氏名・（本籍）
学位の種類 学位記番号 学位授与の日付 学位授与の要件
学位論文題目
論文審査委H
し▲ん わん そっふ
鄭 JC 埜（大韓民国）
工 学 博 士 二￣［博甲第 29 号
昭和62年1月2 4日 学位規則第5条第1項該当
電子科学研究科 竃了応用工学専攻
抵抗型及び容量型センサ用信号処理回路に関する研究
（委員長）
教 授 柿 元 章
教 授 宇 野l仁 美
教 授 山 本 達 夫
教 授 助 川 徳 三 助教授 渡 辺 健 蔵
論 文 内 容 の 要 旨
本論文は抵抗型及び容量型センサ川信号処理回路の開発とその応用について研究した結果をまとめ たものである。
本文は4章からなり，第1章では計測制御システムにおけるセンサ信号処押回路の重要性及び今後 の発展方向を概観することにより本論文の目的と意義を明らかにした。
第2章では，抵抗型センサの抵抗変化を周波数変化に変換する抵抗一周波数変換器について今まで 報告された回路の特長と問題点を述べると共にインダクタンス・シミュレーションに尾づいた抵抗一 周波数変換器を新たに提案し，そのI司路構成，動作原理そして応用について記述した。センサ抵抗はそ の等価インダクタンスに変換されてコルビッツ発振器の共振回路を形成する。提案した回路をサーミ スタに応川して線型温度一周波数変換器を構成した。温度一周波数変換を線型化するために，サー＿ミ スタに2つの抵抗を直列と並列に接続し，その値を合成抵抗，即ち，その等価インダクタンスが或る 特定の温度範囲で温度の2乗に比例するように決めた。変換器の発振周波数を温度298Kで6KHz に調整して温度一周波数特性を測定した結果，253−333Kの温度範囲で直線誤差2．85％以卜，変換 感度59Hz／Kの特性が得られた。発振器自体の周波数安定度は10−ソKであって，最小検出可能温 度変化は±8．5×10￣llKと評価された。サーミスタでの電力消費は273Kで28JLWそして323Kで23
〟Wであった。提案した回路を測温抵抗体温度センサを用いる温度差一周波数変換器に応用した。30
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℃から150℃をでの温度差を測定した結果，変換感度は16Hz／Ocで，最大直線誤差は温度差150℃
で2．15％であった。提案した回路はセンサを除いてモノリシック集積化できる。
第3章では，センサの容量の変化をディジタル信号に変換するインターフェイスに関して今まで発 表された回路の特長と問題点を述べると共に差動積分器と循環型アナログ・ディジタル変換器で構成
されるスイッチド・キャパシタ・インターフェイスを新たに提案し，その巨】］路構成，動作原理そして 応咽について述べた。最初にセンサはその容量に比例する電荷を供する。次にこの電荷は基準キャパ
シタに蓄えられていた電荷と比較され一 その差は演算増幅器の帰還キャパシタに蓄積されて電圧に変 換される。この容量一電圧変換の感度は電荷の累積回数によって制御される。得られた電圧はAD変 換を受けて2進のディジタル信号に変換され，出力される。インターフェイスの全ての動作は回路の 寄生容量，演算増幅器のオフセット電圧，キャパシタの不整合による影響を受けない。従って，提案
した伺路を用いれば，容量差を精度良く測定することができる。インターフェイスを現状のMOS技 術でIC化した場合，得られる精度と検出可能最小容量変化はそれぞれ14ビットと1．1r Fと評価さ れた。個別部品の試作回路で実験した結果，±30PFの容量差の範囲で，容量差に相当する電圧を10 倍増幅し一 8ビットAD変換した場合，得られた分解能と最大直線誤差はそれぞれ0．4PF／ビット
と1．35％であった。提案した回路は素子数が少ないので，オンチップ・インターフェイスとして適す る。
第4章では，本研究で得られた結果を総括し，結論をまとめた。
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