(57)【要約】【課題】検波出力信号に重畳されるノイズを低減する。【解決手段】スイッチトキャパシタ(100)は、サンプリング容量とフィードバック容量との容量比(Cs/Cf)に応じた正利得で入力信号(Sin)を増幅する第１の駆動モードと、容量比(Cs/Cf)に応じた負利得で入力信号(Sin)を増幅する第２の駆動モードとを切り替えることができる。制御回路(102)は、所定のタイミングで容量比(Cs/Cf)を変化させるとともにスイッチトキャパシタ(100)の駆動モードを切り替える。【選択図】図１
2010199822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号から所望の信号を検波する回路であって、
差動増幅器と少なくとも一方の容量値が可変であるサンプリング容量およびフィードバック容量とを有し、前記サンプリング容量と前記フィードバック容量との容量比に応じた正の利得で前記入力信号を増幅する第１の駆動モードと、前記容量比に応じた負の利得で前記入力信号を増幅する第２の駆動モードとを切替可能なスイッチトキャパシタと、
所定のタイミングで前記容量比を変化させるとともに前記スイッチトキャパシタの駆動モードを切り替える制御回路とを備える
ことを特徴とする検波回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御回路は、前記スイッチトキャパシタの利得の時間的変化が前記所望の信号を検波するための検波信号の波形に近づくように、前記容量比を変化させるとともに前記スイッチトキャパシタの駆動モードを切り替える
ことを特徴とする検波回路。
【請求項３】
請求項２において、
前記検波信号は、前記入力信号に同期した三角関数波信号である
ことを特徴とする検波回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記サンプリング容量および前記フィードバック容量の少なくとも一方は、
前記サンプリング容量または前記フィードバック容量として使用される有効状態と前記サンプリング容量または前記フィードバック容量として使用されない無効状態とを切替可能であり、それぞれ異なる容量値を有するｎ個（ｎは２以上の整数）の容量と、
前記ｎ個の容量のうち前記有効状態である容量の容量値の合計が前記制御回路による制御に応じた値になるように、前記ｎ個の容量のうち１または複数の容量を前記有効状態に設定する容量設定部とを含む
ことを特徴とする検波回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記入力信号は、外部から与えられた物理量を検知する物理量センサによって出力されたセンサ信号であり、前記所望の信号は、前記物理量に対応する物理量信号である
ことを特徴とする検波回路。
【請求項６】
請求項５において、
前記制御回路は、前記スイッチトキャパシタの利得の時間的変化が前記センサ信号に同期した余弦波信号の波形に近づくように、前記容量比を変化させるとともに前記スイッチトキャパシタの駆動モードを切り替える
ことを特徴とする検波回路。
【請求項７】
ドライブ信号によって自励振動し前記自励振動に応じたモニタ信号を出力するとともに外部から与えられた物理量に応じたセンサ信号を出力する物理量センサと、
前記モニタ信号に応じて前記ドライブ信号を制御する駆動回路と、
請求項５または６に記載の検波回路とを備える
ことを特徴とする物理量センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力信号から所望の信号を検波する検波回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、受信システムやセンサシステムなどの種々の信号処理システムにおいて、入力信号（受信信号やセンサ信号など）から所望の信号を同期検波する検波回路が用いられている。このような検波回路として、スイッチトキャパシタを用いて全波整流処理および平滑処理を実行する同期検波回路が知られている（例えば、特許文献１など）。特許文献１に開示された検波回路では、矩形波信号の遷移に応じて２相クロックの供給形態を切り替えることにより、単一のスイッチトキャパシタを正相積分器および逆相積分器として選択的に機能させている。このように、スイッチトキャパシタの機能を切り替えることにより、入力信号に矩形波信号が乗算されたことになり、この乗算結果が検波出力信号として出力される。
【特許文献１】特開２００５−２０４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の検波回路では、スイッチトキャパシタの利得値が固定値であるので、スイッチトキャパシタの利得の時間的変化を矩形波以外の波形（例えば、三角関数波形など）に近づけることができない。矩形波信号を入力信号に乗算した場合、矩形波信号に含まれる多数の高調波成分が検波出力信号の直流成分に折り返されてしまうので、検波出力信号の直流成分に多数のノイズが重畳されることになる。そのため、従来の検波回路では、検波精度を向上させることが困難であった。
【０００４】
そこで、この発明は、スイッチトキャパシタの利得の時間的変化を所望の波形に近づけることが可能な検波回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の１つの局面に従うと、検波回路は、入力信号から所望の信号を検波する回路であって、差動増幅器と少なくとも一方の容量値が可変であるサンプリング容量およびフィードバック容量とを有し、上記サンプリング容量と上記フィードバック容量との容量比に応じた正の利得で上記入力信号を増幅する第１の駆動モードと、上記容量比に応じた負の利得で上記入力信号を増幅する第２の駆動モードとを切替可能なスイッチトキャパシタと、所定のタイミングで上記容量比を変化させるとともに上記スイッチトキャパシタの駆動モードを切り替える制御回路とを備える。上記検波回路では、サンプリング容量とフィードバック容量との容量比を変化させるとともにスイッチトキャパシタの駆動モードを切り替えることにより、スイッチトキャパシタの利得値および利得の正負を任意に変化させることができる。これにより、スイッチトキャパシタの利得の時間的変化を所望の波形に近づけることができる。例えば、スイッチトキャパシタの利得の時間的変化を上記所望の信号を検波するための検波信号の波形（例えば、入力信号に同期した三角関数波信号の波形）に近づけることが可能である。このように制御することにより、検波出力信号（スイッチトキャパシタの出力）に重畳されるノイズを低減でき、検波精度を向上させることができる。
【０００６】
なお、上記サンプリング容量および上記フィードバック容量の少なくとも一方は、上記サンプリング容量または上記フィードバック容量として使用される有効状態と上記サンプリング容量または上記フィードバック容量として使用されない無効状態とを切替可能であり、それぞれ異なる容量値を有するｎ個（ｎは２以上の整数）の容量と、上記ｎ個の容量のうち上記有効状態である容量の容量値の合計が上記制御回路による制御に応じた値になるように、上記ｎ個の容量のうち１または複数の容量を上記有効状態に設定する容量設定部とを含んでいても良い。このように構成することにより、ｎ個の容量を個別に有効状態にする場合よりも、面積増大を抑制できる。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、スイッチトキャパシタの利得の時間的変化を所望の波形に近づけることができるので、検波精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
【０００９】
（実施形態１）
図１は、この発明の実施形態１による検波回路の構成例を示す。この検波回路１１は、入力信号Ｓｉｎから所望の信号（入力信号Ｓｉｎに重畳された信号）を検波するものであり、スイッチトキャパシタ１０１と、制御回路１０２と、ローパスフィルタ１０３とを備える。
【００１０】
スイッチトキャパシタ１０１は、差動増幅器ＡＭＰと、サンプリング容量Ｃｓと、フィードバック容量Ｃｆと、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，…，ＳＷ４とを含む。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，…，ＳＷ４は、それぞれ、制御クロックＣＫ１，ＣＫ２，…，ＣＫ４に応答してオン／オフする。ここでは、サンプリング容量Ｃｓは、可変容量であり、制御信号ＣＴＲＬによって容量値を設定可能である。また、スイッチトキャパシタ１０１は、クロール型駆動モードとバタフライ型駆動モードとを有し、フィードバック容量Ｃｆに対するサンプリング容量Ｃｓの容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）に応じた利得で入力信号Ｓｉｎを増幅して検波出力信号Ｓ１０１として出力する。スイッチトキャパシタ１０１の駆動モードがクロール型駆動モードである場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオンである状態とスイッチＳＷ２，ＳＷ４がオンである状態とが交互に切り替わる。この場合、スイッチトキャパシタ１０１の利得は、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）に応じた正の利得になる。一方、スイッチトキャパシタ１０１の駆動モードがバタフライ型駆動モードである場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ４がオンである状態とスイッチＳＷ２，ＳＷ３がオンである状態とが交互に切り替わる。この場合、スイッチトキャパシタ１０１の利得は、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）に応じた負の利得になる。なお、基準電圧Ｖｒｅｆは、接地電圧値（０ｖ）であっても良いし、その他の電圧値であっても良い。
【００１１】
制御回路１０２は、入力信号Ｓｉｎに同期した基準クロックＣＫｒの遷移タイミング（ここでは、立ち上がりエッジ）を基準として、所定のタイミングでフィードバック容量Ｃｆに対するサンプリング容量Ｃｓの容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）を変化させる。例えば、制御回路１０２は、サンプリング容量Ｃｓの容量値を制御するための制御信号ＣＴＲＬを出力し、逓倍クロックＣＫａ（基準クロックＣＫｒの周波数よりも高い周波数を有するクロック）に同期してサンプリング容量Ｃｓの容量値を変化させる。また、制御回路１０２は、基準クロックＣＫｒの遷移タイミングを基準として、スイッチトキャパシタ１０１の駆動モードを切り替える。例えば、制御回路１０２は、逓倍クロックＣＫａを制御クロックＣＫ１，ＣＫ３として供給するとともに逓倍クロックＣＫｂ（逓倍クロックＣＫａに対して相補的に変化するクロック）を制御クロックＣＫ２，ＣＫ４として供給する第１の供給状態と、逓倍クロックＣＫａを制御クロックＣＫ１，ＣＫ４として供給するとともに逓倍クロックＣＫｂを制御クロックＣＫ２，ＣＫ３として供給する第２の供給状態とを切り替える。スイッチトキャパシタ１０１の動作モードは、第１の供給状態である場合にはクロール型駆動モードに設定され、第２の供給状態である場合にはバタフライ型駆動モードに設定される。
【００１２】
ローパスフィルタ１０３は、検波出力信号Ｓ１０１に含まれるノイズを減衰させて検出信号Ｓｏｕｔとして出力する。なお、検波回路１１は、ローパスフィルタ１０３を備えていなくても良い。
【００１３】
〔動作〕
次に、図２を参照しつつ、図１に示した検波回路１１による動作について説明する。ここでは、逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの周波数は、基準クロックＣＫｒの周波数の１６倍であるものとする。また、サンプリング容量Ｃｓの容量値は、５段階（容量値ＣＳ０，ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３，ＣＳ４）に設定可能であり、容量値ＣＳ０，ＣＳ１，…，ＣＳ４は、ＣＳ０＝0.000，ＣＳ１＝0.383×Cf，ＣＳ２＝0.707×Cf，ＣＳ３＝0.924×Cf，ＣＳ４＝1.000×Cf であるものとする。すなわち、サンプリング容量Ｃｓの容量値が“ＣＳ０”である場合、ノードＮ１，Ｎ２が短絡されていることになる。
【００１４】
制御回路１０２は、基準クロックＣＫｒの遷移タイミングに応答してサンプリング容量Ｃｓの容量値を容量値ＣＳ４に設定した後、逓倍クロックＣＫａに同期してサンプリング容量Ｃｓの容量値を１段階ずつ変化させる。具体的には、制御回路１０２は、時刻Ｔ０〜Ｔ４の期間および時刻Ｔ８〜Ｔ１２の期間では、サンプリング容量Ｃｓの容量値を容量値ＣＳ４，ＣＳ３，…，ＣＳ０の順で１段階ずつ減少させる。これにより、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）は、容量比Ｒ４，Ｒ３，…，Ｒ０の順で１段階ずつ減少する。一方、制御回路１０２は、時刻Ｔ４〜Ｔ８の期間および時刻Ｔ１２〜Ｔ１６の期間では、サンプリング容量Ｃｓの容量値を容量値ＣＳ０，ＣＳ１，…，ＣＳ４の順で１段階ずつ増加させる。これにより、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）は、容量比Ｒ０，Ｒ１，…，Ｒ４の順で１段階ずつ増加する。なお、容量比Ｒ０，Ｒ１，…，Ｒ４は、Ｒ０＝0.000，Ｒ１＝0.383，Ｒ２＝0.707，Ｒ３＝0.924，Ｒ４＝1.000 である。
【００１５】
また、制御回路１０２は、基準クロックＣＫｒの遷移タイミングに応答して逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの供給状態を第１の供給状態に設定する。すなわち、逓倍クロックＣＫａは、制御クロックＣＫ１，ＣＫ３として供給され、逓倍クロックＣＫｂは、制御クロックＣＫ２，ＣＫ４として供給される。次に、基準クロックＣＫｒの遷移タイミングから基準クロックＣＫｒの周期の１／４が経過すると（時刻Ｔ４になると）、制御回路１０２は、逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの供給状態を第１の供給状態から第２の供給状態に切り替える。すなわち、逓倍クロックＣＫａは、制御クロックＣＫ１，ＣＫ４として供給され、逓倍クロックＣＫｂは、制御クロックＣＫ２，ＣＫ３として供給される。次に、基準クロックＣＫｒの遷移タイミングから基準クロックＣＫｒの周期の３／４が経過すると（時刻Ｔ１２になると）、制御回路１０２は、逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの供給状態を第２の供給状態から第１の供給状態に切り替える。このように、逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの供給状態が切り替えられることにより、スイッチトキャパシタ１０１の駆動モードは、時刻Ｔ０〜Ｔ４の期間および時刻Ｔ１２〜Ｔ１６の期間では、クロール型駆動モードに設定され、時刻Ｔ４〜Ｔ１２の期間では、バタフライ型駆動モードに設定される。
【００１６】
時刻Ｔ０〜Ｔ４の期間および時刻Ｔ１３〜Ｔ１６の期間では、スイッチトキャパシタ１０１の動作モードがクロール型駆動モードであるので、スイッチトキャパシタ１０１の利得は、容量値（Ｃｓ／Ｃｆ）に応じた正の利得値（＋Ｒ４，＋Ｒ３，…，＋Ｒ１）になる。一方、時刻Ｔ５〜Ｔ１２の期間では、スイッチトキャパシタ１０１の動作モードがバタフライ型駆動モードであるので、スイッチトキャパシタ１０１の利得は、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）に応じた負の利得値（−Ｒ１，−Ｒ２，…，−Ｒ４）になる。なお、時刻Ｔ４〜Ｔ５の期間および時刻Ｔ１２〜Ｔ１３の期間では、スイッチトキャパシタ１０１の利得は、利得値（Ｒ０）になる。
【００１７】
このように、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）を５段階で変化させるとともにスイッチトキャパシタ１０１の動作モードを切り替えることにより、スイッチトキャパシタ１０１の利得値を９段階で変化させることができる。また、図３のように、スイッチトキャパシタ１０１の利得の時間的変化を、三角関数波形（ここでは、基準クロックＣＫｒの周波数と同一の周波数を有する余弦波信号の波形）に近づけることができる。すなわち、利得値（＋Ｒ４），（＋Ｒ３），…，（−Ｒ４）は、それぞれ、時刻Ｔ０，Ｔ１，…，Ｔ８（時刻Ｔ１６，Ｔ１５，…，Ｔ８）における余弦値（余弦波信号の値）に対応する。
【００１８】
また、スイッチトキャパシタ１０１の利得を図３のように変化させることにより、入力信号Ｓｉｎに余弦波信号（スイッチトキャパシタ１０１の利得の時間的変化で表現される検波信号）が乗算されたことになる。ここで、入力信号Ｓｉｎを“２ｓｉｎ（ωｔ）”とし、余弦波信号（スイッチトキャパシタ１０１の利得の時間的変化）を“ｃｏｓ（ωｔ）”とすると、検波出力信号Ｓ１０１は、次のように表現できる。
【００１９】
Ｓ１０１＝∫２ｓｉｎ（ωｔ）ｃｏｓ（ωｔ）ｄｔ
＝ｓｉｎ２（ωｔ）
＝１／２−ｃｏｓ（２ωｔ）／２
上式のように、検波出力信号Ｓ１０１は、直流成分“１／２”と、入力信号Ｓｉｎの２倍の周波数を有する周波数成分（２倍波成分）“ｃｏｓ（２ωｔ）／２”で表現できる。このように、三角関数波信号（ここでは、余弦波信号）は、矩形波信号とは異なり高調波成分を含まないので、入力信号Ｓｉｎに矩形波信号を乗算する場合よりも、検波出力信号Ｓ１０１に重畳されるノイズを低減できる。ローパスフィルタ１０３は、検波出力信号Ｓ１０１のうち２倍波成分を減衰させて検出信号Ｓｏｕｔとして出力する。
【００２０】
以上のように、サンプリング容量Ｃｓとフィードバック容量Ｃｆとの容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）を変化させるとともにスイッチトキャパシタ１０１の駆動モードを切り替えることにより、スイッチトキャパシタ１０１の利得値および利得の正負を任意に変化させることができる。これにより、スイッチトキャパシタ１０１の利得の時間的変化を所望の検波信号の波形（例えば、入力信号に同期した三角関数波信号の波形）に近づけることが可能であるので、検波出力信号Ｓ１０１に重畳されるノイズを低減でき、検波精度を向上させることができる。なお、検波信号の波形（スイッチトキャパシタ１０１の利得の時間的変化）は、余弦波形や正弦波形のような三角関数波形であっても良いし、三角波形，鋸歯状波形や、その他の信号波形であっても良い。
【００２１】
また、スイッチトキャパシタ１０１の利得値の可変段数は、９段階に限られない。例えば、図４のように、スイッチトキャパシタ１０１の利得値の可変段数は、１７段階であっても良い。この動作例では、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）は９段階（容量比Ｒ０，Ｒ１，…，Ｒ８）に設定可能であり、容量比Ｒ０，Ｒ１，…，Ｒ８は、Ｒ０＝0.000，Ｒ１＝0.195，Ｒ２＝0.383，Ｒ３＝0.556，Ｒ４＝0.707，Ｒ５＝0.831，Ｒ６＝0.924，Ｒ７＝0.981，Ｒ８＝1.000 である。また、この場合、逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの周波数は、基準クロックＣＫｒの周波数の３２倍であり、制御回路１０２は、時刻Ｔ０，Ｔ１，…，Ｔ３２のそれぞれにおいて容量Ｃｓの容量値を変化させるとともに、基準クロックＣＫｒの遷移タイミングから基準クロックＣＫｒの周期の１／４が経過した場合（時刻Ｔ８）および基準クロックＣＫｒの周期の３／４が経過した場合（時刻Ｔ２４）に逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの供給状態を切り替える。
【００２２】
また、図５のように、スイッチトキャパシタ１０１の利得値の可変段数は、４段階であっても良い。この動作例では、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）は２段階（容量比Ｒ１，Ｒ２）に設定可能であり、容量比Ｒ１，Ｒ２は、Ｒ１＝0.383，Ｒ２＝0.924 である。なお、利得値（＋Ｒ２，＋Ｒ１，−Ｒ１，−Ｒ２）は、それぞれ、時刻Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７（時刻１５，Ｔ１３，Ｔ１１，Ｔ９）における余弦値に対応する。また、図６のように、逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの周波数は、基準クロックＣＫｒの周波数の８倍であり、サンプリング容量Ｃｓの容量値は、２段階（容量値ＣＳ１，ＣＳ２）に設定可能であり、容量値ＣＳ１，ＣＳ２は、ＣＳ１＝0.383，ＣＳ２＝0.924 である。この動作例では、制御回路１０２は、時刻Ｔ２，Ｔ６，Ｔ１０，Ｔ１４においてサンプリング容量Ｃｓの容量値を変化させ、時刻Ｔ５，Ｔ１３において逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂの供給状態を切り替える。すなわち、時刻Ｔ０〜Ｔ５の期間および時刻Ｔ１３〜Ｔ１６の期間では、逓倍クロックＣＫａは、制御クロックＣＫ２，ＣＫ４として供給され、逓倍クロックＣＫｂは、制御クロックＣＫ１，ＣＫ３として供給され、時刻Ｔ５〜Ｔ１３の期間では、逓倍クロックＣＫａは、制御クロックＣＫ２，ＣＫ３として供給され、逓倍クロックＣＫｂは、制御クロックＣＫ１，ＣＫ４として供給される。
【００２３】
なお、制御回路１０２は、基準クロックＣＫｒの遷移タイミングに応答して逓倍クロック（基準クロックＣＫｒの周波数よりも高い周波数を有するクロック）のパルス数のカウントを開始し、そのカウント値に基づいて容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）の変更およびクロック供給状態の切り替えを実行しても良い。また、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）の切替タイミングを規定する逓倍クロックの周波数は、入力信号Ｓｉｎの周波数の４倍以上であることが好ましい。
【００２４】
（サンプリング容量）
図７は、図１に示したサンプリング容量Ｃｓの構成例を示す。サンプリング容量Ｃｓは、ｎ個（ｎは２以上の整数）の容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎと、容量設定部１１１，１１２とを含む。容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎは、サンプリング容量Ｃｓとして使用される有効状態（ノードＮ１，Ｎ２の間に電気的に接続されている状態）とサンプリング容量Ｃｓとして使用されない無効状態（ノードＮ１，Ｎ２の間に電気的に接続されていない状態）とを切替可能であり、それぞれ異なる容量値を有する。容量設定部１１１，１１２は、容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎのうち有効状態である容量の容量値の合計が制御信号ＣＴＲＬに応じた値になるように、容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎのうち１または複数の容量を有効状態に設定する。
【００２５】
次に、図８を参照しつつ、図７に示したサンプリング容量Ｃｓの動作例について説明する。ここでは、サンプリング容量Ｃｓの容量値は５段階に設定可能であるものとする。また、容量の個数は“５”であり、容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃ５の容量値は、Ｃ１＝0.383×Cf，Ｃ２＝0.324×Cf，Ｃ３＝0.217×Cf，Ｃ４＝0.076×Cf，Ｃ５＝0.000 であるものとする。容量Ｃ５は、ノードＮ１，Ｎ２を短絡させるための配線である。すなわち、この動作例は、図２に示した動作例に対応する。
【００２６】
時刻Ｔ０において、容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が有効状態に設定される。これにより、サンプリング容量Ｃｓの容量値は、容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の容量値の合計になる。すなわち、容量値ＣＳ４（＝1.000×Cf）に設定される。次に、時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において、容量Ｃ４，Ｃ３，Ｃ２が１つずつ順に無効状態に設定されることにより、サンプリング容量Ｃｓの容量値は、容量値ＣＳ３（＝0.924×Cf），ＣＳ２（＝0.707×Cf），ＣＳ１（＝0.383×Cf）の順で減少する。次に、時刻Ｔ４において、容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃ４が無効状態に設定され、容量Ｃ５が有効状態に設定される。これにより、サンプリング容量Ｃｓの容量値は、容量値ＣＳ０（＝0.000）に設定される。
【００２７】
また、サンプリング容量Ｃｓの容量値が２段階に設定可能である場合、図９のように、容量の個数は“２”であり、容量Ｃ１，Ｃ２の容量値は、Ｃ１＝0.383×Cf，Ｃ２＝0.541×Cf であっても良い。すなわち、この動作例は、図６に示した動作例に対応する。この動作例では、容量Ｃ１は、常時、有効状態に設定され、容量Ｃ２は、時刻Ｔ０，Ｔ６，Ｔ１４において有効状態に設定され、時刻Ｔ２，Ｔ１０において無効状態に設定される。これにより、サンプリング容量Ｃｓの容量値は、時刻Ｔ０〜Ｔ２の期間，時刻Ｔ６〜Ｔ１０の期間，および時刻Ｔ１４〜Ｔ１６の期間では、容量値ＣＳ２（＝0.924×Cf）に設定され、それ以外の期間では、容量値ＣＳ１（＝0.383×Cf）に設定される。
【００２８】
以上のように、それぞれ異なる容量値を有する容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎを組み合わせてサンプリング容量Ｃｓの容量値を設定することにより、容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎを個別に有効状態に設定する場合よりも、容量Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎの容量値の合計を小さくすることができ、サンプリング容量Ｃｓの面積増大を抑制できる。
【００２９】
なお、サンプリング容量Ｃｓだけでなく、フィードバック容量Ｃｆも可変であっても良い。すなわち、サンプリング容量Ｃｓおよびフィードバック容量Ｃｆの少なくとも一方の容量値を可変にすることにより、スイッチトキャパシタ１０１の利得値を可変にすることができる。また、フィードバック容量Ｃｆが図７のような構成を有していても良い。
【００３０】
（実施形態２）
図１０は、この発明の実施形態２による物理量センサ装置の構成例を示す。この物理量センサ装置は、物理量センサ２０と、増幅器ＡＭＰｍ，ＡＭＰｓと、駆動回路２１と、波形整形回路２０１と、位相調整回路２０２と、クロック生成回路２０３と、図１に示した検波回路１１とを備える。
【００３１】
物理量センサ２０は、ドライブ信号Ｓｄｒｖによって自励振動し、その自励振動に応じたモニタ信号Ｓｍｎｔを出力する。また、物理量センサ２０は、外部から与えられた物理量（例えば、角速度，加速度など）に応じてセンサ信号Ｓｓｎｃを出力する。なお、ここでは、物理量センサ２０は、音叉型の角速度センサである。例えば、物理量センサ２０は、音叉本体２０ａと、ドライブ圧電素子Ｐｄｒｖと、モニタ圧電素子Ｐｍｎｔと、センサ圧電素子ＰＤａ，ＰＤｂとを有する。音叉本体２０ａは、それぞれが中央部で直角にねじられた一対の音叉片と、音叉片の各々の一端を連結する連結部と、回転軸となるように連結部に設けられた支持ピンとを有する。ドライブ圧電素子Ｐｄｒｖは、ドライブ信号Ｓｄｒｖに応じて一方の音叉片を振動させる。これにより、２つの音叉片が互いに共振する。この音叉振動によって、モニタ圧電素子Ｐｍｎｔには、電荷が発生する（すなわち、モニタ信号Ｓｍｎｔが発生する）。また、回転角速度（コリオリの力）が発生すると、センサ圧電素子ＰＤａ，ＰＤｂには、回転角速度に応じた電荷が発生する（すなわち、センサ信号Ｓｓｎｃが発生する）。このセンサ信号Ｓｓｎｃには、物理量センサ２０に与えられた物理量に対応する物理量信号が重畳されている。すなわち、センサ信号Ｓｓｎｃ（例えば、数十ｋＨｚ）は、物理量信号（例えば、数Ｈｚ）によって振幅変調されている。なお、物理量センサ２０は、音叉型に限らず、円柱型，正三角柱型、正四角柱型、リング型や、その他の形状であっても良い。
【００３２】
増幅器ＡＭＰｍは、物理量センサ２０からのモニタ信号Ｓｍｎｔを増幅する。駆動回路２１は、増幅器ＡＭＰｍを介して供給されたモニタ信号Ｓｍｎｔの振幅が一定になるように、そのモニタ信号Ｓｍｎｔの振幅に応じてドライブ信号Ｓｄｒｖを制御する。これにより、物理量センサ２０の振動速度が一定に保たれる。波形整形回路２０１は、増幅器ＡＭＰｍを介して供給されたモニタ信号Ｓｍｎｔを方形波に変換して基準クロックＣＫ２０１として出力する。位相調整回路２０２は、基準クロックＣＫｒの位相とセンサ信号Ｓｓｎｃの位相とが互いに一致するように、基準クロックＣＫ２０１の位相を調整して基準クロックＣＫｒとして出力する。クロック生成回路２０３は、基準クロックＣＫｒを逓倍して逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂを生成する。増幅器ＡＭＰｓは、物理量センサ２０からのセンサ信号Ｓｓｎｃを増幅する。検波回路１１は、基準クロックＣＫｒ，逓倍クロックＣＫａ，ＣＫｂを受け、増幅器ＡＭＰｓを介して供給されたセンサ信号Ｓｓｎｃから物理量信号を検波する。
【００３３】
図１１のように、コリオリの力の発生原理により、モニタ信号Ｓｍｎｔの位相は、センサ信号Ｓｓｎｃの位相よりも９０°遅れている。位相調整回路２０２は、基準クロックＣＫ２０１を２７０°遅延させて基準クロックＣＫｒとして出力する。これにより、基準クロックＣＫｒの位相は、センサ信号Ｓｓｎｃの位相に一致する。次に、検波回路１１において、制御回路１０２は、スイッチトキャパシタ１０１の利得の時間的変化が物理量信号を検波するための検波信号の波形（ここでは、センサ信号Ｓｓｎｃに同期した余弦波信号の波形）に近づくように、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）を変化させるとともにスイッチトキャパシタ１０１の駆動モードを切り替える。その結果、センサ信号Ｓｓｎｃに余弦波信号が乗算されたことになり、この乗算結果が検波出力信号Ｓ１０１として出力される。
【００３４】
以上のように、スイッチトキャパシタ１０１の利得の時間的変化を余弦波形に近づけることにより、検波出力信号Ｓ１０１に重畳されるノイズを低減できるので、センサ信号Ｓｓｎｃに重畳された物理量信号を正確に検波できる。
【００３５】
なお、位相調整回路２０２を設けずに基準クロックＣＫ２０１を制御回路１０２に供給し、基準クロックＣＫ２０１とセンサ信号Ｓｓｎｃとの位相差を考慮して制御回路１０２による容量比の変更タイミングおよび駆動モードの切替タイミングを設定しても良い。このように設定した場合も、スイッチトキャパシタ１０１の利得の時間的変化によって表現される検波信号をセンサ信号Ｓｓｎｃに同期させることが可能である。また、容量比（Ｃｓ／Ｃｆ）の切替タイミングを規定する逓倍クロックの周波数は、ドライブ信号Ｓｄｒｖ（または、モニタ信号Ｓｍｎｔ）の周波数の４倍以上であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、上述の検波回路は、検波出力信号に重畳されるノイズを低減できるので、受信システムやセンサシステムなどの信号処理システムに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態１による検波回路の構成例を示す図。
【図２】図１に示した検波回路の動作例について説明するための図。
【図３】図２に示した動作例におけるスイッチトキャパシタの利得の時間的変化について説明するための図。
【図４】図１に示した検波回路の別の動作例におけるスイッチトキャパシタの利得の時間的変化について説明するための図。
【図５】図１に示した検波回路のさらに別の動作例におけるスイッチトキャパシタの利得の時間的変化について説明するための図。
【図６】図５に示したスイッチトキャパシタの利得の時間的変化を実現するための検波回路の動作例について説明するための図。
【図７】図１に示したサンプリング容量の構成例を示す図。
【図８】図７に示したサンプリング容量の動作例について説明するための図。
【図９】図７に示したサンプリング容量の別の動作例について説明するための図。
【図１０】実施形態２による物理量センサ装置の構成例を示す図。
【図１１】図１０に示した物理量センサ装置の検波動作について説明するための図。
【符号の説明】
【００３８】
１１    検波回路
１０１    スイッチトキャパシタ
１０２    制御回路
１０３    ローパスフィルタ
ＳＷ１，ＳＷ２，…，ＳＷ４    スイッチ
ＡＭＰ    差動増幅器
Ｃｓ    サンプリング容量
Ｃｆ    フィードバック容量
Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎ    容量
１１１，１１２    容量設定部
２０    物理量センサ
ＡＭＰｍ，ＡＭＰｓ    増幅器
２１    駆動回路
２０１    波形整形回路
２０２    位相調整回路
２０３    クロック生成回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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