电容检测电路、电容检测装置及麦克风装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电容检测电路、电容检测装置及麦克风装置，其中，所述电容检测电路包括交流电压发生器（１１）、同相输入端子连接在给定电位（在本实施例中，接地）上的运算放大器（１４）、阻抗变换器（１６）、连接在交流电压发生器（１１）与运算放大器（１４）之间的电阻（Ｒ１）（１２）、连接在运算放大器（１４）的反相输入端子与阻抗变换器（１６）的输出端子之间的电阻（Ｒ２）（１３）、以及连接在运算放大器（１４）的输出端子与阻抗变换器（１６）的输入端子之间的阻抗元件（电容器）（１５），被测电容器（１７）连接在阻抗变换器（１６）的输入端子和给定电位之间，电容检测电路（１０）与被测电容器（１７）设置在相邻的位置上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于检测电容的电路及装置等，特别是，涉及以高精度检测微小电容的检测电路、装置以及麦克风装置。
技术介绍
作为电容检测电路的现有实例，可例举日本专利特开平9-280806号公报所述的内容。图1是所述电容检测电路的电路图。在所述检测电路中，由电极90、91形成的电容传感器92通过信号线93连接在运算放大器95的反相输入端子上。而且，在所述运算放大器95的输出端子与所述反相输入端子之间连接电容器96，同时向同相输入端子施加交流电压Vac。此外，使用屏蔽线94来包覆信号线93，从而电气屏蔽干扰噪声。并且所述屏蔽线94连接在运算放大器95的同相输入端子上。输出电压Vd从运算放大器95的输出端子经变压器97输出。在所述检测电路中，运算放大器95的反相输入端子与同相输入端子处于虚短路状态，连接在反相输入端子上的信号线93与连接在同相输入端子上的屏蔽线94相互之间几乎为同电位。由此，信号线93受屏蔽线94的保护，即，可消除93、94二者之间的寄生电容，从而可获得不易受寄生电容的影响的输出电压Vd。但是，根据所述现有技术，在电容传感器92的电容大到某种程度时，虽然可获得信号线93与屏蔽线94之间的寄生电容较难影响的正确的输出电压Vd，但是在检测几pF或者fF(飞母托法拉)级以下的微小电容时，会导致很大的误差。此外，根据所施加的交流电压Vac频率的不同，将在运算放大器95内部产生循迹误差等，由此在处于虚短路状态的反相输入端子与同相输入端子的电压之间最终也会产生微小的相位、幅值的偏移，从而导致检测误差变大。另一方面，在以便携式电话机等为代表的轻便、小型的语音通信设备中，需要一种集成的放大电路，从而将使用电容式麦克风等电容传感器检测的声音高灵敏度且如实地转换成电信号。如果可以正确地检测出几pF或fF级以下的微小电容或者其变化，则可实现能够以极高的灵敏度且如实地检测出声音的高性能麦克风，从而可使便携式电话机等语音通信设备的拾声性能得到飞越性提高。
技术实现思路
因此，本专利技术是鉴于上述状况进行的，其目的在于，提供一种电容检测电路等，所述电容检测电路可以准确地检测微小电容，并适用于轻便、小型的语音通信设备中所使用的电容式麦克风等电容传感器的电容检测。为了实现上述目的，本专利技术的电容检测电路是一种输出与被测电容器的电容相对应的检测信号的电容检测电路，其特征在于，包括输入阻抗高而输出阻抗低的阻抗变换器、电容性第一阻抗元件、运算放大器、用于向所述运算放大器施加交流电压的交流电压发生器、以及连接在所述运算放大器的输出上的信号输出端子，其中，在所述阻抗变换器的输入端子上连接有所述被测电容器的一端与所述第一阻抗元件的一端，所述运算放大器的负反馈环包含所述第一阻抗元件以及所述阻抗变换器，所述被测电容器与所述电容检测电路相邻设置。此外，本专利技术的电容检测电路是一种输出与被测电容器的电容相对应的检测信号的电容检测电路，其特征在于，包括输入阻抗高而输出阻抗低的阻抗变换器、电容性第一阻抗元件、运算放大器、用于向所述运算放大器施加交流电压的交流电压发生器、连接在所述运算放大器的输出上的信号输出端子，其中，在所述阻抗变换器的输入端子上连接有所述被测电容器的一端与所述第一阻抗元件的一端，所述运算放大器的负反馈环包含所述第一阻抗元件以及所述阻抗变换器，所述被测电容器与所述第一阻抗元件以及所述阻抗变换器接近设置。