KR101502689B1 - 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101502689B1
KR101502689B1 KR1020130085610A KR20130085610A KR101502689B1 KR 101502689 B1 KR101502689 B1 KR 101502689B1 KR 1020130085610 A KR1020130085610 A KR 1020130085610A KR 20130085610 A KR20130085610 A KR 20130085610A KR 101502689 B1 KR101502689 B1 KR 101502689B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
signals
sensing
driving
module
Prior art date
Application number
KR1020130085610A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150010493A (ko
Inventor
김성태
최영길
나준경
표승철
김창현
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020130085610A priority Critical patent/KR101502689B1/ko
Priority to US14/334,594 priority patent/US9464897B2/en
Publication of KR20150010493A publication Critical patent/KR20150010493A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101502689B1 publication Critical patent/KR101502689B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치는 자이로 센서로부터 제 1 및 2 구동변위 신호를 입력받고, 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 이용하여, 제 1 및 2 클럭신호를 생성한 후, 상기 제 2 클럭신호(CLK_2)를 이용해 형성된 구동신호를 상기 자이로 센서에 인가하는 구동변위신호 처리부, 상기 자이로 센서로부터 제 1 및 2 센싱신호를 입력받고, 가변저항를 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호와 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 결합된 제 1 및 2 센싱신호를 생성한 후, 상기 제 1 및 2 센싱신호로부터 자이로신호를 검출하는 센싱신호 처리부 및 상기 제 1 및 2 센싱신호로부터 타축구동에 의한 신호의 존재여부를 판단하며, 상기 타축구동에 의한 신호가 존재하는 경우에는 디지털 보정을 통해 상기 가변저항을 제어하여, 상기 타축구동에 의한 신호의 크기를 최소화하는 자동타축구동신호 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법{Apparatus and Method for driving gyro sensor}
본 발명은 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 개발되고 있는 모바일 기기에는 외부로부터 인가되는 관성 입력을 이용한 자이로 센서(가속도센서, 각속도(자이로) 센서 또는 지자기 센서등)들이 탑재되어 출시되는 것이 일반적이며, 이와 같이 다양한 자이로 센서 중에서 자이로 센서는 물체의 회전력이 인가되는 양을 검출하여 해당 각속도를 측정할 수 있는 센서이다. 각속도는 코리올리 힘 "F = 2mΩV"에 의해서 구해질 수 있으며 여기서 m은 센서 Mass의 질량이고, Ω는 측정하고자 하는 각속도이며 V는 센서 Mass의 운동 속도이다.
그리고, 자이로 센서는 항공기, 로켓 , 로봇등의 자세제어 및 카메라, 쌍원경등의 손떨림 보정등에 많이 사용되고 있으며, 최근에는 스마트 폰에도 장착되어 활용되고 있는바, 상기와 같은 기능을 원활히 수행하기 위해선 자이로 센서의 신호대 잡음비(SNR)이 높아야 한다.
따라서, 자이로 센서의 신호대 잡음비(SNR)을 높이기 위해선, 자이로 센서 의 출력신호가 커야 하며, 상기 출력신호를 제어하는 자이로 센서)의 제어회로에 관련된 노이즈가 작아야 하는바, 종래에는 하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌과 같이, 상기 제어회로와 관련하여 타축구동신호 (Quadrat ure signal, 자이로 센서를 제작하는 과정에서 발생된 구성부분의 Mismatch 에 의한 신호) 와 동기검파클럭의 Jitter(위상잡음)가 결합하여 발생하는 노이즈로 인해 자이로 센서에 있어 높은 신호대 잡음비(SNR)을 확보할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 이상적으로는 타축구동신호 (Quadrature signal)는 동기검파 회로 (Demoudultor)를 통해 상당부분 제거될 수 있으나, 상기 제어회로의 PVT 변화나 자이로 센서의 열화현상으로 인해 상기 타축구동신호(Quadrature signal)에 의한 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.
2009-508129JP
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자이로 센서의 출력신호에 대한 잡음비(SNR)을 확보하기 위해, 자동타축구동신호 제어부의 디지털 PID 제어를 통해 가변저항모듈의 가변저항값을 조절하여, 타축구동신호를 최소화할 수 있는 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법을 위한 것이다.
본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치는 자이로 센서로부터 제 1 및 2 구동변위 신호를 입력받고, 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 이용하여, 제 1 및 2 클럭신호를 생성한 후, 상기 제 2 클럭신호를 이용해 형성된 구동신호를 상기 자이로 센서에 인가하는 구동변위신호 처리부, 상기 자이로 센서로부터 제 1 및 2 센싱신호를 입력받고, 상기 제 1 및 2 센싱신호에 포함된 타축구동에 의한 신호가 감소하도록, 가변저항를 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호와 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 결합된 제 3 및 4 센싱신호를 생성한 후, 상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 자이로신호를 검출하는 센싱신호 처리부, 상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 타축구동에 의한 신호의 존재여부를 판단하며, 상기 타축구동에 의한 신호가 존재하는 경우에는 디지털 보정을 통해 상기 가변저항을 제어하여, 상기 타축구동에 의한 신호의 크기를 최소화하는 자동타축구동신호 제어부를 포함한다.
또한, 상기 구동변위신호 처리부는 비교기(Comparator)를 통해, 상기 제 1 구동변위신호에 위상동기화된 상기 제 1 클럭신호 와 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 상기 제 2 클럭신호를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타축구동에 의한 신호는 제 1 타축구동신호 와 제 2 타축구동신호를 포함하며, 상기 제 1 타축구동신호는 180°의 위상차를 갖는 상기 제 2 구동변위신호와 결합되며, 상기 제 2 타축구동신호는 180°의 위상차를 갖는 상기 제 1 구동변위신호와 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동변위신호 처리부와 센싱신호 처리부의 사이에 구비되며, 상기 가변저항을 통해 결합되는 상기 구동변위신호 와 상기 타축구동에 의한 신호가 180°의 위상차를 갖도록 제어하는 부호선택모듈를 더 포함한다.
