JPH0854238A - Oscillator drive circuit - Google Patents

Oscillator drive circuit

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JPH0854238A
JPH0854238A JP6132050A JP13205094A JPH0854238A JP H0854238 A JPH0854238 A JP H0854238A JP 6132050 A JP6132050 A JP 6132050A JP 13205094 A JP13205094 A JP 13205094A JP H0854238 A JPH0854238 A JP H0854238A
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phase
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藤 和 郎 佐
Masayuki Sato
藤 雅 之 佐
Hiroshi Iguchi
口 浩 井
Akihiro Kobayashi
林 聡 宏 小
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent the oscillation frequency from being shifted from the resonance frequency due to the phase shift in a phase shifter circuit or a low- pass filter caused by fluctuation in the oscillation frequency. CONSTITUTION:A analog integration circuit 40 is substituted for a 90 deg. phase shift circuit. A rectangular wave is fed to the integration circuit 40 to produce a triangular wave having phase shift of 90 deg.. The triangular wave signal is applied to excitation electrodes 5a, 5b through a low-pass filter 14. An integration circuit 40 is inserted between the excitation electrodes 5a, 5b and one input of a PLL circuit 20 or between feedback electrodes 4a, 4b and the other input of the PLL circuit 20.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は振動子駆動回路に関し、
例えば角速度検出装置に利用しうる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrator driving circuit,
For example, it can be used for an angular velocity detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、振動子を用いて回転角速度を検
出する装置に関する技術が、特開平5−240649号
公報,特開平5−288555号公報,および英国特許
出願公報GB2266149Aに開示されている。
2. Description of the Related Art For example, a technique relating to a device for detecting a rotational angular velocity using a vibrator is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-240649, 5-288555, and GB2266149A.

【0003】上記のような回転角速度を検出する装置に
おいては、圧電素子などの振動子をそれの固有振動数と
一致する周波数で振動するように共振点で駆動し、振動
子の駆動用端子の信号と検出用端子の信号との位相差を
測定して角速度を検出するようになっている。
In the apparatus for detecting the rotational angular velocity as described above, a vibrator such as a piezoelectric element is driven at a resonance point so as to vibrate at a frequency matching its natural frequency, and the driving terminal of the vibrator is driven. The angular velocity is detected by measuring the phase difference between the signal and the signal at the detection terminal.

【0004】ところで、振動子の固有振動数は、周囲温
度などの影響によって変動する。従って、温度変化の生
じる環境において一定の周波数で振動子を駆動する場合
には、振動子の振動状態を共振点に維持できない。振動
子の振動状態が共振点からずれると、振動の振幅が変動
したり、位相差と角速度との関係に誤差が生じる。
By the way, the natural frequency of the oscillator fluctuates due to the influence of ambient temperature and the like. Therefore, when the vibrator is driven at a constant frequency in an environment where the temperature changes, the vibration state of the vibrator cannot be maintained at the resonance point. When the vibration state of the vibrator deviates from the resonance point, the amplitude of vibration fluctuates or an error occurs in the relationship between the phase difference and the angular velocity.

【0005】そこで例えば英国特許出願公報GB226
6149Aにおいては、PLL(位相同期ル−プ)回路
を用いて、振動子の振動状態を共振点に維持するように
制御している。即ち、振動子の駆動電圧印加端子の信号
と、振動子の帰環電圧取出端子の信号との位相差が90
度になるように、VCO(電圧制御発振器)の発振周波
数を自動的に調整している。
Then, for example, British Patent Application Publication GB226.
In the 6149A, a PLL (Phase Synchronous Loop) circuit is used to control the vibration state of the vibrator so as to maintain it at the resonance point. That is, the phase difference between the signal at the drive voltage application terminal of the vibrator and the signal at the return voltage extraction terminal of the vibrator is 90
The oscillation frequency of the VCO (voltage controlled oscillator) is automatically adjusted so that the frequency becomes constant.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】PLL回路を用いて振
動子の駆動電圧印加端子の信号と、振動子の帰環電圧取
出端子の信号との位相差が90度になるように制御する
ためには、1つの信号の位相を90度ずらして、PLL
回路の位相比較器に印加される2つの信号の位相差を定
常状態で0にする必要がある。
In order to control the phase difference between the signal at the drive voltage application terminal of the vibrator and the signal at the return voltage take-out terminal of the vibrator to 90 degrees by using the PLL circuit. Shifts the phase of one signal by 90 degrees,
The phase difference between the two signals applied to the phase comparator of the circuit must be zero in the steady state.

【0007】信号の位相をずらす移相回路は、例えばコ
ンデンサ,抵抗器などで構成される時定数回路によって
構成することができる。しかし、この種の移相回路の位
相シフト量は、周波数に応じて変化する。従って、周囲
温度変化に伴って振動子の駆動周波数が大幅に変動する
と、PLL回路が正しく機能しなくなり、駆動周波数が
振動子の共振周波数から大きくずれることになる。
The phase shift circuit that shifts the phase of a signal can be formed by a time constant circuit including, for example, a capacitor and a resistor. However, the phase shift amount of this type of phase shift circuit changes according to the frequency. Therefore, if the driving frequency of the vibrator fluctuates significantly with changes in the ambient temperature, the PLL circuit will not function properly and the driving frequency will deviate significantly from the resonance frequency of the vibrator.

【0008】また、PLL回路に用いられるVCOは、
一般に様々な高調波を含む方形波などの信号を出力する
ので、VCOの出力信号をそのまま振動子に印加する
と、振動子が角速度の測定に利用するモ−ド以外の様々
な振動モ−ドでも振動するため、検出される信号に含ま
れるノイズが多くなり、測定誤差が増大する。そこで一
般的には、VCOの出力にロ−パスフィルタを接続し、
正弦波に近い波形の信号によって振動子を駆動する。し
かし、ロ−パスフィルタは時定数回路であるため、それ
を通過する信号の位相変化量は、信号の周波数に応じて
変化する。つまり、周囲温度変化に伴って振動子の駆動
周波数が変動すると、ロ−パスフィルタでの位相変化に
よって、PLL回路が正しく機能しなくなり、駆動周波
数が振動子の共振周波数からずれることになる。
The VCO used in the PLL circuit is
Generally, a square wave signal containing various harmonics is output, so if the VCO output signal is applied to the vibrator as it is, it can be used in various vibration modes other than the mode used by the vibrator to measure angular velocity. Because of the vibration, the noise included in the detected signal increases and the measurement error increases. Therefore, in general, connect a low-pass filter to the output of the VCO,
The oscillator is driven by a signal having a waveform close to a sine wave. However, since the low-pass filter is a time constant circuit, the amount of phase change of the signal passing through it changes according to the frequency of the signal. That is, when the drive frequency of the vibrator fluctuates due to the change in ambient temperature, the PLL circuit does not function properly due to the phase change in the low-pass filter, and the drive frequency deviates from the resonance frequency of the vibrator.

【0009】従って本発明は、周囲温度の変動などによ
って振動子の固有振動周波数が変動する場合であって
も、振動子の振動状態が共振状態からずれるのを防止す
るとともに、振動子から検出される信号に含まれるノイ
ズの増大を防止することを課題とする。
Therefore, according to the present invention, even when the natural vibration frequency of the vibrator fluctuates due to fluctuations in the ambient temperature, etc., the vibration state of the vibrator is prevented from shifting from the resonance state, and the vibration state is detected from the vibrator. It is an object to prevent an increase in noise included in a signal that is generated.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の振動子駆動回路は、駆動電圧が供給される
第1の端子(5a,5b)と、共振状態において前記第
1の端子の信号に対しほぼ90度位相がずれた信号が現
われる第2の端子(4a,4b)とを含む振動子
(2);該振動子の第1の端子に印加される信号と第2
の端子に現われる信号との位相差に応じた信号を出力す
る位相比較手段(21),該位相比較手段が出力する信
号に応じた電圧を生成するル−プフィルタ手段(2
2),該ル−プフィルタ手段が出力する電圧に応じた周
波数の信号を生成する電圧制御発振手段(23)、を含
み信号を前記振動子の第1の端子に供給するPLL制御
手段(20);及び該PLL制御手段の出力と前記振動
子の第1の端子との間,該PLL制御手段の出力と前記
位相比較手段の第1の入力との間,及び前記振動子の第
2の端子と前記位相比較手段の第2の入力との間、の少
なくとも1箇所に介挿された積分回路手段(40);を
備える。
In order to solve the above-mentioned problems, the vibrator drive circuit of the present invention has a first terminal (5a, 5b) to which a drive voltage is supplied and the first terminal in a resonance state. A vibrator (2) including a second terminal (4a, 4b) in which a signal whose phase is shifted by approximately 90 degrees with respect to the signal of the terminal appears; the signal applied to the first terminal of the vibrator and the second terminal
Phase comparing means (21) for outputting a signal corresponding to the phase difference from the signal appearing at the terminal of the loop, and loop filter means (2) for generating a voltage corresponding to the signal output by the phase comparing means.
2), PLL control means (20) for supplying a signal to the first terminal of the vibrator, including a voltage controlled oscillation means (23) for generating a signal having a frequency corresponding to the voltage output from the loop filter means. And between the output of the PLL control means and the first terminal of the oscillator, between the output of the PLL control means and the first input of the phase comparison means, and the second terminal of the oscillator. And an integrator circuit means (40) interposed in at least one position between and the second input of the phase comparison means.

【0011】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。
The symbols shown in the above parentheses are the reference numerals of the corresponding elements in the embodiments described later, but each component of the present invention is a specific element in the embodiments. It is not limited to only.

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、位相比較手段(21),ル
−プフィルタ手段(22)及び電圧制御発振手段(2
3)を含むPLL制御手段(20)が、位相比較手段の
2つの入力端子に印加される信号の位相が一致するよう
に、振動子(10)の第1の端子(5a,5b)に印加
する信号の周波数を自動的に制御する。また振動子の第
2の端子(4a,4b)には、共振状態において、前記
第1の端子の信号に対しほぼ90度位相がずれた信号が
現われる。
In the present invention, the phase comparison means (21), the loop filter means (22) and the voltage controlled oscillation means (2).
The PLL control means (20) including 3) is applied to the first terminals (5a, 5b) of the oscillator (10) so that the phases of the signals applied to the two input terminals of the phase comparison means match. Automatically control the frequency of the signal. Further, at the second terminal (4a, 4b) of the vibrator, a signal whose phase is shifted by approximately 90 degrees with respect to the signal at the first terminal appears in the resonance state.

【0013】振動子を共振状態に維持するためには、そ
の状態において、位相比較手段の2つの入力端子に、周
波数と位相が等しい2つの信号を入力する必要がある。
振動子の第1の端子(5a,5b)に印加する信号と第
2の端子(4a,4b)に現われる信号との間には、共
振状態において約90度の位相差があるので、それらの
信号を参照してPLL制御をするためには、移相回路を
用いて少なくとも1つの信号を実質上90度位相シフト
する必要がある。
In order to maintain the resonator in a resonance state, it is necessary to input two signals having the same frequency and phase to the two input terminals of the phase comparison means in that state.
Since there is a phase difference of about 90 degrees in the resonance state between the signals applied to the first terminals (5a, 5b) and the signals appearing at the second terminals (4a, 4b) of the vibrator, they are different from each other. In order to perform PLL control with reference to a signal, it is necessary to use a phase shift circuit to phase shift at least one signal by substantially 90 degrees.

【0014】本発明では、信号を約90度位相シフトす
るために、積分回路手段(40)が設けられている。即
ち、sin関数を積分すればcos関数になるので、例
えば正弦波信号を積分回路に入力すると、その出力には
入力に比べて理論的に位相が90度遅れた正弦波(余弦
波)が得られる。また例えば、入力信号が矩形波の場合
には、積分回路の出力には、入力に比べて理論的に位相
が90度遅れた三角波が得られる。積分回路手段による
位相シフト量は、信号の周波数とは無関係で常に約90
度であるため、振動子の振動周波数が変動する場合で
も、積分回路手段の出力信号に位相ずれは生じない。従
ってPLL制御手段が出力する駆動信号によって、振動
子を常時共振状態で振動させることができる。
In the present invention, integrator circuit means (40) is provided to phase shift the signal by approximately 90 degrees. That is, since the sin function is integrated into a cos function, for example, when a sine wave signal is input to the integration circuit, a sine wave (cosine wave) whose phase is theoretically delayed by 90 degrees from the input is obtained at the output. To be Further, for example, when the input signal is a rectangular wave, a triangular wave whose phase is theoretically delayed by 90 degrees compared with the input is obtained at the output of the integrating circuit. The amount of phase shift by the integrating circuit means is always about 90 regardless of the frequency of the signal.
Therefore, even if the vibration frequency of the vibrator fluctuates, there is no phase shift in the output signal of the integrating circuit means. Therefore, the drive signal output from the PLL control means allows the vibrator to vibrate in a constantly resonant state.

【0015】尚、不要モ−ドの振動成分を最小にするた
めに、振動子は完全な共振状態で振動させるのが望まし
いが、完全な共振状態から少しずれた周波数で振動させ
ても、ノイズである不要モ−ド振動の発生は比較的少な
く、実用上は問題はない。また、使用する回路素子の遅
延などによって、積分回路手段の移相量が90度から少
しずれる可能性はあるが、そのずれは僅かである。
In order to minimize the vibration component of the unnecessary mode, it is desirable that the vibrator vibrate in a perfect resonance state. However, even if it is vibrated at a frequency slightly deviated from the perfect resonance condition, noise will occur. The occurrence of unnecessary mode vibration is relatively small, and there is no problem in practical use. Further, there is a possibility that the phase shift amount of the integrating circuit means may be slightly deviated from 90 degrees due to the delay of the circuit element used, but the deviation is slight.

【0016】また、例えば積分回路手段に矩形波を入力
することにより三角波が得られるが、三角波に含まれる
高調波成分の割合いは、矩形波よりもはるかに少ない。
即ち、積分回路手段を通すことによって、信号の高調波
成分を低減することができるので、積分回路手段を用い
れば、フィルタを省略してもノイズを低減することが可
能になる。フィルタの省略によって、信号周波数が変動
する場合の位相ずれの発生を低減しうる。
A triangular wave can be obtained by inputting a rectangular wave into the integrating circuit means, for example, but the proportion of harmonic components contained in the triangular wave is much smaller than that of the rectangular wave.
That is, since the harmonic component of the signal can be reduced by passing through the integrating circuit means, it becomes possible to reduce noise even if the filter is omitted by using the integrating circuit means. Omission of the filter can reduce the occurrence of phase shift when the signal frequency fluctuates.

【0017】積分回路手段は、PLL制御手段の出力と
振動子の第1の端子との間,PLL制御手段の出力と位
相比較手段の第1の入力との間,及び振動子の第2の端
子と前記位相比較手段の第2の入力との間、の少なくと
も1箇所に介挿される。
The integrating circuit means is between the output of the PLL control means and the first terminal of the vibrator, between the output of the PLL control means and the first input of the phase comparison means, and the second terminal of the vibrator. It is inserted in at least one place between the terminal and the second input of the phase comparison means.

【0018】[0018]

【実施例】一実施例の回転角速度検出装置の構成を図1
に示し、図1の一部のブロックの詳細な構成を図2に示
し、図1に示すセンサ素子10の外観を図3に示す。図
1ではセンサ素子10は、図3の1A−1A線断面を示
している。センサ素子10の円筒状圧電体2はその下端
で、上端が円板でその下面に丸棒状の脚が連続した素子
台1に、固着されている。円筒状圧電体2の外周面の略
上半分は機器ア−スに接続される基準電位電極3で覆わ
れているが、外周面の下半分領域には、45度ピッチ
で、8個の同一形状の電極セグメントが接合されてい
る。図1に示す電気回路接続において、8個の電極セグ
メントの内、第1直径方向D1で相対向する1対の電極
セグメント4aおよび4bがフィ−ドバック電極、第2
直径方向D2で相対向する1対の電極セグメント5aお
よび5bは励振電極、第3直径方向D3で相対向する1
対の電極セグメント6aおよび6bは検出電極である。
この例では、第4直径方向D4で相対向する1対の電極
セグメント7aおよび7bは使用していない。
FIG. 1 shows the configuration of a rotational angular velocity detection device according to an embodiment.
2 shows the detailed structure of a part of the blocks shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows the appearance of the sensor element 10 shown in FIG. In FIG. 1, the sensor element 10 has shown the 1A-1A line cross section of FIG. The cylindrical piezoelectric body 2 of the sensor element 10 is fixed to the element base 1 whose lower end is a disk and whose upper end is a disk and whose lower surface is a round bar-shaped leg. The upper half of the outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body 2 is covered with the reference potential electrode 3 connected to the equipment ground, but the lower half area of the outer peripheral surface has a pitch of 45 degrees and eight identical electrodes. Shaped electrode segments are joined. In the electric circuit connection shown in FIG. 1, of the eight electrode segments, a pair of electrode segments 4a and 4b opposed to each other in the first diametrical direction D1 is a feedback electrode and a second electrode segment.
A pair of electrode segments 5a and 5b facing each other in the diametrical direction D2 are excitation electrodes, and one facing each other in the third diametrical direction D3.
The pair of electrode segments 6a and 6b are detection electrodes.
In this example, the pair of electrode segments 7a and 7b facing each other in the fourth diametrical direction D4 are not used.

【0019】発振回路によって生成される交流電圧が、
センサ素子10の励振電極5a,5bに印加され、それ
によって円筒状圧電体2が変形し振動する。また円筒状
圧電体2の振動によってフィ−ドバック電極4a,4b
に現われる信号が、発振回路にフィ−ドバックされる。
フィ−ドバックされる信号を利用して、発振回路は円筒
状圧電体2がそれの共振周波数fmと一致する周波数で
振動するように、出力信号の周波数を自動的に調整す
る。
The AC voltage generated by the oscillator circuit is
It is applied to the excitation electrodes 5a and 5b of the sensor element 10, whereby the cylindrical piezoelectric body 2 is deformed and vibrates. Further, due to the vibration of the cylindrical piezoelectric body 2, the feedback electrodes 4a and 4b are provided.
The signal appearing at is fed back to the oscillator circuit.
Using the signal fed back, the oscillator circuit automatically adjusts the frequency of the output signal so that the cylindrical piezoelectric body 2 vibrates at a frequency matching its resonance frequency fm.

【0020】発振回路に電源が投入されると、ある電圧
が、励振電極5a,5bと基準電位電極3の間に加わ
り、これにより円筒状圧電体2が第2直径方向D2で広
がる。又は縮小する。この変形によりフィ−ドバック電
極4a,4bと基準電位電極3の間に、ある電圧が発生
する。円筒状圧電体2が共振周波数fmで、第2直径方
向D2に、拡大/縮小振動する時の振動の縮小ピ−クで
の円筒状圧電体2を、図4に誇張して点線2Bで示し、
拡大ピ−クでの円筒状圧電体2を、図4に誇張して二点
鎖線2Aで示す。図4から分かるように、第2直径方向
D2の拡大/縮小は第1直径方向D1の縮小/拡大であ
り、D2方向の縮小ピ−クにD1方向の拡大ピ−クが対
応する。したがってこの例では、円筒状圧電体2は、十
字方向(D1&D2)に振動する。
When the oscillation circuit is powered on, a certain voltage is applied between the excitation electrodes 5a and 5b and the reference potential electrode 3, whereby the cylindrical piezoelectric body 2 spreads in the second diameter direction D2. Or reduce. Due to this deformation, a certain voltage is generated between the feedback electrodes 4a and 4b and the reference potential electrode 3. The cylindrical piezoelectric body 2 at the resonance frequency fm and in the reduction peak of vibration when expanding / reducing vibration in the second diameter direction D2 is exaggerated in FIG. 4 and shown by a dotted line 2B. ,
The cylindrical piezoelectric body 2 in the enlarged peak is exaggeratedly shown in FIG. 4 by a chain double-dashed line 2A. As can be seen from FIG. 4, the enlargement / reduction in the second diametric direction D2 is the reduction / enlargement in the first diametric direction D1, and the enlargement peak in the D1 direction corresponds to the reduction peak in the D2 direction. Therefore, in this example, the cylindrical piezoelectric body 2 vibrates in the cross direction (D1 & D2).

【0021】上述のように円筒状圧電体2が十字方向
(D1&D2)に振動しているとき(図4の2点鎖線2
A&点線2B)、検出電極6a,6bは、振動の節に位
置するので、それらと基準電位電極3との間に現われる
電圧は低い。理想状態では電圧は現われないが、円筒状
圧電体2の形状が完全円筒ではないのである程度の電圧
は発生する。
As described above, when the cylindrical piezoelectric body 2 is vibrating in the cross direction (D1 & D2) (two-dot chain line 2 in FIG. 4).
A & dotted line 2B) and the detection electrodes 6a and 6b are located at the nodes of vibration, so that the voltage appearing between them and the reference potential electrode 3 is low. No voltage appears in the ideal state, but a certain amount of voltage is generated because the shape of the cylindrical piezoelectric body 2 is not a perfect cylinder.

【0022】円筒状圧電体2が回転すると、例えば図4
に示すように時計方向に回転すると、この回転と円筒状
圧電体2の振動によりコリオリ力F1〜F4が発生し、
これにより円筒状圧電体2の振動方向(D2)が、例え
ば図4に実線2Cで示すように、第3直径方向D3(又
は第4直径方向D4)にねじれて(回転して)、検出電
極6a,6bに現われる電圧が大きくなると共に、該電
圧(交流)の位相がシフトする。この位相シフト量が、
円筒状圧電体2に加わっている回転角速度に対応する。
従って図1に示す装置には、検出電極6a,6bに現わ
れる信号の位相シフト量を測定する回路が備わってい
る。
When the cylindrical piezoelectric body 2 rotates, for example, as shown in FIG.
When it is rotated clockwise as indicated by, the rotation and the vibration of the cylindrical piezoelectric body 2 generate Coriolis forces F1 to F4,
As a result, the vibration direction (D2) of the cylindrical piezoelectric body 2 is twisted (rotated) in the third diametrical direction D3 (or the fourth diametrical direction D4) as shown by the solid line 2C in FIG. As the voltage appearing at 6a and 6b increases, the phase of the voltage (AC) shifts. This phase shift amount is
It corresponds to the rotational angular velocity applied to the cylindrical piezoelectric body 2.
Therefore, the apparatus shown in FIG. 1 is equipped with a circuit for measuring the amount of phase shift of the signals appearing on the detection electrodes 6a and 6b.

