(57)【要約】【課題】連続的にアナログ電圧信号を受信し、デジタル電圧信号に変換するアナログ−デジタルコンバーターにおいて、動作を停止させることなくアナログ−デジタルコンバーターの故障判定を可能とする故障判定回路を提供すること。【解決手段】第１物理量検出信号に基づく第１アナログ信号を、連続的にＡ／Ｄ変換する第１変換部と、前記第１物理量検出信号に基づく第２アナログ信号と、第１基準電圧と、を含む複数の信号を入力し、時分割に出力する切替部と、前記切替部の出力を、Ａ／Ｄ変換する第２変換部と、比較判定部と、を備え、前記比較判定部は、前記第１変換部が前記第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第１デジタル信号に基づく信号と、前記第２変換部が前記第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第２デジタル信号に基づく信号と、により前記第１変換部の故障の判定を行う、故障判定回路。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物理量検出信号に基づく第１アナログ信号を、連続的にＡ／Ｄ変換する第１変換部と、
前記第１物理量検出信号に基づく第２アナログ信号と、第１基準電圧と、を含む複数の信号を入力し、時分割に出力する切替部と、
前記切替部の出力を、Ａ／Ｄ変換する第２変換部と、
比較判定部と、
を備え、
前記比較判定部は、前記第１変換部が前記第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第１デジタル信号に基づく信号と、前記第２変換部が前記第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第２デジタル信号に基づく信号と、により前記第１変換部の故障の判定を行う、故障判定回路。
【請求項２】
自己判定部をさらに備え、
前記自己判定部は、前記第２変換部が前記第１基準電圧をＡ／Ｄ変換した信号に基づき、前記第２変換部の故障の判定を行う、請求項１に記載の故障判定回路。
【請求項３】
前記切替部には、第２基準電圧がさらに入力され、
前記自己判定部は、前記第２変換部が前記第２基準電圧をＡ／Ｄ変換した信号に基づき、前記第２変換部の故障判定を行う、請求項２に記載の故障判定回路。
【請求項４】
前記切替部には、第２物理量検出信号がさらに入力される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の故障判定回路。
【請求項５】
補正部をさらに含み、
前記第２物理量検出信号は、温度に基づく信号であって、
前記補正部は、前記第２物理量検出信号を前記第２変換部でＡ／Ｄ変換した第３デジタル信号に基づき、前記第１デジタル信号の補正する、請求項４に記載の故障判定回路。
【請求項６】
前記第１変換部のサンプリングレートは、前記第２変換部のサンプリングレートに比べ高い、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の故障判定回路。
【請求項７】
前記第１変換部の分解能は、前記第２変換部の分解能に比べ高い、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の故障判定回路。
【請求項８】
前記切替部には、選択信号がさらに入力され、
前記切替部は、入力される、前記第２アナログ信号と、前記第１基準電圧と、を含む複数の信号のうちのいずれかを、前記選択信号に従い選択し出力する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の故障判定回路。
【請求項９】
第３物理量検出信号に基づく第３アナログ信号を、連続的にＡ／Ｄ変換する第３変換部をさらに備え、
前記切替部には、前記第３物理量検出信号に基づく第４アナログ信号がさらに入力され、
前記比較判定部は、前記第３変換部が前記第３アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第４デジタル信号に基づく信号と、前記第２変換部が前記第４アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第５デジタル信号に基づく信号と、を比較し、前記第３変換部の故障判定を行う、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の故障判定回路。
【請求項１０】
第１物理量検出信号に基づく第１アナログ信号を連続的にＡ／Ｄ変換する第１変換部と、前記第１物理量検出信号に基づく第２アナログ信号と第１基準電圧とを含む複数の信号を入力し時分割に出力する切替部と、前記切替部の出力をＡ／Ｄ変換する第２変換部と、前記第１変換部の出力信号と前記第２変換部の出力信号とを比較する比較判定部と、を備える故障判定回路において、
前記第１変換部が、前記第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第１デジタル信号に基づく信号と、前記第２変換部が前記第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第２デジタル信号に基づく信号と、を前記比較判定部が比較し前記第１変換部の故障判定を行うステップを含む、故障判定方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の故障判定回路を備えている、物理量検出装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の物理量検出装置を備えている、電子機器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の物理量検出装置を備えている、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故障判定回路、物理量検出装置、電子機器、移動体及び故障判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナログ電圧信号を受信し、デジタル電圧信号に変換するアナログ−デジタルコンバーター（ＡＤＣ：Analog to Digital Convertor）は、多くの半導体素子において用いられ、様々な電子機器等に備えられている。また、高精度なアナログ−デジタルコンバーターとして、デルタ・シグマ型のアナログ−デジタルコンバーターが用いられることがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、アナログ−デジタルコンバーターの一つであり、高分解能でアナログ−デジタル変換を行うシグマデルタ・アナログ・デジタル変換器（デルタ・シグマ・アナログ・デジタル変換器とも称される）に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７‐０５８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらデルタ・シグマ・アナログ−デジタルコンバーターは、連続的にアナログ電圧信号を受信し、デジタル電圧信号に変換するため、例えば、電子機器等に備えられ動作した状態において、当該アナログ−デジタルコンバーターの故障判定を行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の幾つかの態様によれば、連続的にアナログ電圧信号を受信し、デジタル電圧信号に変換するアナログ−デジタルコンバーターにおいて、動作を停止させることなくアナログ−デジタルコンバーターの故障判定を可能とする故障判定回路及び故障判定方法、並びに当該故障判定回路を用いた物理量検出装置、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】
【０００７】
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、以下の態様又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例に係る故障判定回路は、第１物理量検出信号に基づく第１アナログ信号を、連続的にＡ／Ｄ変換する第１変換部と、前記第１物理量検出信号に基づく第２アナログ信号と、第１基準電圧と、を含む複数の信号を入力し、時分割に出力する切替部と、前記切替部の出力を、Ａ／Ｄ変換する第２変換部と、比較判定部と、を備え、前記比較判定部は、前記第１変換部が前記第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第１デジタル信号に基づく信号と、前記第２変換部が前記第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第２デジタル信号に基づく信号と、により前記第１変換部の故障の判定を行う。
【０００９】
「連続的に」とは「連続して」および「動作期間に対して十分短い休止期間を挟んで動作を続ける。」等の「実質的に連続して」を意味する。
【００１０】
本適用例に係る故障判定回路によれば、第１変換部は、第１物理量検出信号に基づく第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換し第１デジタル信号を生成し、第２変換部は、第１物理量に基づく第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換し第２デジタル信号を生成する。すなわち、第１デジタル信号と、第２デジタル信号とは、第１物理量検出信号に基づく同等の信号である。そして比較判定部において、第１デジタル信号と第２デジタル信号との比較を行う。第１デジタル信号と、第２デジタル信号とは、同等の信号であるため、比較判定部は、例えば、第１デジタル信号と、第２デジタル信号との差分を検出するなどの比較を行うことで、第１変換部及び第２変換部の変換結果が正しいかの判断が可能となる。よって、連続的に動作する第１変換部の動作を停止させることなく、第１変換部の故障判定ができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例に係る故障判定回路は、自己判定部をさらに備え、前記自己判定部は、前記第２変換部が前記第１基準電圧をＡ／Ｄ変換した信号に基づき、前記第２変換部の故障の判定を行ってもよい。
【００１２】
本適用例に係る故障判定回路によれば、第２変換部は、第１基準電圧をＡ／Ｄ変換する。第１基準電圧は、故障判定回路の基準となる電圧であり、既知の電圧である。すなわち、第１基準電圧を第２変換部でＡ／Ｄ変換し得られるデジタル信号の期待値は、既知である。自己判定部は、第２変換部でＡ／Ｄ変換し得られるデジタル信号の期待値と、第１基準電圧を第２変換部でＡ／Ｄ変換し得られるデジタル信号の実測値と、を比較することで、第２変換部の故障判定を行うことができる。
【００１３】
また、本適用例に係る故障判定回路によれば、第１基準電圧により第２変換部の故障判定が行われる。これにより、比較判定部に入力される第２デジタル信号は、正常に変換された信号である。これにより、比較判定部は、第１デジタル信号と、第２デジタル信号とを比較において、精度よく第１変換部の故障を判定することが可能となる。よって、連続的に動作する第１変換部の動作を停止させることなく、第１変換部の故障判定の精度を向上させることができる。
【００１４】
［適用例３］
上記適用例に係る故障判定回路は、前記切替部には、第２基準電圧がさらに入力され、前記自己判定部は、前記第２変換部が前記第２基準電圧をＡ／Ｄ変換した信号に基づき、前記第２変換部の故障判定を行ってもよい。
【００１５】
本適用例に係る故障判定回路によれば、第２変換部は、第２基準電圧をＡ／Ｄ変換する。第２基準電圧は、故障判定回路において、第１基準電圧とは異なる基準となる電圧であり、既知の電圧である。すなわち、第２基準電圧を第２変換部でＡ／Ｄ変換し得られるデジタル信号の期待値は、既知である。自己判定部は、第２変換部でＡ／Ｄ変換し得られるデジタル信号の期待値と、第２基準電圧を第２変換部でＡ／Ｄ変換し得られるデジタル信号の実測値とを比較することで、第２変換部の故障判定を行うことができる。
【００１６】
また、本適用例に係る故障判定回路によれば、第１基準電圧に加え、第２基準電圧を設け、第２変換部の故障判定を行うことで、第２変換部の故障判定の精度がさらに向上する。これにより、比較判定部は、さらに精度よく第１変換部の故障を判定することが可能となる。よって、連続的に動作する第１変換部の動作を停止させることなく、第１変換部の故障判定の精度を、さらに向上させることができる。
【００１７】
［適用例４］
上記適用例に係る故障判定回路は、前記切替部には、第２物理量検出信号がさらに入力されてもよい。
【００１８】
本適用例に係る故障判定回路によれば、切替部に第２物理量検出信号が入力されてもよい。これにより、第２変換部は、他の物理量検出信号のＡ／Ｄ変換も兼用して行うことが可能となり、故障判定回路及び故障判定回路が搭載された機器の小型化が可能となる。
【００１９】
［適用例５］
上記適用例に係る故障判定回路は、補正部をさらに含み、前記第２物理量検出信号は、温度に基づく信号であって、前記補正部は、前記第２物理量検出信号を前記第２変換部でＡ／Ｄ変換した第３デジタル信号に基づき、前記第１デジタル信号の補正をしてもよい。
【００２０】
本適用例に係る故障判定回路によれば、第２物理量検出信号は、温度に基づく信号であってもよい。そして、補正部は、第１デジタル信号を、第２変換部により出力された温度に基づく第３デジタル信号により補正することで、補正部から出力される信号は、温特を加味した信号となる。よって、故障判定回路から出力される信号の精度を高めることが可能となる。
【００２１】
［適用例６］
上記適用例に係る故障判定回路は、前記第１変換部のサンプリングレートは、前記第２変換部のサンプリングレートに比べ高くてもよい。
【００２２】
［適用例７］
上記適用例に係る故障判定回路は、前記第１変換部の分解能は、前記第２変換部の分解能に比べ高くてもよい。
【００２３】
これらの適用例に係る故障判定回路によれば、第１変換部は、第２変換部に対し、サンプリングレート及び分解能の少なくともいずれか一方が高いことが好ましい。連続的にＡ／Ｄ変換を行う第１変換部の分解能及びサンプリングレートを高くすることで、第１変換部によるＡ／Ｄ変換の精度を高めることが可能となる。一方で、時分割にＡ／Ｄ変換する第２変換部の分解能及びサンプリングレートを低くすることで、故障判定回路の小型化が可能となり、また、故障判定回路の消費電流を低減することが可能となる。
【００２４】
［適用例８］
上記適用例に係る故障判定回路は、前記切替部には、選択信号がさらに入力され、前記切替部は、入力される、前記第２アナログ信号と、前記第１基準電圧と、を含む複数の信号のうちのいずれかを、前記選択信号に従い選択し出力してもよい。
【００２５】
本適用例に係る故障判定回路によれば、切替部は、入力される第２アナログ信号と、第１基準電圧と、を含む複数の信号を出力する周期、頻度、時間などを任意に設定することが可能となる。これにより、故障判定回路は、第１変換部の故障判定、第２変換部の故障判定、及びその他複数の信号のＡ／Ｄ変換の周期を容易に変更することが可能となり、汎用性の高い故障判定回路を実現することが可能となる。
【００２６】
［適用例９］
上記適用例に係る故障判定回路は、第３物理量検出信号に基づく第３アナログ信号を、連続的にＡ／Ｄ変換する第３変換部をさらに備え、前記切替部には、前記第３物理量検出信号に基づく第４アナログ信号がさらに入力され、前記比較判定部は、前記第３変換部が前記第３アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第４デジタル信号に基づく信号と、前記第２変換部が前記第４アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第５デジタル信号に基づく信号と、を比較し、前記第３変換部の故障判定を行ってもよい。
【００２７】
本適用例に係る故障判定回路によれば、第３物理量検出信号に基づく第３アナログ信号を連続的にＡ／Ｄ変換し第４デジタル信号を出力する第３変換部をさらに備えてもよい。このとき、切替部には、第３物理量検出信号に基づく第４アナログ信号が入力される。すなわち、第２変換部は、第４アナログ信号を時分割にＡ／Ｄ変換し、第５デジタル信号を生成する。そして、第４デジタル信号と第５デジタル信号とを、比較判定部において比較することで、連続的にＡ／Ｄ変換する第３変換部の故障判定を行うことが可能となる。よって、連続的に動作する第１変換部と第３変換部との動作を停止させることなく、第１変換部と第３変換部の双方の故障の判定を行うことができる。
【００２８】
［適用例１０］
本適量例に係る故障判定方法は、第１物理量検出信号に基づく第１アナログ信号を連続的にＡ／Ｄ変換する第１変換部と、前記第１物理量検出信号に基づく第２アナログ信号と第１基準電圧とを含む複数の信号を入力し時分割に出力する切替部と、前記切替部の出力をＡ／Ｄ変換する第２変換部と、前記第１変換部の出力信号と前記第２変換部の出力信号とを比較する比較判定部と、を備える故障判定回路において、前記第１変換部が、前記第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第１デジタル信号に基づく信号と、前記第２変換部が前記第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換した第２デジタル信号に基づく信号と、を前記比較判定部が比較し前記第１変換部の故障判定を行うステップを含む。
【００２９】
本適用例に係る故障判定方法によれば、第１変換部は、第１物理量検出信号に基づく第１アナログ信号をＡ／Ｄ変換し第１デジタル信号を生成し、第２変換部は、第１物理量に基づく第２アナログ信号をＡ／Ｄ変換し第２デジタル信号を生成する。すなわち、第１デジタル信号と、第２デジタル信号とは、第１物理量検出信号に基づく同等の信号である。そして比較判定部において、第１デジタル信号と第２デジタル信号との比較を行う。第１デジタル信号と、第２デジタル信号とは、同等の信号であるため、比較判定部は、例えば、第１デジタル信号と、第２デジタル信号との差分を検出するなどの比較を行うことで、第１変換部及び第２変換部の変換結果が正しいかの判断が可能となる。よって、連続的に動作する第１変換部の動作を停止させることなく、第１変換部の故障判定ができる。
【００３０】
［適用例１１］
本適用例に係る物理量検出装置は、上記適用例のいずれかの故障判定回路を備えている。
【００３１】
本適用例に係る物理量検出装置によれば、連続的に物理量の取得が可能な第１変換部の動作を停止させることなく、第１変換部の故障判定ができるため、信頼性の高い物理量検出装置を実現することが可能となる。
【００３２】
［適用例１２］
本適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る物理量検出装置を備えている。
【００３３】
［適用例１３］
本適用例に係る移動体は、上記適用例に係る物理量検出装置を備えている。
【００３４】
これらの適用例によれば、連続的に物理量の取得が可能な第１変換部の動作を停止させることなく、第１変換部の故障判定が可能な、信頼性の高い物理量検出回路を用いるので、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】
【００３５】
【図１】第１実施形態の物理量検出装置の構成例を示す図である。
【図２】第１実施形態の物理量検出素子の振動片の平面図である。
【図３】第１実施形態の物理量検出素子の動作について説明するための図である。
【図４】第１実施形態の物理量検出素子の動作について説明するための図である。
【図５】第１実施形態の駆動回路の構成を示す図である。
【図６】第１実施形態の検出回路の構成を示す図である。
【図７】第１実施形態の物理量処理回路の構成を示す図である。
【図８】第１実施形態における故障判定方法を示すフローチャートである。
【図９】第１実施形態における故障判定方法を示すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態における故障判定方法を示すフローチャートである。
【図１１】第２実施形態の物理量検出装置の構成例を示す図である。
【図１２】第２実施形態の物理量処理回路の構成を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る電子機器を模式的に示す図である。
【図１４】本実施形態に係る電子機器を模式的に示す図である。
【図１５】本実施形態に係る移動体を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
以下では、本実施形態における故障判定回路を用いた機器として、物理量処理装置（角速度処理装置）を例にとり説明する。
【００３８】
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成］
図１は、物理量検出装置（角速度処理装置）１の第１実施形態の構成例を示す図である。物理量検出装置１は第１実施形態において、物理量検出素子１００と、物理量検出回路２００と、を含み構成され、さらに、物理量検出装置１から出力されたデータを用いて、各種の計算処理や制御を行うＭＣＵ（Micro Control Unit）３を含んで構成されてもよい。
【００３９】
物理量検出素子１００は、駆動電極と検出電極が配置された振動片を有し、一般的に、振動片のインピーダンスをできるだけ小さくして発振効率を高めるために、振動片は気密性が確保されたパッケージに封止されている。物理量検出装置１は第１実施形態では、物理量検出素子１００は、平面形状がＴ型の２つの駆動振動腕を有するいわゆるダブルＴ型の振動片を有する。
【００４０】
図２は、物理量検出装置１の第１実施形態における物理量検出素子１００の振動片の平面図である。物理量検出素子１００は、例えば、Ｚカットの水晶基板により形成されたダブルＴ型の振動片を有する。水晶を材料とする振動片は、温度変化に対する共振周波数の変動が極めて小さいので、角速度の検出精度を高めることができるという利点がある。なお、図２におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は水晶の軸を示す。
【００４１】
図２に示すように、物理量検出素子１００の振動片は、２つの駆動用基部１０４ａ、１０４ｂからそれぞれ駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂが＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。駆動振動腕１０１ａの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１２及び１１３が形成されており、駆動振動腕１０１ｂの側面及び上面にはそれぞれ駆動電極１１３及び１１２が形成されている。駆動電極１１２、１１３は、それぞれ、図１に示した物理量検出回路２００のＤＳ端子，ＤＧ端子を介して駆動回路２０に接続される。
【００４２】
駆動用基部１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ−Ｘ軸方向と＋Ｘ軸方向に延びる連結腕１０５ａ、１０５ｂを介して矩形状の検出用基部１０７に接続されている。
【００４３】
検出振動腕１０２は、検出用基部１０７から＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に延出している。検出振動腕１０２の上面には検出電極１１４及び１１５が形成されており、検出振動腕１０２の側面には共通電極１１６が形成されている。検出電極１１４、１１５は、それぞれ、図１に示した物理量検出回路２００のＳ１端子，Ｓ２端子を介して検出回路３０に接続される。また、共通電極１１６は接地される。
【００４４】
駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの駆動電極１１２と駆動電極１１３との間に駆動信号として交流電圧が与えられると、図３に示すように、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは逆圧電効果によって矢印Ｂのように、２本の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端が互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動（励振振動）をする。
【００４５】
この状態で、物理量検出素子１００の振動片にＺ軸を回転軸とした角速度が加わると、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂは、矢印Ｂの屈曲振動の方向とＺ軸の両方に垂直な方向にコリオリの力を得る。その結果、図４に示すように、連結腕１０５ａ、１０５ｂは矢印Ｃで示すような振動をする。そして、検出振動腕１０２は、連結腕１０５ａ、１０５ｂの振動（矢印Ｃ）に連動して矢印Ｄのように屈曲振動をする。このコリオリ力に伴う検出振動腕１０２の屈曲振動と駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの屈曲振動（励振振動）とは位相が９０°ずれている。
【００４６】
ところで、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂが屈曲振動（励振振動）をするときの振動エネルギーの大きさ又は振動の振幅の大きさが２本の駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂで等しければ、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの振動エネルギーのバランスがとれており、物理量検出素子１００に角速度がかかっていない状態では検出振動腕１０２は屈曲振動しない。ところが、２つの駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの振動エネルギーのバランスがくずれると、物理量検出素子１００に角速度がかかっていない状態でも検出振動腕１０２に屈曲振動が発生する。この屈曲振動は漏れ振動と呼ばれ、コリオリ力に基づく振動と同様に矢印Ｄの屈曲振動であるが、駆動信号とは同位相である。
【００４７】
そして、圧電効果によってこれらの屈曲振動に基づいた交流電荷が、検出振動腕１０２の検出電極１１４、１１５に発生する。ここで、コリオリ力に基づいて発生する交流電荷は、コリオリ力の大きさ（言い換えれば、物理量検出素子１００に加わる角速度の大きさ）に応じて変化する。一方、漏れ振動に基づいて発生する交流電荷は、物理量検出素子１００に加わる角速度の大きさに関係せず一定である。
【００４８】
なお、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端には、駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂよりも幅の広い矩形状の錘部１０３が形成されている。駆動振動腕１０１ａ、１０１ｂの先端に錘部１０３を形成することにより、コリオリ力を大きくするとともに、所望の共振周波数を比較的短い振動腕で得ることができる。同様に、検出振動腕１０２の先端には、検出振動腕１０２よりも幅の広い錘部１０６が形成されている。検出振動腕１０２の先端に錘部１０６を形成することにより、検出電極１１４、１１５に発生する交流電荷を大きくすることができる。
【００４９】
以上のようにして、物理量検出素子１００は、Ｚ軸を検出軸としてコリオリ力に基づく交流電荷（角速度成分）と、励振振動の漏れ振動に基づく交流電荷（振動漏れ成分）とを検出電極１１４、１１５を介して出力する。
【００５０】
図１に戻り、物理量検出装置１の第１実施形態における物理量検出回路２００は、基準
電圧回路１０、駆動回路２０、検出回路３０、物理量処理回路４０、発振回路６０、温度センサー７０及び記憶部８０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２００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。
【００５１】
基準電圧回路１０は、物理量検出回路２００のＶＤＤ端子より供給される電源電圧から基準電圧（アナロググランド電圧）などの定電圧や定電流を生成し、駆動回路２０、検出回路３０、物理量処理回路４０に含まれるデジタル演算回路４１等に供給する。ここで、物理量処理回路４０に入力される電圧を特に基準電圧ＶＲＥＦとする。
【００５２】
駆動回路２０は、物理量検出素子１００を励振振動させるための駆動信号を生成し、ＤＳ端子を介して物理量検出素子１００の駆動電極１１２に供給する。また、駆動回路２０は、物理量検出素子１００の励振振動により駆動電極１１３に発生する発振電流がＤＧ端子を介して入力され、この発振電流の振幅が一定に保持されるように駆動信号の振幅レベルをフィードバック制御する。また、駆動回路２０は、駆動信号と位相が同じ検波信号ＳＤＥＴを生成し、検出回路３０に出力する。