또한, 상기 자동타축구동 제어부는 상기 타축구동에 의한 신호가 존재하는 경우에 비례적분제어(PID 제어)를 통해, 상기 가변저항값을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동변위신호 처리부는 상기 자이로 센서로부터 출력된 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 전압신호형태로 변환한 후, 증폭하여 출력하는 제 1 차지엠프, 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 이용하여, 비교기(Comparator)를 통해, 상기 제 1 구동변위신호에 위상동기화된 상기 제 1 클럭신호를 출력하는 제 1 클럭발생모듈, 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트하는 위상변환모듈, 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 신호와 기설정된 기준전압 을 이용하여, 비교기(Comparator)를 통해 상기 제 2 클럭신호를 생성하는 제 2 클럭발생모듈, 상기 자이로 센서가 인가될 구동신호에 대한 진폭(전압)을 결정하는 제 1 신호변환모듈 및 상기 제 2 클럭신호 와 상기 구동신호에 대한 진폭(전압)을 이용하여, 상기 자이로 센서에 인가할 구동신호를 생성하는 구동신호 발생모듈을 포함한다.
또한, 상기 제 1 클럭발생모듈은 상기 제 1 구동변위신호가 비반전 단자에 입력되며, 상기 제 2 구동변위신호가 반전단자에 입력되는 비교기(Comparator)이며, 상기 제 2 클럭발생모듈은 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 신호가 비반전 단자에 입력되며, 기설정된 기준전압이 반전단자에 입력되는 비교기(Comparator)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱신호처리부는 상기 자이로 센서로부터 출력된 상기 제 1 및 2 센싱신호를 전압신호형태로 변환한 후, 증폭하여 출력하는 제 1 차지엠프, 가변저항회로를 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호에 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 결합된 제 3 및 4 센싱신호를 출력하는 가변저항모듈, 상기 제 3 및 4 센싱신호 와 상기 제 2 클럭신호를 각각 결합(mixer)하여, 일정한 직류값(DC)형태의 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 복조과정을 수행하는 제 2 동기검파모듈 및 상기 제 1 및 2 자이로 신호를 디지털값으로 변환하는 제 3 신호변환모듈을 포함한다.
또한, 상기 자동 타축구동신호 제어부는 상기 제 3 및 4 센싱신호 와 상기 제 1 클럭신호를 각각 결합하여, 제 1 및 2 타축구동보상신호를 검출하는 복조과정을 수행하는 제 1 동기검파모듈, 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호를 디지털값으로 변환하는 제 3 신호변환모듈 및 상기 디지털값을 기설정된 목표치와 비교한 후, 목표치에 도달하지 못한 경우에는 PID 제어를 통해 상기 가변저항회로의 가변저항값을 조절하는 타축구동 제어모듈을 포함한다.
또한, 상기 제 2 동기검파모듈은 상기 제 1 및 2 자이로 신호에 포함된 노이즈를 필터링하는 제 1 필터모듈을 포함한다.
또한, 상기 제 1 동기검파모듈은 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호에 포함된 노이즈를 필터링하는 제 2 필터모듈을 포함한다.
또한, 상기 가변저항모듈은 제 1 가변저항과 병렬로 연결된 제 1 저항을 포함하며, 제 1 가변저항에 흐르는 상기 제 1 구동변위신호에 의한 전류 와 상기 제 1 저항에 흐르는 상기 제 2 센싱신호에 의한 전류가 결합된 상기 제 3 센싱신호에 의한 전류를 출력하는 제 1 가변저항회로, 제 2 가변저항 과 병렬로 연결된 제 2 저항을 포함하며, 제 2 가변저항에 흐르는 상기 제 2 구동변위신호에 의한 전류 와 상기 제 2 저항에 흐르는 상기 제 1 센싱신호에 의한 전류가 결합된 상기 제 4 센싱신호에 의한 전류를 출력하는 제 2 가변저항회로 및 상기 제 1 및 2 가변저항회로의 사이에 구비되어, 상기 제 1 가변저항회로의 i노드 와 상기 제 2 가변저항회로의 k노드에 같은 전압이 유지되도록 하는 전압유지회로를 포함한다.
본 발명에 따른 자이로 센서 구동장치의 제어방법은 자이로 센서로부터 제 1 및 2 구동변위 신호를 입력받고, 상기 구동변위 신호를 이용하여 제 1 및 2 클럭신호를 생성하는 단계, 상기 자이로 센서로부터 제 1 및 2 센싱신호를 입력받고, 가변저항을 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호 와 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 결합하여 제 3 및 4 센싱신호를 형성하는 단계, 상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 타축구동에 의한 신호의 존재여부를 판단하며, 상기 타축구동에 의한 신호가 존재하는 경우에는 상기 타축구동에 의한 신호를 기설정된 목표치와 비교하여, 디지털 보정을 통해 상기 가변저항값을 제어하는 단계 및 상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 및 2 클럭신호 형성단계는 비교기(Comparator)를 통해, 상기 제 1 구동변위신호에 위상동기화된 상기 제 1 클럭신호를 형성하는 단계, 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트하는 단계 및 비교기(Comparator)를 통해, 상기 위상을 시프트한 신호와 기설정된 기준전압을 이용하여 상기 제 2 클럭신호를 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 3 및 4 센싱신호를 형성하는 단계는 제 1 가변저항회로를 통해, 상기 제 1 구동변위신호 와 상기 제 2 센싱신호를 결합하여, 상기 제 3 센싱신호를 형성하는 단계 및 제 2 가변저항회로를 통해, 상기 제 2 구동변위신호 와 상기 제 1 센싱신호를 결합하여, 상기 제 4 센싱신호를 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 타축구동에 의한 신호의 존재여부를 판단하여, 가변저항값을 제어하는 단계는 상기 제 3 및 4 센싱신호 와 상기 제 1 클럭신호를 결합(mixer)하여, 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호를 검출하는 단계, 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호를 디지털 값으로 변환하는 단계, 상기 디지털값을 기설정된 목표치와 비교하는 단계 및 상기 디지털값이 상기 목표치 보다 큰 경우에는 비례적분제어(PID 제어)를 이용한 디지털 보정을 통해 상기 가변저항값을 조절하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 단계는 상기 제 3 및 4 센싱신호에 상기 제 2 클럭신호를 각각 결합하여, 일정한 직류값 형태의 상기 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 단계 및 상기 제 1 및 2 자이로 신호를 디지털 값으로 변환하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 자이로 센서의 출력신호를 처리하는 제어회로에 있어서, 가변저항모듈을 통해, 타축구동신호를 포함하는 센싱신호에 구동변위신호를 결합하여, 상기 타축구동신호의 진폭을 줄임으로써, 제 2 동기검파모듈에서 발생할 수 있는 타축구동신호와 제 2 클럭신호(CLK_2)의 jitter 간에 발생할 수 있는 노이즈 발생을 최소화할 수 있으며, 이를 통해, 자이로 센서의 출력신호에 대한 잡음비(SNR)를 확보할 수 있다.
