KR20200126732A - 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기 - Google Patents

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KR20200126732A
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Abstract

본 발명은 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기에 관한 것으로서, 본 발명의 펄스 검출기의 펄스 검출 방법은, 측정 대상 펄스에 대한 샘플 앤 홀드에 의한 검출 신호를 출력하되, 상기 측정 대상 펄스의 상승 에지 타이밍이 지연되고 상기 측정 대상 펄스와 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호를 생성하여, 순차적인 측정 대상 펄스열에서 다음 측정 대상 펄스가 상기 샘플 앤 홀드를통해 검출 가능하도록, 상기 셀프리셋신호에 의해 상기 샘플 앤 홀드를 위한 회로를 자동 리셋시키는 것을 특징으로 한다.

Description

셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기{Ultra-High Frequency Pulse Detector using Self Reset}
본 발명은 펄스 검출기에 관한 것으로서, 특히, 펄스 주기가 나노초 이하의 피코초, 펨토초 등 초고주파 펄스의 샘플 앤 홀드 및 피크 검출이 가능하도록 셀프 리셋을 이용하는 초고주파 펄스 검출기에 관한 것이다.
전자 소자 기반의 상용 오실로스코프와 같은 펄스 측정 장치는 GHz 수준까지 펄스 신호를 측정할 수 있는 정도로 발전해 왔다. 오실로스코프 또는 기타 기존의 펄스 측정 장치는, 플립플롭 회로의 출력이나 클럭 신호에 기반한 제어신호를 이용하여 샘플 앤 홀드 회로를 통해 주기적인 펄스를 측정하므로, 기존의 펄스 측정 장치는 테라(1012), 페타(1015) Hz 수준의 초고주파 신호를 측정하는 데에는 한계가 있다. 또한, 오실로스코프와 전기광학적 장치를 결합하여 초고주파 신호를 측정하는 노력도 있어왔지만, 근본적인 해결책이 되지 못하고 있다.
관련 문헌으로서, 대한민국 특허출원번호 제10-2010-0044711호 (2010. 05.12.), 대한민국 특허등록번호 제10-0310791호 (2001.10.17.) 등이 참조될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 플립플롭 회로이나 클럭 신호를 기초로 하지 않아도 샘플 앤 홀드된 측정 대상 펄스 자신에 의한 셀프 리셋이 가능하게 하여, 펄스 주기가 나노초 이하의 피코초, 펨토초 등 초고주파 측정 대상 펄스에 대하여도, 샘플 앤 홀드 및 피크 검출이 가능한 초고주파 펄스 검출기를 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 펄스 검출 방법은, 측정 대상 펄스에 대한 샘플 앤 홀드에 의한 검출 신호를 출력하되, 상기 측정 대상 펄스의 상승 에지 타이밍이 지연되고 상기 측정 대상 펄스와 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호를 생성하여, 순차적인 측정 대상 펄스열에서 다음 측정 대상 펄스가 상기 샘플 앤 홀드를통해 검출 가능하도록, 상기 셀프리셋신호에 의해 상기 샘플 앤 홀드를 위한 회로를 자동 리셋시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 펄스 검출기는, 측정 대상 펄스에 대한 검출 신호를 출력하는 샘플 앤 홀드부; 및 상기 측정 대상 펄스의 상승 에지 타이밍이 지연되고 상기 측정 대상 펄스와 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호를 생성하는 셀프리셋부를 포함하고, 상기 셀프리셋부는, 순차적인 측정 대상 펄스열에서 다음 측정 대상 펄스가 상기 샘플 앤 홀드부에서 검출 가능하도록, 상기 셀프리셋신호를 통해 상기 샘플 앤 홀드부를 자동 리셋시키는 것을 특징으로 한다.
상기 측정 대상 펄스열은, 레이저 발생기로부터의 레이저 출력에 대하여 광검출기에서 검출된 전기적 신호 펄스열일 수 있다.
상기 샘플 앤 홀드부는, 상기 측정 대상 펄스의 입력단과 상기 검출 신호의 출력단 사이에 순차로 연결된, 다이오드, 커패시터 및 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 셀프리셋부는, 상기 검출 신호와 동일한 위상을 갖는 제1입력신호 및 상기 측정 대상 펄스와 동일한 위상을 갖는 제2입력신호를 비교하는 비교기; 및 상기 비교기의 출력에 대해 상승 에지 타이밍이 지연되고 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호를 생성하여 상기 샘플 앤 홀드부를 자동 리셋시키는 리셋부를 포함할 수 있다.
