JP2018009916A - 整流回路、駆動回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】ジャイロセンサー等の物理量検出装置の駆動回路の自動利得制御回路に用いられる、低消費電力動作を選択可能な整流回路を提供する。【解決手段】駆動回路２０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１、ローパスフィルター２２、ハイパスフィルター２３、コンパレーター２４、整流回路２５、比較判定回路２６、コンパレーター２７を含んで構成されており、整流回路２５は、入力信号を全波整流して出力する全波整流回路として機能するか前記入力信号を半波整流して出力する半波整流回路として機能するかを、制御信号によって切り換え可能とした。【選択図】図５

Description

本発明は、整流回路、駆動回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体に関する。

現在、様々なシステムや電子機器において、加速度を検出する加速度センサーや角速度を検出するジャイロセンサー等、種々の物理量を検出可能な物理量検出装置が広く利用されている。

例えば、特許文献１には、圧電素子からの出力信号を増幅するカレントアンプと、カレントアンプの出力信号をバンドパスフィルターに入力し、バンドパスフィルターからの出力信号を整流し直流電圧を得る全波整流回路と、全波整流回路からの出力信号の値に応じてバンドパスフィルターからの出力信号に対する増幅度が変化する自動利得制御回路と、自動利得制御回路からの出力信号の値に応じて圧電素子を駆動するドライバと、を有する駆動回路を備えた角速度センサーが開示されている。

特開２０００−００２５４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の角速度センサーのように、従来の物理量検出装置では、駆動回路において全波整流動作が必要なため、消費電流が増大し、低消費電力化の要求に応えることが難しい場合もあった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、低消費電力動作を選択可能な整流回路及び駆動回路を提供することができる。本発明のいくつかの態様によれば、当該駆動回路を用いた物理量検出装置を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該物理量検出装置を用いた電子機器及び移動体を提供することができる。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る整流回路は、入力信号を全波整流して出力する全波整流回路として機能するか前記入力信号を半波整流して出力する半波整流回路として機能するかを、制御信号によって切り換え可能である。

本適用例に係る整流回路によれば、全波整流回路として機能するように制御信号が設定された場合には出力信号の電圧精度が向上し、半波整流回路として機能するように制御信号が設定された場合には、全波整流に必要な入力信号の反転増幅動作が必要ないので消費電力が低減する。このように、本適用例に係る整流回路によれば、高精度動作又は低消費電力動作を選択可能である。

［適用例２］
上記適用例に係る整流回路は、前記入力信号を閾値電圧と比較するコンパレーターと、前記入力信号が入力される反転増幅回路と、前記制御信号に基づいて、前記反転増幅回路の出力信号及び第１の基準電圧のいずれか一方を選択して出力する第１の選択回路と、前記コンパレーターの出力信号に基づいて、前記入力信号及び前記第１の選択回路の出力信号のいずれか一方を選択して出力する第２の選択回路と、を含んでもよい。

本適用例に係る整流回路は、第１の選択回路が反転増幅回路の出力信号を選択して出力するように制御信号が設定されることにより全波整流回路として機能し、第１の選択回路が第１の基準電圧を選択して出力するように制御信号が設定されることにより半波整流回路として機能する。そして、本適用例に係る整流回路によれば、全波整流回路として機能する場合には反転増幅回路が動作して出力信号の電圧精度が向上し、半波整流回路として機能する場合には反転増幅回路を動作させる必要がないので消費電力が低減する。このように、本適用例に係る整流回路によれば、高精度動作又は低消費電力動作を選択可能である。

［適用例３］
本適用例に係る駆動回路は、上記のいずれかの整流回路と、前記整流回路の出力信号を積分して得られる電圧が第２の基準電圧よりも高いか低いかを判定する比較判定回路と、前記比較判定回路の判定結果に基づいて振幅が調整された駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、を含む。

本適用例に係る駆動回路によれば、整流回路が入力信号を全波整流して出力する場合には駆動信号の電圧精度が向上し、整流回路が入力信号を半波整流して出力する場合には、全波整流に必要な入力信号の反転増幅動作が必要ないので消費電力が低減する。このように、本適用例に係る駆動回路によれば、高精度動作又は低消費電力動作を選択可能である。

［適用例４］
上記適用例に係る駆動回路において、前記整流回路が全波整流回路として機能する場合よりも前記整流回路が半波整流回路として機能する場合の方が、前記第２の基準電圧が低くてもよい。

本適用例に係る駆動回路では、整流回路が半波整流回路として機能する場合は、全波整流回路として機能する場合よりも整流回路の出力電圧が低くなる。従って、本適用例に係る駆動回路によれば、整流回路が半波整流回路として機能する場合は、全波整流回路として機能する場合よりも第２の基準電圧を低くすることにより、整流回路が全波整流回路として機能する場合と半波整流回路として機能する場合との比較判定回路の判定結果の差が小さくなるので、駆動信号の振幅差を小さくすることができる。

［適用例５］
上記適用例に係る駆動回路は、第１の抵抗を有する基準電圧回路を含み、前記整流回路が全波整流回路として機能する場合よりも前記整流回路が半波整流回路として機能する場合の方が、前記第１の抵抗を流れる電流が小さく、前記第２の基準電圧は、前記第１の抵抗の一端の電圧であってもよい。

本適用例に係る駆動回路によれば、基準電圧回路において、第１の抵抗を流れる電流を可変にすることで、簡単な構成によって第２の基準電圧を可変させることができる。

［適用例６］
上記適用例に係る駆動回路において、前記整流回路が全波整流回路として機能する場合よりも前記整流回路が半波整流回路として機能する場合の方が、前記比較判定回路のゲインが小さくてもよい。

本適用例に係る駆動回路では、整流回路が半波整流回路として機能する場合は、整流回路の出力信号に、全波整流回路として機能する場合よりも低い周波数成分の不要な信号成分が含まれる。従って、本適用例に係る駆動回路によれば、整流回路が半波整流回路として機能する場合は、全波整流回路として機能する場合よりも比較判定回路のゲインを小さくすることにより、整流回路が全波整流回路として機能する場合も半波整流回路として機能する場合も、比較判定回路において、整流回路の出力信号に含まれる不要な信号成分を同様に低減させることができる。

［適用例７］
上記適用例に係る駆動回路において、前記整流回路が全波整流回路として機能する場合よりも前記整流回路が半波整流回路として機能する場合の方が、前記比較判定回路のカットオフ周波数が低くてもよい。

