JP3261650B2 - 角速度センサ用検出回路 - Google Patents
角速度センサ用検出回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として入力角速
度に応じて振動させた振動体にコリオリ力が発生するよ
うにし、そのコリオリ力による振動体の変位から入力角
速度を検出する振動型角速度センサに適用される角速度
センサ用検出回路に関する。
度に応じて振動させた振動体にコリオリ力が発生するよ
うにし、そのコリオリ力による振動体の変位から入力角
速度を検出する振動型角速度センサに適用される角速度
センサ用検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の角速度センサには、半導
体シリコンウエファの加工プロセスを経て作製され、コ
リオリ力の検出に際して角速度の変化を静電容量の変化
として検出するタイプのものがある。
体シリコンウエファの加工プロセスを経て作製され、コ
リオリ力の検出に際して角速度の変化を静電容量の変化
として検出するタイプのものがある。
【０００３】図４は、こうした静電容量の変化を検出す
るタイプの角速度センサ用検出回路の要部を示したもの
である。この角速度センサ用検出回路では、ＦＥＴ入力
のＣ−Ｖコンバータ形式で検出用コンデンサＣｓの静電
容量の変化を電圧に変換する構成となっている。ここ
で、電圧に変換された静電容量の変化を示す出力信号
は、増幅された後に同期検波されることにより、直流電
圧として出力されるようになっている。出力信号の増幅
に際しては差動増幅器でＣ−Ｆコンバータを２段用いて
増幅する場合もある。因みに、この角速度センサ用検出
回路では、検出用コンデンサＣｓから検出回路までの引
き回しによって寄生容量Ｃｐが生じる。
るタイプの角速度センサ用検出回路の要部を示したもの
である。この角速度センサ用検出回路では、ＦＥＴ入力
のＣ−Ｖコンバータ形式で検出用コンデンサＣｓの静電
容量の変化を電圧に変換する構成となっている。ここ
で、電圧に変換された静電容量の変化を示す出力信号
は、増幅された後に同期検波されることにより、直流電
圧として出力されるようになっている。出力信号の増幅
に際しては差動増幅器でＣ−Ｆコンバータを２段用いて
増幅する場合もある。因みに、この角速度センサ用検出
回路では、検出用コンデンサＣｓから検出回路までの引
き回しによって寄生容量Ｃｐが生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した角速度センサ
用検出回路の場合、主にＦＥＴを入力としたＣ−Ｖコン
バーター形式であるため、デバイス（ＦＥＴ）出力の温
度特性がそのまま角速度センサの温度特性になって現れ
てしまうという欠点と共に、検出用コンデンサＣｓから
検出回路までの引き回しによって生じる寄生容量Ｃｐが
大きくなると、この寄生容量Ｃｐの温度特性がそのまま
角速度センサの温度特性として現れてしまうという欠点
がある。
用検出回路の場合、主にＦＥＴを入力としたＣ−Ｖコン
バーター形式であるため、デバイス（ＦＥＴ）出力の温
度特性がそのまま角速度センサの温度特性になって現れ
てしまうという欠点と共に、検出用コンデンサＣｓから
検出回路までの引き回しによって生じる寄生容量Ｃｐが
大きくなると、この寄生容量Ｃｐの温度特性がそのまま
角速度センサの温度特性として現れてしまうという欠点
がある。
【０００５】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、デバイス出力の温
度特性や寄生容量の温度特性に影響されずに優れた温度
特性を保持し得る小型で高感度な角速度センサ用検出回
路を提供することにある。
なされたもので、その技術的課題は、デバイス出力の温
度特性や寄生容量の温度特性に影響されずに優れた温度
特性を保持し得る小型で高感度な角速度センサ用検出回
路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、角速度
センサにおける一対の振動子に対する対向電極間に生じ
る静電引力を利用して該一対の振動子を励振するための
励振回路と、一対の振動子の振動方向と垂直な方向に生
じる振動に応じて検出用電極間の静電容量が変化するの
を検出することによって角速度検出を行う検出用駆動回
路とを備えた角速度センサ用検出回路において、一対の
振動子に接続され、励振回路及び検出用駆動回路にそれ
