JP5287785B2 - 静電容量式物理量センサ回路 - Google Patents
静電容量式物理量センサ回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5287785B2 JP5287785B2 JP2010088622A JP2010088622A JP5287785B2 JP 5287785 B2 JP5287785 B2 JP 5287785B2 JP 2010088622 A JP2010088622 A JP 2010088622A JP 2010088622 A JP2010088622 A JP 2010088622A JP 5287785 B2 JP5287785 B2 JP 5287785B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- capacitance
- correction
- signal
- physical quantity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
本発明の一実施形態にかかる静電容量式物理量センサ回路を加速度センサに適用する場合について説明する。図1は、半導体にて構成される静電容量式の加速度センサ回路の回路図である。以下、図1に基づいて加速度センサ回路の構成を説明する。
Vout=[{(Co1−Co2)+2ΔC}/Cf]×Vin
したがって、出力電圧Voutが飽和しないようにするためには、帰還容量21bの容量値Cfと容量差(Co1−Co2)の大きさが影響を与えることになる。図3は、C−V変換回路21に備えられたオペアンプ21aの動作点を0.5〜4.5Vとするときの初期容量バラツキが大きい場合と小さい場合および無い場合の動作点の様子を示している。
Vof=−A(n×Co/Cf)×Vin
ここで、数式2中のnは補正容量24a−1〜24a−nの選択数、Coは、補正容量24a−1〜24a−nの1つ当たりの容量値を表している。また、Aは増幅率、つまりDAC23aで搬送波Vp1、Vp2の電圧範囲を絞るときの倍率を表しており、−1≦A≦1の範囲に設定される。
Vout=[{(Co1−Co2)+2ΔC}/Cf]×Vin+Vof
=[{(Co1−Co2)−AnCo+2ΔC}/Cf]×Vin
このため、数式3において、容量変化ΔCの項のみが残るようにするためには、数式4が成り立てば良く、数式4が成り立てば、数式3は数式5のように変換される。
nACo=Co1−Co2
(数5)
Vout=(2ΔC/Cf)×Vin
したがって、例えば、初期容量バラツキを調整するために、加速度を印加していない状態でオフセット成分のみに基づく出力電圧Voutを発生させ、そのときの出力電圧に基づいて最適な増幅率Aおよび選択数nを決める。つまり、増幅率Aおよび選択数nを調整しながら、出力電圧Voutを0に近づける。そして、出力電圧Voutが最も0に近づいたときの増幅率Aおよび選択数nを調整回路26のメモリ素子に書き込む。これにより、実際に加速度センサ回路を使用する際には、調整回路26のメモリ素子に書き込まれた増幅率Aおよび選択数nに基づいて初期容量バラツキを補正でき、初期容量バラツキによるオフセット成分をキャンセルした出力電圧Voutを得ることが可能となる。
上記実施形態では静電容量式物理量センサ回路として加速度センサ回路を例に挙げて説明したが、それ以外のセンサ、例えばジャイロセンサや圧力センサにも本発明を適用することが可能である。
2a、2b 固定電極
10 センサエレメント
20 信号処理回路
21 C−V変換回路
21a オペアンプ
21b 帰還容量
22 容量差補正回路
23 レベルシフト回路
23a DAC
23b、23c 第1、第2インバータ
23d 選択スイッチ
24 補正容量回路
25 符合設定部
26 調整回路
Claims (5)
- 物理量の変化に応じて変位する可動電極(1a、1b)と、前記可動電極に対向して配置され、互いに逆位相となる周期的な搬送波(Vp1、Vp2)が印加される第1、第2固定電極(2a、2b)とを有したセンサエレメント(10)と、
前記可動電極と前記第1、第2固定電極との間に形成される容量(Cs1、Cs2)の変化に応じた信号が入力され、該容量の変化に応じた電圧を出力するC−V変換回路(21)を含む信号処理回路(20)とを備えてなる容量式物理量センサ回路において、
前記搬送波に同期する周期的な信号であり、かつ、該搬送波の振幅を所定の増幅率(A)によって調整した振幅信号を出力するレベルシフト回路(23)と、
複数の補正容量(24a−1〜24a−n)を有し、当該複数の補正容量によって補正容量値を設定する補正容量回路(24)と、
前記レベルシフト回路における前記増幅率および前記補正容量回路における前記補正容量値を設定する調整回路(26)とを有してなり、
前記C−V変換回路の出力電圧(Vout)に含まれる前記第1、第2固定電極との間に形成される容量のバラツキに起因するオフセット成分をキャンセルする容量差補正回路(22)が備えられていることを特徴とする静電容量式物理量センサ回路。 - 前記容量差補正回路には、前記レベルシフト回路にて生成する前記振幅信号の符合を決める符合設定回路(25)が備えられ、該符合設定回路(25)により互いに逆位相となる周期的な搬送波のいずれか一方が前記レベルシフト回路に入力されることを特徴とする請求項1に記載の静電容量式物理量センサ回路。
- 前記レベルシフト回路は、
前記振幅信号の振幅を設定するデジタルアナログコンバータ(23a)と、
前記デジタルアナログコンバータの出力を電源として、前記符合設定回路を通じて入力される前記搬送波の振幅を前記デジタルアナログコンバータで設定された振幅にすると共に、前記搬送波の位相を反転させた信号を出力する第1インバータ(23b)と、
前記第1インバータの出力の位相を更に反転させることで前記搬送波の位相と同位相の信号を出力する第2インバータ(23c)とを有し、
前記第1、第2インバータのいずれかが出力する信号を前記振幅信号としていることを特徴とする請求項2に記載の静電容量式物理量センサ回路。 - 前記補正容量回路は、前記複数の補正容量として、容量値(Co)がすべて等しい補正容量が並列接続された回路であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の静電容量式物理量センサ回路。
- 前記補正容量回路は、容量値(Co)が最も小さいものから順に2n倍とされたn個の補正容量が並列接続された回路であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の静電容量式物理量センサ回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010088622A JP5287785B2 (ja) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | 静電容量式物理量センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010088622A JP5287785B2 (ja) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | 静電容量式物理量センサ回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011220764A JP2011220764A (ja) | 2011-11-04 |
