KR20190098327A - Differential amplifier compensating an offset and method for driving the same - Google Patents

Differential amplifier compensating an offset and method for driving the same Download PDF

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KR20190098327A
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Abstract

The present invention relates to a differential amplifier capable of offset compensation and a driving method thereof. The differential amplifier comprises a voltage input unit, a differential amplification unit, and a voltage output unit. The voltage input unit is connected to a reaction unit to receive voltage. The differential amplification unit compensates for an offset of the input voltage and includes a switching unit, a variable unit, and a control unit. The voltage output unit outputs the voltage passing through the differential amplification unit. The switching unit selectively outputs a reaction voltage and a differential voltage to the voltage output unit in accordance with switching. The variable unit compensates for the offset of the input voltage and amplifies the differential voltage. The control unit controls the variable unit on the basis of the output response voltage or differential voltage.

Description

오프셋 보상이 가능한 차동증폭기 및 이의 구동방법{DIFFERENTIAL AMPLIFIER COMPENSATING AN OFFSET AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}DIFFERENTIAL AMPLIFIER COMPENSATING AN OFFSET AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 오프셋 보상이 가능한 차동증폭기 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기화학 반응이 발생하는 바이오센서나 바이오 칩(chip)에서 반응이 발생하는 경우 해당 전극의 전압을 획득하는 과정에서 발생하는 오프셋 전압을 자동으로 보상하여 전압의 상대적인 변화를 보다 정확하게 검출하기 위한 오프셋 보상이 가능한 차동증폭기 및 이의 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a differential amplifier capable of offset compensation and a driving method thereof, and more particularly, in the process of obtaining a voltage of a corresponding electrode when a reaction occurs in a biosensor or a biochip in which an electrochemical reaction occurs. The present invention relates to a differential amplifier capable of offset compensation for automatically detecting a relative change in voltage by automatically compensating a generated offset voltage and a driving method thereof.

종래 전기화학적 반응이 발생하는 바이오센서나 바이오칩에서, 이온이나 바이오 물질 등에 의한 변화를 검출하는 방법으로서, 기준전극과 반응전극 사이의 차동신호(differential signal)를 검출하는 방법이 사용되어 왔다. Background Art Conventionally, a method of detecting a differential signal between a reference electrode and a reaction electrode has been used as a method for detecting changes caused by ions or biomaterials in a biosensor or a biochip in which an electrochemical reaction occurs.

그러나 이와 같이 검출되는 차동신호의 경우, 바이오센서 등의 내부의 전극의 상태나 이온의 거동 차이 등의 다양한 요인으로 오프셋(offset)이 발생하게 되며, 이렇게 발생되는 오프셋은 출력되는 전압값의 정확도를 저감시키며, 이에 따라 측정 가능한 영역, 소위 동적 영역(dynamic range)이 감소하게 된다. However, in the case of the differential signal detected as described above, an offset is generated due to various factors such as the state of the electrode inside the biosensor or the difference in ion behavior, and the offset generated thus determines the accuracy of the output voltage value. This reduces the measurable area, the so-called dynamic range.

이에, 출력되는 전압값의 오프셋을 보상하기 위한 회로나 시스템은 다양하게 개발되고 있으며, 일본국 등록특허 제4630401호에서는 차동 증폭기의 출력 오프셋을 입력 신호로서 그 오프셋을 지우기 위한 보상 신호를 발생시켜 이를 통해 오프셋을 소거하는 기술을 개시하고 있다. Accordingly, various circuits and systems for compensating the offset of the output voltage value have been developed. Japanese Patent No. 4630401 generates a compensation signal for erasing the offset as the input signal of the differential amplifier. A technique for canceling offsets is disclosed.

그러나, 상기 일본국 등록특허 제4630401호와 같은 종래 기술에서는, 각 전극에서 취득한 전압을 별도의 보상 시스템으로 따로 입력하고, 이렇게 입력된 신호들 사이의 차이를 오프셋으로 검출하고, 최종 출력에서 이러한 오프셋을 지우거나 보상하는 시스템을 적용하고 있을 뿐이다. However, in the prior art, such as the Japanese Patent No.4630401, the voltages acquired at each electrode are separately input into a separate compensation system, and the difference between the signals thus input is detected as an offset, and this offset at the final output. It just applies a system to erase or compensate.

이에 따라, 최종적으로 오프셋 보상을 구현할 수는 있으나, 시스템을 복잡하게 구성하여야 하는 문제가 있으며, 나아가 시스템의 동작이 용이하지 않은 문제가 있다. Accordingly, although the offset compensation can be finally implemented, there is a problem that the system must be complicated, and furthermore, there is a problem that the operation of the system is not easy.

일본국 등록특허 제4630401호Japanese Patent Registration No.4630401

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 발생되는 상대적으로 간단하면서도 용이한 동작을 통해서도 오프셋 전압을 자동으로 보상하여 전압의 상대적인 변화를 보다 정확하게 검출할 수 있어, 시스템의 측정 가능한 동적영역을 확장시킬 수 있는 오프셋 보상이 가능한 차동증폭기에 관한 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention has been conceived in this respect, and an object of the present invention is to compensate the offset voltage automatically through a relatively simple and easy operation that can be generated to more accurately detect a relative change in voltage. A differential amplifier with offset compensation that can extend the measurable dynamic range of

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 차동증폭기의 구동방법에 관한 것이다. In addition, another object of the present invention relates to a method of driving the differential amplifier.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 차동증폭기는 전압 입력부, 차동증폭유닛 및 전압 출력부를 포함한다. 상기 전압 입력부는 반응 유닛과 연결되어 전압을 입력받는다. 상기 차동증폭유닛은 상기 입력된 전압의 오프셋을 보상하고, 스위칭부, 가변부 및 제어부를 포함한다. 상기 전압 출력부는 상기 차동증폭유닛을 통과한 전압을 출력한다. 상기 스위칭부는 스위칭(switching)에 따라, 상기 전압 출력부로 반응 전압과 차동 전압을 선택적으로 출력한다. 상기 가변부는 상기 입력된 전압의 오프셋을 보상하고, 상기 차동 전압을 증폭한다. 상기 제어부는 상기 출력되는 반응 전압 또는 차동 전압을 바탕으로 상기 가변부를 제어한다. According to an embodiment of the present invention, a differential amplifier includes a voltage input unit, a differential amplifier unit, and a voltage output unit. The voltage input unit is connected to the reaction unit to receive a voltage. The differential amplifier unit compensates for the offset of the input voltage and includes a switching unit, a variable unit, and a control unit. The voltage output unit outputs a voltage passed through the differential amplifier unit. The switching unit selectively outputs a response voltage and a differential voltage to the voltage output unit according to switching. The variable part compensates for the offset of the input voltage and amplifies the differential voltage. The controller controls the variable part based on the output reaction voltage or the differential voltage.

일 실시예에서, 상기 반응 유닛은, 전기화학 반응이 발생하는 바이오센서 또는 바이오 칩(chip)일 수 있다. In one embodiment, the reaction unit may be a biosensor or biochip in which an electrochemical reaction occurs.

일 실시예에서, 상기 전압 입력부는, 상기 반응 유닛의 두 개의 반응전극들로부터 각각 전압을 입력받거나, 상기 반응 유닛의 반응전극과 기준전극으로부터 각각 전압을 입력받을 수 있다. In one embodiment, the voltage input unit may receive a voltage from the two reaction electrodes of the reaction unit, respectively, or a voltage from the reaction electrode and the reference electrode of the reaction unit, respectively.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 출력되는 차동 전압을 바탕으로, 보상 전압을 제어하여 상기 오프셋을 실시간으로 보상하며, 가변 저항을 제어하여 상기 차동 전압을 실시간으로 증폭할 수 있다. In an embodiment, the controller may compensate for the offset in real time by controlling a compensation voltage based on the output differential voltage, and amplify the differential voltage in real time by controlling a variable resistor.

일 실시예에서, 상기 보상 전압은, 상기 반응 전압의 출력전에 초기 보상 전압으로 인가되며, 상기 제어부는 상기 초기 보상 전압을 보상 전압으로 제어하여 상기 오프셋을 실시간으로 보상할 수 있다. In one embodiment, the compensation voltage is applied as the initial compensation voltage before the output of the reaction voltage, the control unit may control the initial compensation voltage to the compensation voltage to compensate for the offset in real time.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 전압 출력부에 연결되어 상기 반응 전압 또는 차동 전압을 획득할 수 있다. In an embodiment, the control unit may be connected to the voltage output unit to obtain the reaction voltage or the differential voltage.

일 실시예에서, 상기 스위칭부는, 상기 전압 입력부와 상기 전압 출력부 사이에 병렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치부들을 포함하고, 상기 제1 스위치만 온(ON) 상태이면 상기 반응 전압을 출력하고, 상기 제2 스위치만 온(ON) 상태이면 상기 차동 전압을 출력할 수 있다. The switching unit may include first and second switch units connected in parallel between the voltage input unit and the voltage output unit, and output the reaction voltage when only the first switch is in an ON state. If only the second switch is in an ON state, the differential voltage may be output.

일 실시예에서, 상기 차동증폭유닛은, 상기 전압 입력부의 제1 입력단과 상기 제1 스위치부의 사이에 연결되는 제1 증폭부, 및 상기 전압 입력부의 제2 입력단과 상기 제2 스위치부의 사이에 연결되는 제2 증폭부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the differential amplifying unit, the first amplifier connected between the first input terminal and the first switch of the voltage input unit, and the connection between the second input terminal and the second switch of the voltage input unit It may further include a second amplification unit.

일 실시예에서, 상기 가변부는, 상기 제1 증폭부의 출력단과 접지 사이에 연결되는 제1 가변 저항부, 및 상기 제1 증폭부의 출력단과 상기 제2 증폭부의 출력단 사이에 병렬로 연결되는 제2 가변 저항부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the variable part, the first variable resistor connected between the output terminal and the ground of the first amplifier, and the second variable connected in parallel between the output terminal of the first amplifier and the output terminal of the second amplifier. It may include a resistor.

일 실시예에서, 상기 가변부는, 상기 제1 가변 저항부와 상기 접지 사이에 연결되는 보상전압부를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the variable part may further include a compensation voltage part connected between the first variable resistor part and the ground.

일 실시예에서, 상기 차동 전압(VO)은, In one embodiment, the differential voltage (V O ) is,

VO=(1+Rgain/R)(Vin2-Vin1)+Vcomp 식 (1)V O = (1 + R gain / R) (V in2 -V in1 ) + V comp equation (1)

{Rgain: 가변부의 가변 저항값, R: 가변부의 저항값, Vin2: 기준 전압, Vin1: 반응 전압, Vcomp: 가변부의 보상 전압} {R gain : variable resistance of variable part, R: resistance value of variable part, V in2 : reference voltage, V in1 : reaction voltage, V comp : compensation voltage of variable part}

상기 식 (1)로 산출될 수 있다. It can be calculated by the above formula (1).

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 차동증폭기의 구동방법에서, 초기 보상 전압을 설정한다. 스위칭부의 스위칭에 따라 제1 스위치만 온(ON) 상태가 된다. 반응 유닛으로부터 반응 전압을 획득한다. 상기 스위칭부의 스위칭에 따라 제2 스위치만 온(ON) 상태가 된다. 상기 반응 유닛으로부터 기준 전압과 반응 전압의 차이인 차동 전압을 획득한다. 상기 획득되는 차동 전압을 바탕으로, 가변부를 제어한다. In the method of driving a differential amplifier according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above, an initial compensation voltage is set. Only the first switch is turned on according to the switching of the switching unit. Obtain the reaction voltage from the reaction unit. Only the second switch is turned on according to the switching of the switching unit. A differential voltage is obtained from the reaction unit which is the difference between the reference voltage and the reaction voltage. The variable part is controlled based on the obtained differential voltage.

일 실시예에서, 상기 가변부를 제어하는 단계에서, 상기 획득되는 차동 전압을 바탕으로, 보상 전압을 제어하여 상기 오프셋을 실시간으로 보상하며, 가변 저항을 제어하여 상기 차동 전압을 실시간으로 증폭할 수 있다. In an embodiment, in the controlling of the variable part, the offset voltage may be compensated in real time by controlling a compensation voltage based on the obtained differential voltage, and the variable voltage may be controlled to amplify the differential voltage in real time. .

일 실시예에서, 스위칭에 의해 상기 차동 전압이 획득되자마자, 상기 차동 전압이 획득되는 초기에, 상기 보상 전압을 1차적으로 제어할 수 있다. In one embodiment, as soon as the differential voltage is obtained by switching, the compensation voltage may be primarily controlled at an initial stage when the differential voltage is obtained.

본 발명의 실시예들에 의하면, 스위칭 회로를 통해 반응 전압과 차동 전압을 선택적으로 출력할 수 있어, 초기상태 또는 반응의 진행 중에 출력되는 차동 전압을 바탕으로도 오프셋을 보상할 수 있어, 오프셋의 보상을 통한 차동신호의 효과적인 획득이 가능하며, 이에 따라 측정 가능한 동적 영역을 확장할 수 있다. According to the embodiments of the present invention, the response voltage and the differential voltage can be selectively output through the switching circuit, so that the offset can be compensated based on the differential voltage output during the initial state or during the reaction. Compensation enables effective acquisition of the differential signal, thus extending the measurable dynamic range.

즉, 종래 별도의 보상 시스템을 통해 오프셋을 보상하지 않고도, 상대적으로 간단한 회로 구성을 통해, 증폭부와 스위칭 부, 및 가변부의 조합으로 제어부를 통한 초기 및 실시간 오프셋 보상을 구현할 수 있다. That is, without compensating the offset through the conventional separate compensation system, the initial and real time offset compensation through the control unit may be implemented by a combination of the amplifier, the switching unit, and the variable unit through a relatively simple circuit configuration.

또한, 제안된 차동증폭기의 회로 구성을 통해, 차동 전압은 보상 전압의 크기에 따라 가변되어 도출되며, 동시에 차동 전압의 증폭을 가변 저항값을 변경하는 것으로 구현할 수 있어, 이러한 차동 전압의 오프셋 보상 및 증폭의 용이한 구현이 가능하다. In addition, through the circuit configuration of the proposed differential amplifier, the differential voltage is derived by varying the magnitude of the compensation voltage, and at the same time, the amplification of the differential voltage can be implemented by changing the variable resistance value, so that the offset compensation of the differential voltage and Easy implementation of amplification is possible.

특히, 바이오센서나 바이오칩에서 반응이 발생하는 경우, 전기 화학적 반응에 따라 발생되는 전기 화학신호는 전압의 드리프트(drift) 현상이 필수불가결하게 발생하며 이에 따라 전압의 실시간 보상이 필요한데, 본 실시예에서와 같이 제어부를 통해 획득되는 차동 전압을 바탕으로 전압의 실시간 보상을 수행할 수 있어, 전기 화학적 반응이 발생되는 반응유닛에서의 차동신호를 보다 효과적으로 획득할 수 있다. In particular, when a reaction occurs in a biosensor or a biochip, an electrochemical signal generated according to an electrochemical reaction inevitably generates a drift of voltage and thus requires real-time compensation of the voltage. As described above, real-time compensation of the voltage may be performed based on the differential voltage obtained through the control unit, so that the differential signal in the reaction unit in which the electrochemical reaction occurs may be more effectively obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동증폭기를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 차동증폭기의 회로도이다.
도 3은 도 1의 차동증폭기에서 오프셋 보상 상태를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 1의 차동증폭기에 연결되는 반응유닛의 일 예를 도시한 모식도이다.
도 5는 도 1의 차동증폭기에 연결되는 반응유닛의 다른 예를 도시한 모식도이다.
도 6은 도 1의 차동증폭기의 구동방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a block diagram illustrating a differential amplifier according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of the differential amplifier of FIG. 1.
3 is a circuit diagram illustrating an offset compensation state in the differential amplifier of FIG. 1.
4 is a schematic diagram showing an example of a reaction unit connected to the differential amplifier of FIG.
5 is a schematic diagram showing another example of a reaction unit connected to the differential amplifier of FIG.
6 is a flowchart illustrating a method of driving the differential amplifier of FIG. 1.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. As the inventive concept allows for various changes and numerous modifications, the embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprise" or "consist of" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동증폭기를 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a differential amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 차동증폭기(10)는 반응유닛(100)으로부터 차동 신호(differential signal)를 획득하기 위한 것으로, 이렇게 획득된 신호는 별도의 신호 변환유닛(500) 등을 통해 변환되어 상기 반응유닛(100)의 반응 상태에 대한 모니터링 또는 분석을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 1, the differential amplifier 10 according to the present embodiment is for acquiring a differential signal from the reaction unit 100, and the obtained signal may be a separate signal conversion unit 500 or the like. Can be converted through the monitoring or analysis of the reaction state of the reaction unit 100.

이 경우, 상기 차동증폭기(10)를 통해 출력되는 차동 신호는 예를 들어 차동 전압(differential voltage)일 수 있으며, 이에 따라 이하에서는 상기 차동증폭기(10)가 전압 출력부(400)를 포함하여 출력되는 신호가 전압인 것을 설명한다. In this case, the differential signal output through the differential amplifier 10 may be, for example, a differential voltage, so that the differential amplifier 10 includes a voltage output unit 400 below. The signal to be explained is a voltage.

한편, 상기 신호 변환유닛(500)은 예를 들어, 상기 전압 출력부(400)에서 출력되는 차동 전압을 바탕으로 차동 pH 값을 획득하는 pH 변환유닛일 수 있으며, 이러한 신호 변환유닛(500)은 다양하게 상기 차동 전압으로부터 필요한 정보를 도출할 수 있는 것으로, 그 종류는 제한되지는 않는다. On the other hand, the signal conversion unit 500 may be, for example, a pH conversion unit for obtaining a differential pH value based on the differential voltage output from the voltage output unit 400, such a signal conversion unit 500 The necessary information can be derived from the differential voltage in various ways, and the type thereof is not limited.

또한, 상기 반응유닛(100)은 바이오센서나 바이오 칩(chip)일 수 있으며, 전기화학 반응이 발생하는 유닛일 수 있다. In addition, the reaction unit 100 may be a biosensor or a biochip, and may be a unit in which an electrochemical reaction occurs.

일반적으로, 전기화학 반응이 발생하는 반응유닛으로부터 신호를 획득하는 경우, 전기화학 반응의 특수성, 예를 들어, 반응 중의 이온의 변화나 이온의 거동 등으로 인해 인가되는 전압이 그대로 검출되지는 않으며 전압의 드리프트(drift) 현상이 발생하게 된다. In general, when a signal is acquired from a reaction unit in which an electrochemical reaction occurs, the voltage applied due to the specificity of the electrochemical reaction, for example, the change of ions or the behavior of ions during the reaction, is not detected as it is. A drift phenomenon occurs.

이에 따라, 검출되는 전압을 반응의 상태에 따라 보상하여야 하며 본 실시예에서의 상기 차동증폭기(10)는 이러한 전압의 드리프트에 따른 보상을 수행한다. Accordingly, the detected voltage must be compensated according to the state of the reaction, and the differential amplifier 10 in this embodiment performs compensation according to the drift of the voltage.

한편, 상기 바이오센서 또는 바이오 칩 등과 같은 반응유닛(100)은 전기 화학적 반응이 발생되지 않더라도, 전극의 증착 상태, 전극의 배열, 전극의 균일성 등에 따라 출력되는 신호가 변화하게 된다. 따라서, 상기 반응유닛(100)의 종류에 따라 다양한 초기 신호가 검출될 수 있으며 이에 대한 보상이 필요하다. On the other hand, the reaction unit 100 such as a biosensor or a biochip, even if the electrochemical reaction does not occur, the output signal changes according to the deposition state of the electrode, the arrangement of the electrode, the uniformity of the electrode, and the like. Therefore, various initial signals may be detected according to the type of the reaction unit 100, and compensation thereof is required.

본 실시예에서의 상기 차동증폭기(10)는 이러한 반응유닛에 따라 변화할 수 있는 초기 전압에 대한 차이도 보상할 수 있다. The differential amplifier 10 in this embodiment can also compensate for the difference in the initial voltage that can vary according to this reaction unit.

이상과 같은, 상기 차동증폭기(10)는 전압 입력부(200), 차동 증폭유닛(300) 및 전압 출력부(400)를 포함한다. As described above, the differential amplifier 10 includes a voltage input unit 200, a differential amplifier unit 300, and a voltage output unit 400.

상기 전압 입력부(200)는 상기 반응유닛(100)과 연결되어 전압을 입력받으며, 이렇게 입력된 전압은 상기 차동 증폭유닛(300)으로 제공된다. The voltage input unit 200 is connected to the reaction unit 100 receives a voltage, the input voltage is provided to the differential amplification unit 300.

이 경우, 상기 반응유닛(100)으로부터 입력되는 전압은, 반응 전압 또는 차동 전압일 수 있다. In this case, the voltage input from the reaction unit 100 may be a reaction voltage or a differential voltage.

상기 반응 전압이란 상기 반응유닛(100)에서 전기 화학적 반응이 발생되는 전극에 연결되어 상기 전극으로부터 입력되는 전압으로 정의된다. 이와 달리, 상기 차동 전압이란 상기 반응유닛(100)의 기준 전극으로부터 입력되는 기준 전압과 상기 반응 전압과의 차이 전압을 보상한 전압으로 정의된다. The reaction voltage is defined as a voltage connected to an electrode in which an electrochemical reaction occurs in the reaction unit 100 and input from the electrode. In contrast, the differential voltage is defined as a voltage that compensates for a difference voltage between the reference voltage input from the reference electrode of the reaction unit 100 and the reaction voltage.

한편, 상기 기준 전압의 경우, 기준 전극으로부터 발생되는 전압으로써, 그 크기에 대한 정보는 미리 알 수 있다. On the other hand, in the case of the reference voltage, the voltage generated from the reference electrode, information about the magnitude can be known in advance.

따라서, 상기 차동 전압을 획득함으로써 상기 반응유닛(100)에서 발생되는 반응에 따라 가변되는 상기 반응 전압에 대한 정보를 획득할 수 있다. Thus, by acquiring the differential voltage, information on the reaction voltage that is varied according to the reaction generated in the reaction unit 100 may be obtained.

다만, 본 실시예에서는, 상기 반응이 발생하는 경우, 오프셋이 발생하게 되므로, 이에 대한 보상 및 전압의 증폭을 통해 상기 차동 전압을 획득함으로써, 상기 반응 전압에 대한 보다 정확한 정보를 획득할 수 있다. However, in the present embodiment, since the offset occurs when the reaction occurs, by obtaining the differential voltage through compensation and amplification of the voltage, more accurate information about the reaction voltage can be obtained.

이에 따라, 상기 차동 증폭유닛(300)은 상기 입력된 전압의 오프셋(offset)을 보상하는 회로로서, 증폭부(310), 가변부(320), 제어부(360) 및 스위칭부(370)를 포함한다. Accordingly, the differential amplifying unit 300 is a circuit for compensating the offset of the input voltage, and includes an amplifier 310, a variable unit 320, a controller 360, and a switching unit 370. do.

상기 증폭부(310)는 상기 가변부(320)와 전기적으로 연결되어, 상기 전압 입력부(200)로부터 입력된 전압을 증폭하여 상기 전압 출력부(400)로 출력하는 것으로, 제1 증폭부와 제2 증폭부를 포함한다. The amplifier 310 is electrically connected to the variable unit 320, amplifies the voltage input from the voltage input unit 200, and outputs the amplified voltage to the voltage output unit 400. 2 amplification unit.

상기 가변부(320)는 가변 저항부(330, 340) 및 보상 전압부(350)를 포함한다. The variable part 320 includes variable resistance parts 330 and 340 and a compensation voltage part 350.

상기 가변 저항부(330, 340)는 상기 증폭부(310)와 연결되어 차동 전압을 증폭시키며, 제1 가변 저항부(330) 및 제2 가변 저항부(340)를 포함한다. The variable resistor units 330 and 340 are connected to the amplifier 310 to amplify the differential voltage, and include a first variable resistor unit 330 and a second variable resistor unit 340.

상기 보상 전압부(350)는 상기 전압 입력부(200)로부터 입력된 전압의 오프셋을 보상한다. The compensation voltage unit 350 compensates for the offset of the voltage input from the voltage input unit 200.

상기 스위칭부(370)는 스위칭(switching)되며, 상기 증폭부(310) 및 상기 가변부(320)와 연결되어, 상기 전압 출력부(400)로 전압을 출력한다. 즉, 상기 스위칭부(370)는 온(ON)/오프(OFF) 동작되는 스위치를 포함하며, 상기 스위치의 온/오프 동작에 따라 스위칭되어, 상기 전압 출력부(400)로 전압을 출력한다. The switching unit 370 is switched and connected to the amplifier 310 and the variable unit 320 to output a voltage to the voltage output unit 400. That is, the switching unit 370 includes a switch that is turned on / off and is switched according to the on / off operation of the switch, and outputs a voltage to the voltage output unit 400.

이 경우, 상기 전압 출력부(400)로 출력되는 전압은 상기 반응유닛(100)으로부터 입력되는 상기 반응 전압 또는 상기 차동 전압일 수 있으며, 상기 스위칭부(370)가 스위칭되며 선택적으로 상기 반응 전압 또는 상기 차동 전압을 상기 전압 출력부(400)로 출력하게 된다. In this case, the voltage output to the voltage output unit 400 may be the reaction voltage or the differential voltage input from the reaction unit 100, the switching unit 370 is switched and optionally the reaction voltage or The differential voltage is output to the voltage output unit 400.

상기 제어부(360)는 상기 전압 출력부(400)에 연결되어, 상기 전압 출력부(400)로부터 출력되는 상기 반응 전압 또는 상기 차동 전압을 바탕으로 상기 가변부(320)를 제어한다. The controller 360 is connected to the voltage output unit 400 to control the variable unit 320 based on the reaction voltage or the differential voltage output from the voltage output unit 400.

이 경우, 상기 가변부(320)는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 가변 저항부(330, 340) 및 상기 보상 전압부(350)를 포함한다. In this case, the variable part 320 includes the variable resistor parts 330 and 340 and the compensation voltage part 350 as described above.

이에 따라 상기 제어부(360)는 상기 가변 저항부(330, 340)를 통해 가변 저항을 제어하여 상기 차동 전압을 실시간으로 증폭할 수 있으며, 상기 보상 전압부(350)를 통해 보상 전압을 제어하여 상기 오프셋을 실시간으로 보상할 수도 있다. Accordingly, the controller 360 may control the variable resistor through the variable resistor units 330 and 340 to amplify the differential voltage in real time, and control the compensation voltage through the compensation voltage unit 350 to control the compensation voltage. The offset may be compensated in real time.

이러한 제어부(360)의 동작에 대한 상세한 설명은 후술한다. A detailed description of the operation of the controller 360 will be described later.

한편, 상기 전압 출력부(400)는 상기 스위칭부(370)를 통해 선택되는 반응 전압 또는 차동 전압을 출력하며, 이렇게 출력된 상기 반응 전압 또는 상기 차동 전압은 앞서 설명한 바와 같이 상기 제어부(360)로 제공되거나, 그대로 출력되어 상기 반응유닛(100)의 반응 상태에 대한 모니터링 정보로 활용될 수 있으며, 이와 달리 필요에 따라서는 별도의 신호 변환유닛(500)으로 제공되어 추가로 신호가 변환되어 검출될 수도 있다. On the other hand, the voltage output unit 400 outputs a reaction voltage or a differential voltage selected through the switching unit 370, the output of the reaction voltage or the differential voltage as described above to the control unit 360 It may be provided or output as it is, may be utilized as monitoring information on the reaction state of the reaction unit 100, otherwise provided as a separate signal conversion unit 500, if necessary, the signal is further converted and detected It may be.

