환경 센서 인터페이스를 위해 넓은 범위의 저항 및 정전용량을 디지털로 변환하는 높은 전력 효율의 2단 시간 영역 변환 회로 = Wide-dynamic-range high-power-efficiency two-step time-domain RC-to-digital converter for environmental sensor interface

Cited 0 time in webofscience Cited 0 time in scopus
  • Hit : 10
  • Download : 0
현대 사회에서는 사람들이 대부분의 시간을 실내에서 보내기 때문에 실내 공기 질이 사람들의 건강에 커다란 영향을 미치고 있으며, 이에 따라 실내 공기에 존재하는 유해 물질을 모니터링하고 제어하는 시스템의 필요성이 부각되고 있다. 실내 공기 질을 결정하는 휘발성 유기 화합물은 가볍고 체내에 흡수되기 쉬운 특징을 가지며, 적은 양이라도 휘발성 유기 화합물에 장시간 노출되면 암, 신경 손상, 심장병 등의 질환을 얻게 되고 심한 경우 죽음으로 까지 이어지게 된다. 그러므로 휘발성 유기 화합물을 정확하게 측정할 수 있는 고정확도의 휴대용 모니터링 시스템이 필요하다. 산업계에서는 저가형 $MO_X$ (Metal-Oxide) 가스 센서를 활용하여 가격 경쟁력을 갖추는 한편, CMOS 인터페이스 회로를 이용하여 정밀하게 가스의 농도를 읽는 방법으로 저전력, 고민감도, 높은 선택성 등의 성능 측면에서도 경쟁력을 갖춰가고 있다. 기존의 가스 센서 인터페이스는 저항 혹은 전류 DAC (Digital-to-Analog Converter)를 활용하여 넓은 입력 범위를 보장할 수 있지만, 높은 전력을 소모하는 ADC (Analog-to-Digital Converter)를 사용해야만 낮은 오차를 달성할 수 있는 한계를 가지고 있다. 즉 소비 전력과 오차 성능 간에 밀접한 상호 연관성이 있다. ADC구조는 높은 해상도를 얻기 위해 더 많은 소비 전력을 사용해야 하므로 sub-ppm 수준의 고민감도를 달성하려면 더 많은 소비 전력을 사용해야 된다. 본 논문은 기존의 인터페이스 회로에서 가지는 소비 전력, 입력 범위, 해상도 간의 트레이드-오프 관계를 해결하기 위해 2단 시간 영역 인터페이스를 도입함으로써 10 $\mu$W의 소비 전력, 100 dB이상의 입력 범위, 그리고 20 bits 이상의 해상도를 달성하였다. 더 나아가, 제안한 회로는 저항형과 정전용량형 센서들을 모두 읽어 낼 수 있으므로 가스 센서와 함께 온/습도 센서들을 활용하는 보정 인터페이스에도 사용 가능하여 시스템 안정성을 높일 수 있다.
Advisors
제민규researcherJe, Minkyuresearcher
Description
한국과학기술원 :전기및전자공학부,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2019
Identifier
325007
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학부, 2019.2,[iv, 45 p. :]

Keywords

휘발성 유기 화합물▼a$MO_X$ 가스 센서▼a저전력▼a고해상도▼a2단 시간 영역 인터페이스; VOCs (Volatile Organic Compounds)▼a$MO_X$ (Metal-Oxide) gas sensor▼aLow power▼aHigh resolution▼a2-step time-domain interface

URI
http://hdl.handle.net/10203/266924
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=843776&flag=dissertation
Appears in Collection
EE-Theses_Master(석사논문)
Files in This Item
There are no files associated with this item.

qr_code

  • mendeley

    citeulike


rss_1.0 rss_2.0 atom_1.0