차동 용량형 센서 인터페이스 회로

김훈; 노일호; 정원섭

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김훈 (청주대학교) 노일호 (청주대학교) 정원섭 (청주대학교)

저널정보: 한국정보기술학회 한국정보기술학회논문지 한국정보기술학회논문지 제8권 제12호

발행연도: 2010.12

수록면: 63 - 73 (11page)

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본 논문은 차동 용량형 센서용 인터페이스 회로를 제안한다. 제안된 회로는 스위치드-커패시터 입력단, 두개의 샘플앤홀드 (S/H) 회로와 전압-전류 (V/I) 변환기, 그리고 전류로 제어 가능한 구형파 발진기로 구성된다. 이 회로는 발진 주기가 센서의 용량 차와 합의 비율에 직접 비례하는 구형파를 출력한다. 개별 소자를 사용한 실험 결과는 400㎲의 변환 감도(단위 용량 차와 합의 비율당 발진주기)와 0.037% 이하의 선형 오차를 나타냈다. 용량 차와 합의 비율이 0.4일 때 최대 변환 시간은 약 160㎲였다. 이러한 결과는 제안하는 방식이 기존의 디지털 값을 직접 얻는 방식들 보다 변환 속도가 적어도 6배 이상 빠르며, 기존의 적분형 ADC에 기반한 방식보다 변환 특성의 선형성이 1.4배 이상 우수한 것을 보여준다. 차동 가변 용량기의 회전각을 측정하는데 제안된 기술을 적용한 예 또한 본 논문에서 제시된다.

#capacitance difference measurement #differential capacitance sensor #ratiometric operation #relaxation oscillator

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1. [단행본] - L. K. Baxter / 1997 / Capacitive Sensors Design and Applications / IEEE Press

2. [학술지(정기간행물)] - J.-I. Lee / 2009 / Nanoprecision MEMS capacitive sensor for linear and rotational positioning / J. Microelectromech. Syst 18 (18) : 660 ~ 670

3. [학술지(정기간행물)] - A. M. Madni / 2007 / A differential capacitive torque sensor with optimal kinematic linearity / Sensors J 7 (5) : 800 ~ 807

4. [학술지(정기간행물)] - F. N. Toth / 1992 / A low-cost, smart capacitive position sensor / IEEE Trans. Instrum. Meas 41 (6) : 1041 ~ 1044

5. [학술지(정기간행물)] - M. Yamada / 1992 / A switched-capacitor interface for capacitive pressure sensors / IEEE Trans. Instrum. Meas 41 (1) : 81 ~ 86

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