(57)【要約】【課題】複数のセンサー素子からの信号を処理することが可能であるとともに出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な物理量検出回路を提供すること。【解決手段】複数のセンサー素子のそれぞれの出力信号に基づく複数の第１アナログ信号がそれぞれ入力される複数のフィルターと、前記複数のフィルターのそれぞれの出力信号に基づく複数の第２アナログ信号を切り替えて選択し、出力する切り替え部と、前記切り替え部の出力信号に基づく第３アナログ信号が入力される第１演算増幅器と、前記第１演算増幅器の出力信号に基づく第４アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、前記複数のフィルターの出力から前記アナログ／デジタル変換器の入力に至る信号経路上に設けられている第１チョッピング回路と、前記第１チョッピング回路の出力から前記アナログ／デジタル変換器の入力に至る信号経路上に設けられている第２チョッピング回路と、を含む、物理量検出回路。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサー素子のそれぞれの出力信号に基づく複数の第１アナログ信号がそれぞれ入力される複数のフィルターと、
前記複数のフィルターのそれぞれの出力信号に基づく複数の第２アナログ信号を切り替えて選択し、出力する切り替え部と、
前記切り替え部の出力信号に基づく第３アナログ信号が入力される第１演算増幅器と、
前記第１演算増幅器の出力信号に基づく第４アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
前記複数のフィルターの出力から前記アナログ／デジタル変換器の入力に至る信号経路上に設けられている第１チョッピング回路と、
前記第１チョッピング回路の出力から前記アナログ／デジタル変換器の入力に至る信号経路上に設けられている第２チョッピング回路と、を含む、物理量検出回路。
【請求項２】
前記切り替え部は、
前記複数のフィルターに対応して設けられ、それぞれ対応する前記フィルターの出力信号が入力される複数の第２演算増幅器を含み、
前記複数の第２演算増幅器の各々は、
出力端子が、対応する前記フィルターの出力信号が選択される前に、前記切り替え部の出力ノードと接続された後に切断される、請求項１に記載の物理量検出回路。
【請求項３】
前記第１チョッピング回路は、
前記切り替え部の出力信号が入力され、前記第３アナログ信号を出力し、
前記第２チョッピング回路は、
前記第１演算増幅器の出力信号が入力され、前記第４アナログ信号を出力する、請求項２に記載の物理量検出回路。
【請求項４】
複数の前記第１チョッピング回路と、
第３チョッピング回路と、
第４チョッピング回路と、を含み、
前記複数の前記第１チョッピング回路の各々は、
前記複数のフィルターの出力信号の各々が入力され、前記複数の第２アナログ信号の各々を出力し、
前記第２チョッピング回路は、
前記切り替え部の出力信号が入力され、
前記第３チョッピング回路は、
前記第２チョッピング回路の出力信号が入力され、前記第３アナログ信号を出力し、
前記第４チョッピング回路は、
前記第１演算増幅器の出力信号が入力され、前記第４アナログ信号を出力する、請求項２に記載の物理量検出回路。
【請求項５】
複数の前記第１チョッピング回路を含み、
前記複数の前記第１チョッピング回路の各々は、
前記複数のフィルターの出力信号の各々が入力され、前記複数の第２アナログ信号の各々を出力し、
前記第２チョッピング回路は、
前記第１演算増幅器の出力信号が入力され、前記第４アナログ信号を出力する、請求項２に記載の物理量検出回路。
【請求項６】
複数の前記第１チョッピング回路と、
前記複数の前記第１チョッピング回路に対応して設けられ、それぞれ対応する前記第１チョッピング回路の出力信号が入力される複数の第２演算増幅器と、を含み、
前記複数の前記第１チョッピング回路の各々は、
前記複数のフィルターの出力信号の各々が入力され、
前記複数の第２演算増幅器の各々は、
前記複数の第２アナログ信号の各々を出力し、
前記第２チョッピング回路は、
前記第１演算増幅器の出力信号が入力され、前記第４アナログ信号を出力する、請求項１に記載の物理量検出回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の物理量検出回路と、前記複数のセンサー素子と、を備えている、物理量センサー。
【請求項８】
請求項７に記載の物理量センサーを備えている、電子機器。
【請求項９】
請求項７に記載の物理量センサーを備えている、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出回路、物理量センサー、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、様々なシステムや電子機器において、加速度を検出する加速度センサーや角速度を検出するジャイロセンサー等、種々の物理量を検出可能な各種の物理量センサーが広く利用されている。近年、複数のセンサー素子からの信号を処理してデジタル出力する物理量センサーのニーズが高まっている。このような物理量センサーでは、複数のセンサー素子からの出力信号を順次切り替えながら選択し、選択した信号に対して順次Ａ／Ｄ変換が行われる。例えば、特許文献１には、複数の物理量トランスデューサーからの複数の信号が入力される複数のパッシブローパスフィルターと、複数のパッシブローパスフィルターの出力信号を時分割に選択して出力するマルチプレクサーと、マルチプレクサーが時分割に出力する複数の信号を時分割にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、複数のパッシブローパスフィルターの出力信号をそれぞれバッファリングしてマルチプレクサーの出力ノードに出力する複数のバッファー回路と、を備える回路装置が開示されている。この回路装置によれば、マルチプレクサーの前段にある複数のパッシブローパスフィルターの駆動能力が低い場合でも、マルチプレクサーによる信号の選択の前に、選択対象の信号がバッファー回路によりバッファリングされてマルチプレクサーの出力ノードに出力される（プリチャージされる）ので、正確なＡ／Ｄ変換値を得ることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７１４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の回路装置では、複数のパッシブローパスフィルターの出力からＡ／Ｄ変換回路の入力に至る信号経路上に設けられているトランジスター等の素子の動作により、ＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズの影響が考慮されておらず、出力信号のＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio）を向上させるためには、さらなる対策が必要である。
【０００５】
本発明のいくつかの態様によれば、複数のセンサー素子からの信号を処理することが可能であるとともに出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な物理量検出回路及び物理量センサーを提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該物理量センサーを用いた電子機器及び移動体を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係る物理量検出回路は、複数のセンサー素子のそれぞれの出力信号に基づく複数の第１アナログ信号がそれぞれ入力される複数のフィルターと、前記複数のフィルターのそれぞれの出力信号に基づく複数の第２アナログ信号を切り替えて選択し、出力する切り替え部と、前記切り替え部の出力信号に基づく第３アナログ信号が入力される第１演算増幅器と、前記第１演算増幅器の出力信号に基づく第４アナログ信号をデジタル信号に
変換するアナログ／デジタル変換器と、前記複数のフィルターの出力から前記アナログ／デジタル変換器の入力に至る信号経路上に設けられている第１チョッピング回路と、前記第１チョッピング回路の出力から前記アナログ／デジタル変換器の入力に至る信号経路上に設けられている第２チョッピング回路と、を含む。
【０００８】
複数のフィルターの出力信号に基づく複数の第２アナログ信号は、複数のフィルターの出力信号に対して何らかの処理がされた複数のアナログ信号であってもよいし、複数のフィルターの出力信号そのものであってもよい。同様に、切り替え部の出力信号に基づく第３アナログ信号は、切り替え部の出力信号に対して何らかの処理がされたアナログ信号であってもよいし、切り替え部の出力信号そのものであってもよい。同様に、第１演算増幅器の出力信号に基づく第４アナログ信号は、第１演算増幅器の出力信号に対して何らかの処理がされたアナログ信号であってもよいし、第１演算増幅器の出力信号そのものであってもよい。
【０００９】
本適用例に係る物理量検出回路によれば、複数のセンサー素子の出力信号の各々は、フィルター、切り替え部及び第１演算増幅器で処理されてアナログ／デジタル変換器に入力されてデジタル信号に変換されるので、複数のセンサー素子からの信号をデジタル処理することができる。
【００１０】
また、本適用例に係る物理量検出回路によれば、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とによって、複数のフィルターの出力から前記アナログ／デジタル変換器の入力に至る信号経路上において第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とに挟まれた回路の動作によりＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズが低減されるので、出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例に係る物理量検出回路において、前記切り替え部は、前記複数のフィルターに対応して設けられ、それぞれ対応する前記フィルターの出力信号が入力される複数の第２演算増幅器を含み、前記複数の第２演算増幅器の各々は、出力端子が、対応する前記フィルターの出力信号が選択される前に、前記切り替え部の出力ノードと接続された後に切断されてもよい。
【００１２】
本適用例に係る物理量検出回路によれば、第２演算増幅器がプリチャージアンプとして機能するので、切り替え部の出力ノードのチャージ時間が短縮される。従って、Ａ／Ｄ変換器において、十分なＡ／Ｄ変換精度を確保しながらサンプリングレートを高めることができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例に係る物理量検出回路において、前記第１チョッピング回路は、前記切り替え部の出力信号が入力され、前記第３アナログ信号を出力し、前記第２チョッピング回路は、前記第１演算増幅器の出力信号が入力され、前記第４アナログ信号を出力してもよい。
【００１４】
本適用例に係る物理量検出回路によれば、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とによって、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とに挟まれた第１演算器の動作によりＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズが低減されるので、出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１５】
［適用例４］
上記適用例に係る物理量検出回路は、複数の前記第１チョッピング回路と、第３チョッ
ピング回路と、第４チョッピング回路と、を含み、前記複数の前記第１チョッピング回路の各々は、前記複数のフィルターの出力信号の各々が入力され、前記複数の第２アナログ信号の各々を出力し、前記第２チョッピング回路は、前記切り替え部の出力信号が入力され、前記第３チョッピング回路は、前記第２チョッピング回路の出力信号が入力され、前記第３アナログ信号を出力し、前記第４チョッピング回路は、前記第１演算増幅器の出力信号が入力され、前記第４アナログ信号を出力してもよい。
【００１６】
本適用例に係る物理量検出回路によれば、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とによって、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とに挟まれた切り替え部の動作によりＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズが低減されるとともに、第３チョッピング回路と第４チョッピング回路に挟まれた第１演算器の動作によりＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズも低減されるので、出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１７】
［適用例５］
上記適用例に係る物理量検出回路は、複数の前記第１チョッピング回路を含み、前記複数の前記第１チョッピング回路の各々は、前記複数のフィルターの出力信号の各々が入力され、前記複数の第２アナログ信号の各々を出力し、前記第２チョッピング回路は、前記第１演算増幅器の出力信号が入力され、前記第４アナログ信号を出力してもよい。
【００１８】
本適用例に係る物理量検出回路によれば、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とによって、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とに挟まれた切り替え部及び第１演算部の各動作によりＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズがまとめて低減されるので、出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１９】
また、本適用例に係る物理量検出回路によれば、適用例４に係る物理量検出回路と比較して、第３チョッピング回路及び第４チョッピング回路が不要な分だけ回路面積が小さくなり、低コスト化にも有利である。
【００２０】
［適用例６］
上記適用例に係る物理量検出回路は、複数の前記第１チョッピング回路と、前記複数の前記第１チョッピング回路に対応して設けられ、それぞれ対応する前記第１チョッピング回路の出力信号が入力される複数の第２演算増幅器と、を含み、前記複数の前記第１チョッピング回路の各々は、前記複数のフィルターの出力信号の各々が入力され、前記複数の第２演算増幅器の各々は、前記複数の第２アナログ信号の各々を出力し、前記第２チョッピング回路は、前記第１演算増幅器の出力信号が入力され、前記第４アナログ信号を出力してもよい。
【００２１】
本適用例に係る物理量検出回路によれば、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とによって、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とに挟まれた第２演算増幅器、切り替え部及び第１演算部の各動作によりＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズがまとめて低減されるので、出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００２２】
また、本適用例に係る物理量検出回路によれば、第２演算増幅器がバッファーアンプとして機能し、切り替え部の出力ノードが急速にチャージされるためチャージ時間が短縮される。従って、Ａ／Ｄ変換器において、十分なＡ／Ｄ変換精度を確保しながらサンプリングレートを高めることができる。
【００２３】
［適用例７］
本適用例に係る物理量センサーは、上記のいずれかの物理量検出回路と、前記複数のセンサー素子と、を備えている。
【００２４】
本適用例に係る物理量センサーによれば、複数のセンサー素子の出力信号の各々は、物理量検出回路において、フィルター、切り替え部及び第１演算増幅器で処理されてアナログ／デジタル変換器に入力されてデジタル信号に変換されるので、複数のセンサー素子からの信号をデジタル処理することができる。
【００２５】
また、本適用例に係る物理量センサーによれば、物理量検出回路において、第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とによって、複数のフィルターの出力から前記アナログ／デジタル変換器の入力に至る信号経路上において第１チョッピング回路と第２チョッピング回路とに挟まれた回路の動作によりＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズが低減されるので、出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００２６】
［適用例８］
本適用例に係る電子機器は、上記の物理量センサーを備えている。
【００２７】
［適用例９］
本適用例に係る移動体は、上記の物理量センサーを備えている。
【００２８】
これらの適用例によれば、複数のセンサー素子からの信号を処理することが可能であるとともに出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能な物理量センサーを備えているので、例えば、信頼性の高い電子機器及び移動体を実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の物理量センサーの機能ブロック図。
【図２】アナログフロントエンドの構成例を示す図。
【図３】切り替え部の動作のタイミングチャートの一例を示す図。
【図４】切り替え部の出力信号の周波数スペクトラムの一例を示す図。
【図５】チョッピング回路４５，４６の出力信号の周波数スペクトラムの一例を示す図。
【図６】演算増幅器４１，４２の出力信号の周波数スペクトラムの一例を示す図。
