JP2019066268A - Capacitance detector and resistance detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理量の変化によって静電容量の差が変化する第1容量センサと第2容量センサの静電容量の差を検出する容量検出装置、および物理量の変化によって抵抗の差が変化する第1抵抗センサと第2抵抗センサの抵抗の差を検出する抵抗検出装置に関する。 The present invention relates to a capacitance detection device that detects a difference in capacitance between a first capacitance sensor and a second capacitance sensor in which a difference in capacitance changes due to a change in physical quantity, and a difference in resistance changes due to a change in physical quantity The present invention relates to a resistance detection device that detects a difference in resistance between a first resistance sensor and a second resistance sensor.
特許文献1の容量検出装置と抵抗検出装置が、物理量の変化によって生じた静電容量または抵抗の差を検出する技術として知られている。そして、特許文献1の容量検出装置と抵抗検出装置は、アナログスイッチのチャージインジェクションの変動によって生じるノイズを低減し、検出精度を高めている。図6に特許文献1の図8に示された容量検出装置の構成を示す。図7に特許文献1の図9に示された第1微分部、第2微分部、第1積分部、第2積分部の具体的な構成例を示す。図8に特許文献1の図10に示されたタイミングチャートを示す。 The capacitance detection device and the resistance detection device of Patent Document 1 are known as a technique for detecting a difference in capacitance or resistance caused by a change in physical quantity. Then, the capacitance detection device and the resistance detection device of Patent Document 1 reduce noise caused by fluctuation of charge injection of the analog switch, and improve detection accuracy. FIG. 6 shows the configuration of the capacitance detection device shown in FIG. 8 of Patent Document 1. As shown in FIG. FIG. 7 shows a specific configuration example of the first differentiation unit, the second differentiation unit, the first integration unit, and the second integration unit shown in FIG. 9 of Patent Document 1. As shown in FIG. FIG. 8 shows a timing chart shown in FIG. 10 of Patent Document 1. As shown in FIG.
特許文献1の容量検出装置200は、物理量の変化によって静電容量の差が変化する第1容量センサ121aと第2容量センサ121bの静電容量の差を検出する。なお、以下では第1容量センサ121aと第2容量センサ121bの静電容量が逆に変化する例を示す。容量検出装置200は、発振部110、第1微分部120a、第2微分部120b、第1積分部230a、第2積分部230b、差動増幅部240、サンプルホールド部150、制御部280、フィルタ部190を備える。発振部110は、発振信号を生成する。
The
第1微分部120aは、第1容量センサ121aを用いて発振信号を微分した第1微分信号を生成する。例えば、第1容量センサ121aと固定抵抗122aを用いて微分回路を形成すればよい。図7の第1微分部120aの場合、発振信号が矩形波であり電圧がVボルト変化した場合ならば、Qa点での電圧は、
The first
のようになる。ただし、Vは発振信号の電圧、Caは第1容量センサ121aの静電容量、Rは固定抵抗122aの抵抗、tは発振信号の電圧が変化してからの時間である。第2微分部120bは、第2容量センサ121bを用いて発振信号を微分した第2微分信号を生成する。例えば、第2容量センサ121bと固定抵抗122bを用いて微分回路を形成すればよい。図7の第2微分部120bの場合、発振信号が矩形波であり電圧がVボルト変化した場合ならば、Qb点での電圧は、
become that way. Where V is the voltage of the oscillation signal, C a is the capacitance of the
