特開 2024-95576 電磁誘導式位置トランスデューサシステム用駆動回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024095576

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】電磁誘導式位置トランスデューサシステム用駆動回路

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20240703BHJP

【ＦＩ】

G01D5/20 110Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】25

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023214272

(22)【出願日】2023-12-19

(31)【優先権主張番号】18/147,582

(32)【優先日】2022-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100166545

【弁理士】

【氏名又は名称】折坂 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】パトリック マウエット

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA21

2F077FF03

2F077FF39

2F077TT82

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電磁誘導式位置トランスデューサシステムを提供する。
【解決手段】駆動回路と、少なくとも第１の磁場発生コイルを有する電磁誘導式位置トランスデューサとを含む。駆動回路は、共振回路部と増幅器部とを含む。増幅器部は、電流駆動型単段差動増幅器を備え、共振回路部に発振駆動信号を供給するように構成され、その結果、磁場発生コイルが駆動される。２倍を超えるような電源電圧よりも大きいコイル電圧でコントローラは、増幅器部に供給されるバイアス電流を調整して、磁場発生コイルにかかる電圧を指定された電圧レベルに維持する。増幅器部はＣＭＯＳトランジスタで構成され、電磁誘導式位置トランスデューサシステムの他の部分と共にチップ上に低電圧ＣＭＯＳ集積回路の一部として形成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のコイル端子、第２のコイル端子、およびコイルインピーダンスを有する第１の磁場発生コイルを少なくとも含む電磁誘導式位置トランスデューサと、
前記第１の磁場発生コイルを駆動するように構成された駆動回路と
を備える電磁誘導式位置トランスデューサシステムであって、
前記駆動回路は、
前記第１のコイル端子および前記第２のコイル端子に接続され、少なくとも第１の共振回路部構成要素、第２の共振回路部構成要素、および第３の共振回路部構成要素を含み、前記第１の共振回路部構成要素は、第１の共振回路部ノードと第２の共振回路部ノードとの間に結合され、前記第１の共振回路部ノードは、少なくとも前記第２の共振回路部構成要素によって前記第１のコイル端子から分離され、前記第２の共振回路部ノードは、少なくとも前記第３の共振回路部構成要素によって前記第２のコイル端子から分離されている、共振回路部と、
前記第１の共振回路部ノードおよび前記第２の共振回路部ノードに接続され、動作中に出力インピーダンスを有し、前記第１の共振回路部ノードおよび前記第２の共振回路部ノードに発振駆動信号を供給するように構成され、電流駆動型単段差動増幅器を含み、前記電流駆動型単段差動増幅器は、第１の増幅器入力および第２の増幅器入力と、第１の増幅器出力および第２の増幅器出力とを含み、前記第１の増幅器出力は、前記第１の共振回路部ノードに接続され、前記第２の増幅器出力は、前記第２の共振回路部ノードに接続される、増幅器部と、
を備え、
前記共振回路部と前記第１の磁場発生コイルとを少なくとも含む共振器部が、動作時に前記増幅器部に提示される共振周波数と負荷インピーダンスとを有する、電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項2】

前記電流駆動型単段差動増幅器は、第１の単段増幅器部と第２の単段増幅器部とを備える、請求項１に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項3】

前記第１および第２の単段増幅器部は、金属酸化膜半導体トランジスタからなることを特徴とする請求項２に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項4】

前記第１の単段増幅器部および前記第２の単段増幅器部は、各々ｐチャネルＭＯＳトランジスタおよびｎチャネルＭＯＳトランジスタからなる相補的な増幅器部であることを特徴とする請求項２に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項5】

前記第１の単段増幅器部は、第１のｎチャネルＭＯＳトランジスタと第１のｐチャネルＭＯＳトランジスタとを備え、前記第１のｎチャネルＭＯＳトランジスタと前記第１のｐチャネルＭＯＳトランジスタのゲートは、前記第１の増幅器入力を提供するために結合され、前記第１のｎチャネルＭＯＳトランジスタと前記第１のｐチャネルＭＯＳトランジスタのドレインは、前記第２の増幅器出力を提供するために結合され、
前記第２の単段増幅器部は、第２のｎチャネルＭＯＳトランジスタと第２のｐチャネルＭＯＳトランジスタとを備え、前記第２のｎチャネルＭＯＳトランジスタと前記第２のｐチャネルＭＯＳトランジスタのゲートは、前記第２の増幅器入力を提供するために結合され、前記第２のｎチャネルＭＯＳトランジスタと前記第２のｐチャネルＭＯＳトランジスタのドレインは、前記第１の増幅器出力を提供するために結合される
ことを特徴とする請求項２に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項6】

コントローラをさらに備え、前記増幅器部は、前記コントローラからバイアス電流を受け取るバイアス電流部を備え、前記コントローラは、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するように、前記増幅器部に前記バイアス電流を供給するように構成される、請求項１に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項7】

前記バイアス電流部が、カレントミラーを形成する２つのＭＯＳトランジスタを備える請求項６に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項8】

前記コントローラは、前記増幅器部に供給される前記バイアス電流を調整して、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するように構成され、
第１の時点において、前記コントローラは、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧が前記所定の電圧レベルになる第１のバイアス電流レベルで前記バイアス電流を供給し、
第２の時点において、前記コントローラが前記第１のバイアス電流レベルで前記バイアス電流を供給すると、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧が前記所定の電圧レベルでなくなり、この場合、前記コントローラは、前記バイアス電流を前記第１のバイアス電流レベルから、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧が前記所定の電圧レベルとなる第２のバイアス電流レベルに調整するように構成されることを特徴とする請求項６に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項9】

前記コントローラは、
前記電磁誘導式位置トランスデューサシステムが測定動作を実行している第１の状態の間、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するために前記増幅器部にバイアス電流を供給し、
前記電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００が測定動作を実行していない第２の状態の間、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するために前記増幅器部にバイアス電流を供給しないように構成されることを特徴とする請求項６に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項10】

前記増幅器部および前記共振回路部の両方が集積回路の一部として含まれる半導体チップを備える、請求項１に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項11】

前記増幅器部の電流駆動型単段差動増幅器部は、金属酸化物半導体トランジスタを備えることを特徴とする請求項１０に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項12】

前記増幅器部は、電源電圧を受けて動作することを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項13】

前記増幅器部は、復調器部をさらに備え、前記復調器部は、前記増幅器部と同じ電源電圧を受けて動作することを特徴とする請求項１２に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項14】

前記駆動回路は、前記磁場発生コイルにかかる前記電源電圧よりも大きい電圧を発生させるように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項15】

前記駆動回路は、
前記第１のコイル端子と前記電流駆動型単段差動増幅器の前記第１の増幅器入力とに接続された第１のフィルタ部と、
前記第２のコイル端子と前記電流駆動型単段差動増幅器の前記第２の増幅器入力とに接続された第２のフィルタ部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項16】

前記第１のフィルタ部は、前記第１のコイル端子と前記第１の増幅器入力との間に直列に結合された第１のフィルタ部キャパシタと第１のフィルタ抵抗とを備え、
前記第２のフィルタ部は、前記第２のコイル端子と前記第２の増幅器入力との間に直列に結合された第２のフィルタ部キャパシタと第２のフィルタ部抵抗とを備える、ことを特徴とする請求項１５に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項17】

前記第１のフィルタ部は、前記第１のコイル端子に接続されたそれぞれの第１のフィルタ部の第１のノードと、第１のフィルタ部の第２のノードと、を備え、
前記第２のフィルタ部は、前記第２のコイル端子に接続された第２のフィルタ部の第１ノードと、第２フィルタ部の第２ノードを備え、
前記差動増幅器の第１の増幅器出力は、前記第１の共振回路部ノードと第１のバイアス抵抗の第１の端子に接続され、
前記差動増幅器の第２の増幅器入力は、前記第１のバイアス抵抗の第２の端子に接続され、
前記差動増幅器の第１の増幅器入力は、それぞれの前記第１のフィルタ部の第２のノードに接続され、
前記差動増幅器の第２の増幅器出力は、前記第２の共振回路部ノードと第２のバイアス抵抗の第１の端子に接続され、
前記差動増幅器の第１の増幅器入力は、前記第２のバイアス抵抗の第２の端子に接続され、
前記差動増幅器の第２の増幅器入力は、それぞれの前記第２のフィルタ部の第２のノードに接続される、ことを特徴とする請求項１５に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項18】

前記第１のフィルタ部は、前記第１のコイル端子に接続されたそれぞれの第１の端子と、少なくとも１つの第１のフィルタ部抵抗の第１の端子に接続されたそれぞれの第２の端子とを有する少なくとも１つの第１のフィルタ部キャパシタを備え、
前記第２のフィルタ部は、前記第２のコイル端子に接続されたそれぞれの第１の端子と、少なくとも１つの第２のフィルタ部抵抗の第１の端子に接続されたそれぞれの第２の端子とを有する少なくとも１つのそれぞれの第２のフィルタ部キャパシタを備える、ことを特徴とする請求項１７に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項19】

少なくとも１つのそれぞれの前記第１のフィルタ部抵抗の第２の端子は、前記第１の増幅器入力に接続され、
少なくとも１つのそれぞれの前記第２のフィルタ部抵抗の第２の端子は、前記第２の増幅器入力に接続される、ことを特徴とする請求項１８に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項20】

