Journal of IKEEE (전기전자학회논문지)

Institute of Korean Electrical and Electronics Engineers (한국전기전자학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Bistable Multivibrator Using Second Generation Current Conveyor and Its Application to Resistive Bridge Sensor

2세대 전류 컨베이어를 이용한 쌍안정 멀티바이브레이터 설계 및 저항형 브리지 센서에의 응용

  • Chung, Won-Sup (Dept. of Semiconductor Engineering, Cheongju University) ;
  • Park, Jun-Min (Dept. of Semiconductor Engineering, Cheongju University)
  • Received : 2019.06.04
  • Accepted : 2019.06.26
  • Published : 2019.06.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A simple resistance deviation-to-time period converter is proposed for interfacing resistive half-bridge sensors. It consists of two 2nd generation current conveyors(CCIIs). The proposed converter has simpler circuit configuration than the conventional converters using operational amplifiers or operational transconductance amplifiers(OTAs). The proposed converter was simulated using CCII implemented with AD844 IC chips. The simulation results show that the converter has a conversion sensitivity of $0.01934ms/{\Omega}$ over a range of $100-500{\Omega}$ resistance deviations and a linearity error less than ${\pm}0.002%$.

저항형 센서 브리지들을 인터페이싱 하기 위한 간단한 저항 편차-시간 주기 변환기를 제안한다. 제안된 변환기는 두 개의 2세대 전류 컨베이어(current conveyor II: CCII)로 구성된다. 제안된 변환기는 연산 증폭기 또는 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)로 구성되는 기존의 변환기들보다 회로 구성이 간단하다는 장점을 가진다. 제안된 변환기를 AD844로 구현한 CCII를 이용하여 PSPICE 시뮬레이션을 진행하였다. 실험 결과는, 변환기가 $100{\sim}500{\Omega}$의 저항 편차 범위에 걸쳐서 $0.01934ms/{\Omega}$의 변환 감도를 가지며 선형 오차는 ${\pm}0.002%$ 이내라는 것을 보여준다.

Keywords

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0001.png 이미지

Fig. 2. Circuit diagram of the bistable multivibrator using a CCⅡ. 그림 2. CCⅡ를 이용한 쌍안정 멀티바이브레이터의 회로도

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0002.png 이미지

Fig. 3. Transfer characteristic of the bistable multivibrator composed of CCⅡ 그림 3. CCⅡ를 이용한 쌍안정 멀티바이브레이터의 전달 특성

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0003.png 이미지

Fig. 4. Circuit diagram of the resistance deviation-to-time period converter composed of CCⅡs. 그림 4. CCⅡ로 구성한 저항 편차-시간 주기 변환기의 회로도

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0004.png 이미지

Fig. 5. Voltage waveforms of the resistance deviation-to-time period converter. 그림 5. 저항 편차-시간 주기 변환기의 출력 전압파형과 적분기 출력 전압파형

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0005.png 이미지

Fig. 6. Transfer characteristics of the bistable multivibrator shown in Fig. 2 (ΔR = 100 ohm, ΔR = 300 ohm, ΔR = 500 ohm). 그림 6. 그림 2에 보인 쌍안정 멀티바이브레이터의 저항 편차에 대한 전달 특성들(ΔR = 100 ohm, ΔR = 300 ohm, ΔR = 500 ohm).

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0006.png 이미지

Fig. 7. Measured positive threshold voltage VTH versus resistance deviation and its linearity error 그림 7. 저항 편차에 대한 양의 문턱 전압 VTH의 특성 및 선형 오차

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0007.png 이미지

Fig. 8. Measured negative threshold voltage VTL versus resistance deviation and its linearity error 그림 8. 저항 편차에 대한 음의 문턱 전압 VTL의 특성 및 선형 오차

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0008.png 이미지

Fig. 9. The waveform of the output voltage and integral capacitor voltage for ΔR = 300 Ω. Its period is 4.42 ms. 그림 9. 저항 편차 ΔR 이 300 Ω일 때, 저항 편차-시간 주기 변환기의 출력 파형과 적분 커패시터 전압 파형. 주기는 4.42 ms이다.

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0009.png 이미지

Fig. 10. Measured period versus resistance deviation and its linearity error of the resistance deviation-to-time period converter 그림 10. 저항 편차-시간 주기 변환기의 저항 편차에 대한 주기 특성 및 선형 오차

JGGJB@_2019_v23n2_636_f0010.png 이미지

Fig. 1. (a) circuit diagram of the AD844, (b) CCⅡ symbol. 그림 1. (a) AD844의 내부 회로도, (b) CCⅡ의 블록도

References

  1. J. J. Carr, "Sensors and Circuits," PTR Prentice-Hall, Inc 1993.
  2. W.-S. Chung and K. Watanabe, "A temperature difference-to-frequency converter using resistance temperature detectors," IEEE Trans. Instrum. Meas., vol.39, no.4, pp.676-677, 1990. https://doi.org/10.1109/19.57259
  3. V. Ferrari, A. Ghisla, Zs Kovasc Vajna, D. Marioli, and A. Taroni, "ASIC front-end interface with frequency and duty cycle output for resistive bridge sensors," Sens. Actuators A, Phys., vol.138, no.1, pp.112-119, 2007. DOI: 10.1016/j.sna.2007.04.060
  4. W.-S. Chung, C.-S. Won, and H. Kim, "Bridge resistance deviation-to-period converter with high linearity," IEICE Electronics Express., vol.6, no.23, pp.1663-1668, 2009. DOI: 10.1587/elex.6.1663
  5. J.-G. Shin and W.-S. Chung, "Resistance-to-frequency converter for resistive bridge sensors," Journal of KIIT, vol.12, no.12, 2014.
  6. H. Kim, W.-S. Chung, H.-J. Kim, and S.-H. Son, "A resistance deviation-to-pulsewidth converter for resistive sensors," IEEE Trans. Instrum. Meas., vol.58, no.2, pp.397-400, 2009. DOI: 10.1109/TIM.2008.2003318
  7. W.-S. Chung, M.-Y. An, and S.-H. Son, "A Simple resistance-to-time converter for resistive bridge sensors," IEICE Electronics Express., vol.5, no.9, pp.310-315, 2008. DOI: 10.1587/elex.5.310
  8. W.-S. Chung, M.-K. Kim, and O. Yang, "Simple and high-sensitive resistance- to-time converter using current-mode Schmitt triggers," IEICE Electronics Express., vol.9, no.24, pp.1867-1873, 2012. DOI: 10.1587/elex.9.1867
  9. Z.-H. Shang, W.-S. Chung, and S.-H. Son, "A Resistance Deviation-To-Time Interval Converter Based On Dual-Slope Integration," j. inst. korea. electr. electron. eng., vol.19, no.4, pp.479-485, 2015. DOI: 10.7471/ikeee.2015.19.4.479
  10. G. Di Cataldo, G. Palumbo, and S. Pennisi, "A Schmitt trigger by means of a CCII+," International Journal of Circuit Theory and Applications, Vol.23, pp.161-165, 1995. https://doi.org/10.1002/cta.4490230207