特許 7582584 容量式センサシステム及び容量式センサシステム用の電流コンベヤ

(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】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】容量式センサシステム及び容量式センサシステム用の電流コンベヤ

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20241106BHJP

   H03K 17/955 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 522

H03K17/955 G

G06F3/041 512

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023564383

(86)(22)【出願日】2021-04-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-01

(86)【国際出願番号】 JP2021016687

(87)【国際公開番号】W WO2022230030

(87)【国際公開日】2022-11-03

【審査請求日】2023-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】ノアール スティーブ

(72)【発明者】

【氏名】クイスト ブレント

【審査官】酒井 優一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３１４１０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１１０４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９１８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６３１６９９８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３７０９４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｈ０３Ｋ １７／９５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容量式センサと、
入力電圧を出力する基準信号発生器と、
前記容量式センサの出力へ結合される電流コンベヤと
を有し、
前記電流コンベヤは、
第１ノードへ結合される第１トランジスタ及び第２トランジスタを含む入力サイドと、
第２ノードへ結合される第３トランジスタ及び第４トランジスタを含む出力サイドと、
前記第３トランジスタのゲートとソースとの間に結合される第１キャパシタと、
前記第４トランジスタのゲートとソースとの間に結合される第２キャパシタと
を含み、
第１トランジスタのゲートと、第３トランジスタのゲートが結合され、
第２トランジスタのゲートと、第４トランジスタのゲートが結合され、
前記第１トランジスタのゲート及びソースは結合され、
前記第２トランジスタのゲート及びソースは結合され、
前記基準信号発生器の出力と、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのドレインとが前記第１ノードへ結合され、
前記容量式センサと、前記第３トランジスタ及び前記第４トランジスタのソースとが、前記第２ノードへ結合され、
前記電流コンベヤは、前記容量式センサの検出容量が変化すると、前記第２ノードの出力電圧を前記第１ノードの出力電圧と同じに保つように前記第３トランジスタ及び前記第４トランジスタの電流を制御する、
容量式センサシステム。

【請求項2】

前記電流コンベヤは、第２世代電流コンベヤである、
請求項１に記載の容量式センサシステム。

【請求項3】

前記電流コンベヤは、制御信号へ結合される第１ノードと、前記容量式センサの前記出力へ結合される第２ノードと、前記制御信号及び前記容量式センサの前記出力に基づいて出力電流を出力する第３ノードとを含む、
請求項１に記載の容量式センサシステム。

【請求項4】

前記容量式センサの前記出力は、物体との接触及び前記物体の近接のうちの少なくとも一方に従って変更される前記制御信号に対応する検知信号である、
請求項３に記載の容量式センサシステム。

【請求項5】

前記第１ノードへ結合される前記制御信号は、前記電流コンベヤの前記入力電圧であり、前記第２ノードは、前記入力電圧に対応するレギュレートされた電圧を出力する、
請求項４に記載の容量式センサシステム。

【請求項6】

前記電流コンベヤは、前記出力サイドへ結合される電流ミラー回路を含み、前記第３ノードは、前記電流ミラー回路へ結合される、
請求項５に記載の容量式センサシステム。

【請求項7】

前記出力サイドは、第５トランジスタ、第６トランジスタ、第７トランジスタ、及び第８トランジスタを含み、前記電流ミラー回路は、前記第７トランジスタ及び前記第８トランジスタを含み、前記第３ノードは、前記第７トランジスタと前記第８トランジスタとの間に結合される、
請求項６に記載の容量式センサシステム。

【請求項8】

前記第１トランジスタ及び前記第７トランジスタのゲートは、一緒に結合される、
請求項７に記載の容量式センサシステム。

【請求項9】

前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの間の第４ノードは、前記第２ノードへ結合される、
請求項３に記載の容量式センサシステム。

【請求項10】

前記第１トランジスタ及び前記第３トランジスタのゲートは、一緒に結合され、前記第２トランジスタ及び前記第４トランジスタのゲートは、一緒に結合される、
請求項１に記載の容量式センサシステム。

【請求項11】

制御信号を前記電流コンベヤの前記入力サイドに供給するよう構成される基準信号発生部を更に有する、
請求項１に記載の容量式センサシステム。

【請求項12】

前記電流コンベヤの前記出力サイドへ結合されるオフセット制御モジュールを更に有する、
請求項１１に記載の容量式センサシステム。

【請求項13】

容量式センサシステム用の電流コンベヤであって、
第１ノードへ結合される第１トランジスタ及び第２トランジスタを含む入力サイドと、
第３トランジスタ及び第４トランジスタを含む出力サイドであり、前記出力サイドは出力電圧及び出力電流を供給し、前記出力電圧は第２ノードへ結合される、前記出力サイドと、
前記第３トランジスタのゲートとソースとの間に結合される第１キャパシタと、
前記第４トランジスタのゲートとソースとの間に結合される第２キャパシタと
を含み、
第１トランジスタのゲートと、第３トランジスタのゲートが結合され、
第２トランジスタのゲートと、第４トランジスタのゲートが結合され、
前記第１トランジスタのゲート及びソースは結合され、
前記第２トランジスタのゲート及びソースは結合され、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのドレインが前記第１ノードへ結合され、
前記第３トランジスタのソースと、前記第４トランジスタのソースとが、前記第２ノードへ結合され、
前記電流コンベヤは、第２ノードに接続された静電容量が変化すると、前記第２ノードの出力電圧を前記第１ノードの出力電圧と同じに保つように前記第３トランジスタ及び前記第４トランジスタの電流を制御し、
前記第１ノードには、入力電圧を出力する基準信号発生器を接続可能で、
前記第２ノードには、容量式センサを接続可能な
電流コンベヤ。

【請求項14】

前記第１キャパシタ及び前記第２キャパシタは、ローパスフィルタとして機能するよう構成される、
請求項１３に記載の電流コンベヤ。

【請求項15】

前記電流コンベヤは、前記入力電圧へ結合される第１ノードと、前記出力電圧を出力する第２ノードと、前記出力電流を出力する第３ノードとを含む、
請求項１４に記載の電流コンベヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、容量式センサに関係があり、より具体的には、容量式センサ用の電流コンベヤに関係がある。

【背景技術】

【0002】

ここで与えられる背景の説明は、本開示の背景を概略的に提示することを目的としている。現在指名されている発明者の労力は、この背景の項で記載されている範囲において、また、出願時点で先行技術としてさもなければ見なされない可能性がある記載の側面は、本開示に対する先行技術として明示的にも暗黙的にも認められない。

【0003】

電子デバイスは、物体（例えば、指）と電子デバイスの表面などの面との間の接触を検知し、検知した接触を示す検知信号を生成するよう構成される容量式センサを実装する場合がある。例えば、基準信号発生器（例えば、波形発生器）は、制御信号を生成して容量式センサへ出力するよう構成される。いくつかの例では、制御信号は正弦波である（つまり、制御信号はサイン波である。）。検知信号は、物体がセンサに接触しているかどうかに基づいた制御信号の振幅及び／又は位相の変化に対応する。従って、センサに接触している物体の有無は、検知信号の振幅又は位相に基づいて決定することができる（例えば、下記の特許文献１を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許第９，２７２，１８３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述のような容量式センサでは、演算増幅器と、電流ミラー回路を構成する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とを含む電流コンベヤ回路が、物体が容量式センサと接触することによって引き起こされる容量の変化により起こる電荷の変化を測定することによって、物体（例えば、指）を検出する。

【0006】

しかし、そのような容量式センサは、電流コンベヤ回路で過渡的な電圧変化を生じさせる様々な電気ノイズの影響を受けやすく、ソース端子でのそのような過渡的な電圧変化は、電流コンベヤ回路内のＦＥＴのゲート端子とソース端子との間の電圧変化を引き起こす。ゲート－ソース間電圧の変化により、出力サイドのＦＥＴを流れる電流も変化し、これは、電流コンベヤ回路内で電流ミラーバイアス電圧を維持することを困難にする可能性がある。

【0007】

前述のような従来の容量式センサに関連した問題を鑑み、本開示の実施形態の目的は、電流コンベヤ回路内のＦＥＴのソース端子での過渡的な電圧変化に応答してゲート端子とソース端子との間の電圧変化を緩和し、ゲート－ソース間電圧の変化によってさもなければ変化することになる出力サイドのＦＥＴを流れる電流を維持することができる容量式センサシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

容量式センサシステムは、容量式センサと、容量式センサの出力へ結合される電流コンベヤとを含む。電流コンベヤは、入力電圧へ結合される第１トランジスタ及び第２トランジスタを含む入力サイドと、容量式センサへ結合される第３トランジスタ及び第４トランジスタを含む出力サイドと、第３トランジスタのゲートとソースとの間に結合される第１キャパシタと、第４トランジスタのゲートとソースとの間に結合される第２キャパシタとを含む。

【0009】

他の特徴において、電流コンベヤは第２世代電流コンベヤである。電流コンベヤは、制御信号へ結合される第１ノードと、容量式センサの出力へ結合される第２ノードと、制御信号及び容量式センサの出力に基づいて出力電流を出力する第３ノードとを含む。容量式センサの出力は、物体との接触及び物体の近接のうちの少なくとも一方に従って変更される制御信号に対応する検知信号である。第１ノードへ結合される制御信号は、電流コンベヤの入力電圧であり、第２ノードは、入力電圧に対応するレギュレートされた電圧を出力する。

【0010】

他の特徴において、電流コンベヤは、出力サイドへ結合される電流ミラー回路を含み、第３ノードは、電流ミラー回路へ結合される。出力サイドは、第５トランジスタ、第６トランジスタ、第７トランジスタ、及び第８トランジスタを含み、電流ミラー回路は、第７トランジスタ及び第８トランジスタを含み、第３ノードは、第７トランジスタと第８トランジスタとの間に結合される。第１トランジスタ及び第７トランジスタのゲートは、一緒に結合される。第１キャパシタと第２キャパシタとの間の第４ノードは、第２ノードへ結合される。第１トランジスタ及び第３トランジスタのゲートは、一緒に結合され、第２トランジスタ及び第４トランジスタのゲートは、一緒に結合される。基準信号発生部が、制御信号を電流コンベヤの入力サイドに供給するよう構成される。オフセット制御モジュールが、電流コンベヤの出力サイドへ結合される。

【0011】

容量式センサシステム用の電流コンベヤは、入力電圧へ結合され、第１トランジスタ及び第２トランジスタを含む入力サイドと、容量式センサへ結合される出力電圧、及び出力電流を供給し、第３トランジスタ及び第４トランジスタを含む出力サイドと、第３トランジスタのゲートとソースとの間に結合される第１キャパシタと、第４トランジスタのゲートとソースとの間に結合される第２キャパシタとを含む。

【0012】

他の特徴において、電流コンベヤは第２世代電流コンベヤである。第１キャパシタ及び第２キャパシタは、ローパスフィルタとして機能するよう構成される。電流コンベヤは、入力電圧へ結合される第１ノードと、出力電圧を出力する第２ノードと、出力電流を出力する第３ノードとを含む。第３ノードは電流ミラー回路へ結合される。

【0013】

本開示の適用可能な更なる分野は、詳細な説明、特許請求の範囲、及び図面から明らかになるであろう。詳細な説明及び具体的な例は、例示のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

【発明の効果】

【0014】

本開示の実施形態に従って、電流コンベヤ回路内のＦＥＴのソース端子での過渡的な電圧変化に応答してゲート端子とソース端子との間の電圧変化を緩和し、ゲート－ソース間電圧の変化によってさもなければ変化することになる出力サイドのＦＥＴを流れる電流を維持することができる容量式センサシステムが、提供される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本開示は、詳細な説明及び添付の図面からより十分に理解されるであろう。

【図1】容量式センサを含む電子デバイスの例である。

【図2A】容量式センサ用の基準信号発生器の例である。

【図2B】容量式センサ用の基準信号発生器の例である。

【図3】本開示に従って容量式センサ用の電流コンベヤを実装する容量式センサシステムの例である。

【図4】本開示に係る電流コンベヤの例である。

【0016】

図面中、参照番号は、類似した及び／又は同じ要素を特定するために再利用されることがある。

【発明を実施するための形態】

【0017】

物体との接触に応答して容量式センサに供給される信号（検知信号に対応。）の変化は、通常、供給信号（すなわち、制御又は駆動信号）と比較して小さく、検出するのが難しい場合がある。従って、種々の方法が、変化の検出を改善するよう実施され得る。例えば、信号をセンサに供給する基準信号発生器は、その信号の複製も供給してよく、あるいは、第２基準信号発生器が、信号の複製を供給するよう設けられ得る。複製信号は、供給信号から減じられ、その結果は、検出を改善するよう増幅されてもよく、検知信号に対応する。

【0018】

いくつかの例で、基準信号発生器は、ウィーン・ブリッジ発振回路などのサイン波発生器である。他の例では、基準信号発生器は、デジタルサイン波をデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）に供給するよう構成されてもよく、ＤＡＣの出力はフィルタ処理及び／又は増幅される。いくつかの例で、オフセット制御モジュールは、物体と容量式センサとの間に接触がないときの検知信号の複製であるオフセット信号を生成するよう構成される。

【0019】

容量式センサを含む電子デバイスは、容量式センサの出力へ結合されるレギュレータ回路（例えば、電圧制御式電流モードレギュレータ）を含んでもよい。レギュレータ回路は、容量式センサの出力電圧（検知信号に対応。）をレギュレートし、検知信号を示す出力電流を生成するよう構成される。いくつかの例で、レギュレータ回路は電流コンベヤとして実装される。本開示の原理に従う電流コンベヤは、電流コンベヤの入力電圧と出力電流との間に結合されたローパスフィルタ（ＬＰＦ）を含む。ＬＰＦは、電流コンベヤのノイズ除去を改善する。

【0020】

これより図１を参照すると、容量式センサに対応するセンサモジュール１０４を含む例示的な電子デバイス１００が示されている。基準信号発生器（例えば、波形発生器）１０８は、基準又は制御信号（例えば、矩形波、サイン波、など）１１０をセンサモジュール１０４に供給する。基準信号発生器１０８は、制御信号をオフセット制御モジュール１１２に供給してもよく、あるいは、任意の第２基準信号発生器１１６が、制御信号１１０の複製をオフセット制御モジュール１１２に供給してもよい。

【0021】

センサモジュール１０４は、制御信号１１０を変更し、制御信号１１０及び検知対象との近接又は接触に基づいて検知信号１１８を生成する。言い換えれば、検知信号は、物体（例えば、それとの接触及び／又はその近接）の検出に従って変更された制御信号１１０に対応する。検知信号１１８は、物体（例えば、指）がセンサモジュール１０４と接触しているかどうかを示す。いくつかの例で、検知信号１１８は、センサモジュール１０４への物体の近接を示す。検知信号１１８は、物体がセンサモジュール１０４と接触しているかどうかにかかわらず、制御信号１１０とは（例えば、振幅及び／又は位相が）異なってもよい。

【0022】

一例において、オフセット制御モジュール１１２は、物体とセンサモジュール１０４との間の接触によらない検知信号１１８の複製であるオフセット信号１２０を生成するよう構成される。言い換えれば、オフセット制御モジュール１１２は、物体とセンサモジュール１０４との間に接触がないとき（及び／又は、いくつかの例において、物体が、検知信号１１８に影響を与えるほど十分にセンサモジュール１０４に近くはないとき）にセンサモジュール１０４と同じように制御信号１１０を変更するよう構成される。そのようなものとして、物体との接触がないときに、検知信号１１８及びオフセット信号１２０は本質的に（例えば、大きさ、位相、及び大きさと位相の両方が）同じになり、検知信号１１８とオフセット信号１２０との間の差はゼロに近づく。他の例では、オフセット信号１２０は、制御信号１１０に対して逆の極性を有するよう構成されてもよく、単純に検知信号１１８と加算されてもよい。

【0023】

反対に、物体とセンサモジュール１０４との間に接触があるとき、オフセット信号１２０及び検知信号１１８は異なることになる。レギュレータ回路１２４は、オフセット信号１２０と検知信号１１８との間の差を出力及び増幅する。検知信号１１８を示すレギュレータ回路１２４の出力信号１２８（例えば、出力電流）は、次いで、センサモジュール１０４と物体との間の接触を検出するよう処理され得る。例えば、接触は、出力信号１２８の振幅及び／又は位相が各々の閾値を超えるかどうかに基づいて決定され得る。いくつかの例において、検知信号１１８は、物体がセンサモジュール１０４と直接接触しているかどうかにかかわらず、センサモジュール１０４への物体の近接を示してもよい。このような例では、検知信号１１８は、物体とセンサモジュール１０４との間の距離を更に示してもよい。

【0024】

レギュレータ回路１２４は、センサモジュール１０４に供給された電圧（例えば、制御信号１１０の電圧）をレギュレートするよう更に構成される。例えば、レギュレータ回路１２４は、電流コンベヤとして実装された電圧制御式電流モードレギュレータであってよい。本開示の原理に従う電流コンベヤは、より詳細に以下で記載されるようにノイズ除去を改善するために、電流コンベヤの入力電圧（例えば、制御信号１１０の電圧）と出力電流との間に結合されたＬＰＦを含む。

【0025】

いくつかの例では、基準信号発生器１０８は、ウィーン・ブリッジ発振回路を実装するが、これは、振幅を調整及び／又は変調するのが難しいことがある。言い換えれば、基準信号発生器１０８は、アナログサイン波に順次変換されるデジタルサイン波を生成し得る。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、基準信号発生器１０８はデジタルサイン波発生器２００を含んでもよい。図２Ａで、アナログＤＡＣ２０４は、デジタルサイン波をアナログ信号に変換し、次いで、アナログ信号は、利得制御能力を持ったＬＰＦ２０８を用いてフィルタ処理及び増幅（又は、いくつかの例では、減衰）される。例えば、振幅制御信号が、利得を制御するようＬＰＦ２０８に供給される。ＬＰＦ２０８は、コストを減らすよう１次フィルタであってよく、あるいは、いくつかの例では、２次、３次、又はより高次のフィルタであってもよい。他の例では、バンドパスフィルタ使用されてもよい。

【0026】

反対に、図２Ｂでは、乗算器２１２が、デジタルサイン波発生器２００とアナログＤＡＣ２０４との間に設けられている。振幅制御信号は、利得を制御するよう乗算器２１２に供給される。乗算器の出力（増幅されたデジタルサイン波に対応。）はアナログＤＡＣ２０４に供給される。アナログＤＡＣ２０４によって出力されたアナログ信号は、利得制御なしのＬＰＦ２１６を用いてフィルタ処理される。

【0027】

これより図３を参照すると、本開示に従って、センサモジュール３０４（例えば、容量式センサ）を含み、レギュレータ回路３０８を実装する例示的な容量式センサシステム３００（例えば、電子デバイス１００のための容量式センサシステム３００）が、示されている。基準信号発生器３１２は、基準又は制御信号３１６（例えば、矩形波などの変調された波形、アナログサイン波、アナログサイン波に変換されるデジタルサイン波などのデジタル波形、など）を出力する。制御信号３１６は、レギュレータ回路３０８を介してセンサモジュール３０４に供給され、また、いくつかの例では、オフセット制御モジュール３２０に供給される。オフセット制御モジュール３２０は、制御信号３１６に基づいてオフセット信号３２４を生成するよう構成される。オフセット信号３２４はレギュレータ回路３０８に供給される。

【0028】

センサモジュール３０４は、レギュレータ回路３０８に供給された制御信号３１６の振幅及び位相を変更する１つ以上の寄生容量（例えば、寄生容量Ｃｒｇ）を含む容量式センサ（例えば、容量式タッチ回路）に対応する。いくつかの例では制御信号３１６は、容量Ｃｒｓを通じて１つ以上の検知電極へ接続される。物体（例えば、指３３２）がセンサモジュール３０４の１つ以上の検知電極に近づき（その近接範囲内に入り）及び／又は接触する場合に、指３３２の容量３３６が、制御信号３１６に基づく検知信号３４０の振幅及び位相を更に変更する。それに応じて、センサモジュール３０４は、指３３２などの物体がセンサモジュール３０４と接触しているかどうか、又はいくつかの例では、センサモジュール３０４への指３３２の近接を示す検知信号３４０を出力電圧として生成する。より具体的には、検知信号３４０は、検出容量３３６に応じて変更される。

【0029】

レギュレータ回路３０８は、検知信号３４０の指示を検出及び出力する。いくつかの例では、レギュレータ回路３０８は、検知信号３４０とオフセット信号３２４との間の差を検出及び出力する。例えば、オフセット制御モジュール３２０は、センサモジュール３０４（例えば、１つ以上の検知電極）と指３３２などの物体との間に接触がないときに検知信号３４０及びオフセット信号３２４（すなわち、検知信号３４０及びオフセット信号３２４の各々の振幅及び位相）が同じであるように、構成される。いくつかの例ではオフセット制御モジュール３２０は、センサモジュール３０４（１つ以上の検知電極）と物体との間に接触がないときにレギュレータ回路３０８の出力（例えば、出力電流に対応する出力信号３４４）が実質的にゼロになるように、オフセット信号３２４の位相及び振幅を調整するよう構成される。

【0030】

言い換えれば、オフセット制御モジュール３２０は、センサモジュール３０４の検知電極が物体の近接又は物体との接触を検知しないときにオフセット信号３２４の位相及び振幅が検知信号３４０の位相及び振幅と夫々一致するように、オフセット信号３２４の位相及び振幅を調整するよう構成される。例えば、寄生容量Ｃｒｓ及びＣｒｇは、制御信号３１６の振幅及び位相を変更する。オフセット制御モジュール３２０は、寄生容量Ｃｒｓ及びＣｒｇによって引き起こされた制御信号３１６に対する変更を補償するようオフセット信号３２４の振幅及び位相を調整する。レギュレータ回路３０８の出力（すなわち、出力信号３４４）は、センサモジュール３０４と指３３２との間に接触があるかどうか、又はいくつかの例では、センサモジュール３０４への指３３２の近接を、検知信号３４０とオフセット信号３２４との間の比較に基づいて示す。

【0031】

レギュレータ回路３０８は、基準信号発生器３１２から制御信号３１６を（例えば、レギュレータ回路３０８の入力電圧として）受信する。レギュレータ回路３０８は、センサモジュール３０４へ結合されている電圧（例えば、制御信号３１６の電圧）をレギュレートするよう構成される。いくつかの例では、センサモジュール３０４へ結合されている電圧は、センサモジュール３０４の出力へ更に結合されている任意のセンサ入力／出力（Ｉ／Ｏ）パッド３４８へ結合されている電圧に対応する。従って、検知信号３４０は、制御信号３１６に基づいて生成され、更には検出容量３３６によって変更されるレギュレータ回路３０８の出力電圧に対応する。レギュレータ回路３０８は、検知信号３４０を示す出力信号３４４（例えば、出力電流）を生成する。

【0032】

これより図４を参照すると、レギュレータ回路３０８がより詳細に示されている。レギュレータ回路３０８は、第２世代電流コンベヤ（ＣＣＩＩ）などの電流コンベヤ４００を含む。電流コンベヤ４００は、電源電圧（例えば、ＶＤＤ）と基準電位（例えば、接地端子）との間に夫々結合されている入力サイド４０４及び出力サイド４０８を含む。入力サイド４０４は、第１及び第２トランジスタ（例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４１２及び４１６と、電流源４２０及び４２４とを含む。単に例として、電流源４２０及び４２４は、トランジスタを用いて実装されてもよい。第１トランジスタ４１２及び第２トランジスタ４１６の各々のゲート及びソースは一緒に結合されている。電流源４２０は、電源電圧と第１トランジスタ４１２との間に結合されている。電流源４２４は、第２トランジスタ４１６と接地との間に結合されている。

【0033】

出力サイド４０８は、第３、第４、第５、及び第６トランジスタ（ＦＥＴ）４２８、４３２、４３６及び４４０を含む。第３トランジスタ４２８のゲートは、第１トランジスタ４１２のゲートへ結合されている。第４トランジスタ４３２のゲートは、第２トランジスタ４１６のゲートへ結合されている。第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２は、センサモジュール３０４へ結合されている。第５トランジスタ４３６は、電源電圧と第３トランジスタ４２３との間に結合されている。第６トランジスタ４４０は、第４トランジスタ４３２と接地との間に結合されている。

【0034】

第１トランジスタ４１２と第２トランジスタ４１６との間の第１ノード４４４は、電流コンベヤ４００の入力電圧ノード（例えば、Ｙノード）として機能する。第１ノード４４４は、基準信号発生器３１２からの制御信号３１６に対応する入力電圧などの入力電圧を受ける。第１トランジスタ４１２及び第２トランジスタ４１６は、ノード４４４を介して入力電圧へ結合され、第１ノード４４４で受けた入力電圧に基づいてバイアス電圧基準を維持する。反対に、第３トランジスタ４２８と第４トランジスタ４３２との間の第２ノード４４８は、電流コンベヤ４００の出力電圧ノード（例えば、Ｘノード）として機能する。より具体的には、第１トランジスタ４１２及び第２トランジスタ４１６のゲート電圧は第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２のゲート電圧を制御して、第２ノード４４８での電圧が第１ノード４４４で受けた入力電圧に等しくなるようにする。このようにして、第２ノード４４８は、第１ノード４４４で受けた入力電圧に対応するレギュレートされた出力電圧を出力する。

【0035】

センサモジュール３０４の出力は、第２ノード４４８の出力電圧へ結合される。それに応じて、センサモジュール３０４に供給される電圧は、第２ノード４４８の出力電圧に対応し、これはつまり、第１ノード４４４に供給された入力電圧に対応する。検出容量３３６が変化すると、第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２は一緒に、第２ノード４４８での出力電圧を維持するために必要な電流を供給する。言い換えれば、検出容量３３６が変化すると、第２ノード４４８の出力電圧を第１ノード４４４での入力電圧と同じに保つために必要な電流の量も変化する。このようにして、第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２の合計電流は、検知信号３４０に対応する出力電流である。

【0036】

電流コンベヤ４００は、第７トランジスタ４５２及び第８トランジスタ４５６を更に含む。第７トランジスタ４５２及び第８トランジスタ４５６のゲートは、第５トランジスタ４３６及び第６トランジスタ４４０の各々のゲートへ結合されている。第７トランジスタ４５２及び第８トランジスタ４５６は電流ミラー回路を形成する。例えば、第５トランジスタ４３６及び第６トランジスタ４４０は、第７トランジスタ４５２及び第８トランジスタ４５６によって形成された電流ミラー回路によって複製される電流対電圧関係を示すゲート電圧を供給する。言い換えれば、第５トランジスタ４３６及び第６トランジスタ４４０によって第７トランジスタ４５２及び第８トランジスタ４５６に夫々印加されるゲート電圧は、第７トランジスタ４５２及び第８トランジスタ４５６に、第５トランジスタ４３６及び第６トランジスタ４４０の電流をミラーさせる。

【0037】

それに応じて、第３ノード４６０が、第７トランジスタ４５２と第８トランジスタ４５６との間で電流ミラー回路へ結合され、電流コンベヤ４００の出力電流ノード（例えば、Ｚノード）として機能する。言い換えれば、第３ノード４６０は、レギュレータ回路３０８の出力信号３４４を出力し、これは、センサモジュール３０４と指３３２との間に接触があるかどうか、又はいくつかの例では、センサモジュール３０４への指３３２の近接を示す出力電流に対応する。いくつかの例では第３ノード４６０は、オフセット電流（例えば、オフセット信号３２４）に結合され、出力信号３４４は、出力電流とオフセット電流との和に対応する。例えば、オフセット電流は、制御信号３１６の電流に対して逆の極性を有するよう構成される。出力信号３４４は、出力信号パス（例えば、容量式センサシステム３００の出力信号パス）へ供給される。

【0038】

本開示に係る電流コンベヤ４００は、電流コンベヤ４００のノイズ除去性能を向上させるよう、入力電圧（すなわち、第１ノード４４４）と出力電流（すなわち、第３ノード４６０）との間に結合されている専用のローパスフィルタ４６４を含む。例えば、ローパスフィルタ４６４は、電流コンベヤ４００のローパスカットオフ周波数を下げ、出力電流から入力電圧内の高周波電圧を除去する。言い換えれば、ローパスフィルタ４６４は、入力電圧内の高周波電圧が第３ノード４６０での出力電流内の高周波電流に転じること防ぐ。

【0039】

例えば、ローパスフィルタ４６４は、第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２のゲート間に結合されている第１及び第２キャパシタ４６８及び４７２を含む。第１キャパシタ４６８及び第２キャパシタ４７２の容量値は、電流コンベヤ４００の所望のローパスカットオフ周波数に応じて選択され得る。例えば、第１キャパシタ４６８及び第２キャパシタ４７２の各々の容量が増大すると、電流コンベヤ４００のローパスカットオフ周波数は低下する。

【0040】

第１キャパシタ４６８と第２キャパシタ４７２との間の第４ノード４７６は、第３トランジスタ４２８と第４トランジスタ４３２との間の第２ノード４４８へ結合されている。言い換えれば、第１キャパシタ４６８は、第３トランジスタ４２８のゲートとソースとの間に接続されており、第２キャパシタ４７２は、第４トランジスタ４３２のゲートとソースとの間に接続されている。電圧過渡が第２ノード４４８で起こるとき、対応する電圧変化の一部は、第１キャパシタ４６８及び第２キャパシタ４７２を通って第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２のゲートへ伝わる。それに応じて、過渡電圧に応答した第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２でのゲート－ソース間電圧の変化は小さくなる。このようにして、第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２でのゲート－ソース間電圧の変化を小さくすることによって、過渡電圧に応答した第３トランジスタ４２８及び第４トランジスタ４３２を流れる電流（従って、第３ノード４６０での出力電流）の変化も小さくなる。

【0041】

いくつかの例ではローパスフィルタ４６４は、第１及び第２抵抗Ｒ１及びＲ２を含む。第１抵抗Ｒ１は、第１キャパシタ４６８と第１トランジスタ４１２のゲート及びソースとの間に結合されている。第２抵抗Ｒ２は、第２キャパシタ４７２と第２トランジスタ４１６のゲート及びソースとの間に結合されている。第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２は、電流コンベヤ４００のローパスカットオフ周波数を更に調整する。例えば、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２の抵抗が大きくなると、電流コンベヤ４００のローパスカットオフ周波数は低下する。

【0042】

前述の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、その応用、又は使用を限定することを決して意図するものではない。本開示の広範な教示は、様々な形で実施することができる。従って、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、及び特許請求の範囲を検討すれば他の変更は明らかになるため、本開示の真の範囲はそのように限定されるべきではない。本開示の原理を変更することなく、方法内の１つ又は複数のステップを異なる順序で（又は同時に）実行できることを理解されたい。更に、夫々の実施形態は特定の特徴を有するものとして上で説明されているが、本開示の任意の実施形態に関して説明されたこれらの特徴のいずれか１つ以上は、たとえ組み合わせが明示的に記載されていないとしても、他の実施形態のいずれかの特徴において実装され、及び／又は他の実施形態の特徴と組み合わせられ得る。言い換えれば、記載された実施形態は相互に排他的ではなく、１つ以上の実施形態の相互の置換も本開示の範囲内に含まれる。

【0043】

要素間の空間的及び機能的関係（例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間など）は、「接続された」（connected）、「係合した」（engaged）、「結合された」（coupled）、「隣接した」（adjacent）、「隣にある」（next to）、「～の上に」（on top of）、「上に」（above）、「下に」（below）、及び「配置された」（disposed）を含む様々な用語を使用して記載される。「直接的」であると明示的に記載されていない限り、第１の要素と第２の要素との間の関係が上記の開示で記載されている場合、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係であることができるが、１つ以上の介在要素が第１の要素と第２の要素と間に（空間的又は機能的に）存在する間接的な関係であることもできる。本明細書で使用されるように、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」という語句は、非排他的論理和を使用した論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、及びＣの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。

【0044】

図中、矢印の頭によって示されている矢印の方向は、一般に、例示にとって関心がある情報（データ又は命令など）の流れを示す。例えば、要素Ａ及び要素Ｂが様々な情報を交換するが、要素Ａから要素Ｂへに送信される情報が例示に関連する場合、矢印は要素Ａ
から要素Ｂを指すことがある。この一方向の矢印は、他の情報が要素Ｂから要素Ａへ送信されないことを意味するものではない。更に、要素Ａから要素Ｂへに送信される情報について、要素Ｂは、情報の要求又は受信確認を要素Ａに送信することがある。

【0045】

本願では、以下の定義も含めて、「モジュール」という用語や「コントローラ」という用語を「回路」という用語に置き換えることがある。「モジュール」という用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル、アナログ、若しくはアナログ／デジタル混合ディスクリート回路、デジタル、アナログ、若しくはアナログ／デジタル混合集積回路。組み合わせ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ回路（共有、専用、若しくはグループ）、プロセッサ回路によって実行されるコードを格納するメモリ回路（共有、専用、若しくはグループ）、説明された機能を提供する他の適切なハードウェアコンポーネント、又はシステムオンチップなどの上記の一部若しくはすべての組み合わせを指しても、その一部であっても、又はそれらを含んでもよい。

【0046】

モジュールは、１つ以上のインターフェース回路を含んでもよい。いくつかの例では、インターフェース回路は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、又はそれらの組み合わせに接続される有線又は無線インターフェースを含み得る。本開示の任意の所与のモジュールの機能は、インターフェース回路を介して接続されている複数のモジュールの間で分散されてもよい。例えば、複数のモジュールは負荷分散を可能にすることができる。更なる例では、サーバ（リモート又はクラウドとしても知られる。）モジュールが、クライアントモジュールに代わっていくつかの機能を実行してもよい。

【0047】

上記で使用された「コード」という用語には、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はマイクロコードが含まれ、プログラム、ルーチン、関数、クラス、データ構造、及び／又はオブジェクトを指し得る。「共有プロセッサ回路」という用語には、複数のモジュールからの一部又は全てのコードを実行する単一のプロセッサ回路が含まれる。「グループプロセッサ回路」という用語には、追加のプロセッサ回路と組み合わせて、１つ以上のモジュールからの一部又は全てのコードを実行するプロセッサ回路が含まれる。マルチプロセッサ回路への言及には、個別のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のプロセッサ回路の複数のコア、単一のプロセッサ回路の複数のスレッド、又は上記の組み合わせが含まれる。「共有メモリ回路」という用語には、複数のモジュールからの一部又は全てのコードを格納する単一のメモリ回路が含まれる。「グループメモリ回路」という用語には、追加のメモリと組み合わせて、１つ以上のモジュールからの一部又は全てのコードを格納するメモリ回路が含まれる。

【0048】

「メモリ回路」という用語は、「コンピュータ可読媒体」という用語のサブセットである。本明細書で使用される「コンピュータ可読媒体」という用語は、（搬送波などの）媒体中を伝播する一時的な電気又は電磁信号を包含するものではない。従って、「コンピュータ可読媒体」という用語は、有形で非一時的であると見なすことができる。非一時的な有形のコンピュータ可読媒体の非限定的な例としては、不揮発性メモリ回路（フラッシュメモリ回路、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ回路、又はマスク読み取り専用メモリ回路など）、揮発性メモリ回路（静的ランダムアクセスメモリ回路又は動的ランダムアクセスメモリ回路など）、磁気記憶媒体（アナログ若しくはデジタルの磁気テープ、又はハードディスクドライブなど）、光記憶媒体（ＣＤ、ＤＶＤ、又はブルーレイディスクなど）がある。

【0049】

本願で記載されている装置及び方法は、コンピュータプログラムに組み込まれた１つ以上の特定の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作成された専用コンピュータによって部分的又は完全に実装されてもよい。上述された機能ブロック、フローチャートのコンポーネント、及び他の要素はソフトウェア仕様として機能し、熟練した技術者又はプログラマの日常的な作業によってコンピュータプログラムに変換することができる。

【0050】

コンピュータプログラムには、少なくとも１つの非一時的な有形のコンピュータ可読媒体に格納されるプロセッサ実行可能命令が含まれる。コンピュータプログラムはまた、保存されたデータを含んでも、又はそれに依存してもよい。コンピュータプログラムには、専用コンピュータのハードウェアと相互作用する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）、専用コンピュータの特定のデバイスと相互作用するデバイスドライバ、１つ以上のオペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、バックグラウンドサービス、バックグラウンドアプリケーションなどが含まれ得る。

【0051】

コンピュータ プログラムには、（ｉ）ＨＴＭＬ（ハイパーテキストマークアップ言語）、ＸＭＬ（拡張マークアップ言語）、又はＪＳＯＮ（ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）オブジェクト表記）などの、解析対象の記述テキスト、（ｉｉ）アセンブリコード、（ｉｉｉ）コンパイラによってソースコードから生成されたオブジェクトコード、（ｉｖ）インタプリタによる実行のためのソースコード、（ｖ）ジャストインタイムコンパイラによるコンパイル及び実行のためのソースコード、などが含まれ得る。単に例として、ソースコードは、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｃ、Ｓｗｉｆｔ、Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｇｏ、ＳＱＬ、Ｒ、Ｌｉｓｐ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｐｅｒｌ、Ｐａｓｃａｌ、Ｃｕｒｌ、ＯＣａｍｌ、Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ（登録商標）、ＨＴＭＬ５（Hypertext Markup language 5th revision）、Ａｄａ、ＡＳＰ（Active Server Pages）、ＰＨＰ（PHP: Hypertext Preprocessor）、Ｓｃａｌａ、Ｅｉｆｆｅｌ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｅｒｌａｎｇ、Ｒｕｂｙ、Ｆｌａｓｈ（登録商標）、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ（登録商標）、Ｌｕａ、ＭＡＴＬＡＢ(登録商標)、ＳＩＭＵＬＩＮＫ(登録商標)、及びＰｙｔｈｏｎ（登録商標）を含む言語からのシンタックスを用いて記述され得る。

【符号の説明】

【0052】

１００ 電子デバイス
１０４ センサモジュール
１０８ 基準信号発生器
１１０ 制御信号
１１２ オフセット制御モジュール
１１６ 任意の第２基準信号発生器
１１８ 検知信号
１２０ オフセット信号
１２４ レギュレータ回路
１２８ 出力信号
２００ デジタルサイン波発生器
２０８ ＬＰＦ
２１２ 乗算器
２１６ ＬＰＦ
３００ 容量式センサシステム
３０４ センサモジュール
３０８ レギュレータ回路
３１２ 基準信号発生器
３１６ 制御信号
３２０ オフセット制御モジュール
３２４ オフセット信号
３３２ 指
３３６ 容量
３４０ 検知信号
３４４ 出力信号
４００ 電流コンベヤ
４０４ 入力サイド
４０８ 出力サイド
４１２ 第１トランジスタ
４１６ 第２トランジスタ
４２０ 電流源
４２４ 電流源
４２８，４３２，４３６，４４４０ 第３、第４、第５、及び第６トランジスタ
４４４ 第１ノード
４４８ 第２ノード
４５２ 第７トランジスタ
４５６ 第８トランジスタ
４６０ 第３ノード
４６４ ローパスフィルタ
４６８ 第１キャパシタ
４７２ 第２キャパシタ
４７６ 第４ノード
Ｃｒｓ，Ｃｒｇ 寄生容量
Ｒ１ 第１抵抗
Ｒ２ 第２抵抗

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】