TWI275808B - Capacitance difference detecting circuit and MEMS sensor - Google Patents
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Description
1275808 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關於可檢測二電容器之電容改變之電容差 5值檢測電路及可根據此等二電容器之電容改變檢測應用角 速度或加速度之微機電系統(MEMS)感測器。 L 前标】 發明背景 於最近數年,由微機電系統(MEMS)形成之memS感測 10器(角速度感測器及加速度感測器)已有廣泛之使用。此種 形式之Μ E M S感測器具有一基板、一可置換地相對於此基板 δ又置且振盪於此基板之垂直方向之質量本體、以及形成於 此基板與此質量本體間之二電容器。當二電容器之電容(電 容間之差值)改變時,其可檢測質量本體相對於基板之因為 15應用於振盪方向之垂直方向之柯氏(Coriolis)力(對應於應 用角速度或加速度)所導致的位移。 舉例言之,此種形式之MEMS感測器可將因柯氏力所導 致之電容改變檢測為根據電容改變(電容器之充電/放電)之 延遲時間之差值。詳言之,二電容器所連接之二節點係個 20別地施加脈衝信號。脈衝信號之延遲時間係取決於電容差 值而不相同。而後,具有對應於其間之延遲時間差值之脈 衝見度之脈衝#號被產生,且此脈衝信號之電壓被平化。 而後,MEMS感測為將因平化產生之直流(dc)電壓改變檢測 為角速度或加速度。 5 1275808 更詳言之,舉例來說,日本未審查專利申請公開案第 HEI 8-278336號案揭露使用電容器形成諸振電路,並將自 諧振電路輸出之振盪信號與自參考振盪器輸出之參考振盪 信號間之相位差值檢測為電容改變之技術。 5 由於其係使用半導體製造技術而形成,因此MEMS感測 恭之每一兀件可製作為非常微小。然而,構成MEMS之電容 為之龟谷亦相當微小,使得因柯氏力導致之電容改變亦相 s U小。此將降低檢測敏感性。由於電容改變量極端微小, 因此延遲日守間之改變亦相當微小,故DC電壓幾乎未改變。 10此將導致微小角速度或加速度之檢測錯誤。詳言之,使用 於mems感測nm之電容係小至數微微法拉(pF),且 因柯氏力導致之電容器之電容改變係小至數十個飛法拉 (¾微微法拉)(fF)。據此,根據角速度或加速度改變之二電 容器之電容差值係為數個aF至數十個扑。換言之,其要求 15可檢測數個aF之電容差值之高度敏感的MEMS感測器。 不僅如此,由於揭露於前述日本未審查專利申請公開 案第HEI 8_278336號案之技術,僅有-電容係藉由外力改 變之譜振電路。因此,其無法形成可檢測根據外力改變之 二電容器之電容差值的電容差值檢測電路。其亦無法形成 20具有位於一基板及一質量本體間之二電容器,以根據每一 根據柯氏力而改變之電容檢測角速度或加速度之MEMS感 測器。 【考务日月内容】 發明概要 6 1275808 本發明之目的為提供可檢測二電容器之因外力所導致 之微小電容改變的電容差值檢測電路及MEMS感測器。 根據本發明之電容差值檢測電路之一態樣,數個振盪 器個別具有電容係因外力而改變之電容器。此等振盪器中 5 之每一者可根據此電容產生第一振盪信號。檢測單元可將 電容器之電容相對差值檢測為第一振盪信號之頻率差值。 此可容許具有高精確性之微小電容差值檢測。 根據本發明之Μ E M S感測器之一態樣,一對第一電極係 形成於基板,且一對第二電極係形成於質量本體之面向此 10 等第一電極之位置。質量本體係可置換地設置為面向基 板,振盪於垂直於基板之方向,且可藉由應用柯氏力於垂 直於振盪方向之方向而置換。更詳言之,一對電容器中之 每一者係以面向彼此之一第一電極與第二電極形成。一對 振盪器可根據電容器之電容個別地產生第一振盪信號。檢 15 測單元可將電容器之電容相對差值檢測為第一振盪信號之 頻率差值。主要控制單元可根據藉由檢測單元檢測之頻率 改變,計算應用於基板之水平方向之角速度或加速度。此 可容許因角速度或加速度所導致之電容差值之高精確檢 測。
20 根據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及MEMS 感測器之態樣中之較佳範例,振盪器中至少有一者包括一 可變電容二極體,此可變電容二極體之電容係可藉由施加 於控制端子之控制電壓加以調整。因此,具有可變電容二 極體之振盪器可藉由調整其間之電容而改變第一振盪信號 7 12758°8 之頻率因此即使數個振盈器因製造錯誤或類似物之故 而具有不同之錄頻率,其仍可㈣地使其彼此-致。換 言之,即使電容差值檢測電路及咖5感測 器係於鬆懈狀態 下製造’振盪器之振m頻率可輕易地彼此—致。因此可減 少製造成本。
根據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及MEMS 感之佳範例’ _對振龍可個別輸出第一 振盈信號0包括於檢測星; j早兀之混合器可接收一對第一振盪 信號,並輸㈣率差值錢,此解錄信健有相等於 l〇 15 20 所接收之帛振盪號之頻率差值的頻率。此將可容許藉 由監看解錄信叙_妨高财之電《值檢測。 根據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及μ㈤ 態樣中之較佳範例,頻率/電壓轉換單元可將頻率 產触叙頻轉換為指㈣容差朗檢測電壓,盆可容 許=诸如類比至數位_轉難之簡單電路監看電容相對 盍值。
Θ丨„。文所奴本發明之電容差值制電路及MEMS =f!中之較佳範例,於接收當此對第-振綱 單元可於4^Χ小時致動之遮罩信號的同時,頻率/電壓轉換 容差值為零⑼之檢測電壓。此可消除判 定頻率h4進仃㈣之_ (料相等於或低於預 此判斷操作*们心相寺於用於 x上文所述之電谷差值檢測電路及Μ E M s感測器之 8 1275808 心‘中之較佳範例,於外力並未應用之初始狀態,構成振 盪。。之包各器具有彼此不同之電谷。據此,初始狀態之第 一振盪信號之頻率係彼此不同。於初始狀態,混合器可將 表示初始頻率之頻率差值信號輸出為第一振盪信號之頻率 、值差別化振盡信號彼此間之頻率,換g之,預先於初 始狀您設定預定偏移可消除精密地將藉由混合器於初始狀 恕輪出之頻率差值信號之頻率設定為零(〇)的需要。因此, 其可以簡單電路組構混合器,減少設計成本及製造成本。 根據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及MEMS 10感測器之態樣中之較佳範例,頻率比較器可比較第一振盡 信號之頻率大小,使得其不僅可判定電容差值,亦可判定 電容間之大小關係。 根據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及MEms 感測恭之態樣中之較佳範例,於接收當頻率差值較小時致 15動之遮罩信號的同時,混合器可輸出指示此對第一振盪信 號之頻率差值為零(0)之頻率差值信號。此可消除判斷頻率 係位於無需進行檢測之範圍(頻率相等於或低於預定頻率) 的頻率差值信號操作之需要,此可減少相等於用於此· 操作所消耗之電力。
20 牙艮據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及MEMS 感測器之態樣中之較佳範例,—對鎖相迴路(叫電路係個 別地設置於振堡器及混合器間。此等pLL電路中之每一者可 自《器接收第-振_號’產生第二振盪信號,此第二 振蘆信號具有高於第-振盪信號之頻率的頻率,並將所產 9 1275808 生之第二振盪信號輸出至混合器,以作為第一振盪信號。 此可提高藉由混合器輸出之頻率差值信號之頻率並因此增 強檢測電容差值之敏感性。 根據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及MEMS 5感測器之態樣中之較佳範例,PLL電路中之每一者具有輸入 端子及内建頻率分割器。於外力並未應用之初始狀態,為 改變自PLL電路輸出之第二振盪信號之頻率,輸入端子係施 加一设定為可改變頻率分割器之頻率分割比之值,使得混 合器可接收具有相同頻率之第二振盪信號。
1〇 根據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及MEMS 感測為之悲樣中之較佳範例,PLL電路中之每一者包括具有 片段分割功能之頻率分割器,藉此賦能頻率分割比之微小 ΰ周整因此’其可確保於未應用外力之初始狀態,欲施加 至混合器之振盪信號之頻率係彼此一致。
15 、根據上文所述之本發明之電容差值檢測電路及MEMS 感測器之態樣中之較佳範例,振㈣中之一者係經由PLL 電路連接至混合器。因此,混合器係於其輸入端施加具有 ν於第振盪^號中之_者之頻率的頻率的第二振盈信 號。於未應用外力之初始狀態中,為使第 二振盪信號之頻 20率與第-振盪信號中之另一者之頻率一致,分割控制單元 可改夂頻率刀副器之頻率分割比。因此,其可自動地令欲 施加至混合器之振纟易# % ^ 辰Ik號之頻率彼此一致,即使係於初始 狀態此對振盪器之φ交, 奋态之電容彼此不同時。 根據上文所述之電容差值檢測電路之態樣中之較佳範 10 1275808 例,一對振盪器之電容器中之每一者係由形成於基板之第 一電極與形成於面向第一電極之質量本體之第二電極構 成。質量本體係可置換地設置為面向基板並振盪於垂直於 基板之方向。振盪器中之每一者可產生第一振盪信號,其 5具有藉由電容器之電容所判定之頻率。此電容係於質量本 體藉由外力相對於基板置換時產生改變。此可促進根據外 力而改變之電容差值的檢測。
根據本發明之電容差值檢測電路之另一態樣,一對振 盈器個別地具有電容器,其電容係根據外力改變,並根據 電容產生第一振盪信號。一對PLL電路具有電壓控制振盪 為’並可自振靈器接收第一振盈信號,以自電壓控制振盪 為個別輸出第二振盪信號。檢測單元可接收欲輸入至pi 電路之個別電壓控制振盪器之輸入電壓。此等輸入電壓係 根據第一振盪信號之頻率及第二振盪信號之頻率而調整。 檢測單元可將接收輸入電壓差值檢測為電容相對差值。換 &之’檢測單元可將電容器之電容相對差值檢測為輸入電 壓差值’其可容許以高精確性進行微小電容差值之檢測。 圖式簡單說明 本發明之本質、原則、及效用係可由下文之詳細說明 20 參照附隨圖式而更為明顯,其中相同之部份係以相同之元 件標號加以指定,其中: 第1圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及Μ E M S感測 器之第一實施例的基本部份之MEMS單元之截面圖; 第2圖係顯示第1圖所示之振盪板係如何振盪之截面 11 1275808 圖 第3圖係顯示於MEMS感測器進行操作之同時,應用垂 直於振盪方向之方向之外力時之狀態的截面圖; 第4圖係顯示包括於第一實施例之MEMS感測器之電容 5 差值檢測電路之方塊圖; 弟5圖係顯示弟4圖所示之振盡器之詳細組態之電路 圖; 第6圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感測 器之第二實施例的基本部份之方塊圖; 10 第7圖係詳細顯不第6圖所示之振盪器32A之電路圖; 第8圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感測 器之第三實施例的基本部份之方塊圖; 第9圖係詳細顯示第8圖所示之遮罩控制單元之電路 圖; 15 第10圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感 測器之第四實施例的基本部份之方塊圖; 第11圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感 測器之第五實施例的基本部份之方塊圖; 第12圖係詳細顯示第11圖所示之PLL電路之方塊圖; 2〇 第13圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感 測器之第六實施例的基本部份之方塊圖;以及 第14圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感 測器之第七實施例的基本部份之方塊圖。
