(57)【要約】【課題】物理量センサの検出精度を安定させる。【解決手段】アナログ・デジタル変換回路１０１は、物理量センサからのモニタ信号Ｓｍｎｔをデジタルモニタ信号Ｄｍｎｔに変換する。振幅検出回路１０２は、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの振幅値の平均値Ｄ１０７を検出する。デジタル・アナログ変換回路１０３は、振幅検出回路１０２によって得られた平均値Ｄ１０７をアナログ平均値Ｖ１０３に変換する。可変利得増幅回路１０４は、デジタル・アナログ変換回路１０３によって得られたアナログ平均値Ｖ１０３に応じて増幅利得が可変であり、その増幅利得に従ってモニタ信号Ｓｍｎｔを増幅または減衰させてドライブ信号Ｓｄｒｖとして出力する。【選択図】図２
2010156657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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てセンサ信号を出力する物理量センサを駆動させる駆動回路であって、
前記モニタ信号をデジタルモニタ信号に変換するアナログ・デジタル変換回路と、
前記アナログ・デジタル変換回路によって得られたデジタルモニタ信号の振幅値の平均値を検出する振幅検出回路と、
前記振幅検出回路によって得られた平均値をアナログ平均値に変換するデジタル・アナログ変換回路と、
前記デジタル・アナログ変換回路によって得られたアナログ平均値に応じて増幅利得が可変であり、前記増幅利得に従って上記モニタ信号を増幅または減衰させて上記ドライブ信号として出力する可変利得増幅回路とを備える
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
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てセンサ信号を出力する物理量センサを駆動させる駆動回路であって、
前記モニタ信号をデジタルモニタ信号に変換するアナログ・デジタル変換回路と、
前記アナログ・デジタル変換回路によって得られたデジタルモニタ信号の振幅値の平均値を検出する振幅検出回路と、
前記振幅検出回路によって得られた平均値に応じて、前記アナログ・デジタル変換回路によって得られたデジタルモニタ信号を増幅または減衰させる利得調整回路と、
前記利得調整回路からのデジタルモニタ信号を前記ドライブ信号に変換するデジタル・アナログ変換回路とを備える
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記アナログ・デジタル変換回路は、前記モニタ信号を前記デジタルモニタ信号に変換する第１のアナログ・デジタル変換処理と、温度に対応する温度電圧をデジタル温度値に変換する第２のアナログ・デジタル変換処理とを選択的に実行し、
前記振幅検出回路は、前記アナログ・デジタル変換回路によって得られたデジタル温度値に応じて前記平均値を補正する
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記温度電圧の変化量が所定量よりも大きい場合には、前記アナログ・デジタル変換回路に前記第２のアナログ・デジタル変換処理を実行させ、前記温度電圧の変化量が前記所定量よりも小さい場合には、前記アナログ・デジタル変換回路に前記第１のアナログ・デジタル変換処理を実行させる制御回路をさらに備える
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記アナログ・デジタル変換回路は、
前記モニタ信号を前記デジタルモニタ信号に変換する第１のアナログ・デジタル変換部と、
温度に対応する温度電圧をデジタル温度値に変換する第２のアナログ・デジタル変換部とを含み、
前記振幅検出回路は、前記第２のアナログ・デジタル変換部によって得られたデジタル温度値に応じて前記平均値を補正する
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項６】
請求項５において、
前記温度電圧の変化量が所定量よりも大きい場合には、前記振幅検出回路に前記デジタル温度値を供給し、前記温度電圧の変化量が前記所定量よりも小さい場合には、前記振幅検出回路への前記デジタル温度値の供給を中断する制御回路をさらに備える
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、
前記振幅検出回路は、
前記デジタルモニタ信号の複数のデジタル値を保持するとともに前記複数のデジタル値の最大値と最小値との差を前記デジタルモニタ信号の振幅値として算出する処理を繰り返し実行する振幅演算回路と、
前記振幅検出回路によって得られた複数の振幅値を平均化する平均化回路とを含む
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項において、
