放大电路以及具备该放大电路的检测装置制造方法及图纸

放大电路将电荷信号转换成电压信号。电荷信号以电荷量的变化表示从对检测对象进行检测的电荷输出型传感器输出的检测结果。电荷信号含有规定的频带的位移信号。放大电路具备：运算放大器，具有接收电荷信号的反转输入端子、和用于输出电压信号的输出端子；电阻，电连接在反转输入端子与输出端子之间；以及电容器，与电阻并联，在位移信号的频带中，电阻的电阻值以及电容器的电容值被决定成电阻的阻抗的绝对值比电容器的阻抗的绝对值低。根据上述电阻值与上述电容值之积而决定的截止频率被决定得比位移信号的频带高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及放大电路以及具备该放大电路的检测装置，更具体而言，涉及将电荷信号转换成电压信号的放大电路以及具备该放大电路的检测装置。
技术介绍
压电元件例如被用于振动、扭矩、负荷等的检测。压电元件将电荷信号作为检测结果进行输出。为了将来自压电元件的电荷信号转换成电压信号而利用电荷放大电路。这样的电荷放大电路例如在日本特开平3－182109号公报(专利文献1)中被公开。作为检测振动的装置，例如提案了一种通过安装于受检者的身体的传感器对受检者的状态进行检测的检测装置。例如日本特开2009－279122号公报(专利文献2)公开了一种对受检者的咽下或者咳嗽进行检测的状态检测装置。专利文献1：日本特开平3－182109号公报专利文献2：日本特开2009－279122号公报以下，对本申请专利技术人发现的课题进行说明。图14是表示一般的电荷放大电路的构成的一个例子的电路图。参照图14，电荷放大电路90将来自压电元件1的电荷信号Qin转换成电压信号Vout。电荷信号Qin的频带例如是100mHz～10Hz。电荷放大电路90包括运算放大器U1、电阻R1、电容器C1、以及输出部O1。运算放大器U1具有反转输入端子、非反转输入端子、以及输出端子。压电元件1电连接在运算放大器U1的反转输入端子与非反转输入端子之间。反转输入端子从压电元件1的一端接收电荷信号Qin。非反转输入端子以及压电元件1的另一端与基准电位Vref电连接。从输出端子输出电压信号Vout。电阻R1电连接在运算放大器U1的反转输入端子与输出端子之间。电容器C1与电阻R1并联。电阻R1的电阻值例如是50MΩ。电容器C1的电容值例如是10nF。因此，电荷放大电路90的时间常数τ被计算为τ＝R1×C1＝0.5s。在电荷放大电路90中，由于电荷信号Qin流过电容器C1，所以电荷被蓄积于电容器C1。由于电容器难以使低频的信号通过，所以电荷放大电路90具有HPF(HighPassFilter：高通滤波器)的频率特性。该HPF的截止频率fc为fc＝1/2πτ＝300mHz左右。图15是表示图14所示的电荷放大电路90的电荷增益的频率特性以及群延迟的频率特性的例子的图。参照图15，横轴以对数刻度表示电荷信号Qin的频率。纵轴表示电荷增益(电压信号Vout的电压值相对于电荷信号Qin的电荷量之比，参照左侧的纵轴)、以及电压信号Vout相对于电荷信号Qin的群延迟(参照右侧的纵轴)。曲线15a表示电荷增益的频率特性。曲线15b表示群延迟的频率特性。在图15所示的例子中，电荷信号Qin的频带是100mHz～10Hz。电荷放大电路90的截止频率fc是300mHz。即，截止频率fc包含于电荷信号Qin的频带。群延迟以截止频率附近的频率急剧地变化。在电荷信号Qin的频率是100mHz的情况下，群延迟约为450ms。另一方面，在电荷信号Qin的频率是10Hz的情况下，群延迟大致为0。这样，由于在截止频率fc附近不会成为理想的电荷放大电路的动作，所以响应性因被输入的电荷信号Qin中所含的频率分量而较差。另外，有可能产生与被输入的电荷信号的波形不同的输出电压波形。为了解决该课题，可考虑将截止频率fc调整到比电荷信号Qin的频带低的频率侧。这是因为若使截止频率fc比电荷信号Qin的频带低，则群延迟的频率特性在电荷信号Qin的频带整个范围平坦。然而，为了使截止频率fc变低，需要使时间常数τ变大。即，需要使电阻R1的电阻值变高，或者需要使电容器C1的电容值变大。具有高的电阻值的电阻在多数情况下，尺寸较大或者成本较高。因此，存在电阻R1不能采用这样的具有较高电阻值的电阻的情况。另一方面，在理想的电荷放大电路中，电荷增益与电容器C1的电容成反比(Vout/Qin＝1/C1)。即，若使电容器C1的电容值变大，则导致电荷增益变小。并且，若使时间常数τ变大，则电荷放大电路的启动所要的时间变长。
技术实现思路
因此，本专利技术为了解决该课题而完成，本专利技术的目的在于，提供一种改善对从电荷输出型传感器输出的信号进行放大的放大电路的频率特性的技术。本专利技术的某个方式涉及的放大电路是将从对检测对象进行检测的电荷输出型传感器输出的、以电荷量的变化表示检测结果的电荷信号转换成电压信号的放大电路。电荷信号含有规定的频带的第一信号分量。放大电路具备运算放大器、电阻、以及电容器。运算放大器具有接收电荷信号的反转输入端子、和用于输出电压信号的输出端子。电阻电连接在反转输入端子与输出端子之间。电容器具备与电阻并联的电容器。电阻的电阻值以及电容器的电容值被决定成在第一信号分量的频带中电阻的阻抗的绝对值比电容器的阻抗的绝对值低。根据上述电阻值与上述电容值之积而决定的截止频率被决定得比第一信号分量的频带高。优选上述检测对象是生物体的活动。第一信号分量是电荷量根据生物体的活动而变化的信号分量。优选电荷信号还包含频带比第一信号分量的频带高的第二信号分量。上述电阻值以及上述电容值被决定成在第二信号分量的频带中电容器的阻抗的绝对值比电阻的阻抗的绝对值低。上述截止频率被决定得比第二信号分量的频带低。优选第二信号分量是电荷量根据因生物体的活动所产生的声音而变化的信号分量。优选电荷输出型传感器包括第一传感器以及第二传感器。放大电路接收来自第一传感器的第一信号分量、和来自第二传感器的第二信号分量。本专利技术的其他方式涉及的检测装置具备上述放大电路、和电荷输出型传感器。优选第一信号分量的频带低于商用电源的频率。第二信号分量的频带高于商用电源的频率。检测装置还具备低通滤波器、和高通滤波器。低通滤波器具有比商用电源的频率低的截止频率，使第一信号分量的频带的电压信号通过。高通滤波器具有比商用电源的频率高的截止频率，使第二信号分量的频带的电压信号通过。优选电荷输出型传感器包括用于输出第一信号分量的第一传感器、和用于输出第二信号分量的第二传感器。根据本专利技术，能够改善对从电荷输出型传感器输出的信号进行放大的放大电路的频率特性。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的检测装置的设置状况的概要图。图2是概略性表示图1所示的检测装置的构成的框图。图3是表示图2所示的电荷输出型传感器以及放大电路的构成的电路图。图4是表示图3所示的放大电路的跨阻抗增益(transimpedance本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放大电路，该放大电路将从对检测对象进行检测的电荷输出型传感器输出的、以电荷量的变化表示检测结果的电荷信号转换成电压信号，其中，所述电荷信号包含规定的频带的第一信号分量，所述放大电路具备：运算放大器，具有接收所述电荷信号的反转输入端子、和用于输出所述电压信号的输出端子；电阻，电连接在所述反转输入端子与所述输出端子之间；以及电容器，与所述电阻并联，所述电阻的电阻值以及所述电容器的电容值被决定成在所述第一信号分量的频带中所述电阻的阻抗的绝对值比所述电容器的阻抗的绝对值低，根据所述电阻值与所述电容值之积而决定的截止频率被决定得比所述第一信号分量的频带高。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.09 JP 2013-2117821.一种放大电路，该放大电路将从对检测对象进行检测的电荷输
出型传感器输出的、以电荷量的变化表示检测结果的电荷信号转换成电
压信号，其中，
所述电荷信号包含规定的频带的第一信号分量，
所述放大电路具备：
运算放大器，具有接收所述电荷信号的反转输入端子、和用于输出
所述电压信号的输出端子；
电阻，电连接在所述反转输入端子与所述输出端子之间；以及
电容器，与所述电阻并联，
所述电阻的电阻值以及所述电容器的电容值被决定成在所述第一
信号分量的频带中所述电阻的阻抗的绝对值比所述电容器的阻抗的绝
对值低，
根据所述电阻值与所述电容值之积而决定的截止频率被决定得比
所述第一信号分量的频带高。
2.根据权利要求1所述的放大电路，其中，
所述检测对象是生物体的活动，
所述第一信号分量是电荷量根据所述生物体的所述活动而变化的
信号分量。
3.根据权利要求2所述的放大电路，其中，
所述电荷信号还包含频带比所述第一信号分量的频带高的第二信
号分量，
所述电阻值以及所述电容值被决定成在所述第二信号分量的频带
中所述电容器的阻抗的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田政明，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP