KR20210100512A - 셀프 체크 회로, 이를 갖는 터치 센싱 장치 및 전자 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 센싱 장치는, 하우징에 형성된 적어도 하나의 제1 터치부재를 갖는 터치 스위치부를 포함하는 전자 기기에 적용될 수 있는 터치 센싱 장치에 있어서, 상기 제1 터치부재의 내측에 배치된 제1 센싱 인덕터; 상기 제1 센싱 인덕터와 전기적으로 연결된 제1 커패시터; 상기 제1 센싱 인덕터 및 상기 제1 커패시터를 포함하고, 상기 터치 스위치부를 통한 터치입력(터치-접촉 또는 터치-포스)에 따라 가변되는 주파수를 갖는 발진신호를 생성하는 발진회로; 기준 클럭에 해당되는 기준 신호를 생성하여 상기 신호 처리부에 출력하는 기준신호 생성회로; 상기 발진신호 및 상기 기준 신호를 이용하여 터치입력 유무를 검출하여 터치 검출신호를 출력하는 신호 처리부; 및 상기 발진신호 및 상기 기준 신호중 적어도 하나에 대해 정상 여부를 체크하여, 체크 신호를 제공하는 셀프 체크 회로; 를 포함한다.

Description

셀프 체크 회로, 이를 갖는 터치 센싱 장치 및 전자 기기{SELF CKECK CIRCUIT AND TOUCH SENSING DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 셀프 체크 회로, 이를 갖는 터치 센싱 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.

일반적으로, 웨어러블 기기는 좀더 얇고 심플하면서 깔끔한 디자인이 선호되고 있으며 이에 따라 기존 기계식 스위치가 사라지고 있다. 이는 방진, 방수 기술의 구현이 이루어짐과 더불어, 매끄러운 디자인의 일체감 있는 모델의 개발이 이루어짐에 따라 가능해지고 있다.

현재 메탈 위를 터치하는 ToM(touch On Metal) 기술, 터치 패널을 이용한 커패시터 센싱 기법, MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System), 마이크로 스트레인 게이지(Micro Strain Gauge) 등의 기술이 개발되고 있으며 이에 더 나아가 포스 터치기능까지 개발되는 추세이다.

기존의 기계식 스위치의 경우, 스위치 기능 구현을 위해, 내부적으로 큰 사이즈와 공간이 필요하고, 외관상으로도 외부로 튀어나오는 형태나 외부 케이스와 일체화가 아닌 구조 등으로 인하여 깔끔하지 못한 디자인과 큰 공간이 필요하다는 단점이 있다.

또한, 전기적으로 연결되는 기계식 스위치의 직접적인 접촉으로 인한 감전의 위험이 있으며, 특히 기계적 스위치의 구조상 방진 방수가 곤란하다는 단점이 있다.

이러한 단점을 해소하기 위해, 전자식 터치 스위치 장치를 개발하고 있는데, 이러한 전자식 터치 장치는, 기준 신호 또는 발진신호를 생성하는 회로를 포함할 수 있으며, 이러한 회로에 대한 동작 오류 여부를 자체적으로 체크할 수 있는 기능 또는 회로가 요구되고 있다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 1) KR 공개특허공보 10- 2013-0136358 A (2013.12.12)

(특허문헌 2) KR 공개특허공보 10- 2013-0123068 A (2013.11.12)

본 발명의 일 실시 예는, 기계식 스위치를 대체하는 전자식 스위치 장치에서, 내부 회로에 대한 셀프 체크 기능을 수행할 수 있는 셀프 체크 회로, 이를 갖는 터치 센싱 장치 및 전자 기기를 제안한다.

본 발명의 일 실시 예에 의해, 펄스열을 갖는 펄스신호의 에지 검출시 생성되는 숏펄스를 갖는 에지 검출신호를 출력하는 에지 검출기; 상기 에지 검출신호에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 검출 전압을 생성하는 충방전 회로; 및 상기 검출 전압에 기초해, 상기 펄스신호의 정상 여부를 체크하여 체크 신호를 출력하는 비교회로; 를 포함하는 셀프 체크 회로가 제안된다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시 예에 의해, 하우징에 형성된 적어도 하나의 제1 터치부재를 갖는 터치 스위치부를 포함하는 전자 기기에 적용될 수 있는 터치 센싱 장치에 있어서, 상기 제1 터치부재의 내측에 배치된 제1 센싱 인덕터; 상기 제1 센싱 인덕터와 전기적으로 연결된 제1 커패시터; 상기 제1 센싱 인덕터 및 상기 제1 커패시터를 포함하고, 상기 터치 스위치부를 통한 터치입력(터치-접촉 또는 터치-포스)에 따라 가변되는 주파수를 갖는 발진신호를 생성하는 발진회로; 기준 클럭에 해당되는 기준 신호를 생성하여 상기 신호 처리부에 출력하는 기준신호 생성회로; 상기 발진신호 및 상기 기준 신호를 이용하여 터치입력 유무를 검출하여 터치 검출신호를 출력하는 신호 처리부; 및 상기 발진신호 및 상기 기준 신호중 적어도 하나에 대해 정상 여부를 체크하여, 체크 신호를 제공하는 셀프 체크 회로; 를 포함하는 터치 센싱 장치가 제안된다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시 예에 의해, 하우징에 형성된 적어도 하나의 제1 터치부재를 갖는 터치 스위치부; 상기 제1 터치부재의 내측에 배치된 제1 센싱 인덕터; 상기 제1 센싱 인덕터와 전기적으로 연결된 제1 커패시터; 상기 제1 센싱 인덕터 및 상기 제1 커패시터를 포함하고, 상기 터치 스위치부를 통한 터치입력(터치-접촉 또는 터치-포스)에 따라 가변되는 주파수를 갖는 발진신호를 생성하는 발진회로; 기준 클럭에 해당되는 기준 신호를 생성하여 상기 신호 처리부에 출력하는 기준신호 생성회로; 상기 발진신호 및 상기 기준 신호를 이용하여 터치입력 유무를 검출하여 터치 검출신호를 출력하는 신호 처리부; 및 상기 발진회로로부터의 발진신호 및 상기 기준 신호 생성회로로부터의 기준 신호 각각에 대해 정상 여부를 검사하여, 검사 결과 신호를 제공하는 셀프 체크 회로; 를 포함하는 전자 기기가 제안된다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기계식 스위치를 대체하는 전자식 스위치 장치인 터치 센싱 장치에서, 기준 신호 또는 발진 신호를 생성하는 회로에 대한 정상 동작 여부를 자체적으로 체크할 수 있다.

이에 따라, 터치 센싱 장치의 오동작 또는 동작 불량에 대한 원인 파악이 가능하고, 이에 신속한 대응이 가능하다는 잇점이 있다.

도 1는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기 및 터치 센싱 장치의 외관 예시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선 단면구조를 갖는 전자 기기 및 터치 센싱 장치의 일 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치의 일 예시도이다.
도 4는 터치-접촉 인가시 가변 커패시턴스를 갖는 발진회로의 일 예시도이다.
도 5는 터치-포스 인가시 가변 인덕턴스를 갖는 발진회로의 일 예시도이다.
도 6은 도 2의 셀프 체크 회로의 일 구성도이다.
도 7은 도 6의 셀프 체크 회로의 제1 예시도이다.
도 8은 도 6의 셀프 체크 회로의 제2 예시도이다.
도 9은 도 3의 제1 검사회로의 제1 예시도이다.
도 10은 도 3의 제2 검사회로의 제1 예시도이다.
도 11는 도 3의 제1 검사회로의 제2 예시도이다.
도 12은 도 3의 제2 검사회로의 제2 예시도이다.
도 13은 도 9의 제1 검사회로의 주요신호 및 전압의 파형도이다.
도 14는 도 10의 제2 검사회로의 주요 신호 및 전압의 파형도이다.

이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기 및 터치 센싱 장치의 외관 예시도이다.

도 1를 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 전자 기기(10)는 터치 스크린(11), 하우징(100) 및 터치 스위치부(TSW)를 포함할 수 있다.

상기 터치 스위치부(TSW)는 기계식 버튼을 대체하기 위해, 상기 하우징에 형성된 제1 터치부재(TM1) 및 제2 터치부재(TM2)를 포함할 수 있다. 도 1에서는, 제1 터치부재(TM1) 및 제2 터치부재(TM2)가 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않으며, 상기 터치 스위치부(TSW)는 적어도 하나의 제1 터치부재(TM1)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 1를 참조하면 상기 전자 기기(10)는 스마트폰 등과 같이, 휴대 가능한 모바일 기기가 될 수 있고, 스마트 와치(Watch)와 같이, 웨어러블 기기가 될 수 있으며, 특정한 기기에 한정되지 않고, 휴대 가능하거나 착용 가능한 전자 기기, 또는 동작 제어를 위한 스위치를 갖는 전자 기기가 될 수 있다.

상기 하우징(100)은, 전자 기기의 외부에 노출되는 외측 케이스가 될 수 있다. 일 예로, 상기 터치 센싱 장치가 모바일 기기에 적용되는 경우, 하우징(100)은 전자 기기(10)의 사이드(측면)에 배치되는 커버일 수 있다. 일 예로, 상기 하우징(100)은 전자 기기(10)의 후면에 배치되는 커버와 일체로 이루어질 수 있거나, 전자 기기(10)의 후면에 배치되는 커버와 별도로 분리 제작되어 결합될 수 있다.

예를 들어, 도 1을 참조하면, 상기 터치 스위치부(TSW)는 전자 기기의 커버에 배치될 수 있는데, 이 경우 커버는 터치 스크린을 제외한 커버, 예를 들면, 사이드 커버나, 후면 커버나, 전면의 일부에 형성될 수 있는 커버 등이 될 수 있으며, 설명의 편의상 하우징의 일 예시로, 전자 기기의 사이드 커버에 배치된 경우에 대해 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 각 도면에 대해, 동일한 부호 및 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 가능한 불필요한 중복 설명은 생략될 수 있고, 각 도면에 대해 가능한 차이점에 대한 사항이 설명될 수 있다.

도 2는 도 1의 I-I' 선 단면구조를 갖는 전자 기기 및 터치 센싱 장치의 일 예시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기는, 하우징(100), 터치 스위치부(TSW) 및 터치 센싱 장치를 포함할 수 있다.

상기 터치 스위치부(TSW)는, 전자 기기의 하우징(100)에 형성된 제1 터치부재(TM1)를 포함할 수 있다. 도 2 이후에서는 상기 터치 스위치부(TSW)가, 하나의 제1 터치부재(TM1)를 포함하는 것으로 도시 및 설명될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 터치 스위치부(TSW)는 동일한 구조로 복수의 터치부재를 포함할 수 있다.

상기 터치 센싱 장치는, 제1 센싱 인덕터(LE1), 제1 커패시터(CE1), 발진회로(500), 기준신호 생성회로(600), 신호 처리부(700), 및 셀프 체크 회로(800)를 포함할 수 있다.

상기 제1 센싱 인덕터(LE1)는, 상기 제1 터치부재(TM1)의 내측(즉, 하우징(100)의 내측)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 센싱 인덕터(LE1)는 하우징(100)의 내측에 배치된 기판(200)의 일면에 실장될 수 있다. 상기 제1 센싱 인덕터(LE1)는 상기 제1 터치부재(TM1)의 내측면에 접촉될 수도 있고, 상기 제1 터치부재(TM1)의 내측면과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.

상기 제1 커패시터(CE1)는, 상기 제1 센싱 인덕터(LE1)와 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 기판(200)의 일면 또는 타면에 배치될 수 있다.

상기 발진회로(500)는, 상기 제1 센싱 인덕터(LE1) 및 상기 제1 커패시터(CE1)를 포함하고, 상기 터치 스위치부(TSW)를 통한 터치입력(터치-접촉 또는 터치-포스)에 따라 가변되는 주파수를 갖는 발진신호(Sosc)를 생성할 수 있다.

예를 들어, 상기 발진회로(500)는, 제1 터치부재(TM1)를 통한 터치-접촉 인가시 가변되는 인덕턴스를 갖는 커패시턴스 회로와, 제1 터치부재(TM1)를 통한 터치-포스 인가시 가변되는 커패시턴스를 갖는 인덕턴스 회로를 포함할 수 있다. 상기 제1 센싱 인덕터(LE1)는 커패시턴스 회로에 포함될 수 있고, 상기 제1 커패시터(CE1)는 인덕턴스 회로에 포함될 수 있다.

상기 기준신호 생성회로(600)는, 기준 클럭(CLK)에 해당되는 기준 신호(Sref)를 생성하여 상기 신호 처리부(700)에 출력할 수 있다.

상기 신호 처리부(700)는, 상기 발진신호(Sosc) 및 상기 기준 신호(Sref)를 이용하여 터치입력 유무를 검출하여 터치 검출신호(DF)를 출력할 수 있다.

상기 셀프 체크 회로(800)는, 상기 발진회로(500)로부터의 발진신호(Sosc) 및 상기 기준 신호 생성회로(600)로부터의 기준 신호(Sref) 각각에 대해 정상 여부를 검사하여, 검사 결과 신호를 제공할 수 있다.

본 서류에서, 터치입력(Touch input)는 제1 터치부재(TM1)의 외측면을 압력 등의 힘(포스)을 동반하지 않고 단순히 접촉만을 의미하는 터치-접촉과, 제1 터치부재의 외측면을 압력으로 누르는 힘(포스)을 동반하는 터치-포스를 모두 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들어, 터치입력은 터치-접촉 인가 또는 터치-포스 인가가 될 수 있다.

예를 들어, 상기 발진회로(500)의 일부(예, 인버터 등의 증폭회로), 기준신호 생성회로(600), 신호 처리부(700) 및 셀프 체크 회로(800)는 회로부(CS)에 포함될 수 있으며, 상기 회로부(CS)는 집적회로가 될 수 있다.

일 예로, 제1 터치부재(TM1)의 내측면에 대향하는 기판(200)의 일면에는 제1 센싱 인덕터(LE1)가 배치될 수 있다. 상기 기판(20)의 타면에는 회로부(CS) 및 제1 커패시터(CE1)가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 기판(200)을 통해 상기 회로부(CS), 제1 센싱 인덕터(LE1), 및 제1 커패시터(CE1)는 전기적으로 연결될 수 있다.

이와 같은 배치구조는 하나의 예시에 불과하므로, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 2를 참조하면, 일 예로, 하우징(100)은 메탈과 같은 전도체로 이루어질 수 있다. 제1 터치부재(TM1)는 상기 하우징(100)에 형성될 수 있다. 다른 일예로, 상기 하우징(100)이 플라스틱과 같은 비전도체일 수 있으며, 이 경우에는 제1 터치부재(TM1)는 비전도체일 수도 있고, 전도체일 수도 있다.

