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임피던스 관계 행렬을 이용한 고집적 센서 어레이의 임피던스 분석에 관한 연구
Impedance Analysis of High Integrated Sensor Array Using Impedance Relation Matrix 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SC, 시스템 및 제어, v.48 no.3 = no.339, 2011년, pp.1 - 5  

이학성 (세종대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 복수개의 단자를 가지는 고집적 센서 어레이의 임피던스 분석을 위한 임피던스 관계 행렬을 제안한다. 복수의 단자 전압과 전류간의 선형 관계는 임피던스 관계 행렬로 표현되고 이 행렬을 이용하면 임의의 단자간의 임피던스를 간편하게 구할 수 있다. 또한 2-port 임피던스 네트워크에 대해서도 임피던스 관계 행렬을 정의하여 구할 수 있다. 복잡한 임피던스 네트워크를 여러 개의 2-port 임피던스 네트워크로 분할하고 각각의 부 네트워크는 이 표현 관계에 의해 정의되고 해석할 수 있다. 제안된 방법은 많은 수의 임피던스 요소를 가지는 센서 어레이의 임피던스를 해석하는데 간편하고도 효과적으로 사용될 수 있고 이를 입증하는 예제를 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to analyze the impedance properties of high integrated impedance network with multiple terminals, this paper introduces the concept of impedance relation matrix(IRM). The linear relation between the terminal voltages and currents is represented in the form of IRM and this matrix can be util...

주제어

#impedance analysis   #impedance network   #multiple terminals  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 Lee와 Park이 제안한 방식을 좀 더 체계화하고자 임피던스 관계 행렬의 개념을 도입하고 이를 이용하여 임의의 임피던스 네트워크의 임피던스를 해석하는 방법을 제안한다. 제안된 방식에서는 분할된 부 네트워크 또한 임피던스 관계 행렬로 기술하여 표현이 간결하며 이 부 네트워크에 대한 임피던스 해석이 기존에 비해 체계적으로 수행된다.
  • 본 논문에서는 센서 어레이와 같이 많은 임피던스 요소를 가지는 임피던스 네트워크에서 해석적인 임피던스 분석을 위해 임피던스 관계 행렬(impedance relation matrix)의 개념을 제시하였다. 복수개의 단자를 가지는 임피던스 네트워크에 대해 제안된 IRM을 구하게 되면 임피던스 해석의 해석이 용이해 진다.

가설 설정

  • n+1의 단자를 가진 임피던스 네트워크에 대해 모든 단자가 선형의 임피던스 요소로 연결되어 있다고 가정하자. 이 때, 이 네트워크에 대해 n개의 독립적인 전류원이 그림 2와 같이 인가된다고 하면, 그림 2의 단자 간 전압 벡터 V = [v1, v2, .
  • 이를 좀 더 자세히 기술하면 다음과 같다. 전류 i*가 p-번째 단자로부터 주어진 임피던스 네트워크를 통해 q-번째 단자로 흐르고, 다른 단자는 전류가 흐르지 않는다고 가정하자. 이를 그림 2에 정의된 n개의 독립적인 전류원으로 기술하면 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
임피던스 네트워크의 해석을 위한 원칙은? 한편 폐로해석법(loop-analysis)이나 절점해석법(node analysis)등은 선형의 특성을 가지는 임피던스 네트워크(impedance network)의 해석을 위한 매우 잘 정립된 전기 공학의 원칙이다. 그러나 그림 1과 같은 네트워크를 이러한 원칙에 의해 해석하고자 하면 그 과정이 매우 복잡하다.
임피던스 네트워크의 해석을 위해 Raicu가 한 방법은? Sharpe는 m+1 개의 단자를 가지는 저항 네트워크에 대한 수학적인 구조를 규명하고 주어진 임피던스 행렬이 구현 가능성(realization)을 논의했으며[4], Harbour와 Drake는 집적 회로(integrated circuit)에서의 효과적인 저항 분석을 위한 수치 해석적인 방법을 제시하였다[5]. Raicu는 특정 저항의 변화에 따른 마이크로웨이브 감쇠기(attenuator) 특성을 분석하였다[6]. 그러나 기존의 제안된 방식은 대상 임피던스 네트워크에 대한 이론적인 분석이거나 또는 수치 해석적인 분석 방법으로 그림 1과 같은 네트워크에 대한 적용이 어렵다.
집적화된 센서 어레이의 기술 개발에 있어 주요한 역할을 수행하는 것은? 집적화된 센서 어레이의 기술 개발에 있어, 재료 기술, 고집적 공정 기술, 제어 회로 기술 등이 주요한 역할을 수행하고 있으나, 기초적인 전기적인 특성, 예를 들어 임피던스 등은 그러한 장치의 해석 및 설계에 있어 여전히 중요한 요소이다. 예를 들어 저항 타입의 터치 패드 개발에 있어 그림 1과 같은 저항 네트워크의 임피던스의 해석이 필요하다[1～3].
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참고문헌 (7)

  1. Y.-W. Bai and C.-Y. Chen, "Using Serial Resistors to Reduce the Power Consumption of Resistive Touch Panels", IEEE Intern. Symposium on Consumer Electronics, pp. 1-6, June 2007. 

  2. G. J. May, "Input Device that Allows Multiple Touch Key Input", U.S. Patent 0197689, 2003. 

  3. J. Rommes and W. H. A. Shiders. "Efficient Methods for Large Resistor Networks", IEEE Trans. On Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 29, no. 1, pp. 28-39, 2010. 

    상세보기 crossref

  4. G. E. Sharpe, "On the (m+1)-terminal resistive-network problem", Proc. IEE, vol. 116, no. 4, pp. 503-509, 1969. 

  5. M. G. Harbour and J. M. Drake, "Calculation of Multiterminal Resistances in Integrated Circuits", IEEE Tran. On Circuits and Systems, vol. 33, no. 4, pp. 462-465, 1986. 

    상세보기

  6. D. Raicu, "Multiterminal Distributed Resistors as Microwave Attenuators", IEEE Tran. On Microwave Theory and Techniques, vol. 42, no. 7, pp. 1140-1148, 1994. 

  7. Hak-Sung Lee and Sang-Sik Park, "Iterative Impedance Analysis Method on High Integrated Impedance Network", Electronics Letter, vol. 46, no. 17, pp. 1191-1193, 2010. 

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