상기 제1입력신호는, 상기 검출 신호와 전원 사이의 저항 디바이더의 저항들 사이의 한 접속점에서 인입된 신호일 수 있다.
상기 제2입력신호는, 상기 측정 대상 펄스 자체가 직접 연결되어 인입되는 신호일 수 있다.
상기 리셋부는, 상기 비교기의 출력에 대해 상기 셀프리셋신호를 생성하는 포지티브-에지 딜레이 로직; 및 상기 샘플 앤 홀드부에서 상기 측정 대상 펄스를 샘플 앤 홀드하기 위한 커패시터의 일측 단자에 연결되고, 상기 셀프리셋신호에 의해 턴온되어 상기 커패시터를 리셋시키는 스위치를 포함한다.
상기 스위치는 MOSFET 또는 BJT를 포함하는 반도체 소자로 구성될 수 있다.
상기 펄스 검출기는 반도체 집적회로로 구현되어 다양한 펄스 신호 측정에 응용될 수 있다.
상기 펄스 검출기는, 상기 측정 대상 펄스에 대한 오실로스코프 프로브의 탐침을 통해 인입된 신호를 처리하여 해당 검출 신호를 출력하여 오실로스코프 디스플레이에 표시되도록 하기 위하여 활용될 수 있다.
상기 펄스 검출기는, 레이저 가공을 위한 시스템에 장착되어 레이저 가공전이나 가공후에 레이저 발생기로부터의 레이저 출력에 대하여 광검출기에서 검출된 상기 측정 대상 펄스열을 검출하기 위하여 활용될 수 있다.
상기 펄스 검출기는, 상기 측정 대상 펄스열의 샘플 앤 홀드된 상기 검출 신호에 대하여 후속 장치를 통해 해당 펄스 수 및 피크값 검출을 위하여 활용될 수 있다.
본 발명에 따른 초고주파 펄스 검출기에 따르면, 펄스 주기가 나노초 이하의 피코초, 펨토초 등 초고주파 측정 대상 펄스에 대하여, 플립플롭 회로이나 클럭 신호를 기초로 하지 않아도 샘플 앤 홀드된 측정 대상 펄스 자신에 의한 셀프 리셋을 이용하므로, 샘플 앤 홀드 및 피크 검출이 가능하다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광검출기와 컴퓨터 등 제어장치를 이용한 레이저 펄스의 측정의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광검출기와 오실로스코프를 이용한 레이저 펄스의 측정의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 측정 방법과 기존의 방법에 대하여 비교 설명하기 위한 측정 대상 펄스 파형도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 검출기의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 검출기의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 검출기의 동작 설명을 위한 파형도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 금속, 글래스, 쿼츠, 수지계 등의 공작물에 대한 레이저 가공(예, 펀칭, 절단 등)을 위한 시스템에 장착되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 가공 시스템에서 레이저를 공작물에 조사하여 펀칭, 절단 등 가공을 하는 경우에, 레이저 발생기로부터의 레이저 출력에 이상이 있으면 깨짐 등 가공이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으므로, 레이저 출력의 이상 여부를 확인하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기가 이용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 레이저 가공 시스템에서 이와 같은 공작물에 대한 레이저 가공전이나 가공후에 레이저 발생기로부터의 레이저 출력에 대하여 포토 다이오드 등 광검출기(Photo Detector)에서 검출된 측정 대상 펄스열을 검출하기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 광검출기는 레이저 발생기로부터의 레이저 펄스를 검출하여 측정 대상 펄스열인 전기적 신호 펄스열을 생성하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 전기적 신호 펄스열 형태의 상기 측정 대상 펄스열의 검출 신호, 즉, 하기하는 바와 같은 샘플 앤 홀드부에서 샘플 앤 홀드되어 검출된 검출 신호에 대하여 후속 장치(예, 반도체 프로세서 등)를 통해 해당 펄스 수 및 피크값(펄스의 전압 크기) 등을 검출하기 위하여 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광검출기(20)와 컴퓨터 등 제어장치(50)를 이용한 레이저 발생기(10)로부터의 레이저 펄스의 측정의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 2와 같이, 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 제어장치(50)에 구비될 수 있다.
