JPH1123608A - Capacitive sensor circuit - Google Patents

Capacitive sensor circuit

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JPH1123608A
JPH1123608A JP9179549A JP17954997A JPH1123608A JP H1123608 A JPH1123608 A JP H1123608A JP 9179549 A JP9179549 A JP 9179549A JP 17954997 A JP17954997 A JP 17954997A JP H1123608 A JPH1123608 A JP H1123608A
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capacitance
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Yoshihiro Hirota
良浩 廣田
Toshiyuki Matsumoto
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
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    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電容量型センサ素子の製造時のバラツキを
較正する。 【解決手段】 スイッチS1、S4をオンし他のスイッチ
をオフして、入力電圧Vin及び調整電圧Vmをそれぞ
れ、センサ素子Cs、調整コンデンサCmに供給する。オ
ペアンプ2のの入出力端間には帰還コンデンサCfが接
続されており、該オペアンプの出力からの出力電圧は、
out=−(Cs/Cf)(Vin−Vf)−(Cm/Cf
(Vm−Vf)+Vfで表される。従って、調整電圧Vm
調整することにより、センサ素子の容量値Csにバラツ
キがあっても、所定の入力電圧Vinの供給時に、一定の
出力電圧Voutを得ることができる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To calibrate a variation in manufacturing a capacitance type sensor element. A turns on the switch S 1, S 4 turns off the other switches, each of the input voltage V in and regulated voltage V m, the sensor element C s, and supplies the tuning capacitors C m. A feedback capacitor Cf is connected between the input and output terminals of the operational amplifier 2, and the output voltage from the output of the operational amplifier is
V out = − (C s / C f ) (V in −V f ) − (C m / C f )
Represented by (V m -V f) + V f. Therefore, by adjusting the adjustment voltage V m, even if there are variations in the capacitance value C s of the sensor element, upon the supply of a predetermined input voltage V in, it is possible to obtain a constant output voltage V out.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は、静電容量型センサの容量
変化を電圧変化として出力するための静電容量型センサ
回路に関し、特に、センサ自体の製造上のバラツキを容
易に補正することができる静電容量型センサ回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type sensor circuit for outputting a capacitance change of a capacitance type sensor as a voltage change, and more particularly, to a method of easily correcting a variation in manufacturing of the sensor itself. The present invention relates to a capacitive sensor circuit that can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】静電容量型センサは、高感度でかつ衝撃
に強いことから加速度センサ等として広く用いられてお
り、機械的外力が加わるとその静電容量が変化し、該静
電容量の変化を電圧の変化として取り出すことができる
ように構成されている。このような静電容量型センサ
は、製造時等のバラツキによって外圧に対する容量変化
(容量/外圧特性)が一定ではなく、該バラツキを外付
けの機械的及び電子的手段によって較正することが試み
られている。
2. Description of the Related Art Capacitance sensors are widely used as acceleration sensors and the like because of their high sensitivity and resistance to impact. When a mechanical external force is applied, the capacitance changes, and the capacitance of the capacitance sensor changes. It is configured so that the change can be extracted as a change in voltage. In such a capacitance type sensor, a change in capacitance with respect to an external pressure (capacity / external pressure characteristic) is not constant due to a variation at the time of manufacture or the like, and it is attempted to calibrate the variation by external mechanical and electronic means. ing.

【0003】図3は、このような較正手段を付加した静
電容量型センサ素子を、加速度センサとして用いた場合
の従来例を示している。該従来例においては、シリコン
カンチレバー11の先端部にシリコン微細加工技術によ
って可動電極12を設け、該可動電極12を一対の固定
電極13及び14の間に配置している。そして、加速度
Gの大きさ及び方向に依存して可動電極12が変位しよ
うとするが、フィードバック制御により、可動電極12
と一方の固定電極との間の距離dが一定となるように、
これら電極間に静電気力を作用させ、該作用させた静電
気力の大きさから、カンチレバーに加わった加速度を検
出するようにしている。そして、図3の従来例において
は、静電気力は、静電サーボ回路15を用いて、パルス
幅変調方式で制御されるか、またはバイアス静電気成分
を含むように制御される。
FIG. 3 shows a conventional example in which a capacitance type sensor element to which such a calibration means is added is used as an acceleration sensor. In the conventional example, a movable electrode 12 is provided at the tip of a silicon cantilever 11 by a silicon micromachining technique, and the movable electrode 12 is arranged between a pair of fixed electrodes 13 and 14. Then, the movable electrode 12 tries to be displaced depending on the magnitude and direction of the acceleration G. However, the movable electrode 12
So that the distance d between the first electrode and the one fixed electrode is constant,
An electrostatic force is applied between these electrodes, and the acceleration applied to the cantilever is detected from the magnitude of the applied electrostatic force. In the conventional example of FIG. 3, the electrostatic force is controlled by a pulse width modulation method using the electrostatic servo circuit 15 or controlled to include a bias electrostatic component.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3の
従来例においては、センサ素子自体の特性のバラツキを
補正するために、パルス幅変調を実行する静電サーボ機
構等を必要とし、そのため、センサ回路が比較的大規模
であり、かつ複雑である。そして、回路の規模を小さく
するために、上記した従来例のような静電サーボ機構を
用いない場合は、センサ素子のバラツキ等により出力誤
差が大きくなる、という問題点がある。本発明の目的
は、このような従来例の問題点を解決して、静電容量型
のセンサ素子の容量変化を、簡単な回路で、しかも製造
時のバラツキに依存せずに高精度な出力信号として取り
出すことができる静電容量型センサ回路を提供すること
である。
However, the prior art shown in FIG. 3 requires an electrostatic servo mechanism or the like for executing pulse width modulation in order to correct variations in the characteristics of the sensor element itself. The circuit is relatively large and complex. When the electrostatic servo mechanism as in the above-described conventional example is not used in order to reduce the circuit scale, there is a problem that an output error increases due to variations in sensor elements and the like. An object of the present invention is to solve such a problem of the conventional example and to provide a simple circuit and a high-precision output which does not depend on manufacturing variations. An object of the present invention is to provide a capacitance type sensor circuit which can be extracted as a signal.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の静電容量型センサ回路においては、
(a)入力電圧を発生する入力電圧発生手段と、(b)
発生された入力電圧が第1の端子に供給される静電容量
型センサ素子と、(c)該センサ素子の第2の端子に入
力端子が接続された増幅器と、(d)該増幅器の入力端
子と出力端子との間に接続された帰還コンデンサと、
(e)調整電圧を発生する調整電圧発生手段と、(f)
発生された調整電圧が第1の端子に供給され、第2の端
子にセンサ素子の第2の端子が接続された調整用コンデ
ンサとを備え、調整用電圧を調整することにより、セン
サ素子のバラツキを較正可能にしたことを特徴としてい
る。
In order to achieve the above-mentioned object, a capacitive sensor circuit according to the present invention comprises:
(A) input voltage generating means for generating an input voltage; (b)
A capacitive sensor element to which the generated input voltage is supplied to a first terminal, (c) an amplifier having an input terminal connected to a second terminal of the sensor element, and (d) an input of the amplifier. A feedback capacitor connected between the terminal and the output terminal;
(E) adjusting voltage generating means for generating an adjusting voltage;
The generated adjustment voltage is supplied to a first terminal, and a second terminal is provided with an adjustment capacitor connected to a second terminal of the sensor element. Is characterized in that it can be calibrated.