【００５３】
検出回路３０は、Ｓ１端子とＳ２端子を介して、物理量検出素子１００の２つの検出電極１１４、１１５に発生する交流電荷（検出電流）がそれぞれ入力され、検波信号ＳＤＥＴを用いて、これらの交流電荷（検出電流）に含まれる角速度成分を検出し、角速度成分の大きさに応じた電圧レベルの信号（角速度信号）ＶＡＯ１０，ＶＡＯ２０を生成して出力する。
【００５４】
記憶部８０は、不図示の不揮発性メモリーを有し、当該不揮発性メモリーには、駆動回路２０や検出回路３０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）等が記憶されている。不揮発性メモリーは、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。さらに、記憶部８０は、不図示のレジスターを有し、物理量検出回路２００の電源投入時（ＶＤＤ端子の電圧が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に記憶されている各種のトリミングデータ、処理データ等がレジスターに転送されて保持され、レジスターに保持された各種のトリミングデータ、処理データ等が駆動回路２０及び検出回路３０に供給されるように構成してもよい。
【００５５】
温度センサー７０は、その周辺の温度に応じた電圧レベルの信号（温度信号）ＶＴＯを出力するものであり、温度が高いほど出力電圧が高い正極性のものであってもよいし、温度が高いほど出力電圧が低い負極性のものであってもよい。温度センサー７０は、例えば、絶対温度に比例した電圧（ＰＴＡＴ（Proportional To Absolute Temperature）電圧）を出力する回路であってもよい。
【００５６】
物理量処理回路４０は、デジタル演算回路４１及びインターフェイス回路４２を含んで構成されている。
【００５７】
デジタル演算回路４１は、マスタークロック信号ＭＣＬＫによって動作し、検出回路３０が出力する角速度信号ＶＡＯ１０，ＶＡＯ２０の電圧レベルをデジタル値に変換した後、所定の演算処理を行ってデジタルデータ（角速度データ）ＶＤＯ１を生成し、インターフェイス回路４２に出力する。
【００５８】
インターフェイス回路４２は、ＭＣＵ３が発信する各種のコマンドを受信し、コマンドに応じたデータをＭＣＵ３に発信する処理を行う。また、インターフェイス回路４２は、ＭＣＵ３からの要求に応じて記憶部８０（不揮発性メモリーやレジスター）に記憶されて
いるデータを読み出してＭＣＵ３に出力する処理や、ＭＣＵ３から入力されたデータを記憶部８０（不揮発性メモリーやレジスター）に書き込む処理などを行う。インターフェイス回路４２は、例えば、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）バスのインターフェイス回路であり、ＭＣＵ３が発信する選択信号、クロック信号、データ信号が、それぞれ、物理量検出回路２００のＳＳ端子，ＳＣＬＫ端子，ＳＩ端子を介して入力され、物理量検出回路２００のＳＯ端子を介してデータ信号をＭＣＵ３に出力する。なお、インターフェイス回路４２は、ＳＰＩバス以外の各種のバス（例えば、Ｉ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）バス等）に対応するインターフェイス回路であってもよい。
【００５９】
発振回路６０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫを発生させて、物理量処理回路４０に含まれるデジタル演算回路４１に出力するクロック生成回路として機能する。発振回路６０は、例えば、リングオシレーターやＣＲ発振回路として構成される。
【００６０】
［駆動回路の構成］
次に、駆動回路２０について説明する。図５は、駆動回路２０の構成例を示す図である。図５に示すように、物理量検出装置１の第１実施形態における駆動回路２０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）２２０、コンパレーター２３０、全波整流回路２４０、積分器２５０及びコンパレーター２６０を含んで構成されている。なお、駆動回路２０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。
【００６１】
Ｉ／Ｖ変換回路２１０は、物理量検出素子１００の励振振動により発生し、ＤＧ端子を介して入力された発振電流を交流電圧信号に変換する。
【００６２】
ハイパスフィルター２２０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力信号のオフセットを除去する。
【００６３】
コンパレーター２３０は、ハイパスフィルター２２０の出力信号の電圧を基準電圧と比較して２値化信号を生成し、この２値化信号がハイレベルの時はＮＭＯＳトランジスターを導通させてローレベルを出力し、２値化信号がローレベルの時はＮＭＯＳトランジスターを非導通にし、抵抗を介してプルアップされる積分器２５０の出力電圧をハイレベルとして出力する。そして、コンパレーター２３０の出力信号は、駆動信号として、ＤＳ端子を介して物理量検出素子１００に供給される。この駆動信号の周波数（駆動周波数）を物理量検出素子１００の共振周波数と一致させることで、物理量検出素子１００を安定発振させることができる。
【００６４】
全波整流回路２４０は、Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力信号を整流（全波整流）して直流化された信号を出力する。
【００６５】
積分器２５０は、基準電圧回路１０から供給された電圧に基づき生成された所望の電圧ＶＲＤＲを基準に、全波整流回路２４０の出力電圧を積分して出力する。この積分器２５０の出力電圧は、全波整流回路２４０の出力が高いほど（Ｉ／Ｖ変換回路２１０の出力信号の振幅が大きいほど）低くなる。したがって、発振振幅が大きいほど、コンパレーター２３０の出力信号（駆動信号）のハイレベルの電圧が低くなり、発振振幅が小さいほど、コンパレーター２３０の出力信号（駆動信号）のハイレベルの電圧が高くなるので、発振振幅が一定に保持されるように自動利得制御（ＡＧＣ：Auto Gain Control）がかかる。
【００６６】
コンパレーター２６０は、ハイパスフィルター２２０の出力信号の電圧を増幅して２値化信号（方形波電圧信号）を生成し、検波信号ＳＤＥＴとして出力する。
【００６７】
［検出回路の構成］
次に、検出回路３０について説明する。図６は、検出回路３０の構成例を示す図である。図６に示すように、物理量検出装置１の第１実施形態における検出回路３０は、チャージアンプ３１０，３２０、差動アンプ３３０、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）３４０、ＡＣアンプ３５０、同期検波回路３６０、可変ゲインアンプ３７０、スイッチトキャパシタフィルター（ＳＣＦ）３８０、出力バッファー３９０を含んで構成されている。なお、第１実施形態の検出回路３０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。
【００６８】
チャージアンプ３１０には、Ｓ１端子を介して物理量検出素子１００の振動片の検出電極１１４から角速度成分と振動漏れ成分を含む交流電荷（検出電流）が入力される。同様に、チャージアンプ３２０には、Ｓ２端子を介して物理量検出素子１００の振動片の検出電極１１５から角速度成分と振動漏れ成分を含む交流電荷（検出電流）が入力される。
【００６９】
このチャージアンプ３１０，３２０は、それぞれ入力された交流電荷（検出電流）を交流電圧信号に変換する。チャージアンプ３１０に入力される交流電荷（検出電流）とチャージアンプ３２０に入力される交流電荷（検出電流）は互いに位相が１８０°異なり、チャージアンプ３１０の出力信号とチャージアンプ３２０の出力信号の位相は互いに逆位相である（１８０°ずれている）。
【００７０】
差動アンプ３３０は、チャージアンプ３１０の出力信号とチャージアンプ３２０の出力信号を差動増幅する。差動アンプ３３０により、同相成分はキャンセルされ、逆相成分は加算増幅される。
【００７１】
ハイパスフィルター３４０は、差動アンプ３３０の出力信号に含まれる直流成分を除去する。
【００７２】
ＡＣアンプ３５０は、ハイパスフィルター３４０の出力信号を増幅し、同期検波回路３６０に出力する。
【００７３】
同期検波回路３６０は、２つの同期検波回路３６１，３６２を含み構成される。同期検波回路３６１，３６２のそれぞれには、ＡＣアンプ３５０の出力信号が共通に入力される。なお、物理量検出装置１の第１実施形態において、同期検波回路３６１，３６２は同じ構成である。そのため、同期検波回路３６１，３６２は、同期検波回路３６０として説明を行う。
【００７４】
同期検波回路３６０は、駆動回路２０から入力される検波信号ＳＤＥＴを用いてＡＣアンプ３５０の出力信号（被検波信号）に含まれる角速度成分を同期検波する。同期検波回路３６０は、例えば、検波信号ＳＤＥＴがハイレベルの時はＡＣアンプ３５０の出力信号をそのまま選択し、検波信号ＳＤＥＴがローレベルの時はＡＣアンプ３５０の出力信号を基準電圧に対して反転した信号を選択する回路として構成することができる。
【００７５】
ＡＣアンプ３５０の出力信号には角速度成分と振動漏れ成分が含まれているが、この角速度成分は検波信号ＳＤＥＴと同位相であるのに対して、振動漏れ成分は逆位相である。そのため、同期検波回路３６０により角速度成分は同期検波されるが、振動漏れ成分は検波されないようになっている。
【００７６】
可変ゲインアンプ３７０は、可変ゲインアンプ３７１，３７２を含み構成される。可変ゲインアンプ３７１には、同期検波回路３６１の出力信号が入力され、可変ゲインアンプ３７２には、同期検波回路３６２の出力信号が入力される。なお、第１実施形態において
、可変ゲインアンプ３７１，３７２は入力される信号が異なるのみで、同じ構成である。そのため、可変ゲインアンプ３７１，３７２は可変ゲインアンプ３７０として説明を行う。
【００７７】
可変ゲインアンプ３７０は、同期検波回路３６０から出力された出力信号を増幅又は減衰させて所望の電圧レベルの信号を出力する。可変ゲインアンプ３７０の出力信号は、スイッチトキャパシタフィルター３８０に入力される。
【００７８】
スイッチトキャパシタフィルター３８０は、スイッチトキャパシタフィルター３８１，３８２を含み構成される。スイッチトキャパシタフィルター３８１には、可変ゲインアンプ３７１の出力信号が入力され、スイッチトキャパシタフィルター３８２には、可変ゲインアンプ３７２の出力信号が入力される。なお、第１実施形態においてスイッチトキャパシタフィルター３８１，３８２は、入力される信号が異なるのみで、同じ構成である。そのため、スイッチトキャパシタフィルター３８１，３８２は、スイッチトキャパシタフィルター３８０として説明を行う。
【００７９】
スイッチトキャパシタフィルター３８０は、可変ゲインアンプ３７０の出力信号に含まれる高周波成分を除去するとともに、仕様で決められる周波数範囲の信号を通過させるローパスフィルターとして機能する。このスイッチトキャパシタフィルター３８０（ローパスフィルター）の周波数特性は、物理量検出素子１００の安定発振により得られるクロック信号（不図示）の周波数とキャパシター（不図示）の容量比によって決まるため、ＲＣローパスフィルターと比較して、周波数特性のばらつきが極めて小さいという利点がある。
【００８０】
スイッチトキャパシタフィルター３８０の出力信号は、出力バッファー３９０でバッファリングされるとともに、必要に応じて所望の電圧レベルの信号に増幅又は減衰される。
【００８１】
出力バッファー３９０は、出力バッファー３９１，３９２を含み構成される。出力バッファー３９１は、スイッチトキャパシタフィルター３８１が出力する信号を、必要に応じて所望の電圧レベルの信号に増幅又は減衰する。この出力バッファー３９１の出力信号が、角速度信号ＶＡＯ１０として検出回路３０から出力され、出力バッファー３９２の出力信号が、角速度信号ＶＡＯ２０として検出回路３０から出力される。
【００８２】
以上より、検出回路３０には、物理量検出素子１００が検出した角速度検出信号がＳ１端子及びＳ２端子から入力される。そして、角速度検出信号は、チャージアンプ３２０により電圧信号に変換されたのち、差動アンプ３３０により増幅され、ハイパスフィルター３４０により直流成分が除去された信号が、ＡＣアンプ３５０で増幅される。ＡＣアンプ３５０から出力された信号は、それぞれが同じ構成を有する、同期検波回路３６１，３６２のそれぞれに入力され、可変ゲインアンプ３７１，３７２、スイッチトキャパシタフィルター３８１，３８２、出力バッファー３９１，３９２を介して、角速度信号ＶＡＯ１０，ＶＡＯ２０として出力される。
【００８３】
すなわち、角速度信号ＶＡＯ１０と，角速度信号ＶＡＯ２０とは、同一の角速度検出信号（「第１物理量検出信号」の一例）に基づき生成されたアナログ信号であって、同じ回路構成により生成されたアナログ信号である。換言すれば、角速度信号ＶＡＯ１０（「第１アナログ信号」の一例）と，角速度信号ＶＡＯ２０（「第２アナログ信号」の一例）とは、同等の信号として検出回路３０から出力される。
【００８４】
角速度信号ＶＡＯ１０と，角速度信号ＶＡＯ２０と、はそれぞれ後述する物理量処理回路４０に入力されデジタル信号に変換される。このとき、角速度信号ＶＡＯ１０は、Ａ／
Ｄ変換回路４１０（図７参照）に連続的に入力されＡ／Ｄ変換されるのに対し、角速度信号ＶＡＯ２０は、マルチプレクサ−４３０（図７参照）により切り替えられ、時分割にＡ／Ｄ変換回路４２０に入力される。すなわち、角速度信号ＶＡＯ２０には、マルチプレクサ−４３０の出力が切り換えられた際のノイズが重畳する可能性がある。物理量検出装置１の第１実施形態に示すように、角速度信号ＶＡＯ１０と、角速度信号ＶＡＯ２０とを、検出回路３０において分離し出力することで、マルチプレクサ−４３０により生じたノイズが、角速度信号ＶＡＯ１０に重畳することを低減することが可能となる。
【００８５】
なお、物理量検出装置１の第１実施形態においては、同じ角速度検出信号に基づくアナログ信号である角速度信号ＶＡＯ１０と，角速度信号ＶＡＯ２０と、寄与することなく生成できればよい。よって、検出回路３０において、角速度検出信号に基づく信号が分離される点は、同期検波回路３６０に入力される直前に限定されるものではない。
【００８６】
［物理量検出回路の構成及び動作］
次に、物理量処理回路４０の詳細について説明する。図７は、物理量処理回路４０の構成例を示す図である。物理量処理回路４０は、デジタル演算回路４１及びインターフェイス回路４２を含んで構成される。
【００８７】
図７に示すように、デジタル演算回路４１は、Ａ／Ｄ変換回路４１０、Ａ／Ｄ変換回路４２０、マルチプレクサ−４３０、電圧生成部４４０、切替制御部４５０、クロック生成回路４６０及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）５０を含む。なお、デジタル演算回路４１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。
【００８８】
クロック生成回路４６０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫ（発振回路６０の出力信号）を基に、Ａ／Ｄ変換回路４１０のサンプリングクロック信号ＣＬＫ１と、Ａ／Ｄ変換回路４２０のサンプリングクロック信号ＣＬＫ２とを生成し出力する。
【００８９】
Ａ／Ｄ変換回路４１０（「第１変換部」の一例）は、サンプリングクロック信号ＣＬＫ１に同期して、検出回路３０が出力する角速度信号ＶＡＯ１０をＡ／Ｄ変換して角速度デジタル信号ＶＤ１０（「第１デジタル信号」の一例）を出力する。
【００９０】
第１実施形態における、Ａ／Ｄ変換回路４１０には、検出回路３０を介して物理量検出素子１００の検出信号である角速度信号ＶＡＯ１０が入力される。物理量検出装置１の検出精度を高めるためにも、Ａ／Ｄ変換回路４１０は、高い分解能及びサンプリングレートで構成されることが好ましい。また、物理量検出装置１は第１実施形態において、任意のタイミングで角速度を検出し、出力する必要がある。すなわち、Ａ／Ｄ変換回路４１０は、物理量検出素子１００が不意に検出した角速度信号ＶＡＯ１０においても正確に検出する必要がある。そのため、Ａ／Ｄ変換回路４１０は、連続的にＡ／Ｄ変換を行う必要がある。これより、第１実施形態におけるＡ／Ｄ変換回路４１０は、高い分解能を有するΔΣ型のＡ／Ｄコンバータ、若しくは逐次比較（ＳＡＲ）型のＡ／Ｄコンバータを用いて連続的にＡ／Ｄ変換する構成であることが好ましい。
【００９１】
ここで、本実施形態における「連続的にＡ／Ｄ変換する」とは、連続して入力される信号（連続時間信号）を所定の周期でサンプリングし、離散時間信号に変換するＡ／Ｄ変換することを意味する。すなわち、「連続的に」とは「連続して」および「動作期間に対して十分短い休止期間を挟んで動作を続ける。」等の「実質的に連続して」を意味する。
【００９２】
電圧生成部４４０は、基準電圧回路１０から入力された基準電圧ＶＲＥＦ（図１参照）に基づき、物理量処理回路４０で用いる種々の電圧レベルを生成する。具体的には、入力
された基準電圧ＶＲＥＦを例えばレギュレータや抵抗分圧等で変圧し、既知の電圧である第１電圧ＶＲＥＦ１（「第１基準電圧」の一例）及び第２電圧ＶＲＥＦ２（「第２基準電圧」の一例）を生成し、マルチプレクサ−４３０に出力する。また、電圧生成部４４０は、例えばＡ／Ｄ変換回路４１０，４２０のＡ／Ｄ変換の基準電圧や、その他の構成の駆動電圧も生成し出力する。
【００９３】
第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２は、電圧生成部４４０が生成する例えばＡ／Ｄ変換回路４１０，４２０のＡ／Ｄ変換の基準電圧や、その他の構成の駆動電圧と同様に、設計段階において決定される電圧である。そのため、物理量検出装置１において既知の電圧として取り扱うことが可能となる。
【００９４】
マルチプレクサ−４３０（「切替部」の一例）は、検出回路３０から入力された角速度信号ＶＡＯ２０、温度センサー７０から入力された温度信号ＶＴＯ、第１電圧ＶＲＥＦ１、第２電圧ＶＲＥＦ２及び制御信号Ｃｔｒ１が入力され、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯを出力する。すなわち、マルチプレクサ−４３０は、角速度信号ＶＡＯ２０と、第１電圧ＶＲＥＦ１と、第２電圧ＶＲＥＦ２と、温度センサー７０（「第２検出素子」の一例）が検出した温度信号ＶＴＯ（「第２物理量検出信号」の一例）と、を含む複数の信号を入力し、時分割にＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。換言すれば、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯは、角速度信号ＶＡＯ２０、温度信号ＶＴＯ、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２を含む一つの信号である。なお、マルチプレクサ−４３０に入力される信号は、これらに限られず、例えば、圧力、湿度等の信号が入力されてもよい。
【００９５】
切替制御部４５０は、マルチプレクサ−４３０及びＤＳＰ５０に対して、制御信号Ｃｔｒ１，Ｃｔｒ２を出力する。
【００９６】
制御信号Ｃｔｒ１（「選択信号」の一例）は、マルチプレクサ−４３０からの出力される信号を選択する。例えば、制御信号Ｃｔｒ１は２ビットの信号であって、“１１”のとき、マルチプレクサ−４３０は、角速度信号ＶＡＯ２０を選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。また、制御信号Ｃｔｒ１が、“００”のとき、マルチプレクサ−４３０は、温度信号ＶＴＯを選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。また、制御信号Ｃｔｒ１が、“１０”のとき、マルチプレクサ−４３０は、第１電圧ＶＲＥＦ１を選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。また、制御信号Ｃｔｒ１が、“０１”のとき、マルチプレクサ−４３０は、第２電圧ＶＲＥＦ２を選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。
【００９７】
すなわち、マルチプレクサ−４３０は、制御信号Ｃｔｒ１により入力される複数の信号を選択し、時分割に出力する。これにより、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯに含まれる角速度信号ＶＡＯ２０と、温度信号ＶＴＯと、第１電圧ＶＲＥＦ１と、第２電圧ＶＲＥＦ２と、が出力される周期を、制御信号Ｃｔｒ１により、設定、変更することが可能となる。ＭＵＸ出力信号ＶＭＯに含まれる角速度信号ＶＡＯ２０と、温度信号ＶＴＯと、第１電圧ＶＲＥＦ１と、第２電圧ＶＲＥＦ２と、が出力される周期の変更が可能となることで、物理量検出装置１の使用用途や使用環境に応じ、最適な設定を行うことが可能となる。よって、汎用的な故障判定回路を含む物理量検出装置１を実現することができる。
【００９８】
制御信号Ｃｔｒ２は、制御信号Ｃｔｒ１に同期し、ＤＳＰ５０に含まれる故障判定部５３０、故障判定部５４０、デジタル補正部５５０に入力される。すなわち、制御信号Ｃｔｒ２は、制御信号Ｃｔｒ１で制御されるマルチプレクサ−４３０の出力信号が、角速度信号ＶＡＯ２０、温度信号ＶＴＯ、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２のいずれであるかを、ＤＳＰ５０に含まれる故障判定部５３０、故障判定部５４０、デジタル補正部５５０に伝達する。ここで、物理量検出装置１の第１実施形態において、制御信号Ｃｔｒ
２と、制御信号Ｃｔｒ１と、は同じ構成の信号として示すがこの限りではない。
【００９９】
Ａ／Ｄ変換回路４２０（「第２変換部」の一例）は、サンプリングクロック信号ＣＬＫ２に同期して、マルチプレクサ−４３０が出力するＭＵＸ出力信号ＶＭＯ（「切替部の出力」の一例）のＡ／Ｄ変換を行い、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯを出力する。したがって、Ａ／Ｄ変換回路４２０が出力するＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯは、角速度信号ＶＡＯ２０がデジタル信号に変換された角速度デジタル信号ＶＤ２０（「第２デジタル信号」の一例）と、温度信号ＶＴＯがデジタル信号に変換された温度デジタル信号ＶＤＴＯ（「第３デジタル信号」の一例）と、第１電圧ＶＲＥＦ１がデジタル信号に変換された第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１と、第２電圧ＶＲＥＦ２がデジタル信号に変換されて第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２と、が時分割に含まれたデジタル信号である。
【０１００】
ＤＳＰ５０は、デジタルフィルター５１０，５２０、故障判定部５３０，５４０、デジタル補正部５５０を含み構成されている。
【０１０１】
デジタルフィルター５１０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、Ａ／Ｄ変換回路４１０から出力された角速度デジタル信号ＶＤ１０に対してフィルタリング処理を行う。
【０１０２】
デジタルフィルター５２０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、Ａ／Ｄ変換回路４２０から出力されたＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯに対してフィルタリング処理を行う。
【０１０３】
故障判定部５４０（「自己判定部」の一例）は、デジタルフィルター５２０の出力信号と、制御信号Ｃｔｒ２と、マスタークロック信号ＭＣＬＫと、が入力される。故障判定部５４０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、入力されたＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯに含まれる第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１及び第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２が、所定の値の範囲内であるか否かを判定することで、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障判定を行う。
【０１０４】
詳細には、故障判定部５４０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“１０”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１に基づく信号であると判断する。そして、故障判定部５４０に入力されたデジタルフィルター５２０の出力信号（第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１に基づく信号）が、記憶されている所定の範囲内の値であるかの判定をする。デジタルフィルター５２０の出力信号（第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１に基づく信号）が所定の値の範囲内であるとき、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０が正常であると判定する。一方、デジタルフィルター５２０の出力信号（第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１に基づく信号）が所定の値の範囲外であるとき、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０が故障していると判定する。そして故障判定部５４０は、例えば、不図示のレジスターに対し、故障フラグを立てるための信号を出力する。
【０１０５】
故障判定部５４０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“０１”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２に基づく信号であると判断する。そして、故障判定部５４０に入力されたデジタルフィルター５２０の出力信号（第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２に基づく信号）が、記憶されている所定の範囲内の値であるかの判定をする。デジタルフィルター５２０の出力信号（第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２に基づく信号）が所定の値の範囲内であるとき、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０が正常であると判定する。一方、デジタルフィルター５２０の出力信号（第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２に基づく信号）が所定の値の範囲外であるとき、故障判定部５
４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０が故障していると判定する。そして故障判定部５４０は、例えば、不図示のレジスターに対し、故障フラグを立てるための信号を出力する。
【０１０６】
ここで、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２は、電圧生成部４４０に基づき生成された既知の電圧である。このため、Ａ／Ｄ変換回路４２０でデジタル信号に変換された第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１及び第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２の期待値も既知であり、故障判定部５４０に記憶させておくことが可能となる。よって、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障の有無を判定することが可能となる。
【０１０７】
また、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障を判定するための基準電圧は、第１電圧ＶＲＥＦ１又は第２電圧ＶＲＥＦ２どちらか一方だけでもよく、また３つ以上の基準電圧で構成されてもよいが、本実施形態に示すように、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２の２つの基準電圧を用いて判定されることが好ましい。第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２の２つの基準電圧を用いて判定されることで、たとえば、Ａ／Ｄ変換回路４２０に、一定の値を出力する故障が生じた場合、一つの基準電圧では、正確に故障が判定できない場合がある。本実施形態に示すように、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２の二つの基準電圧に基づきＡ／Ｄ変換回路４２０の故障の判定を行うことで、判定精度を向上させることが可能となる。
【０１０８】
故障判定部５３０（「比較判定部」の一例）は、デジタルフィルター５１０の出力信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号と、制御信号Ｃｔｒ２と、マスタークロック信号ＭＣＬＫと、が入力される。故障判定部５３０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、入力されるデジタルフィルター５１０の出力信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号と、を比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定を行う。
【０１０９】
詳細には、故障判定部５３０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“１１”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号であると判断する。そして、故障判定部５３０は、デジタルフィルター５１０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号と、の比較を行う。そして、デジタルフィルター５１０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号が正しいか否かの判定を行うことで、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定を行う。
【０１１０】
前述のとおり、角速度デジタル信号ＶＤ１０は、角速度信号ＶＡＯ１０をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル信号であって、角速度デジタル信号ＶＤ２０は、角速度信号ＶＡＯ２０をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル信号である。また、角速度信号ＶＡＯ１０と、角速度信号ＶＡＯ２０と、は同じ角速度検出信号に基づくアナログ信号である。すなわち、デジタルフィルター５１０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号とは、同等の信号である。
【０１１１】
よって、故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号と、角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号と、の比較結果が、所定の範囲内であるとき、Ａ／Ｄ変換回路４１０が正常であると判断することが可能となる。また、一方、故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号と、角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号と、の比較結果が、所定の範囲外であるとき、Ａ／Ｄ変換回路４１０が故障していると判断することが可能となる。そして、故障判定部５３０は、例えば、不図示のレジスターに対し、故障フラグを立てるための信号を出力する。
【０１１２】
すなわち、本実施形態では、マルチプレクサ−４３０と、Ａ／Ｄ変換回路４１０と、Ａ
／Ｄ変換回路４２０と、故障判定部５３０と、故障判定回路を構成し、連続的に動作するＡ／Ｄ変換回路４１０の故障判定を実現している。さらに、マルチプレクサ−４３０と、Ａ／Ｄ変換回路４２０と、故障判定部５４０と、で時分割に動作するＡ／Ｄ変換回路４２０の故障判定（自己判定）を行うことで、連続的に動作するＡ／Ｄ変換回路４１０の故障判定の精度を向上させることを可能としている。
【０１１３】
デジタル補正部５５０（「補正部」の一例）は、デジタルフィルター５１０の出力信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号と、制御信号Ｃｔｒ２と、マスタークロック信号ＭＣＬＫと、が入力される。デジタル補正部５５０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、入力されるデジタルフィルター５１０の出力信号を、デジタルフィルター５２０の出力信号に基づき補正する。
【０１１４】
詳細には、デジタル補正部５５０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“００”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、温度デジタル信号ＶＤＴＯに基づく信号であると判断する。そして、デジタル補正部５５０は、デジタルフィルター５１０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号に対して、オフセット補正、感度補正、出力レンジ調整、ビット制限等の各種の処理を行う。
【０１１５】
なお、デジタル補正部５５０の補正データは、温度デジタル信号ＶＤＴＯが入力されたとき、温度デジタル信号ＶＤＴＯに基づき補正される。
【０１１６】
そして、デジタル補正部５５０は、入力されたデジタルフィルター５２０の出力信号を補正し、角速度データＶＤＯ１としてインターフェイス回路４２に出力する。
【０１１７】
インターフェイス回路４２は、ＭＣＵ３が発信する各種のコマンドを受信し、コマンドに応じたデータをＭＣＵ３に発信する処理を行う。
【０１１８】
前述のとおり、Ａ／Ｄ変換回路４１０は、連続的に、又は突発的に入力される物理量を検出するために、Ａ／Ｄ変換を連続的に行う必要がある。これより、第１実施形態におけるＡ／Ｄ変換回路４１０は、高い分解能を有するΔΣ型のＡ／Ｄコンバータ、若しくは逐次比較（ＳＡＲ）型Ａ／Ｄコンバータを用いて連続的にＡ／Ｄ変換する構成であることが好ましい。一方で、Ａ／Ｄ変換回路４２０は、マルチプレクサ−４３０から、時分割に入力される角速度信号ＶＡＯ２０と、温度信号ＶＴＯと、第１電圧ＶＲＥＦ１と、第２電圧ＶＲＥＦ２と、をＡ／Ｄ変換できる性能であればいい。すなわち、Ａ／Ｄ変換回路４１０のサンプリングレートは、Ａ／Ｄ変換回路４２０のサンプリングレートに比べも高く、Ａ／Ｄ変換回路４１０の分解能は、Ａ／Ｄ変換回路４２０の分解能に比べ高い、ことが好ましい。これにより、物理量検出装置１の消費電力の低減および小型化が可能となる。
【０１１９】
これにより、連続的に高精度のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換回路４１０の動作状態での故障判定を可能とした、さらに、物理量検出装置１の消費電力の低減および小型化が可能となる。
【０１２０】
［故障判定方法］
図８は、物理量検出装置１の第１実施形態における故障判定方法を示すフローチャート図である。また、図９は、図８に含まれるステップＳ６００の詳細を説明するためのフローチャート図である。図１０は、図８に含まれるステップＳ７００の詳細を説明するためのフローチャート図である。
【０１２１】
物理量検出装置１の第１実施形態における故障検出は、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障判定（ステップＳ６００）とＡ／Ｄ変換回路４１０の故障判定（ステップＳ７００）の順で
行われることが好ましい。これにより、連続的に動作するＡ／Ｄ変換回路４１０の故障判定に用いられる、Ａ／Ｄ変換回路４２０のＡ／Ｄ変換結果の信頼性が向上し、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定の精度を向上させることが可能となる。
【０１２２】
Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障判定（ステップＳ６００）の詳細を、図９を用いて説明する。
【０１２３】
Ａ／Ｄ変換回路４２０は、マルチプレクサ−４３０から入力された第１電圧ＶＲＥＦ１をＡ／Ｄ変換する。詳細には、前述のとおり、マルチプレクサ−４３０から出力される第１電圧ＶＲＥＦ１を含む、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯをＡ／Ｄ変換する。（ステップＳ６１０）。
【０１２４】
次に、Ａ／Ｄ変換回路４２０によりデジタル信号に変換された第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１が、正常の範囲であるかを故障判定部５４０において判定する（ステップＳ６２０）。詳細には、故障判定部５４０には、Ａ／Ｄ変換回路４２０においてＭＵＸ出力信号ＶＭＯをデジタル信号に変換した、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯが入力される。故障判定部５４０は、制御信号Ｃｔｒ２が“１０”であるとき、入力されるＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯは、第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１であると判断する。そして、故障判定部５４０は、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯ（第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１）が、正常の範囲内であるか否かの判定を行う。
【０１２５】
第１電圧ＶＲＥＦ１は、物理量検出装置１において生成された既知の電圧である。よって、デジタル信号に変換された第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１も既知である。これにより、故障判定部５４０は、入力される第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１の期待値を把握することができる。そして、第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１の期待値と、第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１の実測値とを比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障を判定することが可能となる。なお、第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１を判定するための正常値範囲とは、既知の第１電圧ＶＲＥＦ１がＡ／Ｄ変換回路４２０によりＡ／Ｄ変換されたときの期待値に対し、第１電圧ＶＲＥＦ１のばらつき、Ａ／Ｄ変換回路４２０の読み取り誤差を含めた値により決定される。
【０１２６】
故障判定部５４０は、入力された第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１が、正常の範囲外であると判定したとき、Ａ／Ｄ変換回路４２０が故障していると判断し、レジスター等に故障フラグを立てる（ステップＳ６３０）。故障フラグは、例えば、インターフェイス回路４２を介し、外部に故障を通知するために用いてもよく、また、物理量検出装置１の動作を停止させるために使用されてもよい。なお、故障判定部５４０は、入力された第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１が、正常の範囲内であると判定したとき、Ａ／Ｄ変換回路４２０は正常に動作していると判定する。
【０１２７】
次に、Ａ／Ｄ変換回路４２０は、マルチプレクサ−４３０から入力された第２電圧ＶＲＥＦ２をＡ／Ｄ変換する。詳細には、前述のとおり、マルチプレクサ−４３０から出力される第２電圧ＶＲＥＦ２を含む、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯをＡ／Ｄ変換する。（ステップＳ６４０）。
【０１２８】
そして、Ａ／Ｄ変換回路４２０によりデジタル信号に変換された第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２が、正常の範囲であるかを故障判定部５４０において判定する（ステップＳ６５０）。詳細には、故障判定部５４０には、Ａ／Ｄ変換回路４２０においてＭＵＸ出力信号ＶＭＯをデジタル信号に変換した、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯが入力される。故障判定部５４０は、制御信号Ｃｔｒ２が“０１”であるとき、入力されるＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯは、第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２であると判断する。そして、故障判定
部５４０は、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯ（第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２）が、正常の範囲内であるか否かの判定を行う。
【０１２９】
第２電圧ＶＲＥＦ２は、物理量検出装置１において生成された既知の電圧である。よって、デジタル信号に変換された第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２も既知である。これにより、故障判定部５４０は、入力される第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２の期待値を把握することができる。そして、第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２の期待値と、第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２の実測値とを比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障を判定することが可能となる。なお、第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２を判定するための正常値範囲とは、既知の第２電圧ＶＲＥＦ２がＡ／Ｄ変換回路４２０によりＡ／Ｄ変換されたときの期待値に対し、第２電圧ＶＲＥＦ２のばらつき、Ａ／Ｄ変換回路４２０の読み取り誤差を含めた値により決定されてもよい。
【０１３０】
故障判定部５４０は、入力された第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２が、正常の範囲外であると判定したとき、Ａ／Ｄ変換回路４２０が故障していると判断し、レジスター等に故障フラグを立てる（ステップＳ６６０）。故障フラグは、例えば、インターフェイス回路４２を介し、外部に故障を通知するために用いてもよく、また、物理量検出装置１の動作を停止させるために使用されてもよい。なお、故障判定部５４０は、入力された第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２が、正常の範囲内であると判定したとき、Ａ／Ｄ変換回路４２０は正常に動作していると判定する。
【０１３１】
以上により、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障判定を行うことが可能となる。
【０１３２】
図８に戻り、物理量検出装置１の第１実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障判定（ステップＳ６００）により、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障の有無を判定した後、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定（ステップＳ７００）をおこなう。
【０１３３】
Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定（ステップＳ７００）の詳細を、図１０を用いて説明する。
【０１３４】
Ａ／Ｄ変換回路４１０は、入力された角速度信号ＶＡＯ１０をデジタル信号に変換する（ステップＳ７１０）。
【０１３５】
Ａ／Ｄ変換回路４２０は、マルチプレクサ−４３０から入力された角速度信号ＶＡＯ２０をＡ／Ｄ変換する。詳細には、前述のとおり、マルチプレクサ−４３０から出力される角速度信号ＶＡＯ２０を含む、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯをＡ／Ｄ変換する（ステップＳ７２０）。
【０１３６】
次に、Ａ／Ｄ変換回路４１０によりデジタル信号に変換された角速度デジタル信号ＶＤ１０と、Ａ／Ｄ変換回路４２０によりデジタル信号に変換された角速度デジタル信号ＶＤ２０と、を故障判定部５３０で比較する（ステップＳ７３０）。詳細には、故障判定部５３０に、Ａ／Ｄ変換回路４１０によりデジタル信号に変換された角速度デジタル信号ＶＤ１０と、Ａ／Ｄ変換回路４２０においてＭＵＸ出力信号ＶＭＯをデジタル信号に変換した、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯと、が入力される。
【０１３７】
故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１０と、角速度デジタル信号ＶＤ２０と、を比較し、比較結果が正常の範囲であるかを判定する（ステップＳ７３０）。詳細には、故障判定部５３０には、Ａ／Ｄ変換回路４２０においてＭＵＸ出力信号ＶＭＯをデジタル信号に変換した、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯが入力される。故障判定部５３０は、制御信号Ｃｔｒ２が“１１”であるとき、入力されるＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯ
は、角速度デジタル信号ＶＤ２０であると判断する。そして、故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１０と、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯ（角速度デジタル信号ＶＤ２０）とを比較し、比較結果が正常の範囲内であるか否かの判定を行う。
【０１３８】
故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１０と、角速度デジタル信号ＶＤ２０と、の比較結果が、正常の範囲外であると判定したとき、Ａ／Ｄ変換回路４１０が故障していると判断し、レジスター等に故障フラグを立てる（ステップＳ７４０）。故障フラグは、例えば、インターフェイス回路４２を介し、外部に故障を通知するために用いてもよく、また、物理量検出装置１の動作を停止させるために使用されてもよい。なお、故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１０と、角速度デジタル信号ＶＤ２０と、の比較結果が、正常の範囲内であると判定したとき、Ａ／Ｄ変換回路４１０は正常に動作していると判定する。
【０１３９】
以上により、連続的に動作するＡ／Ｄ変換回路４１０の動作を止めることなく故障の有無を判定することが可能となる。
【０１４０】
［作用・効果］
以上に説明した容易に、第１実施形態の物理量検出装置１では、Ａ／Ｄ変換回路４１０は、物理量検出素子１００で検出された角速度検出信号に基づく角速度信号ＶＡＯ１０をＡ／Ｄ変換し角速度デジタル信号ＶＤ１０を生成し、Ａ／Ｄ変換回路４２０は、物理量検出素子１００で検出された角速度検出信号に基づく角速度信号ＶＡＯ２０をＡ／Ｄ変換し角速度デジタル信号ＶＤ２０を生成する。すなわち、角速度デジタル信号ＶＤ１０と、角速度デジタル信号ＶＤ２０とは、物理量検出素子１００で検出された角速度検出信号に基づく同等の信号である。そして故障判定部５３０において、角速度デジタル信号ＶＤ１０と角速度デジタル信号ＶＤ２０との比較を行う。角速度デジタル信号ＶＤ１０と、角速度デジタル信号ＶＤ２０とは、同等の信号であるため、故障判定部５３０は、例えば、角速度デジタル信号ＶＤ１０と、角速度デジタル信号ＶＤ２０との差分を検出するなどの比較を行うことで、Ａ／Ｄ変換回路４１０及びＡ／Ｄ変換回路４２０のＡ／Ｄ変換の結果が正しいかの判断が可能となる。よって、連続的に動作するＡ／Ｄ変換回路４１０の動作を停止させることなく、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定ができる。
【０１４１】
第１実施形態の物理量検出装置１では、Ａ／Ｄ変換回路４２０は、第１電圧ＶＲＥＦ１をＡ／Ｄ変換する。第１電圧ＶＲＥＦ１は、物理量処理回路４０の基準となる電圧であり、既知の電圧である。すなわち、第１電圧ＶＲＥＦ１をＡ／Ｄ変換回路４２０でＡ／Ｄ変換し得られる第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１の期待値は、既知である。故障判定部５４０は、第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１の期待値と、第１電圧ＶＲＥＦ１をＡ／Ｄ変換回路４２０でＡ／Ｄ変換し得られる第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１の実測値と、を比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障判定を行うことができる。
【０１４２】
さらに第１実施形態の物理量検出装置１では、Ａ／Ｄ変換回路４２０は、第２電圧ＶＲＥＦ２をＡ／Ｄ変換する。第２電圧ＶＲＥＦ２も、第１電圧ＶＲＥＦ１とは異なる基準となる電圧であり、既知の電圧である。すなわち、第２電圧ＶＲＥＦ２をＡ／Ｄ変換回路４２０でＡ／Ｄ変換し得られる第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２の期待値は、既知である。故障判定部５４０は、第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２の期待値と、第２電圧ＶＲＥＦ２をＡ／Ｄ変換回路４２０でＡ／Ｄ変換し得られる第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２の実測値とを比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障判定を行うことができる。
【０１４３】
第１実施形態の物理量検出装置１では、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２によりＡ／Ｄ変換回路４２０の故障判定が行われる。これにより、故障判定部５３０に入力される角速度デジタル信号ＶＤ２０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０により正常に変換された信
号である。これにより、故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１０と、角速度デジタル信号ＶＤ２０とを比較することで、精度よくＡ／Ｄ変換回路４１０の故障を判定することが可能となる。
【０１４４】
第１実施形態の物理量検出装置１では、マルチプレクサ−４３０に温度センサー７０が検出した温度信号ＶＴＯが入力される。すなわち、Ａ／Ｄ変換回路４２０は、時分割にＡ／Ｄ変換を行うため、複数の信号のＡ／Ｄ変換器を兼用することができる。そのため、例えば、物理量検出装置１に用いられる温度補正用の温度センサー７０が検出した温度信号ＶＴＯが検出した信号をＡ／Ｄ変換する素子と、兼用し用いることで、物理量検出装置１を小型化することが可能となる。
【０１４５】
１．２  第２実施形態
図１１は、第２実施形態における物理量検出装置１の構成を示す図である。また、図１２は第２実施形態における物理量処理回路４０の構成を示す図である。第１実施形態の物理量検出装置１では、一つの物理量検出素子１００が検出した信号を、連続的にＡ／Ｄ変換を行う１つのＡ／Ｄ変換回路４１０に入力し物理量を取得したのに対し、第２実施形態の物理量検出装置１は、複数（第２実施形態では３個）の物理量検出素子１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃが検出した信号を、複数（第２実施形態では３個）のＡ／Ｄ変換回路４１０，４１１，４１２のそれぞれに入力することで物理量を取得する。
【０１４６】
なお、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を付して、第１実施形態と重複する説明を省略し、第１実施形態と異なる内容について説明する。
【０１４７】
図１１は、第２実施形態における物理量検出装置１の構成を示す図である。第２実施形態における物理量検出装置１は、３つの物理量検出素子１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃと、物理量検出回路２００と、を含み構成され、さらに、物理量検出装置１の出力データを用いて各種の計算処理や制御を行うＭＣＵ３を含んで構成されてもよい。
【０１４８】
３つの物理量検出素子１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃのそれぞれは、第１実施形態と同様に、Ｔ型の２つの駆動振動腕を有するいわゆるダブルＴ型の振動片を有する構成であり、その詳細の説明を省略する（図２〜図４参照）。
【０１４９】
第２実施形態の物理量検出回路２００は、第１実施形態と同様に、基準電圧回路１０、駆動回路２０、検出回路３０、物理量処理回路４０、発振回路６０、温度センサー７０及び記憶部８０を含んで構成されている。また、第２実施形態における物理量検出回路２００は、３つの物理量検出素子１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃのそれぞれに対応した駆動回路２０、検出回路３０を備える。なお、それぞれの駆動回路２０及び検出回路３０の詳細の構成は、第１実施形態と同様であり、その説明を省略する（図５、図６参照）。
【０１５０】
物理量検出素子１００Ａの検出電極に接続された検出回路３０は、角速度信号ＶＡＯ１０，ＶＡＯ２０を出力する。また、物理量検出素子１００Ｂの検出電極に接続された検出回路３０は、角速度信号ＶＡＯ１１，ＶＡＯ２１を出力する。また、物理量検出素子１００Ｃの検出電極に接続された検出回路３０は、角速度信号ＶＡＯ１２，ＶＡＯ２２を出力する。ここで、第１実施形態と同様に、それぞれの検出回路３０から出力される２つの角速度信号ＶＡＯ１ｉ（ｉ＝０〜２）と角速度信号ＶＡＯ２ｉ（ｉ＝０〜２）とは同等の信号となる。すなわち、角速度信号ＶＡＯ１０と角速度信号ＶＡＯ２０とは、同等の信号であり、角速度信号ＶＡＯ１１と角速度信号ＶＡＯ２１とは、同等の信号であり、角速度信号ＶＡＯ１２と角速度信号ＶＡＯ２２とは、同等の信号である。
【０１５１】
なお、第２実施形態にける基準電圧回路１０、発振回路６０、温度センサー７０及び記憶部８０は、第１実施形態と同様の構成であり、その説明を省略する。
【０１５２】
図１２は、第２実施形態における物理量処理回路４０の構成を示す図である。第１実施形態と同様に、物理量処理回路４０は、デジタル演算回路４１及びインターフェイス回路４２を含む。
【０１５３】
デジタル演算回路４１は、クロック生成回路４６０、Ａ／Ｄ変換回路４１０，４１１，４１２、Ａ／Ｄ変換回路４２０、マルチプレクサ−４３０、電圧生成部４４０、切替制御部４５０、クロック生成回路４６０及びＤＳＰ５０を含む。デジタル演算回路４１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。
【０１５４】
クロック生成回路４６０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫ（発振回路６０の出力信号）を基に、Ａ／Ｄ変換回路４１０，４１１，４１２のサンプリングクロック信号ＣＬＫ１と、Ａ／Ｄ変換回路４２０のサンプリングクロック信号ＣＬＫ２を生成して出力する。
【０１５５】
Ａ／Ｄ変換回路４１０は、サンプリングクロック信号ＣＬＫ１に同期して、物理量検出素子１００Ａの角速度検出信号に基づき、検出回路３０が出力する角速度信号ＶＡＯ１０をＡ／Ｄ変換して角速度デジタル信号ＶＤ１０を出力する。
【０１５６】
Ａ／Ｄ変換回路４１１（「第３変換部」の一例）は、サンプリングクロック信号ＣＬＫ１に同期して、物理量検出素子１００Ｂの角速度検出信号（「第３物理量検出信号」の一例）に基づき、検出回路３０が出力する角速度信号ＶＡＯ１１（「第３アナログ信号」の一例）をＡ／Ｄ変換して角速度デジタル信号ＶＤ１１（「第４デジタル信号」の一例）を出力する。
【０１５７】
Ａ／Ｄ変換回路４１２は、サンプリングクロック信号ＣＬＫ１に同期して、物理量検出素子１００Ｃの角速度検出信号に基づき、検出回路３０が出力する角速度信号ＶＡＯ１２をＡ／Ｄ変換して角速度デジタル信号ＶＤ１２を出力する。
【０１５８】
なお、第２実施形態におけるＡ／Ｄ変換回路４１０，４１１，４１２は、高い分解能を有するΔΣ型のＡ／Ｄコンバータ、若しくは逐次比較（ＳＡＲ）型のＡ／Ｄコンバータを用いて連続的にＡ／Ｄ変換する構成であることが好ましい。
【０１５９】
電圧生成部４４０は、第１実施形態と同様に、基準電圧回路１０から出力された基準電圧ＶＲＥＦ（図１参照）が入力され、物理量処理回路４０で用いる種々の電圧に変換する。
【０１６０】
マルチプレクサ−４３０は、検出回路３０から入力された角速度信号ＶＡＯ２０、角速度信号ＶＡＯ２１（「第４アナログ信号」の一例）、角速度信号ＶＡＯ２２、温度センサー７０から入力された温度信号ＶＴＯ、第１電圧ＶＲＥＦ１、第２電圧ＶＲＥＦ２及び制御信号Ｃｔｒ１が入力され、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯを出力する。すなわち、マルチプレクサ−４３０は、角速度信号ＶＡＯ２０，ＶＡＯ２１，ＶＡＯ２２と、第１電圧ＶＲＥＦ１と、第２電圧ＶＲＥＦ２と、温度センサー７０が検出した温度信号ＶＴＯと、を含む複数の信号を入力し、時分割にＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。換言すれば、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯは、角速度信号ＶＡＯ２０、温度信号ＶＴＯ、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２を含む一つの信号である。なお、マルチプレクサ−４３０に入力される信号は、これらに限られず、例えば、圧力、湿度等の信号が入力されてもよい。
【０１６１】
切替制御部４５０は、マルチプレクサ−４３０及びＤＳＰ５０に対して、制御信号Ｃｔ
ｒ１，Ｃｔｒ２を出力する。
【０１６２】
制御信号Ｃｔｒ１は、マルチプレクサ−４３０からの出力される信号を選択する。例えば、制御信号Ｃｔｒ１は３ビットの信号であって、“１０１”のとき、マルチプレクサ−４３０は、角速度信号ＶＡＯ２０を選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。また、制御信号Ｃｔｒ１が、“１１０”のとき、マルチプレクサ−４３０は、角速度信号ＶＡＯ２１を選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。また、制御信号Ｃｔｒ１が、“１１１”のとき、マルチプレクサ−４３０は、角速度信号ＶＡＯ２２を選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。また、制御信号Ｃｔｒ１が、“０００”のとき、マルチプレクサ−４３０は、温度信号ＶＴＯを選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。また、制御信号Ｃｔｒ１が、“０１０”のとき、マルチプレクサ−４３０は、第１電圧ＶＲＥＦ１を選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。また、制御信号Ｃｔｒ１が、“００１”のとき、マルチプレクサ−４３０は、第２電圧ＶＲＥＦ２を選択し、ＭＵＸ出力信号ＶＭＯとして出力する。
【０１６３】
制御信号Ｃｔｒ２は、制御信号Ｃｔｒ１に同期し、ＤＳＰ５０に含まれる故障判定部５３０、故障判定部５４０、デジタル補正部５５０に入力される。すなわち、制御信号Ｃｔｒ２は、制御信号Ｃｔｒ１で制御されているマルチプレクサ−４３０の出力信号が、角速度信号ＶＡＯ２０，ＶＡＯ２１，ＶＡＯ２２、温度信号ＶＴＯ、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２のいずれであるかを、ＤＳＰ５０に含まれる故障判定部５３０、故障判定部５４０、デジタル補正部５５０に伝達する。ここで、物理量検出装置１の第１実施形態において、制御信号Ｃｔｒ２と、制御信号Ｃｔｒ１と、は同じ構成の信号として示すがこの限りではない。
【０１６４】
Ａ／Ｄ変換回路４２０は、第１実施形態と同様に、サンプリングクロック信号ＣＬＫ２に同期して、マルチプレクサ−４３０が出力するＭＵＸ出力信号ＶＭＯのＡ／Ｄ変換を行い、ＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯを出力する。したがって、Ａ／Ｄ変換回路４２０が出力するＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯは、角速度信号ＶＡＯ２０がデジタル信号に変換された角速度デジタル信号ＶＤ２０と、角速度信号ＶＡＯ２０がデジタル信号に変換された角速度デジタル信号ＶＤ２１（「第５デジタル信号」の一例）と、角速度信号ＶＡＯ２０がデジタル信号に変換された角速度デジタル信号ＶＤ２２と、温度信号ＶＴＯがデジタル信号に変換された温度デジタル信号ＶＤＴＯと、第１電圧ＶＲＥＦ１がデジタル信号に変換された第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１と、第２電圧ＶＲＥＦ２がデジタル信号に変換されて第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２と、が時分割に含まれたデジタル信号である。
【０１６５】
ＤＳＰ５０は、デジタルフィルター５１０，５１１，５１２，５２０、故障判定部５３０，５４０、デジタル補正部５５０を含む。
【０１６６】
デジタルフィルター５１０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、Ａ／Ｄ変換回路４１０から出力された角速度デジタル信号ＶＤ１０に対してフィルタリング処理を行う。
【０１６７】
デジタルフィルター５１１は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、Ａ／Ｄ変換回路４１１から出力された角速度デジタル信号ＶＤ１１に対してフィルタリング処理を行う。
【０１６８】
デジタルフィルター５１２は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、Ａ／Ｄ変換回路４１２から出力された角速度デジタル信号ＶＤ１２に対してフィルタリング処理を行う。
【０１６９】
デジタルフィルター５２０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、Ａ／Ｄ変換回路４２０から出力されたＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯに対してフィルタリング処理を行う。
【０１７０】
故障判定部５４０は、デジタルフィルター５２０の出力信号と、制御信号Ｃｔｒ２と、マスタークロック信号ＭＣＬＫと、が入力される。故障判定部５４０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、入力されたＭＵＸ出力デジタル信号ＶＤＭＯに含まれる第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１及び第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２が、所定の値の範囲内であるか否かを判定することで、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障判定を行う。
【０１７１】
詳細には、故障判定部５４０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“０１０”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１に基づく信号であると判断する。そして、故障判定部５４０に入力されたデジタルフィルター５２０の出力信号（第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１に基づく信号）が、記憶されている所定の範囲内の値であるかの判定をする。デジタルフィルター５２０の出力信号（第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１に基づく信号）が所定の値の範囲内であるとき、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０が正常であると判定する。一方、デジタルフィルター５２０の出力信号（第１デジタル電圧ＶＤＲＥＦ１に基づく信号）が所定の値の範囲外であるとき、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０が故障していると判定する。そして故障判定部５４０は、例えば、不図示のレジスターに対し、故障フラグを立てるための信号を出力する。
【０１７２】
故障判定部５４０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“００１”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２に基づく信号であると判断する。そして、故障判定部５４０に入力されたデジタルフィルター５２０の出力信号（第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２に基づく信号）が、記憶されている所定の範囲内の値であるかの判定をする。デジタルフィルター５２０の出力信号（第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２に基づく信号）が所定の値の範囲内であるとき、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０が正常であると判定する。一方、デジタルフィルター５２０の出力信号（第２デジタル電圧ＶＤＲＥＦ２に基づく信号）が所定の値の範囲外であるとき、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０が故障していると判定する。そして故障判定部５４０は、例えば、不図示のレジスターに対し、故障フラグを立てるための信号を出力する。
【０１７３】
第１実施形態と同様に、第１電圧ＶＲＥＦ１及び第２電圧ＶＲＥＦ２は、既知であるため、故障判定部５４０は、Ａ／Ｄ変換回路４２０の故障の有無を判定することが可能となる。
【０１７４】
故障判定部５３０は、デジタルフィルター５１０の出力信号と、デジタルフィルター５１１の出力信号と、デジタルフィルター５１２の出力信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号と、制御信号Ｃｔｒ２と、マスタークロック信号ＭＣＬＫと、が入力される。故障判定部５３０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、入力されるデジタルフィルター５１０の出力信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号と、を比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４１０，４１１，４１２の故障判定を行う。
【０１７５】
詳細には、故障判定部５３０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“１０１”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号であると判断する。そして、故障判定部５３０は、デジタルフィルター５１０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号と、の比較を行う。そして、デジタルフィルター５１０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号が正し
いか否かの判定を行うことで、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定を行う。
【０１７６】
また、故障判定部５３０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“１１０”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号であると判断する。そして、故障判定部５３０は、デジタルフィルター５１１の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１１に基づく信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ２１に基づく信号と、の比較を行う。そして、デジタルフィルター５１１の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１１に基づく信号が正しいか否かの判定を行うことで、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定を行う。
【０１７７】
また、故障判定部５３０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“１１１”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、角速度デジタル信号ＶＤ２２に基づく信号であると判断する。そして、故障判定部５３０は、デジタルフィルター５１２の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１２に基づく信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ２２に基づく信号と、の比較を行う。そして、デジタルフィルター５１２の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１２に基づく信号が正しいか否かの判定を行うことで、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障判定を行う。
