JP2006329637A - Angular velocity detector - Google Patents

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稔 熊原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an angular velocity detector capable of enhancing detection accuracy of vibration control for a vibration object, by reducing dispersion in a cut-off frequency of a filter used in self-excited oscillation for resonance-vibrating the vibration object. <P>SOLUTION: This angular velocity detector includes the vibration object 102 displaced with Coriolis force generated by applying an angular velocity under a vibrated condition, an IV converter 3 for outputting a detection signal indicating a displacement amount of the vibration object 102, gm-C filters 4, 52 for filtering a wave based on the detection signal, a drive control circuit 7 for generating a driving signal Sd with a phase shifted by 90° from a vibration phase of the vibration object 102, based on the signal wave-filtered by the gm-C filters 4, 52, and a driving electrode 103 for vibrating the vibration object 102 in response to the driving signal Sd. The cut-off frequencies are varied in response to a reference signal output from a reference oscillation source 13, in the gm-C filters 4, 52. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、規定の振動を与えている振動体に外力による角速度が作用したときのコリオリ力を計測することによって角速度を計測する角速度検出装置に関する。   The present invention relates to an angular velocity detection device for measuring an angular velocity by measuring a Coriolis force when an angular velocity due to an external force is applied to a vibrating body applying a prescribed vibration.

近年、自動車におけるサスペンションやエアバッグの制御装置、航空機における慣性航法システム、カメラの手ぶれ補正装置などにおいて、ジャイロセンサを用いた角速度検出装置が用いられている。この種の角速度検出装置として、規定の振動を与えている質量体に外力による角速度が作用したときのコリオリ力を計測することによって角速度を計測する振動式ジャイロセンサが知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照。)。   In recent years, angular velocity detection devices using gyro sensors have been used in suspension and airbag control devices in automobiles, inertial navigation systems in aircraft, camera shake correction devices for cameras, and the like. As this type of angular velocity detection device, there is known a vibration type gyro sensor that measures angular velocity by measuring Coriolis force when an angular velocity due to an external force acts on a mass body that is applying a prescribed vibration (for example, a patent) Reference 1 and non-patent reference 1).

図9は、背景技術に係るジャイロセンサの構成を説明するための概念図である。図9に示すジャイロセンサ101は、略直方体形状の導電体から構成された振動体102と、図9に示すように振動体102の一辺と平行方向にX軸をとると、振動体102の一辺と間隔を有してX軸方向に対向配置される駆動用電極103と、X軸と直交するY軸方向に振動体102を間に挟んで対向配置される検出用電極105及び106とを備えている。駆動用電極103、検出用電極105,106は、それぞれ振動体102の一辺と間隔を有して対向配置され、振動体102との間に静電容量C103,C105,C106が形成されている。   FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the gyro sensor according to the background art. A gyro sensor 101 shown in FIG. 9 has one side of the vibrating body 102 when the X axis is parallel to one side of the vibrating body 102 as shown in FIG. And a driving electrode 103 arranged opposite to each other in the X-axis direction and detection electrodes 105 and 106 arranged opposite to each other with the vibrating body 102 sandwiched in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis. ing. The drive electrode 103 and the detection electrodes 105 and 106 are arranged to face each other with a distance from the vibrating body 102, and electrostatic capacitances C 103, C 105, and C 106 are formed between the driving electrode 103 and the detection electrodes 105 and 106.

図10は、ジャイロセンサ101の動作を説明するための説明図である。図9に示すジャイロセンサ101において、駆動用電極103に交流電圧を印加すると、振動体102と駆動用電極103との間に周期的な静電気力が発生し、振動体102がX軸方向に沿って振動する。この状態で、ジャイロセンサ101に紙面に垂直方向の軸まわりに角速度Rが印加されるとY軸方向にコリオリ力が発生し、コリオリ力に応じて振動体102がY軸方向に変位する。振動体102がY軸方向に変位すると、振動体102と検出用電極105及び106との間の静電容量C105及びC106が変化する。   FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the gyro sensor 101. In the gyro sensor 101 shown in FIG. 9, when an AC voltage is applied to the driving electrode 103, a periodic electrostatic force is generated between the vibrating body 102 and the driving electrode 103, and the vibrating body 102 extends along the X-axis direction. Vibrate. In this state, when an angular velocity R is applied to the gyro sensor 101 about an axis perpendicular to the paper surface, a Coriolis force is generated in the Y-axis direction, and the vibrating body 102 is displaced in the Y-axis direction according to the Coriolis force. When the vibrating body 102 is displaced in the Y-axis direction, the capacitances C105 and C106 between the vibrating body 102 and the detection electrodes 105 and 106 change.

従って、静電容量C105及びC106は、振動体102の振動速度が一定であれば、ジャイロセンサ101に印加された角速度に応じて変化する。そこで、ジャイロセンサ101を用いた角速度検出装置は、静電容量C105及びC106の容量変化を検出することにより、ジャイロセンサ101に印加された角速度を検出するようになっている。   Therefore, the capacitances C105 and C106 change according to the angular velocity applied to the gyro sensor 101 if the vibration velocity of the vibrating body 102 is constant. Therefore, the angular velocity detection apparatus using the gyro sensor 101 detects the angular velocity applied to the gyro sensor 101 by detecting the capacitance change of the capacitances C105 and C106.

ここで、角速度によって生じたコリオリ力によるY軸方向の変位は、X軸方向の振動速度に比例するため、角速度を精度よく検出するためには、振動体102の振動速度を大きく且つ一定の速度に保つことが必要である。そのためには、振動体102を固有の共振周波数で振動させることが望ましい。また、振動体102が共振状態になると、駆動用電極103に印加された駆動用の電圧信号に対し90度位相が遅延した信号が、振動体102のX軸方向の機械的変位を示す検出信号として得られることが知られている。   Here, since the displacement in the Y-axis direction due to the Coriolis force generated by the angular velocity is proportional to the vibration velocity in the X-axis direction, in order to detect the angular velocity with high accuracy, the vibration velocity of the vibrating body 102 is increased to a constant and constant velocity. It is necessary to keep on. For this purpose, it is desirable to vibrate the vibrating body 102 at a specific resonance frequency. Further, when the vibrating body 102 is in a resonance state, a signal whose phase is delayed by 90 degrees with respect to the driving voltage signal applied to the driving electrode 103 is a detection signal indicating the mechanical displacement of the vibrating body 102 in the X-axis direction. It is known that it can be obtained as

そこで、従来、振動体102を振動させた場合におけるX軸方向の振動体102の機械的変位を示す検出信号を、90度位相シフトして駆動用電極103へ駆動用電圧として供給することにより、振動体102を共振周波数で共振させるようにしている。   Therefore, conventionally, a detection signal indicating the mechanical displacement of the vibrating body 102 in the X-axis direction when the vibrating body 102 is vibrated is phase-shifted by 90 degrees and supplied to the driving electrode 103 as a driving voltage. The vibrating body 102 is resonated at the resonance frequency.

図11は、背景技術に係る角速度検出装置の電気的構成を示すブロック図である。図11において、ジャイロセンサ101は等価回路で示されている。図11に示す角速度検出装置100は、ジャイロセンサ101、キャリア発生回路111、IV変換器112、バンドパスフィルタ(以下、BPFと略称する)113、第1同期検波回路115、第2同期検波回路116、駆動制御回路117、アンプ118、インバータ119及び移相器120,121を備えている。   FIG. 11 is a block diagram showing an electrical configuration of the angular velocity detection device according to the background art. In FIG. 11, the gyro sensor 101 is shown by an equivalent circuit. An angular velocity detection device 100 shown in FIG. 11 includes a gyro sensor 101, a carrier generation circuit 111, an IV converter 112, a bandpass filter (hereinafter abbreviated as BPF) 113, a first synchronous detection circuit 115, and a second synchronous detection circuit 116. A drive control circuit 117, an amplifier 118, an inverter 119, and phase shifters 120 and 121.

キャリア発生回路111は、静電容量検出用の所定の周波数、例えば100kHzの周波数を有するキャリア信号を、静電容量C105へ供給すると共に、インバータ119を介して静電容量C106へ供給する。すなわち、静電容量C105及びC106へ供給されるキャリア信号は、互いに位相が180度異なるようにされている。   The carrier generation circuit 111 supplies a carrier signal having a predetermined frequency for capacitance detection, for example, a frequency of 100 kHz, to the capacitance C105 and also supplies the capacitance C106 via the inverter 119. That is, the carrier signals supplied to the capacitances C105 and C106 are made to be 180 degrees out of phase with each other.

IV変換器112は、振動体102から検出された電流信号を電圧信号に変換し、BPF113へ出力する。この場合、振動体102がY軸方向に変位すると静電容量C105及びC106が変化し、振動体102がX軸方向に変位すると静電容量C103が変化する。そして、静電容量C105,C106,C103が変化すると、振動体102からIV変換器112へ流れる電流が変化するので、IV変換器112の出力信号には、振動体102のY軸方向の変位量、すなわち振動体102に印加された角速度を示す信号成分と、振動体102の共振振動によるX軸方向の機械的変位を示す信号成分と、キャリア発生回路111から静電容量C105,C106を介して振動体102へ供給されたキャリア信号の信号成分とが含まれている。   The IV converter 112 converts the current signal detected from the vibrating body 102 into a voltage signal and outputs the voltage signal to the BPF 113. In this case, the capacitances C105 and C106 change when the vibrating body 102 is displaced in the Y-axis direction, and the capacitance C103 changes when the vibrating body 102 is displaced in the X-axis direction. When the capacitances C105, C106, and C103 change, the current flowing from the vibrating body 102 to the IV converter 112 changes. Therefore, the output signal of the IV converter 112 includes a displacement amount of the vibrating body 102 in the Y-axis direction. That is, a signal component indicating the angular velocity applied to the vibrating body 102, a signal component indicating a mechanical displacement in the X-axis direction due to the resonant vibration of the vibrating body 102, and the carrier generation circuit 111 via the capacitances C105 and C106. The signal component of the carrier signal supplied to the vibrating body 102 is included.

BPF113は、IV変換器112の出力信号から、ノイズ等の不要な周波数成分を除去する。移相器120は、キャリア信号の位相を90度シフトして第1同期検波回路115へ出力する。   The BPF 113 removes unnecessary frequency components such as noise from the output signal of the IV converter 112. The phase shifter 120 shifts the phase of the carrier signal by 90 degrees and outputs it to the first synchronous detection circuit 115.

第1同期検波回路115は、BPF113の出力信号を、移相器120から出力された信号に基づいて同期検波することにより、BPF113の出力信号からキャリア信号の成分を除去し、第2同期検波回路116、駆動制御回路117、及び移相器121へ出力する。この場合、第1同期検波回路115の出力信号には、静電容量C105及びC106の変化、すなわち振動体102のY軸方向の変位量を示す信号成分と、振動体102の共振振動によるX軸方向の機械的変位を示す信号成分とが含まれている。   The first synchronous detection circuit 115 removes the carrier signal component from the output signal of the BPF 113 by synchronously detecting the output signal of the BPF 113 based on the signal output from the phase shifter 120, and the second synchronous detection circuit 116, the drive control circuit 117, and the phase shifter 121. In this case, the output signal of the first synchronous detection circuit 115 includes a signal component indicating the change in the capacitances C105 and C106, that is, the displacement amount of the vibrating body 102 in the Y-axis direction, and the X axis due to the resonance vibration of the vibrating body 102. And a signal component indicating a mechanical displacement in the direction.

駆動制御回路117は、静電容量C103へアンプ118を介して振動体102における共振周波数の交流電圧を駆動信号Sdとして供給することにより、振動体102を共振振動させる回路で、IV変換器112で検出された信号の位相と駆動信号Sdの位相とが90度ずれるように駆動信号Sdの位相を調節し、振動体102を自励発振により共振振動させる。例えば、IV変換器112、BPF113、及び第1同期検波回路115によって、IV変換器112による検出信号の位相が5度遅れる場合には、駆動制御回路117は、第1同期検波回路115から出力された信号におけるX軸方向の機械的変位を示す信号成分の位相を85度遅らすことにより、IV変換器112で検出された信号の位相と駆動信号Sdの位相とが90度ずれるようにする。   The drive control circuit 117 is a circuit that causes the vibration body 102 to resonate and vibrate by supplying an AC voltage having a resonance frequency in the vibration body 102 to the capacitance C103 via the amplifier 118 as the drive signal Sd. The phase of the drive signal Sd is adjusted so that the phase of the detected signal and the phase of the drive signal Sd are shifted by 90 degrees, and the vibrator 102 is resonantly oscillated by self-excited oscillation. For example, when the phase of the detection signal from the IV converter 112 is delayed by 5 degrees due to the IV converter 112, the BPF 113, and the first synchronous detection circuit 115, the drive control circuit 117 is output from the first synchronous detection circuit 115. By delaying the phase of the signal component indicating the mechanical displacement in the X-axis direction in the received signal by 85 degrees, the phase of the signal detected by the IV converter 112 and the phase of the drive signal Sd are shifted by 90 degrees.

これにより、X軸方向の振動体102の機械的変位を示す検出信号を、90度位相シフトして駆動用電極103へ駆動信号Sdとして供給し、振動体102を共振周波数で自励発振させ、振動体102の振動速度を大きく且つ一定の速度にするようにされている。   Thereby, a detection signal indicating the mechanical displacement of the vibrating body 102 in the X-axis direction is phase-shifted by 90 degrees and supplied to the driving electrode 103 as the driving signal Sd, and the vibrating body 102 is self-oscillated at the resonance frequency. The vibration speed of the vibrating body 102 is increased and made constant.

そして、このように振動体102を共振振動させた状態で、第1同期検波回路115の出力信号が移相器121によって90度シフトされ、第2同期検波回路116によって、第1同期検波回路115の出力信号が移相器121の出力信号に基づいて同期検波されることにより、第1同期検波回路115の出力信号から振動体102のX軸方向の機械的変位を示す信号成分が除去され、振動体102のY軸方向の変位量を示す信号成分、すなわち振動体102に印加された角速度を示す角速度信号Soutが出力される。
特開平8−159776号公報 「M.Nagao, H.Watanabe, E.Nakatani, K.Shirai, K.Aoyama, and M.Hashimoto : A Silicon Micromachined Gyroscope and Accelerometer for Vehicle Stability Control System, SAE Paper 2004-01-1113」
The output signal of the first synchronous detection circuit 115 is shifted by 90 degrees by the phase shifter 121 in a state in which the vibrator 102 is resonantly vibrated in this way, and the first synchronous detection circuit 115 is shifted by the second synchronous detection circuit 116. Is detected based on the output signal of the phase shifter 121, the signal component indicating the mechanical displacement in the X-axis direction of the vibrating body 102 is removed from the output signal of the first synchronous detection circuit 115, A signal component indicating the amount of displacement of the vibrating body 102 in the Y-axis direction, that is, an angular velocity signal Sout indicating the angular velocity applied to the vibrating body 102 is output.
JP-A-8-159776 `` M. Nagao, H. Watanabe, E. Nakatani, K. Shirai, K. Aoyama, and M. Hashimoto: A Silicon Micromachined Gyroscope and Accelerometer for Vehicle Stability Control System, SAE Paper 2004-01-1113 "

ところで、上述のように構成された角速度検出装置では、駆動制御回路117によって、第1同期検波回路115の出力信号が、IV変換器112、BPF113、及び第1同期検波回路115による信号の位相遅延を差し引いて、IV変換器112で検出された信号の位相と駆動信号Sdの位相とが90度ずれるように第1同期検波回路115の出力信号の位相がシフトされて駆動信号Sdが生成される。この場合、BPF113での位相遅延は、BPF113のカットオフ周波数に依存している。そのため、BPF113の特性ばらつきによりBPF113のカットオフ周波数がばらつくと、BPF113による位相遅延もまたばらついて変動してしまう。   By the way, in the angular velocity detection device configured as described above, the drive control circuit 117 causes the output signal of the first synchronous detection circuit 115 to be the phase delay of the signals from the IV converter 112, the BPF 113, and the first synchronous detection circuit 115. And the phase of the output signal of the first synchronous detection circuit 115 is shifted so that the phase of the signal detected by the IV converter 112 and the phase of the drive signal Sd are shifted by 90 degrees to generate the drive signal Sd. . In this case, the phase delay in the BPF 113 depends on the cutoff frequency of the BPF 113. For this reason, when the cutoff frequency of the BPF 113 varies due to characteristic variations of the BPF 113, the phase delay due to the BPF 113 also varies and fluctuates.

また、第1同期検波回路115は、乗算器とローパスフィルタとによって構成されるため、第1同期検波回路115における位相遅延も、ローパスフィルタのカットオフ周波数に依存する。このため、ローパスフィルタの特性ばらつきによりローパスフィルタのカットオフ周波数がばらつくと、第1同期検波回路115による位相遅延もまたばらついて変動してしまう。   In addition, since the first synchronous detection circuit 115 includes a multiplier and a low-pass filter, the phase delay in the first synchronous detection circuit 115 also depends on the cutoff frequency of the low-pass filter. For this reason, if the cutoff frequency of the low-pass filter varies due to characteristic variations of the low-pass filter, the phase delay caused by the first synchronous detection circuit 115 also varies and fluctuates.

このように、BPF113や第1同期検波回路115に用いられるローパスフィルタ等のフィルタのカットオフ周波数がばらつくと、各部における位相遅延がばらついてIV変換器112で検出された信号の位相と駆動信号Sdの位相との位相差が90度にならない結果、振動体102の振動周波数が共振周波数からずれてしまうという不都合があった。   As described above, when the cutoff frequency of a filter such as a low-pass filter used in the BPF 113 or the first synchronous detection circuit 115 varies, the phase delay in each part varies, and the phase of the signal detected by the IV converter 112 and the drive signal Sd. As a result, the vibration frequency of the vibrating body 102 is deviated from the resonance frequency.

特に、振動体102の共振振動のQ値が1000を超えるような高い値に設定される場合があり、このような場合には、例えば駆動信号Sdの位相遅延が1度変化することにより、振動体102の振動振幅が50%以上変化してしまう場合がある。そして、振動体102に作用するコリオリ力は、振動体102の振動振幅に依存しているため、駆動信号Sdにおける位相遅延の誤差は、角速度の検出値に与える影響が大きい。   In particular, there is a case where the Q value of the resonance vibration of the vibrating body 102 is set to a high value exceeding 1000. In such a case, for example, the phase delay of the drive signal Sd changes once, thereby causing vibration. The vibration amplitude of the body 102 may change by 50% or more. Since the Coriolis force acting on the vibration body 102 depends on the vibration amplitude of the vibration body 102, the phase delay error in the drive signal Sd has a great influence on the detected angular velocity.

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、振動体を共振振動させるための自励発振に用いられるフィルタのカットオフ周波数のばらつきを低減することにより、振動体の振動制御の精度を向上させることができる角速度検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and controls vibration of a vibrating body by reducing variations in the cut-off frequency of a filter used for self-excited oscillation for resonant vibration of the vibrating body. An object of the present invention is to provide an angular velocity detection device capable of improving the accuracy of the above.

上述の目的を達成するために、本発明に係る角速度検出装置は、振動された状態で角速度が印加されることにより生じるコリオリ力により変位する振動体と、前記振動体の変位の量を検出し、検出した変位量を示す検出信号を出力する検出部と、前記検出部から出力された検出信号に基づき濾波を行うフィルタ部と、前記フィルタ部により濾波された信号に基づいて、前記振動体の振動の位相と90度位相がずれた駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部により生成された駆動信号に応じて、前記振動体を振動させる駆動部とを備え、前記フィルタ部は、所定の周波数を有する基準信号に応じてカットオフ周波数が変化することを特徴としている。   In order to achieve the above object, an angular velocity detection device according to the present invention detects a vibrating body that is displaced by a Coriolis force generated by applying an angular velocity in a vibrating state, and an amount of displacement of the vibrating body. A detection unit that outputs a detection signal indicating the detected displacement amount, a filter unit that performs filtering based on the detection signal output from the detection unit, and a signal that is filtered by the filter unit, A drive signal generation unit that generates a drive signal that is 90 degrees out of phase with a vibration phase; and a drive unit that vibrates the vibration body in accordance with the drive signal generated by the drive signal generation unit, the filter The section is characterized in that the cut-off frequency changes according to a reference signal having a predetermined frequency.

また、上述の角速度検出装置において、前記フィルタ部は、前記基準信号の周波数に応じた制御信号を出力するチューナ部と、前記チューナ部から出力された制御信号に応じて増幅率が変化するgm素子と、前記gm素子の出力を濾波するキャパシタとを備えるgm−Cフィルタであることを特徴としている。   In the above-described angular velocity detection device, the filter unit includes a tuner unit that outputs a control signal corresponding to the frequency of the reference signal, and a gm element whose amplification factor changes according to the control signal output from the tuner unit. And a capacitor that filters the output of the gm element.

また、上述の角速度検出装置において、前記フィルタ部は、前記基準信号の周波数に応じて擬似的な抵抗値が変化するスイッチトキャパシタ回路を備えるスイッチトキャパシタフィルタであることを特徴としている。   In the above-described angular velocity detection device, the filter unit is a switched capacitor filter including a switched capacitor circuit in which a pseudo resistance value changes according to the frequency of the reference signal.

また、上述の角速度検出装置において、予め設定された所定の周波数を有するキャリア信号を出力するキャリア信号出力部と、前記キャリア信号出力部から出力されたキャリア信号を前記振動体に付与することにより、前記振動体の変位量に応じた信号成分を前記キャリア信号に重畳させるキャリア信号付与部とをさらに備え、前記検出部は、前記信号成分が重畳されたキャリア信号を前記検出信号として検出することを特徴としている。   Further, in the above-described angular velocity detection device, by applying a carrier signal output unit that outputs a carrier signal having a predetermined frequency set in advance, and a carrier signal output from the carrier signal output unit to the vibrating body, A carrier signal applying unit that superimposes a signal component corresponding to the displacement amount of the vibrating body on the carrier signal, and the detection unit detects the carrier signal on which the signal component is superimposed as the detection signal. It is a feature.

また、上述の角速度検出装置において、前記検出部により検出された検出信号と前記キャリア信号出力部から出力されたキャリア信号とを乗算する乗算部と当該乗算部により乗算された信号を濾波するローパスフィルタとを備える同期検波回路をさらに備え、前記ローパスフィルタは、前記フィルタ部であることを特徴としている。   In the above-described angular velocity detection device, a multiplication unit that multiplies the detection signal detected by the detection unit and a carrier signal output from the carrier signal output unit, and a low-pass filter that filters the signal multiplied by the multiplication unit And the low-pass filter is the filter unit.

また、上述の角速度検出装置において、前記キャリア信号出力部から出力されたキャリア信号を、前記基準信号として用いることを特徴としている。   In the above-described angular velocity detection device, a carrier signal output from the carrier signal output unit is used as the reference signal.

また、上述の角速度検出装置において、前記駆動信号生成部により生成された駆動信号を、前記基準信号として用いることを特徴としている。   In the above-described angular velocity detection device, the drive signal generated by the drive signal generation unit is used as the reference signal.

また、上述の角速度検出装置において、前記検出部から出力された検出信号の信号レベルに応じて、前記キャリア信号出力部から前記キャリア信号付与部へ出力されるキャリア信号を増幅する増幅部をさらに備えることを特徴としている。   The angular velocity detection device further includes an amplifying unit that amplifies the carrier signal output from the carrier signal output unit to the carrier signal applying unit according to the signal level of the detection signal output from the detection unit. It is characterized by that.

このような構成の角速度検出装置は、振動体が、振動された状態で角速度が印加されるとコリオリ力により変位し、その変位量を示す検出信号が検出部からフィルタ部へ出力され、駆動信号生成部によって、フィルタ部で濾波された検出信号に基づいて、振動体を共振振動させるべく振動体の振動の位相と90度位相がずれた駆動信号が生成され、この駆動信号に応じて振動体が振動される。そして、フィルタ部のカットオフ周波数は、所定の周波数を有する基準信号に応じて設定されるので、フィルタ部のカットオフ周波数のばらつきが低減され、フィルタ部における信号の位相遅延が低減される結果、振動体の振動制御の精度を向上させることができる。   In the angular velocity detection device having such a configuration, when an angular velocity is applied in a state where the vibrating body is vibrated, the vibrating body is displaced by Coriolis force, and a detection signal indicating the amount of displacement is output from the detection unit to the filter unit, and a drive signal Based on the detection signal filtered by the filter unit, the generation unit generates a drive signal that is 90 degrees out of phase with the vibration phase of the vibration body so as to cause the vibration body to resonate and vibrate according to the drive signal. Is vibrated. And since the cutoff frequency of the filter unit is set according to the reference signal having a predetermined frequency, the variation in the cutoff frequency of the filter unit is reduced, and the phase delay of the signal in the filter unit is reduced, The accuracy of vibration control of the vibrating body can be improved.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る角速度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。図1に示す角速度検出装置1は、キャリア発生回路2(キャリア信号出力部)、IV変換器3(検出部)、gm−Cフィルタ4(フィルタ部)、第1同期検波回路5、第2同期検波回路6、駆動制御回路7(駆動信号生成部)、アンプ8,9、インバータ10、移相器11,12、基準発振源13、分周器14、及びジャイロセンサ101を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the angular velocity detection device according to the first embodiment of the present invention. 1 includes a carrier generation circuit 2 (carrier signal output unit), an IV converter 3 (detection unit), a gm-C filter 4 (filter unit), a first synchronous detection circuit 5, and a second synchronization. A detection circuit 6, a drive control circuit 7 (drive signal generation unit), amplifiers 8 and 9, an inverter 10, phase shifters 11 and 12, a reference oscillation source 13, a frequency divider 14, and a gyro sensor 101 are provided.

図1において、ジャイロセンサ101は等価回路で示されている。ジャイロセンサ101の構成は、図9及び図11に示すジャイロセンサ101と同様であるので、その説明を省略する。また、図9に示すジャイロセンサ101における駆動用電極103は、請求項における駆動部の一例に相当し、検出用電極105,106は、キャリア信号付与部の一例に相当している。   In FIG. 1, the gyro sensor 101 is shown by an equivalent circuit. Since the configuration of the gyro sensor 101 is the same as that of the gyro sensor 101 shown in FIGS. 9 and 11, the description thereof is omitted. Further, the drive electrode 103 in the gyro sensor 101 shown in FIG. 9 corresponds to an example of a drive unit in claims, and the detection electrodes 105 and 106 correspond to an example of a carrier signal applying unit.

キャリア発生回路2は、静電容量検出用の所定の周波数、例えば100kHzの周波数を有するキャリア信号を、静電容量C105へ供給すると共に、インバータ10を介して静電容量C106へ供給する。すなわち、静電容量C105及びC106へ供給されるキャリア信号は、互いに位相が180度異なるようにされている。また、キャリア発生回路2から出力されたキャリア信号は、移相器11によって90度位相シフトされて、第1同期検波回路5へ出力される。   The carrier generation circuit 2 supplies a carrier signal having a predetermined frequency for capacitance detection, for example, a frequency of 100 kHz, to the capacitance C105 and also supplies the capacitance C106 via the inverter 10. That is, the carrier signals supplied to the capacitances C105 and C106 are made to be 180 degrees out of phase with each other. The carrier signal output from the carrier generation circuit 2 is phase-shifted 90 degrees by the phase shifter 11 and output to the first synchronous detection circuit 5.

IV変換器3は、振動体102から検出された、振動体102の変位を示す検出信号である電流信号S102を電圧信号に変換し、gm−Cフィルタ4におけるBPF41へ信号S3として出力する。この場合、振動体102がY軸方向に変位すると静電容量C105及びC106が変化し、振動体102がX軸方向に変位すると静電容量C103が変化する。そして、静電容量C105,C106,C103が変化すると、振動体102からIV変換器3へ流れる電流が変化するので、IV変換器3の出力信号S3には、振動体102のY軸方向の変位量、すなわち振動体102に印加された角速度を示す信号成分と、振動体102の共振振動によるX軸方向の機械的変位を示す信号成分と、キャリア発生回路2から静電容量C105,C106を介して振動体102へ供給されたキャリア信号の信号成分とが含まれている。   The IV converter 3 converts the current signal S102, which is a detection signal indicating the displacement of the vibrating body 102, detected from the vibrating body 102 into a voltage signal, and outputs the voltage signal to the BPF 41 in the gm-C filter 4 as a signal S3. In this case, the capacitances C105 and C106 change when the vibrating body 102 is displaced in the Y-axis direction, and the capacitance C103 changes when the vibrating body 102 is displaced in the X-axis direction. When the capacitances C105, C106, and C103 change, the current flowing from the vibrating body 102 to the IV converter 3 changes. Therefore, the output signal S3 of the IV converter 3 includes the displacement of the vibrating body 102 in the Y-axis direction. A signal component indicating an amount, that is, an angular velocity applied to the vibrating body 102, a signal component indicating a mechanical displacement in the X-axis direction due to resonance vibration of the vibrating body 102, and capacitances C105 and C106 from the carrier generating circuit 2. The signal component of the carrier signal supplied to the vibrating body 102 is included.

基準発振源13は、gm−Cフィルタ4及びgm−Cフィルタ52のカットオフ周波数を決定するための基準となる基準信号CLK1をgm−Cフィルタ4及び分周器14へ出力する発振回路であり、例えば高精度の水晶発振回路が用いられる。分周器14は、基準信号CLK1を分周してgm−Cフィルタ52へ基準信号CLK2として出力する。分周器14の分周比は、例えば、キャリア発生回路2から出力されるキャリア信号の周波数が100kHzであり、振動体102の共振振動周波数が2kHzであれば、略1/50に設定される。   The reference oscillation source 13 is an oscillation circuit that outputs a reference signal CLK1 serving as a reference for determining the cutoff frequency of the gm-C filter 4 and the gm-C filter 52 to the gm-C filter 4 and the frequency divider 14. For example, a high-precision crystal oscillation circuit is used. The frequency divider 14 divides the reference signal CLK1 and outputs it to the gm-C filter 52 as the reference signal CLK2. For example, if the frequency of the carrier signal output from the carrier generation circuit 2 is 100 kHz and the resonant vibration frequency of the vibrator 102 is 2 kHz, the frequency division ratio of the frequency divider 14 is set to approximately 1/50. .

gm−Cフィルタ4は、基準発振源13から出力された基準信号に応じてカットオフ周波数が変化するフィルタ部で、バンドパスフィルタ(以下、BPFと略称する)41と、チューナ部42とを備えている。   The gm-C filter 4 is a filter unit whose cutoff frequency changes according to the reference signal output from the reference oscillation source 13, and includes a band pass filter (hereinafter abbreviated as BPF) 41 and a tuner unit 42. ing.

図2は、gm−Cフィルタ4の構成の一例を示すブロック図である。図2に示すBPF41は、gm素子43,44,45と、演算増幅器46と、キャパシタC1,C2とを用いて構成されている。gm素子43,44,45は、+入力端子と−入力端子との間に入力された信号を、所定の制御信号に応じた増幅率gmで増幅して出力する素子で、例えばトランジスタを用いて構成され、例えば「EXTRA serise No.30 CMOSアナログ回路設計技術」((株)トリケップス発行、岩田穆監修)に記載のgm素子を用いることができる。   FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the gm-C filter 4. The BPF 41 shown in FIG. 2 is configured using gm elements 43, 44, and 45, an operational amplifier 46, and capacitors C1 and C2. The gm elements 43, 44, and 45 are elements that amplify a signal input between the + input terminal and the − input terminal with an amplification factor gm corresponding to a predetermined control signal and output the signal, for example, using a transistor. For example, a gm element described in “EXTRA serise No. 30 CMOS analog circuit design technology” (published by Trikeps Co., Ltd. and supervised by Atsushi Iwata) can be used.

BPF41において、IV変換器3の出力信号S3が、gm素子43の+入力端子に接続され、gm素子43の出力端子がgm素子44の−入力端子と演算増幅器46の+入力端子とに接続されている。また、gm素子43の出力端子は、キャパシタC1を介してグラウンドに接続されている。gm素子44の+入力端子はグラウンドに接続され、gm素子44の出力端子はgm素子45の−入力端子に接続されている。   In the BPF 41, the output signal S3 of the IV converter 3 is connected to the + input terminal of the gm element 43, and the output terminal of the gm element 43 is connected to the − input terminal of the gm element 44 and the + input terminal of the operational amplifier 46. ing. The output terminal of the gm element 43 is connected to the ground via the capacitor C1. The + input terminal of the gm element 44 is connected to the ground, and the output terminal of the gm element 44 is connected to the − input terminal of the gm element 45.

そして、gm素子45の+入力端子はグラウンドに接続され、gm素子45の出力端子は、gm素子43の−入力端子に接続されると共に、キャパシタC2を介してグラウンドに接続されている。演算増幅器46の出力端子は、演算増幅器46の−入力端子に接続され、演算増幅器46の出力信号が、gm−Cフィルタ4の出力信号S4として第1同期検波回路5へ出力される。   The + input terminal of the gm element 45 is connected to the ground, and the output terminal of the gm element 45 is connected to the − input terminal of the gm element 43 and is connected to the ground via the capacitor C2. The output terminal of the operational amplifier 46 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 46, and the output signal of the operational amplifier 46 is output to the first synchronous detection circuit 5 as the output signal S 4 of the gm-C filter 4.

チューナ部42は、基準発振源13から出力された基準信号CLK1に応じてgm素子43,44,45の増幅率を制御する制御信号VC1を出力し、gm素子43,44,45の増幅率を設定することにより、BPF41のカットオフ周波数を基準信号CLK1に応じた周波数に設定する。チューナ部42としては、例えば、「IEEE JOURNAL OF SOLID−STATE CIRCUITS VOL23,NO.3,JUNE 1988 pp.754−755 A 4MHz CMOS Continuous Time Filter with On Chip Automatic Tuning 5.AUTOMATIC TUNING CONTROL CIRCUITRY (fig.10)」に記載のものを用いることができる。   The tuner unit 42 outputs a control signal VC1 that controls the amplification factor of the gm elements 43, 44, and 45 in accordance with the reference signal CLK1 output from the reference oscillation source 13, and sets the amplification factor of the gm elements 43, 44, and 45. By setting, the cutoff frequency of the BPF 41 is set to a frequency corresponding to the reference signal CLK1. As the tuner unit 42, for example, “IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS VOL23, NO.3, JUNE 1988 pp.754-755 A 4 MHz CMOS ContinuousTime FilterNITICT ) "Can be used.

これにより、gm−Cフィルタ4のカットオフ周波数は、基準発振源13から出力された基準信号CLK1に応じて設定されるので、フィルタの特性ばらつきによるカットオフ周波数のばらつきを低減することができる。また、カットオフ周波数のばらつきを低減することができる結果、gm−Cフィルタ4における信号の位相遅延のばらつきを低減することができる。   Thereby, since the cut-off frequency of the gm-C filter 4 is set according to the reference signal CLK1 output from the reference oscillation source 13, the cut-off frequency variation due to the filter characteristic variation can be reduced. Moreover, as a result of reducing the variation in the cut-off frequency, the variation in the signal phase delay in the gm-C filter 4 can be reduced.

図3は、BPF41の周波数特性の一例を示す説明図である。IV変換器3から出力される信号S3は、キャリア発生回路2から出力されたキャリア信号、例えば100kHzの周波数信号が、振動体102の振動周波数で変調された信号となる。そのため、例えば、振動体102が2kHzで振動すれば、図3に示すように、IV変換器3から出力される信号S3には、キャリア発生回路2から出力されたキャリア信号の周波数、例えば100kHzの周波数成分と、振動体102の機械振動を示す周波数成分(以下、機械振動成分と称する)とが含まれている。機械振動成分は、キャリア信号の周波数に対して振動体102の振動周波数を加算した周波数成分、例えば102kHzの周波数信号と、キャリア信号の周波数に対して振動体102の振動周波数を減算した周波数成分、例えば98kHzの周波数信号となる。   FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of the frequency characteristics of the BPF 41. The signal S 3 output from the IV converter 3 is a signal obtained by modulating the carrier signal output from the carrier generation circuit 2, for example, a frequency signal of 100 kHz, with the vibration frequency of the vibrating body 102. Therefore, for example, if the vibrating body 102 vibrates at 2 kHz, the signal S3 output from the IV converter 3 has a frequency of the carrier signal output from the carrier generation circuit 2, for example, 100 kHz, as shown in FIG. A frequency component and a frequency component indicating the mechanical vibration of the vibrating body 102 (hereinafter referred to as a mechanical vibration component) are included. The mechanical vibration component is a frequency component obtained by adding the vibration frequency of the vibrating body 102 to the frequency of the carrier signal, for example, a frequency signal of 102 kHz, and a frequency component obtained by subtracting the vibration frequency of the vibrating body 102 from the frequency of the carrier signal, For example, the frequency signal is 98 kHz.

そして、BPF41は、信号S3におけるキャリア信号の周波数成分と、機械振動成分とを信号S4として第1同期検波回路5へ出力する。   Then, the BPF 41 outputs the frequency component of the carrier signal in the signal S3 and the mechanical vibration component to the first synchronous detection circuit 5 as the signal S4.

第1同期検波回路5は、乗算器51(乗算部)と、gm−Cフィルタ52(フィルタ部)とを備えている。gm−Cフィルタ52は、ローパスフィルタ(以下、LPFと略称する)53と、チューナ部54とを備えている。   The first synchronous detection circuit 5 includes a multiplier 51 (multiplication unit) and a gm-C filter 52 (filter unit). The gm-C filter 52 includes a low-pass filter (hereinafter abbreviated as LPF) 53 and a tuner unit 54.

乗算器51は、移相器11から出力された信号、すなわちキャリア信号が90度位相シフトされた信号と、信号S4とを乗算し、信号S51としてgm−Cフィルタ52へ出力する。   The multiplier 51 multiplies the signal output from the phase shifter 11, that is, the signal obtained by phase shifting the carrier signal by 90 degrees, and the signal S4, and outputs the signal S51 to the gm-C filter 52.

図4は、gm−Cフィルタ52の構成の一例を示すブロック図である。図4に示すLPF53は、gm素子531,532,533と、キャパシタC3,C4とを備えて構成されている。gm素子531,532,533は、gm素子43,44,45と同様に構成されたgm素子である。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the gm-C filter 52. The LPF 53 shown in FIG. 4 includes gm elements 531, 532, and 533 and capacitors C3 and C4. The gm elements 531, 532, and 533 are gm elements configured similarly to the gm elements 43, 44, and 45.

LPF53において、乗算器51の出力信号S51が、gm素子531の+入力端子に入力され、gm素子531の出力端子がgm素子532の−入力端子に接続されている。また、gm素子531の出力端子は、キャパシタC3を介してグラウンドに接続されている。gm素子532の+入力端子はグラウンドに接続され、gm素子532の出力端子はgm素子533の−入力端子に接続されている。   In the LPF 53, the output signal S 51 of the multiplier 51 is input to the + input terminal of the gm element 531, and the output terminal of the gm element 531 is connected to the − input terminal of the gm element 532. The output terminal of the gm element 531 is connected to the ground via the capacitor C3. The + input terminal of the gm element 532 is connected to the ground, and the output terminal of the gm element 532 is connected to the − input terminal of the gm element 533.

そして、gm素子533の+入力端子はグラウンドに接続され、gm素子533の出力端子は、gm素子531の−入力端子に接続されると共に、キャパシタC4を介してグラウンドに接続されている。さらに、gm素子533の出力信号は、gm−Cフィルタ52の出力信号S5として第2同期検波回路6、駆動制御回路7、及び移相器12へ出力される。   The + input terminal of the gm element 533 is connected to the ground, and the output terminal of the gm element 533 is connected to the − input terminal of the gm element 531 and is connected to the ground via the capacitor C4. Further, the output signal of the gm element 533 is output to the second synchronous detection circuit 6, the drive control circuit 7, and the phase shifter 12 as the output signal S5 of the gm-C filter 52.

チューナ部54は、チューナ部42と同様に構成されており、分周器14から出力された基準信号CLK2に応じてgm素子531,532,533の増幅率を制御する制御信号VC2を出力し、gm素子531,532,533の増幅率を設定することにより、LPF53のカットオフ周波数を基準信号CLK2に応じた周波数に設定する。   The tuner unit 54 is configured in the same manner as the tuner unit 42, and outputs a control signal VC2 that controls the amplification factor of the gm elements 531, 532, and 533 according to the reference signal CLK2 output from the frequency divider 14. By setting the amplification factors of the gm elements 531, 532, and 533, the cutoff frequency of the LPF 53 is set to a frequency corresponding to the reference signal CLK2.

これにより、gm−Cフィルタ52のカットオフ周波数は、基準信号CLK2に応じて設定されるので、フィルタの特性ばらつきによるカットオフ周波数のばらつきを低減することができる。また、カットオフ周波数のばらつきを低減することができる結果、gm−Cフィルタ52における信号の位相遅延のばらつきを低減することができる。   Thereby, since the cut-off frequency of the gm-C filter 52 is set according to the reference signal CLK2, variations in the cut-off frequency due to variations in filter characteristics can be reduced. Moreover, as a result of reducing the variation in the cutoff frequency, the variation in the signal phase delay in the gm-C filter 52 can be reduced.

駆動制御回路7は、信号S5の位相を、振動体102の機械振動の位相と90度ずれた位相に調整し、アンプ8を介して静電容量C103へ駆動信号Sdとして出力する。具体的には、振動体102から得られる信号S102において、振動体102の機械振動は、キャリア信号によって変調された機械振動成分として、電流信号で表されている。この場合、静電容量C105,C106によって、電流の位相は90度進み位相となるため、信号S102に含まれている機械振動成分は、振動体102の実際の機械振動の位相よりも90度進み位相となっている。   The drive control circuit 7 adjusts the phase of the signal S <b> 5 to a phase shifted by 90 degrees from the phase of the mechanical vibration of the vibrating body 102, and outputs the signal as a drive signal Sd to the capacitance C <b> 103 via the amplifier 8. Specifically, in the signal S102 obtained from the vibrating body 102, the mechanical vibration of the vibrating body 102 is represented by a current signal as a mechanical vibration component modulated by the carrier signal. In this case, because of the capacitances C105 and C106, the phase of the current is advanced by 90 degrees, and therefore the mechanical vibration component included in the signal S102 is advanced by 90 degrees from the actual mechanical vibration phase of the vibrating body 102. It is a phase.

そこで、駆動制御回路7は、IV変換器3、gm−Cフィルタ4、及び第1同期検波回路5における位相遅延を相殺するように予め位相シフト量が設定されている。これにより、駆動信号Sdの位相を、振動体102の機械振動の位相と90度ずれた位相にシフトさせることができる。   Therefore, the drive control circuit 7 has a phase shift amount set in advance so as to cancel the phase delay in the IV converter 3, the gm-C filter 4, and the first synchronous detection circuit 5. As a result, the phase of the drive signal Sd can be shifted to a phase shifted by 90 degrees from the phase of the mechanical vibration of the vibrating body 102.

第2同期検波回路6は、移相器12からの出力信号に基づいて信号S5を同期検波する同期検波回路で、信号S5から機械振動成分を除去して角速度を示す信号成分を抽出し、アンプ9を介して角速度信号Soutとして外部へ出力する。   The second synchronous detection circuit 6 is a synchronous detection circuit that synchronously detects the signal S5 based on the output signal from the phase shifter 12, and extracts a signal component indicating an angular velocity by removing a mechanical vibration component from the signal S5, and an amplifier 9 is output to the outside as an angular velocity signal Sout.

次に、上述のように構成された角速度検出装置1の動作について説明する。まず、駆動制御回路7からアンプ8を介して静電容量C103(駆動用電極103)へ駆動信号Sdが供給されると、振動体102が振動する。次に、キャリア発生回路2からキャリア信号が、静電容量C105と、インバータ10及び静電容量C106とを介して振動体102へ供給され、さらに振動体102に加速度が印加されると、IV変換器3によって、振動体102から振動体102に印加された角速度を示す信号成分と、機械振動成分と、キャリア信号の信号成分とが含まれた信号S102が取得され、信号S102が電圧に変換されて信号S3としてgm−Cフィルタ4へ出力される。   Next, the operation of the angular velocity detection device 1 configured as described above will be described. First, when the drive signal Sd is supplied from the drive control circuit 7 to the electrostatic capacitance C103 (drive electrode 103) via the amplifier 8, the vibrating body 102 vibrates. Next, when a carrier signal is supplied from the carrier generation circuit 2 to the vibrating body 102 via the electrostatic capacity C105, the inverter 10 and the electrostatic capacity C106, and further acceleration is applied to the vibrating body 102, IV conversion is performed. The device 3 obtains a signal S102 including a signal component indicating an angular velocity applied from the vibrating body 102 to the vibrating body 102, a mechanical vibration component, and a signal component of the carrier signal, and the signal S102 is converted into a voltage. Is output to the gm-C filter 4 as a signal S3.

そして、gm−Cフィルタ4によって、角速度を示す信号成分と、機械振動成分と、キャリア信号の信号成分以外の不要なノイズ等の周波数成分が除去され、信号S4として第1同期検波回路5へ出力される。   Then, the gm-C filter 4 removes a frequency component such as unnecessary noise other than the signal component indicating the angular velocity, the mechanical vibration component, and the signal component of the carrier signal, and outputs the signal S4 to the first synchronous detection circuit 5. Is done.

この場合、gm−Cフィルタ4のカットオフ周波数は、基準発振源13から出力された基準信号CLK1に応じて設定されるので、フィルタの特性ばらつきによるカットオフ周波数のばらつきが低減され、gm−Cフィルタ4における信号の位相遅延のばらつきが低減される。   In this case, since the cut-off frequency of the gm-C filter 4 is set according to the reference signal CLK1 output from the reference oscillation source 13, variation in the cut-off frequency due to variation in filter characteristics is reduced, and gm-C Variation in the phase delay of the signal in the filter 4 is reduced.

次に、第1同期検波回路5によって、移相器11からの出力信号に基づき信号S4が同期検波され、信号S4からキャリア信号の信号成分が除去されて信号S5として第2同期検波回路6、駆動制御回路7、及び移相器12へ出力される。この場合、信号S5には、角速度を示す信号成分と、機械振動成分とが含まれている。   Next, the first synchronous detection circuit 5 synchronously detects the signal S4 based on the output signal from the phase shifter 11, the signal component of the carrier signal is removed from the signal S4, and the second synchronous detection circuit 6, It is output to the drive control circuit 7 and the phase shifter 12. In this case, the signal S5 includes a signal component indicating an angular velocity and a mechanical vibration component.

次に、駆動制御回路7によって、信号S5が、予め設定された位相シフト量だけ位相シフトされ、駆動信号Sdが、振動体102の機械振動の位相と90度ずれた位相にされて静電容量C103へ供給され、振動体102が共振周波数により共振振動される。   Next, the signal S5 is phase-shifted by a preset phase shift amount by the drive control circuit 7, and the drive signal Sd is shifted by 90 degrees from the phase of the mechanical vibration of the vibrating body 102 so that the electrostatic capacitance The vibration body 102 is resonated and oscillated at the resonance frequency.

この場合、振動体102を共振振動させるための自励発振に用いられる信号経路、すなわち振動体102からIV変換器3、gm−Cフィルタ4、第1同期検波回路5、駆動制御回路7、及びアンプ8を経由して静電容量C103に至る信号経路上のフィルタであるgm−Cフィルタ4とgm−Cフィルタ52とにおけるフィルタのカットオフ周波数のばらつきが、部品の特性ばらつきや温度特性の影響を含めて低減されるので、gm−Cフィルタ4とgm−Cフィルタ52とにおける信号の位相遅延のばらつきが低減され、位相遅延が一定になり、駆動制御回路7における予め設定された位相シフト量の位相シフトにより駆動信号Sdを振動体102の機械振動の位相と90度ずれた位相にする振動体の振動制御の精度を向上させることができる結果、角速度信号Soutの精度を向上させることができる。   In this case, a signal path used for self-excited oscillation for resonantly vibrating the vibrating body 102, that is, from the vibrating body 102 to the IV converter 3, the gm-C filter 4, the first synchronous detection circuit 5, the drive control circuit 7, and Variations in the filter cut-off frequency between the gm-C filter 4 and the gm-C filter 52, which are filters on the signal path from the amplifier 8 to the capacitance C103, are affected by variations in component characteristics and temperature characteristics. Therefore, the variation of the signal phase delay between the gm-C filter 4 and the gm-C filter 52 is reduced, the phase delay becomes constant, and the phase shift amount set in advance in the drive control circuit 7 is reduced. This improves the accuracy of vibration control of the vibrating body so that the drive signal Sd is shifted by 90 degrees from the phase of the mechanical vibration of the vibrating body 102 by the phase shift. Kill result, it is possible to improve the accuracy of the angular velocity signal Sout.

なお、BPF41と第1同期検波回路5とにおけるLPF53とをgm−Cフィルタとして構成する例を示したが、BPF41と第1同期検波回路5とのうち、いずれか一方のみ、gm−Cフィルタとして構成される構成としてもよい。また、振動体102を共振振動させるための自励発振に用いられる信号経路上に、BPF41と第1同期検波回路5とのうち、いずれか一方のみ設けられる構成であってもよい。   In addition, although the example which comprises LPF53 in BPF41 and the 1st synchronous detection circuit 5 as a gm-C filter was shown, only one of BPF41 and the 1st synchronous detection circuit 5 is used as a gm-C filter. It may be configured. Alternatively, a configuration may be employed in which only one of the BPF 41 and the first synchronous detection circuit 5 is provided on a signal path used for self-excited oscillation for causing the vibrating body 102 to resonate and vibrate.

また、基準発振源13から出力された基準信号CLK1を分周器14により分周して基準信号CLK2を生成する例を示したが、分周器14の代わりに基準信号CLK2を出力する発振器を設けてもよい。   Further, although the reference signal CLK1 output from the reference oscillation source 13 is divided by the frequency divider 14 to generate the reference signal CLK2, an oscillator that outputs the reference signal CLK2 instead of the frequency divider 14 is shown. It may be provided.

また、BPF41と第1同期検波回路5とにおけるLPF53とをgm−Cフィルタとして構成する例を示したが、gm−Cフィルタの代わりにスイッチトキャパシタ回路により構成されたスイッチトキャパシタフィルタを用いてもよい。図5は、第1同期検波回路5におけるローパスフィルタ(gm−Cフィルタ52)をスイッチトキャパシタフィルタによって構成した場合の一例を示す説明図である。図5(a)は、スイッチトキャパシタフィルタの構成の一例であり、図5(b)は、スイッチトキャパシタフィルタの動作を説明するための概念図である。   Moreover, although the example which comprises LPF53 in BPF41 and the 1st synchronous detection circuit 5 as a gm-C filter was shown, the switched capacitor filter comprised by the switched capacitor circuit may be used instead of a gm-C filter. . FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example in which the low-pass filter (gm-C filter 52) in the first synchronous detection circuit 5 is configured by a switched capacitor filter. FIG. 5A is an example of the configuration of the switched capacitor filter, and FIG. 5B is a conceptual diagram for explaining the operation of the switched capacitor filter.

図5(a)に示すスイッチトキャパシタフィルタは、スイッチSW1と、キャパシタC5,C6とを備えて構成されている。スイッチSW1は、接続端子T1,T2,T3を備え、基準信号CLK2に応じて接続端子T3と、接続端子T1,T2との間の接続を切り替える切替スイッチである。そして、接続端子T3は、キャパシタC6を介してグラウンドに接続され、乗算器51の出力信号S51が接続端子T1によって受信され、接続端子T2はキャパシタC5を介してグラウンドに接続されている。さらに、キャパシタC5の端子電圧が信号S5として、第2同期検波回路6、駆動制御回路7、及び移相器12へ出力される。   The switched capacitor filter shown in FIG. 5A includes a switch SW1 and capacitors C5 and C6. The switch SW1 includes connection terminals T1, T2, and T3, and is a changeover switch that switches the connection between the connection terminal T3 and the connection terminals T1 and T2 in accordance with the reference signal CLK2. The connection terminal T3 is connected to the ground via the capacitor C6, the output signal S51 of the multiplier 51 is received by the connection terminal T1, and the connection terminal T2 is connected to the ground via the capacitor C5. Furthermore, the terminal voltage of the capacitor C5 is output as the signal S5 to the second synchronous detection circuit 6, the drive control circuit 7, and the phase shifter 12.

この場合、スイッチSW1とキャパシタC6とによって、スイッチトキャパシタ回路55が構成されている。そして、スイッチトキャパシタ回路55は、図5(b)に示すように、擬似的にスイッチSW1のスイッチング周波数に応じて抵抗値が変化する可変抵抗とみなすことができる。これにより、図5(a)に示すスイッチトキャパシタフィルタは、基準信号CLK2に応じてカットオフ周波数が変化するローパスフィルタとして機能する。   In this case, a switched capacitor circuit 55 is configured by the switch SW1 and the capacitor C6. The switched capacitor circuit 55 can be regarded as a variable resistor whose resistance value changes in accordance with the switching frequency of the switch SW1 in a pseudo manner, as shown in FIG. 5B. Accordingly, the switched capacitor filter shown in FIG. 5A functions as a low-pass filter whose cutoff frequency changes according to the reference signal CLK2.

同様にして、BPF41についても、スイッチトキャパシタフィルタを用いたバンドパスフィルタとすることができる。   Similarly, the BPF 41 can be a bandpass filter using a switched capacitor filter.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る角速度検出装置について説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係る角速度検出装置1aの構成の一例を示すブロック図である。図6に示す角速度検出装置1aは、図1に示す角速度検出装置1とは、基準発振源13を備えず、キャリア発生回路2から出力されたキャリア信号が、基準信号CLK1としてチューナ部42と分周器14とへ入力される点で異なる。その他の構成及び動作は図1に示す角速度検出装置1と同様であるのでその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an angular velocity detection device according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the angular velocity detection device 1a according to the second embodiment of the present invention. The angular velocity detection device 1a shown in FIG. 6 does not include the reference oscillation source 13 as in the angular velocity detection device 1 shown in FIG. 1, and the carrier signal output from the carrier generation circuit 2 is separated from the tuner unit 42 as the reference signal CLK1. The difference is that the signal is input to the frequency divider 14. Other configurations and operations are the same as those of the angular velocity detection device 1 shown in FIG.

これにより、基準発振源13を用いる必要がないので、角速度検出装置1aの回路を簡素化することができる。   Thereby, since it is not necessary to use the reference oscillation source 13, the circuit of the angular velocity detection device 1a can be simplified.

また、BPF41及びLPF53における位相遅延量は、各フィルタを通過する信号周波数によって異なる。そのため、BPF41及びLPF53のカットオフ周波数が一定のまま、キャリア発生回路2から出力されるキャリア信号の周波数が変動すると、BPF41及びLPF53における位相遅延量が変動する結果、駆動信号Sdを振動体102の機械振動の位相と90度ずれた位相にする振動制御の精度が低下する。   Further, the amount of phase delay in the BPF 41 and the LPF 53 differs depending on the signal frequency passing through each filter. Therefore, if the frequency of the carrier signal output from the carrier generation circuit 2 varies while the cutoff frequency of the BPF 41 and the LPF 53 is constant, the phase delay amount in the BPF 41 and the LPF 53 varies. The accuracy of vibration control is reduced to a phase shifted by 90 degrees from the phase of mechanical vibration.

しかし、図6に示す角速度検出装置1aでは、キャリア発生回路2から出力されるキャリア信号の周波数が、例えばキャリア発生回路2の温度特性や部品ばらつきのため変化したり、あるいはキャリア信号の周波数を設計上変更した場合であっても、チューナ部42,54によって、キャリア信号(基準信号CLK1,CLK2)の周波数に応じてBPF41及びLPF53のカットオフ周波数が変化されるため、キャリア信号の周波数と連動してBPF41及びLPF53のカットオフ周波数が変化し、BPF41及びLPF53における位相遅延量の変動を低減することができる。   However, in the angular velocity detection device 1a shown in FIG. 6, the frequency of the carrier signal output from the carrier generation circuit 2 changes due to, for example, temperature characteristics of the carrier generation circuit 2 and component variations, or the frequency of the carrier signal is designed. Even in the case of the above change, the cut-off frequencies of the BPF 41 and the LPF 53 are changed by the tuner units 42 and 54 according to the frequency of the carrier signals (reference signals CLK1 and CLK2). Thus, the cut-off frequency of the BPF 41 and the LPF 53 is changed, and the fluctuation of the phase delay amount in the BPF 41 and the LPF 53 can be reduced.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る角速度検出装置について説明する。図7は、本発明の第3の実施形態に係る角速度検出装置1bの構成の一例を示すブロック図である。図7に示す角速度検出装置1bは、図6に示す角速度検出装置1aとは、振幅調整回路15をさらに備える点で異なる。振幅調整回路15は、IV変換器3から出力された検出信号である信号S3の信号レベルが反映された信号である第1同期検波回路5の出力信号S5の信号レベルに応じて、キャリア発生回路2から出力されるキャリア信号を増幅する増幅部の一例である。
(Third embodiment)
Next, an angular velocity detection device according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of an angular velocity detection device 1b according to the third embodiment of the present invention. The angular velocity detection device 1b shown in FIG. 7 is different from the angular velocity detection device 1a shown in FIG. 6 in that an amplitude adjustment circuit 15 is further provided. The amplitude adjustment circuit 15 is a carrier generation circuit according to the signal level of the output signal S5 of the first synchronous detection circuit 5 that is a signal reflecting the signal level of the signal S3 that is the detection signal output from the IV converter 3. 2 is an example of an amplifying unit that amplifies a carrier signal output from 2;

振幅調整回路15は、第1同期検波回路5の出力信号S5のピーク電圧を検出するピーク検出部16と、ピーク検出部16により検出されたピーク電圧の増減に応じてキャリア信号の増幅率を減増させるオートゲインコントローラ(以下、AGCと称する)17とを備えている。   The amplitude adjustment circuit 15 detects the peak voltage of the output signal S5 of the first synchronous detection circuit 5, and reduces the amplification factor of the carrier signal according to the increase or decrease of the peak voltage detected by the peak detection unit 16. An auto gain controller (hereinafter referred to as AGC) 17 is provided.

その他の構成及び動作は、図6に示す角速度検出装置1aと同様であるのでその説明を省略し、以下、角速度検出装置1bの特徴的な動作について説明する。ジャイロセンサ101において、静電容量C105,C106のインピーダンスは、キャリア発生回路2から出力されるキャリア信号の周波数の増減に応じて減増する。例えば、キャリア信号の周波数が増大すると、静電容量C105,C106のインピーダンスが低下し、信号S102における電流が増大し、信号S3の信号振幅が増大する結果、後段の回路で得られる信号S4,S5の信号振幅も増大し、角速度信号Soutの信号レベルが増大する。   Since other configurations and operations are the same as those of the angular velocity detection device 1a shown in FIG. 6, the description thereof will be omitted, and the characteristic operations of the angular velocity detection device 1b will be described below. In the gyro sensor 101, the impedances of the capacitances C105 and C106 increase and decrease according to the increase and decrease of the frequency of the carrier signal output from the carrier generation circuit 2. For example, when the frequency of the carrier signal increases, the impedances of the capacitances C105 and C106 decrease, the current in the signal S102 increases, and the signal amplitude of the signal S3 increases. As a result, the signals S4 and S5 obtained in the subsequent circuit And the signal level of the angular velocity signal Sout increases.

そのため、キャリア発生回路2の特性ばらつきや温度特性等の影響により、キャリア発生回路2から出力されるキャリア信号の周波数が変化すると、角速度信号Soutの信号レベルに影響を与え、角速度の検出精度が低下するおそれがある。   Therefore, if the frequency of the carrier signal output from the carrier generation circuit 2 changes due to the influence of variation in characteristics of the carrier generation circuit 2 and temperature characteristics, the signal level of the angular velocity signal Sout is affected, and the detection accuracy of the angular velocity is reduced. There is a risk.

そこで、図7に示す角速度検出装置1bでは、例えばキャリア発生回路2から出力されるキャリア信号の周波数が増大して、第1同期検波回路5から出力される信号S5の信号振幅が増大すると、信号S5のピーク電圧がピーク検出部16によって検出され、そのピーク電圧を示す信号がAGC17へ出力され、AGC17によるキャリア信号の増幅率が低下され、AGC17から静電容量C105と、インバータ10及び静電容量C106とを介して振動体102へ供給されるキャリア信号の信号振幅が低下される。   Therefore, in the angular velocity detection device 1b shown in FIG. 7, for example, when the frequency of the carrier signal output from the carrier generation circuit 2 increases and the signal amplitude of the signal S5 output from the first synchronous detection circuit 5 increases, The peak voltage of S5 is detected by the peak detector 16, a signal indicating the peak voltage is output to the AGC 17, the amplification factor of the carrier signal by the AGC 17 is reduced, and the capacitance C105, the inverter 10 and the capacitance of the AGC 17 are reduced. The signal amplitude of the carrier signal supplied to the vibrating body 102 via C106 is reduced.

そして、キャリア信号の信号振幅が低下すると、キャリア信号の周波数の増大によって生じた信号S3の信号振幅の増大が相殺されるので、キャリア信号の周波数変化の影響による信号S3の信号振幅の変化を低減することができる。   When the signal amplitude of the carrier signal decreases, the increase in the signal amplitude of the signal S3 caused by the increase in the frequency of the carrier signal is canceled out, so that the change in the signal amplitude of the signal S3 due to the influence of the frequency change of the carrier signal is reduced. can do.

同様に、例えばキャリア発生回路2から出力されるキャリア信号の周波数が減少して、第1同期検波回路5から出力される信号S5の信号振幅が減少すると、信号S5のピーク電圧がピーク検出部16によって検出され、そのピーク電圧を示す信号がAGC17へ出力され、AGC17によるキャリア信号の増幅率が増大され、AGC17から静電容量C105と、インバータ10及び静電容量C106とを介して振動体102へ供給されるキャリア信号の信号振幅が増大される。   Similarly, for example, when the frequency of the carrier signal output from the carrier generation circuit 2 decreases and the signal amplitude of the signal S5 output from the first synchronous detection circuit 5 decreases, the peak voltage of the signal S5 becomes the peak detector 16. A signal indicating the peak voltage is output to the AGC 17, and the amplification factor of the carrier signal by the AGC 17 is increased. From the AGC 17 to the vibrator 102 via the electrostatic capacity C 105, the inverter 10 and the electrostatic capacity C 106. The signal amplitude of the supplied carrier signal is increased.

そして、キャリア信号の信号振幅が増大すると、キャリア信号の周波数の減少によって生じた信号S3の信号振幅の減少が相殺されるので、キャリア信号の周波数変化の影響による信号S3の信号振幅の変化を低減することができる。   When the signal amplitude of the carrier signal is increased, the decrease in the signal amplitude of the signal S3 caused by the decrease in the frequency of the carrier signal is canceled out, so that the change in the signal amplitude of the signal S3 due to the influence of the frequency change of the carrier signal is reduced. can do.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係る角速度検出装置について説明する。図8は、本発明の第4の実施形態に係る角速度検出装置1cの構成の一例を示すブロック図である。図8に示す角速度検出装置1cは、図7に示す角速度検出装置1bとは、分周器14の代わりに逓倍器18を備える点で異なる。逓倍器18としては、例えば、PLL(Phase-Locked Loop)回路を用いた逓倍回路を用いることができる。
(Fourth embodiment)
Next, an angular velocity detection device according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of an angular velocity detection device 1c according to the fourth embodiment of the present invention. The angular velocity detection device 1c shown in FIG. 8 is different from the angular velocity detection device 1b shown in FIG. 7 in that a multiplier 18 is provided instead of the frequency divider 14. As the multiplier 18, for example, a multiplier circuit using a PLL (Phase-Locked Loop) circuit can be used.

そして、逓倍器18によって、駆動制御回路7から出力される駆動信号Sdが逓倍されて基準信号CLK2が生成され、その生成された基準信号CLK2が第1同期検波回路5へ供給される。この場合、例えば、振動体102の共振周波数すなわち駆動信号Sdの周波数が2kHz、キャリア信号の周波数が100kHz、LPF53のカットオフ周波数が8kHzとして設定されている場合、逓倍器18の周波数倍率は、4倍に設定される。   The multiplier 18 multiplies the drive signal Sd output from the drive control circuit 7 to generate the reference signal CLK 2, and the generated reference signal CLK 2 is supplied to the first synchronous detection circuit 5. In this case, for example, when the resonance frequency of the vibrator 102, that is, the frequency of the drive signal Sd is set to 2 kHz, the frequency of the carrier signal is 100 kHz, and the cutoff frequency of the LPF 53 is 8 kHz, the frequency magnification of the multiplier 18 is 4 Set to double.

その他の構成及び動作は、図7に示す角速度検出装置1bと同様であるのでその説明を省略し、以下、角速度検出装置1cの特徴的な動作について説明する。ジャイロセンサ101における振動体102の共振周波数は、振動体102や駆動用電極103の加工精度によってばらつきが生じ、特に静電容量C103のばらつきにより、共振周波数が変化する。そして、振動体102の共振周波数が変化すると、BPF41から第1同期検波回路5へ出力される信号S4に含まれる機械振動成分の信号周波数が変化する。   Since other configurations and operations are the same as those of the angular velocity detection device 1b shown in FIG. 7, the description thereof will be omitted, and the characteristic operations of the angular velocity detection device 1c will be described below. The resonance frequency of the vibrating body 102 in the gyro sensor 101 varies depending on the processing accuracy of the vibrating body 102 and the driving electrode 103, and in particular, the resonance frequency changes due to the variation of the capacitance C103. When the resonance frequency of the vibrating body 102 changes, the signal frequency of the mechanical vibration component included in the signal S4 output from the BPF 41 to the first synchronous detection circuit 5 changes.

そうすると、LPF53における位相遅延が変化し、駆動制御回路7によって、LPF53から出力された信号S5に対して予め設定されたシフト量の位相シフトが行われても、駆動信号Sdと振動体102の機械振動の位相とが90度ずれた位相にならず、振動体の振動制御の精度が低下するおそれがある。   Then, the phase delay in the LPF 53 changes, and even if the drive control circuit 7 performs a phase shift of a preset shift amount on the signal S5 output from the LPF 53, the drive signal Sd and the machine of the vibrating body 102 There is a possibility that the phase of vibration does not shift by 90 degrees and the vibration control accuracy of the vibrating body is lowered.

しかし、図8に示す角速度検出装置1cでは、振動体102の共振周波数が変化すると、逓倍器18によって、その共振周波数と同じ周波数の信号である駆動信号Sdと連動して基準信号CLK2の周波数が変化され、チューナ部54によって基準信号CLK2に応じてLPF53のカットオフ周波数が変化される。   However, in the angular velocity detection device 1c shown in FIG. 8, when the resonance frequency of the vibrating body 102 changes, the frequency of the reference signal CLK2 is interlocked with the drive signal Sd, which is a signal having the same frequency as the resonance frequency, by the multiplier 18. The tuner unit 54 changes the cutoff frequency of the LPF 53 in accordance with the reference signal CLK2.

これにより、振動体102における共振周波数の変化と連動してLPF53のカットオフ周波数を変化させることができ、共振周波数の影響によるLPF53における位相遅延の変化を低減することができる結果、駆動制御回路7における予め設定された位相シフト量の位相シフトにより駆動信号Sdを振動体102の機械振動の位相と90度ずれた位相にする振動体の振動制御の精度を向上させて共振振動を安定化し、角速度信号Soutの精度を向上させることができる。   As a result, the cutoff frequency of the LPF 53 can be changed in conjunction with the change of the resonance frequency in the vibrating body 102, and the change in the phase delay in the LPF 53 due to the influence of the resonance frequency can be reduced. As a result, the drive control circuit 7 The accuracy of vibration control of the vibrating body is improved by making the drive signal Sd a phase shifted by 90 degrees from the mechanical vibration phase of the vibrating body 102 by the phase shift of the preset phase shift amount in FIG. The accuracy of the signal Sout can be improved.

本発明の第1の実施形態に係る角速度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the angular velocity detection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示すgm−Cフィルタの構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of the gm-C filter shown in FIG. 図1に示すBPFの周波数特性の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the frequency characteristic of BPF shown in FIG. 図1に示すgm−Cフィルタの構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of the gm-C filter shown in FIG. 図1に示す第1同期検波回路におけるローパスフィルタ(gm−Cフィルタ)をスイッチトキャパシタフィルタによって構成した場合の一例を示す説明図である。(a)は、スイッチトキャパシタフィルタの構成の一例であり、(b)は、スイッチトキャパシタフィルタの動作を説明するための概念図である。It is explanatory drawing which shows an example at the time of comprising the low-pass filter (gm-C filter) in the 1st synchronous detection circuit shown in FIG. 1 by the switched capacitor filter. (A) is an example of a structure of a switched capacitor filter, (b) is a conceptual diagram for demonstrating operation | movement of a switched capacitor filter. 本発明の第2の実施形態に係る角速度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the angular velocity detection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る角速度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the angular velocity detection apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る角速度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the angular velocity detection apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 背景技術に係るジャイロセンサの構成を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the structure of the gyro sensor which concerns on background art. 図9に示すジャイロセンサの動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the gyro sensor shown in FIG. 背景技術に係る角速度検出装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical constitution of the angular velocity detection apparatus which concerns on background art.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a,1b,1c 角速度検出装置
2 キャリア発生回路
3 IV変換器
4 gm−Cフィルタ
5 第1同期検波回路
6 第2同期検波回路
7 駆動制御回路
8,9 アンプ
10 インバータ
11,12 移相器
13 基準発振源
14 分周器
15 振幅調整回路
16 ピーク検出部
17 AGC
18 逓倍器
42 チューナ部
43,44,45 gm素子
46 演算増幅器
51 乗算器
52 gm−Cフィルタ
53 LPF
54 チューナ部
55 スイッチトキャパシタ回路
101 ジャイロセンサ
102 振動体
103 駆動用電極
105,106 検出用電極
531,532,533 gm素子
C1,C2,C3,C4,C5,C6 キャパシタ
C103,C105,C106 静電容量
CLK1,CLK2 基準信号
Sd 駆動信号
1, 1a, 1b, 1c Angular velocity detection device 2 Carrier generation circuit 3 IV converter 4 gm-C filter 5 First synchronous detection circuit 6 Second synchronous detection circuit 7 Drive control circuit 8, 9 Amplifier 10 Inverter 11, 12 Phase shift 13 Reference oscillation source 14 Frequency divider 15 Amplitude adjustment circuit 16 Peak detector 17 AGC
18 multiplier 42 tuner units 43, 44, 45 gm element 46 operational amplifier 51 multiplier 52 gm-C filter 53 LPF
54 Tuner 55 Switched Capacitor Circuit 101 Gyro Sensor 102 Vibrating Body 103 Drive Electrodes 105, 106 Detection Electrodes 531, 532, 533 gm Elements C1, C2, C3, C4, C5, C6 Capacitors C103, C105, C106 Capacitance CLK1, CLK2 Reference signal Sd Drive signal

Claims (8)

振動された状態で角速度が印加されることにより生じるコリオリ力により変位する振動体と、
前記振動体の変位の量を検出し、検出した変位量を示す検出信号を出力する検出部と、
前記検出部から出力された検出信号に基づき濾波を行うフィルタ部と、
前記フィルタ部により濾波された信号に基づいて、前記振動体の振動の位相と90度位相がずれた駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部により生成された駆動信号に応じて、前記振動体を振動させる駆動部と
を備え、
前記フィルタ部は、所定の周波数を有する基準信号に応じてカットオフ周波数が変化すること
を特徴とする角速度検出装置。
A vibrating body that is displaced by a Coriolis force generated by applying an angular velocity in a vibrating state;
A detection unit that detects a displacement amount of the vibrating body and outputs a detection signal indicating the detected displacement amount;
A filter unit that performs filtering based on the detection signal output from the detection unit;
A drive signal generator that generates a drive signal that is 90 degrees out of phase with the vibration of the vibrating body, based on the signal filtered by the filter;
A drive unit that vibrates the vibrating body according to the drive signal generated by the drive signal generation unit, and
The angular velocity detection device according to claim 1, wherein the filter unit changes a cutoff frequency in accordance with a reference signal having a predetermined frequency.
前記フィルタ部は、
前記基準信号の周波数に応じた制御信号を出力するチューナ部と、
前記チューナ部から出力された制御信号に応じて増幅率が変化するgm素子と、
前記gm素子の出力を濾波するキャパシタと
を備えるgm−Cフィルタであること
を特徴とする請求項1記載の角速度検出装置。
The filter unit is
A tuner unit that outputs a control signal according to the frequency of the reference signal;
A gm element whose amplification factor changes according to a control signal output from the tuner unit;
The angular velocity detection device according to claim 1, wherein the angular velocity detection device is a gm-C filter including a capacitor that filters an output of the gm element.
前記フィルタ部は、
前記基準信号の周波数に応じて擬似的な抵抗値が変化するスイッチトキャパシタ回路を備えるスイッチトキャパシタフィルタであること
を特徴とする請求項1記載の角速度検出装置。
The filter unit is
The angular velocity detection device according to claim 1, wherein the angular velocity detection device is a switched capacitor filter including a switched capacitor circuit in which a pseudo resistance value changes according to a frequency of the reference signal.
予め設定された所定の周波数を有するキャリア信号を出力するキャリア信号出力部と、
前記キャリア信号出力部から出力されたキャリア信号を前記振動体に付与することにより、前記振動体の変位量に応じた信号成分を前記キャリア信号に重畳させるキャリア信号付与部と
をさらに備え、
前記検出部は、前記信号成分が重畳されたキャリア信号を前記検出信号として検出すること
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の角速度検出装置。
A carrier signal output unit for outputting a carrier signal having a predetermined frequency set in advance;
A carrier signal applying unit that superimposes a signal component corresponding to a displacement amount of the vibrating body on the carrier signal by applying the carrier signal output from the carrier signal output unit to the vibrating body;
The angular velocity detection device according to claim 1, wherein the detection unit detects a carrier signal on which the signal component is superimposed as the detection signal.
前記検出部により検出された検出信号と前記キャリア信号出力部から出力されたキャリア信号とを乗算する乗算部と当該乗算部により乗算された信号を濾波するローパスフィルタとを備える同期検波回路をさらに備え、
前記ローパスフィルタは、前記フィルタ部であること
を特徴とする請求項4記載の角速度検出装置。
A synchronous detection circuit further comprising: a multiplication unit that multiplies the detection signal detected by the detection unit and the carrier signal output from the carrier signal output unit; and a low-pass filter that filters the signal multiplied by the multiplication unit. ,
The angular velocity detection device according to claim 4, wherein the low-pass filter is the filter unit.
前記キャリア信号出力部から出力されたキャリア信号を、前記基準信号として用いることを特徴とする請求項4又は5記載の角速度検出装置。   6. The angular velocity detection device according to claim 4, wherein a carrier signal output from the carrier signal output unit is used as the reference signal. 前記駆動信号生成部により生成された駆動信号を、前記基準信号として用いることを特徴とする請求項5記載の角速度検出装置。   The angular velocity detection device according to claim 5, wherein the drive signal generated by the drive signal generation unit is used as the reference signal. 前記検出部から出力された検出信号の信号レベルに応じて、前記キャリア信号出力部から前記キャリア信号付与部へ出力されるキャリア信号を増幅する増幅部をさらに備えることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の角速度検出装置。   5. The apparatus according to claim 4, further comprising an amplifying unit that amplifies a carrier signal output from the carrier signal output unit to the carrier signal applying unit according to a signal level of a detection signal output from the detection unit. The angular velocity detection device according to any one of 7.
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