本適用例に係る駆動回路では、整流回路が半波整流回路として機能する場合は、整流回路の出力信号に、全波整流回路として機能する場合よりも低い周波数成分の不要な信号成分が含まれる。従って、本適用例に係る駆動回路によれば、整流回路が半波整流回路として機能する場合は、全波整流回路として機能する場合よりも比較判定回路のカットオフ周波数を低くすることにより、整流回路が全波整流回路として機能する場合も半波整流回路として機能する場合も、比較判定回路において、整流回路の出力信号に含まれる不要な信号成分を同様に低減させることができる。

［適用例８］
本適用例に係る物理量検出装置は、上記のいずれかの駆動回路と、前記駆動信号によって駆動される物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて物理量信号を生成する検出回路と、を備えている。

本適用例に係る物理量検出装置によれば、高精度動作又は低消費電力動作を選択可能な駆動回路を備えているので、例えば、低消費電力動作が可能な物理量検出装置を実現することが可能である。

［適用例９］
本適用例に係る電子機器は、上記の物理量検出装置を備えている。

［適用例１０］
本適用例に係る移動体は、上記の物理量検出装置を備えている。

これらの適用例によれば、高精度動作又は低消費電力動作を選択可能な物理量検出装置を備えているので、例えば、低消費電力動作が可能な電子機器及び移動体を実現することが可能である。

本実施形態の物理量検出装置の機能ブロック図。 物理量検出素子の振動片の平面図。 物理量検出素子の動作について説明するための図。 物理量検出素子の動作について説明するための図。 第１実施形態における駆動回路の構成例を示す図。 基準電圧回路の構成例を示す図。 整流回路が全波整流回路として機能する場合の駆動回路における信号波形の一例を示す図。 整流回路が半波整流回路として機能する場合の駆動回路における信号波形の一例を示す図。 第２実施形態における駆動回路の構成例を示す図。 第３実施形態における駆動回路の構成例を示す図。 第４実施形態における駆動回路の構成例を示す図。 本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図。 電子機器の一例であるデジタルカメラを模式的に示す斜視図。 本実施形態の移動体の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施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全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下では、物理量として角速度を検出する物理量検出装置（角速度検出装置）を例にとり説明する。

１．物理量検出装置
１−１．第１実施形態
図１は、本実施形態の物理量検出装置の機能ブロック図である。本実施形態の物理量検出装置１は、物理量に関わるアナログ信号を出力する物理量検出素子（センサー素子）２と信号処理回路３を含んで構成されている。

物理量検出素子２は、駆動電極と検出電極が配置された振動片を有し、一般的に、振動片のインピーダンスをできるだけ小さくして発振効率を高めるために、振動片は気密性が確保されたパッケージに封止されている。本実施形態では、物理量検出素子２は、Ｔ型の２つの駆動振動腕を有するいわゆるダブルＴ型の振動片を有する。

図２は、本実施形態の物理量検出素子２の振動片の平面図である。物理量検出素子２は、例えば、Ｚカットの水晶基板により形成されたダブルＴ型の振動片を有する。水晶を材料とする振動片は、温度変化に対する共振周波数の変動が極めて小さいので、角速度の検出精度を高めることができるという利点がある。なお、図２におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は水晶の軸を示す。

図２に示すように、物理量検出素子２の振動片は、２つの駆動用基部１０４ａ、１０４ｂからそれぞれ駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂが＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。駆動振動腕１０１ａの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１２及び１１３が形成されており、駆動振動腕１０１ｂの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１３及び１１２が形成されている。駆動電極１１２、１１３は、それぞれ、図１に示した信号処理回路３のＤＳ端子，ＤＧ端子を介して駆動回路２０に接続される。

駆動用基部１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ−Ｘ軸方向と＋Ｘ軸方向に延びる連結腕１０５ａ、１０５ｂを介して矩形状の検出用基部１０７に接続されている。

検出振動腕１０２は、検出用基部１０７から＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。検出振動腕１０２の上面には検出電極１１４及び１１５が形成されており、検出振動腕１０２の側面には共通電極１１６が形成されている。検出電極１１４、１１５は、それぞれ、図１に示した信号処理回路３のＳ１端子，Ｓ２端子を介して検出回路３０に接続される。また、共通電極１１６は接地される。

駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの駆動電極１１２と駆動電極１１３との間に駆動信号として交流電圧が与えられると、図３に示すように、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは逆圧電効果によって矢印Ｂのように、２本の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端が互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動（励振振動）をする。

この状態で、物理量検出素子２の振動片にＺ軸を回転軸とした角速度が加わると、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは、矢印Ｂの屈曲振動の方向とＺ軸の両方に垂直な方向にコリオリの力を得る。その結果、図４に示すように、連結腕１０５ａ、１０５ｂは矢印Ｃで示すような振動をする。そして、検出振動腕１０２は、連結腕１０５ａ、１０５ｂの振動（矢印Ｃ）に連動して矢印Ｄのように屈曲振動をする。このコリオリ力に伴う検出振動腕１０２の屈曲振動と駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの屈曲振動（励振振動）とは位相が９０°ずれている。

ところで、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂが屈曲振動（励振振動）をするときの振動エネルギーの大きさ又は振動の振幅の大きさが２本の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂで等しければ、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの振動エネルギーのバランスがとれており、物理量検出素子２に角速度がかかっていない状態では検出振動腕１０２は屈曲振動しない。ところが、２つの駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの振動エネルギーのバランスがくずれると、物理量検出素子２に角速度がかかっていない状態でも検出振動腕１０２に屈曲振動が発生する。この屈曲振動は漏れ振動と呼ばれ、コリオリ力に基づく振動と同様に矢印Ｄの屈曲振動であるが、駆動信号とは同位相である。

そして、圧電効果によってこれらの屈曲振動に基づいた交流電荷が、検出振動腕１０２の検出電極１１４、１１５に発生する。ここで、コリオリ力に基づいて発生する交流電荷は、コリオリ力の大きさ（言い換えれば、物理量検出素子２に加わる角速度の大きさ）に応じて変化する。一方、漏れ振動に基づいて発生する交流電荷は、物理量検出素子２に加わる角速度の大きさに関係せず一定である。

なお、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端には、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂよりも幅の広い矩形状の錘部１０３が形成されている。駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端に錘部１０３を形成することにより、コリオリ力を大きくするとともに、所望の共振周波数を比較的短い振動腕で得ることができる。同様に、検出振動腕１０２の先端には、検出振動腕１０２よりも幅の広い錘部１０６が形成されている。検出振動腕１０２の先端に錘部１０６を形成することにより、検出電極１１４、１１５に発生する交流電荷を大きくすることができる。

以上のようにして、物理量検出素子２は、Ｚ軸を検出軸としてコリオリ力に基づく交流電荷（角速度成分）と、励振振動の漏れ振動に基づく交流電荷（振動漏れ成分）とを検出電極１１４、１１５を介して出力する。この物理量検出素子２は、角速度を検出する角速度センサーとして機能する。

図１に戻り、本実施形態の信号処理回路３は、基準電圧回路１０、駆動回路２０、検出回路３０、クロック生成回路５０、記憶部６０、インターフェース回路７０を含んで構成されており、例えば、１チップの集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）であってもよい。なお、本実施形態の信号処理回路３は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。

基準電圧回路１０は、信号処理回路３のＶＤＤ端子より供給される電源電圧から基準電圧ＶＲ１，ＶＲ２などの定電圧や定電流を生成し、駆動回路２０や検出回路３０に供給する。

駆動回路２０は、物理量検出素子２を駆動する（励振振動させる）ための駆動信号ＤＲＶを生成し、ＤＳ端子を介して物理量検出素子２の駆動電極１１２に供給する。また、駆動回路２０は、物理量検出素子２の励振振動により駆動電極１１３に発生する発振電流がＤＧ端子を介して入力され、この発振電流の振幅が一定に保持されるように駆動信号ＤＲＶの振幅レベルをフィードバック制御する。また、駆動回路２０は、駆動信号ＤＲＶと位相が同じ検波信号ＳＤＥＴを生成し、検出回路３０に出力する。

検出回路３０は、ＱＶアンプ３１、可変ゲインアンプ（ＰＧＡ：Programmable Gain Amplifier）３２、同期検波回路３３、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路３４及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）３５を含んで構成されている。なお、本実施形態の検出回路３０は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。

ＱＶアンプ３１は、Ｓ１端子を介して、物理量検出素子２の検出電極１１４から、角速度成分と振動漏れ成分を含む交流電荷（検出電流）が入力され、当該交流電荷に応じた電圧の信号を発生させる。また、ＱＶアンプ３１は、Ｓ２端子を介して、物理量検出素子２の検出電極１１５から、角速度成分と振動漏れ成分を含む交流電荷（検出電流）が入力され、当該交流電荷に応じた電圧の信号を発生させる。検出電極１１４からＱＶアンプ３１に入力される交流電荷と検出電極１１４からＱＶアンプ３１に入力される交流電荷は互いに逆位相（位相差が１８０°）であり、ＱＶアンプ３１から出力される２つの信号も互いに逆位相である。

可変ゲインアンプ３２は、ＱＶアンプ３１から出力される２つの信号をそれぞれ増幅又は減衰させて、所望の電圧レベルの２つの信号を出力する。可変ゲインアンプ３２から出力される２つの信号は、互いに逆位相である。

同期検波回路３３は、駆動回路２０が出力する検波信号ＳＤＥＴを用いて、可変ゲインアンプ３２から出力される２つの信号（被検波信号）のそれぞれに含まれる角速度成分を同期検波する。同期検波回路３３は、例えば、検波信号ＳＤＥＴがハイレベルの時は可変ゲインアンプ３２から出力される２つの信号をそのまま出力し、検波信号ＳＤＥＴがローレベルの時は可変ゲインアンプ３２から出力される２つの信号をそれぞれ基準電圧ＶＲ１に対して反転した２つの信号を出力する回路として構成することができる。

Ａ／Ｄ変換回路３４は、クロック信号ＡＤＣＣＬＫに同期して動作し、同期検波回路３３が出力する２つの信号の差信号の電圧値をデジタルデータ（角速度データ）に変換して出力する。このＡ／Ｄ変換回路３４から出力されるデジタルデータは、所定のレート（例えば、１．５ｋＨｚ）で順次更新される。Ａ／Ｄ変換回路３４は、例えば、デルタシグマ型や逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路であってもよい。

ＤＳＰ３５は、クロック信号ＤＳＰＣＬＫに同期して動作し、Ａ／Ｄ変換回路３４から出力されるデジタルデータ（角速度データ）をフィルタリングする処理等を行う。ＤＳＰ３５による高速なデジタルフィルタリング処理等を実現するため、クロック信号ＤＳＰＣＬＫの周波数は、Ａ／Ｄ変換回路３４の出力レート（例えば、１．５ｋＨｚ）よりも十分高く、例えば、４００ｋＨｚ程度である。このＤＳＰ３５から出力されるデジタルデータの値は、物理量検出素子２が検出した角速度を表し、所定のレート（例えば、１．５ｋＨｚ）で順次更新される。

そして、ＤＳＰ３５から出力されるデジタルデータが検出回路３０の出力データとなる。このように、検出回路３０は、物理量検出素子２の出力信号に基づいて物理量信号としてのデジタルデータ（角速度データ）を生成して出力する回路である。

クロック生成回路５０は、クロック信号ＡＤＣＣＬＫ及びクロック信号ＤＳＰＣＬＫを生成する。例えば、クロック生成回路５０は、ＣＲ発振器やリングオシレーター等であってもよい。

記憶部６０は、レジスター６１及び不揮発性メモリー６２を有している。レジスター６１には、検出回路３０（ＤＳＰ３５）が出力するデジタルデータ（角速度データ）等が記憶される。

不揮発性メモリー６２には、駆動回路２０や検出回路３０に対する各種のトリミングデータ（調整データや補正データ）等の各種の情報が記憶されている。不揮発性メモリー６２は、例えば、ＭＯＮＯＳ（Metal Oxide Nitride Oxide Silicon）型メモリーやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）として構成することができる。

また、信号処理回路３の電源投入時（ＶＤＤ端子の電圧が０Ｖから所望の電圧まで立ち上がる時）に、不揮発性メモリー６２に記憶されている各種のトリミングデータがレジスター６１に転送されて保持され、レジスター６１に保持された各種のトリミングデータが駆動回路２０や検出回路３０に供給される。

インターフェース回路７０は、ＸＣＳ端子、ＳＣＬＫ端子、ＭＯＳI端子及びＭＩＳＯ端子と電気的に接続されており、これらの端子を介して外部装置と通信するための回路である。インターフェース回路７０を介した通信では、外部装置がマスターとして機能し、物理量検出装置１（信号処理回路３）がスレーブとして機能する。そして、外部装置は、インターフェース回路７０を介して、レジスター６１の所定のアドレスにデータを書き込むことや、レジスター６１の所定のアドレスからデータ（例えば、角速度データ）を読み出すことや、各種のコマンドを送信して信号処理回路３の動作を制御することができる。インターフェース回路７０は、例えば、４端子のＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）インターフェース回路であるが、３端子のＳＰＩインターフェース回路や２端子のＩ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）インターフェース回路であってもよい。

