檢測裝置、傳感器、電子設備以及移動體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測裝置、傳感器、電子設備以及移動體等。
【背景技術】
[0002]在數(shù)碼照相機、智能電話等的電子設備或車、飛機等的移動體中，裝入有用于對因外部因素而發(fā)生變化的物理量進行檢測的陀螺傳感器。這樣的陀螺傳感器對角速度等的物理量進行檢測，并被使用于所謂的手抖補償、姿態(tài)控制、GPS自動巡航等中。
[0003]作為這樣的陀螺傳感器之一，已知有水晶壓電振動陀螺傳感器等的振動陀螺傳感器。在振動陀螺傳感器中，對與因旋轉而產(chǎn)生的科里奧利力對應的物理量進行檢測。作為這樣的振動陀螺傳感器的檢測裝置，例如已知有在專利文獻1、2和非專利文獻I中所公開的現(xiàn)有技術。
[0004]在專利文獻I的現(xiàn)有技術中，通過利用AGC (Automatic Gain control:自動增益控制)電路而使振幅受到控制的矩形波的驅動信號，來對振子進行驅動。然而，由于在矩形波的驅動信號中含有較多的諧波成分，因此因該諧波成分而會使檢測裝置的檢測性能降低。
[0005]另一方面，在非專利文獻I的現(xiàn)有技術中，AGC電路的輸出信號被輸入至帶通濾波器，并將帶通濾波器處理后的信號作為驅動信號而向振子輸出。由于通過實施這樣的帶通濾波器處理，從而能夠去除驅動頻率成分以外的諧波成分，因此能夠某種程度地抑制主要由諧波成分而引起的檢測裝置的檢測性能的降低。然而，為了通過帶通濾波器處理而得到變形較少的正弦波的驅動信號，從而需要窄帶域的帶通濾波器，其設計并不容易，難以充分地減少驅動信號的諧波成分。
[0006]另外，在專利文獻2的現(xiàn)有技術中，在振子的第I側面形成兩個壓電元件，并向與第I側面對置的第2側面輸入振蕩電路的輸出信號。而且，通過將這兩個壓電元件的輸出信號在加法電路中相加，并將加法輸出信號向振蕩電路輸入，從而得到正弦波的驅動信號。然而，在該現(xiàn)有技術中，為了得到正弦波的驅動信號而需要特殊的結構的振子。另外，在專利文獻1、2和非專利文獻I中，均未公開關于考慮到了振子的等效串聯(lián)電阻與負性電阻的關系的正弦波的驅動信號的設計思想。
[0007]專利文獻1:日本特許4930253號
[0008]專利文獻2:日本特開2006-29901號公報
[0009]非專利文獻I 〖Panasonic Technical Journal Vol.58Νο.IApr.2012，“ 民生用 3軸角速度(動作)傳感器的研發(fā)”，佐佐木、藤井、吉內、森仲、中村、山崎

【發(fā)明內容】

[0010]根據(jù)本發(fā)明的幾個方式，能夠提供一種通過設定成與振子的等效串聯(lián)電阻相對應的負性電阻來進行正弦波驅動的檢測裝置、傳感器、電子設備以及移動體等。
[0011]本發(fā)明是為了解決上述的課題中的至少一部分而完成的，其能夠以以下的形態(tài)或者方式來實現(xiàn)。
[0012]本發(fā)明的一種方式涉及一種如下的檢測裝置，S卩，包括:驅動電路，其接收來自振子的反饋信號，并對所述振子進行驅動；檢測電路，其接收來自所述振子的檢測信號，并檢測出所需信號，所述驅動電路具有:電流/電壓轉換電路，其接收所述反饋信號，并實施電流/電壓轉換；驅動信號輸出電路，其對通過所述電流/電壓轉換電路而獲得的電流/電壓轉換后的輸入電壓信號進行放大，并輸出正弦波的驅動信號；增益控制電路，其對所述驅動信號輸出電路中的所述驅動信號的放大的增益進行控制，在將所述電流/電壓轉換電路的電流/電壓轉換用的電阻設為R1、將所述驅動信號輸出電路中的所述驅動信號的放大的增益設為K、將所述振子的基本波模式下的等效串聯(lián)電阻設為R的情況下，所述增益控制電路以成為KXRI = R的方式而實施增益控制。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種方式，來自振子的反饋信號通過電流/電壓轉換電路的電流/電壓轉換用的電阻而被進行電流/電壓轉換。然后以增益控制電路的增益控制為基礎，驅動信號輸出電路對電流/電壓轉換后的輸入電壓信號進行放大，從而向振子輸出驅動信號。在這種情況下，在本發(fā)明的一個方式中，由于以成為K X RI = R的方式而實施增益控制，因此能夠將驅動電路側的負性電阻設定為與振子的等效串聯(lián)電阻相對應的電阻。由此，能夠實施利用正弦波的驅動信號而進行的振子的驅動，從而實現(xiàn)檢測裝置的檢測性能的提高等。
[0014]另外，在本發(fā)明的一個方式中，也可以采用如下的方式，S卩，所述驅動信號輸出電路具有:OTA(Operat1nal Transconductance Amplifier:跨導運算放大器)電路，其通過來自所述增益控制電路的控制電壓而設定跨導，并將所述輸入電壓信號轉換為電流信號；第2電流/電壓轉換電路，其實施來自所述OTA電路的所述電流信號的電流/電壓轉換，并輸出所述驅動信號。
[0015]通過這種方式，利用通過控制電壓而被設定的跨導，而將輸入電壓信號轉換為電流信號，并能夠將對該電流信號進行了電流/電壓轉換的信號作為驅動信號而向振子輸出。
[0016]另外，在本發(fā)明的一個方式中，也可以采用如下的方式，即，所述OTA電路具有:電壓/電流轉換電路，其將來自所述增益控制電路的所述控制電壓轉換為控制電流；差動部，其使通過所述控制電流而被設定的偏壓電流流過偏壓電流源，并使第I差動輸入端子中被輸入模擬基準電壓，使第2差動輸入端子中被輸入所述輸入電壓信號，并向所述第2電流/電壓轉換電路輸出所述電流信號。
[0017]通過這種方式，將控制電壓轉換為控制電流，并能夠使與該控制電流相對應的偏壓電流流過差動部的偏壓電流源。由此，通過利用控制電壓而設定的跨導，從而能夠將輸入電壓信號轉換為電流信號。
[0018]另外在本發(fā)明的一個方式中，也可以采用如下的方式，即，所述增益控制電路具有:全波整流器，其實施所述電流/電壓轉換電路的電流/電壓轉換后的信號的全波整流；積分器，其實施由所述全波整流器而進行的全波整流后的信號的積分處理，所述電壓/電流轉換電路將來自所述積分器的所述控制電壓轉換為所述控制電流。
[0019]通過這種方式，通過實施電流/電壓轉換后的信號的全波整流，并實施全波整流后的信號的積分處理，從而生成控制電壓，并利用該控制電壓而對OTA電路的跨導進行設定，能夠將輸入電壓信號轉換為電流信號。
[0020]另外在本發(fā)明的一個方式中，也可以采用如下的方式，S卩，在將所述驅動信號輸出電路的所述輸入電壓信號的峰間電壓設為VP1、將所述驅動信號的峰間電壓設為VP2、將通過所述增益控制電路的AGC(Automatic Gain control:自動增益控制)回路而被設定的所述振子的驅動電流的峰間電流設為IDP、將高電位側電源電壓與低電位側電源電壓的電壓差設為VDS的情況下，成為VDS > VP2 = KXVPl = IDPXRo
[0021]這樣，通過使VDS > VP2 = KXVPl = IDPXR的關系成立，從而將驅動電路側的負性電阻設定為與振子的等效串聯(lián)電阻相對應的電阻，進而能夠進行利用正弦波的驅動信號而實施的振子的驅動。
[0022]另外在本發(fā)明的一個方式中，也可以采用如下的方式，S卩，所述驅動信號輸出電路具有矩形波信號輸出電路，所述矩形波信號輸出電路接收所述輸入電壓信號，并輸出矩形波信號，所述驅動信號輸出電路在所述振子的起振期間內將來自所述矩形波信號輸出電路的所述矩形波信號作為所述驅動信號而向所述振子輸出，并在所述起振期間結束后，輸出正弦波的所述驅動信號。
[0023]通過這種方式，在起振期間內，能夠將來自矩形波信號輸出電路的矩形波信號作為驅動信號而向振子輸出，因此能夠縮短起振期間。并且在起振期間的結束后能夠通過正弦波的驅動信號來驅動振子，因此實現(xiàn)了檢測性能的提高等。
[0024]另外，本發(fā)明的其他方式涉及一種傳感器，其包括上述任一項所述的檢測裝置、所述振子。
[0025]另外，本發(fā)明的其他方式涉及一種電子設備，其包括上述任一項所述的檢測裝置。
[0026]另外，本發(fā)明的其他方式涉及一種移動體，其包括上述任一項所述的檢測裝置。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實施方式的電子設備、陀螺傳感器的結構例。
[0028]圖2為本實施方式的檢測裝置的結構例。
[0029]圖3(A)?圖3(C)為關于振子的驅動電路的負性電阻的說明圖。
[0030]圖4(A)、圖4(B)為以通過正弦波驅動而使振子進行振蕩的方法的說明圖。
[0031]圖5(A)?圖5(D)也為通過正弦波驅動而使振子進行振蕩的方法的說明圖。
[0032]圖6為實現(xiàn)本實施方式的方法的驅動電路的詳細的結構例。
[0033]圖7為比較例的驅動電路的結構例。
[0034]圖8為關于由正弦波驅動而實現(xiàn)的諧波成分的減少的說明圖。
[0035]圖9為OTA電路的詳細的結構例。
[0036]圖10為驅動電路的第I改變例。
[0037]圖11為驅動電路的第2改變例。
[0038]圖12為關于矩形波驅動與正弦波驅動的切換方法的說明圖。
[0039]圖13為檢測電路的結構例。
[0040]圖14⑷、圖14⑶為檢測電路的其他結構例。
[0041]圖15為概要性地表示作為移動體的一個具體示例的汽車的結構的概念圖。
【具體實施方式】
[0042]以下，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細說明。另外，以下所說明的本實施方式并不對權利要求書所記載的本發(fā)明的內容進行不適當?shù)南薅?，在本實施方式中所說明的全部結構未必都是作為本發(fā)明的解決手段所必需的。例如，在以下，雖然以振子為壓電型的振子(振動陀螺儀)、傳感器為陀螺傳感器的情況為例而進行說明，但本發(fā)明并不限定于此。例如本發(fā)明還可以應用于由硅基板等形成的靜電電容檢測方式的振子(振動陀螺儀)、對與角速度信息等效的物理量、角速度信息以外的物理量進行檢測的傳感器等之中。
[0043]1.電子設備、陀螺傳感器
[0044]在圖1中示出了包含本實施方式的檢測裝置20的陀螺傳感器510 (廣義而言為傳感器)、包含陀螺傳感器510的電子設備500的結構例。此外，電子設備500、陀螺傳感器510并不限定于圖1的結構，還能夠進行省略其結構要素的一部分或者追加其他結構要素等的各種各樣的改變而實施。并且，作為本實施方式的電子設備500，可以假設數(shù)碼照相機、攝像機、智能電話、移動電話機、汽車導航系統(tǒng)、機器人、游戲機、鐘表、健康器具或者便攜式信息終端等的各種的設備。
[0045]電子設備500包括陀螺傳感器510和處理部520。并且能夠包括存儲器530、操作部540、顯示部550。處理部520 (CPU、MPU等)實施陀螺傳感器510等的控制、電子設備500的整體控制。另外，處理部520基于由陀螺傳感器510檢測出的角速度信息(廣義而言為物理量)而進行處理。例如基于角速度信息而進行用于手抖補償、姿態(tài)控制、GPS自動巡航等的處理。存儲器530 (ROM、RAM等)對控制程序、各種數(shù)據(jù)進行存儲，或者作為工作區(qū)域、數(shù)據(jù)儲存區(qū)域而發(fā)揮功能。操作部540為用于供用戶操作電子設備500的部件，顯示部550將各種各樣的信息向用戶顯示。
[0046]陀螺傳感器510 (傳感器)包括振子10、檢測裝置20。圖1的振子10 (廣義而言為物理量轉換器)具有:驅動