KR101171522B1 - 자이로 센서 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자이로 센서 회로에 관한 것으로, 자이로 센서의 제1 검출노드에서 출력되는 신호를 차동 증폭하는 제1 차동 증폭기; 상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호를, 기설정된 시프트 위상 만큼 시프트하는 위상 시프터; 상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호의 진폭 크기를 검출하는 진폭 검출기; 및 상기 진폭 검출기로부터의 진폭 크기에 따라 조절되는 이득을 갖고, 상기 위상 시프터로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서의 구동노드에 공급하는 가변이득증폭기를 포함할 수 있다.

Description

자이로 센서 회로{GYROSCOPE SENSOR CIRCUIT}
본 발명은 카메라나 휴대폰 등의 휴대 단말기에 적용될 수 있는 자이로 센서 회로에 관한 것으로, 특히 자동이득제어를 이용함으로서, 자이로 센서의 구동신호의 진폭을 일정하게 유지할 수 있고, 온도의 영향을 줄일 수 있으며, 안정화 시간을 줄일 수 있는 자이로 센서 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 자이로 센서(일명, 자이로스코프(gyroscope)는, 어떤 질량(m)을 가진 질량체(mass)를 일정한 속도(Vx)로 진동시키는 상태에서 코리올리력(Coriholis Force, Fy=2mΩzVx)으로 각속도(Ωz)를 측정할 수 있다. 여기서 각속도(Ωz)를 정확하게 측정하기 위해 속도(Vx)는 항상 일정해야 한다.
통상, 자이로 센서는 피드백(Feedback)회로를 이용하여 자가발진(Self-oscillation)을 수행하며, 이 때 속도(Vx)는 자가발진(Self-oscillation)의 공진주파수와 피드백 게인(Feedback gain)에 의해서 결정된다.
그런데, 질량체(Mass)의 온도 특성 등에 의해서 속도(Vx)가 영향을 받게 되면 가속도 측정오차가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 자이로센서의 민감도(Sensitivity)를 높이기 위해서, Q-인자(factor)가 높은 질량체(mass)를 사용하는데, Q-인자가 클수록 센서의 자가발진(self-oscillation)이 안정화되는 시간이 길어지는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명은, 자동이득제어를 이용함으로서, 자이로 센서의 구동신호의 진폭을 일정하게 유지할 수 있고, 온도의 영향을 줄일 수 있으며, 안정화 시간을 줄일 수 있는 자이로 센서 회로를 제공한다.
상기한 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 기술적인 측면은, 자이로 센서의 제1 검출노드에서 출력되는 신호를 차동 증폭하는 제1 차동 증폭기; 상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호를, 기설정된 시프트 위상 만큼 시프트하는 위상 시프터; 상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호의 진폭 크기를 검출하는 진폭 검출기; 및 상기 진폭 검출기로부터의 진폭 크기에 따라 조절되는 이득을 갖고, 상기 위상 시프터로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서의 구동노드에 공급하는 가변이득증폭기를 포함하는 자이로 센서 회로를 제안한다.
또한, 본 발명의 제2 기술적인 측면은, 자이로 센서의 제1 검출노드에서 출력되는 신호를 차동 증폭하는 제1 차동 증폭기; 상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호를, 기설정된 시프트 위상 만큼 시프트하는 위상 시프터; 상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호의 진폭 크기를 검출하는 진폭 검출기; 상기 진폭 검출기로부터의 진폭 크기에 따라 조절되는 이득을 갖고, 상기 위상 시프터로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서의 구동노드에 공급하는 가변이득증폭기; 상기 자이로 센서의 제2 검출노드에서 출력되는 신호를 증폭하는 제2 차동 증폭기; 및 상기 제2 차동 증폭기로부터의 신호를 이용하여 가속도를 검출하는 가속도 검출 회로부를 포함하는 자이로 센서 회로를 제안한다.
본 발명의 제1 및 제2 기술적인 측면에서, 상기 위상 시프터는, 상기 자이로 센서, 제1 차동 증폭기, 위상 시프터 및 가변이득증폭기를 포함하는 신호 경로에서의 신호의 위상 시프트가, 발진조건을 만족하기 위해 180도가 되도록, 상기 시프트 위상이 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 가변이득증폭기는, 상기 자이로 센서, 제1 차동 증폭기, 위상 시프터 및 가변이득증폭기를 포함하는 신호 경로에서의 개방 루프 이득이, 발진조건을 만족하기 위해 "1" 이상으로 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 진폭 검출기는, 상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시키는 제1 필터; 상기 필터로부터의 신호를 반전시키는 인버터; 상기 필터로부터의 신호에 동기되는 스위칭 신호를 생성하는 제1 비교기; 상기 제1 비교기로부터의 스위칭 신호에 따라 상기 필터로부터의 신호와 상기 인버터로부터의 신호중에서 하나의 신호를 선택하는 신호 선택기; 상기 신호 선택기로부터의 신호중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시키는 제2 필터; 및 상기 제2 필터로부터의 신호와 기설정된 기준신호를 비교하여 진폭 크기를 검출하여 상기 가변이득증폭기에 공급하는 제2 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 비교기는, 상기 제2 필터로부터의 신호의 크기와 상기 기준신호의 크기와의 크기 차에 해당되는 차 전압을 상기 가변이득증폭기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 가변이득증폭기는, 상기 제2 비교기에서 출력되는 신호 전압에 따라 동작전압단에서 흐르는 상기 가변이득증폭기의 구동 전류를 조절하는 전류 조절기; 및 상기 전류 조절기에 의해서 조절되는 구동전류에 따라 이득이 조절되는 가변증폭회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전류 조절기는, 상기 동작전압단에 연결된 드레인과, 상기 가변증폭회로부의 전원단에 연결된 소오스 및 상기 제2 비교기의 출력단에 연결된 게이트를 갖는 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 카메라나 휴대폰 등의 휴대 단말기에 적용될 수 있는 자이로 센서 회로는, 자동이득제어를 이용함으로서, 자이로 센서의 구동신호의 진폭을 일정하게 유지할 수 있고, 온도의 영향을 줄일 수 있으며, 안정화 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자이로 센서 회로의 블록도.
도 2는 본 발명의 진폭 검출기의 블록 구성도.
도 3은 AGC를 사용하지 않는 경우의 자이로 센서의 구동신호 파형도.
도 4는 AGC를 사용하지 않는 경우의 자이로 센서의 검출신호 파형도.
도 5는 AGC를 사용하는 경우의 자이로 센서의 구동신호 파형도.
도 6은 AGC를 사용하는 경우의 자이로 센서의 검출신호 파형도.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자이로 센서 회로의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자이로 센서 회로는, 자이로 센서(50)의 제1 검출노드(sxn,sxp)에서 출력되는 신호를 차동 증폭하는 제1 차동 증폭기(100)와, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호를, 기설정된 시프트 위상 만큼 시프트하는 위상 시프터(200)와, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호의 진폭 크기를 검출하는 진폭 검출기(300)와, 상기 진폭 검출기(300)로부터의 진폭 크기에 따라 조절되는 이득을 갖고, 상기 위상 시프터(200)로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서(50)의 구동노드(dxn,dxp)에 공급하는 가변이득증폭기(400)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 자이로 센서 회로는, 상기 자이로 센서(50)의 제2 검출노드(syn,syp)에서 출력되는 신호(Sy1,Sy2)를 증폭하는 제2 차동 증폭기(500)와, 상기 제2 차동 증폭기(500)로부터의 신호(S50)를 이용하여 가속도를 검출하는 가속도 검출 회로부(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 위상 시프터(200)는, 상기 자이로 센서(50), 제1 차동 증폭기(100), 위상 시프터(200) 및 가변이득증폭기(400)를 포함하는 신호 경로에서의 신호의 위상 시프트가, 발진조건을 만족하기 위해 180도가 되도록, 상기 시프트 위상이 설정될 수 있다.
상기 가변이득증폭기(400)는, 상기 자이로 센서(50), 제1 차동 증폭기(100), 위상 시프터(200) 및 가변이득증폭기(400)를 포함하는 신호 경로에서의 개방 루프 이득(open loop gain)이, 발진조건을 만족하기 위해 "1" 이상으로 설정될 수 잇다.
도 2는 본 발명의 진폭 검출기의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 진폭 검출기(300)는, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호(S10)중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시키는 제1 필터(310)와, 상기 필터(310)로부터의 신호(S11)를 반전시키는 인버터(320)와, 상기 필터(310)로부터의 신호(S11)에 동기되는 스위칭 신호(S13)를 생성하는 제1 비교기(330)와, 상기 제1 비교기(330)로부터의 스위칭 신호(S13)에 따라 상기 필터(310)로부터의 신호(S11)와 상기 인버터(320)로부터의 신호(S12)중에서 하나의 신호를 선택하는 신호 선택기(340)와, 상기 신호 선택기(340)로부터의 신호(S14)중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시키는 제2 필터(350)와, 상기 제2 필터(350)로부터의 신호(S15)와 기설정된 기준신호(Sref)를 비교하여 진폭 크기를 검출하여 상기 가변이득증폭기(400)에 공급하는 제2 비교기(360)를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 비교기(360)는, 상기 제2 필터(350)로부터의 신호(S15)의 크기와 상기 기준신호(Sref)의 크기와의 크기 차에 해당되는 차 전압을 상기 가변이득증폭기(400)에 공급할 수 있다.
이때, 상기 가변이득증폭기(400)는, 상기 진폭 검출기(300)로부터의 차전압에 따라 이득이 조절되고, 이 조절된 이득을 이용하여 상기 위상 시프터(200)로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서(50)의 구동노드(dxn,dxp)에 공급할 수 있다.
상기 가변이득증폭기(400)는, 상기 제2 비교기(360)에서 출력되는 신호(S30) 전압에 따라 동작전압(Vdd)단으로 흐르는 상기 가변이득증폭기(400)의 구동 전류를 조절하는 전류 조절기(M10)와, 상기 전류 조절기(M10)에 의해서 조절되는 구동전류에 따라 이득이 조절되는 가변증폭회로부(410)를 포함할 수 있다.
상기 전류 조절기(M10)는 상기 동작전압(Vdd)단에 연결된 드레인과, 상기 가변증폭회로부(410)의 전원단에 연결된 소오스 및 상기 제2 비교기(360)의 출력단에 연결된 게이트를 갖는 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
도 3은 AGC를 사용하지 않는 경우의 자이로 센서의 구동신호 파형도이고, 도 4는 AGC를 사용하지 않는 경우의 자이로 센서의 검출신호 파형도이다.
도 3에 도시된 구동신호 파형도는, AGC를 사용하지 않는 경우 자이로 센서의 구동신호의 전압 크기를 보이고 있다.
도 4에 도시된 검출신호의 파형도는, AGC를 사용하지 않는 경우 자이로 센서의 검출신호가 안정화 되기까지 걸리는 시간을 보이고 있다.
도 5는 AGC를 사용하는 경우의 자이로 센서의 구동신호 파형도이고, 도 6은 AGC를 사용하는 경우의 자이로 센서의 검출신호 파형도이다.
도 5에 도시된 구동신호 파형도는, AGC를 사용하는 경우 자이로 센서의 구동신호의 전압 크기를 보이고 있다.
도 6에 도시된 검출신호의 파형도는, AGC를 사용하는 경우 자이로 센서의 검출신호가 안정화 되기까지 걸리는 시간을 보이고 있다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 자이로 센서 회로에 대해 설명하면, 먼저 도 1에서, 본 발명의 자이로 센서(50)는, 자이로 센서(50)의 질량체(mass)를 x축 방향으로 구동하기 위한 구동노드(driving node), x축 방향의 운동을 감지하기 위한 제1 검출노드(sensing node)(sxn,sxp), 그리고 가속도를 감지하기 위한 y축 제2 검출노드(sensing node)(syn,syp)를 포함하는 센서로 구현된다.
상기 자이로 센서(50)가 구동되면, 본 발명의 제1 차동 증폭기(100)는, 상기 자이로 센서(50)의 제1 검출노드(sxn,sxp)에서 출력되는 신호를 차동 증폭하여 위상 시프터(200) 및 진폭 검출기(300)에 출력한다.
상기 위상 시프터(200)는, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호를, 기설정된 시프트 위상 만큼 시프트하여 가변이득증폭기(400)에 출력한다.
또한, 상기 진폭 검출기(300)는, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호의 진폭 크기를 검출하여 가변이득증폭기(400)에 출력한다.
그리고, 상기 가변이득증폭기(400)는, 상기 진폭 검출기(300)로부터의 진폭 크기에 따라 조절되는 이득을 갖고, 상기 위상 시프터(200)로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서(50)의 구동노드(dxn,dxp)에 공급한다.
즉, 본 발명의 자이로 센서 회로에서는, 가속도(Ωz)를 측정하기 위해서, 전술한 바와 같이, 상기 자이로 센서(50)의 구동노드(dxn,dxp)에 구동신호(Sd1,Sd2)를 인가하여, x방향으로 자이로 센서(50) 질량체를 구동시키며, 이 때 상기 자이로 센서(50)의 제1 검출노드(sxn,sxp)에서 출력되는 신호, 즉 차동 전압의 크기를 상기 제1 차동 증폭기(100)에서 검출한다.
이때, 상기 진폭 검출기(300)는, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호의 진폭 크기를 검출하고, 이 검출된 차동 전압이 기준보다 작을 경우에는 상기 가변이득증폭기(400)의 이득을 키워 구동 전압을 증가시키고, 이와 달리 기준전압보다 클 경우에는 반대로 상기 가변이득증폭기(400)의 이득을 낮춘다.
여기서, 본 발명의 자이로 센서(50)가 자가발진(self-oscillation)을 하기 위해서 피드백회로의 오픈-루프 위상(open-loop phase)이 180도가 되어야 한다. 통상 자이로 센서에 의해서 공진 주파수에서 90도의 위상 시프트(phase shift)가 발생하므로, 위상 시프터(phase shifter)를 이용해 90도 위상 시프트(phase shift)하여 피드백회로(feedback)의 오픈-루프(open-loop phase)가 180도가 되도록 한다. 또한, 자가발진(Self-oscillation)의 시작시점(start time)에는 진폭 검출기(Amplitude detector)(300)에서 검출되는 신호가 없기 때문에 가변이득증폭기(Variable Gain Amplifier)(400)의 이득이 최대가 되어 센서를 빠르게 구동시킨다.
구체적으로는, 상기 위상 시프터(200)는, 상기 자이로 센서(50), 제1 차동 증폭기(100), 위상 시프터(200) 및 가변이득증폭기(400)를 포함하는 신호 경로에서의 신호의 위상 시프트가, 발진조건을 만족하기 위해 180도가 되도록, 상기 시프트 위상이 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 자이로 센서(50)에서 위상 시프트가 90인 경우, 상기 위상 시프터(200)에서의 위상 시프트를 90도 설정하면, 상기 자이로 센서(50), 제1 차동 증폭기(100), 위상 시프터(200) 및 가변이득증폭기(400)를 포함하는 신호 경로에서의 신호의 위상 시프트가 180도가 될 수 있으며, 이에 따라 자이로 센서의 발진조건중의 하나가 만족될 수 있다.
또한, 상기 가변이득증폭기(400)는, 상기 자이로 센서(50), 제1 차동 증폭기(100), 위상 시프터(200) 및 가변이득증폭기(400)를 포함하는 신호 경로에서의 개방 루프 이득(open loop gain)이, 발진조건을 만족하기 위해 "1" 이상으로 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 자이로 센서(50), 제1 차동 증폭기(100) 및 위상 시프터(200)에서의 개방 루프 이득(open loop gain)이 "1"보다 작을 경우에는, 상기 가변이득증폭기(400)에서, 상기 자이로 센서(50), 제1 차동 증폭기(100), 위상 시프터(200) 및 가변이득증폭기(400)를 포함하는 신호 경로에서의 개방 루프 이득(open loop gain)이 "1" 이상 되도록 상기 진폭 검출기(300)로부터의 진폭 크기에 따라 이득이 조절될 수 있다.
