CN105978566A - 电路装置、电子设备以及移动体 - Google Patents

电路装置、电子设备以及移动体 Download PDF

Info

Publication number
CN105978566A
CN105978566A CN201610141215.4A CN201610141215A CN105978566A CN 105978566 A CN105978566 A CN 105978566A CN 201610141215 A CN201610141215 A CN 201610141215A CN 105978566 A CN105978566 A CN 105978566A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
multiplexer
node
input signal
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610141215.4A
Other languages
English (en)
Inventor
上原纯
青山孝志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN105978566A publication Critical patent/CN105978566A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/1205—Multiplexed conversion systems
    • H03M1/123—Simultaneous, i.e. using one converter per channel but with common control or reference circuits for multiple converters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/15—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors
    • H03K5/15013—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with more than two outputs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0897—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by thermal pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/34—Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/46—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter
    • H03M1/466—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter using switched capacitors
    • H03M1/468—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter using switched capacitors in which the input S/H circuit is merged with the feedback DAC array

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

本发明提供一种电路装置、电子设备以及移动体等，即使在多路转换器的前级的驱动能力较低的情况下也能够得到正确的A/D转换值。电路装置包括：多路转换器(20)，其对第一至第n输入信号分时地进行选择并向输出节点输出；A/D转换电路(30)，其对从多路转换器(20)分时地输出至输出节点的第一至第n输入信号分时地进行A/D转换；缓冲电路，其被设置在多路转换器(20)的第i输入节点与输出节点之间。缓冲电路在第一期间内对第i输入信号进行缓冲并向多路转换器(20)的输出节点输出。多路转换器(20)在第二期间内选择第i输入信号并向输出节点输出。第二期间的结束定时晚于第一期间的结束定时。

Description

电路装置、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及一种电路装置、电子设备以及移动体等。
背景技术
近几年，陀螺传感器、加速度传感器等运动传感器得到广泛关注。通过使用这样的运动传感器，从而能够实现例如照相机的抖动校正、游戏机的直感的操作输入等。作为接收来自此类传感器装置的检测信号并实施A/D转换处理或滤波处理的装置的现有技术，存在例如在专利文献1中公开的技术。在专利文献1中，对来自各传感器装置的检测信号分时地进行A/D转换，并利用多路转换器而对向A/D转换电路输入的检测信号分时地进行选择。
且说，在利用多路转换器而分时地选择了多个输入信号的情况下，A/D转换电路的输入将分时地发生变化。虽然A/D转换电路对该输入信号进行采样，但需要在该采样的定时之前确定A/D转换电路的输入(多路转换器的输出)。此时，由于A/D转换的采样频率为对于各输入信号的采样频率乘以多路转换器的分时的次数而得到的频率，因此与对一个输入信号进行A/D转换的情况相比较快。
然而，在多路转换器的前级的电路的驱动能力较低的情况下，在选择了其输入信号时多路转换器的输出不会被充分地驱动。因此，存在如下的问题，即，在A/D转换的采样之前多路转换器的输出不会变为与输入信号相同的电平，从而得不到正确的A/D转换值。例如，虽然在陀螺传感器、加速度传感器中为了限制频带而使用低通滤波器，但那从S/N的观点出发优选使用无源低通滤波器。例如在无源低通滤波器的时间常数与A/D转换的采样周期相比较长的情况下，存在有在A/D转换的采样之前多路转换器的输出不会达到与输入信号相同的电平的情况。
专利文献1：日本特开2012-42261号公报
发明内容
根据本发明的几个方式，能够提供一种即使在多路转换器的前级的电路的驱动能力较低的情况下，也能够得到正确的A/D转换值的电路装置、电子设备以及移动体等。
本发明的一个方式涉及一种电路装置，包括：多路转换器，其对输入至第一至第n输入节点的第一至第n输入信号分时地进行选择并向输出节点输出，其中，n为2以上的整数；A/D转换电路，其对从所述多路转换器分时地输出至所述输出节点的所述第一至第n输入信号分时地进行A/D转换；缓冲电路，其被设置在所述第一至第n输入节点中的第i输入节点与所述多路转换器的所述输出节点之间，其中，i为1以上且n以下的整数；所述缓冲电路在第一期间内对所述第一至第n输入信号中的第i输入信号进行缓冲并向所述多路转换器的所述输出节点输出，所述多路转换器在第二期间内选择所述第i输入信号并向所述输出节点输出，所述第二期间的结束定时晚于所述第一期间的结束定时。
根据本发明的一个方式，在第一期间内，被输入至多路转换器的第i输入节点的第i输入信号通过缓冲电路而被进行缓冲并向多路转换器的输出节点被输出，在第二期间内，第i输入信号通过多路转换器而被选择并向多路转换器的输出节点被输出。此时，第二期间在第一期间结束之后结束。由此，即使在多路转换器的前级的驱动能力较低的情况下，也由于第i输入信号通过缓冲电路而被缓冲，所以能够得到正确的A/D转换值。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述A/D转换电路在所述第一期间的结束定时之后且在所述第二期间的结束定时之前，对所述第i输入信号进行采样。
通过在第一期间的结束定时之后A/D转换电路对第i输入信号进行采样，从而能够在缓冲电路的缓冲结束之后进行采样。由此，能够避免有源电路所产生的1/f噪声等的影响，并且能够实施由缓冲电路进行的缓冲。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述第二期间的开始定时晚于所述第一期间的开始定时。
在第二期间的开始定时早于第一期间的开始定时的情况下，多路转换器将在实施由缓冲电路进行的缓冲之前选择第i输入信号。此时，多路转换器的输出成为第i-1输入信号。在多路转换器的前级的驱动能力较低的情况下，多路转换器的第i输入信号将会受到多路转换器的输出(第i-1输入信号)的影响而发生变化。关于这一点，根据本发明的一个方式，通过使第二期间的开始定时晚于第一期间的开始定时，从而能够在第i输入信号被选择之前由缓冲电路进行缓冲，并将第i输入信号向多路转换器的输出节点输出。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述缓冲电路具有：放大电路，其对所述第i输入信号进行放大；开关元件，其被设置在所述放大电路的输出与所述多路转换器的所述输出节点之间，所述开关元件在所述第一期间内成为导通。
通过采用这样的方式，能够在开关元件成为导通的第一期间内通过放大电路而对第i信号进行缓冲并向多路转换器的输出节点输出。此外，通过使开关元件成为断开，从而能够将放大电路的输出与多路转换器的输出节点之间切断。由此，能够在不受到放大电路所产生的噪声的影响的条件下对第i输入信号进行A/D转换。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述电路装置包括第二缓冲电路，所述第二缓冲电路被设置在所述第一至第n输入节点中的第i+1输入节点与所述多路转换器的所述输出节点之间，其中，i在n-1以下，所述第二缓冲电路在第三期间内对所述第一至第n输入信号中的第i+1输入信号进行缓冲并向所述输出节点输出，所述多路转换器在第四期间内选择所述第i+1输入信号并向所述输出节点输出，所述第四期间的结束定时被设定为晚于所述第三期间的结束定时。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述第三期间的开始定时被设定为晚于所述第二期间的结束定时。
在多路转换器对第i输入信号进行选择的期间内于多路转换器的输出节点处第i+1输入信号被进行了缓冲的情况下，第i输入信号将会发生变化。关于这一点，根据本发明的一个方式，第三期间的开始定时被设定为晚于第二期间的结束定时。由此，不会发生如下的情况，即，在多路转换器对第i输入信号进行选择的期间内于多路转换器的输出节点处第i+1输入信号被进行缓冲。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述电路装置包括无源低通滤波器，所述第i输入信号为所述无源低通滤波器的输出信号。
在无源低通滤波器的截止频率低于多路转换器的分时的频率的情况下，成为多路转换器的前级的驱动能力较低的状态，从而无法得到正确的A/D转换值。关于这一点，根据本发明的一个方式，能够通过缓冲电路而对驱动能力进行补偿，从而能够得到正确的A/D转换值。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述电路装置包括被输入来自物理量传感器的检测信号的检测电路，所述第i输入信号为经由所述无源低通滤波器而被输入的所述检测电路的输出信号。
虽然为了截止检测电路所产生的噪声而需要低通滤波器，但在假设使用了有源低通滤波器的情况下，该有源低通滤波器所产生的噪声将会输入至A/D转换电路。关于这一点，根据本发明的一个方式，由于无源低通滤波器为无源电路所以不会成为噪声产生源。而且，在本发明的一个方式中，能够通过缓冲电路而对驱动能力进行补偿。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述物理量传感器(transducer)为角速度传感器(sensor)。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述物理量传感器为加速度传感器。
在角速度传感器中，例如为了检测信号的平滑、失谐频率成分的去除等而需要低通滤波器。此外，在加速传感器中，例如为了抗锯齿(anti-aliasing)而需要低通滤波器。根据本发明的一个方式，通过使用无源低通滤波器从而能够防止S/N降低，通过设置缓冲电路从而能够得到正确的A/D转换值。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述第i输入信号为差分信号，所述多路转换器的所述输出节点为差分节点，所述A/D转换电路对输出至所述差分节点的所述第i输入信号进行A/D转换。
通过采用这样的方式，能够通过多路转换器而对差分信号分时地进行选择，并对该差分信号进行A/D转换。由此，能够以差分的方式而实施多路转换器的前级侧的模拟处理、A/D转换，从而能够获得例如S/N提高、同相噪声降低等差分处理的优点。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述检测电路包括同步检波电路。
根据本发明的一个方式，能够通过无源低通滤波器而使同步检波电路的输出平滑化。虽然由于设置无源低通滤波器而使多路转换器的前级的驱动能力变得较低，但通过设置缓冲电路从而能够得到正确的A/D转换值。
此外，在本发明的一个方式中，也可以采用如下的方式，即，所述检测电路具有：放大电路，其被设置在所述同步检波电路的前级处；电荷电压转变电路，其被设置在所述放大电路的前级处。
通过采用这样的方式，在使用了将电流信号作为检测信号而输出的物理量传感器的情况下，能够根据该电流信号而检测出所需信号。
此外，本发明的其他的方式涉及一种包括上述的任意一个方式所述的电路装置的电子设备。
此外，本发明的另一个方式涉及一种包括上述的任意一个方式所述的电路装置的移动体。
附图说明
图1为电路装置的第一结构例。
图2为电路装置的第二结构例。
图3为缓冲电路与传感器的详细的结构例。
图4为缓冲电路与多路转换器的时序图。
图5为缓冲电路、多路转换器与A/D转换电路的时序图。
图6为本实施方式的模拟结果。
图7为本实施方式的模拟结果。
图8为第一物理量传感器为振动片的情况下的传感器的结构例。
图9为检测电路的详细的结构例。
图10为A/D转换电路的基本结构例。
图11为S/H电路、D/A转换电路、比较电路的详细的结构例。
图12为A/D转换电路的动作时序图。
图13为电子设备的结构例。
图14(A)～图14(D)为移动体、电子设备的示例。
具体实施方式
以下，对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外，以下所进行说明的本实施方式并不是对权利要求书中所记载的本发明的内容不当地进行限定的方式，并且在本实施方式中所进行说明的全部结构也并不一定均是作为本发明的解决方法所必须的。
