JPH0412813B2 - - Google Patents

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JPH0412813B2
JPH0412813B2 JP2312685A JP2312685A JPH0412813B2 JP H0412813 B2 JPH0412813 B2 JP H0412813B2 JP 2312685 A JP2312685 A JP 2312685A JP 2312685 A JP2312685 A JP 2312685A JP H0412813 B2 JPH0412813 B2 JP H0412813B2
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JP
Japan
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voltage
electrode
fixed
phase
variable voltage
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JP2312685A
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Japanese (ja)
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JPS61182520A (en
Inventor
Tadashi Azegami
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、圧力、張力等の物理量変化に基づく
物理的変位を静電容量を介して電気信号に変換す
る容量式変位変換器に係り、特にケースとの間に
発生する分布容量の影響を排除した容量式変位変
換器に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a capacitive displacement converter that converts physical displacement based on changes in physical quantities such as pressure and tension into electrical signals via capacitance. In particular, the present invention relates to a capacitive displacement transducer that eliminates the influence of distributed capacitance that occurs between the case and the case.

<従来技術> かかる容量式変位変換器は、各種プロセスの流
量または圧力等を静電容量の変化として検出し、
電気信号へ変換のうえ、遠方の受信部等へ伝送す
る場合などに用いられている。
<Prior art> Such a capacitive displacement transducer detects the flow rate or pressure of various processes as a change in capacitance,
It is used when converting into an electrical signal and transmitting it to a distant receiving unit.

しかし、変位等を静電容量の変化として検出す
る容量式変位変換器は、固定電極ならびに可動電
極とケースとの間に介在する分布容量が存在しこ
れ等の分布容量により変換特性が非直線的になつ
たり測定誤差を生じたりする問題を生じている。
However, in capacitive displacement transducers that detect displacement etc. as changes in capacitance, there is a distributed capacitance interposed between the fixed electrode and the movable electrode and the case, and these distributed capacitances cause the conversion characteristics to be non-linear. This has caused problems such as errors in measurements.

そこで、これ等の問題を解決するために例えば
「容量式変位変換装置」(特開昭57−26711号)が
提案されている。第1図は容量形センサの構成例
を示している。第1図aにおいて共通電極MPに
上下対向して固定された第1電極SP1、第2電極
SP2が配置され、共通電極MPと第1電極SP1
で静電容量C1が、共通電極MPと第2電極SP2
で静電容量C2がそれぞれ形成されている。共通
電極MPに検出すべき物理的変位に応じた機械的
変位力Pが印加されると共通電極MPが移動する
ため、静電容量C1、C2が変化する。第1図bは
aに対応する等価回路を示したものである。図中
Cspはケースとの間に形成される分布容量を示し
ている。
In order to solve these problems, for example, a ``capacitive displacement converter'' (Japanese Patent Laid-Open No. 57-26711) has been proposed. FIG. 1 shows an example of the configuration of a capacitive sensor. In FIG. 1a, the first electrode SP 1 and the second electrode are fixed vertically opposite to the common electrode MP.
SP 2 is arranged, and a capacitance C 1 is formed between the common electrode MP and the first electrode SP 1 , and a capacitance C 2 is formed between the common electrode MP and the second electrode SP 2 . When a mechanical displacement force P corresponding to the physical displacement to be detected is applied to the common electrode MP, the common electrode MP moves, and thus the capacitances C 1 and C 2 change. FIG. 1b shows an equivalent circuit corresponding to a. In the diagram
C sp indicates the distributed capacitance formed between the case and the case.

第2図はこの容量形センサを用いた前記提案の
変換回路を示している。静電容量C1とC2の接続
点はインバータG1の入力端に接続され、その出
力端と入力端との間には定値電流制限回路CC1
負帰還接続されている。インバータG1の出力端
はnビツトのカウンタCT1の入力端CLに接続さ
れ、その出力端QoはナンドゲートG2を介して静
電容量C1の第1電極側に接続され、同時にイン
バータG3、ナンドゲートG4を介して静電容量C2
の第2電極側に接続されている。更に、ナンドゲ
ートG2,G4の入力の他端はインバータG1の出力
端と接続されている。
FIG. 2 shows the proposed conversion circuit using this capacitive sensor. The connection point between the capacitances C 1 and C 2 is connected to the input end of the inverter G 1 , and a constant value current limiting circuit CC 1 is connected in negative feedback between the output end and the input end of the inverter G 1 . The output terminal of the inverter G 1 is connected to the input terminal C L of the n-bit counter CT 1 , and its output terminal Q o is connected to the first electrode side of the capacitor C 1 via the NAND gate G 2 . G 3 , capacitance C 2 through NAND gate G 4
is connected to the second electrode side. Furthermore, the other input ends of the NAND gates G 2 and G 4 are connected to the output end of the inverter G 1 .

この様な構成によりナンドゲートG2と静電容
量C1とでインバータG1への第1正帰還ループ、
ナンドゲートG4と静電容量C2とでインバータG1
への第2の正帰還ループを形成しており、これ等
のループをカウンタCT1の出力によりナンドゲー
トG2,G4を介して交互に切替えて発振を継続さ
せている。
With this configuration, the first positive feedback loop to the inverter G1 is formed by the NAND gate G2 and the capacitance C1 ,
Inverter G 1 with NAND gate G 4 and capacitance C 2
A second positive feedback loop is formed, and these loops are alternately switched by the output of the counter CT 1 via NAND gates G 2 and G 4 to continue oscillation.

カウンタCT1の出力はフイルタ回路FC1により
平滑する。
The output of the counter CT1 is smoothed by a filter circuit FC1 .

ナンドゲートG2の出力Aを“H”レベル(第
3図A)とし、電圧+Eが生じているときは、そ
の立上りにより静電容量C1と、分布容量Cs0と静
電容量C2との合成容量Ctとが直列に充電され、イ
ンバータG1の入力端は急激に一定電圧に達し第
3図Bの通りほぼ垂直に立上る。従つて、インバ
ータG1のスレシホールドレベルVTHを基準とした
分布容量Cs0の端子電圧変化e1は次式で示される。
When the output A of the NAND gate G2 is set to the "H" level (Fig. 3A) and the voltage +E is generated, the rise of the voltage increases the capacitance C1 , the distributed capacitance Cs0 , and the capacitance C2. The combined capacitance C t is charged in series, and the input terminal of the inverter G 1 suddenly reaches a constant voltage and rises almost vertically as shown in FIG. 3B. Therefore, the terminal voltage change e 1 of the distributed capacitance C s0 with respect to the threshold level V TH of the inverter G 1 is expressed by the following equation.

e1=C1/C1+Ct (1) このときインバータG1の出力Cは“L”レベ
ルになつている(第3図C)と共に、インバータ
G1の入出力間に定値電流制限回路CC1が接続され
ているため、分布容量Cs0および静電容量C2の充
電電荷は定値電流制限回路CC1およびインバータ
G1の出力インピーダンスを介して直ちに放電を
開始するが、この放電電流iは定値電流制限回路
CC1により一定電流値に規制されることから直線
的に出力Bが低下する(第3図B)。スレツシホ
ールドレベルVTHまで減少するに必要とする放電
時間t1は次式から得られる。
e 1 = C 1 /C 1 +C t (1) At this time, the output C of inverter G 1 is at “L” level (C in Figure 3), and the inverter
Since constant value current limit circuit CC 1 is connected between the input and output of G 1 , the charge in distributed capacitance C s0 and capacitance C 2 is transferred to constant value current limit circuit CC 1 and inverter.
Discharge begins immediately through the output impedance of G1 , but this discharge current i is controlled by the constant current limiter.
Since the current is regulated to a constant value by CC 1 , the output B decreases linearly (Fig. 3B). The discharge time t1 required to reduce the voltage to the threshold level VTH can be obtained from the following equation.

it1=e1(C1+Ct) (2) (1)、(2)式から t1=C1E/i (3) となる。インバータG1のスレツシホールドレベ
ルVTHに達するとインバータG1の出力Cは反転し
“H”レベルとなる結果、ナンドゲートG2の出力
Aは“L”レベルとなり、(1)、(2)式と同値で逆極
性の充電と放電が行なわれる。すなわち、ナンド
ゲートG2の出力Aの“L”レベルから“H”レ
ベルへの変化に対してゼロからEへの変化電圧
(E−0)の充電が行われ、(1)式を得る。“H”レ
ベルから“L”レベルへの変化に対しては(0−
E)の変化電圧による充電が行なわれ、(1)式と同
値で逆極性の充電となる。この逆極性の充電に対
して、放電を定値電流制限回路CC1による一定値
の電流iによつて行うことにより、放電時間t′1
も放電時間t1と等しくなつて次式が成立する。
it 1 = e 1 (C 1 +C t ) (2) From equations (1) and (2), t 1 = C 1 E/i (3). When the threshold level V TH of inverter G 1 is reached, the output C of inverter G 1 is inverted and becomes "H" level, and as a result, the output A of NAND gate G 2 becomes "L" level, and (1), (2) Charging and discharging with opposite polarity are performed with the same value as the equation. That is, when the output A of the NAND gate G2 changes from the "L" level to the "H" level, charging is performed with a voltage (E-0) that changes from zero to E, and formula (1) is obtained. For the change from “H” level to “L” level (0-
Charging is performed by changing voltage E), and the charging is the same value as Equation (1) and has the opposite polarity. For this reverse polarity charging, discharging is performed using a constant current i from the constant current limiting circuit CC 1 , so that the discharging time t′ 1
is also equal to the discharge time t1 , and the following equation holds.

t1=t′1 (4) これ等の関係は、所定数のカウントの後カウン
タCT1の出力により静電容量C2側に切替えられて
も同様であるので、次式が成立する。
t 1 =t′ 1 (4) Since these relationships are the same even if the output of the counter CT 1 is switched to the capacitance C 2 side after a predetermined number of counts, the following equation holds true.

t2=C2E/i (5) 従つて、カウンタCT1の出力Qoから得られる
パルス信号の“H”期間は静電容量C1に、“L”
期間は静電容量C2に対応したものとなり、これ
をフイルタ回路FC1で平均化すればパルス信号の
デユーテイ比が求められるためC1/(C1+C2
の演算結果となる。この演算結果は共通電極MP
の変位に比例した値を与える。
t 2 = C 2 E/i (5) Therefore, during the “H” period of the pulse signal obtained from the output Q o of the counter CT 1 , the capacitance C 1 is “L”
The period corresponds to the capacitance C 2 , and if this is averaged by the filter circuit FC 1 , the duty ratio of the pulse signal can be found, so C 1 / (C 1 + C 2 )
The result is the calculation result. This calculation result is the common electrode MP
gives a value proportional to the displacement of .

しかしながらこの様な変換回路では静電容量
C1,C2の値に比例したカウンタCT1の出力の
“H”時間幅と“L”時間幅の各信号が定値電流
制限回路CCの定電流特性に依存して決定される
ため定値電流制限回路CC1の劣化が生じると誤差
になる欠点を有している。例えば、第2図におい
て定値電流制限回路CC1の劣化として点線で示す
ごとく劣化抵抗Rccが形成された場合には(1)式を
考慮すると静電容量C1側に切替えた場合と静電
容量C2側に切替えた場合とで生ずる端子電圧変
化e1とe2とが異なるため定値電流制限回路CC1
劣化抵抗Rccでバイパスして流れる電流が静電容
量C1側とC2側で異なることにより誤差要因を形
成する欠点をもつ。
However, in such a conversion circuit, the capacitance
Since the "H" time width and "L" time width signals of the output of the counter CT 1 , which are proportional to the values of C 1 and C 2 , are determined depending on the constant current characteristics of the constant value current limiting circuit CC, the constant value current is It has the disadvantage that if the limiting circuit CC1 deteriorates, it will cause an error. For example, in Figure 2, if a degraded resistance R cc is formed as shown by the dotted line as a result of deterioration of the constant value current limiting circuit CC 1 , considering equation (1), there is a difference between switching to the capacitance C 1 side and the capacitance Since the terminal voltage changes e 1 and e 2 that occur when switching to the capacitance C 2 side are different, the constant value current limiting circuit CC 1 is bypassed by the degraded resistor R cc and the current flows between the capacitance C 1 side and the capacitance C 2 side. It has the disadvantage that the difference between the sides creates an error factor.

<発明の目的> 本発明は、この様な定値電流制限回路の特性劣
化に依存せずしかも更に分布容量を効果的に除去
することのできる汎用性のある容量式変位変換装
置を提供することを目的とする。
<Object of the invention> The present invention aims to provide a versatile capacitive displacement converter that is not dependent on such characteristic deterioration of a constant value current limiting circuit and can further effectively eliminate distributed capacitance. purpose.

<発明の構成> この目的を達成する本発明の主要な構成は、容
量式変位変換装置であつて、共通電極に対して第
1電極と第2電極で形成されて検出すべき物理的
変位に応じて変化する一対の静電容量と、共通電
極の電位を検出する増幅手段と、基準電位に対し
て差動モードをなす1対の固定電圧と増幅手段の
出力に関連した共通モードの可変電圧とを第1お
よび第2電極に所定の切替手順で切替えて印加す
るスイツチ手段と、第1選択電圧と第2選択電圧
を所定の切替手順で切替えて固定容量を介して前
記共通電極へ印加する他のスイツチ手段と、前記
増幅手段で検出した前記共通電極の電圧が所定値
になる様に前記可変電圧を制御する帰還手段とを
具備し、前記物理的変位に対応する前記可変電圧
を出力するようにしたものである。
<Configuration of the Invention> The main configuration of the present invention that achieves this object is a capacitive displacement transducer, which is formed by a first electrode and a second electrode with respect to a common electrode, and is configured to detect a physical displacement to be detected. a pair of capacitances that change accordingly, an amplifying means for detecting the potential of the common electrode, a pair of fixed voltages that are in a differential mode with respect to a reference potential, and a common mode variable voltage that is related to the output of the amplifying means. a switch means for switching and applying the voltage to the first and second electrodes in a predetermined switching procedure; and switching means for switching the first selection voltage and the second selection voltage in a predetermined switching procedure and applying them to the common electrode via the fixed capacitor. and a feedback means for controlling the variable voltage so that the voltage of the common electrode detected by the amplifying means becomes a predetermined value, and outputting the variable voltage corresponding to the physical displacement. This is how it was done.

<実施例> 以下、本発明の実施例について図面に基づき説
明する。尚、以下の説明においては同一機能を有
する部分には同一符号を付し適宜説明を省略す
る。
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. In the following description, parts having the same functions will be designated by the same reference numerals and the description will be omitted as appropriate.

第4図は本発明の基本的概念を説明するための
説明図である。第4図aにおいて第1電極SP1
スイツチS1を介して基準電位点に対して正の固定
電圧+Eが印加され、第2電極SP2はスイツチS2
を介して基準電位点に対して負の固定電圧−Eが
印加されている。更に、共通電極MPにはスイツ
チS5と固定容量Ccpを介して第1選択電圧、例え
ば可変電圧Vが印加されている。共通電極MPの
電位は電圧eとして取り出される。第4図bにお
いては第1電極SP1と第2電極SP2がスイツチS3
S4を介して接続され、スイツチS3とS4の接続点と
基準電位点との間には可変電圧Vが印加されてい
る。更に、共通電極MPには第2選択電圧、例え
ば基準電圧がスイツチS6と固定容量Ccpを介して
印加されている。なお、第4図におけるCs0は分
布容量を示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the basic concept of the present invention. In FIG. 4a, a positive fixed voltage +E is applied to the first electrode SP 1 via the switch S 1 with respect to the reference potential point, and the second electrode SP 2 is applied via the switch S 2
A negative fixed voltage -E is applied to the reference potential point via. Furthermore, a first selection voltage, for example a variable voltage V, is applied to the common electrode MP via a switch S5 and a fixed capacitor Ccp . The potential of the common electrode MP is extracted as a voltage e. In FIG. 4b, the first electrode SP 1 and the second electrode SP 2 are connected to the switch S 3 ,
A variable voltage V is applied between the connection point of switches S3 and S4 and the reference potential point. Furthermore, a second selection voltage, for example a reference voltage, is applied to the common electrode MP via a switch S6 and a fixed capacitor C cp . Note that C s0 in FIG. 4 indicates distributed capacitance.

以上の構成において、第1電極SP1と第2電極
SP2を第1フエーズでは第4図aの差動モード
で、第2フエーズでは第4図bの共通モードで励
振する。また、共通電極MPは第1フエーズでは
第4図aの可変電圧で、第2フエーズでは第4図
bの基準電圧でそれぞれ励振する。第4図の例で
は、これ等の第1フエーズと第2フエーズを繰返
すことを特徴とする。
In the above configuration, the first electrode SP 1 and the second electrode
SP 2 is excited in the differential mode shown in FIG. 4a in the first phase and in the common mode shown in FIG. 4b in the second phase. Further, the common electrode MP is excited with the variable voltage shown in FIG. 4a in the first phase, and with the reference voltage shown in FIG. 4b in the second phase. The example shown in FIG. 4 is characterized in that these first and second phases are repeated.

第5図はこの場合の各電極の電圧変化の様子を
示したものである。第5図aは第1電極の電圧、
bは第2電極の電圧、cは共通電極の電圧の変化
を各フエーズに対して示している。
FIG. 5 shows how the voltage of each electrode changes in this case. Figure 5a shows the voltage of the first electrode;
b shows the voltage of the second electrode, and c shows the change in the voltage of the common electrode for each phase.

第6図は第4図に示す概念を具体的な形で実施
した実施例を示す。第1電極SP1はスイツチS1
介して基準電位点に対して正の固定電圧+Eが印
加され、第2電極SP2はスイツチS2を介して基準
電位点に対して負の固定電圧−Eが印加されてい
る。また、共通電極MPは、固定容量Ccpとスイ
ツチS6を介して基準電位点に接続されている。
Cs0は分布容量を示しており、共通電極MPに生
ずる電圧eを変更する作用がある。共通電極MP
の電位は電圧eとして取り出され、抵抗R1、を
介して積分器Q1へ入力される。抵抗R1と積分器
Q1の入力の接続点と共通電位点との間には同期
整流用のスイツチSRが接続されている。積分器
Q1の出力端の電圧VはスイツチS5と固定容量Ccp
を介して共通電極MPへ、またスイツチS3,S4
介して第1電極SP1、第2電極SP2に印加されて
いる。各スイツチS1〜S6およびSRは発振器OSC
の切替信号により制御される。
FIG. 6 shows an embodiment in which the concept shown in FIG. 4 is implemented in a concrete form. A positive fixed voltage +E is applied to the first electrode SP 1 with respect to the reference potential point via the switch S 1 , and a negative fixed voltage −E is applied to the second electrode SP 2 with respect to the reference potential point via the switch S 2 . E is applied. Further, the common electrode MP is connected to a reference potential point via a fixed capacitor C cp and a switch S 6 .
C s0 indicates distributed capacitance, and has the effect of changing the voltage e generated at the common electrode MP. Common electrode MP
The potential of is taken out as a voltage e and input to the integrator Q 1 via the resistor R 1 . Resistor R 1 and integrator
A switch S R for synchronous rectification is connected between the input connection point of Q 1 and the common potential point. integrator
The voltage V at the output terminal of Q 1 is determined by the switch S 5 and the fixed capacitance C cp
It is applied to the common electrode MP via the switch S 3 and S 4 to the first electrode SP 1 and the second electrode SP 2 via the switches S 3 and S 4 . Each switch S 1 to S 6 and S R is an oscillator OSC
is controlled by a switching signal.

先ず第1フエーズではスイツチS1とS2を同時に
オンにするので第1電極SP1には+Eの固定電
圧、第2電極SP2には−Eの固定電圧が印加さ
れ、第2フエーズではスイツチS3とS4を同時にオ
ンにするので第1電極SP1と第2電極SP2に共に
可変電圧Vが印加される。更に、第1フエーズで
はスイツチS5をオンにして固定容量Ccpを介して
共通電極MPへ変換電圧Vを、第2フエーズでは
スイツチS6をオンにして基準電圧を印加する。
First, in the first phase, switches S 1 and S 2 are turned on at the same time, so a fixed voltage of +E is applied to the first electrode SP 1 and a fixed voltage of -E is applied to the second electrode SP 2 . Since S 3 and S 4 are turned on simultaneously, the variable voltage V is applied to both the first electrode SP 1 and the second electrode SP 2 . Further, in the first phase, the switch S5 is turned on to apply the converted voltage V to the common electrode MP via the fixed capacitor C cp , and in the second phase, the switch S6 is turned on to apply the reference voltage.

始めに、共通電極に電圧を印加するスイツチ
S5,S6および固定容量Ccpを除外した場合の動作
を説明し、次に共通電極に電圧を印加する場合に
ついてその動作を説明する。
First, a switch that applies voltage to the common electrode
The operation when S 5 , S 6 and fixed capacitance C cp are excluded will be explained, and then the operation will be explained when a voltage is applied to the common electrode.

先ず第1フエーズではスイツチS1とS2を同時に
オンにするので第1電極SP1には+Eの固定電
圧、第2電極SP2には−Eの固定電圧が印加さ
れ、第2フエーズではスイツチS3とS4を同時にオ
ンにするので第1電極SP1と第2電極SP2に共に
可変電圧Vが印加される。この第1フエーズと第
2フエーズの励振の繰り返しに伴う電荷移動量は
C1(E−V)−C2(E+V)であり、これにより共
通電極MPに発生する電圧eは全容量(C1+C2
Cs0)を用いて次式で与えられる。
First, in the first phase, switches S 1 and S 2 are turned on at the same time, so a fixed voltage of +E is applied to the first electrode SP 1 and a fixed voltage of -E is applied to the second electrode SP 2 . Since S 3 and S 4 are turned on simultaneously, the variable voltage V is applied to both the first electrode SP 1 and the second electrode SP 2 . The amount of charge transfer accompanying the repetition of this first and second phase excitation is
C 1 (E-V) - C 2 (E+V), and the voltage e generated at the common electrode MP is equal to the total capacity (C 1 +C 2 +
C s0 ) is given by the following equation.

C1(E−V)−C2(E+V)=(C1+C2+Cs0)e (6) ここで、各フエーズの励振を繰り返し、系全体
が安定した状態では共通電極MPの電圧eはゼロ
となるので積分器Q1の出力の電圧Vは次式で示
され、共通電極MPの変位に比例した値となる。
C 1 (E-V)-C 2 (E+V) = (C 1 +C 2 +C s0 )e (6) Here, when the excitation of each phase is repeated and the entire system is stable, the voltage e of the common electrode MP is Since it is zero, the voltage V of the output of the integrator Q1 is expressed by the following equation, and has a value proportional to the displacement of the common electrode MP.

V=C1−C2/C1+C2 (7) 共通電極MPとケースとの間の分布容量Cs0
e=0となる様に制御されるため影響を受けな
い。
V=C 1 −C 2 /C 1 +C 2 (7) The distributed capacitance C s0 between the common electrode MP and the case is controlled so that e=0, so it is not affected.

次に、共通電極MPへ電圧を印加するスチツイ
S5,S6および固定容量Ccpを併用した場合の動作
について説明する。
Next, the switch that applies voltage to the common electrode MP
The operation when S 5 , S 6 and fixed capacitance C cp are used together will be explained.

この場合は、(6)式に対応する式は次の(8)式とな
る。
In this case, the equation corresponding to equation (6) is the following equation (8).

C1(E−V)−C2(E+V)+CcpV=(C
1+C2+Cs0+Ccp)e(8) この式でのe=0になる条件はC1(E−V)−
C2(E+V)=−CcpVによつて与えられ、静電容
量C1における電荷量と静電容量C2における電荷
量との差がCcpVだけ異なるときe=0が得られ
る。即ち、静電容量C1,C2の電荷の不平衡量が
可変電圧Vにより制御されて第6図に示す系はe
=0に収束する。
C 1 (E-V)-C 2 (E+V)+C cp V=(C
1 +C 2 +C s0 +C cp )e(8) The condition for e=0 in this equation is C 1 (E-V)-
It is given by C 2 (E+V)=−C cp V, and e=0 is obtained when the difference between the amount of charge in capacitance C 1 and the amount of charge in capacitance C 2 differs by C cp V. That is, the system shown in FIG. 6 where the unbalanced amount of charge between capacitances C 1 and C 2 is controlled by the variable voltage V is e
= converges to 0.

第1電極SP1、第2電極SP2と共通電極MPの
間の静電容量が共通電極のたわみ等の変位により
変化すると、静電容量C1,C2は変位により変化
する成分C′1,C′2と、変位が加えられない部分の
電極間固定容量成分Cpとに分けられ、例えば、
C1=C′1+Cp、C2=C′2+Cpの如く変位によつて変
化する成分が静電容量C1,C2よりも小さい静電
容量C1′,C2′になる。
When the capacitance between the first electrode SP 1 , the second electrode SP 2 and the common electrode MP changes due to displacement such as deflection of the common electrode, the capacitances C 1 and C 2 have a component C′ 1 that changes due to the displacement. , C′ 2 , and a fixed capacitance component C p between the electrodes where no displacement is applied. For example,
Components that change with displacement, such as C 1 = C' 1 + C p and C 2 = C' 2 + C p , become capacitances C 1 ' and C 2 ' that are smaller than capacitances C 1 and C 2 . .

この場合に、静電容量C1′,C2′を用いた(8)式の
e=0の条件は C1′(E-V)−C2′(E+V)=(2Cp−Ccp)V (9) として書き替えられ、ここでCcp=2Cpに選定する
と、 C1′(E−V)=C2′(E+V) (10) となる。この式から(7)式と同様な次式 V=C1′−C2′/C1′+C2′E (11) を得る。従つて、固定容量Ccpを電極間固定容量
Cpの2倍に選定することにより、電極間固定容
量Cpの影響を除去することができる。
In this case, the condition for e=0 in equation (8) using capacitances C 1 ′ and C 2 ′ is C 1 ′(EV)−C 2 ′(E+V)=(2C p −C cp )V (9), and if C cp =2C p is selected here, C 1 ′(E−V)=C 2 ′(E+V) (10). From this equation, the following equation similar to equation (7) is obtained: V=C 1 ′−C 2 ′/C 1 ′+C 2 ′E (11). Therefore, the fixed capacitance C cp is defined as the fixed capacitance between the electrodes.
By selecting twice C p , the influence of interelectrode fixed capacitance C p can be removed.

以上説明した様に第1、第2電極への差動モー
ドの固定電圧、共通モードの可変電圧の印加と、
共通電極MPへの固定容量を介して可変電圧と基
準電圧を印加する概念により、一対の静電容量
C1,C2の電荷の不平衡量を制御して、所定の不
平衡点を安定点とする負帰還系とし、浮遊容量の
影響を受けない真の静電容量の変化成分を検出す
ることが出来る。
As explained above, applying a fixed voltage in the differential mode and a variable voltage in the common mode to the first and second electrodes,
The concept of applying a variable voltage and a reference voltage through a fixed capacitance to a common electrode MP allows a pair of capacitances to be
It is possible to control the unbalanced amount of charge on C 1 and C 2 to create a negative feedback system with a predetermined unbalanced point as a stable point, and to detect the true capacitance change component that is not affected by stray capacitance. I can do it.

第7図は第4図に示す概念に対してフエーズ分
離して各スイツチを切替えた場合の例を示したも
のである。すなわち、第5図は第4図に示す概念
に対して固定電圧と可変電圧とを第1フエーズ、
第2フエーズとして交互に切替える構成とした
が、第7図の場合には固定電圧と可変電圧の印加
を第1フエーズから第4フエーズに分離し、これ
を繰返す構成としたものである。第1フエーズは
差動モード、第3フエーズは共通モード、第2お
よび第4フエーズは混合モードとなつている。
FIG. 7 shows an example of the concept shown in FIG. 4 in which each switch is switched in phases. That is, FIG. 5 shows the concept shown in FIG. 4 by introducing fixed voltage and variable voltage in the first phase.
Although the configuration is such that the switching is performed alternately as the second phase, in the case of FIG. 7, the application of the fixed voltage and variable voltage is separated from the first phase to the fourth phase, and this is repeated. The first phase is a differential mode, the third phase is a common mode, and the second and fourth phases are a mixed mode.

第8図は第4図に示す概念に対して第7図のフ
エーズ分離をした場合の一実施例を示す。
FIG. 8 shows an embodiment in which the phase separation shown in FIG. 7 is applied to the concept shown in FIG. 4.

静電容量C1とC2の接続点はバツフアゲートG5
の入力端に接続され、その出力端はインバータ
G6の入力端に接続されている。バツフアゲート
G5の入力端とインバータG6の出力端との間には
定値電流制限回路CC1が負帰還接続されている。
インバータG6の出力端はnビツトのカウンタ
CT2の入力端CLに接続されその出力端Qoはナン
ドゲートG7を介してチヤージヤG8の入力端に接
続されている。チヤージヤG8はスイツチS1,S3
を構成し、その入力端の論理信号によりスイツチ
S1又はS3をオンとし、正の固定電圧+E又は可変
電圧Vを第1電極SP1に供給し静電容量C1,C2
よび分布容量Cs0を充電する。チヤージヤG8は例
えばC−MOSインバータで構成される。カウン
タCT2の反転出力端oはナンドゲートG9を介し
てチヤージヤG10の入力端に接続されている。チ
ヤージヤG10はスイツチS2,S4を構成し、その入
力端の論理信号によりスイツチS2又はS4をオンと
し、負の固定電圧−E又は可変電圧Vを第2電極
SP2に供給し静電容量C1,C2又は分布容量Cs0
充電する。更にナンドゲートG7,G9の入力の他
端はインバータG6の入力端と接続されている。
カウンタCT2の出力は積分器Q2を介して電圧V
として出力する。電圧VはチヤージヤG8,G10
帰還される。第8図におけるスイツチS5,S6およ
び固定容量Ccpは第4図に示すスイツチS5,S6
よび固定容量Ccpに対応し、共通電極MPに電圧
印加を行なうものである。
The connection point of capacitance C 1 and C 2 is buffer gate G 5
is connected to the input end of the inverter, and its output end is connected to the inverter
Connected to the input end of G6 . Batshua Gate
A constant value current limiting circuit CC1 is connected in negative feedback between the input terminal of G5 and the output terminal of inverter G6 .
The output end of inverter G6 is an n-bit counter.
It is connected to the input end C L of CT 2 , and its output end Q o is connected to the input end of charger G 8 via a NAND gate G 7 . Charger G 8 is switch S 1 , S 3
is configured and the switch is activated by the logic signal at its input terminal.
S 1 or S 3 is turned on, and a positive fixed voltage +E or variable voltage V is supplied to the first electrode SP 1 to charge the capacitances C 1 and C 2 and the distributed capacitance C s0 . Charger G8 is composed of, for example, a C-MOS inverter. The inverting output terminal o of the counter CT 2 is connected to the input terminal of the charger G 10 via a NAND gate G 9 . Charger G 10 constitutes switches S 2 and S 4 , turns on switch S 2 or S 4 by a logic signal at its input terminal, and applies negative fixed voltage -E or variable voltage V to the second electrode.
SP 2 and charges the capacitance C 1 , C 2 or distributed capacitance C s0 . Furthermore, the other input ends of the NAND gates G 7 and G 9 are connected to the input end of the inverter G 6 .
The output of counter CT 2 is passed through integrator Q 2 to voltage V
Output as . Voltage V is fed back to chargers G 8 and G 10 . Switches S 5 , S 6 and fixed capacitor C cp in FIG. 8 correspond to switches S 5 , S 6 and fixed capacitor C cp shown in FIG. 4, and apply a voltage to common electrode MP.

第8図に示す実施例の動作につき第7図に従つ
て説明する。始めに、共通電極MPに電圧を印加
するスイツチS5,S6および固定容量Ccpを除外し
た場合について説明し、次に共通電極MPに電圧
を印加する場合について説明する。
The operation of the embodiment shown in FIG. 8 will be explained with reference to FIG. First, a case in which switches S 5 and S 6 and fixed capacitor C cp that apply a voltage to the common electrode MP are excluded will be explained, and then a case in which a voltage is applied to the common electrode MP will be explained.

第7図の第1フエーズではスイツチS1がオン、
スイツチS3がオフとなり、スイツチS2,S4が状態
を変えないことから、チヤージヤG8より正の固
定電圧+Eへ変化する電圧がコンデンサC1に印
加される。このときはその立上りにより静電容量
C1と、分布容量Cs0と静電容量C2との合成容量Ct
が直列に充電され、バツフアG5の入力端は急激
に一定電圧に達し第7図hに示す通りほぼ垂直に
立上る。このときインバータG6の出力は“L”
レベルになつていると共にバツフアゲートG5
入力端とインバータG6の出力端との間には定値
電流制限回路CC1が接続されているので、直ちに
放電を開始するがこの放電電流iは一定電流値に
規制されることから第7図hに点線で示した如く
直線的に電圧eが低下し、これに伴いバツフアゲ
ートG5の入力電圧も低下しスレツシユホールド
電圧VTHに達するとバツフアゲートG5の出力が低
下し、カウンタCT2の出力端Qoは“H”レベル
であるのでチヤージヤG8はスイツチS1がオフに
なりS3が導通して静電容量C1には可変電圧Vが
印加され、第2フエーズに入る。チヤージヤG10
の入力端の電圧はカウンタCT2の反転出力端o
が“L”レベルなので変化せず、従つてチヤージ
ヤG10の出力は変化しない。この状態ではバツフ
アゲートG5の入力端は“L”レベルなので定値
電流制限回路CC1は各静電容量の電荷を逆方向に
放電させる。分布容量Cs0の両端の電圧が放電に
より上昇しバツフアG5のスレツシユホールド電
圧VTHに達すると、バツフアG5の出力は“L”レ
ベルとなり、第3フエーズに入る。
In the first phase of Fig. 7, switch S 1 is on,
Since switch S 3 is turned off and switches S 2 and S 4 do not change state, a voltage varying from charger G 8 to a positive fixed voltage +E is applied to capacitor C 1 . At this time, the capacitance increases due to the rising edge.
Combined capacitance C t of C 1 , distributed capacitance C s0 and electrostatic capacitance C 2
are charged in series, and the input terminal of the buffer G5 suddenly reaches a constant voltage and rises almost vertically as shown in Fig. 7h. At this time, the output of inverter G6 is “L”
Since the constant value current limiting circuit CC1 is connected between the input terminal of the buffer gate G5 and the output terminal of the inverter G6 , discharge starts immediately, but this discharge current i is a constant current. Since the voltage e is regulated to a certain value, the voltage e decreases linearly as shown by the dotted line in Fig. 7h, and the input voltage of the buffer gate G5 also decreases . Since the output of the counter CT 2 decreases and the output terminal Q o of the counter CT 2 is at the "H" level, the switch S 1 of the charger G 8 is turned off, S 3 becomes conductive, and the variable voltage V is applied to the capacitor C 1 . is applied and enters the second phase. Charger G 10
The voltage at the input terminal of counter CT 2 is the inverted output terminal o
Since it is at the "L" level, it does not change, and therefore the output of charger G10 does not change. In this state, the input terminal of the buffer gate G5 is at the "L" level, so the constant value current limiting circuit CC1 discharges the charge of each capacitance in the opposite direction. When the voltage across the distributed capacitance C s0 rises due to discharge and reaches the threshold voltage V TH of the buffer G 5 , the output of the buffer G 5 becomes “L” level and enters the third phase.

第3フエーズでは、バツフアG5の出力が“L”
レベルとなるのでカウンタCT2の出力は反転す
る。ただし、簡単なためカウンタCT2の出力端は
1サイクルで反転するビツト出力が選定されてい
る。この場合はカウンタCT2の出力端oもバツ
フアG5の出力端も共に“H”レベルなのでチヤ
ージヤG10はスイツチS4側に切換えられ、静電容
量C1,C2とも可変電圧Vが印加される(第7図
f,g)。この後は第1フエーズと同じ様にして
一定電流値iで放電がなされ分布容量Cs0の両端
の電圧がバツフアゲートG5のスレツシユホール
ド電圧VTHに達すると、バツフアG5の出力は
“L”レベル側に切替りチヤージヤG10はスイツ
チS2側に切替えられて第4フエーズに入る。
In the third phase, the output of buffer G5 is “L”
level, so the output of counter CT2 is inverted. However, for simplicity, the output terminal of the counter CT2 is selected as a bit output that is inverted in one cycle. In this case, since both the output terminal o of the counter CT 2 and the output terminal of the buffer G 5 are at "H" level, the charger G 10 is switched to the switch S 4 side, and the variable voltage V is applied to both the capacitors C 1 and C 2 . (Fig. 7 f, g). After this, discharge is performed at a constant current value i in the same manner as in the first phase, and when the voltage across the distributed capacitance C s0 reaches the threshold voltage V TH of the buffer gate G 5 , the output of the buffer G 5 becomes “L”. ``The charger G 10 switches to the level side and the charger G 10 switches to the switch S 2 side and enters the fourth phase.

第4フエーズでは第2フエーズと同様に一定値
iで第7図hに点線で示すように各静電容量を逆
方向に放電する。
In the fourth phase, as in the second phase, each capacitance is discharged at a constant value i in the opposite direction as shown by the dotted line in FIG. 7h.

以上の如くして、第1から第4フエーズを繰り
返し充放電が反復されると分布容量Cs0にはスレ
シホールドレベルVTHに応じた電圧が平均電位と
して定められ、これを中心として充放電が行なわ
れる。
As described above, when charging and discharging are repeated from the first to fourth phases, a voltage corresponding to the threshold level V TH is determined as the average potential of the distributed capacitance C s0 , and charging and discharging are performed around this average potential. will be carried out.

