JP4676643B2 - 電位固定装置および容量測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電位固定装置および容量測定装置に関し、特に、第1容量と第2容量との間の接続線の電位を固定するための電位固定装置および容量測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、コンデンサマイクロホンなどの様々な周波数で静電容量の値が変わる場合の容量を測定する容量測定装置が知られている。図6は、従来の容量測定装置の一例を示した回路図である。図6に示すように、従来の容量測定装置は、演算増幅器112と、交流電圧発生器113と、被測定容量114と、帰還インピーダンスとしての帰還抵抗116とを備えている。帰還抵抗116と、被測定容量114とは、信号線117を介して接続されている。演算増幅器112の一方端子には、信号線117が接続されている。また、被測定容量114の信号線117に接続される側とは反対の電極には、交流電圧発生器113の一方端が接続されている。また、交流電圧発生器113の他方端は、接地されている。
【0003】
ここで、被測定容量114は、受けた物理量(加速度、圧力、ガス、光、音波など)に応じてその有する静電容量Csを変化させるものである。また、交流電圧発生器113は、容量測定時に、被測定容量114に印加される動作信号Vinを発生するためのものである。
【0004】
図6に示した従来の容量測定装置の容量測定動作としては、交流電圧発生器113から動作信号(電圧:Vin)を発生すると、その動作信号の電圧Vinが、被測定容量114の両端に掛かる。これにより、被測定容量114に電流が流れる。この場合、演算増幅器112の入力インピーダンスは理想的には無限大であるので、被測定容量114に流れる電流はすべて帰還抵抗116に流れる。これにより、被測定容量114の静電容量Csに対応する出力電圧Voutを信号出力端子118から出力することができる。そして、この検出信号の出力電圧Voutに基づいて種々の信号処理を行うことによって、静電容量Csを得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図6に示した従来の容量測定装置では、帰還インピーダンスとして帰還抵抗116を用いているので、信号出力端子118の出力電圧Voutは、次の式(1)で表されるように周波数特性を持ってしまう。
【0006】
Vout=−Rf{(Cd+ΔC・sinωct)・ωin・cosωint
+ΔC・ωc・cosωct・sinωint}Vi ・・・(1)
上記式(1)を参照して、Viは、交流電源発生器113からの信号Vinの振幅であり、ωinは、動作信号Vinの角速度である。また、Cdは、被測定容量114の標準容量値であり、ΔCおよびωcは、それぞれ、被測定容量144のうち、容量変化分の容量値および角速度である。上記式(1)では、容量変化分の角速度ωcが、容量変化分の容量値ΔCに比例する項が含まれる。このため、出力電圧Voutが容量変化分の周波数(ωc/2π=fc)に比例することになるので、周波数特性を持ってしまう。したがって、後段に周波数特性を持たなくするように処理回路を新たに設ける必要がある。その結果、回路規模が大きくなってしまうという不都合が生じる。
【0007】
そこで、帰還インピーダンスを抵抗ではなくキャパシタ(容量)によって構成する技術が提案されている。図7は、そのような容量測定装置を示した回路図である。図7を参照して、この容量測定装置では、帰還インピーダンスを帰還容量115によって構成している。この回路の出力電圧Voutは、次の式(2)で表される。
【0008】
Vout={(Cd+ΔC・sinωct)/Cf}Vin ・・・(2)
上記式(2)に示すように、帰還インピーダンスを帰還容量115(容量値:Cf)によって構成すれば、静電容量Csで蓄えられる電荷と帰還容量115の容量値Cfで蓄えられる電荷とが等しくなるので、信号線117の電荷量を一定にすることができる。これにより、出力電圧Voutには、角速度ωcに比例する項が含まれない。このため、回路出力は容量変化周波数に対する依存性がないので、後段に周波数特性を持たなくするように処理回路を新たに設ける必要がない。その結果、回路規模が大きくなるのを防止することができる。
【0009】
しかしながら、図7に示した技術のように、帰還インピーダンスを帰還容量115によって構成した場合には、帰還容量115と被測定容量114との間に位置する信号線117には直流電流が流れないので、信号線117は電気的に浮遊な状態(フローティング状態)となる。このため、信号線117の電位が不安定となり、回路出力が電源電圧に飽和するなど、正常に回路が動作しなくなるという不都合がある。
【0010】
上記のような不都合を防止するため、図7に示すように、信号線117とGNDとの間に抵抗119を接続することによって、信号線117の電位を固定することも考えられる。
【0011】
しかしながら、上記のように、抵抗119によって電位を固定する場合には、容量測定時に、抵抗119に電流が流れる場合がある。その場合には、信号線117の電荷量が変化してしまうので、容量測定装置の感度が低下するという問題点があった。このため、容量測定を正確に行うのは困難であった。
【0012】
また、被測定容量114にVinが印加される際に、信号線117をシールド線(図示せず)によって被覆するとともに、仮想ショートによってそのシールド線と信号線117とを同電位にした上で、シールド線および信号線117をGNDに落としたとしても、現実のオペアンプ(演算増幅器112)では、信号線117がGNDにならずに、わずかにVinの信号が信号線117に乗る。このため、シールド線と信号線117との間に寄生容量が生じるので、その寄生容量の影響によって容量測定を正確に行うのは困難であった。
【0013】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、
この発明の1つの目的は、第1容量と第2容量との間の接続線における電荷量が変化するのを防止することが可能な電位固定装置を提供することである。
【0014】
この発明のもう1つの目的は、第1容量と第2容量との間の接続線の電位を固定した場合にも、感度を低下させることなく正確な容量測定を行うことが可能な容量測定装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明の一の局面における電位固定装置は、第1容量と、第1容量に直接的に接続される第2容量との2つの容量間の接続線であって、第1演算増幅器の入力端子に接続される接続線の電位を固定するための電位固定装置であって、増幅器と、所定電圧印加手段と、第1高抵抗と、第2高抵抗と、出力端子とを含む電圧供給手段を備えている。そして、増幅器には、第1高抵抗の一方端が接続され、第1高抵抗の他方端と第2高抵抗の一方端とが接続され、第1高抵抗の他方端と第2高抵抗の一方端との間には、出力端子が接続され、第2高抵抗の他方端と所定電圧印加手段とが接続されており、電圧供給手段は、容量測定時に第1演算増幅器の仮想ショートを利用して接続線に印加される容量測定のための動作信号の電位と等しい電位を出力するとともに、電圧供給手段の出力端子は、2つの容量間の接続線に接続されている。
【0016】
このように構成すれば、増幅器の増幅度と、第1高抵抗および第2高抵抗の抵抗値と、所定電圧印加手段の電圧値とを決定することによって、容易に電圧供給手段の出力端子の電位を、第1容量と第2容量との間の接続線に印加される動作信号の電位と等しい電位に制御することができる。
【0017】
上記一の局面における電位固定装置において、好ましくは、第2高抵抗は、第1高抵抗に直接的に接続され、電圧供給手段は、第1高抵抗と第2高抵抗とによって分圧された電位を出力する電圧分圧手段を含む。なお、本発明における「高抵抗」とは、対象容量が1pF程度で、数百MHz以上のときは、数MΩ以上であり、対象容量が1pF程度で、数百KHz〜1MHz程度のときは、数百MΩ以上である。すなわち、「高抵抗」は、第1容量および第2容量のインピーダンス成分に比べて、十分に大きな相対的に高い抵抗値を有する抵抗を意味する。このように、電圧供給手段を、第1高抵抗と第2高抵抗とによって分圧された電位を出力する電圧分圧手段を含むように構成すれば、第1高抵抗および第2高抵抗の抵抗値を適宜選択することにより、容易に電圧供給手段の出力電位を調節することができる。
【0018】
この発明の他の局面における容量測定装置は、被測定容量としての第1容量と、第1容量に直接的に接続される固定容量としての第2容量との2つの容量間の信号線としての接続線であって、第1演算増幅器の入力端子に接続される接続線の電位を固定するための電位固定装置を含む容量測定装置であって、電位固定装置は、増幅器と、所定電圧印加手段と、第1高抵抗と、第2高抵抗と、出力端子とを含む電圧供給手段を備えている。増幅器には、第1高抵抗の一方端が接続され、第1高抵抗の他方端と第2高抵抗の一方端とが接続され、第1高抵抗の他方端と第2高抵抗の一方端との間には、出力端子が接続され、第2高抵抗の他方端と所定電圧印加手段とが接続されており、電圧供給手段は、容量測定時に第1演算増幅器の仮想ショートを利用して信号線としての接続線に印加される容量測定のための動作信号の電位と等しい電位を出力するとともに、電圧供給手段の出力端子は、2つの容量間の信号線としての接続線に接続されている。そして、被測定容量の静電容量に対応する固定容量からの出力電圧に基づいて、被測定容量の静電容量を取得する。
【0019】
上記他の局面における容量測定装置において、好ましくは、容量測定装置が、さらに、第2演算増幅器を含み、その第2演算増幅器の出力端子は第2容量に接続されている。このように構成すれば、第2演算増幅器を電流源として用いることができる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
(第1参考例)
図1は、本発明の第1参考例による電位固定装置を含む容量測定装置を示した回路図である。図2は、図1に示した第1参考例の電位固定装置の増幅器の内部構成の一例を示した回路図である。
【0021】
まず、図1および図2を参照して、第1参考例による電位固定装置を含む容量測定装置の構成について説明する。この第1参考例の容量測定装置は、演算増幅回路12と、交流電圧発生器13と、静電容量Csを有する被測定容量14と、容量値Cfを有するインピーダンスとしての固定容量15とを備えている。なお、演算増幅器12は、本発明の「第1演算増幅器」の一例である。また、被測定容量14は、本発明の「第1容量」または「第2容量」の一例であり、固定容量15は、本発明の「第1容量」または「第2容量」の一例である。
【0022】
被測定容量14と、固定容量15とは、信号線17によって接続されている。信号線17は、演算増幅回路12の一方端子に接続されている。なお、この信号線17は、本発明の「接続線」の一例である。また、被測定容量14の信号線17に接続される側とは反対の電極には、交流電圧発生器13の一方端が接続されている。また、固定容量15の信号線17に接続される側とは反対の電極には、信号出力端子18が接続されている。また、交流電圧発生器13の他方端は、本実施形態では、接地されているが、DC成分に接続されていてもよい。なお、被測定容量14は、受けた物理量(加速度、圧力、ガス、光、音波など)に応じてその有する静電容量Csを変化させるものである。また、交流電圧発生器13は、容量測定時に、被測定容量14に印加される動作信号Vinを発生するためのものである。
【0023】
ここで、第1参考例の容量測定装置では、信号線17の電位を、電圧供給回路1を備えた電位固定装置を用いて固定する。なお、電圧供給回路1は、本発明の「電圧供給手段」の一例である。電圧供給回路1は、増幅度Aを有する増幅器2と、Ra1の抵抗値を有する第1高抵抗3と、Ra2の抵抗値を有する第2高抵抗4とを含んでいる。第1高抵抗3のRa1および第2高抵抗4のRa2は、共に、1MΩ以上の抵抗値を有する。なお、この抵抗値は、使用される周波数と検出容量とから求められるおよその特性インピーダンス値に比べて、相対的に十分に高い値を有する抵抗値であればよい。
【0024】
また、増幅器2の入力側には、交流電圧発生器13とは別の交流電圧発生器(別の電源)7が接続されている。増幅器2の出力側には、第1高抵抗3の一方端が接続されている。第1高抵抗3の他方端と第2高抵抗4の一方端との間に、出力端子5が接続されている。その電圧供給回路1の出力端子5は、点Pにおいて、信号線17に接続されている。第2高抵抗4の他方端には、端子6が設けられている。端子6には、所定の電位Vsが印加される。この端子6は、本発明の「所定電圧印加手段」の一例である。また、出力端子5からは、第1高抵抗3および第2高抵抗4による抵抗分割により分圧された電圧Vaが出力される。
【0025】
また、増幅器2は、たとえば、図2に示すような構成を有している。すなわち、増幅器2は、演算増幅回路21と、R1の抵抗値を有する抵抗22と、R2の抵抗値を有する抵抗23とを含んでいる。演算増幅回路21の非反転入力端子には、交流電圧発生器7(図1参照)が接続されている。また、演算増幅回路21の出力端子と反転入力端子との間には、抵抗22が接続されている。また、演算増幅回路21の反転入力端子とGNDとの間には、抵抗23が接続されている。このように構成すれば、容易に増幅度A=(R1+R2)/R2の増幅器2を得ることができる。
【0026】
第1参考例による容量測定装置の電位固定方法としては、信号線17に流れる動作信号の電圧Vinと、電圧供給回路1の出力端子5の電圧Vaとが等しくなるように、増幅器2の増幅度A、第1高抵抗3の抵抗値Ra1、第2高抵抗4の抵抗値Ra2および端子6の電圧Vsを決定する。なお、増幅器2の増幅度Aは、図2に示した抵抗22および23の抵抗値R1およびR2を適宜選択することにより、容易に調節可能である。
【0027】
第1参考例では、上記のように、被測定容量14と固定容量15とを接続する信号線17に電位固定のための交流電圧を印加する電圧供給回路1を設けるとともに、その電圧供給回路1の出力端子5の電位を、信号線17に印加される動作信号の電位Vinと等しくなるように設定することによって、信号線17に電流の出入りがなくなるので、信号線17の電荷量が変化するのを防止することができる。
【0028】
また、電圧供給回路1に第1高抵抗3および第2高抵抗4の高インピーダンスを含めることによって、信号線17に流れる電流の一部が電圧供給回路1側に流れるのをその高インピーダンスにより有効に防止することができる。これによっても、信号線17の電荷量が変化するのを防止することができる。
【0029】
第1参考例では、上記のように、信号線17に対して電荷の注入や流出はないので、信号線17の合計総電荷量が変化するのを防止することができる。
【0030】
ここで、被測定容量14と固定容量15との合計総電荷量について説明する。図1に示すように、被測定容量14は容量検出部であるので、被測定容量14の容量値Csは変化する。被測定容量14の容量値Csの変化は、被測定容量14の電荷量Qsの変化となる。第1参考例では、上記のように、信号線17に対して電荷の注入や流出はないので、固定容量15に蓄積される電荷量Qfと被測定容量14に蓄積される電荷量Qsとの和は一定である。このため、被測定容量14の電荷量Qsの増減は、固定容量15の電荷量Qfの減増となって現れる。
【0031】
固定容量15の電荷量Qfの変化(減増)は、固定容量15の容量値Cfが一定であることから、固定容量15に掛かる電圧値Vfの変化(減増)となって現れる。そして、その固定容量15に掛かる電圧値Vfの出力が、信号出力端子18からVoutとして出力される。
【0032】
つまり、第1参考例の容量測定装置では、被測定容量14の容量値Csと固定容量15の容量値Cfとの間で電荷のやりとりはあるが、上記のように、信号線17に対して電荷の注入や流出はないので、被測定容量14と固定容量15との合計総電荷量は一定である。これにより、被測定容量14と固定容量15との合計総電荷量が一定に保たれながら、電圧供給回路1によって、信号線17に固定された電位が与えられる。このため、被測定容量14と固定容量15とを接続する信号線17の電位を固定した場合にも、容量測定装置の感度が低下することがない。その結果、正確な容量測定を行うことができる。
【0033】
(第2参考例)
図3は、本発明の第2参考例による電圧分圧回路を含む電位固定装置を備えた容量測定装置を示した回路図である。図3を参照して、この第2参考例の電圧供給回路1では、上記した第1参考例の構成において、増幅器2の入力側に、交流電圧発生器7に代えて、信号線17に動作信号Vinを印加するための交流電圧発生器13が接続される場合の例を示している。なお、第2参考例のその他の構成は、上記した第1参考例と同様である。
【0034】
第2参考例では、上記のように、増幅器2の入力側に、信号線17に動作信号Vinを印加するための交流電圧発生器13を接続することによって、第1参考例の交流電圧発生器7を省略することができるので、第1参考例に比べて回路構成を簡略化することができる。
【0035】
また、第2参考例では、上記第1参考例と同様、増幅器2の増幅度A、第1高抵抗3の抵抗値Ra1、第2高抵抗4の抵抗値Ra2および端子6の電圧Vsを調節することによって、容易に、電圧供給回路1の出力端子5における電圧Vaを信号線17の動作信号の電圧Vinと等しくなるように設定することができる。具体的には、図2に示した増幅器2の抵抗22および23の抵抗値をR1=R2とすることによって、増幅器2の増幅度AをA=2とし、Vs=0V、Ra1=Ra2とすることによって、電圧供給回路1の出力端子5の電圧VaをVa=Vinとすることができる。
【0036】
このように、電圧供給回路1の出力端子5における電圧Vaを信号線17の動作信号の電圧Vinと等しくなるように設定することによって、上記した第1参考例と同様、信号線17に電流の出入りがないので、信号線17の電荷量が変化するのを有効に防止することができる。その結果、容量測定装置において信号線17の電位を固定した場合にも、容量測定装置の感度が低下することがないので、正確な容量測定を行うことができる。
【0037】
(第1実施形態)
図4は、本発明の第1実施形態による電位固定装置を含む容量測定装置を示した回路図である。
【0038】
まず、図4を参照して、第1実施形態による電位固定装置を含む容量測定装置の構成について説明する。この第1実施形態では、電流源となる演算増幅回路11と、イマジナリ・ショートの状態にある演算増幅回路12と、交流電圧発生器13と、被測定容量14と、固定容量15とを備えている。なお、演算増幅器11は、本発明の「第2演算増幅器」の一例である。被測定容量14と、固定容量15とは、信号線17によって接続されている。信号線17は、演算増幅回路12の一方の入力端子に接続されている。また、交流電圧発生器13は、演算増幅回路12の他方の入力端子に接続されている。
【0039】
ここで、第1実施形態では、信号線17の電位を、電圧供給回路1を備えた電位固定装置を用いて固定する。なお、電圧供給回路1の構成およびそれに含まれる増幅器2の構成は、上記した第1参考例と同様である。すなわち、電圧供給回路1は、増幅度Aを有する増幅器2と、第1高抵抗3と、第2高抵抗4とを含んでいる。増幅器2の入力側には、交流電圧発生器13とは別の交流電圧発生器7が接続されている。増幅器2の出力側には、第1高抵抗3の一方端が接続されている。第1高抵抗3の他方端には、電圧供給回路1の出力端子5が設けられている。その電圧供給回路1の出力端子5は、信号線17に接続されている。第2高抵抗4の他方端には、端子6が設けられている。端子6には、所定の電位Vsが印加される。また、出力端子5からは、第1高抵抗3および第2高抵抗4による抵抗分割により分圧された電圧Vaが出力される。
【0040】
第1実施形態による容量測定装置の電位固定方法としては、動作信号の電圧Vinと、電圧供給回路1の出力端子5の電圧Vaとが等しくなるように、増幅器2の増幅度A、第1高抵抗3の抵抗値Ra1、第2高抵抗4の抵抗値Ra2および端子6の電圧Vsを決定する。
【0041】
図4に示した第1実施形態の容量測定装置の容量測定動作としては、演算増幅器12がイマジナリ・ショートの状態にあるので、交流電圧発生器13からの電圧Vin(動作信号)が信号線17に掛かる。そして、被測定容量14の静電容量Csに対応する出力電圧Voutが信号出力端子18から出力される。この出力電圧Voutに種々の信号処理を施すことによって、被測定容量14の静電容量Csを得る。
【0042】
第1実施形態では、上記のように、被測定容量14と固定容量15とを接続する信号線17に電位固定のための交流電圧を印加する電圧供給回路1を設けるとともに、その電圧供給回路1の出力端子5の電位を、信号線17に印加される動作信号の電位Vinと等しくなるように設定することによって、信号線17に電流の出入りがなくなるので、信号線17の電荷量が変化するのを防止することができる。また、電圧供給回路1に第1高抵抗3および第2高抵抗4の高インピーダンスを含めることによって、信号線17に流れる電流の一部が電圧供給回路1側に流れるのをその高インピーダンスにより有効に防止することができる。これによっても、信号線17の電荷量が変化するのを防止することができる。その結果、第1実施形態の容量測定装置では、被測定容量14と固定容量15とを接続する信号線17の電位を固定した場合にも、容量測定装置の感度が低下することがないので、正確な容量測定を行うことができる。
【0043】
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態による電圧供給回路を含む電位固定装置を備えた容量測定装置を示した回路図である。図5を参照して、この第2実施形態の電圧供給回路1では、上記した第1実施形態の構成において、増幅器2の入力側に、交流電圧発生器7に代えて、信号線17に動作信号Vinを印加するための交流電圧発生器13が接続される場合の例を示している。なお、第2実施形態のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
【0044】
第2実施形態では、上記のように、増幅器2の入力側に、信号線17に動作信号Vinを印加するための交流電圧発生器13を接続することによって、第1実施形態の交流電圧発生器7を省略することができるので、第1実施形態に比べて回路構成を簡略化することができる。
【0045】
また、第2実施形態では、上記第1実施形態と同様、増幅器2の増幅度A、第1高抵抗3の抵抗値Ra1、第2高抵抗4の抵抗値Ra2および端子6の電圧Vsを調節することによって、容易に、電圧供給回路1の出力端子5における電圧Vaを信号線17の動作信号の電圧Vinと等しくなるように設定することができる。具体的には、図2に示した増幅器2の抵抗22および23の抵抗値をR1=R2とすることによって、増幅器2の増幅度AをA=2とし、Vs=0V、Ra1=Ra2とすることによって、電圧供給回路1の出力端子5の電圧Vaを、容易に信号線17の動作信号の電圧Vinと同電位にすることができる。
【0046】
このように、電圧供給回路1の出力端子5における電圧Vaを信号線17の動作信号の電圧Vinと等しくなるように設定することによって、上記した第1実施形態と同様、信号線17に電流の出入りがないので、信号線17の電荷量が変化するのを有効に防止することができる。その結果、容量測定装置において信号線17の電位を固定した場合にも、容量測定装置の感度が低下することがないので、正確な容量測定を行うことができる。たとえば、Cs=20pF、Cf=1pF、増幅器の増幅度A=2、Vinを500KHzで数十mVrmsの入力としたとき、Ra1=Ra2=1MΩの場合には、Csにおける電圧感度が−16dBであったのに対し、Ra1=Ra2=100MΩの場合には、−5dBとなり、約10dBの改善が見られた。
【0047】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【0048】
たとえば、上記実施形態では、電圧供給回路1の高インピーダンスとして第1高抵抗3および第2高抵抗4を用いたが、本発明はこれに限らず、高インピーダンスとして、たとえば、ダイオードの逆バイアス特性を利用してもよいし、トランジスタのオフ状態を使用すること等も可能である。
【0049】
また、上記実施形態では、図4および図5に示すような回路構成を有する容量測定装置について説明したが、本発明はこれに限らず、他の回路構成を有する容量測定装置にも同様に適用可能である。
【0050】
また、上記実施形態では、容量測定装置における被測定容量14と固定容量15とを接続する信号線17の電位を固定する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第1容量と第2容量とが直接的に接続される回路構成を含む容量測定装置以外の装置の電位を固定する場合にも広く適用可能である。
【0051】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第1容量と第2容量との間の接続線の電位を固定する場合に、第1容量と第2容量との間の接続線の電荷量が変化するのを防止することができる。その結果、たとえば、容量測定装置において、第1容量と第2容量との間の接続線の電位を固定した場合にも、容量測定装置の感度が低下することがないので、正確な容量測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1参考例による電位固定装置を含む容量測定装置を示した回路図である。
【図2】 図1に示した第1参考例による電位固定装置に含まれる増幅器の内部構成の一例を示した回路図である。
【図3】 本発明の第2参考例による電位固定装置を含む容量測定装置を示した回路図である。
【図4】 本発明の第1実施形態による電位固定装置を含む容量測定装置を示した回路図である。
【図5】 本発明の第2実施形態による電位固定装置を含む容量測定装置を示した回路図である。
【図6】 従来の帰還インピーダンスとして抵抗を用いた場合の容量測定装置を示した回路図である。
【図7】 図6における帰還インピーダンスとしてキャパシタ(容量)を用いた場合の容量測定装置を示した回路図である。
【符号の説明】
1 電圧供給回路(電圧供給手段:電位固定装置)
2 増幅器
3 第1高抵抗
4 第2高抵抗
5 出力端子
11 演算増幅器(第2演算増幅器)
12 演算増幅器(第1演算増幅器)
13 交流電圧発生器
14 被測定容量(第1容量)
15 固定容量(第2容量)
17 信号線
21 演算増幅回路
22、23 抵抗
Claims (4)
- 第1容量と、前記第1容量に直接的に接続される第2容量との2つの容量間の接続線であって、第1演算増幅器の入力端子に接続される接続線の電位を固定するための電位固定装置であって、
増幅器と、所定電圧印加手段と、第1高抵抗と、第2高抵抗と、出力端子とを含む電圧供給手段を備え、
前記増幅器には、前記第1高抵抗の一方端が接続され、
前記第1高抵抗の他方端と前記第2高抵抗の一方端とが接続され、
前記第1高抵抗の他方端と前記第2高抵抗の一方端との間には、前記出力端子が接続され、
前記第2高抵抗の他方端と前記所定電圧印加手段とが接続されており、
前記電圧供給手段は、容量測定時に前記第1演算増幅器の仮想ショートを利用して前記接続線に印加される容量測定のための動作信号の電位と等しい電位を出力するとともに、前記電圧供給手段の出力端子は、前記2つの容量間の接続線に接続されている、電位固定装置。 - 前記第2高抵抗は、前記第1高抵抗に直接的に接続され、
前記電圧供給手段は、前記第1高抵抗と前記第2高抵抗とによって分圧された電位を出力する電圧分圧手段を含む、請求項1に記載の電位固定装置。 - 被測定容量としての第1容量と、前記第1容量に直接的に接続される固定容量としての第2容量との2つの容量間の信号線としての接続線であって、第1演算増幅器の入力端子に接続される接続線の電位を固定するための電位固定装置を含む容量測定装置であって、
前記電位固定装置は、
増幅器と、所定電圧印加手段と、第1高抵抗と、第2高抵抗と、出力端子とを含む電圧供給手段を備え、
前記増幅器には、前記第1高抵抗の一方端が接続され、
前記第1高抵抗の他方端と前記第2高抵抗の一方端とが接続され、
前記第1高抵抗の他方端と前記第2高抵抗の一方端との間には、前記出力端子が接続され、
前記第2高抵抗の他方端と前記所定電圧印加手段とが接続されており、
前記電圧供給手段は、容量測定時に前記第1演算増幅器の仮想ショートを利用して前記信号線としての接続線に印加される容量測定のための動作信号の電位と等しい電位を出力するとともに、前記電圧供給手段の出力端子は、前記2つの容量間の前記信号線としての接続線に接続されており、
前記被測定容量の静電容量に対応する前記固定容量からの出力電圧に基づいて、前記被測定容量の静電容量を取得する、容量測定装置。 - 前記容量測定装置は、さらに、第2演算増幅器を含み、
前記第2演算増幅器の出力端子は、前記第2容量に接続されている、請求項3に記載の容量測定装置。
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