1.第一结构例
在图1中图示了传感器与电路装置的第一结构例。第一结构例的传感器包括：物理量传感器SD1～SD6(第一至第n物理量传感器，n为2以上的整数)；电路装置(检测装置)100，其接收来自物理量传感器SD1～SD6的检测信号并检测出所需的信号。
第一结构例的电路装置100包括：检测电路61～66(第一至第n检测电路)，其对来自物理量传感器SD1～SD6的检测信号进行模拟前端处理；无源低通滤波器11～14(第一至第k的无源低通滤波器)，其对检测电路61～64(第一至第k检测电路，k为1以上且n以下的整数)的输出信号进行低通滤波处理；多路转换器20，其将来自无源低通滤波器11～14以及检测电路65、66(第k+1至第n检测电路)的输出信号作为第一至第六输入信号(第一至第n输入信号)并分时地对第一至第六输入信号进行选择；放大电路50，其对多路转换器20的输出信号进行放大；A/D转换电路30，其对所述放大电路50的输出信号进行A/D转换。
物理量传感器SD1～SD6为对各种的物理量(例如，角速度、加速度、温度、或与这些等效的物理量)进行检测并转换为电信号的元件。例如在传感器包括陀螺传感器(角速度传感器)的情况下，物理量传感器例如为压电型的振动片或静电电容检测方式的振动片(振动陀螺)等。或者，例如在传感器包括加速度传感器的情况下，物理量传感器例如为静电电容检测方式的元件或压电电阻方式的元件、热检测方式的元件等。
传感器可以是例如对多个同种的物理量进行检测的传感器(例如，对多轴的角速度进行检测的多轴陀螺传感器或对多轴的加速度进行检测的多轴加速度传感器等)，也可以是对多种物理量进行检测的传感器(例如，将陀螺传感器与加速度传感器组合在一起的组合传感器，或者进一步组合了温度传感器等的传感器等)。
电路装置100例如作为集成电路装置而被构成，并与物理量传感器SD1～SD6一起被安装在基板上。例如，电路装置100和物理量传感器SD1～SD6也可以被封入一个封装件中，而被模块化。另外，物理量传感器SD1～SD6中的一部分能够集成的物理量传感器(例如，利用了PN结的正向电压的温度依存性的温度传感器等)也可以被包括在电路装置100中。
检测电路61～66接收来自物理量传感器SD1～SD6的差分的检测信号，并根据该差分信号而检测出检测对象的信号，且将该检测对象的信号(所需信号)作为差分信号而输出。各检测电路例如通过放大电路、滤波器电路等而构成。检测对象的信号例如为与物理量(角速度、加速度、温度等)对应的信号。例如从压电型的振动片对角速度的信号进行检测的情况下，通过该振动片的驱动频率而被进行了调制的角速度的信号将从振动片输出，检测电路对该被进行了调制的角速度的信号实施放大、检波等处理。另外，物理量传感器也可以输出单端的检测信号。在此情况下，检测电路将单端的检测信号转换为差分信号。
无源低通滤波器11～14为由无源元件构成的低通滤波器，对来自检测电路61～64的差分信号进行频带限制(或平滑)，并输出差分信号。以无源低通滤波器11为例而对各无源低通滤波器的结构进行说明。无源低通滤波器11包括：电阻元件RA1，其被设置在节点PL1与节点PI1之间；电阻元件RB1，其被设置在节点NL1与节点NI1之间；电容器CA1，其被设置在节点PI1与节点NI1之间。节点PL1、NL1为无源低通滤波器11的差分输入节点(检查电路61的差分输出节点)。节点PI1、NI1为无源低通滤波器11的差分输出节点(多路转换器20的第一差分输入节点)。
多路转换器20包括：被设置在节点PI1～PI6与节点PMQ之间的开关元件SWA1～SWA6；被设置在节点NI1～NI6与节点NMQ之间的开关元件SWB1～SWB6。节点PIj、NIj(j＝1、2、……、n)为多路转换器20的第j差分输入节点。节点PMQ、NMQ为多路转换器20的差分输出节点(放大电路50的差分输入节点)。各开关元件例如由传输门(将P型晶体管和N型晶体管并联连接而成)等构成。在多路转换器20选择第j差分输入节点(第j信道)的情况下，开关元件SWAj、SWBj变为导通，从而第j差分输入节点和差分输出节点被连接。
放大电路50对来自多路转换器20的差分信号进行放大，并将差分的输出信号向差分输出节点PAI、NAI(A/D转换电路30的差分输入节点)输出。放大电路50例如由运算放大器、电阻元件、电容器等构成。放大电路50的增益既可以是固定的，也可以是可变的(可编程增益放大器)。另外，放大电路50也可以被省略。例如，在对如SAR型(逐次比较型)的A/D转换电路这样的输入载荷(输入电容)较大的A/D转换电路进行驱动的情况下，优选为设置放大电路50。另一方面，在A/D转换电路的输入载荷较小的情况下，有时能够省略放大电路50。
A/D转换电路30对来自放大电路50的差分信号进行A/D转换，并作为数字信号而输出。作为A/D转换电路30，例如能够使用SAR型的A/D转换电路或Δ-Σ(delta sigma)型的A/D转换电路等。多路转换器20依次选择第一至第六信道，与之同步地，A/D转换电路30依次对第一至第六信道的信号进行A/D转换。例如，多路转换器20以6×16kHz对信道进行切换，A/D转换电路30以6×16kHz实施采样。这种情况下，对于一个信道而言成为16kHz的采样频率。
2.第二结构例
在上述的第一结构例中，在多路转换器20的前级处设置有无源低通滤波器11～14。因此，根据无源低通滤波器11～14的时间常数(截止频率)与A/D转换电路30的采样频率的关系，存在A/D转换值变得不正确的问题。以下，以第一、第二信道为例而对该问题进行说明。
在多路转换器20中，首先第一信道的开关元件SWA1、SWB1成为导通，其次第二信道的开关元件SWA2、SWB2成为导通。由于第一、第二信道的电压(信号电压)通常不同，所以随着信道的选择，多路转换器20的输出节点PMQ、NMQ的电压也会发生变化。此时，因为第一、第二信道的信号经过无源低通滤波器11、12，所以输出节点PMQ、NMQ的电压对应于无源低通滤波器11、12的时间常数而发生变化。
例如，在物理量传感器为角速度传感器(振动片)的情况下，无源低通滤波器的截止频率为250Hz(时间常数4ms)左右。该截止频率被设定为，能够减少振动片的失谐频率(例如1kHz左右)的成分。失谐频率成分例如在由水晶等压电材料形成的T字型或双T字型等的压电振动片中产生，驱动侧共振频率与检测侧共振频率的差成为失谐频率。或者，在物理量传感器为加速度传感器的情况下，无源低通滤波器的截止频率为5kHz(时间常数200μm)左右。该截止频率是为了A/D转换(对于一个信道为16kHz)的抗锯齿而被设定的。
另一方面，A/D转换的采样频率为例如6×16kHz＝96kHz(时间常数10.4μm)，该时间常数与无源低通滤波器的时间常数相比颇短(4ms的大约1/400、200μm的大约1/20)。因此，在多路转换器20选择了第二信道之后，A/D转换的采样定时将会在多路转换器的输出节点PMQ、NMQ被充电(成为与第二差分输入节点PI2、NI2相同的电压)之前到来。
作为此类问题的解决方法，考虑到使用例如有源低通滤波器。但是，由于有源电路产生噪声(例如运算放大器所产生的1/f噪声)，因此该噪声会通过A/D转换电路30而被采样，从而使S/N降低。如果在无源低通滤波器11～14的前级侧，则即使设置有源电路，与截止频率相比靠高频侧的噪声也会通过无源低通滤波器11～14而减少，从而减少由A/D转换产生的折叠噪声。但是，在由有源电路构成了低通滤波器的情况下，高频侧的噪声将就此被进行A/D转换，从而产生折叠噪声。
如上文所述，从噪声的观点出发，多路转换器20前级的低通滤波器优选为无源滤波器，在此情况下，存在向多路转换器20的输出节点PMQ、NMQ的信号传输变慢，从而A/D转换值变得不正确的问题。
在图2中图示了能够解决此类问题的本实施方式的传感器和电路装置的第二结构例。第二结构例的传感器包括：物理量传感器SD1～SD6(第一至第n物理量传感器，n为2以上的整数)；电路装置(检测装置)100，其接收来自物理量传感器SD1～SD6的检测信号，并检测出所需信号。
第二结构例的电路装置100包括：检测电路61～66(第一至第n检测电路)；无源低通滤波器11～14(第一至第k无源低通滤波器，k为1以上且n以下的整数)；多路转换器20；缓冲电路41～44(第一至第k缓冲电路)；放大电路50；A/D转换电路30。
另外以下，对于与在第一结构例中所说明的结构元素相同的结构元素标注相同的符号，并适宜地省略其说明。此外，在以下，虽然以设置有缓冲电路的第一至第四信道中的第三信道(无源低通滤波器13、开关元件SWA3、SWB3、缓冲电路43等)为例而进行说明，但是在第一、第二、第四信道中也为同样的结构、动作。
多路转换器20对被输入至第一至第六输入节点(第一至第n输入节点，例如第一输入节点为PI1、NI1)的第一至第六输入信号(第一至第n输入信号)分时地进行选择，并向输出节点PMQ、NMQ输出。A/D转换电路30对从多路转换器20分时地输出至输出节点PMQ、NMQ的第一至第六输入信号分时地进行A/D转换。缓冲电路43被设置在第三输入节点(第i输入节点)与多路转换器20的输出节点PMQ、NMQ之间。
此时，如图4所示，缓冲电路43在第一期间TA1内对第三输入信号(第i输入信号)进行缓冲且向输出节点PMQ、NMQ输出。多路转换器20在第二期间TA2内对第三输入信号进行选择且向输出节点PMQ、NMQ输出。并且第二期间TA2的结束定时ea2晚于第一期间TA1的结束定时ea1。
如上文所述，在本实施方式中，缓冲电路43对第三输入信号进行缓冲并对多路转换器20的输出节点PMQ、NMQ进行驱动。由此，能够在多路转换器20选择了第三信道时尽快地以与输入信号相同的电压对输出节点PMQ、NMQ进行驱动，从而即使在多路转换器20前级的驱动能力较低的情况下，也能够得到正确的A/D转换值。
此外，由于第二期间TA2的结束定时ea2晚于第一期间TA1的结束定时ea1，所以在A/D转换的采样时缓冲电路43不会进行驱动。即，由于在采样时不会产生来自缓冲电路43的噪声，所以能够在不使S/N降低的条件下得到正确的A/D转换值。
具体而言，A/D转换电路30在第一期间TA1的结束定时ea1之后且第二期间TA2的结束定时ea2之前对第i输入信号进行采用。
在此，采样是指，使A/D转换的采样电压确定的动作，采样定时是指，确定A/D转换的采样电压的定时。例如，在A/D转换电路30的输入上连接有采样开关和采样电容器，在采样开关导通的期间内采样电容器通过输入电压而被充电，在采样开关断开时采样电容器的电压(电荷)被确定。此情况下，采样为采样开关断开的动作，采样定时为采样开关断开的定时。
A/D转换电路30在多路转换器20输出第三输入信号的第二期间TA 2内进行采样。在实施方式中，通过在第二期间TA2内且在第一期间TA1的结束定时ea1之后进行采样，从而能够在第三缓冲电路43的驱动结束之后确定采样电压。由此，能够避免有源电路所产生的1/f噪声等的影响，并且进行由第三缓冲电路43实施的驱动。
此外，在本实施方式中，第二期间TA2的开始定时sa2晚于第一期间TA1的开始定时sa1。
虽然例如在多路转换器20选择了第二信道的情况下，输出成为第二输入信号，但在该状态下将第三信道的开关元件SWA3、SWB3置为导通时，输出的第二输入信号将被施加于第三无源低通滤波器13的输出。虽然本来无源低通滤波器13的输出为第三输入信号，但由于与多路转换器20的输出之间的短路，电压将会发生变化。当在此状态下缓冲电路43实施缓冲时，将会向多路转换器的输出传输不为第三输入信号的电压。
对于该点，根据本实施方式，因为与第二期间TA2的开始定时sa2相比第一期间TA1的开始定时sa1较早，所以缓冲电路43会在第三信道的开关元件SWA3、SWB3成为导通之前进行缓冲。因为在第三信道的开关元件SWA3、SWB3成为导通之前，无源低通滤波器13的输出为第三输入信号，所以缓冲电路43能够以第三输入信号正确地对多路转换器的输出进行驱动。
此外，在本实施方式中，缓冲电路44(第i+1缓冲电路，i在n-1以下的情况)在第三期间TB1内对第四输入信号(第i+1输入信号)进行缓冲并向输出节点PMQ、NMQ输出。多路转换器20在第四期间TB2内对第四输入信号进行选择并向输出节点PMQ、NMQ输出。并且，第四期间TB2的结束定时被设定为晚于第三期间TB1的结束定时。
此时，第三期间TB1的开始定时sb1被设定为晚于第二期间TA2的结束定时ea2。
在第二期间TA2内多路转换器20连接第三输入节点PI3、NI3和输出节点PMQ、NMQ。当在该第二期间TA2内缓冲电路44将第四输入信号向输出节点PMQ、NMQ输出时，第四输入信号将被施加在无源低通滤波器13的输出上。由于无源低通滤波器13的输出返回至原来的第三输入信号将花费其时间常数左右的时间，所以存在到下次的分时的选择之前未返回至第三输入信号的可能。
关于这一点，根据本实施方式，由于第三期间TB1的开始定时sb1被设定为晚于第二期间TA2的结束定时ea2，所以第四输入信号不会被施加在无源低通滤波器13的输出上。
此外，在本实施方法中，多路转换器20的第三输入信号(第i输入信号)为无源低通滤波器13的输出信号。
在这样的结构中，在多路转换器20选择了第三信道(第i信道)的情况下，在多路转换器20的输出上被输入来自无源低通滤波器13的输出信号。虽然通常情况下，低通滤波器的截止频率与奈奎斯特(Nyquist)频率(对于一个信道的采样频率的1/2)相比较小，但是A/D转换的采样频率(6个信道量的采样频率)通过多路转换器20进行分时从而变得较快。因此，如上文所述那样，成为多路转换器20的前级的驱动能力较低状态，从而A/D转换值变得不正确。
关于这一点，根据本实施方式，缓冲电路43在A/D转换电路30的采样之前以第三输入信号对多路转换器20的输出进行驱动。由此，能够以第三输入信号高速地对多路转换器20的输出进行驱动，从而能够得到正确的A/D转换值。
此外，在本实施方式中，在检测电路63中输入有来自物理量传感器SD3的检测信号。并且，多路转换器20的第三输入信号(第i输入信号)为经由无源低通滤波器13而被输入的检测电路63的输出信号。
在这样的结构中，检测电路63所产生的噪声通过无源低通滤波器13而被截止与截止频率相比为高频的成分。而且，由于无源低通滤波器13为无源电路因此不会成为噪声产生源，即使在后级处噪声未被截止，也不会使A/D转换值的S/N降低。
此外，在本实施方式中，物理量传感器SD3(第一至第k物理量传感器中的至少一个)例如可以是角速度传感器(例如压电型、静电电容检测方式的振动片)。
此外，在本实施方式中，物理量传感器SD3(第一至第k物理量传感器中的至少一个)例如可以是加速度传感器(例如静电电容检测方式、压电电阻方式、热检测方式的元件)。
在角速度传感器中，例如为了检测信号的平滑化(后述的开关混频器的输出的平滑化)、失谐频率成分的去除等，而需要低通滤波器。此外，在加速度传感器中，为了抗锯齿而需要低通滤波器。如上所述，在本实施方式中，通过使用无源低通滤波器从而能够防止S/N的下降，通过设置缓冲电路43从而能够得到正确的A/D转换值。
此外，在本实施方式中，第三输入信号(第i输入信号)为差分信号，多路转换器20的输出节点为差分节点PMQ、NMQ。而且，A/D转换电路30对被输出至差分节点PMQ、NMQ的第三输入信号进行A/D转换。
具体而言，多路转换器20的第三输入节点为差分节点，并且该差分节点由第一节点PI3和第二节点NI3构成。输出节点的差分节点由第一节点PMQ和第二节点NMQ构成。在第一节点PI3、PMQ之间设置有第一开关元件SWA3，在第二节点NI3、NMQ之间设置有第二开关元件SWB3。并且，通过使第一、第二开关元件SWA3、SWB3成为导通，从而向输出节点输出第三输入信号，并且A/D转换电路30对第三输入信号进行采集。
通过采用此种方式，从而能够利用多路转换器20而分时地对差分信号进行选择，并且对该差分信号进行A/D转换。由此，能够以差分的方式而实施多路转换器20的前级侧的模拟处理、A/D转换，从而能够获得例如S/N提高、同相噪声降低等差分处理的优点。由于角速度传感器等的检测信号较为微小，因此在模拟处理中需要较大的增益，虽然S/N降低成为问题，但在本实施方式中通过使用差分电路从而能够提高S/N。
此外，在本实施方式中，检测电路63可以如在图8中后述那样，包括同步检波电路334。例如，在物理量传感器SD3为振动片(角速度传感器)的情况下，检测电路63包括同步检波电路334。
例如，在检测电路63的最终级处设置有同步检波电路334的情况下，其输出成为包含高频成分的波形(其实效值为检测对象的信号)。无源低通滤波器13使包含该高频成分的波形平滑化，并提取检测对象的信号(所需频带(物理量的变化的频带)的信号)。或者，能够通过频带限制而截止不需要信号(例如，上述的失谐频率成分)。虽然由于这样的理由从而在本实施方式中需要设置无源低通滤波器13，但如上文所述那样通过设置缓冲电路43从而能够得到正确的A/D转换值。
此外，在本实施方式中，检测电路63如在图8中后述那样，具有被设置在同步检波电路334的前级处的放大电路332和被设置在放大电路332的前级处的电荷电压转换电路331。
例如，在压电型的振动片(角速度传感器)等物理量传感器中，将电流信号作为检测信号而输出。根据本实施方式，能够通过电荷电压转换电路331而将该电流信号转换为电压信号，并通过放大电路332而对该电压信号进行放大。虽然检测信号为将振动片的振动频率设为载波的频率的信号，但能够通过同步检波电路334而对该检测信号进行检波。
3.详细结构
在图3中图示了缓冲电路和传感器的详细的结构例。虽然在图3中以缓冲电路41～44中的缓冲电路43为例而进行图示，但缓冲电路41、42、44也能够同样地被构成。另外，虽然在图3中省略了放大电路50，但也可以与图2同样地设置放大电路50。
图3的传感器包括物理量传感器SD3、检测电路63、无源低通滤波器13、多路转换器20、缓冲电路43、A/D转换电路30、控制电路80和DSP部70(处理部)。另外，在以下，对于与在第一、第二结构例中所说明的结构元素相同的结构元素，标记相同的符号，并适宜地省略其说明。
缓冲电路43包括：放大电路OPA3、OPB3，其对第三输入信号(第i输入信号)进行放大；开关元件BSA3、BSB3，其被设置在放大电路OPA3、OPB3的输出与多路转换器20的输出节点PMQ、NMQ之间。如图4所示，开关元件BSA3、BSB3在第一期间TA1内成为导通。
通过采用这种方式，能够在开关元件BSA3、BSB3成为导通的第一期间TA1内，通过放大电路OPA3、OPB3而对第三输入信号进行缓冲并向多路转换器20的输出节点PMQ、NMQ输出。此外，通过使开关元件BSA3、BSB3成为断开，从而能够将放大电路OPA3、OPB3的输出与多路转换器20的输出节点PMQ、NMQ之间截断。由此，能够从A/D转换电路30的输入切断放大电路OPA3、OPB3的噪声。
具体而言，缓冲电路43包括：第一放大电路OPA3，其被设置在节点PI3与节点PMQ之间；第二放大电路OPB3，其被设置在节点NI3与节点NMQ之间；第一开关元件BSA3，其被设置在第一放大电路OPA3的输出与节点PMQ之间；第二开关元件BSB3，其被设置在第二放大电路OPB3的输出与节点NMQ之间。
第一、第二放大电路OPA3、OPB3包括运算放大器(operationalamplifier)，并被构成为电压跟随器。另外，放大电路的结构并不限定于此，只需为基于多路转换器20的输入信号而对输出节点进行驱动的有源电路即可。
第一、第二开关元件BSA3、BSB3例如由传输门(P型晶体管和N型晶体管并联连接而成)或P型晶体管、N型晶体管等构成。
控制电路80为对电路装置的各部进行控制的电路。例如输出多路转换器20的开关元件的控制信号、缓冲电路41～44的开关元件的控制信号、A/D转换电路30的控制信号等。DSP部70为对来自A/D转换电路30的A/D转换值进行处理的处理部。例如既可以作为门阵列而被内置于电路装置中，也可以作为分立的处理器而被设置。或者，控制电路80和DSP部70也可以作为一体的门阵列而被内置于电路装置中。DSP部70根据分时的A/D转换值而生成各信道的数字信号。例如，对角速度信号或加速度信号实施由数字滤波器进行的频带限制、DC偏移的去除、通过积分而进行的角度或位置(移动量)的计算等。
在图4中图示了缓冲电路41～44和多路转换器20的时序图。图4为各开关元件的控制信号的时序图，用高电平(第一逻辑电平)来表示控制信号的激活，用低电平(第二逻辑电平)来表示非激活。
如图4所示，在第一期间TA1的开始定时sa1，缓冲电路43的开关元件BSA3、BSB3从断开成为导通。其次，在第二期间TA2的开始定时sa2，多路转换器20的开关元件SWA3、SWB3从断开成为导通。其次，在第一期间TA1的结束定时ea1，缓冲电路43的开关元件BSA3、BSB3从导通成为断开。其次，在第二期间TA2的结束定时ea2，多路转换器20的开关元件SWA3、SWB3从导通成为断开。
由于多路转换器20分时地对第一至第六信道进行选择，所以对于第一至第四信道依次重复与上述的第三信道同样的动作。虽然其后分时地对第五、第六信道进行选择，但由于在第五、第六信道中没有缓冲电路，所以在第五、第六信道中仅有多路转换器20的开关元件成为导通。在第六信道之后，再次选择第一信道。多路转换器20的各信道的开关元件导通的期间与其次的信道的缓冲电路的开关元件导通的期间不重复。例如，在多路转换器20的第三信道的开关元件SWA3、SWB3断开(ea2)之后，第四信道的缓冲电路的开关元件才导通(sb1)。
各信道被选择的周期为从一个开关元件(例如BSA1)的控制信号的上升沿至下一个上升沿为止的周期，例如为16kHz的倒数。多路转换器20的分时的周期为从某个信道的开关元件(例如SWA1)的控制信号的上升沿至下一个信道的开关元件(例如SWA2)的控制信号的上升沿为止的周期。由于在图4的示例中是6个信道，所以多路转换器20的分时的周期成为6×16＝96kHz的倒数。
在图5中图示了缓冲电路43、多路转换器20和A/D转换电路30的时序图。图5为第三信道的开关元件的控制信号和A/D转换电路30的控制信号的时序图，并用高电平(第一逻辑电平)来表示控制信号的激活，用低电平(第二逻辑电平)来表示非激活。在此，以A/D转换电路30为SAR型的情况为例而进行说明。
缓冲电路43的开关元件BSA3、BSB3、多路转换器20的开关元件SWA3、SWB3的导通、断开控制如在图4中所说明的那样。PH1为A/D转换电路30的采样控制信号，PH2为A/D转换电路30的逐次比较动作的控制信号。信号PH1在期间TSAMA内成为激活，在该期间TSAMA内，A/D转换电路30将第三信道的信号导入到采样电容器中。上述的采样定时对应于期间TSAMA的结束定时，且为利用采样电容器而对第三信道的信号进行保持的定时。信号PH2在期间TCNVA内成为激活，在该期间TSAMA内，A/D转换电路30对第三信道的信号(被采样电容器所保持的信号)进行逐次比较，从而得到A/D转换值。
采样期间TSAMA的开始定时晚于多路转换器20的开关元件SWA3、SWB3的导通期间TA2的开始定时，并且采样期间TSAMA的结束定时早于多路转换器20的开关元件SWA3、SWB3的导通期间TA2的结束定时，且晚于缓冲电路43的开关元件BSA3、BSB3的导通期间的结束定时。逐次比较期间TCNVA的开始定时在采样期间TSAMA的结束定时以后。
在图6、7中图示了本实施方式的模拟结果。图6为在未设置缓冲电路的第一结构例中的多路转换器20的输出的模拟结果。图7为在设置了缓冲电路的第二结构例中的多路转换器20的输出的模拟结果。
在多路转换器20的第三信道的开关元件SWA3、SWB3导通的期间TA2内，第三信道的输入节点PI3、NI3的电压与输出节点PMQ、NMQ的电压应该一致。但是，如图6所示，在未设置缓冲电路的情况下，在期间TA2内，第三信道的输入节点PI3、NI3的电压与输出节点PMQ、NMQ的电压并不一致。可以明确如下内容，即，虽然输出节点PMQ、NMQ的电压渐近于第三信道的输入节点PI3、NI3的电压，但在期间TA2内不会达到一致。
另一方面，如图7所示，在设置有缓冲电路的情况下，在缓冲电路的开关元件BSA3、BSB3导通的期间TA1内，第三信道的输入节点PI3、NI3的电压与输出节点PMQ、NMQ的电压一致。而且，在期间TA2内，第三信道的输入节点PI3、NI3的电压与输出节点PMQ、NMQ的电压也一致。由此，可以明确如下内容，即，即使在无源低通滤波器的截止频率与分时的频率相比较低的情况下，通过设置缓冲电路也能够高速地选择信道。
4.检测电路
接下来，以物理量传感器SD1为振动片(角速度传感器)的情况为例而对检测电路的详细内容进行说明。在图8中图示了该情况下的传感器的结构例。虽然在图8中仅图示了检测电路61～64中的对应于振动片SD1的检测电路61，但在物理量传感器SD2～SD4为振动片的情况下，检测电路62～64也能够同样地构成。
图8的传感器包括振动片SD1、驱动电路320、检测电路61、无源低通滤波器11、多路转换器20和A/D转换电路30。检测电路61包括电荷电压转换电路331、放大电路332、同步检波电路334。驱动电路320通过驱动信号而对振动片SD1进行驱动，来自振动片SD1的检测信号被输入至检测电路61的电荷电压转换电路331，来自电荷电压转换电路331的输出信号被输入至放大电路332。同步检波电路334基于来自驱动电路320的同步信号(与驱动信号同步的信号)，对放大电路332的输出信号而进行同步检波，从而提取出所需信号。
而且，无源低通滤波器11实施用于信号的平滑化和不需要信号(例如失谐频率成分)的去除的低通滤波处理，并向多路转换器20输出检测电压的信号。检测电压(差分信号的差分)成为与角速度(dps)成比例的DC电压，例如角速度越快则检测电压越高。
在图9中图示了检测电路的详细的结构例。检测电路包括第一电荷电压转换电路110、第二电荷电压转换电路120、第一增益调节放大器130、第二增益调节放大器140和开关混频器170。另外，电荷电压转换电路110、120对应于图8的电荷电压转换电路331，增益调节放大器130、140对应于图8的放大电路332，开关混频器170对应于图8的同步检波电路334。
电荷电压转换电路110具有运算放大器OPC1、电容器CC1和电阻元件RC1，电荷电压转换电路120具有运算放大器OPC2、电容器CC2和电阻元件RC2。
电荷电压转换电路110的运算放大器OPC1的非反相输入端子(广义而言为第一输入端子)的电位被固定。具体而言，电荷电压转换电路110的运算放大器OPC1的非反相输入端子被设定为预定电位(AGND)。电容器CC1以及电阻元件RC1被设置在电荷电压转换电路110的输出节点与运算放大器OPC1的反相输入端子(广义而言为第二输入端子)的节点之间。IQ1为振动片SD1的差分输出电流中的一方(第一输出电流)，QA1为电荷电压转换电路110的输出电压。
电荷电压转换电路120的运算放大器OPC2的非反相输入端子的电位被固定。具体而言，电荷电压转换电路120的运算放大器OPC2的非反相输入端子被设定为预定电位。电容器CC2以及电阻元件RC2被设置在电荷电压转换电路120的输出节点与运算放大器OPC2的反相输入端子的节点之间。IQ2为振动片SD1的差分输出电流中的另一方(第二输出电流)，QA2为电荷电压转换电路120的输出电压。
增益调节放大器130具有运算放大器OPD1、第一、第二电容器CD11、CD12和电阻元件RD1。增益调节放大器140具有运算放大器OPD2、第一、第二电容器CD21、CD22和电阻元件RD2。
增益调节放大器130的运算放大器OPD1的非反相输入端子(第一输入端子)被设定为预定电位(AGND)。电容器CD11被设置在增益调节放大器130的输入节点与运算放大器OPD1的反相输入端子(第二输入端子)的节点之间。电容器CD12以及电阻元件RD1被设置在增益调节放大器130的输出节点与运算放大器OPD1的反相输入端子的节点之间。QB1为增益调节放大器130的输出电压。
增益调节放大器140的运算放大器OPD2的非反相输入端子被设定为预定电位。电容器CD21被设置在增益调节放大器140的输入节点与运算放大器OPD2的反相输入端子的节点之间。电容器CD22以及电阻元件RD2被设置在增益调节放大器140的输出节点与运算放大器OPD2的反相输入端子的节点之间。QB2为增益调节放大器140的输出电压。
在增益调节放大器130中，电容器CD11、CD12中的至少一个为电容值可变的电容器。在增益调节放大器140中，电容器CD21、CD22中的至少一个也为电容值可变的电容器。这些电容器的电容值通过控制电路80(寄存器)而被设定为可变。并且，在例如将电容器CD11、CD21的电容值设为C1，将电容器CD12、CD22的电容值设为C2时，增益调节放大器130、140的增益通过C1与C2的电容比C2/C1而被设定。
此外，图9的增益调节放大器130、140具有高通滤波器的频率特性。即，通过增益调节放大器130的电容器CD11和电阻元件RD1而构成高通滤波器，通过增益调节放大器140的电容器CD21和电阻元件RD2而构成高通滤波器。由此，增益调节放大器130具有降低(去除)电荷电压转换电路110的1/f噪声的高通滤波器的频率特性。此外，增益调节放大器140具有降低(去除)电荷电压转换电路120的1/f噪声的高通滤波器的频率特性。
开关混频器170具有开关元件SW1～SW4。开关元件SW1被设置在开关混频器170的第一输入节点NSI1与第一输出节点PL1之间。开关元件SW2被设置在开关混频器170的第一输入节点NSI1与第二输出节点NL2之间。开关元件SW3被设置在开关混频器170的第二输入节点NSI2与第一输出节点PL1之间。开关元件SW4被设置在第二输入节点NSI2与第二输出节点NL2之间。这些开关元件SW1～SW4能够通过MOS晶体管(例如NMOS型晶体管或传输门)而构成。
而且，基于来自驱动电路320的同步信号SYC，开关元件SW1和SW2排他地被导通、断开，开关元件SW3和SW4排他地被导通、断开。例如，在同步信号SYC为高电平(第一电平)的情况下，开关元件SW1、SW4成为导通，开关元件SW2、SW3成为断开。另一方面，在同步信号SYC为低电平(第二电平)的情况下，开关元件SW2、SW3成为导通，开关元件SW1、SW4成为断开。由此，来自增益调节放大器130、140的差分的信号QB1、QB2以差分信号的状态被进行同步检波，同步检波后的信号作为差分的信号QC1、QC2而被输出。例如，信号QB1、QB2为反相的正弦波，信号QB1、QB2的正极侧(与AGND相比为高电位侧)作为信号QC1而被输出，信号QB1、QB2的负极侧(与AGND相比为低电位侧)作为QC2而被输出。
5.A/D转换电路
接下来，以A/D转换电路30为SAR型的情况为例，而对A/D转换电路30的详细内容进行说明。
在图10中图示了本实施方式的A/D转换电路的基本结构例。图10的A/D转换电路包括比较电路410、控制部420、S/H(采样保持)电路430、D/A转换电路440。
S/H电路430为对作为A/D转换的对象的输入信号VIN进行采样保持的电路。另外，如后述的结构例那样，在为电荷再分配型的情况下也可以使D/A转换电路440包含S/H电路430的功能。D/A转换电路440实施来自控制部420的逐次比较用数据RDA的D/A转换，并输出与逐次比较用数据RDA对应的模拟信号的D/A输出信号DQ。比较电路410通过比较器而实现，并实施采样信号SIN与D/A输出信号DQ的比较处理。控制部420具有逐次比较寄存器SAR(Successive Approximation Register),并将逐次比较用数据RDA向D/A转换电路440输出。控制部420将通过逐次比较而得到的逐次比较寄存器SAR的寄存器值作为A/D转换数据DOUT而输出。逐次比较寄存器SAR为通过来自比较电路410的比较结果信号CPQ而设定其寄存器值的寄存器。此外，控制部420实施A/D转换电路的各电路块的控制处理。
在图11中图示了S/H电路、D/A电路、比较电路的详细的结构例。图11为全差分型的结构例，S/H电路的功能被包含在D/A转换电路中。另外，在以下，以A/D转换的位数为8位的情况为例而进行说明。
图11的结构例包括：连接于比较电路410的非反相输入端子的D/A转换电路DAC1P；连接于比较电路410的反相输入端子的D/A转换电路DAC1N；比较电路410。
D/A转换电路DAC1P包括：电容器阵列部，其具有电容器CA1P～CA4P和电容器CB1P～CB4P；串联电容器CS1P，其被设置在比较电路410的非反相输入端子的节点NCP与节点N1P之间；开关阵列部，其具有开关元件SA1P～SA4P和开关元件SB1P～SB4P；开关元件SS1P，其被设置在节点NCP与公共电压VCM的节点之间。
开关元件SA1P～SA4P、SB1P～SB4P中的各开关元件具有第一至第四端子，并将第一端子连接于第二至第四端子中的任意一个。开关元件SA1P～SA4P、SB1P～SB4P的第一端子被连接于电容器CA1P～CA4P、CB1P～CB4P的一端。开关元件SA1P～SA4P、SB1P～SB4P的第二、第三、第四端子被连接于非反相侧的输入信号PIN的节点、接地电压(第一基准电压)的节点、基准电压VREF(第二基准电压)的节点。电容器CA1P～CA4P的另一端被连接于比较电路410的非反相输入端子的节点NCP(串联电容器CS1P的一端的节点)。电容器CB1P～CB4P的另一端被连接于串联电容器CS1P的另一端的节点N1P。
D/A转换电路DAC1N包括：电容器阵列部，其具有电容器CA1N～CA4N和电容器CB1N～CB4N；串联电容器CS1N，其被设置在比较电路410的反相输入端子的节点NCN与节点N1N之间；开关阵列部，其具有开关元件SA1N～SA4N和开关元件SB1N～SB4N；开关元件SS1N，其被设置在节点NCP与公共电压VCM的节点之间。
开关元件SA1N～SA4N、SB1N～SB4N中的各开关元件具有第一至第四端子，并将第一端子连接于第二至第四端子中的任意一个。开关元件SA1N～SA4N、SB1N～SB4N的第一端子被连接于电容器CA1N～CA4N、CB1N～CB4N的一端。开关元件SA1N～SA4N、SB1N～SB4N的第二、第三、第四端子被连接于反相侧的输入信号NIN的节点、接地电压(第一基准电压)的节点、基准电压VREF(第二基准电压)的节点。电容器CA1N～CA4N的另一端被连接于比较电路410的反相输入端子的节点NCN(串联电容器CS1N的一端的节点)。电容器CB1N～CB4N的另一端被连接于串联电容器CS1N的另一端的节点N1N。
电容器CA1P～CA4P的电容比、电容器CB1P～CB4P的电容比分别为二进制(1:2:4:8)。将串联电容器CS1P和电容器CB1P串联连接而得到的电容与电容器CA1P的电容之比为1:16。由此，实质的电容比成为1:2:4:8:16:32:64:128，从而能够对8位的逐次比较用数据RDA进行D/A转换。关于D/A转换电路DAC1N，也能够通过同样的电容比而对8位的逐次比较用数据RDA进行D/A转换。
在图12中图示了本实施方式的A/D转换电路的动作时序图。在采样期间内，开关元件SS1P、SS1N成为导通，D/A转换电路DAC1P的节点NCP、D/A转换电路DAC1N的节点NCN被设定为公共电压VCM。此外，在采样期间内，开关元件SA1P～SA4P、SB1P～SB4P的第一端子被连接于第二端子(输入信号PIN的节点)，从而D/A转换电路DAC1P对输入信号PIN进行采样。开关元件SA1N～SA4N、SB1N～SB4N的第一端子被连接于第二端子(输入信号NIN的节点)，从而D/A转换电路DAC1N对输入信号NIN进行采样。
在逐次比较期间内，开关元件SA1P～SA4P、SB1P～SB4P的第一端子在逐次比较用数据RDA所对应的位为“1”的情况下被连接于第四端子(VREF的节点)，在为“0”的情况下被连接于第三端子(接地电压的节点)。此时，输入信号PIN的采样结果与逐次比较用数据RDA的D/A转换结果的差分被输出到节点NCP上。同样地，开关元件SA1N～SA4N、SB1N～SB4N的第一端子在逐次比较用数据RDA所对应的位为“1”的情况下被连接于第四端子(VREF的节点)，在为“0”的情况下被连接于第三端子(接地电压的节点)。此时，信号NIN的采样结果与逐次比较用数据RDA的D/A转换结果的差分被输出到节点NCN上。而且，比较电路410输出比较结果信号CPQ，控制部420对逐次比较寄存器SAR的寄存器值进行更新。重复8位的该比较动作从而得到A/D转换值。
另外，图5的期间TSAMA对应于图12的采样期间，图5的期间TCNVA对应于图12的逐次比较期间。
6.电子设备、移动体
在图13中图示了包括本实施方式的传感器在内的电子设备的结构例。电子设备包括物理量传感器SD1～SD6(传感器元件)、电路装置100(例如集成电路装置)、处理部550、储存部520、无线电路530、天线540。
物理量传感器SD1～SD6对各种的物理量(角速度、加速度、角加速度、力、质量、温度等)进行检测。而且将物理量转换为电流(电荷)或电压等，并作为检测信号而输出。电路装置100接收来自物理量传感器SD1～SD6的检测信号，并实施检测信号的A/D转换，如有必要则实施针对A/D转换后的数字数据的运算处理(信号处理)。而且，将得到的数字数据向处理部550等输出。处理部550实施针对数字数据的各种各样的数字处理。该处理部550的功能例如通过微型计算机等被实现。储存部520对数字数据等进行临时储存。该储存部520的功能通过RAM等存储器被实现。无线电路530针对通过电路装置100而得到的数字数据实施调制处理等，并利用天线540而向外部设备(对象侧的电子设备)发送。此外，使用天线540来接收来自外部设备的数据，并且可以实施ID认证，或者实施电路装置100的控制等。
在图14(A)中图示了包括本实施方式的电路装置100在内的移动体的示例。本实施方式的电路装置100例如能够安装于汽车、飞机、摩托车、自行车或船舶等各种各样的移动体中。移动体为，具备例如发动机或电动机等驱动机构、方向盘或舵等转向机构以及各种各样的电子设备，并在地上、空中、海上移动的设备、装置。图14(A)简略地图示了作为移动体的具体例的汽车206。在汽车206上安装有具有振动片和电路装置100的陀螺传感器510(或者，进一步具有对加速度进行检测的物理量传感器的组合传感器)。陀螺传感器510能够对车身207的姿态进行检测。陀螺传感器510的检测信号被供给至车身姿态控制装置208。车身姿态控制装置208例如能够根据车身207的姿态而对悬架装置的软硬进行控制或者对每个车轮209的制动进行控制。除此之外，这种姿态控制能够在双足步行机器人、航空机、直升机等各种各样的移动体中被利用。为了实现姿态控制而能够安装陀螺传感器510。
如图14(B)、14(C)所示，本实施方式的电路装置100能够应用于数码照相机、生物体信息检测装置(可穿戴式医疗设备，例如脉搏计、计步器、活动量计等)等各种各样的电子设备。例如在数码照相机中能够实施使用陀螺传感器、加速度传感器而进行的抖动校正等。此外，在生物体信息检测装置中能够使用陀螺传感器、加速度传感器而对使用者的体动进行检测，从而对运动状态进行检测。此外，如图14(D)所示，本实施方式的电路装置100也能够应用于机器人的可动部(手臂、关节)或主体部中。机器人能够假设为移动体(奔跑、步行机器人)、电子设备(非奔跑、非步行机器人)中的任意一种。在为奔跑、步行机器人的情况下，能够将本实施方式的电路装置100利用于例如自动奔跑中。
另外，虽然以上述方式对本实施方式进行了详细说明，但本领域技术人员应该能够容易理解如下的内容，即，能够实施在实质上未脱离本发明的新颖事项以及效果的多种改变。因此，这种改变例也全部被包含在本发明的范围中。例如，在说明书或附图中至少一次与更为广义或同义的不同用语一起记载的用语，在说明书或附图的任意位置处均能够置换为该不同的用语。此外，本实施方式以及改变例的所有的组合也被包含在本发明的范围内。此外，物理量传感器、电路装置、传感器、电子设备、移动体的结构与动作等也不限定于本实施方式中所说明的内容，能够实施各种改变。
符号说明
11～14…无源低通滤波器；20…多路转换器；30…A/D转换电路；41～44…缓冲电路；50…放大电路；61～66…检测电路；70…DSP部；80…控制电路；100…电路装置；110、120…电荷电压转换电路；130、140…增益调节放大器；170…开关混频器；206…汽车；207…车身；208…车身姿势控制装置；209…车轮；310…振子；320…驱动电路；330…检测电路；331…电荷电压转换电路；332…放大电路；334…同步检波电路；410…比较电路；420…控制器；430…S/H电路；440…D/A转换电路；510…陀螺传感器；520…储存部；530…无线电路；540…天线；550…处理部；BSA3、BSB3…开关元件；OPA3、OPB3…放大电路；SD1～SD6…物理量传感器；SWA1～SWA6、SWB1～SWB6…开关元件；TA1、TA2、TB1、TB2…期间。

Claims (20)

1.一种电路装置，其特征在于，包括：
多路转换器，其对输入至第一至第n输入节点的第一至第n输入信号分时地进行选择并向输出节点输出，其中，n为2以上的整数；
A/D转换电路，其对从所述多路转换器分时地输出至所述输出节点的所述第一至第n输入信号分时地进行A/D转换；
缓冲电路，其被设置在所述第一至第n输入节点中的第i输入节点与所述多路转换器的所述输出节点之间，其中，i为1以上且n以下的整数；
所述缓冲电路在第一期间内对所述第一至第n输入信号中的第i输入信号进行缓冲并向所述多路转换器的所述输出节点输出，
所述多路转换器在第二期间内选择所述第i输入信号并向所述输出节点输出，
所述第二期间的结束定时晚于所述第一期间的结束定时。
2.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
所述A/D转换电路在所述第一期间的结束定时之后且在所述第二期间的结束定时之前，对所述第i输入信号进行采样。
3.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
所述第二期间的开始定时晚于所述第一期间的开始定时。
4.如权利要求2所述的电路装置，其特征在于，
所述第二期间的开始定时晚于所述第一期间的开始定时。
5.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
所述缓冲电路具有：
放大电路，其对所述第i输入信号进行放大；
开关元件，其被设置在所述放大电路的输出与所述多路转换器的所述输出节点之间；
所述开关元件在所述第一期间内成为导通。
6.如权利要求2所述的电路装置，其特征在于，
所述缓冲电路具有：
放大电路，其对所述第i输入信号进行放大；
开关元件，其被设置在所述放大电路的输出与所述多路转换器的所述输出节点之间；
所述开关元件在所述第一期间内成为导通。
7.如权利要求3所述的电路装置，其特征在于，
所述缓冲电路具有：
放大电路，其对所述第i输入信号进行放大；
开关元件，其被设置在所述放大电路的输出与所述多路转换器的所述输出节点之间；
所述开关元件在所述第一期间内成为导通。
8.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
所述电路装置包括第二缓冲电路，所述第二缓冲电路被设置在所述第一至第n输入节点中的第i+1输入节点与所述多路转换器的所述输出节点之间，其中，i在n-1以下；
所述第二缓冲电路在第三期间内对所述第一至第n输入信号中的第i+1输入信号进行缓冲并向所述输出节点输出，
所述多路转换器在第四期间内选择所述第i+1输入信号并向所述输出节点输出，
所述第四期间的结束定时被设定为晚于所述第三期间的结束定时。
9.如权利要求2所述的电路装置，其特征在于，
所述电路装置包括第二缓冲电路，所述第二缓冲电路被设置在所述第一至第n输入节点中的第i+1输入节点与所述多路转换器的所述输出节点之间，其中，i在n-1以下；
所述第二缓冲电路在第三期间内对所述第一至第n输入信号中的第i+1输入信号进行缓冲并向所述输出节点输出，
所述多路转换器在第四期间内选择所述第i+1输入信号并向所述输出节点输出，
所述第四期间的结束定时被设定为晚于所述第三期间的结束定时。
10.如权利要求3所述的电路装置，其特征在于，
所述电路装置包括第二缓冲电路，所述第二缓冲电路被设置在所述第一至第n输入节点中的第i+1输入节点与所述多路转换器的所述输出节点之间，其中，i在n-1以下；
所述第二缓冲电路在第三期间内对所述第一至第n输入信号中的第i+1输入信号进行缓冲并向所述输出节点输出，
所述多路转换器在第四期间内选择所述第i+1输入信号并向所述输出节点输出，
所述第四期间的结束定时被设定为晚于所述第三期间的结束定时。
11.如权利要求8所述的电路装置，其特征在于，
所述第三期间的开始定时被设定为晚于所述第二期间的结束定时。
12.如权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
所述电路装置包括无源低通滤波器，
所述第i输入信号为所述无源低通滤波器的输出信号。
13.如权利要求12所述的电路装置，其特征在于，
所述电路装置包括被输入来自物理量传感器的检测信号的检测电路，
所述第i输入信号为经由所述无源低通滤波器而被输入的所述检测电路的输出信号。
14.如权利要求13所述的电路装置，其特征在于，
所述物理量传感器为角速度传感器。
15.如权利要求13所述的电路装置，其特征在于，
所述物理量传感器为加速度传感器。
16.如权利要求13所述的电路装置，其特征在于，
所述第i输入信号为差分信号，所述多路转换器的所述输出节点为差分节点，
所述A/D转换电路对输出至所述差分节点的所述第i输入信号进行A/D转换。
17.如权利要求13所述的电路装置，其特征在于，
所述检测电路包括同步检波电路。
18.如权利要求17所述的电路装置，其特征在于，
所述检测电路具有：
放大电路，其被设置在所述同步检波电路的前级处；
电荷电压转变电路，其被设置在所述放大电路的前级处。
19.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1所述的电路装置。
20.一种移动体，其特征在于，包括权利要求1所述的电路装置。
CN201610141215.4A 2015-03-13 2016-03-11 电路装置、电子设备以及移动体 Pending CN105978566A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-050550 2015-03-13
JP2015050550A JP2016171493A (ja) 2015-03-13 2015-03-13 回路装置、電子機器及び移動体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105978566A true CN105978566A (zh) 2016-09-28

Family

ID=56888132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610141215.4A Pending CN105978566A (zh) 2015-03-13 2016-03-11 电路装置、电子设备以及移动体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160269011A1 (zh)
JP (1) JP2016171493A (zh)
CN (1) CN105978566A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107314767A (zh) * 2017-05-16 2017-11-03 武汉新英赛健康科技有限公司 一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置
CN111490788A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 精工爱普生株式会社 物理量检测电路及其工作方法、物理量传感器、电子设备
CN116380135A (zh) * 2023-06-06 2023-07-04 成都市晶蓉微电子有限公司 一种电荷转移平衡式电容到电压转换电路

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6455174B2 (ja) 2015-01-22 2019-01-23 セイコーエプソン株式会社 回路装置、電子機器、移動体及び物理量検出装置の製造方法
KR20160112155A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 삼성전기주식회사 신호 처리 장치, 그를 이용한 자이로 센서 구동 장치 및 방법
JP6589333B2 (ja) * 2015-03-30 2019-10-16 セイコーエプソン株式会社 回路装置、電子機器及び移動体
JP6911449B2 (ja) * 2017-03-28 2021-07-28 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、電子機器及び移動体
JP2018189453A (ja) * 2017-04-30 2018-11-29 株式会社オーテックエレクトロニクス 入力信号変換装置及びその装置を用いた計測装置
JP7077694B2 (ja) * 2018-03-19 2022-05-31 セイコーエプソン株式会社 センサーモジュール、計測システム、電子機器、及び移動体
JP7322718B2 (ja) 2020-01-17 2023-08-08 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、移動体及び物理量検出回路の動作方法
JP2022152252A (ja) * 2021-03-29 2022-10-12 セイコーエプソン株式会社 センサーモジュールおよび計測システム
JP2022158236A (ja) * 2021-04-01 2022-10-17 セイコーエプソン株式会社 センサーモジュールおよび計測システム
CN113223568B (zh) * 2021-05-17 2022-04-22 杭州雄迈集成电路技术股份有限公司 一种锁存结构和锁存方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4970224B2 (ja) * 2007-11-30 2012-07-04 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路
JP5365173B2 (ja) * 2008-02-29 2013-12-11 セイコーエプソン株式会社 物理量測定装置および電子機器
US8330537B1 (en) * 2010-07-23 2012-12-11 National Semiconductor Corporation Low noise, high CMRR and PSRR input buffer
US9548948B2 (en) * 2012-08-24 2017-01-17 Analog Devices Global Input current cancellation scheme for fast channel switching systems

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107314767A (zh) * 2017-05-16 2017-11-03 武汉新英赛健康科技有限公司 一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置
CN107314767B (zh) * 2017-05-16 2020-04-07 泉州味盛食品有限公司 一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置
CN111490788A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 精工爱普生株式会社 物理量检测电路及其工作方法、物理量传感器、电子设备
CN111490788B (zh) * 2019-01-29 2023-08-25 精工爱普生株式会社 物理量检测电路及其工作方法、物理量传感器、电子设备
CN116380135A (zh) * 2023-06-06 2023-07-04 成都市晶蓉微电子有限公司 一种电荷转移平衡式电容到电压转换电路
CN116380135B (zh) * 2023-06-06 2023-08-11 成都市晶蓉微电子有限公司 一种电荷转移平衡式电容到电压转换电路

Also Published As

Publication number Publication date
US20160269011A1 (en) 2016-09-15
JP2016171493A (ja) 2016-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105978566A (zh) 电路装置、电子设备以及移动体
EP3379271B1 (en) Capacitance detection apparatus, electronic device and force detection apparatus
CN104682871B (zh) 时钟信号生成电路、检测装置、电子设备及移动体
JP6194606B2 (ja) 検出装置、センサー、ジャイロセンサー、電子機器及び移動体
CN103248364B (zh) 一种惯性传感器imu信号模数转换模块
CN105183248A (zh) 电容检测电路、触摸检测电路和具备该电路的半导体集成电路
US10116275B2 (en) Physical quantity detection circuit, physical quantity detection device, electronic apparatus, and vehicle
US9804190B2 (en) Apparatus and method for calibration of capacitance mismatch and temperature variations in a MEMS device
US9892857B2 (en) Capacitor circuit, circuit device, physical quantity detecting device, electronic apparatus, and moving object
US9710118B2 (en) Semiconductor device and semiconductor system for producing noise differences between points of time
JP5764885B2 (ja) 集積回路装置及び電子機器
JP2016189515A (ja) 回路装置、電子機器及び移動体
CN101990626B (zh) 惯性力传感器
US10055975B2 (en) Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and moving object
CN103837163A (zh) 电容感测电路
CN108988860A (zh) 一种基于sar adc的校准方法及sar adc系统
US11650056B2 (en) Physical quantity detection circuit, physical quantity sensor, electronic apparatus, vehicle, and operation method of physical quantity detection circuit
CN107592114A (zh) 电路装置、物理量检测装置、电子设备和移动体
US10574259B2 (en) Continuous-time sensing apparatus
CN104168022A (zh) 一种基于离散时间增量型σδadc的x射线ccd读出系统
US10302672B2 (en) Angular velocity detection circuit, angular velocity detection device, electronic apparatus, and moving object
CN105004885A (zh) 检测用电路及装置、计测系统、设备、移动体和数据生成方法
US11092616B2 (en) Method and device for band-pass sensor data acquisition
JP7077617B2 (ja) 回路装置、振動デバイス、電子機器及び移動体
CN105698847A (zh) 传感器装置、电子设备以及移动体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160928