JP6206113B2 - Vibrator drive circuit - Google Patents

Vibrator drive circuit Download PDF

Info

Publication number
JP6206113B2
JP6206113B2 JP2013239464A JP2013239464A JP6206113B2 JP 6206113 B2 JP6206113 B2 JP 6206113B2 JP 2013239464 A JP2013239464 A JP 2013239464A JP 2013239464 A JP2013239464 A JP 2013239464A JP 6206113 B2 JP6206113 B2 JP 6206113B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrator
circuit
transistor
vibration
reference voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013239464A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015099107A (en
Inventor
崇 溝田
崇 溝田
辻 信昭
信昭 辻
秀和 小野
秀和 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2013239464A priority Critical patent/JP6206113B2/en
Publication of JP2015099107A publication Critical patent/JP2015099107A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6206113B2 publication Critical patent/JP6206113B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Description

本発明は、振動型角速度センサなどにおいて振動子を所定の駆動軸方向に振動させる振動子駆動回路に関する。   The present invention relates to a vibrator drive circuit that vibrates a vibrator in a predetermined drive axis direction in a vibration type angular velocity sensor or the like.

従来、振動子を所定の駆動軸方向に振動させておくことにより、外部から作用する角速度に応じたコリオリ力を振動子に生じさせ、そのコリオリ力によって振動子が振動方向とは直交する方向に変位する変位量を検出して角速度の大きさを計測する振動型角速度センサが公知である(例えば特許文献1,2)。この種の角速度センサは、振動子を介して閉ループを構成する駆動回路を備えており、振動子の駆動軸方向の振動振幅を検出して駆動信号のゲインを調整することにより、振動子を一定の振動振幅で振動させるように構成されている。   Conventionally, by vibrating the vibrator in a predetermined drive axis direction, a Coriolis force corresponding to the angular velocity acting from the outside is generated in the vibrator, and the vibrator makes the vibrator in a direction orthogonal to the vibration direction. A vibration type angular velocity sensor that detects the amount of displacement and measures the magnitude of the angular velocity is known (for example, Patent Documents 1 and 2). This type of angular velocity sensor has a drive circuit that forms a closed loop through a vibrator, and the vibrator is fixed by detecting the vibration amplitude in the drive axis direction of the vibrator and adjusting the gain of the drive signal. It is comprised so that it may vibrate with the vibration amplitude.

特開2008−209182号公報JP 2008-209182 A 特開2012−230052号公報JP2012-230052A

しかし、従来の駆動回路は、角速度センサの温度環境が変化すると、それに伴って駆動信号に付与されるゲインが変化するため、振動子の駆動軸方向の振動振幅を一定の状態に安定させることができないという問題がある。特に、角速度センサでは振動子の駆動軸方向の振動振幅が測定感度に影響を与えるため、温度変化によって駆動信号に付与されるゲインが変化すると、正確に角速度を測定することができなくなるという問題がある。   However, in the conventional drive circuit, when the temperature environment of the angular velocity sensor changes, the gain given to the drive signal changes accordingly, so that the vibration amplitude in the drive axis direction of the vibrator can be stabilized in a constant state. There is a problem that you can not. In particular, in the angular velocity sensor, the vibration amplitude in the driving axis direction of the vibrator affects the measurement sensitivity. Therefore, if the gain applied to the drive signal changes due to a temperature change, the angular velocity cannot be measured accurately. is there.

そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、温度変化の影響を受けることなく、振動子の駆動軸方向の振動振幅を安定させることができる振動子駆動回路を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a vibrator driving circuit that can stabilize the vibration amplitude in the driving axis direction of the vibrator without being affected by temperature changes. For the purpose.

上記目的を達成するため、本発明は、振動子を所定の駆動軸方向に振動させる駆動信号を出力する振動子駆動回路であって、振動子の振動振幅を検知して所定の目標値と比較し、振動振幅と目標値との差分に応じて所定の基準電圧を基準とする制御信号を出力する振幅検知回路と、制御信号に基づいてオン抵抗を変化させる第1のトランジスタを有し、当該第1のトランジスタのオン抵抗に応じて駆動信号に付与するゲインを調整するゲイン調整回路と、第1のトランジスタと同一特性の第2のトランジスタを有し、第2のトランジスタのオン抵抗が所定値となるように第2のトランジスタを駆動し、第2のトランジスタの駆動電圧を基準電圧として振幅検知回路に出力する基準電圧生成回路と、を備えることを特徴とする構成である。かかる構成によれば、温度変化が生じると、第2のトランジスタを駆動する駆動電圧が変動するので、温度変化に応じて基準電圧を変動させることができ、温度変化による第1のトランジスタのオン抵抗の変動分をキャンセルすることができるようになる。   In order to achieve the above object, the present invention provides a vibrator drive circuit that outputs a drive signal for vibrating a vibrator in a predetermined drive axis direction, and detects the vibration amplitude of the vibrator and compares it with a predetermined target value. And an amplitude detection circuit that outputs a control signal based on a predetermined reference voltage according to the difference between the vibration amplitude and the target value, and a first transistor that changes the on-resistance based on the control signal, A gain adjustment circuit that adjusts a gain applied to the drive signal in accordance with the on-resistance of the first transistor, and a second transistor having the same characteristics as the first transistor, and the on-resistance of the second transistor is a predetermined value And a reference voltage generation circuit that drives the second transistor and outputs the drive voltage of the second transistor as a reference voltage to the amplitude detection circuit. According to such a configuration, when a temperature change occurs, the drive voltage for driving the second transistor fluctuates. Therefore, the reference voltage can be fluctuated according to the temperature change, and the on-resistance of the first transistor due to the temperature change. It becomes possible to cancel the fluctuation amount.

また本発明は、上記構成において更に以下の構成を有するものである。すなわち、ゲイン調整回路は、駆動信号に付与するゲインを所定のゲイン調整範囲内で調整し、基準電圧生成回路は、ゲインがゲイン調整範囲内の中間値となるときの第1のトランジスタのオン抵抗と第2のトランジスタのオン抵抗とが等価となるように第2のトランジスタを駆動して第2のトランジスタの駆動電圧を基準電圧とすることを特徴とする構成である。   The present invention further includes the following configurations in the above configuration. That is, the gain adjustment circuit adjusts the gain to be applied to the drive signal within a predetermined gain adjustment range, and the reference voltage generation circuit has the on-resistance of the first transistor when the gain is an intermediate value within the gain adjustment range. The second transistor is driven so that the on-resistance of the second transistor is equivalent to the on-resistance of the second transistor, and the driving voltage of the second transistor is used as a reference voltage.

また本発明は、上記構成において更に以下の構成を有するものである。すなわち、振幅検知回路は、振動子の駆動軸方向の振動振幅に応じた電荷を蓄積するサンプリング部と、サンプリング部に蓄積された電荷を転送していくことによって振動振幅と目標値との差分に応じて所定の基準電圧を基準とする差分信号を生成する電荷転送部と、電荷転送部において生成される差分信号を増幅して出力する増幅部と、を備えることを特徴とする構成である。   The present invention further includes the following configurations in the above configuration. That is, the amplitude detection circuit calculates the difference between the vibration amplitude and the target value by transferring the charge accumulated in the sampling unit and the sampling unit that accumulates the charge according to the vibration amplitude in the drive axis direction of the vibrator. Accordingly, the configuration includes a charge transfer unit that generates a differential signal based on a predetermined reference voltage, and an amplification unit that amplifies and outputs the differential signal generated in the charge transfer unit.

また本発明は、上記構成に加え、振動子の駆動軸方向の振動変位を検出して振動波形を出力する振動変位検出回路と、振動変位検出回路から出力される振動波形の位相を90度シフトさせる位相変換回路と、を更に備え、ゲイン調整回路は、位相変換回路から出力される振動波形に対して第1のトランジスタのオン抵抗に応じたゲインを付与して駆動信号を生成することを特徴とする構成である。   In addition to the above-described configuration, the present invention detects a vibration displacement in the driving axis direction of the vibrator and outputs a vibration waveform, and shifts the phase of the vibration waveform output from the vibration displacement detection circuit by 90 degrees. And a gain adjustment circuit that generates a drive signal by applying a gain corresponding to the on-resistance of the first transistor to the vibration waveform output from the phase conversion circuit. The configuration is as follows.

更に本発明は、上記構成において更に以下の構成を有するものである。すなわち、振幅検知回路は、振動変位検出回路から出力される振動波形に基づいて振動子の駆動軸方向の振動振幅を検知することを特徴とする構成である。   Furthermore, this invention has the following structures further in the said structure. That is, the amplitude detection circuit is configured to detect the vibration amplitude in the drive axis direction of the vibrator based on the vibration waveform output from the vibration displacement detection circuit.

本発明によれば、温度変化の影響を受けることなく、振動子の駆動軸方向の振動振幅を安定させることができる振動子駆動回路を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a vibrator drive circuit that can stabilize the vibration amplitude in the drive axis direction of the vibrator without being affected by temperature changes.

角速度センサの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of an angular velocity sensor. 振動子駆動回路における各部の信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform of each part in a vibrator drive circuit. ゲイン調整回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of a gain adjustment circuit. 振幅検知回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of an amplitude detection circuit. 振幅検知回路の各スイッチのオンオフ状態を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the ON / OFF state of each switch of an amplitude detection circuit. 基準電圧生成回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of a reference voltage generation circuit. 第1のトランジスタのオン抵抗の特性曲線を示す図である。It is a figure which shows the characteristic curve of the ON resistance of a 1st transistor. 振動子駆動回路の動作を説明するための信号波形図である。It is a signal waveform diagram for explaining the operation of the vibrator driving circuit.

