(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
バネ構造を介して前記基板に接続される可動構造部と、
ＤＣ電圧が印加されて生じる駆動容量に基づく静電引力を、前記可動構造部と前記基板との間に作用させる駆動容量部と、
ＲＦ信号が印加されて生じる静電容量が、前記可動構造部と前記基板との位置関係に応じて変化する可変キャパシタ部と、
前記駆動容量に応じて変化する検出電圧を検出し、その検出電圧が所望値に近づくように前記駆動容量部に印加するＤＣ電圧を制御する駆動電圧制御回路と、を備える可変容量装置。
【請求項２】
前記駆動電圧制御回路は、
前記駆動容量部にＤＣ電圧を印加する直流源と、前記ＤＣ電圧に容量検出用のＡＣ電圧を重畳する交流源と、を備え、
前記駆動容量部に流れるＡＣ電流からの変換電圧に基づいて前記検出電圧を生成する、請求項１に記載の可変容量装置。
【請求項３】
前記駆動電圧制御回路は、
既知の容量値の参照容量をさらに備え、
前記参照容量に流れるＡＣ電流からの変換電圧と前記駆動容量部に流れるＡＣ電流からの変換電圧とに基づいて前記検出電圧を生成する、請求項２に記載の可変容量装置。
【請求項４】
前記駆動電圧制御回路は、前記参照容量および抵抗からなる直列回路と前記駆動容量部および抵抗からなる直列回路とを並列に接続し、各直列回路における接続点の電圧差分に基づいて前記検出電圧を生成する、請求項３に記載の可変容量装置。
【請求項５】
前記駆動電圧制御回路は、前記参照容量と前記駆動容量部とを直列に接続し、接続点の電圧に基づいて前記検出電圧を生成する、請求項３に記載の可変容量装置。
【請求項６】
前記駆動電圧制御回路は、前記検出電圧における前記駆動容量部による電圧降下分が最大となるタイミングで前記検出電圧をサンプリングする、請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量装置。
【請求項７】
前記駆動電圧制御回路は、前記検出電圧のサンプリング値を外部入力電圧と比較して前記直流源の出力するＤＣ電圧を増減させる請求項６に記載の可変容量装置。
【請求項８】
前記可動構造部は導電性材料からなり、前記可動構造部と前記駆動電圧制御回路が抵抗を介して接続されている、請求項１〜７のいずれかに記載の可変容量装置。
【請求項９】
前記可動構造部は絶縁性材料からなり、前記駆動容量部または前記可変キャパシタ部となる電極が表面に形成されてなる、請求項１〜７のいずれかに記載の可変容量装置。
【請求項１０】
前記駆動容量部は電極対にＤＣ電圧が印加される構成であり、
前記可変キャパシタ部は、複数の電極対を直列接続してその両端にＡＣ電圧を印加する構成である、請求項１〜９のいずれかに記載の可変容量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静電力により駆動するＭＥＭＳを用いて可変キャパシタを実現する可変容量装置、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可変キャパシタとしてバラクタダイオードが用いられる。バラクタダイオードは半導体ダイオードの一種であり、逆電圧を印加するとＰＮ接合部にキャリアの存在しない空乏層が形成され、空乏層の厚みに応じた静電容量のキャパシタとして動作する。バラクタダイオードに印加する逆電圧の大きさを変えると、空乏層の厚みが変化して静電容量が変化するため、バラクタダイオードは可変キャパシタとして動作させることができる。ただし、バラクタダイオードはキャパシタとしてのＱが小さく損失が大きいため、無線通信用回路など低損失なキャパシタが要求される回路には使用できないことが多い。そのため、無線通信用回路などでは、低損失の可変キャパシタとして静電力によりＭＥＭＳを駆動する可変容量装置が利用されることがある（特許文献１，２参照。）。【０００３】
図１は、従来のＭＥＭＳを利用した可変容量装置の構成例を説明する図である。
可変容量装置１０１は可動板１０２と基板１０３とを備える。可動板１０２は微細加工技術を用いて物理的に上下に動くことができるＭＥＭＳとして作製し、図示しないバネ構造を介して基板１０３に接続する。基板１０３と可動板１０２とには対向する電極対が二組形成され、各電極対は静電容量部１０５，１０６を構成する。静電容量部１０５は、駆動電圧を印加することで駆動容量が発生し、駆動電圧に応じて定まる静電引力が可動板１０２を基板１０３に引きつけ、静電引力とバネ構造のバネ力とがつりあう位置で可動板１０２は停止する。静電容量部１０６は、高周波信号が印加される信号ラインに挿入され、可動板１０２の停止位置に応じた静電容量の可変キャパシタとなる。このような構成の可変容量装置１０１は、誘電正接の小さい誘電体材料や低抵抗の導体材料を使用して全体設計を最適化することで、低損失の可変キャパシタとして利用できる。【０００４】
可変容量装置のタイプの一つに容量二値切替型がある。容量二値切替型は可動板の停止位置が２ヶ所であり、一方の停止位置で可変キャパシタが大容量となり、他方の停止位置で可変キャパシタが小容量となる。このような容量二値切替型素子は複数をアレイに接続することによって、可変キャパシタを実質的にある一定範囲内で多段に調整可能に構成される。そのためアレイ全体が大型化、高コスト化するという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１０８４３号公報
【特許文献２】特開２００８−１８２１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
小型化、低コスト化が可能な可変容量装置のタイプとして、容量連続可変型がある。容量連続可変型は、駆動電圧に応じて可動板が連続的に変位し、可変キャパシタの容量も連続的に変化する。容量連続可変型は、小型化・低コスト化に有利である反面、バネ構造の加工バラツキなどがそのまま、駆動電圧に対する可変キャパシタの容量特性のバラツキとなり、現在のＭＥＭＳ加工の精度ではこのバラツキを十分に小さくすることは非常に困難で、問題となる。また、駆動容量により発生する静電引力だけでなく可変キャパシタに印加される信号電圧によっても静電引力が発生し、この可変キャパシタの静電引力が可動板を基板に近づけ、可変キャパシタンスを設定よりも増大させる現象（セルフアクチエーション）もあり、問題である。これらの問題があるため、現在の可変容量装置の検討においては容量二値切替型が実用に適していると見なされている。【０００７】
そこで本発明の目的は、損失が小さく、且つ、小型化・低コスト化に有利な容量連続可変型であっても、可変キャパシタンスの容量を高精度に実現できる可変容量装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の可変容量装置は、基板と可動構造部と駆動容量部と可変キャパシタ部と駆動電圧制御回路とを備える。可動構造部はバネ構造を介して基板に接続される。駆動容量部は、ＤＣ電圧が印加されて生じる駆動容量に基づく静電引力を、前記可動構造部と前記基板との間に作用させる。可変キャパシタ部は、ＲＦ信号が印加されて生じる静電容量が、前記可動構造部と前記基板との位置関係に応じて変化する。駆動電圧制御回路は、駆動容量に応じて変化する検出電圧を検出し、その検出電圧が所望値に近づくように前記駆動容量部に印加するＤＣ電圧を制御する。
この構成では、駆動電圧制御回路に、検出電圧に基づいて駆動容量部の駆動容量を把握する機能を設け、検出電圧が所望値に近づくように駆動容量部に印加するＤＣ電圧を制御する。これにより、可動構造部と基板との位置関係および駆動容量の設定精度を高め、ひいては可変キャパシタ部の容量精度を高められる。すなわち、製品毎のバネ力のバラツキや、セルフアクチエーションによる可動構造部と基板との位置関係の変動があっても、バラツキや変動を補正するように駆動電圧制御回路が駆動容量部に印加するＤＣ電圧を自動的に制御し、可変キャパシタ部の容量精度を高められる。【０００９】
この発明の駆動電圧制御回路は、直流源と交流源とを備え、駆動容量部に流れるＡＣ電流からの変換電圧に基づいて検出電圧を生成すると好適である。直流源は駆動容量部にＤＣ電圧を印加するものであり、交流源はＤＣ電圧に容量検出用のＡＣ電圧を重畳するものである。
この構成では、直流源の出力するＤＣ電圧を制御するため、ＤＣ電圧から駆動容量を把握することは困難である。そこで、交流源の出力する容量検出用のＡＣ電圧を一定として出力することで、駆動容量部に流れるＡＣ電流に基づく検出電圧から、駆動容量を把握することが可能になる。【００１０】
この発明の駆動電圧制御回路は、既知の容量値の参照容量をさらに備え、参照容量に流れるＡＣ電流と駆動容量部に流れるＡＣ電流とに基づいて検出電圧を生成すると好適である。なお、参照容量部および抵抗からなる直列回路と駆動容量部および抵抗からなる直列回路とを並列に接続し、各直列回路における接続点の電圧差分に基づいて検出電圧を生成してもよく、前記参照容量部と前記駆動容量部とを直列に接続し、接続点の電圧に基づいて検出電圧を生成してもよい。【００１１】
並列接続の場合には、差分回路を構成する必要があり回路構成が複雑化するが、各電圧における同相成分が打ち消し合い、駆動容量と参照容量との差分に応じた電圧のみを取り出すことが容易である。したがって、可変キャパシタ部の容量精度をより高められる。一方、直列接続の場合には回路構成を簡易化できる。【００１２】
この発明の駆動電圧制御回路は、検出電圧における駆動容量部による電圧降下分が最大となるタイミングで検出電圧をサンプリングすると好適である。【００１３】
たとえば、駆動容量に直列に入る抵抗が十分に小さく、かつ、電圧を検出するために並列に接続される回路のインピーダンスが十分に大きい場合には、検出電圧における容量成分による電圧降下分には、容量検出用のＡＣ電圧を基準とした位相に対して90°の位相ずれが生じる。一方、検出電圧における抵抗成分による電圧降下分には、位相ずれが生じない。したがって、容量検出用のＡＣ電圧を基準とした位相が0°または180°となるタイミングで検出電圧を検波すれば、抵抗成分による電圧降下分をキャンセルし、容量成分に起因する電圧降下分が最大となるタイミングで検出電圧をサンプリングできる。これにより、可変キャパシタ部の容量精度をより高められる。なお、検出電圧のサンプリング値は外部入力電圧と比較して直流源の出力するＤＣ電圧を増減させるとよい。【００１４】
この発明の可動構造部は導体であってもよく、絶縁体であってもよい。可動構造部が導体であれば、可動構造部に改めて電極（導体膜）を形成する必要がないため、製造が容易である。可動構造部が絶縁体であれば、可動構造部に改めて電極を形成する必要があるため製造が複雑になるものの、可変キャパシタ部と駆動容量部とを電気的に分離することができるため、可変キャパシタに接続する周辺電気回路の設計が容易になる。なお、導体である場合には、高濃度の不純物をドープされた単結晶低抵抗シリコンで、その体積抵抗率が0.01Ωcm以下であると損失が小さくできて好適である。絶縁体である場合には、単結晶シリコンで、その体積抵抗率が10kΩcm以上であると可変キャパシタ部と駆動容量部との電気的な分離を強くでき好適である。単結晶シリコンはＲＩＥやアルカリ溶液を用いた異方性エッチングなどの高精度微細加工が使用できるため、バラツキを抑えた生産が可能になる。また、基板をガラスとすれば、信頼性の高い陽極接合を用いてシリコンの可動構造部を接合でき更に好適である。【００１５】
この発明の駆動容量部は電極対にＤＣ電圧が印加される構成とし、可変キャパシタ部は、複数の電極対を直列接続してその両端にＡＣ電圧を印加する構成とすると好適である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に寄れば、駆動電圧制御回路に、検出電圧に基づいて駆動容量部の駆動容量を把握する機能を設け、検出電圧が所望値に近づくように駆動容量部に印加するＤＣ電圧を制御する。これにより、可動構造部と基板との位置関係および駆動容量の設定精度を高め、ひいては可変キャパシタ部の容量精度を高められる。すなわち、製品毎のバネ力のバラツキや、セルフアクチエーションによる可動構造部と基板との位置関係の変動があっても、バラツキや変動を補正するように駆動電圧制御回路が駆動容量部に印加するＤＣ電圧を自動的に制御し、可変キャパシタ部の容量精度を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の可変容量装置の構成例を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る可変容量装置の構成例を説明する図である。
【図３】図２の可変容量装置の駆動電圧制御回路を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る可変容量装置の駆動電圧制御回路を説明する図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る可変容量装置の構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
《第１の実施形態》
本発明の第１の実施形態に係る可変容量装置の構成例について説明する。
【００１９】
図２（Ａ）は可変容量装置１の平面図である。図２（Ｂ）は可変容量装置１の側面断面図である。
【００２０】
可変容量装置１は基板２、下駆動電極３Ａ，３Ｂ，４、誘電体膜５、梁部６、パッド電極７，８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂ、抵抗パターン９Ｃ，９Ｄ、および駆動電圧制御回路１１を備える。基板２は矩形ガラス基板からなる。梁部６は平面視して矩形平板状で、側面視してＬ字状であり、図中右側の端部が基板２に接合される支持部となって、要部を基板２から離間した状態で支持する片持梁構造（バネ構造）の可動構造部である。この梁部６は抵抗率０．０１Ωｃｍ以下の低抵抗Ｓｉ基板（導電性材料）からなり、ドーパントとしてＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｂ（ホウ素）などを用いている。
【００２１】
下駆動電極３Ａ，３ＢはそれぞれＬ字状で基板２の上面に形成し、梁部６の軸方向（図中横方向）に沿って長尺な線路状の端部を有する。下駆動電極４はコの字状で基板２の上面に形成し、梁部６の軸方向（図中横方向）に沿って長尺な線路状の両端部で下駆動電極３Ａ，３Ｂの両脇を挟み込むように配置する。誘電体膜５は矩形状で厚み200nm程度の五酸化タンタルであり、下駆動電極３Ａ，３Ｂの端部と下駆動電極４の両端部とを覆うように基板２に積層する。下駆動電極３ＡはＲＦ信号の入力端子（または出力端子）にパッド電極８Ａを介して接続し、下駆動電極３ＢはＲＦ信号の出力端子（または入力端子）にパッド電極８Ｂを介して接続する。下駆動電極４はパッド電極９Ａおよび抵抗パターン９Ｃを介してＤＣ電圧入力端に接続する。梁部６はパッド電極７，９Ｂ、および抵抗パターン９Ｄを介してグランドに接続する。抵抗パターン９Ｃ，９Ｄは厚み5nm程度の酸化チタン薄膜で200kΩ程度の抵抗を持つように設計する。
【００２２】
下駆動電極４の両端部は梁部６に誘電体膜５を介して対向して本発明の駆動容量部（Ｃ１）を構成する。駆動容量部は駆動電圧制御回路１１からＤＣ電圧を印加すると、下駆動電極４の両端部と梁部６との間に駆動容量Ｃ１を生じる。駆動容量Ｃ１は、静電引力により梁部６を変形させ、梁部６を先端から誘電体膜５に接触させる。ＤＣ電圧が高電圧であるほど、接触面積は大きくなる。
【００２３】
下駆動電極３Ａ，３Ｂは梁部６に誘電体膜５を介して対向して本発明の可変キャパシタ部（Ｃ２）を構成する。可変キャパシタ部は数百MHz〜数GHzの無線周波数を扱う回路の中で使用され、梁部６と誘電体膜５との接触面積に応じて変化する可変キャパシタンスＣ２を生じる。可変キャパシタ部からは、梁部６を介して駆動電圧制御回路１１やグランドに高周波信号が漏洩する恐れがあるため、ここでは漏洩高周波信号を遮断する目的で抵抗パターン９Ｃ，９Ｄを形成している。
【００２４】
なお、駆動容量部（Ｃ１）の構造は電極対（下駆動電極４と梁部６）の間に信号（電圧）が直接印加される構造である（以下ではこの構造をＭＩＭ構造と呼称することとする）。また、可変キャパシタ部（Ｃ２）の構造は２組の電極対（下駆動電極３Ａと梁部６、下駆動電極３Ｂと梁部６）を直列に接続して、信号（電圧）が印加される構造である（以下ではこの構造をＭＩＭＩＭ構造と呼称することとする）。ＭＩＭＩＭ構造は、ＭＩＭ構造に比べて面積当たりの静電引力が約１／４と小さく、セルフアクチュエーションによる梁部６の変形を抑制するのに有利である。一方、ＭＩＭ構造は、ＭＩＭＩＭ構造に比べて面積当たりの静電引力が大きく、電極面積の低減に有利である。したがって、大きな静電引力が必要となる駆動容量部（Ｃ１）にはＭＩＭ構造を採用し、静電引力を抑制する必要が有る可変キャパシタ部（Ｃ２）にはＭＩＭＩＭ構造を採用すると好適である。なお、駆動容量部（Ｃ１）および可変キャパシタ部（Ｃ２）はそれぞれ、ＭＩＭ構造、ＭＩＭＩＭ構造のいずれの構造を採用してもよい。
【００２５】
図３は駆動電圧制御回路１１の回路構成を説明する図である。駆動電圧制御回路１１は駆動電圧発生回路１２、容量検出用交流信号源１３、増幅回路１４、整流回路１５、および比較器１６を備える。駆動電圧発生回路１２は本発明の直流源であり、ＤＣ電圧を交流遮断用の抵抗Ｒ１（約１００ｋΩ）に出力する。容量検出用交流信号源１３は本発明の交流源であり、約１０ＭＨｚの容量検出用ＡＣ信号を直流遮断用のキャパシタＣ３（約１００ｐＦ）に出力する。抵抗Ｒ１の出力端にキャパシタＣ３の出力端は接続され、ＤＣ電圧に容量検出用ＡＣ信号が重畳される。この重畳信号は直流バイパス用の抵抗Ｒ２、および参照容量Ｃ４からなる並列回路に入力する。この並列回路の出力端には可変容量装置１の駆動容量Ｃ１を接続して、抵抗Ｒ２、参照容量Ｃ４、および駆動容量Ｃ１からなる容量回路を構成している。
【００２６】
重畳信号のうちのＤＣ成分は、直流バイパス用の抵抗Ｒ２を介して駆動容量Ｃ１に印加されて、静電引力により可変容量装置１における梁部６を変形させる。重畳信号のうちのＡＣ成分は、参照容量Ｃ４と駆動容量Ｃ１で電圧分配され、両者の容量比に応じた振幅として参照容量Ｃ４と駆動容量Ｃ１との接続点から直流遮断用のキャパシタＣ５に出力する。
【００２７】
直流遮断用のキャパシタＣ５の出力端には増幅回路１４を接続していて、増幅回路１４は容量回路における電圧分配点からのＡＣ出力の電圧レベルを増幅して本発明の検出電圧とする。図には明示していないが、増幅回路１４の入力部には入力インピーダンスが非常に高いボルテージホロワを設けていて、容量回路のＡＣ出力を参照容量Ｃ４と駆動容量Ｃ１とで単純に電圧分配した電圧レベルにしている。増幅回路１４で増幅された検出電圧は、整流回路１５で整流する。増幅回路１４の増幅率や、参照容量Ｃ４、容量検出用交流信号源１３の電圧レベルを既知とすれば、整流回路１５の出力するＤＣ電圧は、駆動容量Ｃ１の容量を一意に反映した電圧レベルとなり、駆動容量Ｃ１が大きいほど電圧レベルが低くなる。
【００２８】
比較器１６は、駆動容量の設定値を指示するための外部入力電圧が入力されるとともに、整流回路１５からの出力が入力され、両者の電圧レベルを比較してLOWレベルまたはHIGHレベルに切り替わる出力電圧を出力する。検出電圧が外部入力電圧よりも大きな電圧レベルである場合、すなわち、駆動容量Ｃ１が設定値よりも小さな場合には、比較器１６の出力はHIGHレベルとなり、逆に、駆動容量Ｃ１が設定値よりも大きな場合には、比較器１６の出力はLOWレベルとなる。駆動電圧発生回路１２は、比較器１６の出力電圧に応じて出力するＤＣ電圧を増減する。比較器１６の出力電圧がHIGHレベルであれば、ＤＣ電圧を上昇させて駆動容量Ｃ１を増加させる方向に調整をかけ、比較器１６の出力電圧がLOWレベルであれば、ＤＣ電圧を低下させて駆動容量Ｃ１を低下させる方向に調整をかける。上記の作用によって、この駆動電圧制御回路１１は、外部入力電圧に指示された設定値に駆動容量Ｃ１を調整する。駆動容量Ｃ１が設定値に等しくなることで、可変容量装置１における梁部６の変形が所望の状態に等しく調整され、可変キャパシタンスＣ２が所望値に調整される。
【００２９】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る可変容量装置の構成例について説明する。なお、本実施形態の可変容量装置は第１の実施形態と同様の構造であり、駆動電圧制御回路の回路構成のみが相違する。
【００３０】
図４は、本実施形態に係る可変容量装置の駆動電圧制御回路２１の回路構成を説明する図である。なお、第１の実施形態と同様の回路構造には同一の符号を付している。
【００３１】
駆動電圧制御回路２１は駆動電圧発生回路２２、容量検出用交流信号源１３、交流成分作動増幅回路２４、スイッチトキャパシタ検波回路２５、および比較器１６を備える。駆動電圧発生回路２２はスイッチトキャパシタLPF回路２２Ｂと、チャージポンプ回路２２Ａとを備え、ＤＣ電圧を交流遮断用の抵抗Ｒ１に出力する。容量検出用交流信号源１３は容量検出用ＡＣ信号を直流遮断用のキャパシタＣ３に出力する。抵抗Ｒ１の出力端にキャパシタＣ３の出力端は接続され、ＤＣ電圧に容量検出用ＡＣ信号が重畳される。この重畳信号は、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、参照容量Ｃ２４（約１０ｐＦ）、および駆動容量Ｃ１からなるブリッジ回路（容量回路）に出力する。ブリッジ回路における重畳信号の入力端には、抵抗Ｒ２１とＲ２２とを並列に接続する。抵抗Ｒ２１には駆動容量Ｃ１を接続し、抵抗Ｒ２２には参照容量Ｃ２４を接続する。抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２とは同じ抵抗値のものとする。
【００３２】
重畳信号により抵抗Ｒ２１および駆動容量Ｃ１の経路に印加される電圧は、抵抗Ｒ２１と駆動容量Ｃ１とに電圧分配され、接続点の電圧レベルが直流遮断用のキャパシタンスＣ２６を介して交流成分作動増幅回路２４に出力される。重畳信号により抵抗Ｒ２２および参照容量Ｃ２４の経路に印加される電圧は、抵抗Ｒ２２と参照容量Ｃ２４とに電圧分配され、接続点の電圧レベルが直流遮断用のキャパシタンスＣ２５を介して交流成分作動増幅回路２４に出力される。この２系統の電圧レベルは、それぞれ振幅比が駆動容量Ｃ１と参照容量Ｃ２４との容量比に応じたものになる。
【００３３】
交流成分作動増幅回路２４は入力される２系統の電圧レベルの差分信号を増幅して出力する。したがって、交流成分作動増幅回路２４で増幅される信号は、駆動容量Ｃ１に応じた振幅の検出電圧となる。交流成分作動増幅回路２４で増幅された検出電圧は、スイッチトキャパシタ検波回路２５で位相検波する。ここで、駆動容量Ｃ１に直列に入る抵抗Ｒ２１が十分に小さい抵抗値で、かつ、交流成分作動増幅回路２４の入力インピーダンスが十分に大きいものとすると、スイッチトキャパシタ検波回路２５では、容量検出用交流信号源１３の位相０°に同期したタイミングパルス、または位相１８０°に同期したタイミングパルスで、交流成分作動増幅回路２４で増幅された検出電圧をサンプリングする。スイッチトキャパシタ検波回路２５はサンプリングした電圧に基づいて内部キャパシタに電荷を蓄積し、その電荷量に応じたＡＣ出力を出力する。交流成分作動増幅回路２４で増幅された検出電圧は、ブリッジ回路における抵抗成分による電圧降下分と、容量成分による電圧降下分とが９０°位相ずれを伴って変動するため、上記タイミングパルスで位相検波を行うことにより、ブリッジ回路における抵抗成分による影響をキャンセルして、駆動容量に対して高精度に応答するＡＣ出力を取得することができる。
【００３４】
比較器１６は、駆動容量の設定値を指示する外部入力電圧が入力されるとともに、スイッチトキャパシタ検波回路２５の出力が入力され、両者の比較によりLOWレベルとHIGHレベルが切り替わる出力電圧を出力する。スイッチトキャパシタ検波回路２５のＡＣ出力が外部入力電圧よりも大きな場合には、すなわち、駆動容量が設定値よりも小さな場合には、比較器１６の出力はHIGHレベルとなり、逆に、駆動容量が設定値よりも大きな場合には、比較器１６の出力はLOWレベルとなる。
【００３５】
駆動電圧発生回路２２のチャージポンプ回路２２Ａは、比較器１６の出力レベルに応じて内部キャパシタへの蓄電量を増減し、出力電圧レベルを増減する。駆動電圧発生回路２２のスイッチトキャパシタLPF回路２２Ｂは、チャージポンプ回路２２Ａの出力電圧レベルからある程度の周波数成分を除いたＤＣ電圧を出力する。したがって、比較器１６の出力電圧レベルがHIGHレベルであれば、ＤＣ電圧は上昇し、駆動容量Ｃ１を増加させる方向に調整をかけ、比較器１６の出力電圧レベルがLOWレベルであれば、ＤＣ電圧は低下し、駆動容量Ｃ１を低下させる方向に調整をかける。上記の作用によって、この駆動電圧制御回路２１は、外部入力電圧に指示された設定値に駆動容量Ｃ１を調整する。駆動容量Ｃ１が設定値に等しくなることで、可変容量装置における梁部の変形が所望の状態に等しく調整され、可変キャパシタンスＣ２が所望値に調整される。
【００３６】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る可変容量装置の構成例について説明する。なお、本実施形態の駆動電圧制御回路の回路構成は第１の実施形態と同様であり、駆動容量部および可変キャパシタ部の構成のみが相違する。なお、上述の構成と同様な構成には同符号を付して説明を省く。
【００３７】
図５（Ａ）は可変容量装置３１の平面図である。図５（Ｂ）は可変容量装置３１の側面断面図である。図５（Ｃ）は可変容量装置３１の正面断面図である。
【００３８】
可変容量装置１は基板２、下駆動電極３Ａ，３Ｂ，４、上駆動電極３３，３４Ａ，３４Ｂ、誘電体膜５、梁部３６、パッド電極７，８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂ、抵抗パターン９Ｃ，９Ｄ、および駆動電圧制御回路１１を備える。梁部３６は抵抗率10kΩcm以上の高抵抗Ｓｉ基板（絶縁性材料）からなる。
【００３９】
上駆動電極３４Ａ，３４Ｂは、下駆動電極４の両端部に対向して設けていて、パッド電極７，９Ｂ、および抵抗パターン９Ｄを介してグランドに接続する。上駆動電極３３は、上駆動電極３４Ａ，３４Ｂとは間隔を隔てて設けている。
【００４０】
下駆動電極４の両端部は上駆動電極３４Ａ，３４Ｂに誘電体膜５を介して対向して本発明の駆動容量部（Ｃ１）を構成する。下駆動電極３Ａ，３Ｂは上駆動電極３３に誘電体膜５を介して対向して本発明の可変キャパシタ部（Ｃ２）を構成する。このように上駆動電極３３を上駆動電極３４Ａ，３４Ｂから電気的な分離して設けることにより、第１の実施形態のように梁部６を介して駆動電圧制御回路１１やグランドに高周波信号が漏洩する恐れがなくなり、漏洩高周波信号を遮断する抵抗パターン９Ｃ，９Ｄが必須の構成ではなくなる。
【符号の説明】
【００４１】
１，３１…可変容量装置
２…基板
３Ａ，３Ｂ，４…下駆動電極
５…誘電体膜
６，３６…梁部
７，８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂ…パッド電極
９Ｃ，９Ｄ…抵抗パターン
１１，２１…駆動電圧制御回路
１２，２２…駆動電圧発生回路
１３…容量検出用交流信号源
１４，２４…増幅回路
１５…整流回路
１６…比較器
Ｃ１…駆動容量
Ｃ２…可変キャパシタンス
Ｃ４，Ｃ２４…参照容量
２２Ａ…チャージポンプ回路
２２Ｂ…スイッチトキャパシタLPF回路
２５…スイッチトキャパシタ検波回路
３３，３４Ａ，３４Ｂ…上駆動電極
【図１】
0005418607.tif 000002
【図２】
0005418607.tif 000003
【図３】
0005418607.tif 000004
【図４】
0005418607.tif 000005
【図５】
0005418607.tif 000006