JPH0431329B2 - - Google Patents
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- JPH0431329B2 JPH0431329B2 JP13374485A JP13374485A JPH0431329B2 JP H0431329 B2 JPH0431329 B2 JP H0431329B2 JP 13374485 A JP13374485 A JP 13374485A JP 13374485 A JP13374485 A JP 13374485A JP H0431329 B2 JPH0431329 B2 JP H0431329B2
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
<産業上の利用分野>
本発明は、変位などの物理量を静電容量を介し
て電気信号に変換する容量式変換器に係り、特に
変換部内の要素の浮遊容量の影響を除去し耐環境
性を改良した容量式変換器に関する。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a capacitive converter that converts a physical quantity such as displacement into an electrical signal via capacitance, and particularly relates to a capacitive converter that converts a physical quantity such as displacement into an electrical signal via capacitance, and particularly relates to a capacitive converter that converts a physical quantity such as displacement into an electrical signal via capacitance. This article relates to a capacitive converter that eliminates effects and improves environmental resistance.
<従来技術>
変位などを静電容量の変化として検出する容量
式変換器には各種のものが提案されている。これ
等のうち、本発明の改良のペースとなる従来の容
量式変換器を第4図に示し、これについて説明す
る。<Prior Art> Various types of capacitive transducers have been proposed that detect displacement and the like as changes in capacitance. Among these, a conventional capacitive converter, which is the basis for the improvement of the present invention, is shown in FIG. 4 and will be described.
C1,C2は変位などによりその容量値を差動的
に変えるセンサ容量である。センサ容量C1と2の
各一端は接続され、更にバツフアゲートG1の入
力端に接続されている。バツフアゲートG1の出
力端はインバータG2および双方向定電流回路CC
を介してバツフアゲートG1の入力端に負帰還接
続されている。 C 1 and C 2 are sensor capacitances whose capacitance values change differentially depending on displacement or the like. One end of each of the sensor capacitors C 1 and 2 is connected, and further connected to the input end of the buffer gate G 1 . The output end of buffer gate G 1 is connected to inverter G 2 and bidirectional constant current circuit CC
Negative feedback is connected to the input terminal of buffer gate G1 through.
インバータG2の出力端はカウンタCTの入力端
CLに接続され、そのnビツトの出力端Qoはナン
ドゲートG3の入力の一端接続されている。ナン
ドゲートG3の入力の他端はインバータG2の出力
端と接続されている。ナンドゲートG3の出力端
はセンサ容量C1の他端に接続されている。 The output end of inverter G2 is the input end of counter CT
CL, and its n-bit output terminal Qo is connected to one end of the input of a NAND gate G3 . The other input end of NAND gate G3 is connected to the output end of inverter G2 . The output end of NAND gate G3 is connected to the other end of sensor capacitor C1 .
一方、カウンタCTの反転出力端oはナンドゲ
ートG4の入力の一端に接続され、その他端はイ
ンバータG2の出力端と接続されている。ナンド
ゲートG4の出力端はセンサ容量C2の他端に接続
されている。 On the other hand, the inverted output terminal o of the counter CT is connected to one end of the input of the NAND gate G4 , and the other end is connected to the output terminal of the inverter G2 . The output end of NAND gate G4 is connected to the other end of sensor capacitor C2 .
また、カウンタCTの出力端Qoはデユテイ・ア
ナログ変換器DAの入力端と接続され、その出力
端に可変電圧Vを得る。 Further, the output terminal Q o of the counter CT is connected to the input terminal of the duty-to-analog converter DA, and a variable voltage V is obtained at the output terminal thereof.
なお、インバータG2の出力端とバツフアゲー
トG1の入力端との間には、センサ容量C1,C2に
含まれる固定容量を除去するためのコンデンサ
C3が接続されている。 Note that a capacitor is installed between the output terminal of inverter G 2 and the input terminal of buffer gate G 1 to remove the fixed capacitance included in sensor capacitances C 1 and C 2 .
C 3 is connected.