以上の点を式で示すと次の様になる。第1フエ
ーズおよび第2フエーズにおけるバツフアゲート
G5の入力端での平均電位に対する電圧変化e1
第7図f,gに示す電圧変化(E−V)を考慮し
てこれを各静電容量で分圧して次式を得る。
The above points can be expressed as follows. Buffer gate in 1st phase and 2nd phase
The voltage change e 1 with respect to the average potential at the input end of G 5 is calculated by dividing it by each capacitance, taking into account the voltage change (E-V) shown in FIG. 7f and g, to obtain the following equation.

e1=C1/C1+Ct(E−V) (12) この電圧変化の定値電流制限回路CC1による平
均電位までの放電時間t1は t1=e1(C1+Ct)/i (13) となる。式(12)、(13)から t1=C1E−V/i (14) を得る。対称動作であるので放電時間t1′はt1
t1′となる。この関係は、第3フエーズおよび第
4フエーズでも同じであるので、第7図f,gに
示す電圧変化(V−(−E))を考慮して、放電時
間t2(=t2′)は次式の通りとなる。
e 1 = C 1 / C 1 + C t (E-V) (12) The discharge time t 1 of this voltage change to the average potential by the constant value current limiter circuit CC 1 is t 1 = e 1 (C 1 + C t )/ i (13). From equations (12) and (13), t 1 =C 1 EV/i (14) is obtained. Since the operation is symmetrical, the discharge time t 1 ′ is t 1 =
t 1 ′. This relationship is the same in the third and fourth phases, so considering the voltage changes (V-(-E)) shown in FIG. 7f and g, the discharge time t 2 (=t 2 ') is as follows.

t2=C2E−V/i (15) 各電圧変化e1,e1′,e2,e2′が等しくなるとt1
t2の関係が充されるので、この状態では(14)、
(15)式より C1(E−V)=C2(E+V) (16) 即ち、 V=C1−C2/C1+C2E (17) を得る。(17)式のEの係数は共通電極MPの変
位に比例するので、結局可変電圧Vは共通電極
MPの変位に比例する。
t 2 = C 2 E-V/i (15) When each voltage change e 1 , e 1 ′, e 2 , e 2 ′ is equal, t 1 =
Since the relation t 2 is satisfied, in this state (14),
From equation (15), we obtain C 1 (E-V)=C 2 (E+V) (16), that is, V=C 1 -C 2 /C 1 +C 2 E (17). Since the coefficient of E in equation (17) is proportional to the displacement of the common electrode MP, the variable voltage V is
Proportional to MP displacement.

第2図に示す従来技術の場合は、静電容量C1
又はC2が切替えられると、この静電容量に対応
した電圧が共通電極MPに発生する。これを定値
電流制限回路CC1で一定値iに放電電流を規制し
ているので、例えば第2図に点線で示す様に劣化
抵抗Rccで定値電流制限回路CC1が短絡されると
共通電極MPに発生した静電容量C1,C2に対応す
る異なつた電圧により、放電特性が異なり誤差要
因となる。これに対して、第8図に示す実施例で
は静電容量C1又はC2の大きさが異なつてもこの
異なつた分だけ固定電圧に対して可変電圧Vを帰
還して調節し、静電容量C1,C2には異なる振幅
の電圧を印加して一定の量の電荷を注入するよう
にしてe1=e2になる様にしたので、定値電流制限
回路CC1の特性が劣化しても本質的に誤差要因と
はならない。したがつて、後述する様に定値電流
制限回路CC1の代りに抵抗器でも代用できる。こ
の場合は充放電特性はエクスポーネンシヤル状に
変化するが、本質的に誤差にはならない。
In the case of the prior art shown in Figure 2, the capacitance C 1
Alternatively, when C 2 is switched, a voltage corresponding to this capacitance is generated at the common electrode MP. Since the discharge current is regulated to a constant value i by the constant value current limiting circuit CC 1 , for example, if the constant value current limiting circuit CC 1 is short-circuited by the degraded resistor R cc as shown by the dotted line in Fig. 2, the common electrode Different voltages corresponding to the capacitances C 1 and C 2 generated in MP cause discharge characteristics to differ and cause errors. In contrast, in the embodiment shown in FIG. 8, even if the capacitance C 1 or C 2 differs in size, the variable voltage V is fed back and adjusted to the fixed voltage by this difference, and the static Since we applied voltages with different amplitudes to the capacitors C 1 and C 2 and injected a constant amount of charge so that e 1 = e 2 , the characteristics of the constant current limiter CC 1 deteriorated. However, it is not essentially a cause of error. Therefore, as described later, a resistor can be used in place of the constant value current limiting circuit CC1 . In this case, the charge/discharge characteristics change exponentially, but this does not essentially result in an error.

次に、第8図において共通電極MPへ電圧を印
加するスイツチS5,S6および固定静電容量Ccp
併用した場合の動作について説明する。
Next, an explanation will be given of the operation when switches S 5 and S 6 for applying voltage to the common electrode MP and fixed capacitance C cp are used together in FIG. 8.

この場合の平衡条件は次式で与えられる。 The equilibrium condition in this case is given by the following equation.

C1(E−V)+CcpV=C2(E+V) (18) ここで仮りに、静電容量C1,C2に電極間固定
容量成分Cpを含むものとして、C1=C1′+Cp、C2
=C′2+Cpとし、2Cp=Ccpに選定すると(18)式
は C1′(E−V)=C2′(E+V) (19) となり、(11)式と同じ結果を得る。
C 1 (E-V) + C cp V = C 2 (E + V) (18) Here, assuming that the capacitances C 1 and C 2 include the fixed capacitance component C p between the electrodes, C 1 = C 1 ′+C p , C 2
= C′ 2 +C p and 2C p = C cp , equation (18) becomes C 1 ′(E−V)=C 2 ′(E+V) (19), which gives the same result as equation (11). .

ここで、(18)式の平衡条件を電荷量で見る。
先ず、C1′=60pF、C2′=40pF、Cp=10pF、C1
70pF、C2=50pF、Ccp=20pF、E=6ボルトと
仮定して(18)式の各項を見ると、 C1′(E−V)=60×4.8=228(ピコクーロン) Cp(E−V)=10×4.8=48 ( 〃 ) CcpV=20×1.2=24 ( 〃 ) C2′(E+V)=40×7.2=288( 〃 ) Cp(E+V)=10×7.2=72 ( 〃 ) となる。次に、この平衡状態を前記のC1=70pF、
C2=50pFにおける電荷量で比較すると、前記の
電荷量を次の様に加算して C1の場合…C1′(E−V)+Cp(E−V)=336 (ピコクーロン) C2の場合…C2′(E+V)+Cp(E+V)=360 ( 〃 ) となる。即ち、この大きな静電容量C1,C2の電
荷不平衡量を残して増幅系を平衡させるところに
真価があるのである。
Here, we look at the equilibrium condition of equation (18) in terms of the amount of charge.
First, C 1 ′ = 60pF, C 2 ′ = 40pF, C p = 10pF, C 1 =
Looking at each term in equation (18) assuming that 70 pF, C 2 = 50 p F, C cp = 20 p F, and E = 6 volts, C 1 '(E-V) = 60 x 4.8 = 228 ( picocoulomb) C p (E-V) = 10 x 4.8 = 48 ( ) C cp V = 20 x 1.2 = 24 ( ) C 2 ′ (E + V) = 40 x 7.2 = 288 ( ) C p (E + V) =10×7.2=72 (〃). Next, this equilibrium state is determined by the above C 1 =70pF,
Comparing the amount of charge at C 2 = 50 pF, the above amount of charge is added as follows, and in the case of C 1 ...C 1 '(E-V) + C p (E-V) = 336 (picocoulombs) C 2 In the case...C 2 '(E+V)+C p (E+V)=360 (〃). In other words, the real value lies in balancing the amplification system while leaving behind the unbalanced charges of the large capacitances C 1 and C 2 .

第9図はシユミツトトリガを用いた場合の本発
明の他の実施例である。第5図に示す概念を他励
式で実現したものが第6図に示す実施例である
が、これを自励式で実現したものが第9図に示す
実施例である。
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention using a Schmitt trigger. The embodiment shown in FIG. 6 is a separately-excited system that realizes the concept shown in FIG. 5, and the embodiment shown in FIG. 9 is a self-excited system that implements the concept shown in FIG.

共通電極MPと増幅器G11の入力端が接続され
ている。増幅器G11は入力ヒステリシス応答を有
し、例えばC−MOSロジツクデバイスのシユミ
ツト・トリガを使用する。増幅器G11の入出力端
の間には抵抗R2が接続され負帰還がかけられて
いる。増幅器G11の出力端はカウンタCT3の入力
端CLに接続されると同時にアンドゲートG12とナ
ンドゲートG13の各入力の一端に接続されてい
る。カウンタCT3の出力端QoはアンドゲートG12
とナンドゲートG13の入力の他端に各々接続され
る。出力端oは積分器Q2の入力端に接続されて
いる。アンドゲートG12の出力端はチヤージヤG8
の入力端に、ナンドゲートG13の出力端はチヤー
ジヤG10の入力端にそれぞれ接続されている。
The common electrode MP and the input end of the amplifier G11 are connected. Amplifier G11 has an input hysteresis response and uses, for example, a Schmitt trigger of a C-MOS logic device. A resistor R 2 is connected between the input and output terminals of the amplifier G 11 to provide negative feedback. The output terminal of the amplifier G 11 is connected to the input terminal C L of the counter CT 3 and at the same time to one terminal of each input of an AND gate G 12 and a NAND gate G 13 . The output terminal Q o of counter CT 3 is AND gate G 12
and the other end of the input of NAND gate G13 , respectively. The output terminal o is connected to the input terminal of the integrator Q2 . The output end of AND gate G 12 is charger G 8
The output end of NAND gate G 13 is connected to the input end of charger G 10 , respectively.

次に、第9図に示す実施例につき第10図に示
す波形図を用いてその動作を説明する。
Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 9 will be explained using the waveform diagram shown in FIG. 10.

第10図1はC1=C2の場合の各部の波形、2
はC1<C2の場合の各部の波形、3はC1>C2の場
合の波形を示している。先ず、V=0と仮定する
と、C1=C2の場合はチヤージヤG8,G10からの電
圧印加が静電容量C1,C2を介して相殺され、増
幅器G11は時定数R2(C1+C2+Cs0)の単なる弛張
発振の様に見かけ上動作して第10図1,aの様
に一定周期の発振を続ける。次に、カウンタCT3
の出力が“H”レベルでかつ静電容量がC1<C2
の場合は、増幅器G11、アンドゲートG12、チヤ
ージヤG8、静電容量C1および増幅器G11への正帰
還による正チヤージに対して、増幅器G11、ナン
ドゲートG13、チヤージヤG10、静電容量C2、増
幅器G11への負帰還による負チヤージが勝り、増
幅器G11の入力を減少させ、T1の減少が起る(第
10図2)。次に、カウンタCT3の出力が“H”
レベルで静電容量がC1>C2の場合は、前記の負
チヤージに対して正チヤージが勝り、増幅器G11
の入力を増加させT1を増加させる(第10図
3)。
Figure 10 1 shows the waveforms of various parts when C 1 = C 2 , 2
3 shows the waveform of each part when C 1 <C 2 , and 3 shows the waveform when C 1 >C 2 . First, assuming that V=0, when C 1 = C 2 , the voltage applied from the chargers G 8 and G 10 is canceled out through the capacitances C 1 and C 2 , and the amplifier G 11 has a time constant R 2 It apparently operates like a simple relaxation oscillation of (C 1 +C 2 +C s0 ) and continues to oscillate at a constant period as shown in FIG. 10, 1, a. Then counter CT 3
output is “H” level and capacitance is C 1 < C 2
For positive charge due to amplifier G 11 , AND gate G 12 , charger G 8 , capacitance C 1 and positive feedback to amplifier G 11 , amplifier G 11 , NAND gate G 13 , charger G 10 , static The negative charge due to capacitance C 2 and negative feedback to amplifier G 11 prevails, reducing the input of amplifier G 11 and causing a decrease in T 1 (FIG. 10, 2). Next, the output of counter CT3 is “H”
If the capacitance at the level is C 1 > C 2 , the positive charge dominates the negative charge mentioned above, and the amplifier G 11
(Figure 10 , 3).

ここで、これ等の容量差で増幅器G11の入力波
形を変動させる電圧eは、可変電圧Vが固定され
ているとすれば電荷の移動量を考慮して e=C1(E−V)−C2(E+V)/C1+C2+Cs0(2
0) となる。第9図では電圧eがゼロになるように可
変電圧Vを帰還させているので(8)式でe=0とお
くと V=C1−C2/C1+C2E (21) を得る。可変電圧Vは共通電極MPの変位に比例
した値を与える。ここで(20)式では、電圧eは
分布容量Cs0の影響を受け、また静電容量C1又は
C2の変化に対して非直線性を示すが、e=0に
制御することにより分布容量Cs0の影響を受けず
(21)式に示す直線的関係を示す。この場合の各
部の波形は第10図1に示す様にT1=T2の関係
になる。
Here, the voltage e that fluctuates the input waveform of the amplifier G11 due to these capacitance differences is as follows, assuming that the variable voltage V is fixed, taking into account the amount of charge movement: e=C 1 (E-V) −C 2 (E+V)/C 1 +C 2 +C s0 (2
0) becomes. In Figure 9, the variable voltage V is fed back so that the voltage e becomes zero, so if we set e=0 in equation (8), we get V=C 1 - C 2 /C 1 +C 2 E (21) . The variable voltage V gives a value proportional to the displacement of the common electrode MP. Here, in equation (20), the voltage e is affected by the distributed capacitance C s0 , and the capacitance C 1 or
Although it exhibits nonlinearity with respect to changes in C 2 , by controlling e=0, it is not affected by the distributed capacitance C s0 and exhibits a linear relationship as shown in equation (21). In this case, the waveforms of each part have a relationship of T 1 =T 2 as shown in FIG. 10.

カウンタCT3の出力が“L”レベルのT2期間
ではチヤージヤG8は+Eを、チヤージヤG10は−
Eを静電容量C1,C2へ固定的に印加する。一方、
増幅器G11はR2(C1+C2+Cs0)の時定数をもつて
弛張発振し、容量差に応動しない。第10図に示
す実施例では差動モードと共通モードが交互に繰
返し印加される様にスイツチS1〜S4が制御されて
いる。なお、第4図におけるスイツチS5,S6に対
応する動作については今までの説明と同様なので
説明を省略する。
During the T2 period when the output of counter CT3 is "L" level, charger G8 is +E and charger G10 is -
E is fixedly applied to the capacitances C 1 and C 2 . on the other hand,
Amplifier G 11 undergoes relaxation oscillation with a time constant of R 2 (C 1 +C 2 +C s0 ) and does not respond to the capacitance difference. In the embodiment shown in FIG. 10, switches S 1 to S 4 are controlled so that differential mode and common mode are repeatedly applied alternately. Note that the operations corresponding to the switches S 5 and S 6 in FIG. 4 are the same as those described above, and therefore their explanation will be omitted.

第11図は可変電圧を2線式線路に電流に変換
して伝送する実施例を示したものである。第5図
に示す概念を他励式で実現したものが第6図に示
す実施例であるが、これを2線式線路に電流伝送
する様にしたものが第11図に示す実施例であ
る。
FIG. 11 shows an embodiment in which variable voltage is converted into current and transmitted through a two-wire line. The embodiment shown in FIG. 6 is a separately excited version of the concept shown in FIG. 5, and the embodiment shown in FIG. 11 is a system in which current is transmitted to a two-wire line.

電源Ebは負荷Lを介して2線式の伝送路l1,l2
に接続されている。伝送路l1,l2の他端には定電
流回路CC2、ツエナダイオードDz、帰還抵抗Rf
直列に接続され、ツエナダイオードDzの両端に
回路の電源電圧+Eを作つている。
The power source E b is connected to the two-wire transmission line l 1 , l 2 via the load L.
It is connected to the. A constant current circuit CC 2 , a Zener diode D z , and a feedback resistor R f are connected in series to the other ends of the transmission lines l 1 and l 2 to create a circuit power supply voltage +E across the Zener diode D z .

一方、インバータG14,G15,G16、コンデンサ
C3,C4および抵抗R3はC−MOS回路による発振
器OSCを構成している。インバータG14〜G16
カスケードに接続されており、各電源端は共通接
続されている。この等の電源端にはツエナダイオ
ードDzの両端に接続されて電源電圧+Eが与え
られている。
On the other hand, inverters G 14 , G 15 , G 16 , capacitors
C 3 , C 4 and resistor R 3 constitute an oscillator OSC using a C-MOS circuit. Inverters G 14 to G 16 are connected in cascade, and their power supply terminals are commonly connected. These power supply terminals are connected to both ends of a Zener diode Dz , and are supplied with a power supply voltage +E.

ツエナダイオードDzの両端にはまたC−MOS
で構成されたチヤージヤG17,G18が直列に接続
され、チヤージヤG17の入力端にはインバータ
G14の入力端の電力が印加され、チヤージヤG18
の入力端にはインバータG14の出力端の電圧が印
加されている。チヤージヤG17はスイツチS1,S3
を構成し、チヤージヤG18はスイツチS2,S4を構
成している。
There is also a C-MOS on both ends of the Zener diode Dz .
Chargers G 17 and G 18 are connected in series, and an inverter is connected to the input end of charger G 17 .
When the power at the input end of G 14 is applied, the charger G 18
The voltage at the output end of the inverter G14 is applied to the input end of the inverter G14 . Charger G 17 is switch S 1 , S 3
The charger G18 constitutes the switches S2 and S4 .

チヤージヤG17,G18の各出力端間には検出す
べき変位に関連した静電容量C1とC2が直列に接
続されている。静電容量C1,C2の共通接続点は
増幅器Q3の入力端に接続され、この点の電圧e
を増幅する。増幅器Q3の出力端にはC−MOS回
路によるスイツチG19が接続され、スイツチG19
はそれぞれインバータG14の入力端と出力端の各
電圧で制御され同期整流がなされ、電圧eを直流
電圧edに変換する。この直流電圧edは積分器Q4
平滑され、2線式の伝送路l1,l2の電流を制御す
るトランジスタQ5に与えられる。
Capacitances C 1 and C 2 related to the displacement to be detected are connected in series between the output terminals of the chargers G 17 and G 18 . The common connection point of capacitances C 1 and C 2 is connected to the input terminal of amplifier Q 3 , and the voltage e at this point
amplify. A switch G 19 formed by a C-MOS circuit is connected to the output terminal of the amplifier Q 3 .
are controlled and synchronously rectified by the respective voltages at the input and output ends of the inverter G14 , respectively, and convert the voltage e into a DC voltage e and d . This DC voltage e d is smoothed by an integrator Q 4 and applied to a transistor Q 5 that controls the currents of the two-wire transmission lines l 1 and l 2 .

帰還抵抗Rfの中点に得られる帰還電圧とツエ
ナダイオードDzの両端の電圧Eとの和の電圧を
分圧した電圧は増幅器Q6により増幅され、可変
電圧VとしてチヤージヤG17,G18の共通接続点
に帰還される。
The voltage obtained by dividing the sum of the feedback voltage obtained at the midpoint of the feedback resistor R f and the voltage E across the Zener diode D z is amplified by the amplifier Q 6 and is converted into a variable voltage V by chargers G 17 , G 18 are returned to the common connection point of

なお、増幅器Q3,Q4およびQ6の各非反転入力
端にはツエナダイオードDzの両端の電圧Eを1/2
に分圧した電圧を印加し、E/2の電圧の点を動
作基準点としてある。
In addition, the voltage E across the Zener diode Dz is halved at each non-inverting input terminal of the amplifiers Q 3 , Q 4 and Q 6 .
A voltage divided into E/2 is applied, and the voltage point of E/2 is used as the operating reference point.

次に、以上の如く構成された第11図の動作に
ついて第12図に示す波形図を用いて説明する。
Next, the operation of FIG. 11 configured as above will be explained using the waveform diagram shown in FIG. 12.

第12図1は静電容量がC1<C2の場合におい
て可変電圧Vを固定したときの各部の電圧波形2
は可変電圧Vの帰還作用を考慮したときの各部の
電圧波形をそれぞれ示す。
Figure 12 1 shows the voltage waveform 2 of each part when the variable voltage V is fixed when the capacitance is C 1 < C 2
shows the voltage waveforms of each part when the feedback effect of the variable voltage V is taken into account.

チヤージヤG17は発振器OSCのインバータG14
の入力の発振電圧(第12図1,a)を受け、+
EとVの電圧を交互に電圧e1(第12図1,c)
として静電容量C1を形成する第1電極SP1に印加
する。またチヤージヤG18はインバータG14の出
力の発振電圧を受け、0とVの電圧を交互に電圧
e2(第12図1,d)として静電容量C2を形成す
る第2の電極SP2に印加する。この場合に静電容
量C1とC2の共通接続点に発生する電圧eは電圧
e1,e2を静電容量C1,C2,Cs0で分圧した電圧
(第12図1,e)として与えられ下式の如くな
る。
Charger G 17 Oscillator OSC Inverter G 14
+
The voltages E and V are alternately applied to the voltage e 1 (Fig. 12 1, c)
is applied to the first electrode SP 1 forming a capacitance C 1 . In addition, the charger G18 receives the oscillation voltage of the output of the inverter G14 , and alternately changes the voltage between 0 and V.
e 2 (FIG. 12, 1, d) is applied to the second electrode SP 2 forming a capacitance C 2 . In this case, the voltage e generated at the common connection point of capacitances C 1 and C 2 is the voltage
It is given as a voltage (FIG. 12, 1, e) obtained by dividing e 1 and e 2 by capacitances C 1 , C 2 , and C s0 , and is expressed by the following equation.

e=C1/C1+C2+Cs0e1−C2/C1+C2+Cs0e2 (22) ここで、各電圧e1,e2は e1=E−V (23) e2=V (24) として与えられている。この電圧eは増幅器Q3
で増幅された後スイツチG19で同期整流された第
12図1,fで示す直流電圧edとされる。この場
合はC1<C2の場合であるので電圧edは動作基準点
の電圧E/2に対して正の電圧となつている。こ
の直流電圧edは積分器Q4に伝達され、その出力
でトランジスタQ5の制御電流を下げ帰還抵抗Rf
の両端の電圧を下げ、増幅器Q6を介して可変電
圧Vの値を下げる。
e=C 1 /C 1 +C 2 +C s0 e 1 −C 2 /C 1 +C 2 +C s0 e 2 (22) Here, each voltage e 1 and e 2 is e 1 =E−V (23) e 2 =V (24). This voltage e is the amplifier Q 3
After being amplified by the switch G19, the DC voltage ed is synchronously rectified by the switch G19, as shown in FIG. 12, f. In this case, since C 1 <C 2 , the voltage ed is a positive voltage with respect to the voltage E/2 at the operating reference point. This DC voltage e d is transmitted to the integrator Q 4 , and its output lowers the control current of the transistor Q 5 to the feedback resistor R f
, which reduces the value of the variable voltage V through the amplifier Q6 .

この様にして可変電圧VをチヤージヤG17
G18に帰還することにより電圧eの振幅は減少
し、振幅ゼロに収束する。この状態が第12図2
に示してある。この状態ではe=0であるので、
(22)〜(24)式を用いてe=0とおくことによ
り、 V=−E/2・C1−C2/C1+C2 (25) を得る。可変電圧Vは出力電流に比例しているの
で、出力電流は共通電極MPの変位に比例した値
となつている。なお、第11図に点線で示すスイ
ツチS5,S6および固定容量Ccpの動作は今までと
同様なので説明を省略する。
In this way, the variable voltage V is charged as G 17 ,
By feeding back to G18 , the amplitude of voltage e decreases and converges to zero amplitude. This state is shown in Figure 12 2.
It is shown in In this state, e=0, so
By using equations (22) to (24) and setting e=0, we obtain V=-E/2·C 1 −C 2 /C 1 +C 2 (25). Since the variable voltage V is proportional to the output current, the output current has a value proportional to the displacement of the common electrode MP. Note that the operations of the switches S 5 and S 6 and the fixed capacitor C cp shown by dotted lines in FIG. 11 are the same as before, and therefore their explanations will be omitted.

第13図は第4図に示す基本的概念における共
通電極への印加電圧の選択を変えた場合の説明図
である。第4図では共通電極へ固定容量Ccpを介
して電圧を印加するに際し、第1選択電圧として
可変電圧Vを、第2選択電圧として基準電圧を印
加したが、第13図では共通電極へ固定容量C0
を介して電圧を印加するに際し、第1、第2選択
電圧として固定電圧+E、−Eを印加する点が異
なつている。なお、第13図において固定容量
CcpとスイツチS5又はS6を介して可変電圧V又は
基準電圧を共通電極MPに印加する点線で示した
構成は、第4図に対応する記号で示したものと同
じ機能を有するので詳細説明は省略する。
FIG. 13 is an explanatory diagram when the selection of the voltage applied to the common electrode is changed in the basic concept shown in FIG. 4. In Fig. 4, when applying a voltage to the common electrode via the fixed capacitor C cp , a variable voltage V was applied as the first selection voltage and a reference voltage was applied as the second selection voltage, but in Fig. 13, the voltage was fixed to the common electrode. Capacity C 0
The difference is that fixed voltages +E and -E are applied as the first and second selection voltages when applying a voltage through. In addition, in Figure 13, the fixed capacity
The configuration shown by the dotted line in which a variable voltage V or a reference voltage is applied to the common electrode MP via C cp and the switch S 5 or S 6 has the same function as that shown by the corresponding symbol in FIG. Explanation will be omitted.

第13図aにおいて静電容量C1,C2の共通電
極MPに対して正の固定電圧+Eからスイツチ
S7、固定容量C0を介して給電操作を加え、同図
bで負の固定電源−EからスイツチS8、固定容量
C0を介して給電操作を加える様に構成されてい
るのが特徴である。
In Fig. 13a, a switch is applied from a positive fixed voltage +E to the common electrode MP of capacitances C 1 and C 2 .
S 7 , a power supply operation is applied through the fixed capacitor C 0 , and in the same figure b, the negative fixed power supply −E is connected to the switch S 8 , the fixed capacitor
The feature is that it is configured so that power supply operation is applied via C 0 .

第14図は第13図における各スイツチの操作
手順と各電極の電位変化を示す波形図である。第
7図の場合は固定電圧と可変電圧の印加を第1フ
エーズから第4フエーズにフエーズ分離したもの
であつたが、第14図の場合はフエーズ分離した
点では第7図と共通しているが、発振モードが入
つている点が異なつている。即ち、第14図a〜
gに示すスイツチの切替操作により第1フエーズ
から第4フエーズの全フエーズにわたり、必ずス
イツチS7,S8のオンもしくはオフの操作を行なう
ことによつて電圧eを全フエーズで強制的に発生
させていることから、スイツチの切替操作により
自励発振を行なうことが可能となる。即ち発振モ
ードが附加される。これ等のスイツチ操作により
各電極に生ずる電圧変化は第14図j〜lに示し
てある。
FIG. 14 is a waveform diagram showing the operating procedure of each switch and the potential change of each electrode in FIG. 13. In the case of Fig. 7, the application of fixed voltage and variable voltage was phase-separated from the 1st phase to the 4th phase, but in the case of Fig. 14, it is common to Fig. 7 in that it is phase-separated. However, the difference is that it includes an oscillation mode. That is, Fig. 14a~
By switching the switches shown in g, voltage e is forcibly generated in all phases by turning on or off switches S7 and S8 during all phases from the first phase to the fourth phase. Therefore, self-sustained oscillation can be performed by switching the switch. That is, an oscillation mode is added. The voltage changes produced at each electrode by these switch operations are shown in FIGS. 14j-l.

第14図において、第フエーズおよび第2フエ
ーズの各フエーズには静電容量C1又はC2に関す
る情報は全く入らない。この点に関する効用は後
述する。第3フエーズの差動モード(第13図
a)と第4フエーズの共通モード(第13図b)
で静電容量C1又はC2に関する情報を得る。この
点で第7図では第1フエーズと第2フエーズで静
電容量C1に関する情報を、第3フエーズと第4
フエーズで静電容量C2に関する情報を、それぞ
れ得ているのと異なる。第14図h,iの点線で
示した波形は第13図に示すスイツチS5,S6を操
作する場合のタイミングを示している。
In FIG. 14, no information regarding the capacitance C 1 or C 2 is included in each phase of the second phase and the second phase. The benefits in this regard will be discussed later. Differential mode in the third phase (Figure 13a) and common mode in the fourth phase (Figure 13b)
to obtain information about capacitance C 1 or C 2 . In this respect, in Fig. 7, information regarding the capacitance C 1 is provided in the first and second phases, and
This is different from obtaining information about capacitance C 2 in each phase. The waveforms indicated by dotted lines in FIG. 14h and i indicate the timing when the switches S 5 and S 6 shown in FIG. 13 are operated.

第15図は第13図に示す概念に対して第14
図に示すフエーズ分離をした場合の一実施例を示
す。
Figure 15 shows the 14th concept shown in Figure 13.
An example is shown in which the phase separation shown in the figure is performed.

第15図に示す実施例は第8図に示す実施例に
対してバツフアゲートG5の入出力間に固定容量
C0を接続し、カウンタCT2の出力端Qoからアン
ドゲートG20を介してチヤージヤG10の入力端に
接続されている点が異なる。バツフアゲートG5
はC−MOSロジツクデバイスのゲートであり、
図示の如くC−MOSインバータを2個カスケー
ドに接続したものであり、後段のC−MOSイン
バータが第13図のスイツチS7,S8に対応してい
る。第15図に点線で示したスイツチS5,S6およ
び固定容量Ccpは第13図に示したS5,S6,Ccp
対応する。
In contrast to the embodiment shown in FIG. 8, the embodiment shown in FIG. 15 has a fixed capacitance between the input and output of the buffer gate G5 .
The difference is that the output terminal Q o of the counter CT 2 is connected to the input terminal of the charger G 10 via the AND gate G 20 . Batshua Gate G 5
is the gate of a C-MOS logic device,
As shown, two C-MOS inverters are connected in cascade, and the latter C-MOS inverter corresponds to the switches S7 and S8 in FIG. Switches S 5 , S 6 and fixed capacitance C cp shown by dotted lines in FIG. 15 correspond to S 5 , S 6 , and C cp shown in FIG. 13.

第14図の第1フエーズと第2フエーズではカ
ウンタCT2の出力端Qoが出力が“L”レベルの
ときにはスイツチS3とS4がオンになり、第1電極
SP1、第2電極SP2にはそれぞれ固定電圧Vが印
加されたままの状態となる。この状態ではバツフ
アゲートG5のスレツシホールドレベルVTを基準
にしてスイツチS7,S8とが交互に切り替り固定コ
ンデンサC0を介して充放電が繰り返される。た
だし、第14図に示す波形図では簡単なため1サ
イクルのカウントでカウンタCT2が切り替わる場
合の波形を示してある。この場合の共通電極MP
での電圧eの変化e3は e3=C0(+E−(−E))/C1+C2+Cs0+C0(2
6) となる。定値電流制限回路CC1での電流をiとす
れば、放電時間t3は t3=1/i(C1+C2+Cs0+C0)e3 (27) で与えられる。
In the first and second phases of FIG. 14, when the output terminal Q o of the counter CT 2 is at the "L" level, the switches S 3 and S 4 are turned on, and the first electrode
The fixed voltage V remains applied to SP 1 and the second electrode SP 2 , respectively. In this state, the switches S7 and S8 are alternately switched based on the threshold level V T of the buffer gate G5 , and charging and discharging are repeated via the fixed capacitor C0 . However, for the sake of simplicity, the waveform diagram shown in FIG. 14 shows the waveform when the counter CT 2 is switched by counting one cycle. Common electrode MP in this case
The change in voltage e at _
6) becomes. If the current in the constant value current limiting circuit CC 1 is i, the discharge time t 3 is given by t 3 =1/i(C 1 +C 2 +C s0 +C 0 )e 3 (27).

インバータG6の所定数の変化によりカウンタ
CT2の出力端Qoのレベルが反転し“H”レベル
になると第14図の第3フエーズおよび第4フエ
ーズで示されるように第3フエーズでは差動モー
ドの電圧が、第4フエーズでは共通モードの電圧
がそれぞれ第1電極SP1および第2電極SP2に印
加され、その共通電極MPでの電圧eの変化e4
次式で示す値となる。
The counter changes due to a predetermined number of changes in the inverter G 6 .
When the level of the output terminal Qo of CT 2 is inverted and becomes "H" level, as shown in the third and fourth phases of Fig. 14, the differential mode voltage is applied in the third phase, and the common voltage is applied in the fourth phase. Mode voltages are applied to the first electrode SP 1 and the second electrode SP 2 , respectively, and the change e 4 in the voltage e at the common electrode MP has a value expressed by the following equation.

e4=C0(+E−(−E))+C1(+E
−V)−C2(V−(−E))/C1+C2+Cs0+C0(28) 定値電流制限回路CC1での電流iによる放電時
間t4は t4=1/i(C1+C2+Cs0+C0)e4 (29) となる。式(26)〜(29)から t3=1/i・2C0E (30) t4=1/i〔2C0E+C1(E-V)−C2(E+V)〕 (31) を得る。
e 4 = C 0 (+E-(-E)) + C 1 (+E
-V) -C 2 (V-(-E))/C 1 +C 2 +C s0 +C 0 (28) The discharge time t 4 due to the current i in the constant current limiter circuit CC 1 is t 4 = 1/i (C 1 +C 2 +C s0 +C 0 )e 4 (29). From equations (26) to (29), we obtain t 3 = 1/i・2C 0 E (30) t 4 = 1/i [2C 0 E+C 1 (EV)−C 2 (E+V)] (31) .

第16図は静電容量C1,C2の大小による波形
の相違を示す波形図である。可変電圧Vをゼロと
し帰還しないときを仮定すると、第16図1は
C1=C2の場合、2はC1<C2の場合、3はC1>C2
の場合をそれぞれ示している。対称動作であるの
でt3=t3′であり、この時間(t3+t3′)は静電容量
C1,C2の値により変化しない。これに対して、
(t4+t4′)は静電容量C1,C2の大小により変化す
る。C1<C2の場合は第16図2の波形の如く(t3
+t3′)>(t4+t4′)となり、カウンタCT2の出力の
平均電圧は減少し可変電圧Vは小さくなり、C1
>C2の場合は第16図3の波形となり2の場合
とは逆に可変電圧Vは増大する。可変電圧Vは静
電容量C1,C2に帰還されカウンタCT2の出力電圧
がゼロになる様に制御されて安定する。このとき
t3=t4となる。従つて(30)、(31)式よりt3=t4
とおいて V=C1−C2/C1+C2E (32) を得る。(32)式のEの係数は共通電極MPの変
位に比例するので、結局、可変電圧Vは共通電極
MPの変位に比例する。
FIG. 16 is a waveform diagram showing differences in waveforms depending on the magnitude of capacitances C 1 and C 2 . Assuming that the variable voltage V is zero and there is no feedback, Fig. 16 1 is
If C 1 = C 2 , 2 is C 1 < C 2 , 3 is C 1 > C 2
Each case is shown. Since the operation is symmetrical, t 3 = t 3 ′, and this time (t 3 + t 3 ′) is the capacitance
It does not change depending on the values of C 1 and C 2 . On the contrary,
(t 4 +t 4 ') changes depending on the magnitude of capacitance C 1 and C 2 . When C 1 < C 2 , the waveform (t 3
+t 3 ′)>(t 4 +t 4 ′), the average voltage of the output of counter CT 2 decreases, the variable voltage V becomes smaller, and C 1
>C 2 , the waveform becomes as shown in FIG. 16, and the variable voltage V increases, contrary to the case 2. The variable voltage V is fed back to the capacitances C 1 and C 2 and is controlled and stabilized so that the output voltage of the counter CT 2 becomes zero. At this time
t 3 = t 4 . Therefore, from equations (30) and (31), t 3 = t 4
Then, we obtain V=C 1 −C 2 /C 1 +C 2 E (32). Since the coefficient of E in equation (32) is proportional to the displacement of the common electrode MP, in the end, the variable voltage V is
Proportional to MP displacement.

なお、第15図に示す実施例においてバツハア
G5の入出力端間に付加されている固定容量C0
より、静電容量C1,C2の有無にかかわらず発振
を維持することが可能となり、このため第8図に
示す実施例の如く静電容量C1とC2とを交互に使
用する必要性をなくし、実施に際しての自由度が
増大する。
In addition, in the embodiment shown in FIG.
The fixed capacitance C 0 added between the input and output terminals of G 5 makes it possible to maintain oscillation regardless of the presence or absence of capacitances C 1 and C 2 . This eliminates the need to alternately use capacitances C 1 and C 2 , increasing the degree of freedom in implementation.

即ち、第14図に示す各スイツチの操作手順を
実行する第15図の実施例では第1フエーズおよ
び第2フエーズには静電容量C1又はC2に関する
情報が全く入らない空スロツトを構成している。
従つて、この空スロツトをセンサの温度、誘電体
の誘電率などセンサを構成する静電容量C1又は
C2の情報に対する補正が要求される他の情報を
挿入する情報スロツトとして使用することができ
る。空スロツトへの情報の挿入は任意の固定容量
を介してC1,C2,C0に準ずる電圧の印加により、
静電容量C1,C2の様に有効量としてあるいは固
定容量C0のように無効量として自由に選択して
実行することができる。
That is , in the embodiment shown in FIG. 15 in which the operating procedure of each switch shown in FIG. ing.
Therefore, this empty slot can be used to measure the temperature of the sensor, the permittivity of the dielectric material, etc., and the capacitance C1 or
It can be used as an information slot to insert other information that requires correction to the information in C2 . Information can be inserted into empty slots by applying voltages similar to C 1 , C 2 , and C 0 via arbitrary fixed capacitors.
It can be freely selected and executed as an effective quantity such as the capacitances C 1 and C 2 or as an invalid quantity such as the fixed capacitance C 0 .

