(57)【要約】      （修正有）【課題】測定容量の逆数に依存する信号電圧を供給し、消費電流が瞬間的な測定容量には実質的に依存しない圧力センサを供給する。【解決手段】バッファ増幅器(OV1)の入力は、少なくとも一時的に測定コンデンサ(KM1)に結合され、バッファ増幅器(OV1)の出力が測定コンデンサ(KM1)に発生する測定電圧に実質的に比例する信号電圧を供給する。各測定周期の最初に、測定コンデンサ(KM1)を放電して所定の残留電荷にし、基準コンデンサ(KRef1)を充電して所定の基準電荷にする。その後、基準電荷をできるだけ完全に基準コンデンサ(KRef1)から測定コンデンサ(KM1)に転送する。このため、バッファ増幅器(OV1)の入力と出力が、動作中に一時的に基準コンデンサ(KRef1)を介して互いに結合される。【選択図】図１
2008139324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量センサ用の回路構成であって、
検出される物理的測定量(p)によって設定される可変の容量を持ち、所定の残留電荷になるまで放電される第１の測定コンデンサ(KM1)と、
基準電荷を搬送する第１の基準コンデンサ(KRef1)と、
出力が前記第１の測定コンデンサ(KM1)に発生する測定電圧に本質的に比例する第１の信号電圧をもたらすように、入力が少なくとも一時的に前記第１の測定コンデンサ(KM1)に結合される第１のバッファ増幅器(OV1)とを備え、
前記第１の基準コンデンサ(KRef1)の基準電荷が出来るだけ完全に前記第１の測定コンデンサ(KM1)に転送されるように、前記第１のバッファ増幅器(OV1)の入力と出力とが、動作中に少なくとも一時的に前記第１の基準コンデンサ(KRef1)を介して互いに結合されることを特徴とする回路構成。
【請求項２】
前記第１の測定コンデンサ(KM1)を放電するために、前記第１の測定コンデンサ(KM1)の第１の電極を一時的に第１の基準電位に配置する第１のスイッチ(S11)をさらに備える請求項１に記載の回路構成。
【請求項３】
前記第１の測定コンデンサ(KM1)の第２の電極は、固定された第２の基準電位に配置される請求項２に記載の回路構成。
【請求項４】
前記第１の測定コンデンサの残留電荷が本質的にゼロに等しくなるように、前記２つの基準電位が前記第１の測定コンデンサ(KM1)に対して等しい請求項３に記載の回路構成。
【請求項５】
前記第１の基準コンデンサ(KRef1)は前記第１のバッファ増幅器(OV1)の出力に第１の電極で結合され、
前記第１の基準コンデンサ(KRef1)を前記基準電荷で充電するために、前記第１の基準コンデンサ(KRef1)を、充電電圧を供給する供給電子機器(VE)の出力に第２の電極を介して一時的に結合する、第２のスイッチ(S12)を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の回路構成。
【請求項６】
前記第１の測定コンデンサ(KM1)に前記基準電荷を転送するために、前記第１の基準コンデンサ(KRef1)の第２の電極を前記第１のバッファ増幅器(OV1)の入力に一時的に結合する第３のスイッチ(S13)をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の回路構成。
【請求項７】
前記信号電圧をサンプルおよびホールドするためのサンプルホールド回路(SH1)をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の回路構成。
【請求項８】
第２の測定コンデンサ(KM2)を備え、
前記バッファ増幅器(OV1)の出力が前記第２の測定コンデンサ(KM1)に発生する測定電圧に本質的に比例する信号電圧をもたらすように、前記第１のバッファ増幅器(OV1)の入力が一時的に前記第２の測定コンデンサ(KM1)に結合されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の回路構成。
【請求項９】
基準電荷を搬送する第２の基準コンデンサ(KRef2)と、
