KR20200033190A - 공통 모드 검출을 갖춘 증폭기 - Google Patents
공통 모드 검출을 갖춘 증폭기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200033190A KR20200033190A KR1020190114150A KR20190114150A KR20200033190A KR 20200033190 A KR20200033190 A KR 20200033190A KR 1020190114150 A KR1020190114150 A KR 1020190114150A KR 20190114150 A KR20190114150 A KR 20190114150A KR 20200033190 A KR20200033190 A KR 20200033190A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- amplifier
- coupled
- inverting input
- output
- power supply
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
- H03F3/45484—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection in differential amplifiers with bipolar transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45488—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection in differential amplifiers with bipolar transistors as the active amplifying circuit by using feedback means
- H03F3/45515—Measuring at the active amplifying circuit of the differential amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
- H03F3/45928—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit
- H03F3/45932—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit by using feedback means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/225—Measuring circuits therefor
- G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/34—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
- H03F3/45632—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection in differential amplifiers with FET transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45636—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection in differential amplifiers with FET transistors as the active amplifying circuit by using feedback means
- H03F3/45641—Measuring at the loading circuit of the differential amplifier
- H03F3/45659—Controlling the loading circuit of the differential amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
- H03F3/45928—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit
- H03F3/45932—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection using IC blocks as the active amplifying circuit by using feedback means
- H03F3/45937—Measuring at the loading circuit of the differential amplifier
- H03F3/45941—Controlling the input circuit of the differential amplifier
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L2019/0053—Pressure sensors associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration, temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/144—Indexing scheme relating to amplifiers the feedback circuit of the amplifier stage comprising a passive resistor and passive capacitor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/261—Amplifier which being suitable for instrumentation applications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/264—An operational amplifier based integrator or transistor based integrator being used in an amplifying circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45134—Indexing scheme relating to differential amplifiers the whole differential amplifier together with other coupled stages being fully differential realised
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45138—Two or more differential amplifiers in IC-block form are combined, e.g. measuring amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45418—Indexing scheme relating to differential amplifiers the CMCL comprising a resistor addition circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45434—Indexing scheme relating to differential amplifiers the CMCL output control signal being a voltage signal
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45441—Indexing scheme relating to differential amplifiers the CMCL comprising an integrating circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45512—Indexing scheme relating to differential amplifiers the FBC comprising one or more capacitors, not being switched capacitors, and being coupled between the LC and the IC
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45526—Indexing scheme relating to differential amplifiers the FBC comprising a resistor-capacitor combination and being coupled between the LC and the IC
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45528—Indexing scheme relating to differential amplifiers the FBC comprising one or more passive resistors and being coupled between the LC and the IC
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45594—Indexing scheme relating to differential amplifiers the IC comprising one or more resistors, which are not biasing resistor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45596—Indexing scheme relating to differential amplifiers the IC comprising one or more biasing resistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45601—Indexing scheme relating to differential amplifiers the IC comprising one or more passive resistors by feedback
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45604—Indexing scheme relating to differential amplifiers the IC comprising a input shunting resistor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45632—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising one or more capacitors coupled to the LC by feedback
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45698—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising one or more resistors coupled to the LC by feedback (active or passive)
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45702—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising two resistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
마이크로-퓨즈드 스트레인 게이지에서 사용하기 위한 아날로그 이산 전류 모드 네거티브 피드백 증폭기 회로가 개시된다. 증폭기 회로는 제1 전원 및 제2 전원에 결합된 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge)를 포함한다. 제1 전원 및 제2 전원은 2개의 전압 레벨 사이에서 주기적으로 교번하도록 구성될 수 있다. 휘트스톤 브릿지는 공통 모드 검출을 갖춘 네거티브 피드백 증폭기 회로에 결합될 수 있다. 증폭기 회로는 공통 모드 증폭기에 결합된 네거티브 피드백 구성을 갖춘 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 또한, 증폭기들 각각의 출력은 공통-모드 증폭기에 결합될 수 있다. 압력 감지 응용에서, 공통 모드 증폭기의 출력은 온도를 출력하는 역할을 하는 반면 차동 증폭기는 압력을 출력하는 역할을 한다.
Description
본 개시내용은 전자 회로에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 센서에서 사용하기 위한 전자 회로에 관한 것이다.
전통적인 전자 압력 센서는 트랜스듀서에 가해지는 압력의 함수로서 신호를 생성하는 트랜스듀서이다. 압력 센서는 가스 또는 액체의 압력을 측정하기 위해 많은 상이한 일상의 응용에서 사용된다. 압력의 측정은 많은 상이한 분야에서 매우 중요할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 마이크로-퓨즈드 스트레인 게이지(micro-fused strain gauge)에서 사용하기 위한 아날로그 이산 전류 모드 네거티브 피드백 증폭기 회로(analog discrete current mode negative feedback amplifier circuit)가 개시된다. 증폭기 회로는 제1 전원 및 제2 전원에 결합된 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge)를 포함한다. 제1 전원 및 제2 전원은 2개의 전압 레벨 사이에서 주기적으로 교번하도록 구성될 수 있다. 휘트스톤 브릿지는 공통 모드 검출을 갖춘 네거티브 피드백 증폭기 회로에 결합될 수 있다. 증폭기 회로는, 각각이 네거티브 피드백 구성이고 각각이 공통 모드 증폭기(common mode amplifier)에 결합된 상이한 구성의 2개의 증폭기를 포함할 수 있다. 네거티브 피드백 구성을 갖춘 증폭기들 각각은, 네거티브 피드백 루프 상에서 구성된 저역-통과 필터를 가질 수 있다. 또한, 증폭기들 각각의 출력은 공통-모드 증폭기에 결합될 수 있다. 압력 감지 응용에서, 공통 모드 증폭기의 출력은 온도를 출력하는 역할을 하는 반면 차동 증폭기는 압력을 출력하는 역할을 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 피처 및 이점들은 첨부된 도면에 예시된 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 이하의 더 구체적인 설명으로부터 명백할 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 일반적으로 본 발명의 예시적인 실시예들의 유사한 부분을 나타낸다.
개시된 기술이 속하는 본 분야의 통상의 기술자들이 제조하고 사용하는 방법을 더욱 용이하게 이해할 수 있도록, 첨부된 도면들을 참조할 수 있다.
도 1은 트랜스듀서에서 사용되는 증폭기 회로의 예시적인 회로도.
도 2는 증폭기 회로가 트랜스듀서에서 어떻게 사용되는지의 예시적인 블록도.
도 3은 트랜스듀서로부터의 신호에 관해 수행되는 동작들을 도시하는 플로차트.
도 1은 트랜스듀서에서 사용되는 증폭기 회로의 예시적인 회로도.
도 2는 증폭기 회로가 트랜스듀서에서 어떻게 사용되는지의 예시적인 블록도.
도 3은 트랜스듀서로부터의 신호에 관해 수행되는 동작들을 도시하는 플로차트.
본 개시내용은, 압력 트랜스듀서에서 사용되어 압력 감지 회로를 형성할 수 있는 전자 회로를 기술한다.
도 1은 압력 트랜스듀서에서 사용되어 압력 감지 회로를 형성하기 위한 회로(100)의 예시적인 회로도를 도시한다. 회로(100)의 동작은 다음과 같다.
저항기들(104, 106, 108 및 110)은 휘트스톤 브릿지 회로를 형성한다. 일부 실시예들에서, 저항기들(104, 106, 108 및 110) 각각은 붕소-도핑된 실리콘 압전 저항기이다. 저항기들(104, 106, 108 및 110)은 풀-브릿지 스트레인 게이지로서 구성된다.
제1 전원(101)은 저항기들(106 및 110) 사이에 결합된다. 일부 실시예들에서, 제1 전원은 0 볼트의 전압 레벨을 가질 수 있다. 제2 전원(102)은 저항기들(104 및 108) 사이에 결합된다. 일부 실시예들에서, 제2 전원은 5 볼트의 전압 레벨을 가질 수 있다. 제1 전원(101)은 저항기들(106 및 110) 사이에 결합된다. 일부 실시예들에서, 제1 전원은 5 볼트의 전압 레벨을 가질 수 있다. 저항기들(104, 106, 108 및 110)의 구성은, 저항기들(104, 108) 각각의 양단에 3 볼트의 강하가 있고 저항기들(106 및 110) 각각의 양단에 2V가 있도록 하는 것이다.
일부 실시예들에서, 제1 전원(101) 및 제2 전원(102)에 의해 제공되는 전압은 주기적 방식으로 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 전원은 0 볼트로부터 5 볼트로 주기적으로 전환할 수 있는 반면, 동시에, 제2 전원은 5 볼트로부터 0 볼트로 전환할 수 있다. 이러한 전환(switch)은 이온 드리프트(ionic drift)를 제거할 수 있다. 이온 드리프트는 고온에 대한 장시간 노출로 인해 발생할 수 있다. 전원(101 및 102)을 저전압으로부터 고전압으로 전환하는 것은, (시스템 접지에 관한) 저항기들(104, 106, 108, 및 110)의 전계를 낮추어, 이온 드리프트를 방지할 수 있다. 전압 레벨들간의 전환은 이온 드리프트를 방지하기에 충분히 빠른 속도로 발생할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전환은 매 1.6 밀리초마다 한 번씩 빠르게 발생할 수 있다.
휘트스톤 브릿지의 출력은 저항기(104)와 저항기(106) 사이의 결합으로부터 획득될 수 있다. 이 출력은 증폭기(126)의 반전 입력에 결합될 수 있다. 이 결합은, 접지에 결합되어 검출 회로에 동적 범위를 제공하는 전류를 확립하는 저항기(114)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 저항기(114)는 10,000 오옴의 값을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 이것은, 증폭기(126)의 비-반전 입력에 결합된 2 볼트의 기준 전압(112)과 관련하여, 200 μA의 정전류(constant current)를 확립할 수 있다. 휘트스톤 브릿지의 또 다른 출력은 저항기(108)과 저항기(110) 사이의 결합으로부터 획득될 수 있다. 이 출력은 증폭기(132)의 반전 입력에 결합될 수 있다. 이 결합은, 접지에 결합되어 검출 회로에 동적 범위를 제공하는 전류를 확립하는 저항기(146)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 저항기(146)는 10,000 오옴의 값을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 이것은, 증폭기(132)의 비-반전 입력에 결합된 2 볼트의 기준 전압(112)과 관련하여, 200 μA의 정전류를 확립할 수 있다. 저항기들(114 및 146)은 또한, 각각, 증폭기(126 및 132)의 이득을 조절하는 역할을 할 수 있다.
증폭기들(126 및 132) 각각은 피드백 루프를 갖는다. 예를 들어, 저항기(122)와 커패시터(124)는, 증폭기(126)의 출력과 증폭기(126)의 반전 입력 사이에 결합될 수 있다. 유사한 방식으로, 저항기(130)와 커패시터(128)는, 증폭기(132)의 출력과 증폭기(132)의 반전 입력 사이에 결합될 수 있다. 커패시터와 저항기의 조합은 1-극 저역-통과 필터(1-pole low-pass filter)를 형성한다. 일부 실시예들에서, 커패시터(128)와 커패시터(124)는 220 피코 패럿(pF)의 값을 가질 수 있다.
증폭기(126 및 132)의 출력들은 또한, 비-반전 입력에서 공통 모드 증폭기(140)에 결합된다. 증폭기(126)는 저항기(134)를 통해 증폭기(140)에 결합되고 증폭기(132)는 저항기(136)를 통해 증폭기(140)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 저항기(134) 및 저항기(136)는 동일한 저항을 갖는다. 일부 실시예들에서, 그 저항은 10,000 옴이다.
증폭기(140)는, 증폭기(140)의 출력으로부터 증폭기(140)의 반전 입력에 결합된 커패시터(142)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 커패시터(142)의 커패시턴스는 대략 100 pF이다. 커패시터(140)는 증폭기(140)의 신호에 대한 대역폭 제한을 제공하도록 구성될 수 있다. 전원(144)은 증폭기(140)의 반전 입력에 결합된다. 일부 실시예들에서, 전원(144)은 공급 전압의 절반의 전압을 갖는다. 일부 실시예들에서, 공급 전압의 절반은 2.5 볼트이다. 이 공급 전압은 "가상 접지"를 형성한다. 증폭기(140)의 출력은 증폭기(126)의 반전 입력에 저항기(148)를 통해 결합된다. 증폭기(140)의 출력은 증폭기(132)의 반전 입력에 저항기(116)를 통해 결합된다. 일부 실시예들에서, 저항기들(148 및 116)의 저항은 증폭기(140)의 동적 범위를 설정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 저항기들(148 및 116)의 저항은 각각 8,000 옴이다.
일부 실시예들에서, 증폭기들(126, 132 및 140) 각각은 상이한 목적을 서빙한다. 예를 들어, 증폭기(140)는 공통 모드 증폭기이다. 회로(100)가 압력 트랜스듀서에 결합될 때, 증폭기(140)는 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 증폭기들(126 및 132)은 차동 증폭기를 형성한다. 회로(100)가 압력 트랜스듀서에 결합될 때, 증폭기들(126 및 132)은 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 증폭기들(126, 132 및 140) 각각은 유사한 특성을 갖는다. 일부 실시예들에서, 증폭기들(126 및 132)은 유사한 특성을 갖는 반면, 증폭기(140)는 증폭기들(126 및 132)보다 낮은 대역폭을 갖는다.
회로(100)의 동작이 압력 센서와 관련하여 설명되었지만, 회로(100)의 실시예들은 트랜스듀서를 판독하기 위해 휘트스톤 브릿지를 이용할 수 있는 임의의 종류의 트랜스듀서에서 사용될 수 있다는 것을 역시 이해해야 한다. 예를 들어, 임의의 유형의 스트레인 게이지가 다양한 실시예에서 사용될 수 있다.
회로(100)의 실시예는, 마이크로 퓨즈드 스트레인 게이지의 높은 온도 감도를 위한 공통 모드 검출을 갖는 회로를 생성한다. 따라서, 스트레인 게이지의 온도는, 마이크로 스트레인 게이지의 임의의 압력 판독값을 미세 조정하기 위해 결정되고 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 증폭기(140)는, 차동 증폭기를 재바이어싱하여 차동 증폭기(126 및 132)에 최대 이득을 적용하는데 사용될 수 있다. 또한, 회로(100)는, 휘트스톤 브릿지의 각각의 절반 브릿지에 대해 2 내지 3 % 정도의 작은 비율 변화를 증폭시키기에 충분히 높은 감도 및 이득을 갖는다.
회로(100)는 감지 회로의 일부분일 뿐이라는 것을 이해해야 한다. 도 2를 참조하면, 상기 개시된 증폭기의 예시적인 사용 사례를 도시하는 블록도가 제시되어 있다. 트랜스듀서(210)는 임의의 유형의 트랜스듀서일 수 있다. 전술된 사용 사례들 중 일부는 압력 트랜스듀서에 관한 것이지만, 다양한 상이한 유형들의 트랜스듀서가 다양한 실시예에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 전형적인 실시예에서, 트랜스듀서(210)는, 출력(250)에서, 측정되는 속성에 기초하여 전압 출력을 생성한다. 예시적인 속성은, 압력, 온도, 변형 등을 포함할 수 있다. 트랜스듀서(210)의 출력(250)은 증폭기(220)의 입력(252)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 증폭기(220)는 회로(100)의 증폭기로서 구현될 수 있다.
증폭기(220)는 트랜스듀서(210)에 의해 생성된 신호를 증폭하는 역할을 한다. 일부 실시예들에서, 트랜스듀서(210)에 의해 생성된 신호는 증폭기(220)로부터 복수의 신호를 생성할 수 있다. 전술된 바와 같이, 압력 트랜스듀서는 압력(차동 증폭기로부터)과 온도(공통 모드 증폭기로부터) 양쪽 모두를 출력할 수 있다. 증폭기(220)의 출력(254)은 아날로그-대-디지털(A/D) 변환기(230)의 입력(256)에 결합된다. A/D 변환기(230)는, (증폭기들로부터의 공통 모드 전압 및/또는 차동 전압 등의) 증폭기(220)에 의해 생성된 전압 신호들을 출력(258)에서 디지털 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 디지털 신호는 임의의 다른 디바이스에 의해 사용될 수 있다. 디지털 신호는 더욱 용이하게 조작할 수 있고 노이즈에 덜 민감하므로, 사용을 위해 다른 디바이스에 전송하기가 더욱 용이하다.
도 3을 참조하면, 회로(100)의 동작을 기술하는 플로차트(300)가 제시되어 있다. 단계 302에서, 신호가 입력 회로에서 수신된다. 일부 실시예들에서, 입력 회로는 브릿지 회로이다. 일부 실시예들에서, 브릿지 회로는 휘트스톤 브릿지 회로일 수 있다. 단계 304에서, 입력 회로는 공급 전압에 의해 바이어싱된다. 공급 전압은, 2개의 상이한 공급 전압들, 높은 값 및 낮은 값의 형태일 수 있다. 공급 전압들 각각은, 브릿지 회로의 이온 드리프트를 감소시키기 위한 시도로서 높은 값과 낮은 값 사이에서 교번한다.
단계 306에서, 그 다음에, 브릿지로부터의 신호는 제1 증폭 회로에 전송된다. 일부 실시예들에서, 제1 증폭 회로는 증폭기들의 차동 쌍이다. 증폭기들의 쌍 각각은 네거티브 피드백 구성일 수 있다. 단계 308에서, 신호는 제2 증폭 회로에 전송된다(블록 308). 일부 실시예들에서, 제2 증폭 회로는 공통 모드 증폭기이다. 신호는 제2 증폭 회로의 비-반전 입력에 결합될 수 있다. 제2 증폭 회로는 제1 증폭 회로의 네거티브 피드백 루프에 결합될 수 있다.
단계 310에서, 그 다음에, 제1 증폭 회로 및 제2 증폭 회로의 출력이 출력될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력은 아날로그/디지털 변환기에 출력된다. 제1 증폭 회로의 출력 및 제2 증폭 회로의 출력 각각은 아날로그/디지털 변환기에 전송될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 증폭 회로의 출력은 압력 트랜스듀서로부터의 압력 판독값을 나타낼 수 있는 반면, 제2 증폭 회로의 출력은 압력 트랜스듀서로부터의 온도 판독값을 나타낼 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법의 이점들 및 기타의 피처들은, 본 발명의 대표적인 실시예들을 개시하는 도면들과 연계하여 취해진 소정의 바람직한 실시예들의 상세한 설명으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자에게 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 유사한 참조 번호들은 유사한 부분들을 나타내는데 사용된다. 또한, "상위" 및 "하위" 등의 배향을 정의하는 용어는 단지 컴포넌트들의 서로에 관한 위치를 기술하는 것을 돕는데 사용될 뿐이다. 예를 들어, 한 부분의 "상위" 표면은 단지, 그 동일한 부분의 "하위" 표면과 분리된 표면을 기술하는 것을 의미할 뿐이다. 배향을 나타내는 어떠한 용어도 절대 방향을 기술하는데(즉, "상위" 부분이 항상 맨 위에 있어야 하는 경우) 사용되는 것은 아니다.
대안적인 실시예에서, 몇몇 요소의 기능은 더 적은 수의 요소 또는 단일의 요소에 의해 실행될 수도 있다는 것은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 이해될 것이다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 임의의 기능적 요소는 예시된 실시예들에 관하여 설명된 것보다 더 적은 수의, 또는 상이한 동작들을 수행할 수도 있다. 또한, 예시의 목적으로 별개의 것으로 도시된 기능적 요소들은 특정한 구현에서는 다른 기능적 요소들 내에 포함될 수도 있다.
본 기술이 바람직한 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 본 기술의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 본 기술에 다양한 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 각각의 청구항은, 원래부터 청구되지는 않았더라도 다중 종속 방식으로 임의의 또는 모든 청구항에 종속될 수 있다.
Claims (16)
- 트랜스듀서로부터의 신호들을 증폭하기 위한 시스템으로서,
저항기들의 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge) 구성;
상기 저항기들의 휘트스톤 브릿지 구성에 결합되고 네거티브 피드백 구성으로 된 차동 증폭기; 및
상기 차동 증폭기에 결합된 공통 모드 증폭기 - 상기 공통 모드 증폭기는 상기 차동 증폭기의 이득을 미세 조정하도록 구성됨 -
를 포함하는 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 차동 증폭기는:
반전 입력, 비-반전 입력, 및 출력을 갖춘 제1 증폭기; 및
반전 입력, 비-반전 입력, 및 출력을 갖춘 제2 증폭기
를 포함하고,
상기 제1 증폭기의 상기 출력은 상기 제1 증폭기의 상기 반전 입력에 결합되고;
상기 제2 증폭기의 상기 출력은 상기 제2 증폭기의 상기 반전 입력에 결합되는 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 제1 증폭기의 상기 출력은 제1 저역 통과 필터를 만들기 위해 네거티브 피드백을 이용하여 상기 제1 증폭기의 상기 반전 입력에 결합되고;
상기 제2 증폭기의 상기 출력은 제2 저역 통과 필터를 만들기 위해 네거티브 피드백을 이용하여 상기 제2 증폭기의 상기 반전 입력에 결합되는 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 제1 저역 통과 필터는 저항기와 병렬로 결합된 커패시터를 포함하고;
상기 제2 저역 통과 필터는 저항기와 병렬로 결합된 커패시터를 포함하는 시스템. - 제2항에 있어서,
제1 전원은 상기 휘트스톤 브릿지에 결합되고;
제2 전원은 상기 휘트스톤 브릿지에 결합되며;
상기 제1 전원은 높은 값과 낮은 값 사이에서 주기적으로 변하도록 구성되고;
상기 제2 전원은 상기 낮은 값과 상기 높은 값 사이에서 주기적으로 변하도록 구성되며;
상기 제1 전원과 상기 제2 전원은 결코 동일한 전압을 갖지 않는 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 높은 값의 절반의 전압 레벨을 갖는 제3 전원을 더 포함하고;
상기 제3 전원은 상기 제1 증폭기의 상기 비-반전 입력 및 상기 제2 증폭기의 상기 비-반전 입력에 결합되는 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 휘트스톤 브릿지는 트랜스듀서로부터 입력을 수신하도록 구성되고;
상기 차동 증폭기는 상기 트랜스듀서에 의해 감지된 압력에 기초하여 신호를 출력하도록 구성되고;
상기 공통 모드 증폭기는 상기 트랜스듀서에 의해 감지된 온도에 기초하여 신호를 출력하도록 구성되는 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 공통 모드 증폭기는 상기 트랜스듀서에 의해 감지된 상기 온도에 기초하여 상기 차동 증폭기를 바이어싱하도록 추가로 구성되는 시스템. - 트랜스듀서로부터의 신호들을 증폭하기 위한 증폭기 회로로서,
저항기들의 휘트스톤 브릿지 구성;
상기 저항기들의 휘트스톤 브릿지 구성에 결합되고 네거티브 피드백 구성으로 된 차동 증폭기; 및
상기 차동 증폭기에 결합된 공통 모드 증폭기 - 상기 공통 모드 증폭기는 상기 차동 증폭기의 이득을 미세 조정하도록 구성됨 -
를 포함하는 증폭기 회로. - 제9항에 있어서,
상기 차동 증폭기는:
반전 입력, 비-반전 입력, 및 출력을 갖춘 제1 증폭기; 및
반전 입력, 비-반전 입력, 및 출력을 갖춘 제2 증폭기
를 포함하고,
상기 제1 증폭기의 상기 출력은 상기 제1 증폭기의 상기 반전 입력에 결합되고;
상기 제2 증폭기의 상기 출력은 상기 제2 증폭기의 상기 반전 입력에 결합되는 증폭기 회로. - 제10항에 있어서,
상기 제1 증폭기의 상기 출력은 제1 저역 통과 필터를 만들기 위해 네거티브 피드백을 이용하여 상기 제1 증폭기의 상기 반전 입력에 결합되고;
상기 제2 증폭기의 상기 출력은 제2 저역 통과 필터를 만들기 위해 네거티브 피드백을 이용하여 상기 제2 증폭기의 상기 반전 입력에 결합되는 증폭기 회로. - 제11항에 있어서,
상기 제1 저역 통과 필터는 저항기와 병렬로 결합된 커패시터를 포함하고;
상기 제2 저역 통과 필터는 저항기와 병렬로 결합된 커패시터를 포함하는 증폭기 회로. - 제10항에 있어서,
제1 전원은 상기 휘트스톤 브릿지에 결합되고;
제2 전원은 상기 휘트스톤 브릿지에 결합되며;
상기 제1 전원은 높은 값과 낮은 값 사이에서 주기적으로 변하도록 구성되고;
상기 제2 전원은 상기 낮은 값과 상기 높은 값 사이에서 주기적으로 변하도록 구성되며;
상기 제1 전원과 상기 제2 전원은 결코 동일한 전압을 갖지 않는 증폭기 회로. - 제13항에 있어서,
상기 높은 값의 절반의 전압 레벨을 갖는 제3 전원을 더 포함하고;
상기 제3 전원은 상기 제1 증폭기의 상기 비-반전 입력 및 상기 제2 증폭기의 상기 비-반전 입력에 결합되는 증폭기 회로. - 제9항에 있어서,
상기 휘트스톤 브릿지는 트랜스듀서로부터 입력을 수신하도록 구성되고;
상기 차동 증폭기는 상기 트랜스듀서에 의해 감지된 압력에 기초하여 신호를 출력하도록 구성되고;
상기 공통 모드 증폭기는 상기 트랜스듀서에 의해 감지된 온도에 기초하여 신호를 출력하도록 구성되는 증폭기 회로. - 제15항에 있어서,
상기 공통 모드 증폭기는 상기 트랜스듀서에 의해 감지된 상기 온도에 기초하여 상기 차동 증폭기를 바이어싱하도록 추가로 구성되는 증폭기 회로.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/135,078 US11012044B2 (en) | 2018-09-19 | 2018-09-19 | Amplifier with common mode detection |
US16/135,078 | 2018-09-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200033190A true KR20200033190A (ko) | 2020-03-27 |
Family
ID=67875414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190114150A KR20200033190A (ko) | 2018-09-19 | 2019-09-17 | 공통 모드 검출을 갖춘 증폭기 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11012044B2 (ko) |
EP (1) | EP3627699B1 (ko) |
KR (1) | KR20200033190A (ko) |
CN (1) | CN110932690B (ko) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11069282B2 (en) | 2019-08-15 | 2021-07-20 | Samsung Display Co., Ltd. | Correlated double sampling pixel sensing front end |
US11087656B2 (en) * | 2019-08-15 | 2021-08-10 | Samsung Display Co., Ltd. | Fully differential front end for sensing |
US11250780B2 (en) | 2019-08-15 | 2022-02-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Estimation of pixel compensation coefficients by adaptation |
US11081064B1 (en) | 2020-01-13 | 2021-08-03 | Samsung Display Co., Ltd. | Reference signal generation by reusing the driver circuit |
US11257416B2 (en) | 2020-02-14 | 2022-02-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Voltage mode pre-emphasis with floating phase |
