特許 6871836 容量検出装置、抵抗検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871836

(24)【登録日】2021年4月20日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】容量検出装置、抵抗検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 27/26 20060101AFI20210426BHJP

   G01R 27/02 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   G01R27/26 C

   G01R27/02 R

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-190629(P2017-190629)

(22)【出願日】2017年9月29日

(65)【公開番号】特開2019-66268(P2019-66268A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年5月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231073

【氏名又は名称】日本航空電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121706

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128705

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100147773

【弁理士】

【氏名又は名称】義村 宗洋

(72)【発明者】

【氏名】市川 真太郎

【審査官】 永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１４９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８１１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２４３３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５７７７４８２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ２７／００

Ｇ０１Ｒ ２９／００

Ｇ０１Ｒ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物理量の変化によって静電容量の差が変化する第１容量センサと第２容量センサの静電容量の差を検出する容量検出装置であって、
発振信号を生成する発振部と、
前記第１容量センサを用いて前記発振信号を微分した第１微分信号を生成する第１微分部と、
前記第２容量センサを用いて前記発振信号を微分した第２微分信号を生成する第２微分部と、
前記第１微分信号の絶対値と前記第２微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を生成する差動増幅部と、
積分制御信号とサンプルホールド制御信号を生成する制御部と
前記差動増幅信号を積分した積分信号を生成し、前記積分信号を前記積分制御信号にしたがってリセットする積分部と、
前記積分信号の値を前記サンプルホールド制御信号に従って保持するサンプルホールド部と、
を備え、
前記サンプルホールド制御信号は、前記発振信号の複数周期ごとに前記積分信号の値を保持するように前記サンプルホールド部を制御する信号であり、前記積分制御信号は、積分信号の値を保持した後に前記積分信号をリセットするように前記積分部を制御する信号である
ことを特徴とする容量検出装置。

【請求項2】

物理量の変化によって抵抗の差が変化する第１抵抗センサと第２抵抗センサの抵抗の差を検出する抵抗検出装置であって、
発振信号を生成する発振部と、
前記第１抵抗センサを用いて前記発振信号を微分した第１微分信号を生成する第１微分部と、
前記第２抵抗センサを用いて前記発振信号を微分した第２微分信号を生成する第２微分部と、
前記第１微分信号の絶対値と前記第２微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を生成する差動増幅部と、
積分制御信号とサンプルホールド制御信号を生成する制御部と
前記差動増幅信号を積分した積分信号を生成し、前記積分信号を前記積分制御信号にしたがってリセットする積分部と、
前記積分信号の値を前記サンプルホールド制御信号に従って保持するサンプルホールド部と、
を備え、
前記サンプルホールド制御信号は、前記発振信号の複数周期ごとに前記積分信号の値を保持するように前記サンプルホールド部を制御する信号であり、前記積分制御信号は、積分信号の値を保持した後に前記積分信号をリセットするように前記積分部を制御する信号である
ことを特徴とする抵抗検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物理量の変化によって静電容量の差が変化する第１容量センサと第２容量センサの静電容量の差を検出する容量検出装置、および物理量の変化によって抵抗の差が変化する第１抵抗センサと第２抵抗センサの抵抗の差を検出する抵抗検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の容量検出装置と抵抗検出装置が、物理量の変化によって生じた静電容量または抵抗の差を検出する技術として知られている。そして、特許文献１の容量検出装置と抵抗検出装置は、アナログスイッチのチャージインジェクションの変動によって生じるノイズを低減し、検出精度を高めている。図６に特許文献１の図８に示された容量検出装置の構成を示す。図７に特許文献１の図９に示された第１微分部、第２微分部、第１積分部、第２積分部の具体的な構成例を示す。図８に特許文献１の図１０に示されたタイミングチャートを示す。

【0003】

特許文献１の容量検出装置２００は、物理量の変化によって静電容量の差が変化する第１容量センサ１２１ａと第２容量センサ１２１ｂの静電容量の差を検出する。なお、以下では第１容量センサ１２１ａと第２容量センサ１２１ｂの静電容量が逆に変化する例を示す。容量検出装置２００は、発振部１１０、第１微分部１２０ａ、第２微分部１２０ｂ、第１積分部２３０ａ、第２積分部２３０ｂ、差動増幅部２４０、サンプルホールド部１５０、制御部２８０、フィルタ部１９０を備える。発振部１１０は、発振信号を生成する。

