子的振荡的时钟信号来使A/D转换电路等进行工作的方法时，必须使A/D转换电路100-1、100-2、100-3以频率互不相同的工作时钟信号来进行工作。因此，A/D转换电路100-1、100-2、100-3与DSP部110之间的数字信号的交换接口变得较为复杂。此外，决定使DSP部110以哪个频率的时钟信号来进行工作也变得较为困难。其结果为，系统设计复杂化。
[0242]对于这一点，在本实施方式中，不通过基于振子10-1、10-2、10-3的振荡的时钟信号，而是通过由时钟信号生成电路150的CR振荡电路170所生成的时钟信号来使A/D转换电路100-1、100-2、100-3与DSP部110进行工作。因此，能够简化A/D转换电路100-1、100-2,100-3与DSP部110之间的数字信号的交换接口。其结果为，能够在将轴间干涉抑制在最小限度的同时，实现系统设计的简化等。
[0243]10.检测电路
[0244]图21图示了检测电路60的详细的结构例。图21为全差动开关型混频器方式的检测电路60的示例。
[0245]检测电路60包括:第一、第二 Q/V转换电路62、64，第一、第二增益调节放大器72、74，开关型混频器80，第一、第二滤波器92、94，A/D转换电路100。另外，检测电路60的结构不限定于图21，也能够实施省略结构要素的一部分或追加其他结构要素等多种改变。
[0246]Q/V转换电路62、64(电荷/电压转换电路)中输入有来自振子10的差动的第一、第二检测信号IQ1、IQ2。而后，Q/V转换电路62、64将在振子10中所产生的电荷(电流)转换为电压。该Q/V转换电路62、64为具有反馈电阻的连续型的电荷/电压转换电路。
[0247]增益调节放大器72、74对Q/V转换电路62、64的输出信号QA1、QA2实施增益调节并进行放大。增益调节放大器72、74为所谓的可编程式增益放大器，其按照所设定的增益来对信号QA1、QA2进行放大。例如放大为适合于A/D转换电路100的电压转换范围的振幅的信号。
[0248]开关型混频器80为根据来自驱动电路30的同步信号SYC而进行差动的同步检波的混频器。具体而言，在开关型混频器80中，增益调节放大器72的输出信号QBl被输入至第一输入节点NI1，增益调节放大器74的输出信号QB2被输入至第二输入节点NI2。此外，通过来自驱动电路30的同步信号SYC来实施差动的同步检波，并将差动的第一、第二输出信号QC1、QC2分别输出至第一、第二输出节点NQ1、NQ2。通过该开关型混频器80，而将前级的电路(Q/V转换电路、增益调节放大器)所产生的噪声(1/f噪声)等无用信号频率转换至高频带域。此外，作为与科里奥利力对应的信号的所需信号落入直流信号。
[0249]来自开关型混频器80的第一输出节点NQl的第一输出信号QCl被输入至滤波器92。来自开关型混频器80的第二输出节点NQ2的第二输出信号QC2被输入至滤波器94。这些滤波器92、94例如为具有去除(衰减)无用信号而使所需信号通过的频率特性的低通滤波器。例如通过开关式混频器80而被频率转换至高频带域的Ι/f噪声等无用信号被滤波器92、94去除。此外，滤波器92、94例如为通过无源元件而被构成的无源滤波器。S卩，能够采用不使用运算放大器而通过电阻元件或电容器等无源元件被构成的无源滤波器，以作为滤波器92、94。
[0250]A/D转换电路100接收来自滤波器92的输出信号QDl与来自滤波器94的输出信号QD2，而实施差动的A/D转换。具体而言，A/D转换电路100将滤波器92、94作为抗混叠用的滤波器(前置滤波器)而实施输出信号QD1、QD2的采样并实施A/D转换。而且，在本实施方式中，来自滤波器92的输出信号QDl以及来自滤波器94的输出信号QD2不经由有源元件被输入至A/D转换电路100。
[0251]作为A/D转换电路100，例如能够采用Σ-Λ型或逐次比较型等多种方式的A/D转换电路。在采用Σ-Λ型的情况下，例如能够使用具有用于减少Ι/f噪声的⑶S(Correlateddouble sampling:相关双采样电路)、斩波器的功能等，例如通过2次的Σ-Δ调制器而被构成的A/D转换电路。此外，在采用逐次比较型的情况下，例如能够使用具有对由DAC的元件偏差所引起的S/N比(Signal/Noise，信噪比)的劣化进行抑制的DEM (Dynamic ElementMatching:动态元件匹配)的功能等，通过电容DAC(Digital to Analog Convers1n:数模转换)以及逐次比较控制逻辑而被构成的A/D转换电路。
[0252]DSP部110实施各种数字信号处理。例如，DSP部110实施与所需信号的应用相对应的频带限制的数字滤波器处理、对由A/D转换电路100等所产生的噪声进行去除的数字滤波器处理。此外，还实施增益补正(灵敏度调节)、偏移补正等数字补正处理。
[0253]在图21的检测装置20中，采用全差动开关型混频器方式。根据该全差动开关型混频器方式，在Q/V转换电路62、64与增益调节放大器72、74中产生的Ι/f噪声等通过开关型混频器80的频率转换与基于滤波器92、94的低通滤波器特性而被去除。而且，成为如下结构，即，在增益调节放大器72、74与AD转换电路100之间设置虽然不产生增益但也不产生Ι/f噪声的开关式混频器80、由低噪声的无源元件构成的滤波器92、94。因此，在Q/V转换电路62、64与增益调节放大器72、74中所产生的噪声被去除，并且开关型混频器80与滤波器92、94所产生的噪声也被抑制在最小限度，因此能够将低噪声的状态的信号QD1、QD2向A/D转换电路100进行输入，并实施A/D转换。并且，因为能够将信号QD1、QD2以差动信号的形式实施A/D转换，所以与以单端信号实施A/D转换的情况相比，能够进一步提高S/N 比。
[0254]另外，本实施方式的检测装置20不限定于如图21所示的全差动开关型混频器方式的结构。例如能够采用由离散型Q/V转换电路和与该离散型Q/V转换电路直接连接的A/D转换电路构成的直接采样方式的结构等各种结构。
[0255]图22图示了包括本实施方式的检测装置20的移动体的示例。本实施方式的检测装置20例如能够组装于汽车、飞机、摩托车、自行车或船舶等各种移动体中。移动体例如为具备发动机或电动机等的驱动机构、方向盘或转向舵等的转向机构、各种电子设备，并在陆地上、空中或海上进行移动的设备或装置。图22示意性地图示了作为移动体的具体示例的汽车206。在汽车206中组装有具有振子10与检测装置20的陀螺传感器510 (传感器)。陀螺传感器510能够对车身207的姿态进行检测。陀螺传感器510的检测信号能够被供给至车身姿态控制装置208。车身姿态控制装置208例如能够按照车身207的姿态而对悬架的软硬进行控制，或对各个车轮209的制动器进行控制。此外，此类姿态控制还能被利用于双足步行机器人、飞机或直升机等各种移动体中。在实现姿态控制时，能够组装陀螺传感器510。
[0256]另外，虽然如上文所述对本发明的实施方式进行了详细说明，但对于本领域技术人员而言，能够容易地理解可进行在实质上不脱离本发明的新颖事项以及效果的多种改变。因此，这样的改变例全都被包含在本发明的保护范围内。例如，在说明书或附图中，至少一次与更为广义或同义的不同用语(传感器、物理量转换器等)一起被记载的用语(陀螺传感器、振子等)在说明书或附图的任意位置均能够被替换为该不同的用语。此外，时钟信号生成电路、检测装置、传感器、电子设备、移动体的结构、振子的结构等也不限定于本实施方式所说明的内容，可以施以各种改变。
[0257]符号说明
[0258]R…电阻；C…电容器；NA…NAND电路；CLK…时钟信号；IV1、IV2、IV3…倒相电路；TA1?TA7…晶体管；RAU RA2、Rl?R6…电阻元件；R7…基准电阻元件；Sffl?SW6...开关元件；FU1?FU6...熔断器元件；OPA、OPE, OPF, 0PG...运算放大器；CP1、CP3...比较器；CE、CG、CH…电容器；RE、RFl、RF2、RG、RH、RMl、RM2…电阻元件；SF1、SF2、SI 1、SI2、SWM、SWM1、SWM2...开关元件；10...振子；20…检测装置；22、22_1?22-3…调节电路；24、24_1?24-3…缓冲电路;30、30-1?30-3…驱动电路;32…放大电路(I/V转换电路);34高通滤波器；35…源电路；40…增益控制电路；42…全波整流器；44…积分器；50…驱动信号输出电路;52…同步信号输出电路;60、60-1?60-3…检测电路；61…放大电路；62、64…Q/V转换电路；72、74…增益调节放大器；80…开关型混频器；81...同步检波电路；92、94…滤波器；100、100-1?100-3…A/D转换电路；110…DSP部;140…控制部;160…电压生成电路；162…差动部；164…输出部；170…CR振荡电路；180…放大电路;206…移动体(汽车);207…车身;208…车身姿态控制装置;209…车轮;500…电子设备；510…陀螺传感器;520…处理部;530…存储器;540…操作部;550…显示部。
【主权项】
1.一种时钟信号生成电路，其特征在于，包括: CR振荡电路，其具有电容器、电阻以及放大电路； 电压生成电路，其生成电源电压，并将所述电源电压向所述CR振荡电路供给， 所述电源电压为固定电压的情况下的所述CR振荡电路的振荡频率具有正的温度特性， 所述电压生成电路根据晶体管的功函数差而生成具有负的温度特性的所述电源电压，并将该电源电压作为所述CR振荡电路的所述放大电路的电源而进行供给。
2.如权利要求1所述的时钟信号生成电路，其特征在于， 所述电阻包括: 串联连接的多个电阻元件以及基准电阻元件； 多个熔断器元件，各个熔断器元件相对于所述多个电阻元件中的各个电阻元件以并联的方式被设置； 切断用辅助开关，其相对于所述基准电阻元件以并联的方式被设置，在熔断器切断前的振荡频率的第一测量模式中处于断开，而在所述熔断器切断前的振荡频率的第二测量模式中处于导通。
3.一种检测装置，其特征在于，包括: 权利要求1或2所述的时钟信号生成电路； 驱动电路，其接收来自物理量转换器的反馈信号，并对所述物理量转换器进行驱动； 检测电路，其接收来自所述物理量转换器的检测信号，并检测所需信号； 控制部，其接收来自所述时钟信号生成电路的所述时钟信号，并对所述驱动电路以及所述检测电路进行控制。
4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于， 所述时钟信号生成电路通过加电复位解除而被设定为工作使能状态，并向所述控制部供给所述时钟信号， 通过所述时钟信号的供给而开始进行工作的所述控制部使所述驱动电路以及所述检测电路起动。
5.一种检测装置，其特征在于，包括: 时钟信号生成电路，其利用CR振荡电路而生成时钟信号； 驱动电路，其接收来自物理量转换器的反馈信号，并对所述物理量转换器进行驱动； 检测电路，其接收来自所述物理量转换器的检测信号，并检测所需信号； 控制部，其接收来自所述时钟信号生成电路的所述时钟信号，并对所述驱动电路以及所述检测电路进行控制， 所述CR振荡电路被供给负的温度特性的电源电压而进行工作， 所述时钟信号生成电路通过加电复位解除而被设定为工作使能状态，并向所述控制部供给所述时钟信号， 通过所述时钟信号的供给而开始进行工作的所述控制部使所述驱动电路以及所述检测电路起动。
6.如权利要求3至5中任一项所述的检测装置，其特征在于， 所述物理量转换器为振子， 所述驱动电路包括: 放大电路，其对所述反馈信号进行放大； 驱动信号输出电路，其对所述振子的驱动信号进行输出； 增益控制电路，其对所述驱动信号的振幅进行控制； 高通滤波器，其被设置于所述放大电路与所述驱动信号输出电路之间， 在所述振子的振荡的起动期间内，来自所述时钟信号生成电路的所述时钟信号经由构成所述高通滤波器的电阻元件而被输入至所述驱动信号输出电路。
7.如权利要求3至5中任一项所述的检测装置，其特征在于，包括: 第二驱动电路，其接收来自第二物理量转换器的第二反馈信号，并对所述第二物理量转换器进行驱动； 第二检测电路，其接收来自所述第二物理量转换器的第二检测信号，并检测所需信号， 所述检测电路具有第一 A/D转换电路， 所述第二检测电路具有第二 A/D转换电路， 所述第一 A/D转换电路以及所述第二 A/D转换电路根据来自所述时钟信号生成电路的所述时钟信号而将模拟信号转换为数字信号。
8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于， 所述控制部包括数字信号处理部，所述数字信号处理部接收来自所述第一 A/D转换电路以及所述第二 A/D转换电路的数字信号，并对所述数字信号实施数字信号处理， 所述数字信号处理部根据来自所述时钟信号生成电路的所述时钟信号来实施所述数字信号处理。
9.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于， 所述物理量转换器为用于对绕第一轴的旋转角速度进行检测的振子， 所述第二物理量转换器为用于对绕第二轴的旋转角速度进行检测的第二振子， 所述振子以第一频率进行振动，所述第二振子以与所述第一频率不同的第二频率进行振动。
10.如权利要求3至5中任一项所述的检测装置，其特征在于，包括: 电源端子，其被输入外部电源电压； 调节电路，其实施对来自所述电源端子的所述外部电源电压进行降压的电压调节，并将通过所述电压调节取得的调节电源电压作为工作电源电压而向所述驱动电路以及所述检测电路进行供给， 所述电压生成电路根据所述调节电源电压而生成所述电源电压。
11.如权利要求10所述的检测装置，其特征在于， 包括缓冲电路，所述缓冲电路被供给所述外部电源电压，接收来自所述驱动电路的驱动信号，并向所述物理量转换器输出使所述驱动信号的振幅增大后的放大驱动信号。
12.如权利要求11所述的检测装置，其特征在于， 在第一模式中，将来自所述缓冲电路的所述放大驱动信号向所述物理量转换器进行输出， 在第二模式中，将来自所述驱动电路的所述驱动信号向所述物理量转换器进行输出。
13.如权利要求12所述的检测装置，其特征在于， 所述物理量转换器为振子， 在所述振子的振荡的起动期间内，设定为所述第一模式，而向所述振子输出来自所述缓冲电路的所述放大驱动信号。
14.一种传感器，其特征在于，包括: 权利要求3至13中任一项所述的检测装置； 所述物理量转换器。
15.—种电子设备，其特征在于， 包括权利要求1或2所述的时钟信号生成电路。
16.一种移动体，其特征在于， 包括权利要求1或2所述的时钟信号生成电路。
【专利摘要】本发明提供一种时钟信号生成电路、检测装置、电子设备及移动体，其能够抑制电流消耗与电路规模的增加，同时实现对振荡频率的温度补偿。时钟信号生成电路包括：CR振荡电路(170)，其具有电容器(C)、电阻(R)和放大电路(180)；电压生成电路(160)，其生成电源电压(VDOS)并将该电源电压(VDOS)向CR振荡电路(170)进行供给。电源电压(VDDL)为固定电压的情况下的CR振荡电路(170)的振荡频率具有正的温度特性。电压生成电路(160)根据晶体管的功函数差而生成具有负的温度特性的电源电压(VDOS)，并将该电源电压(VDOS)作为CR振荡电路(170)的放大电路(180)的电源而进行供给。
【IPC分类】H03B5-04, H03M1-12
【公开号】CN104682871
【申请号】CN201410705981
【发明人】樋口哲平, 田中雅章, 牧克彦
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年11月27日
【公告号】US20150145609