また、固定容量C0の附加は、バツフアゲート
G5、インバータG6がレベルを反転させるときの
微少時間帯での定値電流制限回路CC1の電流減
少、すなわち反転に至るときの静電容量C1,C2
を介してのバツフアゲートG5への正帰還ループ
にある伝送搬れ要素に関連する第17図に示す遅
速効果を解消するのに役立つている。つまり、バ
ツフアゲートG5への最短の正帰還ループとして
の固定容量C0は定値電流制限回路CC1の電流低下
に先立つ反転を実現させ微少不安定誤差要因を解
消するのに役立つているのである。
In addition, the addition of fixed capacitance C 0 is a buffer gate.
G 5 , the capacitance C 1 , C 2 when the current of the constant value current limiting circuit CC 1 decreases in a minute period when the inverter G 6 inverts the level, that is, when the inversion occurs
The positive feedback loop to the buffer gate G 5 through the buffer gate G 5 serves to eliminate the slowing effects shown in FIG. 17 associated with transmission loss elements in the positive feedback loop. In other words, the fixed capacitor C0 , which serves as the shortest positive feedback loop to the buffer gate G5 , realizes inversion before the current of the constant current limiter CC1 decreases, and is useful for eliminating slight unstable error factors.

なお、定値電流制限回路CC1の代りにこれを抵
抗器R4のみで構成するときには、式(27)、(29)
式はそれぞれ次の式(33)、(34)に置換される。
In addition, when configuring this with only resistor R4 instead of constant value current limiter CC1 , formulas (27) and (29)
The expressions are replaced with the following expressions (33) and (34), respectively.

t3″=−R4(C1 +C2+Cs0+C0)〔loE/e3+E (33) t4″=−R4(C1 +C2+Cs0+C0)〔loE/e4+E (34) 式(27)、(29)におけるt3,t4はe3,e4に対し
て比例関係にあるが、(33)、(34)式における
t3″、t4″はe3,e4に対して非直線関係にあること
を示している。第18図はこの場合の第16図に
対応する波形図であり、第19図は電圧eの相対
的変化に対応する放電時間の相対的変化を示した
ものである。この場合においてもt3″=t4″の条件
はe3=e4として導出され、結局(32)式が得られ
る。つまりt3″=t4″による平衡を求める場合には
(33)、(34)式に示すごとく非直線性を示す場合
でも変位に比例した出力を得ることができる。従
つて、定値電流制限回路CC1が劣化し劣化抵抗
Rccでその両端が短絡されたと想定されるときで
も誤差要因とはならない。
t 3 ″=−R 4 (C 1 +C 2 +C s0 +C 0 ) [l o E/e 3 +E (33) t 4 ″=−R 4 (C 1 +C 2 +C s0 +C 0 ) [l o E/ e 4 + E (34) t 3 and t 4 in equations (27) and (29) are proportional to e 3 and e 4 , but in equations (33) and (34)
This shows that t 3 ″ and t 4 ″ have a nonlinear relationship with e 3 and e 4 . FIG. 18 is a waveform diagram corresponding to FIG. 16 in this case, and FIG. 19 shows a relative change in discharge time corresponding to a relative change in voltage e. In this case as well, the condition t 3 ″=t 4 ″ is derived as e 3 =e 4 , and equation (32) is finally obtained. In other words, when finding equilibrium based on t 3 ″=t 4 ″, it is possible to obtain an output proportional to displacement even when nonlinearity is exhibited as shown in equations (33) and (34). Therefore, the constant value current limit circuit CC1 deteriorates and the deteriorated resistor
Even when it is assumed that both ends of R cc are short-circuited, this will not be an error factor.

第20図は第15図に示す実施例に対して単一
電源で回路を構成したときの実施例を示してい
る。
FIG. 20 shows an embodiment in which the circuit is constructed using a single power supply in contrast to the embodiment shown in FIG. 15.

即ち、第15図の実施例ではゼロが動作上の基
準電位点であつたが、第20図ではE/2に動作
上の基準電位点を移すことにより単一電源で動作
させることができる。つまり、第15図に対して
E/2の電位点をゼロ、+Eの電位点を+E/2、
共通電位点を−E/2、(V−E/2)をVとそ
れぞれみなすことにより第20図における実施例
は第15図における実施例と同様に動作する。
That is, in the embodiment shown in FIG. 15, zero was the reference potential point for operation, but in FIG. 20, by moving the reference potential point for operation to E/2, it is possible to operate with a single power supply. In other words, for Fig. 15, the potential point of E/2 is zero, the potential point of +E is +E/2,
By regarding the common potential point as -E/2 and (V-E/2) as V, the embodiment in FIG. 20 operates similarly to the embodiment in FIG. 15.

第21図は第16図に対応する第20図におけ
る波形図である。
FIG. 21 is a waveform diagram in FIG. 20 corresponding to FIG. 16.

なお、第8図、第9図、第15図における各実
施例においても、第20図における単一電源での
動作を考慮すると、第11図に示すごとく2線式
線路に電流に変換して伝送する様にすることがで
きる。
In addition, in each of the embodiments shown in FIGS. 8, 9, and 15, considering the operation with a single power supply in FIG. 20, the current is converted to a two-wire line as shown in FIG. 11. It can be made to transmit.

第22図は第8図に示す実施例を若干変形した
実施例である。第8図に示す実施例ではインバー
タG6の出力を定値電流制限回路CC1を介してバツ
フアゲートG5の入力端に負帰還したが、第22
図の構成では抵抗R5を介して負帰還をかけてい
る。また、第22図の実施例ではカウンタCT2
はバツフアゲートG5の出力が直接与えられてい
る。静電容量C1に対しては第8図の場合はナン
ドゲートG7とC−MOSで構成されたインバータ
として機能するチヤージヤG8を介して正帰還が
かけられたが、第22図の場合にはアンドゲート
G21とC−MOSで構成されたバツフアゲートとし
て機能するチヤージヤG22を介して正帰還をかけ
ている。その論理動作は第8図の場合と同じであ
る。チヤージヤG22を構成する後段がスイツチ
S1,S3に対応している。静電容量C2側に対して
はC1側の場合と同様にバツフアゲートG5の出力
からアンドゲートG28、チヤージヤG24を介して
帰還がかけられている。チヤージヤG22を構成す
る後段がスイツチS2,S4に対応している。
FIG. 22 shows an embodiment that is slightly modified from the embodiment shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 8, the output of the inverter G6 is negatively fed back to the input terminal of the buffer gate G5 via the constant current limiting circuit CC1 .
In the configuration shown in the figure, negative feedback is applied via resistor R5 . Further, in the embodiment shown in FIG. 22, the output of the buffer gate G5 is directly applied to the counter CT2 . In the case of Fig. 8, positive feedback was applied to the capacitance C 1 via the charger G 8 which functions as an inverter composed of a NAND gate G 7 and C-MOS, but in the case of Fig. 22, is and gate
Positive feedback is applied via a charger G22 which functions as a buffer gate consisting of G21 and C-MOS. Its logical operation is the same as in FIG. The rear stage that makes up Charger G 22 is the switch.
It corresponds to S 1 and S 3 . As with the case of the C1 side, feedback is applied to the capacitance C2 side from the output of the buffer gate G5 via the AND gate G28 and the charger G24 . The latter stage of charger G 22 corresponds to switches S 2 and S 4 .

その動作は第8図におけると同様であるので詳
細説明を省略するが、各部の波形を第23図に示
す。この場合の波形図はカウンタCT2が2サイク
ルの入力変化に対して反転する出力端Qoが選定
されている場合を示している。第23図はC1
C2の場合の各部の波形を示しているが、C1=C2
の状態から第24図1に示す様にC1>C2の状態
になると、e1>e2となり、第24図1,bに示す
様にT1>T2となる。このため、このデユテイサ
イクルの変化によりカウンタCT2の出力電圧の平
均値が上昇して積分器Q2の可変電圧Vを第24
図2,cに示す様に下げ、第24図1から2の状
態に変化し、最終的には第23図に示す様にe1
e2の状態に戻す。この状態では第8図に示す様に
可変電圧Vは共通電極MPの変位に比例する。
Since the operation is the same as that shown in FIG. 8, detailed explanation will be omitted, but waveforms of each part are shown in FIG. 23. The waveform diagram in this case shows the case where the output terminal Q o is selected where the counter CT 2 is inverted for two cycles of input change. Figure 23 shows C 1 =
The waveforms of each part in the case of C 2 are shown, but C 1 = C 2
When the state becomes C 1 >C 2 as shown in FIG. 24, e 1 >e 2 and T 1 >T 2 as shown in FIG. 24, b. Therefore, due to this change in the duty cycle, the average value of the output voltage of the counter CT 2 increases and the variable voltage V of the integrator Q 2 is increased to the 24th
As shown in Fig. 2, c, the state changes from 1 to 2 in Fig. 24, and finally, as shown in Fig. 23, e 1 =
e Return to state 2 . In this state, the variable voltage V is proportional to the displacement of the common electrode MP, as shown in FIG.

<発明の効果> 以上、実施例とともに具体的に説明した様に、
本発明によれば以下の効果がある。
<Effects of the Invention> As specifically explained above with the examples,
According to the present invention, there are the following effects.

(1) 第1発明によれば、差動モードの固定電圧と
共通モードの可変電圧とを所定の切替手順で切
替えて検出すべき静電容量の第1、第2の固定
電極へ印加し、更に固定容量を介して共通電極
へ選択電圧を印加して切替に伴う共通電極から
の発生電圧を一定に保持する様に制御したので
第1、第2容量へ制御された“電荷の不平衡
量”を与えることが出来た。この結果、第1容
量および第2容量の不変成分をも排除した検出
が可能になつた。
(1) According to the first invention, a differential mode fixed voltage and a common mode variable voltage are switched in a predetermined switching procedure and applied to the first and second fixed electrodes of the capacitance to be detected, Furthermore, by applying a selection voltage to the common electrode via a fixed capacitor and controlling the voltage generated from the common electrode due to switching to be kept constant, the "unbalanced amount of charge" is controlled to the first and second capacitors. I was able to give. As a result, detection that also excludes the constant components of the first capacitance and the second capacitance becomes possible.

また、増幅手段に自励発振形の増幅回路を用
いた場合に従来技術に準ずる定値電流制限回路
による発振定数を用いてその特性劣化に依存す
ることなく、分布容量の影響を除去することが
でき、スイツチの切替えを他励で行なう場合に
もまた増幅系を自励発振させてスイツチの切替
えを自励式で行なう場合にも適用できる容量式
変位変換装置を実現した。
Furthermore, when a self-oscillation type amplifier circuit is used as the amplification means, the influence of distributed capacitance can be removed without depending on the characteristic deterioration by using the oscillation constant by the constant value current limiting circuit according to the conventional technology. We have realized a capacitive displacement converter that can be applied both when switching a switch by external excitation and when switching a switch by self-excitation by causing the amplification system to self-oscillate.

(2) 第2発明によれば、第1発明による効果に加
えて、固定容量を有する正帰還手段を設け、フ
エーズ分離をしたので、空スロツトを有するフ
エーズを生じさせることができ、この中に補正
用の他の情報をも挿入でき多面的な使用を可能
にする。
(2) According to the second invention, in addition to the effects of the first invention, a positive feedback means having a fixed capacitance is provided and the phases are separated, so that a phase having an empty slot can be generated, and a phase having an empty slot can be generated. Other information for correction can also be inserted, allowing for multifaceted use.

更に、固定容量を附加することにより静電容
量C1,C2を介して正帰還ループにある伝搬遅
れに基づく遅速効果を解消する効果も有する。
Furthermore, adding a fixed capacitor has the effect of eliminating the slowing effect due to propagation delay in the positive feedback loop via the capacitances C 1 and C 2 .

(3) 第3発明によれば、第1発明による効果に加
えて更に2線式線路に通ずる電流値へ変換する
ことができる。
(3) According to the third invention, in addition to the effects provided by the first invention, it is possible to further convert the current value to the value of the current flowing through the two-wire line.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は容量形センサの構成を示す構成図、第
2図は第1図に示す容量形センサを用いた従来の
容量式変位変換装置、第3図は第2図に示す装置
の各部の波形を示す波形図、第4図は本発明の概
念を示す説明図、第5図は第4図に示す各電極の
電圧波形を示す波形図、第6図は第4図に示す概
念を具体的な形で実施する実施例、第7図は第4
図に示す概念に対してフエーズ分離した場合の波
形図、第8図は第4図に示す概念に対して第7図
のフエーズ分離をした場合の実施例、第9図はシ
ユミツトトリガを用いた場合の本発明の実施例を
示す回路図、第10図は第9図に示す実施例の各
部の電圧波形を示す波形図、第11図は2線式変
位変換装置として構成した本発明の実施例を示す
回路図、第12図は第11図の各部の電圧波形を
示す波形図、第13図は第4図に示す概念に対し
て発振モードを追加した場合の概念を説明する説
明図、第14図は第13図におけるスイツチ操作
を示す波形図、第15図は第13図に示す概念に
対して第14図のスイツチ操作をした場合の実施
例を示す回路図、第16図は第15図における各
部の波形を示す波形図、第17図は第15図にお
ける遅速効果を説明する波形図、第18図は第1
5図における定値電流制限回路の代りに抵抗器で
置換したときの第16図に対応する波形図、第1
9図は第15図における定値電流制限回路の代り
に抵抗器で置換したときの非直線性を説明する特
性図、第20図は第15図に示す実施例に対して
単一電源で回路を構成したときの回路図、第21
図は第20図における各部の波形を示す波形図、
第22図は第8図に対する変形実施例を示す回路
図、第23図は第22図に示す実施例の各部の波
形を示す波形図、第24図は第22図における静
電容量の大小による各部の波形の相違を説明する
波形図である。 C1,C2……静電容量、Cs0……分布容量、SP1
……第1電極、SP2……第2電極、MP……共通
電極、CC1……定値電流制限回路、+E、−E……
固定電圧、V……可変電圧、S1〜S8……スイツ
チ、Q1,Q2……積分器、G8,G10,G17,G18……
チヤージヤ、CT1,CT2,CT3……カウンタ、G5
……バツフアゲート、G6……インバータ、OSC
……発振器、C0……固定容量、CC2……定電流回
路。
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a capacitive sensor, Fig. 2 is a conventional capacitive displacement converter using the capacitive sensor shown in Fig. 1, and Fig. 3 shows each part of the device shown in Fig. 2. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the concept of the present invention. FIG. 5 is a waveform diagram showing the voltage waveform of each electrode shown in FIG. 4. FIG. 6 is a diagram illustrating the concept shown in FIG. 4. An example of implementation in a typical form, FIG.
A waveform diagram when phase separation is applied to the concept shown in the figure, Fig. 8 is an example when the phase separation of Fig. 7 is applied to the concept shown in Fig. 4, and Fig. 9 is a case where a Schmitt trigger is used. FIG. 10 is a waveform diagram showing voltage waveforms at various parts of the embodiment shown in FIG. 9, and FIG. 11 is an embodiment of the invention configured as a two-wire displacement converter. 12 is a waveform diagram showing the voltage waveforms of each part in FIG. 11, FIG. 13 is an explanatory diagram explaining the concept when an oscillation mode is added to the concept shown in FIG. 14 is a waveform diagram showing the switch operation in FIG. 13, FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of the switch operation in FIG. 14 for the concept shown in FIG. 13, and FIG. 16 is a waveform diagram showing the switch operation in FIG. A waveform diagram showing the waveforms of each part in the figure, Figure 17 is a waveform diagram explaining the slow speed effect in Figure 15, and Figure 18 is a waveform diagram showing the waveform of each part in the figure.
Waveform diagram 1 corresponding to FIG. 16 when the constant value current limiter circuit in FIG. 5 is replaced with a resistor.
Figure 9 is a characteristic diagram illustrating nonlinearity when the constant value current limiting circuit in Figure 15 is replaced with a resistor, and Figure 20 is a characteristic diagram showing the circuit using a single power supply for the example shown in Figure 15. Circuit diagram when configured, No. 21
The figure is a waveform diagram showing the waveforms of each part in Fig. 20,
FIG. 22 is a circuit diagram showing a modified example of FIG. 8, FIG. 23 is a waveform diagram showing waveforms of each part of the embodiment shown in FIG. 22, and FIG. FIG. 3 is a waveform diagram illustrating differences in waveforms of each part. C 1 , C 2 ... Capacitance, C s0 ... Distributed capacitance, SP 1
...First electrode, SP 2 ...Second electrode, MP...Common electrode, CC 1 ...Constant current limit circuit, +E, -E...
Fixed voltage, V...Variable voltage, S1 to S8 ...Switch, Q1 , Q2 ...Integrator, G8 , G10 , G17 , G18 ...
Charger, CT 1 , CT 2 , CT 3 ... Counter, G 5
……Basshuagate, G 6 ……Inverter, OSC
...Oscillator, C 0 ...Fixed capacitance, CC 2 ...Constant current circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 共通電極に対して第1電極と第2電極で形成
されて検出すべき物理的変位に応じて変化する一
対の静電容量と、前記共通電極の電位を検出する
増幅手段と、基準電位に対して差動モードをなす
1対の固定電圧と前記増幅手段の出力に関連した
共通モードの可変電圧とを前記第1および第2電
極に所定の切替手順で切替えて印加するスイツチ
手段と、第1選択電圧と第2選択電圧を所定の切
替手順で切替えて固定容量を介して前記共通電極
へ印加する他のスイツチ手段と、前記増幅手段で
検出した前記共通電極の電圧が所定値になる様に
前記可変電圧を制御する帰還手段とを具備し、前
記物理的変位に対応する前記可変電圧を出力する
容量式変位変換装置。 2 前記切替手順として前記第1および第2電極
に差動モードの前記固定電圧と共通モードの前記
可変電圧とを交互に印加し、更に前記共通電極へ
前記第1選択電圧として前記可変電圧、前記第2
選択電圧として前記基準電位からの基準電圧をそ
れぞれ前記固定容量を介して交互に印加すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の容量式
変位変換装置。 3 前記増幅手段として前記共通電極の電位を所
定の閾値に基いて検出しその検出電位を前記閾値
へ戻すための負帰還手段を有する第1増幅回路
と、前記第1増幅回路の出力変化周期を計数する
カウンタ回路と、前記カウンタ回路の任意ビツト
の出力レベルに応動して前記可変電圧を増減する
第2増幅回路とを備え、前記第1増幅回路の出力
レベルと前記カウンタ回路の出力レベルとに関連
して前記スイツチ手段を切替え、少くとも前記第
1増幅回路の出力レベルに関連して前記他のスイ
ツチ手段を切替える自励発振形増幅手段を使用し
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
容量式変位変換装置。 4 前記切替手順として前記第1および第2電極
に対して差動モードの前記固定電圧を印加する第
1フエーズと、前記第1電極に対して前記可変電
圧を印加し前記第2電極に対して所定極性の前記
固定電圧を印加する第2フエーズと、前記第1お
よび第2電極に対して共通モードの前記可変電圧
を印加する第3フエーズと、前記第1電極に対し
て前記極性とは逆極性の前記固定電圧を印加し前
記第2電極に対して前記可変電圧を印加する第4
フエーズを含む各フエーズを繰り返すことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の容量式変位変
換装置。 5 共通電極に対して第1電極と第2電極で形成
されて検出すべき物理的変位に応じて変化する一
対の静電容量と、前記共通電極の電位を検出する
増幅手段と、基準電位に対して差動モードをなす
1対の固定電圧と前記増幅手段の出力に関連した
共通モードの可変電圧とを前記第1および第2電
極に所定の切替手順で切替えて印加するスイツチ
手段と、前記共通電極に一端が接続された固定容
量と、前記増幅手段で検出した前記共通電極の電
圧が所定値になる様に前記可変電圧を制御する帰
還手段とを具備し前記固定容量の他端に前記増幅
手段の入力電圧と同相の固定電圧を印加し前記物
理的変位に対応する前記可変電圧を出力する容量
式変位変換装置。 6 前記切替手順として、前記第1および第2電
極に対して共通モードの前記可変電圧を印加し前
記固定容量の他端に所定極性の前記第2固定電圧
を印加する第1フエーズと、前記第1および第2
電極に対して共通モードの前記可変電圧を印加し
前記固定容量の他端に前記極性とは逆極性の前記
第2固定電圧を印加する第2フエーズと、前記第
1および第2電極に対して差動モードの前記第1
固定電圧を印加し前記固定容量の他端に前記所定
極性の第2固定電圧を印加する第3フエーズと、
前記第1および第2電極に対して共通モードの前
記可変電圧を印加し前記固定容量の他端に前記極
性とは逆極性の前記第2固定電圧を印加する第4
フエーズを含む各フエーズを繰り返して前記可変
電圧を出力することを特徴とする特許請求の範囲
第5項記載の容量式変位変換装置。 7 共通電極に対して第1電極と第2電極で形成
されて検出すべき物理的変位に応じて変化する一
対の静電容量と、前記共通電極の電位を検出する
増幅手段と、基準電位に対して差動モードをなす
1対の固定電圧と前記増幅手段の出力に関連した
共通モードの可変電圧とを前記第1および第2電
極に所定の切替手順で切替えて印加するスイツチ
手段と、二線を介して外部から給電を受けて内部
回路を附勢する電圧安定化手段と、前記増幅手段
の出力に応動して前記二線を流れる電流を調整す
る電流調整手段と、前記二線に流れる電流に比例
した電圧を前記可変電圧として帰還するための電
流・電圧変換手段とを備え、前記物理的変位に対
応する前記二線を流れる電流を伝送する容量式変
位変換装置。
[Scope of Claims] 1. A pair of capacitances formed by a first electrode and a second electrode relative to a common electrode and that change according to a physical displacement to be detected, and an amplification for detecting the potential of the common electrode. applying a pair of fixed voltages in a differential mode with respect to a reference potential and a variable voltage in a common mode related to the output of the amplifying means to the first and second electrodes in a predetermined switching procedure; another switch means that switches between a first selection voltage and a second selection voltage according to a predetermined switching procedure and applies the voltage to the common electrode via a fixed capacitance; and a voltage of the common electrode detected by the amplification means. feedback means for controlling the variable voltage so that the voltage becomes a predetermined value, and outputting the variable voltage corresponding to the physical displacement. 2. As the switching procedure, the fixed voltage in a differential mode and the variable voltage in a common mode are alternately applied to the first and second electrodes, and the variable voltage and the variable voltage are applied to the common electrode as the first selection voltage. Second
2. The capacitive displacement converter according to claim 1, wherein reference voltages from the reference potential are alternately applied as selection voltages via the fixed capacitors. 3. A first amplifier circuit having negative feedback means for detecting the potential of the common electrode based on a predetermined threshold value and returning the detected potential to the threshold value as the amplification means; and an output change period of the first amplifier circuit. A counter circuit for counting, and a second amplifier circuit for increasing or decreasing the variable voltage in response to the output level of an arbitrary bit of the counter circuit, the output level of the first amplifier circuit being equal to the output level of the counter circuit. Claim 1, characterized in that self-oscillation type amplification means is used which switches said switch means in relation to said switch means and switches said other switch means in relation to at least the output level of said first amplification circuit. The capacitive displacement converter described in Section 1. 4 The switching procedure includes a first phase in which the fixed voltage in a differential mode is applied to the first and second electrodes, and a first phase in which the variable voltage is applied to the first electrode and the second phase is applied to the second electrode. a second phase in which the fixed voltage of a predetermined polarity is applied, a third phase in which the variable voltage in a common mode is applied to the first and second electrodes, and the polarity is opposite to the first electrode. a fourth electrode that applies the fixed voltage of polarity and applies the variable voltage to the second electrode;
2. The capacitive displacement converting device according to claim 1, wherein each phase including a phase is repeated. 5 a pair of capacitances formed by a first electrode and a second electrode with respect to the common electrode and which change according to the physical displacement to be detected; an amplifying means for detecting the potential of the common electrode; switch means for switching and applying a pair of fixed voltages in a differential mode and a variable voltage in a common mode related to the output of the amplifying means to the first and second electrodes in a predetermined switching procedure; a fixed capacitor having one end connected to a common electrode; and a feedback means for controlling the variable voltage so that the voltage of the common electrode detected by the amplifying means becomes a predetermined value; A capacitive displacement converter that applies a fixed voltage that is in phase with the input voltage of the amplification means and outputs the variable voltage that corresponds to the physical displacement. 6. The switching procedure includes a first phase in which the variable voltage in a common mode is applied to the first and second electrodes and the second fixed voltage in a predetermined polarity is applied to the other end of the fixed capacitor; 1st and 2nd
a second phase in which the variable voltage in a common mode is applied to the electrode and the second fixed voltage having a polarity opposite to the fixed capacitor is applied to the other end of the fixed capacitor; and to the first and second electrodes. Said first in differential mode
a third phase in which a fixed voltage is applied and a second fixed voltage of the predetermined polarity is applied to the other end of the fixed capacitor;
a fourth applying the variable voltage in a common mode to the first and second electrodes, and applying the second fixed voltage having the opposite polarity to the other end of the fixed capacitor;
6. The capacitive displacement converter according to claim 5, wherein the variable voltage is output by repeating each phase including a phase. 7 a pair of capacitances formed by a first electrode and a second electrode with respect to a common electrode and which change according to the physical displacement to be detected; an amplifying means for detecting the potential of the common electrode; switch means for switching and applying a pair of fixed voltages in a differential mode and a variable voltage in a common mode related to the output of the amplifying means to the first and second electrodes according to a predetermined switching procedure; voltage stabilizing means for receiving power from the outside through the line to energize the internal circuit; current adjusting means for adjusting the current flowing through the two wires in response to the output of the amplifying means; A capacitive displacement converting device, comprising current/voltage converting means for feeding back a voltage proportional to the current as the variable voltage, and transmitting a current flowing through the two wires corresponding to the physical displacement.
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