또한, 자동타축구동 제어부를 통해, 자이로 센서로부터 출력되는 센싱회로에 타축구동신호가 포함되었는지 여부를 제 1 동기검파모듈등을 통해 실시간으로 모니터링하여, 타축구동신호가 존재하는 경우에는 비례적분제어(PID제어)를 통한 디지털 보정을 실시하여, 가변저항모듈의 가변저항값을 제어함으로써, 상기 제어회로의 PVT 변화나 자이로 센서의 열화현상으로 인해 상기 타축구동신호에 의한 노이즈의 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 자동타축구동 제어부를 통한 타축구동신호의 디지털 PID 제어를 통해, 자이로 센서의 제어회로 앞단에 구비된 가변저항모듈에서 타축구동신호를 최소화 할 수 있는바, 이를 통해, 상기 제어회로에 앞단에 구비된 제 2 차지엠프의 증폭 이득을 크게함으로써, 상기 제어회로 전체의 노이즈 발생을 최소화할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치를 나타낸 블록도이다.
도 2a 와 2b는 본 발명에 따른 가변저항모듈의 블록도 및 회로구성을 나타낸 도면이다.
도 2c 와 2d는 제 1 및 2 가변저항회로에서의 타축구동신호와 구동변위신호의 결합관계를 나타낸 도면이다.
도 3 과 4는 본 발명에 따른 자동타축구동신호 제어부에서의 제 1 및 2 타축구동보상신호의 검출과정을 나타낸 도면이다.
도 5 와 6은 본 발명에 따른 센싱신호 처리부에서의 타축구동보상신호 와 자이로 신호의 처리과정을 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치에 대한 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 구동변위신호, 센싱신호, 타축구동신호 및 자이로 신호는 전압 또는 전류의 형태로 표현될 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 자이로 센서(400)의 구동장치를 나타낸 블록도이며, 도 2a 와 2b는 본 발명에 따른 가변저항모듈(320)의 블록도 및 회로구성을 나타낸 도면이고, 도 7 은 본 발명에 따른 자이로 센서(400)의 구동장치에 대한 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서(400)의 구동장치는 자이로 센서(400), 구동변위신호 처리부(100), 센싱신호 처리부(300) 및 자동타축구동신호 제어부(200)를 포함한다.
자이로 센서(400)()는 구동매스(미도시)를 포함하여, 공간상에 위치한 3개의 축 방향의 각속도를 검출할 수 있는 센서이고, 구동변위신호 처리부(100)로부터 인가된 구동신호(펄스파)는 상기 구동매스(미도시)을 진동시키고, 상기 진동에 의해, 구동변위 신호(사인파)를 출력한다. 여기에서, 구동변위 신호는 상호 180°위상차가 나는 제 1 및 2 구동변위 신호로 구성된다.
구동변위신호 처리부(100)는 자이로 센서(400)로부터 상기 제 1 및 2 구동변위 신호를 입력받고, 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 이용하여, 제 1 및 2 클럭신호를 생성한 후, 상기 제 2 클럭신호(CLK_2)를 이용해 형성된 구동신호를 상기 자이로 센서(400)에 인가하며, 제 1 차지엠프(110), 제 1 클럭발생모듈(120), 위상변환부(130), 제 2 클럭발생모듈(140), 구동신호 발생모듈(150) 및 제 1 신호변환모듈(160)을 포함한다.
제 1 차지엠프(110)는 자이로 센서(400)로부터 제 1 및 2 구동변위 전극(미도시)에서 발생한 전하량의 변화를 전압신호 형태로 변환한 후 , 증폭하여 제 1 및 2 구동변위 신호를 출력한다.
제 1 클럭발생모듈(120)은 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 이용하여, 비교기(Comparator)를 통해, 상기 제 1 구동변위신호에 위상동기화된 상기 제 1 클럭신호(CLK_1)를 출력한다. 즉, 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 비교기(Comparator)의 비반전 과 반전단자에 각각 입력되며, 상기 제 1 및 2 구동변위신호의 비교를 통해, 제 1 클럭신호(CLK_1)를 출력한다(S100).
제 2 클럭발생모듈(140)은 위상변환부(130)를 통해 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 신호와 기설정된 기준전압(VCM) 을 이용하여, 비교기(Comparator)를 통해 상기 제 2 클럭신호(CLK_2)를 생성한다. 즉, 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 신호 및 기설정된 기준전압(VCM)이 비교기(Comparator)의 비반전 단자 과 반전단자에 각각 입력되며, 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 신호 및 기설정된 기준전압(VCM)의 비교를 통해, 제 2 클럭신호(CLK_2)를 출력한다(S100).
구동신호 발생모듈(150)은 제 2 클럭발생모듈(140)로부터 출력된 상기 제 2 클럭신호(CLK_2) 와 제 1 신호변환모듈(160)로부터 출력된 자이로 센서(400)를 안정하게 구동시킬 수 있는 구동신호에 대한 진폭(전압)을 이용하여, 자이로 센서(400)에 인가할 구동신호를 생성한다. 여기에서, 상기 구동신호는 펄스파의 형태일 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 제 1 신호변환모듈은 D/A(Digital analog) 컨버터일 수 있다.
센싱신호 처리부(300)는 자이로 센서(400)로부터 제 1 및 2 센싱신호를 입력받고, 가변저항를 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호와 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 결합된 제 3 및 4 센싱신호를 생성한 후, 상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 제 1 및 2 자이로신호를 검출하며, 제 2 차지엠프(310), 가변저항 모듈, 제 2 동기검파모듈(330), 제 1 필터모듈(220) 및 타축구동제어모듈(240)을 포함한다.
