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JP3449255B2 - Amplifier circuit device - Google Patents
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JP3449255B2 - Amplifier circuit device - Google Patents

Amplifier circuit device

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JP3449255B2
JP3449255B2 JP30889198A JP30889198A JP3449255B2 JP 3449255 B2 JP3449255 B2 JP 3449255B2 JP 30889198 A JP30889198 A JP 30889198A JP 30889198 A JP30889198 A JP 30889198A JP 3449255 B2 JP3449255 B2 JP 3449255B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、角速度検出装置、
加速度検出装置などに適用され、直列接続された一対の
コンデンサの中間に接続されて同コンデンサの容量変化
を表す信号を出力する増幅回路装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an angular velocity detecting device,
The present invention relates to an amplifier circuit device that is applied to an acceleration detection device or the like and that is connected to the middle of a pair of capacitors connected in series and that outputs a signal indicating the capacitance change of the capacitors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、振動子に機械的に接続された
櫛歯状電極によって構成され、電気的に直列接続された
一対のコンデンサに対する電荷の移動により同一対のコ
ンデンサの容量変化を表す電圧信号を取り出して、同信
号によって角速度、加速度などを検出することはよく知
られている。そして、この種の装置においては、例えば
特開平10−90742号公報に示されているように、
前記一対のコンデンサの中間点をオペアンプの反転入力
端に接続するとともに、同アンプの非反転入力端に直流
バイアス電圧を付与し、同アンプの出力端と反転入力端
との間に帰還用のコンデンサと抵抗を並列に接続した増
幅回路装置が利用されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a voltage representing a capacitance change of a capacitor of the same pair formed by a comb-shaped electrode mechanically connected to a vibrator and electrically transferred in series to a pair of capacitors. It is well known to take out a signal and detect angular velocity, acceleration, etc. by the signal. In this type of device, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-90742,
A midpoint of the pair of capacitors is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier, a DC bias voltage is applied to the non-inverting input terminal of the amplifier, and a feedback capacitor is provided between the output terminal and the inverting input terminal of the amplifier. An amplifier circuit device in which a resistor and a resistor are connected in parallel has been used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
増幅回路装置にあっては、一対のコンデンサの容量変化
の検出能力を高めるためには帰還用のコンデンサの容量
をなるべく小さくすることが好ましい反面、この帰還用
のコンデンサの容量を小さくすることは、同コンデンサ
と抵抗とによって決定される時定数を小さくすることを
意味し、この時定数があまり小さくなると、一対のコン
デンサの容量変化を表す交流信号を取り出せなくなる。
一方、この増幅回路装置にあっては、オペアンプを利用
しているために、反転入力端に直流バイアス電圧を付与
するための帰還用の抵抗は必ず必要であり、また同抵抗
の値を大きくすることは現実的には精度などの問題によ
り限界がある。したがって、帰還用のコンデンサを充分
に小さくすることができず、一対のコンデンサの容量変
化の検出能力を十分に高めることができなかった。
In the amplifier circuit device configured as described above, it is preferable to reduce the capacitance of the feedback capacitor as much as possible in order to enhance the capability of detecting the capacitance change of the pair of capacitors. On the other hand, reducing the capacitance of the feedback capacitor means reducing the time constant determined by the capacitor and the resistor. If this time constant becomes too small, the capacitance change of the pair of capacitors is represented. AC signal cannot be taken out.
On the other hand, in this amplifier circuit device, since the operational amplifier is used, a feedback resistor for applying a DC bias voltage to the inverting input terminal is always necessary, and the value of the resistor is increased. In reality, there is a limit due to problems such as accuracy. Therefore, the feedback capacitor cannot be made sufficiently small, and the capacity change detection capability of the pair of capacitors cannot be sufficiently improved.

【0004】[0004]

【発明の概要】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、前記従来の帰還用の抵抗を
設ける必要をなくすことにより帰還用のコンデンサの容
量を充分に小さくして、一対のコンデンサの容量変化の
検出能力を充分に高めることができる増幅回路装置を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to sufficiently reduce the capacitance of a feedback capacitor by eliminating the need for providing the conventional feedback resistor. Therefore, it is another object of the present invention to provide an amplifier circuit device capable of sufficiently enhancing the capacity change detection capability of a pair of capacitors.

【0005】上記目的を達成するために、本発明の構成
上の特徴は、直列接続された一対のコンデンサの中間に
入力端を接続するとともに、同入力端と出力端との間に
帰還用コンデンサを接続してなり、前記一対のコンデン
サに対する電荷の移動により同一対のコンデンサの容量
変化を表す電圧信号を前記出力端から出力する増幅回路
装置において、前記入力端に接続されて同入力端に入力
バイアス電圧を付与する入力バイアス回路と、前記出力
端に接続されて同出力端に出力バイアス電圧を付与する
出力バイアス回路とを設け、直流領域でのゲインをなく
し交流領域でのみで動作するようにしたことにある。
In order to achieve the above object, a structural feature of the present invention is that an input terminal is connected in the middle of a pair of capacitors connected in series, and a feedback capacitor is provided between the input terminal and the output terminal. In an amplifier circuit device that outputs a voltage signal indicating the capacitance change of the same pair of capacitors from the output end by the movement of electric charge to the pair of capacitors, the amplifier circuit device is connected to the input end and input to the same input end. An input bias circuit that applies a bias voltage and an output bias circuit that is connected to the output terminal and that applies an output bias voltage to the output terminal are provided so that gain in the DC region is eliminated and operation is performed only in the AC region. There is something I did.

【0006】この場合、前記増幅回路装置において、例
えば入力端と出力端との間にトランジスタを設け、同ト
ランジスタのベースを前記入力端に接続し、同トランジ
スタのエミッタにコンデンサを接続し、かつ同トランジ
スタのコレクタを前記出力端に接続するように構成でき
る。
In this case, in the amplifier circuit device, for example, a transistor is provided between the input terminal and the output terminal, the base of the transistor is connected to the input terminal, the capacitor is connected to the emitter of the transistor, and The collector of the transistor can be connected to the output.

【0007】上記のように構成した本発明においては、
入力端に入力バイアス電圧を付与するともに、出力端に
出力バイアス電圧を付与するようにして、直流領域での
ゲインをなくし交流領域でのみで動作するようにさせ、
帰還用のコンデンサに並列に接続した抵抗を用いないよ
うにした。その結果、本発明によれば、帰還用のコンデ
ンサの容量を十分に小さくすることができるので、一対
のコンデンサの容量変化の検出能力を充分に高めること
ができる。
In the present invention constructed as described above,
While applying an input bias voltage to the input terminal, and applying an output bias voltage to the output terminal, the gain in the DC region is eliminated and the operation is performed only in the AC region.
The resistor connected in parallel to the feedback capacitor was not used. As a result, according to the present invention, the capacitance of the feedback capacitor can be made sufficiently small, so that the capacity change detection capability of the pair of capacitors can be sufficiently enhanced.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図1は本発明に係る増幅回路装置
を適用した角速度検出装置を概略的に示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an angular velocity detecting device to which an amplifier circuit device according to the present invention is applied.

【0009】この角速度検出装置は、振動子をX軸方向
(図1の左右方向)に振動させた状態でZ軸回り(図1
の紙面垂直方向回り)に角速度が作用すると、コリオリ
力によって振動子が角速度に比例した振幅でY軸方向
(図1の左右方向)に振動することを利用して角速度を
検出するものであり、同振動子を組み込んだ半導体素子
Aと、各種電気回路に直流電源電圧を供給するための定
電圧源回路Bと、半導体素子Aに接続されて振動子をX
軸方向に駆動するための駆動回路Cと、半導体素子Aに
接続されて振動子のY軸方向の振動により前記角速度を
表す角速度信号を取り出すための角速度信号取出回路D
とを備えている。
This angular velocity detecting device rotates around the Z-axis (see FIG. 1) while vibrating the oscillator in the X-axis direction (left-right direction in FIG. 1).
When the angular velocity acts around (in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2), the angular velocity is detected by utilizing the fact that the oscillator vibrates in the Y-axis direction (left and right direction in FIG. 1) with an amplitude proportional to the angular velocity due to the Coriolis force. A semiconductor element A incorporating the same vibrator, a constant voltage source circuit B for supplying a DC power supply voltage to various electric circuits, and a vibrator X connected to the semiconductor element A for connecting the vibrator X
A driving circuit C for driving in the axial direction and an angular velocity signal extracting circuit D for extracting an angular velocity signal representing the angular velocity by vibrating the vibrator in the Y-axis direction, which is connected to the semiconductor element A.
It has and.

【0010】まず、半導体素子Aについて説明する。半
導体素子Aは、方形状の基板10の中央部上に所定距離
だけ浮かして設けた方形状の振動子11を有している。
振動子11は、基板10上に固着したアンカ12a〜1
2dに外側端にて接続されるとともに振動子11と同じ
く基板10上から所定距離だけ浮かして設けた梁13a
〜13dにより、基板10上の水平面内にてX軸方向及
びY軸方向に変位可能に支持されている。
First, the semiconductor element A will be described. The semiconductor element A has a rectangular oscillator 11 provided on a central portion of a rectangular substrate 10 so as to be floated over a predetermined distance.
The oscillators 11 are anchors 12 a to 1 a fixed on the substrate 10.
A beam 13a which is connected to 2d at its outer end and which is provided at a predetermined distance above the substrate 10 like the vibrator 11.
13d to 13d support the substrate 10 so as to be displaceable in the X-axis direction and the Y-axis direction in the horizontal plane.

【0011】振動子11のX軸方向各外側には、基板1
0上に固着した櫛歯状電極14a,14bがそれぞれ設
けられ、各櫛歯状電極14a,14bは、X軸方向に延
設されるとともにY軸方向に等間隔に配置された複数の
電極指を備えている。また、各櫛歯状電極14a,14
bのX軸方向各外側には、基板10上に固着されるとと
もに各櫛歯状電極14a,14bに接続されたパッド部
15a,15bがそれぞれ設けられ、同パッド部15
a,15b上には導電金属(例えばアルミニウム)で方
形状に形成された電極パッド16a,16bがそれぞれ
設けられている。
The substrate 1 is provided on each outside of the vibrator 11 in the X-axis direction.
0 is provided with comb-tooth-shaped electrodes 14a and 14b, respectively, and each comb-tooth-shaped electrode 14a and 14b is provided with a plurality of electrode fingers extending in the X-axis direction and arranged at equal intervals in the Y-axis direction. Is equipped with. In addition, each of the comb-shaped electrodes 14a, 14
Pad portions 15a and 15b fixed to the substrate 10 and connected to the comb-teeth-shaped electrodes 14a and 14b are provided on the respective outer sides of b in the X-axis direction.
Electrode pads 16a and 16b formed of a conductive metal (for example, aluminum) in a rectangular shape are provided on a and 15b, respectively.

【0012】振動子11のX軸方向側部には、振動子1
1と同様に基板10上から所定距離だけ浮かして同振動
子11と一体的に形成した櫛歯状電極17a,17bが
それぞれ設けられている。櫛歯状電極17a,17bは
X軸方向外側に延設されるとともにY軸方向に等間隔に
配置された複数の電極指をそれぞれ備えており、これら
の各電極指は櫛歯状電極14a,14bの各電極指間の
幅方向(Y軸方向)中心位置に侵入している。櫛歯状電
極14a,14bは、櫛歯状電極17a,17bと共に
振動子11に対する駆動部を構成するもので、振動子1
1は櫛歯状電極14a,14bへの駆動信号の印加時に
静電引力によりX軸方向に励振される。
The vibrator 1 is provided on the side of the vibrator 11 in the X-axis direction.
1, comb-shaped electrodes 17a and 17b are provided integrally with the vibrator 11 so as to float above the substrate 10 by a predetermined distance. Each of the comb-teeth electrodes 17a and 17b is provided with a plurality of electrode fingers extending outward in the X-axis direction and arranged at equal intervals in the Y-axis direction. 14b penetrates in the center position between the electrode fingers in the width direction (Y-axis direction). The comb-teeth electrodes 14a and 14b together with the comb-teeth electrodes 17a and 17b form a drive unit for the vibrator 11.
1 is excited in the X-axis direction by electrostatic attraction when the drive signal is applied to the comb-shaped electrodes 14a and 14b.

【0013】振動子11のY軸方向各外側には、基板1
0上に固着した複数組の櫛歯状電極組21a,21bが
それぞれ設けられて、各櫛歯状電極組21a,21b
は、X軸方向に延設されるとともにY軸方向に等間隔に
配置された複数の電極指を備えている。また、各櫛歯状
電極組21a,21bのY軸方向各外側には、基板10
上に固着されるとともに各櫛歯状電極組21a,21b
に接続されたパッド部22a,22bがそれぞれ設けら
れ、同パッド部22a,22b上には導電金属(例えば
アルミニウム)で方形状に形成された電極パッド23
a,23bがそれぞれ設けられている。
The substrate 1 is provided on each outside of the vibrator 11 in the Y-axis direction.
A plurality of comb-teeth-shaped electrode sets 21a and 21b fixed on the 0 are provided respectively, and the comb-teeth-shaped electrode sets 21a and 21b are respectively provided.
Is provided with a plurality of electrode fingers extending in the X-axis direction and arranged at equal intervals in the Y-axis direction. In addition, the substrate 10 is provided outside each of the comb-teeth electrode sets 21a and 21b in the Y-axis direction.
Each of the comb-teeth-shaped electrode sets 21a and 21b is fixed to the top
Pad portions 22a and 22b connected to the respective electrodes, and electrode pads 23 formed on the pad portions 22a and 22b in a rectangular shape with a conductive metal (for example, aluminum).
a and 23b are provided respectively.

【0014】振動子11のY軸方向側部には、振動子1
1と同様に基板10上から所定距離だけ浮かして同振動
子11と一体的に形成した複数組の櫛歯状電極組24
a,24bがそれぞれ設けられている。櫛歯状電極組2
4a,24bはX軸方向に延設されるとともにY軸方向
に等間隔に配置された複数の電極指をそれぞれ備えてお
り、これらの各電極指は櫛歯状電極組21a,21bの
各電極指間に侵入している。ただし、櫛歯状電極組24
aの各電極指は、櫛歯状電極組21aの各電極指間の幅
方向中心位置からずれて、同櫛歯状電極組21aの各電
極指のY軸方向外側にて同各電極指とそれぞれ近接して
おり、互い近接した各電極指同士でコンデンサを構成し
ている。また、櫛歯状電極組24bの各電極指も、櫛歯
状電極組21bの各電極指間の幅方向中心位置からずれ
て、同櫛歯状電極組21bの各電極指のY軸方向外側に
て同各電極指とそれぞれ近接しており、互い近接した各
電極指同士でコンデンサを構成している。
The vibrator 1 is provided on the Y-axis side of the vibrator 11.
A plurality of comb-teeth-shaped electrode sets 24, which are integrally formed with the vibrator 11 by floating a predetermined distance above the substrate 10 as in the case of 1.
a and 24b are provided respectively. Comb-shaped electrode set 2
4a and 24b are provided with a plurality of electrode fingers that extend in the X-axis direction and are arranged at equal intervals in the Y-axis direction, and these electrode fingers are electrodes of the comb-teeth-shaped electrode sets 21a and 21b. It has penetrated between the fingers. However, the comb-teeth-shaped electrode set 24
The electrode fingers of a are displaced from the center position in the width direction between the electrode fingers of the comb-tooth-shaped electrode set 21a, and are located outside the electrode fingers of the comb-tooth-shaped electrode set 21a in the Y-axis direction. The electrodes are close to each other, and the electrode fingers close to each other form a capacitor. Further, each electrode finger of the comb-tooth-shaped electrode set 24b is also displaced from the center position in the width direction between the electrode fingers of the comb-tooth-shaped electrode set 21b, and is outside the Y-axis direction of each electrode finger of the same comb-tooth-shaped electrode set 21b. The electrode fingers are close to each other, and the electrode fingers close to each other form a capacitor.

【0015】櫛歯状電極組21a,21bは、櫛歯状電
極組24a,24bと共に振動子11の振動に対する検
出部を構成するもので、同振動子11のY軸方向の振動
時には、櫛歯状電極組21a,24aの各近接した一対
の電極指間の距離と、櫛歯状電極組21b,24bの各
近接した一対の電極指間の距離とは、一方の距離が増加
する場合には他方の距離が減少するように互いに反対方
向に増減変化する。すなわち、櫛歯状電極組21a及び
櫛歯状電極組24aの各近接した電極指によって構成さ
れるコンデンサ(以下、コンデンサCaという)の総容
量が増加(又は)すると、櫛歯状電極組21b及び櫛歯
状電極組24bの各近接した電極指によって構成される
コンデンサ(以下、コンデンサCbという)の総容量が
減少(又は増加)するようになっている。
The comb-tooth-shaped electrode sets 21a and 21b form a detection section for the vibration of the vibrator 11 together with the comb-tooth-shaped electrode sets 24a and 24b. If the distance between the pair of adjacent electrode fingers of the comb-shaped electrode pairs 21a and 24a and the distance between the pair of adjacent electrode fingers of the comb-tooth-shaped electrode pairs 21b and 24b increases when the distance increases, It increases or decreases in opposite directions so that the other distance decreases. That is, when the total capacitance of the capacitors (hereinafter, referred to as capacitors Ca) formed by the adjacent electrode fingers of the comb-teeth electrode set 21a and the comb-teeth electrode set 24a increases (or), the comb-teeth electrode set 21b and The total capacitance of the capacitors (hereinafter, referred to as capacitors Cb) formed by the adjacent electrode fingers of the comb-teeth-shaped electrode set 24b decreases (or increases).

【0016】また、基板10上には、基板10上に固着
されるとともにアンカ12cに接続されたパッド部25
が設けられ、同パッド部25上には導電金属(例えばア
ルミニウム)で方形状に形成された電極パッド26が設
けられている。
Further, on the substrate 10, a pad portion 25 fixed to the substrate 10 and connected to the anchor 12c is provided.
Is provided on the pad portion 25, and an electrode pad 26 formed of a conductive metal (for example, aluminum) in a rectangular shape is provided on the pad portion 25.

【0017】このような構成の半導体素子Aの製造方法
について、簡単に説明しておく。まず、単結晶シリコン
層からなる下層の上面上にシリコン酸化膜からなる中間
層を介して単結晶シリコン層からなる上層を設けたSO
I(Silicon−On-Insulator)基板を用意し、上層にリ
ン、ボロン等の不純物をドーピングして同上層を低抵抗
化する。次に、振動子11、アンカ12a〜12d、梁
13a〜13d、櫛歯状電極14a,14b、17a,
17b、櫛歯状電極組21a,21b,24a,24b
及びパッド部15a,15b,22a,22b,25に
相当する部分の上層上面をレジスト膜にてマスクして、
前記部分以外の上層及び中間層を反応性イオンエッチン
グ等でエッチングして取り除く。これにより、前述した
基板10上に固着されたアンカ12a〜12d、櫛歯状
電極14a,14b、櫛歯状電極組21a,21b及び
パッド部15a,15b,22a,22b,25を形成
する。
A method of manufacturing the semiconductor device A having such a structure will be briefly described. First, SO in which an upper layer made of a single crystal silicon layer is provided on an upper surface of a lower layer made of a single crystal silicon layer with an intermediate layer made of a silicon oxide film interposed therebetween.
An I (Silicon-On-Insulator) substrate is prepared, and the upper layer is doped with impurities such as phosphorus and boron to reduce the resistance of the upper layer. Next, the vibrator 11, the anchors 12a to 12d, the beams 13a to 13d, the comb-teeth electrodes 14a, 14b, 17a,
17b, comb-tooth-shaped electrode pairs 21a, 21b, 24a, 24b
And the upper surface of the upper part of the portions corresponding to the pad portions 15a, 15b, 22a, 22b, 25 is masked with a resist film,
The upper layer and the intermediate layer other than the above portion are removed by etching by reactive ion etching or the like. As a result, the anchors 12a to 12d, the comb-teeth-shaped electrodes 14a and 14b, the comb-teeth-shaped electrode sets 21a and 21b, and the pad portions 15a, 15b, 22a, 22b, and 25 fixed on the substrate 10 are formed.

【0018】次に、振動子11、梁13a〜13d、櫛
歯状電極17a,17b及び櫛歯状電極組24a,24
bに相当する部分の中間層をフッ酸水溶液などでエッチ
ングすることにより除去し、前述した基板10上から所
定距離だけ浮かした振動子11、梁13a〜13d、櫛
歯状電極17a,17b、櫛歯状電極組24a,24b
を形成する。その後、パッド部15a,15b,22
a,22b,25上に、電極パッド16a,16b,2
3a,23b,26を形成する。このようにして構成し
た半導体素子Aにおいては、上層は前述のように低抵抗
化されているので、振動子11、アンカ12a〜12
d、梁13a〜13d、櫛歯状電極17a,17b、櫛
歯状電極組24a,24b、パッド部25及び電極パッ
ド26間は、導体に近い状態で電気的に接続されてい
る。また、櫛歯状電極14a、パッド部15a及び電極
パッド16a間、櫛歯状電極14b、パッド部15b及
び電極パッド16b間、櫛歯状電極組21a、パッド部
22a及び電極パッド23a間、並びに櫛歯状電極組2
1b、パッド部22b及び電極パッド23b間も、それ
ぞれ独立に導体に近い状態でそれぞれ電気的に接続され
ている。
Next, the oscillator 11, the beams 13a to 13d, the comb-teeth electrodes 17a and 17b, and the comb-teeth electrode sets 24a and 24.
The intermediate layer corresponding to b is removed by etching with an aqueous solution of hydrofluoric acid or the like, and the vibrator 11, the beams 13a to 13d, the comb-shaped electrodes 17a and 17b, and the combs which are floated from the substrate 10 by a predetermined distance are removed. Toothed electrode set 24a, 24b
To form. Then, the pad portions 15a, 15b, 22
a, 22b, 25 on the electrode pads 16a, 16b, 2
3a, 23b and 26 are formed. In the semiconductor element A thus configured, the upper layer has a low resistance as described above, and therefore the vibrator 11 and the anchors 12a to 12a.
The d, the beams 13a to 13d, the comb-teeth electrodes 17a and 17b, the comb-teeth electrode groups 24a and 24b, the pad portion 25, and the electrode pad 26 are electrically connected in a state close to a conductor. Further, the comb-teeth electrode 14a, the pad portion 15a and the electrode pad 16a, the comb-teeth electrode 14b, the pad portion 15b and the electrode pad 16b, the comb-teeth electrode set 21a, the pad portion 22a and the electrode pad 23a, and the comb. Toothed electrode set 2
1b, the pad portion 22b, and the electrode pad 23b are also electrically connected to each other independently in a state close to a conductor.

【0019】定電圧源回路Bは、バッテリ(図示しな
い)からの直流電圧を入力して、同直流電圧を種々の電
圧に変換して駆動回路C、角速度信号取出回路Dなどの
回路に必要に応じた電源電圧を供給するものである。特
に、この定電圧源回路Bには、駆動回路Cのように振動
子11を駆動するために高い電源電圧を必要とする回路
に対して高い直流電圧を供給するため、入力した直流電
圧を所定の高い電圧まで昇圧する昇圧回路が内蔵されて
いる。
The constant voltage source circuit B inputs a DC voltage from a battery (not shown), converts the DC voltage into various voltages, and is necessary for circuits such as the drive circuit C and the angular velocity signal extraction circuit D. It supplies the corresponding power supply voltage. In particular, since the constant voltage source circuit B supplies a high DC voltage to a circuit that requires a high power supply voltage to drive the vibrator 11 like the drive circuit C, the input DC voltage is set to a predetermined value. It has a built-in booster circuit that boosts the voltage to a high voltage.

【0020】この昇圧回路の一例を図2に示してある。
この昇圧回路においては、電源線31と接地間に、定電
流回路32とPNP型トランジスタ33とが同回路32
の出力端と同トランジスタ33のエミッタとを接続する
ことにより直列接続されている。なお、図中の矢印は電
流の向きを示す。トランジスタ33のベースと接地間に
は基準電圧Vrefを発生する基準電圧源34が接続され
るとともに、同トランジスタ33のコレクタは接地され
ている。定電流回路32とトランジスタ33のエミッタ
との接続点には、複数(本実施形態では4個)のダイオ
ード35a〜35dがアノード側を前記接続点側にして
直列接続されており、最終段のダイオード35dのカソ
ード側は出力端子OUTに接続されている。各ダイオー
ド35a〜35dのカソード側には、コンデンサ36a
〜36dの各一端がそれぞれ接続されている。
An example of this booster circuit is shown in FIG.
In this booster circuit, a constant current circuit 32 and a PNP transistor 33 are provided between the power supply line 31 and ground.
Of the transistor 33 and the emitter of the transistor 33 are connected in series. In addition, the arrow in a figure shows the direction of an electric current. A reference voltage source 34 that generates a reference voltage Vref is connected between the base of the transistor 33 and the ground, and the collector of the transistor 33 is grounded. At the connection point between the constant current circuit 32 and the emitter of the transistor 33, a plurality (four in this embodiment) of diodes 35a to 35d are connected in series with the anode side as the connection point side, and the diode at the final stage is connected. The cathode side of 35d is connected to the output terminal OUT. A capacitor 36a is provided on the cathode side of each of the diodes 35a to 35d.
One end of each of ~ 36d is connected.

【0021】コンデンサ36a,36cの他端は、発振
器37からのクロック信号を入力して同クロック信号を
反転するインバータ38aの出力端に接続されている。
コンデンサ36bの他端は、インバータ38aからの反
転されたクロック信号を再度反転するインバータ38b
の出力端に接続されている。これらの発振器37及びイ
ンバータ38a,38bから出力される各クロック信号
は、デューティ比1/2のローレベル(接地電圧)とハ
イレベル(基準電圧Vref)とを交互に繰り返す所定周
波数(例えば、数10KHz)の矩形波パルス列信号で
ある。コンデンサ36dの他端は接地されている。な
お、各インバータ38a,38bとトランジスタ33の
エミッタとの接続線は、同インバータ38a,38bに
電源電圧を供給するためのものである。
The other ends of the capacitors 36a and 36c are connected to the output end of an inverter 38a which receives the clock signal from the oscillator 37 and inverts the clock signal.
The other end of the capacitor 36b has an inverter 38b that inverts the inverted clock signal from the inverter 38a again.
Is connected to the output end of. Each clock signal output from the oscillator 37 and the inverters 38a and 38b has a predetermined frequency (for example, several tens KHz) in which a low level (ground voltage) with a duty ratio of 1/2 and a high level (reference voltage Vref) are alternately repeated. ) Is a rectangular wave pulse train signal. The other end of the capacitor 36d is grounded. The connection line between each of the inverters 38a and 38b and the emitter of the transistor 33 is for supplying a power supply voltage to the inverters 38a and 38b.

【0022】このように構成した昇圧回路の動作を簡単
に説明しておくと、トランジスタ33は基準電圧源34
からの基準電圧Vrefにより常時オンしていて、定電流
回路32からの定電流はトランジスタ33を介して接地
に常時流れている。このとき、トランジスタ33のエミ
ッタの電圧は、ほぼ基準電圧Vref(詳しくは前記基準
電圧にトランジスタ33のエミッタ−ベース間電圧を加
算した値)に保たれる。この状態で、インバータ38a
からのクロック信号がローレベルになると、コンデンサ
36aにはダイオード35aを介して電流が流れ込み、
同コンデンサ36aは基準電圧Vref(正確にはトラン
ジスタ33のエミッタ電圧からダイオード35aの電圧
降下分だけ低い電圧)に充電される。
The operation of the booster circuit thus configured will be briefly described. The transistor 33 is the reference voltage source 34.
The constant current from the constant current circuit 32 always flows to the ground via the transistor 33. At this time, the voltage of the emitter of the transistor 33 is maintained at approximately the reference voltage Vref (specifically, the value obtained by adding the emitter-base voltage of the transistor 33 to the reference voltage). In this state, the inverter 38a
When the clock signal from is low level, current flows into the capacitor 36a via the diode 35a,
The capacitor 36a is charged to a reference voltage Vref (more precisely, a voltage lower than the emitter voltage of the transistor 33 by the voltage drop of the diode 35a).

【0023】次に、インバータ38aからのクロック信
号がハイレベルになると、コンデンサ36aのダイオー
ド35a,35b側の電位は基準電圧分だけ高い電圧ま
で上昇する。このとき、インバータ38bからのクロッ
ク信号はローレベルにあるので、コンデンサ36bは前
記上昇されたコンデンサ36aの電圧により充電され
る。そして、次に、インバータ38bからのクロック信
号がハイレベルになると、コンデンサ36bのダイオー
ド35b,35c側の電位は前記充電された電圧よりも
さらに基準電圧分だけ高い電圧まで上昇する。そして、
このとき、インバータ38aからのクロック信号はロー
レベルにあるので、コンデンサ36cは前記上昇された
コンデンサ36bの電圧により充電される。
Next, when the clock signal from the inverter 38a becomes high level, the potential of the capacitor 36a on the diodes 35a and 35b side rises to a voltage higher by the reference voltage. At this time, since the clock signal from the inverter 38b is at the low level, the capacitor 36b is charged by the increased voltage of the capacitor 36a. Then, next, when the clock signal from the inverter 38b becomes high level, the potentials of the capacitors 36b on the diodes 35b and 35c side rise to a voltage higher than the charged voltage by the reference voltage. And
At this time, since the clock signal from the inverter 38a is at a low level, the capacitor 36c is charged by the increased voltage of the capacitor 36b.

【0024】このようにして、コンデンサ36a〜36
dのダイオード35a〜35d側の端子電圧は、発信器
37及びインバータ38a,38bからのクロック信号
により順次上昇制御されて、出力端子OUTから基準電
圧Vrefよりも充分に高い電圧が取り出される。また、
この昇圧回路においては、コンデンサ36a〜36dの
充放電は断続的に行われ、この充放電による電流値は比
較的大きいものであるが、定電流回路32を用いて直流
電源(電源線)31及び接地に流れる電流を常にほぼ一
定にするようにしたので、ラジオノイズなどの放射を少
なくすることができる。なお、前記昇圧回路のトランジ
スタ33を図3に示すように、オペアンプ39に変更し
て、ダイオード35aのアノード側の電圧を基準電圧V
refに保つとともに、定電流回路32からの電流が常に
オペアンプ39にその出力端子から流れ込むようにして
もよい。この場合、基準電圧源34をオペアンプ39の
非反転入力に接続するとともに、出力端と反転入力端を
短絡するようにする。
In this way, the capacitors 36a-36
The terminal voltage of the diode d on the side of the diodes 35a to 35d is sequentially controlled to be increased by the clock signals from the oscillator 37 and the inverters 38a and 38b, and a voltage sufficiently higher than the reference voltage Vref is taken out from the output terminal OUT. Also,
In this booster circuit, charging and discharging of the capacitors 36a to 36d are performed intermittently, and the current value due to this charging and discharging is relatively large. However, the constant current circuit 32 is used, and the DC power supply (power supply line) 31 and Since the current flowing to the ground is always made almost constant, radiation such as radio noise can be reduced. The transistor 33 of the booster circuit is changed to an operational amplifier 39 as shown in FIG. 3, and the voltage on the anode side of the diode 35a is changed to the reference voltage V.
The current from the constant current circuit 32 may always flow into the operational amplifier 39 from its output terminal while being kept at ref. In this case, the reference voltage source 34 is connected to the non-inverting input of the operational amplifier 39, and the output terminal and the inverting input terminal are short-circuited.

【0025】駆動回路Cは、定電圧源回路Bに接続され
るとともに電極パッド16a,16bに接続されてお
り、内部に発振器、増幅器などを備えている。発振器
は、振動子11の共振周波数にほぼ等しい所定周波数
(例えば10KHz程度)の信号を発振するもので、同
発振器の出力は増幅器を介して電極パッド16a,16
bに供給される。なお、電極パッド16a,16bには
駆動用信号として互いに逆相の発振信号が与えられる。
The drive circuit C is connected to the constant voltage source circuit B and also to the electrode pads 16a and 16b, and has an oscillator, an amplifier and the like inside. The oscillator oscillates a signal of a predetermined frequency (for example, about 10 KHz) substantially equal to the resonance frequency of the vibrator 11, and the output of the oscillator is transmitted through the amplifier to the electrode pads 16a, 16.
b. The electrode pads 16a and 16b are supplied with oscillation signals having opposite phases to each other as driving signals.

【0026】角速度信号取出回路Dは、図1及び図4に
示すように、半導体素子Aの電極パッド23a,23
b,26及び定電圧源回路Bに接続されている。ここ
で、図1と図4との関係について説明しておく。図4の
半導体素子Aは、図1の振動子11のY軸方向の振動を
検出するための構造のみを模擬的に示しており、図4の
電極パッド23a,23b間に直列に接続されたコンデ
ンサCa,Cbは、櫛歯状電極組21a,24aにより
構成されたコンデンサと、櫛歯状電極組21b,24b
により構成されたコンデンサとにそれぞれ対応してい
る。そして、図4のコンデンサCa,Cb間の接続点で
ある電極パッド26は、図1の櫛歯状電極組24a,2
4bの中間に位置する振動子11、梁13c及びアンカ
12cを介して電気的に接続された電極パッド26に対
応している。
As shown in FIGS. 1 and 4, the angular velocity signal extraction circuit D includes electrode pads 23a, 23 of the semiconductor element A.
b, 26 and the constant voltage source circuit B. Here, the relationship between FIG. 1 and FIG. 4 will be described. The semiconductor element A of FIG. 4 schematically shows only the structure for detecting the vibration of the vibrator 11 of FIG. 1 in the Y-axis direction, and is connected in series between the electrode pads 23a and 23b of FIG. The capacitors Ca and Cb are composed of the comb-teeth electrode sets 21a and 24a, and the comb-teeth electrode sets 21b and 24b.
And a capacitor configured by. The electrode pad 26, which is the connection point between the capacitors Ca and Cb in FIG. 4, is the comb-teeth electrode set 24a, 2 in FIG.
It corresponds to the electrode pad 26 electrically connected via the vibrator 11, the beam 13c and the anchor 12c located in the middle of 4b.

【0027】この角速度信号取出回路Dは、定電圧源回
路Bから供給される電源電圧により動作する高周波発振
器D1、増幅回路D2、復調回路D3及び同期検波回路
D4を備えている。高周波発振器D1は、振動子11の
共振周波数よりも非常に高い周波数(例えば1MHz程
度)を有する正弦波状の高周波信号を発生して、同高周
波信号を電極パッド23bに供給する。この高周波信号
発生回路D1には反転アンプ41が接続されており、同
アンプ41は高周波信号発生回路D1からの高周波信号
を反転して、同信号と逆相の正弦波状の高周波信号を電
極パッド23aに供給する。
The angular velocity signal extraction circuit D is provided with a high frequency oscillator D1, an amplification circuit D2, a demodulation circuit D3 and a synchronous detection circuit D4 which are operated by the power supply voltage supplied from the constant voltage source circuit B. The high frequency oscillator D1 generates a sinusoidal high frequency signal having a frequency (for example, about 1 MHz) much higher than the resonance frequency of the vibrator 11, and supplies the high frequency signal to the electrode pad 23b. An inverting amplifier 41 is connected to the high-frequency signal generation circuit D1, which inverts the high-frequency signal from the high-frequency signal generation circuit D1 and outputs a sinusoidal high-frequency signal having a phase opposite to that of the high-frequency signal generation circuit D1 to the electrode pad 23a. Supply to.

【0028】増幅回路D2は、電極パッド26に接続さ
れた入力端子INを備え、一対のコンデンサCa,Cb
に対する電荷の移動により同一対のコンデンサCa,C
bの容量変化を表す電圧信号を出力端子OUTから出力
するするものである。入力端子INは、正の電源電圧V
ccを供給する直流電源(電源線)42にドレインを接
続した電解効果トランジスタ(FET)43のゲートに
接続され、同FET43のソースは電流バイアス用の定
電流回路44を介して接地されている。図中の矢印は電
流の流れる向きを表す。このFET43はボルテージフ
ォロアを構成するもので、そのゲートと接地間には直列
接続された抵抗45及び直流電源46が接続されてい
る。抵抗45は増幅回路D2の入力抵抗として機能する
もので、直流電源46は入力バイアス電圧を付与する入
力バイアス回路を構成するものである。
The amplifier circuit D2 has an input terminal IN connected to the electrode pad 26, and has a pair of capacitors Ca and Cb.
Of the same pair of capacitors Ca, C
A voltage signal indicating the capacitance change of b is output from the output terminal OUT. The input terminal IN has a positive power supply voltage V
It is connected to the gate of a field effect transistor (FET) 43 having a drain connected to a DC power supply (power supply line) 42 for supplying cc, and the source of the FET 43 is grounded via a constant current circuit 44 for current bias. The arrows in the figure represent the direction of current flow. The FET 43 constitutes a voltage follower, and a resistor 45 and a DC power supply 46 connected in series are connected between its gate and ground. The resistor 45 functions as an input resistance of the amplifier circuit D2, and the DC power supply 46 constitutes an input bias circuit that applies an input bias voltage.

【0029】FET43のソースは反転増幅用のNPN
型のトランジスタ47のベースに接続されて、同トラン
ジスタ47のエミッタと接地間には、コンデンサ48及
び電流バイアス用の定電流回路49が並列に接続されて
いる。トランジスタ47のコレクタには、コレクタを出
力端子OUTに接続した増幅用のNPN型で構成したト
ランジスタ51のエミッタが接続されており、同トラン
ジスタ51のベースには直流電源52から所定の直流電
圧が供給されている。トランジスタ51のコレクタ(出
力端子OUT)と直流電源(電源線)42との間には電
流バイアス用の定電流回路53が接続されており、同コ
レクタ(出力端子OUT)と入力端子INとの間には帰
還用のコンデンサ54が接続されている。また、トラン
ジスタ51のコレクタ(出力端子OUT)と接地間に
は、位相補償用のコンデンサ55が接続されているとと
もに、直列接続された抵抗56と直流電源57が接続さ
れている。抵抗56は増幅回路D2の出力抵抗として機
能するもので、直流電源57は出力バイアス電圧を付与
する出力バイアス回路を構成するものである。
The source of the FET 43 is an NPN for inverting amplification.
A transistor 48 of the same type is connected to the base of the transistor 47, and a capacitor 48 and a constant current circuit 49 for current bias are connected in parallel between the emitter of the transistor 47 and the ground. The collector of the transistor 47 is connected to the emitter of a transistor 51 of NPN type for amplification whose collector is connected to the output terminal OUT, and a predetermined DC voltage is supplied from a DC power supply 52 to the base of the transistor 51. Has been done. A constant current circuit 53 for current bias is connected between the collector (output terminal OUT) of the transistor 51 and the DC power supply (power supply line) 42, and between the collector (output terminal OUT) and the input terminal IN. A feedback capacitor 54 is connected to the. Further, between the collector (output terminal OUT) of the transistor 51 and the ground, a capacitor 55 for phase compensation is connected, and a resistor 56 and a DC power supply 57 connected in series are connected. The resistor 56 functions as an output resistance of the amplifier circuit D2, and the DC power supply 57 constitutes an output bias circuit that applies an output bias voltage.

【0030】このように構成した増幅回路D2の特徴
は、直流電源46,57により入力端子IN及び出力端
子OUTに直流バイアス電圧を付与し、コンデンサ48
により直流領域でのゲインをなくすことにより、帰還用
のコンデンサ54と通常並列に設けられる帰還用の抵抗
をなくすようにしている。これにより、コンデンサ54
の容量を小さくすることができて、半導体素子AのC
a,Cbの電荷移動による容量変化の検出能力を高める
ようにしている。なお、トランジスタ43,47,51
よりなる増幅回路のゲインGは、前記コンデンサ48の
容量C48と抵抗56の抵抗値R56とにより決まるG=ω
4856(ωは入力信号の各周波数である)に定められ
る。
The characteristic of the amplifier circuit D2 configured as above is that DC bias voltages are applied to the input terminal IN and the output terminal OUT by the DC power supplies 46 and 57, and the capacitor 48 is provided.
Thus, by eliminating the gain in the DC region, the feedback resistor normally provided in parallel with the feedback capacitor 54 is eliminated. This allows the condenser 54
The capacitance of the semiconductor element A can be reduced, and
The ability to detect a capacitance change due to charge transfer of a and Cb is enhanced. The transistors 43, 47, 51
The gain G of the amplifying circuit consisting of G = ω is determined by the capacitance C 48 of the capacitor 48 and the resistance value R 56 of the resistor 56.
C 48 R 56 (ω is each frequency of the input signal).

【0031】復調回路D3は、増幅回路D2の出力端子
OUTに接続されており、同出力端子OUTからの信号
を、高周波発振器D1により発生される高周波信号の周
波数と同一周波数で同期検波して、コンデンサCa,C
bの容量変化を表す信号(振動子11のY軸方向の振動
を表す信号)を取り出して出力するものである。言い換
えれば、コンデンサCa,Cbの中間点の信号は、高周
波発振器D1からの高周波信号をコンデンサCa,Cb
の容量変化を表す信号で振幅変調した信号であるので、
復調回路D3は、前記高周波信号を振幅変調した変調信
号であるコンデンサCa,Cbの容量変化を表す信号を
取り出すものである。
The demodulation circuit D3 is connected to the output terminal OUT of the amplifier circuit D2 and synchronously detects the signal from the output terminal OUT at the same frequency as the frequency of the high frequency signal generated by the high frequency oscillator D1. Capacitors Ca and C
The signal indicating the capacitance change of b (the signal indicating the vibration of the vibrator 11 in the Y-axis direction) is extracted and output. In other words, the signal at the intermediate point between the capacitors Ca and Cb is the high frequency signal from the high frequency oscillator D1.
Since it is a signal that is amplitude-modulated with a signal that represents the capacitance change of
The demodulation circuit D3 extracts a signal indicating a capacitance change of the capacitors Ca and Cb, which is a modulation signal obtained by amplitude-modulating the high frequency signal.

【0032】同期検波回路D4は、復調回路D3に接続
されて、同回路D3からのコンデンサCa,Cbの容量
変化を表す信号(振動子11のY軸方向の振動を表す信
号)を同振動子11のY軸方向の振動周波数で同期検波
して、前記信号の振幅エンベロープを取り出すものであ
る。言い換えれば、コンデンサCa,Cbの容量変化を
表す信号(振動子11のY軸方向の振動を表す信号)の
振幅は、半導体素子AのZ軸回りの角速度に比例してい
るので、同期検波回路D4は前記角速度を表す信号を取
り出すものである。
The synchronous detection circuit D4 is connected to the demodulation circuit D3 and outputs a signal (a signal representing the vibration of the vibrator 11 in the Y-axis direction) indicating the capacitance change of the capacitors Ca and Cb from the circuit D3. The amplitude envelope of the signal is taken out by synchronous detection at the vibration frequency of 11 in the Y-axis direction. In other words, the amplitude of the signal indicating the capacitance change of the capacitors Ca and Cb (the signal indicating the vibration of the oscillator 11 in the Y-axis direction) is proportional to the angular velocity of the semiconductor element A about the Z-axis. D4 is for extracting a signal representing the angular velocity.

【0033】次に、上記のように構成した実施形態の動
作を説明する。駆動回路Bから所定周波数の駆動信号を
電極パッド16a,16bを介して櫛歯状電極14a,
14bに付与すると、振動子11は、櫛歯状電極14
a,17a間及び櫛歯状電極14b,17b間の静電引
力により、前記所定周波数に等しい周波数でX軸方向に
一定振幅で振動する。この状態で、半導体素子AにZ軸
回りの角速度が作用すると、振動子11はX軸方向に前
記角速度の大きさに比例した振幅で振動し始める。これ
により、櫛歯状電極組24a,24bの各電極指は、櫛
歯状電極組21a,21bの各近接対向する電極指に前
記振動に同期して近づいたり、離れたりする。この場
合、櫛歯状電極組24a,21aの各近接した電極指間
の距離が増加(又は減少)すれば、櫛歯状電極組24
b,21bの各近接した電極指間の距離は減少(又は増
加)するので、櫛歯状電極組24a,21aによって構
成されたコンデンサCaの容量と、櫛歯状電極組24
b,21bによって構成されたコンデンサCbの容量と
は、互いに反対方向に増減変化する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. A drive signal of a predetermined frequency is output from the drive circuit B via the electrode pads 16a and 16b to the comb-teeth-shaped electrodes 14a,
14b, the vibrator 11 becomes a comb-shaped electrode 14
The electrostatic attraction between a and 17a and between the comb-teeth-shaped electrodes 14b and 17b causes vibration at a constant amplitude in the X-axis direction at a frequency equal to the predetermined frequency. In this state, when an angular velocity around the Z axis acts on the semiconductor element A, the vibrator 11 starts to vibrate in the X axis direction with an amplitude proportional to the magnitude of the angular velocity. As a result, the electrode fingers of the comb-tooth-shaped electrode sets 24a and 24b move closer to or away from the electrode fingers of the comb-tooth-shaped electrode sets 21a and 21b that are in close proximity to each other in synchronization with the vibration. In this case, if the distance between the adjacent electrode fingers of the comb-teeth electrode set 24a, 21a increases (or decreases), the comb-teeth electrode set 24
Since the distance between the adjacent electrode fingers of b and 21b decreases (or increases), the capacitance of the capacitor Ca formed by the comb-teeth electrode sets 24a and 21a and the comb-teeth electrode set 24
The capacitance of the capacitor Cb formed by b and 21b increases or decreases in the opposite directions.

【0034】一方、コンデンサCa,Cbの両端には、
高周波発信器D1及び反転アンプ41から電極パッド2
3a,23bを介して高周波信号が印加されており、コ
ンデンサCa,Cb間の接続点からは、前記高周波信号
をコンデンサCa,Cbの容量変化に応じて振幅変調し
た電圧信号が得られる。そして、増幅回路D2が前記電
圧信号を反転増幅して、同反転増幅した電圧信号を復調
回路D3に供給する。復調回路D3は、高周波発振器D
1により発生される高周波信号の周波数と同一周波数を
用いて、前記反転増幅された電圧信号を復調して、コン
デンサCa,Cbの容量変化を表す信号(振動子11の
Y軸方向の振動を表す信号)を同期検波回路D4に出力
する。同期検波回路D4は、復調回路D3からのコンデ
ンサCa,Cbの容量変化を表す信号(振動子11のY
軸方向の振動を表す信号)を、振動子11のY軸方向の
振動周波数で同期検波して、半導体素子AのZ軸回りの
角速度を表す信号を出力する。
On the other hand, at both ends of the capacitors Ca and Cb,
Electrode pad 2 from high frequency oscillator D1 and inverting amplifier 41
A high-frequency signal is applied via 3a and 23b, and a voltage signal obtained by amplitude-modulating the high-frequency signal according to the capacitance change of the capacitors Ca and Cb is obtained from the connection point between the capacitors Ca and Cb. Then, the amplifier circuit D2 inverts and amplifies the voltage signal, and supplies the inverted and amplified voltage signal to the demodulation circuit D3. The demodulation circuit D3 is a high frequency oscillator D
1 is used to demodulate the inverted and amplified voltage signal using the same frequency as the frequency of the high-frequency signal to generate a signal indicating the capacitance change of the capacitors Ca and Cb (representing the vibration of the vibrator 11 in the Y-axis direction). Signal) to the synchronous detection circuit D4. The synchronous detection circuit D4 is a signal (Y of the oscillator 11) indicating the capacitance change of the capacitors Ca and Cb from the demodulation circuit D3.
(A signal representing vibration in the axial direction) is synchronously detected at the vibration frequency of the vibrator 11 in the Y-axis direction, and a signal representing the angular velocity of the semiconductor element A about the Z-axis is output.

【0035】このような動作においては、帰還回路にコ
ンデンサ54のみを用けるようにしたので、コンデンサ
54の容量を十分に小さくすることができ、コンデンサ
Ca,Cbの容量変化(振動子11のY軸方向の振動)
の検出能力を十分に高くめることができる。そして、ひ
いては角速度の検出能力を高めることができるととも
に、同検出の精度を良好にすることができる。
In such an operation, since only the capacitor 54 is used in the feedback circuit, the capacitance of the capacitor 54 can be made sufficiently small, and the capacitance changes of the capacitors Ca and Cb (Y of the vibrator 11). Axial vibration)
It is possible to sufficiently increase the detection capability of. As a result, the angular velocity detection capability can be improved and the detection accuracy can be improved.