또한, 제1 센싱 인덕터(LE1)예를 들어, 제1 센싱 인덕터(LE1)는 PCB 패턴을 포함하는 인덕터일 수 있고, PCB 패턴이 아닌 인덕터 부품일 수 있다. 상기 제1 센싱 인덕터(LE1)는 하나의 예시에 불과하므로, 이에 한정되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치의 일 예시도이다.

도 3을 참조하면, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 터치 센싱 장치는, 발진회로(500), 기준신호 생성회로(600), 신호 처리부(700), 및 셀프 체크 회로(800)를 포함할 수 있다.

상기 발진회로(500)는 상기 터치 스위치부(TSW)를 통한 터치입력 유무에 따라 가변하는 주파수를 갖는 발진신호(Sosc)를 생성하여 상기 신호 처리부(700)에 출력할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 발진회로(500)는 일 예로, LC 발진회로가 될 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며, 일 예로, 인체의 손(hand)등의 전도체에 의한 터치에 따라 가변되는 커패시턴스 또는 가변하는 인덕턴스를 이용하는 LC 발진회로가 될 수 있다.

상기 기준신호 생성회로(600)는, 기준 신호(Sref)를 생성하여 상기 신호 처리부(700)에 출력할 수 있다. 일 예로, 상기 기준 신호(Sref)는 사전에 설정된 주파수를 갖는 기준 클럭(CLK)일 수 있다.

상기 신호 처리부(700)는 상기 발진신호(Sosc) 및 기준 신호(Sref)를 이용하여 터치입력 유무를 검출하여 터치 검출신호(DF)를 출력할 수 있다. 일 예로, 터치입력이 있는 경우에는 터치 검출신호(DF)가 하이레벨을 갖는 신호일 수 있다.

예를 들어, 상기 신호 처리부(700)는, 상기 발진신호(Sosc)를 이용하여, 상기 기준 신호(Sref)의 주기를 카운트하여 카운트값을 생성하고, 이 카운트값에 기초하여 터치 검출 유무에 따른 터치 검출신호(DF)를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 기준 신호(Sref)의 주파수는 상기 발진신호(Sosc)의 주파수보다 낮을 수 있다.

예를 들어, 상기 셀프 체크 회로(800)는, 상기 발진회로(500)의 동작을 검사하기 위한 제1 검사회로(810)와, 상기 기준 신호기준신호 생성회로(600)의 동작을 검사하기 위한 제2 검사회로(930)를 포함할 수 있다.

상기 제1 검사회로(810)는, 상기 발진신호(Sosc)에 대해 정상 여부를 체크하여, 제1 체크 신호(CHK1)를 제공할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 검사회로(810)는, 상기 발진신호(Sosc)를 입력받아 발진신호(Sosc)에 기초하여 충전동작 및 방전동작을 수행하여 발진신호가 정상인지 아닌지를 검사할 수 있다.

상기 제2 검사회로(820)는, 상기 기준 신호(Sref)에 대해 정상 여부를 체크하여, 제2 체크 신호(CHK2)를 제공할 수 있다. 일 예로, 상기 제2 검사회로(820)는, 상기 기준 신호(Sref)를 입력받아 기준 신호(Sref)에 기초하여 충전동작 및 방전동작을 수행하여 기준 신호(Sref)가 정상인지 아닌지를 검사할 수 있다.

일 예로, 도 3에서는 셀프 체크 회로(800)가 제1 검사회로(810) 및 제2 검사회로(820)를 포함하고 있지만, 복수의 터치부재가 적용되는 경우에는 이에 대응하여 복수의 발진회로가 추가될 수 있으며, 이 경우에는 복수의 검사회로가 추가될 수 있다.

전술한 본 발명의 터치 센싱 장치는, 터치입력 유/무의 동작에 따라 LC 공진을 이용하여 발진회로에서 출력되는 주파수의 변화를 통해 터치입력의 감지를 하게 된다. LC 공진의 주파수를 포함하는 발진신호의 주파수의 변화는, 발진신호를 이용하여 기준신호를 카운트하는 등의 디지털 신호 처리를 통해 고감도의 특성을 가질 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 발진신호 또는 기준신호가 신호 처리부로 입력되면, 신호 처리부가 입력되는 신호에 기초해서 오류를 판단할 수 있으나, 최종 검출신호에 문제가 발생한 경우, 문제의 원인이 신호 처리부의 내부의 문제 인지, 발진회로 또는 기준 신호 생성회로의 문제 인지를 정확히 판단하기 곤란할 수 있다.

이러한 점을 고려해서, 본 발명에서는 별도의 셀프 체크 회로를 구비하여 신호 처리부와는 별로도 발진신호 및 기준신호에 기초해 발진회로 및 기준신호 생성회로 등의 아날로그 회로가 정상 동작하는지에 대해 검사하도록 구현하였다.

이와 같이, 본 발명에서는 LC 공진을 이용하는 발진회로 및 기준 신호 생성회로의 출력이 정상적으로 동작하고 있는지 유/무를 체크할 수 있다.

도 4는 터치-접촉 인가시 가변 커패시턴스를 갖는 발진회로의 일 예시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 발진회로(500)는, 인덕턴스 회로(510), 커패시턴스 회로(520) 및 증폭회로(530)를 포함할 수 있다.

상기 인덕턴스 회로(510)는, 상기 터치부재(TM1)의 내측면에 배치된 제1 터치부재(TM(611)를 구비하여, 공진을 위한 인덕턴스를 포함할 수 있다.

상기 커패시턴스 회로(520)는, 상기 인덕턴스 회로(510)에 연결된 제1 커패시턴스 소자(621)를 구비하고, 상기 제1 터치부재(TM1)의 터치시 가변되는 커패시턴스를 포함할 수 있다.

상기 증폭회로(530)는, 상기 제1 인덕턴스 회로(510) 및 제1 커패시턴스 회로(520)에 의해 결정되는 공진주파수를 갖는 발진신호(Sosc)를 생성할 수 있다. 일 예로, 상기 증폭회로(530)는 적어도 하나의 인버터를 포함할 수 있고, 또는 차동 증폭회로를 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1 터치부재(TM1)에 터치가 없는 경우에 대한 제1 발진회로(601)의 동작을 설명한다.

도 4를 참조하면, 발진회로(500)는, 제1 센싱 인덕터(LE1)의 인덕턴스(Lind)를 포함하는 인덕턴스 회로(510)와, 상기 제1 커패시터(CE1)의 커패시턴스(Cext)를 포함하는 커패시턴스 회로(520)를 포함하는 병렬 LC 발진회로가 될 수 있다.

또한, 발진회로(500)는, LC 공진을 유지 또는 발진시키는 증폭회로(530)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 증폭회로(530)는 인버터(INT)를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.

일 예로, 발진회로(500)의 공진 주파수(freq)는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 1]

freq ≒ 1/2π sqrt (Lind * CT)

상기 수학식 1에서, ≒는 같을 수 있거나 유사하다는 의미이고, 여기서 유사하다는 것은 다른 값이 더 포함될 수 있다는 의미이다. 상기 수학식 1에서, 커패시턴스는 제1 커패시터(CE1)의 커패시턴스(Cext)가 될 수 있다.

또한, 도 4에 도시한 바와같이, 커패시턴스 회로(520)는, 인체의 손 등의 전도체의 터치-접촉이 있는 경우에는, 추가로 생성되는 가변 커패시턴스(△C)가 제1 커패시터(CE1)의 커패시턴스(Cext)에 병렬 연결될 수 있다.

일 예로, 발진회로(500)의 공진 주파수(freq)는 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 2]

fres ≒ 1/{2π sqrt (Lind * CT(Cext +△C)])}

△C ≒ Ccase∥Cfinger∥Cgnd

상기 수학식 2에서, ≒는 같을 수 있거나 유사하다는 의미이고, 여기서 유사하다는 것은 다른 값이 더 포함될 수 있다는 의미이다. 상기 수학식 2에서, 가변 커패시턴스(△C)는, Ccase, Cfinger, Cgnd의 병렬합에 해당되는 커패시턴스가 될 수 있고, 여기서, Ccase는 하우징과 제1 센싱 인덕터(LE1) 사이에 존재하는 기생 커패시턴스(Parasitic Capacitance)이고, Cfinger는, 인체가 가지는 커패시턴스이고, Cgnd는 회로 접지와 어스(earth) 사이의 접지 리턴 커패시턴스(ground return Capacitance)이다.

그리고, 상기 수학식 2에서, "∥"에 대해 하기와 같이 정의하면, 'a∥b'는 'a'와 'b'가 회로적으로 직렬 접속이고, 그 합산 값은'(a*b)/(a+b)'로 계산되는 것으로 정의한다. 이러한 정의는 본 발명의 다른 수학식에도 적용될 수 있다. 이러한 설명은 하기 수학식 3에도 적용될 수 있다.

상기 수학식 1(터치-접촉 없는 경우)과 수학식 2(터치-접촉 있는 경우)를 비교하면, 수학식 1의 커패시턴스(Cext)가 수학식 2의 커패시턴스(Cext+△C)로 증가될 수 있고, 이에 따라 터치-접촉 없는 공진주파수가 터치-접촉이 있는 공진 주파수로 낮아지게 됨을 알 수 있다.

도 5는 터치-포스 인가시 가변 인덕턴스를 갖는 발진회로의 일 예시도이다.

도 5를 참조하면, 발진회로(500)는, 도 4를 참조하여 설명한 바와같이, 제1 센싱 인덕터(LE1)의 인덕턴스(Lind)를 포함하는 인덕턴스 회로(510)와, 상기 제1 커패시터(CE1)의 커패시턴스(Cext)를 포함하는 커패시턴스 회로(520)를 포함하는 병렬 LC 발진회로가 될 수 있다.

또한, 발진회로(500)는, LC 공진을 유지 또는 발진시키는 증폭회로(530)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 증폭회로(530)는 인버터(INT)를 포함할 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.

일 예로, 발진회로(500)의 공진 주파수(freq)는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 이 경우, 도 5의 인덕턴스(LT)는 제1 센싱 인덕터(LE1)의 인덕턴스(Lind)가 될 수 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와같이, 인덕턴스 회로(510)는, 인체의 손 등에 의한 터치-포스 인가가 있는 경우에는, 추가로 생성되는 가변 인덕턴스(△C)가 제1 센싱 인덕터(LE1)의 인덕턴스(Lind)에 연결될 수 있다.

일 예로, 발진회로(500)의 공진 주파수(freq)는 하기 수학식 3와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 3]

fres ≒ 1/{2π sqrt (LT * CT)}

여기서, LT = (Lind -△L)

상기 수학식 3에서, ≒는 같을 수 있거나 유사하다는 의미이고, 여기서 유사하다는 것은 다른 값이 더 포함될 수 있다는 의미이다.

상기 수학식 3에서, △L은 터치-포스 인가에 따라 하우징(100)과 제1 센싱 인덕터(LE1) 사이의 간격이 변화하고, 이러한 간격 변화에 의해 생성되는 와전류(eddy current)의 작용으로, 제1 센싱 인덕터(LE1)의 인덕턴스가 감소(Lind -△L)하게 된다. 이에 따라 터치-포스 없는 공진주파수가 터치-포스 인가가 있는 공진 주파수로 높아지게 됨을 알 수 있다.

도 6은 도 2의 셀프 체크 회로의 일 구성도이다.

도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀프 체크 회로(800)는, 전자 기기에 적용되는 터치 센싱 장치에 적용될 수 있다.

상기 셀프 체크 회로(800)는, 에지 검출기(801), 충방전 회로(802), 및 비교회로(803)를 포함할 수 있다.

상기 에지 검출기(801)는, 펄스열을 갖는 펄스신호(SPLS)의 에지 검출시 생성되는 숏펄스(short pulse)를 갖는 에지 검출신호(Sedt)를 출력할 수 있다. 일 예로, 상기 펄스신호(SPLS)는 발진신호(Sosc) 또는 기준신호(Sref)가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 검출신호(Sedt)의 숏펄스는, 상기 펄스신호(SPLS)의 펄스의 폭보다 짧을 수 있다.

상기 충방전 회로(802)는, 상기 에지 검출신호(Sedt)에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 검출 전압(Vd)을 생성할 수 있다. 일 예로, 상기 충방전 회로(802)는, 상기 에지 검출신호(Sedt)에 따라 충전동작과 방전동작을 반복적으로 수행하고, 이러한 반복적인 충전동작과 방전동작에 의해 생성되는 검출 전압(Vd)을 출력할 수 있다.

상기 비교회로(803)는, 상기 검출 전압(Vd)에 기초해, 상기 펄스신호(SPLS)의 정상 여부를 체크하여 체크 신호(CHK)를 출력할 수 있다. 일 예로, 상기 비교회로(803)는, 상기 검출 전압(Vd)이 제1 기준전압보다 높으면 정상을 의미하는 하이레벨을 포함하고, 상기 검출 전압(Vd)이 제2 기준전압보다 낮으면 비정상을 의미하는 로우레벨을 포함하는 체크 신호(CHK)(CHK1 또는 CHK2)를 출력할 수 있다.

도 7은 도 6의 셀프 체크 회로의 제1 예시도이다.

도 6에 도시된 충방전 회로(802) 및 비교회로(803)는 도 7에 도시된 바와같이 구현될 수 있다.

도 7을 참조하면, 예를 들어, 상기 충방전 회로(802)는, 스위치(SW), 커패시터(CT), 및 저항(Rdis)을 포함할 수 있다.

상기 스위치(SW)는, 전원전압(VDD) 단자와 접지 사이에 접속된 접속되고, 상기 에지 검출기(801)로부터의 에지 검출신호(Sedt)에 의해 온상태 또는 오프 상태 등의 스위칭 동작을 수행할 수 있다.

상기 커패시터(CT)는, 상기 스위치(SW)와 접지 사이에 접속되어, 상기 스위치(SW)가 온 상태일때 충전동작을 수행할 수 있고, 상기 스위치(SW)가 오프상태일 때 방전동작을 수행할 수 있다.

상기 저항(Rdis)은, 상기 제1 스위치(SW1) 및 제1 커패시터(CT1)의 접속노드(N1)와 접지 사이에 접속되어, 상기 스위치(SW)가 오프 상태일때 상기 커패시터(CT)와 접지 사이에 방전 경로를 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 비교회로(803)는, 윈도우 비교회로(803-1), 및 출력 선택기(803-2)를 포함할 수 있다.

상기 윈도우 비교회로(803-1)는, 상기 검출 전압(Vd)을, 제1 기준전압(VHref) 및 제2 기준전압(VLef)과 비교하여, 상기 검출 전압(Vd)이 상기 제1 기준전압(VHref)보다 높으면 하이레벨을 포함하고, 상기 검출 전압(Vd)이 상기 제2 기준전압(VLef)보다 낮으면 로우레벨을 포함하는 체크 신호(CHK)를 출력할 수 있다.

일 예로, 본 서류에서, 상기 제1 기준전압(VHref)은 하이레벨의 판단 기준전압이고, 제2 기준전압(VLef)은 로우레벨 판단 기준전압이며, 이에 따라 상기 제1 기준전압(VHref)은 제2 기준전압(VLef)보다 높다.

상기 출력 선택기(803-2)는, 인에이블신호(EN)와 상기 체크 신호(CHK)를 논리곱 연산할 수 있다. 일 예로, 상기 출력 선택기(803-2)는, AND 게이트를 포함할 수 있으며, 인에이블신호(EN)가 하이레벨일 경우에는 상기 체크 신호(CHK)를 출력할 수 있고, 인에이블신호(EN)가 로우레벨일 경우에는 상기 체크 신호(CHK)를 출력하지 않을 수 있다.

이와 같이, 상기 출력 선택기(803-2)는 인에이블신호(EN)에 기초하여 체크 신호(CHK)의 출력을 단속할 수 있다.

도 8은 도 6의 셀프 체크 회로의 제2 예시도이다.

도 6에 도시된 충방전 회로(802)는 도 8에 도시된 바와같이 구현될 수 있다.

도 7을 참조하면, 예를 들어, 상기 충방전 회로(802)는, 제1 전류원(IS1), 제2 전류원(IS2), 및 커패시터(CT)를 포함할 수 있다.

상기 제1 전류원(IS1)은, 전원전압(VDD) 단자와 접지 사이에 접속되어, 상기 에지 검출기(801)로부터의 에지 검출신호(Sedt)에 포함된 스위칭 신호(S1,S2)에 기초하여 온동작 또는 오프동작을 수행할 수 있으며, 온동작시는 상기 커패시터(CT)의 충전을 위한 전류를 생성할 수 있다. 일 예로, 스위칭 신호(S1,S2)에서, S1은 에지 검출신호(Sedt)와 같은 위상의 신호이고, S2는 에지 검출신호(Sedt)와 반대 위상의 신호가 될 수 있다.

상기 제2 전류원(IS2)은, 상기 제1 전류원(IS1)과 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원(IS1)이 온동작시 오프되고, 상기 제1 전류원(IS1)이 오프동작시 온동작할 수 있으며, 온동작시는 상기 커패시터(CT)의 방전을 위한 전류를 생성할 수 있다.

상기 커패시터(CT)는, 상기 제1 전류원(IS1)과 상기 제2 전류원(IS2)의 중간 접속노도(N2)와 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원(IS1)이 온동작시 충전동작을 수행하고, 상기 제2 전류원(IS2)이 온동작시 방전동작을 수행하여, 검출 전압(Vd)을 제공할 수 있다.

도 9은 도 3의 제1 검사회로의 제1 예시도이다.

도 9를 참조하면, 상기 제1 검사회로(810)는, 에지 검출기(811), 충방전 회로(812), 및 비교회로(813)를 포함할 수 있다.

상기 에지 검출기(811)는, 상기 발진신호(Sosc)의 에지 검출시 생성되는 숏펄스를 갖는 제1 에지 검출신호(Sedt1)를 출력할 수 있다. 일 예로, 에지 검출기(811)는, 상기 발진신호(Sosc)의 에지를 검출하여 에지 검출시마다 상기 발진신호(Sosc)의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 갖는 하이레벨을 갖는 펄스 신호를 출력할 수 있다.

상기 충방전 회로(812)는, 상기 검출기제1 에지 검출신호(Sedt1)에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 제1 검출 전압(Vd1)을 생성할 수 있다.

일 예로, 상기 충방전 회로(812)는, 전원전압(VDD) 단자와 접지 사이에 직렬로 접속된 스위치(SW1) 및 커패시터(CT1)와, 상기 스위치(SW1) 및 커패시터(CT1)의 접속노드(N11)와 접지 사이에 접속된 저항(Rdis1)을 포함할 수 있다.

상기 충방전 회로(812)에서, 상기 에지 검출기(811)로부터 입력되는 펄스 신호에 따라 스위치(SW1)가 온 또는 오프 상태로 되고, 상기 스위치(SW1)가 온상태일 때 커패시터(CT1)에 전압이 충전되고, 상기 스위치(SW1)가 오프상태일 때 커패시터(CT1)에 충전된 검출 전압(Vd1)이 저항(Rdis1)을 통해 방전된다.

상기 제1 비교회로(813)는, 상기 제1 검출 전압(Vd1)에 기초해, 상기 발진신호(Sosc)의 정상 여부를 체크하여 제1 체크 신호(CHK1)를 출력할 수 있다.

일 예로, 상기 제1 비교회로(813)는, 윈도우 비교회로(813-1) 및 출력 선택기(813-2)를 포함할 수 있다.

상기 윈도우 비교회로(813-1)는, 상기 검출 전압(Vd1)을, 제1 기준전압(VHref) 및 제2 기준전압(VLef)과 비교하여, 상기 검출 전압(Vd1)이 상기 제1 기준전압(VHref)보다 높으면 하이레벨을 포함하고, 상기 검출 전압(Vd1)이 상기 제2 기준전압(VLef)보다 낮으면 로우레벨을 포함하는 체크 신호(CHK1)를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 체크 신호(CHK1)의 레벨은 상기 설명에 한정되지는 않고, 상기 설명과 반대가 될 수 있다.

상기 출력 선택기(813-2)는, 인에이블신호(EN)와 상기 비교회로체크 신호(CHK1)를 논리곱 연산할 수 있다. 일 예로, 상기 출력 선택기(813-2)는, AND 게이트를 포함할 수 있으며, 인에이블신호(EN)가 하이레벨일 경우에는 상기 체크 신호(CHK1)를 출력할 수 있고, 인에이블신호(EN)가 로우레벨일 경우에는 상기 체크 신호(CHK1)를 출력하지 않을 수 있다.

이와 같이, 상기 출력 선택기(813-2)는 인에이블신호에 기초하여 체크 신호(CHK1)의 출력을 단속할 수 있다.

도 10은 도 3의 제2 검사회로의 제1 예시도이다.

도 10을 참조하면, 제2 검사회로(920)는, 제2 에지 검출기(821), 제2 충방전 회로(822), 및 제2 비교회로(823)를 포함할 수 있다.

상기 제2 에지 검출기(821)는, 상기 기준신호(Sref)의 에지 검출시 생성되는 숏펄스를 갖는 제2 에지 검출신호(Sedt2)를 출력할 수 있다. 일 예로, 상기 제2 에지 검출기(821)는, 상기 기준 신호(Sref)의 에지를 검출하여 에지 검출시마다 상기 기준 신호(Sref)의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 갖는 하이레벨을 갖는 펄스 신호를 출력할 수 있다.

한편, 제1 및 제2 에지 검출기(811,821)는 입력되는 신호에 대한 상승 에지를 검출할 수도 있고, 하강 에지도 검출할 수 있으며, 상승에지 및 하강 에지중 어느 하나를 검출할 수 있다.

또한, 상기 제1 검출신호(Sedt1)의 숏펄스는, 상기 발진신호(Sosc)의 펄스의 폭보다 짧고, 상기 제2 검출신호(Sedt2)의 숏펄스는, 상기 기준신호(Sref)의 펄스의 폭보다 짧을 수 있다.

상기 제2 충방전 회로(822)는, 상기 제2 에지 검출기(821)로부터 입력되는 제2 에지 검출신호(Sedt2)에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 제2 검출 전압(Vd2)을 생성할 수 있다.

일 예로, 상기 제2 충방전 회로(822)는, 전원전압(VDD) 단자와 접지 사이에 직렬로 접속된 제2 스위치(SW2) 및 제2 커패시터(CT2)와, 상기 제2 스위치(SW2) 및 제2 커패시터(CT2)의 접속노드(N12)와 접지 사이에 접속된 제2 저항(Rdis1)을 포함할 수 있다.

상기 제2 충방전 회로(822)에서, 상기 제2 에지 검출기(821)로부터 입력되는 펄스 신호에 따라 제2 스위치(SW2)가 온 또는 오프 상태로 되고, 상기 제2 스위치(SW2)가 온상태일 때 제2 커패시터(CT1)에 전압이 충전되고, 상기 제2 스위치(SW2)가 오프상태일 때 제2 커패시터(CT2)에 충전된 전압(VCT2)이 제2 저항(Rdis2)을 통해 방전된다.

상기 제2 비교회로(823)는, 상기 제2 검출 전압(Vd2)에 기초해, 상기 기준신호(Sref)의 정상 여부를 체크하여 제2 체크 신호(CHK2)를 출력할 수 있다.

일 예로, 상기 제2 비교회로(823)는, 윈도우 비교회로(823-1)와 출력 선택기(823-2)를 포함할 수 있다.

상기 윈도우 비교회로(823-1)는, 상기 검출 전압(Vd2)을, 제1 기준전압(VHref) 및 제2 기준전압(VLef)과 비교하여, 상기 검출 전압(Vd2)이 상기 제1 기준전압(VHref)보다 높으면 하이레벨을 포함하고, 상기 검출 전압(Vd2)이 상기 제2 기준전압(VLef)보다 낮으면 로우레벨을 포함하는 체크 신호(CHK2)를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 체크 신호(CHK2)의 레벨은 상기 설명에 한정되지는 않고, 상기 설명과 반대가 될 수 있다.

상기 출력 선택기(823-2)는, 인에이블신호(EN)와 상기 비교회로체크 신호(CHK2)를 논리곱 연산할 수 있다. 일 예로, 상기 출력 선택기(823-2)는, AND 게이트를 포함할 수 있으며, 인에이블신호(EN)가 하이레벨일 경우에는 상기 체크 신호(CHK2)를 출력할 수 있고, 인에이블신호(EN)가 로우레벨일 경우에는 상기 체크 신호(CHK2)를 출력하지 않을 수 있다.

이와 같이, 상기 출력 선택기(823-2)는 인에이블신호에 기초하여 체크 신호(CHK2)의 출력을 단속할 수 있다.

부연하면, 셀프 체크 회로(800)에서, 에지 검출기(811 또는 821)는, 발진신호 또는 기준신호의 에지(상승에지, 하강에지중 적어도 어느 하나)를 검출하고 에지에 해당하는 숏펄스(short pulse)를 갖는 스위칭 신호를 생성한다. 충방전 회로(812 또는 822)는, 에지 검출기로부터 입력되는 스위칭 신호의 하이레벨 구간 동안 큰 전류를 통해 해당 커패시터에 전하를 충전하고, 로우레벨 구간 동안은 누설전류 정도의 매우 작은 전류로 전하를 방전시킨다. 이렇게 하면 해당 커패시터에 충전된 검출 전압(Vd1 또는 Vd2)이 도 13 또는 도 14에 도시된 바와 같은 파형으로 나타나게 된다. 그리고, 비교회로(813 또는 823)는, 상기 검출 전압(Vd1 또는 Vd2)을 히스테리를 갖는 윈도우 비교회로를 이용하여 제1 기준전압 이상이 되면 정상 동작으로 인식하게 되고, 제2 기준전압 이하가 되면 비정상 동작으로 인식하게 된다.

이에 따라 발신회로의 발진신호 또는/및 기준신호 생성회로의 기준신호가 정상적으로 출력되게 되면 그에 따라 에지가 검출된 펄스신호가 생성되고 이를 통해 해당 커패시터의 전하가 누적되어 검출 전압(Vd1 또는 Vd2)이 계속 상승하게 되어 검사 대상 회로의 출력신호가 정상이라는 신호를 발생시킨다.

이와 반대로, 발진회로나 기준신호 생성회로에 발제가 발생하여 발진회로 및 기준신호 생성회로에서 출력되는 신호가 로우레벨 혹은 하이레벨로 유지가 되면, 에지 검출된 펄스 신호가 발생하지 않아 해당 커패시터를 계속 방전시켜 검출 전압(Vd1)이 비교회로의 로우레벨을 판단하기 위한 제2 기준전압보다 낮게 되고 검사회로(810 또는 820)의 출력이 비정상 동작이라는 신호를 발생시키게 된다.

도 11는 도 3의 제1 검사회로의 제2 예시도이다.

도 11에 도시된 제1 검사회로(810)는, 도 9에 도시된 제1 검사회로(810)와의 차이점은 제1 충방전 회로(812)에 있으므로, 제1 충방전 회로(812)에 대해 설명한다.

도 11을 참조하면, 상기 제1 충방전 회로(812)는, 제1 전류원(IS1), 제2 전류원(IS2), 및 커패시터(CT1)를 포함할 수 있다.

상기 제1 전류원(IS1)은, 전원전압(VDD) 단자와 접지 사이에 접속되어, 상기 에지 검출기(801)로부터의 신호(S1,S2)에 기초하여 온동작 또는 오프동작을 수행할 수 있으며, 온동작시는 상기 커패시터(CT)의 충전을 위한 전류를 생성할 수 있다.

상기 제2 전류원(IS2)은, 상기 제1 전류원(IS1)과 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원(IS1)이 온동작시 오프되고, 상기 제1 전류원(IS1)이 오프동작시 온동작할 수 있으며, 온동작시는 상기 커패시터(CT1)의 방전을 위한 전류를 생성할 수 있다.

상기 커패시터(CT1)는, 상기 제1 전류원(IS1)과 상기 제2 전류원(IS2)의 중간 접속노도(N21)와 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원(IS1)이 온동작시 충전동작을 수행하고, 상기 제2 전류원(IS2)이 온동작시 방전동작을 수행하여, 검출 전압(Vd1)을 제공할 수 있다.

도 12은 도 3의 제2 검사회로의 제2 예시도이다.

도 12에 도시된 제2 검사회로(820)는, 도 10에 도시된 제2 검사회로(820)와의 차이점은 제2 충방전 회로(822)에 있으므로, 제2 충방전 회로(822)에 대해 설명한다.

도 12를 참조하면, 상기 제2 충방전 회로(822)는, 제1 전류원(IS1), 제2 전류원(IS2), 및 커패시터(CT2)를 포함할 수 있다.

상기 제1 전류원(IS1)은, 전원전압(VDD) 단자와 접지 사이에 접속되어, 상기 에지 검출기(801)로부터의 신호(S1,S2)에 기초하여 온동작 또는 오프동작을 수행할 수 있으며, 온동작시는 상기 커패시터(CT)의 충전을 위한 전류를 생성할 수 있다.

상기 제2 전류원(IS2)은, 상기 제1 전류원(IS1)과 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원(IS1)이 온동작시 오프되고, 상기 제1 전류원(IS1)이 오프동작시 온동작할 수 있으며, 온동작시는 상기 커패시터(CT2)의 방전을 위한 전류를 생성할 수 있다.

상기 커패시터(CT2)는, 상기 제1 전류원(IS1)과 상기 제2 전류원(IS2)의 중간 접속노도(N22)와 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원(IS1)이 온동작시 충전동작을 수행하고, 상기 제2 전류원(IS2)이 온동작시 방전동작을 수행하여, 검출 전압(Vd2)을 제공할 수 있다.

도 13은 도 9의 제1 검사회로의 주요신호 및 전압의 파형도이다.

도 9 및 도 13을 참조하면, 발진신호(Sosc)가 정상적인 펄스를 포함하는 경우에는, 제1 에지 검출기(811)는 반복되는 숏펄스를 갖는 에지 검출신호(Sedt1)를 출력하고, 이에 따라 제1 커패시터(CT1)에 충전된 검출 전압(Vd1)은 상기 제1 커패시터(CT1)의 충전 및 방전 동작에 따라 상승하게 되어, 결국 제1 기준전압(VHref)보다 높으면 제1 비교회로(813)에서 정상 동작을 의미하는 하이레벨을 갖는 체크 신호(CHK1)가 출력될 수 있다. 이와 같이 정상 상태에서는 상기 제1 커패시터(CT1)에 충전된 검출 전압(Vd1)은 전원전압(VDD)까지 상승하여 유지하게 된다.

그런데, 발진신호(Sosc)가 비정상적인 경우로 펄스를 포함하지 않는 경우에는, 제1 에지 검출기(811)에서 펄스 신호(Sosc Rising edge)가 출력되지 않으며, 이에 따라 제1 커패시터(CT1)에 충전된 검출 전압(Vd1)은 계속 하강하게 되어, 결국 제2 기준전압(VLref)보다 낮으면 제1 비교회로(813)에서 비정상 동작(이상 동작)을 의미하는 로우레벨의 신호(CHK_OUT1)가 출력될 수 있다.

부연하면, 도 13에는 하나의 동작 예에 따른 신호 및 전압 파형을 보이고 있으나, 검사회로의 출력이 유효 할 때 까지 걸리는 시간은 제1 에지 검출기의 하이레벨 구간의 길이 설정, 제1 커패시터에 충전 및 방전하는 전류의 크기, 제1 비교회로의 제1 및 제2 기준전압에 따라 달라질 수 있으며, 이러한 구체적인 예들은 적용되는 시스템 및 제품의 사용 환경에 따라 변경될 수 있다.

도 14는 도 10의 제2 검사회로의 주요 신호 및 전압의 파형도이다.

도 10 및 도 14를 참조하면, 기준 신호(Sref)가 정상적인 펄스를 포함하는 경우에는, 제2 에지 검출기(821)는 반복되는 숏펄스를 갖는 에지 검출신호(Sedt2)를 출력하며, 이에 따라 제2 커패시터(CT2)에 충전된 전압(VCT2)은 상기 제2 커패시터(CT2)의 충전 및 방전 동작에 따라 상승하게 되어, 결국 제2 기준전압(VHref)보다 높으면 제2 비교회로(823)에서 정상 동작을 의미하는 하이레벨을 갖는 체크 신호(CHK2)가 출력될 수 있다.

이와 같이 정상 상태에서는 상기 제2 커패시터(CT2)에 충전된 전압(VCT2)은 전원전압(VDD)까지 상승하여 유지하게 된다.

그런데, 기준 신호(Sref)가 비정상적인 경우로 펄스를 포함하지 않는 경우에는, 제2 에지 검출기(821)에서 펄스 신호(Sref Rising edge)가 출력되지 않으며, 이에 따라 제2 커패시터(CT2)에 충전된 전압(VCT2)은 계속 하강하게 되어, 결국 제2 기준전압(VLref)보다 낮으면 제2 비교회로(823)에서 비정상 동작(이상 동작)을 의미하는 로우레벨의 신호(CHK_OUT2)가 출력될 수 있다.

전술한 바와같이, 검사회로를 포함하는 경우에는, 발진회로 및 기준 신호기준신호 생성회로 등의 주파수를 생성하는 회로에 대해서, 동작 개시시 정상 상태까지의 상태를 감지할 수 있고, 또한 터치 센싱 동작중에도 정상상태 또는 이상상태를 감시할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

10: 전자 기기
100: 하우징
200: 기판
500: 발진회로
600: 기준 신호 생성회로
700: 신호 처리부
800: 셀프 체크 회로
CS: 회로부
TSW: 터치 스위치부
TM1: 제1 터치부재

Claims (21)

1. 펄스열을 갖는 펄스신호의 에지 검출시 생성되는 숏펄스를 갖는 에지 검출신호를 출력하는 에지 검출기;
   상기 에지 검출신호에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 검출 전압을 생성하는 충방전 회로; 및
   상기 검출 전압에 기초해, 상기 펄스신호의 정상 여부를 체크하여 체크 신호를 출력하는 비교회로;
   를 포함하는 셀프 체크 회로.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 검출신호의 숏펄스는,
   상기 펄스신호의 펄스의 폭보다 짧은
   셀프 체크 회로.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 충방전 회로는,
   전원전압 단자와 접지 사이에 접속된 스위치;
   상기 스위치와 접지 사이에 접속되어, 상기 스위치가 온 상태일때 충전동작을 수행하는 커패시터; 및
   상기 스위치 및 커패시터의 접속노드와 접지 사이에 접속되어, 상기 스위치가 오프 상태일때 상기 커패시터와 접지 사이에 방전 경로를 제공하는 저항;
   을 포함하는 셀프 체크 회로.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 비교회로는,
   상기 검출 전압을, 제1 기준전압 및 제2 기준전압과 비교하여, 상기 검출 전압이 상기 제1 기준전압보다 높으면 하이레벨을 포함하고, 상기 검출 전압이 상기 제2 기준전압보다 낮으면 로우레벨을 포함하는 체크 신호를 출력하는 윈도우 비교회로; 및
   인에이블신호)와 상기 체크 신호를 논리곱 연산하는 출력 선택기;
   를 포함하는 셀프 체크 회로.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 충방전 회로는,
   전원전압 단자와 접지 사이에 접속된 제1 전류원;
   상기 제1 전류원과 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원이 온동작시 오프되고, 상기 제1 전류원이 오프동작시 온동작하는 제2 전류원; 및
   상기 제1 전류원과 상기 제2 전류원의 중간 접속노도와 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원이 온동작시 충전동작을 수행하고, 상기 제2 전류원이 온동작시 방전동작을 수행하여, 검출 전압을 제공하는 커패시터;
   을 포함하는 셀프 체크 회로.
   
6. 하우징에 형성된 적어도 하나의 제1 터치부재를 갖는 터치 스위치부를 포함하는 전자 기기에 적용될 수 있는 터치 센싱 장치에 있어서,
   상기 제1 터치부재의 내측에 배치된 제1 센싱 인덕터;
   상기 제1 센싱 인덕터와 전기적으로 연결된 제1 커패시터;
   상기 제1 센싱 인덕터 및 상기 제1 커패시터를 포함하고, 상기 터치 스위치부를 통한 터치입력(터치-접촉 또는 터치-포스)에 따라 가변되는 주파수를 갖는 발진신호를 생성하는 발진회로;
   기준 클럭에 해당되는 기준 신호를 생성하여 상기 신호 처리부에 출력하는 기준신호 생성회로;
   상기 발진신호 및 상기 기준 신호를 이용하여 터치입력 유무를 검출하여 터치 검출신호를 출력하는 신호 처리부; 및
   상기 발진신호 및 상기 기준 신호중 적어도 하나에 대해 정상 여부를 체크하여, 체크 신호를 제공하는 셀프 체크 회로;
   를 포함하는 터치 센싱 장치.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 셀프 체크 회로는,
   상기 발진신호에 대해 정상 여부를 체크하여, 제1 체크 신호를 제공하는 제1 검사회로; 및
   상기 기준 신호에 대해 정상 여부를 체크하여, 제2 체크 신호를 제공하는 제2 검사회로;
   를 포함하는 터치 센싱 장치.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 검사회로는,
   상기 발진신호의 에지 검출시 생성되는 숏펄스를 갖는 제1 에지 검출신호를 출력하는 제1 에지 검출기;
   상기 제1 에지 검출신호에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 제1 검출 전압을 생성하는 제1 충방전 회로; 및
   상기 제1 검출 전압에 기초해, 상기 발진신호의 정상 여부를 체크하여 제1 체크 신호를 출력하는 제1 비교회로;
   를 포함하는 터치 센싱 장치.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 제2 검사회로는,
   상기 기준신호의 에지 검출시 생성되는 숏펄스를 갖는 제2 에지 검출신호를 출력하는 제2 에지 검출기;
   상기 제2 에지 검출신호에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 제2 검출 전압을 생성하는 제2 충방전 회로; 및
   상기 제2 검출 전압에 기초해, 상기 기준신호의 정상 여부를 체크하여 제2 체크 신호를 출력하는 제2 비교회로;
   를 포함하는 터치 센싱 장치.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 검출신호의 숏펄스는,
    상기 발진신호의 펄스의 폭보다 짧고,
    상기 제2 검출신호의 숏펄스는,
    상기 기준신호의 펄스의 폭보다 짧은
    터치 센싱 장치..
    
11. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 충방전 회로 각각은
    전원전압 단자와 접지 사이에 접속된 스위치;
    상기 스위치와 접지 사이에 접속되어, 상기 스위치가 온 상태일때 충전동작을 수행하는 커패시터; 및
    상기 스위치 및 커패시터의 접속노드와 접지 사이에 접속되어, 상기 스위치가 오프 상태일때 상기 커패시터와 접지 사이에 방전 경로를 제공하는 저항;
    을 포함하는 터치 센싱 장치..
    
12. 제9항에 있어서, 상기 제1, 제2 비교회로 각각은,
    상기 검출 전압을, 제1 기준전압 및 제2 기준전압와 비교하여, 상기 검출 전압이 상기 제1 기준전압보다 높으면 하이레벨을 포함하고, 상기 검출 전압이 상기 제2 기준전압보다 낮으면 로우레벨을 포함하는 체크 신호를 출력하는 윈도우 비교회로; 및
    인에이블신호와 상기 체크 신호를 논리곱 연산하는 출력 선택기;
    를 포함하는 터치 센싱 장치..
    
13. 제9항에 있어서, 상기 제1, 제2 충방전 회로 각각은,
    전원전압 단자와 접지 사이에 접속된 제1 전류원;
    상기 제1 전류원과 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원이 온동작시 오프되고, 상기 제1 전류원이 오프동작시 온동작하는 제2 전류원; 및
    상기 제1 전류원과 상기 제2 전류원의 중간 접속노도와 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원이 온동작시 충전동작을 수행하고, 상기 제2 전류원이 온동작시 방전동작을 수행하는 커패시터;
    을 포함하는 터치 센싱 장치..
    
14. 하우징에 형성된 적어도 하나의 제1 터치부재를 갖는 터치 스위치부;
    상기 제1 터치부재의 내측에 배치된 제1 센싱 인덕터;
    상기 제1 센싱 인덕터와 전기적으로 연결된 제1 커패시터;
    상기 제1 센싱 인덕터 및 상기 제1 커패시터를 포함하고, 상기 터치 스위치부를 통한 터치입력(터치-접촉 또는 터치-포스)에 따라 가변되는 주파수를 갖는 발진신호를 생성하는 발진회로;
    기준 클럭에 해당되는 기준 신호를 생성하여 상기 신호 처리부에 출력하는 기준신호 생성회로;
    상기 발진신호 및 상기 기준 신호를 이용하여 터치입력 유무를 검출하여 터치 검출신호를 출력하는 신호 처리부; 및
    상기 발진회로로부터의 발진신호 및 상기 기준 신호 생성회로로부터의 기준 신호 각각에 대해 정상 여부를 검사하여, 검사 결과 신호를 제공하는 셀프 체크 회로;
    를 포함하는 전자 기기.
    
15. 제14항에 있어서, 상기 셀프 체크 회로는,
    상기 발진신호에 대해 정상 여부를 체크하여, 제1 체크 신호를 제공하는 제1 검사회로; 및
    상기 기준 신호에 대해 정상 여부를 체크하여, 제2 체크 신호를 제공하는 제2 검사회로;
    를 포함하는 전자 기기.
    
16. 제15항에 있어서, 상기 제1 검사회로는,
    상기 발진신호의 에지 검출시 생성되는 숏펄스를 갖는 제1 에지 검출신호를 출력하는 제1 에지 검출기;
    상기 제1 에지 검출신호에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 제1 검출 전압을 생성하는 제1 충방전 회로; 및
    상기 제1 검출 전압에 기초해, 상기 발진신호의 정상 여부를 체크하여 제1 체크 신호를 출력하는 제1 비교회로;
    를 포함하는 전자 기기.
    
17. 제16항에 있어서, 상기 제2 검사회로는,
    상기 기준신호의 에지 검출시 생성되는 숏펄스를 갖는 제2 에지 검출신호를 출력하는 제2 에지 검출기;
    상기 제2 에지 검출신호에 기초해 충전동작 및 방전동작을 수행하여, 제2 검출 전압을 생성하는 제2 충방전 회로; 및
    상기 제2 검출 전압에 기초해, 상기 기준신호의 정상 여부를 체크하여 제2 체크 신호를 출력하는 제2 비교회로;
    를 포함하는 전자 기기.
    
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 검출신호의 숏펄스는,
    상기 발진신호의 펄스의 폭보다 짧고,
    상기 제2 검출신호의 숏펄스는,
    상기 기준신호의 펄스의 폭보다 짧은
    전자 기기.
    
19. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 충방전 회로 각각은
    전원전압 단자와 접지 사이에 접속된 스위치;
    상기 스위치와 접지 사이에 접속되어, 상기 스위치가 온 상태일때 충전동작을 수행하는 커패시터; 및
    상기 스위치 및 커패시터의 접속노드와 접지 사이에 접속되어, 상기 스위치가 오프 상태일때 상기 커패시터와 접지 사이에 방전 경로를 제공하는 저항;
    을 포함하는 전자 기기.
    
20. 제17항에 있어서, 상기 제1, 제2 비교회로 각각은,
    상기 검출 전압을, 제1 기준전압 및 제2 기준전압와 비교하여, 상기 검출 전압이 상기 제1 기준전압보다 높으면 하이레벨을 포함하고, 상기 검출 전압이 상기 제2 기준전압보다 낮으면 로우레벨을 포함하는 체크 신호를 출력하는 윈도우 비교회로; 및
    인에이블신호와 상기 체크 신호를 논리곱 연산하는 출력 선택기;
    를 포함하는 전자 기기.
    
21. 제17항에 있어서, 상기 제1, 제2 충방전 회로 각각은,
    전원전압 단자와 접지 사이에 접속된 제1 전류원;
    상기 제1 전류원과 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원이 온동작시 오프되고, 상기 제1 전류원이 오프동작시 온동작하는 제2 전류원; 및
    상기 제1 전류원과 상기 제2 전류원의 중간 접속노도와 접지 사이에 접속되어, 상기 제1 전류원이 온동작시 충전동작을 수행하고, 상기 제2 전류원이 온동작시 방전동작을 수행하는 커패시터;
    을 포함하는 전자 기기.

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