도 2를 참조하여 상기 진폭 검출기(300)의 일 구현 예를 설명한다.
도 2에서, 상기 진폭 검출기(300)의 제1 필터(310)는, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호(S10)중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시켜 인버터(320), 제1 비교기(330) 및 신호 선택기(340)에 각각 제공한다.
이때, 상기 제1 필터(310)가 기설정된 주파수 이상을 통과시키는 고역통과필터(High Pass Filter)로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호(S10)는 상기 제1 필터(310)인 고역 통과 필터(HPF)를 거쳐 직류 옵셋(dc offset)이 제거된다.
상기 인버터(320)는, 상기 필터(310)로부터의 신호(S11)를 반전시켜 상기 신호 선택기(340)에 제공한다.
상기 제1 비교기(330)는, 상기 필터(310)로부터의 신호(S11)에 동기되는 스위칭 신호(S13)를 생성하여 신호 선택기(340)에 출력한다.
상기 신호 선택기(340)는, 상기 제1 비교기(330)로부터의 스위칭 신호(S13)에 따라 상기 필터(310)로부터의 신호(S11)와 상기 인버터(320)로부터의 신호(S12)중에서 하나의 신호를 선택하여 제2 필터(350)에 출력한다.
즉, 상기 제1 비교기(330)로부터의 스위칭 신호(S13)가 "하이"이면 상기 신호 선택기(340)가 상기 필터(310)로부터의 신호(S11)를 선택하고, 상기 제1 비교기(330)로부터의 스위칭 신호(S13)가 "로우"이면 상기 신호 선택기(340)가 상기 인버터(320)로부터의 신호(S12)를 선택한다.
상기 제2 필터(350)는, 상기 신호 선택기(340)로부터의 신호(S14)중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시켜 제2 비교기(360)에 제공한다.
예를 들어, 상기 제2 필터(350)가 기설정된 주파수 이하를 통과시키는 저역통과필터(Low Pass Filter: LPF)로 구현되는 경우, 상기 신호 선택기(340)로부터의 신호(S14)는, 상기 제2 필터(350)인 저역통과필터(LPF)를 거쳐 출력되고, 상기 저역통과필터(LPF)를 통과한 신호(S15)는 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호(S10)의 크기에 비례한다.
즉, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호(S10)가 크면, 이에 따라 상기 저역통과필터(LPF)를 통과한 신호(S15)의 전압이 높아지고, 상기 제1 차동 증폭기(100)로부터의 신호(S10)가 작으면, 이에 따라 상기 저역통과필터(LPF)를 통과한 신호(S15)의 전압도 낮아진다.
그리고, 상기 제2 비교기(360)는, 상기 제2 필터(350)로부터의 신호(S15)와 기설정된 기준신호(Sref)를 비교하여 진폭 크기를 검출하여 상기 가변이득증폭기(400)에 공급한다.
예를 들어, 상기 제2 필터(350)로부터의 신호(S15)가 상기 기준신호(Sref)보다 높으면 상기 제2 비교기(360)에서 출력되는 신호(S30) 전압이 높아지며, 이에 따라 상기 가변이득증폭기(400)의 구동 전류량을 낮추어 결국 상기 가변이득증폭기(400)의 이득을 낮춘다.
이와 반대로, 상기 제2 필터(350)로부터의 신호(S15)가 상기 기준신호(Sref)보다 낮으면 상기 제2 비교기(360)에서 출력되는 신호(S30) 전압도 낮아지며, 이에 따라 상기 가변이득증폭기(400)의 구동 전류량을 높여서 결국 상기 가변이득증폭기(400)의 이득을 높인다.
이러한 피드백 과정을 통해서 항상 일정한 속도로 질량체를 가진하도록 자이로 센서를 구동하고, 동작전압(Vdd)에 따라 구동 신호의 크기를 조정할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 제2 비교기(360)는, 상기 제2 필터(350)로부터의 신호(S15)의 크기와 상기 기준신호(Sref)의 크기와의 크기 차에 해당되는 차 전압을 상기 가변이득증폭기(400)에 공급할 수 있다.
이때, 상기 가변이득증폭기(400)는, 상기 진폭 검출기(300)로부터의 차전압에 따라 이득이 조절되고, 이 조절된 이득을 이용하여 상기 위상 시프터(200)로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서(50)의 구동노드(dxn,dxp)에 공급할 수 있다.
전술한 본 발명에서, 자이로 센서의 구동을 시작할 때 초기값은 상기 제1 차동증폭기(100)로부터의 신호(S10)가 없는 상태이므로 상기 제2 필터(350)로부터의 신호(S15)가 가장 낮은 전압 상태이다.
이 상태에서는 상기 제2 비교기(360)에서 출력되는 신호(S30) 전압이 가장 낮은 전압으로 설정되어, 상기 가변이득증폭기(400)의 전류 조절기(M10)를 통해서 최대치의 전류를 공급해 상기 가변증폭회로부(410)의 이득이 최대가 된다.
도 3 및 도 4를 참조하여, AGC를 사용하지 않는 경우 자이로 센서의 구동신호 및 검출신호에 대해 설명한다.
도 3에 도시된 구동신호 파형도를 참조하면, AGC를 사용하지 않는 경우 자이로 센서의 구동신호의 전압 크기는 처음부터 일정하다. 그리고, 도 4에 도시된 검출신호의 파형을 참조하면, AGC를 사용하지 않는 경우 자이로 센서의 검출신호가 안정화 되기까지 대략 10msec로 비교적 많은 시간이 걸린다.
이에 반해, 도 5 및 도 6을 참조하여, AGC를 사용하는 경우 자이로 센서의 구동신호 및 검출신호에 대해 설명한다.
도 5에 도시된 구동신호 파형도를 참조하면, AGC를 사용하는 경우 자이로 센서의 구동신호의 전압 크기는 구동시점에서는 비교적 높은 전압에서 출발하여 점차적으로 낮아지면서 적정 구동전압으로 안정화되는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 도 6에 도시된 검출신호의 파형도를 참조하면, AGC를 사용하는 경우 자이로 센서의 검출신호가, 대략 3msec 정도로 비교적 빠른 시간내에 안정화되는 것을 알 수 있다.
즉, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 자이로 센서 회로에서는, 시작 초기에 높은 이득과 전류로 센서를 구동하여 안정화 시간(settling time)을 최소로 할 수 있다. AGC를 사용하지 않는 기존의 자이로 센서에서는, 10msec이상 지나야 신호가 안정화되지만 AGC를 이용하는 본 발명의 자이로 센서 회로에서는, 대략 3msec에서 출력신호가 안정화 될 수 있다.
한편, 본 발명의 자이로 센서 회로는, 제2 차동 증폭기(500) 및 가속도 검출 회로부(600)를 포함하는 경우, 상기 제2 차동 증폭기(500)는, 상기 자이로 센서(50)의 제2 검출노드(syn,syp)에서 출력되는 신호(Sy1,Sy2)를 증폭하여 상기 가속도 검출 회로부(600)에 제공한다.
또한, 상기 가속도 검출 회로부(600)는, 상기 제2 차동 증폭기(500)로부터의 신호(S50)에서 가속도(Ωz)를 검출한다.
전술한 바와 같은 본 발명에서, 자동이득제어를 이용함으로서, 자이로 센서의 구동신호의 진폭을 일정하게 유지할 수 있고, 온도의 영향을 줄일 수 있으며, 안정화 시간을 줄일 수 있다.
50 : 자이로 센서 100 : 제1 차동 증폭기
200 : 위상 시프터 300 : 진폭 검출기
310 : 제1 필터 320 : 인버터
330 : 제1 비교기 340 : 신호 선택기
350 : 제2 필터 360 : 제2 비교기
400 : 가변이득증폭기 500 : 제2 차동 증폭기
600 : 가속도 검출 회로부

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 자이로 센서의 제1 검출노드에서 출력되는 신호를 차동 증폭하는 제1 차동 증폭기;
    상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호를, 기설정된 시프트 위상 만큼 시프트하는 위상 시프터;
    상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호의 진폭 크기를 검출하는 진폭 검출기; 및
    상기 진폭 검출기로부터의 진폭 크기에 따라 조절되는 이득을 갖고, 상기 위상 시프터로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서의 구동노드에 공급하는 가변이득증폭기를 포함하고,
    상기 진폭 검출기는,
    상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시키는 제1 필터;
    상기 필터로부터의 신호를 반전시키는 인버터;
    상기 필터로부터의 신호에 동기되는 스위칭 신호를 생성하는 제1 비교기;
    상기 제1 비교기로부터의 스위칭 신호에 따라 상기 필터로부터의 신호와 상기 인버터로부터의 신호중에서 하나의 신호를 선택하는 신호 선택기;
    상기 신호 선택기로부터의 신호중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시키는 제2 필터; 및
    상기 제2 필터로부터의 신호와 기설정된 기준신호를 비교하여 진폭 크기를 검출하여 상기 가변이득증폭기에 공급하는 제2 비교기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 비교기는,
    상기 제2 필터로부터의 신호의 크기와 상기 기준신호의 크기와의 크기 차에 해당되는 차 전압을 상기 가변이득증폭기에 공급하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 회로.
  6. 제4항에 있어서, 상기 가변이득증폭기는,
    상기 제2 비교기에서 출력되는 신호 전압에 따라 동작전압단으로 흐르는 상기 가변이득증폭기의 구동 전류를 조절하는 전류 조절기; 및
    상기 전류 조절기에 의해서 조절되는 구동전류에 따라 이득이 조절되는 가변증폭회로부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전류 조절기는,
    상기 동작전압단에 연결된 드레인과, 상기 가변증폭회로부의 전원단에 연결된 소오스 및 상기 제2 비교기의 출력단에 연결된 게이트를 갖는 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 회로.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 자이로 센서의 제1 검출노드에서 출력되는 신호를 차동 증폭하는 제1 차동 증폭기;
    상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호를, 기설정된 시프트 위상 만큼 시프트하는 위상 시프터;
    상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호의 진폭 크기를 검출하는 진폭 검출기;
    상기 진폭 검출기로부터의 진폭 크기에 따라 조절되는 이득을 갖고, 상기 위상 시프터로부터의 신호를 증폭하여 상기 자이로 센서의 구동노드에 공급하는 가변이득증폭기;
    상기 자이로 센서의 제2 검출노드에서 출력되는 신호를 증폭하는 제2 차동 증폭기; 및
    상기 제2 차동 증폭기로부터의 신호를 이용하여 가속도를 검출하는 가속도 검출 회로부를 포함하고,
    상기 진폭 검출기는,
    상기 제1 차동 증폭기로부터의 신호중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시키는 제1 필터;
    상기 필터로부터의 신호를 반전시키는 인버터;
    상기 필터로부터의 신호에 동기되는 스위칭 신호를 생성하는 제1 비교기;
    상기 제1 비교기로부터의 스위칭 신호에 따라 상기 필터로부터의 신호와 상기 인버터로부터의 신호중에서 하나의 신호를 선택하는 신호 선택기;
    상기 신호 선택기로부터의 신호중 기설정된 대역에 포함되는 신호를 통과시키는 제2 필터; 및
    상기 제2 필터로부터의 신호와 기설정된 기준신호를 비교하여 진폭 크기를 검출하여 상기 가변이득증폭기에 공급하는 제2 비교기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 비교기는,
    상기 제2 필터로부터의 신호의 크기와 상기 기준신호의 크기와의 크기 차에 해당되는 차 전압을 상기 가변이득증폭기에 공급하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 회로.
  13. 제11항에 있어서, 상기 가변이득증폭기는,
    상기 제2 비교기에서 출력되는 신호 전압에 따라 동작전압단으로 흐르는 상기 가변이득증폭기의 구동 전류를 조절하는 전류 조절기; 및
    상기 전류 조절기에 의해서 조절되는 구동전류에 따라 이득이 조절되는 가변증폭회로부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 회로.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전류 조절기는,
    상기 동작전압단에 연결된 드레인과, 상기 가변증폭회로부의 전원단에 연결된 소오스 및 상기 제2 비교기의 출력단에 연결된 게이트를 갖는 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자이로 센서 회로.
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