광검출기(20)가 레이저 발생기(10)로부터의 레이저 펄스를 검출하여 측정 대상 펄스열인 전기적 신호 펄스열을 생성할 때, 제어장치(50)에 구비된 본 발명의 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기(도 5, 도 6)는, 전기적 신호 펄스열 형태의 상기 측정 대상 펄스열에 대한 처리, 즉, 케이블 등을 통해 인입된 신호를 처리하여 해당 검출 신호(샘플 앤 홀드부에서 샘플 앤 홀드되어 검출된 검출 신호)를 출력하여 제어장치(50)의 디스플레이에 표시되도록 할 수 있다. 또한, 전기적 신호 펄스열 형태의 상기 측정 대상 펄스열의 검출 신호, 즉, 하기하는 바와 같은 샘플 앤 홀드부에서 샘플 앤 홀드되어 검출된 검출 신호에 대하여, 제어장치(50) 내의 후속 장치(예, 반도체 프로세서 등)를 통해 해당 펄스 수 및 피크값(펄스의 전압 크기) 등을 검출하기 위하여 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광검출기(20)와 오실로스코프(30, 40)를 이용한 레이저 발생기(10)로부터의 레이저 펄스의 측정의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3과 같이, 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 오실로스코프 본체(40)에 구비될 수 있다.
광검출기(20)가 레이저 발생기(10)로부터의 레이저 펄스를 검출하여 측정 대상 펄스열인 전기적 신호 펄스열을 생성할 때, 오실로스코프 본체(40)에 구비된 본 발명의 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기(도 5, 도 6)는, 전기적 신호 펄스열 형태의 상기 측정 대상 펄스열에 대한 처리, 즉, 오실로스코프 프로브(30)의 탐침을 통해 인입된 신호를 처리하여 해당 검출 신호(샘플 앤 홀드부에서 샘플 앤 홀드되어 검출된 검출 신호)를 출력하여 오실로스코프 본체(40)의 디스플레이에 표시되도록 할 수 있다. 또한, 전기적 신호 펄스열 형태의 상기 측정 대상 펄스열의 검출 신호, 즉, 하기하는 바와 같은 샘플 앤 홀드부에서 샘플 앤 홀드되어 검출된 검출 신호에 대하여, 오실로스코프 본체(40) 내의 후속 장치(예, 반도체 프로세서 등)를 통해 해당 펄스 수의 카운트 및 피크값(펄스의 전압 크기) 등을 검출하기 위하여 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 측정 방법과 기존의 방법에 대하여 비교 설명하기 위한 측정 대상 펄스 파형도이다.
레이저 발생기에서 생성되는 레이저 펄스는, 그 주기가 나노초, 피코초, 펨토초 등 초고주파 펄스 형태로 출력된다. 전자 소자 기반의 상용 오실로스코프와 같은 펄스 측정 장치는 GHz 수준까지 펄스 신호를 측정할 수 있는 정도로 발전해 왔다. 그러나, 기존의 펄스 측정 장치는 수십 GHz 수준의 펄스 신호를 측정 가능한 정도이며, 테라(1012), 페타(1015) Hz 수준의 초고주파 신호를 측정하는 데에는 한계가 있다. 도 4와 같이 피코초, 펨토초 등 초고주파 펄스를 측정하기 위하여는, 해당 주기의 다음 펄스가 인입되기 전에 측정 장치의 샘플 앤 홀드 회로를 리셋시켜야 하지만, 기존의 오실로스코프와 같은 펄스 측정 장치는 전자 소자 기반의 플립플롭 회로나 기타 로직으로 빨라야 수십 GHz 수준의 정상적인 리셋을 통한 측정의 한계가 있다.
본 발명의 초고주파 펄스 검출기에 따르면, 펄스 주기가 나노초 이하의 피코초, 펨토초 등이거나 그 이상인 경우를 포함하여, 초고주파 측정 대상 펄스에 대하여, 샘플 앤 홀드된 측정 대상 펄스 자신에 의한 셀프 리셋을 이용함으로써, 초고주파 펄스에 대한 샘플 앤 홀드 및 피크의 검출이 가능하도록 하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 검출기의 개념도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 검출기의 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 검출기는, 광검출기(510), 샘플 앤 홀드부(520), 셀프리셋부(590)를 포함한다.
