JP2012215503A - センサ駆動回路、及びそれを用いた物理量センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度特性f(T)を有する振動子に対して、励振レベルを1/f(T)で変化させる補償を行う。制御回路108は温度電圧生成回路110からf(T)で変化する電圧Vtempを入力され、温度に依存しない基準電流を供給される可変抵抗回路106の抵抗値を制御して電圧降下をVtempに一致させる。可変抵抗回路106と同一構成の可変抵抗回路104は制御回路108の制御信号によりf(T)に応じた抵抗温度特性を与えられる。反転増幅回路102は励振レベルに応じたモニタ電圧を入力され、発振信号を増幅する可変利得増幅回路42のゲインを制御する。反転増幅回路102の反転入力端子には可変抵抗回路104が接続され、1/f(T)に応じて変化する補正電流Icをモニタ電流Imから減じる。
【選択図】図2
Description
Iout=gm・Vin ・・・(1)
である。OTA120,122はそれぞれ電流出力端子が差動入力端子(+)と短絡されており、差動入力端子間の電圧Vと電流Iとに次式の関係が成り立つ。なお、本実施形態では、OTA120,122は差動入力端子(+)に引き込む向きに電流Iが流れるように構成されている。
I=gm・V
Rv2=Vtemp/Iref ・・・(2)
Ir(1)/Vt(1,T0)=Ir(2)/Vt(2,T0)=Ir(3)/Vt(3,T0) ・・・(3)
となるようにトランジスタM5〜M7が設計される。
Im−Ic=If ・・・(4)
Vm/Ri+Vss/Rv=−Vo/Rf ・・・(5)
Vm ∝ Rv−1・・・(6)
となる。よって、Rvの温度特性を検出系の温度特性f(T)に合わせれば、Vmで表される振動子30の励振レベルについてf(T)に反比例する温度特性g(T)を与えることができ、ジャイロスコープ20の角速度出力S9における温度依存性を打ち消すことができる。
Claims (10)
- 振動子を備えたセンサ部と共に帰還型発振回路を構成し、発振信号により前記振動子を励振し駆動するセンサ駆動回路であって、
前記発振回路において前記発振信号を増幅する可変利得増幅部と、
前記可変利得増幅部の利得を制御して前記発振信号の振幅をフィードバック制御する振幅制御信号を生成する利得制御部と、を有し、
前記利得制御部は、前記発振信号の振幅が前記センサ部の検出感度の温度特性に反比例するように前記振幅制御信号を生成すること、
を特徴とするセンサ駆動回路。 - 請求項1に記載のセンサ駆動回路において、
前記利得制御部は、温度変化に対して前記センサ部の検出感度の温度特性に相当する特性で抵抗値を制御される抵抗回路を用いて前記振幅制御信号を生成すること、を特徴とするセンサ駆動回路。 - 請求項2に記載のセンサ駆動回路において、
前記利得制御部は、
前記抵抗回路を用いて、前記抵抗値の逆数に比例した補正電流を生成する補正電流生成手段と、
前記発振信号の振幅に応じたモニタ電流を生成し、当該モニタ電流と前記補正電流とに基づいて前記振幅制御信号を生成する振幅制御信号生成手段と、
を有することを特徴とするセンサ駆動回路。 - 請求項3に記載のセンサ駆動回路において、
前記振幅制御信号生成手段は、前記発振信号の振幅に応じたモニタ電圧を入力され前記振幅制御信号を出力する、演算増幅器を用いた反転増幅回路を有し、
前記補正電流生成手段は、一方端子を前記演算増幅器の反転入力端子に接続され、他方端子を前記モニタ電圧とは逆極性の基準電圧を与える基準電圧源に接続された前記抵抗回路を有すること、
を特徴とするセンサ駆動回路。 - 請求項2から請求項4のいずれか1つに記載のセンサ駆動回路において、
前記抵抗回路は、その抵抗値を前記センサ部の検出感度の温度特性に応じた直線的な特性で変化させること、を特徴とするセンサ駆動回路。 - 請求項2から請求項5のいずれか1つに記載のセンサ駆動回路において、
前記抵抗回路であって抵抗値を電圧制御可能な構成を有する第1の可変抵抗回路と、
前記第1の可変抵抗回路の抵抗値を制御する抵抗制御部と、を有し、
前記抵抗制御部は、
抵抗値を電圧制御可能であって、共通の抵抗制御電圧での当該抵抗値と前記第1の可変抵抗回路の抵抗値とが一定比となる構成を有し、基準電流源から温度に対し一定に保たれる基準電流が流れる第2の可変抵抗回路と、
前記第1及び第2の可変抵抗回路に共通の前記抵抗制御電圧を供給しそれらの抵抗値を制御する制御回路と、
温度に対して互いに異なる傾きで直線的に変化する複数の温度電圧を生成する温度電圧生成回路と、
前記複数の温度電圧のうち任意の1つを選択でき、前記センサ部の検出感度の温度特性に基づいて選択される特定温度電圧を前記制御回路へ出力する温度電圧選択回路と、
を有し、
前記制御回路は、前記第2の可変抵抗回路での前記基準電流による電圧降下を前記特定温度電圧に一致させる前記抵抗制御電圧を生成すること、
を特徴とするセンサ駆動回路。 - 請求項6に記載のセンサ駆動回路において、
前記複数の温度電圧と対応させて複数の前記基準電流源を備えた基準電流生成回路と、
前記複数の基準電流のうち任意の1つを選択でき、前記特定温度電圧と対応させて選択される前記基準電流を前記第2の可変抵抗回路へ供給する基準電流選択回路と、を有し、
前記複数の基準電流源それぞれが出力する前記基準電流は、当該基準電流源に対応する前記温度電圧の所定の温度での値に比例した大きさに設定されていること、
を特徴とするセンサ駆動回路。 - 請求項7に記載のセンサ駆動回路において、
前記温度電圧生成回路は、前記複数の温度電圧の一つとして前記温度に対して一定に保たれる定電圧を生成し、
前記基準電流生成回路の前記各基準電流源は、前記定電圧に基づいて前記基準電流を生成すること、
を特徴とするセンサ駆動回路。 - 請求項6から請求項8のいずれか1つに記載のセンサ駆動回路において、
前記温度電圧生成回路は、
バンドギャップ基準回路を用いて絶対温度に比例する温度電流を生成する回路と、
複数の分圧点を有し、前記温度電流を入力され前記複数の温度電圧を出力する抵抗分割回路と、
を有することを特徴とするセンサ駆動回路。 - 励振状態にて検知対象とする物理量を検出する振動子を備え、前記検出感度が励振レベルに比例すると共に前記温度に対して直線的に変化するセンサ部と、
請求項1から請求項9のいずれか1つに記載のセンサ駆動回路と、
前記センサ部が出力する検出信号を信号処理して前記物理量に応じた出力信号を生成する検出回路と、
を有する物理量センサ。
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