JP2002340928A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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JP2002340928A
JP2002340928A JP2001147011A JP2001147011A JP2002340928A JP 2002340928 A JP2002340928 A JP 2002340928A JP 2001147011 A JP2001147011 A JP 2001147011A JP 2001147011 A JP2001147011 A JP 2001147011A JP 2002340928 A JP2002340928 A JP 2002340928A
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JP
Japan
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displacement
detection
movable portion
movable
acceleration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001147011A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Kato
加藤  学
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acceleration sensor easily absorbing the offset of a sensor output and its fluctuation according to the operating environment, suppressing the increase of chip size. SOLUTION: A first moving part 11 having a specific displacement direction is floatably supported to a substrate 10. A second moving part 12 having the displacement direction is supported to the first moving part 11. To the first and the second moving parts 11 and 12 (structure bodies), an alternating current voltage from an alternating current source 31 is input. A signal corresponding to the charge accumulated in a capacitor formed between the first moving part 11 and fixed electrodes 14a, 14b based on the alternating current signal is input from the fixed electrodes 14a, 14b to first detection circuits 33a, 33b, etc., and the displacement of the first moving part 11 against the substrate 10 is detected. Similarly, the displacement of the second moving part 12 against the substrate 10 is detected. To the structure bodies, a servo voltage causing electrostatic attraction suppressing the displacement is supplied by overlapping based on the detected displacement of the first moving part 11.

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、基板上に浮動支持
された可動部を備え、加速度に応じた可動部の変位に基
づき加速度を検出する加速度センサに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor having a movable portion floatingly supported on a substrate and detecting an acceleration based on a displacement of the movable portion according to the acceleration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の加速度センサとしては、
例えば図10に示される構造のものが知られている。同
図に示されるように、絶縁層を形成するシリコン基板9
0には、例えば導電性とするために不純物の添加された
ポリシリコン(以下、「導電性ポリシリコン」という)
薄膜にて形成された可動部91、加速度検出用の固定電
極92a,92b、調整電極93a,93b及び浮動体
アンカーa91,a92,a93,a94が設けられて
いる。なお、上記固定電極92a,92b、調整電極9
3a,93b及び浮動体アンカーa91〜a94はシリ
コン基板90上に接合されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an acceleration sensor of this type,
For example, the structure shown in FIG. 10 is known. As shown in the figure, a silicon substrate 9 for forming an insulating layer
0 is, for example, polysilicon doped with an impurity to make it conductive (hereinafter referred to as “conductive polysilicon”).
A movable portion 91 formed of a thin film, fixed electrodes 92a and 92b for detecting acceleration, adjustment electrodes 93a and 93b, and floating body anchors a91, a92, a93, and a94 are provided. The fixed electrodes 92a and 92b and the adjustment electrode 9
3a, 93b and floating body anchors a91 to a94 are joined on a silicon substrate 90.

【0003】上記可動部91は長手方向であるy方向に
所定間隔をおいてx方向一側及び他側(図10の右側及
び左側)にそれぞれ伸びる加速度検出用の可動電極94
を有して略骨格状に形成されている。そして、y方向に
各隣接する可動電極94間に上記固定電極92a,92
bが平行配置されるようになっている。なお、y方向は
可動部91の変位方向、すなわち加速度の検出方向とな
っており、x方向はy方向(変位方向)と略直交し、且
つ、シリコン基板90と略平行な方向となっている。
The movable part 91 is a movable electrode 94 for acceleration detection which extends at predetermined intervals in the longitudinal direction y and one side and the other side (right and left in FIG. 10) in the x direction.
And is formed in a substantially skeleton shape. Then, the fixed electrodes 92a and 92 are placed between the adjacent movable electrodes 94 in the y direction.
b are arranged in parallel. Note that the y direction is the direction of displacement of the movable portion 91, that is, the direction in which the acceleration is detected, and the x direction is substantially perpendicular to the y direction (displacement direction) and substantially parallel to the silicon substrate 90. .

【0004】この可動部91の四隅は変位方向であるy
方向に撓み性が高くなるようにx方向外側に延びる導電
性ポリシリコンのばね梁95を介して上記浮動体アンカ
ーa91〜a94にそれぞれ連続している。これら可動
部91及びばね梁95は、例えばフォトリソグラフ及び
エッチングによる半導体プロセス加工にて、上記シリコ
ン基板90から浮くように形成されており、同ばね梁9
5は、互いに同等の幅及び長さを有している。
[0004] The four corners of the movable portion 91 are the displacement directions y.
Each of the floating anchors a91 to a94 is connected to a corresponding one of the floating body anchors a91 to a94 via a conductive polysilicon spring beam 95 extending outward in the x direction so as to increase flexibility in the direction. The movable portion 91 and the spring beam 95 are formed so as to float from the silicon substrate 90 by, for example, semiconductor process processing by photolithography and etching.
5 have the same width and length as each other.

【0005】上記固定電極92a,92bは、上記可動
部91のy方向に各隣接する可動電極94間の一側及び
他側(図10の上側及び下側)において対向する可動電
極94に対して所定距離だけ離隔されてそれぞれ形成さ
れている(ただし、静止状態において)。これら固定電
極92a,92bは、上記可動部91のy方向の変位に
基づき同可動部91(可動電極94)との間の静電容量
が変動することで、同可動部91のシリコン基板90に
対するy方向の変位検出に供される。すなわち、可動部
91が一側(図10の上側)に移動したときには、同可
動部91(可動電極94)と固定電極92aとの間の静
電容量が減少するとともに、可動部91(可動電極9
4)と固定電極92bとの間の静電容量が増加する。ま
た、可動部91が他側(図10の下側)に移動したとき
には、これらの関係は逆となる。すなわち、加速度の作
用に応じて変位する可動部91(可動電極94)と上記
固定電極92a,92bとの間の静電容量の変動は、互
いに逆向きとなっている。
[0005] The fixed electrodes 92a and 92b are opposed to the movable electrodes 94 that are opposed on one side and the other side (upper and lower sides in FIG. 10) between adjacent movable electrodes 94 in the y direction of the movable section 91. They are formed separately from each other by a predetermined distance (however, in a stationary state). The fixed electrodes 92a and 92b are moved with respect to the silicon substrate 90 by changing the electrostatic capacitance between the movable part 91 and the movable part 91 (movable electrode 94) based on the displacement of the movable part 91 in the y direction. Used for detecting displacement in the y direction. That is, when the movable section 91 moves to one side (upper side in FIG. 10), the capacitance between the movable section 91 (the movable electrode 94) and the fixed electrode 92a decreases, and the movable section 91 (the movable electrode 91) moves. 9
The capacitance between 4) and the fixed electrode 92b increases. When the movable section 91 moves to the other side (the lower side in FIG. 10), these relations are reversed. That is, the fluctuation of the capacitance between the movable part 91 (movable electrode 94) displaced in response to the action of the acceleration and the fixed electrodes 92a and 92b is opposite to each other.

【0006】このような構造にあって、固定電極92
a,92bに、それぞれ電極パッド96a,96bを介
して互いに逆相となる交流電圧を印加する。そして、可
動部91(可動電極94)及び固定電極92a間の静電
容量と、可動部91(可動電極94)及び固定電極92
b間の静電容量との差を、例えば可動部91に蓄えられ
た電荷としてばね梁95及び浮動体アンカーa91,a
94を介して電極パッド97から取り出す。この電荷を
電荷−電圧変換することで上記静電容量の差、すなわち
加速度による変位に応じた電圧値として検出する。この
電圧値に基づきy方向の加速度が検出されるようになっ
ている。
In such a structure, the fixed electrode 92
a and 92b are applied with AC voltages having opposite phases to each other via the electrode pads 96a and 96b, respectively. Then, the capacitance between the movable part 91 (the movable electrode 94) and the fixed electrode 92a and the capacitance between the movable part 91 (the movable electrode 94) and the fixed electrode 92a are determined.
For example, the difference between the capacitance between the movable beams b and the floating beam anchors a91 and a91 is determined as the electric charge stored in the movable portion 91.
It is taken out from the electrode pad 97 via 94. The charge is subjected to charge-to-voltage conversion to detect the difference in capacitance, that is, a voltage value corresponding to displacement due to acceleration. The acceleration in the y direction is detected based on this voltage value.

【0007】上記調整電極93a,93bは、可動部9
1の一側及び他側(図10の上側及び下側)の外側に同
可動部91を挟みこむようにして、それぞれx方向に延
びる態様で相補的に形成されている。可動部91の静止
状態において調整電極93a,93bは、同可動部91
からy方向に互いに同等の距離だけ離隔されている。そ
して、調整電極93a,93bには、それぞれ電極パッ
ド98a,98bを介して個別に調整された直流電圧が
印加されるようになっている。一般に、シリコン基板9
0上に形成された加速度センサでは、シリコン基板90
と構造体(可動部91等)との線膨張係数の差や、温度
による基板固定部の応力の変動等により可動部91に機
械的応力が発生して同可動部91を変位させ、センサ出
力のオフセット及びその変動を誘起する。調整電極93
a,93bは、個別に調整された直流電圧が印加される
ことで可動部91との間の静電引力を調整し、このよう
な動作環境によるオフセット及びその変動を吸収する。
The adjustment electrodes 93a and 93b are
The movable portion 91 is sandwiched on the outer side of one side and the other side (the upper side and the lower side in FIG. 10), and is formed complementarily so as to extend in the x direction. When the movable portion 91 is at rest, the adjustment electrodes 93a and 93b are
From each other in the y-direction by the same distance. The individually adjusted DC voltages are applied to the adjustment electrodes 93a and 93b via the electrode pads 98a and 98b, respectively. Generally, a silicon substrate 9
The acceleration sensor formed on the silicon substrate 90
A mechanical stress is generated in the movable portion 91 due to a difference in a linear expansion coefficient between the movable portion 91 and the structure (the movable portion 91 or the like), a change in stress of the substrate fixing portion due to a temperature, and the like. Offset and its variation. Adjustment electrode 93
The a and 93b adjust the electrostatic attraction between the movable portion 91 by applying the individually adjusted DC voltage, and absorb the offset due to such an operation environment and the fluctuation thereof.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記調整電
極93a,93bによるオフセット及びその変動の吸収
は、例えば感温素子を用いてその検出結果に応じて印加
する直流電圧を調整する近似補正や、あるいはROM
(リードオンリーメモリ)に記憶された動作環境に応じ
たマップに基づき印加する直流電圧を調整する補正が一
般的である。この場合、動作環境(温度)に対するオフ
セット及びその変動の傾向は各センサごとに異なるた
め、各センサごとに個別に直流電圧の調整値を設定する
必要があって検査工数の増大を余儀なくされていた。
By the way, the offset by the adjusting electrodes 93a and 93b and the absorption of the fluctuation are corrected by, for example, approximation correction for adjusting a DC voltage to be applied in accordance with a detection result by using a temperature sensing element, or the like. Or ROM
Generally, correction for adjusting the applied DC voltage based on a map corresponding to the operating environment stored in (read only memory) is common. In this case, since the offset with respect to the operating environment (temperature) and the tendency of its variation are different for each sensor, it is necessary to individually set the adjustment value of the DC voltage for each sensor, and the number of inspection steps has been increased. .

【0009】そこで、図11に示される形状を有する加
速度センサが本出願人により提案されている。同図に示
されるように、絶縁層を形成するシリコン基板10に
は、例えば導電性ポリシリコン薄膜にて形成された第1
可動部11、第2可動部12、サーボ電極13a,13
b、変位検出用固定電極14a,14b、加速度検出用
固定電極15a,15b及び浮動体アンカーa11,a
12,a13,a14が設けられている。なお、上記サ
ーボ電極13a,13b、変位検出用固定電極14a,
14b、加速度検出用固定電極15a,15b及び浮動
体アンカーa11〜a14はシリコン基板10に接合さ
れている。
Therefore, an acceleration sensor having the shape shown in FIG. 11 has been proposed by the present applicant. As shown in the figure, a silicon substrate 10 on which an insulating layer is formed has a first
Movable part 11, second movable part 12, servo electrodes 13a, 13
b, fixed electrodes 14a, 14b for displacement detection, fixed electrodes 15a, 15b for acceleration detection, and floating body anchors a11, a
12, a13 and a14 are provided. The servo electrodes 13a, 13b, the displacement detection fixed electrodes 14a,
14b, the acceleration detection fixed electrodes 15a and 15b, and the floating body anchors a11 to a14 are joined to the silicon substrate 10.

【0010】上記第1可動部11は略四角枠状に形成さ
れており、シリコン基板10と略平行な図11において
上下方向(y方向)に伸びる各辺からは、中央に向かっ
て互いに略対称な四角枠状に突出する変位検出部11a
が形成されている。そして、これら各変位検出部11a
にて囲われた内部は、x方向に延びる変位検出用可動電
極16にてy方向に複数(図11では10つ)に均等に
区画されている。そして、y方向に各隣接する変位検出
用可動電極16間に上記変位検出用固定電極14a,1
4bが平行配置されるようになっている。なお、y方向
は第1及び第2可動部11,12の変位方向、すなわち
加速度の検出方向(感度軸)となっており、x方向はy
方向(変位方向)と略直交し、且つ、シリコン基板10
と略平行な方向となっている。
The first movable portion 11 is formed in a substantially rectangular frame shape, and is substantially symmetric with respect to each other from the sides extending in the vertical direction (y direction) in FIG. Displacement detector 11a protruding in a square frame shape
Are formed. Then, each of these displacement detection units 11a
The interior enclosed by is equally divided into a plurality (ten in FIG. 11) in the y direction by the movable electrodes 16 for displacement detection extending in the x direction. Then, the displacement detection fixed electrodes 14a, 1 are placed between the adjacent displacement detection movable electrodes 16 in the y direction.
4b are arranged in parallel. Note that the y direction is the displacement direction of the first and second movable parts 11 and 12, that is, the acceleration detection direction (sensitivity axis), and the x direction is the y direction.
Direction (displacement direction) and substantially perpendicular to the silicon substrate 10
It is a direction substantially parallel to.

【0011】この第1可動部11の四隅は変位方向(検
出方向)であるy方向に撓み性が高くなるようにx方向
内側に略クランク状に折り返されて伸びる導電性ポリシ
リコン薄膜の第1ばね梁17を介して上記浮動体アンカ
ーa11〜a14にそれぞれ連続している。これら第1
可動部11及び第1ばね梁17は、例えばフォトリソグ
ラフ及びエッチングによる半導体プロセス加工にて、上
記シリコン基板10から浮くように形成されており、同
第1ばね梁17は、互いに同等の幅及び長さを有してい
る。
The four corners of the first movable portion 11 are made of a first conductive polysilicon thin film which is bent substantially inward in the x direction to extend in the x direction so as to have high flexibility in the y direction which is the displacement direction (detection direction). The floating body anchors a11 to a14 are respectively connected to the floating body anchors a11 to a14 via the spring beams 17. These first
The movable portion 11 and the first spring beam 17 are formed so as to float from the silicon substrate 10 by, for example, semiconductor processing by photolithography and etching, and the first spring beam 17 has the same width and length as each other. Have.

【0012】上記変位検出用固定電極14a,14b
は、上記第1可動部11(変位検出部11a)のy方向
に各隣接する変位検出用可動電極16間の一側及び他側
(図11の上側及び下側)において対向する変位検出用
可動電極16に対して所定距離だけ離隔されてそれぞれ
形成されている(ただし、変位の抑制された中立状態に
おいて)。これら変位検出用固定電極14a,14b
は、上記第1可動部11のy方向の変位に基づき同第1
可動部11(変位検出用可動電極16)との間の静電容
量が変動することで、同第1可動部11のシリコン基板
10に対するy方向の変位検出に供される。すなわち、
第1可動部11が一側(図11の上側)に移動したとき
には、同第1可動部11(変位検出用可動電極16)と
変位検出用固定電極14aとの間の静電容量が減少する
とともに、第1可動部11(変位検出用可動電極16)
と変位検出用固定電極14bとの間の静電容量が増加す
る。また、第1可動部11が他側(図11の下側)に移
動したときには、これらの関係は逆となる。すなわち、
第1可動部11の変位による第1可動部11(変位検出
用可動電極16)と上記変位検出用固定電極14a,1
4bとの間の静電容量の変動は、互いに逆向きとなって
いる。
The displacement detection fixed electrodes 14a and 14b
The first and second displacement detection movable electrodes 16 adjacent to each other in the y-direction of the first movable portion 11 (displacement detection portion 11a) on one side and on the other side (upper and lower sides in FIG. 11). Each electrode is formed at a predetermined distance from the electrode 16 (however, in a neutral state in which displacement is suppressed). These displacement detection fixed electrodes 14a, 14b
Is based on the displacement of the first movable part 11 in the y direction.
When the capacitance between the first movable portion 11 and the movable substrate 11 (the movable electrode 16 for displacement detection) changes, the displacement of the first movable portion 11 with respect to the silicon substrate 10 in the y direction is detected. That is,
When the first movable part 11 moves to one side (upper side in FIG. 11), the capacitance between the first movable part 11 (displacement detection movable electrode 16) and the displacement detection fixed electrode 14a decreases. Together with the first movable part 11 (displacement detection movable electrode 16)
The capacitance between the displacement detection fixed electrode 14b and the displacement detection fixed electrode 14b increases. When the first movable portion 11 moves to the other side (the lower side in FIG. 11), these relationships are reversed. That is,
The first movable section 11 (displacement detection movable electrode 16) due to the displacement of the first movable section 11 and the displacement detection fixed electrodes 14a, 1
4b are opposite to each other.

【0013】上記サーボ電極13a,13bは、それぞ
れ第1可動部11のy方向一側及び他側の外側において
同第1可動部11に対向配置されるようにx方向に伸び
ている。これらサーボ電極13a,13bは、検出され
た第1可動部11のシリコン基板10(変位検出用固定
電極14a,14b)に対する変位に応じて生成される
後述のサーボ電圧が供給されることで第1可動部11と
の間でのy方向(検出方向)の静電引力を変動させ、第
1可動部11の変位の吸収に供される。なお、この従来
例では、第1可動部11の両側(図11の上側及び下
側)に配置された2つのサーボ電極13a,13bで第
1可動部11の変位を吸収するため、静止状態において
第1可動部11は変位検出用固定電極14a,14bに
対して略対称となるようにシリコン基板10上に支持さ
れている。すなわち、上記中立状態でのシリコン基板1
0上の第1可動部11の配置は、静止状態での同配置と
略一致するようになっている。
The servo electrodes 13a and 13b extend in the x direction so as to be opposed to the first movable portion 11 on one side and the other side in the y direction of the first movable portion 11, respectively. These servo electrodes 13a and 13b are supplied with a servo voltage, which will be described later, which is generated in accordance with the detected displacement of the first movable portion 11 with respect to the silicon substrate 10 (displacement detection fixed electrodes 14a and 14b). The electrostatic attraction force in the y direction (detection direction) between the first movable portion 11 and the movable portion 11 is fluctuated, and the displacement of the first movable portion 11 is absorbed. In this conventional example, the two servo electrodes 13a and 13b arranged on both sides (upper and lower sides in FIG. 11) of the first movable portion 11 absorb the displacement of the first movable portion 11, and therefore, in a stationary state. The first movable portion 11 is supported on the silicon substrate 10 so as to be substantially symmetric with respect to the displacement detection fixed electrodes 14a and 14b. That is, the silicon substrate 1 in the neutral state is
The arrangement of the first movable part 11 on the reference numeral 0 substantially matches the arrangement in the stationary state.

【0014】上記第2可動部12は、上記第1可動部1
1(変位検出部11a)によって囲まれた同第1可動部
11の略中央部に配置されており、第1可動部11より
も小さい幅及び長さを有して略四角枠状に形成されてい
る。この第2可動部12の内側は、x方向に延びる加速
度検出用可動電極18にてy方向に複数(図11では1
0つ)に均等に区画されている。そして、y方向に各隣
接する加速度検出用可動電極18間に上記加速度検出用
固定電極15a,15bが平行配置されるようになって
いる。
The second movable part 12 is provided with the first movable part 1.
1 (displacement detecting section 11a), which is disposed at a substantially central portion of the first movable section 11 and has a smaller width and length than the first movable section 11, and is formed in a substantially square frame shape. ing. The inside of the second movable portion 12 is provided with a plurality of acceleration detection movable electrodes 18 extending in the x direction in the y direction (1 in FIG. 11).
0). The fixed electrodes 15a and 15b for acceleration detection are arranged in parallel between the adjacent movable electrodes 18 for acceleration detection in the y direction.

【0015】また、この第2可動部12のy方向一側及
び他側(図11の上側及び下側)の外枠の略中間部に
は、それぞれy方向外側に突出する支持端12aが形成
されている。そして、第2可動部12は、変位方向(検
出方向)であるy方向に撓み性が高くなるように上記支
持端12aからx方向一側及び他側(図11の右側及び
左側)にそれぞれ伸びる導電性ポリシリコン薄膜の第2
ばね梁19を介して上記第1可動部11の変位検出部1
1aよりも外側の内部に連続している。これら第2可動
部12及び第2ばね梁19も、例えばフォトリソグラフ
及びエッチングによる半導体プロセス加工にて、上記シ
リコン基板10から浮くように形成されており、同第2
ばね梁19は、互いに同等の幅及び長さを有するように
形成されている。
A support end 12a projecting outward in the y direction is formed at a substantially middle portion of the outer frame on one side and the other side (upper and lower sides in FIG. 11) of the second movable section 12 in the y direction. Have been. The second movable portion 12 extends from the support end 12a to one side in the x direction and the other side (the right side and the left side in FIG. 11) from the support end 12a so as to increase flexibility in the y direction which is the displacement direction (detection direction). Second of conductive polysilicon thin film
Displacement detecting section 1 of first movable section 11 via spring beam 19
It continues to the inside outside 1a. The second movable portion 12 and the second spring beam 19 are also formed so as to float from the silicon substrate 10 by, for example, semiconductor processing by photolithography and etching.
The spring beams 19 are formed to have the same width and length as each other.

【0016】上記加速度検出用固定電極15a,15b
は、上記第2可動部12のy方向に各隣接する加速度検
出用可動電極18間の一側及び他側(図11の上側及び
下側)において対向する加速度検出用可動電極18に対
して所定距離だけ離隔されてそれぞれ形成されている
(ただし、上記中立状態であって加速度の加わっていな
い状態において)。これら加速度検出用固定電極15
a,15bは、上記第2可動部12のy方向の変位に基
づき同第2可動部12(加速度検出用可動電極18)と
の間の静電容量が変動することで、同第2可動部12の
シリコン基板10に対するy方向の変位検出に供され
る。すなわち、第2可動部12が一側(図11の上側)
に移動したときには、同第2可動部12(加速度検出用
可動電極18)と加速度検出用固定電極15aとの間の
静電容量が減少するとともに、第2可動部12(加速度
検出用可動電極18)と加速度検出用固定電極15bと
の間の静電容量が増加する。また、第2可動部12が他
側(図11の下側)に移動したときには、これらの関係
は逆となる。すなわち、第2可動部12の変位による第
2可動部12(加速度検出用可動電極18)と上記加速
度検出用固定電極15a,15bとの間の静電容量の変
動は、互いに逆向きとなっている。
The fixed electrodes 15a and 15b for acceleration detection
Is predetermined with respect to the acceleration detection movable electrodes 18 that are opposed to each other between the adjacent acceleration detection movable electrodes 18 in the y direction of the second movable portion 12 on one side and the other side (upper and lower sides in FIG. 11). They are formed at a distance from each other (however, in the neutral state and in a state where no acceleration is applied). These fixed electrodes 15 for acceleration detection
15a and 15b show that the capacitance between the second movable portion 12 and the second movable portion 12 (the movable electrode 18 for acceleration detection) varies based on the displacement of the second movable portion 12 in the y direction. 12 is provided for the displacement detection in the y direction with respect to the silicon substrate 10. That is, the second movable portion 12 is on one side (the upper side in FIG. 11).
When the second movable portion 12 (the movable electrode 18 for acceleration detection) decreases, the capacitance between the second movable portion 12 (the movable electrode 18 for acceleration detection) and the fixed electrode 15a for acceleration detection decreases. ) And the fixed electrode 15b for acceleration detection increase. When the second movable portion 12 moves to the other side (the lower side in FIG. 11), these relationships are reversed. That is, the variation of the capacitance between the second movable part 12 (the movable electrode for acceleration detection 18) and the fixed electrodes for acceleration detection 15a and 15b due to the displacement of the second movable part 12 is opposite to each other. I have.

【0017】なお、第1及び第2可動部11,12(変
位検出用可動電極16及び加速度検出用可動電極18)
等の構造体は、浮動体アンカーa13,a14及び配線
W11を介して電極パッド21と電気的に接続されてい
る。また、サーボ電極13a,13bは、配線W12,
W13を介して電極パッド22a,22bと電気的に接
続されている。さらに、変位検出用固定電極14a,1
4bは、それぞれ配線W14,W15を介して電極パッ
ド23a,23bと電気的に接続されている。加速度検
出用固定電極15a,15bは、それぞれ配線W16,
W17を介して電極パッド24a,24bと電気的に接
続されている。
The first and second movable parts 11 and 12 (the movable electrode 16 for detecting displacement and the movable electrode 18 for detecting acceleration)
And the like are electrically connected to the electrode pads 21 via the floating body anchors a13 and a14 and the wiring W11. The servo electrodes 13a and 13b are connected to the wiring W12,
It is electrically connected to the electrode pads 22a and 22b via W13. Further, the displacement detection fixed electrodes 14a, 1
4b is electrically connected to the electrode pads 23a and 23b via wirings W14 and W15, respectively. The fixed electrodes 15a and 15b for acceleration detection are respectively connected to the wiring W16,
It is electrically connected to the electrode pads 24a and 24b via W17.

【0018】次に、この加速度センサの加速度検出に係
る従来の電気的構成について説明する。図12に示され
るように、この加速度センサは第1周波数f1を有する
交流電圧を生成可能な第1交流信号源101と、第1周
波数f1と異なる第2周波数f2を有する交流電圧を生
成可能な第2交流信号源102とを備えている。なお、
これら第1及び第2周波数f1,f2は、第1可動部1
1と第1ばね梁17とからなる変位方向(検出方向)の
共振周波数、第1及び第2可動部11,12と第1及び
第2ばね梁17,19とからなる変位方向(検出方向)
の共振周波数よりも高く設定されている。これは、これ
ら第1及び第2可動部11,12等の発振を防止すると
ともに、その振動状態を取得可能とするためである。
Next, a description will be given of a conventional electrical configuration related to acceleration detection by the acceleration sensor. As shown in FIG. 12, the acceleration sensor can generate a first AC signal source 101 capable of generating an AC voltage having a first frequency f1, and an AC voltage having a second frequency f2 different from the first frequency f1. And a second AC signal source 102. In addition,
These first and second frequencies f1 and f2 correspond to the first movable unit 1
The resonance frequency in the displacement direction (detection direction) composed of the first and first spring beams 17, the displacement direction (detection direction) composed of the first and second movable parts 11 and 12 and the first and second spring beams 17 and 19.
Is set higher than the resonance frequency. This is to prevent oscillation of the first and second movable parts 11 and 12 and the like, and to make it possible to acquire the vibration state.

【0019】第1交流信号源101からの交流電圧は、
電極パッド23aを介して変位検出用固定電極14a
に、反転回路103及び電極パッド23bを介して変位
検出用固定電極14bにそれぞれ入力されている。すな
わち、上記変位検出用固定電極14a,14bには、第
1周波数f1を有する互いに逆相となる交流電圧が入力
されている。従って、第1可動部11(変位検出用可動
電極16)と変位検出用固定電極14aとで形成される
静電容量及び同第1可動部11(変位検出用可動電極1
6)と変位検出用固定電極14bとで形成される静電容
量には、第1周波数f1を有する互いに逆相となる交流
電圧が入力されている。
The AC voltage from the first AC signal source 101 is
Displacement detection fixed electrode 14a via electrode pad 23a
Is input to the displacement detection fixed electrode 14b via the inversion circuit 103 and the electrode pad 23b. That is, alternating voltages having the first frequency f1 and having opposite phases are input to the displacement detection fixed electrodes 14a and 14b. Accordingly, the capacitance formed by the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode 16) and the displacement detection fixed electrode 14a and the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode 1)
AC voltages having the first frequency f1 and having opposite phases are input to the capacitance formed by 6) and the displacement detection fixed electrode 14b.

【0020】一方、第2交流信号源102からの交流電
圧は、電極パッド24aを介して加速度検出用固定電極
15aに、反転回路104及び電極パッド24bを介し
て加速度検出用固定電極15bにそれぞれ入力されてい
る。すなわち、上記加速度検出用固定電極15a,15
bには、第2周波数f2を有する互いに逆相となる交流
電圧が入力されている。従って、第2可動部12(加速
度検出用可動電極18)と加速度検出用固定電極15a
とで形成される静電容量及び同第2可動部12(加速度
検出用可動電極18)と加速度検出用固定電極15bと
で形成される静電容量には、第2周波数f2を有する互
いに逆相となる交流電圧が入力されている。
On the other hand, the AC voltage from the second AC signal source 102 is input to the fixed electrode 15a for acceleration detection via the electrode pad 24a and to the fixed electrode 15b for acceleration detection via the inverting circuit 104 and the electrode pad 24b. Have been. That is, the acceleration detection fixed electrodes 15a, 15
AC voltages having the second frequency f2 and having opposite phases are input to b. Therefore, the second movable part 12 (the movable electrode 18 for acceleration detection) and the fixed electrode 15a for acceleration detection
And the capacitance formed by the second movable portion 12 (the movable electrode 18 for acceleration detection) and the fixed electrode 15b for acceleration detection have opposite phases having the second frequency f2. Is input.

【0021】以上により、これら各静電容量を共通して
形成する構造体(第1及び第2可動部11,12等)に
は、第1可動部11と変位検出用固定電極14aとで形
成される静電容量及び同第1可動部11と変位検出用固
定電極14bとで形成される静電容量の容量偏差に略比
例するとともに第1周波数f1を有する第1交流信号源
101からの交流電圧に略比例する電荷と、第2可動部
12と加速度検出用固定電極15aとで形成される静電
容量及び同第2可動部12と加速度検出用固定電極15
bとで形成される静電容量の容量偏差に略比例するとと
もに第2周波数f2を有する第2交流信号源102から
の交流電圧に略比例する電荷とを合計した電荷が蓄えら
れる。
As described above, the structures (the first and second movable portions 11, 12 and the like) which form these respective capacitances in common are formed by the first movable portion 11 and the displacement detection fixed electrode 14a. AC from the first AC signal source 101 having the first frequency f1 and being substantially proportional to the capacitance of the first movable portion 11 and the capacitance deviation of the capacitance formed by the first movable portion 11 and the displacement detection fixed electrode 14b. The electric charge substantially proportional to the voltage, the capacitance formed by the second movable portion 12 and the fixed electrode 15a for acceleration detection, and the electric charge formed by the second movable portion 12 and the fixed electrode 15 for acceleration detection
b and a charge that is substantially proportional to the capacitance deviation of the capacitance formed by the second AC signal source 102 having the second frequency f2 and that is substantially proportional to the AC voltage from the second AC signal source 102 is stored.

【0022】構造体(第1及び第2可動部11,12
等)に接続された電極パッド21は、例えばチャージア
ンプ等の検出回路105に接続されており、同検出回路
105を介して電荷−電圧変換されて上記合計した電荷
に相当する電圧値を有する信号が検出されるようになっ
ている。
Structure (first and second movable parts 11 and 12)
Is connected to a detection circuit 105 such as, for example, a charge amplifier. The signal pad is converted into a voltage by the detection circuit 105 and has a voltage value corresponding to the total electric charge. Is detected.

【0023】上記検出回路105からの出力信号は、同
期検波回路106に入力されている。この同期検波回路
106には、第1交流信号源101からの交流電圧が入
力されており、この信号を基準タイミング信号として第
1周波数f1にて同期検波を行うことでシリコン基板1
0に対する第1可動部11の検出方向の変位が検出され
るようになっている。
The output signal from the detection circuit 105 is input to a synchronous detection circuit 106. An AC voltage from the first AC signal source 101 is input to the synchronous detection circuit 106, and the synchronous detection circuit 106 performs synchronous detection at the first frequency f1 using the signal as a reference timing signal, thereby obtaining the silicon substrate 1
The displacement of the first movable portion 11 in the detection direction with respect to 0 is detected.

【0024】上記第1可動部11の検出方向の変位に相
当する同期検波回路106からの信号はサーボ電圧生成
回路107に入力されており、サーボ電圧生成回路10
7は同第1可動部11の変位を抑制するように第3周波
数f3を有する低周波信号を生成する。なお、この第3
周波数f3は、例えばセンサとして要求される加速度に
対応する応答速度相当の周波数よりも高く、第1及び第
2周波数f1,f2よりも低い周波数となっている。換
言すると、第1可動部11の検出方向の変位は、センサ
として要求される上記応答速度よりも速く抑制されるよ
うになっている。このサーボ電圧生成回路107からの
低周波信号(サーボ電圧)が電極パッド22aを介して
前記サーボ電極13aに、反転回路124において反転
させて所定のバイアス電圧を加算した信号(サーボ電
圧)が電極パッド22bを介して前記サーボ電極13b
にそれぞれ入力されている。そして、このサーボ電極1
3a,13bに入力する信号の上述の設定により、第1
可動部11等との間でのy方向(検出方向)の静電引力
が調整されてシリコン基板10に対する第1可動部11
の変位を略なくすように調整される。従って、加速度に
よる第1可動部11のy方向(検出方向)の変位、或い
は動作環境(温度)による第1可動部11のy方向(検
出方向)の変位(オフセット)及びその変動は抑制され
ている。そして、第2可動部12はこのようにy方向
(検出方向)の変位等の抑制された第1可動部11に対
して支持されるため、同第2可動部12はその質量及び
第2ばね梁19のばね定数のみによって決定されるy方
向、すなわち加速度に対する感度を有するようになる。
従って、この第2可動部12の変位を検出することで動
作環境(温度)によるy方向(検出方向)の変位(オフ
セット)及びその変動を吸収した加速度の検出が可能と
なる。換言すると、第1可動部11を介した第2可動部
12の変位により検出されるセンサ出力は、動作環境
(温度)に起因するオフセット及びその変動の抑制され
たものとなっている。
A signal from the synchronous detection circuit 106 corresponding to the displacement of the first movable portion 11 in the detection direction is input to the servo voltage generation circuit 107,
7 generates a low frequency signal having a third frequency f3 so as to suppress the displacement of the first movable portion 11. Note that this third
The frequency f3 is, for example, higher than a frequency corresponding to a response speed corresponding to acceleration required as a sensor, and lower than the first and second frequencies f1 and f2. In other words, the displacement of the first movable portion 11 in the detection direction is suppressed faster than the response speed required as a sensor. A signal (servo voltage) obtained by inverting a low-frequency signal (servo voltage) from the servo voltage generation circuit 107 to the servo electrode 13a via an electrode pad 22a in the inversion circuit 124 and adding a predetermined bias voltage is applied to the electrode pad. 22b through the servo electrode 13b
Are entered respectively. And this servo electrode 1
With the above-described setting of the signals input to 3a and 13b, the first
The electrostatic attraction between the movable portion 11 and the like in the y direction (detection direction) is adjusted, and the first movable portion 11 with respect to the silicon substrate 10 is adjusted.
Is adjusted so as to substantially eliminate the displacement. Therefore, the displacement (offset) of the first movable portion 11 in the y direction (detection direction) due to acceleration or the displacement (offset) of the first movable portion 11 in the y direction (detection direction) due to the operating environment (temperature) and its fluctuation are suppressed. I have. And since the 2nd movable part 12 is supported with respect to the 1st movable part 11 in which the displacement of the y direction (detection direction) was suppressed in this way, the 2nd movable part 12 has the mass and the second spring. The sensitivity to the y-direction determined by only the spring constant of the beam 19, that is, the acceleration is obtained.
Therefore, by detecting the displacement of the second movable portion 12, it is possible to detect the displacement (offset) in the y direction (detection direction) due to the operating environment (temperature) and the acceleration absorbing the fluctuation thereof. In other words, the sensor output detected by the displacement of the second movable portion 12 via the first movable portion 11 is such that the offset caused by the operating environment (temperature) and its fluctuation are suppressed.

【0025】一方、上記検出回路105からの出力信号
は、同期検波回路108にも入力されている。この同期
検波回路108には、第2交流信号源102からの交流
電圧が入力されており、この信号を基準タイミング信号
として第2周波数f2にて同期検波を行うことでシリコ
ン基板10に対する第2可動部12の検出方向の変位が
検出されるようになっている。
On the other hand, the output signal from the detection circuit 105 is also input to the synchronous detection circuit 108. An AC voltage from the second AC signal source 102 is input to the synchronous detection circuit 108, and the synchronous detection circuit 108 performs synchronous detection at the second frequency f2 using the signal as a reference timing signal, whereby the second movable signal with respect to the silicon substrate 10 is obtained. The displacement of the section 12 in the detection direction is detected.

【0026】上記第2可動部12の検出方向の変位に相
当する同期検波回路108からの信号は増幅器109を
介して所要の増幅をされ、LPF(ローパスフィルタ)
110を介して所要の周波数帯域の信号のみが取り出さ
れる。この信号は所定のオフセット調整を行った後に加
速度に相当する出力電圧値(センサ出力)として、例え
ばコントローラに出力されるようになっている。
A signal from the synchronous detection circuit 108 corresponding to the displacement of the second movable section 12 in the detection direction is amplified through an amplifier 109 as required, and an LPF (low-pass filter) is provided.
Only signals in the required frequency band are extracted via 110. This signal is output to, for example, a controller as an output voltage value (sensor output) corresponding to acceleration after performing a predetermined offset adjustment.

【0027】ここで、この加速度センサは、第1可動部
11のシリコン基板10に対する変位の調整にあたっ
て、第1可動部11等との間でのy方向(検出方向)の
静電引力を調整するためのサーボ電極13a,13bが
必要となる。従って、第1可動部11のシリコン基板1
0に対する変位の調整が広範囲にわたる場合には、十分
な力(静電引力)を得るためにサーボ電極13a,13
b及び対向する第1可動部11に十分な面積を確保する
必要が有り、チップサイズの大型化と生産性の低減を余
儀なくされていた。
Here, this acceleration sensor adjusts the electrostatic attraction in the y direction (detection direction) between the first movable part 11 and the silicon substrate 10 in adjusting the displacement of the first movable part 11 with respect to the silicon substrate 10. Servo electrodes 13a and 13b are required. Therefore, the silicon substrate 1 of the first movable portion 11
When the adjustment of the displacement with respect to 0 is wide, the servo electrodes 13a, 13a and 13b are required to obtain a sufficient force (electrostatic attraction).
It is necessary to secure a sufficient area for the first movable portion 11b and the opposing first movable portion 11, which necessitates an increase in chip size and a reduction in productivity.

【0028】本発明の目的は、チップサイズの大型化を
抑制しつつ、動作環境に応じたセンサ出力のオフセット
及びその変動を簡易に吸収することができる加速度セン
サを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an acceleration sensor capable of easily absorbing an offset of a sensor output according to an operating environment and its fluctuation while suppressing an increase in chip size.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1に記載の発明は、所定の変位方向を有し
て基板に対して浮動支持された第1可動部と、前記変位
方向を有して前記第1可動部に対して支持され、該変位
方向に加速度が加えられることにより該変位方向に変位
する第2可動部と、前記第1可動部に対向して前記基板
上に固定され、所定電位に保持された変位検出用固定電
極と、前記第2可動部に対向して前記基板上に固定さ
れ、該第2可動部との間の静電引力が略相殺する若しく
は発生しない電位に保持された加速度検出用固定電極
と、前記第1及び第2可動部に交流電圧を入力する交流
信号源と、前記第1及び第2可動部に入力された交流電
圧に基づき該第1可動部と前記変位検出用固定電極との
間に形成される静電容量を流れる電流及び該静電容量に
蓄えられる電荷のいずれかに相当する信号が該変位検出
用固定電極から入力されて該第1可動部の前記基板に対
する変位を検出する第1検出手段と、前記検出された第
1可動部の変位に基づき調整されるバイアス電圧を有す
るサーボ電圧を生成して前記第1及び第2可動部に重畳
して供給し、該サーボ電圧に基づく該第1可動部と前記
変位検出用固定電極との間の静電引力により該変位を抑
制するように力を印加する印加手段と、前記第1及び第
2可動部に入力された交流電圧に基づき該第2可動部と
前記加速度検出用固定電極との間に形成される静電容量
を流れる電流及び該静電容量に蓄えられる電荷のいずれ
かに相当する信号が該加速度検出用固定電極から入力さ
れて該第2可動部の前記基板に対する変位を検出する第
2検出手段とを備え、前記検出された第2可動部の変位
に基づき加えられた加速度を検出することを要旨とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first movable portion floatingly supported on a substrate in a predetermined displacement direction, the first movable portion comprising: A second movable portion that is supported by the first movable portion with a displacement direction, and that is displaced in the displacement direction when acceleration is applied in the displacement direction; and the substrate that faces the first movable portion. An electrostatic attraction between the fixed electrode for displacement detection fixed on the substrate and fixed at a predetermined potential and the second movable portion is fixed on the substrate so as to face the second movable portion, and the electrostatic attraction between the fixed electrode and the second movable portion substantially cancels each other. Or, based on an acceleration detection fixed electrode held at a potential that does not occur, an AC signal source for inputting an AC voltage to the first and second movable parts, and an AC voltage input to the first and second movable parts. An electrostatic capacitance formed between the first movable part and the displacement detection fixed electrode; A signal corresponding to one of a current flowing through the sensor and a charge stored in the capacitance is input from the displacement detection fixed electrode to detect a displacement of the first movable portion with respect to the substrate; A servo voltage having a bias voltage adjusted based on the detected displacement of the first movable part is generated and supplied to the first and second movable parts in a superimposed manner. Applying means for applying a force so as to suppress the displacement by an electrostatic attraction between the fixed electrode for displacement detection and the second movable portion based on an AC voltage input to the first and second movable portions; A signal corresponding to either a current flowing through a capacitance formed between the acceleration detection fixed electrode and the electric charge stored in the capacitance is input from the acceleration detection fixed electrode and the second Change of the movable part with respect to the substrate And a second detecting means for detecting, and summarized in that to detect the acceleration applied on the basis of the displacement of the second movable part which is the detection.

【0030】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の加速度センサにおいて、前記第1検出手段は、前記変
位検出用固定電極に反転入力端子を接続された負帰還イ
ンピーダンスを有するオペアンプ回路を備え、前記オペ
アンプ回路に接続された変位検出用固定電極は、該オペ
アンプ回路の非反転入力端子に印加されたバイアス電圧
により所定電位に保持されることを要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to the first aspect, the first detecting means has a negative feedback impedance in which an inverting input terminal is connected to the displacement detection fixed electrode. And the displacement detection fixed electrode connected to the operational amplifier circuit is held at a predetermined potential by a bias voltage applied to a non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit.

【0031】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
に記載の加速度センサにおいて、前記変位検出用固定電
極は、前記第1可動部に対して電磁気学的に略対称構造
となる対を形成してなり、前記対を形成する各変位検出
用固定電極は、互いに異なる所定電位に保持されたこと
を要旨とする。
The third aspect of the present invention is the first or second aspect.
4. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the displacement detection fixed electrodes are formed in a pair having a substantially electromagnetically symmetric structure with respect to the first movable portion, and each displacement detection fixed electrode forming the pair is formed. Means that they are held at different predetermined potentials.

【0032】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の加速度センサにおいて、前記第1検出手段は、前記対
を形成する各変位検出用固定電極から入力される信号を
差分した信号に基づき前記第1可動部の変位を検出する
ことを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to the third aspect, the first detecting means converts a signal input from each of the displacement detection fixed electrodes forming the pair into a signal obtained by subtracting the signal. The gist of the present invention is to detect the displacement of the first movable portion based on the above.

【0033】請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の
いずれかに記載の加速度センサにおいて、前記第2検出
手段は、前記加速度検出用固定電極に反転入力端子を接
続された負帰還インピーダンスを有するオペアンプ回路
を備え、前記オペアンプ回路に接続された加速度検出用
固定電極は、該オペアンプ回路の非反転入力端子に前記
サーボ電圧が印加されて前記第2可動部との間の静電引
力が発生しない電位に保持されることを要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to any one of the first to fourth aspects, the second detecting means includes a negative feedback having an inverting input terminal connected to the acceleration detecting fixed electrode. An operational amplifier circuit having impedance is provided, and the fixed electrode for acceleration detection connected to the operational amplifier circuit is configured such that the servo voltage is applied to a non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit and the electrostatic attractive force between the servo electrode and the second movable portion. The point is that the potential is not generated.

【0034】請求項6に記載の発明は、請求項1〜4の
いずれかに記載の加速度センサにおいて、前記加速度検
出用固定電極は、前記第2可動部に対して電磁気学的に
略対称構造となる対を形成してなり、前記対を形成する
各加速度検出用固定電極は、互いに同等の所定電位に保
持されて前記第2可動部との間の静電引力が略相殺する
電位に保持されることを要旨とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to any one of the first to fourth aspects, the acceleration detecting fixed electrode has an electromagnetically substantially symmetric structure with respect to the second movable portion. The fixed electrodes for acceleration detection forming the pair are held at a predetermined potential equivalent to each other, and are held at potentials at which the electrostatic attraction between the electrodes and the second movable portion substantially cancel each other. It is the gist that it is done.

【0035】請求項7に記載の発明は、請求項6に記載
の加速度センサにおいて、前記第2検出手段は、前記対
を形成する各加速度検出用固定電極にそれぞれ反転入力
端子を接続された負帰還インピーダンスを有するオペア
ンプ回路を備え、前記オペアンプ回路に接続された各加
速度検出用固定電極は、該オペアンプ回路の非反転入力
端子に同等のバイアス電圧が印加されて前記第2可動部
との間の静電引力が略相殺する電位に保持されることを
要旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to the sixth aspect, the second detecting means has a negative input terminal connected to each of the acceleration detecting fixed electrodes forming the pair. An operational amplifier circuit having a feedback impedance is provided, and each of the fixed electrodes for acceleration detection connected to the operational amplifier circuit has an equivalent bias voltage applied to a non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit, and is connected to the second movable portion. The gist is that the electrostatic attraction is maintained at a potential that substantially cancels out.

【0036】請求項8に記載の発明は、請求項6又は7
に記載の加速度センサにおいて、前記第2検出手段は、
前記対を形成する各加速度検出用固定電極から入力され
る信号を差分した信号に基づき前記第2可動部の変位を
検出することを要旨とする。
The invention described in claim 8 is the invention according to claim 6 or 7
In the acceleration sensor described in the above, the second detection means,
The gist is to detect the displacement of the second movable portion based on a signal obtained by subtracting a signal input from each of the acceleration detection fixed electrodes forming the pair.

【0037】(作用)請求項1又は2に記載の発明によ
れば、第1可動部の変位は、交流信号源から第1及び第
2可動部に入力された交流電圧に基づき第1可動部と変
位検出用固定電極との間に形成される静電容量を流れる
電流及び同静電容量に蓄えられる電荷のいずれかに相当
する信号が変位検出用固定電極から第1検出手段に入力
されることで検出される。
(Operation) According to the first or second aspect of the present invention, the displacement of the first movable portion is based on the AC voltage input from the AC signal source to the first and second movable portions. A signal corresponding to one of a current flowing through a capacitance formed between the displacement detection fixed electrode and a charge stored in the capacitance is input to the first detection means from the displacement detection fixed electrode. Is detected.

【0038】そして、検出された第1可動部の変位に基
づき上記サーボ電圧のバイアス電圧を調整して第1及び
第2可動部に重畳して供給することで、同サーボ電圧に
基づく第1可動部と所定電位に保持された変位検出用固
定電極との間の静電引力が調整されて同変位を抑制する
ように力が印加される。
Then, the bias voltage of the servo voltage is adjusted based on the detected displacement of the first movable portion, and the bias voltage is adjusted and supplied to the first and second movable portions. A force is applied so that the electrostatic attraction between the unit and the displacement detection fixed electrode held at the predetermined potential is adjusted to suppress the displacement.

【0039】このように第1可動部の変位が抑制された
状態において、第2可動部の変位は、上記交流信号源か
ら第1及び第2可動部に入力された交流電圧に基づき第
2可動部と加速度検出用固定電極との間に形成される静
電容量を流れる電流及び同静電容量に蓄えられる電荷の
いずれかに相当する信号が加速度検出用固定電極から第
2検出手段に入力されることで検出される。そして、こ
の第2可動部の変位に基づき加速度が検出される。
In the state where the displacement of the first movable portion is suppressed as described above, the displacement of the second movable portion is based on the AC voltage input from the AC signal source to the first and second movable portions. A signal corresponding to one of a current flowing through a capacitance formed between the portion and the fixed electrode for acceleration detection and a signal stored in the capacitance is input from the fixed electrode for acceleration detection to the second detection means. Is detected by Then, an acceleration is detected based on the displacement of the second movable portion.

【0040】以上により、別途、第1可動部の変位を抑
制するためのサーボ電圧印加用の電極(サーボ電極)を
設ける必要がないため、チップサイズの大型化を抑制し
つつ、動作環境に応じたセンサ出力のオフセット及びそ
の変動が簡易に吸収される。
As described above, since there is no need to separately provide a servo voltage application electrode (servo electrode) for suppressing the displacement of the first movable portion, it is possible to suppress an increase in the chip size and to respond to the operating environment. The offset of the sensor output and its fluctuation are easily absorbed.

【0041】なお、上記加速度検出用固定電極は、第2
可動部との間の静電引力が略相殺する若しくは発生しな
い電位に保持されるため、サーボ電圧が第1及び第2可
動部に重畳して供給されても同第2可動部に不要な力が
作用することは抑制される。
The above-mentioned fixed electrode for acceleration detection is a second electrode.
Since the electrostatic attraction between the movable portion and the movable portion is maintained at a potential that substantially cancels or does not occur, unnecessary force is applied to the second movable portion even when the servo voltage is supplied to be superimposed on the first and second movable portions. Is suppressed.

【0042】請求項3に記載の発明によれば、変位検出
用固定電極は、第1可動部に対して電磁気学的に略対称
構造となる対を形成している。そして、対を形成する各
変位検出用固定電極は、互いに異なる所定電位に保持さ
れている。従って、例えば上記サーボ電圧のバイアス電
圧の基準電圧を両変位検出用固定電極の略中間の電位に
設定してこれを中心にバイアス電圧の調整(増減)を行
うことで、変位方向の双方向に静電引力を発生させるこ
とができる。このため、第1可動部の変位はより広範囲
に抑制され、ひいては動作環境に応じたセンサ出力のオ
フセット及びその変動がより広範囲で吸収される。
According to the third aspect of the present invention, the fixed electrodes for displacement detection form a pair having an electromagnetically substantially symmetric structure with respect to the first movable portion. The fixed electrodes for displacement detection forming a pair are held at different predetermined potentials. Therefore, for example, the reference voltage of the bias voltage of the servo voltage is set to a substantially intermediate potential between the fixed electrodes for detecting both displacements, and the bias voltage is adjusted (increase / decrease) around this potential, so that the bias voltage is adjusted in both directions in the displacement direction. An electrostatic attraction can be generated. For this reason, the displacement of the first movable portion is suppressed in a wider range, and the offset of the sensor output according to the operating environment and its fluctuation are absorbed in a wider range.

【0043】請求項4に記載の発明によれば、第1可動
部の変位は、上記対を形成する各変位検出用固定電極か
ら入力される信号を差分した信号に基づき検出される。
従って、外乱等による同相成分の相殺された信号を生成
でき、同信号のS/N比が向上される。
According to the fourth aspect of the invention, the displacement of the first movable portion is detected based on a signal obtained by subtracting a signal input from each of the displacement detection fixed electrodes forming the pair.
Therefore, it is possible to generate a signal in which in-phase components are canceled by disturbance or the like, and the S / N ratio of the signal is improved.

【0044】以上により、第1可動部の基板に対する変
位はより正確に検出され、この信号(第1可動部の変
位)に基づき生成されるサーボ電圧のノイズも低減さ
れ、ひいては第1可動部の変位による加速度センサのセ
ンサ出力のオフセット及びその変動が抑制される。
As described above, the displacement of the first movable portion with respect to the substrate is detected more accurately, the noise of the servo voltage generated based on this signal (displacement of the first movable portion) is reduced, and as a result, the first movable portion is displaced. The offset of the sensor output of the acceleration sensor due to the displacement and the variation thereof are suppressed.

【0045】請求項5に記載の発明によれば、第2検出
手段のオペアンプ回路に接続された加速度検出用固定電
極は、同オペアンプ回路の非反転入力端子に上記サーボ
電圧が印加されて同サーボ電圧(バイアス電圧)の電位
に保持される。従って、サーボ電圧のバイアス電圧の調
整に関わらず、これら加速度検出用固定電極と第2可動
部との間の静電引力が発生しない。このため、サーボ電
圧が第1及び第2可動部に重畳して供給されても同第2
可動部に不要な力が作用することは抑制される。
According to the fifth aspect of the present invention, the fixed electrode for acceleration detection connected to the operational amplifier circuit of the second detecting means has the same servo voltage applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit and has the same servo voltage. It is held at the voltage (bias voltage) potential. Therefore, regardless of the adjustment of the bias voltage of the servo voltage, no electrostatic attractive force is generated between the fixed electrode for acceleration detection and the second movable portion. For this reason, even if the servo voltage is supplied to the first
Unnecessary force acting on the movable part is suppressed.

【0046】請求項6又は7に記載の発明によれば、加
速度検出用固定電極は、第2可動部に対して電磁気学的
に略対称構造となる対を形成している。そして、対を形
成する各加速度検出用固定電極は、互いに同等の所定電
位に保持されている。従って、サーボ電圧のバイアス電
圧の調整に関わらず、これら対を形成する加速度検出用
固定電極と第2可動部との間の電位差が互いに同等であ
るため、静電引力が略相殺される。このため、サーボ電
圧が第1及び第2可動部に重畳して供給されても同第2
可動部に不要な力が作用することは抑制される。
According to the invention as set forth in claim 6 or 7, the fixed electrode for acceleration detection forms a pair having an electromagnetically substantially symmetrical structure with respect to the second movable portion. The fixed electrodes for acceleration detection forming a pair are held at a predetermined potential equivalent to each other. Accordingly, regardless of the adjustment of the bias voltage of the servo voltage, the potential difference between the acceleration detecting fixed electrode and the second movable portion forming the pair is equal to each other, so that the electrostatic attractive force is substantially canceled. For this reason, even if the servo voltage is supplied to the first
Unnecessary force acting on the movable part is suppressed.

【0047】請求項8に記載の発明によれば、第2可動
部の変位は、上記対を形成する各加速度検出用固定電極
から入力される信号を差分した信号に基づき検出され
る。従って、外乱等による同相成分の相殺された信号を
生成でき、同信号のS/N比が向上される。
According to the eighth aspect of the invention, the displacement of the second movable portion is detected based on a signal obtained by subtracting a signal input from each of the acceleration detecting fixed electrodes forming the pair. Therefore, it is possible to generate a signal in which in-phase components are canceled by disturbance or the like, and the S / N ratio of the signal is improved.

【0048】以上により、第2可動部の基板に対する変
位はより正確に検出され、加速度センサのセンサ出力の
オフセットが抑制される。
As described above, the displacement of the second movable portion with respect to the substrate is detected more accurately, and the offset of the sensor output of the acceleration sensor is suppressed.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
具体化した第1実施形態について図1及び図2に従って
説明する。なお、構造体(第1及び第2可動部11,1
2)等の形状は上述の従来例(図11参照)と同様であ
るため、適宜引用してその説明を割愛する。図1に示さ
れるように、本実施形態では、従来例でのサーボ電極1
3a,13b及びその周辺構造(電極パッド22a,2
2b等)を割愛しており、第1可動部11の変位を抑制
するためのサーボ電圧を構造体に重畳させて供給してい
る。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The structure (the first and second movable parts 11, 1
Since the shapes of 2) and the like are the same as those of the above-described conventional example (see FIG. 11), the description will be omitted by appropriately quoting. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the servo electrode 1 according to the conventional example is used.
3a, 13b and their peripheral structures (electrode pads 22a, 2b)
2b) are omitted, and a servo voltage for suppressing the displacement of the first movable portion 11 is supplied in a manner superimposed on the structure.

【0050】なお、従来例では特に言及しなかったが、
変位の抑制された中立状態において対向する変位検出用
可動電極16に対して所定距離だけ離隔されて形成され
た変位検出用固定電極14a,14bは、上記第1可動
部11(変位検出用可動電極16)に対して電磁気学的
に略対称構造となるように設定されている。ここでいう
電磁気学的に略対称構造とは、上記中立状態での変位検
出用固定電極14a,14b及び第1可動部11(変位
検出用可動電極16)間の対向面積及び電極間距離が同
等に設定されていることである。そして、第1可動部1
1の変位に伴う変位検出用固定電極14a,14b及び
第1可動部11(変位検出用可動電極16)間の静電容
量の変動が互いに逆相となるように設定されていること
である。
Although not particularly mentioned in the conventional example,
The displacement detection fixed electrodes 14a and 14b formed at a predetermined distance from the displacement detection movable electrode 16 facing the neutral state in which the displacement is suppressed are connected to the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode). 16) is set so as to have a substantially electromagnetically symmetrical structure. The term "electromagnetically substantially symmetrical structure" as used herein means that the opposed areas between the displacement detection fixed electrodes 14a and 14b and the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode 16) in the neutral state and the distance between the electrodes are equal. It is set to. And the first movable part 1
That is, the capacitances between the displacement detection fixed electrodes 14a and 14b and the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode 16) due to the displacement of 1 are set to be in opposite phases.

【0051】同様に、上記中立状態であって加速度の加
わっていない状態において対向する加速度検出用可動電
極18に対して所定距離だけ離隔されて形成された加速
度検出用固定電極15a,15bも、上記第2可動部1
2(加速度検出用可動電極18)に対して電磁気学的に
略対称構造となるように設定されている。
Similarly, the acceleration detecting fixed electrodes 15a and 15b formed at a predetermined distance from the opposing acceleration detecting movable electrode 18 in the neutral state where no acceleration is applied are also provided. 2nd movable part 1
2 (the movable electrode 18 for acceleration detection) is set to have an electromagnetically substantially symmetric structure.

【0052】次に、この加速度センサの加速度検出に係
る電気的構成について説明する。図2に示されるよう
に、この加速度センサは周波数fを有するGND(グラ
ンド)レベルを中心とした交流電圧を生成可能な交流信
号源31を備えている。なお、この周波数fは、第1可
動部11と第1ばね梁17とからなる変位方向(検出方
向)の共振周波数、第1及び第2可動部11,12と第
1及び第2ばね梁17,19とからなる変位方向(検出
方向)の共振周波数よりも高く設定されている。これ
は、これら第1及び第2可動部11,12等の発振を防
止するとともに、その振動状態を取得可能とするためで
ある。
Next, an electrical configuration relating to acceleration detection of the acceleration sensor will be described. As shown in FIG. 2, this acceleration sensor includes an AC signal source 31 that can generate an AC voltage centered on a GND (ground) level having a frequency f. Note that this frequency f is the resonance frequency in the displacement direction (detection direction) composed of the first movable portion 11 and the first spring beam 17, and the first and second movable portions 11, 12 and the first and second spring beams 17 , 19 in the displacement direction (detection direction). This is to prevent oscillation of the first and second movable parts 11 and 12 and the like, and to make it possible to acquire the vibration state.

【0053】交流信号源31からの交流電圧は、加算器
32に入力されている。そして、加算器32において上
記交流電圧と後述の態様で生成される電圧(サーボ電
圧)とを加算した信号が電極パッド21を介して構造体
(第1及び第2可動部11,12等)に入力されてい
る。
The AC voltage from the AC signal source 31 is input to the adder 32. Then, a signal obtained by adding the AC voltage and a voltage (servo voltage) generated in a manner to be described later in the adder 32 is applied to the structure (the first and second movable parts 11 and 12 and the like) via the electrode pad 21. Has been entered.

【0054】また、変位検出用固定電極14a,14b
に接続された電極パッド23a,23bは、例えばチャ
ージアンプ等の第1検出回路33a,33bにそれぞれ
接続されている。図9に示されるように、これら第1検
出回路33a,33bは負帰還インピーダンスを有する
オペアンプ回路を構成しており、各反転入力端子は対応
するいずれかの変位検出用固定電極14a,14bに接
続されている。一方、第1検出回路33aの非反転入力
端子にはバイアス電圧cが印加されており、第1検出回
路33bの非反転入力端子にはバイアス電圧cと異なる
バイアス電圧dが印加されている。従って、いわゆるバ
ーチャルショートによって第1検出回路33aに接続さ
れた変位検出用固定電極14aの電位はバイアス電圧c
に保持され、第1検出回路33bに接続された変位検出
用固定電極14bの電位はバイアス電圧dに保持され
る。
Further, fixed electrodes 14a, 14b for displacement detection
Are connected to first detection circuits 33a and 33b such as charge amplifiers, for example. As shown in FIG. 9, these first detection circuits 33a and 33b constitute an operational amplifier circuit having negative feedback impedance, and each inverting input terminal is connected to one of the corresponding displacement detection fixed electrodes 14a and 14b. Have been. On the other hand, a bias voltage c is applied to a non-inverting input terminal of the first detection circuit 33a, and a bias voltage d different from the bias voltage c is applied to a non-inversion input terminal of the first detection circuit 33b. Therefore, the potential of the displacement detection fixed electrode 14a connected to the first detection circuit 33a due to a so-called virtual short circuit becomes the bias voltage c.
, And the potential of the displacement detection fixed electrode 14b connected to the first detection circuit 33b is held at the bias voltage d.

【0055】なお、これらバイアス電圧c,dの略中間
の電圧は、サーボ電圧を生成するバイアス電圧の補正の
基準電圧と略同等に設定されている。従って、変位の抑
制された中立状態においては、加算器32を介して構造
体(第1可動部11)に上記基準電圧に設定されたバイ
アス電圧を有するサーボ電圧を供給することで、変位検
出用固定電極14a,14bとの間で互いに相殺しあう
同等となるy方向(検出方向)の静電引力を発生するよ
うになっている。これにより、上記中立状態において第
1可動部11に対して不要な力(静電引力)が作用する
ことが抑制される。
It should be noted that a substantially intermediate voltage between the bias voltages c and d is set substantially equal to the reference voltage for correcting the bias voltage for generating the servo voltage. Therefore, in the neutral state in which the displacement is suppressed, the servo voltage having the bias voltage set to the reference voltage is supplied to the structure (the first movable portion 11) via the adder 32, so that the displacement is detected. An electrostatic attractive force in the y direction (detection direction) is generated between the fixed electrodes 14a and 14b, which are equal to each other and cancel each other. This suppresses an unnecessary force (electrostatic attraction) from acting on the first movable portion 11 in the neutral state.

【0056】また、第1可動部11が一側(図1の上
側)に移動したときには、同第1可動部11(変位検出
用可動電極16)と変位検出用固定電極14aとが離隔
されるとともに、第1可動部11(変位検出用可動電極
16)と変位検出用固定電極14bとが近づく。このと
き、加算器32を介して構造体(第1可動部11)に上
記基準電圧よりもバイアス電圧d側に調整されたバイア
ス電圧、すなわち第1可動部11と変位検出用固定電極
14aとの電位差(静電引力)が大きくなるとともに第
1可動部11と変位検出用固定電極14bとの電位差
(静電引力)が小さくなるようなバイアス電圧を有する
サーボ電圧を供給する。これにより、第1可動部11
(変位検出用可動電極16)と各変位検出用固定電極1
4a,14bとの間の静電引力の差分だけ第1可動部1
1を他側(図1の下側)に戻すy方向(検出方向)の力
が発生する。また、第1可動部11が他側(図1の下
側)に移動したときには、加算器32を介して構造体
(第1可動部11)に上記基準電圧よりもバイアス電圧
c側に調整されたバイアス電圧を有するサーボ電圧を供
給することでこれらの関係は逆となる。以上の態様で加
算器32を介して構造体(第1可動部11)にサーボ電
圧が供給されることで、第1可動部11の変位が抑制さ
れる。
When the first movable portion 11 moves to one side (upper side in FIG. 1), the first movable portion 11 (displacement detecting movable electrode 16) and the displacement detecting fixed electrode 14a are separated from each other. At the same time, the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode 16) and the displacement detection fixed electrode 14b approach each other. At this time, the bias voltage adjusted to the bias voltage d side from the reference voltage via the adder 32 is applied to the structure (first movable section 11), that is, the first movable section 11 and the displacement detection fixed electrode 14a are connected to each other. A servo voltage having a bias voltage such that the potential difference (electrostatic attraction) increases and the potential difference (electrostatic attraction) between the first movable portion 11 and the displacement detection fixed electrode 14b decreases. Thereby, the first movable portion 11
(Movable electrode 16 for displacement detection) and each fixed electrode 1 for displacement detection
4a, 14b and the first movable portion 1
1 is returned to the other side (the lower side in FIG. 1), and a force in the y direction (detection direction) is generated. When the first movable portion 11 moves to the other side (the lower side in FIG. 1), the structure (the first movable portion 11) is adjusted to the bias voltage c side from the reference voltage via the adder 32. By supplying a servo voltage having a bias voltage, these relationships are reversed. By supplying the servo voltage to the structure (the first movable portion 11) via the adder 32 in the above-described manner, the displacement of the first movable portion 11 is suppressed.

【0057】構造体(第1可動部11の変位検出用可動
電極16)と変位検出用固定電極14aとで形成される
静電容量には、同静電容量に略比例するとともにこれら
構造体及び変位検出用固定電極14a間の電圧(交流信
号源31からの交流電圧及びサーボ電圧とバイアス電圧
cとの差分)に略比例する電荷が蓄えられる。従って、
この電荷が上記第1検出回路33aを介して電荷−電圧
変換されることで同電荷に相当する電圧値を有する信号
が検出されるようになっている。また、構造体(第1可
動部11の変位検出用可動電極16)と変位検出用固定
電極14bとで形成される静電容量には、同静電容量に
略比例するとともにこれら構造体及び変位検出用固定電
極14b間の電圧(交流信号源31からの交流電圧及び
サーボ電圧とバイアス電圧dとの差分)に略比例する電
荷が蓄えられる。従って、この電荷が上記第1検出回路
33bを介して電荷−電圧変換されることで同電荷に相
当する電圧値を有する信号が検出されるようになってい
る。
The capacitance formed by the structure (the movable electrode 16 for detecting the displacement of the first movable portion 11) and the fixed electrode 14a for detecting the displacement is substantially proportional to the capacitance. Charges are stored that are substantially proportional to the voltage between the displacement detection fixed electrodes 14a (the difference between the AC voltage and the servo voltage from the AC signal source 31 and the bias voltage c). Therefore,
The charge is subjected to charge-voltage conversion via the first detection circuit 33a, so that a signal having a voltage value corresponding to the charge is detected. In addition, the capacitance formed by the structure (the movable electrode 16 for detecting the displacement of the first movable portion 11) and the fixed electrode 14b for detecting the displacement is substantially proportional to the capacitance, and the structure and the displacement An electric charge that is substantially proportional to the voltage between the fixed electrodes for detection 14b (the difference between the AC voltage from the AC signal source 31 and the servo voltage and the bias voltage d) is stored. Accordingly, a signal having a voltage value corresponding to the charge is detected by converting the charge into a charge through the first detection circuit 33b.

【0058】これら両第1検出回路33a,33bから
の信号は差動増幅器34に入力されている。既述のよう
に、第1可動部11の変位に伴う変位検出用固定電極1
4a,14b及び第1可動部11(変位検出用可動電極
16)間の静電容量の変動は互いに逆相となるように設
定されているため、各第1検出回路33a,33bから
の信号も互いに逆相となっている。従って、これら両信
号を差動増幅することで、例えば第1可動部11(変位
検出用可動電極16)及び変位検出用固定電極14a,
14b間の寄生容量、電磁気学的外乱等による同相ノイ
ズの抑制された信号を形成することができ、同信号のS
/N比の向上を図ることができる。
The signals from the first detection circuits 33a and 33b are input to the differential amplifier 34. As described above, the fixed electrode 1 for displacement detection accompanying the displacement of the first movable portion 11
Since the fluctuations of the capacitance between the first and second movable portions 4a and 14b and the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode 16) are set to be opposite to each other, the signals from the first detection circuits 33a and 33b are also changed. The phases are opposite to each other. Therefore, by differentially amplifying these two signals, for example, the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode 16) and the displacement detection fixed electrode 14a,
14b, it is possible to form a signal in which the common-mode noise due to the parasitic capacitance between the electrodes 14b, electromagnetic disturbance, and the like is suppressed.
/ N ratio can be improved.

【0059】上記差動増幅器34からの出力信号は、同
期検波回路35に入力されている。この同期検波回路3
5には、交流信号源31からの交流電圧が入力されてお
り、この信号を基準タイミング信号として周波数fにて
同期検波を行うことでシリコン基板10に対する第1可
動部11の検出方向の変位が検出されるようになってい
る。
The output signal from the differential amplifier 34 is input to a synchronous detection circuit 35. This synchronous detection circuit 3
5, an AC voltage from an AC signal source 31 is input, and the signal is used as a reference timing signal to perform synchronous detection at a frequency f, whereby displacement of the first movable portion 11 in the detection direction with respect to the silicon substrate 10 is reduced. Is to be detected.

【0060】上記第1可動部11の検出方向の変位に相
当する同期検波回路35からの信号はサーボ電圧生成回
路36に入力されており、サーボ電圧生成回路36は同
第1可動部11の変位を抑制するように上記態様で調整
されるバイアス電圧及び低周波信号からなるサーボ電圧
を生成する。なお、この低周波信号の周波数は、例えば
センサとして要求される加速度に対応する応答速度相当
の周波数よりも高く、周波数fよりも低い周波数となっ
ている。換言すると、第1可動部11の検出方向の変位
は、センサとして要求される上記応答速度よりも速く抑
制されるようになっている。このサーボ電圧生成回路3
6からのサーボ電圧が、上述の加算器32に入力されて
いる。
A signal from the synchronous detection circuit 35 corresponding to the displacement of the first movable portion 11 in the detection direction is input to the servo voltage generation circuit 36, and the servo voltage generation circuit 36 And a servo voltage composed of a low-frequency signal and a bias voltage adjusted in the above-described manner so as to suppress the above. The frequency of the low-frequency signal is higher than the frequency corresponding to the response speed corresponding to the acceleration required as a sensor, for example, and lower than the frequency f. In other words, the displacement of the first movable portion 11 in the detection direction is suppressed faster than the response speed required as a sensor. This servo voltage generation circuit 3
The servo voltage from No. 6 is input to the adder 32 described above.

【0061】この加算器32において加算して構造体
(第1可動部11の変位検出用可動電極16)に入力す
る信号(サーボ電圧)により、変位検出用固定電極14
a,14bとの間でのy方向(検出方向)の静電引力が
調整されてシリコン基板10に対する第1可動部11の
変位を略なくすように調整されることは既述のとおりで
ある。従って、加速度による第1可動部11のy方向
(検出方向)の変位、或いは動作環境(温度)による第
1可動部11のy方向(検出方向)の変位(オフセッ
ト)及びその変動は抑制されている。そして、第2可動
部12はこのようにy方向(検出方向)の変位等の抑制
された第1可動部11に対して支持されるため、同第2
可動部12はその質量及び第2ばね梁19のばね定数の
みによって決定されるy方向、すなわち加速度に対する
感度を有するようになる。従って、この第2可動部12
の変位を検出することで動作環境(温度)によるy方向
(検出方向)の変位(オフセット)及びその変動を吸収
した加速度の検出が可能となる。換言すると、第1可動
部11を介した第2可動部12の変位により検出される
センサ出力は、動作環境(温度)に起因するオフセット
及びその変動の抑制されたものとなっている。
The adder 32 adds the signals (servo voltage) to the structure (the movable electrode 16 for detecting the displacement of the first movable portion 11) and outputs the fixed electrode 14 for detecting the displacement.
As described above, the electrostatic attractive force in the y direction (detection direction) between the first and second movable members 11a and 14b is adjusted so as to substantially eliminate the displacement of the first movable portion 11 with respect to the silicon substrate 10. Therefore, the displacement (offset) of the first movable portion 11 in the y direction (detection direction) due to acceleration or the displacement (offset) of the first movable portion 11 in the y direction (detection direction) due to the operating environment (temperature) and its fluctuation are suppressed. I have. The second movable section 12 is supported by the first movable section 11 in which the displacement in the y direction (detection direction) is suppressed as described above.
The movable portion 12 has a sensitivity to the y direction, that is, acceleration, which is determined only by its mass and the spring constant of the second spring beam 19. Therefore, the second movable portion 12
, The displacement (offset) in the y-direction (detection direction) due to the operating environment (temperature) and the acceleration absorbing the fluctuation can be detected. In other words, the sensor output detected by the displacement of the second movable portion 12 via the first movable portion 11 is such that the offset caused by the operating environment (temperature) and its fluctuation are suppressed.

【0062】加速度検出用固定電極15aに接続された
電極パッド24aは、例えばチャージアンプ等の第2検
出回路37aに接続されている。この第2検出回路37
aも負帰還インピーダンスを有するオペアンプ回路(図
9参照)を構成しており、反転入力端子は加速度検出用
固定電極15aに接続されている。そして、構造体(第
2可動部12の加速度検出用可動電極18)と加速度検
出用固定電極15aとで形成される静電容量にも同静電
容量に略比例するとともにこれら構造体及び加速度検出
用固定電極15a間の電圧(交流信号源31からの交流
電圧及びサーボ電圧とバイアス電圧aとの差分)に略比
例する電荷が蓄えられる。従って、この電荷が上記第2
検出回路37aを介して電荷−電圧変換されることで同
電荷に相当する電圧値を有する信号が検出されるように
なっている。
The electrode pad 24a connected to the fixed electrode 15a for acceleration detection is connected to a second detection circuit 37a such as a charge amplifier. This second detection circuit 37
a also constitutes an operational amplifier circuit having negative feedback impedance (see FIG. 9), and the inverting input terminal is connected to the acceleration detection fixed electrode 15a. The capacitance formed by the structure (the movable electrode 18 for acceleration detection of the second movable portion 12) and the fixed electrode 15a for acceleration detection is substantially proportional to the same capacitance, and the structure and acceleration detection are performed. An electric charge that is substantially proportional to the voltage between the fixed electrodes 15a (the difference between the AC voltage and the servo voltage from the AC signal source 31 and the bias voltage a) is stored. Therefore, this charge is equal to the second
A signal having a voltage value corresponding to the charge is detected by the charge-to-voltage conversion via the detection circuit 37a.

【0063】なお、第2検出回路37aの非反転入力端
子にはバイアス電圧aが印加されている。従って、いわ
ゆるバーチャルショートによって第2検出回路37aに
接続された加速度検出用固定電極15aの電位はバイア
ス電圧aに保持される。また、加速度検出用固定電極1
5bに接続された電極パッド24bには、上記バイアス
電圧aが印加されている。以上の態様で上記加速度検出
用固定電極15a,15bを等電位(バイアス電圧a)
に保持するのは、構造体(第2可動部12)に上述の態
様で調整されるバイアス電圧を有するサーボ電圧が供給
されてもこれら加速度検出用固定電極15a,15bと
の間で互いに相殺しあう同等となるy方向(検出方向)
の静電引力を発生させ、第2可動部12に対して不要な
力(静電引力)が発生することを防止するためである。
換言すると、第2可動部12がy方向(検出方向)に変
位する際の加速度以外(静電引力)の影響は抑制されて
いる。
The bias voltage a is applied to the non-inverting input terminal of the second detection circuit 37a. Therefore, the potential of the acceleration detection fixed electrode 15a connected to the second detection circuit 37a is maintained at the bias voltage a due to a so-called virtual short. Also, a fixed electrode 1 for acceleration detection
The bias voltage a is applied to the electrode pad 24b connected to the electrode pad 5b. In the above manner, the fixed electrodes 15a and 15b for acceleration detection are set at the same potential (bias voltage a).
Is maintained even when a servo voltage having a bias voltage adjusted in the above-described manner is supplied to the structure (the second movable portion 12) with the fixed electrodes 15a and 15b for acceleration detection. Y direction (detection direction)
This is for preventing the generation of an unnecessary force (electrostatic attraction) on the second movable portion 12 by generating the electrostatic attraction of the second movable portion 12.
In other words, influences other than acceleration (electrostatic attraction) when the second movable portion 12 is displaced in the y direction (detection direction) are suppressed.

【0064】上記第2検出回路37aからの出力信号
は、同期検波回路38に入力されている。この同期検波
回路38には、交流信号源31からの交流電圧が入力さ
れており、この信号を基準タイミング信号として周波数
fにて同期検波を行うことでシリコン基板10に対する
第2可動部12の検出方向の変位が検出されるようにな
っている。
The output signal from the second detection circuit 37a is input to the synchronous detection circuit 38. An AC voltage from the AC signal source 31 is input to the synchronous detection circuit 38. The synchronous detection circuit 38 performs synchronous detection at a frequency f using the signal as a reference timing signal to detect the second movable portion 12 with respect to the silicon substrate 10. The displacement in the direction is detected.

【0065】上記第2可動部12の検出方向の変位に相
当する同期検波回路38からの信号は増幅器39を介し
て所要の増幅をされ、LPF40を介して所要の周波数
帯域の信号のみが取り出される。この信号は所定のオフ
セット調整を行った後に加速度に相当する出力電圧値
(センサ出力)として、例えばコントローラに出力され
るようになっている。
The signal from the synchronous detection circuit 38 corresponding to the displacement of the second movable section 12 in the detection direction is amplified through an amplifier 39 as required, and only a signal in a required frequency band is extracted through an LPF 40. . This signal is output to, for example, a controller as an output voltage value (sensor output) corresponding to acceleration after performing a predetermined offset adjustment.

【0066】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、以下に示す効果が得られるようになる。 (1)本実施形態では、第1可動部11の変位は、交流
信号源31から第1及び第2可動部11,12に入力さ
れた交流電圧に基づき第1可動部11と変位検出用固定
電極14a,14bとの間に形成される静電容量に蓄え
られる電荷に相当する信号が変位検出用固定電極14
a,14bから第1検出回路33a,33b、差動増幅
器34及び同期検波回路35に入力されることで検出さ
れる。
As described in detail above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. (1) In the present embodiment, the displacement of the first movable unit 11 is fixed to the first movable unit 11 for displacement detection based on the AC voltage input from the AC signal source 31 to the first and second movable units 11 and 12. A signal corresponding to the electric charge stored in the capacitance formed between the electrodes 14a and 14b is applied to the fixed electrode 14 for displacement detection.
a and 14b are input to the first detection circuits 33a and 33b, the differential amplifier 34, and the synchronous detection circuit 35, and are detected.

【0067】そして、検出された第1可動部11の変位
に基づき上記サーボ電圧のバイアス電圧を調整して第1
及び第2可動部11,12に重畳して供給することで、
同サーボ電圧に基づく第1可動部11とバイアス電圧
c,dにそれぞれ保持された変位検出用固定電極14
a,14bとの間の静電引力が調整されて同変位を抑制
するように力が印加される。
Then, the bias voltage of the servo voltage is adjusted based on the detected displacement of the first movable portion 11 to
And by supplying it to the second movable parts 11 and 12,
A first movable portion 11 based on the servo voltage and fixed electrodes 14 for displacement detection held at bias voltages c and d, respectively.
A force is applied so that the electrostatic attraction between the a and b is adjusted to suppress the displacement.

【0068】このように第1可動部11の変位が抑制さ
れた状態において、第2可動部12の変位は、上記交流
信号源31から第1及び第2可動部11,12に入力さ
れた交流電圧に基づき第2可動部12と加速度検出用固
定電極15aとの間に形成される静電容量に蓄えられる
電荷に相当する信号が加速度検出用固定電極15aから
第2検出回路37a、同期検波回路38等に入力される
ことで検出される。そして、この第2可動部12の変位
に基づき加速度が検出される。
In the state where the displacement of the first movable portion 11 is suppressed as described above, the displacement of the second movable portion 12 is controlled by the AC input from the AC signal source 31 to the first and second movable portions 11 and 12. A signal corresponding to the electric charge stored in the capacitance formed between the second movable part 12 and the fixed electrode for acceleration detection 15a based on the voltage is supplied from the fixed electrode for acceleration detection 15a to the second detection circuit 37a and the synchronous detection circuit. 38 or the like is detected. Then, an acceleration is detected based on the displacement of the second movable portion 12.

【0069】以上により、別途、第1可動部11の変位
を抑制するためのサーボ電圧印加用の電極(サーボ電
極)を設ける必要がないため、チップサイズの大型化を
抑制しつつ、動作環境に応じたセンサ出力のオフセット
及びその変動を簡易に吸収できる。
As described above, since there is no need to separately provide an electrode for applying a servo voltage (servo electrode) for suppressing the displacement of the first movable portion 11, it is possible to suppress an increase in the chip size and to reduce the operating environment. The corresponding offset of the sensor output and its fluctuation can be easily absorbed.

【0070】なお、上記加速度検出用固定電極15a,
15bは、第2可動部12との間の静電引力が略相殺す
る電位(等電位となるバイアス電圧a)に保持されるた
め、サーボ電圧が第1及び第2可動部11,12に重畳
して供給されても同第2可動部12に不要な力が作用す
ることを抑制できる。
The acceleration detection fixed electrodes 15a, 15a,
The servo voltage is superimposed on the first and second movable portions 11 and 12 because the potential of the first and second movable portions 11 and 12 is maintained at a potential at which the electrostatic attraction between the second movable portion 12 and the second movable portion 12 substantially cancels each other. Even when the second movable portion 12 is supplied, unnecessary force acting on the second movable portion 12 can be suppressed.

【0071】(2)本実施形態では、変位検出用固定電
極14a,14bは、第1可動部11に対して電磁気学
的に略対称構造となる対を形成している。そして、対を
形成する各変位検出用固定電極14a,14bは、互い
に異なる所定電位(バイアス電圧c,d)に保持されて
いる。従って、例えば上記サーボ電圧のバイアス電圧の
基準電圧を両変位検出用固定電極14a,14bの略中
間の電位に設定してこれを中心にバイアス電圧の調整
(増減)を行うことで、変位方向の双方向に静電引力を
発生させることができる。このため、第1可動部11の
変位をより広範囲に抑制し、ひいては動作環境に応じた
センサ出力のオフセット及びその変動をより広範囲で吸
収できる。
(2) In the present embodiment, the displacement detection fixed electrodes 14 a and 14 b form a pair having an electromagnetically substantially symmetric structure with respect to the first movable portion 11. The displacement detection fixed electrodes 14a, 14b forming a pair are held at different predetermined potentials (bias voltages c, d). Therefore, for example, the reference voltage of the bias voltage of the servo voltage is set to a substantially intermediate potential between the fixed electrodes 14a and 14b for displacement detection, and the bias voltage is adjusted (increased / decreased) centering on the reference voltage to thereby adjust the displacement direction. An electrostatic attractive force can be generated in both directions. For this reason, the displacement of the first movable portion 11 can be suppressed over a wider range, and furthermore, the offset of the sensor output according to the operating environment and its fluctuation can be absorbed over a wider range.

【0072】(3)本実施形態では、第1可動部11の
変位は、上記対を形成する各変位検出用固定電極14
a,14bから第1検出回路33a,33bを介して入
力される信号を差分した信号に基づき検出される。従っ
て、例えば第1可動部11(変位検出用可動電極16)
及び変位検出用固定電極14a,14b間の寄生容量、
電磁気学的外乱等による同相ノイズの抑制された信号を
形成することができ、同信号のS/N比の向上を図るこ
とができる。また。同相ノイズの抑制された信号(交流
信号)を比較的大きな増幅率にて増幅できるため、同期
検波後の第1検出回路33a,33b(チャージアン
プ)のオフセットの影響を低減できる。
(3) In the present embodiment, the displacement of the first movable portion 11 is determined by the displacement detecting fixed electrodes 14 forming the pair.
The signals are detected based on signals obtained by subtracting signals input from the first and second detection circuits 33a and 33b from the first detection circuits 33a and 33b. Therefore, for example, the first movable portion 11 (displacement detection movable electrode 16)
And the parasitic capacitance between the fixed electrodes 14a and 14b for displacement detection,
A signal in which common-mode noise due to electromagnetic disturbance or the like is suppressed can be formed, and the S / N ratio of the signal can be improved. Also. Since the signal (AC signal) in which the common-mode noise is suppressed can be amplified with a relatively large amplification factor, the influence of the offset of the first detection circuits 33a and 33b (charge amplifier) after the synchronous detection can be reduced.

【0073】以上により、第1可動部11のシリコン基
板10に対する変位はより正確に検出され、この信号
(第1可動部11の変位)に基づき生成されるサーボ電
圧のノイズも低減され、ひいては第1可動部11の変位
による加速度センサのセンサ出力のオフセット及びその
変動を抑制できる。
As described above, the displacement of the first movable portion 11 with respect to the silicon substrate 10 is detected more accurately, and the noise of the servo voltage generated based on this signal (displacement of the first movable portion 11) is reduced. 1 An offset of the sensor output of the acceleration sensor due to the displacement of the movable portion 11 and its fluctuation can be suppressed.

【0074】(4)本実施形態では、加速度検出用固定
電極15a,15bは、第2可動部12に対して電磁気
学的に略対称構造となる対を形成している。そして、対
を形成する各加速度検出用固定電極15a,15bは、
互いに同等の所定電位(バイアス電圧a)に保持されて
いる。従って、サーボ電圧のバイアス電圧の調整に関わ
らず、これら対を形成する加速度検出用固定電極15
a,15bと第2可動部12との間の電位差が互いに同
等であるため、静電引力が略相殺される。このため、サ
ーボ電圧が第1及び第2可動部11,12に重畳して供
給されても同第2可動部12に不要な力が作用すること
を抑制できる。
(4) In the present embodiment, the acceleration detection fixed electrodes 15 a and 15 b form a pair having a structure that is electromagnetically substantially symmetric with respect to the second movable portion 12. Each of the acceleration detection fixed electrodes 15a and 15b forming a pair is
The potentials are maintained at the same predetermined potential (bias voltage a). Therefore, regardless of the adjustment of the bias voltage of the servo voltage, the acceleration detection fixed electrodes 15 forming these pairs are formed.
Since the potential difference between the first and second movable portions 12a and 15b is equal to each other, the electrostatic attraction is substantially canceled. For this reason, even when the servo voltage is supplied to the first and second movable parts 11 and 12 in a superimposed manner, it is possible to suppress an unnecessary force from acting on the second movable part 12.

【0075】(5)本実施形態では、単一の交流信号源
31(周波数f)のみで第1及び第2可動部11,12
の変位を個別に検出することができ、複数の交流信号源
(周波数)を設ける場合に比べて回路構成を簡易化でき
る。
(5) In the present embodiment, the first and second movable parts 11 and 12 are provided only by a single AC signal source 31 (frequency f).
Can be detected individually, and the circuit configuration can be simplified as compared with the case where a plurality of AC signal sources (frequency) are provided.

【0076】(第2実施形態)以下、本発明を具体化し
た第2実施形態について図3に従って説明する。なお、
説明の便宜上、前記第1実施形態と同様の構成について
は同一の符号を付してその説明を一部省略する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition,
For convenience of description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is partially omitted.

【0077】図3に示されるように、本実施形態では、
加速度検出用固定電極15bに接続された電極パッド2
4bも、別途設けられた第2検出回路37aと同様の第
2検出回路37bに接続されていることが第1実施形態
と大きく異なる。構造体(第2可動部12の加速度検出
用可動電極18)と加速度検出用固定電極15bとで形
成される静電容量には、同静電容量に略比例するととも
にこれら構造体及び加速度検出用固定電極15b間の電
圧(交流信号源31からの交流電圧及びサーボ電圧とバ
イアス電圧aとの差分)に略比例する電荷が蓄えられ
る。従って、この電荷が上記第2検出回路37bを介し
て電荷−電圧変換されることで同電荷に相当する電圧値
を有する信号が検出されるようになっている。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment,
Electrode pad 2 connected to fixed electrode 15b for acceleration detection
4b is significantly different from the first embodiment in that it is connected to a second detection circuit 37b similar to the separately provided second detection circuit 37a. The capacitance formed by the structure (the movable electrode 18 for acceleration detection of the second movable portion 12) and the fixed electrode 15b for acceleration detection is substantially proportional to the capacitance, and the structure and the acceleration An electric charge that is substantially proportional to the voltage between the fixed electrodes 15b (the difference between the AC voltage from the AC signal source 31 and the servo voltage and the bias voltage a) is stored. Accordingly, a signal having a voltage value corresponding to the charge is detected by converting the charge into a charge through the second detection circuit 37b.

【0078】これら両第2検出回路37a,37bから
の信号は差動増幅器41に入力されている。既述のよう
に、第2可動部12の変位に伴う加速度検出用固定電極
15a,15b及び第2可動部12(加速度検出用可動
電極18)間の静電容量の変動は互いに逆相となるよう
に設定されているため、各第2検出回路37a,37b
からの信号も互いに逆相となっている。従って、これら
両信号を差動増幅することで、例えば第2可動部12
(加速度検出用可動電極18)及び加速度検出用固定電
極15a,15b間の寄生容量、電磁気学的外乱等によ
る同相ノイズの抑制された信号を形成することができ、
同信号のS/N比の向上を図ることができる。
The signals from the second detection circuits 37a and 37b are input to the differential amplifier 41. As described above, the capacitance changes between the fixed electrodes 15a and 15b for acceleration detection and the second movable section 12 (the movable electrode 18 for acceleration detection) due to the displacement of the second movable section 12 are in opposite phases. The second detection circuits 37a, 37b
Are also out of phase with each other. Therefore, by differentially amplifying these two signals, for example, the second movable section 12
(A movable electrode 18 for acceleration detection) and a parasitic capacitance between the fixed electrodes 15a and 15b for acceleration detection, a signal in which common-mode noise due to electromagnetic disturbance or the like is suppressed, and a signal can be formed.
The S / N ratio of the signal can be improved.

【0079】上記差動増幅器41からの出力信号は、前
記同期検波回路38に入力されている。この同期検波回
路38には、交流信号源31からの交流電圧が入力され
ており、この信号を基準タイミング信号として周波数f
にて同期検波を行うことでシリコン基板10に対する第
2可動部12の検出方向の変位が検出されるようになっ
ている。
The output signal from the differential amplifier 41 is input to the synchronous detection circuit 38. An AC voltage from the AC signal source 31 is input to the synchronous detection circuit 38, and this signal is used as a reference timing signal at a frequency f.
By performing synchronous detection at, the displacement of the second movable portion 12 in the detection direction with respect to the silicon substrate 10 is detected.

【0080】上記第2可動部12の検出方向の変位に相
当する同期検波回路38からの信号は増幅器39、LP
F40を介して加速度に相当する出力電圧値(センサ出
力)として、例えばコントローラに出力されるようにな
っている。
The signal from the synchronous detection circuit 38 corresponding to the displacement of the second movable section 12 in the detection direction is supplied to an amplifier 39, LP
The output voltage value (sensor output) corresponding to the acceleration is output to, for example, a controller via F40.

【0081】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、前記第1実施形態と同様の効果に加えて以下に示す
効果が得られるようになる。 (1)本実施形態では、第2可動部12の変位は、上記
対を形成する各加速度検出用固定電極15a,15bか
ら第2検出回路37a,37bを介して入力される信号
を差分した信号に基づき検出される。従って、例えば第
2可動部12(加速度検出用可動電極18)及び加速度
検出用固定電極15a,15b間の寄生容量、電磁気学
的外乱等による同相ノイズの抑制された信号を形成する
ことができ、同信号のS/N比の向上を図ることができ
る。また。同相ノイズの抑制された信号(交流信号)を
比較的大きな増幅率にて増幅できるため、同期検波後の
第2検出回路37a,37b(チャージアンプ)の低周
波ノイズの影響を低減できる。
As described in detail above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to the same effects as in the first embodiment. (1) In the present embodiment, the displacement of the second movable portion 12 is a signal obtained by subtracting the signals input from the acceleration detection fixed electrodes 15a and 15b forming the pair via the second detection circuits 37a and 37b. Is detected based on Therefore, for example, it is possible to form a signal in which common-mode noise due to the parasitic capacitance between the second movable portion 12 (the movable electrode 18 for acceleration detection) and the fixed electrodes 15a and 15b for acceleration detection, electromagnetic disturbance, and the like is suppressed. The S / N ratio of the signal can be improved. Also. Since the signal (AC signal) in which the common-mode noise is suppressed can be amplified with a relatively large amplification factor, the influence of low-frequency noise of the second detection circuits 37a and 37b (charge amplifiers) after synchronous detection can be reduced.

【0082】以上により、第2可動部12のシリコン基
板10に対する変位はより正確に検出され、加速度セン
サのセンサ出力のオフセットを抑制できる。 (第3実施形態)以下、本発明を具体化した第3実施形
態について図4及び図5に従って説明する。なお、説明
の便宜上、前記第1及び第2実施形態と同様の構成につ
いては同一の符号を付してその説明を一部省略する。
As described above, the displacement of the second movable portion 12 with respect to the silicon substrate 10 can be detected more accurately, and the offset of the sensor output of the acceleration sensor can be suppressed. (Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. For convenience of description, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is partially omitted.

【0083】図4に示されるように、本実施形態では、
一方の加速度検出用固定電極15b及びその周辺構造
(電極パッド24b等)を割愛したことが第1及び第2
実施形態と大きく異なる。そして、図5に電気的構成が
示されるように、本実施形態では一方の加速度検出用固
定電極15aによって第2可動部12の変位を検出する
ようになっている。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment,
The elimination of one of the acceleration detection fixed electrode 15b and its peripheral structure (electrode pad 24b, etc.) is the first and second.
This is significantly different from the embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the displacement of the second movable portion 12 is detected by one of the fixed electrodes 15a for acceleration detection.

【0084】すなわち、電極パッド24aを介して加速
度検出用固定電極15aに接続された前記第2検出回路
37aの非反転入力端子は、前記サーボ電圧生成回路3
6に接続されてサーボ電圧が供給されている。従って、
いわゆるバーチャルショートによって第2検出回路37
aに接続された加速度検出用固定電極15aの電位はサ
ーボ電圧のバイアス電圧に保持される。このため、同様
にサーボ電圧生成回路36のサーボ電圧が供給される構
造体(第1及び第2可動部11,12等)及び加速度検
出用固定電極15aは等電位(サーボ電圧のバイアス電
圧)に保持される。これは、構造体(第2可動部12)
にサーボ電圧が供給されても加速度検出用固定電極15
aとの間に不要なy方向(検出方向)の静電引力が発生
することを防止するためである。換言すると、第2可動
部12がy方向(検出方向)に変位する際の加速度以外
(静電引力)の影響は抑制されている。
That is, the non-inverting input terminal of the second detection circuit 37a connected to the fixed electrode 15a for acceleration detection via the electrode pad 24a is connected to the servo voltage generation circuit 3
6 is supplied with a servo voltage. Therefore,
The second detection circuit 37 is provided by a so-called virtual short.
The potential of the fixed electrode 15a for acceleration detection connected to a is held at the bias voltage of the servo voltage. Therefore, similarly, the structure (the first and second movable parts 11, 12 and the like) to which the servo voltage of the servo voltage generation circuit 36 is supplied and the acceleration detecting fixed electrode 15a are set to the same potential (the bias voltage of the servo voltage). Will be retained. This is the structure (second movable part 12)
Even if a servo voltage is supplied to the fixed electrode 15 for acceleration detection,
This is to prevent generation of an unnecessary electrostatic attraction in the y-direction (detection direction) between the first and second a. In other words, influences other than acceleration (electrostatic attraction) when the second movable portion 12 is displaced in the y direction (detection direction) are suppressed.

【0085】なお、構造体(第2可動部12の加速度検
出用可動電極18)と加速度検出用固定電極15aとで
形成される静電容量には、同静電容量に略比例するとと
もにこれら構造体及び加速度検出用固定電極15a間の
電圧(交流信号源31からの交流電圧)に略比例する電
荷が蓄えられる。この電荷が第2検出回路37aを介し
て電荷−電圧変換されることで同電荷に相当する電圧値
を有する信号が検出されることは第1実施形態と同様で
ある。そして、この第2検出回路37aからの出力信号
が同期検波回路38、増幅器39及びLPF40を介し
て、例えばコントローラに出力されるようになってい
る。
The capacitance formed by the structure (the movable electrode 18 for acceleration detection of the second movable portion 12) and the fixed electrode 15a for acceleration detection is substantially proportional to the capacitance, and these structures An electric charge that is substantially proportional to the voltage between the body and the fixed electrode 15a for acceleration detection (AC voltage from the AC signal source 31) is stored. This charge is converted into a voltage via the second detection circuit 37a to detect a signal having a voltage value corresponding to the charge, as in the first embodiment. The output signal from the second detection circuit 37a is output to, for example, a controller via the synchronous detection circuit 38, the amplifier 39, and the LPF 40.

【0086】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、前記第1実施形態における(1)〜(3)、(5)
と同様の効果に加えて以下に示す効果が得られるように
なる。 (1)本実施形態では、第2検出回路37a(オペアン
プ回路)に接続された加速度検出用固定電極15aは、
同オペアンプ回路の非反転入力端子に上記サーボ電圧が
印加されて同サーボ電圧(バイアス電圧)の電位に保持
される。従って、サーボ電圧のバイアス電圧の調整に関
わらず、これら加速度検出用固定電極15aと第2可動
部12との間の静電引力が発生しない。このため、サー
ボ電圧が第1及び第2可動部11,12に重畳して供給
されても同第2可動部12に不要な力が作用することを
抑制できる。
As described in detail above, according to the present embodiment, (1) to (3) and (5) in the first embodiment are used.
In addition to the same effects as described above, the following effects can be obtained. (1) In the present embodiment, the acceleration detection fixed electrode 15a connected to the second detection circuit 37a (the operational amplifier circuit)
The servo voltage is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit and is maintained at the same servo voltage (bias voltage). Therefore, regardless of the adjustment of the bias voltage of the servo voltage, no electrostatic attraction is generated between the acceleration detecting fixed electrode 15a and the second movable portion 12. For this reason, even when the servo voltage is supplied to the first and second movable parts 11 and 12 in a superimposed manner, it is possible to suppress an unnecessary force from acting on the second movable part 12.

【0087】(第4実施形態)以下、本発明を具体化し
た第4実施形態について図6に従って説明する。なお、
説明の便宜上、前記第1〜第3実施形態と同様の構成に
ついては同一の符号を付してその説明を一部省略する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition,
For convenience of description, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is partially omitted.

【0088】図6に示されるように、本実施形態では、
一方の第1検出回路33bを割愛したことが第3実施形
態と大きく異なる。そして、一方の変位検出用固定電極
14bに接続された電極パッド23bには、直接バイア
ス電圧dが印加されている。このような構成において
も、第1〜第3実施形態と同様に変位検出用固定電極1
4a,14bはそれぞれバイアス電圧c,dに保持され
る。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment,
The difference from the third embodiment is that the first detection circuit 33b is omitted. The bias voltage d is directly applied to the electrode pad 23b connected to the displacement detection fixed electrode 14b. In such a configuration, similarly to the first to third embodiments, the fixed electrode 1 for displacement detection is used.
4a and 14b are held at bias voltages c and d, respectively.

【0089】上記第1検出回路33aからは、構造体
(第1可動部11の変位検出用可動電極16)と変位検
出用固定電極14aとで形成される静電容量に蓄えられ
る電荷に相当する電圧値を有する信号が前記同期検波回
路35に直接入力されている。この同期検波回路35に
は、交流信号源31からの交流電圧が入力されており、
この信号を基準タイミング信号として周波数fにて同期
検波を行うことでシリコン基板10に対する第1可動部
11の検出方向の変位が検出されるようになっている。
The first detection circuit 33a corresponds to the electric charge stored in the capacitance formed by the structure (the movable electrode 16 for detecting the displacement of the first movable portion 11) and the fixed electrode 14a for detecting the displacement. A signal having a voltage value is directly input to the synchronous detection circuit 35. An AC voltage from the AC signal source 31 is input to the synchronous detection circuit 35,
By performing synchronous detection at a frequency f using this signal as a reference timing signal, displacement of the first movable portion 11 in the detection direction with respect to the silicon substrate 10 is detected.

【0090】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、前記第1実施形態における(1)、(2)及び
(5)、前記第3実施形態における(1)と同様の効果
に加えて以下に示す効果が得られるようになる。
As described in detail above, according to the present embodiment, in addition to the effects (1), (2) and (5) in the first embodiment, and the same effects as (1) in the third embodiment. Thus, the following effects can be obtained.

【0091】(1)本実施形態では、1つの第1検出回
路33a(チャージアンプ)のみによって第1可動部1
1の変位を検出することができる。 (第5実施形態)以下、本発明を具体化した第5実施形
態について図7及び図8に従って説明する。なお、説明
の便宜上、前記第1〜第4実施形態と同様の構成につい
ては同一の符号を付してその説明を一部省略する。
(1) In the present embodiment, the first movable section 1 is constituted by only one first detection circuit 33a (charge amplifier).
1 can be detected. (Fifth Embodiment) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. For convenience of description, the same components as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is partially omitted.

【0092】図7に示されるように、本実施形態では、
一方の変位検出用固定電極14b及びその周辺構造(電
極パッド23b等)を更に割愛したことが第3及び第4
実施形態と大きく異なる。そして、図8に電気的構成が
示されるように、本実施形態では一方の変位検出用固定
電極14aによって第1可動部11の変位の検出及びそ
の抑制をするようになっている。
As shown in FIG. 7, in the present embodiment,
It is the third and fourth points that the displacement detection fixed electrode 14b and its peripheral structure (electrode pad 23b and the like) are further omitted.
This is significantly different from the embodiment. As shown in the electrical configuration in FIG. 8, in the present embodiment, the displacement of the first movable portion 11 is detected and suppressed by one displacement detection fixed electrode 14a.

【0093】本実施形態では、一側(図7の上側)に配
置された一方の変位検出用固定電極14aのみで第1可
動部11の変位を吸収するため、静止状態において第1
可動部11は他側(変位検出用固定電極14aと反対側
である図7において上側)よりに付勢されてシリコン基
板10上に支持されている。これは、第1可動部11の
一側(変位検出用固定電極14a側)への変位を抑制す
るためである。また、加速度検出においては、このよう
な静止状態での第1可動部11の変位を吸収した状態で
同第1可動部11を支持しておくために、上記変位検出
用固定電極14aには第1可動部11を一側(変位検出
用固定電極14a側)に引き戻すようなバイアス電圧c
が第1検出回路33aを介して印加されている。すなわ
ち、加算器32を介して構造体(第1可動部11)に基
準電圧に設定されたバイアス電圧を有するサーボ電圧が
供給されるとき、変位の抑制された中立状態となるよう
なy方向(検出方向)の静電引力がこれら構造体(第1
可動部11)及び変位検出用固定電極14a間に発生す
るようになっている。
In this embodiment, the displacement of the first movable portion 11 is absorbed only by one displacement detection fixed electrode 14a disposed on one side (upper side in FIG. 7), so that the first
The movable portion 11 is supported on the silicon substrate 10 by being biased from the other side (the upper side in FIG. 7 opposite to the displacement detection fixed electrode 14a). This is to suppress displacement of the first movable portion 11 to one side (the side of the displacement detection fixed electrode 14a). In the acceleration detection, the first movable part 11 is supported in a state where the displacement of the first movable part 11 in the stationary state is absorbed. A bias voltage c that pulls back one movable portion 11 to one side (the fixed electrode 14a for displacement detection).
Is applied via the first detection circuit 33a. That is, when the servo voltage having the bias voltage set as the reference voltage is supplied to the structure (the first movable portion 11) via the adder 32, the y direction ( The electrostatic attraction in the detection direction (the detection direction)
This is generated between the movable part 11) and the displacement detection fixed electrode 14a.

【0094】以上詳述したように、本実施形態によれ
ば、前記第1実施形態における(1)及び(5)、前記
第3実施形態における(1)、前記第4実施形態におけ
る(1)の効果と同様の効果が得られるようになる。
As described in detail above, according to this embodiment, (1) and (5) in the first embodiment, (1) in the third embodiment, and (1) in the fourth embodiment. The same effect as the effect described above can be obtained.

【0095】なお、本発明の実施の形態は上記実施形態
に限定されるものではなく、次のように変更してもよ
い。 ・前記第1〜第3実施形態においては、第1検出回路3
3a,33bからの検出信号を差動増幅器34において
差動増幅して第1可動部11の変位を検出するようにし
た。しかしながら、変位検出用固定電極14a,14b
は第1検出回路33a,33bを介して互いに異なるバ
イアス電圧c,dが印加されている。このため、差動増
幅器34においてこれらバイアス電圧c,dの差分に応
じた検出信号も増幅されてしまう。このようなバイアス
電圧c,d(直流成分)の影響を抑制するために、各第
1検出回路33a,33bと差動増幅器34との間にそ
れぞれHPF(ハイパスフィルタ)を設けてもよい。あ
るいは、バイアス電圧c,d(直流成分)をカットする
その他のフィルタを設けてもよい。
The embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment, but may be modified as follows. In the first to third embodiments, the first detection circuit 3
The detection signals from 3a and 33b are differentially amplified by the differential amplifier 34 to detect the displacement of the first movable portion 11. However, the displacement detection fixed electrodes 14a, 14b
Are applied with different bias voltages c and d via the first detection circuits 33a and 33b. For this reason, the differential amplifier 34 also amplifies the detection signal corresponding to the difference between these bias voltages c and d. In order to suppress the influence of such bias voltages c and d (DC components), an HPF (high-pass filter) may be provided between each of the first detection circuits 33a and 33b and the differential amplifier. Alternatively, another filter for cutting the bias voltages c and d (DC components) may be provided.

【0096】・前記各実施形態においては、変位検出用
固定電極14a,14b若しくは加速度検出用固定電極
15a,15bに蓄積された電荷をチャージアンプにて
電荷−電圧変換して第1可動部11若しくは第2可動部
12の各変位を検出するようにした。これに対して、変
位検出用固定電極14a,14b若しくは加速度検出用
固定電極15a,15bに蓄積された電荷の変動に基づ
く交流電流を、例えば帰還抵抗を有する反転増幅回路を
介して電流−電圧変換して第1可動部11若しくは第2
可動部12の各変位を検出するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the charge accumulated in the displacement detection fixed electrodes 14a, 14b or the acceleration detection fixed electrodes 15a, 15b is charge-to-voltage converted by a charge amplifier, and the first movable portion 11 or Each displacement of the second movable part 12 is detected. On the other hand, an AC current based on a change in the electric charge accumulated in the displacement detection fixed electrodes 14a and 14b or the acceleration detection fixed electrodes 15a and 15b is converted into a current-voltage signal through an inverting amplifier circuit having a feedback resistor, for example. And the first movable part 11 or the second
Each displacement of the movable part 12 may be detected.

【0097】・前記各実施形態において、第1検出回路
33a,33b、第2検出回路37a,37bをチャー
ジアンプに代えてスイッチト・キャパシタ・フィルタに
してもよい。
In each of the above embodiments, the first detection circuits 33a and 33b and the second detection circuits 37a and 37b may be replaced by switched capacitor filters instead of charge amplifiers.

【0098】・前記各実施形態において、加速度検出に
おける同期検波回路38からの信号の増幅(増幅器3
9)、低域通過(LPF40)及びオフセット調整の順
番は、適宜変更してもよい。
In each of the above embodiments, the amplification of the signal from the synchronous detection circuit 38 in the acceleration detection (the amplifier 3
9) The order of the low pass (LPF 40) and the offset adjustment may be changed as appropriate.

【0099】・前記各実施形態において、第1及び第2
可動部11,12、電極14a,14b,15a,15
b等を導電性ポリシリコン以外の単結晶シリコン、金属
等の導電性材料にて形成してもよい。
In each of the above embodiments, the first and second
Movable parts 11 and 12, electrodes 14a, 14b, 15a and 15
b and the like may be formed of a conductive material such as single crystal silicon or metal other than conductive polysilicon.

【0100】・前記各実施形態におけるシリコン基板1
0に代えて、例えば多結晶、単結晶、又は非晶質のS
i,Ge,SiC,SixGe1-x ,SixGeyC1-
x-y にて形成された基板としてもよい。
The silicon substrate 1 in each of the above embodiments
0, for example, polycrystalline, single crystalline, or amorphous S
i, Ge, SiC, SixGe1-x, SixGeyC1-
A substrate formed of xy may be used.

【0101】・前記各実施形態における加速度検出若し
くはサーボ電圧の設定・供給に係る回路構成は一例であ
ってその他の構成を採用してもよい。 ・前記各実施形態における第1可動部11、第2可動部
12、第1ばね梁17及び第2ばね梁19等の構造体の
形状は一例であってその他の形状を採用してもよい。
The circuit configuration relating to the acceleration detection or the setting and supply of the servo voltage in each of the above embodiments is merely an example, and other configurations may be employed. -The shape of the structure of the first movable portion 11, the second movable portion 12, the first spring beam 17, the second spring beam 19, and the like in each of the above embodiments is an example, and other shapes may be adopted.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1又は2に
記載の発明によれば、チップサイズの大型化を抑制しつ
つ、動作環境に応じたセンサ出力のオフセット及びその
変動を簡易に吸収することができる。
As described above in detail, according to the first or second aspect of the present invention, the offset of the sensor output according to the operating environment and its variation can be easily reduced while suppressing the chip size from increasing. Can be absorbed.

【0103】請求項3に記載の発明によれば、第1可動
部の変位はより広範囲に抑制され、ひいては動作環境に
応じたセンサ出力のオフセット及びその変動をより広範
囲で吸収できる。
According to the third aspect of the invention, the displacement of the first movable portion can be suppressed in a wider range, and the offset of the sensor output according to the operating environment and its fluctuation can be absorbed in a wider range.

【0104】請求項4に記載の発明によれば、外乱等に
よる同相成分の相殺された信号を生成できる。そして、
第1可動部の基板に対する変位はより正確に検出され、
この信号(第1可動部の変位)に基づき生成されるサー
ボ電圧のノイズも低減され、ひいては第1可動部の変位
による加速度センサのセンサ出力のオフセット及びその
変動を抑制できる。
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to generate a signal in which in-phase components due to disturbance or the like are canceled. And
The displacement of the first movable part with respect to the substrate is more accurately detected,
The noise of the servo voltage generated based on this signal (displacement of the first movable portion) is also reduced, so that the offset of the sensor output of the acceleration sensor due to the displacement of the first movable portion and its fluctuation can be suppressed.

【0105】請求項5に記載の発明によれば、サーボ電
圧が第1及び第2可動部に重畳して供給されても同第2
可動部に不要な力が作用することを抑制できる。請求項
6又は7に記載の発明によれば、サーボ電圧が第1及び
第2可動部に重畳して供給されても同第2可動部に不要
な力が作用することを抑制できる。
According to the fifth aspect of the present invention, even if the servo voltage is supplied to the first and second movable portions in a superimposed manner,
Unnecessary force acting on the movable part can be suppressed. According to the invention described in claim 6 or 7, even when the servo voltage is supplied to the first and second movable portions in a superimposed manner, it is possible to suppress an unnecessary force from acting on the second movable portion.

【0106】請求項8に記載の発明によれば、外乱等に
よる同相成分の相殺された信号を生成できる。そして、
第2可動部の基板に対する変位はより正確に検出され、
加速度センサのセンサ出力のオフセットを抑制できる。
According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to generate a signal in which in-phase components due to disturbance or the like are canceled. And
The displacement of the second movable part with respect to the substrate is more accurately detected,
The offset of the sensor output of the acceleration sensor can be suppressed.

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

【図1】本発明に係る加速度センサの第1実施形態を示
す概略図。
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of an acceleration sensor according to the present invention.

【図2】同実施形態の電気的構成を示すブロック図。FIG. 2 is an exemplary block diagram showing the electrical configuration of the embodiment.

【図3】本発明に係る加速度センサの第2実施形態の電
気的構成を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of a second embodiment of the acceleration sensor according to the present invention.

【図4】本発明に係る加速度センサの第3実施形態を示
す概略図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a third embodiment of the acceleration sensor according to the present invention.

【図5】同実施形態の電気的構成を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the embodiment.

【図6】本発明に係る加速度センサの第4実施形態の電
気的構成を示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of a fourth embodiment of the acceleration sensor according to the present invention.

【図7】本発明に係る加速度センサの第5実施形態を示
す概略図。
FIG. 7 is a schematic view showing a fifth embodiment of the acceleration sensor according to the present invention.

【図8】同実施形態の電気的構成を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of the embodiment.

【図9】第1及び第2検出回路を示す回路図。FIG. 9 is a circuit diagram showing first and second detection circuits.

【図10】従来の加速度センサを示す概略図。FIG. 10 is a schematic diagram showing a conventional acceleration sensor.

【図11】従来の別の加速度センサを示す概略図。FIG. 11 is a schematic diagram showing another conventional acceleration sensor.

【図12】同加速度センサの電気的構成を示すブロック
図。
FIG. 12 is a block diagram showing an electrical configuration of the acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板としてのシリコン基板 11 第1可動部 12 第2可動部 14a,14b 変位検出用固定電極 15a,15b 加速度検出用固定電極 31 交流信号源 32 加算器 33a,33b 第1検出回路 35,38 同期検波回路 36 サーボ電圧生成回路 37a,37b 第2検出回路 34,41 差動増幅器 Reference Signs List 10 Silicon substrate as substrate 11 First movable portion 12 Second movable portion 14a, 14b Displacement detection fixed electrode 15a, 15b Acceleration detection fixed electrode 31 AC signal source 32 Adder 33a, 33b First detection circuit 35, 38 Synchronization Detection circuit 36 Servo voltage generation circuit 37a, 37b Second detection circuit 34, 41 Differential amplifier

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の変位方向を有して基板に対して
浮動支持された第1可動部と、 前記変位方向を有して前記第1可動部に対して支持さ
れ、該変位方向に加速度が加えられることにより該変位
方向に変位する第2可動部と、 前記第1可動部に対向して前記基板上に固定され、所定
電位に保持された変位検出用固定電極と、 前記第2可動部に対向して前記基板上に固定され、該第
2可動部との間の静電引力が略相殺する若しくは発生し
ない電位に保持された加速度検出用固定電極と、 前記第1及び第2可動部に交流電圧を入力する交流信号
源と、 前記第1及び第2可動部に入力された交流電圧に基づき
該第1可動部と前記変位検出用固定電極との間に形成さ
れる静電容量を流れる電流及び該静電容量に蓄えられる
電荷のいずれかに相当する信号が該変位検出用固定電極
から入力されて該第1可動部の前記基板に対する変位を
検出する第1検出手段と、 前記検出された第1可動部の変位に基づき調整されるバ
イアス電圧を有するサーボ電圧を生成して前記第1及び
第2可動部に重畳して供給し、該サーボ電圧に基づく該
第1可動部と前記変位検出用固定電極との間の静電引力
により該変位を抑制するように力を印加する印加手段
と、 前記第1及び第2可動部に入力された交流電圧に基づき
該第2可動部と前記加速度検出用固定電極との間に形成
される静電容量を流れる電流及び該静電容量に蓄えられ
る電荷のいずれかに相当する信号が該加速度検出用固定
電極から入力されて該第2可動部の前記基板に対する変
位を検出する第2検出手段とを備え、 前記検出された第2可動部の変位に基づき加えられた加
速度を検出することを特徴とする加速度センサ。
A first movable portion floatingly supported on a substrate having a predetermined displacement direction; and a first movable portion supported by the first movable portion having the displacement direction and having an acceleration in the displacement direction. A second movable portion that is displaced in the direction of displacement by the addition of the first movable portion, a fixed electrode for displacement detection that is fixed on the substrate facing the first movable portion, and that is held at a predetermined potential, A fixed electrode for acceleration detection fixed on the substrate opposite to the portion and held at a potential at which an electrostatic attraction between the second movable portion and the second movable portion substantially cancels or does not occur; An AC signal source for inputting an AC voltage to the unit; and a capacitance formed between the first movable unit and the displacement detection fixed electrode based on the AC voltages input to the first and second movable units. Corresponding to the current flowing through the capacitor and the electric charge stored in the capacitance. A first detection means for detecting a displacement of the first movable portion with respect to the substrate by receiving a signal from the displacement detection fixed electrode, and a bias voltage adjusted based on the detected displacement of the first movable portion. A servo voltage is generated and supplied to the first and second movable parts in a superimposed manner, and the displacement is suppressed by an electrostatic attraction between the first movable part and the fixed electrode for displacement detection based on the servo voltage. An applying means for applying a force so as to apply a force between the second movable portion and the fixed electrode for acceleration detection based on the AC voltage input to the first and second movable portions. A signal corresponding to one of the flowing current and the charge stored in the capacitance is input from the acceleration detection fixed electrode, and a second detection unit that detects displacement of the second movable portion with respect to the substrate; The detected change of the second movable portion is detected. Acceleration sensor and detects the acceleration applied on the basis of.
【請求項2】 請求項1に記載の加速度センサにおい
て、 前記第1検出手段は、前記変位検出用固定電極に反転入
力端子を接続された負帰還インピーダンスを有するオペ
アンプ回路を備え、 前記オペアンプ回路に接続された変位検出用固定電極
は、該オペアンプ回路の非反転入力端子に印加されたバ
イアス電圧により所定電位に保持されることを特徴とす
る加速度センサ。
2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the first detection unit includes an operational amplifier circuit having a negative feedback impedance and an inverting input terminal connected to the displacement detection fixed electrode, and the operational amplifier circuit includes: An acceleration sensor, wherein the connected fixed electrode for displacement detection is held at a predetermined potential by a bias voltage applied to a non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の加速度センサ
において、 前記変位検出用固定電極は、前記第1可動部に対して電
磁気学的に略対称構造となる対を形成してなり、 前記対を形成する各変位検出用固定電極は、互いに異な
る所定電位に保持されたことを特徴とする加速度セン
サ。
3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the fixed electrode for displacement detection forms a pair having an electromagnetically substantially symmetric structure with respect to the first movable portion, An acceleration sensor, wherein each of the pair of displacement detection fixed electrodes forming a pair is held at a predetermined different potential.
【請求項4】 請求項3に記載の加速度センサにおい
て、 前記第1検出手段は、前記対を形成する各変位検出用固
定電極から入力される信号を差分した信号に基づき前記
第1可動部の変位を検出することを特徴とする加速度セ
ンサ。
4. The acceleration sensor according to claim 3, wherein the first detection unit detects the first movable unit based on a signal obtained by subtracting a signal input from each of the displacement detection fixed electrodes forming the pair. An acceleration sensor for detecting displacement.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の加速
度センサにおいて、 前記第2検出手段は、前記加速度検出用固定電極に反転
入力端子を接続された負帰還インピーダンスを有するオ
ペアンプ回路を備え、 前記オペアンプ回路に接続された加速度検出用固定電極
は、該オペアンプ回路の非反転入力端子に前記サーボ電
圧が印加されて前記第2可動部との間の静電引力が発生
しない電位に保持されることを特徴とする加速度セン
サ。
5. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the second detection unit includes an operational amplifier circuit having a negative feedback impedance and having an inverting input terminal connected to the acceleration detection fixed electrode. The fixed electrode for acceleration detection connected to the operational amplifier circuit is held at a potential at which the servo voltage is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit and an electrostatic attraction between the fixed movable electrode and the second movable portion is not generated. An acceleration sensor characterized in that:
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載の加速
度センサにおいて、 前記加速度検出用固定電極は、前記第2可動部に対して
電磁気学的に略対称構造となる対を形成してなり、 前記対を形成する各加速度検出用固定電極は、互いに同
等の所定電位に保持されて前記第2可動部との間の静電
引力が略相殺する電位に保持されることを特徴とする加
速度センサ。
6. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the fixed electrode for detecting acceleration forms a pair having an electromagnetically substantially symmetrical structure with respect to the second movable portion. The acceleration detecting fixed electrodes forming the pair are held at a predetermined potential equivalent to each other and are held at a potential at which an electrostatic attraction between the electrodes and the second movable portion substantially cancels each other. Acceleration sensor.
【請求項7】 請求項6に記載の加速度センサにおい
て、 前記第2検出手段は、前記対を形成する各加速度検出用
固定電極にそれぞれ反転入力端子を接続された負帰還イ
ンピーダンスを有するオペアンプ回路を備え、 前記オペアンプ回路に接続された各加速度検出用固定電
極は、該オペアンプ回路の非反転入力端子に同等のバイ
アス電圧が印加されて前記第2可動部との間の静電引力
が略相殺する電位に保持されることを特徴とする加速度
センサ。
7. The acceleration sensor according to claim 6, wherein the second detection means includes an operational amplifier circuit having a negative feedback impedance, wherein an inverting input terminal is connected to each of the acceleration detection fixed electrodes forming the pair. The same bias voltage is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier circuit to each of the acceleration detection fixed electrodes connected to the operational amplifier circuit, so that the electrostatic attraction between the fixed electrode and the second movable portion substantially cancels out. An acceleration sensor which is held at a potential.
【請求項8】 請求項6又は7に記載の加速度センサ
において、 前記第2検出手段は、前記対を形成する各加速度検出用
固定電極から入力される信号を差分した信号に基づき前
記第2可動部の変位を検出することを特徴とする加速度
センサ。
8. The acceleration sensor according to claim 6, wherein the second detection unit is configured to perform the second movable operation based on a signal obtained by subtracting a signal input from each of the acceleration detection fixed electrodes forming the pair. An acceleration sensor for detecting displacement of a part.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160068790A (en) * 2013-10-09 2016-06-15 애틀랜틱 이너셜 시스템스 리미티드 Accelerometer control
JP2016532854A (en) * 2013-10-09 2016-10-20 アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッドAtlantic Inertial Systems Limited Accelerometer control
KR102241031B1 (en) 2013-10-09 2021-04-16 애틀랜틱 이너셜 시스템스 리미티드 Accelerometer control

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