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JP2008209182A - Detection device, sensor and electronic device - Google Patents

Detection device, sensor and electronic device Download PDF

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JP2008209182A
JP2008209182A JP2007044981A JP2007044981A JP2008209182A JP 2008209182 A JP2008209182 A JP 2008209182A JP 2007044981 A JP2007044981 A JP 2007044981A JP 2007044981 A JP2007044981 A JP 2007044981A JP 2008209182 A JP2008209182 A JP 2008209182A
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JP
Japan
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circuit
detection
drive
determination
signal
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Pending
Application number
JP2007044981A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Imai
信行 今井
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】起動特性の向上や発振状態のモニタを実現できる検出装置等を提供すること。
【解決手段】検出装置30は、駆動回路40と検出回路60を含む。駆動回路40は、振動子10(物理量トランスデューサ)の駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧VCを出力する駆動振幅検出回路52を含み、検出回路60は、検出信号のゲインを調整するゲイン制御回路80を含む。ゲイン制御回路80は、駆動振幅検出回路52からの制御電圧VCに基づいて検出信号のゲインを調整する。検出回路60は、制御電圧VCを所与の判定電圧と比較し、振動子10が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含む。
【選択図】図1
To provide a detection device and the like capable of realizing improvement of starting characteristics and monitoring of an oscillation state.
A detection device includes a drive circuit and a detection circuit. The drive circuit 40 includes a drive amplitude detection circuit 52 that detects the drive amplitude of the vibrator 10 (physical quantity transducer) and outputs a control voltage VC according to the detected drive amplitude. The detection circuit 60 has a gain of the detection signal. A gain control circuit 80 for adjusting The gain control circuit 80 adjusts the gain of the detection signal based on the control voltage VC from the drive amplitude detection circuit 52. The detection circuit 60 includes a determination circuit that compares the control voltage VC with a given determination voltage and outputs determination information notifying at least whether the vibrator 10 is in a steady oscillation state or an oscillation starting process.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、検出装置、センサ及び電子機器に関する。   The present invention relates to a detection device, a sensor, and an electronic device.

デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機、カーナビゲーションシステム等の電子機器には、外的な要因で変化する物理量を検出するためのジャイロセンサが組み込まれている。このようなジャイロセンサは、角速度等の物理量を検出し、いわゆる手振れ補正、姿勢制御、GPS自律航法などに用いられる。   Electronic devices such as a digital camera, a video camera, a mobile phone, and a car navigation system incorporate a gyro sensor for detecting a physical quantity that changes due to an external factor. Such a gyro sensor detects a physical quantity such as an angular velocity and is used for so-called camera shake correction, attitude control, GPS autonomous navigation, and the like.

そして近年、ジャイロセンサの1つとして圧電型の振動ジャイロセンサが注目されている。そのなかでも、圧電材料として水晶が用いられる水晶圧電振動ジャイロセンサは、多くの装置への組み込み向けに最適なセンサとして期待が寄せられている。この振動ジャイロセンサの検出装置では、ジャイロセンサの回転によって発生するコリオリ力に応じた信号である所望信号を検出し、回転角速度を求めている。   In recent years, a piezoelectric vibration gyro sensor has attracted attention as one of the gyro sensors. Among them, a quartz piezoelectric vibration gyro sensor using quartz as a piezoelectric material is expected as an optimum sensor for incorporation into many devices. In this vibration gyro sensor detection device, a desired signal, which is a signal corresponding to the Coriolis force generated by the rotation of the gyro sensor, is detected to obtain the rotational angular velocity.

このような振動ジャイロセンサでは、駆動回路により振動子を駆動して、振動子を発振させる。そして検出回路が、定常発振状態の振動子からの検出信号を受け、所望信号を検出する。   In such a vibration gyro sensor, the vibrator is driven by a drive circuit to oscillate the vibrator. The detection circuit receives a detection signal from the vibrator in the steady oscillation state and detects a desired signal.

しかしながら、振動子が定常発振状態になるまでには、ある程度の時間を要し、振動子が定常発振状態にならないと、所望の仕様感度を得ることができない。特に水晶などのQ値が高い振動子では、発振は高安定であるが、定常発振状態になるまでに時間がかかり、起動特性の点で劣るという問題点がある。またこれまでの振動ジャイロセンサでは、振動子が定常発振状態なのか、発振起動過程なのかを、外部から判断できないという問題点もある。
特開平3−226620号公報
However, a certain amount of time is required until the vibrator is in a steady oscillation state, and a desired specification sensitivity cannot be obtained unless the vibrator is in a steady oscillation state. In particular, in a vibrator having a high Q value such as a crystal, the oscillation is highly stable, but it takes time to reach a steady oscillation state, and there is a problem that the starting characteristic is inferior. Further, the conventional vibration gyro sensor has a problem that it cannot be determined from the outside whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation starting process.
JP-A-3-226620

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、起動特性の向上や発振状態のモニタを実現できる検出装置、センサ及び電子機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object of the present invention is to provide a detection device, a sensor, and an electronic device that can realize improvement of starting characteristics and monitoring of an oscillation state. It is in.

本発明は、駆動信号を出力して物理量トランスデューサを駆動する駆動回路と、前記物理量トランスデューサから検出信号を受け、検出信号から所望信号を検出する検出回路とを含み、前記駆動回路は、前記物理量トランスデューサの駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧を出力する駆動振幅検出回路を含み、前記検出回路は、検出信号のゲインを調整するゲイン制御回路を含み、前記ゲイン制御回路は、前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧に基づいて検出信号のゲインを調整する検出装置に関係する。   The present invention includes a drive circuit that outputs a drive signal to drive a physical quantity transducer, and a detection circuit that receives a detection signal from the physical quantity transducer and detects a desired signal from the detection signal, and the drive circuit includes the physical quantity transducer And a drive amplitude detection circuit that outputs a control voltage corresponding to the detected drive amplitude. The detection circuit includes a gain control circuit that adjusts a gain of a detection signal. The present invention relates to a detection device that adjusts the gain of a detection signal based on the control voltage from the drive amplitude detection circuit.

本発明によれば、物理量トランスデューサの駆動振幅が検出され、検出された駆動振幅に応じた制御電圧が、検出側のゲイン制御回路に供給される。そしてゲイン制御回路は、この制御電圧に基づいてゲインを調整する。このようにすれば、駆動振幅に応じて検出側のゲインが調整されるため、検出装置の高速起動が可能になり、起動特性を向上できる。   According to the present invention, the drive amplitude of the physical quantity transducer is detected, and a control voltage corresponding to the detected drive amplitude is supplied to the gain control circuit on the detection side. The gain control circuit adjusts the gain based on this control voltage. In this way, since the detection-side gain is adjusted according to the drive amplitude, the detection apparatus can be activated at a high speed, and the activation characteristics can be improved.

また本発明では、前記ゲイン制御回路は、前記駆動回路での駆動振幅に反比例するように検出信号のゲインを調整してもよい。   In the present invention, the gain control circuit may adjust the gain of the detection signal so as to be inversely proportional to the drive amplitude in the drive circuit.

また本発明では、前記ゲイン制御回路は、前記駆動回路での駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間において、前記検出回路の感度を仕様感度に近づける感度補正を行ってもよい。   In the present invention, the gain control circuit may perform sensitivity correction to bring the sensitivity of the detection circuit close to the specification sensitivity before the drive amplitude in the drive circuit reaches the specification amplitude.

このようにすれば、駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間においても、検出装置の出力を用いた種々の処理を行うことが可能になる。   This makes it possible to perform various processes using the output of the detection device even during a period before the drive amplitude reaches the specification amplitude.

また本発明では、前記物理量トランスデューサは振動子であり、前記ゲイン制御回路は、前記振動子が定常発振状態になる前の期間において、前記検出回路の感度を仕様感度に近づける感度補正を行ってもよい。   In the present invention, the physical quantity transducer is a vibrator, and the gain control circuit may perform sensitivity correction to bring the sensitivity of the detection circuit close to the specification sensitivity before the vibrator enters a steady oscillation state. Good.

このようにすれば、振動子が定常発振状態になる前の期間においても、検出装置の出力を用いた種々の処理を行うことが可能になる。   In this way, it is possible to perform various processes using the output of the detection device even during the period before the vibrator enters the steady oscillation state.

また本発明では、前記検出回路は、検出信号のオフセット調整を行うオフセット調整回路を含み、前記ゲイン制御回路は、前記オフセット調整回路の前段側に設けられてもよい。   In the present invention, the detection circuit may include an offset adjustment circuit that adjusts an offset of the detection signal, and the gain control circuit may be provided on the upstream side of the offset adjustment circuit.

このようにすれば、オフセット調整により調整されたオフセットが、ゲイン制御回路のゲイン制御が原因でずれてしまう事態等を防止できる。   By doing so, it is possible to prevent a situation in which the offset adjusted by the offset adjustment is shifted due to the gain control of the gain control circuit.

また本発明では、前記物理量トランスデューサは振動子であり、前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧を所与の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含んでもよい。   In the present invention, the physical quantity transducer is a vibrator, and the control voltage from the drive amplitude detection circuit is compared with a given determination voltage to determine whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation start process. A determination circuit that outputs determination information to be notified may be included.

このような判定情報を出力すれば、振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを、判定情報を用いて容易に知ることが可能になり、検出装置の出力を用いたアプリケーションの利便性を向上できる。   If such determination information is output, it is possible to easily know whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation starting process using the determination information, and the convenience of the application using the output of the detection device Can be improved.

また本発明では、前記判定回路は、前記制御電圧を第1の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第1の判定モニタ信号を第1の出力端子に出力し、前記制御電圧を第2の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第2の判定モニタ信号を第2の出力端子に出力してもよい。   In the present invention, the determination circuit compares the control voltage with a first determination voltage, and determines that the vibrator is in a steady oscillation state, the first determination monitor signal is output as the first output. Output to the terminal, compare the control voltage with a second determination voltage, and if it is determined that the vibrator is in the oscillation starting process, output a second determination monitor signal to the second output terminal. Also good.

このようにすれば、第1、第2の判定モニタ信号をモニタするだけで、振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを判断できるため、利便性を更に向上できる。   In this way, it is possible to determine whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation starting process only by monitoring the first and second determination monitor signals, so that convenience can be further improved.

また本発明では、前記ゲイン制御回路は、検出信号の感度補正を行い、前記判定回路は、前記駆動回路での駆動振幅は仕様振幅に達していないが前記ゲイン制御回路により感度補正が行われていることを知らせる判定情報を出力してもよい。   In the present invention, the gain control circuit performs sensitivity correction of the detection signal, and the determination circuit performs sensitivity correction by the gain control circuit although the drive amplitude in the drive circuit does not reach the specification amplitude. It is also possible to output determination information that informs the user.

このようにすれば、検出装置の出力が取りあえず有効であると判断して、検出装置の出力を用いた種々の処理を行うことが可能になる。   If it does in this way, it will be judged that the output of a detection apparatus is effective for the time being, and it will become possible to perform various processes using the output of a detection apparatus.

また本発明では、前記判定回路は、前記制御電圧を第1の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第1の判定モニタ信号を第1の出力端子に出力し、前記制御電圧を第2の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第2の判定モニタ信号を第2の出力端子に出力し、前記駆動回路での駆動振幅は仕様振幅に達していないが前記ゲイン制御回路により感度補正が行われていると判定した場合には、第3の判定モニタ信号を第3の出力端子に出力してもよい。   In the present invention, the determination circuit compares the control voltage with a first determination voltage, and determines that the vibrator is in a steady oscillation state, the first determination monitor signal is output as the first output. Output to a terminal, compare the control voltage with a second determination voltage, and if it is determined that the vibrator is in an oscillation starting process, output a second determination monitor signal to the second output terminal; When it is determined that the drive amplitude in the drive circuit does not reach the specified amplitude but sensitivity correction is performed by the gain control circuit, a third determination monitor signal is output to the third output terminal. Also good.

このようにすれば、第3の判定モニタ信号をモニタするだけで、検出装置の出力が取りあえず有効であると判断できるようになる。   In this way, it is possible to determine that the output of the detection device is valid for the time being only by monitoring the third determination monitor signal.

また本発明では、前記駆動回路は、前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧に基づいて、前記駆動回路での駆動信号のゲインを制御するゲイン制御回路を含んでもよい。   In the present invention, the drive circuit may include a gain control circuit that controls a gain of a drive signal in the drive circuit based on the control voltage from the drive amplitude detection circuit.

このようにすれば、駆動側のゲインの自動調整が可能になる。   In this way, automatic adjustment of the drive-side gain is possible.

また本発明では、前記検出回路は、前記物理量トランスデューサからの検出信号を増幅する増幅回路と、前記駆動回路からの同期信号に基づいて同期検波を行う同期検波回路を含み、前記ゲイン制御回路は、前記増幅回路と前記同期検波回路の間に設けられてもよい。   In the present invention, the detection circuit includes an amplification circuit that amplifies a detection signal from the physical quantity transducer, and a synchronous detection circuit that performs synchronous detection based on a synchronization signal from the drive circuit, and the gain control circuit includes: It may be provided between the amplifier circuit and the synchronous detection circuit.

このように同期検波回路の前段側にゲイン制御回路を設ければ、フリッカノイズの悪影響を最小限に抑えることができ、S/N比を向上できる。   If the gain control circuit is provided on the upstream side of the synchronous detection circuit in this way, the adverse effect of flicker noise can be minimized and the S / N ratio can be improved.

また本発明は、駆動信号を出力して物理量トランスデューサを駆動する駆動回路と、前記物理量トランスデューサから検出信号を受け、検出信号から所望信号を検出する検出回路とを含み、前記駆動回路は、前記物理量トランスデューサの駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧を出力する駆動振幅検出回路を含み、前記物理量トランスデューサは振動子であり、前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧を所与の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含む検出装置に関係する。   The present invention also includes a drive circuit that outputs a drive signal to drive a physical quantity transducer, and a detection circuit that receives a detection signal from the physical quantity transducer and detects a desired signal from the detection signal, and the drive circuit includes the physical quantity A drive amplitude detection circuit that detects a drive amplitude of the transducer and outputs a control voltage corresponding to the detected drive amplitude, wherein the physical quantity transducer is a vibrator, and is supplied with the control voltage from the drive amplitude detection circuit; And a detection device including a determination circuit that outputs determination information that at least informs whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation start process.

本発明によれば、駆動振幅検出回路からの制御電圧を所与の判定電圧と比較するだけで、振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを判断して、判定情報を出力できるようになる。そしてこのような判定情報を出力すれば、振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを、判定情報を用いて容易に知ることが可能になり、検出装置の出力を用いたアプリケーションの利便性を向上できる。   According to the present invention, it is possible to determine whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation start process and output the determination information only by comparing the control voltage from the drive amplitude detection circuit with a given determination voltage. become. If such determination information is output, it is possible to easily know whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation starting process using the determination information, and the convenience of the application using the output of the detection device Can be improved.

また本発明では、前記判定回路は、前記制御電圧を第1の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第1の判定モニタ信号を第1の出力端子に出力し、前記制御電圧を第2の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第2の判定モニタ信号を第2の出力端子に出力してもよい。   In the present invention, the determination circuit compares the control voltage with a first determination voltage, and determines that the vibrator is in a steady oscillation state, the first determination monitor signal is output as the first output. Output to the terminal, compare the control voltage with a second determination voltage, and if it is determined that the vibrator is in the oscillation starting process, output a second determination monitor signal to the second output terminal. Also good.

また本発明は、上記のいずれかに記載の検出装置と、前記物理量トランスデューサとを含むセンサに関係する。   The present invention also relates to a sensor including any one of the detection devices described above and the physical quantity transducer.

また本発明は、上記に記載のセンサと、前記センサの検出情報に基づいて処理を行う処理部とを含む電子機器に関係する。   The present invention also relates to an electronic device including the sensor described above and a processing unit that performs processing based on detection information of the sensor.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。例えば以下では、物理量トランスデューサが圧電振動子(振動ジャイロ)であり、センサがジャイロセンサである場合を例にとり説明するが、本発明はこれに限定されない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily. For example, a case where the physical quantity transducer is a piezoelectric vibrator (vibration gyro) and the sensor is a gyro sensor will be described below as an example, but the present invention is not limited to this.

1.検出装置の構成
図1に本実施形態の検出装置30の構成例を示す。この検出装置30は駆動回路40と検出回路60を含む。なお検出装置30は図1の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
1. Configuration of Detection Device FIG. 1 shows a configuration example of the detection device 30 of the present embodiment. The detection device 30 includes a drive circuit 40 and a detection circuit 60. The detection device 30 is not limited to the configuration of FIG. 1, and various modifications such as omitting some of the components or adding other components are possible.

物理量トランスデューサである振動子10(振動ジャイロ)は、例えば水晶などの圧電材料により形成される圧電振動子である。図2(A)に、振動子10の一例として音叉型圧電振動子を示す。この振動子10は、駆動用振動子11、12と検出用振動子16、17を含む。駆動用振動子11、12には駆動端子2、4が設けられ、検出用振動子16、17には検出端子6、8が設けられている。なお図2(A)では、振動子10が音叉型である場合の例を示しているが、本実施形態の振動子10はこのような構造に限定されない。例えばT字型やダブルT字型等であってもよい。また振動子10の圧電材料は水晶以外であってもよく、例えば圧電セラミックであってもよい。また物理量トランスデューサである振動子10は、静電容量による駆動・検出動作を同様に行う静電型MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)であってもよい。また物理量トランスデューサとは物理量(物の性質の度合いを表す量であり、その単位が定義されているもの)を他の物理量に変換するための素子である。変換対象となる物理量としては、コリオリ力以外にも重力などの力や、加速度、質量などが考えられる。また変換により得られる物理量としては、電流(電荷)以外にも電圧等であってもよい。   The vibrator 10 (vibration gyro), which is a physical quantity transducer, is a piezoelectric vibrator formed of a piezoelectric material such as quartz. FIG. 2A shows a tuning fork type piezoelectric vibrator as an example of the vibrator 10. The vibrator 10 includes drive vibrators 11 and 12 and detection vibrators 16 and 17. The drive vibrators 11 and 12 are provided with drive terminals 2 and 4, and the detection vibrators 16 and 17 are provided with detection terminals 6 and 8. FIG. 2A shows an example in which the vibrator 10 is a tuning fork type, but the vibrator 10 of the present embodiment is not limited to such a structure. For example, it may be T-shaped or double T-shaped. Further, the piezoelectric material of the vibrator 10 may be other than quartz, for example, piezoelectric ceramic. Further, the vibrator 10 that is a physical quantity transducer may be an electrostatic MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) that similarly performs a drive / detection operation by electrostatic capacitance. A physical quantity transducer is an element for converting a physical quantity (a quantity representing the degree of the property of an object, the unit of which is defined) into another physical quantity. As physical quantities to be converted, in addition to Coriolis force, force such as gravity, acceleration, and mass can be considered. In addition to the current (charge), the physical quantity obtained by the conversion may be a voltage or the like.

駆動回路40は、駆動信号VD(駆動電圧、駆動電流)を出力して振動子10(広義には物理量トランスデューサ)を駆動し、振動子10からフィードバック信号IFD(出力電流)を受ける。これにより発振ループを形成して振動子10を励振させる。検出回路60は、駆動信号VDにより駆動される振動子10から検出信号(検出電流、電荷)ISP、ISMを受け、検出信号ISP、ISMから所望信号(コリオリ力信号)を検出(抽出)する。   The drive circuit 40 outputs a drive signal VD (drive voltage, drive current) to drive the vibrator 10 (physical quantity transducer in a broad sense) and receives a feedback signal IFD (output current) from the vibrator 10. As a result, an oscillation loop is formed to excite the vibrator 10. The detection circuit 60 receives the detection signals (detection current, charge) ISP and ISM from the vibrator 10 driven by the drive signal VD, and detects (extracts) a desired signal (Coriolis force signal) from the detection signals ISP and ISM.

具体的には、駆動回路40からの交流の駆動信号VDが図2(A)の駆動用振動子11の駆動端子2に印加される。すると逆電圧効果によって駆動用振動子11が振動を開始し、音叉振動により駆動用振動子12も振動を開始する。この時、駆動用振動子12の圧電効果によって発生する電流(電荷)が、駆動端子4からフィードバック信号IFDとして駆動回路40にフィードバックされる。これにより振動子10を含む発振ループが形成される。   Specifically, an alternating drive signal VD from the drive circuit 40 is applied to the drive terminal 2 of the drive vibrator 11 shown in FIG. Then, the driving vibrator 11 starts to vibrate due to the reverse voltage effect, and the driving vibrator 12 also starts to vibrate due to the tuning fork vibration. At this time, a current (charge) generated by the piezoelectric effect of the drive vibrator 12 is fed back from the drive terminal 4 to the drive circuit 40 as a feedback signal IFD. As a result, an oscillation loop including the vibrator 10 is formed.

駆動用振動子11、12が振動すると、検出用振動子16、17が図2(A)に示す方向に振動速度vで振動する。すると、検出用振動子16、17の圧電効果によって発生する電流(電荷)が、検出信号ISP、ISMとして検出端子6、8から出力される。すると、検出回路60は、この振動子10からの検出信号ISP、ISMを受け、コリオリ力に応じた信号である所望信号(所望波)を検出する。   When the drive vibrators 11 and 12 vibrate, the detection vibrators 16 and 17 vibrate in the direction shown in FIG. Then, currents (charges) generated by the piezoelectric effect of the detection vibrators 16 and 17 are output from the detection terminals 6 and 8 as detection signals ISP and ISM. Then, the detection circuit 60 receives the detection signals ISP and ISM from the vibrator 10 and detects a desired signal (desired wave) that is a signal corresponding to the Coriolis force.

即ち、図2(A)の検出軸19を中心に振動子10(ジャイロセンサ)が回転すると、振動速度vの振動方向と直交する方向にコリオリ力Fcが発生する。例えば図2(B)に、図2(A)の検出軸19を上側から見た図を模式的に示す。図2(B)において、検出軸19を中心に回転したときの角速度をΩとし、振動子の質量(等価質量)をmとし、振動子の振動速度をvとすると、コリオリ力はFc=2×m×v×Ωと表される。従って検出回路60が、コリオリ力に応じた信号である所望信号を検出(抽出)することで、ジャイロセンサ(振動子)の回転角速度Ωを求めることができる。   That is, when the vibrator 10 (gyro sensor) rotates around the detection axis 19 in FIG. 2A, a Coriolis force Fc is generated in a direction orthogonal to the vibration direction of the vibration speed v. For example, FIG. 2B schematically shows a view of the detection shaft 19 of FIG. In FIG. 2B, when the angular velocity when rotating around the detection axis 19 is Ω, the mass (equivalent mass) of the vibrator is m, and the vibration speed of the vibrator is v, the Coriolis force is Fc = 2. It is expressed as × m × v × Ω. Therefore, when the detection circuit 60 detects (extracts) a desired signal that is a signal corresponding to the Coriolis force, the rotational angular velocity Ω of the gyro sensor (vibrator) can be obtained.

なお振動子10には、駆動側共振周波数fdと検出側共振周波数fsがある。具体的には、駆動用振動子11、12の固有共振周波数(駆動振動モードの固有共振周波数)がfdであり、検出用振動子16、17の固有共振周波数(検出振動モードの固有共振周波数)がfsである。この場合に、駆動用振動子11、12と検出用振動子16、17とが検出動作可能で、且つ、不要な共振結合を起こさない適度なモード間結合を持つ範囲で、fdとfsの間に一定の周波数差を持たせている。この周波数差である離調周波数Δf=|fd−fs|は、fd、fsに比べて十分に小さな周波数に設定されている。   The vibrator 10 has a drive side resonance frequency fd and a detection side resonance frequency fs. Specifically, the natural resonance frequency of drive vibrators 11 and 12 (the natural resonance frequency of drive vibration mode) is fd, and the natural resonance frequency of detection vibrators 16 and 17 (the natural resonance frequency of detection vibration mode). Is fs. In this case, the drive vibrators 11 and 12 and the detection vibrators 16 and 17 can perform the detection operation and have an appropriate inter-mode coupling that does not cause unnecessary resonance coupling. Has a certain frequency difference. The detuning frequency Δf = | fd−fs |, which is this frequency difference, is set to a frequency that is sufficiently smaller than fd and fs.

駆動回路(発振制御回路)40は、増幅回路42、位相調整回路44、2値化回路46、AGC回路(自動ゲイン制御回路)50を含む。なおこれらの一部の構成要素(例えば位相調整回路)を省略したり、他の構成要素を追加してもよい。   The drive circuit (oscillation control circuit) 40 includes an amplification circuit 42, a phase adjustment circuit 44, a binarization circuit 46, and an AGC circuit (automatic gain control circuit) 50. Note that some of these components (for example, the phase adjustment circuit) may be omitted, or other components may be added.

駆動側の増幅回路(I/V変換回路)42は振動子10からのフィードバック信号IFDを増幅する。具体的には、フィードバック信号IFDである出力電流(電荷)を増幅して電圧に変換し、増幅後の信号VD1を出力する。   The driving side amplification circuit (I / V conversion circuit) 42 amplifies the feedback signal IFD from the vibrator 10. Specifically, the output current (charge) as the feedback signal IFD is amplified and converted to a voltage, and the amplified signal VD1 is output.

位相調整回路(位相シフタ、移相回路)44は駆動信号の位相調整を行い、位相調整後の信号VD2を出力する。この位相調整回路44は例えばハイパスフィルタなどにより実現できる。なお発振ループ内において位相調整回路44を設ける場所は任意である。   A phase adjustment circuit (phase shifter, phase shift circuit) 44 adjusts the phase of the drive signal and outputs a signal VD2 after the phase adjustment. The phase adjustment circuit 44 can be realized by a high-pass filter, for example. The place where the phase adjustment circuit 44 is provided in the oscillation loop is arbitrary.

2値化回路46は、正弦波である増幅後の信号VD2の2値化処理を行い、2値化処理により得られた同期信号(参照信号)CLKを、検出回路60の同期検波回路100に出力する。この2値化回路46は、正弦波(交流)の信号VD2が入力されて、矩形波の同期信号CLKを出力するコンパレータなどにより実現できる。   The binarization circuit 46 performs binarization processing on the amplified signal VD2 that is a sine wave, and a synchronization signal (reference signal) CLK obtained by the binarization processing is supplied to the synchronization detection circuit 100 of the detection circuit 60. Output. The binarization circuit 46 can be realized by a comparator or the like that receives a sine wave (alternating current) signal VD2 and outputs a rectangular wave synchronization signal CLK.

AGC(Automatic Gain Control)回路50は駆動信号のゲインの自動調整を行う。具体的には、増幅後の信号VD2を監視し、発振ループのゲインを制御する。このAGC回路50は駆動振幅検出回路52、ゲイン制御回路54を含む。ここで駆動振幅検出回路52は、振動子10(前記物理量トランスデューサ)の駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧VCを出力する。ゲイン制御回路54は、駆動振幅検出回路52からの制御電圧VCに基づいて、駆動回路40での駆動信号のゲインを制御する。このゲイン制御回路54はゲインコントロールアンプにより実現できる。   An AGC (Automatic Gain Control) circuit 50 automatically adjusts the gain of the drive signal. Specifically, the amplified signal VD2 is monitored to control the gain of the oscillation loop. The AGC circuit 50 includes a drive amplitude detection circuit 52 and a gain control circuit 54. Here, the drive amplitude detection circuit 52 detects the drive amplitude of the vibrator 10 (the physical quantity transducer) and outputs a control voltage VC corresponding to the detected drive amplitude. The gain control circuit 54 controls the gain of the drive signal in the drive circuit 40 based on the control voltage VC from the drive amplitude detection circuit 52. The gain control circuit 54 can be realized by a gain control amplifier.

即ち駆動回路40では、ジャイロセンサの感度を一定に保つために、振動子10(駆動用振動子)に供給する駆動電圧の振幅を一定に保つ必要がある。このため、駆動振動系の発振ループ内に、ゲインを自動調整するためのAGC回路50が設けられる。具体的にはAGC回路50は、駆動振幅(振動子の振動速度v)が一定になるように、ゲインを可変に自動調整する。なお発振起動時には、高速な発振起動を可能にするために、発振ループのゲインは1よりも大きなゲインに設定される。また振動子10を駆動する信号VDは正弦波であってもよいし、矩形波であってもよい。   That is, in the drive circuit 40, in order to keep the sensitivity of the gyro sensor constant, it is necessary to keep the amplitude of the drive voltage supplied to the vibrator 10 (drive vibrator) constant. For this reason, an AGC circuit 50 for automatically adjusting the gain is provided in the oscillation loop of the drive vibration system. Specifically, the AGC circuit 50 automatically adjusts the gain variably so that the drive amplitude (vibration speed v of the vibrator) is constant. At the time of oscillation startup, the gain of the oscillation loop is set to a gain larger than 1 in order to enable high-speed oscillation startup. Further, the signal VD for driving the vibrator 10 may be a sine wave or a rectangular wave.

検出回路60は、増幅回路70、ゲイン制御回路80、同期検波回路100、フィルタ部110を含む。なおこれらの一部の構成要素(例えばフィルタ部)を省略したり、他の構成要素(例えばオフセット調整回路)を追加してもよい。   The detection circuit 60 includes an amplification circuit 70, a gain control circuit 80, a synchronous detection circuit 100, and a filter unit 110. Note that some of these components (for example, the filter unit) may be omitted, or other components (for example, an offset adjustment circuit) may be added.

検出側の増幅回路70は、振動子10からの検出信号ISP、ISMを増幅する。具体的には、振動子10で発生した電流(電荷)を電圧に変換して増幅する。   The detection-side amplifier circuit 70 amplifies the detection signals ISP and ISM from the vibrator 10. Specifically, the current (charge) generated in the vibrator 10 is converted into a voltage and amplified.

ゲイン制御回路(感度調整回路)80は検出信号のゲイン(感度)を調整する。具体的には駆動振幅検出回路52(AGC回路50)からの制御電圧VCに基づいて検出信号のゲインを調整する。このゲイン制御回路80は、駆動回路40での駆動振幅に反比例(逆比例)するように検出信号のゲインを調整する。また駆動回路40での駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間において、検出回路60の感度を仕様感度に近づける感度補正(感度補正)を行う。例えば振動子10が定常発振状態になる前の期間において、感度を仕様感度に近づける感度補正を行う。   A gain control circuit (sensitivity adjustment circuit) 80 adjusts the gain (sensitivity) of the detection signal. Specifically, the gain of the detection signal is adjusted based on the control voltage VC from the drive amplitude detection circuit 52 (AGC circuit 50). The gain control circuit 80 adjusts the gain of the detection signal so as to be inversely proportional (inversely proportional) to the drive amplitude in the drive circuit 40. Further, in a period before the drive amplitude in the drive circuit 40 reaches the specification amplitude, sensitivity correction (sensitivity correction) is performed so that the sensitivity of the detection circuit 60 approaches the specification sensitivity. For example, in a period before the vibrator 10 enters the steady oscillation state, sensitivity correction is performed so that the sensitivity approaches the specification sensitivity.

同期検波回路(検波回路、復調回路)100は、同期信号(同期クロック、参照信号)CLKに基づいて同期検波を行う。この同期検波により、機械振動漏れの不要信号の除去が可能になる。   A synchronous detection circuit (detection circuit, demodulation circuit) 100 performs synchronous detection based on a synchronous signal (synchronous clock, reference signal) CLK. This synchronous detection makes it possible to eliminate unnecessary signals for mechanical vibration leakage.

同期検波回路100の後段側に設けられるフィルタ部110は、同期検波後の信号VS6のフィルタ処理を行う。具体的には、高周波成分を除去するローパスフィルタ処理を行う。   The filter unit 110 provided on the subsequent stage side of the synchronous detection circuit 100 performs a filtering process on the signal VS6 after the synchronous detection. Specifically, low-pass filter processing for removing high frequency components is performed.

振動子10からの検出信号(センサ信号)には、所望信号(所望波)と不要信号(不要波)が混在している。不要信号の振幅は一般的に所望信号の振幅の100〜500倍程度となるため、検出装置30に対する要求性能は高くなる。この不要信号には、機械振動漏れや、静電結合漏れや、離調周波数Δfや、2fd(2ωd)や、DCオフセットなどに起因するものがある。機械振動漏れの不要信号は、振動子10の形状のアンバランス等に起因して発生する。また静電結合漏れの不要信号は、図1の駆動信号VDが、寄生キャパシタCP、CMを通じてISP、ISMの入力端子等に漏洩することで発生する。   The detection signal (sensor signal) from the vibrator 10 includes a desired signal (desired wave) and an unnecessary signal (unnecessary wave). Since the amplitude of the unnecessary signal is generally about 100 to 500 times the amplitude of the desired signal, the required performance for the detection device 30 is increased. This unnecessary signal may be caused by mechanical vibration leakage, electrostatic coupling leakage, detuning frequency Δf, 2fd (2ωd), DC offset, or the like. The unnecessary signal of mechanical vibration leakage is generated due to an imbalance of the shape of the vibrator 10 or the like. 1 is generated when the drive signal VD in FIG. 1 leaks to the input terminals of the ISP and ISM through the parasitic capacitors CP and CM.

図3(A)〜図3(C)は、不要信号の除去について説明するための周波数スペクトラムである。図3(A)は同期検波前の周波数スペクトラムである。図3(A)に示すように、同期検波前の検出信号では、DCの周波数帯域にはDCオフセットの不要信号が存在する。またfdの周波数帯域には、機械振動漏れの不要信号と所望信号が存在する。   FIGS. 3A to 3C are frequency spectra for explaining the removal of unnecessary signals. FIG. 3A shows a frequency spectrum before synchronous detection. As shown in FIG. 3A, in the detection signal before synchronous detection, there is a DC offset unnecessary signal in the DC frequency band. Further, an unnecessary signal and a desired signal of mechanical vibration leakage exist in the frequency band of fd.

図3(B)は同期検波後の周波数スペクトラムである。図3(A)のfdの周波数帯域の所望信号は、図3(B)に示すように同期検波後はDC及び2fdの周波数帯域に現れる。また図3(A)のDCの周波数帯域の不要信号(DCオフセット)は、図3(B)に示すように同期検波後はfdの周波数帯域に現れる。また図3(A)のfdの周波数帯域の不要信号(機械振動漏れ)は、図3(B)に示すように同期検波後は2fdの周波数帯域に現れる。   FIG. 3B shows a frequency spectrum after synchronous detection. The desired signal in the fd frequency band in FIG. 3A appears in the DC and 2fd frequency bands after synchronous detection, as shown in FIG. 3B. Further, an unnecessary signal (DC offset) in the DC frequency band of FIG. 3A appears in the fd frequency band after synchronous detection, as shown in FIG. 3B. Further, an unnecessary signal (mechanical vibration leakage) in the fd frequency band in FIG. 3A appears in the 2fd frequency band after synchronous detection, as shown in FIG. 3B.

図3(C)はフィルタ処理後の周波数スペクトラムである。同期検波後の信号をフィルタ部110で平滑化(LPF)することで、fd、2fd等の周波数帯域の不要信号の周波数成分を除去できる。   FIG. 3C shows the frequency spectrum after the filter processing. By smoothing (LPF) the signal after synchronous detection by the filter unit 110, it is possible to remove frequency components of unnecessary signals in frequency bands such as fd and 2fd.

2.詳細な構成例
図4に本実施形態の検出装置30の詳細な構成例を示す。図4に示すように駆動側の増幅回路42はI/V(電流/電圧)変換回路43により構成される。図5(A)にI/V変換回路43の構成例を示す。このI/V変換回路43は、ノードNA1とNA2の間に設けられるキャパシタCA1及び抵抗RA1と、オペアンプ(演算増幅器)OPAを含む。オペアンプOPAの第1の入力端子(反転入力端子)には入力ノードNA1が接続され、第2の入力端子(非反転入力端子)にはAGNDの電源ノード(基準電源電圧ノード)が接続される。
2. Detailed Configuration Example FIG. 4 shows a detailed configuration example of the detection apparatus 30 of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the driving-side amplifier circuit 42 includes an I / V (current / voltage) conversion circuit 43. FIG. 5A shows a configuration example of the I / V conversion circuit 43. The I / V conversion circuit 43 includes a capacitor CA1 and a resistor RA1 provided between nodes NA1 and NA2, and an operational amplifier (operational amplifier) OPA. An input node NA1 is connected to the first input terminal (inverted input terminal) of the operational amplifier OPA, and an AGND power supply node (reference power supply voltage node) is connected to the second input terminal (non-inverted input terminal).

