物理量传感器、电子设备及移动体的制作方法

物理量传感器、电子设备及移动体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种通过使传感器元件的过驱动能够实施从而可缩短老化试验的时间的物理量传感器、以及使用了该物理量传感器的电子设备及移动体。物理量传感器（1）包括：传感器元件（20），其对预定的物理量进行检测；驱动电路（111），其生成传感器元件（20）的驱动信号；AGC电路（112），其基于传感器元件（20）的输出信号，而将驱动信号控制为与基准电压相对应的恒定电平，该基准电压是可变的。
【专利说明】物理量传感器、电子设备及移动体

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种物理量传感器、电子设备及移动体。

【背景技术】
[0002]目前，在各种系统或电子设备中，广泛利用了对加速度进行检测的加速度传感器或对角速度进行检测的陀螺传感器等的、能够对各种物理量进行检测的物理量传感器。近年来，因将其搭载在汽车上等从而对各种物理量传感器要求极高的可靠性。
[0003]例如，使用压电振子的陀螺传感器存在具有传感器元件所具有的细微结晶缺陷或在制造工序上所产生的细微裂纹等的细微损伤的情况，从而存在随着时间的推移以该缺陷或损伤部成为起点，而产生传感器元件破损的情况。由于难以在出货前的电特性检查中检测出所有的不良，因此在面向要求高可靠性的车载市场等的陀螺传感器中，除了通常的电特性试验之外，为了对该元件破损进行检测，一般还投入到老化试验中。另外，在这种元件的不良检测中，一般使用将压电振子的驱动电平提高到高于通常的使用电平的电平的过驱动方法。
[0004]在专利文献I中提出了一种如下的结构，即，在以于电源和振荡电路之间设置恒压电路并向振荡电路供给恒定电压的方式而构成的压电振荡器中，能够使恒压电路无效的结构。根据该压电振荡器，由于能够使恒压电路无效，因此能够通过使电源电压发生变化从而对驱动电平进行变更。
[0005]另外，在专利文献2中提出了一种如下的晶体振荡器，其在振荡电路中安装电容值可变的外部负载电容器，并能够根据由外部负载电容器的电容变化而产生的频率变化量来实施良否判断。根据该晶体振荡器，不需要使恒压电路的功能无效的这种附加电路。
[0006]另外，在专利文献3中提出了一种如下的压电振荡器，其在压电振子和振荡电路之间设置开关电路，并能够使压电振子与振荡电路分离。根据该压电振荡器，由于在用于清除异物等的过驱动处理时，能够使压电振子与振荡电路分离，因此能够防止因高电压施加而引起的振荡电路的破损。
[0007]但是，在陀螺传感器等物理量传感器中，有时为了将输出灵敏度保持为恒定而内置AGC (Auto Gain Control:自动增益控制)电路，由于即使施加与通常情况相比而较高的电源电压以使其工作也不会出现过驱动，因此即使原样地应用专利文献I或专利文献2的方法，传感器元件的过驱动电平也不会发生变化。因此，由于老化试验的投入时间变长因而难以削减检查成本，从而也难以对过驱动电平特性进行评价。另外，由于在专利文献3的方法中需要从外部施加大振幅的AC电压，因此对使用弯曲振动的音叉型振子等的应用可能会成为单纯的破坏试验。
[0008]专利文献1:日本特开2001 - 07648号公报
[0009]专利文献2:日本特开2004 - 120523号公报
[0010]专利文献3:日本特开2004 - 328505号公报


【发明内容】

[0011]本发明是鉴于以上这种问题点而完成的，其能够提供一种通过使传感器元件的过驱动成为可能从而能够缩短老化试验的时间的物理量传感器、以及使用了该物理量传感器的电子设备及移动体。
[0012]本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，其能够作为以下的方式或应用例而实现。
[0013]应用例I
[0014]本应用例所涉及的物理量传感器包括:传感器元件，其对预定的物理量进行；驱动电路，其生成所述传感器元件的驱动信号；AGC电路，其基于所述传感器元件的输出信号，而将所述驱动信号控制为与基准电压相对应的恒定电平，所述基准电压是可变的。
[0015]本应用例所涉及的物理量传感器例如可以为加速度传感器、陀螺传感器(角速度传感器)、速度传感器等的惯性传感器，也可以为根据重力而对倾斜角进行计测的倾斜仪。
[0016]根据本应用例所涉及的物理量传感器，由于AGC电路的基准电压是可变的，因此在实施老化试验时，能够将AGC电路的基准电压设为高电压。由此，由于能够对传感器元件进行过驱动从而其在高负载状态下进行工作，因此能够缩短老化试验的时间。
[0017]应用例2
[0018]在上述应用例所涉及的物理量传感器中，可以采用如下方式，S卩，包括:基准电压电路，其生成第一电压信号；选择电路，其根据控制信号，而从包含所述第一电压信号在内的多个电压信号中选择一个电压信号并输出，将所述选择电路的输出信号设为所述基准电压。
[0019]根据本应用例所涉及的物理量传感器，通过变更选择电路所选择的电压信号，从而能够容易地变更AGC电路的基准电压。
[0020]应用例3
[0021]在上述应用例所涉及的物理量传感器中，可以采用如下方式，S卩，所述选择电路根据所述控制信号，而选择所述第一电压信号和从外部端子被输入的第二电压信号中的任意一个电压信号并输出。
