CN108663071A - 电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体 - Google Patents

电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体 Download PDF

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Abstract

电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体，抑制因干扰导致的检测精度的下降，并且能够容易地进行频率调整。电路装置(20)具有：驱动电路(30)，其利用驱动信号对物理量转换器(18)进行驱动；PLL电路(150)，其以驱动信号作为基准信号并生成时钟信号；以及检测电路(60)，其具有根据基于时钟信号的工作用信号进行工作的电路，并且检测电路(60)根据来自物理量转换器(18)的检测信号进行检测处理，在设驱动信号的频率为fdr、时钟信号的频率为fck、i、j为1以上的整数、工作用信号的频率为fck/i的情况下，PLL电路(150)生成满足j×fdr≠fck/i的频率的时钟信号。

Description

电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及电路装置、物理量检测装置、电子设备以及移动体等。
背景技术
一直以来，公知的是根据来自物理量转换器的检测信号对物理量进行检测的电路装置。以陀螺仪传感器为例，电路装置检测角速度等作为物理量。陀螺仪传感器例如组装到数码相机、智能手机等电子设备或汽车、飞机等移动体中，使用检测出的角速度等物理量，进行抖动校正、姿态控制、GPS自主导航等。
在专利文献1中，公开了一种对振荡频率进行调整以使得驱动物理量转换器的驱动电路的驱动频率与内置振荡电路的振荡频率不发生干扰的方法。在专利文献1中，虽然根据来自振荡电路的时钟信号进行物理量的检测处理，但通过对振荡频率进行调整，抑制因干扰导致的检测精度的下降。
【专利文献1】：日本特开2016-133469号公报
由于驱动频率的温度特性与振荡频率的温度特性不同，因此，根据专利文献1的方法，也可能因温度区域不同而无法充分抑制干扰。
并且，由于振动片(物理量转换器)不同而使得驱动频率存在个体差异，因此，在专利文献1的振荡频率的调整中需要单独地对驱动频率进行测量等的工序。另外，随着振荡电路的老化，有时振荡频率也会发生变动，因此，振荡频率的调整变成了考虑到老化的复杂调整。
发明内容
本发明是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，能够以如下的形态或方式实现。
本发明的一个方式涉及一种电路装置，其具有：驱动电路，其利用驱动信号对物理量转换器进行驱动；PLL电路，其通过以所述驱动信号为基准信号的PLL动作，生成时钟信号，其中所述PLL表示锁相环；以及检测电路，其具有根据基于所述时钟信号的工作用信号进行工作的电路，该检测电路根据来自所述物理量转换器的检测信号进行检测处理，在设所述驱动信号的频率为fdr、所述时钟信号的频率为fck、i为1以上的整数、j为1以上的整数、所述工作用信号的频率为fck/i的情况下，所述PLL电路生成满足j×fdr≠fck/i的频率的所述时钟信号。
根据本发明的一个方式，在包括具备利用基于时钟信号的工作用信号进行工作的电路的检测电路的电路装置中，PLL电路通过以物理量转换器的驱动信号为基准信号的PLL动作，生成该时钟信号。这样，时钟信号的频率根据作为基准信号的驱动信号的频率动态地进行变更，因此，能够可靠地抑制工作用信号与驱动信号的干扰。
另外，在本发明的一个方式中，也可以是，所述PLL电路是分数PLL电路。
这样，能够将时钟信号的频率适当地设定成避开干扰的频率。
另外，在本发明的一个方式中，也可以是，所述PLL电路具有：分频电路，其对所述时钟信号进行分频；以及相位比较器，其输入来自所述分频电路的分频时钟信号以及所述驱动信号，所述分频电路的分频比是非整数。
这样，能够将时钟信号的频率恰当地设定成避开干扰的频率。
另外，在本发明的一个方式中，也可以是，所述PLL电路具有：第1分频电路，其对所述时钟信号进行分频；第2分频电路，其对所述驱动信号进行分频；以及相位比较器，其输入来自所述第1分频电路的第1分频时钟信号以及来自所述第2分频电路的第2分频时钟信号，在设所述第1分频电路的分频比为N、所述第2分频电路的分频比为M的情况下，N/M是非整数。
这样，能够将时钟信号的频率适当地设定成避开干扰的频率。
另外，在本发明的一个方式中，也可以是，所述检测电路根据基于所述驱动信号的信号进行检测动作。
这样，由于在检测动作中没有使用来自PLL电路的时钟信号，因此能够抑制在PLL电路上产生的抖动的影响，从而能够进行高精度的检测动作。
另外，在本发明的一个方式中，也可以是，根据所述工作用信号进行工作的电路具有A/D转换电路、数字信号处理电路、以及接口部中的至少1个。
这样，由于能够根据基于来自PLL电路的时钟信号的工作用信号使各种电路进行工作，因此能够使该电路高速地进行工作等。
另外，在本发明的一个方式中，也可以是，所述PLL电路具有VCO，该VCO表示压控振荡器，所述VCO是CR振荡电路、LC振荡电路、以及环形振荡器中的任意一个。
这样，能够通过各种振荡电路实现包含于PLL电路中的VCO。
本发明的另一个方式涉及具有上述任意一项所述的电路装置以及所述物理量转换器的物理量检测装置。
本发明的另一个方式涉及具有上述任意一项所述的电路装置的电子设备。
本发明的另一个方式涉及具有上述任意一项所述的电路装置的移动体。
附图说明
图1是本实施方式的电路装置的结构例。
图2是避开干扰频率而设定时钟信号的频率的方法的说明图。
图3是避开干扰频率而设定时钟信号的频率的方法的说明图。
图4是本实施方式的电路装置、电子设备、陀螺仪传感器(物理量检测装置)的结构例。
图5是本实施方式的电路装置的详细的结构例。
图6是根据基于时钟信号的工作用信号进行的检测电路的工作的说明图。
图7是关于干扰频率的说明图。
图8是PLL电路的结构例。
图9是PLL电路的另一结构例。
图10是分数PLL电路的分频工作的说明图。
图11是避开干扰频率而设定时钟信号的频率的方法的说明图。
图12是概略地示出作为移动体的一个具体例的汽车的结构的概念图。
标号说明
101：基部；2、3：连结臂；4～7：连结臂；8、9：检测臂；10：振动片；18：物理量转换器；20：电路装置；30：驱动电路；32：放大电路；40：增益控制电路；50：驱动信号输出电路；52：同步信号输出电路；60：检测电路；61：放大电路；81：同步检波电路；90：滤波部；100：A/D转换电路；110：DSP部；140：控制部；144：接口部；146：非易失性存储器；150：PLL电路；151：第2分频电路；152：相位比较器；153：环路滤波器；154：VCO；155：第1分频电路；156：第2分频电路；157：TDC；158：数字环路滤波器；159：DCO；160：第1分频电路；206：汽车；207：车身；208：控制装置；209：车轮；500：电子设备；510：陀螺仪传感器；520：处理部；530：存储器；540：操作部；550：显示部；DI：反馈信号；DQ：驱动信号；DV：输出信号；IQ1、IQ2：检测信号；SYC：同步信号。
具体实施方式
以下，对本发明的优选实施方式详细地进行说明。另外，以下说明的本实施方式并不会不恰当地限定权利要求书中记载的本发明的内容，在本实施方式中说明的所有的结构作为本发明的解决方法不一定是必需的。
1.电路装置
图1示出本实施方式的电路装置20(检测装置)的基本的结构例。本实施方式的电路装置20具有驱动电路30、检测电路60、以及PLL电路150。通过该电路装置20和物理量转换器18构成物理量检测装置(传感器器件)。另外，本实施方式的电路装置20、物理量检测装置不限于图1的结构，也可以实施省略该结构要素的一部分或者追加其他结构要素等的各种变形。
驱动电路30接收来自物理量转换器18的反馈信号DI，对物理量转换器18进行驱动。例如，驱动电路30接收来自物理量转换器18的反馈信号DI，将矩形波和正弦波的驱动信号DQ输出给物理量转换器18。由此，物理量转换器18以固定的驱动频率进行驱动，由此，物理量转换器18例如以与驱动频率相应的频率进行振动等。以下，将驱动信号DQ的频率(驱动频率)设为fdr。另外，这里的物理量转换器18是用于检测物理量的元件和设备。物理量例如是角速度、角加速度、速度、加速度、距离、压力、声压、磁量或者时间等。
PLL电路150通过以来自驱动电路30的驱动信号DQ作为基准信号的PLL动作，生成时钟信号。关于PLL电路150的详情，在下文叙述。
检测电路60输入来自物理量转换器18的检测信号IQ。并且，检测电路60根据来自物理量转换器18的检测信号IQ(传感器信号)进行检测处理。例如，检测电路60进行与检测信号IQ对应的物理量(期望信号)的检测处理。例如，输出与物理量对应的检测数据。另外，检测电路60具有根据基于由PLL电路150生成的时钟信号的工作用信号进行工作的电路。在图1中，作为根据基于时钟信号的工作用信号进行工作的电路，在检测电路60上设置有A/D转换电路100和DSP部110(数字信号处理电路)。
另外，根据基于时钟信号的工作用信号进行工作的电路不限于这些电路。例如，作为根据工作用信号进行工作的电路，可以只设置A/D转换电路100和DSP部110中的一个，也可以设置与A/D转换电路100和DSP部110不同的物理量检测用的电路。另外，也可以是，如后述那样，电路装置20的接口部144根据基于时钟信号的工作用信号进行工作。
另外，基于时钟信号的工作用信号可以是对时钟信号进行分频后的信号，也可以是与时钟信号相同频率的信号(时钟信号本身或者对时钟信号进行缓冲后的信号)。
例如，在图1中，基于时钟信号的工作用信号是A/D转换电路100的采样时钟信号和DSP部110的工作时钟信号。这些采样时钟信号、工作时钟信号是对时钟信号进行分频后的信号。例如，A/D转换电路100根据作为工作用信号的采样时钟信号，进行输入信号的采样工作。并且，对根据采样时钟信号进行采样后的信号进行A/D转换。另外，DSP部110根据作为工作用信号的工作时钟信号，进行数字信号处理。作为数字信号处理，例如进行数字滤波处理(低通滤波处理等)。或者进行各种数字校正处理。
这里，设从PLL电路150输出的时钟信号的频率为fck，设i、j为1以上的整数，设采样时钟信号等的工作用信号的频率为fck/i。在i≥2的情况下，i相当于时钟信号的分频比，fck/i是根据分频比i进行分频后的采样时钟信号等的工作用信号的频率。
在这种情况下，在本实施方式中，PLL电路150生成频率为j×fdr≠fck/i的时钟信号。换言之，时钟信号(或者对时钟信号进行分频后的信号)的频率被设定为在与驱动信号的频率之间避免成为整数比的关系。更优选的是，在设k为1以上的整数的情况下，PLL电路150生成满足j×fdr≠k×fck/i的频率的时钟信号。例如，生成如下频率的时钟信号：j×fdr≠k×fck/i在k＝1时成立，且在k是2以上(且规定值以下)的整数时成立。
这样，通过PLL电路150生成避开干扰频率的频率的时钟信号。并且，检测电路60的A/D转换电路100和DSP部110根据基于该时钟信号的采样时钟信号和工作时钟信号进行工作。
图2、图3是将时钟信号的频率设定为避开了干扰频率的频率的本实施方式的方法的说明图。
在图2中，横轴表示时钟信号的频率，纵轴表示检测值偏差(角速度码偏差等)。在图2中，fin1、fin2、fin3是干扰频率，在这些干扰频率下，产生了检测电路60的检测值偏差。例如，如后述那样，根据本实施方式的电路装置20的结构，发生了驱动频率成分(谐波成分、基波成分)从驱动电路30侧进入检测电路60侧的情况。并且，重叠了驱动频率成分的噪声的输入信号被输入到A/D转换电路100。此时，当A/D转换电路100根据对时钟信号进行分频后的采样时钟信号进行采样时，在驱动频率成分与采样频率成分一致的干扰频率下，产生检测值偏差，检测电路60的检测性能劣化。
例如，如图2所示，干扰频率是j×fdr＝fck/i成立时的时钟信号的频率。即，在设干扰频率为fin时，在fck＝fin的情况下，j×fdr＝fck/i的关系式成立。例如，在图2中，fin1、fin2、fin3是干扰频率，在fck＝fin1、fin2、fin3的情况下，j×fdr＝fck/i＝fin1/i、j×fdr＝fck/i＝fin2/i、j×fdr＝fck/i＝fin3/i的干扰条件分别成立。
并且，如图2所示，在本实施方式中，将时钟信号的频率fck设定为避开了干扰频率fin1、fin2、fin3的频率。例如，时钟信号的频率fck＝fck1是干扰频率fin1与fin2的中间的频率，频率fck＝fck2是干扰频率fin2与fin3的中间的频率。
这样，通过将时钟信号的频率设定为避开干扰频率的频率，能够减少因检测值偏差的产生而导致的检测电路60的检测性能的劣化。这是通过PLL电路150按照将时钟信号的频率设定为避开了干扰频率的频率的方式进行工作而实现的。进一步说，在PLL电路150中包含的分频电路的分频比被设定成使时钟信号的频率避开干扰频率。
在图3中，横轴表示时钟信号的频率，纵轴表示检测值偏差。在图3中，fin1～fin3、fin4～fin8是干扰频率，在这些干扰频率下，产生了检测电路60的检测值偏差。并且，在干扰频率fin1～fin3下，检测值偏差较大，在干扰频率fin4～fin8下，与fin1～fin3相比，检测值偏差较小。
并且，在图3中，干扰频率是在j×fdr＝k×fck/i成立时的频率。即，图2是在j×fdr＝k×fck/i的干扰条件下k＝1的情况。另一方面，图3是在j×fdr＝k×fck/i的干扰条件下k＝1的情况和k≥2的情况。k＝1的情况下的干扰频率是fin1～fin3，在这些干扰频率下，检测值偏差较大。另一方面，k≥2的情况下的干扰频率是fin4～fin8，在这些干扰频率下，与fin1～fin3相比，检测值偏差较小。
并且，如图3所示，在本实施方式中，将时钟信号的频率fck设定为避开干扰频率fin1～fin3、fin4～fin8的频率。例如，时钟信号的频率fck＝fck3是干扰频率fin5与fin2的中间的频率。
由此，能够减少因检测值偏差的产生而导致的检测电路60的检测性能的劣化。另外，当k增大时，基于干扰的检测值偏差变小。如果基于干扰的检测值偏差是与其他噪声(主要原因是干扰以外的检测值偏差)相同程度以下，则即使发生了干扰，对检测精度的影响也较小。因此，不需要对于k≥1的所有k满足j×fdr≠k×fck/i的条件，只要对于小到某种程度的值(例如，如后述的例子那样1≤k≤3)成立即可。
在专利文献1中说明的专利文献1以前的现有方法中，根据基于驱动电路30的驱动信号DQ的信号使检测电路60的电路(A/D转换电路100和DSP部110)进行工作。由于驱动信号DQ的频率没有那么高(例如50～150KHz)，因此，无法实现该电路的高速工作。例如，无法实现A/D转换电路100的高速的A/D转换工作或者无法实现DSP部110的高速的数字信号处理。
另一方面，在专利文献1的方法中，通过时钟信号生成电路的振荡电路，生成例如5MHz以上这样的高速的源振时钟，并且使用对该源振时钟进行分频后的采样时钟信号和工作时钟信号，使A/D转换电路100和DSP部110进行工作。因此，能够实现利用频率较低的信号无法实现的、如高速地使上述各电路的处理结束的处理等。
然而，为了实现电路工作的高速化，当根据基于时钟信号生成电路的时钟信号的工作用信号使检测电路60的电路进行工作时，产生了在根据基于驱动信号DQ的信号使检测电路60的电路进行工作时没有产生的问题。即，如图2、图3中说明的那样，产生了驱动信号DQ的频率成分与采样时钟信号等的工作用信号的频率成分之间的干扰的问题，因此导致了检测电路60的检测性能的劣化等问题。
例如，在通过物理量转换器18对物理量进行检测的电路装置20中，在检测电路60具有的电路中，由于因物理量转换器18的驱动频率导致的干扰，检测性能可能发生劣化。即，检测电路60具有根据基于时钟信号的工作用信号(采样时钟信号、工作时钟信号)进行工作的电路即A/D转换电路100和DSP部110。并且，对于具有这些电路的检测电路60而言，可能产生因物理量转换器18的驱动频率导致的干扰的影响以及检测电路60的检测性能的劣化等。
例如，当驱动频率成分进入检测电路60侧时，如在图2、图3中说明的那样，会产生驱动频率成分与基于时钟信号的工作用信号(采样时钟信号等)的频率成分一致的干扰频率的问题。在产生这样的干扰频率的问题时，会产生检测电路60的检测值偏差等，因此，检测性能劣化。
对此，在专利文献1中，公开了一种通过设定避开干扰频率的振荡频率来抑制检测性能的劣化的方法。然而，由j×fdr＝fck/i等的式子可知，干扰频率根据驱动频率(fdr)发生变化。因此，在专利文献1的方法中，需要根据将驱动频率不同的多个物理量转换器18(振动片10)中的哪一个与电路装置20连接，切换振荡电路的振荡频率的目标频率。另外，即使在以1种振动片10作为对象的情况下，该振动片的驱动频率在给定的范围(例如，后述的RDA的范围)内存在偏差。
因此，根据专利文献1的方法，需要经过这样复杂的工序：在对与使用的振动片10对应的振荡频率进行粗调之后，在电路装置20与振动片10(物理量转换器18)连接的状态下进行振荡频率的微调。尤其是，在微调中，由于进行考虑了物理量转换器18的元件偏差(即驱动频率的偏差)和因老化导致的振荡频率的变动等的微调，因此，调整的难度较大，调整时间也长。其结果是，根据专利文献1的方法，会产生电路装置的制造效率下降以及成本增大。另外，由于驱动频率和振荡频率的温度特性(基于温度的频率变动)不同，因此，还存在难以在较大的温度区域内进行干扰抑制的课题。
关于这一点，根据本实施方式，PLL电路150通过以驱动信号为基准信号的PLL动作，生成时钟信号。因此，即使驱动频率存在个体差异(干扰频率存在个体差异)，由于时钟信号的频率与驱动频率相应地发生变动，因此，能够避开干扰。即，在本实施方式中，不需要进行如专利文献1那样的严格的单独调整，因此能够容易且可靠地对干扰以及伴随该干扰的检测精度下降进行抑制。另外，还可以在较广的温度区域内进行干扰抑制。
2.电子设备、陀螺仪传感器、电路装置的详细结构
图4示出了本实施方式的电路装置20、具有该电路装置20的陀螺仪传感器510(广义来讲是物理量传感器、物理量检测装置)、以及具有该陀螺仪传感器510的电子设备500的详细的结构例。
另外，电路装置20、电子设备500、陀螺仪传感器510不限于图4的结构，也可以实施省略该结构要素的一部分或者追加其他结构要素等的各种变形。另外，作为本实施方式的电子设备500，可以想到数码相机、摄像机、智能手机、移动电话、汽车导航系统、机器人、生物体信息检测装置、游戏机、时钟、健康器具、或者便携式信息终端等各种设备。另外，在下文中，以物理量转换器(角速度传感器元件)是压电型的振子(振动片、振动陀螺仪)、传感器是陀螺仪传感器的情况为例进行说明，但本发明并不限于此。例如，本发明也可以应用在由硅基板等形成的静电电容检测方式的振动陀螺仪、或者检测与角速度信息等效的物理量以及角速度信息以外的物理量的物理量转换器等中。
电子设备500具有陀螺仪传感器510和处理部520。另外，还可以包括存储器530、操作部540、显示部550。通过CPU、MPU等实现的处理部520(外部的处理装置)进行陀螺仪传感器510等的控制以及电子设备500的整体控制。另外，处理部520根据由陀螺仪传感器510检测出的角速度信息(广义来讲是物理量)进行处理。例如，根据角速度信息，进行用于手抖校正、姿态控制、GPS自主导航等的处理。存储器530(ROM、RAM等)对控制程序或各种数据进行存储，作为工作区域或数据存储区域发挥作用。操作部540供用户对电子设备500进行操作，显示部550向用户显示各种信息。
陀螺仪传感器510(物理量检测装置)具有振动片10和电路装置20。振动片10(广义来讲是物理量转换器、角速度传感器元件)例如是压电振子。具体来讲，振动片10例如是石英振子。作为石英振子，例如是切角为AT切或SC切等的厚度剪切振动的石英振子。例如，振动片10可以是在具有恒温槽的恒温槽型石英振荡器(OCXO)中内置的振动片、或者在不具有恒温槽的温度补偿型石英振荡器(TCXO)中内置的振动片、或者在简单封装石英振荡器(SPXO)中内置的振动片等。另外，作为振动片10，还可以采用SAW(Surface Acoustic Wave)谐振器、以及作为使用硅基板形成的硅制振子的MEMS(Micro Electro MechanicalSystems)振子等。在图4中，示出了使用由Z切的石英基板形成的双T字形的振子的例子，但本实施方式的振动片10不限于这样的结构。例如，振动片10也可以是音叉型、H型等。
电路装置20具有驱动电路30、检测电路60、PLL电路150、控制部140、接口部144以及非易失性存储器146。另外，也可以实施省略这些结构要素的一部分或者追加其他结构要素等的各种变形。
PLL电路150通过以来自驱动电路30的信号作为基准信号的PLL动作，生成时钟信号。检测电路60具有A/D转换电路100和DSP(Digital Signal Processing)部110。A/D转换电路100根据基于来自PLL电路150的时钟信号的采样时钟信号，进行输入信号的采样工作，执行A/D转换。例如，将模拟的检测信号(期望信号)转换成数字信号(数字数据)。DSP部110接收来自A/D转换电路100的数字信号，对数字信号进行数字信号处理。该DSP部110根据基于来自PLL电路150的时钟信号的工作时钟信号进行工作，执行滤波处理等各种数字信号处理。
控制部140根据来自PLL电路150的时钟信号，进行各种控制处理。例如，根据时钟信号(对时钟信号进行分频后的信号)对驱动电路30和检测电路60进行控制。该控制部140能够通过逻辑电路(门阵列等)和处理器等实现。
接口部144(输出部)是向电路装置20的外部设备(例如处理部520等)输出检测到的物理量的接口。接口部144例如是通过SPI(Serial Peripheral Interface)进行通信的接口，但也可以使用I2C(Inter-Integrated Circuit)等其他接口。
非易失性存储器146存储时钟信号的调整信息等。这里的调整信息例如是用于对PLL电路150的分频电路(狭义来讲是后述的第1分频电路155和第2分频电路151)的分频比进行设定的信息。作为非易失性存储器146，例如可以使用EPROM、EEPROM、或闪存等。作为EPROM，例如可以使用OTP(一次性PROM)等，作为OTP，例如可以使用MONOS(Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)等。另外，也可以是，在电路装置20中设置非易失性存储器以外的存储装置(例如，使用了保险丝的存储装置等)。
驱动电路30输出驱动信号DQ并对振动片10进行驱动。例如，通过从振动片10接收反馈信号DI，输出与其对应的驱动信号DQ，从而对振动片10进行激励。检测电路60从根据驱动信号DQ进行驱动的振动片10接收检测信号IQ1、IQ2(检测电流、电荷)，根据检测信号IQ1、IQ2，检测(提取)与施加在振动片10上的物理量对应的期望信号(科里奥利力信号)。
振动片10具有基部1、连结臂2、3、驱动臂4、5、6、7、以及检测臂8、9。检测臂8、9相对于矩形形状的基部1在+Y轴方向、－Y轴方向上延伸。另外，连结臂2、3相对于基部1在－X轴方向、+X轴方向上延伸。并且，驱动臂4、5相对于连结臂2在+Y轴方向、－Y轴方向上延伸，驱动臂6、7相对于连结臂3在+Y轴方向、－Y轴方向上延伸。另外，X轴、Y轴、Z轴是表示石英的轴，也分别被称作电轴、机械轴、光学轴。
来自驱动电路30的驱动信号DQ输入到设置在驱动臂4、5的上表面上的驱动电极和设置在驱动臂6、7的侧面上的驱动电极。另外，来自设置在驱动臂4、5的侧面上的驱动电极和来自设置在驱动臂6、7的上表面上的驱动电极的信号作为反馈信号DI输入到驱动电路30。另外，来自设置在检测臂8、9的上表面上的检测电极的信号作为检测信号IQ1、IQ2输入到检测电路60。另外，设置在检测臂8、9的侧面上的公共电极例如是接地的。
当通过驱动电路30施加交流的驱动信号DQ时，驱动臂4、5、6、7因反压电效应而进行箭头A所示的弯曲振动(激励振动)。即，驱动臂4、6的前端重复彼此接近和分离，驱动臂5、7的前端也进行重复彼此接近和分离的弯曲振动。此时，由于驱动臂4、5和驱动臂6、7进行关于通过基部1的重心位置的Y轴线对称的振动，因此，基部1、连结臂2、3、检测臂8、9几乎不振动。
在该状态下，当对振动片10施加以Z轴为旋转轴的角速度时(振动片10绕Z轴旋转时)，由于科里奥利力，驱动臂4、5、6、7如箭头B所示那样进行振动。即，在与箭头A的方向以及Z轴的方向正交的箭头B的方向上的科里奥利力作用于驱动臂4、5、6、7，从而产生箭头B的方向的振动成分。该箭头B的振动经由连结臂2、3传递到基部1，由此检测臂8、9在箭头C的方向上进行弯曲振动。在因基于该检测臂8、9的弯曲振动的压电效应而产生的电荷信号作为检测信号IQ1、IQ2输入到检测电路60。这里，驱动臂4、5、6、7的箭头B的振动是相对于基部1的重心位置在周向方向上的振动，检测臂8、9的振动是与箭头B在周向方向上朝向相反的箭头C的方向上的振动。检测信号IQ1、IQ2是相对于驱动信号DQ相位错开90度的信号。
例如，在设绕Z轴的振动片10(陀螺仪传感器)的角速度为ω、质量为m、振动速度为v时，科里奥利力表示为Fc＝2m·v·ω。因此，检测电路60检测与科里奥利力对应的信号即期望信号，从而能够求出角速度ω。并且，通过使用求出的角速度ω，处理部520能够进行用于手抖校正、姿态控制、或者GPS自主导航等的各种处理。
图5示出电路装置20的驱动电路30、检测电路60的详细结构例。
驱动电路30具有：输入来自振动片10的反馈信号DI的放大电路32、进行自动增益控制的增益控制电路40、以及将驱动信号DQ输出至振动片10和PLL电路150的驱动信号输出电路50。另外，还具有将同步信号SYC输出给检测电路60的同步信号输出电路52。另外，驱动电路30的结构不限于图5，也可以实施省略这些结构要素的一部分或者追加其他结构要素等的各种变形。
放大电路32(I/V转换电路)对来自振动片10的反馈信号DI进行放大。例如，将来自振动片10的电流的信号DI转换成电压的信号DV并输出。该放大电路32可以通过运算放大器、反馈电阻元件、反馈电容器等实现。
驱动信号输出电路50根据由放大电路32放大后的信号DV输出驱动信号DQ。例如，在驱动信号输出电路50输出矩形波(或者正弦波)的驱动信号的情况下，驱动信号输出电路50可以通过比较器等实现。
增益控制电路40(AGC)向驱动信号输出电路50输出控制电压DS，对驱动信号DQ的振幅进行控制。具体来讲，增益控制电路40对信号DV进行监控，对振荡环的增益进行控制。例如，在驱动电路30中，为了将陀螺仪传感器的灵敏度保持为恒定，需要将向振动片10(驱动用振动片)提供的驱动电压的振幅保持为恒定。因此，在驱动振动系统的振荡环内设置有用于对增益进行自动调整的增益控制电路40。增益控制电路40以可变的方式自动调整增益，使得来自振动片10的反馈信号DI的振幅(振动片的振动速度v)恒定。该增益控制电路40可以通过对放大电路32的输出信号DV进行全波整流的全波整流器、或者进行全波整流器的输出信号的积分处理的积分器等实现。
同步信号输出电路52接收由放大电路32进行放大后的信号DV，将同步信号SYC(参考信号)输出至检测电路60。该同步信号输出电路52可以通过进行正弦波(交流)的信号DV的二值化处理而生成矩形波的同步信号SYC的比较器、或者进行同步信号SYC的相位调整的相位调整电路(移相器)等实现。
检测电路60具有放大电路61、同步检波电路81、滤波部90、A/D转换电路100、以及DSP部110。放大电路61接收来自振动片10的第1检测信号IQ1和第2检测信号IQ2，进行电荷-电压转换、差分的信号放大以及增益调整等。同步检波电路81根据来自驱动电路30的同步信号SYC进行同步检波。滤波部90(低通滤波器)作为A/D转换电路100的前置滤波器发挥作用。另外，滤波部90还作为使通过同步检波没有被完全消除的无用信号衰减的电路发挥作用。A/D转换电路100进行同步检波后的信号的A/D转换。DSP部110对来自A/D转换电路100的数字信号进行数字滤波处理和数字校正处理等数字信号处理。作为数字校正处理，例如有零点校正处理和灵敏度校正处理等。
3.干扰频率
在对振动片10进行驱动而检测角速度等物理量的电路装置20中，由于振动片10的驱动频率与检测电路60的A/D转换电路100的采样时钟信号等(工作用信号)之间的干扰，检测性能可能发生劣化。例如，在驱动频率成分与A/D转换电路100的采样频率成分一致的干扰频率下，产生角速度码的偏差等，由此，检测性能发生劣化。另外，在下文中，适当以采样时钟信号为例进行说明，但也可以扩展到其他工作用信号(DSP部110的工作时钟信号等)而考虑。
这里的驱动频率成分表示驱动频率的基波成分(基本频率成分)和谐波成分(谐波频率成分)，采样频率成分表示A/D转换电路100的采样频率的基本频率成分和谐波频率成分。
图6是关于向检测电路60提供的A/D转换电路100的采样时钟信号和DSP部110的工作时钟信号的说明图。如图6所示，在驱动频率fdr下驱动振动片10。在该驱动频率fdr下，存在因振动片10的个体差异导致的偏差。
另外，同步检波电路81根据该驱动频率fdr的同步信号SYC进行同步检波处理。即，检测电路60根据基于驱动信号的信号进行检测动作。在PLL电路150中，由于发生抖动，因此，在根据PLL电路150生成的时钟信号进行了检测动作的情况下，可能由于该抖动使检测精度下降。在本实施方式中，由于根据驱动信号进行检测动作(同步检波)，因此能够抑制因抖动导致的精度下降。
这里，可以考虑根据基于驱动频率fdr的驱动信号的信号(对驱动信号进行分频后的信号、对驱动信号进行缓冲后的信号等)使检测电路60的A/D转换电路100和DSP部110等进行工作的方法。然而，根据该方法，当驱动频率fdr例如是50KHz左右时，基于驱动信号的信号是50KHz以下，因此，无法实现A/D转换电路100和DSP部110的高速工作。
因此，在本实施方式中，采用了如下方法：设置通过进行以驱动信号为基准信号的PLL动作来生成时钟信号的PLL电路150，根据基于生成的时钟信号的工作用信号，使A/D转换电路100和DSP部110等进行工作。在PLL电路150中，输出频率为对作为基准信号的驱动信号的频率进行倍增(严格来讲，如后述那样，由于使用分数PLL电路，因此，是非整数倍)后的频率的时钟信号。例如，相对于频率为50KHz左右的驱动信号，从PLL电路150输出的时钟信号的频率是MHz的级别。
例如，在图6中，对频率fck的时钟信号进行i1分频，并且根据通过分频得到的采样频率fs＝fck/i1的采样时钟信号，使A/D转换电路100进行工作。另外，对频率fck的时钟信号进行i2分频，并且根据通过分频得到的频率fdsp＝fck/i2的工作时钟信号，使DSP部110进行工作。
另外，根据基于时钟信号的工作用信号进行工作的电路不限于A/D转换电路100和DSP部110。例如，也可以是，接口部144根据工作用信号进行工作。在这种情况下，接口部144对频率fck的时钟信号进行i3分频，根据通过分频得到的频率fspi＝fck/i3的时钟信号，进行工作。
i1～i3例如是i1＝16、i2＝8、i3＝512。其中，关于i1～i3的具体值，可以实施各种变形。
在这样的本实施方式的电路装置20中，可能因驱动频率成分与工作频率成分(工作用信号的频率的基波成分和谐波成分)一致而产生检测数据(角速度码)的偏差的问题。
图7是关于干扰频率的说明图。图7的横轴表示时钟信号的频率，纵轴表示角速度码偏差的大小。因驱动频率成分与检测电路60侧的工作频率之间的干扰，产生了角速度码偏差的问题。
例如，设PLL电路150生成的时钟信号的频率设为fck、设i、j、k为1以上的整数、设采样时钟信号等的工作用信号的频率为fck/i。在i≥2的情况下，i相当于时钟信号的分频比，fck/i是根据分频比i进行分频后的采样时钟信号等的工作用信号的频率。
在这种情况下，干扰频率是j×fdr＝k×fck/i成立时的振荡频率。即，在设干扰频率为fin时，在fck＝fin的情况下，j×fdr＝k×fck/i的关系式成立。
例如，在图7的I1所示的干扰频率下，8×fdr＝fs＝fck/i成立。例如，在设I1的干扰频率为fck＝fin1时，8×fdr＝fin1/i成立。这相当于在j×fdr＝k×fck/i的关系式(干扰条件)下j＝8、k＝1的情况。
另外，在I2所示的干扰频率下，9×fdr＝fs＝fck/i成立。例如，在设I2所示的干扰频率为fck＝fin2时，9×fdr＝fin2/i成立。这相当于在j×fdr＝k×fck/i的关系式下j＝9、k＝1的情况。
在I3所示的干扰频率下，17×fdr＝2×fs＝2×fck/i成立。例如，在设I3所示的干扰频率为fck＝fin3时，17×fdr＝2×fin3/i成立。这相当于在j×fdr＝k×fck/i的关系式下j＝17、k＝2的情况。
在I4所示的干扰频率下，25×fdr＝3×fs＝3×fck/i成立。例如，在设I4所示的干扰频率为fck＝fin4时，25×fdr＝3×fin4/i成立。这相当于在j×fdr＝k×fck/i的关系式下j＝25、k＝3的情况。
在I5所示的干扰频率下，26×fdr＝3×fs＝3×fck/i成立。例如，在设I5所示的干扰频率为fck＝fin5时，26×fdr＝3×fin5/i成立。这相当于在j×fdr＝k×fck/i的关系式下j＝26、k＝3的情况。
另外，由满足8＜(j/k)＜9的j和k确定的干扰频率是在I1和I2之间的干扰频率。例如，如果k＝4，则如在j＝33、34、35的情况下那样，在I1与I2之间除了I3～I5以外还存在干扰频率。然而，根据角速度码的偏差可知，如果k增大，则干扰造成的影响也会减小，达到能够充分被其他噪声覆盖的程度。因此，这里，对考虑1≤k≤3作为k的范围的例子进行说明。
在干扰频率下，用j×fdr＝k×fs＝k×fck/i的关系式表示的干渉条件成立。这里，j×fdr相当于驱动频率fdr的谐波成分(j≥2)和基波成分(j＝1)。另外，fs＝fck/i是A/D转换电路100的采样频率(广义来讲是工作用信号的频率)。因此，作为干扰条件的j×fdr＝k×fck/i是以下这样的条件：驱动频率fdr的谐波成分(j≥2)和基波成分(j＝1)与采样频率fck/i的k倍一致。
另外，图7所示的干扰频率下的角速度码偏差是由于混入到A/D转换电路100的输入信号中的无用信号的频率成分(驱动频率成分)因A/D转换电路100的采样工作而混叠到信号频带上等的原因而产生的。因此，干扰频率下的角速度码偏差实际上并不是在j×fdr和k×fs完全一致的情况下明显出现的，而是在j×fdr与k×fs之间的频率差Δf充分小的情况下明显出现的。具体来讲，在频率差Δf比期望信号的频率频带即信号频带的频率(例如200Hz～10Hz)低的情况下，由于在信号频带上出现了基于频率差Δf的混叠噪声，因此，产生了角速度码偏差(摆动)的问题。在频率差Δf较大的情况下，由于通过DSP部110的频带限制用的低通滤波，混叠噪声被充分减少，因此，也不会产生角速度码偏差。这样，也可以说，在本实施方式中应该避开的干扰频率具有给定的频率宽度(信号频带宽度、Δf)。
并且，在本实施方式中，采用了将时钟信号的频率设定为避开这样的干扰频率的频率的方法。即，在设时钟信号频率为fck、设i、j为1以上的整数、设工作用信号的频率为fck/i的情况下，将频率fck设定为j×fdr≠fck/i。
如果将时钟信号的频率fck设定为j×fdr≠fck/i，则能够将频率fck设定为避开图7的I1、I2所示的干扰频率的频率。因此，能够减小I1、I2所示的较大值的角速度码偏差，从而能够减少检测性能的劣化，
进一步，在本实施方式中，在设k为1以上(且规定值以下)的整数的情况下，优选的是，将时钟信号的频率fck设定为j×fdr≠k×fck/i。即，将频率fck设定为不仅避开图7的I1、I2所示的k＝1时的干扰频率还避开I3～I5所示的k≥2时的干扰频率的频率。这样，不仅能够抑制I1、I2所示的较大值的角速度码偏差的产生，还能够抑制I3～I5所示的较小值的角速度码偏差的产生。
4.PLL电路的详情和分频比的设定例
在本实施方式中，满足j×fdr≠k×fck/i的时钟信号的频率fck的调整是通过PLL电路150实现的。
图8是本实施方式的PLL电路150的详细的结构例。图8是模拟PLL电路的例子，PLL电路150具有：对作为基准信号的驱动信号进行分频的第2分频电路151、相位比较器152(PFD、Phase Frequency Detector)、环路滤波器153、VCO(Voltage-controlledoscillator)154、以及对作为PLL电路150的输出的时钟信号进行分频的第1分频电路155。
相位比较器152进行来自第1分频电路155的第1分频时钟信号与来自第2分频电路151的第2分频时钟信号之间的相位比较。另外，相位比较器152还可以包括电荷泵。相位比较器152与环路滤波器153连接。环路滤波器153与VCO154连接。来自VCO154的振荡信号作为时钟信号输出，并且输入到第1分频电路155。这里，VCO154是CR振荡电路、LC振荡电路、以及环形振荡器中的任意一个。这样，能够使用各种振荡电路(振荡器)构成PLL电路150。
另外，PLL电路150不限于图8的结构，也可以实施省略该结构要素的一部分或者追加其他结构要素等的各种变形。例如，也可以是，省略第2分频电路151，将驱动信号输入到相位比较器152的结构。
图9是本实施方式的PLL电路150的另一结构例。图9是数字PLL电路的例子。PLL电路150具有第2分频电路156、作为相位比较器的TDC(Time-to-Digital Converter)157、数字环路滤波器158、DCO(Digital-controlled oscillator)159、以及第1分频电路160。另外，第1分频电路160和第2分频电路156是可编程的分频电路等的数字电路。
另外，在图9中示出了数字环路滤波器158、第1分频电路160、以及第2分频电路156是不同的结构，但也可以实施将数字环路滤波器158、第1分频电路160、以及第2分频电路156构成为1个数字运算器的变形。此外，本实施方式的PLL电路150能够使用模拟PLL、数字PLL、全数字PLL(ADPLL)等、各种PLL电路。在下文中，使用PLL电路150是图8的模拟PLL的例子进行说明。
在设第1分频电路155的分频比为N、设第2分频电路151的分频比为M的情况下，驱动信号的频率fdr和时钟信号的频率fck满足(fdr/M)＝(fck/N)。即，fck＝(N/M)×fdr。这里，在N/M是整数且为i的倍数的情况下，如果k＝1、i×j＝(N/M)，则fck＝(N/M)×fdr可以变形为j×fdr＝k×fck/i。即，在N/M是整数的情况下，满足fck＝(N/M)×fdr的频率fck可能成为干扰频率。并且，由于还存在k＝1的情况，因此，检测值偏差可能增大。
因此，在本实施方式的PLL电路150中，N/M是非整数。换言之，在本实施方式的时钟信号的频率调整中，将分频电路的分频比设定为N/M是非整数。如果N/M是非整数，则可以将时钟信号的频率fck设定为避开了至少k＝1时的干扰频率(图2的fin1～fin3、或者图7的I1、I2)的频率。在这种情况下，只要N/M是非整数即可，也可以是，N和M双方都是整数。
其中，可以考虑省略上述的第2分频电路151的情况。在这种情况下，fck＝N×fdr。在N为整数并且是i的倍数的情况下，如果k＝1、i×j＝N，则fck＝N×fdr可以变形为j×fdr＝k×fck/i。即，在N是整数的情况下，满足fck＝N×fdr的频率fck可能是干扰频率。并且，由于还存在k＝1的情况，因此，检测值偏差可能增大。
因此，在本实施方式中，优选的是，第1分频电路155的分频比(N)是非整数。换言之，在本实施方式的时钟信号的频率调整中，将第1分频电路155的分频比设定为N是非整数。这样，即使在省略了第2分频电路151的情况下，也能够将时钟信号的频率fck设定为避开干扰频率的频率。
如果考虑以上几点，则优选的是，PLL电路150是分数PLL电路。
图10是说明分数PLL电路的工作的图。图10的横轴方向表示时间。在分数PLL电路中，当将MOD次的分频工作作为1个序列时，将该1个序列中的(MOD-FRC)次的分频工作中的分频比设为N’，将FRC次的分频工作中的分频比设为N’+1。这里，MOD、FRC、N’是整数，且MOD＞FRC。在分数PLL电路中，按照各序列重复图10的工作。另外，在重复操作中，通过进行ΔΣ调制来减少噪声。
在这种情况下，可以将第1分频电路155的分频比N认为是在N’与N’+1之间的数。具体来讲，N和N’满足下式(1)的关系。
N＝{N’×(MOD-FRC)+(N’+1)×FRC}/MOD…(1)
这样，作为分频比N，由于可以设定非整数的值(在整数的N’与相邻的整数N’+1之间的值)，因此可以将时钟信号的频率设定为避开干扰频率的频率，尤其是避开对检测偏差的影响较大的相当于k＝1的干扰频率的频率。
图11是本实施方式的时钟信号的频率fck的调整方法的说明图。在图11中，横轴是驱动频率fdr，纵轴是频率调整的目标频率(fck的目标值)。
在图11中，IL2～IL5是与图7中说明的干扰频率I2～I5对应的线。另外，由于与干扰频率I1对应的线(IL1)位于比IL4还靠下的位置，因此，在图11中省略图示。
在该干扰频率线IL2～IL5上，产生了角速度码偏差的问题。这里，说明将干扰频率I5与干扰频率I2之间的频率设定为目标频率的例子。
在图11中，示出了振动片A与振动片B的例子。振动片A与振动片B上的驱动频率(典型值)不同。例如，作为与电路装置20成对地组装到封装中的振动片10，有2种即振动片A和振动片B。通过使用驱动频率不同的振动片A、B，例如还能够实现多轴陀螺仪传感器中的轴间干扰的减少等。
如图11所示，在振动片A、B的驱动频率上存在个体差异，振动片A的驱动频率在RDA的范围内有偏差，振动片B的驱动频率在RDB的范围内有偏差。RDA是以振动片A的驱动频率的典型值fda为中心的驱动频率的偏差的范围。RDB是以振动片B的驱动频率的典型值fdb为中心的驱动频率的偏差范围。
如果是专利文献1的方法，则必须根据电路装置20与振动片A和振动片B中的哪一个相连接(哪一个振动片与电路装置构成物理量检测装置)，对目标频率进行变更。进一步地，在振动片A与电路装置20相连接并作为物理量检测装置进行封装的状态下，需要通过对驱动频率进行测量，从而确定振动片A的驱动频率。例如，如图11那样，当在干扰频率线IL2与IL5的中间设定了调整线(目标频率线)VL的情况下，需要根据测量出的驱动频率和调整线VL，求出目标频率。即，要想进行精度较高的调整，需要对与电路装置20连接的振动片10的特性单独地进行实际测量，因此调整的负担较大。
对此，在本实施方式中，在fck＝(N/M)×fdr这样的关系下，通过对分频电路的分频比N、M进行设定来进行频率调整。fck与驱动频率fdr联动地变化，在图11中是直线地增加的一次函数(通过原点的线性函数)。即，本实施方式中的频率调整是只要将分频比N、M设定成由(N/M)×fdr表示的直线与调整线VL重合(与对应于干扰频率的线不重合)即可。只要恰当地设定了分频比，不论振动片10的驱动频率是怎样的值，时钟信号的频率fck都会通过PLL电路150的PLL动作被调整成恰当的值(基于调整线VL的值)。即，可以省略考虑了个体差异的严格调整。
另外，包含在PLL电路150中的VCO154虽然随着老化其振荡频率发生变动，但是通过使用PLL电路150，能够将频率精度设为与基准信号的精度(振动片10的精度)相同的程度。即，通过使用PLL电路150，还能够抑制因时钟信号的频率fck的老化导致的变动。另外，虽然假设驱动频率的温度特性与VCO154的振荡频率的温度特性不同，但是由于使用PLL电路150使驱动频率和时钟信号的频率联动，因此该温度特性的差异也不是问题。
即，根据本实施方式的方法，与专利文献1的方法相比，频率调整变得非常容易，因此能够削减电路装置的制造所需的时间和成本。并且，能够在较广的温度区域内实现抑制了干扰造成的影响的高精度的检测动作。
可考虑多种分频比的具体的设定方法。例如，设定给定的驱动频率(例如50KHz)，并且求出该驱动频率下的干扰频率。这里的驱动频率可以利用任意的值，并且不需要使用振动片10的实际测量值。并且，对分频比N、M进行设定，以避开由fck＝(N/M)×fdr求出的干扰频率。
例如，在A/D转换电路100的采样频率fs是fs＝fck/16(i＝16)的情况下，考虑基于采样频率fs的干扰频率。在图7的I2下，由于j＝9、k＝1，干扰频率是50KHz×9×16÷1＝7.20MHz。另外，在I5下，由于j＝26、k＝3，干扰频率是50KHz×26×16÷3＝6.93MHz。因此，在驱动频率是50Hz的状态下的目标频率是大于6.93MHz且小于7.20MHz的频率。
例如，在M＝1的情况下，由于fck＝N×50KHz，因此只要能够限定目标频率的范围，也能够限定N的范围。之后，只要对N’、MOD、FRC的值进行设定，使得N是该范围内的值即可。
如果能够设定分频比N的值，即使在振动片10的特性不同的情况下(振动片A和振动片B)，即使在因振动片10的个体差异使得驱动频率有偏差的情况下(RDA等)，也能够以共用的方式对该分频比N进行使用。
5.移动体等
本实施方式的方法能够应用在具有上述的电路装置20和物理量转换器18的物理量检测装置(陀螺仪传感器510)中。另外，本实施方式的方法能够应用在具有上述的电路装置20的电子设备500和移动体中。物理量检测装置和电子设备500的结构如在上文中使用图4说明的那样。
图12示出了具有本实施方式的电路装置20的移动体的例子。本实施方式的电路装置20能够组装到例如、车、飞机、摩托车、自行车、或者船舶等各种的移动体中。移动体例如是具有发动机或电动机等的驱动机构、方向盘或方向舵等的转向机构、以及各种电子设备并且在陆地、空中以及海上移动的设备/装置。图12概略地示出作为移动体的具体例子的汽车206。在汽车206上组装有具备振动片10和电路装置20的陀螺仪传感器510(传感器)。陀螺仪传感器510能够对车身207的姿态进行检测。陀螺仪传感器510的检测信号能够提供给控制装置208(车身姿态控制装置)。例如，控制装置208例如根据车身207的姿势对悬架的软硬进行控制，或者对每个车轮209的制动进行控制。此外，这样的姿态控制还可以使用在双足步行机器人、飞机、直升机等各种移动体中。在实现姿态控制时，还可以组装陀螺仪传感器510。
另外，如上所述，在本实施方式中进行了详细的说明，但是根据本发明的新内容和效果，本领域技术人员应该能够容易地理解可以进行不脱离实体的多种变形。因此，这样的变形例全包括在本发明的范围内。例如，在说明书或附图中，与更广义或同义的不同用语(物理量检测装置、物理量转换器等)一同记载了至少一次的用语(陀螺仪传感器、振动片等)，在说明书或附图的任何的位置处，都可以替换成该不同的用语。另外，电路装置、物理量检测装置、电子设备、以及移动体的结构、振动片的构造等也不限于在本实施方式中说明的内容，而可以实施各种变形。

Claims (10)

1.一种电路装置，其特征在于，其具有：
驱动电路，其利用驱动信号对物理量转换器进行驱动；
PLL电路，其通过以所述驱动信号为基准信号的PLL动作，生成时钟信号，其中所述PLL表示锁相环；以及
检测电路，其具有根据基于所述时钟信号的工作用信号进行工作的电路，该检测电路根据来自所述物理量转换器的检测信号进行检测处理，
在设所述驱动信号的频率为fdr、所述时钟信号的频率为fck、i为1以上的整数、j为1以上的整数、所述工作用信号的频率为fck/i的情况下，所述PLL电路生成满足j×fdr≠fck/i的频率的所述时钟信号。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，
所述PLL电路是分数PLL电路。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述PLL电路具有：
分频电路，其对所述时钟信号进行分频；以及
相位比较器，其输入来自所述分频电路的分频时钟信号以及所述驱动信号，
所述分频电路的分频比是非整数。
4.根据权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，
所述PLL电路具有：
第1分频电路，其对所述时钟信号进行分频；
第2分频电路，其对所述驱动信号进行分频；以及
相位比较器，其输入来自所述第1分频电路的第1分频时钟信号以及来自所述第2分频电路的第2分频时钟信号，
在设所述第1分频电路的分频比为N、所述第2分频电路的分频比为M的情况下，N/M是非整数。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电路装置，其特征在于，
所述检测电路根据基于所述驱动信号的信号进行检测动作。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电路装置，其特征在于，
根据所述工作用信号进行工作的电路具有A/D转换电路、数字信号处理电路、以及接口部中的至少1个。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的电路装置，其特征在于，
所述PLL电路具有VCO，该VCO表示压控振荡器，
所述VCO是CR振荡电路、LC振荡电路、以及环形振荡器中的任意一个。
8.一种物理量检测装置，其特征在于，其具有：
权利要求1～7中的任意一项所述的电路装置，以及
所述物理量转换器。
9.一种电子设备，其特征在于，其具有权利要求1～7中的任意一项所述的电路装置。
10.一种移动体，其特征在于，其具有权利要求1～7中的任意一项所述的电路装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114485734A (zh) * 2022-04-19 2022-05-13 宜科(天津)电子有限公司 一种漫反射式光电传感器抗干扰方法、设备及介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10425091B2 (en) * 2017-10-31 2019-09-24 Texas Instruments Incorporated Fractional clock generator
US10707879B2 (en) * 2018-04-13 2020-07-07 KaiKuTek Inc. Frequency-modulated continuous-wave radar system and frequency tracking method for calibrating frequency gains of a radio frequency signal to approach wideband flatness frequency responses
EP4089364B1 (en) * 2021-05-11 2024-03-20 Atlantic Inertial Systems Limited Synchronous timing to mems resonant frequency

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103843264B (zh) * 2011-09-30 2015-11-25 英特尔公司 用于执行扩频时钟控制的装置和方法
FI127063B (en) * 2014-06-30 2017-10-31 Murata Manufacturing Co Self-testing in a closed-loop oscillating gyroscope
JP6543938B2 (ja) 2015-01-22 2019-07-17 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
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114485734A (zh) * 2022-04-19 2022-05-13 宜科(天津)电子有限公司 一种漫反射式光电传感器抗干扰方法、设备及介质
CN114485734B (zh) * 2022-04-19 2022-06-21 宜科(天津)电子有限公司 一种漫反射式光电传感器抗干扰方法、设备及介质

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