CN100350257C - 电位固定装置、电位固定方法及电容测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电位固定装置，即使在第一电容与第二电容直接相连的情况下固定了第一电容与第二电容之间的连接线的电位时，也可以防止第一电容与第二电容之间的连接线的合计总电荷量变化。该电位固定装置具有第一高电阻(3)及第二高电阻(4)，并配有电压供应电路(1)，所述电压供应电路(1)一边保持被测电容(14)与固定电容(15)之间的合计总电荷量，一边将连接被测电容(14)与固定电容(15)的信号线(17)上的电位维持恒定。另外，电压供应电路(1)的输出端子(5)连接在信号线(17)上。

Description

电位固定装置、电位固定方法及电容测量装置

技术领域

本发明涉及电位固定装置、电位固定方法及电容测量装置，特别是，涉及用于固定第一电容与第二电容之间的连接线电位的电位固定装置、电位固定方法以及包括这种电位固定装置的电容测量装置。

背景技术

以往，公知有电容式麦克风等测量在各种频率下静电电容值发生变化时的电容的电容测量装置。图6是表示以往的电容测量装置的一个例子的电路图。如图6所示，以往的电容测量装置包括：运算放大器112、交流电压发生器113、被测电容114、作为反馈阻抗的反馈电阻116。反馈电阻116与被测电容114通过信号线117连接。在运算放大器112的一个接线端上连接有信号线117。此外，被测电容114的与连接信号线117的一侧相反的电极上，连接着交流电压发生器113的一端。此外，交流电压发生器113的另一端接地。

这里，被测电容114根据其所受的物理量(加速度、压力、气体、光、声波等)来改变所具有的静电电容Cs。此外，交流电压发生器113用于在进行电容测量时产生施加到被测电容114上的工作信号Vin。

在图6所示的以往的电容测量装置的电容测量操作中，若从交流电压发生器113产生工作信号(电压：Vin)，则将该工作信号的电压Vin加到被测电容114的两端。由此，在被测电容114中有电流流过。此时，由于运算放大器112的输入阻抗理想上是无穷大，所以流经被测电容114的全部电流流向反馈电阻116。由此，可以从信号输出端子118输出与被测电容114的静电电容Cs相对应的输出电压Vout。然后，通过根据该检测信号的输出电压Vout进行各种信号处理，从而可以得出静电电容Cs。

在图6所示的以往电容测量装置中，由于使用反馈电阻116作为反馈阻抗，因而信号输出端子118的输出电压Vout具有如下式(1)所表示的频率特性：

Vout＝-Rf[(Cd+ΔC·sinωct)·ωin·cosωint

      +ΔC·ωc·cosωct·sinωint]Vi         (1)

参见上式(1)，Vi是来自交流电压发生器113的信号Vin的振幅，ωin是工作信号Vin的角速度。此外，Cd是被测电容114的标准电容值，ΔC及ωc分别是被测电容144中的、电容变化分量的电容值以及角速度。在上式(1)中，电容变化分量的角速度ωc含有与电容变化分量的电容值ΔC成比例的项。因而，由于输出电压Vout与电容变化分量的频率(ωc/2π＝fc)成比例，所以其具有频率特性。因此，需要在后面的阶段新设置处理电路，使之不具有频率特性。其结果是，产生了电路规模变大的问题。

因此，提出了不用电阻而用电容器(电容)来构成反馈阻抗的技术。图7是表示那种电容测量装置的电路图。参照图7，在该电容测量装置中，反馈阻抗由反馈电容115构成。该电路的输出电压Vout由下式(2)来表示：

Vout＝[(Cd+ΔC·sinωct)/Cf]Vin          (2)

如上式(2)所示，如用反馈电容115(电容值：Cf)来构成反馈阻抗，则以静电电容Cs蓄积的电荷与以反馈电容115的电容值Cf蓄积的电荷相等，因而可以将信号线117的电荷量维持恒定。由此，在输出电压Vout中不包含与角速度ωc成比例的项。因此，电路输出没有对电容变化频率的相关性，因而在后面的阶段没有必要新设置处理电路来使之不具有频率特性。其结果是，可以防止电路规模的扩大。

然而，当如图7所示的技术那样由反馈电容115来构成反馈阻抗时，由于在位于反馈电容115与被测电容114之间的信号线117中不会有直流电流流过，因而信号线117成为电气浮游状态(浮动状态)。因而，会有信号线117的电位不稳定，电路输出饱和至电源电压等，使电路无法正常进行工作的问题。

为了防止上述问题，可考虑如图7所示那样，通过在信号线117与GND之间连接电阻119，来固定信号线117的电位。

然而，如上所述，在通过电阻119来固定电位的情况下，在电容测量时，会有电流流向电阻119的情况。在这种情况下，由于信号线117的电荷量发生了变化，因而具有电容测量装置的灵敏度下降的问题。因此，准确地进行电容测量会比较困难。

此外，当在被测电容114上施加Vin时，将信号线117用屏蔽线(图中未示出)覆盖起来，并通过虚短路使得该屏蔽线与信号线117为相同电位之后，即使屏蔽线及信号线117落到GND上，在实际的运算放大器(运算放大器112)中，信号线117也不会变为GND，还会有微弱的Vin的信号在信号线117上。因此，由于在屏蔽线与信号线117之间会产生寄生电容，由于该寄生电容的影响，准确地进行电容测量会较困难。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明的一个目的在于提供一种电位固定装置，其可以防止第一电容与第二电容之间的连接线中的电荷量发生变化。

本发明的另一个目的在于提供一种电容测量装置，其使得即使在固定了第一电容与第二电容之间的连接线的电位的情况下，也可以不降低灵敏度地来准确进行电容测量。

本发明还有一个目的在于提供一种电位固定方法，其可防止第一电容与第二电容之间的连接线中的电荷量发生变化。

本发明的一个方式中的电位固定装置是用于固定第一电容以及与该第一电容直接相连的第二电容这两个电容之间的连接线的电位的电位固定装置，其包括电压供应装置，所述电压供应装置至少具有两个高阻抗，一边保持第一电容与第二电容之间的合计总电荷量，一边将两个电容之间的连接线的电位维持恒定。另外，该电压供应装置的输出端子连接在两个电容之间的连接线上。另外，本发明中的高阻抗除了高电阻之外，也可以利用二极管的反偏特性、或者晶体管的截止状态来实现。

在上述一个方式中的电位固定装置中，设置了一边保持第一电容与第二电容之间的合计总电荷量一边将两个电容间的连接线的电位维持恒定的电压供应装置，并将该电压供应装置的输出端子连接在两个电容之间的连接线上，由此，可以防止第一电容与第二电容之间的连接线上的电荷量发生变化。此外，通过在电压供应装置中包括至少两个高阻抗，可以通过该高阻抗来有效防止流经两个电容之间的连接线的电流的一部分流向电压供应装置一侧。由此，可以防止第一电容与第二电容之间的连接线上的电荷量发生变化。如此，由于可以防止第一电容与第二电容之间的连接线中的电荷量发生变化，因而例如在电容测量装置中，即使当第一电容与第二电容之间的连接线上的电位被固定时，电容测量值的灵敏度也不会降低。其结果是，可以进行准确的电容测量。

本发明的另一方式中的电位固定装置是用于固定第一电容以及与第一电容直接相连的第二电容这两个电容之间的连接线的电位的电位固定装置，其包括电压供应装置，该电压供应装置至少具有两个高阻抗，输出与施加在连接线上的工作信号的电位相等的电位。另外，该电压供应装置的输出端子连接在两个电容之间的连接线上。

在上述另一方式中的电位固定装置中，设置了输出与施加到连接第一电容与第二电容的连接线上的工作信号的电位相等的电位的电压供应装置，并将该电压供应装置的输出端子连接在第一电容与第二电容之间的连接线上，由此，由于在第一电容与第二电容之间的连接线中没有电流的流进流出，因而可以防止连接线的合计总电荷量发生变化。此外，通过在电压供应装置中包括至少两个高阻抗，可以通过该高阻抗来有效防止流经连接线的电流的一部分流向电压供应装置一侧。由此，也可以防止连接线的合计总电荷量发生变化。如此，由于可以防止第一电容与第二电容之间的连接线的电荷量发生变化，因而例如在电容测量装置中，即使当第一电容与第二电容之间的连接线的电位被固定时，电容测量装置的灵敏度也不会降低。其结果是，可以进行准确的电容测量。

在上述一个方式或者另一方式中的电位固定装置中，电压供应装置最好包括：第一高电阻；与该第一高电阻直接相连的第二高电阻；以及输出通过第一高电阻与第二高电阻进行分压后的电位的电压分压装置。另外，本发明中所谓的“高电阻”，当对象电容为1pF左右、几百MHz以上时，是几MΩ以上，当对象电容为1pF左右、几百KHz～1MHz左右时，是几百MΩ以上。即，“高电阻”的意思是指：与第一电容及第二电容的阻抗成分相比，具有相对来说足够高的电阻值的电阻。如此，如果使电压供应装置包括输出由第一高电阻与第二高电阻分压的电位的电压分压装置，则通过适当选择第一高电阻及第二高电阻的电阻值，可以容易地调节电压供应装置的输出电位。

在上述一个方式或者另一方式中的电位固定装置中，最好有如下结构：电压供应装置包含：放大器、规定电压施加装置、第一高电阻、第二高电阻以及输出端子，在放大器上连接着第一高电阻的一端，将第一高电阻的另一端与第二高电阻的一端相连，在第一高电阻的另一端与第二高电阻的一端之间连接有输出端子，将第二高电阻的另一端与规定电压施加装置连接起来。如这样构成，则通过确定放大器的放大率、第一高电阻及第二高电阻的阻值、规定电压施加装置的电压值，从而可以容易地将电压供应装置的输出端子的电位控制为与施加在第一电容与第二电容之间的连接线上的工作信号的电位相等的电位。

在本发明的另外其他的方式中的包含电位固定装置的电容测量装置中，电位固定装置还包含第一运算放大器，第一电容为被测电容，两个电容之间的连接线为信号线，在该信号线上连接着第一运算放大器的输入端子。

在上述另外其他的方式中的电容测量装置中，包括具有上述任一个结构的电位固定装置，并将该电位固定装置的第一电容作为被测电容，将两个电容间的连接线作为信号线，由此，由于在信号线中没有电流的流进流出，因而可以防止信号线的合计总电荷量发生变化。由此，在电容测量装置中，即使当构成被测电容的第一电容与第二电容之间的信号线的电位被固定时，电容测量装置的灵敏度也不会降低。其结果是，可以进行准确的电容测量。

在上述另外其他方式中的包含电位固定装置的电容测量装置中，最好有如下结构：电位固定装置还包括第二运算放大器，该第二运算放大器的输出端子与第二电容相连。如此构成的话，可以将第二运算放大器作为电流源来使用。

本发明的又一方式中的电位固定方法是用于固定第一电容以及与第一电容直接相连的第二电容这两个电容之间的连接线的电位的电位固定方法，其将利用至少两个高阻抗分压后的电位作为输出电位，将该输出电位施加在两个电容之间的连接线上，并且，该输出电位被固定为在连接线中没有电流的流进流出的输出电位。

在上述又一方式中的电位固定方法中，当固定两个电容之间的连接线的电位时，通过将施加在两个电容之间的连接线上的输出电位固定为在该连接线中没有电流的流进流出的输出电位，从而可以防止第一电容与第二电容之间的连接线上的合计总电荷量发生变化。此外，通过对利用至少两个高阻抗分压后的输出电位进行电位固定，从而可通过该高阻抗来有效地防止流经第一电容与第二电容之间的连接线的电流的一部分流向高阻抗一侧。由此，可以防止第一电容与第二电容之间的连接线上的合计总电荷量发生变化。如此，由于可以防止第一电容与第二电容之间的连接线上的合计总电荷量发生变化，因而例如在电容测量装置中，即使在固定了第一电容与第二电容之间的连接线的电位时，电容测量装置的灵敏度也不会降低。其结果是，可以进行准确的电容测量。

本发明另外又一方式中的电位固定方法是用于固定第一电容以及与第一电容直接相连的第二电容这两个电容之间的连接线的电位的电位固定方法，其将利用至少两个高阻抗分压后的电位作为输出电位，将该输出电位施加在两个电容之间的连接线上，并且，将输出电位设定为与被施加在两个电容之间的连接线上的工作信号的电位相等。

在上述另外又一方式中的电位固定方法中，当固定第一电容与第二电容之间的连接线的电位时，通过将施加在该连接线上的输出电位设定为与施加在两个电容之间的连接线上的工作信号的电位相等，从而可以防止两个电容之间的连接线的合计总电荷量发生变化。此外，通过对利用至少两个高阻抗分压后的输出电位进行电位固定，从而可以通过该高阻抗来有效防止流经连接线的电流的一部分流向高阻抗一侧。由此，可以防止连接线的合计总电荷量发生变化。如此，由于可以防止两个电容之间的连接线的合计总电荷量发生变化，因而例如在电容测量装置中，即使当固定了第一电容与第二电容之间的连接线的电位时，电容测量装置的灵敏度也不会降低。其结果是，可以进行准确的电容测量。

在上述又一方式或者另外又一方式中的电位固定方法中，最好使用第一电容及第二电容中的任意一个作为被测电容。若这样构成，则可以容易地进行电容测量。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的含有电位固定装置的电容测量装置的电路图；

图2是表示图1所示的第一实施方式的电位固定装置所含有的放大器的内部结构的一个例子的电路图；

图3是表示本发明第二实施方式的含有电位固定装置的电容测量装置的电路图；

图4是表示本发明第三实施方式的含有电位固定装置的电容测量装置的电路图；

图5是表示本发明第四实施方式的含有电位固定装置的电容测量装置的电路图；

图6是表示以往的将电阻用作反馈阻抗时的电容测量装置的电路图；

图7是表示将电容器(电容)用作图6中的反馈阻抗时的电容测量装置的电路图。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图1是表示本发明第一实施方式的含有电位固定装置的电容测量装置的电路图。图2是表示图1所示的第一实施方式的电位固定装置的放大器的内部结构的一个例子的电路图。

首先，参照图1及图2，对第一实施方式的含有电位固定装置的电容测量装置的结构进行说明。该第一实施方式的电容测量装置包括：运算放大电路12、交流电压发生器13、具有静电电容Cs的被测电容14、具有电容Cf的作为反馈阻抗的固定电容15。另外，运算放大器12是本发明的“第一运算放大器”的一个示例。此外，被测电容14是本发明的“第一电容”或者“第二电容”的一个示例，固定电容15是本发明的“第一电容”或者“第二电容”的一个示例。

被测电容14与固定电容15由信号线17连接。信号线17连接在运算放大电路12的一个端子上。另外，该信号线17是本发明的“连接线”的一个示例。此外，在被测电容14的与连接着信号线17一侧相反的电极上，连接着交流电压发生器13，此外，在固定电容15的与连接着信号线17一侧相反的电极上，连接着信号输出端子18。此外，在本实施方式中，交流电压发生器13的另一端接地，但也可以连接在DC成分上。另外，被测电容14按照受到的物理量(加速度、压力、气体、光、声波等)改变其所具有静电电容Cs。此外，交流电压发生器13用于在进行电容测量时产生施加到被测电容14上的工作信号Vin。

这里，在第一实施方式的电容测量装置中，使用配有电压供应电路1的电位固定装置来固定信号线17的电位。另外，电压供应电路1是本发明的“电压供应装置”的一个示例。电压供应电路1包括：具有放大率A的放大器2、具有阻值Ra1的第一高电阻3、具有阻值Ra2的第二高电阻4。第一高电阻3的Ra1以及第二高电阻4的Ra2都具有1MΩ以上的阻值。另外，该阻值只要是如下阻值即可，即，其与从使用的频率与检测电容求得的大概的特性阻抗值相比，具有一个相对来说足够高的值。

