JP3453721B2 - Vibrator drive circuit - Google Patents

Vibrator drive circuit

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JP3453721B2
JP3453721B2 JP12784794A JP12784794A JP3453721B2 JP 3453721 B2 JP3453721 B2 JP 3453721B2 JP 12784794 A JP12784794 A JP 12784794A JP 12784794 A JP12784794 A JP 12784794A JP 3453721 B2 JP3453721 B2 JP 3453721B2
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藤 和 郎 佐
藤 雅 之 佐
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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】本発明は振動子駆動回路に関し、
例えば角速度検出装置に利用しうる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrator driving circuit,
For example, it can be used for an angular velocity detecting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、振動子を用いて回転角速度を検
出する装置に関する技術が、特開平5−240649号
公報,特開平5−288555号公報,および英国特許
出願公報GB2266149Aに開示されている。
2. Description of the Related Art For example, techniques relating to a device for detecting a rotational angular velocity using a vibrator are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. H5-240649, H5-288555, and GB2266149A.

【0003】上記のような回転角速度を検出する装置に
おいては、圧電素子などの振動子をそれの固有振動数と
一致する周波数で振動するように共振点で駆動し、振動
子の駆動用端子の信号と検出用端子の信号との位相差を
測定して角速度を検出するようになっている。
In the apparatus for detecting the rotational angular velocity as described above, a vibrator such as a piezoelectric element is driven at a resonance point so as to vibrate at a frequency corresponding to its natural frequency, and a driving terminal of the vibrator is driven. The angular velocity is detected by measuring the phase difference between the signal and the signal of the detection terminal.

【0004】ところで、振動子の固有振動数は、周囲温
度などの影響によって変動する。従って、温度変化の生
じる環境において一定の周波数で振動子を駆動する場合
には、振動子の振動状態を共振点に維持できない。振動
子の振動状態が共振点からずれると、振動の振幅が変動
したり、位相差と角速度との関係に誤差が生じる。
[0004] The natural frequency of the vibrator fluctuates due to the influence of ambient temperature and the like. Therefore, when the vibrator is driven at a constant frequency in an environment where a temperature change occurs, the vibration state of the vibrator cannot be maintained at the resonance point. If the vibration state of the vibrator deviates from the resonance point, the amplitude of the vibration fluctuates and an error occurs in the relationship between the phase difference and the angular velocity.

【0005】そこで例えば英国特許出願公報GB226
6149Aにおいては、PLL(位相同期ル−プ)回路
を用いて、振動子の振動状態を共振点に維持するように
制御している。即ち、振動子の駆動電圧印加端子の信号
と、振動子の帰環電圧取出端子の信号との位相差が90
度になるように、VCO(電圧制御発振器)の発振周波
数を自動的に調整している。
Accordingly, for example, British Patent Application Publication GB226
In 6149A, a PLL (phase-locked loop) circuit is used to control the vibrator to maintain the vibration state at the resonance point. That is, the phase difference between the signal at the drive voltage application terminal of the vibrator and the signal at the return voltage extraction terminal of the vibrator is 90.
The oscillation frequency of the VCO (Voltage Controlled Oscillator) is automatically adjusted so that the temperature becomes higher.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】PLL回路を用いて振
動子の駆動電圧印加端子の信号と、振動子の帰環電圧取
出端子の信号との位相差が90度になるように制御する
ためには、1つの信号の位相を90度ずらして、PLL
回路の位相比較器に印加される2つの信号の位相差を定
常状態で0にする必要がある。
In order to control the phase difference between the signal of the drive voltage application terminal of the vibrator and the signal of the return voltage output terminal of the vibrator to be 90 degrees using a PLL circuit. Shifts the phase of one signal by 90 degrees to form a PLL
The phase difference between two signals applied to the phase comparator of the circuit needs to be zero in a steady state.

【0007】信号の位相をずらす移相回路は、例えばコ
ンデンサ,抵抗器などで構成される時定数回路によって
構成することができる。しかし、この種の移相回路の位
相シフト量は、周波数に応じて変化する。従って、周囲
温度変化に伴って振動子の駆動周波数が大幅に変動する
と、PLL回路が正しく機能しなくなり、駆動周波数が
振動子の共振周波数からずれることになる。
A phase shift circuit for shifting the phase of a signal can be constituted by a time constant circuit composed of, for example, a capacitor, a resistor and the like. However, the phase shift amount of this type of phase shift circuit changes according to the frequency. Therefore, if the driving frequency of the vibrator greatly fluctuates due to a change in the ambient temperature, the PLL circuit does not function properly, and the driving frequency deviates from the resonance frequency of the vibrator.

【0008】また、PLL回路に用いられるVCOは、
一般に様々な高調波を含む矩形波などの信号を出力する
ので、VCOの出力信号をそのまま振動子に印加する
と、振動子が角速度の測定に利用するモ−ド以外の様々
な振動モ−ドでも振動するため、検出される信号に含ま
れるノイズが多くなり、測定誤差が増大する。そこで一
般的には、VCOの出力にロ−パスフィルタを接続し、
正弦波に近い波形の信号によって振動子を駆動する。し
かし、ロ−パスフィルタは時定数回路であるため、それ
を通過する信号の位相変化量は、信号の周波数に応じて
変化する。つまり、周囲温度変化に伴って振動子の駆動
周波数が変動すると、ロ−パスフィルタでの位相変化に
よって、PLL回路が正しく機能しなくなり、駆動周波
数が振動子の共振周波数から大きくずれることになる。
A VCO used in a PLL circuit is
In general, a signal such as a rectangular wave including various harmonics is output. Therefore, when the output signal of the VCO is applied to the vibrator as it is, the vibrator can be used in various vibration modes other than the mode used for measuring the angular velocity. Due to the vibration, the noise included in the detected signal increases, and the measurement error increases. Therefore, generally, a low-pass filter is connected to the output of the VCO,
The vibrator is driven by a signal having a waveform close to a sine wave. However, since the low-pass filter is a time constant circuit, the amount of phase change of the signal passing therethrough changes according to the frequency of the signal. That is, if the driving frequency of the vibrator fluctuates in accordance with the change in the ambient temperature, the PLL circuit will not function properly due to a phase change in the low-pass filter, and the driving frequency will greatly deviate from the resonance frequency of the vibrator.

【0009】従って本発明は、周囲温度の変動などによ
って振動子の固有振動周波数が変動する場合であって
も、振動子の振動状態が共振状態からずれるのを防止す
るとともに、振動子から検出される信号に含まれるノイ
ズの増大を防止することを課題とする。
Therefore, the present invention prevents the vibration state of the vibrator from deviating from the resonance state and detects the vibration from the vibrator even when the natural vibration frequency of the vibrator fluctuates due to fluctuations in the ambient temperature. It is an object to prevent an increase in noise included in a signal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の振動子駆動回路は、振動体(2),該振動
体を振動駆動するための振動する駆動信号が供給される
第1の端子(5a,5b) および 該振動体が該振動信
号によって固有振動数で振動する共振状態において
記第1の端子に供給される駆動電圧に対して所定量位相
がずれたフィードバック信号が現われる第2の端(4
a,4b) 含む振動子(10)の 前記駆動信号とフ
ィードバック信号間の位相差に応じた信号を出力する
位相比較手段(21),該位相比較手段が出力する信号
に応じた電圧を出力するル−プフィルタ手段(22),
及び該ル−プフィルタ手段の出力電圧に応じた周波数の
信号を生成する電圧制御発振手段(23)、を含むPL
L制御手段(20); 該PLL制御手段が出力する信号の波数を計数するアド
レスカウンタ手段(61); 正弦波もしくはそれに近い波形のデ−タを複数のアドレ
スに保持し、そのアドレス端子に前記アドレスカウンタ
手段の計数値が印加される、波形デ−タ出力手段(6
2); 該波形デ−タ出力手段が出力する波形のデ−タをアナロ
グ信号に変換する、D/A変換手段(63); 前記D/A変換手段が出力する信号に対応する信号を前
記振動子の第1の端子に印加する手段(14); 前記振動子の第1の端子に印加される信号に対応する信
号を前記位相比較手段の一方の入力に印加する手段(1
3,17);及び 前記振動子の第2の端子に現われる信号に対応する信号
を前記位相比較手段の他方の入力に印加する手段(1
2,16);を備える。
In order to solve the above-mentioned problems, a vibrator drive circuit according to the present invention comprises a vibrator (2),
A first terminal driving signal oscillating for vibration driving the body is supplied (5a, 5b), and, vibrating body is the vibration signal
Second pin at the resonant state of vibration at the natural frequency, the feedback signal shifted by a predetermined amount of phase relative to the drive voltage supplied to the first terminal appears by No. (4
a, 4b) , and the drive signal of the vibrator (10) including
Phase comparison means (21) for outputting a signal corresponding to the phase difference between the feedback signals , loop filter means (22) for outputting a voltage corresponding to the signal output by the phase comparison means,
And a voltage-controlled oscillating means (23) for generating a signal having a frequency corresponding to the output voltage of the loop filter means.
L control means (20); address counter means (61) for counting the number of waves of the signal output by the PLL control means; sine wave or data having a waveform close to the sine wave are held at a plurality of addresses, and the address terminal is connected to the address terminal. Waveform data output means (6) to which the count value of the address counter means is applied.
2); D / A conversion means (63) for converting the data of the waveform output from the waveform data output means into an analog signal; and converting the signal corresponding to the signal output from the D / A conversion means into the analog signal. Means (14) for applying a signal to the first terminal of the vibrator; means (1) for applying a signal corresponding to a signal applied to the first terminal of the vibrator to one input of the phase comparing means
Means for applying a signal corresponding to a signal appearing at the second terminal of the vibrator to the other input of the phase comparing means (3, 17);
2, 16);

【0011】また請求項2の発明では、前記振動子の第
1の端子と前記位相比較手段の一方の入力との間、又は
前記振動子の第2の端子と前記位相比較手段の他方の入
力との間に、信号の位相を90度ずらす移相手段(4
0)が介挿される。
Further, according to the present invention, between the first terminal of the vibrator and one input of the phase comparing means, or between the second terminal of the vibrator and the other input of the phase comparing means. Phase shift means (4) for shifting the phase of the signal by 90 degrees.
0) is inserted.

【0012】また請求項3の発明では、前記位相比較手
段の一方の入力に印加される信号と、前記アドレスカウ
ンタ手段の計数値との同期をとる同期制御手段(71,
SQ)が設置される。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a synchronization control means for synchronizing a signal applied to one input of the phase comparison means with a count value of the address counter means.
SQ) is installed.

【0013】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。
The symbols shown in the parentheses indicate the reference numerals of the corresponding elements in the embodiments described later for reference, but each component of the present invention is a specific element in the embodiments. It is not limited to only.

【0014】[0014]

【作用】本発明においては、位相比較手段(21),ル
−プフィルタ手段(22)及び電圧制御発振手段(2
3)によって構成されるPLL制御手段が、位相比較手
段の2つの入力端子に印加される信号の位相が一致する
ように、振動子(10)の第1の端子(5a,5b)に
印加する信号の周波数を自動的に制御する。振動子が共
振すると、第2の端子(4a,4b)には、前記第1の
端子の信号に対して所定量だけ位相がずれた信号が現わ
れる。
In the present invention, the phase comparison means (21), the loop filter means (22) and the voltage controlled oscillation means (2)
The PLL control means constituted by 3) applies the signals to the first terminals (5a, 5b) of the vibrator (10) such that the phases of the signals applied to the two input terminals of the phase comparison means match. Automatically control the frequency of the signal. When the vibrator resonates, a signal whose phase is shifted by a predetermined amount with respect to the signal of the first terminal appears at the second terminal (4a, 4b).

【0015】位相比較手段の2つの入力には、予め前述
の所定量だけ位相差を補償したうえで、第1の端子(5
a,5b)に印加する信号に対応する信号(SE)と、
第2の端子(4a,4b)に現われる信号に対応する信
号(SF)とが印加されるので、前記PLL制御手段
は、振動子を共振状態で振動させるような周波数の駆動
信号を生成する。尚、共振状態は完全な共振でなくても
よい。
The two inputs of the phase comparing means are compensated for the phase difference by the above-mentioned predetermined amount in advance, and then the first terminal (5
a, 5b), a signal (SE) corresponding to the signal applied to
Since the signal (SF) corresponding to the signal appearing at the second terminals (4a, 4b) is applied, the PLL control means generates a drive signal having a frequency such that the vibrator vibrates in a resonance state. The resonance state does not have to be perfect resonance.

【0016】請求項2においては、位相比較手段の2つ
の入力に印加する信号間の位相を合わせるために、移相
手段(40)を用いている。
In the present invention, the phase shift means (40) is used to match the phases between signals applied to the two inputs of the phase comparison means.

【0017】また請求項3においては、同期制御手段
(71,SQ)が、前記位相比較手段の一方の入力に印
加される信号と、前記アドレスカウンタ手段の計数値と
の同期をとるので、例えば波形デ−タ出力手段(62)
のアドレスと波形デ−タとの対応を変えることにより、
位相比較手段の一方の入力に印加される信号(SE)に
対して、第1の端子(5a,5b)に印加する信号(S
P)の位相を自由に調節することができるので、移相手
段の設置を省略しうる。
In the third aspect, the synchronization control means (71, SQ) synchronizes a signal applied to one input of the phase comparison means with a count value of the address counter means. Waveform data output means (62)
By changing the correspondence between the address and the waveform data,
In response to the signal (SE) applied to one input of the phase comparison means, the signal (S) applied to the first terminals (5a, 5b)
Since the phase of P) can be freely adjusted, the installation of the phase shift means can be omitted.

【0018】本発明によれば、アドレスカウンタ手段
(61),波形デ−タ出力手段(62)及びD/A変換
手段(63)によって、正弦波に近い波形の信号(S
P)が得られるため、D/A変換手段(63)が出力す
る信号をそのまま振動子の励振電極に印加する場合で
も、高調波による不要モ−ドの振動はあまり生じない。
ロ−パスフィルタを用いる場合であっても、それに要求
される高調減衰率は比較的小さいので、そのロ−パス
フィルタによって生じる位相ずれは小さい。例えば温度
変化に伴なって振動子の駆動信号の周波数は変動する
が、本発明では、ロ−パスフィルタによって生じる位相
ずれが小さいため、周波数が変動しても位相比較手段に
印加される信号の位相はほとんど変化しない。このた
め、PLL制御手段は振動子を常時共振状態に維持する
ことができる。
According to the present invention, the signal (S) having a waveform close to a sine wave is generated by the address counter means (61), the waveform data output means (62) and the D / A conversion means (63).
Since P) is obtained, even when the signal output from the D / A conversion means (63) is applied directly to the excitation electrode of the vibrator, unnecessary mode vibration due to harmonics does not occur much.
B - even when using a pass filter, since the harmonic attenuation rate required for it is relatively small, the b - phase shift caused by the pass filter is small. For example, although the frequency of the drive signal of the vibrator fluctuates with a change in temperature, in the present invention, the phase shift caused by the low-pass filter is small, so that even if the frequency fluctuates, The phase hardly changes. For this reason, the PLL control means can always maintain the vibrator in the resonance state.

【0019】[0019]

【実施例】一実施例の回転角速度検出装置の構成を図1
に示し、図1の一部のブロックの詳細な構成を図2に示
し、図1に示すセンサ素子10の外観を図3に示す。図
1ではセンサ素子10は、図3の1A−1A線断面を示
している。センサ素子10の円筒状圧電体2はその下端
で、上端が円板でその下面に丸棒状の脚が連続した素子
台1に、固着されている。円筒状圧電体2の外周面の略
上半分は機器ア−スに接続される基準電位電極3で覆わ
れているが、外周面の下半分領域には、45度ピッチ
で、8個の同一形状の電極セグメントが接合されてい
る。図1に示す電気回路接続において、8個の電極セグ
メントの内、第1直径方向D1で相対向する1対の電極
セグメント4aおよび4bがフィ−ドバック電極、第2
直径方向D2で相対向する1対の電極セグメント5aお
よび5bは励振電極、第3直径方向D3で相対向する1
対の電極セグメント6aおよび6bは検出電極である。
この例では、第4直径方向D4で相対向する1対の電極
セグメント7aおよび7bは使用していない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG.
FIG. 2 shows a detailed configuration of some of the blocks in FIG. 1, and FIG. 3 shows the appearance of the sensor element 10 shown in FIG. In FIG. 1, the sensor element 10 shows a cross section taken along line 1A-1A in FIG. The cylindrical piezoelectric body 2 of the sensor element 10 is fixed to an element base 1 having a lower end, a disk at the upper end and a round bar-shaped leg on the lower surface thereof. A substantially upper half of the outer peripheral surface of the cylindrical piezoelectric body 2 is covered with a reference potential electrode 3 connected to the equipment ground. Shaped electrode segments are joined. In the electric circuit connection shown in FIG. 1, of the eight electrode segments, a pair of electrode segments 4a and 4b opposed to each other in the first diametric direction D1 are a feedback electrode and a second electrode segment.
A pair of electrode segments 5a and 5b facing each other in the diametric direction D2 is an excitation electrode, and a pair of electrode segments 5a facing each other in the third diametric direction D3.
The pair of electrode segments 6a and 6b are detection electrodes.
In this example, a pair of electrode segments 7a and 7b facing each other in the fourth diameter direction D4 is not used.

【0020】発振回路によって生成される交流電圧が、
センサ素子10の励振電極5a,5bに印加され、それ
によって円筒状圧電体2が変形し振動する。また円筒状
圧電体2の振動によってフィ−ドバック電極4a,4b
に現われる信号が、発振回路にフィ−ドバックされる。
フィ−ドバックされる信号を利用して、発振回路は円筒
状圧電体2がそれの共振周波数fmと一致する周波数で
振動するように、出力信号の周波数を自動的に調整す
る。
The AC voltage generated by the oscillation circuit is
The voltage is applied to the excitation electrodes 5a and 5b of the sensor element 10, whereby the cylindrical piezoelectric body 2 is deformed and vibrates. Further, the feedback electrodes 4a, 4b
Is fed back to the oscillation circuit.
Using the feedback signal, the oscillating circuit automatically adjusts the frequency of the output signal so that the cylindrical piezoelectric body 2 vibrates at a frequency corresponding to its resonance frequency fm.

【0021】発振回路に電源が投入されると、ある電圧
が、励振電極5a,5bと基準電位電極3の間に加わ
り、これにより円筒状圧電体2が第2直径方向D2で広
がる。又は縮小する。この変形によりフィ−ドバック電
極4a,4bと基準電位電極3の間に、ある電圧が発生
する。円筒状圧電体2が共振周波数fmで、第2直径方
向D2に、拡大/縮小振動する時の振動の縮小ピ−クで
の円筒状圧電体2を、図4に誇張して点線2Bで示し、
拡大ピ−クでの円筒状圧電体2を、図4に誇張して二点
鎖線2Aで示す。図4から分かるように、第2直径方向
D2の拡大/縮小は第1直径方向D1の縮小/拡大であ
り、D2方向の縮小ピ−クにD1方向の拡大ピ−クが対
応する。したがってこの例では、円筒状圧電体2は、十
字方向(D1&D2)に振動する。
When power is supplied to the oscillation circuit, a certain voltage is applied between the excitation electrodes 5a and 5b and the reference potential electrode 3, whereby the cylindrical piezoelectric body 2 expands in the second diameter direction D2. Or shrink. Due to this deformation, a certain voltage is generated between the feedback electrodes 4a and 4b and the reference potential electrode 3. The cylindrical piezoelectric body 2 at the vibration reduction peak when the cylindrical piezoelectric body 2 expands / contracts in the second diameter direction D2 at the resonance frequency fm is shown by an exaggerated dotted line 2B in FIG. ,
The cylindrical piezoelectric body 2 at the enlarged peak is shown by a two-dot chain line 2A in FIG. As can be seen from FIG. 4, the enlargement / reduction in the second diameter direction D2 is reduction / enlargement in the first diameter direction D1, and the reduction peak in the D2 direction corresponds to the enlargement peak in the D1 direction. Therefore, in this example, the cylindrical piezoelectric body 2 vibrates in the cross direction (D1 & D2).

【0022】上述のように円筒状圧電体2が十字方向
(D1&D2)に振動しているとき(図4の2点鎖線2
A&点線2B)、検出電極6a,6bは、振動の節に位
置するので、それらと基準電位電極3との間に現われる
電圧は低い。理想状態では電圧は現われないが、円筒状
圧電体2の形状が完全円筒ではないのである程度の電圧
は発生する。
As described above, when the cylindrical piezoelectric body 2 is vibrating in the cross direction (D1 & D2) (the two-dot chain line 2 in FIG. 4).
A & dotted line 2B) and the detection electrodes 6a, 6b are located at nodes of vibration, so that the voltage appearing between them and the reference potential electrode 3 is low. No voltage appears in an ideal state, but a certain amount of voltage is generated because the shape of the cylindrical piezoelectric body 2 is not a perfect cylinder.

【0023】円筒状圧電体2が回転すると、例えば図4
に示すように時計方向に回転すると、この回転と円筒状
圧電体2の振動によりコリオリ力F1〜F4が発生し、
これにより円筒状圧電体2の振動方向(D2)が、例え
ば図4に実線2Cで示すように、第3直径方向D3(又
は第4直径方向D4)にねじれて(回転して)、検出電
極6a,6bに現われる電圧が大きくなると共に、該電
圧(交流)の位相がシフトする。この位相シフト量が、
円筒状圧電体2に加わっている回転角速度に対応する。
従って図1に示す装置には、検出電極6a,6bに現わ
れる信号の位相シフト量を測定する回路が備わってい
る。
When the cylindrical piezoelectric body 2 rotates, for example, as shown in FIG.
When rotated clockwise as shown in FIG. 5, Coriolis forces F1 to F4 are generated by this rotation and the vibration of the cylindrical piezoelectric body 2,
Thereby, the vibration direction (D2) of the cylindrical piezoelectric body 2 is twisted (rotated) in the third diametric direction D3 (or the fourth diametric direction D4) as shown by, for example, a solid line 2C in FIG. As the voltage appearing at 6a, 6b increases, the phase of the voltage (alternating current) shifts. The amount of this phase shift is
This corresponds to the rotational angular velocity applied to the cylindrical piezoelectric body 2.
Therefore, the apparatus shown in FIG. 1 includes a circuit for measuring the amount of phase shift of the signal appearing on the detection electrodes 6a and 6b.

【0024】図1を参照して、円筒状圧電体2を励振す
る発振回路について説明する。PLL(位相同期ル−
プ)回路20の2つの入力端子には、それぞれ信号SE
及びSFが印加される。PLL回路20から出力される
信号(三角波)は、疑似正弦波発生回路60及びロ−パ
スフィルタ14を通り、駆動信号SAとして励振電極5
a,5bに印加される。また駆動信号SAは、ロ−パス
フィルタ13を介してシュミットトリガ付のインバ−タ
17に入力される。インバ−タ17の出力に得られる二
値信号SDは、90度移相回路40を通って信号SEに
変換される。信号SEは、信号SDに対して位相が90
度遅れた信号である。フィ−ドバック電極4a,4bに
現われる信号は、ロ−パスフィルタ12を通り、シュミ
ットトリガ付のインバ−タ16に入力される。インバ−
タ16の出力に得られる二値信号SFが、PLL回路2
0の一方の入力端子に印加される。
An oscillation circuit for exciting the cylindrical piezoelectric body 2 will be described with reference to FIG. PLL (phase locked loop)
B) The two input terminals of the circuit 20 have the signals SE respectively.
And SF are applied. The signal (triangular wave) output from the PLL circuit 20 passes through the pseudo sine wave generation circuit 60 and the low-pass filter 14 and serves as a drive signal SA as the excitation electrode 5
a, 5b. The drive signal SA is input to the inverter 17 with the Schmitt trigger via the low-pass filter 13. The binary signal SD obtained at the output of the inverter 17 passes through a 90-degree phase shift circuit 40 and is converted into a signal SE. The signal SE has a phase of 90 with respect to the signal SD.
It is a signal delayed by degrees. Signals appearing at the feedback electrodes 4a and 4b pass through the low-pass filter 12 and are input to an inverter 16 with a Schmitt trigger. Inver
The binary signal SF obtained at the output of the
0 is applied to one input terminal.

【0025】疑似正弦波発生回路60は、カウンタ6
1,読み出し専用メモリ(ROM)62,及びD/A変
換器63を備えている。カウンタ61は32進カウンタ
であり、信号SNを計数し、計数値SOを読み出し専用
メモリ62のアドレス端子に印加する。読み出し専用メ
モリ62は、正弦波の1周期の波形デ−タを32種類の
アドレスに記憶している。即ち、1周期を32等分した
各位相での波形レベルの値が連続する32個のアドレス
に保持されている。従って、読み出し専用メモリ62の
アドレス端子に、0,1,2,3,・・・30,31,
0と順次にアドレス値を与えることによって、正弦波に
似た波形の1周期分のデ−タが、順次に読み出され、そ
のデ−タがD/A変換器63に印加される。従って、D
/A変換器63が出力する信号SPは、図7に示すよう
に疑似正弦波になる。PLL回路20が出力する信号S
Nの32波毎に、1周期分の疑似正弦波が信号SPに現
われるので、疑似正弦波発生回路60は、分周器として
も機能する。即ち、信号SPの周期は、信号SNの周期
の32倍になる。
The pseudo sine wave generating circuit 60 includes a counter 6
1, a read-only memory (ROM) 62 and a D / A converter 63. The counter 61 is a 32-bit counter, counts the signal SN, and applies the count value SO to the address terminal of the read-only memory 62. The read-only memory 62 stores waveform data of one cycle of a sine wave at 32 types of addresses. That is, the value of the waveform level at each phase obtained by dividing one cycle into 32 equal parts is held in 32 consecutive addresses. Therefore, the address terminals of the read-only memory 62 are provided with 0, 1, 2, 3,.
By sequentially giving address values to 0, data for one cycle of a waveform similar to a sine wave is sequentially read, and the data is applied to the D / A converter 63. Therefore, D
The signal SP output from the / A converter 63 is a pseudo sine wave as shown in FIG. Signal S output from PLL circuit 20
Since a pseudo sine wave for one cycle appears in the signal SP for every 32 waves of N, the pseudo sine wave generation circuit 60 also functions as a frequency divider. That is, the cycle of the signal SP is 32 times the cycle of the signal SN.

【0026】ロ−パスフィルタ12及び14は、入力信
号に含まれる高調波成分を除去し、基本波(円筒状圧電
体2の共振周波数と一致する周波数の正弦波)成分のみ
を抽出するものである。ロ−パスフィルタ13は、ロ−
パスフィルタ12により生じる位相ずれの影響を打ち消
すために設けてある。ロ−パスフィルタ12,13及び
14は、円筒状圧電体2の共振周波数よりも少し高い遮
断周波数を有している。円筒状圧電体2の共振周波数
は、温度の変動などに伴なって多少は変化するが、大き
な変化は生じないので、ロ−パスフィルタ12,13及
び14の遮断周波数は固定されている。また、疑似正弦
波発生回路60が出力する信号SPに含まれる高調波成
分は非常に少ないため、ロ−パスフィルタ14には高調
波減衰率が比較的小さいものが用いられている。従って
ロ−パスフィルタ14の入出力間に生じる位相変化は非
常に小さい。なお、ロ−パスフィルタ14を省略して
も、多少ノイズが増えるだけであり、特に問題は生じな
い。
The low-pass filters 12 and 14 remove harmonic components contained in the input signal and extract only the fundamental wave (sine wave having a frequency coincident with the resonance frequency of the cylindrical piezoelectric body 2). is there. The low-pass filter 13 is a low-pass filter.
It is provided to cancel the effect of the phase shift caused by the pass filter 12. The low-pass filters 12, 13 and 14 have a cutoff frequency slightly higher than the resonance frequency of the cylindrical piezoelectric body 2. The resonance frequency of the cylindrical piezoelectric body 2 slightly changes with a change in temperature or the like, but does not greatly change. Therefore, the cutoff frequencies of the low-pass filters 12, 13 and 14 are fixed. Further, since the harmonic component contained in the signal SP output from the pseudo sine wave generating circuit 60 is very small, the low-pass filter 14 having a relatively small harmonic attenuation rate is used. Therefore, the phase change between the input and output of the low-pass filter 14 is very small. It should be noted that omitting the low-pass filter 14 only slightly increases the noise, and does not cause any particular problem.

【0027】PLL回路20は、図2に示すように、位
相比較器21,ル−プフィルタ22及びVCO(電圧制
御発振器)23で構成されている。位相比較器21は、
それの2つの入力端子に入力されるパルス信号間の位相
差に応じたパルス幅のパルス信号を出力する。ル−プフ
ィルタ22は、位相比較器21が出力する信号のパルス
幅に応じたアナログ電圧の信号を出力する。この信号が
VCO23に入力される。VCO23は、入力電圧に応
じた周波数の三角波信号を出力する。従って、PLL回
路20は、その2つの入力端子に入力されるパルス信号
間の位相差が零になるように、PLL回路20から出力
される三角波信号の周波数を自動的に調節する。
The PLL circuit 20 comprises a phase comparator 21, a loop filter 22, and a VCO (voltage controlled oscillator) 23, as shown in FIG. The phase comparator 21
A pulse signal having a pulse width corresponding to the phase difference between the pulse signals input to the two input terminals is output. The loop filter 22 outputs an analog voltage signal corresponding to the pulse width of the signal output from the phase comparator 21. This signal is input to the VCO 23. The VCO 23 outputs a triangular wave signal having a frequency according to the input voltage. Therefore, the PLL circuit 20 automatically adjusts the frequency of the triangular wave signal output from the PLL circuit 20 so that the phase difference between the pulse signals input to the two input terminals becomes zero.

【0028】90度移相回路40は、図2に示すよう
に、位相比較器41,ル−プフィルタ42,VCO4
3,分周器44,フリップフロップ45及び46で構成
されている。この中で、位相比較器41,ル−プフィル
タ42,VCO43及び分周器44は、逓倍回路を構成
している。PLL回路20の場合と同様に、位相比較器
41は、それの2つの入力端子に入力されるパルス信号
間の位相差に応じたパルス幅のパルス信号を出力する。
ル−プフィルタ42は、位相比較器41が出力する信号
のパルス幅に応じたアナログ電圧の信号を出力する。こ
の信号がVCO43に入力される。VCO43は、入力
電圧に応じた周波数の三角波信号を出力する。VCO4
3の出力信号は、分周器44によって周波数が1/4に
分周されて位相比較器41の一方の入力端子にフィ−ド
バックされる。従って、この逓倍回路では、90度移相
回路40に入力される信号の周波数fに対して4倍の周
波数の信号をVCO43が出力する時に、位相比較器4
1の2つの入力端子に入力されるパルス信号間の位相差
が零になり、ロックされる。即ち、VCO43の出力信
号の周波数は4・fになる。
As shown in FIG. 2, the 90-degree phase shift circuit 40 includes a phase comparator 41, a loop filter 42, a VCO 4
3, a frequency divider 44 and flip-flops 45 and 46. Among them, the phase comparator 41, the loop filter 42, the VCO 43 and the frequency divider 44 constitute a multiplication circuit. As in the case of the PLL circuit 20, the phase comparator 41 outputs a pulse signal having a pulse width corresponding to the phase difference between the pulse signals input to its two input terminals.
The loop filter 42 outputs an analog voltage signal corresponding to the pulse width of the signal output from the phase comparator 41. This signal is input to the VCO 43. The VCO 43 outputs a triangular wave signal having a frequency according to the input voltage. VCO4
The frequency of the output signal of No. 3 is divided by a frequency divider 44 to 1/4 and fed back to one input terminal of the phase comparator 41. Therefore, in this multiplying circuit, when the VCO 43 outputs a signal having a frequency four times the frequency f of the signal input to the 90-degree phase shift circuit 40, the phase comparator 4
The phase difference between the pulse signals input to the two input terminals 1 is zero and locked. That is, the frequency of the output signal of the VCO 43 is 4 · f.

【0029】VCO43の出力信号は、フリップフロッ
プ45及び46にクロックパルスとして印加される。そ
してフリップフロップ46の出力端子(Q)には、VC
O43の出力信号S43に対してそれの1周期分位相が
遅れ、周期が信号S43の4倍の信号S42が得られ
る。即ち、90度移相回路40の出力信号S42は、入
力信号S41と周波数が同一で、位相が90度遅れたも
のになる。90度移相回路40における移相量は、入力
信号S41の4倍の周波数の1周期分であるため、入力
信号S41の周波数が変動する場合であっても、移相量
は常時90度に維持される。
The output signal of the VCO 43 is applied to flip-flops 45 and 46 as clock pulses. The output terminal (Q) of the flip-flop 46 has VC
The phase of the output signal S43 of O43 is delayed by one cycle, and a signal S42 whose cycle is four times that of the signal S43 is obtained. That is, the output signal S42 of the 90-degree phase shift circuit 40 has the same frequency as the input signal S41 and has a phase delayed by 90 degrees. Since the phase shift amount in the 90-degree phase shift circuit 40 is one cycle of a frequency four times the frequency of the input signal S41, the phase shift amount is always 90 degrees even when the frequency of the input signal S41 fluctuates. Will be maintained.

【0030】再び図1を参照して説明を続ける。円筒状
圧電体2がそれの共振周波数で振動している時には、フ
ィ−ドバック電極4a,4bに現われる信号は、励振電
極5a,5bに印加する信号に対して90度の位相差を
有しているが、信号の周波数が共振周波数からずれる
と、位相差が変化する。PLL回路20の一方の入力端
子には励振電極5a,5bに印加する信号を90度移相
回路40で90度遅らせた信号SEが印加され、PLL
回路20の他方の入力端子には、フィ−ドバック電極4
a,4bに現われる信号から生成した信号SFが印加さ
れるので、円筒状圧電体2がそれの共振周波数で振動し
ている時には、PLL回路20がロック状態になり、振
動周波数は一定であるが、例えば温度変化によって共振
周波数が振動周波数からずれると、PLL回路20の2
つの入力信号の位相がずれるので、そのずれがなくなる
ように、PLL回路20が振動周波数を調節する。従っ
て、円筒状圧電体2は常時それの共振周波数で振動する
ように駆動される。
The description will be continued with reference to FIG. When the cylindrical piezoelectric body 2 is vibrating at its resonance frequency, the signals appearing on the feedback electrodes 4a, 4b have a phase difference of 90 degrees with respect to the signals applied to the excitation electrodes 5a, 5b. However, when the frequency of the signal deviates from the resonance frequency, the phase difference changes. A signal SE obtained by delaying a signal to be applied to the excitation electrodes 5a and 5b by 90 degrees by a 90-degree phase shift circuit 40 is applied to one input terminal of the PLL circuit 20.
The other input terminal of the circuit 20 has a feedback electrode 4
Since the signal SF generated from the signals appearing at a and 4b is applied, when the cylindrical piezoelectric body 2 is vibrating at its resonance frequency, the PLL circuit 20 is locked and the vibration frequency is constant. For example, if the resonance frequency deviates from the oscillation frequency due to a temperature change,
Since the phases of the two input signals are shifted, the PLL circuit 20 adjusts the oscillation frequency so that the shift is eliminated. Therefore, the cylindrical piezoelectric body 2 is driven so as to always vibrate at its resonance frequency.

【0031】ところで、ロ−パスフィルタ12,13及
び14は各々時定数回路であり、入力と出力との間に位
相差が生じる。またこの位相差は、信号の周波数に応じ
て変化する。しかし、ロ−パスフィルタ14によって生
じる位相ずれは、非常に小さく、しかも信号SEとSF
に共通に影響を及ぼす。また、ロ−パスフィルタ12に
よって生じる位相ずれの信号SFに対する影響と、ロ−
パスフィルタ13によって生じる位相ずれの信号SEに
対する影響とが略同一であるため、両者の影響はPLL
回路20に対しては互いに相殺される。即ち、ロ−パス
フィルタ12,13及び14によって生じる位相ずれ
は、PLL回路20に実質的に影響を及ぼさないため、
振動周波数が変動しても、円筒状圧電体2は常時共振状
態に維持される。
Each of the low-pass filters 12, 13 and 14 is a time constant circuit, and a phase difference occurs between the input and the output. The phase difference changes according to the frequency of the signal. However, the phase shift caused by the low-pass filter 14 is very small, and the signals SE and SF
Affects in common. Further, the influence of the phase shift caused by the low-pass filter 12 on the signal SF,
Since the effect of the phase shift caused by the pass filter 13 on the signal SE is substantially the same, the effects of both are affected by the PLL.
The circuits 20 cancel each other out. That is, the phase shift caused by the low-pass filters 12, 13 and 14 does not substantially affect the PLL circuit 20, so that
Even if the vibration frequency fluctuates, the cylindrical piezoelectric body 2 is always maintained in a resonance state.

【0032】次に、回転角速度を測定する回路について
説明する。円筒状圧電体2の検出電極6a,6bに現わ
れる信号は、ロ−パスフィルタ11を通り、シュミット
トリガ付のインバ−タ15に印加され、二値信号SGに
変換される。この信号SGがイクスクル−シブオアゲ−
ト51の一方の入力端子に印加される。またイクスクル
−シブオアゲ−ト51の他方の入力端子には、フィ−ド
バック電極4a,4bに現われる信号から生成した信号
SFが印加される。イクスクル−シブオアゲ−ト51の
出力信号SHは、ナンドゲ−ト52の一方の入力端子に
印加される。ナンドゲ−ト52の他方の入力端子には、
逓倍回路30の出力信号SIが印加される。逓倍回路3
0の入力には、分周器56の出力信号が印加される。分
周器56の入力端子には、前記PLL回路20の出力信
号SNが印加される。またこの信号SNは、カウンタ5
5にクロックパルスとして印加される。カウンタ55が
出力するキャリ−信号SJは、カウンタ53のクリア端
子及びラッチ54のクロック端子に印加される。ナンド
ゲ−ト52の出力信号SKは、カウンタ53にクロック
パルス(計数信号)として印加される。カウンタ53の
計数値SLは、ラッチ54の入力端子に印加される。
Next, a circuit for measuring the rotational angular velocity will be described. Signals appearing on the detection electrodes 6a and 6b of the cylindrical piezoelectric body 2 pass through the low-pass filter 11 and are applied to an inverter 15 with a Schmitt trigger to be converted into a binary signal SG. This signal SG is the output signal
The input is applied to one input terminal of the gate 51. Further, a signal SF generated from signals appearing on the feedback electrodes 4a and 4b is applied to the other input terminal of the exhaust gate 51. The output signal SH of the exclusive gate 51 is applied to one input terminal of the NAND gate 52. The other input terminal of the NAND gate 52 has
The output signal SI of the multiplier 30 is applied. Multiplication circuit 3
The output signal of the frequency divider 56 is applied to the input of 0. An output signal SN of the PLL circuit 20 is applied to an input terminal of the frequency divider 56. This signal SN is output from the counter 5
5 is applied as a clock pulse. The carry signal SJ output from the counter 55 is applied to the clear terminal of the counter 53 and the clock terminal of the latch 54. The output signal SK of the NAND gate 52 is applied to the counter 53 as a clock pulse (counting signal). The count value SL of the counter 53 is applied to the input terminal of the latch 54.

【0033】この実施例では、疑似正弦波発生回路60
は入力信号に対して周期が32倍の信号を出力する。ま
た分周器56は、入力信号に対して周期が31倍の信号
を出力する。また逓倍回路30は、入力信号に対して周
波数が1024倍の信号を出力する。カウンタ55は、
992進カウンタである。従って、信号SAの周期及び
周波数をそれぞれT及びfとすれば、各信号の周期及び
周波数は次の通りである。
In this embodiment, the pseudo sine wave generation circuit 60
Outputs a signal whose cycle is 32 times that of the input signal. The frequency divider 56 outputs a signal whose cycle is 31 times that of the input signal. Further, the multiplying circuit 30 outputs a signal whose frequency is 1024 times that of the input signal. The counter 55
It is a 992 binary counter. Therefore, assuming that the period and frequency of the signal SA are T and f, respectively, the period and frequency of each signal are as follows.

【0034】 SA,SB,SC: T, f SN: T/32, 32f SJ: 31T, f/31 SI: 31T/(32×1024), (32×1024)f/31 信号SA,SB,SC,SD,SE,SF,SG及びS
Hのタイミングの例を図5に示す。信号SAとSBとの
位相差は、PLL回路20の制御によって常時90度に
維持される。信号SB(SF)と信号SC(SG)との
位相差は、円筒状圧電体2に加わる回転角速度に比例し
て変化する。イクスクル−シブオアゲ−ト51が出力す
る信号SHのパルス幅をΔTとすれば、ΔT/Tが、信
号SFと信号SGとの位相差、即ち角速度に比例して変
化する。従って、ΔT/Tを測定すれば、角速度を示す
情報が得られる。
SA, SB, SC: T, f SN: T / 32, 32f SJ: 31T, f / 31 SI: 31T / (32 × 1024), (32 × 1024) f / 31 Signal SA, SB, SC , SD, SE, SF, SG and S
An example of the timing of H is shown in FIG. The phase difference between the signals SA and SB is always maintained at 90 degrees by the control of the PLL circuit 20. The phase difference between the signal SB (SF) and the signal SC (SG) changes in proportion to the rotational angular velocity applied to the cylindrical piezoelectric body 2. Assuming that the pulse width of the signal SH output by the exhaust gate 51 is .DELTA.T, .DELTA.T / T changes in proportion to the phase difference between the signal SF and the signal SG, that is, the angular velocity. Therefore, if ΔT / T is measured, information indicating the angular velocity can be obtained.

【0035】逓倍回路30は、図2に示すように、位相
比較器31,ル−プフィルタ32,VCO33及び分周
器34で構成されている。逓倍回路30における分周器
34の分周比は1024になっている。従って、逓倍回
路30の出力には、入力信号の1024倍の周波数の信
号が得られる。
As shown in FIG. 2, the multiplying circuit 30 comprises a phase comparator 31, a loop filter 32, a VCO 33 and a frequency divider 34. The frequency division ratio of the frequency divider 34 in the multiplication circuit 30 is 1024. Therefore, a signal having a frequency of 1024 times that of the input signal is obtained at the output of the multiplying circuit 30.

【0036】図6に示すように、信号SHは周期T毎に
ΔTだけ高レベルHになる。そして信号SHが高レベル
の期間に、信号SIのパルスが信号SKに現われる。こ
の信号SKのパルス数、即ち角速度に対応するΔT相当
の時間が、カウンタ53によって計数される。カウンタ
53をクリアする信号SJの周期が31Tであるため、
カウンタ53は、31Tの間に、ΔT×31の時間積算
値を計算し、その積算値がラッチ54に保持され信号S
Mとして出力される。
As shown in FIG. 6, the signal SH goes high by ΔT every period T. Then, while the signal SH is at a high level, a pulse of the signal SI appears in the signal SK. The counter 53 counts the number of pulses of the signal SK, that is, the time corresponding to ΔT corresponding to the angular velocity. Since the period of the signal SJ for clearing the counter 53 is 31T,
The counter 53 calculates a time integrated value of ΔT × 31 during 31T, and the integrated value is held in the latch 54 and the signal S
Output as M.

【0037】ところで、図1に示す回路において、疑似
正弦波発生回路60の分周比と分周器56の分周比とを
異なる値に定めているのには特別な理由がある。即ち、
カウンタ53の計数パルスになる信号SIの周波数を、
円筒状圧電体2の振動周期数(1/T)の整数倍からず
らすことによって、信号SIの周波数をあまり高くする
ことなく、測定精度を高めることができる。
By the way, in the circuit shown in FIG. 1, there is a special reason why the division ratio of the pseudo sine wave generation circuit 60 and the division ratio of the divider 56 are set to different values. That is,
The frequency of the signal SI that becomes the count pulse of the counter 53 is
By deviating from the integral multiple of the vibration cycle number (1 / T) of the cylindrical piezoelectric body 2, the measurement accuracy can be increased without increasing the frequency of the signal SI too much.

【0038】図1に示す回路において、仮に、分周器5
6の分周比を1/32に変更すると、信号SIの周波数
が1024fになるので、位相差(ΔT/T)を測定す
る場合の分解能が1/1024になり、微妙な角速度の
変化を測定することができない。分解能を高めるため
に、信号SIの周波数を上げると、カウンタ53等の測
定回路を高速で動作する特殊な回路で構成しなければな
らず、非常に高価になってしまう。
In the circuit shown in FIG.
If the frequency division ratio of 6 is changed to 1/32, the frequency of the signal SI becomes 1024f, so that the resolution in measuring the phase difference (ΔT / T) becomes 1/1024, and a subtle change in angular velocity is measured. Can not do it. If the frequency of the signal SI is increased in order to increase the resolution, the measuring circuit such as the counter 53 must be constituted by a special circuit that operates at high speed, which is very expensive.

【0039】図1に示す実際の回路においては、信号S
Iの周波数が(32×1024)f/31であるため、例えば時間
Tの間のSIのパルス数は32×1024/31個にな
る。デジタル回路においては通常、パルス数の小数点以
下は切り捨て又は切り上げられるため、それが誤差にな
る。しかし図1の回路では、疑似正弦波発生回路60と
分周器56の分周比がずれているため、時間Tの中でS
Iのパルスが現われる位相は、時間とともに少しずつず
れることになり、ある周期においては時間Tの中で計数
されるSIのパルス数の小数点以下が切り捨てられる
が、別のある周期においては時間Tの中で計数されるS
Iのパルス数の小数点以下が切り上げられる。従って、
複数周期の中で計数したパルス数を平均化すれば、誤差
が低減される。
In the actual circuit shown in FIG.
Since the frequency of I is (32 × 1024) f / 31, for example, the number of SI pulses during the time T is 32 × 1024/31. In a digital circuit, since the decimal part of the pulse number is usually rounded down or rounded up, it becomes an error. However, in the circuit of FIG. 1, since the frequency division ratio of the pseudo sine wave generation circuit 60 and the frequency divider 56 is different, S
The phase at which the pulse of I appears slightly shifts with time, and the fraction of the number of pulses of SI counted in the time T is discarded in a certain cycle, but the fraction of the time T is discarded in another certain cycle. S counted in
The decimal part of the pulse number of I is rounded up. Therefore,
The error is reduced by averaging the number of pulses counted in a plurality of cycles.

【0040】実際には、カウンタ53の計数周期を定め
る信号SJの周期が31Tであるため、ΔTに対する時
間の測定が31回繰り返され、31Tの期間のΔTの積
算値、即ち切り捨てと切り上げの誤差を平滑化した値
が、カウンタ53で計数され、それがラッチ54に保持
される。即ち、31Tの期間のSIのパルス数が32×
1024であるため、位相差(ΔT/T)の測定分解能
は、1/(32×1024)になる。従って、疑似正弦波
発生回路60分周器56の分周比を同一にする場合と比
べて、分解能が32倍になる。これにより、信号SJの
周波数が低い場合でも、角速度を高精度で測定しうる。
Actually, since the period of the signal SJ that determines the counting period of the counter 53 is 31T, the measurement of the time with respect to ΔT is repeated 31 times, and the integrated value of ΔT during the period of 31T, that is, the error of rounding down and rounding up. Is smoothed by the counter 53, and is held in the latch 54. That is, the number of SI pulses during the period of 31T is 32 ×
Since it is 1024, the measurement resolution of the phase difference (ΔT / T) is 1 / (32 × 1024). Therefore, the resolution becomes 32 times as compared with the case where the frequency division ratio of the pseudo sine wave generation circuit 60 frequency divider 56 is made the same. Thereby, even when the frequency of the signal SJ is low, the angular velocity can be measured with high accuracy.

【0041】例えば、円筒状圧電体2の振動周波数が8
KHzの場合に、0.02度の分解能で位相差を検出す
るためには、一般的な回路では144MHzのクロック
パルスを計数しなければならず、回路の構成が極めて難
しいが、この実施例の場合、クロックパルス(SI)の
周波数を約4.8MHzに下げることができるため、回
路構成が非常に簡単になる。
For example, when the vibration frequency of the cylindrical piezoelectric body 2 is 8
In the case of KHz, in order to detect a phase difference with a resolution of 0.02 degrees, a general circuit must count clock pulses of 144 MHz, which makes the configuration of the circuit extremely difficult. In this case, since the frequency of the clock pulse (SI) can be reduced to about 4.8 MHz, the circuit configuration becomes very simple.

【0042】なお上記実施例においては、90度移相回
路40を用いて、信号SAを90度シフトした信号をP
LL回路20の一方の入力に印加しているが、90度移
相回路40を介挿する位置を変更し、信号SBを90度
シフトした信号をPLL回路20の他方の入力に印加し
てもよい。
In the above embodiment, a signal obtained by shifting the signal SA by 90 degrees using the 90-degree
Although the voltage is applied to one input of the LL circuit 20, the position where the 90 ° phase shift circuit 40 is inserted is changed, and a signal obtained by shifting the signal SB by 90 degrees is applied to the other input of the PLL circuit 20. Good.

【0043】1つの変形実施例の構成を図8に示す。図
8を参照して変更された部分について説明する。この実
施例においては、PLL回路20が出力する信号SNを
分周器71を用いて分周した信号SQを生成し、この信
号SQから、ロ−パスフィルタ13及びインバ−タ17
により信号SEを生成している。また、分周器71が出
力する信号SQを、疑似正弦波発生回路60Bのカウン
タ61Bのクリア端子に印加している。更に、信号SP
の位相が90度ずれるように、読み出し専用メモリ62
Bにおけるアドレスとデ−タとの対応が、前記実施例と
は異なっており、この例ではアドレスの0〜31を1周
期を32分割した各位相と考えると波形デ−タは余弦波
パタ−ンになっている。
FIG. 8 shows the configuration of one modified embodiment. The changed portion will be described with reference to FIG. In this embodiment, a signal SQ obtained by dividing the signal SN output from the PLL circuit 20 using a frequency divider 71 is generated, and the low-pass filter 13 and the inverter 17 are derived from the signal SQ.
To generate the signal SE. The signal SQ output from the frequency divider 71 is applied to the clear terminal of the counter 61B of the pseudo sine wave generation circuit 60B. Further, the signal SP
Read-only memory 62 so that the phase of
The correspondence between addresses and data in B is different from that of the above-described embodiment. In this example, considering that 0 to 31 of addresses are each phase obtained by dividing one cycle into 32, the waveform data is cosine wave pattern. Is turned on.

【0044】図9に示すように、信号SQの立ち上がり
点において、カウンタ61Bがクリアされ、アドレス値
が0にリセットされるため、疑似正弦波発生回路60B
が発生する信号SPの位相は、分周器71が出力する信
号SQに同期する。そして、信号SQとSPとの間に
は、常時90度の位相差が生じる。このため、図1の実
施例における90度位相回路40は、図8の実施例では
省略されている。
As shown in FIG. 9, at the rising point of the signal SQ, the counter 61B is cleared and the address value is reset to 0, so that the pseudo sine wave generation circuit 60B
Is synchronized with the signal SQ output from the frequency divider 71. Then, a phase difference of 90 degrees always occurs between the signals SQ and SP. Therefore, the 90-degree phase circuit 40 in the embodiment of FIG. 1 is omitted in the embodiment of FIG.

【0045】尚、本発明では振動子の振動状態が常時共
振状態となるように、第1の端子と第2の端子の信号と
の間には所定量の位相差を設けているが、その実施例と
して所定量の位相差が90度の場合を説明した。この所
定量の位相差は、他に共振する位相差があればその値に
変更してもよい。実際には、回路定数や振動子のばらつ
き等によって、位相差は理論値から多少ずれた値(例え
ば、位相差の理論値を90度とした場合、80度〜10
0度程度の範囲内)で共振することが考えられる。ま
た、振動周波数は共振周波数と完全に一致しなくても、
共振周波数付近であれば、ある程度ノイズの発生を防ぐ
ことができる。
In the present invention, a predetermined amount of phase difference is provided between the signal of the first terminal and the signal of the second terminal so that the vibration state of the vibrator is always in a resonance state. The case where the predetermined amount of the phase difference is 90 degrees has been described as the embodiment. This predetermined amount of phase difference may be changed to the value of any other phase difference that resonates. In practice, the phase difference is slightly deviated from the theoretical value due to circuit constants, variations in the vibrator, and the like (for example, when the theoretical value of the phase difference is 90 degrees, 80 to 10 degrees).
(In the range of about 0 degrees). Also, even if the vibration frequency does not completely match the resonance frequency,
If it is near the resonance frequency, it is possible to prevent the generation of noise to some extent.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、アドレスカウンタ手段
(61),波形デ−タ出力手段(62)及びD/A変換
手段(63)によって、正弦波に近い波形の信号(S
P)が得られるため、D/A変換手段(63)が出力す
る信号をそのまま振動子の励振電極に印加する場合で
も、高調波による不要モ−ドの振動はあまり生じない。
ロ−パスフィルタを用いる場合であっても、それに要求
される高調波減衰率は比較的小さいので、そのロ−パス
フィルタによって生じる位相ずれは小さい。例えば温度
変化に伴なって振動子の駆動信号の周波数は変動する
が、本発明では、ロ−パスフィルタによって生じる位相
ずれが小さいため、周波数が変動しても位相比較手段に
印加される信号の位相はほとんど変化しない。このた
め、PLL制御手段は振動子を常時共振状態に維持する
ことができる。
According to the present invention, the signal (S) having a waveform close to a sine wave is obtained by the address counter means (61), the waveform data output means (62) and the D / A conversion means (63).
Since P) is obtained, even when the signal output from the D / A conversion means (63) is applied directly to the excitation electrode of the vibrator, unnecessary mode vibration due to harmonics does not occur much.
Even when a low-pass filter is used, the required harmonic attenuation is relatively small, so that the phase shift caused by the low-pass filter is small. For example, although the frequency of the drive signal of the vibrator fluctuates with a change in temperature, in the present invention, the phase shift caused by the low-pass filter is small, so that even if the frequency fluctuates, The phase hardly changes. For this reason, the PLL control means can always maintain the vibrator in the resonance state.

【0047】また請求項3の発明では、同期制御手段
(71,SQ)が、位相比較手段の一方の入力に印加さ
れる信号と、アドレスカウンタ手段の計数値との同期を
とるので、例えば波形デ−タ出力手段(62)のアドレ
スと波形デ−タとの対応を変えることにより、位相比較
手段の一方の入力に印加される信号(SE)に対して、
第1の端子(5a,5b)に印加する信号(SP)の位
相を自由に調節することができる。従って移相手段の設
置を省略しうる。
According to the third aspect of the present invention, the synchronization control means (71, SQ) synchronizes the signal applied to one input of the phase comparison means with the count value of the address counter means. By changing the correspondence between the address of the data output means (62) and the waveform data, the signal (SE) applied to one input of the phase comparison means can be changed.
The phase of the signal (SP) applied to the first terminals (5a, 5b) can be freely adjusted. Therefore, the installation of the phase shift means can be omitted.

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

【図1】 一実施例の回転角速度検出装置の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a rotation angular velocity detection device according to an embodiment.

【図2】 図1に示す装置の一部のブロックの詳細な構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of some blocks of the apparatus shown in FIG.

【図3】 センサ素子10の外観と一部の断面を示す正
面図である。
FIG. 3 is a front view showing the appearance and a partial cross section of the sensor element 10;

【図4】 円筒状圧電体2の振動状態を示す平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view showing a vibration state of the cylindrical piezoelectric body 2.

【図5】 図1の回路各部の信号の例を示すタイムチャ
−トである。
FIG. 5 is a time chart showing an example of a signal of each section of the circuit of FIG. 1;

【図6】 図1の回路各部の信号の例を示すタイムチャ
−トである。
FIG. 6 is a time chart showing an example of a signal of each section of the circuit of FIG. 1;

【図7】 図1の回路各部の信号の例を示すタイムチャ
−トである。
FIG. 7 is a time chart showing an example of a signal of each section of the circuit of FIG. 1;

【図8】 変形実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a modified example.

【図9】 図8の回路各部の信号の例を示すタイムチャ
−トである。
9 is a time chart showing an example of a signal of each section of the circuit of FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:素子台 2:円筒状圧電体 3:基準電位電極 4a,4b:フィ−ド
バック電極 5a,5b:励振電極 6a,6b:検出電極 4a,4b,5a,5b,6a,6b,7a,7b:電
極セグメント 10:センサ素子 12,13,14:ロ
−パスフィルタ 16,17:インバ−タ 18,56:分周器 20:PLL回路 30:逓倍回路 21,31,41:位相比較器 22,32,42:ル
−プフィルタ 23,33,43:VCO(電圧制御発振器) 34,44,56:分周器 40:90度移相回路 45,46:フリップフロップ 51:イクスクル−シ
ブオアゲ−ト 52:ナンドゲ−ト 53,55:カウンタ 54:ラッチ 60,60B:疑似正
弦波発生回路 61,61B:カウンタ 62,62B:読み出
し専用メモリ 63:D/A変換器 71:分周器 SA,SB,SC,SD,SE,SF,SG,SH,S
I,SJ,SK, SL,SM,SN,SO,SP,SQ,S41,S4
2,S43:信号
1: Element base 2: Cylindrical piezoelectric body 3: Reference potential electrode 4a, 4b: Feedback electrode 5a, 5b: Excitation electrode 6a, 6b: Detection electrode 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b : Electrode segment 10: sensor element 12, 13, 14: low-pass filter 16, 17: inverter 18, 56: frequency divider 20: PLL circuit 30: frequency multiplier circuits 21, 31, 41: phase comparator 22, 32, 42: Loop filters 23, 33, 43: VCO (Voltage Controlled Oscillator) 34, 44, 56: Divider 40: 90 degree phase shift circuit 45, 46: Flip-flop 51: Excitation or gate 52: NAND gates 53, 55: counter 54: latch 60, 60B: pseudo sine wave generating circuits 61, 61B: counters 62, 62B: read-only memory 63: D / A converter 7 : Divider SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, S
I, SJ, SK, SL, SM, SN, SO, SP, SQ, S41, S4
2, S43: signal

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−18545(JP,A) 特開 平6−281661(JP,A) 特開 平6−249665(JP,A) 特開 平8−61961(JP,A) 特表 平8−542238(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 Continuation of the front page (56) References JP-A-6-18545 (JP, A) JP-A-6-281661 (JP, A) JP-A-6-249665 (JP, A) JP-A-8-61196 (JP) , A) Special Table Hei 8-542238 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】振動体,該振動体を振動駆動するための振
動する駆動信号が供給される第1の端子 および 該振動
体が該振動信号によって固有振動数で振動する共振状態
において前記第1の端子に供給される駆動信号に対し
て所定量位相がずれたフィードバック信号が現われる第
2の端 含む振動子の 前記駆動信号とフィードバッ
信号間の位相差に応じた信号を出力する位相比較手
段,該位相比較手段が出力する信号に応じた電圧を出力
するル−プフィルタ手段,及び該ル−プフィルタ手段の
出力電圧に応じた周波数の信号を生成する電圧制御発振
手段、を含むPLL制御手段; 該PLL制御手段が出力する信号の波数を計数するアド
レスカウンタ手段; 正弦波もしくはそれに近い波形のデ−タを複数のアドレ
スに保持し、そのアドレス端子に前記アドレスカウンタ
手段の計数値が印加される、波形デ−タ出力手段; 該波形デ−タ出力手段が出力する波形のデ−タをアナロ
グ信号に変換する、D/A変換手段; 前記D/A変換手段が出力する信号に対応する信号を前
記振動子の第1の端子に印加する手段; 前記振動子の第1の端子に印加される信号に対応する信
号を前記位相比較手段の一方の入力に印加する手段;及
び 前記振動子の第2の端子に現われる信号に対応する信号
を前記位相比較手段の他方の入力に印加する手段; を備える振動子駆動回路。
A vibrating body, a vibrating body for vibrating the vibrating body.
A first terminal drive signal for moving is supplied, and, the vibrating
In the resonant state of the body to vibrate at the natural frequency by the vibration signal, the oscillator comprising a second pin, the feedback signal appears shifted a predetermined amount of phase relative to the drive signal supplied to the first terminal of the drive signal and the feedback
Phase comparing means for outputting a signal corresponding to the phase difference between the click signal, Le outputs a voltage corresponding to the signal outputted from the phase comparison means - loop filter means, and該Ru - corresponding to the output voltage of the loop filter means PLL control means including voltage-controlled oscillating means for generating a signal of a frequency; address counter means for counting the number of signals output by the PLL control means; sine wave or data having a waveform close to the sine wave are stored at a plurality of addresses. Waveform data output means for applying the count value of the address counter means to its address terminal; converting the data of the waveform output by the waveform data output means into an analog signal; D / A Conversion means; means for applying a signal corresponding to the signal output by the D / A conversion means to a first terminal of the vibrator; signal corresponding to a signal applied to a first terminal of the vibrator To one input of the phase comparing means; and a means for applying a signal corresponding to a signal appearing at a second terminal of the vibrator to the other input of the phase comparing means. .
【請求項2】 前記振動子の第1の端子と前記位相比較
手段の一方の入力との間、又は前記振動子の第2の端子
と前記位相比較手段の他方の入力との間に、信号の位相
を前記所定量だけずらす移相手段が介挿された、前記請
求項1記載の振動子駆動回路。
2. A signal between a first terminal of the vibrator and one input of the phase comparing means, or between a second terminal of the vibrator and the other input of the phase comparing means. 2. The vibrator drive circuit according to claim 1, further comprising a phase shifter for shifting the phase of the phase by the predetermined amount.
【請求項3】 前記位相比較手段の一方の入力に印加さ
れる信号と、前記アドレスカウンタ手段の計数値との同
期をとる同期制御手段が設置された、前記請求項1記載
の振動子駆動回路。
3. The vibrator driving circuit according to claim 1, further comprising a synchronization control means for synchronizing a signal applied to one input of said phase comparison means with a count value of said address counter means. .
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