JPH049581Y2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH049581Y2 JPH049581Y2 JP6270783U JP6270783U JPH049581Y2 JP H049581 Y2 JPH049581 Y2 JP H049581Y2 JP 6270783 U JP6270783 U JP 6270783U JP 6270783 U JP6270783 U JP 6270783U JP H049581 Y2 JPH049581 Y2 JP H049581Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- sensor amplifier
- sample
- amplifier
- output
- 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
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、圧力等の被測定量に応じて変化する
可変コンデンサの容量を直流の電気信号に変換す
る容量電圧変換回路に関するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a capacitance-voltage conversion circuit that converts the capacitance of a variable capacitor, which changes depending on a measured quantity such as pressure, into a DC electrical signal.
一般に被測定量に応じて電極間の距離が変化す
る可変コンデンサの容量Cxは、電極間の基準間
隔ｄからの変位量ｘに対し、ｘ＝０のときの初期
容量をC0とすると次式で与えられる。 In general, the capacitance C x of a variable capacitor whose distance between electrodes changes depending on the amount to be measured is as follows, where the initial capacitance when x = 0 is C 0 for the amount of displacement x from the reference spacing d between the electrodes. It is given by Eq.
Cx＝C0ｄ／ｄ＋ｘ ……(1)
このため従来は第１図に示すように、可変コン
デンサ１を演算増幅器OP1からなるセンサアンプ
２の帰還回路に抵抗値R1の抵抗３とともに並列
に接続し、センサアンプ２の入力に一定容量Csの
固定コンデンサ４を介して交流電源５より正弦波
の交流電圧e1（周波数、振幅Ep-p）を加え、帰
還回路の時定数CxR1を交流電源５の周期１／
より充分に大きく選び、センサアンプ２の出力e2
を整流回路６で整流して、固定コンデンサ４の容
量Csと可変コンデンサ１の容量Cxとの比Cs／Cx
すなわち変位量ｘに対応した直流電圧E0を得て
いる。ところで直流電圧E0には、信号成分
（Cs／Cx）Ｅの他に、センサアンプ２のオフセツ
ト電圧epffセンサアンプ２にバイアス電流iBを流
すための抵抗３による電圧降下iBR1が含まれてい
る。したがつてセンサアンプ２の特性変化により
オフセツト電圧epffやバイアス電流iBが変化する
とその影響を受ける。 C x = C 0 d/d+x ...(1) For this reason, conventionally, as shown in Fig. 1, a variable capacitor 1 is connected to a feedback circuit of a sensor amplifier 2 consisting of an operational amplifier OP 1 together with a resistor 3 having a resistance value R 1 . Connected in parallel, a sinusoidal AC voltage e 1 (frequency, amplitude E pp ) is applied from an AC power supply 5 to the input of the sensor amplifier 2 via a fixed capacitor 4 with a constant capacity C s , and the time constant C x of the feedback circuit is R 1 is the cycle of AC power supply 5 1/
Select a sufficiently larger value than the sensor amplifier 2 output e 2
is rectified by the rectifier circuit 6, and the ratio of the capacitance C s of the fixed capacitor 4 to the capacitance C x of the variable capacitor 1 is C s /C x
That is, a DC voltage E 0 corresponding to the amount of displacement x is obtained. By the way, the DC voltage E 0 includes , in addition to the signal component ( C s / C 1 included. Therefore, if the offset voltage e pff or bias current i B changes due to a change in the characteristics of the sensor amplifier 2, it will be affected.
本考案は、センサアンプの入力に矩形波電圧を
加えるとともに、この矩形波電圧と同期して、セ
ンサアンプの出力を直接または増幅器を介した後
サンプリングする２個のサンプルホールド回路を
設け、２個のサンプルホールド回路のホールド値
を減算することによつて、センサアンプの特性変
化の影響を受けない容量電圧変換回路を実現した
ものである。 The present invention applies a rectangular wave voltage to the input of the sensor amplifier, and also provides two sample and hold circuits that sample the output of the sensor amplifier directly or after passing through the amplifier in synchronization with the rectangular wave voltage. By subtracting the hold value of the sample and hold circuit, a capacitive voltage conversion circuit that is not affected by changes in the characteristics of the sensor amplifier is realized.
