JPH1068661A - 静電容量式測定センサおよびその読出し回路 - Google Patents

静電容量式測定センサおよびその読出し回路

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JPH1068661A
JPH1068661A JP9183002A JP18300297A JPH1068661A JP H1068661 A JPH1068661 A JP H1068661A JP 9183002 A JP9183002 A JP 9183002A JP 18300297 A JP18300297 A JP 18300297A JP H1068661 A JPH1068661 A JP H1068661A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高感度の静電容量式測定センサ用のごく小さ
いキャパシタンスに対する読出し回路を提供する。 【解決手段】 Σ‐Δ変調器の入力段に４つのコンデン
サＣｓ１、Ｃｓ２、Ｃｒ１、Ｃｒ２から成るブリッジ回
路が設けられ、このブリッジ回路が２つの入力端ｋ３、
ｋ５および２つの出力端ｉｎｍ、ｉｎｐを有し、これら
の入力端の１つおよびこれらの出力端の１つから成る各
対に対して４つのコンデンサの１つがこの対の入力端と
出力端との間に接続されており、２つの相い異なる電位
を時間的に交互に切換えてブリッジ回路の両入力端に与
え得るスイッチｅｄ、ｏｄおよびクロック制御回路ＴＧ
が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロメカニック
な半導体デバイスとしての静電容量式測定センサおよび
このようなセンサに用いられる読出しおよび評価回路に
関する。
【０００２】
【従来の技術】測定量のごく小さい変化に応じて評価可
能なごく小さい測定信号を与えるたとえば圧力センサお
よび加速度センサのような大きな感度を有する静電容量
式測定センサに対しては、ごく小さいキャパシタンス変
化を測定量に一義的に対応付け可能な出力信号に変換す
る評価回路が必要である。従って、数１０ａＦの範囲ま
でのごく小さいキャパシタンスおよびそれらの変化に対
して使用可能であり、また特にマイクロメカニックな半
導体デバイスとして好ましくはシリコンで実現される静
電容量式センサと一緒にモノリシックに集積するのに適
している読出し回路が必要とされている。マイクロメカ
ニックなデバイスとしての静電容量式圧力センサはたと
えばドイツ特許第 4401999C2号明細書に記載されてお
り、またマイクロメカニックなデバイスとしての静電容
量式加速度センサはたとえばヨーロッパ特許第 0543901
B1号明細書に記載されている。読出し回路は、入力信号
をマイクロプロセッサにより読み入れられるビットスト
リームまたはディジタルワードに変換する評価回路に接
続されなければならない。検出すべき電荷量がごく小さ
いために、一方では信号を損なわず、他方では読出しを
可能にするため十分な感度を有する技術が必要である。
このため一般に従来のアナログ増幅器が使用され、増幅
された信号は続いてアナログ／ディジタル変換されてい
る。まれには、たとえば刊行物、サンセン（W.Sansen）
ほか編「アナログ回路設計（Analog Circuit Design)」
クラワー・アカデミック(Kluwer Academic) 出版、ドル
ドレヒト(Dordrecht) 、１９９４年、第１６３〜１８１
頁のアゼレド・レム（C.Azeredo Leme）およびバルテス
（H.Baltes）著「マイクロセンサシステム用インタフェ
ース」に記載されているようなΣ‐Δ変調器も使用され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ごく
小さいキャパシタンスに対する読出し回路およびそれに
よって作動する高感度の静電容量式測定センサを提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１の特
徴を有する読出し回路および請求項４または５の特徴を
有するマイクロメカニックなセンサにより解決される。
他の実施態様はそれぞれの従属請求項に記載されてい
る。
【０００５】本発明による読出し回路では、原理的には
公知のスイッチド‐キャパシタンス技術による二次のΣ
‐Δ変調器（以下では短縮してＳＤＭとも呼ぶ）が使用
される。測定すべきキャパシタンスは３つの他のキャパ
シタンスと共に、コンデンサの各２つが直列に接続され
またこれらの両直列回路が互いに並列に接続されている
ブリッジ回路に一括接続される。このブリッジ回路の入
力端としてはこれらの直列回路の終端における端子が、
また出力端としてはそれぞれ相前後して直列に接続され
ているコンデンサの端子が用いられる。このブリッジ回
路は、従来のＳＤＭでは２つの適当に回路内に組み込ま
れたコンデンサにより形成される入力段の一部を置換す
るものである。このようにしてキャパシタンスの変化の
際（たとえば静電容量式測定センサに作用する量の変化
の際）このキャパシタンスブリッジの不平衡によりＳＤ
Ｍの出力信号（ビットストリーム）が影響される。
【０００６】本発明により実現されるセンサでは、好ま
しくは、静電容量信号を供給する２つの同じ種類のセン
サ要素が共通に使用される。これらのセンサのコンデン
サまたはコンデンサとして作用する部分（以下では測定
コンデンサと呼ぶ）は２つの基準コンデンサと一緒に、
本発明による読出し回路のブリッジ回路に組み込まれ、
ブリッジ回路の各入力端および出力端にそれぞれ１つの
測定コンデンサおよび基準コンデンサが接続される。セ
ンサ要素に作用する量の変化により互いに逆向きのキャ
パシタンス変化を生ずる２つのセンサ要素が使用される
場合には、両測定コンデンサは直列に接続され、また両
基準コンデンサは直列に接続される。
【０００７】
【実施例】以下、図１ないし図３により本発明による読
出し回路およびそれにより実現可能なセンサを一層詳細
に説明する。
【０００８】図１には本発明による読出し回路の一例が
詳細に示されている。Σ‐Δ変調器としては基本的に同
一の機能を有するすべての形式のものが使用される。こ
のΣ‐Δ変調器の入力段は、図示のように、コンデンサ
Ｃｓ１およびＣｓ２（測定コンデンサ）、コンデンサＣ
ｒ１およびＣｒ２（基準コンデンサ）が回路の左側に記
入されているように接続されているブリッジ回路を有す
るものとして変更される。電位Ｖ１およびＶ２は交互に
ブリッジ回路の入力端ｋ３またはｋ５に与えられ、その
際以下のスイッチのうち符号ｏｄを付されている２つの
スイッチは閉じられ、また符号ｅｄを付されている２つ
のスイッチは開かれる（またはその逆）。これらのスイ
ッチのクロックによる切換制御は、図面の右に記入され
ているＳＤＭのブロック内に配置されているクロック制
御回路ＴＧ（タイミング発生器）を介して行われる。ブ
リッジ回路の出力端は符号ｉｎｐおよびｉｎｍを付され
ている。電流供給部はブロックＰＳとして示されてい
る。好ましくは電位Ｖ１およびＶ２は、記入されている
中央電位Ｖｂ１と電位Ｖ１およびＶ２の各１つとの間の
電位差が同じ大きさで互いに逆の符号を有するように選
ばれる（たとえばＶ１＝０．５Ｖ、Ｖｂ１＝２Ｖ、Ｖ２
＝３．５Ｖ）。
【０００９】ＳＤＭの入力端におけるブリッジ回路は２
つのセンサ要素および２つの基準コンデンサが使用でき
るように構成されており、それによってセンサ全体の感
度が著しく高められる。なぜならば、２つの同じ種類の
センサ要素が測定のために同時に使用され、また読出し
回路が両センサ要素の等しい向きのキャパシタンス変化
を、従来の読出し方法にくらべて信号レベルの顕著な上
昇が生ずるように評価するからである。
【００１０】好ましい実施例では、ブリッジ回路は追加
的に平衡装置を設けられている。このような平衡装置の
一例が図２に詳細に示されている。この平衡装置は複数
個のコンデンサにより形成されており、これらのコンデ
ンサはそれらの端子の１つでそれぞれブリッジ回路の同
一の出力端に接続されており、またそれらのキャパシタ
ンス値は重み付けされている。これらのコンデンサはた
とえば図面中に記入されているように特定のキャパシタ
ンス値（ここでは６ｆＦ）の２n 倍（ｎ＝０、１、２、
・・・）のキャパシタンスを有する。これらのキャパシ
タンス値は、できるだけ少数のコンデンサにより設定可
能なキャパシタンス値の密なシリーズを得ることを考慮
に入れて選ばれている。スイッチＣ０５、Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ４、Ｃ８、Ｃ１６Ｑ（図１中ではＣｘｘとして一括さ
れている）を介してこれらのコンデンサの他方の端子が
交互にブリッジ回路の入力端ｋ３または入力端ｋ５に接
続される。従って、この平衡装置内での切換によって、
ブリッジ回路のコンデンサ（たとえば測定コンデンサの
１つ）に対して並列に接続されているキャパシタンスが
特定の値だけ高められ、またこの上記のコンデンサと直
列に接続されているコンデンサ（たとえば当該の測定コ
ンデンサに属する基準コンデンサ）に対して並列に接続
されているキャパシタンスが同一の特定の値だけ減ぜら
れる。
【００１１】好ましくはこのような平衡装置はブリッジ
回路の両枝路内に、すなわち各２つのコンデンサ（Ｃｓ
１およびＣｒ１またはＣｓ２およびＣｒ２）の両直列回
路内にそれぞれ挿入される。同じ大きさのキャパシタン
スを有する２つの同じ種類のセンサ要素を使用する際に
は２つの平衡装置は、１つのセンサ要素に対応付けられ
ている２つの全キャパシタンス（測定コンデンサおよび
それに対して並列に接続されている付設の平衡装置のコ
ンデンサ）はより大きく（より小さく）、また対応付け
られている基準コンデンサの２つの全キャパシタンス
（基準コンデンサおよびそれに対して並列に接続されて
いる平衡装置のコンデンサ）はより小さく（より大き
く）なるように切換えられる。測定コンデンサのキャパ
シタンスが同じ大きさであり（同じ種類のセンサ要
素）、かつ基準コンデンサのキャパシタンスが同じ大き
さであり、しかし測定および基準コンデンサのキャパシ
タンスが異なっている場合には、平衡装置の適当な設定
によりブリッジ回路の平衡に対して重要な全キャパシタ
ンスが、同じキャパシタンスの４つのコンデンサから成
るブリッジ回路に相当するように互いに適合され得る。
すなわち、ブリッジ回路のできるだけ大きい対称性を得
るために、両平衡装置が両枝路内の同じ組の測定および
基準コンデンサのキャパシタンスの比に関して同じ方向
に操作される。それによってＳＤＭの調整範囲内の零点
シフトが達成される。
【００１２】検出された影響量の変化の際に互いに逆方
向にキャパシタンスが変化する２つの静電容量式測定セ
ンサが使用される場合には、これらのセンサ要素はブリ
ッジ回路において同一の出力端ｉｎｍまたはｉｎｐに、
すなわちコンデンサＣｓ１およびＣｒ１として、または
コンデンサＣｓ２およびＣｒ２として接続される。
【００１３】ＳＤＭの出力端におけるビットストリーム
は、この実施例では、３次のデシメーションフィルタに
よりフィルタされる。それから生ずる１６ビット‐ワー
ドはＳＣＩプロトコルにより直列フォーマットに変換さ
れ、また後段に接続されているマイクロプロセッサに与
えられる。
【００１４】マイクロメカニックな半導体デバイスとし
てのセンサの本発明による実施例では、２つの同じ種類
の静電容量式測定センサ要素、たとえば２つの圧力セン
サダイアフラムまたは発生する慣性力を決定するための
２つの可動質量部分（加速度センサ）が１つのチップの
上に集積される。これらのセンサ要素により形成されま
たセンサにより検出される影響量の変化の際にも（不可
避の製造許容誤差を別として）常に同一のキャパシタン
スを有する測定コンデンサは、コンデンサＣｓ１および
Ｃｓ２として読出し回路のブリッジ回路に接続されてい
る。基準コンデンサＣｒ１およびＣｒ２はたとえば２つ
のそのようなセンサ要素により形成されるが、それらの
キャパシタンスは別の手段により、好ましくは正規値ま
たは休止値に等しい一定の値に保たれる。
【００１５】圧力センサではセンサ要素は、チップ内に
形成された空所の上に配置されまた圧力を測定すべき外
部媒体によりアクセス可能な表面を有する導電性のダイ
アフラム層により形成される。キャパシタンスはこのダ
イアフラム層とチップ内の導電性にドープされた範囲と
の間で測定される。基準コンデンサとして使用すべき相
応のセンサ要素はその場合にたとえば相応のしかし外方
が覆われているダイアフラム層により形成される。空所
は完全にはエッチング除去されていないので、ダイアフ
ラム層はこの方向にも固く保持されており、従ってまた
運動不可能である。基準コンデンサとして使用されるセ
ンサ要素のダイアフラム層の下には少なくとも広範囲に
空所が設けられいるので、誘電定数はここでは近似的に
測定コンデンサとして使用される（本来の）センサ要素
の誘電定数に等しい。従って、すべての４つのキャパシ
タンスは十分な近似で同じ大きさである。不正確さは上
記のように２つの平衡装置により除去される。これらの
平衡装置のコンデンサは好ましくは回路のその他のコン
デンサのように、たとえば互いに絶縁された半導体層ま
たは導体路により構成される。
【００１６】本発明により実現された加速度センサでは
センサ要素は２つの同じ種類で導電性の可動の質量部分
により形成され、これらの質量部分は、慣性力が運動方
向に生じない場合には、弾性的懸垂により休止位置に保
たれる。キャパシタンスはこの質量部分とチップに関し
て固定の対向電極との間で測定される。基準コンデンサ
はここでは同じく同じ種類の２つの別の対向電極を有す
る質量部分により形成することもできる。基準コンデン
サの質量部分は可動的に懸垂されずに、休止位置に相応
する位置に固定されている。
【００１７】検出される影響量の変化の際にキャパシタ
ンスが互いに逆向きに変化する２つの静電容量式測定セ
ンサ要素が使用される場合には、同一の読出し回路が使
用されるが、測定コンデンサはブリッジ回路の同一の枝
路内で直列に相い前後して接続されている（Ｃｓ１およ
びＣｒ１として、またはＣｓ２およびＣｒ２として）。
これはたとえば、センサ要素が共通の可動的な導電性の
中央板およびその上下に固定配置されている各１つの対
向電極から形成されるセンサ（圧力センサまたは加速度
センサ）の場合、または可動的な導電性質量部分がその
側方の両側に配置されている２つの対向電極の間を往復
して動かされるセンサ（加速度センサ）の場合である。
【００１８】本来のセンサ要素と少なくとも近似的に同
一のキャパシタンスを有するような固定された追加的な
センサ要素の代わりに、基準コンデンサはたとえば互い
に絶縁されている半導体層または導体路により電子回路
の構成要素として形成することができる。その場合にセ
ンサ要素のキャパシタンスとの平衡が通常必要で或る
が、この平衡は前記の平衡装置により行われる。基準コ
ンデンサは特に平衡装置の構成部分、すなわち平衡装置
内で互いに並列に接続されているコンデンサの１つとす
ることができる。
【００１９】図３には、本発明により実現されたセンサ
を有するチップの概要が示されている。測定コンデンサ
Ｃｓ１、Ｃｓ２のセンサ要素と、固定されているがその
他の点では同じ種類の基準コンデンサＣｒ１、Ｃｒ２の
センサ要素は、同じ大きさの圧力センサダイアフラムと
して示されている。回路ブロックとして電流供給部Ｐ
Ｓ、コンデンサを設けられている平衡装置ＣＣの回路部
分、およびクロック制御部ＴＧを有するΣ‐Δ変調器Ｓ
ＤＭが示されている。回路の作用効果を検証するため、
内蔵のスイッチによりブリッジ回路はチップ上に集積さ
れた４つの別のコンデンサから成る他のブリッジ回路に
より置換することができる。この検査目的で使用される
別のブリッジ回路は診断コンデンサＤＣの回路ブロック
として示されているコンデンサ装置により形成される。
前記のデシメーションフィルタＤＦおよびＳＣＩインタ
フェースＳＣＩ（クロック分割器およびＳＣＩインタフ
ェース回路）は好ましくは同じくチップ上に集積されて
いる。
【００２０】診断コンデンサと同じようにして別の感度
範囲を有しまたは別の影響量を検出するセンサ要素から
成る別のセンサ複合体もＳＤＭの入力段に接続すること
ができる。このようにして多領域ないし多重センサが得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による読出し回路の一実施例を示す結線
図。
【図２】図１の回路の一部詳細図。
【図３】チップとして実現された本発明によるセンサの
概要図。
【符号の説明】
Ｃｓ１、Ｃｓ２ 測定コンデンサ Ｃｒ１、Ｃｒ２ 基準コンデンサ ｅｄ、ｏｄ スイッチ ｉｎｍ、ｉｎｐ ブリッジ回路出力端 ｋ３、ｋ５ ブリッジ回路入力端 ＴＧ クロック制御回路 Ｃ０５、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ８、Ｃ１６Ｑ；Ｃｘｘ
スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｒ 27/26 Ｇ０１Ｄ 5/24 Ｈ (72)発明者 クリストフアー ヒエロルト ドイツ連邦共和国 81739 ミユンヘン ドルンレツシエンシユトラーセ 48 (72)発明者 ラインホルト ノエ ドイツ連邦共和国 33100 パーダーボル ン ヘルメルナー ヴエーク ２

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Σ‐Δ変調器の入力段に４つのコンデン
    サ（Ｃｓ１、Ｃｓ２、Ｃｒ１、Ｃｒ２）から成るブリッ
    ジ回路が設けられ、 このブリッジ回路が２つの入力端（ｋ３、ｋ５）および
    ２つの出力端（ｉｎｍ、ｉｎｐ）を有し、 これらの入力端の１つおよびこれらの出力端の１つから
    成る各対に対して４つのコンデンサの１つがこの対の入
    力端と出力端との間に接続されており、 ２つの相い異なる電位を時間的に交互に切換えてブリッ
    ジ回路の両入力端に与えるスイッチ（ｅｄ、ｏｄ）およ
    びクロック制御回路（ＴＧ）が設けられていることを特
    徴とする静電容量式測定センサの読出し回路。
  2. 【請求項２】 ４つのコンデンサが等しいキャパシタン
    スのコンデンサの２つの対により形成されており、 これらの対の各々のコンデンサがブリッジ回路の異なる
    入力端および異なる出力端と接続されており、 それぞれ複数個のコンデンサおよびスイッチを含んでい
    る２つの平衡装置が設けられており、 これらの平衡装置のコンデンサが互いに並列にそれらの
    端子の１つによりそれぞれブリッジ回路の同一の出力端
    に接続されており、またスイッチ（Ｃ０５、Ｃ１、Ｃ
    ２、Ｃ４、Ｃ８、Ｃ１６Ｑ；Ｃｘｘ）を介してそのそれ
    ぞれ他方の端子により交互にブリッジ回路の入力端の１
    つに接続されることを特徴とする請求項１記載の読出し
    回路。
  3. 【請求項３】 ４つのコンデンサが同一のキャパシタン
    スを有することを特徴とする請求項１記載の読出し回
    路。
  4. 【請求項４】 各１つの測定コンデンサを形成する２つ
    の同じ種類のセンサ要素が設けられており、 これらの測定コンデンサのキャパシタンスが測定すべき
    量の変化の際に互いに同じ向きに変化し、 これらの測定コンデンサがブリッジ回路の４つのコンデ
    ンサのうちの２つとして接続されており、また測定コン
    デンサがブリッジ回路の異なる入力端および異なる出力
    端に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３
    の１つに記載の読出し回路を有するセンサ。
  5. 【請求項５】 各１つの測定コンデンサを形成する２つ
    の等しい種類のセンサ要素が設けられており、 これらの測定コンデンサのキャパシタンスが測定すべき
    量の変化の際に互いに逆方向に変化し、 これらの測定コンデンサがブリッジ回路の４つのコンデ
    ンサの２つとして接続されており、また測定コンデンサ
    がブリッジ回路の同一の出力端と接続されていることを
    特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の読出し回路
    を有するセンサ。
  6. 【請求項６】 測定すべき量の変化時にキャパシタンス
    が変化しない各１つの基準コンデンサを形成する２つの
    同じ種類のセンサ要素が設けられており、 これらの基準要素がセンサ要素と同じ種類に構造化され
    かつセンサ要素の予め定められた基本状態で測定コンデ
    ンサのキャパシタンスに少なくとも近似的に等しいよう
    に固定されており、またこれらの基準コンデンサがブリ
    ッジ回路の４つのコンデンサのうちの２つとして接続さ
    れていることを特徴とする請求項４または５記載のセン
    サ。
  7. 【請求項７】 各センサ要素が、圧力測定のために十分
    に変形可能であり、表面に圧力を測定すべき媒体のアク
    セスが可能であり、また測定コンデンサの一部を形成す
    る少なくとも部分的に導電性のダイアフラムを有するこ
    とを特徴とする圧力センサとしての請求項４ないし６の
    １つに記載のセンサ。
  8. 【請求項８】 各センサ要素が、加速度測定のために十
    分に運動可能であり、慣性力がない場合に休止位置に保
    たれ、また測定コンデンサの一部を形成する少なくとも
    部分的に導電性の質量部分を有することを特徴とする加
    速度センサとしての請求項４ないし６の１つに記載のセ
    ンサ。
JP18300297A 1996-06-26 1997-06-24 ブリッジ回路の読出し回路およびこの読出し回路を有するセンサ Expired - Fee Related JP4105255B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19625666.6 1996-06-26
DE19625666A DE19625666C1 (de) 1996-06-26 1996-06-26 Ausleseschaftung und kapazitiv messender Senser

Publications (2)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249690A (ja) * 2007-02-15 2008-10-16 Sick Ag 誘導型近接センサ
JP2010197317A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Hitachi Automotive Systems Ltd 容量式センサおよび角速度センサ

