(57)【要約】【課題】検出信号の同期検波を制御する同期信号の位相を高精度に調整できる回路装置、物理量測定装置、電子機器、移動体及び位相調整方法を提供すること。【解決手段】回路装置１００は、駆動回路１５０とフィードバック信号入力端子ＴＤＧと検出回路１４０とテスト信号入力端子ＴＴＩとテスト回路１３０と位相調整回路１１０とを含む。第１動作モードにおいて検出回路１４０は物理量信号を検出する。第２動作モードにおいて、フィードバック信号入力端子ＴＤＧに第１のテスト信号が入力され、テスト回路１３０は、テスト信号入力端子ＴＴＩから入力された第２のテスト信号に基づいて、第１のテスト用入力信号を第１の入力ノードＮＳ１に出力すると共に第２のテスト用入力信号を第２の入力ノードＮＳ２に出力する。第２のテスト信号は、第１のテスト信号に対して所与の位相関係の信号である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路と、
前記駆動回路に接続されるフィードバック信号入力端子と、
第１の入力ノード、第２の入力ノード、及び同期検波回路を有する検出回路と、
第１の検出信号入力端子と、
第２の検出信号入力端子と、
テスト信号入力端子と、
前記第１の入力ノード、前記第２の入力ノード、前記第１の検出信号入力端子、前記第２の検出信号入力端子、及び前記テスト信号入力端子に接続されるテスト回路と、
位相調整回路と、
を含み、
第１動作モードと第２動作モードとの切り替えが可能であって、
前記第１動作モードにおいて、
前記駆動回路は、前記フィードバック信号入力端子に入力された物理量トランスデューサーからのフィードバック信号に基づいて、前記物理量トランスデューサーを駆動する駆動信号を出力し、
前記位相調整回路は、前記フィードバック信号に基づく前記駆動回路からの信号に対して位相調整を行い、位相調整後の信号を同期信号として前記同期検波回路に出力し、
前記テスト回路は、前記第１の検出信号入力端子に入力された前記物理量トランスデューサーからの第１の検出信号を前記第１の入力ノードに出力し、前記第２の検出信号入力端子に入力された第２の検出信号を前記第２の入力ノードに出力し、
前記同期検波回路は、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づく検波処理を行い、
前記検出回路は、前記同期検波回路の出力信号に基づいて、物理量信号を検出し、
前記第２動作モードにおいて、
前記位相調整回路は、前記フィードバック信号入力端子に入力された第１のテスト信号に基づく前記駆動回路からの信号に対して位相調整を行い、位相調整後の信号を同期信号として前記同期検波回路に出力し、
前記テスト回路は、前記テスト信号入力端子から入力された第２のテスト信号に基づいて、第１のテスト用入力信号を前記第１の入力ノードに出力すると共に第２のテスト用入力信号を前記第２の入力ノードに出力し、
前記第２のテスト信号は、前記第１のテスト信号に対して所与の位相関係の信号であり、
前記同期検波回路は、前記第１のテスト用入力信号及び前記第２のテスト用入力信号に基づく検波処理を行い、
前記検出回路は、前記同期検波回路の出力信号に基づく信号を出力することを特徴とする回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回路装置において、
前記テスト回路は、
前記第１の入力ノードと第１のノードとの間に設けられる第１のスイッチと、
前記第２の入力ノードと第２のノードとの間に設けられる第２のスイッチと、
前記第１のノードと第３のノードとの間に設けられる第１のキャパシターと、
前記第２のノードと前記第３のノードとの間に設けられる第２のキャパシターと、
前記第３のノードと前記テスト信号入力端子との間に設けられる第３のスイッチと、
前記第１の入力ノードと前記第１の検出信号入力端子との間に設けられる第４のスイッチと、
前記第２の入力ノードと前記第２の検出信号入力端子との間に設けられる第５のスイッチと、
を有することを特徴とする回路装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回路装置において、
前記所与の位相関係は、
前記第１のテスト信号と前記第２のテスト信号との間の位相差が９０度となる位相関係であることを特徴とする回路装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回路装置において、
出力端子を含み、
前記検出回路は、
前記第１の入力ノード及び前記第２の入力ノードに入力される信号を増幅する増幅回路と、
前記同期検波回路の出力信号に対してローパスフィルター処理を行うローパスフィルターと、
を有し、
前記同期検波回路は、
前記増幅回路の出力信号に対して検波処理を行い、
前記出力端子は、
前記第２動作モードにおいて、前記ローパスフィルターの出力信号を出力することを特徴とする回路装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路装置において、
前記位相調整の設定データを記憶する記憶部を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項６】
請求項５に記載された回路装置において、
前記位相調整回路は、
前記駆動回路からの信号を遅延させる遅延回路を有し、前記遅延回路の出力信号に基づいて前記同期信号を出力し、
前記設定データは、
前記遅延回路の遅延時間を設定するデータであることを特徴とする回路装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回路装置において、
前記駆動回路からの信号に基づいて第２の同期信号を出力すると共に、前記第２の同期信号の位相調整を行う第２の位相調整回路を含み、
前記検出回路は、
前記第１の入力ノード及び前記第２の入力ノードに入力される信号を増幅する増幅回路と、
前記同期信号に基づいて前記増幅回路の出力信号に対する検波処理を行って、前記物理量信号を抽出する第１の同期検波回路と、
前記第２の同期信号に基づいて前記増幅回路の出力信号に対する検波処理を行って、振動漏れ信号を抽出する第２の同期検波回路と、
を有することを特徴とする回路装置。
【請求項８】
請求項７に記載の回路装置において、
前記所与の位相関係は、
前記第１のテスト信号と前記第２のテスト信号との間の位相差が０度又は１８０度となる位相関係であることを特徴とする回路装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の回路装置において、
第１の出力端子及び第２の出力端子を含み、
前記検出回路は、
前記第１の同期検波回路の出力信号に対してローパスフィルター処理を行う第１のローパスフィルターと、
前記第２の同期検波回路の出力信号に対してローパスフィルター処理を行う第２のローパスフィルターと、
を有し、
前記第１の出力端子は、
前記第２動作モードにおいて、前記第１のローパスフィルターの出力信号を出力し、
前記第２の出力端子は、
前記第２動作モードにおいて、前記第２のローパスフィルターの出力信号を出力することを特徴とする回路装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記物理量トランスデューサーと、
を含むことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記物理量信号に基づく信号処理を行う処理装置と、
を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路装置と、
前記回路装置が設けられるボディーと、
を含むことを特徴とする移動体。
【請求項１３】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路装置に対する位相調整方法であって、
テスト時に前記第２動作モードに設定し、
前記第１のテスト信号を前記フィードバック信号入力端子に入力すると共に、前記第２のテスト信号を前記テスト信号入力端子に入力し、
前記検出回路からの検出結果をモニターし、
前記検出結果に基づいて、前記位相調整の設定データを求めることを特徴とする位相調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路装置、物理量測定装置、電子機器、移動体及び位相調整方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、スマートフォン等の電子機器や車、飛行機等の移動体には、外的な要因で変化する物理量を検出するための物理量測定装置が組み込まれている。例えば、角速度を検出するジャイロセンサーは、いわゆる手振れ補正、姿勢制御、ＧＰＳ自律航法などに用いられている。
【０００３】
振動型ジャイロセンサーにおいて、振動子の駆動振動が検出振動に影響を与える機械振動漏れという現象が知られている。角速度に対応した検出信号と、機械振動漏れによって生じる振動漏れ信号とは位相が９０度異なるため、検出信号に同期した同期検波によって振動漏れ信号を除去することが可能である。しかしながら、同期検波の位相がずれている場合には同期検波後の検出信号に振動漏れ信号が混ざって検出信号の精度が低下してしまう。このため、例えば特許文献１には、振動型ジャイロセンサーの検出回路において、同期検波前に振動漏れ信号を低減するために振動漏れ信号と同振幅且つ同位相の補正信号を、信号漏れ信号に対して差動の関係となるように加えた後、又は、振動漏れ信号と同振幅且つ逆位相の補正信号を振動漏れ信号に加えた後に、同期検波をすることで振動もれ信号の影響を低減することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような検出信号から振動漏れ信号そのものを低減する手法を用いたとしても、同期検波の位相がずれていれば振動漏れ信号の影響を低減することは困難である。
【０００６】
特許文献１に開示される同期検波を制御する同期信号は、位相調整回路が設けられている駆動回路からの信号に基づいて生成されているが、その位相調整回路の位相調整は振動子が発振するための位相調整がなされており、同期信号の高精度な位相調整に関しては開示がない。即ち、従来の駆動回路及び検出回路においては同期信号の位相調整を高精度で調整する回路等がないため、振動もれ信号の影響を低減できない課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、駆動回路と、前記駆動回路に接続されるフィードバック信号入力端子と、第１の入力ノード、第２の入力ノード、及び同期検波回路を有する検出回路と、第１の検出信号入力端子と、第２の検出信号入力端子と、テスト信号入力端子と、前記第１の入力ノード、前記第２の入力ノード、前記第１の検出信号入力端子、前記第２の検出信号入力端子、及び前記テスト信号入力端子に接続されるテスト回路と、位相調整回路と、を含み、第１動作モードと第２動作モードとの切り替えが可能であって、前記第１動作モードにおいて、前記駆動回路は、前記フィードバック信号入力端子に入力された物理量トランスデューサーからのフィードバック信号に基づいて、前記物理量トランスデューサーを駆動する駆動信号を出力し、前記位相調整回路は、前記フィードバック信号に基づく前記駆動回路からの信号に対して位相調整を行い、位相調整後の信号を同期信号として前記同期検波回路に出力し、前記テスト回路は、前記第１の検出信号入力端子に入力された前記物理量トランスデューサーからの第１の検出信号を前記第１の入力ノードに出力し、前記第２の検出信号入力端子に入力された第２の検出信号を前記第２の入力ノードに出力し、前記同期検波回路は、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づく検波処理を行い、前記検出回路は、前記同期検波回路の出力信号に基づいて、物理量信号を検出し、前記第２動作モードにおいて、前記位相調整回路は、前記フィードバック信号入力端子に入力された第１のテスト信号に基づく前記駆動回路からの信号に対して位相調整を行い、位相調整後の信号を同期信号として前記同期検波回路に出力し、前記テスト回路は、前記テスト信号入力端子から入力された第２のテスト信号に基づいて、第１のテスト用入力信号を前記第１の入力ノードに出力すると共に第２のテスト用入力信号を前記第２の入力ノードに出力し、前記第２のテスト信号は、前記第１のテスト信号に対して所与の位相関係の信号であり、前記同期検波回路は、前記第１のテスト用入力信号及び前記第２のテスト用入力信号に基づく検波処理を行い、前記検出回路は、前記同期検波回路の出力信号に基づく信号を出力する回路装置に関係する。
【０００８】
また本発明の一態様では、前記テスト回路は、前記第１の入力ノードと第１のノードとの間に設けられる第１のスイッチと、前記第２の入力ノードと第２のノードとの間に設けられる第２のスイッチと、前記第１のノードと第３のノードとの間に設けられる第１のキャパシターと、前記第２のノードと前記第３のノードとの間に設けられる第２のキャパシターと、前記第３のノードと前記テスト信号入力端子との間に設けられる第３のスイッチと、前記第１の入力ノードと前記第１の検出信号入力端子との間に設けられる第４のスイッチと、前記第２の入力ノードと前記第２の検出信号入力端子との間に設けられる第５のスイッチと、を有してもよい。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記所与の位相関係は、前記第１のテスト信号と前記第２のテスト信号との間の位相差が９０度となる位相関係であってもよい。
【００１０】
また本発明の一態様では、出力端子を含み、前記検出回路は、前記第１の入力ノード及び前記第２の入力ノードに入力される信号を増幅する増幅回路と、前記同期検波回路の出力信号に対してローパスフィルター処理を行うローパスフィルターと、を有し、前記同期検波回路は、前記増幅回路の出力信号に対して検波処理を行い、前記出力端子は、前記第２動作モードにおいて、前記ローパスフィルターの出力信号を出力してもよい。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記位相調整の設定データを記憶する記憶部を含んでもよい。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記位相調整回路は、前記駆動回路からの信号を遅延させる遅延回路を有し、前記遅延回路の出力信号に基づいて前記同期信号を出力し、前記設定データは、前記遅延回路の遅延時間を設定するデータであってもよい。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記駆動回路からの信号に基づいて第２の同期信号を出力すると共に、前記第２の同期信号の位相調整を行う第２の位相調整回路を含み、前記検出回路は、前記第１の入力ノード及び前記第２の入力ノードに入力される信号を増幅する増幅回路と、前記同期信号に基づいて前記増幅回路の出力信号に対する検波処理を行って、前記物理量信号を抽出する第１の同期検波回路と、前記第２の同期信号に基づいて前記増幅回路の出力信号に対する検波処理を行って、振動漏れ信号を抽出する第２の同期検波回路と、を有してもよい。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記所与の位相関係は、前記第１のテスト信号と前記第２のテスト信号との間の位相差が０度又は１８０度となる位相関係であってもよい。
【００１５】
また本発明の一態様では、第１の出力端子及び第２の出力端子を含み、前記検出回路は、前記第１の同期検波回路の出力信号に対してローパスフィルター処理を行う第１のローパスフィルターと、前記第２の同期検波回路の出力信号に対してローパスフィルター処理を行う第２のローパスフィルターと、を有し、前記第１の出力端子は、前記第２動作モードにおいて、前記第１のローパスフィルターの出力信号を出力し、前記第２の出力端子は、前記第２動作モードにおいて、前記第２のローパスフィルターの出力信号を出力してもよい。
【００１６】
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置と、前記物理量トランスデューサーと、を含む物理量測定装置に関係する。
【００１７】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置と、前記物理量信号に基づく信号処理を行う処理装置と、を含む電子機器に関係する。
【００１８】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置と、前記回路装置が設けられるボディーと、を含む移動体に関係する。
【００１９】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置に対する位相調整方法であって、テスト時に前記第２動作モードに設定し、前記第１のテスト信号を前記フィードバック信号入力端子に入力すると共に、前記第２のテスト信号を前記テスト信号入力端子に入力し、前記検出回路からの検出結果をモニターし、前記検出結果に基づいて、前記位相調整の設定データを求める位相調整方法に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】物理量測定装置及び回路装置の構成例。
【図２】角速度信号を検波する同期検波回路の動作を説明する図。
【図３】振動漏れ信号を検波する同期検波回路の動作を説明する図。
【図４】テスト時における回路装置とテスト装置の接続構成例。
【図５】位相調整回路の第１の詳細な構成例。
【図６】位相調整の温度依存性を説明する図。
【図７】位相調整回路の第２の詳細な構成例。
【図８】調整された遅延時間の温度特性を説明する図。
【図９】位相調整の手順を示すフローチャート。
【図１０】位相調整手法を説明する図。
【図１１】位相調整手法を説明する図。
【図１２】電子機器の構成例。
【図１３】移動体の例。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本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く、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２２】
以下では物理量測定装置４００がジャイロセンサーである場合を例に説明するが、本発明の適用対象はジャイロセンサーに限定されない。即ち、駆動信号により物理量トランスデューサーを駆動し、物理量トランスデューサーからの検出信号を同期検波する物理量測定装置であれば、本発明を適用可能である。
【００２３】
１．物理量測定装置、回路装置
図１は、物理量測定装置４００及び回路装置１００の構成例である。物理量測定装置４００は、振動子１０と回路装置１００とを含む。
【００２４】
振動子１０は、検出軸における角速度を電気信号に変換する物理量トランスデューサーである。即ち、振動子１０の回転のうち検出軸における回転成分により振動子１０にコリオリ力が働き、振動子１０は、そのコリオリ力を検出し、そのコリオリ力に応じた信号を出力する。振動子１０は、例えば圧電体に電極を配置した振動子、或いは圧電薄膜をシリコン振動子に配置したいわゆる圧電型振動子である。例えば、振動子１０はダブルＴ字型、Ｔ字型、音叉型等の水晶振動子等である。なお、振動子１０として、静電型の振動子を採用してもよいし、或いはシリコン基板を用いて形成されたシリコン製振動子としてのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動子等を採用してもよい。振動子１０は、角速度検出素子、又は角速度トランスデューサー、又はジャイロセンサー素子とも呼ぶ。
【００２５】
回路装置１００は、振動子１０を駆動すると共に、振動子１０が出力する検出信号から物理量信号を抽出する。回路装置１００は例えば集積回路装置により構成される。回路装置１００と振動子１０がパッケージに収容されることで物理量測定装置４００が構成される。回路装置１００は、位相調整回路１１０と位相調整回路１２０とテスト回路１３０と検出回路１４０と駆動回路１５０と第２テスト回路１６０とインターフェース回路１７０と記憶部１８０とを含む。また回路装置１００は、検出信号入力端子ＴＳ１、ＴＳ２と駆動信号出力端子ＴＤＳとフィードバック信号入力端子ＴＤＧとインターフェース端子ＴＩＦとテスト信号入力端子ＴＴＩと出力端子ＴＴＱ１、ＴＴＱ２と、遅延テスト端子ＴＰＩ、ＴＰＱとを含む。
【００２６】
駆動回路１５０は、振動子１０を駆動する駆動信号を、振動子１０からのフィードバック信号ＤＧに基づいて出力する。駆動回路１５０は、電流電圧変換回路１５１と駆動信号生成回路１５２と同期検波クロック生成回路１５３、１５４を含む。
【００２７】
電流電圧変換回路１５１は、振動子１０からの電流信号であるフィードバック信号ＤＧを、電圧の信号ＩＶＱに変換する。電流電圧変換回路１５１は、演算増幅器と、演算増幅器の出力をフィードバックする抵抗及びキャパシターと、により構成できる。
【００２８】
駆動信号生成回路１５２は、信号ＩＶＱに基づいて駆動信号ＤＳを出力する。また駆動信号生成回路１５２は、発振ループのゲインを自動制御する。即ち、信号ＩＶＱを監視して駆動信号ＤＳの振幅を制御する。駆動信号生成回路１５２は、例えば、信号ＩＶＱを全波整流する全波整流器と、全波整流器の出力信号の積分処理を行う積分器と、信号ＩＶＱを駆動信号ＤＳに変換すると共に積分器の出力信号に応じて駆動信号ＤＳの振幅を変化させるコンパレーターと、により構成できる。
【００２９】
駆動信号出力端子ＴＤＳは振動子１０の第１の駆動端子に接続され、駆動信号生成回路１５２からの駆動信号ＤＳを振動子１０に対して出力する。フィードバック信号入力端子ＴＤＧは振動子１０の第２の駆動端子に接続され、振動子１０からのフィードバック信号ＤＧが入力される。フィードバック信号入力端子ＴＤＧに入力されたフィードバック信号ＤＧが電流電圧変換回路１５１に入力される。
【００３０】
同期検波クロック生成回路１５３は、フィードバック信号ＤＧと同位相の同期検波クロックＳＤＥＴ１を信号ＩＶＱに基づいて生成する。同期検波クロック生成回路１５３は、例えば信号ＩＶＱをハイパスフィルター処理するＲＣフィルターと、ＲＣフィルターの出力信号を同期検波クロックＳＤＥＴ１に変換するコンパレーターと、により構成できる。
【００３１】
同期検波クロック生成回路１５４は、フィードバック信号ＤＧに対して位相が９０度異なる同期検波クロックＳＤＥＴ２を信号ＩＶＱに基づいて生成する。同期検波クロック生成回路１５４は、例えば信号ＩＶＱの位相を９０度シフトさせるフィルター回路と、フィルター回路の出力信号を同期検波クロックＳＤＥＴ２に変換するコンパレーターと、により構成できる。
【００３２】
位相調整回路１１０は、検出回路１４０が行う同期検波の同期信号ＳＹＣ１を駆動回路１５０からの信号に基づいて出力すると共に、同期信号ＳＹＣ１の位相調整を行う。位相調整回路１１０は第１の位相調整回路である。同期信号ＳＹＣ１は第１の同期信号である。具体的には、位相調整回路１１０は、同期検波クロックＳＤＥＴ１の位相をシフトさせ、その位相をシフトさせた信号を同期信号ＳＹＣ１として出力する。同期信号ＳＹＣ１は、検出信号に含まれる角速度信号を同期検波するための同期信号である。位相のシフト量は、記憶部１８０に記憶された設定データＰＳＤ１に基づいて設定される。設定データＰＳＤ１は、後述する手法を用いて回路装置１００の検査時に取得される。記憶部１８０は半導体メモリーであり、例えば不揮発性メモリーである。
【００３３】
位相調整回路１２０は、検出回路１４０が行う同期検波の同期信号ＳＹＣ２を駆動回路１５０からの信号に基づいて出力すると共に、同期信号ＳＹＣ２の位相調整を行う。位相調整回路１２０は第２の位相調整回路である。同期信号ＳＹＣ２は第２の同期信号である。具体的には、位相調整回路１２０は、同期検波クロックＳＤＥＴ２の位相をシフトさせ、その位相をシフトさせた信号を同期信号ＳＹＣ２として出力する。同期信号ＳＹＣ２は、検出信号に含まれる振動漏れ信号を同期検波するための同期信号である。位相のシフト量は、記憶部１８０に記憶された設定データＰＳＤ２に基づいて設定される。設定データＰＳＤ２は、後述する手法を用いて回路装置１００の検査時に取得される。
【００３４】
検出信号入力端子ＴＳ１は振動子１０の第１の検出端子に接続され、検出信号入力端子ＴＳ１には振動子１０から検出信号Ｓ１が入力される。検出信号入力端子ＴＳ２は振動子１０の第２の検出端子に接続され、検出信号入力端子ＴＳ２には振動子１０から検出信号Ｓ２が入力される。検出信号入力端子ＴＳ１は第１の検出信号入力端子であり、検出信号入力端子ＴＳ２は第２の検出信号入力端子である。検出信号Ｓ１は第１の検出信号であり、検出信号Ｓ２は第２の検出信号である。検出信号Ｓ１、Ｓ２は差動信号である。テスト回路１３０は、第１動作モードにおいて、検出信号入力端子ＴＳ１、ＴＳ２に入力された検出信号Ｓ１、Ｓ２を検出回路１４０へ出力する。第１動作モードはテスト時以外のときに設定されるモードである。テスト時以外とは、例えば製品としての物理量測定装置４００が通常動作を行い、物理量を検出するときである。なお、テスト回路１３０の詳細は後述する。
【００３５】
検出回路１４０の入力ノードＮＳ１には検出信号Ｓ１が入力され、検出回路１４０の入力ノードＮＳ２には検出信号Ｓ２が入力される。入力ノードＮＳ１は第１の入力ノードであり、入力ノードＮＳ２は第２の入力ノードである。検出回路１４０は、検出信号Ｓ１及びＳ２に基づいて、物理量に対応する物理量信号を検出する。即ち、検出信号Ｓ１及びＳ２に基づいて、角速度に対応する角速度信号を検出する。物理量信号とは、物理量トランスデューサーに加えられた物理量に応じて信号値が変化するアナログ信号又はデジタル信号である。検出回路１４０は、増幅回路１４１と同期検波回路１４２、１４４とローパスフィルター１４３、１４５とマルチプレクサー１４６とＡ／Ｄ変換回路１４７と処理回路１４８とを含む。
【００３６】
増幅回路１４１は、入力ノードＮＳ１及びＮＳ２に入力される信号を増幅する。テスト時以外においては入力ノードＮＳ１、ＮＳ２に検出信号Ｓ１、Ｓ２が入力され、増幅回路１４１は検出信号Ｓ１、Ｓ２を増幅する。具体的には、電荷信号である検出信号Ｓ１、Ｓ２を電圧の出力信号ＱＶＱに変換する。出力信号ＱＶＱは差動信号である。増幅回路１４１は、演算増幅器と、演算増幅器の出力をフィードバックするキャパシターと、により構成できる。
【００３７】
同期検波回路１４２は、増幅回路１４１の出力信号ＱＶＱに対して検波処理を行う。同期検波回路１４２は第１の同期検波回路である。具体的には、同期検波回路１４２は、同期信号ＳＹＣ１に基づいて出力信号ＱＶＱから角速度成分を検波する。同期検波回路１４２は、スイッチ回路によって構成できる。スイッチ回路は、同期信号ＳＹＣ１が第１の論理レベルのとき、差動信号である出力信号ＱＶＱの極性を非反転で出力し、同期信号ＳＹＣ１が第２の論理レベルのとき、差動信号である出力信号ＱＶＱの極性を反転して出力する。
【００３８】
ローパスフィルター１４３は、同期検波回路１４２の出力信号に対してローパスフィルター処理を行うことで、同期検波回路１４２の出力信号を平滑化する。ローパスフィルター１４３は第１のローパスフィルターである。ローパスフィルター１４３の出力信号ＬＰＱ１は差動信号である。ローパスフィルター１４３は、例えば抵抗とキャパシターで構成されたＲＣフィルターである。
【００３９】
同期検波回路１４４は、増幅回路１４１の出力信号ＱＶＱに対して検波処理を行う。同期検波回路１４４は第２の同期検波回路である。具体的には、同期検波回路１４４は、同期信号ＳＹＣ２に基づいて出力信号ＱＶＱから振動漏れ成分を検波する。同期検波回路１４４は、スイッチ回路によって構成できる。スイッチ回路は、同期信号ＳＹＣ２が第１の論理レベルのとき、差動信号である出力信号ＱＶＱの極性を非反転で出力し、同期信号ＳＹＣ２が第２の論理レベルのとき、差動信号である出力信号ＱＶＱの極性を反転して出力する。
【００４０】
ローパスフィルター１４５は、同期検波回路１４４の出力信号に対してローパスフィルター処理を行うことで、同期検波回路１４４の出力信号を平滑化する。ローパスフィルター１４５は第２のローパスフィルターである。ローパスフィルター１４５の出力信号ＬＰＱ２は差動信号である。ローパスフィルター１４５は、例えば抵抗とキャパシターで構成されたＲＣフィルターである。
【００４１】
マルチプレクサー１４６は、ローパスフィルター１４３の出力信号ＬＰＱ１又はローパスフィルター１４５の出力信号ＬＰＱ２を時分割に選択し、選択した信号をＡ／Ｄ変換回路１４７へ出力する。例えば出力信号ＬＰＱ１、ＬＰＱ２を交互に選択する。マルチプレクサー１４６はスイッチ回路により構成できる。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換回路１４７は、マルチプレクサー１４６の出力信号をＡ／Ｄ変換し、その結果をＡ／Ｄ変換データとして出力する。マルチプレクサー１４６が出力信号ＬＰＱ１、ＬＰＱ２を時分割に出力するタイミングに合わせて、Ａ／Ｄ変換回路１４７が出力信号ＬＰＱ１、ＬＰＱ２を時分割にＡ／Ｄ変換する。即ち、Ａ／Ｄ変換回路１４７は、角速度信号のＡ／Ｄ変換データと振動漏れ信号のＡ／Ｄ変換データとを時分割に出力する。Ａ／Ｄ変換方式としては、例えば逐次比較型、フラッシュ型、パイプライン型又は二重積分型等を採用できる。
【００４３】
処理回路１４８は、出力信号ＬＰＱ１のＡ／Ｄ変換データを処理して角速度データを生成し、出力信号ＬＰＱ２のＡ／Ｄ変換データを処理して振動漏れデータを生成する。例えば、出力信号ＬＰＱ１のＡ／Ｄ変換データに対してゼロ点補正処理や感度補正処理、ローパスフィルター処理等を行う。また出力信号ＬＰＱ２のＡ／Ｄ変換データに対してローパスフィルター処理等を行う。処理回路１４８は、振動漏れデータをモニターして故障検出を行う。即ち、振動漏れデータが示す信号値が小さい場合に、故障が発生したことを示す故障フラグを発生させる。故障は、例えば振動子１０から増幅回路１４１の出力までの信号伝達経路が断線等することである。処理回路１４８はデジタル信号処理を行うロジック回路である。例えば処理回路１４８はＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。
【００４４】
インターフェース回路１７０は、回路装置１００と外部装置との間の通信を行う。外部装置は、例えばＣＰＵやマイクロプロセッサー、ＳｏＣ等の処理装置である。インターフェース回路１７０は、処理回路１４８からの角速度データや故障フラグを外部装置へ送信する。またインターフェース回路１７０は、外部装置から回路装置１００の設定情報を受信する。またインターフェース回路１７０は、記憶部１８０のアクセス回路を含み、外部装置からインターフェース回路１７０を介して記憶部１８０にアクセス可能となっている。通信方式は、例えばＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）方式やＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）方式等を採用できる。インターフェース回路１７０と外部装置はインターフェース端子ＴＩＦを介して接続される。図１ではインターフェース端子ＴＩＦとして１端子を図示しているが、通信方式に応じて必要な個数のインターフェース端子が設けられる。
【００４５】
図２は、角速度信号を検波する同期検波回路１４２の動作を説明する図である。フィードバック信号ＤＧは正弦波信号であり、この正弦波信号の位相ゼロを位相の基準とし、正弦波信号の１周期を３６０度とする。
【００４６】
同期検波クロックＳＤＥＴ１は、フィードバック信号ＤＧに対して同相の矩形波信号である。位相調整回路１１０は、同期検波クロックＳＤＥＴ１の位相を１８０度遅延させ、その遅延させた信号を同期信号ＳＹＣ１として出力する。同期信号ＳＹＣ１はフィードバック信号ＤＧに対して逆相となる。検出信号Ｓ１、Ｓ２は差動信号なので、以下ではＳ１−Ｓ２も検出信号と呼ぶ。検出信号Ｓ１−Ｓ２は、角速度信号ＳＡＲと振動漏れ信号ＳＭＬとを含んでいる。図２では、これらを分離して図示しているが、実際にはＳＡＲとＳＭＬが加算された信号が検出信号となる。角速度信号ＳＡＲは正弦波信号であり、フィードバック信号ＤＧに対して位相が９０度遅れている。振動漏れ信号ＳＭＬは正弦波信号であり、フィードバック信号ＤＧに対して同相である。
【００４７】
増幅回路１４１が検出信号Ｓ１−Ｓ２を増幅するが、このとき増幅回路１４１の出力信号ＱＶＱは検出信号Ｓ１−Ｓ２に対して位相が９０度進む。このため、出力信号ＱＶＱに含まれる角速度信号ＳＡＲ’は同期信号ＳＹＣ１に対して同相となり、振動漏れ信号ＳＭＬ’は同期信号ＳＹＣ１に対して位相が９０度異なる。同期検波回路１４２が同期信号ＳＹＣ１に基づいて出力信号ＱＶＱを同期検波すると、同期信号ＳＹＣ１に対して同相の角速度信号ＳＡＲ’が抽出され、同期信号ＳＹＣ１に対して位相が９０度異なる振動漏れ信号ＳＭＬ’は低減される。
【００４８】
しかしながら、同期信号ＳＹＣ１と振動漏れ信号ＳＭＬ’の位相差が９０度からずれている場合には、同期検波後の信号に振動漏れ信号が含まれてしまう。従来の構成では同期信号ＳＹＣ１と振動漏れ信号ＳＭＬ’の位相差をモニターする手段がないため、例えばジャイロセンサーの検出感度が最大付近となるように同期信号の位相を決定している。しかし、検出信号Ｓ１−Ｓ２が完全な正弦波とは限らないため、感度が最大のときに同期信号ＳＹＣ１と振動漏れ信号ＳＭＬ’の位相差が厳密に９０度となるとは限らない。本実施形態では、テスト信号入力端子ＴＴＩ及びテスト回路１３０を用いて位相調整を行うことで、同期信号ＳＹＣ１の位相を高精度に調整することが可能であり、従来よりも高精度な振動漏れ信号ＳＭＬ’の低減が可能である。この位相調整手法については後述する。
【００４９】
図３は、振動漏れ信号を検波する同期検波回路１４４の動作を説明する図である。フィードバック信号ＤＧ、検出信号Ｓ１−Ｓ２、及び増幅回路１４１の出力信号ＱＶＱについては図２と同様である。
【００５０】
同期検波クロックＳＤＥＴ２は、フィードバック信号ＤＧに対して位相が９０度進んだ矩形波信号である。位相調整回路１２０は、同期検波クロックＳＤＥＴ２の位相を１８０度遅延させ、その遅延させた信号を同期信号ＳＹＣ２として出力する。同期信号ＳＹＣ２はフィードバック信号ＤＧに対して位相が９０度遅れている。出力信号ＱＶＱに含まれる角速度信号ＳＡＲ’は同期信号ＳＹＣ２に対して位相が９０度異なり、振動漏れ信号ＳＭＬ’は同期信号ＳＹＣ２に対して同相となる。同期検波回路１４４が同期信号ＳＹＣ２に基づいて出力信号ＱＶＱを同期検波すると、同期信号ＳＹＣ２に対して同相の振動漏れ信号ＳＭＬ’が抽出され、同期信号ＳＹＣ２に対して位相が９０度異なる角速度信号ＳＡＲ’は除去される。
【００５１】
振動子１０に加えられた角速度に応じて角速度信号が変化するため、同期検波後の振動漏れ信号に角速度信号が含まれた場合、振動漏れ信号が変動してしまう。振動漏れ信号が変動すると、振動漏れ信号を用いた故障検出に影響を与える可能性がある。本実施形態では、テスト信号入力端子ＴＴＩ及びテスト回路１３０を用いて位相調整を行うことで、同期信号ＳＹＣ２の位相を高精度に調整することが可能であり、高精度な角速度信号ＳＡＲ’の低減が可能である。この位相調整手法については後述する。
【００５２】
図４は、テスト時における回路装置１００とテスト装置６００の接続構成例である。図示の関係上、回路装置１００の構成要素の一部を省略しているが、回路装置１００の構成は図１と同様である。なお、テストとは、回路装置１００のテストであり、例えばウエハ状態における回路装置１００のテストを想定できる。
【００５３】
図４に示すように、テスト装置６００はテスト信号生成回路６１０とモニター回路６２０と処理回路６３０と遅延測定回路６４０とを含む。
【００５４】
フィードバック信号入力端子ＴＤＧには、テスト信号ＳＴＥ１が入力される。またテスト信号入力端子ＴＴＩには、位相調整の調整値を測定するためのテスト信号ＳＴＥ２が入力される。テスト信号ＳＴＥ１は第１のテスト信号であり、テスト信号ＳＴＥ２は第２のテスト信号である。テスト信号ＳＴＥ２は、テスト信号ＳＴＥ１に対して所与の位相関係の信号である。
【００５５】
具体的には、テスト信号生成回路６１０がテスト信号ＳＴＥ１、ＳＴＥ２を生成する。テスト信号生成回路６１０は、正弦波電圧を生成する電圧生成回路ＶＴＧ１と、正弦波電圧を電流に変換してテスト信号ＳＴＥ１として出力する抵抗ＲＧ及びキャパシターＣＧと、正弦波電圧であるテスト信号ＳＴＥ２を生成する電圧生成回路ＶＴＧ２とを含む。テスト信号生成回路６１０は、電圧生成回路ＶＴＧ１、ＶＴＧ２を制御することでテスト信号ＳＴＥ１とＳＴＥ２の位相関係を制御する。
【００５６】
テスト回路１３０は、テスト信号入力端子ＴＴＩと、入力ノードＮＳ１及びＮＳ２との間に設けられる。そしてテスト回路１３０は、第２の動作モードにおいて、テスト信号ＳＴＥ２に基づいてテスト用入力信号ＴＩＳ１を入力ノードＮＳ１に入力すると共にテスト用入力信号ＴＩＳ２を入力ノードＮＳ２に出力する。テスト用入力信号ＴＩＳ１は第１のテスト用入力信号であり、テスト用入力信号ＴＩＳ２は第２のテスト用入力信号である。第２の動作モードはテスト時に設定されるモードである。第１の動作モード及び第２の動作モードは、例えば不図示のレジスターが記憶する設定情報に基づいて設定される。この設定情報は、例えばインターフェース回路１７０を介して回路装置１００の外部からレジスターに設定される。例えば、第１の動作モードはデフォルト設定であり、テスト時において図４の処理回路６３０が第２の動作モードをレジスターに設定する。
【００５７】
テスト用入力信号ＴＩＳ１とＴＩＳ２は同相の信号であるが、その振幅は異なっている。このため差動信号として考えたときのＴＩＳ１−ＴＩＳ２はゼロでない振幅をもっている。以下では、ＴＩＳ１−ＴＩＳ２もテスト用入力信号と呼ぶ。テスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２は電荷信号であり、その位相はテスト信号ＳＴＥ２に対して９０度異なっている。即ち、テスト信号ＳＴＥ１とＳＴＥ２を所与の位相関係に設定することで、テスト信号ＳＴＥ１とテスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２の位相関係を設定できる。
【００５８】
以上の実施形態では、回路装置１００は、駆動回路１５０と、駆動回路１５０に接続されるフィードバック信号入力端子ＴＤＧと、検出回路１４０と、検出信号入力端子ＴＳ１、ＴＳ２と、テスト信号入力端子ＴＴＩと、テスト回路１３０と、位相調整回路１１０とを含む。検出回路１４０は、入力ノードＮＳ１、ＮＳ２、及び同期検波回路１４２を有する。テスト回路１３０は、入力ノードＮＳ１、ＮＳ２、検出信号入力端子ＴＳ１、ＴＳ２、及びテスト信号入力端子ＴＴＩに接続される。回路装置１００は、第１動作モードと第２動作モードとの切り替えが可能である。第１動作モードにおいて、駆動回路１５０は、フィードバック信号入力端子ＴＤＧに入力された振動子１０からのフィードバック信号ＤＧに基づいて、振動子１０を駆動する駆動信号ＤＳを出力する。位相調整回路１１０は、フィードバック信号ＤＧに基づく駆動回路１５０からの信号に対して位相調整を行い、位相調整後の信号を同期信号ＳＹＣ１として同期検波回路１４２に出力する。テスト回路１３０は、検出信号入力端子ＴＳ１、ＴＳ２に入力された振動子１０からの検出信号Ｓ１、Ｓ２を入力ノードＮＳ１、ＮＳ２に出力する。同期検波回路１４２は、検出信号Ｓ１、Ｓ２に基づく検波処理を行う。検出回路１４０は、同期検波回路１４２の出力信号に基づいて、物理量信号を検出する。第２動作モードにおいて、位相調整回路１１０は、フィードバック信号入力端子ＴＤＧに入力されたテスト信号ＳＴＥ１に基づく駆動回路１５０からの信号に対して位相調整を行い、位相調整後の信号を同期信号ＳＹＣ１として同期検波回路１４２に出力する。テスト回路１３０は、テスト信号入力端子ＴＴＩから入力されたテスト信号ＳＴＥ２に基づいて、テスト用入力信号ＴＩＳ１、ＴＩＳ２を入力ノードＮＳ１、ＮＳ２に出力する。テスト信号ＳＴＥ２は、テスト信号ＳＴＥ１に対して所与の位相関係の信号である。同期検波回路１４２は、テスト用入力信号ＴＩＳ１、ＴＩＳ２に基づく検波処理を行う。検出回路１４０は、同期検波回路１４２の出力信号に基づく信号を出力する。
【００５９】
本実施形態によれば、テスト時において、振動子１０からのフィードバック信号ＤＧを模擬したテスト信号ＳＴＥ１をフィードバック信号入力端子ＴＤＧに入力できる。また、テスト信号入力端子ＴＴＩ及びテスト回路１３０を設けると共に第２動作モードを設けたことで、振動子１０からの検出信号Ｓ１−Ｓ２を模擬したテスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２を検出回路１４０に入力できる。テスト信号ＳＴＥ１とテスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２の間の位相関係はテスト装置６００が任意に設定可能である。即ち、テスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２として、振動漏れ信号を模擬した信号を検出回路１４０に入力できる。これにより、同期信号ＳＹＣ１の位相を正確に調整できる。
【００６０】
具体的には、第２動作モードにおいて振動漏れ信号を模擬したテスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２を検出回路１４０に入力した状態で、処理回路６３０がインターフェース回路１７０を介して角速度データを読み出す。処理回路６３０は同期信号ＳＹＣ１の位相を変化させて角速度データを取得する。例えばインターフェース回路１７０を介したレジスター設定により位相調整回路１１０の遅延時間が設定できるようになっている。処理回路６３０は、取得した角速度データに基づいて、角速度データの信号値が最小となる同期信号ＳＹＣ１の位相を求める。処理回路６３０は、求めた同期信号ＳＹＣ１の位相に対応する設定データＰＳＤ１を記憶部１８０に書き込む。このようにして、同期検波において振動漏れ信号を低減できる正確な同期信号ＳＹＣ１の位相を決定できる。
【００６１】
例えば、検出信号には振動漏れ信号以外にも例えば高調波等の不要信号が含まれているため、感度が最大の位相が振動漏れ信号に対して９０度とは限らない。仮に、感度が最大となるように同期信号ＳＹＣ１を調整したとすると、振動漏れ信号を低減できるとは限らない。また、プロセスばらつきや、温度変動などによって、同期信号の位相がずれてしまい、同期信号の位相調整の精度が低下するおそれがある。この点、本実施形態によれば、上記のような位相調整手法を用いたことで、同期検波において振動漏れ信号を低減できる正確な同期信号ＳＹＣ１の位相を決定できる。
【００６２】
図４に示すように、テスト回路１３０は、入力ノードＮＳ１と第１のノードＮ１との間に設けられるスイッチＳＷＴ１と、入力ノードＮＳ２と第２のノードＮ２との間に設けられるスイッチＳＷＴ２と、を含む。またテスト回路１３０は、第１のノードＮ１と第３のノードＮ３との間に設けられるキャパシターＣＴ１と、第２のノードＮ２と第３のノードＮ３との間に設けられるキャパシターＣＴ２と、第３のノードＮ３とテスト信号入力端子ＴＴＩとの間に設けられるスイッチＳＷＴ３と、を含む。またテスト回路１３０は、入力ノードＮＳ１と検出信号入力端子ＴＳ１との間に設けられるスイッチＳＷＳ１と、入力ノードＮＳ２と検出信号入力端子ＴＳ２との間に設けられるスイッチＳＷＳ２と、を含む。スイッチＳＷＴ１〜ＳＷＴ３は第１〜第３のスイッチであり、スイッチＳＷＳ１は第４のスイッチであり、スイッチＳＷＳ２は第５のスイッチである。キャパシターＣＴ１は第１のキャパシターであり、キャパシターＣＴ２は第２のキャパシターである。
【００６３】
スイッチＳＷＴ１〜ＳＷＴ３、ＳＷＳ１、ＳＷＳ２はトランジスターにより構成される。例えばレジスター設定により、これらのスイッチがオン又はオフに制御される。また、キャパシターＣＴ２の容量はキャパシターＣＴ１の容量とは異なる。テスト時には、スイッチＳＷＴ１〜ＳＷＴ３がオンになり、スイッチＳＷＳ１、ＳＷＳ２がオフになる。これにより、テスト装置６００からテスト信号入力端子ＴＴＩを介して入力されたテスト信号ＳＴＥ２に基づいて、テスト用入力信号ＴＩＳ１、ＴＩＳ２を検出回路１４０に入力できる。一方、ジャイロセンサーの通常動作時には、スイッチＳＷＴ１〜ＳＷＴ３がオフになり、スイッチＳＷＳ１、ＳＷＳ２がオンになる。これにより、振動子１０から検出信号入力端子ＴＳ１、ＴＳ２を介して入力された検出信号Ｓ１、Ｓ２を検出回路１４０に入力できる。
【００６４】
上述のように、テスト信号ＳＴＥ１とＳＴＥ２は所与の位相関係を有する。この所与の位相関係は、テスト信号ＳＴＥ１とＳＴＥ２との間の位相差が９０度となる位相関係である。なお、テスト信号ＳＴＥ１に対してテスト信号ＳＴＥ２の位相が９０度進んでいてもよいし、９０度遅れていてもよい。
【００６５】
テスト信号ＳＴＥ１とＳＴＥ２との間の位相差が９０度である場合、テスト信号ＳＴＥ１とテスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２の間は同相又は逆相となる。図２で説明したように、振動漏れ信号はフィードバック信号ＤＧに対して同相である。即ち、テスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２は振動漏れ信号を模擬した信号である。このテスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２を検出回路１４０に入力した状態でテスト装置６００が角速度データを読み出し、角速度データの信号値が最小となるように同期信号ＳＹＣ１の位相を調整することで、高精度に振動漏れ信号を低減可能な位相調整が可能となる。
【００６６】
なお、テスト装置６００はアナログの角速度信号を回路装置１００から取得して、その角速度信号に基づいて位相調整してもよい。具体的には、回路装置１００は出力端子ＴＴＱ１を含む。出力端子ＴＴＱ１は第１の出力端子である。出力端子ＴＴＱ１は第２動作モードにおいてローパスフィルター１４３の出力信号ＬＰＱ１を出力する。即ち、出力端子ＴＴＱ１はテスト時にローパスフィルター１４３の出力信号ＬＰＱ１を出力する。
【００６７】
テスト装置６００のモニター回路６２０は、出力端子ＴＴＱ１からの出力信号ＬＰＱ１をモニターする。例えば出力信号ＬＰＱ１をＡ／Ｄ変換する。処理回路６３０は、そのＡ／Ｄ変換データの信号値が最小値となるように同期信号ＳＹＣ１の位相を調整する。このような手法によっても同期信号ＳＹＣ１の位相を調整することが可能である。なお、テスト装置６００がインターフェース回路１７０を介して角速度データを取得する場合には、出力端子ＴＴＱ１は省略されてもよい。
【００６８】
図４に示すように、回路装置１００は、位相調整の設定データＰＳＤ１を記憶する記憶部１８０を含む。
【００６９】
テスト装置６００は、調整した同期信号ＳＹＣ１の位相を実現させる位相調整回路１１０の設定データＰＳＤ１を、記憶部１８０に書き込む。これにより、ジャイロセンサーの通常動作時には、位相調整回路１１０は、記憶部１８０に記憶された設定データＰＳＤ１に基づいて、振動漏れ信号に対して位相が９０度異なる同期信号ＳＹＣ１を出力できる。
【００７０】
図５、図８で後述するように、位相調整回路１１０は、駆動回路１５０からの信号を遅延させる遅延回路を有し、その遅延回路の出力信号に基づいて同期信号ＳＹＣ１を出力する。記憶部１８０に記憶された設定データＰＳＤ１は、遅延回路の遅延時間を設定するデータである。
【００７１】
本実施形態によれば、位相調整回路１１０が遅延回路により同期検波クロックＳＤＥＴ１を遅延させることで、同期信号ＳＹＣ１を生成できる。そして、記憶部１８０に記憶された設定データＰＳＤ１に基づいて遅延回路の遅延時間が設定されることで、振動漏れ信号に対して位相が９０度異なる同期信号ＳＹＣ１を得ることができる。
【００７２】
図４に示すように、回路装置１００は、同期信号ＳＹＣ２に基づいて増幅回路１４１の出力信号ＱＶＱに対する検波処理を行って、振動漏れ信号を抽出する同期検波回路１４４を含む。
【００７３】
これにより、検出信号から振動漏れ信号を抽出し、その振動漏れ信号を用いた信号処理が可能となる。例えば、振動漏れ信号の信号レベルと閾値とを比較し、信号レベルが閾値を下回ったときに、ジャイロセンサーに異常が発生したと判断できる。
【００７４】
振動漏れ信号を検波するための同期信号ＳＹＣ２の位相を調整するときには、テスト信号ＳＴＥ１とＳＴＥ２の間の所与の位相関係は、テスト信号ＳＴＥ１とＳＴＥ２との間の位相差が０度又は１８０度となる位相関係である。
【００７５】
テスト信号ＳＴＥ１とＳＴＥ２との間の位相差が０度又は１８０度である場合、テスト信号ＳＴＥ１とテスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２の間の位相差は９０度異なる。図３で説明したように、角速度信号はフィードバック信号ＤＧに対して位相が９０度異なる。即ち、テスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２は角速度信号を模擬した信号である。このテスト用入力信号ＴＩＳ１−ＴＩＳ２を検出回路１４０に入力した状態でテスト装置６００が振動漏れデータを読み出し、振動漏れデータの信号値が最小となるように同期信号ＳＹＣ２の位相を調整することで、高精度に角速度信号を低減可能な位相調整が可能となる。
【００７６】
なお、テスト装置６００はアナログの振動漏れ信号を回路装置１００から取得して、その振動漏れ信号に基づいて位相調整してもよい。具体的には、回路装置１００は出力端子ＴＴＱ２を含む。出力端子ＴＴＱ１は第２の出力端子である。出力端子ＴＴＱ２は第２動作モードにおいて、ローパスフィルター１４５の出力信号ＬＰＱ２を出力する。即ち、出力端子ＴＴＱ２はテスト時にローパスフィルター１４５の出力信号ＬＰＱ２を出力する。
【００７７】
テスト装置６００のモニター回路６２０は、出力端子ＴＴＱ２からの出力信号ＬＰＱ２をモニターする。例えば出力信号ＬＰＱ２をＡ／Ｄ変換する。処理回路６３０は、そのＡ／Ｄ変換データの信号値が最小値となるように同期信号ＳＹＣ２の位相を調整する。このような手法によっても同期信号ＳＹＣ２の位相を調整することが可能である。なお、テスト装置６００がインターフェース回路１７０を介して振動漏れデータを取得する場合には、出力端子ＴＴＱ２は省略されてもよい。
【００７８】
２．位相調整回路
図５は、位相調整回路の第１の詳細な構成例である。なお図５には、位相調整回路１１０を例に図示するが、位相調整回路１２０も同様の構成である。
【００７９】
位相調整回路１１０は、遅延回路ＤＥ１〜ＤＥｎを含む。ｎは２以上の整数である。遅延回路ＤＥ１は、バッファー回路ＤＢＦ１と、バッファー回路ＤＢＦ１の出力ノードと接地ノードとの間に設けられる可変容量回路ＣＤＬ１と、を含む。遅延回路ＤＥ２〜ＤＥｎも同様の構成である。バッファー回路ＤＢＦ１の入力ノードには同期検波クロックＳＤＥＴ１が入力される。バッファー回路ＤＢＦ２の入力ノードにはバッファー回路ＤＢＦ１の出力信号が入力される。以下同様であり、バッファー回路ＤＢＦｎの出力信号が同期信号ＳＹＣ１として出力される。可変容量回路ＣＤＬ１〜ＣＤＬｎの容量は、記憶部１８０に記憶された設定データＰＳＤ１により設定される。これにより、遅延回路ＤＥ１〜ＤＥｎの遅延時間が設定され、同期検波クロックＳＤＥＴ１に対する同期信号ＳＹＣ１の位相が設定される。
【００８０】
テスト時には、テスト装置６００がテスト信号ＳＴＥ１をフィードバック信号入力端子ＴＤＧに入力し、テスト信号ＳＴＥ２をテスト信号入力端子ＴＴＩに入力し、設定データＰＳＤ１を変化させながら角速度データを取得する。そして、テスト装置６００は、角速度データの信号値が最小となる設定データＰＳＤ１を求め、その求めた設定データＰＳＤ１を記憶部１８０に書き込む。
【００８１】
図６は、位相調整の温度依存性を説明する図である。図６のＡ１は、フィードバック信号ＤＧに対する同期信号ＳＹＣ１の位相差が有する温度特性であり、Ａ２は、フィードバック信号ＤＧに対する角速度信号の位相差が有する温度特性である。ここでの角速度信号は、同期検波回路１４２に入力される信号ＱＶＱに含まれる角速度信号である。
【００８２】
テスト時において、同期信号ＳＹＣ１と角速度信号の位相差が温度Ｔ０でゼロになるように調整したとする。しかし、電流電圧変換回路１５１、同期検波クロック生成回路１５３、及び位相調整回路１１０の温度特性によって、フィードバック信号ＤＧに対する同期信号ＳＹＣ１の位相差には温度特性が生じる。また、増幅回路１４１の温度特性によって、フィードバック信号ＤＧに対する角速度信号の位相差には温度特性が生じる。これらの温度特性の傾きが異なる場合、その温度特性の差分は、図６のＡ３に示すように温度特性の傾きをもつ。Ａ３は、角速度信号の位相差の温度特性から、同期信号ＳＹＣ１の位相差の温度特性を減算したものである。このような温度特性の傾きがある場合、Ｔ０と異なる温度では同期信号ＳＹＣ１と角速度信号の位相差がゼロにならない。このため、同期検波後の角速度信号に振動漏れ信号が混ざり、その混ざる振動漏れ信号のレベルが温度によって変動する。
【００８３】
高精度に角速度を検出するためには、同期信号ＳＹＣ１と角速度信号の位相差の温度特性を低減しておくことが望ましい。以下、同期信号ＳＹＣ１と角速度信号の位相差の温度特性を低減する手法を説明する。
【００８４】
図７は、位相調整回路１１０の第２の詳細な構成例である。位相調整回路１１０は、遅延回路ＤＧＡ、ＤＧＢ、ＤＧＣと、セレクターＳＥＬＡ、ＳＥＬＢ、ＳＥＬＣとを含む。なお図７には、位相調整回路１１０を例に図示するが、位相調整回路１２０も同様の構成である。即ち、同期信号ＳＹＣ２と振動漏れ信号の位相差の温度特性についても、同様の手法により低減できる。
【００８５】
遅延回路ＤＧＡは、直列に接続されたバッファー回路ＢＦＡ１〜ＢＦＡｐを含み、バッファー回路ＢＦＡ１には同期検波クロックＳＤＥＴ１が入力される。ｐは２以上の整数である。セレクターＳＥＬＡは、バッファー回路ＢＦＡ１〜ＢＦＡｐの出力信号のうち、設定データＰＳＤ１に指定される信号を選択し、選択した信号を出力信号ＳＥＬＡＱとして出力する。遅延回路ＤＧＢは、直列に接続されたバッファー回路ＢＦＢ１〜ＢＦＢｑを含み、バッファー回路ＢＦＢ１には出力信号ＳＥＬＡＱが入力される。ｑは２以上の整数である。セレクターＳＥＬＢは、バッファー回路ＢＦＢ１〜ＢＦＢｑの出力信号のうち、設定データＰＳＤ１に指定される信号を選択し、選択した信号を出力信号ＳＥＬＢＱとして出力する。遅延回路ＤＧＣは、直列に接続されたバッファー回路ＢＦＣ１〜ＢＦＣｒを含み、バッファー回路ＢＦＣ１には出力信号ＳＥＬＢＱが入力される。ｒは２以上の整数である。セレクターＳＥＬＣは、バッファー回路ＢＦＣ１〜ＢＦＣｒの出力信号のうち、設定データＰＳＤ１に指定される信号を選択し、選択した信号を同期信号ＳＹＣ１として出力する。
【００８６】
バッファー回路ＢＦＡ１〜ＢＦＡｐにおける信号の遅延時間は負の温度特性を有し、バッファー回路ＢＦＢ１〜ＢＦＢｑにおける信号の遅延時間はフラットな温度特性を有し、バッファー回路ＢＦＣ１〜ＢＦＣｒにおける信号の遅延時間は正の温度特性を有する。セレクターＳＥＬＡがバッファー回路ＢＦＡ１〜ＢＦＡｐの出力信号のいずれを選択するかに応じて、負の温度特性の傾きが変化する。またセレクターＳＥＬＣがバッファー回路ＢＦＣ１〜ＢＦＣｒの出力信号のいずれを選択するかに応じて、正の温度特性の傾きを調整できる。遅延時間の絶対値は、セレクターＳＥＬＢがバッファー回路ＢＦＢ１〜ＢＦＢｑの出力信号のいずれを選択するかで調整できる。以上の温度特性が加算されることで、位相調整回路１１０全体としての遅延時間の温度特性を調整できる。
【００８７】
図８は、調整された遅延時間の温度特性を説明する図である。図８のＢ１は、同期検波クロックＳＤＥＴ１に対する同期信号ＳＹＣ１の位相差が有する温度特性であり、位相調整回路１１０全体としての遅延時間の温度特性に対応している。温度Ｔ０における位相差はｘである。これは、図６のＡ２に示すように、同期検波回路１４２に入力される角速度信号の、フィードバック信号ＤＧに対する位相差ｘと同じである。またＢ１の温度特性の傾きは、図６のＡ３に示す温度特性の傾きをキャンセルする。Ａ３は、角速度信号に対する同期信号ＳＹＣ１の位相差が有する温度特性である。具体的には、図８のＢ１の温度特性の傾きは、図６のＡ１に示す温度特性の傾きを、Ａ２に示す温度特性の傾きに合わせるような傾きとなっている。Ａ１は、フィードバック信号ＤＧに対する同期信号ＳＹＣ１の位相差が有する温度特性であり、Ａ２は、フィードバック信号ＤＧに対する角速度信号の位相差が有する温度特性である。以上により、図８のＢ２に示すように、同期検波回路１４２に入力される角速度信号に対する同期信号ＳＹＣ１の位相差が、温度に対してフラットな特性となる。
【００８８】
３．位相調整手法
図７の位相調整回路１１０を用いる場合において、テスト時に同期信号ＳＹＣ１の位相を調整する手法を説明する。図９は、位相調整の手順を示すフローチャートである。なお、以下では同期信号ＳＹＣ１の位相を調整する場合を例に説明するが、同期信号ＳＹＣ２の位相についても同様の手法で調整できる。
【００８９】
図９に示すように、ステップＳ１１において温度を設定する。即ち、複数の温度においてデータを取得する場合において、その複数の温度のうち１つの温度を回路装置１００の環境温度に設定する。ここでは複数の温度をＴ１、Ｔ２、Ｔ３とし、最初にＴ１を選択するものとする。
【００９０】
次に、ステップＳ１２において角速度データを取得する。即ち、テスト装置６００が検出回路１４０からの検出結果をモニターする。具体的には、テスト装置６００のテスト信号生成回路６１０がフィードバック信号入力端子ＴＤＧにテスト信号ＳＴＥ１を入力し、テスト信号入力端子ＴＴＩにテスト信号ＳＴＥ２を入力し、処理回路６３０が回路装置１００から角速度データを読み出す。このとき、位相調整回路１１０の設定データＰＳＤ１を変化させて角速度データを取得しておく。
【００９１】
次に、ステップＳ１３において位相調整回路１１０の遅延時間を測定する。図４に示すように、第２テスト回路１６０は、遅延テスト端子ＴＰＩと位相調整回路１１０の入力ノードとの間に設けられたスイッチＳＷＩ１と、遅延テスト端子ＴＰＱと位相調整回路１１０の出力ノードとの間に設けられたスイッチＳＷＱ１と、を含む。また、第２テスト回路１６０は、遅延テスト端子ＴＰＩと位相調整回路１２０の入力ノードとの間に設けられたスイッチＳＷＩ２と、遅延テスト端子ＴＰＱと位相調整回路１２０の出力ノードとの間に設けられたスイッチＳＷＱ２と、を含む。これらのスイッチはトランジスターにより構成される。ジャイロセンサーの通常動作時においてスイッチＳＷＩ１、ＳＷＱ１、ＳＷＩ２、ＳＷＱ２はオフである。テスト時において、位相調整回路１１０の遅延時間を測定する際にはスイッチＳＷＩ１、ＳＷＱ１がオンであり、スイッチＳＷＩ２、ＳＷＱ２がオフである。テスト装置６００の遅延測定回路６４０は遅延テスト端子ＴＰＩを介して位相調整回路１１０にパルス信号を入力する。遅延測定回路６４０は、遅延テスト端子ＴＰＱを介して位相調整回路１１０の出力パルス信号を取得し、位相調整回路１１０の遅延時間を測定する。このとき、位相調整回路１１０の設定データＰＳＤ１を変化させて遅延時間を測定する。例えば、図７のセレクターＳＥＬＡがバッファー回路ＢＦＡ１の出力信号を選択したときの遅延時間と、セレクターＳＥＬＡがバッファー回路ＢＦＡｐの出力信号を選択したときの遅延時間を測定する。これにより、バッファー回路１個あたりの遅延時間を知ることができる。同様の手法をセレクターＳＥＬＢ、ＳＥＬＣにも適用する。
【００９２】
次に、ステップＳ１４において、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の全ての温度について測定したかを判定する。測定していない温度があれば、ステップＳ１１において、その温度を設定する。全ての温度を設定した場合、ステップＳ１５に進む。
【００９３】
ステップＳ１５において、位相調整に必要な遅延時間と傾きを求める。ステップＳ１２において、設定データＰＳＤ１を変化させて角速度データを取得しており、ステップＳ１３において、設定データＰＳＤ１を変化させて位相調整回路１１０の遅延時間を測定している。これらに基づいて、図１０に示すように各遅延時間における角速度データを知ることができる。図１０は温度Ｔ１における測定結果であり、図１０に示す黒丸は、測定した角速度データを示す。ここでは３つの遅延時間において測定されている。フィッティング処理等を用いて、角速度データの信号値が最小となる遅延時間ＤＴＭ１を求める。これを温度Ｔ２、Ｔ３についても行う。温度Ｔ２、Ｔ３で求めた遅延時間をＤＴＭ２、ＤＴＭ３とする。図１１に示すように、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３で求めた遅延時間ＤＴＭ１、ＤＴＭ２、ＤＴＭ３から、遅延時間の温度特性を求める。例えば１次関数でフィッティング処理することで温度特性の傾きを求める。
【００９４】
次に、ステップＳ１６において、設定データＰＳＤ１を決定する。ステップＳ１３において、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各々について、設定データＰＳＤ１を変化させて遅延時間を測定している。テスト装置６００の処理回路６３０は、この測定結果から、設定データＰＳＤ１と遅延時間の温度特性との関係を求めることができる。処理回路６３０は、この関係から、ステップＳ１５で求めた遅延時間の温度特性を実現する設定データＰＳＤ１を求め、その求めた設定データＰＳＤ１を記憶部１８０に書き込む。
【００９５】
４．電子機器、移動体
図１２は、回路装置１００を含む電子機器５００の構成例である。この電子機器５００は、回路装置１００を含む物理量測定装置４００と、処理装置５２０とを含む。また通信部５１０、操作部５３０、表示部５４０、記憶部５５０、アンテナＡＮＴを含むことができる。
【００９６】
電子機器５００としては種々の機器を想定できる。例えば、ＧＰＳ内蔵時計、生体情報測定機器又は頭部装着型表示装置等のウェアラブル機器を想定できる。生体情報測定機器は、例えば脈波計、歩数計等である。或いは、スマートフォン、携帯電話機、携帯型ゲーム装置、ノートＰＣ又はタブレットＰＣ等の携帯情報端末を想定できる。或いは、コンテンツを配信するコンテンツ提供端末や、デジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器や、或いは基地局又はルーター等のネットワーク関連機器などを想定できる。或いは、距離、時間、流速又は流量等の物理量を計測する計測機器や、車載機器や、ロボットなどを想定できる。車載機器は、例えば自動運転用の機器等である。
【００９７】
通信部５１０は、通信回路であり、例えば無線回路である。無線回路は、アンテナＡＮＴを介して外部からデータを受信したり、外部にデータを送信する処理を行う。処理装置５２０は、電子機器の制御処理や、通信部５１０を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。この処理装置５２０の機能は、例えばマイクロコンピューターなどのプロセッサーにより実現できる。操作部５３０は、ユーザーが入力操作を行うための装置であり、操作ボタンやタッチパネルディスプレイなどにより実現できる。表示部５４０は、各種の情報を表示する装置であり、液晶や有機ＥＬなどのディスプレイにより実現できる。記憶部５５０は、データを記憶する装置であり、その機能はＲＡＭやＲＯＭなどの半導体メモリーやハードディスクドライブなどにより実現できる。
【００９８】
図１３は、回路装置１００を含む移動体の例である。回路装置１００は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、ロボット、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の車載電子機器を備えて、地上や空や海上を移動する機器又は装置である。図１３は移動体の具体例としての自動車２０６を概略的に示している。自動車２０６には、回路装置１００を含む物理量測定装置が組み込まれる。制御装置２０８は、この物理量測定装置により測定された物理量に基づいて種々の制御処理を行う。例えば物理量測定装置がジャイロセンサーである場合、ジャイロセンサーはボディー２０７の姿勢を検出することができる。ボディー２０７は自動車２０６においては車体である。ジャイロセンサーの検出信号は制御装置２０８に供給される。制御装置２０８は例えばボディー２０７の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり個々の車輪２０９のブレーキを制御したりすることができる。なお回路装置１００が組み込まれる機器は、このような制御装置２０８には限定されず、自動車２０６やロボット等の移動体に設けられる種々の機器に組み込むことができる。
【００９９】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また回路装置、物理量測定装置、電子機器、移動体の構成及び動作や、位相調整方法等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１０…振動子、１００…回路装置、１１０…位相調整回路、１２０…位相調整回路、１３０…テスト回路、１４０…検出回路、１４１…増幅回路、１４２…同期検波回路、１４３…ローパスフィルター、１４４…同期検波回路、１４５…ローパスフィルター、１４６…マルチプレクサー、１４７…Ａ／Ｄ変換回路、１４８…処理回路、１５０…駆動回路、１５１…電流電圧変換回路、１５２…駆動信号生成回路、１５３…同期検波クロック生成回路、１５４…同期検波クロック生成回路、１６０…第２テスト回路、１７０…インターフェース回路、１８０…記憶部、２０６…自動車、２０７…ボディー、２０８…制御装置、２０９…車輪、４００…物理量測定装置、５００…電子機器、５１０…通信部、５２０…処理装置、５３０…操作部、５４０…表示部、５５０…記憶部、６００…テスト装置、６１０…テスト信号生成回路、６２０…モニター回路、６３０…処理回路、６４０…遅延測定回路、ＤＥ１〜ＤＥｎ…遅延回路、ＤＧＡ，ＤＧＢ，ＤＧＣ…遅延回路、ＤＧ…フィードバック信号、ＤＳ…駆動信号、ＮＳ１，ＮＳ２…入力ノード、ＰＳＤ１，ＰＳＤ２…設定データ、Ｓ１，Ｓ２…検出信号、ＳＤＥＴ１，ＳＤＥＴ２…同期検波クロック、ＳＴＥ１，ＳＴＥ２…テスト信号、ＳＷＳ１，ＳＷＳ２，ＳＷＴ１〜ＳＷＴ３…スイッチ、ＳＹＣ１，ＳＹＣ２…同期信号、ＴＤＧ…フィードバック信号入力端子、ＴＤＳ…駆動信号出力端子、ＴＩＳ１，ＴＩＳ２…テスト用入力信号、ＴＳ１，ＴＳ２…検出信号入力端子、ＴＴＩ…テスト信号入力端子、ＴＴＱ１，ＴＴＱ２…出力端子
【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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【図１２】
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【図１３】
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