【0004】

第１微分部１２０ａは、第１容量センサ１２１ａを用いて発振信号を微分した第１微分信号を生成する。例えば、第１容量センサ１２１ａと固定抵抗１２２ａを用いて微分回路を形成すればよい。図７の第１微分部１２０ａの場合、発振信号が矩形波であり電圧がＶボルト変化した場合ならば、Ｑ_ａ点での電圧は、

【0005】

【数1】

【0006】

のようになる。ただし、Ｖは発振信号の電圧、Ｃ_ａは第１容量センサ１２１ａの静電容量、Ｒは固定抵抗１２２ａの抵抗、ｔは発振信号の電圧が変化してからの時間である。第２微分部１２０ｂは、第２容量センサ１２１ｂを用いて発振信号を微分した第２微分信号を生成する。例えば、第２容量センサ１２１ｂと固定抵抗１２２ｂを用いて微分回路を形成すればよい。図７の第２微分部１２０ｂの場合、発振信号が矩形波であり電圧がＶボルト変化した場合ならば、Ｑ_ｂ点での電圧は、

【0007】

【数2】

【0008】

のようになる。ただし、Ｖは発振信号の電圧、Ｃ_ｂは第２容量センサ１２１ｂの静電容量、Ｒは固定抵抗１２２ｂの抵抗、ｔは発振信号の電圧が変化してからの時間である。固定抵抗１２２ａと１２２ｂの抵抗を同じにしているので、静電容量が大きいほど幅の広い信号が出力される。例えば、電圧がＶｅ^−１まで減衰する時間は、ｔ＝ＲＣ_ａまたはｔ＝ＲＣ_ｂである。図８の例では、第１容量センサの静電容量Ｃ_ａの方が第２容量センサの静電容量Ｃ_ｂよりも大きい場合を示している。したがって、第１微分信号の方が第２微分信号よりも幅が広い。

【0009】

第１積分部２３０ａは、少なくともあらかじめ定めた位相のときに第１微分信号から第２微分信号を引いた値に対応した信号となる第１積分信号を生成する。なお、あらかじめ定めた位相とは、発振信号の１周期ごとにどこかのタイミングという意味である。また、第１積分部２３０ａは、第１積分信号を積分制御信号にしたがってリセットする。第１積分部２３０ａは、例えば、ダイオード１３１、１３２、抵抗１３３、オペアンプ１３４、コンデンサ１３５、アナログスイッチ１３６を用いて図７のように構成すればよい。図７の積分部２３０ａの場合、ダイオード１３１は、第１微分信号のうち負の電圧となる部分のみをオペアンプ１３４側に伝達する。ダイオード１３２は、第２微分信号のうち正の電圧となる部分のみをオペアンプ１３４側に伝達する。したがって、Ｓ_ａ点での電圧は図８のように、発振信号の半周期分は第１微分信号となり、残りの半周期分は第２微分信号となり、正負は反対となる。

【0010】

第２積分部２３０ｂは、少なくとも第１積分部２３０ａと同じタイミングのときに第２微分信号から第１微分信号を引いた値に対応した信号となる第２積分信号を生成する。また、第２積分部２３０ｂは、第２積分信号を積分制御信号にしたがってリセットする。第２積分部２３０ｂは、例えば、ダイオード２３１、２３２、抵抗１３３、オペアンプ１３４、コンデンサ１３５、アナログスイッチ１３６を用いて図７のように構成すればよい。図７の積分部２３０ｂの場合、ダイオード２３１は、第１微分信号のうち正の電圧となる部分のみをオペアンプ１３４側に伝達する。ダイオード２３２は、第２微分信号のうち負の電圧となる部分のみをオペアンプ１３４側に伝達する。したがって、Ｓ_ｂ点での電圧は図８のように、発振信号の半周期分は第２微分信号となり、残りの半周期分は第１微分信号となり、正負は反対となる。抵抗１３３、オペアンプ１３４、コンデンサ１３５、アナログスイッチ１３６の部分は第１積分部２３０ａと同じである。

【0011】

ダイオード１３１、１３２とダイオード２３１、２３２の向きが逆になっていることから、第１積分部２３０ａのＳ_ａ点に第１微分信号が伝達されているときは第２積分部２３０ｂのＳ_ｂ点には第２微分信号が伝達され、Ｓ_ａ点に第２微分信号が伝達されているときはＳ_ｂ点には第１微分信号が伝達される。差動増幅部２４０は、第１積分信号と第２積分信号との差に対応した積分信号を生成する。

【0012】

サンプルホールド部１５０は、積分信号の値をサンプルホールド制御信号に従って保持する。なお、保持のタイミングは、第１積分信号が第１微分信号から第２微分信号を引いた値に対応した信号となるタイミング（図８の場合は、積分を開始したときから１周期の整数倍のタイミング、言い換えると、積分を開始したときと同じ位相のとき）とすればよい。

【0013】

制御部２８０は、発振信号の複数周期ごとに積分信号の値を保持するサンプルホールド制御信号を生成し、積分信号の値を保持した後に積分信号をリセットする積分制御信号を生成する。図８の例では発振信号の４周期分を積分しており、サンプルホールド制御信号によって４周期分を積分したところで、サンプルホールド部１５０が積分信号の値を保持している。そして、積分制御信号が第１積分部２３０ａと第２積分部２３０ｂのアナログスイッチ１３６をＯＮ状態にし、コンデンサ１３５の電荷を放電することで、第１積分信号と第２積分信号がリセットされ、積分信号もリセットされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開２０１１−２１４９２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかしながら、さらなる検出精度の向上が求められており、特に、静電容量または抵抗の差がほとんどないときの検出精度（感度限界）の向上が求められている。

【0016】

本発明では、容量検出装置と抵抗検出装置の感度限界に影響を与えている原因を分析し、その原因に応じた対策を施すことで容量検出装置と抵抗検出装置の高精度化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の容量検出装置は、物理量の変化によって静電容量の差が変化する第１容量センサと第２容量センサの静電容量の差を検出する。本発明の抵抗検出装置は、物理量の変化によって抵抗の差が変化する第１抵抗センサと第２抵抗センサの抵抗の差を検出する。本発明の容量検出装置と抵抗検出装置は、発振部、第１微分部、第２微分部、差動増幅部、制御部、積分部、サンプルホールド部を備える。第１微分部は、第１容量センサまたは第１抵抗センサを用いて発振信号を微分した第１微分信号を生成する。第２微分部は、第２容量センサまたは第２抵抗センサを用いて発振信号を微分した第２微分信号を生成する。差動増幅部は、第１微分信号の絶対値と第２微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を生成する。制御部は、積分制御信号とサンプルホールド制御信号を生成する。積分部は、差動増幅信号を積分した積分信号を生成し、積分信号を積分制御信号にしたがってリセットする。サンプルホールド部は、積分信号の値をサンプルホールド制御信号に従って保持する。サンプルホールド制御信号は、発振信号の複数周期ごとに積分信号の値を保持するようにサンプルホールド部を制御する信号である。積分制御信号は、積分信号の値を保持した後に積分信号をリセットするように積分部を制御する信号である。

【発明の効果】

【0018】

本発明の容量検出装置と抵抗検出装置によれば、第１微分信号の絶対値と第２微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を積分するので、静電容量または抵抗に差がほとんどないときの差動増幅信号と積分信号を常にほとんど０にできる。つまり、静電容量または抵抗に差がほとんどないときは、差動増幅部と積分部が有するオペアンプの出力を常にほとんど０にできるので、オペアンプ内に使用されているトランジスタのＰＮ接合に流れる電流をほとんど０にできる。よって、ＰＮ接合に流れる電流の１／２乗に比例して生じるショットノイズを低減できる。よって、容量検出装置と抵抗検出装置を高精度化でき、特に、静電容量または抵抗の差がほとんどないときの検出精度（感度限界）を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の容量検出装置と抵抗検出装置の機能構成例を示す図。

【図2】本発明の容量検出装置の第１微分部、第２微分部、差動増幅部、積分部の具体的な構成例を示す図。

【図3】静電容量または抵抗に差がある場合の各部での信号の様子を示すタイミングチャートを示す図。

【図4】静電容量または抵抗に差がない場合の各部での信号の様子を示すタイミングチャートを示す図。

【図5】本発明の抵抗検出装置の第１微分部、第２微分部、差動増幅部、積分部の具体的な構成例を示す図。

【図6】特許文献１の図８に示された容量検出装置の構成を示す図。

【図7】特許文献１の図９に示された第１微分部、第２微分部、第１積分部、第２積分部の具体的な構成例を示す図。

【図8】特許文献１の図１０に示されたタイミングチャートを示す図。

【図9】特許文献１の容量検出装置２００の第１容量センサ１２１ａと第２容量センサ１２１ｂの静電容量に差がない場合のタイミングチャートを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