I:實施方式;J 12 !275808 較佳實施例之詳細說明 下文將使用圖式說明本發明之實施例。經由外部端子 施加之信號係以相同元件標號指定並標示為端子名稱。更 洋言之,發送信號之信號線係以相同元件標號指定並標示 5 為信號名稱。 第1圖顯示MEMS單元100,其係本發明之電容差值檢 測電路及MEMS感測器之第一實施例之基本部份。電容差值 檢測電路及MEMS感測器係經由使用半導體製造技術(例如 CMOS處理)而形成於諸如矽基板之半導體基板。於此實施 10例中,MEMS感測器係所謂之單軸感測器且其具有MEMS單 元100及第4圖所示之電容差值檢測電路2〇〇。舉例言之, MEMS感測器係應用為用以致動安裝於汽車之安全氣囊之 感測器。 M EMS單元100及電容差值檢測電路200較佳地係形成 15 於相同之半導體基板(單晶片結構)。其原因在於構成電容 差值檢測電路200之振盪器30及32之電容器C1及C2係形成 於MEMS單元100,如下文將說明者。MEMS單元100及電容 差值檢測電路200可形成於不同之半導體基板(雙晶片結 構)。 20 MEMS感測器之MEMS單元100具有一對以預定間隔形 成之玻璃基板10及12、配置於玻璃基板10及12之面向側之 兩端(圖中之左及右)而垂直於玻璃基板10及12之矽壁14及 16、以及形成於玻璃基板10及12及矽壁14及16内側之空間 18。面向玻璃基板10之振盪板20係形成於空間18内側。振 13 1275808 盪板20係於其兩端(圖中之右及左)由石夕壁14及16支持(樑 結構),且其間之中央部份係可移動(可振盪)於垂直於玻璃 基板10及12之方向。重物22係形成於玻璃基板12之振盪板 20之表面。振盪板20及重物22可形成振盪於垂直於基板1〇 5 之方向之質量本體(圖中之上下方向)。 一對第一電極10a及10b與驅動電極10c係形成於振盪 板20上之玻璃基板1〇之表面。驅動電極1〇c係形成於第一電 極10a及10b之間。第二電極2〇a及2〇b與驅動電極2〇c係形 成於玻璃基板10上之振盪板20之表面之個別地面向第一電 10極1〇3及1013與驅動電極10c之位置。第一及第二電極1〇a及 20a可形成電容器C1。第一及第二電極1〇b及2〇b可形成電 容器C2。電容HC1及C2之電容係根據第—電極與第二電極 間之距離而改變。 一對電極22a及22b與驅動電極22c係形成於玻璃基板 15 12側之重物22之表面。驅動電極说係形成於電極故及 22b之間。一對電極12a及12b與驅動電極12c係形成於振盪 板20側之玻璃基板12之表面之個別地面向電極22a及 與驅動電極22c之位置。 第2圖顯示第1圖所示之振盈板20係如何振盪。當未顯 20示之驅動電路係以預定週期(例如數十個咐切換於驅動 電極10c及20c之正電壓與負電塵(相對值)之間時,及卷未 顯示之驅動電路係以預定週期(例如數十個kHz)切換^驅 動電極22c及12c之正電壓與負電壓(相對值)之間時,振盈 板20係㈣於垂直於玻璃基板1〇之方向(圖中以實線及虛 14 1275808 線顯示之前號及振盪板20)。此振盈可改變第一電極i〇a及 10b與第二電極20a及20b間之距離,以週期性地改變電容 器C1及C2之電容。於MEMS感測器進行操作之同時,藉由 驅動電路產生之驅動電壓係恆定地給予驅動電極1〇c、 5 20c、22c、及 12c。 第3圖於MEMS感測器進行操作之同時(振盪板2〇進行 振盪之同時),顯示外力F(角速度或加速度)係應用於垂直於 振盪方向(玻璃基板10之水平方向)之方向之狀態。振盪板 20係振盪於圖中之上及下方向,使得外力可作用為柯氏 10力。當振益板20因柯氏力而變形時,電容器ci及〔2之電容 產生改變。而後,將於下文說明之顯示於第4圖之電容差值 檢測電路200可將電容改變(差值)檢測為給予mems感測器 之·角速度或加速度。 第4圖顯示包括於第一實施例之MEMS感測器之電容差 15值檢測電路200。電容差值檢測電路200具有用以產生振盪 k唬FA(第一振盪信號)之振盪器3〇、用以產生振盪信號 FB(第一振盪信號)之振盪器32、混合器34、頻率/電壓轉換 單元36、頻率比較器38、及主要控制單元39。頻率/電壓轉 換單元36、頻率比較器38、及主要控制單元39係操作為可 20將電容之電容相對差值檢測為振盪信號FA及FB 之頻率差值之檢測單元,如下文將說明者。 振盪器30及32個別地包括第1圖所示之電容器〔丄及 C2。因此,藉由振盪器30及32產生之振盪信號FA及FB之頻 率係根據電谷為C1及C2之電容而改變。混合器34可檢測振 15 1275808 盪信號FA及FB之頻率差值,並輸出具有相等於此差值之頻 率之頻率差值k號FOUT。具有平化單元之頻率/電愿轉換 單元36可平化頻率差值信號F0UT之正電壓成份,並根據此 頻率差值將平化電壓輸出為檢測電壓v〇u丁。檢測電壓 5 V〇UT可表示電谷态C1及C2之電容差值。於此實施例中, 當頻率差值為零(0)時,檢測電壓VOUT變為零(〇)伏特(V), 並根據頻率差值之增量(絕對值)而上升。 頻率比較器38可比較振盪信號FA&FB之頻率以發現 其間之大小關係,並將此比較結果輸出為比較信號VQv|p。 10舉例言之,假設施加於電容差值檢測電路200之電源供應電 壓VCC為3V,當振盪信號之頻率關係為〃FA = fB〃時,頻率 比較器38輸出電壓為1.5V(VCC/2)之比較信號VCMP。當振 盪信號之頻率關係為〃FA > FB”時,頻率比較器38輸出具有 高於1_5V之電壓之比較信號VCMP,並於振盪信號之頻率關 15係為「A < FB”時,輸出具有低於1.5V之電壓之比較信號 VCMP。因此,當振蘯信號FA之頻率越高於振盡信號巧之頻 率(電容器C1之電容越小於電容器C2之電容)時,比較信號 VCMP之電壓越高。當振盪信號fa之頻率越小於振盪信號FB 之頻率(電容器C1之電容越大於電容器C2之電容)時,比較 20 信號VCMP之電壓越低。 主要控制單元39可檢測電容器C1及C2之電容差值,並 根據表示振盪信號FA及FB及比較信號VCMP之頻率差值的 檢測電壓VOUT檢測差值之改變,並根據檢測結果計算應用 於MEMS單元1〇〇之外力F(角速度或加速度)。具體言之,主 16 1275808 要4工制單元39可於檢測特定方向之大於預定值之加速度時 致動女全氣囊。舉例言之,檢測電壓VQUT及比較信號vcMp 係稭由主要控制單元39之八〇轉換器轉換為數位值 。主要控 制皁元39可根據自轉換結果而來之數位值計算角速度或加 5速度。應〉主意者為,主要控制單元39可控制ME|V^測器之 所有操作。 第5圖顯示第4圖所示之振盪器3〇及32之詳細組態。振 盪器30及32具有相同之元件組態並且係由具有相同特性之 LC諧振電路構成。並聯連接於線圈L11之電容器ci〇係對應 1〇於形成於第1圖所示之MEMS單元1〇〇的電容器C1&C2中之 者。振盪信號FA(或FB)之頻率係取決於電容器之電容 (CIO、cil、C12、C13、及C14之總電容)及線圈L11之電感。 身又而σ,自LC振覆斋輸出之振盈信號之頻率係以公 式(1)表示,其中C係電容器之總電容且L係線圈之電感。 15 f = 1/(2π x sqrt (LC))……⑴ 由於振盪器30及32之總電容及電感相同,因此於 MEMS單元1〇〇並未接收外力F之同時,振盪信號…及吒之 頻率係彼此相等。即使當振靈板2〇振盈時,若未應用外力 F,電容器C1及C2之電容之改變程度相同,且因此,振盪 20仏號FA及之頻率變為彼此相等。如第3圖所述,當應用外 力F時’電容器C1及C2之電容變為彼此不同。由於電感[係 為常數,因此振盪信號FA及FB之頻率係根據外力F(柯氏力) 而變為彼此不同。 於上文所說明之MEMS感測器中,當應用外力f時,形 17 1275808 成於進行振盪之振盪板20與玻璃基板l〇間之電容器Cl及 C2之電容係根據作用於振盪板2〇之柯氏力而改變,使得此 等電容變為具有彼此不同之值。由於電容差值檢測電路2〇〇 之振盪器30及32構成包括電容器ci及C2之諧振電路,因此 5振盛信號…及叩之頻率係取決於電容器C1及C2之電容改 變而改變。因此,混合器34可將相對電容差值檢測為頻率 之改變(差值)。 作為具體範例,下文之說明將顯示當電容器C2之電容 因為應用外力F於MEMS感測器之故而相對於電容器C1之電 10容增加23^夺,電容差值檢測電路200之操作。此處,當未 應用外力F時,振盪器30及32之總電容與線圈L11之電感係 個別地假設為4pF及6毫微亨利(nH)。 當應用外力F時,振盪信號fΑ及F Β之頻率係由前述公式 (1)個別地導出為 1027·340950ΜΗζ及 1027·340697ΜΗζ,假 15設振盪器30及32之總電容係個別地為4pF及4.000002pF。 因此’混合器34可輸出具有頻率為253|^之頻率差值信號 FOUT。頻率/電壓轉換單元36可將頻率差值信號F〇UT之頻 率轉換為表示電容差值之檢測電壓VOUT。因此,電容差值 檢測電路200之主要控制單元39可將微小至2aF之電容差 2〇值檢測為253Hz之頻率。主要控制單元39可監看藉由頻率 比較器38輸出之比較信號VCMP之電壓,以判定電容哭ci 及C2中之何者具有較大之電容。 以此方式,主要控制單元39可藉由監看檢測電壓VQJJT 及比較信號VCMP檢測電容器α及C2之電容差值,以藉此根 18 1275808 據檢測結果檢測應用於MEMS感測器之外力F(角速度或加 速度)。 如上文所述,於第一實施例中,形成於MEMS單元1〇〇 之電容器C1及C2之電容差值係檢測為振盪信號FA及昍之 5頻率差值,其可容許微小電容差值之高精確性檢測。因此, 應用於基板10之水平方向之外力F(角速度或加速度)可根 據所檢測之頻率改變而以高精確性計算。 混合器34可產生具有表示振盪信號FA及吒之頻率差 值之頻率的頻率差值信號FOUT,且頻率/電壓轉換單元36 1〇可平化頻率差值信號FOUT之電壓成份,使得電容差值可檢 測為檢測電壓VOUT。因此,主要控制單元39僅被要求根據 %壓、使用AD轉換裔計算角速度或加速度,其可簡化電路 組態。 頻率比較器3 8可比較振盪信號F a及F b之頻率以發現 15其間之大小關係,其不僅可判定電容差值,亦可判定電容 之大小關係。 第6圖顯示本發明之電容差值檢測電路及mems感測器 之第二貫施例的基本部份。相同之元件標號及符號係用以 指定與第一實施例所說明之元件相同之元件,且其詳細說 20明將不再重複。於此實施例中,電容差值檢測電路200A之 振盪器32A係與第一實施例之振盪器32不同。其他組態係 與第一實施例相同。此意指MEMS感測器具有第1圖所示之 MEMS單元100,且舉例言之,係應用為用以致動安裝於汽 車之安全氣囊的感測器。振盡器32A具有控制端子VT,且 19 1275808 其振盪頻率係可根據應用於控制端子ντ之電壓而調整。 第7圖詳細顯示第6圖所示之振盪器32Α。振盪器32Α係 由類似於第一實施例之振盪器30(第5圖)之LC諧振電路構 成。振盪器32Α之電容器C21、C22、C23、C24、線圈L21、 5電阻态R21、R22、R23、及電晶體Q20係被形成以個別地 具有與振盪器30之電容器ci 1、C12、C13、C14、線圈LI 1、 電阻器Rll、R12、R13、及電晶體Qi〇相同之特性。此意 指振盪器30與振盪器32A具有相同之元件佈線圖案。然 而,振盪器32A具有串聯連接於電容器(^之可變電容二極 1〇體(varicap)VC。於未應用外力F之狀態,電容器口之電容 係與電谷恭C1之電容不同。電容器C2與可變電容二極體vc 之總電容係實質地與未應用外力F之狀態之電容器〇之電 容相同。 可變電容二極體VC具有可接收用以調整電容之控制電 15壓vτ之控制端子ντ。於理想狀態下,以相同元件構成之振 盪裔可輸出具有相同頻率之振盪信號。然而,經由使用半 導體製造技術實際形成之元件特性經常產生改變。因此, 振盪信號之頻率並未變為彼此精密地相等。可變 電容二極 體VC之電容係可藉由控制電壓VTM以調整,且振盪器32α 20之總電容係製造為於振盪器30之總電容相等,使得振盪信 號FA及FB之頻率可被製造為彼此相等,即使存有製造錯誤 或類似物。振盪信號FA及FB之頻率可被製造為彼此相等, 特別係於MEMS感測器之製造後。 如上文所說明者,與上文所述之第一實施例之效應相 20 1275808 同之效應亦可於第二實施例獲得。除此之外,由於控制電 壓被施加至振盪器32A之控制端子VT,因製造錯誤或類似 物而引致之振盪信號FA及FB之偏離頻率可於MEMS感測器 之製造後變為彼此相等。因此,其可緩解因頻率差異之故 5而引致之MEMS感測器錯誤,藉此改進MEMS感測器之製造 良率。換言之,即使電容差值檢測電路200A與MEMS感測 器係於鬆懈狀態下製造,其可令振盪器30及32A之振盪頻 率彼此一致,因而可降低製造成本。 第8圖顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感測器 10 之第三實施例的基本部份。相同之元件標號及符號係用以 指定與第一及第二實施例所說明之元件相同之元件,且其 詳細說明將不再重複。於此實施例中,電容差值檢測電路 200B係取代第二實施例之電容差值檢測電路200A而形 成。除電容差值檢測電路200B外,MEMS感測器係與第_ 15 實施例之MEMS感測器相同。此意指MEMS感測器具有第1 圖所示之MEMS單元100,且舉例言之,係應用為用以致動 安裝於汽車之安全氣囊的感測器。 電容差值檢測電路200B係與第二實施例之電容差值檢 測電路200A不同,其差別在於電容差值檢測電路200B具有 20 取代混合器34及主要控制單元39之混合器34B及主要控制 單元39B。電容差值檢測電路200B更具有遮罩控制單元 40B。其他組態則係與第二實施例之電容差值檢測電路 200A之組態相同。 除第一實施例之混合器34之功能外,混合器34B具有 21 1275808 可根據遮罩信號MSK變為止動之功能。詳言之,響應於遮 罩#號MSK之致動,混合器34B係變為止動以輸出頻率為零 (〇)之頻率差值信號FOUT。因此,於遮罩信號MSK致動之同 時,頻率/電壓轉換單元36可判定振盪信號FA&FB之頻率係 5彼此相等,以輸出表示頻率統一之零(〇)v之檢測電壓 VOUT,不考慮MEMS單元1〇〇之狀態。 遮罩控制單元40B可接收比較信號vcMP及參考電壓 VREF1及VREF2(VREF1 < VREF2),且其可於比較信號 VCMP之電壓降低至介於參考電壓VREF^VREF2之間時, 10致動遮罩信號MSK。遮罩控制單元40B可於比較信號VCMP 之電壓低於參考電壓VREF1或高於參考電壓VREF2時,止動 遮罩信號MSK。更詳言之,遮罩控制單元4〇B可於比較信號 VCMP之電壓低於參考電壓▽|^|11時,將記號信號SIG改變 為低位準,並於比較信號VCMP之電壓高於參考電壓VREF2 15時,將記號信號SIG改變為高位準。記號信號SIG係用以判 斷振盪信號FA及FB中之何者之頻率較高。 主要控制單元39B具有與第一實施例之主要控制單元 39實質相同之功能。主要控制單元39B可檢測電容器〇及 C2之電容差值,並根據檢測電壓ν〇υτ與記號信號sig檢測 20差值之改變,並根據檢測結果計算應用於MEMS單元1〇〇之 外力F(角速度或加速度)。電容器a&C2之電容大小關係是 依據記號信號SIG而判定。而後,主要控制單元39B可於檢 測特定方向之高於預定值之加速度時,致動安全氣囊。應 注意者為,主要控制單元39B可控制他…感測器之所有操 22 1275808 作0 第9圖詳細顯示第8圖所示之遮罩控制單元40B。遮罩 控制單元40B具有差動放大器AMP1及AMP2、及(AND)閘、 與緩衝器電路BUF。差動放大器AMP1可於比較信號VCMP 5之電壓高於參考電壓VREF1時,輸出高位準,並於比較信 號VCMP之電壓低於參考電壓VREF1時,輸出低位準。舉例 言之,參考電壓VREF1係藉由定限電壓VI設定為低於VCC/2 之值(VREF1 = 1_4 V 假設 VCC = 3V 且 VI = 〇·1 V)。 差動放大器AMP2可於比較信號VCMP之電壓低於參考 10電壓VREF2時,輸出高位準,並於比較信號VCMp之電壓高 於參考電壓VREF2時,輸出低位準。舉例言之,參考電壓 VREF2係藉由定限電壓VI設定為高於VCC/2之值(VREF2 == 1·6 V 假設 VCC = 3V 且 VI = 0.1 V)。 AND閘可於比較信號VCMP之電壓降為介於參考電壓 15 VREF1及VREF2之間時,將遮罩信號MSK致動為高位準,並 於比較信號VCMP之電壓低於參考電壓VREF1或高於參考 電壓VREF2時,將遮罩信號MSK止動為低位準。緩衝器電路 BUF可將差動放大器AMP1之輸出電壓轉換為記號信號 SIG(表示高位準或低位準之二進制邏輯信號)。 20 於此實施例之MEMS感測器中,當比較信號VCMp之電 壓係為1.4V至1.6V時,混合器34B輸出頻率為零(〇)之頻率 差值信號FOUT,且頻率/電壓轉換單元36輸出表示電容器 C1及C2之電容係彼此相等之零(〇)ν的檢測電壓ν〇υτ。因 此,主要控制單元39Β並未於比較信號VCMp之電壓係為 23 1275808 1.4V至1.6V時,檢測角速度或加速度,即使電容因為應用 外力F於MEMS單元1〇〇之故變為彼此不同。因此,提供電容 改變死區令其可降低角速度或加速度之檢測敏感性。詳言 之’舉例言之,假設253Hz之頻率差值信號FOUT係於電容 5 及C2之電谷差值為2af時輸出,類似於第一實施例,遮 罩信號MSK係於電容差值小於2Af時致動,換言之,即當振 盪信號FA及FB之頻率差值小於預設之253|^時。因此,當 其應低於253Hz時,頻率差值信號fout之頻率係固定為零 (0)Ηζ。此令其可防止主要控制單元39B響應於具有介於無 10需檢測之範圍之頻率(等於或小於253Hz之頻率)的頻率差 值信號FOUT而進行操作,使得電力消耗可被減少。 如上文所說明者,與上文所述之第一及第二實施例之 效應相同之效應亦可於第三實施例獲得。除此之外,其可 防止主要控制單元39B響應於具有介於無需檢測之範圍内 I5之頻率之頻率差值信號FOUT而進行操作。因此,其可減少 MEMS感測器進行操作時之電力消耗。 第10圖顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感測 器之第四實施例的基本部份。相同之元件標號及符號係用 以指定與第一至第三實施例所說明之元件相同之元件,且 20 其詳細說明將不再重複。於此實施例中,電容差值檢測電 路200C係取代第三實施例之電容差值檢測電路2〇〇b而形 成。除電容差值檢測電路200C外,MEMS感測器係與第一 及第二實施例之MEMS感測器相同。此意指MEMS感測器具 有如第1圖所示之MEMS單元100,且舉例言之,係應用為 24 1275808 用以致動安裝於汽車之安全氣囊的感測器。 除混合器34及頻率/電壓轉換單元36C係與混合器34B 及頻率/電壓轉換單元36不同外,電容差值檢測電路200C 係與第三實施例之電容差值檢測電路200B相同。除第一實 5 施例之頻率/電壓轉換單元36之功能外,頻率/電壓轉換單 tl36C具有可根據遮罩信號msk變為止動之功能。詳言之, 頻率/電壓轉換單元36C係響應於遮罩信號MSK之致動而變 為止動。此時,與MEMS單元100(第1圖)之狀態無關,頻率 /電壓轉換單元36C可輸出表示振盪信號FA&FB之頻率係彼 1〇此相等之零(0)V之檢測電壓VOUT。因此,類似於第三實施 例,當振盪信號FA及FB之頻率差值小於預定值(例如比較信 號VCMP之電壓為1.4至1_6V)時,主要控制單元39B並未檢 測角速度或加速度,即使電容因為應用外力F至MEMS單元 100之故而變為彼此不同。 15 如上文所說明者,與上文所述之第一至第三實施例之 效應相同之效應亦可於第四實施例獲得。 第11圖顯不本發明之電容差值檢測電路&MEMS感測 為之第五實施例的基本部份。相同之元件標號及符號係用 以指定與第一實施例所說明之元件相同之元件,且其詳細 2〇說明將不再重複。邮…感測器具有第i圖所示之啦㈣單元 ⑽及電容差值檢測電路2_,且舉例言之,係應用為用 以致動安裝於汽車之安全氣囊的感測器。 電容差值檢測電路200D具有用以產生振盈信號以(第 一振盈信號)之振i器3 0、用以產生振盪信號F B (第一振蓋 25 1275808 信號)之振盈器32、用以個別地接收振i信號⑽印之… 442D及43D、混合器34、頻率/電壓轉換單元%、頻率 比U8及主要控制單元39D。pLL電路伽及伽具有 相同之電路組態。除第一實施例之主要控制單元39所具有 5之功旎外,主要控制單元39D具有可改變PLL電路42D及 43D之頻率分割比之功能。 PLL電路42D可根據内建於其間之頻率分之頻率 分割比,產生頻率高於振盈信號FA之頻率的振盪信號 FA2(第二振盪信號)。pll電路43D可根據内建於其間之頻率 °分割為之頻率分割比,產生頻率高於振盪信號FB之頻率的 振盈is號FB2(弟二振盪信號)。為改變内建於其間之頻率分 割器之頻率分割比,PLL電路42D及43D具有可接收自主要 控制單元39D輸出之改變信號RINA及RINB(設定值)之輸入 端子(未顯示)。混合器34可檢測振盪信號FA2及FB2之頻率 15 差值以輸出具有相等於此頻率差值之頻率的頻率差值信號 FOUT。 PLL電路係插置於振盪器30及32與混合器34之間,使 得欲施加於混合器3 4之振盪信號FA 2及F B 2之頻率變為高 於振盪信號FA及FB之頻率。據此,表示頻率差值之頻率差 20 值信號FO UT之頻率將變高。此可增強對電容器C1及C2之電 容改變之檢測敏感性。詳言之,假設振盪信號*^2及^2之 頻率係為振盪信號FA及FB之兩倍,則當頻率差值信號FOUT 具有253Hz之頻率時,其可檢測laF之電容差值。 第12圖詳細顯示第η圖所示之PLL電路42D及43D。由 26 1275808 於PLL電路42D及43D具有相同之電路組態,因此僅有pLL 電路42D將於此處說明。PLL電路42D具有頻率分割器1/r、 相位比較器P/D、充電泵C/P、低通濾波器LPF、電壓控制 振盪器VCO、及頻率分割器1/N。應注意者為,主要控制單 5 元3 9 D具有可改變頻率分割器1 / R及1 / N之頻率分割比之功 能。 如同典型之PLL電路,自PLL電路42D及43D輸出之振盈 信號FA2及FB2之頻率FVCO可以公式(2)表示,其中FOSC係 輸入於PLL電路42D及43D之每一振盪信號FA及FB之頻率、 10 ^係頻率分割器1/R之頻率分割比、且N係頻率分割器1/N之 頻率分割比。 FVCO = FOSC X (N/R)……(2) 因此,較小之頻率分割比R及較高之頻率分割比N可增 加振盪信號FA2及FB2之頻率。更詳言之,振盪信號FA及FB 15 之頻率係可藉由頻率分割比R及N而自由地改變。因此,於 未有外力F應用於MEMS感測器之同時(電容器C1及C2之平 衡狀態),其可藉由改變頻率分割比R及N,而令振盪信號FA 及FB之頻率彼此相等。換言之,於此實施例中,其並無需 如同第二實施例般地於振盪器32A***可變電容二極體VC 20 以藉由控制端子VT調整電容(第6圖)。因此,藉由改變PLL 電路42D及43D中之至少一者之頻率分割比R及N,其可令振 盪信號FA及FB之頻率彼此相等,即使振盪器30及32具有製 造錯誤或類似物。 如上文所說明者,與上文所述之第一及第二實施例之 27 1275808 效應相同之效應亦可於第五實施例獲得。換言之,藉由改 變PLL電路42D及43D中之至少一者之頻率分割比R及N,因 製造錯誤或類似物之故而彼此偏離之振堡信號FA及F B之頻 率可於MEMS感測器製造後變為彼此相等。因此,其可緩解 5因頻率差異所導致之MEMS感測器之錯誤,以實現MEMS感 測器之製造良率改善。換言之,即使電容差值檢測電路 200D及MEMS感測器係於鬆懈狀態下製造,振盪器30及32 之振盪頻率可變為彼此相等。因此,其可減少製造成本。 更詳言之,欲施加於混合器34之振盪信號FA2及FB2之 10 頻率係可變為高於經由使用PLL電路42D及43D而藉由振蘯 器30及32輸出之振盪信號FA及FB之頻率,使得表示頻率差 值之頻率差值信號FOUT之頻率可變高。因此,對電容器C1 及C2之電容改變之檢測敏感性可增強。 第13圖顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感測 15器之第六實施例的基本部份。相同之元件標號及符號係用 以指定與第一及第五實施例所說明之元件相同之元件,且 其詳細說明將不再重複。MEMS感測器具有第1圖所示之 MEMS單元1〇〇及電容差值檢測電路2〇〇e,且舉例言之,係 應用為用以致動安裝於汽車之安全氣囊的感測器。 20 電容差值檢測電路200E具有用以產生振盪信號FA(第 一振皇信號)之振盪器30、用以產生振盪信號FB(第一振盪 信號)之振盪器32E、用以接收振盪信號FB以輸出振盪信號 FB2之PLL電路42E、用以接收振盪信號FA及FB2之混合器 34、頻率/電壓轉換單元36、頻率比較器38、AD轉換器44E、 28 1275808 操作電路46E、暫存器48E、及主要控制單元39E。除第一 實施例之主要控制單元39所具有之功能外,主要控制單元 39E具有可控制/\D轉換器44E及操作電路46E之功能。如下 文將說明者,為使振蘯信號uFA及FB2之頻率於未應用外力f 5之初始狀態彼此相同,AD轉換器44E、操作電路46e、及暫 存器48E係操作為可改變PLL電路42E之頻率分割器之頻率 分割比的分割控制單元。 於此實施例中,振盪器30(LC諧振電路)係使用形成於 MEMS單元100(第1圖)之電容器C1而組構。pLL電路42E之 10电壓控制振盪器(未顯示)係藉由使用形成於|V|E|V|S單元1〇〇 之電容器C2而構成。理想地,振盪信號…及印之頻率應為 相同,但於某些情形因元件之製造錯誤或類似物之故可能 彼此有輕微之偏離。
於外力F未應用於MEMS單元1〇〇(舉例言之,於MEMS 15感測器之初始序列期間、電容器C1及C2之平衡狀態)之同 柃’ AD轉換器44E係響應於自主要控制單元39E輸出之致動 L號ACT1而操作’並將自頻率比較器38輸出之比較信號 VCMP之電壓換為數位值。操作電路46E係響應於自主要控 制單元39E輸出之致動信號ACT2而操作,且根據自AD轉換 20器44E輸出之數位值,為使欲施加於混合器34之振盪信號 FA及FB2之頻率彼此相等,其可計算pLL電路42E之頻率分 割比(第12圖所說明之頻率分割比尺及⑴。暫存器48E可保 持表不自操作電路46E輸出之頻率分割比之數位值,以將所 保持之數位值輸出至PLL電路42E。PLL電路42E可根據所接 29 l2758〇8 收之數位值,改變内建於其間之頻率分割器(未顯示)之頻 率分割比。因此,於MEMS感測器之初始序列期間’振盪信 號FB2之頻率係自動地變為與振盪信號FA之頻率相等。 詳言之,舉例言之,如第4圖所述,於初始序列期間, 5 當頻率保持為FA > FB2時,頻率比較器38可輸出具有高於 1_5V之電壓之比較信號VCMP。為使頻率FA = FB2,操作電 路46Ε可根據數位值計算PLL電路42Ε之頻率分割比,並經 由暫存器48Ε將設定值輸出至PLL電路42Ε,以將PLL電路 42Ε之頻率分割比設定為計算值。PLL電路42Ε可根據經由 10 暫存器4 8 Ε施加之設定值改變頻率分割比。此將導致振盪信 號FA及FB2之頻率變為彼此相同。 於初始序列期間,在振盪信號F A及F B 2之頻率變為彼此 相同後,主要控制單元39E可止動致動信號ACT1及ACT2, 以停止AD轉換器44E及操作電路46E之操作。於MEMS感測 15器進行操作之同時,藉由暫停AD轉換器44E之操作及操作 電路46E之操作,其可減少電力消耗。於停止ad轉換器44E 及操作電路46E之操作後,暫存器48E繼續保持為表示頻率 分割比之最近寫入設定值(用以令振盪信號FA及FB2之頻率 彼此相同)。因此,於MEMS感測器開始操作後,振盪信號 20 FA及FB2之頻率係於未應用外力(^MEMS單元1〇〇之平衡 狀態變為彼此相等。 應注意者為,以非依電性記憶體構成暫存器48E可使其 設定用以令振盪信號FA及FB2於MEMS感測器之製造處理 (測試處理)期間變為彼此相等之頻率分割比。因此,因製 30 1275808 造錯誤或類似物之故而彼此偏離之振盈信號FA及FB之頻率 可於MEMS感測器製造後變為彼此相等。因此,類似於第二 至第五實施例,其可緩解MEMS感測器因頻率差異所導致之 錯誤,以改進MEMS感測器之製造良率,使得製造成本可因 5 此減少。 如上文所說明者,與第一、第二、及第五實施例之效 應相同之效應亦可於第六實施例獲得。 第14圖顯示本發明之電容差值檢測電路及感測 夯之弟七貫施例的基本部份。相同之元件標號及符號係用 10以指定與第一及第五實施例所說明之元件相同之元件,且 其詳細說明將不再重複。MEMS感測器具有第1圖所示之 MEMS單元100及電容差值檢測電路2〇〇f,且舉例言之,係 應用為用以致動女裝於汽車之安全氣囊的感測器。 電容差值檢測電路200F具有用以個別地產生振盪信號 15 FA及FB之振盪為30及32、用以接收振盡信號fa以輸出振盪 4吕號FA2之PLL電路42D、用以接收振盪信號[ΐβ以輸出振盪 信號FB2之PLL電路43D、及用以接收pll電路42D及43D之 電壓控制振盪器VCO之輸入電壓VTA及VTB,以將輸入電壓 VTA及VTB之差值輸出為檢測電壓ν〇υτ的差動放大器5〇。 20差動放大器50可操作為檢測單元,其將電容器C1及C2之電 谷相對差值檢測為振堡信號FA及FB之頻率差值,如下文將 說明者。 於此實施例中,電壓控制振盪器vc〇之輸入電壓VTA 及VTB係藉由差動放大器5〇直接進行比較,使得電容器C1 31 1275808 及C2之電容差值係於MEMS感測器進行操作之同時進行檢 測。應注意者為,當電容器C1及C2之電容於未應用外力F 於MEMS單元100(第1圖)(於電容,(^及^之平衡狀態)之 狀態中彼此不同時,因MEMS感測器之製造錯誤或類似物之 5故,輸入電壓VAT及VBT亦係彼此不同。於此情形中,保持 平衡狀悲之檢測電壓VOUT為校正值(數位值)之暫存器可 被形成,且於MEMS感測器進行操作之同時輸出之檢測電壓 VOUT係根射存ϋ所簡讀正值加以校正,使得電容差 值之檢測精確性可被改善。 10 15