JP5287785B2 true JP5287785B2 (ja) | 2013-09-11 |
Family
ID=45037952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010088622A Expired - Fee Related JP5287785B2 (ja) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | 静電容量式物理量センサ回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5287785B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015135245A (ja) * | 2014-01-16 | 2015-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量検出回路、物理量検出装置、電子機器および移動体 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101499435B1 (ko) * | 2013-08-22 | 2015-03-18 | 주식회사 티엘아이 | 캐패시턴스 오프셋을 보정하는 용량성 관성 센서 |
JP2015125088A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 株式会社村田製作所 | 容量トリミング回路 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3216955B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2001-10-09 | 株式会社日立製作所 | 容量式センサ装置 |
JP2000074939A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Denso Corp | 容量式加速度センサ |
US6720777B2 (en) * | 2002-02-15 | 2004-04-13 | Rosemount Inc. | Bridged capacitor sensor measurement circuit |
JP4931713B2 (ja) * | 2006-08-08 | 2012-05-16 | セイコーインスツル株式会社 | 力学量センサ |
JP4508230B2 (ja) * | 2007-11-21 | 2010-07-21 | ソニー株式会社 | 慣性センサ及びその検出装置 |
-
2010
- 2010-04-07 JP JP2010088622A patent/JP5287785B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015135245A (ja) * | 2014-01-16 | 2015-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量検出回路、物理量検出装置、電子機器および移動体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011220764A (ja) | 2011-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5294228B2 (ja) | 物理量センサ | |
JP4671305B2 (ja) | 物理量センサ | |
US7520170B2 (en) | Output correction circuit for three-axis accelerometer | |
JP2008104197A (ja) | 容量素子バラツキ依存性のないスイッチドキャパシタ増幅器およびその動作方法 | |
TWI524074B (zh) | 偏移補償電路及其補償方法 | |
JP4811339B2 (ja) | A/d変換器 | |
JP2011205190A (ja) | A/d変換器 | |
JP2006313084A (ja) | 容量式物理量センサ | |
JP2007187509A (ja) | 容量式物理量センサ | |
JP5287785B2 (ja) | 静電容量式物理量センサ回路 | |
WO2010131640A1 (ja) | 静電容量検出回路 | |
JP4765708B2 (ja) | 容量式物理量センサ | |
JP2006292469A (ja) | 容量式物理量センサ | |
US10190890B2 (en) | Capacitance-to-voltage conversion circuit | |
JP2008157917A (ja) | 容量差検出回路 | |
US7525375B2 (en) | Method of correcting the output signal of an analog amplifier, amplifier module and measuring device | |
JP5763112B2 (ja) | スイッチトキャパシタ回路 | |
JP2009075060A (ja) | 物理量センサ | |
JP2009075060A6 (ja) | 物理量センサ | |
JP2008241330A (ja) | 圧電振動子の検出回路およびジャイロセンサ | |
JP2006090706A (ja) | 物理量センサ | |
JP5673574B2 (ja) | 物理量検出装置 | |
JP2006284272A (ja) | 容量式物理量センサにおけるセンサ回路 | |
JP6720837B2 (ja) | 空燃比センサ制御装置 | |
JP2006177895A (ja) | 静電容量/電圧変換装置および力学量センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120906 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130426 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130520 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5287785 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |