JP6009142B2 - 振動型ジャイロセンサ及び振動型ジャイロ用回路 - Google Patents
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Description
前記同期検波器は、前記振動部の検出信号を同期検波用のタイミング信号のタイミングに合わせて同期検波する。
前記タイミング信号出力部は、ローパスフィルタと、コンパレータと、第1の位相シフト器とを有する。
前記ローパスフィルタは、前記振動部の振動状態を示す振動モニタ信号の低周波成分を取り出す。
前記コンパレータは、前記ローパスフィルタにより取り出された前記振動モニタ信号の低周波成分を閾値として、前記振動モニタ信号を2値化信号に変換する。
前記第1の位相シフト器は、前記振動モニタ信号の位相をシフトする。
前記タイミング信号出力部は、2値化され、かつ、位相がシフトされた前記振動モニタ信号を前記同期検波用のタイミング信号として出力する。
位相比較器は、前記コンパレータにより2値化された前記振動モニタ信号と、比較信号との位相差に応じた位相差信号を出力する。
前記ループフィルタは、前記位相差信号を平滑化して、周波数制御信号を出力する。
前記電圧制御発振器は、前記周波数制御信号に応じた周波数特性の発振信号を出力する。
前記分周器は、前記発振信号を所定の倍率で分周した分周信号を前記比較信号として出力する。
前記タイミング生成器は、前記発振信号と、前記分周信号とを入力し、2値化された前記振動モニタ信号の位相をシフトさせた信号を出力する。
前記駆動信号出力部は、第2の位相シフト器と、振幅調整器とを有する。
前記第2の位相シフト器は、前記振動モニタ信号の位相をシフトする。
前記振幅調整器は、前記振動モニタ信号の振幅を調整する。
前記駆動信号出力部は、位相がシフトされ、かつ、振幅が調整された前記振動モニタ信号を、前記振動部の駆動信号として出力する。
この場合、前記2の位相シフト器は、前記振動モニタ信号が前記振幅調整器により振幅の調整がされる前に、前記振動モニタ信号の位相をシフトしてもよい。
この場合、前記第1の位相シフト器及び第2の位相シフト器は、共通の1つの位相シフト器が用いられてもよい。
前記同期検波器は、振動部の検出信号を同期検波用のタイミング信号のタイミングに合わせて同期検波する。
前記タイミング信号出力部は、ローパスフィルタと、コンパレータと、第1の位相シフト器とを有する。
前記ローパスフィルタは、振動部の振動状態を示す振動モニタ信号の低周波成分を取り出す。
前記コンパレータは、前記ローパスフィルタにより取り出された前記振動モニタ信号の低周波成分を閾値として、前記振動モニタ信号を2値化信号に変換する。
前記第1の位相シフト器は、前記振動モニタ信号の位相をシフトする。
前記タイミング信号出力部は、2値化され、かつ、位相がシフトされた前記振動モニタ信号を前記同期検波用のタイミング信号として出力する。
[振動ジャイロセンサの全体構成及び各部の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動型ジャイロセンサ100の振動部10を示す模式図である。図2は、振動部10と、振動型ジャイロ用回路20との結線図である。図3は、振動型ジャイロ用回路20を示す模式図である。図4は、振動型ジャイロセンサ100動作時の各信号の出力波形を示す図である。
位相シフト量=tan−1−2RC/{1−(RC)2}・・・(1)
遮断周波数fc=1/2πRC・・・(2)
遮断周波数fc=Cifsw/2πCo・・・(3)
次に、第1実施形態に係る振動型ジャイロセンサ100の作用等について説明する。
なお、本実施形態に係る振動型ジャイロセンサ100の作用等を説明するのに先立って、まず、比較例に係る振動型ジャイロ用回路120について説明する。
図9は、比較例に係る振動型ジャイロ用回路120を示す図である。
次に、本実施形態に係る振動型ジャイロセンサ100について説明する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態以降の説明では、上述の第1実施形態と同様の構成及び機能を有する部分については、説明を省略又は簡略化する。
図13は、振動部の他の例を示す図である。図14は、図13に示す振動部が用いられた場合の、振動部と、振動型ジャイロ用回路との結線図である。
11…振動子
14…圧電素子
20、70…振動型ジャイロ用回路
23、71…駆動信号出力部
24、72…タイミング信号出力部
25…同期検波器
26…フィルタ
27、31、73…位相シフト器
28…自動利得制御部
29…ローパスフィルタ
30…コンパレータ
61…位相比較器
62…ループフィルタ
63…電圧制御発振器
64…第1のフリップフロップ
65…第2のフリップフロップ
66…インバータ
100…振動型ジャイロセンサ
Claims (6)
- 振動状態を検出する複数の検出電極を有する振動部と、
前記複数の検出電極の少なくとも一部で検出される前記振動部の検出信号を同期検波用のタイミング信号のタイミングに合わせて同期検波する同期検波器と、
前記複数の検出電極の少なくとも一部で検出され前記振動部の振動状態を示す振動モニタ信号の低周波成分を取り出すローパスフィルタと、前記ローパスフィルタにより取り出された前記振動モニタ信号の低周波成分を閾値として、前記振動モニタ信号を2値化信号に変換するコンパレータと、前記振動モニタ信号の位相をシフトする第1の位相シフト器とを有し、2値化され、かつ、位相がシフトされた前記振動モニタ信号を前記同期検波用のタイミング信号として出力するタイミング信号出力部と
を具備し、
前記第1の位相シフト器は、
前記コンパレータにより2値化された前記振動モニタ信号と、比較信号との位相差に応じた位相差信号を出力する位相比較器と、
前記位相差信号を平滑化して、周波数制御信号を出力するループフィルタと、
前記周波数制御信号に応じた周波数特性の発振信号を出力する電圧制御発振器と、
前記発振信号が入力される第1のCK入力端子と、前記発振信号を所定の倍率で分周した分周信号を前記比較信号として出力する第1のQ出力端子と、前記第1のQ出力端子の出力信号の逆位相信号を出力する第1のQ反転出力端子と、前記逆位相信号が入力される第1のD入力端子とを含むD型フリップフロップにより構成された分周器と、
前記発振信号が入力される第2のCK入力端子と、前記逆位相信号が入力される第2のD入力端子と、2値化された前記振動モニタ信号の位相をシフトさせた信号を出力する第2のQ出力端子とを含むD型フリップフロップにより構成されたタイミング生成器とを有する
振動型ジャイロセンサ。 - 請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記振動モニタ信号の位相をシフトする第2の位相シフト器と、前記振動モニタ信号の振幅を調整する振幅調整器とを有し、位相がシフトされ、かつ、振幅が調整された前記振動モニタ信号を、前記振動部の駆動信号として出力する駆動信号出力部をさらに具備する
振動型ジャイロセンサ。 - 請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記ローパスフィルタの遮断周波数は、100Hz以上である
振動型ジャイロセンサ。 - 請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記ローパスフィルタは、抵抗及びコンデンサにより構成される
振動型ジャイロセンサ。 - 請求項1に記載の振動型ジャイロセンサであって、
前記ローパスフィルタは、スイッチドキャパシタを含むフィルタ回路により構成される
振動型ジャイロセンサ。 - 振動部の振動状態を検出する複数の検出電極の少なくとも一部で検出される前記振動部の検出信号を同期検波用のタイミング信号のタイミングに合わせて同期検波する同期検波器と、
前記複数の検出電極の少なくとも一部で検出され前記振動部の振動状態を示す振動モニタ信号の低周波成分を取り出すローパスフィルタと、前記ローパスフィルタにより取り出された前記振動モニタ信号の低周波成分を閾値として、前記振動モニタ信号を2値化信号に変換するコンパレータと、前記振動モニタ信号の位相をシフトする第1の位相シフト器とを有し、2値化され、かつ、位相がシフトされた前記振動モニタ信号を前記同期検波用のタイミング信号として出力するタイミング信号出力部と
を具備し、
前記第1の位相シフト器は、
前記コンパレータにより2値化された前記振動モニタ信号と、比較信号との位相差に応じた位相差信号を出力する位相比較器と、
前記位相差信号を平滑化して、周波数制御信号を出力するループフィルタと、
前記周波数制御信号に応じた周波数特性の発振信号を出力する電圧制御発振器と、
前記発振信号が入力される第1のCK入力端子と、前記発振信号を所定の倍率で分周した分周信号を前記比較信号として出力する第1のQ出力端子と、前記第1のQ出力端子の出力信号の逆位相信号を出力する第1のQ反転出力端子と、前記逆位相信号が入力される第1のD入力端子とを含むD型フリップフロップにより構成された分周器と、
前記発振信号が入力される第2のCK入力端子と、前記逆位相信号が入力される第2のD入力端子と、2値化された前記振動モニタ信号の位相をシフトさせた信号を出力する第2のQ出力端子とを含むD型フリップフロップにより構成されたタイミング生成器とを有する
振動型ジャイロ用回路。
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