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TW201600850A - 頻移讀取電路 - Google Patents

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TW201600850A
TW201600850A TW103120990A TW103120990A TW201600850A TW 201600850 A TW201600850 A TW 201600850A TW 103120990 A TW103120990 A TW 103120990A TW 103120990 A TW103120990 A TW 103120990A TW 201600850 A TW201600850 A TW 201600850A
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TW
Taiwan
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transistor
signal
voltage
terminal
frequency
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TW103120990A
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English (en)
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TWI528030B (zh
Inventor
王朝欽
張家銘
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國立中山大學
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Abstract

一種頻移讀取電路包含一生醫感測器、一功率偵測器、一電壓偵測器、一暫存器及一減法器,該生醫感測器接收一掃頻訊號並輸出一偵測訊號,該功率偵測器接收該偵測訊號並輸出一電壓訊號,其中該電壓訊號的振幅與該偵測訊號的振幅相關,該電壓偵測器接收該電壓訊號以偵測該電壓訊號之峰值或谷值,且該電壓偵測器輸出一觸發訊號,該暫存器接收該觸發訊號及該掃頻訊號,該暫存器根據該觸發訊號擷取該掃頻訊號之共振頻率,且該暫存器提供一參考頻率訊號及一共振頻率訊號至該減法器,使該減法器計算該共振頻率訊號及該參考頻率訊號之間的一頻率差值。

Description

頻移讀取電路
本發明是關於一種頻移讀取電路,特別是關於一種寬輸入頻率範圍之頻移讀取電路。
請參閱第1圖,一種習知頻移讀取電路200,其具有一生醫感測器210、一低通濾波器220及一峰值偵測器230,該生醫感測器210接收一掃頻訊號freq_sweep並輸出一感測訊號outsensor ,該低通濾波器接收該感測訊號outsensor 並輸出一濾波訊號out1pf ,該峰值偵測器接收該濾波訊號out1pf 以偵測該濾波訊號out1pf 之峰值而得到掃頻訊號freq_sweep之頻移大小值,但該生醫感測器210輸出之該感測訊號outsensor 經由該低通濾波器220濾波後會產生衰減,造成原本由該生醫感測器210所輸出之感測訊號outsensor 的振幅變化已極小,再加上衰減後更是難以偵測,而導致後端之該峰值偵測器230的讀取困難,因此,習知頻移讀取電路200所能適用之頻率相當有限,而無法廣泛的使用。
本發明的主要目的在於藉由具有高輸入頻寬及高轉換增益之功率偵測器對生醫感測器所輸出之偵測訊號進行功率之偵測,再由電壓偵測器偵測功率偵測器輸出之電壓訊號的峰值或谷值而得到峰值或谷值的時間位置,再由後端之暫存器及減法器即可得到掃頻訊號之頻率差值。由於功率偵測器具有高輸入頻寬及高轉換增益,使得頻移讀取電路的讀取範圍可有效提升,並能減少後端電路的複雜度而加速抓取中心頻率所需的操作時間。
本發明之一種頻移讀取電路包含一生醫感測器、一功率偵測器、一電壓偵測器、一暫存器及一減法器,該生醫感測器接收一掃頻訊號,且該生醫感測器輸出一偵測訊號,該功率偵測器接收該偵測訊號,且該功率偵測器輸出一電壓訊號,其中該電壓訊號的振幅與該偵測訊號的振幅相關,該電壓偵測器接收該電壓訊號,該電壓偵測器用以偵測該電壓訊號之峰值或谷值,且該電壓偵測器輸出一觸發訊號,該暫存器接收該觸發訊號及該掃頻訊號,該暫存器根據該觸發訊號擷取該掃頻訊號之共振頻率,且該暫存器提供一參考頻率訊號及一共振頻率訊號,該減法器接收該參考頻率訊號及該共振頻率訊號,且該減法器計算該共振頻率訊號及該參考頻率訊號之間的一頻率差值。
本發明藉由該功率偵測器偵測該生醫感測器所輸出之該偵測訊號,而由於該功率偵測器具有高輸入頻寬,因此可適用於多種頻寬之生醫感測器,此外,更由於該功率偵測器具有高轉換增益,可使該生醫感測器所輸出之該偵測訊號的振幅變化更易於偵測,可加快後端之該電壓偵測器的偵測速度,最後再由後端之該暫存器及該減法器即可得到該掃頻訊號之頻率差值,以測得待測物的特性。
請參閱第2、3、4及5圖,為本發明之第一實施例,一種頻移讀取電路100包含一掃頻訊號產生器A、一生醫感測器110、一功率偵測器120、一電壓偵測器130、一暫存器140及一減法器150。
請參閱第2及3圖,該掃頻訊號產生器A輸出一掃頻訊號freq_sweep,該生醫感測器110接收該掃頻訊號freq_sweep,且該生醫感測器110輸出一偵測訊號Vrf1 ,請參閱第4圖,在本實施例中,該生醫感測器110為帶拒型生醫感測器,其頻譜分析之特性為帶拒之型式,如薄膜體聲波感測器(Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR),該生醫感測器110所接收之該掃頻訊號freq_sweep的頻率越接近共振頻率時,該生醫感測器110所輸出之該偵測訊號Vrf1 之振幅越低。該生醫感測器110的等效電路具有一第一電阻111a、一第一電感112a及一第一電容113a,其中該第一電阻111a之一端接收該掃頻訊號freq_sweep,該第一電阻111a之另一端連接一第一節點n1,該第一電感112a之兩端分別連接該第一電容113a及該第一節點n1,該第一電容113a之另一端接地,該偵測訊號Vrf1 為該第一節點n1之電壓。
請參閱第2及3圖,該功率偵測器120接收該偵測訊號Vrf1 ,且該功率偵測器120輸出一電壓訊號Vout ,而該電壓訊號Vout 的振幅與該偵測訊號的振幅相關,請參閱第5圖,在本實施例中,該功率偵測器120具有一直流阻隔電容121、一交流阻隔電感122、一偏壓電路123及一第一電晶體124及一第一負載電阻125,該直流阻隔電容121之一端接收該偵測訊號Vrf1 ,該直流阻隔電容121之另一端連接一第二節點n2,以濾除該偵測訊號Vrf1 之直流成分。該交流阻隔電感122之兩端分別連接該第二節點n2及該偏壓電路123,該偏壓電路123提供一穩定之偏壓Vrf_bias ,較佳的,該偏壓電路123為一能隙電路(Bandgap circuit),以避免溫度影響該偏壓Vrf_bias 之大小,該第一電晶體124之閘極端連接該第二節點n2,該第一電晶體124之閘極端經由該交流阻隔電感122接收該偏壓Vrf_bias 以使該第一電晶體124偏壓於飽和區,且該交流阻隔電感122可濾除該偏壓Vrf_bias 的交流成分。該第一電晶體124之汲極端經由該第一負載電阻125連接一電壓端VCC,該第一電晶體124之源極端接地,該電壓訊號Vout 為該第一電晶體124之汲極端之電壓。在本實施例中,該第一電晶體124為N型金氧半場效電晶體,當該偵測訊號Vrf1 的振幅越小,則該電壓訊號Vout 的準位越高。因此,當該生醫感測器110偵測到共振頻率時,該偵測訊號Vrf1 的振幅最小,該電壓訊號Vout 的準位最高,再由後端之該電壓偵測器130偵測該電壓訊號Vout 的峰值,即可偵測得該掃頻訊號freq_sweep的共振頻率時間點。
請參閱第2及3圖,該電壓偵測器130接收該電壓訊號Vout ,該電壓偵測器130用以偵測該電壓訊號Vout 之峰值,且該電壓偵測器130輸出一觸發訊號trigger。請參閱第6圖,在本實施例中,該電壓偵測器130具有一第一運算放大器131a、一第一開關電晶體132a、一第一充電電容133a、一高扭轉反向器134a及一第一重置電晶體135a,該第一運算放大器131a具有一第一負極端ne1、一第一正極端po1及一第一輸出端op1,該第一負極端ne1接收該電壓訊號Vout ,該第一輸出端op1連接該高扭轉反向器134a及該第一開關電晶體132a之閘極端,該第一正極po1端連接該第一開關電晶體132a之汲極端及該第一充電電容133a,且該第一充電電容133a之一端接地,該高扭轉反向器134a輸出該觸發訊號trigger,該第一重置電晶體135a連接該第一充電電容133a,該第一重置電晶體135a用以使該第一充電電容133a之電位降至低電位,以避免電路作動啟動時,該第一充電電容133a的電位未知。
請參閱第6圖,該電壓偵測器130的電路作動為當該電壓訊號Vout 持續上升時,該電壓訊號Vout 大於該第一運算放大器131a之該第一正極端po1所接收的一輸出電壓outopa ,此時,該第一運算放大器131a之該第一輸出端op1所輸出的一運算電壓vopa為低電位,該高扭轉反向器134a輸出之該觸發訊號trigger為高電位,且由於該第一開關電晶體132a為P型金氧半場效電晶體,因此該第一開關電晶體132a之閘極端所接收之運算電壓為低電位時,該第一開關電晶體132a導通而對該第一充電電容133a充電,使該第一充電電容133a之電位提高,使得該輸出電壓outopa 上升,而當該電壓訊號Vout 停止上升或下降時,該輸出電壓outopa 大於該電壓訊號Vout ,因此,該運算電壓vopa上升至高電位,該高扭轉反向器134a輸出之該觸發訊號trigger為低電位,該第一開關電晶體132a截止而停止朝該第一充電電容133a充電,此時即為該電壓訊號Vout 之峰值,由此電路作動可得知,若欲得到該電壓訊號Vout 之產生峰值的時間,則擷取該觸發訊號trigger的最後一個負緣觸發(由高電位轉為低電位)的時間即可。
請參閱第7及8圖,分別為該電壓偵測器130之該第一運算放大器131a及該高扭轉反向器134a之電路圖,其中該高扭轉反向器134a為一般之CMOS反向器,藉由具有較大W/L比(通道寬度/通道長度)之PMOS搭配具有較小W/L比之NMOS組成該高扭轉反向器134a,可防止該電壓訊號Vout 及該輸出電壓outopa 於追值的過程中電位不穩定,且藉由該高扭轉反向器134a可濾除不必要之雜訊。
請參閱第2圖,該暫存器140接收該觸發訊號trigger及該掃頻訊號freq_sweep,該暫存器140根據該觸發訊號trigger的最後一個負緣觸發之時間點擷取該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率,且該頻移讀取電路100藉由分別擷取一未加上任何待測物之該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率及一加上待測物之該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率,而分別由該暫存器140提供一參考頻率訊號及一共振頻率訊號,最後,該減法器150接收該參考頻率訊號及該共振頻率訊號,且該減法器150計算該共振頻率訊號及該參考頻率訊號之間的一頻率差值,該頻率差值經由分析後即可得到代測物之特性。
請參閱第2、3、4、9及10圖,為本發明之第二實施例,其與第一實施例的差異在於該功率偵測器120另具有一第二電晶體126、一第二負載電阻127及一雙轉單運算放大器128,請參閱第9圖,該第二電晶體126之閘極端連接該偏壓電路123及該交流阻隔電感122,該第二電晶體126之汲極端經由該第二負載電阻127連接該電壓端VCC,該第二電晶體126之源極端接地,該第二電晶體126接收該偏壓電路123之該偏壓Vrf_bias ,以使該第二電晶體126偏壓於飽和區,而該交流阻隔電感122則避免該偵測訊號Vrf1 耦合至該第二電晶體126而使該第二電晶體126輸出之訊號受到影響。該雙轉單運算放大器128具有一第一輸入端128a、一第二輸入端128b及一電壓輸出端128c,該第一輸入端128a連接該第二電晶體126之汲極端,該第二輸入端128b連接該第一電晶體124之汲極端,該電壓輸出端128c輸出該電壓訊號Vout 。在本實施例中,由於該第一電晶體124及該第二電晶體126的尺寸相同,該第一負載電阻125及該第二負載電阻127的阻值亦相同,因此,藉由該第一電晶體124及該第二電晶體126輸出之訊號而得到該電壓訊號Vout ,可避免該功率偵測器120所輸出之該電壓訊號Vout 受到直流偏壓、製程、溫度或供應電壓之變化的影響。但由於該第二電晶體126之汲極端輸出之訊號為固定的直流準位,因此,當生醫感測器110偵測到共振頻率時,該偵測訊號Vrf1 的振幅最小,而該雙轉單運算放大器128輸出之電壓訊號Vout 振幅亦會最小,在本實施例中,後端之該電壓偵測器130是偵測該電壓訊號Vout 的谷值,以偵測得該掃頻訊號freq_sweep的共振頻率時間點。
請參閱第10圖,在本實施例中,該電壓偵測器130具有一第二運算放大器131b、一第二開關電晶體132b、一第二充電電容133b、一低扭轉反向器134b及一第二重置電晶體135b,該第二運算放大器131b具有一第二負極端ne2、一第二正極端po2及一第二輸出端op2,該第二負極端ne2接收該電壓訊號Vout ,該第二輸出端op2連接該低扭轉反向器134b及該第二開關電晶體132b之閘極端,該第二正極端po2連接該第二開關電晶體132b之汲極端及該第二充電電容133b,且該第二充電電容133b之一端連接該電壓端VCC,該低扭轉反向器134b輸出該觸發訊號,該第二重置電晶體135b連接該第二充電電容133b,該第二重置電晶體135b用以使該第二充電電容133b之電位充電至高電位,以避免電路作動啟動時,該第二充電電容133b的電位未知。
請參閱第10圖,該電壓偵測器130的電路作動為當該電壓訊號Vout 持續下降時,該電壓訊號Vout 小於該第二運算放大器131b之該第二正極端po2所接收的一輸出電壓outopa ,此時,該第二運算放大器131b之該第二輸出端op2所輸出的一運算電壓vopa為高電位,該低扭轉反向器134b輸出之該觸發訊號trigger為低電位,且由於該第二開關電晶體132b為N型金氧半場效電晶體,因此該第二開關電晶體132b之閘極端所接收之運算電壓vopa為高電位時,該第二開關電晶體132b導通而使該第二充電電容133b放電,使該第二充電電容133b之電位下降,使得該輸出電壓outopa 亦下降,而當該電壓訊號Vout 停止下降或上升時,該輸出電壓outopa 小於該電壓訊號Vout ,因此,該運算電壓vopa下降至低電位,該低扭轉反向器134b輸出之該觸發訊號trigger為高電位,該第二開關電晶體132b截止而該第二充電電容133b停止放電,此時即為該電壓訊號Vout 之谷值,由此電路作動可得知,若欲得到該電壓訊號Vout 之產生谷值的時間,則擷取該觸發訊號trigger的最後一個正緣觸發(由低電位轉為高電位)的時間即可。
請參閱第7及8圖,分別為該電壓偵測器130之該第二運算放大器131b及該低扭轉反向器134b之電路圖,其中該低扭轉反向器134b為一般之CMOS反向器,藉由具有較小W/L比(通道寬度/通道長度)之PMOS搭配具有較大W/L比之NMOS組成該低扭轉反向器134b,可防止該電壓訊號Vout 及該輸出電壓outopa 於追值的過程中電位不穩定,且藉由該低扭轉反向器134b可濾除不必要之雜訊。
請參閱第2圖,在本實施例中,相同地,該暫存器140接收該觸發訊號及該掃頻訊號,該暫存器140根據該觸發訊號trigger的最後一個正緣觸發之時間點擷取該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率,且該頻移讀取電路100藉由分別擷取一未加上任何待測物之該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率及一加上待測物之該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率,而分別由該暫存器140提供一參考頻率訊號及一共振頻率訊號,最後,該減法器150接收該參考頻率訊號及該共振頻率訊號,且該減法器150計算該共振頻率訊號及該參考頻率訊號之間的一頻率差值,該頻率差值經由分析後即可得到代測物之特性。
