KR20160028577A

KR20160028577A - 상호 정전용량 값의 리드아웃을 위한 프론트엔드 장치

Info

Publication number: KR20160028577A
Application number: KR1020140117016A
Authority: KR
Inventors: 신형철; 윤일현
Original assignee: 주식회사 센트론
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-03-14
Also published as: KR102212810B1

Abstract

상호 커패시턴스를 형성하는 커패시터의 제1단자에 AC 전압을 가해주고, 상기 커패시터의 제2단자를 제1 스위치(S_P), 제2 스위치(S_N), 및 저항(R_SHUNT)을 통해 V_CM에 연결하는 구성을 갖는, 상호 커패시턴스 리드-아웃 장치가 공개된다.

Description

상호 정전용량 값의 리드아웃을 위한 프론트엔드 장치{Device of front-end for reading out mutual capacitance value}

본 발명은 전자회로에 관한 것으로서, 상호 커패시턴스 값을 읽어내는 기술에 관한 것이다,

사람의 손가락과 같은 물체에 의해 주변의 커패시턴스 값이 변화할 수 있다. 이러한 커패시턴스 값의 변화를 이용하여 사람의 사용자 입력을 감지하는 기술이,예컨대 대한민국 특허공개번호 1020120011888, 1020130016390 등에 공개되어 있다.

본 발명에서는 간단하고, 작고, 고성능의 상호 커패시턴스 리드아웃 회로를 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 상호 커패시턴스 Cu를 측정하기 위하여 Cu의 한 쪽에 AC 전압(V_TX)를 가해주고, 다른 한 쪽에 스위치(S_P, S_N)과 저항(R_SHUNT)을 통해 V_CM에 연결하는 구성을 취할 수 있다.

이때, 이 때 S_P, S_N은 V_TX에 동기화되어 서로 겹치지 않게 켜지며,R_SHUNT는 충분히 작은 값을 갖도록 할 수 있다.

스위치 S_P가 켜졌을 때 V_TX가 상승하면 C_u를 높은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_P})로 비례하여 나타난다.

반대로, 스위치 S_N이 켜졌을 때 V_TX가 하강하면 C_u를 낮은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_N})로 비례하여 나타난다.

이렇게 R_SHUNT에 나타나는 작은 차동 전압 (V_{RX_P} - V_{RX_N})을 전압-전류로 변환기를 통해 전류로 변환하고, 이 전류를 적분기(혹은 저역통과필터 LPF)에 입력시키면 적분기 출력전압은 C_u에 비례하여 나타난다. 이 전압을 읽음으로써 C_u를 측정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 작고, 고성능의 상호 커패시턴스 리드아웃 회로를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로이다. 도 1은 전압-전류 변환회로로 Transconductor(gm) 회로를 활용한 예를 나타낸다.

도 1의 실시예에서, 상호 커패시턴스 Cu를 측정하기 위하여 Cu의 한 쪽에 AC 전압(V_TX)를 가해주고, 다른 한 쪽에 스위치(S_P, S_N)과 저항(R_SHUNT)을 통해 V_CM에 연결하는 구성을 취할 수 있다. 이때, 이 때 S_P, S_N은 V_TX에 동기화되어 서로 겹치지 않게 켜지며,R_SHUNT는 충분히 작은 값을 갖도록 할 수 있다. 스위치 S_P가 켜졌을 때 V_TX가 상승하면 C_u를 높은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_P})로 비례하여 나타난다. 반대로, 스위치 S_N이 켜졌을 때 V_TX가 하강하면 C_u를 낮은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_N})로 비례하여 나타난다. 이렇게 R_SHUNT에 나타나는 작은 차동 전압 (V_{RX_P} - V_{RX_N})을 전압-전류로 변환기를 통해 전류로 변환하고, 이 전류를 적분기(혹은 저역통과필터 LPF)에 입력시키면 적분기 출력전압은 C_u에 비례하여 나타난다. 이 전압을 읽음으로써 C_u를 측정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로이다. 도 2는 전압-전류 변환회로로 저항을 활용한 예를 나타낸다.

도 2의 실시예에서, 상호 커패시턴스 Cu를 측정하기 위하여 Cu의 한 쪽에 AC 전압(V_TX)를 가해주고, 다른 한 쪽에 스위치(S_P, S_N)과 저항(R_SHUNT)을 통해 V_CM에 연결하는 구성을 취할 수 있다. 이때, 이 때 S_P, S_N은 V_TX에 동기화되어 서로 겹치지 않게 켜지며,R_SHUNT는 충분히 작은 값을 갖도록 할 수 있다. 스위치 S_P가 켜졌을 때 V_TX가 상승하면 C_u를 높은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_P})로 비례하여 나타난다. 반대로, 스위치 S_N이 켜졌을 때 V_TX가 하강하면 C_u를 낮은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_N})로 비례하여 나타난다. 이렇게 R_SHUNT에 나타나는 작은 차동 전압 (V_{RX_P} - V_{RX_N})을 전압-전류로 변환기를 통해 전류로 변환하고, 이 전류를 적분기(혹은 저역통과필터 LPF)에 입력시키면 적분기 출력전압은 C_u에 비례하여 나타난다. 이 전압을 읽음으로써 C_u를 측정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로이다. 도 3은 전압-전류 변환회로로 Switched-capacitor 회로를 활용한 예를 나타낸다.

도 3의 실시예에서, 상호 커패시턴스 Cu를 측정하기 위하여 Cu의 한 쪽에 AC 전압(V_TX)를 가해주고, 다른 한 쪽에 스위치(S_P, S_N)과 저항(R_SHUNT)을 통해 V_CM에 연결하는 구성을 취할 수 있다. 이때, 이 때 S_P, S_N은 V_TX에 동기화되어 서로 겹치지 않게 켜지며,R_SHUNT는 충분히 작은 값을 갖도록 할 수 있다. 스위치 S_P가 켜졌을 때 V_TX가 상승하면 C_u를 높은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_P})로 비례하여 나타난다. 반대로, 스위치 S_N이 켜졌을 때 V_TX가 하강하면 C_u를 낮은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_N})로 비례하여 나타난다. 이렇게 R_SHUNT에 나타나는 작은 차동 전압 (V_{RX_P} - V_{RX_N})을 전압-전류로 변환기를 통해 전류로 변환하고, 이 전류를 적분기(혹은 저역통과필터 LPF)에 입력시키면 적분기 출력전압은 C_u에 비례하여 나타난다. 이 전압을 읽음으로써 C_u를 측정할 수 있다.

도 4의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회로인다.

도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 회로의 노드 V_RX에서의 논리값, 또는 전압값과 스위치(S_P, S_N)의 온/오프 상태, 노드 V_{RX_P}, V_CM, V_{RX_N}, V_INT에서의 시간에 따른 전압값을 나타내는 그래프이다.

도 4의 실시예에서, 상호 커패시턴스 Cu를 측정하기 위하여 Cu의 한 쪽에 AC 전압(V_TX)를 가해주고, 다른 한 쪽에 스위치(S_P, S_N)과 저항(R_SHUNT)을 통해 V_CM에 연결하는 구성을 취할 수 있다. 이때, 이 때 S_P, S_N은 V_TX에 동기화되어 서로 겹치지 않게 켜지며,R_SHUNT는 충분히 작은 값을 갖도록 할 수 있다. 스위치 S_P가 켜졌을 때 V_TX가 상승하면 C_u를 높은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_P})로 비례하여 나타난다. 반대로, 스위치 S_N이 켜졌을 때 V_TX가 하강하면 C_u를 낮은 전압으로 충전하는 전류가 R_SHUNT를 통해 흐른다. 이는 곧 R_SHUNT의 양단에 작은 전압(V_{RX_N})로 비례하여 나타난다. 이렇게 R_SHUNT에 나타나는 작은 차동 전압 (V_{RX_P} - V_{RX_N})을 전압-전류로 변환기를 통해 전류로 변환하고, 이 전류를 적분기(혹은 저역통과필터 LPF)에 입력시키면 적분기 출력전압은 C_u에 비례하여 나타난다. 이 전압을 읽음으로써 C_u를 측정할 수 있다.

Claims

상호 커패시턴스를 형성하는 커패시터의 제1단자에 AC 전압을 가해주고, 상기 커패시터의 제2단자를 제1 스위치(S_P), 제2 스위치(S_N), 및 저항(R_SHUNT)을 통해 V_CM에 연결하는 구성을 갖는, 상호 커패시턴스 리드-아웃 장치.