前記振幅検出回路は、
前記デジタルモニタ信号の微分値を検出し前記微分値の符号変化に基づいて前記デジタルモニタ信号のデジタル値を保持するとともに保持されたデジタル値に基づいて前記デジタルモニタ信号の振幅値を算出する処理を繰り返し実行する振幅演算回路と、
前記振幅検出回路によって得られた複数の振幅値を平均化する平均化回路とを含む
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項において、
前記振幅検出回路は、
前記デジタルモニタ信号を９０°移相してデジタル移相信号を取得するとともに前記デジタルモニタ信号と前記デジタル移相信号との二乗和の平方根を前記デジタルモニタ信号の振幅値として算出する処理を繰り返し実行する振幅演算回路と、
前記振幅検出回路によって得られた複数の振幅値を平均化する平均化回路とを含む
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項１０】
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てセンサ信号を出力する物理量センサと、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の駆動回路と、
前記センサ信号に基づいて前記物理量を検出する物理量検出回路とを備える
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、外部から与えられた物理量に応じてセンサ信号を出力する物理量センサを駆動させる駆動回路およびそれを備える物理量センサ装置に関し、さらに詳しくは、物理量センサの自励振動を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、物理量（例えば、角速度や加速度など）を検出可能な物理量センサは、デジタルカメラの手ぶれ検出、移動体（例えば、航空機，自動車，船舶，ロボットなど）の姿勢制御、ミサイルや宇宙船の誘導など多種多様な技術分野において利用されている。
【０００３】
物理量センサの一例として、自励振動して外部から加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が知られている。この物理量センサは、駆動回路からのドライブ信号によって自励振動するとともにその自励振動に応じたモニタ信号を駆動回路に出力する。また、物理量センサの振動速度に応じて物理量センサの検出精度が変化するので、物理量センサの検出精度を安定させるためには、物理量センサの振動速度を一定に保つことが重要である。そのため、駆動回路は、モニタ信号を全波整流する全波整流回路と、全波整流回路の出力に応じて増幅利得が変化するゲインコントロール回路とを備える（例えば、特許文献１など）。ゲインコントロール回路は、全波整流回路の出力に応じた増幅利得でモニタ信号を増幅または減衰させてドライブ信号として出力する。この駆動回路によってドライブ信号の振幅を制御することにより、物理量センサの振動速度を安定させている。
【特許文献１】特開平１１−４４５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の駆動回路では、全波整流回路の出力にはリップルが含まれているので、ゲインコントロール回路の増幅利得が変動してしまう。そのため、物理量センサの振動速度を一定に保つことができないので、物理量センサの検出精度を安定させることが困難であった。
【０００５】
そこで、この発明は、物理量センサの振動速度の変動を抑制できる駆動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】
【０００６】
この発明の１つの局面に従うと、駆動回路は、ドライブ信号によって自励振動し上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てセンサ信号を出力する物理量センサを駆動させる駆動回路であって、上記モニタ信号をデジタルモニタ信号に変換するアナログ・デジタル変換回路と、上記アナログ・デジタル変換回路によって得られたデジタルモニタ信号の振幅値の平均値を検出する振幅検出回路と、上記振幅検出回路によって得られた平均値をアナログ平均値に変換するデジタル・アナログ変換回路と、上記デジタル・アナログ変換回路によって得られたアナログ平均値に応じて増幅利得が可変であり、上記増幅利得に従って上記モニタ信号を増幅または減衰させて上記ドライブ信号として出力する可変利得増幅回路とを備える。
【０００７】
上記駆動回路では、振幅検出回路をデジタル化することにより、リップル変動に起因するドライブ信号の振幅変動を防止できる。また、デジタルモニタ信号の振幅値の平均値に基づいて可変利得増幅回路の増幅利得を制御することにより、モニタ信号の周波数ジッタに起因するドライブ信号の振幅変動を抑制できる。これにより、物理量センサの振動速度の変動も抑制できるので、物理量センサの検出精度を安定させることができる。