請參閱第2、11、12、13及14圖,為本發明之第三實施例,其與第一實施例的差異在於該生醫感測器110為帶通型生醫感測器,其頻譜分析之特性為帶通之型式,如彎曲平板波感測器(Flexural Plate Wave, FPW),該生醫感測器110所接收之該掃頻訊號freq_sweep的頻率越接近共振頻率時,該生醫感測器110所輸出之該偵測訊號Vrf1 之振幅越高。請參閱第12圖,該生醫感測器110的等效電路具有一第二電阻111b、一第二電感112b及一第二電容113b,該第二電感112b之一端接收該掃頻訊號freq_sweep,該第二電容113b之兩端分別連接該第二電感112b及一第三節點n3,該第二電阻111b之兩端分別連接該第三節點n3及接地,該偵測訊號Vrf1 為該第三節點n3之電壓。
請參閱第13圖,在本實施例中,該功率偵測器120接收該偵測訊號Vrf1 ,並由該第一電晶體124之汲極端輸出該電壓訊號Vout ,由於在本實施例中該生醫感測器110所接收之該掃頻訊號freq_sweep的頻率越接近共振頻率時,該生醫感測器110所輸出之該偵測訊號Vrf1 之振幅越高,使得該功率偵測器120輸出之該電壓訊號Vout 之振幅越低,因此,請參閱第14圖,在本實施例中,於後端之該電壓偵測器130是採用與第二實施例相同之架構,該電壓偵測器130偵測該功率偵測器120輸出之該電壓訊號Vout 出現谷值的時間點,而該電壓偵測器130之電路作動方式與第二實施例相同,在此不再贅述,請參閱第2圖,該暫存器140接收該觸發訊號trigger,並以該觸發訊號trigger的最後一個正緣觸發時間點擷取該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率,且該頻移讀取電路100藉由分別擷取一未加上任何待測物之該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率及一加上待測物之該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率,而分別由該暫存器140提供一參考頻率訊號及一共振頻率訊號,最後,該減法器150接收該參考頻率訊號及該共振頻率訊號,且該減法器150計算該共振頻率訊號及該參考頻率訊號之間的一頻率差值,該頻率差值經由分析後即可得到代測物之特性。
請參閱第2、11、12、15及16圖,為本發明之第四實施例,其與第一實施例的差異在於該生醫感測器110是採用與第三實施例相同之結構,該功率偵測器120是採用與第二實施例相同結構,請參閱第12圖,該生醫感測器110接收該掃頻訊號freq_sweep,而當該生醫感測器110所接收之該掃頻訊號freq_sweep的頻率越接近共振頻率時,該生醫感測器110所輸出之該偵測訊號Vrf1 之振幅越高。
接著,請參閱第15圖,該電壓偵測器130接收該偵測訊號,在本實施例中,當該掃頻訊號freq_sweep越接近共振頻率時,該偵測訊號Vrf1 的振幅越高,該第一電晶體124之汲極端輸出之訊號的振幅越小,而由於該第二電晶體126之汲極端輸出之訊號為固定的直流準位,因此,當生醫感測器110到達共振頻率時,該偵測訊號Vrf1 的振幅最大,而該雙轉單運算放大器128輸出之電壓訊號Vout 振幅會最大,在本實施例中,後端之該電壓偵測器130與第一實施例之該電壓偵測器130的架構相同,是用以偵測該電壓訊號Vout 的峰值,以偵測得該掃頻訊號freq_sweep的共振頻率時間點。
請參閱第16圖,在本實施例中,該電壓偵測器130偵測該功率偵測器120輸出之該電壓訊號Vout 出現峰值的時間點,而該電壓偵測器130之電路作動方式與第一實施例相同,在此不再贅述,請參閱第2圖,該暫存器140接收該觸發訊號trigger,並以該觸發訊號trigger的最後一個負緣觸發時間點擷取該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率,且該頻移讀取電路100藉由分別擷取一未加上任何待測物之該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率及一加上待測物之該掃頻訊號freq_sweep之共振頻率,而分別由該暫存器140提供一參考頻率訊號及一共振頻率訊號,最後,該減法器150接收該參考頻率訊號及該共振頻率訊號,且該減法器150計算該共振頻率訊號及該參考頻率訊號之間的一頻率差值,該頻率差值經由分析後即可得到代測物之特性。
本發明藉由該功率偵測器120偵測該生醫感測器110所輸出之該偵測訊號Vrf1 ,而由於該功率偵測器120具有高輸入頻寬,因此可適用於多種頻寬之生醫感測器,此外,更由於該功率偵測器120具有高轉換增益,可使該生醫感測器110所輸出之該偵測訊號Vrf1 的振幅變化更易於偵測,可加快後端之該電壓偵測器130的偵測速度,最後再由後端之該暫存器140及該減法器150即可得到該掃頻訊號freq_sweep之頻率差值,以測得待測物的特性。
本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準,任何熟知此項技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改,均屬於本發明之保護範圍。
100‧‧‧頻移讀取電路
110‧‧‧生醫感測器
111a‧‧‧第一電阻
112a‧‧‧第一電感
113a‧‧‧第一電容
111b‧‧‧第二電阻
112b‧‧‧第二電感
113b‧‧‧第二電容
120‧‧‧功率偵測器
121‧‧‧直流阻隔電容
122‧‧‧交流阻隔電感
123‧‧‧偏壓電路
124‧‧‧第一電晶體
125‧‧‧第一負載電阻
126‧‧‧第二電晶體
127‧‧‧第二負載電阻
128‧‧‧雙轉單運算放大器
128a‧‧‧第一輸入端
128b‧‧‧第二輸入端
128c‧‧‧電壓輸出端
130‧‧‧電壓偵測器
131a‧‧‧第一運算放大器
132a‧‧‧第一開關電晶體
133a‧‧‧第一充電電容
134a‧‧‧高扭轉反向器
135a‧‧‧第一重置電晶體
131b‧‧‧第二運算放大器
132b‧‧‧第二開關電晶體
133b‧‧‧第二充電電容
134b‧‧‧低扭轉反向器
135b‧‧‧第二重置電晶體
140‧‧‧暫存器
150‧‧‧減法器
n1‧‧‧第一節點
n2‧‧‧第二節點
n3‧‧‧第三節點
VCC‧‧‧電壓端
po1‧‧‧第一正極端
ne1‧‧‧第一負極端
op1‧‧‧第一輸出端
po2‧‧‧第二正極端
ne2‧‧‧第二負極端
op2‧‧‧第二輸出端
A‧‧‧掃頻訊號產生器
freq_sweep‧‧‧感測訊號
rst‧‧‧重置訊號
Vrf1‧‧‧偵測訊號
Vout‧‧‧電壓訊號
outsensor‧‧‧感測訊號
Vrf_bias‧‧‧偏壓
trigger‧‧‧觸發訊號
outopa‧‧‧輸出電壓
out1pf‧‧‧濾波訊號
peak‧‧‧峰值訊號
vopa‧‧‧運算電壓
200‧‧‧頻移讀取電路
210‧‧‧生醫感測器
220‧‧‧低通濾波器
230‧‧‧峰值偵測器
第1圖:習知之一種頻移讀取電路的方塊圖。 第2圖:依據本發明之一實施例,一種頻移讀取電路的方塊圖。 第3圖:依據本發明之一實施例,一生醫感測器、一功率偵測器及一電壓偵測器的方塊圖。 第4圖:依據本發明之一實施例,該生醫感測器的等效電路圖。 第5圖:依據本發明之第一實施例,該功率偵測器的電路圖。 第6圖:依據本發明之第一實施例,該電壓偵測器的電路圖。 第7圖:依據本發明之一實施例,一第一運算放大器的電路圖。 第8圖:依據本發明之一實施例,一高扭轉反向器及一低扭轉反向器的電路圖。 第9圖:依據本發明之第二實施例,該功率偵測器的電路圖。 第10圖:依據本發明之第二實施例,該電壓偵測器的電路圖。 第11圖:依據本發明之一實施例,一生醫感測器、一功率偵測器及一電壓偵測器的方塊圖。 第12圖:依據本發明之一實施例,該生醫感測器的等效電路圖。 第13圖:依據本發明之第三實施例,該功率偵測器的電路圖。 第14圖:依據本發明之第三實施例,該電壓偵測器的電路圖。 第15圖:依據本發明之第四實施例,該功率偵測器的電路圖。 第16圖:依據本發明之第四實施例,該電壓偵測器的電路圖。
100‧‧‧頻移讀取電路
110‧‧‧生醫感測器
120‧‧‧功率偵測器
