JP2014529972A - センサ回路によってもたらされる疑似力を単一の増幅器を用いて除去する、変換器フロントエンド用の、線形の静電容量−電圧変換器 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- 物理量を検出する容量性変換器システムであって、
前記容量性変換器システムは、
前記物理量に基づいてコア出力を生成する容量性コアであって、第1の可変キャパシタ、第2の可変キャパシタ、前記第1の可変キャパシタに結合された第1のコア入力、前記第2の可変キャパシタに結合された第2のコア入力、及び、前記第1の可変キャパシタと前記第2の可変キャパシタとの間の共通ノードに結合されたコア出力、を備えた、容量性コアと、
増幅器入力と増幅器出力とを有する増幅器であって、前記増幅器入力は前記コア出力を受信するために前記共通ノードに切り替え可能に結合され、前記増幅器出力は変換器出力を提供する、増幅器と、
前記変換器出力を前記容量性コアの前記共通ノードに切り替え可能に結合するフィードバックパスと、
第1のフェーズと第2のフェーズとを有するメインクロックであって、前記容量性変換器システムの部品を結合するスイッチの開閉を制御する、メインクロックと、を備え、
前記メインクロックが前記第1のフェーズのときに、前記容量性コアの前記第1の入力は正の基準電圧に結合され、前記容量性コアの前記第2の入力は負の基準電圧に結合され、前記容量性コアの前記共通ノードは前記変換器出力に結合され、前記負の基準電圧は前記正の基準電圧と実質的に同じ振幅及び反対の極性を有し、
前記メインクロックが前記第2のフェーズのときに、前記容量性コアの前記第1及び第2の入力はグラウンドに結合され、前記容量性コアの前記共通ノードは前記増幅器入力に結合される、
容量性変換器システム。 - 請求項1の容量性変換器システムにおいて、
前記増幅器は、前記容量性変換器システムにおける単一の増幅器である、
容量性変換器システム。 - 請求項1の容量性変換器システムにおいて、
中和キャパシタをさらに備え、
前記中和キャパシタは、前記容量性変換器システムにおけるフィードスルー容量及び寄生容量を除去する、
容量性変換器システム。 - 請求項3の容量性変換器システムにおいて、
前記中和キャパシタは、前記容量性変換器システムにおけるフィードスルー容量及び寄生容量をオフセットするために調整される、
容量性変換器システム。 - 請求項3の容量性変換器システムにおいて、
前記中和キャパシタは、前記増幅器入力及び前記変換器出力に切り替え可能に結合され、前記メインクロックが前記第1のフェーズのときに、前記中和キャパシタは、前記変換器出力に結合され、前記メインクロックが前記第2のフェーズのときに、前記中和キャパシタは、前記増幅器入力に結合される前記容量性コアの前記共通ノードに結合される、
容量性変換器システム。 - 請求項5の容量性変換器システムにおいて、
前記増幅器は、前記容量性変換器システムにおける単一の増幅器である、
容量性変換器システム。 - 請求項6の容量性変換器システムにおいて、
前記容量性コアは、第1の静止容量性プレート、第2の静止容量性プレート、第1の可動容量性プレート、及び、第2の可動容量性プレート、を含み、
前記第1の可動容量性プレートは、前記第2の可動容量性プレートに結合されて前記共通ノードを形成し、
前記第1の可変キャパシタは、前記第1の静止容量性プレートと前記第1の可動容量性プレートとによって形成され、
前記第2の可変キャパシタは、前記第2の静止容量性プレートと前記第2の可動容量性プレートとによって形成される、
容量性変換器システム。 - 物理量を検出する差動容量性変換器システムであって、
前記差動容量性変換器システムは、前記物理量に基づいて第1のコア出力を生成する第1の容量性コアであって、第1の可変キャパシタ、第2の可変キャパシタ、前記第1の可変キャパシタに結合された第1のコア入力、前記第2の可変キャパシタに結合された第2のコア入力、及び、前記第1の可変キャパシタと前記第2の可変キャパシタとの間の第1の共通ノードに結合された第1のコア出力、を備える、第1の容量性コアと、
前記物理量に基づいて第2のコア出力を生成する第2の容量性コアであって、第3の可変キャパシタ、第4の可変キャパシタ、前記第3の可変キャパシタに結合された第3のコア入力、前記第4の可変キャパシタに結合された第4のコア入力、及び、前記第3の可変キャパシタと前記第4の可変キャパシタとの間の第2の共通ノードに結合された第2のコア出力、を備える、第2の容量性コアと、
一対の差動入力と一対の差動出力とを有する差動増幅器であって、前記差動入力は、前記第1及び第2のコア出力を受信するために、前記第1及び第2の共通ノードに切り替え可能に結合され、前記差動出力は、前記変換器出力を提供する、差動増幅器と、
前記変換器出力を前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードへ切り替え可能に結合する第1のフィードバックパスと、
