(57)【要約】【課題】外部電源から供給される外部電圧にノイズが含まれる場合であっても、そのノイズを低減して出力できるセンサーデバイスを提供する。【解決手段】センサーデバイス１の信号処理回路４は、静電容量センサー３の第１の可変容量コンデンサ３１と静電容量が略同一である第１の固定容量コンデンサ６１と、第２の可変容量コンデンサ３２と静電容量が略同一である第２の固定容量コンデンサ６２とを備えている。第１の固定容量コンデンサ６１は、ＣＶ変換回路５に接続される共通端子６３とは異なる他方の端子６４が第１の可変容量コンデンサ３１に印加される外部電圧の接続端子Ｘ１に接続され、第２の固定容量コンデンサ６２は、ＣＶ変換回路５に接続される共通端子６３とは異なる他方の端子６５が第２の可変容量コンデンサ３２に印加される外部電圧の接続端子Ｘ２に接続された構成である。【選択図】図１
2014102172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に移動可能な可動電極を挟んで一対の固定電極が設けられ、各固定電極と可動電極との間に形成される第１及び第２の可変容量コンデンサによって静電容量センサーが構成され、前記一対の固定電極に対して外部電源から供給される極性の異なる外部電圧が印加されることにより、前記第１及び第２の可変容量コンデンサのそれぞれに蓄積される電荷量に応じた信号を前記可動電極から出力するセンサー部と、
前記センサー部からの信号を処理する信号処理回路と、
を有するセンサーデバイスであって、
前記信号処理回路は、
前記第１の可変容量コンデンサと静電容量が略同一である第１の固定容量コンデンサと、
前記第２の可変容量コンデンサと静電容量が略同一である第２の固定容量コンデンサと、
一方の入力端子に前記センサー部から出力される出力信号を入力し、他方の入力端子に前記第１及び第２の固定容量コンデンサが互いに接続された共通端子が接続される全差動オペアンプを有し、前記センサー部から出力される出力信号をＣＶ変換するＣＶ変換回路と、
を備え、
前記第１の固定容量コンデンサにおける前記共通端子とは異なる他方の端子を、前記第１の可変容量コンデンサに印加される外部電圧の接続端子に接続し、前記第２の固定容量コンデンサにおける前記共通端子とは異なる他方の端子を、前記第２の可変容量コンデンサに印加される外部電圧の接続端子に接続したことを特徴とするセンサーデバイス。
【請求項２】
前記信号処理回路は、
前記第１の可変容量コンデンサに印加する外部電圧を、基準電圧を中心して所定周期で極性を反転させる第１のスイッチ群と、
前記第２の可変容量コンデンサに印加する外部電圧を、前記第１の可変容量コンデンサに印加する外部電圧との関係で逆極性となるように基準電圧を中心して所定周期で極性を反転させる第２のスイッチ群と、
をさらに備え、
前記第１の固定容量コンデンサにおける前記共通端子とは異なる他方の端子を、前記第１の可変容量コンデンサと前記第１のスイッチ群との間に接続し、前記第２の固定容量コンデンサにおける前記共通端子とは異なる他方の端子を、前記第２の可変容量コンデンサと前記第２のスイッチ群との間に接続したことを特徴とする請求項１に記載のセンサーデバイス。
【請求項３】
前記第１及び第２の固定容量コンデンサは、前記センサー部とは異なる半導体チップ上に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサーデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などによって構成され、加速度などを検知するセンサーデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度などを検知するセンサーデバイスとして、所定方向に移動可能な可動電極を挟んで一対の固定電極が設けられ、各固定電極と可動電極との間に２つの可変容量コンデンサを構成した静電容量センサーが知られている（例えば特許文献１）。この種の静電容量センサーは、可動電極が移動可能な方向に外力（加速度）が作用すると、それに伴って可動電極が２つの固定電極の間で変位し、２つの可変容量コンデンサの静電容量をそれぞれ変化させる。これら２つの可変容量コンデンサの静電容量変化を検知するため、例えば特許文献１では、一対の固定電極に対して一定周期で極性が反転する外部電圧を印加し、可動電極に対する電荷の移動量をＣＶ変換回路で検知して出力するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９４０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１のような回路構成では、静電容量センサーに各種ノイズが作用すると、そのノイズによる影響がＣＶ変換回路の出力に現れるため、そのようなノイズによる影響を低減することが求められる。
【０００５】
そこで例えば外乱ノイズの影響を低減するセンサーデバイスの回路例として、図８に示すような回路構成を採用することが考えられる。図８の回路構成では、センサー部１０１は、一対の固定電極１０４，１０５の間にバネによって支持された可動電極１０６が設けられており、これら一対の固定電極１０４，１０５と可動電極１０６とによって２つの可変容量コンデンサ１１０，１１１が構成された静電容量センサー１０３を備えている。一方、センサー部１０１から出力される信号を処理する信号処理回路１０２は、ＣＶ変換回路１２０と、サンプリング回路１３０と、ダミー素子１４０と、入力コモンモードフィードバック（ＩＣＭＦＢ）回路１５０とを備えている。ＣＶ変換回路１２０は、全差動オペアンプ１２１と、一対のフィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２と、フィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２を放電させるための一対のスイッチＳｆ１，Ｓｆ２とを備えている。全差動オペアンプ１２１の反転入力端子はラインＬ１を介して静電容量センサー１０３の可動電極１０６に接続される。また全差動オペアンプ１２１の非反転入力端子はダミー素子１４０に接続される。ダミー素子１４０は、信号処理回路１０２からセンサー部１０１を見たときの静電容量と略同じ容量のコンデンサ１４１で構成され、一端が全差動オペアンプ１２１の非反転入力端子に接続されると共に、他端が基準電圧Ｖｒｅｆに保持される。そして全差動オペアンプ１２１の非反転入力端子とダミー素子１４０とを繋ぐラインＬ２は、センサー部１０１へとラインＬ１と並走するように延長させて配線されている。さらにサンプリング回路１３０は、全差動オペアンプ１２１の差動出力（Ｖｏｐ，Ｖｏｎ）を所定のタイミングでサンプリングして出力する回路である。
【０００６】
上記のような回路構成では、ＣＶ変換回路１２０の全差動オペアンプ１２１が反転入力端子の電位Ｖｉｎと非反転入力端子の電位Ｖｉｐとを同電位にするように作用する。また図示を省略する出力コモンモードフィードバック回路によって非反転出力端子の出力信号Ｖｏｐと反転出力端子の出力信号Ｖｏｎとの平均値が基準電圧Ｖｒｅｆとなるように作用する。また入力コモンモードフィードバック回路１５０は、ラインＬ１とラインＬ２との電位の平均値が基準電圧Ｖｒｅｆとなるように動作する。そして静電容量センサー１０３の２つの端子Ｘ１，Ｘ２に極性の異なる電圧（例えばＶＨ，ＶＬ、ただしＶＨ＞Ｖｒｅｆ，ＶＬ＜Ｖｒｅｆ）を印加すると、２つの可変容量コンデンサ１１０，１１１のそれぞれに電荷が蓄積される。そのとき、可動電極１０６に外力（加速度）が作用して２つの固定電極１０４，１０５の中間位置から変位していると、２つの可変容量コンデンサ１１０，１１１の静電容量の変化分ΔＣに相当する電荷がフィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２に蓄積される。その結果、全差動オペアンプ１２１の反転出力端子及び非反転出力端子のそれぞれから各フィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２の電荷蓄積量に応じた出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎが出力され、サンプリング回路７がその出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎをサンプリングして出力することにより、加速度に応じた静電容量変化分ΔＣを検知することができるようになる。
【０００７】
このような回路構成の場合、ラインＬ１とＬ２とが並走してセンサー部１０１まで配線されているため、ラインＬ１に外乱ノイズが作用すると、ラインＬ２にも同様に外乱ノイスが作用する。したがって、そのような外乱ノイズは全差動オペアンプ１２１に対してコモンモードノイズとして入力するため、全差動オペアンプ１２１の差動出力（Ｖｏｐ，Ｖｏｎ）によってその外乱ノイズをキャンセルすることができる。
【０００８】
しかしその反面、図８に示すような回路構成であっても、静電容量センサー１０３の２つの端子Ｘ１，Ｘ２に印加する電圧が一定値に安定せず、ＣＶ変換回路１２０の動作と同期しないノイズ成分によって変動している場合には、全差動オペアンプ１２１の差動出力（Ｖｏｐ，Ｖｏｎ）にその印加電圧の変動分（ノイズ成分）がそのまま現れてしまい、測定誤差の要因になるという問題がある。特に、このようなセンサーデバイスにおいて静電容量センサー１０３に印加する電圧は、そのセンサーデバイスが実装される機器の外部電源から供給されるものであるため、その外部電源に一般的なＤＣ／ＤＣコンバータなどが用いられていれば、比較的大きなリプルがノイズ成分となり、外力（加速度）が作用したときの静電容量変化を正確に検知することができなくなる。
【０００９】
図９は、図８の回路において端子Ｘ１に印加する電圧ＶＨにノイズ成分Ｖｚが含まれる場合の回路動作を説明する図である。図９では、端子Ｘ１に印加される電圧ＶＨがＶｒｅｆ＋Ｖｃであり、この電圧ＶＨにノイズ成分Ｖｚが重畳されている場合を例示している。また端子Ｘ２に印加される電圧ＶＬは、Ｖｒｅｆ−Ｖｃである。このとき、可変容量コンデンサ１１０の静電容量ＣがＣ＋ΔＣに変化しており、可変容量コンデンサ１１１の静電容量ＣがＣ−ΔＣに変化しているとすると、可変容量コンデンサ１１０には電荷Ｑ＝（Ｃ＋ΔＣ）（Ｖｃ＋Ｖｚ）が蓄積され、可変容量コンデンサ１１１には電荷Ｑ＝−（Ｃ−ΔＣ）Ｖｃが蓄積される。したがって、センサー部１０１から信号処理回路１０２に対する電荷移動量Ｑ１は、Ｑ１＝−（２ΔＣＶｃ＋ΔＣＶｚ＋ＣＶｚ）となる。一方、ダミー素子１４０のコンデンサ１４１には、電荷蓄積は生じないため、Ｑ＝０である。したがって、ダミー素子１４０のコンデンサ１４１からの電荷移動量Ｑ２は、Ｑ２＝０である。
【００１０】
このとき、全差動オペアンプ１２１のフィードバックコンデンサＣｆ１には電荷Ｑ＝−（２ΔＣＶｃ＋ΔＣＶｚ＋ＣＶｚ）／２が蓄積され、フィードバックコンデンサＣｆ２には電荷Ｑ＝（２ΔＣＶｃ＋ΔＣＶｚ＋ＣＶｚ）／２が蓄積される。そして全差動オペアンプ１２１の非反転出力端子からの出力信号Ｖｏｐは、Ｖｏｐ＝−（２ΔＣＶｃ＋ΔＣＶｚ＋ＣＶｚ）／２Ｃｆ＋Ｖｒｅｆとなり、反転出力端子からの出力信号Ｖｏｎは、Ｖｏｎ＝（２ΔＣＶｃ＋ΔＣＶｚ＋ＣＶｚ）／２Ｃｆ＋Ｖｒｅｆとなる。尚、Ｃｆは、フィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２の静電容量である。したがって、端子Ｘ１に印加される電圧ＶＨにノイズ成分Ｖｚが含まれていると、出力信号Ｖｏｐにはノイズ成分−（ΔＣＶｚ＋ＣＶｚ）／２Ｃｆが含まれることになり、また出力信号Ｖｏｎにはノイズ成分（ΔＣＶｚ＋ＣＶｚ）／２Ｃｆが含まれることになる。
【００１１】
ここで、出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎに含まれるノイズ成分に着目すると、静電容量Ｃの変化分ΔＣは、フィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２の静電容量Ｃｆと比較すると極めて小さい値である。つまり、ΔＣ／Ｃｆ＜＜１となるため、ΔＣＶｚ／２Ｃｆのノイズ項は、極めて小さい値となり、無視できる。これに対し、残ったＣＶｚ／２Ｃｆのノイズ項は、比較的大きな値となるため無視できない。よって、端子Ｘ１に印加された電圧ＶＨに含まれるノイズ成分Ｖｚの影響を低減するためには、ＣＶｚ／２Ｃｆのノイズ項をキャンセルして出力することが望まれる。
【００１２】
そこで本発明は、上記課題を解決するため、外部電源から供給される外部電圧にノイズ成分が含まれる場合であっても、そのノイズ成分を低減して出力できるセンサーデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明が解決手段として採用したところは、所定方向に移動可能な可動電極を挟んで一対の固定電極が設けられ、各固定電極と可動電極との間に形成される第１及び第２の可変容量コンデンサによって静電容量センサーが構成され、一対の固定電極に対して外部電源から供給される極性の異なる外部電圧が印加されることにより、第１及び第２の可変容量コンデンサのそれぞれに蓄積される電荷量に応じた信号を可動電極から出力するセンサー部と、センサー部からの信号を処理する信号処理回路と、を有するセンサーデバイスであって、信号処理回路は、第１の可変容量コンデンサと静電容量が略同一である第１の固定容量コンデンサと、第２の可変容量コンデンサと静電容量が略同一である第２の固定容量コンデンサと、一方の入力端子にセンサー部から出力される出力信号を入力し、他方の入力端子に第１及び第２の固定容量コンデンサが互いに接続された共通端子が接続される全差動オペアンプを有し、センサー部から出力される出力信号をＣＶ変換するＣＶ変換回路と、を備え、第１の固定容量コンデンサにおける共通端子とは異なる他方の端子を、第１の可変容量コンデンサに印加される外部電圧の接続端子に接続し、第２の固定容量コンデンサにおける共通端子とは異なる他方の端子を、第２の可変容量コンデンサに印加される外部電圧の接続端子に接続したことを特徴とする構成にある。
【００１４】
また上記構成においては、さらに、信号処理回路が、第１の可変容量コンデンサに印加する外部電圧を、基準電圧を中心して所定周期で極性を反転させる第１のスイッチ群と、第２の可変容量コンデンサに印加する外部電圧を、第１の可変容量コンデンサに印加する外部電圧との関係で逆極性となるように基準電圧を中心して所定周期で極性を反転させる第２のスイッチ群と、を備えるものとし、第１の固定容量コンデンサにおける共通端子とは異なる他方の端子を、第１の可変容量コンデンサと第１のスイッチ群との間に接続し、第２の固定容量コンデンサにおける共通端子とは異なる他方の端子を、第２の可変容量コンデンサと第２のスイッチ群との間に接続したことを特徴とする構成を採用しても良い。
【００１５】
さらに上記構成においては、第１及び第２の固定容量コンデンサが、センサー部とは異なる半導体チップ上に形成されることを特徴とする構成を採用することがより好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、静電容量センサーに印加される外部電圧にノイズ成分が含まれる場合であっても、それと同じ外部電圧が第１の固定容量コンデンサ又は第２の固定容量コンデンサにも印加されるようになるため、そのようなノイズ成分を低減して出力することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】センサーデバイスの一構成例を示す回路図である。
【図２】静電容量センサーの両端の端子に印加される電圧波形を示す図である。
【図３】印加電圧が第１区間から第２区間へ遷移したときの電荷移動を示す図である。
【図４】印加電圧が第２区間から第３区間へ遷移したときの電荷移動を示す図である。
【図５】印加電圧が第３区間から第４区間へ遷移したときの電荷移動を示す図である。
【図６】外部電源から供給される電圧にノイズ成分が含まれている状態での電荷移動を示す図である。
【図７】センサーデバイスの他の回路構成の一例を示す図である。
【図８】外乱ノイズの影響を低減するセンサーデバイスの回路構成を示す図である。
【図９】図８の回路において印加電圧にノイズが含まれる場合の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態におけるセンサーデバイス１の構成を示す回路図である。このセンサーデバイス１は、主に、ＭＥＭＳプロセスによってＭＥＭＳチップ上に形成されるセンサー部２と、ＣＭＯＳプロセスによって半導体チップ上に形成される信号処理回路４とを備え、これらが１つにパッケージングされて例えばスマートフォンやタブレット端末などの外部機器に実装可能なデバイスとして構成される。
【００２０】
センサー部２は、加速度を検知するセンサーとして構成される。このセンサー部２は、所定方向の加速度が作用した場合にその加速度によって静電容量を変化させる静電容量センサー３を備えている。静電容量センサー３は、２つの固定電極１１，１２の間に可動電極１３が配置されており、固定電極１１と可動電極１３とから成る第１の可変容量コンデンサ３１と、固定電極１２と可動電極１３とから成る第２の可変容量コンデンサ３２とを有する。センサー部２に対して加速度が作用していないとき、静電容量センサー３の可動電極１３は、図示を省略するバネによって２つの固定電極１１，１２の間の中間位置に保持される。したがって、２つの可変容量コンデンサ３１，３２の静電容量は互いに等しい値Ｃとなる。これに対し、センサー部２に所定方向の加速度が作用すると、静電容量センサー３の可動電極１３が２つの固定電極１１，１２の間の中間位置から変位し、２つの可変容量コンデンサ３１，３２の静電容量Ｃが相対的に変化する。一方の静電容量ＣがΔＣだけ増加すると、他方の静電容量ＣがΔＣだけ減少する。このとき、一対の固定電極１１，１２に対して外部電源から供給される極性の異なる外部電圧が印加されていると、静電容量センサー３は、２つの可変容量コンデンサ３１，３２のそれぞれの静電容量（Ｃ＋ΔＣ），（Ｃ−ΔＣ）に応じた電荷を蓄積し、その電荷量に応じた信号を出力する。尚、センサー部２の出力端子は、可動電極１３に接続されている。
【００２１】
信号処理回路４は、センサー部２から出力される信号を処理する回路であり、ＣＶ変換回路５と、ダミー素子６と、サンプリング回路７と、入力コモンモードフィードバック回路９とを備えて構成される。また信号処理回路４には、後述する各種スイッチを開閉する制御回路が別途設けられるが、これについては図示を省略している。
【００２２】
ダミー素子６は、センサー部２に加速度が作用していない状態の静電容量センサー３を模した動作を行うための素子であり、半導体チップ上に形成された静電容量固定の２つの固定容量コンデンサ６１，６２を備えて構成される。これら２つのコンデンサ６１，６２のうち、第１のコンデンサ６１は、静電容量センサー３において可動電極１３が２つの固定電極１１，１２の間の中間位置にある状態の第１の可変容量コンデンサ３１の静電容量Ｃと略同一の静電容量Ｃを有する。また第２のコンデンサ６２は、静電容量センサー３において可動電極１３が２つの固定電極１１，１２の間の中間位置にある状態の第２の可変容量コンデンサ３２の静電容量Ｃと略同一の静電容量Ｃを有する。本実施形態では、これら２つのコンデンサ６１，６２の静電容量Ｃは、互いに等しい値となっている。
【００２３】
ここで、本実施形態では、ダミー素子６を信号処理回路４に設けているが、信号処理回路４へ設ける代わりに、例えばＭＥＭＳ構造で構成されるセンサー部２に対して静電容量センサー３とほぼ同様の構造でダミー素子６を形成しても良い。ただし、その場合は、ＭＥＭＳプロセスによって静電容量センサー３とダミー素子６との双方をセンサー部２に形成する必要があり、センサー部２の大型化を避けられない。それ故、センサーデバイス１のサイズ自体も大型化してしまい、スマートフォンなどの小型の外部機器への実装には適さないサイズになってしまうという問題が生じる。そこで本実施形態では、そのような問題の発生を避けるべく、上述したダミー素子６を信号処理回路４に設け、２つのコンデンサ６１，６２を、ＣＭＯＳプロセスで半導体チップ上に形成することにより、ダミー素子６を縮小形成してセンサーデバイス１の小型化を実現しているのである。
【００２４】
ＣＶ変換回路５は、全差動オペアンプ２０を備えており、センサー部２から出力される出力信号をＣＶ変換する回路である。全差動オペアンプ２０の一方の入力端子である反転入力端子は、センサー部２に設けられた可動電極１３に繋がるラインＬ１を介して静電容量センサー３に接続されており、センサー部２からの出力信号を入力する。また他方の入力端子である非反転入力端子は、ダミー素子６の２つのコンデンサ６１，６２が互いに接続された共通端子６３に繋がるラインＬ２を介してそれら２つのコンデンサ６１，６２の共通端子６３に接続されている。またラインＬ２は、ダミー素子６から更にラインＬ１と並走するように延設され、その端部がＭＥＭＳチップ上に形成されたセンサー部２に位置するように配線されている。
【００２５】
全差動オペアンプ２０の反転入力端子と非反転出力端子との間には、フィードバックコンデンサＣｆ１とスイッチＳｆ１とが並列接続されている。コンデンサＣｆ１は、静電容量Ｃｆである。スイッチＳｆ１はコンデンサＣｆ１に蓄積された電荷を放電させるためのものであり、図示しない制御回路によってオンオフ制御される。また全差動オペアンプ２０の非反転入力端子と反転出力端子との間にも、フィードバックコンデンサＣｆ２とスイッチＳｆ２とが並列接続されている。コンデンサＣｆ２は、コンデンサＣｆ１と同容量Ｃｆである。スイッチＳｆ２はコンデンサＣｆ２に蓄積された電荷を放電させるためのものであり、図示しない制御回路によってスイッチＳｆ１と同じタイミングでオンオフ制御される。このような全差動オペアンプ２０は、反転入力端子の電位Ｖｉｎと非反転入力端子の電位Ｖｉｐとが等しくなるように動作すると共に、図示を省略する出力コモンモードフィードバック回路によって非反転出力端子の出力信号Ｖｏｐと反転出力端子の出力信号Ｖｏｎとの平均値が基準電圧Ｖｒｅｆとなるように動作する。
【００２６】
また全差動オペアンプ２０の反転入力端子及び非反転入力端子のそれぞれに入力するラインＬ１，Ｌ２には、入力コモンモードフィードバック回路９が接続されている。この入力コモンモードフィードバック回路９は、反転入力端子の電位Ｖｉｎと非反転入力端子の電位Ｖｉｐの平均値が基準電圧Ｖｒｅｆとなるように制御する回路である。したがって、この入力コモンモードフィードバック回路９の作用により、全差動オペアンプ２０の反転入力端子の電位Ｖｉｎと非反転入力端子の電位Ｖｉｐが基準電圧Ｖｒｅｆに保持される。
【００２７】
このようなＣＶ変換回路５は、各ラインＬ１，Ｌ２の電荷移動量に応じた電荷をフィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２に蓄積し、それらフィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２に蓄積された電荷量に応じた出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎを出力する。
【００２８】
サンプリング回路７は、ＣＶ変換回路５から出力される出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎを所定のタイミングでサンプリングして出力する回路である。本実施形態では、サンプリング回路７として、出力相関二重サンプリング回路を採用している。このサンプリング回路７は、ＣＶ変換回路５の出力信号Ｖｏｐをサンプリングして出力するために、コンデンサＣｐ１，Ｃｐ２とスイッチＳｐ１，Ｓｐ２とを備えている。コンデンサＣｐ１の一端は、全差動オペアンプ２０の非反転出力端子に接続され、他端はスイッチＳｐ２の一端に接続される。またコンデンサＣｐ１とスイッチＳｐ２との間には、スイッチＳｐ１の一端が接続されており、そのスイッチＳｐ１の他端は基準電圧Ｖｒｅｆに保持されている。スイッチＳｐ２の他端はサンプリング回路７の出力端子Ｖｏｕｔｐとなっており、その出力端子ＶｏｕｔｐはコンデンサＣｐ２を介して基準電圧Ｖｒｅｆに接続されている。またＣＶ変換回路５の出力信号Ｖｏｎをサンプリングして出力するために、サンプリング回路７は、コンデンサＣｎ１，Ｃｎ２とスイッチＳｎ１，Ｓｎ２とを備えている。これらコンデンサＣｎ１，Ｃｎ２とスイッチＳｎ１，Ｓｎ２との接続状態は、上述したコンデンサＣｐ１，Ｃｐ２とスイッチＳｐ１，Ｓｐ２との接続状態と同様である。
【００２９】
このようなサンプリング回路７は、はじめにスイッチＳｐ２，Ｓｎ２を開放した状態でスイッチＳｐ１，Ｓｎ１を閉じることにより、コンデンサＣｐ１，Ｃｎ１においてＣＶ変換回路５からの出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎの１回目のサンプリングを行うことにより、出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎと基準電圧Ｖｒｅｆとの電位差に基づく電荷をコンデンサＣｐ１，Ｃｎ１のそれぞれに蓄積する。そしてスイッチＳｐ２，Ｓｎ２を開放した状態のまま、次にスイッチＳｐ１，Ｓｎ１を開放し、ＣＶ変換回路５からの出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎの２回目のサンプリングを行い、その状態でスイッチＳｐ２，Ｓｎ２を閉じることにより、出力信号Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎを出力する。つまり、サンプリング回路７は、１回目のサンプリング時にコンデンサＣｐ１，Ｃｎ１に蓄積された電荷を保持したまま２回目のサンプリングを行うことにより、２回目のサンプリング時の出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎに対して、コンデンサＣｐ１，Ｃｎ１に蓄積されている電荷相当分の電位差を反映させた出力信号Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎを出力する。このようなサンプリングを行うことにより、ＣＶ変換回路５における全差動オペアンプ２０のオフセット電圧やｋＴ／Ｃノイズなどをキャンセルした出力信号Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎを出力することができる。尚、サンプリング回路７における各スイッチＳｐ１，Ｓｐ２，Ｓｎ１，Ｓｎ２は、図示しない制御回路によってオンオフ制御される。
【００３０】
また信号処理回路４には、センサー部２の静電容量センサー３に、外部電圧Ｖｒｅｆ，ＶＨ，ＶＬを印加するための接続端子Ｘ１，Ｘ２が設けられている。接続端子Ｘ１には、静電容量センサー３の一方の固定電極１１が接続されると共に、外部電源から供給される３種類の外部電圧Ｖｒｅｆ，ＶＨ，ＶＬのうちから一方の固定電極１１に印加する電圧を切り替えるための３つのスイッチＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３から成る第１のスイッチ群Ｓ１０が接続されている。また接続端子Ｘ２には、静電容量センサー３の他方の固定電極１２が接続されると共に、外部電源から供給される３種類の外部電圧Ｖｒｅｆ，ＶＨ，ＶＬのうちから他方の固定電極１２に印加する電圧を切り替えるための３つのスイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３から成る第２のスイッチ群Ｓ２０が接続されている。ここで、Ｖｒｅｆは基準電圧であり、ＶＨは基準電圧Ｖｒｅｆよりも所定電圧Ｖｃだけ高い電圧（Ｖｒｅｆ＋Ｖｃ）であり、ＶＬは基準電圧Ｖｒｅｆよりも所定電圧Ｖｃだけ低い電圧（Ｖｒｅｆ−Ｖｃ）である。これら３種類の電圧は、センサーデバイス１が実装される機器に設けられた外部電源で生成され、信号処理回路４に供給される。尚、Ｖｃ＝Ｖｒｅｆの場合、ＶＨ＝２Ｖｒｅｆとなり、ＶＬ＝０となる。
【００３１】
第１のスイッチ群Ｓ１０に含まれる各スイッチＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、図示しない制御回路の制御によって択一的にオン状態（閉状態）に切り替わる。同様に、第２のスイッチ群Ｓ２０に含まれる各スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３は、第１のスイッチ群Ｓ１０と同期して択一的にオン状態（閉状態）に切り替わる。本実施形態では、このような切り替え制御により、静電容量センサー３の両端に対し、基準電圧Ｖｒｅｆを中心して一定周期で極性が切り替わる電圧を印加する。
【００３２】
そしてダミー素子６に設けられた２つのコンデンサ６１，６２は、共通端子６３とは異なる他方の端子６４，６５が静電容量センサー３に印加される外部電圧Ｖｒｅｆ，ＶＨ，ＶＬの接続端子Ｘ１，Ｘ２に接続される。すなわち、コンデンサ６１の他方の端子６４が接続端子Ｘ１に接続され、コンデンサ６２の他方の端子６５が接続端子Ｘ２に接続される。したがって、コンデンサ６１には可変容量コンデンサ３１と同じ外部電圧が印加され、コンデンサ６２には可変容量コンデンサ３２と同じ外部電圧が印加されるようになる。
【００３３】
次に上記構成のセンサーデバイス１において静電容量センサー３に作用する加速度に応じた静電容量変化を検知するための基本的な回路動作について説明する。図２は、静電容量センサー３の両端（接続端子Ｘ１，Ｘ２）に対する印加電圧を示す図であり、（ａ）が端子Ｘ１に印加される電圧を、（ｂ）が端子Ｘ２に印加される電圧を示している。本実施形態では、上述した第１のスイッチ群Ｓ１０及び第２のスイッチ群Ｓ２０を互いに同期させてオンオフの切り替え制御を行うことにより、図２に示すように、静電容量センサー３の両端Ｘ１，Ｘ２に対し、１周期Ｔｓが第１区間Ｔａと第２区間Ｔｂと第３区間Ｔｃと第４区間Ｔｄとの４つの区間から成り、第２区間Ｔｂと第４区間Ｔｄとで互いに極性が反転する電圧を印加する。
【００３４】
第１区間Ｔａにおいて、センサーデバイス１は、静電容量センサー３の２つの端子Ｘ１，Ｘ２の印加電圧を基準電圧Ｖｒｅｆにする。このとき、静電容量センサー３の２つの可変容量コンデンサ３１，３２には電荷蓄積が生じない。またダミー素子６のコンデンサ６１，６２にも電荷蓄積が生じない。この第１区間ＴａではＣＶ変換回路５のスイッチＳｆ１，Ｓｆ２を閉じることによってフィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２の電荷を放電させる。さらにサンプリング回路７のスイッチＳｐ１，Ｓｎ１をオン（閉状態）とし、スイッチＳｐ２，Ｓｎ２をオフ（開状態）とする。これにより、全差動オペアンプ２０にオフセット電圧があれば、そのオフセット電圧に応じた電荷をコンデンサＣｐ１，Ｃｎ１に蓄積しておくことができる。
【００３５】
そしてセンサーデバイス１は、第１区間Ｔａから第２区間Ｔｂへと遷移させるとき、ＣＶ変換回路５のスイッチＳｆ１，Ｓｆ２を開放すると共に、静電容量センサー３の一方の端子Ｘ１に印加する電圧を基準電圧Ｖｒｅｆから電圧ＶＨに切り替え、他方の端子Ｘ２に印加する電圧を基準電圧Ｖｒｅｆから電圧ＶＬに切り替える。図３は、第１区間Ｔａから第２区間Ｔｂへ遷移したときの電荷移動を示す図である。図３に示すように第１区間Ｔａから第２区間Ｔｂへ遷移すると、可変容量コンデンサ３１，３２のそれぞれに電荷が蓄積される。このとき、静電容量センサー３に加速度が作用しており、可変容量コンデンサ３１の静電容量ＣがＣ＋ΔＣに変化し、可変容量コンデンサ３２の静電容量ＣがＣ−ΔＣに変化していると仮定する。この場合、可変容量コンデンサ３１には電荷Ｑ＝（Ｃ＋ΔＣ）Ｖｃの電荷が蓄積され、可変容量コンデンサ３２には電荷Ｑ＝−（Ｃ−ΔＣ）Ｖｃが蓄積される。一方、ダミー素子６にも静電容量センサー３と同じ電圧が印加されるため、コンデンサ６１には電荷Ｑ＝ＣＶｃが蓄積され、コンデンサ６２には電荷Ｑ＝−ＣＶｃが蓄積される。その結果、ＣＶ変換回路５のフィードバックコンデンサＣｆ１には電荷Ｑ＝−ΔＣＶｃが蓄積されると共に、フィードバックコンデンサＣｆ２には電荷Ｑ＝ΔＣＶｃが蓄積されるようになる。ただし、このとき入力コモンモードフィードバック回路９による電荷の吸収又は供給が行われる。そして全差動オペアンプ２０の非反転出力端子から出力信号Ｖｏｐ＝−ΔＣＶｃ／Ｃｆ＋Ｖｒｅｆが出力され、反転出力端子から出力信号Ｖｏｎ＝ΔＣＶｃ／Ｃｆ＋Ｖｒｅｆが出力されるようになる。これにより、サンプリング回路７のコンデンサＣｐ１には、出力信号Ｖｏｐと、出力側のノードＮａの電位Ｖａ＝Ｖｒｅｆとの電位差−ΔＣＶｃ／Ｃｆに応じた電荷Ｑｐが蓄積される。またコンデンサＣｎ１には、出力信号Ｖｏｎと、出力側のノードＮｂの電位Ｖｂ＝Ｖｒｅｆとの電位差ΔＣＶｃ／Ｃｆに応じた電荷Ｑｎが蓄積される。
【００３６】
次に第２区間Ｔｂから第３区間Ｔｃへと遷移させるとき、センサーデバイス１は、まずサンプリング回路７のスイッチＳｐ１，Ｓｎ１を開放し、コンデンサＣｐ１，Ｃｎ１に蓄積した電荷を保存する。その後、静電容量センサー３の両端Ｘ１，Ｘ２に印加する電圧を再び基準電圧Ｖｒｅｆに切り替える。図４は、第２区間Ｔｂから第３区間Ｔｃへ遷移したときの電荷移動を示す図である。第３区間Ｔｃにおいて静電容量センサー３の両端Ｘ１，Ｘ２が再び基準電圧Ｖｒｅｆに戻ると、第２区間Ｔｂで２つの可変容量コンデンサ３１，３２に蓄積された電荷を０にするための電荷移動が起こる。同様に、ダミー素子６においても各コンデンサ６１，６２に蓄積されている電荷を０にするための電荷移動が起こる。その結果、図４に示すように、フィードバックコンデンサＣｆ１，Ｃｆ２はそれぞれ電荷Ｑ＝０となり、全差動オペアンプ２０の出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎが共に基準電圧Ｖｒｅｆとなる。このとき、サンプリング回路７のコンデンサＣｐ１，Ｃｎ１は電荷Ｑｐ，Ｑｎを蓄積した状態のままであるため、コンデンサＣｐ１，Ｃｎ１の出力側のノードＮａ，Ｎｂの電位Ｖａ，Ｖｂは、それぞれＶａ＝ΔＣＶｃ／Ｃｆ＋Ｖｒｅｆ、Ｖｂ＝−ΔＣＶｃ／Ｃｆ＋Ｖｒｅｆとなる。
【００３７】
次に第３区間Ｔｃから第４区間Ｔｄへと遷移させるとき、センサーデバイス１は、静電容量センサー３の一方の端子Ｘ１に印加する電圧を基準電圧Ｖｒｅｆから電圧ＶＬに切り替え、他方の端子Ｘ２に印加する電圧を基準電圧Ｖｒｅｆから電圧ＶＨに切り替える。図５は、第３区間Ｔｃから第４区間Ｔｄへ遷移したときの電荷移動を示す図である。図５に示すように第３区間Ｔｃから第４区間Ｔｄへ遷移すると、可変容量コンデンサ３１，３２のそれぞれに再び電荷が蓄積される。すなわち、可変容量コンデンサ３１には電荷Ｑ＝−（Ｃ＋ΔＣ）Ｖｃが蓄積され、可変容量コンデンサ３２には電荷Ｑ＝（Ｃ−ΔＣ）Ｖｃが蓄積される。一方、ダミー素子６にも静電容量センサー３と同じ電圧が印加されるため、コンデンサ６１には電荷Ｑ＝−ＣＶｃが蓄積され、コンデンサ６２には電荷Ｑ＝ＣＶｃが蓄積される。その結果、ＣＶ変換回路５のフィードバックコンデンサＣｆ１には電荷Ｑ＝ΔＣＶｃが蓄積されると共に、フィードバックコンデンサＣｆ２には電荷Ｑ＝−ΔＣＶｃが蓄積されるようになり、全差動オペアンプ２０の非反転出力端子から出力信号Ｖｏｐ＝ΔＣＶｃ／Ｃｆ＋Ｖｒｅｆが出力され、反転出力端子から出力信号Ｖｏｎ＝−ΔＣＶｃ／Ｃｆ＋Ｖｒｅｆが出力される。このとき、サンプリング回路７のコンデンサＣｐ１，Ｃｎ１は電荷Ｑｐ，Ｑｎを蓄積した状態のままである。そのため、コンデンサＣｐ１の出力側のノードＮａの電位Ｖａは、Ｖａ＝２ΔＣＶｃ／Ｃｆ＋Ｖｒｅｆとなり、コンデンサＣｎ１の出力側のノードＮｂの電位Ｖｂは、Ｖｂ＝−２ΔＣＶｃ／Ｃｆ＋Ｖｒｅｆとなる。したがって、この第４区間ＴｄにおけるコンデンサＣｐ１，Ｃｎ１の出力側の電位Ｖａ，Ｖｂは、第３区間Ｔｃにおける電位Ｖａ，Ｖｂと比較すると、静電容量センサー３の静電容量変位分ΔＣに相当する成分が２倍に増幅された電位となる。
【００３８】
センサーデバイス１は、上記第４区間ＴｄにおいてＣＶ変換回路５から出力される出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎをサンプリング回路７のコンデンサＣｐ１，Ｃｎ１でサンプリングした後、スイッチＳｐ２，Ｓｎ２を閉じることにより、サンプリング回路７から出力信号Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎを出力する。このとき、スイッチＳｐ２，Ｓｎ２を閉じることによってコンデンサＣｐ２，Ｃｎ２への電荷蓄積が行われるため、出力信号Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎは、コンデンサＣｐ２，Ｃｎ２の電荷蓄積量に応じた電位となる。そのため、コンデンサＣｐ２，Ｃｎ２に電荷を蓄積した状態のまま、上述した第１区間Ｔａ〜第４区間Ｔｄの動作を複数回繰り返すことにより、出力信号Ｖｏｕｔｐ，Ｖｏｕｔｎは、次第に上述した第４区間Ｔｄにおける出力側ノードＮａ，Ｎｂの電位Ｖａ，Ｖｂの値に近づいていく。そして第１区間Ｔａ〜第４区間Ｔｄの動作を複数回繰り返した後にサンプリング回路７から出力される差動出力（Ｖｏｕｔｐ−Ｖｏｕｔｎ）は、４ΔＣＶｃ／Ｃｆとなるため、静電容量センサー３に作用している加速度に応じた静電容量変化を検知することができるようになる。尚、このような差動出力（Ｖｏｕｔｐ−Ｖｏｕｔｎ）は、全差動オペアンプ２０のオフセット電圧などがキャンセルされた信号となる。
【００３９】
次に、上記のようなセンサーデバイス１において、静電容量センサー３に印加される外部電圧が一定値に安定しておらず、リプルなどのノイズ成分が含まれる場合の動作について説明する。図６は、外部電源から供給される電圧ＶＨにノイズ成分Ｖｚが含まれている状態で第１区間Ｔａから第２区間Ｔｂへ遷移したときの電荷移動を示す図である。この場合、ＶＨ＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｃ＋Ｖｚとなり、第１区間Ｔａから第２区間Ｔｂへ遷移すると、可変容量コンデンサ３１にはノイズ成分Ｖｚが作用するので電荷Ｑ＝（Ｃ＋ΔＣ）（Ｖｃ＋Ｖｚ）が蓄積され、可変容量コンデンサ３２にはノイズ成分Ｖｚが作用しないので電荷Ｑ＝−（Ｃ−ΔＣ）Ｖｃが蓄積される。その結果、センサー部２から電荷量Ｑ１の電荷移動が発生する。ここでセンサー部２から移動する電荷量Ｑ１は、Ｑ１＝（２ΔＣＶｃ＋ＣＶｚ＋ΔＣＶｚ）である。
【００４０】
一方、ダミー素子６にも静電容量センサー３と同じ電圧が印加されるため、コンデンサ６１にはノイズ成分Ｖｚが作用して電荷Ｑ＝Ｃ（Ｖｃ＋Ｖｚ）が蓄積され、コンデンサ６２にはノイズ成分Ｖｚが作用せずに電荷Ｑ＝−ＣＶｃが蓄積される。その結果、ダミー素子６から電荷量Ｑ２の電荷移動が発生する。ここでダミー素子６から移動する電荷量Ｑ２は、Ｑ２＝ＣＶｚである。この電荷量Ｑ２は、センサー部２から移動する電荷量Ｑ１に含まれるＣＶｚの電荷量成分を打ち消す。全差動オペアンプ２０が入力の差分を増幅するように動作するからである。そのため、ＣＶ変換回路５のフィードバックコンデンサＣｆ１には電荷Ｑ＝−ΔＣ（２Ｖｃ＋Ｖｚ）／２が蓄積されると共に、フィードバックコンデンサＣｆ２には電荷Ｑ＝ΔＣ（２Ｖｃ＋Ｖｚ）／２が蓄積されるようになり、全差動オペアンプ２０の非反転出力端子から出力信号Ｖｏｐ＝−ΔＣ（２Ｖｃ＋Ｖｚ）／２Ｃｆ＋Ｖｒｅｆが出力され、反転出力端子から出力信号Ｖｏｎ＝ΔＣ（２Ｖｃ＋Ｖｚ）／２Ｃｆ＋Ｖｒｅｆが出力されるようになる。
【００４１】
ここで、出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎに含まれるノイズ成分に着目すると、静電容量Ｃの変化分ΔＣとノイズ成分Ｖｚとの積の項（ΔＣＶｚ）は含まれているものの、可動電極１３が移動していない状態の初期の静電容量Ｃとノイズ成分Ｖｚとの積の項（ＣＶｚ）は含まれていない。つまり、本実施形態では、測定値にあまり影響を与えない小さな値のノイズ成分（ΔＣＶｚ）は出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎに含まれたまま出力されることになるが、測定値に大きな影響を与えて誤差の要因となる大きな値のノイズ成分（ＣＶｚ）は出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎからキャンセルして出力することができるようになっている。そのため、外部電源から供給される外部電圧ＶＨにノイズ成分Ｖｚが含まれる場合であっても、そのノイズ成分Ｖｚを低減して出力することが可能である。
【００４２】
尚、上記においては、電圧ＶＨにノイズ成分Ｖｚが含まれる場合を例示したが、電圧ＶＬにノイズ成分Ｖｚが含まれる場合もこれと同様である。また基準電圧Ｖｒｅｆにノイズ成分Ｖｚが含まれる場合には、そのノイズ成分Ｖｚを完全にキャンセルした出力信号Ｖｏｐ，Ｖｏｎを出力することが可能である。
【００４３】
また本実施形態では、上述したようにラインＬ２は、ダミー素子６からラインＬ１と並走してセンサー部２まで達するように配線されているため、ラインＬ１に外乱ノイズが作用すると、ラインＬ２にも同様に外乱ノイスが作用する。したがって、そのような外乱ノイズは全差動オペアンプ２０に対してコモンモードノイズとして入力するので、全差動オペアンプ２０の差動出力（Ｖｏｐ，Ｖｏｎ）によってその外乱ノイズをキャンセルすることができる。したがって、このセンサーデバイス１は、外部電圧に含まれるノイズだけでなく、ラインＬ１，Ｌ２に作用する外乱ノイズをも除去できるデバイスとなっている。
【００４４】
以上のように本実施形態のセンサーデバイス１は、静電容量センサー３の可変容量コンデンサ３１，３２と静電容量が略同一の固定容量コンデンサ６１，６２を備えており、第１の固定容量コンデンサ６１の他方の端子６４を、第１の可変容量コンデンサ３１に印加される外部電圧ＶＨ，Ｖｒｅｆ，ＶＬの接続端子Ｘ１に接続し、第２の固定容量コンデンサ６２の他方の端子６５を、第２の可変容量コンデンサ３２に印加される外部電圧ＶＨ，Ｖｒｅｆ，ＶＬの接続端子Ｘ２に接続した構成である。そのため、静電容量センサー３に印加される外部電圧ＶＨ，ＶＬにノイズ成分Ｖｚが含まれている場合であっても、それが固定容量コンデンサ６１，６２にも印加されるため、可変容量コンデンサ３１，３２の静電容量Ｃとノイズ成分Ｖｚとの積から成るノイズ項（ＣＶｚ）をキャンセルすることが可能であり、ノイズ成分を低減した出力を行うことができる。また外部電圧Ｖｒｅｆにノイズ成分Ｖｚが含まれる場合には、そのノイズ成分を完全に除去した出力を行うことができる。
【００４５】
またセンサーデバイス１の信号処理回路４は、可変容量コンデンサ３１に印加する外部電圧を、基準電圧Ｖｒｅｆを中心して所定周期で極性を反転させた電圧ＶＨ，ＶＬに切り替えるための第１のスイッチ群Ｓ１０と、可変容量コンデンサ３２に印加する外部電圧を、可変容量コンデンサ３１に印加する外部電圧との関係で逆極性となるように基準電圧Ｖｒｅｆを中心して所定周期で極性を反転させた電圧ＶＬ，ＶＨに切り替えるための第２のスイッチ群Ｓ２０とを備えており、固定容量コンデンサ６１の他方の端子６４を、可変容量コンデンサ３１と第１のスイッチ群Ｓ１０との間に接続し、固定容量コンデンサ６２の他方の端子６５を、可変容量コンデンサ３２と第２のスイッチ群Ｓ２０との間に接続した構成である。そのため、静電容量センサー３に印加される外部電圧ＶＨ，ＶＬのいずれにノイズ成分Ｖｚが含まれている場合であっても、そのノイズ成分を低減した出力を行うことが可能である。
【００４６】
さらに本実施形態のセンサーデバイス１は、ダミー素子６に含まれる固定容量コンデンサ６１，６２を、センサー部２とは異なる半導体チップ上に形成した構成である。そのため、ＭＥＭＳ構造のセンサー部２を大型化することなく、比較的小さなサイズでノイズ成分を低減するダミー素子６を形成することが可能であり、センサーデバイス１を小型化できるという利点がある。
【００４７】
（変形例）
以上、本発明に関する幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上述した内容のものに限定されるものではなく、種々の変形例が適用可能である。以下、いくつかの変形例について説明する。
【００４８】
第１に、他の回路構成について説明する。図７は、センサーデバイス１の他の回路構成の一例を示す図である。この回路構成におけるセンサー部２は、３つの静電容量センサー３ａ，３ｂ，３ｃを備えており、これら３つの静電容量センサー３ａ，３ｂ，３ｃが互いに直交する３軸方向Ｘ，Ｙ，Ｚの加速度を検知する構成である。図示しない制御回路は、これら３つの静電容量センサー３ａ，３ｂ，３ｃの両端に設けられたスイッチ群Ｓ１０〜Ｓ６０をオンオフ制御することにより、３つの静電容量センサー３ａ，３ｂ，３ｃのうちの１つを時分割で測定モードへ移行させ、外部電源から供給される外部電圧ＶＨ，Ｖｒｅｆ，ＶＬを印加する。尚、測定モードにない静電容量センサーの両端には、基準電圧Ｖｒｅｆを印加する。そのため、このセンサーデバイス１では、互いに直交する３軸方向Ｘ，Ｙ，Ｚの加速度を時分割で測定することができる。そしてダミー素子６には、６つのコンデンサ６１，６２，７１，７２，８１，８２が設けられる。コンデンサ６１，６２はＸ軸の可変容量コンデンサＣＸ１，ＣＸ２のそれぞれと略同一の静電容量であり、これらコンデンサ６１，６２の一端が静電容量センサー３ａに外部電圧ＶＨ，Ｖｒｅｆ，ＶＬを印加するための接続端子Ｘ１，Ｘ２に接続される。またコンデンサ７１，７２はＹ軸の可変容量コンデンサＣＹ１，ＣＹ２のそれぞれと略同一の静電容量であり、これらコンデンサ７１，７２の一端が静電容量センサー３ｂに外部電圧ＶＨ，Ｖｒｅｆ，ＶＬを印加するための接続端子Ｙ１，Ｙ２に接続される。さらにコンデンサ８１，８２はＺ軸の可変容量コンデンサＣＺ１及び固定容量コンデンサＣＺ２のそれぞれと略同一の静電容量であり、これらコンデンサ８１，８２の一端が静電容量センサー３ｃに外部電圧ＶＨ，Ｖｒｅｆ，ＶＬを印加するための接続端子Ｚ１，Ｚ２に接続される。このような回路構成では、３つの静電容量センサー３ａ，３ｂ，３ｃのうちのいずれが測定モードにあるときでも、外部電圧ＶＨ，Ｖｒｅｆ，ＶＬにノイズ成分Ｖｚが含まれていれば、そのノイズ成分を低減した出力を行うことができるようになるという利点がある。
【００４９】
第２に、上記実施形態では、主として、外部電源から外部電圧ＶＨ，Ｖｒｅｆ，ＶＬが供給され、それをセンサーデバイス１においてそのまま静電容量センサーに印加する場合を例示した。しかし、これに限られるものではなく、センサーデバイス１にレギュレータやバッファアンプなどの電圧制御回路を別途設け、外部電源から供給される電圧をその電圧制御回路に入力して静電容量センサーに印加する電圧を生成するものであっても構わない。すなわち、外部電源がＤＣ／ＤＣコンバータなどを用いてセンサーデバイス１に供給する電圧を生成している場合には、その供給電圧に高周波数のノイズ成分が含まれており、そのノイズ成分を、センサーデバイス１に設けたレギュレータやバッファアンプなどの電圧制御回路で除去するのは難しい。それ故、電圧制御回路で生成される電圧を静電容量センサーに印加する構成であっても、上記実施形態の回路構成を採用することにより、外部電圧に含まれるノイズ成分を低減することが可能である。
【００５０】
第３に、上記実施形態では、センサーデバイス１が加速度を測定するものである場合を例示したが、センサーデバイス１の測定対象は必ずしも加速度に限られるものではなく、例えば角速度を測定するものであっても良いし、また圧力を測定するものであっても良い。
【００５１】
第４に、上記実施形態では、サンプリング回路７に出力相関二重サンプリング回路を採用した場合を例示したが、それ以外の構成のサンプリング回路を採用しても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１：センサーデバイス、２：センサー部、３：静電容量センサー、４：信号処理回路、５：ＣＶ変換回路、１１，１２：固定電極、１３：可動電極、３１，３２：可変容量コンデンサ、６１，６２：固定容量コンデンサ。
【図１】
2014102172.tif 000003
【図２】
2014102172.tif 000004
【図３】
2014102172.tif 000005
【図４】
2014102172.tif 000006
【図５】
2014102172.tif 000007
【図６】
2014102172.tif 000008
【図７】
2014102172.tif 000009
【図８】
2014102172.tif 000010
【図９】
2014102172.tif 000011