容量型検出回路
【課題】オフセットをなくし、検出精度を向上させることが可能な容量型検出回路を提供すること。
【解決手段】二つの容量素子Ｃ１０、Ｃ２０と全差動アンプ１３１の二つの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２との間の設けられた切替回路１４０と、全差動アンプ１３１の二つの出力端子Ｔ１３、Ｔ１４と容量型検出回路の出力端子Ｔ２０、Ｔ３０との間に設けられた切替回路１５０とによる切替により、全差動アンプ１３１に接続された電荷検出を行う２つの帰還キャパシタＣ３０、Ｃ４０の容量差がある場合のオフセットをなくす。
【解決手段】二つの容量素子Ｃ１０、Ｃ２０と全差動アンプ１３１の二つの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２との間の設けられた切替回路１４０と、全差動アンプ１３１の二つの出力端子Ｔ１３、Ｔ１４と容量型検出回路の出力端子Ｔ２０、Ｔ３０との間に設けられた切替回路１５０とによる切替により、全差動アンプ１３１に接続された電荷検出を行う２つの帰還キャパシタＣ３０、Ｃ４０の容量差がある場合のオフセットをなくす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一及び第二の容量素子の差に対応する電圧を検出する容量型検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一端が接続された二つの可変容量型キャパシタに一定の電圧を印加し、これらの可変容量キャパシタの他端を全差動アンプの二つの入力端子にそれぞれ接続する容量型検出回路が知られている。図４は、従来の容量型検出回路を示す図である。
【０００３】
容量型検出回路１０は、検出回路１１、キャリア信号発生回路１２、Ｃ−Ｖ変換回路１３を有する。検出回路１１は、物理量の変化を検出するものであり、可変容量型キャパシタ（以下、キャパシタ）１５、１６を有する。キャパシタ１５、１６の一端は接続されており、共通端子ａを形成する。尚物理量とは、例えば圧力、加速度、角速度等である。
【０００４】
検出回路１３は、全差動アンプ１７、帰還キャパシタ１８、１９、帰還抵抗２０、２１を有する。帰還キャパシタ１８及び帰還抵抗２０の一端は、全差動アンプ１７の反転入力端子Ｔ１と接続されており、帰還キャパシタ１８及び帰還抵抗２０の他端は全差動アンプ１７の非反転出力端子Ｔ３に接続されている。帰還キャパシタ１９及び帰還抵抗２１の一端は、全差動アンプ１７の非反転入力端子Ｔ２と接続されており、帰還キャパシタ１９及び帰還抵抗２１の他端は全差動アンプ１７の反転出力端子Ｔ４に接続されている。
【０００５】
全差動アンプ１７の反転入力端子Ｔ１は、キャパシタ１５の一端（非共通端子）と接続されており、全差動アンプ１７の非反転入力端Ｔ２は、キャパシタ１６の一端（非共通端子）と接続されている。
【０００６】
容量型検出回路１０では、検出回路１１に物理量が作用していない場合、キャパシタ１５、１６の容量（Ｃｓ）は同一である。よって全差動アンプ１７では、反転入力端子Ｔ１及び非反転入力端子Ｔ２の電位を同電位に保持するためにキャパシタ１５と帰還キャパシタ１８との間、キャパシタ１６と帰還キャパシタ１９との間の電荷の移動量は等しくなる。
【０００７】
したがって全差動アンプ１７の非反転出力端子Ｔ３から出力される出力信号Ｖｏｕｔ１と反転出力端子Ｔ４から出力される出力信号Ｖｏｕｔ２は等しくなる。
【０００８】
また検出回路１１に物理量が作用した場合、キャパシタ１５、１６の容量はＣｓ＋ΔＣｓ、Ｃｓ−ΔＣｓにそれぞれ変化する。すると全差動アンプ１７の反転入力端子Ｔ１と非反転入力端子Ｔ２の電位を同電位とするため、キャパシタ１５、１６に蓄えられる電荷の量に差が生じる。
【０００９】
全差動アンプ１７は、キャパシタ１５、１６に蓄えられる電荷の量を補うように、キャパシタ１５と帰還キャパシタ１８との間で電荷を移動させる。またキャパシタ１６と帰還キャパシタ１９との間で電荷を移動させる。全差動アンプ１７は、電荷の移動量に応じた電位差となる出力信号Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２をそれぞれ非反転出力端子Ｔ３と反転出力端子Ｔ４から出力する。
【００１０】
例えば特許文献１には、２つの静電容量の比を検出する静電容量比検出装置が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−５１９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の容量型検出回路では、電荷検出を行う２つの帰還キャパシタ１８、１９の容量は、製造工程で誤差が生じる。帰還キャパシタ１８、１９の容量に誤差がある場合、可変容量型キャパシタ１５、１６の容量変化と等価な信号を発生し、出力誤差となる。
【００１２】
例えば上記容量型検出回路１０において、キャパシタ１５、１６に供給される電圧をＶｍ、全差動アンプ１７の反転入力端子Ｔ１及び非反転入力端子Ｔ２の電圧をＶｉ、キャパシタ１５の容量をＣｓ＋ΔＣｓ、キャパシタ１６の容量をＣｓ−ΔＣｓ、帰還キャパシタ１８の容量をＣｆ＋ΔＣｆ、帰還キャパシタ１９の容量をＣｆ−ΔＣｆとした場合、容量型検出回路１０の出力信号Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２は以下の式（１）で示される。
【００１３】
【数１】
これを解くと、以下の式（２）に示すようになる。
【００１４】
【数２】
ここで検出すべき容量変化量ΔＣｓが０である場合、式（３）に示すようになる。
【００１５】
【数３】
よって検出すべき容量変化量ΔＣｓが０である場合、ΔＣｆが存在すると出力信号の差が０にならず、オフセットとなり、出力に誤差が生じる。
【００１６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、オフセットをなくし、検出精度を向上させることが可能な容量型検出回路を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如き構成を採用した。
【００１８】
本発明は、第一及び第二の容量素子と、当該容量型検検出回路の第一及び第二の出力端子との間に接続される全差動アンプを有し、前記第一及び第二の出力端子から出力される出力信号の差により前記第一及び第二の容量素子の差に対応する電圧を検出する容量型検出回路であって、前記第一及び第二の容量素子と前記全差動アンプの有する第一及び第二の入力端子との間に設けられた第一の切替手段と、前記第一及び第二の出力端子と前記全差動アンプの有する第三及び第四の出力端子との間に設けられた第二の切替手段と、前記第一及び第二の切替手段の切替制御を行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第一の切替手段により、前記第一の入力端子に接続される前記容量素子を前記第一の容量素子から前記第二の容量素子へ切り替え、前記第二の入力端子に接続される前記容量素子を前記第二の容量素子から前記第一の容量素子へ切り替え、前記第二の切替手段により、前記第三の出力端子に接続される出力端子を、前記第一の出力端子から前記第二の出力端子へ切り替え、前記第四の出力端子に接続される出力端子を、前記第二の出力端子から前記第一の出力端子へ切り替える構成とした。
