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JP2004212111A - Angular velocity sensor - Google Patents

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JP2004212111A
JP2004212111A JP2002379690A JP2002379690A JP2004212111A JP 2004212111 A JP2004212111 A JP 2004212111A JP 2002379690 A JP2002379690 A JP 2002379690A JP 2002379690 A JP2002379690 A JP 2002379690A JP 2004212111 A JP2004212111 A JP 2004212111A
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JP
Japan
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circuit
angular velocity
signal
detection
vibrator
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Pending
Application number
JP2002379690A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Miyazaki
茂行 宮崎
Motoyasu Hanji
元康 判治
Shuichi Kono
修一 河野
Tomoshige Ishizuka
友茂 石塚
Katsuhide Ibusuki
克英 指宿
Ryota Kawai
良太 河合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Crystal Device Corp
Original Assignee
Kyocera Crystal Device Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Crystal Device Corp filed Critical Kyocera Crystal Device Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correct a variation between a resonance frequency at the drive-electrode side of a vibrator and that at a detection-electrode side by a relatively, simple circuit configuration. <P>SOLUTION: When angular velocity is added to the vibrator 30 vibrating in a specific direction by a drive circuit 40, Coriolis force operates; vibration in a direction orthogonally crossing the vibration in the specific direction is generated; and charge generated by the vibration is detected in detection electrodes 32a, 32b. The detected charge is converted to voltage by an angular velocity detection circuit 60 for outputting an angular velocity detection signal S64. In the signal S64, a phase is delayed by 90° by a phase shift circuit 71 and an output signal S71 is outputted. In a synchronous detection circuit 72, the signal S71 is synchronized and detected for outputting a detection signal S72, based on an output voltage S41 in an I/V conversion circuit 41. The signal S72 is smoothed at a smoothing section 82 for outputting a DC detection signal Sout corresponding to the angular velocity. The phase of input or output at the smoothing section 82 is adjusted by a phase adjustment means 81. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、水晶振動子等の圧電振動子や、シリコン振動子等を用いて構成された振動式角速度センサ等において、製造誤差等による周波数応答のばらつきを小さくして角速度検出精度を向上させた角速度センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の角速度センサに関する技術としては、例えば、次のような文献に記載されるものがあった。
【0003】
【特許文献1】
特許第2781161号公報
【特許文献2】
特開平11−44540号公報
【特許文献3】
特開平2001−82964号公報
【特許文献4】
特開平10−65956号公報
【0004】
図2は前記特許文献1、2等に記載された従来の角速度センサの概略の構成図、及び図3は図2の動作波形図である。
【0005】
角速度センサの振動子1として圧電振動子(例えば、音叉型水晶振動子)を用いた場合、この振動子1の表面の所定の箇所に励振用の+側駆動電極2a、−側駆動電極2b、及びコリオリ力検出用の+側検出電極3a、−側検出電極3b等が設けられる。+側駆動電極2a及び−側駆動電極2bには、振動子1を励振させるための交流(以下「AC」という。)電圧の駆動信号Sdを供給する発振回路からなる駆動回路10が接続される。又、+側検出電極3a及び−側検出電極3bには、振動子1に加わる角速度ωに比例する直流(以下「DC」という。)電圧の検出信号Soutを出力するコリオリ力検出回路20が接続される。
【0006】
振動子1は質量mを有し、駆動回路10から−側駆動電極2bに駆動信号Sdが印加されると、この振動子1がX軸に沿ってB方向に所定の周波数で振動する。Y軸の回りに角速度ωが加わると、X軸と直交するZ軸方向にコリオリ力F(=2mvω、但し、vは振動子1の振動速度)が発生する。コリオリ力Fは角速度ωの大きさに比例して定まることから、+側検出電極3a、−側検出電極3b及びコリオリ力検出回路20により、コリオリ力Fを振動子1の歪み変位量として検出することで、この振動子1の角速度ωの大きさを求めることができる。
【0007】
即ち、駆動回路10において、+側駆動電極2aの出力電流は、電流/電圧(以下「I/V」という。)変換回路11で電圧に変換され、この電圧が自動利得制御(以下「AGC」という。)回路12でゲインが制御され、図示しないバッファ増幅器(以下この「増幅器」を「アンプ」という。)等を介して駆動信号Sdが−側駆動電極2bに供給され、振動子1が振動する。
【0008】
一定の周波数で特定方向に振動する振動子1に角速度ωが加わると、この振動子1にコリオリ力Fが発生し、これに応じた振動子信号(即ち、電流)が検出電極3a,3bから出力される。この出力電流は、コリオリ力検出回路20内のI/V変換回路21で電圧に変換されて角速度検出信号S21が生成され、この角速度検出信号S21が位相シフト回路22へ送られる。
【0009】
位相シフト回路22は、例えば、抵抗及びコンデンサにより構成されている。I/V変換回路21から出力される角速度検出信号S21は、振動子1の特性から、駆動信号Sdに対して位相が90°遅れる。そこで、駆動信号Sdに同期させるために、抵抗及びコンデンサからなる位相シフト回路22により、角速度検出信号S21の位相を90°遅らせ、この位相遅れの角速度検出信号S22を同期検波回路23へ送る。
【0010】
同期検波回路23は、角速度ωが加わった方向(即ち、回転方向であり、図3の角速度検出信号S21の波形は右回転を示し、この波形の位相が180°ずれると左回転となる。)を知るために、I/V変換回路11の出力電圧に基づき、位相シフト回路22から出力される位相遅れの角速度検出信号S22を同期検波して、図3に示すような同一極性の検波信号S23を出力する。この検波信号S23は、ローパスフィルタ(以下「LPF」という。)24で高周波成分が除去され、振動子1に加えられた角速度ωに比例したDC検出信号Soutが出力される。
【0011】
このような角速度センサの用途としては、例えば、車両や航空機等に搭載し、この走行或いは飛行軌跡を記録したり、旋回時に発生するヨーレイトを検出することが行われている。角速度センサをロボットに搭載し、この姿勢制御等にも応用されている。又、最近では、ごく一般的なカーナビゲーション等での車両位置検知や、ビデオカメラ等の手振れ検出等のためにも搭載されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特許文献1、2等に記載されたような角速度センサでは、次のような課題があった。
【0013】
角速度センサにおいて、振動子1の位相の周波数応答は、駆動電極31a,31ba側の共振周波数Fdと検出電極32a,32b側の共振周波数Fsとの周波数差ΔF=Fs−Fdに依存する。又、周波数差ΔFは、振動子1の外形の加工精度に支配され、高い加工精度が要求される。従来は、レーザトリミングやサンドブラスト等で振動子1の外形を削る等して、周波数差ΔFの調整を行っていたが、このばらつきを抑えることが困難であった。
【0014】
振動子1の検出電極3a,3bから出力される振動子信号は、微小電流であり、周囲環境の温度変化や電源電圧の変動等によって影響を受け易く、特に、上述のような周波数差ΔFにばらつきがあると、DC検出信号Soutの精度が低下するという問題が生じる。
【0015】
特許文献4の技術では、ビデオカメラ等の面振れや手振れ(この周波数領域は、約0.5Hz〜30Hz)を補正するために、角速度センサによって面振れや手振れ時の角速度信号を検出し、補正サーボによってレンズ角度の補正制御を行っている。しかし、上述のような周波数差ΔFにばらつきがあると、面振れや手振れを補正するための信号がずれ、補正方向等が誤動作するといった問題も生じる。
【0016】
又、特許文献3に記載された角速度センサでは、振動子としてシリコン基板上に形成した平面振動体(即ち、シリコン振動子)を用い、AC電圧を印加してシリコン基板上の電極間に静電力を発生させ、この静電力により平面振動体を振動させる。振動する平面振動体に角速度が加わると、前記振動方向に対して直交する方向にコリオリ力が発生して平面振動体がコリオリ力の方向に振動するので、この振動振幅の大きさに対応する電気信号を検出して角速度の大きさを検知するものである。このようなシリコン振動子を用いた角速度センサ、あるいはその他の角速度センサにおいても、上記のような問題が生じる。
【0017】
本発明は、前記従来技術がもっていた課題を解決し、比較的簡単な回路構成によって周波数差ΔFのばらつきの補正が可能な角速度センサを提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の角速度センサでは、AC駆動信号を出力する駆動回路と、前記駆動信号により励振され、角速度の大きさと方向に応じて振幅が変化する振動子信号を出力する振動子と、前記振動子信号を角速度検出信号に変換する角速度検出回路と、前記駆動信号に基づき、前記角速度検出信号を同期検波して同一極性の検波信号を出力する同期検波回路と、前記検波信号を平滑して前記角速度に応じたDC検出信号を出力する平滑回路と、前記平滑回路の入力側又は出力側に接続され、前記駆動回路側の第1の共振周波数と前記角速度検出回路側の第2の共振周波数との周波数差を打ち消すように前記検波信号又は前記DC検出信号の位相を調整する位相調整手段と、を備えている。
【0019】
ここで、例えば、前記位相調整手段は、抵抗及びコンデンサからなるLPFで構成されている。或いは、前記位相調整手段は、抵抗及びコンデンサからなるLPFで構成され、かつ前記抵抗が可変抵抗又は前記コンデンサが可変コンデンサで構成されている。又、前記同期検波回路は、前記駆動信号と前記角速度検出信号とを乗算して前記検波信号を生成する回路で構成されている。
【0020】
本発明では、このような構成を採用したことにより、駆動回路から駆動信号が出力されると、振動子が振動する。駆動回路の駆動信号により、振動子が所定の周波数で特定方向に振動している時、この振動子に角速度が加わると、振動方向に対して直交する方向に、角速度の大きさに比例したコリオリ力が発生し、該振動子から振動子信号が出力される。振動子信号は、角速度検出回路によって角速度検出信号に変換され、同期検波回路へ送られる。
【0021】
同期検波回路では、駆動信号に基づき、角速度検出信号を同期検波し、同一極性の検波信号を出力する。この検波信号は、平滑回路によって平滑され、前記角速度に応じたDC検出信号が出力される。平滑回路の入力側の検波信号又は出力側のDC検出信号は、位相調整手段によって位相が調整され、駆動回路側の第1の共振周波数と角速度検出回路側の第2の共振周波数との周波数差のばらつきが抑制される。
【0022】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1(a)〜(e)は、本発明の第1の実施形態を示す角速度センサの要部の構成図であり、同図(a)は全体の回路図、同図(b)は位相シフト回路71の回路図、同図(c)は平滑回路80の回路図、同図(d)は平滑部82の回路図、及び同図(e)は平滑部82の他の構成の回路図である。
【0023】
図1(a)に示す角速度センサは、例えば、図2と同様の原理に基づくものであり、振動子(例えば、音叉型水晶振動子等の圧電振動子)30を有している。振動子30の所定箇所には、この振動子30を励振するための+側駆動電極31a及び−側駆動電極31bと、該振動子30に加わる角速度に応じた(例えば、比例した)電荷を検出して振動子信号を出力する+側検出電極32a及び−側検出電極32bとが設けられている。
【0024】
+側駆動電極31a及び−側駆動電極31bには、振動子30の特定方向の振動を励起するためのAC電圧の駆動信号Sdを該−側駆動電極31bに供給するための発振回路からなる駆動回路40が接続されている。+側検出電極32a及び−側検出電極32bには、振動子30に加わる角速度ωに比例したDC電圧の検出信号Soutを出力するコリオリ力検出回路50が接続されている。
【0025】
駆動回路40は、+側駆動電極31aに接続されたI/V変換回路41を有している。I/V変換回路41は、+側駆動電極31aの出力電流を電圧に変換して出力電圧S41を出力する回路であり、カレントアンプ等で構成されている。I/V変換回路41の出力端子には、図示しないが、この出力電圧S41の高周波成分を除去するLPFや、振動子30が起動期間の時にはゲインを大きくし、この起動期間経過後の安定期間の時にはゲインを小さくする起動補償回路等を介して、AGC回路42が接続されている。AGC回路42は、図示しないLPFや起動補償回路等を介して送られてくる出力電圧S41を入力し、制御電圧S45に基づきゲインが制御される回路であり、この回路の出力端子が、図示しないバッファアンプ等を介して−側駆動電極31bに接続されている。
【0026】
+側検出電極32a及び−側検出電極32bに接続されたコリオリ力検出回路50は、該+側検出電極32a及び−側検出電極32bに接続された角速度検出回路60を有している。角速度検出回路60は、振動子30の振動によって検出電極32a,32bから出力される振動子信号(即ち、電荷)を入力し、これを角速度検出信号S64に変換する回路であり、この出力端子に、位相シフト回路71を介して同期検波回路72が接続されている。角速度検出信号S64は、振動子30の特性から、I/V変換回路41の出力電圧S41に対して位相が90°遅れる。そこで、出力電圧S41に同期させるために、位相シフト回路71を設け、角速度検出信号S64の位相を90°遅らせている。
【0027】
位相シフト回路71は、例えば、図1(b)に示すように、LPFで構成され、角速度検出回路60の出力側に接続された入力ノード71aと、同期検波回路72の入力側に接続された出力ノード71dとを有している。入力ノード71aと出力ノード71dとの間には、抵抗71bが接続され、さらに、その出力ノード71dが、コンデンサ71cを介して接地電位ノード(以下「GND」という。)に接続されている。
【0028】
同期検波回路72は、振動子30に対して角速度ωの加わった方向(回転方向)を知るために、I/V変換回路41の出力電圧S41に基づき、位相シフト回路71の出力信号S71を同期検波して同一極性の検波信号S72を出力する回路であり、乗算回路等で構成されている。同期検波回路72の出力端子には、平滑回路80が接続されている。平滑回路80は、検波信号S72を平滑して、振動子30に加えられる角速度ωに応じたDC検出信号Sout72を出力する回路であり、例えば、図1(c)に示すように、位相調整手段81及び平滑部82により構成されている。
【0029】
位相調整手段81は、駆動電極31a,31b側の第1の共振周波数Fdと検出電極32a,32b側の第2の共振周波数Fsとの位相差ΔFを打ち消すように、検波信号S72の位相を調整して(例えば、遅らせて)、調整済み検波信号S81を出力する回路であり、例えば、抵抗81b及びコンデンサ81cからなるLPFで構成されている。位相シフト回路71の出力ノード71dに接続された入力ノード81aには、抵抗81bの一端が接続され、この抵抗81の他端が、コンデンサ81cを介してGNDに接続されると共に、出力ノード81dを介して平滑部82の入力側に接続されている。
【0030】
平滑部82は、調整済み検波信号S81を平滑してDC検出信号Doutを出力する回路であり、例えば、図1(d)或いは図1(e)に示すような回路で構成されている。図1(d)に示す平滑部82では、位相調整手段81の出力ノード81dに接続された入力ノード82aと、GNDに接続された入力ノード82bと、DC検出信号Doutを出力する出力ノード82eと、GNDに接続された出力ノード82fとを有している。入力ノード82aには、ダイオード82cのアノードが接続され、このダイオード82cのカソードが、出力ノード82eに接続されると共に、コンデンサ82dを介してノード82b,82fに接続されている。この平滑部82では、ノード82aから調整済み検波信号S81が入力されると、この検波信号S81の電荷をダイオード82cを通してコンデンサ82dに蓄積し、このコンデンサ82dの蓄積電荷をノード82e側へ放電することにより、検波信号S81の平滑を行っている。
【0031】
又、図1(e)に示す平滑部82では、入力ノード82aに、コンデンサ82gを介して入力ノード82bが接続されると共に、チョークコイル82hを介して出力ノード82eが接続されている。出力ノード82eは、コンデンサ82iを介して出力ノード82fに接続されている。この平滑部82では、入力ノード82aから調整済み検波信号S81が入力されると、この検波信号S81の交流分がコンデンサ82gを通して入力ノード82bへ流れ、該検波信号S81の直流分がチョークコイル82hを通して出力ノード82e側へ流れる。チョークコイル82hを通った残りの交流分は、コンデンサ82i側に流れる。これにより、検波信号S81の平滑が行われる。
【0032】
図4(a)、(b)は、図1の動作波形図であり、同図(a)は角速度ω(t)の波形図、及び同図(b)は検波信号S72の周波数応答波形図である。
【0033】
以下、図4(a)、(b)の動作波形図を参照しつつ、図1の角速度センサにおける駆動回路40の動作(A)と、コリオリ力検出回路50の動作(B)とを説明する。
【0034】
(A) 駆動回路40の動作
電源電圧を印加すると、AGC回路42から出力されるAC駆動信号Sdが振動子30の−側駆動電極31bに与えられ、該振動子30が振動を開始する。振動子30が振動を開始すると、+側駆動電極31aの出力電流がI/V変換回路41で電圧に変換され、出力電圧S41が出力される。この出力電圧S41は、図示しないLPFや起動補償回路等を通して、制御電圧S45によりAGC回路42でゲインが制御され、図示しないバッファアンプ等を介して、AC駆動信号Sdが振動子30の−側駆動電極31bに供給される。振動子30が振動を開始した後、安定期間になると、AGC回路42から図示しないバッファアンプ等を介して出力されるAC駆動信号Sdにより、振動子30が一定の周波数で特定方向に振動する。
【0035】
AC駆動信号Sdによって振動子30が一定の周波数で特定方向の振動を継続すると、I/V変換回路41の出力電圧S41が、図示しないバッファアンプ等を介して、同期検波回路72に与えられる。
【0036】
(B) コリオリ力検出回路50の動作
一定の周波数で特定方向に振動している振動子30に角速度ωが加わると、この振動子30にコリオリ力Fが作用し、該振動子30の特定方向の振動方向に対して直交する方向の振動が生まれ、この振動によって振動子30に発生する電荷が検出電極32a,32bによって検出され、この検出された振動子信号(電流)が検出電極32a,32bから出力される。この出力電流は、角速度検出回路60で電圧に変換され、角速度検出信号S64が出力されて位相シフト回路71へ送られる。
【0037】
位相シフト回路71は、角速度検出信号S64の位相を90°遅らせ、出力信号S71を同期検波回路72へ送る。同期検波回路72では、角速度ωの加わった方向(回転方向)を知るために、例えば、I/V変換回路41の出力電圧S41と、位相シフト回路71の出力信号S71とを乗算することにより、該出力信号S71を同期検波して同一極性の検波信号S72を出力する。
【0038】
ここで、振動子30に印加される角速度ωは、面振れや手振れがあると、一定ではなく、時間tと共に変化する。例えば、図4(a)に示すように、面振れや手振れによって角速度ωが正弦波的に変化する場合、この角速度ωは次式(1)で表される。
ω(t)=ωmax・sin 2πfωt (1)
但し、ωmax ;角速度最大値
ω ;手振れ周波数
【0039】
一方、製造誤差等により、駆動電極31a,31b側の共振周波数Fdと検出電極32a,32b側の共振周波数Fsとの周波数差ΔFがばらつくと、角速度ω(t)の位相がづれて図4(a)のような破線の波形となる。同期検波回路72から出力される検波信号S72における位相θの周波数特性は、図4(b)に示すように、手振れ周波数fωの最大値が例えば50Hzのときには、位相θが−7°付近で大きくばらつき(θ±α°)、コリオリ力検出回路50の検出精度が低下する。
【0040】
そこで、本実施形態では、位相θのばらつき±α°を所定範囲(例えば、±3°)内に抑制するために、位相調整手段81で位相調整を行っている。この位相調整手段81では、抵抗値Rの抵抗81bと容量値Cのコンデンサ81cとからなるLPFにより、カットオフ周波数foで検波信号S72の高周波成分を遮断し、ばらつき±α°を例えば±3°以内に抑制している。
【0041】
即ち、RCからなるLPFによって位相調整を行う場合、位相θは次式(2)のようになる。
θ=tan−1 (fω/fo ) (2)
ここで、
o =1/(2πRC) (3)
又、LPFで位相調整のみを行い、振幅(即ち、感度)に影響を与えないために、カットオフ周波数fo は次式(4)の条件で選ぶのが望ましい。
o > 10×f (4)
【0042】
(4)式のfは、面振れや手振れ等を考慮して規格で設定された周波数の値である。そのため、(2)式〜(4)式に基づき、抵抗値R及び容量値Cを所定の値に設定した位相調整手段81により、検波信号S72の高周波成分を遮断すれば、その位相調整手段81から出力される調整済み検波信号S81の位相θのばらつき±α°を例えば±3°以内に抑えることができる。
【0043】
調整済み検波信号S81は、平滑部82で平滑され、角速度ωに比例したDC検出信号Soutが出力される。このDC検出信号Soutの精度をさらに向上させるために、図示しない回路によって感度や0点電圧、温度変化等を補正しても良い。
【0044】
以上のように、この第1の実施形態では、次の(i)、(ii)のような効果がある。
【0045】
(i) 製造誤差等により、駆動電極31a,31b側の共振周波数Fdと検出電極32a,32b側の共振周波数Fsとの周波数差ΔFにばらつきが生じても、同期検波回路72から出力される検波信号S72に対し、位相調整手段81で高周波成分が遮断されて位相が調整されるので、その検波信号S72の位相θのばらつき±α°が所定範囲(例えば、±3°)内に抑制される。この結果、平滑部82から出力されるDC検出信号Soutの検出精度を向上できる。
【0046】
(ii) 位相調整手段81をRCのLPFで構成したので、抵抗81bの抵抗値Rとコンデンサ81cの容量値Cの設定により、検波信号S72の位相θのばらつき±α°を所定範囲内に簡単に抑制できる。
【0047】
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態を示す角速度センサの構成図であり、第1の実施形態を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【0048】
この角速度センサは、図1の角速度センサの駆動回路40において、I/V変換回路41がカレントアンプで構成されると共に、AGC回路42に与える制御電圧S45を生成するための回路が設けられている。さらに、図1のコリオリ力検出回路50において、角速度検出回路60がI/V変換回路61,62、差動アンプ63及び反転アンプ64で構成されている。その他の構成は、図1と同様である。
【0049】
即ち、図5の駆動回路40において、振動子30の+側駆動電極31aに接続されたI/V変換回路41は、演算増幅器(以下「オペアンプ」という。)41a、帰還抵抗41b、及び帰還コンデンサ41cからなるカレントアンプで構成されている。オペアンプ41aの+側入力端子は固定電位ノードAGに接続され、−側入力端子が+側駆動電極31aに接続されている。オペアンプ41aの−側入力端子と出力端子との間には、帰還抵抗41bと帰還コンデンサ41cが並列に接続されている。オペアンプ41aの出力端子には、図示しないバッファアンプ等を介して整流回路43が接続され、さらに基準電源回路44が設けられている。
【0050】
整流回路43は、図示しないバッファアンプ等を介して与えられる出力電圧S41を整流し、DC電圧S43(又はDC電流)を出力する回路である。基準電源回路44は、電源電圧の変化や温度変化等に対して一定の電圧を生成し、この一定の電圧に基づき、整流回路43のもつ温度係数を相殺するような基準電圧S44(又は基準電流)を出力する回路であり、この出力端子と整流回路43の出力端子とに、比較回路45が接続されている。比較回路45は、DC電圧S43(又はDC電流)と基準電圧S44(又は基準電流)とを比較し、この電圧差(又は電流差)を積分して制御電圧S45を出力する回路であり、この出力端子がAGC回路42の制御端子に接続されている。
【0051】
図5のコリオリ力検出回路50において、角速度検出回路60は、+側検出電極32aに接続されたI/V変換回路61と、−側検出電極32bに接続されたI/V変換回路62とを有し、これらの出力端子に差動アンプ63及び反転アンプ64が接続されている。I/V変換回路61,62は、振動子30に加速度ωが加わった時に検出電極32a,32bに逆相の振動子信号(電流)が発生するので、これを電圧に変換する回路である。I/V変換回路61は、I/V変換回路41と同様に、オペアンプ61a、帰還抵抗61b及び帰還コンデンサ41cからなるカレントアンプで構成されている。同様に、I/V変換回路62も、オペアンプ62a、帰還抵抗62b及び帰還コンデンサ62cからなるカレントアンプで構成されている。
【0052】
差動アンプ63は、2つのI/V変換回路61,62の出力電圧の差を増幅する回路であり、又駆動回路40のAC駆動信号Sdによるクロストーク等の同相信号をキャンセルする機能を有している。この差動アンプ63は、I/V変換回路61の出力端子に接続された入力抵抗63aと、I/V変換回路62の出力端子に接続された入力抵抗63bとを有し、該入力抵抗63aの出力側が、抵抗63cを介して固定電位ノードAGに接続されると共に、オペアンプ63dの+側入力端子に接続されている。入力抵抗63bの出力側には、オペアンプ63dの−側入力端子が接続されると共に、帰還抵抗63eを介して該オペアンプ63dの出力端子に接続されている。
【0053】
差動アンプ63の出力端子に接続された反転アンプ64は、差動アンプ63の出力信号を反転増幅して角速度検出信号S64を位相シフト回路71へ出力する回路であり、オペアンプ63dの出力端子に接続された入力抵抗64aを有している。入力抵抗64aの出力側は、オペアンプ64bの−側入力端子に接続されると共に、帰還抵抗64cを介して該オペアンプ64bの出力端子に接続されている。オペアンプ64bの+側入力端子は、固定電位ノードAGに接続されている。
【0054】
次に、図5の角速度センサの動作を説明する。
【0055】
電源電圧の印加によって振動子30が振動を開始する。振動子30の+側駆動電極31aから出力された電流は、I/V変換回路41で電圧に変換され、出力電圧S41が出力される。この出力電圧S41は、図示しないバッファアンプ等を介して、整流回路43でDC電圧S43(又はDC電流)に変換され、比較回路45へ送られる。比較回路45では、基準電源回路44から出力された基準電圧S44(又は基準電流)と、整流回路43から出力されたDC電圧S43(又はDC電流)とを比較し、制御電圧S45をAGC回路42へ出力する。I/V変換回路41の出力電圧S41は、図示しないLPFや起動補償回路等を介して、AGC回路42によりゲインが制御される。このAGC回路42から、図示しないバッファアンプ等を介してAC駆動信号Sdが−側駆動電極31bに供給され、振動子30が一定の周波数で特定方向に振動する。
【0056】
一定周波数で特定方向に振動している振動子30に角速度ωが加わると、この振動子30にコリオリ力Fが作用し、該振動子30の特定方向の振動方向に対して直交する方向の振動が生まれる。この振動によって振動子30に発生する電荷が、検出電極32a,32bによって検出され、この検出された振動子信号(電流)が検出電極32a,32bから出力される。この出力電流は、角速度検出回路60内のI/V変換回路61,62で電圧に変換され、これらのI/V変換回路61,62の出力電圧が差動アンプ62で差動増幅される。差動アンプ63の出力電圧は、反転アンプ64で反転増幅され、角速度検出信号S64が出力される。
【0057】
AC駆動信号Sdによって振動子30が一定の周波数で特定方向に振動すると、この出力電圧S41が図示しないバッファアンプ等を介して、同期検波回路72に与えられる。一方、反転アンプ64から出力された角速度検出信号S64は、位相シフト回路71で位相が90°遅れ、この出力信号S71が同期検波回路72へ送られる。同期検波回路72では、第1の実施形態と同様に、I/F変換回路41から与えられる出力電圧S41に基づき、位相シフト回路71の出力信号S71を同期検波して同一極性の検波信号S72を出力する。
【0058】
検波信号S72は、第1の実施形態と同様に、位相調整手段81で高周波成分が遮断されて位相が調整され、平滑部82で平滑され、角速度ωに応じたDC検出信号Soutが出力される。
【0059】
以上のように、この第2の実施形態では、第1の実施形態の効果が得られる上に、次の(イ)、(ロ)のような効果もある。
【0060】
(イ) 基準電源回路44によって一定の基準電圧S44(又は基準電流)を生成し、これを比較回路45によってDC電圧S43(又はDC電流)と比較して制御電圧S45を生成しているので、電源電圧や周囲温度等が変化しても、I/V変換回路41に入力する振動子電流Ixが一定となるように、AGC回路42が働く。振動子電流Ixと振動速度は比例することから、振動子電流Ixを一定に保つことは高精度の角速度センサ回路の要諦となる。コリオリ力Fは振動子電流Ixを一定に保つことにより、角速度ωを正確に検出できる。これにより、DC検出信号Soutの検出精度を向上できる。
【0061】
(ロ) 角速度検出回路60は、2つのI/V変換回路61,62の出力を差動アンプ63で差動増幅し、これを反転アンプ64で反転増幅して角速度検出信号S64を出力するようにしているので、検出精度や安定性がよい。
【0062】
(第3の実施形態)
図6(a)〜(c)は、本発明の第3の実施形態を示す位相調整手段の回路図であり、図1(c)中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【0063】
この位相調整手段は、図1或いは図5の位相調整手段81の他の回路構成例を示すものであり、抵抗値R又は容量値Cの調整が可能な構成になっている。
【0064】
即ち、図6(a)の位相調整手段は、抵抗値Rの調整が可能な構成になっており、入力ノード81aと出力ノード81dとの間に、複数(n)の抵抗81b−1〜81b−nが並列に接続され、さらに、その各抵抗81b−1〜81b−nに、トランジスタ等で構成されたスイッチ手段81g−1〜81g−nがそれぞれ直列に接続されている。各スイッチ手段81g−1〜81g−nは、メモリ81eに記憶されたスイッチ切換データにより駆動されるバッファ81fによってオン、オフ動作するようになっている。出力ノード81dは、コンデンサ81cを介してGNDに接続されている。
【0065】
この図6(a)の位相調整手段では、同期検波回路72から出力される検波信号S72の位相θのばらつき±α°を測定しておいてこのばらつきを所定範囲内に抑制するために、メモリ81eに記憶されたスイッチ切換データによってスイッチ手段81g−1〜81g−nを切り換え、抵抗値Rを調整できるようになっている。これにより、位相θのばらつき±α°を所定範囲内に簡単かつ的確に抑えることができる。
【0066】
