JPH07198394A - Phase correction circuit - Google Patents
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- JPH07198394A JPH07198394A JP5350084A JP35008493A JPH07198394A JP H07198394 A JPH07198394 A JP H07198394A JP 5350084 A JP5350084 A JP 5350084A JP 35008493 A JP35008493 A JP 35008493A JP H07198394 A JPH07198394 A JP H07198394A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は位相補正回路に関し、
特にたとえば、2つの信号の差を測定することによって
回転角速度を検出する振動ジャイロ,加速度センサ,圧
力センサおよび変位センサなどに用いられる位相補正回
路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase correction circuit,
In particular, for example, the present invention relates to a phase correction circuit used for a vibration gyro, an acceleration sensor, a pressure sensor, a displacement sensor, etc., which detects a rotational angular velocity by measuring a difference between two signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】図15は、2つの出力信号を測定するこ
とによって回転角速度を検出するための振動ジャイロの
一例を示す図解図である。振動ジャイロ1は、たとえば
正3角柱状の振動体2を含む。振動体2の側面のほぼ中
央には、それぞれ圧電素子3a,3b,3cが形成され
る。圧電素子3a,3b間には、可変抵抗器4が接続さ
れる。この可変抵抗器4と圧電素子3cとの間に、発振
回路5が接続される。この発振回路5の信号が圧電素子
3a,3bに与えられ、圧電素子3cの出力信号が発振
回路5に帰還される。それによって、振動体2は、圧電
素子3c形成面に直交する方向に屈曲振動する。2. Description of the Related Art FIG. 15 is an illustrative view showing an example of a vibration gyro for detecting a rotational angular velocity by measuring two output signals. The vibrating gyro 1 includes a vibrating body 2 having, for example, a regular triangular prism shape. Piezoelectric elements 3a, 3b, and 3c are formed substantially at the center of the side surface of the vibrating body 2. The variable resistor 4 is connected between the piezoelectric elements 3a and 3b. The oscillation circuit 5 is connected between the variable resistor 4 and the piezoelectric element 3c. The signal of the oscillation circuit 5 is given to the piezoelectric elements 3a and 3b, and the output signal of the piezoelectric element 3c is fed back to the oscillation circuit 5. As a result, the vibrating body 2 flexurally vibrates in the direction orthogonal to the surface on which the piezoelectric element 3c is formed.
【0003】圧電素子3a,3bは、差動回路6に接続
される。この差動回路6の出力信号は同期検波回路7で
検波され、さらに平滑回路8で平滑される。振動ジャイ
ロ1に回転角速度が加わっていないとき、振動体2は圧
電素子3c形成面に直交する方向に屈曲振動しているた
め、圧電素子3a,3bの出力信号は共に等しくなる。
このとき、振動ジャイロ1には回転角速度が加わってい
ないため、この出力信号は駆動信号である。ところが、
実際には、圧電素子3a,3bの出力信号に差が生じる
ため、差動回路6に入力される信号が同じになるよう
に、可変抵抗器4が調整される。したがって、このと
き、差動回路6の出力信号は0である。The piezoelectric elements 3a and 3b are connected to the differential circuit 6. The output signal of the differential circuit 6 is detected by the synchronous detection circuit 7 and further smoothed by the smoothing circuit 8. When the rotational angular velocity is not applied to the vibrating gyroscope 1, the vibrating body 2 flexurally vibrates in the direction orthogonal to the surface on which the piezoelectric element 3c is formed, so that the output signals of the piezoelectric elements 3a and 3b are equal.
At this time, since the rotational angular velocity is not applied to the vibration gyro 1, this output signal is a drive signal. However,
Actually, since there is a difference between the output signals of the piezoelectric elements 3a and 3b, the variable resistor 4 is adjusted so that the signals input to the differential circuit 6 are the same. Therefore, at this time, the output signal of the differential circuit 6 is 0.
【0004】振動ジャイロ1が振動体2の軸を中心とし
て回転すると、コリオリ力によって振動体2の屈曲振動
の方向が変わり、圧電素子3a,3bに発生する信号に
差が生じる。この信号の変化は振動体2の振動方向の変
化に対応するため、圧電素子3a,3bに発生する信号
は回転角速度に対応した信号となる。この回転角速度に
対応した信号は、図16に示すように、駆動信号と90
°の位相差を有している。したがって、差動回路6で圧
電素子3a,3bの出力信号の差をとれば、駆動信号は
互いに相殺され、回転角速度に対応した信号の差のみが
出力される。この差動回路6からの出力信号を同期検波
して平滑することにより、振動ジャイロ1に加わった回
転角速度を検出することができる。When the vibrating gyro 1 rotates about the axis of the vibrating body 2, the direction of flexural vibration of the vibrating body 2 is changed by the Coriolis force, and a difference occurs in the signals generated in the piezoelectric elements 3a and 3b. Since the change in this signal corresponds to the change in the vibration direction of the vibrating body 2, the signals generated in the piezoelectric elements 3a and 3b are signals corresponding to the rotational angular velocity. As shown in FIG. 16, the signal corresponding to this rotational angular velocity is the drive signal and 90
It has a phase difference of °. Therefore, if the differential circuit 6 takes the difference between the output signals of the piezoelectric elements 3a and 3b, the drive signals cancel each other out, and only the signal difference corresponding to the rotational angular velocity is output. By synchronously detecting and smoothing the output signal from the differential circuit 6, the rotational angular velocity applied to the vibration gyro 1 can be detected.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような振動ジャイ
ロでは、予め無回転時の差動回路の出力が0となるよう
に、可変抵抗器が調整されている。しかしながら、雰囲
気温度が変化したり、経時変化などにより、振動ジャイ
ロの特性が変動することがある。このような場合、2つ
の圧電素子の駆動信号に差が生じ、差動回路から駆動信
号成分が出力される場合がある。たとえば、図17に示
すように、2つの圧電素子の駆動信号にレベル差が生じ
た場合、その差に相当する信号が差動回路から出力され
る。しかしながら、レベル差による出力信号は、図17
の斜線部で示すように、駆動信号と90°の位相差をも
つ信号に同期して検波をすることにより、正部分と負部
分とが同じになる。したがって、差動回路の出力信号を
同期検波したのち平滑すれば、駆動信号成分を相殺する
ことができる。In such a vibration gyro, the variable resistor is adjusted in advance so that the output of the differential circuit during non-rotation becomes zero. However, the characteristics of the vibration gyro may fluctuate due to changes in the ambient temperature or changes over time. In such a case, a difference may occur between the drive signals of the two piezoelectric elements, and the drive signal component may be output from the differential circuit. For example, as shown in FIG. 17, when there is a level difference between the drive signals of the two piezoelectric elements, a signal corresponding to the difference is output from the differential circuit. However, the output signal due to the level difference is shown in FIG.