【0006】本発明はさらに、上記した構成に加えて、
(g)センサ素子の第1の端子と入力電圧発生手段との
間に接続された第1のスイッチと、(h)センサ素子の
第1の端子と基準電位との間に接続され、第1のスイッ
チと相補的にオン/オフされる第2のスイッチと、
(i)帰還コンデンサに並列接続され、第2のスイッチ
と同期してオン/オフされる第3のスイッチと、(j)
調整用コンデンサの第1の端子と調整電圧発生手段との
間に接続され、第1のスイッチと同期してオン/オフさ
れる第4のスイッチと、(k)調整用コンデンサの第1
の端子と基準電位との間に接続され、第2のスイッチと
同期してオン/オフされる第5のスイッチとを備えてい
ることを特徴とし、第2、第3及び第5のスイッチをオ
ンさせて静電容量型センサ回路を初期化し、その後、こ
れらのスイッチをオフしかつ第1及び第4のスイッチを
オンさせて、センサ回路として動作させることができる
ようにしている。これにより、回路のコンデンサの両端
の電圧をゼロに初期化してから動作させることができる
ので、より高精度の測定が実行できる。本発明の静電容
量型センサ回路においては、増幅器としてオペアンプを
用いることが好適である。
The present invention further provides, in addition to the above-described configuration,
(G) a first switch connected between the first terminal of the sensor element and the input voltage generating means, and (h) a first switch connected between the first terminal of the sensor element and the reference potential. A second switch which is turned on / off complementarily to the switch of
(I) a third switch connected in parallel to the feedback capacitor and turned on / off in synchronization with the second switch; (j)
A fourth switch connected between the first terminal of the adjusting capacitor and the adjusting voltage generating means and turned on / off in synchronization with the first switch; and (k) a first switch of the adjusting capacitor.
And a fifth switch, which is connected between the second switch and the reference potential, and is turned on / off in synchronization with the second switch, wherein the second, third, and fifth switches are The sensor circuit is turned on to initialize the capacitance type sensor circuit, and then these switches are turned off and the first and fourth switches are turned on so that the sensor circuit can be operated. As a result, the operation can be performed after the voltage between both ends of the capacitor of the circuit is initialized to zero, so that more accurate measurement can be performed. In the capacitance type sensor circuit of the present invention, it is preferable to use an operational amplifier as an amplifier.

【0007】[0007]

【実施の態様】図1は、本発明の一実施例の静電容量型
センサ回路が示されており、該図において、Csは静電
容量型センサ素子(センサ・コンデンサ)であり、セン
サ・コンデンサCsの第1の端子には、入力電圧発生回
路1からの入力電圧Vinが、スイッチS1を介して供給
され、また、該第1の端子は、第1のスイッチS1と相
補的にオン/オフされる第2のスイッチS2を介してア
ース、すなわち基準電位に接続される。センサ・コンデ
ンサCsの第2の端子には、オペアンプ2の反転入力端
子が接続され、該反転入力端子とオペアンプ2の出力端
子との間には、スイッチS2に同期してオン/オフされ
るスイッチS3とコンデンサCfとの並列回路が接続され
ている。オペアンプ2の出力端子から、センサ出力が出
力電圧Voutとして取り出される。
[Aspect of an] FIG. 1 is shown the capacitive sensor circuit of an embodiment of the present invention is, in figure, C s is the capacitance type sensor element (sensor capacitors), the sensor · the first terminal of the capacitor C s, the input voltage V in from the input voltage generating circuit 1 is supplied via the switch S 1, the terminal of said first, first switch S 1 It is connected to ground, ie, a reference potential, via a second switch S2 which is turned on / off complementarily. The second terminal of the sensor capacitor C s is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 2, between the output terminal of the inverting input terminal and an operational amplifier 2 is turned on / off in synchronization with the switch S 2 parallel circuit of a switch S 3 and the capacitor C f is connected that. From the output terminal of the operational amplifier 2, a sensor output is taken out as an output voltage Vout .

【0008】センサ・コンデンサCsの第2の端子には
さらに、調整電圧発生回路3から、スイッチS1と同期
してオン/オフされるスイッチS4、及び調整用コンデ
ンサCmを介して、調整電圧Vmが供給され、また、スイ
ッチS4と相補的にオン/オフされるスイッチS5を介し
て、基準電位に接続される。以上から明らかなように、
スイッチS2、S3、S5は同期してオン/オフされ、ま
た、スイッチS1、S4は同期してオン/オフされる。そ
して、これら2つのスイッチのグループは、相補的にオ
ン/オフされる。
The second terminal of the sensor capacitor C s is further connected from the adjustment voltage generation circuit 3 via a switch S 4 which is turned on / off in synchronization with the switch S 1 and an adjustment capacitor C m . adjustment voltage V m is supplied, also via a switch S 5 is complementarily turned on / off switch S 4, it is connected to a reference potential. As is clear from the above,
The switches S 2 , S 3 and S 5 are turned on / off synchronously, and the switches S 1 and S 4 are turned on / off synchronously. Then, these two groups of switches are turned on / off complementarily.