前記第１の共振回路部構成要素は、前記第１および第２の共振回路部ノードの間に接続される第１の共振回路キャパシタを有し、
前記第２の共振回路部構成要素は、それぞれの第１の端子が前記第１の共振回路部ノードに接続され、それぞれの第２の端子が前記第１のコイル端子に接続された第２の共振回路キャパシタを有し、
前記第３の共振回路部構成要素は、それぞれの第１の端子が前記第２の共振回路部ノードに接続され、それぞれの第２の端子が前記第２のコイル端子に接続された第３の共振回路キャパシタを有する、ことを特徴とする請求項１９に記載の電磁誘導式位置トランスデューサシステム。

【請求項21】

第１のコイル端子、第２のコイル端子およびコイルインピーダンスを有する第１の磁場発生コイルを少なくとも有する、電磁誘導式位置トランスデューサを含む電磁誘導式位置トランスデューサシステムを動作させる方法であって、当該方法は、
前記第１の磁場発生コイルを駆動するために、前記電磁誘導式位置トランスデューサシステムの駆動回路を動作させる工程と、
前記電磁誘導式位置トランスデューサからの位置依存信号に少なくとも部分的に基づいて出力を提供する工程、を含み、
前記駆動回路は、
前記第１のコイル端子および前記第２のコイル端子に接続され、少なくとも第１の共振回路部構成要素、第２の共振回路部構成要素、および第３の共振回路部構成要素を含み、前記第１の共振回路部構成要素は、第１の共振回路部ノードと第２の共振回路部ノードとの間に結合され、前記第１の共振回路部ノードは、少なくとも前記第２の共振回路部構成要素によって前記第１のコイル端子から分離され、前記第２の共振回路部ノードは、少なくとも前記第３の共振回路部構成要素によって前記第２のコイル端子から分離されている、共振回路部と、
前記第１の共振回路部ノードおよび前記第２の共振回路部ノードに接続され、動作中に出力インピーダンスを有し、前記第１の共振回路部ノードおよび前記第２の共振回路部ノードに発振駆動信号を供給するように構成され、電流駆動型単段差動増幅器を含み、前記電流駆動型単段差動増幅器は、第１の増幅器入力および第２の増幅器入力と、第１の増幅器出力および第２の増幅器出力とを含み、前記第１の増幅器出力は、前記第１の共振回路部ノードに接続され、前記第２の増幅器出力は、前記第２の共振回路部ノードに接続される、増幅器部と、
を備え、
前記共振回路部と前記第１の磁場発生コイルとを少なくとも含む共振器部が、動作時に前記増幅器部に提示される共振周波数と負荷インピーダンスとを有する、ことを特徴とする電磁誘導式位置トランスデューサシステムを動作させる方法。

【請求項22】

前記電流駆動型単段差動増幅器のバイアス電流を調整し、それに対応して前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧を調整する工程をさらに含む、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記第１の磁場発生コイルを駆動するための前記電磁誘導式位置トランスデューサシステムの前記駆動回路を動作させることは、前記電磁誘導式位置トランスデューサシステムが測定動作を実行している第１の状態の間、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するために実行され、
前記方法はさらに、
前記電磁誘導式位置トランスデューサシステムが測定動作を行っていない第２の状態の間、バイアス電流を減少させ、前記第２の状態の間、前記第１の磁場発生コイルにかかる電圧を規定の電圧レベルに維持しないようにする工程を含む、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。

【請求項24】

第１のコイル端子、第２のコイル端子およびコイルインピーダンスを有する第１の磁場発生コイルを少なくとも含む電磁誘導式位置トランスデューサを含む電磁誘導式位置トランスデューサシステムの一部として利用するための駆動回路であって、該駆動回路は、
前記第１のコイル端子および前記第２のコイル端子に接続され、少なくとも第１の共振回路部構成要素、第２の共振回路部構成要素、および第３の共振回路部構成要素を含み、前記第１の共振回路部構成要素は、第１の共振回路部ノードと第２の共振回路部ノードとの間に結合され、前記第１の共振回路部ノードは、少なくとも前記第２の共振回路部構成要素によって前記第１のコイル端子から分離され、前記第２の共振回路部ノードは、少なくとも前記第３の共振回路部構成要素によって前記第２のコイル端子から分離されている共振回路部と、
前記第１の共振回路部ノードおよび前記第２の共振回路部ノードに接続され、動作中に出力インピーダンスを有し、前記第１の共振回路部ノードおよび前記第２の共振回路部ノードに発振駆動信号を供給するように構成され、電流駆動型単段差動増幅器を含み、前記電流駆動型単段差動増幅器は、第１の増幅器入力および第２の増幅器入力と、第１の増幅器出力および第２の増幅器出力とを含み、前記第１の増幅器出力は、前記第１の共振回路部ノードに接続され、前記第２の増幅器出力は、前記第２の共振回路部ノードに接続される増幅器部と、備え、
前記共振回路部と前記第１の磁場発生コイルとを少なくとも含む共振器部が、動作時に前記増幅器部に提示される共振周波数と負荷インピーダンスとを有する、こと特徴とする駆動回路。

【請求項25】

前記電流駆動型単段差動増幅器は、金属酸化物半導体トランジスタで構成されることを特徴とする請求項２４に記載の駆動回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、計測に関し、より詳細には、電磁誘導式位置トランスデューサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

電磁誘導式位置トランスデューサは、１つ以上の検知素子（例えば、代替的に受信巻線素子と呼ばれることがある）と、検知素子と磁場発生コイル（例えば、代替的に送信巻線と呼ばれることがある）との間の誘導結合を変調する１つ以上の妨害素子（例えば、スケール素子）と、の間の相対変位を測定するために広く使用されている。 様々な従来の電磁誘導式位置トランスデューサ（例えば、米国特許第６，００５，３８７号および同第６，０１１，３８９号に開示されているものなど、その各特許は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）では、磁場発生コイルに時間的に変化する駆動信号を供給するために、より低電力で断続的な間欠駆動回路が使用される。第’３８９号特許および第’３８７号特許における間欠駆動回路は、磁場発生コイルによって形成されたインダクタを介してキャパシタを放電する。これにより磁場発生コイルは「鳴動」する。すなわち、充電されたキャパシタを、磁場発生コイルと直列に接続された抵抗器とにより形成されたインダクタを介してグランドに接続することによって放出される電流は、発振し指数関数的に減衰する。第’３８９号特許および第’３８７号特許に開示された磁場発生コイル駆動回路は、特定の動作用に設計された電磁誘導式位置トランスデューサに適しているが、特定の制限（例えば、速度、分解能などとの関係）がある場合がある。

【0003】

更に、従来から公知の種々の電磁誘導式位置トランスデューサでは、駆動コイルのインダクタンスが従来の駆動回路の発振周波数の決定に関与しない場合、磁場発生コイルの発振周波数が磁場発生コイルの共振周波数と一致しないほど、トランスデューサ信号出力が著しく低下する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

以上のことから、特性を改善した駆動回路が望まれている。

【0005】

この概要は、以下の発明を実施するための形態において更に説明される概念のセレクションを、簡略形式で紹介するために提供される。この概要は、請求項に係る主題の重要な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求項に係る主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図していない。

【課題を解決するための手段】

【0006】

電磁誘導式トランスデューサシステムは、電磁誘導式位置トランスデューサと駆動回路とを含む。 電磁誘導式位置トランスデューサは、少なくとも第１の磁場発生コイルを含む。駆動回路は、第１の磁場発生コイルを駆動するように構成されている。第１の磁場発生コイルは、第１のコイル端子と、第２のコイル端子と、コイルインピーダンスとを有する。駆動回路は、共振回路部と増幅器部とを含む。

【0007】

共振回路部は、第１コイル端子および第２コイル端子に接続される。共振回路部は、少なくとも第１の共振回路部構成要素、第２の共振回路部構成要素、および第３の共振回路部構成要素（例えば、各共振回路部構成要素は、それぞれキャパシタを備える）から構成される。第１の共振回路部構成要素は、第１の共振回路部ノードと第２の共振回路部ノードとの間に結合され、第１の共振回路部ノードは、少なくとも第２の共振回路部構成要素によって第１のコイル端子から分離され、第２の共振回路部ノードは、少なくとも第３の共振回路部構成要素によって第２のコイル端子から分離される。

【0008】

増幅器部は、第１および第２の共振回路部ノードに接続され、動作時に出力インピーダンスを有する。増幅器部は、第１および第２の共振回路部ノードに発振駆動信号を供給するように構成されている。増幅器部は、電流駆動型単段差動増幅器を含む。電流駆動型単段差動増幅器は、第１および第２の増幅器入力と、第１および第２の増幅器出力とを備え、第１の増幅器出力は第１の共振回路部ノードに接続され、第２の増幅器出力は第２の共振回路部ノードに接続される。少なくとも共振回路部と第１の磁場発生コイルとからなる共振器部は、動作中に増幅器部に提示される共振周波数と負荷インピーダンスとを有する。様々な実施形態において、コントローラは、増幅器部に供給されるバイアス電流を調整して、第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するように構成される。様々な実施形態において、増幅器部は、ＭＯＳトランジスタを含み、（例えば、電磁誘導式位置トランスデューサシステムの他の部分と共に）チップ上に作製され得る。

【0009】

様々な実施形態において、電磁誘導式位置トランスデューサシステムを動作させる方法が提供される。この方法は、駆動回路（例えば、増幅器部および共振回路部を含む）を動作させて第１の磁場発生コイルを駆動する工程と、電磁誘導式位置トランスデューサからの位置依存信号に少なくとも部分的に基づく出力を提供する工程と、を含む。様々な実施形態において、本方法は更に、差動増幅器のバイアス電流を調整し、それに対応して、第１の磁場発生コイルにかかる電圧を対応して調整する工程を含み得る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】駆動回路を組み込んだ電磁誘導式位置トランスデューサシステムの一実施形態のブロック図である。

【図2】トランスデューサの磁場発生コイルに結合される磁場発生コイル発振器を含む図１の駆動回路の実施形態をより詳細に示すブロック図および概略図である。

【図3】特定の回路原理を説明するための共振回路部の一実施形態を示す概略図である。

【図4】図２の駆動回路の磁場発生コイル発振器および関連する磁場発生コイルの一実施形態を示す概略図である。

【図5】本明細書で開示する駆動回路を含む電磁誘導式位置トランスデューサシステムの動作方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、駆動回路２００を含む電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００の一実施形態のブロック図である。図１に示すように、電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００は、信号線１１２、１１４および１１６、ならびに信号線２１８、２２８および２３８を介して駆動回路２００に接続されたコントローラ１１０を含む。図１の例では、駆動回路２００は、３スケールトランスデューサ用の信号線２１２、２２２および２３２を介して、トランスデューサ１２０（例えば、電磁誘導式位置トランスデューサ）の磁場発生コイル用の駆動信号を出力する。様々な実施形態において、トランスデューサ１２０は、電磁誘導式位置検知構成として参照されてもよいし、電磁誘導式位置検知構成の一部であってもよい。トランスデューサ１２０は、検知素子（例えば、受信巻線）から信号線１２２、１２４、１２６を介して位置依存信号を入力マルチプレクサ１３０に出力する。特に、トランスデューサ１２０が３相検知素子構成を使用する場合、信号線１２２、１２４および１２６の各々は、３つの別個の信号線から構成される。

【0012】

この例示的な実施形態では、駆動回路２００は、（例えば、一般的にまたは特定の測定モード／状態の間）、信号線１１２、１１４および１１６を介して出力される信号に基づいて、トランスデューサ１２０内の異なる磁場発生コイルの１つ以上を連続的に駆動することができる。入力マルチプレクサ１３０は、信号線１２２、１２４、１２６上の位置依存検知信号を、信号線１３２、１３４を介して同期復調器１４０に選択的に渡す。同期復調器１４０はまた、駆動回路２００から信号線２１６、２２６、２３６を介して同期復調制御信号を入力する。同期復調器１４０は、トランスデューサ１２０によって生成され、入力マルチプレクサ１３０を介して出力される位置依存検知信号を同期復調し、同期復調された信号を信号線１４２を介して増幅器および積分器１５０に出力する。

【0013】

増幅器および積分器１５０は、信号線１４２を介して受信された同期復調された信号を増幅し、増幅された信号を積分して信号対雑音比を改善し、それにより達成可能な分解能を向上させ、増幅され積分された信号を信号線１５２を介してアナログ／デジタル変換器１６０に出力する。アナログ／デジタル変換器１６０は、信号線１５２を介して受信されたアナログの増幅および積分された信号を、コントローラ１１０によって使用可能な、および／またはコントローラ１１０のメモリ部および／または較正メモリ１７０に記憶可能なデジタル信号に変換する。特に、アナログ／デジタル変換器１６０は、デジタルデータバス１９５を介してデジタルデータ信号を出力する。

【0014】

コントローラ１１０、較正メモリ１７０、およびゲートアレイ１８０のそれぞれは、デジタルデータバス１９５に接続される。ゲートアレイ１８０は、トランスデューサ１２０が出力する検知信号（例えば、３相検知信号）を、数値制御工作機械などの装置で使用可能な２相信号、直交信号などに変換するのに使用可能である。ゲートアレイ１８０はまた、電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００に含めることが必要または望ましい追加のデジタルロジックを組み込むことができる。

【0015】

ゲートアレイ１８０は入出力インターフェース１９０に接続される。様々な実施態様において、入出力インターフェース１９０は、下流の装置（例えば、数値制御工作機械など）に接続可能なケーブル１９９に接続されてもよい。あるいは、入出力インターフェース１９０および／またはケーブル１９９は、アナログ／デジタル変換器１６０によって出力されたデジタルデータ信号からコントローラ１１０および／またはゲートアレイ１８０によって導出された位置信号または数値（例えば、位置トランスデューサ１２０の１つまたは複数の妨害素子（例えば、スケール素子）と位置トランスデューサ１２０の検知素子（例えば、読取ヘッド素子）との間の変位を表すもの）を表示するための表示装置に接続してもよい。

【0016】

様々な実施態様において、トランスデューサ１２０の１つ以上の妨害素子（例えば、スケール素子など）は、第１の要素（例えば、数値制御工作機械の第１の部分、対象物／ワークピースの寸法を測定するための測定器の第１の部分、測定プローブの第１の部分など）に結合されてもよく、トランスデューサの検知素子は、第２の要素（例えば、数値制御工作機械の第２の部分、対象物／ワークピースの寸法を測定するための測定器の第２の部分、測定プローブの第２の部分など）に結合されることがあり、この場合、第１および第２の要素は互いに相対的に移動可能である。上記に示したように、１つ以上の妨害素子（例えば、スケール素子）と位置トランスデューサ１２０の検知素子との間の変位は、アナログ／デジタル変換器１６０によって出力されるデジタルデータ信号によって示されることがあり、これは、電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００の決定された位置測定値に対応することがある（例えば、電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００の測定動作中に決定される）。

【0017】

一般に、電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００の全体的な動作および／または駆動回路の様々な態様（例えば、測定動作の一部として互いに相対的に変位する１つまたは複数の妨害素子（例えば、スケール素子）および検知素子（例えば、測定動作の一部として互いに相対的に変位させられる読取ヘッド素子）は、組み込まれた第’３８９号特許および第’３８７号特許、ならびに米国特許第５，９７３，４９４号、同第５，８８６，５１９号、同第６，５２５，５３０号、同第１０，８６６，０８０号、および同第１０，９１４，５７０号にさらに詳細に記載されており、これらの各特許は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0018】

図２は、トランスデューサの磁場発生コイルに結合される磁場発生コイル発振器を含む図１の駆動回路２００の実施形態をより詳細に示すブロック図および概略図である。様々な実装において、磁場発生コイル発振器の各々は、関連する磁場発生コイルを駆動するための駆動回路を代表したものである場合がある。図２に示すように、３スケールのトランスデューサ１２０を用いた実施例では、駆動回路２００は、それぞれトランスデューサ１２０の第１、第２および第３の磁場発生コイルＡ～Ｃに接続された磁場発生コイルＡ発振器２１０、磁場発生コイルＢ発振器２２０、および磁場発生コイルＣ発振器２３０を含む。

【0019】

特に、図２に示すように、磁場発生コイルＡ発振器２１０が出力する駆動信号は、信号線２１２を介してトランスデューサ１２０の第１の磁場発生コイルＡに出力される。同様に、磁場発生コイルＢ発振器２２０が出力する駆動信号は、信号線２２２を介してトランスデューサ１２０の第２の磁場発生コイルＢに出力される。最後に、磁場発生コイルＣ発振器２３０が出力する駆動信号は、信号線２３２を介してトランスデューサ１２０の第３の磁場発生コイルＣに出力される。

【0020】

コントローラ１１０は、３つの磁場発生コイル発振器２１０、２２０、２３０をイネーブルおよび／またはその他の方法で制御するための信号（例えば、バイアス電流信号）を駆動回路２００に出力する。特に、コントローラ１１０は、信号線１１２を介して第１の信号を磁場発生コイルＡ発振器２１０に出力する。同様に、コントローラ１１０は、信号線１１４を介して第２の信号を磁場発生コイルＢ発振器２２０に出力する。同様に、コントローラ１１０は、信号線１１６を介して第３の信号を磁場発生コイルＣ発振器２３０に出力する。これらの信号の動作については、以下で詳しく説明する。

【0021】

図２の実施形態にさらに示すように、駆動回路２００はキャパシタ部２４０とバッファ部２５０とを含む。キャパシタ部２４０は、磁場発生コイル発振器２１０～２３０にそれぞれ関連する第１のキャパシタ２４２、第２のキャパシタ２４４および第３のキャパシタ２４６を含む。特に、信号線２１２に接続された信号線２１４は、第１のキャパシタ２４２の第１の端子に接続される。第１のキャパシタ２４２の第２の端子は、同期復調器１４０に接続された信号線２１６に接続される。同様に、第２のキャパシタ２４４の第１の端子は、信号線２２４によって信号線２２２に接続される。第２のキャパシタ２４４の他方の端子は、同期復調器１４０に接続された信号線２２６に接続される。最後に、第３のキャパシタ２４６の第１の端子は、信号線２３４によって、磁場発生コイルＣ発振器２３０からの信号線２３２に接続される。第３のキャパシタ２４６の第２の端子は、上述したように、同期復調器１４０に接続された信号線２３６に接続される。

【0022】

図２にさらに示すように、バッファ部２５０は、第１のバッファ２５２、第２のバッファ２５４および第３のバッファ２５６を含む。第１のバッファ２５２の入力端子は、信号線２１７によって磁場発生コイルＡ発振器２１０の信号線２１６に接続される。第１のバッファ２５２の出力端子は、信号線２１８に接続され、この信号線２１８は、上述したように、コントローラ１１０に接続される。同様に、第２のバッファ２５４の入力端子は、信号線２２７によって磁場発生コイルＢ発振器２２０の信号線２２６に接続される。第２のバッファ２５４の出力端子は、信号線２２８に接続され、この信号線２２８は、コントローラ１１０に接続される。最後に、第３のバッファ２５６の入力端子は信号線２３７に接続され、この信号線２３７は信号線２３６に接続されている。第３のバッファ２５６の出力端子は、信号線２３８に接続され、この信号線２３８は、コントローラ１１０に接続される。キャパシタ２４２、２４４、２４６は、復調器１４０によって信号線２１６、２２６、２３６に印加される直流電圧を遮断する。第１～第３のバッファ２５２～２５６は、信号線２１６、２２６、２３６上の正弦波信号を、信号線２１８、２２８、２３８上の矩形波に変換する。

【0023】

図３～５に関して以下により詳細に説明するように、様々な実施態様において、電磁誘導式位置トランスデューサシステム（例えば、様々な実施態様において、リニアスケール構成、ロータリスケール構成、三次元センサ構成などに対応し得る）の磁場発生コイル（例えば、上述の磁場発生コイルＡ）にかかる比較的高い電圧を発生させることが望ましい。より具体的には、このような電磁誘導式位置トランスデューサシステムでは、磁場発生コイルが交流（ＡＣ）磁場（例えば、変化する磁束）を励起するために利用され、この磁場は、１つまたは複数の妨害素子（例えば、関連する電流が変化する磁場／磁束によって誘導される可能性のあるスケール素子）の影響を受ける。変化する磁場（すなわち、１つ以上の妨害素子の影響を受けたもの）は、検知素子（例えば、受信コイル）によって検知される。検知素子によって検知される信号は、検知素子に対する１つまたは複数の妨害素子（例えば、スケール素子）の位置を示す（例えば、したがって、相対位置に応じて変化する位置信号として参照され得る）。これらの位置信号は通常、いくつかの電子チャンネルで加算される（例えば、図１に示すように）。正確な測定を可能にするために、相対位置を決定するために、位置信号に対して（例えば、位置信号の大きさに対して）計算が行われる。

【0024】

一般的に、このようなシステムでは、比較的強い磁場（例えば、磁束変化）を発生させることが望ましい（例えば、検知素子において、回路ノイズなどよりも著しく大きく、それに対応して克服される強い信号を実現するために）。従って、一般的には、対応する磁場発生コイルに比較的高い電圧を発生させる（例えば、強い磁場／磁束変化をもたらす）ことが望ましい。このような電磁誘導式位置トランスデューサシステムの様々な実装では、一般的に、温度が比較的一定に保たれることが望ましく（例えば、そうでなければ温度変動が検知信号に様々な影響を与える可能性がある）、そのためには、電子部品が可能な限り比較的低消費電力であることが望ましい場合がある。一般に、このようなシステムで低電力を必要とする場合、電源電圧が比較的低い電圧レベルであることが望ましい場合があり、同時に、上述のように、システムの磁場発生コイル全体に発生する電圧が比較的高い電圧レベルであることが望ましい場合がある。以下により詳細に説明するように、このような特性は、本明細書に開示する駆動回路を利用した電磁誘導式位置トランスデューサシステムにおいて達成され得る。

【0025】

図３は、特定の回路（例えば、以下でさらに詳細に説明するような磁場発生コイル発振器）の原理を説明するための駆動回路の共振回路部の一実施形態を示す概略図である。本明細書で説明および図示されているような磁場発生コイル発振器では、様々な実装において、磁場発生コイルにかかる電圧が増加し、理想的には最大化される。磁場発生コイルには常に分布した浮遊抵抗が存在することが理解されよう。この浮遊抵抗を考慮して、磁場発生コイルにかかる電圧を増加させ、理想的には最大にするために、この浮遊抵抗に散逸する電力を増加させるとよく、理想的には最大にするとよい。

【0026】

浮遊抵抗に散逸する電力を増加させ、理想的には最大にするためには、負荷のインピーダンスが駆動回路の出力のインピーダンスに近づき、可能であれば整合することが望ましい。これは、インピーダンス・マッチングが負荷に供給される電力を最大化するという、よく知られた回路原理に依存している。本明細書に記載の回路原理を用いて駆動される電磁誘導式位置トランスデューサの磁場発生コイルについては、様々な例示的な実施形態において、負荷インピーダンスを整合させること、または少なくとも負荷のインピーダンスに近づけることは、磁場発生コイルのリアクタンスをキャンセルすることに少なくとも近づけること、および浮遊抵抗を所望の負荷抵抗に組み込むことによって達成されることが望ましい。本明細書で説明するように、これは直列共振回路と並列共振回路の両方の特徴を組み合わせた回路を用いて達成される。図３は、インピーダンス変換器２０’に含まれる、このような直列共振回路と並列共振回路を組み合わせた回路を示している。

【0027】

図３に示すように、磁場発生コイルＬ１は、図２に示すトランスデューサ１２０の磁場発生コイルの個々の１つ（例えば、磁場発生コイルＡの代表）を表してもよい。特に、磁場発生コイルＬ１のインダクタンスＬは、トランスデューサ１２０内の磁場発生コイルＡのインダクタンスに対応してもよい。インピーダンスＺを有するインピーダンス変換器２０’は、第１のキャパシタＣ１’、第２のキャパシタＣ２’、および磁場発生コイルＬ１（例えば、抵抗部２４および誘導部Ｌ１'を含む）から構成される。さらに、図３に示すように、増幅器部ＡＰ’（例えば、信号発生部１２の一部としての増幅器と抵抗部１４とを含む）は、信号線１５によって第１のノードである入力ノードＡに接続される。

【0028】

入力ノードＡは、信号線２１によってキャパシタＣ２’に接続される。信号線２５は、入力ノードＡとキャパシタＣ１’を接続する。信号線２３は、キャパシタＣ２’'を磁場発生コイルＬ１（例えば、抵抗部２４と誘導部Ｌ１'を含む）に接続する。様々な実施態様において、信号線２３は、（例えば、駆動回路からトランスデューサの磁場発生コイルＬ１への接続を表すものとして）信号線２１２に対応し得るか、または信号線２１２に結合され得る。信号線２１３は磁場発生コイルＬ１をノードＢに接続する。信号線１７はノードＢを信号発生器１２に接続する。信号線２７は、キャパシタＣ１’'をノードＢに接続する。

【0029】

したがって、図３に示すように、キャパシタＣ２’、磁場発生コイルＬ１の抵抗部２４および誘導部Ｌ１’は、ノードＡ－Ｂ間にＲＣＬ直列回路を形成する。さらに、キャパシタＣ１’は、このＲＣＬ直列回路と並列にノードＡ－Ｂ間に接続される。上述したように、抵抗部２４は、磁場発生コイルＬ１によって形成されるループ内の浮遊抵抗である。従って、キャパシタＣ２’は直列キャパシタであり、キャパシタＣ１’は並列キャパシタである。

【0030】

キャパシタＣ１’およびＣ２’、磁場発生コイルＬ１の抵抗部２４および誘導部Ｌ１'を合わせた入力インピーダンスＺが、増幅器部ＡＰ’の負荷となる。様々な実施態様において、抵抗部１４は、インピーダンス変換器２０’の入力インピーダンスＺが整合される信号発生器１２の出力抵抗である。特に、キャパシタＣ１’およびＣ２’の容量Ｃ_１およびＣ_２を適切に選択することによって、インピーダンスＺは、信号発生器１２の抵抗部１４の抵抗Ｒ_ｓに近づく（例えば、ほぼ等しくなる）場合がある。

【0031】

インピーダンス変換器２０’において、インピーダンス変換器２０’のトポロジーは、抵抗部２４の抵抗値とソース抵抗部１４の抵抗値の相対値によって決定されることが理解されるべきである。様々な実施態様において、抵抗部２４の抵抗値がソース抵抗部１４の抵抗値より小さい場合、負荷の「左」にある第１の素子は直列素子であってもよい。次に並列素子が続く。もちろん、抵抗部２４の抵抗値がソース抵抗部１４の抵抗値よりも大きいというように、関係が逆であれば、負荷の「左」にある最初の素子は並列要素であってもよい。この場合、直列素子がそれに続くことになる。

【0032】

さらに、入力インピーダンスＺを形成する直列素子および並列素子は、必ずしもキャパシタではないことを理解されたい。すなわち、いくつかの例示的な実施形態では、直列素子および並列素子はインダクタであり得る。しかしながら、磁場発生コイルＬ１を駆動するための本発明による駆動回路２００では、多くの場合、直列回路素子および並列回路素子としてキャパシタを使用することができる。

【0033】

図４は、（駆動回路の）磁場発生コイル発振器および関連する磁場発生コイルＬ１の一実施形態を示す概略図である。図４の例では、磁場発生コイルＬ１は、図２に示すトランスデューサ１２０の磁場発生コイルの個々の１つ（例えば、磁場発生コイルＡの代表）を表してもよい。特定の実施態様において、図４に示す駆動回路４００は、（例えば、駆動回路２００の一部としての図２の発振器２１０のように）ダブルエンドの発振器として特徴付けられてもよい。示されるように、様々な実施態様において、図２の駆動回路２００は、図４の駆動回路４００だけでなく、（例えば、トランスデューサ１２０の他の磁場発生コイルを駆動するための）追加の駆動回路を含んでもよい。以下により詳細に説明されるように、駆動回路４００は、様々なキャパシタおよび抵抗（例えば、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５、ならびに抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７）を含み、これらの各々は、それぞれの接続に利用されるそれぞれの第１および第２の端子を有すると理解されるであろう（例えば、第１および第２の要素間に結合される抵抗またはキャパシタは、各要素に結合されるそれぞれの端子を有すると理解されるであろう）。

【0034】

駆動回路４００は、第１および第２のコイル端子ｘｌｐおよびｘｌｎと、コイルインピーダンスとを有する第１の磁場発生コイルＬ１とを駆動するように構成されている。詳細は後述するが、駆動回路４００は、少なくとも共振回路部ＲＣＰと増幅器部ＡＰとを含む。簡単に説明すると、共振回路部ＲＣＰは、第１のコイル端子ｘｌｐおよび第２のコイル端子ｘｌｎに接続され、少なくとも第１の共振回路部構成要素（例えば、キャパシタＣ１）、第２の共振回路部構成要素（例えば、キャパシタＣ２）、および第３の共振回路部構成要素（例えば、キャパシタＣ３）を含む。

【0035】

第１の共振回路部構成要素（例えば、キャパシタＣ１）は、第１の共振回路部分ノード（例えば、ノードＡ）と第２の共振回路部分ノード（例えば、ノードＢ）との間に結合される。第１の共振回路部分ノード（例えば、ノードＡ）は、少なくとも第２の共振回路部構成要素（例えば、キャパシタＣ２）によって第１のコイル端子（例えば、ｘｌｐ）から分離される。第２の共振回路部分ノード（例えば、ノードＢ）は、少なくとも第３の共振回路部構成要素（例えば、キャパシタＣ３）によって第２のコイル端子（例えば、ｘｌｎ）から分離される。増幅器部ＡＰは、第１および第２の共振回路部ノード（例えば、ノードＡおよびノードＢ）に接続され、動作時に出力インピーダンスを有する。増幅器部ＡＰは、第１および第２の共振回路部ノード（例えば、ノードＡおよびノードＢ）に発振駆動信号を供給するように構成されている。共振回路部ＲＣＰ、増幅器部ＡＰ、および関連するさまざまな接続については、それぞれ以下でさらに詳しく説明する。

【0036】

図４に示すように、増幅器部ＡＰは、電流駆動型単段差動増幅器ＤＡを含む。差動増幅器ＤＡは、第１の入力端子ｘｆｐ（例えば、第１の増幅器入力ＩＮ１に対応）と、第２の入力端子ｘｆｎ（例えば、第２の増幅器入力ＩＮ２に対応）と、第１の出力端子ｘｔｐ（例えば、第１の増幅器出力ＯＵＴ１に対応）と、第２の出力端子ｘｔｎ（例えば、第２の増幅器出力ＯＵＴ２に対応）とを備える。回路経路４１１は、差動増幅器ＤＡの第１の出力端子ｘｔｐと第２の入力端子ｘｆｎとの間に接続されている。回路経路４１５は、差動増幅器ＤＡの第２の出力端子ｘｔｎと第１の入力端子ｘｆｐとの間に接続されている。回路経路４１３は、差動増幅器ＤＡの第１の出力端子ｘｔｐと第１の入力端子ｘｆｐとの間に接続されている。回路経路４１７は、差動増幅器ＤＡの第２の出力端子ｘｔｎと第２の入力端子ｘｆｎとの間に接続されている。様々な実施形態において、回路経路４１３および４１７は、フィードバックループとして特徴付けられ得る。これらの回路経路を形成する回路素子については、以下で詳しく説明する。

【0037】

以下により詳細に説明されるように、動作において、磁場発生コイルＬ１にかかる電圧（例えば、発振電圧の振幅）は、差動増幅器ＤＡに供給される（例えば、コントローラ１１０によって供給／調整される）バイアス電流を調整することによって調整され得る。様々な実施形態において、差動増幅器ＤＡとインピーダンス変換器２０とを利用することで、高いコイル電圧（例えば、電源電圧Ｖｄｄより高く、いくつかの実施形態では電源電圧Ｖｄｄより少なくとも２倍または３倍高い）を達成することができる。本明細書で利用されるように、「電圧」、「電圧レベル」、「所定の電圧レベル」という用語は、様々な実施態様において、（例えば、磁場発生コイルＬ１にかかるように発生するような）対応する発振／変動電圧の振幅を指す場合がある。これは、（例えば直流電圧であり得る）電源電圧Ｖｄｄのような、発振／変動を意図していない電圧と対照的である。

【0038】

図４では、インピーダンス変換器２０が駆動回路４００に含まれている。共振器部ＲＰは、少なくとも磁場発生コイルＬ１と、第１のキャパシタＣ１、第２のキャパシタＣ２および第３のキャパシタＣ３を有する共振回路部ＲＣＰを備えるインピーダンス変換器２０とを含む。３つのキャパシタ（すなわち、Ｃ１、Ｃ２およびＣ３）は、回路を完全に差動化するために使用される。差動増幅器ＤＡの第１の出力端子ｘｔｐ（すなわち、入力ノードＡに接続される）に関して、キャパシタＣ２、磁場発生コイルＬ１、およびキャパシタＣ３は、入力ノードＡと入力ノードＢの間に直列に接続され、キャパシタＣ１は、入力ノードＡと入力ノードＢの間に直列に接続されたキャパシタＣ２、磁場発生コイルＬ１、およびキャパシタＣ３と並列に接続される。差動増幅器ＤＡの第２の出力端子ｘｔｎ（すなわち、入力ノードＢに接続される）に関して、キャパシタＣ３、磁場発生コイルＬ１、およびキャパシタＣ２、入力ノードＢと入力ノードＡの間に直列に接続され、キャパシタＣ１は、入力ノードＡと入力ノードＢの間に直列に接続されたキャパシタＣ３、磁場発生コイルＬ１、およびキャパシタＣ２と並列に接続される。上述したように、磁場発生コイルＬ１とともにキャパシタＣ１～Ｃ３が共振器部ＲＰの少なくとも一部を形成する（例えば、キャパシタのキャパシタンスと磁場発生コイルのインダクタンスに応じて）。様々な実施態様において、共振器部ＲＰは、他の要素および／または部分（例えば、第１および第２のフィルタ部Ｆ１およびＦＰ２など）を含んでもよい。

【0039】

抵抗Ｒ６は、磁場発生コイルＬ１の第１の端子ｘｌｐと接地（グランド）との間に接続され、抵抗Ｒ７は、磁場発生コイルＬ１の第２の端子ｘｌｎと接地との間に結合される。第１の端子ｘｌｐはノードＣに接続され、第２の端子ｘｌｎはノードＣ’に接続されている。抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７は、端子ｘｌｐとｘｌｎに接地への直流（ＤＣ）経路を提供する。様々な実施形態において、この構成により、端子ｘｌｐおよびｘｌｎがフローティング（例えば、電荷蓄積などに応じて端子電圧が変化する可能性のある接地への接続がない状態）を防ぐことができる。

【0040】

回路経路４１１は、第１の出力端子ｘｔｐと第２の入力端子ｘｆｎとの間に接続される（すなわち、第１の端子が入力ノードＡ／端子ｘｔｐに接続され、第２の端子がノードＥ’／端子ｘｆｎに接続されるなど、ノードＡとノードＥ’との間に接続される）バイアス抵抗Ｒ５を含む。回路経路４１５は、第２の出力端子ｘｔｎと第１の入力端子ｘｆｐとの間に接続される（すなわち、第１の端子が入力ノードＢ／端子ｘｔｎに接続され、第２の端子がノードＥ／端子ｘｆｐに接続されるなど、ノードＢとノードＥとの間に接続される）バイアス抵抗Ｒ４を含む。バイアス抵抗Ｒ４およびＲ５は、差動増幅器ＤＡの第１および第２の相補的な単段増幅器部ＳＳＡＰ１およびＳＳＡＰ２にそれぞれ直流（ＤＣ）バイアスを供給する。したがって、抵抗Ｒ４とＲ５の抵抗値は、差動増幅器ＤＡに適切なバイアスレベルを提供するように構成するとよい。

【0041】

駆動回路４００の動作中、発振に応じて（例えば、磁場発生コイルＬ１および共振回路部ＲＣＰを含む共振器部のＬＣ回路の動作に応じて）、特定の抵抗（例えば、抵抗Ｒ４およびＲ５）の相対的な効果は、発振が増加するにつれて減少し得る（例えば、抵抗Ｒ４およびＲ５の効果が相対的に無視できるようになり得るところまで）ことが理解されよう。様々な実施態様において、抵抗Ｒ４～Ｒ７は、共振器部のループ利得に大きな影響を与えないように、比較的高い値（例えば、共振器部のインピーダンスよりもかなり高い値）を有することが望ましい場合がある。

【0042】

回路経路４１３（例えば、特定の実施態様では、フィードバックループとして特徴付けられ得る）に関して、キャパシタＣ４および抵抗Ｒ２は、第１のフィルタ部ＦＰ１の一部であり、ノードＣとノードＥとの間に直列に結合される（すなわち、したがって、磁場発生コイルＬ１の第１の端子ｘｌｐと差動増幅器ＤＡの第１の入力端子ｘｆｐ／第１の増幅器入力ＩＮ１との間に直列に結合される）。様々な実施態様において、キャパシタＣ４および抵抗Ｒ２は、本明細書に記載されるように、それぞれの接続を行うためのそれぞれの第１および第２の端子を有する第１フィルタ部キャパシタＣ４および第１フィルタ部抵抗Ｒ２として参照され得る。ノードＣは、第１フィルタ部第１ノードＣとして参照されることがあり、ノードＥは、第１フィルタ部第２ノードＥとして参照されることがある。より具体的には、第１フィルタ部キャパシタＣ４は、第１の端子がコイルの第１の端子ｘｌｐ／第１フィルタ部第１ノードＣ接続され、第２の端子が第１フィルタ部抵抗Ｒ２の第１の端子に接続されてもよい。第１フィルタ部抵抗Ｒ２の第２の端子は、第１の増幅器入力ＩＮ１／端子ｘｆｐ／第１フィルタ部第２ノードＥに接続されてもよい。

【0043】

同様に、回路経路４１７（例えば、特定の実施態様では、フィードバックループとして特徴付けられ得る）に関して、キャパシタＣ５および抵抗Ｒ３は、第２のフィルタ部ＦＰ２の一部であり、ノードＣ’とノードＥ’との間に直列に結合される（すなわち、したがって、磁場発生コイルＬ１の第２の端子ｘｌｎと差動増幅器ＤＡの第２の入力端子ｘｆｎ／第２の増幅器入力ＩＮ２との間に直列に結合される）。様々な実施態様において、キャパシタＣ５および抵抗Ｒ３は、本明細書に記載されるように、それぞれの接続を行うためのそれぞれの第１および第２の端子を有する第２フィルタ部キャパシタＣ５および第２フィルタ部抵抗Ｒ３として参照され得る。ノードＣ’は、第２フィルタ部第１ノードＣ’として参照されることがあり、ノードＥ’は、第２フィルタ部第２ノードＥ’として参照されることがある。より具体的には、第２フィルタ部キャパシタＣ５は、第２コイル端子ｘｌｎ／第２フィルタ部第１ノードＣ’に接続された第１の端子と、第２フィルタ部抵抗Ｒ３の第１の端子に接続された第２の端子とを有することができる。第２フィルタ部抵抗Ｒ３の第２の端子は、第２の増幅器入力ＩＮ２／端子ｘｆｎ／第２フィルタ部第２ノードＥ’に接続されてもよい。

【0044】

様々な実施形態において、直列の抵抗Ｒ２とキャパシタＣ４、および直列の抵抗Ｒ３とキャパシタＣ５は、差動増幅器ＤＡの位相シフトを補償するように調整され得るハイパスフィルタ構成（例えば、フィードバックループ構成の一部として）を成す。様々な実施態様において、所望の発振を起こすためには、フィードバックループの構成が、一般に、１より大きい利得で、磁場発生コイルＬ１のコイル電圧と同位相であることが望ましい。様々な実施態様において、第１のフィルタ部ＦＰ１（例えば、キャパシタＣ４および抵抗Ｒ２を含む）および第２のフィルタ部ＦＰ２（例えば、キャパシタＣ５および抵抗Ｒ３を含む）はまた、または代替的に、それぞれ第１の位相シフタ部および第２の位相シフタ部として特徴付けられ得る。様々な実施態様において、キャパシタＣ４およびＣ５は、（例えば、関連する機能についての追加チューニングを可能にする）可変コンデンサであってもよい。

【0045】

抵抗Ｒ１は、ノードＥとノードＥ’との間に結合されている（すなわち、第１の入力端子ｘｆｐと第２の入力端子ｘｆｎとの間に接続されている）。抵抗Ｒ２は、ノードＥとキャパシタＣ４との間に結合されている（すなわち、第１の入力端子ｘｆｐとキャパシタＣ４との間に接続されている）。抵抗Ｒ３は、ノードＥ’とキャパシタＣ５との間に接続されている（すなわち、第２の入力端子ｘｆｎとキャパシタＣ５との間に接続されている）。様々な実施形態において、抵抗Ｒ１～Ｒ３は抵抗分圧器を形成し、磁場発生コイルＬ１のコイル電圧を（例えば集積回路の一部としての）差動増幅器ＤＡにフィードバックするために利用することができる。抵抗分圧器は、フィードバック信号が（例えば、差動増幅器ＤＡに供給する電圧である、集積回路の）電源電圧Ｖｄｄを超えないようにするために利用することができる。したがって、抵抗Ｒ２およびＲ３は、抵抗分圧機能と位相シフト機能（例えば、フィルタ部ＦＰ１およびＦＰ２に関して上述したように）の両方に利用されるものとして特徴付けることができる。

【0046】

様々な実施態様において、電流駆動型単段差動増幅器ＤＡは、第１の単段増幅器部ＳＳＡＰ１および第２の単段増幅器部ＳＳＡＰ２（例えば、それぞれが金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）トランジスタからなる相補的な増幅器部であってもよい）から構成される。図４に示される実施例では、第１の単段増幅器部ＳＳＡＰ１は、第１のｐチャネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）トランジスタＭ５と直列に結合された第１のｎチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタＭ３から構成される。トランジスタＭ３とＭ５のゲートは結合して第１の入力端子ｘｆｐを形成し、第１の増幅器入力ＩＮ１を提供し、トランジスタＭ３とＭ５のドレインは結合して第２の出力端子ｘｔｎを形成し、第２の増幅器出力ＯＵＴ２を提供する。こうして抵抗Ｒ４は、トランジスタＭ３とＭ５の接続されたドレインとゲートの間に結合される。

【0047】

第２の単段増幅器部ＳＳＡＰ２は、第２のＰＭＯＳトランジスタＭ６と直列に結合された第２のＮＭＯＳトランジスタＭ４から構成される。トランジスタＭ４とＭ６のゲートは結合して第２の入力端子ｘｆｎを形成し、第２の増幅器入力ＩＮ２を提供し、トランジスタＭ４とＭ６のドレインは結合して第１の出力端子ｘｔｐを形成し、第１の増幅器出力ＯＵＴ１を提供する。こうして抵抗Ｒ５は、トランジスタＭ４とＭ６の接続されたドレインとゲートの間に結合される。様々な実施形態において、動作中、差動増幅器ＤＡの出力ＯＵＴ１およびＯＵＴ２の電圧は互いに反対方向に振れる可能性がある。

【0048】

トランジスタＭ５およびＭ６のソースは結合され、電源電圧Ｖｄｄ（例えば、差動増幅器ＤＡ、および一般に差動増幅器を含み得る集積回路、ならびにシステムの他の部分、例えば図１に示されるようなシステム１００の部分１１０～１９０の少なくとも一部に対する電源電圧であってもよい）に結合される。トランジスタＭ３およびＭ４のソースは結合され、バイアス電流部ＢＣＰに結合される（例えば、以下でさらに詳細に説明するように、バイアス電流部ＢＣＰのＮＭＯＳトランジスタＭ２のドレインに結合される）。

【0049】

様々な実施態様において、増幅器部ＡＰは、コントローラ（例えば、図１のコントローラ１１０）からバイアス電流を受け取るバイアス電流部ＢＣＰを備える。様々な実施態様において、コントローラは、第１の磁場発生コイルＬ１にかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するために、増幅器部ＡＰにバイアス電流を（例えば、信号線１１２を介して）供給するように構成される。例えば、測定動作中、システムが、磁場発生コイルＬ１にかかる電圧を指定されたレベル（例えば、１０ボルト、１２ボルトなど）で動作させることが意図されている場合、バイアス電流は、測定動作中、磁場発生コイルＬ１にかかる電圧をその指定されたレベルに維持するために、コントローラから増幅器部ＡＰに供給され得る。

【0050】

図４に示す実施例では、バイアス電流部ＢＣＰは、２つのＭＯＳトランジスタ（すなわち、第１のＮＭＯＳトランジスタＭ１および第２のＮＭＯＳトランジスタＭ２を含む）から構成される。トランジスタＭ１およびＭ２のソースは結合され、グランドに結合される。上述したように、ＮＭＯＳトランジスタＭ２のドレインは、トランジスタＭ３およびＭ４の接続されたソースに結合されている。トランジスタＭ１とＭ２のゲートは結合され、（例えば、コントローラ１１０から信号線１１２を通して供給される）バイアス電流を受けるトランジスタＭ１のドレインに結合される。したがって、トランジスタＭ１とＭ２はカレントミラーを形成してもよい。様々な実施形態において、トランジスタＭ２は、トランジスタＭ１よりも大きくてもよい（例えば、電流駆動型差動増幅器ＤＡに電流を供給するために、コントローラからのバイアス電流を増幅するように機能してもよい）。

【0051】

様々な実施態様において、コントローラは、増幅器部に供給されるバイアス電流を調整して、第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するように構成され得る。例えば、第１の時点（例えば、第１の動作温度などを含む特定の第１の動作条件下）において、コントローラは、所定の電圧レベル（例えば、１０ボルト）である磁場発生コイルにかかる電圧をもたらす第１のバイアス電流レベルでバイアス電流を供給するように構成され得る。次に、第２の時点（例えば、第２の動作温度などを含む特定の第２の動作条件下）において、第１のバイアス電流レベルでバイアス電流を供給するコントローラは、磁場発生コイルにかかる電圧が所定の電圧レベルでないことをもたらす可能性がある。例えば、第１の時点と第２の時点との間の動作条件の変化（例えば、第１の動作温度から第２の動作温度への変化に伴い、特定の部品の抵抗等に影響を与える可能性がある）に起因して、第１のバイアス電流は、所定の電圧レベル（例えば、１０ボルト）とは異なる、磁場発生コイルにかかる電圧（例えば、９．５ボルト）をもたらし得る。これに応答して（例えば、磁場発生コイルにかかる電圧を示すか、そうでなければ、磁場発生コイルにかかる電圧に対応するコントローラによって受信される測定パラメータに応答して）、コントローラは、バイアス電流を第１のバイアス電流レベルから、所定の電圧レベル（例えば、１０ボルト）である磁場発生コイルにかかる電圧をもたらす第２のバイアス電流レベルに調整する（例えば、バイアス電流を増加させる）ように構成され得る。

【0052】

様々な実施態様において、このような機能（例えば、所定の電圧レベルを維持するための機能）は、システムの他の構成要素／回路が、磁場発生コイルにかかる所定の電圧レベルに少なくとも部分的に基づいて動作するように選択／設計され得るという点で、特に望ましい場合がある。例えば、トランスデューサ１２０の特定の検知素子（例えば、検知コイル）の信号レベルは、磁場発生コイルにかかる異なる電圧レベルの結果として、異なる磁場／異なる磁束によって異なる方法で影響を受ける可能性がある。一般に、磁場発生コイルにかかる電圧が所定のレベルでない場合、磁場発生コイルにかかる所定の電圧と連動して動作するように設計および規定されている他の回路および構成要素（例えば、トランスデューサ１２０の、および／またはシステム１００の他の構成要素）の動作／機能／結果は、異なる動作をする可能性があり（例えば、あるものは線形に応答する可能性があるが、他のものは線形に応答しない可能性がある）、その結果、異なる相対出力が生じ、システムの性能／測定精度に影響を及ぼす可能性がある。したがって、磁場発生コイルＬ１にかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するための制御（例えば、バイアス電流の制御）の実施は、そのような問題に関して特に有利であり得る。

【0053】

様々な実施形態において、（例えば、コントローラによる）バイアス電流の制御は、差動増幅器の他の制御（例えば、イネーブル動作状態とディセーブル動作状態および／または低減動作状態との間の変更）にも利用することができる。例えば、システム１００の第１の状態（例えば、測定動作が実行されているときを含む）の間、磁場発生コイルＬ１は、駆動回路４００によって駆動されて磁場（例えば、磁束変化を有する）を発生させ、トランスデューサ１２０の検知素子が（例えば、移動機構の制御のための測定のために、または相対位置のような相対測定を決定するために等）処理および利用され得るような、（トランスデューサ１２０の要素の相対変位を示すような）位置依存信号を生成するようにすることができる。システム１００の第２の状態（例えば、測定動作が実行されていないときを含む）の間、磁場発生コイルＬ１にかかる電圧を所定の電圧レベルに維持することが必要でないか、または望ましくない場合がある。例えば、一部の実施形態では、第２の動作状態の間、駆動回路４００をディセーブルにするか、そうでなければ動作を低減することが望ましい場合がある（例えば、システム１００の電流／電力使用量および／または発熱などを低減するため）。

【0054】

したがって、特定の実施形態では、コントローラ（例えば、コントローラ１１０）は、第１の状態の間（例えば、電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００が測定動作を実行しているとき）、第１の磁場発生コイルＬ１にかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するために増幅器部ＡＰにバイアス電流を供給し、第２の状態の間（例えば、電磁誘導式位置トランスデューサシステム１００が測定動作を実行していないとき）、第１の磁場発生コイルＬ１にかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するために増幅器部ＡＰにバイアス電流を供給しないように構成され得る。様々な代替実施形態において、コントローラ１１０は、増幅器部ＡＰをイネーブルまたはディセーブルにするための第２の信号（例えば、イネーブル信号）を信号線１１２（例えば、信号バス線であってもよい）に供給してもよい。

【0055】

様々な実施態様において、システム（例えば、システム１００）は、駆動回路４００および／またはシステム１００の他の部分が形成される半導体（例えば、シリコン）チップを含み得る。例えば、増幅器部ＡＰにＭＯＳトランジスタを利用することで、増幅器部ＡＰと共振回路部ＲＣＰを単一チップ上の集積回路の一部として形成することができる。これに対応して、単一チップおよび／または集積回路は、システムの追加部分（例えば、いくつかの例として、コントローラ１１０、入力マルチプレクサ１３０、復調器１４０、増幅器および積分器１５０、アナログ／デジタル変換器１６０などのうちの１つまたは複数）を含むこともできる。

【0056】

本明細書で説明するように、増幅器部ＡＰは、（例えば、単一の半導体チップ上のシステムの一部またはすべての部分について）共通の電源電圧であってもよい電源電圧（例えば、電源電圧Ｖｄｄ）を受け取り、これに基づいて動作してもよい。一例として、一実施形態では、復調部１４０は駆動回路４００と同じチップ上に含まれてもよく、その場合、復調部１４０は増幅器部ＡＰと同じ電源電圧Ｖｄｄを受け取り、それに基づいて動作してもよい。１つの具体的な数値例として、電源電圧Ｖｄｄは３．３ボルトに等しくてもよく、この場合、システム１００のすべて（例えば、駆動回路４００、復調部１４０などを含む）の少なくとも一部は、同じ３．３ボルトの電源電圧で動作してもよい。このような構成は、増幅器部がシステムの他の部分とは異なる電源電圧を利用することを必要とする可能性のある代替設計と比較して、（例えば、単純さなどの点で）有利であるとされている。本明細書で説明するように、駆動回路４００は、電源電圧Ｖｄｄよりも大きく、いくつかの実施態様では電源電圧Ｖｄｄの少なくとも２倍、または３倍よりも大きい、磁場発生コイルＬ１にかかる電圧を達成するように構成されてもよい（例えば、電源電圧が３．３ボルトである構成では、磁場発生コイルＬ１にかかる電圧が少なくとも約１０ボルト、または少なくとも約１２ボルトなどであってもよい）。

【0057】

図４に示す駆動回路４００の例示的な実施態様では、駆動回路４００内の別個の回路素子の数を最小化することよりも、回路の対称性に重点が置かれていることを理解されたい。したがって、駆動回路４００の他の様々な例示的な実施態様において、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５の様々なもの、ならびに抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７の様々なものが、単一の回路素子に組み合わされてもよいことが理解されるべきである。

【0058】

様々な実施態様において、駆動回路４００は、駆動される磁場発生コイルＬ１の近くに配置するレイアウトで実装することができる（例えば、そうでなければ介在する可能性のある配線や接続の浮遊効果を最小化し、電磁誘導式位置トランスデューサシステムに対してより予測可能で安定した性能特性を提供することができる等）。例えば、駆動回路４００とそれに関連する磁場発生コイルＬ１は、プリント回路基板やフレックス回路などの共有部材に組み付けるか、直接形成することができる。

【0059】

インピーダンス変換器２０に関して、直列接続されたキャパシタと並列接続されたキャパシタ（例えば、並列接続されたキャパシタＣ１と直列接続されたキャパシタＣ２およびＣ３）の両方を、磁場発生コイルＬ１に対して設けることにより、これらのキャパシタの容量を選択する際に２つの自由度が提供されることが理解されよう。より具体的には、様々な実施形態において、インピーダンス変換器２０には２つの異なる自由度（例えば、共振周波数と入力インピーダンスを含む）が存在する。したがって、インピーダンス変換器２０の共振周波数は、インピーダンス変換器２０のインピーダンスＺとは無関係に規定または選択することができる（例えば、図３に関して上述したような特定の原理に従ってなど）。様々な実施形態において、インピーダンス変換器２０は、同調された中心周波数以外の周波数を減衰させたり位相シフトさせたりするのに役立ち、閉ループ利得が中心周波数でのみ発振を持続させるのに十分であるようにすることができる。

【0060】

従来のある種の磁場発生コイルの駆動回路では、共振周波数とインピーダンスのどちらかを選択することができたが、共振周波数とインピーダンスのどちらかを選択すると、それぞれインピーダンスまたは共振周波数が固定されていた。このように、共振周波数とインピーダンスの両方を互いに独立して規定または選択できるようにすることで、インピーダンス変換器２０（例えば、場合によってはデュアルまたはマルチキャパシタ共振器とも呼ばれる）は、磁場発生コイルを効率的に駆動することを可能にする。

【0061】

さらに、インピーダンス変換器２０を使用して得られる磁場発生コイルにかかる電圧は、単一キャパシタ共振器で得られる電圧よりも高い。したがって、トランスデューサの分解能を向上させることができる。同時に、インピーダンス変換器２０の共振周波数を同調させることができるため、様々な実施形態において、他の歪んだ波形を用いた場合よりも、磁場発生コイルをより効率的に駆動し、トランスデューサの出力をより正確に決定することができるように、共振周波数に同調させた正弦波を提供することができる。

【0062】

さらに、様々な実施態様において、（すなわち、磁場発生コイルＬ１に供給される）駆動信号から高調波が除去される可能性があるため、環境への電磁放射が少なくなる。これにより、よりＥＭＦに敏感な環境でも、より低コストの誘導型トランスデューサのパッケージングで駆動回路を使用できるようになる場合がある。

【0063】

また、駆動回路４００において、様々な実施態様において、駆動回路４００の発振周波数は、磁場発生コイルの任意のドリフトに追従し得ることが理解されるべきである。したがって、駆動回路４００の発振は、外部に配置された発振回路によって制御される駆動回路よりも良好に共振状態を維持することができる。つまり、発振器の共振周波数を設定する共振回路に磁場発生コイルのインダクタンスを含めることで、様々な実装において、発振器は共振器の正確な共振周波数で最大の駆動信号を生成することができる。

【0064】

様々なキャパシタ、抵抗、および磁場発生コイルの容量、抵抗値、およびインダクタンスなどの部品値の公差が異なる可能性があるため、上述し図４に示した原理に従って構築された実際の駆動回路の実際の共振周波数は、設計された周波数に正確に一致しない可能性がある。しかしながら、様々な実施態様において、駆動回路４００は、最も強い信号を生成する（例えば、トランスデューサからの最も強い出力信号をもたらす）発振周波数を自動的に見つけることができる。

【0065】

したがって、本明細書で説明する発振駆動回路は、電磁誘導式位置トランスデューサ用のある先行技術の発振駆動回路に関連する多くの問題を回避することができる。例えば、本明細書に組み込まれた第’３８９号特許および第’３８７号特許に開示されたリンギング発振器は、一般に、小型で高精度の電磁誘導式位置トランスデューサに関連するような小さなインダクタンスには適さず、さらに、適合するトランスデューサの磁場発生コイルを介して十分な強度の信号を発生させるために大容量のキャパシタを使用する。しかし、このような大容量のキャパシタは充電にかなりの時間を要するため、このリンギング回路で得られるサンプリング周波数が制限される。さらに、大容量のキャパシタは、各サンプルに対して同じ電圧レベルまで充電されなければならず、トランジスタを実装したスイッチは、大容量のキャパシタから磁場発生コイルを流れる大電流負荷を処理できなければならない。

【0066】

対照的に、他の従来の連続駆動回路は、本質的に複数の周波数波形を生成する可能性があり、純粋な正弦波を生成できないことが多い。さらに、このような回路の多くでは、発振器と共振器を分離する必要がある。したがって、水晶発振器を使用するようなこのような多周波駆動回路は、トランスデューサのパラメータや他の回路素子の経年劣化や環境影響によって発生する可能性のある振動子周波数のドリフトに対して敏感である。また、このような複数周波数の駆動回路では、トランスデューサが受信する信号を正確に制御することも難しくなる。

【0067】

駆動回路４００の動作（例えば、ダブルエンド発振器の動作）に関連する様々な実施形態において、磁場発生コイルＬ１にかかる正味の電圧は実質的にゼロであってもよいことが理解されよう。したがって、磁場発生コイルＬ１を通過する電圧信号は本質的に存在しない場合がある。その結果、駆動回路４００を使用するトランスデューサには容量性の結合がほとんどないか、全くない場合がある。加えて、ダブルエンド発振器の動作は、（例えば、シングルエンド発振器駆動回路を用いた実施形態と比較して）本質的に同じ周波数で２倍の信号強度を提供するため、駆動回路４００のダブルエンド発振器の動作は、（例えば、同期復調器１４０によって）本質的に半分の時間で同じ信号の大きさを得ることを可能にし得る。したがって、駆動回路４００のダブルエンド発振器の動作は、実質的に短いサンプリング・ウィンドウを持つことができる。

【0068】

図５は、電磁誘導式位置トランスデューサシステムの動作方法を示すフロー図である。ブロック５１０では、電磁誘導式位置トランスデューサシステムの駆動回路が、第１の磁場発生コイルを駆動するように動作する。駆動回路は、共振回路部と増幅器部とを含む（例えば、共振回路部は、第１の磁場発生コイルと増幅器部との間に接続される。）。様々な実施形態において、増幅器部は、電流駆動型単段差動増幅器（例えば、誘電磁誘導式位置トランスデューサシステムの他の部分と共に、半導体チップ上の集積回路の一部として形成されたＭＯＳトランジスタを含む）を含む。

【0069】

ブロック５２０では、増幅器部のバイアス電流が調整され、それに対応して第１の磁場発生コイルにかかる電圧が調整される。例えば、コントローラは、増幅器部のバイアス電流部に供給されるバイアス電流を調整して、第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベル（例えば、１０ボルト、または１２ボルトなど）に維持することができる。ブロック５３０では、電磁誘導式位置トランスデューサからの位置依存信号に少なくとも部分的に基づいて出力が提供される。例えば、入力／出力インターフェースおよび／またはシステムの他の部分（例えば、アナログ／デジタル変換器など）は、電磁誘導式位置トランスデューサの変位を表す出力を提供することができる。様々な実施形態において、出力は、数値制御工作機械などの下流装置、または電磁誘導式位置トランスデューサの変位を表す位置信号または数値を表示するための表示装置などに提供され得る。

【0070】

様々な実施形態において、第１の磁場発生コイルを駆動するための電磁誘導式位置トランスデューサシステムの駆動回路の動作は、第１の状態（例えば、電磁誘導式位置トランスデューサシステムが測定動作を実行しているときなど）の間、第１の磁場発生コイルにかかる電圧を所定の電圧レベルに維持するために実行される。様々な実施形態において、本方法は、第２の状態（例えば、電磁誘導式位置トランスデューサシステムが測定動作を実行していないときなど）の間、バイアス電流を（例えば、ゼロまたはゼロでない低いレベルまで）減少させ、第２の状態の間、第１の磁場発生コイルにかかる電圧を規定の電圧レベルに維持しないようにすることをさらに含み得る。

【0071】

図１～図５に関して上述したように、本明細書で開示する原理に従って、（例えば、磁場発生コイルＬ１にかかる）高いコイル電圧を達成することができるインピーダンス変換器２０が利用される。インピーダンス変換器２０は、キャパシタ（例えば、キャパシタＣ１～Ｃ３）および磁場発生コイル（例えば、コイルＬ１）を含み、共振器部ＲＰ（例えば、様々な実施形態では、ＦＰ１およびＦＰ２などのフィルタ部も含み得る）の少なくとも一部であってもよい。様々な実施形態において、駆動回路（例えば、駆動回路４００）を完全に差動にするために、３つのキャパシタ（例えば、キャパシタＣ１～Ｃ３）が利用される。抵抗分圧器（例えば、抵抗Ｒ１～Ｒ３を含む）は、（例えば、磁場発生コイルＬ１の）コイル電圧を（例えば、集積回路の一部としての）差動増幅器ＤＡにフィードバックするために利用することができる。抵抗分圧器は、フィードバック信号が（例えば集積回路の）電源電圧を超えないようにするために利用することができる。

【0072】

様々な実施形態において、抵抗器－キャパシタ接続（例えば、直列の抵抗Ｒ２キャパシタＣ４、および直列の抵抗Ｒ３とキャパシタＣ５を含む）は、（例えば、フィードバックループ構成の一部として）差動増幅器ＤＡの位相シフトを補償するように調整され得るハイパスフィルタ構成を形成する。様々な実施形態において、所望の発振を起こすためには、フィードバックループの構成は、一般に、（例えば、磁場発生コイルＬ１の）コイル電圧と同位相で利得が１より大きくなければならない。様々な実施形態において、特定の（例えば、抵抗Ｒ４およびＲ５の）抵抗値は、（例えば、差動増幅器ＤＡのための）正しいバイアスレベルを提供するように構成され、特定の（例えば、抵抗Ｒ６およびＲ７の）抵抗値は、端子（例えば、磁場発生コイルの端子ｘｌｐおよびｘｌｎ）がフローティングとならないように（例えば、駆動回路が磁場発生コイルに亘って発振電圧を供給するために動作していないときなどに、端子における電圧が電荷の蓄積に応じて他の方法で変化する可能性がある接地への接続がない状態を避けるように）構成される。

【0073】

本明細書で開示するような駆動回路により、電磁誘導式位置トランスデューサシステムを比較的コンパクトにし、比較的低電力とすることができる（例えば、磁場発生コイルの駆動回路と読み出し電子回路の一部または全部を同じ集積回路上に設けることができる）ことが理解されよう。より具体的には、様々な構成において、駆動回路は、読み出し電子回路の一部または全部（例えば、コントローラ１１０、マルチプレクサ１３０、復調器１４０、増幅器および積分器１５０、アナログ／デジタル変換器１６０、メモリ１７０、ゲートアレイ１８０、入出力インターフェース１９０などの一部または全部）とともに集積回路に（例えば、単一の半導体チップに）含まれ得る低電力ＭＯＳトランジスタ（例えば、ＮＭＯＳ、ＰＭＯＳ、ＣＭＯＳトランジスタ）を利用して実装され得る。駆動回路は、（例えば、駆動回路および／または集積回路の）電源電圧よりも実質的に大きい電圧を（例えば、磁場発生コイルにかかるように）供給することができる。様々な実施形態において、駆動回路にＭＯＳトランジスタを利用することで、回路全体の小型化および／または比較的低い電力損失を実現することができる。駆動回路は、電子的に調整可能な駆動レベル（例えば、バイアス電流によって制御される）を有することができる。駆動回路の周波数は、部品によって（例えば、関連するキャパシタや抵抗の値に応じて）自己共振的に設定することができる（例えば、これにより低ノイズを実現することができる）。

【0074】

本明細書に開示され、特許請求される原理は、組み込まれた参考文献に開示されている様々な特徴と容易かつ望ましく組み合わせることができることが理解されるであろう。上記の様々な実装形態を組み合わせることで、更なる実装形態を提供することができる。本明細書で言及されている米国特許および米国特許出願は全て、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。実装形態の態様は、必要に応じて、様々な特許および出願の概念を採用して、更なる実装形態を提供するために修正することができる。これらの変更および他の変更は、上記の詳細な説明を踏まえて実装形態に加えることができる。一般に、以下の特許請求の範囲では、使用される用語は、特許請求の範囲を明細書および特許請求の範囲に開示される特定の実施態様に限定するように解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに、すべての可能な実施態様を含むように解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【外国語明細書】