第２図は本考案変換回路の一実施例を示す接続
図である。第２図において第１図の従来例と異る
ところは、センサアンプ２の入力回路に一定振幅
Ｅの矩形波電圧E1を印加する発振器７を設ける
とともに、この矩形波電圧E1と同期してセンサ
アンプ３の出力E2をサンプリングしてホールド
する２個のサンプルホールド回路８，９を設け
て、２個のサンプルホールド回路８，９の出力
E3，E4を減算器１０で減算して直流の出力電圧
E0を得るようにした点である。 FIG. 2 is a connection diagram showing an embodiment of the conversion circuit of the present invention. The difference in FIG. 2 from the conventional example shown in FIG. 1 is that an oscillator 7 is provided to apply a rectangular wave voltage E 1 of a constant amplitude E to the input circuit of the sensor amplifier 2, and an oscillator 7 is provided that applies a rectangular wave voltage E 1 with a constant amplitude E. Two sample and hold circuits 8 and 9 are provided to sample and hold the output E2 of the sensor amplifier 3, and the outputs of the two sample and hold circuits 8 and 9 are
Subtract E 3 and E 4 using the subtracter 10 to obtain the DC output voltage
This is the point where E 0 is obtained.
このように構成した本考案回路の動作を第３図
の波形図を参照して以下に説明する。まず発振器
７から第３図イに示す如き周波数、振幅Ｅなる
矩形波電圧E1が固定コンデンサ４を介してセン
サアンプ２の入力に加えられると、センサアンプ
２の出力端には第３図ロに示す如き波形の出力電
圧E2が生ずる。出力電圧E2には信号成分Cs／CxＥの
他に、センサアンプ２のオフセツト電圧epffと、
センサアンプ２にバイアス電流iBを流すために可
変コンデンサ１に並列に接続された抵抗３の電圧
降下iBR1が重畳されている。センサアンプ２の出
力電圧E2は矩形波電圧E1と同期して第３図ハ，
ニに示す如きタイミングで発生するサンプリング
パルスP1，P2によつてサンプルホールド回路８，
９にサンプリングされる。サンプルホールド回路
８にホールドされた電圧E3は
E3＝−Cs／CxＥ−epff−iBR1 ……(2)
となり、サンプルホールド回路９にホールドされ
た電圧E4は
E4＝Cs／CxＥ−epff−iBR1 ……(3)
となる。これらホールド電圧E3，E4を減算器１
０で減算して得た出力電圧E0は
E0＝E4−E3＝２Cs／CxＥ ……(4)
となり、センサアンプ２のオフセツト電圧epffお
よびバイアス電流iBの項が除去され、センサアン
プ２の特性変化の影響を受けない。 The operation of the circuit of the present invention constructed in this manner will be explained below with reference to the waveform diagram of FIG. First, when a rectangular wave voltage E1 with frequency and amplitude E shown in FIG. 3A is applied from the oscillator 7 to the input of the sensor amplifier 2 via the fixed capacitor 4, the output terminal of the sensor amplifier 2 is An output voltage E2 having a waveform as shown in is generated. In addition to the signal component C s /C x E, the output voltage E 2 includes the offset voltage e pff of the sensor amplifier 2,
In order to cause a bias current i B to flow through the sensor amplifier 2, a voltage drop i B R 1 across a resistor 3 connected in parallel to the variable capacitor 1 is superimposed. The output voltage E2 of the sensor amplifier 2 is synchronized with the rectangular wave voltage E1 as shown in Fig. 3C,
The sample and hold circuit 8 ,
Sampled at 9. The voltage E 3 held in the sample and hold circuit 8 is E 3 = −C s /C x E−e pff −i B R 1 ...(2), and the voltage E 4 held in the sample and hold circuit 9 is E 4 =C s /C x E−e pff −i B R 1 ...(3). These hold voltages E 3 and E 4 are subtracted by subtractor 1
The output voltage E 0 obtained by subtracting by 0 is E 0 = E 4 − E 3 = 2C s /C x E (4), and the terms of the offset voltage e pff and bias current i B of the sensor amplifier 2 are is removed and is not affected by changes in the characteristics of the sensor amplifier 2.
なお上述では、センサアンプ２の出力E2を直
接サンプルホールド回路８，９でサンプリングす
る場合を例示したが、第４図に示すように増幅器
１１で増幅した後サンプリングするようにしても
よい。第４図においては、増幅器１１として演算
増幅器OP2と演算抵抗R2，R3からなる反転増幅
器が示されている。そしてそのゲインR3／R2を
選ぶことによつて所望の出力電圧E0を得ること
ができる。また増幅器１１として第５図に示すよ
うに加算増幅器を用いセンサアンプ２の出力E2
と発振器７の出力E1とを加算するようにして、
固定コンデンサ４を可変コンデンサ１と同様の条
件で構成し、その容量CsをCs＝kC0とし、かつ演
算抵抗R2，R4をその比R2／R4がｋになるように
選ぶと、出力電圧E0は
E0＝2R3／R4・ｘ／ｄＥ ……(5)
となる。したがつて可変コンデンサ１の容量Cx
が変位に対する変化率が小さい場合でも安定に出
力を得ることができる。 In the above description, the case where the output E 2 of the sensor amplifier 2 is directly sampled by the sample and hold circuits 8 and 9 has been exemplified, but it may be sampled after being amplified by the amplifier 11 as shown in FIG. In FIG. 4, an inverting amplifier consisting of an operational amplifier OP 2 and operational resistors R 2 and R 3 is shown as the amplifier 11. By selecting the gain R 3 /R 2 , a desired output voltage E 0 can be obtained. Further, as shown in FIG. 5, a summing amplifier is used as the amplifier 11, and the output E 2 of the sensor amplifier 2 is
and the output E1 of the oscillator 7 are added,
Configure fixed capacitor 4 under the same conditions as variable capacitor 1, set its capacitance C s to C s = kC 0 , and select operational resistors R 2 and R 4 so that the ratio R 2 /R 4 becomes k. Then, the output voltage E 0 is E 0 =2R 3 /R 4 x/dE (5). Therefore, the capacitance C x of variable capacitor 1
Even if the rate of change with respect to displacement is small, stable output can be obtained.
また上述では、発振器７からの矩形波電圧E1
をセンサアンプ２の入力に加える場合を例示した
が、第６図に示すように発振器７の出力パルスＰ
で駆動されるスイツチ１２で直流の基準電圧源１
３の一定電圧Esをオンオフして矩形波電圧E1を
得るようにしてもよい。またサンプルホールド回
路８，９はそれぞれ発振器７からのパルスP1，
P2で駆動する場合を例示したが、第６図に示す
ように発振器７の出力パルスＰで駆動されるスイ
ツチSWと、SWがａ側に接続されているときセ
ンサアンプ２の出力E2をホールドすコンデンサ
CH1および、SWがｂ側に接続されているときセ
ンサアンプ２の出力E2をホールドするコンデン
サCH2でサンプルホールド回路８，９を構成して
もよい。なお第６図には減算器１０の具体例とし
て、演算増幅器OP3と４個の演算抵抗R5，R6，
R7，R8とからものを示してある。 Furthermore, in the above description, the rectangular wave voltage E 1 from the oscillator 7
is applied to the input of the sensor amplifier 2, but as shown in FIG. 6, the output pulse P of the oscillator 7
A switch 12 driven by a DC reference voltage source 1
The rectangular wave voltage E 1 may be obtained by turning on and off the constant voltage E s of 3. In addition, the sample and hold circuits 8 and 9 receive pulses P 1 and 9 from the oscillator 7, respectively.
Although the case where the sensor is driven by P 2 has been illustrated, as shown in FIG . hold capacitor
The sample and hold circuits 8 and 9 may be configured with C H1 and a capacitor C H2 that holds the output E 2 of the sensor amplifier 2 when SW is connected to the b side. FIG. 6 shows a specific example of the subtracter 10 including an operational amplifier OP 3 and four operational resistors R 5 , R 6 ,
The one from R 7 and R 8 is shown.
さらに上述では、センサアンプ２の帰還回路の
時定数CxR1が発振器７の発振周期１／に比し
て充分に大きい場合を例示したが、可変コンデン
サ１の容量Cxが小さいとき上述の関係を満足さ
せCxを安定に直流電圧に変換するには、発振器
７の発振周波数および抵抗３の抵抗値R1を大
きくする必要があるが、どちらも実用回路上は限
度がある。この場合はサンプリングパルスP1，
P2のオン時間tONをtON≪CxR1になるように選ぶこ
とによつて、可変コンデンサ１の容量Cxが微小
であつても安定に直流電圧に変換することができ
る。 Further, in the above description, the case where the time constant C x R 1 of the feedback circuit of the sensor amplifier 2 is sufficiently large compared to the oscillation period 1/ of the oscillator 7 is illustrated, but when the capacitance C x of the variable capacitor 1 is small, the above-mentioned In order to satisfy the relationship and stably convert C x into a DC voltage, it is necessary to increase the oscillation frequency of the oscillator 7 and the resistance value R 1 of the resistor 3, but both have limits in terms of practical circuits. In this case, the sampling pulse P 1 ,
By selecting the on-time t ON of P 2 so that t ON <<C x R 1 , even if the capacitance C x of the variable capacitor 1 is minute, it can be stably converted into a DC voltage.
以上説明したように本考案においては、センサ
アンプの特性変化の影響を受けない容量電圧変換
回路が得られる。 As explained above, the present invention provides a capacitive voltage conversion circuit that is not affected by changes in the characteristics of the sensor amplifier.
第１図は従来の変換回路の一例を示す接続図、
第２図は本考案変換回路の一実施例を示す接続
図、第３図はその動作説明のための波形図、第４
図、第５図および第６図は本考案変換回路の他の
実施例を示す接続図である。
１……可変コンデンサ、２……センサアンプ、
３……抵抗、４……固定コンデンサ、７……発振
器、８，９……サンプルホールド回路、１０……
減算器、１１……増幅器、１２……スイツチ、１
３……直流の基準電圧源。
Figure 1 is a connection diagram showing an example of a conventional conversion circuit.
Fig. 2 is a connection diagram showing an embodiment of the conversion circuit of the present invention, Fig. 3 is a waveform diagram for explaining its operation, and Fig. 4 is a waveform diagram for explaining its operation.
5 and 6 are connection diagrams showing other embodiments of the conversion circuit of the present invention. 1...Variable capacitor, 2...Sensor amplifier,
3... Resistor, 4... Fixed capacitor, 7... Oscillator, 8, 9... Sample hold circuit, 10...
Subtractor, 11...Amplifier, 12...Switch, 1
3...DC reference voltage source.
Claims (1)
サと、この可変コンデンサおよび抵抗が帰還回路
に接続されているセンサアンプと、このセンサア
ンプの入力に一定容量の固定コンデンサを介して
一定振幅の矩形波電圧を印加する手段と、前記セ
ンサアンプの出力を直接または増幅器を介した後
前記矩形波電圧と同期してサンプリングする２個
のサンプルホールド回路と、これら２個のサンプ
ルホールド回路のホールド値の減算を行う減算器
を具えた容量電圧変換回路。 A variable capacitor whose capacitance changes depending on the measured quantity, a sensor amplifier in which this variable capacitor and resistor are connected to a feedback circuit, and a rectangular wave of constant amplitude is connected to the input of this sensor amplifier via a fixed capacitor with a constant capacitance. means for applying a voltage; two sample-and-hold circuits that sample the output of the sensor amplifier directly or after passing through an amplifier in synchronization with the rectangular wave voltage; and subtraction of hold values of these two sample-and-hold circuits. A capacitive voltage conversion circuit equipped with a subtracter that performs
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6270783U JPS59168168U (en) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | Capacitance voltage conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6270783U JPS59168168U (en) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | Capacitance voltage conversion circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59168168U JPS59168168U (en) | 1984-11-10 |
| JPH049581Y2 true JPH049581Y2 (en) | 1992-03-10 |
Family
ID=30192896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6270783U Granted JPS59168168U (en) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | Capacitance voltage conversion circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59168168U (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2972552B2 (en) * | 1995-05-26 | 1999-11-08 | 日本電気株式会社 | Detection circuit and detection method for capacitive sensor |
| JP5760652B2 (en) * | 2011-04-28 | 2015-08-12 | セイコーエプソン株式会社 | Physical quantity detection device and electronic device |
-
1983
- 1983-04-26 JP JP6270783U patent/JPS59168168U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59168168U (en) | 1984-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7724001B2 (en) | Capacitance sensing circuit | |
| JP2013538346A (en) | Capacitance measurement circuit, capacitance measurement sensor system, and capacitance measurement method for measuring capacitance using a sinusoidal voltage signal | |
| JPS5936512B2 (en) | Circuit for converting A/C/voltage to D/C/voltage | |
| JPS6123300A (en) | Signal converter | |
| JPH08304488A (en) | Method and equipment for measuring variation of capacitance value of dual capacitor | |
| JPH049581Y2 (en) | ||
| JPS6210690Y2 (en) | ||
| JPH0412465Y2 (en) | ||
| JP2589817Y2 (en) | LCR tester | |
| JPH0412464Y2 (en) | ||
| JPH0120650Y2 (en) | ||
| JPH0122085Y2 (en) | ||
| RU2190229C1 (en) | Alternating voltage-to-digital code converter | |
| JPS63133069A (en) | Apparatus for measuring dc difference voltage | |
| Liu et al. | An Oscillator Based Potentiostat with Switch-Cap Feedback for Current Sensing Applications | |
| SU1145302A1 (en) | Complex resistance frequency converter | |
| JPS626751Y2 (en) | ||
| SU1076843A1 (en) | Converter of r,l,c-circuit parameters to frequency signals | |
| JPS62266469A (en) | Voltage conversion circuit for converter | |
| SU824078A1 (en) | Converter of resonance circuit parameters to electrical oscillation period | |
| JPH055501Y2 (en) | ||
| Trofimenkoff et al. | VFC with pulsewidth-to-period ratio proportional to input voltage | |
| JPH08146059A (en) | Capacitance-voltage conversion circuit | |
| SU1075404A1 (en) | Voltage/time-interval converter | |
| JPS63289462A (en) | Multiplier |