【図７】チョッピング回路４７，４８の出力信号（Ａ／Ｄ変換器の入力信号）の周波数スペクトラムの一例を示す図。
【図８】第２実施形態の物理量センサーの機能ブロック図。
【図９】第３実施形態の物理量センサーの機能ブロック図。
【図１０】第４実施形態の物理量センサーの機能ブロック図。
【図１１】本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図。
【図１２】電子機器の一例であるデジタルカメラを模式的に示す斜視図。
【図１３】本実施形態の移動体の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
１．物理量センサー
１−１．第１実施形態
図１は、第１実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。第１実施形態の物理量センサー１は、物理量に関わるアナログ信号を出力する複数（ｎ個）のセンサー素子２と物理量検出回路３とを含んで構成されている。
【００３２】
センサー素子２−１〜２−ｎは、それぞれ、物理量（例えば、角速度、加速度、温度、あるいはその他の物理量）を検出し、電気信号（検出信号）に変換して出力する素子である。例えば、センサー素子は、圧電型の振動片や静電容量検出方式の振動片を含む振動型のセンサー素子であってもよいし、静電容量検出方式の素子、ピエゾ抵抗方式の素子、熱検知方式の素子等であってもよい。
【００３３】
また、センサー素子２−１〜２−ｎの少なくとも一部は、同種の物理量を検出してもよいし、異種の物理量を検出してもよい。例えば、センサー素子２−１〜２−ｎが同種の物理量（例えば、角速度あるいは加速度）を検出する場合、物理量センサー１はｎ軸の物理量を検出するセンサーとして機能する。また、例えば、センサー素子２−１〜２−ｎの一部が同種の物理量（例えば、角速度）を検出し、かつ、センサー素子２−１〜２−ｎの他の一部が他の同種の物理量（例えば、加速度）を検出する場合、物理量センサー１はコンボセンサーとして機能する。
【００３４】
本実施形態では、センサー素子２−１〜２−ｎは、それぞれ、正極と負極の２つの検出電極（不図示）を有しており、これら２つの検出電極から差動の検出信号を出力するものとする。ただし、センサー素子２−１〜２−ｎは、シングルエンドの検出信号を出力してもよい。
【００３５】
物理量検出回路３は、ｎ個のアナログフロントエンド１０−１〜１０−ｎ、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎ、切り替え部３０、演算増幅器４１，４２、フィードバック回路４３，４４、チョッピング回路４５〜４８、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）５０、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６０、記憶部７０、インターフェース回路８０、基準電圧回路９０及び制御部１００を含んで構成されており、例えば、１チップの集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）であってもよい。なお、物理量検出回路３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。
【００３６】
基準電圧回路９０は、電源電圧（例えば３．３Ｖ）及びグランド電圧（０Ｖ）から基準電圧や基準電流を生成し、アナログフロントエンド１０−１〜１０−ｎに供給する。
【００３７】
アナログフロントエンド１０−１〜１０−ｎは、それぞれ、センサー素子２−１〜２−ｎに対応して設けられている。アナログフロントエンド１０−ｉ（ｉは１〜ｎのそれぞれ）は、センサー素子２−ｉが出力する検出信号（差動信号）が入力され、センサー素子２−ｉが検出した物理量に応じた電圧のアナログ信号である物理量信号（差動信号）を出力する。
【００３８】
図２に、アナログフロントエンド１０−ｉの構成例を示す。なお、図２において、センサー素子２−ｉは、駆動部５と検出部６とを有し、駆動部５が駆動されている状態で検出部６から検出信号が出力されるセンサーであるものとする。
【００３９】
図２に示されるアナログフロントエンド１０−１は、駆動回路１１と検出回路１２とを含む。駆動回路１１は、センサー素子２−ｉの駆動部５を駆動するための駆動信号を出力し、駆動部５に出力する。駆動回路１１は、駆動部５が安定して駆動するために、駆動部５から出力されるフィードバック信号に基づいて、駆動信号の振幅が一定に保たれるように制御する。また、駆動回路１１は、駆動信号と同じ周波数の検波信号を生成し、検出回路１２が有する同期検波回路１２３に出力する。
【００４０】
検出回路１２は、ＱＶアンプ１２１、可変ゲインアンプ（ＰＧＡ：Programmable Gain Amplifier）１２２及び同期検波回路１２３を含む。なお、検出回路１２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。
【００４１】
ＱＶアンプ１２１は、センサー素子２の検出部６から出力される検出信号（差動の交流電荷）が入力され、当該検出信号（交流電荷）に応じた電圧の差動信号を発生させる。
【００４２】
可変ゲインアンプ１２２は、ＱＶアンプ１２１から出力される差動信号を増幅し、所望の電圧レベルの差動信号を出力する。
【００４３】
同期検波回路１２３は、駆動回路１１が出力する検波信号を用いて、可変ゲインアンプ１２２から出力される差動信号（被検波信号）に含まれる物理量成分を同期検波する。同期検波回路１２３は、例えば、検波信号がハイレベルの時は可変ゲインアンプ１２２から出力される差動信号をそのまま出力し、検波信号がローレベルの時は可変ゲインアンプ１２２から出力される差動信号を基準電圧に対して反転した信号を出力する回路として構成することができる。この同期検波回路１２３の出力信号（差動信号）が前述の物理量信号に相当する。
【００４４】
図１に戻り、フィルター２０−１〜２０−ｎは、それぞれ、アナログフロントエンド１０−１〜１０−ｎに対応して設けられている。従って、フィルター２０−１〜２０−ｎは、それぞれ、センサー素子２−１〜２−ｎに対応して設けられているとも言える。
【００４５】
フィルター２０−ｉ（ｉは１〜ｎのそれぞれ）は、センサー素子２−ｉの出力信号に基づくアナログ信号である、アナログフロントエンド１０−ｉから出力される物理量信号（「第１アナログ信号」の一例）が入力され、帯域制限あるいは平滑化により高周波ノイズを減衰させた物理量信号（差動信号）を出力する。このフィルター２０−ｉは、Ａ／Ｄ変換器５０に対するプリフィルター（アンチエイリアスフィルター）として機能する。
【００４６】
本実施形態では、フィルター２０−ｉは、受動素子である、抵抗２１−ｉ、抵抗２２−ｉ及びコンデンサー２３−ｉを含むパッシブローパスフィルターとして構成されている。具体的には、抵抗２１−ｉの一端とコンデンサー２３−ｉの一端とか接続され、抵抗２２−ｉの一端とコンデンサー２３−ｉの他端とか接続され、抵抗２１−ｉの他端及び抵抗２２−ｉの他端には、アナログフロントエンド１０−ｉから出力される物理量信号（差動信号）が供給される。そして、コンデンサー２３−ｉの両端から、高周波ノイズが減衰された物理量信号（差動信号）が出力される。フィルター２０−１〜２０−ｎとして、トランジスター等の能動素子を用いて構成されるアクティブフィルターよりも出力ノイズが小さいパッシブローパスフィルターを用いることにより、物理量センサー１の出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。なお、物理量センサー１の用途に応じて、フィルター２０−１〜２０−ｎの少なくとも一部がバンドパスフィルターであってもよい。
【００４７】
切り替え部３０は、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力信号（差動信号である物理量信号）（「第２アナログ信号」の一例）を切り替えて選択し、出力する。本実施形態では、切り替え部３０は、ｎ個の演算増幅器３１−１〜３１−ｎ、ｎ個の演算増幅器３２−１〜３２−ｎ、ｎ個のスイッチ３３−１〜３３−ｎ、ｎ個のスイッチ３４−１〜３４−ｎ、ｎ個のスイッチ３５−１〜３５−ｎ及びｎ個のスイッチ３６−１〜３６−ｎを含む。
【００４８】
演算増幅器３１−１〜３１−ｎは、それぞれ、フィルター２０−１〜２０−ｎに対応して設けられている。演算増幅器３２−１〜３２−ｎは、それぞれ、フィルター２０−１〜２０−ｎに対応して設けられている。スイッチ３３−１〜３３−ｎは、それぞれ、フィルター２０−１〜２０−ｎに対応して設けられている。スイッチ３４−１〜３４−ｎは、それぞれ、フィルター２０−１〜２０−ｎに対応して設けられている。スイッチ３５−１〜３５−ｎは、それぞれ、フィルター２０−１〜２０−ｎに対応して設けられている。スイ
ッチ３６−１〜３６−ｎは、それぞれ、フィルター２０−１〜２０−ｎに対応して設けられている。
【００４９】
具体的には、演算増幅器３１−ｉ（ｉは１〜ｎのそれぞれ）は、非反転入力端子がコンデンサー２３−ｉの一端及びスイッチ３３−ｉの一端と接続され、反転入力端子及び出力端子がスイッチ３５−ｉの一端と接続されている。従って、演算増幅器３１−ｉ（「第２演算増幅器」の一例）は、フィルター２０−ｉの出力信号（正側の物理量信号）が入力され、当該物理量信号と同じ電圧の信号を出力するボルテージフォロワーとして機能する。同様に、演算増幅器３２−ｉ（ｉは１〜ｎのそれぞれ）は、非反転入力端子がコンデンサー２３−ｉの他端及びスイッチ３４−ｉの一端と接続され、反転入力端子及び出力端子がスイッチ３６−ｉの一端と接続されている。従って、演算増幅器３２−ｉ（「第２演算増幅器」の一例）は、フィルター２０−ｉの出力信号（負側の物理量信号）が入力され、当該物理量信号と同じ電圧の信号を出力するボルテージフォロワーとして機能する。
【００５０】
また、スイッチ３３−ｉの他端とスイッチ３５−ｉの他端とが接続され、スイッチ３４−ｉの他端とスイッチ３６−ｉの他端とが接続されている。そして、スイッチ３３−１〜３３−ｎの各他端及びスイッチ３５−１〜３５−ｎの各他端が互いに接続されて正側の出力ノードＮ１となり、スイッチ３４−１〜３４−ｎの各他端及びスイッチ３６−１〜３６−ｎの各他端が互いに接続されて負側の出力ノードＮ２となっている。
【００５１】
スイッチ３３−１〜３３−ｎ、スイッチ３４−１〜３４−ｎ、スイッチ３５−１〜３５−ｎ及びスイッチ３６−１〜３６−ｎは、制御部１００から出力される制御信号によりオン／オフが制御される。スイッチ３３−１〜３３−ｎは、いずれか１つのみがオンとなり、あるいは、すべてがオフとなる。同様に、スイッチ３４−１〜３４−ｎは、いずれか１つのみがオンとなり、あるいは、すべてがオフとなる。同様に、スイッチ３５−１〜３５−ｎは、いずれか１つのみがオンとなり、あるいは、すべてがオフとなる。同様に、スイッチ３６−１〜３６−ｎは、いずれか１つのみがオンとなり、あるいは、すべてがオフとなる。
【００５２】
また、スイッチ３３−ｉとスイッチ３４−ｉは、ともにオン又はオフとなり、スイッチ３５−ｉとスイッチ３６−ｉは、ともにオン又はオフとなる。そして、スイッチ３３−ｉとスイッチ３４−ｉがともにオンしている間、フィルター２０−ｉの出力信号（差動信号である物理量信号）が選択されて、出力ノードＮ１，Ｎ２から出力される。
【００５３】
スイッチ３５−ｉ，３６−ｉ（ｉは１〜ｎのそれぞれ）は、スイッチ３３−ｉ，３４−ｉがともにオンとなる前の所定期間のみともにオンする。従って、演算増幅器３１−ｉの出力端子は、当該所定期間のみスイッチ３５−ｉを介して出力ノードＮ１と接続され、スイッチ３３−ｉがオンとなる前に出力ノードＮ１から切り離される。同様に、演算増幅器３２−ｉの出力端子は、当該所定期間のみスイッチ３６−ｉを介して出力ノードＮ２と接続され、スイッチ３４−ｉがオンとなる前に出力ノードＮ２から切り離される。すなわち、演算増幅器３１−１〜３１−ｎ，３２−１〜３２−ｎの各々は、出力端子が、対応するフィルター２０−１〜２０−ｎの出力信号が選択される前に、切り替え部３０の出力ノードＮ１，Ｎ２と接続された後に切断される。これにより、演算増幅器３１−ｉ，３２−ｉは、フィルター２０−ｉの出力信号（差動信号である物理量信号）に応じて、それぞれ出力ノードＮ１，Ｎ２をプリチャージするプリチャージアンプとして機能する。
【００５４】
本実施形態では、Ｓ／Ｎの観点からフィルター２０−１〜２０−ｎはパッシブローパスフィルターとして構成されており、フィルター２０−１〜２０−ｎの２００−は、アクティブフィルターと比較して小さい。従って、仮に、スイッチ３５−ｉ（ｉは１〜ｎのそれぞれ），３６−ｉ及び演算増幅器３１−ｉ，３２−ｉがなければ、スイッチ３３−ｉ，３
４−ｉがともにオンとなってから、出力ノードＮ１，Ｎ２の電圧がフィルター２０−ｉの出力信号（差動信号である物理量信号）の電圧と一致するようになるまでに比較的長いチャージ時間が必要となり、後段のＡ／Ｄ変換器５０のサンプリングレートを高くすることが難しくなる。これに対して、本実施形態では、駆動能力の高い演算増幅器３１−１〜３１−ｎ，３２−１〜３２−ｎがプリチャージアンプとして機能し、これにより、出力ノードＮ１，Ｎ２のチャージ時間が短縮される。従って、Ａ／Ｄ変換器５０において、十分なＡ／Ｄ変換精度を確保しながらサンプリングレートを高めることを可能としている。
【００５５】
図３に、切り替え部３０の動作のタイミングチャートの一例を示す。図３において、スイッチ３３−１〜３３−ｎ，３４−１〜３４−ｎ，３５−１〜３５−ｎ，３６−１〜３６−ｎは、すべて、制御信号がハイレベルのときにオンし、制御信号がローレベルのときにオフするものとしている。図３の例では、期間ＴＡ１において、スイッチ３５−１，３６−１がともにオンして出力ノードＮ１，Ｎ２がプリチャージされ、その直後の期間ＴＢ１において、スイッチ３３−１，３４−１がともにオンし、フィルター２０−１の出力信号が選択されて出力ノードＮ１，Ｎ２から出力される。続いて、期間ＴＡ２において、スイッチ３５−２，３６−２がともにオンして出力ノードＮ１，Ｎ２がプリチャージされ、その直後の期間ＴＢ２において、スイッチ３３−２，３４−２がともにオンし、フィルター２０−２の出力信号が選択されて出力ノードＮ１，Ｎ２から出力される。以降は、同様にして、フィルター２０−３〜２０−ｎの各出力信号が順番に選択されて出力ノードＮ１，Ｎ２から出力される。その後は、フィルター２０−１〜２０−ｎの各出力信号が順番に選択されて出力ノードＮ１，Ｎ２から出力される処理が繰り返される。
【００５６】
図１に戻り、チョッピング回路４５（「第１チョッピング回路」の一例）は、切り替え部３０の出力ノードＮ１の信号とフィードバック回路４３の出力信号（フィードバック信号）とが差動信号として入力され、当該差動信号を、制御部１００から供給されるチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号を出力する。同様に、チョッピング回路４６（「第１チョッピング回路」の一例）は、切り替え部３０の出力ノードＮ２の信号とフィードバック回路４４の出力信号（フィードバック信号）とが差動信号として入力され、これらの信号をチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号を出力する。
【００５７】
演算増幅器４１（「第１演算増幅器」の一例）は、切り替え部３０の出力信号に基づくアナログ信号である、チョッピング回路４５の出力信号（差動信号）（「第３アナログ信号」の一例）が入力され、入力された差動信号を後段のＡ／Ｄ変換器５０の入力電圧範囲に合わせて増幅した差動信号を出力する。同様に、演算増幅器４２（「第１演算増幅器」の一例）は、切り替え部３０の出力信号に基づくアナログ信号である、チョッピング回路４６の出力信号（差動信号）（「第３アナログ信号」の一例）が入力され、入力された差動信号を後段のＡ／Ｄ変換器５０の入力電圧範囲に合わせて増幅した差動信号を出力する。
【００５８】
本実施形態では、入力インピーダンスが比較的小さいＡ／Ｄ変換器５０を駆動するために、その前段に、出力インピーダンスが非常に小さい低い演算増幅器４１，４２が設けられており、演算増幅器４１，４２は、Ａ／Ｄ変換器５０に対するバッファーアンプとして機能する。
【００５９】
チョッピング回路４７（「第２チョッピング回路」の一例）は、演算増幅器４１の出力信号（差動信号）が入力され、当該差動信号をチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号をシングルエンド信号に変換して出力する。同様に、チョッピング回路４８（「第２チョッピング回路」の一例）は、演算増幅器４２の出力信号（差動信号）が入力され、当該差動信号をチョッピングクロック信号（チョッピング周
波数ｆｃ）で切り替えた差動信号をシングルエンド信号に変換して出力する。
【００６０】
フィードバック回路４３は、チョッピング回路４７の出力信号（シングルエンド信号）が入力され、フィードバック信号を出力する。同様に、フィードバック回路４４は、チョッピング回路４８の出力信号（シングルエンド信号）が入力され、フィードバック信号を出力する。フィードバック回路４３，４４としては、抵抗（帰還抵抗）やコンデンサー（帰還容量）を用いて構成される公知の種々の回路が適用可能である。
【００６１】
このように、本実施形態では、チョッピング回路４５，４６が、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられ、チョッピング回路４７，４８が、チョッピング回路４５，４６の出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられていることにより、Ａ／Ｄ変換器５０の入力信号に含まれる低周波ノイズを低減させている。
【００６２】
図４〜図７を用いて、チョッピング回路４５〜４８による低周波ノイズの低減効果について説明する。図４は、切り替え部３０の出力信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。図５は、チョッピング回路４５，４６の出力信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。図６は、演算増幅器４１，４２の出力信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。図７は、チョッピング回路４７，４８の出力信号（Ａ／Ｄ変換器５０の入力信号）の周波数スペクトラムの一例を示す図である。図４〜図７において、横軸は周波数、縦軸はパワーである。また、Ｓは信号成分を表し、Ｎはノイズ成分を表す。
