JP2000131072A - Capacity change detection circuit device - Google Patents

Capacity change detection circuit device

Info

Publication number
JP2000131072A
JP2000131072A JP10302661A JP30266198A JP2000131072A JP 2000131072 A JP2000131072 A JP 2000131072A JP 10302661 A JP10302661 A JP 10302661A JP 30266198 A JP30266198 A JP 30266198A JP 2000131072 A JP2000131072 A JP 2000131072A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
capacitors
rectangular wave
wave signal
sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10302661A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Nagao
勝 長尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP10302661A priority Critical patent/JP2000131072A/en
Publication of JP2000131072A publication Critical patent/JP2000131072A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect the capacity change in a pair of capacitors being connected in series with a simple circuit configuration. SOLUTION: A rectangular wave signal generation circuit 30 applies a rectangular wave signal S1 across a pair of capacitors Ca and Cb that are connected in series and takes out a signal where a rectangular wave signal S1 is amplitude-modulated by a signal for indicating the capacity change as a voltage signal S2 via a charge amplifier 50 from the connection point between the capacitors Ca and Cb along with the capacity change in the capacitors Ca and Cb. The voltage signal S2 is supplied to first and second sample/hold circuits 60 and 70, and the first and second sample/hold circuits 60 and 70 sample and hold the signal S2 by first and second pulse train signals S3 and S4 that have the same cycle as the rectangular wave signal S1 from a pulse train signal generation circuit 40 and are in opposite phases each other and then output it to an operation circuit 80. The operation circuit 80 synthesizes each signal being sampled and held in the above before outputting.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、角速度センサ、加
速度センサなどに適用され、直列接続された一対のコン
デンサの両端に電圧信号を印加するとともに同一対のコ
ンデンサ間の接続点から取り出した電圧信号に基づいて
同一対のコンデンサの容量変化を検出する容量変化検出
回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to an angular velocity sensor, an acceleration sensor, and the like, applies a voltage signal to both ends of a pair of capacitors connected in series, and extracts a voltage signal extracted from a connection point between the same pair of capacitors. And a capacitance change detection circuit device that detects a change in the capacitance of the same pair of capacitors based on

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開平1
0−122869号公報に示されているように、直列接
続された一対のコンデンサの両端に正弦波状の高周波信
号を印加し、前記高周波信号(搬送波信号に相当)をコ
ンデンサの容量変化を表す信号(変調波信号に相当)で
変調した信号を一対のコンデンサ間の接続点から取り出
し、前記取り出した信号を復調することにより、一対の
コンデンサの容量変化を表す信号を取り出すようにして
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of apparatus is disclosed in, for example,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 0-122869, a sine-wave high-frequency signal is applied to both ends of a pair of capacitors connected in series, and the high-frequency signal (corresponding to a carrier signal) is converted into a signal representing a change in capacitance of the capacitor (corresponding to a carrier signal). A signal modulated by the modulated wave signal) is extracted from a connection point between the pair of capacitors, and the extracted signal is demodulated to extract a signal indicating a change in capacitance of the pair of capacitors.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、変調した信号を復調するための復調回路
が複雑になるとともに、同復調回路にはローパスフィル
タ又はバンドパスフィルタを付設する必要があり、一対
のコンデンサの容量変化を表す信号を取り出すための回
路が複雑になるという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional apparatus, a demodulation circuit for demodulating a modulated signal becomes complicated, and the demodulation circuit is provided with a low-pass filter or a band-pass filter. However, there is a problem that a circuit for extracting a signal indicating a change in the capacitance of the pair of capacitors becomes complicated.

【0004】[0004]

【発明の概要】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、簡単な構成で、一対のコン
デンサの容量変化を表す信号を取り出すことが可能な容
量変化検出回路装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a capacitance change detecting circuit device capable of extracting a signal indicating a capacitance change of a pair of capacitors with a simple configuration. Is to provide.

【0005】上記目的を達成するために、本発明の特徴
は、直列接続された一対のコンデンサの両端に電圧信号
を印加するとともに同一対のコンデンサ間の接続点から
取り出した電圧信号に基づいて同一対のコンデンサの容
量変化を検出する容量変化検出回路装置において、矩形
波信号を発生して前記一対のコンデンサの両端に同矩形
波信号を印加する矩形波信号発生回路と、前記矩形波信
号の周期の整数倍の周期を有するパルス列信号を発生す
るパルス列信号発生回路と、前記接続点から取り出した
電圧信号を前記パルス列信号でサンプルホールドするサ
ンプルホールド回路とを設けたことにある。
In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that a voltage signal is applied to both ends of a pair of capacitors connected in series and the same signal is applied based on a voltage signal extracted from a connection point between the same pair of capacitors. In a capacitance change detection circuit device for detecting a change in capacitance of a pair of capacitors, a rectangular wave signal generation circuit for generating a rectangular wave signal and applying the same rectangular wave signal to both ends of the pair of capacitors, and a period of the rectangular wave signal A pulse train signal generating circuit for generating a pulse train signal having a period that is an integral multiple of the pulse train signal, and a sample and hold circuit for sampling and holding a voltage signal extracted from the connection point with the pulse train signal.

【0006】これによれば、一対のコンデンサの容量が
変化すると、同一対のコンデンサ間の接続点からは、矩
形波信号を前記コンデンサの容量変化に応じて振幅変調
した電圧信号、すなわち矩形波信号を前記コンデンサの
容量変化を表す信号で振幅変調した電圧信号が得られ
る。そして、この電圧信号が矩形波信号の周期の整数倍
の周期を有するパルス列信号でサンプルされて、サンプ
ルホールド回路にホールドされるので、同サンプルホー
ルド回路からは前記コンデンサの容量変化を表す信号が
取り出されることになる。この場合、一対のコンデンサ
に矩形波信号を印加しているので、前記一対のコンデン
サに正弦波信号を印加する場合に比べてサンプルホール
ド回路におけるサンプリングタイミングを厳しく管理し
なくても、サンプルホールド回路は前記コンデンサの容
量変化を正確に表す信号をサンプリングすることが可能
となる。また、サンプルホールド回路はローパスフィル
タの機能も果たすので、格別なローパスフィルタを必要
としない。その結果、前記本発明の特徴によれば、簡単
な回路構成で、一対のコンデンサの容量変化を検出する
ことが可能となるとともに、前記ローパスフィルタの省
略によりコンデンサの容量変化を表す出力信号の位相遅
れを考慮することもなくなる。
According to this, when the capacitance of a pair of capacitors changes, a voltage signal obtained by amplitude-modulating a rectangular wave signal according to a change in the capacitance of the capacitor, that is, a rectangular wave signal Is amplitude-modulated by a signal representing a change in the capacitance of the capacitor. Then, this voltage signal is sampled by a pulse train signal having a period that is an integral multiple of the period of the rectangular wave signal and is held by the sample-and-hold circuit, so that a signal representing a change in the capacitance of the capacitor is extracted from the sample-and-hold circuit. Will be. In this case, since the rectangular wave signal is applied to the pair of capacitors, the sample-and-hold circuit does not require strict control of the sampling timing in the sample-and-hold circuit as compared with the case where the sine wave signal is applied to the pair of capacitors. It is possible to sample a signal that accurately represents a change in the capacitance of the capacitor. Further, since the sample and hold circuit also functions as a low-pass filter, no special low-pass filter is required. As a result, according to the feature of the present invention, it is possible to detect the change in the capacitance of the pair of capacitors with a simple circuit configuration, and to omit the low-pass filter to eliminate the phase of the output signal indicating the change in the capacitance of the capacitor. There is no need to consider delays.

【0007】また、本発明の他の特徴は、前記パルス列
信号発生回路から出力されるパルス列信号を、矩形波信
号のレベル変化直後の所定期間を除くタイミングで前記
サンプルホールドを制御するようにしたことにある。こ
れによれば、サンプルホールド回路は、矩形波信号のレ
ベル変化直後に一対のコンデンサ間の接続点における電
位が過渡的に変動する影響を受けることなく、前記コン
デンサの容量変化を表す信号をサンプルホールドすると
ともに、同サンプルホールドした信号を出力することが
でき、同コンデンサの容量変化が正確に検出されるよう
になる。
Another feature of the present invention is that the sample and hold of the pulse train signal output from the pulse train signal generation circuit is controlled at a timing excluding a predetermined period immediately after the level change of the rectangular wave signal. It is in. According to this, the sample-and-hold circuit samples and holds the signal indicating the change in the capacitance of the capacitor without being affected by a transient change in the potential at the connection point between the pair of capacitors immediately after the level change of the rectangular wave signal. At the same time, the sampled and held signal can be output, and the change in the capacitance of the capacitor can be accurately detected.

【0008】また、本発明の他の特徴は、パルス列信号
発生回路が前記矩形波信号の周期の整数倍の周期を有す
るとともに矩形波信号のハイレベル及びローレベルにそ
れぞれ対応した第1及び第2のパルス列信号を発生する
とともに、第1及び第2のサンプルホールド回路が前記
接続点から取り出した電圧信号を前記第1及び第2のパ
ルス列信号でそれぞれサンプルホールドするように構成
し、かつ前記第1及び第2のサンプルホールド回路の各
出力を合成演算して一対のコンデンサの容量変化を表す
信号を取り出す演算回路を設けたことにある。これによ
れば、第1及び第2のサンプルホールド回路には、矩形
波信号のハイレベルとローレベルとに分けて、一対のコ
ンデンサ間の接続点の電圧信号が順次サンプルホールド
される。そして、第1及び第2のサンプルホールド回路
の各出力が演算回路によって合成演算されて前記コンデ
ンサの容量変化を表す信号として出力されるので、一対
のコンデンサ間の接続点の電圧信号に不用なノイズ成分
が含まれていても、同ノイズ成分が相殺され、同コンデ
ンサの容量変化が正確に検出されるようになる。
Another feature of the present invention is that the pulse train signal generating circuit has a period which is an integral multiple of the period of the rectangular wave signal and which corresponds to the high level and the low level of the rectangular wave signal, respectively. And the first and second sample and hold circuits are configured to sample and hold the voltage signal extracted from the connection point with the first and second pulse train signals, respectively, and And an arithmetic circuit for synthesizing each output of the second sample and hold circuit to extract a signal representing a change in the capacitance of the pair of capacitors. According to this, the first and second sample-and-hold circuits sequentially sample and hold the voltage signal at the connection point between the pair of capacitors while dividing the rectangular wave signal into a high level and a low level. The outputs of the first and second sample-and-hold circuits are combined and operated by the operation circuit and output as a signal indicating a change in the capacitance of the capacitor, so that unnecessary noise is applied to the voltage signal at the connection point between the pair of capacitors. Even if a component is included, the noise component is canceled, and the change in the capacitance of the capacitor can be accurately detected.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図1は本発明に係る容量変化検出
回路装置を適用した角速度検出装置を概略的に示してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an angular velocity detecting device to which a capacitance change detecting circuit device according to the present invention is applied.

【0010】この角速度検出装置は、振動子をX軸方向
(図1の左右方向)に振動させた状態でZ軸回り(図1
の紙面垂直方向回り)に角速度が作用すると、コリオリ
力によって振動子が角速度に比例した振幅でY軸方向
(図1の上下方向)に振動することを利用して角速度を
検出するものであり、同振動子を組み込んだ半導体素子
Aと、半導体素子Aに接続されて振動子をX軸方向に駆
動するための駆動回路Bと、振動子のY軸方向の振動を
容量変化として検出するための本発明に係る容量変化検
出回路とを備えている。
In this angular velocity detecting device, the vibrator is vibrated in the X-axis direction (the left-right direction in FIG. 1), and is rotated around the Z-axis (FIG. 1).
When the angular velocity acts around the direction perpendicular to the plane of the drawing), the angular velocity is detected by utilizing the fact that the vibrator vibrates in the Y-axis direction (vertical direction in FIG. 1) with an amplitude proportional to the angular velocity due to Coriolis force. A semiconductor element A incorporating the same vibrator, a driving circuit B connected to the semiconductor element A for driving the vibrator in the X-axis direction, and a driving circuit B for detecting vibration in the Y-axis direction of the vibrator as a capacitance change. And a capacitance change detection circuit according to the present invention.

【0011】まず、半導体素子Aについて説明する。半
導体素子10は、方形状の基板10の中央部上に所定距
離だけ浮かして設けた方形状の振動子11を有してい
る。振動子11は、基板10上に固着したアンカ12a
〜12dに外側端にて接続されるとともに振動子11と
同じく基板10上から所定距離だけ浮かして設けた梁1
3a〜13dにより、基板10上の水平面内にてX軸方
向及びY軸方向に変位可能に支持されている。
First, the semiconductor element A will be described. The semiconductor element 10 has a square-shaped vibrator 11 provided on a central portion of a square-shaped substrate 10 by a predetermined distance. The vibrator 11 includes an anchor 12 a fixed on the substrate 10.
1 to 12d which are connected to the outer end at the outer end and are provided at a predetermined distance from the substrate 10 like the vibrator 11.
3a to 13d support the substrate 10 so as to be displaceable in the X-axis direction and the Y-axis direction in a horizontal plane.

【0012】振動子11のX軸方向各外側には、基板1
0上に固着した櫛歯状電極14a,14bがそれぞれ設
けられ、各櫛歯状電極14a,14bは、X軸方向に延
設されるとともにY軸方向に等間隔に配置された複数の
電極指を備えている。また、各櫛歯状電極14a,14
bのX軸方向各外側には、基板10上に固着されるとと
もに各櫛歯状電極14a,14bに接続されたパッド部
15a,15bがそれぞれ設けられ、同パッド部15
a,15b上には導電金属(例えばアルミニウム)で方
形状に形成された電極パッド16a,16bがそれぞれ
設けられている。
A substrate 1 is provided on each outer side of the vibrator 11 in the X-axis direction.
A plurality of electrode fingers 14a and 14b are provided, each of which is fixed on the electrode 0, and each of the electrode fingers 14a and 14b extends in the X-axis direction and is arranged at equal intervals in the Y-axis direction. It has. Further, each of the comb-tooth electrodes 14a, 14
b, pad portions 15a and 15b fixed on the substrate 10 and connected to the comb-shaped electrodes 14a and 14b are provided on the outer sides in the X-axis direction, respectively.
Electrode pads 16a and 16b formed in a rectangular shape with a conductive metal (for example, aluminum) are provided on a and 15b, respectively.

【0013】振動子11のX軸方向側部には、振動子1
1と同様に基板10上から所定距離だけ浮かして同振動
子11と一体的に形成した櫛歯状電極17a,17bが
それぞれ設けられている。櫛歯状電極17a,17bは
X軸方向外側に延設されるとともにY軸方向に等間隔に
配置された複数の電極指をそれぞれ備えており、これら
の各電極指は櫛歯状電極14a,14bの各電極指間の
幅方向(Y軸方向)中心位置に侵入している。櫛歯状電
極14a,14bは、櫛歯状電極17a,17bと共に
振動子11に対する駆動部を構成するもので、振動子1
1は櫛歯状電極14a,14bへの駆動信号の印加時に
静電引力によりX軸方向に励振される。
A vibrator 1 is provided on the side of the vibrator 11 in the X-axis direction.
Like the first embodiment, comb-shaped electrodes 17a and 17b are provided, each of which is floating above the substrate 10 by a predetermined distance and formed integrally with the vibrator 11. Each of the comb-shaped electrodes 17a and 17b includes a plurality of electrode fingers extending outward in the X-axis direction and arranged at equal intervals in the Y-axis direction. 14b invades the center position in the width direction (Y-axis direction) between the electrode fingers. The comb-shaped electrodes 14a and 14b constitute a drive unit for the vibrator 11 together with the comb-shaped electrodes 17a and 17b.
1 is excited in the X-axis direction by electrostatic attraction when a drive signal is applied to the comb-like electrodes 14a and 14b.

【0014】振動子11のY軸方向各外側には、基板1
0上に固着した複数組の櫛歯状電極組21a,21bが
それぞれ設けられて、各櫛歯状電極組21a,21b
は、X軸方向に延設されるとともにY軸方向に等間隔に
配置された複数の電極指を備えている。また、各櫛歯状
電極組21a,21bのY軸方向各外側には、基板10
上に固着されるとともに各櫛歯状電極組21a,21b
に接続されたパッド部22a,22bがそれぞれ設けら
れ、同パッド部22a,22b上には導電金属(例えば
アルミニウム)で方形状に形成された電極パッド23
a,23bがそれぞれ設けられている。
A substrate 1 is provided on each outer side of the vibrator 11 in the Y-axis direction.
A plurality of sets of comb-teeth electrodes 21a, 21b are provided, each of which is fixed on a respective one of the comb-teeth sets 21a, 21b.
Has a plurality of electrode fingers extending in the X-axis direction and arranged at equal intervals in the Y-axis direction. The substrate 10 is provided on each outer side of the comb-teeth-shaped electrode sets 21a and 21b in the Y-axis direction.
And a comb-shaped electrode set 21a, 21b
Are provided on the pad portions 22a and 22b, respectively. On the pad portions 22a and 22b, electrode pads 23 formed of a conductive metal (for example, aluminum) in a square shape are provided.
a and 23b are provided respectively.

【0015】振動子11のY軸方向側部には、振動子1
1と同様に基板10上から所定距離だけ浮かして同振動
子11と一体的に形成した複数組の櫛歯状電極組24
a,24bがそれぞれ設けられている。櫛歯状電極組2
4a,24bはX軸方向に延設されるとともにY軸方向
に等間隔に配置された複数の電極指をそれぞれ備えてお
り、これらの各電極指は櫛歯状電極組21a,21bの
各電極指間に侵入している。ただし、櫛歯状電極組24
aの各電極指は、櫛歯状電極組21aの各電極指間の幅
方向中心位置からずれて、同櫛歯状電極組21aの各電
極指のY軸方向外側にて同各電極指とそれぞれ近接して
おり、互い近接した各電極指同士でコンデンサを構成し
ている。また、櫛歯状電極組24bの各電極指も、櫛歯
状電極組21bの各電極指間の幅方向中心位置からずれ
て、同櫛歯状電極組21bの各電極指のY軸方向外側に
て同各電極指とそれぞれ近接しており、互い近接した各
電極指同士でコンデンサを構成している。
A vibrator 1 is provided on the side of the vibrator 11 in the Y-axis direction.
1, a plurality of comb-teeth-shaped electrode sets 24 which are floated from the substrate 10 by a predetermined distance and formed integrally with the vibrator 11
a and 24b are provided. Comb electrode set 2
Reference numerals 4a and 24b each include a plurality of electrode fingers extending in the X-axis direction and arranged at equal intervals in the Y-axis direction. Each of these electrode fingers is a respective one of the electrodes of the comb-like electrode sets 21a and 21b. Invading between fingers. However, the comb electrode set 24
Each of the electrode fingers a is displaced from the center position in the width direction between the electrode fingers of the comb-shaped electrode set 21a, and the respective electrode fingers are arranged outside the electrode fingers of the comb-shaped electrode set 21a in the Y-axis direction. The capacitors are close to each other, and each electrode finger close to each other forms a capacitor. Also, each of the electrode fingers of the comb-shaped electrode set 24b is also shifted from the center position in the width direction between the electrode fingers of the comb-tooth electrode set 21b, and the outer side in the Y-axis direction of each of the electrode fingers of the comb-shaped electrode set 21b. , The respective electrode fingers are close to each other, and the electrode fingers that are close to each other constitute a capacitor.

【0016】櫛歯状電極組21a,21bは、櫛歯状電
極組24a,24bと共に振動子11の振動に対する検
出部を構成するもので、同振動子11のY軸方向の振動
時には、櫛歯状電極組21a,24aの各近接した一対
の電極指間の距離と、櫛歯状電極組21b,24bの各
近接した一対の電極指間の距離とは、一方の距離が増加
する場合には他方の距離が減少するように互いに反対方
向に増減変化する。櫛歯状電極組21a及び櫛歯状電極
組24aの各電極指によって構成されるコンデンサ(以
下、コンデンサCaという)の総容量が増加(又は)す
ると、櫛歯状電極組21b及び櫛歯状電極組24bの各
電極指によって構成されるコンデンサ(以下、コンデン
サCbという)の総容量が減少(又は増加)するように
なっている。
The comb-teeth-shaped electrode sets 21a and 21b together with the comb-teeth-shaped electrode sets 24a and 24b constitute a detection unit for the vibration of the vibrator 11. When the vibrator 11 vibrates in the Y-axis direction, the comb-teeth electrode sets 21a and 21b The distance between each pair of adjacent electrode fingers of the comb-shaped electrode sets 21a and 24a and the distance between each pair of adjacent electrode fingers of the comb-shaped electrode sets 21b and 24b are determined when one of the distances increases. They increase and decrease in opposite directions so that the other distance decreases. When the total capacity of a capacitor (hereinafter, referred to as a capacitor Ca) formed by each electrode finger of the comb-teeth electrode set 21a and the comb-teeth electrode set 24a increases (or), the comb-teeth electrode set 21b and the comb-teeth electrode The total capacity of a capacitor (hereinafter, referred to as a capacitor Cb) formed by each electrode finger of the set 24b decreases (or increases).

【0017】また、基板10上には、基板10上に固着
されるとともにアンカ12cに接続されたパッド部25
が設けられ、同パッド部25上には導電金属(例えばア
ルミニウム)で方形状に形成された電極パッド26が設
けられている。
On the substrate 10, pad portions 25 fixed to the substrate 10 and connected to the anchors 12c are provided.
And an electrode pad 26 formed of a conductive metal (for example, aluminum) in a square shape is provided on the pad portion 25.

【0018】このような構成の半導体素子Aの製造方法
について、簡単に説明しておく。まず、単結晶シリコン
層からなる下層の上面上にシリコン酸化膜からなる中間
層を介して単結晶シリコン層からなる上層を設けたSO
I(Silicon−On-Insulator)基板を用意し、上層にリ
ン、ボロン等の不純物をドーピングして同上層を低抵抗
化する。次に、振動子11、アンカ12a〜12d、梁
13a〜13d、櫛歯状電極14a,14b、17a,
17b、櫛歯状電極組21a,21b,24a,24b
及びパッド部15a,15b,22a,22b,25に
相当する部分の上層上面をレジスト膜にてマスクして、
前記部分以外の上層及び中間層を反応性イオンエッチン
グ等でエッチングして取り除く。これにより、前述した
基板10上に固着されたアンカ12a〜12d、櫛歯状
電極14a,14b、櫛歯状電極組21a,21b及び
パッド部15a,15b,22a,22b,25を形成
する。
A method for manufacturing the semiconductor element A having such a configuration will be briefly described. First, an SO layer in which an upper layer made of a single-crystal silicon layer is provided on an upper surface of a lower layer made of a single-crystal silicon layer via an intermediate layer made of a silicon oxide film
An I (Silicon-On-Insulator) substrate is prepared, and the upper layer is doped with an impurity such as phosphorus or boron to lower the resistance of the upper layer. Next, the vibrator 11, anchors 12a to 12d, beams 13a to 13d, comb-shaped electrodes 14a, 14b, 17a,
17b, comb-shaped electrode sets 21a, 21b, 24a, 24b
And masking the upper surface of the upper portion corresponding to the pad portions 15a, 15b, 22a, 22b, 25 with a resist film,
The upper layer and the intermediate layer other than the above portions are removed by etching with reactive ion etching or the like. Thereby, the anchors 12a to 12d, the comb-shaped electrodes 14a and 14b, the comb-shaped electrode sets 21a and 21b, and the pad portions 15a, 15b, 22a, 22b and 25 fixed on the substrate 10 are formed.

【0019】次に、振動子11、梁13a〜13d、櫛
歯状電極17a,17b及び櫛歯状電極組24a,24
bに相当する部分の中間層をフッ酸水溶液などでエッチ
ングすることにより除去し、前述した基板10上から所
定距離だけ浮かした振動子11、梁13a〜13d、櫛
歯状電極17a,17b、櫛歯状電極組24a,24b
を形成する。その後、パッド部15a,15b,22
a,22b,25上に、電極パッド16a,16b,2
3a,23b,26を形成する。このようにして構成し
た半導体素子Aにおいては、上層は前述のように低抵抗
化されているので、振動子11、アンカ12a〜12
d、梁13a〜13d、櫛歯状電極17a,17b、櫛
歯状電極組24a,24b、パッド部25及び電極パッ
ド26間は、導体に近い状態で電気的に接続されてい
る。また、櫛歯状電極14a、パッド部15a及び電極
パッド16a間、櫛歯状電極14b、パッド部15b及
び電極パッド16b間、櫛歯状電極組21a、パッド部
22a及び電極パッド23a間、櫛歯状電極組21b、
パッド部22b及び電極パッド23b間も、導体に近い
状態でそれぞれ電気的に接続されている。
Next, the vibrator 11, beams 13a to 13d, comb-like electrodes 17a and 17b, and comb-like electrode sets 24a and 24
The portion of the intermediate layer corresponding to b is removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like, and the vibrator 11, the beams 13a to 13d, the comb-shaped electrodes 17a, 17b, and the comb floating above the substrate 10 by a predetermined distance. Toothed electrode set 24a, 24b
To form Thereafter, the pad portions 15a, 15b, 22
a, 22b and 25 on the electrode pads 16a, 16b and 2
3a, 23b and 26 are formed. In the semiconductor element A thus configured, since the upper layer has a low resistance as described above, the vibrator 11, the anchors 12a to 12
d, the beams 13a to 13d, the comb-shaped electrodes 17a and 17b, the comb-shaped electrode sets 24a and 24b, the pad portion 25, and the electrode pad 26 are electrically connected in a state close to a conductor. Moreover, between the comb-shaped electrode 14a, the pad portion 15a and the electrode pad 16a, between the comb-shaped electrode 14b, the pad portion 15b and the electrode pad 16b, between the comb-shaped electrode set 21a, between the pad portion 22a and the electrode pad 23a, Electrode set 21b,
The pad portion 22b and the electrode pad 23b are also electrically connected to each other in a state close to a conductor.

【0020】駆動回路Bは、電極パッド16a,16b
に接続されて、振動子11をその共振周波数にほぼ等し
い所定周波数f(例えば10KHz程度)でX軸方向に
一定振幅で振動させるために、同パッド16a,16b
間に所定周波数fを有するとともに互いに逆相の駆動用
信号を付与する。容量変化検出回路Cは、図1及び図2
に示すように、電極パッド23a,23b,26に接続
されている。ここで、図1と図2との関係について説明
しておく。図2の半導体素子Aは、図1の振動子11の
Y軸方向の振動を検出するための構造のみを模擬的に示
しており、図2の電極パッド23a,23b間に直列に
接続されたコンデンサCa,Cbは、櫛歯状電極組21
a,24aにより構成されたコンデンサと、櫛歯状電極
組21b,24bにより構成されたコンデンサとにそれ
ぞれ対応している。そして、図2のコンデンサCa,C
b間の接続点である電極パッド26は、図1の櫛歯状電
極組24a,24bの中間に位置する振動子11、梁1
3c及びアンカ12cを介して電気的に接続された電極
パッド26に対応している。
The driving circuit B includes electrode pads 16a, 16b
To vibrate the vibrator 11 at a predetermined frequency f substantially equal to its resonance frequency (for example, about 10 KHz) with a constant amplitude in the X-axis direction.
Driving signals having a predetermined frequency f therebetween and having phases opposite to each other are applied. The capacitance change detection circuit C is shown in FIGS.
Are connected to the electrode pads 23a, 23b, 26 as shown in FIG. Here, the relationship between FIG. 1 and FIG. 2 will be described. The semiconductor device A of FIG. 2 schematically shows only a structure for detecting the vibration of the vibrator 11 of FIG. 1 in the Y-axis direction, and is connected in series between the electrode pads 23a and 23b of FIG. The capacitors Ca and Cb are connected to the comb-shaped electrode set 21.
a and 24a, and a capacitor formed by the comb-shaped electrode sets 21b and 24b, respectively. Then, the capacitors Ca and C shown in FIG.
The electrode pad 26 which is a connection point between the vibrator 11 and the beam 1 located in the middle of the comb-like electrode sets 24a and 24b in FIG.
It corresponds to the electrode pad 26 electrically connected through the 3c and the anchor 12c.

【0021】容量変化検出回路は、矩形波信号発生回路
30及びパルス列信号発生回路40を備えている。矩形
波信号発生回路30は、振動子11の共振周波数よりも
非常に高い周波数(例えば1MHz程度)を有する矩形
波信号S1を発生して(図3参照)、同矩形波信号を電
極パッド23bに供給する。この矩形波信号発生回路3
0には反転アンプ31が接続されており、同アンプ31
は矩形波信号発生回路30からの矩形波信号を反転し
て、同信号と逆相の矩形波信号を電極パッド23aに供
給する。パルス列信号発生回路40は、前記矩形波信号
発生回路30と同期して動作し、前記矩形波信号と同一
周期かつ互いに逆相の第1パルス列信号S3及び第2パ
ルス列信号S4(図3参照)をそれぞれ出力する。これ
らの第1及び第2パルス列信号S3,S4は、その一部
を拡大して図4に示すように、矩形波信号S1のハイレ
ベルからローレベル及びローレベルからハイレベルへの
変化直後から所定の短期間後にローレベルからハイレベ
ルにそれぞれ変化するとともに、同矩形波信号S1のロ
ーレベルからハイレベル及びハイレベルからローレベル
への変化時にハイレベルからローレベルに変化する順次
パルスからそれぞれなる。
The capacitance change detection circuit includes a rectangular wave signal generation circuit 30 and a pulse train signal generation circuit 40. The rectangular wave signal generation circuit 30 generates a rectangular wave signal S1 having a frequency (for example, about 1 MHz) much higher than the resonance frequency of the vibrator 11 (see FIG. 3), and sends the rectangular wave signal to the electrode pad 23b. Supply. This square wave signal generation circuit 3
0 is connected to an inverting amplifier 31.
Inverts the rectangular wave signal from the rectangular wave signal generation circuit 30 and supplies a rectangular wave signal having the opposite phase to the same to the electrode pad 23a. The pulse train signal generation circuit 40 operates in synchronization with the rectangular wave signal generation circuit 30, and generates a first pulse train signal S3 and a second pulse train signal S4 (see FIG. 3) having the same period as the rectangular wave signal and opposite phases to each other. Output each. These first and second pulse train signals S3 and S4 are partially enlarged, as shown in FIG. 4, and immediately after the rectangular wave signal S1 changes from a high level to a low level and immediately after a change from a low level to a high level, After a short period of time, the pulse signal changes from a low level to a high level, and sequentially changes from a high level to a low level when the rectangular wave signal S1 changes from a low level to a high level and from a high level to a low level.

【0022】電極パッド26にはチャージアンプ50が
接続されているとともに、同アンプ50の出力には第1
及び第2サンプルホールド回路60,70がそれぞれ接
続されている。チャージアンプ50は、オペアンプOP
1、コンデンサC1及び抵抗R1からなり、コンデンサ
Ca,Cb間の接続点から取り出した電圧信号を反転す
るとともに増幅して電圧信号S2(図3参照)として出
力する。第1サンプルホールド回路60は、トランジス
タなどで構成したスイッチング回路SW1、コンデンサ
C2及びオペアンプOP2からなり、パルス列信号発生
回路40からの第1パルス列信号S3でチャージアンプ
50の出力電圧をサンプルホールドする。第2サンプル
ホールド回路70は、トランジスタなどで構成したスイ
ッチング回路SW2、コンデンサC3及びオペアンプO
P3からなり、パルス列信号発生回路40からの第2パ
ルス列信号S4でチャージアンプ50の出力電圧をサン
プルホールドする。
A charge amplifier 50 is connected to the electrode pad 26, and the output of the amplifier 50
And the second sample and hold circuits 60 and 70 are connected to each other. The charge amplifier 50 includes an operational amplifier OP
1, a capacitor C1 and a resistor R1, and inverts and amplifies a voltage signal extracted from a connection point between the capacitors Ca and Cb, and outputs it as a voltage signal S2 (see FIG. 3). The first sample and hold circuit 60 includes a switching circuit SW1 including a transistor, a capacitor C2, and an operational amplifier OP2, and samples and holds the output voltage of the charge amplifier 50 with the first pulse train signal S3 from the pulse train signal generation circuit 40. The second sample and hold circuit 70 includes a switching circuit SW2 including a transistor, a capacitor C3, and an operational amplifier O.
The output voltage of the charge amplifier 50 is sampled and held by the second pulse train signal S4 from the pulse train signal generation circuit 40.

【0023】第1及び第2サンプルホールド回路60,
70の各出力は、同各出力を合成演算してコンデンサC
a,Cbの容量変化を表す信号を取り出すための演算回
路80にそれぞれ接続されている。演算回路80は、抵
抗R2〜R5及びオペアンプOP4からなり、第1サン
プルホールド回路60の出力電圧から第2サンプルホー
ルド回路70の出力電圧を減算して出力端子OUTに出
力する。
The first and second sample and hold circuits 60,
Each output of the capacitor 70 is calculated by combining the respective outputs to obtain a capacitor C
a and Cb are connected to an arithmetic circuit 80 for extracting a signal representing a change in capacitance. The arithmetic circuit 80 includes resistors R2 to R5 and an operational amplifier OP4, and subtracts the output voltage of the second sample and hold circuit 70 from the output voltage of the first sample and hold circuit 60 and outputs the result to the output terminal OUT.

【0024】次に、上記のように構成した実施形態の動
作を説明する。駆動回路Bから所定周波数fの駆動信号
を電極パッド16a,16bを介して櫛歯状電極14
a,14bに付与すると、振動子11は、櫛歯状電極1
4a,17a間及び櫛歯状電極14b,17b間の静電
引力により、前記所定周波数fに等しい周波数でX軸方
向に一定振幅で振動する。この状態で、半導体素子Aに
Z軸回りの角速度が作用すると、振動子11はY軸方向
に前記角速度の大きさに比例した振幅で振動し始める。
これにより、櫛歯状電極組24a,24bの各電極指
は、櫛歯状電極組21a,21bの各近接対向する電極
指に前記振動に同期して近づいたり、離れたりする。こ
の場合、櫛歯状電極組24a,21aの各近接した電極
指間の距離が増加(又は減少)すれば、櫛歯状電極組2
4b,21bの各近接した電極指間の距離は減少(又は
増加)するので、櫛歯状電極組24a,21aによって
構成されたコンデンサCaの容量と、櫛歯状電極組24
b,21bによって構成されたコンデンサCbの容量と
は、互いに反対方向に増減変化する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. A drive signal of a predetermined frequency f is supplied from the drive circuit B via the electrode pads 16a and 16b to the comb-like electrode 14.
a, 14b, the vibrator 11 has the comb-shaped electrode 1
Due to electrostatic attraction between the electrodes 4a and 17a and between the comb-shaped electrodes 14b and 17b, the oscillator oscillates at a frequency equal to the predetermined frequency f with a constant amplitude in the X-axis direction. In this state, when an angular velocity around the Z axis acts on the semiconductor element A, the vibrator 11 starts to vibrate in the Y axis direction with an amplitude proportional to the magnitude of the angular velocity.
Thereby, each electrode finger of the comb-teeth electrode set 24a, 24b approaches or separates from each adjacent opposing electrode finger of the comb-teeth electrode set 21a, 21b in synchronization with the vibration. In this case, if the distance between the adjacent electrode fingers of the comb-teeth electrode set 24a, 21a increases (or decreases), the comb-teeth electrode set 2
Since the distance between the adjacent electrode fingers 4b and 21b decreases (or increases), the capacitance of the capacitor Ca constituted by the comb-teeth electrode sets 24a and 21a and the comb-teeth electrode set 24
The capacitance of the capacitor Cb constituted by b and 21b increases and decreases in directions opposite to each other.

【0025】一方、コンデンサCa,Cbの両端には、
矩形波信号発生回路30及び反転アンプ31から電極パ
ッド23a,23bを介して矩形波信号が印加されてお
り、コンデンサCa,Cb間の接続点からは、前記矩形
波信号をコンデンサCa,Cbの容量変化に応じて振幅
変調した電圧信号、すなわち前記矩形波信号をコンデン
サCa,Cbの容量変化を表す信号で振幅変調した電圧
信号が得られる。そして、チャージアンプ50が前記電
圧信号を反転増幅して、同反転増幅した電圧信号S2
(図3参照)を第1及び第2サンプルホールド回路6
0,70にそれぞれ供給する。
On the other hand, at both ends of the capacitors Ca and Cb,
A rectangular wave signal is applied from the rectangular wave signal generation circuit 30 and the inverting amplifier 31 via the electrode pads 23a and 23b. From the connection point between the capacitors Ca and Cb, the rectangular wave signal is transferred to the capacitors Ca and Cb. A voltage signal whose amplitude is modulated according to the change, that is, a voltage signal obtained by amplitude-modulating the rectangular wave signal with a signal indicating a change in capacitance of the capacitors Ca and Cb is obtained. Then, the charge amplifier 50 inverts and amplifies the voltage signal, and the inverted and amplified voltage signal S2
(Refer to FIG. 3) to the first and second sample and hold circuits 6
0, 70 respectively.

【0026】第1及び第2サンプルホールド回路60,
70には、パルス列信号発生回路40からの第1及び第
2パルス信号S3,S4(図3参照)が供給されてお
り、同サンプルホールド回路60,70は前記電圧信号
S2を第1及び第2パルス信号S3,S4でサンプルホ
ールドする。したがって、第1サンプルホールド回路6
0は前記電圧信号S2の正側電圧のみを順次サンプルホ
ールドすることになるとともに、第2サンプルホールド
回路70は前記電圧信号S2の負側電圧のみを順次サン
プルホールドすることになるので、第1及び第2サンプ
ルホールド回路60,70は、コンデンサCa,Cbの
容量変化すなわち半導体素子AのZ軸回りに作用してい
る角速度を正及び負により共に表す電圧信号を出力する
ことになる。
The first and second sample and hold circuits 60,
The first and second pulse signals S3 and S4 (see FIG. 3) from the pulse train signal generating circuit 40 are supplied to the sample and hold circuit 60 and 70. The sample and hold circuits 60 and 70 convert the voltage signal S2 into first and second signals. The sample and hold are performed by the pulse signals S3 and S4. Therefore, the first sample and hold circuit 6
0 means that only the positive side voltage of the voltage signal S2 is sequentially sampled and held, and the second sample and hold circuit 70 sequentially samples and holds only the negative side voltage of the voltage signal S2. The second sample-and-hold circuits 60 and 70 output voltage signals representing both the positive and negative angular velocities acting around the Z axis of the semiconductor element A, that is, changes in the capacitance of the capacitors Ca and Cb.

【0027】これらの第1及び第2サンプルホールド回
路60,70の各出力信号は演算回路80にそれぞれ出
力される。演算回路80は、第1サンプルホールド回路
60の出力信号(前記正側電圧信号)から第2サンプル
ホールド回路70の出力信号(前記負側電圧信号)を減
算して出力するので、第1及び第2サンプルホールド回
路60,70からの出力信号が実質的に合成されて出力
されることになる。その結果、演算回路80の出力端子
OUTからは、コンデンサCa,Cbの容量変化すなわ
ち前記角速度を表す電圧信号S5(図3参照)が出力さ
れる。
The output signals of the first and second sample and hold circuits 60 and 70 are output to the arithmetic circuit 80, respectively. The arithmetic circuit 80 subtracts the output signal of the second sample and hold circuit 70 (the negative voltage signal) from the output signal of the first sample and hold circuit 60 (the positive voltage signal), and outputs the result. The output signals from the two sample hold circuits 60 and 70 are substantially synthesized and output. As a result, a voltage signal S5 (see FIG. 3) representing the change in the capacitance of the capacitors Ca and Cb, that is, the angular velocity is output from the output terminal OUT of the arithmetic circuit 80.

【0028】このように動作する本実施形態において
は、一対のコンデンサCa,Cbに矩形波信号が印加さ
れているので、同一対のコンデンサCa,Cbに正弦波
信号を印加する場合に比べてパルス列信号発生回路4
0、第1及び第2サンプルホールド回路60,70にお
けるサンプリングタイミングを厳しく管理しなくても、
両サンプルホールド回路60,70はコンデンサCa,
Cbの容量変化すなわち前記角速度を表す電圧信号S2
を正確にサンプリングすることが可能となる。また、第
1及び第2サンプルホールド回路60,70はローパス
フィルタの機能も果たすので、コンデンサCa,Cbの
容量変化すなわち前記角速度を表す電圧信号S5を取り
出すための格別なローパスフィルタを必要としない。そ
の結果、この実施形態によれば、簡単な回路構成で、一
対のコンデンサCa,Cbの容量変化すなわち前記角速
度を検出することが可能となる。また、前記ローパスフ
ィルタの省略により一対のコンデンサCa,Cbの容量
変化を表す出力信号の位相遅れを考慮する必要性もなく
なる。
In the present embodiment operating as described above, since the rectangular wave signal is applied to the pair of capacitors Ca and Cb, the pulse train is compared with the case where the sine wave signal is applied to the same pair of capacitors Ca and Cb. Signal generation circuit 4
0, without having to strictly control the sampling timing in the first and second sample and hold circuits 60 and 70,
Both sample and hold circuits 60 and 70 are provided with capacitors Ca and
A voltage signal S2 representing a change in capacitance of Cb, that is, the angular velocity.
Can be sampled accurately. Since the first and second sample-and-hold circuits 60 and 70 also function as low-pass filters, there is no need for a special low-pass filter for extracting a voltage signal S5 representing the change in the capacitance of the capacitors Ca and Cb, that is, the angular velocity. As a result, according to this embodiment, it is possible to detect a change in the capacitance of the pair of capacitors Ca and Cb, that is, the angular velocity, with a simple circuit configuration. Further, the omission of the low-pass filter eliminates the need to consider a phase delay of an output signal indicating a change in the capacitance of the pair of capacitors Ca and Cb.

【0029】また、上記実施形態おいては、図4に示す
ように、パルス列信号発生回路40から出力される第1
及び第2パルス列信号S3,S4を、矩形波信号S1の
レベル変化直後の所定期間を除くタイミングでハイレベ
ルになり、同ハイレベル時に第1及び第2サンプルホー
ルド回路60,70によるサンプルホールドを制御する
ようにした。したがって、第1及び第2サンプルホール
ド回路60,70は、矩形波信号S1のレベル変化直後
に一対のコンデンサCa,Cb間の接続点における電位
が過渡的に変動する影響を受けることなく、両コンデン
サCa,Cbの容量変化を表す信号をサンプルホールド
するとともに、同サンプルホールドした信号を出力する
ことができ、同コンデンサCa,Cbの容量変化が正確
に検出されるようになる。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG.
And the second pulse train signals S3 and S4 become high level at a timing excluding a predetermined period immediately after the level change of the square wave signal S1, and control the sample and hold by the first and second sample hold circuits 60 and 70 at the high level. I did it. Therefore, the first and second sample-and-hold circuits 60 and 70 can operate both capacitors without being affected by a transient change in the potential at the connection point between the pair of capacitors Ca and Cb immediately after the level change of the rectangular wave signal S1. A signal indicating the change in capacitance of Ca and Cb can be sampled and held, and the sampled and held signal can be output, so that the change in capacitance of the capacitors Ca and Cb can be accurately detected.

【0030】さらに、上記実施形態においては、パルス
列信号発生回路40が矩形波信号S1の周期と同一周期
を有しかつ互いに矩形波信号S1のローレベル及びハイ
レベルにそれぞれ対応した逆相の第1及び第2パルス列
信号S3,S4を発生するとともに、前記第1及び第2
パルス列信号S3,S4で第1及び第2サンプルホール
ド回路60,70におけるサンプリングが制御されるよ
うにし、第1及び第2サンプルホールド回路60,70
の各出力を演算回路80にて減算による合成結果を出力
するようにした。したがって、半導体素子Aにノイズが
混入して、一対のコンデンサCa,Cb間の接続点の電
圧信号に不用なノイズ成分が含まれていても、同ノイズ
成分が相殺され、同コンデンサCa,Cbの容量変化す
なわち前記角速度が正確に検出されるようになる。
Further, in the above embodiment, the pulse train signal generation circuit 40 has the same period as the period of the rectangular wave signal S1 and has the first phase opposite to each other corresponding to the low level and the high level of the rectangular wave signal S1, respectively. And second pulse train signals S3 and S4, and the first and second pulse train signals S3 and S4 are generated.
Sampling in the first and second sample and hold circuits 60 and 70 is controlled by the pulse train signals S3 and S4, and the first and second sample and hold circuits 60 and 70 are controlled.
Are output by the arithmetic circuit 80 to output a combined result. Therefore, even if noise is mixed into the semiconductor element A and an unnecessary noise component is included in the voltage signal at the connection point between the pair of capacitors Ca and Cb, the noise component is canceled out, and the noise of the capacitors Ca and Cb is reduced. The change in capacitance, that is, the angular velocity is accurately detected.

【0031】なお、上記実施形態においては、一対のコ
ンデンサCa,Cbの容量変化(振動子11のY軸方向
の変位そのもの)を表す交流信号(振動子11の共振周
波数fを有する交流信号)を演算回路80の出力端子O
UTから出力するようにした。しかし、半導体素子Aに
作用しているZ軸回りの角速度を表す信号を直流信号で
取り出したい場合には、前記出力端子OUTに前記共振
周波数fで検波する検波回路を接続して、同検波回路に
て出力端子OUTからの交流信号を共振周波数fで検波
するとともに平滑化して前記角速度を表す直流信号を取
り出すようにすればよい。また、前記角速度を表す信号
をディジタル信号で取り出したい場合には、前記角速度
を表す直流信号をA/D変換器にてディジタル信号に変
換して出力するようにすればよい。
In the above embodiment, an AC signal (AC signal having a resonance frequency f of the vibrator 11) representing a change in the capacitance of the pair of capacitors Ca and Cb (displacement of the vibrator 11 in the Y-axis direction) is used. Output terminal O of arithmetic circuit 80
Output from UT. However, when it is desired to extract a signal representing the angular velocity around the Z axis acting on the semiconductor element A as a DC signal, a detection circuit for detecting the resonance frequency f is connected to the output terminal OUT. The AC signal from the output terminal OUT may be detected at the resonance frequency f and smoothed to extract a DC signal representing the angular velocity. When it is desired to extract the signal representing the angular velocity as a digital signal, the DC signal representing the angular velocity may be converted into a digital signal by an A / D converter and output.

【0032】また、上記実施形態においては、パルス列
信号発生回路40から矩形波信号S1と同一周期(矩形
波信号S1の周期の「1」倍の周期)を有しかつ互いに
逆相の第1及び第2パルス列信号S3,S4が出力され
るようにした。しかし、矩形波信号S1の周波数が十分
に高い場合には、チャージアンプ50から出力される電
圧信号S2の隣合うローレベル信号及びハイレベル信号
を取り出す必要もないので、パルス列信号発生回路40
から矩形波信号S1の周期の「2」以上の整数倍の周期
を有しかつ矩形波信号のハイレベル及びローレベルにそ
れぞれ対応した第1及び第2パルス列信号が出力される
ようにし、第1及び第2サンプルホールド回路60,7
0にて前記第1及び第2パルス列信号で前記電圧信号S
2をサンプルホールドするようにしてもよい。
In the above embodiment, the pulse train signal generating circuit 40 has the same period as that of the rectangular wave signal S1 (the period of "1" times the period of the rectangular wave signal S1), and the first and second signals having phases opposite to each other. The second pulse train signals S3 and S4 are output. However, when the frequency of the rectangular wave signal S1 is sufficiently high, it is not necessary to take out the low-level signal and the high-level signal adjacent to the voltage signal S2 output from the charge amplifier 50.
From the first and second pulse train signals having a period that is an integral multiple of “2” or more of the period of the rectangular wave signal S1 and corresponding to the high level and the low level of the rectangular wave signal, respectively, And second sample and hold circuits 60 and 7
0, the voltage signal S is generated by the first and second pulse train signals.
2 may be sampled and held.

【0033】また、上述のように、第1及び第2サンプ
ルホールド回路60,70からは、コンデンサCa,C
bの容量変化すなわち半導体素子AのZ軸回りに作用し
ている角速度を正及び負により共に表す電圧信号が出力
されるので、半導体素子AすなわちコンデンサCa,C
b間の接続点におけるノイズ混入の問題がなければ、第
1及び第2サンプルホールド回路60,70のいずれか
一方及び演算回路80を省略するとともに、パルス列信
号発生回路40が第1及び第2パルス列信号S3,S4
のいずれか一方のみを発生するようにしてもよい。ま
た、この場合も、前述のように、パルス列信号発生回路
40を矩形波信号S1と同一周期(矩形波信号S1の周
期の「1」倍の周期)のパルス列信号を発生するように
構成してもよいし、同発生回路40を矩形波信号S1の
周期の「2」以上の整数倍の周期を有するパルス列信号
を発生するように構成してもよい。
As described above, the capacitors Ca and C are output from the first and second sample and hold circuits 60 and 70, respectively.
b, a voltage signal representing both the positive and negative angular velocities acting around the Z-axis of the semiconductor element A is output.
If there is no problem of noise contamination at the connection point between the first and second pulse trains, one of the first and second sample and hold circuits 60 and 70 and the arithmetic circuit 80 are omitted, and the pulse train signal generation circuit 40 Signals S3 and S4
May be generated. Also in this case, as described above, the pulse train signal generation circuit 40 is configured to generate a pulse train signal having the same cycle as the rectangular wave signal S1 (a cycle of "1" times the cycle of the rectangular wave signal S1). Alternatively, the generator 40 may be configured to generate a pulse train signal having a cycle that is an integral multiple of “2” or more of the cycle of the rectangular wave signal S1.

【0034】さらに、上記実施形態においては、角速度
センサに本発明を適用した例について説明したが、振動
子11をX軸方向に振動させておくことなく、同振動子
11のY軸方向の変位を検出して半導体素子に作用する
Y軸方向の加速度を検出するような加速度検出装置にも
本発明を適用できるものである。この場合も、櫛歯状電
極組24a,21aにより構成されたコンデンサCa及
び櫛歯状電極組24b,21bにより構成されたコンデ
ンサCbの容量変化を検出する点は上記実施形態の場合
と同じである。また、角速度検出装置及び加速度検出装
置に限らず、直列接続された一対のコンデンサの容量変
化を検出するものであれば、本発明は広く適用されるも
のである。
Further, in the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the angular velocity sensor has been described. However, the displacement of the vibrator 11 in the Y-axis direction can be performed without vibrating the vibrator 11 in the X-axis direction. The present invention can also be applied to an acceleration detection device that detects the acceleration in the Y-axis direction acting on the semiconductor element by detecting the acceleration. Also in this case, the point that the capacitance change of the capacitor Ca formed by the comb-teeth electrode sets 24a, 21a and the capacitance change of the capacitor Cb formed by the comb-teeth electrode sets 24b, 21b is the same as in the above-described embodiment. . The present invention is not limited to the angular velocity detection device and the acceleration detection device, but may be applied to any device that detects a change in capacitance of a pair of capacitors connected in series.

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

【図1】 本発明に係る容量変化検出回路を適用した角
速度検出装置の全体概略図である。
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an angular velocity detection device to which a capacitance change detection circuit according to the present invention is applied.

【図2】 図1の容量変化検出回路の詳細ブロック図で
ある。
FIG. 2 is a detailed block diagram of the capacitance change detection circuit of FIG.

【図3】 図2の各部の信号波形図である。FIG. 3 is a signal waveform diagram of each unit in FIG. 2;

【図4】 図3の信号波形図の一部を拡大した拡大図で
ある。
FIG. 4 is an enlarged view in which a part of the signal waveform diagram of FIG. 3 is enlarged.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A…半導体素子、B…駆動回路、C…容量変化検出回
路、10…基板、11…振動子、14a,14b,17
a,17b…櫛歯状電極、21a,21b,24a,2
4b…櫛歯状電極組、Ca,Cb…コンデンサ、30…
矩形波信号発生回路、40…パルス列信号発生回路、5
0…チャージアンプ、60,70…サンプルホールド回
路、80…演算回路。
A: semiconductor element, B: drive circuit, C: capacitance change detection circuit, 10: substrate, 11: vibrator, 14a, 14b, 17
a, 17b ... comb-shaped electrodes, 21a, 21b, 24a, 2
4b: comb-shaped electrode set, Ca, Cb: capacitor, 30 ...
Square wave signal generation circuit, 40... Pulse train signal generation circuit, 5
0: charge amplifier, 60, 70: sample and hold circuit, 80: arithmetic circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直列接続された一対のコンデンサの両端
に電圧信号を印加するとともに同一対のコンデンサ間の
接続点から取り出した電圧信号に基づいて同一対のコン
デンサの容量変化を検出する容量変化検出回路装置にお
いて、 矩形波信号を発生して前記一対のコンデンサの両端に同
矩形波信号を印加する矩形波信号発生回路と、 前記矩形波信号の周期の整数倍の周期を有するパルス列
信号を発生するパルス列信号発生回路と、 前記接続点から取り出した電圧信号を前記パルス列信号
でサンプルホールドするサンプルホールド回路とを設け
たことを特徴とする容量変化検出回路装置。
1. A capacitance change detecting device for applying a voltage signal to both ends of a pair of capacitors connected in series and detecting a capacitance change of the same pair of capacitors based on a voltage signal taken out from a connection point between the same pair of capacitors. In the circuit device, a rectangular wave signal generation circuit that generates a rectangular wave signal and applies the same rectangular wave signal to both ends of the pair of capacitors, and generates a pulse train signal having a period that is an integral multiple of the period of the rectangular wave signal A capacitance change detection circuit device, comprising: a pulse train signal generation circuit; and a sample hold circuit that samples and holds a voltage signal taken out from the connection point with the pulse train signal.
【請求項2】 前記請求項1に記載のパルス列信号は、
前記矩形波信号のレベル変化直後の所定期間を除くタイ
ミングで前記サンプルホールドを制御するものである容
量変化検出回路装置。
2. The pulse train signal according to claim 1,
A capacitance change detection circuit device that controls the sample and hold at a timing except for a predetermined period immediately after the level change of the rectangular wave signal.
【請求項3】 直列接続された一対のコンデンサの両端
に電圧信号を印加するとともに同一対のコンデンサ間の
接続点から取り出した電圧信号に基づいて同一対のコン
デンサの容量変化を検出する容量変化検出回路装置にお
いて、 矩形波信号を発生して前記一対のコンデンサの両端に同
矩形波信号を印加する矩形波信号発生回路と、 前記矩形波信号の周期の整数倍の周期を有するとともに
同矩形波信号のハイレベル及びローレベルにそれぞれ対
応した第1及び第2のパルス列信号を発生するパルス列
信号発生回路と、 前記接続点から取り出した電圧信号を前記第1及び第2
のパルス列信号でそれぞれサンプルホールドする第1及
び第2のサンプルホールド回路と、 前記第1及び第2のサンプルホールド回路の各出力を合
成演算して前記一対のコンデンサの容量変化を表す信号
を取り出す演算回路とを設けたことを特徴とする容量変
化検出回路装置。
3. Capacitance change detection for applying a voltage signal to both ends of a pair of capacitors connected in series and detecting a capacitance change of the same pair of capacitors based on a voltage signal taken out from a connection point between the same pair of capacitors. In the circuit device, a rectangular wave signal generating circuit that generates a rectangular wave signal and applies the rectangular wave signal to both ends of the pair of capacitors, the rectangular wave signal having a period that is an integral multiple of the period of the rectangular wave signal A pulse train signal generation circuit for generating first and second pulse train signals respectively corresponding to the high level and the low level of the first and second voltage trains;
A first and a second sample-and-hold circuit for sampling and holding with a pulse train signal, and an operation for synthesizing each output of the first and the second sample-and-hold circuits to extract a signal representing a change in capacitance of the pair of capacitors. And a circuit for detecting a change in capacitance.
JP10302661A 1998-10-23 1998-10-23 Capacity change detection circuit device Pending JP2000131072A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10302661A JP2000131072A (en) 1998-10-23 1998-10-23 Capacity change detection circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10302661A JP2000131072A (en) 1998-10-23 1998-10-23 Capacity change detection circuit device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000131072A true JP2000131072A (en) 2000-05-12

Family

ID=17911676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10302661A Pending JP2000131072A (en) 1998-10-23 1998-10-23 Capacity change detection circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000131072A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008064528A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Toyota Motor Corp Capacity change detection device and method therefor
WO2009148156A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 国立大学法人静岡大学 Detection sensor
JP2010133804A (en) * 2008-12-03 2010-06-17 Hitachi Automotive Systems Ltd Angular velocity detecting device
JP2013183171A (en) * 2012-02-29 2013-09-12 Oki Electric Ind Co Ltd Optical phase synchronization loop apparatus
JP2013250580A (en) * 2008-02-11 2013-12-12 Qualcomm Mems Technologies Inc Methods of tuning interferometric modulator displays
KR101354782B1 (en) 2012-05-25 2014-01-22 삼성전기주식회사 Detecting appartus for gyro sensor signal and method thereof
JP2015208160A (en) * 2014-04-22 2015-11-19 国立大学法人静岡大学 Electrostatic actuator and potential difference detection apparatus

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008064528A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Toyota Motor Corp Capacity change detection device and method therefor
JP2013250580A (en) * 2008-02-11 2013-12-12 Qualcomm Mems Technologies Inc Methods of tuning interferometric modulator displays
WO2009148156A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 国立大学法人静岡大学 Detection sensor
JP5024803B2 (en) * 2008-06-05 2012-09-12 国立大学法人静岡大学 Detection sensor
US8770043B2 (en) 2008-06-05 2014-07-08 National University Corporation Shizuoka University Comb-structured MEMS accelerometer
JP2010133804A (en) * 2008-12-03 2010-06-17 Hitachi Automotive Systems Ltd Angular velocity detecting device
JP2013183171A (en) * 2012-02-29 2013-09-12 Oki Electric Ind Co Ltd Optical phase synchronization loop apparatus
KR101354782B1 (en) 2012-05-25 2014-01-22 삼성전기주식회사 Detecting appartus for gyro sensor signal and method thereof
JP2015208160A (en) * 2014-04-22 2015-11-19 国立大学法人静岡大学 Electrostatic actuator and potential difference detection apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3409565B2 (en) Self-diagnosis method of angular velocity sensor
US7216538B2 (en) Vibratory angular rate sensor
JP2010505102A (en) Device for measuring yaw rate using vibration sensor
JP2008107108A (en) Capacitive detector for mechanical quantity
JP2002188923A (en) Dynamical quantity detector
JP2001264072A (en) Angular velocity sensor
JP3812543B2 (en) Angular velocity sensor device and adjustment method thereof
JP4449128B2 (en) Angular velocity sensor
JP4362877B2 (en) Angular velocity sensor
JP2000131072A (en) Capacity change detection circuit device
US6018997A (en) Tuning fork type oscillator and vibration gyroscope using same
JP2002148047A (en) Jyrosystem
JP2000009475A (en) Angular velocity detection device
Alper et al. High-performance SOI-MEMS gyroscope with decoupled oscillation modes
JP3409476B2 (en) Driving method of vibrating gyroscope
JP2001091535A (en) Capacitor type physical-quantity detecting apparatus
JP4120779B2 (en) Acceleration angular velocity detection device
JPH1078326A (en) Angular velocity detection device
JP2002162229A (en) Angular velocity sensor
JP3288597B2 (en) Vibratory gyroscope
JP3500756B2 (en) Angular velocity sensor
JP4292746B2 (en) Angular velocity sensor
JP2010169522A (en) Capacitance type detection device and acceleration/angular velocity detection device using same
JP3736038B2 (en) Angular velocity detector
RU2347190C1 (en) Micromechanical gyroscope