CN108571959A - 振动型角速度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供振动型角速度传感器，在该振动型角速度传感器中，信号生成部以生成与通过第1调制部及第2调制部中的至少一个生成的矩形波状信号的振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号的方式构成。

Description

振动型角速度传感器

技术领域

本发明涉及一种振动型角速度传感器，尤其涉及一种具备闭环控制部的振动型角速度传感器。

背景技术

以往，已知有具备闭环控制部的振动型角速度传感器。国际公开第2015/129464号中公开有这种振动型角速度传感器。

国际公开第2015/129464号中公开有具备包含封闭的控制环的一次侧控制电路和包含封闭的控制环的二次侧控制电路的振动型角速度传感器。在国际公开第2015/129464号中所记载的振动型角速度传感器中，一次侧控制电路使振子以一定的振幅量沿一轴向振动(共振)。并且，二次侧控制电路以抑制在振子中因科里奥利力(角速度)而沿与一轴向正交的另一轴向发生的振动的方式对振子施加抑制力(振动)。而且，该抑制力作为角速度而被检测。

并且，在国际公开第2015/129464号中所记载的振动型角速度传感器中，以来自沿一轴向振动的振子的输出信号为基准，通过设置于一次侧控制电路的PLL电路，生成定时信号(时钟信号)。而且，根据该定时信号，通过设置于一次侧控制电路的调制电路而生成矩形波状(方形波状)信号，振子通过该矩形波状(方形波状)信号而以一定的振幅量被驱动(振动)。

在此，振子的共振倍率根据振动型角速度传感器的温度(周围环境温度)及经时变化而发生变化。另外，共振倍率是指从一次侧控制电路施加与振子的固有振动数相同的振动数的外力时的振幅的放大率。而且，若要以一定的振幅量使振子沿一轴向振动，则需要根据共振倍率的变化来改变通过一次侧控制电路的调制电路生成的矩形波状(方形波状)信号的振幅。

在此，通过调制电路生成的矩形波状信号通过驱动电路中所包含的放大器而放大并传递至振子。而且，若对放大器输入如矩形波状信号那样的上升速度(下降速度)快的信号，则导致从放大器输出的信号的上升部分(下降部分)具有斜率(被称为转换速率)。即，即使在对放大器输入了矩形波状信号的情况下，从驱动电路输出的信号也不是成为矩形波状而是成为大致梯形形状。另外，即便从驱动电路输出的矩形波状信号的振幅发生变化大致梯形形状的信号上升的斜率及下降的斜率也大致恒定。因此，导致从信号开始上升(开始下降)起达到振幅中点(振幅大小的1/2的点)为止的时间伴随振幅的变化而发生变化。具体而言，在振幅小的大致梯形形状的信号中，在较短的时间内达到中点。另一方面，在振幅大的大致梯形形状的信号中，达到中点为止需要较长的时间。而且，达到振幅中点为止的时间伴随振幅的变化而发生变化是指从驱动电路输出的信号的相位伴随振幅的变化而发生变化。在该情况下，欲以所希望的相位来使振子振动(驱动)，由于从驱动电路输出的信号的相位发生变化(偏离)，因此有时也无法高精度地控制振子。因此，近年来要求振子控制的高精度化。

发明内容

本发明是为了解决如上述课题而完成的，本发明的目的之一在于提供一种即使在用于驱动振子的信号的振幅发生了变化的情况下，也能够高精度地控制振子的振动型角速度传感器。

为了实现上述目的，本发明的第1方式所涉及的振动型角速度传感器具备：振子；第1闭环控制部，包含生成矩形波状信号的第1调制部及根据通过第1调制部生成的矩形波状信号而生成驱动振子的驱动信号的第1驱动部；第2闭环控制部，包含生成矩形波状信号的第2调制部及根据通过第2调制部生成的矩形波状信号而生成驱动振子的驱动信号的第2驱动部；及信号生成部，设置于第1调制部与第1驱动部之间及第2调制部与第2驱动部之间中的至少一处，信号生成部以生成与通过第1调制部及第2调制部中的至少一个生成的矩形波状信号的振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号的方式构成。

在本发明的第1方式所涉及的振动型角速度传感器中，如上所述，信号生成部以生成与通过第1调制部及第2调制部中的至少一个生成的矩形波状信号的振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号的方式构成。由此，与振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号被输入至第1驱动部及第2驱动部中的至少一个，因此从第1驱动部及第2驱动部中的至少一个输出的驱动信号的相位不随振幅而发生变化。其结果，即使在用于驱动振子的驱动信号的振幅发生了变化的情况下，也能够高精度地控制振子。

在上述第1方式所涉及的振动型角速度传感器中，优选第1闭环控制部以在振子中诱发一次振动的方式构成，第2闭环控制部以检测因施加于振子的角速度而在振子中所发生的二次振动的方式构成。若如此构成，则只要在第1闭环控制部中设置信号生成部，便能够抑制第1闭环控制部的驱动信号的相位随着振幅而发生变化，因此即使在温度(共振倍率)发生变化而使振子振动的驱动信号的振幅发生了变化的情况下，也能够抑制由驱动信号的相位变化而引起对第2闭环控制部的影响(交叉耦合)。并且，只要在第2闭环控制部中设置信号生成部，则能够抑制第2闭环控制部的驱动信号的相位随着振幅而发生变化，因此即使在用于检测二次振动的驱动信号的振幅发生了变化的情况下，也能够抑制因相位的变化而二次振动的检测的精度下降。

在上述第1方式所涉及的振动型角速度传感器中，优选以根据通过第1调制部及第2调制部中的至少一个生成的矩形波状信号而生成三角波状的相位变化抑制信号的方式构成。在此，当三角波状的相位变化抑制信号的振幅发生了变化时，从信号开始上升(开始下降)起达到振幅中点(振幅大小的1/2的点)为止的斜率(变化率)随着振幅而发生变化，另一方面，达到中点为止的时间不发生变化。另外，三角波状的相位变化抑制信号与矩形波状信号不同，上升部分(下降部分)本就倾斜，该斜率远小于第1驱动部(第2驱动部)中所包含的放大器的转换速率(输出信号的上升、下降的斜率)。由此，即便对第1驱动部(第2驱动部)输入三角波状的相位变化抑制信号也没有由放大器引起的形状的变化(或形状的变化充分小)，从第1驱动部(第2驱动部)输出的驱动信号具有相位不随振幅而发生变化的特性。因此，通过以生成三角波状的相位变化抑制信号的方式构成信号生成部，即使在用于使振子振动的驱动信号的振幅发生了变化的情况下，也能够轻松且高精度地控制振子。

在该情况下，优选信号生成部包含积分电路，并且以通过积分电路且根据矩形波状信号生成三角波状的相位变化抑制信号的方式构成。在此，当对积分电路输入了矩形波状信号时，输出三角波状信号，因此通过较简单的电路结构的积分电路能够轻松地生成三角波状信号。

在上述信号生成部包含积分电路的振动型角速度传感器中，优选以在积分电路中输入具有与从第1驱动部及第2驱动部中的至少一个输出的驱动信号的相位相差90度的相位的矩形波状信号的方式构成。在此，当对积分电路输入了矩形波状信号时，输出与矩形波状信号的相位相差90度的三角波状信号。因此，通过对积分电路输入具有与驱动信号的相位相差90度的相位的矩形波状信号，能够从第1驱动部及第2驱动部中的至少一个输出与不设置积分电路时的相位相同的相位的三角波状信号。

在上述第1方式所涉及的振动型角速度传感器中，优选信号生成部设置于第1调制部与第1驱动部之间及第2调制部与第2驱动部之间这两处。若如此构成，则在第1闭环控制部及第2闭环控制部这两者中，能够高精度地控制振子。

在该情况下，优选信号生成部包含设置于第1调制部与第1驱动部之间的第1积分电路及设置于第2调制部与第2驱动部之间且具有与第1积分电路相同的信号生成特性的第2积分电路。若如此构成，则能够抑制由从第1积分电路输出的相位变化抑制信号的特性(相位等)与从第2积分电路输出的相位变化抑制信号的特性(相位等)偏离而引起的不良影响。另外，“相同的信号生成特性”是指，当对第1积分电路和第2积分电路输入了彼此相等的波形的信号时，输出彼此相等的波形的信号。

在上述信号生成部设置于第1调制部与第1驱动部之间及第2调制部与第2驱动部之间这两处的振动型角速度传感器中，优选设置有信号生成部的第1闭环控制部以在振子中诱发一次振动的方式构成，设置有信号生成部的第2闭环控制部以检测因施加于振子的角速度而在振子中所发生的二次振动的方式构成，并且包含使用相位彼此偏离90度的信号的2个闭环。在此，在从振子输出的信号中，包含通过因角速度而发生的二次振动产生的信号及与因振子的结构性变形等而发生的一次振动成正比的误差信号。通过因该角速度而发生的二次振动产生的信号的相位与误差信号的相位大致偏离90度。另外，通过因角速度而发生的二次振动产生的信号被称为实分量，误差信号被称为正交分量。而且，通过以2个闭环来独立地控制实分量和正交分量，能够提取(正交校正)没有误差信号影响的实分量(角速度检测信号)。因此，若对第2驱动部输入相位随着振幅而发生变化的矩形波状信号，则导致实分量与正交分量的相位差从90度偏离，且导致正交分量泄漏于实分量中，因此成为角速度检测中产生误差的原因。因此，通过信号生成部生成与振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号，能够抑制正交分量泄漏于实分量中，由此能够减少角速度检测的误差。

本发明的第2方式所涉及的振动型角速度传感器具备：振子；第1闭环控制部，包含生成矩形波状信号的第1调制部及根据通过第1调制部生成的矩形波状信号而生成驱动振子的驱动信号的第1驱动部，并且以在振子中诱发一次振动的方式构成；第2闭环控制部，包含生成矩形波状信号的第2调制部及根据通过第2调制部生成的矩形波状信号而生成驱动振子的驱动信号的第2驱动部，并且以检测因施加于振子的角速度而在振子中所发生的二次振动的方式构成；及信号生成部，设置于第1调制部与第1驱动部之间及第2调制部与第2驱动部之间的至少第2调制部与第2驱动部之间，信号生成部以生成与通过第1调制部及第2调制部中的至少第2调制部生成的矩形波状信号的振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号的方式构成，设置有信号生成部的第2闭环控制部包含使用相位彼此偏离90度的信号的2个闭环。

在本发明的第2方式所涉及的振动型角速度传感器中，如上所述，信号生成部以生成与通过第1调制部及第2调制部中的至少第2调制部生成的矩形波状信号的振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号的方式构成。由此，与振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号输入至第1驱动部及第2驱动部中的至少第2驱动部，因此从第1驱动部及第2驱动部中的至少第2驱动部输出的驱动信号的相位不随振幅而发生变化。其结果，即使在用于驱动振子的驱动信号的振幅发生了变化的情况下，也能够高精度地控制振子。

并且，只要在第1闭环控制部中设置信号生成部，则能够抑制第1闭环控制部的驱动信号的相位随着振幅而发生变化，因此即使在温度(共振倍率)发生变化而使振子振动的驱动信号的振幅发生了变化的情况下，也能够抑制由驱动信号的相位变化而引起对第2闭环控制部的影响(交叉耦合)。并且，只要在第2闭环控制部中设置信号生成部，则能够抑制第2闭环控制部的驱动信号的相位随着振幅而发生变化，因此即使在用于检测二次振动的驱动信号的振幅发生了变化的情况下，也能够抑制由相位的变化而引起二次振动的检测的精度下降。

并且，在从振子输出的信号中，包含通过因角速度而发生的二次振动产生的信号及与因振子的结构性变形等而发生的一次振动成正比的误差信号。通过因该角速度而发生的二次振动产生的信号的相位与误差信号的相位大致偏离90度。另外，通过因角速度而发生的二次振动产生的信号被称为实分量，误差信号被称为正交分量。而且，通过以2个闭环来独立地控制实分量和正交分量，能够提取(正交校正)没有误差信号影响的实分量(角速度检测信号)。因此，若对第2驱动部输入相位随着振幅而发生变化的矩形波状信号，则导致实分量与正交分量的相位差从90度偏离，且导致正交分量泄漏于实分量中，因此成为角速度检测中产生误差的原因。因此，通过信号生成部生成与振幅相应的相位的变化得到抑制的相位变化抑制信号，能够抑制正交分量泄漏于实分量，由此能够减少角速度检测的误差。

在上述第2方式所涉及的振动型角速度传感器中，优选信号生成部以根据通过第1调制部及第2调制部中的至少第2调制部生成的矩形波状信号而生成三角波状的相位变化抑制信号的方式构成。在此，当三角波状的相位变化抑制信号的振幅发生了变化时，从信号开始上升(开始下降)起达到振幅中点(振幅大小的1/2的点)为止的斜率(变化率)随着振幅而发生变化，另一方面，达到中点为止的时间不发生变化。另外，三角波状的相位变化抑制信号与矩形波状信号不同，上升部分(下降部分)本就倾斜，该斜率远小于第1驱动部(第2驱动部)中所包含的放大器的转换速率(输出信号的上升、下降的斜率)。由此，即便对第1驱动部(第2驱动部)输入三角波状的相位变化抑制信号也没有由放大器引起的形状的变化(或形状的变化充分小)，从第1驱动部(第2驱动部)输出的驱动信号具有相位不随振幅而发生变化的特性。因此，通过以生成三角波状的相位变化抑制信号的方式构成信号生成部，即使在用于使振子振动的驱动信号的振幅发生了变化的情况下，也能够轻松且高精度地控制振子。

在该情况下，优选信号生成部包含积分电路，并且以通过积分电路且根据矩形波状信号生成三角波状的相位变化抑制信号的方式构成。在此，当对积分电路输入了矩形波状信号时，输出三角波状信号，因此通过较简单的电路结构的积分电路能够轻松地生成三角波状信号。

在上述信号生成部包含积分电路的振动型角速度传感器中，优选以在积分电路中输入具有与从第1驱动部及第2驱动部中的至少第2驱动部输出的驱动信号的相位相差90度的相位的矩形波状信号的方式构成。在此，当对积分电路输入了矩形波状信号时，输出与矩形波状信号的相位相差90度的三角波状信号。因此，通过对积分电路输入具有与驱动信号的相位相差90度的相位的矩形波状信号，能够从第1驱动部及第2驱动部中的至少第2驱动部输出与不设置积分电路时的相位相同的相位的三角波状信号。

在上述第2方式所涉及的振动型角速度传感器中，优选信号生成部设置于第1调制部与第1驱动部之间及第2调制部与第2驱动部之间这两处。若如此构成，则在第1闭环控制部及第2闭环控制部这两者中，能够高精度地控制振子。

在该情况下，优选信号生成部包含设置于第1调制部与第1驱动部之间的第1积分电路及设置于第2调制部与第2驱动部之间且具有与第1积分电路相同的信号生成特性的第2积分电路。若如此构成，则能够抑制由从第1积分电路输出的相位变化抑制信号的特性(相位等)与从第2积分电路输出的相位变化抑制信号的特性(相位等)偏离而引起的不良影响。另外，“相同的信号生成特性”是指，当对第1积分电路及第2积分电路输入了彼此相等的波形的信号时，输出彼此相等的波形的信号。

发明效果

根据本发明，如上所述，即使在用于驱动振子的信号的振幅发生了变化的情况下，也能够高精度地控制振子。

附图说明

图1是示出了本发明的一实施方式所涉及的振动型角速度传感器的结构的框图。

图2是积分电路的电路图。

图3是用于说明本发明的第1实施方式所涉及的振动型角速度传感器的信号的图。

图4是表示放大器的转换速率的图。

图5是表示不设置积分电路时的传感器输出的图。

图6是表示设置了积分电路时的传感器输出的图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。

参考图1～图6对本实施方式所涉及的振动型角速度传感器100的结构进行说明。

如图1所示，振动型角速度传感器100具备振子1。振子1例如由环型振子1构成。

振动型角速度传感器100具备一次侧控制电路10。一次侧控制电路10以在振子1中诱发一次振动的方式构成。并且，一次侧控制电路10具备放大电路11、同步检波电路12、环路滤波器13、调制电路14、积分电路15及驱动电路16。调制电路14以生成矩形波状信号S4的方式构成。驱动电路16以根据通过调制电路14生成的矩形波状信号S4(具体而言，后述的信号S5)而驱动振子1的方式构成。并且，驱动电路16包含放大器16a。并且，环路滤波器13例如由积分滤波器构成。而且，依次连接有振子1、放大电路11、同步检波电路12、环路滤波器13、调制电路14、积分电路15及驱动电路16，构成封闭的控制环。另外，关于积分电路15的详细内容，将进行后述。并且，一次侧控制电路10为权利要求书中的“第1闭环控制部”的一例。并且，调制电路14为权利要求书中的“第1调制部”的一例。并且，积分电路15为权利要求书中的“信号生成部”及“第1积分电路”的一例。并且，驱动电路16为权利要求书中的“第1驱动部”的一例。并且，信号S4为权利要求书中的“矩形波状信号”的一例。

并且，一次侧控制电路10具备PLL(锁相环(Phase Locked Loop))电路17及检波/调制信号生成电路18。检波/调制信号生成电路18以来自沿一轴向振动的振子1的输出信号为基准，通过PLL控制生成基准信号(同步信号、时钟信号)。具体而言，在检波/调制信号生成电路18中，生成基准信号A～D。另外，基准信号A～D的相位以彼此相隔90度的方式偏离。例如，若将某一时刻的基准信号A的相位设为0度，则基准信号B的相位为90度，基准信号C的相位为180度，基准信号D的相位为270度。

振动型角速度传感器100具备二次侧控制电路20。二次侧控制电路20以检测因施加于振子1的角速度(科里奥利力)而在振子1中所发生的二次振动的方式构成。并且，二次侧控制电路20具备放大电路21、同步检波电路22、环路滤波器23、调制电路24、积分电路25及驱动电路26。调制电路24以生成矩形波状信号S14的方式构成。驱动电路26以根据通过调制电路24生成的矩形波状信号S14(具体而言，后述的信号S15)而驱动振子1的方式构成。并且，驱动电路26包含放大器26a。并且，环路滤波器23例如由积分滤波器构成。而且，依次连接有振子1、放大电路21、同步检波电路22、环路滤波器23、调制电路24、积分电路25及驱动电路26，构成封闭的控制环。另外，关于积分电路25的详细内容，将进行后述。并且，二次侧控制电路20为权利要求书中的“第2闭环控制部”的一例。并且，调制电路24为权利要求书中的“第2调制部”的一例。并且，积分电路25为权利要求书中的“信号生成部”及“第2积分电路”的一例。并且，驱动电路26为权利要求书中的“第2驱动部”的一例。并且，信号S14为权利要求书中的“矩形波状信号”的一例。

如此，在本实施方式中，积分电路15(积分电路25)设置于调制电路14与驱动电路16之间及调制电路24与驱动电路26之间这两处。而且，积分电路15的信号生成特性与积分电路25的信号生成特性相同。即，当对积分电路15及积分电路25输入了彼此相等的波形的信号时，输出彼此相等的波形的信号。具体而言，如图2所示，积分电路15(积分电路25)由运算放大器15a(25a)、电阻15b(25b)及电容器15c(25c)等构成。而且，运算放大器15a的特性与运算放大器25a的特性彼此相同，电阻15b的电阻值与电阻25b的电阻值彼此相同，电容器15c的容量与电容器25c的容量彼此相同。

如图1所示，二次侧控制电路20具备放大电路27。而且，环路滤波器23的输出输入至放大电路27。而且，从放大电路27输出的信号作为振动型角速度传感器100的传感器输出(角速度检测信号)而输出至外部。

并且，二次侧控制电路20包含同步检波电路31、环路滤波器32、调制电路33及加法电路34。另外，依次连接有同步检波电路31、环路滤波器32、调制电路33及加法电路34。并且，同步检波电路31连接在放大电路21与同步检波电路22之间。并且，加法电路34设置于驱动电路26与调制电路24之间。即，在本实施方式中，二次侧控制电路20包含使用相位彼此偏离90度的矩形波状信号的2个闭环。具体而言，二次侧控制电路20包含由振子1、放大电路21、同步检波电路22、环路滤波器23、调制电路24、加法电路34、积分电路25及驱动电路26构成的闭环(一闭环)和由振子1、放大电路21、同步检波电路31、环路滤波器32、调制电路33、加法电路34、积分电路25及驱动电路26构成的闭环(另一闭环)。而且，一闭环的调制电路24根据基准信号A而工作，另一闭环的调制电路33根据相位比基准信号A前进90度的基准信号D而工作。并且，一闭环的同步检波电路22根据基准信号A而工作，另一闭环的同步检波电路31根据相位比基准信号A落后90度的基准信号B而工作。

在此，在从振子1输出的信号中，包含通过因角速度而发生的二次振动产生的信号及与因振子1的结构性变形等而发生的一次振动成正比的误差信号。通过因该角速度而发生的二次振动产生的信号的相位与误差信号的相位大致偏离90度。另外，通过因角速度而发生的二次振动产生的信号被称为实分量，误差信号被称为正交分量。而且，通过将实分量和正交分量分别以一闭环和另一闭环来独立控制，能够提取(正交校正)没有误差信号影响的实分量(角速度检测信号)。

(积分电路的详细内容)

接着，对积分电路15及积分电路25的功能等进行详细说明。

如图1所示，在一次侧控制电路10中，从振子1输出的信号通过放大电路11放大而成为信号S1。另外，通过放大电路11放大的信号S1具有正弦波形状。

而且，通过放大电路11放大的信号S1根据基准信号A并通过同步检波电路12检波而成为信号S2。另外，同步检波电路12根据基准信号A而工作。然后，从同步检波电路12输出的信号S2通过环路滤波器13积分而成为一定大小的信号S3。然后，信号S3根据基准信号A并通过调制电路14而成为矩形波状信号S4。

在此，在本实施方式中，积分电路15以生成与通过调制电路14生成的矩形波状信号S4的振幅相应的相位的变化得到抑制的信号S5的方式构成。具体而言，积分电路15以根据通过调制电路14生成的矩形波状信号S4而生成三角波状信号S5的方式构成。另外，信号S5为权利要求书中的“相位变化抑制信号”的一例。

如图3所示，当通过调制电路14生成的矩形波状信号S4直接输入至驱动电路16时，因驱动电路16中所包含的放大器16a的转换速率而从驱动电路16输出的信号S6’不是成为矩形波状而是成为大致梯形形状(参考点线的曲线图)。并且，振子1的共振倍率随着振子1的温度而发生变化。具体而言，当温度高时，共振倍率变小，当温度低时，共振倍率变大。因此，若要使振子1以一定的振动量来振动，则当温度高时，需要对振子1提供较大的能量。即，用于使振子1振动的信号S6’的振幅变大。另外，大致梯形形状的信号S6’的上升的斜率及下降的斜率即便从驱动电路16输出的矩形波状信号的振幅发生变化也大致恒定。因此，自信号开始上升(开始下降)起达到振幅中点(振幅大小的1/2的点)为止的时间伴随振幅的变化而发生变化。例如，当振幅小时(参考图3(c))，在期间t1内达到振幅的中点，当振幅为中等程度时(参考图3(b))，在长于期间t1的期间t2内达到振幅的中点，当振幅大时(参考图3(a))，在长于期间t2的期间t3内达到振幅的中点。即，从驱动电路16输出的信号S6’的相位伴随振幅的变化而发生变化。在该情况下，欲以所希望的相位来使振子1振动，由于从驱动电路输出的信号的相位发生变化(偏离)，因此有时也无法高精度地控制振子1。

另外，在上述说明中，大致梯形形状的信号S6’(驱动电路16中所包含的放大器16a的输出)的上升的斜率及下降的斜率视为即便振幅发生变化也大致恒定，但实际上，放大器16a的输出的特性具有温度依赖性(参考后述的图4)。因此，相位延迟量的变化更为复杂。并且，放大器16a的输出(放大量)的变化也依赖于振子1的共振倍率的温度特性。而且，振子1的共振倍率的温度特性与放大器16a的输出的温度依赖性(温度特性)不同。即，相对于环境温度变化的振子1的温度追随性(追随速度)与放大器16a的温度追随性(追随速度)之间存在差异，因此相对于温度的变化，难以对放大器16a的输出进行校正。

图4示出了相对于放大器16a的环境温度的放大器16a的转换速率的变化。另外，V1及V2(＜V1)为输入至放大器16a的电压。如图4所示，放大器16a的转换速率随着环境温度变高而变大。

在此，如图3所示，当为从积分电路15输出的三角波状信号S5(粗实线)时，即便三角波状信号S5的振幅发生变化，自信号S5开始上升(开始下降)起达到振幅中点为止的斜率(变化率)也随着振幅而发生变化，另一方面，达到中点为止的期间(t4)不发生变化。另外，三角波状信号S5与矩形波状信号S4不同，上升部分(下降部分)本就倾斜，因此即便对驱动电路16输入三角波状信号S5，也没有由放大器16a引起的形状的变化(或小)，从驱动电路16输出的信号S6(粗实线)具有相位不随振幅而发生变化的特性。由此，即使在信号S6的振幅发生了变化的情况下，相位也不会偏离，因此能够高精度地控制振子1。另外，信号S6为权利要求书中的“驱动信号”的一例。

并且，在本实施方式中，如图1所示，以在积分电路15中输入具有与从驱动电路16输出的信号S6的相位相差90度的相位的信号S4的方式构成。在此，当从调制电路14对积分电路15输入了矩形波状信号S4时，输出具有相对于矩形波状信号S4的相位落后90度的相位的三角波状信号S5。即，通过在驱动电路16与调制电路14之间设置积分电路15，导致输入到驱动电路16的信号S5的相位落后90度。因此，通过对调制电路24预先输入具有前进90度的相位(不是基准信号B而是基准信号A的相位)的信号S4，由积分电路15生成具有基准信号B的相位的信号S5。由此，从驱动电路16输出的信号S6的相位(基准信号B的相位)变得与不设置积分电路15时的相位相同。

并且，在二次侧控制电路20中，也与一次侧控制电路10相同地，从振子1输出的信号通过放大电路21放大而成为信号S11。另外，通过放大电路21放大的信号S11通过闭环控制(反馈控制)而大致成为零。并且，信号S11输入至同步检波电路22。同步检波电路22例如根据基准信号A而工作。并且，从同步检波电路22输出的信号S12通过环路滤波器23积分而成为一定大小的信号S13。然后，信号S13通过调制电路24而成为矩形波状信号S14。另外，调制电路24根据基准信号A而工作。并且，环路滤波器23的输出经由放大电路27作为振动型角速度传感器100的传感器输出而输出至外部。

在此，在本实施方式中，积分电路25以生成与通过调制电路24生成的矩形波状信号S14的振幅相应的相位的变化得到抑制的三角波状信号S15的方式构成。另外，信号S15为权利要求书中的“相位变化抑制信号”的一例。

并且，在本实施方式中，以在积分电路25中输入具有与从驱动电路26输出的信号S16的相位(基准信号B的相位)相差90度的相位(基准信号A的相位)的信号S14的方式构成。具体而言，与一次侧控制电路10相同地，在调制电路24中根据具有预先前进90度的相位的信号S4(不是基准信号B而是基准信号A)而进行调制。由此，从驱动电路26输出的信号S16的相位(基准信号B的相位)变得与不设置积分电路25时的相位相同。另外，信号S16为权利要求书中的“驱动信号”的一例。

并且，在较小的振子1中，进行一轴驱动的电极、进行一轴检测的电极、进行二轴驱动的电极及进行二轴检测的电极(共计4个电极)彼此接近，因此在振子1的内部产生电容耦合(交叉耦合)。另外，除了振子1内的交叉耦合以外，一次侧控制电路10与二次侧控制电路20以较接近的方式配置，因此在一次侧控制电路10与二次侧控制电路20之间产生电容耦合(交叉耦合)。具体而言，在振子1的输入侧产生电容耦合(εPD-SD)，并且在振子1的输出侧也产生电容耦合(εPD-SPO)。因此，电容耦合对振动型角速度传感器100的传感器输出产生影响，另一方面，通过设置积分电路25而抑制相位偏差的影响，因此相位偏差的影响不会附加于电容耦合的影响(混在一起)。

接着，参考图5及图6说明对设置了积分电路15及积分电路25时的效果进行的实验。另外，图5及图6示出了实验结果的示意图，并且强调记载有后述的磁滞现象。

图5表示不设置积分电路15及积分电路25时(通过矩形波状信号驱动了驱动电路16及驱动电路26时)的相对于温度的振动型角速度传感器100的传感器输出。如图5所示，当逐渐提高环境温度，然后逐渐降低温度时，在相同的温度下，确认到传感器输出的大小不同(磁滞现象)。另外，发生磁滞现象的原因如下。成为传感器输出的实分量的温度特性的主要原因为振子1的共振倍率的温度特性。关于正交分量的温度特性的主要原因，其中附加有由结构性变形的温度变化引起的因素，相对于这些两个温度变化(共振倍率的温度变化、结构性变形的温度变化)的追随性不同，因此正交分量具有磁滞现象。该正交分量的磁滞现象因相位偏差而泄漏于实分量中，由此在传感器输出中也发生磁滞现象。另一方面，如图6所示，当设置了积分电路15及积分电路25时(通过三角波状信号驱动了驱动电路16及驱动电路26时)，确认到传感器输出的磁滞现象的减少。

(本实施方式的效果)

在本实施方式中，能够获得如下效果。

在本实施方式中，如上所述，在调制电路14与驱动电路16之间设置生成与通过调制电路14生成的矩形波状信号S4的振幅相应的相位的变化得到抑制的信号S5的积分电路15。并且，在调制电路24与驱动电路26之间设置生成与通过调制电路24生成的矩形波状信号S14的振幅相应的相位的变化得到抑制的信号S15的积分电路25。由此，经由驱动电路16(驱动电路26)相位也不随振幅而发生变化的信号S5(信号S15)输入至驱动电路16(驱动电路26)，因此从驱动电路16(驱动电路26)输出的信号S6(信号S16)的相位不随振幅而发生变化。其结果，即使在用于驱动振子1的信号S6(信号S16)的振幅发生了变化的情况下，也能够高精度地控制振子1。

并且，在本实施方式中，如上所述，一次侧控制电路10以在振子1中诱发一次振动的方式构成，二次侧控制电路20以检测因施加于振子1的角速度而在振子1中所发生的二次振动的方式构成。由此，通过设置于一次侧控制电路10的积分电路15，抑制一次侧控制电路10的信号S6随着振幅而发生变化，因此即使在温度(共振倍率)发生变化而使振子1振动的信号S6的振幅发生了变化的情况下，也能够抑制由信号S6的相位变化而引起对二次侧控制电路20的影响(交叉耦合)。并且，通过二次侧控制电路20的积分电路25，抑制二次侧控制电路20的信号S16的相位随着振幅而发生变化，因此即使在用于检测二次振动的信号S16的振幅发生了变化的情况下，也能够抑制由相位的变化而引起二次振动的检测的精度下降。

并且，在本实施方式中，如上所述，积分电路15(积分电路25)以根据通过调制电路14(调制电路24)生成的矩形波状信号S4(信号S14)而生成三角波状信号S5(信号S15)的方式构成。在此，当三角波状信号S5(信号S15)的振幅发生了变化时，自信号开始上升(开始下降)起达到振幅中点(振幅大小的1/2的点)为止的斜率(变化率)随着振幅而发生变化，另一方面，达到中点为止的时间不发生变化。另外，三角波状信号S5(信号S15)与矩形波状信号S4(信号S14)不同，上升部分(下降部分)本就倾斜，该斜率远小于驱动电路16(驱动电路26)中所包含的放大器16a(放大器26a)的转换速率(输出信号的上升、下降的斜率)。由此，即便对驱动电路16(驱动电路26)输入三角波状信号S5(信号S15)，也没有由放大器16a(放大器26a)引起的形状的变化(或形状的变化充分小)，从驱动电路16(驱动电路26)输出的信号S6(信号S16)具有相位不随振幅而发生变化的特性。因此，通过以生成三角波状信号S5(信号S15)的方式构成积分电路15(积分电路25)，即使在用于使振子1振动的信号S6(信号S16)的振幅发生了变化的情况下，也能够轻松且高精度地控制振子1。

并且，在本实施方式中，如上所述，以通过积分电路15(积分电路25)且根据矩形波状信号S4(信号S14)生成三角波状信号S5(信号S15)的方式构成。在此，当对积分电路15(积分电路25)输入了矩形波状信号时，输出三角波状信号，因此通过较简单的电路结构的积分电路15(积分电路25)能够轻松地生成三角波状信号。

并且，在本实施方式中，如上所述，以在积分电路15(积分电路25)中输入具有与从驱动电路16(驱动电路26)输出的信号S6(信号S16)的相位相差90度的相位的信号S4(信号S14)的方式构成。在此，当对积分电路15(积分电路25)输入了矩形波状信号时，输出与矩形波状信号的相位相差90度的三角波状信号。因此，通过对积分电路15(积分电路25)输入具有与信号S6(信号S16)的相位相差90度的相位的信号S4(信号S14)，能够从驱动电路16(驱动电路26)输出与不设置积分电路15(积分电路25)时的相位相同的相位的三角波状信号。

并且，在本实施方式中，如上所述，积分电路15(积分电路25)设置于调制电路14与驱动电路16之间及调制电路24与驱动电路26之间这两处。由此，在一次侧控制电路10及二次侧控制电路20这两者中，能够高精度地控制振子1。

并且，在本实施方式中，如上所述，积分电路15及积分电路25具有相同的信号生成特性。由此，能够抑制从积分电路15输出的信号S5的特性(相位等)与从积分电路25输出的信号S15的特性(相位等)偏离而引起的不良影响。

并且，在本实施方式中，如上所述，二次侧控制电路20包含使用相位彼此偏离90度的信号的2个闭环。在此，若对驱动电路26输入相位随着振幅而发生变化的矩形波状信号，则导致实分量与正交分量的相位差从90度偏离，且导致正交分量泄漏于实分量中，因此成为角速度检测中产生误差的原因。因此，通过积分电路15(积分电路25)生成与振幅相应的相位的变化得到抑制的信号S5(信号S15)，能够抑制正交分量泄漏于实分量中，由此能够减少角速度检测的误差。

(变形例)

另外，在此公开的实施方式应认为在所有方面上只是例示而不是进行限制的。本发明的范围不是根据上述实施方式的说明而是根据权利要求范围来表示，而且包含与权利要求范围均等的含义及范围内的所有变更。

例如，在上述实施方式中，示出了使用环型振子的例子，但本发明并不限定于此。例如，也可以使用圆盘型、杯型(长脚杯型)、八面体型及音叉型等的振子。

并且，在上述实施方式中，示出了对驱动电路输入三角波状信号的例子，但本发明并不限定于此。例如，通过以数字的方式调整从驱动电路输出的信号的相位，也可以从驱动电路输出相位不随振幅而发生变化的信号。

并且，在上述实施方式中，示出了通过积分电路且根据矩形波状信号而生成三角波状信号的例子，但本发明并不限定于此。例如，也可以通过除积分电路以外的电路，并根据矩形波状信号而生成三角波状信号。

并且，在上述实施方式中，示出了在一次侧控制电路及二次侧控制电路这两者中设置有积分电路的例子，但本发明并不限定于此。例如，积分电路也可以设置于一次侧控制电路及二次侧控制电路中的一处。由此，在一次侧控制电路及二次侧控制电路中的一处中，能够高精度地使振子振动。

并且，在上述实施方式中，示出了二次侧控制电路包含使用相位彼此偏离90度的信号的2个闭环的例子，但本发明并不限定于此。在二次侧控制电路包含1个闭环的振动型角速度传感器中也能够适用本发明。

并且，在上述实施方式中，示出了一次侧控制电路在振子中诱发一次振动的例子，但本发明并不限定于此。在一次侧控制电路及二次侧控制电路均在振子中诱发一次振动的振动型角速度传感器中也能够适用本发明。

Claims (14)

1.一种振动型角速度传感器，其具备：

振子；

第1闭环控制部，其包含生成矩形波状信号的第1调制部及根据通过所述第1调制部生成的矩形波状信号而生成驱动所述振子的驱动信号的第1驱动部；

第2闭环控制部，其包含生成矩形波状信号的第2调制部及根据通过所述第2调制部生成的矩形波状信号而生成驱动所述振子的驱动信号的第2驱动部；及

信号生成部，其设置于所述第1调制部与所述第1驱动部之间及所述第2调制部与所述第2驱动部之间中的至少一方，

所述信号生成部被构成为生成相位变化抑制信号，该相位变化抑制信号的与通过所述第1调制部及所述第2调制部中的至少一方生成的矩形波状信号的振幅相应的相位变化得到抑制。

2.根据权利要求1所述的振动型角速度传感器，其中，

所述第1闭环控制部被构成为在所述振子中诱发一次振动，

所述第2闭环控制部被构成为检测因施加于所述振子的角速度而在所述振子中发生的二次振动。

3.根据权利要求1或2所述的振动型角速度传感器，其中，

所述信号生成部被构成为根据通过所述第1调制部及所述第2调制部中的至少一方生成的矩形波状信号而生成三角波状的所述相位变化抑制信号。

4.根据权利要求3所述的振动型角速度传感器，其中，

所述信号生成部包含积分电路，并且被构成为通过所述积分电路，根据矩形波状信号而生成三角波状的所述相位变化抑制信号。

5.根据权利要求4所述的振动型角速度传感器，其中，

该振动型角速度传感器被构成为在所述积分电路中输入具有与从所述第1驱动部及所述第2驱动部中的至少一方输出的驱动信号的相位相差90度的相位的矩形波状信号。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的振动型角速度传感器，其中，

所述信号生成部设置于所述第1调制部与所述第1驱动部之间及所述第2调制部与所述第2驱动部之间这两处。

7.根据权利要求6所述的振动型角速度传感器，其中，

所述信号生成部包含设置于所述第1调制部与所述第1驱动部之间的第1积分电路及设置于所述第2调制部与所述第2驱动部之间且具有与所述第1积分电路相同的信号生成特性的第2积分电路。

8.根据权利要求6或7所述的振动型角速度传感器，其中，

设置有所述信号生成部的所述第1闭环控制部被构成为在所述振子中诱发一次振动，

设置有所述信号生成部的所述第2闭环控制部被构成为检测因施加于所述振子的角速度而在所述振子中发生的二次振动，并且该第2闭环控制部包含使用相位彼此偏离90度的信号的2个闭环。

9.一种振动型角速度传感器，其具备：

振子；

第1闭环控制部，其包含生成矩形波状信号的第1调制部及根据通过所述第1调制部生成的矩形波状信号而生成驱动所述振子的驱动信号的第1驱动部，并且被构成为在所述振子中诱发一次振动；

第2闭环控制部，其包含生成矩形波状信号的第2调制部及根据通过所述第2调制部生成的矩形波状信号而生成驱动所述振子的驱动信号的第2驱动部，并且被构成为检测因施加于所述振子的角速度而在所述振子中发生的二次振动；及

信号生成部，其设置于所述第1调制部与所述第1驱动部之间及所述第2调制部与所述第2驱动部之间中的至少所述第2调制部与所述第2驱动部之间，

所述信号生成部被构成为生成相位变化抑制信号，该相位变化抑制信号的与通过所述第1调制部及所述第2调制部中的至少所述第2调制部生成的矩形波状信号的振幅相应的相位变化得到抑制，

设置有所述信号生成部的所述第2闭环控制部包含使用相位彼此偏离90度的信号的2个闭环。

10.根据权利要求9所述的振动型角速度传感器，其中，

所述信号生成部被构成为根据通过所述第1调制部及所述第2调制部中的至少所述第2调制部生成的矩形波状信号而生成三角波状的所述相位变化抑制信号。

11.根据权利要求10所述的振动型角速度传感器，其中，

所述信号生成部包含积分电路，并且被构成为通过所述积分电路，根据矩形波状信号生成三角波状的所述相位变化抑制信号。

12.根据权利要求11所述的振动型角速度传感器，其中，

该振动型角速度传感器被构成为在所述积分电路中输入具有与从所述第1驱动部及所述第2驱动部中的至少所述第2驱动部输出的驱动信号的相位相差90度的相位的矩形波状信号。

13.根据权利要求9～12中任意一项所述的振动型角速度传感器，其中，

所述信号生成部设置于所述第1调制部与所述第1驱动部之间及所述第2调制部与所述第2驱动部之间这两处。

14.根据权利要求13所述的振动型角速度传感器，其中，

所述信号生成部包含设置于所述第1调制部与所述第1驱动部之间的第1积分电路及设置于所述第2调制部与所述第2驱动部之间且具有与所述第1积分电路相同的信号生成特性的第2积分电路。