JPH0692996B2 - 静電容量センサ回路 - Google Patents
静電容量センサ回路Info
- Publication number
- JPH0692996B2 JPH0692996B2 JP6731891A JP6731891A JPH0692996B2 JP H0692996 B2 JPH0692996 B2 JP H0692996B2 JP 6731891 A JP6731891 A JP 6731891A JP 6731891 A JP6731891 A JP 6731891A JP H0692996 B2 JPH0692996 B2 JP H0692996B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitance
- operational amplifier
- output
- capacitance sensor
- inverting
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量−電圧変換回
路の直線性向上に関することであり、特に平行対向電極
の間隔変化を直線的に電圧変化に変換することの出来る
回路に関するものである。
路の直線性向上に関することであり、特に平行対向電極
の間隔変化を直線的に電圧変化に変換することの出来る
回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように金属平行板の対向電極の間
隔変化による静電容量変化をセンサ出力として利用する
には、ブリッジ回路の一辺にこの可変容量を使用して出
力電圧変化とするなどの方法がある。
隔変化による静電容量変化をセンサ出力として利用する
には、ブリッジ回路の一辺にこの可変容量を使用して出
力電圧変化とするなどの方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的に前記
の静電容量はさほど大きな容量でなく、また使用する周
波数におけるリアクタンスは非常に大きく、またリード
線の浮遊容量による誤差や、対地浮遊容量の影響などが
あって、高精度・高安定な使用が困難である。特に、電
極間隔の変化に対して直線的な出力電圧変化を得ること
は難しい。
の静電容量はさほど大きな容量でなく、また使用する周
波数におけるリアクタンスは非常に大きく、またリード
線の浮遊容量による誤差や、対地浮遊容量の影響などが
あって、高精度・高安定な使用が困難である。特に、電
極間隔の変化に対して直線的な出力電圧変化を得ること
は難しい。
【０００４】本発明は対地浮遊容量の影響をうけず、ま
た電極間浮遊容量を消去せしめて直線性を向上せしめ高
精度・高安定の要求を満足できる静電容量センサ回路を
提供することを目的とする。
た電極間浮遊容量を消去せしめて直線性を向上せしめ高
精度・高安定の要求を満足できる静電容量センサ回路を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の静電容量センサ
回路は、差動入力演算増幅器の入力に固定の第１の静電
容量を介して信号源を接続し、差動入力演算増幅器の出
力と前記入力の間には静電容量センサを接続し、前記差
動入力演算増幅器の出力信号を反転する反転増幅器を設
け、固定の第２の静電容量を介して前記反転増幅器の出
力を差動入力演算増幅器の前記入力に帰還したことを特
徴とする。
回路は、差動入力演算増幅器の入力に固定の第１の静電
容量を介して信号源を接続し、差動入力演算増幅器の出
力と前記入力の間には静電容量センサを接続し、前記差
動入力演算増幅器の出力信号を反転する反転増幅器を設
け、固定の第２の静電容量を介して前記反転増幅器の出
力を差動入力演算増幅器の前記入力に帰還したことを特
徴とする。
【０００６】
【作用】この構成によると、差動入力演算増幅器の出力
と前記入力の間には静電容量センサを接続し、第２の静
電容量を介して前記反転増幅器の出力を差動入力演算増
幅器の前記入力に帰還したため、対地浮遊容量の影響を
受けず、また電極間浮遊容量を等価的な負性静電容量に
より消去せしめて、直線性を向上せしめ高精度・高安定
の要求にこたえることが出来る。
と前記入力の間には静電容量センサを接続し、第２の静
電容量を介して前記反転増幅器の出力を差動入力演算増
幅器の前記入力に帰還したため、対地浮遊容量の影響を
受けず、また電極間浮遊容量を等価的な負性静電容量に
より消去せしめて、直線性を向上せしめ高精度・高安定
の要求にこたえることが出来る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は静電容量センサ回路を示し、図２はその基
本回路を示している。
する。図１は静電容量センサ回路を示し、図２はその基
本回路を示している。
【０００８】図２に示すように、固定の第１の静電容量
Ｃｉを介して、信号源Ｏの励振電圧Ｖｉを演算増幅器Ａ
１の反転入力端子（−）に加え、出力端子ＯＵＴより反
転端子（−）には、対向電極により形成される静電容量
センサＤを接続して電圧反転帰還を施している。
Ｃｉを介して、信号源Ｏの励振電圧Ｖｉを演算増幅器Ａ
１の反転入力端子（−）に加え、出力端子ＯＵＴより反
転端子（−）には、対向電極により形成される静電容量
センサＤを接続して電圧反転帰還を施している。
【０００９】ここで静電容量センサＤの静電容量値をＣ
f とすると、このとき増幅度Ａｖ１は、 Ａｖ１ ＝ −（Ｃｉ／Ｃｆ） ・・・・（１） となり、原理的には増幅度Ａｖ１は静電容量センサＤの
静電容量Ｃｆに正しく反比例する。
f とすると、このとき増幅度Ａｖ１は、 Ａｖ１ ＝ −（Ｃｉ／Ｃｆ） ・・・・（１） となり、原理的には増幅度Ａｖ１は静電容量センサＤの
静電容量Ｃｆに正しく反比例する。
【００１０】一方、静電容量センサＤの静電容量Ｃｆは
電極面積Ｓ、電極の間隔ｄ、誘電体の比誘電率ε、真空
の誘電率ε0 とすると Ｃｆ ＝ （ε・ε0 ・Ｓ）／ｄ ・・・・（２） で、これを（１）式に代入すると、 Ａｖ１＝ −（Ｃｉ／ε・ε0 ・Ｓ）・ｄ ・・・・（３） となって、電極間隔ｄに比例するので増幅器Ａ１の出力
電圧Ｖｏも比例する。
電極面積Ｓ、電極の間隔ｄ、誘電体の比誘電率ε、真空
の誘電率ε0 とすると Ｃｆ ＝ （ε・ε0 ・Ｓ）／ｄ ・・・・（２） で、これを（１）式に代入すると、 Ａｖ１＝ −（Ｃｉ／ε・ε0 ・Ｓ）・ｄ ・・・・（３） となって、電極間隔ｄに比例するので増幅器Ａ１の出力
電圧Ｖｏも比例する。
【００１１】しかし、図３に示すように静電容量センサ
Ｄの静電容量Ｃｆには並列に浮遊容量Ｃs が必ず存在
し、このため（３）式の関係は正確に成立することはな
い。静電容量Ｃｆが小容量であればあるほどＣs の影響
は大きく、非直線性も大きく現われ数％の曲がりをみる
ことも希ではない。
Ｄの静電容量Ｃｆには並列に浮遊容量Ｃs が必ず存在
し、このため（３）式の関係は正確に成立することはな
い。静電容量Ｃｆが小容量であればあるほどＣs の影響
は大きく、非直線性も大きく現われ数％の曲がりをみる
ことも希ではない。
【００１２】本発明においては、図１に示すように抵抗
器Ｒ１，Ｒ１と演算増幅器Ａ２とで構成される反転増幅
器Ｊによって、演算増幅器Ａ１の出力端子ＯＵＴの信号
を増幅し、演算増幅器Ａ２の出力が、固定の第２の静電
容量Ｃｓ１を介して演算増幅器Ａ１の反転入力端子
（−）に接続されている。
器Ｒ１，Ｒ１と演算増幅器Ａ２とで構成される反転増幅
器Ｊによって、演算増幅器Ａ１の出力端子ＯＵＴの信号
を増幅し、演算増幅器Ａ２の出力が、固定の第２の静電
容量Ｃｓ１を介して演算増幅器Ａ１の反転入力端子
（−）に接続されている。
【００１３】具体的には、静電容量センサＤの静電容量
Ｃｆの浮遊容量Ｃｓと並列接続される負性静電容量Ｃ
s′＝−Ｃs は演算増幅器Ａ１の出力端子ＯＵＴから反
転入力端子（−）に向かってＣｓを経て流れる電流Ｉf
と全く逆位相の電流ＩfS ′ ＩfS ′＝ −ＩfS が反転入力端子（−）に加えられればよいので、図１に
示すのように演算増幅器Ａ１の出力電圧を反転する演算
増幅器Ａ2 の出力電圧−Ｖｏが、 Ｃｓ１＝Ｃｓ を通じて反転入力端子（−）に接続されている。
Ｃｆの浮遊容量Ｃｓと並列接続される負性静電容量Ｃ
s′＝−Ｃs は演算増幅器Ａ１の出力端子ＯＵＴから反
転入力端子（−）に向かってＣｓを経て流れる電流Ｉf
と全く逆位相の電流ＩfS ′ ＩfS ′＝ −ＩfS が反転入力端子（−）に加えられればよいので、図１に
示すのように演算増幅器Ａ１の出力電圧を反転する演算
増幅器Ａ2 の出力電圧−Ｖｏが、 Ｃｓ１＝Ｃｓ を通じて反転入力端子（−）に接続されている。
【００１４】また、対地浮遊容量については、図１にお
いて反転入力端子（−）は仮想接地であり、出力端子Ｏ
ＵＴは電圧帰還増幅器の出力インピーダンスで非常に小
さいので浮遊容量Ｃｓａ，Ｃｓｂの悪影響を受けること
はない。
いて反転入力端子（−）は仮想接地であり、出力端子Ｏ
ＵＴは電圧帰還増幅器の出力インピーダンスで非常に小
さいので浮遊容量Ｃｓａ，Ｃｓｂの悪影響を受けること
はない。
【００１５】なお、この場合に留意すべきことは、演算
増幅器Ａ１の出力電圧波形を正しく反転することと、演
算増幅器Ａ2 の電圧増幅度Ａｖ２が、 Ａｖ２ ＝ −Ｃs ／Ｃｓ１・・・・・・・・（４） となる様調整することにより完全に直線性補償ができ
る。
増幅器Ａ１の出力電圧波形を正しく反転することと、演
算増幅器Ａ2 の電圧増幅度Ａｖ２が、 Ａｖ２ ＝ −Ｃs ／Ｃｓ１・・・・・・・・（４） となる様調整することにより完全に直線性補償ができ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明によると、差動入力
演算増幅器の入力に固定の第１の静電容量を介して信号
源を接続し、差動入力演算増幅器の出力と前記入力の間
には静電容量センサを接続し、前記差動入力演算増幅器
の出力信号を反転する反転増幅器を設け、固定の第２の
静電容量を介して前記反転増幅器の出力を差動入力演算
増幅器の前記入力に帰還したため、静電容量センサ浮遊
容量を消去せしめて直線性の改善を行なうことができ
る。
演算増幅器の入力に固定の第１の静電容量を介して信号
源を接続し、差動入力演算増幅器の出力と前記入力の間
には静電容量センサを接続し、前記差動入力演算増幅器
の出力信号を反転する反転増幅器を設け、固定の第２の
静電容量を介して前記反転増幅器の出力を差動入力演算
増幅器の前記入力に帰還したため、静電容量センサ浮遊
容量を消去せしめて直線性の改善を行なうことができ
る。
【図１】本発明の静電容量センサ回路の構成図である。
【図２】同静電容量センサ回路の基本回路図である。
【図３】図１の説明図である。
Ｏ 信号源 Ｃｉ 第１の静電容量 Ｃｓ１ 第２の静電容量 Ａ１ 差動入力演算増幅器 Ｊ 反転増幅器 Ｄ 静電容量センサ
Claims (1)
- 【請求項１】 差動入力演算増幅器の入力に固定の第１
の静電容量を介して信号源を接続し、差動入力演算増幅
器の出力と前記入力の間には静電容量センサを接続し、
前記差動入力演算増幅器の出力信号を反転する反転増幅
器を設け、固定の第２の静電容量を介して前記反転増幅
器の出力を差動入力演算増幅器の前記入力に帰還した静
電容量センサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6731891A JPH0692996B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 静電容量センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6731891A JPH0692996B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 静電容量センサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303775A JPH04303775A (ja) | 1992-10-27 |
| JPH0692996B2 true JPH0692996B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=13341552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6731891A Expired - Lifetime JPH0692996B2 (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 静電容量センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692996B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7088175B2 (en) * | 2001-02-13 | 2006-08-08 | Quantum Applied Science & Research, Inc. | Low noise, electric field sensor |
| JP4676643B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2011-04-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 電位固定装置および容量測定装置 |
-
1991
- 1991-03-30 JP JP6731891A patent/JPH0692996B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04303775A (ja) | 1992-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5451940A (en) | Capacitive sensor signal processing arrangement using switch capacitor structures | |
| US4206401A (en) | Length measuring system | |
| JPH09280806A (ja) | 静電容量式変位計 | |
| JPH0862248A (ja) | 容量型加速度センサ | |
| JPH02254302A (ja) | 容量形測定装置及び方法 | |
| EP1426771B1 (en) | Impedance measuring circuit and capacitance measuring circuit | |
| CN111693784A (zh) | 一种微弱电容变化测量电路 | |
| JP3501398B2 (ja) | インピーダンス検出回路及びインピーダンス検出方法 | |
| CA1119252A (en) | Capacitive pick-off circuit | |
| TW417019B (en) | Impedance-to-voltage converter and converting method | |
| US4167697A (en) | Capacitive pick-off circuit | |
| JPH0692996B2 (ja) | 静電容量センサ回路 | |
| JP2002022785A (ja) | インピーダンス検出回路及びインピーダンス検出方法 | |
| JPS6182104A (ja) | 静電容量型距離計 | |
| JP2003075481A (ja) | インピーダンス検出回路及び静電容量検出回路 | |
| JPS62121312A (ja) | 静電容量−電圧変換回路 | |
| JP4358976B2 (ja) | マイクロフォン装置 | |
| JP2993532B2 (ja) | ホイートストンブリッジ型ロードセルの励振回路 | |
| JPH0545932Y2 (ja) | ||
| JPH09145760A (ja) | 静電容量計測装置 | |
| KR100302459B1 (ko) | 미세 거리/위치 측정용 정전 용량형 센서 콘트롤러의 비선형성 보정장치 | |
| CN212646814U (zh) | 一种微弱电容变化测量电路 | |
| JPH07244137A (ja) | 磁界センサ | |
| JPS60203864A (ja) | 検出装置 | |
| JPH11132787A (ja) | 電気量検出回路 |