バツフアゲートG1、インバータG2、ナンドゲ
ートG3,G4、カウンタCTおよびデユテイ・アナ
ログ変換器DAは、すべて正電源+Eと負電源−
Eで付勢されている。なお、バツフアゲートG1
およびインバータG2は例えば第5図に示す如く
C−MOSで構成されている。 Buffer gate G 1 , inverter G 2 , NAND gates G 3 , G 4 , counter CT and duty/analog converter DA all have positive power supply +E and negative power supply –
It is energized by E. In addition, Batsufua Gate G 1
The inverter G2 is constructed of C-MOS, for example, as shown in FIG.
以上の如く構成された容量式変換装置の動作に
つき、第6図に示す波形図を用いて説明する。 The operation of the capacitive conversion device configured as described above will be explained using the waveform diagram shown in FIG. 6.
カウンタCTの出力端Qoがハイレベル“H”に
なる(第6図ロ)とナンドゲートG3とセンサ容
量C1を介してバツフアゲートG1の入力端にイン
バータG2の出力レベル例えば−Eが正帰還され
る。この結果、第6図イに示す様にバツフアゲー
トG1の入力端の電圧がe1だけけその閾値VTHより
大きくなるが、この場合には定値定電流回路CC
より一定電流値iで放電を開始するので直線的に
バツフアゲートG1の入力端の電位が低下する。
閾値VTHに達するとバツフアゲートG1の出力が反
転し、ナンドゲートG3とセンサ容量C1を介して
今度はインバータG2の出力レベル+Eがバツフ
アゲートG1の入力端に正帰還されその電位が閾
値VTHよりe′1(=−e1)だけ小さくなる(第6図
イ)が、この場合にも双方向電流回路CCにより
一定電流値iで逆方向に放電を開始するので直線
的にバツフアゲートG1の入力端の電位が上昇す
る。閾値VTHに達するとバツフアゲートG1の出力
が反転し、最初の状態に戻る。以上の動作を繰り
返すごとにカウンタCTのカウント値は増加し、
所定ビツト数nを計数するとカウンタCTの出力
端Qoのレベルが反転しoが“H”レベルにな
り、今度はセンサC1側と同じようにしてセンサ
C2側での発振が継続される。この場合のバツフ
アゲートG1の入力端での電位変動はe2(=−e′2)
となる。 When the output terminal Q o of the counter CT becomes high level "H" (Fig. 6 b), the output level of the inverter G 2 , for example -E, is applied to the input terminal of the buffer gate G 1 via the NAND gate G 3 and the sensor capacitor C 1 . Positive feedback will be given. As a result, as shown in Figure 6A, the voltage at the input terminal of the buffer gate G1 becomes larger than the threshold value VTH by e1 , but in this case, the constant value constant current circuit CC
Since the discharge starts at a more constant current value i, the potential at the input end of the buffer gate G1 decreases linearly.
When the threshold value V TH is reached, the output of the buffer gate G 1 is inverted, and the output level +E of the inverter G 2 is then positively fed back to the input terminal of the buffer gate G 1 via the NAND gate G 3 and the sensor capacitor C 1 , and its potential becomes the threshold value. It becomes smaller than V TH by e′ 1 (=-e 1 ) (Fig. 6 A), but in this case as well, the bidirectional current circuit CC starts discharging in the opposite direction at a constant current value i, so the buffer gate is linearly The potential at the input terminal of G1 increases. When the threshold value V TH is reached, the output of the buffer gate G 1 is inverted and returns to the initial state. Each time the above operation is repeated, the count value of counter CT increases,
When the predetermined number of bits n is counted, the level of the output terminal Qo of the counter CT is reversed and o becomes " H " level, and the sensor
Oscillation on the C2 side continues. In this case, the potential fluctuation at the input terminal of buffer gate G 1 is e 2 (=-e′ 2 )
becomes.
以上の動作においてセンサ容量C1、コンデン
サC3での電位変動は2Eであるので、電荷の変動
量を考慮すると次式が成立する。 In the above operation, the potential fluctuation at the sensor capacitor C 1 and the capacitor C 3 is 2E, so when the amount of charge fluctuation is taken into account, the following equation holds true.
e1=C1−C3/C1+C2+C3・2E (1)
センサ容量C2側も同様の計算をして、
e2=C2−C3/C1+C2+C3・2E (2)
となる。双方向定電流回路CCでの放電によるセ
ンサC1側およびC2側での放電時間t1(=t′1)、t2
(=t′2)は、一定電流値iでの放電であることを
考慮して、次式の様になる。 e 1 = C 1 − C 3 / C 1 + C 2 + C 3・2E (1) Perform the same calculation on the sensor capacitance C 2 side, e 2 = C 2 − C 3 / C 1 + C 2 + C 3・2E (2) becomes. Discharge time t 1 (=t′ 1 ), t 2 on sensor C 1 side and C 2 side due to discharge in bidirectional constant current circuit CC
(=t' 2 ) is expressed by the following equation, taking into account that the discharge is at a constant current value i.
t1=(C1+C2+C3)e1/i (3)
t2=(C1+C2+C3)e2/i (4)
一方、可変電圧VはカウンタCTの出力の高レ
ベル期間T1と低レベル期間T2を考慮した平均電
圧として与えられ、るが、高レベル期間T1と低
レベル期間T2が放電時間t1t2のてい倍値であるの
で、結局次式が成立する。 t 1 = (C 1 + C 2 + C 3 ) e 1 /i (3) t 2 = (C 1 + C 2 + C 3 ) e 2 / i (4) On the other hand, the variable voltage V is the high level period of the output of the counter CT. It is given as an average voltage considering T 1 and low level period T 2 , but since high level period T 1 and low level period T 2 are multiples of discharge time t 1 t 2 , the following equation is obtained. To establish.
V=t1−t2/t1+t2E (5)
(1)〜(4)式を用いて
V=C1−C2/C1+C2−2C3 (6)
となる。ところで、センサ容量C1、C2には変位
等により変化する容量成分C′1、C′2と変化しない
容量成分Cpとがあり、これ等の合成値はC1=C′1
+Cp、C2=C′2+Cpとして与えられるので、これ
等を(6)式に代入する、
V=C′1−C′2/C′1+C′2+2(Cp−C3)(7
)
として可変電圧Vが得られる。従つて、コンデン
サC3をCpに等しくとることにより、可変電圧V
はセンサ容量の和分の差の形で得られる。 V=t 1 −t 2 /t 1 +t 2 E (5) Using equations (1) to (4), V=C 1 −C 2 /C 1 +C 2 −2C 3 (6). By the way, the sensor capacitances C 1 and C 2 have capacitance components C' 1 and C' 2 that change due to displacement etc. and a capacitance component C p that does not change, and the composite value of these is C 1 = C' 1
+C p , C 2 = C′ 2 +C p , so by substituting these into equation (6), V=C′ 1 −C′ 2 /C′ 1 +C′ 2 +2(C p −C 3 )(7
), a variable voltage V is obtained. Therefore, by taking capacitor C 3 equal to C p , the variable voltage V
is obtained in the form of a difference in the sum of sensor capacitances.
<発明が解決しようとする問題点>
しかしながら、この様な容量式変換装置では双
方向定電流回路CCの両端に浮遊容量が存在する
ので、コンデンサC3と同様の効果を持つ。従つ
て、この浮遊容量が周囲温度などにより変化する
とコンデンサC3とCpとがうまく相殺しないこと
がある。<Problems to be Solved by the Invention> However, in such a capacitive conversion device, since stray capacitance exists at both ends of the bidirectional constant current circuit CC, it has the same effect as the capacitor C3 . Therefore, if this stray capacitance changes due to ambient temperature or the like, capacitors C3 and Cp may not cancel each other out well.
<問題点を解決するための手段>
この発明は、以上の問題点を解決するため、物
理量に応じて変化する第1および第2センサ容量
と、第1および第2センサ容量の各一端と接続さ
れ所定の閾値を越えた電圧の変化に応答して出力
レベルを変えるゲート手段とこのゲート手段の入
力端へその出力端から反転電流を供給する負帰還
手段とゲート手段の入力端へその出力端から同相
電圧を正帰還するための第1固定容量とを有する
発振回路と、この発振回路の出力の変化周期を計
数するカウント手段と、このカウント手段の出力
レベルに応動して出力電圧を変更する電圧可変手
段と、カウント手段の第1出力レベルを有する第
1期間に発振回路の出力レベルに応じて第1セン
サ容量を介して第1励振電圧をゲート手段の入力
端に負帰還する第1励振ゲートと、カウント手段
の第2出力レベルを有する第2期間に発振回路の
出力レベルに応じて第2センサ容量を介して第2
励振電圧をゲート手段の入力端に負帰還する第2
励振ゲートと、発振回路の出力レベルに応じて第
2固定容量を介して第3励振電圧をゲート手段の
入力端に帰還する第3励振ゲートとを具備し、第
1、第2、第3励振ゲートは電圧可変手段の電圧
を第1、第2、第3励振電圧の1つとして出力
し、第1期間と第2期間が等しくなるように制御
する構成としたものである。<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention provides first and second sensor capacitances that change according to physical quantities, and a connection with one end of each of the first and second sensor capacitances. gate means for changing the output level in response to a change in voltage exceeding a predetermined threshold; negative feedback means for supplying an inverted current from its output to the input of the gate; and negative feedback means for supplying an inverted current from its output to the input of the gate; an oscillation circuit having a first fixed capacitor for positive feedback of the common mode voltage from the oscillation circuit, a counting means for counting the change period of the output of the oscillation circuit, and changing the output voltage in response to the output level of the counting means. and a first excitation device that negatively feeds back the first excitation voltage to the input end of the gate device via the first sensor capacitor in accordance with the output level of the oscillation circuit during the first period when the voltage variable device has the first output level of the counting device. a second period through a second sensor capacitor depending on the output level of the oscillation circuit during a second period having a second output level of the counting means;
a second circuit for negatively feeding back the excitation voltage to the input terminal of the gate means;
an excitation gate, and a third excitation gate that feeds back a third excitation voltage to the input end of the gate means via a second fixed capacitor according to the output level of the oscillation circuit, and The gate outputs the voltage of the voltage variable means as one of the first, second, and third excitation voltages, and is configured to control the first period and the second period to be equal.
<実施例>
以下、本発明の実施例について図面に基づき説
明する。第1図は本発明の一実施例を示す回路図
である。なお、従来技術と同一の機能を有する部
分には同一の符号を付して適宜説明を省略する。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. Note that parts having the same functions as those in the prior art are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
バツフアゲートG1の入出力端には第1固定容
量としてコンデンサC4が接続され正帰還がなさ
れている。一方、バツフアゲートG1の出力端に
接続されたインバータG2の出力端とバツフアゲ
ートG1の入力端との間には双方向定電流回路CC
が接続され負帰還がなされている。これ等のバツ
フアゲートG1、インバータG2、コンデンサC4お
よび双方向定電流回路CCにより非安定発振回路
を構成する。 A capacitor C4 is connected as a first fixed capacitor to the input and output terminals of the buffer gate G1 for positive feedback. On the other hand, a bidirectional constant current circuit CC is connected between the output terminal of inverter G 2 connected to the output terminal of buffer gate G 1 and the input terminal of buffer gate G 1 .
has been connected and negative feedback has been made. These buffer gate G 1 , inverter G 2 , capacitor C 4 and bidirectional constant current circuit CC constitute an unstable oscillation circuit.
また、G3は第1励振ゲートとして機能するナ
ンドゲート、G4は第2励振ゲートとして機能す
るナンドゲートであり、ナンドゲートG3の負電
源端とナンドゲートG4の正電源端は共に可変電
圧Vで付勢されている。ナンドゲートG3とG4の
入力の一端はカウンタCTの出力端Qoと反転出力
端oにそれぞれ接続され、それ等の他端はいず
れもバツフアゲートG1の出力端と接続されてい
る。 Further, G 3 is a NAND gate that functions as a first excitation gate, and G 4 is a NAND gate that functions as a second excitation gate. Both the negative power terminal of NAND gate G 3 and the positive power terminal of NAND gate G 4 are connected with a variable voltage V. Forced. One ends of the inputs of the NAND gates G3 and G4 are connected to the output terminal Qo and the inverted output terminal o of the counter CT, respectively, and their other ends are both connected to the output terminal of the buffer gate G1 .
C3は第2固定容量としてセンサ容量C1,C2の
容量成分Cpを除去するためのコンデンサであり、
その一端はバツフアゲートG1の入力端に接続さ
れ、他端は第3励振ゲートとして機能するナンド
ゲートG5の出力端に接続されている。 C 3 is a capacitor as a second fixed capacitor for removing the capacitance component C p of the sensor capacitances C 1 and C 2 ;
One end thereof is connected to the input end of buffer gate G1 , and the other end is connected to the output end of NAND gate G5 functioning as a third excitation gate.
ナンドゲートG5はその入力の一端がインバー
タG2の出力端と接続され、入力の他端はカウン
タCTの反転出力端oと接続されており、その正
電源端には可変電圧Vが、負電源端はゼロ電圧が
それぞれ印加されている。 One end of the input of the NAND gate G5 is connected to the output end of the inverter G2 , and the other end of the input is connected to the inverted output end o of the counter CT. Zero voltage is applied to each end.
なお、双方向定電流回路CCの両端には浮遊容
量CSが存在しているものとしてある。 Note that it is assumed that a stray capacitance C S exists at both ends of the bidirectional constant current circuit CC.
次に、以上の如く構成された第1図に示す実施
例の動作について説明する。 Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 constructed as above will be explained.
カウンタCTの出力端Qoのレベルが“H”レベ
ルの期間T1Aでは、ナンドゲートG3とセンサ容量
C1を介してバツフアゲートG1の入力端へ負帰還
がかかる。カウンタCTの出力端Qoが“L”レベ
ルの期間T2Aでは、oは“H”レベルであり、
ナンドゲートG4とセンサ容量C2を介してのバツ
フアゲートG1の入力端への負帰還とナンドゲー
トG5とコンデンサC3を介しての正帰還がかかる。
この場合に、C1<(C2−C3)の関係にあれば、セ
ンサ容量C1側に切替えられたときのバツフアゲ
ートG1の入力端の電圧変化e1Aとセンサ容量C2側
に切替えられたときのバツフアゲートG1の入力
端の電圧変化e2Aとの関係は、e1A>e2Aとなり、期
間T1AとT2Aとの関係はT1A>T2Aとなる。従つ
て、この場合は第6図に示す動作波形に対応する
波形となる。 During the period T 1A in which the level of the output terminal Q o of the counter CT is "H" level, the NAND gate G 3 and the sensor capacitance
Negative feedback is applied to the input terminal of buffer gate G1 via C1 . During the period T2A when the output terminal Qo of the counter CT is at the "L" level, o is at the "H" level,
Negative feedback is applied to the input terminal of buffer gate G1 via NAND gate G4 and sensor capacitor C2 , and positive feedback is applied via NAND gate G5 and capacitor C3 .
In this case, if the relationship is C 1 < (C 2 − C 3 ), the voltage change at the input terminal of buffer gate G 1 when switching to the sensor capacitance C 1 side is 1A and the sensor capacitance switching to the C 2 side. The relationship with the voltage change e 2A at the input terminal of the buffer gate G 1 when the voltage is applied is e 1A > e 2A , and the relationship between the periods T 1A and T 2A is T 1A > T 2A . Therefore, in this case, the waveform corresponds to the operating waveform shown in FIG.
以上の動作においてセンサ容量C1での電位変
動は(E−V)、センサ容量C2での電位変動は
(E+V)、コンデンサC3では(V−O)、コンデ
ンサC4では2E、浮遊容量Csでは−2Eのそれぞれ
の電位変動があるので、これ等の電位変動による
電荷の変動を考慮すると次式が得られる。 In the above operation, the potential fluctuation at sensor capacitor C1 is (E-V), the potential fluctuation at sensor capacitor C2 is (E+V), (V-O) at capacitor C3 , 2E at capacitor C4 , and the stray capacitance. Since there are potential fluctuations of -2E in Cs , the following equation can be obtained by considering the charge fluctuations due to these potential fluctuations.
e1A=
2EC4−(E−V)C1+2ECs/C1+C2+C3+C4+Cs (8)
e2A=
2EC4−(E+V)C2+(V−O)C3−2ECs/C1+C2+
C3+C4+Cs(9)
また、センサ容量C1に対応する放電期間t1A、
センサ容量C2に対応する放電期間t2Aは、第6図
の場合と同様にして、
t1A=(C1+C2+C3+C4+Cs)e1A/i (10)
t2A=(C1+C2+C3+C4+Cs)e2A/i (11)
となる。 e 1A = 2EC 4 -(E-V)C 1 +2EC s /C 1 +C 2 +C 3 +C 4 +C s (8) e 2A = 2EC 4 -(E+V)C 2 +(V-O)C 3 -2EC s / C1 + C2 +
C 3 +C 4 +C s (9) Also, the discharge period t 1A corresponding to the sensor capacitance C 1 ,
The discharge period t 2A corresponding to the sensor capacitance C 2 is calculated as in the case of FIG . 1 +C 2 +C 3 +C 4 +C s )e 2A /i (11).
T1A>T2Aの場合は、第1図においてデユテ
イ・アナログ変換器DAの出力である可変電圧V
は減少状態にあり、従つて(8)式におけるe1Aの減
少をもたらす。この様にしてT1A=T2A(t1A=t2A)
になると(10)(11)式よりe1A=e2Aになるので、(8)、(9)
式から
2E(C4+Cs)−(E−V)C1
=2E(C4+Cs)−(V+E)C2+(V−O)C3 (12)
となる。ここでC1=C′1+Cp、C2=C′2+Cpの関係
を用い、更にC3=2Cpに選定すると
V=C′1−C′2/C′1+C′2E (13)
を得る。 In the case of T 1A > T 2A , the variable voltage V which is the output of the duty analog converter DA in Fig. 1
is in a decreasing state, thus leading to a decrease in e 1A in equation (8). In this way, T 1A = T 2A (t 1A = t 2A )
Then, from equations (10) and (11), e 1A = e 2A , so (8), (9)
From the formula, 2E( C4 + Cs )-(E-V) C1 =2E( C4 + Cs )-(V+E) C2 +(V-O) C3 (12). Here, using the relationships C 1 = C' 1 + C p and C 2 = C' 2 + C p , and further selecting C 3 = 2C p , V = C' 1 - C' 2 /C' 1 + C' 2 E (13) is obtained.
この式はセンサ容量C1,C2の容量成分Cpにも、
双方向定電流回路CCの両端の浮遊容量Csにも影
響を受けないことを示している。しかも容量成分
CpはC3=2Cpと選定することで消去され、浮遊容
量Csとは独立に消去されるので、従来の如き問題
点は解消している。 This formula also applies to the capacitance component C p of sensor capacitance C 1 and C 2 ,
This shows that it is not affected by the stray capacitance C s at both ends of the bidirectional constant current circuit CC. Moreover, the capacity component
Since C p is erased by selecting C 3 =2C p and is erased independently of the stray capacitance C s , the conventional problem is solved.
第2図は、第1図に示す実施例の第3励振ゲー
トとして機能するナンドゲートG5の入力端の一
方をバツフアゲートG1の出力端に、他方をカウ
ンタCTの出力Qoに接続したナンドゲートG6とし
て構成した変形実施例を示している。 FIG. 2 shows a NAND gate G in which one of the input terminals of the NAND gate G5 , which functions as the third excitation gate in the embodiment shown in FIG. A modified embodiment configured as No. 6 is shown.
この場合のセンサ容量C1側に切替えられたと
きのバツフアゲートG1の入力端の電圧変化e1Bと
センサ容量C2側に切替えられたときのバツフア
ゲートG1の入力端の電圧変化e2Bとは、式(8)、(9)
を導出したときと同様にして次式で示される。 In this case, what is the voltage change e 1B at the input end of buffer gate G 1 when the sensor capacitance C is switched to the 1 side and the voltage change e 2B at the input end of the buffer gate G 1 when the sensor capacitance C is switched to the 2 side? , Equations (8), (9)
In the same way as when deriving , it is expressed by the following equation.
e1B=
2EC4−(E−V)C1−(V−O)C3−2ECs/C1+C2+
C3+C4+C5(14)
e2B=
2EC4−(E+V)C2−2ECs/C1+C2+C3+C4+C5(15)
この場合も、第1図におけると同様な手順によ
り(13)式と同じ結果に至る。 e 1B = 2EC 4 −(E−V)C 1 −(V−O)C 3 −2EC s /C 1 +C 2 +
C 3 +C 4 +C 5 (14) e 2B = 2EC 4 - (E + V) C 2 - 2EC s /C 1 +C 2 +C 3 +C 4 +C 5 (15) In this case as well, follow the same procedure as in Fig. 1. The same result as equation (13) is reached.
なお、第1図に示す構成に第2図に示す構成を
付加し、第2固定容量C3を2個にしてナンドゲ
ートG6の出力をその一方に印加し、各第2固定
容量の容量値を容量成分Cpと等しく選定しても
(13)式と同じ結果が得られる。 Note that by adding the configuration shown in Figure 2 to the configuration shown in Figure 1, creating two second fixed capacitors C3 and applying the output of the NAND gate G6 to one of them, Even if we choose equal to the capacitance component C p ,
The same result as equation (13) is obtained.
第1、第2、第3励振ゲートを構成するナンド
ゲートG3,G4,G5などは、例えば第3図に示す
ように、任意の付勢電圧+E、−Eで付勢される
論理ゲートG7,G8の出力で操作されるアナログ
スイツチSW1,SW2を用いて、例えば+E、Vな
どの所要電圧をセンサ容量C1,C2やコンデンサ
C3へ励振電圧としてスイツチングして出力して
も良い。 The NAND gates G 3 , G 4 , G 5 and the like constituting the first, second and third excitation gates are logic gates that are energized with arbitrary energizing voltages +E and -E, for example, as shown in FIG. Using analog switches SW 1 and SW 2 operated by the outputs of G 7 and G 8 , the required voltages such as +E and V are applied to the sensor capacitors C 1 and C 2 and capacitors.
It may be output by switching to C3 as an excitation voltage.
また、第1、第2、第3励振ゲートを構成する
ナンドゲートG3,G4,G5の出力の極性を全て反
転させるとき、例えばナンドゲートをアンドゲー
トに変えるときにはセンサ容量C1,C2、コンデ
ンサC3を介して起る帰還モードが逆転するが、
この場合でも(13)式に到達する。ただし、この場合
は、例えば電位変化e1Aなどが大きな値となり、
バツフアゲートG1へ過大入力が印加されるおそ
れは生じる。 Furthermore, when all the polarities of the outputs of the NAND gates G 3 , G 4 , and G 5 forming the first, second, and third excitation gates are inverted, for example, when changing the NAND gate to an AND gate, the sensor capacitances C 1 , C 2 , The feedback mode occurring through capacitor C 3 is reversed, but
Even in this case, equation (13) is reached. However, in this case, for example, the potential change e 1A will be a large value,
There is a possibility that an excessive input will be applied to the buffer gate G1 .
<発明の効果>
以上、実施例と共に具体的に説明した様に本発
明によれば、センサ容量中に含まれる変位に応動
しない容量成分と、非安定発振回路を構成する負
帰還手段に含まれる浮遊容量とを分離して互に独
立して消去する構成としたので、環境などの影響
により浮遊容量が変動しても変位に応動しない容
量成分を確実に消去でき、真の変化成分に基く電
気信号を得ることができる。<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, the capacitance component that does not respond to displacement included in the sensor capacitance and the negative feedback means included in the unstable oscillation circuit Since the structure separates stray capacitance and erases each other independently, even if stray capacitance fluctuates due to the influence of the environment, the capacitance component that does not respond to displacement can be reliably erased, and electricity based on the true changing component can be erased. I can get a signal.
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2
図は第1図における第3励振ゲートの接続構成を
変えた部分構成図、第3図は第1図における各励
振ゲートの変形例を示す回路構成図、第4図は従
来の容量式変換器の構成を示す回路図、第5図は
第4図におけるゲートの具体的構成を示す部分構
成図、第6図は第4図における各部の動作波形を
示す波形図である。
C1,C2……センサ容量、G1……バツフアゲー
ト、G2……インバータ、G3,G4,G6……ナンド
ゲート、Cs……浮遊容量、CT……カウンタ、
DA……デユテイ・アナログ変換器、CC……双方
向定電流回路。
Figure 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
The figure is a partial configuration diagram with a different connection configuration of the third excitation gate in Figure 1, Figure 3 is a circuit configuration diagram showing a modification of each excitation gate in Figure 1, and Figure 4 is a conventional capacitive converter. FIG. 5 is a partial configuration diagram showing the specific structure of the gate in FIG. 4, and FIG. 6 is a waveform diagram showing operating waveforms of each part in FIG. 4. C 1 , C 2 ... Sensor capacitance, G 1 ... Buffer gate, G 2 ... Inverter, G 3 , G 4 , G 6 ... NAND gate, C s ... Stray capacitance, CT ... Counter,
DA...Duty analog converter, CC...Bidirectional constant current circuit.
Claims (1)
サ容量と、前記第1および第2センサ容量の各一
端と接続され所定の閾値を越えた電圧の変化に応
答して出力レベルを変えるゲート手段とこのゲー
ト手段の入力端へその出力端から反転電流を供給
する負帰還手段と前記ゲート手段の入力端へその
出力端から同相電圧を正帰還するための第1固定
容量とを有する発振回路と、この発振回路の出力
の変化周期を計数するカウント手段と、このカウ
ント手段の出力レベルに応動して出力電圧を変更
する電圧可変手段と、前記カウント手段の第1出
力レベルを有する第1期間に前記発振回路の出力
レベルに応じて前記第1センサ容量を介して第1
励振電圧を前記ゲート手段の入力端に負帰還する
第1励振ゲートと、前記カウント手段の第2出力
レベルを有する第2期間に前記発振回路の出力レ
ベルに応じて前記第2センサ容量を介して第2励
振電圧を前記ゲート手段の入力端に負帰還する第
2励振ゲートと、前記発振回路の出力レベルに応
じて第2固定容量を介して第3励振電圧を前記ゲ
ート手段の入力端に帰還する第3励振ゲートとを
具備し、前記第1、第2、第3励振ゲートは前記
電圧可変手段の電圧を前記第1、第2、第3励振
電圧の1つとして出力し、前記第1期間と前記第
2期間が等しくなるように制御することを特徴と
する容量式変換装置。1 first and second sensor capacitances that change according to physical quantities; and gate means that is connected to one end of each of the first and second sensor capacitances and changes an output level in response to a change in voltage that exceeds a predetermined threshold. an oscillation circuit having negative feedback means for supplying an inverted current to the input end of the gate means from its output end; and a first fixed capacitor for positive feedback of a common mode voltage from the output end to the input end of the gate means; a counting means for counting the change period of the output of the oscillation circuit; a voltage variable means for changing the output voltage in response to the output level of the counting means; The first
a first excitation gate that negatively feeds back an excitation voltage to the input end of the gate means; and a first excitation gate that negatively feeds back the excitation voltage to the input terminal of the gate means; a second excitation gate that negatively feeds back a second excitation voltage to the input end of the gate means; and a third excitation voltage that feeds back a third excitation voltage to the input end of the gate means via a second fixed capacitor depending on the output level of the oscillation circuit. a third excitation gate, the first, second and third excitation gates output the voltage of the voltage variable means as one of the first, second and third excitation voltages; A capacitive conversion device characterized in that the period and the second period are controlled to be equal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13374485A JPS61292012A (en) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Capacity type converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13374485A JPS61292012A (en) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Capacity type converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61292012A JPS61292012A (en) | 1986-12-22 |
| JPH0431329B2 true JPH0431329B2 (en) | 1992-05-26 |
Family
ID=15111909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13374485A Granted JPS61292012A (en) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Capacity type converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61292012A (en) |
-
1985
- 1985-06-19 JP JP13374485A patent/JPS61292012A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61292012A (en) | 1986-12-22 |
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