以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below do not unduly limit the content of the present invention described in the claims. Moreover, not all the configurations described below are essential constituent elements of the present invention.
以下では、物理量として加速度を検出する物理量検出装置である加速度検出装置を例にとり説明する。
An acceleration detection device, which is a physical quantity detection device that detects acceleration as a physical quantity, will be described below as an example.
１．物理量検出装置
１－１．第１実施形態
［物理量検出装置の構造］
第１実施形態に係る物理量検出装置を、図１、図２、図３、図４を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る物理量検出装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、物理量検出装置の概略構成を示す断面図である。図３は、物理量検出装置に用いられている物理量検出素子の取り付け状態を示す平面図である。図４は、物理量検出素子の配置例を示す平面図である。なお、説明の便宜上、図４では蓋体を省略した状態を示している。
1. Physical quantity detection device 1-1. First Embodiment [Structure of physical quantity detection device]
A physical quantity detection device according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a physical quantity detection device according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the physical quantity detection device. FIG. 3 is a plan view showing the mounting state of the physical quantity detection element used in the physical quantity detection device. FIG. 4 is a plan view showing an arrangement example of physical quantity detection elements. For convenience of explanation, FIG. 4 shows a state in which the cover is omitted.
なお、以下では、各図面に記載されているように、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸として説明する。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、Ｘ軸とＹ軸とを含む面を「ＸＹ面」とも言う。また、Ｚ軸方向は、パッケージを構成するベース基板と蓋体の積層方向に沿った方向、換言すれば物理量検出素子とベース基板との取り付け方向に沿った方向をＺ軸方向とする。さらに、説明の便宜上、Ｚ軸方向から視たときの平面視において、蓋体側である＋Ｚ軸方向側の面を上面、これと反対側となる－Ｚ軸方向側の面を下面として説明することがある。
In the following description, three axes perpendicular to each other are defined as the X, Y, and Z axes, as shown in each drawing. A direction parallel to the X-axis is also called an “X-axis direction,” a direction parallel to the Y-axis is called a “Y-axis direction,” and a direction parallel to the Z-axis is called a “Z-axis direction.” A plane including the X-axis and the Y-axis is also called an "XY plane". Also, the Z-axis direction is the direction along the stacking direction of the base substrate and the lid constituting the package, in other words, the direction along the mounting direction of the physical quantity detection element and the base substrate. Furthermore, for convenience of explanation, in a plan view when viewed from the Z-axis direction, the surface on the +Z-axis direction side, which is the lid side, is described as the top surface, and the surface on the −Z-axis direction side, which is the opposite side, is the bottom surface. There is
図１及び図２に示す物理量検出装置１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできる３軸加速度センサーとして利用可能である。このような物理量検出装置１は、パッケージ７と、パッケージ７内に収容された構造体５と、を有している。なお、構造体５は、物理量として３軸方向の加速度を検出する物理量検出素子２０と、物理量検出素子２０上に配置され、ＩＣ（Integrated Circuit）として構成される物理量検出回路４０と、を含み、接合材としての樹脂接着材１８によって、物理量検出素子２０の下面２０ｒがパッケージ７の内側に接続されている。
The physical quantity detection device 1 shown in FIGS. 1 and 2 can be used as a three-axis acceleration sensor capable of independently detecting acceleration in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction. Such a physical quantity detection device 1 has a package 7 and a structure 5 housed in the package 7 . In addition, the structure 5 includes a physical quantity detection element 20 that detects acceleration in three axial directions as a physical quantity, and a physical quantity detection circuit 40 arranged on the physical quantity detection element 20 and configured as an IC (Integrated Circuit), A lower surface 20r of the physical quantity detection element 20 is connected to the inside of the package 7 by a resin adhesive 18 as a bonding material.
図１、図２及び図３に示すように、パッケージ７は、第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３で構成されているベース部１０と、封止部材１４を介して第３の基材１３に接続されている蓋体１５と、を含む。なお、第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３は、この順で積層されてベース部１０が構成される。第１の基材１１は、平板状であり、第２の基材１２及び第３の基材１３は、中央部が除去された環状体であり、第３の基材１３の上面の周縁にシールリングや低融点ガラス等の封止部材１４が形成されている。
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the package 7 includes a base portion 10 composed of a first base material 11, a second base material 12 and a third base material 13, and a sealing member. and a lid 15 connected to the third substrate 13 via 14 . The first base material 11, the second base material 12, and the third base material 13 are laminated in this order to form the base portion 10. As shown in FIG. The first base material 11 has a flat plate shape, and the second base material 12 and the third base material 13 are annular bodies with the central portion removed. A sealing member 14 such as a seal ring or low-melting glass is formed.
パッケージ７は、中央部が除去された環状体である第２の基材１２と第３の基材１３とにより、構造体５を収容する凹部であるキャビティーが形成される。そして、パッケージ７は、キャビティーの開口が蓋体１５によって塞がれることによって密閉空間である収容空間１７が設けられ、この収容空間１７に構造体５を収容することができる。このように、パッケージ７と蓋体１５との間に設けられている収容空間１７に、物理量検出素子２０及び物理量検出回路４０で構成される構造体５が収納されていることにより、コンパクトで高性能な物理量検出装置１とすることができる。なお、第１の基材１１や第２の基材１２を含むベース部１０に形成された配線パターンや電極パッドの一部は図示を省略してある。
The package 7 includes a second base material 12 and a third base material 13, which are ring-shaped bodies from which the central portion is removed, to form a cavity, which is a recess for accommodating the structure 5. As shown in FIG. The opening of the cavity of the package 7 is closed by the lid 15 to provide a storage space 17 which is a closed space, and the structure 5 can be stored in the storage space 17 . In this way, the structure 5 composed of the physical quantity detection element 20 and the physical quantity detection circuit 40 is housed in the housing space 17 provided between the package 7 and the lid 15. The physical quantity detection device 1 can have high performance. A part of the wiring patterns and electrode pads formed on the base portion 10 including the first base material 11 and the second base material 12 is omitted from the drawing.
第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３の構成材料には、セラミックなどが好適に用いられる。なお、第１の基材１１、第２の基材１２及び第３の基材１３の構成材料は、セラミック以外に、ガラス、樹脂、金属等を用いてもよい。また、蓋体１５の構成材料には、例えば、コバールなどの金属材料、ガラス材料、シリコン材料、セラミック材料、樹脂材料などを用いることができる。
A ceramic or the like is preferably used as a constituent material of the first base material 11 , the second base material 12 and the third base material 13 . In addition to ceramics, glass, resin, metal, or the like may be used as the constituent material of the first base material 11, the second base material 12, and the third base material 13. FIG. Moreover, for example, a metal material such as Kovar, a glass material, a silicon material, a ceramic material, a resin material, or the like can be used as a constituent material of the lid 15 .
また、第２の基材１２の上面には複数の内部端子１９が配置されており、第１の基材１１の下面であるパッケージ７の外底面１０ｒには複数の外部端子１６が配置されている。また、各内部端子１９は、ベース部１０に形成された図示しない内部配線などを介して対応する外部端子１６に電気的に接続されている。
A plurality of internal terminals 19 are arranged on the upper surface of the second base material 12, and a plurality of external terminals 16 are arranged on the outer bottom surface 10r of the package 7, which is the lower surface of the first base material 11. there is Each internal terminal 19 is electrically connected to the corresponding external terminal 16 via an internal wiring (not shown) formed in the base portion 10 .
物理量検出回路４０は、接着層４１を介して、物理量検出素子２０の、パッケージ７を構成する第１の基材１１の側の面である下面２０ｒとは反対側の面に取り付けられている。このように、パッケージ７と物理量検出素子２０と物理量検出回路４０とを積層することにより、平面方向の配置効率を高め、物理量検出装置１の平面視における面積を小さく
することができる。
The physical quantity detection circuit 40 is attached via an adhesive layer 41 to the surface of the physical quantity detection element 20 opposite to the lower surface 20 r of the first base material 11 constituting the package 7 . By stacking the package 7, the physical quantity detection element 20, and the physical quantity detection circuit 40 in this way, the arrangement efficiency in the plane direction can be increased, and the area of the physical quantity detection device 1 in plan view can be reduced.
構造体５は、図２及び図３に示すように、接合材としての樹脂接着材１８によって、第１の基材１１の上面に、物理量検出素子２０の下面２０ｒが接続され、パッケージ７の収容空間１７に収納されている。パッケージ７の収容空間１７は、大気圧よりも低い減圧雰囲気、または窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the structure 5 has the lower surface 20r of the physical quantity detection element 20 connected to the upper surface of the first base material 11 by a resin adhesive 18 as a bonding material, and the package 7 is accommodated. It is stored in the space 17. The housing space 17 of the package 7 is hermetically sealed in a reduced-pressure atmosphere lower than the atmospheric pressure or in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, or helium.
図４に示すように、物理量検出素子２０は、ベース基板２２、及びキャップ部である蓋部２３を有する容器２５と、容器２５内に収容され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの加速度を独立して検知することのできるＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及び２つのＺ軸センサー部２１ｚと、を含む。Ｘ軸センサー部２１ｘ及びＹ軸センサー部２１ｙは、Ｘ－Ｙ平面方向の２軸であるＸ軸方向及びＹ軸方向の加速度を検知し、２つのＺ軸センサー部２１ｚの各々は、Ｘ－Ｙ平面に直交するＺ軸方向の加速度を検知し、静電容量の変化データを示す信号を出力する。２つのＺ軸センサー部２１ｚは、Ｘ軸方向の加速度及びＹ軸方向の加速度もわずかに検知してしまうため、これらの加速度の検出信号が互いに打ち消し合うように、Ｘ軸と平行な仮想軸ＸＬに対して線対称となるように配置されている。２つのＺ軸センサー部２１ｚの出力信号が合わさって物理量検出回路４０に送信される。物理量検出回路４０は、物理量検出素子２０から送られた静電容量の変化を示す信号を、ユーザーの使い易い形式、例えばバイアス方式に変換処理し、加速度データとして出力する。
As shown in FIG. 4, the physical quantity detection element 20 includes a container 25 having a base substrate 22 and a lid portion 23 that is a cap portion, and a container 25 that is housed in the container 25 and is arranged in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. It includes an X-axis sensor section 21x, a Y-axis sensor section 21y, and two Z-axis sensor sections 21z that can detect each acceleration independently. The X-axis sensor unit 21x and the Y-axis sensor unit 21y detect acceleration in the X-axis direction and the Y-axis direction, which are two axes in the XY plane direction. Acceleration in the Z-axis direction orthogonal to the plane is detected, and a signal indicating capacitance change data is output. Since the two Z-axis sensor units 21z also slightly detect the acceleration in the X-axis direction and the acceleration in the Y-axis direction, the virtual axis XL parallel to the X-axis is set so that the detection signals of these accelerations cancel each other out. are arranged symmetrically with respect to The output signals of the two Z-axis sensor units 21z are combined and sent to the physical quantity detection circuit 40. FIG. The physical quantity detection circuit 40 converts the signal indicating the change in capacitance sent from the physical quantity detection element 20 into a user-friendly format, such as a bias method, and outputs it as acceleration data.
物理量検出素子２０及び物理量検出回路４０は、ボンディングワイヤー４３によって電気的に接続されている。また、物理量検出回路４０は、ボンディングワイヤー４２によってパッケージ７において第２の基材１２の上面に設けられている内部端子１９に電気的に接続されている。なお、内部端子１９及び外部端子１６は、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属配線材料を、所定の位置にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等のめっきを施す方法などによって形成することができる。
The physical quantity detection element 20 and the physical quantity detection circuit 40 are electrically connected by bonding wires 43 . Also, the physical quantity detection circuit 40 is electrically connected to the internal terminals 19 provided on the upper surface of the second base material 12 in the package 7 by bonding wires 42 . Note that the internal terminals 19 and the external terminals 16 are formed by screen-printing a metal wiring material such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) at predetermined positions and baking the metal wiring materials, and then coating nickel (Ni) and gold (Au) thereon. ) can be formed by a method such as plating.
また、ベース基板２２には、不図示のＸ軸センサー部２１ｘ用の配線、Ｙ軸センサー部２１ｙ用の配線及びＺ軸センサー部２１ｚ用の配線が配置されている。また、これら各配線の端部は、容器２５の外部に露出しており、露出した部分が接続端子２９となっている。そして、この各接続端子２９がボンディングワイヤー４３を介して物理量検出回路４０の不図示の電極パッドと電気的に接続されている。
Also, on the base substrate 22, wiring for the X-axis sensor section 21x, wiring for the Y-axis sensor section 21y, and wiring for the Z-axis sensor section 21z (not shown) are arranged. The ends of these wires are exposed to the outside of the container 25 , and the exposed portions serve as connection terminals 29 . Each connection terminal 29 is electrically connected to an electrode pad (not shown) of the physical quantity detection circuit 40 via a bonding wire 43 .
このようなベース基板２２は、例えば、アルカリ金属イオンを含むガラス材料から形成されている。これにより、シリコン基板から形成されているＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚをベース基板２２に対して陽極接合により強固に接合することができる。また、ベース基板２２に光透過性を付与することができるため、ベース基板２２を介して容器２５の内部を観察することができる。ただし、ベース基板２２の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料を用いることができる。この場合、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚとの接合は、例えば、直接接合、シロキサン結合、樹脂系接着材、ガラスペースト、金属層、等を介して行うことができる。
Such a base substrate 22 is made of, for example, a glass material containing alkali metal ions. As a result, the X-axis sensor section 21x, the Y-axis sensor section 21y, and the Z-axis sensor section 21z formed from the silicon substrate can be strongly bonded to the base substrate 22 by anodic bonding. In addition, since the base substrate 22 can be made light transmissive, the inside of the container 25 can be observed through the base substrate 22 . However, the constituent material of the base substrate 22 is not limited to the glass material, and for example, a high resistance silicon material can be used. In this case, the bonding with the X-axis sensor section 21x, the Y-axis sensor section 21y, and the Z-axis sensor section 21z may be performed through, for example, direct bonding, siloxane bonding, resin-based adhesive, glass paste, metal layer, or the like. can be done.
物理量検出回路４０は、接着層４１を介して物理量検出素子２０の上面である蓋部２３上に配置されている。なお、接着層４１としては、物理量検出素子２０上に物理量検出回路４０を固定することができれば、特に限定されず、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着材等を用いることができる。
The physical quantity detection circuit 40 is arranged on the lid portion 23 that is the upper surface of the physical quantity detection element 20 with an adhesive layer 41 interposed therebetween. The adhesive layer 41 is not particularly limited as long as the physical quantity detection circuit 40 can be fixed on the physical quantity detection element 20. For example, solder, silver paste, resin-based adhesive, or the like can be used.
また、物理量検出回路４０は、上面に不図示の複数の電極パッドを有し、各電極パッドがボンディングワイヤー４２を介して第２の基材１２の内部端子１９に電気的に接続され、各電極パッドがボンディングワイヤー４３を介して物理量検出素子２０の接続端子２９に電気的に接続されている。これにより、物理量検出回路４０は、物理量検出素子２０を制御することができる。
In addition, the physical quantity detection circuit 40 has a plurality of electrode pads (not shown) on the upper surface, each electrode pad is electrically connected to the internal terminal 19 of the second base material 12 via a bonding wire 42, and each electrode The pads are electrically connected to the connection terminals 29 of the physical quantity detection element 20 via bonding wires 43 . Thereby, the physical quantity detection circuit 40 can control the physical quantity detection element 20 .
［Ｘ軸センサー部及びＹ軸センサー部の構造及び動作］
図５は、Ｘ軸センサー部２１ｘの一例を示す平面図である。図６は、図５中のＡ－Ａ線断面図である。なお、Ｙ軸センサー部２１ｙは、Ｘ軸センサー部２１ｘと同じ構造であり、図５においてＸ軸センサー部２１ｘを反時計回りに９０°回転させたものに相当し、その図示及び説明を省略する。以下では、説明の便宜上、図５中の紙面手前側及び図６中の上側を「上」とも言い、図５中の紙面奥側及び図６中の下側を「下」とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。
[Structure and operation of X-axis sensor unit and Y-axis sensor unit]
FIG. 5 is a plan view showing an example of the X-axis sensor section 21x. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The Y-axis sensor portion 21y has the same structure as the X-axis sensor portion 21x, and corresponds to the X-axis sensor portion 21x rotated counterclockwise by 90° in FIG. 5, and its illustration and description are omitted. . 5 and the upper side in FIG. 6 are also referred to as "top", and the back side of the page in FIG. 5 and the lower side in FIG. 6 are also referred to as "bottom". Also, the tip side of each axis in the direction of the arrow is also called the "plus side", and the opposite side is also called the "minus side".
図５に示すＸ軸センサー部２１ｘは、ベース基板２２上に配置された素子部２１０を含む。
The X-axis sensor section 21 x shown in FIG. 5 includes an element section 210 arranged on the base substrate 22 .
ベース基板２２は上面側に開放する凹部２０１を有しており、Ｚ軸方向からの平面視で、凹部２０１は、素子部２１０を内側に内包するように、素子部２１０よりも大きく形成されている。この凹部２０１は、素子部２１０とベース基板２２との接触を防止するための逃げ部として機能する。
The base substrate 22 has a recessed portion 201 that opens to the upper surface side, and the recessed portion 201 is formed larger than the element portion 210 so as to include the element portion 210 inside when viewed from above in the Z-axis direction. there is This concave portion 201 functions as a relief portion for preventing contact between the element portion 210 and the base substrate 22 .
また、図６に示すように、ベース基板２２は、凹部２０１の底面に設けられた３つの突起状のマウント部２０２，２０３，２０４を有している。マウント部２０２には第１固定電極部２２１が接合され、マウント部２０３には第２固定電極部２３１が接合され、マウント部２０４には可動部支持部２５０が接合されている。
In addition, as shown in FIG. 6, the base substrate 22 has three projecting mount portions 202, 203, and 204 provided on the bottom surface of the recess 201. As shown in FIG. A first fixed electrode portion 221 is joined to the mount portion 202 , a second fixed electrode portion 231 is joined to the mount portion 203 , and a movable portion support portion 250 is joined to the mount portion 204 .
また、図５に示すように、ベース基板２２は、上面側に開放する溝部２０５，２０６，２０７を有している。溝部２０５，２０６，２０７の一端部は、それぞれ、図４の互いに異なる接続端子２９まで延伸しており、他端部は、それぞれ、凹部２０１に接続されている。
Further, as shown in FIG. 5, the base substrate 22 has grooves 205, 206, and 207 that are open to the upper surface side. One ends of grooves 205 , 206 , 207 each extend to different connection terminals 29 in FIG. 4 , and the other ends are connected to recesses 201 .
図５に示すように、溝部２０５，２０６，２０７には配線３０１，３０２，３０３が設けられている。溝部２０５内の配線３０１の一端部は、図４の接続端子２９と電気的に接続されている。図６に示すように、配線３０１の他端部は、凹部２０１を介してマウント部２０２まで引き回されている。そして、配線３０１は、マウント部２０２上で第１固定電極部２２１と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 5, wirings 301, 302 and 303 are provided in the grooves 205, 206 and 207, respectively. One end of the wiring 301 in the groove 205 is electrically connected to the connection terminal 29 in FIG. As shown in FIG. 6 , the other end of the wiring 301 is routed to the mount section 202 via the recess 201 . The wiring 301 is electrically connected to the first fixed electrode portion 221 on the mount portion 202 .
溝部２０６内の配線３０２の一端部は、図４の接続端子２９と電気的に接続されている。図６に示すように、配線３０２の他端部は、凹部２０１を介してマウント部２０３まで引き回されている。そして、配線３０２は、マウント部２０３上で第２固定電極部２３１と電気的に接続されている。
One end of the wiring 302 in the groove 206 is electrically connected to the connection terminal 29 in FIG. As shown in FIG. 6 , the other end of the wiring 302 is routed to the mount section 203 via the recess 201 . The wiring 302 is electrically connected to the second fixed electrode portion 231 on the mount portion 203 .
溝部２０７内の配線３０３の一端部は、図４の接続端子２９と電気的に接続されている。図６に示すように、配線３０３の他端部は、凹部２０１を介してマウント部２０４まで引き回されている。そして、配線３０３は、マウント部２０４上で可動部支持部２５０と電気的に接続されている。
One end of the wiring 303 in the groove 207 is electrically connected to the connection terminal 29 in FIG. As shown in FIG. 6 , the other end of the wiring 303 is routed to the mount section 204 via the recess 201 . The wiring 303 is electrically connected to the movable part support part 250 on the mount part 204 .
配線３０１，３０２，３０３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）
、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、これら金属材料を含む合金、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
Materials constituting the wirings 301, 302, and 303 are not particularly limited, and examples thereof include gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), and copper (Cu).
, aluminum (Al), nickel (Ni), Ti (titanium), tungsten (W) and other metal materials, alloys containing these metal materials, ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), ZnO, IGZO, etc. and oxide-based transparent conductive materials, and one or more of these can be used in combination.
図５に示すように、素子部２１０は、ベース基板２２に固定されている固定電極部２２０と、ベース基板２２に固定されている可動部支持部２５０と、可動部支持部２５０に対してＸ軸方向に変位可能な可動部２６０と、可動部支持部２５０と可動部２６０とを連結するバネ部２７０，２７４と、可動部２６０に設けられている可動電極部２８０と、を有している。このうち、可動部支持部２５０、可動部２６０、バネ部２７０，２７４及び可動電極部２８０は、一体的に形成されている。このような素子部２１０は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成することができる。また、素子部２１０は、陽極接合によってベース基板２２のマウント部２０２，２０３，２０４に接合されている。ただし、素子部２１０の材料や、素子部２１０のベース基板２２への接合方法は、特に限定されない。
As shown in FIG. 5 , the element section 210 includes a fixed electrode section 220 fixed to the base substrate 22 , a movable section support section 250 fixed to the base substrate 22 , and an X-axis with respect to the movable section support section 250 . It has a movable portion 260 that can be displaced in the axial direction, spring portions 270 and 274 that connect the movable portion support portion 250 and the movable portion 260, and a movable electrode portion 280 provided on the movable portion 260. . Among these, the movable portion support portion 250, the movable portion 260, the spring portions 270 and 274, and the movable electrode portion 280 are integrally formed. Such an element section 210 can be formed, for example, by patterning a silicon substrate doped with impurities such as phosphorus (P) and boron (B). Also, the element section 210 is bonded to the mount sections 202, 203, and 204 of the base substrate 22 by anodic bonding. However, the material of the element portion 210 and the bonding method of the element portion 210 to the base substrate 22 are not particularly limited.
図５に示すように、可動部支持部２５０は、Ｘ軸方向に延在する長手形状をなしている。そして、可動部支持部２５０は、Ｘ軸方向のマイナス側の端部にマウント部２０４と接合している接合部２５１を有している。なお、本実施形態では、可動部支持部２５０は、Ｘ軸方向に延在する長手形状となっているが、可動部支持部２５０の形状としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。また、以下では、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動部支持部２５０をＹ軸方向に二等分する仮想軸を中心軸Ｌとする。
As shown in FIG. 5, the movable part support part 250 has a longitudinal shape extending in the X-axis direction. The movable part support part 250 has a joint part 251 joined to the mount part 204 at the negative end in the X-axis direction. In this embodiment, the movable part support part 250 has a longitudinal shape extending in the X-axis direction. Not limited. Further, hereinafter, a central axis L is a virtual axis that bisects the movable portion support portion 250 in the Y-axis direction in a plan view viewed from the Z-axis direction.
可動部支持部２５０は、第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１の間に位置している。これにより、可動部支持部２５０を、可動部２６０の中心部に配置することができ、可動部２６０をより安定して支持することができる。
The movable part support part 250 is positioned between the first fixed electrode part 221 and the second fixed electrode part 231 . Thereby, the movable part support part 250 can be arranged in the center part of the movable part 260, and the movable part 260 can be supported more stably.
図５に示すように、可動部２６０は、Ｚ軸方向から見た平面視で、枠状をなしており、可動部支持部２５０、バネ部２７０、バネ部２７４、第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１を囲んでいる。すなわち、可動部２６０は、固定電極部２２０を囲む枠状をなしている。これにより、可動部２６０の質量をより大きくすることができる。そのため、より感度を向上させ、Ｘ軸方向の加速度Ａｘを精度よく検出することができる。
As shown in FIG. 5, the movable portion 260 has a frame-like shape in plan view in the Z-axis direction. It surrounds the second fixed electrode portion 231 . That is, the movable portion 260 has a frame shape surrounding the fixed electrode portion 220 . Thereby, the mass of the movable part 260 can be increased. Therefore, it is possible to further improve the sensitivity and accurately detect the acceleration Ax in the X-axis direction.
また、可動部２６０は、内側に第１固定電極部２２１が配置された第１開口部２６８と、内側に第２固定電極部２３１が配置された第２開口部２６９と、を有している。また、第１開口部２６８及び第２開口部２６９は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。このような可動部２６０は、中心軸Ｌに対して対称である。
In addition, the movable portion 260 has a first opening 268 inside which the first fixed electrode portion 221 is arranged, and a second opening 269 inside which the second fixed electrode portion 231 is arranged. . Also, the first opening 268 and the second opening 269 are arranged side by side in the Y-axis direction. Such a movable part 260 is symmetrical with respect to the central axis L. As shown in FIG.
可動部２６０の形状をより具体的に説明すると、可動部２６０は、可動部支持部２５０、バネ部２７０、バネ部２７４、第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１を囲む枠部２６１と、第１開口部２６８のＸ軸方向プラス側に位置し、枠部２６１からＹ軸方向マイナス側へ延出する第１Ｙ軸延在部２６２と、第１Ｙ軸延在部２６２の先端部からＸ軸方向マイナス側へ延出する第１Ｘ軸延在部２６３と、第２開口部２６９のＸ軸方向プラス側に位置し、枠部２６１からＹ軸方向プラス側へ延出する第２Ｙ軸延在部２６４と、第２Ｙ軸延在部２６４の先端部からＸ軸方向マイナス側へ延出する第２Ｘ軸延在部２６５と、を有している。また、第１Ｙ軸延在部２６２及び第２Ｙ軸延在部２６４は、それぞれ、バネ部２７０の近くに設けられ、バネ部２７０のＹ軸方向、すなわちバネ片２７１の延在方向に沿うように配置されており、第１Ｘ軸延在部２６３及び第２Ｘ軸延在部２６５は、それぞれ、可動部支持部２５０の近くに設けられ、可動部支持部２５０に沿って配置されている。
More specifically, the shape of the movable portion 260 will be described. , a first Y-axis extending portion 262 positioned on the positive side of the first opening 268 in the X-axis direction and extending from the frame portion 261 to the negative side in the Y-axis direction; A first X-axis extension portion 263 extending to the X-axis direction minus side and a second Y-axis extension portion 263 located on the X-axis direction plus side of the second opening 269 and extending from the frame portion 261 to the Y-axis direction plus side. and a second X-axis extending portion 265 extending from the tip portion of the second Y-axis extending portion 264 to the negative side in the X-axis direction. Also, the first Y-axis extending portion 262 and the second Y-axis extending portion 264 are provided near the spring portion 270, respectively, and extend along the Y-axis direction of the spring portion 270, that is, along the extending direction of the spring piece 271. The first X-axis extension portion 263 and the second X-axis extension portion 265 are respectively provided near the movable portion support portion 250 and arranged along the movable portion support portion 250 .
