CN103534941A - 电荷检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电荷检测电路，所述电荷检测电路能够容易地对差分放大电路的输入侧的增益进行调整。将由电荷发生型传感器及电容变化型传感器的任一个构成的物理量检测传感器（21、22）的一端连接到差分放大电路（1）的负极输入端子，将另一端连接到所述差分放大电路（1）的正极输入端子。在所述差分放大电路（1）的输出端子与所述负极输入端子之间，并联连接有反馈电阻Rf与反馈电容Cf，且在所述差分放大电路（1）的正极输入端子与基准电压间并联连接有消除电阻Rc与消除电容Cc。设置有漏极电压调整电路（12、13），所述漏极电压调整电路（12、13）对分别输入所述差分放大电路（1）的正负差分输入的2个场效应晶体管（FET1、FET2）中至少一个的漏极电压进行调整，从而能够对所述正负差分输入中的至少一个的增益进行调整。

Description

电荷检测电路
技术领域
本发明涉及一种电荷检测电路，该电荷检测电路检测压力传感器，麦克风，加速度传感器，角速度传感器，应变仪等电荷发生型传感器或电容变化型传感器的电荷。 
背景技术
作为电荷发生型传感器的代表，有使用了绝缘体的压电元件的应变仪、或加速度传感器等。此外，作为检测电容变化的传感器，有将重锤固定于梁上、并将固定电极保持在重锤的侧面附近、对重锤与固定电极间的电容进行测定的加速度传感器等。这些传感器都要测定微小的电荷，并使用电荷放大器来作为用于进行电荷－电压转换的电荷检测电路。 
出于提高SN的目的，如专利文献1及2所述，能够应用一个差分放大电路来去除同相信号（共模信号）。该专利文献1及2所记载的现有示例在应用到提供偏置电压的电容变化型传感器中的情况下，如图11所示，成对的2个可变电容传感器100A及100B的一端连接到偏置电压电路101，另一端连接到差分放大电路102的负极输入端子以及正极输入端子。 
在差分放大电路102的输出端子与负极端子之间，连接有由反馈电容Cf与反馈电阻Rf并联连接而成的反馈电路103，在可变电容100B和差分放大电路102的正极输入端子的连接点与接地点之间，连接有由消除电容Cc与消除电阻Rc并联连接而成的消除电路104，利用该消除电路104来消除同相噪声。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1：日本专利特开2001－326548号公报 
专利文献2：日本专利特开2003－258577号公报 
发明内容
然而，在上述专利文献1及2所记载的现有示例中，尽管能够用一个差分放大电路来去除同相信号，但实际上能够去除何种程度的同相信号还有待考察。 
首先，反馈电容Cf与消除电容Cc需要具有相同的静电电容，但考虑到静电电容的制造偏差，会产生5～10％左右的误差。此外，由于输入侧的电荷发生型传感器或电容变化型传感器估计也有相同程度的偏差，因此，预计约为20dB的信号去除率。即，剩余1/10左右的同相信号。 
虽然有时使用这种程度的去除率就足够了，但是在高灵敏度传感器的情况下，位于电荷放大器之后的增益超过百倍，电路发生饱和，结果导致动态范围减小这样的未解决的问题。 
因而，需要对差分放大电路102的负极输入端子以及正极输入端子的负增益及正增益进行微调。对该增益进行调整时，考虑了如图12所述的结构。即，可变电容二极管D1的阳极连接到差分放大电路102的负极输入端子，直流偏置电压电路105通过由电阻Rb1和电容Cb1组成的低通滤波器连接到该可变电容二极管D1的阳极。并且，可变电容二极管D2的阳极连接到差分放大电路102的正极输入端子，直流偏置电压电路106通过由电阻Rb2和电容Cb2组成的低通滤波器连接到该可变电容二极管D2的阴极。 
如图12所示的那样连接可变电容二极管D1及D2，并且例如将可变电容二极管D2的反向偏置电压Vr2固定为恒定值，将可变电容二极管D1的反向偏置电压Vr1设为可变，由此通过调整差分放大电路102的负极输入端子以及正极输入端子的输入电容，理论上可以进行增益的微调。 
而且，图12所示的电荷检测电路适用于电容可变型的加速度传感器，如图13所示，将产生50kHz的载波信号的载波信号发生器107连接到成对的加速度传感器 100A及100B的一端。另外，将应用了图12所示的可变电容二极管D1及D2的电荷放大器108连接到加速度传感器100A及100B的另一端，并与可变电容控制电压发生电路109相连接，该可变电容控制电压发生回路109对所述电荷放大器108的可变电容二极管D1及D2的静电电容进行可变控制。然后，利用乘法器110对电荷放大器108的检测输出与由载波信号发生器107所输出的载波信号进行相乘，对加速度传感器100A及100B经载波信号采样后的电荷放大信号进行解调。考虑到系统具有如下结构的情况：即，使该解调信号通过截止频率被设定为低于1KHz的低通滤波器111，从而得到低于1kHz的低频加速度检测值。 
在这种情况下，如图14所示，可以观测到在100Hz以下的频率范围内，噪声电压的频率依赖性作为噪声密度超过了噪声的理论值，通常在实际使用时没有问题，但是在追求高SN的情况下，这种噪声密度的增加就无法忽视。关于这种噪声密度增加的现象已知的是，在向速度传感器100A，100B施加直流偏置来得到交流信号的情况下无法观察到，但是在使用交流偏置来得到直流附近的低频信号的情况下可以看到。 
这种噪声的发生源是由作为可变电容设备使用的可变电容二极管D1及D2的漏电流而产生的，如此一来就存在无法采用高SN的交流偏置法这样的未解决问题。 
因此，本发明是着眼于上述现有示例的未解决的问题而完成的，其目的在于提供一种电荷检测电路，所述电荷检测电路在不使用可变电容二极管的情况下，能够容易地进行差分放大电路的输入侧的增益调整。 
为达到上述目的，在本发明涉及的电荷检测电路的第一实施方式中，将由电荷发生型传感器及电容变化型传感器的任一个所构成的物理量检测传感器的一端连接到差分放大电路的负极输入端子，将另一端连接到所述差分放大电路的正极输入端子，在所述差分放大电路的输出端子与所述负极输入端子之间，并联连接有反馈电阻和反馈电容，并且在所述差分放大电路的正极输入端子与基准电压之间，并联连接有消除电阻和消除电容。然后，设置有漏极电压调整电路，该漏极电压调整电路对分别输入所述差分放大电路的正负差分输入的2个场效应晶体管中的至少一个的漏极电压进行调整，从而能够对所述正负差分输入中的至少一个的增益进行调整。 
根据这种结构，通过利用漏极电压调整电路对构成差分放大电路的2个场效应晶体管中的至少一个的漏极电压的调整，从而对差分放大电路的正负差分输入中的至少一个的增益进行调整。因此，在施加交流偏置到物理量检测传感器以得到低频检测信号的情况下，也能够正确地进行增益调整以抑制噪声密度的增加。 
此外，在本发明所涉及的电荷检测电路的第二实施方式中，所述漏极电压调整电路包括：对所述场效应晶体管的漏极电压进行调整、且与该场效应晶体管以共源共栅的方式相连接的电压控制用有源元件；以及对该电压控制用有源元件提供直流电压的直流电压源。 
根据所述结构，通过改变从直流电压源提供给电压控制用有源元件的直流电压，能够使场效应晶体管的漏极电压可变。 
此外，在本发明涉及的电荷检测电路的第三实施方式中，所述漏极电压调整电路包括双极晶体管，该双极晶体管通过将所述电压控制用有源元件以共源共栅的方式连接到所述场效应晶体管来构成，该双极晶体管的基极连接到差分放大器的输出侧，直流电压源连接到该差分放大器的正极输入端子，所述双极晶体管的发射极侧连接到所述差分放大器的负极侧。 
根据所述结构，能够利用差分放大器来消除双极晶体管的基极－发射极间的电位变动。 
此外，在本发明涉及的电荷检测电路的第四实施方式中，在所述直流电压源的输出侧连接有低通滤波器。 
根据所述结构，利用低通滤波器能够抑制直流电压源的直流电压的波动，从而能够防止场效应晶体管的漏极电压的变动。 
此外，在本发明涉及的电荷检测电路的第五实施方式中，所述漏极电压调整电路在所述差分输入的负载上使用电流镜电路，并包括以共源共栅的方式连接的电压控制用有源元件的漏极电压调整电路，该电压控制用有源元件对与所述电流镜电路的参考电流侧相连接的场效应晶体管的漏极电压进行调整。 
根据这种结构，在使用电流镜电路来作为负载的情况下，在电流镜电路的参考 电流侧，能够利用漏极电压调整电路对场效应晶体管的漏极电压进行调整。 
此外，在本发明涉及的电荷检测电路的第六实施方式中，所述漏极电压调整电路在所述差分输入的负载上使用电流镜电路，在与该电流镜电路的镜像电流侧相连接的场效应晶体管的漏极，连接有第2差分放大器的负极输入端子，通过控制该第2差分放大器的正极输入端子的电压，来调整与所述镜电流侧相连接的场效应晶体管的漏极电压。 
根据所述结构，直流电压源连接到第2差分放大器的控制侧，通过对正极输入端子的电压的控制，使得镜像电流侧的场效应晶体管的漏极电位与直流电压源的电位相等，通过使直流电压源可变，能够使镜像电流侧的场效应晶体管的输入电容可变。 
根据本发明，在电荷检测电路中，在交流偏置驱动由电荷发生型传感器及电容变化型传感器所构成的物理量检测传感器的情况下，通过利用漏极电压调整电路来对构成差分放大电路的2个场效应晶体管中的至少一个的漏极电压进行调整，能够正确地调整正负差分输入中的至少一个的输入电容，从而获得能够抑制噪声密度增加的效果。 
附图说明
图1是表示作为本发明基础的差分放大电路的示意图。 
图2是表示本发明所涉及的电荷检测电路的第一实施方式的框图。 
图3是表示场效应晶体管的源极－漏极电压与输入电容之间的关系的特性曲线图。 
图4是表示在图2中、正极输入侧的直流电压与输出电压之间的关系的特性曲线图。 
图5是表示在未对物理量检测传感器施加加速度的情况下、频率与噪声密度之间关系的特性曲线图。 
图6是简化地表示图2的差分放大电路的电荷检测电路的电路图。 
图7是表示现有的差分放大电路的电路图。 
图8是表示本发明的第二实施方式的电荷检测电路的电路图。 
图9是表示本发明的第三实施方式的电荷检测电路的电路图。 
图10是表示本发明的第四实施方式的电荷检测电路的电路图。 
图11是表示现有示例的电荷检测电路的电路图。 
图12是表示使现有示例的输入电容可变的电荷检测电路的电路图。 
图13表示对现有的物理量传感器进行交流偏置的情况下的电荷检测电路的电路图。 
图14是表示图13的频率与噪声密度之间的关系的特性曲线图。 
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。 
首先，参照图1对构成电荷检测电路的差分放大电路的基本结构进行说明。 
差分放大电路1的输入级如图1所示，在直流电压源2的正极侧并联连接有负载电阻R1和接合型场效应晶体管FET1的串联电路、以及负载电阻R2和接合型场效应晶体管FET2的串联电路。两个场效应晶体管FET1及FET2的源极彼此相连，经由恒流源电路3连接到所述直流电压源2的负极侧。 
另外，场效应晶体管FET1的栅极连接到正极输入端子tp，场效应晶体管FET2的栅极连接到负极输入端子tn。而且，将表示为差分放大器4的第2级电路之后的部分连接到负载电阻R1和场效应晶体管FET1的连接点、以及负载电阻R2和场效应晶体管FET2的连接点，该差分放大器4的输出侧连接到输出端子to。此处，一般而言，第2级由放大电路来构成，第3级由缓冲放大器来构成。 
然后，如后述的图2所示，作为物理量检测传感器的电容变化型传感器、即成对的加速度传感器21及22的输出端连接到正极输入端子tp以及负极输入端子tn。 
如上所述，在作为测定物理量传感器的微小静电电容的电荷检测电路的电荷放大器中，由于不允许对输入端子tp及tn提供偏置电流，因此不使用双极晶体管，而使用MOS型场效应晶体管或者接合型场效应晶体管，来作为连接到输入端子tp及tn的晶体管。其中的MOS型场效应晶体管的1/f噪声较大，在高SN规格下使用接合型场效应晶体管。然而，并不是不能使用MOS型场效应晶体管，也没有必要限 定场效应晶体管的种类。 
并且，在图1所示的输入级的场效应晶体管FET1及FET2中存在有输入电容Ci1及Ci2。由于这些输入电容Ci1及Ci2从表面上可以看作是接地的虚拟电容，因此在图1中用虚线来表示。由于输入电容Ci1及Ci2是从场效应晶体管FET1及FET2的栅极所观察到的内部电路的电容，因此是各场效应晶体管FET1及FET2的栅极－源极间电容和栅极－漏极间电容之和。 
在从各场效应晶体管FET1及FET2的栅极观察源极时，由于在非常近的距离上存在着源极区域的高密度的多个载体，因此输入电容Ci1及Ci2的大部分成为该电容。若随着从该源极逐渐向漏极移动，则多个载体的密度逐渐减小，从某处可以观察到耗尽层在扩大。若关注这部分，则扩大到漏极电极的耗尽层的距离与施加反向偏置时的pn接合一样，因电压而变化。因此，只要改变漏极电压，就能够对输入电容Ci1及Ci2进行调整。 
因此，在本发明的第一实施方式中，为了改变场效应晶体管FET1及FET2的漏极电压，如图2所示的那样，构成了电荷检测电路9。 
即，电荷检测电路9包括前述的图1所示的差分放大电路1，在该差分放大电路1的正极输入端子tp及场效应晶体管FET1的栅极间的连接点与接地之间，连接有由消除电阻Rc和消除电容Cc并联连接而成的消除电路10。此外，在差分放大器4的输出侧与负极输入端子tn之间，连接有由反馈电阻Rf和反馈电容Cf并联连接而成的反馈电路11。 
此外，在差分放大电路1的负载电阻R1及R2与场效应晶体管FET1及FET2之间，夹插有分别调整漏极电压的漏极电压调整电路12及13。 
在负载电阻R1及场效应晶体管FET1之间，漏极电压调整电路12包括与场效应晶体管以共源共栅的方式连接的电压控制用有源元件14、以及经由低通滤波器15连接到该电压控制用有源元件14的基极的、且能够任意地调整输出电压的直流电压源16。电压控制用有源元件14包括以达林顿方式连接的npn型双极晶体管Q11及Q12。 
双极晶体管Q11的集电极连接到负载电阻R1，发射极连接到场效应晶体管FET1的漏极。双极晶体管Q12的集电极连接在负载电阻R1及双极晶体管Q11的集电极之间，发射极连接到双极晶体管Q11的基极，基极连接到低通滤波器15的输出侧。 
低通滤波器15包括夹插在直流电压源16与电压控制用有源元件14之间的电阻Rd1，以及夹插在该电阻Rd1和电压控制用有源元件14的连接点与接地之间的电容Cd1。 
此外，漏极电压调整电路13也与漏极电压调整电路12一样，包括以共源共栅的方式连接到场效应晶体管FET2的电压控制用有源元件17、低通滤波器18、以及能够任意地调整输出电压的直流电压源19。电压控制用有源元件17包括以达林顿方式连接的npn型双极晶体管Q21及Q22。 
双极晶体管Q21的集电极连接到负载电阻R2，发射极连接到场效应晶体管FET2的漏极。双极晶体管Q22的集电极连接在负载电阻R2与双极晶体管Q21的集电极之间，发射极连接到双极晶体管Q21的基极，基极连接到低通滤波器18的输出侧。 
低通滤波器18包括夹插在直流电压源19与电压控制用有源元件17之间的电阻Rd2，以及夹插在该电阻Rd2和电压控制用有源元件17的连接点与接地之间的电容Cd2。 
然后，将作为物理量检测传感器的电容变化型传感器、即成对的加速度传感器21和22的一端连接到电荷检测电路9的正极输入端子tp以及负极输入端子tn。这些加速度传感器21及22的另一端连接到产生例如50kHz的载波信号Sc的载波信号发生器23。利用该载波信号Sc对各加速度传感器21及22的可变电容进行采样，并提供给电荷检测电路9的正极输入端子tp及负极输入端子tn。 
加速度传感器21及22是电容变化型传感器，通过将重锤固定于梁上，并将固定电极保持在重锤的侧面附近，对重锤与固定电极间的电容进行测定，从而检测出加速度。各加速度传感器21及22都可以测定微小的电荷（例如10-18Ｃ左右）。在该实施方式中，加速度传感器21及22在1V时设定为1G。 
此外，电荷检测电路9的输出端子to连接到乘法器24的一个输入侧，从载波 信号发生器23输出的载波信号Sc输入到乘法器的另一个输入侧。 
在该乘法器24中利用载波信号Sc解调来得到加速度信号，通过例如具有1kHz的截止频率的低通滤波器25，使该加速信号通过低频部分，从而得到在1kHz以下的低频加速度信号α。 
接着，对上述第一实施方式的动作进行说明。 
将50kHz的载波信号Sc提供给加速度传感器21及22，并对加速度分量进行采样，对于采样后的加速度分量，利用电荷检测电路9的消除电路10来消除其中的同相信号噪声。此外，在漏极电压调整电路12及13中，通过调整场效应晶体管FET1及FET2的漏极电压，并调整输入电容Ci1及Ci2，能够独立地改变场效应晶体管FET1及FET2的正负增益，并能够提高同相信号噪声的去除率。 
此时，不使用前述的现有示例那样的可变电容二极管来进行差分放大电路1的输入电容的调整，而利用漏极电压调整电路12及13来调整构成差分放大电路1的场效应晶体管FET1及FET2的漏极电压，因此，能够可靠地抑制如上所述那样的因可变电容二极管的漏电流而造成的噪声密度的增加。 
此处，将正极输入端子tp连接到栅极的场效应晶体管FET1的漏极电压，由构成以共源共栅的方式连接的电压控制用有源元件14的双极晶体管Q11的发射极电位来决定。由于该发射极电位是从直流电压源16的电位仅降低了pn接合电压（约0.6V）后的电位，因此，若改变直流电压源16的输出电压，则能够调整场效应晶体管FET1的输入电容Ci1。即，若直流电压源16的输出电压上升，则输入电容Ci1减小，反之，若直流电压源16的输出电压下降，则输入电容Ci1增大。 
同样地，对于将负极输入端子tn连接到栅极的场效应晶体管FET2，也能够通过改变直流电压源19的输出电压来调整场效应晶体管FET2的输入电容Ci2。即，若直流电压源19的输出电压上升，则输入电容Ci2减小，反之，若直流电压源16的输出电压下降，则输入电容Ci2增大。 
此时，电压控制用有源元件14及17中，由于双极晶体管Q11、Q12以及Q21、Q22都是以达林顿方式相连接的，因此，能够得到电流放大率。由此，可以降低直 流电压源16及19的输出电压，从而降低了直流电压源16及19的电压变动的影响。此外，由于在直流电压源16及19与电压控制用有源元件14及17之间夹插有低通滤波器15及18，因此，能够抑制直流电压源16及19的电压变动。因而，能够正确地调整场效应晶体管FET1及FET2的漏极电压，从而能够正确地调整输入电容Ci1及Ci2。 
场效应晶体管FET1及FET2的源极－漏极间电压与输入电容Ci1及Ci2之间的关系如图3所示，当源极－漏极间电压ＶSD为0.5V左右时，输入电容Ci1及Ci2为9.5pF。之后，随着源极－漏极间电压ＶSD的增加，输入电容Ci1及Ci2呈现为以逐渐下降的二次曲线所示的特性。并且，源极－漏极间电压ＶSD在1.5V～4V时，静电电容变化了1pF。作为电荷检测电路所要求的静电电容的变化量为1pF，满足该条件。假设在要求更大可变电容的情况下，通过将电压控制用有源元件14、17并联连接以增加整体电容，也能够增大静电电容的可变幅度。 
因此，图4示出了如下结果：即，在将直流电压源19的直流电压Vd2固定为例如4.6V、且使直流电压源16的直流电压Vd1在约3.25V～6.25V的范围内变化时，对直流电压Vd1与从输出端子to输出的输出电压Vo进行了直流测定的结果。此时，由于在作为所述可变电容传感器而使用的加速度传感器在1V的时候设定为1G，因此输出电压Vo的±0.1Ｖ的变化相当于进行了±0.1Ｇ的调整。由此，通过改变同相信号的去除率，能够调整加速度传感器的零点偏移。 
并且，在上述实施方式1的电荷检测电路9中，在未对加速度传感器21及22施加加速度的状态下，噪声密度相对频率的关系如图5所示，在频率低于100Hz的低频范围内，噪声密度与噪声的理论值大致相等，能够实现低噪声的电荷检测电路。 
此外，在上述实施方式1中，说明了将以达林顿方式连接的npn型双极晶体管用作为电压控制用有源元件14及17的情况，但并不限于此，如图6所示，也可以使用1个npn型的双极晶体管Q1及Q2来构成。 
并且，在上述实施方式1中，说明了使用npn型的双极晶体管来作为电压控制用有源元件14及17的情况，但并不限于此，也可以使用n沟道的接合型场效应晶 体管来代替双极晶体管，也能够获得与上述同样的效果。 
并且，在上述实施方式1中，说明了将直流电压源19的输出电压固定为4.6V的情况，但是直流电压源19的输出电压能够固定为任意电压值，在某些情况下，可以省略漏极电压调整电路13。此外，不限于对直流电压源19的输出电压进行固定值的情况，直流电压源19的输出电压也可设为可变。 
另外，在差分放大电路中，由于以往为了获得低噪声且高速的差分输入，提出了如图7所示的差分放大电路。在这种差分放大电路中，npn型的双极晶体管Q3和Q4的基极彼此相连，在这些双极晶体管Q3和Q4的基极间的中心点经由电阻R3连接到直流电压源2的正极侧，其中，该npn型的双极晶体管Q3和Q4由夹插在负载电阻R1及R2与场效应晶体管FET1及FET2之间的漏极电压调整电路12和13来构成。此外，差分放大电路具有经由恒定电流二极管Dz与电容C3的并联电路而被连接到接地的结构，并且重叠双极晶体管Q3和Q4且以共源共栅方式相连接。 
在这种现有示例中，在通常情况下，输入级的场效应晶体管FET1和FET2存在所谓的镜像效果，即若输入栅极的输入电压上升ΔＶｉ，则在将漏极电压ＶD的增益设为G时，下降GΔＶｉ，漏极与栅极间的反馈电容变化增益倍数。根据变化了增益倍数的反馈电容与负载电阻R1及R2，来决定初级的响应速度。 
由此，在输入级和反馈电容级的2级结构中，为了获得低噪声且高速的差分输入，重叠双极晶体管Q3和Q4且以共源共栅方式相连接。 
即，为了尽可能地获得低电阻（低噪声）特性，将作为输入级晶体管的场效应晶体管FET1和FET2构成为具有较大面积（较大电容），并且为了实现防止镜像效果的目的，将场效应晶体管FET1和FET2的漏极电位固定为双极晶体管Q3和Q4的发射极电位，而且，如果双极晶体管Q3和Q4由低电容的晶体管来构成，则能够减小在与产生增益的负载电阻R1和R2的连接点处的镜像效果。此外，由于需要具有差分特性，优选使2个双极晶体管Q3和Q4的发射极电位相同。 
也就是说，在图7的现有示例中，由于将2个场效应晶体管FET1和FET2的漏极电位固定为一个电位值，因此，如上述本发明的第一实施方式那样，无法独立地对场效应晶体管FET1和FET2的漏极电压进行调整，尽管一眼看过去结构相似，但 是两者的作用效果完全不同，图7的现有示例不能够获得本发明的第一实施方式的作用效果。 
接着，使用图8对本发明的第二实施方式进行说明。 
在第二实施方式中，省略了负载电阻R1和R2，而使用电流镜像电路来作为负载。 
即，在第二实施方式中，如图8所示，在所述第一实施方式的图2的结构中，省略了在差分放大电路1的初级的负载电阻R1和R2，取而代之的是，连接有电流镜像电路31来作为负载。电流镜像电路31包括发射极连接到直流电压源2的正极侧的pnp型双极晶体管Q31和Q32，两个双极晶体管Q31和Q32的基极彼此相连接，且它们的基极间的中心点连接到双极晶体管Q31的集电极。 
此外，在作为电流镜像电路31的参考电流侧的双极晶体管Q31与场效应晶体管FET1之间，设置有与所述第一实施方式同样的漏极电压调整电路12。此外，省略了在作为镜像电流侧的双极晶体管Q32与场效应晶体管FET2之间的漏极电压调整电路13，该双极晶体管Q32与场效应晶体管FET2的连接点连接到放大器32，该放大器32的输出侧连接到输出端子to。 
在第二实施方式中，利用镜像电路31，使流过参考电流侧的双极晶体管Q31的电流流入镜像电流侧的双极晶体管Q32。 
这里，在参考电流侧，通过利用漏极电压调整电路12来调整场效应晶体管FET1的漏极电压，由此能够使输入电容Ci1变化。另一方面，在镜像电流侧，由于省略了调整场效应晶体管FET2的漏极电压的漏极电压调整电路13，因此，场效应晶体管FET2的输入电容Ci2被固定。因而，可获得与第一实施方式相同的作用效果。 
接着，使用图9对本发明的第三实施方式进行说明。 
在所述第三实施方式中，在使用电流镜像电路来作为负载的情况下，使镜像电流侧的场效应晶体管的输入电容可变。 
即，在第三实施方式中，如图9所示，在前述的图8的结构中，省略了漏极电压调整电路12，取而代之的是，在电流镜像电路31的镜像电流侧设置了漏极电压调整电路13。 
所述漏极电压调整电路13具有如下结构：即，将双极晶体管Q32与场效应晶体管FET2之间的连接点连接到以运算放大器所构成的差分放大器41的负极输入端子，将直流电压源19连接到该差分放大器41的正极输入端子，且将差分放大器41的输出侧连接到输出端子to。另外，将负极输入端子tn连接到场效应晶体管FET1的栅极，将正极输入端子tp连接到场效应晶体管FET2的栅极。 
在所述第三实施方式中，由于省略了电流镜像电路31的参考电流侧的场效应晶体管FET1的漏极电压调整电路12，因此，该场效应晶体管FET1的漏极电压被固定，与此相对应地，场效应晶体管FET1的输入电容Ci1也被固定。 
另一方面，在电流镜像电路31的镜像电流侧设置有漏极电压调整电路13。在所述漏极电压调整电路13中，由于场效应晶体管FET2的漏极与电流镜像电路31的双电极晶体管Q32的集电极之间的连接点连接到差分放大器41的负极输入端子，直流电压源19连接到该差分放大器41的正极输入端子，因此，场效应晶体管FET2的漏极电位与直流电压源19的电位相等。由于使从所述直流电压源19输出的直流电压可变，因此，能够使场效应晶体管FET2的漏极电压变化，从而能够使场效应晶体管FET2的输入电容Ci2变化，且能够获得与前述的第一及第二实施方式同样的作用效果。 
接着，使用图10对本发明的第四实施方式进行说明。 
在所述第四实施方式中，设计为防止双极晶体管的基极－发射极间的电位变动，该双极晶体管以共源共栅的方式连接到构成差分放大电路的输入级的场效应晶体管。 
即，在第四实施方式中，如图10所示，在第一实施方式的图6的结构中，以共源共栅的方式连接到场效应晶体管FET1及FET2的双极晶体管Q1和Q2的基极与以运算放大器所构成的差分放大器51和52的输出侧相连接。 
然后，直流电压源16连接到差分放大器51的正极输入端子，双极晶体管Q1的发射极连接到差分放大器51的负极输入端子。 
然后，直流电压源19连接到差分放大器52的正极输入端子，双极晶体管Q2 的发射极连接到差分放大器52的负极输入端子。 
根据所述第四实施方式，将以共源共栅的方式连接到场效应晶体管FET1及FET2的双极晶体管Q1和Q2的发射极连接到差分放大器51和52的负极输入端子，且该差分放大器51和52的输出侧连接到双极晶体管Q1和Q2的基极。由此，能够消除2个双极晶体管Q1和Q2基极－发射极间电位的变动，从而能够稳定地进行场效应晶体管FET1和FET2的漏极电压的调整。 
另外，在上述第四实施方式中，也可使用n沟道的接合型场效应晶体管来替代npn型双极晶体管Q1和Q2。 
此外，在上述第一到第四实施方式中，对本发明适用于电容变化型传感器的情况进行了说明，但不限于此，本发明的电荷检测电路9也适用于使用了绝缘体的压电元件的压力传感器、麦克风、加速度传感器、角速度传感器、应变仪等电荷发生型传感器。在这种情况下，除了将电荷发生型传感器的一端连接到正极输入端子tp、且将另一端连接到负极输入端子tn的结构之外，通过采用与前述的第一到第四实施方式相同的结构，只要能够调整场效应晶体管FET1和FET2中的至少一个的输入电容即可。 
工业上的实用性 
在本发明中，在对由电荷发生型传感器及电容变化型传感器所构成的物理量检测传感器进行交流偏置驱动的情况下，利用漏极电压调整电路对构成差分放大电路的2个场效应晶体管中的至少一个的漏极电压进行调整。因此，能够正确地调整正负差分输入中至少一个的输入电容，从而抑制噪声密度的增加。 
标号说明 
1差分放大电路 
2…直流电压源 
3恒流源电路 
R1、R2负载电阻 
FET1，FET2场效应晶体管 
4差分放大器 
tp正极输入端子 
tn负极输入端子 
to输出端子 
9电荷检测电路 
10消除电路 
11反馈电路 
12，13漏极电压调整电路 
14，17电压控制用有源元件 
15、18低通滤波器 
16，19直流电压源 
21，22加速度传感器 
23载波信号发生器 
24乘法器 
25低通滤波器 
31电流镜像电路 
Q31，Q32双极晶体管 
32放大器 
41差分放大器 
51，52差分放大器 。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.（修改后）一种电荷检测电路，其特征在于，
将由电荷发生型传感器及电容变化型传感器的任一个所构成的物理量检测传感器的一端连接到差分放大电路的负极输入端子，将另一端连接到所述差分放大电路的正极输入端子，
在所述差分放大电路的输出端子与所述负极输入端子之间，并联连接有反馈电阻及反馈电容，且在所述差分放大电路的正极输入端子与基准电压之间，并联连接有消除电阻及消除电容，
设置有漏极电压调整电路，该漏极电压调整电路对分别输入所述差分放大电路的正负的差分输入的2个场效应晶体管中至少一个的漏极电压进行调整以调整输入电容，从而能够对所述正负的差分输入的至少一个的增益进行调整。
2.（修改后）如权利要求1所述的电荷检测电路，其特征在于，
对于2个所述场效应晶体管分别设置有所述漏极电压调整电路，所述漏极电压调整电路分别对2个所述场效应晶体管的漏极电压进行调整，从而分别对各个场效应晶体管的输入电容进行调整。
3.（修改后）如权利要求1或2所述的电荷检测电路，其特征在于，
所述漏极电压调整电路包括：对所述场效应晶体管的漏极电压进行调整、且与该场效应晶体管以共源共栅的方式相连接的电压控制用有源元件；以及对该电压控制用有源元件提供直流电压的直流电压源。
4.（修改后）如权利要求3所述的电荷检测电路，其特征在于，
所述漏极电压调整电路包括双极晶体管，该双极晶体管通过将所述电压控制用有源元件以共源共栅的方式连接到所述场效应晶体管来构成，该双极晶体管的基极连接到差分放大器的输出侧，直流电压源连接到该差分放大器的正极输入端子，所述双极晶体管的发射极侧连接到所述差分放大器的负极侧。
5.（修改后）如权利要求3或4所述的电荷检测电路，其特征在于，
在所述直流电压源的输出侧连接有低通滤波器。
6.（修改后）如权利要求1所述的电荷检测电路，其特征在于，
所述漏极电压调整电路在所述差分输入的负载上使用电流镜电路，且包括具有以共源共栅的方式连接的电压控制用有源元件的漏极电压调整电路，该电压控制用有源元件对与该电流镜电路的参考电流侧相连接的场效应晶体管的漏极电压进行调整。
7.（追加）如权利要求1所述的电荷检测电路，其特征在于，
所述漏极电压调整电路在所述差分输入的负载上使用应用电流镜电路，在与该电流镜电路的镜像电流侧相连接的场效应晶体管的漏极，连接有第2差分放大器的负极输入端子，通过控制该第2差分放大器的正极输入端子的电压，来调整与所述镜像电流侧相连接的场效应晶体管的漏极电压。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
权利要求项1对下述内容进行明确：即，使用漏极电压调整电路对漏极电压进行调整以调整输入电容。
专利文献1（JP2001-326548）揭示了一种电荷型传感器用放大电路，其中，在运算放大器Amp的反相输入端子和正向输入端子之间连接有加速度传感器，在反相输入端子与输出端子之间连接有将反馈阻抗R1与反馈电容C1并联连接而成的反馈电路，并且在正相输入端子与基准电压Vref之间连接有将消除阻抗R2与消除电容C2并联连接而成的消除电路。
还记载有：在共模噪声源Vn1、Cn1、Vn2、Cn2与加速度传感器连接而成的图2所示的共模噪声混入模型中，若Cn1＝Cn2，则Vn1＝Vn2成立，由此运算放大器Amp的输出电压Vout1（N）为0。
然而，在专利文献1中完全没有揭示关于运算放大器的内部结构，也完全没有揭示本申请的权利要求项1所涉及的发明那样的下述技术思想：即，对构成差分放大器的2个场效应晶体管中的至少一个的漏极电压进行调整，由此来调整输入电容。
此外，在专利文献2（JP56-102107）中，虽然揭示了具有由以共源共栅方式连接的2个场效应晶体管和2个双极晶体管所形成的差分对的差分放大器，但完全没有揭示所述本申请权利要求项1所涉及的发明的技术思想。
并且，在专利文献3（JP55-72327）中，虽然记载了具有由以共源共栅方式连接的FET晶体管和双极晶体管所形成的差分对的差分放大器，但完全没有揭示所述本申请权利要求项1所涉及的发明的技术思想。
因此，相对于专利文献1～3，本申请权利要求范围中的权利要求1所涉及的发明具有创造性。
此外，在权利要求范围中的权利要求项2中，对下述内容进行了限定，即：对构成差分放大器的2个场效应晶体管的漏极电压单独地进行调整，由此来调整输入电容，从而进一步地明确了与专利文献1～3的差异。
权利要求范围中的权利要求3～5是权利要求范围中的权利要求1的从属权利要求，相对于专利文献1～3具有创造性。
并且，由于权利要求范围中的权利要求项6是权利要求范围中的权利要求项1的从属权利要求，因此，虽然在专利文献4（JP54-137948）中揭示了连接有电流镜电路的差分放大电路，但相对于专利文献1～4，权利要求项6所涉及的发明具有创造性。
此外，由于权利要求范围中的权利要求项7是权利要求范围中的权利要求项1的从属权利要求，因此，虽然在专利文献5（JP3-7409）中记载有在以电流镜电路作为负载的第一差分放大器的输出上设定直流偏置，但相对于专利文献1～3及5，权利要求项7所涉及的发明具有创造性。

Claims (6)

1.一种电荷检测电路，其特征在于，
将由电荷发生型传感器及电容变化型传感器的任一个所构成的物理量检测传感器的一端连接到差分放大电路的负极输入端子，将另一端连接到所述差分放大电路的正极输入端子，
在所述差分放大电路的输出端子与所述负极输入端子之间，并联连接有反馈电阻及反馈电容，且在所述差分放大电路的正极输入端子与基准电压之间，并联连接有消除电阻及消除电容，
设置有漏极电压调整电路，该漏极电压调整电路对分别输入所述差分放大电路的正负差分输入的2个场效应晶体管中的至少一个的漏极电压进行调整，从而能够对所述正负差分输入中的至少一个的增益进行调整。
2.如权利要求1所述的电荷检测电路，其特征在于，
所述漏极电压调整电路包括：对所述场效应晶体管的漏极电压进行调整、且与该场效应晶体管以共源共栅的方式相连接的电压控制用有源元件；以及对该电压控制用有源元件提供直流电压的直流电压源。
3.如权利要求2所述的电荷检测电路，其特征在于，
所述漏极电压调整电路包括双极晶体管，该双极晶体管通过将所述电压控制用有源元件以共源共栅的方式连接到所述场效应晶体管来构成，该双极晶体管的基极连接到差分放大器的输出侧，直流电压源连接到该差分放大器的正极输入端子，所述双极晶体管的发射极侧连接到所述差分放大器的负极侧。
4.如权利要求2或3所述的电荷检测电路，其特征在于，
在所述直流电压源的输出侧连接有低通滤波器。
5.如权利要求1所述的电荷检测电路，其特征在于，
所述漏极电压调整电路在所述差分输入的负载上使用电流镜电路，并包括具有以共源共栅的方式连接的电压控制用有源元件的漏极电压调整电路，该电压控制用有源元件对与该电流镜电路的参考电流侧相连接的场效应晶体管的漏极电压进行调整。
6.如权利要求1所述的电荷检测电路，其特征在于，
所述漏极电压调整电路在所述差分输入的负载上使用电流镜电路，在与该电流镜电路的镜像电流侧相连接的场效应晶体管的漏极，连接有第2差分放大器的负极输入端子，通过控制该第2差分放大器的正极输入端子的电压，来调整与所述镜像电流侧相连接的场效应晶体管的漏极电压。
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