여기에서, 제 1 및 2 센싱신호는 제 1 및 2 자이로 신호 와 제 1 및 2 타축구동에 의한 신호(이하, 타축구동신호라 한다)를 각각 포함하며, 상기 제 1 및 2 타축구동신호는 상호 180°위상차가 난다.
제 2 차지엠프(310)는 자이로 센서(400)로부터 제 1 및 2 센싱전극(미도시)에서 발생한 전하량의 변화를 전압신호 형태로 변환한 후 , 증폭하여 제 1 및 2 센싱신호를 출력한다.
부호선택모듈(170)은 구동변위신호 처리부(100) 와 센싱신호 처리부(300)의 사이에 구비되며, 상기 구동변위신호 와 상기 타축구동신호의 위상차가 180°를 유지하게 한다. 즉, 상기 구동변위신호의 위상이 180°위상반전이 되어 출력되는 경우에, 상기 제 1 구동변위 신호 및 제 2 타축구동신호 와 제 2 구동변위 신호 및 제 1 타축구동신호의 각각의 위상차가 180°를 유지할 수 있도록 한다.
가변저항모듈(320)은 가변저항을 포함한 가변저항회로를 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호에 포함된 상기 제 1 및 2 타축구동에 의한 신호에 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 결합된 제 3 및 4 센싱신호를 생성하며(S110), 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
제 2 동기검파모듈(330)은 상기 제 3 및 4 센싱신호 와 상기 제 2 클럭신호(CLK_2)를 각각 결합(Mixer)하여, 일정한 직류값(DC)형태의 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 복조과정을 수행하며(S160), 상기 제 1 및 2 자이로 신호의 노이즈를 필터링하는 제 2 필터모듈(340)을 포함할 수 있다. 여기에서. 제 2 필터모듈(340)은 LPF(로우패스필터)일 수 있다.
제 3 신호변환모듈(350)은 제 2 필터모듈(340)에서 출력된 일정한 직류값(DC)형태의 제 1 및 2 자이로 신호를 디지털 값(16 bit)으로 변환하며, 여기에서 제 3 신호변환모듈(350)은 A/D(Analog to Digital)컨버터일 수 있다.
자동타축구동신호 제어부(200)는 상기 3 및 4 센싱신호로부터 타축구동에 의한 신호의 존재여부를 판단하며(S130), 상기 타축구동에 의한 신호가 존재하는 경우에는 디지털 보정을 통해 상기 가변저항값을 제어하고, 제 1 동기검파모듈(210), 제 1 필터모듈(220), 제 2 신호변환모듈(230) 및 타축구동제어모듈(240)을 포함한다.
여기에서, 상기 제 3 센싱신호는 제 2 자이로 신호 와 제 1 타축구동보상신호(제 1 구동변위신호 와 제 1 타축구동신호가 결합된 신호)로 구성되며, 상기 제 4 센싱신호는 제 1 자이로 신호 와 제 2 타축구동보상신호(상기 제 2 구동변위신호 및 상기 제 2 타축구동신호가 결합된 신호)를 포함하고, 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호는 상호 180°위상차를 유지한다.
제 1 동기검파모듈(210)은 상기 제 3 및 4 센싱신호 와 상기 제 1 클럭신호(CLK_1)를 각각 결합(Mixer)하여, 일정한 직류값(DC)형태의 제 1 및 2 타축구동보상신호를 검출하는 복조과정을 수행하며(S120), 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호의 노이즈를 필터링하는 제 1 필터모듈(220)을 포함할 수 있다. . 여기에서. 제 1 필터모듈(220)은 LPF(로우패스필터)일 수 있다.
제 2 신호변환모듈(230)은 제 1 필터모듈(220)에서 출력된 일정한 직류값(DC)형태의 제 1 및 2 타축구동보상신호를 디지털 값(16 bit)으로 변환하며, 여기에서 제 2 신호변환모듈(230)은 A/D(Analog to Digital)컨버터일 수 있다.
타축구동제어모듈(240)은 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호의 디지털값을 기설정된 목표치와 비교한 후(S140), 목표치에 도달하지 못한 경우에는 PID 제어를 통한 디지털 보정을 통해 상기 가변저항회로의 가변저항값을 조절하며(S150), 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. 여기에서, 상기 목표치는 상기 타축구동보상신호를 최소화 할 수 있는 값으로서, 상기 타축구동보상신호가 존재하지 않는 ' 0 '일 수 있다.
이하, 도 2a 내지 2d를 참고하여, 본 발명에 따른 가변저항모듈(320)에서의 타축구동신호 와 구동변위신호의 결합방식에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 2a 와 2b는 본 발명에 따른 가변저항모듈(320)의 블록도 및 회로구성을 나타낸 도면이고, 도 2c 와 2d는 제 1 및 2 가변저항회로에서의 타축구동신호와 구동변위신호의 결합관계를 나타낸 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 가변저항모듈(320)은 가변저항회로를 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호에 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 결합된 제 3 및 4 센싱신호를 출력하며, 제 1 가변저항회로(321), 제 2 가변저항회로(323)(323) 및 전압유지회로를 포함한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 가변저항회로(321)는 제 1 가변저항(Ri)과 병렬로 연결된 제 1 저항(R1)을 포함하며, 제 1 가변저항(Ri)에 흐르는 상기 제 1 구동변위신호에 의한 전류(Di1)(이하, 제 1 구동변위신호전류라 한다) 와 상기 제 1 저항(R1)에 흐르는 상기 제 2 센싱신호에 의한 전류(Si2)(이하, 제 2 센싱신호전류라 한다)가 결합된 상기 제 3 센싱신호에 의한 전류(S'i1)(이하, 제 3 센싱신호전류라 한다)를 출력한다.
여기에서, 상기 제 2 센싱신호전류(Si2)는 제 2 타축구동신호에 의한 전류(Qi2)(이하, 제 2 타축구동전류라 한다)를 각각 포함하며, 상기 제 3 센싱신호전류(S'i1)는 제 1 타축구동보상신호에 의한 전류(Q'i2)(이하, 제 1 타축구동보상신호전류라 한다)를 포함하고, 상기 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i2)는 상기 1 구동변위신호전류(Di1) 와 상기 제 2 타축구동전류(Qi2)를 결합한 전류로서, 상기 1 구동변위신호전류(Di1) 와 상기 제 2 타축구동전류(Qi2)는 위상차가 180°이다.
그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 1 가변저항회로(321)를 통해 진폭 A1을 갖는 제 1 구동변위신호전류(Di1) 와 위상이 반전된 진폭 A2를 갖는 제 2 타축구동전류(Qi2)를 결합한 제 3 센싱신호전류에 포함된 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i2)의 진폭(크기)는 A1 + A2 를 갖는바, 상기 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i2)의 진폭(크기)을 최소화 하기 위해서는 제 1 가변저항(Ri)을 조절하여, 상기 제 1 구동변위신호전류(Di1)의 진폭을 상기 제 2 타축구동전류(Qi2)의 진폭에 일치시킬 필요가 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 제 2 가변저항회로(323)는 제 2 가변저항(Rk)과 병렬로 연결된 제 2 저항(R1)을 포함하며, 제 2 가변저항(Rk)에 흐르는 상기 제 2 구동변위신호에 의한 전류(Di2)(이하, 제 2 구동변위신호전류라 한다) 와 상기 제 2 저항(R1)에 흐르는 상기 제 1 센싱신호에 의한 전류(Si1)(이하, 제 1 센싱신호전류라 한다)가 결합된 상기 제 4 센싱신호에 의한 전류(S'i2)(이하, 제 4 센싱신호전류라 한다)를 출력한다.
여기에서, 상기 제 4 센싱신호전류(S'i2)는 제 2 타축구동보상신호에 의한 전류(Q'i1)(이하, 제 2 타축구동보상신호전류라 한다)를 포함하고, 상기 제 2 타축구동보상신호전류(Q'i1)는 상기 제 2 구동변위신호전류(Di2) 와 상기 제 1 타축구동전류(Qi1)를 결합한 전류이다.
그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 제 2 가변저항회로(323)를 통해 진폭 A1을 갖는 제 2 구동변위신호전류(Di2) 와 위상이 반전된 진폭 A2를 갖는 제 1 타축구동전류(Qi1)를 결합한 제 4 센싱신호전류에 포함된 제 2 타축구동보상신호전류(Q'i1)의 진폭(크기)는 A1 + A2 를 갖는바, 상기 제 2 타축구동보상신호전류(Q'i1)의 진폭(크기)을 최소화 하기 위해서는 제 2 가변저항(Rk)을 조절하여, 상기 제 2 구동변위신호전류(Di2)의 진폭을 상기 제 1 타축구동전류(Qi1)의 진폭에 일치시킬 필요가 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
전압유지회로(322)는 상기 제 1 및 2 가변저항회로의 사이에 구비되어, 상기 제 1 가변저항회로(321)의 i노드 와 상기 제 2 가변저항회로(323)의 k노드에 같은 전압이 유지되도록 한다. 여기에서, 상기 전압유지회로(322)는 버퍼(OP-amp) 일 수 있다.
상기에서 검토한 바와 같이, 자이로 센서(400)의 출력신호를 처리하는 구동회로에 있어서, 가변저항모듈(320)을 통해, 타축구동신호를 포함하는 센싱신호에 구동변위신호를 결합하여, 상기 타축구동신호의 진폭을 줄임으로써, 제 2 동기검파모듈(330)에서 발생할 수 있는 타축구동신호와 제 2 클럭신호(CLK_2)의 jitter 간에 발생할 수 있는 노이즈 발생을 최소화할 수 있으며, 이를 통해, 자이로 센서(400)의 출력신호에 대한 잡음비(SNR)를 확보할 수 있다.
이하, 도 3 과 4를 참고하여, 본발명에 따른 자동타축구동신호 제어부(200)에서의 제 1 및 2 타축구동신호의 검출과정에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동타축구동신호 제어부(200)에서의 제 1 타축구동보상신호의 검출과정을 나타낸 도면이며, 도 4는 자동타축구동신호 제어부(200)에서의 제 2 타축구동보상신호의 검출과정을 나타낸 도면이다.
제 1 동기검파모듈(210)은 제 1 가변저항회로(321)로부터 제 3 센싱신호전류(S'i1)가 입력되는 경우에, 상기 제 3 센싱신호전류(S'i1)에 포함된 제 2 자이로신호전류(Gi2) 와 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i1)에 제 1 클럭신호(CLK_1)를 각각 결합(Mixer)하고(도 3a 과 3b), 제 1 필터모듈(220)을 통해 상기 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i1)의 값의 노이즈를 필터링(LPF)하여, 일정한 직류값(DC)형태의 상기 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i1)의 값(K1)을 검출하는 복조과정을 수행한 후, 제 2 신호변환모듈(230)을 통해, 상기 직류값(DC)형태의 상기 제 1 타축구동보상신호전류의 값(K1)을 디지털 값(16 bit)으로 변환한다(도 3c). 이때, 제 2 자이로신호전류(Gi2)는 필터링(LPF)을 통한 평균화(Averaging)로 인해, 제거될 수 있다.
그리고, 제 1 동기검파모듈(210)은 제 2 가변저항회로(323)로부터 제 4 센싱신호전류(S'i2)가 입력되는 경우에, 상기 제 4 센싱신호전류(S'i2)에 포함된 제 1자이로신호전류(Gi1) 와 제 2 타축구동보상신호전류(Q'i1)에 제 1 클럭신호(CLK_1)를 각각 결합(Mixer)하고(도 4a 과 4b), 제 1 필터모듈(220)을 통해 상기 제 2 타축구동보상신호전류(Q'i1)의 값의 노이즈를 필터링(LPF)하여, 일정한 직류값(DC)형태의 상기 제 2 타축구동보상신호전류의 값(K2)을 검출하는 복조과정을 수행한 후, 제 2 신호변환모듈(230)을 통해, 상기 직류값(DC)형태의 상기 제 2 타축구동보상신호전류의 값(K2)을 디지털 값(16 bit)으로 변환한다(도 3c). 이때, 제 1 자이로신호전류는 필터링(LPF)을 통한 평균화(Averaging)로 인해, 제거될 수 있다.
그리고, 타축구동제어모듈(240)은 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호의 디지털값(K1 , K2)을 기설정된 목표치와 비교한 후, 목표치에 도달하지 못한 경우에는 PID 제어를 통한 디지털 보정을 통해 상기 가변저항회로의 가변저항값을 조절하며, 여기에서, 상기 목표치는 상기 타축구동보상신호의 크기(K1 , K2)를 최소화 할 수 있는 값으로서, 이상적으로는 상기 타축구동보상신호가 존재하지 않는 ' 0 '일 수 있다.