此外，在放大器2的输入侧，交流电压发生器13与其他的交流电压发生器(其他电源)7相连。在放大器2的输出侧，连接有第一高电阻3的一端。在第一高电阻3的另一端与第二高电阻4的一端之间，连接有输出端子5。该电压供应电路1的输出端子5在点P与信号线17相连。第二高电阻4的另一端上设有端子6。在端子6上施加规定的电位Vs。该端子6是本发明的“规定电压施加装置”的一个示例。此外，从输出端子5输出通过第一高电阻3及第二高电阻4的分阻而分压的电压Va。

此外，放大器2例如具有如图2所示的结构。即，放大器2包括：运算放大电路21、具有阻值R1的电阻22、具有阻值R2的电阻23。在运算放大电路21的同相输入端子上连接着交流电压发生器7(参照图1)。此外，在运算放大电路21的输出端子与反相输入端子之间连接有电阻22。此外，在运算放大电路21的反相输入端子与GND之间连接有电阻23。通过如此构成，可以容易地得到放大率A＝(R1+R2)/R2的放大器2。

在第一实施方式的电容测量装置的电位固定方法中，确定放大器2的放大率A、第一高电阻3的阻值Ra1、第二高电阻4的阻值Ra2以及端子6的电压Vs，以使得流向信号线17的工作信号的电压Vin与电压供应电路1的输出端子5的电压Va相等。另外，通过适当选择图2所示的电阻22及23的阻值R1及R2，可以容易地调节放大器2的放大率A。

作为图1所示的第一实施方式的电容测量装置的电容测量操作，若在从交流电压发生器13产生工作信号(电压：Vin)，则该工作信号的电压Vin被加到被测电容14的两端。由此，在被测电容14中有电流流过。此时，由于运算放大器12的输入阻抗理想上是无穷大，因而流经被测电容14的电流全部流向固定电容15。由此，与被测电容14的静电电容Cs相对应的输出电压Vout被从信号输出端子18输出。然后，通过根据该检测信号的输出电压Vout进行各种信号处理，从而可得到被测电容14的静电电容Cs。

在第一实施方式中，如上所述，设置电压供应电路1，其向连接被测电容14与固定电容15的信号线17施加用于电位固定的交流电压；并且，通过设定使得该电压供应电路1的输出端子5的电位使得其与施加到信号线17上的工作信号的电位Vin相等，从而在信号线17中没有电流流进流出，因而可以防止信号线17的电荷量发生变化。

此外，由于电压供应电路1中包含第一高电阻3及第二高电阻4这样的高阻抗，从而可以通过该高阻抗来有效防止流经信号线17的电流的一部分流向电压供应电路1一侧。从而，可以防止信号线17的电荷量发生变化。

在第一实施方式中，如上所述，由于对于信号线17没有电荷的注入或流出，因而可以防止信号线17的合计总电荷量发生变化。

这里，对被测电容14与固定电容15的合计总电荷量进行说明。如图1所示，由于来自交流电压发生器13的工作信号(电压：Vin)恒定，因而施加到被测电容14上的电压Vs也恒定。但是，由于被测电容14是电容检测部，因而被测电容14的电容值Cs发生变化。被测电容14的电容值Cs的变化促成了被测电容14的电荷量Qs的变化。在第一实施方式中，如上所述，由于对于信号线17没有电荷的注入或流出，因而储存在固定电容15中的电荷量Qf与储存在被测电容14中的电荷量Qs之和恒定。因此，被测电容14的电荷量Qs的增减会导致出现固定电容15的电荷量Qf的减增。

由于固定电容15的电容值Cf恒定，因而固定电容15的电荷量Qf的变化(减增)会导致出现加在固定电容15上的电压值Vf的变化(减增)。然后，将加在该固定电容15上的电压值Vf的输出作为Vout从信号输出端子18输出。