【実施例1】

【0021】

＜分析＞
まず、特許文献１の容量検出装置２００の感度限界に影響を与えている原因について分析する。図９に容量検出装置２００の第１容量センサ１２１ａと第２容量センサ１２１ｂの静電容量に差がない（同じ）場合のタイミングチャートを示す。静電容量が同じなので、第１積分信号、第２積分信号は１周期ごとに０（ゼロ）になるが、周期の途中では０以外の値となっている。つまり、第１積分部２３０ａと第２積分部２３０ｂが有するオペアンプ１３４が０以外の出力になるので、オペアンプ１３４内のトランジスタのＰＮ接合に電流が流れ、第１積分信号と第２積分信号にショットノイズが含まれることになる。差動増幅部２４０は、第１積分信号と第２積分信号との差に対応した積分信号を生成するので、積分信号内の信号成分は０になるが、ノイズ成分であるショットノイズが残ってしまう。このように、第１容量センサ１２１ａと第２容量センサ１２１ｂの静電容量が同じときの積分信号の信号成分は０だが、第１積分部２３０ａと第２積分部２３０ｂで生じたショットノイズが残るため、ＳＮ比が非常に悪くなり、感度限界に影響を与えていたと考えられる。

【0022】

＜構成＞
図１に本発明の容量検出装置の機能構成例を、図２に本発明の容量検出装置の第１微分部、第２微分部、差動増幅部、積分部の具体的な構成例を示す。図３は静電容量に差がある場合の各部での信号の様子を示すタイミングチャート、図４は静電容量に差がない場合の各部での信号の様子を示すタイミングチャートである。なお、ここでは第１容量センサ１２１ａと第２容量センサ１２１ｂの静電容量が逆に変化する例を示すが、必ずしも逆に変化する必要は無い。物理量の変化によって第１容量センサ１２１ａと第２容量センサ１２１ｂの静電容量の差が変化すればよい。容量検出装置５００は、物理量の変化によって静電容量の差が変化する第１容量センサと第２容量センサの静電容量の差を検出する。容量検出装置５００は、発振部１１０、第１微分部１２０ａ、第２微分部１２０ｂ、差動増幅部５４０、積分部５３０、サンプルホールド部１５０、制御部２８０、フィルタ部１９０を備える。なお、発振部１１０、第１微分部１２０ａ、第２微分部１２０ｂ、サンプルホールド部１５０、制御部２８０、フィルタ部１９０は、特許文献１の容量検出装置２００と同じでよいが、本発明の構成の一部なので再度説明する。発振部１１０は、発振信号を生成する。例えば、矩形波を生成すればよいが、発振信号を矩形波に限定する必要は無い。

【0023】

第１微分部１２０ａは、第１容量センサ１２１ａを用いて発振信号を微分した第１微分信号を生成する。例えば、第１容量センサ１２１ａと固定抵抗１２２ａを用いて微分回路を形成すればよい。図２の第１微分部１２０ａの場合、発振信号が矩形波であり電圧がＶボルト変化した場合ならば、Ｑ_ａ点での電圧は、

【0024】

【数3】

【0025】

のようになる。ただし、Ｖは発振信号の電圧、Ｃ_ａは第１容量センサ１２１ａの静電容量、Ｒは固定抵抗１２２ａの抵抗、ｔは発振信号の電圧が変化してからの時間である。

【0026】

第２微分部１２０ｂは、第２容量センサ１２１ｂを用いて発振信号を微分した第２微分信号を生成する。例えば、第２容量センサ１２１ｂと固定抵抗１２２ｂを用いて微分回路を形成すればよい。図２の第２微分部１２０ｂの場合、発振信号が矩形波であり電圧がＶボルト変化した場合ならば、Ｑ_ｂ点での電圧は、

【0027】

【数4】

【0028】

のようになる。ただし、Ｖは発振信号の電圧、Ｃ_ｂは第２容量センサ１２１ｂの静電容量、Ｒは固定抵抗１２２ｂの抵抗、ｔは発振信号の電圧が変化してからの時間である。固定抵抗１２２ａと１２２ｂの抵抗を同じにしているので、静電容量が大きいほど幅の広い信号が出力される。例えば、電圧がＶｅ^−１まで減衰する時間は、ｔ＝ＲＣ_ａまたはｔ＝ＲＣ_ｂである。図３の例では、第１容量センサの静電容量Ｃ_ａの方が第２容量センサの静電容量Ｃ_ｂよりも大きい場合を示している。したがって、第１微分信号の方が第２微分信号よりも幅が広い。

【0029】

差動増幅部５４０は、第１微分信号の絶対値と第２微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を生成する。差動増幅部５４０は、例えば、ダイオード５４１、５４２、６４１、６４２、抵抗５４３、５４４、６４３、６４４、オペアンプ５４５を用いて図２のように構成すればよい。図２の差動増幅部５４０の場合、ダイオード５４１、５４２、６４１、６４２は整流回路の役目を果たしている。具体的には、第１微分信号と第２微分信号が正のときは、Ｓ_ａ点が第２微分信号の電圧、Ｓ_ｂ点が第１微分信号の電圧となり、オペアンプ５４５からの出力は、（第１微分信号−第２微分信号）に対応した信号となる。一方、第１微分信号と第２微分信号が負のときは、Ｓ_ａ点が第１微分信号の電圧、Ｓ_ｂ点が第２微分信号の電圧となり、オペアンプ５４５からの出力は、（−第１微分信号＋第２微分信号）に対応した電圧となる。つまり、差動増幅部５４０は、（｜第１微分信号｜−｜第２微分信号｜）に対応した差動増幅信号を生成する。

【0030】

積分部５３０は、差動増幅信号を積分した積分信号を生成する。また、積分部５３０は、積分信号を積分制御信号にしたがってリセットする。積分部５３０は、例えば、抵抗１３３、オペアンプ１３４、コンデンサ１３５、アナログスイッチ１３６を用いて図２のように構成すればよい。積分部５３０が電圧を積分するときは、アナログスイッチ１３６はＯＦＦの状態であり、コンデンサ１３５に電荷をためることによって、オペアンプ１３４の出力側に差動増幅信号の積分値が出力される。図２の回路の場合にはオペアンプ１３４の出力電圧はオペアンプ５４５の出力電圧と正負が反対になるので、図３のように正の差動増幅信号が入力されるときは負の積分信号が出力される。

【0031】

サンプルホールド部１５０は、積分信号の値をサンプルホールド制御信号に従って保持する。なお、保持のタイミングは、積分を開始したときから１周期の整数倍のタイミングとすればよい。フィルタ部１９０は、スイッチングノイズなどを除去する。なお、図１ではフィルタ部１９０も具備しているが、フィルタ部１９０は必要に応じて具備すればよい。

【0032】

制御部２８０は、サンプルホールド制御信号と積分制御信号を生成する。サンプルホールド制御信号は、発振信号の複数周期ごとに積分信号の値を保持するようにサンプルホールド部１５０を制御する信号である。積分制御信号は、積分信号の値を保持した後に積分信号をリセットするように積分部５３０を制御する信号である。図３，４の例では発振信号の４周期分を積分しており、サンプルホールド制御信号によって４周期分を積分したところで、サンプルホールド部１５０が積分信号の値を保持している。そして、積分制御信号が積分部５３０のアナログスイッチ１３６をＯＮ状態にし、コンデンサ１３５の電荷を放電することで、積分信号がリセットされる。なお、この例では４周期分ごとに積分信号の値を保持するサンプルホールド制御信号を生成したが、他の複数周期でもよい。複数周期分を積分することにより積分信号の値が大きくなるので、積分信号に対するアナログスイッチ１３６で生じるチャージインジェクションの変動の割合を小さくできる。したがって、容量検出装置５００は、特許文献１の容量検出装置２００と同じようにアナログスイッチ１３６で生じるチャージインジェクションの変動によるノイズを低減できる。

【0033】

さらに、容量検出装置５００は、第１微分信号の絶対値と第２微分信号の絶対値との差に対応した差動増幅信号を積分するので、静電容量に差がほとんどないときの差動増幅信号と積分信号を常にほとんど０にできる。つまり、静電容量に差がほとんどないときは、差動増幅部５４０と積分部５３０が有するオペアンプ５４５、１３４の出力を常にほとんど０にできるので、オペアンプ内に使用されているトランジスタのＰＮ接合に流れる電流をほとんど０にできる。よって、ＰＮ接合に流れる電流の１／２乗に比例して生じるショットノイズを低減できる。よって、容量検出装置５００は特許文献１の容量検出装置よりも精度を向上でき、特に、静電容量の差がほとんどないときの検出精度（感度限界）を向上できる。

【0034】

［変形例］
実施例１では、物理量の変化によって静電容量の差が変化する場合を説明した。しかし、図２の第１微分部１２０ａ、第２微分部１２０ｂの抵抗の差を変化させても、同じように物理量の変化を検出できる。そこで、本変形例では、物理量の変化によって抵抗の差が変化する第１抵抗センサと第２抵抗センサの抵抗の差を検出する抵抗検出装置について説明する。なお、本変形例では第１抵抗センサと第２抵抗センサの抵抗は逆に変化する例を示す。本変形例の抵抗検出装置の機能構成を図１に、抵抗に差がある場合のタイミングチャートを図３に、抵抗に差がない場合のタイミングチャートを図４に示す。また、第１微分部、第２微分部、積分部の具体的な構成例を図５に示す。抵抗検出装置６００も、発振部１１０、第１微分部１２０ａ、第２微分部１２０ｂ、差動増幅部５４０、積分部５３０、サンプルホールド部１５０、制御部２８０、フィルタ部１９０を備える。実施例１の容量検出装置５００との違いは、第１微分部３２０ａと第２微分部３２０ｂだけであり、その他の構成は容量検出装置５００と同じである。

【0035】

第１微分部３２０ａが、第１抵抗センサ３２２ａを用いて発振信号を微分した第１微分信号を生成する。例えば、第１抵抗センサ３２２ａと静電容量が固定されたコンデンサ３２１ａを用いて微分回路を形成すればよい。図５の第１微分部３２０ａの場合、発振信号が矩形波であり電圧がＶボルト変化した場合ならば、Ｑ_ａ点での電圧は、

【0036】

【数5】

【0037】

のようになる。ただし、Ｖは発振信号の電圧、Ｃはコンデンサ３２１ａの静電容量、Ｒ_ａは第１抵抗センサ３２２ａの抵抗、ｔは発振信号の電圧が変化してからの時間である。

【0038】

第２微分部３２０ｂが、第２抵抗センサ３２２ｂを用いて発振信号を微分した第２微分信号を生成する。例えば、第２抵抗センサ３２２ｂと静電容量が固定されたコンデンサ３２１ｂを用いて微分回路を形成すればよい。図５の第２微分部３２０ｂの場合、発振信号が矩形波であり電圧がＶボルト変化した場合ならば、Ｑ_ｂ点での電圧は、

【0039】

【数6】

【0040】

のようになる。ただし、Ｖは発振信号の電圧、Ｃはコンデンサ３２１ｂの静電容量、Ｒ_ｂは第２抵抗センサ３２２ｂの抵抗、ｔは発振信号の電圧が変化してからの時間である。コンデンサ３２１ａと３２１ｂの静電容量を同じにしているので、抵抗が大きいほど幅の広い信号が出力される。例えば、電圧がＶｅ^−１まで減衰する時間は、ｔ＝Ｒ_ａＣまたはｔ＝Ｒ_ｂＣである。図３の例では、第１抵抗センサの抵抗Ｒ_ａの方が第２抵抗センサの抵抗Ｒ_ｂよりも大きい場合に相当する。したがって、第１微分信号の方が第２微分信号よりも幅が広い。

【0041】

このように本変形例の抵抗検出装置と実施例１の容量検出装置の相違点は、発振信号を微分する微分回路の時定数を変化させるのが、抵抗か静電容量かという点だけである。したがって、実施例１と同じように抵抗検出装置６００も特許文献１の抵抗検出装置よりも精度を向上でき、特に、抵抗の差がほとんどないときの検出精度（感度限界）を向上できる。

【符号の説明】

【0042】

１１０ 発振部 １２０ａ，３２０ａ 第１微分部
１２０ｂ，３２０ｂ 第２微分部 １２１ａ 第１容量センサ
１２１ｂ 第２容量センサ １２２ａ，１２２ｂ 固定抵抗
１３１，１３２，２３１，２３２，５４１，５４２，６４１，６４２ ダイオード
１３３，５４３，５４４，６４３，６４４ 抵抗
１３４，５４５ オペアンプ １３５ コンデンサ
１３６ アナログスイッチ １５０ サンプルホールド部
１９０ フィルタ部 ２００，５００ 容量検出装置
２３０ａ 第１積分部 ２３０ｂ 第２積分部
２４０ 差動増幅部 ２８０ 制御部
３２１ａ，３２１ｂ コンデンサ ３２２ａ 第１抵抗センサ
３２２ｂ 第２抵抗センサ ５３０ 積分部
５４０ 差動増幅部 ６００ 抵抗検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】