【００１９】
また本発明の容量型検出回路において、前記第一の切替手段及び前記第二の切替手段は、それぞれ双極双投スイッチにより構成されても良い。
【００２０】
また本発明の容量型検出回路は、前記第一及び第二の容量素子に印加される所定周波数の信号を生成する信号生成手段を有し、前記制御手段は、前記信号と同期して、前記第一の切替手段と前記第二の切替手段とにより、前記第一の入力端子に前記第一の容量素子が接続され、前記第二の入力端子に前記第二の容量素子が接続され、前記第三の出力端子に前記第一の出力端子が接続され、前記第四の出力端子に前記第二の出力端子が接続された第一の状態から、前記第一の入力端子に前記第二の容量素子が接続され、前記第二の入力端子に前記第一の容量素子が接続され、前記第三の出力端子に前記第二の出力端子が接続され、前記第四の出力端子に前記第一の出力端子が接続された第二の状態へ切り替える構成としても良い。
【００２１】
また本発明の容量型検出回路において、前記制御手段は、前記第一の状態の時間長と前記第二の状態の時間長とが等しくなるように前記第一の切替手段と前記第二の切替手段とを制御する構成としても良い。
【００２２】
また本発明の容量型検出回路では、前記全差動アンプと前記第二の切替手段との間に、前記全差動アンプの出力信号を復調する復調手段を有する構成としても良い。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、オフセットをなくし、検出精度を向上させることが可能な容量型検出回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、二つの容量素子と全差動アンプの二つの入力端子との間の設けられた第一の切替手段と、全差動アンプの二つの出力端子と容量型検出回路の出力端子との間に設けられた第二の切替手段とによる切替により、全差動アンプに接続された電荷検出を行う２つの帰還キャパシタの容量差がある場合のオフセットをなくす。
【００２５】
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について接続する。図１は、本発明の第一の実施形態の容量型検出回路１００を示す図である。
【００２６】
本実施形態の容量型検出回路１００は、検出回路１１０、キャリア信号生成回路１２０、Ｃ−Ｖ変換回路１３０、切替回路１４０、切替回路１５０、切替制御回路１６０を有する。
【００２７】
検出回路１１０は、物理量の変化を検出するものであり、可変容量型キャパシタ（以下、キャパシタ）Ｃ１０、Ｃ２０を有する。キャパシタＣ１０、Ｃ２０の一端は接続されており、その接続点にキャリア信号生成回路１２０の出力が接続されている。キャリア信号生成回路１２０は、所定周波数の信号を生成し、生成した信号をキャパシタＣ１０、Ｃ２０へ供給する。尚物理量とは、例えば圧力、加速度、角速度等である。
【００２８】
Ｃ−Ｖ変換回路１３０は、検出回路１１０で検出されるキャパシタＣ１０とキャパシタＣ２０の容量差に対応した電圧を出力する。Ｃ−Ｖ変換回路１３０は、全差動アンプ１３１、帰還キャパシタＣ３０、Ｃ４０、帰還抵抗Ｒ１０、Ｒ２０を有する。
【００２９】
帰還キャパシタＣ３０及び帰還抵抗Ｒ１０の一端は、全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１と接続されており、帰還キャパシタＣ３０及び帰還抵抗Ｒ１０の他端は全差動アンプ１３１の非反転出力端子Ｔ１３に接続されている。帰還キャパシタＣ４０及び帰還抵抗Ｒ２０の一端は、全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２と接続されており、帰還キャパシタＣ４０及び帰還抵抗Ｒ２０の他端は全差動アンプ１３１の反転出力端子Ｔ１４に接続されている。
【００３０】
切替回路１４０は、検出回路１１０とＣ−Ｖ変換回路１３０との間に接続されており、切替制御回路１６０により制御される。切替回路１４０は、全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１に接続されるキャパシタをキャパシタＣ１０からキャパシタＣ２０へ、又はキャパシタＣ２０からキャパシタＣ１０へ切り替える。また切替回路１４０は、全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２に接続されるキャパシタをキャパシタＣ２０からキャパシタＣ１０へ、又はキャパシタＣ１０からキャパシタＣ２０へ切り替える。
【００３１】
本実施形態の切替回路１４０は、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４を有する。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３の一端は、キャパシタＣ１０の他端と接続されている。スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ４の一端はキャパシタＣ２０の他端と接続されている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の他端は、全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１と接続されている。スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４の他端は、全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２と接続されている。
【００３２】
本実施形態の切替回路１４０のスイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４は、切替制御回路１６０から出力される制御信号によりオン／オフが制御される。本実施形態では、切替制御回路１６０からハイレベル（以下、Ｈレベル）の制御信号が出力されたとき、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４とがオンとなり、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３とがオフとなる。また切替制御回路１６０からローレベル（以下、Ｌレベル）の制御信号が出力されたとき、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４がオフとなり、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３とがオンとなる。尚本実施形態の切替回路１４０は、例えば半導体を用いて実現されても良い。
【００３３】
切替回路１５０は、Ｃ−Ｖ変換回路１３０と容量型検出回路１００の２つの出力端子との間に接続されており、切替制御回路１６０により制御される。切替回路１５０は、全差動アンプ１３１の非反転出力端子Ｔ１３に接続される容量型検出回路１００の出力端子を出力端子Ｔ２０から出力端子Ｔ３０へ、又は出力端子Ｔ３０から出力端子Ｔ２０へ切り替える。また切替回路１５０は、全差動アンプ１３１の反転出力端子Ｔ１４に接地される容量型検出回路１００の出力端子を出力端子Ｔ３０から出力端子Ｔ２０へ、又は出力端子Ｔ２０から出力端子Ｔ３０へ切り替える。
【００３４】
本実施形態の切替回路１５０は、スイッチＳＷ５〜スイッチＳＷ８を有する。スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ７の一端は、非反転出力端子Ｔ１３に接続されている。スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ８の一端は反転出力端子Ｔ１４と接続されている。スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６の他端は、出力端子Ｔ２０と接続されている。スイッチＳＷ７とスイッチＳＷ８の他端は、出力端子Ｔ３０と接続されている。
【００３５】
本実施形態の切替回路１５０のスイッチＳＷ５〜スイッチＳＷ８は、切替制御回路１６０から出力される制御信号によりオン／オフが制御される。本実施形態では、切替制御回路１６０からＨレベルの制御信号が出力されたとき、スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ８とがオンとなり、スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ７とがオフとなる。また切替制御回路１６０からＬレベルの制御信号が出力されたとき、スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ８がオフとなり、スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ７とがオンとなる。尚本実施形態の切替回路１５０は、例えば半導体を用いて実現されても良い。
【００３６】
切替制御回路１６０は、切替回路１４０、１５０の有するスイッチのオン／オフを制御する制御信号を出力する。本実施形態の切替制御回路１６０は、キャリア信号生成回路１２０により生成されたキャリア信号と同期して、且つキャリア信号よりも周波数の低い制御信号を出力する。
【００３７】
次に本実施形態の容量型検出回路１００の動作について説明する。始めに切替制御回路１６０からＨレベルの信号が出力されている場合を説明する。
【００３８】
本実施形態の切替制御回路１６０から切替制御回路１４０からＨレベルの信号が出力されている場合、切替回路１４０のスイッチＳＷ１、ＳＷ４、切替回路１５０のスイッチＳＷ５、ＳＷ８がオンとなり、切替回路１４０のスイッチＳＷ２、ＳＷ３、切替回路１５０のスイッチＳＷ６、ＳＷ７はオフとなっている。
【００３９】
よって全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１はキャパシタＣ１０と接続されており、非反転出力端子Ｔ１３は出力端子Ｔ２０と接続されている。また全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２はキャパシタＣ２０と接続されており、反転出力端子Ｔ１４は出力端子Ｔ３０と接続されている。以下の本実施形態の説明において、この状態を第一の状態と呼ぶ。
【００４０】
切替制御回路１６０から出力される制御信号が、ＨレベルからＬレベルへ切り替わると、切替回路１４０のスイッチＳＷ１、ＳＷ４、切替回路１５０のスイッチＳＷ５、ＳＷ８がオンからオフに切り替わり、切替回路１４０のスイッチＳＷ２、ＳＷ３、切替回路１５０のスイッチＳＷ６、ＳＷ７はオフからオンへ切り替わる。
【００４１】
よって全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１はキャパシタＣ２０と接続されており、非反転出力端子Ｔ１３は出力端子Ｔ３０と接続されている。また全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２はキャパシタＣ１０と接続されており、反転出力端子Ｔ１４は出力端子Ｔ２０と接続されている。以下の本実施形態の説明において、この状態を第二の状態と呼ぶ。
【００４２】
本実施形態では、切替制御回路１６０により、第一の状態から第二の状態への切り替え、又は第二の状態から第一の状態への切り替えを行う。図２は、第一の実施形態の切替制御回路１６０から出力される制御信号を示すタイミングチャートである。
【００４３】
本実施形態の切替制御回路１６０は、キャリア信号生成回路１２０で生成されるキャリア信号と同期して、切替回路１４０、１５０による切り替えを制御する制御信号φを出力する。本実施形態では、制御信号φがＨレベルの期間ｔ１は、容量型検出回路１００は第一の状態となり、制御信号φがＬレベルの期間ｔ２は、容量型検出回路１００は第二の状態となる。尚本実施形態の切替制御回路１６０は、期間ｔ１と期間ｔ２とが同じ長さとなるように、制御信号φを出力する。
【００４４】
図１に戻って、以下に、本実施形態において切替制御回路１６０により切り替えを行った場合の容量型検出回路１００の出力電圧について説明する。
【００４５】
本実施形態の容量型検出回路１００において、キャリア信号によりキャパシタＣ１０、Ｃ２０へ供給される電圧をＶｍ、全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１及び非反転入力端子Ｔ１２の電圧をＶｉ、キャパシタＣ１０の容量を（Ｃｓ＋ΔＣｓ）、キャパシタＣ２０の容量を（Ｃｓ−ΔＣｓ）（ΔＣｓは検出すべき容量変化量）、帰還キャパシタＣ３０の容量を（Ｃｆ＋ΔＣｆ）、帰還キャパシタＣ４０の容量を（Ｃｆ−ΔＣｆ）（ΔＣｆは、キャパシタＣ３０とキャパシタＣ４０の容量誤差）、全差動アンプ１３１の反転出力端Ｔ１３から出力される出力電圧をＶｏ１、反転出力端Ｔ１４から出力される出力電圧をＶｏ２とする。
【００４６】
ここで第一の状態の場合、全差動アンプ１３１の出力電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）は、以下の式（４）で示される。
【００４７】
【数４】
これを解くと、以下の式（５）に示すようになる。
【００４８】
【数５】
また第二の状態の場合、全差動アンプ１３１の出力電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）は、以下の式（６）で示される。
