R2)으로 이루어진 전압 가변부(151)와, 제1 저항(R1) 및 제3 전류 전원(Is3)으로 이루어진 전압 제어 전원부(152)로 구성된다. 여기서 제2 저항(R2)은 가변 저항이며, 인가되는 Vdd 전압은 +전압을, Vss 전압은 접지 또는 -전압을 의미한다.
상기 동작 제어부(140)는 AND 게이트를 적용하며, 상기 비교부(130)의 결과값과 인에이블 신호(en1)를 입력으로 받아 상기 충전/방전 스위치(121a, 121b)를 제어하기 위한 스위치 제어 신호를 출력한다. 이는 신호 발생 장치의 특성에 따라 여러 형태의 회로를 이용할 수 있다. 이때, 상기 충방전부(110)의 충전/방전 스위치(122a, 122b)는 상기 스위치 제어 신호에 따라 서로 반대로 동작한다. 상기의 충전/방전 스위치(122a, 122b)는 간단하게 하나의 MOS 또는 그 이상의 소자로 구성된다.
상기 비교부(130)는 + 입력단자가 제3 전류 전원(Is3)과 저항(R1) 사이에 연결되어 + 입력단자에는 기준 전압(VT)이 인가되고, - 입력 단자에는 상기 충전 소자(110)의 전압(Vo1)이 인가된다. 이에 따라 비교부(130)는 상기 기준 전압(VT)과, 충전 소자(110)의 전압(Vo1)을 비교하고, 비교된 결과값에 따라 펄스파의 출력 신호(Vo2)를 발생시킨다. 또한, 충방전 소자에 걸리는 전압(Vo1)의 파형은 삼각파이다.
이와 같은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 신호 발생 장치에서 우선, 상기 비교부(130)의 결과값을 “1”(high)이라고 가정한다. 이때, 충전 스위치(122a)는 온(on)이 되고, 방전 스위치(122b) 및 전압 제어 스위치(153)는 오프(off)가 된다. 이러한 경우에 상기 비교부(130)의 + 입력단자에 충전 시 걸리는 기준 전압(VT)은 (이하, 상위 전압이라 칭함)이다. 다시 말해, 충방전부(120)에는 제1 스위치 제어 신호가 입력되어 제1 전류 전원(Is1)과 충전 소자(110)가 직렬로 연결되므로 충전 소자(110)의 전압(Vo1)은 점점 증가하고, 충전 소자(110)에 전류가 흘러들어가 충전이 이루어진다.
이후, 상기 충전 소자(110)의 전압(Vo1)이 상기 상위 전압(VTH=VT)보다 커지는 순간 상기 비교부(130)의 결과값은 “0”이 된다. 그러면 제1 스위치(122a)는 오프(off)되고, 제2 스위치(122b) 및 제3 스위치(153)는 온(on)된다. 이러한 경우에 상기 비교부(130)의 + 입력단자에 방전 시 걸리는 기준 전압은 (이하, 하위 전압)이다. 다시 말해, 충방전부(120)에는 제2 스위치 제어 신호가 입력되어 제2 전류 전원(Is2)과 충전 소자(110)가 직렬로 연결되므로 전압(Vo1)이 점점 작아지고, 상기 충전 소자(110)에서 전류가 방전된다.
이후, 상기 충전 소자(110)의 전압(Vo1)이 하위 전압(VTL) 보다 작아지는 순간 상기 비교부(130)의 결과값은 “1”이 된다.