即，在第一实施方式的电容测量装置中，在被测电容14的电容值Cs与固定电容15的电容值Cf之间存在电荷的交换，但是如上所述，由于对于信号线17没有电荷的注入或流出，因而被测电容14与固定电容15的合计总电荷量恒定。由此，一边将被测电容14与固定电容15之间的合计总电荷量保持恒定，一边通过电压供应电路1向信号线17施加固定的电位。因此，即使在连接被测电容14与固定电容15的信号线17的电位被固定了的时候，电容测量装置的灵敏度也不会降低。其结果是，可以进行准确的电容测量。

(第二实施方式)

图3是表示本发明第二实施方式的包括电位固定装置的电容测量装置的电路图，其中该电位固定装置含有电压分压电路。参照图3，示出了如下情形的示例，即，在本第二实施方式的电压供应电路1中，在上述第一实施方式的结构中的放大器2的输入侧，替代交流电压发生器7而连接有交流电压发生器13，用于向信号线17施加工作信号Vin。另外，第二实施方式的其他结构与上述第一实施方式相同。

在第二实施方式中，如上所述，在放大器2的输入侧连接了交流电压发生器13，用于向信号线17施加工作信号Vin，因而可以省略第一实施方式的交流电压发生器7，从而与第一实施方式相比可简化电路结构。

此外，在第二实施方式中，与上述第一实施方式相同，通过调节放大器2的放大率A、第一高电阻3的阻值Ra1、第二高电阻4的阻值Ra2以及端子6的电压Vs，可以容易地将电压供应电路1的输出端子5中的电压Va设定为与信号线17的工作信号的电压Vin相等。具体地说，通过使图2所示的放大器2的电阻22及23的阻值R1＝R2，使放大器2的放大率A为A＝2，并且Vs＝0V、Ra1＝Ra2，从而可以使得电压供应电路1的输出端子5的电压Va变为Va＝Vin。

如此，通过将电压供应电路1的输出端子5中的电压Va设为与信号线17的工作信号的电压Vin相等，由于与上述第一实施方式相同，在信号线17中没有电流的流进流出，因而可以有效地防止信号线17的电荷量发生变化。其结果是，即使在电容测量装置中固定了信号线17的电位时，由于电容测量装置的灵敏度不会降低，因而可以进行正确的电容测量。

(第三实施方式)

图4是表示本发明第三实施方式的含有电位固定装置的电容测量装置的电路图。

首先，参照图4，对含有第三实施方式中的电位固定装置的电容测量装置的结构进行说明。在本第三实施方式中，包括：作为电流源的运算放大电路11、处于虚短路状态的运算放大电路12、交流电压发生器13、被测电容14、固定电容15。另外，运算放大器11是本发明的“第二运算放大器”的一个示例。被测电容14与固定电容15通过信号线17来连接。信号线17被连接在运算放大电路12的一个输入端子上。此外，交流电压发生器13连接在运算放大电路12的另一个输入端子上。

这里，在第三实施方式中，使用配有电压供应电路1的电位固定装置来固定信号线17的电位。另外，电压供应电路1的结构以及其所包含的放大器2的结构与上述第一实施方式相同。即，电压供应电路1包括：具有放大率A的放大器2、第一高电阻3和第二高电阻4。在放大器2的输入侧，连接着与交流电压发生器13不同的交流电压发生器7。在放大器2的输出侧，连接着第一高电阻3的一端。在第一高电阻3的另一端，设有电压供应电路1的输出端子5。该电压供应电路1的输出端子5被连接在信号线17上。在第二高电阻4的另一端设有端子6。在端子6上施加规定的电位Vs。此外，从输出端子5输出通过第一高电阻3及第二高电阻4进行分阻而分压的电压Va。

在第三实施方式的电容测量装置的电位固定方法中，确定放大器2的放大率A、第一高电阻3的阻值Ra1、第二高电阻4的阻值Ra2以及端子6的电压Vs，以使得流经信号线17的工作信号的电压Vin与电压供应电路1的输出端子5的电压Va相等。

作为图4所示的第三实施方式的电容测量装置的电容测量操作，由于运算放大器12处于虚短路的状态，因而来自交流电压发生器13的电压Vin(工作信号)被加到信号线17上。由此，在被测电容14的两端上有电流流过。然后，与被测电容14的静电电容Cs相对应的输出电压Vout被从信号输出端子18输出。通过对该输出电压Vout实施各种信号处理，从而得到被测电容14的静电电容Cs。

在第三实施方式中，如上所述，设置电压供应电路1，其向连接被测电容14与固定电容15的信号线17施加用于电位固定的交流电压，并且，通过将该电压供应电路1的输出端子5的电位设为与被施加到信号线17上的工作信号的电位Vin相等，由于在信号线17上没有电流的流进流出，因而可以防止信号线17的电荷量发生变化。此外，由于在电压供应电路1中包括第一高电阻3以及第二高电阻4这样的高阻抗，从而可以通过该高阻抗来有效地防止流经信号线17的电流的一部分流向电压供应电路1一侧。由此，也可以防止信号线17的电荷量发生变化。其结果是，在第三实施方式的电容测量装置中，即使当连接被测电容14与固定电容15的信号线17的电位被固定时，由于电容测量装置的灵敏度不会降低，因而可以进行准确的电容测量。

(第四实施方式)

图5是表示本发明第四实施方式中的包括电位固定装置的电容测量装置的电路图，其中该电位固定装置含有电压供应电路。参照图5，示出了如下情形的示例，即，在本第四实施方式的电压供应电路1中，在上述第三实施方式的结构中的放大器2的输入侧，替代交流电压发生器7而连接有交流电压发生器13，用于向信号线17施加工作信号Vin。另外，第四实施方式的其他结构与上述第三实施方式相同。

在第四实施方式中，如上所述，在放大器2的输入侧连接交流电压发生器13，用于向信号线17施加工作信号Vin，因而可以省略第三实施方式的交流电压发生器7，从而与第三实施方式相比可简化其电路结构。

此外，在第四实施方式中，与上述第三实施方式相同，通过调节放大器2的放大率A、第一高电阻3的阻值Ra1、第二高电阻4的阻值Ra2以及端子6的电压Vs，可以容易将电压供应电路1的输出端子5中的电压Va设为与信号线17的工作信号的电压Vin相等。具体地说，通过使图2所示的放大器2的电阻22以及23的阻值R1＝R2，使放大器2的放大率A为A＝2，并且Vs＝0V、Ra1＝Ra2，从而可以容易地使电压供应电路1的输出端子5的电压Va与信号线17的工作信号的电压Vin为相同电位。

如此，通过将电压供应电路1的输出端子5中的电压Va设为与信号线17的工作信号的电压Vin相等，与上述第三实施方式相同，由于在信号线17中没有电流的流进流出，因而可以有效地防止信号线17的电荷量发生变化。其结果是，即使当在电容测量装置中信号线17的电位被固定时，由于电容测量装置的灵敏度不会降低，因而可以进行准确的电容测量。例如，使得Cs＝20pF，Cf＝1pF，放大器的放大率A＝2，Vin为以500KHz进行的数十mVrms的输入时，在Ra1＝Ra2＝1MΩ时，Cs中的电压灵敏度为-16dB，而当Ra1＝Ra2＝100MΩ时，为-5dB，出现了约10dB的改善。

另外，这次公开的实施方式在所有要点上都应被理解为是进行例示而不是限制。本发明的范围不是以上述实施方式来说明的，而是以权利要求书进行表示的，另外还包括与权利要求书等同的构思及范围内的所有变化。

例如，在上述实施方式中，使用了第一高电阻3及第二高电阻4作为电压供应电路1的高阻抗，但是本发明并不仅限于此，例如，也可以使用二极管的反偏特性，还可以使用晶体管的截止状态等作为高阻抗。

此外，在上述实施方式中，对具有如图1、图3、图4及图5所示的电路结构的电容测量装置进行了说明，但是本发明并不仅限于此，其同样也适用于具有其他电路结构的电容测量装置。

此外，在上述实施方式中，说明了固定电容测量装置中的连接被测电容14与固定电容15的信号线17的电位的情形，但是本发明并不仅限于此，也可以广泛适用于固定包括第一电容与第二电容直接连接的电路结构的电容测量装置以外的装置的电位的情形。

