阻抗检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种阻抗检测电路及电容检测电路，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），被测阻抗（１７）连接在阻抗变换器（１６）的输入端子和给定电位之间。（*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阻抗的电路，特别是，涉及以高精度检测微小阻抗的电路。
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、运算误差等，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，从而使得检测误差变大。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，提供一种包含静电电容的阻抗检测电路，所述阻抗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，本专利技术的阻抗检测电路是一种输出与被测阻抗的阻抗相对应的检测信号的阻抗检测电路，其特征在于，包括输入阻抗高而输出阻抗低的阻抗变换器、电容性的第一阻抗元件、第一运算放大器、用于向所述第一运算放大器至少施加交流电压或交流电流中的一种的电压发生器、以及与所述第一运算放大器的输出相连的信号输出端子，其中，在所述阻抗变换器的输入端子上连接有所述被测阻抗的一端与所述第一阻抗元件的一端，所述第一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。作为具体的一个例子构成下述的阻抗检测电路，即，所述电路包括电压发生器、同相输入端子连接在给定电位上的运算放大器、阻抗变换器、连接在电压发生器与运算放大器的反相输入端子之间的电阻、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的阻抗、以及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的电容性第一阻抗元件，其中，被测阻抗连接在阻抗变换器的输入端子与给定电位之间。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。根据上述结构，在向被测阻抗施加恒定的电压的同时，流经所述被测阻抗的电流几乎全部流向第一阻抗元件，从而，从信号输出端子输出与被测阻抗的阻抗相对应的信号。这里，为了减少噪声对连接阻抗检测电路与被测阻抗的信号线的干扰，以及在所述信号线与给定电位之间的寄生电容的产生，被测阻抗与阻抗检测电路的信号线最好尽可能得短。此外，关于电压发生器的类型，可以任意选择交流或直流，其中，它们分别具有以下特点即，交流电压发生器可测定绝对阻抗和阻抗的变化量，而直流电压发生器却只能检定阻抗的变化量，另一方面，交流电压发生器由于需要一种振荡电路等，因此会导致检测电路的规模少许变大，而直流电压发生器却可以简化与之对应的部分。因此，本申请的电压发生器可以根据其目的及用途来选择最佳类型的电压发生器。而且，还可以具有设置于所述第一运算放大器和所述电压发生器之间的第二阻抗元件。此外，也可以和第一阻抗元件并列连接阻抗。这里，由于来自所述信号输出端子的输出信号中含有与电压发生器所产生的电压对应的信号，所以，还可以在所述阻抗检测电路中设置用来消除所述产生电压的信号的消除单元。所述消除单元例如是加法器、减法器等。特别是，当被测阻抗为电容性时，若在第一阻抗元件上使用电容器，则可以获得频率特性优良的电路。附图说明图1是现有的阻抗检测电路的电路图。图2是作为本专利技术第一实施例中的阻抗检测电路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是作为本专利技术第二实施例中的阻抗检测电路的电容检测电路的电路图。图5表示用其他装置(加法电路)构成图4所示的加法方式的消除单元的例子，其中，所述消除单元用于消除与电压发生器所产生的电压相对应的信号。图6表示用其他装置(减法电路)构成图4所示的加法方式的消除单元的例子，其中，所述消除单元用于消除与电压发生器所产生的电压相对应的信号。图7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阻抗检测电路的电路图。另外，在本图中，在作为所述阻抗检测电路的电容检测电路中连接着作为被测对象、即被测阻抗的被测电容器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性传感器)。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输出与被测电容器17的电容相对应的检测信号(电压Vout)。交流电压发生器11，其一端连接在给定电位(在本实施例中，接地)上，从另一端(输出端子)产生恒定的交流电压(电压为Vin，角频率为ω)。在交流电压发生器11的输出端子与运算放大器14的反相输入端子之间连接着电阻(R1)12。运算放大器14是输入阻抗和开环增益非常大的电压放大器，其中，同相输入端子连接在给定电位(在本实施例中，接地)上，同相输入端子以及反相输入端子处于虚短路状态。在所述运算放大器14的负反馈环上，即，从运算放大器14的输出端子到反相输入端子之间，依次串联连接有电容器15、阻抗变换器16以及电阻(R2)13。阻抗变换器16是输入阻抗非常高而输出阻抗非常低，且电压增益为A倍的电压放大器。在所述阻抗变换器16的输入端子21上，通过信号线或者印刷线路板上的布线图形等导电体，连接着被测电容器17的一端，同时，被测电容器17的另一端连接在给定电位上(在本实施例中，接地)。在运算放大器14的输出端子上连接着信号输出端子20，用于输出所述电容检测电路10的输出信号，即，与被测电容器17的电容相对应的检测信号。另外，在本申请中，以A倍等方式出现的变量A表示零(0)之外的任意实数。另外，对于被测电容器17与电容检测电路10之间的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻抗检测电路，输出与被测阻抗的阻抗相对应的检测信号，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；电容性的第一阻抗元件；第一运算放大器；电压发生器，用于至少向所述第一运算放大器施加交流电压或直流电压中的任一种；以及信号输出端子，连接在所述第一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阻抗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。

【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，松本俊行，中野浩一，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，北斗电子工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]