ぞれ独自に任意の交流電圧又はパルス電圧を印加する共
通のスイッチトキャパシタ回路を備えた角速度センサ用
検出回路が得られる。
センサにおける一対の振動子に対する対向電極間に生じ
る静電引力を利用して該一対の振動子を励振するための
励振回路と、一対の振動子の振動方向と垂直な方向に生
じる振動に応じて検出用電極間の静電容量が変化するの
を検出することによって角速度検出を行う検出用駆動回
路とを備えた角速度センサ用検出回路において、一対の
振動子に接続され、励振回路及び検出用駆動回路にそれ
ぞれ独自に任意の交流電圧又はパルス電圧を印加する共
通のスイッチトキャパシタ回路を備えた角速度センサ用
検出回路が得られる。
【０００７】又、本発明によれば、上記角速度センサ用
検出回路において、スイッチトキャパシタ回路からの出
力信号を異なる複数のサンプリングタイミングで保持し
て複数のサンプル信号として出力するサンプルホールド
回路を備えた角速度センサ用検出回路が得られる。
検出回路において、スイッチトキャパシタ回路からの出
力信号を異なる複数のサンプリングタイミングで保持し
て複数のサンプル信号として出力するサンプルホールド
回路を備えた角速度センサ用検出回路が得られる。
【０００８】更に、本発明によれば、上記何れかの角速
度センサ用検出回路において、励振回路は所定の電気容
量を持つ励振用コンデンサを含み、所定の電気容量の総
和値とほぼ等しい電気容量値を持つと共に、交流電圧又
はパルス電圧を励振用コンデンサの位相と１８０度シフ
トさせて検出用駆動回路から該励振用コンデンサに印加
する補償用コンデンサを備えた角速度センサ用検出回路
が得られる。
度センサ用検出回路において、励振回路は所定の電気容
量を持つ励振用コンデンサを含み、所定の電気容量の総
和値とほぼ等しい電気容量値を持つと共に、交流電圧又
はパルス電圧を励振用コンデンサの位相と１８０度シフ
トさせて検出用駆動回路から該励振用コンデンサに印加
する補償用コンデンサを備えた角速度センサ用検出回路
が得られる。
【０００９】
【作用】本発明の角速度センサ用検出回路は、励振回路
及び検出用駆動回路にそれぞれ独自に任意の交流電圧又
はパルス電圧を印加する共通のスイッチトキャパシタ回
路に一対の振動子を接続するため、検出用コンデンサか
ら検出用駆動回路までの引き回しによる寄生容量による
温度特性の影響がキャンセルされる。又、スイッチトキ
ャパシタ回路からの出力信号を異なる複数のサンプリン
グタイミングで保持して複数のサンプル信号として出力
するサンプルホールド回路や、励振用コンデンサの電気
容量の総和値とほぼ等しい電気容量値を持ち、交流電圧
又はパルス電圧を励振用コンデンサの位相と反転させて
検出用駆動回路から励振用コンデンサに印加する補償用
コンデンサを用いることにより、検出用駆動回路の出力
から励振回路の励振電圧をキャンセルし、検出用駆動回
路の出力ダイナミックレンジを広く使えるようにしてい
る。
及び検出用駆動回路にそれぞれ独自に任意の交流電圧又
はパルス電圧を印加する共通のスイッチトキャパシタ回
路に一対の振動子を接続するため、検出用コンデンサか
ら検出用駆動回路までの引き回しによる寄生容量による
温度特性の影響がキャンセルされる。又、スイッチトキ
ャパシタ回路からの出力信号を異なる複数のサンプリン
グタイミングで保持して複数のサンプル信号として出力
するサンプルホールド回路や、励振用コンデンサの電気
容量の総和値とほぼ等しい電気容量値を持ち、交流電圧
又はパルス電圧を励振用コンデンサの位相と反転させて
検出用駆動回路から励振用コンデンサに印加する補償用
コンデンサを用いることにより、検出用駆動回路の出力
から励振回路の励振電圧をキャンセルし、検出用駆動回
路の出力ダイナミックレンジを広く使えるようにしてい
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の角
速度センサ用検出回路について、図面を参照して詳細に
説明する。
速度センサ用検出回路について、図面を参照して詳細に
説明する。
【００１１】最初に、図２を参照して本発明の角速度セ
ンサ用検出回路が適用される角速度センサの基本構成を
説明する。尚、図２（ａ）は角速度センサの要部の平面
図に関するものであり、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部
におけるＡ−Ａ′線方向における側面断面を含む全体の
側面断面図に関するものである。
ンサ用検出回路が適用される角速度センサの基本構成を
説明する。尚、図２（ａ）は角速度センサの要部の平面
図に関するものであり、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部
におけるＡ−Ａ′線方向における側面断面を含む全体の
側面断面図に関するものである。
【００１２】ここでの角速度センサは、基本的にはｎ型
シリコン単結晶基板であるシリコン基板５とガラス基板
６とを接合して成っている。この角速度センサを作製す
る場合、シリコン基板５の一部にエッチングにより静電
容量を得るためのギャップ７を形成し、シリコン基板５
のギャップ７の領域内（点線で示すその反対面の高濃度
ホウ素拡散部８の内側に相当する部分）に高濃度ホウ素
拡散を行い、反対面から高濃度ホウ素拡散部８をエッチ
ストップにして異方性エッチングを行うことでダイヤフ
ラムを形成する。このダイヤフラムから反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングによって一対
の振動子９，１０を形成する。振動子９は錘部１１ａ及
びこれより延在する梁部１２から成り、振動子１０も同
様に錘部１１ｂ及びこれより延在する梁部１２から成
る。
シリコン単結晶基板であるシリコン基板５とガラス基板
６とを接合して成っている。この角速度センサを作製す
る場合、シリコン基板５の一部にエッチングにより静電
容量を得るためのギャップ７を形成し、シリコン基板５
のギャップ７の領域内（点線で示すその反対面の高濃度
ホウ素拡散部８の内側に相当する部分）に高濃度ホウ素
拡散を行い、反対面から高濃度ホウ素拡散部８をエッチ
ストップにして異方性エッチングを行うことでダイヤフ
ラムを形成する。このダイヤフラムから反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングによって一対
の振動子９，１０を形成する。振動子９は錘部１１ａ及
びこれより延在する梁部１２から成り、振動子１０も同
様に錘部１１ｂ及びこれより延在する梁部１２から成
る。
【００１３】又、絶縁基板としてのガラス基板６上に振
動子９，１０の錘部１１ａ，１１ｂの形状に合わせた検
出用電極１３ａ，１３ｂを金属を用いてスパッタ蒸発や
真空蒸着により形成する。そこで、陽極接合技術を用い
てガラス基板６及びシリコン基板５を接合し、錘部１１
ａ，１１ｂの厚さ方向に静電容量を形成する。更に、高
濃度ホウ素拡散部８を数カ所ＲＩＥによって切断するこ
とにより、錘部１１ａ，１１ｂの厚さ方向と垂直方向と
に配置される３つの電極８ａ，８ｂ，８ｃを形成する。
この中で振動子９，１０用電極として高濃度ホウ素拡散
部８の電極８ａを利用し、その対向電極として振動子
９，１０のそれぞれに対応させた電極８ｂ，８ｃを利用
する。尚、電極８ａ，８ｂ，８ｃのそれぞれの高濃度ホ
ウ素拡散を用いた引き回しは略図する。
動子９，１０の錘部１１ａ，１１ｂの形状に合わせた検
出用電極１３ａ，１３ｂを金属を用いてスパッタ蒸発や
真空蒸着により形成する。そこで、陽極接合技術を用い
てガラス基板６及びシリコン基板５を接合し、錘部１１
ａ，１１ｂの厚さ方向に静電容量を形成する。更に、高
濃度ホウ素拡散部８を数カ所ＲＩＥによって切断するこ
とにより、錘部１１ａ，１１ｂの厚さ方向と垂直方向と
に配置される３つの電極８ａ，８ｂ，８ｃを形成する。
この中で振動子９，１０用電極として高濃度ホウ素拡散
部８の電極８ａを利用し、その対向電極として振動子
９，１０のそれぞれに対応させた電極８ｂ，８ｃを利用
する。尚、電極８ａ，８ｂ，８ｃのそれぞれの高濃度ホ
ウ素拡散を用いた引き回しは略図する。
【００１４】図１は、このような角速度センサに適用さ
れる角速度センサ用検出回路を示したものである。この
角速度センサ用検出回路は、角速度センサにおける一対
の振動子９，１０に対する対向電極８ｂ，８ｃ間に生じ
る静電引力（クーロン力）を利用して一対の振動子９，
１０を励振するための励振回路１と、一対の振動子９，
１０の振動方向と垂直な方向に生じる振動に応じて検出
用電極１３ａ，１３ｂ間の静電容量が変化するのを検出
することによって角速度検出を行う検出用駆動回路２
と、一対の振動子９，１０に接続され、励振回路１及び
検出用駆動回路２にそれぞれ独自に任意の交流電圧又は
パルス電圧を印加する共通のスイッチトキャパシタ回路
３と、このスイッチトキャパシタ回路３からの出力信号
を異なる２つ以上のサンプリングタイミングで保持して