如上所示，根据本发明，当固定第一电容与第二电容之间的连接线的电位时，可以防止第一电容与第二电容之间的连接线的电荷量发生变化。其结果是，例如在电容测量装置中，即使第一电容与第二电容之间的连接线的电位被固定时，电容测量装置的灵敏度也不会降低，因而可以进行准确的电容测量。

工业实用性：

如上所述，本发明的电位固定装置、电位固定方法以及电容测量装置作为检测静电电容的电路及装置很有用，特别适用于作为电容式麦克风等在各种频率下其电容值改变的电容式传感器的检测电路及检测装置。

Claims (8)

1.一种电位固定装置，用于固定连接线的电位，所述连接线连接第一电容、以及与所述第一电容直接相连的第二电容，其特征在于，

包括电压供应装置，所述电压供应装置具有至少两个高阻抗，一边保持所述第一电容与所述第二电容之间的合计总电荷量，一边使所述两个电容之间的连接线的电位维持恒定，

所述电压供应装置的输出端子连接在所述两个电容之间的连接线上，

所述电压供应装置包括作为所述两个高阻抗的第一高电阻以及与所述第一高电阻直接相连的第二高电阻，

其中，从所述输出端子输出通过所述第一高电阻与所述第二高电阻分压后的电位。

2.一种电位固定装置，用于固定连接线的电位，所述连接线连接第一电容、以及与所述第一电容直接相连的第二电容，其特征在于，

包括电压供应装置，该电压供应装置具有至少两个高阻抗，输出与施加在所述连接线上的工作信号的电位相等的电位，

所述电压供应装置的输出端子连接在所述两个电容之间的连接线上，

所述电压供应装置包括作为所述两个高阻抗的第一高电阻以及与所述第一高电阻直接相连的第二高电阻，

其中，从所述输出端子输出通过所述第一高电阻与所述第二高电阻分压后的电位。

3.如权利要求1或2所述的电位固定装置，其特征在于，

所述电压供应装置还包括：放大器、规定电压施加装置以及所述输出端子；

在所述放大器上连接着所述第一高电阻的一端，

所述第一高电阻的另一端与所述第二高电阻的一端相连，

在所述第一高电阻的另一端与所述第二高电阻的一端之间连接着所述输出端子，

所述第二高电阻的另一端与所述规定电压施加装置相连。

4.一种电容测量装置，含有如权利要求1或2所述的电位固定装置，其特征在于，

所述电位固定装置还包括第一运算放大器，

所述第一电容为被测电容，

所述两个电容之间的连接线为信号线，

在所述信号线上连接着所述第一运算放大器的输入端子。

5.如权利要求4所述电容测量装置，其特征在于，

所述电位固定装置还包括第二运算放大器，

所述第二运算放大器的输出端子连接在所述第二电容上。

6.一种电位固定方法，用于固定连接线的电位，所述连接线连接第一电容、以及与所述第一电容直接相连的第二电容，其特征在于，

将利用至少两个高阻抗分压后的电位作为输出电位，将所述输出电位施加在所述两个电容之间的连接线上，并且，所述输出电位被固定为在所述连接线中没有电流的流进流出的输出电位，

将通过作为所述两个高阻抗的第一高电阻以及与所述第一高电阻直接相连的第二高电阻而分压的电位作为所述输出电位施加在所述连接线上。

7.一种电位固定方法，用于固定连接线的电位，所述连接线连接第一电容、以及与所述第一电容直接相连的第二电容，其特征在于，

将利用至少两个高阻抗分压后的电位作为输出电位，将所述输出电位施加在所述两个电容之间的连接线上，并且，将所述输出电位设定为与施加在所述两个电容之间的连接线上的工作信号的电位相等，

将通过作为所述两个高阻抗的第一高电阻以及与所述第一高电阻直接相连的第二高电阻而分压的电位作为所述输出电位施加在所述连接线上。

8.如权利要求6或7所述电位固定方法，其特征在于，将所述第一电容及所述第二电容中任一个作为被测电容。

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