JP4902552B2 - 静電容量検出装置 - Google Patents
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Description
2 被測定対象
10,10B 信号発生器
11 ゲイン/オフセット調整器
12,12A センサ部
13 差動増幅回路
14 コントローラ
Claims (22)
- 被測定対象の静電容量の変化を表す検出信号を与える静電容量検出装置であって、
所定の周波数を持つ探索信号を生成してこれを前記被測定対象の一端に供給する信号発生器と、
前記被測定対象の他端から得られる応答信号と前記探索信号とを差動増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路からの増幅信号に基づいて前記検出信号を得る検出部と、を備え、
前記差動増幅回路は、
前記応答信号が入力される反転入力端子と、前記探索信号が入力される非反転入力端子と、前記増幅信号を出力する出力端子と、前記出力端子と前記反転入力端子との間に接続された帰還容量素子とを有する演算増幅器と、
前記信号発生器と前記演算増幅器の前記非反転入力端子との間に介在して前記探索信号の電圧振幅を調整する振幅調整回路と、を含むことを特徴とする静電容量検出装置。 - 請求項1記載の静電容量検出装置であって、前記振幅調整回路は、前記電圧振幅を増幅する可変利得増幅器を含み、前記可変利得増幅器の利得は、外部からの制御信号に応じて可変に設定されることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項1又は2に記載の静電容量検出装置であって、前記信号発生器と前記演算増幅器の非反転入力端子との間に介在して前記探索信号のオフセットを調整するオフセット調整回路をさらに備えることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項3記載の静電容量検出装置であって、前記探索信号のオフセット調整量は、外部からの制御信号に応じて可変に設定されることを特徴とする静電容量検出装置。
- 被測定対象の静電容量の変化を表す検出信号を与える静電容量検出装置であって、
所定の周波数を持つ探索信号を生成してこれを前記被測定対象の一端に供給する第1の信号発生器と、
前記被測定対象の他端から得られる応答信号と一定の電圧を有する基準信号とを差動増幅する差動増幅回路と、
前記探索信号とは逆の位相特性を持つ反転信号を生成する第2の信号発生器と、
前記反転信号の電圧振幅を調整する振幅調整回路と、
前記被測定対象の他端と前記第2の信号発生器との間に接続され且つ前記反転信号の電荷を蓄積する調整容量素子と、
前記差動増幅回路からの増幅信号に基づいて前記検出信号を得る検出部と、
を備えることを特徴とする静電容量検出装置。 - 請求項5記載の静電容量検出装置であって、前記差動増幅回路は、前記応答信号が入力される反転入力端子と、前記基準信号が入力される非反転入力端子と、前記増幅信号を出力する出力端子と、前記出力端子と前記反転入力端子との間に接続された帰還容量素子とを有する演算増幅器を含むことを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項5又は6記載の静電容量検出装置であって、前記振幅調整回路は、前記電圧振幅を増幅する可変利得増幅器を含み、前記可変利得増幅器の利得は、外部からの制御信号に応じて可変に設定されることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項5ないし7のうちのいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記基準信号のオフセットを調整するオフセット調整回路をさらに備えることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項8記載の静電容量検出装置であって、前記基準信号のオフセット調整量は、外部からの制御信号に応じて可変に設定されることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項5ないし9のうちのいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記調整容量素子は、外部からの制御信号に応じて変化する静電容量を有する可変容量素子であることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項10記載の静電容量検出装置であって、前記可変容量素子は、直列接続された第1および第2の可変容量ダイオードを含み、前記第1の可変容量ダイオー ドのカソードと前記第2の可変容量ダイオードのカソードとが相互に接続されており、前記可変容量素子の静電容量は、前記カソードに印加された前記制御信号の電圧に応じて変化することを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項5から11のいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記第1の信号発生器は、正または負のいずれか一方の電圧極性を持つ第1のパルスと、前記第1のパルスとは逆の電圧極性を持つ第2のパルスとの組み合わせからなる信号を前記探索信号として1回以上生成することを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項12記載の静電容量検出装置であって、前記演算増幅器は、前記出力端子及び前記反転入力端子の間に接続された帰還容量素子と前記帰還容量素子に並列に接続されたリセットスイッチとを有し、前記第1の信号発生器は、前記第1および第2のパルスの各々を生成する直前に、前記リセットスイッチをオンにして導通状態にするリセットパルスを前記リセットスイッチに与えることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項1から13のうちのいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記検出部は、前記増幅信号の正のピークレベルをサンプリングして保持する第1サンプルホールド回路と、前記増幅信号の負のピークレベルをサンプリングして保持する第2サンプルホールド回路と、当該サンプリングされた正のピークレベルと当該サンプリングされた負のピークレベルとに基づいて前記静量容量の変化を算出する信号算出部と、を含むことを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項14記載の静電容量検出装置であって、前記信号算出部は、当該サンプリングされた正のピークレベルと当該サンプリングされた負のピークレベルとを加算しまたは当該サンプリングされた正のピークレベルと当該サンプリングされた負のピークレベルとのうちの一方から他方を減算する加減算器を含むことを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項1から15のうちのいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記検出部で検出された静電容量の変化に基づいて、前記被測定対象に印加された圧力を測定する演算部をさらに備えることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項1から15のうちのいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記検出部で検出された静電容量の変化に基づいて、前記被測定対象の加速度を測定する演算部をさらに備えることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項1から15のうちのいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記検出部で検出された静電容量の変化に基づいて前記被測定対象の変位を測定する演算部をさらに備えることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項1から15のうちのいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記検出部で検出された静電容量の変化に基づいて、前記被測定対象である強誘電体媒体に記録された情報を再生する演算部をさらに備えることを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項19記載の静電容量検出装置であって、前記強誘電体媒体から前記応答信号を取り出すセンサ部をさらに備え、
前記強誘電体媒体は、
導電性材料からなる電極層と、
前記電極層上に配置された強誘電体からなる記録層と、を含み、
前記センサ部は、
先端が前記記録層の表面に対向するように配置されたプローブと、
前記記録層の表面と離間するように前記プローブの周囲に配置された環状プローブと、
前記電極層に前記探索信号を与える接続端子と、
前記探索信号に応じて前記プローブで生じた信号を前記応答信号として出力する出力端子と、を含むことを特徴とする静電容量検出装置。 - 請求項20記載の静電容量検出装置であって、前記センサ部は、前記環状プローブに一定の基準電位を印加する接続端子をさらに含むことを特徴とする静電容量検出装置。
- 請求項1から21のうちのいずれか1項に記載の静電容量検出装置であって、前記信号発生器、前記差動増幅回路および前記検出部は、集積回路に組み込まれていることを特徴とする静電容量検出装置。
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