JPH10170544A - C/v conversion circuit and acceleration sensor using the c/v conversion circuit - Google Patents
C/v conversion circuit and acceleration sensor using the c/v conversion circuitInfo
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- JPH10170544A JPH10170544A JP8340644A JP34064496A JPH10170544A JP H10170544 A JPH10170544 A JP H10170544A JP 8340644 A JP8340644 A JP 8340644A JP 34064496 A JP34064496 A JP 34064496A JP H10170544 A JPH10170544 A JP H10170544A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶ変換回路と、
そのＣＶ変換回路を用いた加速度センサーの技術分野に
かかり、特に、スイッチトキャパシタを用いてＣＶ変換
率を変更できるＣＶ変換回路とそのＣＶ変換回路を用い
た加速度センサーに関する。[0001] The present invention relates to a CV conversion circuit,
The present invention relates to a technical field of an acceleration sensor using the CV conversion circuit, and particularly to a CV conversion circuit capable of changing a CV conversion rate using a switched capacitor and an acceleration sensor using the CV conversion circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年では、シリコンマイクロマシーニン
グ技術が広く用いられており、例えば加速度センサーや
角速度センサーに適用され、微細なセンサー素子がシリ
コン半導体基板上に形成されている。2. Description of the Related Art In recent years, silicon micromachining technology has been widely used, for example, applied to acceleration sensors and angular velocity sensors, and fine sensor elements are formed on a silicon semiconductor substrate.
【０００３】そのようなセンサー素子の一例として、図
８の符号２００に、加速度センサーの加速度検知部を示
す。この加速度検知部２００は、シリコン基板Ａと、そ
の表面に設けられた犠牲層Ｂと、犠牲層Ｂ上に設けられ
た構造層Ｃとで構成されており、構造層Ｃのパターニン
グによって部分的に犠牲層Ｂ表面を露出させ、その露出
した部分から犠牲層Ｂをエッチングして形成している。As an example of such a sensor element, reference numeral 200 in FIG. 8 shows an acceleration detecting section of an acceleration sensor. The acceleration detecting unit 200 includes a silicon substrate A, a sacrifice layer B provided on the surface thereof, and a structural layer C provided on the sacrifice layer B, and is partially formed by patterning the structural layer C. The surface of the sacrificial layer B is exposed, and the sacrificial layer B is formed by etching the exposed portion.
【０００４】そのエッチングの際、犠牲層Ｂのサイドエ
ッチングが進行すると、シリコン構造層Ｃ底面下の犠牲
層Ｂもエッチングされるが、シリコン構造層Ｃのうち、
幅広にパターニングされた部分の底面では、犠牲層Ｂは
残っており、その部分の犠牲層Ｂとシリコン構造層Ｃと
で、基板Ａに対して不動な固定体２２０1〜２２０4が形
成される。In this etching, when the side etching of the sacrificial layer B proceeds, the sacrificial layer B below the bottom of the silicon structure layer C is also etched.
The bottom surface of the wider patterned portion, the sacrificial layer B is left, in the sacrificial layer B and the silicon structure layer C of the part, immobile fixed body 220 220 1 -220 4 is formed on the substrate A .
【０００５】他方、構造層Ｃのうち、幅狭にパターニン
グされた部分や多数の孔２２３が設けられた部分の底面
では、犠牲層Ｂが除去され、基板Ａに対して移動可能な
可動体が形成される。On the other hand, the sacrificial layer B is removed at the bottom of the portion of the structural layer C where the width is patterned or the portion where a large number of holes 223 are provided. It is formed.
【０００６】アーム２２１1〜２２１4とマス部２２２と
は、そのような可動体で構成されており、四辺形の頂点
位置に配置された固定体２２０1〜２２０4に対し、マス
部２２２はその中央位置に配置されており、アーム２２
１1〜２２１4の一端が固定体２２０1〜２２０4に、他端
がマス部２２２の四隅に接続され、アーム２２１1〜２
２１4やマス部２２２は基板Ａと非接触な状態で、固定
体２２０1〜２２０4に支持されている。The arms 221 1 to 221 4 and the mass section 222 are formed of such movable bodies, and the mass section 222 is provided with respect to the fixed bodies 220 1 to 220 4 arranged at the apexes of the quadrilateral. The arm 22
1 1-221 4 end fixed body 220 220 1 -220 4, the other end is connected to the four corners of the mass portion 222, the arm 221 21 to
21 4 and the mass portion 222 is in a non-contact state with the substrate A, and is supported by the fixed body 220 220 1 -220 4.
【０００７】マス部２２２と基板Ａとは、静止状態では
一定距離を保っているが、アーム２２１1〜２２１4は一
端で固定体２２０1〜２２０4に支持されており、上下に
撓むことができるので、この加速度検知部２００に加速
度が加わった場合、その垂直方向の成分の大きさに応じ
てアーム２２１1〜２２１4が撓み、マス部２２２が変位
する。このように、マス部２２２と基板Ａとの距離が変
化できるので、マス部２２２と基板Ａとで構成されるコ
ンデンサは可変容量コンデンサとなる。[0007] The mass portion 222 and the substrate A, while the stationary state is maintained a predetermined distance, arm 221 1-221 4 is supported by the fixed body 220 220 1 -220 4 at one end, to flex up and down since it is, when the acceleration is applied to the acceleration detection portion 200, the arm 221 1-221 4 is bent in accordance with the magnitude of the component of the vertical direction, the mass portion 222 is displaced. As described above, since the distance between the mass portion 222 and the substrate A can be changed, the capacitor constituted by the mass portion 222 and the substrate A is a variable capacitor.
【０００８】その容量値は加速度の垂直方向の成分の大
きさに応じて変化するので、その容量値が分かれば、ア
ーム２２１1〜２２１4のバネ定数とマス部２２２の重量
とから、加速度検知部分２００に加わった加速度の垂直
成分の大きさを算出することができる。[0008] Since the capacitance value changes according to the magnitude of the vertical component of the acceleration, from knowing the capacitance value thereof, the weight of the arm 221 1-221 4 the spring constant and the mass portion 222, the acceleration detection The magnitude of the vertical component of the acceleration applied to the portion 200 can be calculated.
【０００９】図６に、そのような可変容量コンデンサを
符号１０１で示し、その可変容量コンデンサ１０１の容
量値ＣSを電圧値に変換するＣＶ変換回路を示す。[0009] Figure 6 shows such a variable capacitor by reference numeral 101, shows the CV conversion circuit for converting a capacitance value C S of the variable capacitor 101 to a voltage value.
【００１０】このＣＶ変換回路は、増幅器１１１と、基
準コンデンサ１０２と、整流回路１３１と、基準電源１
３２と、増幅回路１２５とを有しており、可変容量コン
デンサ１０１の一端には、基準となる交流電圧Ｖeが入
力され、他端は増幅器１１１の反転入力端子に接続され
ている。This CV conversion circuit comprises an amplifier 111, a reference capacitor 102, a rectifier circuit 131, a reference power supply 1
32, and an amplification circuit 125. One end of the variable capacitor 101 is supplied with a reference AC voltage V e , and the other end is connected to an inverting input terminal of the amplifier 111.
【００１１】その反転入力端子には、可変容量コンデン
サ１０１の容量値ＣSを求める際の基準となる基準コン
デンサ１０２の一端が接続されており、他端は増幅器１
１１の出力端子に接続され、基準コンデンサ１０２が帰
還回路を構成するようにされている。The inverting input terminal is connected to one end of a reference capacitor 102 which is used as a reference for obtaining the capacitance value C S of the variable capacitor 101, and the other end is connected to the amplifier 1.
The reference capacitor 102 is connected to the output terminal 11 and constitutes a feedback circuit.
【００１２】基準コンデンサ１０２の容量値をＣfとす
ると、増幅器１１１の非反転入力端子は接地されている
から、増幅器１１１の出力端子からは、−Ｖe・Ｃs／Ｃ
fの電圧が出力される。その増幅器１１１の出力電圧は
整流回路１３１に入力され、直流化電圧Ｖiとして増幅
回路１２５に出力される。[0012] The capacitance of the reference capacitor 102 and C f, since the non-inverting input terminal of the amplifier 111 is grounded, the output terminal of the amplifier 111, -V e · C s / C
The voltage of f is output. The output voltage of the amplifier 111 is input to the rectifier circuit 131, is output to the amplifier circuit 125 as a direct current voltage V i.
【００１３】増幅回路１２５は、増幅器１１２と、抵抗
器１２０〜１２３とを有しており、整流回路１３１が出
力する直流電圧は、抵抗器１２１を介して増幅器１１２
の反転入力端子に入力されている。The amplifying circuit 125 has an amplifier 112 and resistors 120 to 123. The DC voltage output from the rectifier circuit 131 is supplied to the amplifier 112 via a resistor 121.
Are input to the inverting input terminal.
【００１４】抵抗器１２０は、反転入力端子と出力端子
との間に設けられ、帰還回路を構成しており、抵抗器１
２０、１２１の抵抗値をそれぞれＲx、Ｒa、整流回路１
３１が直流化した電圧をＶiとすると、増幅器１１２の
出力電圧ＶOは、直流化電圧Ｖiを−Ｒx／Ｒa倍に増幅し
て出力する。The resistor 120 is provided between the inverting input terminal and the output terminal and forms a feedback circuit.
Resistance of 9,213 each R x, R a, rectifying circuit 1
When 31 a direct current with voltage and V i, the output voltage V O of the amplifier 112 amplifies and outputs a direct current voltage V i to the -R x / R a times.
【００１５】他方、基準電源１３２が出力する基準電圧
ＶREFは、抵抗器１２２と抵抗器１２３によって分圧さ
れ、ＶREF・Ｒy／(Ｒy＋Ｒb)の大きさにされて増幅器１
１２の非反転入力端子に入力されている。その電圧をオ
フセット電圧とすると、増幅器１１２の出力電圧ＶOに
は、前述の直流化電圧Ｖiを−Ｒx／Ｒa倍に増幅した電
圧に、オフセット電圧が重畳され、ＣＶ変換回路の出力
電圧ＶOとして出力され、図示しない後段の演算回路に
入力されている。On the other hand, a reference voltage V REF output from a reference power supply 132 is divided by a resistor 122 and a resistor 123 to have a magnitude of V REF · R y / (R y + R b ).
Twelve non-inverting input terminals. When the voltage that the offset voltage, the output voltage V O of the amplifier 112, the voltage obtained by amplifying the direct current voltage V i of the aforementioned -R x / R a times, the offset voltage is superimposed, the output of the CV conversion circuit The voltage is output as the voltage V O , and is input to a subsequent arithmetic circuit (not shown).
【００１６】マス部２２２の変移量は加速度の垂直成分
の大きさに比例するから、演算回路は、可変容量コンデ
ンサ１０１の容量値ＣSを示す電圧ＶOの大きさと、アー
ム２２１1〜２２１4のバネ定数やマス部２２２の重量等
から、加速度検知部２００に加わった加速度の垂直成分
の大きさを算出することができる。[0016] Since displacement amount of the mass portion 222 is proportional to the magnitude of the vertical component of the acceleration, the arithmetic circuit includes a magnitude of the voltage V O which indicates the capacitance value C S of the variable capacitor 101, the arm 221 1-221 4 The magnitude of the vertical component of the acceleration applied to the acceleration detecting section 200 can be calculated from the spring constant of the acceleration section 200, the weight of the mass section 222, and the like.
【００１７】ところが、可変容量コンデンサ１０１を構
成させるアーム２２１1〜２２１4のバネ定数や、マス部
２２２の重量は、ウェハー面内やロット間で変動し、必
ずしも一定の値にはならない。従って、出力電圧Ｖ0の
中心値やＣＶ変換回路の電圧増幅率−Ｒx／Ｒyの値が変
動してしまい、同じ大きさの加速度に対し、常に同じ出
力電圧ＶOが得られるとは限らない。[0017] However, and the spring constant of the arm 221 1-221 4 which constitute the variable capacitor 101, the weight of the mass portion 222, varied among wafers plane or lot, not always a constant value. Therefore, fluctuates the value of the voltage amplification factor -R x / R y of the center values and CV conversion circuit of the output voltage V 0 is, to the acceleration of the same size, always the same output voltage V O is obtained Not exclusively.
【００１８】そこで従来技術においても対策が採られて
おり、加速度の大きさと出力電圧Ｖ0の関係を一定にす
るため、抵抗器１２０や抵抗器１２２の抵抗値Ｒx、Ｒy
を調節し、増幅回路１２５が出力する電圧ＶOの静止時
の値や、増幅回路１２５の電圧増幅率−Ｒx／Ｒaを調節
し、所望範囲の出力電圧ＶOを得ることが行われてい
た。Therefore, measures have been taken in the prior art, and in order to keep the relationship between the magnitude of acceleration and the output voltage V 0 constant, the resistance values R x and R y of the resistor 120 and the resistor 122 are set.
Is adjusted to adjust the value of the voltage V O output from the amplifier circuit 125 at rest and the voltage amplification rate −R x / R a of the amplifier circuit 125 to obtain an output voltage V O in a desired range. I was
【００１９】上述した抵抗値Ｒx、Ｒyを調節する方法に
は、レーザーを使用した厚膜抵抗のトリミングや、スイ
ッチ素子による抵抗間の短絡等の種々の方法があるが、
図７に示したものは、抵抗値がそれぞれＲ、２Ｒ、４
Ｒ、８Ｒ(Ｒ＋２Ｒ＋４Ｒ＋８Ｒ＞Ｒx)である抵抗器１
２０1〜１２０4を直列接続して抵抗器１２０を形成し、
各抵抗器１２０1〜１２０4の両端にスイッチ素子１５１
1〜１５１4をそれぞれ接続し、スイッチ素子１５１1〜
１５１4を適宜選択して導通状態にし、抵抗器１２０1〜
１２０4のうちの所望のものを短絡させ、抵抗器１２０
の抵抗値をＲ／１６単位で調節する方法である。There are various methods for adjusting the resistance values R x and R y described above, such as trimming of a thick film resistor using a laser, and short-circuiting between resistors by a switch element.
FIG. 7 shows that the resistance values are R, 2R, and 4 respectively.
Resistor 1 with R, 8R (R + 2R + 4R + 8R> R x )
20 1 to 120 4 are connected in series to form a resistor 120,
A switching element 151 is provided at both ends of each of the resistors 120 1 to 120 4.
1 to 151 4 are connected to each other, and the switching elements 151 1 to 151 1 are connected.
151 4 appropriately selected and were conductive, resistor 120 1
Short the desired one of the 120 4
Is adjusted in R / 16 units.
【００２０】しかしながら近年では、小型で安価なセン
サーが求められており、上述のＣＶ変換回路では部品点
数が多いため、ＣＶ変換回路の小面積化と低コスト化に
も限界がある。However, in recent years, there has been a demand for a small and inexpensive sensor, and the above-mentioned CV conversion circuit has a large number of components, so that there is a limit in reducing the area and cost of the CV conversion circuit.
【００２１】しかも、出力電圧の調整を、抵抗器１２
０、１２２の抵抗値を変更して行おうとする場合、コス
ト高になるばかりでなく、特にスイッチ素子１５１1〜
１５１4の内部抵抗値の影響により、増幅回路１２５の
増幅率等の特性が変動し、出力電圧ＶOの値が変化して
しまうという問題があった。In addition, the output voltage is adjusted by the resistor 12
If it is attempted to change the resistance values of 0 and 122, not only will the cost be increased, but also especially the switching elements 151 1 to 151 1-
The influence of the internal resistance value of 151 4, characteristics such as gain of the amplifier circuit 125 varies, the value of the output voltage V O is disadvantageously varies.
【００２２】[0022]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたもので、その目的
は、部品点数の少ないＣＶ変換回路、そのＣＶ変換回路
を用いた加速度センサーを提供することにある。また、
トリミングや抵抗の短絡による抵抗値の調節が必要のな
いＣＶ変換回路、そのＣＶ変換回路を用いた加速度セン
サーを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and has as its object to provide a CV conversion circuit having a small number of components and an acceleration sensor using the CV conversion circuit. To provide. Also,
An object of the present invention is to provide a CV conversion circuit that does not require adjustment of a resistance value by trimming or short-circuiting of a resistor, and an acceleration sensor using the CV conversion circuit.
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、増幅器と抵抗器と測定対象
の可変容量コンデンサを有し、前記可変容量コンデンサ
の容量を現す値を、所定のＣＶ変換率で電圧に変換して
出力するように構成されたＣＶ変換回路であって、少な
くとも２個のスイッチを前記可変容量コンデンサに接続
してスイッチトキャパシタ回路を構成し、前記ＣＶ変換
率が、前記スイッチトキャパシタ回路の等価抵抗値と前
記抵抗回路の抵抗値の比に従って決定されるように、前
記スイッチトキャパシタ回路と前記抵抗回路とが前記増
幅器に接続され、前記２個のスイッチのオン・オフの周
波数を制御して前記スイッチトキャパシタ回路の等価抵
抗値を変えると、前記ＣＶ変換率を変更できるように構
成されたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an amplifier having an amplifier, a resistor, and a variable capacitor to be measured, wherein a value representing the capacitance of the variable capacitor is set. A CV conversion circuit configured to convert and output a voltage at a predetermined CV conversion rate, wherein at least two switches are connected to the variable capacitor to form a switched capacitor circuit; The switched capacitor circuit and the resistor circuit are connected to the amplifier such that a ratio is determined according to a ratio of an equivalent resistance value of the switched capacitor circuit to a resistance value of the resistor circuit, and the two switches are turned on. The CV conversion ratio can be changed by controlling the OFF frequency to change the equivalent resistance value of the switched capacitor circuit. To.
【００２４】上述の本発明の動作原理を説明する。一般
に、スイッチトキャパシタ回路には、並列形のものと直
列形のものとが知られている。並列形のスイッチトキャ
パシタ回路を図４(ａ)の符号９1に、直列形のスイッチ
トキャパシタ回路を同図(ｂ)の符号９2に示す。The operation principle of the present invention will be described. Generally, a parallel type and a series type are known as switched capacitor circuits. The switched-capacitor circuit of a parallel type to sign 9 1 of FIG. 4 (a), shows a switched-capacitor circuit of the series type in the code 9 2 in FIG (b).
【００２５】スイッチトキャパシタ回路９1、９2は、各
々、コンデンサＣRを１個と、ＭＯＳトランジスタで構
成された２個の(アナログ)スイッチＳＷ1、ＳＷ2を有し
ており、スイッチＳＷ1、ＳＷ2は、一方がオンのとき他
方はオフであり、一定周期Ｔでオン・オフを繰り返すよ
うに制御されている。The switched capacitor circuits 9 1, 9 2, respectively, and one capacitor C R, 2 pieces of which are constituted by MOS transistors (analog) switch SW 1, has a SW 2, switch SW 1 , SW 2, the other when the one is on is turned off, is controlled to repeat on and off at a predetermined period T.
【００２６】図７(ａ)の並列形のスイッチトキャパシタ
回路９1では、コンデンサＣRの一端は接地され、他端に
スイッチＳＷ1、ＳＷ2が接続され、一方のスイッチＳＷ
1がオンのときに電圧ｖ1が、他方のスイッチＳＷ2がオ
ンのときに電圧ｖ2が印加されるように構成されてい
る。[0026] In the switched capacitor circuit 9 1 parallel type of FIG. 7 (a), one end of the capacitor C R is connected to ground, the switch SW 1, SW 2 is connected to the other end, one of the switches SW
The configuration is such that the voltage v 1 is applied when 1 is on and the voltage v 2 is applied when the other switch SW 2 is on.
【００２７】また、直列形のスイッチトキャパシタ回路
９2では、コンデンサＣRに対し、スイッチＳＷ1が並列
接続され、ＳＷ2が直列接続されており、スイッチＳＷ1
がオンのときコンデンサＣRは短絡放電し、スイッチＳ
Ｗ2がオンのときに、コンデンサＣRの両端に、電圧ｖ1
と電圧ｖ2とがそれぞれ印加されるように構成されてい
る。Further, in the switched capacitor circuit 9 second series type, to the capacitor C R, the switch SW 1 are connected in parallel, SW 2 are connected in series, the switch SW 1
Is on, the capacitor C R is short-circuited and the switch S
When W 2 is on, across the capacitor C R, the voltage v 1
And the voltage v 2 are applied respectively.
【００２８】このようなスイッチトキャパシタ回路
９1、９2では、コンデンサＣRは、１周期毎に、 Ｑ ＝ (ｖ1−ｖ2)・ＣR で現わされる電荷Ｑの充放電を行う。その電荷の充放電
によりスイッチトキャパシタ回路９1、９2内を流れる平
均電流Ｉは、 Ｉ ＝ Ｑ／Ｔ ＝ (ｖ1−ｖ2)・ＣR／Ｔ となる。In the switched capacitor circuits 9 1 and 9 2 , the capacitor C R charges and discharges the charge Q represented by Q = (v 1 −v 2 ) · C R every cycle. . Average current I flowing through the switched capacitor circuit 9 1, 9 in 2 by charging and discharging of the charge becomes I = Q / T = (v 1 -v 2) · C R / T.
【００２９】上式は、 ｖ1−ｖ2 ＝ Ｉ・Ｔ／ＣR と書き換えられるから、このスイッチトキャパシタ回路
９1、９2の等価抵抗ＲEは、 ＲE ＝ Ｔ／ＣR となる。従って、等価抵抗ＲEの大きさは、スイッチＳ
Ｗ1、ＳＷ2のオン・オフの周波数(周期Ｔ)を変えること
により調節できる。例えば、ＣRが１．０ｐＦの場合、
周期Ｔが１．０μ秒のときは、ＲEは１ＭΩであり、
０．１μ秒のときは１００ｋΩとなる。The above equation, since rewritten with v 1 -v 2 = I · T / C R, the switched capacitor circuits 9 1, 9 2 equivalent resistance R E is a R E = T / C R. Therefore, the size of the equivalent resistance R E, the switch S
It can be adjusted by changing the on / off frequency (period T) of W 1 and SW 2 . For example, if C R is 1.0 pF,
When the period T is 1.0μ seconds, R E is 1MΩ,
In the case of 0.1 μsec, it becomes 100 kΩ.
【００３０】図５(ａ)は、並列形のスイッチトキャパシ
タ回路９1と、電圧増幅率が充分大きな増幅器Ｏpと、帰
還抵抗Ｒfとを用い、スイッチトキャパシタ回路７を入
力抵抗にし、帰還抵抗Ｒfによって負帰還をかけたＣＶ
変換回路である。このＣＶ変換回路は反転増幅回路であ
り、その電圧増幅率ＡVは、[0030] FIG. 5 (a), a switched capacitor circuit 9 1 of the parallel type, using a sufficiently large amplifier Op is voltage gain, and a feedback resistor R f, and the input resistance switched capacitor circuit 7, a feedback resistor R CV with negative feedback by f
It is a conversion circuit. This CV conversion circuit is an inverting amplification circuit, and its voltage amplification ratio A V is
【００３１】 ＡV ＝ Ｖo／Ｖi ＝ −Ｒf／ＲE ＝ −Ｒf・ＣR／Ｔ である。ＣＶ変換率は、反転端子入力端子に入力された
電圧値に−Ｒf／Ｔを乗算した値となり、可変容量コン
デンサの容量値ＣSがそのＣＶ変換率で電圧に変換され
て出力される。帰還抵抗Ｒfの大きさは一定であるか
ら、入力電圧が一定の場合、ＣＶ変換率は、周期Ｔを小
さくすれば大きくなり、周期Ｔを大きくすれば小さくな
る。A V = V o / V i = −R f / R E = −R f · C R / T CV conversion becomes a value obtained by multiplying the -R f / T the voltage value input to the inverting terminal input terminal, the capacitance value C S of the variable capacitor is output after being converted into a voltage by the CV conversion. Since the magnitude of the feedback resistor Rf is constant, when the input voltage is constant, the CV conversion rate increases as the period T decreases, and decreases as the period T increases.
【００３２】図５(ｂ)は、直列形のスイッチトキャパシ
タ回路９2と、上述の増幅器Ｏpと、入力抵抗Ｒiとを用
い、スイッチトキャパシタ回路８によって負帰還をかけ
たＣＶ変換回路である。このＣＶ変換回路も反転増幅回
路であり、その電圧増幅率ＡVは、[0032] FIG. 5 (b), a switched capacitor circuit 9 second series type, using an amplifier Op above, the input resistor R i, a CV converting circuit multiplied by the negative feedback by a switched capacitor circuit 8. This CV conversion circuit is also an inverting amplification circuit, and its voltage amplification ratio AV is
【００３３】 ＡV ＝ Ｖo／Ｖi ＝ −ＲE／Ｒi ＝ −Ｔ／(ＣR・Ｒi) である。この図５(ｂ)に示したＣＶ変換回路は、図５
(ａ)に示したＣＶ変換回路とは異なり、可変容量コンデ
ンサＣRの容量の逆数が、入力電圧値に−Ｔ／Ｒiを乗算
したＣＶ変換率で電圧に変換されて出力される。この図
５(ｂ)のＣＶ変換回路では、ＣＶ変換率は、周期Ｔを大
きくすれば大きくなり、周期Ｔを小さくすれば小さくな
る。[0033] is an A V = V o / V i = -R E / R i = -T / (C R · R i). The CV conversion circuit shown in FIG.
Unlike the CV conversion circuit shown in (a), the reciprocal of the capacitance of the variable capacitor C R is converted into a voltage at a CV conversion rate obtained by multiplying the input voltage value by −T / R i and output. In the CV conversion circuit of FIG. 5B, the CV conversion rate increases as the period T increases, and decreases as the period T decreases.
【００３４】このように、スイッチトキャパシタ回路を
用いたＣＶ変換回路では、スイッチＳＷ1、ＳＷ2のオン
・オフの周波数(周期Ｔ)を変えることで、ＣＶ変換率を
変更できることが分かる。As described above, in the CV conversion circuit using the switched capacitor circuit, it can be seen that the CV conversion rate can be changed by changing the ON / OFF frequency (period T) of the switches SW 1 and SW 2 .
【００３５】上述の請求項１記載のＣＶ変換回路は、増
幅器と抵抗器と測定対象の可変容量コンデンサを有して
おり、可変容量コンデンサの容量を現す値を、所定のＣ
Ｖ変換率で電圧に変換して出力するように構成されてお
り、少なくとも２個のスイッチを測定対象の可変容量コ
ンデンサに接続してスイッチトキャパシタ回路を構成
し、ＣＶ変換率が、スイッチトキャパシタ回路の等価抵
抗値と、増幅器に設けられた抵抗回路の抵抗値の比に従
って決定されるように、スイッチトキャパシタ回路と抵
抗回路とが増幅器に接続されているので、従来技術のよ
うに、基準コンデンサを設け、そのコンデンサとの容量
比から可変容量コンデンサの容量値を求める必要がな
く、後段に増幅器を設けて出力電圧の調節を行う必要も
ない。The CV conversion circuit according to the first aspect of the present invention includes an amplifier, a resistor, and a variable capacitor to be measured, and a value representing the capacitance of the variable capacitor is set to a predetermined C value.
It is configured to convert to a voltage at a V conversion rate and output the same. At least two switches are connected to a variable capacitor to be measured to form a switched capacitor circuit. Since the switched capacitor circuit and the resistor circuit are connected to the amplifier so as to be determined according to the ratio between the equivalent resistance value and the resistance value of the resistor circuit provided in the amplifier, a reference capacitor is provided as in the prior art. It is not necessary to determine the capacitance value of the variable capacitor from the capacitance ratio with the capacitor, and it is not necessary to provide an amplifier at the subsequent stage to adjust the output voltage.
【００３６】そのスイッチトキャパシタ回路では、２個
のスイッチのオン・オフの周波数を制御すると等価抵抗
値を変えることができるので、プロセス変動等の影響に
より、可変容量コンデンサの特性がばらつき、ＣＶ変換
回路の出力電圧が所定範囲内に納まらない場合には、２
個のスイッチのオン・オフの周波数を変えることでＣＶ
変換回路のＣＶ変換率を調節し、所望範囲の出力電圧を
得ることができる。従って、抵抗トリミングを行った
り、ＭＯＳトランジスタで抵抗を短絡させる等の煩雑で
不正確な調整作業を行う必要がない。In the switched capacitor circuit, since the equivalent resistance can be changed by controlling the on / off frequency of the two switches, the characteristics of the variable capacitor vary due to the influence of process variation and the like, and the CV conversion circuit If the output voltage is not within the predetermined range,
CV by changing the on / off frequency of each switch
By adjusting the CV conversion rate of the conversion circuit, an output voltage in a desired range can be obtained. Therefore, there is no need to perform complicated and inaccurate adjustment work such as performing resistance trimming or short-circuiting a resistor with a MOS transistor.
【００３７】その請求項１記載のＣＶ変換回路と、基板
と、基板上に位置する構造層とを有し、構造層で形成さ
れ、基板に対して上下移動可能にされたマス部が設けら
れた加速度センサーの場合、可変容量コンデンサとし
て、基板とマス部とが対向配置されて形成されたコンデ
ンサを用いると、加速度が加わった場合、マス部と基板
との距離は、基板に対する垂直方向の加速度成分の大き
さに応じて変化し、可変容量コンデンサの容量値が変化
するので、出力電圧の値から加速度の垂直成分の大きさ
を算出することが可能となる。A CV conversion circuit according to claim 1, a substrate, and a structural layer located on the substrate, wherein a mass portion formed of the structural layer and movable up and down with respect to the substrate is provided. In the case of an acceleration sensor, when a capacitor formed by arranging a substrate and a mass portion facing each other is used as a variable capacitor, when acceleration is applied, the distance between the mass portion and the substrate becomes an acceleration in a vertical direction with respect to the substrate. Since the value changes according to the magnitude of the component and the capacitance value of the variable capacitor changes, the magnitude of the vertical component of the acceleration can be calculated from the output voltage value.
【００３８】そのような加速度センサーでは、マス部の
重量や、マス部を支える可撓部のバネ定数がプロセスに
よりばらつくため、加速度センサー間で加速度の大きさ
とコンデンサの容量値との関係がばらつき、同じ加速度
が印加されても、加速度センサー間では出力電圧が一致
しない場合がある。そこで、スイッチのオン・オフの周
波数を変え、スイッチトキャパシタの等価抵抗を調節す
ることでＣＶ変換回路のＣＶ変換率を変更すると、所望
特性の加速度センサーを得ることが可能となる。In such an acceleration sensor, the relationship between the magnitude of acceleration and the capacitance of the capacitor varies among the acceleration sensors because the weight of the mass portion and the spring constant of the flexible portion supporting the mass portion vary depending on the process. Even if the same acceleration is applied, the output voltage may not match between the acceleration sensors. Therefore, by changing the on / off frequency of the switch and adjusting the equivalent resistance of the switched capacitor to change the CV conversion rate of the CV conversion circuit, an acceleration sensor having desired characteristics can be obtained.
【００３９】このように、ＣＶ変換回路自体のＣＶ変換
率を調節し、所望範囲の出力電圧を得ることができるの
で、出力電圧を増幅し、また、調節するための増幅回路
は不要となる。As described above, since the CV conversion rate of the CV conversion circuit itself can be adjusted and an output voltage in a desired range can be obtained, an amplification circuit for amplifying and adjusting the output voltage becomes unnecessary.
【００４０】その加速度センサーでは、同じ基板上に可
変容量コンデンサとＣＶ変換回路を形成したい場合があ
るので、請求項３記載の発明のように、基板を接地電位
にしておくと、ＣＶ変換回路中にノイズを乗せないで済
む。In the acceleration sensor, there is a case where it is desired to form the variable capacitor and the CV conversion circuit on the same substrate. No noise.
【００４１】他方、請求項１記載のＣＶ変換回路と、基
板と、基板上に位置する構造層とを有し、構造層が基板
に固定された固定電極と、構造層が基板に対して平行移
動可能にされた可動電極とが設けられた加速度センサー
の場合、可変容量コンデンサとして、固定電極と可動電
極とが対向配置されて形成されたコンデンサを用いる
と、可動電極面と垂直方向の加速度成分の大きさに応じ
て固定電極と可動電極との距離が変化し、可変容量コン
デンサの容量値が変化する。On the other hand, a CV conversion circuit according to claim 1, a substrate, and a structural layer located on the substrate, wherein the structural layer is fixed to the substrate, and the structural layer is parallel to the substrate. In the case of an acceleration sensor provided with a movable electrode that can be moved, when a capacitor formed by arranging a fixed electrode and a movable electrode facing each other is used as a variable capacitor, an acceleration component in a direction perpendicular to the movable electrode surface is used. , The distance between the fixed electrode and the movable electrode changes, and the capacitance value of the variable capacitor changes.
【００４２】従って、その出力電圧の値から可動電極に
垂直な方向の加速度成分を算出することが可能となる。Therefore, it is possible to calculate the acceleration component in the direction perpendicular to the movable electrode from the value of the output voltage.
【００４３】この場合も、可動電極の重量や、可動電極
を支える可撓部のバネ定数がプロセスによりばらつき、
可変容量コンデンサの特性が変動してしまう場合があ
る。そこで、スイッチの周波数を変え、スイッチトキャ
パシタの等価抵抗値を変えることでＣＶ変換率を調節す
ると、特性のそろった加速度センサーを得ることが可能
となる。Also in this case, the weight of the movable electrode and the spring constant of the flexible portion supporting the movable electrode vary depending on the process.
The characteristics of the variable capacitor may fluctuate. Therefore, by adjusting the CV conversion rate by changing the switch frequency and changing the equivalent resistance value of the switched capacitor, it becomes possible to obtain an acceleration sensor having uniform characteristics.
【００４４】この場合、請求項５記載の発明のように、
そのスイッチトキャパシタ回路を増幅器の帰還回路に用
いれば、複数の可動電極や複数の固定電極に対し、任意
に電圧を設定できるので、複数のスイッチトキャパシタ
回路を設け、基板に平行な２軸方向の加速度成分を検出
することができる。In this case, as in the invention according to claim 5,
If the switched capacitor circuit is used as a feedback circuit of an amplifier, the voltage can be set arbitrarily for a plurality of movable electrodes and a plurality of fixed electrodes. Therefore, a plurality of switched capacitor circuits are provided, and acceleration in two axes parallel to the substrate is provided. The components can be detected.
【００４５】請求項２又は請求項３のいずれか１項記載
の加速度センサーと、請求項４又は請求項５のいずれか
１項記載の加速度センサーとを有する複合型加速度セン
サーについては、請求項６記載の発明のように、基板と
マス部とで形成されるコンデンサと、固定電極と可動電
極とで形成されるコンデンサとを同一基板上に形成する
ことができる。特に、同一基板上にマス部と基板とで形
成されるコンデンサを１個用い、また、可動電極と固定
電極とで形成されるコンデンサであって、可動電極の方
向が異なるものを２個を用い、請求項３記載の加速度セ
ンサーを１個と、請求項５記載の加速度センサーを２個
構成させれば、空間の３軸方向(Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸)方向
の加速度成分を検出できる加速度センサーが得られる。A combined acceleration sensor having the acceleration sensor according to any one of claims 2 and 3 and the acceleration sensor according to any one of claims 4 and 5 is described in claim 6. As in the described invention, a capacitor formed by the substrate and the mass portion and a capacitor formed by the fixed electrode and the movable electrode can be formed on the same substrate. In particular, use one capacitor formed of a mass portion and a substrate on the same substrate, and use two capacitors formed of a movable electrode and a fixed electrode having different movable electrode directions. When one acceleration sensor according to the third aspect and two acceleration sensors according to the fifth aspect are configured, acceleration components in three axial directions (X axis, Y axis, Z axis) can be detected. An acceleration sensor is obtained.
【００４６】上述した請求項２乃至請求項６のいずれか
１項記載の加速度センサーについては、請求項７記載の
発明のように、前記ＣＶ変換回路を同一基板上に形成し
ておくことができる。コストやスペースの面で有利にな
る。In the acceleration sensor according to any one of claims 2 to 6, the CV conversion circuit can be formed on the same substrate as in the invention described in claim 7. . This is advantageous in terms of cost and space.
【００４７】その請求項７記載の加速度センサーについ
ては、請求項８記載の発明のように、前記ＣＶ変換回路
が形成されている基板と同一基板上に、前記周波数を制
御する周波数制御回路を設けることができる。加速度セ
ンサーを高機能化することで、外部に設ける周辺回路が
少なくなり、使い勝手が良く、コスト的にも有利とな
る。In the acceleration sensor according to the present invention, a frequency control circuit for controlling the frequency is provided on the same substrate as the substrate on which the CV conversion circuit is formed. be able to. By increasing the function of the acceleration sensor, the number of peripheral circuits provided outside is reduced, so that the acceleration sensor is easy to use and advantageous in cost.
【００４８】更に、その請求項８記載の加速度センサー
については、請求項９記載の発明のように、前記周波数
制御回路を、制御すべき周波数を記憶できるように構成
しておくと、ＤＶ変換回路の周波数を電気的に設定する
ことができるので、抵抗のトリミングや抵抗間を短絡さ
せる等の機械的作業による調節が不要となる。Further, in the acceleration sensor according to the eighth aspect, if the frequency control circuit is configured to be able to store the frequency to be controlled, as in the ninth aspect of the invention, the DV conversion circuit Can be set electrically, so that there is no need for adjustment by mechanical work such as trimming of resistors or short-circuiting between resistors.
【００４９】更にまた、請求項９記載の加速度センサー
については、請求項１０記載の発明のように、前記周波
数の記憶内容は、外部回路から電気的に変更できるよう
に構成しておくことができる。周波数の設定が容易なば
かりでなく、変更が容易なので、周波数の設定ををやり
直すことが可能になる。Furthermore, the acceleration sensor according to the ninth aspect can be configured so that the storage content of the frequency can be electrically changed from an external circuit, as in the invention according to the tenth aspect. . Not only is it easy to set the frequency, but also easy to change, so that the frequency can be set again.
【００５０】[0050]
【発明の実施の形態】本発明の加速度センサーの加速度
感知部を図３に示す。この加速度感知部は、基板Ａと、
基板Ａ上に設けられた犠牲層Ｂと、犠牲層Ｂ上に設けら
れた構造層Ｃとを有しており、構造層Ｃはパターニング
された後、エッチング溶液に浸漬され、不要部分の犠牲
層Ｂが表面からエッチング除去されている。FIG. 3 shows an acceleration sensor of an acceleration sensor according to the present invention. This acceleration sensing unit includes a substrate A,
It has a sacrifice layer B provided on the substrate A and a structural layer C provided on the sacrifice layer B. After the structural layer C is patterned, it is immersed in an etching solution to remove unnecessary portions of the sacrifice layer. B has been etched away from the surface.
【００５１】そのエッチングの際に、サイドエッチング
が進行し、構造層Ｃ底面下の犠牲層Ｂも側面からエッチ
ングが進行するが、構造層Ｃが幅広に形成された部分で
は、犠牲層Ｂの幅も広く、構造層Ｃの底面下に犠牲層Ｂ
が残されており、その犠牲層Ｂによって構造層Ｃが基板
Ａに固定され、基板に対して不動の固定体が構成され
る。支持部５０1〜５０4はそのような固定体によって構
成されており、正方形の頂点上に位置するように配置さ
れている。At the time of the etching, the side etching proceeds, and the sacrificial layer B under the bottom of the structure layer C also proceeds from the side surface. In the portion where the structure layer C is formed to be wide, the width of the sacrificial layer B increases. And the sacrificial layer B under the bottom of the structural layer C.
Are left, and the structural layer C is fixed to the substrate A by the sacrificial layer B, thereby forming a fixed body that is immovable with respect to the substrate. Support 50 1-50 4 is constituted by such fixed body are arranged so as to be positioned on the vertices of a square.
【００５２】他方、構造層Ｃのパターニングの際、幅狭
に形成された部分や多数の孔５６が設けられた部分で
は、底面下の犠牲層Ｂはサイドエッチングによって除去
されてしまい、その部分の構造層Ｂによって基板に対し
て移動可能な可動体が構成されている。On the other hand, at the time of patterning the structural layer C, the sacrificial layer B under the bottom is removed by side etching in a narrow portion or a portion provided with a large number of holes 56. A movable body movable with respect to the substrate is constituted by the structural layer B.
【００５３】符号５２で示す部分は図８に示したマス部
２２２と同様のマス部であり、上述の可動体で構成され
ている。また、直線状に形成されたアーム５１1〜５１4
と、板バネ状に形成された可撓部５４1〜５４4も、その
可動体によって構成されている。A portion indicated by reference numeral 52 is a mass portion similar to the mass portion 222 shown in FIG. 8, and is constituted by the above-mentioned movable body. The arm 51 1-51 4 formed in a straight line
When the flexible portion 54 1-54 4 formed in shape plate spring it is also configured by the movable body.
【００５４】可撓部５４1〜５４4の一端は、支持部５０
1〜５０4に接続され、その支持部５０1〜５０4によっ
て、基板Ａと非接触な状態で支持されており、その他端
にはアーム５１1〜５１4の一端が接続され、更に、アー
ム５１1〜５１4の他端はマス部５２の四隅に接続されて
おり、アーム５１1〜５１4とマス部５２も基板Ａと非接
触な状態で、可撓部５４1〜５４4を介して支持部５０1
〜５０4に支持されている。[0054] One end of the flexible portion 54 1-54 4, the support portion 50
Is connected to the 1-50 4, the by the support portions 50 1 to 50 4 are supported in a non-contact state with the substrate A, one end of the arm 51 1-51 4 is connected to the other end, further, the arm 51 1-51 4 at the other end is connected to the four corners of the mass portion 52, the arm 51 1-51 4 and the mass portion 52 in a non-contact state with the substrate a, via the flexible portions 54 1 to 54 4 Support 50 1
It is supported by the 50 4.
【００５５】可撓部５４1〜５４4は板バネ状に成形され
ており、基板と垂直方向にも水平方向にも撓めるように
構成されているので、マス部５２は、可撓部５４1〜５
４4とアーム５１1〜５１4とを介して支持部５０1〜５０
4に弾性支持されていることになり、従って、マス部５
２と基板Ａとの間で平行平板型の可変容量コンデンサが
形成されている。The flexible portions 54 1 to 54 4 are formed in the shape of a leaf spring, and are configured to bend both vertically and horizontally with respect to the substrate. 54 1 -5
4 4 and the supporting portion 50 1-50 via the arm 51 1-51 4
4 is elastically supported by the
A parallel plate type variable capacitor is formed between the substrate 2 and the substrate A.
【００５６】また、基板Ａ上には、固定体６０1〜６
０4、７０1〜７０4が設けられており、固定体６０1〜６
０4には、幅狭に形成された構造層Ｃから成り、互いに
平行に配置された複数の固定電極６３1〜６３4が設けら
れている。他方、固定体７０1〜７０4にも、幅狭に形成
された構造層Ｃから成り、互いに平行に配置された複数
の固定電極８３1〜８３4が設けられており、固定電極６
３1〜６３4と固定電極８３1〜８３4とは、互いに直角方
向を向くように配置されている。On the substrate A, the fixed bodies 60 1 to 60 6
0 4, 70 1 to 70 4 are provided, the fixed member 60 1-6
0 to 4, the width consists narrow in the formed structural layer C, and arranged parallel to the plurality of fixed electrodes 63 1 to 63 4 are are provided each other. On the other hand, in the fixed member 70 1-70 4, width consists narrow the formed structure layer C, is provided with a plurality of fixed electrodes 83 1 to 83 4 which are arranged parallel to each other, the fixed electrode 6
3 1-63 4 and the fixed electrode 83 from 1 to 83 4 are disposed such that the mutually perpendicular directions.
【００５７】アーム５１1〜５１4には、幅狭に形成され
た可動体から成り、互いに平行に配置された可動電極５
３1〜５３4と、同様に、幅狭に形成された可動体から成
り、互いに平行に配置された複数の可動電極７３1〜７
３4とが設けられており、可動電極５３1〜５３4と可動
電極７３1〜７３4とは互いに直角方向を向くように配置
されている。[0057] The arm 51 1-51 4 consists movable body formed in narrow, movable electrode 5 arranged parallel to each other
3 1 to 53 4, likewise, consists movable body formed in narrow, a plurality of movable electrodes 73 1-7 which are arranged parallel to each other
3 4 and is provided, is arranged so as to face the direction perpendicular to each other and the movable electrode 53 1-53 4 and the movable electrode 73 1-73 4.
【００５８】可動電極５３1〜５３4は、固定電極６３1
〜６３4の間に互い違いに挿入され、可動電極５３1〜５
３4と固定電極６３1〜６３4との間で、複数の平行平板
型の可変容量コンデンサが形成され、また、可動電極７
３1〜７３4は、固定電極８３1〜８３4の間に互い違いに
挿入され、可動電極７３1〜７３4と固定電極８３1〜８
３4との間で、複数の平行平板型の可変容量コンデンサ
が形成されている。The movable electrodes 53 1 to 53 4 are fixed electrodes 63 1
Alternately inserted between to 63 4, the movable electrode 53 1-5
3 between the 4 and the fixed electrode 63 1-63 4, the variable capacitor of the plurality of parallel plate is formed, also, the movable electrode 7
3 1-73 4 is alternately inserted between the fixed electrode 83 1-83 4, the fixed electrode 83 1-8 the movable electrode 73 1-73 4
Between 3 4, the variable capacitor of the plurality of parallel plate type is formed.
【００５９】前述の可撓部５４1〜５４4は、マス部５２
に力が加わると、上下左右に撓むように構成されている
ので、マス部５２に加速度が加わった場合、その垂直方
向の成分の大きさに応じてマス部５２が上下方向に変位
し、水平方向の成分の大きさに応じて左右方向に変位す
る。The flexible portions 54 1 to 54 4 are connected to the mass 52
When an acceleration is applied to the mass portion 52, the mass portion 52 is displaced in the vertical direction according to the magnitude of the component in the vertical direction, and Is displaced in the left-right direction according to the magnitude of the component.
【００６０】従って、マス部５２と基板Ａとで形成され
る可変容量コンデンサの容量値は、加速度の垂直方向の
成分の大きさに応じて変化し、他方、可動電極５３1〜
５３4と固定電極６３1〜６３4とで形成される可変容量
コンデンサの容量値や、可動電極７３1〜７３4と固定電
極８３1〜８３4とで形成される可変容量コンデンサの容
量値は、マス部５２に加わった加速度の水平方向の成分
のうち、可動電極５３1〜５３4、又は可動電極７３1〜
７３4に垂直な方向の加速度成分の大きさに応じて変化
する。従って、それら可変容量コンデンサの容量値を検
出すれば、マス部５２に加わった加速度の３軸方向の大
きさを求めることが可能となる。[0060] Therefore, the capacitance value of the variable capacitor formed by the mass portion 52 and the substrate A changes according to the magnitude of the vertical component of the acceleration, while the movable electrode 53 1
53 4 and the capacitance value of the variable capacitor and formed by the fixed electrode 63 1-63 4, the capacitance value of the variable capacitor formed of the movable electrode 73 1-73 4 and the fixed electrode 83 1-83 4 , The movable electrodes 53 1 to 53 4 or the movable electrodes 73 1 to 73 1 of the horizontal components of the acceleration applied to the mass portion 52.
It changes according to the magnitude of the vertical direction of the acceleration component in 73 4. Therefore, by detecting the capacitance values of these variable capacitors, it is possible to determine the magnitude of the acceleration applied to the mass portion 52 in the three axial directions.
【００６１】そのような可変容量コンデンサの容量変化
を検出し、加速度の大きさと向きを算出する加速度セン
サーの回路ブロック図を図２に示す。この加速度センサ
ー５は、上述の基板Ａ上に各々形成された周波数制御回
路６と、測定回路７とを有しており、周波数制御回路６
内には、Ｅ2ＰＲＯＭ６1と、ＤＡＣ６2と、ＶＣＯ６3と
が設けられており、測定回路７内には、図１(ａ)〜(ｄ)
に示すＣＶ変換回路１〜４のうちの１個のＣＶ変換回路
と平滑回路８とが設けられている。FIG. 2 is a circuit block diagram of an acceleration sensor for detecting a change in the capacitance of such a variable capacitor and calculating the magnitude and direction of the acceleration. The acceleration sensor 5 has a frequency control circuit 6 and a measurement circuit 7 formed on the above-described substrate A, respectively.
The inner, and E 2 PROM6 1, a DAC 6 2, VCO 6 3 and is provided, in the measuring circuit 7, FIG. 1 (a) ~ (d)
And one smoothing circuit 8 among the CV converting circuits 1 to 4 shown in FIG.
【００６２】Ｅ2ＰＲＯＭ６1は、電気的な書き込みと消
去が可能な記憶装置であり、外部からのディジタルキャ
リブレーション信号が入力されると、その信号が示すデ
ィジタル値を値を電気的に記憶するとともに、ディジタ
ル信号としてＤＡＣ６2に出力する。[0062] E 2 PROM6 1 and erase the electrical writing are possible storage device, the digital calibration signal is inputted from the outside to electrically store the value of the digital value indicated by the signal together, and outputs the DAC 6 2 as a digital signal.
【００６３】ＤＡＣ６2は、入力されたディジタル信号
をアナログの電圧信号に変換し、ＶＯＣ６3に出力する
と、ＤＡＣ６2は、入力されたアナログ電圧の大きさに
従った周波数で、互いに逆相の信号φ1、φ2を、周波数
制御回路６の出力信号として、測定回路７に出力する。[0063] DAC 6 2 converts the input digital signal into an analog voltage signal, and outputs the VOC6 3, DAC6 2 at a frequency in accordance with the magnitude of the input analog voltage, reverse phase signals from each other φ 1 and φ 2 are output to the measurement circuit 7 as output signals of the frequency control circuit 6.
【００６４】測定回路７内のＣＶ変換回路(１〜４)に
は、所定値の直流入力電圧ＶINと、その信号φ1、φ2が
入力されており、ＣＶ変換回路(１〜４)は、内部に設け
られた可変容量コンデンサの容量値に応じた大きさの出
力電圧ｖOを出力するように構成されている。A DC input voltage V IN having a predetermined value and its signals φ 1 and φ 2 are input to the CV conversion circuits (1 to 4) in the measurement circuit 7. Is configured to output an output voltage v O having a magnitude corresponding to the capacitance value of a variable capacitor provided therein.
【００６５】その出力電圧ｖOはリップル電圧を含んで
いるため、そのリップルを除去し、同時に電流バッファ
としても機能する平滑回路８に入力され、平滑化され、
処理しやすい電圧信号ＶOUTにされた後、後段の演算回
路(図示せず)に入力される。Since the output voltage v O includes a ripple voltage, the ripple is removed, and the output voltage v O is input to a smoothing circuit 8 which also functions as a current buffer, and is smoothed.
After being converted into a voltage signal V OUT that can be easily processed, it is input to an arithmetic circuit (not shown) at a subsequent stage.
【００６６】先ず、上述の測定回路７内に、図１(ａ)に
示すＣＶ変換回路１が設けられている場合を説明する
と、このＣＶ変換回路１は、スイッチトキャパシタ回路
１１と、増幅率が非常に大きい増幅器１４と、抵抗回路
である帰還抵抗１５とを有しており、増幅器１４の非反
転入力端子は接地され、反転端子には帰還抵抗１５の一
端が接続され、その他端は出力端子に接続されている。
直流入力電圧ＶINは、スイッチトキャパシタ回路１１を
介して非反転入力端子に入力されており、増幅器１４の
出力端子の電圧はスイッチトキャパシタ回路１１の出力
電圧ｖOとして取り出され、平滑回路８に入力されてい
る。First, the case where the CV conversion circuit 1 shown in FIG. 1A is provided in the above-described measurement circuit 7 will be described. This CV conversion circuit 1 is different from the switched capacitor circuit 11 in that the amplification factor is It has a very large amplifier 14 and a feedback resistor 15 which is a resistor circuit. The non-inverting input terminal of the amplifier 14 is grounded, one end of the feedback resistor 15 is connected to the inverting terminal, and the other end is an output terminal. It is connected to the.
The DC input voltage V IN is input to the non-inverting input terminal via the switched capacitor circuit 11, and the voltage at the output terminal of the amplifier 14 is extracted as the output voltage v O of the switched capacitor circuit 11 and input to the smoothing circuit 8. Have been.
【００６７】このスイッチトキャパシタ回路１１内に
は、上述のマス部５２と基板Ａとで構成される平行平板
型のコンデンサが、可変容量コンデンサ１２として設け
られており、その一端は接地され、他端にはスイッチ１
３1、１３2が設けられている。In the switched capacitor circuit 11, a parallel plate type capacitor composed of the above-described mass portion 52 and the substrate A is provided as a variable capacitor 12, one end of which is grounded and the other end of which is grounded. Switch 1
3 1, 13 2 are provided.
【００６８】スイッチ１３1、１３2は、アナログＭＯＳ
トランジスタで構成されており、そのゲート端子には、
ＶＣＯ６3から、逆相の信号φ1、φ2がそれぞれ入力さ
れており、スイッチ１３1がオンのときはスイッチ１３2
はオフとなり、可変容量コンデンサ１２には、直流入力
電圧ＶINが印加され、他方、スイッチ１３1がオフのと
きはスイッチ１３2はオンとなり、可変容量コンデンサ
１２には、帰還抵抗１５を介して増幅器１４が出力する
出力電圧ｖ0が印加されるように構成されている。Switches 13 1 and 13 2 are analog MOS
It consists of a transistor, and its gate terminal
From VCO 6 3, signals phi 1 reverse phase, phi 2 are respectively inputted, the switch 13 1 when the on switch 13 2
Is turned off and the variable capacitor 12, the DC input voltage V IN is applied, while, when the switch 13 1 is off switch 13 2 is turned on, the variable capacitor 12, via a feedback resistor 15 The output voltage v 0 output from the amplifier 14 is applied.
【００６９】スイッチ１３1、１３2のオン・オフの周波
数をｆCLK、帰還抵抗１５の抵抗値をＲf、可変容量コン
デンサ１２の容量値をＣxとすると、スイッチトキャパ
シタ回路１の等価抵抗値ＲCは、 ＲC ＝ １／(ｆCLK・Ｃx) であり、ＣＶ変換回路１から出力される出力電圧ｖ
Oは、 ｖO ＝ −(Ｒf／ＲC)・ＶIN ＝ −ｆCLK・Ｃx・Ｒf・Ｖ
IN となる。このＣＶ変換回路１において、帰還抵抗１５の
抵抗値Ｒfは一定値であるから、周波数ｆCLKと直流入力
電圧ＶINの大きさが一定であれば、このＣＶ変換回路１
からは、可変容量コンデンサ１２の容量値Ｃxが、一定
のＣＶ変換率(＝−ｆCLK・Ｒf・ＶIN )で出力電圧ｖOに
変換されて平滑回路８に出力される。Assuming that the on / off frequency of the switches 13 1 and 13 2 is f CLK , the resistance of the feedback resistor 15 is R f , and the capacitance of the variable capacitor 12 is C x , the equivalent resistance of the switched capacitor circuit 1 R C is R C = 1 / (f CLK · C x ), and the output voltage v output from the CV conversion circuit 1 is
O is: v O = − (R f / R C ) · V IN = −f CLK · C x · R f · V
IN . In the CV conversion circuit 1, since the resistance value Rf of the feedback resistor 15 is a constant value, if the frequency f CLK and the magnitude of the DC input voltage V IN are constant, the CV conversion circuit 1
From the capacitance C x of the variable capacitor 12 is output to the smoothing circuit 8 is converted to an output voltage v O at a constant CV conversion (= -f CLK · R f · V IN).
【００７０】平滑回路８内では、入力された出力電圧ｖ
Oを平滑化し、リップルを除去し、容量値Ｃxを示す電圧
信号ＶOUTとして、後段の演算回路に出力する。演算回
路は可変容量コンデンサ１２の容量値Ｃxから加わった
加速度の垂直方向の成分の大きさを算出する。In the smoothing circuit 8, the input output voltage v
O was smoothed to remove the ripple, as a voltage signal V OUT indicating a capacitance value C x, and outputs to the subsequent operation circuit. Arithmetic circuit for calculating the magnitude of the vertical component of the acceleration applied from the capacitance value C x of the variable capacitor 12.
【００７１】このような加速度センサー５において、所
定の大きさの加速度を加えても、正確な算出結果が得ら
れなかった場合には、スイッチ１３1、１３2のオン・オ
フの周波数を調節する。例えば可変容量コンデンサ１２
の容量値Ｃxが設計値よりも小さく、所定の大きさの加
速度が加わったときの出力電圧ｖOの大きさが予想より
も小さかった場合は、スイッチ１３1、１３2のオン・オ
フの周波数ｆCLKを大きくし所定範囲の加速度に対して
所望範囲の出力電圧ｖ0が得られるようにする。逆に、
出力電圧ｖOの大きさが所望値よりも大きかった場合に
は、ｆCLKを小さくし、所定範囲の加速度に対して所望
範囲の出力電圧ｖOが出力されるようにする。In such an acceleration sensor 5, if an accurate calculation result cannot be obtained even when an acceleration of a predetermined magnitude is applied, the on / off frequency of the switches 13 1 and 13 2 is adjusted. . For example, the variable capacitor 12
The capacitance C x is smaller than the design value, when the magnitude of the output voltage v O when the acceleration is applied in the predetermined size is smaller than expected, the switch 13 1, 13 2 on and off The frequency f CLK is increased so that a desired range of output voltage v 0 is obtained for a predetermined range of acceleration. vice versa,
When the magnitude of the output voltage v O is greater than the desired value, to reduce the f CLK, the output voltage v O a desired range for the acceleration of the predetermined range to be output.
【００７２】この加速度センサー５では、Ｅ2ＰＲＯＭ
に、出力の誤差に応じたディジタルキャリブレーション
信号を入力することで、ＶＣＯ６3が出力する信号φ1、
φ2の周波数を、ＤＡＣ６2を介して制御できるように構
成されているので、ＣＶ変換回路１のＣＶ変換率の調整
が容易である。In this acceleration sensor 5, an E 2 PROM
To, by inputting a digital calibration signal corresponding to the error of the output, signals phi 1 output from the VCO 6 3,
The frequency of phi 2, which is configured so as to be controlled via the DAC 6 2, it is easy to adjust the CV conversion of the CV conversion circuit 1.
【００７３】このようにＣＶ変換回路１から所望範囲の
出力電圧を得ることができるので、後段の増幅器が必要
がなくなる。また、φ1、φ2の周波数を変えるだけでＣ
Ｖ変換回路のＣＶ変換率を変更し、所望範囲の大きさの
出力電圧ｖOが得られるので、抵抗の機械的トリミング
や、抵抗間短絡用のＭＯＳトランジスタが不要となる。As described above, an output voltage in a desired range can be obtained from the CV conversion circuit 1, so that a subsequent amplifier is not required. Also, by simply changing the frequency of φ 1 and φ 2 , C
By changing the CV conversion rate of the V conversion circuit and obtaining an output voltage v O in a desired range, there is no need for mechanical trimming of resistors or MOS transistors for short-circuiting between resistors.
【００７４】上述の加速度センサー５は、マス部５２に
加わった加速度の垂直方向の成分の大きさを測定するも
のであったが、可動電極５３1〜５３4と固定電極６３1
〜６３4とで形成される可変容量コンデンサや、可動電
極７３1〜７３4と固定電極８３1〜８３4とで形成される
可変容量コンデンサを用いれば、基板Ａと平行であり、
可動電極５３1〜５３4の電極面と垂直方向の加速度成分
や、可動電極７３1〜７３4の電極面と垂直方向の加速度
成分を測定することが可能となる。[0074] The acceleration sensor 5 described above, was used to measure the magnitude of the vertical component of the acceleration applied to the mass portion 52, the fixed electrode 63 1 and the movable electrode 53 1-53 4
To 63 and a variable capacitor formed by the 4, if a variable capacitor formed of the movable electrode 73 1-73 4 and the fixed electrode 83 1-83 4 is parallel to the substrate A,
And acceleration components of the electrode surface and the vertical direction of the movable electrode 53 1-53 4, it is possible to measure the acceleration components of the movable electrode 73 1-73 4 electrode surface and vertically.
【００７５】その場合、ＣＶ変換回路１を用いてもよい
が、図１(ｂ)に示すＣＶ変換回路２を用いることができ
る。In this case, the CV conversion circuit 1 may be used, but the CV conversion circuit 2 shown in FIG. 1B can be used.
【００７６】このＣＶ変換回路２は、スイッチトキャパ
シタ回路２１と、増幅率が非常に大きい増幅器２４と、
抵抗回路である入力抵抗２５とを有しており、増幅器２
４の非反転入力端子は接地され、反転入力端子にはスイ
ッチトキャパシタ回路２１の一端が接続され、他端は増
幅器２４の出力端子に接続されている。直流入力電圧Ｖ
INは、入力抵抗２５を介して非反転入力端子に入力され
ており、増幅器２４の出力端子の電圧は、上述の出力電
圧ｖOとして取り出され、平滑回路８に出力されてい
る。The CV conversion circuit 2 includes a switched capacitor circuit 21, an amplifier 24 having a very large amplification factor,
And an input resistor 25 which is a resistance circuit.
The non-inverting input terminal 4 is grounded, the inverting input terminal is connected to one end of the switched capacitor circuit 21, and the other end is connected to the output terminal of the amplifier 24. DC input voltage V
IN is input to the non-inverting input terminal via the input resistor 25. The voltage at the output terminal of the amplifier 24 is extracted as the output voltage v O and output to the smoothing circuit 8.
【００７７】このスイッチトキャパシタ回路２１内に
は、可動電極５３1〜５３4と固定電極６３1〜６３4とで
形成される平行平板型のコンデンサか、可動電極７３1
〜７３4と固定電極８３1〜８３4とで形成される平行平
板型のコンデンサのいずれか一方のコンデンサが可変容
量コンデンサ２２として設けられており、その一端は増
幅器２４の出力端子に接続され、他端はスイッチ２３1
を介して非反転入力端子に接続されている。[0077] Does this switched capacitor circuit 21, a parallel plate capacitor formed by the movable electrode 53 1-53 4 and the fixed electrode 63 1-63 4, the movable electrode 73 1
To 73 4 and one of the capacitors of the parallel plate type of capacitor formed by the fixed electrode 83 1-83 4 is provided as a variable capacitor 22, one end of which is connected to the output terminal of the amplifier 24, The other end is a switch 23 1
Is connected to the non-inverting input terminal.
【００７８】可変容量コンデンサ２２には、スイッチ２
３2が並列接続されており、アナログＭＯＳトランジス
タで構成されたスイッチ２３1、２３2のゲート端子に
は、前述の信号φ1、φ2がそれぞれ入力され、スイッチ
２３1がオンのときはスイッチ２３2はオフ、スイッチ２
３1がオフのときはスイッチ２３2はオンするように構成
されている。The variable capacitor 22 has a switch 2
3 2 are connected in parallel, an analog MOS transistor switch 23 1 is composed of, 23 2 of the gate terminal, the signal phi 1 described above, phi 2 are inputted respectively, when the switch 23 1 is on the switch 23 2 is off, switch 2
3 1 is off is configured to switch 23 2 is turned on.
【００７９】スイッチ２３1がオン、スイッチ２３2がオ
フの場合、可変容量コンデンサ２２の一端には、増幅器
２４からの出力電圧ｖOが印加されるが、他端(反転入力
端子側)には、スイッチ２３1と入力抵抗２５とを介して
入力電圧ＶInが印加され、出力電圧ｖOと入力電圧ＶIN
の差電圧で充電される。[0079] When the switch 23 1 is turned on, the switch 23 2 is turned off, the one end of the variable capacitor 22, but the output voltage v O from the amplifier 24 is applied to the other end (inverting input terminal side) , the input voltage V an in is applied via a switch 23 1 and the input resistor 25, the output voltage v O and the input voltage V iN
Is charged with the difference voltage of
【００８０】他方、スイッチ２３2がオンのときには、
可変容量コンデンサ２２の両端が短絡され、蓄積された
電荷が放出される。[0080] On the other hand, when the switch 23 2 is turned on,
Both ends of the variable capacitor 22 are short-circuited, and the accumulated charge is released.
【００８１】スイッチ２３1、２３2のオン・オフの周波
数をｆCLK、入力抵抗２５の抵抗値をＲin、可変容量コ
ンデンサ２２の容量値をＣxとすると、このスイッチト
キャパシタ回路２の等価抵抗値ＲCは、 ＲC ＝ １／(ｆCLK・Ｃx) であり、ＣＶ変換回路２から出力される出力電圧ｖ
Oは、 ｖO ＝ −(ＲC／Ｒin)・ＶIN ＝ −ＶIN／(ｆCLK・Ｃx
・Ｒin) となる。When the on / off frequency of the switches 23 1 and 23 2 is f CLK , the resistance of the input resistor 25 is R in , and the capacitance of the variable capacitor 22 is C x , the equivalent resistance of the switched capacitor circuit 2 is The value R C is R C = 1 / (f CLK · C x ), and the output voltage v output from the CV conversion circuit 2
O is given by: v O = − ( RC / R in ) · V IN = −V IN / (f CLK · C x
R in ).
【００８２】入力抵抗２５の抵抗値Ｒinは一定値である
から、直流入力電圧ＶINと周波数ｆCLKの大きさが一定
であれば、このＣＶ変換回路２からは、可変容量コンデ
ンサ２２の容量値Ｃxの逆数が、一定のＣＶ変換率(＝−
ＶIN／(ｆCLK・Ｒin))で出力電圧ｖOに変換されて出力
される。Since the resistance value R in of the input resistor 25 is constant, if the magnitudes of the DC input voltage V IN and the frequency f CLK are constant, the capacitance of the variable capacitor 22 reciprocal value C x is a constant CV conversion (= -
V IN / (f CLK · R in )) is converted into an output voltage v O and output.
【００８３】その出力電圧ｖOは平滑回路８によって平
滑化され、処理しやすい状態の電圧信号ＶINとして後段
の演算回路に入力されると、演算回路により、可変容量
コンデンサ１２の容量値Ｃxから、マス部５２に加速度
の一水平方向の成分の大きさが求められる。[0083] The output voltage v O is smoothed by the smoothing circuit 8, is input to the subsequent calculating circuit as a voltage signal V IN of manageable state, by the arithmetic circuit, the capacitance value C x of the variable capacitor 12 From this, the magnitude of one horizontal component of the acceleration in the mass portion 52 is obtained.
【００８４】なお、この場合、可変容量コンデンサ２２
の電極面積をＳ、可動電極と固定電極間の距離をｄx、
誘電率をεとすると、 Ｃx ＝ ε・Ｓ／ｄx であるから、 ｖO ＝ −ＶIN・ｄx／(Ｒin・ｆCLK・ε・Ｓ) となり、ＣＶ変換回路２が出力する出力電圧ｖOの大き
さが電極間距離ｄxに比例する。加速度の大きさを算出
するためには、容量値Ｃxよりもむしろ電極間距離ｄxの
方が便利であるので、後段の演算回路は、可変容量コン
デンサ２２の容量値ではなく、可動電極５３1〜５３4と
固定電極６３1〜６３4との間の距離、又は、可動電極７
３1〜７３4と固定電極８３1〜８３4の間の距離から、簡
単な回路で加速度成分を求めることができる。In this case, the variable capacitor 22
The electrode area S, the distance between the movable electrode and the fixed electrode d x,
Assuming that the permittivity is ε, C x = ε · S / d x , so that v O = −V IN · d x / (R in · f CLK · ε · S), and the CV conversion circuit 2 outputs magnitude of the output voltage v O is proportional to the distance between electrodes d x. To calculate the magnitude of the acceleration, since the direction of the inter-electrode distance d x rather than the capacitance C x is convenient subsequent stage of the operation circuit, not the capacitance value of the variable capacitor 22, the movable electrode 53 1-53 4 and the distance between the fixed electrode 63 1-63 4, or, the movable electrode 7
3 1-73 4 and the distance between the fixed electrode 83 1-83 4, it is possible to determine the acceleration component with a simple circuit.
【００８５】以上説明したのは、反転増幅形のＣＶ変換
回路１、２であったが、図１(ｃ)のように、スイッチの
一つを接地した並列形のスイッチトキャパシタ回路３１
と帰還抵抗３５によって増幅器３４の出力端子の電圧を
分圧して反転入力端子に入力させ、直流入力電圧ＶINを
非反転入力端子に入力させ、増幅器４４の出力端子から
出力される出力電圧ｖOを平滑回路８に入力してもよ
い。Although the inversion amplification type CV conversion circuits 1 and 2 have been described above, as shown in FIG. 1C, a parallel type switched capacitor circuit 31 in which one of the switches is grounded.
Is input to the inverting input terminal by applying a voltage of the output terminal of the amplifier 34 min by the feedback resistor 35 and, to enter the DC input voltage V IN to the non-inverting input terminal, an output voltage is output from the output terminal of the amplifier 44 v O May be input to the smoothing circuit 8.
【００８６】また、図１(ｄ)のように、接地した抵抗４
５と直列形のスイッチトキャパシタ回路４１とで増幅器
４４の出力端子の電圧を分圧して反転入力端子に入力さ
せ、直流入力電圧ＶINを非反転入力端子に入力させ、増
幅器４５の出力端子から出力される出力電圧ｖOを平滑
回路８に入力してもよい。Further, as shown in FIG.
5 and the switched capacitor circuit 41 in series with each other, divide the voltage at the output terminal of the amplifier 44 and input it to the inverting input terminal, input the DC input voltage VIN to the non-inverting input terminal, and output from the output terminal of the amplifier 45. The output voltage v O may be input to the smoothing circuit 8.
【００８７】また、上述のマス部５２と基板Ａとで形成
される可変容量コンデンサを直列形のスイッチトキャパ
シタ回路２１、４１に内蔵させてもよいし、可動電極５
３1〜５３4と固定電極６３1〜６３4とで形成される可変
容量コンデンサや、可動電極７３1〜７３4と固定電極８
３1〜８３4とで形成される可変容量コンデンサを並列形
のスイッチトキャパシタ回路１１、３１に内蔵させても
よい。The variable capacitor formed by the mass 52 and the substrate A may be incorporated in the series-connected switched capacitor circuits 21 and 41, or the movable electrode 5
3 1-53 and variable capacitors formed by 4 and the fixed electrode 63 1-63 4, the fixed electrode 8 movable electrode 73 1-73 4
3 1-83 a variable capacitor formed by the 4 may be built in parallel type switched capacitor circuit 11, 31.
【００８８】なお、上述の加速度感知部と周波数制御回
路６と測定回路７とは同一基板Ａ上に形成したが、必ず
しもそれに限定されるものではなく、加速度感知部と、
周波数制御回路６や測定回路７等の回路部分とを異なる
基板上に形成したものも本発明に含まれる。Although the above-described acceleration sensor, frequency control circuit 6 and measurement circuit 7 are formed on the same substrate A, the invention is not limited to this.
A circuit in which circuit portions such as the frequency control circuit 6 and the measurement circuit 7 are formed on a different substrate is also included in the present invention.
【００８９】上述のＣＶ変換回路は、図１に示したもの
に限定されるものではない。例えば、ＣＶ変換回路１、
３では、並列型のスイッチトキャパシタ回路１１、３１
を直列型のスイッチトキャパシタ回路２１、４１に代え
てもよいし、ＣＶ変換回路２、４では、直列型のスイッ
チトキャパシタ回路２１、４１を並列型のスイッチトキ
ャパシタ回路１１、３１に代えてもよい。The above-mentioned CV conversion circuit is not limited to the one shown in FIG. For example, CV conversion circuit 1,
3, the parallel type switched capacitor circuits 11, 31
May be replaced by serial-type switched capacitor circuits 21 and 41, and in CV conversion circuits 2 and 4, series-type switched capacitor circuits 21 and 41 may be replaced by parallel-type switched capacitor circuits 11 and 31.
【００９０】周波数制御回路６については、Ｅ2ＰＲＯ
Ｍ６1と、ＤＡＣ６2と、ＶＣＯ６3とで構成したが、必
ずしもそれに限定されるものではなく、ＣＶ変換回路内
の２個のスイッチのオン・オフの周波数を制御してスイ
ッチトキャパシタ回路の等価抵抗値を変えて、ＣＶ変換
率を変更できるような回路構成であればよい。For the frequency control circuit 6, E 2 PRO
And M6 1, a DAC 6 2, is constituted by the VCO 6 3, not necessarily limited to, the equivalent resistance of the switched capacitor circuit to control the frequency of the on-off of the two switches in the CV conversion circuit Any circuit configuration can be used as long as the CV conversion rate can be changed by changing the value.
【００９１】その場合に、２個のスイッチのオン・オフ
をの周波数は、Ｅ2ＰＲＯＭ６1に記憶させるものに限定
されるものではなく、要するに、周波数を記憶する際
に、抵抗のトリミング等の機械的作業が不要な記憶装置
であれば広く含まれるが、特に、キャリブレーション信
号のためのデータ入力機構を備えているものが都合がよ
い。[0091] In this case, the frequency of the on-off of the two switches, but the invention is not limited to be stored in the E 2 PROM6 1, short, when storing the frequency, the resistance of the trimming, etc. A storage device that does not require a mechanical operation is widely included, but a storage device having a data input mechanism for a calibration signal is particularly convenient.
【００９２】[0092]
【発明の効果】基準となるコンデンサが不要になるの
で、後段の増幅器を用いなくても済む。ＣＶ変換回路の
ＣＶ変換率(電圧増幅率)をスイッチトキャパシタ内のス
イッチのオン・オフの周波数を制御して調節できるの
で、抵抗のトリミングや抵抗間の短絡による調節が不要
となる。Since a reference capacitor is not required, it is not necessary to use a subsequent amplifier. Since the CV conversion rate (voltage amplification rate) of the CV conversion circuit can be adjusted by controlling the ON / OFF frequency of the switch in the switched capacitor, trimming of the resistors and adjustment by short-circuiting between the resistors become unnecessary.
【図１】(ａ)〜(ｄ)：本発明のＣＶ変換回路の一例を示
す回路図1A to 1D are circuit diagrams showing an example of a CV conversion circuit according to the present invention.
【図２】本発明の加速度センサーの一例の回路ブロック
図FIG. 2 is a circuit block diagram of an example of the acceleration sensor of the present invention.
【図３】本発明の加速度センサーに用いることができる
加速度検出部の一例を示す図FIG. 3 is a diagram showing an example of an acceleration detection unit that can be used in the acceleration sensor of the present invention.
【図４】(ａ)：並列形のスイッチトキャパシタ回路の動
作原理を説明するための図 (ｂ)：直列形のスイッチト
キャパシタ回路の動作原理を説明するための回路図4A is a diagram for explaining the operation principle of a parallel type switched capacitor circuit. FIG. 4B is a circuit diagram for explaining the operation principle of a series type switched capacitor circuit.
【図５】(ａ)：並列形のスイッチトキャパシタ回路を用
いた増幅回路の増幅率を説明するための回路図 (ｂ)：
直列形のスイッチトキャパシタ回路を用いた増幅回路の
増幅率を説明するための回路図FIG. 5A is a circuit diagram for explaining an amplification factor of an amplifier circuit using a parallel type switched capacitor circuit.
Circuit diagram for explaining the amplification factor of an amplifier circuit using a series-type switched capacitor circuit
【図６】従来技術の加速度センサーを示す回路ブロック
図FIG. 6 is a circuit block diagram showing a conventional acceleration sensor.
【図７】従来技術の増幅率変更方法を説明するための図FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional amplification factor changing method.
【図８】垂直方向容量変化型の可変容量コンデンサの斜
視図FIG. 8 is a perspective view of a variable capacitance capacitor of a vertical capacitance change type.
１、２、３、４……ＣＶ変換回路 ５……加速度センサー ６……周波数制御回路 １１、２１、３１、４１……スイッチトキャパシタ回路 １２、２２、３２、４２……可変容量コンデンサ １３1、１３2、２３1、２３2……スイッチ １４、２４、３４、４４……増幅器 １５、２５、３５、４５……抵抗回路 ５２……マス部 ５３1〜５３4、７３1〜７３4……可動電極 ６３1〜６３4、８３1〜８３4……固定電極 Ａ……基板 Ｂ……犠牲層 Ｃ……構造層 Ｃx……可変容量コンデンサの容量値 Ｃx、１／Ｃx……可変容量コンデンサの容量を現す値 ＲC……スイッチトキャパシタ回路の等価抵抗値 Ｒf……抵抗回路の抵抗値 ｆCLK……スイッチのオン・オフの周波数 ｖO……ＣＶ変換回路の出力電圧 ＶIN……入力電
圧1, 2, 3, 4 CV conversion circuit 5 Acceleration sensor 6 Frequency control circuit 11, 21, 31, 41 Switched capacitor circuit 12, 22, 32, 42 Variable capacitor 13 1 13 2 , 23 1 , 23 2 ··· Switch 14, 24, 34, 44 ··· Amplifier 15, 25, 35, 45 ··· Resistor circuit 52 ··· Mass unit 53 1 to 53 4 , 73 1 to 73 4 ··· movable electrodes 63 1 to 63 4, 83 1 to 83 4 ...... fixed electrode a ...... substrate B ...... sacrificial layer C ...... structure layer C x ...... variable capacitor capacitance capacitor value C x, 1 / C x ...... A value representing the capacitance of the variable capacitor R C ...... Equivalent resistance value of the switched capacitor circuit R f ...... Resistance value of the resistance circuit f CLK ...... Switch on / off frequency v O ...... Output voltage of the CV conversion circuit V IN …… Input voltage
Claims (10)
コンデンサを有し、 前記可変容量コンデンサの容量を現す値を、所定のＣＶ
変換率で電圧に変換して出力するように構成されたＣＶ
変換回路であって、 少なくとも２個のスイッチを前記可変容量コンデンサに
接続してスイッチトキャパシタ回路を構成し、 前記ＣＶ変換率が、前記スイッチトキャパシタ回路の等
価抵抗値と前記抵抗回路の抵抗値の比に従って決定され
るように、前記スイッチトキャパシタ回路と前記抵抗回
路とが前記増幅器に接続され、 前記２個のスイッチのオン・オフの周波数を制御して前
記スイッチトキャパシタ回路の等価抵抗値を変えると、
前記ＣＶ変換率を変更できるように構成されたことを特
徴とするＣＶ変換回路。An amplifier, a resistor, and a variable capacitor to be measured, wherein a value representing the capacity of the variable capacitor is a predetermined CV.
CV configured to convert to voltage at the conversion rate and output
A conversion circuit, wherein at least two switches are connected to the variable capacitor to form a switched capacitor circuit, wherein the CV conversion ratio is a ratio of an equivalent resistance value of the switched capacitor circuit to a resistance value of the resistance circuit. When the switched capacitor circuit and the resistor circuit are connected to the amplifier, and controlling the on / off frequency of the two switches to change the equivalent resistance value of the switched capacitor circuit,
A CV conversion circuit configured to change the CV conversion rate.
に構成されたマス部が設けられた加速度センサーであっ
て、 前記可変容量コンデンサには、前記基板と前記マス部と
が対向配置されて形成されたコンデンサが用いられ、 前記マス部に加わった加速度のマス部に垂直な方向の成
分の大きさに応じて、前記ＣＶ変換回路の出力電圧が変
化するように構成されたことを特徴とする加速度センサ
ー。2. The CV conversion circuit according to claim 1, further comprising: a substrate; and a structural layer located on the substrate, wherein the circuit is formed of the structural layer, and is configured to be vertically movable with respect to the substrate. An acceleration sensor provided with a mass portion, wherein the variable capacitance capacitor includes a capacitor formed by arranging the substrate and the mass portion to face each other. An acceleration sensor, wherein an output voltage of the CV conversion circuit changes according to a magnitude of a component in a vertical direction.
位に置かれていることを特徴とする請求項２記載の加速
度センサー。3. The acceleration sensor according to claim 2, wherein a substrate of said variable capacitor is placed at a ground potential.
動電極とが設けられ、 前記可変容量コンデンサには、前記固定電極と前記可動
電極とが対向配置されて形成されたコンデンサが用いら
れ、 前記可動電極に加わった加速度の可動電極の面に垂直な
方向の成分の大きさに応じて前記ＣＶ変換回路の出力電
圧が変化するように構成されたことを特徴とする加速度
センサー。4. The CV conversion circuit according to claim 1, further comprising: a substrate; and a structural layer located on the substrate, wherein the structural layer is fixed to the substrate; A movable electrode that is movable in parallel with respect to the substrate is provided; a capacitor formed by arranging the fixed electrode and the movable electrode to face each other is used as the variable capacitor; An acceleration sensor, wherein an output voltage of the CV conversion circuit changes according to a magnitude of a component of the acceleration in a direction perpendicular to a surface of the movable electrode.
負帰還回路にされていることを特徴とする請求項４記載
の加速度センサー。5. The acceleration sensor according to claim 4, wherein the variable capacitor is a negative feedback circuit of the amplifier.
載の加速度センサーと、請求項４又は請求項５のいずれ
か１項記載の加速度センサーとを有する複合型加速度セ
ンサーであって、前記基板と前記マス部とで形成される
コンデンサと、前記固定電極と前記可動電極で構成され
るコンデンサとは、同一基板上に形成されていることを
特徴とする複合型加速度センサー。6. A composite acceleration sensor comprising: the acceleration sensor according to claim 2; and the acceleration sensor according to claim 4; A composite acceleration sensor, wherein a capacitor formed by the substrate and the mass portion and a capacitor formed by the fixed electrode and the movable electrode are formed on the same substrate.
載の加速度センサーであって、前記ＣＶ変換回路は同一
基板上に形成されていることを特徴とする加速度センサ
ー。7. The acceleration sensor according to claim 2, wherein the CV conversion circuit is formed on a same substrate.
て、前記ＣＶ変換回路が形成されている基板と同一基板
上に、前記周波数を制御する周波数制御回路が設けられ
ていることを特徴とする加速度センサー。8. The acceleration sensor according to claim 7, wherein a frequency control circuit for controlling the frequency is provided on the same substrate as the substrate on which the CV conversion circuit is formed. Accelerometer.
て、前記周波数制御回路は、制御すべき周波数を記憶で
きるように構成されたことを特徴とする請求項７記載の
加速度センサー。9. The acceleration sensor according to claim 8, wherein the frequency control circuit is configured to store a frequency to be controlled.
て、前記周波数の記憶内容は、外部回路から電気的に変
更できるように構成されたことを特徴とする加速度セン
サー。10. The acceleration sensor according to claim 9, wherein the stored content of the frequency is configured to be electrically changeable from an external circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8340644A JPH10170544A (en) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | C/v conversion circuit and acceleration sensor using the c/v conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8340644A JPH10170544A (en) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | C/v conversion circuit and acceleration sensor using the c/v conversion circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10170544A true JPH10170544A (en) | 1998-06-26 |
Family
ID=18338953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8340644A Withdrawn JPH10170544A (en) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | C/v conversion circuit and acceleration sensor using the c/v conversion circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10170544A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6490926B2 (en) * | 1998-11-25 | 2002-12-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor module |
| US6952966B2 (en) | 2003-03-17 | 2005-10-11 | Denso Corporation | Apparatus for detecting physical quantity |
| JP2012202872A (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | Toshiba Corp | Sensor control circuit and sensor system |
| JP2013224902A (en) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Yazaki Corp | Electrode failure diagnostic device |
| JP2017181252A (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 新日本無線株式会社 | CV conversion circuit |
| CN111223672A (en) * | 2020-02-27 | 2020-06-02 | 清华大学 | Impact self-sensing supercapacitor with micro short-circuit structure and application |
-
1996
- 1996-12-05 JP JP8340644A patent/JPH10170544A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6490926B2 (en) * | 1998-11-25 | 2002-12-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor module |
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