のようになる。ただし、Vは発振信号の電圧、Cbは第2容量センサ121bの静電容量、Rは固定抵抗122bの抵抗、tは発振信号の電圧が変化してからの時間である。固定抵抗122aと122bの抵抗を同じにしているので、静電容量が大きいほど幅の広い信号が出力される。例えば、電圧がVe−1まで減衰する時間は、t=RCaまたはt=RCbである。図8の例では、第1容量センサの静電容量Caの方が第2容量センサの静電容量Cbよりも大きい場合を示している。したがって、第1微分信号の方が第2微分信号よりも幅が広い。
become that way. However, V is the voltage of the oscillation signal, the C b capacitance of the second
第1積分部230aは、少なくともあらかじめ定めた位相のときに第1微分信号から第2微分信号を引いた値に対応した信号となる第1積分信号を生成する。なお、あらかじめ定めた位相とは、発振信号の1周期ごとにどこかのタイミングという意味である。また、第1積分部230aは、第1積分信号を積分制御信号にしたがってリセットする。第1積分部230aは、例えば、ダイオード131、132、抵抗133、オペアンプ134、コンデンサ135、アナログスイッチ136を用いて図7のように構成すればよい。図7の積分部230aの場合、ダイオード131は、第1微分信号のうち負の電圧となる部分のみをオペアンプ134側に伝達する。ダイオード132は、第2微分信号のうち正の電圧となる部分のみをオペアンプ134側に伝達する。したがって、Sa点での電圧は図8のように、発振信号の半周期分は第1微分信号となり、残りの半周期分は第2微分信号となり、正負は反対となる。
The
第2積分部230bは、少なくとも第1積分部230aと同じタイミングのときに第2微分信号から第1微分信号を引いた値に対応した信号となる第2積分信号を生成する。また、第2積分部230bは、第2積分信号を積分制御信号にしたがってリセットする。第2積分部230bは、例えば、ダイオード231、232、抵抗133、オペアンプ134、コンデンサ135、アナログスイッチ136を用いて図7のように構成すればよい。図7の積分部230bの場合、ダイオード231は、第1微分信号のうち正の電圧となる部分のみをオペアンプ134側に伝達する。ダイオード232は、第2微分信号のうち負の電圧となる部分のみをオペアンプ134側に伝達する。したがって、Sb点での電圧は図8のように、発振信号の半周期分は第2微分信号となり、残りの半周期分は第1微分信号となり、正負は反対となる。抵抗133、オペアンプ134、コンデンサ135、アナログスイッチ136の部分は第1積分部230aと同じである。
The
ダイオード131、132とダイオード231、232の向きが逆になっていることから、第1積分部230aのSa点に第1微分信号が伝達されているときは第2積分部230bのSb点には第2微分信号が伝達され、Sa点に第2微分信号が伝達されているときはSb点には第1微分信号が伝達される。差動増幅部240は、第1積分信号と第2積分信号との差に対応した積分信号を生成する。
Since the directions of the
サンプルホールド部150は、積分信号の値をサンプルホールド制御信号に従って保持する。なお、保持のタイミングは、第1積分信号が第1微分信号から第2微分信号を引いた値に対応した信号となるタイミング(図8の場合は、積分を開始したときから1周期の整数倍のタイミング、言い換えると、積分を開始したときと同じ位相のとき)とすればよい。
The sample and
制御部280は、発振信号の複数周期ごとに積分信号の値を保持するサンプルホールド制御信号を生成し、積分信号の値を保持した後に積分信号をリセットする積分制御信号を生成する。図8の例では発振信号の4周期分を積分しており、サンプルホールド制御信号によって4周期分を積分したところで、サンプルホールド部150が積分信号の値を保持している。そして、積分制御信号が第1積分部230aと第2積分部230bのアナログスイッチ136をON状態にし、コンデンサ135の電荷を放電することで、第1積分信号と第2積分信号がリセットされ、積分信号もリセットされる。
The
しかしながら、さらなる検出精度の向上が求められており、特に、静電容量または抵抗の差がほとんどないときの検出精度(感度限界)の向上が求められている。 However, further improvement in detection accuracy is required, and in particular, improvement in detection accuracy (sensitivity limit) when there is almost no difference in capacitance or resistance is required.
本発明では、容量検出装置と抵抗検出装置の感度限界に影響を与えている原因を分析し、その原因に応じた対策を施すことで容量検出装置と抵抗検出装置の高精度化を図ることを目的とする。 In the present invention, it is intended to analyze the cause affecting the sensitivity limit of the capacitance detection device and the resistance detection device and to take measures according to the cause to achieve high accuracy of the capacitance detection device and the resistance detection device. To aim.
本発明の容量検出装置は、物理量の変化によって静電容量の差が変化する第1容量センサと第2容量センサの静電容量の差を検出する。本発明の抵抗検出装置は、物理量の変化によって抵抗の差が変化する第1抵抗センサと第2抵抗センサの抵抗の差を検出する。本発明の容量検出装置と抵抗検出装置は、発振部、第1微分部、第2微分部、差動増幅部、制御部、積分部、サンプルホールド部を備える。第1微分部は、第1容量センサまたは第1抵抗センサを用いて発振信号を微分した第1微分信号を生成する。第2微分部は、第2容量センサまたは第2抵抗センサを用いて発振信号を微分した第2微分信号を生成する。差動増幅部は、第1微分信号の絶対値と第2微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を生成する。制御部は、積分制御信号とサンプルホールド制御信号を生成する。積分部は、差動増幅信号を積分した積分信号を生成し、積分信号を積分制御信号にしたがってリセットする。サンプルホールド部は、積分信号の値をサンプルホールド制御信号に従って保持する。サンプルホールド制御信号は、発振信号の複数周期ごとに積分信号の値を保持するようにサンプルホールド部を制御する信号である。積分制御信号は、積分信号の値を保持した後に積分信号をリセットするように積分部を制御する信号である。 The capacitance detection device of the present invention detects the difference in capacitance between the first capacitance sensor and the second capacitance sensor, in which the difference in capacitance changes due to a change in physical quantity. The resistance detection device of the present invention detects the difference in resistance between the first resistance sensor and the second resistance sensor in which the difference in resistance changes with the change in physical quantity. The capacitance detection device and the resistance detection device of the present invention include an oscillation unit, a first differentiation unit, a second differentiation unit, a differential amplification unit, a control unit, an integration unit, and a sample hold unit. The first differential unit generates a first differential signal obtained by differentiating the oscillation signal using the first capacitance sensor or the first resistance sensor. The second differential unit generates a second differential signal obtained by differentiating the oscillation signal using the second capacitance sensor or the second resistance sensor. The differential amplification unit generates a differential amplification signal corresponding to the difference between the absolute value of the first differential signal and the absolute value of the second differential signal. The control unit generates an integration control signal and a sample and hold control signal. The integration unit integrates the differential amplification signal to generate an integration signal, and resets the integration signal according to the integration control signal. The sample and hold unit holds the value of the integration signal in accordance with the sample and hold control signal. The sample and hold control signal is a signal that controls the sample and hold unit so as to hold the value of the integral signal every plural cycles of the oscillation signal. The integral control signal is a signal that controls the integrator to reset the integral signal after holding the value of the integral signal.
本発明の容量検出装置と抵抗検出装置によれば、第1微分信号の絶対値と第2微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を積分するので、静電容量または抵抗に差がほとんどないときの差動増幅信号と積分信号を常にほとんど0にできる。つまり、静電容量または抵抗に差がほとんどないときは、差動増幅部と積分部が有するオペアンプの出力を常にほとんど0にできるので、オペアンプ内に使用されているトランジスタのPN接合に流れる電流をほとんど0にできる。よって、PN接合に流れる電流の1/2乗に比例して生じるショットノイズを低減できる。よって、容量検出装置と抵抗検出装置を高精度化でき、特に、静電容量または抵抗の差がほとんどないときの検出精度(感度限界)を向上できる。 According to the capacitance detection device and the resistance detection device of the present invention, the differential amplification signal corresponding to the difference between the absolute value of the first differential signal and the absolute value of the second differential signal is integrated. The differential amplification signal and the integration signal can be made almost zero at all times when there is almost no difference. In other words, when there is almost no difference in capacitance or resistance, the output of the operational amplifier in the differential amplification unit and the integration unit can be almost always 0, so the current flowing through the PN junction of the transistor used in the operational amplifier It can be almost 0. Therefore, it is possible to reduce shot noise generated in proportion to 1/2 power of the current flowing through the PN junction. Therefore, the capacitance detection device and the resistance detection device can be made highly accurate, and in particular, the detection accuracy (sensitivity limit) can be improved when there is almost no difference in capacitance or resistance.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Note that components having the same function will be assigned the same reference numerals and redundant description will be omitted.
<分析>
まず、特許文献1の容量検出装置200の感度限界に影響を与えている原因について分析する。図9に容量検出装置200の第1容量センサ121aと第2容量センサ121bの静電容量に差がない(同じ)場合のタイミングチャートを示す。静電容量が同じなので、第1積分信号、第2積分信号は1周期ごとに0(ゼロ)になるが、周期の途中では0以外の値となっている。つまり、第1積分部230aと第2積分部230bが有するオペアンプ134が0以外の出力になるので、オペアンプ134内のトランジスタのPN接合に電流が流れ、第1積分信号と第2積分信号にショットノイズが含まれることになる。差動増幅部240は、第1積分信号と第2積分信号との差に対応した積分信号を生成するので、積分信号内の信号成分は0になるが、ノイズ成分であるショットノイズが残ってしまう。このように、第1容量センサ121aと第2容量センサ121bの静電容量が同じときの積分信号の信号成分は0だが、第1積分部230aと第2積分部230bで生じたショットノイズが残るため、SN比が非常に悪くなり、感度限界に影響を与えていたと考えられる。
<Analysis>
First, the cause of affecting the sensitivity limit of the
<構成>
図1に本発明の容量検出装置の機能構成例を、図2に本発明の容量検出装置の第1微分部、第2微分部、差動増幅部、積分部の具体的な構成例を示す。図3は静電容量に差がある場合の各部での信号の様子を示すタイミングチャート、図4は静電容量に差がない場合の各部での信号の様子を示すタイミングチャートである。なお、ここでは第1容量センサ121aと第2容量センサ121bの静電容量が逆に変化する例を示すが、必ずしも逆に変化する必要は無い。物理量の変化によって第1容量センサ121aと第2容量センサ121bの静電容量の差が変化すればよい。容量検出装置500は、物理量の変化によって静電容量の差が変化する第1容量センサと第2容量センサの静電容量の差を検出する。容量検出装置500は、発振部110、第1微分部120a、第2微分部120b、差動増幅部540、積分部530、サンプルホールド部150、制御部280、フィルタ部190を備える。なお、発振部110、第1微分部120a、第2微分部120b、サンプルホールド部150、制御部280、フィルタ部190は、特許文献1の容量検出装置200と同じでよいが、本発明の構成の一部なので再度説明する。発振部110は、発振信号を生成する。例えば、矩形波を生成すればよいが、発振信号を矩形波に限定する必要は無い。
<Configuration>
FIG. 1 shows a functional configuration example of the capacitance detection device of the present invention, and FIG. 2 shows a specific configuration example of the first differential portion, the second differential portion, the differential amplification portion, and the integration portion of the capacitance detection device of the present invention. . FIG. 3 is a timing chart showing the state of signals at each part when there is a difference in electrostatic capacitance, and FIG. 4 is a timing chart showing the state of signals at each part when there is no difference in electrostatic capacitance. Here, although an example is shown in which the capacitances of the
第1微分部120aは、第1容量センサ121aを用いて発振信号を微分した第1微分信号を生成する。例えば、第1容量センサ121aと固定抵抗122aを用いて微分回路を形成すればよい。図2の第1微分部120aの場合、発振信号が矩形波であり電圧がVボルト変化した場合ならば、Qa点での電圧は、
The first
のようになる。ただし、Vは発振信号の電圧、Caは第1容量センサ121aの静電容量、Rは固定抵抗122aの抵抗、tは発振信号の電圧が変化してからの時間である。
become that way. Where V is the voltage of the oscillation signal, C a is the capacitance of the
第2微分部120bは、第2容量センサ121bを用いて発振信号を微分した第2微分信号を生成する。例えば、第2容量センサ121bと固定抵抗122bを用いて微分回路を形成すればよい。図2の第2微分部120bの場合、発振信号が矩形波であり電圧がVボルト変化した場合ならば、Qb点での電圧は、
The second
のようになる。ただし、Vは発振信号の電圧、Cbは第2容量センサ121bの静電容量、Rは固定抵抗122bの抵抗、tは発振信号の電圧が変化してからの時間である。固定抵抗122aと122bの抵抗を同じにしているので、静電容量が大きいほど幅の広い信号が出力される。例えば、電圧がVe−1まで減衰する時間は、t=RCaまたはt=RCbである。図3の例では、第1容量センサの静電容量Caの方が第2容量センサの静電容量Cbよりも大きい場合を示している。したがって、第1微分信号の方が第2微分信号よりも幅が広い。
become that way. However, V is the voltage of the oscillation signal, the C b capacitance of the
差動増幅部540は、第1微分信号の絶対値と第2微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を生成する。差動増幅部540は、例えば、ダイオード541、542、641、642、抵抗543、544、643、644、オペアンプ545を用いて図2のように構成すればよい。図2の差動増幅部540の場合、ダイオード541、542、641、642は整流回路の役目を果たしている。具体的には、第1微分信号と第2微分信号が正のときは、Sa点が第2微分信号の電圧、Sb点が第1微分信号の電圧となり、オペアンプ545からの出力は、(第1微分信号−第2微分信号)に対応した信号となる。一方、第1微分信号と第2微分信号が負のときは、Sa点が第1微分信号の電圧、Sb点が第2微分信号の電圧となり、オペアンプ545からの出力は、(−第1微分信号+第2微分信号)に対応した電圧となる。つまり、差動増幅部540は、(|第1微分信号|−|第2微分信号|)に対応した差動増幅信号を生成する。