【０１７８】
角速度デジタル信号ＶＤ１０は、角速度信号ＶＡＯ１０をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル信号であって、角速度デジタル信号ＶＤ２０は、角速度信号ＶＡＯ２０をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル信号である。また、角速度信号ＶＡＯ１０と、角速度信号ＶＡＯ２０と、は物理量検出素子１００Ａが検出した角速度検出信号に基づくアナログ信号である。すなわち、デジタルフィルター５１０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号とは、同等の信号である。
【０１７９】
よって、故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号と、角速度デジタル信号ＶＤ２０に基づく信号と、を比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４１０の故障の有無を判定することができる。
【０１８０】
同様に、デジタルフィルター５１１の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１１に基づく信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ２１に基づく信号とは、物理量検出素子１００Ｂが検出した角速度検出信号に基づく信号であり、同等の信号である。
【０１８１】
よって、故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１１に基づく信号と、角速度デジタル信号ＶＤ２１に基づく信号と、を比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４１１の故障の有無を判定することができる。
【０１８２】
同様に、デジタルフィルター５１２の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１２に基づく信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ２２に基づく信号とは、物理量検出素子１００Ｃが検出した角速度検出信号に基づく信号であり、同等の信号である。
【０１８３】
よって、故障判定部５３０は、角速度デジタル信号ＶＤ１２に基づく信号と、角速度デジタル信号ＶＤ２２に基づく信号と、を比較することで、Ａ／Ｄ変換回路４１２の故障の有無を判定することができる。
【０１８４】
また、故障判定部５３０は、Ａ／Ｄ変換回路４１０，４１１，４１２の故障判定において、いずれかのＡ／Ｄ変換回路が故障であると判定されたとき、不図示のレジスターに対
し、故障フラグを立てるための信号を出力する。
【０１８５】
デジタル補正部５５０は、デジタルフィルター５１０の出力信号と、デジタルフィルター５１１の出力信号と、デジタルフィルター５１２の出力信号と、デジタルフィルター５２０の出力信号と、制御信号Ｃｔｒ２と、マスタークロック信号ＭＣＬＫと、が入力される。デジタル補正部５５０は、マスタークロック信号ＭＣＬＫに同期して、入力されるデジタルフィルター５１０の出力信号、デジタルフィルター５１１の出力信号、デジタルフィルター５１２の出力信号のそれぞれを、デジタルフィルター５２０の出力信号に基づき補正する。
【０１８６】
詳細には、デジタル補正部５５０は、例えば、入力される制御信号Ｃｔｒ２が、“０００”のとき、デジタルフィルター５２０の出力信号は、温度デジタル信号ＶＤＴＯに基づく信号であると判断する。そして、デジタル補正部５５０は、デジタルフィルター５１０の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１０に基づく信号に対し、オフセット補正、感度補正、出力レンジ調整、ビット制限等の各種の処理を行いデジタルデータ（角速度データ）ＶＤＯ１０を生成し、インターフェイス回路４２に出力する。また、デジタルフィルター５１１の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１１に基づく信号に対し、オフセット補正、感度補正、出力レンジ調整、ビット制限等の各種の処理を行いデジタルデータ（角速度データ）ＶＤＯ１１を生成し、インターフェイス回路４２に出力する。また、デジタルフィルター５１２の出力信号である角速度デジタル信号ＶＤ１２に基づく信号、に対し、オフセット補正、感度補正、出力レンジ調整、ビット制限等の各種の処理を行いデジタルデータ（角速度データ）ＶＤＯ１２を生成し、インターフェイス回路４２に出力する。
【０１８７】
以上のように、物理量検出装置１の第２実施形態によれば、複数の物理量検出素子１００（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ）から出力される角速度信号ＶＡＯ１０，１１，１２を連続的にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路４１０，４１１，４１２のいずれにおいても、動作を停止させることなく、故障判定を行うことが可能となる。すなわち、第２実施形態における物理量検出装置１は、例えば３軸角速度センサー等においても、高い信頼性を実現することが可能となる。
【０１８８】
１．３  変形例
上述した実施形態では、角速度を検出する物理量検出素子を含む物理量検出装置（角速度検出装置）を例に挙げて説明したが、本発明は、種々の物理量を検出する物理量検出素子を含む物理量検出装置にも適用することができる。また、物理量検出素子が検出する物理量は、角速度に限らず、角加速度、加速度、地磁気、傾斜などであってもよい。また、物理量検出素子の振動片は、ダブルＴ型でなくてもよく、例えば、音叉型やくし歯型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。また、物理量検出素子の振動片の材料としては、水晶（ＳｉＯ２）の代わりに、例えば、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を用いてもよいし、シリコン半導体を用いてもよい。また、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、物理量検出素子は、圧電型の素子に限らず、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素子であってもよい。あるいは、物理量検出素子の方式は、振動式に限らず、例えば、光学式、回転式、流体式であってもよい。
【０１８９】
２．電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。本実施形態
に係る電子機器は、本発明に係る物理量検出装置１を含む。以下では、本発明に係る物理量検出装置１として、物理量検出器４００を含む電子機器について、説明する。
【０１９０】
図１３は、本実施形態に係る電子機器として、携帯電話機（ＰＨＳも含む）１２００を模式的に示す斜視図である。
【０１９１】
図１３に示すように、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４及び送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。
【０１９２】
このような携帯電話機１２００には、物理量検出器４００が内蔵されている。
【０１９３】
図１４は、本実施形態に係る電子機器として、デジタルスチルカメラ１３００を模式的に示す斜視図である。なお、図１４には、外部機器との接続についても簡易的に示している。
【０１９４】
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、デジタルスチルカメラ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。
【０１９５】
デジタルスチルカメラ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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
また、このデジタルスチルカメラ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。
【０１９９】
このようなデジタルスチルカメラ１３００には、物理量検出器４００が内蔵されている。
【０２００】
なお、物理量検出器４００を備えた電子機器は、図１３に示す携帯電話機、図１４に示すデジタルスチルカメラの他にも、例えば、パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、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）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、各種ナビゲーション装置、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、ヘッドマウントディスプレイ、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、ロケット、船舶の計器類）、ロボットや人体などの姿勢制御、フライトシミュレーターなどに適用することができる。
【０２０１】
本実施形態に係る電子機器は、回路規模の増加を抑えながら、安定した特性で角速度及び加速度を検出可能な物理量検出器４００を含む。したがって、より低コストでより信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【０２０２】
３．移動体
次に、本実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る移動体は、本発明に係る物理量センサーを含む。以下では、本発明に係る物理量センサーとして、物理量検出器４００を含む移動体について、説明する。
【０２０３】
図１５は、本実施形態に係る移動体として、自動車１５００を模式的に示す斜視図である。
【０２０４】
自動車１５００には、物理量検出器４００が内蔵されている。具体的には、図１５に示すように、自動車１５００の車体１５０２には、自動車１５００の角速度を検知する物理量検出素子１００を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１５０４が搭載されている。また、物理量検出器４００は、他にも、車体姿勢制御ユニット、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）、に広く適用することができる。
【０２０５】
本実施形態に係る電子機器は、回路規模の増加を抑えながら、安定した特性で角速度及び加速度を検出可能な物理量検出器４００を含む。したがって、より低コストでより信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
本発明は、実施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】
【０２０９】
１…物理量検出装置、３…ＭＣＵ、１０…基準電圧回路、２０…駆動回路、３０…検出回路、４０…物理量処理回路、４１…デジタル演算回路、４２…インターフェイス回路、５０…ＤＳＰ、６０…発振回路、７０…温度センサー、８０…記憶部、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…物理量検出素子、１０１ａ，１０１ｂ…駆動振動腕、１０２…検出振動腕、１０３…錘部、１０４ａ，１０４ｂ…駆動用基部、１０５ａ，１０５ｂ…連結腕、１０６…錘部、１０７…検出用基部、１１２，１１３…駆動電極、１１４，１１５…検出電極、１１６…共通電極、２００…物理量検出回路、２１０…変換回路、２２０…ハイパスフィルター、２３０，２６０…コンパレーター、２４０…全波整流回路、２５０…積
分器、３１０，３２０…チャージアンプ、３３０…差動アンプ、３４０…ハイパスフィルター、３５０…ＡＣアンプ、３６０，３６１，３６２…同期検波回路、３７０，３７１，３７２…可変ゲインアンプ、３８０，３８１，３８２…スイッチトキャパシタフィルター、３９０，３９１，３９２…出力バッファー、４１０，４１１，４１２，４２０，４２１，４２２…Ａ／Ｄ変換回路、４３０…マルチプレクサ−、４４０…電圧生成部、４５０…切替制御部、４６０…クロック生成回路、５１０，５１１，５１２，５２０，５２１，５２２…デジタルフィルター、５３０，５４０…故障判定部、５５０…デジタル補正部、４００…物理量検出器、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチルカメラ、１３０２…ケース（ボディー）、１３１０…表示部、１３０６…シャッターボタン、１３０４…受光ユニット、１３０８…メモリー、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４４０…パーソナルコンピューター、１４３０…テレビモニター、１５００…自動車、１５０２…車体、１５０４…電子制御ユニット
【図１】
2018166274.tif 000003
【図２】
2018166274.tif 000004
【図３】
2018166274.tif 000005
【図４】
2018166274.tif 000006
【図５】
2018166274.tif 000007
【図６】
2018166274.tif 000008
【図７】
2018166274.tif 000009
【図８】
2018166274.tif 000010
【図９】
2018166274.tif 000011
【図１０】
2018166274.tif 000012
【図１１】
2018166274.tif 000013
【図１２】
2018166274.tif 000014
【図１３】
2018166274.tif 000015
【図１４】
2018166274.tif 000016
【図１５】
2018166274.tif 000017