(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの差動可変キャパシタを有する静電容量型マイクロメカニカルセンサの動作方法であって、上記差動可変キャパシタは、２つの固定電極（Ｅ１・Ｅ２）と、上記２つの固定電極間に配置され、弾性を有して吊るされ、外力によって変位可能な可動の１つの中心電極（Ｅ０）とによって形成されており、上記固定電極の一方と上記中心電極との間、及び上記固定電極の他方と上記中心電極との間に、逆の励起電圧（Ｕ０）を印加して、上記中心電極の変位を測定する静電容量型マイクロメカニカルセンサの動作方法において、
上記中心電極において引き出すことが可能な電圧の成分であって、静電復元力を特定し、リセット電圧に相当する成分を補償し、
上記リセット電圧に相当する信号を、上記静電容量型マイクロメカニカルセンサの基本構成からの出力信号（Ｕａ）に加算し、上記加算の結果を、上記中心電極の変位を示す読み出し信号の形式で供給し、
上記静電容量型マイクロメカニカルセンサを閉ループにおいて動作させる場合、上記読み出し信号はさらに、制御器（ＣＲ）を介してリセット電圧信号に影響を与え、その結果生じる容量性の復元力が上記中心電極の変位に抗して作用して上記変位を補償することを特徴とする動作方法。
【請求項２】
上記静電容量型マイクロメカニカルセンサのゼロ点のドリフトを、励起電圧（±Ｕ０）の極性を確定的に反転させることによって防止することを特徴とする、請求項１に記載の動作方法。
【請求項３】
上記静電容量型マイクロメカニカルセンサのゼロ点のドリフトを、励起電圧（±Ｕ０）の極性を確率的に反転させることによって防止することを特徴とする、請求項１に記載の動作方法。
【請求項４】
少なくとも１つの差動可変キャパシタを有するマイクロメカニカルセンサを動作するための回路構成であって、上記差動可変キャパシタは、２つの固定電極（Ｅ１・Ｅ２）と、上記２つの固定電極間で弾性を有して可動式に吊るされていると共に外力によって変位可能である１つの中心電極（Ｅ０）とによって形成されており、上記回路構成は、上記２つの固定電極に、それぞれに異極性の励起電圧（±Ｕ０）を印加するための手段と、力が作用している時の上記中心電極の変位を測定値の形で出力するための手段とを備えており、
上記中心電極において、静電復元力を特定するリセット電圧を補償するための装置を設け、
上記測定値は、電圧値の形に出力される回路構成であって、上記リセット電圧と、上記センサの基本構成によって供給される出力電圧値（Ｕａ）とを加算するための装置（Ｓ）を設け、
制御器を備え、上記制御器の入力部には、リセット電圧が取り除かれた読み出し信号が印加され、上記制御器は、上記中心電極の変位時に、上記読み出し信号の印加によって生成される静電復元力が上記中心電極の変位に抗して作用するように上記リセット電圧を調整することを特徴とする回路構成。
【請求項５】
確定的または確率的に制御された、励起電圧（±Ｕ０）用の極性反転装置（ＲＳ）を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の回路構成。
【請求項６】
上記制御器は、周波数に依存しない増幅率を有するＰ制御器であることを特徴とする、請求項５に記載の回路構成。
【請求項７】
上記制御器は、ＰＩ制御器であり、上記ＰＩ制御器は、演算増幅器（ＯＰ２）によって形成され、上記演算増幅器（ＯＰ２）は、非リアクティブ抵抗器（Ｒｒ）と静電容量（Ｃｒ）とを直列接続することによって形成される複素フィードバック経路を備えていることを特徴とする、請求項４に記載の回路構成。
【請求項８】
上記制御器は、周波数に依存した増幅器を有するＰＩ制御器であり、非リアクティブ抵抗器（Ｒｒ）と静電容量（Ｃｒ）とを備える直列回路を有する演算増幅器によって形成されており、上記静電容量（Ｃｒ）の極性は、極性反転スイッチ（Ｓ１・Ｓ２）によって反転可能であり、上記極性反転スイッチは、励起電圧（±Ｕ０）用の極性反転装置（ＲＳ）によって、起動可能であることを特徴とする、請求項４に記載の回路構成。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの差動可変キャパシタを有する静電容量型マイクロメカニカルセンサの動作方法に関する。上記差動可変キャパシタは、２つの固定電極と、これら２つの固定電極間に配置され、弾性を有して吊るされ、外力によって変位可能な可動式の中心電極とによって形成される。中心電極の変位は測定可能であり、これらの固定電極と中心電極との間に、逆の励起電圧を印加する。本発明はまた、上述の種類のマイクロメカニカルセンサを動作するための回路構成に関する。
【０００２】
「マイクロメカニカルセンサ」（ＭＥＭＳセンサとも呼ばれる）という表現は、マイクロメカニカル加速度計、マイクロメカニカル回転数センサ、および、櫛型駆動装置を有するマイクロメカニカルセンサを意味するものと理解される。
【０００３】
マイクロメカニカルセンサは、その基本的形態において、差動可変キャパシタを備えている。差動可変キャパシタの中心電極は、弾性を有して吊るされているため、中心電極に作用する力に対して、変位しながら反応する。基本的にこの変位は、対応する公知の回路手段によって測定される。リセットシステム（閉ループ構成）の場合、測定値は、制御器に供給され、この制御器は、差動可変キャパシタのプレートに作用する静電力に影響を与えて、外部の加速力を補償する。この動作はリセットと呼ばれる。リセットは、中心電極の変位が「０」になれば完了する。
【０００４】
本発明は、このようなＭＥＭＳセンサの精度を大幅に改善することを目的としている。
【０００５】
本発明は、まず、差動可変キャパシタの中心電極の変位に作用する力は、（外部の）加速力と（内部の）静電力（復元力）とから構成されるという認識に基づいている。
【０００６】
この認識に基づいて、本発明は一方において、冒頭部分において説明した一般的な静電容量型微小機械センサの動作方法に、静電復元力に相当すると共に「リセットクロストーク」と呼ばれる、読み出し信号（測定値）の上に重なった成分を補償することを含む。
【０００７】
基本的に少なくとも１つの差動可変キャパシタによって形成されるマイクロメカニカルセンサを動作するための構成であって、上記差動可変キャパシタは、２つの固定電極と、上記２つの固定電極間で弾性を有して可動式に吊るされていると共に外力によって変位可能である１つの中心電極とを有した上記構成は、上記２つの固定電極にそれぞれに異なる極性の励起電圧を印加するための手段と、力が作用している時の中心電極の変位を測定値の形で出力するための手段とを備えている。この構成に基づいて、本発明は他方において、測定値（読み出し信号）の、「リセットクロストーク」と呼ばれる歪を補償するための装置を特徴とする。
【０００８】
上記動作方法の好ましい一実施形態では、リセットクロストークに対応する信号を、マイクロメカニカルセンサの基本構成からの出力信号に加算し、この加算の結果を、読み出し信号の形で供給する。この読み出し信号は、中心電極の変位を示すものである。上記センサを好ましくは閉ループにおいて動作させる場合、読み出し信号はさらに、制御器を介してリセットクロストーク信号に影響を与え、結果として生じる復元力の静電容量が中心電極の変位に抗して作用してこれを補償するようにする。
【０００９】
読み出し信号がマイクロメカニカルセンサの構成からドリフトすることを回避するには、固定電極に印加された励起電圧の極性を、確定的または確率的な極性反転法に従って連続的に反転させることが都合がよい。
【００１０】
本発明によれば、冒頭部分に記載した一般的なマイクロメカニカルセンサを動作するための本発明に係る回路構成は、測定値の、リセットクロストークと呼ばれる歪を補償するための装置を特徴とする。マイクロメカニカルセンサからの測定値は、具体的には、例えば電圧値の形に出力される。この場合、リセットクロストークに相当するリセット電圧値を、マイクロメカニカルセンサの基本構成によって供給される出力電圧値に加算する加法を行うことが都合がよい。この場合、制御器が設けられていてよく、制御器の入力部には、リセットクロストークから解放された読み出し信号が印加され、制御器は、中心電極の変位時に、これによって生成される容量性の復元力が中心電極の変位に抗して作用するように、リセット電圧値を調整する。
【００１１】
制御器は、比例制御器（Ｐ制御器）または比例積分制御器（ＰＩ制御器）であってよく、いずれの場合にも周波数に依存した増幅率を有している。ＰＩ制御器は、演算増幅器によって形成されていることが好都合であり、この演算増幅器は、非リアクティブ抵抗器と静電容量との直列接続によって形成される複素フィードバック経路を有している。仮に、上述のように差動可変キャパシタの静止電極における励起電圧の極性を確定的または確率的に反転させることによって、読み出し信号のドリフトを防止するならば、ＰＩ制御器の複素フィードバックインピーダンスにおける静電容量の極性も、対応して反転させる必要がある。
［図面の簡単な説明］
以下に、本発明を、具体的に複数の典型的な実施形態を用いてさらに詳細に説明する。
【００１２】
図１は、差動可変キャパシタを備える静電容量型ＭＥＭＳセンサの第１の基本回路を示す図である。この図では、図１ａに従って並列接続された２つの可変静電容量によって、基準キャパシタＣが形成され得る。
【００１３】
図２は、差動可変キャパシタを備えるＭＥＭＳセンサを動作するための、図１に係る基本回路の一変形例を示す図である。
【００１４】
図３は、本発明に従ったいわゆるリセットクロストークの補償を示す基本的なブロック図である。
【００１５】
図４は、図３に係る構成を実施する際に、図１の基本回路を用いてリセットクロストークを補償する、第１の変形実施形態を示す図である。
【００１６】
図５は、図３に係るリセットクロストークの補償を、図２に係る基本センサ回路を用いて行う、実行可能な形態を示す図である。
【００１７】
図６は、閉ループにおいて動作されるセンサの実施形態（図３において破線を用いて図示した）に用いられ得るような反転制御器の基本的な回路の一例を示す図である。
【００１８】
図７は、非反転制御器の基本的な回路原理を示す図である。
【００１９】
図８は、ＰＩ制御器がＭＥＭＳセンサの閉ループ構成において用いられる場合の、フィードバック経路内の可能な好ましいインピーダンスを示す図である。
【００２０】
図９は、図８と同じＰＩ制御器のインピーダンスを示す図であるが、このＰＩ制御器には、差動可変キャパシタ内の励起電圧の極性を確定的または確率的に反転させる場合に、極性が反転可能なキャパシタが設けられている。
【００２１】
図１０は、本発明に係る特徴を有するＭＥＭＳセンサの、閉ループ構成における制御と補償とを組み合わせた典型的な第１の実施形態を示す図である。
【００２２】
図１１は、図１０に係る回路における制御と補償との組み合わせに対応する回路構成の第２の形態を示す図であるが、本回路構成は、図２に係る基本回路を用いている。
【００２３】
図１２は、ＰＩ制御器と、ＰＩ制御器の複素フィードバックインピーダンスにおける励起電圧およびキャパシタの確定的／確率的極性反転器とを備えるリセットＭＥＭＳセンサの回路構成の全体を示す図である。
【００２４】
互いに一致するアッセンブリ、または、機能的に互いに一致する部品は、全ての図面において同一の参照番号を用いて識別している。
【００２５】
図１および図２を用いて、２つの基本回路を示す。これらの基本回路は、ＭＥＭＳセンサの可動式の中心電極Ｅ０の変位ｘ用の読み出し関数を提供すると共に、可動式の中心電極Ｅ０に、所定の復元力を加えることを可能にする。以下に、完全な閉ループ制御ループの原理について図示する。
【００２６】
図１は、密閉して封入された差動可変キャパシタ（図１２参照）を備える静電容量型ＭＥＭＳセンサの第１の基本回路を示す図である。固定電極Ｅ１・Ｅ２と弾性を有して吊るされた中心電極Ｅ０との間の静電容量Ｃ１・Ｃ２によって形成される差動可変キャパシタは、弾性を有して吊るされた中心電極Ｅ０の変位ｘに依存している。この線形従属は、次のように示される。
【００２７】
【数１】
0005624073.tif 000002
【００２８】
同一の励起電圧Ｕ０を、演算増幅器ＯＰ１の出力部に向かって、互いに異なる極性を有する固定電極Ｅ１・Ｅ２に印加する。演算増幅器ＯＰ１の入力部は中心電極Ｅ０に接続されている。演算増幅器ＯＰ１の出力部は、出力電圧値Ｕａを供給する。中心電極Ｅ０には、電圧Ｕｉが基準キャパシタＣを介して印加される。電圧Ｕｉの意味については後述する。中心電極Ｅ０の変位、温度、および経年劣化に無関係な、ブリッジバランスを実現するには、２つの可変静電容量Ｃａ１（ｘ）・Ｃａ２（ｘ）を並列接続することによって（図１ａ参照）基準キャパシタＣを形成することが特に有効である。容量値は変位ｘに基づいて変動する。
【００２９】
Ｃ（ｘ）＝Ｃａ１（ｘ）＋Ｃａ２（ｘ）            （２）
Ｃａ１（ｘ）〜Ｃ１（ｘ）と、Ｃａ２（ｘ）〜Ｃ２（ｘ）とを選択するならば、変位には関係なく、次の式が当てはまる。
【００３０】
【数２】
0005624073.tif 000003
【００３１】
この方法は、リセットクロストークを有する全てのＭＥＭＳセンサに適しており、コリオリ型のマイクロメカニカルジャイロスコープにも適している。
【００３２】
以下に、差動可変キャパシタを備えるＭＥＭＳセンサの第１の基本回路の、読み出し関数について検討し、その後リセット関数について検討する。
【００３３】
図１によれば、差動可変キャパシタの電荷Ｑ１・Ｑ２には、次の式が当てはまる。
【００３４】
Ｑ１＝Ｃ１（Ｕａ＋Ｕ０）                  （３）
Ｑ２＝Ｃ２（Ｕａ−Ｕ０）                  （４）
基準キャパシタＣの場合、
Ｑ＝ＣＵｉ                          （５）
共通の回路ノード、すなわち中心電極Ｅ０は、仮想的に接地されている。初期電荷が消滅すると、理想的な演算増幅器ＯＰ１には、キルヒホッフの法則
Ｑ＋Ｑ１＋Ｑ２＝０                        （６）
が当てはまるはずである。方程式（３）〜（６）の後には、式７が続くか、
Ｃ１（Ｕａ＋Ｕ０）＋Ｃ２（Ｕａ−Ｕ０）＝−ＣＵｉ            （７）
または方程式（１）および方程式（２）と共に、以下の式が当てはまる。
【００３５】
【数３】
0005624073.tif 000004
【００３６】
方程式（１）〜（１１）では、ｘ０は、変位ｘの基準点を示すために用いられ、Ｃ０は、差動可変キャパシタの静穏位置における２つの部分静電容量Ｃ１・Ｃ２の合計を示すために用いられている（ｘ＝０）。方程式（１１）から認識できるように、基本センサ構成の出力電圧を示す項Ｕａは、２つの部分から構成されている。第１の部分は、読み出し関数であり、これは変位ｘに依存している。第２の部分は、Ｕｉに依存しており、Ｕｉは、次の章において説明するように、内部の静電力（復元力）の規模を特定し、センサをリセットするために用いられる。この第２の（望ましくない）部分を、以下の説明において、リセットクロストークと呼ぶ。
【００３７】
リセット関数について、以下にさらに詳細に説明する。
【００３８】
差動可変キャパシタ中の電圧の場合、キャパシタ素子Ｃ１には、次の式が当てはまり、
Ｕ１＝Ｕａ＋Ｕ０                    （１２）
キャパシタ素子Ｃ２には、次の式が当てはまる。
【００３９】
Ｕ２＝Ｕａ−Ｕ０                    （１３）
差動可変キャパシタの可動の電極Ｅ０に作用する全静電力は、次のとおりである。
【００４０】
【数４】
0005624073.tif 000005
【００４１】
この静電力Ｆは、Ｕｉに依存した部分である内部の静電力と、変位ｘに依存した（望ましくない）部分である外部の加速力とから構成される。この変位ｘに依存した（望ましくない）部分は、負のばね定数によって決定される。
【００４２】
図２は、差動可変キャパシタを備えるＭＥＭＳセンサを動作するための、第２の基本回路を示す図である。ここでは、基準キャパシタＣは、直結フィードバック経路として、演算増幅器ＯＰ１に並列になっている。数学的解析によれば、電圧Ｕｉ・Ｕａの役割は、図１に係る基本回路と比べて、実質的に入れ替わっていることが分かる。
【００４３】
読み出し関数には、次の式が当てはまる。
【００４４】
【数５】
0005624073.tif 000006
【００４５】
この場合も、基本センサ構成の第１の項である読み出し電圧Ｕａは、変位ｘに依存した読み出し関数を示しており、第２の項は、リセットクロストークを示している。
【００４６】
内部の静電力に関する部分のリセット関数には、次の式が当てはまる（方程式（１７）と同様）。
【００４７】
【数６】
0005624073.tif 000007
【００４８】
以下に、本発明に係るリセットクロストークの補償について、より詳細に説明する。
【００４９】
方程式（１１）および（１９）より明らかなように、図１および図２に係る２つの種類の回路は、それらの出力部において、読み出し電圧Ｕａを供給する。この読み出し電圧Ｕａは、変位ｘによって決定された成分に加えて、リセットクロストークと呼ばれる、Ｕｉに依存した成分を含んでいる。ＭＥＭＳセンサを、閉ループ動作において満足に動作させるには、このクロストークを補償することが不可欠である。一般的に言うとＣ＝Ｃ０である。その後、いずれの場合にも、方程式（１１）および（１９）から、次の式が導かれる。
【００５０】
【数７】
0005624073.tif 000008
【００５１】
変位ｘの入力変数および励起電圧Ｕ０の入力変数を有する、図１または図２に係る基本センサ回路Ｂを備える図３の基本的なブロック図を検討するならば、加算点Ｓにおいて、リセット電圧Ｕｉが、基本センサ回路からの出力信号Ｕａに加算される場合に、Ｕｉから開放された、−（ｘ／ｘ０）Ｕ０の規模を有する読み出し信号が得られる。ここでさらに、読み出し信号−（ｘ／ｘ０）Ｕ０が、制御器ＣＲに供給されるならば、図３において破線で追記した部分が示すように、閉ループ動作の原理が生じる。
【００５２】
図４および図５の回路の例は、図１に係る回路および図２に係る回路において、如何にリセットクロストークが補償され得るかを、それぞれ示している。既に図１および図２を用いて説明した成分および関数については、再び説明しない。リセット電圧Ｕｉは加算点Ｓにおいて加算される。演算増幅器ＯＰ２を分離することによって、正しい数学的記号を有する読み出し信号Ｕｘ＝（ｘ／ｘ０）Ｕ０が、出力Ａにおいて得られる。
【００５３】
閉ループ動作時は、制御器が正しく動作している必要がある。これはつまり、変位ｘが生じると、Ｕｉは、その結果生じる復元力が変位に抗して作用するように調節される必要がある。これは、具体的に、図４に係る回路は非反転制御器を必要とし、図５に係る回路は反転制御器を必要とすることを意味している。
【００５４】
基準キャパシタＣと、部分静電容量Ｃ１・Ｃ２から形成される差動可変キャパシタＣ０と、個々の抵抗器Ｒａ・Ｒｂとを、同じ技術を用いて構成するならば、平衡条件Ｃ／Ｃ０＝Ｒａ／Ｒｂは、長期に亘って満たされると共に、温度の変動時にも満たされ得る。
【００５５】
閉ループ動作時の制御器の一形態について、以下に説明する。
【００５６】
制御器は、生じる変位ｘを確実に無効にする必要がある。実際この制御器は、場合によっては周波数に依存した増幅率ａを有する増幅器を備えている。制御器は、例えば、周波数に依存しない増幅率ａを有する比例制御器（Ｐ制御器）の形であってもよいし、または、周波数に依存した増幅率（α＝β＋１／ｊωγ）を有する比例積分制御器（ＰＩ制御器）の形であってもよい。さらに、制御器は、正しい数学的記号の増幅率を提供する必要がある。すなわち、反転制御器（図６）と、非反転制御器（図７）とを区別する必要がある。演算増幅器ＯＰ２の増幅率は、次の式から導かれる。
【００５７】
【数８】
0005624073.tif 000009
【００５８】
ここで、負の数学的記号（−）は図６の制御器の方につけられ、正の数学的記号（＋）は図７の制御器の方につけられる。Ｚは、（複素）インピーダンスを示しており、これは、一般的に周波数に依存している。Ｚは、制御器の特性を設定するために用いられ得る。（図６に係る）比例制御器の場合、非リアクティブ抵抗器が、Ｚに用いられるが、比例積分制御器には、特に、非リアクティブ抵抗器ＲｒおよびキャパシタＣｒ（図８参照）を有する直列回路が設けられる必要がある。
【００５９】
図面の左手の演算増幅器ＯＰ１のバイアス電流が、ゼロ点のドリフトを生じさせ得ることに留意されたい。これは、本発明に有効な付加物を設けて、励起電圧Ｕ０の極性を例えば定期的に反転させることによって、および、極めて大きい抵抗Ｒ∞を演算増幅器ＯＰ１の出力部から演算増幅器ＯＰ１の反転する入力部まで導くことによって、対処することが可能である。上述のように、Ｕ０の数学的記号が、読み出し因数にも、力の数学的記号にも関連しているため、制御器の数学的記号は不変のまま保持される。Ｕ０の極性は、定期的に、あるいは、ランダム関数または擬似ランダム関数に従って、反転される。その後、演算増幅器ＯＰ１のバイアス電流が算出される。
【００６０】
上述の理由により、Ｕ０の極性が特定の関数に基づいて反転されるならば、ＰＩ制御器のインピーダンスのキャパシタＣｒの極性も、同じ関数に従って反転される必要がある。こうして、図９に係る回路が形成される。
【００６１】
以下の本発明の特に有効な他の実施形態において、ＭＥＭＳセンサを閉ループで動作させる場合の、リセットクロストークの補償と制御との組み合わせについて説明する。
【００６２】
リセットクロストークの補償の関数と制御の関数とを組み合わせることが都合がよい。図１０は、図１の第１の回路形態のために形成される回路構造を示す図である。この場合、抵抗
【００６３】
【数９】
0005624073.tif 000010
【００６４】
を用いて、制御器の増幅率ａを設定する。Ｒα＝Ｒの場合、増幅率ａは無限大である。ここに記載した関係は、Ｃ＝Ｃ０の場合にのみ当てはまることに留意されたい。この条件が満たされないならば、これに応じて、Ｒαをスケーリングする必要がある。
【００６５】
同様に、図１１の回路構造は、図２に係る第２の基本回路の場合に形成される。この場合、制御器の増幅率αは、次の式（２４）を用いて設定される。
【００６６】
【数１０】
0005624073.tif 000011
【００６７】
Ｒα＝Ｒの場合、増幅率αは無限大である。
【００６８】
図１０に係る回路および図１１に係る回路では、平衡条件を満たすことが不可欠であることに留意されたい。平衡条件は、用いられる構成要素の許容交差の場合に考慮される必要がある。
【００６９】
図１２は、本発明に係る特徴を有する閉ループ型リセットＭＥＭＳセンサの典型的な一実施形態としての、回路全体を示す図である。この典型的な実施形態は、図１に係る基本回路の第１の形態に基づいており、図９に係る複素フィードバックインピーダンスを備えるＰＩ制御器を有している。ここでは、上述の理由により定期的または擬似ランダム関数に基づいて制御される極性反転器ＲＳによって供給される励起電圧Ｕ０を、電位フリーの電圧源ではなく、別個の加算増幅器ＳＶ１・ＳＶ２によって導入する。これらの加算増幅器ＳＶ１・ＳＶ２は、制御ループ内にあり、制御ループにとって、「２」の増幅率を有している。この追加的な増幅率は、回路の他の箇所における対応する寸法決定方法によって、考慮される。極性反転器ＲＳは、ＰＩ制御器のインピーダンスＺのキャパシタＣｒの極性を反転させるために、スイッチＳ１・Ｓ２を同時に起動する。
【００７０】
本発明は、少なくとも１つの差動可変キャパシタを有する静電容量型マイクロメカニカルセンサの動作方法であって、上記差動可変キャパシタは、２つの固定電極（Ｅ１・Ｅ２）と、上記２つの固定電極間に配置され、弾性を有して吊るされ、外力によって変位可能な可動の１つの中心電極（Ｅ０）とによって形成されており、上記固定電極の一方と上記中心電極との間、及び上記固定電極の他方と上記中心電極との間に、逆の励起電圧（Ｕ０）を印加して、上記中心電極の変位を測定する静電容量型マイクロメカニカルセンサの動作方法において、上記中心電極において引き出すことが可能な電荷の比率であって、静電復元力に相当しリセットクロストークと呼ばれる比率を補償する動作方法である。
【００７１】
上記リセットクロストークに相当する信号（Ｕｉ）を、上記静電容量型マイクロメカニカルセンサの基本構成からの出力信号（Ｕａ）に加算し、上記加算の結果を、上記中心電極の変位を示す読み出し信号の形式で供給することが好ましい。
【００７２】
上記静電容量型マイクロメカニカルセンサを閉ループにおいて動作させる場合、上記読み出し信号はさらに、制御器（ＣＲ）を介してリセットクロストーク信号に影響を与え、その結果生じる容量性の復元力が上記中心電極の変位に抗して作用して上記変位を補償することが好ましい。
【００７３】
上記静電容量型マイクロメカニカルセンサのゼロ点のドリフトを、上記励起電圧（±Ｕ０）の極性を確定的に反転させることによって防止することが好ましい。
【００７４】
上記静電容量型マイクロメカニカルセンサのゼロ点のドリフトを、上記励起電圧（±Ｕ０）の極性を確率的に反転させることによって回避することが好ましい。
【００７５】
上記容量性の復元力を生成するために、ＰＩ制御器を用いることが好ましい。
【００７６】
本発明は、少なくとも１つの差動可変キャパシタを有するマイクロメカニカルセンサを動作するための回路構成であって、上記差動可変キャパシタは、２つの固定電極（Ｅ１・Ｅ２）と、上記２つの固定電極間で弾性を有して可動式に吊るされていると共に外力によって変位可能である１つの中心電極（Ｅ０）とによって形成されており、上記回路構成は、上記２つの固定電極に、それぞれに異極性の励起電圧（±Ｕ０）を印加するための手段と、力が作用している時の上記中心電極の変位を測定値の形で出力するための手段とを備えており、上記中心電極において、リセットクロストークと呼ばれる静電復元力を補償するための装置を設けた、回路構成である。
【００７７】
上記測定値は、電圧値の形に出力される回路構成であって、上記リセットクロストークに相当するリセット電圧値（Ｕｉ）と、上記静電容量型マイクロメカニカルセンサの基本構成によって供給される出力電圧値（Ｕａ）とを加算するための装置（Ｓ）を設けたことが好ましい。
【００７８】
制御器を備え、上記制御器の入力部には、リセットクロストークから解放された読み出し信号が印加され、上記制御器は、上記中心電極の変位時に、上記読み出し信号の印加によって生成される容量性の復元力が上記中心電極の変位に抗して作用するように上記リセット電圧値を調整することが好ましい。
【００７９】
確定的または確率的に制御された、上記励起電圧（±Ｕ０）用の極性反転装置（ＲＳ）を設けたことが好ましい。
【００８０】
上記制御器は、周波数に依存しない増幅率を有するＰ制御器であることが好ましい。
【００８１】
上記制御器は、周波数に依存した増幅率を有するＰＩ制御器であることが好ましい。
【００８２】
上記ＰＩ制御器は、演算増幅器（ＯＰ２）によって形成され、上記演算増幅器（ＯＰ２）は、非リアクティブ抵抗器（Ｒｒ）と静電容量（Ｃｒ）とを直列接続することによって形成される複素フィードバック経路を備えていることが好ましい。
【００８３】
上記制御器は、周波数に依存した増幅器を有するＰＩ制御器であり、非リアクティブ抵抗器（Ｒｒ）と静電容量（Ｃｒ）とを備える直列回路を有する演算増幅器によって形成されており、上記静電容量（Ｃｒ）の極性は、極性反転スイッチ（Ｓ１・Ｓ２）によって反転可能であり、上記極性反転スイッチは、上記励起電圧（±Ｕ０）用の極性反転装置（ＲＳ）によって、起動可能であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１は、差動可変キャパシタを備える静電容量型ＭＥＭＳセンサの第１の基本回路を示す図である。この図では、図１ａに従って並列接続された２つの可変静電容量によって、基準キャパシタＣが形成され得る。
【図２】図２は、差動可変キャパシタを備えるＭＥＭＳセンサを動作するための、図１に係る基本回路の一変形例を示す図である。
【図３】図３は、本発明に従ったいわゆるリセットクロストークの補償を示す基本的なブロック図である。
【図４】図４は、図３に係る構成を実施する際に、図１の基本回路を用いてリセットクロストークを補償する、第１の変形実施形態を示す図である。
【図５】図５は、図３に係るリセットクロストークの補償を、図２に係る基本センサ回路を用いて行う、実行可能な形態を示す図である。
【図６】図６は、閉ループにおいて動作されるセンサの実施形態（図３において破線を用いて図示した）に用いられ得るような反転制御器の基本的な回路の一例を示す図である。
【図７】図７は、非反転制御器の基本的な回路原理を示す図である。
【図８】図８は、ＰＩ制御器がＭＥＭＳセンサの閉ループ構成において用いられる場合の、フィードバック経路内の可能な好ましいインピーダンスを示す図である。
【図９】図９は、図８と同じＰＩ制御器のインピーダンスを示す図であるが、このＰＩ制御器には、差動可変キャパシタ内の励起電圧の極性を確定的または確率的に反転させる場合に、極性が反転可能なキャパシタが設けられている。
【図１０】図１０は、本発明に係る特徴を有するＭＥＭＳセンサの、閉ループ構成における制御と補償とを組み合わせた典型的な第１の実施形態を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に係る回路における制御と補償との組み合わせに対応する回路構成の第２の形態を示す図であるが、本回路構成は、図２に係る基本回路を用いている。
【図１２】図１２は、ＰＩ制御器と、ＰＩ制御器の複素フィードバックインピーダンスにおける励起電圧およびキャパシタの確定的／確率的極性反転器とを備えるリセットＭＥＭＳセンサの回路構成の全体を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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