130‧‧‧電壓偵測器
140‧‧‧暫存器
150‧‧‧減法器
A‧‧‧掃頻訊號產生器

Claims (21)

  1. 一種頻移讀取電路,其包含: 一生醫感測器,接收一掃頻訊號,且該生醫感測器輸出一偵測訊號; 一功率偵測器,接收該偵測訊號,且該功率偵測器輸出一電壓訊號,其中該電壓訊號的振幅與該偵測訊號的振幅相關; 一電壓偵測器,接收該電壓訊號,該電壓偵測器用以偵測該電壓訊號之峰值或谷值,且該電壓偵測器輸出一觸發訊號; 一暫存器,接收該觸發訊號及該掃頻訊號,該暫存器根據該觸發訊號擷取該掃頻訊號之共振頻率,且該暫存器提供一參考頻率訊號及一共振頻率訊號;以及 一減法器,接收該參考頻率訊號及該共振頻率訊號,且該減法器計算該共振頻率訊號及該參考頻率訊號之間的一頻率差值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之頻移讀取電路,其中該生醫感測器為帶拒型生醫感測器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之頻移讀取電路,其中該功率偵測器具有一直流阻隔電容、一交流阻隔電感、一偏壓電路及一第一電晶體及一第一負載電阻,該直流阻隔電容之一端接收該偵測訊號,該直流阻隔電容之另一端連接一第二節點,該交流阻隔電感之兩端分別連接該第二節點及該偏壓電路,該第一電晶體之閘極端連接該第二節點,該第一電晶體之汲極端經由該第一負載電阻連接一電壓端,該第一電晶體之源極端接地,該電壓訊號為該第一電晶體之汲極端之電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之頻移讀取電路,其中該第一電晶體為N型金氧半場效電晶體。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之頻移讀取電路,其中該電壓偵測器具有一第一運算放大器、一第一開關電晶體、一第一充電電容及一高扭轉反向器,該第一運算放大器具有一第一負極端、一第一正極端及一第一輸出端,該第一負極端接收該電壓訊號,該第一輸出端連接該高扭轉反向器及該第一開關電晶體之閘極端,該第一正極端連接該第一開關電晶體之汲極端及該第一充電電容,且該第一充電電容之一端接地,該高扭轉反向器輸出該觸發訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之頻移讀取電路,其中該第一開關電晶體為P型金氧半場效電晶體。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之頻移讀取電路,其中該電壓偵測器具有一第一重置電晶體,該第一重置電晶體連接該第一充電電容,該第一重置電晶體用以使該第一充電電容之電位降至低電位。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之頻移讀取電路,其中該功率偵測器具有一第二電晶體、一第二負載電阻及一雙轉單運算放大器,該第二電晶體之閘極端連接該偏壓電路及該交流阻隔電感,該第二電晶體之汲極端經由該第二負載電阻連接該電壓端,該第二電晶體之源極端接地,該雙轉單運算放大器具有一第一輸入端、一第二輸入端及一電壓輸出端,該第一輸入端連接該第二電晶體之汲極端,該第二輸入端連接該第一電晶體之汲極端,該電壓輸出端輸出該電壓訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之頻移讀取電路,其中該電壓偵測器具有一第二運算放大器、一第二開關電晶體、一第二充電電容及一低扭轉反向器,該第二運算放大器具有一第二負極端、一第二正極端及一第二輸出端,該第二負極端接收該電壓訊號,該第二輸出端連接該低扭轉反向器及該第二開關電晶體之閘極端,該第二正極端連接該第二開關電晶體之汲極端及該第二充電電容,且該第二充電電容之一端連接該電壓端,該低扭轉反向器輸出該觸發訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之頻移讀取電路,其中該第二開關電晶體為N型金氧半場效電晶體。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之頻移讀取電路,其中該電壓偵測器具有一第二重置電晶體,該第二重置電晶體連接該第二充電電容,該第二重置電晶體用以使該第二充電電容之電位充電至高電位。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之頻移讀取電路,其中該生醫感測器為帶通型生醫感測器。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之頻移讀取電路,其中該功率偵測器具有一直流阻隔電容、一交流阻隔電感、一偏壓電路及一第一電晶體及一第一負載電阻,該直流阻隔電容之一端接收該偵測訊號,該直流阻隔電容之另一端連接一第二節點,該交流阻隔電感之兩端分別連接該第二節點及該偏壓電路,該第一電晶體之閘極端連接該第二節點,該第一電晶體之汲極端經由該第一負載電阻連接一電壓端,該第一電晶體之源極端接地,該電壓訊號為該第一電晶體之汲極端之電壓。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之頻移讀取電路,其中該第一電晶體為N型金氧半場效電晶體。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之頻移讀取電路,其中該電壓偵測器具有一第二運算放大器、一第二開關電晶體、一第二充電電容及一低扭轉反向器,該第二運算放大器具有一第二負極端、一第二正極端及一第二輸出端,該第二負極端接收該電壓訊號,該第二輸出端連接該低扭轉反向器及該第二開關電晶體之閘極端,該第二正極端連接該第二開關電晶體之汲極端及該第二充電電容,且該第二充電電容之一端連接該電壓端,該低扭轉反向器輸出該觸發訊號。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之頻移讀取電路,其中該第二開關電晶體為N型金氧半場效電晶體。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之頻移讀取電路,其中該電壓偵測器具有一第二重置電晶體,該第二重置電晶體連接該第二充電電容,該第二重置電晶體用以使該第二充電電容之電位充電至高電位。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之頻移讀取電路,其中該功率偵測器具有一第二電晶體、一第二負載電阻及一雙轉單運算放大器,該第二電晶體之閘極端連接該偏壓電路及該交流阻隔電感,該第二電晶體之汲極端經由該第二負載電阻連接該電壓端,該第二電晶體之源極端接地,該雙轉單運算放大器具有一第一輸入端、一第二輸入端及一電壓輸出端,該第一輸入端連接該第二電晶體之汲極端,該第二輸入端連接該第一電晶體之汲極端,該電壓輸出端輸出該電壓訊號。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之頻移讀取電路,其中該電壓偵測器具有一第一運算放大器、一第一開關電晶體、一第一充電電容及一高扭轉反向器,該第一運算放大器具有一第一負極端、一第一正極端及一第一輸出端,該第一負極端接收該電壓訊號,該第一輸出端連接該高扭轉反向器及該第一開關電晶體之閘極端,該第一正極端連接該第一開關電晶體之汲極端及該第一充電電容,且該第一充電電容之一端接地,該高扭轉反向器輸出該觸發訊號。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之頻移讀取電路,其中該第一開關電晶體為P型金氧半場效電晶體。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之頻移讀取電路,其中該電壓偵測器具有一第一重置電晶體,該第一重置電晶體連接該第一充電電容,該第一重置電晶體用以使該第一充電電容之電位降至低電位。
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TWI682166B (zh) * 2018-11-09 2020-01-11 國立中山大學 生醫感測器及其讀取電路

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