JP2008134216A - Drive unit, physical quantity measuring instrument, and electronic equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive unit capable of shortening an oscillation start-up time by restraining disturbance in the oscillation of an oscillator to the minimum to start up efficiently the oscillation, a physical quantity measuring instrument and electronic equipment using the same. <P>SOLUTION: This drive unit for exciting the oscillator with drive vibration by forming an oscillation loop with the oscillator, when measuring a physical quantity using an output signal with a synchronization-detected detection signal output from the oscillator, based on the exciting drive vibration onto the oscillator and the physical quantity to be measured, includes a current-voltage converter for converting a current flowing in the oscillator into a voltage, a gain control amplifier for controlling an oscillation amplitude in the oscillation loop to excite the oscillator with the drive vibration, and a bypass filter provided between the current-voltage converter and the gain control amplifier in the oscillation loop, a reference potential of the bypass filter is changed to excite the oscillator with the drive vibration, and the reference potential is thereafter fixed to excite the oscillator with the drive vibration. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、振動子に駆動振動を励振する駆動装置、これを用いた物理量測定装置、例えば振動型ジャイロスコープ、及び電子機器に関する。   The present invention relates to a drive device for exciting drive vibration in a vibrator, and a physical quantity measuring device using the drive device, for example, a vibratory gyroscope and an electronic apparatus.

いわゆるジャイロスコープには、物体に働く力の検出方法によって回転型や振動型等がある。中でも、振動型ジャイロスコープは、構成部品等の観点から小型化や低コスト化に有利とされている。このような振動型ジャイロスコープのうち、物体に働く角速度を検出する振動型ジャイロセンサには、信頼性や小型化に有利な水晶や圧電素子を励振する圧電振動型ジャイロセンサがある。圧電振動型ジャイロセンサは、振動している物体に角速度が加わると、その振動と直角方向にコリオリ力が生じることを利用している。   A so-called gyroscope includes a rotation type and a vibration type depending on a detection method of a force acting on an object. Among them, the vibration type gyroscope is advantageous for downsizing and cost reduction from the viewpoint of components and the like. Among such vibrating gyroscopes, a vibrating gyro sensor that detects an angular velocity acting on an object includes a piezoelectric vibrating gyro sensor that excites a crystal or a piezoelectric element that is advantageous for reliability and downsizing. The piezoelectric vibration type gyro sensor utilizes the fact that when an angular velocity is applied to a vibrating object, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration.

振動型ジャイロセンサが適用される用途は広く、例えばビデオカメラやデジタルカメラの手振れ検出や、カーナビゲーションシステムのGPS(Global Positioning System)の位置検出、航空機やロボットの姿勢検出等に用いられる。   The vibration gyro sensor is applied to a wide range of applications, such as camera shake detection of video cameras and digital cameras, GPS (Global Positioning System) position detection of car navigation systems, and attitude detection of aircraft and robots.

こうした用途において、振動型ジャイロセンサは、電池によって駆動される。従って、振動型ジャイロセンサの消費電力をできるだけ減らし、電池の寿命を長くする必要がある。この場合、角速度の検出等を行わない期間は振動型ジャイロセンサへの電源供給を停止させ、振動型ジャイロセンサを使用する期間のみ電池から電源供給を行わせることが好ましい。そのため、振動型ジャイロセンサを起動してから短時間で正常な動作を行わせる必要が生じる。   In such applications, the vibratory gyro sensor is driven by a battery. Therefore, it is necessary to reduce the power consumption of the vibration type gyro sensor as much as possible and to extend the battery life. In this case, it is preferable that the power supply to the vibration type gyro sensor is stopped during a period when the angular velocity is not detected, and the power is supplied from the battery only during the period when the vibration type gyro sensor is used. Therefore, it is necessary to perform normal operation in a short time after the vibration type gyro sensor is activated.

このような振動型ジャイロセンサの起動時間の短縮化を図る技術は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1には、発振ループ内にCR発振回路又はリングオシレータを付加した構成により、起動直後であっても、増幅器により発振振幅を増大させるようにした技術が開示されている。
特開2004−286503号公報
A technique for shortening the start-up time of such a vibration type gyro sensor is disclosed in Patent Document 1, for example. Patent Document 1 discloses a technique in which an oscillation amplitude is increased by an amplifier even immediately after startup by a configuration in which a CR oscillation circuit or a ring oscillator is added in an oscillation loop.
JP 2004-286503 A

ところで、振動型ジャイロセンサの駆動装置には、振動子に働く角速度を安定して検出するために、振動子を共振周波数で一定に振動(発振)させる必要がある。また、短時間で振動子が発振し正常な動作を開始させる必要がある。更には、低コストで、電池の寿命を長くするために、小型で低消費電力な回路で構成させることが好ましい。   By the way, in order to stably detect the angular velocity acting on the vibrator, the vibratory gyro sensor drive device needs to vibrate (oscillate) the vibrator at a constant resonance frequency. In addition, the vibrator needs to oscillate in a short time to start normal operation. Furthermore, in order to extend the life of the battery at a low cost, it is preferable to configure the circuit with a small size and low power consumption.

一方、例えば振動子をQ値の高い水晶によって形成し、該振動子をパッケージ内に真空封止すると、振動子の駆動Q値が非常に高くなる。そのため、振動子に駆動振動を励振する際に、振動子からの信号が安定するまでの時間(起動時間)が長くなるという問題がある。   On the other hand, for example, when the vibrator is formed of quartz having a high Q value and the vibrator is vacuum-sealed in a package, the driving Q value of the vibrator becomes very high. Therefore, when driving vibration is excited in the vibrator, there is a problem that the time (start-up time) until the signal from the vibrator is stabilized becomes long.

ここで、特許文献1の技術では、水晶振動子の駆動周波数に近い周波数で発振させようとすると、CR発振回路のコンデンサや抵抗器の素子面積が大きくなる。そのため、振動型ジャイロスコープ(振動型ジャイロセンサ)の大型化及びコスト高を招くという問題がある。また、特許文献1の技術では、起動時には一旦別の周波数で起動させているため、Q値の高い水晶振動子の駆動周波数に引き込みにくい。そのため、製造ばらつき等の影響を受けると、より一層安定発振までの時間が長くなるという問題がある。   Here, in the technique of Patent Document 1, if the oscillation is performed at a frequency close to the driving frequency of the crystal resonator, the element areas of the capacitors and resistors of the CR oscillation circuit are increased. For this reason, there is a problem that the vibration gyroscope (vibration gyro sensor) is increased in size and cost. Further, in the technique of Patent Document 1, since it is once activated at a different frequency at the time of activation, it is difficult to draw in the driving frequency of a crystal resonator having a high Q value. For this reason, there is a problem that the time until stable oscillation is further increased under the influence of manufacturing variations.

また、特許文献1の技術では、振動子が発振しているか否かにかかわらず、CR発振回路等からの信号のエネルギーを振動子に注入している。この場合、振動子の共振周波数にかかわらず所定の固定周波数でエネルギーが加えられるため、振動子の定常発振に近づくのに伴い、CR発振回路の信号が定常発振の妨げとなってしまう。従って、振動子を定常発振させる起動時間を短縮するためには、振動子を含む発振ループの定常発振条件から大きく離れて振動子の発振の妨害とならないように、発振ループ内にエネルギーを注入する必要がある。   In the technique of Patent Document 1, energy of a signal from a CR oscillation circuit or the like is injected into the vibrator regardless of whether the vibrator is oscillating. In this case, since energy is applied at a predetermined fixed frequency regardless of the resonance frequency of the vibrator, the signal of the CR oscillation circuit becomes an obstacle to steady oscillation as it approaches the steady oscillation of the vibrator. Therefore, in order to shorten the start-up time for causing the oscillator to oscillate steadily, energy is injected into the oscillation loop so that it does not interfere with the oscillation of the oscillator greatly away from the steady oscillation condition of the oscillation loop including the oscillator. There is a need.

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振動子の発振の妨害を最小限に抑えて効率的に発振起動を行うことで発振起動時間を短縮できる駆動装置、これを用いた物理量測定装置及び電子機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and the object of the present invention is to start oscillation by efficiently starting oscillation while minimizing the disturbance of oscillation of the vibrator. It is an object of the present invention to provide a driving device capable of shortening time, a physical quantity measuring device using the same, and an electronic apparatus.

上記課題を解決するために本発明は、
振動子と発振ループを形成し、該振動子に駆動振動を励振するための駆動装置であって、
前記振動子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、
所与の電圧値を基準に、前記電圧値に変換された信号に基づいて前記振動子に駆動振動を励振するコンパレータと、
前記発振ループ内で前記電流電圧変換器と前記コンパレータとの間に設けられたハイパスフィルタとを含み、
前記ハイパスフィルタの基準電位を変化させて前記振動子に駆動振動を励振した後に、前記基準電位を固定して前記振動子に駆動振動を励振する駆動装置に関係する。
In order to solve the above problems, the present invention
A drive device for forming an oscillation loop with a vibrator and exciting drive vibration in the vibrator,
A current-voltage converter for converting a current flowing through the vibrator into a voltage;
A comparator that excites driving vibration in the vibrator based on a signal converted into the voltage value based on a given voltage value;
A high-pass filter provided between the current-voltage converter and the comparator in the oscillation loop,
The present invention relates to a driving apparatus that excites drive vibration in the vibrator by exciting the drive vibration in the vibrator after changing the reference potential of the high-pass filter and then driving the vibrator in the vibrator by fixing the reference potential.

また本発明は、
振動子に励振される駆動振動及び測定すべき物理量に基づいて前記振動子から出力される検出信号を同期検波した出力信号を用いて物理量を測定するのに際して、前記振動子と発振ループを形成し、該振動子に駆動振動を励振するための駆動装置であって、
前記振動子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、
前記発振ループ内の発振振幅を制御して前記振動子に駆動振動を励振するゲインコントロールアンプと、
前記発振ループ内で前記電流電圧変換器と前記ゲインコントロールアンプとの間に設けられたハイパスフィルタとを含み、
前記ハイパスフィルタの基準電位を変化させて前記振動子に駆動振動を励振した後に、前記基準電位を固定して前記振動子に駆動振動を励振する駆動装置に関係する。
The present invention also provides
When measuring a physical quantity using an output signal obtained by synchronously detecting a detection signal output from the vibrator based on a drive vibration excited by the vibrator and a physical quantity to be measured, an oscillation loop is formed with the vibrator. A drive device for exciting drive vibration to the vibrator,
A current-voltage converter for converting a current flowing through the vibrator into a voltage;
A gain control amplifier that controls the oscillation amplitude in the oscillation loop to excite drive vibration in the vibrator;
A high-pass filter provided between the current-voltage converter and the gain control amplifier in the oscillation loop,
The present invention relates to a driving apparatus that excites drive vibration in the vibrator by exciting the drive vibration in the vibrator after changing the reference potential of the high-pass filter and then driving the vibrator in the vibrator by fixing the reference potential.

上記のいずれかの発明においては、発振ループ内の位相調整手段として機能させることが可能なハイパスフィルタが用いられる。そして、発振起動時にはハイパスフィルタの基準電位の変動により振動子にエネルギーが注入され、振動子の発振起動時間を短縮できる。これにより、コンパレータやゲインコントロールアンプの入力オフセット電圧やゲインコントロールアンプの入力オフセット電圧があっても、振動子を確実に高速発振起動させることができるようになる。   In any one of the above inventions, a high-pass filter that can function as phase adjusting means in the oscillation loop is used. At the time of oscillation start-up, energy is injected into the vibrator due to the change in the reference potential of the high-pass filter, and the oscillation start-up time of the vibrator can be reduced. As a result, even if there is an input offset voltage of the comparator or gain control amplifier or an input offset voltage of the gain control amplifier, the vibrator can be reliably started to oscillate at high speed.

しかも、発振起動過程においては、変動するハイパスフィルタの基準電位は、振動子の共振周波数に変調されていることとなり、発振ループの定常発振条件から大きく離れることがない。そのため、振動子の発振の妨げになることなく発振ループ内にエネルギーを注入できるため、効率的に発振起動を行うことができるようになる。   In addition, in the oscillation start-up process, the fluctuating high-pass filter reference potential is modulated to the resonance frequency of the vibrator, and does not deviate significantly from the steady oscillation condition of the oscillation loop. Therefore, energy can be injected into the oscillation loop without hindering the oscillation of the vibrator, so that the oscillation can be started up efficiently.

また本発明に係る駆動装置では、
前記発振ループ内の信号に基づいて前記同期検波の参照信号を生成するコンパレータを含み、
前記ハイパスフィルタの基準電位を変化させる発振起動時には、前記電流電圧変換器、前記ハイパスフィルタ、前記コンパレータ及び前記振動子を含む発振ループ内で前記振動子に駆動振動を励振し、
発振定常状態では、前記電流電圧変換器、前記ハイパスフィルタ、前記ゲインコントロールアンプ及び前記振動子を含む発振ループ内で前記振動子に駆動振動を励振することができる。
In the drive device according to the present invention,
A comparator that generates a reference signal for the synchronous detection based on a signal in the oscillation loop;
At the time of oscillation start to change the reference potential of the high-pass filter, drive vibration to the vibrator in an oscillation loop including the current-voltage converter, the high-pass filter, the comparator and the vibrator,
In the oscillation steady state, drive vibration can be excited in the vibrator in an oscillation loop including the current-voltage converter, the high-pass filter, the gain control amplifier, and the vibrator.

一般的に、発振ループ内では、発振ループ内のホワイトノイズのうち振動子がその共振周波数のみを通す。その結果、共振周波数の信号成分のみが増幅されて発振が開始される。即ち、一般的な発振回路では、発振ループ内の真性雑音(特にホワイトノイズ)から振動子の共振周波数成分のみを増幅させて発振を開始させる。ところが、真性雑音は、温度条件、電源条件、プロセス条件の変動によって大きく変化する。従って、発振を開始して、発振が定常状態になるまでの時間もまた、温度条件、電源条件、プロセス条件の変動に大きく変化することになる。これに対して、本発明によれば、ハイパスフィルタの基準電位を変動させることにより、温度条件、電源条件、プロセス条件の変動によらず、確実に振動子の発振を開始させることができる上に、発振を開始して発振が定常状態になるまでの時間を確実に短縮させることができるようになる。   In general, in the oscillation loop, the vibrator passes only the resonance frequency of white noise in the oscillation loop. As a result, only the signal component of the resonance frequency is amplified and oscillation starts. That is, in a general oscillation circuit, oscillation is started by amplifying only the resonance frequency component of the vibrator from the intrinsic noise (particularly white noise) in the oscillation loop. However, intrinsic noise changes greatly due to variations in temperature conditions, power supply conditions, and process conditions. Therefore, the time from the start of oscillation to the steady state of oscillation also greatly changes due to variations in temperature conditions, power supply conditions, and process conditions. On the other hand, according to the present invention, by varying the reference potential of the high-pass filter, it is possible to reliably start oscillation of the vibrator regardless of variations in temperature conditions, power supply conditions, and process conditions. Thus, the time from the start of oscillation until the oscillation reaches a steady state can be reliably shortened.

また本発明に係る駆動装置では、
通常動作を行うための第1の動作モードに設定された状態では、前記基準電位を変化させて前記振動子に駆動振動を励振した後に、前記基準電位を固定して前記振動子に駆動振動を励振し、
スリープ動作を行うための第2の動作モードに設定された状態では、前記電流電圧変換器、前記ハイパスフィルタ、前記コンパレータ及び前記振動子を含む発振ループ内で前記振動子に駆動振動を励振することができる。
In the drive device according to the present invention,
In the state set to the first operation mode for performing the normal operation, the reference potential is changed to excite the driving vibration in the vibrator, and then the reference potential is fixed and the driving vibration is applied to the vibrator. Excited,
In a state where the second operation mode for performing the sleep operation is set, driving vibration is excited in the vibrator in an oscillation loop including the current-voltage converter, the high-pass filter, the comparator, and the vibrator. Can do.

本発明によれば、第1及び第2の動作モードが設けられ、第1の動作モードに設定された状態では、発振ループの切り替えが行われる。また、第2の動作モードに設定された状態では、第1の動作モードにおける発振制御を行う回路部分を動作させる必要がなくなる。従って、第2の動作モードにおける低消費電力化と、第2の動作モードが解除されたときの発振起動の高速化とを両立させることができる。   According to the present invention, the first and second operation modes are provided, and the oscillation loop is switched in the state set to the first operation mode. Further, in the state set in the second operation mode, it is not necessary to operate the circuit portion that performs oscillation control in the first operation mode. Therefore, both low power consumption in the second operation mode and high-speed oscillation start-up when the second operation mode is canceled can be achieved.

また本発明に係る駆動装置では、
前記発振ループ内の振動子に流れる電流に基づいて前記ゲインコントロールアンプのゲインを制御するゲイン制御回路を含み、
前記第2の動作モードに設定された状態では、前記コンパレータの動作をディセーブル状態に設定することなく、前記ゲインコントロールアンプ及び前記ゲイン制御回路の動作をディセーブル状態に設定することができる。
In the drive device according to the present invention,
A gain control circuit for controlling the gain of the gain control amplifier based on a current flowing through a vibrator in the oscillation loop;
In the state set to the second operation mode, the operations of the gain control amplifier and the gain control circuit can be set to the disabled state without setting the operation of the comparator to the disabled state.

本発明においては、第1の動作モードに設定されている状態では、発振起動時には、ハイパスフィルタの基準電位を変動させることにより発振起動を高速化し、発振定常状態になるとゲインコントロールアンプにより発振ループ内の発振振幅が制御される。これにより、同期検波処理と発振起動の高速化とを実現させることができる。更に、第2の動作モードに設定されている状態では、発振ループ内で発振状態が維持され、ゲインコントロールアンプ及びゲイン制御回路の動作が停止される。これにより、第2の動作モードにおける低消費電力化と、第2の動作モードが解除されたときの発振起動の高速化とを両立させることができる。   In the present invention, in the state where the first operation mode is set, at the time of oscillation start-up, the oscillation start-up is speeded up by changing the reference potential of the high-pass filter. Is controlled. As a result, it is possible to realize synchronous detection processing and faster oscillation start-up. Further, in the state set to the second operation mode, the oscillation state is maintained in the oscillation loop, and the operations of the gain control amplifier and the gain control circuit are stopped. As a result, it is possible to achieve both low power consumption in the second operation mode and high-speed oscillation start-up when the second operation mode is canceled.

また本発明に係る駆動装置では、
前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへの切り替えタイミングを基準に開始される所定期間だけ、前記ハイパスフィルタの基準電位を変化させてもよい。
In the drive device according to the present invention,
The reference potential of the high-pass filter may be changed only for a predetermined period that is started based on the switching timing from the second operation mode to the first operation mode.

本発明によれば、第2の動作モードから第1の動作モードに切り替える際にも、ハイパスフィルタの基準電位を変動させることにより振動子にエネルギーが注入され、振動子の発振起動時間を短縮できる。この場合も、ハイパスフィルタの基準電位が振動子の共振周波数に変調されているため、発振ループの定常発振条件から大きく離れることがない。そのため、振動子の発振の妨げになることなく発振ループ内にエネルギーを注入できるため、効率的に発振起動を行うことができるようになる。   According to the present invention, when switching from the second operation mode to the first operation mode, energy is injected into the vibrator by changing the reference potential of the high-pass filter, and the oscillation start-up time of the vibrator can be shortened. . Also in this case, since the reference potential of the high-pass filter is modulated to the resonance frequency of the vibrator, it does not deviate greatly from the steady oscillation condition of the oscillation loop. Therefore, energy can be injected into the oscillation loop without hindering the oscillation of the vibrator, so that the oscillation can be started up efficiently.

また本発明に係る駆動装置では、
前記ゲインコントロールアンプの出力の極性と前記コンパレータの出力の極性とが同一であってもよい。
In the drive device according to the present invention,
The polarity of the output of the gain control amplifier and the polarity of the output of the comparator may be the same.

本発明によれば、極性を反転させる回路を付加する必要が無くなり、回路規模の増大を抑えることができるようになる。   According to the present invention, it is not necessary to add a circuit for inverting the polarity, and an increase in circuit scale can be suppressed.

また本発明に係る駆動装置では、
発振起動時において、複数の電圧レベルの中から選択された1つの電圧レベルを前記基準電位として前記ハイパスフィルタに供給する基準電位変動回路と、
前記基準電位として出力する電圧レベルを選択するための切替パルスを発生させるパルス発生回路とを含み、
前記パルス発生回路が、
前記切替パルスを所定期間だけ出力することができる。
In the drive device according to the present invention,
A reference potential fluctuation circuit for supplying one voltage level selected from a plurality of voltage levels to the high-pass filter as the reference potential when starting oscillation;
A pulse generation circuit for generating a switching pulse for selecting a voltage level to be output as the reference potential,
The pulse generation circuit is
The switching pulse can be output for a predetermined period.

本発明によれば、簡素な構成でハイパスフィルタの基準電位を変動させることができるようになる。   According to the present invention, the reference potential of the high-pass filter can be changed with a simple configuration.

また本発明に係る駆動装置では、
前記所定期間の開始タイミングが、
前記駆動装置のパワーオンリセットの開始タイミングであってもよい。
In the drive device according to the present invention,
The start timing of the predetermined period is
The start timing of the power-on reset of the said drive apparatus may be sufficient.

また本発明に係る駆動装置では、
前記所定期間の終了タイミングが、
前記発振ループ内の信号が所定の閾値レベルを超えたことが検出されたタイミング、又は前記所定期間の開始タイミングを基準に所定のカウント数をカウントしたことが検出されたタイミングであってもよい。
In the drive device according to the present invention,
The end timing of the predetermined period is
It may be a timing at which it is detected that a signal in the oscillation loop exceeds a predetermined threshold level, or a timing at which a predetermined number of counts is detected based on the start timing of the predetermined period.

上記のいずれかの発明によれば、ハイパスフィルタの基準電位を変動させる所定期間の開始タイミング又は終了タイミングを特定するために、発振ループ内で発振振幅を制御するために必要な回路を流用するか、或いは発振ループ内のレベルを検出する回路自体を省略できるので、回路規模の増大を抑えることができる。特に、変調回路に必要な信号を生成する所定期間の開始タイミングを明確にできると、ユーザの使い勝手を向上させることが可能となる。更に、例えば開始タイミングを基準に所与の基準クロックをカウントすることで所定期間の長さを定めることができるので、例えば発振振幅を検出する回路を省略でき、回路規模を縮小させることもできるようになる。   According to any one of the above-described inventions, in order to specify the start timing or end timing of the predetermined period for changing the reference potential of the high-pass filter, the circuit necessary for controlling the oscillation amplitude in the oscillation loop is used. Alternatively, since the circuit for detecting the level in the oscillation loop itself can be omitted, an increase in circuit scale can be suppressed. In particular, if the start timing of a predetermined period for generating a signal necessary for the modulation circuit can be clarified, it is possible to improve the usability of the user. Furthermore, for example, the length of the predetermined period can be determined by counting a given reference clock based on the start timing, so that, for example, a circuit for detecting the oscillation amplitude can be omitted, and the circuit scale can be reduced. become.

また本発明に係る駆動装置では、
前記パルス発生回路が、
パワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路と、
所定の期間内に前記パワーオンリセット信号に基づいて1又は複数のパルスを生成させる切替パルス生成回路とを含み、
前記切替パルス生成回路が、
各ディレイユニットが、入力信号に基づいてパルスを発生させる複数のディレイユニットを有し、各ディレイユニットが発生したパルスの論理和演算結果を出力し、
前記パワーオンリセット信号の変化タイミングを基準に、前記発振ループ内の信号が所定の閾値レベルを超えたことを示す検出結果信号の変化タイミングまでの期間に、前記切替パルスを出力することができる。
In the drive device according to the present invention,
The pulse generation circuit is
A power-on reset circuit for generating a power-on reset signal;
A switching pulse generation circuit that generates one or a plurality of pulses based on the power-on reset signal within a predetermined period,
The switching pulse generating circuit is
Each delay unit has a plurality of delay units that generate pulses based on the input signal, and outputs a logical OR operation result of the pulses generated by each delay unit,
Based on the change timing of the power-on reset signal, the switching pulse can be output during a period until the change timing of the detection result signal indicating that the signal in the oscillation loop has exceeded a predetermined threshold level.

本発明によれば、ハイパスフィルタの基準電位を変動させるための回路を簡素化できるようになる。   According to the present invention, a circuit for changing the reference potential of the high-pass filter can be simplified.

また本発明に係る駆動装置では、
前記基準電位を変化させる期間における該基準電位の変動振幅が、
前記コンパレータ又は前記ゲインコントロールアンプの入力オフセット電圧の振幅より大きくてもよい。
In the drive device according to the present invention,
The fluctuation amplitude of the reference potential during the period of changing the reference potential is
It may be larger than the amplitude of the input offset voltage of the comparator or the gain control amplifier.

本発明によれば、確実に発振起動を高速化できるようになる。   According to the present invention, it is possible to reliably increase the speed of oscillation startup.

また本発明に係る駆動装置では、
前記ハイパスフィルタが、
前記電流電圧変換器の出力と前記コンパレータの入力又は前記ゲインコントロールアンプの入力との間に挿入された容量素子と、
一端に前記基準電位が供給され、他端に前記コンパレータの入力又は前記ゲインコントロールアンプの入力が接続される抵抗素子とを含むことができる。
In the drive device according to the present invention,
The high pass filter is
A capacitive element inserted between the output of the current-voltage converter and the input of the comparator or the input of the gain control amplifier;
The reference potential may be supplied to one end, and the other end may include a resistance element connected to the input of the comparator or the input of the gain control amplifier.

また本発明に係る駆動装置では、
前記容量素子の容量値をC、前記抵抗素子の抵抗値をR、前記基準電位の変動振幅をΔVとした場合に、
前記コンパレータの入力オフセット電圧又は前記ゲインコントロールアンプの入力オフセット電圧であるVxが、ΔV/((1+(ω×C×R)1/2より小さくてもよい。
In the drive device according to the present invention,
When the capacitance value of the capacitive element is C, the resistance value of the resistive element is R, and the fluctuation amplitude of the reference potential is ΔV,
Vx which is an input offset voltage of the comparator or an input offset voltage of the gain control amplifier may be smaller than ΔV / ((1+ (ω × C × R) 2 ) 1/2 .

上記のいずれかの発明によれば、回路を簡素化した上で、確実に発振起動を高速化できる。   According to any one of the above inventions, the oscillation start-up can be surely speeded up while simplifying the circuit.

また本発明に係る駆動装置では、
発振定常状態における前記基準電位をV0とした場合、
前記基準電位を変化させる期間では、
前記基準電位が、
V0より高電位の電圧V4と該V0より低電位の電圧V3とを交互に切り替えた電位であってもよい。
In the drive device according to the present invention,
When the reference potential in the steady oscillation state is V0,
In the period for changing the reference potential,
The reference potential is
The voltage may be a voltage obtained by alternately switching a voltage V4 having a higher potential than V0 and a voltage V3 having a lower potential than V0.

また本発明に係る駆動装置では、
発振定常状態における前記基準電位をV0とした場合、
前記基準電位を変化させる期間では、
前記基準電位が、
V0と該V0より高電位の電圧V4とを交互に切り替えた電位であってもよい。
In the drive device according to the present invention,
When the reference potential in the steady oscillation state is V0,
In the period for changing the reference potential,
The reference potential is
A potential obtained by alternately switching V0 and a voltage V4 having a higher potential than V0 may be used.

また本発明に係る駆動装置では、
発振定常状態における前記基準電位をV0とした場合、
前記基準電位を変化させる期間では、
前記基準電位が、
V0と該V0より低電位の電圧V3とを交互に切り替えた電位であってもよい。
In the drive device according to the present invention,
When the reference potential in the steady oscillation state is V0,
In the period for changing the reference potential,
The reference potential is
A potential obtained by alternately switching V0 and a voltage V3 having a lower potential than V0 may be used.

上記のいずれかの発明によれば、ハイパスフィルタの基準電位を変動させる回路の構成を簡素化でき、発振起動課程後の発振定常状態には、速やかに発振状態を安定化させることが可能となる。   According to any one of the above-described inventions, the configuration of the circuit for changing the reference potential of the high-pass filter can be simplified, and the oscillation state can be quickly stabilized in the oscillation steady state after the oscillation starting process. .

また本発明は、
振動子に励振される駆動振動及び測定すべき物理量に基づいて前記振動子から出力される検出信号に対応した物理量を測定するための物理量測定装置であって、
振動子と、
前記振動子に駆動振動を励振する上記のいずれか記載の駆動装置と、
前記検出信号に基づいて前記物理量に対応した出力信号を検出する検出装置とを含み、
前記検出装置が、
前記発振ループ内の信号に基づいて前記同期検波の参照信号を生成するコンパレータの出力に基づき、前記検出信号を同期検波する同期検波器を含む物理量測定装置に関係する。
The present invention also provides
A physical quantity measuring device for measuring a physical quantity corresponding to a detection signal output from the vibrator based on a drive vibration excited by the vibrator and a physical quantity to be measured,
A vibrator,
Any one of the drive devices described above for exciting drive vibration to the vibrator;
A detection device that detects an output signal corresponding to the physical quantity based on the detection signal,
The detection device is
The present invention relates to a physical quantity measuring device including a synchronous detector that synchronously detects the detection signal based on an output of a comparator that generates a reference signal for the synchronous detection based on a signal in the oscillation loop.

本発明によれば、振動子の発振の妨げを最小限に抑えて効率的に発振起動を行うことで発振起動時間を短縮できる駆動装置を適用し、回路規模を増大させることなく、振動子の破壊を防止し、小型化及び低消費電力化を図る物理量測定装置を提供することができる。   According to the present invention, a drive device that can reduce the oscillation start-up time by efficiently starting the oscillation while minimizing the hindrance to the oscillation of the resonator is applied, and without increasing the circuit scale, It is possible to provide a physical quantity measuring device that prevents destruction and achieves downsizing and low power consumption.

また本発明に係る物理量測定装置では、
前記検出装置が、
前記コンパレータの出力と前記検出信号との位相を調整するための移相器を含むことができる。
In the physical quantity measuring device according to the present invention,
The detection device is
A phase shifter for adjusting the phase between the output of the comparator and the detection signal may be included.

本発明によれば、微少な検出信号の検出処理中の位相変化に応じて位相調整を行うことができるので、その結果として、高精度な位相調整と回路規模増大の防止とを両立させることができる。   According to the present invention, the phase adjustment can be performed according to the phase change during the detection process of the minute detection signal. As a result, it is possible to achieve both the high-accuracy phase adjustment and the prevention of the circuit scale increase. it can.

また本発明は、
上記記載の物理量測定装置を含む電子機器に関係する。
The present invention also provides
The present invention relates to an electronic device including the physical quantity measuring device described above.

本発明によれば、物理量の測定結果を用いて所与の処理を行う電子機器の小型化及び低消費電力化に寄与できるようになる。また、本発明によれば、振動子の破壊を防止し、回路規模を増大させることなく発振起動時間を短縮できる駆動装置を含む電子機器を提供できる。   According to the present invention, it is possible to contribute to downsizing and low power consumption of an electronic device that performs a given process using a measurement result of a physical quantity. In addition, according to the present invention, it is possible to provide an electronic device including a drive device that can prevent the destruction of the vibrator and reduce the oscillation start-up time without increasing the circuit scale.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. Also, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

1. 駆動装置
図1に、本実施形態における駆動装置としての発振駆動回路の構成例のブロック図を示す。本実施形態における駆動装置としての発振駆動回路は、振動子に励振される駆動振動及び測定すべき物理量に基づいて振動子から出力される検出信号を同期検波した出力信号を用いて物理量を測定するのに用いられる。
1. FIG. 1 shows a block diagram of a configuration example of an oscillation drive circuit as a drive device in the present embodiment. The oscillation drive circuit as a drive device in the present embodiment measures a physical quantity using an output signal obtained by synchronously detecting a detection signal output from the vibrator based on the drive vibration excited by the vibrator and the physical quantity to be measured. Used for

発振駆動回路10には、第1及び第2の接続端子TM1、TM2(電極、パッド)が設けられ、発振駆動回路10の外部において、第1及び第2の接続端子の間に振動子12が挿入されている。振動子12には、励振手段14が取り付けられており、励振手段14が発振駆動回路10に対して接続されており、発振ループを構成している。まず、発振駆動回路10内の駆動器の利得(ゲイン)が大きい状態(ゲインが1より大きい状態)で発振スタートする。この時点では、駆動器への入力は雑音のみである。この雑音は、目的とする駆動振動の固有共振周波数を含む幅広い周波数の波動を含む。この雑音を、振動子12に入力する。   The oscillation drive circuit 10 is provided with first and second connection terminals TM1 and TM2 (electrodes, pads), and the oscillator 12 is provided between the first and second connection terminals outside the oscillation drive circuit 10. Has been inserted. An excitation unit 14 is attached to the vibrator 12, and the excitation unit 14 is connected to the oscillation drive circuit 10 to form an oscillation loop. First, oscillation starts when the gain of the driver in the oscillation drive circuit 10 is large (gain is greater than 1). At this point, the only input to the driver is noise. This noise includes a wide range of waves including the natural resonance frequency of the target drive vibration. This noise is input to the vibrator 12.

振動子12は、例えば後述するような圧電性単結晶からなる。振動子12の周波数フィルタ作用によって、目的とする固有共振周波数の波動を多く含む信号が出力され、この信号が駆動器に入力される。発振ループ内でこうした操作が繰り返されることによって、目的とする固有共振周波数の信号の割合が高くなり、駆動器への入力信号の振幅が大きくなる。   The vibrator 12 is made of, for example, a piezoelectric single crystal as will be described later. Due to the frequency filter action of the vibrator 12, a signal containing a lot of waves of the target natural resonance frequency is output, and this signal is input to the driver. By repeating such an operation in the oscillation loop, the ratio of the signal of the target natural resonance frequency is increased, and the amplitude of the input signal to the driver is increased.

発振定常状態においては、例えば、振動子12からの出力電流を電流電圧変換器30により電圧値に変換し、この電圧値に基づいてAGC(Auto Gain Control)回路(広義にはゲイン制御回路)40によって発振ループ内の発振振幅を制御する。即ち、電流電圧変換器30は、振動子に流れる電流を電圧に変換する。そして、AGC回路40は、発振ループ内の振動子に流れる電流に基づいて発振ループ内の発振振幅を制御する。これによって、発振ループを信号が一周する間の利得(ループゲイン)が1となり、この状態で振動子12が安定発振する。   In the steady oscillation state, for example, the output current from the vibrator 12 is converted into a voltage value by the current-voltage converter 30, and an AGC (Auto Gain Control) circuit (gain control circuit in a broad sense) 40 based on this voltage value. To control the oscillation amplitude in the oscillation loop. That is, the current-voltage converter 30 converts the current flowing through the vibrator into a voltage. The AGC circuit 40 controls the oscillation amplitude in the oscillation loop based on the current flowing through the vibrator in the oscillation loop. As a result, the gain (loop gain) while the signal goes around the oscillation loop becomes 1, and in this state, the vibrator 12 stably oscillates.

振動子の安定発振は、物理量の測定に必要不可欠である。なぜなら、振動子において発振している駆動信号の振幅が一定でないと、振動子から出力されるべき出力信号の値も一定とならず、正確な測定を行うことができないからである。   Stable oscillation of the vibrator is indispensable for measuring physical quantities. This is because if the amplitude of the drive signal oscillating in the vibrator is not constant, the value of the output signal to be output from the vibrator will not be constant, and accurate measurement cannot be performed.

また、振動子及び発振駆動回路を含むシステムの低消費電力化には、振動子の発振起動の高速化が必要不可欠である。なぜなら、迅速に安定発振を得ることで、必要なときにのみ発振を起動させることができるようになり、無駄に電力を消費する動作期間を短くできるからである。   Further, in order to reduce the power consumption of the system including the vibrator and the oscillation drive circuit, it is indispensable to increase the oscillation start-up speed of the vibrator. This is because by quickly obtaining stable oscillation, oscillation can be started only when necessary, and the operation period during which power is consumed wastefully can be shortened.

本実施形態では、発振駆動回路10において、駆動器としてゲインコントロールアンプ(Gain Control Amplifier:以下、GCA)20又はコンパレータ50が設けられる。GCA20は、AGC回路40によってゲインが制御されるが、コンパレータとして機能することができる。より具体的には、振動子12を含む発振ループ内において、発振起動時にはコンパレータ50を含む発振ループ内で振動子12にエネルギーを注入し、発振定常状態においてGCA20を含む発振ループ内で発振を継続させる。   In the present embodiment, the oscillation drive circuit 10 includes a gain control amplifier (hereinafter referred to as GCA) 20 or a comparator 50 as a driver. The gain of the GCA 20 is controlled by the AGC circuit 40, but can function as a comparator. More specifically, in the oscillation loop including the oscillator 12, when oscillation starts, energy is injected into the oscillator 12 in the oscillation loop including the comparator 50, and oscillation continues in the oscillation loop including the GCA 20 in the oscillation steady state. Let

より具体的には、本実施形態では、発振駆動回路10は、GCA20と並列にコンパレータ50が設けられている。また、発振駆動回路10は、GCA20の出力と第2の接続端子TM2との間に挿入される第1のスイッチ素子SW1を含み、第1のスイッチ素子SW1は、スイッチ制御信号SWCTLによりオンオフ制御される。更に発振駆動回路10は、コンパレータ50の出力と第2の接続端子TM2との間に挿入される第2のスイッチ素子SW2を含み、第2のスイッチ素子SW2は、スイッチ制御信号SWCTL#によりオンオフ制御される。スイッチ制御信号SWCTL#は、スイッチ制御信号SWCTLの反転信号である。発振駆動回路10は、コンパレータ50の出力を、同期検波の参照信号としての同期検波用クロックとして出力することができる。   More specifically, in the present embodiment, the oscillation drive circuit 10 is provided with a comparator 50 in parallel with the GCA 20. The oscillation drive circuit 10 includes a first switch element SW1 inserted between the output of the GCA 20 and the second connection terminal TM2, and the first switch element SW1 is ON / OFF controlled by a switch control signal SWCTL. The Further, the oscillation drive circuit 10 includes a second switch element SW2 inserted between the output of the comparator 50 and the second connection terminal TM2, and the second switch element SW2 is controlled to be turned on / off by a switch control signal SWCTL #. Is done. The switch control signal SWCTL # is an inverted signal of the switch control signal SWCTL. The oscillation drive circuit 10 can output the output of the comparator 50 as a synchronous detection clock as a reference signal for synchronous detection.

ここで、電流電圧変換器30とコンパレータ(GCA20又はコンパレータ50)と振動子12を含む発振ループ内では、理想的には電流電圧変換器30とコンパレータとでそれぞれ位相が180度ずつシフトする。ところが、実際には、製造ばらつき等に起因して数度だけ遅れてしまう。そこで、発振ループ内には位相を進める手段を設けることが望ましく、本実施形態では、発振ループ内に電流電圧変換器30の出力とコンパレータの入力との間にハイパスフィルタ(High Pass Filter:以下、HPF)60が設けられている。   Here, in the oscillation loop including the current-voltage converter 30, the comparator (GCA 20 or the comparator 50), and the vibrator 12, the phase is ideally shifted by 180 degrees between the current-voltage converter 30 and the comparator. However, in actuality, it is delayed by several degrees due to manufacturing variations and the like. Therefore, it is desirable to provide means for advancing the phase in the oscillation loop. In this embodiment, a high pass filter (hereinafter referred to as “High Pass Filter”) is provided between the output of the current-voltage converter 30 and the input of the comparator in the oscillation loop. HPF) 60 is provided.

ところで、発振起動時間を短縮するために、GCA20の出力又はコンパレータ50の出力を用いる方法が考えられる。この場合、GCA20の入力オフセット電圧に起因してGCA20の出力レベルが変化しないことや、コンパレータ50の入力オフセット電圧に起因してコンパレータ50の出力レベルが変化しないことがある。そのため、GCA20やコンパレータ50の入力オフセット電圧があっても、振動子12が確実に高速発振起動を行わせる必要がある。   By the way, in order to shorten the oscillation start time, a method using the output of the GCA 20 or the output of the comparator 50 can be considered. In this case, the output level of the GCA 20 may not change due to the input offset voltage of the GCA 20, or the output level of the comparator 50 may not change due to the input offset voltage of the comparator 50. Therefore, even if there is an input offset voltage of the GCA 20 or the comparator 50, it is necessary for the vibrator 12 to surely start high-speed oscillation.

そこで、本実施形態では、発振起動過程においては、HPF60の基準電位を変化させることでGCA20又はコンパレータ50の出力レベルを確実に変化させ、発振定常状態においてはHPF60の基準電位を固定して通常の発振ループ内で発振を継続させる。即ち、発振駆動回路10では、HPF60により発振ループ内の発振条件を満足させるように位相調整を行うと共に、HPF60の基準電位を変動させることで発振起動の高速化を図る。ここで、HPF60の基準電位とは、発振ループ内の発振信号とは別にHPF60を構成する受動素子又は能動素子に供給される電位であって、HPF60のフィルタ機能により出力電圧を得るための電位ということができる。HPF60は、受動素子から構成される1次のHPFである。   Therefore, in the present embodiment, in the oscillation starting process, the output level of the GCA 20 or the comparator 50 is surely changed by changing the reference potential of the HPF 60, and the reference potential of the HPF 60 is fixed in the normal oscillation state. Continue oscillation in the oscillation loop. In other words, the oscillation drive circuit 10 adjusts the phase so that the oscillation condition in the oscillation loop is satisfied by the HPF 60, and speeds up the oscillation start by changing the reference potential of the HPF 60. Here, the reference potential of the HPF 60 is a potential supplied to a passive element or an active element constituting the HPF 60 separately from the oscillation signal in the oscillation loop, and is a potential for obtaining an output voltage by the filter function of the HPF 60. be able to. The HPF 60 is a primary HPF composed of passive elements.

こうすることで、発振起動時にはHPF60の基準電位の変動により振動子12にエネルギーが注入され、振動子12の発振起動時間を短縮できる。しかも、発振起動過程においては、変動するHPF60の基準電位は、振動子12の共振周波数に変調されていることとなり、発振ループの定常発振条件から大きく離れることがない。そのため、振動子の発振の妨げになることなく発振ループ内にエネルギーを注入できるため、効率的に発振起動を行うことができるようになる。   By so doing, energy is injected into the vibrator 12 due to fluctuations in the reference potential of the HPF 60 at the time of starting oscillation, and the oscillation starting time of the vibrator 12 can be shortened. In addition, in the oscillation start-up process, the fluctuating reference potential of the HPF 60 is modulated to the resonance frequency of the vibrator 12 and does not deviate greatly from the steady oscillation condition of the oscillation loop. Therefore, energy can be injected into the oscillation loop without hindering the oscillation of the vibrator, so that the oscillation can be started up efficiently.

一般的に、発振ループ内では、発振ループ内のホワイトノイズのうち振動子12がその共振周波数のみを通す。その結果、共振周波数の信号成分のみが増幅されて発振が開始される。即ち、一般的な発振回路では、発振ループ内の真性雑音(特にホワイトノイズ)から振動子12の共振周波数成分のみを増幅させて発振を開始させる。ところが、真性雑音は、温度条件、電源条件、プロセス条件の変動によって大きく変化する。従って、発振を開始して、発振が定常状態になるまでの時間もまた、温度条件、電源条件、プロセス条件の変動に大きく変化することになる。しかしながら、本実施形態によれば、温度条件、電源条件、プロセス条件の変動によらず、確実に振動子12の発振を開始させることができる上に、発振を開始して発振が定常状態になるまでの時間を確実に短縮させることができるようになる。   Generally, in the oscillation loop, the vibrator 12 passes only the resonance frequency among the white noise in the oscillation loop. As a result, only the signal component of the resonance frequency is amplified and oscillation starts. That is, in a general oscillation circuit, oscillation is started by amplifying only the resonance frequency component of the vibrator 12 from intrinsic noise (particularly white noise) in the oscillation loop. However, intrinsic noise changes greatly due to variations in temperature conditions, power supply conditions, and process conditions. Accordingly, the time from the start of oscillation to the steady state of oscillation also greatly changes due to variations in temperature conditions, power supply conditions, and process conditions. However, according to the present embodiment, it is possible to reliably start the oscillation of the vibrator 12 regardless of changes in the temperature condition, the power supply condition, and the process condition, and the oscillation is started and the oscillation becomes a steady state. It is possible to reliably reduce the time until.

本実施形態では、HPF60の基準電位を変動させるために、発振駆動回路10は、更に、基準電位変動回路70と、パルス発生回路80とを含むことができる。基準電位変動回路70は、HPF60の基準電位VBHを変動させる。このような基準電位変動回路70は、発振起動時において、複数の電圧レベルの中から選択された1つの電圧レベルを基準電位としてHPF60に供給する。パルス発生回路80は、HPF60の基準電位として出力する電圧レベルを選択するための切替パルスPSW発生させる。   In the present embodiment, the oscillation drive circuit 10 can further include a reference potential fluctuation circuit 70 and a pulse generation circuit 80 in order to vary the reference potential of the HPF 60. The reference potential variation circuit 70 varies the reference potential VBH of the HPF 60. The reference potential fluctuation circuit 70 supplies one voltage level selected from a plurality of voltage levels to the HPF 60 as a reference potential at the time of oscillation start-up. The pulse generation circuit 80 generates a switching pulse PSW for selecting a voltage level to be output as the reference potential of the HPF 60.

図2に、HPF60の基準電位VBHと切替パルスPSWの説明図を示す。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the reference potential VBH of the HPF 60 and the switching pulse PSW.

発振起動過程では、パルス発生回路80が、切替パルスPSWを生成して、基準電位変動回路70に、HPF60の基準電位VBHを変化させる。そして、発振定常状態では、パルス発生回路80が、切替パルスPSWを固定して、基準電位変動回路70に、HPF60の基準電位VBHを固定させる。このように、パルス発生回路80は、切替パルスを所定期間だけ出力することができる。   In the oscillation starting process, the pulse generation circuit 80 generates the switching pulse PSW and causes the reference potential fluctuation circuit 70 to change the reference potential VBH of the HPF 60. In the steady oscillation state, the pulse generation circuit 80 fixes the switching pulse PSW and causes the reference potential fluctuation circuit 70 to fix the reference potential VBH of the HPF 60. Thus, the pulse generation circuit 80 can output the switching pulse only for a predetermined period.

HPF60は、受動素子のみで構成されていても良いし、能動素子のみで構成されていても良い。或いはHPF60は、受動素子と能動素子とを組み合わせて構成されていても良い。例えば図1のHPF60は、1次のHPFとすることができるが、本発明がHPFの次数に限定されるものではない。   The HPF 60 may be composed of only passive elements or may be composed of only active elements. Alternatively, the HPF 60 may be configured by combining a passive element and an active element. For example, the HPF 60 in FIG. 1 can be a primary HPF, but the present invention is not limited to the HPF order.

なお、図1では、発振起動過程と発振定常状態においてGCA20とコンパレータ50とを切り替えるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図1において、GCA20及び第1のスイッチ素子SW1、或いはコンパレータ50及び第2のスイッチ素子SW2が省略された構成であってもよい。   In FIG. 1, the GCA 20 and the comparator 50 are switched in the oscillation starting process and the oscillation steady state, but the present invention is not limited to this. For example, in FIG. 1, the GCA 20 and the first switch element SW1, or the comparator 50 and the second switch element SW2 may be omitted.

1.1 スリープモード
本実施形態における発振駆動回路10には、低消費電力化を図るために、動作モードとして通常動作を行うための通常モード(広義には第1の動作モード)とスリープ動作を行うためのスリープモード(広義には第2の動作モード)とが設けられている。そのため、発振駆動回路10の内部又は外部に、スリープモード設定レジスタ90が設けられる。スリープモード設定レジスタ90には、発振駆動回路10を制御する図示しない制御回路により、制御データが設定される。発振駆動回路10は、スリープモード設定レジスタ90に設定される制御データに対応した動作モードで動作する。例えばスリープモード設定レジスタ90に「0」が設定されているとき、発振駆動回路10は、通常モードで動作する。また、例えばスリープモード設定レジスタ90に「1」が設定されているとき、発振駆動回路10は、スリープモードで動作する。
1.1 Sleep Mode The oscillation drive circuit 10 according to the present embodiment includes a normal mode (first operation mode in a broad sense) for performing a normal operation as an operation mode and a sleep operation in order to reduce power consumption. A sleep mode (second operation mode in a broad sense) for performing is provided. Therefore, a sleep mode setting register 90 is provided inside or outside the oscillation drive circuit 10. Control data is set in the sleep mode setting register 90 by a control circuit (not shown) that controls the oscillation drive circuit 10. The oscillation drive circuit 10 operates in an operation mode corresponding to the control data set in the sleep mode setting register 90. For example, when “0” is set in the sleep mode setting register 90, the oscillation drive circuit 10 operates in the normal mode. For example, when “1” is set in the sleep mode setting register 90, the oscillation drive circuit 10 operates in the sleep mode.

スリープモード設定レジスタ90に設定された制御データに対応したスリープ制御信号SLEEPは、GCA20、AGC回路40及びパルス発生回路80に供給される。そして、スリープモードで動作するとき、GCA20及びAGC回路40の動作が停止されるようになっている。なお、本実施形態では、スリープモードで動作するとき、電流電圧変換器30及びコンパレータ50は、ディセーブル状態に設定されることなく動作する(イネーブル状態が維持される)。   The sleep control signal SLEEP corresponding to the control data set in the sleep mode setting register 90 is supplied to the GCA 20, the AGC circuit 40, and the pulse generation circuit 80. When operating in the sleep mode, the operations of the GCA 20 and the AGC circuit 40 are stopped. In this embodiment, when operating in the sleep mode, the current-voltage converter 30 and the comparator 50 operate without being set to the disabled state (the enabled state is maintained).

AGC回路40は、全波整流器42と、発振検出器44と、積分器46とを含む。全波整流器42は、電流電圧変換器30によって変換された電圧値を直流信号としての電圧値に変換する。発振検出器44は、全波整流器42によって変換された電圧値に基づいて、振動子12を含む発振ループが発振状態か否かを検出し、その検出結果としてスイッチ制御信号SWCTL#(又はスイッチ制御信号SWCTL)を生成する。例えば発振検出器44は、全波整流器42によって変換された電圧値と所与の基準電圧値とを比較し、その比較結果に基づいてスイッチ制御信号SWCTL#(又はスイッチ制御信号SWCTL)を生成する。また、積分器46は、全波整流器42によって変換された電圧値の積分結果に基づいて、GCA20による発振ループ内の発振制御を行うための制御信号VCTLを生成する。例えば、積分器46は、全波整流器42によって変換された電圧値を積分して直流成分のレベルを求め、該レベルと所与の基準信号レベルとを比較し、その比較結果に基づいて制御信号VCTLを生成する。例えばGCA20の出力段(最終段)の回路(出力回路)の高電位側電源電圧は、制御信号VCTLに基づいて制御されるようになっている。   The AGC circuit 40 includes a full wave rectifier 42, an oscillation detector 44, and an integrator 46. The full-wave rectifier 42 converts the voltage value converted by the current-voltage converter 30 into a voltage value as a DC signal. The oscillation detector 44 detects whether or not the oscillation loop including the vibrator 12 is in an oscillation state based on the voltage value converted by the full-wave rectifier 42, and the switch control signal SWCTL # (or switch control) is detected as the detection result. Signal SWCTL). For example, the oscillation detector 44 compares the voltage value converted by the full wave rectifier 42 with a given reference voltage value, and generates the switch control signal SWCTL # (or the switch control signal SWCTL) based on the comparison result. . Further, the integrator 46 generates a control signal VCTL for performing oscillation control in the oscillation loop by the GCA 20 based on the integration result of the voltage value converted by the full wave rectifier 42. For example, the integrator 46 integrates the voltage value converted by the full-wave rectifier 42 to obtain the level of the DC component, compares the level with a given reference signal level, and controls the control signal based on the comparison result. Generate VCTL. For example, the high-potential side power supply voltage of the circuit (output circuit) in the output stage (final stage) of the GCA 20 is controlled based on the control signal VCTL.

より具体的には、全波整流器42、発振検出器44及び積分器46には、スリープ制御信号SLEEPが供給される。そして、スリープ制御信号SLEEPによりスリープモードが指定されているとき、全波整流器42、発振検出器44及び積分器46の動作が停止するようになっている。スリープ制御信号SLEEPにより通常モードが指定されているとき、全波整流器42、発振検出器44及び積分器46が動作するようになっている。   More specifically, the sleep control signal SLEEP is supplied to the full-wave rectifier 42, the oscillation detector 44, and the integrator 46. When the sleep mode is designated by the sleep control signal SLEEP, the operations of the full-wave rectifier 42, the oscillation detector 44, and the integrator 46 are stopped. When the normal mode is designated by the sleep control signal SLEEP, the full-wave rectifier 42, the oscillation detector 44, and the integrator 46 are operated.

本実施形態では、スリープモード設定レジスタ90により通常モードに設定されている状態では、発振起動時には第1及び第2のスイッチ素子SW1、SW2を制御することで振動子12の起動が行われ、発振定常状態においては第1のスイッチ素子SW1をオン状態、第2のスイッチ素子SW2をオフ状態にして、振動子12とGCA20とを含む発振ループにおいて発振振幅制御が行われる。更に、本実施形態では、スリープモード設定レジスタ90によりスリープモードに設定されている状態では、振動子12とコンパレータ50とを含む発振ループ内で発振が継続される。このとき、AGC回路40は、発振状態の監視と、GCA20の発振振幅制御とを行う。   In the present embodiment, in the state where the sleep mode setting register 90 is set to the normal mode, the oscillator 12 is activated by controlling the first and second switch elements SW1 and SW2 at the time of oscillation activation, and the oscillation is performed. In the steady state, the first switch element SW1 is turned on and the second switch element SW2 is turned off, and the oscillation amplitude control is performed in the oscillation loop including the vibrator 12 and the GCA 20. Further, in this embodiment, in the state where the sleep mode is set by the sleep mode setting register 90, the oscillation is continued in the oscillation loop including the vibrator 12 and the comparator 50. At this time, the AGC circuit 40 monitors the oscillation state and controls the oscillation amplitude of the GCA 20.

図3(A)、図3(B)に、スリープ制御信号SLEEP、スイッチ制御信号SWCTL、SWCTL#のタイミング波形図を示す。   3A and 3B are timing waveform diagrams of the sleep control signal SLEEP and the switch control signals SWCTL and SWCTL #.

図3(A)は、通常モードで動作時のタイミング波形図を示し、図3(B)は、スリープモードで動作時のタイミング波形図を示す。   3A shows a timing waveform diagram during operation in the normal mode, and FIG. 3B shows a timing waveform diagram during operation in the sleep mode.

図3(A)において、スリープ制御信号SLEEPがLレベルのとき、発振駆動回路10は、通常モードで動作する。このとき、電源投入直後等の発振起動過程においては、AGC回路40の発振検出器44では振動子12からの電流信号を変換した電圧値が所与の基準電圧値より低いことが検出され、発振検出器44は、Hレベルのスイッチ制御信号SWCTL#(Lレベルのスイッチ制御信号SWCTL)を生成する。これにより、第1のスイッチ素子SW1がオフ状態、第2のスイッチ素子SW2がオン状態に設定される。この際、コンパレータ50の動作特性として、コンパレータ50の入力信号のレベルが所与の閾値を超えると、非常に大きなゲインで該入力信号を増幅し、発振ループ内のゲインを1より大きくすることができる。この結果、発振起動過程では、振動子12及びコンパレータ50を含む発振ループにおいて、発振ループ内のゲインが1より大きく、且つ発振ループ内の位相が360×n(nは整数)となるように振動子12に駆動振動を励振する。   In FIG. 3A, when the sleep control signal SLEEP is at L level, the oscillation drive circuit 10 operates in the normal mode. At this time, in the oscillation starting process such as immediately after the power is turned on, the oscillation detector 44 of the AGC circuit 40 detects that the voltage value obtained by converting the current signal from the vibrator 12 is lower than a given reference voltage value. The detector 44 generates an H level switch control signal SWCTL # (L level switch control signal SWCTL). As a result, the first switch element SW1 is set to the off state and the second switch element SW2 is set to the on state. At this time, as an operational characteristic of the comparator 50, when the level of the input signal of the comparator 50 exceeds a given threshold, the input signal is amplified with a very large gain, and the gain in the oscillation loop is made larger than 1. it can. As a result, in the oscillation starting process, in the oscillation loop including the vibrator 12 and the comparator 50, the oscillation in the oscillation loop is such that the gain in the oscillation loop is greater than 1 and the phase in the oscillation loop is 360 × n (n is an integer). Drive vibration is excited in the child 12.

その後、発振検出器44において、振動子12からの電流信号を変換した電圧値が所与の基準電圧値より高いことが検出されると、発振検出器44は、Lレベルのスイッチ制御信号SWCTL#(Hレベルのスイッチ制御信号SWCTL)を生成する。これにより、第1のスイッチ素子SW1がオン状態、第2のスイッチ素子SW2がオフ状態に設定される。この際、AGC回路40からの制御信号VCTLに基づき、GCA20により発振ループ内の発振振幅が制御され、発振ループ内のゲインが1となるように制御される。この結果、発振起動過程が終了して発振定常状態に移る。この発振定常状態では、振動子12及びGCA20を含む発振ループにおいて、発振ループ内のゲインが1であり、且つ発振ループ内の位相が360×nとなるように振動子12に駆動振動を励振する。   Thereafter, when the oscillation detector 44 detects that the voltage value obtained by converting the current signal from the vibrator 12 is higher than a given reference voltage value, the oscillation detector 44 detects that the L level switch control signal SWCTL # (H level switch control signal SWCTL) is generated. As a result, the first switch element SW1 is set to the on state, and the second switch element SW2 is set to the off state. At this time, based on the control signal VCTL from the AGC circuit 40, the oscillation amplitude in the oscillation loop is controlled by the GCA 20 and the gain in the oscillation loop is controlled to be unity. As a result, the oscillation start-up process ends and the oscillation steady state is entered. In this oscillation steady state, in the oscillation loop including the oscillator 12 and the GCA 20, drive vibration is excited in the oscillator 12 so that the gain in the oscillation loop is 1 and the phase in the oscillation loop is 360 × n. .

即ち、本実施形態では、発振検出器44の検出結果に基づいて、振動子12とコンパレータ50とにより形成される発振ループから、振動子12とGCA20とにより形成される発振ループに切り替えることができる。より具体的には、発振検出器44において、振動子12に流れる電流を変換した直流電圧が所与の閾値電圧に達したことを条件に上記の切り替え制御を行う。こうすることで、一般的に発振ループの発振制御を行うために用いられる振動子12からの信号検出結果を流用してスイッチ素子の切り替え制御を行うことができるので、回路規模をそれほど増大させることなく、高速な発振起動を実現させることができるようになる。   That is, in this embodiment, based on the detection result of the oscillation detector 44, the oscillation loop formed by the vibrator 12 and the comparator 50 can be switched to the oscillation loop formed by the vibrator 12 and the GCA 20. . More specifically, in the oscillation detector 44, the above switching control is performed on the condition that the DC voltage obtained by converting the current flowing through the vibrator 12 has reached a given threshold voltage. By doing so, the switching detection of the switch element can be performed by diverting the signal detection result from the vibrator 12 that is generally used for performing the oscillation control of the oscillation loop, so that the circuit scale is increased so much. Therefore, high-speed oscillation start can be realized.

図3(B)において、スリープ制御信号SLEEPがHレベルのとき、発振駆動回路10は、スリープモードで動作する。このとき、電源投入直後等の発振起動過程か発振定常状態かにかかわらず、発振検出器44は、Hレベルのスイッチ制御信号SWCTL#(Lレベルのスイッチ制御信号SWCTL)を生成する。これにより、第1のスイッチ素子SW1がオフ状態、第2のスイッチ素子SW2がオン状態に設定される。即ち、図3(A)に示す通常モード時の発振起動過程の同じ状態に設定される。このとき、上述のように、コンパレータ50の動作特性として、コンパレータ50の入力信号のレベルが所与の閾値を超えると、非常に大きなゲインで該入力信号を増幅し、発振ループ内のゲインを1より大きくすることができる。この結果、発振起動過程では、振動子12及びコンパレータ50を含む発振ループにおいて、発振ループ内のゲインが1より大きく、且つ発振ループ内の位相が360×n(nは整数)となるように振動子12に駆動振動を励振する。こうすることで、スリープモードでは、AGC回路40の動作を停止させて、低消費電力化を図ることができる。また、スリープモードでは、通常モードの発振起動過程で用いる発振ループ内で発振状態が継続されるため、スリープモードから通常モードに移行したときに、高速な発振起動を実現させることができる。従って、いわゆるスリープモードで動作可能な場合に、回路規模を増大させることなく発振起動時間を短縮できる駆動装置を提供できる。   In FIG. 3B, when the sleep control signal SLEEP is at the H level, the oscillation drive circuit 10 operates in the sleep mode. At this time, the oscillation detector 44 generates the H-level switch control signal SWCTL # (L-level switch control signal SWCTL) regardless of whether the oscillation startup process is immediately after the power is turned on or the oscillation steady state. As a result, the first switch element SW1 is set to the off state and the second switch element SW2 is set to the on state. That is, the same state of the oscillation starting process in the normal mode shown in FIG. At this time, as described above, when the level of the input signal of the comparator 50 exceeds a given threshold, the input signal is amplified with a very large gain as the operation characteristic of the comparator 50, and the gain in the oscillation loop is set to 1. Can be larger. As a result, in the oscillation starting process, in the oscillation loop including the vibrator 12 and the comparator 50, the oscillation in the oscillation loop is such that the gain in the oscillation loop is greater than 1 and the phase in the oscillation loop is 360 × n (n is an integer). Drive vibration is excited in the child 12. In this way, in the sleep mode, the operation of the AGC circuit 40 can be stopped to reduce power consumption. In the sleep mode, since the oscillation state is continued in the oscillation loop used in the oscillation start process in the normal mode, high-speed oscillation start can be realized when the sleep mode is shifted to the normal mode. Therefore, it is possible to provide a drive device that can shorten the oscillation start-up time without increasing the circuit scale when operable in a so-called sleep mode.

なお、スリープモードから通常モードに移行するときも、スイッチ制御信号SWCTL(又はスイッチ制御信号SWCTL#)を用いて、確実且つより一層高速な発振起動を行うようにしてもよい。この場合、パルス発生回路80が切替パルスPSWを出力する所定期間の開始タイミングは、スリープモードから通常モードへの切り替えタイミングとなり、該切り替えタイミングを基準に開始される所定期間だけ、HPF60の基準電位VBHが変動する。こうすることで、スリープモードからの復帰時においても、確実に発振起動時間を短縮できるようになる。このとき、基準電位VBHが振動子12の共振周波数に変調されており、発振ループの定常発振条件から大きく離れることがない。そのため、振動子の発振の妨げになることなく、発振ループ内にエネルギーを注入できる。従って、効率的に発振起動を行うことができる。   In addition, when shifting from the sleep mode to the normal mode, the switch control signal SWCTL (or the switch control signal SWCTL #) may be used to reliably and faster start oscillation. In this case, the start timing of the predetermined period in which the pulse generation circuit 80 outputs the switching pulse PSW is the switching timing from the sleep mode to the normal mode, and the reference potential VBH of the HPF 60 only during the predetermined period starting with the switching timing as a reference. Fluctuates. By doing so, the oscillation start-up time can be reliably shortened even when returning from the sleep mode. At this time, the reference potential VBH is modulated to the resonance frequency of the vibrator 12, and does not deviate greatly from the steady oscillation condition of the oscillation loop. Therefore, energy can be injected into the oscillation loop without hindering oscillation of the vibrator. Therefore, it is possible to efficiently start oscillation.

1.2 電流制限機能
ところで、本実施形態のように発振ループ内の発振振幅を制御する場合、振動子12に流れる電流が変動することになる。振動子12に流れる電流が過剰になると(該電流が所与の閾値を超える等)、振動子12が破壊される場合もある。特に、本実施形態のようにスリープモードにおいてAGC回路40の動作をディセーブル状態に設定した場合には、発振ループ内の発振信号の振幅が制御されず、振動子12に流れる電流が過剰になってしまう可能性がある。
1.2 Current Limiting Function When the oscillation amplitude in the oscillation loop is controlled as in the present embodiment, the current flowing through the vibrator 12 varies. If the current flowing through the vibrator 12 becomes excessive (for example, the current exceeds a given threshold), the vibrator 12 may be destroyed. In particular, when the operation of the AGC circuit 40 is disabled in the sleep mode as in the present embodiment, the amplitude of the oscillation signal in the oscillation loop is not controlled, and the current flowing through the vibrator 12 becomes excessive. There is a possibility that.

そこで、本実施形態において、コンパレータ50が電流制限機能を備える。この電流制限機能とは、例えば振動子12に流れる電流が所与の値以上にならないように制御するリミッタ機能ということができる。   Therefore, in the present embodiment, the comparator 50 has a current limiting function. This current limiting function can be referred to as a limiter function for controlling so that the current flowing through the vibrator 12 does not exceed a given value, for example.

ここで、比較例として、例えばAGC回路を動作させずに、発振ループ内に保護抵抗を挿入する等の方法が考えられる。しかしながら、この方法では、まず発振定常状態において発振ループ内のゲインが低下してしまい、消費電力を増大させてしまうという問題がある。更に、保護抵抗の抵抗値の精度が低く、発振余裕度を大きくすることができなくなるという問題がある。   Here, as a comparative example, for example, a method of inserting a protective resistor in the oscillation loop without operating the AGC circuit is conceivable. However, this method has a problem that, first, the gain in the oscillation loop decreases in the steady oscillation state, and the power consumption increases. Furthermore, there is a problem that the resistance value accuracy of the protective resistor is low and the oscillation margin cannot be increased.

これに対して、上述の電流制限機能を設けることで、スリープモードでの動作時においても、発振ループ内の発振信号の振幅が所与の振幅内に収まるようになるので、AGC回路40の動作をイネーブル状態に設定することなく低消費電力化を図ると共に振動子12に過剰な電流が流れ込む事態を回避できるようになる。   On the other hand, by providing the above-described current limiting function, the amplitude of the oscillation signal in the oscillation loop falls within a given amplitude even during the operation in the sleep mode. Thus, it is possible to reduce the power consumption without setting the enable state and avoid the situation where an excessive current flows into the vibrator 12.

また、発振駆動回路10は、発振ループ内の発振信号に基づいてGCA20のゲインを制御するAGC回路40を含む場合に、スリープモードに設定された状態では、コンパレータ50の動作をディセーブル状態に設定することなく(イネーブル状態に設定した状態で)、GCA20及びAGC回路40の動作をディセーブル状態に設定することができる。このとき、AGC回路40の動作をイネーブル状態に設定されないため、低消費電力化を図ると共に振動子12に過剰な電流が流れ込む事態を回避できる。   Further, when the oscillation drive circuit 10 includes the AGC circuit 40 that controls the gain of the GCA 20 based on the oscillation signal in the oscillation loop, the operation of the comparator 50 is set to a disabled state in the state set to the sleep mode. The operation of the GCA 20 and the AGC circuit 40 can be set to the disabled state without being performed (in the state set to the enabled state). At this time, since the operation of the AGC circuit 40 is not set to the enabled state, it is possible to reduce the power consumption and to avoid a situation where an excessive current flows into the vibrator 12.

更に、本実施形態では、通常モードの発振定常状態において、コンパレータ50の出力が、同期検波用のクロックとして出力される。こうすることで、振動子12に励振される駆動振動及び測定すべき物理量に基づいて振動子12から出力される検出信号を同期検波した出力信号を用いて物理量を測定するのに際して、回路規模を増大させることなく、同期検波処理と発振起動の高速化とを実現させることができる。   Further, in the present embodiment, in the normal mode oscillation steady state, the output of the comparator 50 is output as a clock for synchronous detection. In this way, when measuring the physical quantity using the output signal obtained by synchronously detecting the detection signal output from the vibrator 12 based on the drive vibration excited by the vibrator 12 and the physical quantity to be measured, the circuit scale is reduced. Synchronous detection processing and faster oscillation start-up can be realized without increasing it.

なお、コンパレータ50のゲインをできる限り大きくすることが好ましい。こうすることで、発振起動過程において形成される発振ループ内のループゲインを大きくでき、発振起動時間を短縮できるようになる。また、発振定常状態において出力される同期検波用クロックのクロック精度を向上できるようになる。   It is preferable to increase the gain of the comparator 50 as much as possible. By doing so, the loop gain in the oscillation loop formed in the oscillation starting process can be increased, and the oscillation starting time can be shortened. In addition, the clock accuracy of the synchronous detection clock output in the steady oscillation state can be improved.

また、GCA20を構成するオペアンプの極性(反転、非反転)と、コンパレータ50を構成するオペアンプの極性とを同一にすることが好ましい。こうすることで、第1及び第2のスイッチ素子SW1、SW2により発振ループを切り替えたとしても、極性を反転させる回路を付加する必要が無くなり、回路規模の増大を抑えることができる。   In addition, it is preferable that the polarity (inverted and non-inverted) of the operational amplifier constituting the GCA 20 is the same as the polarity of the operational amplifier constituting the comparator 50. By doing so, even if the oscillation loop is switched by the first and second switch elements SW1 and SW2, it is not necessary to add a circuit for inverting the polarity, and an increase in circuit scale can be suppressed.

1.3 具体的な構成例
図4に、図1の発振駆動回路10の構成例の回路図を示す。
1.3 Specific Configuration Example FIG. 4 shows a circuit diagram of a configuration example of the oscillation drive circuit 10 of FIG.

図4において、図1と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。   In FIG. 4, the same parts as those in FIG.

電流電圧変換器30は、オペアンプOP1、帰還キャパシタC1及び帰還抵抗R1を含む。オペアンプOP1の非反転入力端子(+)には、所与の基準電圧VR0が供給され、反転入力端子(−)には第1の接続端子TM1が電気的に接続される。   The current-voltage converter 30 includes an operational amplifier OP1, a feedback capacitor C1, and a feedback resistor R1. A given reference voltage VR0 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP1, and the first connection terminal TM1 is electrically connected to the inverting input terminal (−).

全波整流器42は、オペアンプOP2、OP3、抵抗R2、R3を含む。オペアンプOP2、抵抗R2、R3は、反転回路として機能する。またオペアンプOP3は、電流電圧変換器30の出力電圧と基準電圧VR0とを比較するコンパレータとして機能する。全波整流器42は、オペアンプOP2の出力側に設けられるスイッチ素子と、全波整流器42の入力と出力とをバイパスするスイッチ素子とを含む。両スイッチ素子は、オペアンプOP3の出力信号に基づいて排他的にオンオフ制御される。スリープ制御信号SLEEPがHレベルのとき、オペアンプOP2、OP3の各オペアンプの動作電流を停止又は制限することにより、各オペアンプの動作が停止される。一方、スリープ制御信号SLEEPがLレベルのとき、オペアンプOP2、OP3の各オペアンプの動作電流を発生させることにより、各オペアンプを動作させる。   The full wave rectifier 42 includes operational amplifiers OP2 and OP3 and resistors R2 and R3. The operational amplifier OP2 and the resistors R2 and R3 function as an inverting circuit. The operational amplifier OP3 functions as a comparator that compares the output voltage of the current-voltage converter 30 with the reference voltage VR0. Full-wave rectifier 42 includes a switch element provided on the output side of operational amplifier OP2, and a switch element that bypasses the input and output of full-wave rectifier 42. Both switch elements are exclusively turned on and off based on the output signal of the operational amplifier OP3. When the sleep control signal SLEEP is at the H level, the operation of each operational amplifier is stopped by stopping or limiting the operation current of each operational amplifier of the operational amplifiers OP2 and OP3. On the other hand, when the sleep control signal SLEEP is at the L level, each operational amplifier is operated by generating an operating current of each operational amplifier of the operational amplifiers OP2 and OP3.

発振検出器44は、ローパスフィルタ(Low Pass Filter:以下、LPF)と、オペアンプOP4を含む。LPFは、抵抗R4、キャパシタC2を含む。抵抗R4は、LPFの入力と出力との間に直列に挿入される。キャパシタC2の一端は、LPFの出力ノードに電気的に接続される。キャパシタC2の他端には、基準電圧VR1が供給される。このLPFのカットオフ周波数は1/(2π×C2×R4)である。オペアンプOP4の反転入力端子に、LPFの出力ノードが接続される。オペアンプOP4の出力と非反転入力端子との間に、抵抗R5が帰還抵抗として挿入される。オペアンプOP4の非反転入力端子には、抵抗R6を介して基準電圧VR1が供給される。オペアンプOP4の出力信号が、スイッチ制御信号SWCTL#として出力される。スリープ制御信号SLEEPがHレベルのとき、オペアンプOP4の動作電流を停止又は制限することにより、オペアンプOP4の動作が停止される。スリープ制御信号SLEEPがLレベルのとき、オペアンプOP4の動作電流を発生させることにより、オペアンプOP4を動作させる。   The oscillation detector 44 includes a low pass filter (hereinafter referred to as LPF) and an operational amplifier OP4. The LPF includes a resistor R4 and a capacitor C2. The resistor R4 is inserted in series between the LPF input and output. One end of the capacitor C2 is electrically connected to the output node of the LPF. A reference voltage VR1 is supplied to the other end of the capacitor C2. The cutoff frequency of this LPF is 1 / (2π × C2 × R4). The output node of the LPF is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP4. A resistor R5 is inserted as a feedback resistor between the output of the operational amplifier OP4 and the non-inverting input terminal. The reference voltage VR1 is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP4 through the resistor R6. The output signal of the operational amplifier OP4 is output as the switch control signal SWCTL #. When the sleep control signal SLEEP is at the H level, the operation of the operational amplifier OP4 is stopped by stopping or limiting the operation current of the operational amplifier OP4. When the sleep control signal SLEEP is at the L level, the operational amplifier OP4 is operated by generating an operation current of the operational amplifier OP4.

積分器46は、オペアンプOP5、抵抗R7、R8、キャパシタC3を含む。キャパシタC3は、オペアンプOP5の帰還キャパシタとして接続される。抵抗R8は、オペアンプOP5の帰還抵抗として挿入される。抵抗R7は、オペアンプOP5の反転入力端子と全波整流器42の出力ノードとの間に挿入される。積分器46では、抵抗R7、R8により入力電圧オフセットや入力電流オフセットの影響を低減し、ゲイン調整が行われる。オペアンプOP5の非反転入力端子には、基準電圧VR2が供給されている。積分器46のキャパシタC3、抵抗R8によりLPFの機能を備え、カットオフ周波数は1/(2π×C3×R8)である。オペアンプOP5の出力信号が、制御信号VCTLとしてGCA20に供給される。スリープ制御信号SLEEPがHレベルのとき、オペアンプOP5の動作電流を停止又は制限することにより、オペアンプOP5の動作が停止される。スリープ制御信号SLEEPがLレベルのとき、オペアンプOP5の動作電流を発生させることにより、オペアンプOP5を動作させる。   The integrator 46 includes an operational amplifier OP5, resistors R7 and R8, and a capacitor C3. The capacitor C3 is connected as a feedback capacitor of the operational amplifier OP5. The resistor R8 is inserted as a feedback resistor for the operational amplifier OP5. The resistor R7 is inserted between the inverting input terminal of the operational amplifier OP5 and the output node of the full-wave rectifier 42. In the integrator 46, the effects of the input voltage offset and the input current offset are reduced by the resistors R7 and R8, and gain adjustment is performed. The reference voltage VR2 is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP5. An LPF function is provided by the capacitor C3 and the resistor R8 of the integrator 46, and the cutoff frequency is 1 / (2π × C3 × R8). The output signal of the operational amplifier OP5 is supplied to the GCA 20 as the control signal VCTL. When the sleep control signal SLEEP is at the H level, the operation of the operational amplifier OP5 is stopped by stopping or limiting the operation current of the operational amplifier OP5. When the sleep control signal SLEEP is at the L level, the operational amplifier OP5 is operated by generating an operation current of the operational amplifier OP5.

ここで、発振起動過程において振動子12に流れる電流をId、発振定常状態において振動子12に流れる電流をId´とする。電流電圧変換器30によって平滑化されることを考慮すると、基準電圧VR2は、次式のように表すことができる。   Here, the current flowing through the vibrator 12 in the oscillation starting process is Id, and the current flowing through the vibrator 12 in the steady oscillation state is Id ′. In consideration of smoothing by the current-voltage converter 30, the reference voltage VR2 can be expressed as the following equation.

VR2=(Id×R1×2/π)+VR0 ・・・(1)
ここで、R1は、電流電圧変換器30の帰還抵抗の抵抗値を意味する。同様に、基準電圧VR1は、次式のように表すことができる。
VR2 = (Id × R1 × 2 / π) + VR0 (1)
Here, R1 means the resistance value of the feedback resistor of the current-voltage converter 30. Similarly, the reference voltage VR1 can be expressed as the following equation.

VR1=(Id´×R1×2/π)+VR0 ・・・(2)
Id´<Idであるため、VR2>VR1である。また、基準電圧VR0との関係で、以下の関係を有することが好ましい。
VR1 = (Id ′ × R1 × 2 / π) + VR0 (2)
Since Id ′ <Id, VR2> VR1. Moreover, it is preferable to have the following relationship with respect to the reference voltage VR0.

VR0<VR1<VR2 ・・・(3)
また、スリープ制御信号SLEEPがHレベルのとき、GCA20の動作電流を停止又は制限することにより、GCA20の動作が停止される。スリープ制御信号SLEEPがLレベルのとき、GCA20の動作電流を発生させることにより、GCA20を動作させる。
VR0 <VR1 <VR2 (3)
When the sleep control signal SLEEP is at the H level, the operation of the GCA 20 is stopped by stopping or limiting the operation current of the GCA 20. When the sleep control signal SLEEP is at the L level, the GCA 20 is operated by generating an operating current of the GCA 20.

HPF60は、電流電圧変換器30の出力とGCA20の入力又はコンパレータ50の入力との間に挿入されたキャパシタ(容量素子)CHと、一端に基準電位変動回路70からの基準電位VBHが供給され、他端にGCA20の入力又はコンパレータ50の入力が接続される抵抗(抵抗素子)RHとを含む1次のHPFである。   The HPF 60 is supplied with a capacitor (capacitance element) CH inserted between the output of the current-voltage converter 30 and the input of the GCA 20 or the input of the comparator 50, and the reference potential VBH from the reference potential fluctuation circuit 70 is supplied to one end. A primary HPF including a resistor (resistive element) RH to which the input of the GCA 20 or the input of the comparator 50 is connected at the other end.

ところで、本実施形態では、電流電圧変換器30の出力が全波整流器42に供給されるように、HPF60が、電流電圧変換器30の出力とGCA20の入力又はコンパレータ50の入力との間に挿入される。こうすることで、AGC回路40(全波整流器42、発振検出器44及び積分器46)に、HPF60の基準電位を変動させた影響を及ぼさずに済ませることができる。   By the way, in the present embodiment, the HPF 60 is inserted between the output of the current-voltage converter 30 and the input of the GCA 20 or the input of the comparator 50 so that the output of the current-voltage converter 30 is supplied to the full-wave rectifier 42. Is done. By doing so, the AGC circuit 40 (the full-wave rectifier 42, the oscillation detector 44, and the integrator 46) can be prevented from having the influence of changing the reference potential of the HPF 60.

その理由は、以下のように考えることができる。基準電位変動回路70を基準に考えると、電流電圧変換器30が有するオペアンプOP1の出力インピーダンスは非常に小さいことを考慮すると、発振ループ内の電流電圧変換器30及びGCA20(又はコンパレータ50)は、抵抗RH及びキャパシタCHを介して図5のように接続される。即ち、基準電位変動回路70からの基準電位の変動が、電流電圧変換器30側で吸収され、全波整流器42への影響をほとんど与えずに済む。一方、GCA20又はコンパレータ50は、抵抗RH及びキャパシタCHからなるLPFを介して基準電位変動回路70に接続されるため、基準電位変動回路70がパルス状に変化させた基準電位の低い周波数成分のみが伝達される。このため、GCA20及びコンパレータ50では、その入力が低い周波数で変動する。これに対して、例えば電流電圧変換器30の入力側で発振ループ内の信号に、所与の信号を与えると、その影響が全波整流器42、発振検出器44及び積分器46に影響を与えてしまう。以上のように、本実施形態によれば、AGC回路40に、HPF60の基準電位を変動させた影響を及ぼさずに済ませることができる。そのため、本実施形態によれば、HPF60の基準電位を変動させたことに起因するAGC回路40の誤動作の発生を回避できるようになる。   The reason can be considered as follows. Considering the reference potential fluctuation circuit 70 as a reference, considering that the output impedance of the operational amplifier OP1 included in the current-voltage converter 30 is very small, the current-voltage converter 30 and the GCA 20 (or the comparator 50) in the oscillation loop are The resistors RH and the capacitor CH are connected as shown in FIG. That is, the fluctuation of the reference potential from the reference potential fluctuation circuit 70 is absorbed on the current-voltage converter 30 side, and the influence on the full-wave rectifier 42 is almost eliminated. On the other hand, since the GCA 20 or the comparator 50 is connected to the reference potential fluctuation circuit 70 via the LPF composed of the resistor RH and the capacitor CH, only the low frequency component of the reference potential changed by the reference potential fluctuation circuit 70 in a pulse shape. Communicated. For this reason, in the GCA 20 and the comparator 50, the input fluctuates at a low frequency. On the other hand, for example, when a given signal is given to the signal in the oscillation loop on the input side of the current-voltage converter 30, the influence affects the full-wave rectifier 42, the oscillation detector 44, and the integrator 46. End up. As described above, according to the present embodiment, it is possible to avoid affecting the AGC circuit 40 by changing the reference potential of the HPF 60. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to avoid the occurrence of malfunction of the AGC circuit 40 due to the change in the reference potential of the HPF 60.

以下では、各部の詳細な構成例について説明する。   Below, the detailed structural example of each part is demonstrated.

1.3.1 GCA
図6(A)、図6(B)に、図4のGCA20の構成例の回路図を示す。
1.3.1 GCA
6A and 6B are circuit diagrams of configuration examples of the GCA 20 in FIG.

図6(A)は、GCA20を、P型差動増幅器を用いて構成した場合の構成例を示し、図6(B)は、GCA20を、N型差動増幅器を用いて構成した場合の構成例を示す。図6(A)、図6(B)において、スリープ制御信号SLEEP#は、スリープ制御信号SLEEPの反転信号である。   6A shows a configuration example when the GCA 20 is configured using a P-type differential amplifier, and FIG. 6B shows a configuration when the GCA 20 is configured using an N-type differential amplifier. An example is shown. 6A and 6B, the sleep control signal SLEEP # is an inverted signal of the sleep control signal SLEEP.

図6(A)では、電流源で発生した電流I0が、2つのカレントミラー回路によってP型差動増幅器の動作電流I0´として供給されている。P型差動増幅器のP型差動トランジスタ対の一方のゲートには、入力信号INとして電流電圧変換器30の出力ノードの電圧が供給される。P型差動増幅器のP型差動トランジスタ対の他方のゲートには、基準電圧VR0が供給される。P型差動増幅器の出力電圧は、出力バッファに供給される。出力バッファの出力信号は、第1のスイッチ素子SW1の一端に供給される。   In FIG. 6A, the current I0 generated by the current source is supplied as the operating current I0 ′ of the P-type differential amplifier by two current mirror circuits. One gate of the P-type differential transistor pair of the P-type differential amplifier is supplied with the voltage of the output node of the current-voltage converter 30 as the input signal IN. A reference voltage VR0 is supplied to the other gate of the P-type differential transistor pair of the P-type differential amplifier. The output voltage of the P-type differential amplifier is supplied to the output buffer. The output signal of the output buffer is supplied to one end of the first switch element SW1.

ここで、上記の2つのカレントミラー回路及びP型差動増幅器は、高電位側電源電圧が電圧VDDであり、低電位側電源電圧が電圧AGNDである。一方、出力バッファは、P型出力トランジスタ及びN型出力トランジスタにより構成されるインバータ回路である。この出力バッファのN型トランジスタのソースには電圧AGNDが供給され、P型トランジスタのソースに、AGC回路40からの制御信号VCTLが供給される。従って、制御信号VCTLを変化させることで、出力バッファの出力電圧を変化させることができる。   Here, in the two current mirror circuits and the P-type differential amplifier, the high-potential side power supply voltage is the voltage VDD and the low-potential side power supply voltage is the voltage AGND. On the other hand, the output buffer is an inverter circuit composed of a P-type output transistor and an N-type output transistor. The voltage AGND is supplied to the source of the N-type transistor of the output buffer, and the control signal VCTL from the AGC circuit 40 is supplied to the source of the P-type transistor. Therefore, the output voltage of the output buffer can be changed by changing the control signal VCTL.

また図6(B)では、電流源で発生した電流I1が、2つのカレントミラー回路によってN型差動増幅器の動作電流I1´として供給されている。N型差動増幅器のN型差動トランジスタ対の一方のゲートには、入力信号INとして電流電圧変換器30の出力ノードの電圧が供給される。N型差動増幅器のN型差動トランジスタ対の他方のゲートには、基準電圧VR0が供給される。N型差動増幅器の出力電圧は、出力バッファに供給される。出力バッファの出力信号は、第1のスイッチ素子SW1の一端に供給される。   In FIG. 6B, the current I1 generated by the current source is supplied as the operating current I1 ′ of the N-type differential amplifier by the two current mirror circuits. The voltage at the output node of the current-voltage converter 30 is supplied as an input signal IN to one gate of the N-type differential transistor pair of the N-type differential amplifier. A reference voltage VR0 is supplied to the other gate of the N-type differential transistor pair of the N-type differential amplifier. The output voltage of the N-type differential amplifier is supplied to the output buffer. The output signal of the output buffer is supplied to one end of the first switch element SW1.

ここで、上記の2つのカレントミラー回路及びN型差動増幅器は、高電位側電源電圧が電圧VDDであり、低電位側電源電圧が電圧AGNDである。一方、出力バッファは、P型出力トランジスタ及びN型出力トランジスタにより構成されるインバータ回路である。この出力バッファのN型トランジスタのソースには電圧AGNDが供給され、P型トランジスタのソースに、AGC回路40からの制御信号VCTLが供給される。従って、制御信号VCTLを変化させることで、出力バッファの出力電圧を変化させることができる。   Here, in the two current mirror circuits and the N-type differential amplifier, the high potential side power supply voltage is the voltage VDD and the low potential side power supply voltage is the voltage AGND. On the other hand, the output buffer is an inverter circuit composed of a P-type output transistor and an N-type output transistor. The voltage AGND is supplied to the source of the N-type transistor of the output buffer, and the control signal VCTL from the AGC circuit 40 is supplied to the source of the P-type transistor. Therefore, the output voltage of the output buffer can be changed by changing the control signal VCTL.

図6(A)、図6(B)において出力バッファのP型出力トランジスタの基板電位として制御信号VCTLを与えることで基板バイアス効果を防止することができる。   In FIGS. 6A and 6B, the substrate bias effect can be prevented by applying the control signal VCTL as the substrate potential of the P-type output transistor of the output buffer.

また、図6(A)、図6(B)には、電流源と直列に電流制御用トランジスタが設けられている。図6(A)では、電流源トランジスタがP型トランジスタにより構成され、該トランジスタのゲートにスリープ制御信号SLEEPが供給される。また、図6(B)では、電流源トランジスタがN型トランジスタにより構成され、該トランジスタのゲートにスリープ制御信号SLEEP#が供給される。図6(A)、図6(B)の構成では、スリープ制御信号SLEEPがHレベルになったとき、電流制御トランジスタのソース・ドレイン間が電気的に遮断され、電流源の電流がカレントミラー回路に供給されない。従って、スリープ制御信号SLEEPに基づいて、GCA20の動作をディセーブル状態に設定する(停止させる)ことができる。   In FIGS. 6A and 6B, a current control transistor is provided in series with the current source. In FIG. 6A, the current source transistor is a P-type transistor, and the sleep control signal SLEEP is supplied to the gate of the transistor. In FIG. 6B, the current source transistor is an N-type transistor, and the sleep control signal SLEEP # is supplied to the gate of the transistor. 6A and 6B, when the sleep control signal SLEEP becomes H level, the source and drain of the current control transistor are electrically disconnected, and the current of the current source is changed to the current mirror circuit. Not supplied. Therefore, based on the sleep control signal SLEEP, the operation of the GCA 20 can be set to a disabled state (stopped).

1.3.2 コンパレータ
次に、コンパレータ50の構成(特にコンパレータ50の電流制限機能を実現する構成)について説明する。コンパレータ50には、高電位側電源として電源電圧VDDが供給され、低電位側電源としてアナログ電源電圧AGNDが供給される。このとき、コンパレータ50の電流制限機能は、高電位側電源及び低電位側電源の少なくとも1つへの電流経路の電流を制限する機能である。
1.3.2 Comparator Next, the configuration of the comparator 50 (particularly, the configuration for realizing the current limiting function of the comparator 50) will be described. The comparator 50 is supplied with a power supply voltage VDD as a high potential side power supply and with an analog power supply voltage AGND as a low potential side power supply. At this time, the current limiting function of the comparator 50 is a function that limits the current in the current path to at least one of the high potential side power source and the low potential side power source.

図7に、図4のコンパレータ50の構成例の回路図を示す。   FIG. 7 shows a circuit diagram of a configuration example of the comparator 50 of FIG.

図7では、電流源で発生した電流I2が、2つのカレントミラー回路によってP型差動増幅器の動作電流として供給されると共に、P型の出力駆動トランジスタのドレイン電流I2´として供給される。P型差動増幅器のP型差動トランジスタ対の一方のゲートには、入力信号INとして電流電圧変換器30の出力ノードの電圧が供給される。P型差動増幅器のP型差動トランジスタ対の他方のゲートには、基準電圧VR0が供給される。P型差動増幅器の出力電圧は、N型の出力駆動トランジスタのゲート電圧として供給される。   In FIG. 7, the current I2 generated by the current source is supplied as the operating current of the P-type differential amplifier by the two current mirror circuits, and is also supplied as the drain current I2 ′ of the P-type output drive transistor. One gate of the P-type differential transistor pair of the P-type differential amplifier is supplied with the voltage of the output node of the current-voltage converter 30 as the input signal IN. A reference voltage VR0 is supplied to the other gate of the P-type differential transistor pair of the P-type differential amplifier. The output voltage of the P-type differential amplifier is supplied as the gate voltage of the N-type output drive transistor.

P型の出力駆動トランジスタとN型の出力駆動トランジスタとが、電源電圧VDDとアナログ電源電圧AGNDとの間に直列に接続され、その接続ノード(P型の出力駆動トランジスタのドレイン)の電圧が出力電圧として第2のスイッチ素子SW2の一端に供給される。   A P-type output drive transistor and an N-type output drive transistor are connected in series between the power supply voltage VDD and the analog power supply voltage AGND, and the voltage at the connection node (the drain of the P-type output drive transistor) is output. The voltage is supplied to one end of the second switch element SW2.

このような構成により、図7のコンパレータ50では、電流I2´により出力電圧OUTの高電位側の電流駆動能力が制限される。例えば図6(A)、図6(B)に示す出力バッファを構成するP型出力トランジスタ及びN型出力トランジスタのゲートに同じ信号が供給される構成と比較すると、図7では高電位側の電流駆動能力が制限されることがわかる。   With such a configuration, in the comparator 50 of FIG. 7, the current drive capability on the high potential side of the output voltage OUT is limited by the current I2 ′. For example, in comparison with the configuration in which the same signal is supplied to the gates of the P-type output transistor and the N-type output transistor constituting the output buffer shown in FIGS. 6A and 6B, the current on the high potential side in FIG. It can be seen that the driving ability is limited.

なお、コンパレータ50の構成は、図7に示す構成に限定されるものではない。   The configuration of the comparator 50 is not limited to the configuration shown in FIG.

図8に、図4のコンパレータ50の他の構成例の回路図を示す。   FIG. 8 is a circuit diagram showing another configuration example of the comparator 50 shown in FIG.

図8では、電流源で発生した電流I3が、2つのカレントミラー回路によってN型差動増幅器の動作電流として供給されると共に、N型の出力駆動トランジスタのドレイン電流I3´として供給される。N型差動増幅器のN型差動トランジスタ対の一方のゲートには、入力信号INとして電流電圧変換器30の出力ノードの電圧が供給される。N型差動増幅器のN型差動トランジスタ対の他方のゲートには、基準電圧VR0が供給される。N型差動増幅器の出力電圧は、P型の出力駆動トランジスタのゲート電圧として供給される。   In FIG. 8, the current I3 generated by the current source is supplied as the operating current of the N-type differential amplifier by the two current mirror circuits and also supplied as the drain current I3 ′ of the N-type output drive transistor. The voltage at the output node of the current-voltage converter 30 is supplied as an input signal IN to one gate of the N-type differential transistor pair of the N-type differential amplifier. A reference voltage VR0 is supplied to the other gate of the N-type differential transistor pair of the N-type differential amplifier. The output voltage of the N-type differential amplifier is supplied as the gate voltage of the P-type output drive transistor.

P型の出力駆動トランジスタとN型の出力駆動トランジスタとが、電源電圧VDDとアナログ電源電圧AGNDとの間に直列に接続され、その接続ノード(N型の出力駆動トランジスタのドレイン)の電圧が出力電圧として第2のスイッチ素子SW2の一端に供給される。   A P-type output drive transistor and an N-type output drive transistor are connected in series between the power supply voltage VDD and the analog power supply voltage AGND, and the voltage at the connection node (the drain of the N-type output drive transistor) is output. The voltage is supplied to one end of the second switch element SW2.

このような構成により、図8のコンパレータ50では、電流I3´により出力電圧OUTの高電位側の電流駆動能力が制限される。例えば図6(A)、図6(B)に示す出力バッファを構成するP型出力トランジスタ及びN型出力トランジスタのゲートに同じ信号が供給される構成と比較すると、図8では高電位側の電流駆動能力が制限されることがわかる。   With such a configuration, in the comparator 50 of FIG. 8, the current drive capability on the high potential side of the output voltage OUT is limited by the current I3 ′. For example, in comparison with the configuration in which the same signal is supplied to the gates of the P-type output transistor and the N-type output transistor constituting the output buffer shown in FIGS. 6A and 6B, the current on the high potential side in FIG. It can be seen that the driving ability is limited.

図7及び図8では、高電位側電源及び低電位側電源のいずれか一方への電流経路の電流を制限していたが、高電位側電源及び低電位側電源の両方への電流経路の電流を制限するようにしてもよい。   7 and 8, the current path current to either the high potential side power supply or the low potential side power supply is limited. However, the current path current to both the high potential side power supply and the low potential side power supply is limited. You may make it restrict | limit.

図9に、図4のコンパレータ50の更に別の構成例の回路図を示す。   FIG. 9 is a circuit diagram showing still another configuration example of the comparator 50 shown in FIG.

図9において、コンパレータ50は、オペアンプOP10と、アナログ制御ロジック部120と、出力回路部122とを含むことができる。オペアンプOP10は、コンパレータとして機能し、電流電圧変換器30の出力信号を入力信号とし、基準電圧VR0とを比較した比較結果信号CRESを出力する。アナログ制御ロジック部120は、オペアンプOP10によって生成された比較結果信号CRESに基づいて、出力回路部122を制御する制御信号S、XS、XH、Hを生成する。出力回路部122は、アナログ制御ロジック部120からの制御信号S、XS、XH、Hに基づいて、高電位側電源からの電流又は低電位側電源への電流を制限しながら、出力信号を生成する。   9, the comparator 50 can include an operational amplifier OP10, an analog control logic unit 120, and an output circuit unit 122. The operational amplifier OP10 functions as a comparator, and outputs a comparison result signal CRES obtained by comparing the output signal of the current-voltage converter 30 with the reference voltage VR0. The analog control logic unit 120 generates control signals S, XS, XH, and H for controlling the output circuit unit 122 based on the comparison result signal CRES generated by the operational amplifier OP10. Based on the control signals S, XS, XH, and H from the analog control logic unit 120, the output circuit unit 122 generates an output signal while limiting the current from the high potential side power source or the current to the low potential side power source. To do.

図10(A)に、図9のアナログ制御ロジック部120の構成例の回路図を示す。図10(B)に、図10(A)のアナログ制御ロジック部120の動作例のタイミング図を示す。   FIG. 10A shows a circuit diagram of a configuration example of the analog control logic unit 120 in FIG. FIG. 10B shows a timing chart of an operation example of the analog control logic unit 120 in FIG.

アナログ制御ロジック部120は、比較結果信号CRESに基づいて、互いの変化タイミングが同一とならないように制御信号S、Hを生成する。制御信号XSは、制御信号Sの反転信号である。制御信号XHは、制御信号Hの反転信号である。図10(A)では、比較結果信号CRESとその反転信号が、それぞれ2入力1出力NOR回路の一方の入力信号となる。第1のNOR回路の他方の入力信号は、第2のNOR回路の出力信号を遅延させた信号であり、第2のNOR回路の他方の入力信号は、第1のNOR回路の出力信号を遅延させた信号である。このように構成することで、制御信号Sの立ち下がりに起因して制御信号Hが立ち上がるようにすると共に、制御信号Hの立ち下がりに起因して制御信号Sが立ち上がるようにしている。   The analog control logic unit 120 generates the control signals S and H based on the comparison result signal CRES so that the change timings are not the same. The control signal XS is an inverted signal of the control signal S. The control signal XH is an inverted signal of the control signal H. In FIG. 10A, the comparison result signal CRES and its inverted signal are each one input signal of the 2-input 1-output NOR circuit. The other input signal of the first NOR circuit is a signal obtained by delaying the output signal of the second NOR circuit, and the other input signal of the second NOR circuit is delayed by the output signal of the first NOR circuit. Signal. With this configuration, the control signal H rises due to the fall of the control signal S, and the control signal S rises due to the fall of the control signal H.

この結果、制御信号S、Hは、それぞれHレベルとなる期間が非重複となるように生成される。同様に制御信号XS、XHは、それぞれLレベルとなる期間が非重複となるように生成される。   As a result, the control signals S and H are generated so that the periods of the H level are non-overlapping. Similarly, the control signals XS and XH are generated so that the periods of the L level are non-overlapping.

図11に、図9の出力回路部122の構成例を示す。   FIG. 11 shows a configuration example of the output circuit unit 122 of FIG.

出力回路部122は、第1及び第2のトランスファゲートと、一端に電源電圧VDDが供給され他端に第1のトランスファゲートが接続される第1の電流源と、一端に第2のトランスファゲートが接続され他端にアナログ電源電圧AGNDが供給される第2の電流源とを含む。第1の電流源は、電流I4を発生する。第2の電流源は、電流I5を発生する。第1及び第2のトランスファゲートは直列に接続され、その接続ノードの電圧がコンパレータ50の出力電圧OUTとして出力される。   The output circuit unit 122 includes first and second transfer gates, a first current source to which the power supply voltage VDD is supplied at one end and the first transfer gate is connected to the other end, and a second transfer gate at one end. And a second current source to which the other end of the analog power supply voltage AGND is supplied. The first current source generates a current I4. The second current source generates a current I5. The first and second transfer gates are connected in series, and the voltage at the connection node is output as the output voltage OUT of the comparator 50.

第1の電流源に接続されるトランスファゲートを構成するP型トランジスタのゲートに制御信号XS、N型トランジスタのゲートに制御信号Sが供給される。第2の電流源に接続されるトランスファゲートを構成するP型トランジスタのゲートに制御信号XH、N型トランジスタのゲートに制御信号Hが供給される。   A control signal XS is supplied to the gate of the P-type transistor constituting the transfer gate connected to the first current source, and a control signal S is supplied to the gate of the N-type transistor. A control signal XH is supplied to the gate of the P-type transistor constituting the transfer gate connected to the second current source, and a control signal H is supplied to the gate of the N-type transistor.

このような構成により、第1及び第2のトランスファゲートが同時にオンとならないように制御される。そして、第1のトランスファゲートがオンのときには第2のトランスファゲートがオフとなり、出力電圧OUTは、第1の電流源の電流I4で電流制限された状態で変化する。同様に、第2のトランスファゲートがオンのときには第1のトランスファゲートがオフとなり、出力電圧OUTは、第2の電流源の電流I5で電流制限された状態で変化する。   With such a configuration, the first and second transfer gates are controlled so as not to be turned on simultaneously. When the first transfer gate is on, the second transfer gate is off, and the output voltage OUT changes in a state where the current is limited by the current I4 of the first current source. Similarly, when the second transfer gate is on, the first transfer gate is turned off, and the output voltage OUT changes in a state where the current is limited by the current I5 of the second current source.

1.3.3 基準電位変動回路、パルス発生回路
次に、図4の基準電位変動回路70及びパルス発生回路80の構成例について説明する。
1.3.3 Reference Potential Fluctuation Circuit and Pulse Generation Circuit Next, configuration examples of the reference potential fluctuation circuit 70 and the pulse generation circuit 80 in FIG. 4 will be described.

図12に、図4の基準電位変動回路70の構成例を示す。   FIG. 12 shows a configuration example of the reference potential fluctuation circuit 70 of FIG.

図12では、HPF60との接続関係が明確になるように、HPF60と基準電位変動回路70の構成例を示している。   FIG. 12 shows a configuration example of the HPF 60 and the reference potential fluctuation circuit 70 so that the connection relationship with the HPF 60 becomes clear.

基準電位変動回路70では、発振駆動回路10の内部又は外部で生成された電圧VR0、VR3、VR4が供給される。ここで、図13に示すように、電圧VR0は、発振定常状態におけるHPF60の基準電位となる電圧である。電圧VR4は、HPF60の基準電位を変動させるときの高電位側の電圧である。電圧VR3は、HPF60の基準電位を変動させるときの低電位側の電圧である。即ち、VR3<VR0<VR4であり、発振定常状態におけるHPF60の基準電位をV0とした場合、基準電位VHを変化させる期間では、基準電位VBHが、電圧V0より高電位の電圧V4と該電圧V0より低電位の電圧V3とを交互に切り替えた電位である。これにより、発振起動課程から発振定常状態に移行する際に、HPF60の基準電位がどのような変動過程にあっても速やかに電圧VR0で安定化させることができるようになる。   In the reference potential fluctuation circuit 70, voltages VR0, VR3, and VR4 generated inside or outside the oscillation driving circuit 10 are supplied. Here, as shown in FIG. 13, the voltage VR0 is a voltage that becomes the reference potential of the HPF 60 in the steady oscillation state. The voltage VR4 is a voltage on the high potential side when the reference potential of the HPF 60 is changed. The voltage VR3 is a voltage on the low potential side when the reference potential of the HPF 60 is changed. That is, when VR3 <VR0 <VR4 and the reference potential of the HPF 60 in the steady oscillation state is V0, the reference potential VBH is higher than the voltage V0 and the voltage V0 during the period of changing the reference potential VH. This is a potential obtained by alternately switching a lower potential voltage V3. As a result, when shifting from the oscillation start-up process to the oscillation steady state, the reference potential of the HPF 60 can be quickly stabilized at the voltage VR0 regardless of the fluctuation process.

基準電位変動回路70によるHPF60の基準電位の変動振幅は、電圧VR4と電圧VR3との間の電圧で決まる。上述のようにGCA20又はコンパレータ50の入力オフセット電圧に起因してGCA20又はコンパレータ50の出力レベルが変化しないことがある。そのため、発振起動を確実に高速化するために、GCA20、コンパレータ50の出力を確実に変化させる必要がある。そのため、基準電位変動回路70によるHPF60の基準電位の変動振幅は、GCA20又はコンパレータ50の入力オフセット電圧の振幅(或いはGCA20の入力オフセット電圧及びコンパレータ50の入力オフセット電圧のうち少なくとも1つの電圧の振幅)より大きいことが望ましい。   The fluctuation amplitude of the reference potential of the HPF 60 by the reference potential fluctuation circuit 70 is determined by the voltage between the voltage VR4 and the voltage VR3. As described above, the output level of the GCA 20 or the comparator 50 may not change due to the input offset voltage of the GCA 20 or the comparator 50. Therefore, it is necessary to reliably change the outputs of the GCA 20 and the comparator 50 in order to surely speed up the oscillation start. Therefore, the fluctuation amplitude of the reference potential of the HPF 60 by the reference potential fluctuation circuit 70 is the amplitude of the input offset voltage of the GCA 20 or the comparator 50 (or the amplitude of at least one of the input offset voltage of the GCA 20 and the input offset voltage of the comparator 50). It is desirable to be larger.

より具体的には、基準電位変動回路70が出力する基準電位VBHは、図5に示すような構成のLPFを介してGCA20又はコンパレータ50に供給される。キャパシタCHの容量値をC、抵抗RHの抵抗値をRとすると、図5のLPFの伝達関数は次式で表される。   More specifically, the reference potential VBH output from the reference potential fluctuation circuit 70 is supplied to the GCA 20 or the comparator 50 through the LPF having the configuration shown in FIG. When the capacitance value of the capacitor CH is C and the resistance value of the resistor RH is R, the transfer function of the LPF in FIG.

Vout/Vin=1/(1+j×ω×C×R) ・・・(4)
(4)式において、jは複素平面上の虚軸を示し、ωは各周波数である。またVinが(V4−V3)であり、Vin=ΔVとすると、VoutがGCA20又はコンパレータ50の入力オフセット電圧Vxより大きければよい。従って、Vxと(4)式との関係は、次式で表される。
Vout / Vin = 1 / (1 + j × ω × C × R) (4)
In the equation (4), j indicates an imaginary axis on the complex plane, and ω is each frequency. If Vin is (V4−V3) and Vin = ΔV, Vout may be larger than the input offset voltage Vx of the GCA 20 or the comparator 50. Therefore, the relationship between Vx and the equation (4) is expressed by the following equation.

Vx<Vout=ΔV/((1+(ω×C×R)1/2 ・・・(5)
即ち、GCA20の入力オフセット電圧又はコンパレータ50の入力オフセット電圧であるVxが、ΔV/((1+(ω×C×R)1/2より小さいことが望ましい。こうすることで、GCA20の入力オフセット電圧又はコンパレータ50の入力オフセット電圧にかかわらず、GCA20又はコンパレータ50の出力を変化させることができるので、発振起動の高速化を確実に実現できるようになる。
Vx <Vout = ΔV / ((1+ (ω × C × R) 2 ) 1/2 (5)
That is, it is desirable that the input offset voltage of the GCA 20 or the input offset voltage Vx of the comparator 50 is smaller than ΔV / ((1+ (ω × C × R) 2 ) 1/2 . Regardless of the offset voltage or the input offset voltage of the comparator 50, the output of the GCA 20 or the comparator 50 can be changed, so that the oscillation start-up can be speeded up reliably.

このような電圧VR0、VR3、VR4は、電源電圧VDDやその他の電圧から抵抗分割により生成された電圧とすることができる。こうすることで、電圧VR0、VR3、VR4の少なくとも1つを容易に変更でき、製造ばらつきや発振環境の変化を吸収してより一層確実な発振を実現できる。   Such voltages VR0, VR3, and VR4 can be voltages generated by resistance division from the power supply voltage VDD and other voltages. By doing so, at least one of the voltages VR0, VR3, and VR4 can be easily changed, and a more reliable oscillation can be realized by absorbing manufacturing variations and oscillation environment changes.

発振起動課程において、例えば図13のような基準電位VBHを発生させる基準電位変動回路70は、セレクタ72、74を含むことができる。セレクタ72は、パルス発生回路80からの切替パルスPSWに基づいて、電圧VR3、VR4のいずれか1つを選択出力する。セレクタ74は、スイッチ制御信号SWCTLに基づいて、電圧VR0又はセレクタ72の選択出力を、基準電位VBHとして出力する。   In the oscillation starting process, the reference potential fluctuation circuit 70 that generates the reference potential VBH as shown in FIG. 13 can include selectors 72 and 74, for example. The selector 72 selects and outputs one of the voltages VR3 and VR4 based on the switching pulse PSW from the pulse generation circuit 80. The selector 74 outputs the voltage VR0 or the selection output of the selector 72 as the reference potential VBH based on the switch control signal SWCTL.

図14に、図4のパルス発生回路80の構成例のブロック図を示す。   FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of the pulse generation circuit 80 shown in FIG.

パルス発生回路80は、パワーオンリセット回路400、切替パルス発生回路410、スイッチ制御回路420を含む。   The pulse generation circuit 80 includes a power-on reset circuit 400, a switching pulse generation circuit 410, and a switch control circuit 420.

パワーオンリセット回路400は、図15に示すようなパワーオンリセット信号PORを生成する。即ち、パワーオンリセット回路400は、電源投入直後から電源電圧の高電位側が電圧VDDに達するまでの過程において、該電源電圧が所与の閾値レベルに達したときにアクティブとなるようにパワーオンリセット信号PORを生成する。このようなパワーオンリセット回路400の構成としては、公知の回路を採用できる。   The power-on reset circuit 400 generates a power-on reset signal POR as shown in FIG. That is, the power-on reset circuit 400 performs a power-on reset so that the power-on reset circuit 400 becomes active when the power supply voltage reaches a given threshold level in the process from immediately after power-on until the high-potential side of the power supply voltage reaches the voltage VDD. A signal POR is generated. As the configuration of such a power-on reset circuit 400, a known circuit can be employed.

切替パルス発生回路410は、所定の期間内に、パワーオンリセット回路400からのパワーオンリセット信号PORとスリープ制御信号SLEEPとに基づいて1又は複数のパルスを有するパルス信号PLSAを生成する。このとき、切替パルス発生回路410は、上記の期間だけHレベルとなるディレイ信号DLYを出力できる。   The switching pulse generation circuit 410 generates a pulse signal PLSA having one or a plurality of pulses based on the power-on reset signal POR and the sleep control signal SLEEP from the power-on reset circuit 400 within a predetermined period. At this time, the switching pulse generation circuit 410 can output the delay signal DLY that becomes H level only during the above-described period.

図16(A)〜図16(D)に、図14の切替パルス発生回路410の説明図を示す。図16(A)は、図14の切替パルス発生回路410の構成例のブロック図である。図16(B)は、図16(A)のディレイユニットの構成例の回路図とタイミング図である。図16(C)は、図16(B)のディレイユニットのタイミングの一例である。図16(D)は、図16(A)の切替パルス発生回路410の動作例のタイミング図である。   16A to 16D are explanatory diagrams of the switching pulse generation circuit 410 in FIG. FIG. 16A is a block diagram of a configuration example of the switching pulse generation circuit 410 in FIG. FIG. 16B is a circuit diagram and a timing diagram of a configuration example of the delay unit in FIG. FIG. 16C is an example of the timing of the delay unit in FIG. FIG. 16D is a timing diagram of an operation example of the switching pulse generation circuit 410 in FIG.

図16(A)に示すように、切替パルス発生回路410は、複数のディレイユニットを有する。各ディレイユニットは、入力信号に基づいて1つのパルスを発生させる。初段のディレイユニットには、パワーオンリセット信号PORとスリープ制御信号SLEEPとの否定論理和演算結果の信号が入力される。最終段のディレイユニットの出力が、ディレイ信号DLYとして出力される。各ディレイユニットにおいて生成されたパルス同士は論理和演算されて、パルス信号PLSAとして出力される。   As shown in FIG. 16A, the switching pulse generation circuit 410 includes a plurality of delay units. Each delay unit generates one pulse based on the input signal. The first-stage delay unit receives a signal of a negative OR operation result of the power-on reset signal POR and the sleep control signal SLEEP. The output of the final delay unit is output as a delay signal DLY. The pulses generated in each delay unit are logically ORed and output as a pulse signal PLSA.

図16(B)、図16(C)に示すように、ディレイユニットは、入力信号INをインバータ列で遅延させて、次段のディレイユニットの入力となる出力信号OUTを生成する。各ディレイユニットが出力するパルス信号PLSは、インバータ列のうち初段のインバータ回路の入力と出力とにより生成され、例えば入力信号INの立ち下がりエッジ検出パルスとして出力される。このような各ディレイユニットのパルス信号PLS同士を論理和演算することで、パルス信号PLSAが生成される。出力信号OUTは、入力信号INの立ち下がりエッジを基準に、インバータ列による遅延時間だけ遅れて立ち下がる。   As shown in FIG. 16B and FIG. 16C, the delay unit delays the input signal IN by the inverter array, and generates an output signal OUT that becomes an input of the next-stage delay unit. The pulse signal PLS output from each delay unit is generated by the input and output of the first-stage inverter circuit in the inverter train, and is output, for example, as a falling edge detection pulse of the input signal IN. The pulse signal PLSA is generated by performing an OR operation on the pulse signals PLS of each delay unit. The output signal OUT falls with a delay of a delay time due to the inverter row with reference to the falling edge of the input signal IN.

図16(B)、図16(C)に示すようなディレイユニットの論理和演算をすることで、図16(D)に示すようにパワーオンリセット信号PORの立ち下がりエッジを基準に開始される所定期間内に、ディレイユニット数のパルスを有するパルス信号PLSAが生成される。   By performing a logical sum operation of the delay units as shown in FIGS. 16B and 16C, the operation is started with reference to the falling edge of the power-on reset signal POR as shown in FIG. 16D. Within a predetermined period, a pulse signal PLSA having pulses of the number of delay units is generated.

図14に戻って説明を続ける。図14のスイッチ制御回路420には、スリープ制御信号SLEEP、発振検出器44からのスイッチ制御信号SWCTL#(又はスイッチ制御信号SWCTL)、パワーオンリセット回路400からのパワーオンリセット信号POR、切替パルス発生回路410からのディレイ信号DLY及びパルス信号PLSAが入力される。スイッチ制御回路420は、スイッチ制御信号SWCTL、パワーオンリセット信号POR、ディレイ信号DLY及びパルス信号PLSAに基づいて、所定期間内に1又は複数のパルスを有する切替パルスPSWを生成する。また、スイッチ制御回路420は、スリープ制御信号SLEEPに基づいて、切替パルスPSWの論理レベルを固定できるようになっている。   Returning to FIG. 14, the description will be continued. 14 includes a sleep control signal SLEEP, a switch control signal SWCTL # (or switch control signal SWCTL) from the oscillation detector 44, a power-on reset signal POR from the power-on reset circuit 400, and a switching pulse generation. The delay signal DLY and the pulse signal PLSA from the circuit 410 are input. The switch control circuit 420 generates a switching pulse PSW having one or a plurality of pulses within a predetermined period based on the switch control signal SWCTL, the power-on reset signal POR, the delay signal DLY, and the pulse signal PLSA. The switch control circuit 420 can fix the logic level of the switching pulse PSW based on the sleep control signal SLEEP.

図17(A)に、図14のスイッチ制御回路420の構成例の回路図を示す。図17B)に、図17(A)のスイッチ制御回路420の動作例のタイミング図を示す。   FIG. 17A shows a circuit diagram of a configuration example of the switch control circuit 420 in FIG. FIG. 17B) shows a timing chart of an operation example of the switch control circuit 420 in FIG.

スイッチ制御回路420は、RSフリップフロップ422と、該RSフリップフロップ422の出力信号に基づいて選択制御されるセレクタ424とを含む。RSフリップフロップ422のセット入力としてパワーオンリセット信号PORとスリープ制御信号SLEEPとの否定論理和演算結果の信号が入力され、RSフリップフロップ422のリセット入力としてディレイ信号DLYが入力される。セレクタ424には、発振検出器44からのスイッチ制御信号SWCTL(スイッチ制御信号SWCTL#)と切替パルス発生回路410からのパルス信号PLSAとが入力され、RSフリップフロップ422の出力信号によりスイッチ制御信号SWCTL又はパルス信号PLSAが選択出力される。セレクタ424の出力信号が、切替パルスPSWとして出力される。スリープ制御信号SLEEPがHレベルのとき、Hレベルの切替パルスPSWが出力される。スリープ制御信号SLEEPがLレベルのとき、セレクタ424の出力信号が切替パルスPSWとして出力される。   The switch control circuit 420 includes an RS flip-flop 422 and a selector 424 that is selectively controlled based on an output signal of the RS flip-flop 422. As a set input of the RS flip-flop 422, a signal of a negative OR operation result of the power-on reset signal POR and the sleep control signal SLEEP is input, and a delay signal DLY is input as a reset input of the RS flip-flop 422. The selector 424 receives the switch control signal SWCTL (switch control signal SWCTL #) from the oscillation detector 44 and the pulse signal PLSA from the switching pulse generation circuit 410, and the switch control signal SWCTL is output from the RS flip-flop 422. Alternatively, the pulse signal PLSA is selectively output. The output signal of the selector 424 is output as the switching pulse PSW. When the sleep control signal SLEEP is at H level, an H level switching pulse PSW is output. When the sleep control signal SLEEP is at L level, the output signal of the selector 424 is output as the switching pulse PSW.

従って、パワーオンリセット信号PORが立ち下がると、RSフリップフロップ422の出力信号がセットされて、セレクタ424はパルス信号PLSAを選択出力する。スリープ制御信号SLEEPがLレベルとすると、切替パルスPSWとしてパルス信号PLSAが出力される。やがて、ディレイ信号DLYが立ち下がると、RSフリップフロップ422の出力信号がリセットされて、セレクタ424はスイッチ制御信号SWCTLを選択出力する。このときも、スリープ制御信号SLEEPがLレベルとすると、切替パルスPSWとしてスイッチ制御信号SWCTLが出力される。   Therefore, when the power-on reset signal POR falls, the output signal of the RS flip-flop 422 is set, and the selector 424 selectively outputs the pulse signal PLSA. When the sleep control signal SLEEP is at the L level, the pulse signal PLSA is output as the switching pulse PSW. Eventually, when the delay signal DLY falls, the output signal of the RS flip-flop 422 is reset, and the selector 424 selectively outputs the switch control signal SWCTL. Also at this time, when the sleep control signal SLEEP is set to the L level, the switch control signal SWCTL is output as the switching pulse PSW.

以上のような構成により、パルス発生回路80は、パワーオンリセット信号PORの立ち下がりエッジ(変化タイミング)を基準に、発振ループ内の信号が所定の閾値レベルを超えたことを示すスイッチ制御信号SWCTLの立ち下がりエッジ(変化タイミング)までの期間に、1又は複数のパルスを有する切替パルスPSW(所与の周波数の信号)を出力することができる。   With the configuration as described above, the pulse generation circuit 80 uses the falling edge (change timing) of the power-on reset signal POR as a reference, and the switch control signal SWCTL indicating that the signal in the oscillation loop has exceeded a predetermined threshold level. A switching pulse PSW (a signal having a given frequency) having one or a plurality of pulses can be output during a period until the falling edge (change timing) of the first pulse.

なお、本実施形態のように開始タイミングを明確にすることで、ユーザの使い勝手を向上させることが可能となる。更に、例えば開始タイミングを基準に所与の基準クロックをカウントすることで所定期間の長さを定めることができるので、例えば発振振幅を検出する発振検出器44を省略でき、回路規模を縮小させることもできるようになる。   In addition, it becomes possible to improve a user's usability by clarifying a start timing like this embodiment. Further, for example, the length of the predetermined period can be determined by counting a given reference clock based on the start timing, so that the oscillation detector 44 for detecting the oscillation amplitude can be omitted, for example, and the circuit scale can be reduced. You will also be able to.

図14〜図17(A)、図17(B)では、ディレイユニット数のパルスを固定的に発生させるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。パワーオンリセット信号PORの変化タイミングを基準に、発振回路の出力のクロック数をカウントし、所定のカウント値になるまでの期間に、発振回路の出力を切替パルスPSWとして出力させるようにしてもよい。この場合、パルス発生回路80が切替パルスPSWを出力する所定期間の終了タイミングが、該所定期間の開始タイミングを基準に所定のカウント数をカウントしたことが検出されたタイミングとなる。   Although FIGS. 14 to 17A and 17B have been described assuming that pulses of the number of delay units are generated in a fixed manner, the present invention is not limited to this. The number of clocks output from the oscillation circuit may be counted based on the change timing of the power-on reset signal POR, and the output from the oscillation circuit may be output as the switching pulse PSW during a period until the count reaches a predetermined count value. . In this case, the end timing of the predetermined period in which the pulse generation circuit 80 outputs the switching pulse PSW is the timing at which it is detected that a predetermined count has been counted based on the start timing of the predetermined period.

1.4 変形例
図12では、基準電位変動回路70が、発振起動時に、電圧VR0を中心に、高電位側の電圧VR4と低電位側の電圧VR3とに変動する基準電位VBHを生成するものとして説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
1.4 Modification In FIG. 12, the reference potential fluctuation circuit 70 generates a reference potential VBH that fluctuates between a voltage VR4 on the high potential side and a voltage VR3 on the low potential side around the voltage VR0 when oscillation starts. However, the present invention is not limited to this.

図18(A)、図18(B)に、本実施形態の変形例における基準電位変動回路の構成例を示す。   18A and 18B show a configuration example of a reference potential fluctuation circuit in a modification of the present embodiment.

GCA20又はコンパレータ50の製造ばらつき等に起因して入力オフセット電圧の偏り等について予めその挙動が判明している場合には、基準電位変動回路70が、発振起動時に、電圧VR0と電圧VR4とを交互に切り替えた基準電位VBHを生成してもよいし、電圧VR3と電圧VR0とを交互に切り替えた基準電位VBHを生成してもよい。   When the behavior of the input offset voltage deviation or the like is known in advance due to manufacturing variation of the GCA 20 or the comparator 50, the reference potential fluctuation circuit 70 alternately switches the voltage VR0 and the voltage VR4 when starting oscillation. The reference potential VBH switched to the voltage VR3 may be generated, or the reference potential VBH may be generated by alternately switching the voltage VR3 and the voltage VR0.

図18(A)は、基準電位変動回路70が、発振起動時に、電圧VR0と電圧VR4とを交互に切り替えた基準電位VBHを生成する例を示している。この場合、パルス発生回路80からの切替パルスPSWがスイッチ制御信号SWCTLによりマスクされた選択制御信号に基づいて、基準電位変動回路70が、電圧VR4又は電圧VR0を基準電位VBHとして出力する。   FIG. 18A shows an example in which the reference potential fluctuation circuit 70 generates a reference potential VBH in which the voltage VR0 and the voltage VR4 are alternately switched when oscillation starts. In this case, the reference potential fluctuation circuit 70 outputs the voltage VR4 or the voltage VR0 as the reference potential VBH based on the selection control signal in which the switching pulse PSW from the pulse generation circuit 80 is masked by the switch control signal SWCTL.

図18(B)は、基準電位変動回路70が、発振起動時に、電圧VR3と電圧VR0とを交互に切り替えた基準電位VBHを生成する例を示している。この場合、パルス発生回路80からの切替パルスPSWがスイッチ制御信号SWCTLによりマスクされた選択制御信号に基づいて、基準電位変動回路70が、電圧VR3又は電圧VR0を基準電位VBHとして出力する。   FIG. 18B shows an example in which the reference potential fluctuation circuit 70 generates a reference potential VBH in which the voltage VR3 and the voltage VR0 are alternately switched when oscillation starts. In this case, the reference potential fluctuation circuit 70 outputs the voltage VR3 or the voltage VR0 as the reference potential VBH based on the selection control signal in which the switching pulse PSW from the pulse generation circuit 80 is masked by the switch control signal SWCTL.

2. 振動型ジャイロセンサ
図19に、本実施形態又はその変形例における発振駆動回路が適用された振動型ジャイロセンサの構成例のブロック図を示す。
2. FIG. 19 shows a block diagram of a configuration example of a vibration gyro sensor to which the oscillation drive circuit according to the present embodiment or a modification thereof is applied.

図19において、図1と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。   19, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

振動型ジャイロセンサ(広義には物理量測定装置)100は、発振回路200と検出回路(広義には検出装置)300とを含む。発振回路200は、振動子12と発振駆動回路10とを含む。発振駆動回路10は、振動子12の駆動振動部12aを励振するためのものである。   The vibration type gyro sensor (physical quantity measuring device in a broad sense) 100 includes an oscillation circuit 200 and a detection circuit (a detection device in a broad sense) 300. The oscillation circuit 200 includes the vibrator 12 and the oscillation drive circuit 10. The oscillation drive circuit 10 is for exciting the drive vibration unit 12 a of the vibrator 12.

通常モードにおける発振起動時には、発振駆動回路10に対してコンパレータ50の出力を雑音として入力する。この雑音は、振動子12の駆動振動部12aを通過して周波数選択を受け、次いで駆動振動部12aを通過した信号の一部を取り出し、全波整流器42に入力し、振幅に変換する。この振幅の信号を発振検出器44に入力し、スイッチ制御信号SWCTL#を生成する。発振起動時には、振動子12aを通過して周波数選択を受けた信号の振幅が小さく、発振検出器44は、図3(A)に示すようなスイッチ制御信号SWCTL#を出力する。   At the time of starting oscillation in the normal mode, the output of the comparator 50 is input to the oscillation drive circuit 10 as noise. This noise passes through the drive vibration unit 12a of the vibrator 12 and is subjected to frequency selection, and then a part of the signal that has passed through the drive vibration unit 12a is extracted and input to the full-wave rectifier 42 to be converted into amplitude. A signal having this amplitude is input to the oscillation detector 44 to generate a switch control signal SWCTL #. At the time of oscillation start-up, the amplitude of the signal that has been subjected to frequency selection through the vibrator 12a is small, and the oscillation detector 44 outputs a switch control signal SWCTL # as shown in FIG.

通常モードにおける発振起動直後には、振動子12aを通過して周波数選択を受けた信号の振幅が大きくなり、スイッチ制御信号SWCTLがHレベルとなる。これにより、振動子12aを通過して周波数選択を受けた信号は、GCA20により振幅制御されるように発振ループが切り替えられる。その後、駆動振動部12aにおいて雑音の大部分がカットされて全波整流器42からの出力が比較的小さい場合には、GCA20における利得を大きくし、発振ループを一周する間のループゲインが1になるようにする。時間が経過すると、全波整流器42からの出力が大きくなるので、GCA20における利得を小さくし、ループゲインが1になるようにする。   Immediately after starting oscillation in the normal mode, the amplitude of the signal that has passed through the vibrator 12a and has undergone frequency selection increases, and the switch control signal SWCTL becomes H level. As a result, the oscillation loop is switched so that the amplitude of the signal that has passed through the vibrator 12a and has undergone frequency selection is controlled by the GCA 20. Thereafter, when most of the noise is cut in the drive vibration unit 12a and the output from the full-wave rectifier 42 is relatively small, the gain in the GCA 20 is increased and the loop gain becomes 1 while making a round of the oscillation loop. Like that. As time elapses, the output from the full-wave rectifier 42 increases, so the gain in the GCA 20 is decreased so that the loop gain becomes 1.

なお、スリープモードでは、通常モードにおける発振起動過程と同様に制御される。   In the sleep mode, the control is performed in the same manner as the oscillation starting process in the normal mode.

駆動信号の発振状態が安定化すると、振動子12の駆動検出部12b、12cからの信号の検出を開始する。即ち、振動子の駆動検出部12b、12cからの検出信号(交流)を交流増幅回路310の交流増幅器312A、312Bを用いて増幅し、各増幅器312A、312Bからの出力を加算器314によって加算する。   When the oscillation state of the drive signal is stabilized, detection of signals from the drive detection units 12b and 12c of the vibrator 12 is started. That is, the detection signals (AC) from the vibrator drive detection units 12 b and 12 c are amplified using the AC amplifiers 312 A and 312 B of the AC amplifier circuit 310, and the outputs from the amplifiers 312 A and 312 B are added by the adder 314. .

加算器314の出力は移相器320に通し、移相信号を得る。移相信号の位相は、発振駆動回路10のコンパレータ50の出力である同期検波用クロックの位相に対して、所定角度、例えば90度ずれている。この移相信号と発振駆動回路10からの同期検波用クロックとを同期検波器330に入力し、振動子12からの出力信号を検波する。この結果、検波後の出力信号においては、不要な漏れ信号は消去されており、あるいは少なくとも低減されているはずである。このように検出回路300において同期検波用クロックと検出信号との位相調整を行うことで、微少信号の検出処理中の位相変化に応じて位相調整を行うことができるので、その結果として、高精度な位相調整と回路規模増大の防止とを両立させることができる。   The output of the adder 314 is passed through the phase shifter 320 to obtain a phase shift signal. The phase of the phase shift signal is deviated from the phase of the synchronous detection clock that is the output of the comparator 50 of the oscillation drive circuit 10 by a predetermined angle, for example, 90 degrees. The phase shift signal and the synchronous detection clock from the oscillation drive circuit 10 are input to the synchronous detector 330, and the output signal from the vibrator 12 is detected. As a result, in the output signal after detection, the unnecessary leakage signal should be eliminated or at least reduced. In this way, by performing the phase adjustment between the synchronous detection clock and the detection signal in the detection circuit 300, the phase adjustment can be performed in accordance with the phase change during the detection process of the minute signal. This makes it possible to achieve both phase adjustment and prevention of an increase in circuit scale.

この検波後の出力信号をローパスフィルタ340に入力し、平滑化し、次いで0点調整器350に入力する。この0点調整器350の出力を、測定すべき物理量(例えば角速度)に対応した出力信号として外部に取り出す。   The detected output signal is input to the low-pass filter 340, smoothed, and then input to the zero point adjuster 350. The output of the zero point adjuster 350 is taken out as an output signal corresponding to a physical quantity to be measured (for example, angular velocity).

図19の振動型ジャイロセンサ100は、電子機器として例えばビデオカメラやデジタルカメラや、カーナビゲーションシステム、航空機やロボットに搭載されることが好ましい。   The vibration gyro sensor 100 of FIG. 19 is preferably mounted on an electronic device such as a video camera, a digital camera, a car navigation system, an aircraft, or a robot.

なお本発明は、本実施形態における振動子12に限定されるものではない。振動子12を構成する材質としては、エリンバー等の恒弾性合金、強誘電性単結晶(圧電性単結晶)を例示できる。こうした単結晶としては、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ホウ酸リチウム、ランガサイトを例示できる。また、振動子12は、パッケージ内に気密封止されることが好ましい。パッケージ内の雰囲気は、乾燥窒素又は真空とするのが、好ましい。   Note that the present invention is not limited to the vibrator 12 in the present embodiment. Examples of the material constituting the vibrator 12 include a constant elastic alloy such as Elinvar and a ferroelectric single crystal (piezoelectric single crystal). Examples of such single crystals include quartz, lithium niobate, lithium tantalate, lithium niobate-lithium tantalate solid solution, lithium borate, and langasite. The vibrator 12 is preferably hermetically sealed in the package. The atmosphere in the package is preferably dry nitrogen or vacuum.

また本発明において測定されるべき物理量は、本実施形態のような角速度に限定されるものではない。振動子に駆動振動を励振し、駆動振動中の振動子に対する物理量の影響によって振動子の振動状態に変化が生じたときに、この振動状態の変化から検出回路を通して検出可能な物理量を対象とする。こうした物理量としては、振動子に印加される角速度の他に、加速度、角加速度が特に好ましい。また、検出装置としては慣性センサが好ましい。   The physical quantity to be measured in the present invention is not limited to the angular velocity as in the present embodiment. When the vibration state of the vibrator is changed due to the influence of the physical quantity on the vibrator during driving vibration, the physical quantity that can be detected through the detection circuit from the change in the vibration state is targeted. . As such a physical quantity, in addition to the angular velocity applied to the vibrator, acceleration and angular acceleration are particularly preferable. Moreover, an inertial sensor is preferable as the detection device.

本実施形態における発振駆動回路の構成例の回路ブロック図。The circuit block diagram of the structural example of the oscillation drive circuit in this embodiment. HPFの基準電位と切替パルスの説明図。Explanatory drawing of the reference potential and switching pulse of HPF. 図3(A)、図3(B)は、図1のスリープ制御信号、スイッチ制御信号の一例のタイミング図。FIGS. 3A and 3B are timing charts of examples of the sleep control signal and the switch control signal in FIG. 図1の発振駆動回路の回路例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a circuit example of the oscillation drive circuit of FIG. 1. 基準電位変動回路を基準にみた等価回路の例を示す図。The figure which shows the example of the equivalent circuit seeing on the basis of the reference electric potential fluctuation circuit. 図6(A)、図6(B)は、GCAの構成例の回路図。6A and 6B are circuit diagrams of configuration examples of the GCA. 図4のコンパレータの構成例の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of a configuration example of the comparator in FIG. 4. 図4のコンパレータの他の構成例の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of another configuration example of the comparator in FIG. 4. 図4のコンパレータの更に別の構成例の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of still another configuration example of the comparator of FIG. 図10(A)は図9のアナログ制御ロジック部の構成例の回路図。図10(B)は図10(A)のアナログ制御ロジック部の動作例のタイミング図。FIG. 10A is a circuit diagram of a configuration example of the analog control logic unit of FIG. FIG. 10B is a timing diagram of an operation example of the analog control logic unit in FIG. 図9の出力回路部の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the output circuit part of FIG. 図1の基準電位変動回路の構成例の図。FIG. 2 is a diagram of a configuration example of a reference potential fluctuation circuit in FIG. 1. 切替パルスの説明図。Explanatory drawing of a switching pulse. 図1のパルス発生回路の構成例のブロック図。The block diagram of the structural example of the pulse generation circuit of FIG. 図14のパワーオンリセット回路の説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram of the power-on reset circuit in FIG. 14. 図16(A)〜図16(D)は、図14の切替パルス発生回路の説明図。FIGS. 16A to 16D are explanatory diagrams of the switching pulse generation circuit of FIG. 図17(A)〜図17(B)は、図14のスイッチ制御回路の説明図。17A to 17B are explanatory diagrams of the switch control circuit of FIG. 図18(A)、図18(B)は、本実施形態の変形例の基準電位変動回路の構成例を示す図。18A and 18B are diagrams showing a configuration example of a reference potential fluctuation circuit according to a modification of the present embodiment. 本実施形態における振動型ジャイロセンサの構成例のブロック図。The block diagram of the structural example of the vibration type gyro sensor in this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 発振駆動回路、 12 振動子、 12a 駆動振動部、
12b、12c 駆動検出部、 14 励振手段、 20 GCA、
30 電流電圧変換器、 40 AGC回路、 42 全波整流器、
44 発振検出器、 46 積分器、 50 コンパレータ、 60 HPF、
70 基準電位変動回路、 72、74 セレクタ、 80 パルス発生回路、
90 スリープモード設定レジスタ、 100 振動型ジャイロセンサ、
120 アナログ制御ロジック部、 122 出力回路部、 200 発振回路、
300 検出回路、 310 交流増幅回路、 312A、312B 交流増幅器、
314 加算器、 320 移相器、 330 同期検波器、 340 LPF、
350 0点調整器、 400 パワーオンリセット回路、
410 切替パルス発生回路、 420 スイッチ制御回路、 DLY ディレイ信号、
PLSA、PLS パルス信号、 POR パワーオンリセット信号、
PSW 切替パルス、 SW1〜SW3 第1〜第3のスイッチ素子、
SLEEP スリープ制御信号、 SWCTL、SWCTL# スイッチ制御信号、
VBH 基準電位、 VCTL 制御信号
10 oscillation drive circuit, 12 transducers, 12a drive oscillation unit,
12b, 12c drive detection unit, 14 excitation means, 20 GCA,
30 current-voltage converter, 40 AGC circuit, 42 full-wave rectifier,
44 oscillation detector, 46 integrator, 50 comparator, 60 HPF,
70 reference potential fluctuation circuit, 72, 74 selector, 80 pulse generation circuit,
90 sleep mode setting register, 100 vibration type gyro sensor,
120 analog control logic unit, 122 output circuit unit, 200 oscillation circuit,
300 detection circuit, 310 AC amplifier circuit, 312A, 312B AC amplifier,
314 adder, 320 phase shifter, 330 synchronous detector, 340 LPF,
350 0-point adjuster, 400 power-on reset circuit,
410 switching pulse generation circuit, 420 switch control circuit, DLY delay signal,
PLSA, PLS pulse signal, POR power-on reset signal,
PSW switching pulse, SW1 to SW3, first to third switch elements,
SLEEP sleep control signal, SWCTL, SWCTL # switch control signal,
VBH reference potential, VCTL control signal

Claims (19)

振動子に励振される駆動振動及び測定すべき物理量に基づいて前記振動子から出力される検出信号を同期検波した出力信号を用いて物理量を測定するのに際して、前記振動子と発振ループを形成し、該振動子に駆動振動を励振するための駆動装置であって、
前記振動子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、
前記発振ループ内の発振振幅を制御して前記振動子に駆動振動を励振するゲインコントロールアンプと、
前記発振ループ内で前記電流電圧変換器と前記ゲインコントロールアンプとの間に設けられたハイパスフィルタとを含み、
前記ハイパスフィルタの基準電位を変化させて前記振動子に駆動振動を励振した後に、前記基準電位を固定して前記振動子に駆動振動を励振することを特徴とする駆動装置。
When measuring a physical quantity using an output signal obtained by synchronously detecting a detection signal output from the vibrator based on a drive vibration excited by the vibrator and a physical quantity to be measured, an oscillation loop is formed with the vibrator. A drive device for exciting drive vibration to the vibrator,
A current-voltage converter for converting a current flowing through the vibrator into a voltage;
A gain control amplifier that controls the oscillation amplitude in the oscillation loop to excite drive vibration in the vibrator;
A high-pass filter provided between the current-voltage converter and the gain control amplifier in the oscillation loop,
A drive apparatus characterized by exchanging drive vibration to the vibrator by changing a reference potential of the high-pass filter, and then exciting drive vibration to the vibrator by fixing the reference potential.
請求項1において、
前記発振ループ内の信号に基づいて前記同期検波の参照信号を生成するコンパレータを含み、
前記ハイパスフィルタの基準電位を変化させる発振起動時には、前記電流電圧変換器、前記ハイパスフィルタ、前記コンパレータ及び前記振動子を含む発振ループ内で前記振動子に駆動振動を励振し、
発振定常状態では、前記電流電圧変換器、前記ハイパスフィルタ、前記ゲインコントロールアンプ及び前記振動子を含む発振ループ内で前記振動子に駆動振動を励振することを特徴とする駆動装置。
In claim 1,
A comparator that generates a reference signal for the synchronous detection based on a signal in the oscillation loop;
At the time of oscillation start to change the reference potential of the high-pass filter, drive vibration to the vibrator in an oscillation loop including the current-voltage converter, the high-pass filter, the comparator and the vibrator,
In a steady oscillation state, a driving device excites driving vibration in the vibrator in an oscillation loop including the current-voltage converter, the high-pass filter, the gain control amplifier, and the vibrator.
請求項2において、
通常動作を行うための第1の動作モードに設定された状態では、前記基準電位を変化させて前記振動子に駆動振動を励振した後に、前記基準電位を固定して前記振動子に駆動振動を励振し、
スリープ動作を行うための第2の動作モードに設定された状態では、前記電流電圧変換器、前記ハイパスフィルタ、前記コンパレータ及び前記振動子を含む発振ループ内で前記振動子に駆動振動を励振することを特徴とする駆動装置。
In claim 2,
In the state set to the first operation mode for performing the normal operation, the reference potential is changed to excite the driving vibration in the vibrator, and then the reference potential is fixed and the driving vibration is applied to the vibrator. Excited,
In a state where the second operation mode for performing the sleep operation is set, driving vibration is excited in the vibrator in an oscillation loop including the current-voltage converter, the high-pass filter, the comparator, and the vibrator. A drive device characterized by the above.
請求項3において、
前記発振ループ内の振動子に流れる電流に基づいて前記ゲインコントロールアンプのゲインを制御するゲイン制御回路を含み、
前記第2の動作モードに設定された状態では、前記コンパレータの動作をディセーブル状態に設定することなく、前記ゲインコントロールアンプ及び前記ゲイン制御回路の動作をディセーブル状態に設定することを特徴とする駆動装置。
In claim 3,
A gain control circuit for controlling the gain of the gain control amplifier based on a current flowing through a vibrator in the oscillation loop;
In the state set to the second operation mode, the operations of the gain control amplifier and the gain control circuit are set to a disabled state without setting the operation of the comparator to a disabled state. Drive device.
請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへの切り替えタイミングを基準に開始される所定期間だけ、前記ハイパスフィルタの基準電位を変化させることを特徴とする駆動装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
A driving device that changes the reference potential of the high-pass filter only for a predetermined period that is started with reference to the switching timing from the second operation mode to the first operation mode.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記ゲインコントロールアンプの出力の極性と前記コンパレータの出力の極性とが同一であることを特徴とする駆動装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The drive device characterized in that the polarity of the output of the gain control amplifier is the same as the polarity of the output of the comparator.
請求項1乃至6のいずれかにおいて、
発振起動時において、複数の電圧レベルの中から選択された1つの電圧レベルを前記基準電位として前記ハイパスフィルタに供給する基準電位変動回路と、
前記基準電位として出力する電圧レベルを選択するための切替パルスを発生させるパルス発生回路とを含み、
前記パルス発生回路が、
前記切替パルスを所定期間だけ出力することを特徴とする駆動装置。
In any one of Claims 1 thru | or 6.
A reference potential fluctuation circuit for supplying one voltage level selected from a plurality of voltage levels to the high-pass filter as the reference potential when starting oscillation;
A pulse generation circuit for generating a switching pulse for selecting a voltage level to be output as the reference potential,
The pulse generation circuit is
A drive device that outputs the switching pulse only for a predetermined period.
請求項7において、
前記所定期間の開始タイミングが、
前記駆動装置のパワーオンリセットの開始タイミングであることを特徴とする駆動装置。
In claim 7,
The start timing of the predetermined period is
The drive device according to claim 1, wherein the drive device has a power-on reset start timing.
請求項7又は8において、
前記所定期間の終了タイミングが、
前記発振ループ内の信号が所定の閾値レベルを超えたことが検出されたタイミング、又は前記所定期間の開始タイミングを基準に所定のカウント数をカウントしたことが検出されたタイミングであることを特徴とする駆動装置。
In claim 7 or 8,
The end timing of the predetermined period is
It is a timing at which it is detected that a signal in the oscillation loop exceeds a predetermined threshold level, or a timing at which a predetermined number of counts is detected based on a start timing of the predetermined period, To drive.
請求項7乃至9のいずれかにおいて、
前記パルス発生回路が、
パワーオンリセット信号を生成するパワーオンリセット回路と、
所定の期間内に前記パワーオンリセット信号に基づいて1又は複数のパルスを生成させる切替パルス生成回路とを含み、
前記切替パルス生成回路が、
各ディレイユニットが、入力信号に基づいてパルスを発生させる複数のディレイユニットを有し、各ディレイユニットが発生したパルスの論理和演算結果を出力し、
前記パワーオンリセット信号の変化タイミングを基準に、前記発振ループ内の信号が所定の閾値レベルを超えたことを示す検出結果信号の変化タイミングまでの期間に、前記切替パルスを出力することを特徴とする駆動装置。
In any of claims 7 to 9,
The pulse generation circuit is
A power-on reset circuit for generating a power-on reset signal;
A switching pulse generation circuit that generates one or a plurality of pulses based on the power-on reset signal within a predetermined period,
The switching pulse generating circuit is
Each delay unit has a plurality of delay units that generate pulses based on the input signal, and outputs a logical OR operation result of the pulses generated by each delay unit,
The switching pulse is output during a period until a change timing of a detection result signal indicating that a signal in the oscillation loop exceeds a predetermined threshold level with reference to a change timing of the power-on reset signal. To drive.
請求項1乃至10のいずれかにおいて、
前記基準電位を変化させる期間における該基準電位の変動振幅が、
前記コンパレータ又は前記ゲインコントロールアンプの入力オフセット電圧の振幅より大きいことを特徴とする駆動装置。
In any one of Claims 1 thru | or 10.
The fluctuation amplitude of the reference potential during the period of changing the reference potential is
A driving apparatus characterized by being larger than an amplitude of an input offset voltage of the comparator or the gain control amplifier.
請求項1乃至11のいずれかにおいて、
前記ハイパスフィルタが、
前記電流電圧変換器の出力と前記コンパレータの入力又は前記ゲインコントロールアンプの入力との間に挿入された容量素子と、
一端に前記基準電位が供給され、他端に前記コンパレータの入力又は前記ゲインコントロールアンプの入力が接続される抵抗素子とを含むことを特徴とする駆動装置。
In any one of Claims 1 thru | or 11,
The high pass filter is
A capacitive element inserted between the output of the current-voltage converter and the input of the comparator or the input of the gain control amplifier;
A driving device comprising: a resistance element having one end supplied with the reference potential and the other end connected to the input of the comparator or the input of the gain control amplifier.
請求項12において、
前記容量素子の容量値をC、前記抵抗素子の抵抗値をR、前記基準電位の変動振幅をΔVとした場合に、
前記コンパレータの入力オフセット電圧又は前記ゲインコントロールアンプの入力オフセット電圧であるVxが、ΔV/((1+(ω×C×R)1/2より小さいことを特徴とする駆動装置。
In claim 12,
When the capacitance value of the capacitive element is C, the resistance value of the resistive element is R, and the fluctuation amplitude of the reference potential is ΔV,
Vx which is an input offset voltage of the comparator or an input offset voltage of the gain control amplifier is smaller than ΔV / ((1+ (ω × C × R) 2 ) 1/2 .
請求項11乃至13のいずれかにおいて、
発振定常状態における前記基準電位をV0とした場合、
前記基準電位を変化させる期間では、
前記基準電位が、
V0より高電位の電圧V4と該V0より低電位の電圧V3とを交互に切り替えた電位であることを特徴とする駆動装置。
In any of claims 11 to 13,
When the reference potential in the steady oscillation state is V0,
In the period for changing the reference potential,
The reference potential is
A driving device characterized in that a voltage V4 having a higher potential than V0 and a voltage V3 having a lower potential than V0 are alternately switched.
請求項11乃至13のいずれかにおいて、
発振定常状態における前記基準電位をV0とした場合、
前記基準電位を変化させる期間では、
前記基準電位が、
V0と該V0より高電位の電圧V4とを交互に切り替えた電位であることを特徴とする駆動装置。
In any of claims 11 to 13,
When the reference potential in the steady oscillation state is V0,
In the period for changing the reference potential,
The reference potential is
A driving device characterized in that it is a potential obtained by alternately switching V0 and a voltage V4 having a higher potential than V0.
請求項11乃至13のいずれかにおいて、
発振定常状態における前記基準電位をV0とした場合、
前記基準電位を変化させる期間では、
前記基準電位が、
V0と該V0より低電位の電圧V3とを交互に切り替えた電位であることを特徴とする駆動装置。
In any of claims 11 to 13,
When the reference potential in the steady oscillation state is V0,
In the period for changing the reference potential,
The reference potential is
A driving device characterized in that it is a potential obtained by alternately switching V0 and a voltage V3 having a lower potential than V0.
振動子に励振される駆動振動及び測定すべき物理量に基づいて前記振動子から出力される検出信号に対応した物理量を測定するための物理量測定装置であって、
振動子と、
前記振動子に駆動振動を励振する請求項1乃至16のいずれか記載の駆動装置と、
前記検出信号に基づいて前記物理量に対応した出力信号を検出する検出装置とを含み、
前記検出装置が、
前記発振ループ内の信号に基づいて前記同期検波の参照信号を生成するコンパレータの出力に基づき、前記検出信号を同期検波する同期検波器を含むことを特徴とする物理量測定装置。
A physical quantity measuring device for measuring a physical quantity corresponding to a detection signal output from the vibrator based on a drive vibration excited by the vibrator and a physical quantity to be measured,
A vibrator,
The drive device according to any one of claims 1 to 16, wherein drive vibration is excited in the vibrator;
A detection device that detects an output signal corresponding to the physical quantity based on the detection signal,
The detection device is
A physical quantity measuring apparatus comprising: a synchronous detector that synchronously detects the detection signal based on an output of a comparator that generates a reference signal for the synchronous detection based on a signal in the oscillation loop.
請求項17において、
前記検出装置が、
前記コンパレータの出力と前記検出信号との位相を調整するための移相器を含むことを特徴とする物理量測定装置。
In claim 17,
The detection device is
A physical quantity measuring apparatus comprising a phase shifter for adjusting a phase between the output of the comparator and the detection signal.
請求項17又は18記載の物理量測定装置を含むことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the physical quantity measuring device according to claim 17 or 18.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010190766A (en) * 2009-02-19 2010-09-02 Seiko Epson Corp Oscillation drive device, physical quantity measurement device and electronic apparatus
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