As indicated by the shaded area, the positive part and the negative part become the same by performing the detection in synchronization with the signal having the phase difference of 90 ° with the drive signal. Therefore, if the output signal of the differential circuit is synchronously detected and then smoothed, the drive signal component can be canceled.
【0006】しかしながら、図18に示すように、2つ
の圧電素子の駆動信号に位相差が生じた場合、差動回路
の出力信号を駆動信号と90°の位相差をもつ信号に同
期して検波しても、正部分と負部分とが同じにならな
い。そのため、差動回路から出力された駆動信号成分を
同期検波して平滑しても、相殺することができない。し
たがって、この駆動信号成分がドリフトとなり、回転角
速度を正確に検出することができない。このような場
合、可変抵抗器を再調整して、差動回路からの出力信号
が0となるようにする必要がある。However, as shown in FIG. 18, when there is a phase difference between the drive signals of the two piezoelectric elements, the output signal of the differential circuit is detected in synchronization with the signal having a phase difference of 90 ° with the drive signal. However, the positive part and the negative part are not the same. Therefore, even if the drive signal component output from the differential circuit is synchronously detected and smoothed, it cannot be canceled. Therefore, this drive signal component becomes a drift, and the rotational angular velocity cannot be accurately detected. In such a case, it is necessary to readjust the variable resistor so that the output signal from the differential circuit becomes zero.
【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、2
つの信号の位相差を自動的に補正することができる位相
補正回路を提供することである。Therefore, the main object of the present invention is to
A phase correction circuit capable of automatically correcting the phase difference between two signals.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、2つの信号
の位相差を補正するための位相補正回路であって、倍率
Aで振幅変調した第1の信号と倍率Bで振幅変調した第
2の信号の差をとるための第1の差動回路と、第1の差
動回路の出力信号を同期検波するための第1の同期検波
回路と、第1の同期検波回路の出力信号を平滑するため
の第1の平滑回路と、倍率Cで振幅変調した第1の信号
と倍率Dで振幅変調した第2の信号の差をとるための第
2の差動回路と、第2の差動回路の出力信号を第1の同
期検波回路と同じ同期信号に同期して検波するための第
2の同期検波回路と、第2の差動回路の出力信号を平滑
するための第2の平滑回路と、第1の平滑回路の出力信
号と第2の平滑回路の出力信号の差をとるための第3の
差動回路と、第3の差動回路の出力信号に応じて第1の
信号または第2の信号の位相を調整するための位相調整
回路とを含み、倍率A,B,CおよびDが、A+B=C
+DかつA≠Cの関係を有する、位相補正回路である。
また、倍率AおよびDが、A=Dの関係を有することが
好ましい。The present invention is a phase correction circuit for correcting the phase difference between two signals, which is a first signal amplitude-modulated by a magnification A and a second signal amplitude-modulated by a magnification B. First differential circuit for taking the difference between the signals, the first synchronous detection circuit for synchronously detecting the output signal of the first differential circuit, and the smoothing of the output signal of the first synchronous detection circuit. A second smoothing circuit for obtaining the difference between the first signal amplitude-modulated by the magnification C and the second signal amplitude-modulated by the magnification D, and the second differential circuit A second synchronous detection circuit for detecting the output signal of the circuit in synchronization with the same synchronous signal as the first synchronous detection circuit, and a second smoothing circuit for smoothing the output signal of the second differential circuit A third differential circuit for obtaining a difference between the output signal of the first smoothing circuit and the output signal of the second smoothing circuit; And a phase adjusting circuit for adjusting the phase of the first signal or the second signal in response to the output signal of the differential circuit, the magnification A, B, C and D, A + B = C
The phase correction circuit has a relationship of + D and A ≠ C.
Further, it is preferable that the magnifications A and D have a relationship of A = D.
【0009】[0009]
【作用】2つの信号に位相差がある場合、倍率A,B,
C,Dで第1の信号と第2の信号とを振幅変調すること
によって、第1の差動回路と第2の差動回路から互いに
位相差を有する駆動信号成分が出力される。これらの差
動回路の出力信号を同じ同期信号に同期して検波し、平
滑することによって、異なる直流信号を得ることができ
る。これらの直流信号の差が、第3の差動回路から出力
される。第3の差動回路の出力信号に応じて、位相調整
回路で2つの信号の位相差がなくなるように調整され
る。When the two signals have a phase difference, the magnifications A, B,
By amplitude-modulating the first signal and the second signal with C and D, drive signal components having a phase difference from each other are output from the first differential circuit and the second differential circuit. Different DC signals can be obtained by detecting and smoothing the output signals of these differential circuits in synchronization with the same synchronization signal. The difference between these DC signals is output from the third differential circuit. In accordance with the output signal of the third differential circuit, the phase adjustment circuit adjusts the phase difference between the two signals to be eliminated.
【0010】2つの信号の位相差がなくなれば、第1の
差動回路および第2の差動回路からは、信号の倍率に応
じて、レベル差成分のみが出力される。駆動信号のレベ
ル差成分は、同期検波し平滑することによって相殺され
る。したがって、第1の平滑回路および第2の平滑回路
の出力信号は0となり、第3の差動回路の出力信号も0
となる。第3の差動回路の出力信号が0になれば、位相
調整回路における位相調整が停止する。When there is no phase difference between the two signals, only the level difference component is output from the first differential circuit and the second differential circuit according to the signal magnification. The level difference component of the drive signal is canceled by synchronous detection and smoothing. Therefore, the output signals of the first smoothing circuit and the second smoothing circuit become 0, and the output signal of the third differential circuit also becomes 0.
Becomes When the output signal of the third differential circuit becomes 0, the phase adjustment in the phase adjustment circuit is stopped.
【0011】[0011]
【発明の効果】この発明によれば、2つの信号の位相差
がなくなるように、自動的に調整することができる。し
たがって、雰囲気温度の変化や経時変化などで2つの信
号に位相差が生じても、可変抵抗器などを用いて手動で
調整することなく、信号間の位相差によるドリフトを除
去することができる。そのため、この位相補正回路を使
用することによって、使用中にドリフト調整をする必要
のない装置を得ることができる。According to the present invention, it is possible to automatically adjust so that there is no phase difference between two signals. Therefore, even if a phase difference occurs between the two signals due to a change in the ambient temperature or a change over time, it is possible to remove the drift due to the phase difference between the signals without manual adjustment using a variable resistor or the like. Therefore, by using this phase correction circuit, it is possible to obtain a device that does not require drift adjustment during use.
【0012】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。The above-mentioned objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of the embodiments below with reference to the drawings.
【0013】[0013]
【実施例】図1は、この発明の位相補正回路10を振動
ジャイロ12に応用した例を示す図解図である。振動ジ
ャイロ12は、図2に示すように、たとえば正3角柱状
の振動体14を含む。振動体14は、たとえばエリン
バ,鉄−ニッケル合金,石英,ガラス,水晶,セラミッ
クなど、一般的に振動を生じる材料で形成される。振動
体14の3つの側面のほぼ中央には、それぞれ圧電素子
16a,16b,16cが形成される。圧電素子16a
は、図3に示すように、たとえば圧電セラミックなどか
らなる圧電層18aを含む。この圧電層18aの両面
に、電極20a,22aが形成されている。そして、一
方の電極22aが、振動体14に接着剤などで接着され
る。同様に、圧電素子16b,16cは圧電層18b,
18cを含み、その両面に電極20b,22bおよび電
極20c,22cが形成される。そして、一方の電極2
2b,22cが、振動体14に接着剤などで接着され
る。1 is a schematic view showing an example in which a phase correction circuit 10 of the present invention is applied to a vibrating gyro 12. As shown in FIG. 2, the vibrating gyro 12 includes a vibrating body 14 having, for example, a regular triangular prism shape. The vibrating body 14 is formed of a material that generally vibrates, such as elinvar, iron-nickel alloy, quartz, glass, crystal, and ceramic. Piezoelectric elements 16a, 16b, and 16c are formed in substantially the center of the three side surfaces of the vibrating body 14, respectively. Piezoelectric element 16a
Includes a piezoelectric layer 18a made of, for example, a piezoelectric ceramic, as shown in FIG. Electrodes 20a and 22a are formed on both surfaces of the piezoelectric layer 18a. Then, one electrode 22a is bonded to the vibrating body 14 with an adhesive or the like. Similarly, the piezoelectric elements 16b and 16c have piezoelectric layers 18b and
18c, and electrodes 20b and 22b and electrodes 20c and 22c are formed on both surfaces thereof. And one electrode 2
2b and 22c are bonded to the vibrating body 14 with an adhesive or the like.
【0014】圧電素子16a,16bには、それぞれ抵
抗24,26が接続される。これらの抵抗24,26と
圧電素子16cとの間に、発振回路28が接続される。
この発振回路28の信号が圧電素子16a,16bに与
えられ、圧電素子16cの出力信号が発振回路28に帰
還される。それによって、振動体14は、圧電素子16
c形成面に直交する方向に屈曲振動する。さらに、圧電
素子16aは、バッファ30を介して、位相調整回路3
2に接続される。位相調整回路32は、後述の第3の差
動回路からの信号に応じて、圧電素子16aの出力信号
の位相を調整するためのものである。Resistors 24 and 26 are connected to the piezoelectric elements 16a and 16b, respectively. An oscillation circuit 28 is connected between the resistors 24 and 26 and the piezoelectric element 16c.
The signal of the oscillation circuit 28 is given to the piezoelectric elements 16a and 16b, and the output signal of the piezoelectric element 16c is fed back to the oscillation circuit 28. As a result, the vibrating body 14 becomes
Flexural vibration occurs in a direction orthogonal to the c-forming surface. Further, the piezoelectric element 16 a is connected to the phase adjustment circuit 3 via the buffer 30.
Connected to 2. The phase adjustment circuit 32 is for adjusting the phase of the output signal of the piezoelectric element 16a according to a signal from a third differential circuit described later.
【0015】位相調整回路32は、分圧回路34に接続
される。分圧回路34は2つの抵抗36,38の直列回
路からなり、位相調整回路32の出力信号が分圧回路3
4で分圧される。また、圧電素子16bは、バッファ4
0を介して、分圧回路42に接続される。分圧回路42
は2つの抵抗44,46の直列回路からなり、バッファ
40からの信号が分圧回路42で分圧される。位相調整
回路32の出力信号は、第1の差動回路48の非反転入
力端に入力される。また、第1の差動回路48の反転入
力端には、分圧回路42で分圧された圧電素子16bの
出力信号が入力される。さらに、分圧回路34で分圧さ
れた位相調整回路32の出力信号は、第2の差動回路5
0の非反転入力端に入力される。また、第2の差動回路
50の反転入力端には、バッファ40の出力信号が入力
される。The phase adjusting circuit 32 is connected to the voltage dividing circuit 34. The voltage dividing circuit 34 comprises a series circuit of two resistors 36 and 38, and the output signal of the phase adjusting circuit 32 is the voltage dividing circuit 3
It is divided by 4. Further, the piezoelectric element 16b is the buffer 4
It is connected to the voltage dividing circuit 42 via 0. Voltage dividing circuit 42
Is composed of a series circuit of two resistors 44 and 46, and the signal from the buffer 40 is divided by the voltage dividing circuit 42. The output signal of the phase adjustment circuit 32 is input to the non-inverting input terminal of the first differential circuit 48. The output signal of the piezoelectric element 16b divided by the voltage dividing circuit 42 is input to the inverting input terminal of the first differential circuit 48. Further, the output signal of the phase adjusting circuit 32 divided by the voltage dividing circuit 34 is the second differential circuit 5
0 is input to the non-inverting input terminal. The output signal of the buffer 40 is input to the inverting input terminal of the second differential circuit 50.
【0016】第1の差動回路48の出力端は、抵抗52
を介して、第1の同期検波回路としてのFET54に接
続される。FET54は、抵抗52と電源電圧の中間点
との間に接続される。FET54を制御するための同期
信号を得るために、位相調整回路32の出力端とバッフ
ァ40の出力端との間に、抵抗56,58が接続され
る。これらの抵抗56,58によって位相調整回路32
とバッファ40の出力信号が合成され、移相回路60に
入力される。移相回路60では、入力信号が90°移相
され、同期信号としてFET54のゲートに入力され
る。さらに、抵抗52は、第1の平滑回路62に接続さ
れる。第1の平滑回路62は、抵抗64とコンデンサ6
6とで構成される。したがって、FET54がOFF状
態のときだけ、第1の平滑回路62に信号が送られる。The output terminal of the first differential circuit 48 has a resistor 52.
Is connected to the FET 54 as a first synchronous detection circuit via. The FET 54 is connected between the resistor 52 and the midpoint of the power supply voltage. Resistors 56 and 58 are connected between the output end of the phase adjustment circuit 32 and the output end of the buffer 40 in order to obtain a synchronization signal for controlling the FET 54. The phase adjustment circuit 32 is formed by these resistors 56 and 58.
And the output signals of the buffer 40 are combined and input to the phase shift circuit 60. In the phase shift circuit 60, the input signal is phase-shifted by 90 ° and is input to the gate of the FET 54 as a synchronization signal. Further, the resistor 52 is connected to the first smoothing circuit 62. The first smoothing circuit 62 includes a resistor 64 and a capacitor 6
6 and 6. Therefore, the signal is sent to the first smoothing circuit 62 only when the FET 54 is in the OFF state.
【0017】第2の差動回路50の出力端は、抵抗68
を介して、第2の同期検波回路としてのFET70に接
続される。FET70は、抵抗68と電源電圧の中間点
との間に接続される。そして、FET70のゲートに
は、移相回路60の出力信号が同期信号として入力され
る。さらに、抵抗68は、第2の平滑回路72に接続さ
れる。第2の平滑回路72は、抵抗74とコンデンサ7
6とで構成される。したがって、FET70がOFF状
態のときだけ、第2の平滑回路72に信号が送られる。The output terminal of the second differential circuit 50 has a resistor 68.
Is connected to the FET 70 as a second synchronous detection circuit via. The FET 70 is connected between the resistor 68 and the midpoint of the power supply voltage. Then, the output signal of the phase shift circuit 60 is input to the gate of the FET 70 as a synchronization signal. Further, the resistor 68 is connected to the second smoothing circuit 72. The second smoothing circuit 72 includes a resistor 74 and a capacitor 7
6 and 6. Therefore, the signal is sent to the second smoothing circuit 72 only when the FET 70 is in the OFF state.
【0018】第1の平滑回路62の出力信号は、第3の
差動回路78の非反転入力端に入力される。また、第2
の平滑回路72の出力信号は、第3の差動回路78の反
転入力端に入力される。第3の差動回路78の出力信号
は位相調整回路32に入力され、この信号に応じて圧電
素子16aの出力信号の位相が調整される。The output signal of the first smoothing circuit 62 is input to the non-inverting input terminal of the third differential circuit 78. Also, the second
The output signal of the smoothing circuit 72 is input to the inverting input terminal of the third differential circuit 78. The output signal of the third differential circuit 78 is input to the phase adjustment circuit 32, and the phase of the output signal of the piezoelectric element 16a is adjusted according to this signal.
【0019】発振回路28によって、振動ジャイロ12
の振動体14が、圧電素子16cの形成面に直交する方
向に屈曲振動する。振動ジャイロ12に回転角速度が加
わっていないときには、圧電素子16a,16bの出力
信号は同じである。このとき、振動ジャイロ12には回
転角速度が加わっていないため、この出力信号は駆動信
号である。そして、振動ジャイロ12が振動体14の軸
を中心として回転すると、コリオリ力によって振動体1
4の屈曲振動の方向が変わる。それにより、圧電素子1
6a,16bには互いに異なった信号が発生する。この
信号の変化は振動体14の振動方向の変化に対応するた
め、圧電素子16a,16bに発生する信号は、回転角
速度に対応した信号となる。The oscillation circuit 28 allows the vibrating gyro 12
The vibrating body 14 causes bending vibration in a direction orthogonal to the surface on which the piezoelectric element 16c is formed. When the rotational angular velocity is not applied to the vibration gyro 12, the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b are the same. At this time, since the rotational angular velocity is not applied to the vibration gyro 12, this output signal is a drive signal. Then, when the vibrating gyro 12 rotates about the axis of the vibrating body 14, the vibrating body 1 is caused by the Coriolis force.