상기에서 검토한 바와 같이, 본 발명에 따른 자이로 센서(400)의 구동장치는 자동타축구동신호 제어부를 통해, 자이로 센서(400)로부터 출력되는 센싱신호에 타축구동신호가 포함되었는지 여부를 제 1 동기검파모듈(210)등을 통해 실시간으로 모니터링하여, 타축구동신호가 존재하는 경우에는 비례적분제어(PID제어)를 통한 디지털 보정을 실시하여, 가변저항모듈(320)의 가변저항값을 제어함으로써, 상기 제어회로의 PVT 변화나 자이로 센서(400)의 열화현상으로 인해 상기 타축구동신호에 의한 노이즈의 발생을 최소화할 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참고하여, 본 발명에 따른 센싱신호 처리부(300)에서의 타축구동보상신호 와 자이로 신호의 처리과정에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 5 는 본 발명에 따른 센싱신호 처리부(300)에서의 타축구동보상신호의 처리과정을 나타낸 도면이며, 도 6은 센싱신호 처리부(300)에서의 자이로 신호의 처리과정을 나타낸 도면이다.
제 2 동기검파모듈(330)은 제 1 및 2 가변저항회로로부터 제 3 및 4 센싱신호전류가 입력되는 경우에, 상기 제 3 및 4 센싱신호전류에 포함된 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i2) 와 제 2 타축구동보상신호전류(Q'i1)에 제 2 클럭신호(CLK_2)를 각각 결합(Mixer)하고(도 5a 과 5b), 제 2 필터모듈(340)을 통해 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i2) 와 제 2 타축구동보상신호전류(Q'i1)값의 노이즈를 필터링(LPF)하여, 일정한 직류값(DC)형태의 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호전류의 값을 검출하는 복조과정을 수행한 후, 제 3 신호변환모듈(350)을 통해, 상기 직류값을 디지털 값(16 bit)으로 변환한다(도 5c).
그리고, 제 2 동기검파모듈(330)은 제 1 및 2 가변저항회로로부터 제 3 및 4 센싱신호전류가 입력되는 경우에, 상기 제 3 및 4 센싱신호전류에 포함된 제 1 및 2 자이로신호전류(Gi1 , Gi2 )에 제 2 클럭신호(CLK_2)를 각각 결합(Mixer)하고(도 6a 과 6b), 제 2 필터모듈(340)을 통해 제 1 및 2 자이로신호전류(Gi1 , Gi2 )값의 노이즈를 필터링(LPF)하여, 일정한 일정한 직류값(DC)형태의 제 1 자이로신호전류의 값(P1) 과 제 2 자이로신호전류의 값(P2)을 검출하는 복조과정을 수행한 후, 제 3 신호변환모듈(350)을 통해, 상기 직류값(P1 , P2) 을 디지털 값(16 bit)으로 변환한다(도 6c).
상기에서 살펴본 바와 같이, 제 1 타축구동보상신호전류(Q'i2) 와 제 2 타축구동보상신호전류(Q'i1)는 제 2 동기검파모듈(330)에서 제 2 클럭신호(CLK_2)와의 복조 과정 및 필터링(LPF)을 통한 평균화(Averaging)로 인해 제거될 수 있지만, 상기 제 2 클럭신호(CLK_2)에 jitter(위상잡음)이 발생하는 경우에는 제 1 및 2 타축구동보상신호전류(Q'i1,Q'i2 ) 와의 결합으로 인한 노이즈가 발생할 수 있는바, 자동타축구동신호 제어부(200)의 가변저항값(Ri , RK )에 대한 디지털 PID 제어를 통해, 제 1 및 2 타축구동보상신호전류(Q'i2,Q'i1)의 크기를 최소화함으로써, 전체 구동회로의 노이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 자동타축구동신호 제어부(200)를 통한 타축구동신호의 디지털 PID 제어를 통해, 자이로 센서(400)의 구동회로 앞단에 구비된 가변저항모듈(320)에서 타축구동신호를 최소화 할 수 있는바, 이를 통해, 상기 구동회로의 앞단에 구비된 제 2 차지엠프(310)의 증폭 이득을 크게함으로써, 상기 구동회로 전체의 노이즈 발생을 최소화할 수 있으며, 자이로 센서(400)의 신호대 잡음비(SNR)을 확보할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 자이로 센서의 구동장치
100 : 구동변위신호 처리부 110 : 제 1 차지엠프
120: 제 1 클럭발생모듈 130 : 위상변환부
140 : 제 2 클럭발생모듈 150 : 구동신호 발생모듈
160 : 제 1 신호변환모듈
200 : 자동타축구동신호 제어부
170 : 부호 선택모듈
210 : 제 1 동기검파모듈 220 : 제 1 필터모듈
230 : 제 2 신호변환모듈 240 : 타축구동제어모듈
300 : 센싱신호 처리부 310 : 제 2 차지엠프
320 : 가변저항모듈 321 : 제 1가변저항회로
322 : 전압유지 회로 323 : 제2가변저항회로
330 : 제 2 동기검파모듈 340 : 제 2 필터모듈(340)
350 : 제 3 신호변환모듈

Claims (17)

  1. 자이로 센서로부터 제 1 및 2 구동변위 신호를 입력받고, 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 이용하여, 제 1 및 2 클럭신호를 생성한 후, 상기 제 2 클럭신호를 이용해 형성된 구동신호를 상기 자이로 센서에 인가하는 구동변위신호 처리부;

    상기 자이로 센서로부터 제 1 및 2 센싱신호를 입력받고, 상기 제 1 및 2 센싱신호에 포함된 타축구동에 의한 신호가 감소하도록, 가변저항를 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호와 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 결합된 제 3 및 4 센싱신호를 생성한 후, 상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 자이로신호를 검출하는 센싱신호 처리부;

    상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 타축구동에 의한 신호의 존재여부를 판단하며, 상기 타축구동에 의한 신호가 존재하는 경우에는 디지털 보정을 통해 상기 가변저항을 제어하여, 상기 타축구동에 의한 신호의 크기를 최소화하는 자동타축구동신호 제어부를 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동변위신호 처리부는
    비교기(Comparator)를 통해, 상기 제 1 구동변위신호에 위상동기화된 상기 제 1 클럭신호 와 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 상기 제 2 클럭신호를 형성하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 구동장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 타축구동에 의한 신호는 제 1 타축구동신호 와 제 2 타축구동신호를 포함하며,
    상기 제 1 타축구동신호는 180°의 위상차를 갖는 상기 제 2 구동변위신호와 결합되며, 상기 제 2 타축구동신호는 180°의 위상차를 갖는 상기 제 1 구동변위신호와 결합하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 구동장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동변위신호 처리부와 센싱신호 처리부의 사이에 구비되며, 상기 가변 저항을 통해 결합되는 상기 구동변위신호 와 상기 타축구동에 의한 신호가 180°의 위상차를 갖도록 제어하는 부호선택모듈를 더 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동타축구동 제어부는
    상기 타축구동에 의한 신호가 존재하는 경우에 비례적분제어(PID 제어)를 통해, 가변저항값을 제어하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 구동장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동변위신호 처리부는
    상기 자이로 센서로부터 출력된 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 전압신호형태로 변환한 후, 증폭하여 출력하는 제 1 차지엠프;
    상기 제 1 및 2 구동변위신호를 이용하여, 비교기(Comparator)를 통해, 상기 제 1 구동변위신호에 위상동기화된 상기 제 1 클럭신호를 출력하는 제 1 클럭발생모듈;
    상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트하는 위상변환모듈;
    상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 신호와 기설정된 기준전압 을 이용하여, 비교기(Comparator)를 통해 상기 제 2 클럭신호를 생성하는 제 2 클럭발생모듈;
    상기 자이로 센서가 인가될 구동신호에 대한 진폭(전압)을 결정하는 제 1 신호변환모듈; 및
    상기 제 2 클럭신호 와 상기 구동신호에 대한 진폭(전압)을 이용하여, 상기 자이로 센서에 인가할 구동신호를 생성하는 구동신호 발생모듈을 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 클럭발생모듈은 상기 제 1 구동변위신호가 비반전 단자에 입력되며, 상기 제 2 구동변위신호가 반전단자에 입력되는 비교기(Comparator)이며,
    상기 제 2 클럭발생모듈은 상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트한 신호가 비반전 단자에 입력되며, 기설정된 기준전압이 반전단자에 입력되는 비교기(Comparator)인 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 구동장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱신호처리부는
    상기 자이로 센서로부터 출력된 상기 제 1 및 2 센싱신호를 전압신호형태로 변환한 후, 증폭하여 출력하는 제 1 차지엠프;
    가변저항회로를 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호에 상기 제 1 및 2 구동변위신호가 결합된 제 3 및 4 센싱신호를 출력하는 가변저항모듈;
    상기 제 3 및 4 센싱신호 와 상기 제 2 클럭신호를 각각 결합(mixer)하여, 일정한 직류값(DC)형태의 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 복조과정을 수행하는 제 2 동기검파모듈; 및
    상기 제 1 및 2 자이로 신호를 디지털값으로 변환하는 제 3 신호변환모듈을 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 자동 타축구동신호 제어부는
    상기 제 3 및 4 센싱신호 와 상기 제 1 클럭신호를 각각 결합하여, 제 1 및 2 타축구동보상신호를 검출하는 복조과정을 수행하는 제 1 동기검파모듈;
    상기 제 1 및 2 타축구동보상신호를 디지털값으로 변환하는 제 3 신호변환모듈;및
    상기 디지털값을 기설정된 목표치와 비교한 후, 목표치에 도달하지 못한 경우에는 PID 제어를 통해 상기 가변저항회로의 가변저항값을 조절하는 타축구동 제어모듈을 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2 동기검파모듈은 상기 제 1 및 2 자이로 신호에 포함된 노이즈를 필터링하는 제 1 필터모듈을 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 동기검파모듈은 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호에 포함된 노이즈를 필터링하는 제 2 필터모듈을 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 가변저항모듈은
    제 1 가변저항과 병렬로 연결된 제 1 저항을 포함하며, 제 1 가변저항에 흐르는 상기 제 1 구동변위신호에 의한 전류 와 상기 제 1 저항에 흐르는 상기 제 2 센싱신호에 의한 전류가 결합된 상기 제 3 센싱신호에 의한 전류를 출력하는 제 1 가변저항회로;
    제 2 가변저항 과 병렬로 연결된 제 2 저항을 포함하며, 제 2 가변저항에 흐르는 상기 제 2 구동변위신호에 의한 전류 와 상기 제 2 저항에 흐르는 상기 제 1 센싱신호에 의한 전류가 결합된 상기 제 4 센싱신호에 의한 전류를 출력하는 제 2 가변저항회로; 및
    상기 제 1 및 2 가변저항회로의 사이에 구비되어, 상기 제 1 가변저항회로의 i노드 와 상기 제 2 가변저항회로의 k노드에 같은 전압이 유지되도록 하는 전압유지회로를 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  13. 자이로 센서로부터 제 1 및 2 구동변위 신호를 입력받고, 상기 구동변위 신호를 이용하여 제 1 및 2 클럭신호를 생성하는 단계;
    상기 자이로 센서로부터 제 1 및 2 센싱신호를 입력받고, 가변저항을 이용하여, 상기 제 1 및 2 센싱신호 와 상기 제 1 및 2 구동변위신호를 결합하여 제 3 및 4 센싱신호를 형성하는 단계;
    상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 타축구동에 의한 신호의 존재여부를 판단하며, 상기 타축구동에 의한 신호가 존재하는 경우에는 상기 타축구동에 의한 신호를 기설정된 목표치와 비교하여, 디지털 보정을 통해 가변저항값을 제어하는 단계; 및
    상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 1 및 2 클럭신호 형성단계는
    비교기(Comparator)를 통해, 상기 제 1 구동변위신호에 위상동기화된 상기 제 1 클럭신호를 형성하는 단계;
    상기 제 1 구동변위신호의 위상을 90°시프트하는 단계;및
    비교기(Comparator)를 통해, 상기 위상을 시프트한 신호와 기설정된 기준전압을 이용하여 상기 제 2 클럭신호를 형성하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 3 및 4 센싱신호를 형성하는 단계는
    제 1 가변저항회로를 통해, 상기 제 1 구동변위신호 와 상기 제 2 센싱신호를 결합하여, 상기 제 3 센싱신호를 형성하는 단계;및
    제 2 가변저항회로를 통해, 상기 제 2 구동변위신호 와 상기 제 1 센싱신호를 결합하여, 상기 제 4 센싱신호를 형성하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.