【００４９】
【数６】
これを解くと、以下の式（７）に示すようになる。
【００５０】
【数７】
本実施形態では、切替制御回路１６０により、容量型検出回路１００の状態を第一の状態から第二の状態へ、又は第二の状態から第一の状態へ切り替える。よって全差動アンプ１３１は、式（５）に示す出力電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）と、式（７）に示す出力電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）とを交互に出力することになる。
【００５１】
本実施形態の容量型検出回路１００では、全差動アンプ１３１の後段の切替回路１５０により、切替回路１４０で一度極性反転された信号を再度極性反転して出力する。よって本実施形態の容量型検出回路１００の出力端子Ｔ２０から出力される出力電圧をＶｏｓ１、出力端子Ｔ３０から出力される出力電圧をＶｏｓ２とすると、容量型検出回路１００の出力電圧（Ｖｏｓ１−Ｖｏｓ２）は、第一の状態において以下の式（８）、第二の状態において以下の式（９）となる。
【００５２】
【数８】
【００５３】
【数９】
本実施形態では、第一の状態である期間ｔ１と第二の状態である期間ｔ２とは、同じ長さであるから、出力電圧（Ｖｏｓ１−Ｖｏｓ２）を平均化すると以下の式（１０）に示すようになる。
【００５４】
【数１０】
式（１０）において、検出すべき容量変化量ΔＣｓが０であった場合、式（１１）に示すように、出力電圧Ｖｏｓ１と出力電圧Ｖｏｓ２との差が０になる。
【００５５】
【数１１】
よって本実施形態によれば、電荷検出を行うための帰還キャパシタＣ３０の容量とＣ４０の容量に差がある場合でも、オフセットが生じることを防止することができる。よって本実施形態によれば、出力誤差の発生を防止し、容量変化の検出精度を向上させることができる。
【００５６】
尚本実施形態では、切替制御回路１６０は、キャリア信号と同期した制御信号により切替回路１４０、１５０に制御を行うものとしたが、キャリア信号と制御信号とが非同期の場合にも本実施形態を適用することができる。また本実施形態では、切替回路１４０、１５０の制御を行う制御信号の周波数は、キャリア信号の周波数よりも低く設定したが、その比を限定する必要はない。本実施形態では、制御信号の周波数が、キャリア信号の周波数よりも低く設定されていれば良い。
【００５７】
さらに本実施形態では、第一の状態である期間ｔ１と第二の状態である期間ｔ２とが同じ長さになるように、切替回路１４０、１５０による切替を制御するものとしたが、これに限定されない。期間ｔ１と期間ｔ２とが同じ長さでない場合にも、本実施形態を適用することによりオフセットを小さくして出力誤差を低減させることができる。
【００５８】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態は、全差動アンプ１３１と切替回路１５０との間に復調回路１７０を設けた点のみ第一の実施形態と相違する。よって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００５９】
図３は、本発明の第二の実施形態の容量型検出回路１００Ａを示す図である。本実施形態の容量型検出回路１００Ａは、全差動アンプ１３１の後段に接続された復調回路１７０を有する。
【００６０】
復調回路１７０には、全差動アンプ１３１の非反転出力端子Ｔ１３から出力される信号と、反転出力端子Ｔ１４から出力される信号とが入力される。また復調回路１７０の一方の出力は、切替回路１５０のスイッチＳＷ５とスイッチＳＷ７の一端に接続されている。復調回路１７０の他方の出力は、切替回路１５０のスイッチＳＷ６とスイッチＳＷ８の一端に接続されている。
【００６１】
本実施形態では、キャリア信号にてＡＭ変調された全差動アンプ１３１の出力信号を、復調回路１７０により検波した後に、切替回路１５０による切替を行っても良い。
【００６２】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、容量型検出回路に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第一の実施形態の容量型検出回路１００を示す図である。
【図２】第一の実施形態の切替制御回路１６０から出力される制御信号を示すタイミングチャートである。
【図３】第二の実施形態の容量型検出回路１００Ａを示す図である。
【図４】従来の容量型検出回路を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００、１００Ａ 容量型検出回路
１１０ 検出回路
１２０ キャリア信号生成回路
１３０ Ｃ−Ｖ変換回路
１４０、１５０ 切替回路
１６０ 切替制御回路
１７０ 復調回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一及び第二の容量素子の差に対応する電圧を検出する容量型検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一端が接続された二つの可変容量型キャパシタに一定の電圧を印加し、これらの可変容量キャパシタの他端を全差動アンプの二つの入力端子にそれぞれ接続する容量型検出回路が知られている。図４は、従来の容量型検出回路を示す図である。
【０００３】
容量型検出回路１０は、検出回路１１、キャリア信号発生回路１２、Ｃ−Ｖ変換回路１３を有する。検出回路１１は、物理量の変化を検出するものであり、可変容量型キャパシタ（以下、キャパシタ）１５、１６を有する。キャパシタ１５、１６の一端は接続されており、共通端子ａを形成する。尚物理量とは、例えば圧力、加速度、角速度等である。
【０００４】
検出回路１３は、全差動アンプ１７、帰還キャパシタ１８、１９、帰還抵抗２０、２１を有する。帰還キャパシタ１８及び帰還抵抗２０の一端は、全差動アンプ１７の反転入力端子Ｔ１と接続されており、帰還キャパシタ１８及び帰還抵抗２０の他端は全差動アンプ１７の非反転出力端子Ｔ３に接続されている。帰還キャパシタ１９及び帰還抵抗２１の一端は、全差動アンプ１７の非反転入力端子Ｔ２と接続されており、帰還キャパシタ１９及び帰還抵抗２１の他端は全差動アンプ１７の反転出力端子Ｔ４に接続されている。
【０００５】
全差動アンプ１７の反転入力端子Ｔ１は、キャパシタ１５の一端（非共通端子）と接続されており、全差動アンプ１７の非反転入力端Ｔ２は、キャパシタ１６の一端（非共通端子）と接続されている。
【０００６】
容量型検出回路１０では、検出回路１１に物理量が作用していない場合、キャパシタ１５、１６の容量（Ｃｓ）は同一である。よって全差動アンプ１７では、反転入力端子Ｔ１及び非反転入力端子Ｔ２の電位を同電位に保持するためにキャパシタ１５と帰還キャパシタ１８との間、キャパシタ１６と帰還キャパシタ１９との間の電荷の移動量は等しくなる。
【０００７】
したがって全差動アンプ１７の非反転出力端子Ｔ３から出力される出力信号Ｖｏｕｔ１と反転出力端子Ｔ４から出力される出力信号Ｖｏｕｔ２は等しくなる。
【０００８】
また検出回路１１に物理量が作用した場合、キャパシタ１５、１６の容量はＣｓ＋ΔＣｓ、Ｃｓ−ΔＣｓにそれぞれ変化する。すると全差動アンプ１７の反転入力端子Ｔ１と非反転入力端子Ｔ２の電位を同電位とするため、キャパシタ１５、１６に蓄えられる電荷の量に差が生じる。
【０００９】
全差動アンプ１７は、キャパシタ１５、１６に蓄えられる電荷の量を補うように、キャパシタ１５と帰還キャパシタ１８との間で電荷を移動させる。またキャパシタ１６と帰還キャパシタ１９との間で電荷を移動させる。全差動アンプ１７は、電荷の移動量に応じた電位差となる出力信号Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２をそれぞれ非反転出力端子Ｔ３と反転出力端子Ｔ４から出力する。
【００１０】
例えば特許文献１には、２つの静電容量の比を検出する静電容量比検出装置が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−５１９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の容量型検出回路では、電荷検出を行う２つの帰還キャパシタ１８、１９の容量は、製造工程で誤差が生じる。帰還キャパシタ１８、１９の容量に誤差がある場合、可変容量型キャパシタ１５、１６の容量変化と等価な信号を発生し、出力誤差となる。
【００１２】
例えば上記容量型検出回路１０において、キャパシタ１５、１６に供給される電圧をＶｍ、全差動アンプ１７の反転入力端子Ｔ１及び非反転入力端子Ｔ２の電圧をＶｉ、キャパシタ１５の容量をＣｓ＋ΔＣｓ、キャパシタ１６の容量をＣｓ−ΔＣｓ、帰還キャパシタ１８の容量をＣｆ＋ΔＣｆ、帰還キャパシタ１９の容量をＣｆ−ΔＣｆとした場合、容量型検出回路１０の出力信号Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２は以下の式（１）で示される。
【００１３】
【数１】
これを解くと、以下の式（２）に示すようになる。
【００１４】
【数２】
ここで検出すべき容量変化量ΔＣｓが０である場合、式（３）に示すようになる。
【００１５】
【数３】
よって検出すべき容量変化量ΔＣｓが０である場合、ΔＣｆが存在すると出力信号の差が０にならず、オフセットとなり、出力に誤差が生じる。
【００１６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、オフセットをなくし、検出精度を向上させることが可能な容量型検出回路を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如き構成を採用した。
【００１８】
本発明は、第一及び第二の容量素子と、当該容量型検検出回路の第一及び第二の出力端子との間に接続される全差動アンプを有し、前記第一及び第二の出力端子から出力される出力信号の差により前記第一及び第二の容量素子の差に対応する電圧を検出する容量型検出回路であって、前記第一及び第二の容量素子と前記全差動アンプの有する第一及び第二の入力端子との間に設けられた第一の切替手段と、前記第一及び第二の出力端子と前記全差動アンプの有する第三及び第四の出力端子との間に設けられた第二の切替手段と、前記第一及び第二の切替手段の切替制御を行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第一の切替手段により、前記第一の入力端子に接続される前記容量素子を前記第一の容量素子から前記第二の容量素子へ切り替え、前記第二の入力端子に接続される前記容量素子を前記第二の容量素子から前記第一の容量素子へ切り替え、前記第二の切替手段により、前記第三の出力端子に接続される出力端子を、前記第一の出力端子から前記第二の出力端子へ切り替え、前記第四の出力端子に接続される出力端子を、前記第二の出力端子から前記第一の出力端子へ切り替える構成とした。
【００１９】
また本発明の容量型検出回路において、前記第一の切替手段及び前記第二の切替手段は、それぞれ双極双投スイッチにより構成されても良い。
【００２０】
また本発明の容量型検出回路は、前記第一及び第二の容量素子に印加される所定周波数の信号を生成する信号生成手段を有し、前記制御手段は、前記信号と同期して、前記第一の切替手段と前記第二の切替手段とにより、前記第一の入力端子に前記第一の容量素子が接続され、前記第二の入力端子に前記第二の容量素子が接続され、前記第三の出力端子に前記第一の出力端子が接続され、前記第四の出力端子に前記第二の出力端子が接続された第一の状態から、前記第一の入力端子に前記第二の容量素子が接続され、前記第二の入力端子に前記第一の容量素子が接続され、前記第三の出力端子に前記第二の出力端子が接続され、前記第四の出力端子に前記第一の出力端子が接続された第二の状態へ切り替える構成としても良い。
【００２１】
また本発明の容量型検出回路において、前記制御手段は、前記第一の状態の時間長と前記第二の状態の時間長とが等しくなるように前記第一の切替手段と前記第二の切替手段とを制御する構成としても良い。
【００２２】
また本発明の容量型検出回路では、前記全差動アンプと前記第二の切替手段との間に、前記全差動アンプの出力信号を復調する復調手段を有する構成としても良い。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、オフセットをなくし、検出精度を向上させることが可能な容量型検出回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、二つの容量素子と全差動アンプの二つの入力端子との間の設けられた第一の切替手段と、全差動アンプの二つの出力端子と容量型検出回路の出力端子との間に設けられた第二の切替手段とによる切替により、全差動アンプに接続された電荷検出を行う２つの帰還キャパシタの容量差がある場合のオフセットをなくす。
【００２５】
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について接続する。図１は、本発明の第一の実施形態の容量型検出回路１００を示す図である。
【００２６】
本実施形態の容量型検出回路１００は、検出回路１１０、キャリア信号生成回路１２０、Ｃ−Ｖ変換回路１３０、切替回路１４０、切替回路１５０、切替制御回路１６０を有する。
【００２７】
検出回路１１０は、物理量の変化を検出するものであり、可変容量型キャパシタ（以下、キャパシタ）Ｃ１０、Ｃ２０を有する。キャパシタＣ１０、Ｃ２０の一端は接続されており、その接続点にキャリア信号生成回路１２０の出力が接続されている。キャリア信号生成回路１２０は、所定周波数の信号を生成し、生成した信号をキャパシタＣ１０、Ｃ２０へ供給する。尚物理量とは、例えば圧力、加速度、角速度等である。
【００２８】
Ｃ−Ｖ変換回路１３０は、検出回路１１０で検出されるキャパシタＣ１０とキャパシタＣ２０の容量差に対応した電圧を出力する。Ｃ−Ｖ変換回路１３０は、全差動アンプ１３１、帰還キャパシタＣ３０、Ｃ４０、帰還抵抗Ｒ１０、Ｒ２０を有する。
【００２９】
帰還キャパシタＣ３０及び帰還抵抗Ｒ１０の一端は、全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１と接続されており、帰還キャパシタＣ３０及び帰還抵抗Ｒ１０の他端は全差動アンプ１３１の非反転出力端子Ｔ１３に接続されている。帰還キャパシタＣ４０及び帰還抵抗Ｒ２０の一端は、全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２と接続されており、帰還キャパシタＣ４０及び帰還抵抗Ｒ２０の他端は全差動アンプ１３１の反転出力端子Ｔ１４に接続されている。
【００３０】
切替回路１４０は、検出回路１１０とＣ−Ｖ変換回路１３０との間に接続されており、切替制御回路１６０により制御される。切替回路１４０は、全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１に接続されるキャパシタをキャパシタＣ１０からキャパシタＣ２０へ、又はキャパシタＣ２０からキャパシタＣ１０へ切り替える。また切替回路１４０は、全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２に接続されるキャパシタをキャパシタＣ２０からキャパシタＣ１０へ、又はキャパシタＣ１０からキャパシタＣ２０へ切り替える。
【００３１】
本実施形態の切替回路１４０は、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４を有する。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３の一端は、キャパシタＣ１０の他端と接続されている。スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ４の一端はキャパシタＣ２０の他端と接続されている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の他端は、全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１と接続されている。スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４の他端は、全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２と接続されている。
【００３２】
本実施形態の切替回路１４０のスイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ４は、切替制御回路１６０から出力される制御信号によりオン／オフが制御される。本実施形態では、切替制御回路１６０からハイレベル（以下、Ｈレベル）の制御信号が出力されたとき、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４とがオンとなり、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３とがオフとなる。また切替制御回路１６０からローレベル（以下、Ｌレベル）の制御信号が出力されたとき、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４がオフとなり、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３とがオンとなる。尚本実施形態の切替回路１４０は、例えば半導体を用いて実現されても良い。
【００３３】
切替回路１５０は、Ｃ−Ｖ変換回路１３０と容量型検出回路１００の２つの出力端子との間に接続されており、切替制御回路１６０により制御される。切替回路１５０は、全差動アンプ１３１の非反転出力端子Ｔ１３に接続される容量型検出回路１００の出力端子を出力端子Ｔ２０から出力端子Ｔ３０へ、又は出力端子Ｔ３０から出力端子Ｔ２０へ切り替える。また切替回路１５０は、全差動アンプ１３１の反転出力端子Ｔ１４に接地される容量型検出回路１００の出力端子を出力端子Ｔ３０から出力端子Ｔ２０へ、又は出力端子Ｔ２０から出力端子Ｔ３０へ切り替える。
【００３４】
本実施形態の切替回路１５０は、スイッチＳＷ５〜スイッチＳＷ８を有する。スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ７の一端は、非反転出力端子Ｔ１３に接続されている。スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ８の一端は反転出力端子Ｔ１４と接続されている。スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６の他端は、出力端子Ｔ２０と接続されている。スイッチＳＷ７とスイッチＳＷ８の他端は、出力端子Ｔ３０と接続されている。
【００３５】
本実施形態の切替回路１５０のスイッチＳＷ５〜スイッチＳＷ８は、切替制御回路１６０から出力される制御信号によりオン／オフが制御される。本実施形態では、切替制御回路１６０からＨレベルの制御信号が出力されたとき、スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ８とがオンとなり、スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ７とがオフとなる。また切替制御回路１６０からＬレベルの制御信号が出力されたとき、スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ８がオフとなり、スイッチＳＷ６とスイッチＳＷ７とがオンとなる。尚本実施形態の切替回路１５０は、例えば半導体を用いて実現されても良い。
【００３６】
切替制御回路１６０は、切替回路１４０、１５０の有するスイッチのオン／オフを制御する制御信号を出力する。本実施形態の切替制御回路１６０は、キャリア信号生成回路１２０により生成されたキャリア信号と同期して、且つキャリア信号よりも周波数の低い制御信号を出力する。
【００３７】
次に本実施形態の容量型検出回路１００の動作について説明する。始めに切替制御回路１６０からＨレベルの信号が出力されている場合を説明する。
【００３８】
本実施形態の切替制御回路１６０から切替制御回路１４０からＨレベルの信号が出力されている場合、切替回路１４０のスイッチＳＷ１、ＳＷ４、切替回路１５０のスイッチＳＷ５、ＳＷ８がオンとなり、切替回路１４０のスイッチＳＷ２、ＳＷ３、切替回路１５０のスイッチＳＷ６、ＳＷ７はオフとなっている。
【００３９】
よって全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１はキャパシタＣ１０と接続されており、非反転出力端子Ｔ１３は出力端子Ｔ２０と接続されている。また全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２はキャパシタＣ２０と接続されており、反転出力端子Ｔ１４は出力端子Ｔ３０と接続されている。以下の本実施形態の説明において、この状態を第一の状態と呼ぶ。
【００４０】
切替制御回路１６０から出力される制御信号が、ＨレベルからＬレベルへ切り替わると、切替回路１４０のスイッチＳＷ１、ＳＷ４、切替回路１５０のスイッチＳＷ５、ＳＷ８がオンからオフに切り替わり、切替回路１４０のスイッチＳＷ２、ＳＷ３、切替回路１５０のスイッチＳＷ６、ＳＷ７はオフからオンへ切り替わる。
【００４１】
よって全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１はキャパシタＣ２０と接続されており、非反転出力端子Ｔ１３は出力端子Ｔ３０と接続されている。また全差動アンプ１３１の非反転入力端子Ｔ１２はキャパシタＣ１０と接続されており、反転出力端子Ｔ１４は出力端子Ｔ２０と接続されている。以下の本実施形態の説明において、この状態を第二の状態と呼ぶ。
【００４２】
本実施形態では、切替制御回路１６０により、第一の状態から第二の状態への切り替え、又は第二の状態から第一の状態への切り替えを行う。図２は、第一の実施形態の切替制御回路１６０から出力される制御信号を示すタイミングチャートである。
【００４３】
本実施形態の切替制御回路１６０は、キャリア信号生成回路１２０で生成されるキャリア信号と同期して、切替回路１４０、１５０による切り替えを制御する制御信号φを出力する。本実施形態では、制御信号φがＨレベルの期間ｔ１は、容量型検出回路１００は第一の状態となり、制御信号φがＬレベルの期間ｔ２は、容量型検出回路１００は第二の状態となる。尚本実施形態の切替制御回路１６０は、期間ｔ１と期間ｔ２とが同じ長さとなるように、制御信号φを出力する。
【００４４】
図１に戻って、以下に、本実施形態において切替制御回路１６０により切り替えを行った場合の容量型検出回路１００の出力電圧について説明する。
【００４５】
本実施形態の容量型検出回路１００において、キャリア信号によりキャパシタＣ１０、Ｃ２０へ供給される電圧をＶｍ、全差動アンプ１３１の反転入力端子Ｔ１１及び非反転入力端子Ｔ１２の電圧をＶｉ、キャパシタＣ１０の容量を（Ｃｓ＋ΔＣｓ）、キャパシタＣ２０の容量を（Ｃｓ−ΔＣｓ）（ΔＣｓは検出すべき容量変化量）、帰還キャパシタＣ３０の容量を（Ｃｆ＋ΔＣｆ）、帰還キャパシタＣ４０の容量を（Ｃｆ−ΔＣｆ）（ΔＣｆは、キャパシタＣ３０とキャパシタＣ４０の容量誤差）、全差動アンプ１３１の反転出力端Ｔ１３から出力される出力電圧をＶｏ１、反転出力端Ｔ１４から出力される出力電圧をＶｏ２とする。
【００４６】
ここで第一の状態の場合、全差動アンプ１３１の出力電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）は、以下の式（４）で示される。
【００４７】
【数４】
これを解くと、以下の式（５）に示すようになる。
【００４８】
【数５】
また第二の状態の場合、全差動アンプ１３１の出力電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）は、以下の式（６）で示される。
【００４９】
【数６】
これを解くと、以下の式（７）に示すようになる。
【００５０】
【数７】
本実施形態では、切替制御回路１６０により、容量型検出回路１００の状態を第一の状態から第二の状態へ、又は第二の状態から第一の状態へ切り替える。よって全差動アンプ１３１は、式（５）に示す出力電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）と、式（７）に示す出力電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）とを交互に出力することになる。
【００５１】
本実施形態の容量型検出回路１００では、全差動アンプ１３１の後段の切替回路１５０により、切替回路１４０で一度極性反転された信号を再度極性反転して出力する。よって本実施形態の容量型検出回路１００の出力端子Ｔ２０から出力される出力電圧をＶｏｓ１、出力端子Ｔ３０から出力される出力電圧をＶｏｓ２とすると、容量型検出回路１００の出力電圧（Ｖｏｓ１−Ｖｏｓ２）は、第一の状態において以下の式（８）、第二の状態において以下の式（９）となる。
【００５２】
【数８】
【００５３】
【数９】
本実施形態では、第一の状態である期間ｔ１と第二の状態である期間ｔ２とは、同じ長さであるから、出力電圧（Ｖｏｓ１−Ｖｏｓ２）を平均化すると以下の式（１０）に示すようになる。
【００５４】
【数１０】
式（１０）において、検出すべき容量変化量ΔＣｓが０であった場合、式（１１）に示すように、出力電圧Ｖｏｓ１と出力電圧Ｖｏｓ２との差が０になる。
【００５５】
【数１１】
よって本実施形態によれば、電荷検出を行うための帰還キャパシタＣ３０の容量とＣ４０の容量に差がある場合でも、オフセットが生じることを防止することができる。よって本実施形態によれば、出力誤差の発生を防止し、容量変化の検出精度を向上させることができる。
【００５６】
尚本実施形態では、切替制御回路１６０は、キャリア信号と同期した制御信号により切替回路１４０、１５０に制御を行うものとしたが、キャリア信号と制御信号とが非同期の場合にも本実施形態を適用することができる。また本実施形態では、切替回路１４０、１５０の制御を行う制御信号の周波数は、キャリア信号の周波数よりも低く設定したが、その比を限定する必要はない。本実施形態では、制御信号の周波数が、キャリア信号の周波数よりも低く設定されていれば良い。
【００５７】
さらに本実施形態では、第一の状態である期間ｔ１と第二の状態である期間ｔ２とが同じ長さになるように、切替回路１４０、１５０による切替を制御するものとしたが、これに限定されない。期間ｔ１と期間ｔ２とが同じ長さでない場合にも、本実施形態を適用することによりオフセットを小さくして出力誤差を低減させることができる。
【００５８】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態は、全差動アンプ１３１と切替回路１５０との間に復調回路１７０を設けた点のみ第一の実施形態と相違する。よって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００５９】
図３は、本発明の第二の実施形態の容量型検出回路１００Ａを示す図である。本実施形態の容量型検出回路１００Ａは、全差動アンプ１３１の後段に接続された復調回路１７０を有する。
【００６０】
復調回路１７０には、全差動アンプ１３１の非反転出力端子Ｔ１３から出力される信号と、反転出力端子Ｔ１４から出力される信号とが入力される。また復調回路１７０の一方の出力は、切替回路１５０のスイッチＳＷ５とスイッチＳＷ７の一端に接続されている。復調回路１７０の他方の出力は、切替回路１５０のスイッチＳＷ６とスイッチＳＷ８の一端に接続されている。
【００６１】
本実施形態では、キャリア信号にてＡＭ変調された全差動アンプ１３１の出力信号を、復調回路１７０により検波した後に、切替回路１５０による切替を行っても良い。
【００６２】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、容量型検出回路に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第一の実施形態の容量型検出回路１００を示す図である。
【図２】第一の実施形態の切替制御回路１６０から出力される制御信号を示すタイミングチャートである。
【図３】第二の実施形態の容量型検出回路１００Ａを示す図である。
【図４】従来の容量型検出回路を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００、１００Ａ 容量型検出回路
１１０ 検出回路
１２０ キャリア信号生成回路
１３０ Ｃ−Ｖ変換回路
１４０、１５０ 切替回路
１６０ 切替制御回路
１７０ 復調回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一及び第二の容量素子と、当該容量型検検出回路の第一及び第二の出力端子との間に接続される全差動アンプを有し、前記第一及び第二の出力端子から出力される出力信号の差により前記第一及び第二の容量素子の差に対応する電圧を検出する容量型検出回路であって、
前記第一及び第二の容量素子と前記全差動アンプの有する第一及び第二の入力端子との間に設けられた第一の切替手段と、
前記第一及び第二の出力端子と前記全差動アンプの有する第三及び第四の出力端子との間に設けられた第二の切替手段と、
前記第一及び第二の切替手段の切替制御を行う制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記第一の切替手段により、
前記第一の入力端子に接続される前記容量素子を前記第一の容量素子から前記第二の容量素子へ切り替え、
前記第二の入力端子に接続される前記容量素子を前記第二の容量素子から前記第一の容量素子へ切り替え、
前記第二の切替手段により、
前記第三の出力端子に接続される出力端子を、前記第一の出力端子から前記第二の出力端子へ切り替え、
前記第四の出力端子に接続される出力端子を、前記第二の出力端子から前記第一の出力端子へ切り替える容量型検出回路。
【請求項２】
前記第一の切替手段及び前記第二の切替手段は、
それぞれ双極双投スイッチにより構成される請求項１記載の容量型検出回路。
【請求項３】
前記第一及び第二の容量素子に印加される所定周波数の信号を生成する信号生成手段を有し、
前記制御手段は、前記信号と同期して、
前記第一の切替手段と前記第二の切替手段とにより、
前記第一の入力端子に前記第一の容量素子が接続され、前記第二の入力端子に前記第二の容量素子が接続され、
前記第三の出力端子に前記第一の出力端子が接続され、前記第四の出力端子に前記第二の出力端子が接続された第一の状態から、
前記第一の入力端子に前記第二の容量素子が接続され、前記第二の入力端子に前記第一の容量素子が接続され、
前記第三の出力端子に前記第二の出力端子が接続され、前記第四の出力端子に前記第一の出力端子が接続された第二の状態へ切り替える請求項１又は２記載の容量型検出回路。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第一の状態の時間長と前記第二の状態の時間長とが等しくなるように前記第一の切替手段と前記第二の切替手段とを制御する請求項３記載の容量型検出回路。
【請求項５】
前記全差動アンプと前記第二の切替手段との間に、前記全差動アンプの出力信号を復調する復調手段を有する請求項１乃至４の何れか一項に記載の容量型検出回路。
【請求項１】
第一及び第二の容量素子と、当該容量型検検出回路の第一及び第二の出力端子との間に接続される全差動アンプを有し、前記第一及び第二の出力端子から出力される出力信号の差により前記第一及び第二の容量素子の差に対応する電圧を検出する容量型検出回路であって、
前記第一及び第二の容量素子と前記全差動アンプの有する第一及び第二の入力端子との間に設けられた第一の切替手段と、
前記第一及び第二の出力端子と前記全差動アンプの有する第三及び第四の出力端子との間に設けられた第二の切替手段と、
前記第一及び第二の切替手段の切替制御を行う制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記第一の切替手段により、
前記第一の入力端子に接続される前記容量素子を前記第一の容量素子から前記第二の容量素子へ切り替え、
前記第二の入力端子に接続される前記容量素子を前記第二の容量素子から前記第一の容量素子へ切り替え、
前記第二の切替手段により、
前記第三の出力端子に接続される出力端子を、前記第一の出力端子から前記第二の出力端子へ切り替え、
前記第四の出力端子に接続される出力端子を、前記第二の出力端子から前記第一の出力端子へ切り替える容量型検出回路。
【請求項２】
前記第一の切替手段及び前記第二の切替手段は、
それぞれ双極双投スイッチにより構成される請求項１記載の容量型検出回路。
【請求項３】
前記第一及び第二の容量素子に印加される所定周波数の信号を生成する信号生成手段を有し、
前記制御手段は、前記信号と同期して、
前記第一の切替手段と前記第二の切替手段とにより、
前記第一の入力端子に前記第一の容量素子が接続され、前記第二の入力端子に前記第二の容量素子が接続され、
前記第三の出力端子に前記第一の出力端子が接続され、前記第四の出力端子に前記第二の出力端子が接続された第一の状態から、
前記第一の入力端子に前記第二の容量素子が接続され、前記第二の入力端子に前記第一の容量素子が接続され、
前記第三の出力端子に前記第二の出力端子が接続され、前記第四の出力端子に前記第一の出力端子が接続された第二の状態へ切り替える請求項１又は２記載の容量型検出回路。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第一の状態の時間長と前記第二の状態の時間長とが等しくなるように前記第一の切替手段と前記第二の切替手段とを制御する請求項３記載の容量型検出回路。
【請求項５】
前記全差動アンプと前記第二の切替手段との間に、前記全差動アンプの出力信号を復調する復調手段を有する請求項１乃至４の何れか一項に記載の容量型検出回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２５０９１８（Ｐ２００９−２５０９１８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０２２５１（Ｐ２００８−１０２２５１）
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]