【0023】図1を参照して、円筒状圧電体2を励振す
る発振回路について説明する。PLL(位相同期ル−
プ)回路20の2つの入力端子には、それぞれ信号SE
及びSFが印加される。PLL回路20から出力される
信号(三角波)は、分周器18,積分回路40及びロ−
パスフィルタ14を通り、駆動信号SAとして励振電極
5a,5bに印加される。
An oscillating circuit for exciting the cylindrical piezoelectric body 2 will be described with reference to FIG. PLL (Phase synchronization rule
The signal SE is respectively applied to the two input terminals of the circuit 20.
And SF are applied. The signal (triangular wave) output from the PLL circuit 20 is applied to the frequency divider 18, the integrating circuit 40, and the low frequency wave.
It passes through the pass filter 14 and is applied as a drive signal SA to the excitation electrodes 5a and 5b.

【0024】図7に示すように、分周器18が出力する
信号SDは矩形波であり、この信号が積分回路40に入
力されるので、積分回路40の出力に現われる信号SO
は、三角波になる。また出力信号SOの位相は、入力信
号SDに対して90度遅れている。即ち、積分回路40
は90度移相回路として機能する。信号の周波数が変動
する場合であっても、積分回路40の位相シフト量は常
に90度であり、位相ずれは生じない。また、矩形波は
それに含まれる高調波成分の割合いが多いが、それに対
して三角波に含まれる高調波成分の割合いは比較的少な
い。なお、sin関数を積分すればcos関数になるこ
とからも分かるように、積分回路40が90度移相回路
として機能するための条件として、入力信号波形が矩形
波に限定されるものではない。
As shown in FIG. 7, the signal SD output from the frequency divider 18 is a rectangular wave, and since this signal is input to the integrating circuit 40, the signal SO appearing at the output of the integrating circuit 40.
Becomes a triangular wave. Further, the phase of the output signal SO is delayed by 90 degrees with respect to the input signal SD. That is, the integrating circuit 40
Functions as a 90-degree phase shift circuit. Even if the frequency of the signal fluctuates, the phase shift amount of the integrating circuit 40 is always 90 degrees, and no phase shift occurs. Further, the rectangular wave has a large proportion of harmonic components contained therein, whereas the triangular wave has a relatively small proportion of harmonic components contained therein. As can be seen from the fact that if the sine function is integrated into a cos function, the input signal waveform is not limited to a rectangular wave as a condition for the integration circuit 40 to function as a 90-degree phase shift circuit.

【0025】不要モ−ドでの振動を抑制するために、円
筒状圧電体2を励振する信号としては正弦波を用いるの
が望ましい。従ってこの例では、積分回路40の出力に
ロ−パスフィルタ14を接続し、高調波成分を除去し
て、正弦波成分だけを信号SAとして励振電極5a,5
bに印加するように構成してある。しかし、ロ−パスフ
ィルタ14を省略することも可能である。また、入力信
号である三角波に含まれる高調波成分は比較的少ないの
で、ロ−パスフィルタ14を用いる場合であっても、ロ
−パスフィルタ14に要求される高調波減衰率は比較的
小さい。従って、ロ−パスフィルタ14によって生じる
位相ずれ量は僅かに抑えられる。
In order to suppress the vibration in the unnecessary mode, it is desirable to use a sine wave as a signal for exciting the cylindrical piezoelectric body 2. Therefore, in this example, the low-pass filter 14 is connected to the output of the integrating circuit 40 to remove the harmonic component, and only the sine wave component is used as the signal SA for the excitation electrodes 5a, 5a.
It is configured to be applied to b. However, it is also possible to omit the low-pass filter 14. Further, since the harmonic components included in the triangular wave which is the input signal are relatively small, even when the low pass filter 14 is used, the harmonic attenuation rate required for the low pass filter 14 is relatively small. Therefore, the amount of phase shift caused by the low-pass filter 14 is slightly suppressed.

【0026】また分周器18が出力する信号SDは、ロ
−パスフィルタ13を介してシュミットトリガ付のイン
バ−タ17に入力される。インバ−タ17の出力に得ら
れる二値信号SDは、PLL回路20の一方の入力端子
に印加される。またフィ−ドバック電極4a,4bに現
われる信号は、ロ−パスフィルタ12を通り、シュミッ
トトリガ付のインバ−タ16に入力される。インバ−タ
16の出力に得られる二値信号SFが、PLL回路20
の他方の入力端子に印加される。
The signal SD output from the frequency divider 18 is input to the inverter 17 with a Schmitt trigger via the low pass filter 13. The binary signal SD obtained at the output of the inverter 17 is applied to one input terminal of the PLL circuit 20. The signals appearing on the feedback electrodes 4a and 4b pass through the low pass filter 12 and are input to the inverter 16 with a Schmitt trigger. The binary signal SF obtained at the output of the inverter 16 is the PLL circuit 20.
Applied to the other input terminal of.

【0027】ロ−パスフィルタ12,13及び14は、
入力信号に含まれる高調波成分を除去し、基本波(円筒
状圧電体2の共振周波数と一致する周波数の正弦波)成
分のみを抽出するものである。ロ−パスフィルタ13
は、ロ−パスフィルタ12,14により生じる位相ずれ
の影響を打ち消すために設けてある。ロ−パスフィルタ
12,13及び14は、円筒状圧電体2の共振周波数よ
りも少し高い遮断周波数を有している。円筒状圧電体2
の共振周波数は、温度の変動などに伴なって多少は変化
するが、大きな変化は生じないので、ロ−パスフィルタ
12,13及び14の遮断周波数は固定されている。
The low pass filters 12, 13 and 14 are
The harmonic component contained in the input signal is removed, and only the fundamental wave (sine wave having a frequency matching the resonance frequency of the cylindrical piezoelectric body 2) component is extracted. Low-pass filter 13
Are provided to cancel the influence of the phase shift caused by the low-pass filters 12 and 14. The low-pass filters 12, 13 and 14 have cutoff frequencies slightly higher than the resonance frequency of the cylindrical piezoelectric body 2. Cylindrical piezoelectric body 2
Although the resonance frequency of 1 changes somewhat with a change in temperature, it does not change significantly, so the cutoff frequencies of the low-pass filters 12, 13 and 14 are fixed.

【0028】PLL回路20は、図2に示すように、位
相比較器21,ル−プフィルタ22及びVCO(電圧制
御発振器)23で構成されている。位相比較器21は、
それの2つの入力端子に入力されるパルス信号間の位相
差に応じたパルス幅のパルス信号を出力する。ル−プフ
ィルタ22は、位相比較器21が出力する信号のパルス
幅に応じたアナログ電圧の信号を出力する。この信号が
VCO23に入力される。VCO23は、入力電圧に応
じた周波数の三角波信号を出力する。従って、PLL回
路20は、その2つの入力端子に入力されるパルス信号
間の位相差が零になるように、PLL回路20から出力
される三角波信号の周波数を自動的に調節する。
As shown in FIG. 2, the PLL circuit 20 is composed of a phase comparator 21, a loop filter 22 and a VCO (voltage controlled oscillator) 23. The phase comparator 21 is
It outputs a pulse signal having a pulse width corresponding to the phase difference between the pulse signals input to its two input terminals. The loop filter 22 outputs an analog voltage signal corresponding to the pulse width of the signal output by the phase comparator 21. This signal is input to the VCO 23. The VCO 23 outputs a triangular wave signal having a frequency according to the input voltage. Therefore, the PLL circuit 20 automatically adjusts the frequency of the triangular wave signal output from the PLL circuit 20 so that the phase difference between the pulse signals input to its two input terminals becomes zero.

【0029】再び図1を参照して説明を続ける。円筒状
圧電体2がそれの共振周波数で振動している時には、フ
ィ−ドバック電極4a,4bに現われる信号は、励振電
極5a,5bに印加する信号に対して90度の位相差を
有しているが、信号の周波数が共振周波数からずれる
と、位相差が変化する。励振電極5a,5bに印加する
信号SAは、積分回路40の働きによって、PLL回路
20の一方の入力端子に印加する信号SEに対して、9
0度位相がずれている。また、フィ−ドバック電極4
a,4bに現われる信号は、励振電極5a,5bに印加
する信号SAに対して90度の位相差を有しているた
め、PLL回路20の他方の入力端子に印加される信号
SFの位相は、信号SEと一致する。従って、円筒状圧
電体2がそれの共振周波数で振動している時には、PL
L回路20がロック状態になり、振動周波数は一定であ
るが、例えば温度変化によって共振周波数が振動周波数
からずれると、PLL回路20の2つの入力信号の位相
がずれるので、そのずれがなくなるように、PLL回路
20が振動周波数を調節する。従って、円筒状圧電体2
は常時それの共振周波数で振動するように駆動される。
The description will be continued with reference to FIG. 1 again. When the cylindrical piezoelectric body 2 is vibrating at its resonance frequency, the signals appearing on the feedback electrodes 4a and 4b have a phase difference of 90 degrees with respect to the signals applied to the excitation electrodes 5a and 5b. However, when the frequency of the signal deviates from the resonance frequency, the phase difference changes. The signal SA applied to the excitation electrodes 5a and 5b is 9 times that of the signal SE applied to one input terminal of the PLL circuit 20 due to the function of the integration circuit 40.
0 degrees out of phase. Also, the feedback electrode 4
Since the signals appearing at a and 4b have a phase difference of 90 degrees with respect to the signal SA applied to the excitation electrodes 5a and 5b, the phase of the signal SF applied to the other input terminal of the PLL circuit 20 is , Signal SE. Therefore, when the cylindrical piezoelectric body 2 vibrates at its resonance frequency, PL
The L circuit 20 is in a locked state and the vibration frequency is constant. However, if the resonance frequency deviates from the vibration frequency due to a temperature change, for example, the two input signals of the PLL circuit 20 are out of phase, so that the deviation is eliminated. , PLL circuit 20 adjusts the vibration frequency. Therefore, the cylindrical piezoelectric body 2
Is always driven to oscillate at its resonant frequency.

【0030】ところで、ロ−パスフィルタ12,13及
び14は各々時定数回路であり、入力と出力との間に位
相差が生じる。またこの位相差は、信号の周波数に応じ
て変化する。しかしこの例では、ロ−パスフィルタ12
と14によって生じる位相ずれの信号SFに対する影響
と、ロ−パスフィルタ13によって生じる位相ずれの信
号SEに対する影響とが略同一になるように特性を定め
てあるため、両者の影響はPLL回路20に対しては互
いに相殺される。即ち、ロ−パスフィルタ12,13及
び14によって生じる位相ずれは、PLL回路20に実
質的に影響を及ぼさないため、振動周波数が変動して
も、円筒状圧電体2は常時共振状態に維持される。
By the way, each of the low-pass filters 12, 13, and 14 is a time constant circuit, and a phase difference occurs between the input and the output. Moreover, this phase difference changes according to the frequency of the signal. However, in this example, the low-pass filter 12
Since the characteristics are determined so that the influence of the phase shift caused by the signals 14 and 14 on the signal SF and the influence of the phase shift caused by the low-pass filter 13 on the signal SE are substantially the same, the influence of the both influences the PLL circuit 20. On the other hand, they offset each other. That is, since the phase shift caused by the low-pass filters 12, 13 and 14 does not substantially affect the PLL circuit 20, the cylindrical piezoelectric body 2 is always maintained in the resonance state even if the vibration frequency changes. It

【0031】次に、回転角速度を測定する回路について
説明する。円筒状圧電体2の検出電極6a,6bに現わ
れる信号は、ロ−パスフィルタ11を通り、シュミット
トリガ付のインバ−タ15に印加され、二値信号SGに
変換される。この信号SGがイクスクル−シブオアゲ−
ト51の一方の入力端子に印加される。またイクスクル
−シブオアゲ−ト51の他方の入力端子には、フィ−ド
バック電極4a,4bに現われる信号から生成した信号
SFが印加される。イクスクル−シブオアゲ−ト51の
出力信号SHは、ナンドゲ−ト52の一方の入力端子に
印加される。ナンドゲ−ト52の他方の入力端子には、
逓倍回路30の出力信号SIが印加される。逓倍回路3
0の入力には、分周器56の出力信号が印加される。分
周器56の入力端子には、前記PLL回路20の出力信
号SNが印加される。またこの信号SNは、カウンタ5
5にクロックパルスとして印加される。カウンタ55が
出力するキャリ−信号SJは、カウンタ53のクリア端
子及びラッチ54のクロック端子に印加される。ナンド
ゲ−ト52の出力信号SKは、カウンタ53にクロック
パルス(計数信号)として印加される。カウンタ53の
計数値SLは、ラッチ54の入力端子に印加される。
Next, a circuit for measuring the rotational angular velocity will be described. The signals appearing at the detection electrodes 6a and 6b of the cylindrical piezoelectric body 2 pass through the low pass filter 11 and are applied to the inverter 15 with a Schmitt trigger to be converted into a binary signal SG. This signal SG is
Applied to one input terminal of the switch 51. The signal SF generated from the signals appearing at the feedback electrodes 4a and 4b is applied to the other input terminal of the exclusive-overgate 51. The output signal SH of the exclusive gate 51 is applied to one input terminal of the NAND gate 52. To the other input terminal of the NAND gate 52,
The output signal SI of the multiplication circuit 30 is applied. Multiplier circuit 3
The output signal of the frequency divider 56 is applied to the 0 input. The output signal SN of the PLL circuit 20 is applied to the input terminal of the frequency divider 56. Further, this signal SN is supplied to the counter 5
5 is applied as a clock pulse. The carry signal SJ output from the counter 55 is applied to the clear terminal of the counter 53 and the clock terminal of the latch 54. The output signal SK of the NAND gate 52 is applied to the counter 53 as a clock pulse (count signal). The count value SL of the counter 53 is applied to the input terminal of the latch 54.

【0032】この実施例では、分周器18は入力信号に
対して周期が32倍の信号を出力する。また分周器56
は、入力信号に対して周期が31倍の信号を出力する。
また逓倍回路30は、入力信号に対して周波数が102
4倍の信号を出力する。カウンタ55は、992進カウ
ンタである。従って、信号SAの周期及び周波数をそれ
ぞれT及びfとすれば、各信号の周期及び周波数は次の
通りである。
In this embodiment, the frequency divider 18 outputs a signal whose period is 32 times that of the input signal. Also divider 56
Outputs a signal whose period is 31 times that of the input signal.
The frequency of the frequency multiplier circuit 30 is 102 with respect to the input signal.
Outputs 4 times the signal. The counter 55 is a 992 binary counter. Therefore, assuming that the period and frequency of the signal SA are T and f, respectively, the period and frequency of each signal are as follows.

【0033】 SA,SB,SC: T, f SN: T/32, 32f SJ: 31T, f/31 SI: 31T/(32×1024), (32×1024)f/31 信号SA,SB,SC,SD,SE,SF,SG及びS
Hのタイミングの例を図5に示す。信号SAとSBとの
位相差は、PLL回路20の制御によって常時90度に
維持される。信号SB(SF)と信号SC(SG)との
位相差は、円筒状圧電体2に加わる回転角速度に比例し
て変化する。イクスクル−シブオアゲ−ト51が出力す
る信号SHのパルス幅をΔTとすれば、ΔT/Tが、信
号SFと信号SGとの位相差、即ち角速度に比例して変
化する。従って、ΔT/Tを測定すれば、角速度を示す
情報が得られる。
SA, SB, SC: T, f SN: T / 32, 32f SJ: 31T, f / 31 SI: 31T / (32 × 1024), (32 × 1024) f / 31 signal SA, SB, SC , SD, SE, SF, SG and S
An example of the timing of H is shown in FIG. The phase difference between the signals SA and SB is always maintained at 90 degrees by the control of the PLL circuit 20. The phase difference between the signal SB (SF) and the signal SC (SG) changes in proportion to the rotational angular velocity applied to the cylindrical piezoelectric body 2. Assuming that the pulse width of the signal SH output from the exclusive-original gate 51 is ΔT, ΔT / T changes in proportion to the phase difference between the signal SF and the signal SG, that is, the angular velocity. Therefore, if ΔT / T is measured, information indicating the angular velocity can be obtained.

【0034】逓倍回路30は、図2に示すように、位相
比較器31,ル−プフィルタ32,VCO33及び分周
器34で構成されている。逓倍回路30における分周器
34の分周比Nは1024になっている。従って、逓倍
回路30の出力には、入力信号の1024倍の周波数の
信号が得られる。
As shown in FIG. 2, the multiplication circuit 30 is composed of a phase comparator 31, a loop filter 32, a VCO 33 and a frequency divider 34. The frequency division ratio N of the frequency divider 34 in the frequency multiplication circuit 30 is 1024. Therefore, at the output of the multiplication circuit 30, a signal having a frequency of 1024 times that of the input signal is obtained.

【0035】図6に示すように、信号SHは周期T毎に
ΔTだけ高レベルHになる。そして信号SHが高レベル
の期間に、信号SIのパルスが信号SKに現われる。こ
の信号SKのパルス数、即ち角速度に対応するΔT相当
の時間が、カウンタ53によって計数される。カウンタ
53をクリアする信号SJの周期が31Tであるため、
カウンタ53は、31Tの間に、ΔT×31の時間積算
値を計算し、その積算値がラッチ54に保持され信号S
Mとして出力される。
As shown in FIG. 6, the signal SH becomes a high level H by ΔT every cycle T. Then, a pulse of the signal SI appears in the signal SK while the signal SH is at a high level. The number of pulses of this signal SK, that is, the time corresponding to ΔT corresponding to the angular velocity is counted by the counter 53. Since the cycle of the signal SJ that clears the counter 53 is 31T,
The counter 53 calculates the time integrated value of ΔT × 31 during 31T, and the integrated value is held in the latch 54 and the signal S.
It is output as M.

【0036】ところで、図1に示す回路において、分周
器18の分周比と分周器56の分周比とを異なる値に定
めているのには特別な理由がある。即ち、カウンタ53
の計数パルスになる信号SIの周波数を、円筒状圧電体
2の振動周期数(1/T)の整数倍からずらすことによ
って、信号SIの周波数をあまり高くすることなく、測
定精度を高めることができる。
In the circuit shown in FIG. 1, there is a special reason why the frequency division ratio of the frequency divider 18 and the frequency division ratio of the frequency divider 56 are set to different values. That is, the counter 53
By shifting the frequency of the signal SI which becomes the counting pulse of the above from an integer multiple of the vibration period number (1 / T) of the cylindrical piezoelectric body 2, it is possible to improve the measurement accuracy without raising the frequency of the signal SI very much. it can.

【0037】図1に示す回路において、仮に、分周器5
6の分周比を1/32に変更すると、信号SIの周波数
が1024fになるので、位相差(ΔT/T)を測定す
る場合の分解能が1/1024になり、微妙な角速度の
変化を測定することができない。分解能を高めるため
に、信号SIの周波数を上げると、カウンタ53等の測
定回路を高速で動作する特殊な回路で構成しなければな
らず、非常に高価になってしまう。
In the circuit shown in FIG. 1, it is assumed that the frequency divider 5
When the division ratio of 6 is changed to 1/32, the frequency of the signal SI becomes 1024f, so the resolution when measuring the phase difference (ΔT / T) becomes 1/1024, and a subtle change in angular velocity is measured. Can not do it. If the frequency of the signal SI is increased in order to increase the resolution, the measurement circuit such as the counter 53 must be configured by a special circuit that operates at high speed, which is very expensive.

【0038】図1に示す実際の回路においては、信号S
Iの周波数が(32×1024)f/31であるため、例えば時間
Tの間のSIのパルス数は32×1024/31個にな
る。デジタル回路においては通常、パルス数の小数点以
下は切り捨て又は切り上げられるため、それが誤差にな
る。しかし図1の回路では、分周器18と分周器56の
分周比がずれているため、時間Tの中でSIのパルスが
現われる位相は、時間とともに少しずつずれることにな
り、ある周期においては時間Tの中で計数されるSIの
パルス数の小数点以下が切り捨てられるが、別のある周
期においては時間Tの中で計数されるSIのパルス数の
小数点以下が切り上げられる。従って、複数周期の中で
計数したパルス数を平均化すれば、誤差が低減される。
In the actual circuit shown in FIG. 1, the signal S
Since the frequency of I is (32 × 1024) f / 31, the number of SI pulses during the time T is 32 × 1024/31, for example. In a digital circuit, the fractional part of the pulse number is usually rounded down or rounded up, which causes an error. However, in the circuit of FIG. 1, since the frequency division ratios of the frequency divider 18 and the frequency divider 56 are deviated, the phase in which the SI pulse appears in the time T is deviated little by little over time, and a certain period In, the fractional part of the SI pulse number counted in the time T is rounded down, but in another certain period, the fractional part of the SI pulse number counted in the time T is rounded up. Therefore, if the number of pulses counted in a plurality of cycles is averaged, the error is reduced.

【0039】実際には、カウンタ53の計数周期を定め
る信号SJの周期が31Tであるため、ΔTに対する時
間の測定が31回繰り返され、31Tの期間のΔTの積
算値、即ち切り捨てと切り上げの誤差を平滑化した値
が、カウンタ53で計数され、それがラッチ54に保持
される。即ち、31Tの期間のSIのパルス数が32×
1024であるため、位相差(ΔT/T)の測定分解能
は、1/(32×1024)になる。従って、分周器18
と分周器56の分周比を同一にする場合と比べて、分解
能が32倍になる。これにより、信号SJの周波数が低
い場合でも、角速度を高精度で測定しうる。
Actually, since the period of the signal SJ that determines the counting period of the counter 53 is 31T, the measurement of the time with respect to ΔT is repeated 31 times, and the integrated value of ΔT in the period of 31T, that is, the error of rounding down and rounding up. The value obtained by smoothing is counted by the counter 53 and held in the latch 54. That is, the number of SI pulses in the period of 31T is 32 ×
Since it is 1024, the measurement resolution of the phase difference (ΔT / T) is 1 / (32 × 1024). Therefore, the frequency divider 18
And the resolution becomes 32 times as compared with the case where the frequency division ratio of the frequency divider 56 is the same. As a result, even if the frequency of the signal SJ is low, the angular velocity can be measured with high accuracy.

【0040】例えば、円筒状圧電体2の振動周波数が8
KHzの場合に、0.02度の分解能で位相差を検出す
るためには、一般的な回路では144MHzのクロック
パルスを計数しなければならず、回路の構成が極めて難
しいが、この実施例の場合、クロックパルス(SI)の
周波数を約4.8MHzに下げることができるため、回
路構成が非常に簡単になる。
For example, the vibration frequency of the cylindrical piezoelectric body 2 is 8
In the case of KHz, in order to detect the phase difference with a resolution of 0.02 degrees, it is necessary to count 144 MHz clock pulses in a general circuit, and the circuit configuration is extremely difficult. In this case, since the frequency of the clock pulse (SI) can be lowered to about 4.8 MHz, the circuit configuration becomes very simple.

【0041】次に変形実施例について説明する。図8に
示す実施例においては、分周器18が出力する信号SD
を直接ロ−パスフィルタ14に印加し、ロ−パスフィル
タ14の出力信号SAを励振電極5a,5bに印加して
いる。また、信号SAを積分回路40に入力し、積分回
路40の出力信号SPをロ−パスフィルタ13及びイン
バ−タ17を介して、信号SEとしてPLL回路20に
入力している。従って、円筒状圧電体2が共振状態の時
に、信号SEとSFとの位相が一致するので、PLL回
路20の制御により共振状態が維持される。
Next, a modified embodiment will be described. In the embodiment shown in FIG. 8, the signal SD output from the frequency divider 18
Is directly applied to the low-pass filter 14, and the output signal SA of the low-pass filter 14 is applied to the excitation electrodes 5a and 5b. Further, the signal SA is input to the integrating circuit 40, and the output signal SP of the integrating circuit 40 is input to the PLL circuit 20 as the signal SE via the low-pass filter 13 and the inverter 17. Therefore, when the cylindrical piezoelectric body 2 is in the resonance state, the signals SE and SF are in phase with each other, and the resonance state is maintained by the control of the PLL circuit 20.

【0042】図8に示す実施例では、ロ−パスフィルタ
14に入力する信号が高調波を多く含む矩形波であるた
め、ロ−パスフィルタ14に要求される高調波減衰率が
大きくなる。従って、ロ−パスフィルタ14で生じる位
相ずれは、図1の実施例と比べて大きくなるが、この位
相ずれは、信号SE及びSFの両方に同じ影響を及ぼす
ため、信号SEとSFとの位相差には変化が生じない。
ロ−パスフィルタ13は、ロ−パスフィルタ12によっ
て信号SFに生じる位相ずれと同一の位相ずれを信号S
Eに生じさせて両者の位相ずれを相殺するために設けて
ある。
In the embodiment shown in FIG. 8, since the signal input to the low-pass filter 14 is a rectangular wave containing many harmonics, the harmonic attenuation rate required for the low-pass filter 14 becomes large. Therefore, although the phase shift generated in the low-pass filter 14 is larger than that in the embodiment of FIG. 1, this phase shift has the same effect on both the signals SE and SF, and therefore the position between the signals SE and SF is large. There is no change in the phase difference.
The low-pass filter 13 produces the same phase shift as the signal S caused by the low-pass filter 12 in the signal S.
It is provided in order to cancel the phase shift between the two by causing it in E.

【0043】図9に示す実施例においては、分周器18
が出力する信号SDをロ−パスフィルタ14を介して信
号SAとして励振電極5a,5bに印加するとともに、
信号SDをロ−パスフィルタ13及びインバ−タ17を
介して信号SEとしてPLL回路20の一方の入力端子
に印加している。また、ロ−パスフィルタ12の出力と
インバ−タ16の入力との間に、積分回路40を介挿し
てある。従って、信号SBを90度位相シフトした信号
SQが、インバ−タ16の入力に印加される。即ちこの
実施例においても、円筒状圧電体2が共振状態の時に、
信号SEとSFとの位相が一致するので、PLL回路2
0の制御により、円筒状圧電体2の共振状態が維持され
る。
In the embodiment shown in FIG. 9, the frequency divider 18
The signal SD output by the above is applied to the excitation electrodes 5a and 5b as the signal SA through the low-pass filter 14, and
The signal SD is applied to one input terminal of the PLL circuit 20 as the signal SE through the low pass filter 13 and the inverter 17. An integrating circuit 40 is inserted between the output of the low-pass filter 12 and the input of the inverter 16. Therefore, the signal SQ obtained by phase-shifting the signal SB by 90 degrees is applied to the input of the inverter 16. That is, also in this embodiment, when the cylindrical piezoelectric body 2 is in the resonance state,
Since the phases of the signals SE and SF match, the PLL circuit 2
With the control of 0, the resonance state of the cylindrical piezoelectric body 2 is maintained.

【0044】図9に示す実施例では、ロ−パスフィルタ
14に入力する信号が高調波を多く含む矩形波であるた
め、ロ−パスフィルタ14に要求される高調波減衰率が
大きくなる。従って、ロ−パスフィルタ14で生じる位
相ずれは、図1の実施例と比べて大きくなる。ロ−パス
フィルタ13は、ロ−パスフィルタ12及び14によっ
て信号SFに生じる位相ずれと同一の位相ずれを信号S
Eに生じさせて両者の位相ずれを相殺するために設けて
ある。
In the embodiment shown in FIG. 9, since the signal input to the low-pass filter 14 is a rectangular wave containing many harmonics, the harmonic attenuation rate required for the low-pass filter 14 becomes large. Therefore, the phase shift generated in the low-pass filter 14 is larger than that in the embodiment of FIG. The low-pass filter 13 produces the same phase shift as the signal S caused by the low-pass filters 12 and 14 in the signal S.
It is provided in order to cancel the phase shift between the two by causing it in E.

【0045】尚、上記実施例においては、円筒状圧電体
2を常時共振状態で振動させるために、励振電極5a,
5bの信号とフィ−ドバック電極4a,4bの信号との
位相差が90度になるようにPLL回路20で制御して
いる。しかし実際には、回路定数や振動子の特性のばら
つき等によって、振動子は理論値である90度から多少
ずれた位相差がある時に最大の共振状態になる場合が考
えられる。従って実際には80度〜100度程度の範囲
内で位相差を制御する可能性もある。維持すべき位相差
が90度と異なる場合には、積分回路40に、更に補助
的な移相回路を付加することによって対応しうる。その
場合でも、補助的な移相回路の移相量は90度に比べて
充分に小さいので、周波数が変動しても、大きな位相ず
れは生じない。また、振動子の振動周波数は、それの共
振周波数と完全に一致させなくてもよい。振動周波数を
共振周波数と一致させるのが最も好ましいが、振動周波
数が共振周波数の付近にあれば、ある程度ノイズの発生
を防ぐことができ、実用上は問題が生じない。
In the above embodiment, in order to vibrate the cylindrical piezoelectric body 2 in the resonance state at all times, the excitation electrodes 5a,
The PLL circuit 20 controls the phase difference between the signal of 5b and the signals of the feedback electrodes 4a and 4b to be 90 degrees. However, in actuality, it is conceivable that the vibrator may reach the maximum resonance state when there is a phase difference slightly deviated from the theoretical value of 90 degrees due to variations in circuit constants and characteristics of the vibrator. Therefore, the phase difference may actually be controlled within the range of about 80 to 100 degrees. If the phase difference to be maintained is different from 90 degrees, it can be dealt with by adding an additional phase shift circuit to the integrating circuit 40. Even in that case, since the phase shift amount of the auxiliary phase shift circuit is sufficiently smaller than 90 degrees, even if the frequency changes, a large phase shift does not occur. Further, the vibration frequency of the vibrator does not have to completely match the resonance frequency thereof. It is most preferable to match the vibration frequency with the resonance frequency, but if the vibration frequency is in the vicinity of the resonance frequency, noise can be prevented from occurring to some extent, and there is no practical problem.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明では、信号を約90度位相シフト
するために、積分回路手段(40)を用いている。積分
回路手段による位相シフト量は、信号の周波数とは無関
係で常に約90度であるため、例えば温度変化に伴なっ
て振動子の振動周波数が変動する場合であっても、積分
回路手段の出力信号に位相ずれは生じない。従ってPL
L制御手段が出力する駆動信号によって、振動子を常時
共振状態で振動させることができる。
In the present invention, the integrating circuit means (40) is used to shift the phase of the signal by about 90 degrees. Since the amount of phase shift by the integrating circuit means is always about 90 degrees regardless of the frequency of the signal, even if the vibration frequency of the oscillator fluctuates due to temperature change, the output of the integrating circuit means There is no phase shift in the signals. Therefore PL
The drive signal output from the L control means allows the vibrator to vibrate in a constant resonance state.

【0047】また、例えば積分回路手段に矩形波を入力
することにより三角波が得られるが、三角波に含まれる
高調波成分の割合いは、矩形波よりもはるかに少ない。
即ち、積分回路手段を通すことによって、信号の高調波
成分を低減することができるので、積分回路手段を用い
れば、フィルタを省略してもノイズを低減することが可
能になる。フィルタの省略によって、信号周波数が変動
する場合の位相ずれの発生を低減しうる。
A triangular wave can be obtained by inputting a rectangular wave to the integrating circuit means, for example, but the proportion of harmonic components contained in the triangular wave is much smaller than that of the rectangular wave.
That is, since the harmonic component of the signal can be reduced by passing through the integrating circuit means, it becomes possible to reduce noise even if the filter is omitted by using the integrating circuit means. Omission of the filter can reduce the occurrence of phase shift when the signal frequency fluctuates.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 一実施例の回転角速度検出装置の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a rotation angular velocity detection device according to an embodiment.

【図2】 図1に示す装置の一部のブロックの詳細な構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of some blocks of the device shown in FIG.

【図3】 センサ素子10の外観と一部の断面を示す正
面図である。
FIG. 3 is a front view showing an external appearance and a partial cross section of the sensor element 10.

【図4】 円筒状圧電体2の振動状態を示す平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view showing a vibrating state of the cylindrical piezoelectric body 2.

【図5】 図1の回路各部の信号の例を示すタイムチャ
−トである。
5 is a time chart showing an example of signals of respective parts of the circuit of FIG. 1. FIG.

【図6】 図1の回路各部の信号の例を示すタイムチャ
−トである。
FIG. 6 is a time chart showing an example of signals of respective parts of the circuit of FIG.

【図7】 図1の回路各部の信号の例を示すタイムチャ
−トである。
FIG. 7 is a time chart showing an example of signals of respective parts of the circuit of FIG.

【図8】 変形例の回転角速度検出装置の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a rotation angular velocity detection device of a modified example.

【図9】 もう1つの変形例の回転角速度検出装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a rotation angular velocity detection device of another modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:素子台 2:円筒状圧電体 3:基準電位電極 4a,4b:フィ−ド
バック電極 5a,5b:励振電極 6a,6b:検出電極 4a,4b,5a,5b,6a,6b,7a,7b:電
極セグメント 10:センサ素子 12,13,14:ロ
−パスフィルタ 16,17:インバ−タ 18,56:分周器 20:PLL回路 30:逓倍回路 21,31:位相比較器 22,32,42:ル
−プフィルタ 23,33:VCO(電圧制御発振器) 34,56:分周器 40:積分回路 51:イクスクル−シブオアゲ−ト 52:ナンドゲ−ト 53,55:カウンタ 54:ラッチ SA,SB,SC,SD,SE,SF,SG,SH,S
I,SJ,SK,SL,SM,SN,SO,SP,S
Q,S41,S42,S43:信号 特許出願人 アイシン精機株式会社代理人 弁理士
杉 信 興
1: Element stage 2: Cylindrical piezoelectric body 3: Reference potential electrode 4a, 4b: Feedback electrode 5a, 5b: Excitation electrode 6a, 6b: Detection electrode 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b : Electrode segment 10: Sensor element 12, 13, 14: Low-pass filter 16, 17: Inverter 18, 56: Divider 20: PLL circuit 30: Multiplier circuit 21, 31: Phase comparator 22, 32, 42: Loop filter 23, 33: VCO (voltage controlled oscillator) 34, 56: Frequency divider 40: Integrator circuit 51: Exclusion-sive or agate 52: Nandgate 53, 55: Counter 54: Latch SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, S
I, SJ, SK, SL, SM, SN, SO, SP, S
Q, S41, S42, S43: Signal Patent applicant Aisin Seiki Co., Ltd. Attorney Attorney
Nobuoki Sugi

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 林 聡 宏 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Kobayashi 2-1-1 Asahi-cho, Kariya city, Aichi Aisin Seiki Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動電圧が供給される第1の端子と、共
振状態において前記第1の端子の信号に対しほぼ90度
位相がずれた信号が現われる第2の端子とを含む振動
子;該振動子の第1の端子に印加される信号と第2の端
子に現われる信号との位相差に応じた信号を出力する位
相比較手段,該位相比較手段が出力する信号に応じた電
圧を生成するル−プフィルタ手段,該ル−プフィルタ手
段が出力する電圧に応じた周波数の信号を生成する電圧
制御発振手段、を含み信号を前記振動子の第1の端子に
供給するPLL制御手段;及び該PLL制御手段の出力
と前記振動子の第1の端子との間,該PLL制御手段の
出力と前記位相比較手段の第1の入力との間,及び前記
振動子の第2の端子と前記位相比較手段の第2の入力と
の間、の少なくとも1箇所に介挿された積分回路手段;
を備える振動子駆動回路。
1. A vibrator comprising: a first terminal to which a drive voltage is supplied; and a second terminal in which a signal whose phase is shifted by approximately 90 degrees with respect to the signal of the first terminal appears in a resonance state; Phase comparing means for outputting a signal according to the phase difference between the signal applied to the first terminal of the vibrator and the signal appearing at the second terminal, and to generate a voltage according to the signal output by the phase comparing means. PLL control means for supplying a signal to the first terminal of the vibrator, including loop filter means and voltage controlled oscillating means for generating a signal having a frequency corresponding to the voltage output by the loop filter means; and the PLL. Between the output of the control means and the first terminal of the oscillator, between the output of the PLL control means and the first input of the phase comparison means, and between the second terminal of the oscillator and the phase comparison. At least one of the second inputs of the means Integrating circuit means inserted at a location;
A vibrator driving circuit including.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1055910A1 (en) * 1999-05-28 2000-11-29 Alps Electric Co., Ltd. Driving apparatus of piezoelectric vibrator
JP2008539435A (en) * 2005-04-26 2008-11-13 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Mechanical vibrator control electronics
JP6219545B1 (en) * 2017-03-10 2017-10-25 住友精密工業株式会社 Vibration type angular velocity sensor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1055910A1 (en) * 1999-05-28 2000-11-29 Alps Electric Co., Ltd. Driving apparatus of piezoelectric vibrator
US6255760B1 (en) 1999-05-28 2001-07-03 Alps Electric Co., Ltd. Driving apparatus of piezoelectric vibrator
JP2008539435A (en) * 2005-04-26 2008-11-13 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Mechanical vibrator control electronics
JP6219545B1 (en) * 2017-03-10 2017-10-25 住友精密工業株式会社 Vibration type angular velocity sensor
US20180259334A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Vibrating Structure Angular Rate Sensor
CN108571959A (en) * 2017-03-10 2018-09-25 住友精密工业株式会社 Vibration type angular velocity sensor
JP2018151200A (en) * 2017-03-10 2018-09-27 住友精密工業株式会社 Vibration-type angular velocity sensor
US10775169B2 (en) 2017-03-10 2020-09-15 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Vibrating structure angular rate sensor
CN108571959B (en) * 2017-03-10 2023-08-18 住友精密工业株式会社 Vibration type angular velocity sensor

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