이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 차동증폭기(10)의 구체적인 회로 구성에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a detailed circuit configuration of the differential amplifier 10 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 도 1의 차동증폭기의 회로도이다. 도 3은 도 1의 차동증폭기에서 오프셋 보상 상태를 도시한 회로도이다. FIG. 2 is a circuit diagram of the differential amplifier of FIG. 1. 3 is a circuit diagram illustrating an offset compensation state in the differential amplifier of FIG. 1.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 전압 입력부(200)는 제1 입력단(201) 및 제2 입력단(202)을 포함하며, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 입력단(201)은 상기 반응유닛(100)의 반응 전극에 연결되고, 상기 제2 입력단(202)은 상기 반응유닛(100)의 기준 전극에 연결된다. 2 and 3, the voltage input unit 200 includes a first input terminal 201 and a second input terminal 202, and although not illustrated, the first input terminal 201 is the reaction unit 100. ) Is connected to the reaction electrode of the second input terminal 202 is connected to the reference electrode of the reaction unit (100).

그리하여, 상기 제1 입력단(201)을 통해서는 제1 입력전압으로서 반응 전압(Vin1)이 입력되고, 상기 제2 입력단(202)을 통해서는 제2 입력전압으로서 기준 전압(Vin2)이 입력된다. Thus, the reaction voltage V in1 is input as the first input voltage through the first input terminal 201, and the reference voltage V in2 is input as the second input voltage through the second input terminal 202. do.

상기 증폭부(310)는 제1 증폭부(311) 및 제2 증폭부(312)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 증폭부들(311, 312)은 각각 연산증폭기(operation amplifier)일 수 있다. The amplifier 310 may include a first amplifier 311 and a second amplifier 312, and the first and second amplifiers 311 and 312 may be operation amplifiers, respectively. .

상기 전압 입력부(200)의 상기 제1 입력단(201)은 상기 제1 증폭부(311)의 비반전 입력단(+)과 연결되어 상기 반응 전압(Vin1)은 상기 제1 증폭부(311)로 입력되며, 상기 제2 입력단(202)은 상기 제2 증폭부(312)의 비반전 입력단(+)과 연결되어 상기 기준 전압(Vin2)은 상기 제2 증폭부(312)로 입력된다. The first input terminal 201 of the voltage input unit 200 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the first amplifier 311 so that the reaction voltage V in1 is transferred to the first amplifier 311. The second input terminal 202 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the second amplifier 312 so that the reference voltage V in2 is input to the second amplifier 312.

한편, 상기 스위칭부(370)는 제1 스위치(371, SW1)와 제2 스위치(372, SW2)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 스위치들(371, 372) 각각은 별도의 제어신호에 의해 온(ON)/오프(OFF) 동작을 수행한다. On the other hand, the switching unit 370 includes a first switch (371, SW1) and the second switch (372, SW2), each of the first and second switches 371, 372 to a separate control signal ON / OFF operation is performed.

이 경우, 상기 제1 스위치(371)는 일단은 상기 제1 증폭부(311)의 반전 입력단(-)과 연결되고, 상기 제1 스위치(371)의 타단은 상기 전압 출력부(400)의 출력단(401)과 연결된다. In this case, one end of the first switch 371 is connected to the inverting input terminal (−) of the first amplifier 311, and the other end of the first switch 371 is an output terminal of the voltage output unit 400. 401 is connected.

한편, 상기 제2 스위치(372)의 일단은 상기 제2 증폭부(312)의 반전 입력단(-)과 연결되고, 상기 제2 스위치(372)의 타단은 상기 전압 출력부(400)의 출력단(401)과 연결된다. On the other hand, one end of the second switch 372 is connected to the inverting input terminal (-) of the second amplifier 312, the other end of the second switch 372 is the output terminal of the voltage output unit 400 ( 401).

이에 따라, 상기 제1 및 제2 스위치들(371, 372)은 상기 출력단(401)에 대하여 서로 병렬로 연결된다. Accordingly, the first and second switches 371 and 372 are connected in parallel with each other with respect to the output terminal 401.

또한, 후술하겠으나, 상기 제1 및 제2 스위치들(371, 372)은 어느 하나가 온(ON) 상태이면 다른 하나는 오프(OFF) 상태가 되어, 선택적으로 어느 하나의 스위치만 온(ON) 상태를 유지하게 된다. In addition, as will be described later, the first and second switches 371 and 372 are turned off when one of them is in an ON state, and optionally, only one switch is turned on. State is maintained.

또한, 상기 제1 가변 저항부(330)는 상기 제1 증폭부(311)의 출력단인 제1 단(301)과 접지(305) 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 제2 가변 저항부(340)는 상기 제1 단(301)과 상기 제2 증폭부(312)의 출력단인 제4 단(304) 사이에 전기적으로 연결된다. In addition, the first variable resistor unit 330 is electrically connected between the first terminal 301, which is an output terminal of the first amplifier 311, and the ground 305, and the second variable resistor unit 340. Is electrically connected between the first stage 301 and the fourth stage 304 which is an output terminal of the second amplifier 312.

이 경우, 상기 제1 가변 저항부(330)는 서로 직렬로 연결된 제1 저항(331, R)과 제1 가변저항(332, Rgain)을 포함하며, 상기 제2 가변 저항부(340)는 서로 직렬로 연결된 제2 저항(341, R)과 제2 가변저항(342, Rgain)을 포함한다. In this case, the first variable resistor unit 330 includes a first resistor 331 (R) and a first variable resistor 332 (R gain ) connected in series with each other, and the second variable resistor unit 340 The second resistor 341 and R and the second variable resistor 342 and R gain connected in series with each other are included.

보다 구체적으로, 상기 제1 저항(331)은 상기 제1 단(301)과, 상기 제1 증폭부(311)의 반전 입력단(-)과 상기 제1 스위치(371)의 일단 사이에 위치하는 제2 단(302)의 사이에 연결되며, 상기 제2 저항(341)은 상기 제1 단(301)과, 상기 제2 증폭부(312)의 반전 입력단(-)과 연결되는 제3 단(303)의 사이에 연결된다. More specifically, the first resistor 331 is formed between the first stage 301, the inverting input terminal (-) of the first amplifier 311 and one end of the first switch 371. A third stage 303 connected between the second stage 302 and the second resistor 341 is connected to the first stage 301 and the inverting input terminal (-) of the second amplifier 312. ) Is connected between.

한편, 상기 제1 가변저항(332)은 상기 제2 단(302)과 상기 접지(305) 사이에 연결되고, 상기 제2 가변저항(342)은 상기 제3 단(303)과, 상기 제2 증폭부(312)의 출력단과 상기 제2 스위치(372)의 일단 사이에 위치하는 제4 단(304)의 사이에 연결된다. The first variable resistor 332 is connected between the second terminal 302 and the ground 305, and the second variable resistor 342 is connected to the third terminal 303 and the second terminal 302. It is connected between the output terminal of the amplifier 312 and the fourth stage 304 located between one end of the second switch 372.

나아가, 상기 보상 전압부(350, Vcomp)는 보상이 필요한 크기에 따라 전압의 크기를 가변할 수 있는 것으로, 상기 제1 가변저항(332)과 상기 접지(305) 사이에 연결된다. In addition, the compensation voltage unit 350 (V comp ) may vary the magnitude of the voltage according to the size of compensation, and is connected between the first variable resistor 332 and the ground 305.

즉, 상기 제1 증폭부(311)의 출력단인 제1 단(301)과 상기 접지(305) 사이에는 제1 저항(331), 제1 가변저항(332) 및 보상 전압부(350)가 차례로 연결된다. That is, a first resistor 331, a first variable resistor 332, and a compensation voltage unit 350 are sequentially disposed between the first terminal 301, which is an output terminal of the first amplifier 311, and the ground 305. Connected.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(360)는 상기 전압 출력부(400)의 출력단(401)과 연결되어, 상기 전압 출력부(400)로부터 출력되는 전압(Vo)의 정보를 획득할 수 있으며, 이 경우, 상기 전압 출력부(400)로부터 출력되는 전압(Vo)은 앞서 설명한 바와 같이, 반응 전압 또는 차동 전압일 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the controller 360 is connected to the output terminal 401 of the voltage output unit 400 to obtain information of the voltage Vo output from the voltage output unit 400. In this case, the voltage Vo output from the voltage output unit 400 may be a reaction voltage or a differential voltage as described above.

또한, 상기 제어부(360)는, 상기 제1 가변 저항부(330)의 제1 가변저항(332), 상기 제2 가변 저항부(340)의 제2 가변저항(342), 및 상기 보상 전압부(350)의 전압을 제어한다. The controller 360 may include a first variable resistor 332 of the first variable resistor unit 330, a second variable resistor 342 of the second variable resistor unit 340, and the compensation voltage unit. The voltage of 350 is controlled.

이상과 같이, 상기 차동 증폭유닛(300)은 상기 스위칭부(370)를 통한 스위칭으로 상기 반응유닛(100)으로부터 입력되는 반응 전압(Vin1)을 그대로 출력하거나, 또는 상기 반응유닛(100)으로부터 입력되는 반응 전압(Vin1)과 기준 전압(Vin2)의 차이를 보상한 차동 전압을 출력할 수 있다. As described above, the differential amplifying unit 300 outputs the reaction voltage V in1 input from the reaction unit 100 as it is by switching through the switching unit 370, or from the reaction unit 100. The differential voltage compensating for the difference between the input response voltage V in1 and the reference voltage V in2 may be output.

또한, 상기 차동 증폭유닛(300)은 상기 증폭부(310)와 함께 제1 및 제2 가변저항부들(310, 340)을 통해 출력되는 반응 전압(Vin1) 또는 차동 전압을 증폭할 수 있으며, 나아가, 초기 상태에서 출력되는 상기 반응 전압(Vin1)을 바탕을 오프셋을 초기 보상할 수 있는 것은 물론, 반응의 진행 중에 출력되는 상기 차동 전압을 바탕으로도 오프셋을 실시간을 보상할 수 있다. In addition, the differential amplifying unit 300 may amplify the response voltage (V in1 ) or the differential voltage output through the first and second variable resistor parts 310 and 340 together with the amplifier 310. Furthermore, the offset may be initially compensated based on the reaction voltage V in1 output in the initial state, and the offset may be compensated in real time based on the differential voltage output during the reaction.

한편, 본 실시예에 의한 상기 차동 증폭유닛(300)을 통해 출력되는 차동 전압(VO)은, 하기 식 (1)로 산출될 수 있다. Meanwhile, the differential voltage V O output through the differential amplifying unit 300 according to the present embodiment may be calculated by the following equation (1).

VO=(1+Rgain/R)(Vin2-Vin1)+Vcomp 식 (1)V O = (1 + R gain / R) (V in2 -V in1 ) + V comp equation (1)

{Rgain: 가변부의 가변 저항값, R: 가변부의 저항값, Vin2: 기준 전압, Vin1: 반응 전압, Vcomp: 가변부의 보상 전압} {R gain : variable resistance of variable part, R: resistance value of variable part, V in2 : reference voltage, V in1 : reaction voltage, V comp : compensation voltage of variable part}

즉, 상기 식 (1)을 통해 확인되는 바와 같이, 상기 차동 증폭유닛(300)을 통해 출력되는 차동 전압(VO)은 상기 기준 전압(Vin2)과 상기 반응 전압(Vin1)의 차이에, 상기 가변부(320)의 가변 저항(Rgain) 및 저항(R)의 비(比)인 이득값을 곱하고, 상기 가변부(320)의 보상 전압(Vcomp)을 더하여 도출된다. That is, as confirmed through Equation (1), the differential voltage (V O ) output through the differential amplifying unit 300 is based on the difference between the reference voltage (V in2 ) and the reaction voltage (V in1 ). In this case, the variable resistor R gain of the variable part 320 is multiplied by a gain value that is a ratio of the resistor R, and the compensation voltage V comp of the variable part 320 is added to be derived.

이 경우, 상기 기준 전압(Vin2)에 대한 정보는 이미 알려진 상태이며, 상기 반응 전압(Vin1)은 초기 상태에서 출력되는 것으로 그 정보를 그대로 획득할 수 있으므로, 상기 식 (1)에서 상기 차동 전압(VO)의 획득값을 바탕으로 상기 보상 전압(Vcomp)을 변경하여야 하는가를 판단할 수 있다. In this case, the information on the reference voltage (V in2 ) is already known, the reaction voltage (V in1 ) is output in the initial state can be obtained as it is, so the differential in the formula (1) It may be determined whether the compensation voltage V comp should be changed based on the acquired value of the voltage V O.

즉, 상기 차동 전압(VO)의 획득값을 바탕으로 오프셋의 발생 여부를 판단할 수 있으며, 이러한 오프셋을 보상하기 위해 상기 보상 전압(Vcomp)을 변경할 수 있다. That is, it is possible to determine whether an offset is generated based on the acquired value of the differential voltage V O , and to compensate for this offset, the compensation voltage V comp may be changed.

이 경우, 상기 이득값과 상기 보상 전압(Vcomp)은 상기 제어부(360)에 의해 제어되는 것으로, 결국, 상기 차동 전압(VO)은 상기 제어부(360)의 제어를 통해 실시간으로 제어되어 출력될 수 있다. 즉, 상기 이득값과 상기 보상 전압(Vcomp)의 제어를 통해 상기 오프셋이 보상된 상기 차동 전압(VO)이 출력된다. In this case, the gain value and the compensation voltage V comp are controlled by the controller 360. As a result, the differential voltage V O is controlled and output in real time through the control of the controller 360. Can be. That is, the differential voltage V O having the offset compensated is output through the control of the gain value and the compensation voltage V comp .

이상과 같이, 본 실시예에서의 상기 차동증폭기(10)는 상기 제어부(360)의 제어를 통해 상기 차동 전압(VO)을 보상 및 증폭하여 출력할 수 있으며, 이를 통해 보다 정확한 차동 전압을 측정할 수 있으며 측정 가능한 동적영역을 확장시킬 수 있다. As described above, the differential amplifier 10 according to the present exemplary embodiment may compensate and amplify and output the differential voltage V O through the control of the controller 360, thereby measuring a more accurate differential voltage. It can extend the measurable dynamic range.

도 4는 도 1의 차동증폭기에 연결되는 반응유닛의 일 예를 도시한 모식도이다. 도 5는 도 1의 차동증폭기에 연결되는 반응유닛의 다른 예를 도시한 모식도이다. 4 is a schematic diagram showing an example of a reaction unit connected to the differential amplifier of FIG. 5 is a schematic diagram showing another example of a reaction unit connected to the differential amplifier of FIG.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 반응유닛(100)은 바이오센서나 바이오 칩(chip)일 수 있으며, 전기화학 반응이 발생하는 유닛일 수 있다. As described above, the reaction unit 100 may be a biosensor or a biochip, and may be a unit in which an electrochemical reaction occurs.

또한, 상기 반응유닛(100)은 상기 차동 증폭유닛(300)의 전압 입력부(200)와 연결되어 반응 전극으로부터 발생되는 반응 전압과 기준 전극으로부터 발생되는 기준 전압이 상기 전압 입력부(200)를 통해 입력된다. In addition, the reaction unit 100 is connected to the voltage input unit 200 of the differential amplification unit 300, the reaction voltage generated from the reaction electrode and the reference voltage generated from the reference electrode is input through the voltage input unit 200 do.

다만, 상기 반응유닛(100)의 종류에 따라 반응 전극과 기준 전극은 다를 수 있는데, 도 4에 도시된 반응유닛(100)에서는, 반응 전극이 2개인 경우이다. However, depending on the type of the reaction unit 100, the reaction electrode and the reference electrode may be different, in the reaction unit 100 shown in Figure 4, there are two reaction electrodes.

즉, 도 4의 상기 반응유닛(100)에서는, 기준 전극(110)으로부터 발생되는 기준 전압(Vref)은 접지(105)와 연결되고, 2개의 반응 전극들(120)로부터 발생되는 반응 전압(WE1, WE2)은 각각 상기 제1 입력단(201) 및 상기 제2 입력단(202)을 통해 입력된다. That is, in the reaction unit 100 of FIG. 4, the reference voltage V ref generated from the reference electrode 110 is connected to the ground 105, and the reaction voltage generated from the two reaction electrodes 120 ( WE1 and WE2 are respectively input through the first input terminal 201 and the second input terminal 202.

이 경우, 상기 제1 반응 전압(WE1)은 상기 차동 증폭유닛(300)에서는 소위, 반응 전압(Vin1)으로 간주되고, 상기 제2 반응 전압(WE2)은 상기 차동 증폭유닛(300)에서는 소위, 기준 전압(Vin2)으로 간주된다. 물론, 서로 반대로 간주될 수도 있다. In this case, the first reaction voltage WE1 is regarded as the so-called reaction voltage V in1 in the differential amplification unit 300, and the second reaction voltage WE2 is so called in the differential amplification unit 300. , The reference voltage (V in2 ) is considered. Of course, they can also be considered opposite to each other.

이와 같이, 반응 전극이 2개인 경우라도, 어느 하나는 반응 전극으로, 다른 하나는 기준 전극으로 간주될 수 있으며, 이 경우 상기 2개의 반응 전극 사이의 차동 전압에 대한 정보를 획득할 수 있으므로 상기 반응유닛(100)으로부터 필요한 차등 신호를 획득하는 것은 가능하다. As such, even in the case of two reaction electrodes, one may be regarded as a reaction electrode and the other as a reference electrode, and in this case, information on the differential voltage between the two reaction electrodes may be obtained. It is possible to obtain the required differential signal from the unit 100.

한편, 도 5에 도시된 반응유닛(101)에서는, 반응 전극이 1개인 경우이다. On the other hand, in the reaction unit 101 shown in Fig. 5, there is one reaction electrode.

즉, 도 5의 상기 반응유닛(101)에서는, 기준 전극(111)으로부터 발생되는 기준 전압(RE)은 상기 제2 입력단(202)로 입력되고, 반응 전극(121)으로부터 발생되는 반응 전압(WE)은 상기 제1 입력단(201)을 통해 입력된다. That is, in the reaction unit 101 of FIG. 5, the reference voltage RE generated from the reference electrode 111 is input to the second input terminal 202 and the reaction voltage WE generated from the reaction electrode 121. ) Is input through the first input terminal 201.

이 경우, 상기 반응 전압(WE1)은 상기 차동 증폭유닛(300)에서는 소위, 반응 전압(Vin1)으로 간주되고, 상기 기준 전압(RE)은 상기 차동 증폭유닛(300)에서는 소위, 기준 전압(Vin2)으로 간주된다. In this case, the reaction voltage WE1 is regarded as a so-called reaction voltage V in1 in the differential amplification unit 300, and the reference voltage RE is a so-called reference voltage in the differential amplification unit 300. V in2 ).

이와 같이, 반응 전극이 1개인 경우라면, 기준 전극을 통해 입력되는 기준 전압과, 반응 전극을 통해 입력되는 반응 전압을 바탕으로, 기준 전압과 반응 전압 사이의 차동 전압에 대한 정보를 획득할 수 있으므로 상기 반응유닛(100)으로부터 필요한 차등 신호를 획득하는 것은 가능하다. As such, when there is one reaction electrode, information on the differential voltage between the reference voltage and the reaction voltage can be obtained based on the reference voltage input through the reference electrode and the reaction voltage input through the reaction electrode. It is possible to obtain the required differential signal from the reaction unit 100.

이와 달리, 도시하지는 않았으나, 상기 반응 유닛(100)의 반응 전극이 3개 이상인 경우라면, 한 쌍의 반응 전극을 조합하여 각각의 쌍에서의 차동 전압에 대한 정보를 획득할 수 있고, 이를 통해 반응유닛으로부터 필요한 차등 신호를 획득할 수 있다. Unlike this, although not shown, when there are three or more reaction electrodes of the reaction unit 100, a pair of reaction electrodes may be combined to obtain information on the differential voltage in each pair, thereby reacting. The required differential signal can be obtained from the unit.

이하에서는, 도 6을 참조하여, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 상기 차동 증폭기(10)의 동작 내지 구동에 대하여 설명한다. Hereinafter, with reference to FIG. 6, the operation to the driving of the differential amplifier 10 described with reference to FIGS. 1 to 3 will be described.

도 6은 도 1의 차동증폭기의 구동방법을 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of driving the differential amplifier of FIG. 1.

도 6을 참조하면, 우선, 상기 차동증폭기(10)의 동작 또는 구동의 경우, 우선, 초기 보상 전압을 설정한다(단계 S10). Referring to FIG. 6, first, in the case of operation or driving of the differential amplifier 10, first, an initial compensation voltage is set (step S10).

상기 초기 보상 전압은 기 실험 결과 등을 바탕으로 임의의 초기값으로 설정될 수 있으며, 이에 따라 상기 보상 전압(Vcomp)의 값이 초기값으로 설정된다. The initial compensation voltage may be set to an arbitrary initial value based on a previous experiment result, and thus the value of the compensation voltage V comp is set to an initial value.

이 후, 상기 스위칭부(370)의 스위칭에 따라 상기 제1 스위치(371)는 온(ON) 상태가 되고, 상기 제2 스위치(372)는 오프(OFF) 상태가 된다(단계 S20). Thereafter, according to the switching of the switching unit 370, the first switch 371 is turned on and the second switch 372 is turned off (step S20).

이와 같이 상기 제1 스위치(371)만 온(ON) 상태가 되면, 상기 차동 증폭기(10)의 증폭부(310) 및 가변부(320)는 활성화되지 않는다. As such, when only the first switch 371 is turned on, the amplifier 310 and the variable unit 320 of the differential amplifier 10 are not activated.

이에 따라, 상기 반응 유닛(100)으로부터 반응 전압(Vin1)을 획득한다(단계 S30). Accordingly, a reaction voltage V in1 is obtained from the reaction unit 100 (step S30).

즉, 상기 제1 입력단(201)을 통해 입력되는 상기 반응유닛(100)의 제1 입력전압, 즉 상기 반응 전압(Vin1)은 상기 제1 스위치(371)의 온(ON) 상태에 따라 상기 전압 출력부(400)를 통해 상기 출력단(401)으로 출력된다. That is, the first input voltage of the reaction unit 100 input through the first input terminal 201, that is, the reaction voltage V in1 may be determined according to the ON state of the first switch 371. The output terminal 401 is output through the voltage output unit 400.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 상기 기준 전압(Vin2)은 기준 전극에 입력되는 전압으로 정보를 알 수 있으며, 이상과 같이, 상기 반응 전압(Vin1)을 획득하면, 상기 식 (1)로부터 상기 차동 전압(VO)을 예측할 수 있다. On the other hand, as described above, the reference voltage (V in2 ) can be known as a voltage input to the reference electrode, and, as described above, when the reaction voltage (V in1 ) is obtained, the differential from the equation (1) The voltage V O can be predicted.

이 후, 상기 스위칭부(370)의 스위칭에 따라 상기 제1 스위치(371)는 오프(OFF) 상태가 되고, 상기 제2 스위치(372)는 온(ON) 상태가 된다(단계 S40). Thereafter, the first switch 371 is turned off according to the switching of the switching unit 370, and the second switch 372 is turned on (step S40).

이와 같이, 상기 제2 스위치(372)만 온(ON) 상태가 되면, 상기 전압 출력부(400)의 출력단(401)을 통해서는 차동 전압(VO)이 출력된다. As such, when only the second switch 372 is turned on, the differential voltage V O is output through the output terminal 401 of the voltage output unit 400.

이 경우, 상기 차동 전압(VO)은, 도 2를 참조하여 설명한 회로도에 의해, 상기 제2 입력단(202)을 통해 입력되는 상기 기준 전압(Vin2)과 상기 제1 입력단(201)을 통해 입력되는 상기 반응 전압(Vin1)의 차이에, 상기 가변저항(Rgain) 및 저항(R)의 비(比)로 정의되는 이득값을 곱하고, 상기 보상 전압(Vcomp)(이 경우, 최초로 차동 전압(VO)을 획득하는 것이므로 보상전압의 초기값이 해당됨)을 더하는 것으로 도출되며, 구체적인 연산식은 상기 식 (1)과 같다. In this case, the differential voltage V O is, through the reference voltage V in2 and the first input terminal 201 input through the second input terminal 202 by the circuit diagram described with reference to FIG. 2. The difference between the input response voltage V in1 is multiplied by a gain value defined by the ratio of the variable resistor R gain and the resistor R, and the compensation voltage V comp (in this case, It is derived by adding the initial value of the compensation voltage since the differential voltage (V O ) is obtained, and the specific equation is as shown in Equation (1).

이 경우, 상기 가변저항(Rgain), 즉 상기 제1 및 제2 가변저항들(332, 342)의 값과 상기 보상 전압부(350, Vcomp)의 값은 초기 설정된 값을 유지하게 된다. In this case, the variable resistor R gain , that is, the values of the first and second variable resistors 332 and 342 and the values of the compensation voltage units 350 and V comp maintain an initial value.

따라서, 식 (1)로부터 도출되는 차동 전압(VO)을 획득할 수 있으며, 이렇게 도출되는 차동 전압(VO)이 상기 출력단(401)을 통해 출력되는 차동 전압(VO)과 그 값이 동일하여야 한다. Therefore, it is possible to obtain a differential voltage (V O) is derived from equation (1), thus the differential voltage (V O) is derived is a differential voltage (V O) and the value that is output through the output terminal 401 is Should be the same.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 바이오센서 또는 바이오 칩 등과 같은 반응유닛(100)은 전기 화학적 반응이 발생되지 않더라도, 전극의 증착 상태, 전극의 배열, 전극의 균일성 등에 따라 출력되는 신호가 변화하게 된다. 나아가, 반응의 지속에 따라 전압의 드리프트 현상이 발생하게 된다. 따라서, 상기 반응유닛(100)의 종류 및 전압 드리프트 등에 따라 다양한 신호가 검출될 수 있으며 이에 대한 보상이 필요하며, 이를 위해, 상기 제어부(360)는 상기 보상 전압부(350)의 보상 전압을 설정 또는 변경하여 보상(calibration)을 수행한다. However, as described above, the reaction unit 100 such as the biosensor or the biochip does not change the output signal according to the deposition state of the electrode, the arrangement of the electrode, the uniformity of the electrode, and the like, even when no electrochemical reaction occurs. do. Furthermore, the drift of the voltage occurs as the reaction continues. Accordingly, various signals may be detected according to the type and voltage drift of the reaction unit 100, and compensation is required. For this purpose, the controller 360 sets the compensation voltage of the compensation voltage unit 350. Or change to perform calibration.

즉, 상기 출력되는 차동 전압(VO)은 식 (1)로부터 도출되는 차동 전압(VO)과 다를 수 있으며, 이는 실제 출력되는 차동 전압(VO)이 오프셋을 포함하기 때문이다. That is, the output differential voltage V O may be different from the differential voltage V O derived from Equation (1), because the actual output differential voltage V O includes an offset.

따라서, 이후, 상기 획득되는 차동 전압(VO)을 바탕으로, 상기 제어부(360)는 상기 가변부(320)를 제어하여, 상기 오프셋을 실시간으로 보상하며, 상기 출력되는 차동 전압(VO)을 증폭시킨다(단계 S60). Therefore, based on the obtained differential voltage V O , the controller 360 controls the variable unit 320 to compensate for the offset in real time, and outputs the differential voltage V O. Is amplified (step S60).

즉, 상기 제어부(360)는 상기 전압 출력부(400)의 출력단(401)으로부터 출력되는 상기 차동 전압(VO)을 획득하고, 이를 바탕으로 식 (1)로부터 도출되는 상기 차동 전압(VO)과 차이가 있는 경우, 상기 가변부(320)의 보상 전압부(350)를 제어하여, 즉 상기 보상 전압부(350, Vcomp)의 전압값을 변화시키며 차동 전압(VO)의 오프셋을 실시간으로 보상한다.That is, the controller 360 obtains the differential voltage V O output from the output terminal 401 of the voltage output unit 400, and based on this, the differential voltage V O derived from Equation (1). ), The compensation voltage unit 350 of the variable unit 320 is controlled, that is, the voltage value of the compensation voltage units 350 and V comp is changed and the offset of the differential voltage V O is changed. Reward in real time.

한편, 실제 반응 유닛에서의 반응은 지속적으로 수행되므로, 상기 출력되는 차동 전압(VO)은 시간이 경과하여 반응이 지속적으로 수행됨에 따라 변화하게 된다. On the other hand, since the reaction in the actual reaction unit is carried out continuously, the output differential voltage (V O ) is changed as the reaction is continuously performed over time.

즉, 상기 반응 전압(Vin1)만을 출력 받은 후, 상기 차동 전압(VO)을 바로 출력 받는다면 실제 출력되는 상기 차동 전압(VO)은 상기 식 (1)을 통해 연산되는 차동 전압(VO)과 동일한 값(오프셋이 없는 상태에서)으로 유지되어야 하지만, 상기 반응 전압(Vin1)이 출력된 후 시간이 경과함에 따라 출력되는 상기 차동 전압(VO)은 식 (1)을 통해 연산되는 차동 전압(VO)과는 차이가 발생하게 된다. That is, the response voltage (V in1) after receiving an output only, the differential voltage (V O) to directly output the differential voltage that is the actual output if the receive (V O) is a differential voltage (V computed by the above formula (1) O) the same value (to be maintained in the non-offset state), but the differential voltage (V O) which is output as the response voltage (V in1), a time after the output has elapsed and is calculated through a formula (1) The difference occurs with the differential voltage (V O ).

나아가, 이러한 차이는, 오프셋에 의한 영향인지 반응의 경과에 따른 영향인지 판단할 수 없다. Furthermore, it is not possible to determine whether such a difference is an influence due to an offset or a progress of the reaction.

따라서, 본 실시예에서, 오프셋에 의한 영향으로 간주하고 오프셋을 실시간으로 보상하기 위한 상기 보상 전압부(350, Vcomp)의 전압값을 변화시키는 것은, 상기 반응 전압(Vin1)만을 출력 받은 후, 바로 스위칭하여 상기 차동 전압(VO)을 출력받은 경우와 같이, 상기 차동 전압(VO)이 획득되는 초기 상태(즉, 스위칭 하자마자 바로)로 한정하는 것이 바람직할 수 있다. Therefore, in the present embodiment, changing the voltage value of the compensation voltage unit 350 (V comp ) to regard the influence by the offset and compensate the offset in real time, after receiving only the reaction voltage V in1 is output. As in the case where the differential voltage V O is output by switching immediately, it may be desirable to limit the initial voltage (ie, immediately after switching) to the differential voltage V O.

즉, 상기 반응 전압(Vin1)만을 출력 받은 후, 스위칭하고 일정 시간이 경과한 후에 출력되는 상기 차동 전압(VO)은 오프셋에 의한 영향 뿐 아니라 반응의 경과에 의한 영향도 포함되므로, 상기 보상 전압부(350, Vcomp)의 전압값을 변화시키는 것으로 보상하는 것은 타당하지 않다. That is, the differential voltage (V O ) output after switching only after the reaction voltage (V in1 ) is output and after a predetermined time has elapsed includes not only the influence of the offset but also the effect of the progress of the reaction. It is not reasonable to compensate by changing the voltage value of the voltage unit 350, V comp .

따라서, 시간의 경과에 따라 반응이 지속적으로 발생되는 경우에, 상기 보상 전압부(350, Vcomp)의 전압값을 변화시키는 것으로 보상하기 위해서는, 일정 반응 경과 후, 스위칭을 통해 상기 반응 전압(Vin1)만을 출력 받은 후, 다시 스위칭하여 상기 차동 전압(VO)을 출력받아 출력되는 차동 전압(VO)을 상기 식 (1)을 통해 도출되는 차동 전압과 비교하는 것으로 수행될 수 있다. Therefore, in the case where the reaction is continuously generated over time, in order to compensate by changing the voltage value of the compensating voltage unit 350 and V comp , after the predetermined reaction has elapsed, the reaction voltage V is switched. in1) after receiving only the output may be performed by comparing the differential voltage (V O output receives the output of the differential voltage (V O) and switches back) the differential voltage that is derived from the formula (1).

즉, 시간의 경과에 따라 반응이 지속되더라도, 본 실시예에서는, 단순한 스위칭을 반복함으로써, 해당 반응 상태에서의 반응 전압(Vin1)과 차동 전압(VO)의 출력값을 용이하게 획득할 수 있으며, 이를 바탕으로 상기 차동 전압(VO)을 용이하게 보상할 수 있다. In other words, even if the reaction continues over time, in this embodiment, by simply switching, the output values of the reaction voltage V in1 and the differential voltage V O in the corresponding reaction state can be easily obtained. Based on this, the differential voltage V O can be easily compensated.

물론, 반응 속도가 느리거나 반응에 따라 전압의 변화가 크지 않은 경우 등의 상황에서는, 상기 스위칭을 수행한 이후 소정의 시간이 경과한 이후에도 오프셋에 의한 전압 변화가 반응에 의한 변화보다 큰 요인일 수 있으며, 이 경우에는 언제라도 차동 전압(VO)의 출력값에 대한 보상을 수행할 수 있다. Of course, in a situation in which the reaction speed is slow or the voltage change is not large according to the reaction, the voltage change due to the offset may be a larger factor than the change due to the reaction even after a predetermined time has elapsed after the switching is performed. In this case, compensation of the output value of the differential voltage V O may be performed at any time.

또한, 상기 제어부(360)는 상기 가변부(320)의 가변 저항(Rgain), 즉 상기 제1 및 제2 가변저항들(332, 342)의 값을 변화시키며 차동 전압(VO)의 크기를 실시간으로 증폭할 수도 있다. In addition, the controller 360 changes the variable resistor R gain of the variable part 320, that is, the values of the first and second variable resistors 332 and 342, and the magnitude of the differential voltage V O. Can be amplified in real time.

상기 제어부(360)는 이러한 오프셋의 보상과 출력의 증폭을 스위칭을 통해 획득되는 차동 전압(VO)을 바탕으로, 실시간으로 연속적으로 수행할 수 있으며, 이를 통해 특히, 전압의 변화가 지속적으로 불규칙하게 발생하는 반응 환경에서, 상기 차동 전압(VO)의 상대적인 변화를 보상하여 이를 정확하게 검출할 수 있다. The controller 360 may continuously perform the compensation of the offset and the amplification of the output in real time on the basis of the differential voltage V O obtained through switching, and in particular, the voltage change is continuously irregular. In a reaction environment that occurs easily, the relative change in the differential voltage V O may be compensated for and accurately detected.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 스위칭 회로를 통해 반응 전압과 차동 전압을 선택적으로 출력할 수 있어, 초기 상태에서 또는 반응의 진행 중에 출력되는 차동 전압을 바탕으로도 오프셋을 보상할 수 있어, 오프셋의 보상을 통한 차동신호의 효과적인 획득이 가능하며, 이에 따라 측정 가능한 동적 영역을 확장할 수 있다. According to the embodiments of the present invention as described above, the response voltage and the differential voltage can be selectively output through the switching circuit, so that the offset can be compensated based on the differential voltage output in the initial state or during the progress of the reaction. Thus, an effective acquisition of the differential signal through the compensation of the offset is possible, thereby extending the measurable dynamic range.

즉, 종래 별도의 보상 시스템을 통해 오프셋을 보상하지 않고도, 상대적으로 간단한 회로 구성을 통해, 증폭부와 스위칭 부, 및 가변부의 조합으로 제어부를 통한 초기 및 실시간 오프셋 보상을 구현할 수 있다. That is, without compensating the offset through the conventional separate compensation system, the initial and real time offset compensation through the control unit may be implemented by a combination of the amplifier, the switching unit, and the variable unit through a relatively simple circuit configuration.

또한, 제안된 차동증폭기의 회로 구성을 통해, 차동 전압은 보상 전압의 크기에 따라 가변되어 도출되며, 동시에 차동 전압의 증폭을 가변 저항값을 변경하는 것으로 구현할 수 있어, 이러한 차동 전압의 오프셋 보상 및 증폭의 용이한 구현이 가능하다. In addition, through the circuit configuration of the proposed differential amplifier, the differential voltage is derived by varying the magnitude of the compensation voltage, and at the same time, the amplification of the differential voltage can be implemented by changing the variable resistance value, so that the offset compensation of the differential voltage and Easy implementation of amplification is possible.

특히, 바이오센서나 바이오칩에서 반응이 발생하는 경우, 전기 화학적 반응에 따라 발생되는 전기 화학신호는 전압의 드리프트(drift) 현상이 용이하게 발생하며 이에 따라 전압의 실시간 보상이 필요한데, 본 실시예에서와 같이 제어부를 통해 획득되는 차동 전압을 바탕으로 전압의 실시간 보상을 수행할 수 있어, 전기 화학적 반응이 발생되는 반응유닛에서의 차동신호를 보다 효과적으로 획득할 수 있다. In particular, when a reaction occurs in a biosensor or biochip, an electrochemical signal generated according to an electrochemical reaction easily generates a drift of voltage and thus requires real-time compensation of the voltage. As described above, the real-time compensation of the voltage may be performed based on the differential voltage obtained through the control unit, so that the differential signal in the reaction unit in which the electrochemical reaction occurs may be more effectively obtained.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

본 발명에 따른 오프셋 보상이 가능한 차동증폭기 및 이의 구동방법은 바이오센서나 바이오칩에서의 변화를 검출하는 시스템에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다. Differential amplifiers capable of offset compensation and driving methods thereof according to the present invention have industrial applicability that can be used in systems for detecting changes in biosensors or biochips.

10 : 차동 증폭기 100, 101 : 반응유닛
110, 111 : 기준전극 120, 121 : 반응전극
200 : 전압 입력부 300 : 차동 증폭유닛
310 : 증폭부 320 : 가변부
330, 340 : 가변 저항부 350 : 보상 전압부
360 : 제어부 370 : 스위칭부
400 : 전압 출력부 500 : 신호 변환유닛10: differential amplifier 100, 101: reaction unit
110, 111: reference electrode 120, 121: reaction electrode
200: voltage input unit 300: differential amplifier unit
310: amplification part 320: variable part
330, 340: variable resistor section 350: compensation voltage section
360: control unit 370: switching unit
400: voltage output unit 500: signal conversion unit

Claims (14)

반응 유닛과 연결되어 전압을 입력받는 전압 입력부;
상기 입력된 전압의 오프셋을 보상하는 차동증폭유닛; 및
상기 차동증폭유닛을 통과한 전압을 출력하는 전압 출력부를 포함하며,
상기 차동증폭유닛은,
스위칭(switching)에 따라, 상기 전압 출력부로 반응 전압과 차동 전압을 선택적으로 출력하는 스위칭부;
상기 입력된 전압의 오프셋을 보상하고, 상기 차동 전압을 증폭하는 가변부; 및
상기 출력되는 반응 전압 또는 차동 전압을 바탕으로 상기 가변부를 제어하는 제어부를 포함하는 차동증폭기.A voltage input unit connected to the reaction unit to receive a voltage;
A differential amplifier unit for compensating for the offset of the input voltage; And
It includes a voltage output unit for outputting a voltage passed through the differential amplifier unit,
The differential amplifier unit,
A switching unit for selectively outputting a reaction voltage and a differential voltage to the voltage output unit according to switching;
A variable unit configured to compensate for the offset of the input voltage and amplify the differential voltage; And
And a controller configured to control the variable part based on the output reaction voltage or the differential voltage. 제1항에 있어서, 상기 반응 유닛은,
전기화학 반응이 발생하는 바이오센서 또는 바이오 칩(chip)인 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 1, wherein the reaction unit,
A differential amplifier, characterized in that the biosensor or biochip (chip) that generates an electrochemical reaction. 제2항에 있어서, 상기 전압 입력부는,
상기 반응 유닛의 두 개의 반응전극들로부터 각각 전압을 입력받거나,
상기 반응 유닛의 반응전극과 기준전극으로부터 각각 전압을 입력받는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 2, wherein the voltage input unit,
Receive a voltage from each of the two reaction electrodes of the reaction unit, or
A differential amplifier, characterized in that for receiving a voltage from the reaction electrode and the reference electrode of the reaction unit, respectively. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 출력되는 차동 전압을 바탕으로, 보상 전압을 제어하여 상기 오프셋을 실시간으로 보상하며, 가변 저항을 제어하여 상기 차동 전압을 실시간으로 증폭하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 1, wherein the control unit,
And a differential amplifier controlling the compensation voltage based on the output differential voltage to compensate the offset in real time and amplifying the differential voltage in real time by controlling a variable resistor. 제4항에 있어서,
상기 보상 전압은, 상기 반응 전압의 출력전에 초기 보상 전압으로 인가되며,
상기 제어부는 상기 초기 보상 전압을 보상 전압으로 제어하여 상기 오프셋을 실시간으로 보상하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 4, wherein
The compensation voltage is applied as the initial compensation voltage before the output of the reaction voltage,
The control unit compensates the offset in real time by controlling the initial compensation voltage to a compensation voltage. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전압 출력부에 연결되어 상기 반응 전압 또는 차동 전압을 획득하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 1, wherein the control unit,
A differential amplifier connected to said voltage output to obtain said reactive voltage or differential voltage. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,
상기 전압 입력부와 상기 전압 출력부 사이에 병렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치부들을 포함하고,
상기 제1 스위치만 온(ON) 상태이면 상기 반응 전압을 출력하고,
상기 제2 스위치만 온(ON) 상태이면 상기 차동 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 1, wherein the switching unit,
First and second switch units connected in parallel between the voltage input unit and the voltage output unit;
Outputting the reaction voltage when only the first switch is in an ON state,
And outputting the differential voltage when only the second switch is in an ON state. 제7항에 있어서, 상기 차동증폭유닛은,
상기 전압 입력부의 제1 입력단과 상기 제1 스위치부의 사이에 연결되는 제1 증폭부; 및
상기 전압 입력부의 제2 입력단과 상기 제2 스위치부의 사이에 연결되는 제2 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 7, wherein the differential amplifier unit,
A first amplifier connected between a first input terminal of the voltage input unit and the first switch unit; And
And a second amplifier connected between the second input terminal of the voltage input unit and the second switch unit. 제8항에 있어서, 상기 가변부는,
상기 제1 증폭부의 출력단과 접지 사이에 연결되는 제1 가변 저항부; 및
상기 제1 증폭부의 출력단과 상기 제2 증폭부의 출력단 사이에 병렬로 연결되는 제2 가변 저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 8, wherein the variable portion,
A first variable resistor connected between an output terminal of the first amplifier and a ground; And
And a second variable resistor connected in parallel between an output terminal of the first amplifier and an output terminal of the second amplifier. 제9항에 있어서, 상기 가변부는,
상기 제1 가변 저항부와 상기 접지 사이에 연결되는 보상전압부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 9, wherein the variable portion,
And a compensation voltage unit connected between the first variable resistor unit and the ground. 제1항에 있어서, 상기 차동 전압(VO)은,

VO=(1+Rgain/R)(Vin2-Vin1)+Vcomp 식 (1)

{Rgain: 가변부의 가변 저항값, R: 가변부의 저항값, Vin2: 기준 전압, Vin1: 반응 전압, Vcomp: 가변부의 보상 전압}
상기 식 (1)로 산출되는 것을 특징으로 하는 차동증폭기. The method of claim 1, wherein the differential voltage V O ,

V O = (1 + R gain / R) (V in2 -V in1 ) + V comp equation (1)

{R gain : variable resistance of variable part, R: resistance value of variable part, V in2 : reference voltage, V in1 : reaction voltage, V comp : compensation voltage of variable part}
A differential amplifier, characterized in that calculated by the formula (1). 초기 보상전압을 설정하는 단계;
스위칭부의 스위칭에 따라 제1 스위치만 온(ON) 상태가 되는 단계;
반응 유닛으로부터 반응 전압을 획득하는 단계;
상기 스위칭부의 스위칭에 따라 제2 스위치만 온(ON) 상태가 되는 단계:
상기 반응 유닛으로부터 기준 전압과 반응 전압의 차이인 차동 전압을 획득하는 단계; 및
상기 획득되는 차동 전압을 바탕으로, 가변부를 제어하는 단계를 포함하는 차동증폭기의 구동방법. Setting an initial compensation voltage;
Turning on only the first switch according to the switching of the switching unit;
Obtaining a reaction voltage from the reaction unit;
Turning only the second switch on according to the switching of the switching unit:
Obtaining a differential voltage from the reaction unit that is a difference between a reference voltage and a reaction voltage; And
Controlling the variable part based on the obtained differential voltage. 제12항에 있어서, 상기 가변부를 제어하는 단계에서,
상기 획득되는 차동 전압을 바탕으로, 보상 전압을 제어하여 상기 오프셋을 실시간으로 보상하며, 가변 저항을 제어하여 상기 차동 전압을 실시간으로 증폭하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기의 구동방법. The method of claim 12, wherein the controlling of the variable part comprises:
Based on the obtained differential voltage, a compensation voltage is controlled to compensate for the offset in real time, and a variable resistor is controlled to amplify the differential voltage in real time. 제13항에 있어서, 상기 오프셋을 실시간으로 보상하는 경우,
스위칭에 의해 상기 차동 전압이 획득되자마자, 상기 보상 전압을 1차적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차동증폭기의 구동방법.The method of claim 13, wherein the offset is compensated in real time.
And as soon as the differential voltage is obtained by switching, controlling the compensation voltage primarily.
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