JPH10300475A - 角速度センサ装置 - Google Patents
角速度センサ装置Info
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- JPH10300475A JPH10300475A JP9111060A JP11106097A JPH10300475A JP H10300475 A JPH10300475 A JP H10300475A JP 9111060 A JP9111060 A JP 9111060A JP 11106097 A JP11106097 A JP 11106097A JP H10300475 A JPH10300475 A JP H10300475A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】寄生容量を介するクロストーク電圧を相殺し
て、角速度信号のみを高い増幅率で増幅することがで
き、角速度センサの感度を向上させることのできる角速
度センサ装置を提供する。 【解決手段】 センシング部１ａと信号処理回路部１ｂ
からなる。センシング部１ａの角速度センサ１ｃの駆動
電極ｅ１、ｅ２からは駆動用配線Ｌ１、Ｌ２が駆動端子
Ｌ１ａ、Ｌ２ａまで導出される。一つの検出電極ｅ３か
らは検出用配線パターンＬ３が検出端子Ｌ３ａまで導出
される。もう一つの検出電極ｅ４からは、検出用配線パ
ターンＬ４と補償配線パターンＬ５がそれぞれ検出端子
Ｌ４ａ、保障端子Ｌ５ａまで導出される。そして、配線
パターン間の寄生容量Ｃ51、Ｃ13、Ｃ32、Ｃ24に、Ｃ51
・Ｃ32＝Ｃ13・Ｃ24のブリッジ平行条件を満足させるこ
とにより、検出端子Ｌ３ｂ、Ｌ４ｂに現れるクロストー
クを相殺する。
て、角速度信号のみを高い増幅率で増幅することがで
き、角速度センサの感度を向上させることのできる角速
度センサ装置を提供する。 【解決手段】 センシング部１ａと信号処理回路部１ｂ
からなる。センシング部１ａの角速度センサ１ｃの駆動
電極ｅ１、ｅ２からは駆動用配線Ｌ１、Ｌ２が駆動端子
Ｌ１ａ、Ｌ２ａまで導出される。一つの検出電極ｅ３か
らは検出用配線パターンＬ３が検出端子Ｌ３ａまで導出
される。もう一つの検出電極ｅ４からは、検出用配線パ
ターンＬ４と補償配線パターンＬ５がそれぞれ検出端子
Ｌ４ａ、保障端子Ｌ５ａまで導出される。そして、配線
パターン間の寄生容量Ｃ51、Ｃ13、Ｃ32、Ｃ24に、Ｃ51
・Ｃ32＝Ｃ13・Ｃ24のブリッジ平行条件を満足させるこ
とにより、検出端子Ｌ３ｂ、Ｌ４ｂに現れるクロストー
クを相殺する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動用配線パター
ンから検出用配線パターンへの駆動信号のクロストーク
を相殺した角速度センサ装置に関する。
ンから検出用配線パターンへの駆動信号のクロストーク
を相殺した角速度センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車のナビゲーションシステ
ム、ロボットの姿勢制御装置、カメラの手振れ防止装置
などに、小型の角速度センサ装置が使用されるようにな
っている。この従来の角速度センサ装置の構造につい
て、図４を参照して説明する。角速度センサ装置２０
は、図６に示すように、例えば、ＳＯＩ（Silicon On I
nsulator）基板１を加工して形成される。このＳＯＩ基
板１は、既に加工が加えられているが、上部シリコンｓ
１、酸化シリコンなどの絶縁層ｓ２および下部シリコン
ｓ３の３層構造よりなる。ＳＯＩ基板１には、センシン
グ部１ａとこのセンシング部１ａの近傍に信号処理回路
部１ｂが形成される。
ム、ロボットの姿勢制御装置、カメラの手振れ防止装置
などに、小型の角速度センサ装置が使用されるようにな
っている。この従来の角速度センサ装置の構造につい
て、図４を参照して説明する。角速度センサ装置２０
は、図６に示すように、例えば、ＳＯＩ（Silicon On I
nsulator）基板１を加工して形成される。このＳＯＩ基
板１は、既に加工が加えられているが、上部シリコンｓ
１、酸化シリコンなどの絶縁層ｓ２および下部シリコン
ｓ３の３層構造よりなる。ＳＯＩ基板１には、センシン
グ部１ａとこのセンシング部１ａの近傍に信号処理回路
部１ｂが形成される。
【０００３】このセンシング部１ａの中心部には、角速
度センサ１ｃが配置される。この角速度センサ１ｃにつ
いて、図５および図６を参照して説明する。長方形の振
動体２は、４つの角部に結合するＬ字型の支持梁２ａを
介してアンカー電極３に振動可能に支持されている。こ
の振動体２の長手方向の両端面には、可動電極２ｂ、２
ｃが端面と直角方向にそれぞれ複数個形成されている。
また、振動体２の短手方向の両側面にも、可動電極２
ｄ、２ｅが側面と直角方向にそれぞれ複数個形成されて
いる。
度センサ１ｃが配置される。この角速度センサ１ｃにつ
いて、図５および図６を参照して説明する。長方形の振
動体２は、４つの角部に結合するＬ字型の支持梁２ａを
介してアンカー電極３に振動可能に支持されている。こ
の振動体２の長手方向の両端面には、可動電極２ｂ、２
ｃが端面と直角方向にそれぞれ複数個形成されている。
また、振動体２の短手方向の両側面にも、可動電極２
ｄ、２ｅが側面と直角方向にそれぞれ複数個形成されて
いる。
【０００４】振動体２の長手方向には、可動電極２ｂ、
２ｃとそれぞれ間隙を介して噛み合う櫛形の駆動電極ｅ
１、ｅ２が形成されている。また、振動体２の短手方向
には、可動電極２ｄ、２ｅとそれぞれ間隙を介して噛み
合う櫛形の検出電極ｅ３、ｅ４が形成されている。そし
て、この角速度センサ１ｃにおいては、検出電極ｅ３、
ｅ４と駆動電極ｅ１、ｅ２との間のそれぞれの静電容量
は平衡が取れている。図５に示す角速度センサ１ｃの形
状は、図６に示すように、ＳＯＩ基板１の上に、フォト
レジストマスクを図５に示す形状に形成し、６フッ化硫
黄（ＳＦ6 ）ガスを用いたＲＩＥ（Reacve Ion Etchin
g）によりＳＯＩ基板１の上部シリコンｓ１をエッチン
グすることにより形成される。
２ｃとそれぞれ間隙を介して噛み合う櫛形の駆動電極ｅ
１、ｅ２が形成されている。また、振動体２の短手方向
には、可動電極２ｄ、２ｅとそれぞれ間隙を介して噛み
合う櫛形の検出電極ｅ３、ｅ４が形成されている。そし
て、この角速度センサ１ｃにおいては、検出電極ｅ３、
ｅ４と駆動電極ｅ１、ｅ２との間のそれぞれの静電容量
は平衡が取れている。図５に示す角速度センサ１ｃの形
状は、図６に示すように、ＳＯＩ基板１の上に、フォト
レジストマスクを図５に示す形状に形成し、６フッ化硫
黄（ＳＦ6 ）ガスを用いたＲＩＥ（Reacve Ion Etchin
g）によりＳＯＩ基板１の上部シリコンｓ１をエッチン
グすることにより形成される。
【０００５】また、図５および図６に示すように、点集
合部分で示す振動体２、支持梁２ａ、可動電極２ｂ〜２
ｅは、それらの下部および近傍の絶縁層ｓ２がエッチン
グ除去されて、下部シリコンｓ３との間に間隙ｇが形成
され自由振動可能になっている。
合部分で示す振動体２、支持梁２ａ、可動電極２ｂ〜２
ｅは、それらの下部および近傍の絶縁層ｓ２がエッチン
グ除去されて、下部シリコンｓ３との間に間隙ｇが形成
され自由振動可能になっている。
【０００６】図４に示すように、駆動電極ｅ１、ｅ２
は、それぞれ駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２を介して、
センシング部１ａの一つの辺部に形成された駆動端子Ｌ
１ａ、Ｌ２ａに接続される。また、同様に、検出電極ｅ
３、ｅ４は、それぞれ検出用配線パターンＬ３、Ｌ４を
介して、前記一つの辺部に形成された検出端子Ｌ３ａ、
Ｌ４ａにそれぞれ接続される。そして、このような端子
配置により、配線パターン間に寄生容量が形成されるこ
とになる。
は、それぞれ駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２を介して、
センシング部１ａの一つの辺部に形成された駆動端子Ｌ
１ａ、Ｌ２ａに接続される。また、同様に、検出電極ｅ
３、ｅ４は、それぞれ検出用配線パターンＬ３、Ｌ４を
介して、前記一つの辺部に形成された検出端子Ｌ３ａ、
Ｌ４ａにそれぞれ接続される。そして、このような端子
配置により、配線パターン間に寄生容量が形成されるこ
とになる。
【０００７】この場合、検出側の一つの検出用配線パタ
ーンＬ３は直線状に形成されている。駆動側の配線パタ
ーンＬ１、Ｌ２は、それぞれ１回屈曲して、検出用配線
パターンＬ３に対しほぼ線対称に配置されている。そし
て、検出端子Ｌ３ａと駆動端子Ｌ１ａとの間の寄生容量
Ｃ１３が、検出端子Ｌ３ａと駆動端子Ｌ２ａとの間の寄
生容量Ｃ３２に等しくなっている。
ーンＬ３は直線状に形成されている。駆動側の配線パタ
ーンＬ１、Ｌ２は、それぞれ１回屈曲して、検出用配線
パターンＬ３に対しほぼ線対称に配置されている。そし
て、検出端子Ｌ３ａと駆動端子Ｌ１ａとの間の寄生容量
Ｃ１３が、検出端子Ｌ３ａと駆動端子Ｌ２ａとの間の寄
生容量Ｃ３２に等しくなっている。
【０００８】また、検出側のもう一つの検出用配線パタ
ーンＬ４は、信号処理回路部１ｂの反対側にあって２回
屈曲して、駆動用配線パターンＬ２の外側を回って検出
端子Ｌ４ａに導出されている。したがって、駆動端子Ｌ
１ａに対する寄生容量Ｃ１４と駆動端子Ｌ２ａに対する
寄生容量Ｃ２４とが相違している。これは、検出用配線
パターンＬ４が、駆動用配線パターンＬ２には近くて、
それらの配線パターン間の寄生容量が大きくなるのに対
し、駆動用配線パターンＬ１とは遠く離れて、それらの
配線パターン間の寄生容量が考慮する必要がないほど小
さいからである。
ーンＬ４は、信号処理回路部１ｂの反対側にあって２回
屈曲して、駆動用配線パターンＬ２の外側を回って検出
端子Ｌ４ａに導出されている。したがって、駆動端子Ｌ
１ａに対する寄生容量Ｃ１４と駆動端子Ｌ２ａに対する
寄生容量Ｃ２４とが相違している。これは、検出用配線
パターンＬ４が、駆動用配線パターンＬ２には近くて、
それらの配線パターン間の寄生容量が大きくなるのに対
し、駆動用配線パターンＬ１とは遠く離れて、それらの
配線パターン間の寄生容量が考慮する必要がないほど小
さいからである。
【０００９】一方、信号処理回路部１ｂは、集積回路
（ＩＣ）化されて、４つの入出力端子を持っている。即
ち、駆動端子Ｌ１ａに接続されている駆動信号発振回路
の出力端子Ｌ１ｂ、検出端子Ｌ３ａに接続されている容
量・電圧変換回路の入力端子Ｌ３ｂ、駆動端子Ｌ２ａに
接続されている駆動信号発振回路の出力端子Ｌ２ｂおよ
び検出端子Ｌ４ａに接続されている容量・電圧変換回路
の入力端子Ｌ４ｂである。
（ＩＣ）化されて、４つの入出力端子を持っている。即
ち、駆動端子Ｌ１ａに接続されている駆動信号発振回路
の出力端子Ｌ１ｂ、検出端子Ｌ３ａに接続されている容
量・電圧変換回路の入力端子Ｌ３ｂ、駆動端子Ｌ２ａに
接続されている駆動信号発振回路の出力端子Ｌ２ｂおよ
び検出端子Ｌ４ａに接続されている容量・電圧変換回路
の入力端子Ｌ４ｂである。
【００１０】つぎに、従来の角速度センサ装置２０の動
作について説明する。信号処理回路部１ｂの駆動端子Ｌ
１ａ、Ｌ２ａから、図７に実線と破線で示すように、１
０ｋＨｚの発振周波数で同極性の１８０゜位相の異な
る、同振幅かつ正弦波の交流電圧をそれぞれ駆動端子Ｌ
１ａ、Ｌ２ａとアンカー電極３（グランド）との間に印
加する。
作について説明する。信号処理回路部１ｂの駆動端子Ｌ
１ａ、Ｌ２ａから、図７に実線と破線で示すように、１
０ｋＨｚの発振周波数で同極性の１８０゜位相の異な
る、同振幅かつ正弦波の交流電圧をそれぞれ駆動端子Ｌ
１ａ、Ｌ２ａとアンカー電極３（グランド）との間に印
加する。
【００１１】すると、振動体２は、長手方向に振動する
ようになる。このように振動体２が振動しているとき
に、角速度センサ１ｃが紙面に垂直な中心軸を中心にし
て回転すると、振動体２はコリオリ力により短手方向に
振動するようになる。そして、検出電極ｅ３、ｅ４と振
動体２の可動電極２ｄ、２ｅとの間に形成される静電容
量が、一方は増加し他方は減少するようになる。これら
の静電容量の変化量（出力信号）が検出端子Ｌ３ａ、Ｌ
４ａから信号処理回路部１ｂの入力端子Ｌ３ｂ、Ｌ４ｂ
を介して容量・電圧変換回路に入力される。そして、こ
れらの出力信号の変換電圧の差をとり、これを増幅して
角速度を検出する。
ようになる。このように振動体２が振動しているとき
に、角速度センサ１ｃが紙面に垂直な中心軸を中心にし
て回転すると、振動体２はコリオリ力により短手方向に
振動するようになる。そして、検出電極ｅ３、ｅ４と振
動体２の可動電極２ｄ、２ｅとの間に形成される静電容
量が、一方は増加し他方は減少するようになる。これら
の静電容量の変化量（出力信号）が検出端子Ｌ３ａ、Ｌ
４ａから信号処理回路部１ｂの入力端子Ｌ３ｂ、Ｌ４ｂ
を介して容量・電圧変換回路に入力される。そして、こ
れらの出力信号の変換電圧の差をとり、これを増幅して
角速度を検出する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
角速度センサ装置２０においては、一つの検出端子Ｌ３
ａには、寄生容量Ｃ１３とＣ３２を介して、図８に示す
ように、駆動端子Ｌ１ａ、Ｌ２ａの交流電圧（駆動信
号）が静電容量結合によるクロストーク電圧として現れ
る。しかし、このクロストーク電圧は逆極性なので、検
出端子Ｌ３ａで相殺されて０Ｖとなる。なお、Ｒは検出
端子Ｌ３ａ（入力端子Ｌ３ｂ）の電位を０Ｖに保持する
高抵抗である。
角速度センサ装置２０においては、一つの検出端子Ｌ３
ａには、寄生容量Ｃ１３とＣ３２を介して、図８に示す
ように、駆動端子Ｌ１ａ、Ｌ２ａの交流電圧（駆動信
号）が静電容量結合によるクロストーク電圧として現れ
る。しかし、このクロストーク電圧は逆極性なので、検
出端子Ｌ３ａで相殺されて０Ｖとなる。なお、Ｒは検出
端子Ｌ３ａ（入力端子Ｌ３ｂ）の電位を０Ｖに保持する
高抵抗である。
【００１３】一方、もう一つの検出端子Ｌ４ａには、寄
生容量Ｃ１４とＣ２４を介して、図９に示すように、駆
動端子Ｌ１ａ、Ｌ２ａの交流電圧（駆動信号）が静電容
量結合によるクロストーク電圧として現れる。この場
合、寄生容量Ｃ２４が寄生容量Ｃ１４より大きく、クロ
ストーク電圧も高いので、これらのクロストーク電圧
は、検出端子Ｌ４ａで相殺されずに、それらの差分の電
圧（ＶC24 −ＶC14 ）が残ることになる。この差分の電
圧は、コリオリ力による角速度信号成分に比べて非常に
大きいので、信号処理回路１ｂの入力端子Ｌ３ｂ、Ｌ４
ｂを介して容量・電圧変換回路に入力されて、次段の差
動増幅回路で増幅されると、その出力電圧は電源電圧に
達し、飽和してしまい、同時に角速度信号も歪んでしま
うという欠点があった。
生容量Ｃ１４とＣ２４を介して、図９に示すように、駆
動端子Ｌ１ａ、Ｌ２ａの交流電圧（駆動信号）が静電容
量結合によるクロストーク電圧として現れる。この場
合、寄生容量Ｃ２４が寄生容量Ｃ１４より大きく、クロ
ストーク電圧も高いので、これらのクロストーク電圧
は、検出端子Ｌ４ａで相殺されずに、それらの差分の電
圧（ＶC24 −ＶC14 ）が残ることになる。この差分の電
圧は、コリオリ力による角速度信号成分に比べて非常に
大きいので、信号処理回路１ｂの入力端子Ｌ３ｂ、Ｌ４
ｂを介して容量・電圧変換回路に入力されて、次段の差
動増幅回路で増幅されると、その出力電圧は電源電圧に
達し、飽和してしまい、同時に角速度信号も歪んでしま
うという欠点があった。
【００１４】そこで、本発明は、駆動信号の寄生容量を
介するクロストーク電圧を相殺して、角速度信号のみを
高い増幅率で増幅することができ、角速度センサの感度
（１°／ｓに対する出力電圧）を向上させることのでき
る角速度センサ装置を提供することを目的とする。
介するクロストーク電圧を相殺して、角速度信号のみを
高い増幅率で増幅することができ、角速度センサの感度
（１°／ｓに対する出力電圧）を向上させることのでき
る角速度センサ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、角速度センサの対抗する一対の駆動電極（ｅ１、ｅ
２）および一対の検出電極（ｅ３、ｅ４）から、センシ
ング部の辺部に形成された一対の駆動端子（Ｌ１ａ、Ｌ
２ａ）および検出端子（Ｌ３ａ、Ｌ４ａ）に、それぞれ
駆動用配線パターン（Ｌ１、Ｌ２）および検出用配線パ
ターン（Ｌ３、Ｌ４）が導出され、かつ、検出用配線パ
ターン（Ｌ４）に接続する補償配線パターン（Ｌ５）が
設けられている角速度センサであって、補償配線パター
ン（Ｌ５）と第１の駆動用配線パターン（Ｌ１）との間
の寄生容量をＣ51とし、第１の駆動用配線パターン（Ｌ
１）と第１の検出用配線パターン（Ｌ３）との間の寄生
容量をＣ13とし、第１の検出用配線パターン（Ｌ３）と
第２の駆動用配線パターン（Ｌ２）との間の寄生容量を
Ｃ32とし、第２の駆動用配線パターン（Ｌ２）と第２の
検出用配線パターン（Ｌ４）との間の寄生容量をＣ24と
して、下式が成立するように、前記各配線パターンが配
置されているものである。
は、角速度センサの対抗する一対の駆動電極（ｅ１、ｅ
２）および一対の検出電極（ｅ３、ｅ４）から、センシ
ング部の辺部に形成された一対の駆動端子（Ｌ１ａ、Ｌ
２ａ）および検出端子（Ｌ３ａ、Ｌ４ａ）に、それぞれ
駆動用配線パターン（Ｌ１、Ｌ２）および検出用配線パ
ターン（Ｌ３、Ｌ４）が導出され、かつ、検出用配線パ
ターン（Ｌ４）に接続する補償配線パターン（Ｌ５）が
設けられている角速度センサであって、補償配線パター
ン（Ｌ５）と第１の駆動用配線パターン（Ｌ１）との間
の寄生容量をＣ51とし、第１の駆動用配線パターン（Ｌ
１）と第１の検出用配線パターン（Ｌ３）との間の寄生
容量をＣ13とし、第１の検出用配線パターン（Ｌ３）と
第２の駆動用配線パターン（Ｌ２）との間の寄生容量を
Ｃ32とし、第２の駆動用配線パターン（Ｌ２）と第２の
検出用配線パターン（Ｌ４）との間の寄生容量をＣ24と
して、下式が成立するように、前記各配線パターンが配
置されているものである。
【００１６】Ｃ51・Ｃ32＝Ｃ13・Ｃ24 この発明によれば、駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２、検
出用配線パターンＬ３、Ｌ４および補償配線パターンＬ
５は、配線間の寄生容量Ｃ51、Ｃ13、Ｃ32、Ｃ24、を介
してブリッジ回路を構成している。そして、寄生容量比
Ｃ51／Ｃ13とＣ24／Ｃ32がそれぞれ等しい値になってい
る。これには、Ｃ13＝Ｃ32およびＣ51＝Ｃ24の場合も含
まれ、この場合には、検出端子Ｌ３ａ、Ｌ４ａには、こ
れらの寄生容量を介して逆極性で同振幅の電圧が誘導す
るので、このクロストーク電圧は検出端子Ｌ３ａ、Ｌ４
ａでキャンセルされる。したがって、クロストーク電圧
は容量・電圧変換回路には出力はされない。
出用配線パターンＬ３、Ｌ４および補償配線パターンＬ
５は、配線間の寄生容量Ｃ51、Ｃ13、Ｃ32、Ｃ24、を介
してブリッジ回路を構成している。そして、寄生容量比
Ｃ51／Ｃ13とＣ24／Ｃ32がそれぞれ等しい値になってい
る。これには、Ｃ13＝Ｃ32およびＣ51＝Ｃ24の場合も含
まれ、この場合には、検出端子Ｌ３ａ、Ｌ４ａには、こ
れらの寄生容量を介して逆極性で同振幅の電圧が誘導す
るので、このクロストーク電圧は検出端子Ｌ３ａ、Ｌ４
ａでキャンセルされる。したがって、クロストーク電圧
は容量・電圧変換回路には出力はされない。
【００１７】また、寄生容量Ｃ13≠Ｃ32およびＣ51≠Ｃ
24の場合には、これらの寄生容量を介する逆極性のクロ
ストーク電圧は、検出端子Ｌ３ａ、Ｌ４ａでそれぞれキ
ャンセルされない。したがって、検出端子Ｌ３ａ、Ｌ４
ａには、それぞれ同極性で同電位の差分電圧が残ること
になる。これらの差分電圧は、容量・電圧変換回路を経
て、次段の差動増幅回路に入力されて、差動増幅される
ことにより、キャンセルされる。請求項２に記載の発明
は、角速度センサの対抗する一対の駆動電極（ｅ１、ｅ
２）および一対の検出電極（ｅ３、ｅ４）から、センシ
ング部の同一辺部に形成された一対の駆動端子（Ｌ８
ａ、Ｌ９ａ）および一対の検出端子（Ｌ６ａ、Ｌ７ａ）
に、それぞれ駆動用配線パターン（Ｌ８、Ｌ９）および
検出用配線パターン（Ｌ６、Ｌ７）が導出され、かつ、
検出用配線パターン（Ｌ９）に接続する補償配線パター
ン（Ｌ５ｆ）が設けられている角速度センサであって、
補償配線パターン（Ｌ５ｆ）と第１の検出用配線パター
ン（Ｌ６）との間の寄生容量をＣ56とし、第１の検出用
配線パターン（Ｌ６）と第１の駆動用配線パターン（Ｌ
８）との間の寄生容量をＣ68とし、第１の駆動用配線パ
ターン（Ｌ８）と第２の検出用配線パターン（Ｌ７）と
の間の寄生容量をＣ87とし、第２の検出用配線パターン
（Ｌ７）と第２の駆動用配線パターン（Ｌ９）との間の
寄生容量をＣ79として、下式が成立するように、前記各
配線パターンが配置されているものである。 Ｃ56・Ｃ87＝Ｃ68・Ｃ79 この発明は、角速度センサの駆動電極と検出電極の配置
を、請求項１に記載のものと逆にし、かつ、これらの電
極から導出される駆動用配線パターンおよび検出用配線
パターン並びに駆動端子および検出端子の配置も、請求
項１に記載のものと逆にしたものである。したがって、
補償配線パターンＬ５が外側の検出用配線パターンＬ９
に接続されている。
24の場合には、これらの寄生容量を介する逆極性のクロ
ストーク電圧は、検出端子Ｌ３ａ、Ｌ４ａでそれぞれキ
ャンセルされない。したがって、検出端子Ｌ３ａ、Ｌ４
ａには、それぞれ同極性で同電位の差分電圧が残ること
になる。これらの差分電圧は、容量・電圧変換回路を経
て、次段の差動増幅回路に入力されて、差動増幅される
ことにより、キャンセルされる。請求項２に記載の発明
は、角速度センサの対抗する一対の駆動電極（ｅ１、ｅ
２）および一対の検出電極（ｅ３、ｅ４）から、センシ
ング部の同一辺部に形成された一対の駆動端子（Ｌ８
ａ、Ｌ９ａ）および一対の検出端子（Ｌ６ａ、Ｌ７ａ）
に、それぞれ駆動用配線パターン（Ｌ８、Ｌ９）および
検出用配線パターン（Ｌ６、Ｌ７）が導出され、かつ、
検出用配線パターン（Ｌ９）に接続する補償配線パター
ン（Ｌ５ｆ）が設けられている角速度センサであって、
補償配線パターン（Ｌ５ｆ）と第１の検出用配線パター
ン（Ｌ６）との間の寄生容量をＣ56とし、第１の検出用
配線パターン（Ｌ６）と第１の駆動用配線パターン（Ｌ
８）との間の寄生容量をＣ68とし、第１の駆動用配線パ
ターン（Ｌ８）と第２の検出用配線パターン（Ｌ７）と
の間の寄生容量をＣ87とし、第２の検出用配線パターン
（Ｌ７）と第２の駆動用配線パターン（Ｌ９）との間の
寄生容量をＣ79として、下式が成立するように、前記各
配線パターンが配置されているものである。 Ｃ56・Ｃ87＝Ｃ68・Ｃ79 この発明は、角速度センサの駆動電極と検出電極の配置
を、請求項１に記載のものと逆にし、かつ、これらの電
極から導出される駆動用配線パターンおよび検出用配線
パターン並びに駆動端子および検出端子の配置も、請求
項１に記載のものと逆にしたものである。したがって、
補償配線パターンＬ５が外側の検出用配線パターンＬ９
に接続されている。
【００１８】この配線パターンの配置においても、請求
項１に記載の発明と同様に、ブリッジ回路の平衡条件を
成立させることにより、一対の検出端子Ｌ６ａ、Ｌ７ａ
に現れる同電位かつ同振幅の出力信号の差動増幅によ
り、駆動端子Ｌ８ａ（駆動用配線パターンＬ８）、駆動
端子Ｌ９ａ（駆動用配線パターンＬ９）から寄生容量を
介して静電誘導する駆動信号のクロストーク電圧をキャ
ンセルすることができる。
項１に記載の発明と同様に、ブリッジ回路の平衡条件を
成立させることにより、一対の検出端子Ｌ６ａ、Ｌ７ａ
に現れる同電位かつ同振幅の出力信号の差動増幅によ
り、駆動端子Ｌ８ａ（駆動用配線パターンＬ８）、駆動
端子Ｌ９ａ（駆動用配線パターンＬ９）から寄生容量を
介して静電誘導する駆動信号のクロストーク電圧をキャ
ンセルすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
図１を参照して説明する。本発明は、従来の角速度セン
サ装置の改良に関するものなので、図４〜図８において
説明した事項を援用することにして、同一部分には同一
番号を付して、その説明を省略する。図１において、Ｌ
５は補償配線パターンで、その一端が検出電極ｅ４と検
出用配線パターンＬ４に接続されて中途で屈曲し、その
他端は駆動端子Ｌ１ａに隣接して、それと同じ辺部に形
成された補償端子Ｌ５ａに接続されている。
図１を参照して説明する。本発明は、従来の角速度セン
サ装置の改良に関するものなので、図４〜図８において
説明した事項を援用することにして、同一部分には同一
番号を付して、その説明を省略する。図１において、Ｌ
５は補償配線パターンで、その一端が検出電極ｅ４と検
出用配線パターンＬ４に接続されて中途で屈曲し、その
他端は駆動端子Ｌ１ａに隣接して、それと同じ辺部に形
成された補償端子Ｌ５ａに接続されている。
【００２０】一つの検出用配線パターンＬ３は、一対の
駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２の線対称の位置にある。
また、もう一つの検出用配線パターンＬ４および補償配
線パターンＬ５は、駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２を囲
うように配置されており、一つの検出用配線パターンＬ
３に対し、線対称の配置関係にある。したがって、もう
一つの検出用配線パターンＬ４および補償配線パターン
Ｌ５と一対の駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２は、線対称
の対称線を同一した配置関係にある。
駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２の線対称の位置にある。
また、もう一つの検出用配線パターンＬ４および補償配
線パターンＬ５は、駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２を囲
うように配置されており、一つの検出用配線パターンＬ
３に対し、線対称の配置関係にある。したがって、もう
一つの検出用配線パターンＬ４および補償配線パターン
Ｌ５と一対の駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２は、線対称
の対称線を同一した配置関係にある。
【００２１】よって、検出端子Ｌ４ａと駆動端子Ｌ２ａ
との間の寄生容量Ｃ２４は、駆動端子Ｌ１ａと補償端子
Ｌ５ａとの間の寄生容量Ｃ５１と等しくなる。したがっ
て、寄生容量Ｃ１３＝Ｃ３２およびＣ５１＝Ｃ２４の関
係が成立し、図８において、寄生容量Ｃ１３、Ｃ３２を
介する逆極性のクロストーク電圧、即ち駆動信号のクロ
ストーク電圧の絶対値は等しくなり、検出端子Ｌ３ａに
おいて相殺されて０Ｖとなる。また、図１０において、
寄生容量Ｃ５１、Ｃ２４を介する逆極性のクロストーク
電圧の絶対値も等しくなり、検出端子Ｌ４ａにおいて相
殺されて０Ｖとなる。
との間の寄生容量Ｃ２４は、駆動端子Ｌ１ａと補償端子
Ｌ５ａとの間の寄生容量Ｃ５１と等しくなる。したがっ
て、寄生容量Ｃ１３＝Ｃ３２およびＣ５１＝Ｃ２４の関
係が成立し、図８において、寄生容量Ｃ１３、Ｃ３２を
介する逆極性のクロストーク電圧、即ち駆動信号のクロ
ストーク電圧の絶対値は等しくなり、検出端子Ｌ３ａに
おいて相殺されて０Ｖとなる。また、図１０において、
寄生容量Ｃ５１、Ｃ２４を介する逆極性のクロストーク
電圧の絶対値も等しくなり、検出端子Ｌ４ａにおいて相
殺されて０Ｖとなる。
【００２２】したがって、後段において、一対の検出端
子Ｌ３ａ、Ｌ４ａの出力信号の差動増幅を取るまでもな
く、前記寄生容量を等しくすることにより、クロストー
ク電圧をキャンセルすることができる。
子Ｌ３ａ、Ｌ４ａの出力信号の差動増幅を取るまでもな
く、前記寄生容量を等しくすることにより、クロストー
ク電圧をキャンセルすることができる。
【００２３】上記においては、寄生容量Ｃ１３＝Ｃ３２
およびＣ51＝Ｃ２４が成立する場合の一例について説明
したが、図１１に示すように、寄生容量Ｃ51≠Ｃ24およ
びＣ13≠Ｃ32の場合であっても、これらの寄生容量は、
図２に示すように、駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２およ
び検出用配線パターンＬ３、Ｌ４、補償配線パターンＬ
５に接続されて、ブリッジ回路を構成している。したが
って、このブリッジ回路の平衡条件、即ち、Ｃ51・Ｃ32
＝Ｃ13・Ｃ24が一般的に成立すれば、一対の検出端子Ｌ
３ａとＬ４ａにおいてクロストーク電圧は同相同大とな
るので、後段の差動増幅回路を通すことにより、これら
のクロストーク電圧を相殺することができる。
およびＣ51＝Ｃ２４が成立する場合の一例について説明
したが、図１１に示すように、寄生容量Ｃ51≠Ｃ24およ
びＣ13≠Ｃ32の場合であっても、これらの寄生容量は、
図２に示すように、駆動用配線パターンＬ１、Ｌ２およ
び検出用配線パターンＬ３、Ｌ４、補償配線パターンＬ
５に接続されて、ブリッジ回路を構成している。したが
って、このブリッジ回路の平衡条件、即ち、Ｃ51・Ｃ32
＝Ｃ13・Ｃ24が一般的に成立すれば、一対の検出端子Ｌ
３ａとＬ４ａにおいてクロストーク電圧は同相同大とな
るので、後段の差動増幅回路を通すことにより、これら
のクロストーク電圧を相殺することができる。
【００２４】なお、上記実施例においては、補償配線パ
ターンＬ５および補償端子Ｌ５ａは、検出用配線パター
ンＬ４および検出端子Ｌ４ａと線対称の形状に形成した
が、寄生容量Ｃ51を形成するダミー電極の機能を有する
ので、Ｃ51・Ｃ32＝Ｃ13・Ｃ24の条件が得られれば、ど
のような形状でもよい。
ターンＬ５および補償端子Ｌ５ａは、検出用配線パター
ンＬ４および検出端子Ｌ４ａと線対称の形状に形成した
が、寄生容量Ｃ51を形成するダミー電極の機能を有する
ので、Ｃ51・Ｃ32＝Ｃ13・Ｃ24の条件が得られれば、ど
のような形状でもよい。
【００２５】つぎに、他の実施例について図３を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２６】上記実施例においては、信号処理回路部１
ｂに近接するセンシング部１ａの一つの辺に対し、平行
する方向に角速度センサ１ｃの一対の駆動電極ｅ１、ｅ
２を設け、また直交する方向に一対の検出電極ｅ３、ｅ
４を設けている。
ｂに近接するセンシング部１ａの一つの辺に対し、平行
する方向に角速度センサ１ｃの一対の駆動電極ｅ１、ｅ
２を設け、また直交する方向に一対の検出電極ｅ３、ｅ
４を設けている。
【００２７】これらの一対の駆動電極ｅ１、ｅ２および
一対の検出電極ｅ３、ｅ４の配置方向を、図３に示すよ
うに、それぞれ入れ替えて、例えば、反時計方向に９０
゜回転させてもよい。この場合、駆動電極ｅ１から駆動
用配線パターンＬ８が駆動端子Ｌ８ａに導出され、駆動
電極ｅ２から駆動用配線パターンＬ９と補償配線パター
ンＬ５ｆとがそれぞれ駆動端子Ｌ９ａと補償端子Ｌ５ｇ
とに導出され、検出電極ｅ３から検出用配線パターンＬ
７が検出端子Ｌ７ａに導出され、検出電極ｅ４から検出
用配線パターンＬ６が検出端子Ｌ６ａに導出されてい
る。
一対の検出電極ｅ３、ｅ４の配置方向を、図３に示すよ
うに、それぞれ入れ替えて、例えば、反時計方向に９０
゜回転させてもよい。この場合、駆動電極ｅ１から駆動
用配線パターンＬ８が駆動端子Ｌ８ａに導出され、駆動
電極ｅ２から駆動用配線パターンＬ９と補償配線パター
ンＬ５ｆとがそれぞれ駆動端子Ｌ９ａと補償端子Ｌ５ｇ
とに導出され、検出電極ｅ３から検出用配線パターンＬ
７が検出端子Ｌ７ａに導出され、検出電極ｅ４から検出
用配線パターンＬ６が検出端子Ｌ６ａに導出されてい
る。
【００２８】そして、補償配線パターンＬ５ｆ（補償端
子Ｌ５ｇ）と駆動用配線パターンＬ６（検出端子Ｌ６
ａ）との間の寄生容量をＣ56とし、検出用配線パターン
Ｌ６（検出端子Ｌ６ａ）と駆動用配線パターンＬ８（駆
動端子Ｌ８ａ）との間の寄生容量をＣ68とし、駆動用配
線パターンＬ８（駆動端子Ｌ８ａ）と検出用配線パター
ンＬ７（検出端子Ｌ７ａ）との間の寄生容量をＣ87と
し、検出用配線パターンＬ７（検出端子Ｌ７ａ）と駆動
用配線パターンＬ９（駆動端子Ｌ９ａ）との間の寄生容
量をＣ79として、下式が成立するように、前記各配線パ
ターンが配置されている。 Ｃ56・Ｃ87＝Ｃ68・Ｃ79
子Ｌ５ｇ）と駆動用配線パターンＬ６（検出端子Ｌ６
ａ）との間の寄生容量をＣ56とし、検出用配線パターン
Ｌ６（検出端子Ｌ６ａ）と駆動用配線パターンＬ８（駆
動端子Ｌ８ａ）との間の寄生容量をＣ68とし、駆動用配
線パターンＬ８（駆動端子Ｌ８ａ）と検出用配線パター
ンＬ７（検出端子Ｌ７ａ）との間の寄生容量をＣ87と
し、検出用配線パターンＬ７（検出端子Ｌ７ａ）と駆動
用配線パターンＬ９（駆動端子Ｌ９ａ）との間の寄生容
量をＣ79として、下式が成立するように、前記各配線パ
ターンが配置されている。 Ｃ56・Ｃ87＝Ｃ68・Ｃ79
【００２９】
【発明の効果】請求項１に記載の発明は、一つの検出用
配線パターンに補償配線パターンを接続して、一つの駆
動用配線パターンと一つの検出用配線パターンおよび補
償配線パターンとの間に形成される２つの寄生容量の比
と、他の駆動用配線パターンと一対の検出用配線パター
ンとの間に形成される２つの寄生容量の比と、を等しく
し、かつ、寄生容量を介して一対の検出端子に現れるク
ロストーク電圧を等しくして、後段の差動増幅回路を通
すことにより、または通さずに、クロストーク電圧をキ
ャンセルすることができる。これにより、角速度信号の
みを高い増幅率で増幅することができ、角速度センサの
感度を向上することができる。
配線パターンに補償配線パターンを接続して、一つの駆
動用配線パターンと一つの検出用配線パターンおよび補
償配線パターンとの間に形成される２つの寄生容量の比
と、他の駆動用配線パターンと一対の検出用配線パター
ンとの間に形成される２つの寄生容量の比と、を等しく
し、かつ、寄生容量を介して一対の検出端子に現れるク
ロストーク電圧を等しくして、後段の差動増幅回路を通
すことにより、または通さずに、クロストーク電圧をキ
ャンセルすることができる。これにより、角速度信号の
みを高い増幅率で増幅することができ、角速度センサの
感度を向上することができる。
【００３０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明における補償配線パターンの配置はそのままにし
て、一対の駆動用配線パターンと一対の検出用配線パタ
ーンの配置を入れ替えたものである。この場合において
も、角速度センサの作用、機能および効果は、請求項１
に記載の発明と同様となる。
の発明における補償配線パターンの配置はそのままにし
て、一対の駆動用配線パターンと一対の検出用配線パタ
ーンの配置を入れ替えたものである。この場合において
も、角速度センサの作用、機能および効果は、請求項１
に記載の発明と同様となる。
【図１】 本発明の角速度センサ装置の一実施例の平面
形態図
形態図
【図２】 図１に示す角速度センサ装置のセンシング部
の配線パターン間の寄生容量により形成されるブリッジ
回路の説明図
の配線パターン間の寄生容量により形成されるブリッジ
回路の説明図
【図３】 本発明の角速度センサ装置の他の実施例にお
けるセンシング部の配線パターン間の寄生容量により形
成されるブリッジ回路の説明図
けるセンシング部の配線パターン間の寄生容量により形
成されるブリッジ回路の説明図
【図４】 従来の角速度センサ装置の平面形態図
【図５】 図１および図４に示す角速度センサの拡大平
面図
面図
【図６】 図５のＸ−Ｘ線断面形態図
【図７】 駆動電圧の位相説明図
【図８】 一つの検出端子における寄生容量を介するク
ロストーク電圧の説明図
ロストーク電圧の説明図
【図９】 他の検出端子における寄生容量を介するクロ
ストーク電圧の説明図
ストーク電圧の説明図
【図１０】 同じく、他の検出端子における寄生容量を
介するクロストーク電圧の説明図
介するクロストーク電圧の説明図
【図１１】 一対の検出端子における寄生容量を介する
クロストーク電圧の説明図
クロストーク電圧の説明図
１ ＳＯＩ基板 １ａ センシング部 １ｂ 信号処理回路部 １ｃ 角速度センサ ２ 振動体 ２ａ Ｌ字型の支持梁 ２ｂ〜２ｅ 可動電極 ３ アンカー電極 ｅ１、ｅ２ 駆動電極 ｅ３、ｅ４ 検出電極 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ８、Ｌ９ 駆動用配線パターン Ｌ３、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７ 検出用配線パターン Ｌ５、Ｌ５ｆ 保障配線パターン Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、Ｌ８ａ、Ｌ９ａ 駆動端子 Ｌ３ａ、Ｌ４ａ、Ｌ６ａ、Ｌ７ａ 検出端子 Ｌ５ａ、Ｌ５ｇ 補償端子 １０ 角速度センサ装置
Claims (2)
- 【請求項１】 角速度センサの対抗する一対の駆動電極
（ｅ１、ｅ２）および一対の検出電極（ｅ３、ｅ４）か
ら、センシング部の辺部に形成された一対の駆動端子
（Ｌ１ａ、Ｌ２ａ）および検出端子（Ｌ３ａ、Ｌ４ａ）
に、それぞれ駆動用配線パターン（Ｌ１、Ｌ２）および
検出用配線パターン（Ｌ３、Ｌ４）が導出され、かつ、
検出用配線パターン（Ｌ４）に接続する補償配線パター
ン（Ｌ５）が設けられている角速度センサであって、 補償配線パターン（Ｌ５）と第１の駆動用配線パターン
（Ｌ１）との間の寄生容量をＣ51とし、第１の駆動用配
線パターン（Ｌ１）と第１の検出用配線パターン（Ｌ
３）との間の寄生容量をＣ13とし、第１の検出用配線パ
ターン（Ｌ３）と第２の駆動用配線パターン（Ｌ２）と
の間の寄生容量をＣ32とし、第２の駆動用配線パターン
（Ｌ２）と第２の検出用配線パターン（Ｌ４）との間の
寄生容量をＣ24として、下式が成立するように、前記各
配線パターンが配置されている角速度センサ装置。 Ｃ51・Ｃ32＝Ｃ13・Ｃ24 - 【請求項２】 角速度センサの対抗する一対の駆動電極
（ｅ１、ｅ２）および一対の検出電極（ｅ３、ｅ４）か
ら、センシング部の同一辺部に形成された一対の駆動端
子（Ｌ８ａ、Ｌ９ａ）および一対の検出端子（Ｌ６ａ、
Ｌ７ａ）に、それぞれ駆動用配線パターン（Ｌ８、Ｌ
９）および検出用配線パターン（Ｌ６、Ｌ７）が導出さ
れ、かつ、検出用配線パターン（Ｌ９）に接続する補償
配線パターン（Ｌ５ｆ）が設けられている角速度センサ
であって、 補償配線パターン（Ｌ５ｆ）と第１の検出用配線パター
ン（Ｌ６）との間の寄生容量をＣ56とし、第１の検出用
配線パターン（Ｌ６）と第１の駆動用配線パターン（Ｌ
８）との間の寄生容量をＣ68とし、第１の駆動用配線パ
ターン（Ｌ８）と第２の検出用配線パターン（Ｌ７）と
の間の寄生容量をＣ87とし、第２の検出用配線パターン
（Ｌ７）と第２の駆動用配線パターン（Ｌ９）との間の
寄生容量をＣ79として、下式が成立するように、前記各
配線パターンが配置されている角速度センサ装置。 Ｃ56・Ｃ87＝Ｃ68・Ｃ79
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106097A JP3489390B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 角速度センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106097A JP3489390B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 角速度センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300475A true JPH10300475A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3489390B2 JP3489390B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=14551395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11106097A Expired - Lifetime JP3489390B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 角速度センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3489390B2 (ja) |
Cited By (13)
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| GB2367132A (en) * | 2000-05-22 | 2002-03-27 | Toyota Motor Co Ltd | Sensing device having a vibrator supported on a substrate with a number of electrode pairs and a number of conductors provided on the substrate |
| JP2002162228A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Denso Corp | 角速度センサ |
| JP2002267450A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Denso Corp | 角速度センサ |
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-
1997
- 1997-04-28 JP JP11106097A patent/JP3489390B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JP3489390B2 (ja) | 2004-01-19 |
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