JP2018072271A - 自励共振回路 - Google Patents

Abstract

【課題】、自励共振回路を利用した計測装置の精度を向上させる場合にも、起動時間を短縮することが可能になる自励共振回路を提供する。
【解決手段】初期動作として、ＤＣＯ１４が出力する駆動信号の周波数を、ＴＤＣ１３によって検出される位相差が概略共振範囲内となるまでスイープさせる制御回路１５と、基準クロックパルスを出力する基準発振回路１６と、基準発振回路１６から出力された基準クロックパルスについてＴＤＣ１３で検出したデジタル時間情報と、不揮発性メモリ５０に記憶されている、自励共振回路の動作温度別の、基準クロックパルスについてのデジタル時間情報とスイープ範囲との対応関係とから、自励共振回路の現在の動作温度に応じたスイープ範囲を決定する掃引範囲決定回路１７とを備え、制御回路１５は、掃引範囲決定回路１７で決定した範囲に絞ってスイープさせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自励共振回路に関するものである。

特許文献１には、振動子を共振させつつ、その振動子の変位を検出することで物理量を検出するジャイロセンサといった、自励共振回路を利用した計測装置が開示されている。特許文献１に開示の技術では、初期動作において、デジタル制御発振回路が出力する駆動信号の周波数を、エレメントの共振周波数よりも十分低い周波数からその共振周波数よりも十分に高い範囲内で、エレメントの振動子が概略共振状態となるまで周波数掃引（つまり、スイープ）させる。そして、概略共振状態となった後に、デジタル制御発振回路で発生させる信号の周波数を調整する。

特開２０１３−１６４２９６号公報

ジャイロセンサといった、自励共振回路を利用した計測装置の精度は、振動子のＱ値を高くすることで向上させることができる。しかしながら、特許文献１に開示の技術では、振動子のＱ値を高くすると、駆動信号の周波数をスイープする範囲に対して、振動子が概略共振状態となる範囲が狭くなる。よって、振動子が概略共振状態となるまでスイープするのに時間がかかり、起動時間が長くなってしまう。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、自励共振回路を利用した計測装置の精度を向上させる場合にも、起動時間を短縮することが可能になる自励共振回路を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明の自励共振回路は、振動子を自励共振させる自励共振回路であって、入力されるデジタル値に応じた周波数の信号を、振動子を駆動させるための駆動信号として出力するデジタル制御発振回路（１４）と、振動子の振動を検出した検出信号とデジタル制御発振回路から出力された駆動信号との位相差をデジタル時間情報として検出する時間デジタル値変換回路（１３）と、初期動作として、デジタル制御発振回路が出力する駆動信号の周波数を、時間デジタル値変換回路によって検出される位相差が概略共振状態を示す位相差の範囲として予め設定された概略共振範囲内となるまで周波数掃引させる制御回路（１５）と、基準クロックパルスを出力する基準発振回路（１６）と、基準発振回路から出力された基準クロックパルスについて時間デジタル値変換回路で検出したデジタル時間情報と、自励共振回路の動作温度別に、基準クロックパルスについてのデジタル時間情報と周波数掃引の範囲との対応関係を記憶しているメモリ（５０）に記憶されている対応関係とから、自励共振回路の現在の動作温度に応じた周波数掃引の範囲を決定する範囲決定回路（１７）とを備え、制御回路は、範囲決定回路で決定した範囲に絞って周波数掃引させる。

時間デジタル値変換回路が検出する位相差の時間分解能は、自励共振回路の動作温度に応じて変動する温度特性を持つ。よって、時間デジタル値変換回路によって検出される位相差が概略共振範囲内となる、デジタル制御発振回路が出力する駆動信号の周波数は、自励共振回路の動作温度に応じて変動する。従って、自励共振回路の取り得る動作温度の範囲の全てに対応できるように周波数掃引の範囲を決定しようとすると、振動子が概略共振状態となる範囲に対して周波数掃引の範囲が広くなり過ぎてしまう。これに対して、本発明によれば、自励共振回路の現在の動作温度に応じた周波数掃引の範囲を決定することが可能になる。よって、自励共振回路の現在の動作温度に応じて、振動子が概略共振状態となる範囲に対する周波数掃引の範囲をより狭く決定することが可能になる。従って、振動子のＱ値を高くした場合であっても、振動子が概略共振状態となる範囲に対する周波数掃引の範囲をより狭くすることが可能になる。その結果、自励共振回路を利用した計測装置の精度を向上させる場合にも、起動時間を短縮することが可能になる。

ジャイロセンサ１の概略的な構成の一例を示す図である。 自励共振回路１０の概略的な構成の一例を示す図である。 不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係の一例を表す模式図である。 掃引範囲決定回路１７でのスイープ範囲の再決定について説明するための図である。 自励共振回路１０での概略共振関連処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図面を参照しながら、開示のための複数の実施形態を説明する。なお、説明の便宜上、複数の実施形態の間において、それまでの説明に用いた図に示した部分と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。同一の符号を付した部分については、他の実施形態における説明を参照することができる。

（実施形態１）
＜ジャイロセンサ１の概略構成＞
以下、本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。図１に示すように、ジャイロセンサ１は、自励共振回路１０、エレメント２０、初段回路３０、信号検出回路４０、及び不揮発性メモリ５０を備えている。これらの構成のうち、エレメント２０、初段回路３０、及び信号検出回路４０は、一般的なジャイロセンサに用いられる構成と同じである。ジャイロセンサ１は、振動式ジャイロセンサであって、車載されるＭＥＭＳジャイロセンサであるものとする。このジャイロセンサ１が請求項の車載される機器に相当する。

自励共振回路１０は、エレメント２０の出力信号に基づいて駆動信号を生成する。自励共振回路１０については後に詳述する。エレメント２０は、例えば公知のＭＥＭＳジャイロセンサに用いられるエレメントである。エレメント２０は、振動子、振動子を振動させる電界を発生させる電極、及び振動子と電極との間の静電容量を検出する信号検出部を備えている。エレメント２０は、自励共振回路１０から入力される駆動信号が示す周波数で振動子を振動させ、振動子が外力により変位するのに応じて変化する静電容量を検出する。

初段回路３０は、ＣＶ変換回路及びコンパレータを備えている。このＣＶ変換回路は、エレメント２０の信号検出部が検出する静電容量を電圧信号に変換する。この電圧信号は、エレメント２０の振動子の角速度を示す角速度信号に、振動子の振動により生じる電圧変化の信号が重畳した信号である。コンパレータは、ＣＶ変換回路が出力する電圧信号と所定の閾値とを比較し、比較結果を示す信号（以下、検出信号）を出力する。

信号検出回路４０は、初段回路３０から入力される検出信号から角速度信号を取り出す。信号検出回路４０は、同期検波部、ローパスフィルタ、及び増幅調整部を備えている。同期検波部には、自励共振回路１０から出力される駆動信号が基準信号として入力される。同期検波部は、この基準信号を用いて同期検波を行うことで、検出信号から駆動信号周期の成分（以下、駆動信号成分）を除去する。

検出信号は、角速度信号と駆動信号成分と直流成分とに分けられる。共振状態においてエレメント２０に入力される外力に対して、エレメント２０の出力信号の位相は略９０度ずれるので、駆動信号により振動子が共振していることにより生じる駆動信号成分は、基準信号として入力される駆動信号に対して位相が９０度ずれている。そこで、同期検波部は、検出信号と基準信号を乗算処理することにより、基準信号に対して略９０度の位相ずれがある駆動信号成分を検出信号から除去する。同期検波部で検波された信号は、さらにローパスフィルタで高周波成分が除去され、増幅調整部で感度補正及び信号増幅が行われて出力される。なお、感度補正係数は不揮発性メモリ５０に記憶されているものとする。

＜自励共振回路１０の概略構成＞
続いて、図２を用いて、自励共振回路１０の概略構成についての説明を行う。図２に示すように、自励共振回路１０は、初段回路１１、リングオシレータ１２、時間デジタル値変換回路（ＴＤＣ：time to digital converter）１３、デジタル制御発振回路（ＤＣＯ：digitally controlled oscillator）１４、制御回路１５、基準発振回路１６、及び掃引範囲決定回路１７を備えている。

初段回路１１は、前述した初段回路３０と同様のものであって、エレメント２０の信号検出部が検出する静電容量を電圧信号に変換し、この電圧信号と所定の閾値とを比較し、比較結果を示す検出信号をＴＤＣ１３へ出力する。

リングオシレータ１２は、デジタル発振回路である。このリングオシレータ１２としては、公知の構成を用いることができる。一例として、リングオシレータ１２は、リング状に連結された複数の反転回路を有しており、各反転回路により、パルス信号として入力された入力信号を順次反転して周回させる。また、各反転回路に対応した複数の出力端子からは、各反転回路での反転動作時間の定数倍を１周期とするパルス信号がそれぞれ出力される。複数の出力端子から出力されるパルス信号は、ＴＤＣ１３及びＤＣＯ１４に入力される。また、リングオシレータ１２は、ゲート遅延回路を備えているものとすればよい。

ＴＤＣ１３には、初段回路１１から検出信号が入力されるとともに、ＤＣＯ１４から駆動信号がフィードバックされて入力される。なお、初段回路１１が出力する検出信号は、その初段回路１１のコンパレータによりパルス信号とされている。また、ＤＣＯ１４が出力する駆動信号もパルス信号である。ＴＤＣ１３は、駆動信号に対する検出信号の位相遅れ（つまり、位相差）をデジタル時間情報（以下、ＴＤＣデータ）として検出する。この位相差は、具体的には、駆動信号のパルス立ち上がり時間から検出信号のパルス立ち上がり時間までの時間差を計測することになる。この時間差の計測において、ＴＤＣ１３は、リングオシレータ１２が発生するパルス信号をクロックパルスとして用いる。

ＤＣＯ１４は、制御回路１５から入力される制御信号に基づく周期の駆動信号を出力する。この周期の決定において、ＤＣＯ１４は、リングオシレータ１２からのパルス信号をクロックパルスとして用いる。ＤＣＯ１４が出力する駆動信号は、エレメント２０に入力されるとともに、ＴＤＣ１３へも入力される。

制御回路１５は、ＴＤＣ１３が検出した位相差が、予め設定された共振位相差となるように、駆動信号の周期を制御する。言い換えると、駆動信号の周波数を制御する。この制御は、ＤＣＯ１４にデジタル信号である制御信号を出力することで行う。なお、共振位相差とは、ある物体が共振状態となっているときの、外力の位相と物体の振動の位相との位相差である。この共振位相差は略９０度であることが知られている。ただし、種々の条件により、９０度からややずれることもあり、共振位相差の具体的数値としては、例えば８７度とされることもある。

制御回路１５が駆動信号の周波数を制御するのは、振動子に入力される外力の位相（本実施形態では駆動信号の位相）に対する振動子の振動位相（本実施形態では検出信号の位相）のずれは、周波数に依存することが知られているからである。具体的には、共振周波数よりも低い周波数では、外力の位相に対する振動子の振動位相の位相遅れは、略９０度である共振位相差よりも小さい位相遅れとなる。一方、共振周波数よりも高い周波数では、外力の位相に対する振動子の振動位相の位相遅れは、共振位相差よりも大きい位相遅れとなる。よって、駆動信号の周波数を高くしたり低くしたりすることで、検出される位相差を調整できる。なお、共振位相差よりも小さい位相遅れの場合、両位相は同相であり、共振位相差よりも大きい位相遅れの場合、両位相は逆相であることになる。

駆動信号の周波数を高くしたり低くしたりすることで、検出される位相差を調整できることから、制御回路１５は、次の周波数調整処理を行う。周波数調整処理では、検出される位相差が共振位相差よりも小さい場合には周波数を高くする。これにより、検出される位相差が大きくなり、検出される位相差が共振位相差に近づくことになる。一方、検出される位相差が共振位相差よりも大きい場合には周波数を低くする。これにより、検出される位相差が小さくなり、やはり、検出される位相差が共振位相差に近づくことになる。

制御回路１５は、ジャイロセンサ１での計測開始時等の初期動作において、周波数調整処理を行う。そのため、検出信号には、角速度信号成分は含まれず、検出信号の位相を駆動信号成分由来の信号とみなすことができる。また、制御回路１５は、初期動作において、エレメント２０の振動子を概略共振状態とするための概略共振制御処理を行ってから、周波数調整処理を行う。以下では、制御回路１５での概略共振制御処理について説明する。

概略共振制御処理では、制御回路１５が、ＤＣＯ１４が出力する駆動信号の周波数をスイープ（つまり、周波数掃引）させる。スイープ範囲は、掃引範囲決定回路１７が決定したスイープ範囲とする。また、制御回路１５は、振動子が概略共振状態であると判断したら、その時点で周波数のスイープを終了させるものとする。一例として、制御回路１５は、ＴＤＣ１３により検出した位相差が、概略共振状態であるとみなせる予め設定された概略共振範囲内である場合に、概略共振状態であると判断する。概略共振範囲は、一例としては、共振位相差の９０％〜１１０％とする。

なお、駆動信号の周波数をスイープさせていき、概略共振状態となる場合、検出信号の波形は振幅が急に大きくなる。そこで、別途、検出信号をデジタル信号とするＡＤコンバータを備えている場合には、そのＡＤコンバータが出力する信号の振幅から概略共振状態を判断してもよい。制御回路１５は、概略共振状態と判断した場合に、周波数調整処理を行う。すなわち、制御回路１５は、ＤＣＯ１４が出力する駆動信号の周波数を、振動子が概略共振状態となるまでスイープさせた後に、ＴＤＣ１３によって検出された位相差が、振動子を共振させるために予め設定された共振位相差と一致するように、ＤＣＯ１４で発生させる信号の周波数を調整する周波数調整処理を行う。

基準発振回路１６は、基準クロックパルス（以下、基準ＣＬＫ）をＴＤＣ１３へ出力する。一例として、１ＭＨｚのクロックパルスを基準クロックパルスとする。基準発振回路１６は、ジャイロセンサ１の起動時に発振動作を開始し、基準ＣＬＫを出力する。一方、基準発振回路１６から出力された基準ＣＬＫの周波数がＴＤＣ１３でデジタル時間情報化された場合に、基準発振回路１６の発振動作を停止し、基準ＣＬＫの出力を停止する。

掃引範囲決定回路１７は、自励共振回路１０の現在の動作温度に応じたスイープ範囲を決定する。これは、ＴＤＣ１３及びＤＣＯ１４の時間分解能が温度特性を持ち、動作温度による値のずれが生じることに、対応するためである。この掃引範囲決定回路１７が請求項の範囲決定回路に相当する。自励共振回路１０の動作温度は、ジャイロセンサ１の動作温度と言い換えてもよい。掃引範囲決定回路１７は、ＴＤＣ１３が出力する基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータと、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係とを比較することで、自励共振回路１０の現在の動作温度に応じたスイープ範囲を決定する。

ＴＤＣ１３が出力する基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータとは、基準発振回路１６から出力された基準ＣＬＫの周波数をＴＤＣ１３でデジタル時間情報化したものである。また、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係は、自励共振回路１０の動作温度別の、基準ＣＬＫについてのＴＤＣデータとスイープ範囲との対応関係であるものとする。よって、この不揮発性メモリ５０が請求項のメモリに相当する。

ここで、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係の一例について図３を用いて説明を行う。図３は、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係の一例を表す模式図である。一例として、対応関係は、図３に示すように、少なくとも３点の動作温度別の、基準ＣＬＫについてのＴＤＣデータとスイープ範囲との対応関係であることが好ましい。また、少なくとも３点の動作温度は、ジャイロセンサ１の使用が想定される環境に基づいて設定した室温（例えば２５℃とする）と、この室温よりも低温側の温度と、この室温よりも高温側の温度とであることが好ましい。

図３の例では、動作温度が室温である２５℃の場合にＴＤＣ１３が出力する基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータと、動作温度が２５℃の場合に応じたスイープ範囲とが対応付けられている。また、動作温度が室温よりも高温である８５℃の場合にＴＤＣ１３が出力する基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータと、動作温度が８５℃の場合に応じたスイープ範囲とが対応付けられている。さらに、動作温度が室温よりも低温である−４０℃の場合にＴＤＣ１３が出力する基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータと、動作温度が−４０℃の場合に応じたスイープ範囲とが対応付けられる。各動作温度に応じたスイープ範囲とは、それぞれの動作温度における、振動子が自励共振すると推測される周波数近辺に絞ったスイープ範囲である。また、対応関係で用いられる少なくとも３点の動作温度の上限値と下限値とは、ジャイロセンサ１の使用が想定される環境の上限温度と下限温度とすればよい。

ここで、図３の例を用いて、掃引範囲決定回路１７でのスイープ範囲の決定についての説明を行う。まず、掃引範囲決定回路１７は、ＴＤＣ１３が出力する基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータの入力を受ける。このＴＤＣデータは、自励共振回路１０の現在の動作温度に応じた値となっている。掃引範囲決定回路１７は、このＴＤＣデータと、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係とを比較し、例えば線形補間等の補間によって、このＴＤＣデータに対応するスイープ範囲を決定する。例えば、このＴＤＣデータが、対応関係のうちの動作温度別のＴＤＣデータを用いた線形補間から、２８℃のＴＤＣデータに相当した場合には、対応関係のうちの動作温度別のスイープ範囲を用いた線形補間から、２８℃に対応するスイープ範囲を推算する。そして、推算したスイープ範囲を、自励共振回路１０の現在の動作温度に応じたスイープ範囲と決定する。これによれば、不揮発性メモリ５０に記憶しておく対応関係のデータ量を減らしつつも、線形補間によって様々な動作温度に応じたスイープ範囲を決定することが可能になる。

また、掃引範囲決定回路１７は、制御回路１５が掃引範囲決定回路１７で決定したスイープ範囲に絞ってスイープさせたにもかかわらず、ＴＤＣ１３によって検出される位相差が概略共振範囲内とならなかった場合には、決定済みのスイープ範囲よりも範囲を拡大してスイープ範囲を再度決定する。概略共振範囲内とならなかった場合とは、概略共振状態とならなかった場合と言い換えることもできる。概略共振範囲内とならなかった場合には、決定済みのスイープ範囲よりも周波数が大きい側か小さい側かどちらに概略共振状態となるポイントがずれていたのかが不明である。よって、掃引範囲決定回路１７は、決定済みのスイープ範囲を拡大してスイープ範囲を再度決定する場合には、図４に示すように、決定済みのスイープ範囲（図４のＡ参照）よりも周波数が大きい側と小さい側との両側に範囲を拡大してスイープ範囲を再度決定する（図４のＢ参照）ことが好ましい。掃引範囲決定回路１７でスイープ範囲を再度決定した場合、制御回路１５は、スイープ済みの範囲を再度スイープする無駄を軽減するために、スイープ済みの範囲を除く範囲に絞ってスイープさせることが好ましい。

＜自励共振回路１０での概略共振関連処理＞
ここで、図５のフローチャートを用いて、自励共振回路１０での、初期動作において振動子を概略共振状態とする処理（以下、概略共振関連処理）の流れの一例について説明を行う。図５のフローチャートは、ジャイロセンサ１が電力供給を受けて起動したときに開始する。一例として、ジャイロセンサ１は、ジャイロセンサ１が搭載される車両のイグニッション電源がオンになったときに電力供給を受けて起動する構成とすればよい。

まず、ステップＳ１では、基準発振回路１６が、基準ＣＬＫをＴＤＣ１３へ出力する。ステップＳ２では、ＴＤＣ１３が、基準発振回路１６から出力された基準ＣＬＫの周波数をデジタル時間情報化したＴＤＣデータを出力する。ステップＳ３では、基準発振回路１６が基準ＣＬＫの出力を停止する。

ステップＳ４では、掃引範囲決定回路１７が、Ｓ２で出力されたＴＤＣデータと、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係とから、線形補間によって自励共振回路１０の現在の動作温度に応じたスイープ範囲を決定する。ステップＳ５では、制御回路１５が、Ｓ４で決定したスイープ範囲内のスイープを開始させる。

ステップＳ６では、スイープによって振動子が概略共振状態となった場合（Ｓ６でＹＥＳ）には、概略共振関連処理を終了し、制御回路１５が周波数調整処理を開始する。一方、スイープによって振動子が概略共振状態となっていない場合（Ｓ６でＮＯ）には、ステップＳ７に移る。ステップＳ７では、決定済みのスイープ範囲内のスイープが終了した場合（Ｓ７でＹＥＳ）には、ステップＳ８に移る。一方、決定済みのスイープ範囲内のスイープが終了していない場合（Ｓ７でＮＯ）には、Ｓ６に戻ってスイープを継続する。

ステップＳ８では、掃引範囲決定回路１７が、決定済みのスイープ範囲よりも範囲を拡大してスイープ範囲を再度決定する。ステップＳ９では、制御回路１５が、Ｓ８で再決定したスイープ範囲内のスイープを開始させる。なお、前述したように、再決定したスイープ範囲内をスイープさせる場合には、スイープ済みの範囲を除いてスイープさせることが好ましい。

＜実施形態１のまとめ＞
実施形態１の構成によれば、自励共振回路１０の現在の動作温度に応じて、エレメント２０の振動子が概略共振状態となる範囲に対するスイープ範囲をより狭く決定することが可能になる。従って、自励共振回路１０の利用が想定される環境で取り得る動作温度の範囲の全てに対応できるようにスイープ範囲を広く決定する必要がなく、振動子が概略共振状態となる範囲に対してスイープ範囲が広くなり過ぎてしまうことを防ぐことができる。従って、ジャイロセンサ１の精度を向上させるために振動子のＱ値を高くした場合であっても、振動子が概略共振状態となる範囲に対するスイープ範囲をより狭く決定することが可能になる。その結果、自励共振回路１０を利用したジャイロセンサ１の精度を向上させる場合にも、起動時間を短縮することが可能になる。

また、実施形態１の構成によれば、ＴＤＣ１３とＤＣＯ１４とが、同じリングオシレータ１２が発生するクロックパルスを用いることから、ＴＤＣ１３が検出する位相差の時間分解能と、ＤＣＯ１４が発振する駆動信号の時間分解能とが同じとなる。よって、検出信号の周期と駆動信号の周期とが一致することになり、ＴＤＣ１３が検出した位相差を、周波数を制御するための位相差の値として直接利用することができる。

さらに、実施形態１の構成によれば、基準発振回路１６から出力された基準ＣＬＫの周波数がＴＤＣ１３でデジタル時間情報化された場合に、基準ＣＬＫの出力を停止させる。よって、基準ＣＬＫが出力され続けることによるノイズの発生を抑えるとともに、消費電力を抑えることが可能になる。

また、実施形態１の構成によれば、ジャイロセンサ１の使用が想定される環境に基づいて設定した室温と、この室温よりも低温側の温度と、この室温よりも高温側の温度との少なくとも３点の動作温度別の、基準ＣＬＫについてのＴＤＣデータとスイープ範囲との対応関係を用いた補間によって、基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータに対応するスイープ範囲を決定する。補間によって得られるデータの精度は、補間に用いるデータに値が近いデータの方が高くなる。よって、実施形態１の構成によれば、ジャイロセンサ１の使用頻度が高いと考えられる、自励共振回路１０の現在の動作温度が室温付近である場合におけるスイープ範囲を特に精度良く決定できる。

（実施形態２）
前述の実施形態では、ＴＤＣ１３とＤＣＯ１４は、同一のリングオシレータ１２が発生するクロックパルスを用いていたが、必ずしもこれに限らない。例えば、ＴＤＣ１３とＤＣＯ１４とに対してそれぞれ専用のクロックパルス発振回路を設ける構成としてもよい。

（実施形態３）
前述の実施形態では、ジャイロセンサ１の起動時に基準ＣＬＫの出力を開始し、この基準ＣＬＫの周波数がＴＤＣ１３でデジタル時間情報化された場合に基準ＣＬＫの出力を停止させる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、基準ＣＬＫの出力の開始と停止とのタイミングを他のタイミングとする構成としてもよい。

（実施形態４）
前述の実施形態では、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係が、少なくとも３点の動作温度別の、基準ＣＬＫについてのＴＤＣデータとスイープ範囲との対応関係である構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係が、２点の動作温度別の、基準ＣＬＫについてのＴＤＣデータとスイープ範囲との対応関係である構成としてもよい。

（実施形態５）
前述の実施形態では、ＴＤＣ１３が出力する基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータと不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係とから、補間によって、自励共振回路１０の現在の動作温度に応じたスイープ範囲を決定する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、不揮発性メモリ５０に記憶されている対応関係に含まれるＴＤＣデータのうち、ＴＤＣ１３が出力する基準ＣＬＫの周波数のＴＤＣデータに最も近いＴＤＣデータに対応付けられているスイープ範囲を、自励共振回路１０の現在の動作温度に応じたスイープ範囲を決定する構成としてもよい。この構成を採用する場合、概略共振状態となるスイープ範囲の決定精度向上のために、実施形態１の構成よりも対応関係の組数を増やすことが好ましい。

（実施形態６）
前述の実施形態では、自励共振回路１０がジャイロセンサ１で用いられる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。本発明は、自励共振回路を利用したあらゆる計測装置に適用できる。例えば、ジャイロセンサに限定されるものではなく、その他の自励共振センサ、例えば共振式圧力センサにも適用できる。また、センサ以外に、マイクロスキャナにも本発明は適用できる。

（実施形態７）
前述の実施形態では、自励共振回路１０が、車載のジャイロセンサ１で用いられる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば自励共振回路１０は、車載以外の計測装置で用いられる構成としてもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態及び変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ ジャイロセンサ（車載される機器、ＭＥＭＳジャイロ）、１０ 自励共振回路、１１ 初段回路、１２ リングオシレータ、１３ ＴＤＣ（時間デジタル値変換回路）、１４ ＤＣＯ（デジタル制御発振回路）、１５ 制御回路、１６ 基準発振回路、１７ 掃引範囲決定回路（範囲決定回路）、２０ エレメント、３０ 初段回路、４０ 信号検出回路、５０ 不揮発性メモリ（メモリ）

Claims (9)

1. 振動子を自励共振させる自励共振回路であって、
   入力されるデジタル値に応じた周波数の信号を、前記振動子を駆動させるための駆動信号として出力するデジタル制御発振回路（１４）と、
   前記振動子の振動を検出した検出信号と前記デジタル制御発振回路から出力された駆動信号との位相差をデジタル時間情報として検出する時間デジタル値変換回路（１３）と、
   初期動作として、前記デジタル制御発振回路が出力する駆動信号の周波数を、前記時間デジタル値変換回路によって検出される前記位相差が概略共振状態を示す位相差の範囲として予め設定された概略共振範囲内となるまで周波数掃引させる制御回路（１５）と、
   基準クロックパルスを出力する基準発振回路（１６）と、
   前記基準発振回路から出力された前記基準クロックパルスについて前記時間デジタル値変換回路で検出した前記デジタル時間情報と、前記自励共振回路の動作温度別に、前記基準クロックパルスについての前記デジタル時間情報と前記周波数掃引の範囲との対応関係を記憶しているメモリ（５０）に記憶されている前記対応関係とから、前記自励共振回路の現在の動作温度に応じた前記周波数掃引の範囲を決定する範囲決定回路（１７）とを備え、
   前記制御回路は、前記範囲決定回路で決定した範囲に絞って前記周波数掃引させる自励共振回路。
2. 請求項１において、
   前記基準発振回路は、前記自励共振回路を用いる機器の起動時に前記基準クロックパルスの出力を開始し、前記基準クロックパルスについて前記時間デジタル値変換回路で前記デジタル時間情報を検出した場合に前記基準クロックパルスの出力を停止する自励共振回路。
3. 請求項１又は２において、
   前記範囲決定回路は、前記基準発振回路から出力された前記基準クロックパルスについて前記時間デジタル値変換回路で検出した前記デジタル時間情報が前記対応関係に含まれない場合には、前記対応関係に含まれる前記デジタル時間情報を用いた補間によって、前記基準クロックパルスについて前記時間デジタル値変換回路で検出した前記デジタル時間情報に対応する前記周波数掃引の範囲を決定し、前記自励共振回路の現在の動作温度に応じた前記周波数掃引の範囲とする自励共振回路。
4. 請求項３において、
   前記対応関係は、少なくとも３点の前記動作温度別の、前記基準クロックパルスについての前記デジタル時間情報と前記周波数掃引の範囲との対応関係である自励共振回路。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、
   クロックパルスを発生するリングオシレータ（１２）を備え、
   前記時間デジタル値変換回路は、前記リングオシレータが発生するクロックパルスに基づいて位相差を計測し、
   前記デジタル制御発振回路は、前記リングオシレータが発生するクロックパルスに基づいて時間を計測することで、入力されるデジタル値に応じた周波数の駆動信号を出力する自励共振回路。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、
   前記範囲決定回路は、前記制御回路が前記範囲決定回路で決定した範囲に絞って前記周波数掃引させたにもかかわらず、前記時間デジタル値変換回路によって検出される前記位相差が前記概略共振範囲内とならなかった場合に、決定済みの前記周波数掃引の範囲よりも範囲を拡大して前記周波数掃引の範囲を再度決定し、
   前記制御回路は、前記範囲決定回路で再度決定した範囲を前記周波数掃引させる自励共振回路。
7. 請求項６において、
   前記制御回路は、前記範囲決定回路で再度決定した範囲を前記周波数掃引させる場合に、掃引済みの範囲を除く範囲に絞って前記周波数掃引させる自励共振回路。
8. 請求項１〜７のいずれか１項において、
   車載される機器で用いられる自励共振回路。
9. 請求項１〜８のいずれか１項において、
   ＭＥＭＳジャイロセンサで用いられる自励共振回路。

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