The
積分部530は、差動増幅信号を積分した積分信号を生成する。また、積分部530は、積分信号を積分制御信号にしたがってリセットする。積分部530は、例えば、抵抗133、オペアンプ134、コンデンサ135、アナログスイッチ136を用いて図2のように構成すればよい。積分部530が電圧を積分するときは、アナログスイッチ136はOFFの状態であり、コンデンサ135に電荷をためることによって、オペアンプ134の出力側に差動増幅信号の積分値が出力される。図2の回路の場合にはオペアンプ134の出力電圧はオペアンプ545の出力電圧と正負が反対になるので、図3のように正の差動増幅信号が入力されるときは負の積分信号が出力される。
サンプルホールド部150は、積分信号の値をサンプルホールド制御信号に従って保持する。なお、保持のタイミングは、積分を開始したときから1周期の整数倍のタイミングとすればよい。フィルタ部190は、スイッチングノイズなどを除去する。なお、図1ではフィルタ部190も具備しているが、フィルタ部190は必要に応じて具備すればよい。
The sample and hold
制御部280は、サンプルホールド制御信号と積分制御信号を生成する。サンプルホールド制御信号は、発振信号の複数周期ごとに積分信号の値を保持するようにサンプルホールド部150を制御する信号である。積分制御信号は、積分信号の値を保持した後に積分信号をリセットするように積分部530を制御する信号である。図3,4の例では発振信号の4周期分を積分しており、サンプルホールド制御信号によって4周期分を積分したところで、サンプルホールド部150が積分信号の値を保持している。そして、積分制御信号が積分部530のアナログスイッチ136をON状態にし、コンデンサ135の電荷を放電することで、積分信号がリセットされる。なお、この例では4周期分ごとに積分信号の値を保持するサンプルホールド制御信号を生成したが、他の複数周期でもよい。複数周期分を積分することにより積分信号の値が大きくなるので、積分信号に対するアナログスイッチ136で生じるチャージインジェクションの変動の割合を小さくできる。したがって、容量検出装置500は、特許文献1の容量検出装置200と同じようにアナログスイッチ136で生じるチャージインジェクションの変動によるノイズを低減できる。
The
さらに、容量検出装置500は、第1微分信号の絶対値と第2微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を積分するので、静電容量に差がほとんどないときの差動増幅信号と積分信号を常にほとんど0にできる。つまり、静電容量に差がほとんどないときは、差動増幅部540と積分部530が有するオペアンプ545、134の出力を常にほとんど0にできるので、オペアンプ内に使用されているトランジスタのPN接合に流れる電流をほとんど0にできる。よって、PN接合に流れる電流の1/2乗に比例して生じるショットノイズを低減できる。よって、容量検出装置500は特許文献1の容量検出装置よりも精度を向上でき、特に、静電容量の差がほとんどないときの検出精度(感度限界)を向上できる。
Furthermore, since the
[変形例]
実施例1では、物理量の変化によって静電容量の差が変化する場合を説明した。しかし、図2の第1微分部120a、第2微分部120bの抵抗の差を変化させても、同じように物理量の変化を検出できる。そこで、本変形例では、物理量の変化によって抵抗の差が変化する第1抵抗センサと第2抵抗センサの抵抗の差を検出する抵抗検出装置について説明する。なお、本変形例では第1抵抗センサと第2抵抗センサの抵抗は逆に変化する例を示す。本変形例の抵抗検出装置の機能構成を図1に、抵抗に差がある場合のタイミングチャートを図3に、抵抗に差がない場合のタイミングチャートを図4に示す。また、第1微分部、第2微分部、積分部の具体的な構成例を図5に示す。抵抗検出装置600も、発振部110、第1微分部120a、第2微分部120b、差動増幅部540、積分部530、サンプルホールド部150、制御部280、フィルタ部190を備える。実施例1の容量検出装置500との違いは、第1微分部320aと第2微分部320bだけであり、その他の構成は容量検出装置500と同じである。
[Modification]
In the first embodiment, the case where the difference in capacitance changes due to the change in physical quantity has been described. However, even if the difference in resistance between the first
第1微分部320aが、第1抵抗センサ322aを用いて発振信号を微分した第1微分信号を生成する。例えば、第1抵抗センサ322aと静電容量が固定されたコンデンサ321aを用いて微分回路を形成すればよい。図5の第1微分部320aの場合、発振信号が矩形波であり電圧がVボルト変化した場合ならば、Qa点での電圧は、
The first
のようになる。ただし、Vは発振信号の電圧、Cはコンデンサ321aの静電容量、Raは第1抵抗センサ322aの抵抗、tは発振信号の電圧が変化してからの時間である。
become that way. Where V is the voltage of the oscillation signal, C is the capacitance of the
第2微分部320bが、第2抵抗センサ322bを用いて発振信号を微分した第2微分信号を生成する。例えば、第2抵抗センサ322bと静電容量が固定されたコンデンサ321bを用いて微分回路を形成すればよい。図5の第2微分部320bの場合、発振信号が矩形波であり電圧がVボルト変化した場合ならば、Qb点での電圧は、
The second
のようになる。ただし、Vは発振信号の電圧、Cはコンデンサ321bの静電容量、Rbは第2抵抗センサ322bの抵抗、tは発振信号の電圧が変化してからの時間である。コンデンサ321aと321bの静電容量を同じにしているので、抵抗が大きいほど幅の広い信号が出力される。例えば、電圧がVe−1まで減衰する時間は、t=RaCまたはt=RbCである。図3の例では、第1抵抗センサの抵抗Raの方が第2抵抗センサの抵抗Rbよりも大きい場合に相当する。したがって、第1微分信号の方が第2微分信号よりも幅が広い。
become that way. Here, V is the voltage of the oscillation signal, C is the capacitance of the capacitor 321 b , R b is the resistance of the second resistance sensor 322 b , and t is the time after the voltage of the oscillation signal changes. Since the capacitances of the
このように本変形例の抵抗検出装置と実施例1の容量検出装置の相違点は、発振信号を微分する微分回路の時定数を変化させるのが、抵抗か静電容量かという点だけである。したがって、実施例1と同じように抵抗検出装置600も特許文献1の抵抗検出装置よりも精度を向上でき、特に、抵抗の差がほとんどないときの検出精度(感度限界)を向上できる。
As described above, the difference between the resistance detection device of this modification and the capacitance detection device of the first embodiment is that the time constant of the differentiation circuit that differentiates the oscillation signal is only resistance or capacitance. . Therefore, as in the first embodiment, the
110 発振部 120a,320a 第1微分部
120b,320b 第2微分部 121a 第1容量センサ
121b 第2容量センサ 122a,122b 固定抵抗
131,132,231,232,541,542,641,642 ダイオード
133,543,544,643,644 抵抗
134,545 オペアンプ 135 コンデンサ
136 アナログスイッチ 150 サンプルホールド部
190 フィルタ部 200,500 容量検出装置
230a 第1積分部 230b 第2積分部
240 差動増幅部 280 制御部
321a,321b コンデンサ 322a 第1抵抗センサ
322b 第2抵抗センサ 530 積分部
540 差動増幅部 600 抵抗検出装置
Claims (2)
発振信号を生成する発振部と、
前記第1容量センサを用いて前記発振信号を微分した第1微分信号を生成する第1微分部と、
前記第2容量センサを用いて前記発振信号を微分した第2微分信号を生成する第2微分部と、
前記第1微分信号の絶対値と前記第2微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を生成する差動増幅部と、
積分制御信号とサンプルホールド制御信号を生成する制御部と
前記差動増幅信号を積分した積分信号を生成し、前記積分信号を前記積分制御信号にしたがってリセットする積分部と、
前記積分信号の値を前記サンプルホールド制御信号に従って保持するサンプルホールド部と、
を備え、
前記サンプルホールド制御信号は、前記発振信号の複数周期ごとに前記積分信号の値を保持するように前記サンプルホールド部を制御する信号であり、前記積分制御信号は、積分信号の値を保持した後に前記積分信号をリセットするように前記積分部を制御する信号である
ことを特徴とする容量検出装置。 A capacitance detection device for detecting a difference between capacitances of a first capacitance sensor and a second capacitance sensor in which a difference in capacitance changes due to a change in physical quantity,
An oscillation unit that generates an oscillation signal;
A first differential unit that generates a first differential signal obtained by differentiating the oscillation signal using the first capacitive sensor;
A second differential unit that generates a second differential signal obtained by differentiating the oscillation signal using the second capacitive sensor;
A differential amplification unit that generates a differential amplification signal corresponding to the difference between the absolute value of the first differential signal and the absolute value of the second differential signal;
A control unit that generates an integration control signal and a sample-and-hold control signal; an integration unit that generates an integration signal by integrating the differential amplification signal; and resets the integration signal according to the integration control signal;
A sample and hold unit that holds the value of the integrated signal according to the sample and hold control signal;
Equipped with
The sample-and-hold control signal is a signal for controlling the sample-and-hold unit to hold the value of the integral signal every plural cycles of the oscillation signal, and the integral control signal holds the value of the integral signal. It is a signal which controls the said integration part so that the said integration signal may be reset. The capacitance detection apparatus characterized by the above-mentioned.
発振信号を生成する発振部と、
前記第1抵抗センサを用いて前記発振信号を微分した第1微分信号を生成する第1微分部と、
前記第2抵抗センサを用いて前記発振信号を微分した第2微分信号を生成する第2微分部と、
前記第1微分信号の絶対値と前記第2微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を生成する差動増幅部と、
積分制御信号とサンプルホールド制御信号を生成する制御部と
前記差動増幅信号を積分した積分信号を生成し、前記積分信号を前記積分制御信号にしたがってリセットする積分部と、
前記積分信号の値を前記サンプルホールド制御信号に従って保持するサンプルホールド部と、
を備え、
前記サンプルホールド制御信号は、前記発振信号の複数周期ごとに前記積分信号の値を保持するように前記サンプルホールド部を制御する信号であり、前記積分制御信号は、積分信号の値を保持した後に前記積分信号をリセットするように前記積分部を制御する信号である
ことを特徴とする抵抗検出装置。 A resistance detection device for detecting a difference between resistances of a first resistance sensor and a second resistance sensor in which a difference in resistance changes due to a change in physical quantity,
An oscillation unit that generates an oscillation signal;
A first differential unit that generates a first differential signal obtained by differentiating the oscillation signal using the first resistance sensor;
A second differential unit that generates a second differential signal obtained by differentiating the oscillation signal using the second resistance sensor;
A differential amplification unit that generates a differential amplification signal corresponding to the difference between the absolute value of the first differential signal and the absolute value of the second differential signal;
A control unit that generates an integration control signal and a sample-and-hold control signal; an integration unit that generates an integration signal by integrating the differential amplification signal; and resets the integration signal according to the integration control signal;
A sample and hold unit that holds the value of the integrated signal according to the sample and hold control signal;
Equipped with
The sample-and-hold control signal is a signal for controlling the sample-and-hold unit to hold the value of the integral signal every plural cycles of the oscillation signal, and the integral control signal holds the value of the integral signal. It is a signal which controls the said integration part so that the said integration signal may be reset. The resistance detection apparatus characterized by the above-mentioned.
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JP2017190629A Active JP6871836B2 (en) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | Capacity detector, resistance detector |
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---|---|---|---|---|
JPH09243397A (en) * | 1996-03-11 | 1997-09-19 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Instrumental quantity error detecting device |
US5777482A (en) * | 1995-07-04 | 1998-07-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement and method for measuring a difference in capacitance between a first capacitance C1 and a second capacitance C2 |
JP2011214923A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | Capacity detecting device and resistance detecting device |
JP2012181143A (en) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | Capacity detection device and resistance detection device |
-
2017
- 2017-09-29 JP JP2017190629A patent/JP6871836B2/en active Active
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