US11719738B2 (en) | 2020-10-15 | 2023-08-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Two-domain two-stage sensing front-end circuits and systems |
EP3995801A1 (en) * | 2020-11-10 | 2022-05-11 | Melexis Technologies SA | Bridge sensor biasing and readout system |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3274509A (en) * | 1960-04-22 | 1966-09-20 | Stewart C Brown | Differential amplifier |
US3654545A (en) * | 1970-08-11 | 1972-04-04 | Honeywell Inc | Semiconductor strain gauge amplifier |
US3805184A (en) * | 1973-07-09 | 1974-04-16 | Rca Corp | Gated astable multivibrator |
US5159159A (en) * | 1990-12-07 | 1992-10-27 | Asher David J | Touch sensor and controller |
JP2993532B2 (ja) | 1991-08-22 | 1999-12-20 | 株式会社クボタ | ホイートストンブリッジ型ロードセルの励振回路 |
US5274702A (en) | 1992-04-16 | 1993-12-28 | Northern Telecom Limited | Wideband telephone line interface circuit |
US5507171A (en) | 1994-04-15 | 1996-04-16 | Ssi Technologies, Inc. | Electronic circuit for a transducer |
FR2832579A1 (fr) * | 2001-11-19 | 2003-05-23 | St Microelectronics Sa | Dispositif de calibrage pour un etage d'entree video |
US7103013B1 (en) * | 2001-11-20 | 2006-09-05 | Silicon Image | Bidirectional bridge circuit having high common mode rejection and high input sensitivity |
US6819170B1 (en) | 2002-12-20 | 2004-11-16 | National Semiconductor Corporation | Apparatus for sensing differential voltages with high common-mode levels |
US7253680B2 (en) * | 2003-05-21 | 2007-08-07 | World Energy Labs (2), Inc. | Amplifier system with current-mode servo feedback |
EP1713177A1 (fr) * | 2005-04-15 | 2006-10-18 | Stmicroelectronics Sa | Amplificateur differentiel à gain variable |
EP1790988B1 (en) | 2005-11-29 | 2017-01-18 | STMicroelectronics Srl | Detection circuit using a differential capacitive sensor with input-common-mode control in a sense interface |
TWI310264B (en) * | 2006-05-23 | 2009-05-21 | Ind Tech Res Inst | Fully differential sensing apparatus and input common mode feedback circuit thereof |
US7385443B1 (en) | 2007-01-31 | 2008-06-10 | Medtronic, Inc. | Chopper-stabilized instrumentation amplifier |
US7893766B1 (en) | 2009-09-10 | 2011-02-22 | International Business Machines Corporation | Adaptive common mode bias for differential amplifier input circuits |
US8138833B1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-03-20 | Texas Instruments Incorporated | Common-mode feedback amplifier |
US9429479B2 (en) | 2012-07-18 | 2016-08-30 | Millar Instruments | Methods, devices, and systems which determine a parameter value of an object or an environment from a voltage reading associated with a common mode signal of a balanced circuit |
US8884699B2 (en) * | 2012-12-18 | 2014-11-11 | Maxim Integrated Products, Inc. | Input common mode control using a dedicated comparator for sensor interfaces |
CN103997306B (zh) * | 2013-02-16 | 2018-07-27 | 马克西姆综合产品公司 | 快速稳定的电容耦合放大器 |
FR3019889A1 (fr) | 2014-04-15 | 2015-10-16 | Commissariat Energie Atomique | Circuit de mesure |
FR3029292B1 (fr) | 2014-12-02 | 2017-01-13 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Dispositif de correction du decalage de tension d'un pont de wheatstone |
CH708761A2 (de) | 2015-03-03 | 2015-04-30 | Tecpharma Licensing Ag | Messbrückenanordnung mit verbesserter Fehlererkennung. |
CN104833438A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-12 | 珠海格力电器股份有限公司 | 温度变送器 |
US10318089B2 (en) | 2015-06-24 | 2019-06-11 | Apple Inc. | Common mode control for a resistive force sensor |
US10006828B2 (en) | 2015-06-24 | 2018-06-26 | Apple Inc. | Systems and methods for measuring resistive sensors |
CN107664553A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-06 | 伊玛精密电子(苏州)有限公司 | 一种压力温度处理电路,尤其是具有它的压力温度计 |
-
2018
- 2018-09-19 US US16/135,078 patent/US11012044B2/en active Active
-
2019
- 2019-09-06 EP EP19196041.8A patent/EP3627699B1/en active Active
- 2019-09-17 KR KR1020190114150A patent/KR20200033190A/ko unknown
- 2019-09-19 CN CN201910886681.9A patent/CN110932690B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11012044B2 (en) | 2021-05-18 |
CN110932690B (zh) | 2023-09-26 |
CN110932690A (zh) | 2020-03-27 |
US20200091884A1 (en) | 2020-03-19 |
EP3627699B1 (en) | 2022-03-23 |
EP3627699A1 (en) | 2020-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11012044B2 (en) | Amplifier with common mode detection | |
JP5827759B2 (ja) | 増幅回路及び増幅回路icチップ | |
JP2768219B2 (ja) | 歪量検出装置並びにその駆動回路及び増幅回路 | |
JP2928526B2 (ja) | 電源回路及び前記回路を備えるブリッジ型測定器出力補償回路 | |
JPS597928B2 (ja) | ストレンゲ−ジ交換器信号調整回路装置 | |
US10001424B2 (en) | Physical quantity detector | |
JPH0972805A (ja) | 半導体センサ | |
JP4893053B2 (ja) | 物理量検出装置 | |
JPS59122923A (ja) | 圧力伝送器 | |
JPS62168030A (ja) | 半導体圧力センサの温度補償回路 | |
CN209859028U (zh) | 电流偏压电路、mems传感器及智能电子设备 | |
US4611129A (en) | Signal conversion circuit | |
US6750665B2 (en) | Semiconductor pressure detecting device | |
EP0709660A1 (en) | Sensor and a method for temperature compensating for span variation in the sensor | |
GB2594336A9 (en) | Force sensing systems | |
JP4352555B2 (ja) | 圧力センサ | |
Dutta et al. | Low offset, low noise, variable gain interfacing circuit with a novel scheme for sensor sensitivity and offset compensation for MEMS based, Wheatstone bridge type, resistive smart sensor | |
RU2165602C2 (ru) | Полупроводниковый датчик давления | |
JPH03131731A (ja) | 圧力センサの温度補正装置 | |
JPH0851328A (ja) | 小信号増幅回路 | |
JP2024043887A (ja) | 集積回路、および半導体装置 | |
JPS59151031A (ja) | 圧力センサ | |
JP2010011294A (ja) | 増幅器および荷重信号増幅装置 | |
JPH0368830A (ja) | 半導体圧力センサの温度補償回路 | |
JPS59188567A (ja) | 信号変換回路 |