前記変換器出力を前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードへ切り替え可能に結合する第2のフィードバックパスと、
第1のフェーズと第2のフェーズとを有するメインクロックであって、前記容量性変換器の部品を結合するスイッチの開閉を制御するメインクロックと、を備え、
前記メインクロックが前記第1のフェーズのときに、前記第1の容量性コアの前記第1の入力は正の基準電圧に結合され、前記第1の容量性コアの前記第2の入力は負の基準電圧に結合され、前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードは前記変換器出力に結合され、前記第2の容量性コアの前記第3の入力は正の基準電圧に結合され、前記第2の容量性コアの前記第4の入力は負の基準電圧に結合され、前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードは反転された前記変換器出力に結合され、
前記負の基準電圧は、前記正の基準電圧と実質的に同じ振幅及び反対の極性を有し、
前記メインクロックが前記第2のフェーズのときに、前記容量性コアの前記第1,第2,第3,第4の入力は、共通モード電圧に結合され、前記第1及び第2の容量性コアの前記共通ノードは、前記差動増幅器の前記差動入力に結合される、
差動容量性変換器システム。 - 請求項8の差動容量性変換器システムにおいて、
前記差動増幅器の前記一対の差動入力は、反転入力と非反転入力とを備え、前記差動増幅器の前記一対の差動出力は、反転出力と非反転出力とを備え、前記反転入力は前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードに切り替え可能に結合され、前記非反転入力は前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードに切り替え可能に結合され、前記反転出力は前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードに切り替え可能に結合され、前記非反転出力は前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードに切り替え可能に結合される、
差動容量性変換器システム。 - 請求項8の差動容量性変換器システムにおいて、
前記増幅器は、前記容量性変換器システムにおける単一の増幅器である、
容量性変換器システム。 - 請求項8の差動容量性変換器システムにおいて、
中和キャパシタをさらに備え、
前記中和キャパシタは、前記差動容量性変換器システムにおけるフィードスルー容量及び寄生容量を除去する、
差動容量性変換器システム。 - 請求項11の差動容量性変換器システムにおいて、
前記中和キャパシタは、前記差動容量性変換器システムにおけるフィードスルー容量及び寄生容量をオフセットするために調整される、
差動容量性変換器システム。 - 請求項11の差動容量性変換器システムにおいて、
前記中和キャパシタは、前記差動増幅器入力及び前記差動増幅器出力に切り替え可能に結合され、前記メインクロックが前記第1のフェーズのときに、前記中和キャパシタは、前記差動増幅器の前記差動出力の間に結合され、前記メインクロックが前記第2のフェーズのときに、前記中和キャパシタは、前記第1及び第2の容量性コアの前記第1及び第2の共通ノードに結合される前記差動増幅器の前記差動入力の間に結合される、
容量性変換器システム。 - 請求項13の差動容量性変換器システムにおいて、
前記増幅器は、前記容量性変換器システムにおける単一の増幅器である、
容量性変換器システム。 - 請求項14の差動容量性変換器システムにおいて、
前記第1の容量性コアは、第1の静止容量性プレート、第2の静止容量性プレート、第1の可動容量性プレート、及び、第2の可動容量性プレート、を含み、
前記第1の可動容量性プレートは、前記第2の可動容量性プレートに結合されて前記第1の共通ノードを形成し、
前記第1の可変キャパシタは、前記第1の静止容量性プレートと前記第1の可動容量性プレートとによって形成され、
前記第2の可変キャパシタは、前記第2の静止容量性プレートと前記第2の可動容量性プレートとによって形成され、
前記第2の容量性コアは、第3の静止容量性プレート、第4の静止容量性プレート、第3の可動容量性プレート、及び、第4の可動容量性プレート、を含み、
前記第3の可動容量性プレートは、前記第4の可動容量性プレートに結合されて前記第2の共通ノードを形成し、
前記第3の可変キャパシタは、前記第3の静止容量性プレートと前記第3の可動容量性プレートとによって形成され、
前記第4の可変キャパシタは、前記第4の静止容量性プレートと前記第4の可動容量性プレートとによって形成される、
