JP2013029526A - 振動ジャイロセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】振動ジャイロセンサ2は、振動片10と、駆動電極36A,36Bと、検出電極38A,38Bと、モニタ回路12と、駆動回路14と、振幅調整回路16と、増幅回路18A,18Bと、差動増幅回路20と、同期検波回路22と、フィルタ信号V12を出力するフィルタ回路28と、フィルタ信号V12に対して、電源電圧Vddの変動に対して比例に変動し感度信号V13を出力するレシオメトリック回路30と、を含む。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2には、絶対電圧−レシオ変換回路の前段に、フィルタ回路を設ける構成が開示されている。しかし、特許文献2に開示された絶対電圧−レシオ変換回路は、フィルタからの入力信号と絶対基準電圧回路から入力される基準電圧との差電圧と、分圧回路の出力電圧と補助分圧回路の出力電圧との差電圧とによって駆動している。つまり、レシオメトリック機能を実現する回路よりも前段に差電圧を出力する差動増幅回路などが必要である。したがって、フィルタの後段の差電圧を出力する回路において電源ノイズが生じた場合、レシオメトリック機能を実現する回路への入力信号と電源に同周波数成分の電源ノイズが入力されることで、検出信号に直流の誤差成分が加算されて、測定精度が低下する。
ンサを提供することにある。
本適用例にかかる振動ジャイロセンサは、振動片と、前記振動片を駆動するための1対の駆動電極と、前記振動片に加わるコリオリ力を検出する2つ以上の検出電極と、前記1対の駆動電極の一方の電極に接続しモニタ信号を出力するモニタ回路と、前記モニタ信号を増幅して前記1対の駆動電極の他方の電極に出力する駆動回路と、前記振動片の前記検出電極から得られる2つ以上の信号を差動増幅し差動増幅信号を出力する差動増幅回路と、前記差動増幅信号を前記モニタ信号で同期検波し検波信号を出力する同期検波回路と、前記検波信号のノイズを除去したフィルタ信号を出力するフィルタ回路と、前記フィルタ信号が入力され、前記フィルタ信号を電源電圧の変動に対して比例に変動させた感度信号を出力するレシオメトリック回路と、を含むことを特徴としても良い。
上記適用例にかかる振動ジャイロセンサにおいて、前記レシオメトリック回路に入力される電源は、前記フィルタ回路に入力されないようにしても良い。
、2以上のフィルタ次数のフィルタを含んでも良い。
以下、本発明を具体化した第1の実施形態について図面に従って説明する。
(振動ジャイロセンサの構成)
図1は、本実施形態の振動ジャイロセンサの回路構成を示すブロック図である。まず、振動ジャイロセンサの構成について、図1を参照して説明する。振動ジャイロセンサ2は、図1に示すように、振動片10と、モニタ回路12と、駆動回路14と、振幅調整回路16と、を含んでいる。さらに、振動ジャイロセンサ2は、増幅回路としてのチャージアンプ回路18A,18Bと、差動増幅回路20と、同期検波回路22と、平滑回路24と、可変増幅回路26と、フィルタ回路28と、レシオメトリック回路30と、基準電圧発生回路32と、を含んでいる。
図2は、本実施形態の振動ジャイロセンサを構成する振動片を示す平面図である。
振動片10は、図2に示すように、基部34、振動片10を駆動するための1対の駆動電極を含む一対の駆動振動系36A,36Bと、振動片10に加わるコリオリ力を検出する2つ以上の検出電極を含む一対の検出振動系38A,38Bと、を備えている。基部34は、振動片の重心GO(振動片が振動していないときの重心)を中心として四回対称の略正方形をなしている。各駆動振動系36A,36B、各検出振動系38A,38Bは、それぞれ、基部34の周縁部34aの各辺から突出している。
出振動片48と、にはそれぞれコリオリ力を検出する検出電極が設けられている。なお、検出電極は2つ以上設けられていても良い。
本実施形態において、振動片10は水晶などの圧電材料で形成されたWT型振動片である。
実施形態において、フィルタ回路28は、SCF(スイッチドキャパシタフィルタ)回路を含んでもよい。SCF回路の周波数は、振動片10からのモニタ信号V7を入力することで動作させてもよい。また、フィルタ回路28は、フィルタ次数が2以上のフィルタを含んでもよい。
ここで、振動ジャイロセンサの出力信号について図3を参照して説明する。
次に、レシオメトリック回路30の感度信号について図1を参照して説明する。図1に示すように、基準電圧発生回路32は、抵抗R1、R2と、を含んでいる。
本発明の比較例として、可変増幅回路26とフィルタ回路28との接続順を入れ換えた場合を考える。すなわち、平滑回路24から出力された平滑信号V10がフィルタ回路28に入力され、フィルタ回路28のフィルタ信号V12が可変増幅回路26に入力され、可変増幅回路26が出力する可変増幅信号V11が、レシオメトリック回路30に入力した場合を考える。この場合、電源ノイズが生じると、電源ノイズと同じ周波数成分のノイズが生じた可変増幅信号V11が、フィルタを通らずにレシオメトリック回路30へ入力される。そして、レシオメトリック回路30において、可変増幅信号V11のノイズと電源ノイズとが重畳され、直流の誤差成分が加算されて、測定精度が低下する。
次に、第2の実施形態について図5を用いて説明する。ここで、第1の実施形態と共通する構成については説明を省略する。
振動ジャイロセンサ2は、第1の基準電圧発生回路62と、第2の基準電圧発生回路63と、第1の電源回路60と、第2の電源回路61とを有する。
ここで、たとえ、供給電圧V14に電源ノイズが生じたとしても、そのノイズ成分は、後段のレシオメトリック回路30に供給される供給電圧V15の生じる電源ノイズ成分と異なるため、ノイズの重畳を抑制することができる。
、22…同期検波回路、24…平滑回路、26…可変増幅回路、28…フィルタ回路、30…レシオメトリック回路、32…基準電圧発生回路、34…基部、34a…周縁部、36A,36B…駆動電極を含む駆動振動系、38A,38B…検出電極を含む検出振動系、40A,40B…支持部、40a…付け根、42A,42B,42C,42D…駆動振動片、44A,44B,44C,44D…ハンマーヘッド、46…貫通孔、48…検出振動片、50A,50B…ハンマーヘッド、52…貫通孔、60…第1の電源回路、61…第2の電源回路、62…第1の基準電圧発生回路、63…第2の基準電圧発生回路。
Claims (8)
- 振動片と、
前記振動片に加わるコリオリ力を検出する検出電極と、
前記検出電極からの信号が入力され、電源電圧の変動に対して比例に変動しないフィルタ信号を出力するフィルタ回路と、
前記フィルタ信号が入力され、前記フィルタ信号の電圧を電源電圧の変動に対して比例に変動させた感度信号を生成して出力するレシオメトリック回路と、を含むことを特徴とする振動ジャイロセンサ。 - 請求項1に記載の振動ジャイロセンサにおいて、
前記レシオメトリック回路に入力される電源は、前記フィルタ回路に入力されないことを特徴とする振動ジャイロセンサ。 - 請求項1又は2に記載の振動ジャイロセンサにおいて、
前記フィルタ回路より前段の回路に入力される電源と、前記レシオメトリック回路に入力される電源とが共通していることを特徴とする振動ジャイロセンサ。 - 請求項2又は3に記載の振動ジャイロセンサにおいて、
前記フィルタ回路が、パッシブ型ローパスフィルタであることを特徴とする振動ジャイロセンサ。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の振動ジャイロセンサにおいて、
前記振動片が、WT型振動片であることを特徴とする振動ジャイロセンサ。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の振動ジャイロセンサにおいて、
前記フィルタ回路が、2以上のフィルタ次数のフィルタを含むことを特徴とする振動ジャイロセンサ。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の振動ジャイロセンサにおいて、
前記フィルタ回路が、前記レシオメトリック回路の直前にあることを特徴とする振動ジャイロセンサ。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の振動ジャイロセンサにおいて、
前記レシオメトリック回路が、乗算器であることを特徴とする振動ジャイロセンサ。
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