以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiments described below, members that are common to each other are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

図1は、本発明の一実施形態である振動子駆動回路3を備えた角速度センサ1の概略構成を示すブロック図である。この角速度センサ1は、例えばスマートフォンやタブレット端末などの情報処理端末に実装されるセンサであり、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)構造によって形成される振動子5を有するセンサ部2と、センサ部2に設けられる振動子5を所定の駆動軸方向(X軸方向)へ振動させる振動子駆動回路3と、センサ部2から出力される信号に基づいて角速度を検出して出力する角速度検出回路4とを備える。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an angular velocity sensor 1 including a vibrator driving circuit 3 according to an embodiment of the present invention. The angular velocity sensor 1 is a sensor mounted on an information processing terminal such as a smartphone or a tablet terminal, for example, and includes a sensor unit 2 having a vibrator 5 formed by a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) structure, and a sensor unit 2. A vibrator drive circuit 3 that vibrates a provided vibrator 5 in a predetermined drive axis direction (X-axis direction), and an angular velocity detection circuit 4 that detects and outputs an angular velocity based on a signal output from the sensor unit 2. Prepare.

センサ部2に設けられる振動子5は、バネ構造などによりシリコン基板などの基板上でX軸方向及びX軸方向と直交するY軸方向に変位可能なように支持されており、振動子駆動回路3から出力される所定周波数の駆動信号Vdp,VdnによってX軸方向に振動する。駆動信号Vdp,Vdnの周波数は、振動子5の共振周波数に一致するように予め設定されている。振動子5がX軸方向に振動している状態で外部からの角速度が作用すると、振動子5に対して振動方向(X軸方向)に直交するY軸方向のコリオリ力が働き、振動子5はそのコリオリ力によってY軸方向へ変位するようになる。角速度センサ1は、そのようなコリオリ力による振動子5のY軸方向への変位を検知することよって角速度を検出するように構成される。   The vibrator 5 provided in the sensor unit 2 is supported by a spring structure or the like so as to be displaceable in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction on a substrate such as a silicon substrate. 3 oscillates in the X-axis direction by drive signals Vdp and Vdn of a predetermined frequency output from 3. The frequencies of the drive signals Vdp and Vdn are set in advance so as to coincide with the resonance frequency of the vibrator 5. When an external angular velocity acts while the vibrator 5 vibrates in the X-axis direction, a Coriolis force in the Y-axis direction perpendicular to the vibration direction (X-axis direction) acts on the vibrator 5, and the vibrator 5 Is displaced in the Y-axis direction by the Coriolis force. The angular velocity sensor 1 is configured to detect the angular velocity by detecting the displacement of the vibrator 5 in the Y-axis direction due to such Coriolis force.

また振動子5は、センサ部2の基板上に形成される複数の固定電極のそれぞれと対向する複数の可動電極を備えており、それら固定電極と可動電極とによって複数のコンデンサC1,C2,C3,C4,C5,C6を形成している。コンデンサC1,C2は、振動子5をX軸方向へ振動駆動させるためのコンデンサであり、コンデンサC3,C4は、振動子5のX軸方向への振動振幅を検知するためのコンデンサである。またコンデンサC5,C6は、振動子5がコリオリ力によってY軸方向へ変位したときの変位量を検知するためのコンデンサである。   The vibrator 5 includes a plurality of movable electrodes facing each of a plurality of fixed electrodes formed on the substrate of the sensor unit 2, and a plurality of capacitors C1, C2, C3 are formed by the fixed electrodes and the movable electrodes. , C4, C5, C6. The capacitors C1 and C2 are capacitors for driving the vibrator 5 to vibrate in the X-axis direction, and the capacitors C3 and C4 are capacitors for detecting the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction. Capacitors C5 and C6 are capacitors for detecting the amount of displacement when the vibrator 5 is displaced in the Y-axis direction by the Coriolis force.

振動子駆動回路3は、コンデンサC1,C2のそれぞれに対して駆動信号Vdp,Vdnを印加することにより、振動子5をX軸方向に駆動して振動させる。駆動信号Vdp,Vdnは、図2(a)に示すように所定の基準電圧Vrefを中心に振動する正弦波信号であり、互いに極性が反転する信号として生成される。一方、振動子5の電位は、図2(a)に示すように基準電圧Vrefとは異なる所定電位Vaで一定に保持される。所定電位Vaは、振動子5の外部(図示省略)から供給され、振動子5に印加される。そのため、コンデンサC1,C2に駆動信号Vdp,Vdnが印加されることにより、各コンデンサC1,C2の静電気力に差が生じ、その静電気力の差によって振動子5がX軸方向に振動する。そして振動子5がX軸方向に振動すると、コンデンサC3,C4の静電容量が変化するため、振動子駆動回路3は、それらコンデンサC3,C4の静電容量変化に応じてセンサ部2から出力される電荷信号Sip,Sinに基づいて振動子5の振動振幅を検知し、その振動振幅に基づいて駆動信号Vdp,Vdnのゲインを調整するように構成される。   The vibrator driving circuit 3 drives and vibrates the vibrator 5 in the X-axis direction by applying drive signals Vdp and Vdn to the capacitors C1 and C2, respectively. The drive signals Vdp and Vdn are sine wave signals that oscillate around a predetermined reference voltage Vref as shown in FIG. 2A, and are generated as signals whose polarities are inverted. On the other hand, the potential of the vibrator 5 is kept constant at a predetermined potential Va different from the reference voltage Vref as shown in FIG. The predetermined potential Va is supplied from the outside (not shown) of the vibrator 5 and applied to the vibrator 5. Therefore, when the drive signals Vdp and Vdn are applied to the capacitors C1 and C2, a difference occurs in the electrostatic force between the capacitors C1 and C2, and the vibrator 5 vibrates in the X-axis direction due to the difference in the electrostatic force. When the vibrator 5 vibrates in the X-axis direction, the capacitances of the capacitors C3 and C4 change. Therefore, the vibrator drive circuit 3 outputs from the sensor unit 2 according to the changes in the capacitances of the capacitors C3 and C4. The vibration amplitude of the vibrator 5 is detected based on the charge signals Sip and Sin, and the gains of the drive signals Vdp and Vdn are adjusted based on the vibration amplitude.

角速度検出回路4は、振動子5がコリオリ力によってY軸方向に変位して起こるコンデンサC5,C6の静電容量変化に基づいて角速度を検出する。この角速度検出回路4は、CV変換回路16と、信号処理部17とを備えている。CV変換回路16は、コンデンサC5,C6の静電容量変化を電圧に変換する回路であり、コンデンサC5,C6の静電容量変化に応じてセンサ部2から出力される電荷信号S1,S2を入力し、コリオリ力による振動子5のY軸方向の変位量に相当する電圧V1,V2を出力する。つまり、CV変換回路16は、コリオリ力による振動子5のY軸方向への変位を検出するコリオリ力変位検出回路である。信号処理部17は、CV変換回路16から出力される電圧V1,V2から例えばクアドラチャーエラーなどの不要な信号成分を除去する回路であり、入力する電圧V1,V2に対して所定の信号処理を行うことにより、コリオリ力に応じた角速度信号Soutを生成して出力する。   The angular velocity detection circuit 4 detects the angular velocity based on the capacitance change of the capacitors C5 and C6 that occurs when the vibrator 5 is displaced in the Y-axis direction by the Coriolis force. The angular velocity detection circuit 4 includes a CV conversion circuit 16 and a signal processing unit 17. The CV conversion circuit 16 is a circuit that converts the capacitance change of the capacitors C5 and C6 into a voltage, and inputs the charge signals S1 and S2 output from the sensor unit 2 according to the capacitance change of the capacitors C5 and C6. Then, voltages V1 and V2 corresponding to the displacement amount of the vibrator 5 in the Y-axis direction due to the Coriolis force are output. That is, the CV conversion circuit 16 is a Coriolis force displacement detection circuit that detects displacement of the vibrator 5 in the Y-axis direction due to Coriolis force. The signal processing unit 17 is a circuit that removes unnecessary signal components such as a quadrature error from the voltages V1 and V2 output from the CV conversion circuit 16, and performs predetermined signal processing on the input voltages V1 and V2. By performing this, an angular velocity signal Sout corresponding to the Coriolis force is generated and output.

次に振動子駆動回路3について詳しく説明する。振動子駆動回路3は、CV変換回路10と、位相変換回路11と、ゲイン調整回路12と、振幅検知回路13と、基準電圧生成回路14と、初期駆動信号発生回路15とを備えており、振動子5を介する閉ループを構成して振動子5のX軸方向の振動振幅が一定の状態に安定するように制御する。   Next, the vibrator driving circuit 3 will be described in detail. The vibrator drive circuit 3 includes a CV conversion circuit 10, a phase conversion circuit 11, a gain adjustment circuit 12, an amplitude detection circuit 13, a reference voltage generation circuit 14, and an initial drive signal generation circuit 15. A closed loop is formed via the vibrator 5 and controlled so that the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 is stabilized in a constant state.

CV変換回路10は、コンデンサC3,C4の静電容量変化を電圧に変換する回路であり、コンデンサC3,C4の静電容量変化に応じてセンサ部2から出力される電荷信号Sip,Sinを入力して振動子5のX軸方向の振動変位に相当する信号Vip,Vinを出力する。つまり、CV変換回路10は、振動子5のX軸方向の振動変位を検出する振動変位検出回路である。振動子5が駆動信号Vdp,VdnによってX軸方向に駆動されると、その振動波形は駆動信号Vdp,Vdnとは位相が90°ずれた波形となる。そのため、CV変換回路10から出力される信号Vip,Vinは、図2(b)に示すように駆動信号Vdp,Vdnに対して位相が90°遅延した正弦波信号となる。また信号Vip,Vinの振幅は、振動子5のX軸方向の振動振幅に応じて変化する。   The CV conversion circuit 10 is a circuit that converts the capacitance change of the capacitors C3 and C4 into a voltage, and inputs the charge signals Sip and Sin output from the sensor unit 2 according to the capacitance change of the capacitors C3 and C4. Then, signals Vip and Vin corresponding to the vibration displacement of the vibrator 5 in the X-axis direction are output. That is, the CV conversion circuit 10 is a vibration displacement detection circuit that detects vibration displacement in the X-axis direction of the vibrator 5. When the vibrator 5 is driven in the X-axis direction by the drive signals Vdp and Vdn, the vibration waveform has a waveform that is 90 ° out of phase with the drive signals Vdp and Vdn. Therefore, the signals Vip and Vin output from the CV conversion circuit 10 are sine wave signals whose phases are delayed by 90 ° with respect to the drive signals Vdp and Vdn as shown in FIG. Further, the amplitudes of the signals Vip and Vin change according to the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction.