差動容量性変換器システム。 - 請求項14の差動容量性変換器システムにおいて、
前記第1の可変キャパシタと前記第3の可変キャパシタは、前記物理量に対して実質的に同じように反応し、前記第2の可変キャパシタと前記第4の可変キャパシタは、前記物理量に対して実質的に同じように反応する、
差動容量性変換器システム。 - 物理量を検出する差動容量性変換器システムであって、
前記差動容量性変換器システムは、
前記物理量に基づいて第1のコア出力を生成する第1の容量性コアであって、第1の可変キャパシタ、第2の可変キャパシタ、前記第1の可変キャパシタに結合された第1のコア入力、前記第2の可変キャパシタに結合された第2のコア入力、及び、前記第1の可変キャパシタと前記第2の可変キャパシタとの間の第1の共通ノードに結合された第1のコア出力を備える、第1の容量性コアと、
前記物理量に基づいて第2のコア出力を生成する第2の容量性コアであって、第3の可変キャパシタ、第4の可変キャパシタ、前記第3の可変キャパシタに結合された第3のコア入力、前記第4の可変キャパシタに結合された第4のコア入力、及び、前記第3の可変キャパシタと前記第4の可変キャパシタとの間の第2の共通ノードに結合された第2のコア出力を備える、第2の容量性コアと、
反転入力、非反転入力、反転出力、及び、非反転出力を有する差動増幅器であって、前記反転入力は、前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードに切り替え可能に結合され、前記非反転入力は、前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードに切り替え可能に結合され、前記反転出力は、前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードに切り替え可能に結合され、前記非反転出力は、前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードに切り替え可能に結合される、差動増幅器と、
前記差動増幅器の前記非反転出力を前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードへ切り替え可能に結合する第1のフィードバックパスと、
前記差動増幅器の前記反転出力を前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードへ切り替え可能に結合する第2のフィードバックパスと、
第1のフェーズと第2のフェーズとを有するメインクロックであって、前記容量性変換器システムの部品を結合するスイッチの開閉を制御する、メインクロックと、を備え、
前記メインクロックが前記第1のフェーズのときに、前記第1の容量性コアの前記第1の入力は正の基準電圧に結合され、前記第1の容量性コアの前記第2の入力は負の基準電圧に結合され、前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードは前記差動増幅器の前記非反転出力に結合され、前記第2の容量性コアの前記第3の入力は正の基準電圧に結合され、前記第2の容量性コアの前記第4の入力は負の基準電圧に結合され、前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードは前記差動増幅器の反転出力に結合され、
前記負の基準電圧は、前記正の基準電圧と実質的に同じ振幅及び反対の極性を有し、
前記メインクロックが前記第2のフェーズのときに、前記容量性コアの前記第1,第2,第3,第4の入力は、共通モード電圧に結合され、前記第1の容量性コアの前記第1の共通ノードは、前記差動増幅器の前記反転入力に結合され、前記第2の容量性コアの前記第2の共通ノードは、前記差動増幅器の前記非反転入力に結合される、
差動容量性変換器システム。 - 請求項17の差動容量性変換器システムにおいて、
前記差動増幅器は、前記差動容量性変換器システムにおける単一の増幅器である、
差動容量性変換器システム。 - 請求項18の差動容量性変換器システムにおいて、
中和キャパシタをさらに備え、
前記中和キャパシタは、前記差動容量性変換器システムにおけるフィードスルー容量及び寄生容量を除去する、
差動容量性変換器システム。 - 請求項19の差動容量性変換器システムにおいて、
前記中和キャパシタは、前記差動増幅器の入力、及び、前記差動増幅器の出力に切り替え可能に結合され、前記メインクロックが前記第1のフェーズのときに、前記中和キャパシタは、前記差動増幅器の前記差動出力間に結合され、前記メインクロックが前記第2のフェーズのときに、前記中和キャパシタは、前記第1及び第2の容量性コアの前記第1及び第2の共通ノードに結合される前記差動増幅器の前記差動入力間に結合される、
差動容量性変換器システム。
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