[发明专利]薄膜体声波谐振振荡器和气体感测系统及其操作方法

说明书

提供薄膜体声波谐振振荡器和气体感测系统及其操作方法。可以包括在气体感测系统中的谐振振荡器可以包括可以通过导线电连接到外部谐振器的振荡器。振荡器可以产生具有与振荡路径中的外部谐振器的谐振频率对应的频率的振荡信号。振荡路径上的虚谐振去除电路可以从振荡路径去除由导线引起的虚谐振。气体感测系统可以包括：振荡器；谐振器，包括被配置为感测气体的传感器；频率计数逻辑，接收振荡信号和参考时钟信号，根据参考时钟信号的逻辑状态对振荡信号执行计数操作以产生计数值，并基于计数值产生指示感测气体的气体感测输出。

本申请要求于2016年11月16日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0152960号韩国专利申请的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。

技术领域

发明构思涉及薄膜体声波谐振(FBAR)振荡器和使用该薄膜体声波谐振振荡器的气体感测系统。

背景技术

振荡器可以包括谐振器以及用于振荡的各种电路。例如，振荡器可以基于各种类型的谐振器产生振荡信号。诸如晶体型、陶瓷型和声表面波(SAW)型的各种类型的谐振器可以包括在振荡器中。作为谐振器的示例，FBAR可以具有下电极、压电层和上电极彼此顺序堆叠的结构，并且使用如下的原理：在电能被施加到下电极和上电极时通过压电效应产生声波，因此可以产生谐振。

FBAR可以连接到电路(例如，放大器)，使得FBAR实际上可以通过导线产生振荡信号。在一些情况下，寄生元件(例如，寄生电感)会通过导线存在于电气路径。因此，会在除了谐振频率之外的频域中通过导线产生虚谐振(spurious resonance)，因此会使振荡器的性能劣化，此外，也会使利用该振荡器的系统的性能劣化。

发明内容

发明构思提供一种有效地去除虚谐振的薄膜体声波谐振(FBAR)振荡器和使用具有提高的实现效率的多个FBAR振荡器的气体感测系统。

根据一些示例实施例，振荡器可以通过导线电连接到外部谐振器。振荡器可以包括第一交叉耦合放大器和虚谐振去除电路。第一交叉耦合放大器可以包括具有连接到振荡器的第一输出端子的栅极的第一晶体管和具有连接到振荡器的第二输出端子的栅极的第二晶体管。第一交叉耦合放大器可以被配置为建立振荡路径。虚谐振去除电路可以包括位于第一交叉耦合放大器中的振荡路径上的至少一个电路器件。虚谐振去除电路可以被配置为从振荡路径去除由导线引起的虚谐振。

根据一些示例实施例，气体感测系统可以包括振荡器块和频率计数逻辑。振荡器块可以包括被配置为基于输出由传感器感测的气体而振荡的振荡信号的多个振荡器，使得振荡信号的频率基于感测的气体。频率计数逻辑可以包括电路的一个或更多个实例。频率计数逻辑可以被配置为接收参考时钟信号和振荡信号，根据参考时钟信号的逻辑状态对振荡信号执行计数操作以产生计数值，并且基于计数值产生指示感测的气体的气体感测输出。

根据一些示例实施例，操作气体感测系统的方法可以包括产生多个振荡信号，所述多个振荡信号基于感测不同气体的多个传感器的谐振频率而振荡。所述方法可以包括基于多个振荡信号中的每个振荡信号和参考时钟信号执行运算。所述方法可以包括输出根据执行运算的结果而产生的数字编码作为气体感测结果的。

根据一些示例实施例，装置可以包括振荡器和虚谐振去除电路。振荡器可以被配置为通过导线电连接到外部谐振器。振荡器可以被配置为产生具有与外部谐振器的谐振频率对应的频率的振荡信号。虚谐振去除电路可以被配置为从振荡信号中去除由导线引起的虚谐振，使得振荡信号的频率在特定频率范围内。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述将更清楚地理解发明构思的示例实施例，在附图中：

图1是根据一些示例实施例的振荡器的框图；

图2A和图2B是根据一些示例实施例的图1的振荡器的框图；

图3A和图3B是根据一些示例实施例的图1的谐振器和基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的传感器的图；