JP3036680B2 - 静電容量の変化を利用したセンサー用の信号処理回路 - Google Patents
静電容量の変化を利用したセンサー用の信号処理回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電容量の変化
を利用して力、例えば、加速度、圧力などの検出を行う
センサー用の信号処理回路に係り、回路をセンサーを構
成する容量素子と、温度特性に優れた抵抗器、コンデン
サ及び演算増幅器で構成したことにより、温度の影響を
排除した静電容量の変化を利用したセンサー用の信号処
理回路に関する。
を利用して力、例えば、加速度、圧力などの検出を行う
センサー用の信号処理回路に係り、回路をセンサーを構
成する容量素子と、温度特性に優れた抵抗器、コンデン
サ及び演算増幅器で構成したことにより、温度の影響を
排除した静電容量の変化を利用したセンサー用の信号処
理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車産業等においては、加速度を正確
に検出できる小型のセンサーの需要が高まってきてい
る。この需要に答えるものの1つとして、静電容量の変
化を利用した加速度センサーが提案されている(特開平4
-249726号公報)。この加速度センサーは、固定基盤上に
成形された固定電極と、加速度の作用により変位を生じ
る変位電極で容量素子が構成され、この容量素子の静電
容量の変化に基づいて、作用した加速度が検出できるも
のである。
に検出できる小型のセンサーの需要が高まってきてい
る。この需要に答えるものの1つとして、静電容量の変
化を利用した加速度センサーが提案されている(特開平4
-249726号公報)。この加速度センサーは、固定基盤上に
成形された固定電極と、加速度の作用により変位を生じ
る変位電極で容量素子が構成され、この容量素子の静電
容量の変化に基づいて、作用した加速度が検出できるも
のである。
【０００３】自動車や産業用ロボットの制御装置は、加
速度センサーからの出力信号に基づいて種々の制御を行
う。このときの出力信号は静電容量(物理量単位:C)その
ままの形ではなく、電圧値(物理量単位:V)の形であった
ほうが、制御装置側にとって取扱いが容易である。従来
用いられているこの種の信号処理回路には、温度特性が
良くないという問題がある。すなわち、変換後の電圧値
が温度の変化によって大きく変動するので、温度変化が
ある環境下では精度の良い制御が行えない。特に、自動
車や産業用ロボットの利用分野においては、−40℃〜+8
5℃といった苛酷な温度条件が要求されるので、その影
響は大きい。
速度センサーからの出力信号に基づいて種々の制御を行
う。このときの出力信号は静電容量(物理量単位:C)その
ままの形ではなく、電圧値(物理量単位:V)の形であった
ほうが、制御装置側にとって取扱いが容易である。従来
用いられているこの種の信号処理回路には、温度特性が
良くないという問題がある。すなわち、変換後の電圧値
が温度の変化によって大きく変動するので、温度変化が
ある環境下では精度の良い制御が行えない。特に、自動
車や産業用ロボットの利用分野においては、−40℃〜+8
5℃といった苛酷な温度条件が要求されるので、その影
響は大きい。
【０００４】従来の静電容量の変化として取り出される
センサーの出力を電圧値に変換する信号処理回路として
は、例えば、図6及び図7の回路図に示す回路方式(特開
平5-346357号公報)が知られている。図6の回路は、一般
に倍電圧回路として知られている回路であり、測定対象
であるセンサーを構成する容量素子をCで示す。この容
量素子Cには、ダイオード31,32、コンデンサ33及び抵抗
器34で構成される回路が接続され、入力端子INに所定周
波数の方形波を与えると、出力端子OUTに容量素子Cの静
電容量値に応じた出力電圧Vが得られる。
センサーの出力を電圧値に変換する信号処理回路として
は、例えば、図6及び図7の回路図に示す回路方式(特開
平5-346357号公報)が知られている。図6の回路は、一般
に倍電圧回路として知られている回路であり、測定対象
であるセンサーを構成する容量素子をCで示す。この容
量素子Cには、ダイオード31,32、コンデンサ33及び抵抗
器34で構成される回路が接続され、入力端子INに所定周
波数の方形波を与えると、出力端子OUTに容量素子Cの静
電容量値に応じた出力電圧Vが得られる。
【０００５】また、図7の回路は、EX-OR素子を使用する
もので、測定対象であるセンサーを構成する容量素子を
Cで示す。図6の回路では、入力端子INから所定周波数の
方形信号が与えられ、出力端子OUTに容量素子Cの静電容
量値の変化に応じたパルス幅の方形波信号が得られる。
図7の回路では、容量素子Cと抵抗器41及びコンデンサ42
と抵抗器43で2つの1次遅れ回路が構成され、EX-OR素子4
4にそれぞれが接続されている。容量素子Cの静電容量値
の変化は、入力端子INから与えられる方形波信号の1次
遅れ回路による遅れ時間の変化となり、その時間変化は
出力端子OUTの方形波信号のパルス幅の変化として得ら
れることになる。
もので、測定対象であるセンサーを構成する容量素子を
Cで示す。図6の回路では、入力端子INから所定周波数の
方形信号が与えられ、出力端子OUTに容量素子Cの静電容
量値の変化に応じたパルス幅の方形波信号が得られる。
図7の回路では、容量素子Cと抵抗器41及びコンデンサ42
と抵抗器43で2つの1次遅れ回路が構成され、EX-OR素子4
4にそれぞれが接続されている。容量素子Cの静電容量値
の変化は、入力端子INから与えられる方形波信号の1次
遅れ回路による遅れ時間の変化となり、その時間変化は
出力端子OUTの方形波信号のパルス幅の変化として得ら
れることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記図6に示す回路の
出力電圧Vは、ダイオード31及び32の温度特性が良くな
いため、温度変化による影響が大きいという欠点を有し
ている。
出力電圧Vは、ダイオード31及び32の温度特性が良くな
いため、温度変化による影響が大きいという欠点を有し
ている。
【０００７】また、図7に示す回路のEX-OR素子44は、温
度変化によって伝達遅延時間及びスレッショルド電圧が
変化するという特性がある。伝達遅延時間の変化は、2
つの1次遅れ信号に対して等価に作用するので、温度特
性にほとんど影響を与えない。しかしながら、スレッシ
ョルド電圧の変化については、図8に示すとおり、2つの
1次遅れ信号に対してバラツキが一定でなく等価に作用
しないので、結果として、出力端子OUTの方形波信号の
パルス幅が温度変化によって影響を受けるという問題点
を有している。
度変化によって伝達遅延時間及びスレッショルド電圧が
変化するという特性がある。伝達遅延時間の変化は、2
つの1次遅れ信号に対して等価に作用するので、温度特
性にほとんど影響を与えない。しかしながら、スレッシ
ョルド電圧の変化については、図8に示すとおり、2つの
1次遅れ信号に対してバラツキが一定でなく等価に作用
しないので、結果として、出力端子OUTの方形波信号の
パルス幅が温度変化によって影響を受けるという問題点
を有している。
【０００８】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、温度特性の良好な、静電容量の変化を利用した
センサー用の信号処理回路を提供することにある。ま
た、この発明で使用する演算増幅器は、一般に入手容易
なものについては、反転入力端子及び比反転入力端子に
接続可能な信号の周波数帯域及び振幅はあまり大きくな
いという問題点があるため、演算増幅器に接続する信号
の周波数帯域及び振幅を同時に制限する回路を併せて提
供することを目的としている。
解消し、温度特性の良好な、静電容量の変化を利用した
センサー用の信号処理回路を提供することにある。ま
た、この発明で使用する演算増幅器は、一般に入手容易
なものについては、反転入力端子及び比反転入力端子に
接続可能な信号の周波数帯域及び振幅はあまり大きくな
いという問題点があるため、演算増幅器に接続する信号
の周波数帯域及び振幅を同時に制限する回路を併せて提
供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、力の作用に
より相互間距離が変化するように配置された電極対によ
って容量素子を構成し、この容量素子の静電容量の変化
に基づいて、作用した力を検出できるセンサーに用いる
信号処理回路において、所定周波数の信号を発生させる
信号発生回路と、前記容量素子と抵抗器で構成された1
次遅れ回路と、所定容量のコンデンサと抵抗器で構成さ
れた1次遅れ回路と、演算増幅器で構成された差動増幅
回路とを備え、前記容量素子の静電容量の変化を、前記
入力信号の2つの1次遅れ信号の差分として、差動増幅回
路から出力できるようにしたことを特徴とする。
より相互間距離が変化するように配置された電極対によ
って容量素子を構成し、この容量素子の静電容量の変化
に基づいて、作用した力を検出できるセンサーに用いる
信号処理回路において、所定周波数の信号を発生させる
信号発生回路と、前記容量素子と抵抗器で構成された1
次遅れ回路と、所定容量のコンデンサと抵抗器で構成さ
れた1次遅れ回路と、演算増幅器で構成された差動増幅
回路とを備え、前記容量素子の静電容量の変化を、前記
入力信号の2つの1次遅れ信号の差分として、差動増幅回
路から出力できるようにしたことを特徴とする。
【００１０】さらに、この発明は、上記の構成からなる
所定周波数の信号を発生させる信号発生回路において、
抵抗器、コンデンサ、オープンドレイン素子及び所定電
圧の電圧源で構成された低減通過回路を備え、信号発生
回路の出力信号の周波数帯域を抵抗器とコンデンサで決
まる時定数で制限すると同時に、振幅を電圧源の電圧で
制限するようにしたことを特徴とする。
所定周波数の信号を発生させる信号発生回路において、
抵抗器、コンデンサ、オープンドレイン素子及び所定電
圧の電圧源で構成された低減通過回路を備え、信号発生
回路の出力信号の周波数帯域を抵抗器とコンデンサで決
まる時定数で制限すると同時に、振幅を電圧源の電圧で
制限するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の信号処理回路は、ま
ず、センサーを構成する静電容量素子と抵抗器、コンデ
ンサと抵抗器を組み合せることにより2つの1次遅れ回路
を構成し、この両方の1次遅れ回路に方形波、sin波、三
角波、矩形波など入力信号(以下、方形波について説明
する)を通すことにより、2つの1次遅れ信号を得る。ま
た、上記の2つの1次遅れ信号を、演算増幅器で構成され
る差動演算回路で引き算し、両方の1次遅れ回路の抵抗
器の抵抗値を等しくすると、容量素子とコンデンサの静
電容量の差が、差分信号として差動演算回路の出力から
得ることができる。
ず、センサーを構成する静電容量素子と抵抗器、コンデ
ンサと抵抗器を組み合せることにより2つの1次遅れ回路
を構成し、この両方の1次遅れ回路に方形波、sin波、三
角波、矩形波など入力信号(以下、方形波について説明
する)を通すことにより、2つの1次遅れ信号を得る。ま
た、上記の2つの1次遅れ信号を、演算増幅器で構成され
る差動演算回路で引き算し、両方の1次遅れ回路の抵抗
器の抵抗値を等しくすると、容量素子とコンデンサの静
電容量の差が、差分信号として差動演算回路の出力から
得ることができる。
【００１２】また、2つの静電容量素子を用いるこの発
明の信号処理回路は、センサーを構成する第1の容量素
子と抵抗器、第2の容量素子と抵抗器を組み合せること
により2つの1次遅れ回路を構成し、両方の1次遅れ回路
に方形波信号を通すと、2つの1次遅れ信号が得られる。
さらに、この2つの1次遅れ信号を演算増幅器で構成され
る差動演算回路で引き算し、両方の1次遅れ回路の抵抗
器の抵抗値を等しくすると、第1及び第2の容量素子の静
電容量の差が、差分信号として差動演算回路の出力から
得ることができる。
明の信号処理回路は、センサーを構成する第1の容量素
子と抵抗器、第2の容量素子と抵抗器を組み合せること
により2つの1次遅れ回路を構成し、両方の1次遅れ回路
に方形波信号を通すと、2つの1次遅れ信号が得られる。
さらに、この2つの1次遅れ信号を演算増幅器で構成され
る差動演算回路で引き算し、両方の1次遅れ回路の抵抗
器の抵抗値を等しくすると、第1及び第2の容量素子の静
電容量の差が、差分信号として差動演算回路の出力から
得ることができる。
【００１３】この発明による上記のいずれの構成の信号
処理回路の温度特性を決定するのは、回路に使用した抵
抗器、コンデンサ、及び演算増幅器の温度特性であり、
これらは現在では非常に温度特性の優れたものが容易に
入手できるようになっているが、センサーを構成する容
量素子と比較容量素子を対称に配置した差動増幅回路で
構成したことにより、温度の影響の少ない正確な検出値
を得ることができる。
処理回路の温度特性を決定するのは、回路に使用した抵
抗器、コンデンサ、及び演算増幅器の温度特性であり、
これらは現在では非常に温度特性の優れたものが容易に
入手できるようになっているが、センサーを構成する容
量素子と比較容量素子を対称に配置した差動増幅回路で
構成したことにより、温度の影響の少ない正確な検出値
を得ることができる。
【００１４】この発明において、方形波の周波数帯域を
制御する回路は、抵抗器、コンデンサ、オープンドレイ
ン素子、及び所定電圧の電圧の電圧源を組み合せること
により低域通過回路を構成し、この回路に信号発生源か
らの方形波信号を通すと、周波数地帯が抵抗器とコンデ
ンサで、決まる時定数で制限されるとともに、振幅が電
圧源の電圧で制限された方形波信号が、信号発生回路の
出力から得ることができる。
制御する回路は、抵抗器、コンデンサ、オープンドレイ
ン素子、及び所定電圧の電圧の電圧源を組み合せること
により低域通過回路を構成し、この回路に信号発生源か
らの方形波信号を通すと、周波数地帯が抵抗器とコンデ
ンサで、決まる時定数で制限されるとともに、振幅が電
圧源の電圧で制限された方形波信号が、信号発生回路の
出力から得ることができる。
【００１５】
【実施例】実施例1 図1はこの発明による信号処理回路の一実施例を示す回
路図、図2は図1に示す回路の各接点における信号波形で
ある。図1において、Cは測定対象であるセンサーを構成
する容量素子で、入力端子INから方形波信号が与えられ
ると、出力端子OUTに容量素子Cの静電容量値の変化に応
じた波形の信号が得られる。容量素子Cと抵抗器1で1つ
の1次遅れ回路が構成され、演算増幅器2の非反転入力端
子に接続される。また、コンデンサ3と抵抗器4で1つの1
次遅れ回路が構成され、演算増幅器5の非反転入力端子
に接続される。
路図、図2は図1に示す回路の各接点における信号波形で
ある。図1において、Cは測定対象であるセンサーを構成
する容量素子で、入力端子INから方形波信号が与えられ
ると、出力端子OUTに容量素子Cの静電容量値の変化に応
じた波形の信号が得られる。容量素子Cと抵抗器1で1つ
の1次遅れ回路が構成され、演算増幅器2の非反転入力端
子に接続される。また、コンデンサ3と抵抗器4で1つの1
次遅れ回路が構成され、演算増幅器5の非反転入力端子
に接続される。
【００１６】ここで、抵抗器6,7,8,9は、演算増幅器2,
5,10を使用した差動増幅回路を構成するもので、差動増
幅回路の出力電圧値、すなわち、出力端子OUTの電圧値
は、抵抗器6,7,8,9の抵抗値をそれぞれR6、R7、R8及びR
9、演算増幅器2及び5の非反転入力端子の電圧値をそれ
ぞれV1及びV2、出力電圧値をVOUTとすると、下記(1)式
により与えられる。 VOUT=(V2−V1)×R9/R8 ……(1)式 但し、R6=R8、及びR7=R9とする。
5,10を使用した差動増幅回路を構成するもので、差動増
幅回路の出力電圧値、すなわち、出力端子OUTの電圧値
は、抵抗器6,7,8,9の抵抗値をそれぞれR6、R7、R8及びR
9、演算増幅器2及び5の非反転入力端子の電圧値をそれ
ぞれV1及びV2、出力電圧値をVOUTとすると、下記(1)式
により与えられる。 VOUT=(V2−V1)×R9/R8 ……(1)式 但し、R6=R8、及びR7=R9とする。
【００１７】容量素子Cの静電容量値の変化は、入力端
子INから与えられる方形波信号の1次遅れ回路による遅
れ時間の変化となり、その時間変化は、出力端子OUTに
信号波形の変化として得られるよう構成されている。上
記のとおり構成したことによって、方形波信号が入力端
子INに与えられると、図2に示すとおり、接点Q1、V1、
及びV2で信号Q1、V1、及びV2が得られる。
子INから与えられる方形波信号の1次遅れ回路による遅
れ時間の変化となり、その時間変化は、出力端子OUTに
信号波形の変化として得られるよう構成されている。上
記のとおり構成したことによって、方形波信号が入力端
子INに与えられると、図2に示すとおり、接点Q1、V1、
及びV2で信号Q1、V1、及びV2が得られる。
【００１８】信号V1は、方形波信号に対して容量素子C
の静電容量値と抵抗器1の抵抗値R1の積で定義される時
定数で決まる1次遅れの信号波形となる。また、信号V2
は、方形信号に対してコンデンサ3の静電容量値と抵抗
器4の抵抗値R4の積で定義される時定数で決まる1次遅れ
の信号波形となる。この2つの信号が、差動演算回路に
おいて、前記(1)式により演算され、出力端子OUTに信号
OUTが得られる。
の静電容量値と抵抗器1の抵抗値R1の積で定義される時
定数で決まる1次遅れの信号波形となる。また、信号V2
は、方形信号に対してコンデンサ3の静電容量値と抵抗
器4の抵抗値R4の積で定義される時定数で決まる1次遅れ
の信号波形となる。この2つの信号が、差動演算回路に
おいて、前記(1)式により演算され、出力端子OUTに信号
OUTが得られる。
【００１９】ここで、信号OUTの大きさは、1次遅れ回路
における時定数に対応するものであり、抵抗器1の抵抗
値R1が一定であれば、信号OUTの大きさは、容量素子の
静電容量値に対応するものとなる。すなわち、容量素子
Cの静電容量値が大きくなれば、信号OUTも大きくなり、
静電容量値が小さくなれば、信号OUTも小さくなるとい
う、容量素子Cの静電容量値の変化を信号OUTの大きさの
変化として検出できたことになる。
における時定数に対応するものであり、抵抗器1の抵抗
値R1が一定であれば、信号OUTの大きさは、容量素子の
静電容量値に対応するものとなる。すなわち、容量素子
Cの静電容量値が大きくなれば、信号OUTも大きくなり、
静電容量値が小さくなれば、信号OUTも小さくなるとい
う、容量素子Cの静電容量値の変化を信号OUTの大きさの
変化として検出できたことになる。
【００２０】この発明による信号処理回路の温度特性を
決めるのは、回路に使用した抵抗器1,4,6,7,8,9、コン
デンサ3、及び演算増幅器2,5,10の温度特性であるが、
差動増幅器の構成により、抵抗器1=4、6=8、7=9、コン
デンサC=3、演算増幅器2=5とし、同じ温度特性の部品を
使用することにより、容易に温度特性のばらつきをキャ
ンセルすることができ、温度の影響の少ない正確で安価
な検出器が得られるようになる。
決めるのは、回路に使用した抵抗器1,4,6,7,8,9、コン
デンサ3、及び演算増幅器2,5,10の温度特性であるが、
差動増幅器の構成により、抵抗器1=4、6=8、7=9、コン
デンサC=3、演算増幅器2=5とし、同じ温度特性の部品を
使用することにより、容易に温度特性のばらつきをキャ
ンセルすることができ、温度の影響の少ない正確で安価
な検出器が得られるようになる。
【００２１】また、図4は差動増幅回路において高ゲイ
ンが必要な場合の回路図である。ここで、抵抗器11,12,
13は、高ゲインを実現するために図1の差動増幅回路に
追加した抵抗器であり、差動増幅回路の出力電圧値、す
なわち、出力端子OUTの電圧値は、抵抗器6,7,8,9,11,1
2,13の抵抗値をそれぞれR6、R7、R8、R9、R11、R12及び
R13とし、演算増幅器2,5の非反転入力端子の電圧値をそ
れぞれV1、及びV2、出力電圧値をVOUTとすると、下記
(2)式により与えられる。 VOUT=(V2−V1)×R9/R8×(R9 / R13+1) ……(1)式 但し、R6=R8、R7=R9、及びR11=R12とする。
ンが必要な場合の回路図である。ここで、抵抗器11,12,
13は、高ゲインを実現するために図1の差動増幅回路に
追加した抵抗器であり、差動増幅回路の出力電圧値、す
なわち、出力端子OUTの電圧値は、抵抗器6,7,8,9,11,1
2,13の抵抗値をそれぞれR6、R7、R8、R9、R11、R12及び
R13とし、演算増幅器2,5の非反転入力端子の電圧値をそ
れぞれV1、及びV2、出力電圧値をVOUTとすると、下記
(2)式により与えられる。 VOUT=(V2−V1)×R9/R8×(R9 / R13+1) ……(1)式 但し、R6=R8、R7=R9、及びR11=R12とする。
【００２２】実施例2 前述の実施例1において、容量素子及びコンデンサを第1
の容量素子及び第2の容量素子と置き換えることによ
り、2つの静電容量素子を用いたこの発明の信号処理回
路を得た。
の容量素子及び第2の容量素子と置き換えることによ
り、2つの静電容量素子を用いたこの発明の信号処理回
路を得た。
【００２３】実施例3 図3は使用部品数を少なくしたこの発明よる信号処理回
路を示す回路図である。図3において、測定対象である
センサーを構成する第1の容量素子をC1、第2の容量素子
をC2とする。入力端子INから方形波信号が与えられる
と、出力端子OUTに第1の容量素子C1と容量素子C2の静電
容量値の差に応じた波形の信号が得られる。第1の容量
素子C1と抵抗器11で1つの1次遅れ回路が構成され、演算
増幅器15の非反転入力端子に接続される。また、第2の
容量素子C2と抵抗器13で1つの1次遅れ回路が構成され、
演算増幅器15の非反転入力端子に接続される。ここで、
抵抗器11,13は、抵抗器12,14とともに演算増幅器15を使
用した差動増幅回路をも構成する。
路を示す回路図である。図3において、測定対象である
センサーを構成する第1の容量素子をC1、第2の容量素子
をC2とする。入力端子INから方形波信号が与えられる
と、出力端子OUTに第1の容量素子C1と容量素子C2の静電
容量値の差に応じた波形の信号が得られる。第1の容量
素子C1と抵抗器11で1つの1次遅れ回路が構成され、演算
増幅器15の非反転入力端子に接続される。また、第2の
容量素子C2と抵抗器13で1つの1次遅れ回路が構成され、
演算増幅器15の非反転入力端子に接続される。ここで、
抵抗器11,13は、抵抗器12,14とともに演算増幅器15を使
用した差動増幅回路をも構成する。
【００２４】第1及び第2の容量素子C1、C2の静電容量値
の変化は、入力端子INから与えられる方形波信号の1次
遅れ回路による遅れ時間の変化となり、その時間変化
は、出力端子OUTに信号波形の変化として得られるよう
構成されている。すなわち、抵抗器11,13は1次遅れ回路
と、差動増幅回路の両方を構成するため、実施例1及び
実施例2の回路方式と比較して、時定数及び電圧値の両
方に関係するために抵抗値の選択において制約を受ける
ことになるが、部品点数を少なくすることができる。
の変化は、入力端子INから与えられる方形波信号の1次
遅れ回路による遅れ時間の変化となり、その時間変化
は、出力端子OUTに信号波形の変化として得られるよう
構成されている。すなわち、抵抗器11,13は1次遅れ回路
と、差動増幅回路の両方を構成するため、実施例1及び
実施例2の回路方式と比較して、時定数及び電圧値の両
方に関係するために抵抗値の選択において制約を受ける
ことになるが、部品点数を少なくすることができる。
【００２５】図5はこの発明による信号発生回路の他の
実施例を示す回路図である。図5において、オープンド
レイン素子22に、信号発生源21から方形波信号が与えら
れると、出力端子OUTに周波数帯域、及び振幅が制限さ
れた方形波信号が得られる。抵抗器23,25、及びコンデ
ンサ26で低域通過回路が構成され、抵抗器25の一端は電
圧源24に接続される。
実施例を示す回路図である。図5において、オープンド
レイン素子22に、信号発生源21から方形波信号が与えら
れると、出力端子OUTに周波数帯域、及び振幅が制限さ
れた方形波信号が得られる。抵抗器23,25、及びコンデ
ンサ26で低域通過回路が構成され、抵抗器25の一端は電
圧源24に接続される。
【００２６】すなわち、出力端子OUTの電圧値は、抵抗
器23.25の抵抗値をそれぞれR23、及びR25、コンデンサ2
6の容量値をC8、電圧源24の電圧をVCONST、出力電圧値
のH2側をVH、LO側とV2とすると、下記式により与えられ
る。 VH=VCONST VL=VCONST×R23 / (R23+R25)
器23.25の抵抗値をそれぞれR23、及びR25、コンデンサ2
6の容量値をC8、電圧源24の電圧をVCONST、出力電圧値
のH2側をVH、LO側とV2とすると、下記式により与えられ
る。 VH=VCONST VL=VCONST×R23 / (R23+R25)
【００２７】また、出力端子OUTにおける方形波信号の
周波数地帯は、信号の立ち上がり時はR25とC26の積で定
義される時定数、また、信号の立ち下がり時においては
R23×R25 / (R23+R25)で与えられる抵抗値とC26の積で
定義される時定数に対応して制限される。
周波数地帯は、信号の立ち上がり時はR25とC26の積で定
義される時定数、また、信号の立ち下がり時においては
R23×R25 / (R23+R25)で与えられる抵抗値とC26の積で
定義される時定数に対応して制限される。
【００２８】
【発明の効果】この発明のセンサーの信号処理回路は、
センサーを構成する容量素子と比較容量素子を対称に配
置した差動増幅回路で構成したことにより、温度の影響
を排除でき、センサーに積分した駆動信号を使用するこ
とにより、一般に入手容易な演算増幅器を使用すること
ができ、正確に加速度や圧力を測定することが可能にな
る。
センサーを構成する容量素子と比較容量素子を対称に配
置した差動増幅回路で構成したことにより、温度の影響
を排除でき、センサーに積分した駆動信号を使用するこ
とにより、一般に入手容易な演算増幅器を使用すること
ができ、正確に加速度や圧力を測定することが可能にな
る。
【図１】この発明による信号処理回路の一実施例を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】図１に示す信号処理回路の各接点における信号
波形図である。
波形図である。
【図３】使用部品数を少なくしたこの発明よる信号処理
回路を示す回路図である。
回路を示す回路図である。
【図４】差動増幅回路において高ゲインを得るための回
路図である。
路図である。
【図５】この発明による信号発生回路の他の実施例を示
す回路図である。
す回路図である。
【図６】倍電圧回路の回路図である。
【図７】従来のＥＸ−ＯＲ素子を使用したセンサー用の
信号処理回路の回路図である。
信号処理回路の回路図である。
【図８】図７に示す信号処理回路の各接点における信号
波形図である。
波形図である。
Ｃ 容量素子 １，４，６，７，８，９，１１，１２，１３，１４，２
３，２５，３４，４１，４３ 抵抗器 ２，５，１０，１５ 演算増幅器 ３，２６，３３，４２ コンデンサ ２１ 信号発生源 ２２ オープンドレイン素子 ２４ 電圧源 ３１，３２ ダイオード ４４ ＥＸ−ＯＲ素子
３，２５，３４，４１，４３ 抵抗器 ２，５，１０，１５ 演算増幅器 ３，２６，３３，４２ コンデンサ ２１ 信号発生源 ２２ オープンドレイン素子 ２４ 電圧源 ３１，３２ ダイオード ４４ ＥＸ−ＯＲ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 15/08 - 15/125 G01D 3/028 G01L 1/14
Claims (2)
- 【請求項１】 力の作用により相互間距離が変化する電
極対によって容量素子を構成し、この容量素子の相互間
距離の変化による静電容量の変化に基づいて、作用した
力を検出するセンサーに用いる信号処理回路において、
所定周波数の信号を発生させる信号発生回路と、前記容
量素子と抵抗器で構成された1次遅れ回路と、所定容量
のコンデンサと抵抗器で構成された1次遅れ回路と、演
算増幅器で構成された差動増幅回路とを備え、前記容量
素子の静電容量の変化を、前記入力信号の2つの1次遅れ
信号の差分として、差動増幅回路から出力する静電容量
の変化を利用したセンサー用の信号処理回路。 - 【請求項２】 請求項1において、オープンドレイン素
子と抵抗器とコンデンサで構成された低域通過路を備
え、信号発生回路の出力信号を周波数帯域制限すると同
時に振幅制限する静電容量の変化を利用したセンサー用
の信号発生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207934A JP3036680B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 静電容量の変化を利用したセンサー用の信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207934A JP3036680B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 静電容量の変化を利用したセンサー用の信号処理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933564A JPH0933564A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3036680B2 true JP3036680B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=16547967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7207934A Expired - Fee Related JP3036680B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 静電容量の変化を利用したセンサー用の信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3036680B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461838C1 (ru) * | 2011-04-04 | 2012-09-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Акселерометр |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11448559B2 (en) * | 2018-03-30 | 2022-09-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Capacitance detection device for detecting the capacitance of a sensor element |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP7207934A patent/JP3036680B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461838C1 (ru) * | 2011-04-04 | 2012-09-20 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (ОАО "РПКБ") | Акселерометр |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0933564A (ja) | 1997-02-07 |
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