JPH05172669A - 振動式半導体トランスデューサ - Google Patents
振動式半導体トランスデューサInfo
- Publication number
- JPH05172669A JPH05172669A JP33845491A JP33845491A JPH05172669A JP H05172669 A JPH05172669 A JP H05172669A JP 33845491 A JP33845491 A JP 33845491A JP 33845491 A JP33845491 A JP 33845491A JP H05172669 A JPH05172669 A JP H05172669A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminals
- series circuit
- series
- frequencies
- oscillator
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動子が格納されるセンサカプセルと駆動回
路を含むセンサアンプとの間の気密を保持するためのハ
ーメチック端子の接続本数を削減して小形化が可能なよ
うに改良した振動式半導体トランスデューサを提供する
にある。 【構成】 測定すべき歪が印加されるシリコン基板に設
けられ互に異なる固有周波数を有する第１・第２のＨ形
の振動子本体と、この各Ｈ形の振動子本体の出力端同志
を各々直列に接続して得た第１直列回路と、先の各Ｈ形
の振動子本体の駆動端同志を各々直列に接続して得た第
２直列回路と、先の第１直列回路に発生した振動電圧を
増幅しこれを先の第２直列回路に正帰還する自励発振手
段と、この自励発振手段で得た周波数信号を各振動子固
有の２つの周波数に分離するフイルタ手段と、この２つ
の周波数を用いて先の歪に対応する信号を得るようにし
たものである。
路を含むセンサアンプとの間の気密を保持するためのハ
ーメチック端子の接続本数を削減して小形化が可能なよ
うに改良した振動式半導体トランスデューサを提供する
にある。 【構成】 測定すべき歪が印加されるシリコン基板に設
けられ互に異なる固有周波数を有する第１・第２のＨ形
の振動子本体と、この各Ｈ形の振動子本体の出力端同志
を各々直列に接続して得た第１直列回路と、先の各Ｈ形
の振動子本体の駆動端同志を各々直列に接続して得た第
２直列回路と、先の第１直列回路に発生した振動電圧を
増幅しこれを先の第２直列回路に正帰還する自励発振手
段と、この自励発振手段で得た周波数信号を各振動子固
有の２つの周波数に分離するフイルタ手段と、この２つ
の周波数を用いて先の歪に対応する信号を得るようにし
たものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力或いは差圧等によ
り生じる歪に対応する信号を出力する振動式半導体トラ
ンスデューサに係り、特に振動子が格納されるセンサカ
プセルと駆動回路を含むセンサアンプとの間の気密を保
持するためのハーメチック端子の接続本数を削減して小
形化が可能なように改良した振動式半導体トランスデュ
ーサに関する。
り生じる歪に対応する信号を出力する振動式半導体トラ
ンスデューサに係り、特に振動子が格納されるセンサカ
プセルと駆動回路を含むセンサアンプとの間の気密を保
持するためのハーメチック端子の接続本数を削減して小
形化が可能なように改良した振動式半導体トランスデュ
ーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の振動式半導体トランスデュ
ーサの電気的接続の全体構成を示す構成図である。１０
はセンサカプセルであり、１１はセンサアンプである。
これらのセンサカプセル１０とセンサアンプ１１は１つ
の筐体の中に収納されているが、センサカプセル１０と
センサアンプ１１との間にはこれ等の間の気密を保持す
るために複数のハーメチック形の端子を介して信号など
が伝送される。
ーサの電気的接続の全体構成を示す構成図である。１０
はセンサカプセルであり、１１はセンサアンプである。
これらのセンサカプセル１０とセンサアンプ１１は１つ
の筐体の中に収納されているが、センサカプセル１０と
センサアンプ１１との間にはこれ等の間の気密を保持す
るために複数のハーメチック形の端子を介して信号など
が伝送される。
【０００３】センサカプセル１０の中にはシリコンの基
板１２に形成されたＨ形の構成を持つ振動子本体１３、
１４、温度センサ１５などが収納されている。振動子本
体１３の出力端１６、１７は検出端子１８Ａ、１９Ａ
に、駆動端２０、２１は供給端子２２Ａ、２３Ａにそれ
ぞれ接続されている。
板１２に形成されたＨ形の構成を持つ振動子本体１３、
１４、温度センサ１５などが収納されている。振動子本
体１３の出力端１６、１７は検出端子１８Ａ、１９Ａ
に、駆動端２０、２１は供給端子２２Ａ、２３Ａにそれ
ぞれ接続されている。
【０００４】さらに、振動子本体１４の出力端２４、２
５は検出端子２６Ａ、２７Ａに、駆動端２８、２９は供
給端子３０Ａ、３１Ａにそれぞれ接続されている。ま
た、基板１２にダイオードの直列接続により形成された
温度センサ１５はそのアノード端が接続端子３２Ａに、
カソード端が接続端子３３Ａにそれぞれ接続されてい
る。また、基板１２は共通端子３４Ａに接続されてい
る。
５は検出端子２６Ａ、２７Ａに、駆動端２８、２９は供
給端子３０Ａ、３１Ａにそれぞれ接続されている。ま
た、基板１２にダイオードの直列接続により形成された
温度センサ１５はそのアノード端が接続端子３２Ａに、
カソード端が接続端子３３Ａにそれぞれ接続されてい
る。また、基板１２は共通端子３４Ａに接続されてい
る。
【０００５】センサカプセル１０の検出端子１８Ａ、１
９Ａ、共通端子２２Ａ，２３Ａ、共通端子３０Ａ、３１
Ａ、接続端子３２Ａ、３３Ａ、共通端子３４Ａに対応し
て、センサアンプ１１にはそれぞれ検出端子１８Ｂ、１
９Ｂ、供給端子２２Ｂ、２３Ｂ、供給端子３０Ｂ、３１
Ｂ、接続端子３２Ｂ、３３Ｂ、共通端子３４Ｂが設けら
れている。これ等の端子は同一番号の添字Ａ、Ｂが一体
となってハーメチック端子として構成されている。
９Ａ、共通端子２２Ａ，２３Ａ、共通端子３０Ａ、３１
Ａ、接続端子３２Ａ、３３Ａ、共通端子３４Ａに対応し
て、センサアンプ１１にはそれぞれ検出端子１８Ｂ、１
９Ｂ、供給端子２２Ｂ、２３Ｂ、供給端子３０Ｂ、３１
Ｂ、接続端子３２Ｂ、３３Ｂ、共通端子３４Ｂが設けら
れている。これ等の端子は同一番号の添字Ａ、Ｂが一体
となってハーメチック端子として構成されている。
【０００６】検出端子１８Ｂ、１９Ｂは入力トランス３
５の一次巻線に、その二次巻線は増幅器３６の入力端に
接続されている。増幅器３６の出力端は可変ゲイン増幅
器３７の入力端とＡＧＣ制御回路３８の入力端にそれぞ
れ接続され、このＡＧＣ制御回路３８の出力により可変
ゲイン増幅器３７のゲインが変更される。
５の一次巻線に、その二次巻線は増幅器３６の入力端に
接続されている。増幅器３６の出力端は可変ゲイン増幅
器３７の入力端とＡＧＣ制御回路３８の入力端にそれぞ
れ接続され、このＡＧＣ制御回路３８の出力により可変
ゲイン増幅器３７のゲインが変更される。
【０００７】この可変ゲイン増幅器３７の出力端は駆動
トランス３９の一次巻線に接続されその二次巻線は供給
端子２２Ｂ、２３Ｂに接続されている。そして、振動子
本体１３、入力トランス３５、増幅器３６、ＡＧＣ制御
回路３７、可変ゲイン増幅器３７、駆動トランス３９な
どにより自励発振回路を構成している。さらに、この自
励発振回路の発振周波数ｆ1はコンパレータ４０を介し
て計数回路４１に出力される。
トランス３９の一次巻線に接続されその二次巻線は供給
端子２２Ｂ、２３Ｂに接続されている。そして、振動子
本体１３、入力トランス３５、増幅器３６、ＡＧＣ制御
回路３７、可変ゲイン増幅器３７、駆動トランス３９な
どにより自励発振回路を構成している。さらに、この自
励発振回路の発振周波数ｆ1はコンパレータ４０を介し
て計数回路４１に出力される。
【０００８】ＡＧＣ制御回路３７は発振周波数ｆ1の振
幅を検出してこれが所定の大きさになるように可変ゲイ
ン増幅器３７のゲインを制御し、コンパレータ４０は発
振周波数ｆ1の波形を整形する。検出端子２６Ｂ、２７
Ｂは入力トランス４２の一次巻線に、その二次巻線は増
幅器４３の入力端に接続されている。増幅器４３の出力
端は可変ゲイン増幅器４４の入力端とＡＧＣ制御回路４
５の入力端にそれぞれ接続され、このＡＧＣ制御回路４
５の出力により可変ゲイン増幅器４４のゲインが変更さ
れる。
幅を検出してこれが所定の大きさになるように可変ゲイ
ン増幅器３７のゲインを制御し、コンパレータ４０は発
振周波数ｆ1の波形を整形する。検出端子２６Ｂ、２７
Ｂは入力トランス４２の一次巻線に、その二次巻線は増
幅器４３の入力端に接続されている。増幅器４３の出力
端は可変ゲイン増幅器４４の入力端とＡＧＣ制御回路４
５の入力端にそれぞれ接続され、このＡＧＣ制御回路４
５の出力により可変ゲイン増幅器４４のゲインが変更さ
れる。
【０００９】この可変ゲイン増幅器４４の出力端は駆動
トランス４６の一次巻線に接続されその二次巻線は供給
端子３０Ｂ、３１Ｂに接続されている。そして、振動子
本体１４、入力トランス４２、増幅器４３、ＡＧＣ制御
回路４５、可変ゲイン増幅器４４、駆動トランス４６な
どにより自励発振回路を構成している。この自励発振回
路の発振周波数ｆ2は発振周波数ｆ1とは異なる周波数で
あり、コンパレータ４７を介して計数回路４８に出力さ
れる。ＡＧＣ制御回路４５は発振周波数ｆ2の振幅を検
出してこれが所定の大きさになるように可変ゲイン増幅
器４４のゲインを制御し、コンパレータ４７は発振周波
数ｆ2の波形を整形する。
トランス４６の一次巻線に接続されその二次巻線は供給
端子３０Ｂ、３１Ｂに接続されている。そして、振動子
本体１４、入力トランス４２、増幅器４３、ＡＧＣ制御
回路４５、可変ゲイン増幅器４４、駆動トランス４６な
どにより自励発振回路を構成している。この自励発振回
路の発振周波数ｆ2は発振周波数ｆ1とは異なる周波数で
あり、コンパレータ４７を介して計数回路４８に出力さ
れる。ＡＧＣ制御回路４５は発振周波数ｆ2の振幅を検
出してこれが所定の大きさになるように可変ゲイン増幅
器４４のゲインを制御し、コンパレータ４７は発振周波
数ｆ2の波形を整形する。
