(57)【要約】      （修正有）【課題】感知素子と、関連するアナログフロントエンド回路を含むトランスデューサのリーク電流および／もしくはオフセット電圧のような、様々な寄生成分を補償する技術を提供する。【解決手段】装置は、例えば圧力のような特性を測定することのできる感知素子を含み得る。感知素子は、測定された特性に基づき出力を生成し得る。感知素子に関連する回路は、感知素子によって生成された出力を表す電圧を保持し得る。回路は、例えば、電圧を保持することのできるコンデンサを含み得る。当該保持された電圧は、オフセット電圧および／もしくはリーク電流に関連する電圧のような、ひとつもしくは複数の寄生成分を含み得る。回路は、寄生成分を補償するよう保持された電圧を調整し得る。当該調整は、回路の動作の一連の段階で起こり得る。【選択図】図１
2014109572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特性を測定し、かつ測定された特性に基づき出力を生成する感知素子と、
前記感知素子によって生成された出力を表す電圧を保持し、かつ保持された電圧に含まれるひとつもしくは複数の寄生成分を補償する回路と、を含む装置。
【請求項２】
前記感知素子は、基準容量（Ｃｒｅｆ）と感知容量（Ｃｓｅｎ）とを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記回路がさらに、
増幅器と、
前記増幅器の出力と前記増幅器の入力との間に接続された第１のフィードバックコンデンサ（Ｃｂ）とを含み、
前記回路はさらに、Ｃｂによって保持された電圧を調整し、当該電圧は、前記感知素子に関連するリーク電流に基づき調整される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
装置はさらに、前記感知素子の出力と前記増幅器の入力との間に接続された入力コンデンサ（Ｃｉ）を含み、当該Ｃｉは、装置内のリーク電流に関連する電圧を保持し、Ｃｂによって保持された電圧は、Ｃｉによって保持された電圧の大きさに基づき調整される、請求３に記載の装置。
【請求項５】
装置はさらに、
増幅器と、
前記増幅器の出力と前記増幅器の入力との間に接続された第１のフィードバックコンデンサ（Ｃｂ）と、
前記感知素子の出力と前記増幅器の入力との間に接続された入力コンデンサ（Ｃｉ）とを含み、
前記回路がさらに、
前記感知素子に関連するリーク電流に基づく電圧を保持するようＣｉを充電し、
Ｃｉにより保持された電圧を前記増幅器に注入し、リーク電流に基づきＣｂにより保持された電圧を調整する、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記リーク電流は、ＣｒｅｆおよびＣｓｅｎの少なくともひとつに関連する抵抗に基づく少なくとも一部で規定される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記リーク電流は、前記増幅器に関連するリーク電流に基づく少なくとも一部で規定される、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記増幅器は、差動入力とシングルエンドの出力とを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記特性は圧力を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記感知素子はセラミック感知素子（ＣＳＥ）である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
装置はさらに、
増幅器と、
前記増幅器の出力と前記増幅器の入力との間に接続された第１のフィードバックコンデンサ（Ｃｂ）と、
前記感知素子の出力と前記増幅器の入力との間に接続された入力コンデンサ（Ｃｉ）とを含み、
前記回路がさらに、
前記増幅器に関連するオフセット電圧Ｖ（ｏｓ）を保持するようＣｉを充電し、
Ｃｓｅｎの値を感知し、
前記感知された値に基づきＣｉにより保持された電圧を調整し、
Ｃｉによって保持された調整された電圧を前記増幅器の入力に注入し、Ｃｂによって保持された電圧を調整する、
請求項２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本発明は、２０１２年１１月３０日に出願された、“ＡＰＴ  ＡＦＥ  Ｉ（ＬＥＡＫ）およびＶ（ＯＳ）補償”と題した米国仮特許出願番号６１／７３１，７８６の利益および優先権を主張するものであり、その内容は、参照することにより全体が記載されているものとして本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、記載とともに、本明細書で述べられるひとつもしくは複数の実施例を表し、これらの実施例を説明する。
【図１】図１は、感知素子を有するアナログフロントエンド（ＡＦＥ）回路の動作の例示的な第１段階を表す。
【図２】図２は、感知素子を有するＡＦＥ回路の動作の例示的な第２段階を表す。
【図３】図３は、感知素子を有するＡＦＥ回路の動作の例示的な第３段階を表す。
【図４】図４は、感知素子を有するＡＦＥ回路の動作の例示的な第４段階を表す。
【図５】図５は、感知素子を有するＡＦＥ回路の動作の例示的な第５段階を表す。
【図６】図６は、感知素子に関連するＡＦＥ回路のための動作の段階に関連する例示的なタイムラインを表す。
【図７】図７は、ひとつもしくは複数の寄生成分を補償するために、感知素子に関連するＡＦＥ回路により実行され得る動きを表す。
【発明の詳細な説明】
【０００３】
下記の詳細な説明は添付の図面を参照する。異なる図面中の同じ参照番号は、同一の、もしくは類似の要素を示し得る。また、下記の詳細な説明は本発明を限定しない。
【０００４】
圧力トランスデューサは２つの主要な部分を含み得る。（１）特性（例えば圧力）により作用され得る感知素子と、（２）回路（例えば、電子回路）である。感知素子は、例えば、コンデンサを形成する一対の平行のプレートを含み得る。ひとつのプレートは、感知素子によって測定される特性に応じて収縮し得るセラミックダイアフラムに固定され得る。もうひとつのプレートは、堅牢なガラス封止で、特性の変化に鈍感であり得るセラミックダイアフラムに取り付けられ得る。特性が変化するので、ダイアフラムは柔軟であり得、コンデンサプレートの間の距離は変化し得る。
【０００５】
このセラミック感知素子（ＣＳＥ）の設計は、感知素子により測定される特性に基づいて変化し得る静電容量を生成し得る。例えば、圧力が感知素子によって測定されているならば、感知素子の静電容量は、感知素子に印加される圧力の変化量に基づいて変化し得る。
【０００６】
トランスデューサ内の回路は静電容量を測定し得、かつ静電容量を値（例えば、電圧）に変換し得る。当該値は、例えば、測定されている特性に対して線形的に比例し得る。回路は、小さなダイアフラムのたわみに起因する、静電容量の非常に小さな変化を検出し得、検出された変化を表すことができる値を生成し得る。
【０００７】
例えば、オフセット電圧（Ｖ（ｏｓ））および／もしくはリーク電流（Ｉ（ｌｅａｋ））のような特定の寄生成分は、回路によって生成される値の精度に影響を与え得る。これらの寄生成分は、例えば、感知素子および／もしくは回路によって生じさせられ得る。
【０００８】
例えば、トランスデューサが、容量性の感知素子と、当該感知素子の静電容量に基づいて電圧を出力し得る増幅器（例えば、演算増幅器）とを含むことを想定されたい。感知素子および／もしくは増幅器のリーク電流、および／または、増幅器により生じさせられるオフセット電圧は、トランスデューサの精度に影響を及ぼし得る。それゆえ、この例では、トランスデューサの精度を改善するために、リーク電流および／もしくはオフセット電圧を補償することが有益である。
【０００９】
本明細書に記載される技術は、例えば、感知素子と、関連するアナログフロントエンド（ＡＦＥ）回路とを含むトランスデューサのリーク電流および／もしくはオフセット電圧のような、様々な寄生成分を補償するのに使用され得る。補償は、ＡＦＥ回路の一連の動作段階にわたって実行され得る。
【００１０】
図１は、ＡＦＥ回路１００の動作の例示的な第１段階を表す。ＡＦＥ回路１００は、例えば自動車用圧力トランスデューサ（ＡＰＴ）のようなトランスデューサで使用され得る。
【００１１】
図１を参照すると、回路１００は、第１の基準電圧（Ｖｒｅｆ１）への接続１１０と、第２の基準電圧（Ｖｒｅｆ２）への接続１１２、１２８、１３４、１４４、１５４と、基準コンデンサ（Ｃｒｅｆ）１１６と、感知コンデンサ（Ｃｓｅｎ）１２０と、回路コモン（例えば、回路グランド）への接続１２２と、出力電圧（Ｖｏｕｔ）への接続１２４、１５０と、フロート接続１２６、１４８と、スイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２と、フィルタ１３０と、入力コンデンサ（Ｃｉ）１３２と、第１のフィードバックコンデンサ（Ｃａ）１４６と、第２のフィードバックコンデンサ（Ｃｂ）１３８と、増幅器１３６と、増幅器１３６の入力への接続１４２と、第２のフィードバックコンデンサ（Ｃｂ）１３８への接続１４０と、サンプル／ホールドコンデンサ（Ｃｓ＆ｈ）１５２と、サンプル／ホールド電圧（Ｖｓ＆ｈ）１６０とを含み得る。図１ではまた、Ｃｒｅｆ１１６およびＣｓｅｎ１２０に関連する内部のリーク抵抗が、基準抵抗（Ｒｒｅｆ）１１４および感知抵抗（Ｒｓｅｎ）１１８とによってそれぞれ表される。
【００１２】
回路１００は、本明細書に記載されるひとつもしくは複数の技術を実施し得る回路の一例であり、図１に表された回路とは異なり得る別の回路が、本明細書に記載されるひとつもしくは複数の技術を実施するのに使用され得ることに注意すべきである。
【００１３】
Ｖｒｅｆ１は、回路１００のためのレール電圧であり得る。Ｖｒｅｆ２は、Ｖｒｅｆ１よりも小さな電圧であり得る。例えば、ひとつの実施例では、Ｖｒｅｆ２は、Ｖｒｅｆ１の電圧の半分である電圧、すなわち、Ｖｒｅｆ２＝Ｖｒｅｆ１／２であり得る。
【００１４】
ＡＦＥ回路１００は、（１）特性（例えば圧力）を測定するため、および（２）測定された特性に基づき得る出力を生成するため、使用され得る感知素子を含むことができる。ＡＦＥ回路１００は、（１）感知素子によって生成された出力を表す値を蓄積(例えばホールド)し得、かつ（２）蓄積された値に含まれるひとつもしくは複数の寄生成分を補償し得る、ひとつもしくは複数の構成要素を含むことができる。
【００１５】
感知素子は、Ｃｒｅｆ１１６とＣｓｅｎ１２０とを含み得る。Ｃｒｅｆ１１６は固定値コンデンサであり得、Ｃｓｅｎ１２０は特性の変化に基づいて静電容量を変化させ得る可変コンデンサであり得る。
【００１６】
Ｃｓｅｎ１２０は、例えば、コンデンサを形成する一対の平行のプレートを含み得る。ひとつのプレートは、特性の変化に応じて収縮し得るダイアフラム（例えば、セラミックダイアフラム）に固定され得る。もうひとつのプレートは、特性の変化に鈍感であり得る基板（例えば、セラミック基板）に取り付けられ得る。感知された特性が変化するので、ダイアフラムは収縮し得、Ｃｓｅｎ１２０の静電容量はダイアフラムの収縮に応じて変化し得る。
【００１７】
フィルタ１３０は、例えば、Ｃｒｅｆ１１６および／もしくはＣｓｅｎ１２０に関連し得るノイズを低減させるのに使用され得る、ひとつもしくは複数の電気部品を含み得る。電気部品は、例えば、ひとつもしくは複数のコンデンサおよび／もしくは抵抗を含み得る。電気部品は、例えば、抵抗‐コンデンサ‐抵抗（ＲＣＲ）フィルタのようなフィルタを形成するよう配置され得る。
【００１８】
増幅器１３６は演算増幅器であり得る。増幅器１３６は、差動入力およびシングルエンドの出力を有し得る。増幅器１３６は、その入力の電位差よりも大きい出力電位を生成し得る。
【００１９】
Ｖｓ＆ｈ１６０は、チャージバランス式によって規定され得る。Ｖｓ＆ｈ１６０を規定し得るチャージバランス式の一例は下記の通りであり得る。
2014109572.tif 000003
ここで、ＣｒｅｆはＣｒｅｆ１１６に関連する静電容量であり、ＣｓｅｎはＣｓｅｎ１２０に関連する静電容量であり、Ｖｒｅｆ２は上記の第２の基準電圧である。
【００２０】
回路１００のリーク電流（Ｉ（ｌｅａｋ））および／もしくは電圧オフセット（Ｖ（ｏｓ））は、例えば、上記のチャージバランス式を用いて決定されたときに、Ｖｓ＆ｈ１６０の精度に影響を与え得る。Ｉ（ｌｅａｋ）および／もしくはＶ（ｏｓ）の値は、様々な要因に基づいて規定され得る。これらの要因は、例えば、Ｒｅｆ１１４および／もしくはＲｓｅｎ１１８の値、Ｃｓｅｎ１２０の汚染、および／または、回路１００を実装し得る集積回路（ＩＣ）の内部構造を含み得る。その他の要因は、例えば、様々な温度（上昇された温度等）で回路１００を動作することにより引き起こされ得る、回路１００のひとつもしくは複数の構成要素の動作の変化を含み得る。例えば、Ｉ（ｌｅａｋ）は、（１）Ｒｒｅｆ１１４および／もしくはＲｓｅｎ１１８に関連する寄生リーク電流、（２）増幅器１３６に関連する寄生リーク電流（例えば、増幅器１３６に含まれ得る入力保護ダイオードを介する寄生リーク電流）、および／または（３）様々なノード（例えば、増幅器１３６の電力供給）とノード１８０との間の漏電からの寄生電流を含み得る。
【００２１】
本明細書に記載される技術は、例えば、Ｉ（ｌｅａｋ）および／またはＶ（ｏｓ）のような様々な寄生成分を補償するのに使用され得る。本明細に記載される技術は、寄生成分に関連し得る影響を補償することのできる、回路１００の様々な段階の動作を含み得る。これらの段階は、例えば、サンプル／ホールド段階や、感知段階、リセット段階、充電段階、伝送段階を含み得る。段階は、例えば、多数のサイクルのために所定の順番で繰り返され得る。サイクルは所定の時間期間で生じ得る。
【００２２】
上記の通り、図１は回路１００の動作の第１段階の一例を表す。第１段階は、回路１００の動作のサンプル／ホールド段階と称され得る。第１段階では、回路１００の条件は既知の（始動）状態に設定され得る。第１段階は感知の前に実行され得るので、感知は回路１００の既知の状態からの開始を実行され得る。
【００２３】
第１の段階では、Ｃｂ１３８により保持される電圧は増幅器１３６によってバッファされ得、Ｃｓ＆ｈ１５２は同じ電圧に充電され得る。Ｃｒｅｆ１１６とＣｓｅｎ１２０とによって保持された電圧は、それらをＶｒｅｆ２に接続することによって初期化され得る。Ｖｒｅｆ２は既知の電圧源であると見なされ得る。Ｃｉ１３２により保持された電圧は、Ｖ（ｏｓ）に初期化され得る。
【００２４】
具体的には、第１段階では、スイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２は、増幅器１３６からの出力電圧が時間期間中にＣｓ＆ｈ１５２に転送されることを可能にし得る状態にあり得る。スイッチ１６２は、Ｖｒｅｆ１を選択するよう設定され得る。スイッチ１６４は、回路コモンを選択するように設定され得る。スイッチ１６６は、Ｖｒｅｆ２を選択するよう設定され得る。Ｖｒｅｆ２の電圧は、例えば、Ｖｒｅｆ１の電圧の２分の１であるが、Ｖｒｅｆ２に他の電圧が使用されても良い。スイッチ１６８は、Ｃａ１４６を非選択するよう設定され得る。スイッチ１７０は、増幅器１３６のためのフィードバックコンデンサとしてＣｂ１３８を選択するよう設定され得、スイッチ１７２は、増幅器１３６の出力がＣｓ＆ｈ１５２に直接接続されるように設定され得る。
【００２５】
スイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２がそのような状態にとどまり得る時間期間は、例えばＴ／４であり得、ここで“Ｔ”とは、すべての段階のサイクル時間であり得る。それゆえ、例えば、Ｔが２０マイクロ秒（ｕＳ）であるならば、スイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２がそのような状態にとどまり得る時間期間は５ｕＳであり得る。
【００２６】
図２は、回路１００の動作の第２段階の一例を表す。第２段階は、回路１００の動作の感知段階と称され得る。第２の段階では、Ｖｏｕｔは、ノード１８０に注入された正味の電荷をバランスし得る。Ｉ（ｌｅａｋ）は、
2014109572.tif 000004
に近似し得る電荷（Ｑｉ）を注入することによってＣｂ１３８間の電圧を減少させ得る。ここで、Ｃｔｏｔａｌとは、Ｃｓｅｎ、Ｃｒｅｆ、Ｃｉの静電容量と、ノード１８０から回路コモン（Ｃｐａｒ）までの寄生容量との総和である。
【００２７】
第２段階では、Ｃｓ＆ｈが切断され得る。Ｃｒｅｆ１１６の電圧は（例えば、Ｖｒｅｆ２に）変化され得る。Ｃｓｅｎ１２０はフィードバックループに置かれ得る。チャージバランス式は、Ｃｓｅｎ１２０の値に基づいてＶｏｕｔの値を決定し得る。Ｖｏｕｔの値がＩ（ｌｅａｋ）により影響を及ぼされ得ることに注意すべきであり、Ｉ（ｌｅａｋ）はＣｉ１３２によって時間（例えば、１／４Ｔ）で積算されることができ、これは、電圧オフセットを引き起こし得る。Ｉ（ｌｅａｋ）が正であるならば、Ｖｏｕｔ電圧オフセットは負であり得る。
【００２８】
Ｃｉ１３２を介して増幅器１３６に注入された電荷は、フィードバックコンデンサＣｂ１３８により補償され得る。第１段階では、Ｃｉ１３２がＶ（ｏｓ）の値で充電されたことに注意されたい。第２段階では、この値は、Ｃｓｅｎ１２０をフィードバックループに置くことによって調整され得る。
【００２９】
Ｃｉ１３２が第１段階においてＶ（ｏｓ）の値にプリチャージされたので、第２段階では、Ｃｉ１３２によって保持された電荷は、感知された値（例えば、感知素子によって提供された電圧）からＶ（ｏｓ）を差し引いたものを表す電圧に調整され得る。第２段階の最後でＣｉ１３２によって保持された電荷が、例えばＩ（ｌｅａｋ）のような他の寄生成分に関連するひとつもしくは複数の電荷を含み得ることに注意されたい。
【００３０】
図２を参照すると、第２段階では、スイッチ１６２、１６４、１６６、１７２は状態を第１段階の状態から変化させ得る。具体的には、感知段階では、スイッチ１６２はＶｒｅｆ２に設定され得る。スイッチ１６４はＶｏｕｔに設定され得る。スイッチ１６６はフロート（非接続）に設定され得、スイッチ１７２はＣｓ＆ｈ１５２から切断されるように設定され得る。
【００３１】
感知段階におけるスイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２の状態は、Ｃｒｅｆ１１６とＣｓｅｎ１２０との電圧を切り替え得る。さらに、感知段階では、Ｖｏｕｔフィードバックは、ノード１８０に注入された正味の電荷をバランスするのに使用され得る。リーク電流は、上述の式により制御され得る電荷（Ｑｉ）を注入することによって、Ｃｂ１３８によって保持された電圧を調整（増加、減少等）し得る。
【００３２】
図３は、回路１００の動作の第３段階の一例を表す。第３段階は、ＡＦＥ回路１００の動作のリセット段階と称され得る。第３段階では、ノード１８０はＶ（ｏｓ）にリセットされ得る。
【００３３】
第３の段階は、Ｉ（ｌｅａｋ）補償の準備のために使用され得る。第３段階の間、ノード１８０はＶｒｅｆ２に接続され得る。Ｃｉ１３２は、Ｖ（ｏｓ）に初期化され得る電圧を保持し得る。Ｃｂ１３８は隔離され得、Ｃａ１４６は、増幅器１３６のためのフィードバックコンデンサとしてスイッチ接続される。
【００３４】
図３を参照すると、第３段階では、スイッチ１６６、１６８、１７０は、状態を感知段階の状態から変化させ得る。具体的には、第３段階では、スイッチ１６６はＶｒｅｆ２に設定され得、スイッチ１６８は、増幅器１３６のためのフィードバックコンデンサとしてＣａ１４６をスイッチイン（選択）するよう設定され得、また、スイッチ１７０は増幅器１３６のためのフィードバックコンデンサとしてＣｂ１３８をスイッチアウト（非選択）するよう設定され得る。第３段階におけるスイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２の状態は、例えば、ノード１８０の電圧をリセットし得る。
【００３５】
図４は、ＡＦＥ回路１００の動作の第４段階の一例を表す。第４段階は、ＡＦＥ回路１００の動作の充電段階と称され得る。第４段階では、Ｃｉ１３２によって保持された電圧は、
2014109572.tif 000005
により増加され得る。
【００３６】
具体的には、第４段階の間、ノード１８０はフロートするようにされ得る。Ｃｉ１３２は、期間（例えば、１／４Ｔ）の間にＩ（ｌｅａｋ）に関連する電圧を集めることができ、当該期間は、Ｃｉ１３２によりＩ（ｌｅａｋ）を積算するために第２段階で使用される時間期間と一致し得る。これは、Ｃｉ１３２により保持された電圧をＩ（ｌｅａｋ）に基づいて調整させる。例えば、Ｉ（ｌｅａｋ）が正であるならば、Ｃｉによって保持される電圧は増加し得る。
【００３７】
図４を参照すると、第４段階では、スイッチ１６６は、状態を第３段階の状態から変化させ得る。具体的には、第４段階では、スイッチ１６６はフロートするよう設定され得る。第４の段階におけるスイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２の状態は、Ｃｉ１３２を充電させ得る。Ｃｉ１３２は、例えば上記の電荷Ｑｉに充電され得る。
【００３８】
図５は、ＡＦＥ回路１００の動作の第５段階の一例を表す。第５段階は、ＡＦＥ回路１００の動作の伝送段階と称され得る。第５段階では、Ｃｉ１３２によって保持された電荷が増幅器１３６に注入され、Ｃｉ１３２によって保持された電荷に基づいてＣｂ１３８により保持された電圧を調整し得る。
【００３９】
具体的には、第５段階では、Ｃａ１４６は増幅器１３６のフィードバックループから切断され得る。以前に接続されたとき、Ｃａ１４６が増幅器１３６の負の入力を制御するためのフィードバックとして機能することができたことに注意すべきである。
【００４０】
また第５の段階では、Ｉ（ｌｅａｋ）に起因する誤差を含み得る変換結果をＣｂ１３８が保持し得るように、Ｃｂ１３８は、増幅器１３６のフィードバックループに接続され得る。スイッチ１６６は、ノード１８０でＶｒｅｆ２をソースとするよう切り替えられ得る。これは、Ｉ（ｌｅａｋ）により集められた電圧の誤差を、増幅器１３６の負の入力に供給させ得る。Ｃｉ１３２側のノード１８０の電圧の変化は、積算された電圧を差し引いたものと同等であり得る。Ｖｏｕｔは、この電荷注入を訂正するよう反対の方向に変化され得る。正のＩ（ｌｅａｋ）にとって、これは、Ｖｏｕｔの正の電圧変化となり得る（第２の段階において同じ大きさの負の電圧変化を調整する）。結果は、Ｃｂ１３８によって保持された電圧がＩ（ｌｅａｋ）に基づいて調整され得、ＶｏｕｔがＶ（ｏｓ）とＩ（ｌｅａｋ）とから無関係の電圧を反映し得ることになる。
【００４１】
図５を参照すると、第５段階では、スイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０は、状態を第４段階の状態から変化させ得る。具体的には、第５の段階では、スイッチ１６２は、Ｖｒｅｆ１に設定され得、スイッチ１６４は、回路コモンに設定され得、スイッチ１６６は、Ｖｒｅｆ２に設定され得る。スイッチ１６８は、増幅器１３６のためのフィードバックコンデンサとしてＣａ１４６をスイッチアウト(非選択)するように設定され得、また、スイッチ１７０は、増幅器１３６のフィードバックコンデンサとしてＣｂ１３８をスイッチイン（選択）するように設定され得る。
【００４２】
第５段階におけるスイッチ１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２の状態は、ノード１８０で電圧をリセットし得る。さらに、第５段階では、Ｃｉ１３２は、Ｖｒｅｆ２に（例えばスイッチ１６６を介して）接続され、第４段階の間にＣｉ１３２に集められた電荷(例えばＶｉ)を注入し、Ｃｂ１３８間の電圧を変化（例えば、増加）させる。
【００４３】
図１ないし図５で表された段階は、周期的に繰り返され得、そこでのサイクル期間が“Ｔ”によって規定され得る。図６は、図１ないし図５に表された段階が、例えば周期的にＡＦＥ回路１００に適用され得る、例示的なタイムラインを表す。
【００４４】
図６を参照すると、第１のサイクルでは、第１段階は、サイクルの始めから当該サイクル内の時間１／４Ｔまでの期間でＡＦＥ回路１００に適用され得る。第２段階は、サイクル内の時間１／４Ｔから時間１／２Ｔまでの期間でＡＦＥ回路１００に適用され得る。第３、第４、第５段階は、サイクル内の時間１／２Ｔから５／８Ｔまで、サイクル内の５／８Ｔから７／８Ｔまで、およびサイクル内の７／８Ｔからサイクル１Ｔの終わりまでの期間で、それぞれ、ＡＦＥ１００に適用され得る。これらの期間が、例えば第２のサイクルのような連続サイクルにおいて様々な段階で繰り返され得ることに注意されたい。
【００４５】
段階は、予め決められた順序でサイクル内に適用され得ることにも注意されたい。例えば、第１段階は、第２、第３、第４、および第５の段階に続いて、その順序で適用され得る。しかしながら、段階が適用されるその他の順序が使用されても良いことに注意すべきである。
【００４６】
段階のための上記期間は、使用され得る期間の一例であり、上記の期間以外の期間が使用されても良いことに注意すべきである。タイムライン６００は、回路への上記の段階に適用するよう使用され得るタイムラインの一例であり、他のタイムラインが使用されても良いことにも注意すべきである。
【００４７】
“Ｔ”の期間は、サイクルごとに異なり得ることにも注意すべきである。例えば、ひとつの実施例では、第１サイクルの“Ｔ”の期間は、第２サイクルの“Ｔ”の期間とは異なり得る。サイクルごとの“Ｔ”の期間のこの変化は、例えば、“Ｔ”の期間が長さで固定された場合に存在し得る高調波の除去および／もしくは周期性雑音を改善し得る。
【００４８】
図７は、ＡＦＥ回路１００のような、感知素子を有するＡＦＥ回路により実行され得る動きを表す。動作は、回路の動作中に回路内に存在し得る寄生成分を補償するよう実行され得る。寄生成分は、例えば、Ｖ（ｏｓ）および／またＩ（ｌｅａｋ）に関連し得る電圧を含むことができる。
【００４９】
図７を参照すると、ブロック７１０で、ＡＦＥ回路がサンプル／ホールド動作を実行し得る。サンプル／ホールド動作は、例えば、タイムライン６００に表された第１段階の間に実行され得る。サンプル／ホールド動作は、ＡＦＥ回路のひとつもしくは複数の構成要素によって保持された様々な電荷を、既知の値に初期化することを含み得る。例えば、ＡＦＥ回路１００では、サンプル／ホールド動作は、Ｃｒｅｆ１１６とＣｓｅｎ１２０とにより保持された電圧をＶｒｅｆ１に初期化することと、Ｃｉ１３２によって保持された電圧をＶ（ｏｓ）に初期化することを含み得る。
【００５０】
ブロック７２０で、ＡＦＥ回路は、感知動作を実行し得る。感知動作は、例えば、タイムライン６００に表された第２段階の間に実行され得る。感知動作は、例えば、感知素子に関連する値（静電容量、電圧等）を感知することと、当該感知された値を保持ことを含み得る。感知された値は、コンデンサに保持され得、電圧の形でＡＦＥ回路に含まれる。保持された値が、例えば、Ｖ（ｏｓ）および／もしくはＩ（ｌｅａｋ）に関連する寄生電圧のような寄生成分を含み得ることに注意されたい。
【００５１】
例えば、ＡＦＥ回路１００では、感知動作は、Ｃｓ＆ｈ１５２を切断することと、Ｃｒｅｆ１１６の電圧をＶｒｅｆ２に変化させることを含み得る。Ｃｓｅｎ１２０に関連する値が感知され得、Ｃｂ１３８が当該感知された値に基づき電圧を保持し得る。Ｃｂ１３８によって保持された電圧が、Ｖ（ｏｓ）および／もしくはＩ（ｌｅａｋ）により生じさせられ得る寄生電圧を含むことができることに注意されたい。
【００５２】
ブロック７３０では、ＡＦＥ回路は、保持された値に存在し得る、ひとつもしくは複数の寄生成分を補償し得る。この補償は、例えば、タイムライン６００に表された第３、第４、および／もしくは第５の段階の間に実行され得る。寄生成分は、例えば、Ｖ（ｏｓ）および／もしくはＩ（ｌｅａｋ）に関連し得る電圧を含み得る。
【００５３】
Ｖ（ｏｓ）を補償することは、ＡＦＥ回路に含まれる増幅器によって生じさせられ得るオフセット電圧を補償することを含み得る。例えば、回路１００では、動作の第１段階において、Ｃｉ１３２が増幅器１３６に関連する電圧Ｖ（ｏｓ）を保持するよう充電される。動作の第２段階では、Ｃｉ１３２によって保持された電圧が、感知素子に関連する感知された値に基づき調整され得る。Ｃｉ１３２によって保持された調整された値は、その後、Ｖ（ｏｓ）のための感知素子電圧を補償し得る。
【００５４】
Ｉ（ｌｅａｋ）に関連し得る電圧を補償することは、ＡＦＥ回路に存在し得るＩ（ｌｅａｋ）により保持された感知された値に生じさせられ得た値を補償することを含み得る。例えば、回路１００では、Ｃｂ１３８が保持された感知された値を保持し得る。この保持された感知された値は、回路１００に存在し得るＩ（ｌｅａｋ）に起因する、保持された感知された値に生じさせられ得た電圧を含み得る。回路１００のＩ（ｌｅａｋ）によって生じさせられ得た電圧を補償することは、ノード１８０をＶｒｅｆ２に接続することと、増幅器１３６のためのフィードバックコンデンサをＣｂ１３８からＣａ１４６に変化させることの予備の段階を含み得る。
【００５５】
その後、ノード１８０がフロートされ、Ｃｉ１３２にＩ（ｌｅａｋ）に関連する電圧を集めさせる。増幅器１３６のためのフィードバックコンデンサは、Ｃａ１４６からＣｂ１３８に変化され得る。また、ノード１８０の電圧は、Ｖｒｅｆ２に変化され得、Ｖｒｅｆ２は、Ｃｉ１３２に、Ｉ（ｌｅａｋ）に関連する集められた電圧を増幅器１３６へ注入させ得る。結果は、Ｃｂ１３８によって保持された電圧が、Ｉ（ｌｅａｋ）オフセット電圧のために訂正され得ることとなる。この時点で、Ｖｏｕｔは、Ｖ（ｏｓ）およびＩ（ｌｅａｋ）とは無関係であり得る感知電圧を含み得る。
【００５６】
実施例の前述の記載は、説明および解説を提供するよう意図されており、本発明を網羅することや、本発明を開示された正確な形に限定することを意図していない。修正および変更は上述の教示を踏まえて可能であり、もしくは、発明の実施から獲得され得る。
【００５７】
明確に記載される場合を除いて、本明細書で使用された要素、動作、もしくは指示が、本発明にとって重要もしくは必須であると解釈されるべきでない。また、本明細書で使用されたような、冠詞“ａ”はひとつもしくは複数の品目を含むことを意図される。ひとつの品目のみが意図されるところでは、“ひとつ”という語か同様の言葉が使用されている。さらに、“基づいて”というフレーズは、そうでないと明確に述べられる場合を除いて、“少なくとも部分的に基づいて”と意味するよう意図される。
【００５８】
本発明は上記の特定の実施例に限定されず、本発明は、以下の添付の特許請求の範囲内におけるすべての特定の実施例および同等物を含むことが意図される。
【図１】
2014109572.tif 000006
【図２】
2014109572.tif 000007
【図３】
2014109572.tif 000008
【図４】
2014109572.tif 000009
【図５】
2014109572.tif 000010
【図６】
2014109572.tif 000011
【図７】
2014109572.tif 000012