CN102401653B - 角速度检测装置以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种角速度检测装置以及电子设备，其可在不利用高次温度补偿电路的条件下对因振动泄漏分量而引起的角速度信号的温度变化进行补偿。角速度检测装置(1)包括：振子(陀螺传感器元件(100))，其产生包含角速度分量和振动泄漏分量的信号；驱动电路(20)，其生成驱动信号并将之供给至振子；角速度信号生成部(同步检波电路(350)以及积分电路(360))，其从振子产生的信号中提取角速度分量并生成与之大小对应的角速度信号(36a)；振动泄漏信号生成部(同步检波电路(352)以及积分电路(362))，其从振子产生的信号中提取振动泄漏分量并生成与之大小对应的振动泄漏信号(36b)；加减运算部(加减运算电路(370))，其在角速度信号(36a)上以给定比率加上或减去振动泄漏信号(36b)以对角速度信号(36a)的温度特性进行补正。

Description

角速度检测装置以及电子设备
技术领域
本发明涉及一种角速度检测装置以及电子设备。
背景技术
目前，搭载有角速度检测装置、并根据检测出的角速度来实施预定的控制的各种电子设备和系统被广泛地利用。例如，在汽车的行驶控制系统中，实施有根据所检测出的角速度来防止汽车的侧滑、或对侧翻进行检测的处理。
由于在这些电子设备和系统中，如果角速度检测装置发生故障则会实施错误的控制，因此，实施有在发生故障时点亮警告灯等的对策，并提出了用于实施角速度检测装置的故障诊断的各种技术。例如，在日本特开2000-171257号公报中公开了如下方法，即，着眼于在来自角速度检测装置的振子的输出信号中包含有角速度分量的同时还包含有基于振子的激励振动而产生的自激振荡分量(振动泄漏分量)这一点，并通过从振子的输出信号中提取振动泄漏分量且对其振幅进行监视，从而对故障的有无进行判定。此外，在日本特开2010-107416号公报中，提出了一种通过实施平衡调谐以使振子的振动能量不平衡，从而切实地使自激振荡分量产生以实施故障诊断的方法。
另外，虽然理想的情况为，在角速度分量的提取电路中完全不提取振动泄漏分量，但是实际上由于电路制造上的误差等会导致产生同步检波时钟的异相，所以在被提取的角速度信号(旋转信号)中将会混入振动泄漏分量。因此，特别是在如日本特开2010-107416号公报所示这样故意地放大振动泄漏分量时，存在由于较大程度地受到振动泄漏分量的温度特性的影响从而角速度信号的温度特性发生恶化的问题。如果振动泄漏分量的温度特性为一次函数或二次函数，则可以通过小规模的温度补偿电路来进行补正，但在实际上显示了用高次函数来表现的温度特性，从而要用高次函数电路来对其进行补偿时，电路规模将变大。
发明内容
本发明是鉴于以上这种问题点而完成的，根据本发明中的若干的方式，能够提供一种能够在不利用高次温度补偿电路的条件下，对由振动泄漏分量引起的角速度信号的温度变化进行补偿的角速度检测装置以及电子设备。
(1)本发明为一种角速度检测装置，包括：振子，其产生如下信号，所述信号包含：与角速度的大小相对应的角速度分量、和基于驱动信号而产生的振动的振动泄漏分量；驱动部，其生成所述驱动信号并将所述驱动信号供给至所述振子；角速度信号生成部，其从所述振子所产生的信号中提取所述角速度分量，并生成与该角速度分量的大小相对应的角速度信号；振动泄漏信号生成部，其从所述振子所产生的信号中提取所述振动泄漏分量，并生成与该振动泄漏分量的大小相对应的信号；加减运算部，其在所述角速度信号上以给定的比率加上或减去所述振动泄漏信号，以对所述角速度信号的温度特性进行补正。
角速度信号生成部也可以采用如下方式，例如，根据与驱动信号同步的第一检波信号，而从振子所产生的信号中提取角速度分量。此外，振动泄漏信号生成部也可以采用如下方式，例如，根据与驱动信号同步且与第一检波信号相位不同的第二检波信号，而从振子所产生的信号中提取振动泄漏分量。
根据本发明，能够以角速度信号的温度特性与振动泄漏信号的温度特性之间存在相关性的情况为前提，通过在角速度信号上以给定的比率加上或减去振动泄漏信号，从而对角速度信号的温度特性进行补正。因此，能够在不利用高次温度补偿电路的条件下，对因振动泄漏分量而引起的角速度信号的温度变化进行补偿。
(2)该角速度检测装置也可以采用如下结构，即，包括：第一一次温度调节部，其对被输入至所述加减运算部中的所述角速度信号的温度特性的一次分量进行调节，以使之接近于第一值；第二一次温度调节部，其对被输入至所述加减运算部中的所述振动泄漏信号的温度特性的一次分量进行调节，以使之接近于第二值。
根据角速度信号的温度特性与振动泄漏信号的温度特性之间的关系，作为第一值和第二值，只要选择能够通过在加减运算部中的加法运算或减法运算而使角速度信号的温度特性被补正的两个值即可。例如，当角速度信号的温度特性曲线与振动泄漏信号的温度特性曲线为相同朝向时，可以采用如下方式，即，选择相同的值作为第一值和第二值，并通过加减运算部而从角速度信号以给定的比率减去振动泄漏信号。反之，当角速度信号的温度特性曲线与振动泄漏信号的温度特性曲线为相反朝向时，可以采用如下方式，即，分别选择符号不同且绝对值相同的两个值作为第一值和第二值，并通过加减运算部而在角速度信号上以给定的比率加上振动泄漏信号。
通过采用此种方式，即使在角速度信号的温度特性的一次分量与振动泄漏信号的温度特性的一次分量之间存在较大的差异的情况下，也能够实施角速度信号的温度补偿。
(3)该角速度检测装置也可以采用如下结构，即，包括一次温度调节部，所述一次温度调节部实施调节，以使被输入至所述加减运算部中的所述角速度信号的温度特性的一次分量、与被输入至所述加减运算部中的所述本振泄漏信号的温度特性的一次分量中的一方接近于另一方。
通过采用此种方式，即使在角速度信号的温度特性的一次分量与振动泄漏信号的温度特性的一次分量之间存在较大的差异的情况下，也能够实施角速度信号的温度补偿。
(4)该角速度检测装置也可以采用如下结构，即，包括一次温度补正部，所述一次温度补正部对通过所述加减运算部而被实施了加法运算或减法运算后的信号的、温度特性的一次分量进行补正。
通过采用此种方式，即使在角速度信号的温度特性的一次分量与振动泄漏信号的温度特性的一次分量之间存在较大的差异的情况下，也能够高精度地实施角速度信号的温度补偿。
(5)该角速度检测装置也可以采用如下结构，即，包括端子，所述端子将基于所述振动泄漏信号的信号向外部输出。
基于振动泄漏信号而产生的信号，可以是振动泄漏信号本身，也包括对振动泄漏信号实施了放大等的预定的处理的信号。
以振动泄漏分量的振幅无论角速度如何均固定的情况为前提，能够通过对基于振动泄漏信号而产生的信号进行监视，从而从外部对角速度检测装置有无故障进行识别。
(6)该角速度检测装置也可以采用如下结构，即，包括故障判断部，所述故障判断部根据所述振动泄漏信号，对该角速度检测装置有无故障进行判断。
通过采用此种方式，该角速度检测装置能够对自身有无故障进行识别。此外，如果将故障判断部的判断结果的信号输出至外部，则能够通过对故障判断部的输出信号进行监视，从而从外部直接地对该角速度检测装置有无故障进行识别。
(7)在该角速度检测装置中，也可以采用如下方式，即，所述加减运算部包括：反相放大器，其对输入信号的极性进行反转；开关电路，其选择是否旁通所述反相放大器；可变增益放大器，其与所述反相放大器串联配置，并以能够设定为可变的增益而使输入信号放大或衰减，并且，所述加减运算部通过所述反相放大器以及所述开关电路来选择是否对所述振动泄漏信号的极性进行反转并加在所述角速度信号上，并且通过所述可变增益放大器来选择加在所述角速度信号上的所述振动泄漏信号的比率。
通过采用此种方式，能够通过开关电路的连接设定而选择是否对振动泄漏信号的极性进行反转，并且能够通过可变增益放大器的增益设定而使振动泄漏信号放大或衰减为所期望的电平。因此，即使振动泄漏信号的温度特性的电平或极性上存在误差，也能够使振动泄漏信号的温度特性接近于角速度信号的温度特性或对角速度信号的温度特性的极性进行了反转后的温度特性。由此，能够实现角速度信号的温度补偿。
(8)本发明为一种电子设备，其包括上述的任意一个角速度检测装置。
附图说明
图1为表示第一实施方式的角速度检测装置的结构例的图。
图2为陀螺传感器元件的振动片的俯视图。
图3为用于对陀螺传感器元件的动作进行说明的图。
图4为用于对陀螺传感器元件的动作进行说明的图。
图5为用于对角速度检测原理进行说明的波形图。
图6为用于对振动泄漏检测原理进行说明的波形图。
图7为表示角速度信号的温度特性与振动泄漏信号的温度特性的一个示例的图。
图8为表示角速度信号的温度特性与振动泄漏信号的温度特性的一个示例的图。
图9为表示加减运算电路的结构例的图。
图10为表示对第一实施方式中的角速度信号的温度特性进行补正的示例的图。
图11为表示对第一实施方式中的角速度信号的温度特性进行补正的示例的图。
图12为表示角速度信号的温度特性与振动泄漏信号的温度特性的一个示例的图。
图13为表示第二实施方式的角速度检测装置的结构例的图。
图14为表示一次温度调节电路的结构例的图。
图15为表示对第二实施方式中的角速度信号的温度特性进行补正的示例的图。
图16为表示第三实施方式的角速度检测装置的结构例的图。
图17为表示对第三实施方式中的角速度信号的温度特性进行补正的示例的图。
图18为表示第四实施方式的角速度检测装置的结构例的图。
图19为表示对第四实施方式中的角速度信号的温度特性进行补正的示例的图。
图20为电子设备的功能框图。
符号说明
1：角速度检测装置；10：角速度检测用IC；11，16～18：外部输出端子；12～15：外部输入端子；20：驱动电路；22：方波电压信号；30：检测电路；33：被检波信号；34：方波电压信号；36a，37，38a，39a，39c：角速度信号；36b，38b，39b：振动泄漏信号；40：基准电源电路；50：存储器；52，54，56，58：选择信号；60：故障判断电路；62：故障判断信号；70：温度传感器；72：温度检测信号；100：陀螺传感器元件；101a～101b：驱动振动臂；102：检测振动臂；103：锤部；104a～104b：驱动用基部；105a～105b：连接臂；106：锤部；107：检测用基部；112～113：驱动电极；114～115：检测电极；116：通用电极；210：I/V转换电路(电流电压转换电路)；220：AC放大电路；230：振幅调节电路；310，312：电荷放大器；320：差动放大电路；330：AC放大电路；340：移相电路；350，352：同步检波电路；360，362：积分电路；370：加减运算电路；372：开关电路；374：反相放大器；376：可变增益放大器；378：加法器；380，382：DC放大电路；390，392：一次温度调节电路；394：开关电路；395：反相放大器；396：可变增益放大器；397：加法器；398：一次温度补正电路；500：电子设备；600：角速度检测装置；700：CPU；710：操作部；720：显示部；730：ROM；740：RAM；750：通信部。
具体实施方式
接下来，根据附图对本发明的最佳实施方式进行详细说明。另外，以下所说明的实施方式并非用于对权利要求中所记载的本发明的内容进行不适当的限定。此外，以下所说明的所有结构并非均为本发明所必需的结构要件。
1、角速度检测装置
1-1、第一实施方式
图1为表示第一实施方式的角速度检测装置的结构例的图。
第一实施方式的角速度检测装置1被构成为，包括陀螺传感器元件100和角速度检测用IC10。
陀螺传感器元件100(振子的一个示例)以使配置有驱动电极和检测电极的振动片密封在未图示的封装件中的方式而构成。为了尽可能地减小振动片的阻抗从而提高振荡效率，通常会确保封装件内的气密性。
陀螺传感器元件100的振动片可以采用例如水晶(SiO2)、钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)等的压电单晶、或锆钛酸铅(PZT)等的压电陶瓷等的压电性材料而构成，并且也可以采用，在半导体硅的表面的一部分上配置了被夹在驱动电极之间的氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)等的压电薄膜的结构。
在本实施方式中，陀螺传感器元件100由具有T型的两个驱动振动臂的所谓的双T型的振动片构成。但是，陀螺传感器元件100的振动片既可以为例如音叉型的，也可以为三棱柱、四棱柱、圆柱状等形状的音片型。
图2为本实施方式的陀螺传感器元件100的振动片的俯视图。
本实施方式的陀螺传感器元件100具有，由Z切型的水晶基板而形成的双T型的振动片。用水晶作为材料的振动片，由于相对于温度变化的共振频率变化极小，因此具有能够提高角速度的检测精度的优点。另外，图2中的X轴、Y轴、Z轴表示水晶的轴。
如图2所示，在陀螺传感器元件100的振动片中，驱动振动臂101a、101b分别从两个驱动用基部104a、104b起朝向+Y轴方向以及-Y轴方向而延伸出。在驱动振动臂101a的侧面以及上表面上，分别形成有驱动电极112以及113，在驱动振动臂101b的侧面以及上表面上，分别形成有驱动电极113以及112。驱动电极112、113分别经由在图1中图示的角速度检测用IC10的外部输出端子11、外部输入端子12，而与驱动电路20相连接。
驱动用基部104a、104b经由分别朝向-X轴方向和+X轴方向而延伸的连接臂105a、105b，而与矩形形状的检测用基部107相连接。
检测振动臂102从检测用基部107起朝向+Y轴方向以及-Y轴方向而延伸出。在检测振动臂102的上表面上形成有检测电极114以及115，在检测振动臂102的侧面上形成有通用电极116。检测电极114、115分别经由在图1中图示的角速度检测用IC10的外部输入端子13、14而与检测电路30相连接。此外，通用电极116被接地。
当作为驱动信号而在驱动振动臂101a、101b的驱动电极112与驱动电极113之间施加交流电压时，如图3所示，驱动振动臂101a、101b将由于逆压电效应而如箭头标记B，进行反复使两根驱动振动臂101a、101b的前端相互靠近和离开的弯曲振动(激励振动)。
在该状态下，当陀螺传感器元件100的振动片上被施加以Z轴作为旋转轴的角速度时，驱动振动臂101a、101b将在与箭头标记B的弯曲振动的方向以及Z轴的双方均垂直的方向上受到科里奥利(Colioli)力。其结果为，如图4所示，连接臂105a、105b会进行如用箭头标记C所示的振动。而且，检测振动臂102将与连接臂105a、105b的振动(箭头标记C)联动而以箭头标记D的方式进行弯曲振动。在伴随该科里奥利力而产生的检测振动臂102的弯曲振动与驱动振动臂101a、101b的弯曲振动(激励振动)之间，相位错开了90°。
另外，如果驱动振动臂101a、101b进行弯曲振动(激励振动)时的振动能量的大小或振动的振幅的大小在两根驱动振动臂101a、101b中相等，则实现了驱动振动臂101a、101b的振动能量的平衡，从而在陀螺传感器元件100上未施加有角速度的状态下检测振动臂102不会进行弯曲振动。但是，当两根驱动振动臂101a、101b的振动能量的平衡被破坏时，即使在陀螺传感器元件100上未施加有角速度的状态下，也会在检测振动臂102上产生弯曲振动。该弯曲振动被称为泄漏振动，虽然与基于科里奥利力而产生的振动同样为箭头标记D的弯曲振动，但与驱动信号为同相位。
而且，由于压电效应，将在检测振动臂102的检测电极114、115上产生基于这些弯曲振动的交流电荷。在此，基于科里奥利力而产生的交流电荷根据科里奥利力的大小(换言之，根据陀螺传感器元件100上被施加的角速度的大小)而变化。另一方面，基于泄漏振动而产生的交流电荷与施加在陀螺传感器元件100上的角速度的大小无关而是固定的。
而且，在驱动振动臂101a、101b的前端，形成有宽度宽于驱动振动臂101a、101b的矩形形状的锤部103。通过在驱动振动臂101a、101b的前端形成锤部103，从而能够增大科里奥利力，并能够用比较短的振动臂来获得所期望的共振频率。同样，在检测振动臂102的前端形成有宽度宽于检测振动臂102的锤部106。通过在检测振动臂102的前端形成锤部106，从而能够增大在检测电极114、115上产生的交流电荷。
通过上述方式，陀螺传感器元件100以Z轴作为检测轴，而将基于科里奥利力而产生的交流电荷(角速度分量)和基于激励振动的泄漏振动而产生的交流电荷(振动泄漏分量)经由检测电极114、115而输出。
另外，被施加在陀螺传感器元件100上的科里奥利力Fc通过下式(1)来计算。
式(1)
Fc＝2mvΩ…(1)
在式(1)中，m为等效质量，v为振动速度，Ω为角速度。根据式(1)可知，即使在角速度Ω为固定的情况下，如果等效质量m或振动速度v发生变化，则科里奥利力也会伴随m和v的变化而发生变化。即，由于等效质量m或振动速度v发生变化将使得角速度的检测灵敏度发生变化。由于当陀螺传感器元件100的振动片因某种故障而使振动状态发生变化时，驱动振动的等效质量m或振动速度v将发生变化，因此检测灵敏度会发生变化。此外，由于泄漏振动的状态也会同时发生变化，因此振动泄漏分量的大小也将发生变化。即，振动泄漏分量的大小与角速度的检测灵敏度之间存在相关性，通过对振动泄漏分量的大小进行监视，从而能够对陀螺传感器元件100有无故障进行判断。
因此，在本实施方式中，是通过使驱动振动臂101a、101b的振动能量的平衡稍微被破坏，从而积极地产生所期望的电平的振动泄漏分量的。尤其在本实施方式中，由于陀螺传感器元件100采用双T型的振动片而构成，因此，能够通过激光加工等，使驱动振动臂101a的前端的锤部103的质量与驱动振动臂101b的前端的锤部103的质量之间产生差异，从而容易地实现使驱动振动臂101a的弯曲振动与驱动振动臂101b的弯曲振动不平衡化。
下面返回到图1中，角速度检测用IC10被构成为，包括驱动电路20、检测电路30、基准电源电路40、和存储器50。
驱动电路20被构成为，包括I/V转换电路(电流电压转换电路)210、AC放大电路220以及振幅调节电路230。
流动至陀螺传感器元件100的振动片的驱动电流，被I/V转换电路210转换为交流电压信号。
从I/V转换电路210中输出的交流电压信号被输入至AC放大电路220以及振幅调节电路230中。AC放大电路220对所输入的交流电压信号进行放大，并以预定的电压值进行限幅，从而输出方波电压信号22。振幅调节电路230根据I/V转换电路210所输出的交流电压信号的电平，使方波电压信号22的振幅发生变化，并对AC放大电路220进行控制以使驱动电流保持固定。
方波电压信号22经由外部输出端子11而被供给至陀螺传感器元件100的振动片的驱动电极112上。如此，陀螺传感器元件100持续激励如图3所示的预定的驱动振动。此外，通过使驱动电流保持固定，从而能够使陀螺传感器元件100的驱动振动臂101a、101b获得固定的振动速度。因此，由于成为产生科里奥利力的根源的振动速度为固定，从而能够使灵敏度更加稳定。
检测电路30被构成为，包括：电荷放大器310、312，差动放大电路320，AC放大电路330，移相电路340，同步检波电路350、352，积分电路360、362，加减运算电路370，DC放大电路380、382。
在电荷放大器310中，经由外部输入端子13而从陀螺传感器元件100的振动片的检测电极114输入包含角速度分量和振动泄漏分量的交流电荷。
同样地，在电荷放大器312中，经由外部输入端子14而从陀螺传感器元件100的振动片的检测电极115输入包含角速度分量和振动泄漏分量的交流电荷。
该电荷放大器310以及312将各自被输入的交流电荷转换为以基准电压Vref作为基准的交流电压信号。另外，基准电压Vref通过基准电源电路40，基于从电源输入端子15输入的外部电源而生成。
差动放大电路320对电荷放大器310的输出信号和电荷放大器312的输出信号进行差动放大。差动放大电路320是用于消去同相分量并对反相分量进行加法放大的电路。
AC放大电路330对差动放大电路320的输出信号进行放大。该AC放大电路330的输出信号中包含有角速度分量和振动泄漏分量，且该输出信号作为被检波信号33而被输入至同步检波电路350和352中。
同步检波电路350以方波电压信号22作为检波信号而对被检波信号33实施同步检波。同步检波电路350例如可以构成为如下的开关电路，即，当方波电压信号22的电压电平高于基准电压Vref时则选择被检波信号33、当方波电压信号22的电压电平低于基准电压Vref时则选择将被检波信号33相对于基准电压Vref而进行了反转的信号的开关电路。
同步检波电路352以通过移相电路340使方波电压信号22的相位延迟了90°而得到的方波电压信号34作为检波信号，而对被检波信号33实施同步检波。同步检波电路352例如可以构成为如下的开关电路，即，当方波电压信号34的电压电平高于基准电压Vref时则选择被检波信号33、当方波电压信号34的电压电平低于基准电压Vref时则选择使被检波信号33相对于基准电压Vref而进行了反转的信号的开关电路。
同步检波电路350的输出信号通过积分电路360而被平滑化为直流电压信号，并作为角速度信号36a而被输入至加减运算电路370中。
同步检波电路352的输出信号通过积分电路362而被平滑化为直流电压信号，并作为振动泄漏信号36b而被输入至加减运算电路370和DC放大电路382中。
加减运算电路370以预先设定的比率而在角速度信号36a上加上或减去振动泄漏信号36b。
DC放大电路380对通过加减运算电路370而使温度特性被补正后的角速度信号37进行放大或衰减，以使其达到所期望的电平，并将其作为角速度信号38a而经由外部输出端子16向外部输出。而且，外部装置(未图示)能够通过对该角速度信号38a进行监视从而获得角速度的信息。
DC放大电路382对振动泄漏信号36b进行放大或衰减，以使其达到所期望的电平，并将其作为振动泄漏信号38b而经由外部输出端子17向外部输出。而且，外部装置(未图示)能够通过对该振动泄漏信号38b进行监视，从而对陀螺传感器元件100的故障和断线等的故障的有无进行判断。
此外，也可以在角速度检测用IC10中装入用于实施角速度检测装置1的故障判断的故障判断电路60。故障判断电路60根据振动泄漏信号36b来对角速度检测装置1有无故障进行判断，并经由外部输出端子18而向外部输出故障判断信号62。故障判断电路60例如可以采用如下方式，即，如果振动泄漏信号36b的振幅在预定范围内则判断为正常(无故障)，若不在预定范围内则判断为有故障。另外，由于振动泄漏信号36b的振幅在各个示例中存在误差，因此也可以将用于故障判断的基准值预先存储在存储器50中。
另外，驱动电路20作为本发明中的驱动部而发挥功能。此外，由同步检波电路350和积分电路360组成的结构，作为本发明中的角速度信号生成部而发挥功能。但是，也可以使同步检波电路350和其输出信号分别对应于本发明中的角速度信号生成部和角速度信号。此外，由同步检波电路352和积分电路362组成的结构，作为本发明中的振动泄漏信号生成部而发挥功能。但是，也可以使同步检波电路352和其输出信号分别对应于本发明中的振动泄漏信号生成部和振动泄漏信号。此外，加减运算电路370作为本发明中的加减运算部而发挥功能。此外，故障判断电路60作为本发明中的故障判断部而发挥功能。
接下来，利用图5的波形图，对在图1中所示的角速度检测装置的角速度检测原理进行说明。图5为，表示图1中的A点～J点上的信号波形的一个示例的图，其中，横轴表示时间，纵轴表示电压。
在陀螺传感器元件100的振动片进行振动中的状态下，在I/V转换电路210的输出(A点)上产生有，由从陀螺传感器元件100的振动片的驱动电极113上反馈的电流所转换成的、固定频率的交流电压。即，I/V转换电路210的输出(A点)上，产生有固定频率的正弦波电压信号。
而且，AC放大电路220的输出(B点)上，产生有I/V转换电路210的输出信号(A点上的信号)被放大而成的、振幅为固定值Vc的方波电压信号22。
当陀螺传感器元件100上被施加角速度时，在陀螺传感器元件100的振动片的检测电极114、115上产生的信号中，包含有角速度分量和振动泄漏分量。该角速度分量的大小根据科里奥利力的大小而变化。另一方面，振动泄漏分量不取决于角速度的大小，而为固定的大小。但是，在图5中，由于目的在于对角速度的检测原理进行说明，因此图示了仅着眼于角速度分量的信号波形，并在以下的说明中，也仅着眼于角速度分量来进行说明。
在陀螺传感器元件100的振动片的检测电极114以及115上所产生的信号的角速度分量(交流电荷)，分别通过电荷放大器310以及312而被转换为交流电压信号。其结果为，在电荷放大器310以及312的输出(C点以及D点)上，将产生与AC放大电路220的输出信号(B点上的信号)相同频率的正弦波电压信号。在此，电荷放大器310的输出信号(C点上的信号)的相位与AC放大电路220的输出信号(B点上的信号)同相。此外，电荷放大器312的输出信号(D点上的信号)的相位为，相对于电荷放大电路310的输出信号(C点上的信号)而反相(移转了180°)。
电荷放大器310以及312的输出信号(C点上的信号以及D点上的信号)通过差动放大电路320而被差动放大，从而在AC放大电路330的输出(E点)上，将产生与在电荷放大器310的输出(C点)上所产生的正弦波电压信号相同频率且同相的正弦波电压信号。在AC放大电路330的输出(E点)上所产生的该正弦波电压信号为，对在陀螺传感器元件100的检测电极114、115上所产生的信号的角速度分量进行了放大的信号。
AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)通过同步检波电路350并根据方波电压信号22而被同步检波。在此，由于AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)与方波电压信号22(B点上的信号)为同相，因此同步检波电路350的输出信号(G点上的信号)成为，AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)被进行了全波整流的信号。其结果为，在积分电路360的输出(H点)上，将产生与角速度的大小相对应的电压值为V1的直流电压信号(角速度信号36a)。
另一方面，在移相电路340的输出(F点)上，产生相对于方波电压信号22(B点上的信号)而相位延迟了90°的方波电压信号34，AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)通过同步检波电路352并根据方波电压信号34而被同步检波。在此，由于AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)与方波电压信号34(F点上的信号)之间相位移转了90°，因此在同步检波电路352的输出信号(I点上的信号)中，高于基准电压Vref的电压的积分量与低于基准电压Vref的电压的积分量相等。其结果为，角速度分量被消除，在积分电路362的输出(J点)上将产生基准电压Vref的直流电压信号。
另外，当角速度检测装置1被施加了与图5中的角速度相反方向的角速度时，电荷放大器310的输出信号(C点上的信号)以及电荷放大器312的输出信号(D点上的信号)均成为，以基准电压Vref为中心而进行了反转的波形。其结果为，角速度信号36a(H点上的信号)成为与图5相反且低于基准电压Vref的电压的信号。由于角速度信号36a的电压值与科里奥利力的大小(角速度的大小)成正比，且其极性由旋转方向所决定，因此可以根据角速度信号36a来计算出施加在角速度检测装置1上的角速度。
接下来，利用图6的波形图，对在图1中所示的角速度检测装置的振动泄漏检测原理进行说明。图6为，表示图1中的A点～J点上的信号波形的一个示例的图，其中，横轴表示时间，纵轴表示电压。
在图6中，A点、B点、F点上的各个信号波形与图5相同，故省略其说明。此外，在图6中，由于目的在于对振动泄漏的检测原理进行说明，因此图示了仅着眼于振动泄漏分量的信号波形，在以下的说明中，也仅着眼于振动泄漏分量进行说明。
在陀螺传感器元件100的振动片的检测电极114以及115上产生的信号的振动泄漏分量(交流电荷)，分别被电荷放大器310以及312转换为交流电压信号。其结果为，在电荷放大器310以及电荷放大器312的输出(C点以及D点)上，将产生与AC放大电路220的输出信号(B点上的信号)相同频率的正弦波电压信号。在此，电荷放大器310的输出信号(C点上的信号)的相位，相对于AC放大电路220的输出信号(B点上的信号)而移转了90°。此外，电荷放大器312的输出信号(D点上的信号)的相位，相对于电荷放大器310的输出信号(C点上的信号)而反相(移转了180°)。
电荷放大器310以及电荷放大器312的输出信号(C点上的信号以及D点上的信号)通过差动放大电路320而被差动放大，从而在AC放大电路330的输出(E点)上，将产生与在电荷放大器310的输出(C点)上所产生的正弦波电压信号相同频率且同相的正弦波电压信号。AC放大电路330的输出(E点)上所产生的该正弦波电压信号为，对在陀螺传感器元件100的检测电极114、115上所产生的信号的振动泄漏分量进行了放大的信号。
AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)通过同步检波电路350并根据方波电压信号22而被同步检波。在此，由于AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)与方波电压信号22(B点上的信号)之间相位移转了90°，因此，在同步检波电路350的输出信号(G点上的信号)中，高于基准电压Vref的电压的积分量与低于基准电压Vref的电压的积分量相等。其结果为，振动泄漏分量被消除，且在积分电路360的输出(H点)上产生了基准电压Vref的直流电压信号。
另一方面，AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)通过同步检波电路352并根据方波电压信号34而被同步检波。在此，由于AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)与方波电压信号34(F点上的信号)为同相，因此同步检波电路352的输出信号(I点上的信号)成为，AC放大电路330的输出信号(E点上的信号)被进行了全波整流的信号。其结果为，在积分电路362的输出(J点)上，将产生与振动泄漏分量的大小相对应的电压值为V2的直流电压信号(振动泄漏信号36b)。
而且，虽然振动泄漏信号36b的电压值与振动泄漏分量的大小成正比，但是，由于如果没有故障则振动泄漏分量的大小是固定的，因此可以通过对振动泄漏信号36b进行监视，从而对角速度检测装置1有无故障进行判断。
虽然在图5以及图6中，对设为获得了驱动振动臂101a、101b的振动能量的平衡、且通过移相电路340而使相位准确地仅延迟了90°的情况下的理想的检测原理进行了说明，但实际上，对于每个陀螺传感器元件而言，该振动能量的平衡存在误差，对于每个IC而言，通过移相电路340而延迟的相位也存在误差。其结果为，将会通过同步检波电路350而使振动泄漏分量被检波，从而角速度信号36a将包含与该振动泄漏分量相对应的偏移量。如果偏移量不管温度如何均为固定，则能够通过未图示的偏移量调节电路(零点调节电路)来进行补正。但是，由于角速度信号36a的温度特性并非平坦，因而在本实施方式的角速度检测装置1中，于积分电路360的后程设置加减运算电路370，以对角速度信号36a的温度特性进行补正。具体而言，着眼于角速度信号36a的温度特性与振动泄漏信号36b的温度特性之间存在相关性这一点，在加减运算电路370中，利用振动泄漏信号36b而对角速度信号36a的温度特性进行补正。
图7(A)～图7(C)以及图8(A)～图8(C)为，表示对角速度检测装置1的六个示例而言，在角速度检测装置1处于静止(未被施加角速度)时的角速度信号36a的温度特性和振动泄漏信号36b的温度特性的一个示例的图。在各个图中，横轴表示为时间，纵轴表示为电压。此外，在各个图中，实线表示角速度信号36a的温度特性，虚线表示振动泄漏信号36b的温度特性。
在图7(A)、图7(B)、图7(C)这三个示例中，角速度信号36a的温度特性曲线与振动泄漏信号36b的温度特性曲线相似。另一方面，在图8(A)、图8(B)、图8(C)这三个样例中，如果以基准电压Vref作为基准而对振动泄漏信号36b的电压值进行反转，则角速度信号36a的温度特性曲线与振动泄漏信号36b的温度特性曲线相似。但是可以看出，两个曲线的电压差在示例之间存在误差。因此，如果考虑到这种角速度信号36a的温度特性与振动泄漏信号36b的温度特性之间的相似性，则可以通过利用振动泄漏信号36b而对角速度信号36a的温度特性进行补正。
图9为，表示能够实施对角速度信号36a的温度补正的加减运算电路370的结构例的图。如图9所示，加减运算电路370例如能够采用开关电路372、反相放大器374、可变增益放大器376、加法器378而构成。
开关电路372根据选择信号52来选择将振动泄漏信号36b输入至反相放大器374和可变增益放大器376中的哪一个。例如，也可以采用如下的方式，即，将开关设定用的位预先存储在存储器50中，并将该位作为选择信号52而供给至开关电路372中。当振动泄漏信号36b被输入至反相放大器374中时，振动泄漏信号36b的极性通过反相放大器374而被反转(电压值以基准电压Vref作为基准而被反转)并输入至可变增益放大器376中。即，开关电路372为用于选择是否旁通反相放大器374的电路，从而能够通过对开关电路372进行切换，来选择是将振动泄漏信号36b就此输入至可变增益放大器376中，还是对振动泄漏信号36b进行极性反转之后再将其输入至可变增益放大器376中。
可变增益放大器376为，以与选择信号54相对应的增益(gain)来使输入信号进行放大或衰减的反相放大器。例如，可以采用如下方式，即，将增益设定用的数据预先存储在存储器50中，并将该数据的各个位作为选择信号54而供给至可变增益放大器376中。
加法器378将角速度信号36a与可变增益放大器376的输出信号相加，从而生成角速度信号37。
当使加减运算电路370采用了在图9中所示的结构时，如果角速度信号36a的温度特性与振动泄漏信号36b的温度特性如图7(A)～图7(C)所示而相似，则能够通过将选择信号52设定为使开关电路372旁通反相放大器374、且根据选择信号54的设定来选择适当的值以作为可变增益放大器376的增益，从而使角速度信号37的温度特性接近于平坦。例如，设定角速度信号36a(图1中的H点上的信号)的温度特性与振动泄漏信号36b(图1中的J点上的信号)的温度特性分别为图10(A)和图10(B)所示的温度特性。此时，由于振动泄漏信号36b就此被输入至可变增益放大器376中从而极性被反转，因此，可变增益放大器376的输出信号(图9中的K点上的输出信号)的温度特性成为如图10(C)所示的温度特性。因而，通过加法器378而在角速度信号36a(图1中的H点的信号)上加上可变增益放大器376的输出信号(图9中的K点上的输出信号)从而得到的、角速度信号37(图1以及图9中的L点上的输出信号)的温度特性如图10(D)所示，成为接近于平坦的温度特性。
另一方面，如果角速度信号36a的温度特性与振动泄漏信号36b的温度特性例如如图8(A)～图8(C)所示这样，则能够通过将选择信号52设定为使开关电路372不旁通反相放大器374、且根据选择信号54的设定来选择适当的值以作为可变增益放大器376的增益，从而使角速度信号37的温度特性接近于平坦。例如，设定角速度信号36a(图1中的H点上的信号)的温度特性与振动泄漏信号36b(图1中的J点上的信号)的温度特性分别如图11(A)和图11(B)所示的温度特性。此时，由于振动泄漏信号36b通过反相放大器374而使极性被反转，并且通过可变增益放大器376而使极性再次被反转，因此，可变增益放大器376的输出信号(图9中的K点上的输出信号)的温度特性成为如图11(C)所示的温度特性。由此，通过加法器378而在角速度信号36a(图1中的H点的信号)上加上可变增益放大器376的输出信号(图9中的K点上的输出信号)从而得到的、角速度信号37(图1以及图9中的L点上的输出信号)的温度特性如图11(D)所示，成为接近于平坦的温度特性。
如以上说明中所述，根据第一实施方式的角速度检测装置，当角速度信号36a的温度特性与振动泄漏信号36b的温度特性绘制为相似的曲线时，能够通过将振动泄漏信号36b的极性反转并以给定的比率而加在角速度信号36a上，从而使角速度信号37的温度特性曲线接近于平坦。此外，当角速度信号36a的温度特性与振动泄漏信号36b的温度特性绘制为相反朝向的曲线时，则能够通过将振动泄漏信号36b在不使极性反转的条件下以给定的比率而加在角速度信号36a上，从而使角速度信号37的温度特性曲线接近于平坦。而且，即使在角速度信号36a的温度特性与本振泄漏信号36b的温度特性绘制为弯曲状况不同的曲线时，也能够通过预先设定为可对可变增益放大器376的增益(gain)进行调节，从而选择使角速度信号37的温度特性曲线成最平坦的最佳的增益。
即，根据第一实施方式的角速度检测装置，能够在不利用高次温度补偿电路的条件下，对因振子的振动泄漏分量而引起的角速度信号的温度变化进行补偿。
另外，关于图9的结构，可以变形为将开关电路372与反向放大器374移动至可变增益放大器376的后程，并且也可以变形为，将可变增益放大器376设为非反向放大器，并将输入至开关电路372中的选择信号52的原理设为与图9中的情况相反。此外，还可以变形为如下的结构，即，在图1中，使同步检波电路350的输出信号与同步检波电路352的输出信号被输入至加减运算电路370中，并且将积分电路360配置在加减运算电路370的后程。
1-2、第二实施方式
在图7(A)～图7(C)以及图8(A)～图8(C)的示例中，角速度信号36a的温度特性与振动泄漏信号36b的温度特性非常相似，而在图12中图示了与这些温度特性相比倾向不同的另一个温度特性的示例。在图12中，横轴表示时间，纵轴表示电压。此外，在图12中，实线表示角速度信号36a的温度特性，虚线表示振动泄漏信号36b的温度特性。
在图12的示例中，虽然在角速度信号36a的温度特性与振动泄漏信号36b的温度特性的二次分量和三次分量上不存在太大的差异，但在一次分量上存在较大的差异。因此，在该示例中，即使将角速度信号36a与振动泄漏信号36b输入至加减运算电路370中，角速度信号37的温度特性也不会变平坦。因此认为，对于图1中的结构，对角速度信号36a的温度特性的一次分量与振动泄漏信号36b的温度特性的一次分量进行调节以使这些分量接近于相同的值，之后，再输入至加减运算电路370中进行加法运算或减法运算是有效的。
图13为表示第二实施方式的角速度检测装置的结构例的图。在图13中，对与图1相同的结构标注相同的符号，并省略其说明。
在第二实施方式的角速度检测装置1中，在图1的结构中附加了一次温度调节电路390和392。此外，还添加了温度传感器70。另外，温度传感器70也可以附加在角速度检测用IC10的外部。
温度传感器70输出关于温度而具有线性电压值的温度检测信号72。该温度检测信号72被输入至一次温度调节电路390和392中。
一次温度调节电路390利用温度检测信号72，对角速度信号36a的温度特性的一次分量进行调节以使该分量接近于第一值。此外，一次温度调节电路392利用温度检测信号72，对振动泄漏信号36b的温度特性的一次分量进行调节以使该分量接近于第二值。第一值与第二值可以是相同的值。例如，如果作为第一值和第二值均选择零，则一次温度调节电路390和392分别作为消除角速度信号36a和振动泄漏信号36b的各个温度特性的一次分量的一次温度补正电路而发挥功能。但是，作为第一值和第二值也可以选择零以外的值。
一次温度调节电路390、392能够通过相同结构的电路来实现。图14为表示一次温度调节电路390(392)的结构例的图。如图14所示，一次温度调节电路390(392)例如能够采用开关电路394、反相放大器395、可变增益放大器396、加法器397而构成。
开关电路394根据选择信号56而选择将温度检测信号72输入至反相放大器395和可变增益放大器396中的哪一个。例如，可以采用预先在存储器50中存储开关设定用的位，并将该位作为选择信号56而供给至开关电路394中。当温度检测信号72被输入至反相放大器395中时，通过反相放大器395而使温度检测信号72的极性被反转并被输入至可变增益放大器396中。即，开关电路394为用于选择是否旁通反相放大器395的电路，通过对开关电路394进行切换，从而能够实现选择是将温度检测信号72就此输入至可变增益放大器396中，还是对温度检测信号72进行极性反转之后再输入至可变增益放大器396中。
可变增益放大器396为，以与选择信号58相对应的增益(gain)来使输入信号放大或衰减的反相放大器。例如，可以采用如下的方式，即，预先在存储器50中存储增益设定用的数据，并将该数据的各个位作为选择信号58而供给至可变增益放大器396中。
加法器397将角速度信号36a或振动泄漏信号36b与可变增益放大器396的输出信号相加，从而生成角速度信号39a或振动泄漏信号39b。
而且，角速度信号39a与振动泄漏信号39b被输入至例如图9所示结构的加减运算电路370中，从而生成温度特性被补正了的角速度信号37。
另外，一次温度调节电路390与392分别作为本发明中的第一一次温度调节部和第二一次温度调节部而发挥功能。
当使一次温度调节电路390(392)采用了图14所示的结构时，如果角速度信号36a(振动泄漏信号36b)的温度特性的倾斜度(一次分量)的极性(正或负)与温度检测信号72相对于温度的倾斜度的极性(正或负)相同，则将选择信号56设定为，使开关电路394旁通反相放大器395。另一方面，如果角速度信号36a(振动泄漏信号36b)的温度特性的倾斜度(一次分量)的极性(正或负)与温度检测信号72相对于温度的倾斜度的极性(正或负)相反，则将选择信号56设定为，不使开关电路394旁通反相放大器395。而且，通过根据选择信号58的设定来选择适当的值以作为可变增益放大器396的增益，从而能够使角速度信号39a(振动泄漏信号39b)的温度特性的一次分量接近于第一值(第二值)。
例如，设定角速度信号36a(图13中的H点上的信号)的温度特性与振动泄漏信号36b(图13中的J点上的信号)的温度特性分别为如图15(A)和图15(B)中的实线所示的温度特性。而且，还设定温度检测信号72(图13中的Z点上的信号)如图15(C)所示，相对于温度而具有负的倾斜度。此时，由于角速度信号36a的温度特性的一次分量(图15(A)中的虚线)为正，因此，温度检测信号72被输入到一次温度调节电路390的可变增益放大器396中并经由可变增益放大器396而被输入至加法器397中。由此，角速度信号39a(图13中的M点上的信号)的温度特性成为如图15(D)所示那样，其一次分量(图15(D)中的虚线)将被调节为第一值(例如零)。另一方面，由于振动泄漏信号36b的温度特性的一次分量(图15(B)中的虚线)为负，因此温度检测信号72经由一次温度调节电路392的可变增益放大器396而被输入至加法器397中。由此，振动泄漏信号39b(图13中的N点上的信号)的温度特性成为如图15(E)所示那样，其一次分量(图15(E)中的虚线)将被调节为第二值(例如零)。而且，角速度信号39a(图13中的M点上的信号)与振动泄漏信号39b(图13中的N点上的信号)被输入至加减运算电路370中，从而角速度信号37(图13中的L点上的信号)的温度特性如图15(F)所示，成为接近于平坦的温度特性。
如以上说明中所述，根据第二实施方式的角速度检测装置，即使在角速度信号36a的温度特性的一次分量与振动泄漏信号36b的温度特性的一次分量之间存在差异的情况下，也能够在通过一次温度调节电路390和392而进行调节以使双方的一次分量的值相接近(理想的状态为相一致)之后，再实施加减运算电路370对角速度信号的温度补正。因此，与第一实施方式相比，即使对于角速度信号36a的温度特性的一次分量与振动泄漏信号36b的温度特性的、更加多样的组合，也能够进行补正。
另外，对于图14中的结构，也可以变形为将开关电路394与反相放大器395移动至可变增益放大器396的后程的结构，并且也可以变形为将可变增益放大器396设为非反相放大器以使输入至开关电路394中的选择信号56的原理与图14中的情况相反。此外，还可以变形为如下的结构，即，在图13中，使一次温度调节电路390配置在同步检波电路350与积分电路360之间。同样也可以变形为，将一次温度调节电路392配置在同步检波电路352与积分电路362之间的结构。
1-3、第三实施方式
图16为表示第三实施方式的角速度检测装置的结构例的图。在图16中，对与图13相同的结构标注相同的符号，并省略其说明。
在第三实施方式的角速度检测装置1中，从图13的结构中删除了一次温度调节电路390。取而代之，由一次温度调节电路392根据温度检测信号72而对振动泄漏信号36b的温度特性的一次分量进行调节，以使该振动泄漏信号36b的温度特性的一次分量接近于角速度信号36a的温度特性的一次分量。该一次温度调节电路392能够以与图14同样的方式而构成。而且，一次温度调节电路392作为本发明中的一次温度调节部而发挥功能。
设定角速度信号36a(图16中的H点上的信号)的温度特性与振动泄漏信号36b(图16中的J点上的信号)的温度特性分别为，例如图17(A)和图17(B)中的实线所示的温度特性。而且，还设定温度检测信号72(图16中的Z点上的信号)如图17(C)所示，相对于温度而具有负的倾斜度。此时，在例如通过使温度检测信号72经由可变增益放大器396而输入至加法器397中从而使温度检测信号72的极性反转之后，再通过加法器397而与振动泄漏信号36b相加。由此，能够使振动泄漏信号39b(图16中的N点上的信号)的温度特性成为图17(D)所示那样，使其一次分量(图17(D)中的虚线)接近于角速度信号36a(图16中的H点上的信号)的温度特性的一次分量(图17(A)中的虚线)。而且，角速度信号36a(图16中的H点上的信号)与振动泄漏信号39b(图16中的N点上的信号)被输入至加减运算电路370中，从而角速度信号37(图16中的L点上的信号)的温度特性如图17(E)所示，成为接近于平坦的温度特性。
如以上说明中所述，根据第三实施方式的角速度检测装置，即使在角速度信号36a的温度特性的一次分量与振动泄漏信号36b的温度特性的一次分量之间存在差异的情况下，也能够在通过一次温度调节电路392进行调节以使振动泄漏信号39b的温度特性的一次分量接近于(理想的情况为相一致)角速度信号36a的温度特性的一次分量之后，再实施加减运算电路370对角速度信号的温度补正。因此，与第一实施方式相比，即使对于角速度信号36a的温度特性的一次分量与振动泄漏信号36b的温度特性的、更加多样的组合，也能够进行补正。
另外，在图16中，也可以变形为将一次温度调节电路392配置在同步检波电路352与积分电路362之间的结构。此外，对于图16的结构，还可以变形为如下的机构，即，将一次温度调节电路392移动至积分电路360与加减运算电路370之间、或移动至同步检波电路350与积分电路360之间而配置，以使角速度信号的温度特性的一次分量接近于振动泄漏信号的温度特性的一次分量。
1-4、第四实施方式
图18为表示第四实施方式的角速度检测装置的结构例的图。在图18中，对与图13相同的结构标注相同的符号，并省略其说明。
在第四实施方式的角速度检测装置1中，相对于图13的结构而删除了一次温度调节电路390和392，并在加减运算电路370的后程附加了一次温度补正电路398。一次温度补正电路398根据温度检测信号72而对角速度信号37的温度特性的一次分量进行补正。该一次温度补正电路398能够以与图14同样的方式而构成。另外，一次温度补正电路398作为本发明中的一次温度补正部而发挥功能。
设定角速度信号36a(图18中的H点上的信号)的温度特性与振动泄漏信号36b(图18中的J点上的信号)的温度特性分别为，例如图19(A)和图19(B)中的实线所示的温度特性。而且，还设定温度检测信号72(图18中的Z点上的信号)如图19(C)所示那样，相对于温度而具有负的倾斜度。此时，例如通过使振动泄漏信号36b旁通反相放大器374从而被输入至可变增益放大器376中，从而使可变增益放大器376的输出信号(图9中的K点上的输出信号)的温度特性如图19(D)所示那样，成为将振动泄漏信号36b的温度特性(图19(B))的极性反转、且根据可变增益放大器376的增益而进行了放大或衰减的温度特性。由此，通过加法器378而在角速度信号36a上加上可变增益放大器376的输出信号而得到的、角速度信号37(图1以及图9中的L点上的输出信号)的温度特性如图19(E)所示，成为二次以上的分量大致被消除、而仅剩下一次分量的温度特性。而且，通过一次温度补正电路398而对角速度信号37的温度特性的一次分量进行了补正的、角速度信号39c(图18中的O点上的信号)的温度特性如图19(F)所示，成为接近于平坦的温度特性。
如以上说明中所述，根据第四实施方式的角速度检测装置，即使在角速度信号36a的温度特性的一次分量与振动泄漏信号36b的温度特性的一次分量之间存在差异的情况下，也能够通过一次温度补正电路398，对未通过加减运算电路370的温度补正被完全补正、而剩下的角速度信号的温度特性的一次分量进行补正。因此，与第一实施方式相比，即使对于角速度信号36a的温度特性的一次分量与振动泄漏信号36b的温度特性的、更加多样的组合，也能够进行补正。
2、电子设备
图20为表示本实施方式的电子设备的结构例的功能框图。本实施方式的电子设备500被构成为，包括：角速度检测装置600、CPU700、操作部710、显示部720、ROM(ReadOnlyMemory)730、RAM(RandomAccessMemory)740、通信部750。另外，本实施方式的电子设备也可以采用，对图20中的构成要素(各个部件)中的一部分进行省略的结构，或增加了其他构成要素的结构。
角速度检测装置600生成与角速度相对应的电压的角速度信号，并输出至CPU700中。此外，角速度检测装置600也可以生成，与伴随着振子的激励振动而产生的振动泄漏的大小相对应的电压的振动泄漏信号，并输出至CPU700中。
CPU700根据存储在ROM730中的程序来实施各种计算处理和控制处理。具体而言，CPU700对角速度检测装置600进行控制，或从角速度检测装置600中接受角速度信号等并实施各种计算处理。此外，CPU700还实施如下处理，即，与来自操作部710的操作信号相对应的各种处理、发送用于使显示部720显示各种信息的显示信号的处理、为了与外部进行数据通信而对通信部750进行控制的处理等。
操作部710为由操作键或按钮开关等构成的输入装置，其将与用户实施的操作相对应的操作信号输出至CPU700中。
显示部720为由LCD(LiquidCrystalDisplay)等构成的显示装置，且根据从CPU700中输入的显示信号来显示各种信息。
ROM730存储有，用于CPU700实施各种计算处理或控制处理的程序、和用于实现导航功能等的各种程序和数据等。
RAM740被用作CPU700的作业区域，其临时存储从ROM730中读出的程序和数据、从操作部710中输入的数据、CPU700根据各种程序而执行后的运算结果等。
通信部750实施用于建立CPU700与外部装置之间的数据通信的各种控制。
通过将本实施方式的角速度检测装置作为角速度检测装置600而组装到电子设备500中，从而能够以低成本来实现精度较高的处理。
另外，作为电子设备600(应为500)，考虑到采用了角速度检测装置的各种电子设备，例如可列举出车辆的侧滑防止装置和侧翻检测装置、移动电话、导航装置、鼠标等的定点设备、数码照相机、游戏控制器等。
另外，本发明并不限定于本实施方式，而可以在本发明的要旨的范围内进行各种变形实施。
本发明包括，与实施方式中所说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构，或目的以及效果相同的结构)。此外，本发明还包括，将实施方式中所说明的结构中的非本质的部分进行替换后的结构。此外，本发明还包括，能够获得与实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构，或能够达到相同目的的结构。此外，本发明还包括，在实施方式中说明的结构中增加了公知技术的结构。

Claims (8)

1.一种角速度检测装置，其包括：
振子，其产生如下的信号，所述信号包括：与角速度的大小相对应的角速度分量、和基于驱动信号而产生的振动的振动泄漏分量；
驱动部，其生成所述驱动信号并将所述驱动信号供给至所述振子；
角速度信号生成部，其从所述振子所产生的信号中提取所述角速度分量，并生成与该角速度分量的大小相对应的角速度信号；
振动泄漏信号生成部，其从所述振子所产生的信号中提取所述振动泄漏分量，并生成与该振动泄漏分量的大小相对应的振动泄漏信号；
加减运算部，其在所述角速度信号上以给定的比率加上或减去所述振动泄漏信号，以对所述角速度信号的温度特性进行补正，
所述角速度信号生成部根据与所述驱动信号同步的第一检波信号，提取所述角速度分量，
所述振动泄漏信号生成部根据与所述第一检波信号相位不同且相同频率的第二检波信号，提取所述振动泄漏分量。
2.如权利要求1所述的角速度检测装置，其包括：
第一一次温度调节部，其对被输入至所述加减运算部中的所述角速度信号的温度特性的一次分量进行调节以使之接近于第一值；
第二一次温度调节部，其对被输入至所述加减运算部中的所述振动泄漏信号的温度特性的一次分量进行调节以使之接近于第二值。
3.如权利要求1所述的角速度检测装置，其中，
包括一次温度调节部，所述一次温度调节部实施调节，以使被输入至所述加减运算部中的所述角速度信号的温度特性的一次分量、与被输入至所述加减运算部中的所述振动泄漏信号的温度特性的一次分量中的一方接近于另一方。
4.如权利要求1所述的角速度检测装置，其中，
包括一次温度补正部，所述一次温度补正部对通过所述加减运算部而被实施了加法运算或减法运算后的信号的、温度特性的一次分量进行补正。
5.如权利要求1至4中任一项所述的角速度检测装置，其中，
包括端子，所述端子将基于所述振动泄漏信号的信号向外部输出。
6.如权利要求1至4中任一项所述的角速度检测装置，其中，
包括故障判断部，所述故障判断部根据所述振动泄漏信号，对该角速度检测装置有无故障进行判断。
7.如权利要求1至4中任一项所述的角速度检测装置，其中，
所述加减运算部包括：
反相放大器，其对输入信号的极性进行反转；
开关电路，其选择是否旁通所述反相放大器；
可变增益放大器，其与所述反相放大器串联配置，并以能够设定为可变的增益而使输入信号放大或衰减，
所述加减运算部通过所述反相放大器以及所述开关电路来选择是否对所述振动泄漏信号的极性进行反转并加在所述角速度信号上，并且通过所述可变增益放大器来选择加在所述角速度信号上的所述振动泄漏信号的比率。
8.一种电子设备，其中，
包括权利要求1至4中任一项所述的角速度检测装置。
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5552976B2 (ja) * 2010-09-07 2014-07-16 セイコーエプソン株式会社 角速度検出装置及び電子機器
JP5838689B2 (ja) 2011-09-26 2016-01-06 セイコーエプソン株式会社 センサー素子、センサー素子の製造方法、センサーデバイスおよび電子機器
JP5838695B2 (ja) * 2011-09-29 2016-01-06 セイコーエプソン株式会社 センサー素子、センサー素子の製造方法、センサーデバイスおよび電子機器
JP5838696B2 (ja) * 2011-09-29 2016-01-06 セイコーエプソン株式会社 センサー素子、センサー素子の製造方法、センサーデバイスおよび電子機器
JP6143430B2 (ja) * 2012-05-08 2017-06-07 三菱プレシジョン株式会社 バイアス補正機能を備えた振動型ジャイロ
JP5974629B2 (ja) * 2012-05-23 2016-08-23 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動片の製造方法、角速度センサー、電子機器、移動体
KR101354782B1 (ko) * 2012-05-25 2014-01-22 삼성전기주식회사 자이로 센서 신호 탐지 장치 및 그 방법
DE102012219511A1 (de) * 2012-10-25 2014-04-30 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Struktur
JP6222425B2 (ja) * 2013-04-24 2017-11-01 セイコーエプソン株式会社 物理量検出回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体
US9410806B2 (en) * 2013-08-26 2016-08-09 Robert Bosch Gmbh System and method for gyroscope zero-rate-offset drift reduction through demodulation phase error correction
JP6255903B2 (ja) * 2013-10-31 2018-01-10 セイコーエプソン株式会社 角速度センサー、電子機器および移動体
JP6318552B2 (ja) * 2013-10-31 2018-05-09 セイコーエプソン株式会社 角速度センサー、電子機器および移動体
JP6357758B2 (ja) * 2013-11-25 2018-07-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
CN104848847B (zh) * 2014-02-19 2017-11-03 无锡华润上华科技有限公司 一种陀螺仪传感器控制电路和电子装置
JP6281421B2 (ja) * 2014-06-12 2018-02-21 株式会社デンソー 振動型角速度センサ
JP6492790B2 (ja) * 2015-03-09 2019-04-03 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器、及び移動体
CN105987691B (zh) * 2015-03-16 2021-02-05 精工爱普生株式会社 电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体
JP6492949B2 (ja) 2015-05-14 2019-04-03 セイコーエプソン株式会社 回路装置、物理量検出装置、電子機器及び移動体
JP6653479B2 (ja) * 2015-07-07 2020-02-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 慣性力センサ
JP2017090051A (ja) * 2015-11-02 2017-05-25 セイコーエプソン株式会社 検出装置、検出システム及び移動体
JP6671150B2 (ja) * 2015-11-09 2020-03-25 セイコーエプソン株式会社 物理量検出回路、電子機器および移動体
JP2017156313A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 セイコーエプソン株式会社 角速度検出回路、角速度検出装置、電子機器及び移動体
JP2017156312A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 セイコーエプソン株式会社 角速度検出回路、角速度検出装置、電子機器及び移動体
US10637460B2 (en) 2016-06-14 2020-04-28 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Circuits and operating methods thereof for monitoring and protecting a device
US20180109228A1 (en) 2016-10-14 2018-04-19 MACOM Technology Solution Holdings, Inc. Phase shifters for gallium nitride amplifiers and related methods
JP6828544B2 (ja) * 2017-03-23 2021-02-10 セイコーエプソン株式会社 センサー素子制御装置、物理量センサー、電子機器、移動体及び物理量センサーの故障診断方法
JP2018165641A (ja) 2017-03-28 2018-10-25 セイコーエプソン株式会社 故障判定回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体
US20190028066A1 (en) 2017-07-24 2019-01-24 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Fet operational temperature determination by field plate resistance thermometry
US20190028065A1 (en) 2017-07-24 2019-01-24 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Fet operational temperature determination by gate structure resistance thermometry
JP7293839B2 (ja) * 2019-04-23 2023-06-20 セイコーエプソン株式会社 物理量検出回路、物理量センサー、電子機器、移動体及び物理量センサーの故障診断方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101820263B (zh) * 2004-10-20 2014-01-22 精工爱普生株式会社 压电振动片和压电器件

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1234705A (en) * 1984-03-22 1988-04-05 Suzushi Kimura Angular velocity sensor
US4791815A (en) * 1986-04-11 1988-12-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Cyclically driven gyro and adjusting system therefor
US5131273A (en) * 1989-07-07 1992-07-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Angular velocity sensor and a sensor apparatus incorporating the same
JPH05264280A (ja) * 1992-03-19 1993-10-12 Tokimec Inc ジャイロ装置
JPH07287033A (ja) * 1994-02-28 1995-10-31 Zexel Corp 抵抗ブリッジ回路の温度補償方法及び温度補償回路を備えた抵抗ブリッジ回路並びに加速度センサ
JP3536497B2 (ja) * 1995-12-21 2004-06-07 株式会社デンソー 振動型角速度検出装置
JP2000171257A (ja) * 1998-12-04 2000-06-23 Toyota Motor Corp 角速度検出装置
JP3956877B2 (ja) * 2003-03-18 2007-08-08 株式会社デンソー センサ用温度補正装置およびセンサの温度補正方法
JP3964875B2 (ja) * 2004-02-16 2007-08-22 株式会社ジャイトロニクス 角速度センサ
JP2007255890A (ja) * 2004-04-20 2007-10-04 Murata Mfg Co Ltd ジャイロ装置
JP4411529B2 (ja) * 2004-08-05 2010-02-10 株式会社デンソー 振動型角速度センサ
JP2006349409A (ja) * 2005-06-14 2006-12-28 Denso Corp 静電駆動・容量検出型のジャイロセンサのセンサ回路
JP4536016B2 (ja) * 2006-02-03 2010-09-01 日本航空電子工業株式会社 振動ジャイロ
JP4396725B2 (ja) * 2006-05-12 2010-01-13 セイコーエプソン株式会社 検出装置、ジャイロセンサ及び電子機器
JP4572350B2 (ja) * 2008-03-21 2010-11-04 セイコーエプソン株式会社 同期検波回路、検出回路、物理量測定装置、ジャイロセンサおよび電子機器
JP5360362B2 (ja) * 2008-07-17 2013-12-04 セイコーエプソン株式会社 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム
JP5360361B2 (ja) * 2008-07-17 2013-12-04 セイコーエプソン株式会社 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム
JP2010054404A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Citizen Holdings Co Ltd 振動型ジャイロセンサ
JP2010054431A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Murata Mfg Co Ltd 外力検出装置およびその出力信号の補正方法
JP5360676B2 (ja) * 2008-10-31 2013-12-04 セイコーエプソン株式会社 角速度検出装置の製造方法
JP5368181B2 (ja) * 2009-06-12 2013-12-18 セイコーエプソン株式会社 物理量検出装置並びに物理量検出装置の制御方法、異常診断システム及び異常診断方法
JP5552976B2 (ja) * 2010-09-07 2014-07-16 セイコーエプソン株式会社 角速度検出装置及び電子機器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101820263B (zh) * 2004-10-20 2014-01-22 精工爱普生株式会社 压电振动片和压电器件

Also Published As

Publication number Publication date
JP5552976B2 (ja) 2014-07-16
US20140174148A1 (en) 2014-06-26
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US20120055230A1 (en) 2012-03-08
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JP2012058010A (ja) 2012-03-22

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