【００１０】４９は定電流回路であり、ここから一定の
定電流ＩCが接続端子３２Ｂ、３２Ａ、温度センサ１
５、接続端子３３Ａ、３３Ｂを介してシリコン基板１２
と接続された共通電位点ＣＯＭに流される。したがっ
て、温度センサ１５の両端にはこの温度センサ１５に発
生する基板１２の温度に依存する温度電圧ＶTが発生
し、この温度電圧ＶTは電圧／周波数変換器５０で周波
数信号ｆTに変換されて計数回路５１に出力されてい
る。
定電流ＩCが接続端子３２Ｂ、３２Ａ、温度センサ１
５、接続端子３３Ａ、３３Ｂを介してシリコン基板１２
と接続された共通電位点ＣＯＭに流される。したがっ
て、温度センサ１５の両端にはこの温度センサ１５に発
生する基板１２の温度に依存する温度電圧ＶTが発生
し、この温度電圧ＶTは電圧／周波数変換器５０で周波
数信号ｆTに変換されて計数回路５１に出力されてい
る。
【００１１】マイクロプロセッサ５２は計数回路４１、
４８で計数された計数値に基づいて、実質的に発振周波
数ｆ1とｆ2との差を演算し、さらに計数回路５１の計数
値に基づいてこれらに対して温度補償を実行し、基板１
２に印加された差圧ΔＰなどに起因する歪に対応する信
号を出力端５３に出力する。
４８で計数された計数値に基づいて、実質的に発振周波
数ｆ1とｆ2との差を演算し、さらに計数回路５１の計数
値に基づいてこれらに対して温度補償を実行し、基板１
２に印加された差圧ΔＰなどに起因する歪に対応する信
号を出力端５３に出力する。
【００１２】次に、以上のように構成された振動子本体
が固定されるシリコン基板の具体的な構成について図６
を用いて説明する。図６（イ）はシリコン基板の上面
図、図６（ロ）はその断面図である。シリコン基板１２
は外形が矩形状をなしており、周囲に肉厚部５４を有し
中央部に凹部５５が形成されて薄肉状のダイアフラム５
６とされている。振動子本体１３はダイアフラム５６の
上部の中央部分に、振動子本体１４は肉厚部５４とダイ
アフラム５６との境界部にそれぞれ形成されている。
が固定されるシリコン基板の具体的な構成について図６
を用いて説明する。図６（イ）はシリコン基板の上面
図、図６（ロ）はその断面図である。シリコン基板１２
は外形が矩形状をなしており、周囲に肉厚部５４を有し
中央部に凹部５５が形成されて薄肉状のダイアフラム５
６とされている。振動子本体１３はダイアフラム５６の
上部の中央部分に、振動子本体１４は肉厚部５４とダイ
アフラム５６との境界部にそれぞれ形成されている。
【００１３】そして、図６（イ）に示すように振動子本
体１３のＨ形の長手方向の長さは振動子本体１４のＨ形
の長さに対して、例えば短くして振動子本体１３と１４
とが互いに異なる固有周波数になるようにされている。
なお、シリコン基板１２は円形、或いは多角形でも良
い。図７（イ）に示すように凹部５５側から例えば圧力
ＰHが印加されたときは図中に矢印で示すように振動子
本体１３には引張応力が、振動子本体１４には圧縮応力
がそれぞれ働く。また、これとは反対に図７（ロ）に示
すようにダイアフラム５６の外部から圧力ＰLが印加さ
れたときは振動子本体１３には圧縮応力が、振動子本体
１４には引張応力がそれぞれ働く。ＰH＝ＰLである静圧
下では等しく圧縮応力が働く。
体１３のＨ形の長手方向の長さは振動子本体１４のＨ形
の長さに対して、例えば短くして振動子本体１３と１４
とが互いに異なる固有周波数になるようにされている。
なお、シリコン基板１２は円形、或いは多角形でも良
い。図７（イ）に示すように凹部５５側から例えば圧力
ＰHが印加されたときは図中に矢印で示すように振動子
本体１３には引張応力が、振動子本体１４には圧縮応力
がそれぞれ働く。また、これとは反対に図７（ロ）に示
すようにダイアフラム５６の外部から圧力ＰLが印加さ
れたときは振動子本体１３には圧縮応力が、振動子本体
１４には引張応力がそれぞれ働く。ＰH＝ＰLである静圧
下では等しく圧縮応力が働く。
【００１４】このため、圧力による振動子本体１３と１
４との固有振動数の変化の差をマイクロプロセッサ５２
で演算することにより静圧の影響を相殺しながら感度を
大きくすることができる。
４との固有振動数の変化の差をマイクロプロセッサ５２
で演算することにより静圧の影響を相殺しながら感度を
大きくすることができる。
【００１５】次に、振動子本体の具体的な構成について
説明する。振動子本体１３側と１４側との自励発振回路
の構成は基本的に同一であるので、振動子本体１３側を
ベースとしてその概要について図８と図９を用いて説明
する。図８と図９は振動子自体の具体的な構成を示す構
成図である。図９は図８に示す振動子本体の要部の構成
を示し、図９（イ）は振動子本体の上部を覆うシエルを
除去したときの上面図、図９（ロ）は図９（イ）のＸ−
Ｘ’断面をそれぞれ示している。
説明する。振動子本体１３側と１４側との自励発振回路
の構成は基本的に同一であるので、振動子本体１３側を
ベースとしてその概要について図８と図９を用いて説明
する。図８と図９は振動子自体の具体的な構成を示す構
成図である。図９は図８に示す振動子本体の要部の構成
を示し、図９（イ）は振動子本体の上部を覆うシエルを
除去したときの上面図、図９（ロ）は図９（イ）のＸ−
Ｘ’断面をそれぞれ示している。
【００１６】振動子本体１３は、例えば伝導形式がｎ形
のシリコン単結晶で出来たダイアフラム５６の上に一体
に形成されたｐ形のシリコンで出来た第１振動子１３
Ａ、１３Ｂと第２振動子１３Ｃで構成されるＨ形の振動
子として構成されている。ダイアフラム５６は、周囲に
肉厚部（図示せず）５４を有するｎ形のシリコン基板の
下面の中央部をエッチングして薄肉として形成されてお
り、測定圧力がこの面に印加されることによって全体と
して変位する。このダイアフラム５６の上面の結晶面
（１００）の一部にはエッチングにより各振動子が収納
されるＨ形状の凹部５７が形成されている。
のシリコン単結晶で出来たダイアフラム５６の上に一体
に形成されたｐ形のシリコンで出来た第１振動子１３
Ａ、１３Ｂと第２振動子１３Ｃで構成されるＨ形の振動
子として構成されている。ダイアフラム５６は、周囲に
肉厚部（図示せず）５４を有するｎ形のシリコン基板の
下面の中央部をエッチングして薄肉として形成されてお
り、測定圧力がこの面に印加されることによって全体と
して変位する。このダイアフラム５６の上面の結晶面
（１００）の一部にはエッチングにより各振動子が収納
されるＨ形状の凹部５７が形成されている。
【００１７】この凹部５７を跨ぐようにして、梁状の第
１振動子１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ結晶軸＜１００＞に
平行にダイアフラム５６と一体にｐ形で形成され、これ
等の中央部をこれ等の振動子に直角にｐ形の梁状の第２
振動子１３Ｃで結合してＨ形の振動子が形成されてい
る。この第１振動子１３Ａの両端には駆動電極として機
能する駆動端２０と２１が、更に第１振動子１３Ｂの両
端には出力電極として機能する出力端１６と１７が形成
されている。
１振動子１３Ａ、１３Ｂがそれぞれ結晶軸＜１００＞に
平行にダイアフラム５６と一体にｐ形で形成され、これ
等の中央部をこれ等の振動子に直角にｐ形の梁状の第２
振動子１３Ｃで結合してＨ形の振動子が形成されてい
る。この第１振動子１３Ａの両端には駆動電極として機
能する駆動端２０と２１が、更に第１振動子１３Ｂの両
端には出力電極として機能する出力端１６と１７が形成
されている。
【００１８】そして、出力端１６、１７はそれぞれ検出
端子１８Ａ、１９Ａに、駆動端２０、２１は供給端子２
２Ａ、２３Ａにそれぞれ接続されている。なお、以上の
図８、図９においては説明の便宜上、ダイアフラム５６
の上部を覆うシエルを除いて記載しているが、実際には
第１振動子１３Ａ、１３Ｂ、および第２振動子１３Ｃの
周囲は所定の間隙を以てエピタキシャル成長などの半導
体技術でダイアフラム５６と一体に覆われ、更にこの間
隙の内部は真空に保持され振動子の振動に対して高いＱ
フアクタが維持されるようになっている。
端子１８Ａ、１９Ａに、駆動端２０、２１は供給端子２
２Ａ、２３Ａにそれぞれ接続されている。なお、以上の
図８、図９においては説明の便宜上、ダイアフラム５６
の上部を覆うシエルを除いて記載しているが、実際には
第１振動子１３Ａ、１３Ｂ、および第２振動子１３Ｃの
周囲は所定の間隙を以てエピタキシャル成長などの半導
体技術でダイアフラム５６と一体に覆われ、更にこの間
隙の内部は真空に保持され振動子の振動に対して高いＱ
フアクタが維持されるようになっている。
【００１９】以上の構成において、駆動トランス３９に
可変ゲイン増幅器３７から出力される駆動電圧により、
第１振動子１３Ａが磁石５８の磁場との相互作用により
励振されて振動する。この振動により、第１振動子１３
Ａは第２振動子１３Ｃを介して振動させられこの振動は
磁石５８との相互作用により入力トランス３５の入力端
に起電力ｅを発生させる。この起電力ｅは入力トランス
３５を介して増幅器３６に入力され増幅されて出力端に
取り出される。この増幅された電圧は駆動トランス３９
に正帰還され、これが繰り返されて系が自励発振をす
る。
可変ゲイン増幅器３７から出力される駆動電圧により、
第１振動子１３Ａが磁石５８の磁場との相互作用により
励振されて振動する。この振動により、第１振動子１３
Ａは第２振動子１３Ｃを介して振動させられこの振動は
磁石５８との相互作用により入力トランス３５の入力端
に起電力ｅを発生させる。この起電力ｅは入力トランス
３５を介して増幅器３６に入力され増幅されて出力端に
取り出される。この増幅された電圧は駆動トランス３９
に正帰還され、これが繰り返されて系が自励発振をす
る。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような振動式半導体トランスデューサのセンサカプセル
１０には、検出端子１８Ａ、１９Ａ、供給端子２２Ａ、
２３Ａ、検出端子２６Ａ、２７Ａ、供給端子３０Ａ、３
１Ａ、接続端子３２Ａ、３３Ａ、共通端子３４Ａの合計
１１本もの端子を必要とする。これらの端子はセンサカ
プセル１０とセンサアンプ１１との間を気密に保持しな
がら電気的に接続する必要があるので、ハーメチック端
子を必要とするが、このように多くの端子を用いるハー
メチック端子を使用すると、大きなスペースを必要とす
るので耐圧力を保持するのが困難になると共に小形化の
障害ともなり、さらにコストの上昇につながるという問
題がある。
ような振動式半導体トランスデューサのセンサカプセル
１０には、検出端子１８Ａ、１９Ａ、供給端子２２Ａ、
２３Ａ、検出端子２６Ａ、２７Ａ、供給端子３０Ａ、３
１Ａ、接続端子３２Ａ、３３Ａ、共通端子３４Ａの合計
１１本もの端子を必要とする。これらの端子はセンサカ
プセル１０とセンサアンプ１１との間を気密に保持しな
がら電気的に接続する必要があるので、ハーメチック端
子を必要とするが、このように多くの端子を用いるハー
メチック端子を使用すると、大きなスペースを必要とす
るので耐圧力を保持するのが困難になると共に小形化の
障害ともなり、さらにコストの上昇につながるという問
題がある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、測定すべき歪が印加される
シリコン基板に設けられ互に異なる固有周波数を有する
第１・第２のＨ形の振動子本体と、この各Ｈ形の振動子
本体の出力端同志を各々直列に接続して得た第１直列回
路と、先の各Ｈ形の振動子本体の駆動端同志を各々直列
に接続して得た第２直列回路と、先の第１直列回路に発
生した振動電圧を増幅しこれを先の第２直列回路に正帰
還する自励発振手段と、この自励発振手段で得た周波数
信号を各振動子固有の２つの周波数に分離するフイルタ
手段と、この２つの周波数を用いて先の歪に対応する信
号を得るようにしたものである。
解決するための構成として、測定すべき歪が印加される
シリコン基板に設けられ互に異なる固有周波数を有する
第１・第２のＨ形の振動子本体と、この各Ｈ形の振動子
本体の出力端同志を各々直列に接続して得た第１直列回
路と、先の各Ｈ形の振動子本体の駆動端同志を各々直列
に接続して得た第２直列回路と、先の第１直列回路に発
生した振動電圧を増幅しこれを先の第２直列回路に正帰
還する自励発振手段と、この自励発振手段で得た周波数
信号を各振動子固有の２つの周波数に分離するフイルタ
手段と、この２つの周波数を用いて先の歪に対応する信
号を得るようにしたものである。
【００２２】
【作 用】互に異なる固有周波数を有する第１・第２の
Ｈ形の振動子本体は測定すべき歪が印加されるシリコン
基板に設けられている。この各Ｈ形の振動子本体の出力
端同志を各々直列に接続して第１直列回路とし、更に先
の各Ｈ形の振動子本体の駆動端同志を各々直列に接続し
て得た第２直列回路とする。
Ｈ形の振動子本体は測定すべき歪が印加されるシリコン
基板に設けられている。この各Ｈ形の振動子本体の出力
端同志を各々直列に接続して第１直列回路とし、更に先
の各Ｈ形の振動子本体の駆動端同志を各々直列に接続し
て得た第２直列回路とする。
【００２３】この第１直列回路の各他端と第２直列回路
の各他端とをハーメチック端子を介して引き出してセン
サアンプに接続する。センサアンプでは、自励発振手段
により先の第１直列回路に発生した振動電圧を増幅しこ
れを先の第２直列回路に正帰還し、フイルタ手段でこの
自励発振手段で得た周波数信号を各振動子固有の２つの
周波数に分離して、この２つの周波数を用いて先の歪に
対応する信号を得る。
の各他端とをハーメチック端子を介して引き出してセン
サアンプに接続する。センサアンプでは、自励発振手段
により先の第１直列回路に発生した振動電圧を増幅しこ
れを先の第２直列回路に正帰還し、フイルタ手段でこの
自励発振手段で得た周波数信号を各振動子固有の２つの
周波数に分離して、この２つの周波数を用いて先の歪に
対応する信号を得る。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示す構成図で
ある．なお、図５〜図９に示す従来の振動式半導体トラ
ンスデューサと同一の機能を有する部分には同一の符号
を付して適宜にその説明を省略する。
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示す構成図で
ある．なお、図５〜図９に示す従来の振動式半導体トラ
ンスデューサと同一の機能を有する部分には同一の符号
を付して適宜にその説明を省略する。
【００２５】センサカプセル６０とセンサアンプ６１
は、１つの筐体の中に収納されているが、センサカプセ
ル６０とセンサアンプ６１との間にはこれ等の間の気密
を保持するために複数のハーメチック形の端子を介して
信号などが伝送されるようになっている。
は、１つの筐体の中に収納されているが、センサカプセ
ル６０とセンサアンプ６１との間にはこれ等の間の気密
を保持するために複数のハーメチック形の端子を介して
信号などが伝送されるようになっている。
【００２６】センサカプセル６０の中にはシリコンの基
板１２に形成されたＨ形の構成を持つ振動子本体１３、
１４、温度センサ１５などが収納されている。振動子本
体１３の出力端１７は振動子本体１４の出力端２４に接
続され、これ等の他端側の出力端１６、２５は検出端子
６２Ａ、６３Ａにそれぞれ接続されている。振動子本体
１３の駆動端２１は振動子本体１４の駆動端２８に接続
され、これ等の他端側の駆動端２０、２９は供給端子６
４Ａ、６５Ａにそれぞれ接続されている。
板１２に形成されたＨ形の構成を持つ振動子本体１３、
１４、温度センサ１５などが収納されている。振動子本
体１３の出力端１７は振動子本体１４の出力端２４に接
続され、これ等の他端側の出力端１６、２５は検出端子
６２Ａ、６３Ａにそれぞれ接続されている。振動子本体
１３の駆動端２１は振動子本体１４の駆動端２８に接続
され、これ等の他端側の駆動端２０、２９は供給端子６
４Ａ、６５Ａにそれぞれ接続されている。
【００２７】さらに、基板１２にダイオードの直列接続
により形成された温度センサ１５はそのアノード端が接
続端子６６Ａに、カソード端が供給端子６５Ａにそれぞ
れ接続されている。
により形成された温度センサ１５はそのアノード端が接
続端子６６Ａに、カソード端が供給端子６５Ａにそれぞ
れ接続されている。
【００２８】センサカプセル６０の検出端子６２Ａ、６
３Ａ、供給端子６４Ａ，６５Ａ、接続端子６６Ａに対応
して、センサアンプ６１にはそれぞれ検出端子６２Ｂ、
６３Ｂ、供給端子６４Ｂ、６４Ｂ、接続端子６６Ｂが設
けられている。これ等の端子は同一番号の添字Ａ、Ｂが
一体となってハーメチック端子として構成される。
３Ａ、供給端子６４Ａ，６５Ａ、接続端子６６Ａに対応
して、センサアンプ６１にはそれぞれ検出端子６２Ｂ、
６３Ｂ、供給端子６４Ｂ、６４Ｂ、接続端子６６Ｂが設
けられている。これ等の端子は同一番号の添字Ａ、Ｂが
一体となってハーメチック端子として構成される。
【００２９】検出端子６２Ｂ、６３Ｂは入力トランス６
７の一次巻線に、その二次巻線は増幅器６８の入力端に
接続されている。増幅器６８の出力端は可変ゲイン増幅
器６９の入力端とＡＧＣ制御回路７０の入力端にそれぞ
れ接続され、このＡＧＣ制御回路７０の出力により可変
ゲイン増幅器６９のゲインが変更される。
７の一次巻線に、その二次巻線は増幅器６８の入力端に
接続されている。増幅器６８の出力端は可変ゲイン増幅
器６９の入力端とＡＧＣ制御回路７０の入力端にそれぞ
れ接続され、このＡＧＣ制御回路７０の出力により可変
ゲイン増幅器６９のゲインが変更される。
【００３０】この可変ゲイン増幅器６９の出力端は供給
端子６４Ｂに接続されている。また、供給端子６５Ｂは
回路の共通電位点ＣＯＭに接続されている。そして、振
動子本体１３、１４の出力端１６、１７、２４および２
５の直列回路、入力トランス６７、増幅器６８、ＡＧＣ
制御回路７０、可変ゲイン増幅器６９、振動子本体１
３、１４の駆動端２０、２１、２８および２９の直列回
路などにより自励発振回路を構成している。
端子６４Ｂに接続されている。また、供給端子６５Ｂは
回路の共通電位点ＣＯＭに接続されている。そして、振
動子本体１３、１４の出力端１６、１７、２４および２
５の直列回路、入力トランス６７、増幅器６８、ＡＧＣ
制御回路７０、可変ゲイン増幅器６９、振動子本体１
３、１４の駆動端２０、２１、２８および２９の直列回
路などにより自励発振回路を構成している。
【００３１】さらに、この自励発振回路の発振信号ＶOS
（図２（イ））には、振動子本体１３、１４の固有周波
数に対応する発振周波数ｆ1、ｆ2（ｆ1＞ｆ2）を含んで
おり、例えば発振周波数ｆ1はハイパスフイルタ７１を
通過し、発振周波数ｆ2はローパスフイルタ７２を通過
するようになっている。
（図２（イ））には、振動子本体１３、１４の固有周波
数に対応する発振周波数ｆ1、ｆ2（ｆ1＞ｆ2）を含んで
おり、例えば発振周波数ｆ1はハイパスフイルタ７１を
通過し、発振周波数ｆ2はローパスフイルタ７２を通過
するようになっている。
【００３２】ハイパスフイルタ７１でフイルタがかけら
れた発振信号Ｆ1（図２（ロ））はコンパレータ７３で
パルス信号Ｐ1（図２（ニ））とされ、計数回路７４で
デジタル化されてマイクロプロセッサ７５に出力され
る。また、ローパスフイルタ７２でフイルタがかけられ
た発振信号Ｆ2（図２（ハ））はコンパレータ７３でパ
ルス信号Ｐ2（図２（ホ））とされ、計数回路７７でデ
ジタル化されてマイクロプロセッサ７５に出力される。
れた発振信号Ｆ1（図２（ロ））はコンパレータ７３で
パルス信号Ｐ1（図２（ニ））とされ、計数回路７４で
デジタル化されてマイクロプロセッサ７５に出力され
る。また、ローパスフイルタ７２でフイルタがかけられ
た発振信号Ｆ2（図２（ハ））はコンパレータ７３でパ
ルス信号Ｐ2（図２（ホ））とされ、計数回路７７でデ
ジタル化されてマイクロプロセッサ７５に出力される。
【００３３】温度信号については、温度センサ１５の両
端に発生した温度信号を電圧／周波数変換回路、計数回
路５１を介してパルス信号ＰTとしてマイクロプロセッ
サ７５に出力される。
端に発生した温度信号を電圧／周波数変換回路、計数回
路５１を介してパルス信号ＰTとしてマイクロプロセッ
サ７５に出力される。
【００３４】マイクロプロセッサ７５は計数回路７４、
７７で計数された計数値に基づいて、実質的に発振周波
数ｆ1とｆ2との差を演算し、さらに計数回路５１の計数
値に基づいてこれらに対して温度補償を実行し、基板１
２に印加された差圧ΔＰなどに起因する歪に対応する信
号を出力端５３に出力する。
７７で計数された計数値に基づいて、実質的に発振周波
数ｆ1とｆ2との差を演算し、さらに計数回路５１の計数
値に基づいてこれらに対して温度補償を実行し、基板１
２に印加された差圧ΔＰなどに起因する歪に対応する信
号を出力端５３に出力する。
【００３５】以上の構成によれば、センサカプセル６０
とセンサアンプ６１との間を気密を保持しながら接続す
るハーメチック端子のピン数は５個に低減され、小形化
が容易になる。
とセンサアンプ６１との間を気密を保持しながら接続す
るハーメチック端子のピン数は５個に低減され、小形化
が容易になる。
【００３６】図３は本発明の他の実施例の構成を示す部
分構成図である。この構成は、自励発振のループ内にハ
イパスフイルタとローパスフイルタとを入れ、時分割で
発振ループを変更して周波数ｆ1とｆ2とを出力するよう
にしたものである。増幅器６８の出力端には、マイクロ
プロセッサ７５から出力される切換信号ＳＥＬ（図４
（イ））により切換が制御されるスイッチＳＷが設けら
れ、その出力端はスイッチＳＷの共通端に接続され、一
方の切換端はハイパスフイルタ７８に、他方の切換端は
ローパスフイルタ７９にそれぞれ接続されている。これ
らのハイパスフイルタ７８とローパスフイルタ７９の出
力端は可変利得増幅器８０の入力端に接続されると共に
振幅制御回路８１の入力端にも接続され、この振幅制御
回路８１の出力で可変利得増幅器８０を制御する。この
可変利得増幅器８０の入力端に発生した信号電圧Ｖ
1s（図４（ロ））は、コンパレータ８２でパルス化され
て発振周波数ｆ1或いはｆ2に対応するパルス信号Ｐ1或
いはＰ2（図４（ハ））として出力される。
分構成図である。この構成は、自励発振のループ内にハ
イパスフイルタとローパスフイルタとを入れ、時分割で
発振ループを変更して周波数ｆ1とｆ2とを出力するよう
にしたものである。増幅器６８の出力端には、マイクロ
プロセッサ７５から出力される切換信号ＳＥＬ（図４
（イ））により切換が制御されるスイッチＳＷが設けら
れ、その出力端はスイッチＳＷの共通端に接続され、一
方の切換端はハイパスフイルタ７８に、他方の切換端は
ローパスフイルタ７９にそれぞれ接続されている。これ
らのハイパスフイルタ７８とローパスフイルタ７９の出
力端は可変利得増幅器８０の入力端に接続されると共に
振幅制御回路８１の入力端にも接続され、この振幅制御
回路８１の出力で可変利得増幅器８０を制御する。この
可変利得増幅器８０の入力端に発生した信号電圧Ｖ
1s（図４（ロ））は、コンパレータ８２でパルス化され
て発振周波数ｆ1或いはｆ2に対応するパルス信号Ｐ1或
いはＰ2（図４（ハ））として出力される。
【００３７】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、２個の振動子本体の固有周波数が
異なっていることに着目して、これらを実質的同時に励
振してセンサカプセルとセンサアンプとの間を接続する
端子の数を低減し、これによりハーメチック端子の大き
さを小さくして耐圧力設計を容易にすると共にコストの
低減も達成することができる。
うに本発明によれば、２個の振動子本体の固有周波数が
異なっていることに着目して、これらを実質的同時に励
振してセンサカプセルとセンサアンプとの間を接続する
端子の数を低減し、これによりハーメチック端子の大き
さを小さくして耐圧力設計を容易にすると共にコストの
低減も達成することができる。
【図１】本発明の１実施例の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示す実施例の各部の波形を示す波形図で
ある。
ある。
【図３】本発明の他の部分実施例の構成を示す構成図で
ある。
ある。
【図４】図３に示す実施例の各部の波形を示す波形図で
ある。
ある。
【図５】従来の振動式半導体トランスデューサの構成を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図６】図５に示すシリコン基板とその近傍の具体的な
構成を示す部分構成図である。
構成を示す部分構成図である。
【図７】図６に示す部分構成の作用を説明する説明図で
ある。
ある。
【図８】図６に示す振動子本体の具体的な構成を示す構
成図である。
成図である。
【図９】図８に示す振動子本体の上部を覆うシエルを除
去したときの構成を示す構成図である。
去したときの構成を示す構成図である。
１０、６０センサカプセル １１、６１ センサアンプ １２ シリコン基板 １３、１４ 振動子本体 １５ 温度センサ １８Ａ、１９Ａ、６２Ａ、６３Ａ 検出端子 ２２Ａ、２３Ａ、３０Ａ、３１Ａ 供給端子 ３２Ａ、３３Ａ、６６Ａ 接続端子 ３４Ａ 共通端子 ３６、６８ 増幅器 ３７、６９ 可変ゲイン増幅器 ４１、４８、７４、７７ 計数回路 ５２、７５ マイクロプロセッサ ７１ ハイパスフイルタ ７２ ローパスフイルタ
Claims (1)
- 【請求項１】測定すべき歪が印加されるシリコン基板に
設けられ互に異なる固有周波数を有する第１・第２のＨ
形の振動子本体と、この各Ｈ形の振動子本体の出力端同
志を各々直列に接続して得た第１直列回路と、前記各Ｈ
形の振動子本体の駆動端同志を各々直列に接続して得た
第２直列回路と、前記第１直列回路に発生した振動電圧
を増幅しこれを前記第２直列回路に正帰還する自励発振
手段と、この自励発振手段で得た周波数信号を各振動子
固有の２つの周波数に分離するフイルタ手段と、この２
つの周波数を用いて前記歪に対応する信号を得ることを
特徴とする振動式半導体トランスデューサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33845491A JPH05172669A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 振動式半導体トランスデューサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33845491A JPH05172669A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 振動式半導体トランスデューサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172669A true JPH05172669A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18318315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33845491A Pending JPH05172669A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 振動式半導体トランスデューサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05172669A (ja) |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP33845491A patent/JPH05172669A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11477580B2 (en) | Piezoelectric microphone chip and piezoelectric microphone | |
| US5303210A (en) | Integrated resonant cavity acoustic transducer | |
| US7817811B2 (en) | Sound-electricity conversion device, array-type ultrasonic transducer, and ultrasonic diagnostic apparatus | |
| US20070163345A1 (en) | Angular velocity sensor | |
| Smiths et al. | Resonant diaphragm pressure measurement system with ZnO on Si excitation | |
| US5600251A (en) | Surface electric potential sensor drive and induction noise cancellation circuit | |
| JPH05172669A (ja) | 振動式半導体トランスデューサ | |
| US4453044A (en) | Electro-acoustic transducer with plural piezoelectric film | |
| JP2870217B2 (ja) | 振動式半導体トランスデュ−サ | |
| Yan et al. | Thick-film PZT-metallic triple beam resonator | |
| US4857792A (en) | Circular direction vibrator | |
| JPH05180717A (ja) | 振動式差圧伝送器 | |
| JPS61220596A (ja) | 超音波トランスジユ−サ | |
| JP2679349B2 (ja) | 振動式半導体トランスデューサ | |
| JPH04337432A (ja) | 振動式半導体トランスデュ−サ | |
| JP2764982B2 (ja) | ハイドロホン | |
| US12015898B2 (en) | Transducer and driving method thereof, and system | |
| JP2005347676A (ja) | 振動式トランスデューサ | |
| JPH01114730A (ja) | 振動形半導体トランスデューサ | |
| JPH0238934A (ja) | 振動形半導体トランスデューサ | |
| JP3028999B2 (ja) | 振動ジャイロ | |
| JPS5967433A (ja) | 温度圧力検出装置 | |
| JP2513280B2 (ja) | メカニカルフィルタ― | |
| SU991194A1 (ru) | Струнный датчик силы | |
| EP2184582A1 (en) | Angular velocity signal detection circuit and angular velocity signal detection method |