このような構成において、第１Ｙ軸延在部２６２及び第１Ｘ軸延在部２６３は、第１可動電極指２８２を支持する支持部として機能し、第２Ｙ軸延在部２６４及び第２Ｘ軸延在部２６５は、第２可動電極指２９２を支持する支持部として機能する。
In such a configuration, the first Y-axis extension portion 262 and the first X-axis extension portion 263 function as support portions for supporting the first movable electrode finger 282, and the second Y-axis extension portion 264 and the second X-axis extension portion 264 function as support portions for supporting the first movable electrode finger 282. The holding portion 265 functions as a support portion that supports the second movable electrode finger 292 .
また、可動部２６０は、第１開口部２６８の余ったスペースを埋めるように、枠部２６１から第１開口部２６８内へ突出する第１突出部２６６と、第２開口部２６９の余ったスペースを埋めるように、枠部２６１から第２開口部２６９内へ突出する第２突出部２６７と、を有している。このように、第１突出部２６６及び第２突出部２６７を設けることで、可動部２６０の大型化を招くことなく、可動部２６０の質量をより大きくすることができる。そのため、より感度を向上させ、感度の高いＸ軸センサー部２１ｘとなる。
In addition, the movable portion 260 includes a first projecting portion 266 projecting from the frame portion 261 into the first opening portion 268 and a remaining space of the second opening portion 269 so as to fill the remaining space of the first opening portion 268 . and a second projecting portion 267 projecting from the frame portion 261 into the second opening portion 269 so as to fill the gap. By providing the first projecting portion 266 and the second projecting portion 267 in this manner, the mass of the movable portion 260 can be increased without increasing the size of the movable portion 260 . Therefore, the sensitivity is further improved, and the X-axis sensor section 21x with high sensitivity is obtained.
また、バネ部２７０、２７４は、弾性変形可能であり、バネ部２７０、２７４が弾性変形することで、可動部２６０が可動部支持部２５０に対してＸ軸方向に変位することができる。図５に示すように、バネ部２７０は、可動部２６０のＸ軸方向プラス側の端部と可動部支持部２５０のＸ軸方向プラス側の端部とを連結し、バネ部２７４は、可動部２６０のＸ軸方向マイナス側の端部と可動部支持部２５０のＸ軸方向マイナス側の端部とを連結している。これにより、可動部２６０をＸ軸方向の両側で支持することができるため、可動部２６０の姿勢及び挙動が安定する。そのため、不要な振動を低減させ、より高い精度で、加速度Ａｘを検出することができる。
The spring portions 270 and 274 are elastically deformable, and the elastic deformation of the spring portions 270 and 274 allows the movable portion 260 to be displaced in the X-axis direction with respect to the movable portion support portion 250 . As shown in FIG. 5, the spring portion 270 connects the end of the movable portion 260 on the plus side in the X-axis direction and the end portion of the movable portion support portion 250 on the plus side in the X-axis direction. The end portion of the portion 260 on the negative side in the X-axis direction and the end portion of the movable portion support portion 250 on the negative side in the X-axis direction are connected. As a result, since the movable part 260 can be supported on both sides in the X-axis direction, the attitude and behavior of the movable part 260 are stabilized. Therefore, unnecessary vibration can be reduced, and the acceleration Ax can be detected with higher accuracy.
また、バネ部２７０は、Ｙ軸方向に並んで配置された一対のバネ片２７１，２７２を有している。また、一対のバネ片２７１，２７２は、それぞれ、Ｙ軸方向に蛇行した形状をなし、中心軸Ｌに対して対称的に形成されている。このようなバネ部２７０は、Ｙ軸方向に長く延在した部分２７０ｙと、Ｘ軸方向に短く延在した部分２７０ｘと、を有している。なお、バネ部２７４の構成は、バネ部２７０の構成と同様である。
The spring portion 270 also has a pair of spring pieces 271 and 272 arranged side by side in the Y-axis direction. Also, the pair of spring pieces 271 and 272 each have a meandering shape in the Y-axis direction and are formed symmetrically with respect to the central axis L. As shown in FIG. Such a spring portion 270 has a portion 270y extending long in the Y-axis direction and a portion 270x extending short in the X-axis direction. The configuration of the spring portion 274 is the same as that of the spring portion 270 .
このように、バネ部２７０，２７４を、検出軸であるＸ軸よりも、Ｘ軸に直交するＹ軸方向に長い形状とすることで、加速度Ａｘが加わった際の、可動部２６０のＸ軸方向、すなわち検出軸方向以外への変位、特にＺ軸まわりの回転変位を抑制することができる。そのため、不要な振動を低減させ、より高い精度で加速度Ａｘを検出することができる。ただし、バネ部２７０，２７４の構成としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。
Thus, by making the spring portions 270 and 274 longer in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis than the X-axis, which is the detection axis, the X-axis of the movable portion 260 when the acceleration Ax is applied. It is possible to suppress displacement in directions other than the direction of the detection axis, particularly rotational displacement around the Z-axis. Therefore, unnecessary vibration can be reduced, and the acceleration Ax can be detected with higher accuracy. However, the configuration of the spring portions 270 and 274 is not particularly limited as long as it can exhibit its function.
また、図５に示すように、固定電極部２２０は、第１開口部２６８内に位置する第１固定電極部２２１と、第２開口部２６９に位置する第２固定電極部２３１と、を有している。第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。
Further, as shown in FIG. 5, the fixed electrode section 220 has a first fixed electrode section 221 positioned within the first opening 268 and a second fixed electrode section 231 positioned within the second opening 269 . is doing. The first fixed electrode portion 221 and the second fixed electrode portion 231 are arranged side by side in the Y-axis direction.
第１固定電極部２２１は、ベース基板２２に固定された第１幹部支持部２２４と、第１幹部支持部２２４に支持された第１幹部２２２と、第１幹部２２２からＹ軸方向両側に延出した複数の第１固定電極指２２３と、を有している。なお、第１幹部支持部２２４、第１幹部２２２及び各第１固定電極指２２３は、一体形成されている。
The first fixed electrode portion 221 includes a first trunk supporting portion 224 fixed to the base substrate 22, a first trunk 222 supported by the first trunk supporting portion 224, and extending from the first trunk 222 to both sides in the Y-axis direction. and a plurality of first fixed electrode fingers 223 protruding. The first trunk support portion 224, the first trunk 222 and the first fixed electrode fingers 223 are integrally formed.
第１幹部支持部２２４は、マウント部２０２と接合された接合部２２４ａを有している。なお、接合部２２４ａは、第１幹部支持部２２４のＸ軸方向マイナス側に偏って配置されている。
The first trunk support portion 224 has a joint portion 224 a joined to the mount portion 202 . In addition, the joint portion 224a is arranged so as to be biased toward the negative side of the first trunk support portion 224 in the X-axis direction.
第１幹部２２２は、棒状の長手形状をなし、その一端が第１幹部支持部２２４に接続されており、これにより、第１幹部支持部２２４に支持されている。また、第１幹部２２２
は、Ｚ軸方向から見た平面視で、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。より具体的には、第１幹部２２２は、その先端側に向けて中心軸Ｌとの離間距離が大きくなるように傾斜している。このような配置とすることで、第１幹部支持部２２４を可動部支持部２５０の近くに配置し易くなる。
The first trunk 222 has a rod-like longitudinal shape, and one end thereof is connected to the first trunk support portion 224 , thereby being supported by the first trunk support portion 224 . Also, the first executive 222
extends in a direction inclined with respect to each of the X-axis and the Y-axis in plan view from the Z-axis direction. More specifically, the first stem 222 is inclined so that the separation distance from the central axis L increases toward its distal end. Such an arrangement makes it easier to arrange the first trunk support portion 224 near the movable portion support portion 250 .
なお、Ｘ軸に対する第１幹部２２２の軸Ｌ２２２の傾きとしては、特に限定されないが、１０°以上、４５°以下であること好ましく、１０°以上、３０°以下であることがより好ましい。これにより、第１固定電極部２２１のＹ軸方向への広がりを抑制することができ、素子部２１０の小型化を図ることができる。
Although the inclination of the axis L222 of the first trunk 222 with respect to the X axis is not particularly limited, it is preferably 10° or more and 45° or less, and more preferably 10° or more and 30° or less. As a result, the expansion of the first fixed electrode portion 221 in the Y-axis direction can be suppressed, and the size of the element portion 210 can be reduced.
第１固定電極指２２３は、第１幹部２２２からＹ軸方向両側に延出している。すなわち、第１固定電極指２２３は、第１幹部２２２のＹ軸方向プラス側に位置する第１固定電極指２２３’と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する第１固定電極指２２３”と、を有している。第１固定電極指２２３’、２２３”は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
The first fixed electrode fingers 223 extend from the first trunk 222 to both sides in the Y-axis direction. That is, the first fixed electrode finger 223 includes a first fixed electrode finger 223′ positioned on the positive side in the Y-axis direction of the first trunk 222 and a first fixed electrode finger 223″ positioned on the negative side in the Y-axis direction. A plurality of the first fixed electrode fingers 223′ and 223″ are spaced apart from each other along the X-axis direction.
複数の第１固定電極指２２３’のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸減している。複数の第１固定電極指２２３’の先端は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿う同一直線上に位置している。一方、複数の第１固定電極指２２３”のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸増している。複数の第１固定電極指２２３”の先端は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿う同一直線上に位置している。Ｙ軸方向に並ぶ第１固定電極指２２３’と第１固定電極指２２３”の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。
The length in the Y-axis direction of the plurality of first fixed electrode fingers 223' gradually decreases toward the positive side in the X-axis direction. The tips of the plurality of first fixed electrode fingers 223' are positioned on the same straight line along the X-axis direction. On the other hand, the length of the plurality of first fixed electrode fingers 223″ in the Y-axis direction gradually increases toward the positive side in the X-axis direction. It is located on the same straight line along the direction. The total lengths of the first fixed electrode fingers 223' and 223'' aligned in the Y-axis direction are substantially the same.
第２固定電極部２３１は、ベース基板２２に固定された第２幹部支持部２３４と、第２幹部支持部２３４に支持された第２幹部２３２と、第２幹部２３２からＹ軸方向両側に延出した複数の第２固定電極指２３３と、を有している。なお、第２幹部支持部２３４、第２幹部２３２及び各第２固定電極指２３３は、一体形成されている。
The second fixed electrode portion 231 includes a second trunk support portion 234 fixed to the base substrate 22, a second trunk support portion 232 supported by the second trunk support portion 234, and extending from the second trunk portion 232 to both sides in the Y-axis direction. and a plurality of second fixed electrode fingers 233 protruding. The second trunk support portion 234, the second trunk 232 and the second fixed electrode fingers 233 are integrally formed.
第２幹部支持部２３４は、マウント部２０３の上面と接合された接合部２３４ａを有している。なお、接合部２３４ａは、第２幹部支持部２３４のＸ軸方向マイナス側に偏って配置されている。
The second trunk support portion 234 has a joint portion 234 a joined to the upper surface of the mount portion 203 . In addition, the joint portion 234a is arranged so as to be biased toward the negative side of the second trunk support portion 234 in the X-axis direction.
第２幹部２３２は、棒状の長手形状をなし、その一端が第２幹部支持部２３４に接続されており、これにより、第２幹部支持部２３４に支持されている。また、第２幹部２３２は、Ｚ軸方向から見た平面視で、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。より具体的には、第２幹部２３２は、その先端側に向けて中心軸Ｌとの離間距離が大きくなるように傾斜している。このような配置とすることで、第２幹部支持部２３４を可動部支持部２５０の近くに配置し易くなる。
The second trunk 232 has a rod-like longitudinal shape, one end of which is connected to the second trunk support portion 234 and is thereby supported by the second trunk support portion 234 . In addition, the second stem 232 extends in a direction inclined with respect to each of the X-axis and the Y-axis in a plan view seen from the Z-axis direction. More specifically, the second stem 232 is inclined so that the separation distance from the central axis L increases toward the distal end side. Such an arrangement makes it easier to arrange the second trunk support portion 234 near the movable portion support portion 250 .
なお、Ｘ軸に対する第２幹部２３２の軸Ｌ２３２の傾きとしては、特に限定されないが、１０°以上、４５°以下であること好ましく、１０°以上、３０°以下であることがより好ましい。これにより、第２固定電極部２３１のＹ軸方向への広がりを抑制することができ、素子部２１０の小型化を図ることができる。
Although the inclination of the axis L232 of the second stem 232 with respect to the X axis is not particularly limited, it is preferably 10° or more and 45° or less, and more preferably 10° or more and 30° or less. As a result, the expansion of the second fixed electrode portion 231 in the Y-axis direction can be suppressed, and the size of the element portion 210 can be reduced.
第２固定電極指２３３は、第２幹部２３２からＹ軸方向両側に延出している。すなわち、第２固定電極指２３３は、第２幹部２３２のＹ軸方向プラス側に位置する第２固定電極指２３３’と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する第２固定電極指２３３”と、を有している。第２固定電極指２３３’、２３３”は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
The second fixed electrode fingers 233 extend from the second trunk 232 to both sides in the Y-axis direction. That is, the second fixed electrode finger 233 includes a second fixed electrode finger 233′ positioned on the positive side in the Y-axis direction of the second stem 232 and a second fixed electrode finger 233″ positioned on the negative side in the Y-axis direction. A plurality of the second fixed electrode fingers 233′ and 233″ are spaced apart from each other along the X-axis direction.
複数の第２固定電極指２３３’のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸増している。複数の第２固定電極指２３３’の先端は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿う同一直線上に位置している。一方、複数の第２固定電極指２３３”のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸減している。複数の第２固定電極指２３３”の先端は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿う同一直線上に位置している。Ｙ軸方向に並ぶ第２固定電極指２３３’と第２固定電極指２３３”の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。
The length in the Y-axis direction of the plurality of second fixed electrode fingers 233' gradually increases toward the positive side in the X-axis direction. The tips of the plurality of second fixed electrode fingers 233' are positioned on the same straight line along the X-axis direction. On the other hand, the length of the plurality of second fixed electrode fingers 233″ in the Y-axis direction gradually decreases toward the positive side in the X-axis direction. It is located on the same straight line along the direction. The total lengths of the second fixed electrode fingers 233' and 233'' aligned in the Y-axis direction are substantially the same.
このような第１固定電極部２２１及び第２固定電極部２３１の形状及び配置は、第１固定電極指２２３及び第２固定電極指２３３がＸ軸方向にずれていることを除いて、中心軸Ｌに対して線対称である。特に、本実施形態では、第１幹部２２２及び第２幹部２３２は、それぞれ、中心軸Ｌとの離間距離が先端側へ向けて漸増するようにＸ軸に対して傾斜した方向に延在している。このような配置とすることで、第１幹部支持部２２４の接合部２２４ａ及び第２幹部支持部２３４の接合部２３４ａを、可動部支持部２５０の接合部２５１のより近くに配置することができる。そのため、熱や残留応力等に起因してベース基板２２に反りや撓みが生じた際の可動部２６０と固定電極部２２０とのＺ軸方向のずれの差、具体的には、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３とのＺ軸方向のずれの差、第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３とのＺ軸方向のずれの差をより効果的に抑制することができる。
The shape and arrangement of the first fixed electrode portion 221 and the second fixed electrode portion 231 are different from each other except that the first fixed electrode fingers 223 and the second fixed electrode fingers 233 are shifted in the X-axis direction. It is axisymmetric with respect to L. In particular, in the present embodiment, the first stem 222 and the second stem 232 each extend in a direction inclined with respect to the X axis so that the distance from the center axis L gradually increases toward the distal end side. there is With such an arrangement, the joint portion 224a of the first trunk support portion 224 and the joint portion 234a of the second trunk support portion 234 can be arranged closer to the joint portion 251 of the movable portion support portion 250. . Therefore, when the base substrate 22 warps or bends due to heat, residual stress, or the like, the difference in displacement in the Z-axis direction between the movable portion 260 and the fixed electrode portion 220, specifically, the first movable electrode The difference in Z-axis direction deviation between the finger 282 and the first fixed electrode finger 223 and the difference in Z-axis direction deviation between the second movable electrode finger 292 and the second fixed electrode finger 233 can be more effectively suppressed. can.
特に、本実施形態では、第１幹部支持部２２４の接合部２２４ａ、第２幹部支持部２３４の接合部２３４ａ及び可動部支持部２５０の接合部２５１が、Ｙ軸方向に並んで配置されている。これにより、接合部２２４ａ、２３４ａを、接合部２５１のさらに近くに配置することができ、上述した効果がより顕著となる。
In particular, in this embodiment, the joint portion 224a of the first trunk support portion 224, the joint portion 234a of the second trunk support portion 234, and the joint portion 251 of the movable portion support portion 250 are arranged side by side in the Y-axis direction. . As a result, the joints 224a and 234a can be arranged closer to the joint 251, and the above effects become more pronounced.
図５に示すように、可動電極部２８０は、第１開口部２６８内に位置する第１可動電極部２８１と、第２開口部２６９内に位置する第２可動電極部２９１と、を有している。第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１は、Ｙ軸方向に並んで配置されている。
As shown in FIG. 5, the movable electrode section 280 has a first movable electrode section 281 positioned within the first opening 268 and a second movable electrode section 291 positioned within the second opening 269 . ing. The first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 are arranged side by side in the Y-axis direction.
第１可動電極部２８１は、第１幹部２２２のＹ軸方向両側に位置し、Ｙ軸方向に延在する複数の第１可動電極指２８２を有している。すなわち、第１可動電極指２８２は、第１幹部２２２のＹ軸方向プラス側に位置する第１可動電極指２８２’と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する第１可動電極指２８２”と、を有している。第１可動電極指２８２’、２８２”は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。第１可動電極指２８２’は、枠部２６１からＹ軸方向マイナス側に向けて延出し、第１可動電極指２８２”は、第１Ｘ軸延在部２６３からＹ軸方向プラス側に向けて延出している。
The first movable electrode portion 281 has a plurality of first movable electrode fingers 282 positioned on both sides of the first trunk 222 in the Y-axis direction and extending in the Y-axis direction. That is, the first movable electrode finger 282 includes a first movable electrode finger 282′ positioned on the positive side in the Y-axis direction of the first stem 222 and a first movable electrode finger 282″ positioned on the negative side in the Y-axis direction. A plurality of the first movable electrode fingers 282′ and 282″ are provided along the X-axis direction while being spaced apart from each other. The first movable electrode finger 282′ extends from the frame portion 261 toward the negative side in the Y-axis direction, and the first movable electrode finger 282″ extends from the first X-axis extending portion 263 toward the positive side in the Y-axis direction. out.
各第１可動電極指２８２は、対応する第１固定電極指２２３に対してＸ軸方向プラス側に位置し、この第１固定電極指２２３とギャップを介して対向している。
Each first movable electrode finger 282 is positioned on the positive side in the X-axis direction with respect to the corresponding first fixed electrode finger 223 and faces this first fixed electrode finger 223 with a gap therebetween.
複数の第１可動電極指２８２’のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸減している。複数の第１可動電極指２８２’の先端は、それぞれ、第１幹部２２２の延在方向に沿う同一直線上に位置している。一方、複数の第１可動電極指２８２”のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸増している。複数の第１可動電極指２８２”の先端は、それぞれ、第１幹部２２２の延在方向に沿う同一直線上に位置している。Ｙ軸方向に並ぶ第１可動電極指２８２’と第１可動電極指２８２”の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。
The length in the Y-axis direction of the plurality of first movable electrode fingers 282' gradually decreases toward the positive side in the X-axis direction. The tips of the plurality of first movable electrode fingers 282 ′ are positioned on the same straight line along the extending direction of the first trunk 222 . On the other hand, the length of the plurality of first movable electrode fingers 282″ in the Y-axis direction gradually increases toward the positive side in the X-axis direction. They are positioned on the same straight line along the extending direction of the trunk 222 . The total lengths of the first movable electrode fingers 282' and 282'' aligned in the Y-axis direction are substantially the same.
第２可動電極部２９１は、第２幹部２３２のＹ軸方向両側に位置し、Ｙ軸方向に延在する複数の第２可動電極指２９２を有している。すなわち、第２可動電極指２９２は、第２幹部２３２のＹ軸方向プラス側に位置する第２可動電極指２９２’と、Ｙ軸方向マイナス
側に位置する第２可動電極指２９２”と、を有している。第２可動電極指２９２’、２９２”は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。第２可動電極指２９２’は、第２Ｘ軸延在部２６５からＹ軸方向マイナス側に向けて延出し、第２可動電極指２９２”は、枠部２６１からＹ軸方向プラス側に向けて延出している。
The second movable electrode portion 291 has a plurality of second movable electrode fingers 292 positioned on both sides of the second stem 232 in the Y-axis direction and extending in the Y-axis direction. That is, the second movable electrode finger 292 includes a second movable electrode finger 292′ positioned on the positive side in the Y-axis direction of the second stem 232 and a second movable electrode finger 292″ positioned on the negative side in the Y-axis direction. A plurality of the second movable electrode fingers 292′ and 292″ are provided along the X-axis direction while being spaced apart from each other. The second movable electrode finger 292′ extends from the second X-axis extending portion 265 toward the negative side in the Y-axis direction, and the second movable electrode finger 292″ extends from the frame portion 261 toward the positive side in the Y-axis direction. out.
各第２可動電極指２９２は、対応する第２固定電極指２３３に対してＸ軸方向マイナス側に位置し、この第２固定電極指２３３とギャップを介して対向している。
Each second movable electrode finger 292 is positioned on the negative side in the X-axis direction with respect to the corresponding second fixed electrode finger 233 and faces this second fixed electrode finger 233 with a gap therebetween.
複数の第２可動電極指２９２’のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸増している。複数の第２可動電極指２９２’の先端は、それぞれ、第２幹部２３２の延在方向に沿う同一直線上に位置している。一方、複数の第２可動電極指２９２”のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向プラス側に向けて漸減している。複数の第２可動電極指２９２”の先端は、それぞれ、第２幹部２３２の延在方向に沿う同一直線上に位置している。Ｙ軸方向に並ぶ第２可動電極指２９２’と第２可動電極指２９２”の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。
The length in the Y-axis direction of the plurality of second movable electrode fingers 292' gradually increases toward the positive side in the X-axis direction. The tips of the plurality of second movable electrode fingers 292 ′ are positioned on the same straight line along the extending direction of the second trunk 232 . On the other hand, the length of the plurality of second movable electrode fingers 292″ in the Y-axis direction gradually decreases toward the positive side in the X-axis direction. They are positioned on the same straight line along the extending direction of the trunk 232 . The total lengths of the second movable electrode fingers 292' and 292'' aligned in the Y-axis direction are substantially the same.
このような第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１の形状及び配置は、第１可動電極指２８２及び第２可動電極指２９２がＸ軸方向にずれていることを除いて、中心軸Ｌに対して線対称である。
The shape and arrangement of the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 are such that the first movable electrode finger 282 and the second movable electrode finger 292 are shifted in the X-axis direction. It is axisymmetric with respect to L.
このような構成のＸ軸センサー部２１ｘにＸ軸方向の加速度Ａｘが加わると、その加速度Ａｘの大きさに基づいて、可動部２６０がバネ部２７０，２７４を弾性変形させながらＸ軸方向に変位する。このような変位に伴って、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３とのギャップ及び第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３とのギャップがそれぞれ変化し、この変位に伴って、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３との間の静電容量及び第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化に基づいて加速度Ａｘを検出することができる。
When acceleration Ax in the X-axis direction is applied to the X-axis sensor portion 21x having such a configuration, the movable portion 260 is displaced in the X-axis direction while elastically deforming the spring portions 270 and 274 based on the magnitude of the acceleration Ax. do. With such displacement, the gap between the first movable electrode finger 282 and the first fixed electrode finger 223 and the gap between the second movable electrode finger 292 and the second fixed electrode finger 233 change. , the capacitance between the first movable electrode finger 282 and the first fixed electrode finger 223 and the capacitance between the second movable electrode finger 292 and the second fixed electrode finger 233 change respectively. . Therefore, the acceleration Ax can be detected based on changes in these capacitances.
ここで、上述したように、各第１可動電極指２８２は、対応する第１固定電極指２２３に対してＸ軸方向プラス側に位置し、逆に、各第２可動電極指２９２は、対応する第２固定電極指２３３に対してＸ軸方向マイナス側に位置している。すなわち、各第１可動電極指２８２は、対をなす第１固定電極指２２３に対してＸ軸方向の一方側に位置し、各第２可動電極指２９２は、対をなす第２固定電極指２３３に対してＸ軸方向の他方側に位置している。そのため、Ｘ軸方向の加速度Ａｘが加わると、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３とのギャップが縮まり、第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３とのギャップが広がるか、逆に、第１可動電極指２８２と第１固定電極指２２３とのギャップが広がり、第２可動電極指２９２と第２固定電極指２３３とのギャップが縮まる。よって、第１固定電極指２２３及び第１可動電極指２８２の間から得られる第１検出信号と、第２固定電極指２３３及び第２可動電極指２９２の間から得られる第２検出信号と、を差動演算することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく、加速度Ａｘを検出することができる。
Here, as described above, each first movable electrode finger 282 is positioned on the positive side in the X-axis direction with respect to the corresponding first fixed electrode finger 223, and conversely, each second movable electrode finger 292 is positioned at the corresponding It is positioned on the negative side in the X-axis direction with respect to the second fixed electrode finger 233 . That is, each first movable electrode finger 282 is located on one side of the pair of first fixed electrode fingers 223 in the X-axis direction, and each second movable electrode finger 292 is located on one side of the pair of second fixed electrode fingers. 233 on the other side in the X-axis direction. Therefore, when the acceleration Ax in the X-axis direction is applied, the gap between the first movable electrode finger 282 and the first fixed electrode finger 223 shrinks, and the gap between the second movable electrode finger 292 and the second fixed electrode finger 233 expands. , conversely, the gap between the first movable electrode finger 282 and the first fixed electrode finger 223 widens, and the gap between the second movable electrode finger 292 and the second fixed electrode finger 233 narrows. Therefore, a first detection signal obtained between the first fixed electrode finger 223 and the first movable electrode finger 282, a second detection signal obtained between the second fixed electrode finger 233 and the second movable electrode finger 292, can be canceled by performing a differential operation of , and the acceleration Ax can be detected with higher accuracy.
［Ｚ軸センサー部の構造及び動作］
図７は、図４において上側のＺ軸センサー部２１ｚの一例を示す平面図である。図８は、図７中のＩ－Ｉ線断面図である。なお、図４において下側のＺ軸センサー部２１ｚは、図７においてＺ軸センサー部２１ｚを上下反対にしたものに相当し、その図示及び説明を省略する。
[Structure and operation of Z-axis sensor]
FIG. 7 is a plan view showing an example of the upper Z-axis sensor section 21z in FIG. FIG. 8 is a sectional view taken along line II in FIG. The lower Z-axis sensor portion 21z in FIG. 4 corresponds to the upside-down Z-axis sensor portion 21z in FIG. 7, and its illustration and description are omitted.
図７及び図８に示すように、Ｚ軸センサー部２１ｚは、可動体３３０と、第１固定電極
部３６０と、第２固定電極部３６２と、第３固定電極部３６４と、を含む。
As shown in FIGS. 7 and 8, the Z-axis sensor section 21z includes a movable body 330, a first fixed electrode section 360, a second fixed electrode section 362, and a third fixed electrode section 364.
ベース基板２２には、凹部３１６が形成されており、凹部３１６の上方に、すなわち＋Ｚ軸方向側に可動体３３０が配置されている。凹部３１６の底面、すなわち凹部３１６を規定するベース基板２２の面には、ポスト部３１８が設けられている。図示の例では、ポスト部３１８は、ベース基板２２と一体に設けられている。ポスト部３１８は、凹部３１６の底面よりも上方に突出している。ポスト部３１８は、可動体３３０を支持している。
A concave portion 316 is formed in the base substrate 22, and a movable body 330 is arranged above the concave portion 316, that is, on the +Z-axis direction side. A post portion 318 is provided on the bottom surface of the recess 316 , that is, the surface of the base substrate 22 that defines the recess 316 . In the illustrated example, the post portion 318 is provided integrally with the base substrate 22 . The post portion 318 protrudes above the bottom surface of the recess 316 . Post portion 318 supports movable body 330 .
第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２及び第３固定電極部３６４は、ベース基板２２の凹部３１６に設けられている。可動体３３０、第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２及び第３固定電極部３６４は、例えば、陽極接合や直接接合によって、ベース基板２２に接合されている。
The first fixed electrode portion 360 , the second fixed electrode portion 362 and the third fixed electrode portion 364 are provided in the concave portion 316 of the base substrate 22 . The movable body 330, the first fixed electrode portion 360, the second fixed electrode portion 362, and the third fixed electrode portion 364 are bonded to the base substrate 22 by, for example, anodic bonding or direct bonding.
可動体３３０は、第１連結部３４０と、第２連結部３４２と、支持部３５０と、を有している。
The movable body 330 has a first connecting portion 340 , a second connecting portion 342 and a support portion 350 .
可動体３３０は、凹部３１６の上方に設けられ、ベース基板２２と離間している。可動体３３０の厚さ、すなわちＺ軸方向の大きさは、例えば、２０μｍ以上３５μｍ以下程度である。
The movable body 330 is provided above the recess 316 and separated from the base substrate 22 . The thickness of the movable body 330, that is, the size in the Z-axis direction is, for example, about 20 μm or more and 35 μm or less.
可動体３３０は、支持軸Ｑまわりに変位可能である。具体的には、可動体３３０は、Ｚ軸方向の加速度が加わると、第１連結部３４０及び第２連結部３４２によって決定される支持軸Ｑを回転軸としてシーソー揺動する。
The movable body 330 can be displaced around the support axis Q. As shown in FIG. Specifically, when the movable body 330 is accelerated in the Z-axis direction, the movable body 330 performs a seesaw swing about the support axis Q determined by the first connecting portion 340 and the second connecting portion 342 as the rotation axis.
可動体３３０は、Ｚ軸方向からみた平面視において、支持軸Ｑによって区画される第１シーソー片３３０ａと第２シーソー片３３０ｂとを有している。支持軸Ｑは可動体３３０の中心から外れた位置に配置されており、第１シーソー片３３０ａと第２シーソー片３３０ｂとは互いに異なる質量を有している。図示の例では、支持軸Ｑから第１シーソー片３３０ａの端面３３３までの距離は、支持軸Ｑから第２シーソー片３３０ｂの端面３３４までの距離よりも長い。そのため、第１シーソー片３３０ａの質量は、第２シーソー片３３０ｂの質量よりも大きい。このように、第１シーソー片３３０ａと第２シーソー片３３０ｂとが互いに異なる質量を有することにより、鉛直方向、すなわちＺ軸方向の加速度が加わったときに、第１シーソー片３３０ａの回転モーメントと、第２シーソー片３３０ｂの回転モーメントと、が均衡しない。したがって、Ｚ軸方向の加速度が加わったときに、可動体３３０に所定の傾きが生じる。
The movable body 330 has a first seesaw piece 330a and a second seesaw piece 330b that are partitioned by the support axis Q in a plan view in the Z-axis direction. The support shaft Q is arranged at a position off the center of the movable body 330, and the first seesaw piece 330a and the second seesaw piece 330b have different masses. In the illustrated example, the distance from the support axis Q to the end surface 333 of the first seesaw piece 330a is longer than the distance from the support axis Q to the end surface 334 of the second seesaw piece 330b. Therefore, the mass of the first seesaw piece 330a is greater than the mass of the second seesaw piece 330b. Since the first seesaw piece 330a and the second seesaw piece 330b have different masses in this way, when acceleration in the vertical direction, that is, in the Z-axis direction is applied, the rotational moment of the first seesaw piece 330a and and the rotational moment of the second seesaw piece 330b are out of balance. Therefore, when the acceleration in the Z-axis direction is applied, the movable body 330 is tilted to a predetermined degree.
可動体３３０は、導電性を有しており、第１シーソー片３３０ａの一部は第１可動電極部３３１として機能し、第２シーソー片３３０ｂの一部は第２可動電極部３３２として機能する。第１可動電極部３３１は、第１シーソー片３３０ａのうち、平面視において第１固定電極部３６０と重なる部分である。第１可動電極部３３１は、第１固定電極部３６０との間に静電容量Ｃ１を形成する。第２可動電極部３３２は、第２シーソー片３３０ｂのうち、平面視において第２固定電極部３６２と重なる部分である。第２可動電極部３３２は、第２固定電極部３６２との間に静電容量Ｃ２を形成する。平面視において、第１可動電極部３３１の面積と第２可動電極部３３２の面積とは、例えば、等しい。第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２は、例えば、支持軸Ｑに関して対称である。
The movable body 330 has conductivity, a portion of the first seesaw piece 330a functions as a first movable electrode portion 331, and a portion of the second seesaw piece 330b functions as a second movable electrode portion 332. . The first movable electrode portion 331 is a portion of the first seesaw piece 330a that overlaps the first fixed electrode portion 360 in plan view. The first movable electrode portion 331 forms a capacitance C1 with the first fixed electrode portion 360 . The second movable electrode portion 332 is a portion of the second seesaw piece 330b that overlaps the second fixed electrode portion 362 in plan view. The second movable electrode portion 332 forms a capacitance C2 with the second fixed electrode portion 362 . In plan view, the area of the first movable electrode portion 331 and the area of the second movable electrode portion 332 are, for example, equal. The first movable electrode portion 331 and the second movable electrode portion 332 are symmetrical with respect to the support axis Q, for example.
静電容量Ｃ１及び静電容量Ｃ２は、例えば、図７に示す可動体３３０が水平な状態で、互いに等しくなるように構成されている。第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２は、可動体３３０の動きに応じて位置が変化する。第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２の位置に応じて、静電容量Ｃ１，Ｃ２が変化する。可動体３３０には、第１
連結部３４０、第２連結部３４２及び支持部３５０を介して、所定の電位が与えられる。支持部３５０は、図示せぬ配線と接続されている。
The capacitance C1 and the capacitance C2 are configured to be equal to each other, for example, when the movable body 330 shown in FIG. 7 is horizontal. The positions of the first movable electrode portion 331 and the second movable electrode portion 332 change according to the movement of the movable body 330 . The capacitances C1 and C2 change according to the positions of the first movable electrode portion 331 and the second movable electrode portion 332 . The movable body 330 includes a first
A predetermined potential is applied via the connecting portion 340 , the second connecting portion 342 and the support portion 350 . The support portion 350 is connected to wiring (not shown).
可動体３３０には、可動体３３０を貫通する貫通孔３３５が設けられている。これにより、可動体３３０が揺動する際の空気の影響を低減することができる。貫通孔３３５は、例えば、複数形成されている。図示の例では、可動体３３０には、Ｚ軸方向からみた平面形状、すなわちＺ軸方向からみた形状が長方形の貫通孔３３５と、平面形状が正方形の貫通孔３３５とが設けられている。
The movable body 330 is provided with a through hole 335 passing through the movable body 330 . Thereby, the influence of air when the movable body 330 swings can be reduced. For example, a plurality of through holes 335 are formed. In the illustrated example, the movable body 330 is provided with a through-hole 335 having a rectangular planar shape when viewed from the Z-axis direction, and a through-hole 335 having a square planar shape when viewed from the Z-axis direction.
第１連結部３４０は、第１シーソー片３３０ａと支持部３５０とを連結し、第２連結部３４２は、第２シーソー片３３０ｂと支持部３５０とを連結している。第１連結部３４０及び第２連結部３４２は、トーションバネとして機能する。これにより、第１連結部３４０及び第２連結部３４２は、第１シーソー片３３０ａ及び第２シーソー片３３０ｂがシーソー揺動することにより第１連結部３４０及び第２連結部３４２に生じるねじり変形に対して強い復元力を有することができる。
The first connecting portion 340 connects the first seesaw piece 330 a and the support portion 350 , and the second connecting portion 342 connects the second seesaw piece 330 b and the support portion 350 . The first connecting portion 340 and the second connecting portion 342 function as torsion springs. As a result, the first connecting portion 340 and the second connecting portion 342 are resistant to torsional deformation that occurs in the first connecting portion 340 and the second connecting portion 342 due to the seesaw swing of the first seesaw piece 330a and the second seesaw piece 330b. It can have a strong restoring force.
第１連結部３４０及び第２連結部３４２は、平面視において、支持軸Ｑ上に配置されている。第１連結部３４０及び第２連結部３４２は、支持軸Ｑに沿って延出している。第１連結部３４０は、支持部３５０から＋Ｘ軸方向に延出している。第２連結部３４２は、支持部３５０から－Ｘ軸方向に延出している。
The first connecting portion 340 and the second connecting portion 342 are arranged on the support shaft Q in plan view. The first connecting portion 340 and the second connecting portion 342 extend along the support axis Q. As shown in FIG. The first connecting portion 340 extends from the supporting portion 350 in the +X-axis direction. The second connecting portion 342 extends from the support portion 350 in the -X-axis direction.
支持部３５０の一部は、ポスト部３１８に例えば陽極接合されている。図示の例では、支持部３５０は、略Ｈ字状の平面形状を有しているが、その形状は特に限定されない。
A portion of the support portion 350 is, for example, anodically bonded to the post portion 318 . In the illustrated example, the support portion 350 has a substantially H-shaped planar shape, but the shape is not particularly limited.
可動体３３０の材料は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。可動体３３０は、シリコン基板を加工して形成されたシリコンＭＥＭＳを構成している。
The material of the movable body 330 is, for example, silicon imparted with conductivity by being doped with impurities such as phosphorus and boron. The movable body 330 constitutes a silicon MEMS formed by processing a silicon substrate.
第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２及び第３固定電極部３６４は、ベース基板２２の凹部３１６の底面に設けられている。第１固定電極部３６０は、可動体３３０の第１可動電極部３３１と離間し、第１可動電極部３３１に対向して設けられている。第２固定電極部３６２は、可動体３３０の第２可動電極部３３２と離間し、第２可動電極部３３２に対向して設けられている。第３固定電極部３６４は、第２固定電極部３６２よりも第２可動電極部３３２よりも可動体３３０の端側、すなわち端面３３３側において可動体３３０の第１シーソー片３３０ａと離間し、第１シーソー片３３０ａに対向して設けられている。
The first fixed electrode portion 360 , the second fixed electrode portion 362 and the third fixed electrode portion 364 are provided on the bottom surface of the concave portion 316 of the base substrate 22 . The first fixed electrode portion 360 is separated from the first movable electrode portion 331 of the movable body 330 and provided to face the first movable electrode portion 331 . The second fixed electrode portion 362 is spaced apart from the second movable electrode portion 332 of the movable body 330 and provided to face the second movable electrode portion 332 . The third fixed electrode portion 364 is spaced apart from the first seesaw piece 330a of the movable body 330 on the side of the end surface 333 of the movable body 330 relative to the second fixed electrode portion 362 and the second movable electrode portion 332. It is provided facing one seesaw piece 330a.
第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２及び第３固定電極部３６４の材料は、例えば、アルミニウム、金、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、白金（プラチナ、ＰＴ）、等である。
Materials of the first fixed electrode portion 360, the second fixed electrode portion 362, and the third fixed electrode portion 364 are, for example, aluminum, gold, ITO (Indium Tin Oxide), ZnO (zinc oxide), platinum (platinum, PT), etc.
このような構造のＺ軸センサー部２１ｚでは、加速度に応じて、可動体３３０が支持軸Ｑまわりに揺動する。この可動体３３０の動きに伴って、第１可動電極部３３１と第１固定電極部３６０との間の距離、及び第２可動電極部３３２と第２固定電極部３６２との間の距離が変化する。具体的には、＋Ｚ軸方向の加速度がＺ軸センサー部２１ｚに加わると、可動体３３０は反時計回りに回転し、第１可動電極部３３１と第１固定電極部３６０との間の距離が小さくなり、第２可動電極部３３２と第２固定電極部３６２との間の距離が大きくなる。この結果、静電容量Ｃ１が大きくなり、静電容量Ｃ２が小さくなる。また、－Ｚ軸方向の加速度がＺ軸センサー部２１ｚに加わると、可動体３３０は時計回りに回転し、第１可動電極部３３１と第１固定電極部３６０との間の距離が大きくなり、第２可動
電極部３３２と第２固定電極部３６２との間の距離が小さくなる。この結果、静電容量Ｃ１が小さくなり、静電容量Ｃ２が大きくなる。
In the Z-axis sensor section 21z having such a structure, the movable body 330 swings around the support axis Q according to acceleration. As the movable body 330 moves, the distance between the first movable electrode portion 331 and the first fixed electrode portion 360 and the distance between the second movable electrode portion 332 and the second fixed electrode portion 362 change. do. Specifically, when acceleration in the +Z-axis direction is applied to the Z-axis sensor section 21z, the movable body 330 rotates counterclockwise, and the distance between the first movable electrode section 331 and the first fixed electrode section 360 increases to As a result, the distance between the second movable electrode portion 332 and the second fixed electrode portion 362 increases. As a result, the capacitance C1 increases and the capacitance C2 decreases. Further, when acceleration in the −Z-axis direction is applied to the Z-axis sensor section 21z, the movable body 330 rotates clockwise, and the distance between the first movable electrode section 331 and the first fixed electrode section 360 increases, The distance between the second movable electrode portion 332 and the second fixed electrode portion 362 is reduced. As a result, the capacitance C1 becomes smaller and the capacitance C2 becomes larger.
物理量検出回路４０は、可動体３３０に駆動信号を供給し、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との差に応じて変化する電荷量に基づいて、Ｚ軸方向の加速度の向きや大きさを検出することができる。
The physical quantity detection circuit 40 supplies a drive signal to the movable body 330, and detects the direction and magnitude of acceleration in the Z-axis direction based on the amount of charge that changes according to the difference between the capacitance C1 and the capacitance C2. can be detected.
これに対して、第３固定電極部３６４は、加速度の検出に必要な電荷を出力する電極ではなく、いわゆるダミー電極である。第３固定電極部３６４により、第１シーソー片３３０ａとベース基板２２とが直接対向しないようになっている。これにより、可動体３３０とベース基板２２との接合時に第１シーソー片３３０ａのベース基板２２への貼り付きのおそれが低減される。さらに、可動体３３０がベース基板２２の帯電の影響を受けにくくなるため、加速度の検出精度が低下するおそれも低減される。ただし、可動体３３０と第３固定電極部３６４との間に電位差が生じると、Ｚ軸方向の加速度が加わらなくても、可動体３３０と第３固定電極部３６４との間の静電引力によって可動体３３０が傾いてしまい、Ｚ軸方向の加速度に応じて物理量検出回路４０によって生成される物理量信号に初期オフセット、すなわち静止状態におけるオフセットが生じる原因になる。そのため、可動体３３０と第３固定電極部３６４とは同電位であることが好ましい。
On the other hand, the third fixed electrode portion 364 is not an electrode for outputting electric charge necessary for detecting acceleration, but a so-called dummy electrode. The third fixed electrode portion 364 prevents the first seesaw piece 330a and the base substrate 22 from directly facing each other. This reduces the possibility that the first seesaw piece 330a sticks to the base substrate 22 when the movable body 330 and the base substrate 22 are joined. Furthermore, since the movable body 330 is less likely to be affected by the charging of the base substrate 22, the possibility that the acceleration detection accuracy is lowered is reduced. However, if a potential difference occurs between the movable body 330 and the third fixed electrode section 364, the electrostatic attraction between the movable body 330 and the third fixed electrode section 364 will generate an electric potential difference even if the acceleration in the Z-axis direction is not applied. The movable body 330 is tilted, causing an initial offset, that is, an offset in the stationary state, in the physical quantity signal generated by the physical quantity detection circuit 40 in accordance with the acceleration in the Z-axis direction. Therefore, it is preferable that the movable body 330 and the third fixed electrode portion 364 have the same potential.
［物理量検出回路の構成及び動作］
図９は、第１実施形態の物理量検出装置１の機能ブロック図である。前述の通り、本実施形態の物理量検出装置１は、物理量検出素子２０と物理量検出回路４０とを含む。
[Configuration and Operation of Physical Quantity Detection Circuit]
FIG. 9 is a functional block diagram of the physical quantity detection device 1 of the first embodiment. As described above, the physical quantity detection device 1 of this embodiment includes the physical quantity detection element 20 and the physical quantity detection circuit 40 .
図９に示すように、物理量検出素子２０のＸ軸センサー部２１ｘは、図５に示した第１固定電極部２２１と第１可動電極部２８１とによって構成される第１容量形成部２Ｘと、第２固定電極部２３１と第２可動電極部２９１とによって第２容量形成部３Ｘと、を含む。第１容量形成部２Ｘの一端を形成する第１固定電極部２２１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＸＰと電気的に接続され、第２容量形成部３Ｘの一端を形成する第２固定電極部２３１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＸＮと電気的に接続されている。また、第１容量形成部２Ｘの他端を形成する第１可動電極部２８１及び第２容量形成部３Ｘの他端を形成する第２可動電極部２９１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＣＯＭと電気的に接続されている。
As shown in FIG. 9, the X-axis sensor section 21x of the physical quantity detection element 20 includes a first capacitance forming section 2X configured by the first fixed electrode section 221 and the first movable electrode section 281 shown in FIG. A second capacitance forming portion 3X is formed by the second fixed electrode portion 231 and the second movable electrode portion 291 . The first fixed electrode portion 221 forming one end of the first capacitance forming portion 2X is electrically connected to the terminal XP of the physical quantity detection circuit 40 via the connection terminal 29 shown in FIG. is electrically connected to the terminal XN of the physical quantity detection circuit 40 via the connection terminal 29 shown in FIG. A first movable electrode portion 281 forming the other end of the first capacitance forming portion 2X and a second movable electrode portion 291 forming the other end of the second capacitance forming portion 3X connect the connection terminal 29 shown in FIG. It is electrically connected to the terminal COM of the physical quantity detection circuit 40 via.
物理量検出素子２０のＹ軸センサー部２１ｙは、図５に示したＸ軸センサー部２１ｘを反時計回りに９０°回転させた状態における、第１固定電極部２２１と第１可動電極部２８１とによって構成される第１容量形成部２Ｙと、第２固定電極部２３１と第２可動電極部２９１とによって第２容量形成部３Ｙと、を含む。第１容量形成部２Ｙの一端を形成する第１固定電極部２２１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＹＰと電気的に接続され、第２容量形成部３Ｙの一端を形成する第２固定電極部２３１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＹＮと電気的に接続されている。また、第１容量形成部２Ｙの他端を形成する第１可動電極部２８１及び第２容量形成部３Ｙの他端を形成する第２可動電極部２９１は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＣＯＭと電気的に接続されている。
The Y-axis sensor portion 21y of the physical quantity detection element 20 is rotated by 90° counterclockwise from the X-axis sensor portion 21x shown in FIG. A first capacitance forming portion 2Y and a second capacitance forming portion 3Y formed by the second fixed electrode portion 231 and the second movable electrode portion 291 are included. The first fixed electrode portion 221 forming one end of the first capacitance forming portion 2Y is electrically connected to the terminal YP of the physical quantity detection circuit 40 via the connection terminal 29 shown in FIG. is electrically connected to the terminal YN of the physical quantity detection circuit 40 via the connection terminal 29 shown in FIG. A first movable electrode portion 281 forming the other end of the first capacitance forming portion 2Y and a second movable electrode portion 291 forming the other end of the second capacitance forming portion 3Y connect the connection terminal 29 shown in FIG. It is electrically connected to the terminal COM of the physical quantity detection circuit 40 via.
物理量検出素子２０のＺ軸センサー部２１ｚは、図７及び図８に示した第１固定電極部３６０と第１可動電極部３３１とによって構成される第１容量形成部２Ｚと、第２固定電極部３６２と第２可動電極部３３２とによって構成される第２容量形成部３Ｚと、を含む。第１容量形成部２Ｚの一端を形成する第１固定電極部３６０は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＺＰと電気的に接続され、第２容量形成部３Ｚの
一端を形成する第２固定電極部３６２は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＺＮと電気的に接続されている。また、第１容量形成部２Ｚの他端を形成する第１可動電極部３３１及び第２容量形成部３Ｚの他端を形成する第２可動電極部３３２は、図４に示した接続端子２９を介して物理量検出回路４０の端子ＣＯＭと電気的に接続されている。
The Z-axis sensor section 21z of the physical quantity detection element 20 includes a first capacitance forming section 2Z configured by the first fixed electrode section 360 and the first movable electrode section 331 shown in FIGS. and a second capacitance forming portion 3Z composed of the portion 362 and the second movable electrode portion 332. The first fixed electrode portion 360 forming one end of the first capacitance forming portion 2Z is electrically connected to the terminal ZP of the physical quantity detection circuit 40 via the connection terminal 29 shown in FIG. is electrically connected to the terminal ZN of the physical quantity detection circuit 40 via the connection terminal 29 shown in FIG. A first movable electrode portion 331 forming the other end of the first capacitance forming portion 2Z and a second movable electrode portion 332 forming the other end of the second capacitance forming portion 3Z connect the connection terminal 29 shown in FIG. It is electrically connected to the terminal COM of the physical quantity detection circuit 40 via.
図９に示すように、本実施形態では、物理量検出回路４０は、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚ、制御回路１１０、マルチプレクサー１１１、Ｑ／Ｖアンプ（ＱＶＡ）１１２、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１１３、スイッチトキャパシターフィルター回路（ＳＣＦ）１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚ、マルチプレクサー１１５、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）１１６、デジタルフィルター１１７、発振回路１１８、駆動回路１１９、インターフェース回路１２０、記憶部１３０及び診断電圧出力回路１４０を含む。ただし、物理量検出回路４０は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。なお、本実施形態では、物理量検出回路４０は、１つのＩＣとして実現されているが、複数のＩＣで実現されていてもよいし、一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the physical quantity detection circuit 40 includes switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, 102Z, a control circuit 110, a multiplexer 111, a Q/V amplifier (QVA) 112, a programmable gain Amplifier (PGA) 113, switched capacitor filter circuits (SCF) 114X, 114Y, 114Z, multiplexer 115, A/D conversion circuit (ADC) 116, digital filter 117, oscillation circuit 118, drive circuit 119, interface circuit 120, memory It includes a section 130 and a diagnostic voltage output circuit 140 . However, the physical quantity detection circuit 40 may have a configuration in which some of these elements are omitted or changed, or other elements are added. Although the physical quantity detection circuit 40 is implemented as one IC in this embodiment, it may be implemented by a plurality of ICs, or may be partially configured by discrete components.
物理量検出回路４０は、不図示の電源端子から供給される高位側の電源電圧ＶＤＤと不図示の他の電源端子から供給される低位側の電源電圧ＶＳＳとに基づいて動作する。電源電圧ＶＤＤは例えば３Ｖであり、電源電圧ＶＳＳは例えば０Ｖである。
The physical quantity detection circuit 40 operates based on a high-level power supply voltage VDD supplied from a power supply terminal (not shown) and a low-level power supply voltage VSS supplied from another power supply terminal (not shown). The power supply voltage VDD is 3V, for example, and the power supply voltage VSS is 0V, for example.
発振回路１１８は、クロック信号ＭＣＬＫを出力する。例えば、ＣＲ発振器やリングオシレーター等であってもよい。
Oscillating circuit 118 outputs clock signal MCLK. For example, it may be a CR oscillator, a ring oscillator, or the like.
制御回路１１０は、クロック信号ＭＣＬＫに基づいて、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚ，ＳＣＦＣＬＫ＿Ｘ，ＳＣＦＣＬＫ＿Ｙ，ＳＣＦＣＬＫ＿Ｚ，ＳＭＰＣＬＫ、及び制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚ，ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚを生成する。
Control circuit 110 generates clock signals DRVCLK_X, DRVCLK_Y, DRVCLK_Z, SCFCLK_X, SCFCLK_Y, SCFCLK_Z, SMPCLK and control signals EN_OUT_X, EN_OUT_Y, EN_OUT_Z, SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, SN_Z based on clock signal MCLK. do.
