KR20150058403A

KR20150058403A - 고전압 디바이스의 용량 측정

Info

Publication number: KR20150058403A
Application number: KR1020157009881A
Authority: KR
Inventors: 미셸 알랭 쉐브루레
Original assignee: 셈테크 코포레이션
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-05-28
Also published as: EP2895870A4; WO2014042821A1; KR102106182B1; EP2895870A1; US8947107B2; CN104871019B; US20140184248A1; US20150102828A1; EP2895870B1; US9389259B2; CN104871019A

Abstract

고전압으로부터 측정에 수반되는 액티브 디바이스를 차폐하면서 고전압 디바이스들의 용량의 측정을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들이 여기에 개시된다. 시스템들 및 방법들은 액티브 디바이스가 고전압을 경험하지 않도록 고전압을 저장하는 커패시터들을 채용한다. 리셋 디바이스의 배치는 액티브 디바이스가 고전압으로부터 차폐되는 것을 보장한다.

Description

고전압 디바이스의 용량 측정{CAPACITANCE MEASUREMENT OF HIGH VOLTAGE DEVICE}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2013년 2월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 CAPACITANCE MEASUREMENT OF HIGH VOLTAGE DEVICE 인 미국 특허 출원 일련 번호 제13/765,965호 및 2012년 9월 17일자로 출원되고 발명의 명칭이 CAPACITANCE MEASUREMENT OF HIGH VOLTAGE DEVICE 인 미국 가출원 번호 제61/702,196호의 이익을 청구한다. 각각의 전체 내용은 여기서는 참조로서 포함된다.

기술 분야

본 개시물은 일반적으로 고전압 디바이스의 용량의 측정에 관한 것이며, 보다 일반적으로, 고전압 디바이스의 고전압에 대해 측정에 수반되는 액티브 디바이스를 노출시키지 않는, 고전압 디바이스의 용량의 측정에 관련된다.

디바이스의 용량의 측정에 통합되어 이용되는 액티브 디바이스는 종종 측정을 수행하는 동안에 노출될 수 있는 전압과 관련하여 제한을 받는다. 전압 제한은 액티브 디바이스의 수명을 현저하게 감소시키고 상당한 전류를 누설시킴이 없이 액티브 디바이스가 항복 전압을 초과하는 어떠한 전압들도 수신하지 못하게 하는 터미널 또는 항복 전압에 기인할 수 있다. 최근 기술들에서의 통상의 항복 전압들은 1 V 내지 10 V 의 범위 내에 있을 수 있다.

고전압 디바이스는 일반적으로 액티브 디바이스의 항복 전압보다 더 높은 전압 하에서 동작할 수 있는 디바이스이다. 용량성 MEMS (microelectromechanical system) 디바이스는 이러한 고전압 디바이스의 일례이다. 용량성 MEMS 디바이스는 인가된 전압에 의해 소자들의 동작을 용이하게 한다. 동작량은 용량성 MEMS 디바이스의 용량에 영향을 준다. 용량성 MEMS 디바이스의 용량의 측정은 통상의 용량성 측정 회로와 상이한데 그 이유는 소자들을 특정량으로 동작시키는데 필요한 전압이 통상의 용량성 측정 회로의 액티브 디바이스의 항복 전압보다 종종 더 크기 때문이다.

통상의 용량성 측정들은 액티브 디바이스를 포함한 회로에 고전압 디바이스를 접속시킴으로써 수행된다. 그러나, 이 접속은 고전압 디바이스에 인가될 수 있는 전압을 상당히 제한할 수 있거나 또는 동작을 양호하게 하는 회로의 감도를 상당히 제한할 수 있다. 실제로, 디바이스에 인가된 전압이 (용량성 MESM 디바이스들에서처럼) 액티브 디바이스의 항복 전압보다 높을 때, 고전압 디바이스의 용량의 측정이 불가능하게 된다.

다음은 본 개시물의 일부 양태들의 기본 이해를 제공하기 위한 간략한 요약을 제공한다. 이 요약은 개시된 청구물의 확장적 개요가 아니다. 이는 개시된 청구물의 주요 또는 중요한 요소들을 식별하도록 의도된 것도 아니고 본 개시물 또는 청구항의 범위를 규정하려 의도되는 것도 아니다. 이의 유일한 목적은 하기에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 도입부으로서 단순화된 형태로 본 발명의 일부 개념들을 제공하는 것이다.

본 개시물의 비제한적 실시형태에서, 시스템은 용량 측정에 있어서 외부 디바이스 (예를 들어, 용량성 MEMS 디바이스와 같은 고전압 외부 디바이스) 에 인가되는 고전압의 분리를 용이하게 하는 시스템이 설명된다. 시스템은 각각이 고전압을 저장하는 2 개의 커패시터들, 및 포지티브 입력, 네가티브 입력 및 출력을 지닌 증폭기를 포함한다. 제 1 커패시터는 미지의 용량을 지닌 외부 디바이스와 증폭기의 네가티브 입력에 접속된다. 제 2 커패시터는 외부 디바이스에 그리고 증폭기의 출력에 접속된다. 시스템은 또한 증폭기의 포지티브 입력에 저전압을 공급하는 전압원 디바이스, 및 증폭기의 출력과 증폭기의 네가티브 입력을 접속하는 리셋 디바이스를 포함한다. 검출기 디바이스는 외부 디바이스의 미지의 용량에 따라 그리고 전압원에 의해 공급되는 저전압에서의 변화에 따라 증폭기의 출력 전압에서의 변화를 측정할 수 있다.

본 개시물의 다른 비제한적인 실시형태에서, 외부 디바이스가 고전압에 노출되는 경우에도 외부 디바이스의 용량의 측정을 용이하게 하는 방법이 설명된다. 방법은 미지의 용량을 지닌 외부 디바이스, 증폭기의 네가티브 입력과 외부 디바이스 사이의 제 1 커패시터, 및 증폭기의 출력과 외부 디바이스 사이에 접속된 제 2 커패시터에 고전압을 저장하는 것을 포함한다. 그 후, 저전압이 증폭기의 포지티브 입력에 인가된다. 증폭기의 출력의 전압과 증폭기의 네가티브 입력의 전압은 리셋 디바이스를 통하여 동일한 저전압으로 구동된다. 증폭기의 포지티브 입력에 인가된 저전압이 변경될 수 있고, 증폭기의 출력으로부터의 전압 변화가 측정될 수 있다. 증폭기의 출력에서의 전압 변화는 미지의 용량 및 증폭기의 포지티브 입력에 인가된 전압 변화에 비례한다.

본 개시물의 추가의 비제한적인 실시형태에서, 용량 측정 회로가 설명된다. 용량 측정 회로는 외부 디바이스가 고전압에 노출되는 경우에도 외부 디바이스의 용량을 측정하도록 동작한다. 용량 측정 회로는 포지티브 입력, 네가티브 입력 및 출력을 포함하는 증폭기, 증폭기의 네가티브 입력 및 미지의 용량을 지닌 외부 디바이스에 접속되어 고전압을 저장하는 제 1 커패시터, 및 증폭기의 출력에 그리고 외부 디바이스에 접속되어 고전압을 저장하는 제 2 커패시터를 포함한다. 용량 측정 회로는 또한 증폭기의 출력과 증폭기의 네가티브 입력을 접속시키고 전압원 디바이스에 의해 증폭기의 포지티브 입력에 공급된 저전압으로 증폭기의 출력과 증폭기의 네가티브 입력을 구동시키는 것을 용이하게 하는 리셋 디바이스를 포함한다. 따라서, 전압원에 공급된 전압의 변화의 결과로서 증폭기의 출력 전압에서의 변화는 외부 디바이스의 미지의 용량과 함수 관계에 있다.

다음 설명 및 첨부된 도면들은 개시된 본 발명의 예시적인 양태들을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 양태들은 혁신적인 원리들이 채용될 수 있는 여러 방식들 중 몇개를 나타낸 것이다. 개시된 본 발명은 이러한 모든 양태들 및 이들의 등가물들을 포함하는 것으로 의도된다. 개시된 본 발명의 다른 이점들 및 구별되는 특징들은 도면들과 함께 고려될 때 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.

본 개시물의 비제한적인 그리고 비배타적인 실시형태들은 다음 도면들을 참조로 설명되며, 유사한 도면 부호는 달리 특정되지 않는 한, 여러 도면들에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭한다.
도 1 은 본 개시물의 일 실시형태에 따라, 외부 디바이스의 용량의 측정을 용이하게 하는 예시적인 시스템의 개략적 예시도이다.
도 2 내지 도 4 는 본 개시물의 일 실시형태에 따라, 상이한 타입들의 리셋 디바이스들과 함께, 외부 디바이스들의 용량의 측정을 용이하게 하는 시스템의 개략적 예시도이다.
도 5 는 본 개시물의 일 실시형태에 따라, 외부 디바이스의 용량의 측정을 용이하게 하는 보다 구체화된 시스템의 일례의 개략적 예시도이다.
도 6 내지 도 8 은 본 개시물의 일 실시형태에 따라, 상이한 타입들의 접속 디바이스들과 함께, 외부 디바이스들의 용량의 측정을 용이하게 하는 보다 구체화된 시스템의 개략적 예시도이다.
도 9 는 본 개시물의 일 실시형태에 따라, 외부 디바이스의 용량의 측정을 용이하게 하는 다른 예시적인 시스템의 개략적 예시도이다.
도 10 은 본 개시물의 일 실시형태에 따라, 외부 디바이스의 용량의 측정을 용이하게 하는 추가의 다른 예시적인 시스템의 개략적 예시도이다.
도 11 은 본 개시물의 일 실시형태에 따라 외부 디바이스의 용량의 측정을 용이하게 하는 방법의 프로세스 흐름도이다.
도 12 는 본 개시물의 일 실시형태에 따라 외부 디바이스의 용량의 측정을 추가로 용이하게 하는 보다 구체화된 방법의 프로세스 흐름도이다.
도 13 은 본 발명의 실시형태들에 따른 방법들 및 시스템들의 적용들을 용이하게 할 수 있는 예시적인 집적 회로이다.
도 14 는 본 개시물에 설명된 실시형태들에 따른 방법들 및 시스템들의 적용을 용이하게 하는 집적 회로 내의 컴포넌트들의 예시적인 구성도이다.

다음 설명에서, 다수의 특정 세부사항들이 본 개시물의 실시형태들의 철저한 이해를 제공하기 위해 기술된다. 그러나, 당해 기술 분야의 당업자는 여기에 설명된 실시형태들이 특정 세부사항들 없이도 또는 다른 방법들, 컴포넌트들, 재료들 등과 함께 실시될 수 있음을 이해한다. 다른 예들에서, 잘 알려진 구조들, 재료들, 또는 동작들은 특정 양태들을 모호하게 하지 않도록 도시하지 않거나 설명하지 않는다.

여기에서는, 고전압으로부터의 용량의 측정에 수반되는 액티브 디바이스를 차폐하면서 고전압 하에서 동작하는 외부 전압 디바이스 (고전압 디바이스) 의 용량의 측정을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들이 설명된다. 시스템들 및 방법들은 예를 들어, 측정에 수반되는 액티브 디바이스의 항복 전압 보다 더 높은 전압으로 동작하는 고전압 디바이스의 용량의 측정에 이용될 수 있다. 고전압 디바이스에 인가되는 전압은 액티브 디바이스의 항복 전압에 기초하여 제한되지 않는다. 따라서, 시스템들 및 방법들은 외부 전극들, 또는 상이한 측정 시스템을 회피하면서 측정 원리에 있어 정밀도의 손실을 피할 수 있으며 이에 의해 비용을 감소시키고 사이즈를 감소시킨다.

이하, 도 1 을 참조하여 보면, 본 개시물의 일 실시형태에 따라 외부 디바이스 (106) 의 용량의 측정을 용이하게 하는 예시적인 시스템 (100) 의 개략적인 예시도가 도시되어 있으며, 외부 디바이스 (106) 의 용량은 미지이고 외부 디바이스 (106) 는 고전압 디바이스이다. 시스템 (100) 은 액티브 디바이스의 고유 전압 제한값 밖에 있는, 외부 디바이스 (106) 의 고전압으로부터 용량 측정을 용이하게 하는 액티브 소자들 (예를 들어, 증폭기 (102); 액티브 디바이스들의 다른 예들은 트랜지스터들, 및 다른 집적 회로 소자들을 포함한다) 을 차폐함으로써 용량의 결정 (또는 측정) 을 용이하게 한다.

일 실시형태에서, 외부 디바이스 (106) 는 용량 측정을 용이하게 하는 액티브 디바이스의 고유 전압 제한값들 보다 더 높은 전압에서 동작하는 고전압 디바이스이다. 액티브 디바이스의 고유 전압 제한값은 항복 전압일 수 있다. 예를 들어, 고전압은 액티브 디바이스의 항복 전압보다 높다. 항복 전압보다 더 높은 전압은 액티브 디바이스의 장애, 전류의 누설, 및 액티브 소자의 수명의 감소를 가져온다. 최근 기술들에서, 항복 전압은 1 V 내지 10 V 의 범위에 있을 수 있으며, 고전압은 1 V 내지 10 V 의 범위에서의 전압보다 높다.