駆動振幅検出回路52は、全波整流回路56、差動アンプOPGを含む。全波整流回路(積分器)56は、増幅回路42による増幅後の信号である交流の信号VD2を直流信号に変換する。差動アンプOPGは、全波整流回路56からの直流信号の電圧VAR(駆動振幅に相当する電圧)と基準電圧Vr1との差分に応じた制御電圧VCを出力する。即ち電圧VARとVr1の差が大きくなるほど大きくなる制御電圧VCを出力する。   The drive amplitude detection circuit 52 includes a full-wave rectifier circuit 56 and a differential amplifier OPG. The full-wave rectifier circuit (integrator) 56 converts an AC signal VD2 that is a signal amplified by the amplifier circuit 42 into a DC signal. The differential amplifier OPG outputs a control voltage VC corresponding to the difference between the voltage VAR (voltage corresponding to the drive amplitude) of the DC signal from the full-wave rectifier circuit 56 and the reference voltage Vr1. That is, the control voltage VC that increases as the difference between the voltages VAR and Vr1 increases is output.

駆動側のゲイン制御回路54はゲインコントロールアンプGCAAにより構成される。図6にゲインコントロールアンプGCAAの構成例を示す。GCAAは差動部(差動段)200と出力部(出力段)202を含む。差動部200は、バイアス電流用のトランジスタTC1や、差動対を構成するトランジスタTC2、TC3や、カレントミラー回路を構成するトランジスタTC4、TC5を含む。出力部202は、差動部200の出力にそのゲートが接続されるP型、N型のトランジスタTC6、TC7を含む。そして図6では、出力部202は、駆動振幅検出回路52からの制御電圧VCを電源電圧(高電位側)として動作する。即ち制御電圧VCがトランジスタTC6のソースに供給される。このような構成にすれば、制御電圧VCに反比例したゲイン制御を実現できる。   The drive-side gain control circuit 54 includes a gain control amplifier GCAA. FIG. 6 shows a configuration example of the gain control amplifier GCAA. The GCAA includes a differential unit (differential stage) 200 and an output unit (output stage) 202. The differential unit 200 includes a bias current transistor TC1, transistors TC2 and TC3 forming a differential pair, and transistors TC4 and TC5 forming a current mirror circuit. The output unit 202 includes P-type and N-type transistors TC6 and TC7 whose gates are connected to the output of the differential unit 200. In FIG. 6, the output unit 202 operates using the control voltage VC from the drive amplitude detection circuit 52 as the power supply voltage (high potential side). That is, the control voltage VC is supplied to the source of the transistor TC6. With such a configuration, gain control that is inversely proportional to the control voltage VC can be realized.

なおゲインコントロールアンプGCAAは図6の構成に限定されず、例えば差動部200や出力部202のトランジスタの接続構成を変更するなどの種々の変形実施が可能である。例えば抵抗及びオペアンプにより構成される増幅回路の抵抗を、制御電圧VCに基づき可変に調整することでゲインを制御してもよい。   The gain control amplifier GCAA is not limited to the configuration shown in FIG. 6, and various modifications such as changing the connection configuration of the transistors of the differential unit 200 and the output unit 202 are possible. For example, the gain may be controlled by variably adjusting the resistance of an amplifier circuit composed of a resistor and an operational amplifier based on the control voltage VC.

検出側の増幅回路70は、図5(A)で説明したI/V(Q/V)変換回路72、74や、図5(B)にその構成例を示す差動増幅回路76により構成される。なお図1や図4では、増幅回路70として差動の増幅回路を用いているが、図5(C)に示すようなシングルエンドの増幅回路を用いてもよい。この場合には増幅回路70は1つのI/V変換回路78により構成できる。   The detection-side amplifier circuit 70 includes the I / V (Q / V) conversion circuits 72 and 74 described with reference to FIG. 5A and the differential amplifier circuit 76 whose configuration example is shown in FIG. The 1 and 4, a differential amplifier circuit is used as the amplifier circuit 70, but a single-ended amplifier circuit as shown in FIG. 5C may be used. In this case, the amplifier circuit 70 can be constituted by one I / V conversion circuit 78.

検出側のゲイン制御回路80はゲインコントロールアンプGCABにより構成される。このGCABとしては図6で説明した構成のゲインコントロールアンプを用いることができる。即ち駆動側のGCAAと同様の構成のゲインコントロールアンプを用いることができる。なお例えば図5(B)の差動増幅回路76の抵抗値を調整してゲインを制御する変形実施も可能である。   The detection-side gain control circuit 80 includes a gain control amplifier GCAB. As this GCAB, the gain control amplifier having the configuration described in FIG. 6 can be used. That is, a gain control amplifier having the same configuration as that of the drive-side GCAA can be used. Note that, for example, a modification in which the gain is controlled by adjusting the resistance value of the differential amplifier circuit 76 in FIG.

同期検波回路100は、駆動回路40からの同期信号(参照信号)CLKに基づいて同期検波を行う。この同期検波回路100は、同期信号CLKでオン・オフ制御されるスイッチング素子SE1と、反転同期信号CLKNでオン・オフ制御されるスイッチング素子SE2と、反転増幅のオペアンプOPEを含み、シングルバランス・ミキサ方式で同期検波を行う。   The synchronous detection circuit 100 performs synchronous detection based on the synchronous signal (reference signal) CLK from the drive circuit 40. This synchronous detection circuit 100 includes a switching element SE1 that is controlled to be turned on / off by a synchronization signal CLK, a switching element SE2 that is controlled to be turned on / off by an inverted synchronization signal CLKN, and an inverting amplification operational amplifier OPE. Synchronous detection is performed using this method.

なお同期検波回路100としてダブルバランス・ミキサ方式のものを用いてもよい。また図3(A)等で説明した所望信号の抽出及び不要信号の除去は、通常方式の同期検波回路100とは異なる検波手法で実現してもよい。例えば同期検波回路100の代わりに、検出信号のA/D変換を行うA/D変換回路等により構成される検波回路を設けて、所望信号の抽出及び不要信号の除去を行ってもよい。   The synchronous detection circuit 100 may be a double balance mixer type. The extraction of the desired signal and the removal of the unnecessary signal described with reference to FIG. 3A and the like may be realized by a detection method different from that of the normal synchronous detection circuit 100. For example, instead of the synchronous detection circuit 100, a detection circuit configured by an A / D conversion circuit that performs A / D conversion of a detection signal may be provided to extract a desired signal and remove an unnecessary signal.

フィルタ部110は、プリフィルタ(前置フィルタ)112、SCF(スイッチト・キャパシタ・フィルタ)、ポストフィルタ114(後置フィルタ)を含む。SCF(広義には離散時間型フィルタ)は、振動子の駆動側共振周波数fdと検出側共振周波数fsとの差に対応する離調周波数Δf=|fd−fs|の成分を除去し、所望信号の周波数成分(DC成分)を通過させる周波数特性を有する。プリフィルタ112、ポストフィルタ114は連続時間型フィルタになっており、ポストフィルタ114は出力アンプを兼ねている。   The filter unit 110 includes a pre-filter (pre-filter) 112, an SCF (switched capacitor filter), and a post filter 114 (post-filter). The SCF (discrete time type filter in a broad sense) removes the component of the detuning frequency Δf = | fd−fs | corresponding to the difference between the drive side resonance frequency fd and the detection side resonance frequency fs of the vibrator, and the desired signal Frequency component (DC component) is allowed to pass through. The prefilter 112 and the postfilter 114 are continuous time filters, and the postfilter 114 also serves as an output amplifier.

3.駆動振幅に応じた検出側のゲイン制御
前述したようにコリオリ力Fcは下式のように表せる。
3. As described above, the Coriolis force Fc can be expressed by the following equation.

Fc=2×m×v×Ω (1)
また振動ジャイロの場合、速度vは下式のように表せる。
Fc = 2 × m × v × Ω (1)
In the case of a vibrating gyroscope, the speed v can be expressed by the following equation.

v=a×sin(ω0×t) (2)
ここでaは駆動振幅であり、ω0は駆動振動の角速度である。上式(1)(2)よりコリオリ力Fcは下式のように表せる。
v = a × sin (ω0 × t) (2)
Here, a is the drive amplitude, and ω0 is the angular velocity of the drive vibration. From the above equations (1) and (2), the Coriolis force Fc can be expressed as the following equation.

Fc=2×m×Ω×a×sin(ω0×t) (3)
即ちコリオリ力Fcはジャイロの角速度Ω及び駆動振幅aに比例し、駆動振幅aを一定にすれば、コリオリ力は角速度Ωに比例するようになる。従ってコリオリ力Fcの大きさを検出することで、ジャイロの角速度Ωを検出できる。即ちコリオリ力Fcによって変化する物理量を検出することで、角速度Ωを検出できる。
Fc = 2 × m × Ω × a × sin (ω0 × t) (3)
That is, the Coriolis force Fc is proportional to the gyro angular velocity Ω and the drive amplitude a. If the drive amplitude a is constant, the Coriolis force is proportional to the angular velocity Ω. Therefore, the angular velocity Ω of the gyro can be detected by detecting the magnitude of the Coriolis force Fc. That is, the angular velocity Ω can be detected by detecting a physical quantity that changes due to the Coriolis force Fc.

また上式(3)から明らかなように、ジャイロ信号(検出信号)は、駆動振動周波数fdをキャリア周波数とするAM変調波で出力される。   Further, as apparent from the above equation (3), the gyro signal (detection signal) is output as an AM modulated wave having the drive vibration frequency fd as the carrier frequency.

従って図1、図4では、駆動振幅aを一定にするゲイン調整を行いながら振動子10を駆動する駆動回路40と、駆動周期を同期検波信号として検波・復調を行う検出回路60が設けられている。   Therefore, in FIG. 1 and FIG. 4, a drive circuit 40 that drives the vibrator 10 while performing gain adjustment to make the drive amplitude a constant, and a detection circuit 60 that performs detection and demodulation using the drive cycle as a synchronous detection signal are provided. Yes.

具体的には図7(A)に示すように駆動振幅検出回路52は、駆動振幅に応じた制御電圧VCを出力する。例えば駆動振幅に正比例した制御電圧VCを出力する。一方、図7(B)に示すようにゲイン制御回路54は、駆動振幅に反比例するようにゲインを制御し、そのゲインKAは下式のように表せる。   Specifically, as shown in FIG. 7A, the drive amplitude detection circuit 52 outputs a control voltage VC corresponding to the drive amplitude. For example, the control voltage VC that is directly proportional to the drive amplitude is output. On the other hand, as shown in FIG. 7B, the gain control circuit 54 controls the gain so as to be inversely proportional to the drive amplitude, and the gain KA can be expressed by the following equation.

KA=b0+b1/VC (4)
例えば定常発振状態時の制御電圧をVC=VC0とすると、定常発振状態時のゲインKA0は下式のように表せる。
KA = b0 + b1 / VC (4)
For example, if the control voltage in the steady oscillation state is VC = VC0, the gain KA0 in the steady oscillation state can be expressed by the following equation.

KA0=b0+b1/VC0 (5)
また図7(B)に示すゲイン制御回路54の最大ゲインKAmaxは、図7(A)に示す最小制御電圧VCminにより決定され、図4の差動アンプOPGの出力範囲や、AGNDと基準電圧Vr1の設定によって制限される。
KA0 = b0 + b1 / VC0 (5)
Further, the maximum gain KAmax of the gain control circuit 54 shown in FIG. 7B is determined by the minimum control voltage VCmin shown in FIG. 7A, and the output range of the differential amplifier OPG of FIG. 4, AGND and the reference voltage Vr1. Limited by setting.

さて、本実施形態では駆動振幅に応じて検出側のゲインを制御する点に特徴がある。そのために図1、図4では、制御電圧VCに基づいてゲイン制御を行うゲイン制御回路80が、検出回路60に設けられている。   The present embodiment is characterized in that the detection-side gain is controlled according to the drive amplitude. Therefore, in FIGS. 1 and 4, a gain control circuit 80 that performs gain control based on the control voltage VC is provided in the detection circuit 60.

例えば図8(A)に発振回路の振幅起動特性を示す。図8(A)では、時間T0で、バイアス点(振幅中心)に達した後、発振の振幅が徐々に成長する。そして時間T1で、振幅が一定になる定常発振状態になる。   For example, FIG. 8A shows the amplitude starting characteristic of the oscillation circuit. In FIG. 8A, at the time T0, after reaching the bias point (amplitude center), the oscillation amplitude gradually grows. At time T1, a steady oscillation state in which the amplitude is constant is obtained.

上式(3)で説明したように、コリオリ力は駆動振幅aに比例するため、図8(B)に示すように、感度は時間T1以降の定常発振状態時に仕様感度に達する。即ち図7(A)において駆動振幅が仕様振幅になり、振動子10が定常発振状態になると、仕様感度を得ることができる。   As described in the above equation (3), the Coriolis force is proportional to the drive amplitude a. Therefore, as shown in FIG. 8B, the sensitivity reaches the specified sensitivity in the steady oscillation state after time T1. That is, when the drive amplitude becomes the specified amplitude in FIG. 7A and the vibrator 10 enters the steady oscillation state, the specified sensitivity can be obtained.

なお、感度(V/度/sec)は、図9に示すように例えば出力電圧VSQの単位角速度当たりの変化量であり、DC出力電圧VSQの直線の傾きに相当する。通常は電源投入後に初期感度調整が行われ、その後に初期オフセット調整が行われる。また図8(B)に示す仕様感度とは、検出装置30(ジャイロセンサ)の仕様により決められている目標(ティピカル値)となる感度であり、センサの性能を表す特性パラメータである。また図7(A)に示す仕様振幅は、感度が仕様振幅になった時の駆動振幅であり、定常発振状態での駆動振幅である。   The sensitivity (V / degree / sec) is, for example, the amount of change per unit angular velocity of the output voltage VSQ as shown in FIG. 9, and corresponds to the slope of the straight line of the DC output voltage VSQ. Normally, initial sensitivity adjustment is performed after power is turned on, and then initial offset adjustment is performed. Further, the specification sensitivity shown in FIG. 8B is a sensitivity that becomes a target (typical value) determined by the specification of the detection device 30 (gyro sensor), and is a characteristic parameter that represents the performance of the sensor. The specification amplitude shown in FIG. 7A is a drive amplitude when the sensitivity reaches the specification amplitude, and is a drive amplitude in a steady oscillation state.

例えば圧電セラミックやシリコンMEMSのようにQ値が低い振動子は、発振安定性は低いが、起動時間が短い(例えば100ms以下)という優位点がある。これに対して例えば水晶のようにQ値が高い振動子は、発振安定性が高くジャイロ信号特性の安定性が高いが、起動時間が長いという不利点がある。従って水晶などのQ値が高い振動子では、図10(A)に示すように、電源投入後、定常発振状態になるまでに時間がかかる。このため図10(B)のE1に示すように、検出側の感度が、所望の感度特性である仕様感度に達するまでに時間を要する(例えば200〜1000ms)。即ち水晶振動子は、高安定であるが起動特性の点で劣る。そして起動特性が劣ると、水晶振動子等のジャイロセンサを組み込んだ電子機器において、以下のような問題が生じる。   For example, a vibrator having a low Q value, such as a piezoelectric ceramic or silicon MEMS, has low oscillation stability but has an advantage of a short start-up time (for example, 100 ms or less). On the other hand, a resonator having a high Q value, such as quartz, has high oscillation stability and high gyro signal characteristics, but has the disadvantage of a long start-up time. Therefore, in a resonator having a high Q value such as a crystal, as shown in FIG. For this reason, as indicated by E1 in FIG. 10B, it takes time (for example, 200 to 1000 ms) until the sensitivity on the detection side reaches the specification sensitivity that is a desired sensitivity characteristic. That is, the crystal resonator is highly stable but inferior in starting characteristics. If the starting characteristics are inferior, the following problems occur in an electronic device incorporating a gyro sensor such as a crystal resonator.

例えば、手ぶれ補正レンズを有し、ジャイロセンサがレンズに組み込まれるデジタルスチルカメラでは、シャッターを押した瞬間からレンズに対して電源が供給される場合がある。この場合に、ジャイロセンサの起動時間が長いと、手ぶれ補正が間に合わなくなるおそれがある。またカーナビゲーションシステムでは、GPSによる衛星補足前は、ジャイロセンサ、車速センサなどを用いて位置情報を取得する。従って、ジャイロセンサの起動時間が長いと、位置情報を取得するまでに時間を要してしまう。   For example, in a digital still camera having a camera shake correction lens and a gyro sensor incorporated in the lens, power may be supplied to the lens from the moment the shutter is pressed. In this case, if the startup time of the gyro sensor is long, camera shake correction may not be in time. In the car navigation system, before satellite acquisition by GPS, position information is acquired using a gyro sensor, a vehicle speed sensor, or the like. Therefore, if the startup time of the gyro sensor is long, it takes time to acquire the position information.

また携帯型電子機器にジャイロセンサを組み込んだ場合には、ジャイロセンサは電池によって電源が供給される。従って、ジャイロセンサの消費電力をできるだけ減らし、電池の寿命を長くする必要がある。このため、角速度の検出を行わない期間はジャイロセンサへの電源供給を停止し、ジャイロセンサを使用する期間のみ電池からの電源を供給するという省電力手法を採用することが望ましい。しかしながら、ジャイロセンサの起動時間が長いと、このような省電力手法の実現が難しくなってしまう。   Further, when a gyro sensor is incorporated in a portable electronic device, power is supplied to the gyro sensor by a battery. Therefore, it is necessary to reduce the power consumption of the gyro sensor as much as possible and to extend the battery life. For this reason, it is desirable to adopt a power saving method in which the power supply to the gyro sensor is stopped during the period when the angular velocity is not detected, and the power is supplied from the battery only during the period during which the gyro sensor is used. However, when the startup time of the gyro sensor is long, it is difficult to realize such a power saving method.

このような問題を解決するために本実施形態では、駆動振幅に逆比例して検出側のゲインを可変に制御する手法を採用している。即ち図1、図4の検出側のゲイン制御回路80が、駆動振幅に比例した制御電圧VCを駆動回路40から受け、制御電圧VCに基づいてゲイン調整を行う。即ち駆動振幅が仕様振幅に達する前でも、ジャイロ信号の感度が仕様感度と等しくなるように、制御電圧VCに基づき検出側のゲインを可変に制御して、感度補正を行う。   In order to solve such a problem, the present embodiment employs a technique of variably controlling the detection-side gain in inverse proportion to the drive amplitude. That is, the gain control circuit 80 on the detection side in FIGS. 1 and 4 receives the control voltage VC proportional to the drive amplitude from the drive circuit 40, and performs gain adjustment based on the control voltage VC. That is, even before the drive amplitude reaches the specified amplitude, the sensitivity correction is performed by variably controlling the gain on the detection side based on the control voltage VC so that the sensitivity of the gyro signal becomes equal to the specified sensitivity.

例えばゲイン制御回路80(ゲインコントロールアンプGCAB)は、駆動振幅に反比例するようにゲインを制御し、そのゲインKBは下式のように表せる。   For example, the gain control circuit 80 (gain control amplifier GCAB) controls the gain so as to be inversely proportional to the drive amplitude, and the gain KB can be expressed by the following equation.

KB=c0+c1/VC (6)
そして定常発振状態時の制御電圧をVC=VC0とすると、定常発振状態時のゲインKB0は下式のように表せる。
KB = c0 + c1 / VC (6)
If the control voltage in the steady oscillation state is VC = VC0, the gain KB0 in the steady oscillation state can be expressed by the following equation.

KB0=c0+c1/VC0 (7)
図7(A)に示すように、ゲイン制御回路80(GCAB)の出力範囲やAGNDと基準電圧Vr1の設定によって、制御電圧VCは下限範囲においてVCminに飽和している。そして図11(A)のF1に示すように、制御電圧がVC=VCminであるT0〜T3の期間では、ゲイン制御回路80のゲインはKB=KBmaxになる。そして時間T3になり、発振の振幅が成長し制御電圧VCがVCminから増加すると、図11(A)のF2に示すように、駆動振幅に相当する制御電圧VCに反比例してゲインKBが変化する。
KB0 = c0 + c1 / VC0 (7)
As shown in FIG. 7A, the control voltage VC is saturated to VCmin in the lower limit range due to the output range of the gain control circuit 80 (GCAB) and the setting of AGND and the reference voltage Vr1. Then, as indicated by F1 in FIG. 11A, the gain of the gain control circuit 80 is KB = KBmax during the period from T0 to T3 in which the control voltage is VC = VCmin. At time T3, when the oscillation amplitude grows and the control voltage VC increases from VCmin, the gain KB changes in inverse proportion to the control voltage VC corresponding to the drive amplitude, as indicated by F2 in FIG. .

一方、感度については図11(B)のF3に示すように、T0〜T3の期間において上昇して仕様感度に近づく。即ち本実施形態では、ゲイン制御回路80によるゲイン制御により、感度を仕様感度に近づける補正が行われている。そしてF4に示すように時間T3において感度は仕様感度と等しくなる。このように感度が仕様感度に等しくなると、システム側は検出装置30の出力を適正に使用することが可能になる。   On the other hand, as shown by F3 in FIG. 11B, the sensitivity increases during the period from T0 to T3 and approaches the specification sensitivity. That is, in the present embodiment, the gain is controlled by the gain control circuit 80 so that the sensitivity is close to the specification sensitivity. As indicated by F4, the sensitivity becomes equal to the specified sensitivity at time T3. As described above, when the sensitivity becomes equal to the specification sensitivity, the system side can appropriately use the output of the detection device 30.

例えば図10(A)のように振動子のQ値が高く、発振の振幅の成長が遅い場合には、図11(B)のF5に示すように、感度が仕様感度に等しくなるまでに長い時間を要してしまう。従って検出装置30の出力が適正な感度になるまでに時間がかかり、起動時間が遅くなってしまう。   For example, when the Q value of the vibrator is high as shown in FIG. 10A and the growth of the oscillation amplitude is slow, the sensitivity is long until the sensitivity becomes equal to the specified sensitivity as indicated by F5 in FIG. It takes time. Accordingly, it takes time until the output of the detection device 30 has an appropriate sensitivity, and the startup time is delayed.

これに対して本実施形態では図11(B)のF3、F4に示すように、駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間(振動子の発振が定常発振状態になる前の期間)において、検出回路60の感度を仕様感度に近づける感度補正が行われる。従って、振動子が定常発振状態になる前の期間においても、適正な感度の出力電圧VSQを得ることができ、起動時間を短縮できる。   On the other hand, in this embodiment, as shown by F3 and F4 in FIG. 11B, detection is performed in a period before the drive amplitude reaches the specified amplitude (period before the oscillation of the vibrator enters the steady oscillation state). Sensitivity correction is performed so that the sensitivity of the circuit 60 approaches the specification sensitivity. Therefore, the output voltage VSQ with appropriate sensitivity can be obtained even in a period before the vibrator enters the steady oscillation state, and the startup time can be shortened.

例えば起動時間を短縮化する手法として、駆動回路40の回路構成を工夫して、定常発振状態になるまでの時間を短縮化する手法が考えられるが、この手法には限界がある。また定常発振状態になるまでの時間を短縮しても、検出回路60の出力電圧VSQの感度が仕様感度に早く近づかなければ、この出力電圧VSQを使用して処理を行うシステム側にとっては、あまり意味がない。   For example, as a technique for shortening the start-up time, a technique for contriving the circuit configuration of the drive circuit 40 and shortening the time until a steady oscillation state can be considered. However, this technique has a limit. If the sensitivity of the output voltage VSQ of the detection circuit 60 does not approach the specification sensitivity quickly even if the time until the steady oscillation state is shortened, it is not so much for the system side that performs processing using this output voltage VSQ. has no meaning.

この点、本実施形態では、振動子が定常発振状態になる前の期間(T2よりも前の期間)において、感度を仕様感度に近づける補正が行われる。従ってシステム側は、定常発振状態になる前に、検出装置30の出力電圧VSQを用いて各種の処理を行うことが可能になり、利便性を向上できる。即ちシステム側は、定常発振状態の前においても、ジャイロが静止状態なのか回転状態なのかだけを知りたい場合や、S/Nが悪く分解能が低くても大まかな検出結果だけでも知りたい場合がある。このような場合にも本実施形態によれば、システム側は、定常発振状態の前においても、感度補正された出力電圧VSQを用いて、静止状態なのか回転状態なのかを判断したり、大まかな検出結果を判断して、種々の処理を行うことが可能になる。   In this regard, in the present embodiment, correction is performed so that the sensitivity is close to the specification sensitivity in a period before the vibrator is in a steady oscillation state (period before T2). Therefore, the system side can perform various processes using the output voltage VSQ of the detection device 30 before entering the steady oscillation state, and convenience can be improved. That is, the system side may want to know only whether the gyro is stationary or rotating even before the steady oscillation state, or only a rough detection result even if the S / N is poor and the resolution is low. is there. Even in such a case, according to the present embodiment, even before the steady oscillation state, the system side uses the output voltage VSQ whose sensitivity has been corrected to determine whether it is in a stationary state or a rotating state, or roughly It is possible to determine various detection results and perform various processes.

以上のように本実施形態によれば、水晶などのQ値が高い振動子を用いて、通常状態での安定動作を実現しながら、高速起動も可能になり、安定動作と高速起動を両立できる。即ち、これまでは起動時間が長いために水晶振動子を使用できなかったアプリケーションにおいても、高安定の水晶振動子を使用することが可能になる。また本実施形態によれば回路を小規模化でき、コストダウンを実現できると共に、高速起動を利用した低消費電力化も実現できるようになる。   As described above, according to the present embodiment, using a vibrator having a high Q value such as a crystal, a stable operation in a normal state can be realized, and a high-speed startup is possible, and both a stable operation and a high-speed startup can be achieved. . In other words, it is possible to use a highly stable crystal resonator even in an application in which the crystal resonator cannot be used because of a long startup time. Further, according to the present embodiment, the circuit can be reduced in size, the cost can be reduced, and the power consumption can be reduced by using the fast start-up.

なお上式(4)、(6)に示すように、駆動側のゲイン制御回路54(GCAA)と検出側のゲイン制御回路80(GCAB)は、そのゲインKA、KBの式がほぼ同様になる。この場合に、振動子のQ値のために、駆動側のゲイン制御回路54のゲインKAの設定に対して、実際の振幅が追従するためにタイムラグがある。一方、検出側のゲイン制御回路80のゲインKBの設定は、直ちに検出側の信号振幅の増幅に反映されるため、正常な動作を保証できる。   As shown in the above equations (4) and (6), the gain KA and KB equations of the drive side gain control circuit 54 (GCAA) and the detection side gain control circuit 80 (GCAB) are substantially the same. . In this case, there is a time lag because the actual amplitude follows the setting of the gain KA of the drive-side gain control circuit 54 due to the Q value of the vibrator. On the other hand, since the setting of the gain KB of the gain control circuit 80 on the detection side is immediately reflected in the amplification of the signal amplitude on the detection side, normal operation can be guaranteed.

4.第1の変形例
図12(A)に本実施形態の第1の変形例を示す。この第1の変形例では、検出回路60は、検出信号(ジャイロ信号)のオフセット調整を行うオフセット調整回路90を含む。そしてゲイン制御回路80は、このオフセット調整回路90の前段側に設けられる。
4). First Modification FIG. 12A shows a first modification of this embodiment. In the first modification, the detection circuit 60 includes an offset adjustment circuit 90 that performs offset adjustment of a detection signal (gyro signal). The gain control circuit 80 is provided on the upstream side of the offset adjustment circuit 90.

ここでオフセット調整回路90は、D/A変換回路92と加算回路(加減算回路)94を含む。D/A変換回路92は、オフセット(初期オフセット)の調整データDDAをアナログのオフセット調整電圧VAに変換する。   Here, the offset adjustment circuit 90 includes a D / A conversion circuit 92 and an addition circuit (addition / subtraction circuit) 94. The D / A conversion circuit 92 converts offset (initial offset) adjustment data DDA into an analog offset adjustment voltage VA.

加算回路94は、入力信号VS5の電圧に対して、D/A変換回路92からの調整電圧VAを加算する。この加算回路94は、ノードNE5とNE6、NE1、NE2の間にそれぞれ設けられた抵抗RE1、RE2、RE3を含む。また、その反転入力端子にノードNE5が接続され、その非反転入力端子にAGNDのノードが接続されるオペアンプOPE2を含む。   The adder circuit 94 adds the adjustment voltage VA from the D / A conversion circuit 92 to the voltage of the input signal VS5. The adder circuit 94 includes resistors RE1, RE2, and RE3 provided between the nodes NE5 and NE6, NE1, and NE2, respectively. Also included is an operational amplifier OPE2 whose node NE5 is connected to its inverting input terminal and whose node AGND is connected to its non-inverting input terminal.

例えば本実施形態では、ジャイロセンサの製造後に検出装置30の出力電圧VSQをモニタする。そしてVSQを基準出力電圧に一致させるためのオフセット調整データを、図示しない不揮発性メモリ等に書き込む。そしてこの不揮発性メモリ等に書き込まれた調整データDDAがD/A変換回路92に入力され、D/A変換回路92は、DDAに応じたオフセットの調整電圧VAを出力する。すると、加算回路94は、この調整電圧VAを、入力信号VS5の電圧に加算することで、オフセット電圧を除去する調整を行う。この場合に図12(A)では、このオフセット調整回路90は同期検波回路100の前段側に設けられている。そしてオフセット調整回路90のオペアンプOPE2が、同期検波回路100用の反転増幅のオペアンプ(図4のOPE)として兼用されるため、回路を小規模化できる。   For example, in this embodiment, the output voltage VSQ of the detection device 30 is monitored after the gyro sensor is manufactured. Then, offset adjustment data for making VSQ coincide with the reference output voltage is written in a non-illustrated nonvolatile memory or the like. Then, the adjustment data DDA written in the nonvolatile memory or the like is input to the D / A conversion circuit 92, and the D / A conversion circuit 92 outputs an adjustment voltage VA having an offset corresponding to the DDA. Then, the addition circuit 94 performs adjustment for removing the offset voltage by adding the adjustment voltage VA to the voltage of the input signal VS5. In this case, in FIG. 12A, the offset adjustment circuit 90 is provided on the upstream side of the synchronous detection circuit 100. Since the operational amplifier OPE2 of the offset adjustment circuit 90 is also used as an inverting amplification operational amplifier (OPE in FIG. 4) for the synchronous detection circuit 100, the circuit can be reduced in scale.

そして本実施形態では図12(A)に示すように、ゲイン制御回路80がオフセット調整回路90の前段側に設けられる。例えば図3(A)で説明したように、振動子からの検出信号には、所望信号と不要信号(機械漏れ、静電漏れ)が混在する。そしてオフセットの原因となる不要信号(不要波)も、駆動振幅とほぼ比例関係にあるため、所望信号と同様にゲイン調整を行わないと、オフセットがずれる可能性がある。即ちオフセット調整回路90の後段側にゲイン制御回路80を設け、オフセット調整後にゲインを調整すると、調整したはずのオフセットがずれてしまう。   In this embodiment, as shown in FIG. 12A, a gain control circuit 80 is provided on the upstream side of the offset adjustment circuit 90. For example, as described with reference to FIG. 3A, desired signals and unnecessary signals (mechanical leakage and electrostatic leakage) are mixed in the detection signal from the vibrator. Since an unnecessary signal (unnecessary wave) that causes an offset is also approximately proportional to the drive amplitude, the offset may be shifted unless gain adjustment is performed in the same manner as the desired signal. That is, if the gain control circuit 80 is provided on the subsequent stage side of the offset adjustment circuit 90 and the gain is adjusted after the offset adjustment, the offset that should have been adjusted is shifted.

この点、図12(A)では、ゲイン制御回路80がオフセット調整回路90の前段側に設けられ、仕様感度に感度が設定された状態でオフセット調整ができるため、上述のようなオフセットがずれてしまうという問題を防止できる。   In this regard, in FIG. 12A, the gain control circuit 80 is provided on the upstream side of the offset adjustment circuit 90, and offset adjustment can be performed with the sensitivity set to the specification sensitivity. Can prevent the problem of end.

また図12(A)では、同期検波回路100の前段側に、感度調整を行うゲイン制御回路80が設けられている。このようにすれば、DC信号ではなく、周波数fdの信号の状態でゲイン調整が行われるようになる。従って、周波数が高いほど小さくなるフリッカノイズ(1/fノイズ)の悪影響を最小限に抑えることができる。またゲイン制御回路80自体に発生したノイズは、図3(B)に示すように同期検波によりfdの周波数帯域に現れ、フィルタ部110により除去できる。従って、ゲイン制御回路80自体に発生したノイズの悪影響も低減できる。更に、フィルタ部110の後段側にゲイン制御回路を設ける場合に比べて、ゲイン制御回路80の前段側の回路ブロックの数が減るため、これらの回路ブロックのノイズをゲイン制御回路80が増幅することによるS/N比の劣化を、最小限に抑えることができる。   In FIG. 12A, a gain control circuit 80 for adjusting sensitivity is provided on the upstream side of the synchronous detection circuit 100. In this way, gain adjustment is performed in the state of the signal of frequency fd instead of the DC signal. Therefore, the adverse effect of flicker noise (1 / f noise) that decreases as the frequency increases can be minimized. Further, the noise generated in the gain control circuit 80 itself appears in the fd frequency band by synchronous detection as shown in FIG. 3B and can be removed by the filter unit 110. Therefore, the adverse effect of noise generated in the gain control circuit 80 itself can be reduced. Furthermore, since the number of circuit blocks on the front stage side of the gain control circuit 80 is reduced as compared with the case where the gain control circuit is provided on the rear stage side of the filter unit 110, the gain control circuit 80 amplifies the noise of these circuit blocks. Degradation of the S / N ratio due to can be minimized.

なお図12(A)では、オフセット調整回路90はゲイン制御回路80と同期検波回路100の間に設けられているが、図12(B)のように同期検波回路100の後段側にオフセット調整回路91を設けてもよい。   In FIG. 12A, the offset adjustment circuit 90 is provided between the gain control circuit 80 and the synchronous detection circuit 100. However, the offset adjustment circuit is provided downstream of the synchronous detection circuit 100 as shown in FIG. 91 may be provided.

5.第2の変形例
図13に本実施形態の第2の変形例を示す。第2の変形例では図1、図4の構成に対して判定回路120が更に設けられている。この判定回路(モニタ回路)120は、駆動振幅検出回路52からの制御電圧VCを判定電圧Vr1やVr2と比較し、振動子10が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する。即ち感度出力の信頼性の無効・取りあえず有効・有効の判定を行って、判定結果を出力する。
5. Second Modification FIG. 13 shows a second modification of the present embodiment. In the second modification, a determination circuit 120 is further provided for the configuration of FIGS. The determination circuit (monitor circuit) 120 compares the control voltage VC from the drive amplitude detection circuit 52 with the determination voltages Vr1 and Vr2, and at least determination information for informing whether the vibrator 10 is in a steady oscillation state or an oscillation starting process. Output. That is, the reliability of the sensitivity output is invalid / temporarily determined to be valid / valid, and the determination result is output.

具体的には判定回路120は、制御電圧VCを第1の判定電圧Vr1と比較する。そして比較結果に基づいて振動子10が定常発振状態であると判定した場合には、第1の判定モニタ信号DET1を第1の出力端子(第1のパッド)に出力する。即ち信号DET1をアクティブにする。また制御電圧VCを第2の判定電圧Vr2と比較する。そして比較結果に基づいて振動子10が発振起動過程であると判定した場合には、第2の判定モニタ信号DET2を第2の出力端子(第2のパッド)に出力する。即ち信号DET2をアクティブにする。   Specifically, the determination circuit 120 compares the control voltage VC with the first determination voltage Vr1. If it is determined that the vibrator 10 is in the steady oscillation state based on the comparison result, the first determination monitor signal DET1 is output to the first output terminal (first pad). That is, the signal DET1 is activated. Further, the control voltage VC is compared with the second determination voltage Vr2. When it is determined that the vibrator 10 is in the oscillation starting process based on the comparison result, the second determination monitor signal DET2 is output to the second output terminal (second pad). That is, the signal DET2 is activated.

なお信号DET2がアクティブになると、検出装置30の出力に設けられたスイッチング素子SE3がVnull側に接続される。これにより、検出装置30の出力が無効電圧Vnull(角速度0に相当する低電圧)に設定され、検出装置30の出力が無効であることがシステム側に知らされる。   When the signal DET2 becomes active, the switching element SE3 provided at the output of the detection device 30 is connected to the Vnull side. As a result, the output of the detection device 30 is set to the invalid voltage Vnull (a low voltage corresponding to an angular velocity of 0), and the system is notified that the output of the detection device 30 is invalid.

また、駆動回路40での駆動振幅は仕様振幅に達していないがゲイン制御回路80により感度補正が行われていることを知らせる判定情報を出力するようにしてもよい。即ちこのような判定情報として、第3の判定モニタ信号DET3を第3の出力端子に出力する。   Alternatively, determination information for notifying that the drive amplitude in the drive circuit 40 does not reach the specification amplitude but sensitivity correction is being performed by the gain control circuit 80 may be output. That is, as such determination information, the third determination monitor signal DET3 is output to the third output terminal.

例えば図14に示すように判定回路120は、制御電圧がVC<Vr2であると判定した場合には、第2の判定モニタ信号DET2をアクティブにする。これにより、振動子10が発振起動過程であり、検出装置30の出力が無効であることがシステム側に知らされる。   For example, as shown in FIG. 14, when the determination circuit 120 determines that the control voltage is VC <Vr2, the determination circuit 120 activates the second determination monitor signal DET2. Thereby, the system side is informed that the vibrator 10 is in the oscillation starting process and the output of the detection device 30 is invalid.

また制御電圧がVr1−Vr1d<VC<Vr1+Vr1dであると判定した場合には、第1の判定モニタ信号DET1をアクティブにする。これにより、振動子10が定常発振状態(図10(A)のT2以降)であり、検出装置30の出力が有効であることがシステム側に知らされる。   When it is determined that the control voltage is Vr1−Vr1d <VC <Vr1 + Vr1d, the first determination monitor signal DET1 is activated. Thereby, the system side is informed that the vibrator 10 is in a steady oscillation state (after T2 in FIG. 10A) and the output of the detection device 30 is effective.

また制御電圧がVr2<VC<Vr1−Vr1d又はVC>Vr1+Vr1dであると判定した場合には、第3の判定モニタ信号DET3をアクティブにする。これにより、ゲイン制御回路80により感度補正が行われている最中であり、検出装置30の出力が取りあえず有効であることがシステム側に知らされる。   When it is determined that the control voltage is Vr2 <VC <Vr1-Vr1d or VC> Vr1 + Vr1d, the third determination monitor signal DET3 is activated. Thereby, the sensitivity correction is being performed by the gain control circuit 80, and the system side is informed that the output of the detection device 30 is effective for the time being.

なお図13、図14では、判定情報として判定モニタ信号DET1、DET2、DET3を出力端子(ICのパッド)に出力しているが、判定情報はこれに限定されない。例えば検出装置30に判定モニタ用のレジスタを設け、このレジスタに対して、DET1に相当する出力有効フラグ、DET2に相当する出力無効フラグなどを設定し、判定情報をシステム側に伝えてもよい。   In FIG. 13 and FIG. 14, determination monitor signals DET1, DET2, and DET3 are output to the output terminals (IC pads) as determination information, but the determination information is not limited to this. For example, a register for determination monitoring may be provided in the detection device 30, and an output valid flag corresponding to DET1 and an output invalid flag corresponding to DET2 may be set in this register to transmit the determination information to the system side.

さて図15では、VC<VCmaxであることは直接判別できないため、判定電圧Vr2(Vr2<VCmax)を用意している。そしてVC<Vr2である場合には、発振が起動過程であり、検出装置30の出力は未だ信頼できないとして、出力無効を知らせる信号DET2がアクティブになる。即ち図15のT0〜T4の期間は発振起動過程であると判定し、これをシステム側に伝える。このようにすればシステム側は、信号DET2をモニタするだけで、検出装置30の出力が無効であることを判断でき、無効状態の出力を取り込んでしまう事態を防止できる。   In FIG. 15, since it is not possible to directly determine that VC <VCmax, a determination voltage Vr2 (Vr2 <VCmax) is prepared. When VC <Vr2, the signal DET2 notifying that the output is invalid is activated because the oscillation is in the starting process and the output of the detection device 30 is still unreliable. That is, it is determined that the period from T0 to T4 in FIG. 15 is the oscillation starting process, and this is transmitted to the system side. In this way, the system side can determine that the output of the detection device 30 is invalid simply by monitoring the signal DET2, and can prevent a situation where an invalid output is taken in.

また図15においてVC>Vr2になると、感度補正が行われており、検出装置30の出力は取りあえず有効であることを知らせる信号DET3がアクティブになる。即ちT4〜T2の期間では、感度補正が行われているため、図11(B)のF4に示すように感度は仕様感度に等しくなっている。但し図10(A)に示すようにT3〜T2の期間では、振動子は定常発振状態になっていないため、駆動振幅は仕様振幅に達していない。従って、通常状態よりもS/N比が悪化しており、分解能が低下している。   In FIG. 15, when VC> Vr2, sensitivity correction is performed, and the signal DET3 notifying that the output of the detection device 30 is valid is activated. That is, in the period from T4 to T2, since sensitivity correction is performed, the sensitivity is equal to the specified sensitivity as indicated by F4 in FIG. However, as shown in FIG. 10A, the drive amplitude does not reach the specification amplitude during the period from T3 to T2 because the vibrator is not in a steady oscillation state. Therefore, the S / N ratio is worse than in the normal state, and the resolution is reduced.

しかしながら、アプリケーションよっては、S/N比が多少悪化していても、取りあえずの角速度を得たい場合や、0点(静止時)出力レベルを得たい場合がある。このような場合に、信号DET3がアクティブになれば、システム側は、検出装置30の出力が取りあえず有効であると判断して、検出装置30の出力を用いた種々の処理を行うことが可能になる。   However, depending on the application, even if the S / N ratio is somewhat deteriorated, there may be a case where it is desired to obtain a temporary angular velocity or a case where it is desired to obtain an output level of 0 point (at rest). In such a case, if the signal DET3 becomes active, the system side can determine that the output of the detection device 30 is valid for the time being, and can perform various processes using the output of the detection device 30. Become.

また図15においてVCがVr1になると、検出装置30の出力が有効であることを知らせる信号DET1が、アクティブになる。即ちT2以降の期間では、図10(A)に示すように振動子10が定常発振状態になっており、検出装置30の出力が正常状態であることが、システム側に知らされる。   In FIG. 15, when VC becomes Vr1, the signal DET1 notifying that the output of the detection device 30 is valid becomes active. That is, in the period after T2, as shown in FIG. 10A, the vibrator 10 is in a steady oscillation state, and the system side is informed that the output of the detection device 30 is in a normal state.

このように本実施形態では、振動子10の発振状態のモニタ機能を検出装置30に持たせることで、システム側の利便性を大幅に向上することに成功している。   As described above, in the present embodiment, by providing the detection device 30 with the monitoring function of the oscillation state of the vibrator 10, the convenience on the system side has been greatly improved.

図16(A)に判定回路120の構成例を示す。この判定回路120は、コンパレータCMP1、CMP2を含む。コンパレータCMP1は、その非反転入力端子に制御電圧VCが入力され、その反転入力端子に判定電圧Vr1が入力される。そしてコンパレータCMP1はヒステリシス特性を有するため、図14に示すようにVr1−Vr1d<VC<Vr1+Vr1dであるか否かを判断して、判定モニタ信号DET1を出力できる。   FIG. 16A illustrates a configuration example of the determination circuit 120. The determination circuit 120 includes comparators CMP1 and CMP2. In the comparator CMP1, the control voltage VC is input to the non-inverting input terminal, and the determination voltage Vr1 is input to the inverting input terminal. Since the comparator CMP1 has a hysteresis characteristic, as shown in FIG. 14, it can be determined whether or not Vr1-Vr1d <VC <Vr1 + Vr1d, and the determination monitor signal DET1 can be output.

コンパレータCMP2は、その反転入力端子に制御電圧VCが入力され、その非反転入力端子に判定電圧Vr2が入力される。従って図14に示すようにVC<Vr2であるか否かを判断して、判定モニタ信号DET2を出力できる。   In the comparator CMP2, the control voltage VC is input to its inverting input terminal, and the determination voltage Vr2 is input to its non-inverting input terminal. Therefore, as shown in FIG. 14, it is possible to determine whether or not VC <Vr2 and output the determination monitor signal DET2.

なお判定モニタ信号DET3についても生成する場合には、図16(B)に示すように、コンパレータCMP1、CMP2の出力が入力されるノア回路NORなどのロジック回路を設ければよい。例えば図16(B)では、信号DET1、DET2が共に非アクティブ(lレベル)である場合には、信号DET3がアクティブになり、検出装置30の出力が取りあえず有効であることがシステム側に知らされる。   When the determination monitor signal DET3 is also generated, a logic circuit such as a NOR circuit NOR to which the outputs of the comparators CMP1 and CMP2 are input may be provided as shown in FIG. For example, in FIG. 16B, when the signals DET1 and DET2 are both inactive (1 level), the signal DET3 becomes active and the system side is informed that the output of the detection device 30 is valid for the time being. The

6.電子機器
図17に本実施形態の検出装置30を含むジャイロセンサ510(広義にはセンサ)と、ジャイロセンサ510を含む電子機器500の構成例を示す。なお電子機器500、ジャイロセンサ510は図17の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。また本実施形態の電子機器500としては、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機、カーナビゲーションシステム、ロボット、ゲーム機、携帯型情報端末等の種々のものが考えられる。
6). Electronic Device FIG. 17 shows a configuration example of a gyro sensor 510 (sensor in a broad sense) including the detection device 30 of this embodiment and an electronic device 500 including the gyro sensor 510. Note that the electronic device 500 and the gyro sensor 510 are not limited to the configuration shown in FIG. 17, and various modifications such as omitting some of the components or adding other components are possible. In addition, as the electronic device 500 of the present embodiment, various devices such as a digital camera, a video camera, a mobile phone, a car navigation system, a robot, a game machine, and a portable information terminal can be considered.

電子機器500はジャイロセンサ510と処理部520を含む。またメモリ530、操作部540、表示部550を含むことができる。処理部(CPU、MPU等)520はジャイロセンサ510等の制御や電子機器500の全体制御を行う。また処理部520は、ジャイロセンサ510により検出された角速度情報(物理量)に基づいて処理を行う。例えば角速度情報に基づいて、手ぶれ補正、姿勢制御、GPS自律航法などのための処理を行う。メモリ(ROM、RAM等)530は、制御プログラムや各種データを記憶したり、ワーク領域やデータ格納領域として機能する。操作部540はユーザが電子機器500を操作するためのものであり、表示部550は種々の情報をユーザに表示する。本実施形態の検出装置30によれば、電子機器500に組み込まれるジャイロセンサ510として、小型のセンサを採用できる。これにより、電子機器500のコンパクト化、低コスト化を実現できる。   Electronic device 500 includes a gyro sensor 510 and a processing unit 520. Further, a memory 530, an operation unit 540, and a display unit 550 can be included. A processing unit (CPU, MPU, etc.) 520 performs control of the gyro sensor 510 and the like and overall control of the electronic device 500. The processing unit 520 performs processing based on angular velocity information (physical quantity) detected by the gyro sensor 510. For example, processing for camera shake correction, posture control, GPS autonomous navigation, and the like is performed based on the angular velocity information. A memory (ROM, RAM, etc.) 530 stores a control program and various data, and functions as a work area and a data storage area. The operation unit 540 is for the user to operate the electronic device 500, and the display unit 550 displays various information to the user. According to the detection device 30 of the present embodiment, a small sensor can be adopted as the gyro sensor 510 incorporated in the electronic apparatus 500. Thereby, the electronic device 500 can be reduced in size and cost.

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また振動子の構造や、検出装置、駆動回路、検出回路、センサ、電子機器の構成及び動作も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば図13で説明した判定情報を出力する発明では、図1、図4で説明した駆動振幅に応じて検出側のゲインを制御する手法を採用しなくてもよい。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. All combinations of the present embodiment and the modified examples are also included in the scope of the present invention. Further, the structure of the vibrator and the configurations and operations of the detection device, the drive circuit, the detection circuit, the sensor, and the electronic device are not limited to those described in this embodiment, and various modifications can be made. For example, in the invention that outputs the determination information described with reference to FIG. 13, the method of controlling the gain on the detection side according to the drive amplitude described with reference to FIGS. 1 and 4 may not be employed.

本実施形態の検出装置の構成例。The structural example of the detection apparatus of this embodiment. 図2(A)、図2(B)は振動子の説明図。2A and 2B are explanatory diagrams of the vibrator. 図3(A)〜図3(C)は周波数スペクトラムの説明図。3A to 3C are explanatory diagrams of the frequency spectrum. 検出装置の詳細な構成例。3 shows a detailed configuration example of a detection device. 図5(A)〜図5(C)はI/V変換回路、差動増幅回路等の構成例。5A to 5C are configuration examples of an I / V conversion circuit, a differential amplifier circuit, and the like. ゲインコントロールアンプの構成例。Configuration example of gain control amplifier. 図7(A)、図7(B)は駆動振幅−制御電圧、制御電圧−ゲインの関係を示す図。FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams showing the relationship of drive amplitude-control voltage and control voltage-gain. 図8(A)、図8(B)は振動子の発振過程や感度の変化についての説明図。FIG. 8A and FIG. 8B are explanatory views of the oscillation process and sensitivity change of the vibrator. 感度についての説明図。Explanatory drawing about a sensitivity. 図10(A)、図10(B)はQ値が高い振動子の発振過程や感度の変化についての説明図。FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams of the oscillation process and sensitivity change of a vibrator having a high Q value. 図11(A)、図11(B)は本実施形態のゲイン制御手法の説明図。FIG. 11A and FIG. 11B are explanatory diagrams of the gain control method of this embodiment. 図12(A)、図12(B)は本実施形態の第1の変形例の構成例。FIG. 12A and FIG. 12B are configuration examples of the first modification of the present embodiment. 本実施形態の第2の変形例の構成例。The structural example of the 2nd modification of this embodiment. 第2の変形例の判定手法の説明図。Explanatory drawing of the determination method of the 2nd modification. 第2の変形例の判定手法の説明図。Explanatory drawing of the determination method of the 2nd modification. 図16(A)、図16(B)は判定回路の構成例。FIG. 16A and FIG. 16B are configuration examples of the determination circuit. 電子機器、ジャイロセンサの構成例。Configuration examples of electronic devices and gyro sensors.

符号の説明Explanation of symbols

2、4 駆動端子、6、8 検出端子、10 振動子、11、12 駆動側振動子、
16、17 検出側振動子、30 検出装置、40 駆動回路、42 増幅回路、
43 I/V変換回路、44 位相調整回路、46 2値化回路、50 AGC回路、
52 駆動振幅検出回路、54 ゲイン制御回路、60 検出回路、70 増幅回路、
72、74 Q/V変換回路、76 差動増幅回路、80 ゲイン制御回路、
100 同期検波回路、100 同期検波回路、110 フィルタ部、
112 プリフィルタ、114 ポストフィルタ、120 判定回路、
500 電子機器、510 ジャイロセンサ、520 処理部、530 メモリ、
540 操作部、550 表示部
2, 4 drive terminals, 6, 8 detection terminals, 10 vibrators, 11, 12 drive side vibrators,
16, 17 Detection-side vibrator, 30 detection device, 40 drive circuit, 42 amplification circuit,
43 I / V conversion circuit, 44 phase adjustment circuit, 46 binarization circuit, 50 AGC circuit,
52 drive amplitude detection circuit, 54 gain control circuit, 60 detection circuit, 70 amplification circuit,
72, 74 Q / V conversion circuit, 76 differential amplifier circuit, 80 gain control circuit,
100 synchronous detection circuit, 100 synchronous detection circuit, 110 filter unit,
112 pre-filter, 114 post-filter, 120 judgment circuit,
500 electronic equipment, 510 gyro sensor, 520 processing unit, 530 memory,
540 operation unit, 550 display unit

Claims (15)

駆動信号を出力して物理量トランスデューサを駆動する駆動回路と、
前記物理量トランスデューサから検出信号を受け、検出信号から所望信号を検出する検出回路とを含み、
前記駆動回路は、
前記物理量トランスデューサの駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧を出力する駆動振幅検出回路を含み、
前記検出回路は、
検出信号のゲインを調整するゲイン制御回路を含み、
前記ゲイン制御回路は、
前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧に基づいて検出信号のゲインを調整することを特徴とする検出装置。
A drive circuit that outputs a drive signal to drive the physical quantity transducer;
A detection circuit that receives a detection signal from the physical quantity transducer and detects a desired signal from the detection signal;
The drive circuit is
A drive amplitude detection circuit for detecting a drive amplitude of the physical quantity transducer and outputting a control voltage corresponding to the detected drive amplitude;
The detection circuit includes:
Including a gain control circuit for adjusting the gain of the detection signal;
The gain control circuit includes:
A detection apparatus that adjusts a gain of a detection signal based on the control voltage from the drive amplitude detection circuit.
請求項1において、
前記ゲイン制御回路は、
前記駆動回路での駆動振幅に反比例するように検出信号のゲインを調整することを特徴とする検出装置。
In claim 1,
The gain control circuit includes:
A detection apparatus comprising: adjusting a gain of a detection signal so as to be inversely proportional to a drive amplitude in the drive circuit.
請求項1又は2において、
前記ゲイン制御回路は、
前記駆動回路での駆動振幅が仕様振幅に達する前の期間において、前記検出回路の感度を仕様感度に近づける感度補正を行うことを特徴とする検出装置。
In claim 1 or 2,
The gain control circuit includes:
A detection apparatus, wherein sensitivity correction is performed so that the sensitivity of the detection circuit approaches the specification sensitivity before the drive amplitude in the drive circuit reaches the specification amplitude.
請求項3において、
前記物理量トランスデューサは振動子であり、
前記ゲイン制御回路は、
前記振動子が定常発振状態になる前の期間において、前記検出回路の感度を仕様感度に近づける感度補正を行うことを特徴とする検出装置。
In claim 3,
The physical quantity transducer is a vibrator;
The gain control circuit includes:
A detection apparatus, wherein sensitivity correction is performed so that the sensitivity of the detection circuit approaches a specification sensitivity in a period before the vibrator enters a steady oscillation state.
請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記検出回路は、
検出信号のオフセット調整を行うオフセット調整回路を含み、
前記ゲイン制御回路は、前記オフセット調整回路の前段側に設けられることを特徴とする検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The detection circuit includes:
Including an offset adjustment circuit for adjusting the offset of the detection signal;
The detection apparatus according to claim 1, wherein the gain control circuit is provided on the upstream side of the offset adjustment circuit.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記物理量トランスデューサは振動子であり、
前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧を所与の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含むことを特徴とする検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The physical quantity transducer is a vibrator;
A determination circuit that compares the control voltage from the drive amplitude detection circuit with a given determination voltage and outputs determination information notifying at least whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation starting process; Detection device.
請求項6において、
前記判定回路は、
前記制御電圧を第1の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第1の判定モニタ信号を第1の出力端子に出力し、前記制御電圧を第2の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第2の判定モニタ信号を第2の出力端子に出力することを特徴とする検出装置。
In claim 6,
The determination circuit includes:
When the control voltage is compared with a first determination voltage and it is determined that the vibrator is in a steady oscillation state, a first determination monitor signal is output to a first output terminal, and the control voltage is A detection apparatus that outputs a second determination monitor signal to a second output terminal when it is determined that the vibrator is in an oscillation starting process as compared with a determination voltage of 2.
請求項6又は7において、
前記ゲイン制御回路は、検出信号の感度補正を行い、
前記判定回路は、
前記駆動回路での駆動振幅は仕様振幅に達していないが前記ゲイン制御回路により感度補正が行われていることを知らせる判定情報を出力することを特徴とする検出装置。
In claim 6 or 7,
The gain control circuit performs sensitivity correction of the detection signal,
The determination circuit includes:
A detection apparatus that outputs determination information notifying that a drive amplitude in the drive circuit does not reach a specification amplitude but sensitivity correction is performed by the gain control circuit.
請求項8において、
前記判定回路は、
前記制御電圧を第1の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第1の判定モニタ信号を第1の出力端子に出力し、前記制御電圧を第2の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第2の判定モニタ信号を第2の出力端子に出力し、前記駆動回路での駆動振幅は仕様振幅に達していないが前記ゲイン制御回路により感度補正が行われていると判定した場合には、第3の判定モニタ信号を第3の出力端子に出力することを特徴とする検出装置。
In claim 8,
The determination circuit includes:
When the control voltage is compared with a first determination voltage and it is determined that the vibrator is in a steady oscillation state, a first determination monitor signal is output to a first output terminal, and the control voltage is When the oscillator is determined to be in the oscillation starting process, the second determination monitor signal is output to the second output terminal, and the drive amplitude in the drive circuit is the specified amplitude. However, if it is determined that sensitivity correction is being performed by the gain control circuit, a third determination monitor signal is output to the third output terminal.
請求項1乃至9のいずれかにおいて、
前記駆動回路は、
前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧に基づいて、前記駆動回路での駆動信号のゲインを制御するゲイン制御回路を含むことを特徴とする検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 9,
The drive circuit is
A detection apparatus comprising: a gain control circuit that controls a gain of a drive signal in the drive circuit based on the control voltage from the drive amplitude detection circuit.
請求項1乃至10のいずれかにおいて、
前記検出回路は、
前記物理量トランスデューサからの検出信号を増幅する増幅回路と、
前記駆動回路からの同期信号に基づいて同期検波を行う同期検波回路を含み、
前記ゲイン制御回路は、前記増幅回路と前記同期検波回路の間に設けられることを特徴とする検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 10.
The detection circuit includes:
An amplification circuit for amplifying a detection signal from the physical quantity transducer;
Including a synchronous detection circuit that performs synchronous detection based on a synchronous signal from the drive circuit;
The detection apparatus, wherein the gain control circuit is provided between the amplification circuit and the synchronous detection circuit.
駆動信号を出力して物理量トランスデューサを駆動する駆動回路と、
前記物理量トランスデューサから検出信号を受け、検出信号から所望信号を検出する検出回路とを含み、
前記駆動回路は、
前記物理量トランスデューサの駆動振幅を検出し、検出された駆動振幅に応じた制御電圧を出力する駆動振幅検出回路を含み、
前記物理量トランスデューサは振動子であり、
前記駆動振幅検出回路からの前記制御電圧を所与の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態なのか発振起動過程なのかを少なくとも知らせる判定情報を出力する判定回路を含むことを特徴とする検出装置。
A drive circuit that outputs a drive signal to drive the physical quantity transducer;
A detection circuit that receives a detection signal from the physical quantity transducer and detects a desired signal from the detection signal;
The drive circuit is
A drive amplitude detection circuit for detecting a drive amplitude of the physical quantity transducer and outputting a control voltage corresponding to the detected drive amplitude;
The physical quantity transducer is a vibrator;
A determination circuit that compares the control voltage from the drive amplitude detection circuit with a given determination voltage and outputs determination information notifying at least whether the vibrator is in a steady oscillation state or an oscillation starting process; Detection device.
請求項12において、
前記判定回路は、
前記制御電圧を第1の判定電圧と比較し、前記振動子が定常発振状態であると判定した場合には、第1の判定モニタ信号を第1の出力端子に出力し、前記制御電圧を第2の判定電圧と比較し、前記振動子が発振起動過程であると判定した場合には、第2の判定モニタ信号を第2の出力端子に出力することを特徴とする検出装置。
In claim 12,
The determination circuit includes:
When the control voltage is compared with a first determination voltage and it is determined that the vibrator is in a steady oscillation state, a first determination monitor signal is output to a first output terminal, and the control voltage is A detection apparatus that outputs a second determination monitor signal to a second output terminal when it is determined that the vibrator is in an oscillation starting process as compared with a determination voltage of 2.
請求項1乃至13のいずれかに記載の検出装置と、
前記物理量トランスデューサと、
を含むことを特徴とするセンサ。
A detection device according to any one of claims 1 to 13,
The physical quantity transducer;
A sensor comprising:
請求項14に記載のセンサと、
前記センサの検出情報に基づいて処理を行う処理部と、
を含むことを特徴とする電子機器。
A sensor according to claim 14,
A processing unit that performs processing based on detection information of the sensor;
An electronic device comprising:
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