JP5692510B2 - 検出回路及びジャイロセンサー - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態について図1〜図5を参照して説明する。また、従来例、比較例の説明において図8〜図9も参照する。
図1は本実施形態の電流電圧変換回路10の回路図である。オペアンプ20は全差動型オペアンプであって、正極側変換回路部15Pと負極側変換回路部15Nは同一の回路構成である。重複を避けるために、以下では正極側変換回路部15Pについてのみ説明する。なお、図1において負極側変換回路部15Nの対応する要素には同一の数字を付しており、接尾語をPからNへと変更している。また、電流信号100Pと電流信号100Nは、それぞれ差動信号の正側、負側である。
本実施形態の電流電圧変換回路の動作を説明する前に、従来例の電流電圧変換回路、および比較例の電流電圧変換回路を示して比較する。従来例の電流電圧変換回路とは、後段の回路においてもアナログ信号のまま処理が行われることを前提とした回路である。また、比較例の電流電圧変換回路とは、従来例の電流電圧変換回路からアナログ信号特有の処理部分を省略した回路であり、直後にADC(Analog-to-Digital Converter)を配置することを想定している。以下、従来例、比較例の順に説明する。
図8は従来例の電流電圧変換回路11の回路図である。なお、図1と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。
図9(A)は、比較例の電流電圧変換回路12の回路図である。なお、図1、図8と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。電流電圧変換回路12は、従来例の電流電圧変換回路11から差動増幅部51、ハイパスフィルター52を省略して回路規模を抑えている。そして、オペアンプ120P、120Nに代えて全差動型のオペアンプ20を用いている。全差動型のオペアンプ20の出力をそのまま電圧信号として出力することで、出力経路におけるコモン・モード・ノイズに対する耐性を高め、振幅を大きくとることができる。また、大きな抵抗値を必要とする抵抗135P、135Nを、それぞれスイッチ35P、35Nに置き換えている。スイッチ35P、35Nは、後述のホールド期間においてオン状態となり、それぞれキャパシタ42P、42Nを放電する。
まず、図2(A)のように繰り返される2つの期間である、第1の期間(ホールド期間)と第2の期間(サンプル期間)を定義する。これらの期間は、同時にHiとならない2つの信号CLKHとCLKSの、それぞれのHiとなる期間に対応付けられてもよい。以下では、ホールド期間、サンプル期間の名称を用いて説明する。図2(A)のToffは、ホールド期間とサンプル期間の時間間隔を表し、0以上の値である。CLKHとCLKSは、電流電圧変換回路10で生成されても、外部から与えられてもよい。
ここで、電流電圧変換回路10が高いゲインを確保するためには、第1のキャパシタ40P、40Nの帰還容量Cfをできるだけ小さな値にする必要がある。また、寄生容量の影響を受けると帰還容量Cfが変動し、所望のゲインが得られない可能性がある。さらに、プロセス誤差の影響によって帰還容量Cfが変動することも回避することが望ましい。
本発明の電流電圧変換回路の変形例について図6を参照して説明する。図1〜図5、図8〜図9と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。
本発明の電流電圧変換回路の適用例について図7を参照して説明する。図1〜図6、図8〜図9と同じ要素には同じ番号を付しており説明は省略する。
Claims (7)
- コリオリ力に応じて変化する電流信号が入力される第1のノードおよび前記電流信号を変換した電圧信号が出力される第2のノードを備える変換回路部を含む電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路の前記電圧信号をデジタル信号に変換するADCと、
を含む検出回路であって、
前記変換回路部は、
前記電圧信号を出力するオペアンプと、
前記電流信号のDCオフセット電流に応じた電荷を充放電する第1のキャパシタと、
前記オペアンプのオフセット電圧に応じた電荷を充放電する第2のキャパシタと、
第1のスイッチと、
第2のスイッチと、
第3のスイッチと、を含み、
前記第1のスイッチおよび前記第3のスイッチは、第1の信号に基づいて、第1の期間においてオン状態となり、前記第1の期間とは異なる第2の期間においてオフ状態となるように切り替えられ、
前記第2のスイッチは、第2の信号に基づいて、前記第1の期間においてオフ状態となり、前記第2の期間においてオン状態となるように切り替えられ、
前記第1のキャパシタは、
一方の端子が前記第1のノードと接続され、
他方の端子が、前記第1のスイッチを介して固定電位の電源と接続されるとともに、前記第2のスイッチを介して前記第2のノードと接続され、
前記第2のキャパシタは、
一方の端子が前記第1のノードと接続され、
他方の端子が、前記第3のスイッチを介して前記第2のノードと接続されるとともに、前記オペアンプの1つの入力端子と接続され、
前記ADCは、前記第2の信号に基づいて、前記電流電圧変換回路の前記電圧信号をサンプリングして前記デジタル信号に変換する検出回路。 - 請求項1に記載の検出回路において、
前記オペアンプは、
シングルエンド型オペアンプであって、
前記第2のキャパシタに接続されていない入力端子を固定電位の電源と接続する検出回路。 - 請求項1に記載の検出回路において、
前記変換回路部によって構成される正極側変換回路部と、
前記正極側変換回路部と同一の回路構成である負極側変換回路部と、を含み、
前記オペアンプは、
全差動型オペアンプであって、
前記正極側変換回路部は、
前記オペアンプの正極側の入力端子および出力端子を前記正極側変換回路部の一部に含み、
前記負極側変換回路部は、
前記オペアンプの負極側の入力端子および出力端子を前記負極側変換回路部の一部に含む検出回路。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の検出回路において、
前記第1のキャパシタは、
MIM構造のキャパシタである検出回路。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の検出回路において、
前記第1のキャパシタは、
1つの容量を有するキャパシタセルを1つ又は複数組み合わせることで構成される検出回路。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の検出回路において、
前記第2のキャパシタは、
MIM構造のキャパシタである検出回路。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の検出回路と、前記電流信号を出力するセンサー素子と、を含むジャイロセンサー。
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