고전압 디바이스의 일례는 용량성 MEMS 디바이스이다. 일반적으로, 고전압은 용량성 MEMS 디바이스의 소자들이 전압에 대응하여 동작될 수 있도록 용량성 MEMS 디바이스에 인가된다. 소자들의 포지션들은 MEMS 용량에 따라 결정될 수 있다.

고전압으로부터 액티브 디바이스 (증폭기 (102)) 를 분리시키기 위해, 시스템 (100) 은 2 개의 커패시터들 (104 및 108) 을 채용하여, 액티브 디바이스 (증폭기 (102)) 가 고전압을 경험하게 함이 없이, 외부 디바이스 (106) 의 고전압을 저장한다. 시스템 (100) 은 외부 디바이스 (106) 의 용량의 측정을 용이하게 하기 위해 이용된 간단한 용량성 분할기만을 이용하는 시스템과 상이하다. 간단한 용량성 분할기는 검출기 (114) 에 의해 검출된 용량값이 커패시터들의 비에 의해 분할되며, 이는 획득 회로의 감도를 감소시키고 강한 비선형 판독값을 제공한다. 이 대신에, 시스템 (100) 은 또한 외부 디바이스 (106) 의 용량의 측정을 보다 선형적이고 보다 더 높은 감도의 방식으로 용이하게 하는 증폭기 (102)(예를 들어, 연산 증폭기) 를 이용한다.

증폭기 (102) 는 저전압 하에서 동작하는 액티브 디바이스이며, 이에 따라 커패시터들 (104 및 108) 은 외부 디바이스 (106) 의 고전압으로부터 증폭기 (102) 를 차폐시킨다. 증폭기 (102) 가 외부 디바이스 (106) 의 고전압으로부터 차폐되기 때문에, 증폭기는 단지 전압원 (110) 에 의해 인가된 저전압에만 노출된다. 따라서, 외부 디바이스 (106) 는 기술의 선택을 제한하고 정밀도를 감소시키고 외부 디바이스 (106) 의 용량을 감지하는 제조 비용들을 증가시키는 특수한 고전압 정밀 디바이스를 필요로 하는 시스템 (100) 없이도 여전히 높은 고전압에서 동작할 수 있다.

시스템 (100) 의 증폭기 (102) 는 포지티브 입력 (+), 네가티브 입력 (-) 및 출력을 갖는다. 커패시터 (104) (또는 "제 1 커패시터") 가 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 에 그리고 외부 디바이스 (106) 에 접속된다. 커패시터 (108) (또는 "제 2 커패시터") 가 증폭기의 출력에 그리고 외부 디바이스 (106) 에 접속된다. 제 1 커패시터 (104) 및 제 2 커패시터 (108) 는 외부 디바이스 (106) 에 인가된 고전압을 저장하여, 증폭기 (102) 및 검출기 디바이스 (114) 를 고전압으로부터 차폐한다. "고전압" 은 시스템 (100) 에 의한 외부 디바이스의 용량의 측정 동안에 인가된 전압보다 더 높은 임의의 전압을 지칭한다. 일반적으로, 고전압은 액티브 디바이스의 항복 전압보다 높다.

"고전압"에 대한 환경을 제공하기 위해, 수개의 예들이 제공된다. 그러나, 이들 실시예들은 이들 특정 전압들에 의한 인가들로 시스템 (100) 을 제한하려는 것을 의미하지 않는다. 고전압은 액티브 디바이스 (예를 들어, 증폭기 (102)) 의 전압 제한값보다 더 높은 임의의 전압일 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 고전압은 적어도 약 8 볼트이다. 다른 실시형태에서, 고전압은 적어도 약 9 볼트이다. 추가의 실시형태에서, 고전압은 적어도 약 10 볼트이다.

시스템 (100) 은 전압원 디바이스 (110) 를 포함한다. 전압원 디바이스 (110) 는 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+) 에 저전압을 공급한다. 저전압은 검출기 디바이스 (114) 의 입력 전압이나 증폭기 (102) 의 출력 전압에 영향을 준다. "저전압" 은 일반적으로 "고전압" 보다 더 낮은 임의의 전압을 지칭할 수 있다. 즉, 저전압은 집적 회로에서의 액티브 디바이스의 항복 전압보다 더 낮은 임의의 전압을 지칭할 수 있다.

"저전압"에 대한 환경을 제공하기 위해, 수개의 예들이 제공된다. 그러나, 이들 실시예들은 이들 특정 전압들에 의한 인가들로 시스템 (100) 을 제한하려는 것을 의미하지 않는다. 저전압은 액티브 디바이스 (예를 들어, 증폭기 (102)) 의 전압 제한값들 내에서의 임의의 전압일 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 저전압은 약 5 볼트들 이하이다. 다른 실시형태에서, 저전압은 약 4 볼트 이하이다. 추가의 실시형태에서, 저전압은 약 3 볼트 이하이다.

저전압은 전압원 디바이스 (110) 에 의해 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+) 에 인가된다. 증폭기 (102) 의 출력의 전압 (Vo) 과 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 의 전압은 리셋 디바이스 (112) 를 통하여 동일한 저전압으로 구동된다. 리셋 디바이스 (112) 는 증폭기 (102) 의 네가티브 (-) 입력 및 증폭기 (102) 의 출력을 접속한다.

리셋 디바이스 (112) 는 전류 흐름을 용이하게 하는 저임피던스와, 전류 흐름을 방해 또는 방지하는 고 임피던스 양쪽 모두를 제공할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 리셋 디바이스 (112) 의 비제한적인 예들은 도 2 내지 도 4 에 도시되어 있다.

도 2 내지 도 4 는 상이한 리셋 디바이스들 (202, 302, 402) 에 의한 외부 디바이스 (106) 의 용량의 측정을 용이하게 하는 시스템 (200, 300, 400) 의 예시적인 구성들의 개략적 예시도이다. 도 2 는 스위치 (202) 가 리셋 디바이스로서 이용되는 것을 도시한다. 도 3 은 저항기 (302) 가 리셋 디바이스로서 이용되는 것을 도시한다. 도 4 는 인덕터 (402) 가 리셋 디바이스로서 이용되는 것을 도시한다.

도 1 을 다시 참조하여 보면, 시스템 (100) 의 검출기 디바이스 (114) 는 외부 디바이스 (106) 의 용량을 결정, 측정, 검출 등을 행할 수 있다. 검출기 디바이스 (114) 는 외부 디바이스 (106) 의 고전압에 노출되지 않는다. 검출기 디바이스 (114) 는 외부 디바이스 (106) 의 용량을 결정, 측정, 검출 등을 용이하게 할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 일 실시형태에서, 검출기 디바이스 (114) 는 아날로그 대 디지털 컨버터를 포함할 수 있다.

용량의 결정을 용이하게 하기 위해, 리셋 디바이스 (112) 가 고 임피던스에 있을 때, 저전압 디바이스 (110) 에 의해, 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+) 에서 저전압이 인가된다. 예를 들어, 전압은 스텝 또는 펄스로서 변경될 수 있다. 스텝 또는 펄스의 순간에, 증폭기 (102) 의 출력 (Vo) 의 전압은 외부 디바이스 (106) 의 미지의 용량을 나타낸다.

검출기 디바이스 (114) 는 외부 디바이스의 미지의 용량에 따라 그리고 전압원에 의해 공급되는 저전압에서의 변화에 따라 증폭기 (102) 의 출력 전압에서의 변화를 측정할 수 있다. 증폭기 (102) 의 출력 전압에서의 변화는 또한 제 2 커패시터 (108) 의 용량과 함수 관계에 있을 수 있다.

결정 범위는 수개의 팩터들에 의해 영향을 받을 수 있다. 스텝 또는 펄스를 작게 설정함으로써 (예를 들어, 전력원 (110) 에 의해 공급된 최초의 전압과는 상이한 작은 전압을 가짐으로써) 정밀도가 개선될 수 있다. 제 2 커패시터 (108) 의 용량에 대한 미지의 용량의 비를 크게 설정함으로써 범위가 또한 개선될 수 있다.

이때 도 5 를 참조하여 보면, 본 개시물의 일 실시형태에 따른, 외부 디바이스 (106) 로의 고전압의 인가를 용이하게 하는 예시적인 시스템 (500) 의 개략적인 예시도를 나타낸다. 시스템 (500) 은 도 1 에 대하여 상술한 바와 같이, 2 개의 커패시터들 (104, 108), 증폭기 (102), 전압원 (110), 리셋 디바이스 (112), 외부 디바이스 (106) 및 검출기 디바이스 (114) 를 채용한다. 시스템 (500) 은 외부 디바이스 (106) 에 고전압을 인가하기 위한 메카니즘을 추가적으로 제공한다. 고전압은 시스템 (500) 의 나머지 부분 (예를 들어, 임의의 액티브 디바이스들) 을 고전압으로부터 차폐시키기 위해 2 개의 커패시터들 (104 및 108) 에 의해 저장될 수 있다.

시스템 (500) 은 외부 디바이스 (106) 의 고전압을 생성할 수 있는 전압 이득 디바이스 (502) 를 예시한다. 전압 이득 디바이스 (502) 는 예를 들어, 부스터, 또는 전하 펌프를 포함할 수 있다. 시스템 (500) 은 또한, 외부 디바이스 (106) 및 커패시터들 (104 및 108) 에 전압 이득 디바이스 (502) 를 접속시키는 접속 디바이스 (504) 를 포함한다. 커패시터들 (104 및 108) 은 전압 이득 디바이스 (502) 의 고전압으로부터 시스템 (500) 의 나머지 부분 (예를 들어, 액티브 디바이스인 증폭기 (102)) 을 분리시킨다. 이는 고전압 정밀 아날로그 디바이스들과 같은 특수한 피쳐들에 관련되어 추가의 비용들 없이 최신의 정규 기술을 이용하여 고전압을 관리하는 것을 허용하며, 이에 의해 시스템 (500) 의 회로가 고밀도로 집적화될 수 있다.

접속 디바이스 (504) 는 전류 흐름을 용이하게 하는 저임피던스와, 전류 흐름을 방해 또는 방지하는 고 임피던스 양쪽 모두를 제공할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 접속 디바이스 (504) 의 비제한적인 예들은 도 6 내지 도 8 에 도시되어 있다.

도 6 내지 도 8 은 상이한 접속 디바이스들 (602, 702, 802) 에 의해 외부 디바이스 (106) 의 고전압을 설정하는 것을 용이하게 하는 시스템 (600, 700, 800) 의 예시적인 구성들의 개략적인 예시도들이다. 도 6 은 스위치 (602) 가 접속 디바이스로서 이용되는 것을 도시한다. 도 7 은 저항기 (702) 가 접속 디바이스로서 이용되는 것을 도시한다. 도 8 은 인덕터 (802) 가 접속 디바이스로서 이용되는 것을 도시한다. 도 6 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 리셋 디바이스 (112) 가 접속 디바이스 (504) 와 동일한 가변 임피던스 디바이스일 필요가 없음을 이해할 것이다. 또한, 리셋 디바이스는 도 2 내지 도 4 에 도시된 이들 디바이스를 포함한, 저전압과 고전압 사이의 트랜지션을 용이하게 하는 임의의 디바이스일 수 있다.

도 5 를 다시 참조하여 보면, 리셋 디바이스 (112) 및 접속 디바이스 (504) 가 저 임피던스에 있을 때, 외부 디바이스 (106) 는 고전압을 수신한다. 고전압은 또한 커패시터들 (104 및 108) 상에 저장된다. 이 시간 동안에, 리셋 디바이스 (112) 가 저 임피던스를 제공하기 때문에, 네가티브 입력의 전압은 증폭기 (102) 의 출력 (Vo) 과 동일한 전압으로 유지된다. 출력의 전압 (Vo) 은 전압 생성기 (110) 에 의해 공급된 저전압과 동일하다.

리셋 디바이스 (112) 및 접속 디바이스 (504) 가 고임피던스에 있을 때, 전압원 (110) 은 증폭기의 포지티브 입력 (+) 으로의 (예를 들어, 펄스 또는 스텝을 통하여) 저전압을 변경한다. 변경된 전압은 Vd 의 변화로서 저전압에 대하여 표현될 수 있다.

증폭기 (102) 의 출력 전압은 증폭기의 포지티브 입력 (+) 의 전압 (Vd 의 변화) 을 정합시키기 위해 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 의 전압을 강제시키도록 변화한다. 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 이 제 1 커패시터 (104) 를 통하여 외부 디바이스 (106) 에 접속되기 때문에, 외부 디바이스 (106) 의 전압은 동일한 값 (Vd 의 변화) 에 의해 변화해야 한다. Vd 의 값에 의한 변화에 대한 외부 디바이스 (106) 의 전압에 대하여, 출력 전압 (Vo) 은 *Vd 의 전압 (제 2 커패시터 (108) 의 용량에 의해 나누어진 외부 디바이스 (106) 의 용량) 에 의해 변화해야 한다. 따라서, 출력 전압 (Vd) 에서의 변화값은 외부 디바이스 (106) 의 용량의 측정값이다.

전체 프로세스 동안에, 액티브 디바이스가 고전압에 노출되지 않는다. 즉, 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+), 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 및 증폭기 (102) 의 출력의 전압들은 저전압들로 유지된다. 외부 디바이스 (106) 와 커패시터들 (104 및 108) 은 전압 이득 디바이스 (502) 에 의해 공급되는 고전압을 겪는다. 커넥터 디바이스 (504), 리셋 디바이스 (112), 및 전압 이득 디바이스의 출력 스테이지는 정밀도가 낮을 수 있다 (예를 들어, 고전압을 지원하도록 설계된 고전압 트랜지스터들 또는 다른 컴포넌트들로 형성된다). 따라서, 전압 차 (Vd) 를 작게 선택하고 제 2 커패시터 (108) 의 용량에 대한 외부 디바이스 (106) 의 미지의 용량의 비를 크게 선택함으로써, 외부 디바이스 (106) 의 용량이 결정되면서, 외부 디바이스 (106) 의 용량의 값이 외부 디바이스 (106) 에 대한 큰 전압 변화를 생성함이 없이 넓은 범위에 걸쳐 결정될 수 있다.

이때 도 9 내지 도 10 을 참조하여 보면, 시스템 (100) 대신에 이용될 수 있는 대안의 구성들이 예시된다. 이들 구성들은 단지 예들에 불과하며 배타적인 것으로 의미되지 않는다. 도 9 및 도 10 은 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 에서의 전위 변화를 제한 또는 제거하는 임의의 구성을 나타내도록 의도된다. 또한, 액티브 소자들을 고전압으로부터 분리하기 위한 적어도 2 개의 커패시터들을 이용하는 임의의 구성, 심지어, 증폭기 (102) 의 입력에서의 전위 변화를 제한 또는 제거하지 않는 구성은 본 개시물의 범위 하에 들어오는 것으로 의미된다.

도 9 는 증폭기 (102) 를, 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 에서의 전압원 (102) 및 커패시터 (902) ("제 3 커패시터") 와 함께 예시한다. 따라서, 전압원 디바이스는 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+) 에 접속되지 않고, 전압원 (110) 과 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 사이에 접속된 제 3 커패시터 (902) 에 접속된다. 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+) 은 접지부에 접속된다.

도 10 은 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+) 에서의 전압 드라이버 (1002) 및 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 에서의 커패시터 (902) 및 전압원 (110) 과 함께 증폭기 (102) 를 예시한다. 따라서, 전압원 디바이스는 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+) 에 접속되지 않고, 전압원과 증폭기 (102) 의 네가티브 입력 (-) 사이에 접속된 제 3 커패시터 (902) 에 접속된다. 증폭기 (102) 의 포지티브 입력 (+) 은 고정된 바이어스 전압을 공급할 수 있는 전압 드라이버 (1002) 에 접속된다.

도 1 내지 도 10 에 도시된 증폭기 (102) 이외의 상이한 액티브 디바이스들을 이용하는 추가의 대안의 구성들이 가능하다. 대안의 액티브 디바이스의 예들은 트랜지스터이다. 2 개의 커패시터들 (104 및 108) 의 구성은 트랜지스터를 고전압으로부터 보호하는 방식으로 변화할 것이다.

도 11 및 도 12 는 흐름도들 (1100 및 1200) 로서 예시된 방법들을 도시한다. 간략한 설명을 위하여, 방법들은 일련의 동작들로서 묘사 및 설명된다. 그러나, 방법들은 예시되는 동작들로 그리고 동작들의 순서로 제한되지 않는다. 예를 들어, 동작들은 여기에 제시되고 설명되지 않는 다른 동작들과 함께 그리고 여러 순서들로 및/또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 모든 예시된 동작들이 방법들을 구현하는데 필요할 수 있는 것은 아니다. 추가로, 방법들은 방법들을 전달하고 운반하는 것을 용이하게 하는 (예를 들어, 회로 내에서 그리고 집적 회로 내에서) 제조 물품에서 구현될 수 있음을 또한 이해해야 한다.

이때 도 11 을 참조하여 보면, 본 개시물의 일 실시형태에 따른, 고전압 외부 디바이스의 미지의 용량의 측정을 용이하게 하는 방법 1100 의 프로세스 흐름도가 예시되어 있다. 외부 디바이스는 집적 회로 내의 액티브 디바이스의 항복 전압보다 더 높은 전압에서 동작하는 고전압 디바이스 (예를 들어, 용량성 MEMS) 일 수 있다. 방법 1100 은 외부 디바이스에 인가되는 고전압을 제한함이 없이 측정 디바이스의 집적 회로를 고전압으로부터 차단하면서 외부 디바이스의 미지의 용량의 측정을 용이하게 할 수 있다.

요소 1102 에서, 고전압이 용량성 측정 회로의 어떠한 액티브 디바이스들에도 도달함이 없이, 외부 디바이스에 인가된다. 이는 액티브 디바이스들에 고전압이 도달함이 없이 고전압을 저장하고, 용량성 측정 디바이스의 액티브 디바이스들과 외부 디바이스들 사이의 배치된 2 개의 커패시터들에 기인한다. 일 예에서, 액티브 디바이스는 증폭기일 수 있다. 이 경우, 2개의 커패시터들은 증폭기의 네가티브 입력과 외부 디바이스 사이에 접속된 제 1 커패시터, 및 증폭기의 출력과 외부 디바이스 사이에서 접속된 제 2 커패시터를 포함한다. 고전압이 외부 디바이스, 제 1 커패시터와 제 2 커패시터에 저장되어, 증폭기가 외부 디바이스의 고전압을 겪지 않게 된다. 따라서, 외부 디바이스는 기술의 선택을 제한하고 정밀도를 감소시키고 외부 디바이스의 용량을 감지하는 제조 비용들을 증가시키는 특수한 고전압 정밀 디바이스를 필요로 하는 시스템 없이도 여전히 높은 고전압에서 동작할 수 있다.

"고전압" 은 시스템 (100) 에 의한 외부 디바이스의 용량의 측정 동안에 인가된 전압보다 더 높은 임의의 전압을 지칭한다. 일반적으로, 고전압은 액티브 디바이스의 항복 전압보다 높다. "고전압"에 대한 환경을 제공하기 위해, 수개의 예들이 제공된다. 그러나, 이들 실시예들은 이들 특정 전압들에 의한 인가들로 시스템 (100) 을 제한하려는 것을 의미하지 않는다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 고전압은 적어도 약 8 볼트이다. 다른 실시형태에서, 고전압은 적어도 약 9 볼트이다. 추가의 실시형태에서, 고전압은 적어도 약 10 볼트이다.

요소 1104 에서, 저전압이 증폭기의 포지티브 입력에 인가된다. 저전압은 일반적으로 증폭기와 같은 액티브 디바이스의 감도에 영향을 주지 않는 전압이다. "저전압" 은 일반적으로 "고전압" 보다 더 낮은 임의의 전압을 지칭할 수 있다. 즉, 저전압은 집적 회로에서의 액티브 디바이스의 항복 전압보다 더 낮은 임의의 전압을 지칭할 수 있다.

"저전압"에 대한 환경을 제공하기 위해, 수개의 예들이 제공된다. 그러나, 이들 실시예들은 이들 특정 전압들에 의한 인가들로 시스템 (100) 을 제한하려는 것을 의미하지 않는다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 저전압은 약 5 볼트들 이하이다. 다른 실시형태에서, 저전압은 약 4 볼트 이하이다. 추가의 실시형태에서, 저전압은 약 3 볼트 이하이다.

요소 1106 에서, 증폭기의 출력의 전압과 증폭기의 네가티브 입력의 전압은 리셋 디바이스를 통하여 동일한 저전압으로 구동된다. 리셋 디바이스는 증폭기의 네가티브 (-) 입력 및 증폭기의 출력을 접속한다. 리셋 디바이스는 전류 흐름을 용이하게 하는 저임피던스와, 전류 흐름을 방해 또는 방지하는 고 임피던스 양쪽 모두를 제공할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 리셋 디바이스의 비제한적인 예들은 저항기, 스위치 및 인덕터를 포함한다.

요소 1108 에서, 저전압은 증폭기의 포지티브 입력에서 변경된다. 변경은 리셋 디바이스가 고 임피던스일 때 전압원에 의해 실현될 수 있다. 예를 들어, 전압은 스텝 또는 펄스로서 변경될 수 있다. 스텝 또는 펄스의 순간에, 증폭기의 출력의 전압은 외부 디바이스의 미지의 용량을 나타낸다. 따라서, 요소 1110 에서, 미지의 용량에 비례하는 그리고, 증폭기의 포지티브 입력에 인가되는 전압 변화에 비례하는 증폭기의 출력의 전압 변화가 측정된다. 증폭기의 출력 전압에서의 변화는 또한 제 2 커패시터의 용량과 함수관계에 있을 수 있다.

결정 정밀도는 수개의 팩터들에 의해 영향을 받을 수 있다. 스텝 또는 펄스를 작게 설정함으로써 (예를 들어, 전력원에 의해 공급된 최초의 전압과는 상이한 작은 전압을 가짐으로써) 정밀도가 개선될 수 있다. 제 2 커패시터의 용량에 대한 미지의 용량의 비를 크게 설정함으로써 정밀도가 또한 개선될 수 있다.

이때 도 12 를 참조하여 보면, 본 개시물의 일 실시형태에 따라 외부 디바이스의 용량의 측정을 추가로 용이하게 하는 방법의 프로세스 흐름도가 예시된다. 방법 1100 과 유사하게, 방법 1200 은 외부 디바이스에 인가되는 고전압을 제한함이 없이 측정 디바이스의 집적 회로를 고전압으로부터 차단하면서 외부 디바이스의 미지의 용량의 측정을 용이하게 할 수 있다. 외부 디바이스는 집적 회로 내의 액티브 디바이스의 항복 전압보다 더 높은 전압에서 동작하는 고전압 디바이스 (예를 들어, 용량성 MEMS) 일 수 있다.

요소 1202 에서, 고전압이 용량성 측정 회로의 어떠한 외부 디바이스들에도 도달함이 없이, 외부 디바이스에 인가된다. 이는 액티브 디바이스들에 고전압이 도달함이 없이 고전압을 저장하는 용량성 측정 디바이스의 액티브 디바이스들과 외부 디바이스들 사이의 배치된 2 개의 커패시터들에 기인한다. 일 예에서, 액티브 디바이스는 증폭기일 수 있다. 이 경우, 2개의 커패시터들은 증폭기의 네가티브 입력과 외부 디바이스 사이에 접속된 제 1 커패시터, 및 증폭기의 출력과 외부 디바이스 사이에서 접속된 제 2 커패시터를 포함한다. 고전압이 외부 디바이스, 제 1 커패시터와 제 2 커패시터에 저장되어, 증폭기가 외부 디바이스의 고전압을 겪지 않게 된다. 따라서, 외부 디바이스는 기술의 선택을 제한하고 정밀도를 감소시키고 외부 디바이스의 용량을 감지하는 제조 비용들을 증가시키는 특수한 고전압 정밀 디바이스를 필요로 하는 시스템 없이도 여전히 높은 고전압에서 동작할 수 있다.

고전압은 전압 이득 디바이스에 의해 공급될 수 있다. 전압 이득 디바이스는 동작을 위해 외부 디바이스에 의해 요구되는 고전압을 생성할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 전압 이득 디바이스는 예를 들어, 부스터, 또는 전하 펌프를 포함할 수 있다.

전압 이득 디바이스는 접속 디바이스를 통하여 커패시터들과 외부 디바이스에 접속될 수 있다. 접속 디바이스는 전류 흐름을 용이하게 하는 저임피던스와, 전류 흐름을 방해 또는 방지하는 고 임피던스 양쪽 모두를 제공할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 접속 디바이스는 스위치, 저항기 또는 인덕터일 수 있다.

커패시터들은 전압 이득 디바이스의 고전압으로부터 측정 (예를 들어, 외부 디바이스의 용량의 측정) 에 이용되는 액티브 디바이스를 분리시킨다. 이는 고전압 정밀 아날로그 디바이스들과 같은 특수한 피쳐들에 관련되어 추가의 비용들 없이 최신의 정규 기술을 이용하여 고전압을 관리하는 것을 허용하며, 이에 의해 시스템의 회로가 고밀도로 집적화될 수 있다.

요소 1204 에서, 저전압이 증폭기의 포지티브 입력에 인가된다. 저전압은 일반적으로 증폭기와 같은 액티브 디바이스의 감도에 영향을 주지 않는 전압이다. "저전압" 은 일반적으로 "고전압" 보다 더 낮은 임의의 전압을 지칭할 수 있다. 즉, 저전압은 집적 회로에서의 액티브 디바이스의 항복 전압보다 더 낮은 임의의 전압을 지칭할 수 있다.

요소 1206 에서, 증폭기의 출력의 전압과 증폭기의 네가티브 입력의 전압은 리셋 디바이스를 통하여 동일한 저전압으로 구동된다. 리셋 디바이스는 증폭기의 네가티브 (-) 입력 및 증폭기의 출력을 접속한다. 리셋 디바이스는 전류 흐름을 용이하게 하는 저임피던스와, 전류 흐름을 방해 또는 방지하는 고 임피던스 양쪽 모두를 제공할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 리셋 디바이스의 비제한적인 예들은 저항기, 스위치 및 인덕터를 포함한다.

리셋 디바이스와 접속 디바이스가 저 임피던스에 있을 때, 외부 디바이스는 고전압을 수신하고 고전압은 커패시터들에 저장된다. 이 시간 동안에, 리셋 디바이스들은 저 임피던스를 제공하기 때문에, 네가티브 입력의 전압은 증폭기의 출력과 동일한 전압으로 유지되고, 이 전압은 전압 생성기에 의해 공급되는 저전압과 동일하다.

요소 1208 에서, 증폭기의 네가티브 입력과 증폭기의 출력 사이의 리셋 디바이스의 임피던스는 증가된다. 요소 1210 에서, 전압 이득 디바이스와 외부 디바이스 사이의 접속 디바이스의 임피던스가 증가된다. 리셋 디바이스와 접속 디바이스 각각이 저임피던스에 있어서, 요소 1212 에서, 저전압은 증폭기의 포지티브 입력에서 (예를 들어, 전압원에 의해) 변경된다.

증폭기의 출력 전압은 증폭기의 포지티브 입력의 전압을 정합시키기 위해 증폭기의 네가티브 입력의 전압을 강제시키도록 변화한다. 증폭기의 네가티브 입력이 제 1 커패시터를 통하여 외부 디바이스에 접속되기 때문에, 외부 디바이스의 전압은 동일한 값으로 또한 변화해야 한다. 외부 디바이스의 전압이 출력 전압에서의 변화와 동일한 값으로 변화하기 위해, 출력 전압은 전압 변화의 값만큼 곱해진 (제 2 커패시터의 용량으로 나누어진 외부 디바이스의 용량) 전압으로 변해야 한다.

따라서, 요소 1214 에서, 미지의 용량에 비례하는 그리고, 증폭기의 포지티브 입력에 인가되는 전압 변화에 비례하는 증폭기의 출력의 전압 변화가 측정된다. 따라서, 출력 전압에서의 변화값은 외부 디바이스의 용량의 측정값이다.

전체 프로세스 동안에, 액티브 디바이스가 고전압에 노출되지 않는다. 즉, 증폭기의 포지티브 입력, 증폭기의 네가티브 입력 및 증폭기의 출력의 전압들은 저전압들로 유지된다. 외부 디바이스와 커패시터들은 전압 이득 디바이스에 의해 공급되는 고전압을 겪는다. 커넥터 디바이스, 리셋 디바이스, 및 전압 이득 디바이스의 출력 스테이지는 정밀도가 낮을 수 있다 (예를 들어, 고전압 트랜지스터들 또는 다른 컴포넌트들이 고전압을 지원하기 위해 설계되도록 이루어진다). 따라서, 전압 차를 작게 선택하고 제 2 커패시터의 용량에 대한 외부 디바이스 의 미지의 용량의 비를 크게 선택함으로써, 외부 디바이스의 용량이 결정되면서, 외부 디바이스의 용량의 값이 외부 디바이스에 대한 큰 전압 변화를 생성함이 없이 넓은 범위에 걸쳐 결정될 수 있다.

도 13 및 도 14 는 도 1 내지 도 12 의 방법들 및 시스템들의 예시적인 구현들을 제공하도록 의도된다. 도 13 은 본 발명의 실시형태들에 따른 방법들 및 시스템들의 적용들을 용이하게 할 수 있는 예시적인 집적 회로 (1300) 이다. 도 14 는 본 개시물에 설명된 실시형태들에 따른 방법들 및 시스템들의 적용을 용이하게 하는 집적 회로 (1300) 내의 컴포넌트들의 예시적인 구성도 (1400) 이다. 다른 구성들이 도 1 내지 도 12 의 방법들 및 시스템들의 적용들을 용이하게 하는데 이용될 수 있고, 도 13 및 도 14 는 단지 2 개의 예시적인 구성들을 제공함을 이해할 것이다.

요약에서 설명된 것을 포함한, 예시된 실시형태들의 상술한 설명은 개시된 실시형태들을 개시된 간략한 형태들로 제한하려 하거나 배타적인 것으로 하려 의도되지 않는다. 특정 실시형태들 및 실시예들이 예시의 목적을 위하여 여기에 설명되어 있지만, 당해 기술 분야의 당업자가 인식할 수 있는 바와 같이, 이러한 실시형태들 및 실시예의 범위 내에서 고려되는 여러 변형예들이 가능하다.

여기에 이용된 단어 "실시예" 는 여기에서는 예, 예증, 또는 예시로서 기능하는 것으로 의도되는 것으로 이용된다. 의심할 여지도 없이, 여기에 설명된 본 발명은 이러한 예들로 제한되지 않는다. 추가로, "실시예"로서 여기에 설명된 어떠한 양태 또는 설계는 다른 양태 또는 설계들보다 더 바람직한 또는 유리한 것으로 반드시 간주될 필요가 있는 것은 아니며, 당해 기술 분야의 당업자에게 알려진 등가의 구조들과 기술들을 배제하는 것으로 의도되지도 않는다. 용어 "포함한", "지닌", "갖는" 및 다른 유사한 용어들이 상세한 설명 또는 청구항들에 이용되는 범위에서, 이러한 용어는 임의의 추가 또는 다른 요소들을 배제함이 없이 개방형 전환어로서 용어 "포함하는"과 유사한 방식으로 포괄되도록 의도된다.

이러한 점에서, 설명된 본 발명은 여러 실시형태들 및 대응하는 도면들과 함께 설명되었지만, 다른 유사한 실시형태들이 이용될 수 있거나, 또는 본 발명에서 벗어남이 없이 본 발명의 동일한, 유사한, 대안의, 또는 대체의 기능을 수행하기 위하여 설명된 실시형태들에 대해 변경예들 및 추가예들이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에서 설명된 임의의 단일의 실시형태로 제한되지 않아야 하며, 오히려 첨부된 청구항들에 따른 범위 및 범주에 있는 것으로 간주되어야 한다.

Claims

포지티브 입력, 네가티브 입력 및 출력을 포함하는 증폭기;
미지의 용량을 지닌 외부 디바이스에 그리고 상기 증폭기의 상기 네가티브 입력에 접속되며, 제 1 전압을 저장하는 제 1 커패시터;
상기 외부 디바이스에 그리고 상기 증폭기의 상기 출력에 접속되며, 상기 제 1 전압을 저장하는 제 2 커패시터;
상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 제 2 전압을 공급하는 전압원 디바이스;
상기 증폭기의 상기 네가티브 입력 및 상기 증폭기의 상기 출력을 접속하는 리셋 디바이스; 및
상기 외부 디바이스의 상기 미지의 용량에 따라 그리고 상기 전압원 디바이스에 의해 공급되는 상기 제 2 전압에서의 변화에 따라 상기 증폭기의 출력 전압에서의 변화를 측정하는 검출기 디바이스를 포함하며,
상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압보다 더 높은, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 리셋 디바이스는 스위치, 저항기 또는 인덕터인, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 증폭기와 함께 동작하는 상기 리셋 디바이스는 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력의 전압을 정합시키도록 상기 증폭기의 상기 네가티브 입력의 전압 및 상기 증폭기의 상기 출력 전압을 강제하는, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전압을 저장하기 위해 상기 제 1 커패시터, 상기 제 2 커패시터, 및 상기 미지의 용량의 외부 디바이스를 구동시키는 것을 용이하게 하는 전하 생성기 디바이스; 및
상기 제 1 전압을 저장하기 위해 상기 전하 생성기 디바이스가 상기 제 1 커패시터, 상기 제 2 커패시터 및 상기 미지의 용량의 외부 디바이스를 구동시킬 때 전류 흐름을 용이하게 하기에 충분한 제 1 임피던스를 제공하고, 상기 전압원 디바이스가 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 상기 제 2 전압을 공급할 때 전류 흐름을 방지하기에 충분한 제 2 임피던스를 제공하는, 상기 전하 생성기 디바이스와 상기 외부 디바이스 사이에서의 접속 디바이스를 더 포함하는, 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 접속 디바이스는 스위치, 저항기 또는 인덕터인, 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 리셋 디바이스는 상기 제 1 전압을 저장하기 위해 상기 전하 생성기 디바이스가 상기 제 1 커패시터, 상기 제 2 커패시터 및 상기 미지의 용량의 외부 디바이스를 구동시킬 때 전류 흐름을 용이하게 하기에 충분한 제 3 임피던스를 제공하고, 상기 전압원 디바이스가 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 상기 제 2 전압을 공급할 때 전류 흐름을 방지하기에 충분한 제 4 임피던스를 제공하는, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전압원 디바이스는 펄스 생성기를 포함하는, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 검출기 디바이스는 아날로그/디지털 컨버터를 포함하는, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전압원 디바이스는 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 접속되지 않고, 상기 전압원 디바이스와 상기 증폭기의 상기 네가티브 입력 사이에 접속된 제 3 커패시터에 접속되고, 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력은 고정된 바이어스 전압에 또는 접지부에 접속되는, 시스템.
미지의 용량을 지닌 외부 디바이스, 증폭기의 네가티브 입력과 상기 외부 디바이스 사이의 제 1 커패시터, 및 상기 증폭기의 출력과 상기 외부 디바이스 사이에 접속된 제 2 커패시터에 제 1 전압을 저장하는 단계;
상기 증폭기의 포지티브 입력에 제 2 전압을 인가하는 단계;
상기 증폭기의 상기 출력의 전압 및 상기 증폭기의 상기 네가티브 입력의 전압을 리셋 디바이스를 통하여 제 2 전압으로 구동시키는 단계;
상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 인가된 상기 제 2 전압을 변경하는 단계; 및
상기 미지의 용량에 비례하고 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 인가되는 전압 변화에 비례하는 상기 증폭기의 상기 출력의 전압 변화를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압보다 더 높은, 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 인가된 상기 제 2 전압을 변경하기 전에 상기 미지의 전압을 지닌 상기 외부 디바이스와 전압 이득 디바이스 사이의 접속 디바이스의 임피던스를 증가시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 인가된 상기 제 2 전압을 변경하기 전에 상기 증폭기의 상기 네가티브 입력과 상기 증폭기의 상기 출력 사이의 리셋 디바이스의 임피던스를 증가시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 2 전압은 약 5 볼트 이하인, 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 전압은 적어도 약 8 볼트인, 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 인가하는 단계는 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 상기 제 2 전압에 대한 펄스를 인가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 증폭기의 상기 출력에서의 전압 변화는 제 2 용량에 대한 상기 미지의 용량의 비만큼 곱해진 상기 제 2 전압의 펄스의 전압 변화에 대응하는, 방법.
용량 측정 회로로서,
포지티브 입력, 네가티브 입력 및 출력을 포함하는 증폭기;
미지의 용량을 지닌 외부 디바이스에 그리고 상기 증폭기의 상기 네가티브 입력에 접속되며, 제 1 전압을 저장하는 제 1 커패시터;
상기 외부 디바이스에 그리고 상기 증폭기의 상기 출력에 접속되며, 상기 제 1 전압을 저장하는 제 2 커패시터; 및
상기 증폭기의 상기 출력 및 상기 증폭기의 상기 네가티브 입력을 접속하고 상기 증폭기의 상기 출력 및 상기 증폭기의 상기 네가티브 입력을 전압원 디바이스에 의해 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 공급된 제 2 전압으로 구동시키는 것을 용이하게 하는 리셋 디바이스를 포함하고,
상기 전압원 디바이스에 의해 공급된 전압의 변화의 결과로서 상기 증폭기의 출력 전압에서의 변화는 상기 외부 디바이스의 상기 미지의 용량과 함수 관계에 있으며,
상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압보다 더 높은, 용량 측정 회로.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 전압을 저장하기 위해, 전하 생성기 디바이스가 상기 제 1 커패시터, 상기 제 2 커패시터 및 상기 미지의 용량의 외부 디바이스를 구동시킬 때 전류 흐름을 용이하게 하기에 충분한 제 1 임피던스를 제공하고, 상기 전압원 디바이스가 상기 증폭기의 상기 포지티브 입력에 상기 제 2 전압을 공급할 때 전류 흐름을 방지하기에 충분한 제 2 임피던스를 제공하는, 상기 전하 생성기 디바이스와 상기 외부 디바이스 사이에서의 접속 디바이스를 더 포함하는, 용량 측정 회로.
제 18 항에 있어서,
상기 접속 디바이스는 스위치, 저항기 또는 인덕터인, 용량 측정 회로.
제 17 항에 있어서,
상기 리셋 디바이스는 스위치, 저항기 또는 인덕터인, 용량 측정 회로.