【0036】なお、上記実施形態の増幅回路D2におい
て、トランジスタ51は、同増幅回路D2を非常に高い
周波数領域でも動作させるために、トランジスタ47の
ベース−コレクタ間の寄生容量の影響を回避する機能を
有しているものである。したがって、前記トランジスタ
47のベース−コレクタ間の寄生容量の影響を受ける非
常に高い周波数領域まで動作させる必要のない場合に
は、トランジスタ51及び直流電源52を省略すること
もできる。
In the amplifier circuit D2 of the above embodiment, the transistor 51 functions to avoid the influence of the parasitic capacitance between the base and collector of the transistor 47 in order to operate the amplifier circuit D2 even in a very high frequency region. Are those that have. Therefore, the transistor 51 and the DC power supply 52 can be omitted when it is not necessary to operate up to a very high frequency region affected by the parasitic capacitance between the base and collector of the transistor 47.

【0037】また、定電流回路53及び直流電源57は
増幅回路D2を低電圧でも動作可能にするものであるの
で、直流電源42の電圧が十分に高くて定電流回路53
及び直流電源57がなくても増幅回路D2を動作させる
ことが可能であれば、同定電流回路53及び直流電源5
7を省略するとともに、出力用の抵抗56を直流電源4
2とトランジスタ51のコレクタ(出力端子OUT)と
の間に接続するようにする。この場合、直流電源42が
出力バイアス電圧を付与するための出力バイアス回路と
して機能する。
Further, since the constant current circuit 53 and the DC power source 57 enable the amplifier circuit D2 to operate even at a low voltage, the voltage of the DC power source 42 is sufficiently high and the constant current circuit 53.
If the amplifier circuit D2 can be operated without the DC power supply 57, the identification current circuit 53 and the DC power supply 5
7 is omitted and the output resistor 56 is connected to the DC power source 4
2 and the collector (output terminal OUT) of the transistor 51. In this case, the DC power supply 42 functions as an output bias circuit for applying the output bias voltage.

【0038】さらに、上記実施形態においては、角速度
センサに本発明を適用した例について説明したが、振動
子11をX軸方向に振動させておくことなく、同振動子
11のY軸方向の変位を検出して半導体素子に作用する
Y軸方向の加速度を検出するような加速度検出装置にも
本発明を適用できるものである。この場合も、櫛歯状電
極組17a,21aにより構成されたコンデンサCa及
び櫛歯状電極組17b,21bにより構成されたコンデ
ンサCbの容量変化を検出する点は、上記実施形態の場
合と同じである。また、角速度検出装置及び加速度検出
装置に限らず、直列接続された一対のコンデンサの容量
変化を電荷の移動により検出するものであれば、本発明
に係る増幅回路は広く適用されるものである。
Further, in the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the angular velocity sensor has been described, but the displacement of the vibrator 11 in the Y-axis direction can be performed without vibrating the vibrator 11 in the X-axis direction. The present invention can also be applied to an acceleration detection device that detects the acceleration and detects the acceleration in the Y-axis direction that acts on the semiconductor element. Also in this case, the point that the capacitance change of the capacitor Ca formed by the comb-teeth electrode sets 17a and 21a and the capacitor Cb formed by the comb-teeth electrode sets 17b and 21b is detected is the same as in the above-described embodiment. is there. Further, the amplifier circuit according to the present invention is not limited to the angular velocity detection device and the acceleration detection device, and the amplification circuit according to the present invention can be widely applied as long as it detects a capacitance change of a pair of capacitors connected in series by movement of charges.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る増幅回路を適用した角速度検出
装置の全体概略図である。
FIG. 1 is an overall schematic view of an angular velocity detection device to which an amplifier circuit according to the present invention is applied.

【図2】 図1の定電圧源回路内に設けられた昇圧回路
の詳細ブロック図である。
FIG. 2 is a detailed block diagram of a booster circuit provided in the constant voltage source circuit of FIG.

【図3】 図2の昇圧回路の変形例を示す詳細ブロック
図である。
FIG. 3 is a detailed block diagram showing a modified example of the booster circuit of FIG.

【図4】 図1の角速度取出回路の詳細ブロック図であ
る。
4 is a detailed block diagram of the angular velocity extraction circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A…半導体素子、B…定電圧源回路、C…駆動回路、D
…角速度取出回路、D1…高周波発信器、D2…増幅回
路、D3…復調回路、D4…同期検波回路、10…基
板、11…振動子、14a,14b,17a,17b…
櫛歯状電極、21a,21b,24a,24b…櫛歯状
電極組、Ca,Cb…コンデンサ、42,46,52,
57…直流電源、44,49,53…定電流回路、4
5,56…抵抗、43,47,51…トランジスタ、4
8,54,55…コンデンサ。
A ... Semiconductor element, B ... Constant voltage source circuit, C ... Driving circuit, D
... angular velocity extraction circuit, D1 ... high frequency oscillator, D2 ... amplification circuit, D3 ... demodulation circuit, D4 ... synchronous detection circuit, 10 ... substrate, 11 ... vibrator, 14a, 14b, 17a, 17b ...
Comb-shaped electrodes, 21a, 21b, 24a, 24b ... Comb-shaped electrode set, Ca, Cb ... Capacitors, 42, 46, 52,
57 ... DC power supply, 44, 49, 53 ... Constant current circuit, 4
5, 56 ... Resistors, 43, 47, 51 ... Transistors, 4
8, 54, 55 ... Capacitors.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 G01R 27/26 H03F 3/70 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04 G01R 27/26 H03F 3/70

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直列接続された一対のコンデンサの中間
に入力端を接続するとともに、同入力端と出力端との間
に帰還用コンデンサを接続してなり、前記一対のコンデ
ンサに対する電荷の移動により同一対のコンデンサの容
量変化を表す電圧信号を前記出力端から出力する増幅回
路装置において、前記入力端に接続されて同入力端に入
力バイアス電圧を付与する入力バイアス回路と、前記出
力端に接続されて同出力端に出力バイアス電圧を付与す
る出力バイアス回路とを設け、直流領域でのゲインをな
くし交流領域でのみで動作するようにした増幅回路装
置。
1. An input terminal is connected to the middle of a pair of capacitors connected in series, and a feedback capacitor is connected between the input terminal and the output terminal, and a charge is transferred to the pair of capacitors. In an amplifier circuit device for outputting a voltage signal indicating the capacitance change of the pair of capacitors from the output end, an input bias circuit connected to the input end and applying an input bias voltage to the input end, and connected to the output end And an output bias circuit for applying an output bias voltage to the same output terminal to eliminate the gain in the DC region and operate only in the AC region.
【請求項2】 前記請求項1に記載の入力端と出力端と
の間にトランジスタを設け、同トランジスタのベースを
前記入力端に接続し、同トランジスタのエミッタにコン
デンサを接続し、かつ同トランジスタのコレクタを前記
出力端に接続するようにした増幅回路装置。
2. A transistor is provided between the input end and the output end according to claim 1, the base of the transistor is connected to the input end, the emitter of the transistor is connected to a capacitor, and the transistor is connected. An amplifier circuit device in which the collector of is connected to the output terminal.
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