JP3319015B2 - Semiconductor yaw rate sensor - Google Patents

Semiconductor yaw rate sensor

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JP3319015B2
JP3319015B2 JP07715193A JP7715193A JP3319015B2 JP 3319015 B2 JP3319015 B2 JP 3319015B2 JP 07715193 A JP07715193 A JP 07715193A JP 7715193 A JP7715193 A JP 7715193A JP 3319015 B2 JP3319015 B2 JP 3319015B2
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yaw rate
weight
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rate sensor
semiconductor
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ヨーレイトセ
ンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor yaw rate sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ヨーレートセンサとして圧電セラ
ミックを利用したタイプが自動車の姿勢制御及び民生の
ビデオカメラの手振れ防止に使用されている。ところ
で、本センサの利用分野は上記以外にも考えられるが、
精度、コストで他への展開に制約を与えている。そこ
で、本願出願人は、特願平4−223072号により新
規な半導体ヨーレイトセンサを提案している。
2. Description of the Related Art Heretofore, a type using a piezoelectric ceramic as a yaw rate sensor has been used for controlling the attitude of an automobile and preventing camera shake of a consumer video camera. By the way, the application field of this sensor can be considered other than the above,
Accuracy and cost limit the development to others. Therefore, the applicant of the present application has proposed a novel semiconductor yaw rate sensor in Japanese Patent Application No. Hei 4-223072.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願平
4−223072号に開示された半導体ヨーレイトセン
サにおいては、センシング部の信号を増幅する際に、雑
音(熱雑音、1/fノイズ)も増幅されてしまいS/N
の向上が望み難いという課題が残されている。
However, in the semiconductor yaw rate sensor disclosed in Japanese Patent Application No. 4-223072, noise (thermal noise, 1 / f noise) is also amplified when the signal of the sensing section is amplified. S / N
There remains a problem that it is difficult to expect improvement.

【0004】そこで、この発明の目的は、S/Nの向上
を図ることができる半導体ヨーレイトセンサを提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor yaw rate sensor capable of improving S / N.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、半導体基板
の一部に当該基板と離間した梁構造を形成し、その梁の
先端に形成した錘の一面と同錘面と対向する基板壁面に
交流電力を加えて静電気により錘を励振させ、当該錘の
励振方向に対し直交する軸方向において錘の一面と同梁
面と対向する基板壁面に電極を対向配置して当該対向電
極間の容量の変化を電気的に検出して同方向に働くヨー
レイトを検出するようにした半導体ヨーレイトセンサに
おいて、前記対向電極間の一方に搬送波を与えると共
に、前記対向電極間の他方であるヨーレイト検出用電極
から前記搬送波と重畳された検出信号を得る変調回路
と、中心周波数が前記搬送波と一致し、前記変調回路か
らの信号を通過させるバンドパスフィルタとを備えた半
導体ヨーレイトセンサをその要旨とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor substrate.
Form a beam structure that is separated from the substrate on a part of the
On one surface of the weight formed at the tip and on the substrate wall surface facing the same weight surface
AC power is applied to excite the weight by static electricity,
One side of the weight and the same beam in the axial direction perpendicular to the excitation direction
The electrodes are arranged on the substrate wall surface facing the
Yaw that works in the same direction by electrically detecting the change in capacitance between the poles
Semiconductor yaw rate sensor that detects late
AndWhen a carrier is applied to one side between the opposed electrodes,
A yaw rate detection electrode which is the other between the opposed electrodes.
Modulating circuit for obtaining a detection signal superimposed on the carrier from the signal
And the center frequency matches the carrier, and the modulation circuit
And a band-pass filter for passing these signals.
The gist is a conductor yaw rate sensor.

【0006】[0006]

【作用】交流電力を加えて静電気により錘を励振させ、
この励振方向に対し直交する軸方向において対向配置し
た対向電極間の容量の変化を電気的に検出する。そし
て、この信号は変調回路において搬送波と重畳され変調
される。さらに、変調回路からの信号が、中心周波数が
搬送波の周波数と一致するバンドパスフィルタを通過す
る。
[Function] Excitation of the weight by static electricity by applying AC power,
A change in capacitance between opposing electrodes arranged in an axial direction perpendicular to the excitation direction is electrically detected. This signal is superimposed with a carrier in the modulator circuit modulates <br/>. Further, the signal from the modulation circuit passes through a band-pass filter whose center frequency matches the frequency of the carrier.

【0007】[0007]

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図2には、半導体ヨーレイトセンサ
の平面図を示し、図3には図1のA−A断面図を示す。
尚、以下の説明において三次元方向を表すに際し、図2
での左右方向をX軸方向とし、上下方向をY軸方向と
し、紙面に直交する方向をZ軸方向とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a plan view of the semiconductor yaw rate sensor, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG.
In the following description, when expressing the three-dimensional direction, FIG.
Is defined as an X-axis direction, an up-down direction is defined as a Y-axis direction, and a direction perpendicular to the paper is defined as a Z-axis direction.

【0008】シリコン基板51は平板であり、そのシリ
コン基板51には長方形の凹部52(深さ;T)が形成
されている。その凹部52の内部において図2の左側面
からは2本の棒状のビーム53が延設され、ビーム53
の先端には錘55が形成されている。一方、凹部52の
内部において図2の右側面からは2本の棒状のビーム5
4が延設され、ビーム54の先端には錘56が形成され
ている。この錘55及び56はビーム53,54よりも
幅広で、かつ長方形状に形成されている。ビーム53,
54と錘55,56とは同一の厚みとなっている。
The silicon substrate 51 is a flat plate, and the silicon substrate 51 has a rectangular recess 52 (depth: T). Inside the concave portion 52, two rod-shaped beams 53 extend from the left side surface of FIG.
A weight 55 is formed at the tip of. On the other hand, inside the concave portion 52, two rod-shaped beams 5 are seen from the right side surface of FIG.
4 is extended, and a weight 56 is formed at the tip of the beam 54. The weights 55 and 56 are wider than the beams 53 and 54 and are formed in a rectangular shape. Beam 53,
54 and the weights 55 and 56 have the same thickness.

【0009】又、錘55の一側面(図2での上面)と凹
部52の内面とは僅かに離間している(距離a)。同様
に、錘55の他側面(図2での下面)と凹部52の内面
とは僅かに離間している(距離a)。同様に、錘55の
底面(図3での下面)と凹部52の内面とは僅かに離間
している(距離d1)。
Further, one side surface (upper surface in FIG. 2) of the weight 55 is slightly separated from the inner surface of the concave portion 52 (distance a). Similarly, the other side surface (the lower surface in FIG. 2) of the weight 55 and the inner surface of the concave portion 52 are slightly separated (distance a). Similarly, the bottom surface of the weight 55 (the lower surface in FIG. 3) and the inner surface of the concave portion 52 are slightly separated (distance d1).

【0010】一方、錘56の一側面(図2での上面)と
凹部52の内面とは僅かに離間している(距離a)。同
様に、錘56の他側面(図2での下面)と凹部52の内
面とは僅かに離間している(距離a)。同様に、錘56
の底面(図3での下面)と凹部52の内面とは僅かに離
間している(距離d1)。
On the other hand, one side surface (upper surface in FIG. 2) of the weight 56 and the inner surface of the concave portion 52 are slightly separated (distance a). Similarly, the other side surface (the lower surface in FIG. 2) of the weight 56 and the inner surface of the concave portion 52 are slightly separated (distance a). Similarly, weight 56
Is slightly separated from the inner surface of the concave portion 52 (distance d1).

【0011】このように、本センサは片持ち梁構造とな
っている。この構造は、表面マイクロマシニング技術を
用いて犠牲層エッチング等で距離d1が形成されてい
る。図3において、凹部52の底面における錘55,5
6との対向面には電極57,58が形成されるととも
に、電極57,58に対向する錘55,56の部分には
電極59,60が形成されている。さらに、凹部52の
内側壁における錘55,56との対向面(図2での凹部
52の上側の面)には電極59,60が形成されるとと
もに、電極59,60に対向する錘55,56の部分に
は電極61,62が形成されている。
As described above, the present sensor has a cantilever structure. In this structure, a distance d1 is formed by sacrifice layer etching or the like using surface micromachining technology. In FIG. 3, the weights 55, 5 on the bottom surface of the recess 52 are shown.
Electrodes 57, 58 are formed on the surface facing 6, and electrodes 59, 60 are formed on weights 55, 56 facing the electrodes 57, 58. Further, electrodes 59 and 60 are formed on the inner wall of the recess 52 facing the weights 55 and 56 (the upper surface of the recess 52 in FIG. 2), and the weights 55 and 60 facing the electrodes 59 and 60 are formed. Electrodes 61 and 62 are formed at the portion 56.

【0012】凹部52の内側壁における錘55,56と
の対向面(図2での凹部52の下側の面)には電極6
3,64が形成されるとともに、電極63,64に対向
する錘55,56の部分には電極65,66が形成され
ている。
An electrode 6 is provided on the inner wall of the recess 52 facing the weights 55 and 56 (the lower surface of the recess 52 in FIG. 2).
3 and 64 are formed, and electrodes 65 and 66 are formed in portions of the weights 55 and 56 facing the electrodes 63 and 64.

【0013】又、この構造において、電極57,58,
59,60,61,62,63,64はそれぞれ絶縁さ
れている。そして、電極59と57にてコンデンサ
s+、電極60と58にてコンデンサCs-が、電極59
と61にてコンデンサCd+、電極66と64にてコンデ
ンサC d-が、電極65と63にてコンデンサCe+、電極
60と62にてコンデンサCe-が、それぞれ形成されて
いる。
In this structure, the electrodes 57, 58,
59, 60, 61, 62, 63, 64 are each insulated
Have been. And a capacitor at electrodes 59 and 57
Cs +And a capacitor C at electrodes 60 and 58s-Is the electrode 59
And capacitor C at 61d +, Electrodes 66 and 64
Sensor C d-Is a capacitor C between electrodes 65 and 63e +,electrode
Capacitor C at 60 and 62e-Are formed respectively
I have.

【0014】又、ビーム53,54は、それぞれ電極5
9(61,65),60(62,66)の配線領域をな
している。尚、59,61,65は説明上、別電極で説
明しているが、同一電極(同電位)である。60,6
2,66も同様説明上、別電極で説明しているが、同一
電極(同電位)である。
The beams 53 and 54 are respectively applied to the electrodes 5
9 (61, 65) and 60 (62, 66). Although 59, 61, and 65 have been described as separate electrodes for description, they are the same electrode (same potential). 60,6
2 and 66 are also described with different electrodes for the sake of description, but they are the same electrode (same potential).

【0015】図1には、半導体ヨーレイトセンサの電気
回路図を示す。センサの処理回路は、発振器67とセン
シング部68と差動増幅器69とバンドパスフィルタ7
0とサンプルホールド回路71と後段増幅器72とを備
えている。
FIG. 1 shows an electric circuit diagram of a semiconductor yaw rate sensor. The processing circuit of the sensor includes an oscillator 67, a sensing unit 68, a differential amplifier 69, and a bandpass filter 7.
0, a sample hold circuit 71, and a post-amplifier 72.

【0016】図1におけるコンデンサCr は図2,3に
記載していないが、これは抵抗Rと並列に接続され、C
r =Cs+=Cs-と設計された固定の容量である。コンデ
ンサCe+,Ce-は錘55,56を静電気力Feにて駆動
する。又、コンデンサCs+,Cs-は錘55,56がコリ
オリの力Fcを受けてZ軸方向に変位する量を検出する
ための容量である。
Although the capacitor Cr in FIG. 1 is not shown in FIGS. 2 and 3, it is connected in parallel with the resistor R,
r = C s + = fixed capacitance designed as C s− . Capacitor C e +, C e- drives the spindle 55 by the electrostatic force Fe. The capacitors C s + and C s− are capacitors for detecting the amount of displacement of the weights 55 and 56 in the Z-axis direction due to Coriolis force Fc.

【0017】図2に示すコンデンサCd+,Cd-は、駆動
用コンデンサCe+,Ce-による錘55,56がY軸方向
に動く量を検出するためのモニタ用容量である。次に、
図1においてセンシング部68以外の構成について記述
する。
The capacitors C d + and C d− shown in FIG. 2 are monitoring capacitors for detecting the amount of movement of the weights 55 and 56 in the Y-axis direction by the driving capacitors C e + and C e− . next,
In FIG. 1, the configuration other than the sensing unit 68 will be described.

【0018】発振器67は発振周波数fが10KHzで
あり、錘55,56を駆動するための電圧(交流電力)
を与えるとともに、コンデンサCs+,Cs-に信号(搬送
波)を与える。抵抗Rは、コンデンサCs+又はCs-とC
r の結線部にバイアス電圧を与えるものであり、その値
はR≫1/ωCr と設定されている。バイアスを与える
ことにより、それ以降の信号処理を可能にするものであ
る。
The oscillator 67 has an oscillation frequency f of 10 KHz, and a voltage (AC power) for driving the weights 55 and 56.
And a signal (carrier) is applied to the capacitors C s + and C s− . The resistor R is connected to the capacitor C s + or C s− and C
A bias voltage is applied to the connection portion of r, and the value is set as R≫1 / ωCr. By applying a bias, subsequent signal processing is enabled.

【0019】差動増幅回路69は入力(コンデンサ
s+,Cs-)間の差電圧を増幅するものである。バンド
パスフィルタ70は中心周波数が10KHzとなり、搬
送波の周波数と一致している。又、バンドパスフィルタ
70は、所定の周波数帯域(中心周波数付近)以外の信
号を減衰させる。本実施例では、バンドパスフィルタ7
0をスイッチドキャパシタフィルタ(略号:S.C.
F)で構成している。
The differential amplifier 69 amplifies the difference voltage between the inputs (capacitors C s + , C s− ). The center frequency of the band-pass filter 70 is 10 KHz, which matches the frequency of the carrier. Further, the band-pass filter 70 attenuates signals outside a predetermined frequency band (around the center frequency). In this embodiment, the band-pass filter 7
0 is a switched capacitor filter (abbreviation: SC).
F).

【0020】サンプルホールド回路71(検波回路)
は、後述するAM変調された信号を復調するためのもの
である。オペアンプ73と抵抗74,75とは、処理回
路内の基準電圧を形成する。後段増幅器72は検波され
た信号を増幅する。尚、後段増幅器72は無くてもよ
い。
Sample hold circuit 71 (detection circuit)
Is for demodulating an AM-modulated signal described later. The operational amplifier 73 and the resistors 74 and 75 form a reference voltage in the processing circuit. The post-amplifier 72 amplifies the detected signal. Note that the post-stage amplifier 72 may not be provided.

【0021】本実施例では、電極57,58,59,6
0にてヨーレイト検出用電極が構成され、発振器67及
び差動増幅器69にてAM変調回路が構成されている。
次に、このように構成した半導体ヨーレイトセンサの作
用を説明する。
In this embodiment, the electrodes 57, 58, 59, 6
A yaw rate detection electrode is constituted by 0, and an AM modulation circuit is constituted by the oscillator 67 and the differential amplifier 69.
Next, the operation of the semiconductor yaw rate sensor thus configured will be described.

【0022】発振器67より電圧VIN(=VCM・cos
ωc t)をコンデンサCe-及びCe+に印加すると、
(1)式で示す静電気力Feが発生する。 Fe=(ε0 S/2a2 )・VIN 2 ・・・(1) ただし、ε0 ;誘電率 a;コンデンサCe-及びCe+の間隔 S;コンデンサCe-及びCe+の向かい合う電極面積 そして、静電気力Feにより錘55,56がY軸方向に
変位する。変位量をDyとすると、 Dy =KFe ・・・(2) ただし、K;片持梁により決まる定数 と表される。ただし、この時、錘55,56は向きが異
なる方向に動く。
The voltage V IN (= V CM · cos) from the oscillator 67
When the omega c t) is applied to the capacitor C e- and C e +,
The electrostatic force Fe represented by the equation (1) is generated. Fe = (ε 0 S / 2a 2) · V IN 2 ··· (1) However, epsilon 0; dielectric constant a; capacitor C e- and C e + spacing S; capacitor C e- and C e + of opposed electrodes Area The weights 55 and 56 are displaced in the Y-axis direction by the electrostatic force Fe. Assuming that the displacement amount is Dy, Dy = KFe (2) where K is a constant determined by the cantilever. However, at this time, the weights 55 and 56 move in different directions.

【0023】前式(1),(2)より錘55,56のY
軸方向の速度は、それぞれVy55, y56 とすると Vy55 =−Vy56 =K・((ε0 S/4a2 )・VCM 2 ・2ωc ・sin2ωc t ・・・(3) となる。
From the above equations (1) and (2), Y of the weights 55 and 56
The velocity in the axial direction is Vy55,V y56Then Vy55= -Vy56 = K · ((ε0S / 4aTwo) ・ Vcm Two・ 2ωc・ Sin2ωct (3)

【0024】この時、X軸を回転軸とし、角速度ωで回
転するとZ軸にコリオリの力FC55=2mVy55 ω、F
C56 =2mVy56 ωが発生する。これによって、錘5
5,56がそれぞれZ軸方向に変位する。これを、D
Z55,Z56 とすれば、 DZ55 =L55・FC55 Z56 =L56・FC56 ・・・(4) ただし、L55, 56;片持梁により決まる定数 で表される。
At this time, when the X axis is used as the rotation axis and rotated at an angular velocity ω, the Z axis is Coriolis force F C55 = 2 mV y55 ω, F
C56 = 2 mV y56 ω is generated. Thereby, the weight 5
5, 56 are respectively displaced in the Z-axis direction. This is D
If Z55, D Z56, D Z55 = L 55 · F C55 D Z56 = L 56 · F C56 ··· (4) However, L 55, L 56; represented by the constant determined by the cantilever.

【0025】錘55,56及び片持梁を同一寸法にて設
計すれば、L55=L56であり|DZ5 5 |=|DZ56 |=
Δdと表せる。つまり、Cs+,Cs-の容量は、 Cs+=(ε0 ・S)/(d+Δd),Cs-=(ε0 ・S)/(d−Δd) ・・・(5) となる。
[0025] By designing the weight 55, 56 and a cantilever at the same size, it is L 55 = L 56 | D Z5 5 | = | D Z56 | =
It can be expressed as Δd. That is, the capacities of C s + and C s− are as follows: C s + = (ε 0 · S) / (d + Δd), C s− = (ε 0 · S) / (d−Δd) (5) .

【0026】よって、差動増幅器69の出力Vpre は Vpre =VIN・{Cs+/(Cs++Cr )−Cs-/(Cs-+Cr )}・AV1 ≒VIN・(−Δd/2d)・AV1 ・・・(6) ただし、AV1;差動増幅器69の増幅率 で表される。Therefore, the output V pre of the differential amplifier 69 is V pre = V IN · {C s + / (C s + + Cr) -C s- / (C s- + Cr)}} AV 1 ≒ V IN · (-Δd / 2d) · AV1 (6) where AV1 is represented by the amplification factor of the differential amplifier 69.

【0027】又、前式(3),(4)によりΔdは Δd=L55・2m・K(ε0 ・S/4a2 )・VCM 2 ・2ωc ・ω ・sin2ωc t ・・・(7) で表される。[0027] In addition, before the formula (3), (4) by Δd is Δd = L 55 · 2m · K (ε 0 · S / 4a 2) · V CM 2 · 2ω c · ω · sin2ω c t ··· (7) is represented by

【0028】又、(6),(7)式により Vpre =AV1・VCM 3 ・L55・2m・K(ε0 ・S/4a2 )・ωc ・ω ・(sinωc t+sin3ωc t) ・・・(8) となる。[0028] Further, (6), (7) a V pre = AV1 · V CM 3 · L 55 · 2m · K (ε 0 · S / 4a 2) · ω c · ω · (sinω c t + sin3ω c t ) (8)

【0029】ここで、前記(8)式の右辺におけるVCM
3 ・L55・2m・K(ε0 ・S/4a2 )・ωc の部分
は、片持梁の構造、入力電圧の条件で決定される定数で
ある。この(8)式よりVpre は検出しようとする角速
度ωに比例した電圧が表されることを示しており、又、
これが、入力信号の周波数fIN=ωC /2πとこれの3
倍の周波数にAM変調された電圧出力として表されるこ
とになる。
Here, V CM on the right side of the above equation (8)
The portion of 3 · L 55 · 2m · K (ε 0 · S / 4a 2 ) · ω c is a constant determined by the condition of the structure of the cantilever and the input voltage. From this equation (8), V pre indicates that a voltage proportional to the angular velocity ω to be detected is expressed.
This is the input signal frequency f IN = ω C / 2π and its 3
It will be represented as a voltage output AM-modulated at twice the frequency.

【0030】ここで、今まで検出信号にのみ着目し述べ
たが、差動増幅器69で信号を処理する上でそれ自身の
回路素子で発生するノイズや電源系に外部から注入され
るノイズもあり、これも差動増幅器69にて増幅され
る。よって(8)式は Vpre =AV1・VCM 3 ・L55・2m・K(ε0 ・S/4a2 )・ωc ・ω ・(sinωc t+sin3ωc t)+AV1・VN . ・・・(9) と示されるように検出する角速度ωのS/Nを低下させ
るノイズの項目AV1 ・VN が発生する。
Here, only the detection signal has been described so far. However, when the signal is processed by the differential amplifier 69, noise generated in its own circuit element and noise injected from the outside into the power supply system are also present. , Are also amplified by the differential amplifier 69. Thus (8) is V pre = AV1 · V CM 3 · L 55 · 2m · K (ε 0 · S / 4a 2) · ω c · ω · (sinω c t + sin3ω c t) + AV1 · V N. (9) Noise items AV 1 and V N that lower the S / N of the angular velocity ω to be detected are generated.

【0031】そこで、(9)式に示すように検出する角
速度をAM変調し、バンドパスフィルタ70の中心周波
数fc=ωC/2πを通過させる。これにより、S/N
向上させる。
Therefore, the detected angular velocity is AM-modulated as shown in equation (9), and the center frequency fc of the band-pass filter 70 is passed through ω = ωC / 2π. Thereby, S / N is improved.

【0032】そして、fc =ωC /2πのバンドパスフ
ィルタ70の出力をVBPF とすると、 VBPF =AV1・VCM 3 ・L55・2m・K(ε0 ・S/4a2 )・ωc ・ω ・sinωc t+AV1・VN (fc ) ・・・(10) となる。
[0032] Then, when the output of the band pass filter 70 of f c = ω C / 2π and V BPF, V BPF = AV1 · V CM 3 · L 55 · 2m · K (ε 0 · S / 4a 2) · ω c · ω · sinω c t + AV1 · V N (f c) becomes (10).

【0033】VBPF はこの(10)式のように表され、
ノイズの項はAV1・VN (fc )、つまり、周波数成
分がfc と同一な成分のノイズ成分しか残らず、 AV1・VN ≫AV1・VN (fc ) ・・・(11) と表され、高S/Nの角速度ωに比例した出力が得られ
る。これを必要に応じてサンプルホールド回路(検波回
路)71にて処理することで角速度ωに比例した出力V
outout ≒AV1・VCM 3 ・L55・2m・K(ε0 ・S/4a2 )・ωc ・ω ・・・(12) が得られる。
V BPF is expressed by the following equation (10).
Term noise AV1 · V N (f c) , that is, the frequency component is not left only the noise component of the same components as f c, AV1 · V N »AV1 · V N (f c) ··· (11) And an output proportional to the high S / N angular velocity ω is obtained. This is processed by a sample-and-hold circuit (detection circuit) 71 as necessary, so that an output V proportional to the angular velocity ω is obtained.
out V out ≒ AV1 · V CM 3 · L 55 · 2m · K (ε 0 · S / 4a 2) · ω c · ω ··· (12) is obtained.

【0034】これに必要に応じて後段増幅器72で増幅
される。このように本実施例では、発振器67及び差動
増幅器69(AM変調回路)により搬送波に電極57,
59及び58,60(ヨーレイト検出用電極)からの信
号を重畳し、中心周波数が搬送波と一致するバンドパス
フィルタ70により差動増幅器69からの信号を通過さ
せるようにした。よって、差動増幅器69で信号を処理
する上でそれ自身の回路素子で発生するノイズや電源系
に外部から注入されるノイズがあるが、これらノイズが
除去される。つまり、雑音(熱雑音、1/fノイズ)が
増幅されS/Nの向上を図ることができる。
The signal is amplified by the post-amplifier 72 as required. As described above, in this embodiment, the oscillator 57 and the differential amplifier 69 (AM modulation circuit) apply the electrodes 57,
Signals from 59, 58, and 60 (electrodes for yaw rate detection) are superimposed, and a signal from a differential amplifier 69 is passed by a band-pass filter 70 whose center frequency matches the carrier. Therefore, when the signal is processed by the differential amplifier 69, there is noise generated in its own circuit element and noise injected from the outside into the power supply system, but these noises are removed. That is, noise (thermal noise, 1 / f noise) is amplified and S / N can be improved.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
S/Nの向上を図ることができる優れた効果を発揮す
る。
As described in detail above, according to the present invention,
An excellent effect of improving S / N is exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】半導体ヨーレイトセンサの電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram of a semiconductor yaw rate sensor.

【図2】半導体ヨーレイトセンサの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a semiconductor yaw rate sensor.

【図3】図2のA−A断面を示す断面である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 半導体基板としてのシリコン基板 55,56 錘 57,58,59,60 ヨーレイト検出用電極として
の電極 67調回路としての発振器 69調回路としての差動増幅器 70 バンドパスフィルタ
51 differential amplifier 70 band-pass filter as an oscillator 69 modulation circuit as an electrode 67 modulation circuit as a silicon substrate 55, 56 weight 57, 58, 59, 60 yaw rate detection electrode serving as a semiconductor substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−139719(JP,A) 特開 昭57−160067(JP,A) 特開 昭63−154915(JP,A) 特開 昭62−93668(JP,A) 特開 昭61−114123(JP,A) 特開 昭61−200428(JP,A) 特開 平3−172711(JP,A) 特開 昭63−50716(JP,A) 国際公開92/1941(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-139719 (JP, A) JP-A-57-160067 (JP, A) JP-A-63-154915 (JP, A) JP-A-62 93668 (JP, A) JP-A-61-114123 (JP, A) JP-A-61-200428 (JP, A) JP-A-3-172711 (JP, A) JP-A-63-50716 (JP, A) WO 92/1941 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の一部に当該基板と離間した
梁構造を形成し、その梁の先端に形成した錘の一面と同
錘面と対向する基板壁面に交流電力を加えて静電気によ
り錘を励振させ、当該錘の励振方向に対し直交する軸方
向において錘の一面と同梁面と対向する基板壁面に電極
を対向配置して当該対向電極間の容量の変化を電気的に
検出して同方向に働くヨーレイトを検出するようにした
半導体ヨーレイトセンサにおいて、前記対向電極間の一方に搬送波を与えると共に、前記対
向電極間の他方であるヨーレイト検出用電極から前記搬
送波と重畳された検出信号を得る変調回路と 、 中心周波数が前記搬送波と一致し、前記変調回路からの
信号を通過させるバンドパスフィルタとを備えたこと特
徴とする半導体ヨーレイトセンサ。
A beam structure separated from the substrate is formed on a part of the semiconductor substrate, and AC power is applied to one surface of the weight formed at the tip of the beam and the wall surface of the substrate facing the same weight surface, and the weight is generated by static electricity. Is excited, electrodes are arranged oppositely on a substrate wall surface facing one surface of the weight and the same beam surface in an axial direction orthogonal to the excitation direction of the weight, and a change in capacitance between the opposed electrodes is electrically detected. In a semiconductor yaw rate sensor configured to detect a yaw rate acting in the same direction, a carrier wave is applied to one of the opposed electrodes and
From the other yaw rate detection electrode between the counter electrodes.
A semiconductor yaw rate sensor, comprising: a modulation circuit that obtains a detection signal superimposed on a transmission wave; and a band-pass filter whose center frequency matches the carrier wave and that passes a signal from the modulation circuit.
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