상기 신호 발생 장치는 이와 같은 동작을 반복 수행하게 된다. 이러한 신호 발생 동작 시 상기 전압 제어부(150)에서 발생되는 기준 전압(VT)은 신호 발생 장치의 주파수와 진폭에 영향을 미치며, 제2 저항(R2)이 커지면 주파수는 느려지고, 이에 따른 삼각파의 진폭 전압(Vo1)도 커진다. 여기서 상기 제2 저항(R2)을 각종 센서 즉, 온도, 습도, 압력, 가속도, 가스 등의 센서로 대체하면 이들 센서 값의 변화를 인식하여 주파수 변화 및 충/방전 시간의 변화를 알 수 있다. 따라서 상기 주파수 변화 및 충/방전 시간의 변화를 인식하여 각종 센서 신호 처리 장치로 이용할 수 있다. 또한, 상기 신호 발생 장치는 상황에 따라 상기 충전 소자를 센서로 이용함으로써 다양한 신호 처리 장치에 적용할 수 있다.
한편, 상기 도 8에 도시된 비교부(130)를 +입력단자에 충전 소자(110)를 연결하고, -입력단자에 전압 제어부(150)를 연결하여 구성할 수도 있다. 이러한 경우에는 상기 제1 스위치(122a)와, 제2 스위치(122b) 및 제3 스위치(153)의 동작을 반대로 작동시켜야 한다.
또한, 상기 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1 실시예의 신호 발생 장치에서 상기 도 6a 내지 도 6c와 같이 구성한 전압 제어부를 적용할 수 있다.
상술한 바와 같은 제1 실시예에 따른 신호 발생 장치의 동작을 상세한 수학적인 모델을 부여하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이 상기 기준 전압(VT)은 스위칭 상황에 따라 상위 및 하위 전압(VTH, VTL)을 가지며, 상기 충전 소자(110)의 전압(Vo1)과 비교된다. 여기서 회로의 구성상 충전 소자(110)의 전압(Vo1)은 두 전압 차와 동일하며, 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007052879013-PAT00001
상기 <수학식 1>에서 T1은 충전 시간, Is1은 충전 전류, C1은 커패시터 값, VTH는 제3 스위치가 오프 상태일 때 비교부(130)의 + 입력단자 전압(상위 전압), VTL은 제3 스위치가 온 상태 일 때 비교부(130)의 - 입력단자 전압(하위 전압)을 의미한다.
상기 <수학식 1>을 시간의 항으로 다시 정리하면, 하기 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007052879013-PAT00002
상기 <수학식 1>과 같은 방법으로 충전 스위치(122a)가 오프되고, 방전 및 전압 제어 스위치(122b, 153)가 온되면, 즉 상기 <수학식 1>과 반대되는 개념으로 하기 <수학식 3>과 같이 된다. 그리고 하기 <수학식 3>을 다시 정리하면, 하기 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007052879013-PAT00003
Figure 112007052879013-PAT00004
상기 <수학식 4>에서 상기 T2는 방전 시간이고, Is2는 방전 전류 전원을 의미한다. 상기 <수학식 2>와 상기 <수학식 4>를 연립하여 다시 정리하면, 하기 <수 학식 5> 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007052879013-PAT00005
상기 <수학식 5>에서는 상기 충전 전류 전원(Is1)과 방전 전류 전원(Is2)을 동일하게 설정하였지만, 이를 다르게 설정할 수도 있으며, 이렇게 설정하여 표기한 것은 계산상 수학적인 모델을 간략하게 기술하기 위함임에 유의하여야 한다.
상기 <수학식 5>를 주파수로 표현하면, 하기 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007052879013-PAT00006
상기 <수학식 6>에서 Is3과 Is를 같게 설정한 것은 수학적인 모델을 간략하게 처리함과 수학적인 모델에 의하여 주파수와 진폭에 영향을 미치는 요소가 무엇인가를 알기 위함이다.
이와 같은 수학적인 모델의 파형은 첨부된 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같으며, 이는 Vdd를 +전압, Vss는 0으로 설정한 상태에서의 파형이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전압 제어부가 포함된 신호 발생 장치에 대해 설명하였으나, 본 발명의 제2 실시예에서는 전압 제어부를 제거 한 신호 발생 장치에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 신호 발생 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
상기 도 9를 참조하면, 제2 실시예에 따른 신호 발생 장치는 충전 소자(110)와, 충방전부(120)와, 비교부(130) 및 논리 게이트(140)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 이러한 신호 발생 장치를 보다 더 간략하게 구현하기 위해서는 논리 게이트(140)를 제거할 수도 있다.
상기 제2 실시예에 따른 신호 발생 장치의 상세 구조는 첨부된 도 10에 도시된 바와 같으며, 상기 도 7의 회로도에서 전압 가변부(151) 및 전압 제어 전원부(152)가 제거된 형태로서, 비교부(130)의 +입력 단자에는 고정된 기준 전압(VT)이 인가된다.
상기 제2 실시예에 따른 신호 발생 장치의 발진 동작은 상기 제1 실시예에 따른 신호 발생 장치와 동일하지만, 상기 도 7의 제2 저항(152)에 의한 주파수 및 진폭을 제어할 수 없다. 여기서 진폭과 주파수는 충/방전 전류 전원(Is1, Is2)과 충전 소자(110)에 의해서 결정된다. 이러한 제2 실시예에 따른 신호 발생 장치는 순간의 스위칭 지연을 이용한 신호 발생 장치이다.
한편, 상기 제2 실시예에 따른 신호 발생 장치는 첨부된 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 다양하게 응용될 수도 있다.
상기 도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 제2 실시예에 따른 신호 발생 장치는 비교부(130)를 두 전압을 비교하는 것이 아닌 하나의 전압을 감지하는 슈미트 트리 거 비교부로 대체할 수 있다. 그리고 상기 도 12에 도시된 바와 같이, 충방전 모듈이 전류 전원 대신 저항(Rs1, Rs2)으로도 대체할 수 있다. 여기서 상기 슈미트 트리거는 히스테리시스 특성을 갖도록 한 비교기로서, 하나의 전압을 다른 기준 전압과 비교하기 위한 것인데, 비교기의 입력 측에 나타나는 잡음 전압은 출력 측에 오차를 유발하기 때문에 비교기가 잡음에 둔감하게 작용하도록 히스테리시스 정궤환법을 사용한다. 히스테리시스는 입력 전압이 높은 값에서 낮은 값으로 갈 때보다 낮은 값에서 높은 값으로 갈 때 높은 레벨이 되므로, 2개의 트리거 레벨이 절체 동작에서 오프셋 또는 지연되는 특성을 이용하여 입력에 포함된 약간의 잡음은 출력에 영향을 미치지 못하도록 한 것이다.
상기 슈미트 트리거 비교부는 디지털 비교부로서, 상위 전압과 하위 전압을 제어할 수 있다. 이러한 슈미트 트리거는 다양하게 구성할 수 있는데, 그중 첨부된 도 13에 도시된 바와 같이 간단하게 구성할 수 있는 MOS 디지털 슈미트 트리거가 있다. 상기 MOS 디지털 슈미트 트리거는 W/L 비에 의하여 상위 전압과 하위 전압의 차이를 매우 작게 기술할 수 있다. 만약, 이 차이가 작으면 앞에서 기술한 제2 저항(R2)에 걸리는 전압이 작은 효과와 동일하다. 결과적으로 볼 때, 슈미트 트리거의 상위 전압과 하위 전압 제어로 신호 발생 장치의 진폭과 주파수를 제어 할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물 론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전압 제어부가 포함된 신호 발생 장치의 구조를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 충방전부의 상세 구조를 도시한 블록도,
도 3은 상기 도 2의 충방전부의 실시예를 도시한 회로도,
도 4는 상기 도 2의 충방전부에 의한 충전소자의 전압을 도시한 파형도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전압제어부의 상세 구조를 도시한 블록도,
도 6a 내지 도 6c는 상기 도 5의 전압제어부의 실시예를 도시한 회로도,
도 7은 상기 도 1에 도시된 신호 발생 장치의 구체적인 구조를 도시한 회로도,
도 8a 내지 도 8d는 상기 도 7에 도시된 신호 발생 장치의 특성을 나타낸 파형도,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 신호 발생 장치의 구조를 도시한 블록도,
도 10 내지 도 12는 상기 도 9에 도시된 신호 발생 장치의 예를 도시한 회로도,
도 13은 상기 도 11 및 도 12에 도시된 슈미트 트리거 비교부의 일예를 도시한 회로도.

Claims (15)

  1. 전류를 충전/방전하는 충방전 소자;
    상기 충전 소자의 전압과 기준 전압을 비교하여 결과값에 따라 출력 신호를 발생하는 비교부; 및
    상기 결과값에 따라 상기 충전 소자에 전류를 충전/방전시키는 충방전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비교부의 결과값을 입력으로 하여 상기 충방전부를 제어하고, 미리 설정된 지연 시간을 이용하여 상기 전류 충전/방전을 지연시키는 동작 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비교부로 입력되는 상기 기준 전압(VT)을 제어하여 상기 출력 신호의 주파수 및 진폭을 제어하는 전압 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전압 제어부는,
    상기 비교부의 한 입력 단자에 상기 기준 전압을 인가하는 전압 제어 전원부; 및
    상기 비교부의 결과값에 따라 상기 기준 전압을 가변시키는 전압 가변부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전압 가변부는,
    상기 비교부의 결과값에 따라 동작하는 전압 제어 스위치; 및
    상기 전압 제어 스위치와 병렬 연결되는 저항을 포함하며, 상기 기준 전압을 상위 전압과 하위 전압으로 만들어주는 것을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전압 가변부는 상기 전압 제어 스위치와 병렬 연결되는 상기 저항을 센서로 교체하여 형성함을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 충방전부는,
    +전압(Vdd)이 인가되는 제1 전원부;
    -전압(Vss) 또는 접지가 인가되는 제2 전원부;
    상기 비교부의 결과값이 제1 스위치 제어 신호로 입력되면 상기 충전 소자에 전류가 충전되도록 상기 충전 소자와 상기 제1 전원부를 직렬로 연결하는 충전 스위치; 및
    상기 비교부의 결과값이 제2 스위치 제어 신호로 입력되면 상기 충전 소자에서 전류가 방전되도록 상기 충전 소자와 상기 제2 전원부를 직렬로 연결하는 방전 스위치를 포함하며, 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치는 서로 반대로 동작함을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 2 전원부는 전압 전원 및 상기 전압 전원과 직렬 연결된 저항으로 이루어짐을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 2 전원부는 전류 전원으로 이루어짐을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 2 전원부는 적어도 하나의 저항형 센서로 이루어지며, 상기 저항형 센서의 값에 따라 파형 형태를 변화시킴을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 충방전부는, 상기 비교부의 결과값 및 인에이블 신호를 입력으로 하여 상기 결과값에 따라 상기 제1 스위치 제어 신호 또는 제2 스위치 제어 신호를 발생하는 논리 게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 비교부의 결과값은 상기 충전 소자의 전압이 미리 설정된 상위 전압보다 커지는 순간 “0” 또는 “1”로 설정되어 제1, 2 스위치 제어 신호로 발생되고, 상기 비교부의 결과값이 충전 전압이 미리 설정된 하위 전압보다 작아지는 순간 “1” 또는 “0”으로 설정되어 제1, 2 스위치 제어 신호로 발생됨을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 비교부는 하나의 입력 충방전 전압을 비교하는 슈미트 트리거 비교부이며, 상기 슈미트 트리거 자체가 기준 전압의 상위 전압 및 하위 전압을 제어함을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슈미트 트리거는 MOS 트랜지터로 구성되어 W/L 비에 의해서 기준 전압의 상위 전압 및 하위 전압을 제어함을 특징으로 하는 신호 발생 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 소자는 적어도 하나의 용량형 센서로서, 상기 용량형 센서의 값에 따라 파형 형태를 변화시킴을 특징으로 하는 신호 처리 신호 발생 장치.
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