광검출기(510)는, 포토 다이오드 등 광전 변환하는 소자일 수 있다. 예를 들어, 광검출기(510)는, 레이저 가공 시스템의 레이저 발생기로부터의 레이저 펄스를 검출하여 측정 대상 펄스열인 전기적 신호 펄스열을 생성할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 검출기는, 레이저 펄스에 의한 것이 아니더라도 전기 분야에서 임의의 모든 주기적 또는 비주기적인 전기적 신호 펄스열을 측정 대상 펄스열로 삼아 해당 펄스들을 검출할 수 있다.
샘플 앤 홀드부(520)는 이와 같은 측정 대상 펄스에 대한 샘플 앤 홀드(sampling and holding)하여 검출한 검출 신호를 출력한다.
샘플 앤 홀드부(520)는 다양한 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 도 6을 참조하면, 샘플 앤 홀드부(520)는 측정 대상 펄스의 입력단과 상기 검출 신호의 출력단 사이에 순차로 연결된, 다이오드, 커패시터 및 증폭기(Amp)를 포함할 수 있다. 여기서, 증폭기(Amp)는 입력 전압의 크기를 증폭하여 출력하거나 같은 전압 크기로 버퍼링하여 출력하도록 이용될 수 있다. 이와 같은 샘플 앤 홀드부(520)는 측정 대상 펄스와 같은 타이밍 위치에 액티브되는 신호(예, 액티브 하이 신호)를 검출해 유지하되, 피크 디텍션(peak detection)이 이루어진 상기 검출 신호는 펄스 수의 카운트나 피크값(펄스의 전압 크기) 등이 측정되도록 후속 장치/회로로 전달될 수 있다.
셀프리셋부(590)는 상기 측정 대상 펄스의 상승 에지 타이밍이 지연되고 상기 측정 대상 펄스와 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호(도 7 참조)를 생성한다. 셀프리셋부(590)는 순차적인 측정 대상 펄스열에서 다음 측정 대상 펄스가 상기 샘플 앤 홀드부(520)에서 검출 가능하도록, 상기 셀프리셋신호를 통해 샘플 앤 홀드부(520)를 자동 리셋시킨다.
이를 위하여, 셀프리셋부(590)는 비교기(540) 및 리셋부(550)를 포함한다.
비교기(540)는 샘플 앤 홀드부(520)로부터의 상기 검출 신호와 동일한 위상을 갖는 제1입력신호 및 광검출기(510)로부터의 상기 측정 대상 펄스와 동일한 위상을 갖는 제2입력신호를 비교한다.
비교기(540)에 입력되는 상기 제1입력신호는, 샘플 앤 홀드부(520)로부터의 상기 검출 신호와 동일한 위상을 갖도록 다양한 회로를 이용하여 생성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 예를 들어, 비교기(540)에 입력되는 상기 제1입력신호는, 샘플 앤 홀드부(520)의 검출 신호, 즉, 증폭기(Amp) 출력과 전원(예, 접지) 사이의 저항 디바이더의 저항들(예, R1, R2) 사이의 한 접속점에서의 신호 크기를 갖도록 인입되는 신호일 수 있다. 저항 디바이더의 저항들은 2개의 저항인 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 더 많은 저항 등의 수동소자, 또는 추가적인 트랜지스터 등 능동소자가 이용될 수도 있다.
비교기(540)에 입력되는 상기 제2입력신호는, 광검출기(510)로부터의 상기 측정 대상 펄스와 동일한 위상을 갖도록 다양한 회로를 이용하여 생성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 예를 들어, 비교기(540)에 입력되는 상기 제2입력신호는, 광검출기(510)의 출력단에 연결되어 인입되는 상기 측정 대상 펄스 자체일 수 있다. 이외에도, 비교기(540)에 입력되는 상기 제2입력신호는, 상기 측정 대상 펄스 자체인 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 광검출기(510)의 출력단과 전원(예, 접지) 사이의 저항 디바이더의 저항들 사이의 한 접속점에서의 신호 크기를 갖는 신호, 또는 더 많은 저항 등의 수동소자, 또는 추가적인 트랜지스터 등 능동소자가 이용되어, 광검출기(510)로부터의 상기 측정 대상 펄스와 동일한 위상을 갖도록 생성된 신호가 이용될 수 있다.
리셋부(550)는 비교기(540)의 출력에 대해 상승 에지 타이밍이 지연되고 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호(도 7 참조)를 생성하여 샘플 앤 홀드부(520)를 자동 리셋시킨다.
리셋부(550)는 다양한 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 도 6을 참조하면, 포지티브-에지 딜레이 로직(positive-edge delay logic)(551) 및 스위치(552)를 포함한다.
포지티브-에지 딜레이 로직(551)은 비교기(540)의 출력에 대해 셀프리셋신호(도 7 참조)를 생성한다. 즉, 포지티브-에지 딜레이 로직(551)은 비교기(540)의 출력에 대해 상승 에지 타이밍이 지연되고 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호(도 7 참조)를 생성한다. 포지티브-에지 딜레이 로직(551)은 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)와 같은 반도체 소자를 이용하여 구현될 수 있으며, 비교기(540)의 출력에 대해 상승 에지 타이밍을 지연시키는 시간은 설계 사양에 따라 수 나노초, 수 피코초, 수 펨토초 등이 되도록 설계가 가능하다.
스위치(552)는 샘플 앤 홀드부(520)에서 상기 측정 대상 펄스를 샘플 앤 홀드하기 위한 커패시터(도 6 참조)의 일측 단자에 연결되고, 상기 셀프리셋신호에 의해 턴온되어 상기 커패시터를 리셋시키도록 스위칭한다. 스위치(552)는 MOSFET 또는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 등의 반도체 소자로 구성되어 구현될 수 있고, 예를 들어, MOSFET의 게이트 단자로 상기 셀프리셋신호를 입력받아 소스-드레인 전류를 통해 MOSFET에 연결된 상기 커패시터를 접지와 연결되도록 할 수 있다. 또는, 스위치(552)를 BJT로 구현하는 경우에, 상기 셀프리셋신호에 의한 전류가 BJT의 베이스로 제공되고, 이미터-컬렉터 전류를 통해 BJT에 연결된 상기 커패시터를 접지와 연결되도록 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 펄스 주기가 나노초 이하의 피코초, 펨토초 등 초고주파 측정 대상 펄스에 대하여, 플립플롭 회로이나 클럭 신호를 기초로 하지 않아도 샘플 앤 홀드된 측정 대상 펄스 자신에 의한 셀프 리셋을 이용하므로, 샘플 앤 홀드 및 피크 검출이 가능하다.
본 발명에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 필요한 커패시터나 저항 및 MOSFET, BJT 등을 포함하는 반도체 소자를 이용한 반도체 집적회로에 의해 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 예를 들어, 레이저 가공 시스템에서 레이저를 공작물에 조사하여 펀칭, 절단 등 가공을 하는 경우에, 레이저 출력의 이상 여부를 확인하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 레이저 가공 시스템에서 공작물에 대한 레이저 가공전이나 가공후에 레이저 발생기로부터의 레이저 출력에 대하여 포토 다이오드 등 광검출기에서 검출된 측정 대상 펄스열을 검출하기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 광검출기는 레이저 발생기로부터의 레이저 펄스를 검출하여 측정 대상 펄스열인 전기적 신호 펄스열을 생성하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 전기적 신호 펄스열 형태의 상기 측정 대상 펄스열의 검출 신호, 즉, 위에서 기술한 바와 같은 샘플 앤 홀드부(520)에서 샘플 앤 홀드되어 검출된 검출 신호에 대하여 후속 장치(예, 반도체 프로세서 등)를 통해 해당 펄스 수 및 피크값(펄스의 전압 크기) 등을 검출하기 위하여 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 셀프 리셋을 이용한 초고주파 펄스 검출기는, 광검출기(20)가 레이저 발생기(10)로부터의 레이저 펄스를 검출하여 측정 대상 펄스열인 전기적 신호 펄스열을 생성할 때, 도 2와 같이 전기적 신호 펄스열 형태의 상기 측정 대상 펄스열에 대한 처리, 즉, 케이블 등을 통해 인입된 해당 측정 대상 펄스열에 대한 처리를 수행하거나, 도 3과 같이 오실로스코프 프로브(30)의 탐침을 통해 인입된 신호를 처리하여, 해당 검출 신호(샘플 앤 홀드부(520)에서 샘플 앤 홀드되어 검출된 검출 신호)를 제어장치(50)나 오실로스코프 본체(40)의 디스플레이에 표시되도록 할 수 있다. 여기서도, 전기적 신호 펄스열 형태의 상기 측정 대상 펄스열의 검출 신호, 즉, 위에서 기술한 바와 같은 샘플 앤 홀드부(520)에서 샘플 앤 홀드되어 검출된 검출 신호에 대하여, 제어장치(50)나 오실로스코프 본체(40) 내의 후속 장치(예, 반도체 프로세서 등)를 통해 해당 펄스 수의 카운트 및 피크값(펄스의 전압 크기) 등을 검출하기 위하여 사용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
광검출기(510)
샘플 앤 홀드부(520)
셀프리셋부(590)
비교기(540)
리셋부(550)
포지티브-에지 딜레이 로직(551)
스위치(552)

Claims (13)

  1. 측정 대상 펄스에 대한 샘플 앤 홀드에 의한 검출 신호를 출력하되,
    상기 측정 대상 펄스의 상승 에지 타이밍이 지연되고 상기 측정 대상 펄스와 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호를 생성하여,
    순차적인 측정 대상 펄스열에서 다음 측정 대상 펄스가 상기 샘플 앤 홀드를통해 검출 가능하도록, 상기 셀프리셋신호에 의해 상기 샘플 앤 홀드를 위한 회로를 자동 리셋시키는 것을 특징으로 하는 펄스 검출 방법.
