Study on Integrated for Capacitive Pressure Sensor

용량성 압력센서의 집적화에 관한 연구

For the purpose of designing novel capacitance pressure sensor, several effects on sensitivity such as parasitic capacitance effects, temperature/thermal drift and leakage current have to be eleiminated. This paper proposed the experimental studies on frequency compensation method by electronic circuit technique, C-V converting method with switched capacitor and C-F converting method with schmitt trigger circuit. The third interface circuit by frequency compensation method is composed to eliminate the drift and leakage component by comparision sensing frequency with reference frequency. The signal transmission is realized by digital signal to minimize the influence of noise and high resolution is obtained by means of increasing the number of digital bits. In the fabricated high performance C-V interface, the offset voltage was not appeared, and in case of voltage source, 4.0V, feed back capacitance, 10㎊, the pressure, 0~10 ㎪, the sensitivity of C-V converter is 28 ㎷/㎪.V, the temperature drift characteristic, 0.051 %F.S./$^{\circ}C$ and C-F converter shows -6.6 Hz/pa, 0.078 %F.S./$^{\circ}C$ respectively, relatively good ones.

본 논문은 센서에서 수반되는 기생용량과 온도 드리프트 및 누설전류의 영향을 경감하기 위한 C-V변환회로 및 C-V변환회로에 관한 실험결과를 제시하고, 또한 논문에서 제안한 센싱 주파수를 기준주파수로 나누어줌으로써 상기 영향들을 줄일 수 있는 새로운 인터페이스 회로를 제시한다 이 회로는 용량비의 출력신호를 디지털 방식으로 16진수로 계수 함으로써 신호의 전송이나 컴퓨터 처리가 쉬울 뿐 아니라 비트수의 증가에 따라 분해 능을 향상시킬 수 있는 이점도 있다. 시작한 인터페이스 회로의 C-V 및 C-F 변환회로에서 전원전압 4.0V, 피이드백 커패시턴스10pF, 압력 0∼10 KPa범위에서 감도는 각각 28 ㎷/㎪·V, -6.6 ㎐/㎩로서 양호하였고, 온도 드리프트 특성은 0.051 %F.S./℃ 및 0.078 %F.S./℃로서 크게 개선되었다.