自振荡电路制造技术

一种自振荡电路包括：振动单元，其具有振动器；正反馈路径，其将基于所述振动器的振动的信号正反馈至所述振动单元；负反馈电路，其基于和所述振动器的振幅对应的值与参考值之间的比较结果，生成具有比所述振动器的振动频率低的频率的脉冲宽度调制信号；以及开关电路，其通过所述脉冲宽度调制信号来切换所述正反馈路径至所述振动单元的连接与断开。

【技术实现步骤摘要】
自振荡电路
本专利技术涉及用于通过正反馈电路使振动器振荡的自振荡电路。
技术介绍
电容振动型压力/压差传感器等包括用于使振动器以共振频率振荡的自振荡电路。图8为示出相关技术电容振动型自振荡电路的配置示例的示图。如图8所示，自振荡电路500包括用于使振动器511振荡的正反馈电路以及用于控制振动器511的振荡幅度的负反馈电路。正反馈电路形成在从第一固定电极512经过振动器511、第二固定电极513、I/V转换器520、反相放大器530以及可变增益放大器560的环路中。通常，振动器511被真空密封以增加Q值。负反馈电路形成在经过用于检测从反相放大器530输出的信号的绝对值的绝对值电路540、误差放大器550、以及可变增益放大器560的电路中。在正反馈电路中，振动器511固定在GND电位，并且偏置电压VBIAS通过DC电压源施加至第一固定电极512和第二固定电极513。此时，在振动器511与第一固定电极512之间、以及振动器511与第二固定电极513之间充入与电容对应的电荷。除了偏置电压VBIAS之外，可变增益放大器560的输出电压VGAO施加至第一固定电极512。振动器511根据第一固定电极512的电位变化而振动。随着振动器511振动，发生电荷的充电和放电，并且来自第二固定电极513的电流输出信号被输入到I/V转换器520，并且被作为电压信号IVO输出。电压信号IVO在反相放大器530中被反相和放大，并且被作为电压信号INVO输出。电压信号INVO在可变增益放大器560中被放大并且作为电压信号VGAO施加至第一固定电极512。这样的正反馈电路允许振动器511以其自身的共振频率振动。在负反馈电路中，通过绝对值电路540来检测从反相放大器530输出的电压信号INVO的幅度。绝对值电路540可以通过使用全波整流电路等来构造。从绝对值电路540输出的电压信号ABSO与振动器511的振荡幅度对应。电压信号ABSO与参考电压VCONT之间的差作为误差信号ERRO在误差放大器550中被检测，并且通过误差信号ERRO来改变可变增益放大器560的增益。在图8的情况下，当振动器511的振幅小而误差信号ERRO大时，可变增益放大器560的增益增加，而当振动器511的振幅大而误差信号ERRO小时，可变增益放大器560的增益减小。随着可变增益放大器560的增益被调节，振动器511的振幅一般被控制为恒定。专利文献1：国际公布WO2011/102062当将这样的自振荡电路500应用到例如双线式仪器等要求低功率消耗的设备时，有必要通过容易实现低功率消耗的ASIC来构成自振荡电路。其原因是在通过分立组件来构造自振荡电路时很难满足低功率消耗规范。然而，在相关技术的自振荡电路500中，通过负反馈电路的输出来改变正反馈中使用的可变增益放大器560的增益。因此，正反馈电路和负反馈电路具有相互依赖的关系，因此，它们之间的相互作用变得复杂。因此，要求正反馈电路与负反馈电路之间的严格调节。例如，当发生I/V转换器520和反相放大器530的设计变化时，可变增益放大器560的设计也应该变化。这就导致了设计工时的增加并且形成ASIC的障碍。
技术实现思路
本专利技术的各示例实施例提供一种自振荡电路，其不使用使正反馈电路与负反馈电路之间的相互作用变得复杂的可变增益放大器。根据示例实施例的自振荡电路，包括：振动单元，其具有振动器；正反馈路径，其将基于所述振动器的振动的信号正反馈至所述振动单元；负反馈电路，其基于和所述振动器的振幅对应的值与参考值之间的比较结果，生成具有比所述振动器的振动频率低的频率的脉冲宽度调制信号；以及开关电路，其通过所述脉冲宽度调制信号来切换所述正反馈路径至所述振动单元的连接与断开。所述自振荡电路还可以包括：同步单元，其将基于所述振动器的振动的信号与所述开关电路的切换定时进行同步。所述自振荡电路还可以包括：缓冲器，其设置在所述正反馈路径中，所述缓存器通过所述脉冲宽度调制信号在启用状态与禁用状态之间进行切换。所述负反馈电路可以生成脉冲宽度调制信号，使得和所述振动器的振幅对应的值与所述参考值之间的差越大，脉冲宽度越长。所述负反馈电路可以包括：误差放大器，其比较和所述振动器的振幅对应的值与所述参考值，以输出误差信号；以及PWM单元，其执行所述误差信号的脉冲宽度调制。所述PWM单元可以包括：三角波振荡器，其输出具有比所述振动器的振动频率低的频率的三角波；以及比较器，其比较所述误差信号与所述三角波，以生成所述脉冲宽度调制信号。所述负反馈电路可以包括：AD转换器，其数字地转换和所述振动器的振幅对应的值；数字误差检测单元，其比较数字化的值与所述参考值，以检测误差；数字PWM单元，其执行检测到的误差的脉冲宽度调制。所述数字误差检测单元可以包括：减法器，其计算所述数字化的值与所述参考值之间的差；以及数字过滤器，其根据所述差来控制所述数字PWM单元。根据本专利技术，可以实现不使用可变增益放大器的自振荡电路。附图说明图1为示出根据本专利技术的第一实施例的自振荡电路的配置的示图。图2为用于说明PWM单元的操作的波形图。图3为示出根据本专利技术的第二实施例的自振荡电路的配置的示图。图4为示出根据本专利技术的第三实施例的自振荡电路的配置的示图。图5为用于说明同步单元的操作的波形图。图6A至图6C为示出各个实施例的修改例的各示图。图7为示出各个实施例的修改例的示图。图8为示出相关技术电容振动型自振荡电路的配置示例的示图。具体实施方式将参照附图来描述本专利技术的各实施例。图1为示出根据本专利技术的第一实施例的自振荡电路100的配置的示图。同时，本专利技术的自振荡电路不限于电容振动型自振荡电路，而是可以应用于具有正反馈电路的各种自振荡电路。如图1所示，第一实施例的自振荡电路100包括用于使振动器111振荡的正反馈电路，以及用于控制振动器111的振荡幅度的负反馈电路。正反馈电路形成在从第一固定电极112经过振动器111、第二固定电极113、I/V转换器120、反相放大器130以及SW电路170的环路中。通常，振动器111被真空密封以增加Q值。同时，第一固定电极112、振动器111和第二固定电极113构成振动单元。正反馈路径通过SW电路170由从反相放大器130的输出端延伸到第一固定电极112的输入端的路径构造。负反馈电路形成在经过用于检测从反相放大器130输出的电压信号INVO的绝对值的绝对值电路140、误差放大器150、PWM单元160、以及SW电路170的电路中。SW电路170由PWM单元160的输出信号PWMO进行切换和控制。具体地，当输出信号PWMO为H，从反相放大器130输出的电压信号INVO被反馈到第一固定电极112，以形成正反馈电路的正反馈环路。此外，当输出信号PWMO为L，正反馈电路的正反馈环路被释放。在正反馈电路中，振动器111固定到GND电位，并且偏置电压VBIAS通过DC电压源施加至第一固定电极112和第二固定电极113，而不管SW电路170的状态。此时，在振动器111与第一固定电极112之间，以及在振动器111与第二固定电极113之间充入与电容对应的电荷。当输出信号PWMO为H，通过SW电路170形成正反馈环路。因此，除偏置电压VBIAS之外，从反相放大器130输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自振荡电路包括：振动单元，其具有振动器；正反馈路径，其将基于所述振动器的振动的信号正反馈至所述振动单元；负反馈电路，其基于和所述振动器的振幅对应的值与参考值之间的比较结果，生成具有比所述振动器的振动频率低的频率的脉冲宽度调制信号；以及开关电路，其通过所述脉冲宽度调制信号来切换所述正反馈路径至所述振动单元的连接与断开。

【技术特征摘要】
1.一种自振荡电路包括：振动单元，其具有振动器；正反馈路径，其将基于所述振动器的振动的信号正反馈至所述振动单元；负反馈电路，其基于和所述振动器的振幅对应的值与参考值之间的比较结果，生成具有比所述振动器的振动频率低的频率的脉冲宽度调制信号；以及开关电路，其通过所述脉冲宽度调制信号来切换所述正反馈路径至所述振动单元的连接与断开。2.根据权利要求1的自振荡电路，还包括：同步单元，其将基于所述振动器的振动的信号与所述开关电路的切换定时进行同步。3.根据权利要求1或2的自振荡电路，还包括：缓冲器，其设置在所述正反馈路径中，所述缓存器通过所述脉冲宽度调制信号在启用状态与禁用状态之间进行切换。4.根据权利要求1或2的自振荡电路，其中所述负反馈电路生成脉冲宽度调制信号，使得和所述振动器的振幅对应的值与所述参考值之间的差越大，脉冲宽度越长。5.根据权利要求3的自振荡电路，其中所述负反馈电路生成脉冲宽度调制信号，使得和所述振动...

【专利技术属性】
技术研发人员：大岛明浩，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP