JP2011007652A

JP2011007652A - 慣性センサ

Info

Publication number: JP2011007652A
Application number: JP2009151956A
Authority: JP
Inventors: Isao Hattori; 勲服部; Takeshi Uemura; 猛植村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】本発明は、慣性センサにおける不要信号の除去率を向上させることを目的とする。
【解決手段】そして、この目的を達成するために本発明は、駆動信号を出力する駆動回路１１と、前記駆動回路１１からの駆動信号が入力される検知素子１２と、前記検知素子１２から応答信号を抽出し出力する検出回路１３と、前記検出回路１３からの応答信号が入力されるとともに前記応答信号からセンス信号を抽出する同期検波回路１４と、前記同期検波回路１４からのセンス信号を平滑化する平滑回路１５と、前記平滑回路１５からの出力信号を出力する出力端子１６とを備え、前記同期検波回路１４よりも前段に位相調整回路１７を設けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種電子機器等に用いられる慣性センサに関するものである。

従来この種の慣性センサは、図５に示すごとく、駆動信号を出力する駆動回路１と、前記駆動回路１からの駆動信号が入力される検知素子２と、前記検知素子２から応答信号を抽出し出力する検出回路３と、前記検出回路３からの応答信号が入力されるとともに前記応答信号からセンス信号を抽出する同期検波回路４と、前記同期検波回路４からのセンス信号を平滑化する平滑回路５と、この平滑回路５からの出力信号を出力する出力端子６とを備え、前記同期検波回路４と前記平滑回路５との間に位相調整回路７を設ける構成としていた。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００８−１４９３２号公報

このような従来の慣性センサでは、不要信号の除去率が低いことが問題となっていた。

すなわち、上記従来の構成においては、検出回路３からの出力時において、図６に示すごとく、破線に示す応答信号とともに実線で示す不要信号が出力されており、且つこの不要信号が応答信号と９０度を超える、あるいは９０度未満の位相ずれを有しているような場合、図５において示した同期検波回路４において同期検波を行う際においても、図７に示すごとく、実線で示す不要信号は破線で示す応答信号と９０度を超える、あるいは９０度未満の位相ずれを有したままであり、その後、位相調整回路７にて位相調整を行ったとしても、平滑回路５において平滑化される際には、図８に示すごとく、不要信号が除去されず、出力されてしまっていた。

そこで本発明は、慣性センサにおける不要信号の除去率を向上させることを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、駆動信号を出力する駆動回路と、前記駆動回路からの駆動信号が入力される検知素子と、前記検知素子から応答信号を抽出し出力する検出回路と、前記検出回路からの応答信号が入力されるとともに前記応答信号からセンス信号を抽出する同期検波回路と、前記同期検波回路からのセンス信号を平滑化する平滑回路と、前記平滑回路からの出力信号を出力する出力端子とを備え、前記同期検波回路よりも前段に位相調整回路を設けたものである。

この構成により、前記同期検波回路において同期検波を行う前に、不要信号の位相調整を行うことが可能となるため、応答信号と略９０度の位相ずれを有するよう不要信号を調整することができる。そして、応答信号と略９０度の位相ずれを有する不要信号が前記同期検波回路に入力されると、位相が略９０度と略２７０度のところで折り返されるため、出力レベル０ラインを境にしたプラス側、マイナス側の出力の積分値を略等しくすることができ、その結果として、平滑回路において、不要信号の除去率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１における慣性センサを示す電気回路図本発明の実施の形態１の慣性センサにおける検出回路の出力波形図本発明の実施の形態１の慣性センサにおける同期検波回路の出力波形図本発明の実施の形態１の慣性センサにおける平滑回路の出力波形図従来の慣性センサを示す電気回路図従来の慣性センサにおける検出回路の出力波形図従来の慣性センサにおける同期検波回路の出力波形図従来の慣性センサにおける平滑回路の出力波形図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における慣性センサについて図面を参照しながら説明する。

本実施の形態における慣性センサは、図１に示すごとく、駆動信号を出力する駆動回路１１と、前記駆動回路１１からの駆動信号が入力される検知素子１２と、前記検知素子１２から応答信号を抽出し出力する検出回路１３と、前記検出回路１３からの応答信号が入力されるとともに前記応答信号からセンス信号を抽出する同期検波回路１４と、前記同期検波回路１４からのセンス信号を平滑化する平滑回路１５と、前記平滑回路１５からの出力信号を出力する出力端子１６とを備え、前記同期検波回路１４よりも前段に位相調整回路１７を設けたものである。

より具体的には、前記検知素子１２からの前記応答信号は第１の応答信号と第２の応答信号とを有し、前記検出回路１３は、前記第１の応答信号が入力される第１の増幅器１３Ａと、前記第２の応答信号が入力される第２の増幅器１３Ｂと、前記第１、第２の増幅器１３Ａ、１３Ｂの差動を出力する差動回路１３Ｃとを有する構成としている。

また、駆動回路１１は、検知素子１２へ駆動信号を出力するＡＧＣ回路１１Ａと、前記検知素子１２からのモニタ信号を前記ＡＧＣ回路１１Ａにフィードバックする第３の増幅器１１Ｂと、この第３の増幅器１１Ｂと前記同期検波回路１４との間に介在されたコンパレータ１１Ｃとを有する構成としている。

ここで、このコンパレータ１１Ｃは、前記同期検波回路１４へ入力される検波ＣＬＫを生成している。

さらに、平滑回路１５と出力端子１６との間には、フィルタ１８と、第４の増幅器１９とを介在させた構成としている。

ここで、このフィルタ１８は、所望のセンサ応答性を得るために任意のカットオフ周波数を設定するフィルタであり、また出力ノイズ低減のために用いられる。

また、第４の増幅器１９は、前記増幅器１３Ａ、１３Ｂ及び差動回路１３Ｃで増幅度が足りない分を更に増幅し、所望の出力感度を得るために用いられる。

このような構成により、不要信号の除去率を向上させることができるのである。以下、その理由について説明する。

まず、前記同期検波回路１４において同期検波を行う前に、不要信号の位相調整を行うことが可能となるため、図２に示すごとく、破線で示す応答信号と略９０度の位相ずれを有するように、実線で示す不要信号の位相を調整することができる。

次に、応答信号と略９０度の位相ずれを有する不要信号が前記同期検波回路１４に入力されると、図３に示すごとく、実線で示す不要信号が、その位相が略９０度と略２７０度のところで折り返されるため、出力レベル０ラインを境にしたプラス側、マイナス側の出力の積分値を略等しくすることができる。

そして、前記同期検波回路１４を通過した不要信号が平滑回路１５において平滑化されると、図４に示すごとく、出力レベル０ラインを境にした、不要信号のプラス側とマイナス側の出力値を相殺させることができ、その結果として、不要信号の除去率を向上させることができるのである。

なお、本実施の形態においては、図１に示すごとく、位相調整回路１７を差動回路１３Ｃと同期検波回路１４との間に介在させる構成として説明したが、その他、コンパレータ１１Ｃと同期検波回路１４との間や、第３の増幅器１１Ｂとコンパレータ１１Ｃとの間など、同期検波回路１４よりも前段側に位相調整回路１７を設ける構成であれば、同様の効果を奏することができる。

さらに、位相調整回路１７を駆動回路１１内における第３の増幅器１１Ｂ内に設ける構成とすると、回路全体の小型化を図ることができ望ましい。具体的な構成としては、スイッチとコンデンサとの直列体、あるいは並列体を第３の増幅器１１Ｂに並列接続させる構成とすることにより、前記第３の増幅器１１Ｂに位相調整機能を付加する、即ち、当該位相調整回路１７を第３の増幅器１１Ｂ内に設けることが可能である。

また、同様に位相調整回路１７を検出回路１３内における第１、第２の増幅器１３Ａ、１３Ｂに設ける構成とする、あるいは、差動回路１３Ｃ内に設ける構成とすることにより、回路全体の小型化を図ることができるという効果を奏することができる。

本発明の慣性センサは、不要信号の除去率を向上させることができるという効果を有し、デジタルカメラ、カーナビゲーション等の各種電子機器や自動車において有用である。

１１駆動回路
１２検知素子
１３検出回路
１４同期検波回路
１５平滑回路
１６出力端子
１７位相調整回路

Claims

駆動信号を出力する駆動回路と、
前記駆動回路からの駆動信号が入力される検知素子と、
前記検知素子から応答信号を抽出し出力する検出回路と、
前記検出回路からの応答信号が入力されるとともに
前記応答信号からセンス信号を抽出する同期検波回路と、
前記同期検波回路からのセンス信号を平滑化する平滑回路と、
前記平滑回路からの出力信号を出力する出力端子とを備え、
前記同期検波回路よりも前段に位相調整回路を設けた
慣性センサ。
前記応答信号は第１の応答信号と第２の応答信号とを有し、
前記検出回路は、
前記第１の応答信号が入力される第１の増幅器と
前記第２の応答信号が入力される第２の増幅器と
前記第１、第２の増幅器の差動を出力する差動回路とを有する
請求項１に記載の慣性センサ。
前記位相調整回路が前記第１、第２の増幅器内に設けられた
請求項２に記載の慣性センサ。
前記位相調整回路が前記差動回路内に設けられた
請求項２に記載の慣性センサ。
前記駆動回路が第３の増幅器を有し、
前記第３の増幅器からの出力を用いて
前記同期検波回路において前記応答信号から前記センス信号を抽出し、
前記位相調整回路が前記第３の増幅器内に設けられた
請求項１に記載の慣性センサ。