  2. 측정 대상 펄스에 대한 검출 신호를 출력하는 샘플 앤 홀드부; 및
    상기 측정 대상 펄스의 상승 에지 타이밍이 지연되고 상기 측정 대상 펄스와 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호를 생성하는 셀프리셋부를 포함하고,
    상기 셀프리셋부는, 순차적인 측정 대상 펄스열에서 다음 측정 대상 펄스가 상기 샘플 앤 홀드부에서 검출 가능하도록, 상기 셀프리셋신호를 통해 상기 샘플 앤 홀드부를 자동 리셋시키는 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측정 대상 펄스열은, 레이저 발생기로부터의 레이저 출력에 대하여 광검출기에서 검출된 전기적 신호 펄스열인 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 샘플 앤 홀드부는,
    상기 측정 대상 펄스의 입력단과 상기 검출 신호의 출력단 사이에 순차로 연결된, 다이오드, 커패시터 및 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 셀프리셋부는,
    상기 검출 신호와 동일한 위상을 갖는 제1입력신호 및 상기 측정 대상 펄스와 동일한 위상을 갖는 제2입력신호를 비교하는 비교기; 및
    상기 비교기의 출력에 대해 상승 에지 타이밍이 지연되고 동일한 하강 에지 타이밍을 갖는 셀프리셋신호를 생성하여 상기 샘플 앤 홀드부를 자동 리셋시키는 리셋부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1입력신호는,
    상기 검출 신호와 전원 사이의 저항 디바이더의 저항들 사이의 한 접속점에서 인입된 신호인 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2입력신호는, 상기 측정 대상 펄스 자체인 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 리셋부는,
    상기 비교기의 출력에 대해 상기 셀프리셋신호를 생성하는 포지티브-에지 딜레이 로직; 및
    상기 샘플 앤 홀드부에서 상기 측정 대상 펄스를 샘플 앤 홀드하기 위한 커패시터의 일측 단자에 연결되고, 상기 셀프리셋신호에 의해 턴온되어 상기 커패시터를 리셋시키는 스위치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스위치는 MOSFET 또는 BJT를 포함하는 반도체 소자로 구성된 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 펄스 검출기는 반도체 집적회로로 구현되기 위한 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 펄스 검출기는, 상기 측정 대상 펄스에 대한 오실로스코프 프로브의 탐침을 통해 인입된 신호를 처리하여 해당 검출 신호를 출력하여 오실로스코프 디스플레이에 표시되도록 하기 위한 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 펄스 검출기는, 레이저 가공을 위한 시스템에 장착되어 레이저 가공전이나 가공후에 레이저 발생기로부터의 레이저 출력에 대하여 광검출기에서 검출된 상기 측정 대상 펄스열을 검출하기 위한 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 펄스 검출기는, 상기 측정 대상 펄스열의 샘플 앤 홀드된 상기 검출 신호에 대하여 후속 장치를 통해 해당 펄스 수 및 피크값 검출을 위한 것을 특징으로 하는 펄스 검출기.
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JPH07183592A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザパルス診断、レーザ加工修復方法および装置
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