WO2025028142A1 - Circuit device, sensor device, and determination device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a circuit device, a sensor device including the circuit device, and a determination device including the sensor device.
- an input/output protection circuit described in Patent Document 1 uses an NMOS transistor and a PMOS transistor connected in parallel between a signal line and a power supply potential or between a signal line and a ground potential as an ESD element.
- a capacitive element When connecting circuit blocks with different reference DC voltages, a capacitive element may be connected in series to the signal line to cut the DC component between the circuit blocks.
- Each circuit block connects a resistor between the reference DC voltage source and the signal line to determine the DC voltage on the signal line.
- each circuit has high-pass filter characteristics. In such a high-pass filter, a large capacitive element of about several ⁇ F must be used to process signals with low frequencies, for example, of about several Hz. However, it is extremely difficult to provide a large-capacity element inside an IC. Therefore, it is possible to consider increasing the resistance value of the parallel resistor.
- the value of Zc increases as the frequency decreases. For example, in order to prevent attenuation of a sensor signal with a low frequency of about a few Hz, it is possible to increase the resistance value of the resistor and the value of Zr.
- the potential difference between the signal line and the reference DC voltage source i.e., the DC voltage of the signal line
- the resistance value of the resistor is determined by the resistance value of the resistor. Therefore, for example, if an ESD element such as that disclosed in Patent Document 1 is connected to the signal line for electrostatic protection, the resistance value of the resistor is large, so that even if a small leakage current occurs in the ESD element, the fluctuation in the DC voltage of the signal line will be very large.
- the object of the present invention is to provide a circuit device, a sensor device, and a determination device that suppress the above-mentioned DC voltage fluctuations.
- a circuit device comprises: a power supply terminal connected to a power supply potential; a reference potential terminal connected to a reference potential; A signal terminal connected to a signal line; a first MOSFET electrically connected between the signal terminal and the power supply terminal, the first MOSFET having a first control electrode; a second MOSFET electrically connected between the signal terminal and the reference potential terminal and having a second control electrode; Equipped with the first MOSFET and the second MOSFET are configured as same-channel type MOSFETs, The first control electrode is connected to the signal terminal and the second control electrode is connected to the reference potential terminal, or the first control electrode is connected to the power supply terminal and the second control electrode is connected to the signal terminal.
- the circuit device according to the present invention can suppress fluctuations in DC voltage.
- FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit device 1 and a sensor device S1 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the piezoelectric sensor 2.
- FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the piezoelectric sensor 2.
- FIG. 4 is a circuit diagram showing the details of the P-channel MOSFET 100 and the P-channel MOSFET 101.
- FIG. 5 is a circuit diagram showing the P-channel MOSFET 110 and the details of the P-channel MOSFET 110.
- FIG. Fig. 6A is a circuit diagram showing a configuration of Example 1.
- Fig. 6B is a circuit diagram showing a configuration of a comparative example.
- FIG. 7 shows the experimental results showing the magnitude G1 of the leakage current in the comparative example and the magnitude G2 of the leakage current in the first embodiment.
- FIG. 8 shows experimental results illustrating the amount of fluctuation G3 of the DC voltage in the comparative example and the amount of fluctuation G4 of the DC voltage in the first embodiment.
- FIG. 9 shows the experimental results showing a signal value G5 of the comparative example and a signal value G6 of the first embodiment.
- FIG. 10 is a circuit diagram showing a first circuit 10a of a circuit device 1a according to a first modification of the circuit device 1a.
- FIG. 11 is a circuit diagram showing a circuit device 1b according to a second modified example of the circuit device 1.
- FIG. 12 is a circuit diagram showing a circuit device 1c according to a third modified example of the circuit device 1. As shown in FIG.
- Fig. 1 is a circuit diagram showing a circuit device 1 and a sensor device S1 according to the first embodiment.
- the sensor device S1 is a device provided in an electronic device such as a smartphone. As shown in FIG. 1, the sensor device S1 includes a circuit device 1, a piezoelectric sensor 2, and a capacitor 3.
- the piezoelectric sensor 2 is attached to, for example, a touch panel display of an electronic device such as a smartphone.
- the piezoelectric sensor 2 detects a user's operation on the touch panel display.
- the piezoelectric sensor 2 is connected to ground GP3.
- the piezoelectric sensor 2 is connected in series between ground GP3 and a signal terminal SP1 of the circuit device 1.
- the potential of ground GP3 does not necessarily have to be 0V, and may be a potential other than 0V.
- the piezoelectric sensor 2 is an example of an external component disposed outside the circuit device 1.
- the piezoelectric sensor 2 generates an electric charge according to the amount of change in the user's pressure on the touch panel display.
- FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the piezoelectric sensor 2. As shown in FIG. 2, the piezoelectric sensor 2 includes a piezoelectric film 200, a first electrode 201, and a second electrode 202.
- the piezoelectric film 200 has a sheet shape.
- the piezoelectric film 200 has a first film principal surface SF1 and a second film principal surface SF2.
- the first film principal surface SF1 faces the second film principal surface SF2.
- Piezoelectric film 200 is polarized according to the deformation amount of piezoelectric film 200.
- piezoelectric film 200 is a film formed from a chiral polymer.
- Chiral polymer is, for example, polylactic acid (PLA), particularly L-type polylactic acid (PLLA).
- PLLA which is made of a chiral polymer, has a main chain with a helical structure.
- Piezoelectric film 200 has a piezoelectric constant of d14.
- Piezoelectric film 200 has piezoelectricity in which the molecules are oriented in the orientation direction when uniaxially stretched. The orientation direction forms an angle of 45 degrees with respect to a predetermined direction (hereinafter, X-axis direction), for example.
- This 45 degrees includes angles including about 45 degrees ⁇ 10 degrees.
- the potential difference between first film principal surface SF1 and second film principal surface SF2 when polarized depends on the time differential value of the deformation amount of piezoelectric film 200 due to expansion or contraction.
- the direction of polarization when the piezoelectric film 200 is stretched in the X-axis direction is opposite to the direction of polarization when the piezoelectric film 200 is stretched in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction.
- the piezoelectric film 200 functions as an AC signal source that generates an AC signal.
- FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the piezoelectric sensor 2.
- the piezoelectric sensor 2 has an AC signal source 20 composed of a piezoelectric film 200, a first electrode 201, and a second electrode 202, and a capacitance element 21.
- the capacitance element 21 is connected in series between the AC signal source 20 and the circuit device 1.
- the sensor device S1 may be equipped with a pyroelectric sensor or a capacitive sensor instead of the piezoelectric sensor 2.
- the pyroelectric sensor or capacitive sensor is equivalently configured as a series-connected circuit of a capacitive element and an AC voltage source, similar to the piezoelectric sensor 2.
- the circuit device 1 is, for example, an IC (Integrated Circuit). As shown in FIG. 1, the circuit device 1 is connected to a piezoelectric sensor 2.
- the circuit device 1 includes a first circuit 10, a second circuit 11, an AD converter 12, a digital filter 13, and an MPU (Micro Processing Unit) 14.
- the first circuit 10 is electrically connected to the piezoelectric sensor 2.
- the first circuit 10 receives a signal from the piezoelectric sensor 2.
- the first circuit 10 includes a signal terminal SP1, a signal line SL1, a ground terminal GP1 connected to the ground, a DC terminal RP1 connected to a DC voltage source, a power supply terminal PP1 connected to a power supply potential, a P-channel MOSFET 100 (corresponding to the first MOSFET of the present invention), a P-channel MOSFET 101 (corresponding to the second MOSFET of the present invention), a resistor 102, an amplifier 103, and an output terminal OP1.
- the signal terminal SP1 is connected to the signal line SL1.
- the signal terminal SP1 is electrically connected to the piezoelectric sensor 2.
- the piezoelectric sensor 2 is electrically connected to the circuit device 1.
- resistor 102 is connected between signal line SL1 and DC terminal RP1.
- Resistor 102 is a resistor that determines the DC voltage of signal line SL1.
- the output voltage Vout of the signal on signal line SL1 Vin x (Zr/(Zr+Zc)).
- Vout Vin x (Zr/(Zr+Zc)).
- Zr/(Zr+Zc) the higher the value of Zc.
- the frequency of the signal output by piezoelectric sensor 2 is very low, about 1 Hz, in order to correspond to the pressing operation of the user. Therefore, in order to increase the gain, it is necessary to increase Zr.
- the first circuit 10 can output an appropriate level of output voltage Vout in response to the pressing operation of the user.
- the resistor 102 and the capacitance element 21 form a high-pass filter.
- This high-pass filter passes signals with a frequency equal to or higher than the cutoff frequency determined by the resistance value R of the resistor 102 and the capacitance C of the capacitance element 21.
- the frequency of the signal output by the piezoelectric sensor 2 is very low, at approximately 1 Hz.
- the resistance value R of the resistor 102 sufficiently high, the cutoff frequency becomes sufficiently lower than 1 Hz. Therefore, the first circuit 10 can pass signals of approximately 1 Hz.
- FIG. 4 is a circuit diagram showing the details of the P-channel MOSFET 100 and the P-channel MOSFET 101.
- the P-channel MOSFET 100 is electrically connected between the signal terminal SP1 and the power supply terminal PP1.
- the P-channel MOSFET 100 has a first control electrode CE1 which is a gate.
- the first control electrode CE1 is connected to the power supply terminal PP1.
- the source of the P-channel MOSFET 100 is also connected to the power supply terminal PP1.
- the drain of the P-channel MOSFET 100 is connected to the signal terminal SP1.
- the gate potential relative to the source potential becomes lower than a predetermined threshold value, and the P-channel MOSFET 100 is turned on.
- a current flows from the power supply terminal PP1 to the signal line SL1 via the P-channel MOSFET 100, and functions as an EDS element that protects various components of the circuit device 1.
- the P-channel MOSFET 101 is electrically connected between the signal terminal SP1 and the ground terminal GP1.
- the P-channel MOSFET 101 has a second control electrode CE2 which is a gate.
- the second control electrode CE2 is connected to the signal terminal SP1.
- the source of the P-channel MOSFET 101 is also connected to the signal terminal SP1.
- the drain of the P-channel MOSFET 101 is connected to the ground terminal GP1.
- the first circuit 10 includes the P-channel MOSFET 100 and the P-channel MOSFET 101, and the leakage currents of the P-channel MOSFETs 100 and 101 flow through the resistor 102, generating a potential difference between the signal line SL1 and the DC terminal RP1.
- the leakage currents of the two MOSFETs of the same channel type do not change significantly.
- the temperature dependency characteristics of the leakage currents of the two MOSFETs of the same channel type do not change significantly.
- the magnitude of the leakage current (leakage current of the P-channel MOSFET 100) flowing from the DC terminal RP1 to the signal line SL1 is approximately the same as the magnitude of the leakage current (leakage current of the P-channel MOSFET 101) flowing from the signal line SL1 to the ground terminal GP1. Therefore, the leakage current of the P-channel MOSFET 100 and the leakage current of the P-channel MOSFET 101 tend to cancel each other out, and the net leakage current becomes smaller. For this reason, even if the resistance value R of resistor 102 is very large, the effect of the leakage current of P-channel MOSFETs 100 and 101 on the DC voltage of signal line SL1 is extremely small. Therefore, the first circuit 10 can suppress fluctuations in the DC voltage. As a result, adverse effects such as temperature drift of the DC voltage of signal line SL1 and a decrease in the dynamic range of the circuit device 1 due to the temperature drift can be suppressed.
- the input of amplifier 103 is connected to signal line SL1, and the output of amplifier 103 is connected to output terminal OP1.
- the signal amplified by amplifier 103 is output to the outside of circuit device 1 via output terminal OP1.
- the first circuit 10 may further include an ESD element on the output side of the amplifier 103. If the output impedance of the amplifier 103 is low, the voltage fluctuation due to the leakage current is small, so the ESD element on the output side of the amplifier 103 may be composed of MOSFETs of different channel types. If the output impedance of the amplifier 103 is high, it is preferable to use MOSFETs of the same channel type.
- the capacitor 3 is electrically connected to the output terminal OP1 of the first circuit 10.
- the capacitor 3 is connected in series between the first circuit 10 and the second circuit 11.
- the capacitor 3 separates the DC components of the first circuit 10 and the second circuit 11.
- the capacitor 3 is arranged outside the circuit device 1 as shown in FIG. 2.
- the size of a capacitor increases as the capacitance increases. It is difficult to arrange a capacitor with a large capacitance inside the circuit device 1, which is an IC. For this reason, in this embodiment, a large capacitance is achieved by arranging the capacitor 3 outside the circuit device 1.
- the second circuit 11 is connected between the capacitor 3 and the AD converter 12.
- the second circuit 11 includes an input terminal SP2, a P-channel MOSFET 110 (corresponding to the first MOSFET of the present invention), a P-channel MOSFET 111 (corresponding to the second MOSFET of the present invention), a resistor 112, a ground terminal GP2 connected to the ground, a DC terminal RP2 connected to a DC voltage source, a power supply terminal PP2 connected to a power supply potential, and a signal line SL2.
- the input terminal SP2 is a signal terminal that inputs a signal that has passed through the capacitor 3. As shown in FIG. 1, the input terminal SP2 is electrically connected to the capacitor 3.
- Resistor 112 is connected between signal line SL2 and DC terminal RP2. Resistor 112 and capacitor 3 form a high-pass filter. This high-pass filter passes signals with a frequency equal to or higher than the cutoff frequency determined by the resistance value R of resistor 112 and the capacitance C of capacitor 3. The frequency of the signal output by piezoelectric sensor 2 is very low, about 1 Hz. If the resistance value R of resistor 112 is high, the cutoff frequency will be sufficiently lower than 1 Hz. Therefore, second circuit 11 can pass signals of about 1 Hz.
- FIG. 5 is a circuit diagram showing the P-channel MOSFET 110 and the details of the P-channel MOSFET 110.
- the P-channel MOSFET 110 is electrically connected between the input terminal SP2 and the power supply terminal PP2.
- the P-channel MOSFET 110 has a first control electrode CE3 which is the gate.
- the first control electrode CE3 is connected to the power supply terminal PP2.
- the drain of the P-channel MOSFET 110 is also connected to the power supply terminal PP2.
- the source of the P-channel MOSFET 110 is connected to the signal line SL2.
- the other configurations of the P-channel MOSFET 110 are the same as those of the P-channel MOSFET 100, so a description thereof will be omitted.
- the P-channel MOSFET 111 is electrically connected between the input terminal SP2 and the ground terminal GP2.
- the P-channel MOSFET 111 has a second control electrode CE4 which is its gate.
- the second control electrode CE4 is connected to the input terminal SP2.
- the drain of the P-channel MOSFET 111 is also connected to the input terminal SP2.
- the source of the P-channel MOSFET 111 is connected to the ground terminal GP2.
- the rest of the configuration of the P-channel MOSFET 111 is the same as the configuration of the P-channel MOSFET 101, so a description thereof will be omitted.
- the second circuit 11 like the first circuit 10, includes the P-channel MOSFET 110 and the P-channel MOSFET 111, and the leakage currents of the P-channel MOSFETs 110 and 111 flow through the resistor 112, generating a potential difference between the signal line SL2 and the DC terminal RP2.
- the leakage currents of the two MOSFETs of the same channel type do not change significantly.
- the temperature dependency characteristics of the leakage currents of the two MOSFETs of the same channel type do not change significantly.
- the magnitude of the leakage current (leakage current of the P-channel MOSFET 110) flowing from the DC terminal RP2 to the signal line SL2 is approximately the same as the magnitude of the leakage current (leakage current of the P-channel MOSFET 111) flowing from the signal line SL2 to the ground terminal GP2. Therefore, the leakage current of the P-channel MOSFET 110 and the leakage current of the P-channel MOSFET 111 tend to cancel each other out. Therefore, even if the resistance value R of resistor 112 is very large, the effect of the leakage current of P-channel MOSFETs 110 and 111 on the DC voltage of signal line SL2 is extremely small. Therefore, the second circuit 11 can suppress fluctuations in the DC voltage.
- the AD converter 12 is connected between the second circuit 11 and the digital filter 13.
- the AD converter 12 converts the analog signal input from the second circuit 11 into a digital signal.
- the digital filter 13 is connected between the AD converter 12 and the MPU 14.
- the digital filter 13 digitally filters the signal output by the AD converter 12 to remove signal components outside a specified frequency band.
- the MPU 14 (an example of an arithmetic circuit) inputs the signal filtered by the digital filter 13. Based on the input signal, the MPU 14 determines the amount of deformation of the electronic device, such as a smartphone, that includes the circuit device 1.
- the amount of deformation of the electronic device is an example of a physical quantity applied to the electronic device, and corresponds to the magnitude of the force of the pressing operation on the electronic device. For example, when the MPU 14 detects a signal value that is equal to or greater than a predetermined threshold value that is set in advance (stored in a storage device, not shown), it determines that the electronic device has been deformed by a predetermined amount or more, and determines that a pressing operation has been performed by the user.
- the physical quantity applied to the electronic device is a heat quantity.
- the physical quantity is a charge quantity.
- the physical quantity may be something other than the amount of deformation, heat quantity, or charge quantity of the electronic device.
- the circuit device 1 does not necessarily have to include an MPU 14 as an arithmetic circuit.
- FIG. 6A is a circuit diagram showing the configuration of the first embodiment.
- the circuit of the first embodiment corresponds to the circuit shown in Fig. 1 and configured with the second circuit 11 and the capacitor 3.
- the frequency of the signal processed by the circuit of the first embodiment is 1 Hz.
- the capacitance of the capacitor 3 is 0.22 ⁇ F
- the resistance value R of the resistor 112 is 40 M ⁇
- the potential of the power supply terminal PP2 is 1.5 V
- the potential of the ground terminal GP2 is 0 V
- the potential of the DC terminal RP2 is 0.5 V.
- FIG. 6(B) is a circuit diagram showing the configuration of the comparative example.
- the comparative example has a second circuit 11X that is different from the second circuit 11.
- the second circuit 11X has an N-channel MOSFET 111X instead of a P-channel MOSFET 111.
- the comparative example has two MOSFETs with different channel types.
- the other configuration of the comparative example is the same as the configuration of Example 1, so a description thereof will be omitted.
- Figure 7 shows the experimental results showing the magnitude of leakage current G1 in the comparative example and the magnitude of leakage current G2 in Example 1.
- the horizontal axis in Figure 7 is temperature (°C).
- the vertical axis in Figure 7 is leakage current value (pA).
- Example 1 Furthermore, an experiment was also conducted to measure the fluctuation in the DC voltage of signal line SL2 accompanying changes in temperature for Example 1 and the Comparative Example.
- the amount of fluctuation in the DC component of signal line SL2 of second circuit 11 in Example 1 was measured.
- the amount of fluctuation in the DC component of signal line SL2 of second circuit 11X in the Comparative Example was measured.
- a qualitative evaluation was conducted to see whether the amount of fluctuation in the DC component increased or decreased due to changes in temperature, rather than a quantitative evaluation based on the value of the amount of fluctuation in the DC component.
- Figure 8 shows the experimental results showing the amount of DC voltage fluctuation G3 in the comparative example and the amount of DC voltage fluctuation G4 in Example 1.
- the horizontal axis in Figure 8 is temperature (°C).
- the vertical axis in Figure 8 is the amount of DC voltage fluctuation (mV) of signal line SL2.
- the magnitude G1 of the leakage current increases as the temperature increases.
- the fluctuation amount G3 of the DC voltage of the signal line SL2 increases as the temperature increases.
- Example 1 As shown in Figure 7, the magnitude G2 of the leakage current is unlikely to increase even when the temperature is high. As a result, as shown in Figure 8, the fluctuation amount G4 of the DC voltage of signal line SL2 is very small compared to the fluctuation amount G3 in the comparative example.
- Example 1 and Comparative Example were placed in a space with a temperature of 80°C for a sufficient period of time, and then placed in a space with a temperature of 20°C.
- the signal value (the value obtained by digitizing and integrating the DC voltage fluctuation of signal line SL2) was measured from the time Example 1 and Comparative Example were placed in a space with a temperature of 20°C until a predetermined time had elapsed.
- FIG. 9 shows the experimental results showing signal value G5 of the comparative example and signal value G6 of Example 1.
- the horizontal axis in FIG. 9 is time (sec).
- the vertical axis in FIG. 9 is the output value of the digital filter 13. In the experiment in FIG. 9, the user did not perform a pressing operation on the sensor.
- the temperature decreases (changes) over time.
- the digital output value of the AD converter 12 of the comparative example changes due to the influence of DC voltage fluctuation caused by leakage current due to temperature change.
- the digital filter 13 of the comparative example cannot sufficiently suppress the fluctuation of the digital output value in the AD converter 12. Therefore, the signal value G5 of the comparative example changes greatly. Therefore, as shown in FIG. 9, the signal value G5 increases over time even though the user does not press the sensor. After the signal value G5 increases, the temperature of the circuit device 1 drops to around 20° C., which is the temperature around the circuit device 1, so the rate of change in the leakage current becomes smaller. Therefore, the signal value G5 decreases over time due to the effect of the digital filter 13.
- the signal value G5 may be equal to or greater than the threshold value Th for determining pressing. Therefore, in the comparative example, it may be erroneously determined that the user has pressed the sensor even though the user has not pressed the sensor.
- Example 1 the temperature dependency of the leakage current of the P-channel MOSFETs 100 and 101 is small.
- Example 1 the amount of fluctuation in the signal value G6 due to changes in temperature is very small.
- the threshold value Th the threshold value
- Example 1 since the temperature dependency of the leakage current is small, even when a small distortion occurs in the piezoelectric sensor 2, the magnitude of the signal from the piezoelectric sensor 2 does not become extremely small compared to the magnitude of the leakage current. For this reason, the leakage current becomes noise, and it is unlikely that the circuit device 1 will be unable to detect the signal from the piezoelectric sensor 2. Therefore, since the circuit device 1 can easily detect changes in the output of the piezoelectric sensor 2, it is possible to provide a sensor device S1 with good sensitivity even in an environment where the temperature is prone to change.
- the piezoelectric elements constituting the piezoelectric film 200 of this embodiment may be PVDF (polyvinylidene fluoride) or polylactic acid.
- PVDF polyvinylidene fluoride
- polylactic acid has pyroelectricity.
- a piezoelectric sensor using a piezoelectric element having this pyroelectricity will experience temperature drift. This temperature drift will fluctuate the output of the piezoelectric sensor, and may hinder accurate sensing by the piezoelectric sensor.
- a piezoelectric element made of polylactic acid does not have pyroelectricity. Therefore, a piezoelectric sensor equipped with a piezoelectric element made of this polylactic acid is less likely to experience temperature drift.
- a piezoelectric sensor in which electrodes are formed on both main surfaces of a piezoelectric element such as polylactic acid forms a series capacitance element with this structure. Because the frequency of the signal output by a piezoelectric sensor is very low at around 1 Hz, the effect of the impedance of the series capacitance element becomes large, and the output of the sensor signal becomes low.
- One way to suppress the effect of this impedance is to connect a resistor in parallel to increase the resistance value R. However, if the resistance value R is increased, a circuit like the comparative example will be significantly affected by the temperature dependency of the leakage current, and the output of the piezoelectric sensor cannot be stabilized.
- the temperature dependency of the leakage current is small. Therefore, in the circuit device 1 according to the first embodiment, even if the piezoelectric sensor has a structure in which electrodes are formed on both main surfaces of a piezoelectric element such as polylactic acid, it is possible to increase the output of the sensor signal and achieve accurate sensing.
- FIG. 10 is a circuit diagram showing a first circuit 10a of the circuit device 1a according to the first modification of the circuit device 1a.
- the circuit device 1a differs from the circuit device 1 in that it includes a first circuit 10a that is different from the first circuit 10.
- the first circuit 10a differs from the first circuit 10 in that it includes N-channel MOSFETs 100a and 101a instead of P-channel MOSFETs 100 and 101.
- N-channel MOSFET 100a (corresponding to the first MOSFET of the present invention) has a first control electrode CE1a different from the first control electrode CE1.
- the first control electrode CE1a which is the gate, is connected to a signal terminal SP1.
- N-channel MOSFET 101a (corresponding to the second MOSFET of the present invention) has a second control electrode CE2a different from the second control electrode CE2.
- the second control electrode CE2a which is the gate, is connected to a DC terminal RP1.
- the leakage current of the N-channel MOSFETs 100a, 101a of the same channel type does not change significantly. Furthermore, the temperature dependence of the leakage current of the two MOSFETs of the same channel type does not change significantly.
- the magnitude of the leakage current (leakage current of the N-channel MOSFET 100a) flowing from the DC terminal RP1 to the signal line SL1 is approximately the same as the leakage current (leakage current of the N-channel MOSFET 101a) flowing from the signal line SL1 to the ground terminal GP1. Therefore, for the same reasons as the circuit device 1, the effect of the leakage current of the N-channel MOSFETs 100a, 101a on the DC voltage of the signal line SL1 is extremely small.
- the second circuit (not shown) in the circuit device 1a may include two N-channel MOSFETs instead of the P-channel MOSFETs 110 and 111.
- FIG. 11 is a circuit diagram showing a circuit device 1b according to the second modified example of the circuit device 1.
- circuit device 1b differs from circuit device 1 in that it includes a first circuit 10b that is different from first circuit 10.
- First circuit 10b differs from first circuit 10 in that it further includes capacitor 104.
- Capacitor 104 is electrically connected between signal terminal SP1 and P-channel MOSFET 100. Capacitor 104 is electrically connected between signal terminal SP1 and P-channel MOSFET 101. Capacitor 104 is connected in series to signal line SL1. In this modified example, capacitor 104 and resistor 102 effectively form a high-pass filter.
- Circuit device 1b has the same effect as circuit device 1.
- circuit device 1b may include two N-channel MOSFETs instead of the P-channel MOSFET 100 and the P-channel MOSFET 101.
- FIG. 12 is a circuit diagram showing a circuit device 1c according to the third modified example of the circuit device 1.
- circuit device 1c differs from circuit device 1 in that it includes a first circuit 10c that is different from first circuit 10, and in that it includes a second circuit 11c that is different from second circuit 11.
- the first circuit 10c differs from the first circuit 10 in that it further includes a protection circuit 105c. As shown in FIG. 12, the protection circuit 105c is electrically connected between the power supply terminal PP1 and the ground terminal GP1. The protection circuit 105c is connected in parallel with the P-channel MOSFETs 100 and 101. The protection circuit 105c is a Zener diode for ESD protection, a MOSFET (P-channel MOSFET, N-channel MOSFET), etc.
- the potential of the signal line SL1 of the first circuit 10c has positive polarity, there is a possibility that the potential of the signal line SL1 will be equal to or higher than the potential of the power supply terminal PP1.
- a current flows from the signal line SL1 to the power supply terminal PP1.
- the current that flows from the signal line SL1 to the power supply terminal PP1 passes through the first circuit 10c, in the order of the protection circuit 105c and the ground terminal GP1, and is discharged to ground via the ground terminal GP1.
- the current is shunted from the signal line SL1 to the ground terminal GP1 via the P-channel MOSFET 101. This protects the various components of the circuit device 1c.
- the potential of the signal line SL1 may become lower than the potential of the ground terminal GP1.
- a discharge current flows from the ground terminal GP1 to the signal terminal SP1 via the P-channel MOSFET 101. This protects the various components of the circuit device 1c.
- the second circuit 11c differs from the second circuit 11 in that it further includes a protection circuit 115c. As shown in FIG. 8, the protection circuit 115c is electrically connected between the power supply terminal PP2 and the ground terminal GP1. The protection circuit 115c is connected in parallel to the P-channel MOSFETs 110 and 111. The second circuit 11c, which includes the protection circuit 115c, protects various components of the circuit device 1c for the same reasons as the first circuit 10c.
- Circuit device 1c has the same effect as circuit device 1.
- circuit device according to the present invention is not limited to circuit devices 1, 1a to 1c, and can be modified within the scope of the gist of the invention.
- the configurations of circuit devices 1, 1a to 1c may be combined in any manner.
- the present invention has the following structure:
- the signal terminal is electrically connected to an external component disposed outside the circuit device; A circuit device according to any one of (1) to (3).
- a circuit device according to any one of (1) to (4); an external component disposed outside the circuit device and electrically connected to the circuit device; Equipped with the external component is a sensor connected to the signal terminal,
- the sensor is a piezoelectric sensor, a pyroelectric sensor, or a capacitive sensor. Sensor device.
- the sensor includes: connected between the signal terminal and a reference voltage source; It is composed of a series connection circuit of an AC signal source and a capacitance element.
- a sensor device a calculation circuit for determining a physical quantity applied to the sensor device based on an output signal of the sensor;
- a determination device comprising:
- the circuit device includes a first circuit having an output terminal and a second circuit having an input terminal as the signal terminal; the second circuit includes the first MOSFET and the second MOSFET; the output terminal and the input terminal are electrically connected to a capacitor disposed outside the circuit device; A circuit device according to any one of (1) to (4).
- circuit device 2 piezoelectric sensor 3: capacitor 10, 10a to 10c: first circuit 11, 11X, 11c: second circuit 12: AD converter 13: digital filter 14: MPU 20: AC signal source 21: Capacitor elements 102, 112: Resistor 103: Amplifier 104: Capacitors 105c, 115c: Protection circuit 200: Piezoelectric film 201: First electrode 202: Second electrode CE1, CE1a, CE3: First control electrode CE2, CE2a, CE4: Second control electrode G1, G2: Leakage current magnitude G3, G4: Fluctuation amount G5, G6: Signal value GP1, GP2: Ground terminal GP3: Ground 100, 101, 110, 111: P-channel MOSFET 100a, 101a, 111X: N-channel MOSFET OP1: Output terminal PP1, PP2: Power supply terminals RP1, RP2: DC terminal S1: Sensor device SF1: First film main surface SF2: Second film main surface
Landscapes
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、回路装置と、該回路装置を備えるセンサ装置と、該センサ装置を備える判定装置に関する。 The present invention relates to a circuit device, a sensor device including the circuit device, and a determination device including the sensor device.
従来、静電気対策として回路にESD素子を配置する場合がある。ESD素子としては、例えば、特許文献1に記載されている入出力保護回路において信号線と電源電位、ないしは信号線と接地電位との間に設けられた、並列に接続されるNMOSトランジスタと、PMOSトランジスタと、が用いられている。
Conventionally, ESD elements have been placed in circuits as a countermeasure against static electricity. For example, an input/output protection circuit described in
基準DC電圧の異なる回路ブロック間を接続するとき、回路ブロック間のDC成分をカットするため、信号線に容量素子を直列に接続する場合がある。各回路ブロックは、信号線におけるDC電圧を決めるために基準DC電圧源と信号線との間に抵抗を接続する。この場合、各回路は、ハイパスフィルタ特性を有する。この様なハイパスフィルタにおいて、例えば、数Hz程度の低周波数を有する信号の処理を行うためには、数μF程度の大きな容量素子を用いる必要がある。しかし、ICの内部に大容量の素子を設けることは極めて困難である。そこで、並列抵抗の抵抗値を大きくすることが考えられる。 When connecting circuit blocks with different reference DC voltages, a capacitive element may be connected in series to the signal line to cut the DC component between the circuit blocks. Each circuit block connects a resistor between the reference DC voltage source and the signal line to determine the DC voltage on the signal line. In this case, each circuit has high-pass filter characteristics. In such a high-pass filter, a large capacitive element of about several μF must be used to process signals with low frequencies, for example, of about several Hz. However, it is extremely difficult to provide a large-capacity element inside an IC. Therefore, it is possible to consider increasing the resistance value of the parallel resistor.
また、圧電センサ、焦電センサ、あるいは容量センサ等の容量を有するセンサに接続される回路も、信号線におけるDC電圧を決めるために基準DC電圧源と信号線との間に抵抗を接続する。当該抵抗のインピーダンスをZr、当該容量のインピーダンスをZcとすると、センサ信号の出力電圧Voutは、「Vout=Vin×(Zr/(Zr+Zc))」となる。Zcの値は、周波数が低くなるほど高くなる。例えば、数Hz程度の低い周波数のセンサ信号を減衰させないためには、抵抗の抵抗値を大きくして、Zrの値を大きくすることが考えられる。 In addition, circuits connected to sensors with capacitance, such as piezoelectric sensors, pyroelectric sensors, or capacitive sensors, also connect a resistor between a reference DC voltage source and the signal line to determine the DC voltage in the signal line. If the impedance of the resistor is Zr and the impedance of the capacitance is Zc, then the output voltage Vout of the sensor signal is Vout = Vin x (Zr/(Zr + Zc)). The value of Zc increases as the frequency decreases. For example, in order to prevent attenuation of a sensor signal with a low frequency of about a few Hz, it is possible to increase the resistance value of the resistor and the value of Zr.
以上の様な回路において、信号線と基準DC電圧源との電位差、すなわち信号線のDC電圧は、上記抵抗の抵抗値によって決まる。従って、例えば、静電気保護のために特許文献1に開示された様なESD素子を信号線に接続すると、抵抗の抵抗値が大きいために、ESD素子にわずかなリーク電流が生じる場合でも、信号線のDC電圧の変動が非常に大きくなる。
In the above circuit, the potential difference between the signal line and the reference DC voltage source, i.e., the DC voltage of the signal line, is determined by the resistance value of the resistor. Therefore, for example, if an ESD element such as that disclosed in
本発明の目的は、以上の様なDC電圧の変動を抑制する回路装置、センサ装置及び判定装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a circuit device, a sensor device, and a determination device that suppress the above-mentioned DC voltage fluctuations.
本発明の一実施形態に係る回路装置は、
電源電位に接続される電源端子と、
基準電位に接続される基準電位端子と、
信号線に接続される信号端子と、
前記信号端子と前記電源端子との間に電気的に接続され、且つ、第1制御電極を有する第1MOSFETと、
前記信号端子と前記基準電位端子との間に電気的に接続され、且つ、第2制御電極を有する第2MOSFETと、
を備え、
前記第1MOSFETと前記第2MOSFETとは、同一チャネル型のMOSFETで構成され、
前記第1制御電極が前記信号端子に接続され、前記第2制御電極が前記基準電位端子に接続される、又は、前記第1制御電極が前記電源端子に接続され、前記第2制御電極が前記信号端子に接続される。
A circuit device according to an embodiment of the present invention comprises:
a power supply terminal connected to a power supply potential;
a reference potential terminal connected to a reference potential;
A signal terminal connected to a signal line;
a first MOSFET electrically connected between the signal terminal and the power supply terminal, the first MOSFET having a first control electrode;
a second MOSFET electrically connected between the signal terminal and the reference potential terminal and having a second control electrode;
Equipped with
the first MOSFET and the second MOSFET are configured as same-channel type MOSFETs,
The first control electrode is connected to the signal terminal and the second control electrode is connected to the reference potential terminal, or the first control electrode is connected to the power supply terminal and the second control electrode is connected to the signal terminal.
本発明に係る回路装置によれば、DC電圧の変動を抑制出来る。 The circuit device according to the present invention can suppress fluctuations in DC voltage.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る回路装置1及びセンサ装置S1について図を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る回路装置1及びセンサ装置S1を示す回路図である。
[First embodiment]
Hereinafter, a
センサ装置S1は、スマートフォン等の電子機器に備わる装置である。図1に示すように、センサ装置S1は、回路装置1と圧電型センサ2とコンデンサ3とを備えている。
The sensor device S1 is a device provided in an electronic device such as a smartphone. As shown in FIG. 1, the sensor device S1 includes a
圧電型センサ2は、例えば、スマートフォン等の電子機器のタッチパネルディスプレイに取り付けられている。圧電型センサ2は、当該タッチパネルディスプレイに対するユーザの操作を検知する。圧電型センサ2は、図1に示すように、グランドGP3に接続されている。圧電型センサ2は、グランドGP3と、回路装置1の信号端子SP1との間に直列に接続されている。グランドGP3の電位は、必ずしも0Vでなくてよく、0V以外の電位であってもよい。圧電型センサ2は、回路装置1の外部に配置されている外付け部品の一例である。圧電型センサ2は、一例として、当該タッチパネルディスプレイに対するユーザの押圧の変化量に応じた電荷を発生する。
The
図2は、圧電型センサ2の構成を示す図である。圧電型センサ2は、図2に示すように、圧電フィルム200、第1電極201及び第2電極202を含んでいる。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
圧電フィルム200は、シート形状を有している。圧電フィルム200は、第1フィルム主面SF1及び第2フィルム主面SF2を有している。第1フィルム主面SF1は、第2フィルム主面SF2に対向している。
The
圧電フィルム200は、圧電フィルム200の変形量に応じて分極する。例えば、圧電フィルム200は、キラル高分子から形成されるフィルムである。キラル高分子とは、例えば、ポリ乳酸(PLA)、特にL型ポリ乳酸(PLLA)である。キラル高分子からなるPLLAは、主鎖が螺旋構造を有する。圧電フィルム200は、d14の圧電定数を有している。圧電フィルム200は、一軸延伸されて分子が配向方向に配向する圧電性を有する。当該配向方向は、例えば、所定の方向(以下、X軸方向)に対して45度の角度を形成している。この45度は45度±10度程度を含む角度を含んでいる。分極したときの第1フィルム主面SF1及び第2フィルム主面SF2の電位差は、伸張又は収縮による圧電フィルム200の変形量の時間微分値に依存する。圧電フィルム200がX軸方向に伸張されたときの分極の方向は、圧電フィルム200がX軸方向に直交するY軸方向に伸張されたときの分極の方向と逆となる。圧電フィルム200は、交流信号を発生する交流信号源として機能する。
図3は、圧電型センサ2の等価回路図である。圧電型センサ2は、圧電フィルム200、第1電極201及び第2電極202により構成される交流信号源20と容量素子21とを有する。図3において、容量素子21は、交流信号源20と回路装置1との間に直列に接続されている。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the
なお、センサ装置S1は、圧電型センサ2の代わりに、焦電型センサ又は容量型センサを備えていてもよい。焦電型センサ又は容量型センサは、圧電型センサ2と同様にして、等価的に容量素子と交流電圧源との直列接続回路で構成される。
The sensor device S1 may be equipped with a pyroelectric sensor or a capacitive sensor instead of the
回路装置1は、例えば、IC(Integrated Circuit)である。図1に示すように、回路装置1は、圧電型センサ2に接続されている。回路装置1は、第1回路10と、第2回路11と、ADコンバータ12と、デジタルフィルタ13と、MPU(Micro Processing Unit)14と、を含んでいる。
The
[第1回路10の構成]
図1に示すように、第1回路10は、圧電型センサ2と電気的に接続されている。第1回路10は、圧電型センサ2の信号を受信する。第1回路10は、信号端子SP1と、信号線SL1と、グランドに接続されるグランド端子GP1と、DC電圧源に接続されるDC端子RP1と、電源電位に接続される電源端子PP1と、PチャネルMOSFET100(本発明の第1MOSFETに対応する)と、PチャネルMOSFET101(本発明の第2MOSFETに対応する)と、抵抗102と、アンプ103と、出力端子OP1と、を備えている。
[Configuration of first circuit 10]
1, the
信号端子SP1は、信号線SL1に接続される。信号端子SP1は、圧電型センサ2と電気的に接続されている。これにより、圧電型センサ2は、回路装置1と電気的に接続されている。
The signal terminal SP1 is connected to the signal line SL1. The signal terminal SP1 is electrically connected to the
抵抗102は、図1に示すように、信号線SL1とDC端子RP1との間に接続されている。抵抗102は、信号線SL1のDC電圧を決めるための抵抗である。
As shown in FIG. 1,
ここで、抵抗102のインピーダンスをZr、容量素子21のインピーダンスをZcとすると、信号線SL1の信号の出力電圧Voutは、「Vout=Vin×(Zr/(Zr+Zc))」となる。当該信号の利得を高くするには、「Zr/(Zr+Zc)」を大きくすればよい。Zcの値は、当該信号の周波数が低くなるほど高くなる。しかし、圧電型センサ2が出力する信号の周波数は、利用者の押圧操作に対応するため、1Hz程度と非常に低い。従って、当該利得を高くするために、Zrを高くする必要がある。Zrに対応する抵抗102の抵抗値Rを高くすれば、第1回路10は、利用者の押圧操作に対応して適切なレベルの出力電圧Voutを出力出来る。
Here, if the impedance of
また、抵抗102及び容量素子21によって、ハイパスフィルタが構成される。当該ハイパスフィルタは、抵抗102の抵抗値Rと容量素子21の容量Cとにより決まるカットオフ周波数以上の信号を通過させる。圧電型センサ2が出力する信号の周波数は、1Hz程度と非常に低い。抵抗102の抵抗値Rを十分高くすることで、カットオフ周波数は1Hzよりも十分に低くなる。従って、第1回路10は、当該1Hz程度の信号を通過させることが出来る。
The
次に、図4は、PチャネルMOSFET100及びPチャネルMOSFET101の詳細を示す回路図である。PチャネルMOSFET100は、図1及び図4に示すように、信号端子SP1と電源端子PP1との間に電気的に接続されている。PチャネルMOSFET100は、ゲートである第1制御電極CE1を有している。第1制御電極CE1は、電源端子PP1に接続されている。PチャネルMOSFET100のソースも、電源端子PP1に接続されている。PチャネルMOSFET100のドレインは、信号端子SP1に接続されている。信号端子SP1に侵入した静電気が負の極性を有している場合、ソース電位に対するゲート電位が所定の閾値より低くなり、PチャネルMOSFET100がオンする。これにより、電源端子PP1から信号線SL1にPチャネルMOSFET100を介して電流が流れ込み、回路装置1の各種構成を保護するEDS素子として機能する。
Next, FIG. 4 is a circuit diagram showing the details of the P-
PチャネルMOSFET101は、信号端子SP1とグランド端子GP1との間に電気的に接続されている。PチャネルMOSFET101は、ゲートである第2制御電極CE2を有している。第2制御電極CE2は、信号端子SP1に接続されている。PチャネルMOSFET101のソースも、信号端子SP1に接続されている。PチャネルMOSFET101のドレインは、グランド端子GP1に接続されている。
The P-
第1回路10は、前記PチャネルMOSFET100及び前記PチャネルMOSFFET101を備えており、当該PチャネルMOSFET100,101のリーク電流が抵抗102に流れることで、信号線SL1とDC端子RP1との間に電位差を生じる。ここで、同一のチャネル型の2つのMOSFETのリーク電流は、大きく変わらない。また、同一のチャネル型の2つのMOSFETのリーク電流の温度依存特性も大きく変わらない。つまり、DC端子RP1から信号線SL1に流れ込むリーク電流(PチャネルMOSFET100のリーク電流)の大きさは、信号線SL1からグランド端子GP1に流れ出るリーク電流(PチャネルMOSFET101のリーク電流)の大きさと同程度となる。従って、PチャネルMOSFET100のリーク電流とPチャネルMOSFET101のリーク電流とが互いに相殺されやすくなり、正味のリーク電流は小さくなる。このため、抵抗102の抵抗値Rが非常に大きい値であっても、PチャネルMOSFET100,101のリーク電流が信号線SL1のDC電圧に与える影響は極めて小さい。従って、第1回路10は、DC電圧の変動を抑制することが出来る。結果、信号線SL1のDC電圧の温度ドリフトや、当該温度ドリフトにともなう回路装置1のダイナミックレンジの低下等の悪影響を抑制出来る。
The
特に、電源端子PP1の電圧VDDとDC端子RP1の電圧Vstdとグランド端子GP1の電圧VSSとの関係が「VDD-Vstd=Vstd-VSS」となるようにしたうえで、PチャネルMOSFET100,101を同一のサイズとすれば、信号線SL1に流れ込むリーク電流の大きさと信号線SL1から流れ出るリーク電流の大きさとの差異は、ほぼゼロとなる。このため、信号線SL1のDC電圧の変動をほぼゼロにすることが出来る。
In particular, if the relationship between the voltage VDD of the power supply terminal PP1, the voltage Vstd of the DC terminal RP1, and the voltage VSS of the ground terminal GP1 is set to "VDD-Vstd=Vstd-VSS," and the P-
アンプ103の入力は、信号線SL1に接続され、アンプ103の出力は出力端子OP1に接続されている。アンプ103によって増幅された信号は、出力端子OP1を介して回路装置1の外部に出力される。
The input of
なお、第1回路10は、アンプ103の出力側に更にESD素子を備えていてもよい。アンプ103の出力インピーダンスが低い場合、リーク電流に対する電圧変動が小さいため、アンプ103の出力側のESD素子は、異なるチャネル型のMOSFETで構成されていてもよい。仮に、アンプ103の出力インピーダンスが高い場合、同一チャネル型のMOSFETを用いることが好ましい。
The
次に、第1回路10の出力端子OP1には、コンデンサ3が電気的に接続される。コンデンサ3は、第1回路10と第2回路11との間に直列に接続されている。コンデンサ3は、第1回路10と第2回路11とのDC成分を分離する。コンデンサ3は、図2に示すように、回路装置1の外部に配置されている。コンデンサは、容量を大きくするにしたがって、サイズが大きくなる。容量の大きいコンデンサは、ICである回路装置1内に配置することが難しい。このため、本実施形態では、コンデンサ3を回路装置1の外部に配置することによって、大きい容量を実現する。
Next, the
[第2回路11の構成]
第2回路11は、図1に示すように、コンデンサ3とADコンバータ12との間に接続されている。第2回路11は、入力端子SP2と、PチャネルMOSFET110(本発明の第1MOSFETに対応する。)と、PチャネルMOSFET111(本発明の第2MOSFETに対応する。)と、抵抗112と、グランドに接続されているグランド端子GP2と、DC電圧源に接続されるDC端子RP2と、電源電位に接続されている電源端子PP2と、信号線SL2と、を含んでいる。
[Configuration of second circuit 11]
1, the
入力端子SP2は、コンデンサ3を通過した信号を入力する信号端子である。入力端子SP2は、図1に示すように、コンデンサ3に電気的に接続されている。
The input terminal SP2 is a signal terminal that inputs a signal that has passed through the
抵抗112は、信号線SL2とDC端子RP2との間に接続されている。抵抗112及びコンデンサ3によって、ハイパスフィルタが構成される。当該ハイパスフィルタは、抵抗112の抵抗値Rとコンデンサ3の容量Cとにより決まるカットオフ周波数以上の信号を通過させる。圧電型センサ2が出力する信号の周波数は、1Hz程度と非常に低い。抵抗112の抵抗値Rが高い値である場合、カットオフ周波数は1Hzよりも十分に低くなる。従って、第2回路11は、当該1Hz程度の信号を通過させることが出来る。
図5は、PチャネルMOSFET110及びPチャネルMOSFET110の詳細を示す回路図である。PチャネルMOSFET110は、図1及び図5に示すように、入力端子SP2と電源端子PP2との間に電気的に接続されている。PチャネルMOSFET110は、ゲートである第1制御電極CE3を有している。第1制御電極CE3は、電源端子PP2に接続されている。PチャネルMOSFET110のドレインも、電源端子PP2に接続されている。PチャネルMOSFET110のソースは、信号線SL2に接続されている。PチャネルMOSFET110のその他の構成は、PチャネルMOSFET100の構成と同じであるため説明を省略する。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the P-
PチャネルMOSFET111は、入力端子SP2とグランド端子GP2との間に電気的に接続されている。PチャネルMOSFET111は、ゲートである第2制御電極CE4を有している。第2制御電極CE4は、入力端子SP2に接続されている。PチャネルMOSFET111のドレインも、入力端子SP2に接続されている。PチャネルMOSFET111のソースは、グランド端子GP2に接続されている。PチャネルMOSFET111のその他の構成は、PチャネルMOSFET101の構成と同じであるため説明を省略する。
The P-
第2回路11は、第1回路10と同様にして、前記PチャネルMOSFET110及び前記PチャネルMOSFET111を備えており、当該PチャネルMOSFET110,111のリーク電流が抵抗112に流れることで、信号線SL2とDC端子RP2との間に電位差を生じる。ここで、同一のチャネル型の2つのMOSFETのリーク電流は大きく変わらない。また、同一のチャネル型の2つのMOSFETのリーク電流の温度依存特性も大きく変わらない。つまり、DC端子RP2から信号線SL2に流れ込むリーク電流(PチャネルMOSFET110のリーク電流)の大きさは、信号線SL2からグランド端子GP2に流れ出るリーク電流(PチャネルMOSFET111のリーク電流)の大きさと同程度となる。従って、PチャネルMOSFET110のリーク電流とPチャネルMOSFET111のリーク電流とが互いに相殺されやすくなる。このため、抵抗112の抵抗値Rが非常に大きい値であっても、PチャネルMOSFET110,111のリーク電流が信号線SL2のDC電圧に与える影響は極めて小さい。従って、第2回路11は、DC電圧の変動を抑制することが出来る。
The
[ADコンバータ12、デジタルフィルタ13及びMPU14の構成]
ADコンバータ12は、図1に示すように、第2回路11とデジタルフィルタ13との間に接続されている。ADコンバータ12は、第2回路11から入力したアナログ信号をデジタル信号にAD変換する。
[Configuration of
1, the
デジタルフィルタ13は、ADコンバータ12とMPU14との間に接続されている。デジタルフィルタ13は、ADコンバータ12が出力した信号をデジタルフィルタリングすることによって、所定の周波数帯域以外の信号成分を除去する。
The
MPU14(演算回路の一例)は、デジタルフィルタ13でフィルタリングされた信号を入力する。MPU14は、入力した信号に基づいて、回路装置1を備えているスマートフォン等の電子機器に対する変形の量を判定する。電子機器に対する変形の量は、電子機器に対して印加される物理量の一例であり、当該電子機器に対する押圧操作の力の大きさに対応する。MPU14は、例えば、予め設定された(不図示の記憶装置等に記憶された)所定の閾値以上の信号の値を検知した場合に、電子機器に所定量以上の変形が生じたと判定し、ユーザによる押圧操作がなされたと判定する。なお、センサ装置S1が、圧電型センサ2の代わりに焦電型センサを備えている場合、電子機器に対して印加される物理量は、熱量である。なお、センサ装置S1が、圧電型センサ2の代わりに容量型センサを備えている場合、物理量は、電荷量である。無論、物理量は、電子機器の変形の量、熱量又は電荷量以外であってもよい。
The MPU 14 (an example of an arithmetic circuit) inputs the signal filtered by the
なお、回路装置1は、必ずしも、演算回路としてMPU14を備えていなくてもよい。
The
[実施例1]
以下、センサ装置S1の実施例1について、比較例と比較して説明する。図6(A)は、実施例1の構成を示す回路図である。図6(A)に示すように、実施例1の回路は、図1に示した、第2回路11及びコンデンサ3より構成される回路に対応する。実施例1の回路が処理する信号の周波数は、1Hzである。実施例1において、コンデンサ3の容量は0.22μFであり、抵抗112の抵抗値Rは40MΩであり、電源端子PP2の電位は1.5Vであり、グランド端子GP2の電位は0Vであり、DC端子RP2の電位は0.5Vである。
[Example 1]
A first embodiment of the sensor device S1 will be described below in comparison with a comparative example. Fig. 6A is a circuit diagram showing the configuration of the first embodiment. As shown in Fig. 6A, the circuit of the first embodiment corresponds to the circuit shown in Fig. 1 and configured with the
図6(B)は、比較例の構成を示す回路図である。図6(B)に示すように、比較例は、第2回路11と異なる第2回路11Xを備えている。第2回路11Xは、PチャネルMOSFET111の代わりにNチャネルMOSFET111Xを備えている。つまり、比較例は、チャネル型の異なる2つのMOSFETを備えている。比較例のその他の構成は、実施例1の構成と同じであるため説明を省略する。
FIG. 6(B) is a circuit diagram showing the configuration of the comparative example. As shown in FIG. 6(B), the comparative example has a
実施例1及び比較例について、それぞれの温度の変化に伴う信号線SL2のリーク電流の大きさの変化を測定する実験を行った。当該実験では、実施例1及び比較例それぞれの信号線SL2におけるリーク電流の大きさを測定している。当該実験の評価では、リーク電流の値に基づいた定量的な評価ではなく、温度の変化によってリーク電流が増加したか低下したかの定性的な評価を行った。 An experiment was conducted to measure the change in the magnitude of the leakage current in the signal line SL2 associated with changes in temperature for Example 1 and the Comparative Example. In this experiment, the magnitude of the leakage current in the signal line SL2 for Example 1 and the Comparative Example was measured. The evaluation of this experiment was not a quantitative evaluation based on the value of the leakage current, but a qualitative evaluation of whether the leakage current increased or decreased due to changes in temperature.
図7は、比較例におけるリーク電流の大きさG1と実施例1におけるリーク電流の大きさG2とを示す実験結果である。図7における横軸は、温度(℃)である。図7における縦軸は、リーク電流値(pA)である。 Figure 7 shows the experimental results showing the magnitude of leakage current G1 in the comparative example and the magnitude of leakage current G2 in Example 1. The horizontal axis in Figure 7 is temperature (°C). The vertical axis in Figure 7 is leakage current value (pA).
さらに、実施例1及び比較例について、それぞれの温度の変化に伴う、信号線SL2のDC電圧の変動を測定する実験も行った。当該実験では、実施例1における第2回路11の信号線SL2のDC成分の変動量を測定した。当該実験では、比較例における第2回路11Xの信号線SL2のDC成分の変動量を測定した。当該実験の評価では、DC成分の変動量の値に基づいた定量的な評価ではなく、温度の変化によってDC成分の変動量が増加したか低下したかの定性的な評価を行った。
Furthermore, an experiment was also conducted to measure the fluctuation in the DC voltage of signal line SL2 accompanying changes in temperature for Example 1 and the Comparative Example. In this experiment, the amount of fluctuation in the DC component of signal line SL2 of
図8は、比較例におけるDC電圧の変動量G3と、実施例1におけるDC電圧の変動量G4と、を示す実験結果である。図8における横軸は、温度(℃)である。図8における縦軸は、信号線SL2のDC電圧の変動量(mV)である。 Figure 8 shows the experimental results showing the amount of DC voltage fluctuation G3 in the comparative example and the amount of DC voltage fluctuation G4 in Example 1. The horizontal axis in Figure 8 is temperature (°C). The vertical axis in Figure 8 is the amount of DC voltage fluctuation (mV) of signal line SL2.
図7に示すように、比較例は、温度が高温になるにつれて、リーク電流の大きさG1が大きくなる。結果、図8に示すように、比較例は、温度が高温になるにつれて、信号線SL2のDC電圧の変動量G3が増加する。 As shown in FIG. 7, in the comparative example, the magnitude G1 of the leakage current increases as the temperature increases. As a result, as shown in FIG. 8, in the comparative example, the fluctuation amount G3 of the DC voltage of the signal line SL2 increases as the temperature increases.
一方、実施例1は、図7に示すように、温度が高温になっても、リーク電流の大きさG2は、増加しにくい。結果、図8に示すように、信号線SL2のDC電圧の変動量G4は、比較例における変動量G3と比較して、非常に小さくなっている。 On the other hand, in Example 1, as shown in Figure 7, the magnitude G2 of the leakage current is unlikely to increase even when the temperature is high. As a result, as shown in Figure 8, the fluctuation amount G4 of the DC voltage of signal line SL2 is very small compared to the fluctuation amount G3 in the comparative example.
次に、実施例1及び比較例をそれぞれ温度80℃の空間に十分な時間置いた後に温度20℃の空間に配置するという実験を行った。当該実験では、実施例1及び比較例を温度20度の空間に配置してから所定の時間が経過するまでの間における信号の値(信号線SL2のDC電圧変動を2値化して積分した値)を計測した。 Next, an experiment was conducted in which Example 1 and Comparative Example were placed in a space with a temperature of 80°C for a sufficient period of time, and then placed in a space with a temperature of 20°C. In this experiment, the signal value (the value obtained by digitizing and integrating the DC voltage fluctuation of signal line SL2) was measured from the time Example 1 and Comparative Example were placed in a space with a temperature of 20°C until a predetermined time had elapsed.
図9は、比較例の信号値G5と、実施例1の信号値G6と、を示す実験結果である。図9における横軸は、時間(sec)である。図9における縦軸は、デジタルフィルタ13の出力値である。図9における実験において、ユーザは、センサに対して押圧操作を行っていない。
FIG. 9 shows the experimental results showing signal value G5 of the comparative example and signal value G6 of Example 1. The horizontal axis in FIG. 9 is time (sec). The vertical axis in FIG. 9 is the output value of the
図9の実験では、時間の経過に伴い、温度が低下(変化)する。比較例のADコンバータ12のデジタル出力値は、温度の変化によるリーク電流に起因したDC電圧変動の影響を受けることで変動する。比較例のデジタルフィルタ13では、ADコンバータ12における当該デジタル出力値の変動を十分抑えきれない。よって、比較例の信号値G5が、大きく変動する。このため、図9に示すように、ユーザがセンサを押圧操作していないにも関わらず、信号値G5は時間の経過に伴って増加する。信号値G5が増加した後、回路装置1の温度は、回路装置1の周囲の温度である20℃付近まで下がるため、リーク電流の変化の割合が小さくなる。このため、信号値G5はデジタルフィルタ13の効果により時間の経過に伴って低下する。これにより、図9に示すように、信号値G5が、押圧判定を行うための閾値Th以上となる可能性がある。このため、比較例は、ユーザがセンサに押圧操作を行っていないにも関わらず、ユーザにより押圧操作が行われたと誤判定する可能性がある。
In the experiment of FIG. 9, the temperature decreases (changes) over time. The digital output value of the
また、比較例では、温度の変化によって大きなリーク電流が発生するため、圧電型センサ2に小さな歪が生じたときの信号の大きさは、リーク電流の大きさに対して非常に小さい。このため、当該リーク電流がノイズとなり、比較例では、圧電型センサ2の信号を検知出来ない場合がある。結果、比較例は、圧電型センサ2に対するユーザの操作を検出することが困難な場合がある。
In addition, in the comparative example, a large leakage current occurs due to a change in temperature, so the magnitude of the signal when a small distortion occurs in the
一方、実施例1の回路装置1では、PチャネルMOSFET100,101のリーク電流の温度依存特性が小さい。実施例1では、温度の変化による信号値G6の変動量は、非常に小さい。このため、図9に示すように、温度の変化に伴う信号値G6の変化量はごくわずかである。これにより、信号値G6が、閾値Th以上となる可能性は低い。このため、実施例1は、ユーザがセンサに対して押圧操作をしていないときに押圧操作がなされたと誤判定する可能性は低い。
On the other hand, in the
また、実施例1では、リーク電流の温度依存特性が小さいため、圧電型センサ2に小さな歪が生じたときでも、圧電型センサ2の信号の大きさは、リーク電流の大きさに対して極端に小さくならない。このため、リーク電流がノイズとなり、回路装置1が圧電型センサ2の信号を検知出来ないという事象が生じにくい。従って、回路装置1は、圧電型センサ2の出力の変化を検知しやすいため、温度が変化しやすい環境においても、感度の良いセンサ装置S1を提供することが出来る。
In addition, in Example 1, since the temperature dependency of the leakage current is small, even when a small distortion occurs in the
本実施形態の圧電フィルム200を構成する圧電素子は、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)であってもよいし、ポリ乳酸であってもよい。但し、PVDFは、は焦電性を有している。当該焦電性を有する圧電素子を用いた圧電型センサは、温度ドリフトを生じる。当該温度ドリフトは、圧電型センサの出力を変動させるため、当該圧電型センサによる正確なセンシングを妨げる虞がある。ここで、ポリ乳酸の圧電素子は、焦電性を有していない。このため、当該ポリ乳酸の圧電素子を備えた圧電型センサは、温度ドリフトを生じにくい。
The piezoelectric elements constituting the
一方、ポリ乳酸の様な圧電素子の両主面に電極を形成した圧電型センサは、当該構造により直列の容量素子を構成する。圧電型センサが出力する信号の周波数は、1Hz程度と非常に低いため、直列の容量素子のインピーダンスの影響は大きくなり、センサ信号の出力が低くなる。当該インピーダンスの影響を抑えるためには、並列の抵抗を接続して抵抗値Rを大きくすることが考えられる。しかし、抵抗値Rを大きくすると、比較例の様な回路は、リーク電流の温度依存特性を大きく受け、圧電型センサの出力を安定させることが出来ない。 On the other hand, a piezoelectric sensor in which electrodes are formed on both main surfaces of a piezoelectric element such as polylactic acid forms a series capacitance element with this structure. Because the frequency of the signal output by a piezoelectric sensor is very low at around 1 Hz, the effect of the impedance of the series capacitance element becomes large, and the output of the sensor signal becomes low. One way to suppress the effect of this impedance is to connect a resistor in parallel to increase the resistance value R. However, if the resistance value R is increased, a circuit like the comparative example will be significantly affected by the temperature dependency of the leakage current, and the output of the piezoelectric sensor cannot be stabilized.
一方、実施例1に係る回路装置1では、リーク電流の温度依存特性が小さい。従って、実施例1に係る回路装置1では、ポリ乳酸の様な圧電素子の両主面に電極を形成した構造の圧電型センサであっても、センサ信号の出力を高くし、且つ正確なセンシングを実現することが出来る。
On the other hand, in the
[回路装置1の変形例1]
以下、回路装置1の変形例1に係る回路装置1aについて、図面を参照しながら説明する。図10は、回路装置1aの変形例1に係る回路装置1aの第1回路10aを示す回路図である。
[
Hereinafter, a description will be given with reference to the drawings of a
図10に示すように、回路装置1aは、第1回路10と異なる第1回路10aを備えている点で、回路装置1と異なる。第1回路10aは、PチャネルMOSFET100,101の代わりに、NチャネルMOSFET100a,101aを備えている点で、第1回路10と異なる。
As shown in FIG. 10, the
NチャネルMOSFET100a(本発明の第1MOSFETに対応する)は、第1制御電極CE1と異なる第1制御電極CE1aを有している。ゲートである第1制御電極CE1aは、信号端子SP1に接続されている。NチャネルMOSFET101a(本発明の第2MOSFETに対応する)は、第2制御電極CE2と異なる第2制御電極CE2aを有している。ゲートである第2制御電極CE2aは、DC端子RP1に接続されている。
N-
同一のチャネル型のNチャネルMOSFET100a,101aそれぞれのリーク電流は、大きく変わらない。また、同一のチャネル型の2つのMOSFETのリーク電流の温度依存特性も大きく変わらない。つまり、回路装置1と同様にして、DC端子RP1から信号線SL1に流れ込むリーク電流(NチャネルMOSFET100aのリーク電流)の大きさは、信号線SL1からグランド端子GP1に流れ出るリーク電流(NチャネルMOSFET101aのリーク電流)の大きさと同程度となる。従って、回路装置1と同様の理由により、NチャネルMOSFET100a,101aのリーク電流が信号線SL1のDC電圧に与える影響は極めて小さい。
The leakage current of the N-
なお、回路装置1aにおける第2回路(図示せず)は、PチャネルMOSFET110,111の代わりに、2つのNチャネルMOSFETを備えていてもよい。
The second circuit (not shown) in the
[回路装置1の変形例2]
以下、回路装置1の変形例2に係る回路装置1bについて図を参照しながら説明する。図11は、回路装置1の変形例2に係る回路装置1bを示す回路図である。
[
Hereinafter, a
図11に示すように、回路装置1bは、第1回路10と異なる第1回路10bを備えている点で、回路装置1と異なる。第1回路10bは、コンデンサ104を更に備えている点で第1回路10と異なる。
As shown in FIG. 11,
コンデンサ104は、信号端子SP1とPチャネルMOSFET100との間に電気的に接続される。コンデンサ104は、信号端子SP1とPチャネルMOSFET101との間に電気的に接続される。コンデンサ104は、信号線SL1に対して直列接続されている。本変形例では、コンデンサ104及び抵抗102によって結果的にハイパスフィルタが構成されている。
回路装置1bは、回路装置1と同様の効果を奏する。
なお、回路装置1bは、PチャネルMOSFET100及びPチャネルMOSFET101の代わりに、2つのNチャネルMOSFETを備えていてもよい。
In addition, the
[回路装置1の変形例3]
以下、回路装置1の変形例3に係る回路装置1cについて図を参照しながら説明する。図12は、回路装置1の変形例3に係る回路装置1cを示す回路図である。
[
Hereinafter, a
図12に示すように、回路装置1cは、第1回路10と異なる第1回路10cを備えている点、及び、第2回路11と異なる第2回路11cを備えている点で、回路装置1と異なる。
As shown in FIG. 12,
第1回路10cは、保護回路105cを更に含んでいる点で、第1回路10と異なる。保護回路105cは、図12に示すように、電源端子PP1とグランド端子GP1との間に電気的に接続されている。保護回路105cは、PチャネルMOSFET100,101と並列に接続されている。保護回路105cは、ESD保護用のツェナーダイオードや、MOSFET(PチャネルMOSFET、NチャネルMOSFET)等である。
The
第1回路10cの信号線SL1に侵入した静電気が正の極性を有している場合、信号線SL1の電位が電源端子PP1の電位以上となる可能性がある。この場合、信号線SL1から電源端子PP1に向かって電流が流れる。このとき、信号線SL1から電源端子PP1に向かって流れた電流は、保護回路105c、グランド端子GP1の順に第1回路10c内を通過し、グランド端子GP1を介してグランドに放電される。また、信号線SL1からPチャネルMOSFET101を介してグランド端子GP1に電流がシャントされる。これにより、回路装置1cの各種構成が保護される。
If the static electricity that has entered the signal line SL1 of the
また、第1回路10cの信号線SL1に侵入した静電気が負の極性を有している場合、信号線SL1の電位がグランド端子GP1の電位以下となる可能性がある。この場合、グランド端子GP1からPチャネルMOSFET101を介して信号端子SP1へ放電電流が流れる。これにより、回路装置1cの各種構成が保護される。
Furthermore, if the static electricity that has entered the signal line SL1 of the
第2回路11cは、保護回路115cを更に含んでいる点で、第2回路11と異なる。保護回路115cは、図8示すように、電源端子PP2とグランド端子GP1との間に電気的に接続されている。保護回路115cは、PチャネルMOSFT110,111に並列に接続されている。保護回路115cを備えている第2回路11cによって、第1回路10cと同様の理由により、回路装置1cの各種構成が保護される。
The
回路装置1cは、回路装置1と同様の効果を奏する。
[その他の実施形態]
本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の範囲を含む。
[Other embodiments]
The description of the present embodiment should be considered as illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above-described embodiments. Furthermore, the scope of the present invention includes the scope equivalent to the claims.
本発明に係る回路装置は、回路装置1,1a~1cに限らず、その要旨の範囲において変更可能である。回路装置1,1a~1cの構成を任意に組み合わせてもよい。
The circuit device according to the present invention is not limited to
本発明は、以下の構造を有する。 The present invention has the following structure:
(1)
電源電位に接続される電源端子と、
基準電位に接続される基準電位端子と、
信号線に接続される信号端子と、
前記信号端子と前記電源端子との間に電気的に接続され、且つ、第1制御電極を有する第1MOSFETと、
前記信号端子と前記基準電位端子との間に電気的に接続され、且つ、第2制御電極を有する第2MOSFETと、
を備え、
前記第1MOSFETと前記第2MOSFETとは、同一チャネル型のMOSFETで構成され、
前記第1制御電極が前記信号端子に接続され、前記第2制御電極が前記基準電位端子に接続される、又は、前記第1制御電極が前記電源端子に接続され、前記第2制御電極が前記信号端子に接続される、
回路装置。
(1)
a power supply terminal connected to a power supply potential;
a reference potential terminal connected to a reference potential;
A signal terminal connected to a signal line;
a first MOSFET electrically connected between the signal terminal and the power supply terminal, the first MOSFET having a first control electrode;
a second MOSFET electrically connected between the signal terminal and the reference potential terminal and having a second control electrode;
Equipped with
the first MOSFET and the second MOSFET are configured as same-channel type MOSFETs,
the first control electrode is connected to the signal terminal and the second control electrode is connected to the reference potential terminal, or the first control electrode is connected to the power supply terminal and the second control electrode is connected to the signal terminal.
Circuit device.
(2)
前記信号端子と、前記第1MOSFET及び前記第2MOSFETと、の間に電気的に接続されるコンデンサを備える、
(1)に記載の回路装置。
(2)
a capacitor electrically connected between the signal terminal and the first MOSFET and the second MOSFET;
A circuit device as described in (1).
(3)
前記電源端子と前記基準電位端子との間に電気的に接続される保護回路を更に備える、
(1)又は(2)に記載の回路装置。
(3)
a protection circuit electrically connected between the power supply terminal and the reference potential terminal;
A circuit device according to (1) or (2).
(4)
前記信号端子は、前記回路装置の外部に配置されている外付け部品と電気的に接続されている、
(1)から(3)のいずれかに記載の回路装置。
(4)
the signal terminal is electrically connected to an external component disposed outside the circuit device;
A circuit device according to any one of (1) to (3).
(5)
(1)から(4)のいずれかに記載の回路装置と、
前記回路装置の外部に配置され、前記回路装置と電気的に接続されている外付け部品と、
を備え、
前記外付け部品は、前記信号端子に接続されているセンサであり、
前記センサは、圧電型センサ、焦電型センサ、又は、容量型センサである、
センサ装置。
(5)
A circuit device according to any one of (1) to (4);
an external component disposed outside the circuit device and electrically connected to the circuit device;
Equipped with
the external component is a sensor connected to the signal terminal,
The sensor is a piezoelectric sensor, a pyroelectric sensor, or a capacitive sensor.
Sensor device.
(6)
前記センサは、
前記信号端子と基準電圧源との間に接続され、
交流信号源と容量素子との直列接続回路で構成される、
(5)に記載のセンサ装置。
(6)
The sensor includes:
connected between the signal terminal and a reference voltage source;
It is composed of a series connection circuit of an AC signal source and a capacitance element.
A sensor device as described in (5).
(7)
(5)又は(6)に記載のセンサ装置と、
前記センサの出力信号に基づいて前記センサ装置に対して印加された物理量を判定する演算回路と、
を備えた判定装置。
(7)
A sensor device according to (5) or (6),
a calculation circuit for determining a physical quantity applied to the sensor device based on an output signal of the sensor;
A determination device comprising:
(8)
前記回路装置は、出力端子を備える第1回路、及び入力端子を前記信号端子として備える第2回路を含み、
前記第2回路は、前記第1MOSFET及び前記第2MOSFETを含み、
前記出力端子及び前記入力端子は、前記回路装置の外部に配置されるコンデンサに電気的に接続される、
(1)から(4)のいずれかに記載の回路装置。
(8)
the circuit device includes a first circuit having an output terminal and a second circuit having an input terminal as the signal terminal;
the second circuit includes the first MOSFET and the second MOSFET;
the output terminal and the input terminal are electrically connected to a capacitor disposed outside the circuit device;
A circuit device according to any one of (1) to (4).
1,1a~1c:回路装置
2:圧電型センサ
3:コンデンサ
10,10a~10c:第1回路
11,11X,11c:第2回路
12:ADコンバータ
13:デジタルフィルタ
14:MPU
20:交流信号源
21:容量素子
102,112:抵抗
103:アンプ
104:コンデンサ
105c,115c:保護回路
200:圧電フィルム
201:第1電極
202:第2電極
CE1,CE1a,CE3:第1制御電極
CE2,CE2a,CE4:第2制御電極
G1,G2:リーク電流の大きさ
G3,G4:変動量
G5,G6:信号値
GP1,GP2:グランド端子
GP3:グランド
100,101,110,111:PチャネルMOSFET
100a,101a,111X:NチャネルMOSFET
OP1:出力端子
PP1,PP2:電源端子
RP1,RP2:DC端子
S1:センサ装置
SF1:第1フィルム主面
SF2:第2フィルム主面
SL1,SL2:信号線
SP1:信号端子
SP2:入力端子
Th:閾値
1, 1a to 1c: circuit device 2: piezoelectric sensor 3:
20: AC signal source 21:
100a, 101a, 111X: N-channel MOSFET
OP1: Output terminal PP1, PP2: Power supply terminals RP1, RP2: DC terminal S1: Sensor device SF1: First film main surface SF2: Second film main surface SL1, SL2: Signal line SP1: Signal terminal SP2: Input terminal Th: Threshold value
Claims (8)
基準電位に接続される基準電位端子と、
信号線に接続される信号端子と、
前記信号端子と前記電源端子との間に電気的に接続され、且つ、第1制御電極を有する第1MOSFETと、
前記信号端子と前記基準電位端子との間に電気的に接続され、且つ、第2制御電極を有する第2MOSFETと、
を備え、
前記第1MOSFETと前記第2MOSFETとは、同一チャネル型のMOSFETで構成され、
前記第1制御電極が前記信号端子に接続され、前記第2制御電極が前記基準電位端子に接続される、又は、前記第1制御電極が前記電源端子に接続され、前記第2制御電極が前記信号端子に接続される、
回路装置。 a power supply terminal connected to a power supply potential;
a reference potential terminal connected to a reference potential;
A signal terminal connected to a signal line;
a first MOSFET electrically connected between the signal terminal and the power supply terminal, the first MOSFET having a first control electrode;
a second MOSFET electrically connected between the signal terminal and the reference potential terminal and having a second control electrode;
Equipped with
the first MOSFET and the second MOSFET are configured as same-channel type MOSFETs,
the first control electrode is connected to the signal terminal and the second control electrode is connected to the reference potential terminal, or the first control electrode is connected to the power supply terminal and the second control electrode is connected to the signal terminal.
Circuit device.
請求項1に記載の回路装置。 a capacitor electrically connected between the signal terminal and the first MOSFET and the second MOSFET;
The circuit device according to claim 1 .
請求項1又は請求項2に記載の回路装置。 a protection circuit electrically connected between the power supply terminal and the reference potential terminal;
3. The circuit device according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の回路装置。 the signal terminal is electrically connected to an external component disposed outside the circuit device;
The circuit device according to any one of claims 1 to 3.
前記回路装置の外部に配置され、前記回路装置と電気的に接続されている外付け部品と、
を備え、
前記外付け部品は、前記信号端子に接続されているセンサであり、
前記センサは、圧電型センサ、焦電型センサ、又は、容量型センサである、
センサ装置。 A circuit device according to any one of claims 1 to 4;
an external component disposed outside the circuit device and electrically connected to the circuit device;
Equipped with
the external component is a sensor connected to the signal terminal,
The sensor is a piezoelectric sensor, a pyroelectric sensor, or a capacitive sensor.
Sensor device.
前記信号端子と基準電圧源との間に接続され、
交流信号源と容量素子との直列接続回路で構成される、
請求項5に記載のセンサ装置。 The sensor includes:
connected between the signal terminal and a reference voltage source;
It is composed of a series connection circuit of an AC signal source and a capacitance element.
The sensor device according to claim 5 .
前記センサの出力信号に基づいて前記センサ装置に対して印加された物理量を判定する演算回路と、
を備えた判定装置。 The sensor device according to claim 5 or 6,
a calculation circuit for determining a physical quantity applied to the sensor device based on an output signal of the sensor;
A determination device comprising:
前記第2回路は、前記第1MOSFET及び前記第2MOSFETを含み、
前記出力端子及び前記入力端子は、前記回路装置の外部に配置されるコンデンサに電気的に接続される、
請求項1から請求項4のいずれかに記載の回路装置。 the circuit device includes a first circuit having an output terminal and a second circuit having an input terminal as the signal terminal;
the second circuit includes the first MOSFET and the second MOSFET;
the output terminal and the input terminal are electrically connected to a capacitor disposed outside the circuit device;
The circuit device according to any one of claims 1 to 4.
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Publications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025028142A1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5950559A (en) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Hitachi Ltd | Semiconductor device protection circuit |
| JPS62134959A (en) * | 1985-12-06 | 1987-06-18 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPH0980471A (en) * | 1995-09-07 | 1997-03-28 | Sony Corp | Liquid crystal display protection circuit |
| WO2000067323A1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-09 | Hitachi, Ltd. | Integrated circuit with protection against electrostatic damage |
| JP2005055362A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Tokyo Electron Ltd | Capacity detection circuit and capacity detection method |
| JP2016068650A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Electronic control unit |
| JP2017096886A (en) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | シチズンファインデバイス株式会社 | Piezoelectric sensor |
| WO2017164183A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | シチズンファインデバイス株式会社 | Piezoelectric sensor |
| JP2020096023A (en) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device and semiconductor device system |
-
2024
- 2024-07-03 WO PCT/JP2024/024102 patent/WO2025028142A1/en active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5950559A (en) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Hitachi Ltd | Semiconductor device protection circuit |
| JPS62134959A (en) * | 1985-12-06 | 1987-06-18 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPH0980471A (en) * | 1995-09-07 | 1997-03-28 | Sony Corp | Liquid crystal display protection circuit |
| WO2000067323A1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-09 | Hitachi, Ltd. | Integrated circuit with protection against electrostatic damage |
| JP2005055362A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Tokyo Electron Ltd | Capacity detection circuit and capacity detection method |
| JP2016068650A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Electronic control unit |
| JP2017096886A (en) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | シチズンファインデバイス株式会社 | Piezoelectric sensor |
| WO2017164183A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | シチズンファインデバイス株式会社 | Piezoelectric sensor |
| JP2020096023A (en) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device and semiconductor device system |
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