作为具体的一个例子构成下述的电容检测电路，即，所述电路包括交流电压发生器；运算放大器，其同相输入端子连接在给定电位上；阻抗变换器；电阻，连接在运算放大器的反相输入端子与阻抗变换器的输出端子之间；电容器(第一阻抗元件)，连接在运算放大器的输出端子与阻抗变换器的输入端子之间；其中，被测电容器连接在阻抗变换器的输入端子与给定电位之间，并将电容检测电路与被测电容器设置在相邻的位置上，或者设置在使信号线的寄生电容不超过所接元件的最大电容值的10倍的较短的接近位置上。这里，给定电位是指某个基准电位、给定的直流电位、接地电位或者悬浮状态中的任一种，可以根据实施例来选择最佳的一种。另外，还可以设置用作第二阻抗的电阻，所述第二电阻连接在交流电压发生器与运算放大器的反相输入端子之间。根据上述结构，在向被测电容器施加恒定的电压的同时，流经所述被测电容器的电流几乎全部流向电容器(第一阻抗元件)，从而，从信号输出端子输出与被测电容器的电容相对应的信号。这里，为了减少噪声掺进连接电容检测电路与被测电容器的信号线中、以及所述信号线的寄生电容的产生，将被测电容器与电容检测电路尽量设置在接近的位置上。或者，将被测电容器与第一阻抗元件以及阻抗变换器尽量设置在接近的位置上。这里，在本申请说明书中，“接近”是指，信号线的寄生电容与被测电容器的电容值或电容性第一阻抗元件的电容值中较大电容值相比处于不超过10倍的状态。这是因为，当信号线的寄生电容是不超过所连接元件的电容值的上一数量级的数值的电容值时，本专利技术的电容检测电路可以防止检测灵敏度的大幅恶化，这是从经验得出的。所述信号线的寄生电容，可以在被测电容器、第一阻抗元件与阻抗变换器不连接在信号线上的状态下，通过测量电容来测出。另外，在本申请说明书中，将在上述接近的条件下相邻连接的状态称为“相邻”。这里，在所述电容检测电路的基础上，还可以添加反相放大电路和加法电路，其中，所述反相放大电路用于使信号输出端子上的信号反相，所述加法电路对阻抗变换器的输出信号与反相放大电路的输出信号进行相加。此外，也可以与电容器(第一阻抗元件)并联连接电阻。此外，作为本专利技术的应用，将被测电容器设为根据电容的变化来检测物理量的电容式传感器，电容检测电路形成在印刷线路板或硅基片上，并将这些电容式传感器与基片固定起来，最好是形成为一体。另外，在具体的例子中，最好采用电容式麦克风作为被测电容器，用IC来实现电容检测电路，并将所述电容式麦克风与IC一体化，而且也可以作为用于便携式电话机等中的麦克风置于一个外壳(屏蔽盒)内。此时，电容式麦克风与IC固定在相邻的位置上，并使用导电板、布线图形、焊线等来连接。附图说明图1是现有的电容检测电路的电路图。图2是本专利技术第一实施例中的电容检测电路的电路图。图3A～图3E是可用于本专利技术中的阻抗变换器的例子的示意图。图4是本专利技术第二实施例中的电容检测电路的电路图。图5是本专利技术的电容检测电路在电子设备中的应用实例(麦克风截面图)的示意图。图6是图4所示的麦克风的简要外观图，其中，图6A是平面图，图6B是正视图，图6C是仰视图。图7是麦克风另一例子的截面图。图8是图6所示的麦克风的简要外观图，其中，图8A是平面图，图8B是正视图。图9是本专利技术另一实施例中的电容检测电路的电路图。具体实施例方式下面，利用附图，详细说明本专利技术的实施例。(第一实施例)图2是本专利技术第一实施例中的电容检测电路10的电路图。另外，在本图中，在所述电容检测电路中连接着作为被测对象的被测电容器17(这里，是指电容式麦克风等、利用电容Cs的变化来检测各种物理量的电容式传感器)。所述电容检测电路10由用于产生交流电压的交流电压发生器11、电阻(R1)12、电阻(R2)13、运算放大器14、阻抗元件(这里是电容为Cf的电容器)15以及阻抗变换器16构成，并从信号输出端子20输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容检测电路，输出与被测电容器的电容相对应的检测信号，其特征在于，　　　　所述电路包括：阻抗变换器，其输入阻抗高而输出阻抗低；电容性第一阻抗元件；运算放大器；交流电压发生器，用于向所述运算放大器施加交流电压；以及信号输出端子，连接在所述运算放大器的输出上，　　　　其中，在所述阻抗变换器的输入端子上连接着所述被测电容器的一端以及所述第一阻抗元件的一端，　　　　所述运算放大器的负反馈环包含所述第一阻抗元件以及所述阻抗变换器，　　　　所述被测电容器与所述电容检测电路相邻设置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：八壁正巳，池内直树，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]