角速度传感器和用于它的同步检波电路制造技术

在本发明专利技术的角速度传感器中，将第1压电元件(D1)的上部电极(11)和第2压电元件(D2)的下部电极(12)连接到第1Q/V变换电路(21)的输入端子(21a)，同时将第1压电元件(D1)的下部电极(12)和第2压电元件(D2)的上部电极(11)连接到第2Q/V变换电路(22)的输入端子(22a)。由此，使第1和第2压电元件(D1、D2)上产生的电荷量的振动噪声成分相互抵消，同时将第1和第2压电元件(D1、D2)上产生的电荷量的科里奥利成分进行相加运算，仅取出科里奥利成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及角速度传感器、用于它的同步检波电路，特别涉及基于在振动的锤部上作用的科里奥利力(Coriolis force)检测角速度的角速度传感器，以及用于它的同步检波电路。
技术介绍
角速度传感器，为了检测以外在的因素而变化的物理量而被装入到例如数码相机、摄像机、移动电话、汽车导航系统等的电子设备中。这样的角速度传感器检测角速度等的物理量，并被用于数码相机等的抖动补偿、姿态控制等的独立导航等。此外，也被用于基 T GPS (Global Positioning System ；全球定位系统)的导航等。作为角速度传感器之一，已知采用了压电元件的角速度传感器。采用了压电元件的角速度传感器被装入很多装置。在技术登记第3135181号公报(专利文献1)和特开平8-35981号公报(专利文献2、公开的角速度传感器中，设有环状的挠性部、被支承于挠性部的内侧的边缘上的锤部、支承挠性部的外侧的边缘的支承部、以及第1和第2压电元件。挠性部以使Z轴贯通其中心、沿XY平面配置。第1压电元件设置在X轴(或Y轴)的正侧，固定于挠性部的表面。第2压电元件设置在X轴(或Y轴)的负侧，固定于挠性部的表面。该角速度传感器使锤部在Z轴方向上振动，同时基于在第1和第2压电元件上各自产生的电荷量，求绕Y轴旋转(或X轴)旋转的角速度。此外，在特开平7-167660号公报(专利文献3)公开的角速度传感器中，在陀螺振子(gyro oscillator)上固定第1 第3压电元件，通过第1压电元件而使陀螺振子振动， 通过第2压电元件检测陀螺振子的振动，通过第3压电元件检测科里奥利力，放大第2压电元件的输出信号，将其延迟90度而生成第1压电元件的驱动信号。此外，在采用了压电元件的角速度传感器中，将压电元件输出的电荷变换为电压， 通过同步检波电路从混合了驱动信号成分的传感器信号中选择性地取出角速度信号成分， 进行直流化，在将检波输出用低通滤波器平滑后，用放大电路放大并输出直流电压信号。在这样的角速度传感器中，随着振子的小型轻量化，压电元件输出的电荷为非常微弱的电荷。因此，就基于这样的微弱的电荷来检测角速度的装置来说，被要求能够在无失真(no distortion)、低噪声，并且在合适的增益下检测角速度的性能。从传感器信号中消除作为噪声的补偿(offset)电压的同步检波电路，例如记载在特开2009-168588号公报(专利文献4)中。在专利文献4中，同步检波电路与其脉冲宽度比传感器信号的半周期短、并且与传感器信号的周期具有同一周期的同步检波用的采样脉冲同步地对传感器信号进行同步检波。通过在同步检波电路中除去角速度信号成分的一部分而降低检波输出与角速度信号成分的比率，消除以信号路径的直流偏置电压为基准的正的补偿电压。此外，在特开2009-U8135号公报(专利文献5)的116段中，记述了如果在角速6度信号成分的移动为最大的期间附近进行采样，则可以改善S/N比的宗旨。此外，在特开2008-2M230号公报(专利文献6)的93段中，暗示了调整采样脉冲的脉冲宽度的技术。此外，特开平10-234094号公报(专利文献7)未涉及角速度传感器而涉及扬声器装置。在专利文献7中，公开了在频率为IKHz以上的高音区中听力下降的宗旨。在本专利技术的角速度传感器中了解听力下降的频带的事实，在决定驱动信号的频率时是有用的。现有技术文献专利文献专利文献1 技术登记第3135181号公报专利文献2 特开平8-35981号公报专利文献3 特开平7-167660号公报专利文献4 特开2009-168588号公报专利文献5 特开2009-U8135号公报专利文献6 特开2008-2M230号公报专利文献7 特开平10-234094号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在专利文献1、2的角速度传感器中，第1和第2压电元件上各自产生的电荷量包含随着锤部的振动产生的振动噪声成分、以及因科里奥利力产生科里奥利成分，并且振动噪声成分大于科里奥利成分，所以有角速度的检测精度低的问题。此外，在专利文献3的角速度传感器中，简单地用延迟电路使第2压电元件的输出信号延迟90度而生成第1压电元件的驱动信号，所以有在温度变化等情况下陀螺振子的振动数偏离谐振频率，角速度的检测精度下降的问题。此外，在专利文献4中，公开了通过使采样脉冲的占空比小于50%，能够改善同步检波电路的S/N比的宗旨。但是，检波输出的电压与检波对象的角速度信号成分的最大值相比被降低，所以检测被输入到同步检波电路的角速度信号成分的检测效率下降。此外，在专利文献5、6中，暗示了调整采样脉冲的脉冲宽度时，可以降低噪声的技术。但是，未明确表示具体到哪个范围的脉冲宽度或占空比是合适的。因此，本专利技术的主要目的在于，提供可以高精度检测角速度的角速度传感器、以及用于它的同步检波电路。用于解决课题的方案本专利技术的角速度传感器包括环状的挠性部，其沿XY平面配置，Z轴贯通其中心； 锤部，其被支承于挠性部的内侧的边缘；支承部，其支承挠性部的外侧的边缘；驱动部，其使锤部在Z轴的方向上振动；第1压电元件，其设置在X轴或Y轴的正侧，其第1电极固定于挠性部的表面；第2压电元件，其设置在X轴或Y轴的负侧，其第1电极固定于挠性部的表面；以及运算电路，基于在第1压电元件和第2压电元件各自的第1电极和第2电极上产生的电荷量，求绕Y轴或X轴旋转的角速度。第1压电元件的第1电极和第2电极分别连接到第2压电元件的第2电极和第1电极。此外，本专利技术的另一方案的角速度传感器包括环状的挠性部，其沿XY平面配置， Z轴贯通其中心；锤部，其被支承于挠性部的内侧的边缘；支承部，其支承挠性部的外侧的边缘；驱动部，其使锤部在Z轴的方向上振动；以及检测部，其基于锤部的振动，检测绕X轴或Y轴旋转的角速度。驱动部包括第1压电元件，其固定于挠性部，用于使锤部振动；第 2压电元件，其固定于挠性部，用于检测锤部的振动；驱动电路，其对第1压电元件提供驱动信号；延迟电路，其使驱动信号的相位延迟90度；以及相位控制电路，其将第2压电元件的输出信号的相位和延迟电路的输出信号的相位进行比较，并控制驱动信号的相位，以使这些信号没有相位差。此外，本专利技术的同步检波电路用于角速度传感器，包括模拟开关；以及积分电路，其包括电阻元件和电容器。驱动信号成分和角速度信号成分重叠的传感器信号被输入到模拟开关的输入端子，模拟开关的输出端子上连接积分电路的输入节点。通过与传感器信号的周期具有同一周期的采样脉冲来控制模拟开关的导通/关断，采样脉冲的占空比低于 50%。此外，本专利技术的又一其他方案的角速度传感器包括两组同步检波电路，其为上述同步检波电路；两组低通滤波器，其从同步检波电路的输出信号中除去高频成分；以及两组电荷放大器，其将电荷信号变换为电压信号，并将该电压信号作为传感器信号输出到同步检波电路。该角速度传感器还包括传感器部，其将检测出角速度时相位相互错开了 180 度的两个电荷信号分别输出到两个电荷放大器；以及差动放大器，其将两个低通滤波器的输出信号的电位差放大。再有，在本专利技术中，驱动信号被定义为为了使压电元件振动而在压电元件上施加的信号。传感器信号被定义为电荷放大器的输出信号或同步检波电路的输入信号。检波输出被定义为同步检波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：林启，山田宣幸，吉田武司，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：