(57)【要約】【課題】  容量センサの寄生容量素子の影響を排除し容量値のばらつき等を調整して、センサ容量素子と参照容量素子との差分容量値を精度良く検出することが可能な容量値変化検出装置および容量値変化検出方法を提供すること【解決手段】  センサ容量素子と参照容量素子とを備えて一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる容量センサに対して、各々の容量素子の他方端子に読出し電圧を印加して電荷を蓄積させた後、他方端子から蓄積された電荷を取り出す。取り出された電荷は電圧変換部により電圧信号に変換され、その差分信号が差分信号増幅部により増幅される。読出し電圧は、必要に応じて電圧調整部により調整される。読出し電圧のうち共通に電圧レベルを調整してダイナミックレンジを調整し、個別に電圧レベルを調整して容量オフセットを調整する。【選択図】  図１
2007003300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる、センサ容量素子と参照容量素子とで構成される容量センサと、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の他方端子への読出し電圧の印加により蓄積される電荷を該他方端子から取り出し、電圧信号に変換する電圧変換部と、
前記電圧変換部より出力される、前記センサ容量素子および前記参照容量素子による電圧信号の差分信号を増幅する差分信号増幅部と、
前記読出し電圧を調整する電圧調整部と
を備えることを特徴とする容量値変化検出装置。
【請求項２】
前記電圧変換部は、差動出力構成のスイッチトキャパシタアンプ、または一対のスイッチトキャパシタアンプを備え、
前記スイッチトキャパシタアンプは、
各々の出力端子から該出力端子とは逆相の入力端子に帰還する一対の帰還容量素子
を備えることを特徴とする請求項１に記載の容量値変化検出装置。
【請求項３】
前記電圧調整部は、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の各々に対して共通に印加され、ダイナミックレンジを調整する第１電圧調整部と、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の各々に対して個別に印加され、容量オフセットを調整する第２電圧調整部と
の、少なくとも何れか一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の容量値変化検出装置。
【請求項４】
前記第１電圧調整部は、
前記電圧変換部の出力端子に接続され、前記電圧信号のピーク値を保持するピークホールド部と、
前記読出し電圧に対して、前記ピーク値に応じたフィードバックをする第１バッファ部と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の容量値変化検出装置。
【請求項５】
前記第２電圧調整部は、
前記差分信号増幅部の出力端子に接続され、前記増幅された差分信号を保持するサンプルホールド部と、
前記読出し電圧に対して、前記増幅された差分信号に応じたフィードバックをする第２バッファ部と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の容量値変化検出装置。
【請求項６】
前記容量センサにおける容量オフセットを調整する第１調整容量素子と、
該第１調整容量素子を前記センサ容量素子または／および前記参照容量素子に並列接続する第１調整スイッチ部と
を、少なくとも一組備えることを特徴とする請求項１に記載の容量値変化検出装置。
【請求項７】
前記容量センサにおけるダイナミックレンジを調整する第２調整容量素子と、
該第２調整容量素子を前記帰還容量素子に並列接続する第２調整スイッチ部と
を、少なくとも一組備えることを特徴とする請求項２に記載の容量値変化検出装置。
【請求項８】
複数の容量センサと、
前記容量センサごとに備えられ、前記容量センサによるセンス動作の際、前記差分信号増幅部により増幅された前記差分信号を保持するセンス信号保持部と、
前記容量センサごとに備えられ、前記容量センサによるセンス動作に先立ち、前記差分信号増幅部により増幅された前記差分信号を保持する初期化信号保持部と、
前記初期化信号保持部に保持されてなる差分信号に対する、前記センス信号保持部に保持されてなる差分信号の差分を増幅する増幅部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の容量値変化検出装置。
【請求項９】
一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる、センサ容量素子と参照容量素子とで構成される容量センサの容量値変化検出方法であって、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の他方端子に読出し電圧を印加して電荷を蓄積するステップと、
蓄積された前記電荷を各々の前記他方端子から取り出し、電圧信号に変換するステップと、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子による電圧信号の差分信号を増幅するステップと、
前記読出し電圧を調整するステップと
を有することを特徴とする容量値変化検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１対の容量素子を備える容量センサにおける差分容量値の検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１０に、背景技術における回路ブロックを示す。容量センサ１００は、一方の端子を共通端子として、センサ容量ＣＳおよび参照容量ＣＲの一方の端子が接続されている。容量センサ２００の共通端子は、演算増幅器２００の反転入力端子に接続され、演算増幅器２００の非反転入力端子には基準電圧ＶＲＥＦが印加される。演算増幅器２００の出力端子は、帰還容量ＣＦを介して反転入力端子に接続されている。
【０００３】
図１０の回路では、容量センサ１００の他方の端子であるセンサ容量ＣＳおよび参照容量ＣＲの他方の端子に互いに逆相の電圧パルスを印加することにより、センサ容量ＣＳと参照容量ＣＲとの差分容量値に基づいたセンサ信号を読み出す。すなわち、センサ容量ＣＳの他方の端子に電圧レベルＶｐの正の電圧パルスを印加すると同時に、参照容量ＣＲの他方の端子に電圧レベルＶｐの負の電圧パルスを印加する。これにより、センサ容量ＣＳと参照要領ＣＲとの差分容量値に基づいた電荷量が、帰還容量ＣＦに転荷される。
【０００４】
具体的には、正の電圧パルスによりセンサ容量から放電される電荷量は、
ΔＱＳ＝ＣＳ×ＶＲＥＦ−ＣＳ×（ＶＲＥＦ−Ｖｐ）＝ＣＳ×Ｖｐ
となる。同様に、負の電圧パルスにより参照容量に充電される電荷量は、
ΔＱＲ＝ＣＲ×（ＶＲＥＦ＋Ｖｐ）−ＣＳ×ＶＲＥＦ＝ＣＳ×Ｖｐ
となる。ここで、容量センサ１００は、初期化状態では、センサ容量ＣＳと参照容量ＣＲとの容量値が等しく調整されている。センス動作により、センサ容量ＣＳの容量値が参照容量ＣＲの容量値から変化しているものとすると、電圧パルスの印加に伴いセンサ容量ＣＳと参照要領ＣＲとから充放電される電荷量に差が生ずる。この差分電荷が帰還容量ＣＦに転荷されるのである。転荷電荷量は、
ΔＱＦ＝ΔＱＳ−ΔＱＲ＝（ＣＳ−ＣＲ）×Ｖｐ
となる。出力電圧ＶＯＵＴの変化電圧ΔＶＯＵＴは、
ΔＶＯＵＴ＝−ΔＱＦ／ＣＦ＝（ＣＳ−ＣＲ）／ＣＦ×Ｖｐ
となる。容量変化（ＣＳ−ＣＲ）が電圧値に変換されて出力（ΔＶＯＵＴ）される。
【０００５】
上記に説明した容量値の変化を電圧値に変換する関連技術として特許文献１が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１４５７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の背景技術においては、演算増幅器２００の反転入力端子に容量センサ１００の共通端子が接続される構成である。容量センサ１００の共通端子とは、センサ容量ＣＳと参照容量ＣＲとの各々の一方の端子が共通し接続される端子である。容量センサの構造上、共通端子は、センサ容量ＣＳおよび参照容量ＣＲを構成する際の基板部分を含む場合があり、共通端子に接続される容量成分は、センサ容量ＣＳおよび参照容量ＣＲの他に、基板部分等に起因する寄生容量成分が接続されるおそれがある。
【０００８】
この寄生容量成分は、上記に説明した容量変化の検出には寄与しない成分である。センサ容量ＣＳの容量変化を精度良く検出するためには、センサ容量ＣＳと参照容量ＣＲとの差分容量値に基づく電荷量が全て帰還容量ＣＦに転荷することが重要である。共通端子に接続される寄生容量が大きな容量値を有する場合、また寄生容量の容量値にばらつきがある場合等に、差分容量値に基づく電荷量を精度良く帰還容量ＣＦに添加できないおそれがあり問題である。
【０００９】
本発明は前記背景技術の課題に鑑みなされたものであり、センサ容量素子と参照容量素子とで構成され一方端子が共通端子として接続される容量センサにおいて、センサ容量素子の容量変化を検出するにあたり、共通端子に付随する寄生容量素子の影響を排除すると共に、センサ容量素子または／および参照容量素子の容量値のばらつき等を調整して、センサ容量素子と参照容量素子との差分容量値を精度良く検出することが可能な容量値変化検出装置、および容量値変化検出方法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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明に係る容量値変化検出装置は、一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる、センサ容量素子と参照容量素子とで構成される容量センサと、センサ容量素子および参照容量素子の他方端子への読出し電圧の印加により蓄積される電荷を該他方端子から取り出し、電圧信号に変換する電圧変換部と、電圧変換部より出力される、センサ容量素子および参照容量素子による電圧信号の差分信号を増幅する差分信号増幅部と、読出し電圧を調整する電圧調整部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の容量値変化検出装置では、センサ容量素子と参照容量素子とを備えて一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる容量センサに対して、各々の容量素子の他方端子に読出し電圧を印加して電荷を蓄積させた後、他方端子から蓄積された電荷を取り出す。取り出された電荷は電圧変換部により電圧信号に変換され、その差分信号が差分信号増幅部により増幅される。読出し電圧は、必要に応じて電圧調整部により調整される。
【００１２】
また、本発明に係る容量値変化検出方法は、一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる、センサ容量素子と参照容量素子とで構成される容量センサの容量値変化検出方法であって、センサ容量素子および参照容量素子の他方端子に読出し電圧を印加して電荷を蓄積するステップと、蓄積された電荷を各々の他方端子から取り出し、電圧信号に変換するステップと、センサ容量素子および参照容量素子による電圧信号の差分信号を増幅するステップと、読出し電圧を調整するステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の容量値変化検出方法では、センサ容量素子と参照容量素子とを備えて一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる容量センサの容量値変化に対して、センサ容量素子および参照容量素子の他方端子に読出し電圧を印加して電荷を蓄積した後、蓄積された電荷を各々の他方端子から取り出して電圧信号に変換する。変換された電圧信号の差分信号を増幅して容量センサの容量値変化を検出する。このとき、必要に応じて、読出し電圧を調整する。
【００１４】
ここで、容量センサは、以下に説明する３種類の何れの構成とすることもできる。その一は、参照容量素子が基準となる容量値を有してセンス動作の際にも容量値の変化がない素子であり、センス動作に対してはセンサ容量素子の容量値が変化する場合である。参照容量素子の容量値が既知である場合にセンサ容量素子の容量値を検出することができる。その二は、センス動作により、センサ容量素子と参照容量素子とにおいてともに容量値の変化を生ずる場合である。この場合、センス動作に対して、センサ容量素子と参照容量素子との容量変化方向を反対方向に設定してやれば、その差分として検出されるセンス動作の感度向上を図ることができる。その三は、その一の場合と同様に、センス動作に対して、参照容量素子は固定容量値を有しセンサ容量素子の容量値が変化するところ、参照容量素子がセンサ容量素子とは別体に構成される場合である。容量値変化検出装置に内蔵して参照容量素子を構成することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、容量センサの共通端子が固定電位に接続されるので、共通端子に付随する容量センサの構造上の基板部分を含む寄生容量成分が、容量センサにおける容量変化の検出に寄与することはない。容量変化の検出を精度良く行なうことができる。また、電圧調整部により読出し電圧を調整することができるので、容量センサにおける容量オフセットやダイナミックレンジのばらつき等を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の容量値変化検出装置、および容量値変化検出方法について具体化した実施形態を図１乃至図９に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１は、第１実施形態の容量値変化検出装置の回路図である。容量センサＳＮ１は、センサ容量素子ＣＳと参照容量素子ＣＲとを備え、一方端子が共通端子ＮＣとして共通に接続されて、基準電位に接続されている。各々の他方端子Ｎ１、Ｎ２は、第２スイッチ部Ｓ２における各々のスイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２２を介して、スイッチトキャパシタアンプ３の反転入力端子および非反転入力端子に接続されている。
【００１８】
スイッチトキャパシタアンプ３は差動出力構成を有しており、非反転出力端子および反転出力端子はノードＶＦＳおよびＶＦＲとして、反転入力端子および非反転入力端子に対して帰還容量素子ＣＦＳおよびＣＦＲを介して帰還されている。また、差分信号増幅部５に接続され、ノードＶＦＳおよびＶＦＲに出力される電圧の差分信号を増幅して出力端子ＶＯＵＴに出力する。帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲの各々の端子間には、第３スイッチ部Ｓ３であるスイッチ素子Ｓ３１、Ｓ３２が備えられている。
【００１９】
センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲの他方端子Ｎ１、Ｎ２には、第１スイッチ部Ｓ１のスイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１２を介して、第１電圧調整部ＶＣ１１および第２電圧調整部ＶＣ１２が接続されている。第１電圧調整部ＶＣ１１は、他方端子Ｎ１、Ｎ２に対して共通に調整電圧ＶＡＤを印加する。第２電圧調整部ＶＣ１２は、他方端子Ｎ１、Ｎ２ごとに調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲを印加する。各調整電圧ＶＡＤ、ＶＡＳ、ＶＡＲは調整可能に備えられている。調整電圧ＶＡＤ＋ＶＡＳがセンサ容量素子ＣＳに対する読出し電圧であり、調整電圧ＶＡＤ＋ＶＡＲが参照容量素子ＣＲに対する読出し電圧である。
【００２０】
第１スイッチ部Ｓ１のスイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１２、および第３スイッチ部Ｓ３のスイッチ素子Ｓ３１、Ｓ３２を道通制御する制御信号φ１と、第２スイッチ部Ｓ２のスイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２２を道通制御する制御信号φ２とは、図２に示すように、互いに逆相の相補信号である。尚、図２の説明では、各スイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２は、ハイレベルの制御信号で道通状態に制御されるものとする。
【００２１】
制御信号φ１がハイレベルである期間は、スイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ３１、Ｓ３２が導通状態である。スイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１２の道通により、センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲに、調整電圧ＶＡＤ＋ＶＡＳおよび調整電圧ＶＡＤ＋ＶＡＲの読出し電圧が印加され、電荷の蓄積が行なわれる。同時に、スイッチ素子Ｓ３１、Ｓ３２の導通により、帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲに蓄積されている電荷が放電される。スイッチトキャパシタアンプ３の出力電圧ＶＦＳ、ＶＦＲは共に同電位となり初期化状態となる。差分信号増幅部５の出力電圧ＶＯＵＴも初期化される。
【００２２】
次に、制御信号φ１がローレベルとなり制御信号φ２がハイレベルになると、他方端子Ｎ１、Ｎ２は第１および第２電圧調整部ＶＣ１１およびＶＣ１２から切り離されて、スイッチトキャパシタアンプ３の入力端子に接続される。同時に、帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲの放電動作が終了し端子間の短絡状態は解消される。これにより、センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲに蓄積されている電荷が帰還容量素子ＣＦＳおよびＣＦＲに移動する。
【００２３】
この場合、スイッチトキャパシタアンプ３の両入力端子は電気的にコモン電位ＶＣＯＭ（不図示）に維持されるため、コモン電位ＶＣＯＭと読出し電圧との大小関係に応じて、スイッチトキャパシタアンプ３の出力端子ＶＦＳ、ＶＦＲに、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲが出力される。図２では、コモン電圧ＶＣＯＭに比して読出し電圧が低電圧である場合を示す。スイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２２の道通に応じて、帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲを介して、センサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲに電荷が移動する。このため、スイッチトキャパシタアンプ３の出力端子ＶＦＳ、ＶＦＲには、正の電圧ＶＦＳ、ＶＦＲが出力される。
【００２４】
このとき、容量センサＳＮ１によるセンス動作により、センサ容量素子ＣＳの容量値が変化していれば、電圧ＶＦＲに対する電圧ＶＦＳの電圧レベルの変化として検出される。この差分電圧を差分信号増幅部５により増幅して出力電圧ＶＯＵＴを得る。差分信号増幅部５の増幅度をＡＶ１とすれば、出力電圧ＶＯＵＴは、
ＶＯＵＴ＝ＡＶ１×（ＶＦＳ−ＶＦＲ）
となる。
【００２５】
ここで、スイッチトキャパシタアンプ３、および帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲを備えて、電圧変換部を構成している。
【００２６】
また、第１および第２電圧調整部ＶＣ１１、ＶＣ１２は、センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲへの読出し電圧を調整する。センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲに蓄積された電荷を帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲに転荷することにより得られる電圧ＶＦＳ、ＶＦＲのダイナミックレンジは、各容量素子の容量値が固定である場合、制御信号φ１がハイレベルである初期化状態において、センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲに蓄積される電荷量に応じて定まる。そこで、センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲに印加される読出し電圧のうち、共通に電圧レベルが設定される第１電圧調整部ＶＣ１１の調整電圧ＶＡＤにおける電圧レベルを調整することにより、ダイナミックレンジの調整を行なうことができる。
【００２７】
また、センサ容量素子ＣＳまたは／および参照容量素子ＣＲに容量値のばらつきがある場合、容量オフセットを生ずることとなる。この場合、センサ容量素子ＣＳまたは／および参照容量素子ＣＲに印加される読出し電圧のうち、個別に電圧レベルが設定される第２  電圧調整部ＶＣ１２の調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲにおける電圧レベルを調整することにより、容量オフセットの調整を行なうことができる。
【００２８】
第１および第２電圧調整部ＶＣ１１、ＶＣ１２の具体例を図３に示す。第１電圧調整部ＶＣ１１として、基準電圧に対して調整電圧ＶＡＤを付与するＤ／Ａ変換器が備えられ、第２電圧調整部ＶＣ１２として、調整電圧ＶＡＤに、各々調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲを付与する２つのＤ／Ａ変換器が備えられる。メモリ１０には、各調整電圧に対応するディジタル調整値が格納されている。調整値格納部の一例である。メモリ１０に格納されているディジタル調整値は、容量センサＳＮ１に応じて定められる調整値であり、接続される容量センサＳＮ１に応じて、メモリ１０に格納されているディジタル調整値のうち適合する値を有するディジタル調整値が選択され、各Ａ／Ｄ変換器に供給される。
【００２９】
または、センス動作に先立ち、センス信号の入力のない状態で、図２に示す動作を行なう調整期間を設けることも可能である。ハイレベルの制御信号φ１による初期化状態に続く制御信号φ２のハイレベル期間に、電圧ＶＦＳまたは／およびＶＦＲの電圧レベルを検出してやればダイナミックレンジを見積もることができる。また、この期間に出力電圧ＶＯＵＴの電圧レベルを検出してやれば容量オフセットを見積もることができる。これらの検出値に応じてディジタル調整値を選択することにより、ダイナミックレンジまたは／および容量オフセットを調整することができる。
【００３０】
ここで、メモリとは、不揮発性メモリとすることができ、条件設定を指示する不図示のトリガ信号で読出し、または/および電源投入時やリセット時等の起動時に合わせて読み出すことが考えられる。
【００３１】
第１実施形態では、第１および第２電圧調整部ＶＣ１１、ＶＣ１２を備える場合について説明したが、何れか一方を備えることも考えられる。このとき、第１電圧調整部Ｖ１１を備えず第２電圧調整部Ｖ１２のみを備える場合でも、調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲの電圧レベルによっては、ダイナミックレンジを調整する調整電圧ＶＡＤの役割を同時に持たせることも可能である。
【００３２】
図４は、第１実施形態の変形例である。図１に示す第１実施形態における差動出力構成のスイッチトキャパシタアンプ３に代えて、２つのスイッチトキャパシタアンプ３Ａ、３Ｂを備える場合である。センサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲの他方端子Ｎ１、Ｎ２は、スイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２２を介して、各々のスイッチトキャパシタアンプ３Ａ、３Ｂの反転入力端子に接続される。各々のスイッチトキャパシタアンプ３Ａ、３Ｂの正の出力端子がノードＶＦＳ、ＶＦＲに接続され、反転入力端子に対して帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲが接続される。
【００３３】
図４の変形例では、差動出力構成のスイッチトキャパシタアンプ３を使用する場合（図１）と同様の作用・効果を奏するものであり、ここでの説明は省略する。
【００３４】
図５は、第２実施形態の回路図である。第１実施形態（図１）の第１および第２電圧調整部ＶＣ１１、ＶＣ１２に代えて、第１および第２電圧調整部ＶＣ２１、ＶＣ２２を備えている。第１実施形態が、メモリ１０等に予め設定された調整値に応じて調整電圧ＶＡＤ、ＶＡＳ、ＶＡＲを設定するのに対して、第２実施形態では、ノードＶＦＳ、ＶＦＲの電圧ＶＦＳ、ＶＦＲ、出力電圧ＶＯＵＴからのフィードバック経路を備えて、調整電圧ＶＡＤ、ＶＡＳ、ＶＡＲが設定されるものである。
【００３５】
第１電圧調整部ＶＣ２１は、オア回路７、ピークホールド回路９、および第１バッファ回路１１を備えている。ノードＶＦＳ、ＶＦＲがオア回路７に接続され、オア回路７からは、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲのうち高い電圧レベルの信号が出力される。この信号の電圧値がピークホールド回路９において保持される。保持された電圧が第１バッファ回路１１の非反転入力端子入力され、コモン電位ＶＣＯＭに対して増幅され、調整電圧ＶＡＤとして出力される。調整電圧ＶＡＤは、後述する第２バッファ回路１５のコモン電位ＶＣＯＭを調整する。
【００３６】
ここで、容量センサＳＮ１によりセンスされた信号である、電圧ＶＦＳおよびＶＦＲの差分信号が僅少な電圧である場合、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲの電圧レベルは略同一である。この場合には、オア回路７を備えることなく、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲの何れか一方をピークホールド回路９において保持する構成とすることもできる。
【００３７】
第２電圧調整部ＶＣ２２は、サンプルホールド回路１３、および第２バッファ回路２５を備えている。出力電圧ＶＯＵＴは、電圧値の判定部１７およびサンプルホールド回路１３に接続されている。判定部１７において、出力電圧ＶＯＵＴを判定し、容量オフセットを調整すべき電位であると判断されると、サンプリング信号ＴＳが出力される。サンプルホールド回路１３は、サンプリング信号ＴＳに応じて出力電圧ＶＯＵＴを保持する。サンプルホールド回路１３の出力は、第２バッファ回路１５の非反転入力端子に入力され、コモン電位ＶＣＯＭに対して増幅され、差動出力信号として調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲを出力する。このとき、先に説明した調整電圧ＶＡＤによりコモン電位ＶＣＯＭが調整されていれば、調整電圧ＶＡＤが共通に付加されて調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲが出力される。
【００３８】
調整電圧ＶＡＤが付加された調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲは、スイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１２を介して、読出し電圧として他方端子Ｎ１、Ｎ２に供給される。
【００３９】
第１電圧調整部ＶＣ２１において、ピークホールド回路９に保持された電圧レベルがコモン電位ＶＣＯＭに比して低い場合には、調整電圧ＶＡＤの電圧レベルは低下する。低下した調整電圧ＶＡＤに応じて第２バッファ回路１５から出力される調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲは共に低下する。センサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲの他方端子Ｎ１、Ｎ２に印加される読出し電圧が低下することとなり、センサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲへの電荷蓄積の後、スイッチ素子が切り替わりスイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２２が道通した際に、帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲを介してセンサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲに移動する電荷量が増大する。これにより、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲは上昇する。逆に、ピークホールド回路９に保持された電圧レベルがコモン電位ＶＣＯＭに比して高い場合には、調整電圧ＶＡＤの電圧レベルは上昇する。上昇した調整電圧ＶＡＤに応じて第２バッファ回路１５から出力される調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲは共に上昇する。センサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲの他方端子Ｎ１、Ｎ２に印加される読出し電圧が上昇することとなり、センサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲへの電荷蓄積の後、スイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２２が導通した際に、帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲを介してセンサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲに移動する電荷量が減少する。これにより、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲは低下する。
【００４０】
第１電圧調整部ＶＣ２１により以上の動作が繰り返され、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲは、接続された容量センサＳＮ１および帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲに対して、第１および第２バッファ回路１１、１５の増幅度で定められる電圧レベルに自動調整され、ダイナミックレンジが調整される。
【００４１】
また、第２電圧調整部ＶＣ２２において、サンプルホールド回路１３に保持された電圧レベルが、調整電圧ＶＡＤにより調整されたコモン電位ＶＣＯＭに比して低い場合には、調整電圧ＶＡＳは低下し調整電圧ＶＡＲは上昇する。センサ容量素子ＣＳの他方端子Ｎ１に印加される読出し電圧が低下し、参照容量素子ＣＲの他方端子Ｎ２に印加される読出し電圧は上昇する。センサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲへの電荷蓄積の後、スイッチ素子が切り替わりスイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２２が道通した際に、帰還容量素子ＣＦＳを介してセンサ容量素子ＣＳに移動する電荷量は増大し、帰還容量素子ＣＦＲを介して参照容量素子ＣＲに移動する電荷量は減少する。これにより、電圧ＶＦＳは上昇、電圧ＶＦＲは低下し、出力電圧ＶＯＵＴは上昇する。逆に、サンプルホールド回路１３に保持された電圧レベルが、調整電圧ＶＡＤにより調整されたコモン電位ＶＣＯＭに比して高い場合には、調整電圧ＶＡＳは上昇し調整電圧ＶＡＲは低下する。センサ容量素子ＣＳの他方端子Ｎ１に印加される読出し電圧が上昇し、参照容量素子ＣＲの他方端子Ｎ２に印加される読出し電圧は低下する。センサ容量素子ＣＳ、参照容量素子ＣＲへの電荷蓄積の後、スイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２２が道通した際に、帰還容量素子ＣＦＳを介してセンサ容量素子ＣＳに移動する電荷量は低下し、帰還容量素子ＣＦＲを介して参照容量素子ＣＲに移動する電荷量は上昇する。これにより、電圧ＶＦＳは低下、電圧ＶＦＲは上昇し、出力電圧ＶＯＵＴは低下する。
【００４２】
第２電圧調整部ＶＣ２２により以上の動作が繰り返され、容量センサＳＮ１によるセンス動作に先立つ初期化動作において出力電圧ＶＯＵＴが０値に自動調整されることにより、センサ容量素子ＣＳと参照容量素子ＣＲとの間の容量オフセットが調整される。図５では、判定部１７を備えて出力電圧ＶＯＵＴを検出し、検出された電圧レベルに応じてサンプリング信号ＴＳをサンプルホールド回路１３に出力しているので、必要に応じて、出力電圧ＶＯＵＴの電圧レベルがサンプルホールド回路１３に保持される。これにより、容量オフセットの調整完了時の値を保持しておくことができる。
【００４３】
この場合、不図示のメモリ回路を備えてやれば、サンプルホールド回路１３に保持される出力電圧ＶＯＵＴの電圧レベルや、第１および第２バッファ回路１１、１５等の増幅度、周波数特性、オフセット調整等の各種の回路パラメータをディジタル値として格納しておくことができる。各種のパラメータを複数セット格納しておけば、接続される容量センサＳＮ１の特性に応じて適合したパラメータを選択することができる。ここでいうメモリとは、図３において説明したメモリ１０と同様である。
【００４４】
第１実施形態（図１）、第２実施形態（図５）における説明でも明らかなように、センサ容量素子と参照容量素子とを備えて一方端子が共通端子として接地電位である固定電位に接続されている容量センサの容量値変化を検出するに当たり、センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲの他方端子Ｎ１、Ｎ２に読出し電圧を印加して、各容量素子に電荷を蓄積した後、蓄積された電荷を各々の他方端子Ｎ１、Ｎ２から取り出して電圧信号ＶＦＳ、ＶＦＲに変換する。変換された電圧信号ＶＦＳ、ＶＦＲの差分信号を増幅して容量センサの容量値変化を検出する。このとき、必要に応じて、読出し電圧が調整される。
【００４５】
図６に示す回路例は、センサ容量素子ＣＳのセンス動作における容量変化が、温度変化ΔＴに比例する温度特性（ΔＣＳ（ΔＴ）＝ΔＣＳ０×ΔＴ）を有する場合に、調整電圧ＶＡＤに温度特性を持たせて、温度変化ΔＴによる容量変化ΔＣＳ（ΔＴ）の影響を相殺する回路である。
【００４６】
調整電圧ＶＡＤは、読出し電圧の少なくとも一部を構成する電圧であるため、温度に対して負の傾きを有していれば、容量値と読出し電圧との積で定まる電荷量に基づいて容量センサにおける容量変化を検出する検出装置において、温度特性を相殺することができる。
【００４７】
カレントミラー構成の一対のＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２と、一対のＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２とを直列接続し、ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２の各々のソース端子を、ダイオード素子Ｄ１、および抵抗素子Ｒ１とダイオード素子Ｄ２を介して接地したカレントミラー回路ＣＭは周知の回路である。ここで、ダイオード素子Ｄ２のサイズはダイオード素子Ｄ１のＮ倍である。カレントミラー回路ＣＭにおけるカレントミラー構成のＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２に、更にＰＭＯＳトランジスタＰ３を接続して取り出された電流を、ＮＭＯＳトランジスタＮ３、Ｎ４で構成されるカレントミラー回路で折り返し、抵抗素子Ｒ２を介して調整電圧ＶＡＤから接地電位に向かって流す。調整電圧ＶＡＤから抵抗素子Ｒ２により降圧された電圧がバッファ回路Ａ１を介して調整電圧ＶＡＤ２として出力される。
【００４８】
カレントミラー回路ＣＭから取り出される電流ＩＰＴＡＴは、ＩＰＴＡＴ＝ＶＴ×Ｉｎ（Ｎ）／Ｒ１と表わされる。ここで、ＶＴはサーマルボルテージであり絶対温度に比例する値である。すなわち、電流ＩＰＴＡＴは絶対温度に比例する電流特性を有することとなる。バッファ回路Ａ１から出力される調整電圧ＶＡＤ２は、
ＶＡＤ２＝ＶＡＤ−Ｒ２／Ｒ１×ＶＴ×Ｉｎ（Ｎ）
となり、絶対温度に対して負の傾きを有する調整電圧を得ることができる。
【００４９】
第１電圧調整部ＶＣ１１（図１）、ＶＣ２１（図５）から出力される調整電圧ＶＡＤに、図６の回路を、調整電圧ＶＡＤを第１電圧調整部ＶＣ１１（図１）、ＶＣ２１（図５）の出力端子に接続して調整電圧ＶＡＤ２を後段回路に供給してやれば、センサ容量素子ＣＳの容量変化における温度特性を相殺することができる。
【００５０】
ここで、上記の説明では、温度特性を調整電圧ＶＡＤに持たせるとして説明したが、調整電圧ＶＡＤに代えて、または調整電圧ＶＡＤと共に、調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲに温度特性を持たせる場合にも、同様の作用・効果が得られることは言うまでもない。更に、コモン電位ＶＣＯＭに同様の温度特性を持たせる場合にも同様の作用・効果を奏することが可能である。
【００５１】
また、図示はされていないが、電源電圧を抵抗分圧等により分圧して得られる分圧電圧を、バッファ回路等を介して調整電圧ＶＡＤ、または／および調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲとする構成としてやれば、調整電圧ＶＡＤ、または／および調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲが電源電圧に比例する依存性を有することとなる。出力電圧ＶＯＵＴを電源電圧に比例させる、いわゆるレシオメトリック動作が要求される場合に適用すれば、容易に出力電圧ＶＯＵＴを電源電圧に比例させることが可能となる。
【００５２】
図７は、複数の容量センサＳＮ１〜ＳＮ３を備える場合に、容量センサごとにダイナミックレンジや容量オフセットを調整することが可能な構成を示す。
【００５３】
複数の容量センサＳＮ１〜ＳＮ３のうち何れか一つを選択して、スイッチトキャパシタアンプ３および差分信号増幅部５で容量値変化を検出する場合、スイッチ部ＳＩ１〜ＳＩ３の何れかを選択してスイッチトキャパシタアンプ３に接続することとなる。この場合、容量センサＳＮ１〜ＳＮ３ごとに、センサ容量素子ＣＳ１〜ＣＳ３、参照容量素子ＣＲ１〜ＣＲ３の容量値も異なり、各々の素子のペアにおける容量オフセットも異なることが一般的である。
【００５４】
そこで、図７では、ダイナミックレンジを調整するために、複数の帰還容量素子ＣＦＳ１〜ＣＦＳ３、ＣＦＲ１〜ＣＦＲ３を備え、各々の素子をスイッチ素子ＳＦＳ１〜ＳＦＳ３、ＳＦＲ１〜ＳＦＲ３を介して帰還経路を構成することを可能としている。センサ容量素子ＣＳ１〜ＣＳ３、参照容量素子ＣＲ１〜ＣＲ３の容量値に応じて、スイッチ素子ＳＦＳ１〜ＳＦＳ３、ＳＦＲ１〜ＳＦＲ３を選択することにより、スイッチトキャパシタアンプ３から出力される差動出力電圧の電圧レベルを調整することができる。
【００５５】
また、容量オフセットを調整するために、複数の調整容量素子ＣＤＳ１〜ＣＤＳ３、ＣＤＲ１〜ＣＤＲ３を備え、各々の素子をスイッチ素子ＳＤＳ１〜ＳＤＳ３、ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３を介して接続することを可能としている。センサ容量素子ＣＳ１〜ＣＳ３と参照容量素子ＣＲ１〜ＣＲ３とのばらつき等から生ずる容量オフセットに応じて、スイッチ素子ＳＤＳ１〜ＳＤＳ３、ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３を選択することにより、容量オフセットを調整することができる。
【００５６】
ここで、調整容量素子ＣＤＳ１〜ＣＤＳ３、ＣＤＲ１〜ＣＤＲ３は第１調整容量素子の一例であり、スイッチ素子ＳＤＳ１〜ＳＤＳ３、ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３は第１調整スイッチ部の一例である。また、帰還容量素子ＣＦＳ１〜ＣＦＳ３、ＣＦＲ１〜ＣＦＲ３は第２調整容量素子の一例であり、スイッチ素子ＳＦＳ１〜ＳＦＳ３、ＳＦＲ１〜ＳＦＲ３は第２調整スイッチ部の一例である。
【００５７】
スイッチ素子ＳＦＳ１〜ＳＦＳ３、ＳＦＲ１〜ＳＦＲ３、およびスイッチ素子ＳＤＳ１〜ＳＤＳ３、ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３の選択は、各々、一つのスイッチ素子を道通して選択された一つの容量素子を接続する場合の他、各々の場合において、複数のスイッチ素子を選択して複数の容量素子により、帰還容量素子、調整容量素子を構成する設定とすることも可能である。
【００５８】
スイッチ素子ＳＦＳ１〜ＳＦＳ３、ＳＦＲ１〜ＳＦＲ３、スイッチ素子ＳＤＳ１〜ＳＤＳ３、ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３の選択は、容量センサＳＮ１〜ＳＮ３の選択を行なうスイッチ素子ＳＩ１〜ＳＩ３の選択に合わせて行われる。これらの情報は、図３に示したメモリ１０と同様に予め格納しておくことができる。
【００５９】
図７で説明したダイナミックレンジ、および容量オフセットの調整は、第１実施形態（図１）、第２実施形態（図５）で説明した調整電圧ＶＡＤ、ＶＡＳ、ＶＡＲによる調整に代えて、または調整電圧ＶＡＤ、ＶＡＳ、ＶＡＲによる調整と共に行なうことができる。調整電圧ＶＡＤ、ＶＡＳ、ＶＡＲによる調整と共に行なう場合には、図７における調整を粗調整とし、第１および第２実施形態による調整を微調整として構成することもできる。
【００６０】
図８は、長い時間レンジにおいてセンス動作を行なう場合に、検出電圧におけるＤＣドリフトを相殺する回路例である。図８では、複数の容量センサＳＮ１〜ＳＮ３が備えられ、スイッチ素子ＳＩ１〜ＳＩ３に応じて適宜に選択される場合を例に説明するが、容量センサが一つである場合も同様な構成とすることができることはいうまでもない。
【００６１】
図８において、符号２１で示されている回路ブロックは、スイッチトキャパシタアンプ３や差分信号増幅部５を中心として、容量センサにおけるセンス動作に伴い変化する容量の変化を電圧値に変換する部分である。
【００６２】
回路ブロック２１から出力される出力電圧ＶＯＵＴは、スイッチ素子を介してサンプルホールド回路２３〜２８に入力される。また、サンプルホールド回路２３、２４の出力信号は差動増幅器２９に入力され、出力信号ＶＸ１が得られる。同様に、サンプルホールド回路２５、２６の出力信号は差動増幅器３０を介して出力信号ＶＸ２が出力され、サンプルホールド回路２７、２８の出力信号は差動増幅器３１に入力され、出力信号ＶＸ３に出力される。
【００６３】
出力電圧ＶＯＵＴをサンプルホールド回路２３、２４に入力するスイッチ素子は、制御信号φＩ１、φＩ２に応じて道通される。同様に、出力電圧ＶＯＵＴをサンプルホールド回路２５、２６に入力するスイッチ素子は、制御信号φＩＩ１、φＩＩ２に応じて道通され、出力電圧ＶＯＵＴをサンプルホールド回路２７、２８に入力するスイッチ素子は、制御信号φＩＩＩ１、φＩＩＩ２に応じて道通される。
【００６４】
ここで、制御信号φＩ１、φＩ２は、容量センサＳＮ１を選択する制御信号φＩに応じて活性化される信号であり、容量センサＳＮ１によるセンス動作のうち、初期化動作時には制御信号φＩ１が活性化され、センス動作時には制御信号φＩ２が活性化される。同様に、容量センサＳＮ２が選択される際には、制御信号φＩＩに応じて、初期化動作時には制御信号φＩＩ１が、センス動作時には制御信号φＩＩ２が活性化される。また、容量センサＳＮ３が選択される際には、制御信号φＩＩＩに応じて、初期化動作時には制御信号φＩＩＩ１が、センス動作時には制御信号φＩＩＩ２が活性化される。
【００６５】
したがって、容量センサＳＮ１〜ＳＮ３のうち選択される容量センサに応じて、初期化時の出力電圧ＶＯＵＴがサンプルホールド回路２３、２５、または２７のうちのいずれかに保持され、センス動作時の出力電圧ＶＯＵＴがサンプルホールド回路２４、２６、または２８のうちのいずれかに保持される。そして、差動増幅器２９、３０、または３１において、センス動作時の出力電圧ＶＯＵＴと初期化時の出力電圧ＶＯＵＴとの差分信号が増幅される。
【００６６】
図９に示すように、長い時間レンジに渡ってセンス動作をする際、検出電圧においてＤＣドリフトが存在することがある。図８によれば、このような場合にも、センス動作ごとに初期化時の出力電圧ＶＯＵＴとセンス動作時の出力電圧ＶＯＵＴとを保持するので、ＤＣドリフトに関わらず、精度良くセンス動作を行なうことができる。
【００６７】
以上詳細に説明したとおり、本実施形態に係る容量値変化検出装置、および容量値変化検出方法によれば、容量センサＳＮ１の共通端子ＮＣが固定電位である接地電位に接続されるので、共通端子ＮＣに付随する容量センサＳＮ１の構造上の基板部分を含む寄生容量成分が、容量センサＳＮ１における容量変化の検出に寄与することはない。容量変化の検出を精度良く行なうことができ、第１および第２電圧調整部ＶＣ１１／ＶＣ２１、ＶＣ２１／ＶＣ２２により読出し電圧を調整することができるので、容量センサＳＮ１における容量オフセットやダイナミックレンジのばらつき等を調整することができる。
【００６８】
センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲに蓄積された電荷を帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲに転荷することにより得られる電圧ＶＦＳ、ＶＦＲのダイナミックレンジは、初期化状態においてセンサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲに蓄積される電荷量に応じて定まる。そこで、センサ容量素子ＣＳおよび参照容量素子ＣＲに印加される読出し電圧のうち、共通に電圧レベルが設定される第１電圧調整部ＶＣ１１の調整電圧ＶＡＤにおける電圧レベルを調整することにより、ダイナミックレンジの調整を行なうことができる。
【００６９】
センサ容量素子ＣＳまたは／および参照容量素子ＣＲに容量値のばらつきがある場合の容量オフセットについては、センサ容量素子ＣＳまたは／および参照容量素子ＣＲに印加される読出し電圧のうち、個別に電圧レベルが設定される第２電圧調整部ＶＣ１２の調整電圧ＶＡＳ、ＶＡＲにおける電圧レベルを調整することにより、容量オフセットの調整を行なうことができる。
【００７０】
また、第２実施形態では、第１電圧調整部ＶＣ２１による調整電圧ＶＡＤの調整が繰り返され、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲは、接続された容量センサＳＮ１および帰還容量素子ＣＦＳ、ＣＦＲに対して、第１および第２バッファ回路１１、１５の増幅度で定められる電圧レベルに自動調整され、ダイナミックレンジが調整される。第２電圧調整部ＶＣ２２による調整電圧ＶＦＳ、ＶＦＲの調整が繰り返され、容量センサＳＮ１によるセンス動作に先立つ初期化動作において出力電圧ＶＯＵＴが０値に自動調整されることにより、センサ容量素子ＣＳと参照容量素子ＣＲとの間の容量オフセットが調整される。
【００７１】
複数の帰還容量素子ＣＦＳ１〜ＣＦＳ３、ＣＦＲ１〜ＣＦＲ３を備えて、各々の素子をスイッチ素子ＳＦＳ１〜ＳＦＳ３、ＳＦＲ１〜ＳＦＲ３を介して帰還経路を構成する構成とすれば、複数のセンサ容量素子ＣＳ１〜ＣＳ３および参照容量素子ＣＲ１〜ＣＲ３の選択に応じて、スイッチ素子ＳＦＳ１〜ＳＦＳ３、ＳＦＲ１〜ＳＦＲ３を選択して、スイッチトキャパシタアンプ３から出力される差動出力電圧の電圧レベルを調整することができ、ダイナミックレンジの調整を行なうことができる。
【００７２】
また、複数の調整容量素子ＣＤＳ１〜ＣＤＳ３、ＣＤＲ１〜ＣＤＲ３を備えて、各々の素子をスイッチ素子ＳＤＳ１〜ＳＤＳ３、ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３を介して接続する構成とすれば、複数のセンサ容量素子ＣＳ１〜ＣＳ３および参照容量素子ＣＲ１〜ＣＲ３について容量値のばらつき等から生ずる容量オフセットに応じて、スイッチ素子ＳＤＳ１〜ＳＤＳ３、ＳＤＲ１〜ＳＤＲ３を選択して、容量オフセットを調整することができ、容量オフセットの調整を行なうことができる。
【００７３】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、図７では、選択される容量センサに応じて、ダイナミックレンジを調整するために帰還容量素子を選択し、または／および容量オフセットを調整するために調整容量素子を調整する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第２実施形態（図５）の場合において、複数の容量センサを選択する構成とする場合に、第１または／および第２バッファ回路１１、１５の増幅度、周波数特性、オフセット調整等の各種の特性を、選択される容量センサごとに切り替える構成とすることも可能である。この場合、特性情報は、メモリ等に予め格納しておき、必要に応じて読み出す構成とすることができる。
また、容量センサにおける容量変化は、センサ容量素子と参照容量素子との間の容量変化量に読出し電圧を乗じた値に基づいて、スイッチトキャパシタアンプの差動出力信号である電圧ＶＦＳと電圧ＶＦＲとの差分信号が確定されて検出される。また、読出し電圧は、調整電圧ＶＡＤに基づいて設定されるところ、調整電圧ＶＡＤは所定の基準電圧（不図示）に比例して生成される場合がある。この場合、電圧ＶＦＳ、ＶＦＲの差分信号を差分信号増幅部により増幅し、または更に後段に備えられる増幅部により増幅する場合に、差分信号増幅部または／および後段の増幅部における増幅度を、基準電圧に反比例する関係としてやれば、基準電圧にＤＣドリフトがある場合も、この影響を排除することができる。
【００７４】
ここで、本発明の技術思想により、背景技術における課題を解決するための手段を以下に列記する。
（付記１）  一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる、センサ容量素子と参照容量素子とで構成される容量センサと、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の他方端子への読出し電圧の印加により蓄積される電荷を該他方端子から取り出し、電圧信号に変換する電圧変換部と、
前記電圧変換部より出力される、前記センサ容量素子および前記参照容量素子による電圧信号の差分信号を増幅する差分信号増幅部と、
前記読出し電圧を調整する電圧調整部と
を備えることを特徴とする容量値変化検出装置。
（付記２）  前記電圧変換部は、差動出力構成のスイッチトキャパシタアンプ、または一対のスイッチトキャパシタアンプを備え、
前記スイッチトキャパシタアンプは、
各々の出力端子から該出力端子とは逆相の入力端子に帰還する一対の帰還容量素子
を備えることを特徴とする付記１に記載の容量値変化検出装置。
（付記３）  前記センサ容量素子および前記参照容量素子の他方端子と前記電圧調整部とを接続制御する第１スイッチ部と、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の他方端子と前記スイッチトキャパシタアンプの各々の入力端子とを接続制御する第２スイッチ部と、
前記各々の帰還容量素子をバイパス制御する第３スイッチ部と
を備え、
前記第１および第３スイッチ部と、前記第２スイッチ部とは、相補に導通制御されることを特徴とする付記２に記載の容量値変化検出装置。
（付記４）  前記電圧調整部の調整値を、予め、前記容量センサごとに格納しておく調整値格納部を備え、
接続される前記容量センサに応じて、前記調整値格納部から対応する調整値が選択されることを特徴とする付記１に記載の容量値変化検出装置。
（付記５）  前記電圧調整部は、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の各々に対して共通に印加され、ダイナミックレンジを調整する第１電圧調整部と、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の各々に対して個別に印加され、容量オフセットを調整する第２電圧調整部と
の、少なくとも何れか一方を含むことを特徴とする付記１に記載の容量値変化検出装置。
（付記６）  前記第１電圧調整部は、
前記電圧変換部の出力端子に接続され、前記電圧信号のピーク値を保持するピークホールド部と、
前記読出し電圧に対して、前記ピーク値に応じたフィードバックをする第１バッファ部と
を備えることを特徴とする付記５に記載の容量値変化検出装置。
（付記７）  前記第２電圧調整部は、
前記差分信号増幅部の出力端子に接続され、前記増幅された差分信号を保持するサンプルホールド部と、
前記読出し電圧に対して、前記増幅された差分信号に応じたフィードバックをする第２バッファ部と
を備えることを特徴とする付記５に記載の容量値変化検出装置。
（付記８）  前記第２バッファ部は、差動出力構成を備えることを特徴とする付記７に記載の容量値変化検出装置。
（付記９）  前記容量センサにおける容量オフセットを調整する第１調整容量素子と、
該第１調整容量素子を前記センサ容量素子または／および前記参照容量素子に並列接続する第１調整スイッチ部と
を、少なくとも一組備えることを特徴とする付記１に記載の容量値変化検出装置。
（付記１０）  複数の容量センサと、
前記複数の容量センサの各々を前記電圧変換部に接続する選択スイッチ部とを備え、
前記第１調整スイッチ部は、前記選択スイッチ部による選択に応じて切り替えられることを特徴とする付記９に記載の容量値変化検出装置。
（付記１１）  前記容量センサにおけるダイナミックレンジを調整する第２調整容量素子と、
該第２調整容量素子を前記帰還容量素子に並列接続する第２調整スイッチ部と
を、少なくとも一組備えることを特徴とする付記２に記載の容量値変化検出装置。
（付記１２）  複数の容量センサと、
前記複数の容量センサの各々を前記電圧変換部に接続する選択スイッチ部とを備え、
前記第２調整スイッチ部は、前記選択スイッチ部による選択に応じて切り替えられることを特徴とする付記１１に記載の容量値変化検出装置。
（付記１３）  複数の容量センサと、
前記容量センサごとに備えられ、前記容量センサによるセンス動作の際、前記差分信号増幅部により増幅された前記差分信号を保持するセンス信号保持部と、
前記容量センサごとに備えられ、前記容量センサによるセンス動作に先立ち、前記差分信号増幅部により増幅された前記差分信号を保持する初期化信号保持部と、
前記初期化信号保持部に保持されてなる差分信号に対する、前記センス信号保持部に保持されてなる差分信号の差分を増幅する増幅部と
を備えることを特徴とする付記１に記載の容量値変化検出装置。
（付記１４）  一方端子が共通端子として固定電位に接続されてなる、センサ容量素子と参照容量素子とで構成される容量センサの容量値変化検出方法であって、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子の他方端子に読出し電圧を印加して電荷を蓄積するステップと、
蓄積された前記電荷を各々の前記他方端子から取り出し、電圧信号に変換するステップと、
前記センサ容量素子および前記参照容量素子による電圧信号の差分信号を増幅するステップと、
前記読出し電圧を調整するステップと
を有することを特徴とする容量値変化検出方法。
（付記１５）  前記読出し電圧を調整するステップは、
前記電圧信号に変換するステップにより変換された前記電圧信号のピーク値を保持するステップと、
前記ピーク値に応じて前記読出し電圧にフィードバックを行なうステップと
を有することを特徴とする付記１４に記載の容量値変化検出方法。
（付記１６）  前記読出し電圧を調整するステップは、
前記差分信号を増幅するステップにより増幅された前記差分信号を保持するステップと、
前記差分信号に応じて前記読出し電圧にフィードバックを行なうステップと
を有することを特徴とする付記１４に記載の容量値変化検出方法。
（付記１７）  複数の容量センサを備え、
前記容量センサごとに、前記容量センサによるセンス動作の際、前記差分信号を増幅するステップにより増幅された前記差分信号を保持するステップと、
前記容量センサごとに、前記容量センサによるセンス動作に先立ち、前記差分信号を増幅するステップにより増幅された前記差分信号を保持するステップと、
前記センス動作に先立ち保持するステップにより保持されてなる前記差分信号に対する、前記センス動作の際に保持するステップにより保持されてなる前記差分信号の差分を増幅するステップと
を有することを特徴とする付記１４に記載の容量値変化検出方法。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１実施形態の回路図である。
【図２】回路動作を示す波形図である。
【図３】第１実施形態における電圧調整部の具体例を示す図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示す回路図である。
【図５】第２実施形態の回路図である。
【図６】温度依存性を有する読出し電圧を出力する回路例である。
【図７】複数の容量センサの各々に対して容量値の調整を行なう回路例である。
【図８】複数の容量センサに対して時分割処理を行なう回路例である。
【図９】図８の回路によりＤＣドリフトがキャンセルされることを示す図である。
【図１０】背景技術の回路図である。
【符号の説明】
【００７６】
３、３Ａ、３Ｂ        スイッチトキャパシタアンプ
５        差分信号増幅部
７        オア回路
９        ピークホールド回路
１０        メモリ
１１        第１バッファ回路
１５        第２バッファ回路
１３、２３〜２８        サンプルホールド回路
１７        判定部
２５        第２バッファ回路
２９〜３１        差動増幅器
ＣＤＳ１〜ＣＤＳ３、ＣＤＲ１〜ＣＤＲ３        調整容量素子
ＣＦＳ、ＣＦＳ１〜ＣＦＳ３、ＣＦＲ、ＣＦＲ１〜ＣＦＲ３        帰還容量素子
ＣＲ、ＣＲ１〜ＣＲ３        参照容量素子
ＣＳ、ＣＳ１〜ＣＳ３        センサ容量素子
Ｎ１、Ｎ２        他方端子
ＮＣ        共通端子
ＳＮ１〜ＳＮ３        容量センサ
ＶＣ１１、ＶＣ２１        第１電圧調整部
ＶＣ１２、ＶＣ２２        第２電圧調整部
ＶＡＤ、ＶＡＳ、ＶＡＲ        調整電圧
【図１】
2007003300.tif 000003
【図２】
2007003300.tif 000004
【図３】
2007003300.tif 000005
【図４】
2007003300.tif 000006
【図５】
2007003300.tif 000007
【図６】
2007003300.tif 000008
【図７】
2007003300.tif 000009
【図８】
2007003300.tif 000010
【図９】
2007003300.tif 000011
【図１０】
2007003300.tif 000012