位相変換回路11は、CV変換回路10から出力される信号Vip,Vinの位相を変換することにより、駆動信号Vdp,Vdnの位相に一致させる回路である。したがって、位相変換回路11から出力される信号Vsp,Vsnは、図2(c)に示すように駆動信号Vdp,Vdnと同位相の正弦波信号となる。そして位相変換回路11によって位相調整された信号Vsp,Vsnは、ゲイン調整回路12に入力する。   The phase conversion circuit 11 is a circuit that matches the phases of the drive signals Vdp and Vdn by converting the phases of the signals Vip and Vin output from the CV conversion circuit 10. Therefore, the signals Vsp and Vsn output from the phase conversion circuit 11 are sine wave signals having the same phase as the drive signals Vdp and Vdn as shown in FIG. The signals Vsp and Vsn whose phases have been adjusted by the phase conversion circuit 11 are input to the gain adjustment circuit 12.

振幅検知回路13は、CV変換回路10から出力される信号Vip,Vinに基づき、振動子5のX軸方向の振動振幅を検知する回路である。この振幅検知回路13は、例えば図2(b)に示す信号Vip,Vinが最大振幅となるタイミングで信号Vip,Vinの電位差をサンプリングすることにより振動子5のX軸方向の振動振幅を検知する。そして振幅検知回路13は、振動子5のX軸方向の振動振幅を所定の目標値と比較し、振動振幅と目標値との差分に基づいて所定の基準電圧Vrepを基準とする制御信号Vcontを生成し、その制御信号Vcontをゲイン調整回路12に出力する。尚、本実施形態では、振幅検知回路13がCV変換回路10から出力される信号Vip,Vinに基づいて振動子5の振動振幅を検知する場合を例示するが、これに限られるものではなく、例えば位相変換回路11から出力される信号Vsp,Vsnに基づいて振動振幅を検知するものであっても構わない。   The amplitude detection circuit 13 is a circuit that detects the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 based on the signals Vip and Vin output from the CV conversion circuit 10. The amplitude detection circuit 13 detects the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 by sampling the potential difference between the signals Vip and Vin at the timing when the signals Vip and Vin shown in FIG. . The amplitude detection circuit 13 compares the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 with a predetermined target value, and generates a control signal Vcont based on a predetermined reference voltage Vrep based on the difference between the vibration amplitude and the target value. The control signal Vcont is generated and output to the gain adjustment circuit 12. In this embodiment, the case where the amplitude detection circuit 13 detects the vibration amplitude of the vibrator 5 based on the signals Vip and Vin output from the CV conversion circuit 10 is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, the vibration amplitude may be detected based on the signals Vsp and Vsn output from the phase conversion circuit 11.

ゲイン調整回路12は、位相変換回路11から出力される信号Vsp,Vsnを増幅してコンデンサC1,C2に印加する駆動信号Vdp,Vdnを生成する回路である。このゲイン調整回路12は、振幅検知回路13から出力される制御信号Vcontに基づいて信号Vsp,Vsnを増幅する際のゲインを調整し、振動子5のX軸方向の振動振幅を目標値にするための駆動信号Vdp,Vdnを生成する。したがって、CV変換回路10、位相変換回路11、ゲイン調整回路12及び振幅検知回路13により振動子5を発振させるための正帰還が構成される。   The gain adjustment circuit 12 is a circuit that amplifies the signals Vsp and Vsn output from the phase conversion circuit 11 and generates drive signals Vdp and Vdn to be applied to the capacitors C1 and C2. The gain adjustment circuit 12 adjusts the gain when amplifying the signals Vsp and Vsn based on the control signal Vcont output from the amplitude detection circuit 13, and sets the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 to a target value. Drive signals Vdp and Vdn are generated. Therefore, the CV conversion circuit 10, the phase conversion circuit 11, the gain adjustment circuit 12, and the amplitude detection circuit 13 constitute a positive feedback for causing the vibrator 5 to oscillate.

基準電圧生成回路14は、振幅検知回路13において生成される制御信号Vcontの基準となる基準電圧Vrepを生成する回路であり、その基準電圧Vrepを振幅検知回路13へ出力する。   The reference voltage generation circuit 14 is a circuit that generates a reference voltage Vrep that serves as a reference for the control signal Vcont generated in the amplitude detection circuit 13, and outputs the reference voltage Vrep to the amplitude detection circuit 13.

また初期駆動信号発生回路15は、振動子5が振動していない停止状態から振動子5を振動させるときの初期駆動信号Vd1,Vd2をゲイン調整回路12へ出力する回路である。例えば初期駆動信号発生回路15は、角速度センサ1の起動時に動作し、振動子5が停止状態から所定の振動振幅で振動するまで初期駆動信号Vd1,Vd2をゲイン調整回路12へ出力する。このとき、位相変換回路11、振幅検知回路13及び基準電圧生成回路14は動作しない状態となる。そして振動子5が初期駆動信号Vd1,Vd2によって所定の振動振幅で振動し始めると、初期駆動信号発生回路15は、初期駆動信号Vd1,Vd2の出力を停止し、位相変換回路11、振幅検知回路13及び基準電圧生成回路14のそれぞれが動作し始める。このように振動子駆動回路3は、起動時において初期駆動信号発生回路15から出力される初期駆動信号Vd1,Vd2によって振動子5を初期振動させた後、正帰還ループを形成して振動子5の振動振幅を目標値に制御するための動作を開始する。   The initial drive signal generation circuit 15 is a circuit that outputs initial drive signals Vd1 and Vd2 to the gain adjustment circuit 12 when the vibrator 5 is vibrated from a stopped state where the vibrator 5 is not vibrated. For example, the initial drive signal generation circuit 15 operates when the angular velocity sensor 1 is activated, and outputs the initial drive signals Vd1 and Vd2 to the gain adjustment circuit 12 until the vibrator 5 vibrates with a predetermined vibration amplitude from the stopped state. At this time, the phase conversion circuit 11, the amplitude detection circuit 13, and the reference voltage generation circuit 14 are not operated. When the vibrator 5 starts to vibrate with a predetermined vibration amplitude by the initial drive signals Vd1 and Vd2, the initial drive signal generation circuit 15 stops the output of the initial drive signals Vd1 and Vd2, and the phase conversion circuit 11 and the amplitude detection circuit. 13 and the reference voltage generation circuit 14 start to operate. As described above, the vibrator drive circuit 3 initially vibrates the vibrator 5 with the initial drive signals Vd1 and Vd2 output from the initial drive signal generation circuit 15 at the time of startup, and then forms a positive feedback loop to form the vibrator 5. The operation to control the vibration amplitude of the target value is started.

図3は、ゲイン調整回路12の一構成例を示す回路図である。ゲイン調整回路12は、図3に示すように、全差動オペアンプ20と、8つのNMOSトランジスタ(以下、単に「トランジスタ」という。)21〜28と、6つの抵抗R1,R1,R2,R2,R3,R3とを備えて構成される。全差動オペアンプ20の2つの帰還パスにはそれぞれ抵抗R1が接続される。位相変換回路11から出力される信号Vspは、抵抗R2と2つのトランジスタ21,22とを介して全差動オペアンプ20の反転入力端子に入力されると共に、抵抗R3と2つのトランジスタ25,27とから構成される第1のゲイン調整部29aを介して全差動オペアンプ20の非反転入力端子に入力される。また信号Vsnは、抵抗R2と2つのトランジスタ23,24を介して全差動オペアンプ20の非反転入力端子に入力されると共に、抵抗R3と2つのトランジスタ26,28とから構成される第2のゲイン調整部29bを介して全差動オペアンプ20の反転入力端子に入力される。   FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the gain adjustment circuit 12. As shown in FIG. 3, the gain adjustment circuit 12 includes a fully differential operational amplifier 20, eight NMOS transistors (hereinafter simply referred to as “transistors”) 21 to 28, and six resistors R1, R1, R2, R2, and so on. R3 and R3 are provided. Resistors R1 are connected to the two feedback paths of the fully differential operational amplifier 20, respectively. The signal Vsp output from the phase conversion circuit 11 is input to the inverting input terminal of the fully-differential operational amplifier 20 through the resistor R2 and the two transistors 21 and 22, and the resistor R3 and the two transistors 25 and 27. Is input to the non-inverting input terminal of the fully-differential operational amplifier 20 through the first gain adjustment unit 29a. The signal Vsn is input to the non-inverting input terminal of the fully-differential operational amplifier 20 through the resistor R2 and the two transistors 23 and 24, and the second signal Vsn is composed of the resistor R3 and the two transistors 26 and 28. The signal is input to the inverting input terminal of the fully differential operational amplifier 20 through the gain adjustment unit 29b.

8つのトランジスタ21〜28は、同一の基板上に同一の製造プロセスで形成された同一サイズのトランジスタであり、特性の等しいトランジスタである。このうちトランジスタ21〜26のゲート端子には所定の電源電圧Vddが接続されている。この電源電圧Vddにより、各トランジスタ21〜26が完全にオンした状態となり、オン抵抗がほぼ0となる。これに対し、ゲイン調整部29a,29bに設けられる2つのトランジスタ27,28のゲート端子には、振幅検知回路13から出力される制御信号Vcontが入力される。この制御信号Vcontにより、各トランジスタ27,28のオン抵抗が変化し、ゲイン調整回路12に入力される信号Vsp,Vsnに付与されるゲインが調整されるようになる。つまり、ゲイン調整部29a,29bに設けられる2つのトランジスタ27,28は、ゲインを調整するために制御信号Vcontに応じてオン抵抗を変化させるトランジスタ(第1のトランジスタ)である。例えば、制御信号Vcontが小さく、トランジスタ27,28がオフしているときには、ゲイン調整部29a,29bの2つのパスが無効になるため、ゲイン調整回路12において信号Vsp,Vsnに付与されるゲインGは、抵抗R1と抵抗R2の比で決まり、G=R1/R2となる。また制御信号Vcontが大きく、トランジスタ27,28が完全にオンしているときには、ゲイン調整部29a,29bの2つのパスが有効に動作し、且つ、各トランジスタ27,28のオン抵抗がほぼ0であるため、ゲイン調整回路12において信号Vsp,Vsnに付与されるゲインGは、抵抗R1と抵抗R2と抵抗R3とで決まり、G=(R1/R2)−(R1/R3)となる。さらに、制御信号Vcontが各トランジスタ27,28を完全オフ状態と完全オン状態との中間状態で動作させる値であるとき、各トランジスタ27,28のオン抵抗は、制御信号Vcontに応じて変化する。このときもゲイン調整部29a,29bの2つのパスは有効に動作するため、ゲイン調整回路12において信号Vsp,Vsnに付与されるゲインGは、抵抗R1と、抵抗R2と、抵抗R3と、各トランジスタ27,28のオン抵抗Ronとで決まり、G={(R1/R2)−(R1/(R3+Ron))}となる。   The eight transistors 21 to 28 are transistors of the same size formed by the same manufacturing process on the same substrate, and transistors having the same characteristics. Among these, a predetermined power supply voltage Vdd is connected to the gate terminals of the transistors 21 to 26. With this power supply voltage Vdd, the transistors 21 to 26 are completely turned on, and the on-resistance becomes almost zero. On the other hand, the control signal Vcont output from the amplitude detection circuit 13 is input to the gate terminals of the two transistors 27 and 28 provided in the gain adjusting units 29a and 29b. With this control signal Vcont, the on-resistances of the transistors 27 and 28 change, and the gains applied to the signals Vsp and Vsn input to the gain adjustment circuit 12 are adjusted. That is, the two transistors 27 and 28 provided in the gain adjusting units 29a and 29b are transistors (first transistors) that change the on-resistance according to the control signal Vcont in order to adjust the gain. For example, when the control signal Vcont is small and the transistors 27 and 28 are off, the two paths of the gain adjustment units 29a and 29b are invalidated, and therefore the gain G applied to the signals Vsp and Vsn in the gain adjustment circuit 12 Is determined by the ratio of the resistor R1 and the resistor R2, and G = R1 / R2. When the control signal Vcont is large and the transistors 27 and 28 are completely turned on, the two paths of the gain adjusting units 29a and 29b operate effectively, and the on-resistances of the transistors 27 and 28 are almost zero. Therefore, the gain G applied to the signals Vsp and Vsn in the gain adjustment circuit 12 is determined by the resistor R1, the resistor R2, and the resistor R3, and becomes G = (R1 / R2) − (R1 / R3). Further, when the control signal Vcont is a value that causes each of the transistors 27 and 28 to operate in an intermediate state between the completely off state and the completely on state, the on resistance of each of the transistors 27 and 28 changes according to the control signal Vcont. Also at this time, since the two paths of the gain adjustment units 29a and 29b operate effectively, the gain G given to the signals Vsp and Vsn in the gain adjustment circuit 12 is the resistance R1, the resistance R2, the resistance R3, It is determined by the on-resistance Ron of the transistors 27 and 28, and G = {(R1 / R2) − (R1 / (R3 + Ron))}.

ここで抵抗R1=900R、抵抗R2=9R、抵抗R3=10Rとした場合、ゲイン調整回路12において付与されるゲインGの最大値Gmaxは、Gmax=900R/9R=100となり、信号Vsp,Vsnを100倍に増幅した駆動信号Vdp,Vdnを出力することができる。またゲインGの最小値Gminは、Gmin=(900R/9R)−(900R/10R)=10となり、信号Vsp,Vsnを10倍に増幅した駆動信号Vdp,Vdnを出力することができる。そしてトランジスタ27,28のオン抵抗Ronが制御信号Vcontに応じて変化することにより、ゲイン調整回路12において付与されるゲインGは、最小値Gminと最大値Gmaxの範囲内で調整されるため、10倍〜100倍の範囲内で調整されるようになる。尚、オン抵抗Ronが、Ron=R3(=10R)となる場合、ゲインGは、G=55となり、最小値Gmin(=10)と最大値Gmax(=100)の中間値となる。   Here, when the resistance R1 = 900R, the resistance R2 = 9R, and the resistance R3 = 10R, the maximum value Gmax of the gain G applied in the gain adjustment circuit 12 becomes Gmax = 900R / 9R = 100, and the signals Vsp and Vsn are The drive signals Vdp and Vdn amplified 100 times can be output. Further, the minimum value Gmin of the gain G is Gmin = (900R / 9R) − (900R / 10R) = 10, and the drive signals Vdp and Vdn obtained by amplifying the signals Vsp and Vsn 10 times can be output. Since the on-resistance Ron of the transistors 27 and 28 changes according to the control signal Vcont, the gain G applied in the gain adjustment circuit 12 is adjusted within the range between the minimum value Gmin and the maximum value Gmax. Adjustment is made within the range of 100 to 100 times. When the on-resistance Ron is Ron = R3 (= 10R), the gain G is G = 55, which is an intermediate value between the minimum value Gmin (= 10) and the maximum value Gmax (= 100).

図4は、振幅検知回路13の一構成例を示す回路図である。この振幅検知回路13は、振動子5の振動振幅に応じた電荷を蓄積するサンプリング部31と、サンプリング部31に蓄積された電荷を転送していくことによって、振動子5の振動振幅と、その振動振幅の目標値とを比較し、それらの差分に基づいて所定の基準電圧Vrepを基準とする差分信号を生成する電荷転送部32と、その差分信号を増幅して出力する増幅部33とを備えている。サンプリング部31は、スイッチSW1,SW2とコンデンサC11とを備えて構成され、スイッチSW1,SW2を択一的にオン状態へと切り替えることにより、CV変換回路10から出力される信号Vip,Vinの電位差に応じた電荷をコンデンサC11に蓄積する。電荷転送部32は、スイッチSW3,SW4とコンデンサC12,C13とを備えて構成され、スイッチSW3,W4を順にオン状態へと切り替えることにより、コンデンサC11に蓄積された電荷を各コンデンサC12,C13へと順に転送し、その転送過程において振動子5の振動振幅を目標値と比較し、振動子5の振動振幅と目標値との差分信号を生成する。増幅部33は、オペアンプ34と抵抗Ra,Rbとを備えて構成され、抵抗Ra,Rbによって定められる増幅率で差分信号を増幅し、振動子5の振動振幅に応じた制御信号Vcontを出力する。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the amplitude detection circuit 13. The amplitude detection circuit 13 transfers the charge accumulated in the sampling unit 31 by storing the charge corresponding to the vibration amplitude of the vibrator 5, and the vibration amplitude of the vibrator 5, A charge transfer unit 32 that compares a target value of the vibration amplitude and generates a differential signal based on a predetermined reference voltage Vrep based on the difference, and an amplification unit 33 that amplifies and outputs the differential signal I have. The sampling unit 31 includes switches SW1 and SW2 and a capacitor C11. The potential difference between the signals Vip and Vin output from the CV conversion circuit 10 by selectively switching the switches SW1 and SW2 to the on state. Is stored in the capacitor C11. The charge transfer unit 32 includes switches SW3 and SW4 and capacitors C12 and C13. By sequentially switching the switches SW3 and W4 to the on state, the charge accumulated in the capacitor C11 is transferred to the capacitors C12 and C13. The vibration amplitude of the vibrator 5 is compared with the target value in the transfer process, and a difference signal between the vibration amplitude of the vibrator 5 and the target value is generated. The amplifying unit 33 includes an operational amplifier 34 and resistors Ra and Rb, amplifies the difference signal at an amplification factor determined by the resistors Ra and Rb, and outputs a control signal Vcont according to the vibration amplitude of the vibrator 5. .

図5は、各スイッチSW1,SW2,SW3,SW4のオンオフ状態を示すタイミングチャートである。図5に示すように、信号Vip,Vinが、Vip>Vinであり、且つ、最大振幅を示すタイミングで、スイッチSW1がオンオフ動作し、信号Vip,Vinの電位差を入力信号Vxとし、その入力信号Vxに応じた電荷(振動子5のX軸方向の振動振幅に応じた電荷)をコンデンサC11に蓄積する。このとき、スイッチSW2,SW3,SW4はオフである。その後、スイッチSW3をオンにすると、コンデンサC11に蓄積された電荷がコンデンサC12へ転送される。このとき、2つのコンデンサC11,C12は直列に接続された状態となり、コンデンサC11の一端には基準電圧生成回路14で生成される基準電圧Vrepが印加され、コンデンサC12の一端には振動子5の振動振幅の目標値に相当する目標電圧Vdacが印加される。コンデンサC11からコンデンサC12への電荷転送が完了すると、スイッチSW3がオフとなり、次にスイッチSW4がオンになってコンデンサC12に蓄積された電荷が更にコンデンサC13へ転送される。このとき、2つのコンデンサC12,C13は直列に接続された状態となり、各コンデンサC12,C13の両端が接地された状態となる。そして2つのコンデンサC12,C13の間の共通電位Vyがオペアンプ34の非反転入力端子に入力される。オペアンプ34は、その電位Vyを増幅して制御信号Vcontを出力する。続いて、信号Vip,Vinが、Vin>Vipとなり、且つ、最大振幅を示すタイミングで、スイッチSW2がオンオフ動作し、信号Vin,Vipの電位差を入力信号Vxとし、その入力信号Vxに応じた電荷をコンデンサC11に蓄積する。これ以降は、上記と同様に、コンデンサC11に蓄積された電荷をコンデンサC12、C13へと順次転送し、オペアンプ34から振動子5の振動振幅に応じた制御信号Vcontを出力する。   FIG. 5 is a timing chart showing the on / off states of the switches SW1, SW2, SW3, SW4. As shown in FIG. 5, when the signals Vip and Vin are Vip> Vin and the timing indicates the maximum amplitude, the switch SW1 is turned on and off, and the potential difference between the signals Vip and Vin is set as the input signal Vx. Charges corresponding to Vx (charges corresponding to the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction) are accumulated in the capacitor C11. At this time, the switches SW2, SW3 and SW4 are off. Thereafter, when the switch SW3 is turned on, the electric charge accumulated in the capacitor C11 is transferred to the capacitor C12. At this time, the two capacitors C11 and C12 are connected in series, the reference voltage Vrep generated by the reference voltage generation circuit 14 is applied to one end of the capacitor C11, and the vibrator 5 is connected to one end of the capacitor C12. A target voltage Vdac corresponding to the target value of the vibration amplitude is applied. When the charge transfer from the capacitor C11 to the capacitor C12 is completed, the switch SW3 is turned off, and then the switch SW4 is turned on to further transfer the charge accumulated in the capacitor C12 to the capacitor C13. At this time, the two capacitors C12 and C13 are connected in series, and both ends of the capacitors C12 and C13 are grounded. The common potential Vy between the two capacitors C12 and C13 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 34. The operational amplifier 34 amplifies the potential Vy and outputs a control signal Vcont. Subsequently, when the signals Vip and Vin are Vin> Vip and the maximum amplitude is reached, the switch SW2 is turned on and off, the potential difference between the signals Vin and Vip is set as the input signal Vx, and the charge corresponding to the input signal Vx Is stored in the capacitor C11. Thereafter, similarly to the above, the electric charge accumulated in the capacitor C11 is sequentially transferred to the capacitors C12 and C13, and the control signal Vcont corresponding to the vibration amplitude of the vibrator 5 is output from the operational amplifier 34.

上記電荷転送が行われる過程において、電荷転送前でのオペアンプ34に入力されている電位をVy'とすると、電荷転送後にオペアンプ34に入力される電位Vyは、次の数1の式で表される。   In the process of charge transfer, if the potential input to the operational amplifier 34 before the charge transfer is Vy ′, the potential Vy input to the operational amplifier 34 after the charge transfer is expressed by the following equation (1). The

Figure 0006206113
Figure 0006206113

ここで、スイッチSW1がはじめにオンになる前の初期状態のとき、コンデンサC12,C13に電荷が蓄積されておらず、オペアンプ34に入力している電位Vy'が0であるとすると、最初にコンデンサC12に蓄積された電荷がコンデンサC13へ転送されたときにオペアンプ34に入力する電位Vyは、上記数1における右辺の第1項で表され、振動子5の現在の振動振幅(入力信号Vx)と、その振動振幅の目標値である目標電圧Vdacとの差分を、基準電圧Vrepを基準として表した差分信号となる。そして電荷転送が繰り返し行われている過程においては、振動子5の現在の振動振幅と、その振動振幅の目標値である目標電圧Vdacとの差分信号に対し、上記数1に示す右辺第2項が加算された電位Vyがオペアンプ34に入力される。このような電位Vyは、振動子5の振動振幅が目標値に収束してくると、次第に基準電圧Vrepに一致するようになる。つまり、入力信号Vxが目標電圧Vdacに近づいていくと、オペアンプ34に入力される電位Vyは基準電圧Vrepに近づいていき、最終的に入力信号Vxが目標電圧Vdacに一致すると、電位Vyは基準電圧Vrepに一致する。これに対し、入力信号Vxが目標電圧Vdacに一致しないとき、オペアンプ34に入力される電位Vyは、基準電圧Vrepを基準に、入力信号Vxと目標電圧Vdacとの差分を表した差分信号となる。このような電位Vyが、オペアンプ34によって増幅され、制御信号Vcontが出力される。オペアンプ34から出力される制御信号Vcontは、次の数2の式で表される。   Here, in the initial state before the switch SW1 is first turned on, if no electric charge is accumulated in the capacitors C12 and C13 and the potential Vy ′ input to the operational amplifier 34 is 0, the capacitor is first connected. The potential Vy input to the operational amplifier 34 when the electric charge accumulated in C12 is transferred to the capacitor C13 is represented by the first term on the right side in the above equation 1, and the current vibration amplitude (input signal Vx) of the vibrator 5 And the difference signal from the target voltage Vdac, which is the target value of the vibration amplitude, is a difference signal representing the reference voltage Vrep as a reference. In the process in which charge transfer is repeatedly performed, the second term on the right side shown in the above equation 1 is applied to the difference signal between the current vibration amplitude of the vibrator 5 and the target voltage Vdac that is the target value of the vibration amplitude. Is added to the operational amplifier 34. Such a potential Vy gradually becomes equal to the reference voltage Vrep when the vibration amplitude of the vibrator 5 converges to the target value. That is, as the input signal Vx approaches the target voltage Vdac, the potential Vy input to the operational amplifier 34 approaches the reference voltage Vrep. When the input signal Vx finally matches the target voltage Vdac, the potential Vy is the reference voltage Vdac. It corresponds to the voltage Vrep. On the other hand, when the input signal Vx does not match the target voltage Vdac, the potential Vy input to the operational amplifier 34 is a differential signal that represents the difference between the input signal Vx and the target voltage Vdac with reference to the reference voltage Vrep. . Such a potential Vy is amplified by the operational amplifier 34 and a control signal Vcont is output. The control signal Vcont output from the operational amplifier 34 is expressed by the following equation (2).

Figure 0006206113
Figure 0006206113

ここで、入力信号Vxが目標電圧Vdacに等しいときには、上述のように電位Vy=Vrepであるため、制御信号Vcontは、Vcont=Vrepとなる。また入力信号Vxが目標電圧Vdacに一致しないときには、オペアンプ34に入力される電位Vyが入力信号Vxと目標電圧Vdacとの差分信号となるため、制御信号Vcontは、その差分信号を抵抗Ra,Rbによる増幅率で増幅した信号として出力される。   Here, when the input signal Vx is equal to the target voltage Vdac, since the potential Vy = Vrep as described above, the control signal Vcont becomes Vcont = Vrep. When the input signal Vx does not coincide with the target voltage Vdac, the potential Vy input to the operational amplifier 34 becomes a difference signal between the input signal Vx and the target voltage Vdac, so that the control signal Vcont uses the difference signal as the resistance Ra, Rb. It is output as a signal amplified by the amplification factor.

したがって、振幅検知回路13は、振動子5の振動振幅が目標値に一致しているときには制御信号Vcontとして基準電圧Vrepを出力し、振動子5の振動振幅が目標値に一致していないときには制御信号Vcontとして振動子5の振動振幅と目標値との差分に応じた信号を出力する。例えば、振動子5の振動振幅が目標値よりも小さいときには、制御信号Vcontが基準電圧Vrepよりも小さくなり、振動子5の振動振幅が目標値よりも大きいときには、制御信号Vcontが基準電圧Vrepよりも大きくなる。   Therefore, the amplitude detection circuit 13 outputs the reference voltage Vrep as the control signal Vcont when the vibration amplitude of the vibrator 5 matches the target value, and controls when the vibration amplitude of the vibrator 5 does not match the target value. A signal corresponding to the difference between the vibration amplitude of the vibrator 5 and the target value is output as the signal Vcont. For example, when the vibration amplitude of the vibrator 5 is smaller than the target value, the control signal Vcont is smaller than the reference voltage Vrep, and when the vibration amplitude of the vibrator 5 is larger than the target value, the control signal Vcont is larger than the reference voltage Vrep. Also grows.

次に図6は、基準電圧生成回路14の一構成例を示す回路図である。この基準電圧生成回路14は、オペアンプ41と、ゲイン調整回路12のゲイン調整部29a,29bとほぼ等価なレプリカ回路42とを備えて構成される。レプリカ回路42には、ゲイン調整部29a,29bのそれぞれに設けられているトランジスタ25,27及び26,28と特性が等しい2つのトランジスタ43,44が設けられている。レプリカ回路42は、それら2つのトランジスタ43,44と抵抗R4とを直列に接続した構成である。すなわち、トランジスタ43は、ドレイン端子が所定電圧Vgに接続され、ソース端子がトランジスタ44のドレイン端子に接続されると共に、ゲート端子がオペアンプ41の出力に接続されている。このトランジスタ43は、ゲイン調整回路12においてゲインGを調整するためにオン抵抗を変化させる第1のトランジスタ27,28と同一特性の第2のトランジスタである。一方、トランジスタ44は、ソース端子が抵抗R4の一端に接続されており、ゲート端子には所定の電源電圧Vddが接続されている。そして抵抗R4の他端は、接地されている。ここで、抵抗R4は、ゲイン調整回路12のゲイン調整部29a,29bに設けられている抵抗R3と抵抗値が等しいものである。また抵抗R4は、抵抗R3と同一の材料で構成され、電気的特性が抵抗R3と揃っていることがより好ましい。一方、オペアンプ41は、反転入力端子に2つのトランジスタ43,44の間のノードN1が接続されており、非反転入力端子に所定電圧Vgの1/2の電圧Vg/2が入力される。   Next, FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of the reference voltage generation circuit 14. The reference voltage generation circuit 14 includes an operational amplifier 41 and a replica circuit 42 that is substantially equivalent to the gain adjustment units 29 a and 29 b of the gain adjustment circuit 12. The replica circuit 42 is provided with two transistors 43 and 44 having the same characteristics as those of the transistors 25, 27 and 26 and 28 provided in the gain adjusting units 29a and 29b, respectively. The replica circuit 42 has a configuration in which these two transistors 43 and 44 and a resistor R4 are connected in series. That is, the transistor 43 has a drain terminal connected to the predetermined voltage Vg, a source terminal connected to the drain terminal of the transistor 44, and a gate terminal connected to the output of the operational amplifier 41. The transistor 43 is a second transistor having the same characteristics as the first transistors 27 and 28 that change the on-resistance in order to adjust the gain G in the gain adjustment circuit 12. On the other hand, the transistor 44 has a source terminal connected to one end of the resistor R4, and a gate terminal connected to a predetermined power supply voltage Vdd. The other end of the resistor R4 is grounded. Here, the resistor R4 has a resistance value equal to that of the resistor R3 provided in the gain adjusting units 29a and 29b of the gain adjusting circuit 12. It is more preferable that the resistor R4 is made of the same material as the resistor R3 and has the same electrical characteristics as the resistor R3. On the other hand, in the operational amplifier 41, the node N1 between the two transistors 43 and 44 is connected to the inverting input terminal, and the voltage Vg / 2 that is ½ of the predetermined voltage Vg is input to the non-inverting input terminal.