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19831600C1 (de) * 1998-07-14 1999-08-19 Siemens Ag Anordnung mit einer Vielzahl von Sensorgruppen und Verfahren zur Bestimmung ihrer Intaktheit
US6566933B1 (en) * 1999-07-23 2003-05-20 Pmc-Sierra, Inc. Switched capacitor transmitter pre-driver
JP4870889B2 (ja) * 1999-10-15 2012-02-08 アプロレーザ ディベロップメント カンパニー リミテッド ライアビリティー カンパニー 高度に構成可能な容量性トランスデューサインターフェイス回路
US6879056B2 (en) * 2000-12-29 2005-04-12 Intel Corporation Converting sensed signals
US6828802B2 (en) * 2002-08-16 2004-12-07 Rosemount Inc. Pressure measurement device including a capacitive sensor in an amplifier feedback path
US6776043B1 (en) * 2003-02-07 2004-08-17 The Boeing Company Variable capacitance bridge accelerometer
DE10314789A1 (de) * 2003-04-01 2004-10-28 Infineon Technologies Ag Analog-Digital-Wandler
DE10324960B4 (de) * 2003-06-03 2011-08-11 Robert Bosch GmbH, 70469 Kapazitiver Drucksensor
US7644628B2 (en) * 2005-12-16 2010-01-12 Loadstar Sensors, Inc. Resistive force sensing device and method with an advanced communication interface
US7236113B1 (en) * 2006-01-26 2007-06-26 Emerson Process Management Capacitance-to-digital modulator with sensor failure-mode detection
US7319421B2 (en) * 2006-01-26 2008-01-15 Emerson Process Management Foldback free capacitance-to-digital modulator
US7324029B2 (en) * 2006-01-26 2008-01-29 Emerson Process Management Capacitance-to-digital interface circuit for differential pressure sensor
US7528755B2 (en) * 2007-09-06 2009-05-05 Infineon Technologies Ag Sigma-delta modulator for operating sensors
CN102326333B (zh) * 2009-01-12 2014-10-22 核心微电子德累斯顿股份公司 电容输入测试方法
US7817075B2 (en) * 2009-02-03 2010-10-19 Windtop Technology Corp. Apparatus for converting MEMS inductive capacitance
ITTO20090597A1 (it) 2009-07-31 2011-02-01 St Microelectronics Srl Struttura di rilevamento microelettromeccanica ad asse z con ridotte derive termiche
CN102575233B (zh) 2009-10-15 2014-07-16 克鲁塞尔荷兰公司 从高细胞密度培养物纯化腺病毒的方法
US8688393B2 (en) 2010-07-29 2014-04-01 Medtronic, Inc. Techniques for approximating a difference between two capacitances
US9525925B2 (en) * 2011-02-25 2016-12-20 Infineon Technologies Ag Sensor with movable part and biasing
US8933712B2 (en) 2012-01-31 2015-01-13 Medtronic, Inc. Servo techniques for approximation of differential capacitance of a sensor
DE102013205207A1 (de) * 2013-03-25 2014-09-25 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Schaltungsanordnung zum Erfassen einer Kapazitätsänderung
US10177781B2 (en) * 2013-06-24 2019-01-08 Silicon Laboratories Inc. Circuit including a switched capacitor bridge and method
CN104360125B (zh) * 2014-10-22 2017-07-14 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种基于耦合电容的定向电桥
EP3059553B1 (en) * 2015-02-23 2018-05-02 EM Microelectronic-Marin SA Electronic measurement circuit
DE102022203983A1 (de) 2022-04-25 2023-10-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Drucksensor und Verfahren zum Betreiben eines Drucksensors

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6072406A (ja) * 1983-09-29 1985-04-24 Shimadzu Corp 直流電圧増幅回路
FI84666C (fi) * 1990-02-07 1991-12-27 Vaisala Oy Maetkoppling foer smao kapasitanser.
JPH0644008B2 (ja) * 1990-08-17 1994-06-08 アナログ・ディバイセス・インコーポレーテッド モノリシック加速度計
US5316619A (en) * 1993-02-05 1994-05-31 Ford Motor Company Capacitive surface micromachine absolute pressure sensor and method for processing
JP2842137B2 (ja) * 1993-03-05 1998-12-24 サンケン電気株式会社 ブリッジ型インバ−タ装置
DE4308132C2 (de) * 1993-03-15 2003-06-18 Inst Physikalische Hochtech Ev Miniaturisierter Meßwertaufnehmer
JP3346026B2 (ja) * 1994-03-22 2002-11-18 株式会社村田製作所 容量型センサ
US5559685A (en) * 1994-10-12 1996-09-24 Electronic Power Conditioning, Inc. Voltage clamped parallel resonant converter with controllable duty cycle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249690A (ja) * 2007-02-15 2008-10-16 Sick Ag 誘導型近接センサ
JP2010197317A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Hitachi Automotive Systems Ltd 容量式センサおよび角速度センサ

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