TWI226522B - Potential fixing apparatus, potential fixing method and capacity measuring apparatus - Google Patents

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1226522 A7 B7 五、發明説明（1) 【技術領域】 本發明是關於，電位固定裝置、電位固定方法及電容 測定裝置，特別是關於，用以固定第1電容與第2電容間 的連接線的電位的電位固定裝置、電位固定方法及包含這 種電位固定裝置的電容測定裝置。 【技術背景】 傳統上有一種習用的電容測定裝置，用以測定電容式 麥克風等，各種頻率會使其靜電容量改變的電容。第6圖 是表示以往的電容測定裝置的一個例子的電路圖。如第6 圖所示，以往的電容測定裝置具備有：運算放大器1 1 2、交 流電壓產生器1 1 3、被測定電容1 1 4、及當作回授阻抗的回 授電阻1 1 6。回授電阻1 1 6與被測定電容1 1 4是經由信號線 117連接在一起。在運算放大器112的一方端子連接有信號 線1 1 7。而與被測定電容1 1 4的連接在信號線1 1 7的一側相 反的一側的電極，連接有交流電壓產生器1 1 3的一方端子 。而交流電壓產生器1 1 3的另一方端子則接地。 在此，被測定電容1 14所具有的靜電電容C s，會因接 受到的物理量（加速度、壓力、氣體、光、音波等）而變化。 而交流電壓產生器1 1 3是用以產生，在測定容量時施加在 被測定電容1 1 4的動作信號V in。 第6圖所示的傳統電容測定裝置的電容測定動作是， 當從交流電壓產生器1 13產生動作信號（電壓：V in)時，該 動作信號的電壓V in加在被測定電容1 1 4的兩端。藉此， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -J— I J1 ·

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 1226522 A7 ___B7 ' 五、發明説明（2) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在被測定電容114有電流流通。這時，運算放大器H2的 輸入阻抗在理想狀態時是無限大，因此，流通於被測定電 容1 1 4的電流將全部流過回授電阻1丨6。藉此，可以從信號 輸出端子1 1 8輸出，對應被測定電容1 1 4的靜電電容C s的 輸出電壓V out。而依據此檢測信號的輸出電壓v out進行 各種信號處理，便可以獲得靜電電容Cs。 第6圖所示的傳統的電容測定裝置，其回授阻抗使用 回授電阻1 1 6，因 此，信號輸出端子1 1 8的輸出電壓V out會具有，如下 式（1)所示的頻率特性。 V out = -Rf((Cd + AC · sin ω c t) · 6； in · cos 6； in t + AC · ω c · cos ω c t · sino in t〕V i ............(1) 篸照上式（1 )，Vi是從交流電壓產生器1 1 3送出的信號 V in的振幅，in是 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 動作信號V i η的角速度。而C d是被測定電容1 14的 標準電容値，AC及ω c分別是被測定電容1 1 4中，電容變 化分的電容値及角速度。在上述式（1)，電容變化分的角速 度ω c含有與電容變化分的電容値AC成比例的項目。因此 ，輸出電壓V out與電容變化分的頻率（ω c/2 π = f c)成比 例，因而具有頻率特性。因此，必須在後級重行配設處理 電路，使其不具頻率特性。其結果，會使電路規模變大。 因而有人建議回授阻抗不用電阻，而改以電容器構成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 1226522 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（3) 的技術。第7圖便是表示這種電容測定裝置的電路圖。參 照第7圖，此電容測定裝置的回授阻抗以回授電容1 1 5構 成。此電路的輸出電壓V out以下式（2)表示。 V out =〔（ C d + AC · sin ω c t) /C f〕V in ............(2) 如上述式（2)所示，以回授電容11 5(電容値：C f)構成 回授阻抗，靜電電容Cs所儲存的電荷與回授電容115的電 容値C f所儲存的電荷會相等，因此可以使信號線1 1 7的電 荷量保持一定値。藉此，輸出電壓V out不含與角速度ω c 成比例的項目。因此，電路輸出沒有對電容變化頻率的依 存性，不必在後級爲使其不據頻率特性，而重行配設的處 理電路。其結果，可以防止電路規模變大。 然而，如第7圖所示的技術，以回授電容1 15構成回 授阻抗時，位於回授電容1 1 5與被測定電容1 1 4間的信號 線1 1 7不會有直流電流流通，信號線1 1 7成爲浮動狀態。 因此，信號線1 1 7的電位變不穩定，電路輸出對電源電壓 成飽和狀態等，電路會無法正常動作。 爲了防止上述不妥，也可以如第7圖所示，在信號線 1 1 7與GND的間連接電阻1 1 9，藉此固定信號線1 1 7的電 位。 然而，如上述，若藉由電阻1 1 9固定電位，在測定電 容時，有時會在電阻119流通電流。這時，信號線117的 電荷量會發生變化，因而有電容測定裝置的靈敏度降低的 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -J— I J— · 『裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- 1226522 A7 B7_ 五、發明説明（4) 問題點。因此，很難正確進行電容測定。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 而在被測定電容1 14施加V in時’縱使以遮蔽線（未圖 示）被覆信號線1 1 7，同時，藉由假想短路使該遮蔽線與信 號線1 1 7成爲同電位，再將遮蔽線與信號線1 1 7接至GND ，在現實的運算放大器1 1 2，信號線1 1 7不會變成Gnd， 稍有信號V in會存在於信號線1 1 7上。因此，在遮蔽線與 信號線1 1 7間生成雜散電容，而因爲此雜散電容的影響， 使得很難正確進行電容測定。 本發明是爲了解決上述課題而完成者，本發明的一個 目的在提供，能夠防止第1電容與第2電容間的連接線的 電荷量發生變化的電位固定裝置。 本發明的另一目的在提供，固定第1電容與第2電容 間的連接線的電位時，仍不會降低靈敏度，能夠進行正確 的電容測定的電容測定裝置。 本發明的再一目的在提供，能夠防止第1電容與第2 電容間的連接線的電荷量變化的電位固定方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 【發明的揭示】 本發明的一個局面的電位固定裝置，是用以固定第j 電容，與直接連接在該第J電容的第2電容的兩個電容間 的連接線的電位的電位固定裝置，備有，至少有兩個高阻 抗’並能夠保持第1電容與第2電容的合計總電荷量，同 時’將兩個電谷間的連接線的電位維持在一定値的電壓供 應手段。而該電壓供應手段的輸出端子是連接在兩個電容 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' - 1226522 A7 B7 五、發明説明（5) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 間的連接線。再者，本發明的高阻抗除了高電阻外，也可 以使用二極體的逆偏壓特性，或電晶體的截斷狀態，藉此 加以實現。 在上述一個局面的電位固定裝置，可以藉由配設，能 夠保持第1電容與第2電容的合計總電荷量，並將兩個電 容間的連接線的電位維持在一定値的電壓供應手段，同時 ，將該電壓供應手段的輸出端子連接在兩個電容間的連接 線，藉此防止第1電容與第2電容間的連接線的電荷量發 生變化。並且，在電壓供應手段至少含兩個高阻抗，藉此 高阻抗，可以有效防止流通於兩個電容間的連接線的電流 的一部分流進電壓供應手段。如此也可以防止第1電容與 第2電容間的連接線的電荷量發生變化。如此，由於可以 防止第1電容與第2電容間的連接線的電荷量發生變化， 因此，例如在電容測定裝置，固定第1電容與第2電容間 的連接線的電位時，電容測定裝置的靈敏度也不會降低。 其結果，可以進行正確的電容測定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的其他局面的電位固定裝置，是用以固定第1 電容，與直接連接在第1電容的第2電容的兩個電容間的 連接線的電位的電位固定裝置，備有，至少有兩個高阻抗 ，同時，輸出與施加在連接線的動作信號的電位相等電位 的電壓供應手段。而該電壓供應手段的輸出端子是連接在 兩個電容間的連接線。 上述其他局面的電位固定裝置，因爲配設有可以輸出 與施加在第1電容與第2電容的連接線的動作信號的電位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 1226522 A7 B7 五、發明説明（6) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 相等電位的電壓供應手段，同時，將該電壓供應手段的輸 出端子連接在第1電容與第2電容間的連接線，因此，在 第1電容與第2電容的連接線不會有電流出入，可以防止 連接線的合計總電荷量發生變化。並且，在電壓供應手段 至少含有兩個高阻抗，藉此高阻抗可以有效防止流通於連 接線的電流的一部分流進電壓供應手段側。藉此也可以防 止連接線的合計總電荷量發生變化。如此，由於可以能防 止第1電容與第2電容間的連接線的電荷量發生變化，因 此，例如在電容測定裝置，固定第1電容與第2電容間的 連接線的電位時，電容測定裝置的靈敏度也不會降低。其 結果，可以進行正確的電容測定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述一個局面或其他局面的電位固定裝置，最好是 ，在電壓供應手段包含：第1高電阻；直接連接在第1高 電阻的第2高電阻；輸出由第1高電阻與第2高電阻分壓 的電位的電壓分壓手段。再者，本發明的「高電阻」，在 對象電容是lpF程度，數百MHz以上時是數ΜΩ以上，對 象電容是1 pF程度，數百KHz〜1 MHz程度時是數百ΜΩ 以上。亦即，「高電阻」表示，具有較之第1電容與第2 電容的阻抗成分充分大的相對高的電阻値的電阻。如此， 將電壓供應手段構成爲包含可輸出由第1高電阻與第2高 電阻分壓的電位的電壓分壓手段，即可藉由適宜選擇第1 高電阻及第2高電阻的電阻値，很容易調節電壓供應手段 的輸出電位。 在上述一個局面或其他局面的電位固定裝置，最好是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） ' -9 - 1226522 A7 _________ B7 _ _ . 五、發明説明（7) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ’在電壓供應手段包含··放大器、規定電壓施加手段、第i 高電阻、第2高電阻、及輸出端子，放大器連接有第丨高 電阻的一方端子，第1高電阻的另一方端子與第2高電阻 的一方端子連接在一起，第1高電阻的另一方端子與第2 高電阻的一方端子之間，連接有輸出端子，第2高電組的 另一方端子與規定電壓施加手段連接在一起。如此構成時 ’決定放大器的放大度、第1高電阻與第2高電阻的電阻 値、規定電壓施加手段的電壓値，便可很容易將電壓供應 手段的輸出端子的電位控制成，與施加在第1電容與第2 電容的連接線的動作信號的電位相等的電位。 本發明的再一其他局面的包含電位固定裝置的電容測 定裝置，電位固定裝置進一步含有第1運算放大器，第1 電容是被測定電容，兩個電容間的連接線是信號線，第1 運算放大器的輸入端子連接在該信號線。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述再一其他局面的電容測定裝置，是構成爲包含具 有上述任一架構的電位固定裝置，同時，使該電位固定裝 置的第1電容爲被測定電容，同時使兩個電容間的連接線 爲信號線，藉此使信號線沒有電流的出入，因而可以防止 連接線的合計總電荷量發生變化。藉此，在電容測定裝置 ，固定第1電容與第2電容間的連接線的電荷時，電容測 定裝置的靈敏度也不會降低。其結果，可以進行正確的電 容測定。 在上述再一其他局面的包含電位固定裝置的電容測定 裝置，最好是，電位固定裝置進一步含有第2運算放大器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐) ~" 1226522 A7 _ B7_ * 五、發明説明（8) ，該第2運算放大器的輸出端子連接在第2電容。如此構 成時，可以將第2運算放大器當作電流源使用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的另一局面的電位固定方法，是用以固定第1 電容，與直接連接在第1電容的第2電容的兩個電容間的 連接線的電位的電位固定方法，以使用至少兩個高電阻分 壓的電位作爲輸出電位，將輸出電位施加在兩個電容間的 連接線，且將該輸出電位固定在連接線沒有電流出入之輸 出電位。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述另一局面的電位固定方法在固定兩個電容間的連 接線的電位時，將施加在兩個電容間的連接線的電位，固 定在該連接線沒有電流出入的輸出電位，藉此可以防止第1 電容與第2電容間的連接線的合計總電荷量發生變化。同 時是以至少兩個尚阻抗分壓的輸出電位固定電壓，藉此尚 阻抗可以有效防止流通於連接線的電流的一部分流進電壓 供應手段側。藉此也可以防止第1電容與第2電容的連接 線的合計總電荷量發生變化。如此，由於可以能防止第1 電容與第2電容間的連接線的電荷量發生變化，因此，例 如在電容測定裝置，固定第1電容與第2電容間的連接線 的電位時，電容測定裝置的靈敏度也不會降低。其結果， 可以進行正確的電容測定。 本發明的另一其他局面的電位固定方法，是用以固定 第1電容，與直接連接在第1電容的第2電容的兩個電容 間的連接線的電位的電位固定方法，以使用至少兩個高電 阻分壓的電位作爲輸出電位，將輸出電位施加在兩個電容 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 1226522 A7 B7 五、發明説明（9) 間的連接線，且將該輸出電位設定在施加於兩個電容間的 連接線的動作電壓的電位相等。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述另一其他局面的電位固定方法在固定第1電容 與第2電容間的連接線的電位時，將施加於該連接線的輸 出電位設定成與施加在兩個電容間的連接線的動作信號的 電位相等，藉此可以防止兩個電容間的連接線的合計總電 荷量發生變化。並且，藉由使用至少兩個高阻抗分壓的輸 出電位固定電位，因此可以藉由該高阻抗有效防止流通於 連接線的電流的一部分流進高阻抗側。藉此也可以防止連 接線的合計總電荷量發生變化。如此，因爲可以防止兩個 電容間的連接線的電荷量發生變化，因此，例如在電容測 定裝置，固定第1電容與第2電容間的連接線的電位時， 電容測定裝置的靈敏度也不會降低。其結果，可以進行正 確的電容測定。 上述另一局面或另一其他局面的電位固定方法，最好 是，將第1電容與第2電容中的任一方當作被測定電容使 用。如此構成時，便可以很容易進行電容測定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 【實施發明的最佳形態】 茲參照附圖說明本發明的實施形態如下。 (第1實施形態） 第1圖是表示本發明第1實施形態的包含電位固定裝 置的電容測定裝置的電路圖，第2圖是表示第1圖所示第1 實施形態的電位固定裝置所含放大器的內部架構的一個例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -12- 1226522 A7 _____B7 _ 五、發明説明（1C) 子的電路圖。 首先，參照第1圖及第2圖，說明第1實施形態的包 含電位固定裝置的電容測定裝置的架構。此第1實施形態 的電容測定裝置備有：運算放大電路12、交流電壓產生器 13、靜電電容Cs、被測定電容14、具有電容値C f的當作 回授阻抗用的固定電容15。再者，運算放大電路12是本發 明的「第1運算放大器」的一個例子。而，被測定電容14 是本發明的「第1電容」或「第2電容」的一個例子，固 定電容15是本發明的「第1電容」或「第2電容」的一個 例子。 被測定電容14與固定電容15以信號線17連接在一起 。信號線17連接在運算放大電路12的一方端子。再者， 此ig 5虎線1 7是本發明的「連接線」的一*個例子。而，跟被 測定電容1 4的連接在信號線17的一側相反的電極，連接 有交流電壓產生器1 3的一方端子。而，跟固定電容15的 連接在信號線17的一側相反的電極，連接在信號輸出端子 1 8。同時，交流電壓產生器1 3的另一端在本實施形態是接 地，但也可以連接在DC成分。再者，被測定電容14是依 接受到的物理量（加速度、壓力、氣體、光、音波等）而改變 其所具有的靜電電容Cs。而，交流電壓產生器13是用以產 生，測定電容時施加在被測定電容1 4的動作信號v in。 在此，第1實施形態的電容測定裝置，是使用備有電 壓供應電路1的電位固定裝置固定信號線1 7的電位。再者 ，電壓供應電路1是本發明的「電壓供應手段」的一個例 1紙張尺度適用中國國家標準（〇灿）八4規格（210、/297公釐） ' -13- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1226522 A7 ___B7 五、發明説明（11) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 子。電壓供應電路1含有：具有放大度A的放大器2;具 有電阻値Ral的第1高電阻3 ;具有電阻値Ra2的第2高 電阻4。第1高電阻3的Ral及第2高電阻4的Ra2均具 有1 ΜΩ以上的電阻値。再者，此電阻値是由使用的頻率及 檢出電容所求得，只要是具有較其特性阻抗相對高很多的 値即可。 而在放大器2的輸入側連接有，跟交流電壓產生器i 3 不同的別的交流電壓產生器（別的電源）7。放大器2的輸出 側，則連接在第1高電阻3的一方端子。第1高電阻3的 另一方端子與第2局電阻4的一方端子之間，連接有輸出 端子5。其電壓供應電路1的輸出端子5在點p，連接於信 5虎線1 7。弟2局電阻4的另一'端設有端子6。此端子6施 加有規定的電位V s。此端子6是本發明的「規定電壓施加 手段」的一個例子。同時，從輸出端子5輸出，由第1高 電阻3與第2高電阻4的電阻分割所分壓的電壓v a。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 同時，放大器2是具有例如第2圖所示的架構。亦即 ，放大器2含有：運算放大電路21;具有電阻値R1的電 阻22;具有電阻値R2的電阻23。運算放大電路21的非反 轉輸入端子連接有交流電壓產生器7(參照第1圖）。而運算 放大電路21的輸出端子與反轉輸入端子的間連接有電阻22 。同時，運算放大電路21的輸出端子與反轉輸入端子間連 接有電阻22。同時，運算放大電路21的反轉輸入端子與 GND的間連接有電阻23。如此構成，便可很容易獲得放大 度 A = (R 1 + R 2)/ R 2的放大器2。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -14 - 1226522 A7 B7 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1實施形態的電容測定裝置的電位固定方法是，決 定放大器2的放大度a '第1高電阻3的電阻値Ra 1、第2 高電阻4的電阻値Ra2及端子6的電壓Vs，使流通信號線 1 7的動作信號的電壓V in，與電壓供應電路1的輸出端子 5的電壓Va相等。再者，放大器2的放大度A可以藉由適 宜選擇第2圖所示的電阻22及23的電阻値R 1及R 2，很 容易調節。 第1圖所示的第1實施形態的電容測定裝置的電容測 定動作是，從交流電壓產生器13產生動作信號（電壓·· V in )後，該動作信號的電壓V in加在被測定電容1 4的兩端。 藉此，在被測定電容14有電流流通。這時，運算放大電路 1 2的輸入阻抗在理想狀態時是無限大，因此，流通於被測 定電容1 4的電流將全部流過固定電容1 5。藉此，從信號輸 出端子1 8輸出對應被測定電容1 4的靜電電容C s的輸出電 壓V out。而，依據此檢測信號的輸出電壓V out進行各種 信號處理，便可以獲得被測定電容1 4的靜電電容C s。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1實施形態是如上述，配設有，可在連接被測定電 容1 4與固定電容1 5的信號線1 7施加電位固定用的交流電 壓的電壓供應電路1，同時，將該電壓供應電路1的輸出端 子5的電位設定成，與施加在信號線1 7的動作信號的電位 V in相等，藉此使信號線1 7沒有電流出入，因此可以防止 信號線1 7的電荷量發生變化。 並且，由於在電壓供應手段1包含高阻抗的第1高電 阻3及第2高電阻4，藉此高阻抗可以有效防止流通於連接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 1226522 A7 __________ B7 五、發明説明（ 線1 7的電流的一部分流進電壓洪應手段1側。藉此也可以 防止連接線1 7的電荷量發生變化。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1實施形態是如上述，對信號線1 7不會注入或流出 電荷，因此可以防止信號線1 7的合計總電荷量發生變化。 在此說明，被測定電容1 4與固定電容1 5的合計總電 荷量。如第1圖所示，從交流電壓產生器1 3送出的動作信 號（電壓：V i η)維持一定大小，因此，加在被測定電容J 4 的電壓V s也是一定大小。但是，被測定電容1 4是電容檢 測部，因此，被測定電容14的電容値C s會變化。被測定 電容14的電容値C s的變化，成爲被測定電容14的電荷 量Q s的變化。第1實施形態是如上述，對信號線17沒有 注入或流出電荷，因此，儲存在固定電容15的電荷量Q f ，與儲存在被測定電容1 4的電荷量Q s的和是一定。因此 ，被測定電容1 4的電荷量Q s的增減，顯現成爲固定電容 1 5的電荷量Q f的減增。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 固定電容1 5的電荷量Q f的變化（減增）因固定電容1 5 的電容値C f 一定，因此，顯現成爲固定電容1 5的電壓値 V f的變化（減增）。而，加在該固定電容15的電壓V f的 輸出，則從信號輸出端子1 8成爲V out而輸出。 亦即，在第1實施形態的電容測定裝置，在被測定電 容14的電容値C s與固定電容15的電容値C f之間有電荷 的送受，但如上述，對信號線1 7沒有注入或流出電荷，因 此，被測定電容14與固定電容15的合計總電荷量是一定 。藉此可以，一面將被測定電容1 4與固定電容1 5的合計 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16- 1226522 A7 B7 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 總電荷量保持一定，同時以電壓供應電路1對信號線1 7供 給固定的電位。因此，固定連接被測定電容1 4與固定電容 1 5的信號線1 7的電位時，電容測定裝置的靈敏度也不會降 低。其結果，可以進行正確的電容測定。 (第2實施形態） 第3圖是表示本發明第2實施形態的包含電位固定裝 置的電容測定裝置的電路圖。參照第3圖，本第2實施形 態的電壓供應電路1是，在上述第1實施形態的架構，於 放大器2的輸入側連接可對信號線1 7施加動作信號v in的 交流電壓產生器1 3以取代交流電壓產生器7時的例子。再 者，第2實施形態的其他架構與上述第1實施形態相同。 第2實施形態是如上述，在放大器2的輸入側連接用 以對信號線1 7施加動作信號V in的交流電壓產生器1 3， 藉此可能省略第1實施形態的交流電壓產生器7，可以較第 1實施形態簡化電路架構。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 同時，第2實施形態是跟上述第1實施形態同樣，藉 由調節放大器2的放大度A、第1高電阻3的電阻値Ral、 第2高電阻4的電阻値Ra2及端子6的電壓Vs，可以很容 易將電壓供應電路1的輸出端子5的電壓V a設定成，與 信號線17的動作信號的電壓V in相等。具體上是，使第2 圖所示的放大器2的電阻22及23的電阻値成爲R1 = R2， 藉此使放大器2的放大度A成爲A = 2，使Vs = 〇V、Ral =Ra2，便可以很容易使電壓供應電路1的輸出端子5的電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- 1226522 A 7 _ B7_ 五、發明説明（β 壓Va成爲Va = Vin。 如此，由於將電壓供應電路1的輸出端子5的電壓V a 設定成，與信號線1 7的動作信號的電壓V in相等，因此與 上述第1實施形態同樣，信號線1 7沒有電流的出入，可以 有效防止信號線1 7的電荷量發生變化。其結果，在電容測 定裝置固定連信號線1 7的電位時，電容測定裝置的靈敏度 也不會降低，可以進行正確的電容測定。 (第3實施形態） 第4圖是表示本發明第3實施形態的包含電位固定裝 置的電容測定裝置的電路圖。 首先，參照第4圖，說明第3實施形態的包含電位固 定裝置的電容測定裝置的架構。本第3實施形態備有：成 爲電流源的運算放大電路1 1、在假想短路狀態的運算放大 電路1 2、交流電壓產生器1 3、被測定電容1 4、固定電容 15。再者，運算放大電路11是本發明的「第2運算放大電 路」的一個例子。被測定電容14與固定電容1 5由信號線 1 7連接在一起。信號線1 7連接在運算放大電路1 2的一方 的輸入端子。而，交流電壓產生器13是連接在運算放大電 路1 2的另一方的輸入端子。 在此，第3實施形態是使用備有電壓供應電路1的電 位固定裝置，固定信號線1 7的電位。再者，電壓供應電路 1的架構及所含的放大器2的架構與上述第1實施形態相同 。亦即，電壓供應電路1含有：具有放大度A的放大器2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -18- 1226522 A7 B7 五、發明説明（10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、第1高電阻3、第2高電阻4。在放大器2的輸入側連接 有跟交流電壓產生器1 3不同的別的交流電壓產生器7。放 大器2的輸出側，則連接有第1高電阻3的一方端子。第1 高電阻3的另一方端子，設有電壓供應電路1的輸出端子5 。該電壓供應電路1的輸出端子5連接於信號線17。第2 高電阻4的另一端設有端子6。此端子6施加有規定的電位 Vs。同時，從輸出端子5輸出，由第1高電阻3與第2高 電阻4的電阻分割而分壓的電壓V a。 第3實施形態的電容測定裝置的電位固定方法是，決 定放大器2的放大度A、第1高電阻3的電阻値Ra 1、第2 高電阻4的電阻値Ra2及端子6的電壓Vs，使流通於信號 線1 7的動作信號的電壓V in，與電壓供應電路1的輸出端 子5的電壓V a相等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4圖所示的第3實施形態的電容測定裝置的電容測 定動作是，由於運算放大電路12是在假想短路的狀態，從 交流電壓產生器13產生的電壓V in(動作信號）便加在信號 線1 7。藉此，在被測定電容14的兩端有電流流通。而從信 號輸出端子1 8輸出對應被測定電容14的靜電電容C s的 輸出電壓V out。對此輸出電壓V out施以各種信號處理， 便可以獲得被測定電容1 4的靜電電容C s。 第3實施形態是如上述，配設有用以在連接被測定電 容14與固定電容1 5的連接線1 7施加固定電位用的交流電 壓的電壓供應電路1，同時，將該電壓供應電路1的輸出端 子5的電位設定成，與與施加在信號線1 7的動作信號的電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -19- 1226522 A7 B7 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 位v in相等，因此，信號線1 7不會有電流出入，可以防止 信號線1 7的電荷量發生變化。並且，在電壓供應電路1含 有高阻抗的第1高電阻3及第2高電阻4，藉此高阻抗可以 有效防止流通於信號線17的電流的一部分流進電壓供應電 路1側。藉此也可以防止信號線1 7的電荷量發生變化。其 結果，第3實施形態的電容測定裝置，在固定連接被測定 電容1 4與固定電容1 5的信號線1 7的電位時，電容測定裝 置的靈敏度也不會降低，可以進行正確的電容測定。 (第4實施形態） 第5圖是表示本發明第4實施形態的包含電位固定裝 置的電容測定裝置的電路圖。參照第5圖，本第4實施形 態的電壓供應電路1是，在上述第3實施形態的架構，於 放大器2的輸入側連接用以對信號線1 7施加動作信號V in 的交流電壓產生器1 3，取代交流電壓產生器7時的例子。 再者，第4實施形態的其他架構與上述第3實施形態相同 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4實施形態是如上述，在放大器2的輸入側連接用 以對信號線1 7施加動作信號V in的交流電壓產生器1 3， 藉此可以省略第3實施形態的交流電壓產生器7，可以較第 3實施形態簡化電路架構。 同時，第4實施形態是跟上述第3實施形態同樣，藉 由調節放大器2的放大度A、第1高電阻3的電阻値Ral、 第2高電阻4的電阻値Ra2及端子6的電壓Vs，可以很容 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20- 1226522 A7 ___ B7_ 五、發明説明（1$ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 易將電壓供應電路1的輸出端子5的電壓V a設定成，與 信號線17的動作信號的電壓V in相等。具體上是，使第2 圖所示的放大器2的電阻22及23的電阻値成爲R1 = R2， 藉此使放大器2的放大度A成爲A = 2，是Vs = OV、Ral =Ra2，便可以很容易使電壓供應電路1的輸出端子5的電 壓Va，與信號線1 7的動作信號的V in同電位。 如此，由於將電壓供應電路1的輸出端子5的電壓V a 設定成，與信號線1 7的動作信號的電壓V in相等，因而與 上述第3實施形態同樣，信號線1 7沒有電流出入，可以有 效防止信號線1 7的電荷量發生變化。其結果，在電容測定 裝置固定連信號線17的電位時，電容測定裝置的靈敏度也 不會降低，可以進行正確的電容測定。舉例言之，C s = 2〇 pF、C f = 1 pF、放大器的放大度A = 2、Vin是500 KHz 而數十 mV rms的輸入時，若Ral = Ra2 = 1 ΜΩ，C s的電 壓靈敏度是 -16 dB，但Ral = Ra2 = 100 ΜΩ時，則成爲 - 5 dB，獲得約10 dB的改善。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，對本次揭示的實施形態應暸解，所有各點均是 例示，並非加上限制。本發明的範圍是如申請專利範圍所 示，不是上述實施形態的說明，而且是包含與申請專利範 圍均等的意義及範圍內的所有變更。 例如，上述實施形態，電壓供應電路1的高阻抗是使 用第1高電阻3及第2高電阻4，但本發明並不限定如此’ 高阻抗也可以利用，例如二極體的逆偏壓特性，或使用電 晶體的截斷狀態等。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -21 - 1226522 A7 B7 五、發明説明（1$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而上述實施形態，是對具有如第1圖、第3圖、第4 圖及第5圖所示的電路架構的電容測定裝置進行說明，但 本發明並非限定如此，也同樣可以適用於具有其他電路架 構的電容測定裝置。 同時，上述實施形態是說明，固定電容測定裝置的連 接被測定電容14與固定電容15的信號線17的電位時，但 本發明並不限定如此，也可以同時廣泛適用在，固定包含 直接連接第1電容與第2電容的電路架構的電容測定裝置 以外的裝置的電位時。 如以上所述，依據本發明時，固定第1電容與第2電 容間的連接線的電位時，可以防止第1電容與第2電容間 的連接線的電荷量發生變化。其結果，例如在電容測定裝 置，固定第1電容與第2電容間的連接線的電位時，電容 測定裝置的靈敏度不會降低，可以進行正確的電容測定。 【在產業上利用的可能性】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如以上所述，本發明的電位固定裝置、電位固定方法 及電容測定裝置，作爲檢測靜電電容的電路及裝置十分有 用，特別是適合作爲電容型麥克風等，各種頻率時靜電電 容量會改變的電容型感測器的檢測電路及檢測裝置。 【圖式的簡單說明】 第1圖是表示本發明第1實施形態的包含電位固定裝 置的電容測定裝置的電路圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -22- 1226522 A7 B7 五、發明説明（2〇 第2圖是表示第1圖所示第1實施形態的電位固定裝 置所含放大器的內部架構的一個例子的電路圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖是表示本發明第2實施形態的包含電位固定裝 置的電容測定裝置的電路圖。 第4圖是表示本發明第3實施形態的包含電位固定裝 置的電容測定裝置的電路圖。 第5圖是表示本發明第4實施形態的包含電位固定裝 置的電容測定裝置的電路圖。 第6圖是表示傳統的回授阻抗使用電阻時的電容測定 裝置的電路圖。 第7圖是表示第6圖的回授阻抗使用電容時的電容測 定裝置的電路圖。 【圖號說明】 1 :電壓供應電路 2 =放大器 3 :第1高電阻 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 :第2高電阻 5 :輸出端子 6 :端子 7 :交流電壓產生器 12 :運算放大電路 1 3 :交流電壓產生器 1 4 :被測定電容 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23- 1226522 A7 B7 五、發明説明（21) 1 5 :固定電容 1 7 :信號線 1 8 :信號輸出端子 2 1 :運算放大電路 2 2、2 3 :電阻 112 :運算放大器 1 1 3 :交流電壓產生器 1 1 4 :被測定電容 115 :回授電容 1 1 6 :回授電阻 1 1 7 :信號線 1 1 8 :信號輸出端子 1 1 9 :電阻 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） -24-

Claims (1)

1226522 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1. 一種電位固定裝置，用以固定第1電容’與直接連 接在上述第1電容的.第2電容的兩個電容間的連接線的電 位，其特徵爲， 備有，至少有兩個高阻抗，同時’能夠保持上述第1 電容與上述第2電容的合計總電荷量’並將上述兩個電容 間的連接線的電位維持在一定値的電壓供應手段， 上述電壓供應手段的輸出端子是連接在上述兩個電容 間的連接線。 2. —種電位固定裝置，用以固定第1電容，與直接連 接在上述第1電容的第2電容的兩個電容間的連接線的電 位，其特徵爲， 備有，至少有兩個高阻抗，同時，輸出與施加在上述 連接線的動作信號的電位相等電位的電壓供應手段， 上述電壓供應手段的輸出端子是連接在上述兩個電容 間的連接線。 3 .如申請專利範圍第1項或第2項所述的電位固定裝 置，其中， 上述電壓供應手段包含： 第1高電阻； 直接連接在上述第1高電阻的第2高電阻； 輸出由上述第1高電阻與上述第2高電阻分壓的電位 的電壓分壓手段。 4.如申請專利範圍第1項或第2項所述的電位固定裝 置，其中， 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 25- 1226522 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 2 上述電壓供應手段包含：放大器、規定電壓施加手段 、第1高電阻、第2高電阻、及上述輸出端子， 上述放大器連接有上述第1高電阻的一端， 上述第1高電阻的另一端與上述第2高電阻的一端之 間，連接有上述輸出端子， 上述第2高電組的另一端與上述規定電壓施加手段連 接在一起。 5. —種電容測定裝置，包含申請專利範圍第1〜4項 中任一項所述的電位固定裝置，其特徵爲， 上述電位固定裝置進一步含有第1運算放大器， 上述第1電容是被測定電容， 上述兩個電容間的連接線是信號線， 上述第1運算放大器的輸入端子連接在上述信號線。 6. 如申請專利範圍第5項所述的電容測定裝置，其中 上述電位固定裝置進一步含有第2運算放大器， 上述第2運算放大器的輸出端子連接在上述第2電.容 〇 7. —種電位固定方法，用以固定第1電容，與直接連 接在上述第1電容的第2電容的兩個電容間的連接線的電 位，其特徵爲， 以使用至少兩個高電阻分壓的電位作爲輸出電位，將 上述輸出電位施加在上述兩個電容間的連接線‘，且上述輸 出電位是固定在上述連接線沒有電流出入的輸出電位。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ： " (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

-26- 1226522 A8 B8 C8 _____ D8 六、申請專利範圍 3 8· —種電位固定方法，用以固定第1電容，與直接連 接在上述第1電容的.第2電容的兩個電容間的連接線的電 位，其特徵爲， 以使用至少兩個高電阻分壓的電位作爲輸出電位，將 上述輸出電位施加在上述兩個電容間的連接線，且將上述 輸出電位設定成，與施加在上述兩個電容間的連接線的動 作信號的電位相等。 9.如申請專利範圍第7項或第8項所述的電位固定方 法，其中，將上述第1電容與上述第2電容中的任意一方 ，當作被測定電容使用。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） -27-