  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 타축구동에 의한 신호의 존재여부를 판단하여, 가변저항값을 제어하는 단계는
    상기 제 3 및 4 센싱신호 와 상기 제 1 클럭신호를 결합(mixer)하여, 상기 제 1 및 2 타축구동보상신호를 검출하는 단계;
    상기 제 1 및 2 타축구동보상신호를 디지털 값으로 변환하는 단계;
    상기 디지털값을 기설정된 목표치와 비교하는 단계; 및
    상기 디지털값이 상기 목표치 보다 큰 경우에는 비례적분제어(PID 제어)를 이용한 디지털 보정을 통해 상기 가변저항값을 조절하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 3 및 4 센싱신호로부터 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 단계는 상기 제 3 및 4 센싱신호에 상기 제 2 클럭신호를 각각 결합하여, 일정한 직류값 형태의 상기 제 1 및 2 자이로 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 제 1 및 2 자이로 신호를 디지털 값으로 변환하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
KR1020130085610A 2013-07-19 2013-07-19 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법 KR101502689B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130085610A KR101502689B1 (ko) 2013-07-19 2013-07-19 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법
US14/334,594 US9464897B2 (en) 2013-07-19 2014-07-17 Apparatus for driving gyro sensor and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130085610A KR101502689B1 (ko) 2013-07-19 2013-07-19 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150010493A KR20150010493A (ko) 2015-01-28
KR101502689B1 true KR101502689B1 (ko) 2015-03-13

Family

ID=52342483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130085610A KR101502689B1 (ko) 2013-07-19 2013-07-19 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9464897B2 (ko)
KR (1) KR101502689B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101548863B1 (ko) 2014-03-11 2015-08-31 삼성전기주식회사 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160112155A (ko) 2015-03-18 2016-09-28 삼성전기주식회사 신호 처리 장치, 그를 이용한 자이로 센서 구동 장치 및 방법
CN106500681B (zh) * 2016-12-01 2019-03-26 上海航天控制技术研究所 一种角随机振动传感器结构
JP6801684B2 (ja) * 2018-03-29 2020-12-16 株式会社デンソー 振動型ジャイロスコープ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040086789A (ko) * 2003-03-31 2004-10-12 가부시키가이샤 덴소 진동형 각속도 센서
JP2008101973A (ja) * 2006-10-18 2008-05-01 Seiko Epson Corp 検出装置、ジャイロセンサ、電子機器及び検出装置の調整方法
KR20130071081A (ko) * 2011-12-20 2013-06-28 삼성전기주식회사 자이로센서 위상오차 보정회로, 자이로센서 시스템 및 자이로센서 위상오차 보정방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005043560A1 (de) 2005-09-12 2007-03-15 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels und Sensoranordnung
WO2014006437A1 (en) * 2012-07-04 2014-01-09 Freescale Semiconductor, Inc. A digital sample clock generator, a vibration gyroscope circuitry comprising such digital sample clock generator, an associated apparatus, an associated semiconductor device and associated methods
US9541396B2 (en) * 2013-01-22 2017-01-10 MCube Inc. Multi-axis integrated inertial sensing device
WO2014172487A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-23 The Regents Of The University Of California Continuous mode reversal for rejecting drift in gyroscopes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040086789A (ko) * 2003-03-31 2004-10-12 가부시키가이샤 덴소 진동형 각속도 센서
KR100592985B1 (ko) * 2003-03-31 2006-06-26 가부시키가이샤 덴소 진동형 각속도 센서
JP2008101973A (ja) * 2006-10-18 2008-05-01 Seiko Epson Corp 検出装置、ジャイロセンサ、電子機器及び検出装置の調整方法
KR20130071081A (ko) * 2011-12-20 2013-06-28 삼성전기주식회사 자이로센서 위상오차 보정회로, 자이로센서 시스템 및 자이로센서 위상오차 보정방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101548863B1 (ko) 2014-03-11 2015-08-31 삼성전기주식회사 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20150020589A1 (en) 2015-01-22
US9464897B2 (en) 2016-10-11
KR20150010493A (ko) 2015-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2447671B1 (en) Angular velocity sensor, and synchronous detection circuit used therein
US10288426B2 (en) Circuit device, physical-quantity detecting apparatus, electronic apparatus, and moving object
US8186218B2 (en) Physical quantity measuring apparatus and electronic device
JP5360361B2 (ja) 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム
TWI744231B (zh) 以相位爲基礎之迴轉儀測量及控制技術
KR101502689B1 (ko) 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법
US10451418B2 (en) MEMS gyroscope amplitude control via quadrature
JP6641712B2 (ja) 回路装置、電子機器及び移動体
WO2015072090A1 (ja) 物理量検出回路、物理量センサ及び電子機器
US20150153174A1 (en) Apparatus for driving gyro sensor and control method thereof
US9392171B2 (en) Angular velocity sensor, and electronic apparatus using same
CN109073382B (zh) 用于解调陀螺仪信号的方法和设备
US20160274181A1 (en) Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and moving object
US8590378B2 (en) Gyroscope sensor circuit
JP5360362B2 (ja) 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム
US10055975B2 (en) Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and moving object
US8490484B2 (en) Apparatus for driving gyroscope sensor
CN113188535A (zh) 一种基于频率调制的激光陀螺抖动偏频控制装置和方法
JP2017050664A (ja) アナログ基準電圧生成回路、回路装置、物理量センサー、電子機器及び移動体
KR101548863B1 (ko) 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법
WO2012077314A1 (ja) 慣性力センサ
US20150211856A1 (en) Apparatus for driving gyro sensor and control method thereof
Chiu et al. Active thermal compensation of MEMS based gyroscope
KR101548853B1 (ko) 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법
KR20150038985A (ko) 자이로 센서의 구동장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee