时钟信号生成电路、检测装置、电子设备及移动体的制作方法_5

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能够利用低电压的调节电源电压VDDL而使占检测装置的电路的大部分的驱动电路30、检测电路60等进行工作。因此,由于电路的大部分都通过低电源电压而进行工作,因而具有能够有效地减少功率消耗的优点。
[0204]然而,如果以此种方式使驱动电路30等以低电压的调节电源电压VDDL进行工作时,那么就会产生振荡的起动时间变长的问题。例如,图17(B)为表示电源电压与起动时间的关系的图。如图17(B)所示那样,电源电压成越低,则起动时间越长。例如,图17(B)所示,振子10的驱动电流越大,则起动时间越长。而且,在驱动电流较大的情况下,例如在电源电压在2.7V程度以下的情况下,起动时间以指数函数的方式变长,从而可能会超过容许范围。即,当使用调节电源电压VDDL(例如1.8V)以作为驱动电路30等的电源电压时,起动时间将变得非常地长,可能会达到在使用上不能承受的程度。
[0205]因此,在本实施方式中,如图13所示,将通过调节电路22而生成的调节电源电压VDDL供给至驱动电路30、检测电路60等,从而实现检测性能的提高与低功率消耗,另一方面,对于用于缓冲驱动信号DQ的缓冲电路24供给电源电压VDD而非调节电源电压VDDL。即,与到目前为止将电源电压VDD向检测装置的全部电路进行供给的情况相对,在本实施方式中,将检测装置的电路(集成电路装置)分为供给调节电源电压VDDL的第一电路部分,与供给电源电压VDD的第二电路部分。而且,要求检测性能的提高与低功率消耗的驱动电路30、检测电路60、控制部140、时钟信号生成电路150设为被供给调节电源电压VDDL的第一电路部分,另一方面,将缓冲电路24设为被直接供给电源电压VDD的第二电路部分。
[0206]并且,缓冲电路24使用所供给的电源电压VDD而实施使来自驱动电路30的驱动信号DQ的振幅增大的转换,并向振子10输出高振幅的驱动信号(放大驱动信号)DQB。即,生成具有与驱动信号DQ的峰间电压相比较高的峰间电压的驱动信号DQB,并通过该驱动信号DQB来振子10进行驱动。
[0207]这样,根据图17⑶可明确,与通过使用了调节电源电压VDDL的驱动信号DQ来对振子10进行驱动的情况相比,能够使起动时间缩短。即,在本实施方式中,成功地同时地实现了检测性能的提高及低功率消耗与起动时间的缩短。
[0208]接下来,对缓冲电路24的具体的结构例进行说明。图18图示了缓冲电路24的第一结构例。
[0209]在图18中,缓冲电路24具有运算放大器OPM和第一、第二电阻元件RM1、RM2。来自驱动电路30的驱动信号DQ被输入至运算放大器OPM的非反相输入端子。运算放大器OPM将来自电源端子TVDD的电源电压VDD作为工作电源电压而进行工作。第一、第二电阻元件RM1、RM2以串联的方式被设置在高振幅的驱动信号DQB的输出节点匪I与低电位侧电源(GND)的节点之间。而且,第一、第二电阻元件RM1、RM2的连接节点匪2与运算放大器OPM的反相输入端子相连接。另外,调节电路22也能够通过与图18的缓冲电路24相同的结构而实现。
[0210]在图18中,将电阻元件RM1、RM2的电阻设为Rl、R2,将驱动信号DQ、DQB的振幅设为 AP、APB。这样,关系式 APB= {(Rl+R2)/R2} XAP 成立。例如在 Rl = 200K Ω、R2 =400ΚΩ 的情况下,APB = {(200K Ω+400K Ω )/400K Ω } XAP = 1.5 X AP,从而驱动信号 DQB 成为使驱动信号DQ的振幅(峰间电压)增至1.5倍的信号。因此,能够实现振子10的高振幅驱动,从而能够实现振荡的起动时间的缩短。
[0211]此外在本实施方式中,驱动电路30以及检测电路60等通过低耐压晶体管(第一耐压晶体管)而被构成,缓冲电路24通过高耐压晶体管(与第一耐压晶体管相比耐压较高的第二耐压晶体管)而被构成。例如,低耐压晶体管为耐压高于1.8V,且与高耐压晶体管相比耐压较低的晶体管,高耐压晶体管为耐压高于3.3V的晶体管。高耐压晶体管例如能够可通过相比于低耐压晶体管而增厚栅极氧化膜的膜厚或者增加栅极长度等来实现。通过以低耐压晶体管来构成占据检测装置的大部分的驱动电路30、检测电路60与控制部140,从而能够实现检测装置的低功率消耗与电路布局的小面积化等。通过以高耐压晶体管来构成缓冲电路24,从而能够有效地防止因高振幅驱动所导致的晶体管的故障、损坏等不良情况。
[0212]图19 (A)、图19⑶图示了缓冲电路24的第二结构例。具有该第二结构例的缓冲电路24的检测装置在图19(A)的第一模式中,将来自缓冲电路24的高振幅的驱动信号DQB向振子10(物理量转换器)进行输出。另一方面,在图19(B)的第二模式中,将来自驱动电路30的驱动信号DQ向振子10进行输出。
[0213]具体而言,在第二结构例中,开关元件SWM被设置于缓冲电路24的输出节点匪I与输入节点之间。而且,如图19(A)所示那样,在第一模式中,开关元件SWM处于断开。由此,来自缓冲电路24的高振幅的驱动信号DQ向振子10被输出。另外,在该情况下,运算放大器OPM例如通过使能信号ENB而被设定为工作使能状态。
[0214]另一方面,在第二模式中,开关元件SWM处于导通。由此,来自驱动电路30的低振幅的驱动信号DQ经由开关元件SWM而向振子10被输出。另外,在该情况下,运算放大器OPM例如通过使能信号ENB而被设定为非工作使能状态。例如,运算放大器OPM的输出被设定为尚阻抗状态。
[0215]此外,在第二结构例中,与电阻元件RMl、RM2对应地设置有开关元件SWMl、SWM2。而且,在图19(A)的第一模式中,开关元件SWM1、SWM2处于导通,另一方面,在图19(B)的第二模式中,开关元件SWMl、SWM2处于断开。由此,在第二模式中,能够防止从缓冲电路24的输出节点匪I向VSS(GND)流通无用的电流或者向运算放大器OPM的反相输入端子施加不用的电压的情况。
[0216]例如,如图19(A)所示,在振子10的振荡的起动期间中,检测装置被设定为第一模式。由此,来自缓冲电路24的高振幅的驱动信号DQB被输出至振子10。另一方面,如图19(B)所示,在起动期间结束后,检测装置被设定为第二模式。例如在振荡稳定状态下被设定为第二模式。由此,来自驱动电路30的低振幅的驱动信号DQ被输出至振子10。
[0217]例如在起动期间内,为了振子10的振荡的起动时间的缩短,优选为实施高振幅驱动。因此,在起动期间内如图19(A)所示那样使开关元件SWM断开,从而通过来自缓冲电路24的高振幅的驱动信号DQB来对振子10进行驱动,从而实现起动时间的缩短。
[0218]另一方面,在起动期间结束,振子10成为稳定振荡状态的情况下,因为不再需要起动时间的缩短,所以如图19⑶所示那样使开关元件SWM导通(将SWM1、SWM2断开),从而通过来自驱动电路30的低振幅的驱动信号DQ来对振动子10进行驱动。通过像这样以低振幅的驱动信号DQ来进行驱动,从而能够期待低功率消耗、噪声减少等。然而,根据应用的不同,也存在在起动期间结束,振子10成为稳定振荡状态之后,仍优选由使用了例如2.7V?3.3V的电源电压VDD的驱动信号DQB进行的驱动的情况。因此,在这样的情况下,即使起动期间结束之后,也将检测装置设定为第一模式。
[0219]另外,第一、第二模式的设定例如能够通过控制部140的控制处理而实现。例如能够通过控制部140对开关元件SWM、SWMU SWM2的导通/断开进行控制而实现。此外,也能够通过设置于检测装置的寄存器部的寄存器设定来设定图19(A)、图19(B)的第一、第二的模式。例如能够经由外部接口访问寄存器部,而实施第一、第二模式的设定。
[0220]9.多轴陀螺传感器
[0221]图20图示了本实施方式的检测装置的改变例。图20为实施对绕多个轴的旋转角速度的检测的多轴陀螺传感器的检测装置的结构例。该结构例的检测装置实施对多个振子10-1、10-2、10-3的驱动以及检测。在此,例如,振子10-1为用于对绕第一轴(例如X轴)的旋转角速度进行检测的振子,振子10-2为用于对绕第二轴(例如Y轴)的旋转角速度进行检测的振子。此外,振子10-3为用于对绕第三轴(例如Z轴)的旋转角速度进行检测的振子。
[0222]在多轴陀螺传感器中,所谓的轴间干涉成为问题。例如,作为本实施方式的比较例的方法,考虑将电源电压VDD作为工作电源电压而使检测装置的全部电路进行工作的方法。然而,在该比较例的方法中,存在如下的可能,即,产生例如由于第一轴用的驱动电路、检测电路进行工作所产生的电源电压VDD的微小的变动等对第二轴用、第三轴用的驱动电路、检测电路带来不良影响的轴间干涉,而导致检测性能降低等的问题。例如,像后文所述那样,在本实施方式中,为了减少轴间干涉的影响而使振子10-1、10-2、10-3的驱动频率不同。当像这样使驱动频率不同时,例如由于第一轴用的驱动电路、检测电路进行工作而产生的电源电压VDD的变动给第二轴用、第三轴用的驱动电路、检测电路带来的不良影响变大。为了解决这样的问题,在本实施方式中采用如图20所示的结构。
[0223]具体而言,在图20中,设置有振子10-1用的调节电路22-1、缓冲电路24-1、驱动电路30-1、检测电路60-1,与振子10-2用的调节电路22-2、缓冲电路24_2、驱动电路30_2、检测电路60-2。此外还设置有振子10-3用的调节电路22-3、缓冲电路24-3、驱动电路30-3、检测电路60-3。另外图20为振子为三个的情况的示例,在振子为两个的情况下,不需要振子10-3用的调节电路22-3、缓冲电路24-3、驱动电路30_3、检测电路60_3的结构。
[0224]因为振子10-1用的调节电路22-1、缓冲电路24_1、驱动电路30_1、检测电路60_1的结构以及动作与图13的调节电路22、缓冲电路24、驱动电路30、检测电路60相同,因此省略对其的详细说明。
[0225]振子10-2用的驱动电路30-2(第二驱动电路)接收来自振子10_2(第二物理量转换器)的反馈信号DI2(第二反馈信号),并对振子10-2进行驱动。检测电路60-2(第二检测电路)接收来自振子10-2的检测信号IQ21、IQ22,并检测所需信号。
[0226]调节电路22-2(第二调节电路)实施对来自电源端子TVDD的电源电压VDD进行降压的电压调节,并将通过电压调节所取得的调节电源电压VDDL2(第二调节电源电压)向驱动电路30-2以及检测电路60-2进行输出。
[0227]此外,缓冲电路24-2 (第二缓冲电路)被供给电源电压VDD,接收来自驱动电路30-2的驱动信号DQ2 (第二驱动信号),并将使驱动信号DQ2的振幅增大后的高振幅的驱动信号DQ2B (第二?放大驱动信号)输出至振子10-2。
[0228]振子10-3用的驱动电路30-3(第三驱动电路)接收来自振子10_3 (第三物理量转换器)的反馈信号DI3(第三反馈信号),并对振子10-3进行驱动。检测电路60-3(第三检测电路)接收来自振子10-3的检测信号IQ31、IQ32,并检测所需信号。
[0229]调节电路22-3 (第三调节电路)实施对来自电源端子TVDD的电源电压VDD进行降压的电压调节,并将通过电压调节而取得的调节电源电压VDDL3(第三调节电源电压)输出至驱动电路30-3以及检测电路60-3。
[0230]此外,缓冲电路24-3 (第三缓冲电路)被供给电源电压VDD,接收来自驱动电路30-3的驱动信号DQ3 (第三驱动信号),并将使驱动信号DQ3的振幅增大后的高振幅的驱动信号DQ3B (第三放大驱动信号)输出至振子10-3。
[0231]根据以上的图20的结构,在调节电路22-1、22-2、22-3中实施对电源电压VDD进行降压的电压调节。而后,将取得的调节电源电压VDDL1、VDDL2、VDDL3作为工作电源电压而分别供给至驱动电路30-1以及检测电路60-1、驱动电路30-2以及检测电路60-2、驱动电路30-3以及检测电路60-3。因此,能够将轴间干涉抑制在最小限度。能够通过调节电路22-1、22-2、22-3而将例如因第一轴用的驱动电路30_1、检测电路60_1进行工作所产生的电源电压变动被传递至另外的第二轴用、第三轴用的驱动电路30-2、30-3、检测电路60-2、60-3的情况抑制在最小限度。因此,减少了多轴陀螺传感器的轴间干扰,从而可实现检测性會K白勺?是1? O
[0232]而且,在图20中,对于缓冲电路24-1、24-2、24-3,通过经由端子TVDD从外部输入的电源电压VDD而非调节电源电压来使之工作,从而生成高振幅的驱动信号DQ1B、DQ2B、DQB3。因此,能够同时实现由高振幅的驱动所达成的起动时间的缩短与由轴间干涉的减少所达成的检测性能的提高。
[0233]此外,在图20中,在通过图19㈧进行说明的第一模式中,检测装置将来自缓冲电路24-1的高振幅的驱动信号DQlB输出至振子10-1。同样地,检测装置在第一模式中,将来自缓冲电路24-2、24-3的高振幅的驱动信号DQ2B、DQ3B分别输出至振子10_2、10_3。
[0234]另一方面,在通过图19⑶所说明的第二模式中,检测装置将来自驱动电路30-1的低振幅的驱动信号DQl输出至振子10-1。同样地,检测装置在第二模式中,将来自驱动电路30-2、30-3的低振幅的驱动信号DQ2、DQ3分别输出至振子10_2、10_3。
[0235]例如,在振荡的起动期间内,未实施所需信号的检测,因此前文所述的轴间干涉不会成为较大的问题。因此,在起动期间,将检测装置设定为第一模式,通过高振幅的驱动信号DQlB?DQ3B来对振子10_1?10_3进行驱动。另一方面,在振荡的起动期间结束之后,为了对由轴间干涉等所导致的检测性能的降低进行抑制,以低振幅的驱动信号DQl?DQ3来对振子10-1、10-2、10-3进行驱动。通过该方式,能够在多轴陀螺传感器等中同时实现振荡的起动时间的缩短与检测性能的提尚。
[0236]此外在图20中,A/D转换电路100-1 (第一 A/D转换电路)、A/D转换电路100-2 (第二 A/D转换电路)根据来自时钟信号生成电路150的时钟信号(分频后的时钟信号)来实施A/D转换。A/D转换电路100-3(第三A/D转换电路)也同样根据来自时钟信号生成电路150的时钟信号来实施A/D转换。A/D转换电路100-1、100-2、100-3将时钟信号例如作为采样时钟信号或工作时钟信号而实施A/D转换。
[0237]此外,DSP部110接收来自A/D转换电路100_1、100-2、100-3的数字信号,并对该数字信号实施数字信号处理。并且,DSP部110根据来自时钟信号生成电路150的时钟信号而实施数字信号处理。通过该方式,能够高速地执行数字滤波器处理等数字信号处理。
[0238]例如在现有的陀螺传感器中,采用了下述方法,S卩,使用根据振子的振荡所生成的时钟信号而使A/D转换电路与DSP部进行工作。
[0239]然而,在图20的多轴陀螺传感器中,为了对前文所述的轴间干涉进行抑制,振子10-1、10-2、10-3的驱动频率(振动频率、振荡频率)有所不同。
[0240]即,振子10-1、10-2、10_3相互的驱动频率越接近,则轴间干涉的影响越显著。例如在振子10-1与振子10-2的驱动频率的差与振子10-1或振子10-2的检测失谐频率接近的情况下,轴间干涉的影响将表现得较为明显。为了避免这样的轴间干涉的不良影响,在本实施方式中,使用频率相互分尚的振子10-1、10-2、10-3。具体而言,振子10-1例如以IlOKHz (广义而言为第一频率)进行振动,振子10-2例如以120KHz(广义而言为与第一频率不同的第二频率)进行振动。此外振子10-3例如以130KHz (广义而言为与第一、第二频率不同的第三频率)进行振动。
[0241]因此,当采用以基于振
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