[0022]根据本应用例所涉及的物理量传感器，通过在实施老化试验时，使选择电路选择第二电压信号，从而能够经由外部端子而将AGC电路的基准电压设为高电压。由此，由于能够对传感器元件进行过驱动从而使其在高负载状态下进行工作，因此能够缩短老化试验的时间。
[0023]另外，根据本应用例所涉及的物理量传感器，由于能够从外部端子任意地设定AGC电路的基准电压，因此能够根据传感器元件的特性而施加优选的过驱动电压从而实施老化试验。因此，由于能够对于特性不同的多种传感器元件分别实施优选的老化试验，因此能够以低成本来实现可靠性较高的物理量传感器。
[0024]并且，根据本应用例所涉及的物理量传感器，通过在使电压可变的同时将该电压经由外部端子从外部对AGC电路的基准电压施加，从而还能够实施传感器元件的DLD(Drive Level Dependence:激励电平相关性)检查。
[0025]应用例4
[0026]在上述应用例所涉及的物理量传感器中，还可以采用如下方式，S卩，所述基准电压电路还生成高于所述第一电压信号的第二电压信号，所述选择电路根据所述控制信号而选择所述第一电压信号和所述第二电压信号中的任意一个电压信号并输出。
[0027]根据本应用例所涉及的物理量传感器，通过在实施老化试验时，使选择电路选择第二电压信号，从而能够将AGC电路的基准电压设为高电压。由此，由于能够对传感器元件进行过驱动从而使其在高负载状态下进行工作，因此能够缩短老化试验的时间。
[0028]另外，在本应用例所涉及的物理量传感器中，能够在不从外部施加电压的情况下对传感器元件进行过驱动。因此，能够防止由于因设定电压的误差或端子间的短路等引起的检查仪器的异常而导致传感器元件破损的情况。
[0029]应用例5
[0030]在上述应用例所涉及的物理量传感器中，还可以采用如下方式，S卩，所述选择电路在第一模式下选择所述第一电压信号并输出，在第二模式下选择所述第一电压信号和所述第二电压信号中的任一个电压信号并输出。
[0031]根据本应用例所涉及的物理量传感器，通过在第一模式下，将AGC电路的基准电压设为第一电压信号从而能够将传感器元件的驱动电平确保为优选的恒定值。另一方面，由于在第二模式下，能够将AGC电路的基准电压设为第二电压信号，因此能够对传感器元件进行过驱动从而使其在高负载状态下进行工作，由此实现缩短老化试验的时间。
[0032]应用例6
[0033]在上述应用例所涉及的物理量传感器中，还可以采用如下方式，S卩，所述基准电压电路还生成至少一部分高于所述第一电压信号的第二?第η电压信号，其中，η为3以上的整数，所述选择电路选择所述第一?第η电压信号中的任意一个电压信号并输出。
[0034]根据本应用例所涉及的物理量传感器，通过将第二?第η电压信号的至少一部分设定为高于第一电压信号，并在实施老化试验时，使选择电路从第二?第η电压信号中选择高于第一电压信号的电压信号，从而能够将AGC电路的基准电压设为高电压。由此，由于能够对传感器元件进行过驱动从而使其在高负载状态下进行工作，因此能够缩短老化试验的时间。
[0035]另外，根据本应用例所涉及的物理量传感器，通过分别使第二?第η电压信号、与为了对于特性不同的η -1种传感器元件分别实施优选的老化试验而应当使AGC电路的基准电压成为的η -1种电压相一致，从而能够根据传感器元件的特性而施加优选的过驱动电压来实施老化试验。因此，由于能够对于特性不同的多种传感器元件分别实施优选的老化试验,因此能够以低成本来实现可靠性较高的物理量传感器。
[0036]另外，根据本应用例所涉及的物理量传感器，通过依次将AGC电路的基准电压设为第一?第η电压信号从而还能够实施传感器元件的DLD检查。
[0037]并且，在本应用例所涉及的物理量传感器中，能够在不从外部施加电压的情况下对传感器元件进行过驱动。因此，能够防止由于因设定电压的误差或端子间的短路等引起的检查仪器的异常而导致传感器元件破损的情况。
[0038]应用例7
[0039]在上述应用例所涉及的物理量传感器中，还可以采用如下方式，S卩，所述选择电路在第一模式下选择所述第一电压信号并输出，在第二模式下选择所述第一?第η电压信号中的任意一个电压信号并输出。
[0040]根据本应用例所涉及的物理量传感器，在第一模式下，通过将AGC电路的基准电压设为第一电压信号从而能够将传感器元件的驱动电平确保为优选的恒定值。另一方面，由于在第二模式下，能够将AGC电路的基准电压设为高于第一电压信号的电压信号，因此能够对传感器元件进行过驱动从而使其在高负载状态下进行工作，由此实现缩短老化试验的时间。另外，由于在第二模式下，能够将AGC电路的基准电压设为第一?第η电压信号，因此能够实施传感器元件的DLD检查。
[0041]应用例8
[0042]在上述应用例所涉及的物理量传感器中，还可以采用如下方式，S卩，还包括开关电路，所述开关电路用于使所述驱动信号输出到外部。
[0043]根据本应用例所涉及的物理量传感器，能够在从外部对驱动信号进行监视的同时容易地实施传感器元件的DLD检查。
[0044]应用例9
[0045]本应用例所涉及的电子设备包括上述任意一种物理量传感器。
[0046]应用例10
[0047]本应用例涉及的移动体包括上述任意一种物理量传感器。

【专利附图】

【附图说明】
[0048]图1为表不第一实施方式的物理量传感器的结构例的图。
[0049]图2为表示第二实施方式的物理量传感器的结构例的图。
[0050]图3为表不第三实施方式的物理量传感器的结构例的图。
[0051]图4为表示第四实施方式的物理量传感器的结构例的图。
[0052]图5为表不第五实施方式的物理量传感器的结构例的图。
[0053]图6为本实施方式的电子设备的功能框图。
[0054]图7为表不本实施方式的电子设备的外观的一个不例的图。
[0055]图8为表不本实施方式的移动体的一个不例的图。

【具体实施方式】
[0056]以下，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，以下所说明的实施方式并非对权利要求的范围中所记载的本发明的内容进行不当限定的方式。另外，以下所说明的全部结构未必都是本发明的必要结构要素。
[0057]1.物理量传感器
[0058]1- 1.第一实施方式
[0059]图1为，第一实施方式的物理量传感器的功能框图的一个示例。如图1所示，第一实施方式的物理量传感器I包括集成电路(IC) 10及传感器元件20。
[0060]在图1中，传感器元件20为一种如下的振动式的压电型角速度检测元件，其在具有两个T型驱动振动臂并且在该驱动振动臂之间具有一个检测振动臂的所谓的双T型晶体振动片上形成有两个检测电极。
[0061]传感器元件20的两条驱动振动臂在作为驱动信号而被施加了交流电压信号时，由于逆压电效应，从而进行彼此的顶端反复接近和远离的弯曲振动(激励振动)。如果该两个驱动振动臂的弯曲振动的振幅相等，则由于两个驱动振动臂以始终关于检测振动臂线对称的关系而进行弯曲振动，因此检测振动臂不会产生振动。
[0062]在该状态下，当施加以与传感器元件20的激励振动面垂直的轴为旋转轴的角速度时，两个驱动振动臂将在与弯曲振动方向和旋转轴的双方垂直的方向上获得科里奥利力。其结果为，两个驱动振动臂的弯曲振动的对称性将被破坏，从而检测振动臂将进行弯曲振动以保持平衡。伴随于该科里奥利力的检测振动臂的弯曲振动和驱动振动臂的弯曲振动(激励振动)的相位将偏移90°。而且，由于压电效应而在两个检测电极处产生有基于这些弯曲振动的逆相位(相位相差180° )的交流电荷。该交流电荷根据科里奥利力的大小(换而言之，施加于传感器元件20中的角速度的大小)而发生变化。
[0063]另外，传感器元件20的振动片可以不是双T型，例如也可以是音叉型或梳齿型，也可以是三棱柱、四棱柱、圆柱状等形状的音片型。另外，作为传感器元件20的振动片的材料，可以代替水晶(S12)而使用例如钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)等压电单晶或锆钛酸铅(PZT)等压电陶瓷等的压电性材料，还可以使用硅半导体。另外，例如也可以为，在硅半导体的表面的一部分上配置了被驱动电极夹持的氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)等的压电薄膜。
[0064]另外，传感器元件20并不限定于压电型的传感器元件，也可以为电动型、静电电容型、涡流型、光学型、应变计型等振动式的传感器元件。或者，传感器元件20的方式并不限定于振动式，例如也可以为光学式、旋转式、流体式。另外，传感器元件20所检测的物理量并不限定于角速度，也可以为角加速度、加速度、速度、力等。
[0065]如图1所示，在本实施方式中，传感器元件20的两个驱动电极分别被连接于集成电路(IC) 10的DS端子和DG端子。另外，传感器元件20的两个检测电极分别被连接于集成电路(IC) 10的SI端子和S2端子。
[0066]集成电路(IC) 10被构成为，包括驱动部11、检测部12、温度传感器13、电源电压传感器14、基准电压电路15、串行接口电路16、非易失性存储器17、选择控制电路18、选择电路19。此外，本实施方式的集成电路(IC)1也可以为如下的结构，S卩，省略或变更了图1所示的一部分要素、或追加了其他要素的结构。
[0067]基准电压电路15根据由VDD端子供给的电源电压而生成基准电压VREF (模拟接地电压)等的恒定电压或恒定电流，并向驱动部11、检测部12、温度传感器13以及选择电路19供给。
[0068]串行接口电路16经由SS端子、SCLK端子、SI端子而分别被输入选择信号、时钟信号、串行输入信号。串行接口电路16在启用选择信号时通过时钟信号而对串行输入信号进行采样，并实施串行输入信号中所包含的指令的分析处理及将串行输入信号中所包含的串行数据转换成并行数据的处理。并且，串行接口电路16根据指令而实施对非易失性存储器17或内部寄存器(未图示)的数据写入(设定)或读取的处理。另外，串行接口电路16实施将从非易失性存储器17或内部寄存器中读取的数据转换成串行数据，并经由SO端子而输出到外部的处理。
[0069]非易失性存储器17对针对驱动部11、检测部12、温度传感器13的各种调节数据或补正数据进行保持。非易失性存储器17例如能够通过MONOS (Metal Oxide NitrideOxide Silicon:金属氧化氮氧化娃)型存储器来实现。
[0070]驱动部11被构成为，包括驱动电路111、AGC电路112、电荷放大电路113以及滤波电路114。
[0071]驱动电路111生成用于使传感器元件20进行激励振动的交流的驱动信号，并经由DS端子而供给至传感器元件20的一个驱动电极。基于驱动信号而流入至传感器元件20的振动片的驱动电流经由DG端子而被输入至电荷放大电路113中。
[0072]电荷放大电路113将传感器元件20的输出电流转换成交流电压信号，并且将该交流电压信号放大输出。电荷放大电路113的输出信号经由滤波电路114而被输入到AGC电路112中。
[0073]AGC电路112根据滤波电路114的输出信号的电平，而将驱动信号控制为与基准电压相对应的恒定电平(恒定的振幅)，以使流向传感器元件的驱动电流恒定。通过该AGC电路112，从而能够不受电源电压变动或温度变动等的外部干扰的影响而将传感器元件20的驱动电平保持为恒定。由此，能够将传感器元件20的元件灵敏度保持为恒定，从而防止物理量传感器I的检测精度的下降。
[0074]检测部12被构成为，包括检测电路121及输出电路122。
[0075]检测电路121经由SI端子和S2端子而分别被输入有传感器元件20的两个检测电极的各个检测电极中所产生的交流电荷(检测电流)，仅对这些交流电荷(检测电流)中所包含的角速度成分进行检测，并生成与角速度的大小相对应的电平信号(角速度信号)。
[0076]输出电路122对检测电路121所生成的角速度信号进行缓冲并经由VO端子而输出到外部。另外，也可以采用如下方式，即，输出电路122对角速度信号进行A/D转换，并经由串行接口电路16而将实施了 A/D转换的数字数据(表示角速度的数字数据)输出到外部。或者，也可以采用如下方式，即，检测部12将由S1、S2端子输入的检测电流转换成电压，并且在实施了 A/D转换之后，通过数字处理而生成检测信号(角速度信号)，并经由串行接口电路16而输出到外部。
[0077]另外，检测部12还使用温度传感器13的输出信号、电源电压传感器14的输出信号以及非易失性存储器17中所存储的补正数据，来实施对角速度信号的O点电源电压补正、O点温度补正以及灵敏度温度补正等。
[0078]特别是，在本实施方式中，AGC电路112将选择电路19所输出的电压作为基准电压来对驱动信号的振幅进行调节。因此，该基准电压越高，则驱动信号的振幅越大。
[0079]选择电路19根据选择控制电路18所输出的控制信号，而选择并输出基准电压电路15所生成的基准电压VREF (第一电压信号的一个示例)和经由VR端子而从外部被输入的电压(第二电压信号的一个不例)中的任意一个电压。
[0080]选择控制电路18根据从串行接口电路16写入到预定的内部寄存器中的设定值，而输出用于对由选择电路19实施的选择信号的切换进行控制的控制信号。例如，选择控制电路18可以以如下方式生成选择电路19的控制信号，即，选择电路19在通常工作模式(第一模式的一个示例)下选择基准电压VREF，在试验模式(第二模式的一个示例)下根据内部寄存器的设定值，而选择基准电压VREF和经由VR端子而从外部被输入的电压中的任意一个电压。
[0081]另外，选择电路19的控制信号也可以经由预定的外部端子而从外部被输入。在该情况下，不需要选择控制电路18。
[0082]根据以上所说明的第一实施方式的物理量传感器，在通常工作模式下，通过始终将AGC电路112的基准电压设为基准电压VREF从而能够将传感器元件20的驱动电平确保为优选的恒定值。另一方面，由于在试验模式下，能够经由VR端子而将AGC电路112的基准电压设为高于基准电压VREF的电压，因此能够对传感器元件20进行过驱动而使其在高负载状态下进行工作。因此，能够实现老化试验时间的缩短，从而能够实现检查成本的削减。
[0083]并且，根据第一实施方式的物理量传感器，由于能够通过VR端子任意地设定AGC电路112的基准电压，因此能够根据传感器元件20的特性而施加优选的过驱动电压来实施老化试验。因此，由于不需要为了对特性不同的多种传感器元件20分别实施优选老化试验而变更集成电路(IC)的设计，因此能够以低成本来实现可靠性较高的物理量传感器。
[0084]1- 2.第二实施方式
[0085]图2为，第二实施方式的物理量传感器的功能框图的一个示例。在图2中，对与第一实施方式(图1)相同的结构要素标注相同的符号。如图2所不,在第二实施方式的物理量传感器I中，虽然其结构要素与第一实施方式(图1)相同，但基准电压电路15及选择控制电路18的结构与第一实施方式(图1)不同。
[0086]在第二实施方式的物理量传感器I中，基准电压电路15生成基准电压VREFl (第一电压信号的一个不例)和高于基准电压VREFl的基准电压VREF2 (第二电压信号的一个不例)。基准电压VREFl为，与第一实施方式(图1)的基准电压VREF相同的电压，并与第一实施方式(图1)同样地，被供给至驱动部11、检测部12、温度传感器13以及选择电路19中。
[0087]选择电路19根据选择控制电路18所输出的控制信号，而选择并输出基准电压VREFl和基准电压VREF2中的任意一个电压。例如，选择控制电路18可以以如下方式生成选择电路19的控制信号，即，选择电路19在通常工作模式(第一模式的示例)下选择基准电压VREF1，而在试验模式(第二模式的一个示例)下根据内部寄存器的设定值，而选择基准电压VREFl和基准电压VREF2中的任意一个电压。
[0088]另外，选择电路19的控制信号也可以经由预定的外部端子而从外部被输入。在该情况下，不需要选择控制电路18。
[0089]由于第二实施方式的物理量传感器I的其他结构与第一实施方式(图1)相同，因此省略其说明。
[0090]根据以上所说明的第二实施方式的物理量传感器，在通常工作模式下，通过始终将AGC电路112的基准电压设为基准电压VREFl从而能够将传感器元件20的驱动电平确保为优选的恒定值。另一方面，由于在试验模式下，能够将AGC电路112的基准电压设为高于基准电压VREFl的基准电压VREF2，因此能够对传感器元件20进行过驱动从而使其在高负载的状态下进行工作。因此，能够实现老化试验时间的缩短，从而能够实现检查成本的削减。
[0091]另外，在第二实施方式的物理量传感器中，由于向选择电路19输入基准电压电路15所生成的基准电压VREF2，来代替经由图1的VR端子而从外部被输入的电压，因此能够在不从外部施加电压的情况下对传感器元件20进行过驱动。因此，能够防止由于由设定电压的误差或端子间的短路等引起的检查仪器的异常而导致传感器元件20破损的情况。
[0092]1- 3.第三实施方式
[0093]图3为，第三实施方式的物理量传感器的功能框图的一个示例。在图3中，对与第一实施方式(图1)相同的结构要素标注相同的符号。如图3所不,在第三实施方式的物理量传感器I中，虽然其结构要素与第一实施方式(图1)相同，但基准电压电路15、选择控制电路18以及选择电路19的结构与第一实施方式(图1)不同。
[0094]在第三实施方式的物理量传感器I中，基准电压电路15生成η (η > 3)种基准电压VREFl?VREFn (第一?第η电压信号的一个示例)。基准电压VREFl为，与第一实施方式(图1)的基准电压VREF相同的电压，并与第一实施方式(图1)同样地，被供给至驱动部11、检测部12、温度传感器13以及选择电路19中。基准电压VREF2?基准电压VREFn彼此相同，且均为高于基准电压VREFl的电压。
[0095]选择控制电路18根据从串行接口电路16写入到预定的内部寄存器中的设定值，而输出用于对由选择电路19实施的选择信号的切换进行控制的多位的控制信号。选择电路19根据选择控制电路18所输出的控制信号，选择并输出基准电压VREFl?VREFn中的任意一个电压。例如，选择控制电路18可以以如下方式生成选择电路19的控制信号，SP，选择电路19在通常工作模式下(第一模式的一个示例)选择基准电压VREF1，而在试验模式(第二模式的一个示例)下根据内部寄存器的设定值，而选择基准电压VREFl?VREFn中的任意一个电压。
[0096]另外，选择电路19的控制信号也可以经由能够选择基准电压VREFl?VREFn的中的各个基准电压的预定数量的外部端子而从外部被输入。在该情况下，不需要选择控制电路18。
[0097]由于第三实施方式的物理量传感器I的其他结构与第一实施方式(图1)相同，因此省略其说明。
[0098]根据以上所说明的第三实施方式的物理量传感器，在通常工作模式下，通过始终将AGC电路112的基准电压设为基准电压VREFl从而能够将传感器元件20的驱动电平确保为优选的恒定值。另一方面，由于在试验模式下，能够将AGC电路112的基准电压设为高于基准电压VREFl的基准电压VREF2?VREFn中的任意一个电压，因此能够对传感器元件20进行过驱动从而使其在高负载状态下进行工作。因此，能够实现缩短老化试验时间，从而能够削减检查成本。
[0099]另外，根据第三实施方式的物理量传感器，通过分别使基准电压VREF2?VREFn、与为了对特性不同的η -1种传感器元件20分别实施优选的老化试验而应当对AGC电路112的基准电压施加的η -1种电压一致，从而能够根据传感器元件20的特性而施加优选的过驱动电压来实施老化试验。因此，由于无需为了对于特性不同的多种传感器元件20分别实施优选的老化试验而变更集成电路(IC) 10的设计，因此能够以低成本来实现可靠性较高的物理量传感器。
[0100]并且，在第三实施方式的物理量传感器中，由于向选择电路19输入基准电压电路15所生成的基准电压VREF2?VREFn，来代替经由图1的VR端子而从外部被输入的电压，因此能够在不从外部施加电压的情况下对传感器元件20进行过驱动。因此，能够防止由于因设定电压的误差或端子间的短路等引起的检查仪器的异常而导致传感器元件20破损的情况。
[0101]I 一 4.第四实施方式
[0102]图4为，第四实施方式的物理量传感器的功能框图的一个示例。在图4中，对与第一实施方式(图1)相同的结构要素标注相同的符号。如图4所示，第四实施方式的物理量传感器I与第一实施方式(图1)相比而附加了开关电路21，并且选择控制电路18的结构也有所不同。
[0103]在第四实施方式的物理量传感器I中，选择控制电路18根据从串行接口电路16写入到预定的内部寄存器中的设定值，而输出用于对由选择电路19实施的选择信号的切换进行控制的第一控制信号。另外，选择控制电路18根据从串行接口电路16写入到预定的内部寄存器中的设定值，而输出用于对开关电路21的导通/断开的切换进行控制的第二控制信号。
[0104]选择电路19根据选择控制电路18所输出的第一控制信号，而选择并输出基准电压电路15所生成的基准电压VREF (第一电压信号的一个示例)、和经由VR端子而从外部被输入的电压(第二电压信号的一个不例)中的任意一个电压。例如，选择控制电路18也可以以如下方式生成第一控制信号，即，选择电路19在通常工作模式(第一模式的一个不例)下选择基准电压VREF，而在试验模式(第二模式的一个示例)下根据内部寄存器的设定值而选择基准电压VREF和经由VR端子而从外部被输入的电压中的任意一个电压。
[0105]开关电路21根据选择控制电路18所输出的第二控制信号而导通或断开。在开关电路21导通时，能够经由MO端子而从外部监视驱动电路111所输出的驱动信号。另一方面，在开关电路21断开时，驱动电路111的输出与MO端子断开，第二实施方式的物理量传感器I成为与第一实施方式(图1)相同的结构。例如，选择控制电路18也可以以如下方式生成第二控制信号，即，开关电路21在通常工作模式下始终断开，而在试验模式下根据内部寄存器的设定值导通或断开。
[0106]第一控制信号和第二控制信号也可以联动地进行变化。例如，选择控制电路18也可以以如下方式生成第一控制信号和第二控制信号，即，在选择电路19选择基准电压VREF时开关电路21断开，而在选择选择电路19选择经由VR端子而从外部被输入的电压时开关电路21导通。
[0107]此外，第一控制信号也可以经由预定的外部端子而被输入。另外，第二控制信号也可以经由预定的外部端子而从外部被输入。在第一控制信号和第二控制信号均从不同的外部端子而被输入的情况下，不需要选择控制电路18。
[0108]由于第四实施方式的物理量传感器I的其他结构与第一实施方式相同，因此省略其说明。
[0109]以上所说明的第四实施方式的物理量传感器实现与第一实施方式的物理量传感器相同的效果。
[0110]并且，根据第四实施方式的物理量传感器，通过在能够经由MO端子而对驱动信号进行监视的状态下，在使电压可变的同时将该电压从外部经由VR端子而对AGC电路112施力口，从而使传感器元件20的驱动电压发生变化，由此能够对驱动电压一驱动电流之间的关系、驱动电压一振荡频率之间的关系等进行测量。因此，还能够实施传感器元件20的DLD检查。即，根据第四实施方式的物理量传感器，能够同时实施传感器元件20的老化试验和DLD检查，从而能够以低成本来实现可靠性较高的物理量传感器。
[0111]1 — 5.第五实施方式
[0112]图5为，第五实施方式的物理量传感器的功能框图的一个示例。在图5中，对与第三实施方式(图3)相同的结构要素标注相同的符号。如图5所不,在第五实施方式的物理量传感器I中，其结构要素与第三实施方式相比附加了开关电路21，并且基准电压电路15及选择控制电路18的结构也有所不同。
[0113]在第五实施方式的物理量传感器I中，基准电压电路15生成η (η > 3)种基准电压VREFl?VREFn (第一?第η电压信号的一个示例)。基准电压VREFl为，与第一实施方式(图1)的基准电压VREF相同的电压，并与第一实施方式(图1)同样地，被供给至驱动部
11、检测部12、温度传感器13以及选择电路19中。基准电压VREF2?VREFn彼此相同，基准电压VREF2?VREFk (k < η)低于基准电压VREFl，VREF (k + I)?VREFn高于基准电压 VREFl。
[0114]选择控制电路18根据从串行接口 16写入到预定的内部寄存器中的设定值，而输出用于对由选择电路19实施的选择信号的选择进行控制的多位的第一控制信号。另外，选择控制电路18根据从串行接口电路16写入到预定的内部寄存器中的设定值，而输出用于对开关电路21的导通/断开的切换进行控制的第二控制信号。
[0115]选择电路19根据选择控制电路18所输出的第一控制信号，而选择并输出基准电压VREFl?VREFn中的任意一个电压。例如，选择控制电路18可以以如下方式生成第一控制信号，即，选择电路19在通常工作模式(第一模式的一个不例)下选择基准电压VREF1,而在试验模式(第二模式的一个示例)下根据内部寄存器的设定值而选择基准电压VREFl?VREFn中的任意一个电压。
[0116]开关电路21根据选择控制电路18所输出的第二控制信号而导通/断开。在开关电路21导通时，能够经由MO端子而从外部监视驱动电路111所输出的驱动信号。另一方面，在开关电路21断开时，驱动电路111的输出与MO端子断开，从而第五实施方式的物理量传感器I成为与第三实施方式(图3)相同的结构。例如，选择控制电路18可以以如下方式生成第二控制信号，即，开关电路21在通常工作模式下始终断开，而在试验模式下根据内部寄存器的设定值导通或断开。
[0117]第一控制信号和第二控制信号也可以联动地进行变化。例如，选择控制电路18可以以如下方式生成第一控制信号和第二控制信号，即，在通常工作模式下选择电路19选择基准电压VREF1，并且使开关电路21断开，而在试验模式下选择电路19根据内部寄存器的设定值而选择基准电压VREFl?VREFn中的任意一个电压，并且使开关电路导通。
[0118]另外，第一控制信号也可以经由预定的外部端子而从外部被输入。另外，第二控制信号也可以经由预定的外部端子而从外部被输入。在使第一控制信号和第二控制信号均从不同的外部端子被输入的情况下，不需要设置选择控制电路18。
[0119]由于第五实施方式的物理量传感器I的其他结构与第三实施方式(图3)相同，因此省略其说明。
[0120]根据以上所说明的第五实施方式的物理量传感器，在通常工作模式下，通过始终将AGC电路112的基准电压设为基准电压VREFl从而能够将传感器元件20的驱动电平确保为优选的恒定值。另一方面，由于在试验模式下，能够将AGC电路112的基准电压设为高于基准电压VREFl的基准电压VREF (k + I)?VREFn中的任意一个电压，因此能够对传感器元件20进行过驱动从而使其在高负载状态下进行工作。因此，能够实现老化试验时间的缩短，从而能够实现检查成本的削减。
[0121]另外，根据第五实施方式的物理量传感器，通过分别使基准电压VREF (k + I)?VREFn、与为了分别对特性不同的η — k种传感器元件20实施优选的老化试验而应当使AGC电路112的基准电压成为的η — k种电压一致，从而能够根据传感器元件20的特性而施加优选的过驱动电压来实施老化试验。因此，由于无需为了对于特性不同的多种传感器元件20分别实施优选的老化实现而变更集成电路(IC) 10的设计，因此能够以低成本来实现可靠性较高的物理量传感器。
[0122]另外，根据第五实施方式的物理量传感器，通过在能够经由MO端子而对驱动信号进行监视的状态下，依次将AGC电路112的基准电压设为基准电压VREFl?VREFn，从而使传感器元件20的驱动电压发生变化，由此能够对驱动电压一驱动电流之间的关系、驱动电压一振荡频率之间的关系等进行测量。因此，还能够实施传感器元件20的DLD检查。SP，根据第五实施方式的物理量传感器，能够同时实施传感器元件20的老化试验和DLD检查，从而能够以低成本来实现可靠性较高的物理量传感器。
[0123]并且，在第五实施方式的物理量传感器中，由于向选择电路19输入基准电压电路15所生成的基准电压VREF(k + I)?VREFn，来代替经由通过图4的VR端子而从外部被输入的电压，因此能够在不从外部施加电压的情况下通过不同的电压而对传感器元件20进行驱动。因此，能够防止由于因设定电压的误差或端子间的短路等引起的检查仪器的异常而导致传感器元件20破损的情况。
[0124]2.电子设备
[0125]图6为，本实施方式的电子设备的功能框图。另外，图7为，表示作为本实施方式的电子设备的一个示例的智能手机的外观的一个示例的图。
[0126]本实施方式的电子设备300被构成为，包括物理量传感器310、CPU (CentralProcessing Unit:中央处理器)320、操作部 330、ROM (Read Only Memory:只读存储器)340、RAM (Random Access Memory:随机存取存储器)350、通信部360、显不部370、声音输出部380。另外，本实施方式的电子设备也可以为，省略或变更了图6的一部分结构要素(各个部件)、或者附加了其他结构要素的结构。
[0127]物理量传感器310为，对物理量进行检测，并输出与所检测的物理量相对应的电平的信号(物理量信号)的装置，例如可以为对加速度、角速度、速度等物理量的至少一部分进行检测的惯性传感器，也可以为对倾斜角进行计测的测斜仪。作为物理量传感器310，例如能够应用上述各个实施方式的物理量传感器I。
[0128]CPU320按照R0M340等中所存储的程序，使用物理量传感器310所输出的物理量信号而实施各种计算处理或控制处理。此外，CPU320还实施如下的处理，即，与来自操作部330的操作信号相对应的各种处理、对通信部360进行控制以与外部实施数据通信的处理、发送用于使显不部370显不各种信息的显不信号的处理、使声音输出部380输出各种声音的处理等。
[0129]操作部330为，由操作按键或按钮开关等构成的输入装置，并将与由用户实施的操作相对应的操作信号输出至CPU320中。
[0130]R0M340对用于CPU320实施各种计算处理或控制处理的程序或数据等进行存储。
[0131]RAM350被用作为CPU320的作业区域，并临时性地对从R0M340读取的程序或数据、从操作部330输入的数据、CPU320按照各种程序而执行的运算结果等进行存储。
[0132]通信部360实施用于使CPU320与外部装置之间的数据通信成立的各种控制。
[0133]显示部370为，由LCD (Liquid Crystal Display:液晶显示器)、或有机EL显示器等构成的显示装置，并基于从CPU320输入的显示信号而对各种信息进行显示。也可以在显示部370上设置作为操作部330而发挥功能的触摸面板。
[0134]声音输出部380为,扬声器等输出声音的装置。
[0135]通过装入上述各个实施方式的物理量传感器I以作为物理量传感器310，从而能够实现可靠性更高的电子设备。
[0136]作为这种电子设备300而考虑到各种电子设备，例如可以列举出:个人计算机(例如便携式个人计算机、膝上型个人计算机、笔记本型个人计算机、平板型个人计算机)、移动电话等的移动体终端、数码照相机、喷墨式喷出装置(例如喷墨式打印机)、路由器或交换机等的存储区域网络设备、局域网络设备、电视机、摄像机、视频磁带录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本(也包括附带通信功能的产品)、电子词典、计算器、电子游戏设备、游戏控制器、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用影像监控器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖仪、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如车辆、飞机以及船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、头戴式显示器、运动轨迹装置、运动跟踪装置、运动控制器、PDR (步行者航位测量)等。
[0137]3.移动体
[0138]图8为,表示本实施方式的移动体的一个示例的图(俯视图)。图8所示的移动体400被构成为，包括物理量传感器410、420、430、控制器440、450、460、蓄电池470。此外，本实施方式的移动体可以为省略或变更了图8的一部分结构要素(各个部件)的结构，也可以为附加了其他结构要素的结构。
[0139]物理量传感器410、420、430、控制器440、450、460通过从蓄电池470供给的电源电压而进行工作。
[0140]物理量传感器410、420、430为，对物理量进行检测并输出与所检测的物理量相对应的电平的信号(物理量信号)的装置，分别为例如角速度传感器、加速度传感器、速度传感器、倾斜仪等。
[0141]控制器440、450、460分别使用物理量传感器410、420、430所输出的一部分或全部物理量信号，来实施姿态控制系统、防横滚系统、制动系统等的各种控制。
[0142]作为物理量传感器410、420、430，能够应用上述各个实施方式的物理量传感器1，从而能够确保较高的可靠性。
[0143]作为这种移动体400而考虑到各种移动体，例如，可以列举出:汽车(也包括电动汽车)、喷气式飞机或直升飞机等航天器、船舶、火箭、人造卫星等。
[0144]本发明并不限定于本实施方式，在本发明的主旨的范围内可以实施各种变形。
[0145]上述各实施方式仅为一个示例，并不限定于此。例如，也可以适宜地组合各个实施方式。
[0146]本发明包括与实施方式中所说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构、或者目的及效果相同的结构)。另外，本发明包括对实施方式中所说明的结构中的非本质部分进行了替换的结构。另外，本发明包括能够实现与实施方式中所说明的结构相同的作用效果的结构、或能够达到相同的目的的结构。另外，本发明包括在实施方式中所说明的结构上附加了公知技术的结构。
[0147]符号说明
[0148]I物理量传感器10 ; 10集成电路(1C); 11驱动部；12检测部；13温度传感器；14电源电压传感器；15基准电压电路；16串行接口电路；17非易失性存储器；18选择控制电路；19选择电路；20传感器兀件；21开关电路；111驱动电路；112AGC电路；113电荷放大电路；114滤波电路；121检测电路；122输出电路；300电子设备；310物理量传感器；320CPU ；330操作部；340R0M ；350RAM ；360通信部；370显示部；380声音输出部；400移动体;410、420、430物理量传感器；440、450、460控制器；470蓄电池。
【权利要求】
1.一种物理量传感器,包括: 传感器元件，其对预定的物理量进行检测； 驱动电路，其生成所述传感器元件的驱动信号； 自动增益控制电路，其基于所述传感器元件的输出信号，而将所述驱动信号控制为与基准电压相对应的恒定电平， 所述基准电压是可变的。
2.如权利要求1所述的物理量传感器，其中，包括: 基准电压电路，其生成第一电压信号； 选择电路，其根据控制信号，而从包含所述第一电压信号在内的多个电压信号中选择一个电压信号并输出， 将所述选择电路的输出信号设为所述基准电压。
3.如权利要求2所述的物理量传感器，其中， 所述选择电路根据所述控制信号，而选择所述第一电压信号和从外部端子被输入的第二电压信号中的任意一个电压信号并输出。
4.如权利要求2所述的物理量传感器，其中， 所述基准电压电路还生成高于所述第一电压信号的第二电压信号， 所述选择电路根据所述控制信号，而选择所述第一电压信号和所述第二电压信号中的任意一个电压信号并输出。
5.如权利要求3所述的物理量传感器，其中， 所述选择电路在第一模式下选择所述第一电压信号并输出，在第二模式下选择所述第一电压信号和所述第二电压信号中的任意一个电压信号并输出。
6.如权利要求4所述的物理量传感器，其中， 所述选择电路在第一模式下选择所述第一电压信号并输出，在第二模式下选择所述第一电压信号和所述第二电压信号中的任意一个电压信号并输出。
7.如权利要求2所述的物理量传感器，其中， 所述基准电压电路还生成至少一部分高于所述第一电压信号的第二?第η电压信号，其中，η为3以上的整数， 所述选择电路选择所述第一?第η电压信号中的任意一个电压信号并输出。
8.如权利要求7所述的物理量传感器，其中， 所述选择电路在第一模式下选择所述第一电压信号并输出，在第二模式下选择所述第一?第η电压信号中的任意一个电压信号并输出。
9.如权利要求1所述的物理量传感器，其中， 还包括开关电路，所述开关电路用于使所述驱动信号输出到外部。
10.一种电子设备， 包括权利要求1所述的物理量传感器。
11.一种移动体， 包括权利要求1所述的物理量传感器。
【文档编号】G01D5/14GK104075737SQ201410116312
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2013年3月28日
【发明者】进藤健彦, 押尾政宏 申请人:精工爱普生株式会社