The direction of the bending vibration of 4 changes. Thereby, the piezoelectric element 1
Different signals are generated at 6a and 16b. Since the change in this signal corresponds to the change in the vibration direction of the vibrating body 14, the signals generated in the piezoelectric elements 16a and 16b are signals corresponding to the rotational angular velocity.
【0020】圧電素子16a,16bの出力信号は、分
圧回路34,42で分圧される。そして、分圧回路3
4,42からは、それぞれ位相調整回路32および圧電
素子16bの出力信号のたとえば0.7倍の信号が出力
される。したがって、第1の差動回路48には、位相調
整回路32の出力信号および圧電素子16bの出力信号
の0.7倍の信号が入力される。また、第2の差動回路
50には、位相調整回路32の出力信号の0.7倍の信
号および圧電素子16bの出力信号が入力される。The output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b are divided by the voltage dividing circuits 34 and 42. And the voltage dividing circuit 3
Signals of, for example, 0.7 times the output signals of the phase adjustment circuit 32 and the piezoelectric element 16b are output from 4 and 42, respectively. Therefore, the first differential circuit 48 receives a signal that is 0.7 times the output signal of the phase adjustment circuit 32 and the output signal of the piezoelectric element 16b. Further, a signal that is 0.7 times the output signal of the phase adjustment circuit 32 and the output signal of the piezoelectric element 16b are input to the second differential circuit 50.
【0021】無回転時においては、圧電素子16a,1
6bの出力信号にドリフトが含まれていない場合、それ
らの信号はレベルも位相も同じである。そのため、位相
調整回路32は作動せず、第1の差動回路48および第
2の差動回路50からは、圧電素子16a,16bの出
力信号の0.3倍の信号が出力される。圧電素子16
a,16bの出力信号は同位相であるため、第1の差動
回路48および第2の差動回路50の出力信号は、圧電
素子16a,16bの出力信号と同位相である。したが
って、圧電素子16a,16bの出力信号を合成して9
0°移相した信号を同期信号とすることにより、正部分
と負部分とが等しい信号が検波される。そのため、検波
された信号を平滑すれば、正部分と負部分とが相殺さ
れ、平滑回路62,72からは信号が出力されない。When not rotating, the piezoelectric elements 16a, 16a
If the output signals of 6b are free of drift, they are the same in level and phase. Therefore, the phase adjustment circuit 32 does not operate, and the first differential circuit 48 and the second differential circuit 50 output signals 0.3 times the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b. Piezoelectric element 16
Since the output signals of a and 16b are in phase, the output signals of the first differential circuit 48 and the second differential circuit 50 are in phase with the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b. Therefore, the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b are combined to produce 9
By using the signal phase-shifted by 0 ° as the synchronization signal, a signal in which the positive part and the negative part are equal is detected. Therefore, if the detected signal is smoothed, the positive part and the negative part are canceled out, and no signal is output from the smoothing circuits 62 and 72.
【0022】振動ジャイロ12に回転角速度が加わる
と、振動体14の振動方向が変わって、圧電素子16
a,16bに異なる信号が発生するが、これらの信号は
駆動信号と90°の位相差を有している。そのため、第
1の差動回路48および第2の差動回路50の出力信号
を移相回路60の信号に同期して検波し、平滑しても相
殺されない。したがって、平滑回路62,72からは、
回転角速度に対応した信号のみを出力させることができ
る。図1では、第1の平滑回路62の出力信号を回転角
速度を検出するための出力端としているが、第2の平滑
回路72の出力信号を測定しても、回転角速度を検出す
ることができる。When a rotational angular velocity is applied to the vibrating gyro 12, the vibrating direction of the vibrating body 14 changes, and the piezoelectric element 16
Different signals are generated in a and 16b, but these signals have a phase difference of 90 ° with the drive signal. Therefore, even if the output signals of the first differential circuit 48 and the second differential circuit 50 are detected in synchronization with the signal of the phase shift circuit 60 and smoothed, they are not canceled. Therefore, from the smoothing circuits 62 and 72,
Only the signal corresponding to the rotational angular velocity can be output. In FIG. 1, the output signal of the first smoothing circuit 62 is used as an output end for detecting the rotational angular velocity, but the rotational angular velocity can be detected by measuring the output signal of the second smoothing circuit 72. .
【0023】雰囲気温度の変化などにより、圧電素子1
6a,16bの出力信号にドリフトが含まれた場合、た
とえば図4に示すように、2つの出力信号間にレベル差
が生じる。この場合、圧電素子16a,16bの出力信
号に位相差がないため、位相調整回路32は作動しな
い。したがって、第1の差動回路48からは、図5に示
すように、圧電素子16aの出力信号と圧電素子16b
の出力信号を0.7倍した信号との差が出力される。ま
た、第2の差動回路50からは、図6に示すように、圧
電素子16aの出力信号の0.7倍の信号と圧電素子1
6bの出力信号との差が出力される。これらの差動回路
48,50の出力信号は、圧電素子16a,16bの出
力信号と同位相であるため、移相回路60の信号に同期
して検波することにより、図5および図6の斜線部で示
すように、正部分と負部分とが等しい信号が得られる。
これらの信号を平滑することにより、正部分と負部分と
が相殺されて、平滑回路62,72からは信号が出力さ
れない。したがって、第3の差動回路78の出力信号は
0であり、位相調整回路32は働かない。The piezoelectric element 1 is affected by changes in the ambient temperature.
When the output signals of 6a and 16b include a drift, a level difference occurs between the two output signals as shown in FIG. 4, for example. In this case, since there is no phase difference between the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b, the phase adjusting circuit 32 does not operate. Therefore, as shown in FIG. 5, the output signal of the piezoelectric element 16a and the piezoelectric element 16b are output from the first differential circuit 48.
The output signal is multiplied by 0.7 to output the difference. Also, as shown in FIG. 6, the second differential circuit 50 outputs a signal 0.7 times the output signal of the piezoelectric element 16a and the piezoelectric element 1a.
The difference from the output signal of 6b is output. Since the output signals of these differential circuits 48 and 50 have the same phase as the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b, the signals are detected in synchronization with the signals of the phase shift circuit 60, so that the diagonal lines in FIGS. As shown in the section, a signal with the same positive and negative parts is obtained.
By smoothing these signals, the positive part and the negative part are canceled out, and no signals are output from the smoothing circuits 62 and 72. Therefore, the output signal of the third differential circuit 78 is 0, and the phase adjusting circuit 32 does not work.
【0024】次に、雰囲気温度の変化などによって圧電
素子16aの出力信号が圧電素子16bの出力信号より
遅れた場合、図7に示すように、第1の差動回路48に
は、圧電素子16aの出力信号と第2の圧電素子16b
の出力信号の0.7倍の信号とが入力される。したがっ
て、図8に示すように、第1の差動回路48からは、2
つの入力信号の差が出力される。そして、第1の差動回
路48の出力信号が、図8の斜線部で示すように、移相
回路60の信号に同期して検波される。圧電素子16
a,16bの位相差は結果的に位相調整回路32で調整
されるため、移相回路32への入力信号は圧電素子16
bの出力信号と同位相である。したがって、図8では、
第1の差動回路48の出力信号が、圧電素子16bの出
力信号と90°の位相差のある位置で検波されている。
そして、検波された信号が第1の平滑回路62で平滑さ
れることによって、図9に示すような正の直流信号が得
られる。Next, when the output signal of the piezoelectric element 16a lags behind the output signal of the piezoelectric element 16b due to a change in the ambient temperature, as shown in FIG. 7, the first differential circuit 48 includes the piezoelectric element 16a. Output signal and the second piezoelectric element 16b
The signal of 0.7 times the output signal of is input. Therefore, as shown in FIG.
The difference between the two input signals is output. Then, the output signal of the first differential circuit 48 is detected in synchronization with the signal of the phase shift circuit 60, as shown by the hatched portion in FIG. Piezoelectric element 16
Since the phase difference between a and 16b is eventually adjusted by the phase adjustment circuit 32, the input signal to the phase shift circuit 32 is the piezoelectric element 16a.
It has the same phase as the output signal of b. Therefore, in FIG.
The output signal of the first differential circuit 48 is detected at a position having a 90 ° phase difference from the output signal of the piezoelectric element 16b.
Then, the detected signal is smoothed by the first smoothing circuit 62, so that a positive DC signal as shown in FIG. 9 is obtained.
【0025】また、第2の差動回路50には、図10に
示すように、圧電素子16aの出力信号を0.7倍した
信号と圧電素子16bの出力信号とが入力される。そし
て、図11に示すように、第2の差動回路50からは、
2つの入力信号の差が出力される。そして、第2の差動
回路50の出力信号は、図11の斜線部分で示すよう
に、第1の差動回路48の出力信号と同じ位置で同期検
波される。検波された信号は第2の平滑回路72で平滑
され、図12に示すように、第1の平滑回路62の出力
信号より低いレベルの正の直流信号が得られる。Further, as shown in FIG. 10, a signal obtained by multiplying the output signal of the piezoelectric element 16a by 0.7 and the output signal of the piezoelectric element 16b are input to the second differential circuit 50. Then, as shown in FIG. 11, from the second differential circuit 50,
The difference between the two input signals is output. Then, the output signal of the second differential circuit 50 is synchronously detected at the same position as the output signal of the first differential circuit 48, as shown by the hatched portion in FIG. The detected signal is smoothed by the second smoothing circuit 72, and as shown in FIG. 12, a positive DC signal having a lower level than the output signal of the first smoothing circuit 62 is obtained.
【0026】第1の平滑回路62の出力信号と第2の平
滑回路72の出力信号は、第3の差動回路78に入力さ
れる。したがって、第3の差動回路78からは、2つの
入力信号の差が出力される。この実施例の場合、第3の
差動回路78の出力信号は、正の直流信号である。この
信号が位相調整回路32に入力され、それに応じて圧電
素子16aの出力信号が、その位相を進ませるように調
整される。そして、位相調整回路32の出力信号と圧電
素子16bの出力信号とが同位相になると、第3の差動
回路78の出力信号は0となり、位相調整が終了する。The output signal of the first smoothing circuit 62 and the output signal of the second smoothing circuit 72 are input to the third differential circuit 78. Therefore, the difference between the two input signals is output from the third differential circuit 78. In the case of this embodiment, the output signal of the third differential circuit 78 is a positive DC signal. This signal is input to the phase adjustment circuit 32, and the output signal of the piezoelectric element 16a is adjusted accordingly to advance the phase thereof. When the output signal of the phase adjustment circuit 32 and the output signal of the piezoelectric element 16b have the same phase, the output signal of the third differential circuit 78 becomes 0, and the phase adjustment ends.
【0027】圧電素子16aの出力信号が圧電素子16
bの出力信号より進んだ場合、上述の動作と同様にし
て、第3の差動回路78から負の直流信号が出力され
る。したがって、位相調整回路32では、圧電素子16
aの出力信号が、その位相を遅らせるように調整され
る。The output signal of the piezoelectric element 16a is the piezoelectric element 16a.
When the output signal of b is advanced, the negative DC signal is output from the third differential circuit 78 in the same manner as the above-mentioned operation. Therefore, in the phase adjustment circuit 32, the piezoelectric element 16
The output signal of a is adjusted to retard its phase.
【0028】位相調整回路32としては、たとえば図1
3に示すような、カラーテレビの色同期回路などに用い
られる位相調整回路が使用可能である。この位相調整回
路では、第3の差動回路78からのコントロール信号に
よってトランジスタTr1,Tr2のON,OFFが制
御される。それによって、コンデンサCの接続のしかた
が変わり、位相調整が行われる。As the phase adjusting circuit 32, for example, FIG.
As shown in FIG. 3, a phase adjusting circuit used in a color synchronizing circuit of a color television can be used. In this phase adjustment circuit, ON / OFF of the transistors Tr1 and Tr2 is controlled by the control signal from the third differential circuit 78. Thereby, the connection method of the capacitor C is changed, and the phase adjustment is performed.
【0029】また、図14に示すように、圧電素子16
aを抵抗80とコンデンサ82とを介して電源電圧の中
間点に接続し、圧電素子16bを抵抗84,コンデンサ
86,FET88を介して電源電圧の中間点に接続して
もよい。この回路では、コンデンサ86の静電容量が、
コンデンサ82の静電容量より大きくなるように設定さ
れている。したがって、圧電素子16aの出力信号が遅
れて、第3の差動回路78からのコントロール信号が正
になった場合、FET88がONとなり、圧電素子16
bの出力信号が遅れる。また、第3の差動回路78から
のコントロール信号が負になると、FET88はOFF
となって、コンデンサ82により圧電素子16aの出力
信号が遅れる。このように、図13または図14に示す
回路を用いて、位相調整を行うことができる。Further, as shown in FIG. 14, the piezoelectric element 16
It is also possible to connect a to the midpoint of the power supply voltage via the resistor 80 and the capacitor 82, and connect the piezoelectric element 16b to the midpoint of the power supply voltage via the resistor 84, the capacitor 86, and the FET 88. In this circuit, the capacitance of the capacitor 86 is
It is set to be larger than the capacitance of the capacitor 82. Therefore, when the output signal of the piezoelectric element 16a is delayed and the control signal from the third differential circuit 78 becomes positive, the FET 88 is turned on and the piezoelectric element 16 is turned on.
The output signal of b is delayed. When the control signal from the third differential circuit 78 becomes negative, the FET 88 turns off.
Therefore, the output signal of the piezoelectric element 16a is delayed by the capacitor 82. In this way, the phase adjustment can be performed using the circuit shown in FIG. 13 or 14.
【0030】このように、この位相補正回路10を用い
れば、圧電素子16a,16bの出力信号の位相差を補
正できるので、同期検波および平滑を行うことにより、
駆動信号成分を相殺することができる。したがって、回
転角速度に対応した信号のみを取り出すことができ、正
確に回転角速度を検出することができる。しかも、位相
補正は自動的に行われるため、振動ジャイロ12の使用
中に、可変抵抗器などを再調整する必要がない。As described above, when the phase correction circuit 10 is used, the phase difference between the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b can be corrected. Therefore, by performing the synchronous detection and the smoothing,
The drive signal component can be canceled. Therefore, only the signal corresponding to the rotational angular velocity can be extracted, and the rotational angular velocity can be accurately detected. Moreover, since the phase correction is automatically performed, it is not necessary to readjust the variable resistor or the like while using the vibration gyro 12.
【0031】なお、上述の実施例では、位相調整回路3
2と圧電素子16bの出力信号を1倍および0.7倍し
て差動回路48,50に入力したが、これらの倍率は変
更可能である。たとえば、位相調整回路32の出力信号
をA倍およびB倍して差動回路48,50に入力し、圧
電素子16bの出力信号をC倍およびD倍して差動回路
48,50に入力する場合、A+B=C+DかつA≠C
の関係を満足するようにすればよい。さらに、A=Dの
関係を有していれば好ましい。また、上述の実施例で
は、この発明の位相補正回路を振動ジャイロに用いた
が、この位相補正回路は、加速度センサ,圧力センサ,
変位センサなど、2つの信号を処理する回路に用いるこ
とができる。In the above embodiment, the phase adjusting circuit 3
2 and the output signals of the piezoelectric element 16b are multiplied by 1 and 0.7 and input to the differential circuits 48 and 50, but these magnifications can be changed. For example, the output signal of the phase adjustment circuit 32 is multiplied by A and B and input to the differential circuits 48 and 50, and the output signal of the piezoelectric element 16b is multiplied by C and D and input to the differential circuits 48 and 50. , A + B = C + D and A ≠ C
The relationship should be satisfied. Furthermore, it is preferable that the relationship of A = D is satisfied. Further, in the above-mentioned embodiment, the phase correction circuit of the present invention is used in the vibration gyro.
It can be used in a circuit that processes two signals, such as a displacement sensor.
【図1】この発明の位相補正回路を用いた振動ジャイロ
を示す図解図である。FIG. 1 is an illustrative view showing a vibration gyro using a phase correction circuit of the present invention.
【図2】図1の位相補正回路を用いた振動ジャイロの斜
視図である。FIG. 2 is a perspective view of a vibration gyro using the phase correction circuit of FIG.
【図3】図2に示す振動ジャイロの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the vibrating gyro shown in FIG.
【図4】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号にレ
ベル差があるときの波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram when the output signals of two piezoelectric elements of the vibration gyro have a level difference.
【図5】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号にレ
ベル差があるときの第1の差動回路の出力信号を示す波
形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing the output signal of the first differential circuit when the output signals of the two piezoelectric elements of the vibration gyro have a level difference.
【図6】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号にレ
ベル差があるときの第2の差動回路の出力信号を示す波
形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing the output signal of the second differential circuit when the output signals of the two piezoelectric elements of the vibration gyro have a level difference.
【図7】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号に位
相差があるときの第1の差動回路の入力信号を示す波形
図である。FIG. 7 is a waveform diagram showing the input signal of the first differential circuit when the output signals of the two piezoelectric elements of the vibration gyro have a phase difference.
【図8】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号に位
相差があるときの第1の差動回路の出力信号を示す波形
図である。FIG. 8 is a waveform diagram showing the output signal of the first differential circuit when the output signals of the two piezoelectric elements of the vibration gyro have a phase difference.
【図9】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号に位
相差があるときの第1の平滑回路の出力信号を示す波形
図である。FIG. 9 is a waveform diagram showing the output signal of the first smoothing circuit when the output signals of the two piezoelectric elements of the vibration gyro have a phase difference.
【図10】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号に
位相差があるときの第2の差動回路の入力信号を示す波
形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing the input signal of the second differential circuit when the output signals of the two piezoelectric elements of the vibration gyro have a phase difference.
【図11】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号に
位相差があるときの第2の差動回路の出力信号を示す波
形図である。FIG. 11 is a waveform diagram showing the output signal of the second differential circuit when the output signals of the two piezoelectric elements of the vibration gyro have a phase difference.
【図12】振動ジャイロの2つの圧電素子の出力信号に
位相差があるときの第2の平滑回路の出力信号を示す波
形図である。FIG. 12 is a waveform diagram showing the output signal of the second smoothing circuit when the output signals of the two piezoelectric elements of the vibration gyro have a phase difference.
【図13】図1の位相補正回路に用いられる位相調整回
路の一例を示す回路図である。13 is a circuit diagram showing an example of a phase adjustment circuit used in the phase correction circuit of FIG.
【図14】図1の位相補正回路に用いられる位相調整回
路の他の例を示す回路図である。14 is a circuit diagram showing another example of a phase adjustment circuit used in the phase correction circuit of FIG.
【図15】従来の位相補正方法を用いた振動ジャイロの
一例を示す図解図である。FIG. 15 is an illustrative view showing one example of a vibration gyro using a conventional phase correction method.
【図16】振動ジャイロの圧電素子の出力信号を示す波
形図である。FIG. 16 is a waveform diagram showing an output signal of the piezoelectric element of the vibration gyro.
【図17】図15に示す振動ジャイロの出力信号にレベ
ル差があるときの圧電素子および差動回路の出力信号を
示す波形図である。17 is a waveform diagram showing the output signals of the piezoelectric element and the differential circuit when the output signals of the vibration gyro shown in FIG. 15 have a level difference.
【図18】図15に示す振動ジャイロの出力信号に位相
差があるときの圧電素子および差動回路の出力信号を示
す波形図である。FIG. 18 is a waveform diagram showing output signals of the piezoelectric element and the differential circuit when the output signals of the vibration gyro shown in FIG. 15 have a phase difference.
10 位相補正回路 12 振動ジャイロ 28 発振回路 32 位相調整回路 48 第1の差動回路 50 第2の差動回路 54 第1の同期検波回路としてのFET 62 第1の平滑回路 70 第2の同期検波回路としてのFET 72 第2の平滑回路 78 第3の差動回路 10 Phase Correction Circuit 12 Vibration Gyro 28 Oscillation Circuit 32 Phase Adjustment Circuit 48 First Differential Circuit 50 Second Differential Circuit 54 FET as First Synchronous Detection Circuit 62 First Smoothing Circuit 70 Second Synchronous Detection FET as circuit 72 Second smoothing circuit 78 Third differential circuit
Claims (2)
相補正回路であって、 倍率Aで振幅変調した第1の信号と倍率Bで振幅変調し
た第2の信号の差をとるための第1の差動回路、 前記第1の差動回路の出力信号を同期検波するための第
1の同期検波回路、 前記第1の同期検波回路の出力信号を平滑するための第
1の平滑回路、 倍率Cで振幅変調した前記第1の信号と倍率Dで振幅変
調した前記第2の信号の差をとるための第2の差動回
路、 前記第2の差動回路の出力信号を前記第1の同期検波回
路と同じ同期信号に同期して検波するための第2の同期
検波回路、 前記第2の差動回路の出力信号を平滑するための第2の
平滑回路、 前記第1の平滑回路の出力信号と前記第2の平滑回路の
出力信号の差をとるための第3の差動回路、および前記
第3の差動回路の出力信号に応じて前記第1の信号また
は前記第2の信号の位相を調整するための位相調整回路
を含み、 前記倍率A,B,CおよびDが、A+B=C+DかつA
≠Cの関係を有する、位相補正回路。1. A phase correction circuit for correcting a phase difference between two signals, which is for obtaining a difference between a first signal amplitude-modulated by a magnification A and a second signal amplitude-modulated by a magnification B. A first differential circuit; a first synchronous detection circuit for synchronously detecting the output signal of the first differential circuit; a first smoothing circuit for smoothing the output signal of the first synchronous detection circuit A second differential circuit for taking a difference between the first signal amplitude-modulated by a magnification C and the second signal amplitude-modulated by a magnification D; and an output signal of the second differential circuit, A second synchronous detection circuit for detecting in synchronization with the same synchronous signal as the first synchronous detection circuit, a second smoothing circuit for smoothing an output signal of the second differential circuit, the first smoothing circuit A third differential circuit for taking the difference between the output signal of the circuit and the output signal of the second smoothing circuit, and A phase adjustment circuit for adjusting the phase of the first signal or the second signal according to the output signal of the third differential circuit, wherein the magnifications A, B, C and D are A + B = C + D and A
A phase correction circuit having a relationship of ≠ C.
有する、請求項1の位相補正回路。2. The phase correction circuit according to claim 1, wherein the magnifications A and D have a relationship of A = D.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5350084A JPH07198394A (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Phase correction circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5350084A JPH07198394A (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Phase correction circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07198394A true JPH07198394A (en) | 1995-08-01 |
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ID=18408131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5350084A Pending JPH07198394A (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Phase correction circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07198394A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008082924A (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | Phase compensation synchronous detection circuit, and oscillatory gyro |
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JP2011137777A (en) * | 2010-01-04 | 2011-07-14 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Angular velocity sensor |
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1993
- 1993-12-29 JP JP5350084A patent/JPH07198394A/en active Pending
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