上記構成では、トランジスタ44が常に完全にオンした状態となるため、トランジスタ44のオン抵抗がほぼ0となる。そしてオペアンプ41は、仮想短絡によってノードN1の電位がVg/2となるようにトランジスタ43を駆動するため、トランジスタ43のオン抵抗が常に抵抗R4の抵抗値と等しくなるような電圧を出力する。これにより、トランジスタ43は、オン抵抗が抵抗R4の抵抗値と常に等しくなるように動作する。このような動作は、環境温度が変化した場合であっても同様である。すなわち、温度変化が生じてトランジスタ43のオン抵抗が変動しようとすると、オペアンプ41はそれに応じて出力電圧を変動させることにより、温度変化後においてもトランジスタ43のオン抵抗が抵抗R4の抵抗値と等しくなるように制御する。そして基準電圧生成回路14は、オペアンプ41から出力される駆動電圧を、基準電圧Vrepとして振幅検知回路13へ出力する。したがって、基準電圧生成回路14から出力される基準電圧Vrepは、温度変化に応じて変動する電圧であって、トランジスタ43のオン抵抗を常に抵抗R4の抵抗値と等しい状態に保持することができる電圧として出力される。例えば、上述したように抵抗R3が10Rであれば、抵抗R4も10Rであるため、基準電圧Vrepは、トランジスタ43のオン抵抗を常に10Rに保持するための電圧となる。   In the above configuration, the transistor 44 is always completely turned on, so that the on-resistance of the transistor 44 is almost zero. The operational amplifier 41 drives the transistor 43 so that the potential of the node N1 becomes Vg / 2 by a virtual short circuit, and thus outputs a voltage such that the on-resistance of the transistor 43 is always equal to the resistance value of the resistor R4. As a result, the transistor 43 operates so that the on-resistance is always equal to the resistance value of the resistor R4. Such an operation is the same even when the environmental temperature changes. That is, when the temperature change occurs and the on-resistance of the transistor 43 changes, the operational amplifier 41 changes the output voltage accordingly, so that the on-resistance of the transistor 43 is equal to the resistance value of the resistor R4 even after the temperature change. Control to be. The reference voltage generation circuit 14 outputs the drive voltage output from the operational amplifier 41 to the amplitude detection circuit 13 as the reference voltage Vrep. Therefore, the reference voltage Vrep output from the reference voltage generation circuit 14 is a voltage that fluctuates according to a temperature change, and is a voltage that can keep the on-resistance of the transistor 43 always equal to the resistance value of the resistor R4. Is output as For example, as described above, if the resistor R3 is 10R, the resistor R4 is also 10R. Therefore, the reference voltage Vrep is a voltage for always holding the on-resistance of the transistor 43 at 10R.

振幅検知回路13は、その基準電圧Vrepを基準にして、振動子5の振動振幅と目標値との差分に応じた制御信号Vcontをゲイン調整回路12へ出力する。そしてゲイン調整回路12は、振幅検知回路13から出力される制御信号Vcontに基づいてゲイン調整部29a,29bに設けられたトランジスタ27,28を駆動することにより、信号Vsp,Vsnに付与するゲインを調整する。それらのトランジスタ27,28は、基準電圧生成回路14のレプリカ回路42に設けられたトランジスタ43と特性が同じであるため、温度変化によってオン抵抗が変化するときにはレプリカ回路42のトランジスタ43と同様に変化する。   The amplitude detection circuit 13 outputs a control signal Vcont according to the difference between the vibration amplitude of the vibrator 5 and the target value to the gain adjustment circuit 12 with reference to the reference voltage Vrep. Then, the gain adjustment circuit 12 drives the transistors 27 and 28 provided in the gain adjustment units 29a and 29b based on the control signal Vcont output from the amplitude detection circuit 13, thereby providing a gain to be applied to the signals Vsp and Vsn. adjust. These transistors 27 and 28 have the same characteristics as the transistor 43 provided in the replica circuit 42 of the reference voltage generation circuit 14, and therefore change in the same manner as the transistor 43 of the replica circuit 42 when the on-resistance changes due to a temperature change. To do.

図7は、ゲイン調整回路12のゲイン調整部29a,29bに設けられたトランジスタ27,28のオン抵抗の特性曲線TCを示す図である。振動子5のX軸方向の振動振幅が目標値に一致しているとき、制御信号Vcontは基準電圧Vrepとなるため、トランジスタ27,28のオン抵抗Ronは、抵抗R3の抵抗値と等しくなる。このとき、例えば上述したようにゲイン調整回路12が抵抗R1=900R、抵抗R2=9R、抵抗R3=10Rとして構成されていれば、信号Vsp,Vsnに付与されるゲインGは、G=55となり、ゲイン調整範囲の中間値を保持する。また振動子5のX軸方向の振動振幅が目標値よりも小さいとき、制御信号Vcontは基準電圧Vrepよりも小さくなるため、トランジスタ27,28のオン抵抗Ronは、抵抗R3の抵抗値よりも大きくなる。そのため、信号Vsp,Vsnに付与されるゲインGは、ゲイン調整範囲の中間値よりも大きくなり、駆動信号Vdp,Vdnの振幅を大きくして振動子5のX軸方向の振動振幅を増大させることができるようになる。さらに振動子5のX軸方向の振動振幅が目標値よりも大きい場合、制御信号Vcontは基準電圧Vrepよりも大きくなるため、トランジスタ27,28のオン抵抗Ronは、抵抗R3の抵抗値よりも小さくなる。そのため、信号Vsp,Vsnに付与されるゲインGは、ゲイン調整範囲の中間値よりも小さくなり、駆動信号Vdp,Vdnの振幅を低減して振動子5のX軸方向の振動振幅を減少させることができるようになる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a characteristic curve TC of on-resistances of the transistors 27 and 28 provided in the gain adjusting units 29a and 29b of the gain adjusting circuit 12. When the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 matches the target value, the control signal Vcont becomes the reference voltage Vrep, so that the on-resistance Ron of the transistors 27 and 28 is equal to the resistance value of the resistor R3. At this time, for example, as described above, if the gain adjustment circuit 12 is configured as the resistor R1 = 900R, the resistor R2 = 9R, and the resistor R3 = 10R, the gain G applied to the signals Vsp and Vsn is G = 55. Holds the intermediate value of the gain adjustment range. When the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 is smaller than the target value, the control signal Vcont is smaller than the reference voltage Vrep, so that the on-resistance Ron of the transistors 27 and 28 is larger than the resistance value of the resistor R3. Become. Therefore, the gain G given to the signals Vsp and Vsn becomes larger than the intermediate value of the gain adjustment range, and the amplitude of the drive signals Vdp and Vdn is increased to increase the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction. Will be able to. Further, when the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 is larger than the target value, the control signal Vcont becomes larger than the reference voltage Vrep, so that the on-resistance Ron of the transistors 27 and 28 is smaller than the resistance value of the resistor R3. Become. Therefore, the gain G given to the signals Vsp and Vsn is smaller than the intermediate value of the gain adjustment range, and the amplitude of the drive signals Vdp and Vdn is reduced to reduce the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction. Will be able to.

そして角速度センサ1の温度環境が変化した場合、図7に示す特性曲線TCはその変化に応じて左右方向へシフトする。このとき、基準電圧生成回路14は、特性曲線TCのシフト量に応じて基準電圧Vrepを変動させる。そのため、温度変化が生じた場合であっても、振動子5のX軸方向の振動振幅が目標値に一致しているときには、トランジスタ27,28のゲート端子に印加される制御信号Vcontがその温度変化に応じて変動するので、トランジスタ27,28のオン抵抗Ronを常に抵抗R3の抵抗値と等しい状態で保持することができる。また振動子5のX軸方向の振動振幅が目標値に一致していない状態で温度変化が生じた場合も同様であり、制御信号Vcontがその温度変化に応じて変動することにより、温度変化によってオン抵抗Ronが変化してしまうことを防止できるので、ゲイン調整回路12において付与されるゲインGを安定させることができる。   When the temperature environment of the angular velocity sensor 1 changes, the characteristic curve TC shown in FIG. 7 shifts in the left-right direction according to the change. At this time, the reference voltage generation circuit 14 varies the reference voltage Vrep according to the shift amount of the characteristic curve TC. Therefore, even when the temperature changes, when the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 matches the target value, the control signal Vcont applied to the gate terminals of the transistors 27 and 28 is at the temperature. Since it fluctuates in accordance with the change, the on-resistance Ron of the transistors 27 and 28 can always be kept equal to the resistance value of the resistor R3. The same applies to a case where a temperature change occurs in a state where the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 does not coincide with the target value, and the control signal Vcont fluctuates according to the temperature change. Since the on-resistance Ron can be prevented from changing, the gain G applied in the gain adjustment circuit 12 can be stabilized.

図8は、振動子駆動回路3における動作を説明するための信号波形図である。タイミングT1で振動子5の振動を開始すると、初期駆動信号発生回路15で生成される初期駆動信号Vd1,Vd2に基づいてゲイン調整回路12が駆動信号Vdp,Vdnを振動子5に印加する。これにより、振動子5は次第にX軸方向へ振動し始めるため、CV変換回路10は、その振動変位に応じた信号Vip,Vinを出力する。そしてタイミングT2で振動子5の振動振幅が所定値以上になると、初期駆動信号発生回路15が初期駆動信号Vd1,Vd2の出力を停止し、位相変換回路11、振幅検知回路13及び基準電圧生成回路14による振幅制御動作に切り替わる。このとき、振動子5の振動振幅は目標値よりも著しく小さいため、振幅検知回路13から出力される制御信号Vcontはほぼ最小値となり、トランジスタ27,28はオフの状態のままである。そのため、ゲイン調整回路12は、位相変換回路11から入力する信号Vsp,Vsnに対してゲインの最大値Gmaxを付与した駆動信号Vdp,Vdnを生成して出力する。そしてタイミングT3になると、振動子5の振動振幅が大きくなるのに従って、振幅検知回路13から出力される制御信号Vcontが上昇し始め、次第に基準電圧Vrepへと近づいていく。そしてタイミングT4になると、制御信号Vcontが基準電圧Vrepと一致する。このとき、既に振動子5の振動振幅が目標値よりも大きくなっているため、振幅検知回路13は、ゲイン調整回路12において付与されるゲインGを下げるべく、制御信号Vcontを基準電圧Vrepよりも更に上昇させる。これにより、振動子5の振動振幅は次第に小さくなり、目標値へと近づいていく。そしてタイミングT5で振動子5の振動振幅が目標値に一致し、制御信号Vcontが基準電圧Vrepに一致した状態で安定する。このとき、ゲイン調整回路12において付与されるゲインGは、例えばゲイン調整範囲の中間値に保持される。   FIG. 8 is a signal waveform diagram for explaining the operation in the vibrator driving circuit 3. When the vibration of the vibrator 5 is started at the timing T1, the gain adjustment circuit 12 applies the drive signals Vdp and Vdn to the vibrator 5 based on the initial drive signals Vd1 and Vd2 generated by the initial drive signal generation circuit 15. As a result, the vibrator 5 gradually starts to vibrate in the X-axis direction, and the CV conversion circuit 10 outputs signals Vip and Vin corresponding to the vibration displacement. When the vibration amplitude of the vibrator 5 becomes equal to or greater than a predetermined value at timing T2, the initial drive signal generation circuit 15 stops outputting the initial drive signals Vd1 and Vd2, and the phase conversion circuit 11, the amplitude detection circuit 13, and the reference voltage generation circuit. 14 is switched to the amplitude control operation. At this time, since the vibration amplitude of the vibrator 5 is remarkably smaller than the target value, the control signal Vcont output from the amplitude detection circuit 13 becomes almost the minimum value, and the transistors 27 and 28 remain off. Therefore, the gain adjustment circuit 12 generates and outputs drive signals Vdp and Vdn in which the maximum gain value Gmax is given to the signals Vsp and Vsn input from the phase conversion circuit 11. At timing T3, as the vibration amplitude of the vibrator 5 increases, the control signal Vcont output from the amplitude detection circuit 13 starts to rise and gradually approaches the reference voltage Vrep. At time T4, the control signal Vcont matches the reference voltage Vrep. At this time, since the vibration amplitude of the vibrator 5 has already become larger than the target value, the amplitude detection circuit 13 sets the control signal Vcont to be higher than the reference voltage Vrep in order to lower the gain G applied in the gain adjustment circuit 12. Raise further. As a result, the vibration amplitude of the vibrator 5 gradually decreases and approaches the target value. Then, at timing T5, the vibration amplitude of the vibrator 5 matches the target value, and the control signal Vcont is stabilized in a state where it matches the reference voltage Vrep. At this time, the gain G given by the gain adjustment circuit 12 is held at, for example, an intermediate value in the gain adjustment range.

その後、例えば温度変化が生じて基準電圧Vrepが図中破線L1に示すように変化したとしても、振幅検知回路13から出力される制御信号Vcontは、その基準電圧Vrepに追従して変化する。そのため、ゲイン調整回路12において付与されるゲインGを一定の状態に保持することができ、振動子5の振動振幅を一定の状態に安定させておくことができる。これにより、角速度センサ1における測定感度が温度変化によって変動してしまうことを良好に防止することができるようになる。   Thereafter, for example, even if a temperature change occurs and the reference voltage Vrep changes as indicated by a broken line L1 in the figure, the control signal Vcont output from the amplitude detection circuit 13 changes following the reference voltage Vrep. Therefore, the gain G applied in the gain adjustment circuit 12 can be held in a constant state, and the vibration amplitude of the vibrator 5 can be stabilized in a constant state. Thereby, it is possible to satisfactorily prevent the measurement sensitivity in the angular velocity sensor 1 from fluctuating due to a temperature change.

以上のように本実施形態の振動子駆動回路3は、駆動信号Vdp,Vdnに付与するゲインGを調整するためのゲイン調整回路12と、振動子5のX軸方向の振動振幅を検知する振幅検知回路13と、基準電圧Vrepを生成する基準電圧生成回路14とを備えている。振幅検知回路13は、振動子5のX軸方向の振動振幅を検知して所定の目標値(Vdac)と比較し、振動子5のX軸方向の振動振幅と目標値との差分に応じて基準電圧Vrepを基準とする制御信号Vcontを出力する。ゲイン調整回路12は、その制御信号Vcontに基づいてオン抵抗を変化させる第1のトランジスタ27,28を有し、そのトランジスタ27,28のオン抵抗に応じて駆動信号Vdp,Vdnに付与するゲインGを調整する。そして基準電圧生成回路14は、第1のトランジスタ27,28と同一特性の第2のトランジスタ43を有し、第2のトランジスタ43のオン抵抗が所定値となるように第2のトランジスタ43を駆動し、その第2のトランジスタ43の駆動電圧を基準電圧Vrepとして振幅検知回路13に出力する構成である。このような振動子駆動回路3によれば、ゲインGを調整するための第1のトランジスタ27,28のオン抵抗が温度に応じて変化する場合であっても、制御信号Vcontの基準となる基準電圧Vrepがその温度変化によるオン抵抗の変化を抑制するように変動するため、温度変化の影響を受けることなく、振動子5の振動振幅を安定させることができるという利点ある。   As described above, the vibrator drive circuit 3 of the present embodiment has the gain adjustment circuit 12 for adjusting the gain G applied to the drive signals Vdp and Vdn, and the amplitude for detecting the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction. A detection circuit 13 and a reference voltage generation circuit 14 that generates a reference voltage Vrep are provided. The amplitude detection circuit 13 detects the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction and compares it with a predetermined target value (Vdac), and according to the difference between the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction and the target value. A control signal Vcont based on the reference voltage Vrep is output. The gain adjustment circuit 12 includes first transistors 27 and 28 that change the on-resistance based on the control signal Vcont, and a gain G that is applied to the drive signals Vdp and Vdn according to the on-resistance of the transistors 27 and 28. Adjust. The reference voltage generation circuit 14 includes a second transistor 43 having the same characteristics as the first transistors 27 and 28, and drives the second transistor 43 so that the ON resistance of the second transistor 43 becomes a predetermined value. In addition, the driving voltage of the second transistor 43 is output to the amplitude detection circuit 13 as the reference voltage Vrep. According to such a vibrator driving circuit 3, even when the on-resistances of the first transistors 27 and 28 for adjusting the gain G change according to the temperature, the reference serving as the reference for the control signal Vcont. Since the voltage Vrep fluctuates so as to suppress a change in on-resistance due to the temperature change, there is an advantage that the vibration amplitude of the vibrator 5 can be stabilized without being affected by the temperature change.

また本実施形態における基準電圧生成回路14は、第2のトランジスタ43のオン抵抗が、ゲイン調整回路12におけるゲイン調整範囲内の中間値となるときの第1のトランジスタ27,28のオン抵抗と等価となるように第2のトランジスタ43を駆動し、その駆動電圧を基準電圧Vrepとして振幅検知回路13に出力する。そのため、ゲイン調整回路12は、ゲイン調整範囲の中心を安定点としてゲイン調整を行うことができる構成となっている。   Further, the reference voltage generation circuit 14 in the present embodiment is equivalent to the on-resistance of the first transistors 27 and 28 when the on-resistance of the second transistor 43 is an intermediate value within the gain adjustment range in the gain adjustment circuit 12. The second transistor 43 is driven such that the drive voltage is output to the amplitude detection circuit 13 as the reference voltage Vrep. Therefore, the gain adjustment circuit 12 is configured to be able to perform gain adjustment using the center of the gain adjustment range as a stable point.

また本実施形態における振幅検知回路13は、上述のように、振動子5のX軸方向の振動振幅に応じた電荷を蓄積し、その蓄積電荷を順次転送していくことにより、その電荷転送過程で振動子5の振動振幅と目標値とを比較してそれらの差分に応じた差分信号を生成し、更にその差分信号を増幅して出力する構成である。一方、振動子5のX軸方向の振動振幅に応じた電荷を蓄積した後、積分アンプを用いて振動振幅を目標値と比較する構成を採用することも考えられる。しかし、積分アンプを用いた積分方式では、積分動作を伴うためX軸方向の振動振幅が目標値よりも高くなるとき、又は、低くなるときの出力電圧の応答速度が遅いため、例えば図8に示した制御信号Vcontが基準電圧Vrepを越えてオーバーシュートするときの上昇幅が大きくなり、振動子5のX軸方向の振動振幅が安定するまでに時間がかかるという問題がある。これに対し、本実施形態の振幅検知回路13のように、振動子5のX軸方向の振動振幅に応じた電荷を順次転送していく過程において振動子5のX軸方向の振動振幅と目標値とを比較し、それらの差分に応じた差分信号を増幅して出力する構成の場合には、振動振幅の変化に伴う出力電圧の応答速度を速くすることができるため、図8に示す制御信号Vcontが基準電圧Vrepを越えてオーバーシュートするときの上昇幅を積分方式よりも小さくすることが可能であり、振動子5のX軸方向の振動振幅を短時間で目標値に安定させることができるという利点がある。   Further, as described above, the amplitude detection circuit 13 in the present embodiment accumulates charges according to the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction, and sequentially transfers the accumulated charges, whereby the charge transfer process. Thus, the vibration amplitude of the vibrator 5 and the target value are compared, a difference signal corresponding to the difference is generated, and the difference signal is further amplified and output. On the other hand, it is also conceivable to employ a configuration in which the charge corresponding to the vibration amplitude in the X-axis direction of the vibrator 5 is accumulated and then the vibration amplitude is compared with a target value using an integration amplifier. However, since the integration method using an integration amplifier involves an integration operation, the response speed of the output voltage when the vibration amplitude in the X-axis direction becomes higher or lower than the target value is slow. When the shown control signal Vcont overshoots exceeding the reference voltage Vrep, the increase width becomes large, and there is a problem that it takes time until the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction is stabilized. On the other hand, in the process of sequentially transferring charges corresponding to the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction as in the amplitude detection circuit 13 of the present embodiment, the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction and the target In the case of a configuration in which a difference signal corresponding to the difference is amplified and output, the response speed of the output voltage accompanying a change in vibration amplitude can be increased, so the control shown in FIG. It is possible to make the rising width when the signal Vcont overshoots over the reference voltage Vrep smaller than the integration method, and to stabilize the vibration amplitude of the vibrator 5 in the X-axis direction to the target value in a short time. There is an advantage that you can.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではなく、種々の変形例が適用可能である。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to what was mentioned above, A various modification is applicable.

例えば上記実施形態では、全差動オペアンプ20を用いてゲイン調整回路12を構成する場合について説明したが、これに限られるものではない。ただし、全差動オペアンプ20を用いれば回路構成が簡単になるため、例えばスマートフォンやタブレット端末などのような比較的小型の情報処理端末に実装される場合には、上述したように全差動オペアンプ20を用いてゲイン調整回路12を構成することが好ましい。   For example, in the above embodiment, the case where the gain adjustment circuit 12 is configured using the fully differential operational amplifier 20 has been described, but the present invention is not limited to this. However, since the circuit configuration is simplified if the fully differential operational amplifier 20 is used, for example, when mounted on a relatively small information processing terminal such as a smartphone or a tablet terminal, the fully differential operational amplifier 20 is used as described above. 20 is preferably used to configure the gain adjustment circuit 12.

1…角速度センサ、3…振動子駆動回路、5…振動子、10…CV変換回路(振動変位検出回路)、11…位相変換回路、12…ゲイン調整回路、13…振幅検知回路、14…基準電圧生成回路、27,28…第1のトランジスタ、31…サンプリング部、32…電荷転送部、33…増幅部、43…第2のトランジスタ、Vdp,Vdn…駆動信号、Vrep…基準電圧、Vcont…制御信号   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Angular velocity sensor, 3 ... Vibrator drive circuit, 5 ... Vibrator, 10 ... CV conversion circuit (vibration displacement detection circuit), 11 ... Phase conversion circuit, 12 ... Gain adjustment circuit, 13 ... Amplitude detection circuit, 14 ... Reference | standard Voltage generating circuit 27, 28 ... first transistor, 31 ... sampling unit, 32 ... charge transfer unit, 33 ... amplifying unit, 43 ... second transistor, Vdp, Vdn ... drive signal, Vrep ... reference voltage, Vcont ... Control signal

Claims (5)

振動子を所定の駆動軸方向に振動させる駆動信号を出力する振動子駆動回路であって、
前記振動子の振動振幅を検知して所定の目標値と比較し、前記振動振幅と前記目標値との差分に応じて所定の基準電圧を基準とする制御信号を出力する振幅検知回路と、
前記制御信号に基づいてオン抵抗を変化させる第1のトランジスタを有し、当該第1のトランジスタのオン抵抗に応じて前記駆動信号に付与するゲインを調整するゲイン調整回路と、
前記第1のトランジスタと同一特性の第2のトランジスタを有し、前記第2のトランジスタのオン抵抗が所定値となるように前記第2のトランジスタを駆動し、前記第2のトランジスタの駆動電圧を前記基準電圧として前記振幅検知回路に出力する基準電圧生成回路と、
を備えることを特徴とする振動子駆動回路。
A vibrator drive circuit that outputs a drive signal for vibrating the vibrator in a predetermined drive axis direction,
An amplitude detection circuit that detects a vibration amplitude of the vibrator, compares the vibration amplitude with a predetermined target value, and outputs a control signal based on a predetermined reference voltage according to a difference between the vibration amplitude and the target value;
A gain adjustment circuit that includes a first transistor that changes an on-resistance based on the control signal, and that adjusts a gain to be applied to the drive signal in accordance with the on-resistance of the first transistor;
A second transistor having the same characteristics as the first transistor, driving the second transistor so that an on-resistance of the second transistor becomes a predetermined value, and setting a driving voltage of the second transistor to A reference voltage generation circuit that outputs the reference voltage to the amplitude detection circuit;
A vibrator driving circuit comprising:
前記ゲイン調整回路は、前記ゲインを所定のゲイン調整範囲内で調整し、
前記基準電圧生成回路は、前記ゲインが前記ゲイン調整範囲内の中間値となるときの前記第1のトランジスタのオン抵抗と前記第2のトランジスタのオン抵抗とが等価となるように前記第2のトランジスタを駆動して前記第2のトランジスタの駆動電圧を前記基準電圧とすることを特徴とする請求項1に記載の振動子駆動回路。
The gain adjustment circuit adjusts the gain within a predetermined gain adjustment range;
The reference voltage generation circuit is configured to make the on-resistance of the first transistor equal to the on-resistance of the second transistor when the gain is an intermediate value within the gain adjustment range. The vibrator driving circuit according to claim 1, wherein a driving voltage of the second transistor is used as the reference voltage by driving a transistor.
前記振幅検知回路は、
前記振動子の振動振幅に応じた電荷を蓄積するサンプリング部と、
前記サンプリング部に蓄積された電荷を転送していくことによって前記振動振幅と前記目標値との差分に応じて所定の基準電圧を基準とする差分信号を生成する電荷転送部と、
前記電荷転送部において生成される差分信号を増幅して出力する増幅部と、
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の振動子駆動回路。
The amplitude detection circuit includes:
A sampling unit for accumulating charges according to the vibration amplitude of the vibrator;
A charge transfer unit that generates a difference signal based on a predetermined reference voltage according to a difference between the vibration amplitude and the target value by transferring the charge accumulated in the sampling unit;
An amplifying unit for amplifying and outputting the differential signal generated in the charge transfer unit;
The vibrator drive circuit according to claim 1, further comprising:
前記振動子の振動変位を検出して振動波形を出力する振動変位検出回路と、
前記振動変位検出回路から出力される振動波形の位相を90度シフトさせる位相変換回路と、
を更に備え、
前記ゲイン調整回路は、前記位相変換回路から出力される振動波形に対して前記第1のトランジスタのオン抵抗に応じたゲインを付与して前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の振動子駆動回路。
A vibration displacement detection circuit for detecting a vibration displacement of the vibrator and outputting a vibration waveform;
A phase conversion circuit for shifting the phase of the vibration waveform output from the vibration displacement detection circuit by 90 degrees;
Further comprising
The gain adjustment circuit generates the drive signal by applying a gain corresponding to an on-resistance of the first transistor to the vibration waveform output from the phase conversion circuit. 4. The vibrator driving circuit according to any one of 3 above.
前記振幅検知回路は、前記振動変位検出回路から出力される振動波形に基づいて前記振動子の振動振幅を検知することを特徴とする請求項4に記載の振動子駆動回路。   The vibrator drive circuit according to claim 4, wherein the amplitude detection circuit detects a vibration amplitude of the vibrator based on a vibration waveform output from the vibration displacement detection circuit.
JP2013239464A 2013-11-20 2013-11-20 Vibrator drive circuit Expired - Fee Related JP6206113B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013239464A JP6206113B2 (en) 2013-11-20 2013-11-20 Vibrator drive circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013239464A JP6206113B2 (en) 2013-11-20 2013-11-20 Vibrator drive circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015099107A JP2015099107A (en) 2015-05-28
JP6206113B2 true JP6206113B2 (en) 2017-10-04

Family

ID=53375800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013239464A Expired - Fee Related JP6206113B2 (en) 2013-11-20 2013-11-20 Vibrator drive circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6206113B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4668407B2 (en) * 2000-12-08 2011-04-13 京セラキンセキ株式会社 Angular velocity sensor
JP5365173B2 (en) * 2008-02-29 2013-12-11 セイコーエプソン株式会社 Physical quantity measuring device and electronic device
KR101171522B1 (en) * 2010-06-24 2012-08-06 삼성전기주식회사 Gyroscope sensor circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015099107A (en) 2015-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8752429B2 (en) Microelectromechanical device with position control driving and method for controlling a microelectromechanical device
JP6327353B2 (en) Drive circuit for MEMS resonator
US8714012B2 (en) Microelectromechanical gyroscope with inversion of actuation forces, and method for actuating a microelectromechanical gyroscope
US10031176B2 (en) Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and moving object
JP5222048B2 (en) Microelectromechanical gyroscope having open loop readout device and control method thereof
JP4668407B2 (en) Angular velocity sensor
US7291825B2 (en) Capacitance type physical quantity sensor
JPH09264905A (en) Capacitive sensor interface circuit
JP2007171171A (en) Detection circuit, interface circuit, electronic equipment, and reading method for differential capacitive sensor
US8618816B2 (en) Measuring device with a micro-electromechanical capacitive sensor
TW201547208A (en) A drive circuitry for MEMS resonator startup
JP2008102091A (en) Capacitive detecting circuit
JP2014020827A (en) Detection circuit of capacitance type sensor
US10055975B2 (en) Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and moving object
JP2007256073A (en) Capacitance-type physical quantity sensor
US9252707B2 (en) MEMS mass bias to track changes in bias conditions and reduce effects of flicker noise
JP2006292469A (en) Capacitance-type physical quantity sensor
KR101298289B1 (en) Driving circuit, system and driving method for gyro sensor
US10928198B2 (en) Detection device for detecting dynamic quantity exerted on mechanical system including first and second mechanical oscillators
JP4867385B2 (en) Oscillation circuit and physical quantity transducer
JP6206113B2 (en) Vibrator drive circuit
CN110011665B (en) Circuit device, vibration device, electronic apparatus, and moving object
JP2015125088A (en) Capacity trimming circuit
JP6314813B2 (en) Acceleration sensor
WO2016021305A1 (en) Angular velocity sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150408

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160803

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170821

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6206113

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees