WO2005078388A1 - 角速度センサ及びそれを用いた自動車 - Google Patents

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Keisuke Kuroda
Takeshi Uemura
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G01C19/5614—Signal processing

Definitions

  • the present invention relates to an angular velocity sensor and an automobile using the same.
  • FIG. 11 shows an example of this type of angular velocity sensor.
  • the vibrating element 4 is provided with a drive electrode 1, a monitor electrode 2, and a detection electrode 3.
  • the drive electrode 1 is connected to the output side of the drive circuit 5
  • the detection electrode 3 is connected to the input side of the detection circuit 6
  • the monitor electrode 2 is connected to the input side of the monitor circuit 7.
  • the output side of the monitor circuit 7 is connected to the input side of the rectifier circuit 8, and the rectifier circuit 8 outputs a signal obtained by rectifying the signal input from the monitor circuit 7.
  • the output side of the rectifier circuit 8 is connected to the input side of the smoothing circuit 9, and the smoothing circuit 9 outputs a smoothed signal obtained by smoothing the signal input from the rectifier circuit 8.
  • the output side of the monitor circuit 7 is also connected to the input side of the vibration control circuit 10, and the output side of the vibration control circuit 10 is connected to the input side of the drive circuit 5.
  • the output signal of the smoothing circuit 9 is input to the vibration control circuit 10 as a gain control signal.
  • the smoothing circuit 9 includes a first resistor 16, a second capacitor 17, and a first reference voltage 14.
  • the output side of the rectifier circuit 8 is connected to one terminal of the first resistor 16, and the other terminal of the first resistor 16 is connected to one terminal of the second capacitor 17 and the input side of the gain control signal of the vibration control circuit 10. Connected.
  • the first reference voltage 14 is connected to the other terminal of the second capacitor 17.
  • the smoothed output signal is input to the vibration control circuit 10 as a gain control signal, and the vibration control circuit 10 controls the gain according to the level of the gain control signal, that is, the gain according to the amplitude level of the vibration element 4 generated on the monitor electrode 2, and the drive circuit Supply the output signal to 5.
  • the reference voltage of the vibration control circuit 10 is Vref
  • the gain control signal that is the output signal of the smoothing circuit 9 Is Vc
  • the amplification factor of the vibration control circuit 10 is A
  • the gain Av of the vibration control circuit 10 is expressed by (Equation 2)
  • the drive amplitude of the vibrating element 4 decreases with respect to the drive signal supplied from the drive circuit 5 to the drive electrode 1. Accordingly, the charge corresponding to the vibration level of the vibrating element 4 generated on the monitor electrode 2 and the output voltage of the monitor circuit 7 and the output signal of the rectifier circuit 8 all decrease, and the gain control signal which is the output signal of the smoothing circuit 9 is reduced. Vc decreases.
  • the gain Av of the vibration control circuit 10 increases based on (Equation 2), and the output signal of the vibration control circuit 10, the output signal of the drive circuit 5, and the voltage applied to the drive electrode 1 all increase.
  • the drive amplitude of the vibration element 4 increases. As a result, the vibration element 4 is controlled to have the original amplitude level, and a stable sensor output can be obtained even under disturbance conditions such as a temperature change.
  • the present invention provides an angular velocity sensor having a smoothing circuit having a large smoothing time constant, and realizes downsizing of the sensor and implementation of an IC.
  • the angular velocity sensor includes, as a smoothing circuit, a first switch in which an output side of a rectifier circuit is connected to an input terminal, and a first switch in which an output terminal of the first switch is connected to one terminal thereof.
  • a capacitor and a second switch having an output terminal connected to the input terminal of the first switch and an input terminal of the vibration control circuit connected to the output terminal.
  • the first reference voltage connected to the other terminal of the first capacitor and the output terminal of the second switch are connected to one terminal, and the first reference voltage is connected to the other terminal.
  • the angular velocity sensor of the present invention is configured so that an output signal of a monitor circuit is input to a control signal supply unit as a source signal thereof. This eliminates the need to provide a new control signal generation source, thereby realizing a compact sensor and generating a control signal with a simple circuit configuration, thereby supplying a stable control signal to the control signal supply means. can do.
  • the angular velocity sensor of the present invention is configured so that an output signal of a drive circuit is input as a source signal to a control signal supply unit. As a result, it is not necessary to newly provide a control signal source, so that a stable control signal can be supplied to the control signal supply unit.
  • the angular velocity sensor of the present invention is configured so that an output signal of a vibration control circuit is input to a control signal supply unit as a source signal thereof.
  • the angular velocity sensor of the present invention is configured so that the output signal of the oscillation circuit is input to the control signal supply means as a source signal thereof.
  • a stable control signal can be supplied to the control signal supply unit without depending on the driving frequency of the vibration element.
  • the angular velocity sensor of the present invention is configured so that an AC signal applied to a signal generating means external to the sensor is input as a source signal to the control signal supplying means.
  • a stable control signal can be supplied to the control signal supply unit without depending on the driving frequency of the vibration element.
  • the automobile of the present invention is configured to supply the detection output of the above-mentioned angular velocity sensor force to a brake system. This makes it possible to reduce the size of the angular velocity sensor into an IC. Thus, it is possible to execute the brake control appropriately corresponding to the angular velocity information detected by the sensor.
  • the automobile of the present invention is configured to supply a detection output from the angular velocity sensor to an airbag system.
  • a detection output from the angular velocity sensor to an airbag system.
  • FIG. 1 is a circuit diagram according to an embodiment of an angular velocity sensor of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a smoothing circuit and a control signal supply means employed in the angular velocity sensor of the present invention.
  • FIG. 3 is an output signal diagram of a monitor circuit adopted in the angular velocity sensor of the present invention.
  • FIG. 4 is an output signal diagram of control signal supply means employed in the angular velocity sensor of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram according to another angular velocity sensor of the present invention.
  • FIG. 6 is a circuit diagram relating to another angular velocity sensor.
  • FIG. 7 is a circuit diagram according to another angular velocity sensor.
  • FIG. 8 is a circuit diagram relating to another angular velocity sensor.
  • FIG. 9 is a schematic view of an automobile for explaining a brake system to which a detection output from an angular velocity sensor according to the present invention is supplied.
  • FIG. 10 is a schematic view of an automobile for explaining an airbag system to which a detection output from an angular velocity sensor according to the present invention is supplied.
  • FIG. 11 is a circuit diagram illustrating an example of a conventional angular velocity sensor.
  • the vibrating element 4 includes a drive electrode 1, a monitor electrode 2, and a detection electrode 3.
  • the drive electrode 1 is connected to the output side of the drive circuit 5
  • the detection electrode 3 is connected to the input side of the detection circuit 6
  • the monitor electrode 2 is connected to the input side of the monitor circuit 7.
  • the output side of the monitor circuit 7 is connected to the input side of the rectifier circuit 8, and the rectifier circuit 8 outputs a signal obtained by rectifying the signal input from the monitor circuit 7.
  • the output side of the rectifier circuit 8 is connected to the input side of the smoothing circuit 9, and the smoothing circuit 9 outputs a smoothed signal obtained by smoothing the signal input from the rectifier circuit 8.
  • the output side of the monitor circuit 7 is also connected to the input side of the vibration control circuit 10, and the output side of the vibration control circuit 10 is connected to the input side of the drive circuit 5.
  • the output signal of the smoothing circuit 9 is input to the vibration control circuit 10 as a gain control signal Vc.
  • the smoothing circuit 9 includes a first switch 11, a first capacitor 12, a second switch 13, a first reference voltage 14, and a second capacitor 17.
  • One terminal of the first switch 11 is connected to the output side of the rectifier circuit 8, and one terminal of the first capacitor 12 and one terminal of the second switch 13 are connected to the other terminal.
  • the other terminal of the first capacitor 12 is connected to the first reference voltage 14, and the other terminal of the second switch 13 is connected to one terminal of the second capacitor 17 and the vibration control circuit 10. Input side is connected.
  • the other terminal of the second capacitor 17 is commonly connected to the other terminal of the second capacitor 12, and the common connection point is connected to the first reference voltage 14.
  • the control signal supply means 15 supplies a control signal for controlling ON and OFF to the first switch 11 and the second switch 13. That is, the switches 11 and 13 are controlled by the control signal supply unit 15.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the smoothing circuit 9 and the control signal supply means 15 according to the present invention.
  • the same reference numerals are given to the same parts as in FIG.
  • the first switch 11 includes a first P-channel transistor 20 and a first N-channel transistor 21.
  • the output side of the rectifier circuit 8 is connected to the source of the first P-channel transistor 20 and the source of the first N-channel transistor 21.
  • the drain of the first P-channel transistor 20 and the drain of the first N-channel transistor 21 are connected to one terminal of the first capacitor 12. Connected to.
  • the other terminal of the first capacitor 12 is connected to a first reference potential 14.
  • the second switch 13 includes a second P-channel transistor 22 and a second N-channel transistor 23.
  • One terminal of the first capacitor 12 is connected to the source of the second P-channel transistor 22 and the source of the second N-channel transistor 23.
  • the drain of the second P-channel transistor 22 and the drain of the second N-channel transistor 23 are connected to the input side of the vibration control circuit 10 and one terminal of the second capacitor 17.
  • the other terminal of the second capacitor 17 is connected to the first reference potential 14 similarly to the first capacitor 14.
  • the control signal supply means 15 includes a comparator 25 and a second reference voltage 26.
  • the output of the monitor circuit 7 is provided to a positive input terminal of the comparator 25, and the second reference voltage 26 is provided to a negative input terminal of the comparator 25. Are connected to each other.
  • the gate of the first N-channel transistor 21 and the gate of the second P-channel transistor 22 are connected to the output side of the comparator 25, which is the output terminal of the control signal supply means 15.
  • the output of the control signal supply means 15 is input to the inverter 24, and the output of the inverter 24 is connected to the gate of the first P-channel transistor 20 and the gate of the second N-channel transistor 23.
  • FIG. 3 shows an output signal of the monitor circuit 7.
  • the vertical axis shows the magnitude of the voltage
  • the horizontal axis shows the period (time), that is, lZfclk.
  • an AC signal having a frequency fclk based on a second reference voltage 26 applied to a negative input terminal of the comparator 25 is shown.
  • FIG. 4 shows an output signal of the control signal supply means 15.
  • the scales on the vertical and horizontal axes are the same as those in FIG. 3, and also show a square wave signal having a frequency fclk with reference to the second reference voltage 26.
  • the combined equivalent resistance R of the first switch 11, the first capacitor 12, and the second switch 13 can be regarded as being equal to the resistance value R1 of the first resistor 16 shown in FIG. Therefore, referring to (Equation 6) and (Equation 7), the equivalent resistance R is expressed by (Equation 8).
  • the output of the monitor circuit 7 is used as the source signal of the control signal supply unit 15.
  • the example using the signal has been described. However, it is not necessarily limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the same effect can be obtained by using the output signal of the drive circuit 5 as the source signal of the control signal supply means 15.
  • the same effect can be obtained when the output signal of the vibration control circuit 10 is used as the source signal of the control signal supply means 15. Also, as shown in FIG. 7, the same effect can be obtained when the output signal of the oscillation circuit 18 is used as the source signal of the control signal supply means 15.
  • first switch 11 and the second switch 13 may be constituted by force bipolar transistors constituted by MIS transistors. Further, these transistors may be combined. In the above-described embodiment, any means may be used as long as the polarity of the force signal can be inverted using the inverter 24 for switching the first switch 11 and the second switch 13 on and off. Further, the inverter 24 is not an essential component, and the inverter 24 can be omitted depending on the combination of the polarities of the transistors constituting the first switch 11 and the second switch 13.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an automobile for explaining a brake system to which a detection output of an angular velocity sensor according to the present invention is supplied.
  • an angular velocity sensor 30 that supplies its detection output to a brake system 29 of an automobile.
  • the brake system 29 can perform appropriate brake control.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an automobile for explaining an airbag system according to the present invention to which a detection output having a large angular velocity sensor force is supplied.
  • the angular velocity sensor 30 supplies its detection output to the airnog system 32 of the vehicle.
  • At least one seat 31 installed on body 27 and airnog installed near seat 31 The airbag system 32 is composed of a system 32 and an angular velocity sensor 30 that supplies detection output to the airbag system 32.
  • the airbag system 32 responds to the angular velocity information detected by the miniaturized, integrated IC angular velocity sensor 30 and uses the The one that can control the bag is shown.
  • the angular velocity sensor according to the present invention and an automobile using the same have a great effect in terms of miniaturization and IC integration of the angular velocity sensor.
  • it is useful for angular velocity sensors and the like for control systems of automobiles that require miniaturization of the system.

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Abstract

　平滑時定数の大きい平滑回路を備え角速度センサの小型化，ＩＣ化が実現できる角速度センサを提供する。角速度センサを構成する平滑回路（９）は、第１のスイッチ（１１）と第１のコンデンサ（１２），第２のスイッチ（１３），第２のコンデンサ（１７）及び制御信号供給手段（１５）を備える。制御信号供給手段（１５）は、第１のスイッチ（１１）と第２のスイッチ（１３）に対してオン，オフを制御するための信号を供給する。こうした構成によれば、第１のコンデンサ（１２）及び第２のコンデンサ（１７）の容量値が小さいとしても、制御信号供給手段（１５）の切替用制御信号の周波数を小さくするならば等価的に大きな平滑時定数を設定することが可能となる。このため、特にＩＣにコンデンサを形成するとしても、その占有面積を小さくすることができるので角速度センサの小型化、ＩＣ化が実現できる。

Description

明 細 書
角速度センサ及びそれを用いた自動車
技術分野
[0001] 本発明は角速度センサ及びそれを用いた自動車に関するものである。
背景技術
[0002] この種の角速度センサの一例を図 11に示す。図 11において、振動素子 4には駆 動電極 1,モニタ電極 2及び検出電極 3が備えられている。
[0003] 駆動電極 1には駆動回路 5の出力側力 検出電極 3には検出回路 6の入力側が、 モニタ電極 2にはモニタ回路 7の入力側がそれぞれに接続されている。
[0004] モニタ回路 7の出力側は整流回路 8の入力側に接続され、整流回路 8はモニタ回 路 7から入力される信号を整流した信号を出力する。整流回路 8の出力側は平滑回 路 9の入力側に接続され、平滑回路 9は整流回路 8から入力される信号を平滑した平 滑信号を出力する。モニタ回路 7の出力側は振動制御回路 10の入力側にも接続さ れ、振動制御回路 10の出力側は駆動回路 5の入力側に接続される。平滑回路 9の 出力信号は振動制御回路 10に利得制御信号として入力される。
[0005] 平滑回路 9は、第 1の抵抗 16,第 2のコンデンサ 17及び第 1の基準電圧 14を備え ている。整流回路 8の出力側が第 1の抵抗 16の一方の端子に接続され、第 1の抵抗 16の他方の端子に第 2のコンデンサ 17の一方の端子及び振動制御回路 10の利得 制御信号の入力側が接続されて 、る。第 2のコンデンサ 17の他方の端子には第 1の 基準電圧 14が接続される。
[0006] 整流回路 8の出力信号は、第 1の抵抗 16の抵抗値を Rl、第 2のコンデンサ 17の容 量値を C2とすると、（数 1)に示した平滑時定数 τ 1に基づいて平滑される。
[0007] て 1 =1^1 'じ2 (数1)
平滑出力信号は振動制御回路 10へ利得制御信号として入力され、振動制御回路 10は利得制御信号のレベル、すなわちモニタ電極 2に発生する振動素子 4の振幅レ ベルに応じた利得に制御し駆動回路 5に出力信号を供給する。
[0008] 振動制御回路 10の基準電圧を Vref,平滑回路 9の出力信号である利得制御信号 を Vc,振動制御回路 10の増幅係数を Aとすると、振動制御回路 10の利得 Avは、（ 数 2)で表される。
[0009] Αν=Α· (Vref-Vc) (数 2)
振動素子 4の伝達インピーダンスが例えば温度変化等の外乱条件によって増加し た場合には、駆動回路 5から駆動電極 1に供給される駆動信号に対して振動素子 4 の駆動振幅は減少する。それに伴いモニタ電極 2に発生する振動素子 4の振動レべ ルに応じた電荷及びモニタ回路 7の出力電圧及び整流回路 8の出力信号はいずれ も減少し平滑回路 9の出力信号である利得制御信号 Vcは減少する。このとき (数 2) に基づいて振動制御回路 10の利得 Avは増加し、振動制御回路 10の出力信号，駆 動回路 5の出力信号及び駆動電極 1に加えられる電圧はいずれも増加するため、振 動素子 4の駆動振幅は増加する。その結果、振動素子 4はもとの振幅レベルになるよ うに制御され、温度変化等の外乱条件に対しても安定したセンサ出力を得ることがで きる。
[0010] なお、この出願の発明に関連する先行技術としては、例えば、 日本公開特許、特開 平 9-281138号公報に紹介されている。
[0011] し力しながら上記従来の構成では、平滑回路に定数の大きな抵抗及びコンデンサ を用意しなければならない。特に平滑回路を IC (集積回路)で構成しょうとすると、抵 抗及びコンデンサが占める占有面積が大きくなつてしまい、センサの小型化や ICィ匕 に支障をきたすことになる。
発明の開示
[0012] 本発明は上記従来の課題に鑑み、平滑時定数の大きい平滑回路を有する角速度 センサを提供するとともに、センサの小型化， IC化を実現するものである。
[0013] 本発明の角速度センサは、平滑回路として、整流回路の出力側が入力端子に接続 される第 1のスィッチと、第 1のスィッチの出力端子がその一方の端子に接続される第 1のコンデンサと、第 1のスィッチの出力端子が入力端子に接続され、出力端子に振 動制御回路の入力側が接続される第 2のスィッチを備えている。また、第 1のコンデン サの他方の端子に接続される第 1の基準電圧と、第 2のスィッチの出力端子がその一 方の端子に接続され、他方の端子に第 1の基準電圧が接続される第 2のコンデンサ と、第 1のスィッチ及び第 2のスィッチのオン，オフを制御するための制御信号供給手 段を備えている。
[0014] こうした構成によって、第 1のコンデンサ及び第 2のコンデンサの容量値が小さくとも 、制御信号供給手段の切替用制御信号の周波数 fclkを小さくすることで等価的に大 きな平滑時定数を設定することが可能になる。特に ICにコンデンサを形成する場合 は、その占有面積を小さくすることができる。
[0015] また本発明の角速度センサは、制御信号供給手段にその源信号としてモニタ回路 の出力信号を入力するように構成したものである。これにより、新たに制御信号発生 源を設ける必要がなくなるのでセンサの小型化が実現できるとともに、簡便な回路構 成で制御信号を生成することができるので安定した制御信号を制御信号供給手段に 供給することができる。
[0016] また本発明の角速度センサは、制御信号供給手段にその源信号として駆動回路の 出力信号を入力するように構成したものである。これにより、新たに制御信号源を設 けなくともよいうので安定した制御信号を制御信号供給手段に供給することができる
[0017] また本発明の角速度センサは、制御信号供給手段にその源信号として振動制御回 路の出力信号を入力するように構成したものである。
[0018] これにより、新たに制御信号源を設けなくとも安定した制御信号を制御信号供給手 段に供給することができる。
[0019] また本発明の角速度センサは、制御信号供給手段にその源信号として発振回路の 出力信号を入力するように構成したものである。これにより、振動素子の駆動周波数 に依存することなく安定した制御信号を制御信号供給手段に供給することができる。
[0020] また本発明の角速度センサは、制御信号供給手段にその源信号としてセンサ外部 の信号発生手段力 印加される交流信号を入力するように構成したものである。これ により、振動素子の駆動周波数に依存することなく安定した制御信号を制御信号供 給手段に供給することができる。
[0021] 加えて本発明の自動車は、上記の角速度センサ力 の検出出力をブレーキシステ ムに供給するように構成したものである。これにより、小型化， IC化された角速度セン サによって検出した角速度情報に的確に対応したブレーキ制御を実行することがで きる。
[0022] さらに加えて本発明の自動車は、上記の角速度センサからの検出出力をエアバッ グシステムに供給するように構成したものである。これにより、小型化， IC化された角 速度センサによって検出した角速度情報に的確に対応した適切なエアバッグ制御を 実行することができる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]図 1は本発明の角速度センサの実施の形態にかかる回路図である。
[図 2]図 2は本発明の角速度センサに採用した平滑回路及び制御信号供給手段の 一例を示す回路図である。
[図 3]図 3は本発明の角速度センサに採用したモニタ回路の出力信号図である。 圆 4]図 4は本発明の角速度センサに採用した制御信号供給手段の出力信号図であ る。
[図 5]図 5は本発明の他の角速度センサにかかる回路図である。
[図 6]図 6は他の角速度センサにかかる回路図である。
[図 7]図 7は他の角速度センサにかかる回路図である。
[図 8]図 8は他の角速度センサにかかる回路図である。
[図 9]図 9は本発明にかかる角速度センサからの検出出力が供給されるブレーキシス テムを説明するための自動車の模式図である。
[図 10]図 10は本発明にかかる角速度センサからの検出出力が供給されるエアバッグ システムを説明するための自動車の模式図である。
[図 11]図 11は従来の角速度センサの一例を説明する回路図である。
符号の説明
[0024] 1 駆動電極
2 モニタ電極
3 検出電極 7 モニタ回路
8 整流回路
9 平滑回路
10 振動制御回路
11 第 1のスィッチ
12 第 1のコンデンサ
13 第 2のスィッチ
14 第 1の基準電圧
15 制御信号供給手段
16 第 1の抵抗
17 第 2のコンデンサ
18 発振回路
19 センサ外部からの信号供給手段
20 第 1の Pチャンネルトランジスタ
21 第 1の Nチャンネルトランジスタ
22 第 2の Pチャンネルトランジスタ
23 第 2の Nチャンネノレトランジスタ
24 インバータ
25 コンノ レータ
26 第 2の基準電圧
27 本体
28 タイヤ
29 ブレーキシステム
30 角速度センサ
31 座席
32 エアノ ッグシステム
発明を実施するための最良の形態 [0025] 本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図 1において、振動 素子 4には駆動電極 1,モニタ電極 2,検出電極 3が備えられている。駆動電極 1には 駆動回路 5の出力側が、検出電極 3には検出回路 6の入力側が、モニタ電極 2には モニタ回路 7の入力側がそれぞれに接続されている。モニタ回路 7の出力側は整流 回路 8の入力側に接続され、整流回路 8はモニタ回路 7から入力される信号を整流し た信号を出力する。整流回路 8の出力側は平滑回路 9の入力側に接続され、平滑回 路 9は整流回路 8から入力される信号を平滑した平滑信号を出力する。モニタ回路 7 の出力側は振動制御回路 10の入力側にも接続され、振動制御回路 10の出力側は 駆動回路 5の入力側に接続される。平滑回路 9の出力信号は振動制御回路 10に利 得制御信号 Vcとして入力される。
[0026] 平滑回路 9は、第 1のスィッチ 11,第 1のコンデンサ 12,第 2のスィッチ 13,第 1の 基準電圧 14及び第 2のコンデンサ 17を備えている。また整流回路 8の出力側には第 1のスィッチ 11の一方の端子が接続され、その他方の端子には第 1のコンデンサ 12 の一方の端子及び第 2のスィッチ 13の一方の端子が接続されている。また第 1のコン デンサ 12の他方の端子には第 1の基準電圧 14が接続され、第 2のスィッチ 13の他 方の端子には第 2のコンデンサ 17の一方の端子及び振動制御回路 10の入力側が 接続されている。第 2のコンデンサ 17の他方の端子は、第 2のコンデンサ 12の他方 の端子と共通に接続され、その共通の接続点は第 1の基準電圧 14に接続されている
[0027] また、制御信号供給手段 15は第 1のスィッチ 11及び第 2のスィッチ 13に対してオン ,オフを制御するための制御信号を供給する。すなわち、スィッチ 11及びスィッチ 13 は、制御信号供給手段 15によって制御される。
[0028] 図 2には本発明にかかる平滑回路 9及び制御信号供給手段 15の一実施例を示す 。図 1と同じ箇所には同じ符号を付与した。第 1のスィッチ 11は第 1の Pチャンネルトラ ンジスタ 20及び第 1の Nチャンネルトランジスタ 21で構成している。また、整流回路 8 の出力側が第 1の Pチャンネルトランジスタ 20のソース及び第 1の Nチャンネルトラン ジスタ 21のソースに接続されている。第 1の Pチャンネルトランジスタ 20のドレイン及 び第 1の Nチャンネルトランジスタ 21のドレインは第 1のコンデンサ 12の一方の端子 に接続される。第 1のコンデンサ 12の他方の端子は第 1の基準電位 14に接続されて いる。
[0029] 第 2のスィッチ 13は第 2の Pチャンネルトランジスタ 22及び第 2の Nチャンネルトラン ジスタ 23で構成している。第 1のコンデンサ 12の一方の端子は第 2の Pチャンネルト ランジスタ 22のソース及び第 2の Nチャンネルトランジスタ 23のソースに接続される。 第 2の Pチャンネルトランジスタ 22のドレイン及び第 2の Nチャンネルトランジスタ 23の ドレインは振動制御回路 10の入力側及び第 2のコンデンサ 17の一方の端子に接続 される。第 2のコンデンサ 17の他方の端子は第 1のコンデンサ 14と同様に第 1の基準 電位 14に接続される。
[0030] 制御信号供給手段 15はコンパレータ 25及び第 2の基準電圧 26を備え、コンパレ ータ 25の正入力端子にはモニタ回路 7の出力が、負入力端子には第 2の基準電圧 2 6がそれぞれ接続されて 、る。
[0031] 第 1の Nチャンネルトランジスタ 21のゲート及び第 2の Pチャンネルトランジスタ 22の ゲートは制御信号供給手段 15の出力端子であるコンパレータ 25の出力側に接続さ れる。また、制御信号供給手段 15の出力はインバータ 24に入力され、インバータ 24 の出力には第 1の Pチャンネルトランジスタ 20のゲート及び第 2の Nチャンネルトラン ジスタ 23のゲートが接続される。
[0032] 図 3には、モニタ回路 7の出力信号を示す。縦軸は電圧の大きさを横軸には周期（ 時間）、すなわち、 lZfclkを示す。また、コンパレータ 25の負入力端子に与えた第 2 の基準電圧 26を基準とする周波数 fclkの交流信号を示している。
[0033] 図 4には制御信号供給手段 15の出力信号を示す。その縦軸と横軸の目盛は図 3と 同じであり、また、同様に第 2の基準電圧 26を基準とした周波数 fclkの矩形波信号を 示す。
[0034] 図 4に示した矩形波信号をスィッチ切替用制御信号として、信号の出力レベルが" 高"となる前半周期 T1においては、第 1の Pチャンネルトランジスタ 20及び第 1の Nチ ヤンネルトランジスタ 21はオンし、第 2の Pチャンネルトランジスタ 22及び第 2の Nチヤ ンネルトランジスタ 23はオフする。このとき整流回路 8の出力電圧を Vi、第 1のコンデ ンサ 12の容量値を C1とすると、第 1のコンデンサ 12に充電される電荷量 Q1は、（数 3)で表される。
[0035] Ql = Cl 'Vi (数 3)
また、切替用制御信号の出力レベル力 低"となる後半周期 T2においては、第 1の Pチャンネルトランジスタ 20及び第 1の Nチャンネルトランジスタ 21はオフし、第 2の P チャンネルトランジスタ 22及び第 2の Nチャンネルトランジスタ 23がオンする。このとき 第 1のコンデンサ 12の容量値を C1とし、振動制御回路 10に入力される電圧を VOと すると、第 1のコンデンサ 12から放電される電荷量 Q2は、（数 4)で表される。
[0036] Q2 = C1 'V0 (数 4)
よって切替用制御信号の 1周期 Tにおいて整流回路 8の出力側力 振動制御回路 10の入力側へ移動する電荷量 Qは、（数 5)で表される。
[0037] Q = Q1-Q2 = C1 · (Vi-VO) (数 5)
また、 1秒あたりの電荷移動量、すなわち電流量 Iは (数 6)で表される。
[0038] I = Q -fclk =C1 - (Vi-VO) .fclk (数 6)
さて、既に述べた図 11において、整流回路 8の出力側と振動制御回路 10の入力側 との間に接続される第 1の抵抗 16の抵抗値 R1は、（数 7)で表される。
[0039] Rl = (Vi-VO) /\ (数 7)
第 1のスィッチ 11 ,第 1のコンデンサ 12及び第 2のスィッチ 13の合成の等価抵抗 R は、図 11に示した第 1の抵抗 16の抵抗値 R1と等しいとみなすことができる。したがつ て (数 6)及び (数 7)を参照すると等価抵抗 Rは (数 8)で表される。
[0040] R= 1/ (C1 - fclk) (数 8)
また、このときの平滑時定数て 2は (数 9)で表される。
[0041] τ 2=R-C2 = C2/ (Cl -fclk) (数 9)
(数 9)力 明らかなように第 1のコンデンサ 12及び第 2のコンデンサ 17の容量値が 小さくとも、制御信号供給手段 15の切替用制御信号の周波数 fclkを小さくすることで 等価的に大きな平滑時定数を設定することが可能となる。特に ICにコンデンサを形 成する場合は、その占有面積を小さくすることができるため、センサの小型化、 IC化 に大きな効果を奏する。
[0042] なお本実施の形態では、制御信号供給手段 15の源信号としてモニタ回路 7の出力 信号を用いる例について説明した。しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。 たとえば、図 5に示すように、制御信号供給手段 15の源信号として駆動回路 5の出力 信号を用いても同様の効果を得ることができる。
[0043] また、図 6に示すように、制御信号供給手段 15の源信号として振動制御回路 10の 出力信号を用いた場合においても同様の効果を得ることができる。また、図 7に示す ように、制御信号供給手段 15の源信号として発振回路 18の出力信号を用いた場合 にお 、ても同様の効果を得ることができる。
[0044] また図 8に示すように、制御信号供給手段 15の源信号としてセンサ外部の信号供 給手段 19から印加される交流信号を用いた場合においても同様の効果を得ることが できる。
[0045] また、第 1のスィッチ 11,第 2のスィッチ 13を MIS型トランジスタで構成した力バイポ ーラトランジスタで構成してもよい。また、これらのトランジスタを組み合わせて構成し てもよい。また、上記実施の形態では第 1のスィッチ 11,第 2のスィッチ 13のオン，ォ フの切替えのためにインバータ 24を用いた力 信号の極性が反転できる手段であれ ばかまわない。また、インバータ 24は必須の構成要件でもない、第 1のスィッチ 11及 び第 2のスィッチ 13を構成するトランジスタの極性の組み合わせによっては、インバ ータ 24を不要にすることができる。
[0046] また、図 9は本発明に力かる角速度センサ力もの検出出力が供給されるブレーキシ ステムを説明するための自動車の模式図である。とりわけ、角速度センサ 30を自動 車のブレーキシステム 29にその検出出力を供給するようにしたものを示している。本 体 27と、それを支える複数のタイヤ 28と，各タイヤ 28に設けたブレーキシステム 29と ,このブレーキシステム 29に検出出力を供給する角速度センサ 30によって構成され 、小型化， IC化された角速度センサ 30によって検出した角速度情報に対応し、ブレ ーキシステム 29で適切なブレーキ制御が行えるものとなる。
[0047] また、図 10は本発明にかかる角速度センサ力もの検出出力が供給されるエアバッ グシステムを説明するための自動車の模式図である。とりわけ、角速度センサ 30を自 動車のエアノッグシステム 32にその検出出力を供給するようにしたものである。本体 27に設置された少なくとも 1つの座席 31と、この座席 31付近に設置されるエアノッグ システム 32と、このエアバッグシステム 32に検出出力を供給する角速度センサ 30に よって構成され、小型化， IC化された角速度センサ 30によって検出した角速度情報 に対応し、エアバッグシステム 32で適切なエアバッグ制御が行えるものを示した。 産業上の利用可能性
本発明にかかる角速度センサ及びそれを用いた自動車は、角速度センサの小型 ィ匕、 IC化という点において大きな効果を有する。特にシステムの小型化が必要な自 動車の制御システム用としての角速度センサ等に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 駆動電極、モニタ電極及び検出電極とを有する振動素子と、この振動素子の駆動電 極にその出力側を接続した駆動回路と、前記振動素子の検出電極にその入力側を 接続した検出回路と、前記振動素子のモニタ電極にその入力側を接続したモニタ回 路と、このモニタ回路の出力信号を整流する整流回路と、この整流回路の出力信号 を平滑して平滑信号を得る平滑回路と、前記モニタ回路の出力信号が入力され、前 記平滑回路の出力信号によって利得制御され、前記駆動回路にその出力信号が入 力される振動制御回路とを備え、前記平滑回路は、前記整流回路の出力側が入力 端子に接続される第 1のスィッチと、この第 1のスィッチの出力端子がその一方の端 子に接続される第 1のコンデンサと、前記第 1のスィッチの出力端子が入力端子に接 続され、出力端子に前記振動制御回路の入力側が接続される第 2のスィッチと、前 記第 1のコンデンサの他方の端子に接続される第 1の基準電圧と、前記第 2のスイツ チの出力端子がその一方の端子に接続され、他方の端子に前記第 1の基準電圧が 接続される第 2のコンデンサと、前記第 1のスィッチ及び前記第 2のスィッチのオン、 オフを制御するための信号を供給する制御信号供給手段とから構成された角速度セ ンサ。
[2] 前記制御信号供給手段に、その源信号としてモニタ回路の出力信号を入力するよう にした請求項 1に記載の角速度センサ。
[3] 前記制御信号供給手段に、その源信号として駆動回路の出力信号を入力するように した請求項 1に記載の角速度センサ。
[4] 前記制御信号供給手段に、その源信号として振動制御回路の出力信号を入力する ようにした請求項 1に記載の角速度センサ。
[5] 前記制御信号供給手段に、その源信号として発振回路の出力信号を入力するように した請求項 1に記載の角速度センサ。
[6] 前記制御信号供給手段に、その源信号としてセンサ外部の信号発生手段から印加 される交流信号を入力するようにした請求項 1に記載の角速度センサ。
[7] 本体と、この本体を支える複数のタイヤと、各タイヤに設けたブレーキシステムとを備 え、ブレーキシステムには請求項 1ないし 6のいずれ力 1つに記載の角速度センサか らの検出出力を供給する自動車。
前記本体と、この本体に設置された少なくとも 1つの座席と、座席付近に設置される エアバッグシステムとを備え、エアバッグシステムには請求項 1ないし 6のいずれ力 1 つに記載の角速度センサ力 の検出出力を供給する自動車。
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