JP2003087057A - 同期検波回路及びこれを用いた角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成で高精度な同期検波を実現す
る。 【解決手段】 発振回路２０の駆動により圧電振動子１
１が特定方向に振動する。振動子１１に角速度が加わる
と、これにコリオリ力が作用し、前記特定方向の振動と
は直交する方向の振動が生まれ、この振動により発生す
る電荷が検出電極１３ａ，１３ｂで検出される。検出さ
れた電荷は、角速度検出回路５０により電圧に変換さ
れ、角速度検出信号Ｓ５３が出力される。同期検波回路
６０では、信号Ｓ５３を反転出力回路６１により反転増
幅し、さらに、信号Ｓ５３を非反転出力回路６２により
非反転増幅し、この回路６１及び６２の出力を、発振回
路２０から与えられる基準信号Ｓ２２に基づき、スイッ
チ６３で切換えることにより、同期検波を行い、検波信
号Ｓ６３を出力する。検波信号Ｓ６３は、ＤＣ化出力回
路７０によりＤＣに変換され、角速度に応じたＤＣ検出
信号Ｓｏｕｔが出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、水晶振動
子等の圧電振動子を用いて構成された振動式角速度セン
サ等において、圧電振動子の回転方向を検出するための
検出回路等に用いられる同期検波回路と、この同期検波
回路を用いた角速度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の角速度センサに関する技
術としては、例えば、次のような文献に記載されるもの
があった。 文献１；特許第２７８１１６１号公報（米国、優先日19
94年9月15日） 文献２；特開平１１−４４５４０号公報（出願日1997年
7月25日）

【０００３】図２は、前記文献１、２等に記載された従
来の角速度センサの概略の構成図である。角速度センサ
の圧電振動子１として、例えば、音叉型水晶振動子を用
いた場合、この圧電振動子１の表面の所定の箇所に励振
用の＋側駆動電極２ａ、−側駆動電極２ｂ、及びコリオ
リ力検出用の＋側検出電極３ａ、−側検出電極３ｂ等が
設けられる。＋側駆動電極２ａ及び−側駆動電極２ｂに
は、圧電振動子１を振動させるための交流（以下「Ａ
Ｃ」という。）の駆動電圧Ｖａを供給する発振回路４が
接続される。又、＋側検出電極３ａ及び−側検出電極３
ｂには、圧電振動子１に加わる角速度に比例する直流
（以下「ＤＣ」という。）電圧の検出信号Ｓｏｕｔを出
力するコリオリ力検出回路５が接続される。

【０００４】圧電振動子１は質量ｍを有し、−側駆動電
極２ｂに発振回路４からＡＣ駆動電圧Ｖａが印加される
と、この圧電振動子１がＸ軸に沿ってＢ方向に所定の周
波数で振動する。Ｙ軸の回りに角速度ωが加わると、Ｘ
軸と直交するＺ軸方向にコリオリ力Ｆ（＝２ｍｖω、但
し、ｖは圧電振動子１の振動速度）が発生する。コリオ
リ力Ｆは角速度ωの大きさに比例して定まることから、
＋側検出電極３ａ、−側検出電極３ｂ及びコリオリ力検
出回路５により、コリオリ力Ｆを圧電振動子１の歪み変
位量として検出することで、この圧電振動子１の角速度
ωの大きさを求めることができる。

【０００５】即ち、発振回路４において、＋側駆動電極
２ａの出力電流は、電流／電圧（以下「Ｉ／Ｖ」とい
う。）変換回路４ａで電圧に変換され、この電圧が自動
利得制御（以下「ＡＧＣ」という。）回路４ｂでゲイン
が制御され、バッファ増幅器（以下この「増幅器」を
「アンプ」という。）等を介してＡＣ駆動電圧Ｖａが−
側駆動電極２ｂに供給され、圧電振動子１が振動する。

【０００６】一定の周波数で特定方向に振動する圧電振
動子１に角速度が加わると、この圧電振動子１にコリオ
リ力Ｆが発生し、これに応じた電流が検出電極３ａ，３
ｂから出力される。この出力電流は、コリオリ力検出回
路５内のＩ／Ｖ変換回路５ａで電圧に変換されて、同期
検波回路５ｂへ送られる。同期検波回路５ｂは、乗算器
を用いて構成されており、角速度が加わった方向（回転
方向）を知るために、Ｉ／Ｖ変換回路４ａの出力電圧に
基づき、Ｉ／Ｖ変換回路５ａの出力電圧の同期検波を行
う。この同期検波回路５ｂの出力電圧は、ローパスフィ
ルタ（以下「ＬＰＦ」という。）５ｃでＤＣ変換され、
ＤＣ検出信号Ｓｏｕｔが出力される。

【０００７】このような角速度センサの用途としては、
例えば、車両や航空機等に搭載し、この走行あるいは飛
行軌跡を記録したり、旋回時に発生するヨーレイトを検
出することが行われている。角速度センサをロボットに
搭載し、この姿勢制御等にも応用されている。又、最近
では、ごく一般的なカーナビゲーション等での車両位置
検知等のためにも搭載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
文献１、２等に記載されたような角速度センサでは、次
のような課題があった。角速度センサにおいて、角速度
が加わった方向（回転方向）を知るために、同期検波回
路５ｂが使用されている。同期検波回路５ｂは、Ｉ／Ｖ
変換回路４ａの出力とＩ／Ｖ変換回路５ａの出力とを乗
算することによって同期検波が行えることから、通常は
乗算器を用いて構成されている。しかし、乗算器は、回
路構成が複雑であり、その製作には高度な製作精度が求
められることから、価格的にも高価なものになりがちで
ある。さらに、より広範囲な用途で利用するためには、
単一電源電圧、低電源電圧で動作可能なことが要求され
ているが、これを実現することも困難である。又、乗算
器は高精度なアナログ回路を必要とするために、集積回
路（以下「ＩＣ」という。）化が容易でなく、角速度セ
ンサの小型化や軽量化を図ることも困難であった。

【０００９】本発明は、前記従来技術がもっていた課題
を解決し、簡単な回路構成で高精度な同期検波回路と、
これを用いた角速度センサとを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうちの第１の発明は、同期検波回路におい
て、振幅が変化するＡＣ信号を入力し、このＡＣ信号に
同期した方形波の基準信号に基づいて該ＡＣ信号を検波
し、この検波した信号の極性を切換えて同一極性の検波
信号を出力する構成にしている。これにより、簡単な回
路構成で、的確な同期検波が行える。

【００１１】第２の発明は、同期検波回路において、振
幅が変化するＡＣ信号を入力し、このＡＣ信号を反転し
て出力する反転出力回路と、前記ＡＣ信号を入力し、こ
のＡＣ信号を反転せずに出力する非反転出力回路と、前
記ＡＣ信号に同期した方形波の基準信号に基づき、前記
反転出力回路又は前記非反転出力回路の出力を切換えて
同一極性の検波信号を出力する切換え手段と、を備えて
いる。

【００１２】これにより、ＡＣ信号が入力されると、こ
れが反転出力回路で反転されると共に、非反転出力回路
で反転されずに出力される。切換え手段では、ＡＣ信号
に同期した方形波の基準信号に基づき、反転出力回路又
は非反転出力回路の出力を切換えて同一極性の検波信号
を出力する。

【００１３】第３の発明は、同期検波回路において、振
幅が変化するＡＣ信号を入力し、このＡＣ信号に同期し
た方形波の基準信号に基づき、該ＡＣ信号の正極性側と
負極性側とを切換えて第１と第２の端子から交互に出力
する切換え手段と、前記第１の端子の出力は非反転出力
回路により反転せずに、前記第２の端子の出力は反転出
力回路により反転し、同一極性の検波信号を生成して出
力する出力回路と、を備えている。

【００１４】これにより、ＡＣ信号が切換え手段に入力
されると、該ＡＣ信号に同期した方形波の基準信号に基
づき、該ＡＣ信号の正極性側と負極性側とが切換られて
第１と第２の端子から交互に出力される。第１の端子の
出力は、非反転出力回路で反転されずに出力され、第２
の端子の出力は、反転出力回路により反転されて出力さ
れ、これら２つの出力より同一極性の検波信号が生成さ
れて出力される。

【００１５】第４の発明は、第２又は第３の発明の同期
検波回路において、反転出力回路は反転アンプで、非反
転出力回路は非反転アンプで、切換え手段はスイッチ
で、それぞれ構成している。

【００１６】第５の発明は、同期検波回路において、振
幅が変化するＡＣ信号を入力し、このＡＣ信号に同期し
た方形波の基準信号に基づいて結線状態を切換えるスイ
ッチと、前記スイッチにより切換えられた結線状態に対
応して反転アンプと非反転アンプとに切替わり、該反転
アンプのときには前記ＡＣ信号を反転増幅し、該非反転
アンプのときには前記ＡＣ信号を反転せずに増幅し、同
一極性の検波信号を出力する差動アンプと、を備えてい
る。

【００１７】これにより、ＡＣ信号がスイッチに入力さ
れると、このＡＣ信号に同期した方形波の基準信号に基
づいて結線状態が切換えられ、この切換えられた結線状
態に対応して差動アンプが反転アンプと非反転アンプと
に切換えられる。反転アンプに切換えられた時には、Ａ
Ｃ信号が反転増幅され、非反転アンプに切換えられたと
きには、ＡＣ信号が反転されずに増幅され、この差動ア
ンプから同一極性の検波信号が出力される。

【００１８】第６の発明は、第４又は第５の発明の同期
検波回路において、スイッチは、基準信号から生成され
た制御信号によりオン、オフ動作するトランジスタで構
成している。

【００１９】第７の発明は、第４又は第５の発明の同期
検波回路において、スイッチは、基準信号から生成され
た制御信号によりオン、オフ動作する電界効果トランジ
スタ（以下「ＦＥＴ」という。）で構成している。

【００２０】第８の発明は、第４又は第５の発明の同期
検波回路において、スイッチは、基準信号から生成され
た制御信号によりオン、オフ動作する第１のＦＥＴと、
前記制御信号を反転して反転制御信号を出力する反転回
路と、前記第１のＦＥＴに並列接続され、前記反転制御
信号によりオン、オフ動作する第２のＦＥＴと、で構成
している。

【００２１】第９の発明は、第８の発明の同期検波回路
において、反転回路は、反転アンプ又はインバータで構
成している。

【００２２】第１０の発明は、角速度センサにおいて、
方形波の基準信号を出力する発振回路と、前記基準信号
により駆動され、角速度の大きさと方向に応じて振幅が
変化するＡＣ信号を出力する圧電振動子と、前記基準信
号に基づき、前記ＡＣ信号を検波して検波信号を出力す
る、第１〜第９のいずれか１つの発明の同期検波回路
と、前記同期検波回路の出力をＤＣに変換して前記角速
度に応じたＤＣ検出信号を出力するＤＣ化出力回路と、
を備えている。

【００２３】このような構成を採用したことにより、発
振回路から方形波の基準信号が出力されると、圧電振動
子が駆動されて振動する。振動する圧電振動子に角速度
が加わると、この圧電振動子にコリオリ力が発生し、こ
れに応じたＡＣ信号が出力される。同期検波回路では、
発振回路から与えられる基準信号に基づき、ＡＣ信号を
検波して検波信号を出力する。この検波信号は、ＤＣ化
出力回路によってＤＣに変換され、角速度に応じたＤＣ
検出信号が出力される。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の第１の実施形態を示す角速度センサの概略の構成図
である。この角速度センサは、例えば、図２と同一の原
理に基づくものであり、音叉型水晶振動子等の圧電振動
子１１を有している。圧電振動子１１の所定箇所には、
この圧電振動子１１を駆動するための＋側駆動電極１２
ａ及び−側駆動電極１２ｂと、該圧電振動子１１に加わ
る角速度に応じた（例えば、比例した）電荷を検出する
ための＋側検出電極１３ａ及び−側検出電極１３ｂとが
設けられている。

【００２５】＋側駆動電極１２ａ及び−側駆動電極１２
ｂには、圧電振動子１１の特定方向の振動を励起するた
めのＡＣ駆動電圧Ｖａを該−側駆動電極１２ｂに供給す
るための発振回路２０が接続されている。＋側検出電極
１３ａ及び−側検出電極１３ｂには、圧電振動子１１に
加わる角速度に比例したＤＣ電圧の検出信号Ｓｏｕｔを
出力端子７５から出力するコリオリ力検出回路４０が接
続されている。

【００２６】発振回路２０は、＋側駆動電極１２ａに接
続されたＩ／Ｖ変換回路２１を有している。Ｉ／Ｖ変換
回路２１は、＋側駆動電極１２ａの出力電流を電圧に変
換する回路である。Ｉ／Ｖ変換回路２１には、この出力
電圧の高周波成分を除去するＬＰＦ２３が接続されると
共に、アンプ２２が接続されている。アンプ２２には、
この出力電圧を基準信号Ｓ２２として入力する同期検波
回路６０が接続されている。

【００２７】ＬＰＦ２３には、起動補償回路２４を介し
てＡＧＣ回路２５が接続されている。起動補償回路２４
は、補償信号Ｓ３３に基づき、圧電振動子１１が起動期
間のときにはゲインを大きく（例えば、数倍〜１００倍
程度）し、この起動期間経過後の安定期間のときにはゲ
インを小さく（例えば、１）する回路である。ＡＧＣ回
路２５は、起動補償回路２４の出力電圧を入力し、制御
電圧Ｖ３２に基づきゲインが制御される回路であり、こ
の回路の出力端子がバッファアンプ２６を介して−側駆
動電極１２ｂに接続されている。

【００２８】Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力端子には、この
出力電圧を増幅する演算増幅器（以下「オペアンプ」と
いう。）２７が接続されている。オペアンプ２７の出力
端子には、バッファアンプ２８が接続され、この出力端
子が出力電圧Ｖｏｕｔを出力する発振回路２０の出力端
子２９に接続されている。

【００２９】出力端子２９には、出力電圧ＶｏｕｔをＤ
Ｃ電圧に整流してＤＣ電流Ｉ_１を出力する整流回路３０
が接続されている。又、この発振回路２０には、基準電
源回路３１が設けられている。基準電源回路３１は、電
源電圧の変化や温度変化等に対して一定の電圧を生成
し、この一定の電圧に基づき、整流回路３０の持つ温度
係数を相殺するような基準電流Ｉ_２（又は基準電圧）を
出力する回路であり、この出力端子と整流回路３０の出
力端子とに、比較手段３２が接続されている。

【００３０】比較手段３２は、基準電流Ｉ_２（又は基準
電圧）とＤＣ電流Ｉ_１（又はＤＣ電圧）とを比較し、こ
の電流差を積分して制御電圧Ｖ３２を出力（又は電圧差
を制御電圧Ｖ３２として出力）するものであり、この出
力端子にＡＧＣ回路２５及び補償制御回路３３が接続さ
れている。補償制御回路３３は、制御電圧Ｖ３２に基づ
いて圧電振動子１１の起動期間とこの起動期間経過後の
安定期間とを検出し、補償信号Ｓ３３を出力して起動補
償回路３４へ与える回路である。この起動補償回路２４
及び補償制御回路３３により、起動補償用の増幅手段が
構成されている。

【００３１】＋側検出電極１３ａ及び−側検出電極１３
ｂに接続されたコリオリ力検出回路４０は、角速度検出
回路５０、同期検波回路６０、及びＤＣ化出力回路７０
を有し、これらが縦続接続されている。角速度検出回路
５０は、この入力端子が＋側検出電極１３ａ及び−側検
出電極１３ｂに接続され、圧電振動子１１の振動によっ
て該検出電極１３ａ，１３ｂから出力される電荷を入力
し、ＡＣ信号（例えば、角速度検出信号）Ｓ５３を出力
する回路であり、＋側検出電極１３ａに接続されたＩ／
Ｖ変換回路５１と、−側検出電極１３ｂに接続されたＩ
／Ｖ変換回路５２とを有し、これらの出力側に差動アン
プ５３が接続されている。

【００３２】Ｉ／Ｖ変換回路５１，５２は、圧電振動子
１１に加速度が加わったときに検出電極１３ａ，１３ｂ
に逆相の電流が発生するので、これを電圧に変換する回
路であり、カレントアンプ等で構成されている。差動ア
ンプ５３は、２つのＩ／Ｖ変換回路５１，５２の出力電
圧の差を増幅する回路であり、又発振回路２０の駆動信
号によるクロストーク等の同相信号をキャンセルする機
能を有している。差動アンプ５３の出力端子には、同期
検波回路６０が接続されている。

【００３３】同期検波回路６０は、差動アンプ５３から
出力された角速度検出信号Ｓ５３を、アンプ２２から出
力された基準信号Ｓ２２で同期検波を行い、この検波結
果の検波信号Ｓ６３を出力する回路であり、反転出力回
路６１、非反転出力回路６２、及び切換え手段（例え
ば、スイッチ）６３で構成されている。反転出力回路６
１は、入力端子が差動アンプ５３の出力端子に接続さ
れ、該差動アンプ５３から出力される角速度検出信号Ｓ
５３を反転して反転出力信号Ｓ６１を出力する回路であ
り、反転アンプ等で構成されている。非反転出力回路６
２は、入力端子が差動アンプ５３の出力端子に接続さ
れ、該差動アンプＳ５３から出力される角速度検出信号
Ｓ５３を反転せずに非反転出力信号Ｓ６２を出力する回
路であり、非反転アンプ等で構成されている。

【００３４】反転出力回路６１及び非反転出力回路６２
の出力端子には、スイッチ６３が接続されている。スイ
ッチ６３は、アンプ２２から出力される基準信号Ｓ２２
に基づき、反転出力信号Ｓ６１と非反転出力信号Ｓ６３
とを切換え、同期検波を実行して同一極性の検波信号Ｓ
６３を出力するものであり、この出力端子にＤＣ化出力
回路７０が接続されている。

【００３５】ＤＣ化出力回路７０は、検波信号Ｓ６３を
入力し、このＤＣ成分に比例したＤＣ信号に変換し、Ｄ
Ｃ検出信号Ｓｏｕｔをコリオリ力検出回路４０の出力端
子７５へ出力する回路であり、ＬＰＦ７１、増幅回路７
２、感度制御回路７３、及び０点制御回路７４等を有し
ている。ＬＰＦ７１は、入力端子がスイッチ６３の出力
端子に接続され、該スイッチ６３の出力電圧である検波
信号Ｓ６３の高周波成分を除去する回路であり、この出
力端子に増幅回路７２が接続されている。

【００３６】増幅回路７２には、感度制御用の制御信号
Ｓ７３を出力する感度制御回路７３と、０点制御を行う
ための制御信号Ｓ７４を出力する０点制御回路７４とが
接続され、該増幅回路７２の出力端子が、出力端子７５
に接続されている。増幅回路７２は、ＬＰＦ７１の出力
電圧に対し、制御信号Ｓ７３及びＳ７４に基づき、感度
と０点電圧の補正を行い、角速度に比例したＤＣ電圧の
検出信号Ｓｏｕｔを出力端子７５へ出力する回路であ
る。

【００３７】次に、図１の角速度センサの発振回路２０
の動作（ａ）と、コリオリ力検出回路４０の動作（ｂ）
とを説明する。 （ａ）発振回路２０の動作 電源電圧を印加して圧電振動子１１を振動させるための
起動期間においては、比較手段３２から出力される制御
電圧Ｖ３２が小さいので、補償制御回路３３によって該
圧電振動子１１の起動期間が検出され、この補償制御回
路３３から出力される補償信号Ｓ３３により、起動補償
回路２４のゲインが大きくなる。バッファアンプ２６か
ら出力されるＡＣ駆動電圧Ｖａが駆動電極１２ｂに与え
られ、圧電振動子１１が振動を開始する。

【００３８】圧電振動子１１が振動を開始すると、駆動
電極１２ａの出力電流がＩ／Ｖ変換回路２１で電圧に変
換される。このＩ／Ｖ変換回路２１の出力電圧は、ＬＰ
Ｆ２３で高周波成分が除去された後、ゲインの大きな起
動補償回路２４によって増幅される。この増幅された電
圧は、ＡＧＣ回路２５及びバッファアンプ２６を介して
駆動電極１２ｂに与えられるので、圧電振動子１１の特
定方向の振動が促進され、この圧電振動子１１が速やか
に起動する。

【００３９】圧電振動子１１が起動後安定期間になる
と、ＡＣ駆動電圧Ｖａによって圧電振動子１１が一定の
周波数で特定方向に振動する。すると、駆動電極１２ａ
の出力電流がＩ／Ｖ変換回路２１で電圧に変換され、オ
ペアンプ２７で増幅され、バッファアンプ２８を介して
出力電圧Ｖｏｕｔが出力端子２９から出力される。

【００４０】出力電圧Ｖｏｕｔは、整流回路３０でＤＣ
電流Ｉ_１（又はＤＣ電圧）に変換されて比較手段３２へ
送られるので、この比較手段３２から出力される制御電
圧Ｖ３２が大きくなり、補償制御回路３３によって圧電
振動子１１の振動状態が安定になったことが検出され、
補償信号Ｓ３３が出力される。この補償信号Ｓ３３によ
って起動補償回路２４のゲインが小さくなり、バッファ
アンプ２６から出力されるＡＣ駆動電圧Ｖａによって圧
電振動子１１が一定の周波数で特定方向の振動を継続す
る。

【００４１】（ｂ）コリオリ力検出回路４０の動作 一定の周波数で特定方向に振動している圧電振動子１１
に角速度が加わると、この圧電振動子１１にコリオリ力
Ｆが作用し、該圧電振動子１１の特定方向の振動方向に
対して直交する方向の振動が生まれ、この振動によって
圧電振動子１１に発生する電荷が検出電極１３ａ，１３
ｂによって検出され、この検出電流が検出電極１３ａ，
１３ｂから出力される。この検出電流は、Ｉ／Ｖ変換回
路５１，５２で電圧に変換され、これらのＩ／Ｖ変換回
路５１，５２の出力電圧が差動アンプ５３で差動増幅さ
れ、この差動アンプ５３から角速度検出信号Ｓ５３が出
力され、同期検波回路６０へ送られる。

【００４２】同期検波回路６０では、角速度検出信号Ｓ
５３が反転出力回路６１で反転され、反転出力信号Ｓ６
１が生成されてスイッチ６３へ送られる。さらに、角速
度検出信号Ｓ５３が非反転出力回路６２へ入力され、こ
の非反転出力回路６２で非反転出力信号Ｓ６２が生成さ
れ、スイッチ６３へ送られる。スイッチ６３では、アン
プ２２から出力される基準信号Ｓ２２に基づき、反転出
力信号Ｓ６１と非反転出力信号Ｓ６２とを切換え、同期
検波を実行して検波結果である検波信号Ｓ６３を出力
し、ＤＣ化出力回路７０へ送る。

【００４３】ＤＣ化出力回路７０では、ＬＰＦ７１によ
り、検波信号Ｓ６３の振幅とＤＣ成分に比例したＤＣ信
号に変換され、増幅回路７２へ送られる。増幅回路７２
では、感度制御回路７３及び０点制御回路７４から与え
られる制御信号Ｓ７３及びＳ７４に基づき、ＬＰＦ７１
から出力されるＤＣ信号に対して感度と０点電圧を補正
（調整）し、角速度に比例したＤＣ検出信号Ｓｏｕｔを
出力端子７５へ出力する。

【００４４】以上のように、この第１の実施形態では、
次の（ｉ）〜（iii）のような効果がある。 （ｉ） 起動補償回路２４及び補償制御回路３３を設け
たので、圧電振動子１１の起動期間において該起動補償
回路２４のゲインが大きくなり、該圧電振動子１１を短
時間に起動できる。

【００４５】（ii） ＡＧＣ回路２５を設けたので、電
源電圧の変化や周囲温度の変化、あるいは回路部品のば
らつき等を打ち消して圧電振動子１１の駆動電極１２ａ
の出力振幅が一定に保たれる。このため、アンプ２２の
出力電圧である基準信号Ｓ２２が電源電圧の変化や周囲
温度の変化等によって変動せず、この基準信号Ｓ２２に
より、差動アンプ５３の出力電圧である角速度検出信号
Ｓ５３が同期検波回路６０で同期検波されるので、電源
電圧の変化や周囲温度の温度変化、あるいは回路部品の
ばらつき等が消去されたＤＣ検出信号Ｓｏｕｔを出力端
子７５から出力できる。

【００４６】（iii） 従来の乗算器等を用いた同期検波
回路と比較して、素子数が少なく、かつ高精度な同期検
波回路６０を実現することができる。しかも、この同期
検波回路６０のＩＣ化が容易となってチップサイズを小
さくすることができ、角速度センサの超小型化及び低価
格化を実現できる。

【００４７】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態を示す同期検波回路の概略の構成図であり、
第１の実施形態を示す図１中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。

【００４８】この同期検波回路６０Ａは、図１の角速度
センサにおいて、同期検波回路６０に代えて設けられる
回路である。同期検波回路６０Ａは、角速度検出信号Ｓ
５３が入力される切換え手段（例えば、スイッチ）６４
を有している。スイッチ６４は、角速度検出信号Ｓ５３
を入力する入力端子６４ａと、基準信号Ｓ２２により切
換えられる出力用の第１の端子６４ｂ及び第２の端子６
４ｃとを有している。第１の端子６４ｂには、図１と同
様の非反転出力回路６２の入力端子が接続され、さらに
第２の入力端子６４ｃにも、図１と同様の反転出力回路
６１の入力端子が接続されている。

【００４９】反転出力回路６１は、スイッチ６４の端子
６４ｃからの信号を反転して反転出力信号Ｓ６１を出力
する回路であり、反転バッファ等で構成されている。非
反転出力回路６２は、スイッチ６４の端子６４ｂからの
信号を反転せずに非反転出力信号Ｓ６２を出力する回路
であり、非反転バッファ等で構成されている。反転出力
回路６１の出力端子と非反転出力回路６２の出力端子と
は接続され、検波信号Ｓ６３を出力して図１のＤＣ化出
力回路７０へ送るようになっている。

【００５０】このような同期検波回路６０Ａでは、図１
の差動アンプ５３から出力された角速度検出信号Ｓ５３
が入力されると、スイッチ６４により、基準信号Ｓ２２
に基づき、該角速度検出信号Ｓ５３の正極性側と負極性
側とが切換えられて第１の端子６４ｂと第２の端子６４
ｃから交互に出力される。

【００５１】例えば、端子６４ｂから角速度検出信号Ｓ
５３の正極性側が出力され、端子６４ｃからその負極性
側が出力されると、該角速度検出信号Ｓ５３の正極性側
が非反転出力回路６２で反転されずに非反転出力信号Ｓ
６２が生成され、該角速度検出信号Ｓ５３の負極性側が
反転出力回路６１で反転されて反転出力信号Ｓ６１が生
成される。これらの反転出力信号Ｓ６１と非反転出力信
号Ｓ６２が加算され、同期検波結果である同一極性（例
えば、正極性）の検波信号Ｓ６３が生成され、図１のＤ
Ｃ化出力回路７０へ送られる。

【００５２】以上のように、この第２の実施形態では、
第１の実施形態とほぼ同様の効果がある。

【００５３】（第３の実施形態）図４は、本発明の第３
の実施形態を示す同期検波回路の概略の回路図であり、
第１の実施形態を示す図１中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。

【００５４】この同期検波回路は、図１の角速度センサ
において、同期検波回路６０に代えて設けられる回路で
ある。図１の差動アンプ５３の出力端子には、直流成分
カット用のフィルタ８１が接続されている。フィルタ８
１は、差動アンプ５３の出力端子に接続された直流成分
カット用のコンデンサ８１ａと、このコンデンサ８１ａ
と基準電位（例えば、アナロググランド（以下「ＡＧＮ
Ｄ」という。）電位）との間に接続された抵抗８１ｂと
で構成され、該コンデンサ８１ａの出力信号のＤＣバイ
アスがＡＧＮＤ電位に固定されている。

【００５５】ＤＣバイアスをＡＧＮＤ電位としたコンデ
ンサ８１ａの出力端子には、反転アンプ８２と非反転ア
ンプ８３とが接続されている。反転アンプ８２は、フィ
ルタ８１の出力信号を反転増幅して反転出力信号Ｓ８２
を出力する回路であり、フィルタ８１の出力信号を入力
する入力抵抗８２ａと、帰還抵抗８２ｂと、オペアンプ
８２ｃとで構成されている。非反転アンプ８３は、フィ
ルタ８１の出力信号を非反転増幅して非反転出力信号Ｓ
８３を出力する回路であり、ＡＧＮＤ電位固定用の抵抗
８３ａと、帰還抵抗８３ｂと、オペアンプ８３ｃとで構
成されている。

【００５６】反転アンプ８２の出力端子は、制御信号Ｓ
８７によりオン、オフ動作するスイッチ８４を介して、
出力ノードＮ８５に接続されている。非反転アンプ８３
の出力端子は、制御信号Ｓ８６によりオン、オフ動作す
るスイッチ８５を介して、出力ノードＮ８５に接続され
ている。出力ノードＮ８５は、検波信号Ｓ６３を出力す
るノードであり、図１のＬＰＦ７１の入力端子に接続さ
れている。

【００５７】図１のアンプ２２の出力端子は、反転アン
プ８６の入力端子に接続されている。反転アンプ８６
は、アンプ２２から出力される基準信号Ｓ２２を反転増
幅して、スイッチ８５を切換えるための方形波の制御信
号Ｓ８６をノードＮ８６から出力する回路であり、基準
信号Ｓ２２を入力する入力抵抗８６ａ、帰還抵抗８６
ｂ、及びオペアンプ８６ｃで構成されている。ノードＮ
８６には、反転アンプ８７の入力端子が接続されてい
る。反転アンプ８７は、ノードＮ８６から入力される制
御信号Ｓ８６を反転増幅して、スイッチ８４を切換える
ための方形波の制御信号Ｓ８７を出力する回路であり、
制御信号Ｓ８６を入力する入力抵抗８７ａ、帰還抵抗８
７ｂ、及びオペアンプ８７ｃで構成されている。

【００５８】図１のアンプ２２から出力された基準信号
Ｓ２２は、反転アンプ８６で反転増幅されて制御信号Ｓ
８６が生成され、この制御信号Ｓ８６が反転アンプ８７
で反転増幅されて制御信号Ｓ８７が生成され、これらの
相補的な制御信号Ｓ８７とＳ８６により、スイッチ８４
と８５が交互にオン、オフ動作する。即ち、アンプ２２
から出力される基準信号Ｓ２２によりスイッチ８４，８
５のオン、オフが制御され、スイッチ８４がオンしてい
るときはスイッチ８４がオフしており、スイッチ８４が
オフしているときはスイッチ８５がオンしているような
動作を行うようになっている。

【００５９】図５は、図４の動作波形図である。この図
５の角速度検出信号Ｓ５３の波形として、例えば、圧電
振動子１１が右回転したときが実線で、左回転したとき
が破線で示されている。又、スイッチ８４，８５は、例
えば、制御信号Ｓ８７，Ｓ８６が“Ｈ”レベルのときに
オンし、“Ｌ”レベルのときにオフすると仮定する。

【００６０】以下、図５の動作波形図を参照しつつ、図
４の同期検波回路の動作を説明する。図１の差動アンプ
５３から出力された角速度検出信号Ｓ５３が入力される
と、この角速度検出信号Ｓ５３から、フィルタ８１によ
って交流成分が取出される。このフィルタ８１の出力信
号は、反転アンプ８２で反転増幅されて反転出力信号Ｓ
８２に変換され、スイッチ８４へ入力され、さらに該フ
ィルタ８１の出力信号が、非反転アンプ８３で非反転増
幅されて非反転出力信号Ｓ８３に変換され、スイッチ８
５へ入力される。

【００６１】図１のアンプ２２から出力された基準信号
Ｓ２２は、差動アンプ５３から出力される角速度検出信
号Ｓ５３と完全に同期しながら、図４の同期検波回路に
入力される。入力された基準信号Ｓ２２は、反転アンプ
８６で反転増幅されて制御信号Ｓ８６が生成され、さら
にこの制御信号Ｓ８６が反転アンプ８７で反転増幅され
て制御信号Ｓ８７が生成される。この制御信号Ｓ８７，
Ｓ８６によりスイッチ８４，８５がオン、オフ動作す
る。

【００６２】例えば、制御信号Ｓ８７が“Ｈ”レベル、
Ｓ８６が“Ｌ”レベルのとき、スイッチ８４がオンし、
スイッチ８５がオフする。制御信号Ｓ８７が“Ｌ”レベ
ル、制御信号Ｓ８６が“Ｈ”レベルのとき、スイッチ８
４がオフし、スイッチ８５がオンする。よって、基準信
号Ｓ２２が“Ｈ”レベルのときには、スイッチ８４がオ
ン（スイッチ８５がオフ）し、角速度検出信号Ｓ５３の
反転した検出信号Ｓ６３が出力ノードＮ８５から出力さ
れる。基準信号Ｓ２２が“Ｌ”レベルのときは、スイッ
チ８５がオン（スイッチ８４がオフ）し、角速度検出信
号Ｓ５３と同極性の非反転の検波信号Ｓ６３が出力ノー
ドＮ８５から出力される。

【００６３】このような動作により、同期検波回路の出
力ノードＮ８５から出力される検波信号Ｓ６３におい
て、右回転したときと仮定した実線で示した信号がＡＧ
ＮＤ電位より−側だけに集まり、左回転したときと仮定
した破線で示した信号がＡＧＮＤ電位より＋側だけに集
まり、これによって同期検波が実現される。

【００６４】以上のように、この第３の実施形態では、
次の（ｉ）〜（ｖ）のような効果等がある。 （ｉ） 従来の同期検波回路では、例えば、角速度検出
信号Ｓ５３と基準信号Ｓ２２とを乗算器で乗算すること
により、検波信号Ｓ６３を出力しているので、角速度検
出信号Ｓ５３や基準信号Ｓ２２にノイズがあると、これ
らが掛算されるため、検出信号Ｓ６３に大きなノイズが
現れる。これに対し、本実施形態では、角速度検出信号
Ｓ５３を反転アンプ８２で反転出力信号Ｓ８２に変換す
ると共に、非反転アンプ８３で非反転出力信号Ｓ８３に
変換し、これらをスイッチ８４と８５で切換えて検波信
号Ｓ６３を出力しているので、この検波信号Ｓ６３のノ
イズが非常に小さなものとなり、従来に比べて同期検波
精度が高い。一方、本実施形態の同期検波回路は、スイ
ッチ８４，８５を用いているので、動作速度を速くする
とスイッチングノイズによる悪影響が考えられるので、
例えば、数ＫＨｚ帯程度までの比較的遅い動作に適して
いる。スイッチングノイズによる悪影響防止対策とし
て、制御信号Ｓ８６，Ｓ８７生成用の反転アンプ８６，
８７により、該制御信号Ｓ８６，Ｓ８７の立上がりと立
下り速度を少し緩慢にすることにより、スイッチングノ
イズの悪影響を防止している。よって、簡単な回路構成
で、精度の高い同期検波回路を実現できる。

【００６５】（ii） 図１の角速度センサ全体の回路構
成を簡単にするために、発振回路２０において、補償回
路等を少なくしてこの発振回路２０の回路構成を簡単に
することが考えられる。しかし、発振回路２０内の補償
回路等を省略すると、アンプ２２から出力される基準信
号Ｓ２２にノイズが乗るおそれがある。しかし、たとえ
基準信号Ｓ２２にノイズが含まれていても、これを反転
アンプ８６及び８７で波形整形しているので、検波信号
Ｓ６３のノイズを小さくでき、同期検波精度を向上でき
る。

【００６６】（iii)本実施形態の同期検波回路は、反転
アンプ８２，８６，８７及び非反転アンプ８３等を用い
て構成しているので、単一電源電圧で動作可能であり、
又低電源電圧（例えば、３Ｖ程度）で動作可能である。
さらに、例えば、ＦＥＴの１つであるＮチャネル型ＭＯ
Ｓトランジスタ（以下「ＮＭＯＳ」という。）及びＰチ
ャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下「ＰＭＯＳ」とい
う。）からなる相補型ＭＯＳトランジスタ（以下「ＣＭ
ＯＳ」という。）等で構成することにより、低消費電力
化を図ることも可能である。

【００６７】（iV）角速度検出信号Ｓ５３を反転させる
ための反転アンプ８２と反転させない非反転アンプ８３
とが必要となるが、これらに対してスイッチ８４，８５
を共用しているので、回路構成を簡略化できる。そのた
め、例えば、個別集積回路（discrete IC）等のディス
クリート部品で同期検波回路を実現する場合等、部品点
数自体を削減することを要求される場合等に、有効な同
期検波回路を実現できる。

【００６８】（ｖ）図１では、アンプ２２から出力され
る基準信号Ｓ２２は、差動アンプ５３から出力される角
速度検出信号Ｓ５３と完全に同期しながら、図４の同期
検波回路に入力されるようになっている。ところが、図
５において、例えば、角速度検出信号Ｓ５３がＡＧＮＤ
電位と交差する時刻と、基準信号Ｓ２２の立下り時刻あ
るいは立上がり時刻との位相がずれた場合、同期検波回
路から出力される検波信号Ｓ６３に、逆極性のパルス状
のノイズが発生する。このようなノイズは、図１のＤＣ
化出力回路７０内のＬＰＦ７１で除去したり、さらには
増幅回路７２で感度や０点電圧の調整を行うことによ
り、消去が可能である。

【００６９】又、このようなノイズの他の消去方法とし
て、例えば、図４のフィルタ８１の入力側、あるいは反
転アンプ８６の入力側に、位相調整回路を設け、角速度
検出信号Ｓ５３と基準信号Ｓ２２との位相ずれを調整す
るようにしてもよい。この位相調整回路の構成例の回路
図を、図６（ａ）、（ｂ）に示す。

【００７０】図６（ａ）の位相調整回路８８は、入力抵
抗８８ａ、入力可変抵抗８８ｂ、コンデンサ８８ｃ、入
力抵抗８８ｄ、帰還抵抗８８ｅ、及びオペアンプ８８ｆ
により構成されている。入力抵抗８８ａ及び可変抵抗８
８ｂは、オペアンプ８８ｆの＋側入力端子に接続され、
この＋側入力端子がコンデンサ８８ｃを介してＡＧＮＤ
に接続されている。オペアンプ８８ｆの−側入力端子に
は、入力抵抗８８ｄが接続され、さらにこのオペアンプ
８８ｆの−側入力端子と出力端子との間に、帰還抵抗８
８ｅが接続されている。このような位相調整回路８８で
は、可変抵抗８８ｂを調整することにより、位相を変え
ることができる。

【００７１】図６（ｂ）の位相調整回路８９は、入力コ
ンデンサ８９ａ、抵抗８９ｂ、可変抵抗８９ｃ、入力抵
抗８９ｄ、帰還抵抗８９ｅ、及びオペアンプ８９ｆによ
り構成されている。オペアンプ８９ｆの＋側入力端子に
は、入力コンデンサ８９ａが接続されると共に、該＋側
入力端子が抵抗８９ｂ及び可変抵抗８９ｃを介してＡＧ
ＮＤに接続されている。オペアンプ８９ｆの−側入力端
子には、入力抵抗８９ｄが接続されると共に、該オペア
ンプ８９ｆの−側入力端子と出力端子との間に、帰還抵
抗８９ｅが接続されている。このような位相調整回路で
は、可変抵抗８９ｃを調整することにより、位相を変え
ることができる。

【００７２】（第４の実施形態）図７は本発明の第４の
実施形態を示す同期検波回路の概略の回路図であり、第
１の実施形態を示す図１及び第３の実施形態を示す図４
中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

【００７３】この同期検波回路は、図１の角速度センサ
において、同期検波回路６０に代えて設けられる回路で
あり、第２の実施形態を示す図３の同期検波回路と基本
原理が類似している。

【００７４】図７の同期検波回路は、図１の差動アンプ
５３から出力される角速度検出信号Ｓ５３と、アンプ２
２から出力される基準信号Ｓ２２とを入力し、該基準信
号Ｓ２２に基づきスイッチ９１，９２，９３，９４の結
線状態を切換えることにより、例えば、基準信号Ｓ２２
が“Ｈ”レベルのときに差動アンプ９５を反転アンプと
して動作させ、基準信号Ｓ２２が“Ｌ”レベルのときに
差動アンプ９５を非反転アンプとして動作させ、該差動
アンプ９５から検波信号Ｓ６３を出力するようになって
いる。

【００７５】即ち、図１の差動アンプ５３の出力端子
に、図４と同様の直流成分カット用フィルタ８１が接続
されている。フィルタ８１の出力端子は、スイッチ９
１、ノードＮ９２、及びスイッチ９２を介して基準電位
（例えば、ＡＧＮＤ電位）に接続されると共に、スイッ
チ９３、ノードＮ９４、及びスイッチ９４を介してＡＧ
ＮＤ電位に接続されている。

【００７６】図１のアンプ２２の出力端子に、図４と同
様の制御信号生成用の反転アンプ８６及び８７が接続さ
れている。反転アンプ８６から出力される制御信号Ｓ８
６により、スイッチ９２，９３がオン、オフ動作する。
さらに、反転アンプ８７から出力される制御信号Ｓ８７
により、スイッチ９１，９４がオン、オフ動作する。つ
まり、アンプ２２から出力された基準信号Ｓ２２から、
反転アンプ８６，８７によってスイッチ切換え用の制御
信号Ｓ８６，Ｓ８７が生成され、この制御信号Ｓ８６，
Ｓ８７によってスイッチ９１〜９４がオン、オフ動作す
る。スイッチ９２，９３がオンするときは、スイッチ９
１，９４がオフし、スイッチ９２，９３がオフするとき
は、スイッチ９１，９４がオンするような動作を行う。

【００７７】ノードＮ９２，Ｎ９３には、差動アンプ９
５が接続されている。差動アンプ９５は、ノードＮ９２
に接続された入力抵抗９５ａ、ノードＮ９４に接続され
た入力抵抗９５ｂ、該抵抗９５ｂとＡＧＮＤとの間に接
続された抵抗９５ｃ、帰還抵抗９５ｄ、及びオペアンプ
９５ｅにより構成され、このオペアンプ９５ｅの出力端
子から出力される検波信号Ｓ６３が、図１のＬＰＦ７１
へ与えられるようになっている。

【００７８】図８は、図７の動作波形図である。この図
８では、図５の動作波形図と同様に、例えば、圧電振動
子１１が右回転したときの信号が実線で示され、左回転
したときの信号が破線で示されている。又、スイッチ２
１〜９４は、例えば、制御信号Ｓ８６，Ｓ８７が“Ｈ”
レベルのときにオンし、“Ｌ”レベルのときにオフする
と仮定する。

【００７９】以下、図８の動作波形図を参照しつつ、図
７の同期検波回路の動作を説明する。図１の差動アンプ
５３からの角速度検出信号Ｓ５３と、アンプ２２からの
基準信号Ｓ２２とが入力されると、角速度検出信号Ｓ５
３から、フィルタ８１で交流成分が取出され、スイッチ
９１，９３に入力される。基準信号Ｓ２２は、角速度検
出信号Ｓ５３と完全に同期しながら図７の同期検波回路
に入力され、該基準信号Ｓ２２から反転アンプ８６，８
７によって制御信号Ｓ８６，Ｓ８７が生成される。制御
信号Ｓ８６とＳ８７は相互に反転した信号であり、該制
御信号Ｓ８６によってスイッチ９２，９３がオン、オフ
動作し、制御信号Ｓ８７によってスイッチ９１，９４が
オン、オフ動作する。

【００８０】基準信号Ｓ２２が“Ｈ”レベルのときは、
角速度検出信号Ｓ５３のＡＣ成分がそのまま信号Ｓ９２
としてノードＮ９２から出力され、基準信号Ｓ２２が
“Ｌ”レベルのときは、その信号Ｓ９２がＡＧＮＤ電位
に固定される。同様に、基準信号Ｓ２２が“Ｌ”レベル
のときには、角速度検出信号Ｓ５３のＡＣ成分がそのま
ま信号Ｓ９４としてノードＮ９４から出力され、基準信
号Ｓ２２が“Ｈ”レベルのときは、その該信号Ｓ９４が
ＡＧＮＤ電位に固定される。

【００８１】このスイッチ９１〜９４の動作によって結
線状態が切換えられ、差動アンプ９５は、基準信号Ｓ２
２が“Ｈ”レベルのときに反転アンプとなり、ノードＮ
９２，Ｎ９４から与えられた信号Ｓ９２，Ｓ９４のＡＣ
成分を反転増幅して検波信号Ｓ６３を出力し、基準信号
Ｓ２２が“Ｌ”レベルのときに非反転アンプとなり、ノ
ードＮ９２，Ｎ９４から与えられた信号Ｓ９２，Ｓ９４
のＡＣ成分を非反転増幅して検波信号Ｓ６３を出力す
る。

【００８２】このような動作により、差動アンプ９５か
ら出力される検波信号Ｓ６３において、右回転したとき
と仮定した実線で示した信号がＡＧＮＤ電位より−側だ
けに集まり、左回転したときと仮定した破線で示した信
号がＡＧＮＤ電位より＋側だけに集まり、これによって
同期検波が実現される。

【００８３】以上のように、この第４の実施形態では、
第３の実施形態の効果等の（ｉ）〜（iii）及び（ｖ）
と同様の効果等がある他に、次のような効果もある。こ
の第４の実施形態では、差動アンプ９５の入力側の接続
状態をスイッチ９１〜９４で切換えることにより、同期
検波を実現している。そのため、オペアンプ等の回路規
模の大きいアナログ回路を少なくし、構成の簡単なスイ
ッチ９１〜９４を用いることで、オペアンプの数の削減
を要求されるＩＣ等に有効な同期検波回路を実現するこ
とができる。

【００８４】（第５の実施形態）図９（ａ）〜（ｃ）
は、第１〜第４の実施形態のスイッチ６３，６４，８
４，８５，９１〜９４の構成例を示す回路図である。

【００８５】図９（ａ）に示すスイッチ１００は、制御
信号Ｓ１００によってオン、オフ動作するものであり、
バイポーラトランジスタや、ＦＥＴ等のユニポーラトラ
ンジスタ等の種々の素子や論理回路等で構成できる。

【００８６】特に、スイッチ１００をトランジスタ等の
素子で構成すると、回路のＩＣ化が容易な同期検波回路
を実現することができ、角速度センサの小型化及び軽量
化に寄与することができる。

【００８７】図９（ｂ）に示すスイッチは、ＰＭＯＳ及
びＮＭＯＳからなるＣＭＯＳを用いたアナログスイッチ
１０１で構成され、これが入力端子ＩＮと出力端子ＯＵ
Ｔとの間に接続されている。アナログスイッチ１０１を
オン、オフ動作させるための制御信号Ｓ１００は、該ア
ナログスイッチ１０１を構成するＮＭＯＳのゲートに供
給され、さらにこの制御信号Ｓ１００が反転アンプ１０
２で反転され、該アナログスイッチ１０１を構成するＰ
ＭＯＳのゲートに供給されている。例えば、制御信号Ｓ
１００が“Ｈ”レベルのときにアナログスイッチ１０１
がオンし、“Ｌ”レベルのときにオフする。

【００８８】このように、アナログスイッチ１０１と反
転アンプ１０２を組合せることにより、該アナログスイ
ッチ１０１のスイッチング特性を滑らかにすることがで
き、スイッチングノイズ等の回路系全体のノイズ防止を
図ることが可能になる。特に、ノイズの影響を受けやす
い角速度センサの高感度化及び高精度化に寄与すること
ができる。

【００８９】図９（ｃ）に示すスイッチは、ＣＭＯＳを
用いたアナログスイッチ１０１と、制御信号Ｓ１００を
反転するインバータ１０３とで構成され、制御信号Ｓ１
００及びインバータ１０３の出力によってアナログスイ
ッチ１０１がオン、オフ動作する。即ち、入力端子ＩＮ
と出力端子ＯＵＴとの間に接続されたアナログスイッチ
１０１は、例えば、制御信号Ｓ１００が“Ｈ”レベルの
ときにオンし、“Ｌ”レベルのときにオフする。

【００９０】このように、アナログスイッチ１０１とイ
ンバータ１０３を組合せることにより、スイッチング特
性を滑らかにすることができ、スイッチングノイズ等の
回路系全体のノイズ防止を図ることが可能になる。特
に、インバータ１０３をＣＭＯＳで構成することによ
り、ＩＣ化が容易になり、ノイズの影響を受けやすい角
速度センサの小型化、高感度化、高精度化に寄与するこ
とができる。

【００９１】（変形例）本発明は、上記実施形態に限定
されず、種々の変形が可能である。この変形例として
は、例えば、次の（１）〜（４）のようなものがある。

【００９２】（１） 図１の圧電振動子１１は、音叉型
水晶振動子を例にとって説明したが、音叉型以外の音片
型、Ｈ型、リング型等の他の形式のものを用いたり、振
動子材料として水晶以外の他の圧電材料を用いることも
可能である。さらに、駆動電極１２ａ，１２ｂや検出電
極１３ａ、１３ｂの数や配置位置等は、適宜変更可能で
ある。

【００９３】（２） 図１の発振回路２０は、補正回路
等を省略してより簡単な回路構成にすることも可能であ
る。

【００９４】（３） 角速度検出回路５０は、２つのＩ
／Ｖ変換回路５１，５２の出力を差動アンプ５３で差動
増幅し、角速度検出信号Ｓ５３を出力するようにしてい
るので、検出精度や安定性がよい。この角速度検出回路
５０の回路構成をより簡単にするために、１つのＩ／Ｖ
変換回路等で構成することも可能である。この場合、例
えば、圧電振動子１１に設けられる２つの検出電極１３
ａ又は１３ｂのいずれか一方をＡＧＮＤに接続し、他方
の電極から出力された電荷を１つのＩ／Ｖ変換回路で電
圧に変換して角速度検出信号Ｓ５３を生成すればよい。
これにより、角速度センサの回路構成をより簡単化でき
る。

【００９５】（４） 同期検波回路６０，…やＤＣ化出
力回路７０は、図示以外の素子等を用いて他の回路構成
に変更することも可能である。また、同期検波回路６
０，…は、角速度センサ以外の他の回路や装置等にも適
用可能である。

【００９６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、従来の乗算器等を用いた同期検波回路に比
べ、素子数が少なく、かつ高精度な同期検波回路を実現
することができ、ＩＣ化した場合でもチップサイズを小
さくできる。よって、この同期検波回路を用いて角速度
センサを構成すれば、超小型化及び低価格化を実現でき
る。

【００９７】第２及び第４の発明によれば、交流信号を
入力するために反転出力回路と非反転出力回路とを設け
たので、これらに対して切換え手段を共用でき、回路構
成を簡略化することができる。そのため、ディスクリー
ト部品等で同期検波回路を実現する場合等、部品点数自
体を削減することを要求される場合等に、有効な同期検
波回路を実現できる。

【００９８】第３〜第５の発明によれば、切換え手段
（スイッチ）と出力回路（差動アンプ）とで構成したの
で、例えば、出力回路や差動アンプを構成するオペアン
プ等の回路規模が大きいアナログ回路を減らし、構成の
簡単なスイッチ等の切換え手段を用いることにより、オ
ペアンプ等の数の削減を要求されるＩＣ等の有効な同期
検波回路を実現できる。

【００９９】第６及び第７の発明によれば、スイッチを
ＦＥＴ等のトランジスタで構成したので、回路のＩＣ化
が容易な同期検波回路を実現することができ、これによ
って角速度センサの小型化及び軽量化に寄与することが
できる。

【０１００】第８及び第９の発明によれば、第１及び第
２のＦＥＴと反転回路とを組合せてスイッチを構成した
ので、スイッチング特性を滑らかにすることができ、ス
イッチングノイズ等の回路系全体のノイズ防止を図るこ
とが可能になる。特に、ノイズの影響を受けやすい角速
度センサの高感度化及び高精度化に寄与することができ
る。

【０１０１】第１０の発明によれば、第１〜第９の発明
の同期検波回路を用いて角速度センサを構成したので、
単一電源電圧化、低電源電圧化、及び低消費電力化を図
ることが可能になると共に、簡単な回路構成で高精度な
角速度センサを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す角速度センサの
概略の構成図である。

【図２】従来の角速度センサの概略の構成図である。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す同期検波回路の
概略の構成図である。

【図４】本発明の第３の実施形態を示す同期検波回路の
概略の回路図である。

【図５】図４の動作波形図である。

【図６】位相調整回路の構成例を示す回路図である。

【図７】本発明の第４の実施形態を示す同期検波回路の
概略の回路図である。

【図８】図７の動作波形図である。

【図９】本発明の第５の実施形態であって、第１〜第４
の実施形態のスイッチの構成例を示す回路図である。

【符号の説明】

１１ 圧電振動子 １２ａ，１２ｂ 駆動電極 １３ａ，１３ｂ 検出電極 ２０ 発振回路 ４０ コリオリ力検出回路 ５０ 角速度検出回路 ６０，６０Ａ 同期検波回路 ６１ 反転出力回路 ６２ 非反転出力回路 ６３，６４，８４，８５，９１〜９４，１００ スイ
ッチ ７０ ＤＣ化出力回路 ８２，８６，８７，１０２ 反転アンプ ８３ 非反転アンプ ９５ 差動アンプ １０１ アナログスイッチ １０３ インバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 修一 東京都狛江市和泉本町１丁目８番１号 キ ンセキ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F105 BB13 CC01 CD02 CD06 CD11

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振幅が変化する交流信号を入力し、この
   交流信号に同期した方形波の基準信号に基づいて該交流
   信号を検波し、この検波した信号の極性を切換えて同一
   極性の検波信号を出力することを特徴とする同期検波回
   路。
2. 【請求項２】 振幅が変化する交流信号を入力し、この
   交流信号を反転して出力する反転出力回路と、 前記交流信号を入力し、この交流信号を反転せずに出力
   する非反転出力回路と、 前記交流信号に同期した方形波の基準信号に基づき、前
   記反転出力回路又は前記非反転出力回路の出力を切換え
   て同一極性の検波信号を出力する切換え手段と、 を備えたことを特徴とする同期検波回路。
3. 【請求項３】 振幅が変化する交流信号を入力し、この
   交流信号に同期した方形波の基準信号に基づき、該交流
   信号の正極性側と負極性側とを切換えて第１と第２の端
   子から交互に出力する切換え手段と、 前記第１の端子の出力は非反転出力回路により反転せず
   に、前記第２の端子の出力は反転出力回路により反転
   し、同一極性の検波信号を生成して出力する出力回路
   と、 を備えたことを特徴とする同期検波回路。
4. 【請求項４】 反転出力回路は反転増幅器で、非反転出
   力回路は非反転増幅器で、切換え手段はスイッチで、そ
   れぞれ構成したことを特徴とする請求項２又は３記載の
   同期検波回路。
5. 【請求項５】 振幅が変化する交流信号を入力し、この
   交流信号に同期した方形波の基準信号に基づいて結線状
   態を切換えるスイッチと、 前記スイッチにより切換えられた結線状態に対応して反
   転増幅器と非反転増幅器とに切替わり、該反転増幅器の
   ときには前記交流信号を反転増幅し、該非反転増幅器の
   ときには前記交流信号を反転せずに増幅し、同一極性の
   検波信号を出力する差動増幅器と、 を備えたことを特徴とする同期検波回路。
6. 【請求項６】 スイッチは、基準信号から生成された制
   御信号によりオン、オフ動作するトランジスタで構成し
   たことを特徴とする請求項４又は５記載の同期検波回
   路。
7. 【請求項７】 スイッチは、基準信号から生成された制
   御信号によりオン、オフ動作する電界効果トランジスタ
   で構成したことを特徴とする請求項４又は５記載の同期
   検波回路。
8. 【請求項８】 スイッチは、基準信号から生成された制
   御信号によりオン、オフ動作する第１の電界効果トラン
   ジスタと、 前記制御信号を反転して反転制御信号を出力する反転回
   路と、 前記第１の電界効果トランジスタに並列接続され、前記
   反転制御信号によりオン、オフ動作する第２の電界効果
   トランジスタと、 で構成したことを特徴とする請求項４又は５記載の同期
   検波回路。
9. 【請求項９】 反転回路は、反転増幅器又はインバータ
   で構成したことを特徴とする請求項８記載の同期検波回
   路。
10. 【請求項１０】 方形波の基準信号を出力する発振回路
    と、 前記基準信号により駆動され、角速度の大きさと方向に
    応じて振幅が変化する交流信号を出力する圧電振動子
    と、 前記基準信号に基づき、前記交流信号を検波して検波信
    号を出力する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の同
    期検波回路と、 前記同期検波回路の出力を直流に変換して前記角速度に
    応じた直流検出信号を出力する直流化出力回路と、 を備えたことを特徴とする角速度センサ。