JPH0120650Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0120650Y2 JPH0120650Y2 JP1982089779U JP8977982U JPH0120650Y2 JP H0120650 Y2 JPH0120650 Y2 JP H0120650Y2 JP 1982089779 U JP1982089779 U JP 1982089779U JP 8977982 U JP8977982 U JP 8977982U JP H0120650 Y2 JPH0120650 Y2 JP H0120650Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- rectangular wave
- capacitor
- output
- capacitance
- 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
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、被測定量に応じて容量が差動的に変
化する一対の可変コンデンサを用い、その差動容
量を電圧信号に変換する差動容量電圧変換回路に
関する。
化する一対の可変コンデンサを用い、その差動容
量を電圧信号に変換する差動容量電圧変換回路に
関する。
一般にこの種の差動容量電圧変換回路は、差圧
等の被測定量に応じて一対の可変コンデンサの容
量を差動的に変化させ、容量の差に比例し、容量
の和に反比例する電圧信号に変換することによつ
て被測定量を検出する場合等に用いられている。
ところで従来の差動容量電圧変換回路では、発振
器出力がトランスを介して一対の可変コンデンサ
に印加されているため、トランスの巻線浮遊容量
の影響を受け、高感度で安定な動作ができなかつ
た。
等の被測定量に応じて一対の可変コンデンサの容
量を差動的に変化させ、容量の差に比例し、容量
の和に反比例する電圧信号に変換することによつ
て被測定量を検出する場合等に用いられている。
ところで従来の差動容量電圧変換回路では、発振
器出力がトランスを介して一対の可変コンデンサ
に印加されているため、トランスの巻線浮遊容量
の影響を受け、高感度で安定な動作ができなかつ
た。
また、このような従来の欠点を除去するために
特開昭57−33314号公報では、演算増幅器を非反
転形のバツフアアンプとして用い、その非反転入
力端子に第１矩形波電圧を第１のコンデンサを介
して加えると共に、第２の矩形波電圧を第２のコ
ンデンサを介して加えるようにしてトランスを用
いないようにしている。しかしながら第１、第２
のコンデンサが共にほぼ1000pFで変化分が1pFと
微少であると矩形波電圧の振幅が5Vp−ｐであれ
ば、バツフアアンプの出力は2.5mVp−ｐと大変
小さな値となり、演算増幅器の電圧雑音から考え
てＳ／Ｎが悪く、実用上問題があつた。
特開昭57−33314号公報では、演算増幅器を非反
転形のバツフアアンプとして用い、その非反転入
力端子に第１矩形波電圧を第１のコンデンサを介
して加えると共に、第２の矩形波電圧を第２のコ
ンデンサを介して加えるようにしてトランスを用
いないようにしている。しかしながら第１、第２
のコンデンサが共にほぼ1000pFで変化分が1pFと
微少であると矩形波電圧の振幅が5Vp−ｐであれ
ば、バツフアアンプの出力は2.5mVp−ｐと大変
小さな値となり、演算増幅器の電圧雑音から考え
てＳ／Ｎが悪く、実用上問題があつた。
本考案は、非反転入力端子が基準点に接続さ
れ、帰還回路にコンデンサが接続された演算増幅
器を用い、反転入力端子に第１の矩形波電圧を第
１のコンデンサを介して加えるとともに、第２の
矩形波電圧を第２のコンデンサを介して加えて、
演算増幅器の出力に第１の可変コンデンサの容量
に関連した電圧と第２の可変コンデンサの容量に
関連した電圧を交互に発生させ、これら電圧をそ
れぞれサンプルホールド回路でホールドし、第
１、第２のサンプルホールドかいろのホールド値
の和が一定になるように第１、第２の矩形波電圧
の振幅を制御し、第１、第２のサンプルホールド
回路のホールド値の差を検出するようにしている
ので、簡単な構成で微少容量の変化をＳ／Ｎ良く
電圧に変換でき、高感度で動作の安定な差動容量
電圧変換回路を実現したものである。
れ、帰還回路にコンデンサが接続された演算増幅
器を用い、反転入力端子に第１の矩形波電圧を第
１のコンデンサを介して加えるとともに、第２の
矩形波電圧を第２のコンデンサを介して加えて、
演算増幅器の出力に第１の可変コンデンサの容量
に関連した電圧と第２の可変コンデンサの容量に
関連した電圧を交互に発生させ、これら電圧をそ
れぞれサンプルホールド回路でホールドし、第
１、第２のサンプルホールドかいろのホールド値
の和が一定になるように第１、第２の矩形波電圧
の振幅を制御し、第１、第２のサンプルホールド
回路のホールド値の差を検出するようにしている
ので、簡単な構成で微少容量の変化をＳ／Ｎ良く
電圧に変換でき、高感度で動作の安定な差動容量
電圧変換回路を実現したものである。
第１図は本考案回路の一実施例を示す接続図で
ある。図において、C1，C2は被測定量に応じて
容量が差動的に変化する一対の可変コンデンサ、
OSCは周波数で発振する発振器、IV1，IV2は
各々インバータで、IV1には発振器OSCの出力V1
が加えられ、IV2にはIV1の出力V1が加えられる。
よつてIV1，IV2の出力端には第２図に示すよう
に位相が互いに180゜ずれた矩形波電圧V1，V2が
生ずる。なお矩形波電圧V1，V2の振幅Vaは電源
電圧で決まる。OPは演算増幅器で、その帰還回
路にコンデンサC3を有し、反転入力端子（−）
にはインバータIV1の出力V1が可変コンデンサC1
を介して加えられるとともに、IV2の出力V2が可
変コンデンサC2を介して加えられている。また
反転入力端子（−）にはシールドＳが設けられて
いる。シールドＳはOPの非反転入力端子（＋）
と同様基準点に接続されている。SH1，SH2は
各々サンプルホールド回路で、SH1は矩形波電圧
V1がオンのときのOPの出力V3aをホールドし、
SH2は矩形波電圧V2がオンのときのOPの出力
V3bをホールドする。EAは誤差増幅器で、SH1の
ホールド値V4aとSH2のホールド値V4bの和（V4a
＋V4b）と、基準電圧Vsとの偏差を増幅し、その
出力V5をインバータIV1，IV2に電源電圧Vaとし
て与えるものである。DAは演算器で、SH1のホ
ールド値V4aとSH2のホールド値V4bの差を演算
し、出力電圧V0を得るものである。
ある。図において、C1，C2は被測定量に応じて
容量が差動的に変化する一対の可変コンデンサ、
OSCは周波数で発振する発振器、IV1，IV2は
各々インバータで、IV1には発振器OSCの出力V1
が加えられ、IV2にはIV1の出力V1が加えられる。
よつてIV1，IV2の出力端には第２図に示すよう
に位相が互いに180゜ずれた矩形波電圧V1，V2が
生ずる。なお矩形波電圧V1，V2の振幅Vaは電源
電圧で決まる。OPは演算増幅器で、その帰還回
路にコンデンサC3を有し、反転入力端子（−）
にはインバータIV1の出力V1が可変コンデンサC1
を介して加えられるとともに、IV2の出力V2が可
変コンデンサC2を介して加えられている。また
反転入力端子（−）にはシールドＳが設けられて
いる。シールドＳはOPの非反転入力端子（＋）
と同様基準点に接続されている。SH1，SH2は
各々サンプルホールド回路で、SH1は矩形波電圧
V1がオンのときのOPの出力V3aをホールドし、
SH2は矩形波電圧V2がオンのときのOPの出力
V3bをホールドする。EAは誤差増幅器で、SH1の
ホールド値V4aとSH2のホールド値V4bの和（V4a
＋V4b）と、基準電圧Vsとの偏差を増幅し、その
出力V5をインバータIV1，IV2に電源電圧Vaとし
て与えるものである。DAは演算器で、SH1のホ
ールド値V4aとSH2のホールド値V4bの差を演算
し、出力電圧V0を得るものである。
このように構成した本考案においては、互いに
位相が180゜ずれた矩形波電圧V1，V2を用い、V1
をC1に、V2をC2に与えているので、OPの出力V3
は第２図に示すように矩形波電圧V1，V2に同期
して第１の可変コンデンサC1の容量に関連した
電圧VaC1／C3と第２の可変コンデンサC2の容量
に関連した電圧VaC2／C3とを交互に繰り返す波
形となる。よつて矩形波電圧V1，V2に同期して
動作するサンプルホールド回路SH1でVaC1／C3
を、SH2でVaC2／C3をそれぞれホールドする。
そして、SH1のホールド値V4aとSH2のホールド
値V4bの和（V4a＋V4b）と、基準電圧Vsとの偏差
が誤差増幅器EAで増幅され、その出力でインバ
ータIV1，IV2の電源電圧を制御しているので、
誤差増幅器EAのゲインを充分に大きく選ぶと次
式の関係が成立する。
位相が180゜ずれた矩形波電圧V1，V2を用い、V1
をC1に、V2をC2に与えているので、OPの出力V3
は第２図に示すように矩形波電圧V1，V2に同期
して第１の可変コンデンサC1の容量に関連した
電圧VaC1／C3と第２の可変コンデンサC2の容量
に関連した電圧VaC2／C3とを交互に繰り返す波
形となる。よつて矩形波電圧V1，V2に同期して
動作するサンプルホールド回路SH1でVaC1／C3
を、SH2でVaC2／C3をそれぞれホールドする。
そして、SH1のホールド値V4aとSH2のホールド
値V4bの和（V4a＋V4b）と、基準電圧Vsとの偏差
が誤差増幅器EAで増幅され、その出力でインバ
ータIV1，IV2の電源電圧を制御しているので、
誤差増幅器EAのゲインを充分に大きく選ぶと次
式の関係が成立する。
Va＝C3／C1＋C2Vs
したがつて、SH1のホールド値V4aとSH2のホ
ールド値V4bの差を演算器DAで演算すれば、そ
の出力V0は、 V0＝C1−C2／C1＋C2Vs となり、差動容量電圧変換が行われる。
ールド値V4bの差を演算器DAで演算すれば、そ
の出力V0は、 V0＝C1−C2／C1＋C2Vs となり、差動容量電圧変換が行われる。
したがつて本考案においては、コンデンサC1，
C2がともにほぼ1000pFで変化分が1pFと微少で
あつても、矩形波電圧の振幅が5Vp−ｐであれ
ば、コンデンサC3の容量を10pFとすることによ
り演算増幅器の出力には500mVp−ｐが得られ、
演算増幅器の電圧雑音の影響を受けることなく良
いＳ／Ｎで電圧に変換できる。また演算増幅器
OPの反転入力端子（−）に接続されるわずかな
部分をシールドＳで覆うことにより、浮游容量の
影響を避けることができる。
C2がともにほぼ1000pFで変化分が1pFと微少で
あつても、矩形波電圧の振幅が5Vp−ｐであれ
ば、コンデンサC3の容量を10pFとすることによ
り演算増幅器の出力には500mVp−ｐが得られ、
演算増幅器の電圧雑音の影響を受けることなく良
いＳ／Ｎで電圧に変換できる。また演算増幅器
OPの反転入力端子（−）に接続されるわずかな
部分をシールドＳで覆うことにより、浮游容量の
影響を避けることができる。
なお上述では、互いに180゜位相のずれた２つの
矩形波電圧を発生する手段としてインバータ
IV1，IV2を用いる場合を例示したが、その他の
論理回路を用いて構成してもよい。
矩形波電圧を発生する手段としてインバータ
IV1，IV2を用いる場合を例示したが、その他の
論理回路を用いて構成してもよい。
以上説明したように本考案においては、非反転
入力端子が基準点に接続され、帰還回路にコンデ
ンサが接続された演算増幅器を用い、反転入力端
子に第１の矩形波電圧を第１のコンデンサを介し
て加えるとともに、第２の矩形波電圧を第２のコ
ンデンサを介して加えて、演算増幅器の出力に第
１の可変コンデンサの容量に関連した電圧と第２
の可変コンデンサの容量に関連した電圧を交互に
発生させ、これら電圧をそれぞれサンプルホール
ド回路でホールドし、第１、第２のサンプルホー
ルドかいろのホールド値の和が一定になるように
第１、第２の矩形波電圧の振幅を制御し、第１、
第２のサンプルホールド回路のホールド値の差を
検出するようにしているので、簡単な構成で微少
容量の変化をＳ／Ｎ良く電圧に変換でき、高感度
で動作の安定な差動容量電圧変換回路が得られ
る。
入力端子が基準点に接続され、帰還回路にコンデ
ンサが接続された演算増幅器を用い、反転入力端
子に第１の矩形波電圧を第１のコンデンサを介し
て加えるとともに、第２の矩形波電圧を第２のコ
ンデンサを介して加えて、演算増幅器の出力に第
１の可変コンデンサの容量に関連した電圧と第２
の可変コンデンサの容量に関連した電圧を交互に
発生させ、これら電圧をそれぞれサンプルホール
ド回路でホールドし、第１、第２のサンプルホー
ルドかいろのホールド値の和が一定になるように
第１、第２の矩形波電圧の振幅を制御し、第１、
第２のサンプルホールド回路のホールド値の差を
検出するようにしているので、簡単な構成で微少
容量の変化をＳ／Ｎ良く電圧に変換でき、高感度
で動作の安定な差動容量電圧変換回路が得られ
る。
第１図は本考案回路の一実施例を示す接続図、
第２図はその動作説明のための波形図である。 C1，C2……一対の可変コンデンサ、OSC……
発振器、IV1，IV2……インバータ、SH1，SH2…
…サンプルホールド回路、OP……演算増幅器、
EA……誤差増幅器、DA……演算器。
第２図はその動作説明のための波形図である。 C1，C2……一対の可変コンデンサ、OSC……
発振器、IV1，IV2……インバータ、SH1，SH2…
…サンプルホールド回路、OP……演算増幅器、
EA……誤差増幅器、DA……演算器。
Claims (1)
- 被測定量に応じて容量が差動的に変化する第
１、第２のコンデンサと、発振器と、この発振器
の出力に同期して一定振幅の第１の矩形波電圧を
発生する手段と、前記発振器の出力に同期し、か
つ前記第１の矩形波電圧とは180゜位相の異なる第
２の矩形波電圧を発生する手段と、反転入力端子
と出力端子間の帰還回路にコンデンサを有し、か
つ非反転入力端子が基準点に接続されている演算
増幅器と、前記第１の矩形波電圧を前記第１のコ
ンデンサを介して前記演算増幅器の反転入力端子
に加える手段と、前記第２の矩形波電圧を前記第
２のコンデンサを介して前記演算増幅器の反転入
力端子に加える手段と、前記演算増幅器の反転入
力端子と第１、第２のコンデンサおよび帰還回路
のコンデンサとを結ぶ線路に設けられたシールド
と、このシールドを前記基準点に接続する手段
と、前記演算増幅器の出力うち前記第１の可変コ
ンデンサの容量に関連した電圧をサンプルホール
ドする第１のサンプルホールド回路と、前記演算
増幅器の出力うち前記第２の可変コンデンサの容
量に関連した電圧をサンプルホールドする第２の
サンプルホールド回路と、前記第１、第２のサン
プルホールド回路のホールド値の和が一定になる
ように前記第１、第２の矩形波電圧を制御する手
段と、前記第１、第２のサンプルホールド回路の
ホールド値の差を演算する演算器とを備え、この
演算器の出力を第１、第２の可変コンデンサの差
動容量に対応させたことを特徴とする差動容量電
圧変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8977982U JPS58191515U (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 差動容量電圧変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8977982U JPS58191515U (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 差動容量電圧変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58191515U JPS58191515U (ja) | 1983-12-20 |
| JPH0120650Y2 true JPH0120650Y2 (ja) | 1989-06-21 |
Family
ID=30098368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8977982U Granted JPS58191515U (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 差動容量電圧変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58191515U (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444541B2 (ja) * | 1974-10-09 | 1979-12-26 | ||
| JPS5647529U (ja) * | 1979-09-20 | 1981-04-27 | ||
| JPS5733314A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-23 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Displacement converter |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5937916Y2 (ja) * | 1975-11-27 | 1984-10-20 | 株式会社北辰電機製作所 | 容量式変位変換器 |
| JPS5513749Y2 (ja) * | 1978-08-04 | 1980-03-27 |
-
1982
- 1982-06-16 JP JP8977982U patent/JPS58191515U/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444541B2 (ja) * | 1974-10-09 | 1979-12-26 | ||
| JPS5647529U (ja) * | 1979-09-20 | 1981-04-27 | ||
| JPS5733314A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-23 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Displacement converter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58191515U (ja) | 1983-12-20 |
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