それぞれサンプル信号として出力するサンプルホールド
回路４と、このサンプルホールド回路４に接続されて各
サンプル信号を差動増幅して検出用出力電圧を得る差動
増幅器１４と、励振回路１の励振用コンデンサＣｄ1 ，
Ｃｄ2 の電気容量の総和値（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 ）とほぼ等
しい電気容量値を持ち、交流電圧又はパルス電圧を励振
用コンデンサＣｄ1 ，Ｃｄ2 における位相と１８０度シ
フトさせて検出用駆動回路２から励振用コンデンサＣｄ
1 ，Ｃｄ2 に印加する補償用コンデンサＣｄ3 とを備え
て成っている。
れる角速度センサ用検出回路を示したものである。この
角速度センサ用検出回路は、角速度センサにおける一対
の振動子９，１０に対する対向電極８ｂ，８ｃ間に生じ
る静電引力（クーロン力）を利用して一対の振動子９，
１０を励振するための励振回路１と、一対の振動子９，
１０の振動方向と垂直な方向に生じる振動に応じて検出
用電極１３ａ，１３ｂ間の静電容量が変化するのを検出
することによって角速度検出を行う検出用駆動回路２
と、一対の振動子９，１０に接続され、励振回路１及び
検出用駆動回路２にそれぞれ独自に任意の交流電圧又は
パルス電圧を印加する共通のスイッチトキャパシタ回路
３と、このスイッチトキャパシタ回路３からの出力信号
を異なる２つ以上のサンプリングタイミングで保持して
それぞれサンプル信号として出力するサンプルホールド
回路４と、このサンプルホールド回路４に接続されて各
サンプル信号を差動増幅して検出用出力電圧を得る差動
増幅器１４と、励振回路１の励振用コンデンサＣｄ1 ，
Ｃｄ2 の電気容量の総和値（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 ）とほぼ等
しい電気容量値を持ち、交流電圧又はパルス電圧を励振
用コンデンサＣｄ1 ，Ｃｄ2 における位相と１８０度シ
フトさせて検出用駆動回路２から励振用コンデンサＣｄ
1 ，Ｃｄ2 に印加する補償用コンデンサＣｄ3 とを備え
て成っている。
【００１５】ここでの角速度センサ及び角速度センサ用
検出回路では、励振回路１より励振用コンデンサＣ
ｄ1 ，Ｃｄ2 の電極である電極８ａ及び電極８ｂ，８ｃ
に同時にパルス電圧や交流電圧（以下はパルス電圧を用
いるものとする）を加えると、振動子９，１０はそれぞ
れ対向電極８ｂ，８ｃとの間で静電引力によって図２
（ａ）中のＸ方向に引き寄せられては離れるという振動
をする。
検出回路では、励振回路１より励振用コンデンサＣ
ｄ1 ，Ｃｄ2 の電極である電極８ａ及び電極８ｂ，８ｃ
に同時にパルス電圧や交流電圧（以下はパルス電圧を用
いるものとする）を加えると、振動子９，１０はそれぞ
れ対向電極８ｂ，８ｃとの間で静電引力によって図２
（ａ）中のＸ方向に引き寄せられては離れるという振動
をする。
【００１６】この角速度センサ用検出回路の場合、上述
したように励振用コンデンサＣｄ1，Ｃｄ2 の電気容量
の総和値（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 ）に等しい電気容量値の補償
用コンデンサＣｄ3 が別途設けられており、この補償用
コンデンサＣｄ3 によって励振用コンデンサＣｄ1 ，Ｃ
ｄ2 に対して電圧値が同じで位相が反転しているパルス
電圧を検出用駆動回路２から印加する。検出用コンデン
サＣｓ1 ，Ｃｓ2 には励振周波数の１／２の周波数のパ
ルス電圧が印加される。
したように励振用コンデンサＣｄ1，Ｃｄ2 の電気容量
の総和値（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 ）に等しい電気容量値の補償
用コンデンサＣｄ3 が別途設けられており、この補償用
コンデンサＣｄ3 によって励振用コンデンサＣｄ1 ，Ｃ
ｄ2 に対して電圧値が同じで位相が反転しているパルス
電圧を検出用駆動回路２から印加する。検出用コンデン
サＣｓ1 ，Ｃｓ2 には励振周波数の１／２の周波数のパ
ルス電圧が印加される。
【００１７】それぞれのコンデンサを入力としたスイッ
チトキャパシタ回路３は、励振回路１及び検出用駆動回
路２にそれぞれ独自にパルス電圧を印加する。サンプリ
ングホールド回路４では、スイッチトキャパシタ回路３
の出力信号をそれぞれサンプリングタイミングが異な
り、サンプリング周波数が励振周波数の１／２の周波数
の２つのサンプリングタイミングで保持し、それぞれサ
ンプル信号として差動増幅器１４へ出力する。
チトキャパシタ回路３は、励振回路１及び検出用駆動回
路２にそれぞれ独自にパルス電圧を印加する。サンプリ
ングホールド回路４では、スイッチトキャパシタ回路３
の出力信号をそれぞれサンプリングタイミングが異な
り、サンプリング周波数が励振周波数の１／２の周波数
の２つのサンプリングタイミングで保持し、それぞれサ
ンプル信号として差動増幅器１４へ出力する。
【００１８】図３は、この角速度センサ用検出回路の各
部における処理信号に関するタイミングチャートを示し
たものである。ここでは、それぞれの回路におけるスイ
ッチングトランジスタのゲートのタイミングを示してお
り、具体的には励振回路１のゲートタイミングＧ１、検
出用駆動回路２のゲートタイミングＧ２、スイッチトキ
ャパシタ回路３のゲートタイミングＧ３、及びサンプル
ホールド回路４のゲートタイミングＧ４，Ｇ５と、スイ
ッチトキャパシタ回路３の出力電圧ＶＳＣoutとが示さ
れている。
部における処理信号に関するタイミングチャートを示し
たものである。ここでは、それぞれの回路におけるスイ
ッチングトランジスタのゲートのタイミングを示してお
り、具体的には励振回路１のゲートタイミングＧ１、検
出用駆動回路２のゲートタイミングＧ２、スイッチトキ
ャパシタ回路３のゲートタイミングＧ３、及びサンプル
ホールド回路４のゲートタイミングＧ４，Ｇ５と、スイ
ッチトキャパシタ回路３の出力電圧ＶＳＣoutとが示さ
れている。
【００１９】ここで、励振回路１の電圧をＶ１，検出用
印加電圧をＶ２とし、スイッチトキャパシタ回路３のフ
ィードバック容量をＣｇとすると、スイッチトキャパシ
タ回路３の出力信号の出力電圧ＶＳＣout は、検出用印
加電圧Ｖ２がＬｏｗの場合、ＶＳＣout1＝Ｖ１（Ｃｄ1
＋Ｃｄ2 −Ｃｄ3 ）／Ｃｇ＋Ｖ２（Ｃｓ2 −Ｃｓ1 ）／
Ｃｇとして表わされ、検出用印加電圧Ｖ２がＨｉｇｈの
場合、ＶＳＣout2＝Ｖ１（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 −Ｃｄ3 ）／
Ｃｇ−Ｖ２（Ｃｓ2 −Ｃｓ1 ）／Ｃｇとして表わされ
る。
印加電圧をＶ２とし、スイッチトキャパシタ回路３のフ
ィードバック容量をＣｇとすると、スイッチトキャパシ
タ回路３の出力信号の出力電圧ＶＳＣout は、検出用印
加電圧Ｖ２がＬｏｗの場合、ＶＳＣout1＝Ｖ１（Ｃｄ1
＋Ｃｄ2 −Ｃｄ3 ）／Ｃｇ＋Ｖ２（Ｃｓ2 −Ｃｓ1 ）／
Ｃｇとして表わされ、検出用印加電圧Ｖ２がＨｉｇｈの
場合、ＶＳＣout2＝Ｖ１（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 −Ｃｄ3 ）／
Ｃｇ−Ｖ２（Ｃｓ2 −Ｃｓ1 ）／Ｃｇとして表わされ
る。
【００２０】ところで、励振用コンデンサＣｄ1 ，Ｃｄ
2 の電気容量の総和値（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 ）と補償用コン
デンサＣｄ3 の電気容量値とを完全に一致させることは
難しいため、実際には誤差電圧Ｖ１（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 −
Ｃｄ3 ）／Ｃｇが発生することを想定できる。そこで、
こうした２つの状態の出力電圧ＶＳＣout1，ＶＳＣou t2
にそれぞれに対応するサンプルホールド回路３を差動増
幅器１４に接続すると、差動増幅器１４からの出力電圧
はＶＳＣout1−ＶＳＣout2＝２×Ｖ２（Ｃｓ2−Ｃ
ｓ1 ）／Ｃｇとなり、励振用コンデンサＣｄ1 ，Ｃｄ2
の誤差要因が無くなるため、感度が２倍となる。即ち、
この角速度センサ用検出回路の場合、サンプルホールド
回路３や補償用コンデンサＣｄ3 の働きによって、検出
用駆動回路２の出力から励振回路１の励振電圧をキャン
セルするため、検出用駆動回路２の出力ダイナミックレ
ンジを広く使えるようになっている。
2 の電気容量の総和値（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 ）と補償用コン
デンサＣｄ3 の電気容量値とを完全に一致させることは
難しいため、実際には誤差電圧Ｖ１（Ｃｄ1 ＋Ｃｄ2 −
Ｃｄ3 ）／Ｃｇが発生することを想定できる。そこで、
こうした２つの状態の出力電圧ＶＳＣout1，ＶＳＣou t2
にそれぞれに対応するサンプルホールド回路３を差動増
幅器１４に接続すると、差動増幅器１４からの出力電圧
はＶＳＣout1−ＶＳＣout2＝２×Ｖ２（Ｃｓ2−Ｃ
ｓ1 ）／Ｃｇとなり、励振用コンデンサＣｄ1 ，Ｃｄ2
の誤差要因が無くなるため、感度が２倍となる。即ち、
この角速度センサ用検出回路の場合、サンプルホールド
回路３や補償用コンデンサＣｄ3 の働きによって、検出
用駆動回路２の出力から励振回路１の励振電圧をキャン
セルするため、検出用駆動回路２の出力ダイナミックレ
ンジを広く使えるようになっている。
【００２１】角速度センサ及び角速度センサ用検出回路
において、検出用電極１３ａ，１３ｂは回転が無いとき
はコリオリ力が発生しないので、検出用コンデンサＣｄ
1 ，Ｃｄ2 のギャップ長は等しく、静電容量値も等しく
なるために出力が零となるが、ここでＹ軸方向に回転す
るとコリオリ力が発生し、振動子９，１０はＺ方向に振
動する力を受ける。
において、検出用電極１３ａ，１３ｂは回転が無いとき
はコリオリ力が発生しないので、検出用コンデンサＣｄ
1 ，Ｃｄ2 のギャップ長は等しく、静電容量値も等しく
なるために出力が零となるが、ここでＹ軸方向に回転す
るとコリオリ力が発生し、振動子９，１０はＺ方向に振
動する力を受ける。
【００２２】振動子９，１０の励振方向の位相は１８０
度ずれているので、振動子９，１０のＺ方向への振動も
位相が１８０度ずれるため、検出用電極１３ａ，１３ｂ
のギャップに差が生じて静電容量にも差（Ｃｓ2 −Ｃｓ
1 ）が発生する。この静電容量差を求めれば角速度の大
きさに対応した出力電圧が得られる。
度ずれているので、振動子９，１０のＺ方向への振動も
位相が１８０度ずれるため、検出用電極１３ａ，１３ｂ
のギャップに差が生じて静電容量にも差（Ｃｓ2 −Ｃｓ
1 ）が発生する。この静電容量差を求めれば角速度の大
きさに対応した出力電圧が得られる。
【００２３】ここでの角速度センサ用検出回路の場合、
検出用コンデンサＣｄ1 ，Ｃｄ2 と検出用駆動回路２と
の間に寄生容量が発生しても、静電容量差を求めること
によってキャンセルされるので、寄生容量の影響を受け
ない。
検出用コンデンサＣｄ1 ，Ｃｄ2 と検出用駆動回路２と
の間に寄生容量が発生しても、静電容量差を求めること
によってキャンセルされるので、寄生容量の影響を受け
ない。
【００２４】尚、上述した一実施例の角速度センサ用検
出回路では、差動増幅器１４を用いるものとしたが、例
えば励振回路１及び検出用駆動回路２のゲートタイミン
グを入れ替え、差動増幅器１４の代わりに加算回路を設
置した構成としても同様の特性が得られる。
出回路では、差動増幅器１４を用いるものとしたが、例
えば励振回路１及び検出用駆動回路２のゲートタイミン
グを入れ替え、差動増幅器１４の代わりに加算回路を設
置した構成としても同様の特性が得られる。
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、励振回路の誤差要因となるデバイス出力の温度特性
や寄生容量の温度特性に影響されずに高感度で優れた温
度特性を保持し得る小型で高性能な角速度センサ用検出
回路が提供されるようになる。
ば、励振回路の誤差要因となるデバイス出力の温度特性
や寄生容量の温度特性に影響されずに高感度で優れた温
度特性を保持し得る小型で高性能な角速度センサ用検出
回路が提供されるようになる。
【図１】本発明に一実施例に係る角速度センサ用検出回
路を示したものである。
路を示したものである。
【図２】図１に示す角速度センサ用検出回路が適用され
る角速度センサの基本構成を例示したもので、（ａ）は
その要部の平面図に関するもの，（ｂ）は（ａ）の要部
におけるＡ−Ａ′線方向における側面断面を含む全体の
側面断面図に関するものである。
る角速度センサの基本構成を例示したもので、（ａ）は
その要部の平面図に関するもの，（ｂ）は（ａ）の要部
におけるＡ−Ａ′線方向における側面断面を含む全体の
側面断面図に関するものである。
【図３】図１に示す角速度センサ用検出回路の各部にお
ける処理信号に関するタイミングチャートを示したもの
である。
ける処理信号に関するタイミングチャートを示したもの
である。
【図４】従来の角速度センサ用検出回路の要部を示した
ものである。
ものである。
１ 励振回路 ２ 検出用駆動回路 ３ スイッチトキャパシタ回路 ４ サンプルホールド回路 ５ シリコン基板 ６ ガラス基板 ７ ギャップ ８ 高濃度ホウ素拡散部 ８ａ，８ｂ，８ｃ，１３ａ，１３ｂ 電極 ９，１０ 振動子 １１ａ，１１ｂ 錘部 １２ 梁部 １４ 差動増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 19/56 G01P 9/04
Claims (3)
- 【請求項１】 角速度センサにおける一対の振動子に対
する対向電極間に生じる静電引力を利用して該一対の振
動子を励振するための励振回路と、前記一対の振動子の
振動方向と垂直な方向に生じる振動に応じて検出用電極
間の静電容量が変化するのを検出することによって角速
度検出を行う検出用駆動回路とを備えた角速度センサ用
検出回路において、前記一対の振動子に接続され、前記
励振回路及び前記検出用駆動回路にそれぞれ独自に任意
の交流電圧又はパルス電圧を印加する共通のスイッチト
キャパシタ回路を備えたことを特徴とする角速度センサ
用検出回路。 - 【請求項２】 請求項１記載の角速度センサ用検出回路
において、前記スイッチトキャパシタ回路からの出力信
号を異なる複数のサンプリングタイミングで保持して複
数のサンプル信号として出力するサンプルホールド回路
を備えたことを特徴とする角速度センサ用検出回路。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の角速度センサ用
検出回路において、前記励振回路は所定の電気容量を持
つ励振用コンデンサを含み、前記所定の電気容量の総和
値とほぼ等しい電気容量値を持つと共に、前記交流電圧
又は前記パルス電圧を前記励振用コンデンサの位相と１
８０度シフトさせて前記検出用駆動回路から該励振用コ
ンデンサに印加する補償用コンデンサを備えたことを特
徴とする角速度センサ用検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12967597A JP3261650B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 角速度センサ用検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12967597A JP3261650B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 角速度センサ用検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318754A JPH10318754A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3261650B2 true JP3261650B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=15015395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12967597A Expired - Fee Related JP3261650B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 角速度センサ用検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3261650B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004279261A (ja) | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Denso Corp | 物理量検出装置 |
| JP2005091287A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Murata Mfg Co Ltd | 角速度検出装置 |
| CN102144145B (zh) * | 2009-03-10 | 2013-06-26 | 松下电器产业株式会社 | 角速度传感器 |
-
1997
- 1997-05-20 JP JP12967597A patent/JP3261650B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10318754A (ja) | 1998-12-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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