【0009】図1に示した回路の動作を説明する。ま
ず、回路を初期化するために、スイッチS1、S4をオフ
し、スイッチS2、S3、S5をオンする。このオン/オ
フ状態は、図1に示したオン/オフ状態と反対である。
これにより、センサ・コンデンサCs、帰還コンデンサ
f、調整用コンデンサCmのそれぞれの両端の電圧がゼ
ロになる。なお、オペアンプ2は、その反転入力端子と
非反転入力端子の電位を等しくするよう作用する(すな
わち、反転入力端子と非反転入力端子とは、イマージナ
ル・ショート状態にある)ので、非反転入力端子の電位
fも基準電位(Vf=0)となり、したがって、センサ
・コンデンサCs及び調整用コンデンサCmそれぞれの両
端の電圧がゼロになる。このような初期化の後に、スイ
ッチのオン/オフ状態を反転して、スイッチS2、S3
5をオフし、スイッチS1、S4をオンすると、センサ
・コンデンサCsの第1の端子に入力電圧Vinが印加さ
れ、また調整用コンデンサCmの第1の端子に調整用電
圧Vmが印加される。
The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described. First, the switches S 1 and S 4 are turned off and the switches S 2 , S 3 and S 5 are turned on to initialize the circuit. This on / off state is opposite to the on / off state shown in FIG.
As a result, the voltage across each of the sensor capacitor C s , feedback capacitor C f , and adjustment capacitor C m becomes zero. The operational amplifier 2 acts to equalize the potentials of the inverting input terminal and the non-inverting input terminal (ie, the inverting input terminal and the non-inverting input terminal are in an imminent short state). potential V f also the reference potential (V f = 0) next to the terminals, therefore, the sensor capacitor C s and capacitor C m voltage both ends for adjustment is zero. After such initialization, the on / off states of the switches are reversed to switch S 2 , S 3 ,
Off the S 5, when turning on the switch S 1, S 4, the sensor input voltage V in to the first terminal of the capacitor C s is applied, also the adjustment voltage to the first terminal of the adjusting capacitor C m Vm is applied.

【0010】スイッチS1、S4がオンの時の回路の入出
力伝達特性は、以下の式(1)で表される。なお、以下
の式においては、コンデンサそれぞれの容量値を対応す
るコンデンサの符号を用いて表すとする。
The input / output transfer characteristics of the circuit when the switches S 1 and S 4 are on are represented by the following equation (1). In the following equation, the capacitance value of each capacitor is represented using the sign of the corresponding capacitor.

【数1】 Vout =−(Cs/Cf)(Vin−Vf)−(Cm/Cf)(Vm−Vf)+Vf (1) 説明を簡単にするため、固定値であるCm、CfをCm
fに設定すると、式(1)は、以下のように表され
る。
V out = − (C s / C f ) (V in −V f ) − (C m / C f ) (V m −V f ) + V f (1) Fixed for simplicity of explanation. The values C m and C f are represented by C m =
When set to C f , equation (1) is expressed as follows.

【数2】 Vout =−(Cs/Cf)(Vin−Vf)−(Vm−Vf)+Vf (2)V out = − (C s / C f ) (V in −V f ) − (V m −V f ) + V f (2)

【0011】Cs/Cfの値をパラメータとして、式
(2)をグラフで表せば、図2に示すように、直線
0、L1、L2で表される。ただし、これら直線L0〜L
2においては、Vmは、Vm=Vm(0)なる固定値に設定し
ている。直線L0は、Cs=Cfの場合を表しており、Cf
の値を規格上の標準的なセンサ・コンデンサの容量値C
s(0)に一致するよう設定することにより、直線L0は標
準的なセンサ・コンデンサを用いた場合の入出力伝達特
性を示すことができる。また、直線L1はCs=Cs(1)
fの場合の一例を、直線L2はCs=Cs(2)<Cfの場合
の一例を示しており、センサ・コンデンサの容量値が標
準値よりも大きい場合及び小さい場合の入出力伝達特性
を示している。
If the value of C s / C f is used as a parameter and the equation (2) is represented by a graph, it is represented by straight lines L 0 , L 1 and L 2 as shown in FIG. However, these straight lines L 0 to L
In 2 , Vm is set to a fixed value such that Vm = Vm (0) . The straight line L 0 represents the case where C s = C f , and C f
Is the standard sensor capacitor value C
By setting to match the s (0), the straight line L 0 is capable of showing the input-output transfer characteristics when the standard sensor capacitor. Also, the straight line L 1 is C s = C s (1) >
An example of a case of C f, the straight line L 2 is C s = C s (2) < shows an example of a case of C f, input when the capacitance value of the sensor capacitor is greater than the standard value and smaller 4 shows output transfer characteristics.

【0012】センサ・コンデンサが標準容量値の場合
(Cs=Cf=Cs(0))、ある所定の入力電圧Vin(0)
供給された状態で、出力電圧Vout(0)が出力される。と
ころが、Cs(1)>Cfの場合、直線L1から明らかなよう
に、入力電圧Vin(0)に対応する出力電圧は、Vout(0)
よりも小さい値の
When the sensor capacitor has a standard capacitance value (C s = C f = C s (0) ), the output voltage V out (0) is supplied while a certain predetermined input voltage V in (0) is supplied. Is output. However, when C s (1) > C f , as is clear from the straight line L 1 , the output voltage corresponding to the input voltage Vin (0) is V out (0)
Less than

【数3】 Vout(1)=Vout(0)−△V (3) となる。そこで、出力電圧VoutがVout(1)から△Vだ
け大きくなるように直線L1を直線L1′にシフトすれ
ば、Cs=Cs(1)>Cfなる容量値のセンサ・コンデンサ
を用いた場合でも、標準容量値Cs(0)のセンサ・コンデ
ンサを用いた場合と同一の出力電圧Vout(0)が得られる
ことが分かる。
V out (1) = V out (0) − △ V (3) Therefore, if a shift to the straight line L 1 'the straight line L 1 so that the output voltage V out increases from V out (1) △ V only, the sensor of the C s = C s (1) > C f becomes capacitance value It can be seen that even when a capacitor is used, the same output voltage Vout (0) is obtained as when a sensor capacitor having a standard capacitance value Cs (0) is used.

【0013】このように直線L1を平行移動させて直線
1′とするために、調整電圧VmをVm(0)から変化させ
ればよいことは、式(2)及びグラフから明らかであ
り、変化させた後の調整電圧Vm(1)は、以下の式(4)
から演算することができる。
[0013] To this way lines L 1 lines L 1 is moved parallel 'to the regulated voltage V m may be changed from V m (0) is clear from equation (2) and a graph The adjusted voltage V m (1) after the change is expressed by the following equation (4).
Can be calculated from

【数4】 Vm(1) =Vm(0)−(Cs(1)−Cf)(Vin(0)−Vf)/Cf (4) 上記においては、センサ・コンデンサCsの容量値が標
準値よりも大きいの場合の出力の較正について説明した
が、標準値よりも小さい容量値Cs(2)の場合、調整電圧
m(2)は、
Equation 4] V m (1) = V m (0) - (C s (1) -C f) (V in (0) -V f) / C f (4) In the above, the sensor capacitor C Although the output calibration in the case where the capacitance value of s is larger than the standard value has been described, in the case of the capacitance value C s (2) smaller than the standard value, the adjustment voltage V m (2) becomes

【数5】 Vm(2) =Vm(0)−(Cs(2)−Cf)(Vin(0)−Vf)/Cf (5) で表される。Equation 5] V m (2) = V m (0) - represented by (C s (2) -C f ) (V in (0) -V f) / C f (5).

【0014】以上、説明したように、図1の回路におい
ては、調整電圧Vmを調整することにより、用いるセン
サ素子の容量値Csにバラツキがあったとしても、出力
電圧Voutにバラツキが生じることがない。したがっ
て、本発明においては、容量値が標準値と相違するセン
サ・コンデンサを用いた場合に、式(4)または式
(5)にCs(1)またはCs(2)を代入して調整電圧Vm(1)
またはVm(2)を演算し、調整電圧発生回路3から出力す
る調整電圧Vmを決定すればよい。なお、用いているセ
ンサ・コンデンサの容量値Csが不明の場合は、標準容
量値Cs(0)のものを用いて得られた回路の入出力伝達特
性を予めメモリに記憶しておき、該入出力伝達特性と一
致するように、フィードバック制御により当該回路の調
整電圧Vmを可変制御してもよい。
[0014] As described above, in the circuit of Figure 1, by adjusting the adjustment voltage V m, even if there are variations in the capacitance value C s of the sensor element used, a variation in the output voltage V out Will not occur. Therefore, in the present invention, when a sensor capacitor having a capacitance value different from the standard value is used, the adjustment is made by substituting Cs (1) or Cs (2) into Equation (4) or Equation (5). Voltage V m (1)
Alternatively, V m (2) may be calculated to determine the adjustment voltage V m output from the adjustment voltage generation circuit 3. If the capacitance value C s of the sensor capacitor used is unknown, the input / output transfer characteristics of the circuit obtained using the standard capacitance value C s (0) are stored in a memory in advance, to match the said input output transfer characteristic, the adjustment voltage V m of the circuit may be variably controlled by a feedback control.

【0015】また、式(4)及び(5)に基づくことな
く、調整電圧Vmを適宜に制御すれば、任意の入出力伝
達特性を得ることができる。さらに、式(4)及び式
(5)は、Cm=Cfの前提に基づいて得られた式である
が、Cm、CfにバラツキがありかつCm≠Cfの場合で
も、式(1)におけるCm/Cfは、入出力伝達特性を表
す直線を平行移動させるだけであるから、Cm、Cfのバ
ラツキによる出力電圧のバラツキを、調整電圧Vmの調
整により低減させることができる。さらにまた、式
(1)及び(2)から明らかなように、Vinを変化させ
ることにより、図2の直線L(1)またはL(2)におけるの
出力電圧を増加あるいは減少させることができる。した
がって、調整電圧の制御を行う代わりに、入力電圧及び
基準電圧を調整しても、静電容量型センサ素子のバラツ
キを較正することができる。
Also, if the adjustment voltage Vm is appropriately controlled without being based on the equations (4) and (5), an arbitrary input / output transfer characteristic can be obtained. Further, Equations (4) and (5) are equations obtained based on the premise of C m = C f. Even when C m and C f vary and C m ≠ C f , Since C m / C f in the equation (1) merely translates the straight line representing the input / output transfer characteristic, the variation of the output voltage due to the variation of C m and C f is reduced by adjusting the adjustment voltage V m. Can be done. Furthermore, as it is clear from equation (1) and (2), by varying the V in, it is possible to increase or decrease the output voltage of the linear FIG 2 L (1) or L (2) . Therefore, even if the input voltage and the reference voltage are adjusted instead of controlling the adjustment voltage, it is possible to calibrate the variation of the capacitance type sensor element.

【0016】図1の実施例においては、センサ・コンデ
ンサCsの第2の端子にオペアンプ2を接続している
が、オペアンプの代わりに、他の任意のリニア増幅器を
用いることができることは言うまでもない。また、スイ
ッチS1〜S5は、電子的スイッチであっても機械的スイ
ッチであっても、任意のスイッチを用いることができる
ことは当業者に明らかであろう。さらに、スイッチ
1、S2、S4、S5を用いる代わりに、センサ・コンデ
ンサCs、及び調整用コンデサCmのそれぞれの両端にス
イッチを並列接続して、これらのスイッチを初期化時に
のみ、スイッチS3とともにオンさせるようにしてもよ
い。なお、必要に応じて、並列接続されたスイッチそれ
ぞれに、放電電流を制限するための抵抗を接続してもよ
い。
[0016] In the embodiment of FIG. 1, connects the operational amplifier 2 to the second terminal of the sensor capacitor C s, in place of the operational amplifier, it is of course possible to use any other linear amplifier . It will be apparent to those skilled in the art that any switches can be used as the switches S 1 to S 5 , whether they are electronic switches or mechanical switches. Further, instead of using a switch S 1, S 2, S 4 , S 5, the sensor capacitor C s, and the switch to both ends of the adjusting Condesa C m are connected in parallel, these switches during initialization only may be turned on with the switch S 3. If necessary, a resistor for limiting a discharge current may be connected to each of the switches connected in parallel.

【0017】以上のように、本発明においては、従来例
のような静電気力をフィードバック制御するためのサー
ボ制御機構を用いることなく、静電容量型センサの容量
値を高精度に検出することができるとともに、センサ素
子の容量値及び回路中のコンデンサの容量値にバラツキ
があっても、出力電圧のバラツキを低減するよう調整す
ることができる。また、容量検出部と出力調整部とを同
一の回路で構成できるため、回路が簡略化され、小型化
できる。
As described above, in the present invention, the capacitance value of the capacitance type sensor can be detected with high accuracy without using a servo control mechanism for performing feedback control of electrostatic force as in the conventional example. Besides, even if the capacitance value of the sensor element and the capacitance value of the capacitor in the circuit vary, adjustment can be made to reduce the variation of the output voltage. In addition, since the capacitance detection unit and the output adjustment unit can be configured by the same circuit, the circuit can be simplified and downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の静電容量型センサ回路を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a capacitance type sensor circuit according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示された回路の入出力伝達特性に基づい
て、出力電圧の調整原理を説明するためのグラフであ
る。
2 is a graph for explaining a principle of adjusting an output voltage based on input / output transfer characteristics of the circuit shown in FIG. 1;

【図3】従来例の加速度センサの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional acceleration sensor.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 静電容量の変化を電気信号として出力す
る静電容量型センサ回路において、 入力電圧を発生する入力電圧発生手段と、 発生された入力電圧が第1の端子に供給される静電容量
型センサ素子と、 該センサ素子の第2の端子に入力端子が接続された増幅
器と、 該増幅器の入力端子と出力端子との間に接続された帰還
コンデンサと、 調整電圧を発生する調整電圧発生手段と、 発生された調整電圧が第1の端子に供給され、第2の端
子にセンサ素子の第2の端子が接続された調整用コンデ
ンサとを備え、調整用電圧を調整することにより、セン
サ素子のバラツキを較正可能にしたことを特徴とする静
電容量型センサ回路。
1. An electrostatic capacitance type sensor circuit for outputting a change in capacitance as an electric signal, comprising: an input voltage generating means for generating an input voltage; and a static electricity supply means for supplying the generated input voltage to a first terminal. A capacitive sensor element, an amplifier having an input terminal connected to the second terminal of the sensor element, a feedback capacitor connected between an input terminal and an output terminal of the amplifier, and an adjustment for generating an adjustment voltage. A voltage generating means, and a regulating capacitor to which the generated regulating voltage is supplied to the first terminal and the second terminal of which is connected to the second terminal of the sensor element. A capacitance sensor circuit wherein variations in sensor elements can be calibrated.
【請求項2】 請求項1記載の静電容量型センサ回路に
おいて、該回路はさらに、 センサ素子の第1の端子と入力電圧発生手段との間に接
続された第1のスイッチと、 センサ素子の第1の端子と基準電位との間に接続され、
第1のスイッチと相補的にオン/オフされる第2のスイ
ッチと、 帰還コンデンサに並列接続され、第2のスイッチと同期
してオン/オフされる第3のスイッチと、 調整用コンデンサの第1の端子と調整電圧発生手段との
間に接続され、第1のスイッチと同期してオン/オフさ
れる第4のスイッチと、 調整用コンデンサの第1の端子と基準電位との間に接続
され、第2のスイッチと同期してオン/オフされる第5
のスイッチとを備えていることを特徴とする静電容量型
センサ回路。
2. The capacitive sensor circuit according to claim 1, further comprising: a first switch connected between a first terminal of the sensor element and input voltage generating means; Is connected between the first terminal of
A second switch that is turned on / off complementarily to the first switch; a third switch that is connected in parallel with the feedback capacitor and that is turned on / off in synchronization with the second switch; A fourth switch that is connected between the first terminal and the adjustment voltage generating means and that is turned on / off in synchronization with the first switch; and that is connected between the first terminal of the adjustment capacitor and the reference potential. And turned on / off in synchronization with the second switch.
A capacitance type sensor circuit comprising:
【請求項3】 請求項1または2記載の静電容量型セン
サ回路において、増幅器はオペアンプであることを特徴
とする静電容量型センサ回路。
3. The capacitance-type sensor circuit according to claim 1, wherein the amplifier is an operational amplifier.
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