【０００８】
または、上記駆動回路は、上記デジタル・アナログ変換回路および上記可変利得増幅回路に代えて、上記振幅検出回路によって得られた平均値に応じて、上記アナログ・デジタル変換回路によって得られたデジタルモニタ信号を増幅または減衰させる利得調整回路と、上記利得調整回路からのデジタルモニタ信号を前記ドライブ信号に変換するデジタル・アナログ変換回路とを備えていても良い。このように、増幅回路をデジタル化することにより、電源電圧の変動や温度変化に起因するドライブ信号の振幅変動を抑制できるので、物理量センサの振動速度をさらに安定させることができる。
【０００９】
上記アナログ・デジタル変換回路は、上記モニタ信号を上記デジタルモニタ信号に変換する第１のアナログ・デジタル変換処理と、温度に対応する温度電圧をデジタル温度値に変換する第２のアナログ・デジタル変換処理とを選択的に実行し、上記振幅検出回路は、上記アナログ・デジタル変換回路によって得られたデジタル温度値に応じて上記平均値を補正しても良い。このように構成することにより、温度変化に起因するドライブ信号の振幅変動を抑制できる。また、共通のアナログ・デジタル変換回路によってモニタ信号および温度電圧をデジタル化することにより、モニタ信号および温度電圧を２個のアナログ・デジタル変換回路によって別々に処理する場合よりも、面積規模を削減できる。
【００１０】
上記駆動回路は、上記温度電圧の変化量が所定量よりも大きい場合には、上記アナログ・デジタル変換回路に上記第２のアナログ・デジタル変換処理を実行させ、上記温度電圧の変化量が上記所定量よりも小さい場合には、上記アナログ・デジタル変換回路に上記第１のアナログ・デジタル変換処理を実行させる制御回路をさらに備えていても良い。このように、温度電圧の変化量に応じてアナログ・デジタル変換回路の動作を制御することにより、温度の微少変化により可変利得増幅回路の増幅利得が頻繁に変動することを抑制でき、ドライブ信号の振幅をさらに安定させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、物理量センサの振動速度の変動を抑制できるので、物理量センサの検出精度を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、この発明の実施形態１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１０と、物理量検出回路１１と、駆動回路１２とを備える。
【００１４】
〔物理量センサ〕
物理量センサ１０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１０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１０は、音叉型の角速度センサである。例えば、物理量センサ１０は、音叉本体１０ａ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１０ａ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、駆動回路１１からのドライブ信号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、回転角速度が発生すると、センサ圧電素子ＰＤａ，ＰＤｂには、回転角速度（コリオリ力）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）。
【００１５】
〔物理量検出回路〕
物理量検出回路１１は、センサ信号Ｓｓｎｃに基づいて物理量センサ１０に与えられた物理量を検出する。
【００１６】
〔駆動回路〕
図２は、図１に示した駆動回路１２の構成例を示す。駆動回路１２は、モニタ信号Ｓｍｎｔの振幅値に応じてドライブ信号Ｓｄｒｖを制御する。例えば、駆動回路１２は、モニタ信号Ｓｍｎｔを電圧に変換する増幅器１００と、アナログ・デジタル変換回路１０１と、振幅検出回路１０２と、デジタル・アナログ変換回路１０３と、可変利得増幅回路１０４と、移相回路１０５とを含む。
【００１７】
アナログ・デジタル変換回路１０１は、増幅器１００からのモニタ信号Ｓｍｎｔをデジタルモニタ信号Ｄｍｎｔに変換する。振幅検出回路１０２は、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの振幅値の平均値Ｄ１０７を検出する。例えば、振幅検出回路１０２は、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの振幅値Ｄ１０６を検出するための処理を繰り返し実行する振幅演算回路１０６と、振幅演算回路１０６によって得られた複数の振幅値Ｄ１０６，Ｄ１０６，…を平均化して平均値Ｄ１０７を検出する平均化回路１０７とを含む。
【００１８】
デジタル・アナログ変換回路１０３は、平均値Ｄ１０７をアナログ平均値Ｖ１０３に変換する。可変利得増幅回路１０４は、アナログ平均値Ｖ１０３に応じて増幅利得が可変であり、増幅器１００からのモニタ信号Ｓｍｎｔを増幅利得に従って増幅または減衰させてドライブ信号Ｓｄｒｖとして出力する。例えば、アナログ平均値Ｖ１０３が大きい程、可変利得増幅回路１０４の増幅利得は小さくなる。移相回路１０５は、モニタ信号Ｓｍｎｔとドライブ信号Ｓｄｒｖとが互いに同期するように、可変利得増幅回路１０４からのドライブ信号Ｓｄｒｖの位相を調整する。このように、モニタ信号Ｓｍｎｔの振幅が一定になるようにモニタ信号Ｓｍｎｔの振幅値に基づいてドライブ信号Ｓｄｒｖを制御することにより、物理量センサ１０の振動速度が一定に保たれる。
【００１９】
物理量センサ１０の自励振動によりモニタ信号Ｓｍｎｔに周波数ジッタが発生している場合、アナログ・デジタル変換回路１０１においてモニタ信号Ｓｍｎｔのサンプリングポイントが変動して、モニタ信号Ｓｍｎｔの振幅が一定であっても振幅演算回路１０６によって得られる振幅値Ｄ１０６が変動してしまう。ここでは、平均化回路１０７によって複数の振幅値Ｄ１０６，Ｄ１０６，…を平均化しているので、振幅値Ｄ１０６に基づいて可変利得増幅回路１０４の増幅利得を変化させる場合よりも、可変利得増幅回路１０４の増幅利得の変動量および変動回数を低減することができる。
【００２０】
以上のように、振幅検出回路１０２をデジタル化することにより、リップル変動に起因するドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅変動を防止できる。また、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの振幅値の平均値Ｄ１０７に基づいて可変利得増幅回路１０４の増幅利得を制御することにより、モニタ信号Ｓｍｎｔの周波数ジッタに起因するドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅変動を抑制できる。これにより、物理量センサ１０の振動速度の変動も抑制できるので、物理量センサ１０の検出精度を安定させることができる。
【００２１】
なお、移相回路１０５を可変利得増幅回路１０４の前段に配置しても良い。すなわち、モニタ信号Ｓｍｎｔの位相を調整した後に、モニタ信号Ｓｍｎｔを増幅または減衰させても良い。
【００２２】
（振幅演算回路および平均化回路の構成）
図３は、図２に示した振幅演算回路１０６および平均化回路１０７の構成例を示す。振幅演算回路１０６は、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの複数のデジタル値を保持するとともにその複数のデジタル値の最大値と最小値との差を振幅値Ｄ１０６として算出する処理を繰り返し実行する。平均化回路１０７は、振幅演算回路１０６によって得られた複数の振幅値Ｄ１０６，Ｄ１０６，…を平均化する。
【００２３】
振幅演算回路１０６は、セレクタ１１１と、ｎ個（ｎは、４以上の整数）の保持回路１１２，１１２，…と、最大値最小値検出回路１１３と、振幅算出回路１１４とを含む。セレクタ１１１は、アナログ・デジタル変換回路１０１の動作クロックに同期して動作し、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの１周期分に相当するｎ個のデジタル値をｎ個の保持回路１１２，１１２，…に１つずつ保持させる。最大値最小値検出回路１１３は、ｎ個の保持回路１１２，１１２，…に保持されたｎ個のデジタル値の中から最大値および最小値を検出し、振幅算出回路１１４は、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの最大値と最小値との差分を算出して振幅値Ｄ１０６として出力する。このようにして、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの１周期分の振幅値が得られる。
【００２４】
平均化回路１０７は、セレクタ１１５と、ｍ個（ｍは、２以上の整数）の保持回路１１６，１１６，…と、平均値算出回路１１６とを含む。セレクタ１１５は、モニタ信号Ｓｍｎｔと同一の周波数を有するクロックに同期して動作し、振幅演算回路１０６によって得られた振幅値Ｄ１０６，Ｄ１０６，…をｍ個の保持回路１１６，１１６，…に１つずつ順番に保持させる。平均値算出回路１１７は、ｍ個の保持回路１１６，１１６，…に保持されたｍ個の振幅値Ｄ１０６，Ｄ１０６，…の総和をｍで除算して平均値Ｄ１０７を算出する。このようにして、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔのｍ周期分における振幅値の平均値が得られる。
【００２５】
（実施形態２）
この発明の実施形態２による物理量センサ装置は、図１に示した駆動回路１２に代えて図４に示した駆動回路２２を備える。その他の構成は、図１と同様である。図４に示した駆動回路２２は、図２に示した振幅検出回路１０２に代えて振幅検出回路２０２を備え、温度計２００，アナログ・デジタル変換回路２０１，メモリ２０３をさらに備える。
【００２６】
温度計２００は、物理量センサ１０の温度（詳しくは、駆動回路２２の温度）を検知し、検知した温度に対応する温度電圧Ｖｔｅｍｐを出力する。図５Ａのように、例えば、温度計２００は、電源電圧ＶＤＤが供給される電源ノードに接続されるカレントミラー回路ＣＭと、カレントミラー回路ＣＭの入力端と接地ノードとの間に接続されるとともにバイアス電圧Ｖ１がゲートに供給されるトランジスタＴｒ１と、カレントミラー回路ＣＭの出力端と接地ノードとの間に接続されるとともにバイアス電圧Ｖ１よりも低いバイアス電圧Ｖ２がゲートに供給されるトランジスタＴｒ２とを含む。また、図５Ｂのように、トランジスタＴｒ２を抵抗素子Ｒ２に置換しても良いし、図５Ｃのように、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２をそれぞれサーミスタＲ１，抵抗素子Ｒ２に置換しても良い。なお、サーミスタＲ１は、抵抗素子Ｒ２よりも温度変化に対する抵抗変化が大きい抵抗素子である。
【００２７】
図４に戻って、アナログ・デジタル変換回路２０１は、温度に対応する温度電圧Ｖｔｅｍｐをデジタル温度値Ｄｔｅｍｐに変換する。振幅検出回路２０２は、デジタル温度値Ｄｔｅｍｐに応じてデジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの振幅の平均値を補正する。メモリ２０３は、デジタル温度値Ｄｔｅｍｐと補正量Ｃ２１１との対応関係を示すテーブル情報を格納する。このテーブル情報は、物理量センサ１０の温度（詳しくは、駆動回路２２の温度）と駆動回路２２の出力特性（モニタ信号Ｓｍｎｔの振幅変動に対する可変利得増幅回路１０４の増幅利得の変動量）との関係に基づいて設定される。振幅検出回路２０２は、図２に示した振幅演算回路１０６および平均化回路１０７と、メモリ２０３に格納されたテーブル情報に基づいてデジタル温度値Ｄｔｅｍｐに対応する補正量Ｃ２１１を設定する補正量設定回路２１１と、補正量Ｃ２１１に基づいて平均値Ｄ１０７を補正して平均値Ｄ２１２として出力する補正回路２１２とを含む。例えば、補正回路２１２は、平均値Ｄ１０７に補正量Ｃ２１１を乗算して平均値Ｄ２１２を算出する乗算器によって構成される。デジタル・アナログ変換回路１０３は、平均値Ｄ２１２をアナログ平均値Ｖ１０３に変換する。
【００２８】
駆動回路２２の出力特性は温度変化に応じて変化するので、ドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅も温度変化に応じて変動する。ここでは、温度変化に起因する駆動回路２２の出力特性の変化を考慮して平均値Ｄ１０７を補正することにより、温度変化に起因するドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅変動を抑制できる。これにより、物理量センサ１０の振動速度をさらに安定させることができる。
【００２９】
（実施形態２の変形例）
なお、駆動回路２２は、図４に示した構成に加えて、図６に示した制御回路２２０を備えていても良い。制御回路２２０は、温度電圧Ｖｔｅｍｐの変化量（ここでは、デジタル温度値Ｄｔｅｍｐの変化量）が所定量よりも大きい場合には、アナログ・デジタル変換回路２０１によって得られたデジタル温度値Ｄｔｅｍｐを補正量設定回路２１１に供給する。一方、温度電圧Ｖｔｅｍｐの変化量が所定量よりも小さい場合には、制御回路２２０は、補正量設定回路２１１へのデジタル温度値Ｄｔｅｍｐの供給を中断する。例えば、制御回路２２０は、保持回路２２１と、比較回路２２２とを含む。保持回路２２１は、比較回路２２２による比較結果に応答してデジタル温度値Ｄｔｅｍｐを保持してデジタル温度値Ｄ２２１として出力する。比較回路２２２は、アナログ・デジタル変換回路２０１によって得られたデジタル温度値Ｄｔｅｍｐ（今回のデジタル温度値）と保持回路２２１に保持されたデジタル温度値Ｄ２２１との差分と予め定められた所定量とを比較し、デジタル温度値Ｄｔｅｍｐ，Ｄ２２１の差分が所定量よりも大きいことを検出すると保持回路２２１にデジタル温度値Ｄｔｅｍｐを保持させる。
【００３０】
ドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅を安定させるためには、可変利得増幅回路１０４の増幅利得の変動を低減することが好ましい。また、温度変化量が小さい程、駆動回路２２の出力特性の変化量も少なくなる。そのため、温度変化量が許容量よりも小さい場合（その温度変化に起因するドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅変動が許容範囲内である場合）は、その温度変化に応じて補正量Ｃ２１１を変化させずに、補正量Ｃ２１１を一定に保つことが好ましい。そこで、上述のように温度電圧Ｖｔｅｍｐの変化量に基づいてデジタル温度値Ｄ２２１の更新を制御することにより、温度の微少変化（所定量よりも小さい温度変化）により可変利得増幅回路１０４の増幅利得が頻繁に変動することを抑制できるので、ドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅をさらに安定させることができる。
【００３１】
（実施形態３）
この発明の実施形態３による物理量センサ装置は、図１に示した駆動回路１２に代えて図７に示した駆動回路３２を備える。その他の構成は、図１と同様である。図７に示した駆動回路３２は、図４に示したアナログ・デジタル変換回路１０１，２０１に代えてアナログ・デジタル変換回路３０１を備える。
【００３２】
アナログ・デジタル変換回路３０１は、モニタ信号Ｓｍｎｔおよび温度電圧Ｖｔｅｍｐのそれぞれに対するアナログ・デジタル変換処理を選択的に実行する。例えば、アナログ・デジタル変換回路３０１は、セレクタ３１１と、アナログ・デジタル変換器３１２と、セレクタ３１３とを含む。セレクタ３１１は、モニタ信号Ｓｍｎｔおよび温度電圧Ｖｔｅｍｐのいずれか一方を選択して出力する。アナログ・デジタル変換器３１２は、セレクタ３１１の出力をデジタル化する。セレクタ３１３は、セレクタ３１１によってモニタ信号Ｓｍｎｔが選択されている場合にはアナログ・デジタル変換器３１２の出力をデジタルモニタ信号Ｄｍｎｔとして振幅検出回路２０２の振幅演算回路１０６に供給し、セレクタ３１１によって温度電圧Ｖｔｅｍｐが選択されている場合にはアナログ・デジタル変換器３１２の出力をデジタル温度値Ｄｔｅｍｐとして振幅検出回路２０２の補正量設定回路２１１に供給する。
【００３３】
以上のように、共通のアナログ・デジタル変換器３１２によってモニタ信号Ｓｍｎｔおよび温度電圧Ｖｔｅｍｐをデジタル化することにより、モニタ信号Ｓｍｎｔおよび温度電圧Ｖｔｅｍｐを２個のアナログ・デジタル変換回路１０１，２０１によって別々に処理する場合よりも、面積規模を削減できる。
【００３４】
なお、温度変化は頻繁に発生しないので、アナログ・デジタル変換回路３０１においてモニタ信号Ｓｍｎｔの選択継続期間（モニタ信号Ｓｍｎｔのデジタル化を継続して実行する期間）は、温度電圧Ｖｔｅｍｐの選択継続期間よりも長いことが好ましい。また、モニタ信号Ｓｍｎｔの選択継続期間をモニタ信号Ｓｍｎｔの１周期よりも長くすることにより、デジタルモニタ信号の振幅値Ｄ１０６を正確に検出できる。また、アナログ・デジタル変換回路３０１は、ドライブ信号Ｓｄｒｖを周波数基準とするクロック（例えば、ドライブ信号Ｓｄｒｖを逓倍および／または分周して得られるクロック）に同期して動作しても良いし、ドライブ信号Ｓｄｒｖを周波数基準としないクロック（例えば、外部からのクロック）に同期して動作しても良い。
【００３５】
（実施形態３の変形例）
なお、駆動回路３２は、図７に示した構成に加えて、図８に示した制御回路３２０を備えていても良い。制御回路３２０は、温度電圧Ｖｔｅｍｐの変化量が予め定められた所定量よりも大きい場合にはアナログ・デジタル変換回路３０１に温度電圧Ｖｔｅｍｐに対するアナログ・デジタル変換処理を実行させ、温度電圧Ｖｔｅｍｐの変化量が所定量よりも小さい場合にはアナログ・デジタル変換回路３０１にモニタ信号Ｓｍｎｔに対するアナログ・デジタル変換処理を実行させる。
【００３６】
制御回路３２０は、保持回路３２１と、デジタル・アナログ変換器３２２と、比較電圧生成回路３２３と、ウィンドウコンパレータ３２４とを含む。保持回路３２１は、制御信号Ｓ３２４に応答してデジタル温度値Ｄｔｅｍｐを保持してデジタル温度値Ｄ３２１として出力する。デジタル・アナログ変換器３２２は、保持回路３２１に保持されたデジタル温度値Ｄ３２１を温度電圧Ｖ３２２に変換する。比較電圧生成回路３２３は、デジタル・アナログ変換器３２２によって得られた温度電圧Ｖ３２２に応じて比較電圧ＶＨ，ＶＬを設定する。比較電圧ＶＨは、温度電圧Ｖ３２２と予め定められた所定電圧との和（温度電圧Ｖ３２２＋所定電圧）に相当し、比較電圧ＶＨは、温度電圧Ｖ３２２と所定電圧との差（温度電圧Ｖ３２２−所定電圧）に相当する。ウィンドウコンパレータ３２４は、温度計２００からの温度電圧Ｖｔｅｍｐ（今回の温度電圧）が比較電圧ＶＬから比較電圧ＶＨまでの電圧範囲を逸脱していることを検出すると、制御信号Ｓ３２４を出力する。
【００３７】
以上のように、温度電圧Ｖｔｅｍｐの変化量に応じてアナログ・デジタル変換回路３０１の動作を制御することにより、温度の微少変化により可変利得増幅回路１０４の増幅利得が頻繁に変動することを抑制でき、ドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅をさらに安定させることができる。
【００３８】
なお、図６に示した制御回路２２０は、比較回路２２２に代えて、図８に示したデジタル・アナログ変換器３２２，比較電圧生成回路３２３，およびウィンドウコンパレータ３２４を含んでいても良い。この場合、デジタル・アナログ変換器３２２は、保持回路２２１に保持されたデジタル温度値Ｄ２２１を温度電圧Ｖ３２２に変換し、保持回路２２１は、制御信号Ｓ３２４が出力されるとアナログ・デジタル変換回路２０１からのデジタル温度値Ｄｔｅｍｐを保持する。
【００３９】
（その他の実施形態）
以上の各実施形態において、振幅検出回路１０２，２０２は、振幅演算回路１０６に代えて、図９に示した振幅演算回路１０６ａを含んでいても良い。振幅演算回路１０６ａは、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの微分値の符号変化に基づいてデジタルモニタ信号Ｄｍｎｔのデジタル値（最大値，最小値）を保持するとともにそれらのデジタル値に基づいて振幅値Ｄ１０６を算出する処理を繰り返し実行する。
【００４０】
振幅演算回路１０６ａは、微分回路４１１と、符号反転検出回路４１２と、保持回路４１３と、振幅算出回路４１４とを含む。微分回路４１１は、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの微分値を検出する。符号反転検出回路４１２は、微分回路４１１によって検出された微分値の符号が反転したことを検出する。保持回路４１３は、符号反転検出回路４１２によって符号反転が検出されると、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔのデジタル値を保持する。すなわち、微分値の符号が正から負に反転すると、保持回路４１３はデジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの最大値を保持し、微分値の符号が負から正に反転すると、保持回路４１３はデジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの最小値を保持する。振幅算出回路４１４は、保持回路４１３に保持されたデジタル値（デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの最大値および最小値）の差分をデジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの振幅値Ｄ１０６として算出する。このように構成することにより、図３に示した振幅演算回路１０６よりも回路構成を簡素化できる。
【００４１】
さらに、振幅検出回路１０２，２０２は、振幅演算回路１０６に代えて、図１０に示した振幅演算回路１０６ｂを含んでいても良い。振幅演算回路１０６ｂは、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔとデジタル移相信号Ｄｓｆｔ（デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔを９０°移相して得られるデジタル信号）との二乗和の平方根を振幅値Ｄ１０６として算出する処理を繰り返す。
【００４２】
振幅演算回路１０６ｂは、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔを二乗する乗算器５１１と、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔを９０°移相してデジタル移相信号Ｄｓｆｔとして出力する移相器５１２と、デジタル移相信号Ｄｓｆｔを二乗する乗算器５１３と、乗算器５１１，５１３の出力を加算する加算器５１４と、加算器５１４の出力を平方して振幅値Ｄ１０６として出力する平方器５１５とを含む。このように構成することにより、図３に示した振幅演算回路１０６よりも振幅値Ｄ１０６の算出期間（算出に要する期間）を短縮できる。すなわち、振幅演算回路１０６ｂの算出期間は、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔの１周期よりも短くても良い。
【００４３】
また、以上の各実施形態において、駆動回路１２，２２，３２は、デジタル・アナログ変換回路１０３，可変利得増幅回路１０４，および移相回路１０５に代えて、図１１に示した利得調整回路６０１，位相調整回路６０２，およびデジタル・アナログ変換回路６０３を備えていても良い。利得調整回路６０１は、振幅検出回路１０２（または２０２）によって得られた平均値Ｄ１０７（またはＤ２１２）に応じて、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔを増幅または減衰させてデジタルモニタ信号Ｄａｍｐとして出力する。例えば、利得調整回路６０１は、平均値Ｄ１０７に応じて利得値Ｄ６０４を設定する利得設定回路６０４と、デジタルモニタ信号Ｄｍｎｔと利得値Ｄ６０４とを乗算してデジタルモニタ信号Ｄａｍｐを出力する乗算器６０５とを含む。平均値Ｄ１０７が大きい程、利得値Ｄ６０４は小さくなる。位相調整回路６０２は、モニタ信号Ｓｍｎｔとドライブ信号Ｓｄｒｖとが互いに同期するように、デジタルモニタ信号Ｄａｍｐの位相を調整する。例えば、位相調整回路６０２は、デジタルモニタ信号Ｄａｍｐを順次シフトさせるシフトレジスタによって構成される。デジタル・アナログ変換回路６０３は、位相調整回路６０２からのデジタルモニタ信号Ｄａｍｐをドライブ信号Ｓｄｒｖに変換する。
【００４４】
このように、増幅回路をデジタル化することにより、電源電圧の変動や温度変化に起因するドライブ信号Ｓｄｒｖの振幅変動を抑制できるので、物理量センサ１０の振動速度をさらに安定させることができる。なお、位相調整回路６０２を利得調整回路６０１（乗算器６０４）の前段に配置しても良い。また、位相調整回路６０２の代わりに、図２に示した位相調整回路１０５をデジタル・アナログ変換回路６０３の後段に配置しても良い。
【００４５】
なお、物理量センサ１０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。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、上述の駆動回路は、物理量センサの検出精度を安定させることができるので、移動体，携帯電話，デジタルカメラ，ゲーム機などに用いられる物理量センサに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態１による物理量センサ装置の構成例を示す図。
【図２】図１に示した駆動回路の構成例を示す図。
【図３】図２に示した振幅検出回路の構成例を示す図。
【図４】実施形態２における駆動回路の構成例を示す図。
【図５】図４に示した温度計の構成例を示す図。
【図６】図４に示した駆動回路の変形例について説明するための図。
【図７】実施形態３における駆動回路の構成例を示す図。
【図８】図７に示した駆動回路の変形例について説明するための図。
【図９】振幅演算回路の変形例１について説明するための図。
【図１０】振幅演算回路の変形例２について説明するための図。
【図１１】物理量検出回路の変形例について説明するための図。
【符号の説明】
【００４８】
１０    物理量センサ
１１    物理量検出回路
１２    駆動回路
１００    増幅器
１０１    アナログ・デジタル変換回路
１０２    振幅検出回路
１０３    デジタル・アナログ変換回路
１０４    可変利得増幅回路
１０５    移相回路
１０６    振幅演算回路
１０７    平均化回路
１１１    セレクタ
１１２    保持回路
１１３    最大値最小値検出回路
１１４    振幅算出回路
１１５    セレクタ
１１６    保持回路
１１７    平均値算出回路
２２    駆動回路
２００    温度計
２０１    アナログ・デジタル変換回路
２０２    振幅検出回路
２０３    メモリ
２１１    補正量設定回路
２１２    補正回路
２２０    制御回路
２２１    保持回路
２２２    比較回路
３２    駆動回路
３０１    アナログ・デジタル変換回路
３１１，３１２    セレクタ
３１２    アナログ・デジタル変換器
３２０    制御回路
３２１    保持回路
３２２    デジタル・アナログ変換器
３２３    比較電圧生成回路
３２４    ウィンドウコンパレータ
１０６ａ    振幅検出回路
４１１    微分回路
４１２    符号反転検出回路
４１３    保持回路
４１４    振幅算出回路
１０６ｂ    振幅検出回路
５１１，５１３    乗算器
５１２    移相器
５１４    加算器
５１５    平方器
６０１    利得調整回路
６０２    位相調整回路
６０３    デジタル・アナログ変換回路
６０４    利得設定回路
６０５    乗算器
【図１】
2010156657.tif 000003
【図２】
2010156657.tif 000004
【図３】
2010156657.tif 000005
【図４】
2010156657.tif 000006
【図５】
2010156657.tif 000007
【図６】
2010156657.tif 000008
【図７】
2010156657.tif 000009
【図８】
2010156657.tif 000010
【図９】
2010156657.tif 000011
【図１０】
2010156657.tif 000012
【図１１】
2010156657.tif 000013