図6(b)の位相調整手段は、図6(a)と同様に、抵抗値Rの調整が可能な構成になっており、入力ノード81aと出力ノード81dとの間に、複数(n)の抵抗81b−1〜81b−nが直列に接続され、さらに、その各抵抗81b−1〜81b−nに、トランジスタ等で構成されたスイッチ手段81g−1〜81g−nがそれぞれ並列に接続されている。各スイッチ手段81g−1〜81g−nは、メモリ81eに記憶されたスイッチ切換データにより駆動されるバッファ81fによってオン、オフ動作するようになっている。出力ノード81dは、コンデンサ81cを介してGNDに接続されている。
【0067】
この図6(b)の位相調整手段では、図6(a)と同様に、同期検波回路72から出力される検波信号S72の位相θのばらつき±α°を測定しておいてこのばらつきを所定範囲内に抑制するために、メモリ81eに記憶されたスイッチ切換データによってスイッチ手段81g−1〜81g−nを切り換え、抵抗値Rを調整できるようになっている。これにより、位相θのばらつき±α°を所定範囲内に簡単かつ的確に抑えることができる。
【0068】
又、図6(c)の位相調整手段は、容量値Cの調整が可能な構成になっており、入力ノード81aが抵抗81bを介して出力ノード81dに接続され、この出力ノード81dとGNDとの間に、複数(n)のコンデンサ81c−1〜81c−nが並列に接続され、さらに、その各コンデンサ81c−1〜81c−nに、トランジスタ等で構成されたスイッチ手段81g−1〜81g−nがそれぞれ直列に接続されている。各スイッチ手段81g−1〜81g−nは、メモリ81eに記憶されたスイッチ切換データにより駆動されるバッファ81fによってオン、オフ動作するようになっている。
【0069】
この図6(c)の位相調整手段では、図6(a)と同様に、同期検波回路72から出力される検波信号S72の位相θのばらつき±α°を測定しておいてこのばらつきを所定範囲内に抑制するために、メモリ81eに記憶されたスイッチ切換データによってスイッチ手段81g−1〜81g−nを切り換え、容量値Cを調整できるようになっている。これにより、位相θのばらつき±α°を所定範囲内に簡単かつ的確に抑えることができる。
【0070】
(変形例)
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次の(1)〜(5)のようなものがある。
【0071】
(1) 振動子30は、音叉型水晶振動子等の圧電振動子を例にとって説明したが、音叉型以外の音片型、H型、リング型等の他の形式のものを用いたり、振動子材料として水晶以外の他の圧電材料を用いることも可能である。さらに、駆動電極31a,31bや検出電極32a、32bの数や配置位置等は、適宜変更可能である。
【0072】
(2) 振動子30としては、圧電振動子以外のシリコン振動子等の他の構造の振動子を用いてもよい。他の構造の振動子を用いる場合には、振動子の構造に対応して図1の角速度検出回路60の回路構成を変更し、さらにこれに対応させて図1のI/V変換回路41を他の回路に置換える等の変更を行えば、実施形態のような効果が得られる。
【0073】
(3) 角速度検出回路60の回路構成をより簡単にするために、図5の反転アンプ64を省略し、これに代えて差動アンプ63を反転差動アンプに置き換えることにより、回路の素子数を削減できる。又、図5の角速度検出回路60を1つのI/V変換回路等で構成することも可能である。この場合、例えば、振動子30に設けられる2つの検出電極32a又は32bのいずれか一方を固定電位ノードに接続し、他方の電極から出力された電荷を1つのI/V変換回路で電圧に変換して角速度検出信号S64を生成すれば良い。これにより、角速度検出回路60の回路構成をより簡単化できる。
【0074】
(4) 同期検波回路72は、乗算回路で構成する以外に、他の回路で構成してもよい。例えば、出力電圧S41を方形波の信号に変換し、この方形波の信号に基づいて位相シフト回路71の出力信号S71を検波し、この検波した信号の極性を切り換えて同一極性の検波信号S72を生成するような回路構成等も採用できる。
【0075】
(5) 平滑部82の入力側に設けられた位相調整手段81を、平滑部82の出力側に設け、該平滑部82の出力の位相を調整するようにしても、上記実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる。又、位相調整手段81及び平滑部82は、図示以外の回路で構成しても良い。
【0076】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、製造誤差等により、周波数差にばらつきが生じても、位相調整手段で位相が調整されるので、検波信号の位相のばらつきが所定範囲内に抑制される。この結果、比較的簡単な回路構成で、DC検出信号の検出精度を向上できる。又、位相調整手段を固定型RCのLPF或いは可変型RCのLPFで構成した場合、抵抗の抵抗値Rとコンデンサの容量値Cを所定の値に設定することにより、検波信号の位相のばらつきを所定範囲内に簡単に抑制できる。さらに、駆動信号と角速度検出信号とを乗算して検波信号を生成する構成にすると、温度変化による位相のずれを簡単かつ的確に相殺でき、検出精度をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す角速度センサの要部の構成図である。
【図2】従来の角速度センサの概略の構成図である。
【図3】図2の動作波形図である。
【図4】図1の動作波形図である。
【図5】本発明の第2の実施形態を示す角速度センサの構成図である。
【図6】本発明の第3の実施形態を示す位相調整手段の回路図である。
【符号の説明】
30 振動子
40 駆動回路
41 I/V変換回路
42 AGC回路
50 コリオリ力検出回路
60 角速度検出回路
71 位相シフト回路
72 同期検波回路
80 平滑回路
81 位相調整手段
82 平滑部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention improves the angular velocity detection accuracy by reducing variations in frequency response due to manufacturing errors and the like in, for example, a vibration type angular velocity sensor configured by using a piezoelectric vibrator such as a crystal resonator or a silicon vibrator. The present invention relates to an angular velocity sensor that is operated.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a technique relating to this kind of angular velocity sensor, for example, there is a technique described in the following document.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2781161
[Patent Document 2]
JP-A-11-44540
[Patent Document 3]
JP-A-2001-82964
[Patent Document 4]
JP-A-10-59556
[0004]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional angular velocity sensor described in Patent Documents 1 and 2 and the like, and FIG. 3 is an operation waveform diagram of FIG.
[0005]
When a piezoelectric vibrator (for example, a tuning-fork type crystal vibrator) is used as the vibrator 1 of the angular velocity sensor, a positive drive electrode 2a for excitation, a negative drive electrode 2b, And a + side detection electrode 3a for detecting Coriolis force, a-side detection electrode 3b, and the like. The drive circuit 10 including an oscillation circuit that supplies a drive signal Sd of an alternating current (hereinafter, referred to as “AC”) voltage for exciting the vibrator 1 is connected to the + drive electrode 2 a and the − drive electrode 2 b. . Further, a Coriolis force detection circuit 20 that outputs a detection signal Sout of a direct current (hereinafter referred to as “DC”) voltage proportional to the angular velocity ω applied to the vibrator 1 is connected to the + side detection electrode 3 a and the − side detection electrode 3 b. Is done.
[0006]
The vibrator 1 has a mass m, and when the drive signal Sd is applied from the drive circuit 10 to the negative drive electrode 2b, the vibrator 1 vibrates at a predetermined frequency in the B direction along the X axis. When an angular velocity ω is applied around the Y axis, a Coriolis force F (= 2 mvω, where v is the vibration velocity of the vibrator 1) is generated in the Z axis direction orthogonal to the X axis. Since the Coriolis force F is determined in proportion to the magnitude of the angular velocity ω, the Coriolis force F is detected as the amount of distortion displacement of the vibrator 1 by the + side detection electrode 3a, the − side detection electrode 3b and the Coriolis force detection circuit 20. Thus, the magnitude of the angular velocity ω of the vibrator 1 can be obtained.
[0007]
That is, in the drive circuit 10, the output current of the + drive electrode 2a is converted into a voltage by the current / voltage (hereinafter, referred to as "I / V") conversion circuit 11, and this voltage is converted into an automatic gain control (hereinafter, "AGC"). The drive signal Sd is supplied to the negative drive electrode 2b through a buffer amplifier (not shown) (hereinafter, this “amplifier” is referred to as an “amplifier”) or the like, and the vibrator 1 vibrates. I do.
[0008]
When an angular velocity? Is output. This output current is converted into a voltage by an I / V conversion circuit 21 in the Coriolis force detection circuit 20 to generate an angular velocity detection signal S21. The angular velocity detection signal S21 is sent to the phase shift circuit 22.
[0009]
The phase shift circuit 22 includes, for example, a resistor and a capacitor. The angular velocity detection signal S21 output from the I / V conversion circuit 21 has a phase delayed by 90 ° from the drive signal Sd due to the characteristics of the vibrator 1. Therefore, in order to synchronize with the drive signal Sd, the phase of the angular velocity detection signal S21 is delayed by 90 ° by the phase shift circuit 22 composed of a resistor and a capacitor, and the angular velocity detection signal S22 with this phase delay is sent to the synchronous detection circuit 23.
[0010]
In the synchronous detection circuit 23, the direction to which the angular velocity ω is added (that is, the rotational direction, the waveform of the angular velocity detection signal S21 in FIG. 3 indicates clockwise rotation, and when the phase of this waveform is shifted by 180 °, the clock rotates to the left). In order to know this, based on the output voltage of the I / V conversion circuit 11, a phase-delayed angular velocity detection signal S22 output from the phase shift circuit 22 is synchronously detected, and a detection signal S23 having the same polarity as shown in FIG. Is output. The detection signal S23 has a high-frequency component removed by a low-pass filter (hereinafter referred to as "LPF") 24, and a DC detection signal Sout proportional to the angular velocity ω applied to the vibrator 1 is output.
[0011]
Applications of such an angular velocity sensor include, for example, mounting it on a vehicle, an aircraft, or the like, recording the running or flight trajectory, and detecting a yaw rate generated at the time of turning. An angular velocity sensor is mounted on a robot and applied to such attitude control. Recently, it is also used for detecting a vehicle position in a very common car navigation or the like, or detecting a camera shake of a video camera or the like.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional angular velocity sensors as described in Patent Documents 1 and 2 have the following problems.
[0013]
In the angular velocity sensor, the frequency response of the phase of the vibrator 1 depends on the frequency difference ΔF = Fs−Fd between the resonance frequency Fd of the drive electrodes 31a and 31ba and the resonance frequency Fs of the detection electrodes 32a and 32b. Further, the frequency difference ΔF is governed by the processing accuracy of the outer shape of the vibrator 1, and high processing accuracy is required. Conventionally, the frequency difference ΔF has been adjusted by cutting the outer shape of the vibrator 1 by laser trimming, sandblasting, or the like, but it has been difficult to suppress this variation.
[0014]
The vibrator signals output from the detection electrodes 3a and 3b of the vibrator 1 are minute currents and are easily affected by a change in ambient temperature, a change in power supply voltage, and the like. If there is a variation, there arises a problem that the accuracy of the DC detection signal Sout decreases.
[0015]
According to the technique of Patent Document 4, in order to correct a surface shake or a camera shake of a video camera or the like (this frequency range is about 0.5 Hz to 30 Hz), an angular velocity sensor detects an angular speed signal at the time of the surface shake or the camera shake and performs correction. Correction control of the lens angle is performed by the servo. However, if the frequency difference ΔF has a variation as described above, there arises a problem that a signal for correcting a surface shake or a camera shake shifts and a correction direction or the like malfunctions.
[0016]
Further, in the angular velocity sensor described in Patent Document 3, a planar vibrator (ie, a silicon vibrator) formed on a silicon substrate is used as a vibrator, and an AC voltage is applied to apply electrostatic voltage between electrodes on the silicon substrate. Is generated, and the planar vibrator is vibrated by the electrostatic force. When an angular velocity is applied to the vibrating plane vibrator, a Coriolis force is generated in a direction orthogonal to the vibration direction, and the plane vibrator vibrates in the direction of the Coriolis force. The signal is detected to detect the magnitude of the angular velocity. The above-described problem also occurs in the angular velocity sensor using such a silicon vibrator or other angular velocity sensors.
[0017]
An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to provide an angular velocity sensor capable of correcting variations in the frequency difference ΔF with a relatively simple circuit configuration.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the angular velocity sensor according to the present invention, a drive circuit that outputs an AC drive signal, and an oscillator signal that is excited by the drive signal and changes in amplitude according to the magnitude and direction of the angular velocity are output. A vibrator, an angular velocity detection circuit that converts the vibrator signal into an angular velocity detection signal, a synchronous detection circuit that synchronously detects the angular velocity detection signal based on the drive signal and outputs a detection signal of the same polarity, A smoothing circuit for smoothing a signal and outputting a DC detection signal corresponding to the angular velocity; a smoothing circuit connected to an input side or an output side of the smoothing circuit; a first resonance frequency of the drive circuit side and a first resonance frequency of the angular velocity detection circuit side; Phase adjusting means for adjusting the phase of the detection signal or the DC detection signal so as to cancel the frequency difference from the second resonance frequency.
[0019]
Here, for example, the phase adjusting means is configured by an LPF including a resistor and a capacitor. Alternatively, the phase adjusting means is constituted by an LPF comprising a resistor and a capacitor, and the resistor is constituted by a variable resistor or the capacitor is constituted by a variable capacitor. Further, the synchronous detection circuit is configured by a circuit that generates the detection signal by multiplying the driving signal by the angular velocity detection signal.
[0020]
In the present invention, by adopting such a configuration, the vibrator vibrates when a drive signal is output from the drive circuit. When the vibrator is vibrating in a specific direction at a predetermined frequency according to a drive signal of a drive circuit, when an angular velocity is applied to the vibrator, Coriolis proportional to the magnitude of the angular velocity in a direction orthogonal to the vibration direction. A force is generated, and an oscillator signal is output from the oscillator. The transducer signal is converted into an angular velocity detection signal by the angular velocity detection circuit and sent to the synchronous detection circuit.
[0021]
The synchronous detection circuit synchronously detects the angular velocity detection signal based on the drive signal and outputs a detection signal having the same polarity. This detection signal is smoothed by a smoothing circuit, and a DC detection signal corresponding to the angular velocity is output. The phase of the detection signal on the input side or the DC detection signal on the output side of the smoothing circuit is adjusted by the phase adjustment means, and the frequency difference between the first resonance frequency on the drive circuit side and the second resonance frequency on the angular velocity detection circuit side is obtained. Is suppressed.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
1A to 1E are configuration diagrams of a main part of an angular velocity sensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is an overall circuit diagram, and FIG. FIG. 9C is a circuit diagram of the smoothing circuit 80, FIG. 9D is a circuit diagram of the smoothing unit 82, and FIG. 9E is a circuit diagram of another configuration of the smoothing unit 82. It is.
[0023]
The angular velocity sensor shown in FIG. 1A is based on, for example, the same principle as that of FIG. 2 and includes a vibrator (for example, a piezoelectric vibrator such as a tuning-fork type crystal vibrator) 30. At a predetermined position of the vibrator 30, a positive drive electrode 31a and a negative drive electrode 31b for exciting the vibrator 30, and a charge corresponding to (for example, proportional to) the angular velocity applied to the vibrator 30 are detected. A positive side detection electrode 32a and a negative side detection electrode 32b for outputting a vibrator signal are provided.
[0024]
The + drive electrode 31a and the − drive electrode 31b are driven by an oscillation circuit for supplying an AC voltage drive signal Sd for exciting the vibration of the vibrator 30 in a specific direction to the − drive electrode 31b. The circuit 40 is connected. The positive detection electrode 32a and the negative detection electrode 32b are connected to a Coriolis force detection circuit 50 that outputs a detection signal Sout of a DC voltage proportional to the angular velocity ω applied to the vibrator 30.
[0025]
The drive circuit 40 has an I / V conversion circuit 41 connected to the + drive electrode 31a. The I / V conversion circuit 41 is a circuit that converts an output current of the + drive electrode 31a into a voltage and outputs an output voltage S41, and is configured by a current amplifier or the like. Although not shown, the output terminal of the I / V conversion circuit 41 has an LPF for removing a high-frequency component of the output voltage S41, and increases the gain when the vibrator 30 is in a start-up period. In the case of (1), the AGC circuit 42 is connected via a startup compensation circuit or the like for reducing the gain. The AGC circuit 42 is a circuit that receives an output voltage S41 sent via an LPF, a start-up compensation circuit, and the like (not shown), and controls the gain based on the control voltage S45. It is connected to the negative drive electrode 31b via a buffer amplifier or the like.
[0026]
The Coriolis force detection circuit 50 connected to the + side detection electrode 32a and the − side detection electrode 32b has an angular velocity detection circuit 60 connected to the + side detection electrode 32a and the − side detection electrode 32b. The angular velocity detection circuit 60 is a circuit that inputs a vibrator signal (that is, electric charge) output from the detection electrodes 32a and 32b due to the vibration of the vibrator 30 and converts the signal into an angular velocity detection signal S64. , A synchronous detection circuit 72 is connected via a phase shift circuit 71. The phase of the angular velocity detection signal S64 is delayed by 90 ° from the output voltage S41 of the I / V conversion circuit 41 due to the characteristics of the vibrator 30. Therefore, in order to synchronize with the output voltage S41, a phase shift circuit 71 is provided to delay the phase of the angular velocity detection signal S64 by 90 °.
[0027]
The phase shift circuit 71 is composed of, for example, an LPF as shown in FIG. 1B, and is connected to an input node 71 a connected to the output side of the angular velocity detection circuit 60 and to the input side of the synchronous detection circuit 72. And an output node 71d. A resistor 71b is connected between the input node 71a and the output node 71d, and the output node 71d is connected to a ground potential node (hereinafter, referred to as "GND") via a capacitor 71c.
[0028]
The synchronous detection circuit 72 synchronizes the output signal S71 of the phase shift circuit 71 based on the output voltage S41 of the I / V conversion circuit 41 to know the direction (rotation direction) of the vibrator 30 to which the angular velocity ω is applied. This is a circuit for detecting and outputting a detection signal S72 of the same polarity, and is configured by a multiplication circuit and the like. The smoothing circuit 80 is connected to the output terminal of the synchronous detection circuit 72. The smoothing circuit 80 is a circuit that smoothes the detection signal S72 and outputs a DC detection signal Sout72 corresponding to the angular velocity ω applied to the vibrator 30. For example, as shown in FIG. 81 and a smoothing section 82.
[0029]
The phase adjusting means 81 adjusts the phase of the detection signal S72 so as to cancel the phase difference ΔF between the first resonance frequency Fd on the drive electrodes 31a and 31b and the second resonance frequency Fs on the detection electrodes 32a and 32b. (For example, after a delay), and outputs the adjusted detection signal S81. The circuit includes, for example, an LPF including a resistor 81b and a capacitor 81c. One end of a resistor 81b is connected to an input node 81a connected to an output node 71d of the phase shift circuit 71. The other end of the resistor 81 is connected to GND via a capacitor 81c. Is connected to the input side of the smoothing unit 82 via
[0030]
The smoothing unit 82 is a circuit that smoothes the adjusted detection signal S81 and outputs a DC detection signal Dout, and is configured by, for example, a circuit as illustrated in FIG. 1D or 1E. In the smoothing unit 82 shown in FIG. 1D, an input node 82a connected to an output node 81d of the phase adjustment unit 81, an input node 82b connected to GND, and an output node 82e outputting a DC detection signal Dout. , GND connected to the output node 82f. The input node 82a is connected to the anode of a diode 82c, and the cathode of the diode 82c is connected to the output node 82e and to the nodes 82b and 82f via the capacitor 82d. In the smoothing unit 82, when the adjusted detection signal S81 is input from the node 82a, the charge of the detection signal S81 is accumulated in the capacitor 82d through the diode 82c, and the accumulated charge of the capacitor 82d is discharged to the node 82e. Thereby, the detection signal S81 is smoothed.
[0031]
In the smoothing unit 82 shown in FIG. 1E, the input node 82a is connected to the input node 82a via the capacitor 82g, and the output node 82e is connected to the input node 82a via the choke coil 82h. Output node 82e is connected to output node 82f via capacitor 82i. In the smoothing unit 82, when the adjusted detection signal S81 is input from the input node 82a, the AC component of the detection signal S81 flows to the input node 82b through the capacitor 82g, and the DC component of the detection signal S81 passes through the choke coil 82h. It flows to the output node 82e. The remaining AC component that has passed through the choke coil 82h flows to the capacitor 82i side. Thereby, the detection signal S81 is smoothed.
[0032]
4A and 4B are operation waveform diagrams of FIG. 1, wherein FIG. 4A is a waveform diagram of the angular velocity ω (t), and FIG. 4B is a frequency response waveform diagram of the detection signal S72. It is.
[0033]
Hereinafter, the operation (A) of the drive circuit 40 and the operation (B) of the Coriolis force detection circuit 50 in the angular velocity sensor of FIG. 1 will be described with reference to the operation waveform diagrams of FIGS. 4 (a) and 4 (b). .
[0034]
(A) Operation of drive circuit 40
When the power supply voltage is applied, the AC drive signal Sd output from the AGC circuit 42 is given to the negative drive electrode 31b of the vibrator 30, and the vibrator 30 starts to vibrate. When the vibrator 30 starts oscillating, the output current of the + drive electrode 31a is converted into a voltage by the I / V conversion circuit 41, and the output voltage S41 is output. The gain of the output voltage S41 is controlled by an AGC circuit 42 by a control voltage S45 through an LPF and a start-up compensation circuit (not shown), and the AC drive signal Sd is supplied to the negative side drive of the vibrator 30 through a buffer amplifier and the like (not shown). It is supplied to the electrode 31b. In a stable period after the vibrator 30 starts to vibrate, the vibrator 30 vibrates in a specific direction at a constant frequency by an AC drive signal Sd output from the AGC circuit 42 via a buffer amplifier (not shown) or the like.
[0035]
When the vibrator 30 continues to vibrate in a specific direction at a constant frequency by the AC drive signal Sd, the output voltage S41 of the I / V conversion circuit 41 is supplied to the synchronous detection circuit 72 via a buffer amplifier or the like (not shown).
[0036]
(B) Operation of Coriolis force detection circuit 50
When an angular velocity ω is applied to the vibrator 30 vibrating in a specific direction at a constant frequency, a Coriolis force F acts on the vibrator 30, and the vibrator 30 is vibrated in a direction orthogonal to the vibration direction of the specific direction. Vibration is generated, and charges generated in the vibrator 30 due to the vibration are detected by the detection electrodes 32a and 32b, and the detected vibrator signal (current) is output from the detection electrodes 32a and 32b. This output current is converted into a voltage by the angular velocity detection circuit 60, and an angular velocity detection signal S64 is output and sent to the phase shift circuit 71.
[0037]
The phase shift circuit 71 delays the phase of the angular velocity detection signal S64 by 90 ° and sends the output signal S71 to the synchronous detection circuit 72. The synchronous detection circuit 72 multiplies the output voltage S41 of the I / V conversion circuit 41 by the output signal S71 of the phase shift circuit 71, for example, in order to know the direction (rotation direction) to which the angular velocity ω is added. The output signal S71 is synchronously detected to output a detection signal S72 having the same polarity.
[0038]
Here, the angular velocity ω applied to the vibrator 30 is not constant and varies with time t when there is a surface shake or a hand shake. For example, as shown in FIG. 4A, when the angular velocity ω changes sinusoidally due to a surface shake or a camera shake, the angular velocity ω is expressed by the following equation (1).
ω (t) = ωmax・ Sin 2πfωt (1)
Where ωmax  ; Maximum angular velocity
fω    ; Shake frequency
[0039]
On the other hand, if the frequency difference ΔF between the resonance frequency Fd of the drive electrodes 31a and 31b and the resonance frequency Fs of the detection electrodes 32a and 32b varies due to a manufacturing error or the like, the phase of the angular velocity ω (t) is shifted, as shown in FIG. ). The frequency characteristic of the phase θ in the detection signal S72 output from the synchronous detection circuit 72 is, as shown in FIG.ωIs, for example, 50 Hz, the phase θ greatly varies around (−7 °) (θ ± α °), and the detection accuracy of the Coriolis force detection circuit 50 decreases.
[0040]
Thus, in the present embodiment, the phase adjustment is performed by the phase adjusting means 81 in order to suppress the variation ± α ° of the phase θ within a predetermined range (for example, ± 3 °). In this phase adjusting means 81, an LPF composed of a resistor 81b having a resistance value R and a capacitor 81c having a capacitance value C provides a cutoff frequency foThe high frequency component of the detection signal S72 is cut off to suppress the variation ± α ° to, for example, ± 3 °.
[0041]
That is, when the phase adjustment is performed by the LPF including the RC, the phase θ is represented by the following equation (2).
θ = tan-1 (fω/ Fo) (2)
here,
fo = 1 / (2πRC) (3)
Also, in order to perform only phase adjustment with the LPF and not affect the amplitude (ie, sensitivity), the cutoff frequency foIs preferably selected under the condition of the following equation (4).
fo  > 10 × f (4)
[0042]
F in the equation (4) is a frequency value set in a standard in consideration of surface shake, hand shake, and the like. Therefore, if the high frequency component of the detection signal S72 is cut off by the phase adjusting unit 81 in which the resistance value R and the capacitance value C are set to predetermined values based on the expressions (2) to (4), the phase adjusting unit 81 The variation ± α ° of the phase θ of the adjusted detection signal S81 output from the controller can be suppressed to, for example, ± 3 °.
[0043]
The adjusted detection signal S81 is smoothed by the smoothing unit 82, and a DC detection signal Sout proportional to the angular velocity ω is output. In order to further improve the accuracy of the DC detection signal Sout, the sensitivity, the zero-point voltage, the temperature change, and the like may be corrected by a circuit (not shown).
[0044]
As described above, the first embodiment has the following effects (i) and (ii).
[0045]
(I) Even if the frequency difference ΔF between the resonance frequency Fd of the drive electrodes 31a and 31b and the resonance frequency Fs of the detection electrodes 32a and 32b varies due to a manufacturing error or the like, the detection output from the synchronous detection circuit 72 is performed. Since the phase adjustment unit 81 cuts off the high-frequency component of the signal S72 and adjusts the phase, the variation ± α ° of the phase θ of the detection signal S72 is suppressed within a predetermined range (eg, ± 3 °). . As a result, the detection accuracy of the DC detection signal Sout output from the smoothing unit 82 can be improved.
[0046]
(Ii) Since the phase adjusting means 81 is composed of an RC LPF, the setting of the resistance value R of the resistor 81b and the capacitance value C of the capacitor 81c makes it possible to easily make the variation ± α ° of the phase θ of the detection signal S72 within a predetermined range. Can be suppressed.
[0047]
(Second embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram of an angular velocity sensor according to the second embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 1 illustrating the first embodiment.
[0048]
In the angular velocity sensor, in the angular velocity sensor drive circuit 40 of FIG. 1, the I / V conversion circuit 41 is configured by a current amplifier, and a circuit for generating a control voltage S45 to be applied to the AGC circuit 42 is provided. . Further, in the Coriolis force detection circuit 50 of FIG. 1, the angular velocity detection circuit 60 includes I / V conversion circuits 61 and 62, a differential amplifier 63 and an inverting amplifier 64. Other configurations are the same as those in FIG.
[0049]
That is, in the drive circuit 40 of FIG. 5, the I / V conversion circuit 41 connected to the + drive electrode 31a of the vibrator 30 includes an operational amplifier (hereinafter, referred to as “op-amp”) 41a, a feedback resistor 41b, and a feedback capacitor. 41c. The positive input terminal of the operational amplifier 41a is connected to the fixed potential node AG, and the negative input terminal is connected to the positive drive electrode 31a. A feedback resistor 41b and a feedback capacitor 41c are connected in parallel between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier 41a. A rectifier circuit 43 is connected to an output terminal of the operational amplifier 41a via a buffer amplifier or the like (not shown), and a reference power supply circuit 44 is provided.
[0050]
The rectifier circuit 43 is a circuit that rectifies the output voltage S41 provided via a buffer amplifier or the like (not shown) and outputs a DC voltage S43 (or a DC current). The reference power supply circuit 44 generates a constant voltage with respect to a change in power supply voltage, temperature change, and the like, and based on the constant voltage, a reference voltage S44 (or a reference current ), And a comparison circuit 45 is connected to this output terminal and the output terminal of the rectifier circuit 43. The comparison circuit 45 compares the DC voltage S43 (or DC current) with the reference voltage S44 (or reference current), integrates the voltage difference (or current difference), and outputs a control voltage S45. The output terminal is connected to the control terminal of the AGC circuit 42.
[0051]
In the Coriolis force detection circuit 50 of FIG. 5, the angular velocity detection circuit 60 includes an I / V conversion circuit 61 connected to the + side detection electrode 32a and an I / V conversion circuit 62 connected to the − side detection electrode 32b. The differential amplifier 63 and the inverting amplifier 64 are connected to these output terminals. The I / V conversion circuits 61 and 62 are circuits for converting vibrator signals (currents) having opposite phases to the detection electrodes 32a and 32b when the acceleration ω is applied to the vibrator 30, so that the signals are converted into voltages. Like the I / V conversion circuit 41, the I / V conversion circuit 61 includes a current amplifier including an operational amplifier 61a, a feedback resistor 61b, and a feedback capacitor 41c. Similarly, the I / V conversion circuit 62 also includes a current amplifier including an operational amplifier 62a, a feedback resistor 62b, and a feedback capacitor 62c.
[0052]
The differential amplifier 63 is a circuit that amplifies the difference between the output voltages of the two I / V conversion circuits 61 and 62, and has a function of canceling an in-phase signal such as crosstalk due to the AC drive signal Sd of the drive circuit 40. Have. The differential amplifier 63 has an input resistor 63a connected to the output terminal of the I / V conversion circuit 61, and an input resistor 63b connected to the output terminal of the I / V conversion circuit 62. Is connected to the fixed potential node AG via the resistor 63c and to the + input terminal of the operational amplifier 63d. The output side of the input resistor 63b is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 63d, and is connected to the output terminal of the operational amplifier 63d via a feedback resistor 63e.
[0053]
The inverting amplifier 64 connected to the output terminal of the differential amplifier 63 is a circuit that inverts and amplifies the output signal of the differential amplifier 63 and outputs the angular velocity detection signal S64 to the phase shift circuit 71. The inverting amplifier 64 is connected to the output terminal of the operational amplifier 63d. It has an input resistor 64a connected. The output side of the input resistor 64a is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 64b, and is connected to the output terminal of the operational amplifier 64b via the feedback resistor 64c. The + input terminal of the operational amplifier 64b is connected to the fixed potential node AG.
[0054]
Next, the operation of the angular velocity sensor of FIG. 5 will be described.
[0055]
The vibrator 30 starts oscillating by applying the power supply voltage. The current output from the + drive electrode 31a of the vibrator 30 is converted into a voltage by the I / V conversion circuit 41, and the output voltage S41 is output. This output voltage S41 is converted into a DC voltage S43 (or DC current) by a rectifier circuit 43 via a buffer amplifier or the like (not shown) and sent to a comparison circuit 45. The comparison circuit 45 compares the reference voltage S44 (or the reference current) output from the reference power supply circuit 44 with the DC voltage S43 (or the DC current) output from the rectification circuit 43, and outputs the control voltage S45 to the AGC circuit 42. Output to The gain of the output voltage S41 of the I / V conversion circuit 41 is controlled by the AGC circuit 42 via an LPF (not shown), a start-up compensation circuit, and the like. The AGC circuit 42 supplies an AC drive signal Sd to the negative drive electrode 31b via a buffer amplifier or the like (not shown), and the vibrator 30 vibrates in a specific direction at a constant frequency.
[0056]
When an angular velocity ω is applied to the vibrator 30 vibrating in a specific direction at a constant frequency, a Coriolis force F acts on the vibrator 30, and the vibrator 30 vibrates in a direction orthogonal to the vibrating direction of the specific direction. Is born. Electric charges generated in the vibrator 30 due to the vibration are detected by the detection electrodes 32a and 32b, and the detected vibrator signal (current) is output from the detection electrodes 32a and 32b. This output current is converted into a voltage by I / V conversion circuits 61 and 62 in the angular velocity detection circuit 60, and output voltages of these I / V conversion circuits 61 and 62 are differentially amplified by a differential amplifier 62. The output voltage of the differential amplifier 63 is inverted and amplified by the inverting amplifier 64, and the angular velocity detection signal S64 is output.
[0057]
When the vibrator 30 vibrates in a specific direction at a constant frequency by the AC drive signal Sd, the output voltage S41 is supplied to the synchronous detection circuit 72 via a buffer amplifier (not shown) or the like. On the other hand, the angular velocity detection signal S64 output from the inverting amplifier 64 has a phase delayed by 90 ° in the phase shift circuit 71, and the output signal S71 is sent to the synchronous detection circuit 72. In the synchronous detection circuit 72, similarly to the first embodiment, based on the output voltage S41 supplied from the I / F conversion circuit 41, the output signal S71 of the phase shift circuit 71 is synchronously detected and a detection signal S72 of the same polarity is detected. Output.
[0058]
As in the first embodiment, the phase of the detection signal S72 is adjusted by cutting off the high-frequency component by the phase adjustment unit 81, and is smoothed by the smoothing unit 82, and the DC detection signal Sout corresponding to the angular velocity ω is output. .
[0059]
As described above, in the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects (a) and (b) are also obtained.
[0060]
(A) Since a constant reference voltage S44 (or reference current) is generated by the reference power supply circuit 44 and compared with the DC voltage S43 (or DC current) by the comparison circuit 45, the control voltage S45 is generated. The AGC circuit 42 operates so that the oscillator current Ix input to the I / V conversion circuit 41 becomes constant even when the power supply voltage, the ambient temperature, and the like change. Since the vibrator current Ix and the vibration speed are proportional, maintaining the vibrator current Ix constant is the key to a high-precision angular velocity sensor circuit. The Coriolis force F can accurately detect the angular velocity ω by keeping the transducer current Ix constant. Thereby, the detection accuracy of the DC detection signal Sout can be improved.
[0061]
(B) The angular velocity detection circuit 60 differentially amplifies the outputs of the two I / V conversion circuits 61 and 62 with a differential amplifier 63, inverts and amplifies this with an inversion amplifier 64, and outputs an angular velocity detection signal S64. Therefore, detection accuracy and stability are good.
[0062]
(Third embodiment)
FIGS. 6A to 6C are circuit diagrams of the phase adjusting means according to the third embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1C are denoted by the same reference numerals. ing.
[0063]
This phase adjusting means shows another example of the circuit configuration of the phase adjusting means 81 shown in FIG. 1 or FIG. 5, and has a configuration in which the resistance value R or the capacitance value C can be adjusted.
[0064]
That is, the phase adjusting means in FIG. 6A has a configuration capable of adjusting the resistance value R, and a plurality of (n) resistors 81b-1 to 81b are provided between the input node 81a and the output node 81d. −n are connected in parallel, and switch means 81 g-1 to 81 g -n composed of transistors and the like are connected in series to the respective resistors 81 b-1 to 81 b-n. Each of the switch means 81g-1 to 81g-n is turned on and off by a buffer 81f driven by switch switching data stored in a memory 81e. The output node 81d is connected to GND via the capacitor 81c.
[0065]
In the phase adjusting means shown in FIG. 6A, a variation ± α ° of the phase θ of the detection signal S72 output from the synchronous detection circuit 72 is measured, and the variation is controlled within a predetermined range. The switch means 81g-1 to 81g-n are switched according to the switch switching data stored in 81e, so that the resistance value R can be adjusted. Thereby, the variation ± α ° of the phase θ can be easily and accurately suppressed within a predetermined range.
[0066]
The phase adjusting means in FIG. 6B has a configuration capable of adjusting the resistance value R, similarly to FIG. 6A, and a plurality of (n) are provided between the input node 81a and the output node 81d. The resistors 81b-1 to 81b-n are connected in series, and the resistors 81b-1 to 81b-n are further connected in parallel with switch means 81g-1 to 81g-n each formed of a transistor or the like. ing. Each of the switch means 81g-1 to 81g-n is turned on and off by a buffer 81f driven by switch switching data stored in a memory 81e. The output node 81d is connected to GND via the capacitor 81c.
[0067]
In the phase adjusting means of FIG. 6B, similarly to FIG. 6A, the variation ± α ° of the phase θ of the detection signal S72 output from the synchronous detection circuit 72 is measured, and the variation is determined by a predetermined value. In order to control the resistance R within the range, the switch means 81g-1 to 81g-n are switched according to the switch switching data stored in the memory 81e, and the resistance value R can be adjusted. Thereby, the variation ± α ° of the phase θ can be easily and accurately suppressed within a predetermined range.
[0068]
6C has a configuration capable of adjusting the capacitance value C. The input node 81a is connected to the output node 81d via the resistor 81b, and the output node 81d is connected to the GND. , A plurality (n) of capacitors 81c-1 to 81c-n are connected in parallel, and each of the capacitors 81c-1 to 81c-n is connected to switch means 81g-1 to 81g composed of a transistor or the like. −n are connected in series. Each of the switch means 81g-1 to 81g-n is turned on and off by a buffer 81f driven by switch switching data stored in a memory 81e.
[0069]
In the phase adjusting means of FIG. 6C, the variation ± α ° of the phase θ of the detection signal S72 output from the synchronous detection circuit 72 is measured in the same manner as in FIG. In order to control the capacitance value within the range, the switch means 81g-1 to 81g-n are switched according to the switch switching data stored in the memory 81e, and the capacitance value C can be adjusted. Thereby, the variation ± α ° of the phase θ can be easily and accurately suppressed within a predetermined range.
[0070]
(Modification)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, there are the following modifications (1) to (5).
[0071]
(1) The vibrator 30 has been described by taking a piezoelectric vibrator such as a tuning fork type crystal vibrator as an example. However, other types such as a vibrating piece type other than the tuning fork type, an H type, a ring type, or the like may be used. It is also possible to use a piezoelectric material other than quartz as the child material. Furthermore, the number, arrangement position, and the like of the drive electrodes 31a and 31b and the detection electrodes 32a and 32b can be appropriately changed.
[0072]
(2) As the vibrator 30, a vibrator having another structure such as a silicon vibrator other than the piezoelectric vibrator may be used. When using a vibrator having another structure, the circuit configuration of the angular velocity detection circuit 60 in FIG. 1 is changed in accordance with the structure of the vibrator, and the I / V conversion circuit 41 in FIG. If a change such as replacement with another circuit is made, the effect as in the embodiment can be obtained.
[0073]
(3) To simplify the circuit configuration of the angular velocity detection circuit 60, the number of elements of the circuit is reduced by omitting the inverting amplifier 64 in FIG. 5 and replacing the differential amplifier 63 with an inverting differential amplifier. Can be reduced. Further, the angular velocity detection circuit 60 in FIG. 5 can be constituted by one I / V conversion circuit or the like. In this case, for example, one of the two detection electrodes 32a or 32b provided on the vibrator 30 is connected to a fixed potential node, and the electric charge output from the other electrode is converted into a voltage by one I / V conversion circuit. Then, the angular velocity detection signal S64 may be generated. Thus, the circuit configuration of the angular velocity detection circuit 60 can be further simplified.
[0074]
(4) The synchronous detection circuit 72 may be configured by another circuit in addition to the multiplication circuit. For example, the output voltage S41 is converted into a square wave signal, the output signal S71 of the phase shift circuit 71 is detected based on the square wave signal, and the polarity of the detected signal is switched to generate a detection signal S72 having the same polarity. A circuit configuration or the like that generates the data may be employed.
[0075]
(5) Even if the phase adjusting means 81 provided on the input side of the smoothing section 82 is provided on the output side of the smoothing section 82 to adjust the phase of the output of the smoothing section 82, almost the same as in the above embodiment. Function and effect are obtained. Further, the phase adjusting means 81 and the smoothing section 82 may be constituted by circuits other than those shown.
[0076]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, even if the frequency difference varies due to a manufacturing error or the like, the phase is adjusted by the phase adjusting means, so that the variation in the phase of the detection signal falls within a predetermined range. Be suppressed. As a result, the detection accuracy of the DC detection signal can be improved with a relatively simple circuit configuration. Further, when the phase adjusting means is constituted by a fixed RC LPF or a variable RC LPF, by setting the resistance value R of the resistor and the capacitance value C of the capacitor to predetermined values, the phase variation of the detected signal can be reduced. It can be easily suppressed within a predetermined range. Furthermore, if the configuration is such that the detection signal is generated by multiplying the drive signal and the angular velocity detection signal, the phase shift due to the temperature change can be simply and accurately canceled, and the detection accuracy can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an angular velocity sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional angular velocity sensor.
FIG. 3 is an operation waveform diagram of FIG.
FIG. 4 is an operation waveform diagram of FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram of an angular velocity sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a phase adjusting unit according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
30 vibrator
40 drive circuit
41 I / V conversion circuit
42 AGC circuit
50 Coriolis force detection circuit
60 angular velocity detection circuit
71 Phase shift circuit
72 Synchronous detection circuit
80 smoothing circuit
81 Phase adjustment means
82 smoothing part

Claims (4)

交流の駆動信号を出力する駆動回路と、
前記駆動信号により励振され、角速度の大きさと方向に応じて振幅が変化する振動子信号を出力する振動子と、
前記振動子信号を角速度検出信号に変換する角速度検出回路と、
前記駆動信号に基づき、前記角速度検出信号を同期検波して同一極性の検波信号を出力する同期検波回路と、
前記検波信号を平滑して前記角速度に応じた直流検出信号を出力する平滑回路と、
前記平滑回路の入力側又は出力側に接続され、前記駆動回路側の第1の共振周波数と前記角速度検出回路側の第2の共振周波数との周波数差を打ち消すように前記検波信号又は前記直流検出信号の位相を調整する位相調整手段と、
を備えたことを特徴とする角速度センサ。
A drive circuit that outputs an AC drive signal,
A vibrator that is excited by the drive signal and outputs a vibrator signal whose amplitude changes according to the magnitude and direction of the angular velocity,
An angular velocity detection circuit that converts the vibrator signal into an angular velocity detection signal,
A synchronous detection circuit that synchronously detects the angular velocity detection signal and outputs a detection signal of the same polarity based on the drive signal;
A smoothing circuit that smoothes the detection signal and outputs a DC detection signal according to the angular velocity;
The detection signal or the DC detection is connected to an input side or an output side of the smoothing circuit so as to cancel a frequency difference between a first resonance frequency on the drive circuit side and a second resonance frequency on the angular velocity detection circuit side. Phase adjusting means for adjusting the phase of the signal;
An angular velocity sensor comprising:
前記位相調整手段は、抵抗及びコンデンサからなるローパスフィルタで構成したことを特徴とする請求項1記載の角速度センサ。2. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein said phase adjusting means is constituted by a low-pass filter including a resistor and a capacitor. 前記位相調整手段は、抵抗及びコンデンサからなるローパスフィルタで構成し、かつ前記抵抗を可変抵抗又は前記コンデンサを可変コンデンサで構成したことを特徴とする請求項1記載の角速度センサ。2. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the phase adjusting unit is configured by a low-pass filter including a resistor and a capacitor, and the resistor is configured by a variable resistor or the capacitor is configured by a variable capacitor. 前記同期検波回路は、前記駆動信号と前記角速度検出信号とを乗算して前記検波信号を生成する構成にしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の角速度センサ。4. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the synchronous detection circuit is configured to generate the detection signal by multiplying the drive signal and the angular velocity detection signal. 5.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009122636A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 パナソニック株式会社 Physical quantity detection circuit, physical quantity sensor device, and physical quantity detection method
JP2009250774A (en) * 2008-04-04 2009-10-29 Panasonic Corp Physical quantity detection circuit, physical quantity sensor device equipped therewith, method for detecting physical quantity
KR101298286B1 (en) 2011-11-30 2013-08-20 삼성전기주식회사 Gyro sensor offset automatic correcting circuit, gyro sensor system and method for automatically correcting offset of gyro sensor
KR20160026540A (en) 2014-09-01 2016-03-09 삼성전기주식회사 The apparatus for correcting gyro sensor and correcting Method thereof
KR20160100088A (en) 2015-02-13 2016-08-23 삼성전기주식회사 Apparatus and Method for driving gyro sensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009122636A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 パナソニック株式会社 Physical quantity detection circuit, physical quantity sensor device, and physical quantity detection method
JP2009250774A (en) * 2008-04-04 2009-10-29 Panasonic Corp Physical quantity detection circuit, physical quantity sensor device equipped therewith, method for detecting physical quantity
JP2009250775A (en) * 2008-04-04 2009-10-29 Panasonic Corp Physical quantity detection circuit, physical quantity sensor device equipped therewith, and physical quantity detection method
US8013647B2 (en) 2008-04-04 2011-09-06 Panasonic Corporation Physical quantity detection circuit and physical quantity sensor device
US8069009B2 (en) 2008-04-04 2011-11-29 Panasonic Corporation Physical quantity detection circuit and physical quantity sensor device
KR101298286B1 (en) 2011-11-30 2013-08-20 삼성전기주식회사 Gyro sensor offset automatic correcting circuit, gyro sensor system and method for automatically correcting offset of gyro sensor
KR20160026540A (en) 2014-09-01 2016-03-09 삼성전기주식회사 The apparatus for correcting gyro sensor and correcting Method thereof
KR20160100088A (en) 2015-02-13 2016-08-23 삼성전기주식회사 Apparatus and Method for driving gyro sensor

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