出力が前記第１の測定コンデンサ(KM1)に発生する測定電圧に本質的に比例する第２の
信号電圧をもたらすように、入力が少なくとも一時的に前記第１の測定コンデンサ(KM1)
に結合される第２のバッファ増幅器(OV2)とを備え、
前記基準電荷が出来るだけ完全に前記第２の基準コンデンサ(KRef2)から前記第１の測定コンデンサ(KM1)に転送されるように、前記第２のバッファ増幅器(OV2)の入力と出力とが、動作中に前記第２の基準コンデンサ(KRef2)を介して互いに一時的に結合されることを特徴とする請求項８に記載の回路構成。
【請求項１０】
前記第１の基準コンデンサ(KRef1)からもたらされる基準電荷を一部取り込む寄生容量
の出来るだけ近くに配置される容量をもつリアクティブ段(BS1)をさらに備えることを特
徴とする請求項１から９のいずれかに記載の回路構成。
【請求項１１】
前記第１の測定コンデンサ(KM1)を前記第１のバッファ増幅器(OV1)の入力に結合する導体(VL)がアクティブ保護シールド(GD)を持つことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の回路構成。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の回路構成を備えるセンサ。
【請求項１３】
可変で物理的な測定量(p)、とくに液体の静圧、を瞬間的に表す信号電圧を設定する方
法であって、
調整可能な測定コンデンサ(KM1)の容量に、測定量(p)の変動に対応する変化を生じさせるステップと、
前記測定コンデンサ(KM1)を所定の残留電荷になるまで放電させるステップと、
基準コンデンサ(KRef1)に基準電荷を生成するステップと、
容量を瞬間的に表す測定電圧を生成するために、前記基準コンデンサ(KRef1)から前記
測定コンデンサ(KM1)に基準電荷を転送するステップと、
信号電圧を生成するために、およそ１の増幅で前記測定電圧を増幅するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記測定量(p)の変動に反応する測定信号(xp)を生成するために、前記信号電圧がサン
プルされて一時的にホールドされることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基準電荷を生成するために、充電電圧が前記基準コンデンサ(KRef1)に印加され、
該印加は、所定の基準電圧降下が前記基準コンデンサに生じるまで十分に長い時間続けられる請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記測定コンデンサ(KRef1)が放電されて至る前記残留電荷は、およそゼロに等しい請
求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量センサ用の回路配置、さらに、可変的、物理的測定量、特に液体の静圧を瞬間的に表す信号電圧の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＰ−Ａ ９２２ ９６２には、容量センサ用の回路構成が開示されており、この回路構成は、
検出対象の物理的測定量によって設定される可変容量をもち、この瞬間的に設定された容量に比例した電荷を搬送する測定コンデンサと、
放電を行う基準コンデンサと、
入力と出力とが上記基準コンデンサを介して互いに結合された反転増幅器とを含んでおり、
上記増幅器の入力が一時的に上記測定コンデンサと結合されることで、上記測定コンデンサの電荷が出来るだけ完全に上記基準コンデンサに転送され、かつ、上記増幅器の出力が上記測定コンデンサの容量に本質的に比例する信号電圧を供給するようにする。
【０００３】
このような回路構成の問題点は、測定コンデンサに適用される電荷が、瞬間容量によるものであるため、回路構成の電流消費が、使用中の広範囲にわたって変動する可能性があることである。電流消費は非常に大きく、思いもよらぬ短絡が測定コンデンサに生じる可能性がある。
【０００４】
上記回路構成のさらなる問題点は、容量圧力センサで使用する場合に、得られた信号電圧が容量に比例し、検出される測定量には比例しないことである。
【発明の開示】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、容量センサに特に適しており、測定コンデンサの瞬間的な容量に実質的に依存しない電流消費を表し、測定コンデンサの容量の逆数に依存する信号電圧を生じる回路構成を提供することである。
【０００６】
この目的を達成するため、本発明は、容量センサ用の回路構成を提供するものであり、この回路構成は、
所定の残留電荷になるまで放電され、検出される物理的な測定量によって設定される可変容量をもつ第１の測定コンデンサと、
基準電荷を搬送する第１の基準コンデンサと、
出力が上記第１の測定コンデンサに生じる測定電圧に比例する第１の信号電圧をもたらすように、入力が少なくとも一時的に上記第１の測定コンデンサに結合される第１のバッファ増幅器とを備えており、
上記第１の基準コンデンサの基準電荷が出来るだけ完全に上記第１の測定コンデンサに搬送されるように、上記第１のバッファ増幅器の入力と出力とが、動作中に上記第１の基準コンデンサを介して一時的に結合される。
【０００７】
また、本発明は、可変で物理的な測定量、とくに液体の静圧を瞬間的に表す信号電圧を設定する方法でもあり、この方法は、
調整可能な測定コンデンサの容量に、測定量の変動に対応する変化を与えるステップと、
上記測定コンデンサを所定の残留電荷になるまで放電させるステップと、
基準コンデンサに基準電荷を生成するステップと、  容量を瞬間的に表す測定電圧を生成するために、上記基準コンデンサから上記測定コンデンサに上記基準電荷を転送するステップと、
信号電圧を作成するためにおよそ１の増幅で上記測定電圧を増幅するステップとを備えている。
【０００８】
本発明の第１の好ましい発展形態によると、上記回路構成は、上記第１の測定コンデンサを放電させるために、上記第１の測定コンデンサの第１の電極を一時的に第１の基準電位に配置する第１のスイッチを備える。
【０００９】
本発明の第２の好ましい発展形態によると、上記第１の測定コンデンサの第２の電極は、固定の第２の基準電位である。
本発明の第３の好ましい発展形態によると、上記２つの基準電位は、上記第１の測定コンデンサに対して等しく、その残留電荷が本質的に０に等しくなるようにする。
【００１０】
本発明の第４の好ましい発展形態によると、上記第１の基準コンデンサは、上記第１の電極で上記第１のバッファ増幅器の出力に結合されており、基準電荷で上記第１の基準コンデンサを充電するために、第２の電極を介して上記第１の基準コンデンサを、充電電圧を供給する電子機器の出力に結合させる第２のスイッチが設けられている。
【００１１】
本発明の第５の好ましい発展形態によると、上記回路構成は、基準電荷を上記第１の測定コンデンサに搬送するために、上記第１の基準コンデンサの第２の電極を上記第１のバッファ増幅器の入力に一時的に結合する第３のスイッチを備える。
【００１２】
本発明の第６の好ましい発展形態によると、上記回路構成は、上記信号電圧をサンプル及びホールドするためのサンプルホールド回路を備える。
本発明の第７の好ましい発展形態によると、上記回路構成は、第２の測定コンデンサをさらに備え、上記第１のバッファ増幅器の入力が一時的に上記第２の測定コンデンサに結合されることで、上記バッファ増幅器の出力が、上記第２の測定コンデンサに発生する測定電圧に本質的に比例する信号電圧をもたらすようにする。
【００１３】
本発明の第８の好ましい発展形態によると、上記回路構成は、
基準電荷を搬送する第２の基準コンデンサと、
出力が上記第１の測定コンデンサに発生する測定電圧に本質的に比例する第２の信号電圧をもたらすよう、入力が上記第１の測定コンデンサに少なくとも一時的に結合される第２のバッファ増幅器とをさらに備え、
基準電荷が上記第２の基準コンデンサから上記第１の測定コンデンサに出来るだけ完全に搬送されるように、上記第２のバッファ増幅器の入力と出力とが、動作中に上記第２の基準コンデンサを介して互いに一時的に結合される。
【００１４】
本発明の第９の好ましい発展形態によると、上記回路構成は、容量を有するリアクティブ段をさらに備え、これは、上記第１の基準コンデンサから搬送される基準電荷を一部取り込む寄生容量に出来るだけ近い位置に配置される。
【００１５】
本発明の第１０の好ましい発展形態によると、上記回路構成は、上記第１の測定コンデンサを上記第１のバッファ増幅器の入力に結合する導体を備え、この導体はアクティブ保護シールド（an actively protecting shield）を備える。
【００１６】
本発明の方法の第１の好ましい発展形態によると、測定量の変化に反応する測定信号を生成するために、上記信号電圧がサンプルされて一時的にホールドされる。
本発明の方法の第２の好ましい発展形態によると、上記基準電荷を生成するために、充電電圧が上記基準コンデンサに印加され、この印加は、所定の基準電圧降下が上記基準コンデンサに生じるまで十分に長い時間続けられる。
【００１７】
本発明の方法の第３の好ましい発展形態によると、上記測定コンデンサが放電されて至る上記残留電荷は、ゼロにほぼ等しい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明とその特徴は、図を参照し、実施例に基いて以下にさらに詳細に説明する。同一の構成要素には同一の参照番号を付し、すでに説明済みの構成要素については、重複を避けるために後の図面では省略する。
【００１９】
図１は、容量センサ用の回路構成を示す模式図であり、特に絶対圧力センサ、相対圧力センサ、または差圧センサ用の構成を示す。この回路構成は、調整可能および/または自
己調整可能な第１の測定コンデンサKM1の容量CM1を表す、クロックにより周期的に更新された信号電圧ΔUS1を、第１のバッファ増幅器OV1の出力にもたらす役割を有する。バッファ増幅器OV1は、例えば、インピーダンス変換器である。
【００２０】
この回路構成で生成される信号電圧ΔUS1は、好ましくは、この回路構成をもつセンサ
の測定用電子機器AEによって、対応する、特にデジタル方式の測定信号xpに変換される。測定信号xpは、例えばデータバスを用いて上流の測定局に送信される。必要に応じて、測定信号xpはアナログ信号、例えば、４ｍAから２０ｍAの範囲のループ電流を使用することができる。このような、増幅器回路から出力される信号電圧の測定は、基本的には当業者には周知の技術であるので、これ以上の説明は省略する。測定用電子機器AEの適切な回路実施例については、例えば上記ＥＰ−Ａ ９２２ ９６２を参照すること。
【００２１】
この回路構成の動作では、測定コンデンサKM1の容量は、可変の物理的測定量ｐ、特に
センサに作用する静圧、すなわち、測定量ｐの変化量は、対応する測定コンデンサKM1の
瞬間的容量の変化量に影響する。
【００２２】
上記の通り、センサによって検出される物理的測定量ｐが静圧である場合には、測定コンデンサKM1は、例えば、少なくとも２つのコンデンサ板の１つを支え、たわみ変化を伴
う測定量の変化に反応して第１と第２のコンデンサ板の相対距離を調整する、弾性変形膜を用いた容量型圧力測定セル（a capacitive pressure measuring cell）であってもよい。このような感圧型の測定コンデンサの構造と使用法は、当業者には周知であるので、これ以上の説明は省略する。上記の測定コンデンサの実施例の形態については、US-A 50 01595, US-A 50 05 421, US-A 50 50 034, US-A 50 79 953, US-A 51 94 697, US-A 54 00489, US-A 55 39 611を参照すること。勿論、測定コンデンサKM1は、必要に応じて、例えば温度および/または誘電定数などの他の物理的測定量の変化に対して容量の変化を伴って反応するものを使用することができる。
【００２３】
図１に示すように、測定コンデンサは、特には固定された、例えば接地電位のような第１の基準電位UM11に設定された第１の電極を備える。また、測定コンデンサKM1の第２の
電極は、バッファ増幅器OV1の入力に結合されている。このように、測定コンデンサKM1の瞬間的な電荷および瞬間的な容量CM1に影響を受けた測定電圧ΔUM1は、バッファ増幅器OV1によってその入力側で実際に直接サンプルされる。
【００２４】
本発明によれば、測定コンデンサKM1は、測定周期の最初で所定の残留電荷QRes1まで放電される。このため、この回路構成の動作中、第２の基準電位UM12が一時的に測定コンデンサKM1の第２の電極に配置される。測定コンデンサKM1の対応する残留電圧、ΔUM1,0は
、以下の通り求められる。
【００２５】
【数１】
2008139324.tif 000003
測定コンデンサKM1の放電を行う場合、この回路構成は、測定コンデンサKM1に平列に第１のスイッチS11を備えるのが好ましい。この第１のスイッチS11は、第１の２値クロック信号clk1による制御下で、繰り返し一時的に所定の方法で、測定コンデンサKM1の第２の電極を第２の基準電位UM12に配置するように働く。
【００２６】
基準電位UM12は、この場合の測定コンデンサKM1が放電中に実質的に短絡するように、基準電位UM11と同一であるのが望ましい。このようにすることで、簡単に測定コンデンサKM1を所定の残留電荷QRes1まで下げることができる。この例の場合には、非常に短い放電時間でも実際に０となる。必要に応じて、２つの基準電位は異なっていても良い。
【００２７】
測定コンデンサKM1の他に、この回路構成は、所定の、特には別個に調整可能な容量CRef1を有する第１の基準コンデンサKRef1を少なくとも１つさらに備えており、このコンデンサの第１の電極が信号電圧ΔUS1によって瞬間的な一定の電位に保持される。このため、基準コンデンサKRef1は、図１に示すように、とくには固定的に、その第１の電極を介してバッファ増幅器OV1の出力に接続される。さらには、信号電圧ΔUS1も、好ましくは、回路の零地点（null point）として実際に作用する第２の基準電位UM12を参照にすべきである。
【００２８】
動作中は、基準コンデンサKRef1の第２の電極は、基準電圧ΔURef1が基準コンデンサKRef1に設定されるように供給電子機器VEの充電電圧ΔULに時々接続される。この基準電圧は、実質的に充電電圧と信号電圧の瞬間的な差であるΔUL-ΔUS1に等しい。したがって、基準コンデンサKRef1は、レベルが実質的に積CRef1x ΔURef1によって求められる、対応する基準電荷QRef1をもつ。充電電圧ΔULは、ここでは好ましくは、測定コンデンサKM1の残留電圧と同様、第２の基準電位UM12が参照にされる。
【００２９】
基準コンデンサKRef1に充電電圧ΔULを一時的に印加するために、この回路構成は、基準コンデンサと供給電子機器VEとを互いに接続するスイッチS12を備えるのが好ましい。スイッチS12は、特にはクロック信号clk1と同じ位相である第２の２値クロック信号clk2によって制御される。クロック信号clk1, clk2がここではそのように作成されることで、この回路構成の動作中に、２つのスイッチS11, S12は第１の位相t1-t2の開始t1の前に開かれる。
【００３０】
本発明の方法に従って容量CM1を判定するために、測定コンデンサKM1が位相t1-t2の期間中にスイッチS11を介して出来るだけ完全に放電され、スイッチS11はその後少なくともしばらくは閉じられることで、所定の残留電圧ΔUM1,0が得られるようにする。実際には、測定コンデンサKM1の放電と同時に、基準コンデンサKRef1が、閉じたスイッチS12を介して供給される充電電圧ΔULによって充電される。必要に応じて、測定コンデンサKM1の放電および基準コンデンサKRef1の充電は、位相t1-t2内の適当な時期に代えてもよい。位相t1-t2の位相終端t2では、スイッチS11とスイッチS12の両方が再び開かれる。
【００３１】
位相t1-t2の長さは、遅くとも位相終端t2には測定コンデンサが所定の残留電荷QRes1＝０まで放電されるように選択される。さらにまた、遅くとも位相終端t2には、基準コンデンサKRef1が上記のとおり基準電荷を搬送するできるように設定される。  
【００３２】
【数２】
2008139324.tif 000004
位相t1-t2の終了後は、基準電荷QRef1は、本発明の方法における第２の位相t3-t4中に
出来るだけ基準コンデンサKRef1から取り除かれ、位相t3-t4の位相終端t4に以下の関係が成立するように、できるだけ多く測定コンデンサKM1に転送される。
【００３３】
【数３】
2008139324.tif 000005
式（１）と（２）に基き、式（３）から、測定電圧ΔUM1を求めるための次の式が得ら
れる。
【００３４】
【数４】
2008139324.tif 000006
式（４）から明らかなように、本発明の回路構成における測定電圧ΔUM1は、実際に測定コンデンサKM1の容量CM1の逆数に比例する。このため、測定する圧力の逆数に容量CM1が依存することが知られている容量型圧力センサに本発明の回路構成を使用すると、関連する増幅要因以外に、圧力の増加によってもそれに比例した測定電圧ΔUM1の増加が生じる、という利点が得られる。
【００３５】
基準電荷QRef1を測定コンデンサKM1に転送するために、図１の回路構成は、第３のスイッチS13を備えることが望ましい。このスイッチS13は、位相がクロック信号clk1, clk2からずらされた第３のクロック信号clk3によってオンされ、基準コンデンサKRef1の第２の電極をバッファ増幅器OV1の入力に接続する。
【００３６】
図２では、以前にとくに位相t1-t2で開いていたスイッチS13が、位相t3-t4の期間中に閉じられる。スイッチS13が閉じた後に生じるバッファ増幅器OV1の入力と出力との瞬間的な信号レベルの差は、直ちに等化される。すなわち、基準コンデンサKRef1の基準電圧ΔURef1は、スイッチS13が閉じた後ゼロにセットされ、これによって必然的に基準コンデンサKRef1も放電される。このときに流れる放電電流によって、これまで基準コンデンサKRef1によって搬送された基準電荷が測定コンデンサKM1へほぼ完全に転送される。
【００３７】
上記スイッチS13およびスイッチS11, S12は、当業者の周知の方法で、トランジスタ、特に電界効果トランジスタによって実現される。この場合に、スイッチS11, S12, S13は、通常では開いており、クロック信号clk1, clk2, clk3がそれぞれ高レベル状態になったときに閉じるように切り替えられる。必要に応じて、スイッチS11, S12, S13は通常ではクロック信号が低レベルになった状態で閉じるように設定することもできる。クロック信号は、それに応じて反転させておく。
【００３８】
図２に示すように、クロック信号clk1, clk2, clk3の設定は、スイッチS11, S12が開いている状態でスイッチS13が閉じているのを常態とし、必要に応じて、実際には図２に示すように、互いに異なる開閉関係を設定することが出来る。信号電圧への干渉結合を阻止するため、クロック信号は、上記の境界条件を維持する一方で、例えばＥＰ−Ａ ９２２ ９６２ にも記述してあるように、動作中にそのクロック周波数や位相位置を変化させてもよい。
【００３９】
クロック信号clk1, clk2, clk3は、例えば、この回路構成を備えたセンサの適切な制御用電子機器SEによって生成することが出来る。
本発明の方法のさらに別の発展形態では、測定信号xpを生成するため、サンプルクロック信号clkSH1によって制御されるサンプルホールド回路SH1によって、信号電圧ΔUS1が位相t3-t4のあとの第３の位相t4-t5の期間でサンプルおよびホールドされる。サンプルクロック信号clkSH1は、図２に概略的に示すように、スイッチS13が閉じたあとであって、かつ信号電圧ΔUS1の更新のあとでのみサンプルホールド回路SH1が起動され、そののちにこの信号電圧を搬送するバッファ増幅器OV1の出力にサンプルホールド回路が結合されるように、生成される。さらに、サンプルクロック信号clkSH1のパルス幅は、遅くとも位相t4-t5の位相終端t5でサンプルホールド回路SH1がバッファ増幅器OV1から再度離れるように、サイズ設定される。
【００４０】
サンプルホールド回路SH1の後段に、当業者の周知の方法で、信号電圧ΔUS1を表すデジタル信号を生成するのに用いるAD変換器を設置することが可能である。充電電圧ΔULの変動を補正するために、上記のAD変換機(図示しない)は、基準入力、例えば充電電圧ΔULに比例する基準電圧に結合されるのが望ましい。
【００４１】
本発明の回路構成を具体的に実現する上で、実際問題として、この回路構成に不可避の寄生容量が生成されて結合される結果、基準電荷QRef1の重要な一部である約１％から１０％が測定コンデンサKM1に転送されなくなる、という場合が生じうることが、研究によりさらにわかった。これによって、かなりの誤差が信号電圧ΔUS1に発生する。さらに、そのような寄生容量、例えば、一般に使用される過電圧保護回路や、導体容量や、またはバッファ増幅器OV1の入力容量などによって生成される寄生容量が、非常に頻繁に変化する結果、信号電圧ΔUS1に対するその影響をほとんど正確に予測することができない。
【００４２】
したがって、本発明のさらに好ましい発展形態によれば、信号電圧ΔUS1の精度を高めるために、容量CBS1を有するリアクティブ段BS1を備えている。この容量CBS1は、一方では、基準電荷QRef1の一部を取り込んでいる寄生容量CPS1にできるだけ等しく、そしてもう一方では、少なくとも同じようにして動作中に変化もする。この寄生容量CPS1を出来るだけ正確に再現するために、リアクティブ段BS1は、寄生容量CPS1を形成する回路構造PS1と本質的に同じように設計される。
【００４３】
回路構造PS1に転送される基準電荷QRef1の一部を補償するために、本発明のさらに別の好ましい発展形態によれば、リアクティブ段BS1の容量CBS1が第４の位相t5-t6で信号電圧ΔUS1によって変更される。このために、本発明のさらに別の発展形態においては、第４のスイッチS14がこの回路構成内に設けられる。スイッチS14は、図３に示すように、第４の２値クロック信号clk4によって制御され、リアクティブ段BS1の第１の電極を、信号電圧ΔUS1を搬送するバッファ増幅器OV1の出力に接続する。
【００４４】
このようにしてリアクティブ段BS1で生成された電荷は、その少なくとも一部が、第５の２値クロック信号clk5で制御される第５のスイッチS15によって、最終的に第５の位相t7-t8の期間内に、前述のように放電された測定コンデンサKM1と、それと同様に放電された回路構造PS1とに分配される。位相t7-t8は、図２に明確に示すように、実質的に、位相t7-t8でのリアクティブ段BS1の充電に続く測定周期の２つの位相t1-t2、t3-t4の間に発生する。
【００４５】
本発明の方法のさらに別の発展形態によると、上記のように寄生容量CPS1が測定容量CM1の約１％から１０％の範囲内であり、寄生容量CPS1と測定容量CM1の両方が測定周期と比べて長い期間にわたってほぼ変化しないものとすると、測定電圧ΔUM1には以下の近似が成り立つ。
【００４６】
【数５】
2008139324.tif 000007
式５に基いて簡単に理解できるように、この近似は、CPS1がCBS1に等しいときに相当する。ここでは、容量CPS1、CM1が２つの連続する測定周期の期間中に比較的ゆっくり変化すると仮定しており、この仮定は、測定周期を相応する高い周波数で繰り返すことによって、すなわち、クロック信号に適度に高い周波数を選択することによって、簡単に実現可能である。この場合の近似が正確であるほど、それだけ測定容量と比較して寄生容量CPS1は小さくなる、ということにも注意すべきである。
【００４７】
上記寄生容量のほかにも、測定コンデンサKM1とバッファ増幅器OV1の間に延びる信号転送経路に沿って発生する干渉電圧が、信号電圧ΔUS1の妨害のさらなる原因であることも分かっている。
【００４８】
信号電圧ΔUS1に対する妨害を抑止するために、本発明のさらに好ましい発展形態によると、測定コンデンサKM1の第１の電極とバッファ増幅器OV1の入力との間に、少なくとも部分的にシールドされた導体VLが備えられる。この導体VLにより信号伝送経路にさらに導入された、通常は一定でない導体容量に起因する、信号電圧ΔUS1のひずみを防ぐために、本発明のさらなる発展形態では、導体VLのシールドGD、特に同心のシールド、とバッファ増幅器OV1の出力との間にガルヴァニック接続を備える。この公知の手段は、アクティブガーディング（active guarding）または“随伴シールド（accompanying shield）”としても知られており、測定コンデンサKM1の第１の電極とシールドGDとの間に形成される導体容量をできるだけ放電させるか、またはそれに出来るだけ一定の電荷を維持するためのものである。
【００４９】
例えば圧力差を測定する際に通常そうであるように、第２の測定コンデンサKM2容量CM2が測定コンデンサKM1の容量CM1の測定と並行して登録されるような場合には、少なくとも、上記の第１の測定値獲得段に実質的同一の第２の測定値獲得段を使用してもよい。このように、第１段に少なくとも測定コンデンサKM1、基準コンデンサKRef1、バッファ増幅器OV1、スイッチS11, S12, S13を備える一方、第２段に少なくとも第２の測定コンデンサKM2、第２の基準コンデンサKRef2、第２のバッファ増幅器OV2、および第６、第７、第８のスイッチS21, S22, S23を備える。バッファ増幅器OV2の出力で第２の信号電圧ΔUS2をサンプル可能であり、これは、測定コンデンサKM2にかかる測定電圧降下ΔUM2を表す。対応するクロック信号clk1, clk2, clk3は、例えばスイッチS21, S22, S23を制御するために使用する。図４参照。
【００５０】
好ましくは、本発明のさらに別の発展形態における測定用電子機器AEは、第２の測定値獲得段から得られた信号電圧ΔUS2のための第２のサンプルホールド回路SH2をも備えている。
【００５１】
本発明のさらに別の発展形態では、特に、２つの測定値獲得段が例えばそのそれぞれの構成要素における許容変化量が小さいことに起因した互いに異なる転送動作を有する場合には、２つの測定値獲得段においてそれぞれ同じく動作する構成要素、例えば両方のバッファ増幅器OV1、OV2および/または両方の基準コンデンサKRef1、KRef2および/または場合によっては両方のサンプルホールド回路SH1、SH2を周期的に切り替えることにより、最も正確な測定結果が平均的に得られる、ということがさらにわかっている。それぞれの構成要素の切り替えは、例えば、第１、第２、第３、第４の切り替えスイッチW11, W12, W21, W22からなる単純な切り替え機構によって行うことが可能であり、これらスイッチは、（少なくとも位相t1-t2, t3-t4を含む上記測定周期の幾つかの繰り返し、例えば約１０から１００の繰り返しを行った後）、図示されたスイッチ位置からそれぞれの切り替え位置に出来るだけ同期して切り替わるように移動させられる。
【００５２】
本発明で提示する回路構成の第１の測定値獲得段および、存在する場合には、第２の測定値獲得段および/またはリアクティブ段BS1は、一体化構造、例えば単一のASIC構成要素に集積化して実現するのが望ましい。こうすることによって、回路構成の必要なスペースを小さくすることができ、例えば、第２の測定値獲得段をも非常に簡単に第１の測定値獲得段と同一に作成することができるという利点も得られる。同様に、リアクティブ段BS1も、寄生容量を生成するスイッチ構造PS1に簡単に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、容量センサ用の回路構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１の回路構成における信号対時間を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図１の回路構成の別の発展形態を概略的に示す図である。
【図４】図４は、図１の回路構成のさらに別の発展形態を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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