【００６３】
図４及び図５に示すように、チョッピング回路４５，４６のチョッピング動作により、切り替え部３０の出力信号に含まれるＤＣ付近の信号成分Ｓ（図４参照）は、チョッピング周波数ｆｃ付近の信号成分Ｓ（図５参照）に変換される。図６に示すように、演算増幅器４１，４２の出力信号には、演算増幅器４１，４２の動作により発生する１／ｆノイズやＤＣオフセットが重畳され、ＤＣ付近のノイズ成分Ｎは大きく増加するが、チョッピング周波数ｆｃ付近のノイズ成分Ｎはほとんど増加しない。そして、図６及び図７に示すように、チョッピング回路４７，４８のチョッピング動作により、演算増幅器４１，４２の出力信号に含まれるチョッピング周波数ｆｃ付近の信号成分Ｓ（図６参照）は、ＤＣ付近の信号成分Ｓ（図７参照）に戻され、ＤＣ付近のノイズ成分Ｎ（図６参照）はチョッピング周波数ｆｃ付近のノイズ成分Ｎ（図７参照）に変換される。
【００６４】
このように、２つのチョッピング回路（チョッピング回路４５，４７あるいはチョッピング回路４６，４８）のチョッピング動作により、当該２つのチョッピング回路で挟まれた回路において発生するＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズが効果的に低減される。その結果、チョッピング回路４７，４８の出力信号に含まれる信号成分Ｓは、演算増幅器４１，４２の動作により発生する１／ｆノイズやＤＣオフセットの影響をほとんど受けず、その結果、Ａ／Ｄ変換器５０の入力信号のＳ／Ｎ比の低下が抑止される。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換器５０は、演算増幅器４１の出力信号に基づくアナログ信号である、チョッピング回路４７の出力信号（「第４アナログ信号」の一例）と、演算増幅器４２の出力信号に基づくアナログ信号である、チョッピング回路４８の出力信号（「第４アナログ信号」の一例）とが差動信号として入力され、当該差動信号をシングルエンドのデジタル信号に変換する。このＡ／Ｄ変換器５０は、フィルター２０−１〜２０−２の出力信号がそれぞれ処理されたｎ個の信号が時分割に入力され、それぞれデジタル信号に変換して出力するものであり、本実施形態では、逐次比較（ＳＡＲ： Successive Approximation Register）型のＡ／Ｄ変換器として構成されている。ＳＡＲ型（逐次比較型）のＡ／Ｄ変換器は入力負荷（入力容量）が大きいため、前段に駆動能力の高い演算増幅器４１、４２が設けられている。なお、Ａ／Ｄ変換器５０による入力信号のサンプリングタイミングは、例え
ば、スイッチ３３−１〜３３−ｎ，３４−１〜３４−ｎがオンからオフに切り替わるとき、あるいはその直前である。
【００６６】
ＤＳＰ６０は、Ａ／Ｄ変換器５０の出力信号（デジタル信号）に対して、フィルター処理（ローパスフィルター処理あるいはバンドパスフィルター処理）を行う。このフィルター処理により、チョッピング回路４５〜４８やＡ／Ｄ変換器５０の動作により発生する高周波ノイズが減衰される。さらに、ＤＳＰ６０は、オフセット補正や温度補正を行ってもよい。
【００６７】
記憶部７０は、レジスター７１及び不揮発性メモリー７２を有している。レジスター７１には、インターフェース回路８０を介した外部装置との通信において使用されるアドレスやデータの情報が設定される。また、レジスター７１には、ＤＳＰ６０から出力されるデータ（Ａ／Ｄ変換器５０の出力信号に対してフィルター処理等のデジタル処理がされた物理量データ）が記憶される。
【００６８】
不揮発性メモリー７２には、アナログフロントエンド１０−１〜１０−ｎやその他の回路に対する各種のトリミングデータ（調整データや補正データ）やインターフェース回路８０を介した外部との通信を成立させるための各種の情報が記憶されている。不揮発性メモリー７２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。
【００６９】
物理量検出回路３の電源投入時（電源電圧が０Ｖから所望の電圧まで立ち上がる時）に、不揮発性メモリー７２に記憶されている各種のトリミングデータがレジスター７１に転送されて保持される。そして、レジスター７１に保持された各種のトリミングデータがアナログフロントエンド１０−１〜１０−ｎやその他の回路に供給される。
【００７０】
インターフェース回路８０は、外部装置と通信するための回路である。インターフェース回路８０を介した通信では、例えば、外部装置がマスターとして機能し、物理量センサー１（物理量検出回路３）がスレーブとして機能する。そして、外部装置は、インターフェース回路８０を介して、レジスター７１の所定のアドレスにデータを書き込むことや、レジスター７１の所定のアドレスからデータを読み出すことができる。例えば、外部装置は、インターフェース回路８０を介して、レジスター７１の所定のアドレスから物理量データを読み出すことができる。このように、物理量センサー１（物理量検出回路３）は、外部装置からの要求に応じて、物理量データを出力可能に構成されている。なお、インターフェース回路８０は、例えば、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）インターフェース回路やＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）インターフェース回路として構成される。
【００７１】
以上に説明したように、第１実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）では、チョッピング回路４５，４６が、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられ、チョッピング回路４７，４８が、チョッピング回路４５，４６の出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられていることにより、Ａ／Ｄ変換器５０の入力信号に含まれる低周波ノイズを低減させている。特に、第１実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）によれば、Ａ／Ｄ変換器５０を駆動するために必要な演算増幅器４１，４２を挟むようにチョッピング回路４５〜４８が設けられているので、演算増幅器４１，４２の動作により、ＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分を効果的に低減され、Ｓ／Ｎ比の良い物理量データを出力することができる。
【００７２】
１−２．第２実施形態
以下、第２実施形態の物理量センサー１について、主に第１実施形態と異なる内容について説明し、第１実施形態と重複する説明を省略する。図８は、第２実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。図８において、第１実施形態（図１）と同様の構成には同じ符号を付している。第１実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）では、切り替え部３０において、短い期間ではあるが、演算増幅器３１−１〜３１−ｎ，３２−１〜３２−ｎの各出力端子が切り替え部３０の出力ノードＮ１，Ｎ２と接続されるときに、フィルター２０−１〜２０−ｎの出力信号に、演算増幅器３１−１〜３１−ｎ，３２−１〜３２−ｎが発生させるホワイトノイズや１／ｆノイズが重畳される。フィルター２０−１〜２０−ｎの出力インピーダンスが高いほど、重畳されるノイズが大きくなる。そこで、図８に示すように、第２実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）は、切り替え部３０においてＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分を減衰させるために、切り替え部３０を挟むように、複数（ｎ個）のチョッピング回路２００−１〜２００−ｎと、チョッピング回路２０１と、をさらに含む。
【００７３】
ｎ個のチョッピング回路２００−１〜２００−ｎ（「第１チョッピング回路」の一例）の各々は、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力信号（差動信号）の各々が入力され、当該差動信号を、制御部１００から供給されるチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えたｎ個の差動信号（「第２アナログ信号」の一例）の各々を出力する。そして、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎが出力するｎ個の差動信号が、切り替え部３０の入力信号となる。
【００７４】
チョッピング回路２０１（「第２チョッピング回路」の一例）は、切り替え部３０の出力信号（出力ノードＮ１，Ｎ２の差動信号）が入力され、当該差動信号を、制御部１００から供給されるチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号を出力する。
【００７５】
チョッピング回路４５（「第３チョッピング回路」の一例）は、チョッピング回路２０１の正側の出力信号とフィードバック回路４３の出力信号（フィードバック信号）とが差動信号として入力され、当該差動信号を、制御部１００から供給されるチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号（「第３アナログ信号」の一例）を出力する。同様に、チョッピング回路４６（「第３チョッピング回路」の一例）は、チョッピング回路２０１の負側の出力信号とフィードバック回路４４の出力信号（フィードバック信号）とが差動信号として入力され、これらの信号をチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号（「第３アナログ信号」の一例）を出力する。
【００７６】
チョッピング回路４７（「第４チョッピング回路」の一例）は、演算増幅器４１の出力信号（差動信号）が入力され、当該差動信号をチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号をシングルエンド信号（「第４アナログ信号」の一例）に変換して出力する。同様に、チョッピング回路４８（「第４チョッピング回路」の一例）は、演算増幅器４２の出力信号（差動信号）が入力され、当該差動信号をチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号をシングルエンド信号（「第４アナログ信号」の一例）に変換して出力する。
【００７７】
以上に説明した第２実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）では、チョッピング回路４５，４６が、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられ、チョッピング回路４７，４８が、チョッピング回路４５，４６の出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられていることにより、Ａ／Ｄ変換器５０の入力信号に含まれる低周波ノイズを低減させている。さらに
、第２実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）では、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎが、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられ、チョッピング回路２０１が、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられていることにより、Ａ／Ｄ変換器５０の入力信号に含まれる低周波ノイズをさらに低減させている。特に、第２実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）によれば、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎ，２０１のチョッピング動作により、切り替え部３０においてＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分を効果的に低減させることができるので、第１実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）よりもＳ／Ｎ比の良い物理量データを出力することができる。
【００７８】
１−３．第３実施形態
以下、第３実施形態の物理量センサー１について、主に第１実施形態と異なる内容について説明し、第１実施形態と重複する説明を省略する。図９は、第３実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。図９において、第１実施形態（図１）と同様の構成には同じ符号を付している。図９に示すように、第３実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）は、切り替え部３０及び演算増幅器４１，４２においてＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分をまとめて減衰させるために、チョッピング回路４５〜４８に代えて、切り替え部３０及び演算増幅器４１，４２を挟むように、複数（ｎ個）のチョッピング回路２００−１〜２００−ｎと、チョッピング回路２０２と、を含む。
【００７９】
ｎ個のチョッピング回路２００−１〜２００−ｎ（「第１チョッピング回路」の一例）の各々は、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力信号（差動信号）の各々が入力され、当該差動信号を、制御部１００から供給されるチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えたｎ個の差動信号（「第２アナログ信号」の一例）の各々を出力する。そして、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎが出力するｎ個の差動信号が、切り替え部３０の入力信号となる。
【００８０】
演算増幅器４１は、切り替え部３０の出力信号（出力ノードＮ１の信号）（「第３アナログ信号」の一例）とフィードバック回路４３の出力信号（フィードバック信号）とが差動信号として入力され、入力された差動信号を後段のＡ／Ｄ変換器５０の入力電圧範囲に合わせて増幅したシングルエンド信号を出力する。同様に、演算増幅器４２は、切り替え部３０の出力信号（出力ノードＮ２の信号）（「第３アナログ信号」の一例）とフィードバック回路４４の出力信号（フィードバック信号）とが差動信号として入力され、入力された差動信号を後段のＡ／Ｄ変換器５０の入力電圧範囲に合わせて増幅したシングルエンド信号を出力する。
【００８１】
チョッピング回路２０２（「第２チョッピング回路」の一例）は、演算増幅器４１の出力信号（シングルエンド信号）と演算増幅器４２の出力信号（シングルエンド信号）とが差動信号として入力され、当該差動信号を、制御部１００から供給されるチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号（「第４アナログ信号」の一例）を出力する。
【００８２】
Ａ／Ｄ変換器５０は、チョッピング回路２０２の出力信号（差動信号）が入力され、当該差動信号をシングルエンドのデジタル信号に変換する。
【００８３】
以上に説明した第３実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）では、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎが、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられ、チョッピング回路２０２が、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上
に設けられていることにより、Ａ／Ｄ変換器５０の入力信号に含まれる低周波ノイズを低減させている。特に、第３実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）によれば、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎ，２０２のチョッピング動作により、切り替え部３０においてＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分と演算増幅器４１，４２の動作によってＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分をともに効果的に低減させることができるので、第１実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）よりもＳ／Ｎ比の良い物理量データを出力することができる。さらに、第３実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）によれば、第２実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）と比較して、チョッピング回路の数が４つ減るので、回路面積が小さくなり、低コスト化にも有利である。
【００８４】
１−４．第４実施形態
以下、第４実施形態の物理量センサー１について、主に第１実施形態と異なる内容について説明し、第１実施形態と重複する説明を省略する。図１０は、第４実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。図１０において、第１実施形態（図１）と同様の構成には同じ符号を付している。図１０に示すように、第４実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）は、切り替え部３０の演算増幅器３１−１〜３１−ｎ，３２−１〜３２−ｎ及びスイッチ３５−１〜３５−ｎ，３６−１〜３６−ｎに代えて、切り替え部３０の前段に設けられたｎ個の演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎ及びｎ個の演算増幅器２１２−１〜２１２−ｎを含む。さらに、第４実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）は、演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎ，２１２−１〜２１２−ｎ、切り替え部３０及び演算増幅器４１，４２においてＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分をまとめて減衰させるために、チョッピング回路４５〜４８に代えて、演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎ，２１２−１〜２１２−ｎ、切り替え部３０及び演算増幅器４１，４２を挟むように、複数（ｎ個）のチョッピング回路２００−１〜２００−ｎと、チョッピング回路２０２と、を含む。
【００８５】
ｎ個のチョッピング回路２００−１〜２００−ｎ（「第１チョッピング回路」の一例）の各々は、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力信号（差動信号）の各々が入力され、当該差動信号を、制御部１００から供給されるチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えたｎ個の差動信号の各々を出力する。
【００８６】
演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎは、それぞれ、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎに対応して設けられている。演算増幅器２１２−１〜２１２−ｎは、それぞれ、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎに対応して設けられている。
【００８７】
具体的には、演算増幅器２１１−ｉ（ｉは１〜ｎのそれぞれ）は、非反転入力端子にはチョッピング回路２００−ｉの出力信号（正側の信号）が入力され、反転入力端子及び出力端子がスイッチ３３−ｉの一端と接続されている。従って、演算増幅器２１１−ｉ（「第２演算増幅器」の一例）は、チョッピング回路２００−ｉの出力信号（正側の信号）が入力され、当該信号と同じ電圧の信号を出力するボルテージフォロワーとして機能する。同様に、演算増幅器２１２−ｉ（ｉは１〜ｎのそれぞれ）は、非反転入力端子にはチョッピング回路２００−ｉの出力信号（負側の信号）が入力され、反転入力端子及び出力端子がスイッチ３４−ｉの一端と接続されている。従って、演算増幅器２１２−ｉ（「第２演算増幅器」の一例）は、チョッピング回路２００−ｉの出力信号（負側の信号）が入力され、当該信号と同じ電圧の信号を出力するボルテージフォロワーとして機能する。そして、演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎの出力信号と演算増幅器２１２−１〜２１２−ｎの出力信号とがｎ個の差動信号を構成し、切り替え部３０の入力信号となる。
【００８８】
切り替え部３０は、演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎの出力信号と演算増幅器２１２
−１〜２１２−ｎの出力信号とにより構成されるｎ個の差動信号（「第２アナログ信号」の一例）を切り替えて選択し、出力する。
【００８９】
演算増幅器４１は、切り替え部３０の出力信号（出力ノードＮ１の信号）（「第３アナログ信号」の一例）とフィードバック回路４３の出力信号（フィードバック信号）とが差動信号として入力され、入力された差動信号を後段のＡ／Ｄ変換器５０の入力電圧範囲に合わせて増幅したシングルエンド信号を出力する。同様に、演算増幅器４２は、切り替え部３０の出力信号（出力ノードＮ２の信号）（「第３アナログ信号」の一例）とフィードバック回路４４の出力信号（フィードバック信号）とが差動信号として入力され、入力された差動信号を後段のＡ／Ｄ変換器５０の入力電圧範囲に合わせて増幅したシングルエンド信号を出力する。
【００９０】
チョッピング回路２０２（「第２チョッピング回路」の一例）は、演算増幅器４１の出力信号（シングルエンド信号）と演算増幅器４２の出力信号（シングルエンド信号）とが差動信号として入力され、当該差動信号を、制御部１００から供給されるチョッピングクロック信号（チョッピング周波数ｆｃ）で切り替えた差動信号（「第４アナログ信号」の一例）を出力する。
【００９１】
Ａ／Ｄ変換器５０は、チョッピング回路２０２の出力信号（差動信号）が入力され、当該差動信号をシングルエンドのデジタル信号に変換する。
【００９２】
以上に説明した第４実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）によれば、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎが、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられ、チョッピング回路２０２が、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられていることにより、Ａ／Ｄ変換器５０の入力信号に含まれる低周波ノイズを低減させている。また、第４実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）によれば、スイッチ３３−１〜３３−ｎ，３４−１〜３４−ｎがそれぞれオンするとき、演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎ，２１２−１〜２１２−ｎの出力端子がそれぞれ出力ノードＮ１，Ｎ２と接続される。すなわち、出力インピーダンスが非常に小さい低く、駆動能力の高い演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎ，２１２−１〜２１２−ｎがバッファーアンプとして機能し、出力ノードＮ１，Ｎ２が急速にチャージされるため、出力ノードＮ１，Ｎ２のチャージ時間が短縮されるので、Ａ／Ｄ変換器５０において、十分なＡ／Ｄ変換精度を確保しながらサンプリングレートを高めることが可能となる。ただし、演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎ，２１２−１〜２１２−ｎは、ｎ個のフィルター２０−１〜２０−ｎの出力からＡ／Ｄ変換器５０の入力に至る信号経路上に設けられており、スイッチ３３−１〜３３−ｎ，３４−１〜３４−ｎがそれぞれオンするとき、演算増幅器２１１−ｉ，２１２−ｉが発生させる１／ｆノイズやＤＣオフセットが出力ノードＮ１，Ｎ２の信号に重畳されてしまう。これに対して、第４実施形態の物理量センサー１（物理量検出回路３）によれば、チョッピング回路２００−１〜２００−ｎ，２０２のチョッピング動作により、切り替え部３０においてＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分と演算増幅器２１１−１〜２１１−ｎ，２１２−１〜２１２−ｎ，４１，４２の動作によってＤＣ付近の信号帯域に発生するノイズ成分をともに効果的に低減させることができるので、Ｓ／Ｎ比の良い物理量データを出力することができる。
【００９３】
２．電子機器
図１１は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。図１１に示すように、本実施形態の電子機器３００は、物理量センサー３１０、制御装置（ＭＣＵ）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０を含んで構成されている。なお、本実施形
態の電子機器は、図１１の構成要素（各部）の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００９４】
物理量センサー３１０は、物理量を検出して検出結果を制御装置（ＭＣＵ）３２０に出力する。物理量センサー３１０として、例えば、上述した本実施形態の物理量センサー１を適用することができる。
【００９５】
制御装置（ＭＣＵ）３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、物理量センサー３１０に通信信号を発信し、物理量センサー３１０の出力信号を用いて各種の計算処理や制御処理を行う。その他、制御装置（ＭＣＵ）３２０は、操作部３３０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３６０を制御する処理、表示部３７０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等を行う。
【００９６】
操作部３３０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制御装置（ＭＣＵ）３２０に出力する。
【００９７】
ＲＯＭ３４０は、制御装置（ＭＣＵ）３２０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。
【００９８】
ＲＡＭ３５０は、制御装置（ＭＣＵ）３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、制御装置（ＭＣＵ）３２０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。
【００９９】
通信部３６０は、制御装置（ＭＣＵ）３２０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。
【０１００】
表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０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。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
【０１０１】
物理量センサー３１０として、例えば上述した本実施形態の物理量センサー１を適用することにより、例えば、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【０１０２】
このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、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）、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、デジタルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなど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、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、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。
【０１０３】
図１２は、本実施形態の電子機器３００の一例であるデジタルカメラ１３００を模式的
に示す斜視図である。なお、図１２には、外部機器との接続についても簡易的に示している。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【０１０４】
デジタルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子１３１２には、テレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４には、パーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。デジタルカメラ１３００は、例えば、角速度センサーである物理量センサー３１０を有し、物理量センサー３１０の出力信号を用いて、例えば手振れ補正等の処理を行う。
【０１０５】
３．移動体
図１３は、本実施形態の移動体の一例を示す図（上面図）である。図１３に示す移動体４００は、物理量センサー４１０、コントローラー４４０，４５０，４６０、バッテリー４７０、ナビゲーション装置４８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図１３の構成要素（各部）の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１０６】
物理量センサー４１０、コントローラー４４０，４５０，４６０、ナビゲーション装置４８０は、バッテリー４７０から供給される電源電圧で動作する。
【０１０７】
物理量センサー４１０は、物理量を検出して検出結果をコントローラー４４０，４５０，４６０に出力する。
【０１０８】
コントローラー４４０，４５０，４６０は、それぞれ、物理量センサー４１０の出力信号を用いて、姿勢制御システム、横転防止システム、ブレーキシステム等の各種の制御を行う制御装置である。
【０１０９】
ナビゲーション装置４８０は、内蔵のＧＰＳ受信機（不図示）の出力情報に基づき、移動体４００の位置や時刻その他の各種の情報をディスプレイに表示する。また、ナビゲーション装置４８０は、ＧＰＳの電波が届かない時でも物理量センサー４１０の出力信号に基づいて移動体４００の位置や向きを特定し、必要な情報の表示を継続する。
【０１１０】
例えば、物理量センサー４１０として、上述した各実施形態の物理量センサー１を適用することにより、例えば、信頼性の高い移動体を実現することができる。
【０１１１】
このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
【０１１２】
４．変形例
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。
【０１１３】
例えば、上述した実施形態では、センサー素子２が検出する物理量として、加速度、角速度、温度を例示したが、これ以外にも、角加速度、圧力、地磁気、傾斜などであってもよい。また、センサー素子２が振動型のセンサー素子である場合、センサー素子２の振動片の形状は、例えば、音叉型、くし歯型、ダブルＴ型、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型等であってもよい。また、振動片の材料は、例えば、水晶（ＳｉＯ2）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等の圧電単結晶やジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスなどの圧電性材料であってもよいし、シリコン半導体であってもよい。また、振動片は、例えば、シリコン半導体の表面の一部に、駆動電極に挟まれた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。また、センサー素子２は、圧電型、動電型、静電容量型、渦電流型、光学型、ひずみゲージ型等の振動式のセンサー素子であってもよいし、振動式に限らず、例えば、光学式、回転式、流体式のセンサー素子であってもよい。
【０１１４】
上述した実施形態およ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、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１１５】
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。
【符号の説明】
【０１１６】
１…物理量センサー、２−１〜２−ｎ…センサー素子、３…物理量検出回路、５…駆動部、６…検出部、１０−１〜１０−ｎ…アナログフロントエンド（ＡＦＥ）、１１…駆動回路、１２…検出回路、２０−１〜２０−ｎ…フィルター、２１−１〜２１−ｎ…抵抗、２２−１〜２２−ｎ…抵抗、２３−１〜２３−ｎ…コンデンサー、３０…切り替え部、３１−１〜３１−ｎ…演算増幅器、３２−１〜３２−ｎ…演算増幅器、３３−１〜３３−ｎ…スイッチ、３４−１〜３４−ｎ…スイッチ、３５−１〜３５−ｎ…スイッチ、３６−１〜３６−ｎ…スイッチ、４１，４２…演算増幅器、４３，４４…フィードバック回路、４５〜４８…チョッピング回路、５０…Ａ／Ｄ変換器、６０…ＤＳＰ、７０…記憶部、７１…レジスター、７２…不揮発性メモリー、８０…インターフェース回路、９０…基準電圧回路、１００…制御部、１２１…ＱＶアンプ、１２２…可変ゲインアンプ、１２３…同期検波回路、２００−１〜２００−ｎ…チョッピング回路、２０１，２０２…チョッピング回路、２１１−１〜２１１−ｎ…演算増幅器、２１２−１〜２１２−ｎ…演算増幅器、３００…電子機器、３１０…物理量センサー、３２０…制御装置（ＭＣＵ）、３３０…操作部、３４０…ＲＯＭ、３５０…ＲＡＭ、３６０…通信部、３７０…表示部、４００…移動体、４１０…物理量センサー、４４０，４５０，４６０…コントローラー、４７０…バッテリー、４８０…ナビゲーション装置、１３００…デジタルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター
【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】
2018166272.tif 000011
【図１０】
2018166272.tif 000012
【図１１】
2018166272.tif 000013
【図１２】
2018166272.tif 000014
【図１３】
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