20 如上文所說明者,與上文所述之第一及第二實施例之 效應相同之效應亦可於第七實施例獲得。 應注意者為,於上文所說明之第一、第二、第五、及 第六實施例中,當未應科力_EMS單元⑽時,欲施加 於混合器34之振i信號對之頻率可於平衡狀態(初始狀態) 預先變為彼此不同。於此情形中,混合器34可輸出於平衡 狀態具有駭頻率之頻率綠信號㈣了。因此,具有頻率 非為令⑼之偏#之料差值㈣FQUT係於平衡狀態輸 出。此可〉肖除於平衡狀態精確地將解差值錢RDUT之頻 率設以零⑼之需要,使得混合幻何以簡單之電路組構 亚因此減少設計成本及製造成本。 第三或第四實施例之遮罩控制單元40B可形成於上文 所况月之帛〶五、及第六實施例之電容差值檢測電路 中之每-者,藉崎止主要控鮮元響應於具有介於益需 檢測之範圍内之轉_率差值信號_τ而進行操作: 32 1275808 使用具有片段分割功能之頻率分割器組構上文所述之 弟五至第七貝加*例之PLL電路可賦能頻率分割比之微小調 整。此將使其可碟定地令欲施加於混合器之振盈信號之頻 率於未應用外力F之初始狀態係彼此相等。 5 上文所說明之弟一至第七實施例已說明MEMS感測器 係錯由使用電谷係個別地根據外力F而改變之電容哭c 1及 C2對而組構之範例。本發明並未限於此等實施例。舉例言 之,其可使用二或三對電容器構組可以高精確性操作之雙 軸或三軸MEMS感測器。於此情形中,二MEMS單元1〇〇或 10 三MEMS單元100係沿彼此不同之軸而配置。 L圖式簡單說明3 第1圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及MEMS感測 器之第一實施例的基本部份之MEMS單元之截面圖; 第2圖係顯示第1圖所示之振盪板係如何振盈之截面 15 圖; 第3圖係顯示於MEMS感測器進行操作之同時,應用垂 直於振盪方向之方向之外力時之狀態的截面圖; 第4圖係顯示包括於第一實施例之MEMS感測器之電容 差值檢測電路之方塊圖; 20 第5圖係顯示第4圖所示之振盪器之詳細組態之電路 圖; 第6圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及μ Ε μ s感測 器之第二實施例的基本部份之方塊圖; 第7圖係詳細顯示第6圖所示之振盪器32Α之電路圖; 33 I275808 第8圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及memS感測 器之第三實施例的基本部份之方塊圖; 第9圖係詳細頒示第8圖所示之遮罩控制單元之電路 圖; 第10圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及 測器之第四實施例的基本部份之方塊圖; 第11圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及ΜΕΜ5感 測器之第五實施例的基本部份之方塊圖; 第12圖係詳細顯示第11圖所示之pll電路之方塊圖; 第13圖係顯示本發明之電容差值檢測電路及mems感 測器之第六實施例的基本部份之方塊圖;以及 第14圖係頰示本發明之電容差值檢測電路及mems感 測器之第七實施例的基本部份之方塊圖。 【主要元件符號說明】 10…玻璃基板 18…空間 10a···第一電極 20…振盈板 10b···第一電極 20a…第二電極 l〇c···驅動電極 20b…第二電極 12…破螭基板 20c…驅動電極 12a…電極 22…重物 12b···電極 22a…電極 動電極 22b…電極 14…石夕髮 22(:…驅動電極 16…矽髮 30…振蓋器 34 1275808 32…振盪器 32A…振盪器 32E···振盪器 34…混合器 34B···混合器 36…頻率/電壓轉換單元 36C…頻率/電壓轉換單元 38…頻率比較器 39···主要控制單元 39B···主要控制單元 39D···主要控制單元 39E···主要控制單元 40B…遮罩控制單元 42D."PLL 電路 42Ε···ΡΙ± 電路 43D."PLL 電路 44E—AD轉換器 46E…操作電路 48E…暫存器 50···差動放大器 100…MEMS單元 200…電容差值檢測電路 200A…電容差值檢測電路 200B···電容差值檢測電路 200C…電容差值檢測電路 200D…電容差值檢測電路 200E…電容差值檢測電路 200F…電容差值檢測電路 ACT1···致動信號 ACT2…致動信號 AMP1…差動放大器 AMP2…差動放大器 BUF…缓衝器電路
Cl···電容器 C2···電容器 C10…電容器
Cll···電容器 C12…電容器 C13…電容器 C14…電容器 C21…電容器 C22…電容器 C23…電容器 C24…電容器 CP···充電泵 F…外力 FA…振盪信號 FA2···振盪信號 35 1275808 FB…振盪信號 FB2···振盪信號 FOSC…頻率 FOUT…頻率差值信號 FVCO…頻率 L11…線圈 L21…線圈 LPF…低通濾波器 MSK…遮罩信號 1/N…頻率分割器 N…頻率分割比 P/D···相位比較器 Q10…電晶體 Q20…電晶體 1/R···頻率分割器 R…頻率分割比 Rll···電阻器 R12…電阻器 R13···電阻器 R21···電阻器 R22···電阻器 R23···電阻器 RINA···改變信號 RINB···改變信號 SIG···記號信號 VI···定限電壓 VC···可變電容二極體 VCC…電源供應電壓 VCMP···比較信號 VCO…電壓控制振盪器 VOUT…檢測電壓 VREF1…參考電壓 VREF2…參考電壓 VT…控制端子 VTA…輸入電壓 VTB…輸入電壓 36
Claims (1)
1275808 十、申請專利範圍: 1. 一種電容差值檢測電路,包含: 數個振盪器,其具有電容係根據一外力而改變之電 容器,且該等數個振盪器可根據該等電容個別地產生第 5 一振盪信號;以及 一檢測單元,其可將該等電容之一相對差值檢測為 該等第一振盪信號之一頻率差值。 2. 如申請專利範圍第1項所述之電容差值檢測電路,其中: 該等振盪器中至少有一者包含一電容係為可變之 10 可變電容二極體;及一可調整該可變電容二極體之該電 容之控制端子;且 該等振盪器中具有該可變電容二極體之該至少一 者可根據該等電容器中之一者之電容與該可變電容二 極體之電容產生該第一振盪信號。 15 3.如申請專利範圍第1項所述之電容差值檢測電路’其中· 該等數個振盪器係以二振盪器為一對;且 該檢測單元包含一混合器,該混合器可接收一對第 一振盪信號並輸出一頻率差值信號,該頻率差值信號具 有一相等於所接收之該對第一振盪信號之一頻率差值 20 之頻率。 4.如申請專利範圍第3項所述之電容差值檢測電路,其中: 該檢測單元包含一頻率/電壓轉換單元,該頻率/電 壓轉換單元可將該頻率差值信號之該頻率轉換為一指 不該電容相對差值之檢測電壓。 37 1275808 5.如申請專利範圍第4項所述之電容差值檢測電路,其中: 該頻率/電壓轉換單元包含一平化單元,該平化單 元可平化該頻率差值信號之一正電壓成份,以將該平化 電壓輸出為該檢測電壓。 5 6.如申請專利範圍第4項所述之電容差值檢測電路,更包 含: 一遮罩控制單元,其可於該對第一振盪信號之該頻 率差值小於一預設值時,賦能一遮罩信號,其中: 於接收該賦能遮罩信號之同時,該頻率/電壓轉換 ίο 單元可輸出指示該電容差值為零(0)之該檢測電壓。 7. 如申請專利範圍第3項所述之電容差值檢測電路,其中: 構成該等振盪器之該等電容器之該等電容於該外 力尚未應用之一初始狀態係彼此不同;且 於該初始狀態,該混合器可輸出指示一預設初始頻 15 率之該頻率差值信號。 8. 如申請專利範圍第3項所述之電容差值檢測電路,更包 含·· 一頻率比較器,其可比較該等第一振盪信號之該等 頻率之大小。 20 9·如申請專利範圍第3項所述之電容差值檢測電路,更包 含: 一遮罩控制單元,其可於該等第一振盪信號之該頻 率差值小於一預設值時,賦能一遮罩信號,其中: 於接收該賦能遮罩信號之同時,該混合器可輸出指 38 1275808 示該等第一振盪信號之該頻率差值為零(ο)之該頻率差 值信號。 10.如申請專利範圍第3項所述之電容差值檢測電路,更包 含: 5 一對鎖相迴路(PLL)電路,其係個別地設置於該等 振盪器與該混合器間,可自該等振盪器接收該等第一振 盪信號,以個別地產生具有高於該等第一振盪信號之該 等頻率之頻率的第二振盪信號,並將所產生之該等第二 振盪信號輸出至該混合器,以作為該等第一振盪信號。 10 11·如申請專利範圍第10項所述之電容差值檢測電路,其 中: 該對PLL電路中之每一者具有一輸入端子,為使該 混合器接收該等第二振盪信號,該輸入端子可接收一用 以改變一頻率分割器之一頻率分割比之設定值,該等第 15 二振盪信號於一未應用該外力之初始狀態具有相等之 頻率,該頻率分割器係内建於該等PLL電路中之每一者。 12.如申請專利範圍第11項所述之電容差值檢測電路,其 中: 該頻率分割器具有一片段分割功能。 2〇 13.如申請專利範圍第3項所述之電容差值檢測電路’更包 含: 一 PLL電路,其具有一設置於該等振盪器中之一者 與該混合器間之頻率分割器,可自該等振盪器中之該一 者接收該等第一振盪信號中之一者,產生一第二振盪信 39 1275808 號,該第二振盪信號具有一高於該等第一振盪信號中之 該一者之一頻率的頻率,並將所產生之該第二振盪信號 輸出至該混合器以作為該等第一振盪信號中之該一 者;以及 5 一分割控制單元,為使該第二振盪信號之一頻率於 未應用該外力之一初始狀態與該等第一振盪信號中之 該另一者之一頻率一致,其可改變該頻率分割器之一頻 率分割比。 14. 如申請專利範圍第13項所述之電容差值檢測電路,更包 10 含: 一頻率比較器,其可比較自該等振盪器之該另一者 輸出之該等第一振盪信號中的該另一者之大小與該第 二振盪信號之該頻率,其中: 該分割控制單元可根據藉由該頻率比較器進行之 15 該比較之一結果改變該頻率分割器之該頻率分割比。 15. 如申請專利範圍第13項所述之電容差值檢測電路,其 中: 該PLL電路包括一頻率分割器;且 該頻率分割器具有一片段分割功能。 20 16.如申請專利範圍第1項所述之電容差值檢測電路,更包 含: 一基板; 一可置換地設置為面向該基板且振盪於一垂直於 該基板之方向的質量本體,其中: 40 1275808 該等數個振盪器係以二振盪器為一對; 該等振盪器中之每一者之該電容器係由一形成於 該基板的第一電極與一形成於該質量本體以面向該第 一電極之第二電極構成;且 5 該等振盪器中之每一者可產生一第一振盪信號,該 第一振盪信號具有一藉由該等電容器中之每一者的該 電容判定之頻率,該等電容係於該質量本體藉由該外力 而相對於該基板置換時產生改變。 17. —種電容差值檢測電路,包含: 10 —對振盪器,其具有電容係根據一外力而改變之電 容器,並可根據該等電容個別地產生第一振盪信號; 一對鎖相迴路(PLL)電路,其具有電壓控制振盪 器,並可自該等振盪器接收該等第一振盪信號以個別地 自該等電壓控制振盪器輸出第二振盪信號;以及 15 一檢測單元,其可接收欲輸入至該等PLL電路之該 等電壓控制振盪器之輸入電壓,該等輸入電壓係根據該 等第一振盪信號及該等第二振盪信號之頻率而進行調 整,並可將所接收之該等輸入電壓之一差值檢測為一電 容相對差值。 20 18. —種微機電系統(MEMS)感測器,包含: 一基板; 一對形成於該基板之第一電極; 一可置換地設置為面向該基板、振盪於一垂直於該 基板之方向、並藉由應用於一垂直於該振盪方向之方向 41 1275808 的角速度或加速度置換的質量本體; 個別地形成於該質量本體之面向該等第一電極之 位置的第二電極; 一對振盪器,其具有一對電容器,該對電容器中之 5 每一者係由面向彼此之該第一電極與該第二電極形 成,該對振盪器可根據該等電容器之電容個別地產生該 等第一振盪信號; 一檢測單元,其可將一電容相對差值檢測為該等第 一振盪信號之一頻率改變;以及 10 一主要控制單元,其可根據藉由該檢測單元檢測之 該頻率改變,計算應用於該基板之一水平方向的該角速 度或加速度。 19_如申請專利範圍第18項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,其中: 15 該等振盪器中至少有一者包含一電容係為可變之 可變電容二極體,及一可調整該可變電容二極體之該電 容的控制端子;且 該等振盪器中之具有該可變電容二極體之該至少 一者可根據該等電容器中的一者之電容與該可變電容 20 二極體之電容產生該第一振盪信號。 20.如申請專利範圍第18項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,其中: 該檢測單元包含一混合器,該混合器可接收一對第 一振盪信號,並輸出一頻率差值信號,該頻率差值信號 42 1275808 具有一相等於所接收之該對第一振盪信號之一頻率差 值的頻率。 21.如申請專利範圍第20項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,其中: 5 該檢測單元包含一頻率/電壓轉換單元,該頻率/電 壓轉換單元可將該頻率差值信號之該頻率轉換為一指 示該電容相對差值的檢測電壓。 22_如申請專利範圍第21項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,其中: 10 該頻率/電壓轉換單元包含一平化單元,該平化單 元可平化該頻率差值信號之一正電壓成份,以將該平化 電壓輸出為該檢測電壓。 23.如申請專利範圍第21項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,更包含: 15 一遮罩控制單元,其可於該對第一振盪信號之該頻 率差值小於一預設值時,致動一遮罩信號,其中: 於接收該致動遮罩信號之同時,該頻率/電壓轉換 單元可輸出指示該電容差值為零(0)之該檢測電壓。 24·如申請專利範圍第20項所述之微機電系統(MEMS)感測 20 器,其中: 於該外力並未應用之一初始狀態,構成該等振盪器 之該等電容器之該等電容係彼此不同;且 於該初始狀態,該混合器可輸出指示一預設初始頻 率之該頻率差值信號。 43 25.!2758〇8 5 26_ 10 27. 15 28. 20 如申請專利範圍第20項所述之微機電系統(Μ ΕΜS)感測 ’更包含: 一頻率比較器,其可比較該等第一振盪信號之該等 頻率之大小。 如申請專利範圍第20項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,更包含: 一遮罩控制單元,其可於該等第一振盪信號之該頻 率差值係小於一預設值時,致動一遮罩信號,其中: 於接收該致動遮罩信號之同時,該混合器可輸出指 示該等第一振盪信號之該頻率差值係為零(〇)的該頻率 差值信號。 如申請專利範圍第20項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,更包含: 一對個別地設置於該等振盪器與該混合器間之PLL 電路,其可接收來自該等振盪器之該等第一振盪信號, 以個別地產生具有高於該等第一振盪信號之該等頻率 的頻率的第二振盪信號,姐將所產生之該等第二振盪信 號輸出至該混合器以作為該等第一振盪信號。 如申請專利範圍第27項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,其中: 該對PLL電路中之每/者具有一輸入端子,為使該 混合器接收該等第二振盪信號,該輸入端子可接收一用 以改變一頻率分割器之一頻率分割比之設定值,該等第 二振盪信號於一未應用該外力之初始狀態具有相等之 44 1275808 頻率,該頻率分割器係内建於該等PLL電路中之每一者。 29·如申請專利範圍第28項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,其中: 該頻率分割器具有一片段分割功能。 5 30·如申請專利範圍第20項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,更包含: 一 PLL電路,其具有一設置於該等振盪器中之一者 與該混合器間之頻率分割器,可自該等振盪器中之該一 者接收該等第一振盪信號中之一者,產生一第二振盪信 10 號,該第二振盪信號具有一高於該等第一振盪信號中之 該一者之一頻率的頻率,並將所產生之該第二振盪信號 輸出至該混合器以作為該等第一振盪信號中之該一 者;以及 一分割控制單元,為使該第二振盪信號之一頻率於 15 未應用該外力之一初始狀態與該等第一振盪信號中之 該另一者之一頻率一致,其可改變該頻率分割器之一頻 率分割比。 31.如申請專利範圍第30項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,更包含: 20 一頻率比較器,其可比較自該等振盪器之該另一者 輸出之該等第一振盪信號中的該另一者之大小與該第 二振盪信號之該頻率,其中: 該分割控制單元可根據藉由該頻率比較器進行之 該比較之一結果改變該頻率分割器之該頻率分割比。 45 1275808 32_如申請專利範圍第30項所述之微機電系統(MEMS)感測 器,其中: 該PLL電路包括一頻率分割器;且 該頻率分割器具有一片段分割功能。 5 33· —種微機電系統(MEMS)感測器,包含: 一基板; 一對形成於該基板之第一電極; 一可置換地設置為面向該基板、振盪於一垂直於該 基板之方向、並藉由應用於一垂直於該振盪方向之方向 10 的角速度或加速度置換的質量本體; 個別地形成於該質量本體之面向該等第一電極之 位置的第二電極; 一對振盪器,其具有一對電容器,該對電容器中之 每一者係由面向彼此之該第一電極與該第二電極形 15 成,該對振盪器可根據該等電容器之電容個別地產生該 等第一振盪信號; 一對鎖相迴路(PLL)電路,其具有電壓控制振盪 器,並可自該等振盪器接收該等第一振盪信號以個別地 自該等電壓控制振盪器輸出第二振盪信號;以及 20 一檢測單元,其可接收欲輸入至該等PLL電路之該 等電壓控制振盪器之輸入電壓,該等輸入電壓係根據該 等第一振盪信號及該等第二振盪信號之頻率而進行調 整,並可將所接收之該等輸入電壓之一差值檢測為一電 容相對差值;以及 46 1275808 一主要控制單元,其可根據藉由該檢測單元檢測之 該頻率改變,計算應用於該基板之一水平方向的該角速 度或加速度。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8736251B2 (en) | 2012-03-23 | 2014-05-27 | National Chiao Tung University | Digital sensing apparatus and digital readout module thereof |
US9046367B2 (en) | 2011-12-30 | 2015-06-02 | Industrial Technology Research Institute | Micro-electro-mechanical-system device with oscillating assembly |
Families Citing this family (114)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8149048B1 (en) | 2000-10-26 | 2012-04-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Apparatus and method for programmable power management in a programmable analog circuit block |
US8176296B2 (en) | 2000-10-26 | 2012-05-08 | Cypress Semiconductor Corporation | Programmable microcontroller architecture |
US8160864B1 (en) | 2000-10-26 | 2012-04-17 | Cypress Semiconductor Corporation | In-circuit emulator and pod synchronized boot |
US8103496B1 (en) | 2000-10-26 | 2012-01-24 | Cypress Semicondutor Corporation | Breakpoint control in an in-circuit emulation system |
US6724220B1 (en) | 2000-10-26 | 2004-04-20 | Cyress Semiconductor Corporation | Programmable microcontroller architecture (mixed analog/digital) |
US7765095B1 (en) | 2000-10-26 | 2010-07-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Conditional branching in an in-circuit emulation system |
US7406674B1 (en) | 2001-10-24 | 2008-07-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Method and apparatus for generating microcontroller configuration information |
US8078970B1 (en) | 2001-11-09 | 2011-12-13 | Cypress Semiconductor Corporation | Graphical user interface with user-selectable list-box |
US8042093B1 (en) | 2001-11-15 | 2011-10-18 | Cypress Semiconductor Corporation | System providing automatic source code generation for personalization and parameterization of user modules |
US7774190B1 (en) | 2001-11-19 | 2010-08-10 | Cypress Semiconductor Corporation | Sleep and stall in an in-circuit emulation system |
US7844437B1 (en) | 2001-11-19 | 2010-11-30 | Cypress Semiconductor Corporation | System and method for performing next placements and pruning of disallowed placements for programming an integrated circuit |
US6971004B1 (en) | 2001-11-19 | 2005-11-29 | Cypress Semiconductor Corp. | System and method of dynamically reconfiguring a programmable integrated circuit |
US7770113B1 (en) | 2001-11-19 | 2010-08-03 | Cypress Semiconductor Corporation | System and method for dynamically generating a configuration datasheet |
US8069405B1 (en) | 2001-11-19 | 2011-11-29 | Cypress Semiconductor Corporation | User interface for efficiently browsing an electronic document using data-driven tabs |
US8103497B1 (en) | 2002-03-28 | 2012-01-24 | Cypress Semiconductor Corporation | External interface for event architecture |
US7308608B1 (en) | 2002-05-01 | 2007-12-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Reconfigurable testing system and method |
US7761845B1 (en) | 2002-09-09 | 2010-07-20 | Cypress Semiconductor Corporation | Method for parameterizing a user module |
US6995622B2 (en) * | 2004-01-09 | 2006-02-07 | Robert Bosh Gmbh | Frequency and/or phase compensated microelectromechanical oscillator |
US7295049B1 (en) | 2004-03-25 | 2007-11-13 | Cypress Semiconductor Corporation | Method and circuit for rapid alignment of signals |
JP4455201B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2010-04-21 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 検出回路 |
US8069436B2 (en) | 2004-08-13 | 2011-11-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Providing hardware independence to automate code generation of processing device firmware |
US8286125B2 (en) | 2004-08-13 | 2012-10-09 | Cypress Semiconductor Corporation | Model for a hardware device-independent method of defining embedded firmware for programmable systems |
US7332976B1 (en) | 2005-02-04 | 2008-02-19 | Cypress Semiconductor Corporation | Poly-phase frequency synthesis oscillator |
US7400183B1 (en) | 2005-05-05 | 2008-07-15 | Cypress Semiconductor Corporation | Voltage controlled oscillator delay cell and method |
US8089461B2 (en) | 2005-06-23 | 2012-01-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Touch wake for electronic devices |
US20070089513A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-26 | Rosenau Steven A | Resonator based transmitters for capacitive sensors |
US7466145B2 (en) * | 2005-10-12 | 2008-12-16 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Voltage measuring apparatus and power measuring apparatus |
US7307485B1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-12-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance sensor using relaxation oscillators |
WO2007068283A1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-06-21 | Semtech Neuchâtel SA | Sensor interface |
US8085067B1 (en) | 2005-12-21 | 2011-12-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Differential-to-single ended signal converter circuit and method |
US7312616B2 (en) * | 2006-01-20 | 2007-12-25 | Cypress Semiconductor Corporation | Successive approximate capacitance measurement circuit |
US8067948B2 (en) | 2006-03-27 | 2011-11-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Input/output multiplexer bus |
US8144125B2 (en) | 2006-03-30 | 2012-03-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Apparatus and method for reducing average scan rate to detect a conductive object on a sensing device |
US8040142B1 (en) | 2006-03-31 | 2011-10-18 | Cypress Semiconductor Corporation | Touch detection techniques for capacitive touch sense systems |
US7721609B2 (en) | 2006-03-31 | 2010-05-25 | Cypress Semiconductor Corporation | Method and apparatus for sensing the force with which a button is pressed |
US8089472B2 (en) | 2006-05-26 | 2012-01-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Bidirectional slider with delete function |
US8537121B2 (en) | 2006-05-26 | 2013-09-17 | Cypress Semiconductor Corporation | Multi-function slider in touchpad |
WO2007146093A2 (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-21 | Microvision, Inc. | Beam scanner with reduced phase error |
US8040321B2 (en) | 2006-07-10 | 2011-10-18 | Cypress Semiconductor Corporation | Touch-sensor with shared capacitive sensors |
US9507465B2 (en) | 2006-07-25 | 2016-11-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Technique for increasing the sensitivity of capacitive sensor arrays |
US9766738B1 (en) | 2006-08-23 | 2017-09-19 | Cypress Semiconductor Corporation | Position and usage based prioritization for capacitance sense interface |
US7636559B2 (en) | 2006-08-31 | 2009-12-22 | Microtune (Texas), L.P. | RF filter adjustment based on LC variation |
US7619421B2 (en) | 2006-08-31 | 2009-11-17 | Microtune (Texas), L.P. | Systems and methods for detecting capacitor process variation |
US7634242B2 (en) | 2006-08-31 | 2009-12-15 | Microtune (Texas), L.P. | Systems and methods for filter center frequency location |
US8547114B2 (en) | 2006-11-14 | 2013-10-01 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance to code converter with sigma-delta modulator |
US8089288B1 (en) | 2006-11-16 | 2012-01-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Charge accumulation capacitance sensor with linear transfer characteristic |
US20080122457A1 (en) * | 2006-11-28 | 2008-05-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Capacitance difference detecting circuit |
US7610809B2 (en) * | 2007-01-18 | 2009-11-03 | Freescale Semiconductor, Inc. | Differential capacitive sensor and method of making same |
US8058937B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-11-15 | Cypress Semiconductor Corporation | Setting a discharge rate and a charge rate of a relaxation oscillator circuit |
US7484411B2 (en) * | 2007-01-30 | 2009-02-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three phase capacitance-based sensing and actuation |
JP4189426B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2008-12-03 | 株式会社東芝 | センサ装置、及びこれを用いた携帯通信端末及び電子機器 |
US9564902B2 (en) | 2007-04-17 | 2017-02-07 | Cypress Semiconductor Corporation | Dynamically configurable and re-configurable data path |
US8092083B2 (en) | 2007-04-17 | 2012-01-10 | Cypress Semiconductor Corporation | Temperature sensor with digital bandgap |
US8130025B2 (en) | 2007-04-17 | 2012-03-06 | Cypress Semiconductor Corporation | Numerical band gap |
US8026739B2 (en) | 2007-04-17 | 2011-09-27 | Cypress Semiconductor Corporation | System level interconnect with programmable switching |
US8516025B2 (en) | 2007-04-17 | 2013-08-20 | Cypress Semiconductor Corporation | Clock driven dynamic datapath chaining |
US8040266B2 (en) | 2007-04-17 | 2011-10-18 | Cypress Semiconductor Corporation | Programmable sigma-delta analog-to-digital converter |
US7737724B2 (en) | 2007-04-17 | 2010-06-15 | Cypress Semiconductor Corporation | Universal digital block interconnection and channel routing |
US8266575B1 (en) | 2007-04-25 | 2012-09-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Systems and methods for dynamically reconfiguring a programmable system on a chip |
US8065653B1 (en) | 2007-04-25 | 2011-11-22 | Cypress Semiconductor Corporation | Configuration of programmable IC design elements |
US9720805B1 (en) | 2007-04-25 | 2017-08-01 | Cypress Semiconductor Corporation | System and method for controlling a target device |
US8144126B2 (en) | 2007-05-07 | 2012-03-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Reducing sleep current in a capacitance sensing system |
US9500686B1 (en) | 2007-06-29 | 2016-11-22 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance measurement system and methods |
US8169238B1 (en) * | 2007-07-03 | 2012-05-01 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance to frequency converter |
WO2009006556A1 (en) | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Cypress Semiconductor Corporation | Normalizing capacitive sensor array signals |
US8570053B1 (en) | 2007-07-03 | 2013-10-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitive field sensor with sigma-delta modulator |
US8089289B1 (en) | 2007-07-03 | 2012-01-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitive field sensor with sigma-delta modulator |
KR100934222B1 (ko) * | 2007-08-29 | 2009-12-29 | 한국전자통신연구원 | 고해상도의 정전용량-시간 변환 회로 |
US8049569B1 (en) | 2007-09-05 | 2011-11-01 | Cypress Semiconductor Corporation | Circuit and method for improving the accuracy of a crystal-less oscillator having dual-frequency modes |
JP4477051B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2010-06-09 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路及びmems型可変容量キャパシタの制御方法 |
JP5044348B2 (ja) * | 2007-09-26 | 2012-10-10 | 株式会社東芝 | センサ装置、及びこれを用いたセンサシステムと電子機器 |
TWI336770B (en) * | 2007-11-05 | 2011-02-01 | Ind Tech Res Inst | Sensor |
US8525798B2 (en) | 2008-01-28 | 2013-09-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Touch sensing |
US8487912B1 (en) | 2008-02-01 | 2013-07-16 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitive sense touch device with hysteresis threshold |
US8358142B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-01-22 | Cypress Semiconductor Corporation | Methods and circuits for measuring mutual and self capacitance |
US8319505B1 (en) | 2008-10-24 | 2012-11-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Methods and circuits for measuring mutual and self capacitance |
CN102160185B (zh) * | 2008-09-22 | 2013-04-03 | 阿尔卑斯电气株式会社 | Mems传感器 |
US8321174B1 (en) | 2008-09-26 | 2012-11-27 | Cypress Semiconductor Corporation | System and method to measure capacitance of capacitive sensor array |
US8049579B2 (en) * | 2008-10-30 | 2011-11-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Resonator having a stator coupled to three stator voltages |
US8487639B1 (en) | 2008-11-21 | 2013-07-16 | Cypress Semiconductor Corporation | Receive demodulator for capacitive sensing |
EP2409163A4 (en) | 2009-03-19 | 2012-08-29 | Hewlett Packard Development Co | CAPACITY BASED THREE PHASE DETECTION |
EP2411898A4 (en) * | 2009-03-25 | 2013-07-10 | Alsentis Llc | APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING TOUCH INPUT |
US8866500B2 (en) | 2009-03-26 | 2014-10-21 | Cypress Semiconductor Corporation | Multi-functional capacitance sensing circuit with a current conveyor |
US8272266B2 (en) * | 2009-04-09 | 2012-09-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Gyroscopes using surface electrodes |
US9448964B2 (en) | 2009-05-04 | 2016-09-20 | Cypress Semiconductor Corporation | Autonomous control in a programmable system |
US8723827B2 (en) | 2009-07-28 | 2014-05-13 | Cypress Semiconductor Corporation | Predictive touch surface scanning |
US8040143B2 (en) * | 2009-09-30 | 2011-10-18 | Freescale Semiconductor, Inc. | Capacitance sensing with mismatch compensation |
CN101776721B (zh) * | 2010-02-10 | 2012-01-18 | 哈尔滨工业大学 | 电容容差性故障检测仪 |
JP5382358B2 (ja) * | 2010-04-27 | 2014-01-08 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー |
US9529029B2 (en) * | 2010-06-08 | 2016-12-27 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Robust capacitive measurement system |
WO2011154467A1 (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-15 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Robust capacitive measurement system |
CN102376258B (zh) * | 2010-08-16 | 2014-11-12 | 上海天马微电子有限公司 | 电子纸驱动控制电路 |
TWI473418B (zh) * | 2011-02-28 | 2015-02-11 | Nihon Dempa Kogyo Co | 振盪裝置 |
US9268441B2 (en) | 2011-04-05 | 2016-02-23 | Parade Technologies, Ltd. | Active integrator for a capacitive sense array |
JP2012255669A (ja) * | 2011-06-07 | 2012-12-27 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 加速度計測装置 |
US9116165B2 (en) * | 2012-03-27 | 2015-08-25 | Freescale Semiconductor, Inc. | Microelectromechanical system package and method of testing |
CN102809670B (zh) * | 2012-08-20 | 2014-07-30 | 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 | 加速度传感器的单片开环集成电路 |
CN102809671B (zh) * | 2012-08-20 | 2014-07-30 | 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 | 加速度传感器的单片闭环集成电路 |
EP3192731B1 (de) * | 2012-08-21 | 2019-11-20 | Gustav Magenwirth GmbH & Co. KG | Elektronisch gesteuertes federungssystem, verfahren zur steuerung eines federungssystems und computerprogramm |
GB2505875A (en) | 2012-09-04 | 2014-03-19 | Cambridge Entpr Ltd | Dual and triple axis inertial sensors and methods of inertial sensing |
CN103063949B (zh) * | 2012-12-18 | 2018-02-27 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种电容失配检测电路及方法 |
US8943888B2 (en) * | 2013-01-09 | 2015-02-03 | M-Tech Instrument Corporation (Holding) Limited | Micromachined flow sensor integrated with flow inception detection and make of the same |
US9335340B2 (en) * | 2013-07-23 | 2016-05-10 | Freescale Semiconductor, Inc. | MEMS parameter identification using modulated waveforms |
US9851834B2 (en) | 2013-09-10 | 2017-12-26 | Alsentis, Llc | Time domain differential techniques to characterize various stimuli |
US9496881B2 (en) | 2013-09-22 | 2016-11-15 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | PLL and adaptive compensation method in PLL |
US9964576B2 (en) | 2013-10-09 | 2018-05-08 | Texas Instruments Incorporated | Capacitance detection circuit that detects minute changes in capacitance |
CN104748669A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 光宝科技股份有限公司 | 静电式微扫描镜的角度检测电路 |
TWI538096B (zh) | 2013-12-31 | 2016-06-11 | 財團法人工業技術研究院 | 具pn界面的微機電裝置 |
KR101565684B1 (ko) | 2014-03-14 | 2015-11-03 | 삼성전기주식회사 | Mems 센서용 검출모듈 및 이를 포함하는 mems 센서 |
US9325491B2 (en) * | 2014-04-15 | 2016-04-26 | Triquint Semiconductor, Inc. | Clock generation circuit with dual phase-locked loops |
JP6435631B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2018-12-12 | 株式会社デンソー | 角速度センサ |
WO2015168657A1 (en) | 2014-05-01 | 2015-11-05 | Robert Bosch Gmbh | Frequency modulated microphone system |
CN105004259B (zh) * | 2015-07-31 | 2018-11-02 | 华南理工大学 | 一种电容式mems传感器检测电路 |
TWI826831B (zh) * | 2021-09-28 | 2023-12-21 | 振海資通股份有限公司 | 電容預檢測裝置及其預檢測方法 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3774089A (en) | 1972-04-18 | 1973-11-20 | Bell & Howell Co | Temperature indicating apparatus using oppositely varying capacitors |
JPS5562310A (en) | 1978-10-20 | 1980-05-10 | Hiromi Ogasawara | Direct-acting type displacement detector |
US4439725A (en) * | 1978-10-20 | 1984-03-27 | Ogasawara Hiromi | Microdisplacement detector |
US4347741A (en) * | 1980-07-17 | 1982-09-07 | Endress & Hauser, Inc. | Control system for a capacitive level sensor |
US4549436A (en) * | 1983-10-31 | 1985-10-29 | Rockwell International Corporation | Surface-acoustic-wave, digitized angular accelerometer |
US4719538A (en) * | 1986-12-02 | 1988-01-12 | Cox John D | Force responsive capacitive transducer |
JP3145979B2 (ja) | 1990-10-12 | 2001-03-12 | 株式会社ワコー | 力・加速度・磁気の検出装置 |
US6314823B1 (en) * | 1991-09-20 | 2001-11-13 | Kazuhiro Okada | Force detector and acceleration detector and method of manufacturing the same |
JPH04310806A (ja) * | 1991-04-10 | 1992-11-02 | Nec Corp | リードピッチ測定装置 |
JPH04347741A (ja) * | 1991-05-27 | 1992-12-02 | Nec Corp | 障害データ採取方式 |
FR2688315B1 (fr) * | 1992-03-09 | 1994-05-27 | Sagem | Capteur accelerometrique capacitif et accelerometre non asservi en comportant application. |
JPH0682469A (ja) | 1992-09-04 | 1994-03-22 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 加速度計 |
US5519329A (en) * | 1992-09-29 | 1996-05-21 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Sensor for circuit tracer |
US6282956B1 (en) * | 1994-12-29 | 2001-09-04 | Kazuhiro Okada | Multi-axial angular velocity sensor |
JP3233791B2 (ja) * | 1994-08-25 | 2001-11-26 | 株式会社山武 | 差動容量反転積分器及びこれを用いた静電容量変化量検出装置 |
JPH08278336A (ja) | 1995-04-10 | 1996-10-22 | Murata Mfg Co Ltd | 静電センサ装置 |
FR2735868B1 (fr) * | 1995-06-21 | 1997-08-08 | Asulab Sa | Dispositif de mesure d'une vitesse angulaire |
JP3433015B2 (ja) | 1996-07-26 | 2003-08-04 | キンセキ株式会社 | 圧電発振素子 |
JP2975907B2 (ja) | 1997-03-10 | 1999-11-10 | 株式会社ワコー | 力・加速度・磁気の検出装置 |
RU2148831C1 (ru) | 1998-02-10 | 2000-05-10 | Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Акселерометр |
JPH11352143A (ja) | 1998-04-06 | 1999-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 加速度センサ |
EP1390287A2 (en) * | 2001-05-04 | 2004-02-25 | California Institute Of Technology | An apparatus and method for ultrasensitive nanoelectromechanical mass detection |
US6828801B1 (en) * | 2001-10-26 | 2004-12-07 | Welch Allyn, Inc. | Capacitive sensor |
JP3813104B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2006-08-23 | 日本ユニカ株式会社 | 絶縁性流動体の計測装置、純度制御装置、混合度制御装置 |
KR100461787B1 (ko) * | 2002-04-10 | 2004-12-14 | 학교법인 포항공과대학교 | Mems 기술을 이용한 가속도센서 및 그 제조방법 |
US6718823B2 (en) * | 2002-04-30 | 2004-04-13 | Honeywell International Inc. | Pulse width modulation drive signal for a MEMS gyroscope |
JP3586271B2 (ja) | 2002-12-16 | 2004-11-10 | 和廣 岡田 | 角速度センサ |
US6928876B2 (en) * | 2003-11-13 | 2005-08-16 | The Boeing Company | Dual flexure plate angular accelerometer |
-
2004
- 2004-05-14 JP JP2004144906A patent/JP4437699B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2004-09-16 US US10/942,127 patent/US7119550B2/en active Active
-
2005
- 2005-03-29 TW TW094109859A patent/TWI275808B/zh active
- 2005-04-04 DE DE602005015642T patent/DE602005015642D1/de active Active
- 2005-04-04 EP EP05252101A patent/EP1596208B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-04-04 EP EP07114396.0A patent/EP1857826B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-04-22 CN CNB2005100663443A patent/CN100374868C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-05-02 KR KR1020050036771A patent/KR100665638B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9046367B2 (en) | 2011-12-30 | 2015-06-02 | Industrial Technology Research Institute | Micro-electro-mechanical-system device with oscillating assembly |
US8736251B2 (en) | 2012-03-23 | 2014-05-27 | National Chiao Tung University | Digital sensing apparatus and digital readout module thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060047687A (ko) | 2006-05-18 |
DE602005015642D1 (de) | 2009-09-10 |
CN100374868C (zh) | 2008-03-12 |
KR100665638B1 (ko) | 2007-01-10 |
JP4437699B2 (ja) | 2010-03-24 |
EP1596208A1 (en) | 2005-11-16 |
CN1696717A (zh) | 2005-11-16 |
EP1857826B1 (en) | 2013-08-07 |
EP1857826A2 (en) | 2007-11-21 |
TW200537107A (en) | 2005-11-16 |
JP2005326285A (ja) | 2005-11-24 |
EP1596208B1 (en) | 2009-07-29 |
US20050253596A1 (en) | 2005-11-17 |
EP1857826A3 (en) | 2007-12-26 |
US7119550B2 (en) | 2006-10-10 |
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