(57)【要約】      （修正有）【課題】発振装置が備える圧電素子の特性、特に等価定数の直列抵抗値の測定を、外部に接続する測定装置を用いることなく行う。【解決手段】発振回路によって圧電素子を駆動して発振させる発振装置において、発振装置が備える圧電素子の特性、特に圧電素子の等価定数の直列抵抗値を、発振装置が備える発振回路の出力信号と、この発振回路が圧電素子を駆動する際に用いる駆動信号との電圧電流関係に基づいて求める。圧電素子と、圧電素子の駆動端に駆動信号をフィードバックして圧電素子を励振駆動する発振回路と、発振回路の駆動信号の外部への出力を制御する駆動信号スイッチ回路とを備え、発振回路は、圧電素子を定電圧制御又は定電流制御し、駆動信号スイッチ回路は、発振回路の駆動信号の駆動電流又は駆動電圧を、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出する信号として出力する。【選択図】図１
2008107324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を励振素子とし、当該圧電素子の両端に圧電素子を励振駆動する発振回路を接続して圧電素子を所定周波数で発振させる発振装置において、
前記圧電素子と前記発振回路が形成する閉回路にスイッチ回路を接続し、
前記スイッチ回路を介して前記圧電素子を駆動するための駆動信号を外部へ出力し、
この発振回路の出力信号と前記駆動信号の電圧電流関係から、前記圧電素子の等価定数の直列抵抗値を求めることを特徴とする、圧電素子の検出方法。
【請求項２】
前記発振回路は、前記圧電素子を定電圧制御又は定電流制御し、
前記定電圧制御時には、前記スイッチ回路の切り替えにより駆動信号の駆動電流を出力し、この駆動電流と発振回路の出力電圧との電圧電流関係から、前記圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出し、
前記定電流制御時には、前記スイッチ回路の切り替えにより駆動信号の駆動電圧を出力し、この駆動電圧と発振回路の出力電流との電圧電流関係から、前記圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出することを特徴とする、請求項１に記載の圧電素子の検出方法。
【請求項３】
前記圧電素子の定電圧制御時には、前記等価定数の直列抵抗値の測定時における出力電圧の電圧値を、前記圧電素子の発振動作時の出力電圧の電圧値よりも小さい値とし、
前記圧電素子の定電流制御時には、前記等価定数の直列抵抗値の測定時における出力電流の電流値を、前記圧電素子の発振動作時の出力電流の電流値よりも小さい値とすることを特徴とする、請求項２に記載の圧電素子の検出方法。
【請求項４】
前記圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定時において、前記圧電素子の発振周波数を、前記圧電素子の発振動作時の発振周波数よりも前記圧電素子の直列共振周波数に近い値とすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の圧電素子の検出方法。
【請求項５】
圧電素子と、
圧電素子の駆動端に駆動信号をフィードバックして圧電素子を励振駆動する発振回路と、
前記発振回路の駆動信号の外部への出力を制御する駆動信号スイッチ回路とを備えることを特徴とする、発振装置。
【請求項６】
前記発振回路の出力信号の外部への出力を制御し、前記駆動信号スイッチ回路と排他的に動作する発振出力信号スイッチ回路を備えたことを特徴とする請求項５に記載の発振装置。
【請求項７】
前記駆動信号スイッチ回路は、
前記発振回路と検出端との間の電気的接続を制御する第１のスイッチ回路と、一定電位と検出端との間の電気的接続を制御する第２のスイッチ回路とを有し、前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路とは排他的に動作することを特徴とする、請求項５又は６に記載の発振装置。
【請求項８】
前記発振回路は、前記圧電素子を定電流制御し、
前記駆動信号スイッチ回路は、前記駆動信号の駆動電圧を、前記圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出する信号として出力することを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載の発振装置。
【請求項９】
前記発振回路は、前記圧電素子を定電圧制御し、
前記駆動信号スイッチ回路は、前記駆動信号の駆動電流を、前記圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出する信号として出力することを特徴とする請求項５から７の何れか一つに記載の発振装置。
【請求項１０】
前記駆動信号スイッチ回路は、ＣＭＯＳトランジスタで構成されることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか一つに記載の発振装置。
【請求項１１】
圧電素子を励振素子および検出素子とし、
励振素子の圧電素子の駆動端に駆動信号をフィードバックして、圧電素子を励振駆動する発振回路と、
検出素子の圧電素子の検出端から出力される出力を検出し、検出信号を出力する検出回路と、
前記発振回路の駆動信号の外部への出力を制御する駆動信号スイッチ回路と、
前記検出回路の検出信号の外部への出力を制御する検出信号スイッチ回路とを備えることを特徴とする振動ジャイロ。
【請求項１２】
前記駆動信号スイッチ回路と検出信号スイッチ回路とは連動して排他的に制御され、前記駆動信号又は前記検出信号のいずれか一方を外部に出力することを特徴とする請求項１１に記載の振動ジャイロ。
【請求項１３】
前記発振回路は、前記圧電素子を定電圧制御又は定電流制御し、
前記駆動信号スイッチ回路は、前記発振回路の駆動信号の駆動電流又は駆動電圧を等価定数の直列抵抗値を算出する信号として出力することを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載の振動ジャイロ。
【請求項１４】
前記検出回路が備える増幅回路の増幅率を制御する制御回路と、
前記増幅率を調整する補正データを記憶する記憶回路とを備え、
前記制御回路は、調整時に前記記憶回路から前記補正データを読み出し、読み出した前記補正データに基づいて前記増幅率を調整することを特徴とする、請求項１１から請求項１３のいずれか一つに記載の振動ジャイロ。
【請求項１５】
前記記憶回路は、前記駆動信号スイッチ回路および検出信号スイッチ回路を排他的に駆動する制御データを記憶し、
前記制御回路は、前記記憶回路から前記制御データを読み出し、前記駆動信号又は前記検出信号のいずれか一方を外部に出力することを特徴とする、請求項１４に記載の振動ジャイロ。
【請求項１６】
前記記憶回路は、
前記増幅率を調整する前記補正データの余剰ビットに、前記駆動信号スイッチ回路および前記検出信号スイッチ回路を排他的に駆動する前記制御データを記憶することを特徴とする、請求項１４又は請求項１５に記載の振動ジャイロ。
【請求項１７】
前記発振回路は、
励振素子の圧電素子から出力される出力電流を交流電圧に変換する電流／電圧変換回路と、
この電流／電圧変換回路からの交流信号を増幅し、増幅率を可変できる利得可変増幅器と、
前記電流／電圧変換回路からの出力電圧または前記圧電素子に印加する駆動電圧を整流する整流回路と、
この整流から出力される出力信号と所定の基準信号とを比較して前記整流回路からの信号出力の変動に応じて制御電圧を出力する比較回路とを備え、
前記利得可変増幅器は、前記制御電圧に基づいて前記増幅率を制御し、前記圧電素子からの出力電流または前記圧電素子に印加する駆動電圧を一定に維持することを特徴とする請求項１１から請求項１６の何れか一つに記載の振動ジャイロ。
【請求項１８】
前記駆動信号スイッチ回路および検出信号スイッチ回路は、ＣＭＯＳトランジスタで構成されることを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれか一つに記載の振動ジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の特性を検出する方法、特に、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を求める方法、および、この特性検出に適した構成を備える発振装置、およびこの発振装置を備えた振動ジャイロに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子等の圧電振動子を用いた発振装置は、電子・通信分野に用いるクロックや基準周波数等の周波数源等の各種電子装置など広い分野で使用されている。このような発振装置を備えた電子装置の例として、例えば角速度センサ（ジャイロ装置）がある。この角速度センサは、航空機、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等に用いられ、角速度に応じたコリオリ信号を検出することによって移動体の角速度を検出する。
【０００３】
この発振装置は、圧電振動子とＬＳＩ化した発振回路とをパッケージ内に組み込んで一体化することで小型化が図られている。また、発振装置の出力周波数の精度や信頼性を高めるには、振動部分である圧電振動子の特性について試験や調整を行う必要がある。
【０００４】
水晶振動子等の圧電振動子の良否を判定する特性として、クリスタルインピーダンス（ＣＩ値）と呼ばれる値が知られている。この値は、圧電素子を図２４に示すような等価回路で表したときの直列抵抗値Ｒに相当する等価定数である。
【０００５】
ここで、図２４の等価回路において、インピーダンＺは、Ｚ＝１／（ｊωＣ0＋（１／（Ｒ＋ｊ（ωＬ−１／ωＣ1））））で表される。発振回路を直列共振周波数付近の周波数（ω＝１（ＬＣ1）1/2）で発振させたときのインピーダンスＺは、｜ωＣ0｜≪１であるため、Ｚ≒Ｒとなる。この直列抵抗値Ｒは、例えばクリスタルインピーダンス（ＣＩ値）と呼ばれ、圧電素子の特性を示す値として用いられる。
【０００６】
一般に、発振装置が備える圧電素子の直列抵抗値を求めるには、圧電素子と電気的に接続された電極を発振装置の外部に設ける構成が用いられる。図２５は、圧電素子の直列抵抗値を求める従来構成を接続するための一例である。なお、図２５（ａ）は発振装置単独の例を示し、図２５（ｂ）は発振装置を備えたジャイロ装置の例を示している。
【０００７】
発振装置単独の場合には、図２５（ａ）に示すように、発振装置１０１を構成する発振回路１３０に外部端子（Ｘin端子）１２０と外部端子（Ｘout端子）１２１を設け、この外部端子（Ｘin端子）１２０，１２１にＬＣＲメータ１４０を接続し、このＬＣＲメータ１４０によって圧電素子２の各等価定数を測定する。なお、発振回路１３０は出力端１３１を備える。
【０００８】
また、発振装置１０１がジャイロ装置１１０に組み込まれている場合においても、図２５（ｂ）に示すように、ジャイロ装置１１０に組み込まれた発振装置１０１に対して、上述したように外部端子１２０，１２１にＬＣＲメータ１４０を接続し、このＬＣＲメータ１４０によって圧電素子２の各等価定数を測定する。なお、検出回路１６０は出力端１６１を備える。
【０００９】
図２６は、このＬＣＲメータによって実測した直列抵抗値（ＣＩ値）と発振回路の駆動電圧（Ｘout）との関係を示している。なお、ここでは、発振回路の駆動電圧は、発振回路が定電流制御を行う場合である。したがって、図２６から、直列抵抗値（ＣＩ値）から出力の電圧特性を判定することができ、直列抵抗値（ＣＩ値）が所定範囲にあれば、発振回路の出力電圧が所定範囲にあると判定することができる。
【００１０】
また、特許文献１には、この水晶振動子を有した水晶発振器の試験に適した構成について開示されている。この特許文献１では、水晶振動子の試験として、水晶振動子に印加するドライブレベルを変化させたときの発振周波数や水晶振動子損失分の変動を測定するドライブレベル特性（ＤＬＤ特性）試験があり、パッケージ内に水晶振動子と発振回路とを組み込んだ発振器では、構造上からＤＬＤ特性試験を行うことが困難であるという課題が記載されている。
【００１１】
この問題を解決する方法として、発振器外部に振動子の電極と電気的に接続された電極を設ける構成がある。特許文献１は、この電極構成では、引き回しが長くなる点、および外部端子を通じて水晶振動子端子にノイズが入り、発振動作が不安定になる点といった問題があることを指摘し、この問題を解決する構成として、パッケージの底面に電源入力端子，接地端子，周波数出力端子，制御端子等の端子に加えて、パッケージの底面又は側面に圧電振動子の試験用端子を備え、圧電振動子の試験時には試験用端子を電気的に有効とし、発振動作時には試験用端子を電気的に無効とする構成が示されている。
【特許文献１】特開２００１−１０２８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、発振装置が備える圧電素子の特性、特に圧電素子の等価定数の直列抵抗値を求めるには、外部にＬＣＲメータ等の測定装置を接続する必要があり、また、この測定装置を接続するための端子を設ける必要があるという問題がある。
【００１３】
また、発振装置を構成する圧電素子および発振回路は、通常パッケージ内に内蔵されており、このパッケージ内に内蔵される回路の試験や調整を行うためには、パッケージの外表面にパッケージ内の回路と電気的に接続する外部端子が必要となる。この試験あるいは調整を行うための端子は、実装基板等の外部装置に取り付ける前のパッケージのみの状態で用いられるが、試験や調整が終了した後、パッケージを外部装置に実装した場合には、この端子は使用されないため不要となる。さらには、この端子はパッケージ内の回路に接続されているため、外部ノイズの侵入経路と成り得るという問題もある。
【００１４】
したがって、発振装置が備える圧電素子の特性、特に圧電素子の等価定数の直列抵抗値を、外部にＬＣＲメータ等の測定装置を接続することなく測定が可能であることが求められ、また、この測定のための端子を不要とすることが求められる。
【００１５】
また、このパッケージ内に内蔵される回路の試験や調整を行うための端子は、実装前の状態においてパッケージ内の回路と電気的に接続する機能と、パッケージを外部装置に取り付けた場合には、パッケージ内の回路へのノイズの侵入を防ぐ機能とを兼ね備えることが求められる。
【００１６】
上記した特許文献１では、試験端子は発振動作時には電気的に無効となるが、試験端子は、回路内のアナログスイッチにおいてオフの状態であり、パッケージに対して浮いた状態であって不安点な電位にあるため、ノイズの侵入を完全に防ぐことが困難である。
【００１７】
そこで、本発明は従来の問題を解決し、発振装置が備える圧電素子の特性、特に等価定数の直列抵抗値の測定を、外部に接続する測定装置を用いることなく行うことを目的とする。また、測定装置を接続するための端子を不要とすることを目的とする。
【００１８】
また、実装前の状態においてパッケージ内の回路と電気的に接続する機能と、パッケージを外部装置に取り付けた状態においてパッケージ内の回路へのノイズの侵入を防ぐ機能とを備えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、発振回路によって圧電素子を駆動して発振させる発振装置において、発振装置が備える圧電素子の特性、特に圧電素子の等価定数の直列抵抗値を、発振装置が備える発振回路の出力信号と、この発振回路が圧電素子を駆動する際に用いる駆動信号との電圧電流関係に基づいて求めるものである。
【００２０】
発振回路は、発振回路の機能を発揮する通常の使用状態では、発振回路の制御によって設定された出力信号を出力する。このとき、通常の動作状態では、発振回路は外部に対して、圧電素子を駆動するための駆動信号は出力しない。
【００２１】
圧電素子の等価定数の直列抵抗値を求める場合には、この発振回路が圧電素子を駆動するために用いるものであって、通常は外部に出力しない駆動信号を出力させ、この駆動信号を用いて等価定数の直列抵抗値を求める。圧電素子の等価定数の直列抵抗値は、この駆動信号と発振回路の出力信号との電圧電流関係に基づいて算出する。
【００２２】
例えば、発振回路が定電流制御によって駆動する場合には、発振回路は通常出力として電流値が一定の電流出力を出力する。このとき、圧電素子を駆動する駆動信号の電圧は、電流出力が一定となるように制御が行われる。
【００２３】
したがって、圧電素子には、駆動信号の電圧が印加されるとともに、電流出力と同等の一定電流が流れる。この駆動信号と発振回路の出力信号との電圧電流関係は、圧電素子のインピーダンスに依存する。このとき、駆動信号の周波数が直列共振周波数の近傍の周波数であれば、圧電素子のインピーダンスはほぼ圧電素子の等価定数の直列抵抗値となるため、求めた駆動信号と発振回路の出力信号との電圧電流関係から圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出することができる。
【００２４】
一方、発振回路が定電圧制御によって駆動する場合には、発振回路は通常出力として電圧値が一定の電圧出力を出力する。このとき、圧電素子を駆動する駆動信号の電流は、電圧出力が一定となるように制御が行われる。
【００２５】
したがって、圧電素子には、駆動信号の電流が流れるとともに、一定の電圧出力が印加される。この駆動信号と発振回路の出力信号との電圧電流関係は、定電流制御と同様に、圧電素子のインピーダンスに依存する。このとき、駆動信号の周波数が直列共振周波数の近傍の周波数であれば、圧電素子のインピーダンスは圧電素子の等価定数の直列抵抗値となるため、求めた駆動信号と発振回路の出力信号との電圧電流関係から圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出することができる。
【００２６】
発振回路は、通常は駆動信号を外部に出力せず、出力信号のみを出力する。そこで、本発明は、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出するために、スイッチ回路を介して駆動信号を外部に出力させる。
【００２７】
なお、発振回路の出力信号は、発振回路に設定された規格値を用いる他に、発振回路の出力信号を測定することで求めても良い。
【００２８】
本発明によれば、単にスイッチ回路のオンオフ制御によって、通常は出力しない駆動信号を外部に取り出し、この駆動信号を出力信号との電圧電流関係から圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出することができるため、ＬＣＲメータ等の外部測定装置を用いることなく、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を求めることができる。
【００２９】
また、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定をＬＣＲメータ等の外部測定装置を用いて行う場合には、直列共振周波数の前後で出力信号の周波数をスイープさせて得られる信号を基準信号と比較することで行うため、測定時間が長くなるという問題があるが、本発明によればこの問題を解消し、測定時間を短縮することができる。
【００３０】
本発明は、圧電素子の検出方法の態様、この圧電素子の検出を行うことができる発振装置の態様、および発振装置を備えるジャイロ装置の態様等の複数の態様とすることができる。
【００３１】
本発明の圧電素子の検出方法の態様は、圧電素子と前記発振回路が形成する閉回路にスイッチ回路を接続し、スイッチ回路を介して発振回路を駆動するための駆動信号を外部へ出力し、この発振回路の出力信号と駆動信号の電圧電流関係から、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を求める。
【００３２】
本発明の圧電素子の検出方法の態様において、圧電素子の定電圧制御時には、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定時における出力電圧の電圧値を、圧電素子の発振動作時の出力電圧の電圧値よりも小さい値とする。また、圧電素子の定電流制御時には、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定時における出力電流の電流値を、圧電素子の発振時の出力電流の電流値よりも小さい値とする。
【００３３】
発振回路が出力する出力電流あるいは出力電圧は、発振を起動させてから圧電素子のＱ値などから決まる所定の時定数で上昇する。そのため、発振を起動させてから所定の出力電流あるいは出力電圧に達するまでに要する起動時間は、目標とする所定出力電流値あるいは所定出力電圧値が小さいほど短くなる。本発明の圧電素子の検出方法の態様では、測定時における出力電流あるいは出力電圧の値を、発振装置として使用する定常発振時における出力電流あるいは出力電圧の値よりも小さい値とすることで、発振を起動させてから圧電素子の等価定数の直列抵抗値を測定するまでに要する起動時間を短縮することができ、測定時間を短縮することができる。
【００３４】
また、本発明の圧電素子の検出方法の態様において、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定時において、圧電素子の発振周波数を、圧電素子の発振動作時の発振周波数よりも圧電素子の直列共振周波数に近い値とする。
【００３５】
発振装置において、圧電素子の励振素子を励振駆動して発振させる場合、その圧電素子を発振させる周波数は圧電素子の直列共振周波数ではなく、発振条件の位相条件を満足する周波数範囲において直列共振周波数からマージン分だけ外れた周波数に設定している。これは、温度等の環境変化により発振回路の周波数特性が変化した場合であっても、発振周波数が発振条件である位相条件を満たさなくなって、発振が不能となることを避けるためである。
【００３６】
圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定では、圧電素子の直列共振周波数に近い値ほどその測定で得られる圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定誤差が小さくなり、直列抵抗値から求められるＣＩ値の測定精度が高くなる。本発明の圧電素子の検出方法の態様では、測定時において、発振動作時と比較して一定の温度であるため、温度等の環境条件を発振動作時よりも緩く設定しても測定への支障は少ない。そこで、本発明の圧電素子の検出方法の態様では、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定時においては、発振装置において圧電素子を励振駆動させる発振周波数よりも、圧電素子の直列共振周波数に近い値とし、これによって高い測定精度を得ることができる。
【００３７】
本発明の発振装置の態様は、圧電素子と、圧電素子の駆動端に駆動信号をフィードバックして圧電素子を励振駆動する発振回路と、発振回路の駆動信号の外部への出力を制御する駆動信号スイッチ回路とを備える。
【００３８】
発振回路は、圧電素子を定電圧制御又は定電流制御し、駆動信号スイッチ回路は、発振回路の駆動信号の駆動電流又は駆動電圧を、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出する信号として出力する。
【００３９】
なお、ここで、発振装置は、圧電素子と発振回路とで定まる周波数で発振し、この周波数信号を出力信号として出力する。発振回路が定電流制御によって駆動される場合には、出力信号の信号電流は一定電流値に制御され、例えば、ジャイロ装置に適用される。また、発振回路が定電圧制御によって駆動される場合には、出力信号の信号電流は一定電圧値に制御される。
【００４０】
本発明の発振回路において、駆動信号スイッチ回路は、発振回路と検出端との間の電気的接続を制御する第１のスイッチ回路と、一定電位と検出端との間の電気的接続を制御する第２のスイッチ回路とを有す構成とし、第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路とを排他的に動作させる。
【００４１】
この構成において、測定時には、第１のスイッチ回路をオン状態とし、第２のスイッチ回路はオフ状態とする。この駆動信号スイッチ回路のスイッチ状態では、発振回路は検出端と電気的に接続される。この接続によって、検出端は発振回路の閉回路からの駆動電流を検出することができる。
【００４２】
一方、定常発振動作時には、第１のスイッチ回路をオフ状態とし、第２のスイッチ回路はオン状態とする。この駆動信号スイッチ回路のスイッチ状態では、発振回路は検出端から電気的に切り離されて絶縁状態となり、検出端はグランド等の一定電位に接続される。これによって、発振装置のパッケージの検出端を一定電位に固定することができ、シールド効果によって外部から発振装置内へのノイズの浸入を防ぐことができる。
【００４３】
また、本発明の振動ジャイロは、本発明の発振装置を備えるものであり、圧電素子を励振素子および検出素子とし、励振素子の圧電素子の駆動端に駆動信号をフィードバックして、圧電素子を励振駆動する発振回路と、検出素子の圧電素子の検出端から出力される出力を検出し、検出信号を出力する検出回路と、発振回路の駆動信号の外部への出力を制御する駆動信号スイッチ回路と、検出回路の検出信号の外部への出力を制御する検出信号スイッチ回路とを備える。
【００４４】
ジャイロ装置は、圧電素子の励振素子を駆動信号で駆動して所定周波数で振動させ、外部から印加された力によって発生したコリオリ力によって圧電素子の検出素子の振動状態を変化させ、この振動状態に依存した出力信号を検出回路で検出することによって印加された力を求めるものである。
【００４５】
ジャイロ装置は、通常の動作状態では、検出回路の検出信号を外部に出力し、発振回路の駆動信号は外部に出力しない。一方、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を求める検査状態では、発振回路の駆動信号を外部に出力し、検出回路の検出信号は外部に出力しない。
【００４６】
これら駆動信号と検出信号の外部への出力切り替えは、駆動信号スイッチ回路および検出信号スイッチ回路の切り替えによって行うことができる。
【００４７】
駆動信号スイッチ回路と検出信号スイッチ回路は連動して排他的に制御され、発振回路の駆動信号又は検出回路の検出信号のいずれか一方を外部に出力することで、一つの出力端子から発振回路の駆動信号と検出回路の検出信号とを選択的に出力することができる。
【００４８】
発振回路は、圧電素子を定電圧制御又は定電流制御し、駆動信号スイッチ回路の切り替えによって、発振回路の駆動信号の駆動電流又は駆動電圧を等価定数の直列抵抗値を算出する信号として外部に出力する。
【００４９】
またジャイロ装置は、検出回路が出力する検出信号の出力レベルを調整することができ、この出力レベルの調整を行う構成として、検出回路が備える増幅回路の増幅率を制御する制御回路と、増幅回路の増幅率を調整する補正データを記憶する記憶回路とを備える。制御回路は、調整時に記憶回路から補正データを読み出し、読み出した補正データに基づいて増幅率を調整する。
【００５０】
ここで、記憶回路は、出力レベルを調整するための補正データの他に、駆動信号スイッチ回路および検出信号スイッチ回路を排他的に駆動する制御データを記憶する。制御回路は、記憶回路から制御データを読み出し、この制御データに基づいて駆動信号スイッチ回路と検出信号スイッチ回路の何れかをオンとし、他方をオフとする排他的駆動によって、発振回路の駆動信号又は検出回路の検出信号のいずれか一方を外部に出力する。
【００５１】
また、記憶回路による制御データの記憶は、増幅回路の増幅率を調整する補正データの余剰ビットを用いることができる。この余剰ビットのデータの状態（“０”あるいは“１”）と駆動信号スイッチ回路および検出信号スイッチ回路のオン状態、オフ状態を対応させて記憶する。
【００５２】
この補正データの余剰ビットを用いて駆動信号スイッチ回路、および検出信号スイッチ回路の制御を行う構成とすることで、ジャイロ装置の検出信号の出力レベルを調整するための制御回路や記憶回路を利用することができ、別途の回路構成を不要とすることができる。
【００５３】
また、発振回路の一構成例としは、励振素子の圧電素子から出力される出力電流を交流電圧に変換する電流／電圧変換回路と、この電流／電圧変換回路からの交流信号を増幅し、増幅率を可変できる利得可変増幅器と、電流／電圧変換回路からの出力電圧または圧電素子に印加する駆動電圧を整流する整流回路と、この整流から出力される出力信号と所定の基準信号とを比較して整流回路からの信号出力の変動に応じて制御電圧を出力する比較回路とを備える。また利得可変増幅器は、制御電圧に基づいて増幅率を制御し、圧電素子からの出力電流または圧電素子に印加する駆動電圧を一定に維持する。
【００５４】
駆動信号スイッチ回路および検出信号スイッチ回路は、ＣＭＯＳトランジスタで構成してもよい。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、発振装置が備える圧電素子の特性、特に等価定数の直列抵抗値の測定を、外部に接続する測定装置を用いることなく行うことができる。また、等価定数の直列抵抗値の測定時間を短縮することができる。
【００５６】
また、測定装置を接続するための端子を不要とすることができる。
【００５７】
また、ジャイロ装置等において、実装前の状態においてパッケージ内の回路と電気的に接続する機能と、パッケージを外部装置に取り付けた状態においてパッケージ内の回路へのノイズの侵入を防ぐ機能とを備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の圧電素子の検出方法の態様、この圧電素子の検出を行うことができる発振装置の態様、および発振装置を備えるジャイロ装置の態様等の各態様について図を用いて詳細に説明する。
【００５９】
図１は、本発明の圧電素子における等価定数の直列抵抗値の測定を行う発振装置の態様の概略構成を説明するための図である。なお、ここでは、発振装置の３つの形態について説明する。図１（ａ）は発振装置の第１の形態を説明するための概略構成図であり、図１（ｂ）は発振装置の第２の形態を説明するための概略構成図であり、図１（ｃ）は発振装置の第３の形態を説明するための概略構成図である。
【００６０】
発振装置の第１の形態は、図１（ａ）に示すように、発振装置１が通常動作状態において発振回路の発振信号を外部に出力するための出力端２２と、この出力端２２とは別に、発振装置１が検査動作状態において、発振回路の駆動信号を外部に出力するための検出端２１とを備える構成である。
【００６１】
この構成では、発振装置１は、圧電素子２を励振素子とし、この圧電素子２の両端に、圧電素子２を励振駆動する発振回路３を接続して、圧電素子２を所定周波数で発振させる。ここで、圧電素子２と発振回路３とは閉回路４を形成し、この閉回路４と検出端２１との間に駆動信号スイッチ回路１１を接続する。この検出端２１は、閉回路４に流れる発振回路３の駆動信号を外部に出力するための端子である。また、発振回路３の出力信号を外部に出力するための出力端２２を備える。
【００６２】
発振装置１は、通常の駆動状態においては、発振回路３の出力信号を出力端２２から外部に出力する。このとき、駆動信号スイッチ回路１１をオフ状態とすることで、発振回路３の閉回路４は検出端２１から電気的に絶縁されて状態となり、発振回路３が圧電素子２を駆動する駆動信号が外部に出力しないようにしている。
【００６３】
一方、発振装置１は、圧電素子の検査状態においては、発振回路３の出力信号を出力端２２から外部に出力するとともに、駆動信号スイッチ回路１１はオン状態とすることで、発振回路３の閉回路４を検出端２１と電気的に接続し、発振回路３が圧電素子２を駆動するための駆動信号を外部に出力させる。
【００６４】
したがって、発振装置の第１の形態では、通常の駆動状態および圧電素子の検査状態の両状態において、出力端２２からは常に発振回路３の出力信号が出力され、圧電素子の検査状態においてのみ、検出端２１から圧電素子２を駆動するための駆動信号が出力される。
【００６５】
発振装置の第２の形態は、図１（ｂ）に示すように、駆動信号スイッチ回路１１を排他的に動作する第１のスイッチ回路１１ａと第２のスイッチ回路１１ｂとで構成するものである。第１のスイッチ回路１１ａは検出端２１と発振回路３の閉回路４との間の開閉を制御し、第２のスイッチ回路１１ｂは検出端２１とグラウンド等の一定電位との間の開閉を制御する。第１のスイッチ回路１１ａと第２のスイッチ回路１１ｂとは排他的に動作し、第１のスイッチ回路１１ａがオン状態の場合には第２のスイッチ回路１１ｂはオフ状態となり、逆に、第１のスイッチ回路１１ａがオフ状態の場合には第２のスイッチ回路１１ｂはオン状態となる。
【００６６】
第１のスイッチ回路１１ａがオン状態であり、第２のスイッチ回路１１ｂがオフ状態の場合には、発振回路３の閉回路４は検出端２１と電気的に接続され、閉回路４の駆動電流を検出端２から検出することができる。一方、第１のスイッチ回路１１ａがオフ状態であり、第２のスイッチ回路１１ｂがオン状態の場合には、発振回路３の閉回路４は検出端２１から電気的に絶縁され、検出端２１はグラウンド等の一定電位に固定される。検出端２１は、通常、発振装置のパッケージに設けられている。この検出端２１を一定電位とすることで、パッケージはシールド効果によって外部から発振装置内へのノイズの浸入を防ぐことができる。また、発振装置内から外部へのノイズ分の放出を防ぐこともできる。
【００６７】
なお、検出端２１および出力端２２の動作は、図１（ａ）に示した第１の態様と同様とすることができる。
【００６８】
発振装置の第３の形態は、図１（ｃ）に示すように、発振装置１が通常動作状態において発振回路３の出力信号を外部に出力するための出力端２２を備え、この出力端２２は、発振装置１が検査動作状態において、発振回路３の駆動信号を外部に出力するための端子としても用いる構成である。
【００６９】
この構成では、発振装置１は、圧電素子２を励振素子とし、この圧電素子２の両端に、圧電素子２を励振駆動する発振回路３を接続して、圧電素子２を所定周波数で発振させる。ここで、圧電素子２と発振回路３とは閉回路４を形成し、この閉回路４と出力端２２との間に駆動信号スイッチ回路１１を接続し、また、発振回路３の出力信号を出力するノードと出力端２２との間に発振出力信号スイッチ回路１２を接続する。したがって、出力端２２は、駆動信号スイッチ回路１１のオン動作によって、閉回路４に流れる発振回路３の駆動信号を外部に出力するための端子を兼用する。
【００７０】
発振装置１は、通常の駆動状態においては、発振出力信号スイッチ回路１２をオン状態とすることで発振回路３の出力信号を出力端２２から外部に出力する。このとき、駆動信号スイッチ回路１１をオフ状態とすることで、発振回路３が圧電素子２を駆動する駆動信号が外部に出力しないようにしている。
【００７１】
一方、発振装置１は、圧電素子の検査状態においては、駆動信号スイッチ回路１１をオン状態、発振出力信号スイッチ回路１２をオフ状態とすることで、発振回路３の出力信号を出力端２２から外部に出力しないとともに、発振回路３が圧電素子２を駆動するための駆動信号が外部に出力されるようにする。
【００７２】
したがって、発振装置の第３の形態では、駆動信号スイッチ回路１１と発振出力信号スイッチ回路１２とを排他的に動作させ、いずれか一方のスイッチ回路のみをオン状態とするとともに他方のスイッチ回路をオフ状態とすることで、通常の駆動状態においては、出力端２２から発振回路３の出力信号を出力させ、圧電素子の検査状態においては、出力端２２から圧電素子２を駆動するための駆動信号を出力させる。
【００７３】
図２は、発振装置の出力信号の信号形態を説明するための図である。なお、ここでは、圧電素子２として、２本の脚２ａ，２ｂを有する音叉型の圧電素子の例を示している。
【００７４】
図２（ａ）に示す形態では、発振装置１が発振する周波数信号を出力信号とし、所定周波数信号を出力する周波数信号出力装置に適用することができる。音叉型の圧電素子２が備える脚２ａ，２ｂには駆動電極が設けられ、この駆動電極は発振回路１３０から供給さる駆動信号によって駆動し、所定の周波数で発振する。発振装置１は、発振周波数の周波数信号を出力信号として出力端１３１から出力する。
【００７５】
一方、図２（ｂ）に示す形態は、発振装置１が備える検出脚の周波数信号を出力信号とし、例えば、ジャイロ装置に適用することができる。
【００７６】
音叉型の圧電素子２が備える脚２ａ，２ｂには駆動電極、および検出電極が設けられ、駆動電極は発振回路１３０から供給される駆動信号の供給を受けて駆動脚を駆動する。なお、発振回路１３０は所定の周波数で発振する。
【００７７】
検出脚は、駆動脚の振動と共に振動し、角速度等の外部から印加された力によって生じるコリオリ力によって駆動脚の振動と異なる方向の振動成分が発生する。検出回路１６０は、検出電極から振動成分を含む周波数信号を取り込み、検出端１６１から検出信号を出力する。なお、図２（ｂ）において、駆動脚と検出脚は兼用することができる。
【００７８】
次に、図３〜図１５を用いて、所定周波数信号を出力する発振装置の構成例について説明し、図１６〜図２３を用いて、ジャイロ装置の構成例について説明する。また、図３〜図５は発振回路が定電流制御を行う発振装置の構成例を示し、図６〜図８は発振回路が定電圧制御を行う発振装置の構成例を示している。図９〜図１１は、自動利得制御回路の一構成例を示し、図１２〜図１５は、検査時における発振周波数の設定例を示している。
【００７９】
また、図１６〜図２３はジャイロ装置の例であり、ジャイロ装置が備える発振回路が定電流制御を行う発振装置を備える場合について示している。
【００８０】
はじめに、定電流制御を行う発振回路を備える発振装置の構成例について図３〜図５を用いて説明する。なお、図３は前記した図１（ａ）に示した形態に対応し、出力端と検出端を備えた構成例であり、図４は前記した図１（ｂ）に示した形態に対応し、検出端に接続する駆動信号スイッチ回路を第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路とで構成する例であり、図５は前記した図１（ｃ）に示した形態に対応し、出力端のみを備えた構成例である。
【００８１】
図３において、発振装置１Ａは、圧電素子２とこの圧電素子２を発振駆動する発振回路３を備える。発振回路３は、圧電素子２の一方の駆動電極の出力電流を交流電圧に変換する電流／電圧変換回路３ａ、変換した交流電圧の高周波分を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３ｂ、交流電圧の利得を調整して発振駆動のための駆動信号を形成する利得可変増幅器３ｃを備え、利得可変増幅器３ｃの出力電圧を圧電素子の駆動信号として、圧電素子２の他方の駆動電極に供給することで閉回路４を形成する。
【００８２】
利得可変増幅器３ｃは、自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）によって利得の調整が行われる。ここで、自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）は定電流制御を行い、圧電素子２の駆動信号の電流が一定電流となるように利得可変増幅器３ｃを制御する。自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）は、例えば、電流／電圧変換回路３ａの出力信号を整流する整流回路３ｄ、一定電流の電流値に相当する基準信号３ｅ、整流回路３ｄの出力信号と基準信号３ｅとを比較する比較回路３ｆを備え、出力信号と基準信号３ｅとの差分信号を用いて利得可変増幅器３ｃの利得を調整する。
【００８３】
なお、閉回路４は、例えば電流／電圧変換回路３ａとＬＰＦ３ｂの間や利得可変増幅器３ｃと圧電素子２の駆動電極との間にバッファ増幅器を備えてもよい。
【００８４】
発振装置１Ａの発振回路３は、電流／電圧変換回路３ａで電圧に変換した電流信号を出力信号として出力端２２から出力する。発振回路３は、前述したように圧電素子２を定電流制御した駆動信号によって駆動しているため、出力端２２から出力される出力信号は、電流値が一定の周波数信号となる。発振装置１Ａは、この出力信号を所定周波数を有する周波数信号として出力する。
【００８５】
一方、発振回路３の利得可変増幅器３ｃと圧電素子２との間のノードには駆動信号スイッチ回路１１を介して検出端２１が接続され、圧電素子２を駆動する駆動信号が外部に出力される。この駆動信号は、発振回路３が定電流制御していることから、圧電素子２に印加される電圧情報を含んでいる。
【００８６】
発振装置１Ａは、駆動信号スイッチ回路１１のオンオフ状態にかかわらず、常に出力端２２から所定周波数の出力信号を出力する。一方、圧電素子２の等価定数の直列抵抗値を測定する場合には、駆動信号スイッチ回路１１をオン状態として、検出端２１から駆動信号を取り出し、圧電素子２に印加される電圧情報を取得する。
【００８７】
図４において、発振装置１Ｂは、前記した発振装置１Ａと同様に、駆動信号スイッチ回路１１を、排他的に動作する第１のスイッチ回路１１ａと第２のスイッチ回路１１ｂとで構成し、発振装置１Ａと同様に動作する。ここでの動作の説明は省略する。
【００８８】
第１のスイッチ回路１１ａは検出端２１と発振回路３の閉回路４との間に接続され、第２のスイッチ回路１１ｂは検出端２１とグラウンド等の一定電位との間に接続される。第１のスイッチ回路１１ａと第２のスイッチ回路１１ｂとは排他的に動作し、第１のスイッチ回路１１ａがオン状態の場合には第２のスイッチ回路１１ｂはオフ状態となり、逆に、第１のスイッチ回路１１ａがオフ状態の場合には第２のスイッチ回路１１ｂはオン状態となる。
【００８９】
第１のスイッチ回路１１ａがオン状態、第２のスイッチ回路１１ｂがオフ状態の場合には、発振回路３の閉回路４は検出端２１と電気的に接続され、検出端２１は閉回路４の駆動電流を出力する。一方、第１のスイッチ回路１１ａがオフ状態、第２のスイッチ回路１１ｂがオン状態の場合には、発振回路３の閉回路４は検出端２１から電気的に絶縁され、検出端２１はグラウンド等の一定電位に固定される。検出端２１を一定電位とすることによるシールド効果は、外部から発振装置内へのノイズの浸入を防ぐ。
【００９０】
図５において、発振装置１Ｃは、前記した発振装置１Ａ，１Ｂと同様に、圧電素子２とこの圧電素子２を発振駆動する発振回路３を備える。発振回路３は、前記した発振装置１Ａ，１Ｂと同様の構成とすることができるため、ここでの説明を省略する。なお、発振装置１Ｃでは、回路電流／電圧変換回路３ａと出力端２２との間には発振出力信号スイッチ回路１２が接続され、発振出力信号スイッチ回路１２がオン状態のときに、電流／電圧変換回路３ａで電圧に変換した電流信号を出力信号として出力端２２から出力する。発振装置１Ｃは、この出力信号を所定周波数を有する周波数信号として出力する。
【００９１】
一方、発振回路３の利得可変増幅器３ｃと圧電素子２との間のノードには駆動信号スイッチ回路１１を介して出力端２２に接続され、この出力端２２から圧電素子２を駆動する駆動信号が外部に出力される。この駆動信号スイッチ回路１１を通して得られる駆動信号は、発振回路３が定電流制御していることから、圧電素子２に印加される電圧情報を含んでいる。
【００９２】
発振装置１Ｃは、発振回路３から外部へ信号を出力する端子として一つの出力端２２のみを有する構成であるため、駆動信号スイッチ回路１１と発振出力信号スイッチ回路１２とを排他的に駆動し、何れか一方のスイッチ回路のみをオン状態し、他方のスイッチ回路をオフ状態とすることによって、出力端２２から出力信号あるいは駆動信号の何れか一方のみを出力する。
【００９３】
発振出力信号スイッチ回路１２をオン状態とし、駆動信号スイッチ回路１１をオフ状態とした場合には、出力端２２からは所定周波数の出力信号が出力され、逆に、発振出力信号スイッチ回路１２をオフ状態とし、駆動信号スイッチ回路１１をオン状態とした場合には、出力端２２からは駆動信号が出力される。
【００９４】
したがって、圧電素子２の等価定数の直列抵抗値を測定する場合には、駆動信号スイッチ回路１１をオン状態とし、発振出力信号スイッチ回路１２をオフ状態とすることで、出力端２２から駆動信号を取り出し、圧電素子２に印加される電圧情報を取得する。
【００９５】
図３〜図５に示す回路構成においては、発振回路は定電流制御であるため、駆動信号の電圧情報と定電流制御による電流情報とに基づいて、電流／電圧関係から圧電素子２の等価定数の直列抵抗値を求めることができる。なお、圧電素子の電流情報は、発振回路３の定電流制御において設定された電流値を用いる他、出力端２２から出力される出力信号から得られる電流値を用いてもよい。
【００９６】
次に、電圧制御を行う発振回路を備える発振装置の構成例について図６〜図８を用いて説明する。なお、図６は前記した図１（ａ）に示した形態に対応し、出力端と検出端を備えた構成例であり、図７は前記した図１（ｂ）に示した形態に対応し、検出端に接続する駆動信号スイッチ回路を第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路とで構成する例であり、図８は前記した図１（ｃ）に示した形態に対応し、出力端のみを備えた構成例である。
【００９７】
図６において、発振装置１Ｄは、圧電素子２とこの圧電素子２を発振駆動する発振回路３を備える。発振回路３は、圧電素子２の一方の駆動電極の出力電流を交流電圧に変換する電流／電圧変換回路３ａ、変換した交流電圧の高周波分を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３ｂ、交流電圧の利得を調整して発振駆動のための駆動信号を形成する利得可変増幅器３ｃを備え、利得可変増幅器３ｃの出力電圧を圧電素子の駆動信号として、圧電素子２の他方の駆動電極に供給することで閉回路４を形成する。
【００９８】
利得可変増幅器３ｃは、自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）によって利得の調整が行われる。ここで、自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）は定電圧制御を行い、圧電素子２の駆動信号の電圧が一定電圧となるように利得可変増幅器３ｃを制御する。自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）は、例えば、利得可変増幅器３ｃの出力信号を整流する整流回路３ｄ、一定電圧の電圧値に相当する基準信号３ｅ、整流回路３ｄの出力信号と基準信号３ｅとを比較する比較回路３ｆを備え、出力信号と基準信号３ｅとの差分信号を用いて利得可変増幅器３ｃの利得を調整する。
【００９９】
なお、閉回路４は、例えば電流／電圧変換回路３ａとＬＰＦ３ｂの間や利得可変増幅器３ｃと圧電素子２の駆動電極との間にバッファ増幅器を備えてもよい。
【０１００】
発振装置１Ｄの発振回路３は、発振回路３の利得可変増幅器３ｃと圧電素子２との間のノードには出力端２２が接続され、利得可変増幅器３ｃの電圧信号を出力信号として出力端２２から出力する。発振回路３は、前述したように圧電素子２を定電圧制御した駆動信号によって駆動しているため、出力端２２から出力される出力信号は、電圧値が一定の周波数信号となる。発振装置１Ｄは、この出力信号を所定周波数を有する周波数信号として出力する。
【０１０１】
一方、電流／電圧変換回路３ａとＬＰＦ３ｂとの間のノードには駆動信号スイッチ回路１１を介して検出端２１が接続され、圧電素子２を駆動する駆動信号が外部に出力される。この駆動信号は、発振回路３が定電圧制御していることから、圧電素子２から出力される電流情報を含んでいる。
【０１０２】
発振装置１Ｄは、駆動信号スイッチ回路１１のオンオフ状態にかかわらず、常に出力端２２から所定周波数の出力信号を出力する。一方、圧電素子２の等価定数の直列抵抗値を測定する場合には、駆動信号スイッチ回路１１をオン状態として、検出端２１から駆動信号を取り出し、圧電素子２から出力される電流情報を取得する。
【０１０３】
図７において、発振装置１Ｅは、前記した発振装置１Ｄと同様に、駆動信号スイッチ回路１１を、排他的に動作する第１のスイッチ回路１１ａと第２のスイッチ回路１１ｂとで構成し、発振装置１Ｄと同様に動作する。ここでの動作の説明は省略する。
【０１０４】
第１のスイッチ回路１１ａは検出端２１と電流／電圧変換回路３ａとの間に接続され、第２のスイッチ回路１１ｂは検出端２１とグラウンド等の一定電位との間に接続される。第１のスイッチ回路１１ａと第２のスイッチ回路１１ｂとは排他的に動作し、第１のスイッチ回路１１ａがオン状態の場合には第２のスイッチ回路１１ｂはオフ状態となり、逆に、第１のスイッチ回路１１ａがオフ状態の場合には第２のスイッチ回路１１ｂはオン状態となる。
【０１０５】
第１のスイッチ回路１１ａがオン状態、第２のスイッチ回路１１ｂがオフ状態の場合には、電流／電圧変換回路３ａは検出端２１と電気的に接続され、検出端２１は電流・電圧変換出力ＶIVを出力する。一方、第１のスイッチ回路１１ａがオフ状態、第２のスイッチ回路１１ｂがオン状態の場合には、電流／電圧変換回路３ａは検出端２１から電気的に絶縁され、検出端２１はグラウンド等の一定電位に固定される。検出端２１を一定電位とすることによるシールド効果は、外部から発振装置内へのノイズの浸入を防ぐ。
【０１０６】
図８において、発振装置１Ｆは、前記した発振装置１Ｄ，１Ｅと同様に、圧電素子２とこの圧電素子２を発振駆動する発振回路３を備える。発振回路３は、前記した発振装置１Ｄ，１Ｅと同様の構成とすることができるため、ここでの説明を省略する。なお、発振装置１Ｆでは、発振回路３の利得可変増幅器３ｃと圧電素子２との間のノードには発振出力信号スイッチ回路１２を介して出力端２２が接続され、この出力端２２から出力信号が外部に出力される。発振装置１Ｆは、この出力信号を所定周波数を有する周波数信号として出力する。
【０１０７】
一方、電流／電圧変換回路３ａと出力端２２との間には駆動信号スイッチ回路１１が接続され、駆動信号スイッチ回路１１がオン状態のときに、電流／電圧変換回路３ａで電圧に変換した電流信号を駆動信号として出力端２２から出力する。
【０１０８】
この駆動信号スイッチ回路１１を通して得られる駆動信号は、発振回路３が定電圧制御していることから、圧電素子２から出力される電流情報を含んでいる。
【０１０９】
発振装置１Ｆは、発振回路から外部へ信号を出力する端子として一つの出力端２２のみを有する構成であるため、駆動信号スイッチ回路１１と発振出力信号スイッチ回路１２とを排他的に駆動し、何れか一方のスイッチ回路のみをオン状態とし、他方のスイッチ回路をオフ状態とすることによって、出力端２２から出力信号あるいは駆動信号の何れか一方のみを出力する。
【０１１０】
駆動信号スイッチ回路１１をオフ状態とし、発振出力信号スイッチ回路１２をオン状態とした場合には、出力端２２からは所定周波数の出力信号が出力され、逆に、駆動信号スイッチ回路１１をオン状態とし、発振出力信号スイッチ回路１２をオフ状態とした場合には、出力端２２からは駆動信号が出力される。
【０１１１】
したがって、圧電素子２の等価定数の直列抵抗値を測定する場合には、駆動信号スイッチ回路１１をオン状態とし、発振出力信号スイッチ回路１２をオフ状態とすることで、出力端２２から駆動信号を取り出し、圧電素子２から出力される電流情報を取得する。
【０１１２】
図６〜図８に示す発振装置１Ｄ，１Ｅ，１Ｆの構成においては、発振回路は定電圧制御であるため、駆動信号の電流情報と定電圧制御による電圧情報とに基づいて、電流／電圧関係から圧電素子２の等価定数の直列抵抗値を求めることができる。なお、圧電素子の電圧情報は、発振回路３の定電圧制御において設定された電圧値を用いる他、出力端２２から出力される出力信号から得られる電圧値を用いてもよい。
【０１１３】
図９は、上記した各発振装置１Ａ〜１Ｆが備える自動利得制御回路の一回路構成を説明するための図である。図９において、自動利得制御回路は、交流の出力電圧を増幅する非反転増幅器、非反転増幅器の出力電圧を直流電流に変換する整流回路３ｄ、電源電圧変動や温度変化にかかわらず一定の基準電流を出力する基準電源回路３ｅ、基準電流との電流差に基づく制御電圧を利得可変増幅器３ｃに供給する比較回路３ｆとによって構成される。
【０１１４】
本発明の発振装置は、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を測定する時と、圧電素子を発振動作させて発振出力を得る時とにおいて、各動作時における信号の大きさを異ならせ、測定時の信号の大きさを定常発振時の信号の大きさよりも小さく設定する。この設定によって、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定時間を短縮する。
【０１１５】
圧電素子を定電圧制御する場合には、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定時における出力電圧の電圧値を、圧電素子の発振動作時の出力電圧の電圧値よりも小さい値に設定する。また、圧電素子を定電流制御する場合には、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定時における出力電流の電流値を、圧電素子の発振動作時の出力電流の電流値よりも小さい値に設定する。
【０１１６】
上記設定について、図１０の信号図および図１１の回路構成を用いて設定する。図９に示す自動利得制御回路において、自動利得制御は、整流回路３ｄで整流された出力電流Ｉsと、基準電源回路３ｅで生成した基準電流Ｉrefとの電流差を比較回路３ｆで求め、この電流差を利得可変増幅器３ｃに供給することで行っている。
【０１１７】
ここで、自動利得制御回路で定められる電流Ｉsはこの基準電流Ｉrefに応じて変化する。図１０の信号図は、自動利得制御回路において、電源電圧を印加してから電流Ｉsが安定する状態の変化を示し、図１０（ａ）は電源電圧、図１０（ｂ）は定常発振時における電流変化を示し、図１０（ｃ）は測定時における電流変化を示している。
【０１１８】
図１０（ｂ）、（ｃ）において、出力電流Ｉｓは電源電圧が印加されてから、圧電素子のＱ値などから決まる所定の時定数に従って増加し、比較回路３ｆにおいて基準電流Ｉrefに達した時点で電流の増加を停止することで、出力電流Ｉｓの大きさを基準電流Ｉrefに一致させている。
【０１１９】
図１０（ｂ）に示す、定常発振時における電流変化では、出力電流Ｉｓが基準電流Ｉref1に達するまで増加し、基準電流Ｉref1にした時点でその電流値に保持される。図１０（ｂ）において、駆動電圧を印加してから基準電流Ｉref1に達するまでに要する時間はｔ1で表される。
【０１２０】
また、図１０（ｃ）に示す、測定時における電流変化では、出力電流Ｉｓが基準電流Ｉref2に達するまで増加し、基準電流Ｉref2にした時点でその電流値に保持される。図１０（ｃ）において、駆動電圧を印加してから基準電流Ｉref2に達するまでに要する時間はｔ2で表される。
【０１２１】
ここで、測定時における基準電流Ｉref2の大きさを、定常発振時における基準電流Ｉref1の大きさよりも小さく設定することによって、測定時において安定するまでに要する時間t2を定常発振時において安定するまでに要する時間t1よりも短くすることができる。これによって、定常発振時に使用する基準電流Ｉref1を用いて測定動作を行う場合と比較して、Δｔ（＝t1−t2）だけ測定に要する時間を短縮することができる。
【０１２２】
図１１は自動利得制御回路の他の構成例であって基準電流の切り換えを行うことができる構成例を示している。この自動利得制御回路では、基準電源回路３ｅは、抵抗Ｒ２とスイッチＳＷの直列接続と抵抗Ｒ１とを並列接続したものに、基準電圧Ｖrefを接続した構成である。
【０１２３】
この構成によれば、スイッチＳＷをオン状態とした場合には、２（ＧＮＤ−Ｖref）／Ｒ１（Ｒ１＝Ｒ２のとき）により定まる基準電流Ｉref1が得られ、また、スイッチＳＷをオフ状態とした場合には、（ＧＮＤ−Ｖref）／Ｒ１により定まる基準電流Ｉref2が得られる。ここで、基準電流Ｉref2は基準電流Ｉref1よりも小電流となる。
【０１２４】
なお、Ｒ１、Ｒ２は、基準電流Ｉref1および基準電流Ｉref2の電流値を定めるものであって、出力電流Ｉs1およびＩs2に応じて定めることができる。
【０１２５】
次に、図１２〜図１５を用いて、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の検査測定時において、圧電素子の発振周波数を、圧電素子の発振動作時に用いる発振周波数よりも圧電素子の直列共振周波数に近い値を用いることによって、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を高い測定精度を得る態様について説明する。
【０１２６】
図１２は圧電素子のインピーダンスと位相の周波数特性を説明するための図であり、図１３は圧電素子と発振回路による発振条件を説明するための図であり、図１４は発振回路側の周波数を切り換える回路例を説明するための図であり、図１５は発振回路側の周波数切換回路の周波数特性を説明するための図である。
【０１２７】
圧電素子は直列共振周波数で発振させた場合には、高いＱ値が得られ、大きな振幅が得られるが、通常、発振装置の発振回路は、圧電素子の直列共振周波数からずれた周波数で発振するように励振振動させている。これは、発振回路の周波数特性が温度等の環境変化によりずれた場合であっても、発振条件である位相条件を満足するように、発振回路の周波数特性の変動分に対応して余裕（マージン分）を持たせているからである。
【０１２８】
図１２は圧電素子の周波数特性を示し、図１２（ａ）はインピーダンスの周波数特性を示し、図１２（ｂ）は位相の周波数特性を示している。
【０１２９】
発振するための条件として位相遅れ（＋側）であるという位相条件がある。発振回路は、この位相条件を満たす範囲内で周波数を定める必要があり、この位相条件からはずれた場合には発振が不能となる。一方、直列共振点の周波数で発振されることで大きな振幅を得ることができるが、この直列共振点の位相特性は位相進みと位相遅れの境界にあるため、発振回路の周波数特性が温度などの環境条件によって変動した場合には、位相条件を満たさなくなって、発振動作が不能となるおそれがある。そこで、通常、定常の発振動作では発振回路の周波数特性の変動が生じた場合であっても安定して発振が継続するように、圧電素子の発振周波数は、直列共振点の周波数から所定の大きさのマージン分だけ周波数をずらせて設定している。図１２（ａ）の“f1”はこの定常時の発振周波数を示している。
【０１３０】
圧電素子の検査において、圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定では、圧電素子の直列共振周波数に近い値ほどその測定で得られる圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定誤差が小さくなり、直列抵抗値から求められるＣＩ値の測定精度が高くなる。
【０１３１】
この圧電素子の等価定数の直列抵抗値の測定において、圧電素子の定常発振に使用する発振周波数を使用した場合には、発振周波数は直列共振点の周波数からマージン分だけずれた周波数であるため、高い測定精度を得ることができない。
【０１３２】
そこで、本発明の圧電素子の検出方法の態様では、定常発振に用いる発振周波数よりも、圧電素子の直列共振周波数に近い値を用い、これによって高い測定精度を得る。図１２（ａ）の“f2”はこの測定時の発振周波数を示している。
【０１３３】
測定時においては、発振動作時と比較して一定の温度であるため、温度等の環境条件を発振動作時よりも緩く設定しても測定への支障は少ない。
【０１３４】
圧電素子の発振周波数は、圧電素子と接続して閉回路を形成する発振回路の周波数特性で定めることができる。図１３は、圧電素子と発振回路とで形成される閉回路における発振条件を説明する図である。
【０１３５】
図１３（ａ）において、圧電素子と発振回路で形成される閉回路全体の発振条件として利得条件と位相条件とがある。利得条件は、発振回路の増幅率Ａと圧電素子での減衰率βとの積“Ａ・β”が１以上であるという“Ａ・β≧１”を満たすことであり、位相条件は発振回路の位相θ1と圧電素子の位相θ2との和 が２πの整数倍であるという“θ1＋θ2＝２ｎπ）”であるという条件である。ここで、ｎは整数である。
【０１３６】
図１３（ｂ）は、定常発振動作における閉回路全体の発振例を示している。定常発振動作では、例えば、圧電素子の位相を位相遅れ８０°となるように設定することによって、発振周波数を直列共振点からずれた周波数f1に設定する。
【０１３７】
この圧電素子の位相遅れは、圧電素子と発振回路で形成される閉回路全体の位相条件を満たすように、発振回路の周波数特性を設定することで定めることができる。例えば、発振回路の位相θ1を２８０°となるように発振させることで、圧電素子の位相θ2を８０°とすることができる。
【０１３８】
また、図１３（ｃ）は、圧電素子の検査時における閉回路全体の発振例を示している。検査動作では、例えば、圧電素子の位相を、位相遅れ１０°となるように設定することによって、発振周波数を直列共振点に近い周波数f2に設定する。なお、周波数f2＜周波数f1の関係とする。
【０１３９】
この圧電素子の位相遅れは、圧電素子と発振回路で形成される閉回路全体の位相条件を満たすように、発振回路の周波数特性を設定することで定めることができ、例えば、発振回路の位相θ1を３５０°となるように発振させることで、圧電素子の位相θ2は１０°にすることができる。
【０１４０】
上記した発振回路の位相の設定は、種々の回路構成を用いて行うことができる。図１４は、前記した発振回路３が備えるＬＰＦ３ｂを用いた例を示している。
【０１４１】
図１４はＬＰＦ（ローパスフィルタ）を抵抗ＲとコンデンサＣのＲＣ回路で形成した一構成例である。このＲＣ回路において、スイッチＳＷを接続したコンデンサＣ２と、コンデンサＣ１との並列接続によってコンデンサＣを構成する。
【０１４２】
この回路構成において、スイッチＳＷをオフ状態とした場合のカットオフ周波数fc1は“１／（２π・Ｃ1・Ｒ）”となり、一方、スイッチＳＷをオン状態とした場合のカットオフ周波数fc2は“１／（２π・（Ｃ1＋Ｃ2）・Ｒ）”となる。
【０１４３】
図１５（ａ）はＬＰＦの利得の周波数特性を示し、図１５（ｂ）は位相の周波数特性を示している。図１５の周波数特性において、実線はスイッチＳＷをオフ状態とした場合の周波数特性を示し、破線はスイッチＳＷをオン状態とした場合の周波数特性を示している。
【０１４４】
図１５（ｂ）に示す位相の周波数特性において、定常発振時においてスイッチＳＷをオフ状態とすると、このときのＬＰＦのカットオフ周波数はfc1＝１／（２π・Ｃ1・Ｒ）となり、このときの位相はθc1となる。一方、検査時においてスイッチＳＷをオン状態とすると、このときのＬＰＦのカットオフ周波数はfc2＝１／（２π・（Ｃ1＋Ｃ2）・Ｒ）に下がり、位相はθc1より遅れる。
【０１４５】
ここで、図１２中の定常発振時の発振周波数f1をＬＰＦのカットオフ周波数はfc1とし、検査時の発振周波数f2をＬＰＦのカットオフ周波数はfc2とし、定常発振時における位相θ1が２８０°となるようにＬＰＦのコンデンサＣ１の値を定めることによって、定常発振時における圧電素子の位相θ2を８０°とすることができる。また、検査時における位相θ1が３５０°となるようにＬＰＦのコンデンサＣ１とＣ２の値を定めることによって、検査振時における圧電素子の位相θ2を１０°とすることができる。
【０１４６】
なお、図１４に示す抵抗ＲとコンデンサＣのＲＣ回路では、理論上最大９０°までしか位相が遅れないため、実際には多段もしくは１８０°位相が遅れるインバータなどと併用して使う。
【０１４７】
上記したように、発振回路中の例えばＬＰＦの周波数特性を調整することによって、定常発振時と検査時とで圧電素子の発振周波数を変え、検査時における圧電素子の発振周波数を圧電素子の直列共振点の近くに設定することができ、これによって、高い測定精度を得ることができる。
【０１４８】
次に、図１６〜図２３を用いてジャイロ装置の例について説明する。ここでは、ジャイロ装置が備える発振回路は、定電流制御を行う発振装置を備える例について示している。
【０１４９】
図１６は、ジャイロ装置１００の概略を説明するためのブロック図である。図１６において、ジャイロ装置１００は、圧電素子２Ａと圧電素子２Ｂを備え、圧電素子２Ａを励振素子として発振回路３によって発振装置を構成し、圧電素子２Ｂを検出素子として角速度検出を行う。なお、励振素子を所定周波数で振動させることで、検出素子も所定周波数で振動させ、外部の角速度で生じるコリオリ力で変化する検出素子の出力信号を検出することによって、角速度を測定する。なお、ここでは、圧電素子２Ａと発振回路３とより構成される発振装置は、前記図３〜図５で説明した定電流制御による発振回路を有する発振装置を用いる。
【０１５０】
ジャイロ装置１００は、検出素子を構成する圧電素子２Ｂの出力信号を検出回路６で検出し、この検出回路６の出力信号を出力端２２から出力する。検出回路６は、発振回路３の発振状態と同期をとるために、位相回路５によって圧電素子２Ｂの出力信号の位相と同期して出力信号を得る。
【０１５１】
また、検出回路６は、圧電素子やその他の回路素子のばらつき等に基づいて生じる出力信号のずれを補正するために、制御回路７および記憶回路８を備える。前記した出力信号のずれを補正する補正データを予め求め、この補正データを制御回路７に入力するとともに記憶回路８に記憶する。
【０１５２】
制御回路７は、補正データ入力し、あるいは記憶回路８に記憶しておいた補正データを読み出し、この補正データに基づいて検出回路６が備える増幅回路の利得を調整し、これによって、出力信号の誤差を補正する。
【０１５３】
ジャイロ装置１００は、励振素子である圧電素子２Ａの等価定数の直列抵抗値を測定するための固有の測定端子を備えておらず、検出素子である圧電素子２Ｂから得られる出力信号を外部に出力する出力端２２のみを備える。そのため、圧電素子２Ａの等価定数の直列抵抗値を測定するために用いる圧電素子の駆動信号についても、出力端２２を通して外部に出力する必要がある。
【０１５４】
そこで、本発明のジャイロ装置１００は、発振装置側の圧電素子２Ａと発振回路３との間のノードと出力端２２との間に、駆動信号の出力制御を行う駆動信号スイッチ回路１３を備えると共に、検出回路６と出力端２２との間に、出力信号の出力制御を行う検出信号スイッチ回路１４を設け、この駆動信号スイッチ回路１３と検出信号スイッチ回路１４とを排他的にオンオフ制御して、何れか一方のスイッチ回路のみをオン状態とし、他方のスイッチ回路をオフ状態とすることによって、一つの出力端２２から駆動信号と出力信号とを選択的に出力する。
【０１５５】
ジャイロ装置１００が目的とする機能である角速度検出を行う場合には、駆動信号スイッチ回路１３をオフ状態とするとともに、検出信号スイッチ回路１４をオン状態とし、検出回路６からの出力信号を出力端２２から外部に出力する。一方、ジャイロ装置１００が備える発振装置の圧電素子２Ａの等価定数の直列抵抗値を求める場合には、駆動信号スイッチ回路１３をオン状態とするとともに、検出信号スイッチ回路１４をオフ状態とし、発振装置の駆動信号を出力端２２から外部に出力する。
【０１５６】
上述した駆動信号スイッチ回路１３と検出信号スイッチ回路１４の切り替えは、制御回路７からの制御信号によって行うことができる。図１６では、制御回路７と駆動信号スイッチ回路１３との間のＮＯＴ回路を挟んで制御信号を反転させることで、駆動信号スイッチ回路１３と検出信号スイッチ回路１４とが排他的に駆動するように構成している。
【０１５７】
図１７は、本発明のジャイロ装置１００が備える、発振回路３の構成例およびの検出回路６の構成例を説明するための図である。
【０１５８】
ジャイロ装置１００が備える発振回路は定電流制御であるため、発振回路３の構成は、前記した図３〜図５に示した構成と同様とすることができる。そこで、ここでは、発振回路３の構成についての説明は省略する。発振回路３の利得可変増幅器３ｃと圧電素子２Ａとの間のノードと出力端２２との間には、駆動信号スイッチ回路１３が接続される。
【０１５９】
また、検出回路６は、検出素子である圧電素子２Ｂからの電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換回路６ａと、位相回路５からの信号に基づいて発振回路３の駆動信号の位相と同期して検波を行う同期検波回路６ｄと、高周波分を除去するローパスフィルタ６ｂと、補正データに基づいて利得調整を行う利得可変増幅器６ｃとを備え、出力信号を検出信号スイッチ回路１４を介して出力端２２に出力する。なお、検出回路６は上記の他にバッファ増幅器を備えてもよい。
【０１６０】
次に、本発明のジャイロ装置において、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を測定する手順について、図１８のフローチャート、図１９の感度測定における信号関係を説明するための図、図２０の補正データの概略構成を示す図、図２１の補正データに含まれる検査ビットを用いた駆動信号の出力を説明するための図を用いて説明する。
【０１６１】
圧電素子の等価定数の直列抵抗値を測定するには、ジャイロ装置に外力を印加するための駆動装置を用意し、この駆動装置にジャイロ装置をセットする（Ｓ１）。この駆動装置は、例えば、回転駆動部によってセットしたジャイロ装置を回転させ、この回転運動によってジャイロ装置が備える圧電素子に外力を印加する（Ｓ２）。
【０１６２】
ジャイロ装置を駆動装置にセットした状態で、ジャイロ装置の電源をオン状態として外力を印加する（Ｓ２）。駆動装置によってジャイロ装置に印加する外力を変化させて、そのときの検出出力を測定する（Ｓ３）。ここでは、図１９に示すように、電源をオンとした状態で（図１９（ａ））、駆動装置の回転方向をＣＷ方向からＣＣＷ方向に反転させ（図１９（ｂ））、このときにセンサ出力を検出する（図１９（ｃ））。
【０１６３】
このセンサ出力は、圧電素子やその他の回路素子のばらつきによって、出力信号で相違が生じる。センサ出力としては、回転方向によって出力にばらつきが無いことが望ましいため、このばらつきを補正する補正データを生成し、検出回路６の利得可変増幅器６ｃの利得を調整する。圧電素子の出力を補正する感度補正データは、例えば、このセンサ出力において出力信号の違いによる出力の差から求めることができる（Ｓ４）。
【０１６４】
この感度補正データの余剰ビットに、駆動信号スイッチ回路および検出信号スイッチ回路の切り替え制御を行う検査用の制御データを付加する。図２０は感度補正データの一データ例である。ここでは、全データ長を８ビットとし、この内の７ビット分を感度補正データとして、ＬＳＢビットを検査用の制御データ用とする例を示している（図２０（ａ））。なお、感度補正データのビット長は８ビットに限られるものでははく、補正精度や利得可変増幅器６ｃの構成等に応じて任意に定めることができる。
【０１６５】
図２０（ｂ）は、検査モードを設定するための感度補正データのデータ例であり、ＬＳＢビットに検査用の制御データとして“０”（“ロー”）を設定する。また、図２０（ｃ）は、通常駆動モードを設定するための感度補正データのデータ例であり、ＬＳＢビットに通常駆動用の制御データとして“１”（“ハイ”）を設定する。ここでは、検査にために、制御データとして“０”（“ロー”）を設定する（Ｓ５）。生成した感動補正データを制御回路７に入力するとともに、記憶回路８に格納する（Ｓ６）。
【０１６６】
制御回路７は、感度補正データを読み取り、感度補正データ中の検査用の制御データを判定する（Ｓ７）。制御データに“１”（“ハイ”）が設定されている場合には、駆動信号スイッチ回路をオフ状態として駆動信号の出力を停止し、検出信号スイッチ回路をオン状態として出力信号を出力端２２から出力する（Ｓ８）。
【０１６７】
一方、制御データに“０”（“ロー”）が設定されている場合には、駆動信号スイッチ回路をオン状態として駆動信号を出力端２２から出力し、検出信号スイッチ回路をオフ状態として出力信号の出力を停止する。この態様によって、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を求めるための駆動信号を測定することができる（Ｓ９）。
【０１６８】
検査状態では、出力端２２から出力した駆動信号に基づいて、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を算出する（Ｓ１０）。
【０１６９】
測定が終了した後、感度補正データの検査用の制御ビットを“０”（“ロー”）から“１”（“ハイ”）に書き換えて検査モードを解除する（Ｓ１１）。この感度補正データの書き換えによって、制御データには“１”（“ハイ”）が設定されるため、駆動信号スイッチ回路をオフ状態として駆動信号の出力を停止し、検出信号スイッチ回路をオン状態として出力信号を出力端２２から出力する（Ｓ１２）。このモード状態において、発振回路あるいはジャイロ装置を静止状態とし、ノイズ分を測定する（Ｓ１３）。その後に、消費電流の測定を行う（Ｓ１４）。
【０１７０】
図２１に示すジャイロ装置において、図２１（ａ）は検査モードにおいて、圧電素子の等価定数の直列抵抗値を測定するための駆動信号を出力する状態を示し、図２１（ｂ）は通常駆動モードにおいて、出力信号を出力する状態を示している。
【０１７１】
図２１（ａ）では、感動補正データ中の検査用の制御ビットの“０”が設定されているため、これによって、駆動信号スイッチ回路１３をオン状態とし、検出信号スイッチ回路１４をオフ状態とする。これによって、出力端２２からは、圧電素子を駆動する駆動信号が出力される。
【０１７２】
一方、図２１（ｂ）では、感動補正データ中の検査用の制御ビットの“１”が設定されているため、これによって、駆動信号スイッチ回路１３はオフ状態となり、検出信号スイッチ回路１４はオン状態となる。これによって、出力端２２からは、検出回路からの出力信号が出力される。
【０１７３】
図２２は、圧電素子の等価定数の直列抵抗値と、発振装置あるいはジャイロ装置の出力信号の振幅との関係を示している。圧電素子の等価定数の直列抵抗値と出力信号の振幅との間には所定の関係がある。ここでは直線関係を示しているが、必ずしも直線関係となるものではない。
【０１７４】
同一規格の圧電素子であっても、その特性（等価定数の直列抵抗値）は必ずしも同一ではなく、ばらつきを含んでいる。この圧電素子の等価定数の直列抵抗値のばらつきは、出力信号の振幅のばらつきとして表れる。同一規格の発振装置やジャイロ装置では、その出力信号の振幅のばらつきは、所定の幅の範囲内であることが望ましい。
【０１７５】
この出力信号の振幅の良否の判定および調整は、振幅自体を求めることに代えて、振幅と所定の関係にある等価定数の直列抵抗値を求めることで行うことができる。図１４では、例えば、等価定数の直列抵抗値が１５０ｋΩから１８０ｋΩの範囲と、出力信号の振幅の望ましい範囲とが対応している。
【０１７６】
図２３は、発振装置の端子としてパッケージに設ける電極の配置例を示している。図２３（ａ）は、前記した図１（ａ）の構成に対応し、出力端と検出端とが別電極により設けられる構成を示している。
【０１７７】
一方、図２３（ｂ）は、前記した図１（ｃ）の構成に対応し、出力端と検出端とが同じ電極により設けられる構成を示している。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明は、所定周波数の信号を出力する発振装置、角速度を測定するジャイロ装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本発明の圧電素子における等価定数の直列抵抗値の測定を行う発振装置の態様の概略構成を説明するための図である。
【図２】本発明の発振装置の出力信号の信号形態を説明するための図である。
【図３】本発明の発振回路が定電流制御を行う発振装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の発振回路が定電流制御を行う発振装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明の発振回路が定電流制御を行う発振装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の発振回路が定電圧制御を行う発振装置の構成例を示す図である。
【図７】本発明の発振回路が定電圧制御を行う発振装置の構成例を示す図である。
【図８】本発明の発振回路が定電圧制御を行う発振装置の構成例を示す図である。
【図９】本発明の自動利得制御回路の一構成例を示す図である。
【図１０】本発明の自動利得制御回路の信号図である。
【図１１】本発明の自動利得制御回路の他の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の圧電素子のインピーダンスと位相の周波数特性を説明するための図である。
【図１３】本発明の圧電素子と発振回路による発振条件を説明するための図である。
【図１４】本発明の発振回路の周波数特性を切り換える回路例を説明するための図である。
【図１５】本発明の発振回路の周波数切換回路の周波数特性を説明するための図である。
【図１６】本発明のジャイロ装置の概略を説明するためのブロック図である。
【図１７】本発明のジャイロ装置であり、発振回路およびの検出回路の構成例を説明するための図である。
【図１８】本発明の発振装置およびジャイロ装置の圧電素子の等価定数の直列抵抗値を測定する手順を説明するためのフローチャートである。
【図１９】本発明の感度測定における信号関係を説明するための図である。
【図２０】本発明の補正データの概略構成を示す図である。
【図２１】補正データに含まれる検査ビットを用いた駆動信号の出力を説明するための図である。
【図２２】圧電素子の等価定数の直列抵抗値と、発振装置あるいはジャイロ装置の駆動信号の振幅との関係を示す図である。
【図２３】発振装置の端子としてパッケージに設ける電極の配置例を示す図である。
【図２４】圧電素子の等価回路を示す図である。
【図２５】圧電素子の直列抵抗値を求める従来構成を接続するための一例である。
【図２６】ＬＣＲメータによって実測した直列抵抗値（ＣＩ値）と発振回路の駆動電圧（Ｘout）との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１，１Ａ〜１Ｆ  発振装置
２，２Ａ，２Ｂ  圧電素子
２ａ，２ｂ  脚
３  発振回路
３ａ  電流／電圧変換回路
３ｂ  ローパスフィルタ
３ｃ  利得可変増幅器
３ｄ  整流回路
３ｅ  基準信号
３ｆ  比較回路
４  閉回路
５  位相回路
６  検出回路
６ａ  電流／電圧変換回路
６ｂ  ローパスフィルタ
６ｃ  利得可変増幅器
６ｄ  同期検波回路
７  制御回路
８  記憶回路
１１  駆動信号スイッチ回路
１１ａ  第１のスイッチ回路
１１ｂ  第２のスイッチ回路
１２  発振出力信号スイッチ回路
１３  駆動信号スイッチ回路
１４  検出信号スイッチ回路
２１  検出端
２２  出力端
１００  ジャイロ装置
１０１  発振装置
１１０  ジャイロ装置
１２０  Ｘin端子
１２１  Ｘout端子
１３０  発振回路
１３１  出力端
１４０  ＬＣＲメータ
１５０  位相回路
１６０  検出回路
１６１  出力端
【図１】
2008107324.tif 000003
【図２】
2008107324.tif 000004
【図３】
2008107324.tif 000005
【図４】
2008107324.tif 000006
【図５】
2008107324.tif 000007
【図６】
2008107324.tif 000008
【図７】
2008107324.tif 000009
【図８】
2008107324.tif 000010
【図９】
2008107324.tif 000011
【図１０】
2008107324.tif 000012
【図１１】
2008107324.tif 000013
【図１２】
2008107324.tif 000014
【図１３】
2008107324.tif 000015
【図１４】
2008107324.tif 000016
【図１５】
2008107324.tif 000017
【図１６】
2008107324.tif 000018
【図１７】
2008107324.tif 000019
【図１８】
2008107324.tif 000020
【図１９】
2008107324.tif 000021
【図２０】
2008107324.tif 000022
【図２１】
2008107324.tif 000023
【図２２】
2008107324.tif 000024
【図２３】
2008107324.tif 000025
【図２４】
2008107324.tif 000026
【図２５】
2008107324.tif 000027
【図２６】
2008107324.tif 000028