図５は、駆動回路２０の構成例を示す図である。図５に示すように、駆動回路２０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１、ローパスフィルター２２、ハイパスフィルター２３、コンパレーター２４、整流回路２５、比較判定回路２６、コンパレーター２７及びコンパレーター２８を含んで構成されている。なお、本実施形態の駆動回路２０は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。

Ｉ／Ｖ変換回路２１、ローパスフィルター２２、ハイパスフィルター２３、コンパレーター２４、整流回路２５、コンパレーター２７及びコンパレーター２８は、基準電圧回路１０から供給される基準電圧ＶＲ１を基準に動作する。基準電圧ＶＲ１は、アナロググランド電圧であり、例えば、ＶＤＤ端子から供給される電源電圧の１／２の電圧である。また、比較判定回路２６は、基準電圧回路１０から供給される基準電圧ＶＲ２を基準に動作する。

Ｉ／Ｖ変換回路２１は、物理量検出素子２の励振振動により発生し、ＤＧ端子を介して入力された発振電流を交流電圧信号に変換する。

ローパスフィルター２２は、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号の高周波成分を除去し、ハイパスフィルター２３は、ローパスフィルター２２の出力信号の低周波成分（オフセットなど）を除去する。ローパスフィルター２２とハイパスフィルター２３によってバンドパスフィルターが構成され、物理量検出素子２の励振振動により生じる信号を通過させる。

コンパレーター２４は、ハイパスフィルター２３の出力信号の電圧を基準電圧ＶＲ１と比較して２値化信号を生成する。この２値化信号は、ハイレベルの電圧が比較判定回路２６の出力電圧であり、ローレベルの電圧がグラウンド電圧（０Ｖ）である。そして、コンパレーター２４の出力信号は、駆動信号ＤＲＶとして、ＤＳ端子を介して物理量検出素子２に供給される。駆動信号ＤＲＶの周波数（駆動周波数）を物理量検出素子２の共振周波数と一致させることで、物理量検出素子２を安定発振させることができる。

コンパレーター２７は、ハイパスフィルター２３の出力信号の電圧を増幅して２値化信号（方形波電圧信号）を生成し、検波信号ＳＤＥＴとして出力する。この検波信号ＳＤＥＴは、ハイレベルの電圧が電源電圧であり、ローレベルの電圧がグラウンド電圧（０Ｖ）である。

整流回路２５は、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号を整流して直流化された信号を出力する。本実施形態では、整流回路２５は、コンパレーター２５１、演算増幅器２５２、抵抗２５３、抵抗２５４、スイッチ２５５、スイッチ２５６、スイッチ２５７及びスイッチ２５８を含んで構成されている。

コンパレーター２５１は、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号を入力信号として当該入力信号を基準電圧ＶＲ１（「閾値電圧」の一例）と比較する。

演算増幅器２５２、抵抗２５３及び抵抗２５４は、反転増幅回路を構成し、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号が入力信号として入力され、演算増幅器２５２の出力端子から基準電圧ＶＲ１を基準に入力信号の電圧を反転した信号を出力する。

スイッチ２５５は、一端が反転増幅回路の出力端子（演算増幅器２５２の出力端子）と接続され、他端がスイッチ２５８の一端と接続されている。スイッチ２５６は、一端に基準電圧ＶＲ１が入力され、他端がスイッチ２５８の一端と接続されている。スイッチ２５５とスイッチ２５６は、制御信号ＳＥＬの電圧レベルに応じて、いずれか一方が導通し、他方が非導通となる。図５では、制御信号ＳＥＬがローレベルのときにスイッチ２５５が導通するとともにスイッチ２５６が非導通となり、制御信号ＳＥＬがハイレベルのときにスイッチ２５６が導通するとともにスイッチ２５５が非導通となる。従って、スイッチ２５８の一端には、制御信号ＳＥＬがローレベルのときは反転増幅回路の出力信号（演算増幅器２５２の出力信号）が供給され、制御信号ＳＥＬがハイレベルのときは基準電圧ＶＲ１が供給される。すなわち、スイッチ２５５及びスイッチ２５６は、制御信号ＳＥＬに基づいて、反転増幅回路の出力信号（演算増幅器２５２の出力信号）及び基準電圧ＶＲ１（「第１の基準電圧」の一例）のいずれか一方を選択して出力する第１の選択回路として機能する。

スイッチ２５７は、一端がＩ／Ｖ変換回路２１の出力端子と接続され、他端が比較判定回路２６の入力端子（抵抗２６２の一端）と接続されている。スイッチ２５８は、一端が第１の選択回路の出力端子（スイッチ２５５の他端及びスイッチ２５６の他端）と接続され、他端が比較判定回路２６の入力端子（抵抗２６２の一端）と接続されている。スイッチ２５７とスイッチ２５８は、コンパレーター２５１の出力信号の電圧レベルに応じて、いずれか一方が導通し、他方が非導通となる。図５では、コンパレーター２５１の出力信号がハイレベルのときにスイッチ２５７が導通するとともにスイッチ２５８が非導通となり、制御信号ＳＥＬがローレベルのときにスイッチ２５８が導通するとともにスイッチ２５７が非導通となる。従って、比較判定回路２６の入力端子（抵抗２６２の一端）には、コンパレーター２５１の出力信号がハイレベルのときはＩ／Ｖ変換回路２１の出力信号（整流回路２５の入力信号）が供給され、コンパレーター２５１の出力信号がローレベルのときはスイッチ２５５及びスイッチ２５６により構成される第１の選択回路の出力信号が供給される。すなわち、スイッチ２５７及びスイッチ２５８は、コンパレーター２５１の出力信号に基づいて、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号（整流回路２５の入力信号）及び第１の選択回路の出力信号のいずれか一方を選択して出力する第２の選択回路として機能する。

このように構成されている本実施形態における整流回路２５は、制御信号ＳＥＬがローレベルのときは、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号（整流回路２５の入力信号）の電圧が基準電圧ＶＲ１よりも高ければＩ／Ｖ変換回路２１の出力電圧を出力し、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号（整流回路２５の入力信号）の電圧が基準電圧ＶＲ１よりも低ければＩ／Ｖ変換回路２１の出力電圧が基準電圧ＶＲ１に対して反転された電圧を出力する。すなわち、制御信号ＳＥＬがローレベルのとき、整流回路２５は全波整流回路として機能する。

また、整流回路２５は、制御信号ＳＥＬがハイレベルのときは、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号（整流回路２５の入力信号）の電圧が基準電圧ＶＲ１よりも高ければＩ／Ｖ変換回路２１の出力電圧を出力し、Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号（整流回路２５の入力信号）の電圧が基準電圧ＶＲ１よりも低ければ基準電圧ＶＲ１を出力する。すなわち、制御信号ＳＥＬがハイレベルのとき、整流回路２５は半波整流回路として機能する。そして、制御信号ＳＥＬがハイレベルのときは、演算増幅器２５２、抵抗２５３及び抵抗２５４によって構成される反転増幅回路は不要であるため、演算増幅器２５２の動作を停止させる。

このように、本実施形態における整流回路２５は、入力信号を全波整流して出力する全波整流回路として機能か入力信号を半波整流して出力する半波整流回路として機能するかを、制御信号ＳＥＬによって切り換え可能である。例えば、記憶部６０の不揮発性メモリー６２に制御信号ＳＥＬをハイレベル又はローレベルに設定するためのデータが記憶されていてもよいし、外部装置が、インターフェース回路７０を介して記憶部６０のレジスター６１に制御信号ＳＥＬをハイレベル又はローレベルに設定するためのデータを書き込んでもよい。

比較判定回路２６は、演算増幅器２６１、抵抗２６２及びコンデンサー２６３を含んで構成されている。演算増幅器２６１は、反転入力端子（−端子）に抵抗２６２を介して整流回路の出力信号が入力され、非反転入力端子（＋端子）に基準電圧ＶＲ２が入力され、その出力信号（電荷）はコンデンサー２６３に蓄積される。

このように構成されている比較判定回路２６は、基準電圧ＶＲ２を基準に整流回路２５の出力電圧を積分して出力する完全積分器であり、換言すれば、整流回路２５の出力電圧を積分して得られる電圧が基準電圧ＶＲ２（「第２の基準電圧」の一例）よりも高いか低いかを判定する回路である。そして、この比較判定回路２６の出力電圧は、整流回路２５の出力電圧が高いほど（Ｉ／Ｖ変換回路２１の出力信号の振幅が大きいほど）低くなる。従って、発振振幅が大きいほど、コンパレーター２４の出力信号（駆動信号ＤＲＶ）のハイレベルの電圧が低くなり、発振振幅が小さいほど、コンパレーター２４の出力信号（駆動信号ＤＲＶ）のハイレベルの電圧が高くなるので、発振振幅が一定に保持されるように自動利得制御（ＡＧＣ：Auto Gain Control）がかかる。従って、コンパレーター２４は、比較判定回路２６の判定結果に基づいて振幅が調整された駆動信号ＤＲＶを生成する駆動信号生成回路として機能する。

また、比較判定回路２６は、式（１）で示される伝達関数Ｈ（ｓ）を有するローパスフィルターとしても機能する。そして、式（１）より、比較判定回路２６のゲインは抵抗２６２の抵抗値Ｒ_１及びコンデンサー２６３の容量値Ｃ_１によって決まり、容量値Ｃ_１を一定とすると、抵抗値Ｒ_１が小さいほど比較判定回路２６のゲインは大きく、抵抗値Ｒ_１が大きいほど比較判定回路２６のゲインは小さい。

ここで、制御信号ＳＥＬがローレベルであり、整流回路２５が全波整流回路として機能するときの整流回路２５の出力信号は式（２）で表される。また、制御信号ＳＥＬがハイレベルであり、整流回路２５が半波整流回路として機能するときの整流回路２５の出力信号は式（３）で表される。なお、式（２）及び式（３）において、正弦波ｓｉｎｘは整流回路２５の入力信号である。

従って、整流回路２５が全波整流回路として機能するとき、比較判定回路２６における積分処理及びフィルター処理により、整流回路２５の出力信号における式（２）の右辺第２項に対応する信号成分は減衰され、比較判定回路２６の出力信号は、式（２）の右辺第１項（２／π）に対応する直流信号となる。同様に、整流回路２５が半波整流回路として機能するとき、比較判定回路２６における積分処理及びフィルター処理により、整流回路２５の出力信号における式（３）の右辺第２項及び第３項に対応する信号成分は減衰され、比較判定回路２６の出力信号は、式（３）の右辺第１項（１／π）に対応する直流信号となる。

ここで、式（３）の右辺第１項（１／π）は式（２）の右辺第１項（２／π）の半分であるため、仮に基準電圧ＶＲ２を固定すると、整流回路２５が半波整流回路として機能するときの出力電圧は、整流回路２５が全波整流回路として機能するときの出力電圧の半分になってしまう。その結果、整流回路２５が半波整流回路として機能するときのコンパレーター２４の出力信号（駆動信号ＤＲＶ）の振幅も半減し、駆動信号ＤＲＶによる物理量検出素子２の駆動能力が半減してしまう。

そこで、本実施形態では、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合よりも整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の方が、基準電圧ＶＲ２が低くなるようにしている。例えば、基準電圧ＶＲ１を基準として、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の基準電圧ＶＲ２が、整流回路２５が全波整流回路として機能するときの基準電圧ＶＲ２の１／２となるようにしてもよい。

図６は、基準電圧回路１０の構成例を示す図である。図６に示すように、基準電圧回路１０は、バイアス回路１１、ＰＭＯＳトランジスター１２，１３、アナログスイッチ１４，１５、抵抗１６（「第１の抵抗」の一例）を含んで構成されている。

バイアス回路１１は、定電流源１１ａ、ＮＭＯＳトランジスター１１ｂ，１１ｃ及びＰＭＯＳトランジスター１１ｄを含んで構成されている。ＮＭＯＳトランジスター１１ｂ及びＮＭＯＳトランジスター１１ｃはカレントミラー回路を構成し、定電流源１１ａを流れる電流と同じ大きさの電流Ｉ_０がＰＭＯＳトランジスター１１ｄに流れ、この電流Ｉ_０によって決まるバイアス電圧がＰＭＯＳトランジスター１２，１３の各ゲート端子に供給される。

アナログスイッチ１４の制御信号ＣＴＬ１はローレベルに固定されており、アナログスイッチ１４は常に導通するため、ＰＭＯＳトランジスター１２にはバイアス電圧によって決まる電流Ｉ_１が流れる。一方、アナログスイッチ１５の制御信号ＣＴＬ１の電圧レベルは、制御信号ＳＥＬの電圧レベルと連動して変化する。具体的には、制御信号ＳＥＬがローレベルであれば制御信号ＣＴＬ１もローレベルとなってアナログスイッチ１５が導通するため、ＰＭＯＳトランジスター１３にはバイアス電圧によって決まる電流Ｉ_２が流れ、制御信号ＳＥＬがハイレベルであれば制御信号ＣＴＬ１もハイレベルとなってアナログスイッチ１５が非導通となるため、ＰＭＯＳトランジスター１３には電流が流れない。

従って、制御信号ＳＥＬがローレベルの場合（整流回路２５が全波整流回路として機能する場合）は抵抗１６の一端から他端に流れる電流はＩ_１＋Ｉ_２となり、制御信号ＳＥＬがハイレベルの場合（整流回路２５が半波整流回路として機能する場合）は抵抗１６の一端から他端に流れる電流はＩ_１となる。基準電圧ＶＲ２は、抵抗１６の当該一端の電圧である。このように、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合よりも整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の方が、抵抗１６を流れる電流が小さいので、基準電圧ＶＲ２が低くなる。このように、簡単な構成の基準電圧回路１０によって、基準電圧ＶＲ２を可変させることができる。

図７は、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合の駆動回路２０における信号波形の一例を示す図である。また、図８は、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の駆動回路２０における信号波形の一例を示す図である。図７及び図８には、図５のＡ点〜Ｆ点の信号波形が示されている。図７及び図８に示すように、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合は、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合と比較して、基準電圧ＶＲ２が低くなるためＤ点の電圧（比較判定回路２６の出力電圧）はほぼ同じになる。そのため、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合も半波整流回路として機能する場合も、Ｅ点の電圧（駆動信号ＤＲＶの振幅）はほぼ同じであり、物理量検出素子２の駆動能力に差が生じない。

以上に説明したように、第１実施形態の物理量検出装置１では、制御信号ＳＥＬに基づいて、駆動回路２０において、整流回路２５が全波整流回路として機能するか半波整流回路として機能するかを切り換え可能である。そして、整流回路２５が全波整流回路として機能するように制御信号ＳＥＬが設定された場合には整流回路２５の出力信号や駆動信号ＤＲＶの電圧精度が向上し、整流回路２５が半波整流回路として機能するように制御信号ＳＥＬが設定された場合には、全波整流に必要な入力信号の反転増幅動作が必要ないので消費電力が低減する。このように、第１実施形態によれば、整流回路２５や駆動回路２０の高精度動作又は低消費電力動作を選択可能であり、低消費電力動作が可能な物理量検出装置１を実現することが可能である。

また、第１実施形態の物理量検出装置１によれば、駆動回路２０において、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合は、全波整流回路として機能する場合よりも基準電圧ＶＲ２を低くすることにより、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合と半波整流回路として機能する場合との比較判定回路２６の出力電圧の差が小さくなるので、駆動信号ＤＲＶの振幅差を小さくすることができる。これにより、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合も半波整流回路として機能する場合も駆動信号ＤＲＶの電圧精度を一定に保つことができる。

１−２．第２実施形態
第１実施形態の物理量検出装置１では、駆動回路２０において、整流回路２５が半波整流回路として機能するときの整流回路２５の出力信号は式（３）の右辺第２項（１／２ｓｉｎｘ）の信号成分を含むのに対して、整流回路２５が半波整流回路として機能するときの整流回路２５の出力信号はこの周波数成分を含まない。そうすると、比較判定回路２６のゲインが大きすぎると、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合、比較判定回路２６において式（３）の右辺第２項（１／２ｓｉｎｘ）の信号成分を十分に減衰させることができない。また、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の式（３）の右辺第２項（１／２ｓｉｎｘ）の信号成分を十分に減衰させるために、抵抗２６２の抵抗値Ｒ_１を大きくして比較判定回路２６のゲインを小さくすると、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合の抵抗２６２での消費電流を無駄に増加させることになる。

そこで、第２実施形態の物理量検出装置１では、駆動回路２０は、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合よりも整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の方が、比較判定回路２６のゲインが小さくなるように構成される。

以下、第２実施形態の物理量検出装置１について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態と重複する説明を省略し、第１実施形態と異なる内容について説明する。

図９は、第２実施形態の物理量検出装置１における駆動回路２０の構成例を示す図である。図１１に示すように、第２実施形態における駆動回路２０は、第１実施形態における駆動回路２０（図５）に対して、比較判定回路２６において、抵抗２６２と直列に、スイッチ２６４と抵抗２６５との並列回路が付加されている。スイッチ２６４は、制御信号ＳＥＬがローレベルのときに導通し、制御信号ＳＥＬがハイレベルのときに非導通となる。すなわち、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合はスイッチ２６４が導通して抵抗２６２のみが入力抵抗として機能し、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合はスイッチ２６４が非導通となって抵抗２６２及び抵抗２６５が入力抵抗として機能する。

従って、抵抗２６２の抵抗値をＲ_１、抵抗２６５の抵抗値をＲ_２、コンデンサー２６３の容量値Ｃ_１とすると、整流回路２５が全波整流回路として機能するときの比較判定回路２６の伝達関数Ｈ（ｓ）は式（１）のようになるのに対して、整流回路２５が半波整流回路として機能するときの比較判定回路２６の伝達関数Ｈ（ｓ）は式（４）のようになる。従って、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の比較判定回路２６のゲインは、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合の比較判定回路２６のゲインのＲ_１／（Ｒ_１＋Ｒ_２）倍に小さくなる。

このように、第２実施形態の物理量検出装置１によれば、第１実施形態と同様の効果を奏し、さらに、駆動回路２０において、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合は、全波整流回路として機能する場合よりも比較判定回路２６のゲインを小さくすることにより、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合も半波整流回路として機能する場合も、比較判定回路２６において、整流回路２５の出力信号に含まれる不要な信号成分を同様に低減させることができる。これにより、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合も半波整流回路として機能する場合も駆動信号ＤＲＶの電圧精度を一定に保つことができる。

１−３．第３実施形態
第１実施形態の物理量検出装置１では、駆動回路２０において、比較判定回路２６は、完全積分器として構成されているが、不完全積分器として構成されてもよい。

以下、第３実施形態の物理量検出装置１について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態と重複する説明を省略し、第１実施形態と異なる内容について説明する。

図１０は、第３実施形態の物理量検出装置１における駆動回路２０の構成例を示す図である。図１０に示すように、第３実施形態における駆動回路２０は、第１実施形態における駆動回路２０（図５）に対して、比較判定回路２６において、コンデンサー２６３と並列に抵抗２６６が付加されている。

このように構成されている比較判定回路２６は、基準電圧ＶＲ２を基準に整流回路２５の出力電圧を積分して出力する不完全積分器である。

また、比較判定回路２６は、式（５）で示されるように、コンデンサー２６３の容量値Ｃ_１及び抵抗２６６の抵抗値Ｒ_３によって決まるカットオフ周波数ｆ_ｃを有するローパスフィルターとしても機能する。

従って、整流回路２５が全波整流回路として機能するとき、比較判定回路２６における積分処理及びフィルター処理により、整流回路２５の出力信号における式（２）の右辺第２項に対応する信号成分は減衰され、比較判定回路２６の出力信号は、式（２）の右辺第１項（２／π）に対応する直流信号となる。同様に、整流回路２５が半波整流回路として機能するとき、比較判定回路２６における積分処理及びフィルター処理により、整流回路２５の出力信号における式（３）の右辺第２項及び第３項に対応する信号成分は減衰され、比較判定回路２６の出力信号は、式（３）の右辺第１項（１／π）に対応する直流信号となる。

このように構成されている第３実施形態の物理量検出装置１によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

１−４．第４実施形態
第３実施形態の物理量検出装置１では、駆動回路２０において、整流回路２５が半波整流回路として機能するときの整流回路２５の出力信号は式（３）の右辺第２項（１／２ｓｉｎｘ）の信号成分を含むのに対して、整流回路２５が半波整流回路として機能するときの整流回路２５の出力信号はこの周波数成分を含まない。そうすると、式（５）で示される比較判定回路２６のカットオフ周波数ｆ_ｃが高すぎると、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合、比較判定回路２６において式（３）の右辺第２項（１／２ｓｉｎｘ）の信号成分を十分に減衰させることができない。また、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の式（３）の右辺第２項（１／２ｓｉｎｘ）の信号成分を十分に減衰させるために、抵抗２６６の抵抗値Ｒ_３を大きくして比較判定回路２６のカットオフ周波数ｆ_ｃを低くすると、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合の抵抗２６６での消費電流を無駄に増加させることになる。

そこで、第４実施形態の物理量検出装置１では、駆動回路２０は、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合よりも整流回路２５が半波整流回路として機能する場合の方が、比較判定回路２６のカットオフ周波数ｆ_ｃが低くなるように構成される。

以下、第４実施形態の物理量検出装置１について、第１実施形態又は第３実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して第１実施形態又は第３実施形態と重複する説明を省略し、第１実施形態及び第３実施形態と異なる内容について説明する。

図１１は、第４実施形態の物理量検出装置１における駆動回路２０の構成例を示す図である。図１１に示すように、第４実施形態における駆動回路２０は、第３実施形態における駆動回路２０（図１０）に対して、比較判定回路２６において、抵抗２６６と直列に、スイッチ２６７と抵抗２６８との並列回路が付加されている。スイッチ２６７は、制御信号ＳＥＬがローレベルのときに導通し、制御信号ＳＥＬがハイレベルのときに非導通となる。すなわち、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合はスイッチ２６７が導通して抵抗２６６のみが帰還抵抗として機能し、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合はスイッチ２６７が非導通となって抵抗２６６及び抵抗２６８が帰還抵抗として機能する。

従って、抵抗２６６の抵抗値をＲ_３、抵抗２６８の抵抗値をＲ_４、コンデンサー２６３の容量値Ｃ_１とすると、整流回路２５が全波整流回路として機能するときの比較判定回路２６のカットオフ周波数ｆ_ｃは式（５）のようになるのに対して、整流回路２５が半波整流回路として機能するときの比較判定回路２６のカットオフ周波数ｆ_ｃは式（６）のようになる。

このように、第４実施形態の物理量検出装置１によれば、第３実施形態と同様の効果を奏し、さらに、駆動回路２０において、整流回路２５が半波整流回路として機能する場合は、全波整流回路として機能する場合よりも比較判定回路２６のカットオフ周波数ｆ_ｃを低くすることにより、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合も半波整流回路として機能する場合も、比較判定回路２６において、整流回路２５の出力信号に含まれる不要な信号成分を同様に低減させることができる。これにより、整流回路２５が全波整流回路として機能する場合も半波整流回路として機能する場合も駆動信号ＤＲＶの電圧精度を一定に保つことができる。

２．電子機器
図１２は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。図１２に示すように、本実施形態の電子機器３００は、物理量検出装置３１０、制御装置（ＭＣＵ）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１２の構成要素（各部）の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

物理量検出装置３１０は、不図示の物理量検出素子を駆動し、当該物理量検出素子の出力信号に基づいて物理量信号を生成して出力する装置であり、例えば、加速度、角速度、速度、角加速度、力等の物理量の少なくとも一部を検出する慣性計測装置であってもよいし、傾斜角を計測する傾斜計であってもよい。物理量検出装置３１０として、例えば、上述した本実施形態の物理量検出装置１を適用することができる。

制御装置（ＭＣＵ）３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、物理量検出装置３１０に通信信号を発信し、物理量検出装置３１０の出力データを用いて各種の計算処理や制御処理を行う。その他、制御装置（ＭＣＵ）３２０は、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。

操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を制御装置（ＭＣＵ）３２０に出力する。

ＲＯＭ３４０は、制御装置（ＭＣＵ）３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

ＲＡＭ３５０は、制御装置（ＭＣＵ）３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、制御装置（ＭＣＵ）３２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。

通信部３６０は、制御装置（ＭＣＵ）３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。

表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。

物理量検出装置３１０として、例えば上述した本実施形態の物理量検出装置１を適用し、駆動回路において整流回路を半波整流回路として機能させることにより、低消費電力動作を可能とする電子機器を実現することができる。

このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、デジタルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。

図１３は、本実施形態の電子機器３００の一例であるデジタルカメラ１３００を模式的に示す斜視図である。なお、図１３には、外部機器との接続についても簡易的に示している。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

デジタルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子１３１２には、テレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４には、パーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。デジタルカメラ１３００は、物理量検出装置３１０を有し、物理量検出装置３１０の出力データを用いて、例えば手振れ補正等の処理を行う。

３．移動体
図１４は、本実施形態の移動体の一例を示す図（上面図）である。図１４に示す移動体４００は、物理量検出装置４１０，４２０，４３０、コントローラー４４０，４５０，４６０、バッテリー４７０、ナビゲーション装置４８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図１４の構成要素（各部）の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

物理量検出装置４１０，４２０，４３０、コントローラー４４０，４５０，４６０、ナビゲーション装置４８０は、バッテリー４７０から供給される電源電圧で動作する。

コントローラー４４０，４５０，４６０は、それぞれ、物理量検出装置４１０，４２０，４３０に通信信号を発信し、物理量検出装置４１０，４２０，４３０の各出力データを用いて、姿勢制御システム、横転防止システム、ブレーキシステム等の各種の制御を行う制御装置である。

ナビゲーション装置４８０は、内蔵のＧＰＳ受信機（不図示）の出力情報に基づき、移動体４００の位置や時刻その他の各種の情報をディスプレイに表示する。また、ナビゲーション装置４８０は、物理量検出装置４９０を内蔵しており、ＧＰＳの電波が届かない時でも物理量検出装置４９０の出力信号に基づいて移動体４００の位置や向きの計算を行い、必要な情報の表示を継続する。

物理量検出装置４１０，４２０，４３０，４９０は、不図示の物理量検出素子を駆動し、当該物理量検出素子の出力信号に基づいて物理量信号を生成して出力する装置であり、それぞれ、例えば、角速度センサー、加速度センサー、速度センサー、傾斜計等である。

例えば、物理量検出装置４１０，４２０，４３０，４９０として、上述した各実施形態の物理量検出装置１を適用し、駆動回路において整流回路を半波整流回路として機能させることにより、低消費電力動作を可能とする移動体を実現することができる。

このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。

本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した各実施形態では、物理量検出素子を駆動する駆動回路に適用される整流回路を例に挙げて説明したが、本発明に係る整流回路は、物理量検出素子を駆動する駆動回路以外の任意の回路に適用することができる。

また、例えば、上述した実施形態では、角速度を検出する物理量検出素子を含む物理量検出装置（角速度検出装置）、電子機器及び移動体を例に挙げて説明したが、本発明は、種々の物理量を検出する物理量検出素子を含む物理量検出装置、電子機器及び移動体にも適用することができる。物理量検出素子が検出する物理量は、角速度に限らず、角加速度、加速度、地磁気、傾斜などであってもよい。また、物理量検出素子の振動片は、ダブルＴ型でなくてもよく、例えば、音叉型やくし歯型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。また、物理量検出素子の振動片の材料としては、水晶（ＳｉＯ₂）の代わりに、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）等の圧電単結晶やジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスなどの圧電性材料を用いてもよいし、シリコン半導体を用いてもよい。また、例えば、シリコン半導体の表面の一部に、駆動電極に挟まれた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。また、物理量検出素子は、圧電型の素子に限らず、動電型、静電容量型、渦電流型、光学型、ひずみゲージ型等の振動式の素子であってもよい。あるいは、物理量検出素子の方式は、振動式に限らず、例えば、光学式、回転式、流体式であってもよい。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…物理量検出装置、２…物理量検出素子、３…信号処理回路、１０…基準電圧回路、１１…バイアス回路、１１ａ…定電流源、１１ｂ，１１ｃ…ＮＭＯＳトランジスター、１１ｄ…ＰＭＯＳトランジスター、１２，１３…ＰＭＯＳトランジスター、１４，１５…アナログスイッチ、１６…抵抗、２０…駆動回路、２１…Ｉ／Ｖ変換回路、２２…ローパスフィルター、２３…ハイパスフィルター、２４…コンパレーター、２５…整流回路、２６…比較判定回路、２７…コンパレーター、３０…検出回路、３１…ＱＶアンプ、３２…可変ゲインアンプ、３３…同期検波回路、３４…Ａ／Ｄ変換回路、３５…ＤＳＰ、５０…クロック生成回路、６０…記憶部、６１…レジスター、６２…不揮発性メモリー、７０…インターフェース回路、１０１ａ，１０１ｂ…駆動振動腕、１０２…検出振動腕、１０３…錘部、１０４ａ，１０４ｂ…駆動用基部、１０５ａ，１０５ｂ…連結腕、１０６…錘部、１０７…検出用基部、１１２，１１３…駆動電極、１１４，１１５…検出電極、１１６…共通電極、２５１…コンパレーター、２５２…演算増幅器、２５３…抵抗、２５４…抵抗、２５５…スイッチ、２５６…スイッチ、２５７…スイッチ、２５８…スイッチ、２６１…演算増幅器、２６２…抵抗、２６３…コンデンサー、２６４…スイッチ、２６５…抵抗、２６６…抵抗、２６７…スイッチ、２６８…抵抗、３００…電子機器、３１０…物理量検出装置、３２０…制御装置（ＭＣＵ）、３３０…操作部、３４０…ＲＯＭ、３５０…ＲＡＭ、３６０…通信部、３７０…表示部、４００…移動体、４１０，４２０，４３０…物理量検出装置、４４０，４５０，４６０…コントローラー、４７０…バッテリー、４８０…ナビゲーション装置、４９０…物理量検出装置、１３００…デジタルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター

Claims (10)

1. 入力信号を全波整流して出力する全波整流回路として機能するか前記入力信号を半波整流して出力する半波整流回路として機能するかを、制御信号によって切り換え可能な、整流回路。
2. 前記入力信号を閾値電圧と比較するコンパレーターと、
   前記入力信号が入力される反転増幅回路と、
   前記制御信号に基づいて、前記反転増幅回路の出力信号及び第１の基準電圧のいずれか一方を選択して出力する第１の選択回路と、
   前記コンパレーターの出力信号に基づいて、前記入力信号及び前記第１の選択回路の出力信号のいずれか一方を選択して出力する第２の選択回路と、を含む、請求項１に記載の整流回路。
3. 請求項１又は２に記載の整流回路と、
   前記整流回路の出力信号を積分して得られる電圧が第２の基準電圧よりも高いか低いかを判定する比較判定回路と、
   前記比較判定回路の判定結果に基づいて振幅が調整された駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、を含む、駆動回路。
4. 前記整流回路が全波整流回路として機能する場合よりも前記整流回路が半波整流回路として機能する場合の方が、前記第２の基準電圧が低い、請求項３に記載の駆動回路。
5. 第１の抵抗を有する基準電圧回路を含み、
   前記整流回路が全波整流回路として機能する場合よりも前記整流回路が半波整流回路として機能する場合の方が、前記第１の抵抗を流れる電流が小さく、
   前記第２の基準電圧は、前記第１の抵抗の一端の電圧である、請求項４に記載の駆動回路。
6. 前記整流回路が全波整流回路として機能する場合よりも前記整流回路が半波整流回路として機能する場合の方が、前記比較判定回路のゲインが小さい、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の駆動回路。
7. 前記整流回路が全波整流回路として機能する場合よりも前記整流回路が半波整流回路として機能する場合の方が、前記比較判定回路のカットオフ周波数が低い、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の駆動回路。
8. 請求項３乃至７のいずれか１項に記載の駆動回路と、
   前記駆動信号によって駆動される物理量検出素子と、
   前記物理量検出素子の出力信号に基づいて物理量信号を生成する検出回路と、を備えている、物理量検出装置。
9. 請求項８に記載の物理量検出装置を備えている、電子機器。
10. 請求項８に記載の物理量検出装置を備えている、移動体。

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