駆動回路１１９は、端子ＣＯＭと電気的に接続されており、端子ＣＯＭを介して、物理量検出素子２０と電気的に接続されている。そして、駆動回路１１９は、クロック信号ＭＣＬＫ及びクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚに基づいて、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚを駆動する駆動信号ＤＲＶを生成し、駆動信号ＤＲＶを物理量検出回路４０の端子ＣＯＭに出力する。駆動信号ＤＲＶは、物理量検出回路４０の端子ＣＯＭを介して、第１容量形成部２Ｘ，２Ｙ，２Ｚ及び第２容量形成部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚに共通に印加される。
The drive circuit 119 is electrically connected to the terminal COM, and electrically connected to the physical quantity detection element 20 via the terminal COM. Based on the clock signal MCLK and the clock signals DRVCLK_X, DRVCLK_Y, and DRVCLK_Z, the drive circuit 119 generates a drive signal DRV for driving the X-axis sensor section 21x, the Y-axis sensor section 21y, and the Z-axis sensor section 21z. A signal DRV is output to the terminal COM of the physical quantity detection circuit 40 . The drive signal DRV is commonly applied to the first capacitance forming portions 2X, 2Y, 2Z and the second capacitance forming portions 3X, 3Y, 3Z via the terminal COM of the physical quantity detection circuit 40. FIG.
診断電圧出力回路１４０は、診断電圧ＶＤを発生する診断電圧発生回路１４１と、診断電圧ＶＤが入力され、診断出力電圧ＶＯを出力する電流制限回路１４２と、を含む。図１０は、診断電圧出力回路１４０の構成例を示す図であり、本実施形態では、電流制限回路１４２は抵抗１５０である。また、診断電圧発生回路１４１は、電源電圧ＶＤＤを昇圧して診断電圧ＶＤを発生してもよい。
The diagnostic voltage output circuit 140 includes a diagnostic voltage generation circuit 141 that generates a diagnostic voltage VD, and a current limiting circuit 142 that receives the diagnostic voltage VD and outputs a diagnostic output voltage VO. FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the diagnostic voltage output circuit 140, and the current limiting circuit 142 is a resistor 150 in this embodiment. Further, the diagnostic voltage generation circuit 141 may boost the power supply voltage VDD to generate the diagnostic voltage VD.
図９に示すように、スイッチ１０１Ｘは、端子ＸＰと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０１Ｙは、端子ＹＰと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０１Ｚは、端子ＺＰと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０２Ｘは、端子ＸＮと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０２Ｙは、端子ＹＮと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイッチ１０２Ｚは、端子ＺＮと電流制限回路１４２とに電気的に接続されている。スイ
ッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、さらにマルチプレクサー１１１を介してＱ／Ｖアンプ１１２と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 9, the switch 101X is electrically connected to the terminal XP and the current limiting circuit 142. As shown in FIG. Switch 101 Y is electrically connected to terminal YP and current limiting circuit 142 . Switch 101 Z is electrically connected to terminal ZP and current limiting circuit 142 . Switch 102X is electrically connected to terminal XN and current limiting circuit 142 . Switch 102 Y is electrically connected to terminal YN and current limiting circuit 142 . Switch 102 Z is electrically connected to terminal ZN and current limiting circuit 142 . Switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, and 102Z are further electrically connected to Q/V amplifier 112 via multiplexer 111 .
そして、スイッチ１０１Ｘは、制御信号ＳＰ＿Ｘに応じて、端子ＸＰを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｙは、制御信号ＳＰ＿Ｙに応じて、端子ＹＰを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｚに応じて、端子ＺＰを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｘは、制御信号ＳＮ＿Ｘに応じて、端子ＸＮを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｙは、制御信号ＳＮ＿Ｙに応じて、端子ＹＮを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｚは、制御信号ＳＮ＿Ｚに応じて、端子ＺＮを電流制限回路１４２及びＱ／Ｖアンプ１１２の何れかと電気的に接続する。
The switch 101X electrically connects the terminal XP to either the current limiting circuit 142 or the Q/V amplifier 112 according to the control signal SP_X. Also, the switch 101Y electrically connects the terminal YP to either the current limiting circuit 142 or the Q/V amplifier 112 according to the control signal SP_Y. Also, the switch 101Z electrically connects the terminal ZP to either the current limiting circuit 142 or the Q/V amplifier 112 according to the control signal SP_Z. Also, the switch 102X electrically connects the terminal XN to either the current limiting circuit 142 or the Q/V amplifier 112 according to the control signal SN_X. Also, the switch 102Y electrically connects the terminal YN to either the current limiting circuit 142 or the Q/V amplifier 112 according to the control signal SN_Y. Also, the switch 102Z electrically connects the terminal ZN to either the current limiting circuit 142 or the Q/V amplifier 112 according to the control signal SN_Z.
例えば、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがそれぞれローレベルのときに、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮをそれぞれＱ／Ｖアンプ１１２と電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがそれぞれハイレベルのときに、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮをそれぞれ電流制限回路１４２と電気的に接続する。
For example, switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, and 102Z switch terminals XP, YP, ZP, XN, YN, and ZN when control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, and SN_Z are at low level, respectively. They are electrically connected to the Q/V amplifier 112 respectively. Switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, and 102Z switch terminals XP, YP, ZP, XN, YN, and ZN when control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, and SN_Z are at high level, respectively. They are electrically connected to the current limiting circuit 142 respectively.
本実施形態では、例えば、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなる。この場合、任意の時点において、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されず、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されないか、いずれか１つのみが電流制限回路１４２と電気的に接続される。端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１容量形成部２Ｘの一端を形成する第１固定電極部２２１に診断出力電圧ＶＯが印加される。先に示した図１０はこの状態を示している。このとき、端子ＸＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２容量形成部３Ｘの一端を形成する第２固定電極部２３１には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｘの他端及び第２容量形成部３Ｘの他端を形成するＸ軸センサー部２１ｘの可動部２６０が変位して第１容量形成部２Ｘ及び第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＹＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１容量形成部２Ｙの一端を形成する第１固定電極部２２１に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＹＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２容量形成部３Ｙの一端を形成する第２固定電極部２３１には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｙの他端及び第２容量形成部３Ｙの他端を形成するＹ軸センサー部２１ｙの可動部２６０が変位して第１容量形成部２Ｙ及び第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＺＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、Ｚ軸センサー部２１ｚの第１容量形成部２Ｚの一端を形成する第１固定電極部３６０に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＺＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、Ｚ軸センサー部２１ｚの第２容量形成部３Ｚの一端を形成する第２固定電極部３６２には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｚの他端及び第２容量形成部３Ｚの他端を形成するＺ軸センサー部２１ｚの可動体３３０が変位して第１容量形成部２Ｚ及び第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化するので、この
変化量が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断することができる。
In this embodiment, for example, the control signals SN_X, SN_Y, and SN_Z are always at low level, and the control signals SP_X, SP_Y, and SP_Z are at high level exclusively to each other. In this case, at any point in time, none of the terminals XN, YN, and ZN are electrically connected to the current limiting circuit 142, and none of the terminals XP, YP, and ZP are electrically connected to the current limiting circuit 142. or only one of them is electrically connected to the current limiting circuit 142 . When the terminal XP is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to the first fixed electrode section 221 forming one end of the first capacitance forming section 2X of the X-axis sensor section 21x. FIG. 10, previously shown, illustrates this state. At this time, since the terminal XN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnosis output voltage VO is applied to the second fixed electrode portion 231 forming one end of the second capacitance forming portion 3X of the X-axis sensor portion 21x. Not applied. As a result, the movable portion 260 of the X-axis sensor portion 21x forming the other end of the first capacitance forming portion 2X and the other end of the second capacitance forming portion 3X is displaced, and the first capacitance forming portion 2X and the second capacitance forming portion Since the capacitance of 3X changes, it is possible to diagnose whether or not the X-axis sensor section 21x is normal depending on whether or not the amount of change is within a desired range. Also, when the terminal YP is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to the first fixed electrode portion 221 forming one end of the first capacitance forming portion 2Y of the Y-axis sensor portion 21y. . At this time, since the terminal YN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to the second fixed electrode portion 231 forming one end of the second capacitance forming portion 3Y of the Y-axis sensor portion 21y. Not applied. As a result, the movable portion 260 of the Y-axis sensor portion 21y forming the other end of the first capacitance forming portion 2Y and the other end of the second capacitance forming portion 3Y is displaced, and the first capacitance forming portion 2Y and the second capacitance forming portion 2Y are displaced. Since the capacitance of 3Y changes, whether or not the Y-axis sensor section 21y is normal can be diagnosed based on whether or not the amount of change is within a desired range. Also, when the terminal ZP is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to the first fixed electrode portion 360 forming one end of the first capacitance forming portion 2Z of the Z-axis sensor portion 21z. . At this time, since the terminal ZN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnosis output voltage VO is applied to the second fixed electrode portion 362 forming one end of the second capacitance forming portion 3Z of the Z-axis sensor portion 21z. Not applied. As a result, the movable body 330 of the Z-axis sensor portion 21z forming the other end of the first capacitance forming portion 2Z and the other end of the second capacitance forming portion 3Z is displaced, and the first capacitance forming portion 2Z and the second capacitance forming portion 3Z are moved. Since the capacitance of 3Z changes, it is possible to diagnose whether or not the Z-axis sensor section 21z is normal depending on whether or not the amount of change is within a desired range.
なお、この場合、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰがそれぞれ本発明の「第１端子」に相当する。また、端子ＣＯＭが本発明の「第２端子」に相当する。また、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮがそれぞれ本発明の「第３端子」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１固定電極部２２１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１固定電極部２２１及びＺ軸センサー部２１ｚの第１固定電極部３６０が、それぞれ本発明の「第１電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２が、それぞれ本発明の「第２電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２固定電極部２３１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２固定電極部２３１及びＺ軸センサー部２１ｚの第２固定電極部３６２が、それぞれ本発明の「第３電極」に相当する。
In this case, the terminals XP, YP, and ZP each correspond to the "first terminal" of the present invention. Also, the terminal COM corresponds to the "second terminal" of the present invention. Terminals XN, YN, and ZN each correspond to the "third terminal" of the present invention. Further, the first fixed electrode portion 221 of the X-axis sensor portion 21x, the first fixed electrode portion 221 of the Y-axis sensor portion 21y, and the first fixed electrode portion 360 of the Z-axis sensor portion 21z are each the "first electrode" of the present invention. Equivalent to In addition, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the X-axis sensor portion 21x, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Y-axis sensor portion 21y, and the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Z-axis sensor portion 21z The first movable electrode portion 331 and the second movable electrode portion 332 each correspond to the "second electrode" of the present invention. Further, the second fixed electrode portion 231 of the X-axis sensor portion 21x, the second fixed electrode portion 231 of the Y-axis sensor portion 21y, and the second fixed electrode portion 362 of the Z-axis sensor portion 21z are each the "third electrode" of the present invention. Equivalent to
また、本実施形態では、例えば、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。この場合、任意の時点において、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されず、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されないか、いずれか１つのみが電流制限回路１４２と電気的に接続される。端子ＸＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＸＰは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、第１容量形成部２Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｘ及び第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＹＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＹＰは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、第１容量形成部２Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｙ及び第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＺＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、端子ＺＰは電流制限回路１４２と電気的に接続されていないので、第１容量形成部２Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｚ及び第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断することができる。
Further, in the present embodiment, for example, the control signals SP_X, SP_Y, SP_Z may always be at low level, and the control signals SN_X, SN_Y, SN_Z may be at high level exclusively to each other. In this case, at any point in time, none of terminals XP, YP, and ZP are electrically connected to current limiting circuit 142, and none of terminals XN, YN, and ZN are electrically connected to current limiting circuit 142. or only one of them is electrically connected to the current limiting circuit 142 . When the terminal XN is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the second capacitance forming section 3X. At this time, since the terminal XP is not electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnosis output voltage VO is not applied to one end of the first capacitance forming section 2X. As a result, the electrostatic capacitances of the first capacitance forming portion 2X and the second capacitance forming portion 3X change, so whether or not the X-axis sensor portion 21x is normal depends on whether or not the amount of change is within a desired range. can be diagnosed. Further, when the terminal YN is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the second capacitance forming section 3Y. At this time, since the terminal YP is not electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnosis output voltage VO is not applied to one end of the first capacitance forming section 2Y. As a result, the electrostatic capacitances of the first capacitance forming portion 2Y and the second capacitance forming portion 3Y change, so whether or not the Y-axis sensor portion 21y is normal depends on whether or not the amount of change is within a desired range. can be diagnosed. Also, when the terminal ZN is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the second capacitance forming portion 3Z. At this time, since the terminal ZP is not electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnosis output voltage VO is not applied to one end of the first capacitance forming section 2Z. As a result, the electrostatic capacitances of the first capacitance forming portion 2Z and the second capacitance forming portion 3Z change, so whether or not the Z-axis sensor portion 21z is normal depends on whether or not the amount of change is within a desired range. can be diagnosed.
なお、この場合、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮがそれぞれ本発明の「第１端子」に相当する。また、端子ＣＯＭが本発明の「第２端子」に相当する。また、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰがそれぞれ本発明の「第３端子」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２固定電極部２３１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２固定電極部２３１及びＺ軸センサー部２１ｚの第２固定電極部３６２が、それぞれ本発明の「第１電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１固定電極部２２１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１固定電極部２２１及びＺ軸センサー部２１ｚの第１固定電極部３６０が、それぞれ本発明の「第３電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２が、それぞれ本発明の「第２電極」に相当する。
In this case, terminals XN, YN, and ZN each correspond to the "first terminal" of the present invention. Also, the terminal COM corresponds to the "second terminal" of the present invention. Terminals XP, YP, and ZP each correspond to the "third terminal" of the present invention. Further, the second fixed electrode portion 231 of the X-axis sensor portion 21x, the second fixed electrode portion 231 of the Y-axis sensor portion 21y, and the second fixed electrode portion 362 of the Z-axis sensor portion 21z are each the "first electrode" of the present invention. Equivalent to Further, the first fixed electrode portion 221 of the X-axis sensor portion 21x, the first fixed electrode portion 221 of the Y-axis sensor portion 21y, and the first fixed electrode portion 360 of the Z-axis sensor portion 21z are each the "third electrode" of the present invention. Equivalent to In addition, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the X-axis sensor portion 21x, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Y-axis sensor portion 21y, and the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Z-axis sensor portion 21z The first movable electrode portion 331 and the second movable electrode portion 332 each correspond to the "second electrode" of the present invention.
マルチプレクサー１１１は、互いに排他的にハイレベルとなるクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚに基づいて、端子ＸＰ，ＸＮからスイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘを介して入力される差動の電荷、端子ＹＰ，ＹＮからスイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙを介して入力される差動の電荷及び端子ＺＰ，ＺＮからスイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚを介して入力される差動の電荷のいずれかを選択して差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして出力する。具体的には、マルチプレクサー１１１は、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルのときは、端子ＸＰ，ＸＮからスイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘを介して入力される差動の電荷を選択し、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして出力する。また、マルチプレクサー１１１は、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルのときは、端子ＹＰ，ＹＮからスイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙを介して入力される差動の電荷を選択し、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして出力する。また、マルチプレクサー１１１は、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルのときは、端子ＺＰ，ＺＮからスイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚを介して入力される差動の電荷を選択し、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして出力する。また、マルチプレクサー１１１は、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがいずれもローレベルのときは、ともにゼロの差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮを出力する。
Based on the clock signals DRVCLK_X, DRVCLK_Y, and DRVCLK_Z that are high level exclusively to each other, the multiplexer 111 receives differential charges from the terminals XP and XN through the switches 101X and 102X, and switches 101X and 102X from the terminals YP and YN. Either the differential charge input via 101Y, 102Y or the differential charge input from terminals ZP, ZN via switches 101Z, 102Z is selected and output as a differential signal pair PIN, NIN. . Specifically, when the clock signal DRVCLK_X is at high level, the multiplexer 111 selects the differential charge input from the terminals XP and XN through the switches 101X and 102X, and selects the differential signal pair PIN and NIN. output as Further, when the clock signal DRVCLK_Y is at high level, the multiplexer 111 selects differential charges input from the terminals YP and YN via the switches 101Y and 102Y, and outputs them as a differential signal pair PIN and NIN. . Further, when the clock signal DRVCLK_Z is at high level, the multiplexer 111 selects the differential charges input from the terminals ZP and ZN via the switches 101Z and 102Z, and outputs them as a differential signal pair PIN and NIN. . Also, the multiplexer 111 outputs a differential signal pair PIN, NIN that are both zero when the clock signals DRVCLK_X, DRVCLK_Y, DRVCLK_Z are all at low level.
図１１に、本実施形態における駆動信号ＤＲＶ、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚ、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚ及び差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮの波形の一例を示す。例えば、期間Ｔ１～Ｔ７は、それぞれ、クロック信号ＭＣＬＫのＮ周期分の期間である。また、期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６では、駆動信号ＤＲＶの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＳＳ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化する。基準電圧ＶＣＯＭは、例えば電源電圧ＶＤＤの１／２の電圧である。駆動信号ＤＲＶの電圧が基準電圧ＶＣＯＭから変化して基準電圧ＶＣＯＭへと戻るまでの時間は、クロック信号ＭＣＬＫの１周期の時間と同じであってもよい。
FIG. 11 shows an example of waveforms of the drive signal DRV, the clock signals DRVCLK_X, DRVCLK_Y, DRVCLK_Z, the control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, SN_Z, and the differential signal pair PIN, NIN in this embodiment. For example, each of the periods T1 to T7 is a period of N cycles of the clock signal MCLK. Also, in the periods T2, T4, and T6, the voltage of the drive signal DRV changes in the order of the reference voltage VCOM, the power supply voltage VDD, the power supply voltage VSS, and the reference voltage VCOM. The reference voltage VCOM is, for example, half the power supply voltage VDD. The time required for the voltage of the drive signal DRV to change from the reference voltage VCOM and return to the reference voltage VCOM may be the same as the time of one cycle of the clock signal MCLK.
期間Ｔ１では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｘがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｘはローレベルであるので、端子ＸＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ１では、第１容量形成部２Ｘの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化せず、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルであるため、Ｘ軸センサー部２１ｘから出力される差動の電荷が差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。そのため、制御信号ＳＰ＿Ｘがローレベルになると、第１容量形成部２Ｘの静電容量の変化量に応じて信号ＰＩＮが変化し、かつ、信号ＮＩＮはゼロとなる。
In the period T1, the clock signal DRVCLK_X is at high level and the control signal SP_X changes from high level to low level. During the period Ton in which the control signal SP_X is at high level, the terminal XP is electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming section 2X. At this time, since the control signal SN_X is at the low level, the terminal XN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is not applied to one end of the second capacitance forming section 3X. As a result, during the period T1, the capacitance of the first capacitance forming portion 2X changes, the capacitance of the second capacitance forming portion 3X does not change, and the clock signal DRVCLK_X is at high level. Differential charges output from the sensor section 21x are selected as the differential signal pair PIN, NIN. Therefore, when the control signal SP_X becomes low level, the signal PIN changes according to the amount of change in the capacitance of the first capacitance forming portion 2X, and the signal NIN becomes zero.
期間Ｔ３では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｙがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｙがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＹＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｙはローレベルであるので、端子ＹＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ３では、第１容量形成部２Ｙの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化せず、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルであるため、Ｙ軸センサー部２１ｙから出力される差動の電荷が差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。そのため、制御信号ＳＰ＿Ｙがローレベルになると、第１容量形成部２Ｙの静電容量の変化量に応じて信号ＰＩＮが変化し、かつ、信号ＮＩＮはゼロとなる。
In the period T3, the clock signal DRVCLK_Y is at high level and the control signal SP_Y changes from high level to low level. During the period Ton when the control signal SP_Y is at high level, the terminal YP is electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming section 2Y. At this time, since the control signal SN_Y is at low level, the terminal YN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnosis output voltage VO is not applied to one end of the second capacitance forming section 3Y. As a result, in the period T3, the capacitance of the first capacitance forming portion 2Y changes, the capacitance of the second capacitance forming portion 3Y does not change, and the clock signal DRVCLK_Y is at high level. Differential charges output from the sensor unit 21y are selected as the differential signal pair PIN and NIN. Therefore, when the control signal SP_Y becomes low level, the signal PIN changes according to the amount of change in the capacitance of the first capacitance forming portion 2Y, and the signal NIN becomes zero.
期間Ｔ５では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｚがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｚがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＺＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｚはローレベルであるので、端子ＺＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ５では、第１容量形成部２Ｚが変化し、かつ、第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化せず、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルであるため、Ｚ軸センサー部２１ｚから出力される差動の電荷が差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。そのため、制御信号ＳＰ＿Ｚがローレベルになると、第１容量形成部２Ｚの静電容量の変化量に応じて信号ＰＩＮが変化し、かつ、信号ＮＩＮはゼロとなる。
In period T5, clock signal DRVCLK_Z is at high level, and control signal SP_Z changes from high level to low level. During the period Ton in which the control signal SP_Z is at high level, the terminal ZP is electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming section 2Z. At this time, since the control signal SN_Z is at the low level, the terminal ZN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is not applied to one end of the second capacitance forming section 3Z. As a result, in the period T5, the capacitance of the first capacitance forming portion 2Z changes, the capacitance of the second capacitance forming portion 3Z does not change, and the clock signal DRVCLK_Z is at high level. The output differential charge is selected as the differential signal pair PIN, NIN. Therefore, when the control signal SP_Z becomes low level, the signal PIN changes according to the amount of change in the capacitance of the first capacitance forming portion 2Z, and the signal NIN becomes zero.
期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６では、駆動信号ＤＲＶによりＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚが共通に駆動される。そして、期間Ｔ２では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｘがいずれもローレベルであるので、Ｘ軸方向の加速度に応じてＸ軸センサー部２１ｘから出力される差動の電荷が端子ＸＰ，ＸＮに入力され、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。また、期間Ｔ４では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｙがいずれもローレベルであるので、Ｙ軸方向の加速度に応じてＹ軸センサー部２１ｙから出力される差動の電荷が端子ＹＰ，ＹＮに入力され、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。また、期間Ｔ６では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｚがいずれもローレベルであるので、Ｚ軸方向の加速度に応じてＺ軸センサー部２１ｚから出力される差動の電荷が端子ＺＰ，ＺＮに入力され、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮとして選択される。
In periods T2, T4, and T6, the X-axis sensor section 21x, the Y-axis sensor section 21y, and the Z-axis sensor section 21z are commonly driven by the drive signal DRV. In the period T2, the clock signal DRVCLK_X is at high level and the control signals SP_X and SN_X are both at low level. are input to terminals XP and XN and selected as a differential signal pair PIN and NIN. Further, in the period T4, the clock signal DRVCLK_Y is at high level, and the control signals SP_Y and SN_Y are both at low level. are input to terminals YP and YN and selected as a differential signal pair PIN and NIN. Further, in the period T6, the clock signal DRVCLK_Z is at high level and the control signals SP_Z and SN_Z are both at low level. are input to terminals ZP and ZN and selected as a differential signal pair PIN and NIN.
期間Ｔ７では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがいずれもローレベルであるため、差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮは共にゼロとなる。
In period T7, clock signals DRVCLK_X, DRVCLK_Y, and DRVCLK_Z are all at low level, so both differential signal pairs PIN and NIN are zero.
図９の説明に戻り、Ｑ／Ｖアンプ１１２はマルチプレクサー１１１から出力される電荷の差動信号対ＰＩＮ，ＮＩＮを電圧の差動信号対に変換して出力する。したがって、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１１の期間Ｔ１，Ｔ２では、Ｘ軸センサー部２１ｘから出力されて端子ＸＰ，ＸＮから入力される信号である差動の電荷を差動の電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１１の期間Ｔ３、Ｔ４では、Ｙ軸センサー部２１ｙから出力されて端子ＹＰ，ＹＮから入力される信号である差動の電荷を差動の電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１１の期間Ｔ５，Ｔ６では、Ｚ軸センサー部２１ｚから出力されて端子ＺＰ，ＺＮから入力される信号である差動の電荷を差動の電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、期間Ｔ７では、共にゼロの差動信号対を共に基準電圧ＶＣＯＭの電圧信号に変換する。なお、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、本発明の「変換回路」の一例である。
Returning to the description of FIG. 9, the Q/V amplifier 112 converts the charge differential signal pair PIN, NIN output from the multiplexer 111 into a voltage differential signal pair and outputs the voltage differential signal pair. Therefore, the Q/V amplifier 112 converts the differential charge, which is the signal output from the X-axis sensor section 21x and input from the terminals XP and XN, into a differential voltage signal during periods T1 and T2 in FIG. do. 11, the Q/V amplifier 112 converts the differential charge, which is the signal output from the Y-axis sensor section 21y and input from the terminals YP and YN, into a differential voltage signal. do. 11, the Q/V amplifier 112 converts the differential charge, which is the signal output from the Z-axis sensor section 21z and input from the terminals ZP and ZN, into a differential voltage signal. do. Also, the Q/V amplifier 112 converts the differential signal pair, both of which are zero, into voltage signals of the reference voltage VCOM in the period T7. The Q/V amplifier 112 is an example of the "conversion circuit" of the present invention.
プログラマブルゲインアンプ１１３は、Ｑ／Ｖアンプ１１２から出力される差動信号対が入力され、当該差動信号対を増幅した差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮを出力する。
The programmable gain amplifier 113 receives the differential signal pair output from the Q/V amplifier 112 and amplifies the differential signal pair to output a differential signal pair POP and PON.
スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、プログラマブルゲインアンプ１１３から出力される差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮが共通に入力される。そして、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｘに基づいて、差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮに含まれる信号のうち、Ｘ軸センサー部２１ｘから端子ＸＰ，ＸＮを介して入力された差動の電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。また、スイッチトキャパシター
フィルター回路１１４Ｙは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｙに基づいて、差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮに含まれる信号のうち、Ｙ軸センサー部２１ｙから端子ＹＰ，ＹＮを介して入力された差動の電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。また、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｚに基づいて、差動信号対ＰＯＰ，ＰＯＮに含まれる信号のうち、Ｚ軸センサー部２１ｚから端子ＺＰ，ＺＮを介して入力された差動の電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、同じ回路構成であってもよい。
The differential signal pair POP, PON output from the programmable gain amplifier 113 is commonly input to the switched capacitor filter circuits 114X, 114Y, 114Z. Then, based on the clock signal SCFCLK_X, the switched-capacitor filter circuit 114X detects the differential charge input from the X-axis sensor section 21x through the terminals XP and XN among the signals included in the differential signal pair POP and PON. samples the converted voltage signal, holds it, and filters it. Further, the switched capacitor filter circuit 114Y, based on the clock signal SCFCLK_Y, selects the differential charge input from the Y-axis sensor unit 21y via the terminals YP and YN among the signals included in the differential signal pair POP and PON. samples the converted voltage signal, holds it, and filters it. Further, the switched capacitor filter circuit 114Z, based on the clock signal SCFCLK_Z, selects the differential charge input from the Z-axis sensor section 21z through the terminals ZP and ZN among the signals included in the differential signal pair POP and PON. samples the converted voltage signal, holds it, and filters it. The switched capacitor filter circuits 114X, 114Y and 114Z may have the same circuit configuration.
マルチプレクサー１１５は、互いに排他的にハイレベルとなる制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚに基づいて、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する差動信号対、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する差動信号対、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する差動信号対のいずれかを選択して出力する。具体的には、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する差動信号対を選択して出力する。また、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する差動信号対を選択して出力する。また、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する差動信号対を選択して出力する。
The multiplexer 115, based on the control signals EN_OUT_X, EN_OUT_Y, and EN_OUT_Z that are mutually exclusive high levels, selects the differential signal pair output by the switched capacitor filter circuit 114X, the differential signal pair output by the switched capacitor filter circuit 114Y, Either of the differential signal pairs output by the switched capacitor filter circuit 114Z is selected and output. Specifically, the multiplexer 115 selects and outputs the differential signal pair output by the switched capacitor filter circuit 114X when the control signal EN_OUT_X is at high level. Further, the multiplexer 115 selects and outputs the differential signal pair output from the switched capacitor filter circuit 114Y when the control signal EN_OUT_Y is at high level. Also, the multiplexer 115 selects and outputs the differential signal pair output from the switched capacitor filter circuit 114Z when the control signal EN_OUT_Z is at high level.
Ａ／Ｄ変換回路１１６は、クロック信号ＳＭＰＣＬＫに基づいて、マルチプレクサー１１５が出力する差動信号対をサンプリングし、当該差動信号対の電位差をデジタル信号に変換する。クロック信号ＳＭＰＣＬＫは、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがそれぞれハイレベルの期間に１つずつハイパルスを含むクロック信号である。そして、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する差動信号対をサンプリングしてデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する差動信号対をサンプリングしてデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する差動信号対をサンプリングしてデジタル信号に変換する。このように、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、図１１の期間Ｔ１～Ｔ７において、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対を６回サンプリングして時分割にＡ／Ｄ変換する。
The A/D conversion circuit 116 samples the differential signal pair output from the multiplexer 115 based on the clock signal SMPCLK, and converts the potential difference of the differential signal pair into a digital signal. The clock signal SMPCLK is a clock signal that includes one high pulse while each of the control signals EN_OUT_X, EN_OUT_Y, and EN_OUT_Z is at high level. Then, the A/D conversion circuit 116 converts the differential signal pair output from the multiplexer 115, that is, the differential signal output from the switched capacitor filter circuit 114X, at the rising edge of the clock signal SMPCLK while the control signal EN_OUT_X is at high level. The pairs are sampled and converted to digital signals. In addition, the A/D conversion circuit 116 converts the differential signal pair output from the multiplexer 115, that is, the differential signal output from the switched capacitor filter circuit 114Y at the rising edge of the clock signal SMPCLK during the period when the control signal EN_OUT_Y is high level. The pairs are sampled and converted to digital signals. In addition, the A/D conversion circuit 116 converts the differential signal pair output from the multiplexer 115, that is, the differential signal output from the switched capacitor filter circuit 114Z at the rising edge of the clock signal SMPCLK during the period when the control signal EN_OUT_Z is high level. The pairs are sampled and converted to digital signals. In this manner, the A/D conversion circuit 116 samples the differential signal pair output from the multiplexer 115 six times during periods T1 to T7 in FIG. 11 and performs A/D conversion on a time division basis.
なお、サンプリング定理に基づき、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚの出力信号において、Ａ／Ｄ変換回路１１６のサンプリング周波数ｆｓの１／２よりも高い信号成分は、Ａ／Ｄ変換回路１１６におけるサンプリングにより、ＤＣ近傍の周波数帯に折り返されてノイズ成分となる。そのため、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、Ａ／Ｄ変換回路１１６のサンプリングにより生ずるノイズ成分を低減させるためのアンチエイリアスフィルターとしても機能するように、そのカットオフ周波数はサンプリング周波数ｆｓの１／２以下に設定される。
Note that, based on the sampling theorem, in the output signals of the switched capacitor filter circuits 114X, 114Y, and 114Z, signal components higher than half the sampling frequency fs of the A/D conversion circuit 116 are sampled by the A/D conversion circuit 116. As a result, the signal is folded back into a frequency band near DC and becomes a noise component. Therefore, the cutoff frequency of the switched capacitor filter circuits 114X, 114Y, 114Z is 1/1 of the sampling frequency fs so that the switched capacitor filter circuits 114X, 114Y, and 114Z also function as anti-alias filters for reducing noise components generated by the sampling of the A/D conversion circuit 116. Set to 2 or less.
デジタルフィルター１１７は、クロック信号ＭＣＬＫに基づいて、Ａ／Ｄ変換回路１１
６から出力されるデジタル信号に対してフィルタリング処理を行う。Ａ／Ｄ変換回路１１６から出力されるデジタル信号には、Ａ／Ｄ変換回路１１６のＡ／Ｄ変換処理により発生した高周波ノイズが重畳されているため、デジタルフィルター１１７は、この高周波ノイズを低減させるローパスフィルターとして機能する。このデジタルフィルター１１７から出力されるデジタル信号は、Ｘ軸センサー部２１ｘからの診断出力信号であるＸ軸診断信号、Ｘ軸方向の加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＸ軸加速度信号、Ｙ軸センサー部２１ｙからの診断出力信号であるＹ軸診断信号、Ｙ軸方向の加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＹ軸加速度信号、Ｚ軸センサー部２１ｚからの診断出力信号であるＺ軸診断信号及びＺ軸方向の加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル値を有するＺ軸加速度信号が時分割に含まれている。
The digital filter 117 controls the A/D conversion circuit 11 based on the clock signal MCLK.
Filtering processing is performed on the digital signal output from 6 . Since the digital signal output from the A/D conversion circuit 116 is superimposed with high-frequency noise generated by the A/D conversion processing of the A/D conversion circuit 116, the digital filter 117 reduces this high-frequency noise. Acts as a low pass filter. The digital signal output from the digital filter 117 includes an X-axis diagnostic signal, which is a diagnostic output signal from the X-axis sensor section 21x, and an X-axis acceleration signal having a digital value corresponding to the magnitude and direction of acceleration in the X-axis direction. , a Y-axis diagnostic signal that is a diagnostic output signal from the Y-axis sensor unit 21y, a Y-axis acceleration signal having a digital value corresponding to the magnitude and direction of acceleration in the Y-axis direction, and a diagnostic output signal from the Z-axis sensor unit 21z and a Z-axis acceleration signal having a digital value corresponding to the magnitude and direction of acceleration in the Z-axis direction are included in the time division.
インターフェース回路１２０は、物理量検出装置１の外部装置と通信するための回路である。当該外部装置は、インターフェース回路１２０を介して、記憶部１３０に対するデータの書き込みや読み出し、デジタルフィルター１１７から出力されるデジタル信号であるＸ軸診断信号、Ｘ軸加速度信号、Ｙ軸診断信号、Ｙ軸加速度信号、Ｚ軸診断信号及びＺ軸加速度信号の読み出し等を行うことができる。インターフェース回路１２０は、例えば、３端子や４端子のＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）インターフェース回路であってもよいし、２端子のＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）インターフェース回路であってもよい。
The interface circuit 120 is a circuit for communicating with an external device of the physical quantity detection device 1 . The external device writes data to and reads data from the storage unit 130 via the interface circuit 120, and receives digital signals output from the digital filter 117 such as an X-axis diagnostic signal, an X-axis acceleration signal, a Y-axis diagnostic signal, a Y-axis diagnostic signal, and a Y-axis diagnostic signal. Acceleration signals, Z-axis diagnostic signals, Z-axis acceleration signals, etc. can be read out. The interface circuit 120 may be, for example, a 3-terminal or 4-terminal SPI (Serial Peripheral Interface) interface circuit, or a 2-terminal I 2 C (Inter-Integrated Circuit) interface circuit.
記憶部１３０は、レジスター１３１及び不揮発性メモリー１３２を有している。不揮発性メモリー１３２には、物理量検出回路４０に含まれる各回路に対する各種のデータ、例えば、プログラマブルゲインアンプ１１３の利得調整データ、デジタルフィルター１１７のフィルター係数等の各種の情報が記憶されている。不揮発性メモリー１３２は、例えば、ＭＯＮＯＳ（Metal Oxide Nitride Oxide Silicon）型メモリーやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）として構成することができる。また、物理量検出回路４０の電源投入時に、不揮発性メモリー１３２に記憶されている各種のデータがレジスター１３１に転送されて保持され、レジスター１３１に保持された各種のデータが各回路に供給される。
The storage unit 130 has a register 131 and a nonvolatile memory 132 . The nonvolatile memory 132 stores various data for each circuit included in the physical quantity detection circuit 40 , such as gain adjustment data for the programmable gain amplifier 113 and filter coefficients for the digital filter 117 . The nonvolatile memory 132 can be configured as, for example, a MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Silicon) type memory or an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). When the power of the physical quantity detection circuit 40 is turned on, various data stored in the nonvolatile memory 132 are transferred to and held in the register 131, and the various data held in the register 131 are supplied to each circuit.
このように構成されている物理量検出回路４０は、インターフェース回路１２０を介して、物理量信号であるＸ軸加速度信号、Ｙ軸加速度信号及びＺ軸加速度信号を出力することができる。さらに、物理量検出回路４０は、インターフェース回路１２０を介して、Ｘ軸診断信号、Ｙ軸診断信号及びＺ軸診断信号を出力することができる。例えば、外部装置は、Ｘ軸診断信号の値が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断し、正常の場合はその直後のＸ軸加速度信号を有効とし、異常の場合はその直後のＸ軸加速度信号を無効としてもよい。同様に、外部装置は、Ｙ軸診断信号の値が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断し、正常の場合はその直後のＹ軸加速度信号を有効とし、異常の場合はその直後のＹ軸加速度信号を無効としてもよい。同様に、外部装置は、Ｚ軸診断信号の値が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断し、正常の場合はその直後のＺ軸加速度信号を有効とし、異常の場合はその直後のＺ軸加速度信号を無効としてもよい。
The physical quantity detection circuit 40 configured in this manner can output an X-axis acceleration signal, a Y-axis acceleration signal, and a Z-axis acceleration signal, which are physical quantity signals, via the interface circuit 120 . Furthermore, the physical quantity detection circuit 40 can output an X-axis diagnostic signal, a Y-axis diagnostic signal, and a Z-axis diagnostic signal via the interface circuit 120 . For example, the external device diagnoses whether the X-axis sensor unit 21x is normal depending on whether the value of the X-axis diagnostic signal is within a desired range, and if it is normal, the X-axis acceleration signal immediately after that is detected. It may be valid, and in the case of an abnormality, the X-axis acceleration signal immediately after that may be invalid. Similarly, the external device diagnoses whether the Y-axis sensor unit 21y is normal depending on whether the value of the Y-axis diagnostic signal is within a desired range. is valid, and if there is an abnormality, the Y-axis acceleration signal immediately after that may be invalid. Similarly, the external device diagnoses whether the Z-axis sensor unit 21z is normal depending on whether the value of the Z-axis diagnostic signal is within a desired range. is valid, and if there is an abnormality, the Z-axis acceleration signal immediately after that may be invalid.
［第１実施形態の作用効果］
以上に説明した第１実施形態の物理量検出装置１では、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚのいずれかがハイレベルのとき、診断電圧発生回路１４１が発生させる診断電圧ＶＤは、電流制限回路１４２である抵抗１５０を介して診断出力電圧ＶＯとなって、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚのいずれかに印加される。図１２は、図１１の期間Ｔ１における診断出力電
圧ＶＯの波形の一例を示す図である。期間Ｔ１において、制御信号ＳＰ＿Ｘがローレベルからハイレベルに変化すると、図１０に示すように、スイッチ１０１Ｘを介して抵抗１５０と第１容量形成部２Ｘとが電気的に接続され、診断電圧発生回路１４１から抵抗１５０を介して第１容量形成部２Ｘへと電流が流れ込む。このとき、抵抗１５０により第１容量形成部２Ｘに流れ込む電流が制限され、抵抗１５０と第１容量形成部２ＸによるＲＣ回路の時定数に応じて診断出力電圧ＶＯが基準電圧ＶＣＯＭから緩やかに診断電圧ＶＤまで立ち上がる。そのため、診断時において、物理量検出素子２０のＸ軸センサー部２１ｘ及びＹ軸センサー部２１ｙへの突入電流が低減され、Ｘ軸センサー部２１ｘ及びＹ軸センサー部２１ｙに発生する静電気力によって、可動部２６０の第１可動電極指２８２及び第２可動電極指２９２がそれぞれ第１固定電極部２２１の第１固定電極指２２３及び第２固定電極部２３１の第２固定電極指２３３と接触するおそれが低減される。同様に、診断時に物理量検出素子２０のＺ軸センサー部２１ｚへの突入電流が低減され、Ｚ軸センサー部２１ｚに発生する静電気力によって、可動体３３０が第１固定電極部３６０、第２固定電極部３６２あるいは蓋部２３に貼り付いたり衝突したりするおそれが低減される。したがって、第１実施形態の物理量検出装置１によれば、診断時に物理量検出素子２０が破損するおそれを低減させることができる。
[Action and effect of the first embodiment]
In the physical quantity detection device 1 of the first embodiment described above, when any one of the control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, SN_Z is at high level, the diagnostic voltage VD generated by the diagnostic voltage generation circuit 141 is Through the resistor 150, which is the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to any one of the X-axis sensor section 21x, Y-axis sensor section 21y and Z-axis sensor section 21z. FIG. 12 is a diagram showing an example of the waveform of diagnostic output voltage VO in period T1 of FIG. In the period T1, when the control signal SP_X changes from low level to high level, as shown in FIG. 10, the resistor 150 and the first capacitance forming section 2X are electrically connected via the switch 101X, and the diagnostic voltage generating circuit A current flows from 141 through resistor 150 to first capacitance forming portion 2X. At this time, the current flowing into the first capacitance forming portion 2X is limited by the resistor 150, and the diagnostic output voltage VO gradually increases from the reference voltage VCOM to the diagnostic voltage according to the time constant of the RC circuit formed by the resistor 150 and the first capacitance forming portion 2X. Stand up to VD. Therefore, at the time of diagnosis, the inrush current to the X-axis sensor section 21x and the Y-axis sensor section 21y of the physical quantity detection element 20 is reduced, and the electrostatic force generated in the X-axis sensor section 21x and the Y-axis sensor section 21y causes the movement of the movable section. The first movable electrode finger 282 and the second movable electrode finger 292 of 260 are less likely to contact the first fixed electrode finger 223 of the first fixed electrode section 221 and the second fixed electrode finger 233 of the second fixed electrode section 231, respectively. be done. Similarly, during diagnosis, the rush current to the Z-axis sensor section 21z of the physical quantity detection element 20 is reduced, and the electrostatic force generated in the Z-axis sensor section 21z causes the movable body 330 to move to the first fixed electrode section 360 and the second fixed electrode. The possibility of sticking to or colliding with the portion 362 or the lid portion 23 is reduced. Therefore, according to the physical quantity detection device 1 of the first embodiment, it is possible to reduce the risk of damage to the physical quantity detection element 20 during diagnosis.
また、第１実施形態の物理量検出装置１において、図１１に示したように、駆動回路１１９は物理量検出素子２０を周期的に駆動し、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚは、周期的に端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰと電流制限回路１４２とを電気的に接続し、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰと電流制限回路１４２とが電気的に接続される各期間Ｔｏｎの長さは、物理量検出素子が駆動される各期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６の長さ以下であるようにしてもよい。これにより、診断期間である期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５の長さを期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６の長さと一致させることが可能となり、制御回路１１０による時分割処理の制御が容易になる。
In the physical quantity detection device 1 of the first embodiment, as shown in FIG. 11, the drive circuit 119 periodically drives the physical quantity detection element 20, and the switches 101X, 101Y, and 101Z periodically connect the terminals XP, YP, ZP and the current limiting circuit 142 are electrically connected, and the length of each period Ton during which the terminals XP, YP, ZP and the current limiting circuit 142 are electrically connected is determined by the physical quantity detection element being driven. The length of each period T2, T4, and T6 may be shorter. This makes it possible to match the lengths of the periods T1, T3, and T5, which are diagnostic periods, with the lengths of the periods T2, T4, and T6, thereby facilitating the control of the time-division processing by the control circuit 110. FIG.
１－２．第２実施形態
第２実施形態の物理量検出装置１は、診断電圧出力回路１４０に含まれる電流制限回路１４２の構成を除いて、第１実施形態の物理量検出装置１と同様である。以下、第２実施形態の物理量検出装置１について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号が付されているものとし、主として第１実施形態と異なる内容について説明する。
1-2. Second Embodiment A physical quantity detection device 1 according to a second embodiment is the same as the physical quantity detection device 1 according to the first embodiment except for the configuration of a current limiting circuit 142 included in a diagnostic voltage output circuit 140. FIG. Hereinafter, regarding the physical quantity detection device 1 of the second embodiment, the same constituent elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and differences from the first embodiment will be mainly described.
第１実施形態の物理量検出装置１における電流制限回路１４２は抵抗であったのに対して、第２実施形態の物理量検出装置１における電流制限回路１４２は、診断時に物理量検出素子２０に過電流が供給されないように制御する過電流制御回路である。
While the current limiting circuit 142 in the physical quantity detection device 1 of the first embodiment is a resistor, the current limiting circuit 142 in the physical quantity detection device 1 of the second embodiment is designed to prevent an overcurrent from flowing through the physical quantity detection element 20 during diagnosis. This is an overcurrent control circuit that controls not to supply power.
図１３は、第２実施形態の物理量検出装置１における診断電圧出力回路１４０の構成例を示す図である。また、図１４は、図１１の期間Ｔ１における診断出力電圧ＶＯの波形の一例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of the diagnostic voltage output circuit 140 in the physical quantity detection device 1 of the second embodiment. FIG. 14 is a diagram showing an example of the waveform of diagnostic output voltage VO in period T1 of FIG.
図１３に示すように、電流制限回路１４２は、ツェナーダイオード１６０と、第１トランジスター１６１と、第２トランジスター１６２と、第１抵抗１６３と、第２抵抗１６４と、第３抵抗１６５と、第１ノードＮ１と、第２ノードＮ２と、第３ノードＮ３と、第４ノードＮ４と、第５ノードＮ５と、を含む、過電流制御回路である。
As shown in FIG. 13, the current limiting circuit 142 includes a Zener diode 160, a first transistor 161, a second transistor 162, a first resistor 163, a second resistor 164, a third resistor 165, and a first An overcurrent control circuit including a node N1, a second node N2, a third node N3, a fourth node N4, and a fifth node N5.
第１トランジスター１６１及び第２トランジスター１６２は、バイポーラトランジスターであり、例えば、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスターである。第１トランジスター１６１のコレクター、第１抵抗１６３の一端及び第２抵抗１６４の一端は、第１ノードＮ１と電気的に接続されている。ツェナーダイオード１６０のアノード、第２トランジスター１６２のエミッター及び第３抵抗１６５の一端は、第２ノードＮ２と電気的に接続されている。第１トランジスター１６１のエミッターは、第３ノードＮ３と電気的に接続されて
いる。第２トランジスター１６２のベース及び第３抵抗１６５の他端は、第４ノードＮ４と電気的に接続されている。ツェナーダイオード１６０のカソード、第２トランジスター１６２のベース、第１抵抗１６３の他端及び第２抵抗１６４の他端は、第５ノードＮ５と電気的に接続されている。
The first transistor 161 and the second transistor 162 are bipolar transistors, for example, NPN bipolar transistors. A collector of the first transistor 161, one end of the first resistor 163 and one end of the second resistor 164 are electrically connected to the first node N1. The anode of the Zener diode 160, the emitter of the second transistor 162 and one end of the third resistor 165 are electrically connected to the second node N2. An emitter of the first transistor 161 is electrically connected to the third node N3. The base of the second transistor 162 and the other end of the third resistor 165 are electrically connected to the fourth node N4. The cathode of the Zener diode 160, the base of the second transistor 162, the other end of the first resistor 163 and the other end of the second resistor 164 are electrically connected to the fifth node N5.
第１ノードＮ１には診断電圧ＶＤが供給され、第２ノードＮ２には基準電圧ＶＣＯＭが供給される。第３ノードＮ３はスイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚと電気的に接続されている。なお、図１３では、スイッチ１０１Ｘのみが代表して図示されている。第４ノードＮ４は、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２と電気的に接続されている。
A diagnostic voltage VD is supplied to the first node N1, and a reference voltage VCOM is supplied to the second node N2. The third node N3 is electrically connected to the switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y and 102Z. Note that FIG. 13 shows only the switch 101X as a representative. The fourth node N4 is connected to the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the X-axis sensor portion 21x, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Y-axis sensor portion 21y, and the Z-axis sensor. It is electrically connected to the first movable electrode portion 331 and the second movable electrode portion 332 of the portion 21z.
スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚがすべて非導通のとき、第５ノードＮ５の電圧値はツェナーダイオード１６０によって決まり、第１トランジスター１６１がオンし、診断出力電圧ＶＯは診断電圧ＶＤに基づく所定の電圧値Ｖ１になっている。この状態で、例えば、Ｘ軸センサー部２１ｘの診断のために、制御信号ＳＰ＿Ｘがローレベルからハイレベルに変化すると、スイッチ１０１Ｘが導通して端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｘの一端を形成する第１固定電極部２２１に診断出力電圧ＶＯが印加される。図１３はこの状態を示している。
When the switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, 102Z are all non-conducting, the voltage value of the fifth node N5 is determined by the Zener diode 160, the first transistor 161 is turned on, and the diagnostic output voltage VO becomes the diagnostic voltage VD. It is a predetermined voltage value V1 based on. In this state, for example, when the control signal SP_X changes from low level to high level for diagnosis of the X-axis sensor section 21x, the switch 101X is turned on and the terminal XP is electrically connected to the current limiting circuit 142. A diagnostic output voltage VO is applied to the first fixed electrode portion 221 forming one end of the first capacitance forming portion 2X. FIG. 13 shows this state.
スイッチ１０１Ｘが導通した瞬間に診断出力電圧ＶＯは基準電圧ＶＣＯＭまで下がるとともに、診断電圧発生回路１４１から電流制限回路１４２を介して第１容量形成部２Ｘへと電流が流れ込む。この電流により、第３抵抗１６５に電流が流れて第２トランジスター１６２のベースとエミッターとの間に電位差が生じて第２トランジスター１６２がオンする。これにより、診断電圧発生回路１４１から第２抵抗１６４を介して第２トランジスター１６２のコレクターとエミッターとの間に電流が流れ、第１トランジスター１６１のベースの電圧が低下する。その結果、第１トランジスター１６１のコレクターとエミッターとの間に流れる電流、すなわち、第１容量形成部２Ｘへと電流が流れ込む電流が制限される。この第１容量形成部２Ｘへと電流が流れ込む電流、すなわち、第３抵抗１６５に流れる電流は徐々に小さくなっていき、これにより、第２トランジスター１６２のベースとエミッターとの間の電圧が徐々に小さくなっていく。そのため、第２トランジスター１６２のコレクターとエミッターとの間に流れる電流が徐々に低下し、第１トランジスター１６１のベースの電圧が徐々に上昇する。これにより、図１４に示すように、診断出力電圧ＶＯは、基準電圧ＶＣＯＭから診断電圧ＶＤに基づく所定の電圧値Ｖ１まで緩やかに立ち上がる。そのため、第２実施形態の物理量検出装置１によれば、第１実施形態の物理量検出装置１と同様、診断時において、物理量検出素子２０のＸ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚへの突入電流が低減され、物理量検出素子２０が破損するおそれを低減させることができる。
At the moment when the switch 101X is turned on, the diagnostic output voltage VO drops to the reference voltage VCOM, and current flows from the diagnostic voltage generation circuit 141 through the current limiting circuit 142 into the first capacitance forming section 2X. This current causes a current to flow through the third resistor 165 to generate a potential difference between the base and the emitter of the second transistor 162 to turn on the second transistor 162 . As a result, a current flows between the collector and the emitter of the second transistor 162 from the diagnostic voltage generating circuit 141 through the second resistor 164, and the voltage of the base of the first transistor 161 drops. As a result, the current flowing between the collector and the emitter of the first transistor 161, that is, the current flowing into the first capacitance forming portion 2X is limited. The current that flows into the first capacitance forming portion 2X, that is, the current that flows through the third resistor 165 gradually decreases, thereby gradually increasing the voltage between the base and emitter of the second transistor 162. getting smaller. Therefore, the current flowing between the collector and emitter of the second transistor 162 gradually decreases, and the voltage of the base of the first transistor 161 gradually increases. As a result, as shown in FIG. 14, the diagnostic output voltage VO gently rises from the reference voltage VCOM to a predetermined voltage value V1 based on the diagnostic voltage VD. Therefore, according to the physical quantity detection device 1 of the second embodiment, as in the physical quantity detection device 1 of the first embodiment, during diagnosis, the X-axis sensor portion 21x, the Y-axis sensor portion 21y, and the Z-axis of the physical quantity detection element 20 are detected. The inrush current to the sensor section 21z is reduced, and the risk of damage to the physical quantity detection element 20 can be reduced.
その他、第２実施形態の物理量検出装置１によれば、第１実施形態の物理量検出装置１と同様の効果を奏することができる。
In addition, according to the physical quantity detection device 1 of the second embodiment, effects similar to those of the physical quantity detection device 1 of the first embodiment can be obtained.
１－３．第３実施形態
以下、第３実施形態の物理量検出装置１について、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成要素には同じ符号が付されているものとし、主として第１実施形態及び第２実施形態と異なる内容について説明する。
1-3. Third Embodiment Hereinafter, regarding the physical quantity detection device 1 of the third embodiment, the same components as in the first embodiment or the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and mainly the first embodiment and the second embodiment are described. Contents different from the second embodiment will be described.
図１５は、第３実施形態の物理量検出装置１の機能ブロック図である。第１実施形態と同様、第３実施形態の物理量検出装置１は、物理量検出素子２０と物理量検出回路４０と
を含む。物理量検出素子２０の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
FIG. 15 is a functional block diagram of the physical quantity detection device 1 of the third embodiment. As in the first embodiment, the physical quantity detection device 1 of the third embodiment includes a physical quantity detection element 20 and a physical quantity detection circuit 40 . Since the configuration of the physical quantity detection element 20 is the same as that of the first embodiment, its description is omitted.
図１５に示すように、物理量検出回路４０は、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚ、制御回路１１０、Ｑ／Ｖアンプ（ＱＶＡ）１１２、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１１３、スイッチトキャパシターフィルター回路（ＳＣＦ）１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚ、マルチプレクサー１１５、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）１１６、デジタルフィルター１１７、発振回路１１８、駆動回路１１９、インターフェース回路１２０、記憶部１３０及び診断電圧出力回路１４０を含む。ただし、物理量検出回路４０は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。なお、本実施形態では、物理量検出回路４０は、１つのＩＣとして実現されているが、複数のＩＣで実現されていてもよいし、一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。
As shown in FIG. 15, the physical quantity detection circuit 40 includes switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, 102Z, a control circuit 110, a Q/V amplifier (QVA) 112, a programmable gain amplifier (PGA) 113, and a switched capacitor filter. Circuits (SCF) 114X, 114Y, 114Z, multiplexer 115, A/D conversion circuit (ADC) 116, digital filter 117, oscillation circuit 118, drive circuit 119, interface circuit 120, storage unit 130 and diagnostic voltage output circuit 140 include. However, the physical quantity detection circuit 40 may have a configuration in which some of these elements are omitted or changed, or other elements are added. Although the physical quantity detection circuit 40 is implemented as one IC in this embodiment, it may be implemented by a plurality of ICs, or may be partially configured by discrete components.
制御回路１１０、発振回路１１８、駆動回路１１９の構成及び機能は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Since the configurations and functions of the control circuit 110, the oscillation circuit 118, and the drive circuit 119 are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted.
駆動回路１１９は、クロック信号ＭＣＬＫ及びクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘに基づいて、Ｘ軸センサー部２１ｘを駆動する互いに逆極性の駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＸＮを生成し、スイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘにそれぞれ出力する。同様に、駆動回路１１９は、クロック信号ＭＣＬＫ及びクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙに基づいて、Ｙ軸センサー部２１ｙを駆動する互いに逆極性の駆動信号ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＹＮを生成し、スイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙにそれぞれ出力する。同様に、駆動回路１１９は、クロック信号ＭＣＬＫ及びクロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚに基づいて、Ｚ軸センサー部２１ｚを駆動する互いに逆極性の駆動信号ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＺＮを生成し、スイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚにそれぞれ出力する。
The drive circuit 119 generates drive signals DRVXP and DRVXN of opposite polarities for driving the X-axis sensor section 21x based on the clock signal MCLK and the clock signal DRVCLK_X, and outputs the drive signals DRVXP and DRVXN to the switches 101X and 102X, respectively. Similarly, the drive circuit 119 generates drive signals DRVYP and DRVYN of opposite polarities for driving the Y-axis sensor section 21y based on the clock signal MCLK and the clock signal DRVCLK_Y, and outputs the drive signals DRVYP and DRVYN to the switches 101Y and 102Y, respectively. Similarly, the drive circuit 119 generates drive signals DRVZP and DRVZN of opposite polarities for driving the Z-axis sensor section 21z based on the clock signal MCLK and the clock signal DRVCLK_Z, and outputs the drive signals DRVZP and DRVZN to the switches 101Z and 102Z, respectively.
スイッチ１０１Ｘは、制御信号ＳＰ＿Ｘに応じて、端子ＸＰを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｙは、制御信号ＳＰ＿Ｙに応じて、端子ＹＰを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｚに応じて、端子ＺＰを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｘは、制御信号ＳＮ＿Ｘに応じて、端子ＸＮを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｙは、制御信号ＳＮ＿Ｙに応じて、端子ＹＮを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。また、スイッチ１０２Ｚは、制御信号ＳＮ＿Ｚに応じて、端子ＺＮを電流制限回路１４２及び駆動回路１１９の何れかと電気的に接続する。
The switch 101X electrically connects the terminal XP to either the current limiting circuit 142 or the driving circuit 119 according to the control signal SP_X. Also, the switch 101Y electrically connects the terminal YP to either the current limiting circuit 142 or the drive circuit 119 according to the control signal SP_Y. Also, the switch 101Z electrically connects the terminal ZP to either the current limiting circuit 142 or the drive circuit 119 according to the control signal SP_Z. Also, the switch 102X electrically connects the terminal XN to either the current limiting circuit 142 or the drive circuit 119 according to the control signal SN_X. Also, the switch 102Y electrically connects the terminal YN to either the current limiting circuit 142 or the drive circuit 119 according to the control signal SN_Y. In addition, the switch 102Z electrically connects the terminal ZN to either the current limiting circuit 142 or the driving circuit 119 according to the control signal SN_Z.
例えば、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがそれぞれローレベルのときに、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮをそれぞれ駆動回路１１９と電気的に接続する。また、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがそれぞれハイレベルのときに、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ，ＸＮ，ＹＮ，ＺＮをそれぞれ電流制限回路１４２と電気的に接続する。
For example, switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, and 102Z switch terminals XP, YP, ZP, XN, YN, and ZN when control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, and SN_Z are at low level, respectively. They are electrically connected to the driving circuit 119 respectively. Switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, and 102Z switch terminals XP, YP, ZP, XN, YN, and ZN when control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, and SN_Z are at high level, respectively. They are electrically connected to the current limiting circuit 142 respectively.
したがって、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｘがともにハイレベルのとき、駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＸＮは、端子ＸＰ，ＸＮを介してＸ軸センサー部２１ｘの第１容量形成部２Ｘの一端及び第２容量形成部３Ｘの一端にそれぞれ印加される。これにより、Ｘ軸センサー部２１ｘが駆動される。同様に、制御信号ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｙがハイレベルのとき、駆
動信号ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＹＮは、端子ＹＰ，ＹＮを介してＹ軸センサー部２１ｙの第１容量形成部２Ｙの一端及び第２容量形成部３Ｙの一端にそれぞれ印加される。これにより、Ｙ軸センサー部２１ｙが駆動される。同様に、制御信号ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｚがハイレベルのとき、駆動信号ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＺＮは、端子ＺＰ，ＺＮを介してＺ軸センサー部２１ｚの第１容量形成部２Ｚの一端及び第２容量形成部３Ｚの一端にそれぞれ印加される。これにより、Ｚ軸センサー部２１ｚが駆動される。
Therefore, when the control signals SP_X and SN_X are both at high level, the drive signals DRVXP and DRVXN are applied to one end of the first capacitance formation portion 2X of the X-axis sensor portion 21x and the second capacitance formation portion 3X through the terminals XP and XN. applied to each end. As a result, the X-axis sensor section 21x is driven. Similarly, when the control signals SP_Y and SN_Y are at high level, the drive signals DRVYP and DRVYN are applied to one end of the first capacitance formation portion 2Y of the Y-axis sensor portion 21y and the second capacitance formation portion 3Y through the terminals YP and YN. applied to each end. As a result, the Y-axis sensor section 21y is driven. Similarly, when the control signals SP_Z and SN_Z are at high level, the drive signals DRVZP and DRVZN are applied to one end of the first capacitance formation portion 2Z of the Z-axis sensor portion 21z and the second capacitance formation portion 3Z through the terminals ZP and ZN. applied to each end. Thereby, the Z-axis sensor section 21z is driven.
本実施形態では、例えば、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなる。この場合、任意の時点において、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されず、駆動回路１１９と電気的に接続されている。また、任意の時点において、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されずに駆動回路１１９と電気的に接続されるか、いずれか１つのみが電流制限回路１４２と電気的に接続される。端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第１容量形成部２Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第２容量形成部３Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｘの他端及び第２容量形成部３Ｘの他端を形成するＸ軸センサー部２１ｘの可動部２６０が変位して第１容量形成部２Ｘ及び第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＹＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第１容量形成部２Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第２容量形成部３Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｙの他端及び第２容量形成部３Ｙの他端を形成するＹ軸センサー部２１ｙの可動部２６０が変位して第１容量形成部２Ｙ及び第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＺＰが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第１容量形成部２Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第２容量形成部３Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｚの他端及び第２容量形成部３Ｚの他端を形成するＺ軸センサー部２１ｚの可動体３３０が変位して第１容量形成部２Ｚ及び第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断することができる。
In this embodiment, for example, the control signals SN_X, SN_Y, and SN_Z are always at low level, and the control signals SP_X, SP_Y, and SP_Z are at high level exclusively to each other. In this case, terminals XN, YN, and ZN are not electrically connected to current limiting circuit 142 but are electrically connected to drive circuit 119 at any time. Moreover, at an arbitrary point in time, terminals XP, YP, and ZP are all electrically connected to drive circuit 119 without being electrically connected to current limiting circuit 142, or only one of them is electrically connected to the current limiting circuit. 142 are electrically connected. When the terminal XP is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming portion 2X, and the diagnostic output voltage VO is not applied to one end of the second capacitance forming portion 3X. . As a result, the movable portion 260 of the X-axis sensor portion 21x forming the other end of the first capacitance forming portion 2X and the other end of the second capacitance forming portion 3X is displaced, and the first capacitance forming portion 2X and the second capacitance forming portion Since the capacitance of 3X changes, it is possible to diagnose whether or not the X-axis sensor section 21x is normal depending on whether or not the amount of change is within a desired range. Further, when the terminal YP is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming portion 2Y, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the second capacitance forming portion 3Y. Not applied. As a result, the movable portion 260 of the Y-axis sensor portion 21y forming the other end of the first capacitance forming portion 2Y and the other end of the second capacitance forming portion 3Y is displaced, and the first capacitance forming portion 2Y and the second capacitance forming portion 2Y are displaced. Since the capacitance of 3Y changes, whether or not the Y-axis sensor section 21y is normal can be diagnosed based on whether or not the amount of change is within a desired range. Further, when the terminal ZP is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming portion 2Z, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the second capacitance forming portion 3Z. Not applied. As a result, the movable body 330 of the Z-axis sensor portion 21z forming the other end of the first capacitance forming portion 2Z and the other end of the second capacitance forming portion 3Z is displaced, and the first capacitance forming portion 2Z and the second capacitance forming portion 3Z are moved. Since the capacitance of 3Z changes, it is possible to diagnose whether or not the Z-axis sensor section 21z is normal depending on whether or not the amount of change is within a desired range.
なお、この場合、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰがそれぞれ本発明の「第１端子」に相当する。また、端子ＣＯＭが本発明の「第２端子」に相当する。また、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮがそれぞれ本発明の「第３端子」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１固定電極部２２１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１固定電極部２２１及びＺ軸センサー部２１ｚの第１固定電極部３６０が、それぞれ本発明の「第１電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２が、それぞれ本発明の「第２電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２固定電極部２３１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２固定電極部２３１及びＺ軸センサー部２１ｚの第２固定電極部３６２が、それぞれ本発明の「第３電極」に相当する。
In this case, the terminals XP, YP, and ZP each correspond to the "first terminal" of the present invention. Also, the terminal COM corresponds to the "second terminal" of the present invention. Terminals XN, YN, and ZN each correspond to the "third terminal" of the present invention. Further, the first fixed electrode portion 221 of the X-axis sensor portion 21x, the first fixed electrode portion 221 of the Y-axis sensor portion 21y, and the first fixed electrode portion 360 of the Z-axis sensor portion 21z are each the "first electrode" of the present invention. Equivalent to In addition, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the X-axis sensor portion 21x, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Y-axis sensor portion 21y, and the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Z-axis sensor portion 21z The first movable electrode portion 331 and the second movable electrode portion 332 each correspond to the "second electrode" of the present invention. Further, the second fixed electrode portion 231 of the X-axis sensor portion 21x, the second fixed electrode portion 231 of the Y-axis sensor portion 21y, and the second fixed electrode portion 362 of the Z-axis sensor portion 21z are each the "third electrode" of the present invention. Equivalent to
また、本実施形態では、例えば、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。この場合、任意の時点において、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されず、駆動回路１１９と電気的に接続されている。また、任意の時点において、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮは、いずれも電流制限回路１４２と電気的に接続されずに駆動回路１１９と電気的に接続されるか、いずれか１つのみが電流制限回路１
４２と電気的に接続される。端子ＸＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第１容量形成部２Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｘ及び第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＸ軸センサー部２１ｘが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＹＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第１容量形成部２Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｙ及び第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＹ軸センサー部２１ｙが正常であるか否かを診断することができる。また、端子ＺＮが電流制限回路１４２と電気的に接続された場合、第２容量形成部３Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加され、第１容量形成部２Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。これにより、第１容量形成部２Ｚ及び第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化するので、この変化量が所望の範囲にあるか否かによってＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断することができる。
Further, in the present embodiment, for example, the control signals SP_X, SP_Y, SP_Z may always be at low level, and the control signals SN_X, SN_Y, SN_Z may be at high level exclusively to each other. In this case, terminals XP, YP, and ZP are not electrically connected to current limiting circuit 142 but are electrically connected to driving circuit 119 at any time. Moreover, at an arbitrary time, terminals XN, YN, and ZN are electrically connected to drive circuit 119 without being electrically connected to current limiting circuit 142, or only one of them is electrically connected to the current limiting circuit. 1
42 are electrically connected. When the terminal XN is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the second capacitance forming portion 3X, and the diagnostic output voltage VO is not applied to one end of the first capacitance forming portion 2X. . As a result, the electrostatic capacitances of the first capacitance forming portion 2X and the second capacitance forming portion 3X change, so whether or not the X-axis sensor portion 21x is normal depends on whether or not the amount of change is within a desired range. can be diagnosed. Further, when the terminal YN is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the second capacitance forming portion 3Y, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming portion 2Y. Not applied. As a result, the electrostatic capacitances of the first capacitance forming portion 2Y and the second capacitance forming portion 3Y change, so whether or not the Y-axis sensor portion 21y is normal depends on whether or not the amount of change is within a desired range. can be diagnosed. Further, when the terminal ZN is electrically connected to the current limiting circuit 142, the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the second capacitance forming portion 3Z, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming portion 2Z. Not applied. As a result, the electrostatic capacitances of the first capacitance forming portion 2Z and the second capacitance forming portion 3Z change, so whether or not the Z-axis sensor portion 21z is normal depends on whether or not the amount of change is within a desired range. can be diagnosed.
なお、この場合、端子ＸＮ，ＹＮ，ＺＮがそれぞれ本発明の「第１端子」に相当する。また、端子ＣＯＭが本発明の「第２端子」に相当する。また、端子ＸＰ，ＹＰ，ＺＰがそれぞれ本発明の「第３端子」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第２固定電極部２３１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第２固定電極部２３１及びＺ軸センサー部２１ｚの第２固定電極部３６２が、それぞれ本発明の「第１電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１固定電極部２２１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１固定電極部２２１及びＺ軸センサー部２１ｚの第１固定電極部３６０が、それぞれ本発明の「第３電極」に相当する。また、Ｘ軸センサー部２１ｘの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、Ｙ軸センサー部２１ｙの第１可動電極部２８１及び第２可動電極部２９１、並びにＺ軸センサー部２１ｚの第１可動電極部３３１及び第２可動電極部３３２が、それぞれ本発明の「第２電極」に相当する。
In this case, terminals XN, YN, and ZN each correspond to the "first terminal" of the present invention. Also, the terminal COM corresponds to the "second terminal" of the present invention. Terminals XP, YP, and ZP each correspond to the "third terminal" of the present invention. Further, the second fixed electrode portion 231 of the X-axis sensor portion 21x, the second fixed electrode portion 231 of the Y-axis sensor portion 21y, and the second fixed electrode portion 362 of the Z-axis sensor portion 21z are each the "first electrode" of the present invention. Equivalent to Further, the first fixed electrode portion 221 of the X-axis sensor portion 21x, the first fixed electrode portion 221 of the Y-axis sensor portion 21y, and the first fixed electrode portion 360 of the Z-axis sensor portion 21z are each the "third electrode" of the present invention. Equivalent to In addition, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the X-axis sensor portion 21x, the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Y-axis sensor portion 21y, and the first movable electrode portion 281 and the second movable electrode portion 291 of the Z-axis sensor portion 21z The first movable electrode portion 331 and the second movable electrode portion 332 each correspond to the "second electrode" of the present invention.
本実施形態では、第１容量形成部２Ｘ，２Ｙ，２Ｚの各他端及び第２容量形成部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚの各他端は、物理量検出回路４０の端子ＣＯＭと電気的に接続されており、端子ＣＯＭから、物理量検出素子２０が出力する電荷が信号ＩＮとして入力される。
In this embodiment, the other ends of the first capacitance forming portions 2X, 2Y, 2Z and the other ends of the second capacitance forming portions 3X, 3Y, 3Z are electrically connected to the terminal COM of the physical quantity detection circuit 40. The electric charge output by the physical quantity detection element 20 is input as the signal IN from the terminal COM.
図１６に、本実施形態における駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＸＮ，ＤＲＶＹＮ，ＤＲＶＺＮ、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚ、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚ及び信号ＩＮの波形の一例を示す。例えば、期間Ｔ１～Ｔ７は、それぞれ、クロック信号ＭＣＬＫのＮ周期分の期間である。期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７では、駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＸＮ，ＤＲＶＹＮ，ＤＲＶＺＮの電圧は基準電圧ＶＣＯＭである。また、期間Ｔ２では、駆動信号ＤＲＶＸＰの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＳＳ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化し、駆動信号ＤＲＶＸＮの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＳＳ、電源電圧ＶＤＤ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化する。また、期間Ｔ４では、駆動信号ＤＲＶＹＰの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＳＳ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化し、駆動信号ＤＲＶＹＮの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＳＳ、電源電圧ＶＤＤ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化する。また、期間Ｔ６では、駆動信号ＤＲＶＺＰの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＤＤ、電源電圧ＶＳＳ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化し、駆動信号ＤＲＶＺＮの電圧は基準電圧ＶＣＯＭ、電源電圧ＶＳＳ、電源電圧ＶＤＤ、基準電圧ＶＣＯＭの順に変化する。例えば、駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＸＮ，ＤＲＶＹＮ，ＤＲＶＺＮの電圧が基準電圧ＶＣＯＭから変化して基準電圧ＶＣＯＭへと戻るまでの時間は、クロック信号ＭＣＬＫの１周期の時間と同じであってもよい。
FIG. 16 shows examples of waveforms of the drive signals DRVXP, DRVYP, DRVZP, DRVXN, DRVYN, DRVZN, clock signals DRVCLK_X, DRVCLK_Y, DRVCLK_Z, control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, SN_Z, and signal IN in this embodiment. indicates For example, each of the periods T1 to T7 is a period of N cycles of the clock signal MCLK. In the periods T1, T3, T5 and T7, the voltages of the drive signals DRVXP, DRVYP, DRVZP, DRVXN, DRVYN and DRVZN are the reference voltage VCOM. In period T2, the voltage of drive signal DRVXP changes in the order of reference voltage VCOM, power supply voltage VDD, power supply voltage VSS, and reference voltage VCOM. It changes in the order of the reference voltage VCOM. In period T4, the voltage of drive signal DRVYP changes in the order of reference voltage VCOM, power supply voltage VDD, power supply voltage VSS, and reference voltage VCOM, and the voltage of drive signal DRVYN changes in order of reference voltage VCOM, power supply voltage VSS, power supply voltage It changes in the order of the reference voltage VCOM. In period T6, the voltage of drive signal DRVZP changes in the order of reference voltage VCOM, power supply voltage VDD, power supply voltage VSS, and reference voltage VCOM. It changes in the order of the reference voltage VCOM. For example, even if the time required for the voltages of the drive signals DRVXP, DRVYP, DRVZP, DRVXN, DRVYN, and DRVZN to change from the reference voltage VCOM and return to the reference voltage VCOM is the same as one cycle of the clock signal MCLK. good.
期間Ｔ１では、制御信号ＳＰ＿Ｘがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｘがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＸＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｘの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｘはローレベルであるので、端子ＸＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｘの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ１では、第１容量形成部２Ｘの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｘの静電容量が変化せず、Ｘ軸センサー部２１ｘから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
In the period T1, the control signal SP_X changes from high level to low level. During the period Ton in which the control signal SP_X is at high level, the terminal XP is electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming section 2X. At this time, since the control signal SN_X is at the low level, the terminal XN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is not applied to one end of the second capacitance forming section 3X. As a result, during the period T1, the capacitance of the first capacitance forming portion 2X changes, the capacitance of the second capacitance forming portion 3X does not change, and the charge output from the X-axis sensor portion 21x becomes a signal. It is input from the terminal COM as IN.
期間Ｔ２では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｘがローレベルであるため、第１容量形成部２Ｘの一端には端子ＸＰを介して駆動信号ＤＲＶＸＰが印加され、第２容量形成部３Ｘの一端には端子ＸＮを介して駆動信号ＤＲＶＸＮが印加される。駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＸＮは互いに逆極性であり、駆動信号ＤＲＶＸＰ，ＤＲＶＸＮによってＸ軸センサー部２１ｘが駆動される。その結果、期間Ｔ２では、Ｘ軸方向の加速度に応じてＸ軸センサー部２１ｘから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
In the period T2, the clock signal DRVCLK_X is at high level and the control signals SP_X and SN_X are at low level. Therefore, the driving signal DRVXP is applied to one end of the first capacitance forming section 2X via the terminal XP, and the second capacitance A driving signal DRVXN is applied to one end of the forming portion 3X through a terminal XN. The driving signals DRVXP and DRVXN have polarities opposite to each other, and the X-axis sensor section 21x is driven by the driving signals DRVXP and DRVXN. As a result, in the period T2, the charge output from the X-axis sensor section 21x in accordance with the acceleration in the X-axis direction is input from the terminal COM as the signal IN.
期間Ｔ３では、制御信号ＳＰ＿Ｙがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｙがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＹＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｙの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｙはローレベルであるので、端子ＹＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｙの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ３では、第１容量形成部２Ｙの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｙの静電容量が変化せず、Ｙ軸センサー部２１ｙから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
In the period T3, the control signal SP_Y changes from high level to low level. During the period Ton when the control signal SP_Y is at high level, the terminal YP is electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming section 2Y. At this time, since the control signal SN_Y is at low level, the terminal YN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnosis output voltage VO is not applied to one end of the second capacitance forming section 3Y. As a result, in the period T3, the capacitance of the first capacitance forming portion 2Y changes, the capacitance of the second capacitance forming portion 3Y does not change, and the electric charge output from the Y-axis sensor portion 21y becomes a signal. It is input from the terminal COM as IN.
期間Ｔ４では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｙがローレベルであるため、第１容量形成部２Ｙの一端には端子ＹＰを介して駆動信号ＤＲＶＹＰが印加され、第２容量形成部３Ｙの一端には端子ＹＮを介して駆動信号ＤＲＶＹＮが印加される。駆動信号ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＹＮは互いに逆極性であり、駆動信号ＤＲＶＹＰ，ＤＲＶＹＮによってＹ軸センサー部２１ｙが駆動される。その結果、期間Ｔ４では、Ｙ軸方向の加速度に応じてＹ軸センサー部２１ｙから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
In the period T4, the clock signal DRVCLK_Y is at high level, and the control signals SP_Y and SN_Y are at low level. Therefore, the driving signal DRVYP is applied to one end of the first capacitance forming section 2Y through the terminal YP, and the second capacitance A drive signal DRVYN is applied to one end of the forming portion 3Y through a terminal YN. The drive signals DRVYP and DRVYN have polarities opposite to each other, and the Y-axis sensor section 21y is driven by the drive signals DRVYP and DRVYN. As a result, in the period T4, the charge output from the Y-axis sensor section 21y in accordance with the acceleration in the Y-axis direction is input from the terminal COM as the signal IN.
期間Ｔ５では、制御信号ＳＰ＿Ｚがハイレベルからローレベルへと変化する。制御信号ＳＰ＿Ｚがハイレベルである期間Ｔｏｎにおいて、端子ＺＰが電流制限回路１４２と電気的に接続され、第１容量形成部２Ｚの一端に診断出力電圧ＶＯが印加される。このとき、制御信号ＳＮ＿Ｚはローレベルであるので、端子ＺＮは電流制限回路１４２と電気的に接続されず、第２容量形成部３Ｚの一端には診断出力電圧ＶＯが印加されない。その結果、期間Ｔ５では、第１容量形成部２Ｚの静電容量が変化し、かつ、第２容量形成部３Ｚの静電容量が変化せず、Ｚ軸センサー部２１ｚから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
In period T5, the control signal SP_Z changes from high level to low level. During the period Ton in which the control signal SP_Z is at high level, the terminal ZP is electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is applied to one end of the first capacitance forming section 2Z. At this time, since the control signal SN_Z is at the low level, the terminal ZN is not electrically connected to the current limiting circuit 142, and the diagnostic output voltage VO is not applied to one end of the second capacitance forming section 3Z. As a result, in the period T5, the capacitance of the first capacitance forming portion 2Z changes, the capacitance of the second capacitance forming portion 3Z does not change, and the charge output from the Z-axis sensor portion 21z becomes a signal. It is input from the terminal COM as IN.
期間Ｔ６では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚがハイレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｚがローレベルであるため、第１容量形成部２Ｚの一端には端子ＺＰを介して駆動信号ＤＲＶＺＰが印加され、第２容量形成部３Ｚの一端には端子ＺＮを介して駆動信号ＤＲＶＺＮが印加される。駆動信号ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＺＮは互いに逆極性であり、駆動信号ＤＲＶＺＰ，ＤＲＶＺＮによってＺ軸センサー部２１ｚが駆動される。その結果、期間Ｔ６では、Ｚ軸方向の加速度に応じてＺ軸センサー部２１ｚから出力される電荷が信号ＩＮとして端子ＣＯＭから入力される。
In the period T6, the clock signal DRVCLK_Z is at high level and the control signals SP_Z and SN_Z are at low level. Therefore, the driving signal DRVZP is applied to one end of the first capacitance forming section 2Z through the terminal ZP, and the second capacitance A driving signal DRVZN is applied to one end of the forming portion 3Z through a terminal ZN. The driving signals DRVZP and DRVZN have polarities opposite to each other, and the Z-axis sensor section 21z is driven by the driving signals DRVZP and DRVZN. As a result, in the period T6, the charge output from the Z-axis sensor section 21z in accordance with the acceleration in the Z-axis direction is input from the terminal COM as the signal IN.
期間Ｔ７では、クロック信号ＤＲＶＣＬＫ＿Ｘ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｙ，ＤＲＶＣＬＫ＿Ｚ及び制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚがいずれもローレベルであるため、信号ＩＮはゼロとなる。
In period T7, clock signals DRVCLK_X, DRVCLK_Y, DRVCLK_Z and control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, SN_Z are all at low level, so signal IN is zero.
図１５の説明に戻り、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、電荷の信号ＩＮを電圧に変換して出力する。したがって、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１６の期間Ｔ１，Ｔ２では、Ｘ軸センサー部２１ｘから出力されて端子ＣＯＭから入力される信号である電荷を電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１６の期間Ｔ３、Ｔ４では、Ｙ軸センサー部２１ｙから出力されて端子ＣＯＭから入力される信号である電荷を電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、図１６の期間Ｔ５，Ｔ６では、Ｚ軸センサー部２１ｚから出力されて端子ＣＯＭから入力される信号である電荷を電圧信号に変換する。また、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、期間Ｔ７では、ゼロの電荷を基準電圧ＶＣＯＭの電圧信号に変換する。なお、Ｑ／Ｖアンプ１１２は、本発明の「変換回路」の一例である。
Returning to the description of FIG. 15, the Q/V amplifier 112 converts the charge signal IN into a voltage and outputs the voltage. Therefore, the Q/V amplifier 112 converts the charge, which is the signal output from the X-axis sensor section 21x and input from the terminal COM, into a voltage signal during periods T1 and T2 in FIG. 16, the Q/V amplifier 112 converts the charge, which is the signal output from the Y-axis sensor section 21y and input from the terminal COM, into a voltage signal. 16, the Q/V amplifier 112 converts the charge, which is the signal output from the Z-axis sensor section 21z and input from the terminal COM, into a voltage signal. Also, the Q/V amplifier 112 converts the zero charge into a voltage signal of the reference voltage VCOM in the period T7. The Q/V amplifier 112 is an example of the "conversion circuit" of the present invention.
プログラマブルゲインアンプ１１３は、Ｑ／Ｖアンプ１１２から出力される電圧信号が入力され、当該電圧信号を増幅した電圧信号ＰＯを出力する。
The programmable gain amplifier 113 receives the voltage signal output from the Q/V amplifier 112 and amplifies the voltage signal to output a voltage signal PO.
スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、プログラマブルゲインアンプ１１３から出力される電圧信号ＰＯが共通に入力される。そして、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｘに基づいて、電圧信号ＰＯに含まれる信号のうち、Ｘ軸センサー部２１ｘから端子ＣＯＭを介して入力された電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。また、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｙに基づいて、電圧信号ＰＯに含まれる信号のうち、Ｙ軸センサー部２１ｙから端子ＣＯＭを介して入力された電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。また、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚは、クロック信号ＳＣＦＣＬＫ＿Ｚに基づいて、電圧信号ＰＯに含まれる信号のうち、Ｚ軸センサー部２１ｚから端子ＣＯＭを介して入力された電荷が変換された電圧信号をサンプリングしてホールドするとともにフィルタリング処理を行う。スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘ，１１４Ｙ，１１４Ｚは、同じ回路構成であってもよい。
The voltage signal PO output from the programmable gain amplifier 113 is commonly input to the switched capacitor filter circuits 114X, 114Y, and 114Z. Based on the clock signal SCFCLK_X, the switched capacitor filter circuit 114X samples the voltage signal obtained by converting the charge input from the X-axis sensor section 21x via the terminal COM among the signals included in the voltage signal PO. is held and filtered. Further, the switched capacitor filter circuit 114Y samples the voltage signal obtained by converting the electric charge input from the Y-axis sensor unit 21y via the terminal COM among the signals included in the voltage signal PO based on the clock signal SCFCLK_Y. is held and filtered. Further, the switched capacitor filter circuit 114Z samples the voltage signal obtained by converting the electric charge input from the Z-axis sensor section 21z via the terminal COM among the signals included in the voltage signal PO based on the clock signal SCFCLK_Z. is held and filtered. The switched capacitor filter circuits 114X, 114Y and 114Z may have the same circuit configuration.
マルチプレクサー１１５は、互いに排他的にハイレベルとなる制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚに基づいて、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する電圧信号、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する電圧信号、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する電圧信号のいずれかを選択して出力する。具体的には、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する電圧信号を選択して出力する。また、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する電圧信号を選択して出力する。また、マルチプレクサー１１５は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがハイレベルのときは、スイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する電圧信号を選択して出力する。
The multiplexer 115 outputs the voltage signal output from the switched capacitor filter circuit 114X, the voltage signal output from the switched capacitor filter circuit 114Y, and the voltage signal output from the switched capacitor filter circuit 114Y based on the control signals EN_OUT_X, EN_OUT_Y, and EN_OUT_Z, which are high levels exclusively to each other. 114Z selects and outputs one of the voltage signals. Specifically, the multiplexer 115 selects and outputs the voltage signal output by the switched capacitor filter circuit 114X when the control signal EN_OUT_X is at high level. Further, the multiplexer 115 selects and outputs the voltage signal output by the switched capacitor filter circuit 114Y when the control signal EN_OUT_Y is at high level. Further, the multiplexer 115 selects and outputs the voltage signal output by the switched capacitor filter circuit 114Z when the control signal EN_OUT_Z is at high level.
Ａ／Ｄ変換回路１１６は、クロック信号ＳＭＰＣＬＫに基づいて、マルチプレクサー１１５が出力する電圧信号をサンプリングし、当該電圧信号をデジタル信号に変換する。クロック信号ＳＭＰＣＬＫは、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙ，ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがそれぞれハイレベルの期間に１つずつハイパルスを含むクロック信号である。そして、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｘがハイレベルの期間のクロッ
ク信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される電圧信号、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｘが出力する電圧信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｙがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される電圧信号、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｙが出力する電圧信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、制御信号ＥＮ＿ＯＵＴ＿Ｚがハイレベルの期間のクロック信号ＳＭＰＣＬＫの立ち上がりで、マルチプレクサー１１５から出力される電圧信号、すなわちスイッチトキャパシターフィルター回路１１４Ｚが出力する電圧信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。このように、Ａ／Ｄ変換回路１１６は、図１６の期間Ｔ１～Ｔ７において、マルチプレクサー１１５から出力される差動信号対を６回サンプリングして時分割にＡ／Ｄ変換する。
The A/D conversion circuit 116 samples the voltage signal output by the multiplexer 115 based on the clock signal SMPCLK, and converts the voltage signal into a digital signal. The clock signal SMPCLK is a clock signal that includes one high pulse while each of the control signals EN_OUT_X, EN_OUT_Y, and EN_OUT_Z is at high level. Then, the A/D conversion circuit 116 samples the voltage signal output from the multiplexer 115, that is, the voltage signal output from the switched capacitor filter circuit 114X, at the rising edge of the clock signal SMPCLK while the control signal EN_OUT_X is at high level. to convert it into a digital signal. Also, the A/D conversion circuit 116 samples the voltage signal output from the multiplexer 115, that is, the voltage signal output from the switched capacitor filter circuit 114Y, at the rising edge of the clock signal SMPCLK while the control signal EN_OUT_Y is at high level. to convert it into a digital signal. Also, the A/D conversion circuit 116 samples the voltage signal output from the multiplexer 115, that is, the voltage signal output from the switched capacitor filter circuit 114Z, at the rising edge of the clock signal SMPCLK while the control signal EN_OUT_Z is at high level. to convert it into a digital signal. In this manner, the A/D conversion circuit 116 samples the differential signal pair output from the multiplexer 115 six times during periods T1 to T7 in FIG. 16 and performs A/D conversion on a time division basis.
デジタルフィルター１１７、インターフェース回路１２０、記憶部１３０の構成及び機能は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Since the configurations and functions of the digital filter 117, the interface circuit 120, and the storage unit 130 are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
以上に説明した第３実施形態の物理量検出装置１によれば、第１実施形態又は第２実施形態の物理量検出装置１と同様の効果を奏することができる。
According to the physical quantity detection device 1 of the third embodiment described above, effects similar to those of the physical quantity detection device 1 of the first or second embodiment can be obtained.
１－４．変形例
上記の各実施形態では、外部装置が、物理量検出回路４０から出力されるＸ軸診断信号、Ｙ軸診断信号及びＺ軸診断信号に基づいて、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断するが、物理量検出回路４０が、Ｘ軸診断信号、Ｙ軸診断信号及びＺ軸診断信号に基づいて、Ｘ軸センサー部２１ｘ、Ｙ軸センサー部２１ｙ及びＺ軸センサー部２１ｚが正常であるか否かを診断する診断回路を含んでもよい。
1-4. Modifications In each of the above embodiments, the external device detects the X-axis sensor unit 21x and the Y-axis sensor unit 21y based on the X-axis diagnostic signal, the Y-axis diagnostic signal, and the Z-axis diagnostic signal output from the physical quantity detection circuit 40. and the Z-axis sensor unit 21z are normal or not. A diagnostic circuit for diagnosing whether the sensor section 21y and the Z-axis sensor section 21z are normal may be included.
また、上記の各実施形態では、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなる、あるいは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなるが、これに限られない。例えば、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよいし、あるいは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。また、例えば、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよいし、あるいは、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。また、例えば、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよいし、あるいは、制御信号ＳＮ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚは常にローレベルであり、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚは互いに排他的にハイレベルとなってもよい。また、例えば、制御信号ＳＰ＿Ｘ，ＳＰ＿Ｙ，ＳＰ＿Ｚ，ＳＮ＿Ｘ，ＳＮ＿Ｙ，ＳＮ＿Ｚが互いに排他的にハイレベルとなってもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the control signals SN_X, SN_Y, SN_Z are always low level, and the control signals SP_X, SP_Y, SP_Z are mutually exclusive high level, or the control signals SP_X, SP_Y, SP_Z are Although it is always low level and the control signals SN_X, SN_Y, and SN_Z are mutually exclusive high level, the present invention is not limited to this. For example, the control signals SN_X, SN_Y, SP_Z may be always low level and the control signals SP_X, SP_Y, SN_Z may be mutually exclusive high level, or the control signals SP_X, SP_Y, SN_Z may always be low level. , and the control signals SN_X, SN_Y, and SP_Z may be high level exclusively to each other. Further, for example, the control signals SN_X, SP_Y, and SN_Z may always be at low level, and the control signals SP_X, SN_Y, and SP_Z may be at high level mutually exclusively, or the control signals SP_X, SN_Y, and SP_Z may always be at low level. It is low level, and the control signals SN_X, SP_Y, and SN_Z may be high level exclusively to each other. Further, for example, the control signals SP_X, SN_Y, and SN_Z may always be at low level, and the control signals SN_X, SP_Y, and SP_Z may be at high level mutually exclusively, or the control signals SN_X, SP_Y, and SP_Z may always be at low level. It is low level, and the control signals SP_X, SN_Y, and SN_Z may be high level exclusively to each other. Further, for example, the control signals SP_X, SP_Y, SP_Z, SN_X, SN_Y, and SN_Z may be high level exclusively to each other.
また、上記の各実施形態では、物理量検出回路４０は、スイッチ１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚを含むが、スイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘの一方、スイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙの一方及びスイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚの一方を含まなくてもよい。第１実施形態又は第２実施形態の物理量検出装置１において、スイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘの一方がない場合、端子ＸＰ，ＸＮの一方はマルチプレクサー１１１と電気
的に接続され、スイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙの一方がない場合、端子ＹＰ，ＹＮの一方はマルチプレクサー１１１と電気的に接続され、スイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚの一方がない場合、端子ＺＰ，ＺＮの一方はマルチプレクサー１１１と電気的に接続されてもよい。また、第３実施形態の物理量検出装置１において、スイッチ１０１Ｘ，１０２Ｘの一方がない場合、端子ＸＰ，ＸＮの一方は駆動回路１１９と電気的に接続され、スイッチ１０１Ｙ，１０２Ｙの一方がない場合、端子ＹＰ，ＹＮの一方は駆動回路１１９と電気的に接続され、スイッチ１０１Ｚ，１０２Ｚの一方がない場合、端子ＺＰ，ＺＮの一方は駆動回路１１９と電気的に接続されてもよい。
In each of the above embodiments, the physical quantity detection circuit 40 includes the switches 101X, 101Y, 101Z, 102X, 102Y, and 102Z. One may not be included. In the physical quantity detection device 1 of the first embodiment or the second embodiment, when one of the switches 101X and 102X is absent, one of the terminals XP and XN is electrically connected to the multiplexer 111, and one of the switches 101Y and 102Y is Otherwise, one of terminals YP, YN may be electrically connected to multiplexer 111, and one of terminals ZP, ZN may be electrically connected to multiplexer 111 if one of switches 101Z, 102Z is absent. Further, in the physical quantity detection device 1 of the third embodiment, if one of the switches 101X and 102X is absent, one of the terminals XP and XN is electrically connected to the driving circuit 119, and if one of the switches 101Y and 102Y is absent, One of terminals YP and YN may be electrically connected to drive circuit 119, and one of terminals ZP and ZN may be electrically connected to drive circuit 119 if one of switches 101Z and 102Z is absent.
また、上記の各実施形態では、物理量検出装置１が出力する物理量信号はデジタル信号であるが、アナログ信号であってもよい。
Further, in each of the above embodiments, the physical quantity signal output by the physical quantity detection device 1 is a digital signal, but may be an analog signal.
また、上記の実施形態の物理量検出装置１は、３軸分の物理量を検出するが、１軸、２軸あるいは４軸以上の物理量を検出してもよい。
Further, the physical quantity detection device 1 of the above embodiment detects physical quantities for three axes, but may detect physical quantities for one, two, or four or more axes.
また、上記の実施形態では、物理量として加速度を検出する物理量検出装置１や物理量検出回路４０を例に挙げたが、本発明は、角速度、角加速度、圧力等の各種の物理量を検出する物理量検出装置や物理量検出回路にも適用可能である。
In the above-described embodiments, the physical quantity detection device 1 and the physical quantity detection circuit 40 that detect acceleration as a physical quantity were taken as examples. It can also be applied to devices and physical quantity detection circuits.
２．電子機器
以下に、上記の実施形態で説明した本発明に係る物理量検出回路、或いは物理量検出装置を搭載した電子機器の実施例について、それぞれ説明する。
2. Electronic Apparatus Hereinafter, examples of an electronic apparatus equipped with the physical quantity detection circuit or the physical quantity detection device according to the present invention described in the above embodiments will be described.
２－１．慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）
図１７は、電子機器の一例である本実施形態の慣性計測装置の構成例を示す図である。図１７に示されるように、本実施形態の慣性計測装置４００は、互いに交差する、理想的には直交する３軸であるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の角速度をそれぞれ検出する３つの角速度検出装置４１１～４１３、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の加速度をそれぞれ検出する３つの加速度検出装置４２１～４２３、信号処理回路４３０、記憶部４４０及び通信回路４５０を含んで構成されている。なお、本実施形態の慣性計測装置４００は、図１７に示される構成要素の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
2-1. Inertial Measurement Unit (IMU)
FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of an inertial measurement device according to this embodiment, which is an example of an electronic device. As shown in FIG. 17, the inertial measurement device 400 of the present embodiment has three angular velocity detectors for detecting the angular velocities of x-axis, y-axis, and z-axis, which are three axes that intersect each other and are ideally perpendicular to each other. It comprises devices 411 to 413 , three acceleration detection devices 421 to 423 for detecting acceleration on the x-axis, y-axis and z-axis respectively, a signal processing circuit 430 , a storage unit 440 and a communication circuit 450 . It should be noted that the inertial measurement device 400 of the present embodiment may omit or change some of the constituent elements shown in FIG. 17, or may have a configuration in which other constituent elements are added.
角速度検出装置４１１は、ｘ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｘ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。角速度検出装置４１２は、ｙ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｙ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。角速度検出装置４１３は、ｚ軸回りに生じる角速度を検出し、検出したｚ軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。
The angular velocity detector 411 detects an angular velocity generated around the x-axis and outputs an angular velocity signal corresponding to the magnitude and direction of the detected x-axis angular velocity. The angular velocity detector 412 detects an angular velocity generated around the y-axis and outputs an angular velocity signal corresponding to the magnitude and direction of the detected y-axis angular velocity. The angular velocity detector 413 detects an angular velocity generated around the z-axis and outputs an angular velocity signal corresponding to the magnitude and direction of the detected z-axis angular velocity.
加速度検出装置４２１は、ｘ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｘ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。加速度検出装置４２２は、ｙ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｙ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。加速度検出装置４２３は、ｚ軸回りに生じる加速度を検出し、検出したｚ軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。
The acceleration detection device 421 detects acceleration around the x-axis and outputs an acceleration signal corresponding to the magnitude and direction of the detected x-axis acceleration. The acceleration detection device 422 detects acceleration around the y-axis and outputs an acceleration signal corresponding to the magnitude and direction of the detected y-axis acceleration. The acceleration detection device 423 detects acceleration around the z-axis and outputs an acceleration signal corresponding to the magnitude and direction of the detected z-axis acceleration.
なお、３つの角速度検出装置４１１～４１３は、１つのパッケージに収容されて３軸角速度検出モジュールを構成してもよい。同様に、３つの加速度検出装置４２１～４２３は、１つのパッケージに収容されて３軸加速度検出モジュールを構成してもよい。
The three angular velocity detectors 411 to 413 may be housed in one package to form a three-axis angular velocity detection module. Similarly, the three acceleration detection devices 421-423 may be housed in one package to form a three-axis acceleration detection module.
信号処理回路４３０は、角速度検出装置４１１～４１３から出力された３軸角速度信号を取得し、加速度検出装置４２１～４２３から出力された３軸加速度信号を取得し、取得
した３軸角速度信号及び３軸加速度信号を処理する。例えば、信号処理回路４３０は、取得した３軸角速度信号及び３軸加速度信号を順次Ａ／Ｄ変換して３軸角速度データ及び３軸加速度データからなる慣性データを生成し、時刻情報を付して慣性データを記憶部４４０に記憶する処理を行う。また、信号処理回路４３０は、角速度検出装置４１１～４１３及び加速度検出装置４２１～４２３の各々の取り付け角誤差、すなわち各検出軸とｘ軸、ｙ軸及びｚ軸との誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、記憶部４４０に記憶した慣性データをｘｙｚ座標系のデータに変換し、記憶部４４０に記憶する処理を行う。また、信号処理回路４３０は、ｘｙｚ座標系のデータに変換して記憶部４４０に記憶した慣性データを時刻順に読み出し、時刻情報と慣性データとを含むパケットデータを生成し、通信回路４５０に出力する。
The signal processing circuit 430 acquires the triaxial angular velocity signals output from the angular velocity detectors 411 to 413, acquires the triaxial acceleration signals output from the acceleration detectors 421 to 423, and converts the acquired triaxial angular velocity signals and 3 Process the axis acceleration signal. For example, the signal processing circuit 430 sequentially A/D-converts the acquired triaxial angular velocity signals and triaxial acceleration signals to generate inertial data composed of triaxial angular velocity data and triaxial acceleration data, and adds time information to the inertial data. A process of storing the inertia data in the storage unit 440 is performed. Further, the signal processing circuit 430 is calculated in advance according to the mounting angle error of each of the angular velocity detection devices 411 to 413 and the acceleration detection devices 421 to 423, that is, the error between each detection axis and the x, y and z axes. The inertia data stored in the storage unit 440 is converted into data in the xyz coordinate system using the correction parameters, and the data is stored in the storage unit 440 . Further, the signal processing circuit 430 reads out the inertia data converted into data of the xyz coordinate system and stored in the storage unit 440 in order of time, generates packet data including the time information and the inertia data, and outputs the packet data to the communication circuit 450 . .
また、信号処理回路４３０は、慣性データに対して、オフセット補正処理や温度補正処理を行ってもよいし、角速度検出装置４１１～４１３及び加速度検出装置４２１～４２３の各々の検出動作、例えば検出周期等を制御してもよい。
Further, the signal processing circuit 430 may perform offset correction processing and temperature correction processing on the inertia data, and detection operations of the angular velocity detection devices 411 to 413 and the acceleration detection devices 421 to 423, for example, the detection cycle etc. may be controlled.
通信回路４５０は、信号処理回路４３０の処理によって得られたパケットデータ、すなわち時刻情報付きの慣性データを受け取って、当該パケットデータをあらかじめ決められた通信フォーマットに合わせたシリアルデータに変換し、外部に送信する。
The communication circuit 450 receives packet data obtained by the processing of the signal processing circuit 430, that is, inertial data with time information, converts the packet data into serial data conforming to a predetermined communication format, and transmits the data to the outside. Send.
なお、角速度検出装置４１１～４１３が出力する３軸角速度信号及び加速度検出装置４２１～４２３が出力する３軸加速度信号は、デジタル信号であってもよい。また、本実施形態の慣性計測装置４００は、３つの角速度検出装置４１１～４１３と３つの加速度検出装置４２１～４２３とを含むが、これらのうちの少なくとも１つを含めばよい。
The triaxial angular velocity signals output by the angular velocity detectors 411 to 413 and the triaxial acceleration signals output by the acceleration detectors 421 to 423 may be digital signals. In addition, the inertial measurement device 400 of this embodiment includes three angular velocity detection devices 411 to 413 and three acceleration detection devices 421 to 423, but at least one of them may be included.
本実施形態の慣性計測装置４００において、加速度検出装置４２１～４２３の少なくとも何れか又は角速度検出装置４１１～４１３の少なくとも何れかとして、上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１が適用される。本実施形態の慣性計測装置４００によれば、加速度検出装置４２１～４２３の少なくとも何れか又は角速度検出装置４１１～４１３の少なくとも何れかとして、診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置１が適用されるので、高い信頼性を達成することができる。
In the inertial measurement device 400 of the present embodiment, the physical quantity detection device 1 of each embodiment or modification is applied as at least one of the acceleration detection devices 421 to 423 or at least one of the angular velocity detection devices 411 to 413. be. According to the inertial measurement device 400 of the present embodiment, at least one of the acceleration detection devices 421 to 423 or at least one of the angular velocity detection devices 411 to 413 can reduce the inrush current to the physical quantity detection element during diagnosis. Since the possible physical quantity detection device 1 is applied, high reliability can be achieved.
２－２．移動体測位装置
図１８は、電子機器の一例である本実施形態の移動体測位装置の構成例を示す図である。図１８に示されるように、本実施形態の移動体測位装置５００は、センサーモジュール５１０、処理部５２０、操作部５３０、記憶部５４０、表示部５５０、音出力部５６０及び通信部５７０を含んで構成されており、各種の移動体に搭載される。なお、本実施形態の移動体測位装置５００は、図１８に示される構成要素の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
2-2. Mobile Positioning Device FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of a mobile positioning device according to this embodiment, which is an example of an electronic device. As shown in FIG. 18, the mobile positioning device 500 of this embodiment includes a sensor module 510, a processing unit 520, an operation unit 530, a storage unit 540, a display unit 550, a sound output unit 560, and a communication unit 570. It is configured and mounted on various moving bodies. Note that the mobile positioning device 500 of this embodiment may omit or change some of the components shown in FIG. 18, or may have a configuration in which other components are added.
センサーモジュール５１０は、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とを含む。
Sensor module 510 includes inertial measurement unit 511 and satellite signal receiver 512 .
慣性計測装置５１１は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３軸回りに生じる角速度をそれぞれ検出する不図示の３つの角速度検出装置と、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３軸回りに生じる加速度をそれぞれ検出不図示の３つの加速度検出装置と、を含む。そして、センサーモジュール５１０は、３つの角速度検出装置によって検出された３軸角速度信号及び３つの加速度検出装置によって検出された３軸加速度信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理、取り付け角誤差の補正処理等の所定の処理を行う。さらに、センサーモジュール５１０は、所定の処理を行って得られた慣性データ、すなわち３軸角速度データ及び３軸加速度データを処理部５２０に出力する。慣性計測装置５１１として、上記の実施形態の慣性計測装置４００が適用される。
The inertial measurement device 511 includes three angular velocity detectors (not shown) that detect angular velocities around the x, y, and z axes, and an acceleration sensor that detects the acceleration around the x, y, and z axes. , and three acceleration detection devices (not shown) that respectively detect . Then, the sensor module 510 performs A/D conversion processing and mounting angle error correction processing on the triaxial angular velocity signals detected by the three angular velocity detectors and the triaxial acceleration signals detected by the three acceleration detectors. and other predetermined processing. Furthermore, the sensor module 510 outputs inertial data obtained by performing predetermined processing, that is, triaxial angular velocity data and triaxial acceleration data to the processing unit 520 . As the inertial measurement device 511, the inertial measurement device 400 of the above embodiment is applied.
衛星信号受信部５１２は、不図示のアンテナを介して、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の測位用衛星から、測位用情報として、当該測位用衛星の軌道情報や時刻情報等を含む航法メッセージが重畳された衛星信号である電波を受信する。衛星信号受信部５１２は、例えば３つ以上の測位用衛星からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、例えば公知の技術により、受信した各衛星信号に重畳されている航法メッセージを復調し、各航法メッセージを処理部５２０に出力する。なお、衛星信号受信部５１２は、ＧＰＳ以外の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の測位用衛星やＧＮＳＳ以外の測位用衛星からの衛星信号を用いてもよいし、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）等の衛星測位システムのうち１つ、あるいは２つ以上のシステムの測位用衛星からの衛星信号を利用してもよい。
The satellite signal receiving unit 512 receives a navigation message including orbit information, time information, etc. of the positioning satellite as positioning information from a positioning satellite such as a GPS (Global Positioning System) satellite via an antenna (not shown). It receives radio waves, which are superimposed satellite signals. The satellite signal receiving unit 512 receives satellite signals respectively transmitted from, for example, three or more positioning satellites, demodulates the navigation message superimposed on each received satellite signal by, for example, a known technique, and outputs each navigation message. It outputs the message to the processing unit 520 . Note that the satellite signal receiving unit 512 may use a satellite signal from a positioning satellite of a global navigation satellite system (GNSS) other than GPS or a positioning satellite other than GNSS, or WAAS (Wide Area Augmentation System), EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLOBal Navigation Satellite System), GALILEO, BeiDou (BeiDou Navigation Satellite System), etc. Alternatively, satellite signals from positioning satellites of more than one system may be used.
図１８では、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とは、センサーモジュール５１０に含まれているが、センサーモジュール５１０として一体化されていなくてもよい。すなわち、慣性計測装置５１１と衛星信号受信部５１２とは１つのパッケージに収容されていなくてもよい。
In FIG. 18 , the inertial measurement device 511 and satellite signal receiver 512 are included in the sensor module 510 , but they do not have to be integrated as the sensor module 510 . That is, the inertial measurement device 511 and the satellite signal receiver 512 do not have to be housed in one package.
操作部５３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理部５２０に出力する。
The operation unit 530 is an input device including operation keys, button switches, and the like, and outputs an operation signal to the processing unit 520 according to the operation by the user.
記憶部５４０は、処理部５２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）や、処理部５２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭから読み出されたプログラムやデータ、操作部５３０から入力されたデータ、処理部５２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。
The storage unit 540 is used as a ROM (Read Only Memory) for storing programs, data, and the like for the processing unit 520 to perform various calculation processing and control processing, and is used as a work area for the processing unit 520, and is read from the ROM. Random Access Memory (RAM) for temporarily storing programs and data input from the operation unit 530, calculation results executed by the processing unit 520 according to various programs, and the like.
表示部５５０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）、電気泳動ディスプレイ等により構成される表示装置であり、処理部５２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
The display unit 550 is a display device configured by a liquid crystal display (LCD), an organic electroluminescence display (OELD), an electrophoretic display, or the like, and displays a display signal input from the processing unit 520. Display various information based on
音出力部５６０は、スピーカー等の音を出力する装置である。
The sound output unit 560 is a device that outputs sound, such as a speaker.
通信部５７０は、処理部５２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
The communication unit 570 performs various controls for establishing data communication between the processing unit 520 and an external device.
処理部５２０は、記憶部５４０に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部５２０は、慣性計測装置５１１から慣性データを取得し、衛星信号受信部５１２から航法メッセージを取得し、取得したこれらのデータや操作部５３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部５７０を制御する処理、表示部５５０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部５６０に各種の音を出力させる処理等を行う。
The processing unit 520 performs various calculation processes and control processes according to programs stored in the storage unit 540 . Specifically, the processing unit 520 acquires inertial data from the inertial measurement device 511, acquires navigation messages from the satellite signal receiving unit 512, and acquires various types of data according to the acquired data and operation signals from the operation unit 530. , a process of controlling the communication unit 570 to perform data communication with an external device, a process of transmitting a display signal for displaying various information on the display unit 550, and causing the sound output unit 560 to output various sounds. processing, etc.
特に、本実施形態では、処理部５２０は、記憶部５４０に記憶されているプログラムを実行することにより、姿勢算出部５２１、位置算出部５２２及び位置補正部５２３の各部として機能する。
In particular, in this embodiment, the processing unit 520 functions as each unit of an orientation calculation unit 521 , a position calculation unit 522 and a position correction unit 523 by executing programs stored in the storage unit 540 .
姿勢算出部５２１は、慣性計測装置５１１から出力される慣性データに基づいて、例えば公知の手法により、移動体測位装置５００が搭載される移動体の姿勢を算出する。
The orientation calculation unit 521 calculates the orientation of the mobile object on which the mobile object positioning device 500 is mounted, based on the inertia data output from the inertial measurement device 511, for example, by a known method.
位置算出部５２２は、衛星信号受信部５１２から出力される航法メッセージに基づいて、移動体の位置を算出する。具体的には、位置算出部５２２は、衛星信号受信部５１２から出力される３つ以上の航法メッセージに含まれる衛星信号の発信時刻や受信時の電波伝搬遅れ等の情報を用いて、移動体測位装置５００が搭載される移動体と３つ以上の測位用衛星との各距離を算出する。そして、位置算出部５２２は、算出した距離から移動体の位置を算出する。
Position calculator 522 calculates the position of the mobile object based on the navigation message output from satellite signal receiver 512 . Specifically, the position calculation unit 522 uses information such as satellite signal transmission times and radio wave propagation delays at the time of reception included in three or more navigation messages output from the satellite signal reception unit 512 to calculate the position of the mobile object. Each distance between the mobile body on which the positioning device 500 is mounted and three or more positioning satellites is calculated. Then, the position calculator 522 calculates the position of the moving object from the calculated distance.
位置補正部５２３は、姿勢算出部５２１が算出した移動体の姿勢に基づいて、位置算出部５２２が算出した移動体の位置を補正する。例えば、位置補正部５２３は、移動体の姿勢から移動体の水平面に対する傾斜角度を算出し、算出した傾斜角度に基づいて、移動体の水平面上の位置を移動体が移動する面における位置に補正してもよい。
The position correction unit 523 corrects the position of the mobile object calculated by the position calculation unit 522 based on the orientation of the mobile object calculated by the orientation calculation unit 521 . For example, the position correction unit 523 calculates the tilt angle of the moving body with respect to the horizontal plane from the posture of the moving body, and based on the calculated tilt angle, corrects the position of the moving body on the horizontal plane to the position on the plane on which the moving body moves. You may
処理部５２０は、移動体の位置や姿勢等の情報を、表示部５５０に表示させ、あるいは音出力部５６０から出力させ、あるいは、通信部５７０を介して外部装置に送信する。
The processing unit 520 causes the display unit 550 to display information such as the position and orientation of the moving object, outputs the information from the sound output unit 560, or transmits the information to an external device via the communication unit 570. FIG.
なお、衛星信号受信部５１２が各衛星信号を受信して航法メッセージを復調し、位置算出部５２２が航法メッセージを用いて移動体と各測位用衛星との距離を算出して移動体の位置を算出しているが、衛星信号受信部５１２が、移動体と各測位用衛星との距離を算出してもよいし、移動体の位置を算出してもよい。すなわち、衛星信号受信部５１２が、位置算出部５２２が行う処理の少なくとも一部を行ってもよい。
A satellite signal reception unit 512 receives each satellite signal and demodulates the navigation message, and a position calculation unit 522 calculates the distance between the mobile object and each positioning satellite using the navigation message, and calculates the position of the mobile object. Although calculated, the satellite signal receiving unit 512 may calculate the distance between the mobile body and each positioning satellite, or may calculate the position of the mobile body. That is, the satellite signal reception unit 512 may perform at least part of the processing performed by the position calculation unit 522 .
本実施形態の移動体測位装置５００によれば、慣性計測装置５１１として、高い信頼性を達成することが可能な慣性計測装置４００が適用されるので、例えば、高い信頼性で移動体の位置や姿勢等を測定することができる。
According to the mobile object positioning device 500 of the present embodiment, the inertial measurement device 400 capable of achieving high reliability is applied as the inertial measurement device 511. Posture and the like can be measured.
２－３．様々な電子機器の形態例
図１９は、本実施形態の電子機器の機能ブロック図の一例である。図１９に示されるように、本実施形態の電子機器６００は、物理量検出装置６１０、演算処理装置６２０、操作部６３０、ＲＯＭ６４０、ＲＡＭ６５０、通信部６６０、表示部６７０、音出力部６８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器６００は、図１９に示される構成要素の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
2-3. Examples of Various Electronic Apparatuses FIG. 19 is an example of a functional block diagram of an electronic apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 19, an electronic device 600 of this embodiment includes a physical quantity detection device 610, an arithmetic processing device 620, an operation section 630, a ROM 640, a RAM 650, a communication section 660, a display section 670, and a sound output section 680. It is configured. Note that the electronic device 600 of the present embodiment may omit or change some of the constituent elements shown in FIG. 19, or may have a configuration in which other constituent elements are added.
物理量検出装置６１０は、１軸又は複数軸に生じる物理量をそれぞれ検出し、物理量信号を演算処理装置６２０に出力する。物理量検出装置６１０として、上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１が適用される。
The physical quantity detection device 610 detects physical quantities occurring on one axis or multiple axes, and outputs physical quantity signals to the arithmetic processing device 620 . As the physical quantity detection device 610, the physical quantity detection device 1 of each of the above embodiments or modifications is applied.
演算処理装置６２０は、ＲＯＭ６４０等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、演算処理装置６２０は、物理量検出装置６１０から出力された物理量信号に基づいて各種の計算処理や制御処理等の演算処理を行う。また、演算処理装置６２０は、操作部６３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部６６０を制御する処理、表示部６７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部６８０に各種の音を出力させる処理等を行う。
The arithmetic processing unit 620 performs various calculation processes and control processes according to programs stored in the ROM 640 and the like. Specifically, the arithmetic processing device 620 performs arithmetic processing such as various calculation processing and control processing based on the physical quantity signal output from the physical quantity detection device 610 . Further, the arithmetic processing unit 620 performs various processes according to operation signals from the operation unit 630, processing for controlling the communication unit 660 for performing data communication with the outside, and processing for displaying various information on the display unit 670. Processing for transmitting a display signal, processing for causing the sound output unit 680 to output various sounds, and the like are performed.
操作部６３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を演算処理装置６２０に出力する。
The operation unit 630 is an input device including operation keys, button switches, and the like, and outputs operation signals to the arithmetic processing unit 620 according to user's operations.
ＲＯＭ６４０は、演算処理装置６２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
The ROM 640 stores programs, data, and the like for the arithmetic processing unit 620 to perform various calculation processes and control processes.
ＲＡＭ６５０は、演算処理装置６２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ６４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部６３０から入力されたデータ、演算処理装置６２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
The RAM 650 is used as a work area for the processing unit 620, and temporarily stores programs and data read from the ROM 640, data input from the operation unit 630, results of operations executed by the processing unit 620 according to various programs, and the like. Remember.
通信部６６０は、演算処理装置６２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
The communication unit 660 performs various controls for establishing data communication between the arithmetic processing unit 620 and an external device.
表示部６７０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）、電気泳動ディスプレイ等により構成される表示装置であり、演算処理装置６２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
The display unit 670 is a display device configured by a liquid crystal display (LCD), an organic EL display (OELD: organic electro-luminescence display), an electrophoretic display, or the like. Display various information based on the signal.
音出力部６８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。
The sound output unit 680 is a device that outputs sound, such as a speaker.
本実施形態の電子機器６００によれば、物理量検出装置６１０として、診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置１が適用されるので、例えば、物理量の変化に基づく処理、例えば姿勢に応じた制御等を高い信頼性で行うことができる。
According to the electronic device 600 of the present embodiment, as the physical quantity detection device 610, the physical quantity detection device 1 capable of reducing the inrush current to the physical quantity detection element at the time of diagnosis is applied. It is possible to perform the processing based on the posture, for example, the control according to the posture, etc. with high reliability.
電子機器６００としては種々の電子機器が考えられる。例えば、地震計、作業用ロボット、ヘルスモニタリング装置、無人運転装置、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、インクジェットプリンター等のインクジェット式吐出装置、ルーターやスイッチ等のストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ（point of sale）端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
Various electronic devices can be considered as the electronic device 600 . For example, seismometers, work robots, health monitoring devices, unmanned operation devices, personal computers (e.g., mobile personal computers, laptop personal computers, tablet personal computers), mobile terminals such as mobile phones, digital cameras, Inkjet printers and other inkjet devices, storage area network devices such as routers and switches, local area network devices, mobile terminal base station devices, televisions, video cameras, video recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks, electronics Dictionaries, calculators, electronic game machines, game controllers, word processors, workstations, videophones, security television monitors, electronic binoculars, POS (point of sale) terminals, medical equipment (e.g. electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiograms) measuring devices, ultrasonic diagnostic devices, electronic endoscopes), fish finders, various measuring devices, instruments (e.g. vehicles, aircraft, ship instruments), flight simulators, head-mounted displays, motion tracing, motion tracking, A motion controller, PDR (pedestrian position and direction measurement), etc. are mentioned.
図２０は、電子機器６００の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図であり、図２１は、電子機器６００の一例としての腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図である。図２０に示される電子機器６００であるスマートフォンは、操作部６３０としてボタンを、表示部６７０としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を備えている。図２１に示される電子機器６００である腕装着型の携帯機器は、操作部６３０としてボタン及び竜頭を、表示部６７０としてＬＣＤを備えている。これらの電子機器６００は、物理量検出装置６１０として、診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置１が適用されるので、物理量の変化に基づく処理、例えば姿勢に応じた表示制御などを高い信頼性で行うことができる。
FIG. 20 is a diagram showing an example of the appearance of a smartphone that is an example of the electronic device 600, and FIG. 21 is a diagram that shows an example of the appearance of a wrist-mounted portable device that is an example of the electronic device 600. A smartphone, which is the electronic device 600 shown in FIG. A wrist-worn portable device, which is the electronic device 600 shown in FIG. These electronic devices 600 employ, as the physical quantity detection device 610, the physical quantity detection device 1 capable of reducing the inrush current to the physical quantity detection element during diagnosis. Accordingly, display control and the like can be performed with high reliability.
更に、電子機器６００の一例として携帯型電子機器の１つである腕時計型の活動計（アクティブトラッカー）がある。腕時計型の活動計は、バンド等によって手首等の部位に装
着され、デジタル表示の表示部を備え無線通信が可能である。上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１は、腕時計型の活動計に組み込まれている。
Furthermore, an example of the electronic device 600 is a wristwatch-type activity meter (active tracker), which is one of portable electronic devices. A wristwatch-type activity meter is attached to a part such as a wrist with a band or the like, has a digital display, and is capable of wireless communication. The physical quantity detection device 1 of each embodiment or modification described above is incorporated in a wristwatch-type activity meter.
表示部６７０を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、種々の検出モードに応じて、例えば、ＧＰＳや地磁気センサーを用いた位置情報、移動量や加速度センサーや角速度センサーなどを用いた運動量などの運動情報、脈波センサーなどを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。
In the liquid crystal display (LCD) that constitutes the display unit 670, in accordance with various detection modes, for example, position information using GPS or a geomagnetic sensor, exercise information such as movement amount, amount of exercise using an acceleration sensor, an angular velocity sensor, etc. , biological information such as pulse rate using a pulse wave sensor or the like, or time information such as the current time, etc. are displayed.
図２２は、携帯型の電子機器６００の実施形態に係るリスト機器８００の平面図である。リスト機器８００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、及び衛星測位システム、例えば、ＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ、等の腕時計型の活動計に広く適用できる。
22 is a plan view of a wrist device 800 according to an embodiment of portable electronic device 600. FIG. The wrist device 800 can be widely applied to a wristwatch-type activity meter such as a running watch, a runner's watch, a runner's watch compatible with multi-sport such as duathlon or triathlon, an outdoor watch, and a satellite positioning system, for example, a GPS watch equipped with GPS. .
リスト機器８００は、ユーザーの所与の部位、例えば手首に装着され、ユーザーの位置情報や運動情報などを検出することができる。リスト機器は、ユーザーに装着されて位置情報や運動情報などを検出する機器本体８１０と、機器本体８１０に取り付けられ機器本体８１０をユーザーに装着するための第１のバンド部８２１及び第２のバンド部８２２と、を含む。なお、リスト機器８００には、ユーザーの位置情報や運動情報に加えて、例えば脈波情報などの生体情報を検出する機能や時刻情報などを取得する機能を設けることができる。
The wrist device 800 is worn on a given part of the user, such as the wrist, and can detect the user's location information, exercise information, and the like. The wrist device includes a device body 810 that is worn by the user and detects positional information, exercise information, etc., and a first band portion 821 and a second band that are attached to the device body 810 and are used to wear the device body 810 on the user. and a portion 822 . The wrist device 800 can be provided with a function of detecting biological information such as pulse wave information and a function of acquiring time information in addition to the user's position information and exercise information.
機器本体８１０は、ユーザーへの装着側にケースとしての不図示のボトムケースが配置され、ユーザーへの装着側と反対側には、表側に開口する開口部を有するケースとしてのトップケース８３０が配置されている。ここで、ボトムケースとトップケース８３０とによって、ケースが構成される。機器本体８１０の表側のトップケース８３０に位置する開口部の外側には、ベゼル８４０が設けられるとともに、このベゼル８４０の内側にベゼル８４０と並んで配置されて内部構造を保護する天板部分あるいは外壁としての風防板８５０が設けられている。風防板８５０は、例えば、ガラス板であり、透光性カバーとして機能し、トップケース８３０の開口部を塞ぐように配置されている。機器本体８１０のトップケース８３０の側面には、複数の操作部８７１としての操作ボタンが設けられている。なお、ベゼル８４０には、表側から視認可能な表示を設けることができる。
The device main body 810 has a bottom case (not shown) as a case on the side to be worn by the user, and a top case 830 as a case having an opening that opens to the front side on the side opposite to the side to be worn by the user. It is Here, a case is configured by the bottom case and the top case 830 . A bezel 840 is provided outside the opening located in the top case 830 on the front side of the device main body 810, and a top plate portion or an outer wall is arranged in parallel with the bezel 840 inside the bezel 840 to protect the internal structure. A windshield plate 850 is provided. The windshield plate 850 is, for example, a glass plate, functions as a translucent cover, and is arranged to close the opening of the top case 830 . Operation buttons as a plurality of operation units 871 are provided on the side surface of the top case 830 of the device main body 810 . Note that the bezel 840 can be provided with a display that can be visually recognized from the front side.
また、機器本体８１０は、風防板８５０の直下に配置されている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などで構成される表示部８７４と、風防板８５０の外縁部分と表示部８７４との間に配置されている吸湿部材８６０と、を有しており、表示部８７４及び吸湿部材８６０はケースに収容されている。なお、吸湿部材８６０には、表側から視認可能な表示を設けることができる。機器本体８１０は、風防板８５０を介して、表示部８７４の表示や吸湿部材８６０の表示をユーザーが閲覧可能な構成としてもよい。つまり本実施形態のリスト機器８００では、検出した位置情報や運動情報、或いは時刻情報等の種々の情報を表示部８７４に表示し、当該表示を機器本体８１０のトップ側からユーザーに提示するものであってもよい。また、ボトムケースの両側には、第１のバンド部８２１及び第２のバンド部８２２との接続部である不図示の一対のバンド装着部が設けられている。
Further, the device main body 810 is arranged between a display unit 874 composed of a liquid crystal display (LCD) or the like arranged directly under the windshield 850 and between the outer edge portion of the windshield 850 and the display unit 874. and a moisture absorbing member 860, and the display portion 874 and the moisture absorbing member 860 are housed in a case. Note that the hygroscopic member 860 can be provided with a display that can be visually recognized from the front side. The device main body 810 may be configured so that the display of the display section 874 and the display of the moisture absorbing member 860 can be viewed by the user through the windshield plate 850 . In other words, the wrist device 800 of this embodiment displays various information such as detected position information, exercise information, and time information on the display unit 874, and presents the display to the user from the top side of the device body 810. There may be. Also, a pair of band mounting portions (not shown) that are connecting portions with the first band portion 821 and the second band portion 822 are provided on both sides of the bottom case.
図２３は、リスト機器８００の機能ブロック図の一例である。図２３に示すように、リスト機器８００は、処理部８７０、ＧＰＳセンサー８８０、地磁気センサー８８１、圧力センサー８８２、加速度センサー８８３、角速度センサー８８４、脈拍センサー８８５、温度センサー８８６、操作部８７１、計時部８７２、記憶部８７３、表示部８７４、音出力部８７５、通信部８７６、バッテリー８７７などを含んで構成されており、これらの各部はケースに収容されている。但し、リスト機器８００の構成は、これらの構成要素の一
部を削除又は変更し、あるいは他の構成要素を追加したものであってもよい。
FIG. 23 is an example of a functional block diagram of the wrist device 800. As shown in FIG. As shown in FIG. 23, the wrist device 800 includes a processing unit 870, a GPS sensor 880, a geomagnetic sensor 881, a pressure sensor 882, an acceleration sensor 883, an angular velocity sensor 884, a pulse sensor 885, a temperature sensor 886, an operation unit 871, and a timer. 872, a storage unit 873, a display unit 874, a sound output unit 875, a communication unit 876, a battery 877, etc., and these units are housed in a case. However, the configuration of the wrist device 800 may be obtained by deleting or changing some of these components, or by adding other components.
通信部８７６は、リスト機器８００と他の情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部８７６は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low
Energyを含む）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や通信部８７６はＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
The communication unit 876 performs various controls for establishing communication between the wrist device 800 and other information terminals. The communication unit 876 is, for example, Bluetooth (registered trademark) (BTLE: Bluetooth Low
Energy), Wi-Fi (registered trademark) (Wireless Fidelity), Zigbee (registered trademark), NFC (Near field communication), ANT+ (registered trademark), etc. 876 includes a connector compatible with a communication bus standard such as USB (Universal Serial Bus).
処理部８７０は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。処理部８７０は、記憶部８７３に格納されたプログラムと、操作部８７１から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部８７０による処理には、ＧＰＳセンサー８８０、地磁気センサー８８１、圧力センサー８８２、加速度センサー８８３、角速度センサー８８４、脈拍センサー８８５、温度センサー８８６、計時部８７２の各出力信号に対するデータ処理、表示部８７４に画像を表示させる表示処理、音出力部８７５に音を出力させる音出力処理、通信部８７６を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー８７７からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
The processing unit 870 is configured by, for example, an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and the like. The processing unit 870 executes various processes based on the programs stored in the storage unit 873 and signals input from the operation unit 871 . The processing by the processing unit 870 includes data processing for each output signal of the GPS sensor 880, the geomagnetic sensor 881, the pressure sensor 882, the acceleration sensor 883, the angular velocity sensor 884, the pulse sensor 885, the temperature sensor 886, and the clock unit 872; display processing for displaying an image on the display, sound output processing for outputting sound to the sound output unit 875, communication processing for communicating with the information terminal via the communication unit 876, power control processing for supplying power from the battery 877 to each unit, etc. is included.
処理部８７０は、高精度のＧＰＳ機能により計測開始からのユーザーが移動した合計距離を計測する。また、処理部８７０は、距離計測の結果から、ユーザーの現在の走行ペースを計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。また、処理部８７０は、ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。また、処理部８７０は、ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでもユーザーの歩幅を計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの１分あたりの歩数、すなわちピッチを計測し表示する。また、処理部８７０は、脈拍センサーによりユーザーの心拍数を計測し表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。また、処理部８７０は、事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計測を行う。また、処理部８７０は、ユーザーの消費カロリーを表示する。また、処理部８７０は、ユーザーの運動開始からの歩数の合計を表示する。
The processing unit 870 measures the total distance traveled by the user from the start of measurement using the highly accurate GPS function. In addition, the processing unit 870 measures and displays the user's current running pace from the result of the distance measurement. The processing unit 870 also calculates and displays the average speed from the user's start of running to the present. Also, the processing unit 870 measures and displays the altitude using the GPS function. In addition, the processing unit 870 measures and displays the user's stride even in a tunnel or the like where GPS radio waves do not reach. The processing unit 870 also measures and displays the number of steps per minute of the user, ie, the pitch. The processing unit 870 also measures and displays the user's heart rate using a pulse sensor. In addition, the processing unit 870 measures and displays the slope of the ground during the user's training in mountainous areas and trail running. In addition, the processing unit 870 automatically performs lap measurement when running for a predetermined distance or time. The processing unit 870 also displays the user's calorie consumption. The processing unit 870 also displays the total number of steps the user has taken since the start of exercise.
上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１を含む加速度センサー８８３は、互いに交差する、理想的には直交する３軸方向の各々の加速度を検出し、検出した３軸加速度の大きさ及び向きに応じた加速度信号を出力する。あるいは、上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１を含む角速度センサー８８４は、互いに交差する、理想的には直交する３軸方向の各々の角速度を検出し、検出した３軸角速度の大きさ及び向きに応じた角速度信号を出力する。
The acceleration sensor 883 including the physical quantity detection device 1 of each of the above-described embodiments or modifications detects acceleration in each of three axial directions that intersect each other, ideally perpendicular to each other, and detects the magnitude of the detected three-axis acceleration. and outputs an acceleration signal corresponding to the direction. Alternatively, the angular velocity sensor 884 including the physical quantity detection device 1 of each of the above-described embodiments or modifications detects angular velocities in each of three axial directions that intersect each other, ideally perpendicular to each other, and detects the detected three-axis angular velocity. It outputs an angular velocity signal according to the magnitude and direction.
なお、上述したリスト機器８００は、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を利用しているが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１又は２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。
Although the wrist device 800 described above uses a GPS (Global Positioning System) as a satellite positioning system, it may use another Global Navigation Satellite System (GNSS). For example, one or more satellite positioning systems such as EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLOBal Navigation Satellite System), GALILEO, BeiDou (BeiDou Navigation Satellite System), etc. may be used. In addition, at least one of the satellite positioning systems uses a geostationary satellite type satellite navigation augmentation system (SBAS: Satellite-based Augmentation System) such as WAAS (Wide Area Augmentation System) and EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service). good too.
３．移動体
図２４は、本実施形態の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。図２４に示すように、自動車１５００には上記の各実施形態又は各変形例の物理量検出装置１が搭載されており、例えば、物理量検出装置１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量検出装置１から出力される物理量信号は、車体の姿勢を制御する姿勢制御部としての車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。また、物理量検出装置１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、自動運転用慣性航法の制御機器、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
3. Mobile Body FIG. 24 is a perspective view showing the configuration of an automobile, which is an example of the mobile body of the present embodiment. As shown in FIG. 24, an automobile 1500 is equipped with the physical quantity detection device 1 of each of the above-described embodiments or modifications. A physical quantity signal output from the physical quantity detection device 1 is supplied to a vehicle body posture control device 1502 as a posture control unit for controlling the posture of the vehicle body, and the vehicle body posture control device 1502 detects the posture of the vehicle body 1501 based on the signal. Then, it is possible to control the hardness of the suspension or control the braking of each wheel 1503 according to the detection result. In addition, the physical quantity detection device 1 also includes a keyless entry system, an immobilizer, a car navigation system, a car air conditioner, an antilock braking system (ABS), an airbag, a tire pressure monitoring system (TPMS), It can be widely applied to electronic control units (ECUs) such as engine controls, inertial navigation control devices for automatic driving, and battery monitors for hybrid and electric vehicles.
また、移動体に適用される物理量検出装置１は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、及びドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の姿勢制御、農業機械、もしくは建設機械などの姿勢制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量検出装置１及びそれぞれの制御部が組み込まれる。
In addition to the above examples, the physical quantity detection device 1 applied to a moving object includes, for example, posture control of bipedal robots and trains, remote control or autonomous control of radio-controlled airplanes, radio-controlled helicopters, and drones. can be used for attitude control of flying objects, agricultural machinery, or construction machinery. As described above, the physical quantity detection device 1 and respective controllers are incorporated in order to realize attitude control of various mobile bodies.
このような移動体は、診断時の物理量検出素子への突入電流を低減させることが可能な物理量検出装置１を含んでいるので、制御部による物理量の変化に基づく姿勢制御等を高い信頼性で行うことができる。
Since such a moving object includes the physical quantity detection device 1 capable of reducing the inrush current to the physical quantity detection element at the time of diagnosis, attitude control and the like based on changes in the physical quantity by the control unit can be performed with high reliability. It can be carried out.
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
The embodiments and modifications described above are examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is also possible to appropriately combine each embodiment and each modification.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments, for example, configurations that have the same function, method and result, or configurations that have the same purpose and effect. Moreover, the present invention includes configurations obtained by replacing non-essential portions of the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effects or achieves the same purpose as the configurations described in the embodiments. In addition, the present invention includes configurations obtained by adding known techniques to the configurations described in the embodiments.
