可変容量装置
【課題】 回路の小型化と消費電力の低減が可能な可変容量装置を提供する。
【解決手段】 容量検出回路３１は、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値に応じた検出信号Ｓxと、基準となる基準信号Ｓyとを出力する。駆動電圧制御回路２１は、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyとを比較し、この比較結果に応じて駆動電圧Ｖcontを制御し、駆動容量Ｃ1を増加または減少させる。駆動容量Ｃ1の一端側には駆動電圧Ｖcontが印加され、他端側には容量検出回路３１の検出用電流回路３３から検出用電流Ｉcontが周期的に入力される。このため、駆動容量Ｃ1が検出用電流回路３３に接続されると、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値と検出用電流Ｉcontの大きさとに応じて、駆動容量Ｃ1の他端側の電圧が上昇し、この電圧に応じた検出信号Ｓxが出力される。
【解決手段】 容量検出回路３１は、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値に応じた検出信号Ｓxと、基準となる基準信号Ｓyとを出力する。駆動電圧制御回路２１は、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyとを比較し、この比較結果に応じて駆動電圧Ｖcontを制御し、駆動容量Ｃ1を増加または減少させる。駆動容量Ｃ1の一端側には駆動電圧Ｖcontが印加され、他端側には容量検出回路３１の検出用電流回路３３から検出用電流Ｉcontが周期的に入力される。このため、駆動容量Ｃ1が検出用電流回路３３に接続されると、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値と検出用電流Ｉcontの大きさとに応じて、駆動容量Ｃ1の他端側の電圧が上昇し、この電圧に応じた検出信号Ｓxが出力される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電圧に応じて静電容量が変化する可変容量素子を備えた可変容量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、駆動電圧に応じて静電容量が変化する可変容量素子と、可変容量素子の静電容量を検出する容量検出回路と、容量検出回路による静電容量の検出値が所望の値に近付くように駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路とを備えた可変容量装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、可変容量素子の一端側にグランドを接続すると共に、他端側にスイッチと電流源を介して駆動電圧の供給源に接続した構成が開示されている。この場合、スイッチの切り換え操作によって可変容量素子への充電と放電を繰り返し、可変容量素子に印加される電圧の時間平均によって、可変容量素子の静電容量を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された可変容量装置では、可変容量素子の他端側に印加される電圧を検出し、この検出電圧が所望の電圧値となるように、駆動電圧を制御する。このとき、駆動電圧は、数十Ｖ程度の高電圧となる。このため、可変容量素子に印加される駆動電圧を直接検出した場合には、容量検出回路やその出力を比較する比較器等を高耐圧な構成にする必要があり、回路が大型化するという問題がある。これに加え、可変容量素子の静電容量を検出するために、可変容量素子への充電と放電を繰り返すから、電流源からの電流と駆動電圧との積に応じた電力が消費されることになり、電力消費量が大きいという問題もある。
【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、回路の小型化と消費電力の低減が可能な可変容量装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、駆動電圧に応じて静電容量が変化する可変容量素子と、該可変容量素子の静電容量を検出する容量検出回路と、該容量検出回路による静電容量の検出値に基づいて前記駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路とを備えた可変容量装置において、前記可変容量素子の一端側には前記駆動電圧を供給し、前記容量検出回路は、前記駆動電圧よりも低圧の電源電圧によって駆動する検出用電流回路と、前記可変容量素子の他端側を該検出用電流回路およびグランドのいずれかに選択的に接続する検出用スイッチとを備え、前記容量検出回路は、前記検出用スイッチによって前記可変容量素子と前記検出用電流回路とを接続したときに、前記可変容量素子の他端側に印加される電圧に応じて前記検出値を出力する構成としたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明では、前記駆動電圧に一端側が接続された基準容量を設け、前記容量検出回路は、前記電源電圧によって駆動する基準用電流回路と、前記基準容量の他端側を該基準用電流回路およびグランドのいずれかに選択的に接続する基準用スイッチとを備え、前記容量検出回路は、前記基準用スイッチによって前記基準容量と前記基準用電流回路とを接続したときに、前記基準容量の他端側に印加される電圧に応じて基準値を出力する構成としている。
【０００８】
請求項３の発明では、前記検出用電流回路と前記基準用電流回路は、互いに共通した単一の共通電流源に流れる電流をコピーするカレントミラー回路を用いて構成している。
【０００９】
請求項４の発明では、前記駆動電圧制御回路は、前記静電容量の検出値と基準値とを比較する比較器を備え、該比較器の比較結果に応じて前記駆動電圧を昇圧または降圧する構成としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、検出用スイッチによって可変容量素子と検出用電流回路とを接続したときには、検出用電流回路から可変容量素子に向けて電流が流れる。このとき、可変容量素子の他端側の電圧は、可変容量素子の静電容量に応じて昇圧される。このため、容量検出回路は、検出用スイッチによって可変容量素子と検出用電流回路とを接続したときに、可変容量素子の他端側に印加される電圧に応じて検出値を出力することができる。
【００１１】
また、可変容量素子の一端側に駆動電圧が供給され、可変容量素子の他端側に検出用電流回路が接続される。このため、可変容量素子の他端側に印加される電圧は、最大でも検出用電流回路に供給される電源電圧となる。従って、容量検出回路から出力される検出値に応じた電圧を駆動電圧に比べて低くすることができ、容量検出回路等を小型化することができる。
【００１２】
これに加えて、可変容量素子の静電容量を検出するために、可変容量素子と検出用電流回路との接続と遮断を繰り返したときには、検出用電流回路からの電流と電源電圧との積に応じた電力が消費される。このため、従来技術のように、駆動電圧に応じた電力が消費される場合に比べて、消費電力を低減することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、基準用スイッチによって基準容量と基準用電流回路とを接続したときには、基準用電流回路から基準容量に向けて電流が流れる。このとき、基準容量の他端側の電圧は、基準容量の静電容量に応じて昇圧される。このため、容量検出回路は、基準用スイッチによって基準容量と基準用電流回路とを接続したときに、基準容量の他端側に印加される電圧に応じて、可変容量素子の静電容量の基準となる基準値を出力することができる。
【００１４】
請求項３の発明では、検出用電流回路と基準用電流回路は、共通電流源に流れる電流をコピーするカレントミラー回路を用いて構成した。このため、単一の共通電流源を用いるから、別個の電流源や電圧源を用いた場合に比べて、静電容量の検出値および基準値のばらつきを抑制することができる。
【００１５】
請求項４の発明では、駆動電圧制御回路は静電容量の検出値と基準値とを比較する比較器を備える。このとき、容量検出回路は静電容量の検出値として電源電圧以下の電圧を出力するから、比較器の入力電圧を駆動電圧よりも低圧な電源電圧以下にすることができ、比較器に低耐圧の回路デバイスを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による可変容量装置を示す全体構成図である。
【図２】図１中の可変容量素子を示す平面図である。
【図３】可変容量素子を図２中の矢示III−III方向からみた断面図である。
【図４】図１中の容量検出回路を示すブロック図である。
【図５】図１中の容量検出回路を示す回路図である。
【図６】駆動容量のキャパシタンス値が目標値に比べて小さい場合について、第１，第２のクロック信号、検出信号、基準信号、比較結果信号、サンプリング信号、レベル変換回路の出力信号の時間変化を示す特性線図である。
【図７】駆動容量のキャパシタンス値が目標値に比べて大きい場合について、第１，第２のクロック信号、検出信号、基準信号、比較結果信号、サンプリング信号、レベル変換回路の出力信号の時間変化を示す特性線図である。
【図８】駆動電圧の時間変化を示す特性線図である。
【図９】駆動容量の端子間電圧と駆動容量および可変容量のキャパシタンス値との関係を示す特性線図である。
【図１０】第２の実施の形態による容量検出回路を示す回路図である。
【図１１】変形例による容量検出回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態による可変容量装置について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１は実施の形態による可変容量装置１を示している。この可変容量装置１は、可変容量素子２、駆動電圧制御回路２１および容量検出回路３１を備える。
【００１９】
まず、図２および図３を用いて、可変容量素子２について説明する。
【００２０】
可変容量素子２は、静電力による駆動するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）によって構成される。この可変容量素子２は、基板３、下駆動電極４Ａ，４Ｂ，５、誘電体膜６、梁部７、パッド電極８，９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ、および抵抗パターン１０Ｃ，１０Ｄを備える。
【００２１】
基板３は例えば矩形ガラス基板からなる。梁部７は、平面視して矩形平板状で、側面視してＬ字状に形成される。この梁部７は、図２中の右側の端部が基板３に接合される支持部となって、要部を基板３から離間した状態で支持する片持梁構造（バネ構造）の可動構造部である。また、梁部７は、導電性基板として例えば抵抗率０．０１Ωｃｍ以下の低抵抗Ｓｉ基板（シリコン基板）からなり、ドーパントとして例えばＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｂ（ホウ素）等を用いている。
【００２２】
下駆動電極４Ａ，４Ｂは、それぞれＬ字状で基板３の上面に形成され、梁部７の軸方向（図２中の左，右方向）に沿って長尺な線路状の端部を有する。下駆動電極５は、コ字状で基板３の上面に形成し、梁部７の軸方向に沿って長尺な線路状の両端部で下駆動電極４Ａ，４Ｂの両脇を挟み込むように配置する。誘電体膜６は、例えば矩形状で厚み２００ｎｍ程度の五酸化タンタルによって形成され、下駆動電極４Ａ，４Ｂの端部と下駆動電極５の両端部とを覆うように基板３に積層される。下駆動電極４Ａは、ＲＦ信号（高周波信号）の入力端子（または出力端子）にパッド電極９Ａを介して接続され、下駆動電極４Ｂは、ＲＦ信号の出力端子（または入力端子）にパッド電極９Ｂを介して接続される。下駆動電極５は、パッド電極１０Ａおよび抵抗パターン１０Ｃを介して駆動電圧ＶcontとなるＤＣ電圧（直流電圧）の入力端に接続される。梁部７は、パッド電極８，１０Ｂ、および抵抗パターン１０Ｄを介してグランドに接続される。抵抗パターン１０Ｃ，１０Ｄは、例えば厚み５ｎｍ程度の酸化チタン薄膜を用いて形成され、２００ｋΩ程度の抵抗を有する。
【００２３】
下駆動電極５の両端部は、梁部７に誘電体膜６を介して対向して配置され、これらの下駆動電極５および梁部７は駆動容量部１１を構成する。駆動容量部１１は、駆動電圧制御回路２１から駆動電圧Ｖcontが印加されると、下駆動電極５の両端部と梁部７との間に駆動容量Ｃ1（静電容量）を生じる。駆動容量Ｃ1は、静電引力によって梁部７を変形させ、梁部７を先端から誘電体膜６に接触させる。駆動電圧Ｖcontが高い電圧であるほど、梁部７と誘電体膜６との接触面積は大きくなる。
【００２４】
下駆動電極４Ａ，４Ｂは、梁部７に誘電体膜６を介して対向して配置され、これらの下駆動電極４Ａ，４Ｂおよび梁部７は可変容量部１２を構成する。可変容量部１２は、例えば数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの無線周波数を扱う回路の中で使用され、梁部７と誘電体膜６との接触面積に応じて変化する可変容量Ｃ2（静電容量）を生じる。可変容量部１２からは、梁部７を介して駆動電圧制御回路２１やグランドに高周波信号が漏洩する虞れがあるため、ここでは漏洩高周波信号を遮断する目的で抵抗パターン１０Ｃ，１０Ｄを形成している。
【００２５】
図２に示す駆動容量部１１の構造は、下駆動電極５と梁部７からなる電極対の間に信号（電圧）が直接印加される構造である（以下、この構造をＭＩＭ構造という）。また、可変容量部１２の構造は、下駆動電極４Ａと梁部７、下駆動電極４Ｂと梁部７からなる２組の電極対を直列に接続して、信号（電圧）が直接印加される構造である（以下、この構造をＭＩＭＩＭ構造という）。ＭＩＭＩＭ構造は、ＭＩＭ構造に比べて面積当りの静電引力が約１／４と小さく、セルフアクチュエーションによる梁部７の変形を抑制するのに有利である。一方、ＭＩＭ構造は、ＭＩＭＩＭ構造に比べて面積当りの静電引力が大きく、電極面積の低減に有利である。従って、大きな静電引力が必要となる駆動容量部１１にはＭＩＭ構造を採用し、静電引力を抑制する必要がある可変容量部１２にはＭＩＭＩＭ構造を採用するのが好ましい。
【００２６】
なお、駆動容量部１１および可変容量部１２は、それぞれＭＩＭ構造、ＭＩＭＩＭ構造のいずれの構造を採用してもよい。また、図９に示すように、駆動容量部１１の駆動容量Ｃ1と可変容量部１２の可変容量Ｃ2は、駆動容量Ｃ1の端子間電圧（両端間の電圧）に従って一緒に変化し、これらの容量比は任意の係数で比例関係にある。このため、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値は可変容量Ｃ2のキャパシタンス値と対応した値になる。
【００２７】
次に、図１を用いて、駆動電圧制御回路２１について説明する。
【００２８】
駆動電圧制御回路２１は、比較器２２、サンプルホールド回路２３、および駆動電圧発生回路２４を備える。
【００２９】
比較器２２には、後述する容量検出回路３１から駆動容量Ｃ1の検出値を示す検出信号Ｓxと駆動容量Ｃ1の基準となる基準信号Ｓyが入力される。この比較器２２は、検出信号Ｓxの電圧レベルと基準信号Ｓyの電圧レベルとを比較して、これらの比較結果に応じた比較結果信号Ｓeを出力する。このため、比較結果信号Ｓeは、駆動容量Ｃ1の検出値と基準値との比較結果に応じて、ＬｏｗレベルまたはＨｉｇｈレベルに切り換わる。例えば検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも小さな電圧レベルである場合、即ち、駆動容量Ｃ1が目標値よりも大きな場合には、比較結果信号ＳeはＨｉｇｈレベルとなる。逆に、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも大きな電圧レベルである場合、即ち、駆動容量Ｃ1が目標値よりも小さな場合、比較結果信号ＳeはＬｏｗレベルとなる。
【００３０】
比較器２２の出力端は、比較結果信号Ｓeを一定時間保持するサンプルホールド回路２３を介して駆動電圧発生回路２４に入力される。サンプルホールド回路２３は、発振器２６に接続され、発振器２６からの第２のクロック信号ＣＬＫ2に基づいて比較結果信号Ｓeをサンプリングし、サンプリング信号Ｓshを出力する。なお、発振器２６は、例えば数ｋＨｚから数十ＭＨｚ程度の第１，第２のクロック信号ＣＬＫ1，ＣＬＫ2を出力する。また、比較結果信号Ｓeの誤りを低減するために、サンプルホールド回路２３は、検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyが十分に大きな値になったときに比較結果信号Ｓeをサンプリングするのが好ましい。このため、第２のクロック信号ＣＬＫ2は、検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyが昇圧される時間、即ち第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルとなる時間のうちできるだけ遅い時点に立ち上がるパルス信号となっている。
【００３１】
駆動電圧発生回路２４は、比較器２２の比較結果信号Ｓeをサンプリングしたサンプリング信号Ｓshに応じて駆動電圧Ｖcontを増加または減少させる。サンプリング信号ＳshがＨｉｇｈレベルであれば、駆動電圧Ｖcontを低下させて駆動容量Ｃ1を減少させる方向に調整する。逆に、サンプリング信号ＳshがＬｏｗレベルであれば、駆動電圧Ｖcontを上昇させて駆動容量Ｃ1を増加させる方向に調整する。
【００３２】
この駆動電圧発生回路２４は、比較器２２の比較結果に応じて出力信号Ｖpを調整するレベル変換回路２４Ａと、このレベル変換回路２４Ａから出力された出力信号Ｖpを平滑化して直流の駆動電圧Ｖcontを出力する平滑化フィルタ２４Ｂとによって構成されている。ここで、レベル変換回路２４Ａは、高電圧生成回路２５に接続され、この高電圧生成回路２５から駆動電圧Ｖcontの最大値よりも高い高電圧Ｖhが供給される。そして、レベル変換回路２４Ａは、比較器２２の比較結果信号Ｓeに応じて、出力信号Ｖpを高電圧Ｖhまたは０Ｖに設定する。具体的には、比較器２２の比較結果信号ＳeがＨｉｇｈレベルであれば、レベル変換回路２４Ａは出力信号Ｖpを０Ｖに設定し、比較器２２の比較結果信号ＳeがＬｏｗレベルであれば、レベル変換回路２４Ａは出力信号Ｖpを高電圧Ｖhに設定する。これにより、出力信号Ｖpは、比較結果信号Ｓeに応じて高電圧Ｖhに設定される時間が増加または減少する。
【００３３】
また、平滑化フィルタ２４Ｂは、例えば抵抗および容量からなる低域通過フィルタによって構成されている。そして、平滑化フィルタ２４Ｂは、時定数に応じて出力信号Ｖpを平滑化し、出力信号Ｖpが高電圧Ｖhに設定される時間に応じた直流の駆動電圧Ｖcontを出力する。このため、駆動電圧Ｖcontは、出力信号Ｖpが高電圧Ｖhに設定される時間が長くなると高くなり、短くなると低くなる。
【００３４】
一方、高電圧生成回路２５は、電源電圧Ｖddを昇圧する昇圧回路によって構成され、例えば数Ｖ程度の電源電圧Ｖddを昇圧し、例えば数十Ｖ程度のように電源電圧Ｖddよりも高い高電圧Ｖhを出力する。
【００３５】
なお、駆動電圧発生回路２４は、出力信号Ｖpを高電圧Ｖhに設定する時間を増加または減少させることによって駆動電圧Ｖcontを調整する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、駆動電圧Ｖcontを出力する平滑化容量を設けると共に、この平滑化容量にソース電流またはシンク電流を流すことによって駆動電圧Ｖcontを増加または減少させる構成としてもよい。
【００３６】
次に、図１、図４および図５を用いて、容量検出回路３１について説明する。
【００３７】
容量検出回路３１は、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1に接続され検出信号Ｓxを出力する検出信号出力回路３２と、基準容量Ｃrefに接続され基準信号Ｓyを出力する基準信号出力回路３５とを備えている。ここで、駆動容量Ｃ１および基準容量Ｃrefの一端側には駆動電圧Ｖcontが供給される。
【００３８】
検出信号出力回路３２は、検出用電流源３３Ａを有する検出用電流回路３３と、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1の他端側を検出用電流回路３３およびグランドのいずれかに選択的に接続する検出用スイッチ３４とによって構成されている。
【００３９】
検出用電流回路３３は、電源電圧Ｖddによって駆動する検出用電流源３３Ａと、２個のＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2からなるカレントミラー回路３３Ｂとによって構成される。検出用電流源３３Ａは、例えば可変電流源によって構成され、駆動容量Ｃ1の目標値と基準容量Ｃrefとの比率に応じた検出用電流Ｉcontを出力する。このとき、検出用電流Ｉcontの電流値は、駆動容量Ｃ1の目標値を決めるための外部入力信号Ｓc1〜ＳcNによって設定される。
【００４０】
また、カレントミラー回路３３ＢのＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ソース同士が互いに接続されると共に、ゲート同士が互いに接続される。このとき、ＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2のソースには、高電圧Ｖhよりも低い電源電圧Ｖddが印加される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ1のドレインは、検出用電流源３３Ａに接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2のゲートに接続される。これにより、検出用電流源３３Ａから出力された検出用電流Ｉcontは、ＭＯＳスイッチＭＰ1を通じてＭＯＳスイッチＭＰ2にコピーされる。
【００４１】
検出用スイッチ３４は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＰ3とｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＮ1とによって構成される。ＭＯＳスイッチＭＰ3のソースはＭＯＳスイッチＭＰ2のドレインに接続され、ＭＯＳスイッチＭＮ1のソースはグランドに接続される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ3とＭＯＳスイッチＭＮ1は、ドレイン同士が互いに接続されると共に、これらのドレインは駆動容量Ｃ1の他端側と比較器２２の入力端に接続される。
【００４２】
また、ＭＯＳスイッチＭＰ3とＭＯＳスイッチＭＮ1は、ゲート同士が互いに接続されると共に、発振器２６から第１のクロック信号ＣＬＫ1が入力される。これにより、ＭＯＳスイッチＭＰ3とＭＯＳスイッチＭＮ1は、互いにインバータ動作を行い、一方がＯＮになるときに、他方がＯＦＦになる。具体的には、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＨｉｇｈレベルになると、ＭＯＳスイッチＭＰ3がＯＦＦになると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ1がＯＮになる。これにより、駆動容量Ｃ1の他端側はグランドに接続され、検出信号Ｓxは０Ｖになる。これに対し、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルになると、ＭＯＳスイッチＭＰ3がＯＮになると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ1がＯＦＦになる。これにより、駆動容量Ｃ1の他端側には検出用電流源３３Ａからの検出用電流Ｉcontがカレントミラー回路３３Ｂを通じて供給され、検出信号Ｓxは検出用電流Ｉcontと駆動容量Ｃ1に応じて徐々に上昇する。このとき、検出信号Ｓxの大きさは、数１の式に示すように、検出用電流Ｉcontとその供給時間ｔに比例し、駆動容量Ｃ1に反比例する。
【００４３】
【数１】
【００４４】
基準信号出力回路３５は、基準用電流源３６Ａを有する基準用電流回路３６と、基準容量Ｃrefの他端側を検出用電流回路３６およびグランドのいずれかに選択的に接続する基準用スイッチ３７とによって構成されている。
【００４５】
基準用電流回路３６は、電源電圧Ｖddによって駆動する基準用電流源３６Ａと、２個のＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5からなるカレントミラー回路３６Ｂとによって構成される。基準用電流源３６Ａは、例えば一定の基準用電流Ｉrefを出力する電流源によって構成される。
【００４６】
また、カレントミラー回路３６Ｂは、検出用電流回路３３のカレントミラー回路３３Ｂとほぼ同様に構成される。このため、カレントミラー回路３６ＢのＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ソース同士が互いに接続されて電源電圧Ｖddが印加されると共に、ゲート同士が互いに接続される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ4のドレインは、基準用電流源３６Ａに接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5のゲートに接続される。これにより、基準用電流源３６Ａから出力された基準用電流Ｉrefは、ＭＯＳスイッチＭＰ4を通じてＭＯＳスイッチＭＰ5にコピーされる。
【００４７】
基準用スイッチ３７は、検出用電流回路３３の検出用スイッチ３４とほぼ同様に構成され、検出用スイッチ３４と同期してＯＮとＯＦＦが切り換わる。このため、基準用スイッチ３７は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＰ6とｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＮ2とによって構成される。ＭＯＳスイッチＭＰ6のソースはＭＯＳスイッチＭＰ5のドレインに接続され、ＭＯＳスイッチＭＮ2のソースはグランドに接続される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ6とＭＯＳスイッチＭＮ2は、ドレイン同士が互いに接続されると共に、これらのドレインは基準容量Ｃrefの他端側と比較器２２の入力端に接続される。
【００４８】
また、ＭＯＳスイッチＭＰ6とＭＯＳスイッチＭＮ2は、ゲート同士が互いに接続されると共に、発振器２６から第１のクロック信号ＣＬＫ1が入力される。これにより、ＭＯＳスイッチＭＰ6とＭＯＳスイッチＭＮ2は、互いにインバータ動作を行い、一方がＯＮになるときに、他方がＯＦＦになる。具体的には、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＨｉｇｈレベルになると、ＭＯＳスイッチＭＰ6がＯＦＦになると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ2がＯＮになる。これにより、基準容量Ｃrefの他端側はグランドに接続され、基準信号Ｓyは０Ｖになる。これに対し、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルになると、ＭＯＳスイッチＭＰ6がＯＮになると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ2がＯＦＦになる。これにより、基準容量Ｃrefの他端側には基準用電流源３６Ａからの基準用電流Ｉrefがカレントミラー回路３６Ｂを通じて供給され、基準信号Ｓyは基準用電流Ｉrefと基準容量Ｃrefに応じて徐々に上昇する。このとき、基準信号Ｓyの大きさは、数２の式に示すように、基準用電流Ｉrefとその供給時間ｔに比例し、基準容量Ｃrefに反比例する。
【００４９】
【数２】
【００５０】
ここで、駆動電圧制御回路２１は、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyの電圧レベルが一致するように、駆動電圧Ｖcontを制御する。このとき、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyは、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルとなったときに一緒に増加するから、数１および数２の式において、供給時間ｔは同じ値になる。このため、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyの電圧レベルが一致するときには、検出用電流Ｉcontと駆動容量Ｃ1との比率（Ｉcont／Ｃ1）が基準用電流Ｉrefと基準容量Ｃrefとの比率（Ｉref／Ｃref）が一致するようになる。従って、検出用電流Ｉcontが基準用電流Ｉrefに比べて大きくなると、これらの電流の比率（Ｉcont／Ｉref）に応じて駆動容量Ｃ1も基準容量Ｃrefに比べて大きくなる。
【００５１】
本発明の実施の形態による可変容量装置１は以上のような構成を有するものであり、次に容量検出回路３１による検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyの出力動作について説明する。
【００５２】
図６および図７は、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyの時間変化を例示したものである。容量検出回路３１は、発振器２６から入力される第１のクロック信号ＣＬＫ1に同期して、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７の切り換え動作を繰り返す。第１のクロック信号ＣＬＫ1がＨｉｇｈレベルになった時点ｔ0では、検出用スイッチ３４は駆動容量Ｃ1をグランドに接続し、基準用スイッチ３７は基準容量Ｃrefをグランドに接続する。このとき、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyは、いずれもグランド電位（０Ｖ）になる。
【００５３】
第１のクロック信号ＣＬＫ1がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り換わる時点ｔ1では、検出用スイッチ３４は駆動容量Ｃ1を検出用電流回路３３に接続し、基準用スイッチ３７は基準容量Ｃrefを基準用電流回路３６に接続する。このとき、駆動容量Ｃ1に検出用電流Ｉcontが供給されて、検出信号Ｓxは上昇する。同様に、基準容量Ｃrefに基準用電流Ｉrefが供給されて、基準信号Ｓyも上昇する。そして、比較器２２は、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyを比較し、これらの比較結果に応じた比較結果信号Ｓeを出力する。
【００５４】
第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り換わる時点ｔ2では、スイッチ３４，３７はグランド側に切り換わり、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyは、再びグランド電位になる。時点ｔ3以降については、時点ｔ0から時点ｔ2までと同様な動作を繰り返す。
【００５５】
ここで、検出用電流回路３３と基準用電流回路３６は、いずれも電源電圧Ｖddによって駆動する。このため、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyの最大電圧は、電源電圧Ｖddとなる。従って、容量検出回路３１および比較器２２は、数Ｖ程度の電源電圧Ｖddに応じた低耐圧の回路デバイスを使用することができる。
【００５６】
また、第１のクロック信号ＣＬＫ1は検出信号Ｓx等を繰り返し出力させるための周期的な信号である。このクロック信号ＣＬＫ1のデューティ比をＤ1とすると、検出信号Ｓxの最大値は電源電圧Ｖddであるから、検出信号Ｓxの最大値の時間平均値Ｓx_aveは、以下の数３の式に示すように、電源電圧Ｖddとデューティ比Ｄ1との積で表される。
【００５７】
【数３】
【００５８】
従って、駆動容量Ｃ1に印加される端子間電圧は駆動電圧Ｖcontと時間平均値Ｓx_aveとの差ΔＶ（ΔＶ＝Ｖd−Ｓx_ave）となる。この差ΔＶが電源電圧Ｖddよりも大きい場合には、可変容量素子２を電源電圧Ｖddよりも高い電圧（例えば数十Ｖ）で駆動し、その他の回路ブロックは低圧な電源電圧Ｖddで駆動することができる。
【００５９】
次に、容量検出回路３１および駆動電圧制御回路２１による駆動容量Ｃ1の容量制御動作について説明する。
【００６０】
図６は、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値が目標値に比べて小さく、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも大きい場合を示している。例えば時点ｔ1と時点ｔ2との間のように、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７がＯＮになり、駆動容量Ｃ1が検出用電流回路３３に接続され、基準容量Ｃrefが基準用電流回路３６に接続されているときには、容量検出回路３１は容量検出動作を行っている。このとき、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも大きい（Ｓx＞Ｓy）から、比較器２２の比較結果信号ＳeはＬｏｗレベル（例えばＳe＝０Ｖ）となる。また、例えば時点ｔ2と時点ｔ3との間のように、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７がＯＦＦになり、駆動容量Ｃ1と基準容量Ｃrefがいずれもグランドに接続されているときには、検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyはグランド電位となり、比較結果信号ＳeはＬｏｗレベル（例えばＳe＝０Ｖ）となる。
【００６１】
従って、比較器２２の後段に接続されたサンプルホールド回路２３は、発振器２６からの第２のクロック信号ＣＬＫ2に基づいて比較結果信号Ｓeをサンプリングし、Ｌｏｗレベルに安定したサンプリング信号Ｓshを出力する。このとき、レベル変換回路２４Ａは、高電圧生成回路２５から入力される高電圧Ｖhを電源として動作する反転回路であり、入力閾値電圧は例えば電源電圧Ｖddの半分（Ｖdd／２）に設定する。このため、サンプリング信号ＳshがＬｏｗレベルのときには、レベル変換回路２４Ａの出力信号Ｖpは高電圧Ｖhとなる。レベル変換回路２４Ａの後段には平滑化フィルタ２４Ｂが接続されているから、平滑化フィルタ２４Ｂの時定数によって、駆動電圧Ｖcontの電位は高電圧Ｖhに向けて上昇する。この結果、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1に印加される端子間電圧が増加し、駆動容量Ｃ1が増加すると共に、可変容量Ｃ2が増加する。
【００６２】
図７は、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値が目標値に比べて大きく、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも小さい場合を示している。例えば時点ｔ1と時点ｔ2との間のように、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７がＯＮになっているときには、容量検出回路３１は容量検出動作を行っている。このとき、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも小さい（Ｓx＜Ｓy）から、比較器２２の比較結果信号ＳeはＨｉｇｈレベル（例えばＳe＝Ｖdd）となる。また、例えば時点ｔ2と時点ｔ3との間のように、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７がＯＦＦになっているときには、検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyはグランド電位となり、比較結果信号ＳeはＬｏｗレベル（例えばＳe＝０Ｖ）となる。
【００６３】
比較器２２の後段に接続されたサンプルホールド回路２３は、発振器２６からの第２のクロック信号ＣＬＫ2に基づいて比較結果信号Ｓeをサンプリングする。このとき、サンプルホールド回路２３は、容量検出回路３１が容量検出動作を行っている区間、即ち駆動容量Ｃ1が検出用電流回路３３に接続され、基準容量Ｃrefが基準用電流回路３６に接続されている区間でのみサンプリングを行うための第２のクロック信号ＣＬＫ2が入力されている。このため、サンプルホールド回路２３は、Ｈｉｇｈレベルとして電源電圧Ｖddに安定したサンプリング信号Ｓsh（Ｓsh＝Ｖdd）を出力する。このとき、レベル変換回路２４Ａは、高電圧生成回路２５から入力される高電圧Ｖhを電源として動作する反転回路であるから、サンプリング信号ＳshがＨｉｇｈレベルのときには、レベル変換回路２４Ａの出力信号Ｖpはグランド電位（Ｖp＝０Ｖ）となる。これにより、平滑化フィルタ２４Ｂの時定数によって、駆動電圧Ｖcontの電位はグランド電位に向けて低下する。この結果、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1に印加される端子間電圧が減少し、駆動容量Ｃ1が減少すると共に、可変容量Ｃ2が減少する。
【００６４】
上述した容量制御のフィードバック動作を繰り返し、図８に示すように、駆動電圧Ｖcontは目標電圧値に収束する。これにより、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値は目標値に収束し、可変容量Ｃ2も駆動容量Ｃ1の目標値に応じた値に収束する。このように駆動容量Ｃ1が目標値に収束した状態では、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1と駆動電圧発生回路２４との間での電流消費は極めて少なくなる。一方、駆動容量Ｃ1の容量検出で必要になる時間平均電流Ｉcont_aveは、検出信号Ｓxに伴う電流消費であるから、以下の数４の式に示すように、検出用電流Ｉcontと第１のクロック信号ＣＬＫ1のデューティ比Ｄ1との積で表される。このとき、容量検出に伴う消費電力Ｗは、数５の式に示すように、時間平均電流Ｉcont_aveと電源電圧Ｖddとの積で表される。
【００６５】
【数４】
【００６６】
【数５】
【００６７】
数５の式に示すように、駆動容量Ｃ1の容量検出に伴う消費電力Ｗは、検出用電流回路３３に接続される電源電圧Ｖddに比例していることが分かる。本実施の形態では、検出用電流回路３３に低圧の電源電圧Ｖddを接続できるため、低消費電力化を図ることができる。
【００６８】
以上説明した通り、本実施の形態による可変容量装置１によれば、検出用スイッチ３４によって可変容量素子２の駆動容量Ｃ1と検出用電流回路３３とを接続したときには、検出用電流回路３３から駆動容量Ｃ1に向けて検出用電流Ｉcontが流れる。このとき、駆動容量Ｃ1の両端側のうち検出用電流回路３３と接続された他端側の電圧は、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値に応じて昇圧される。このため、容量検出回路３１は、検出用スイッチ３４によって駆動容量Ｃ1と検出用電流回路３３とを接続したときに、駆動容量Ｃ1の他端側に印加される電圧に応じて検出信号Ｓxを出力することができる。
【００６９】
また、駆動容量Ｃ1の一端側に駆動電圧Ｖcontが供給され、駆動容量Ｃ1の他端側に検出用電流回路３３が接続される。このため、駆動容量Ｃ1の他端側に印加される電圧は、最大でも検出用電流回路３３に供給される電源電圧Ｖddとなる。従って、容量検出回路３１から出力される検出信号Ｓxの電圧レベルを駆動電圧Ｖcontに比べて低くすることができ、容量検出回路３１等を小型化することができる。
【００７０】
さらに、駆動電圧制御回路２１は駆動容量Ｃ1の検出信号Ｓxと基準信号Ｓyとを比較する比較器２２を備える。このとき、容量検出回路３１は検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyとして電源電圧Ｖdd以下の電圧を出力するから、比較器２２の入力電圧を駆動電圧Ｖcontよりも低圧な電源電圧Ｖdd以下にすることができ、比較器２２に低耐圧の回路デバイスを使用することができる。
【００７１】
これに加えて、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値を検出するために、駆動容量Ｃ1と検出用電流回路３３との接続と遮断を繰り返したときには、検出用電流回路３３からの検出用電流Ｉcontと電源電圧Ｖddとの積に応じた電力が消費される。このため、従来技術のように、駆動電圧Ｖcontに応じた電力が消費される場合に比べて、消費電力を低減することができる。
【００７２】
また、基準用スイッチ３７によって基準容量Ｃrefと基準用電流回路３６とを接続したときには、基準用電流回路３６から基準容量Ｃrefに向けて基準用電流Ｉrefが流れる。このとき、基準容量Ｃrefの両端側のうち基準用電流回路３６と接続された他端側の電圧は、基準容量Ｃrefのキャパシタンス値に応じて昇圧される。このため、容量検出回路３１は、基準用スイッチ３７によって基準容量Ｃrefと基準用電流回路３６とを接続したときに、基準容量Ｃrefの他端側に印加される電圧に応じて、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値の基準となる基準信号Ｓyを出力することができる。
【００７３】
次に、図１０は第２の実施の形態による容量検出回路を示し、本実施の形態の特徴は、検出用電流回路と基準用電流回路は、互いに共通した単一の共通電流源に流れる電流をコピーするカレントミラー回路を用いて構成したことにある。なお、第２の実施の形態では第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７４】
第２の実施の形態による容量検出回路４１は、第１の実施の形態による容量検出回路３１と同様に、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1に接続され検出信号Ｓxを出力し検出用電流回路４７および検出用スイッチ３４からなる検出信号出力回路３２と、基準容量Ｃrefに接続され基準信号Ｓyを出力し基準用電流回路４９および基準用スイッチ３７からなる基準信号出力回路３５とを備えている。但し、検出用電流回路４７および基準用電流回路４９は、単一の共通電流源４２に流れる電流をコピーするカレントミラー回路４３を用いて構成されている。
【００７５】
ここで、共通電流源４２は、予め決められた一定の電流ｉ0を流す。また、カレントミラー回路４３は、例えば４個のＭＯＳスイッチＭＰ7〜ＭＰ10を用いて構成され、共通電流源４２に流れる電流ｉ0をコピーする。これらのＭＯＳスイッチＭＰ7〜ＭＰ10は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ソース同士が互いに接続されると共に、ゲート同士が互いに接続される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ7のドレインは、共通電流源４２に接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ7〜ＭＰ10のゲートに接続される。これにより、ＭＯＳスイッチＭＰ7に共通電流源４２の電流ｉ0が流れたときには、ＭＯＳスイッチＭＰ8〜ＭＰ10のドレイン−ソース間にも、共通電流源４２の電流ｉ0と同じ大きさの電流が流れる。
【００７６】
ＭＯＳスイッチＭＰ8，ＭＰ9は、電流調整回路４４のＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4を介してカレントミラー回路４６に接続される。具体的には、ＭＯＳスイッチＭＰ8，ＭＰ9のドレインは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4のドレインにそれぞれ接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4のソース同士は互いに接続される。そして、ＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4のソースは、カレントミラー回路４６のＭＯＳスイッチＭＰ1のソースに接続され、カレントミラー回路４６に向けて検出用電流Ｉcontを流す。
【００７７】
また、ＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4のゲートにはスイッチ制御回路４５からＨｉｇｈレベルまたはＬｏｗレベルの信号が入力され、この信号に応じてＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4は導通状態（ＯＮ）と遮断状態（ＯＦＦ）とが切り換わる。このとき、スイッチ制御回路４５は、外部入力信号Ｓc1，Ｓc2に応じてＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4の両方または一方のＯＮ／ＯＦＦを切り換える。
【００７８】
具体的には、外部入力信号Ｓc1が入力されたときには、スイッチ制御回路４５は、ＭＯＳスイッチＭＮ3をＯＮにし、ＭＯＳスイッチＭＮ4をＯＦＦにする。このとき、検出用電流Ｉcontは、共通電流源４２の電流ｉ0と同じ大きさになる。一方、外部入力信号Ｓc2が入力されたときには、スイッチ制御回路４５は、ＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4を両方ともＯＮにする。このとき、検出用電流Ｉcontは、共通電流源４２の電流ｉ0の２倍の大きさになる。このように、スイッチ制御回路４５は、外部入力信号Ｓc1，Ｓc2に応じて、検出用電流Ｉcontの大きさを制御する。
【００７９】
カレントミラー回路４６は、第１の実施の形態によるカレントミラー回路３３Ｂと同様に、ＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2を用いて構成される。カレントミラー回路４６のＭＯＳスイッチＭＰ2のソースには電源電圧Ｖddが印加される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ1のドレインは、グランドに接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2のゲートに接続される。このため、電流調整回路４４から出力された検出用電流Ｉcontは、ＭＯＳスイッチＭＰ1を通じてＭＯＳスイッチＭＰ2にコピーされる。そして、ＭＯＳスイッチＭＰ2のドレインは、検出用スイッチ３４のＭＯＳスイッチＭＰ3のソースに接続され、検出用電流Ｉcontを検出用スイッチ３４に向けて出力する。
【００８０】
従って、共通電流源４２、カレントミラー回路４３のＭＯＳスイッチＭＰ7〜ＭＰ9、電流調整回路４４およびカレントミラー回路４６は、検出用スイッチ３４に向けて検出用電流Ｉcontを出力する検出用電流回路４７を構成している。
【００８１】
一方、ＭＯＳスイッチＭＰ10は、カレントミラー回路４８に接続されている。このとき、ＭＯＳスイッチＭＰ10のドレイン−ソース間には、共通電流源４２の電流ｉ0と同じ大きさの基準用電流Ｉrefが流れる。そして、ＭＯＳスイッチＭＰ10のドレインは、カレントミラー回路４８のＭＯＳスイッチＭＰ4のソースに接続され、カレントミラー回路４８に向けて基準用電流Ｉrefを流す。
【００８２】
また、カレントミラー回路４８は、第１の実施の形態によるカレントミラー回路３６Ｂと同様に、ＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5を用いて構成される。カレントミラー回路４８のＭＯＳスイッチＭＰ5のソースには電源電圧Ｖddが印加される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ4のドレインは、グランドに接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5のゲートに接続される。このため、ＭＯＳスイッチＭＰ10から出力された基準用電流Ｉrefは、ＭＯＳスイッチＭＰ4を通じてＭＯＳスイッチＭＰ5にコピーされる。そして、ＭＯＳスイッチＭＰ5のドレインは、基準用スイッチ３７のＭＯＳスイッチＭＰ6のソースに接続され、基準用電流Ｉrefを基準用スイッチ３７に向けて出力する。
【００８３】
従って、共通電流源４２、カレントミラー回路４３のＭＯＳスイッチＭＰ7，ＭＰ10およびカレントミラー回路４８は、基準用スイッチ３７に向けて基準用電流Ｉrefを出力する基準用電流回路４９を構成している。
【００８４】
かくして、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第２の実施の形態では、検出用電流回路４７と基準用電流回路４９は、共通電流源４２に流れる電流ｉ0をコピーするカレントミラー回路４３を用いて構成した。このため、単一の共通電流源４２を用いるから、別個の電流源や電圧源を用いた場合に比べて、駆動容量Ｃ1の検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyのばらつきを抑制することができる。
【００８５】
この効果について具体的に説明する。一般的に、集積回路内で基準電源を生成すると、電流値の絶対値のばらつきが１０〜３０％程度発生する。従来技術では、容量検出用の電流と基準電圧とを用いているため、これらの絶対値ばらつきが容量検出精度に影響し、検出精度が低下する傾向がある。
【００８６】
これに対して、本実施の形態では、検出用電流Ｉcontおよび基準用電流Ｉrefの相対ばらつきが影響する。これに加え、カレントミラー回路４３を用いたから、共通電流源４２に流れる電流ｉ0をコピーしたコピー電流（ＭＯＳスイッチＭＰ8〜ＭＰ10に流れる電流）のばらつきは、別個の電源を生成した場合の絶対値ばらつきに比べて小さい。駆動容量Ｃ1の容量検出精度はコピー電流に基づく検出用電流Ｉcontおよび基準用電流Ｉrefの影響を受けるため、本実施の形態では、検出用電流Ｉcontおよび基準用電流Ｉrefのばらつき抑制が容易であり、容量検出の精度を高めることができる。
【００８７】
なお、前記第２の実施の形態では、カレントミラー回路４３の２個のＭＯＳスイッチＭＰ7，ＭＰ8および電流調整回路４４等を用いて２種類の検出用電流Ｉcontを出力する構成としたが、カレントミラー回路に任意のｎ個のＭＯＳスイッチを設けることによって、ｎ種類の検出用電流Ｉcontを出力する構成としてもよい。
【００８８】
また、前記第１，第２の実施の形態では、検出用電流Ｉcontを変化させることによって、駆動容量Ｃ1の目標値を変更する構成としたが、基準用電流Ｉrefや基準用容量Ｃrefを変化させることによって、駆動容量Ｃ1の目標値を変更する構成としてもよい。
【００８９】
また、前記第１，第２の実施の形態による容量検出回路３１，４１では、検出用電流回路３３，４７に加えて、基準容量Ｃrefを用いて基準信号Ｓyを出力するための基準用電流回路３６，４９を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１１に示す変形例による容量検出回路５１のように、基準用電流回路を省いて、検出用電流回路３３および検出用スイッチ３４によって構成してもよい。この場合、基準信号Ｓyは、予め決められた基準電圧Ｖrefを出力する基準電圧源５２を用いて比較器２２に入力すればよい。なお、基準電圧Ｖrefは、駆動容量Ｃ1の目標値に応じて可変に設定する構成としてもよい。
【００９０】
また、前記第１，第２の実施の形態では、容量検出回路３１，４１はＭＯＳＦＥＴを用いて構成したが、例えばバイポーラトランジスタジス等の他のスイッチ素子を用いて構成してもよい。
【００９１】
また、前記第１，第２の実施の形態では、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1を検出して駆動容量Ｃ1を変化させる構成としたが、可変容量Ｃ2を検出して駆動容量Ｃ1を変化させる構成としてもよい。さらに、駆動容量Ｃ1と可変容量Ｃ2を共通化した単一の可変容量を設け、この可変容量を検出し、変化させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１ 可変容量装置
２ 可変容量素子
２１ 駆動電圧制御回路
２２ 比較器
３１，４１，５１ 容量検出回路
３３，４７ 検出用電流回路
３４ 検出用スイッチ
３６，４９ 基準用電流回路
３７ 基準用スイッチ
４２ 共通電流源
４３ カレントミラー回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電圧に応じて静電容量が変化する可変容量素子を備えた可変容量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、駆動電圧に応じて静電容量が変化する可変容量素子と、可変容量素子の静電容量を検出する容量検出回路と、容量検出回路による静電容量の検出値が所望の値に近付くように駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路とを備えた可変容量装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、可変容量素子の一端側にグランドを接続すると共に、他端側にスイッチと電流源を介して駆動電圧の供給源に接続した構成が開示されている。この場合、スイッチの切り換え操作によって可変容量素子への充電と放電を繰り返し、可変容量素子に印加される電圧の時間平均によって、可変容量素子の静電容量を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された可変容量装置では、可変容量素子の他端側に印加される電圧を検出し、この検出電圧が所望の電圧値となるように、駆動電圧を制御する。このとき、駆動電圧は、数十Ｖ程度の高電圧となる。このため、可変容量素子に印加される駆動電圧を直接検出した場合には、容量検出回路やその出力を比較する比較器等を高耐圧な構成にする必要があり、回路が大型化するという問題がある。これに加え、可変容量素子の静電容量を検出するために、可変容量素子への充電と放電を繰り返すから、電流源からの電流と駆動電圧との積に応じた電力が消費されることになり、電力消費量が大きいという問題もある。
【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、回路の小型化と消費電力の低減が可能な可変容量装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、駆動電圧に応じて静電容量が変化する可変容量素子と、該可変容量素子の静電容量を検出する容量検出回路と、該容量検出回路による静電容量の検出値に基づいて前記駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路とを備えた可変容量装置において、前記可変容量素子の一端側には前記駆動電圧を供給し、前記容量検出回路は、前記駆動電圧よりも低圧の電源電圧によって駆動する検出用電流回路と、前記可変容量素子の他端側を該検出用電流回路およびグランドのいずれかに選択的に接続する検出用スイッチとを備え、前記容量検出回路は、前記検出用スイッチによって前記可変容量素子と前記検出用電流回路とを接続したときに、前記可変容量素子の他端側に印加される電圧に応じて前記検出値を出力する構成としたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明では、前記駆動電圧に一端側が接続された基準容量を設け、前記容量検出回路は、前記電源電圧によって駆動する基準用電流回路と、前記基準容量の他端側を該基準用電流回路およびグランドのいずれかに選択的に接続する基準用スイッチとを備え、前記容量検出回路は、前記基準用スイッチによって前記基準容量と前記基準用電流回路とを接続したときに、前記基準容量の他端側に印加される電圧に応じて基準値を出力する構成としている。
【０００８】
請求項３の発明では、前記検出用電流回路と前記基準用電流回路は、互いに共通した単一の共通電流源に流れる電流をコピーするカレントミラー回路を用いて構成している。
【０００９】
請求項４の発明では、前記駆動電圧制御回路は、前記静電容量の検出値と基準値とを比較する比較器を備え、該比較器の比較結果に応じて前記駆動電圧を昇圧または降圧する構成としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、検出用スイッチによって可変容量素子と検出用電流回路とを接続したときには、検出用電流回路から可変容量素子に向けて電流が流れる。このとき、可変容量素子の他端側の電圧は、可変容量素子の静電容量に応じて昇圧される。このため、容量検出回路は、検出用スイッチによって可変容量素子と検出用電流回路とを接続したときに、可変容量素子の他端側に印加される電圧に応じて検出値を出力することができる。
【００１１】
また、可変容量素子の一端側に駆動電圧が供給され、可変容量素子の他端側に検出用電流回路が接続される。このため、可変容量素子の他端側に印加される電圧は、最大でも検出用電流回路に供給される電源電圧となる。従って、容量検出回路から出力される検出値に応じた電圧を駆動電圧に比べて低くすることができ、容量検出回路等を小型化することができる。
【００１２】
これに加えて、可変容量素子の静電容量を検出するために、可変容量素子と検出用電流回路との接続と遮断を繰り返したときには、検出用電流回路からの電流と電源電圧との積に応じた電力が消費される。このため、従来技術のように、駆動電圧に応じた電力が消費される場合に比べて、消費電力を低減することができる。
【００１３】
請求項２の発明では、基準用スイッチによって基準容量と基準用電流回路とを接続したときには、基準用電流回路から基準容量に向けて電流が流れる。このとき、基準容量の他端側の電圧は、基準容量の静電容量に応じて昇圧される。このため、容量検出回路は、基準用スイッチによって基準容量と基準用電流回路とを接続したときに、基準容量の他端側に印加される電圧に応じて、可変容量素子の静電容量の基準となる基準値を出力することができる。
【００１４】
請求項３の発明では、検出用電流回路と基準用電流回路は、共通電流源に流れる電流をコピーするカレントミラー回路を用いて構成した。このため、単一の共通電流源を用いるから、別個の電流源や電圧源を用いた場合に比べて、静電容量の検出値および基準値のばらつきを抑制することができる。
【００１５】
請求項４の発明では、駆動電圧制御回路は静電容量の検出値と基準値とを比較する比較器を備える。このとき、容量検出回路は静電容量の検出値として電源電圧以下の電圧を出力するから、比較器の入力電圧を駆動電圧よりも低圧な電源電圧以下にすることができ、比較器に低耐圧の回路デバイスを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による可変容量装置を示す全体構成図である。
【図２】図１中の可変容量素子を示す平面図である。
【図３】可変容量素子を図２中の矢示III−III方向からみた断面図である。
【図４】図１中の容量検出回路を示すブロック図である。
【図５】図１中の容量検出回路を示す回路図である。
【図６】駆動容量のキャパシタンス値が目標値に比べて小さい場合について、第１，第２のクロック信号、検出信号、基準信号、比較結果信号、サンプリング信号、レベル変換回路の出力信号の時間変化を示す特性線図である。
【図７】駆動容量のキャパシタンス値が目標値に比べて大きい場合について、第１，第２のクロック信号、検出信号、基準信号、比較結果信号、サンプリング信号、レベル変換回路の出力信号の時間変化を示す特性線図である。
【図８】駆動電圧の時間変化を示す特性線図である。
【図９】駆動容量の端子間電圧と駆動容量および可変容量のキャパシタンス値との関係を示す特性線図である。
【図１０】第２の実施の形態による容量検出回路を示す回路図である。
【図１１】変形例による容量検出回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態による可変容量装置について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１は実施の形態による可変容量装置１を示している。この可変容量装置１は、可変容量素子２、駆動電圧制御回路２１および容量検出回路３１を備える。
【００１９】
まず、図２および図３を用いて、可変容量素子２について説明する。
【００２０】
可変容量素子２は、静電力による駆動するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）によって構成される。この可変容量素子２は、基板３、下駆動電極４Ａ，４Ｂ，５、誘電体膜６、梁部７、パッド電極８，９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ、および抵抗パターン１０Ｃ，１０Ｄを備える。
【００２１】
基板３は例えば矩形ガラス基板からなる。梁部７は、平面視して矩形平板状で、側面視してＬ字状に形成される。この梁部７は、図２中の右側の端部が基板３に接合される支持部となって、要部を基板３から離間した状態で支持する片持梁構造（バネ構造）の可動構造部である。また、梁部７は、導電性基板として例えば抵抗率０．０１Ωｃｍ以下の低抵抗Ｓｉ基板（シリコン基板）からなり、ドーパントとして例えばＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｂ（ホウ素）等を用いている。
【００２２】
下駆動電極４Ａ，４Ｂは、それぞれＬ字状で基板３の上面に形成され、梁部７の軸方向（図２中の左，右方向）に沿って長尺な線路状の端部を有する。下駆動電極５は、コ字状で基板３の上面に形成し、梁部７の軸方向に沿って長尺な線路状の両端部で下駆動電極４Ａ，４Ｂの両脇を挟み込むように配置する。誘電体膜６は、例えば矩形状で厚み２００ｎｍ程度の五酸化タンタルによって形成され、下駆動電極４Ａ，４Ｂの端部と下駆動電極５の両端部とを覆うように基板３に積層される。下駆動電極４Ａは、ＲＦ信号（高周波信号）の入力端子（または出力端子）にパッド電極９Ａを介して接続され、下駆動電極４Ｂは、ＲＦ信号の出力端子（または入力端子）にパッド電極９Ｂを介して接続される。下駆動電極５は、パッド電極１０Ａおよび抵抗パターン１０Ｃを介して駆動電圧ＶcontとなるＤＣ電圧（直流電圧）の入力端に接続される。梁部７は、パッド電極８，１０Ｂ、および抵抗パターン１０Ｄを介してグランドに接続される。抵抗パターン１０Ｃ，１０Ｄは、例えば厚み５ｎｍ程度の酸化チタン薄膜を用いて形成され、２００ｋΩ程度の抵抗を有する。
【００２３】
下駆動電極５の両端部は、梁部７に誘電体膜６を介して対向して配置され、これらの下駆動電極５および梁部７は駆動容量部１１を構成する。駆動容量部１１は、駆動電圧制御回路２１から駆動電圧Ｖcontが印加されると、下駆動電極５の両端部と梁部７との間に駆動容量Ｃ1（静電容量）を生じる。駆動容量Ｃ1は、静電引力によって梁部７を変形させ、梁部７を先端から誘電体膜６に接触させる。駆動電圧Ｖcontが高い電圧であるほど、梁部７と誘電体膜６との接触面積は大きくなる。
【００２４】
下駆動電極４Ａ，４Ｂは、梁部７に誘電体膜６を介して対向して配置され、これらの下駆動電極４Ａ，４Ｂおよび梁部７は可変容量部１２を構成する。可変容量部１２は、例えば数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの無線周波数を扱う回路の中で使用され、梁部７と誘電体膜６との接触面積に応じて変化する可変容量Ｃ2（静電容量）を生じる。可変容量部１２からは、梁部７を介して駆動電圧制御回路２１やグランドに高周波信号が漏洩する虞れがあるため、ここでは漏洩高周波信号を遮断する目的で抵抗パターン１０Ｃ，１０Ｄを形成している。
【００２５】
図２に示す駆動容量部１１の構造は、下駆動電極５と梁部７からなる電極対の間に信号（電圧）が直接印加される構造である（以下、この構造をＭＩＭ構造という）。また、可変容量部１２の構造は、下駆動電極４Ａと梁部７、下駆動電極４Ｂと梁部７からなる２組の電極対を直列に接続して、信号（電圧）が直接印加される構造である（以下、この構造をＭＩＭＩＭ構造という）。ＭＩＭＩＭ構造は、ＭＩＭ構造に比べて面積当りの静電引力が約１／４と小さく、セルフアクチュエーションによる梁部７の変形を抑制するのに有利である。一方、ＭＩＭ構造は、ＭＩＭＩＭ構造に比べて面積当りの静電引力が大きく、電極面積の低減に有利である。従って、大きな静電引力が必要となる駆動容量部１１にはＭＩＭ構造を採用し、静電引力を抑制する必要がある可変容量部１２にはＭＩＭＩＭ構造を採用するのが好ましい。
【００２６】
なお、駆動容量部１１および可変容量部１２は、それぞれＭＩＭ構造、ＭＩＭＩＭ構造のいずれの構造を採用してもよい。また、図９に示すように、駆動容量部１１の駆動容量Ｃ1と可変容量部１２の可変容量Ｃ2は、駆動容量Ｃ1の端子間電圧（両端間の電圧）に従って一緒に変化し、これらの容量比は任意の係数で比例関係にある。このため、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値は可変容量Ｃ2のキャパシタンス値と対応した値になる。
【００２７】
次に、図１を用いて、駆動電圧制御回路２１について説明する。
【００２８】
駆動電圧制御回路２１は、比較器２２、サンプルホールド回路２３、および駆動電圧発生回路２４を備える。
【００２９】
比較器２２には、後述する容量検出回路３１から駆動容量Ｃ1の検出値を示す検出信号Ｓxと駆動容量Ｃ1の基準となる基準信号Ｓyが入力される。この比較器２２は、検出信号Ｓxの電圧レベルと基準信号Ｓyの電圧レベルとを比較して、これらの比較結果に応じた比較結果信号Ｓeを出力する。このため、比較結果信号Ｓeは、駆動容量Ｃ1の検出値と基準値との比較結果に応じて、ＬｏｗレベルまたはＨｉｇｈレベルに切り換わる。例えば検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも小さな電圧レベルである場合、即ち、駆動容量Ｃ1が目標値よりも大きな場合には、比較結果信号ＳeはＨｉｇｈレベルとなる。逆に、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも大きな電圧レベルである場合、即ち、駆動容量Ｃ1が目標値よりも小さな場合、比較結果信号ＳeはＬｏｗレベルとなる。
【００３０】
比較器２２の出力端は、比較結果信号Ｓeを一定時間保持するサンプルホールド回路２３を介して駆動電圧発生回路２４に入力される。サンプルホールド回路２３は、発振器２６に接続され、発振器２６からの第２のクロック信号ＣＬＫ2に基づいて比較結果信号Ｓeをサンプリングし、サンプリング信号Ｓshを出力する。なお、発振器２６は、例えば数ｋＨｚから数十ＭＨｚ程度の第１，第２のクロック信号ＣＬＫ1，ＣＬＫ2を出力する。また、比較結果信号Ｓeの誤りを低減するために、サンプルホールド回路２３は、検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyが十分に大きな値になったときに比較結果信号Ｓeをサンプリングするのが好ましい。このため、第２のクロック信号ＣＬＫ2は、検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyが昇圧される時間、即ち第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルとなる時間のうちできるだけ遅い時点に立ち上がるパルス信号となっている。
【００３１】
駆動電圧発生回路２４は、比較器２２の比較結果信号Ｓeをサンプリングしたサンプリング信号Ｓshに応じて駆動電圧Ｖcontを増加または減少させる。サンプリング信号ＳshがＨｉｇｈレベルであれば、駆動電圧Ｖcontを低下させて駆動容量Ｃ1を減少させる方向に調整する。逆に、サンプリング信号ＳshがＬｏｗレベルであれば、駆動電圧Ｖcontを上昇させて駆動容量Ｃ1を増加させる方向に調整する。
【００３２】
この駆動電圧発生回路２４は、比較器２２の比較結果に応じて出力信号Ｖpを調整するレベル変換回路２４Ａと、このレベル変換回路２４Ａから出力された出力信号Ｖpを平滑化して直流の駆動電圧Ｖcontを出力する平滑化フィルタ２４Ｂとによって構成されている。ここで、レベル変換回路２４Ａは、高電圧生成回路２５に接続され、この高電圧生成回路２５から駆動電圧Ｖcontの最大値よりも高い高電圧Ｖhが供給される。そして、レベル変換回路２４Ａは、比較器２２の比較結果信号Ｓeに応じて、出力信号Ｖpを高電圧Ｖhまたは０Ｖに設定する。具体的には、比較器２２の比較結果信号ＳeがＨｉｇｈレベルであれば、レベル変換回路２４Ａは出力信号Ｖpを０Ｖに設定し、比較器２２の比較結果信号ＳeがＬｏｗレベルであれば、レベル変換回路２４Ａは出力信号Ｖpを高電圧Ｖhに設定する。これにより、出力信号Ｖpは、比較結果信号Ｓeに応じて高電圧Ｖhに設定される時間が増加または減少する。
【００３３】
また、平滑化フィルタ２４Ｂは、例えば抵抗および容量からなる低域通過フィルタによって構成されている。そして、平滑化フィルタ２４Ｂは、時定数に応じて出力信号Ｖpを平滑化し、出力信号Ｖpが高電圧Ｖhに設定される時間に応じた直流の駆動電圧Ｖcontを出力する。このため、駆動電圧Ｖcontは、出力信号Ｖpが高電圧Ｖhに設定される時間が長くなると高くなり、短くなると低くなる。
【００３４】
一方、高電圧生成回路２５は、電源電圧Ｖddを昇圧する昇圧回路によって構成され、例えば数Ｖ程度の電源電圧Ｖddを昇圧し、例えば数十Ｖ程度のように電源電圧Ｖddよりも高い高電圧Ｖhを出力する。
【００３５】
なお、駆動電圧発生回路２４は、出力信号Ｖpを高電圧Ｖhに設定する時間を増加または減少させることによって駆動電圧Ｖcontを調整する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、駆動電圧Ｖcontを出力する平滑化容量を設けると共に、この平滑化容量にソース電流またはシンク電流を流すことによって駆動電圧Ｖcontを増加または減少させる構成としてもよい。
【００３６】
次に、図１、図４および図５を用いて、容量検出回路３１について説明する。
【００３７】
容量検出回路３１は、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1に接続され検出信号Ｓxを出力する検出信号出力回路３２と、基準容量Ｃrefに接続され基準信号Ｓyを出力する基準信号出力回路３５とを備えている。ここで、駆動容量Ｃ１および基準容量Ｃrefの一端側には駆動電圧Ｖcontが供給される。
【００３８】
検出信号出力回路３２は、検出用電流源３３Ａを有する検出用電流回路３３と、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1の他端側を検出用電流回路３３およびグランドのいずれかに選択的に接続する検出用スイッチ３４とによって構成されている。
【００３９】
検出用電流回路３３は、電源電圧Ｖddによって駆動する検出用電流源３３Ａと、２個のＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2からなるカレントミラー回路３３Ｂとによって構成される。検出用電流源３３Ａは、例えば可変電流源によって構成され、駆動容量Ｃ1の目標値と基準容量Ｃrefとの比率に応じた検出用電流Ｉcontを出力する。このとき、検出用電流Ｉcontの電流値は、駆動容量Ｃ1の目標値を決めるための外部入力信号Ｓc1〜ＳcNによって設定される。
【００４０】
また、カレントミラー回路３３ＢのＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ソース同士が互いに接続されると共に、ゲート同士が互いに接続される。このとき、ＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2のソースには、高電圧Ｖhよりも低い電源電圧Ｖddが印加される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ1のドレインは、検出用電流源３３Ａに接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2のゲートに接続される。これにより、検出用電流源３３Ａから出力された検出用電流Ｉcontは、ＭＯＳスイッチＭＰ1を通じてＭＯＳスイッチＭＰ2にコピーされる。
【００４１】
検出用スイッチ３４は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＰ3とｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＮ1とによって構成される。ＭＯＳスイッチＭＰ3のソースはＭＯＳスイッチＭＰ2のドレインに接続され、ＭＯＳスイッチＭＮ1のソースはグランドに接続される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ3とＭＯＳスイッチＭＮ1は、ドレイン同士が互いに接続されると共に、これらのドレインは駆動容量Ｃ1の他端側と比較器２２の入力端に接続される。
【００４２】
また、ＭＯＳスイッチＭＰ3とＭＯＳスイッチＭＮ1は、ゲート同士が互いに接続されると共に、発振器２６から第１のクロック信号ＣＬＫ1が入力される。これにより、ＭＯＳスイッチＭＰ3とＭＯＳスイッチＭＮ1は、互いにインバータ動作を行い、一方がＯＮになるときに、他方がＯＦＦになる。具体的には、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＨｉｇｈレベルになると、ＭＯＳスイッチＭＰ3がＯＦＦになると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ1がＯＮになる。これにより、駆動容量Ｃ1の他端側はグランドに接続され、検出信号Ｓxは０Ｖになる。これに対し、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルになると、ＭＯＳスイッチＭＰ3がＯＮになると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ1がＯＦＦになる。これにより、駆動容量Ｃ1の他端側には検出用電流源３３Ａからの検出用電流Ｉcontがカレントミラー回路３３Ｂを通じて供給され、検出信号Ｓxは検出用電流Ｉcontと駆動容量Ｃ1に応じて徐々に上昇する。このとき、検出信号Ｓxの大きさは、数１の式に示すように、検出用電流Ｉcontとその供給時間ｔに比例し、駆動容量Ｃ1に反比例する。
【００４３】
【数１】
【００４４】
基準信号出力回路３５は、基準用電流源３６Ａを有する基準用電流回路３６と、基準容量Ｃrefの他端側を検出用電流回路３６およびグランドのいずれかに選択的に接続する基準用スイッチ３７とによって構成されている。
【００４５】
基準用電流回路３６は、電源電圧Ｖddによって駆動する基準用電流源３６Ａと、２個のＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5からなるカレントミラー回路３６Ｂとによって構成される。基準用電流源３６Ａは、例えば一定の基準用電流Ｉrefを出力する電流源によって構成される。
【００４６】
また、カレントミラー回路３６Ｂは、検出用電流回路３３のカレントミラー回路３３Ｂとほぼ同様に構成される。このため、カレントミラー回路３６ＢのＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ソース同士が互いに接続されて電源電圧Ｖddが印加されると共に、ゲート同士が互いに接続される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ4のドレインは、基準用電流源３６Ａに接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5のゲートに接続される。これにより、基準用電流源３６Ａから出力された基準用電流Ｉrefは、ＭＯＳスイッチＭＰ4を通じてＭＯＳスイッチＭＰ5にコピーされる。
【００４７】
基準用スイッチ３７は、検出用電流回路３３の検出用スイッチ３４とほぼ同様に構成され、検出用スイッチ３４と同期してＯＮとＯＦＦが切り換わる。このため、基準用スイッチ３７は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＰ6とｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＮ2とによって構成される。ＭＯＳスイッチＭＰ6のソースはＭＯＳスイッチＭＰ5のドレインに接続され、ＭＯＳスイッチＭＮ2のソースはグランドに接続される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ6とＭＯＳスイッチＭＮ2は、ドレイン同士が互いに接続されると共に、これらのドレインは基準容量Ｃrefの他端側と比較器２２の入力端に接続される。
【００４８】
また、ＭＯＳスイッチＭＰ6とＭＯＳスイッチＭＮ2は、ゲート同士が互いに接続されると共に、発振器２６から第１のクロック信号ＣＬＫ1が入力される。これにより、ＭＯＳスイッチＭＰ6とＭＯＳスイッチＭＮ2は、互いにインバータ動作を行い、一方がＯＮになるときに、他方がＯＦＦになる。具体的には、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＨｉｇｈレベルになると、ＭＯＳスイッチＭＰ6がＯＦＦになると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ2がＯＮになる。これにより、基準容量Ｃrefの他端側はグランドに接続され、基準信号Ｓyは０Ｖになる。これに対し、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルになると、ＭＯＳスイッチＭＰ6がＯＮになると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ2がＯＦＦになる。これにより、基準容量Ｃrefの他端側には基準用電流源３６Ａからの基準用電流Ｉrefがカレントミラー回路３６Ｂを通じて供給され、基準信号Ｓyは基準用電流Ｉrefと基準容量Ｃrefに応じて徐々に上昇する。このとき、基準信号Ｓyの大きさは、数２の式に示すように、基準用電流Ｉrefとその供給時間ｔに比例し、基準容量Ｃrefに反比例する。
【００４９】
【数２】
【００５０】
ここで、駆動電圧制御回路２１は、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyの電圧レベルが一致するように、駆動電圧Ｖcontを制御する。このとき、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyは、第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルとなったときに一緒に増加するから、数１および数２の式において、供給時間ｔは同じ値になる。このため、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyの電圧レベルが一致するときには、検出用電流Ｉcontと駆動容量Ｃ1との比率（Ｉcont／Ｃ1）が基準用電流Ｉrefと基準容量Ｃrefとの比率（Ｉref／Ｃref）が一致するようになる。従って、検出用電流Ｉcontが基準用電流Ｉrefに比べて大きくなると、これらの電流の比率（Ｉcont／Ｉref）に応じて駆動容量Ｃ1も基準容量Ｃrefに比べて大きくなる。
【００５１】
本発明の実施の形態による可変容量装置１は以上のような構成を有するものであり、次に容量検出回路３１による検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyの出力動作について説明する。
【００５２】
図６および図７は、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyの時間変化を例示したものである。容量検出回路３１は、発振器２６から入力される第１のクロック信号ＣＬＫ1に同期して、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７の切り換え動作を繰り返す。第１のクロック信号ＣＬＫ1がＨｉｇｈレベルになった時点ｔ0では、検出用スイッチ３４は駆動容量Ｃ1をグランドに接続し、基準用スイッチ３７は基準容量Ｃrefをグランドに接続する。このとき、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyは、いずれもグランド電位（０Ｖ）になる。
【００５３】
第１のクロック信号ＣＬＫ1がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り換わる時点ｔ1では、検出用スイッチ３４は駆動容量Ｃ1を検出用電流回路３３に接続し、基準用スイッチ３７は基準容量Ｃrefを基準用電流回路３６に接続する。このとき、駆動容量Ｃ1に検出用電流Ｉcontが供給されて、検出信号Ｓxは上昇する。同様に、基準容量Ｃrefに基準用電流Ｉrefが供給されて、基準信号Ｓyも上昇する。そして、比較器２２は、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyを比較し、これらの比較結果に応じた比較結果信号Ｓeを出力する。
【００５４】
第１のクロック信号ＣＬＫ1がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り換わる時点ｔ2では、スイッチ３４，３７はグランド側に切り換わり、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyは、再びグランド電位になる。時点ｔ3以降については、時点ｔ0から時点ｔ2までと同様な動作を繰り返す。
【００５５】
ここで、検出用電流回路３３と基準用電流回路３６は、いずれも電源電圧Ｖddによって駆動する。このため、検出信号Ｓxと基準信号Ｓyの最大電圧は、電源電圧Ｖddとなる。従って、容量検出回路３１および比較器２２は、数Ｖ程度の電源電圧Ｖddに応じた低耐圧の回路デバイスを使用することができる。
【００５６】
また、第１のクロック信号ＣＬＫ1は検出信号Ｓx等を繰り返し出力させるための周期的な信号である。このクロック信号ＣＬＫ1のデューティ比をＤ1とすると、検出信号Ｓxの最大値は電源電圧Ｖddであるから、検出信号Ｓxの最大値の時間平均値Ｓx_aveは、以下の数３の式に示すように、電源電圧Ｖddとデューティ比Ｄ1との積で表される。
【００５７】
【数３】
【００５８】
従って、駆動容量Ｃ1に印加される端子間電圧は駆動電圧Ｖcontと時間平均値Ｓx_aveとの差ΔＶ（ΔＶ＝Ｖd−Ｓx_ave）となる。この差ΔＶが電源電圧Ｖddよりも大きい場合には、可変容量素子２を電源電圧Ｖddよりも高い電圧（例えば数十Ｖ）で駆動し、その他の回路ブロックは低圧な電源電圧Ｖddで駆動することができる。
【００５９】
次に、容量検出回路３１および駆動電圧制御回路２１による駆動容量Ｃ1の容量制御動作について説明する。
【００６０】
図６は、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値が目標値に比べて小さく、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも大きい場合を示している。例えば時点ｔ1と時点ｔ2との間のように、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７がＯＮになり、駆動容量Ｃ1が検出用電流回路３３に接続され、基準容量Ｃrefが基準用電流回路３６に接続されているときには、容量検出回路３１は容量検出動作を行っている。このとき、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも大きい（Ｓx＞Ｓy）から、比較器２２の比較結果信号ＳeはＬｏｗレベル（例えばＳe＝０Ｖ）となる。また、例えば時点ｔ2と時点ｔ3との間のように、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７がＯＦＦになり、駆動容量Ｃ1と基準容量Ｃrefがいずれもグランドに接続されているときには、検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyはグランド電位となり、比較結果信号ＳeはＬｏｗレベル（例えばＳe＝０Ｖ）となる。
【００６１】
従って、比較器２２の後段に接続されたサンプルホールド回路２３は、発振器２６からの第２のクロック信号ＣＬＫ2に基づいて比較結果信号Ｓeをサンプリングし、Ｌｏｗレベルに安定したサンプリング信号Ｓshを出力する。このとき、レベル変換回路２４Ａは、高電圧生成回路２５から入力される高電圧Ｖhを電源として動作する反転回路であり、入力閾値電圧は例えば電源電圧Ｖddの半分（Ｖdd／２）に設定する。このため、サンプリング信号ＳshがＬｏｗレベルのときには、レベル変換回路２４Ａの出力信号Ｖpは高電圧Ｖhとなる。レベル変換回路２４Ａの後段には平滑化フィルタ２４Ｂが接続されているから、平滑化フィルタ２４Ｂの時定数によって、駆動電圧Ｖcontの電位は高電圧Ｖhに向けて上昇する。この結果、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1に印加される端子間電圧が増加し、駆動容量Ｃ1が増加すると共に、可変容量Ｃ2が増加する。
【００６２】
図７は、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値が目標値に比べて大きく、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも小さい場合を示している。例えば時点ｔ1と時点ｔ2との間のように、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７がＯＮになっているときには、容量検出回路３１は容量検出動作を行っている。このとき、検出信号Ｓxが基準信号Ｓyよりも小さい（Ｓx＜Ｓy）から、比較器２２の比較結果信号ＳeはＨｉｇｈレベル（例えばＳe＝Ｖdd）となる。また、例えば時点ｔ2と時点ｔ3との間のように、検出用スイッチ３４と基準用スイッチ３７がＯＦＦになっているときには、検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyはグランド電位となり、比較結果信号ＳeはＬｏｗレベル（例えばＳe＝０Ｖ）となる。
【００６３】
比較器２２の後段に接続されたサンプルホールド回路２３は、発振器２６からの第２のクロック信号ＣＬＫ2に基づいて比較結果信号Ｓeをサンプリングする。このとき、サンプルホールド回路２３は、容量検出回路３１が容量検出動作を行っている区間、即ち駆動容量Ｃ1が検出用電流回路３３に接続され、基準容量Ｃrefが基準用電流回路３６に接続されている区間でのみサンプリングを行うための第２のクロック信号ＣＬＫ2が入力されている。このため、サンプルホールド回路２３は、Ｈｉｇｈレベルとして電源電圧Ｖddに安定したサンプリング信号Ｓsh（Ｓsh＝Ｖdd）を出力する。このとき、レベル変換回路２４Ａは、高電圧生成回路２５から入力される高電圧Ｖhを電源として動作する反転回路であるから、サンプリング信号ＳshがＨｉｇｈレベルのときには、レベル変換回路２４Ａの出力信号Ｖpはグランド電位（Ｖp＝０Ｖ）となる。これにより、平滑化フィルタ２４Ｂの時定数によって、駆動電圧Ｖcontの電位はグランド電位に向けて低下する。この結果、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1に印加される端子間電圧が減少し、駆動容量Ｃ1が減少すると共に、可変容量Ｃ2が減少する。
【００６４】
上述した容量制御のフィードバック動作を繰り返し、図８に示すように、駆動電圧Ｖcontは目標電圧値に収束する。これにより、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値は目標値に収束し、可変容量Ｃ2も駆動容量Ｃ1の目標値に応じた値に収束する。このように駆動容量Ｃ1が目標値に収束した状態では、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1と駆動電圧発生回路２４との間での電流消費は極めて少なくなる。一方、駆動容量Ｃ1の容量検出で必要になる時間平均電流Ｉcont_aveは、検出信号Ｓxに伴う電流消費であるから、以下の数４の式に示すように、検出用電流Ｉcontと第１のクロック信号ＣＬＫ1のデューティ比Ｄ1との積で表される。このとき、容量検出に伴う消費電力Ｗは、数５の式に示すように、時間平均電流Ｉcont_aveと電源電圧Ｖddとの積で表される。
【００６５】
【数４】
【００６６】
【数５】
【００６７】
数５の式に示すように、駆動容量Ｃ1の容量検出に伴う消費電力Ｗは、検出用電流回路３３に接続される電源電圧Ｖddに比例していることが分かる。本実施の形態では、検出用電流回路３３に低圧の電源電圧Ｖddを接続できるため、低消費電力化を図ることができる。
【００６８】
以上説明した通り、本実施の形態による可変容量装置１によれば、検出用スイッチ３４によって可変容量素子２の駆動容量Ｃ1と検出用電流回路３３とを接続したときには、検出用電流回路３３から駆動容量Ｃ1に向けて検出用電流Ｉcontが流れる。このとき、駆動容量Ｃ1の両端側のうち検出用電流回路３３と接続された他端側の電圧は、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値に応じて昇圧される。このため、容量検出回路３１は、検出用スイッチ３４によって駆動容量Ｃ1と検出用電流回路３３とを接続したときに、駆動容量Ｃ1の他端側に印加される電圧に応じて検出信号Ｓxを出力することができる。
【００６９】
また、駆動容量Ｃ1の一端側に駆動電圧Ｖcontが供給され、駆動容量Ｃ1の他端側に検出用電流回路３３が接続される。このため、駆動容量Ｃ1の他端側に印加される電圧は、最大でも検出用電流回路３３に供給される電源電圧Ｖddとなる。従って、容量検出回路３１から出力される検出信号Ｓxの電圧レベルを駆動電圧Ｖcontに比べて低くすることができ、容量検出回路３１等を小型化することができる。
【００７０】
さらに、駆動電圧制御回路２１は駆動容量Ｃ1の検出信号Ｓxと基準信号Ｓyとを比較する比較器２２を備える。このとき、容量検出回路３１は検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyとして電源電圧Ｖdd以下の電圧を出力するから、比較器２２の入力電圧を駆動電圧Ｖcontよりも低圧な電源電圧Ｖdd以下にすることができ、比較器２２に低耐圧の回路デバイスを使用することができる。
【００７１】
これに加えて、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値を検出するために、駆動容量Ｃ1と検出用電流回路３３との接続と遮断を繰り返したときには、検出用電流回路３３からの検出用電流Ｉcontと電源電圧Ｖddとの積に応じた電力が消費される。このため、従来技術のように、駆動電圧Ｖcontに応じた電力が消費される場合に比べて、消費電力を低減することができる。
【００７２】
また、基準用スイッチ３７によって基準容量Ｃrefと基準用電流回路３６とを接続したときには、基準用電流回路３６から基準容量Ｃrefに向けて基準用電流Ｉrefが流れる。このとき、基準容量Ｃrefの両端側のうち基準用電流回路３６と接続された他端側の電圧は、基準容量Ｃrefのキャパシタンス値に応じて昇圧される。このため、容量検出回路３１は、基準用スイッチ３７によって基準容量Ｃrefと基準用電流回路３６とを接続したときに、基準容量Ｃrefの他端側に印加される電圧に応じて、駆動容量Ｃ1のキャパシタンス値の基準となる基準信号Ｓyを出力することができる。
【００７３】
次に、図１０は第２の実施の形態による容量検出回路を示し、本実施の形態の特徴は、検出用電流回路と基準用電流回路は、互いに共通した単一の共通電流源に流れる電流をコピーするカレントミラー回路を用いて構成したことにある。なお、第２の実施の形態では第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７４】
第２の実施の形態による容量検出回路４１は、第１の実施の形態による容量検出回路３１と同様に、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1に接続され検出信号Ｓxを出力し検出用電流回路４７および検出用スイッチ３４からなる検出信号出力回路３２と、基準容量Ｃrefに接続され基準信号Ｓyを出力し基準用電流回路４９および基準用スイッチ３７からなる基準信号出力回路３５とを備えている。但し、検出用電流回路４７および基準用電流回路４９は、単一の共通電流源４２に流れる電流をコピーするカレントミラー回路４３を用いて構成されている。
【００７５】
ここで、共通電流源４２は、予め決められた一定の電流ｉ0を流す。また、カレントミラー回路４３は、例えば４個のＭＯＳスイッチＭＰ7〜ＭＰ10を用いて構成され、共通電流源４２に流れる電流ｉ0をコピーする。これらのＭＯＳスイッチＭＰ7〜ＭＰ10は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、ソース同士が互いに接続されると共に、ゲート同士が互いに接続される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ7のドレインは、共通電流源４２に接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ7〜ＭＰ10のゲートに接続される。これにより、ＭＯＳスイッチＭＰ7に共通電流源４２の電流ｉ0が流れたときには、ＭＯＳスイッチＭＰ8〜ＭＰ10のドレイン−ソース間にも、共通電流源４２の電流ｉ0と同じ大きさの電流が流れる。
【００７６】
ＭＯＳスイッチＭＰ8，ＭＰ9は、電流調整回路４４のＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4を介してカレントミラー回路４６に接続される。具体的には、ＭＯＳスイッチＭＰ8，ＭＰ9のドレインは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4のドレインにそれぞれ接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4のソース同士は互いに接続される。そして、ＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4のソースは、カレントミラー回路４６のＭＯＳスイッチＭＰ1のソースに接続され、カレントミラー回路４６に向けて検出用電流Ｉcontを流す。
【００７７】
また、ＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4のゲートにはスイッチ制御回路４５からＨｉｇｈレベルまたはＬｏｗレベルの信号が入力され、この信号に応じてＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4は導通状態（ＯＮ）と遮断状態（ＯＦＦ）とが切り換わる。このとき、スイッチ制御回路４５は、外部入力信号Ｓc1，Ｓc2に応じてＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4の両方または一方のＯＮ／ＯＦＦを切り換える。
【００７８】
具体的には、外部入力信号Ｓc1が入力されたときには、スイッチ制御回路４５は、ＭＯＳスイッチＭＮ3をＯＮにし、ＭＯＳスイッチＭＮ4をＯＦＦにする。このとき、検出用電流Ｉcontは、共通電流源４２の電流ｉ0と同じ大きさになる。一方、外部入力信号Ｓc2が入力されたときには、スイッチ制御回路４５は、ＭＯＳスイッチＭＮ3，ＭＮ4を両方ともＯＮにする。このとき、検出用電流Ｉcontは、共通電流源４２の電流ｉ0の２倍の大きさになる。このように、スイッチ制御回路４５は、外部入力信号Ｓc1，Ｓc2に応じて、検出用電流Ｉcontの大きさを制御する。
【００７９】
カレントミラー回路４６は、第１の実施の形態によるカレントミラー回路３３Ｂと同様に、ＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2を用いて構成される。カレントミラー回路４６のＭＯＳスイッチＭＰ2のソースには電源電圧Ｖddが印加される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ1のドレインは、グランドに接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ1，ＭＰ2のゲートに接続される。このため、電流調整回路４４から出力された検出用電流Ｉcontは、ＭＯＳスイッチＭＰ1を通じてＭＯＳスイッチＭＰ2にコピーされる。そして、ＭＯＳスイッチＭＰ2のドレインは、検出用スイッチ３４のＭＯＳスイッチＭＰ3のソースに接続され、検出用電流Ｉcontを検出用スイッチ３４に向けて出力する。
【００８０】
従って、共通電流源４２、カレントミラー回路４３のＭＯＳスイッチＭＰ7〜ＭＰ9、電流調整回路４４およびカレントミラー回路４６は、検出用スイッチ３４に向けて検出用電流Ｉcontを出力する検出用電流回路４７を構成している。
【００８１】
一方、ＭＯＳスイッチＭＰ10は、カレントミラー回路４８に接続されている。このとき、ＭＯＳスイッチＭＰ10のドレイン−ソース間には、共通電流源４２の電流ｉ0と同じ大きさの基準用電流Ｉrefが流れる。そして、ＭＯＳスイッチＭＰ10のドレインは、カレントミラー回路４８のＭＯＳスイッチＭＰ4のソースに接続され、カレントミラー回路４８に向けて基準用電流Ｉrefを流す。
【００８２】
また、カレントミラー回路４８は、第１の実施の形態によるカレントミラー回路３６Ｂと同様に、ＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5を用いて構成される。カレントミラー回路４８のＭＯＳスイッチＭＰ5のソースには電源電圧Ｖddが印加される。また、ＭＯＳスイッチＭＰ4のドレインは、グランドに接続されると共に、ＭＯＳスイッチＭＰ4，ＭＰ5のゲートに接続される。このため、ＭＯＳスイッチＭＰ10から出力された基準用電流Ｉrefは、ＭＯＳスイッチＭＰ4を通じてＭＯＳスイッチＭＰ5にコピーされる。そして、ＭＯＳスイッチＭＰ5のドレインは、基準用スイッチ３７のＭＯＳスイッチＭＰ6のソースに接続され、基準用電流Ｉrefを基準用スイッチ３７に向けて出力する。
【００８３】
従って、共通電流源４２、カレントミラー回路４３のＭＯＳスイッチＭＰ7，ＭＰ10およびカレントミラー回路４８は、基準用スイッチ３７に向けて基準用電流Ｉrefを出力する基準用電流回路４９を構成している。
【００８４】
かくして、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第２の実施の形態では、検出用電流回路４７と基準用電流回路４９は、共通電流源４２に流れる電流ｉ0をコピーするカレントミラー回路４３を用いて構成した。このため、単一の共通電流源４２を用いるから、別個の電流源や電圧源を用いた場合に比べて、駆動容量Ｃ1の検出信号Ｓxおよび基準信号Ｓyのばらつきを抑制することができる。
【００８５】
この効果について具体的に説明する。一般的に、集積回路内で基準電源を生成すると、電流値の絶対値のばらつきが１０〜３０％程度発生する。従来技術では、容量検出用の電流と基準電圧とを用いているため、これらの絶対値ばらつきが容量検出精度に影響し、検出精度が低下する傾向がある。
【００８６】
これに対して、本実施の形態では、検出用電流Ｉcontおよび基準用電流Ｉrefの相対ばらつきが影響する。これに加え、カレントミラー回路４３を用いたから、共通電流源４２に流れる電流ｉ0をコピーしたコピー電流（ＭＯＳスイッチＭＰ8〜ＭＰ10に流れる電流）のばらつきは、別個の電源を生成した場合の絶対値ばらつきに比べて小さい。駆動容量Ｃ1の容量検出精度はコピー電流に基づく検出用電流Ｉcontおよび基準用電流Ｉrefの影響を受けるため、本実施の形態では、検出用電流Ｉcontおよび基準用電流Ｉrefのばらつき抑制が容易であり、容量検出の精度を高めることができる。
【００８７】
なお、前記第２の実施の形態では、カレントミラー回路４３の２個のＭＯＳスイッチＭＰ7，ＭＰ8および電流調整回路４４等を用いて２種類の検出用電流Ｉcontを出力する構成としたが、カレントミラー回路に任意のｎ個のＭＯＳスイッチを設けることによって、ｎ種類の検出用電流Ｉcontを出力する構成としてもよい。
【００８８】
また、前記第１，第２の実施の形態では、検出用電流Ｉcontを変化させることによって、駆動容量Ｃ1の目標値を変更する構成としたが、基準用電流Ｉrefや基準用容量Ｃrefを変化させることによって、駆動容量Ｃ1の目標値を変更する構成としてもよい。
【００８９】
また、前記第１，第２の実施の形態による容量検出回路３１，４１では、検出用電流回路３３，４７に加えて、基準容量Ｃrefを用いて基準信号Ｓyを出力するための基準用電流回路３６，４９を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１１に示す変形例による容量検出回路５１のように、基準用電流回路を省いて、検出用電流回路３３および検出用スイッチ３４によって構成してもよい。この場合、基準信号Ｓyは、予め決められた基準電圧Ｖrefを出力する基準電圧源５２を用いて比較器２２に入力すればよい。なお、基準電圧Ｖrefは、駆動容量Ｃ1の目標値に応じて可変に設定する構成としてもよい。
【００９０】
また、前記第１，第２の実施の形態では、容量検出回路３１，４１はＭＯＳＦＥＴを用いて構成したが、例えばバイポーラトランジスタジス等の他のスイッチ素子を用いて構成してもよい。
【００９１】
また、前記第１，第２の実施の形態では、可変容量素子２の駆動容量Ｃ1を検出して駆動容量Ｃ1を変化させる構成としたが、可変容量Ｃ2を検出して駆動容量Ｃ1を変化させる構成としてもよい。さらに、駆動容量Ｃ1と可変容量Ｃ2を共通化した単一の可変容量を設け、この可変容量を検出し、変化させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１ 可変容量装置
２ 可変容量素子
２１ 駆動電圧制御回路
２２ 比較器
３１，４１，５１ 容量検出回路
３３，４７ 検出用電流回路
３４ 検出用スイッチ
３６，４９ 基準用電流回路
３７ 基準用スイッチ
４２ 共通電流源
４３ カレントミラー回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電圧に応じて静電容量が変化する可変容量素子と、該可変容量素子の静電容量を検出する容量検出回路と、該容量検出回路による静電容量の検出値に基づいて前記駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路とを備えた可変容量装置において、
前記可変容量素子の一端側には前記駆動電圧を供給し、
前記容量検出回路は、前記駆動電圧よりも低圧の電源電圧によって駆動する検出用電流回路と、前記可変容量素子の他端側を該検出用電流回路およびグランドのいずれかに選択的に接続する検出用スイッチとを備え、
前記容量検出回路は、前記検出用スイッチによって前記可変容量素子と前記検出用電流回路とを接続したときに、前記可変容量素子の他端側に印加される電圧に応じて前記検出値を出力する構成としたことを特徴とする可変容量装置。
【請求項２】
前記駆動電圧に一端側が接続された基準容量を設け、
前記容量検出回路は、前記電源電圧によって駆動する基準用電流回路と、前記基準容量の他端側を該基準用電流回路およびグランドのいずれかに選択的に接続する基準用スイッチとを備え、
前記容量検出回路は、前記基準用スイッチによって前記基準容量と前記基準用電流回路とを接続したときに、前記基準容量の他端側に印加される電圧に応じて基準値を出力する構成としてなる請求項１に記載の可変容量装置。
【請求項３】
前記検出用電流回路と前記基準用電流回路は、互いに共通した単一の共通電流源に流れる電流をコピーするカレントミラー回路を用いて構成してなる請求項２に記載の可変容量装置。
【請求項４】
前記駆動電圧制御回路は、前記静電容量の検出値と基準値とを比較する比較器を備え、該比較器の比較結果に応じて前記駆動電圧を昇圧または降圧する構成としてなる請求項２または３に記載の可変容量装置。
【請求項１】
駆動電圧に応じて静電容量が変化する可変容量素子と、該可変容量素子の静電容量を検出する容量検出回路と、該容量検出回路による静電容量の検出値に基づいて前記駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路とを備えた可変容量装置において、
前記可変容量素子の一端側には前記駆動電圧を供給し、
前記容量検出回路は、前記駆動電圧よりも低圧の電源電圧によって駆動する検出用電流回路と、前記可変容量素子の他端側を該検出用電流回路およびグランドのいずれかに選択的に接続する検出用スイッチとを備え、
前記容量検出回路は、前記検出用スイッチによって前記可変容量素子と前記検出用電流回路とを接続したときに、前記可変容量素子の他端側に印加される電圧に応じて前記検出値を出力する構成としたことを特徴とする可変容量装置。
【請求項２】
前記駆動電圧に一端側が接続された基準容量を設け、
前記容量検出回路は、前記電源電圧によって駆動する基準用電流回路と、前記基準容量の他端側を該基準用電流回路およびグランドのいずれかに選択的に接続する基準用スイッチとを備え、
前記容量検出回路は、前記基準用スイッチによって前記基準容量と前記基準用電流回路とを接続したときに、前記基準容量の他端側に印加される電圧に応じて基準値を出力する構成としてなる請求項１に記載の可変容量装置。
【請求項３】
前記検出用電流回路と前記基準用電流回路は、互いに共通した単一の共通電流源に流れる電流をコピーするカレントミラー回路を用いて構成してなる請求項２に記載の可変容量装置。
【請求項４】
前記駆動電圧制御回路は、前記静電容量の検出値と基準値とを比較する比較器を備え、該比較器の比較結果に応じて前記駆動電圧を昇圧または降圧する構成としてなる請求項２または３に記載の可変容量装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１６７３０（Ｐ２０１３−１６７３０Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９９７４（Ｐ２０１１−１４９９７４）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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