專利名稱：角速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在航空器、車輛等的移動(dòng)體的姿勢(shì)控制或?qū)Ш较到y(tǒng)等中使用的角速度傳感器。
背景技術(shù)：
圖23是專利文獻(xiàn)I記載的現(xiàn)有的角速度傳感器5003的電路圖。
在具有H字形狀的傳感器元件201中，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極202、監(jiān)視電極203、感測(cè)電極204。驅(qū)動(dòng)電極202中輸入用于使傳感器兀件201振動(dòng)的信號(hào)。監(jiān)視電極203輸出與振動(dòng)狀態(tài)相應(yīng)的電荷。當(dāng)向傳感器元件201施加角速度時(shí)，感測(cè)電極204輸出與科里奧利力(Coriolis force)相應(yīng)的電荷。由監(jiān)視電極203輸出的監(jiān)視信號(hào)被輸入至驅(qū)動(dòng)器電路205。驅(qū)動(dòng)器電路205根據(jù)所輸入的監(jiān)視信號(hào)將按照傳感器元件201以一定振幅進(jìn)行振動(dòng)的方式調(diào)整之后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)電極202。由驅(qū)動(dòng)器電路205輸出的時(shí)鐘信號(hào)被供給至定時(shí)控制電路206和感測(cè)電路207。定時(shí)控制電路206具有PLL電路。由感測(cè)電極204輸出的感測(cè)信號(hào)被輸入至感測(cè)電路207。感測(cè)電路207利用與由驅(qū)動(dòng)器電路205輸出的傳感器元件的驅(qū)動(dòng)頻率同步的信號(hào)，對(duì)由感測(cè)電極204輸出的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢波，輸出與角速度相應(yīng)的角速度信號(hào)。以下說(shuō)明現(xiàn)有的角速度傳感器5003的動(dòng)作。當(dāng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電極202施加交流電壓時(shí)，傳感器元件201在X軸方向上以驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)行振動(dòng)。當(dāng)對(duì)傳感器元件201施加以Z軸為中心的角速度時(shí)，傳感器元件201因科里奧利力而在Y軸方向上以檢測(cè)頻率進(jìn)行振動(dòng)?；谝蛟撜駝?dòng)而在感測(cè)電極204中產(chǎn)生的電荷從感測(cè)電極204輸出信號(hào)，由感測(cè)電路對(duì)該輸出信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理之后再輸出，由此來(lái)檢測(cè)角速度。圖24是具備由數(shù)字電路構(gòu)成的數(shù)字驅(qū)動(dòng)器電路208的其他現(xiàn)有的角速度傳感器5004的框圖。數(shù)字驅(qū)動(dòng)器電路208進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。數(shù)字驅(qū)動(dòng)器電路208利用由振蕩電路209輸出的固定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)由監(jiān)視電極203輸出的監(jiān)視信號(hào)進(jìn)行采樣。進(jìn)而，數(shù)字驅(qū)動(dòng)器電路208對(duì)采樣之后得到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，將按照傳感器元件201以一 定振幅進(jìn)行振動(dòng)的方式調(diào)整之后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)電極202。由數(shù)字驅(qū)動(dòng)器電路208輸出的多位信號(hào)被輸入至具有PLL電路的定時(shí)控制電路206。將由定時(shí)控制電路206輸出的檢波定時(shí)信號(hào)輸入至感測(cè)電路207，感測(cè)電路207根據(jù)檢波定時(shí)信號(hào)進(jìn)行同步檢波以輸出角速度信號(hào)。由于數(shù)字驅(qū)動(dòng)器電路208按照由振蕩電路209輸出的固定頻率的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，因此具有周期性的抖動(dòng)噪聲(jitter noise)會(huì)作為檢波定時(shí)信號(hào)的相位誤差而發(fā)生。由此，有時(shí)在來(lái)自感測(cè)電路207的輸出信號(hào)中發(fā)生周期性波動(dòng)，來(lái)自感測(cè)電路207的輸出信號(hào)發(fā)生變動(dòng)。定時(shí)控制電路206的PLL電路使多位信號(hào)倍頻并對(duì)作為相位誤差的抖動(dòng)噪聲在時(shí)間上進(jìn)行積分，使其減少之后輸出。即,表不在PLL電路的輸入信號(hào)的相位變化時(shí)輸出信號(hào)的相位是如何追隨的頻率特性即輸入輸出相位響應(yīng)的頻率特性，表示低通濾波器特性。在現(xiàn)有的角速度傳感器5003中，以傳感器元件201的驅(qū)動(dòng)頻率來(lái)進(jìn)行同步檢波，由此即便是傳感器元件201的質(zhì)量平衡失調(diào)，也可從感測(cè)電極204中除去與監(jiān)視信號(hào)同相的無(wú)用信號(hào)。但是，當(dāng)檢波定時(shí)信號(hào)具有抖動(dòng)時(shí)，與其抖動(dòng)部分相應(yīng)地在感測(cè)電路207中的檢波動(dòng)作中發(fā)生相位偏差。由于相位偏差，通過(guò)同步檢波應(yīng)該除去的無(wú)用信號(hào)會(huì)漏掉與相位偏差和無(wú)用信號(hào)之積相應(yīng)的部分，并進(jìn)行輸出。其結(jié)果在傳感器輸出中出現(xiàn)噪聲，無(wú)法檢測(cè)出正確的角速度。圖25是專利文獻(xiàn)2中記載的其他現(xiàn)有的角速度傳感器5005的電路圖。在由硅材料構(gòu)成的傳感器元件401中，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電極402、監(jiān)視電極403、感測(cè)電極404。驅(qū)動(dòng)電極402中被輸入用于使傳感器兀件401振動(dòng)的信號(hào)。監(jiān)視電極403輸出與傳感器兀件401的振動(dòng)狀態(tài)相應(yīng)的監(jiān)視信號(hào)。感測(cè)電極404輸出與因施加于傳感器兀件401的角速度而產(chǎn)生的科里奧利力相應(yīng)的感測(cè)信號(hào)。 由監(jiān)視電極403輸出的監(jiān)視信號(hào)被輸入至驅(qū)動(dòng)器電路405。驅(qū)動(dòng)器電路405根據(jù)所輸入的監(jiān)視信號(hào)將按照傳感器元件401以一定振幅進(jìn)行振動(dòng)的方式調(diào)整之后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)電極402。由感測(cè)電極404輸出的感測(cè)信號(hào)被輸入至感測(cè)電路407中。在感測(cè)電路407中，同步檢波電路408以與傳感器元件401的驅(qū)動(dòng)頻率同步的信號(hào)對(duì)由感測(cè)電極404輸出的感測(cè)信號(hào)進(jìn)行同步檢波，輸出與角速度相應(yīng)的角速度信號(hào)。存儲(chǔ)器409由ROM構(gòu)成。溫度傳感器410測(cè)量周圍的溫度。輸出調(diào)整電路411基于存儲(chǔ)器409中保存的數(shù)據(jù)，對(duì)由感測(cè)電路407進(jìn)行同步檢波而得到的輸出信號(hào)進(jìn)行修正。接下來(lái)，說(shuō)明現(xiàn)有的角速度傳感器5005的動(dòng)作。當(dāng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電極402施加交流電壓時(shí)，傳感器元件401在X軸方向上以驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)行振動(dòng)。當(dāng)對(duì)正在振動(dòng)的傳感器元件401施加以Z軸為中心的角速度時(shí)，傳感器元件401因科里奧利力而在Y軸方向上以檢測(cè)頻率進(jìn)行振動(dòng)。由于該振動(dòng)在感測(cè)電極404中發(fā)生容量變化。通過(guò)感測(cè)電路407對(duì)該容量變化進(jìn)行CV變換作為電壓進(jìn)行輸出，由此來(lái)檢測(cè)角速度。圖26A至圖26D表示現(xiàn)有的角速度傳感器5004中的電壓和角速度傳感器5004的周圍溫度之間的關(guān)系。說(shuō)明如圖26A所示那樣相對(duì)于溫度的變化從感測(cè)電路407輸出的電壓線性地變化時(shí)的輸出調(diào)整電路411的動(dòng)作。圖26B表不從溫度傳感器410輸出的電壓和溫度之間的關(guān)系。圖26C表不根據(jù)從溫度傳感器410的輸出而從存儲(chǔ)器409輸出的電壓。存儲(chǔ)器409保管表示溫度與電壓之間關(guān)系的修正數(shù)據(jù)。輸出調(diào)整電路411按照根據(jù)溫度而從存儲(chǔ)器409輸出的電壓，來(lái)修正從感測(cè)電路407輸出的信號(hào)。圖26D表示由輸出調(diào)整電路411修正之后的信號(hào)。由輸出調(diào)整電路411修正之后的信號(hào)不隨著溫度而變化。在現(xiàn)有的角速度傳感器5004中，因圖26B所示的從溫度傳感器410輸出的電壓在X軸上的截距的變化，圖26A所示的電壓與圖26C所示的電壓的交點(diǎn)發(fā)生變化，因此，在圖26D所不的修正后的輸出信號(hào)中發(fā)生偏移量?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)IJP特開(kāi)2002-188925號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2JP特開(kāi)2007-255890號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的角速度傳感器具備振動(dòng)體、感測(cè)電極、驅(qū)動(dòng)電極、監(jiān)視電極、PLL電路、感測(cè)(sense)電路、振幅判定電路。感測(cè)電極根據(jù)施加于振動(dòng)體的角速度產(chǎn)生信號(hào)。驅(qū)動(dòng) 電極中被輸入使振動(dòng)體振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。監(jiān)視電極產(chǎn)生與振動(dòng)體的振動(dòng)相應(yīng)的信號(hào)。感測(cè)電路基于從感測(cè)電極輸出的信號(hào)輸出表示角速度的信號(hào)。振幅判定電路測(cè)量振動(dòng)體的振動(dòng)的振幅。PLL電路包括產(chǎn)生定電壓的定電壓輸出器、切換與監(jiān)視信號(hào)相應(yīng)的電壓和定電壓從而擇一地輸出電壓的定時(shí)切換部、輸出具有與從定時(shí)切換部輸出的電壓相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)的電壓控制振蕩器。在由振幅判定電路測(cè)得的振幅為規(guī)定值以下的情況下，定時(shí)切換部將定電壓輸出器輸出的定電壓輸出至電壓控制振蕩器，并且輸出啟動(dòng)模式信號(hào)。該角速度傳感器具有穩(wěn)定的輸出特性。


圖IA是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的角速度傳感器的電路圖。圖IB表不實(shí)施方式I中的角速度傳感器的定時(shí)信號(hào)。圖2表不實(shí)施方式I中的角速度傳感器的定時(shí)信號(hào)。圖3表不實(shí)施方式I中的角速度傳感器的信號(hào)。圖4表不實(shí)施方式I中的角速度傳感器的信號(hào)。圖5表不實(shí)施方式I中的角速度傳感器的信號(hào)。圖6表不實(shí)施方式I中的角速度傳感器輸出的信號(hào)。圖7表不實(shí)施方式I中的角速度傳感器的信號(hào)。圖8A是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的角速度傳感器的電路圖。圖8B表不實(shí)施方式2中的角速度傳感器的定時(shí)信號(hào)。圖9表不實(shí)施方式2中的角速度傳感器的定時(shí)信號(hào)。圖10表不實(shí)施方式2中的角速度傳感器的信號(hào)。圖11表不實(shí)施方式2中的角速度傳感器的信號(hào)。圖12表示實(shí)施方式2中的角速度傳感器的PLL電路的動(dòng)作。圖13表示實(shí)施方式2中的角速度傳感器的PLL電路的動(dòng)作。圖14表示實(shí)施方式2中的角速度傳感器的修正數(shù)據(jù)。圖15是實(shí)施方式2中的角速度傳感器的溫度修正運(yùn)算部的框圖。圖16是實(shí)施方式2中的角速度傳感器的溫度修正運(yùn)算部的其他例子的框圖。圖17A是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的角速度傳感器的電路圖。圖17B表不實(shí)施方式2中的角速度傳感器的定時(shí)信號(hào)。圖18表不實(shí)施方式2中的角速度傳感器的定時(shí)信號(hào)。圖19表不實(shí)施方式3中的角速度傳感器的信號(hào)。圖20表不實(shí)施方式3中的角速度傳感器的信號(hào)。圖21表不實(shí)施方式3中的角速度傳感器的PLL電路的信號(hào)。
圖22表不實(shí)施方式3中的角速度傳感器的PLL電路的信號(hào)。圖23是現(xiàn)有的角速度傳感器的電路圖。圖24是其他現(xiàn)有的角速度傳感器的電路圖。圖25是另外的現(xiàn)有的角速度傳感器的電路圖。圖26A表不圖25所不的角速度傳感器的電壓。圖26B表不圖25所不的角速度傳感器的電壓。圖26C表不圖25所不的角速度傳感器的電壓。圖26D表不圖25所不的角速度傳感器的電壓。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施方式I)圖IA是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的角速度傳感器1003的電路圖。傳感器元件230具有振動(dòng)體231、驅(qū)動(dòng)電極232、監(jiān)視電極233和感測(cè)電極234、235。驅(qū)動(dòng)電極232具有用于使振動(dòng)體231振動(dòng)的壓電體。監(jiān)視電極233具有隨著振動(dòng)體231的振動(dòng)而產(chǎn)生電荷的壓電體。感測(cè)電極234、235具有與施加于傳感器元件230的角速度相應(yīng)地產(chǎn)生電荷的壓電體。感測(cè)電極234、235產(chǎn)生彼此相反極性的電荷。圖IB表示角速度傳感器1003的定時(shí)信號(hào)Φ201、Φ202的波形。定時(shí)信號(hào)Φ201、Φ202是彼此反相的信號(hào)，具有高電平和低電平的兩個(gè)值。在期間Ρ202中定時(shí)信號(hào)Φ202為高電平且定時(shí)信號(hào)Φ201為低電平。在期間Ρ201中定時(shí)信號(hào)Φ202為低電平且定時(shí)信號(hào)Φ201為高電平。定時(shí)信號(hào)Φ201、Φ202交替連續(xù)地規(guī)定期間Ρ201、Ρ202。驅(qū)動(dòng)器電路241由輸入切換部242、數(shù)模(DA)變換部243、積分部244、比較部245、由數(shù)字濾波器構(gòu)成的濾波器電路246、DA輸出部252、自動(dòng)增益控制(AGC)電路247及驅(qū)動(dòng)器電路248構(gòu)成。輸入切換部242與監(jiān)視電極233連接，由以定時(shí)信號(hào)Φ202進(jìn)行動(dòng)作的模擬開(kāi)關(guān)構(gòu)成。DA切換部249根據(jù)定時(shí)信號(hào)Φ202來(lái)切換基準(zhǔn)電壓V250、V251以選擇方式輸出。DA輸出部252由電容器253、與電容器253的端253A連接的開(kāi)關(guān)(SW) 254、與電容器253的端253B連接的SW255構(gòu)成。在電容器253的端253A中輸入由DA切換部249輸出的基準(zhǔn)電壓。SW254、255以定時(shí)信號(hào)Φ 201進(jìn)行動(dòng)作以放出電容器253的電荷。由DA切換部249和DA輸出部252構(gòu)成DA變換部243。DA變換部243在期間P201中對(duì)電容器253的電荷進(jìn)行放電，在期間P202中輸入輸出與DA切換部249輸出的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。SW256將輸入切換部242和DA變換部243輸出的信號(hào)在期間P202進(jìn)行輸出，在期間P201不進(jìn)行輸出。積分部244中被輸入由SW256輸出的信號(hào)。積分部244由運(yùn)算放大器257、在運(yùn)算放大器257的輸出端與反向輸入端之間連接的電容器258構(gòu)成。在期間P202中，積分部244通過(guò)電容器258對(duì)SW256輸出的信號(hào)進(jìn)行積分輸出積分信號(hào)。比較部245由比較器259、D型觸發(fā)器260構(gòu)成。比較器259對(duì)積分部244輸出的積分信號(hào)和規(guī)定值進(jìn)行比較，輸出I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器260在期間P201的開(kāi)始時(shí)對(duì)比較器259輸出的I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行鎖存，輸出鎖存信號(hào)。該鎖存信號(hào)被輸入至DA變換部243的DA切換部249中，以切換基準(zhǔn)電壓V250、V251。由輸入切換部242、DA變換部243、積分部244及比較部245構(gòu)成模數(shù)(AD)變換器261，該模數(shù)變換器261由輸出脈沖密度調(diào)制信號(hào)的Σ Δ調(diào)制器構(gòu)成。
濾波器電路246提取AD變換器261輸出的脈沖密度調(diào)制信號(hào)之中的、振動(dòng)體231的共振頻率分量的信號(hào)，并輸出除去了噪聲分量之后的多位信號(hào)。該多位信號(hào)被輸入至自動(dòng)增益控制(AGC)電路247，通過(guò)AGC電路247的半波整流濾波器電路被變換為表示多位信號(hào)的振幅的振幅信號(hào)。在多位信號(hào)的振幅較大的情況下，AGC電路247使濾波器電路246輸出的多位信號(hào)的振幅衰減之后將多位信號(hào)輸入至驅(qū)動(dòng)器電路248中。再者，在振幅較小的情況下，AGC電路247增大多位信號(hào)的振幅，然后將多位信號(hào)輸入至驅(qū)動(dòng)器電路248中。這樣，AGC電路247按照振動(dòng)體231以一定振幅進(jìn)行振動(dòng)的方式來(lái)調(diào)整多位信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器電路248具有數(shù)字Σ Δ調(diào)制器268，該數(shù)字Σ Δ調(diào)制器268由數(shù)字值輸出部262、加積分運(yùn)算部263、值比較部265、值切換部266和觸發(fā)器267構(gòu)成。數(shù)字值輸出部262保持兩個(gè)電平的數(shù)字值的常數(shù)值，選擇性地進(jìn)行輸出。加積分運(yùn)算部263對(duì)從AGC電路247輸出的信號(hào)和數(shù)字值輸出部262輸出的信號(hào)進(jìn)行相加并積分。值比較部265將從加積分運(yùn)算部263輸出的信號(hào)與比較常數(shù)值264進(jìn)行比較。值切換部266根據(jù)值比較部265的
輸出來(lái)切換數(shù)字值輸出部262輸出的數(shù)字值。觸發(fā)器267在規(guī)定的定時(shí)鎖存值比較部265輸出的信號(hào)。由數(shù)字Σ Δ調(diào)制器268將AGC電路247輸出的多位信號(hào)調(diào)制成I位的脈沖密度調(diào)制信號(hào)進(jìn)行輸出。模擬濾波器269對(duì)該脈沖密度調(diào)制信號(hào)之中的、對(duì)于驅(qū)動(dòng)傳感器元件230而言無(wú)用的頻率分量進(jìn)行濾波，然后輸出至傳感器元件230。定時(shí)控制電路271基于驅(qū)動(dòng)器電路241的濾波器電路246輸出的多位信號(hào)，生成定時(shí)信號(hào)Φ201、Φ202輸出至驅(qū)動(dòng)器電路241中，并生成定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ204、Φ205、Φ206輸出至感測(cè)電路281中。圖2表示定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ204、Φ205、Φ206的波形。定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ204、Φ205、Φ206具有高電平和低電平的兩個(gè)值。在期間P203中定時(shí)信號(hào)Φ203為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)Φ204、Φ205、Φ206為低電平。在期間P204中定時(shí)信號(hào)Φ204為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ205、Φ206為低電平。在期間P205中定時(shí)信號(hào)Φ205為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ204、Φ206為低電平。在期間P206中定時(shí)信號(hào)Φ206為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ204、Φ205為低電平。定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ204、Φ205、Φ206對(duì)期間P203、P204、P205、P206按此順序連續(xù)地規(guī)定。感測(cè)電路281由AD變換器282及運(yùn)算部283構(gòu)成，該AD變換器282由Σ Δ調(diào)制器構(gòu)成。輸入切換部284分別與傳感器元件230的感測(cè)電極234、235連接，由按照定時(shí)信號(hào)Φ204、Φ206分別進(jìn)行動(dòng)作的模擬開(kāi)關(guān)(SW) 285、286構(gòu)成。輸入切換部284將從感測(cè)電極234輸出的信號(hào)在期間Ρ204中輸出，在其他的期間Ρ203、Ρ205、Ρ206中不進(jìn)行輸出。此夕卜，輸入切換部284將從感測(cè)電極235輸出的信號(hào)在期間Ρ206中進(jìn)行輸出，在其他的期間Ρ203.Ρ204.Ρ205不進(jìn)行輸出。DA切換部287根據(jù)規(guī)定的信號(hào)切換基準(zhǔn)電壓V288、V289，選擇性地進(jìn)行輸出。DA輸出部290由電容器291、與電容器291的端291A連接的SW292、與電容器291的端291B連接的SW293構(gòu)成。SW292、293按照定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ205進(jìn)行動(dòng)作，在期間P203、P205中對(duì)電容器291的電荷進(jìn)行放電。對(duì)電容器291的端29IA中輸入由DA切換部287輸出的信號(hào)。由DA切換部287和DA輸出部290構(gòu)成DA變換部294。DA變換部294在期間P203、P205中對(duì)電容器291的電荷進(jìn)行放電，在期間P204、P206中輸入輸出與DA切換部287所輸出的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。SW295將輸入切換部284輸出的信號(hào)和DA變換部294輸出的信號(hào)在期間P204、P206中進(jìn)行輸出，在期間P203、P205中不進(jìn)行輸出。積分電路296中被輸入由SW295輸出的信號(hào)。積分電路296由運(yùn)算放大器297、在運(yùn)算放大器297的輸出端與反向輸入端之間連接的電容器298、299、以及分別與電容器298、299串聯(lián)連接的SW300、301構(gòu)成。SW300按照定時(shí)信號(hào)Φ203、Φ204進(jìn)行動(dòng)作，在期間P203、P204中輸入至積分電路296的信號(hào)在電容器298中被積分，其積分值被保持。SW301按照定時(shí)信號(hào)Φ205、Φ206進(jìn)行動(dòng)作，在期間P205、P206中輸入至積分電路296的信號(hào)在電容器299中被積分，其積分值被保持。由SW295和積分電路296構(gòu)成積分部302。比較部303由比較器304和D型觸發(fā)器305構(gòu)成。比較器304對(duì)積分部302輸出的積分信號(hào)和規(guī)定值進(jìn)行比較，作為比較結(jié)果輸出I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器305在期間P204的開(kāi)始時(shí)和期間P206的開(kāi)始時(shí)鎖存該I位數(shù)字信號(hào)，輸出鎖存信號(hào)。鎖存信號(hào)被輸入至DA變換部294的DA切換部287中，以切換基準(zhǔn)電壓V288、V289。由輸入切換部284、DA變換部294、積分部302及比較部303構(gòu)成AD變換器282。
AD變換器282根據(jù)上述結(jié)構(gòu)對(duì)由傳感器元件230的感測(cè)電極234、235輸出的電荷進(jìn)行Σ Δ調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。鎖存電路306由D型觸發(fā)器307、308構(gòu)成，該D型觸發(fā)器307、308鎖存由AD變換器282的比較部303的比較器304輸出的I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器307按照定時(shí)信號(hào)Φ204進(jìn)行動(dòng)作，在期間P204的開(kāi)始時(shí)鎖存I位數(shù)字信號(hào)，輸出鎖存信號(hào)。D型觸發(fā)器308按照定時(shí)信號(hào)Φ206進(jìn)行動(dòng)作，在期間P206的開(kāi)始時(shí)鎖存I位數(shù)字信號(hào)，輸出鎖存信號(hào)。差分運(yùn)算部309通過(guò)置換處理實(shí)現(xiàn)I位差分運(yùn)算，在該I位差分運(yùn)算中計(jì)算D型觸發(fā)器307、308輸出的鎖存信號(hào)之差。即，在D型觸發(fā)器307、308輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“O” “O”的情況下，差分運(yùn)算部309輸出值“O”的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器307、308輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“O” “I”的情況下，差分運(yùn)算部309輸出值“-I”的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器307、308輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“I” “O”的情況下，差分運(yùn)算部309輸出值“I”的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器307、308輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“I” “I”的情況下，差分運(yùn)算部309輸出值“O”的I位差分信號(hào)。修正運(yùn)算部310基于規(guī)定的修正值，通過(guò)置換處理實(shí)現(xiàn)差分運(yùn)算部309輸出的I位差分信號(hào)的修正運(yùn)算。即，例如在規(guī)定的修正值為“5”的情況下，修正運(yùn)算部310將具有值“O” “I” “-I”的I位差分信號(hào)分別置換為值“O” “5” “_5”的多位數(shù)字差分信號(hào)之后輸出。由數(shù)字濾波器構(gòu)成的濾波器電路311進(jìn)行濾波處理，以除去由修正運(yùn)算部310輸出的數(shù)字差分信號(hào)的噪聲分量。由鎖存電路306、差分運(yùn)算部309、修正運(yùn)算部310及濾波器電路311構(gòu)成運(yùn)算部283。運(yùn)算部283在期間P204、P206的開(kāi)始時(shí)鎖存D型觸發(fā)器307、308輸出的I位數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行差分運(yùn)算、修正運(yùn)算、濾波處理，輸出多位數(shù)字信號(hào)。定時(shí)控制電路271由鎖相環(huán)(PLL)電路321、定時(shí)生成電路322、323、以及振幅判定電路324構(gòu)成。PLL電路321對(duì)驅(qū)動(dòng)器電路241的濾波器電路246輸出的多位信號(hào)的頻率進(jìn)行倍頻，并通過(guò)在時(shí)間上進(jìn)行積分以降低相位噪聲，將信號(hào)輸出至定時(shí)生成電路322、323中。在相位監(jiān)視部326中，輸入對(duì)濾波器電路246所輸出的多位信號(hào)進(jìn)行波形整形而得到的矩形波信號(hào)和分頻器326A輸出的信號(hào)。電壓控制振蕩器(VCO) 329產(chǎn)生具有頻率f329的振蕩信號(hào)S329。定時(shí)生成電路322基于振蕩信號(hào)S329生成定時(shí)信號(hào)Φ201、Φ202輸出至驅(qū)動(dòng)器電路241中。分頻器326A對(duì)振蕩信號(hào)S329進(jìn)行分頻。在定時(shí)信號(hào)0202的定時(shí)中的、作為AD變換器的驅(qū)動(dòng)器電路241輸出的值本身，成為與定時(shí)信號(hào)0 202和正弦波信號(hào)的中央值也就是零點(diǎn)的相位的偏移量相應(yīng)的值。當(dāng)AD變換器261輸入正弦波的模擬信號(hào)時(shí)，變換為按照定時(shí)信號(hào)0201的定時(shí)進(jìn)行采樣并輸入的模擬信號(hào)的大小相應(yīng)的數(shù)字值，然后輸入至相位監(jiān)視部326中。例如，正弦波信號(hào)的中央值被變換為該數(shù)字信號(hào)的值“O”。相位監(jiān)視部326輸出在定時(shí)信號(hào)0202的定時(shí)輸入的數(shù)字值。該數(shù)字值輸入至相位修正電路326B中被修正為規(guī)定值之后，輸入至DA變換器325中。并且，DA變換器325輸出與輸入的數(shù)字值相應(yīng)的模擬值。該模擬信號(hào)經(jīng)由由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路327和定時(shí)切換部328輸入至電壓控制振蕩器329中。電壓控制振蕩器329輸出與所輸入的模擬信號(hào)相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)S329，振蕩信號(hào)S329作為AD變換器261的定時(shí)信號(hào)被反饋。在定時(shí)信號(hào)0 202的定時(shí)中的AD變換器261輸出的值本身，成為與定時(shí)信號(hào)0 202和正弦波信號(hào)的中央值也就是零點(diǎn)之間的相位偏移量相應(yīng)的值。即，AD變換器261輸出的值與從一般的PLL電路321中的相位比較器輸出的值相同。
圖3表示被輸入至相位監(jiān)視部326的模擬信號(hào)S326和DA變換器325輸出的模擬信號(hào)S325。如圖3所示，在相位監(jiān)視部326輸出的數(shù)字值為負(fù)的情況下，DA變換器325輸出電壓控制振蕩器329所輸出的頻率減少的方向的模擬信號(hào)。另一方面，在相位監(jiān)視部326輸出的數(shù)字值為正的情況下，DA變換器325輸出電壓控制振蕩器329所輸出的頻率增加的方向的模擬信號(hào)S325。這樣，在PLL電路321中，按照DA變換器325輸出的模擬信號(hào)S325為恒定的方式，也就是按照在定時(shí)信號(hào)0202的定時(shí)處的數(shù)字值為0“的方式來(lái)實(shí)施環(huán)路控制。由此，由于AD變換器261的采樣定時(shí)與通過(guò)所輸入的模擬信號(hào)的中央值的定時(shí)同步，因此能夠正確地與模擬信號(hào)的中央值也就是零點(diǎn)同步。此外，相位監(jiān)視部326監(jiān)視所輸入的數(shù)字值是否超出規(guī)定的上限值U326或者低于規(guī)定的下限值L326。相位監(jiān)視部326根據(jù)定時(shí)信號(hào)0202的定時(shí)改變所輸出的值。圖4表示PLL電路321的動(dòng)作。具體而言，如圖4所示，將從定時(shí)信號(hào)O202輸入、也就是從期間P202開(kāi)始起，直至所輸入的模擬信號(hào)S326的數(shù)字值變得低于上限值U326之后接著低于下限值L326、進(jìn)而超過(guò)下限值L326為止的期間，規(guī)定為相位(phase) I。并且，將從相位I結(jié)束起直至所輸入的數(shù)字值超過(guò)上限值U326為止的期間規(guī)定為相位2。將從相位2結(jié)束起直至接下來(lái)模擬信號(hào)S326低于上限值U326為止的期間規(guī)定為相位3。在以相位I輸入定時(shí)信號(hào)0202的情況下，相位監(jiān)視部326輸出下限值L326。此外，在以相位2輸入定時(shí)信號(hào)0202的情況下，相位監(jiān)視部326輸出在定時(shí)信號(hào)0202的定時(shí)所輸入的數(shù)字值。此外，在以相位3輸入定時(shí)信號(hào)0202的情況下，相位監(jiān)視部326輸出上限值U326。并且，在DA變換器325中輸入相位監(jiān)視部326所輸出的數(shù)字值，且該DA變換器325輸出與該數(shù)字值相應(yīng)大小的模擬信號(hào)。該模擬信號(hào)被輸入至由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路327中，且被該濾波器電路327進(jìn)行濾波之后經(jīng)由定時(shí)切換部328輸入至電壓控制振蕩器329中。這樣一來(lái)，由電壓控制振蕩器329輸出根據(jù)對(duì)與相位監(jiān)視部326輸出的數(shù)字值相應(yīng)的模擬信號(hào)進(jìn)行濾波之后的信號(hào)而決定的頻率。相位監(jiān)視部326設(shè)定上述這種相位的判定及輸出信號(hào)的上限值U326和下限值L326，由此對(duì)電壓控制振蕩器329輸入一定范圍內(nèi)的模擬信號(hào)。其結(jié)果電壓控制振蕩器329所輸出的信號(hào)的頻率被限制。由此，在PLL電路321整體的動(dòng)作中，可防止在所輸入的模擬信號(hào)的頻率與分頻器中的分頻值相乘之后頻率以外的頻率處進(jìn)行鎖存、這種所謂的倍頻率鎖存等的誤動(dòng)作，能夠使PLL電路321在規(guī)定的頻率進(jìn)行鎖存。此外，被輸入由相位監(jiān)視部326輸出的信號(hào)的相位修正電路326B，使所輸入的相位比較值增減規(guī)定值之后輸出，由此能夠與數(shù)字值的分辨率相應(yīng)地來(lái)微調(diào)整鎖存的相位。例如，在相位修正電路326B中，如果加上正的值之后輸出，則電壓控制振蕩器329輸出與沒(méi)相加的情況相比按照所加的部分程度增加之后的頻率，其結(jié)果在使相位提前的點(diǎn)進(jìn)行鎖存。再有，在AD變換器261中，通過(guò)AD變換或者運(yùn)算等延遲了規(guī)定的時(shí)鐘數(shù)之后進(jìn)行輸出的情況下，在偏移了該延遲部分之后的相位處進(jìn)行鎖存。但是，輸出將相位監(jiān)視部326所輸出的值從定時(shí)信號(hào)0202的定時(shí)偏移了延遲部分的時(shí)鐘數(shù)之后的定時(shí)處的值。由此，定時(shí)信號(hào)0202與通過(guò)所輸入的模擬信號(hào)的中央值的定時(shí)進(jìn)行同步。因此，能夠使定時(shí)信號(hào)0202正確地與模擬信號(hào)的中央值即零點(diǎn)同步。 從相位監(jiān)視部326輸出的信號(hào)經(jīng)由相位修正電路326B被輸入至由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路327中，濾波器電路327減少所輸入的信號(hào)的交流分量，將輸入的信號(hào)變換為直流信號(hào)。濾波器電路327輸出的信號(hào)和恒定電壓值被輸入至定時(shí)切換部328。定時(shí)切換部328由開(kāi)關(guān)330、331、332及OR電路333構(gòu)成。開(kāi)關(guān)330與定電壓輸出器334電連接。通過(guò)切換開(kāi)關(guān)330,將來(lái)自定電壓輸出器334的輸出信號(hào)擇一地輸出至電壓控制振蕩器329和OR電路333。此外，開(kāi)關(guān)331與濾波器電路327連接。通過(guò)切換開(kāi)關(guān)331，將來(lái)自濾波器電路327的輸出信號(hào)擇一地輸出至電壓控制振蕩器329和OR電路333。再者，開(kāi)關(guān)332與濾波器電路327連接。通過(guò)使開(kāi)關(guān)332導(dǎo)通，將來(lái)自濾波器電路327的輸出信號(hào)輸出至電壓控制振蕩器329。在OR電路333連接開(kāi)關(guān)330、331的至少一方時(shí)，輸出高電平的信號(hào)來(lái)作為模式信號(hào)。振幅判定電路324中被輸入從濾波器電路246輸出的多位信號(hào)。振幅判定電路324監(jiān)視從濾波器電路246輸出的多位信號(hào)的振幅。在該振幅為目標(biāo)振幅的50%以上的情況下，定時(shí)切換部328選擇濾波器電路327的輸出信號(hào)輸出至電壓控制振蕩器329中。并且，PLL電路321為閉環(huán)，對(duì)振動(dòng)體231的驅(qū)動(dòng)頻率的監(jiān)視信號(hào)進(jìn)行倍頻來(lái)作為輸入信號(hào)，在時(shí)間上對(duì)相位噪聲進(jìn)行積分輸出使其減少的信號(hào)。因此，與傳感器元件230的固有驅(qū)動(dòng)頻率同步的信號(hào)被輸入至定時(shí)生成電路322、323中。另一方面，在從濾波器電路246輸出的多位信號(hào)的振幅為目標(biāo)振幅的50%以下的情況下，定時(shí)切換部328進(jìn)行切換，使得選擇來(lái)自定電壓輸出器334的輸出信號(hào)并輸出至電壓控制振蕩器329。即，從電壓控制振蕩器329輸出與定電壓值相應(yīng)的固定頻率的信號(hào)，該信號(hào)被輸入至定時(shí)生成電路322、323中。進(jìn)而，相位監(jiān)視部326對(duì)來(lái)自分頻器326A的輸出信號(hào)和來(lái)自濾波器電路246的輸出信號(hào)進(jìn)行比較。在這些輸出信號(hào)的相位差為30度以上的情況下，經(jīng)由輸出開(kāi)關(guān)331將來(lái)自濾波器電路327的輸出信號(hào)傳送至電壓控制振蕩器329。另一方面,在來(lái)自分頻器326A的輸出信號(hào)與來(lái)自濾波器電路246的輸出信號(hào)的相位差為30度以下的情況下，經(jīng)由輸出開(kāi)關(guān)332將來(lái)自濾波器電路327的輸出信號(hào)傳送至電壓控制振蕩器329。與此同時(shí)，開(kāi)關(guān)330、開(kāi)關(guān)331被連接至OR電路333，從而OR電路333輸出高電平的信號(hào)。如上述，定時(shí)切換部328的輸出電壓被輸入至電壓控制振蕩器329中。電壓控制振蕩器329是在與輸入電壓相應(yīng)的頻率信號(hào)中進(jìn)行振蕩的可變頻率振蕩器，由該電壓控制振蕩器329輸出的振蕩信號(hào)被輸入至分頻器326A和定時(shí)生成電路322、323中。定時(shí)生成電路322基于從PLL電路321輸出的信號(hào)，生成定時(shí)信號(hào)0201、0 202輸出至驅(qū)動(dòng)器電路241。定時(shí)生成電路323將監(jiān)視信號(hào)的2周期間分割為期間P203、P204、P204、P205。定時(shí)生成電路323生成在期間P203、P204、P204、P205分別為高電平的定時(shí)信號(hào)0 203、0 204, 0 205, 0 206并輸出至感測(cè)電路281。接下來(lái)說(shuō)明實(shí)施方式I中的角速度傳感器1003的動(dòng)作。當(dāng)對(duì)傳感器元件230的驅(qū)動(dòng)電極232施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，振動(dòng)體231進(jìn)行共振，在監(jiān)視電極233產(chǎn)生電荷。監(jiān)視電極233中所產(chǎn)生的電荷被輸入至驅(qū)動(dòng)器電路241的AD變換器261中，被變換為脈沖密度調(diào)制信號(hào)。該脈沖密度調(diào)制信號(hào)被輸入至濾波器電路246中，濾波器電路246從脈沖密度調(diào)制信號(hào)中提取振動(dòng)體231的共振頻率分量，輸出除去了噪聲分量之后的多位信號(hào)。 以下說(shuō)明這種情況下的AD變換器261的動(dòng)作。該AD變換器261按照定時(shí)信號(hào)0 201, 0202進(jìn)行動(dòng)作，該定時(shí)信號(hào)0201、0202分別規(guī)定與由定時(shí)控制電路271輸出的監(jiān)視信號(hào)同步交替反復(fù)的期間P201、P202。在期間P201中從監(jiān)視電極233輸出的信號(hào)被進(jìn)行E A調(diào)制從而變換為I位數(shù)字信號(hào)。以下詳細(xì)說(shuō)明期間P201、P202中的角速度傳感器1003的動(dòng)作。圖5表示在監(jiān)視電極233出現(xiàn)的信號(hào)C233和定時(shí)信號(hào)0201、0202。在期間P201中，被積分部244中的電容器258所保持的積分值輸入至比較部245的比較器259中，比較器259輸出I位數(shù)字信號(hào)。由比較器259輸出的I位數(shù)字信號(hào)在期間P201的開(kāi)始時(shí)被D型觸發(fā)器260鎖存，該鎖存的信號(hào)被輸入至DA變換部243的DA切換部249中。此外，DA輸出部252中的SW254、255變?yōu)閷?dǎo)通，從而電容器253中保持的電荷被放電。接下來(lái)，在期間P202中，根據(jù)輸入至DA切換部249中的信號(hào)，基準(zhǔn)電壓V250、V251被切換從而被擇一地輸入至電容器253。DA變換部243輸出與被輸入的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。此外，輸入切換部242變?yōu)閷?dǎo)通，輸入由傳感器元件230的監(jiān)視電極233所產(chǎn)生的電荷。進(jìn)而，積分部244中的SW256變?yōu)閷?dǎo)通，從輸入切換部242和DA變換部243輸出的電荷被輸入至積分部244中。由此在期間P202中，在積分部244中的電容器258，圖5所示的電荷Q233的量和由DA變換部243輸出的電荷的量的總和被積分，并進(jìn)行保持。通過(guò)期間P201、P202中的上述動(dòng)作，電荷量與從傳感器元件230的監(jiān)視電極233輸出的振幅值相當(dāng)?shù)碾姾杀籈 A調(diào)制，如圖5所示，在期間P201開(kāi)始時(shí)作為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。通過(guò)以上的動(dòng)作，從傳感器元件230中的監(jiān)視電極233輸出的電荷量被AD變換器261進(jìn)行E A調(diào)制，作為I位數(shù)字信號(hào)在上述定時(shí)進(jìn)行輸出。此外，由驅(qū)動(dòng)器電路241中的濾波器電路246輸出的圖5所示的多位信號(hào)S246被輸入至AGC電路247的全波整流濾波器電路，被變換為表示多位信號(hào)S246的振幅的振幅信號(hào)。在多位信號(hào)是10位的數(shù)據(jù)的情況下，由于在正側(cè)能取值“512”，負(fù)側(cè)也能取值“512”，因此僅通過(guò)取得多位信號(hào)的絕對(duì)值的平均，就能夠容易獲得振幅信號(hào)。并且，在振幅信號(hào)為規(guī)定的目標(biāo)值的50%以下時(shí)，判斷為是角速度傳感器1003剛剛啟動(dòng)之后的啟動(dòng)模式，定電壓輸出器334的輸出信號(hào)經(jīng)由開(kāi)關(guān)330被輸入至電壓控制振蕩器329中。此時(shí)，開(kāi)關(guān)330被連接于OR電路333的輸入端子，從OR電路333輸出表示啟動(dòng)模式的高電平的啟動(dòng)模式信號(hào)。啟動(dòng)模式信號(hào)表示在角速度傳感器1003剛剛啟動(dòng)之后，處于無(wú)法正常地檢測(cè)角速度的啟動(dòng)模式。圖6表示角速度傳感器1003輸出的信號(hào)D201。從OR電路333輸出的啟動(dòng)模式信號(hào)D204，是使感測(cè)電路281的運(yùn)算部283中的濾波器電路311輸出的信號(hào)D202增加冗余之后輸出的信號(hào)。即，如圖6所示，信號(hào)D201由信號(hào)D202、和附加于信號(hào)D202的冗余信號(hào)D203構(gòu)成。啟動(dòng)模式信號(hào)D204相當(dāng)于冗余信號(hào)D203的I位。由此，被輸入了由角速度傳感器1003輸出的信號(hào)D201的對(duì)方側(cè)系統(tǒng)，能夠在無(wú)法檢測(cè)啟動(dòng)時(shí)的定電壓輸出器使用時(shí)的正確的角速度的期間，識(shí)別出角速度傳感器1003處于啟動(dòng)模式。另一方面，在振幅信號(hào)為目標(biāo)值的50%以上的情況下，角速度傳感器1003處于相位調(diào)整模式或者通常動(dòng)作模式。相位監(jiān)視部326比較來(lái)自濾波器電路246的輸出信號(hào)和來(lái)自分頻器326A的輸出信號(hào)，在兩者的相位差為30度以上的情況下，設(shè)定為相位調(diào)整模式，進(jìn)行相位的調(diào)整。即，來(lái)自濾波器電路327的輸出信號(hào)經(jīng)由開(kāi)關(guān)331被輸出至電壓控制振蕩器329中。此時(shí)，開(kāi)關(guān)331被連接于OR電路333的輸入端子，從OR電路333輸出表示處 于相位調(diào)整模式的高電平的相位調(diào)整模式信號(hào)。這樣，相位監(jiān)視部326在相位偏移量為規(guī)定的閾值范圍外的情況下，從定時(shí)切換部328輸出相位調(diào)整模式信號(hào)。由此，由于相位偏移，在無(wú)法正確地檢測(cè)角速度的期間輸出相位調(diào)整模式信號(hào)。角速度傳感器1003輸出的信號(hào)D201被輸入至對(duì)方側(cè)系統(tǒng)。在無(wú)法檢測(cè)啟動(dòng)時(shí)的定電壓輸出器使用時(shí)的正確的角速度的期間，該對(duì)方側(cè)系統(tǒng)能夠識(shí)別出角速度傳感器1003處于相位調(diào)整模式。由此，可提高角速度傳感器1003的輸出信號(hào)的精度。來(lái)自濾波器電路246的輸出信號(hào)和來(lái)自分頻器326A的輸出信號(hào)的相位差在30度以下的情況下，角速度傳感器處于通常動(dòng)作模式，濾波器電路327的輸出信號(hào)經(jīng)由開(kāi)關(guān)332被輸入至電壓控制振蕩器329。此時(shí)，開(kāi)關(guān)330、331的雙方都處于關(guān)斷，并未與OR電路333的輸入端子連接，從OR電路333輸出表示處于通常動(dòng)作模式的低電平的通常動(dòng)作模式信號(hào)。此外，在振幅較大的情況下，AGC電路247將使濾波器電路246的輸出多位信號(hào)衰減之后的信號(hào)輸入至驅(qū)動(dòng)器電路248中。另一方面，在振幅較小的情況下，AGC電路247將使濾波器電路246輸出的多位信號(hào)放大之后的信號(hào)輸入至驅(qū)動(dòng)器電路248中。由此，AGC電路247按照振動(dòng)體231的振動(dòng)為一定振幅的方式來(lái)調(diào)整多位信號(hào)。這樣，相位監(jiān)視部326在相位偏移量為規(guī)定的閾值范圍內(nèi)的情況下，從定時(shí)切換部328輸出通常動(dòng)作模式信號(hào)。即，僅在能夠檢測(cè)正確的角速度的期間，輸出通常動(dòng)作模式信號(hào)。由此，被輸入了由角速度傳感器1003輸出的信號(hào)D201的對(duì)方側(cè)系統(tǒng),能夠識(shí)別出角速度傳感器1003能夠正確地檢測(cè)角速度，可提高角速度傳感器1003的輸出信號(hào)的精度。數(shù)字值輸出部262保持2個(gè)規(guī)定的常數(shù)值。值切換部266輸出這2個(gè)常數(shù)值之中的其中一個(gè)值。在數(shù)字E A調(diào)制器268的加積分運(yùn)算部263中，被輸入從AGC電路247輸出的多位信號(hào)和由值切換部266輸出的常數(shù)值，進(jìn)行相加然后積分。由值比較部265對(duì)從加積分運(yùn)算部263輸出的積分值和比較常數(shù)值264進(jìn)行比較，輸出比較結(jié)果。并且，該比較結(jié)果在規(guī)定的定時(shí)被觸發(fā)器267鎖存并輸出。根據(jù)該觸發(fā)器267的輸出，由值切換部266輸出的常數(shù)值被切換。此時(shí)，在加積分運(yùn)算部263輸出的值小于比較常數(shù)值264的情況下，值切換部266輸出從數(shù)字值輸出部262輸出的2值之中較大的一方的值。在加積分運(yùn)算部263輸出的值小于比較常數(shù)值264的情況下，值切換部266輸出從數(shù)字值輸出部262輸出的2值之中的較小的一方的值。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行該動(dòng)作，由觸發(fā)器267將AGC電路247所輸出的多位信號(hào)調(diào)制為I位的脈沖密度調(diào)制信號(hào)，并進(jìn)行輸出。在此，在輸入至數(shù)字E △調(diào)制器268中的信號(hào)例如為10位(=±9位)的情況下，優(yōu)選將比較常數(shù)值264規(guī)定為“0”，將數(shù)字值輸出部262所輸出的2值設(shè)定為“511” “-511”以上。再者，由于E A調(diào)制器268進(jìn)行過(guò)采樣，并在高頻域?qū)ζ淞炕肼曔M(jìn)行噪聲整形，因此AD變換器261輸出的信號(hào)包括高頻的噪聲分量。但是，由于傳感器元件230的響應(yīng)無(wú)法以這種高頻進(jìn)行響應(yīng)，因此傳感器元件230的振動(dòng)體231按照過(guò)采樣的規(guī)定的頻率分量進(jìn)行振動(dòng)，而不是按照脈沖密度調(diào)制信號(hào)的采樣頻率進(jìn)行振動(dòng)。此外，在傳感器元件230的高頻中的響應(yīng)增益較高的情況下，有時(shí)這種高頻的噪聲會(huì)成為問(wèn)題。模擬濾波器269減少成為該問(wèn)題的頻率的分量，進(jìn)而成為低噪聲，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的驅(qū)動(dòng)器電路241。在具有質(zhì)量m的傳感器元件230在圖IA所示的驅(qū)動(dòng)方向D231上以速度V進(jìn)行彎曲振動(dòng)的狀態(tài)下，當(dāng)傳感器元件230圍繞振動(dòng)體231的長(zhǎng)邊方向的中心軸以角速度w進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器元件230中產(chǎn)生如下所示的科里奧利力F。F = 2XmXVX co圖7表示從傳感器元件230的感測(cè)電極234輸出的感測(cè)信號(hào)C234和無(wú)用信號(hào)U234、從感測(cè)電極235輸出的感測(cè)信號(hào)C235和無(wú)用信號(hào)U235。由于科里奧利力F而在感測(cè)電極234、235中產(chǎn)生電荷，從而產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)C234、C235。由于感測(cè)信號(hào)C234、C235是因科里奧利力F而產(chǎn)生的，因此具有相對(duì)于在監(jiān)視電極233中產(chǎn)生的信號(hào)其相位超前偏移了 90度的正弦波形。如圖7所示，感測(cè)信號(hào)C234、C235具有彼此反相的正弦波形，呈正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào)的關(guān)系。以下說(shuō)明該情況下的AD變換器282的動(dòng)作。定時(shí)信號(hào)O 203、O 204、0 205,0 206，規(guī)定了按照該順序連續(xù)依次被反復(fù)的期間P203、P204、P205、P206。AD變換器282，對(duì)在期間P203、P204從感測(cè)電極234輸出的感測(cè)信號(hào)C234進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)。此外，AD變換器282對(duì)在期間P205、P206中從感測(cè)電極235輸出的負(fù)極性信號(hào)進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)。以下詳細(xì)說(shuō)明期間P203、P204、P205、P206中的AD變換器282的動(dòng)作。在期間P203中，與積分部302的電容器298連接的SW300變?yōu)閷?dǎo)通，被電容器298所保持的積分值輸入至比較部303的比較器304中，比較結(jié)果作為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。此外，DA變換部294的SW292、293變?yōu)閷?dǎo)通，電容器291中保持的電荷被進(jìn)行放電。接下來(lái)，在期間P204中，從比較部303的比較器304輸出的I位數(shù)字信號(hào)在期間P204開(kāi)始時(shí)被D型觸發(fā)器305鎖存，被鎖存的信號(hào)輸入至DA變換部294的DA切換部287中。根據(jù)輸入至DA切換部287中的信號(hào)，基準(zhǔn)電壓V288、V289被切換并輸入至電容器291中，輸出與所輸入的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。在輸入切換部284中，SW285變?yōu)閷?dǎo)通，輸出由感測(cè)電極234產(chǎn)生的電荷。積分部302的SW295變?yōu)閷?dǎo)通，從輸入切換部284和DA變換部294輸出的電荷被輸入至積分電路296中。由此，在期間P204中，在積分電路296的電容器298中，對(duì)圖7所示的電荷Q234和由DA變換部294輸出的電荷的總和進(jìn)行積分，并進(jìn)行保持。如上述，在期間P203、P204中，與從感測(cè)電極234、235之中的感測(cè)電極234輸出的振幅值的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪勘籄D變換器282進(jìn)行E A調(diào)制。、
同樣，在緊接著期間P204的期間P205、P206中，與從感測(cè)電極235輸出的振幅值的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪勘籄D變換器282進(jìn)行E A調(diào)制。通過(guò)以上的動(dòng)作，與從感測(cè)電極234、235輸出的電荷的振幅幅的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪勘灰粋€(gè)AD變換器282進(jìn)行E A調(diào)制 。進(jìn)而，該被E A調(diào)制之后的電荷量作為D型觸發(fā)器307、308輸出的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)而輸出。對(duì)于從傳感器兀件230的感測(cè)電極234、235輸出的電荷而言,不僅包含由于因角速度而引起的科里奧利力所產(chǎn)生的感測(cè)信號(hào)，還包含與監(jiān)視信號(hào)同相的無(wú)用信號(hào)。以下說(shuō)明這種情況下的角速度傳感器1003的動(dòng)作。針對(duì)由于因角速度引起的科里奧利力F而產(chǎn)生的感測(cè)信號(hào)C234、C235，在期間P204、P206中由積分電路296對(duì)相當(dāng)于振幅值的一半的電荷量進(jìn)行積分。在感測(cè)電極234、235分別產(chǎn)生的無(wú)用信號(hào)U234、U235與監(jiān)視信號(hào)是同相的，其相位相對(duì)于感測(cè)信號(hào)C234、C235偏移了 90度。當(dāng)無(wú)用信號(hào)U234、U235與感測(cè)信號(hào)C234、C235同樣地在期間P204、P206中被積分電路296積分時(shí)，由于無(wú)用信號(hào)U234、U235的從最大值至最小值的區(qū)間的電荷量是以中央值為基準(zhǔn)被積分的，因此其積分值為“0 “。也就是說(shuō)，通過(guò)期間P204、P206中的積分部302的動(dòng)作，無(wú)用信號(hào)U234、U235被消除，從而與感測(cè)信號(hào)C234、C235的振幅相應(yīng)的電荷量被積分。即，針對(duì)感測(cè)信號(hào)C234、C235分別實(shí)施所謂的同步檢波處理。由此，由AD變換器282，同步檢波處理之后的信號(hào)被E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)之后輸出。接下來(lái)說(shuō)明運(yùn)算部283的動(dòng)作。首先，由AD變換器282的比較器304輸出的I位數(shù)字信號(hào)在期間P204開(kāi)始時(shí)被鎖存電路306的D型觸發(fā)器307鎖存。此外，由比較器304輸出的I位數(shù)字信號(hào)在期間P206開(kāi)始時(shí)被鎖存電路306的D型觸發(fā)器308鎖存。與由傳感器元件230的一對(duì)感測(cè)電極234、235輸出的信號(hào)的除去無(wú)用信號(hào)之后的振幅值的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪?，分別通過(guò)E A調(diào)制被變換為數(shù)字值。被一對(duì)D型觸發(fā)器307、308分別鎖存的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)，是它們的數(shù)字值。接下來(lái)，鎖存電路306輸出的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)被輸入至I位差分運(yùn)算部309中，對(duì)該一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)的差進(jìn)行運(yùn)算，輸出I位差分信號(hào)。期間P203中的I位差分信號(hào)是在前一個(gè)同步的期間P204、P206中被鎖存的I位數(shù)字信號(hào)之差。該I位差分信號(hào)表示除去了圖7所示的無(wú)用信號(hào)U234、U235的振幅值。通過(guò)以上的動(dòng)作，從傳感器元件230的一對(duì)感測(cè)電極234、235輸出的呈正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào)的關(guān)系的一對(duì)輸入信號(hào)被一個(gè)積分部302進(jìn)行積分。因此，在角速度傳感器1003中，與由兩個(gè)積分電路分別進(jìn)行積分的情況相比，由各自的積分電路的特性引起的、對(duì)一對(duì)輸入信號(hào)的積分結(jié)果的相對(duì)誤差的影響被顯著降低。與此相同，DA變換部294也采用針對(duì)一對(duì)輸入信號(hào)的信號(hào)處理使用相同的I個(gè)DA變換部的結(jié)構(gòu)。此外，在比較部303中也使用I個(gè)比較器對(duì)一對(duì)的積分值與I個(gè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，由此，比較器的特性或基準(zhǔn)電壓的波動(dòng)對(duì)比較結(jié)果的相對(duì)誤差的影響被大幅降低。如上述，感測(cè)電路281使用I個(gè)積分電路296、I個(gè)DA變換部294、I個(gè)比較部303對(duì)一對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理。因此，與使用多個(gè)積分電路、多個(gè)DA變換部、多個(gè)比較部進(jìn)行處理的情況相比，多個(gè)電路部件之間的相對(duì)誤差的影響被大幅降低。進(jìn)而，在比較部303的輸出信號(hào)是由值“I”和值“0”組成的I位信號(hào)時(shí)，在表示一對(duì)輸入信號(hào)的差的I位差分運(yùn)算中，被輸入至差分運(yùn)算部309中的一對(duì)比較信號(hào)被限定為值“0” “0”的組合、值“0” “I”的組合、值“I” “0”的組合、值“I” “I”的組合這四個(gè)，差預(yù)先決定為值“0” “-I” “I” “O”。因此，差分運(yùn)算部309以非常簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行能夠獲得與輸入信號(hào)相應(yīng)的減法運(yùn)算處理的結(jié)果的I位數(shù)字運(yùn)算。接下來(lái)，I位差分運(yùn)算部309所輸出的I位差分信號(hào)被輸入至修正運(yùn)算部310，通過(guò)置換處理來(lái)進(jìn)行該I位差分信號(hào)與規(guī)定的修正值的修正運(yùn)算。該修正運(yùn)算如上述那樣利用I位差分信號(hào)被限定為值“0” “I” “-I”的3值的情況。例如在規(guī)定的修正值為值“5”的情況下，將輸入至修正運(yùn)算部的I位差分信號(hào)的值“0” “I” “-I”分別置換處理為“0” “5” “_5”。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)乘法以進(jìn)行信號(hào)的修正。期間P201、P202是驅(qū)動(dòng)器電路241中的輸入切換部242、DA切換部249、SW254、SW255、SW256及D型觸發(fā)器260的切換定時(shí)。定時(shí)生成電路322生成分別規(guī)定期間P201、P202的定時(shí)信號(hào)0201、0202進(jìn)行輸出。此外，期間P203、P204、P205、P206是輸入切換部284、DA切換部287、SW292、293、295、300、301及D型觸發(fā)器305的切換定時(shí)。定時(shí)生成電 路323生成分別規(guī)定期間P203、P204、P205、P206的定時(shí)信號(hào)①203、①204、①205、0 206進(jìn)行輸出。
如上述，角速度傳感器1003作為檢波定時(shí)的相位誤差不會(huì)發(fā)生具有周期性的抖動(dòng)噪聲，具有穩(wěn)定的輸出特性，因此特別對(duì)于航空器、車輛等的移動(dòng)體的姿勢(shì)控制或?qū)Ш较到y(tǒng)等是有用的。(實(shí)施方式2)圖8A是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的角速度傳感器1004的電路圖。傳感器元件430具有振動(dòng)體431、驅(qū)動(dòng)電極432、監(jiān)視電極433、感測(cè)電極434、435。驅(qū)動(dòng)電極432具有用于使振動(dòng)體431振動(dòng)的壓電體。監(jiān)視電極433具有根據(jù)振動(dòng)體431的振動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生電荷的壓電體。感測(cè)電極434、435具有根據(jù)施加于監(jiān)視電極433和傳感器元件430的角速度而產(chǎn)生電荷的壓電體。感測(cè)電極434、435產(chǎn)生彼此極性相反的電荷。圖8B表示角速度傳感器1003的定時(shí)信號(hào)0401、0402的波形。定時(shí)信號(hào)0401、0402是彼此反相的信號(hào)，具有高電平和低電平的兩個(gè)值。在期間P402中，定時(shí)信號(hào)0402為高電平，且定時(shí)信號(hào)0401為低電平。在期間P401中，定時(shí)信號(hào)0402為低電平，且定時(shí)信號(hào)0 401為高電平。定時(shí)信號(hào)0 401、0 402交替地連續(xù)規(guī)定期間P401、P402。驅(qū)動(dòng)器電路441由輸入切換部442、數(shù)模(DA)變換部443、積分部444、比較部445、由數(shù)字濾波器構(gòu)成的濾波器電路446、DA輸出部452、自動(dòng)增益控制(AGC)電路447及驅(qū)動(dòng)器電路448構(gòu)成。此外，輸入切換部442與設(shè)置于振動(dòng)體431的監(jiān)視電極433連接，由按照定時(shí)信號(hào)0402進(jìn)行動(dòng)作的模擬開(kāi)關(guān)構(gòu)成。DA切換部449按照定時(shí)信號(hào)0402來(lái)切換基準(zhǔn)電壓V450、V451選擇性進(jìn)行輸出。DA輸出部452由電容器453、與電容器453的端453A連接的開(kāi)關(guān)(SW) 454、與電容器453的端453B連接的SW455構(gòu)成。在電容器453的端453A中，輸入由DA切換部449輸出的基準(zhǔn)電壓。SW454、455按照定時(shí)信號(hào)0401進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)電容器453的電荷進(jìn)行放電。由DA切換部449和DA輸出部452構(gòu)成DA變換部443。DA變換部443在期間P401對(duì)電容器453的電荷進(jìn)行放電，進(jìn)而在期間P402中輸入輸出與DA切換部449輸出的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。SW456中被輸入由輸入切換部442輸出的信號(hào)和由DA變換部443輸出的信號(hào)，在期間P402中進(jìn)行輸出。積分部444中被輸入由SW456輸出的信號(hào)，由運(yùn)算放大器457、在運(yùn)算放大器457的輸出端與反向輸出端之間連接的電容器458構(gòu)成。積分部444由電容器458對(duì)在期間P402SW456所輸出的信號(hào)進(jìn)行積分，輸出積分信號(hào)。比較部445中被輸入由積分部444輸出的積分信號(hào)。比較部445由比較器459、D型觸發(fā)器460構(gòu)成。比較器459對(duì)積分部444輸出的積分信號(hào)和規(guī)定值進(jìn)行比較，輸出I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器460在期間P401開(kāi)始時(shí)鎖定由比較器459輸出的I位數(shù)字信號(hào)，輸出鎖存信號(hào)。該鎖存信號(hào)被輸入至DA變換部443的DA切換部449，以切換基準(zhǔn)電壓V450、V451。由輸入切換部442、DA變換部443、積分部444及比較部445構(gòu)成模數(shù)(AD)變換器461，該模數(shù)(AD)變換器461由E A調(diào)制器構(gòu)成。濾波器電路446提取AD變換器461輸出的脈沖密度調(diào)制記號(hào)之中的振動(dòng)體431的共振頻率分量的信號(hào)，輸出除去了噪聲分量之后的多位信號(hào)。該多位信號(hào)被輸入至自動(dòng)增益控制(AGC)電路447，由AGC電路447的半波整流濾波器電路變換為表示多位信號(hào)的振幅的振幅信號(hào)。在其振幅較大的情況下，AGC電路447使濾波器電路446輸出的多位信號(hào)的振幅衰減之后輸入至驅(qū)動(dòng)器電路448中。此外，在其振幅較小的情況下，AGC電路447增大多位信號(hào)的振幅之后將多位信號(hào)輸入至驅(qū)動(dòng)器電路448中。這樣，AGC電路447按照振 動(dòng)體431以一定振幅進(jìn)行振動(dòng)的方式來(lái)調(diào)整多位信號(hào)的振幅。驅(qū)動(dòng)器電路448具有數(shù)字E A調(diào)制器468，該數(shù)字E A調(diào)制器468由數(shù)字值輸出部462、加積分運(yùn)算部463、值比較部465、觸發(fā)器467構(gòu)成。數(shù)字值輸出部462保持著兩個(gè)電平的數(shù)字值的常數(shù)值，選擇性進(jìn)行輸出。加積分運(yùn)算部463對(duì)從AGC電路447輸出的信號(hào)和由數(shù)字值輸出部462輸出的信號(hào)進(jìn)行相加并積分。值比較部465對(duì)從加積分運(yùn)算部463輸出的信號(hào)與比較常數(shù)值464進(jìn)行比較。值切換部466根據(jù)值比較部465的輸出來(lái)切換由數(shù)字值輸出部462輸出的數(shù)字值。觸發(fā)器467在規(guī)定的定時(shí)鎖存由值比較部465輸出的信號(hào)。由數(shù)字E A調(diào)制器468將AGC電路447所輸出的多位信號(hào)調(diào)制成I位的脈沖密度調(diào)制信號(hào)，并進(jìn)行輸出。模擬濾波器469對(duì)該脈沖密度調(diào)制信號(hào)之中的、對(duì)于驅(qū)動(dòng)傳感器元件430而言無(wú)用的頻率分量進(jìn)行濾波，輸出至傳感器元件430中。定時(shí)控制電路471基于由驅(qū)動(dòng)器電路441的濾波器電路446輸出的多位信號(hào)，生成定時(shí)信號(hào)0 401、0 402輸出至驅(qū)動(dòng)器電路441中，并將定時(shí)信號(hào)0 403、0 404 , 0 405,0406輸出至感測(cè)電路481中。圖9表示定時(shí)信號(hào)0403、0 404 , 0 405 , 0 406的波形。定時(shí)信號(hào)0403、0 404,0 405, 0406具有高電平和低電平的兩個(gè)值。在期間P403中，定時(shí)信號(hào)0403為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)0404、0 405, 0406為低電平。在期間P404中，定時(shí)信號(hào)0404為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)0403、0 405, 0 406為低電平。在期間P405中，定時(shí)信號(hào)0405為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)0403、0 404 , 0 406為低電平。在期間P406中，定時(shí)信號(hào)0406為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)0403、0 404, 0405為低電平。定時(shí)信號(hào)0403、0 404 , 0 405,0406，將期間P403、P404、P405、P406按照該順序連續(xù)地進(jìn)行規(guī)定。感測(cè)電路481由AD變換器482及運(yùn)算部483構(gòu)成，該AD變換器482由E A調(diào)制器構(gòu)成。輸入切換部484由與傳感器元件430的感測(cè)電極434連接按照定時(shí)信號(hào)0 404進(jìn)行動(dòng)作的模擬開(kāi)關(guān)(SW)485、和與感測(cè)電極435連接按照定時(shí)信號(hào)0406進(jìn)行動(dòng)作的模擬開(kāi)關(guān)486構(gòu)成。輸入切換部484將從感測(cè)電極434輸出的信號(hào)在期間P404中進(jìn)行輸出，在其他的期間P403、P405、P406中不輸出。此外，輸入切換部484將從感測(cè)電極435輸出的信號(hào)在期間P406中輸出，而在其他的期間P403、P404、P405中不輸出。DA切換部487根據(jù)規(guī)定的信號(hào)來(lái)切換基準(zhǔn)電壓V488、V489，擇一地進(jìn)行輸出。DA輸出部490由電容器491、與電容器491的端49IA連接的開(kāi)關(guān)(SW) 492、與電容器491的端491B連接的SW493構(gòu)成。SW492、493按照定時(shí)信號(hào)0403、0 405進(jìn)行動(dòng)作，在期間P403、P405中對(duì)電容器491的電荷進(jìn)行放電。電容器491的端491A中被輸入由DA切換部487輸出的信號(hào)。由DA切換部487和DA輸出部490構(gòu)成DA變換部494。DA變換部494在期間P403、P405中對(duì)電容器491的電荷進(jìn)行放電，在期間P404、P406中輸入輸出與DA切換部487輸出的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。SW495在期間P404、P406中輸出由輸入切換部484輸出的信號(hào)和由DA變換部494輸出的信號(hào)。在積分電路496中輸入SW495的輸出。積分電路496由運(yùn)算放大器497、在運(yùn)算放大器497的輸出端與反向輸入端之間連接的電容器498、499、以及分別與電容器498、499串聯(lián)連接的SW500、501構(gòu)成。SW500按照定時(shí)信號(hào)0 403、0 404進(jìn)行動(dòng)作，在期間P403、P404中輸入至積分電路496的信號(hào)被電容器498進(jìn)行積分，并保持積分值。SW501按照定時(shí)信號(hào)0 405、0 406進(jìn)行動(dòng)作,在期間P405、P406中輸入至積分電路496的信號(hào)被電容 器499進(jìn)行積分，并保持積分值。由SW495和積分電路496構(gòu)成積分部502。比較部503由比較器504、D型觸發(fā)器505構(gòu)成。比較器504對(duì)積分部502輸出的積分信號(hào)和規(guī)定值進(jìn)行比較，作為比較結(jié)果輸出I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器505在期間P404、P406開(kāi)始時(shí)鎖存該I位數(shù)字信號(hào)，輸出鎖存信號(hào)。該鎖存信號(hào)被輸入至DA變換部494的DA切換部487中，以切換基準(zhǔn)電壓V488、V489。由輸入切換部484、DA變換部494、積分部502及比較部503構(gòu)成AD變換器482。AD變換器482通過(guò)上述結(jié)構(gòu)對(duì)由傳感器元件430的感測(cè)電極434、435輸出的電荷進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。鎖存電路506由D型觸發(fā)器507、508構(gòu)成，該D型觸發(fā)器507、508鎖存由AD變換器482的比較部503的比較器504輸出的I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器507按照定時(shí)信號(hào)0404進(jìn)行動(dòng)作，在期間P404開(kāi)始時(shí)鎖存I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器508按照定時(shí)信號(hào)0 406進(jìn)行動(dòng)作,在期間P406開(kāi)始時(shí)鎖存I位數(shù)字信號(hào)。差分運(yùn)算部509通過(guò)置換處理來(lái)實(shí)現(xiàn)I位差分運(yùn)算，該I位差分運(yùn)算是計(jì)算由D型觸發(fā)器507、508分別鎖存并輸出的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)差值。即，在D型觸發(fā)器507、508輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“0” “0”的情況下，差分運(yùn)算部509輸出值“0”的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器507、508輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“0”“I”的情況下，差分運(yùn)算部509輸出值“-I “的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器507、508輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“I” “0”的情況下，差分運(yùn)算部509輸出值“I”的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器507、508輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“I” “I”的情況下，差分運(yùn)算部509輸出值“0”的I位差分信號(hào)。由數(shù)字濾波器構(gòu)成的濾波器電路510進(jìn)行濾波處理，以除去由差分運(yùn)算部509輸出的數(shù)字差分信號(hào)的噪聲分量。修正運(yùn)算部511通過(guò)置換處理實(shí)現(xiàn)由差分運(yùn)算部509輸出的I位差分信號(hào)的修正運(yùn)算。即，例如在規(guī)定的修正值為“5”的情況下，修正運(yùn)算部511將具有值“0” “I” “-I”的I位差分信號(hào)分別置換為值“0” “5” “_5”的多位數(shù)字差分信號(hào)，并進(jìn)行輸出。由鎖存電路506、差分運(yùn)算部509、濾波器電路510及修正運(yùn)算部511構(gòu)成運(yùn)算部483。此外，運(yùn)算部483在期間P404、P406開(kāi)始時(shí)鎖存由D型觸發(fā)器507、508輸出的I位數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行差分運(yùn)算、修正運(yùn)算、濾波處理，以輸出多位數(shù)字信號(hào)。
定時(shí)控制電路471由PLL電路521、定時(shí)生成電路522、523、和振幅判定電路524構(gòu)成。PLL電路521對(duì)由驅(qū)動(dòng)器電路441濾波器電路446輸出的多位信號(hào)的頻率進(jìn)行倍頻，通過(guò)在時(shí)間上進(jìn)行積分以降低相位噪聲，將信號(hào)輸出至定時(shí)生成電路522、523。相位監(jiān)視部526中輸入對(duì)濾波器電路446所輸出的多位信號(hào)進(jìn)行波形整形而得到的矩形波信號(hào)和由分頻器526A輸出的信號(hào)。電壓控制振蕩器(VCO) 529產(chǎn)生具有頻率f529的振蕩信號(hào)S529。定時(shí)生成電路522基于振蕩信號(hào)S529生成定時(shí)信號(hào)0401、0402，輸出至驅(qū)動(dòng)器電路441。分頻器526A對(duì)振蕩信號(hào)S529進(jìn)行分頻。在定時(shí)信號(hào)0402的定時(shí)中的、作為AD變換器的驅(qū)動(dòng)器電路441所輸出的值本身，成為與定時(shí)信號(hào)0 402和正弦波信號(hào)的中央值即零點(diǎn)之間的相位偏差量相應(yīng)的值。從相位監(jiān)視部526輸出的信號(hào)經(jīng)由相位修正電路526B被輸入至由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路527，濾波器電路527減少所輸入的信號(hào)的交流 分量，從而將所輸入的信號(hào)變換為直流信號(hào)。濾波器電路527輸出的信號(hào)和定電壓值被輸入至定時(shí)切換部528。定時(shí)切換部528的一輸入端如上述那樣與濾波器電路527連接，并且另一輸入端與定電壓輸出器528D電連接。振幅判定電路524輸入從濾波器電路446輸出的多位信號(hào)。振幅判定電路524監(jiān)視從濾波器電路446輸出的多位信號(hào)的振幅。在該振幅為目標(biāo)振幅以上的情況下，定時(shí)切換部528選擇濾波器電路527所輸出的信號(hào)進(jìn)行輸出。另一方面，在該振幅為目標(biāo)振幅以下的情況下，定時(shí)切換部528選擇定電壓值進(jìn)行輸出。定時(shí)切換部528所輸出的電壓被輸入至電壓控制振蕩器529中。電壓控制振蕩器529是振蕩出具有與輸入的電壓相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)的可變頻率振蕩器。由電壓控制振蕩器529輸出的振蕩信號(hào)S529被輸入至分頻器526A和定時(shí)生成電路522、523。定時(shí)生成電路522基于從PLL電路521輸出的信號(hào)，生成定時(shí)信號(hào)0401、0402，輸出至驅(qū)動(dòng)器電路441。定時(shí)生成電路523將監(jiān)視信號(hào)的2周期分割為期間P403、P404、P405、P406。定時(shí)生成電路523生成分別規(guī)定期間P403、P404、P405、P406的定時(shí)信號(hào)0403、0 404 , 0 405, 0406，并輸出至感測(cè)電路481。溫度傳感器531檢測(cè)周圍的溫度，輸出與檢測(cè)出的溫度對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。AD變換器532將從溫度傳感器531輸出的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字低通濾波器533從由AD變換器532輸出的信號(hào)中除去噪聲分量。存儲(chǔ)器534保存以規(guī)定的基準(zhǔn)溫度進(jìn)行偏移量調(diào)整的修正數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器534是ROM。溫度修正運(yùn)算部535基于從數(shù)字低通濾波器533輸出的表示溫度的信號(hào)，從存儲(chǔ)器534中選擇與該溫度相應(yīng)的修正數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算溫度修正值之后，輸出至感測(cè)電路481的運(yùn)算部483中的修正運(yùn)算部511。由溫度傳感器531、AD變換器532、數(shù)字低通濾波器533、存儲(chǔ)器534及溫度修正運(yùn)算部535構(gòu)成溫度修正電路536。接下來(lái)說(shuō)明實(shí)施方式2中的角速度傳感器1004的動(dòng)作。當(dāng)對(duì)傳感器元件430的驅(qū)動(dòng)電極432施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，振動(dòng)體431進(jìn)行共振，在監(jiān)視電極433中產(chǎn)生電荷。在監(jiān)視電極433中產(chǎn)生的電荷被輸入至驅(qū)動(dòng)器電路441中的AD變換器461，被變換為脈沖密度調(diào)制信號(hào)。該脈沖密度調(diào)制信號(hào)輸入至濾波器電路446中，濾波器電路446從脈沖密度調(diào)制信號(hào)中提取振動(dòng)體431的共振頻率分量，輸出除去了噪聲分量之后的多位信號(hào)。以下說(shuō)明該情況下的AD變換器461的動(dòng)作。AD變換器461按照定時(shí)信號(hào)0401、0402進(jìn)行動(dòng)作，該定時(shí)信號(hào)0401、0402分別規(guī)定與定時(shí)控制電路471所輸出的監(jiān)視信號(hào)同步地交替反復(fù)的期間P401、P402。在期間P401中，從監(jiān)視電極433輸出的信號(hào)被進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)。下面詳細(xì)說(shuō)明期間P401、P402的角速度傳感器1004的動(dòng)作。圖10表示在監(jiān)視電極433出現(xiàn)的信號(hào)C433和定時(shí)信號(hào)0401、0402。首先，在期間P401中，被積分部444中的電容器458所保持的積分值輸入至比較部445的比較器459，比較器459輸出I位數(shù)字信號(hào)。由比較器459輸出的I位數(shù)字信號(hào)在期間P401開(kāi)始時(shí)被D型觸發(fā)器460鎖存，該被鎖存的信號(hào)輸入至DA變換部443的DA切換部449。此外，DA輸出部452的SW454、455變?yōu)閷?dǎo)通，電容器453中保持的電荷被放電。接下來(lái)，在期間P402中，根據(jù)DA切換部449中被輸入的信號(hào)，來(lái)切換基準(zhǔn)電壓V450、V451，擇一地輸入至電容器453中。DA變換部443輸出與所輸入的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的
電荷。此外，輸入切換部442變?yōu)閷?dǎo)通，由傳感器元件430的監(jiān)視電極433所產(chǎn)生的電荷被輸入。再者，積分部444中的SW456變?yōu)閷?dǎo)通，從輸入切換部442和DA變換部443輸出的電荷被輸入至積分部444中。由此，在期間P402中，在積分部444的電容器458中，對(duì)圖10所示的電荷Q433和由DA變換部443輸出的電荷量的總和進(jìn)行積分，并進(jìn)行保持。通過(guò)期間P401、P402中的以上的動(dòng)作，電荷量與從傳感器元件430的監(jiān)視電極433輸出的振幅值相當(dāng)?shù)碾姾杀贿M(jìn)行E A調(diào)制。由此，在定時(shí)信號(hào)0401的上升時(shí)也就是期間P401開(kāi)始時(shí)作為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。通過(guò)以上的動(dòng)作，從傳感器元件430中的監(jiān)視電極433輸出的電荷量被AD變換器461進(jìn)行E A調(diào)制，在上述定時(shí)作為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。由驅(qū)動(dòng)器電路441中的濾波器電路446輸出的圖10所示的多位信號(hào)S446被輸入至AGC電路447的半波整流濾波器電路，被變換為表示多位信號(hào)S446的振幅的振幅信號(hào)。在該振幅較大的情況下，AGC電路447使濾波器電路446輸出的多位信號(hào)衰減之后輸入至驅(qū)動(dòng)器電路448。另一方面，在該振幅較小時(shí)，AGC電路447放大多位信號(hào)之后輸入至驅(qū)動(dòng)器電路448。這樣，AGC電路447按照振動(dòng)體431以一定振幅進(jìn)行振動(dòng)的方式調(diào)整多位信號(hào)的振幅。數(shù)字值輸出部462保持2個(gè)規(guī)定的常數(shù)值。值切換部466輸出這2個(gè)常數(shù)值之中的其中一個(gè)值。在數(shù)字E A調(diào)制器468的加積分運(yùn)算部463中，對(duì)從AGC電路447輸出的多位信號(hào)和由值切換部466輸出的常數(shù)值進(jìn)行相加并積分，輸出積分值。值比較部465對(duì)從加積分運(yùn)算部463輸出的積分值和比較常數(shù)值464進(jìn)行比較，輸出表示比較結(jié)果的信號(hào)。并且，該信號(hào)在規(guī)定的定時(shí)被觸發(fā)器467鎖存進(jìn)行輸出。根據(jù)觸發(fā)器467輸出的信號(hào),切換由值切換部466輸出的常數(shù)值。此時(shí)，在加積分運(yùn)算部463輸出的值小于比較常數(shù)值464的情況下，值比較部465選擇由數(shù)字值輸出部462輸出的2個(gè)值之中的較大的一方的值進(jìn)行輸出。此外，在由加積分運(yùn)算部463輸出的值大于比較常數(shù)值464的情況下，值比較部465選擇由數(shù)字值輸出部462輸出的2個(gè)值之中的較小的一方的值進(jìn)行輸出。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行該動(dòng)作，AGC電路447輸出的多位信號(hào)被調(diào)制成I位的脈沖密度調(diào)制信號(hào)，由觸發(fā)器467輸出。在此，在數(shù)字E A調(diào)制器468中輸入的信號(hào)例如為10位(=±9位)的情況下，優(yōu)選將比較常數(shù)值464規(guī)定為“0”，將數(shù)字值輸出部462的2個(gè)值設(shè)定為“511” “-511”以上。此外，由于在E A調(diào)制器468中進(jìn)行過(guò)采樣，在高頻域中對(duì)其量化噪聲進(jìn)行噪聲整形，因此AD變換器451所輸出的信號(hào)包含高頻噪聲分量。但是，由于傳感器元件430無(wú)法響應(yīng)這種高頻，因此傳感器元件430的振動(dòng)體431以過(guò)采樣的規(guī)定的頻率分量進(jìn)行振動(dòng)，而不是以脈沖密度調(diào)制信號(hào)的采樣頻率進(jìn)行振動(dòng)。此外，當(dāng)傳感器元件430的高頻中的響應(yīng)增益較高時(shí)，有時(shí)這種高頻的噪聲會(huì)成為問(wèn)題。模擬濾波器469減少成為其問(wèn)題的頻率分量。由此，能夠以更低噪聲來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度的驅(qū)動(dòng)器電路441。在具有質(zhì)量m的傳感器元件430在圖8A所示的驅(qū)動(dòng)方向D431上以速度V進(jìn)行彎曲振動(dòng)的狀態(tài)下，當(dāng)傳感器元件430圍繞振動(dòng)體431的長(zhǎng)邊方向的中心軸以角速度w進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，在傳感器元件430中產(chǎn)生如下所示的科里奧利力F。F = 2XmXVX co圖11表不從傳感器兀件430的感測(cè)電極434輸出的感測(cè)信號(hào)C434和無(wú)用信號(hào)U434、從感測(cè)電極435輸出的感測(cè)信號(hào)C435和無(wú)用信號(hào)U435。因科里奧利力F而在傳感 器元件430的感測(cè)電極434、435中產(chǎn)生電荷，從而產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)C434、C435。由于感測(cè)信號(hào)C434、C435是因科里奧利力F而產(chǎn)生的，因此具有相對(duì)于監(jiān)視電極433中產(chǎn)生的信號(hào)其相位超前偏移了 90度的正弦波形。如圖11所示，感測(cè)信號(hào)C434、C435具有彼此反相的正弦波形，處于正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào)的關(guān)系。以下說(shuō)明這種情況下的AD變換器482的動(dòng)作。定時(shí)信號(hào)0403、0 404 , 0 405,0 406規(guī)定按照該順序連續(xù)地依次反復(fù)的期間P403、P404、P405、P406。AD變換器482在期間P403、P404中，對(duì)從傳感器元件430中的感測(cè)電極434輸出的感測(cè)信號(hào)C434進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)。此外，AD變換器482在期間P405、P406中對(duì)感測(cè)信號(hào)C435進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)。以下詳細(xì)說(shuō)明期間P403、P404、P405、P406中的AD變換器482的動(dòng)作。在期間P403中，與積分部502中的電容器498連接的SW500變?yōu)閷?dǎo)通，電容器498中保持的積分值被輸入至比較部503的比較器504中，比較結(jié)果作為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。此外，DA變換部494中的SW492、493變?yōu)閷?dǎo)通，電容器491中保持的電荷被放電。接下來(lái)，在期間P404中，由比較部503的比較器504輸出的I位數(shù)字信號(hào)在期間P404開(kāi)始時(shí)被D型觸發(fā)器505鎖存，該被鎖存的信號(hào)被輸入至DA變換部494的DA切換部487中。根據(jù)所輸入的信號(hào)來(lái)切換基準(zhǔn)電壓V488、V489輸入至電容器491中，輸出與所輸入的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。在輸入切換部484中，SW485變?yōu)閷?dǎo)通，輸出由傳感器元件430的感測(cè)電極434所產(chǎn)生的電荷。再者，積分部502中的SW495變?yōu)閷?dǎo)通，從輸入切換部484和DA變換部494輸出的電荷被輸入至積分電路496。由此，在期間P404中，在積分電路496的電容器498中，對(duì)圖11所示的電荷量和由DA變換部494輸出的電荷量的總和進(jìn)行積分，并進(jìn)行保持。如上述，在期間P403、P404中，與從感測(cè)電極434輸出的振幅值的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪勘籄D變換器482進(jìn)行E A調(diào)制。同樣，在緊接著期間P403、P404的期間P405、P406中，與從傳感器元件430的感測(cè)電極435輸出的振幅值的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪勘籄D變換器482進(jìn)行E A調(diào)制。通過(guò)以上的動(dòng)作，與從感測(cè)電極434、435輸出的電荷的振幅的一半的相當(dāng)?shù)碾姾闪?，被一個(gè)AD變換器482進(jìn)行E A調(diào)制，作為D型觸發(fā)器507、508輸出的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。
從傳感器元件430的感測(cè)電極434、435輸出的電荷，不僅包含由于因角速度而引起的科里奧利力所產(chǎn)生的、相位比監(jiān)視電極433中產(chǎn)生的信號(hào)超前90度的感測(cè)信號(hào)，還包含與監(jiān)視信號(hào)同相的無(wú)用信號(hào)。說(shuō)明該情況下的角速度傳感器1004的動(dòng)作。針對(duì)由于因角速度引起的科里奧利力F而產(chǎn)生的感測(cè)信號(hào)C434、C435，在期間P404、P406中由積分電路496對(duì)相當(dāng)于振幅值的一半的電荷量進(jìn)行積分。由感測(cè)電極434、435產(chǎn)生的無(wú)用信號(hào)U434、U435與監(jiān)視信號(hào)是同相的，相位與感測(cè)信號(hào)C434、C435偏移了 90度。當(dāng)無(wú)用信號(hào)U434、U435在期間P404、P406中被積分時(shí)，由于從無(wú)用信號(hào)U434、U435的振幅的最大值至最小值的區(qū)間的電荷量以中央值為基準(zhǔn)被積分，因此抵消后變?yōu)椤癘”。也就是說(shuō)，通過(guò)期間 P404、P406的積分部502的動(dòng)作，無(wú)用信號(hào)U434、U435被消除，與感測(cè)信號(hào)C434、C435的振幅相應(yīng)的電荷量被積分。即，針對(duì)感測(cè)信號(hào)C434、C435分別實(shí)施所謂的同步檢波處理。由此，由AD變換器482對(duì)同步檢波處理之后的信號(hào)進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。通過(guò)以上的動(dòng)作，能夠?qū)鞲衅髟?30的感測(cè)信號(hào)C434、C435進(jìn)行同步檢波處理的同時(shí)進(jìn)行E △調(diào)制。因此，角速度傳感器1004針對(duì)被同步檢波的信號(hào)的數(shù)字值，不需要通常的IV變換電路、相位器、同步檢波電路等的模擬電路。再有，角速度傳感器1004是比采用這些模擬電路的傳感器小很多的電路規(guī)模，也就是能夠以小型、且低成本獲得角速度傳感器1004。接下來(lái)，說(shuō)明運(yùn)算部483的動(dòng)作。首先，由AD變換器482的比較部503中的比較器504輸出的I位數(shù)字信號(hào)，在由定時(shí)信號(hào)0404規(guī)定的期間P404開(kāi)始時(shí)被鎖存電路506的D型觸發(fā)器507鎖存。此外，由AD變換器482的比較部503中的比較器504輸出的I位數(shù)字信號(hào)，在由定時(shí)信號(hào)0406規(guī)定的期間P406開(kāi)始時(shí)被鎖存電路506的D型觸發(fā)器508鎖存。與由傳感器元件430中的一對(duì)感測(cè)電極434、435輸出的信號(hào)的振幅值的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪糠謩e通過(guò)E A調(diào)制而變換為數(shù)字值。被一對(duì)D型觸發(fā)器507、508分別鎖存的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)，是其變換之后的數(shù)字值。接下來(lái)，鎖存電路506輸出的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)被輸入至I位差分運(yùn)算部509中，計(jì)算該一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)的差值，輸出I位差分信號(hào)。期間P403中的I位差分信號(hào)是在前一個(gè)同步中的期間P404、P406中被鎖存的I位數(shù)字信號(hào)之差。該I位差分信號(hào)表示圖11所示的由一對(duì)感測(cè)電極434、435輸出的信號(hào)的振幅值。通過(guò)以上的動(dòng)作，利用一個(gè)積分部502對(duì)從傳感器元件430中的一對(duì)感測(cè)電極434、435輸出的正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào)即一對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分。因此,與由2個(gè)積分電路分別進(jìn)行積分的情況相比，由各自的積分電路的特性引起的對(duì)一對(duì)輸入信號(hào)的積分結(jié)果的相對(duì)誤差的影響被大幅降低。與此相同，DA變換部494也采用針對(duì)一對(duì)輸入信號(hào)的信號(hào)處理使用相同的I個(gè)DA變換部的結(jié)構(gòu)。此外，在比較部503中也使用I個(gè)基準(zhǔn)電壓和比較器對(duì)一對(duì)積分值進(jìn)行比較，由此比較器的特性或基準(zhǔn)電壓的變化對(duì)比較結(jié)果的相對(duì)誤差的影響被大幅降低。在角速度傳感器1004中，如上述那樣使用I個(gè)積分電路496、1個(gè)DA變換部494、1個(gè)比較部503對(duì)一對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。因此,與使用多個(gè)積分電路、多個(gè)DA變換部、多個(gè)比較部進(jìn)行信號(hào)處理的情況相比，多個(gè)部件彼此之間的相對(duì)誤差的影響被大幅降低。再者，在比較部503的輸出信號(hào)是由值“I”和值“0”構(gòu)成的I位信號(hào)時(shí)，在表示一對(duì)輸入信號(hào)之差的I位差分運(yùn)算中，輸入至差分運(yùn)算部509的一對(duì)比較信號(hào)限定為4個(gè)。4個(gè)組合是指值“0” “0”的組合、值“0” “I”的組合、值“I” “0”的組合、值“I” “I”的組合。因此，輸入信號(hào)的差預(yù)先決定為值“0” “-I” “I” “O”。因此，能夠以非常簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)行可獲得實(shí)施與輸入信號(hào)相應(yīng)的減法運(yùn)算處理的結(jié)果的I位數(shù)字運(yùn)算。接著，I位差分運(yùn)算部509輸出的I位差分信號(hào)被輸入至修正運(yùn)算部511中，通過(guò)置換處理進(jìn)行該I位差分信號(hào)和規(guī)定的修正值的修正運(yùn)算。I位差分信號(hào)被限定為值
的3個(gè)值。在該修正運(yùn)算中，利用該值，由修正運(yùn)算部511對(duì)I位差分信號(hào)進(jìn)行置換處理，由此實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算從而可進(jìn)行信號(hào)的修正。例如在規(guī)定的修正值為值“5”的情況下，修正運(yùn)算部511將I位差分信號(hào)的值“0” “I” “-I”分別置換處理為值“0” “5” “_5”由此實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算。
并且，濾波器電路446所輸出的多位信號(hào)被輸入至定時(shí)控制電路471中的振幅判定電路524，并作為波形整形之后的矩形波信號(hào)被輸入至相位監(jiān)視部526。振幅判定電路524監(jiān)視從濾波器電路446輸出的多位信號(hào)的振幅。在該振幅為目標(biāo)振幅的50%以上的情況下，定時(shí)切換部528選擇由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路527所輸出的信號(hào)輸出至電壓控制振蕩器529。此時(shí)，PLL電路521為閉環(huán)，將振動(dòng)體431的驅(qū)動(dòng)頻率的監(jiān)視信號(hào)作為輸入信號(hào)進(jìn)行倍頻，輸出在時(shí)間上對(duì)相位噪聲進(jìn)行積分而降低了該相位噪聲的信號(hào)。因此，與傳感器元件430的固有驅(qū)動(dòng)頻率同步的信號(hào)被輸入至定時(shí)生成電路522、523中。另一方面，從濾波器電路446輸出的多位信號(hào)的振幅為目標(biāo)振幅的50%以下的情況下，定時(shí)切換部528按照選擇定電壓值輸出至電壓控制振蕩器529的方式進(jìn)行切換。由此，從電壓控制振蕩器529輸出與定電壓值相應(yīng)的固定頻率的振蕩信號(hào)，輸入至定時(shí)生成電路522、523中。接下來(lái)，說(shuō)明PLL電路521的動(dòng)作。當(dāng)對(duì)AD變換器461輸入正弦波的模擬信號(hào)時(shí)，按照定時(shí)信號(hào)0 401的定時(shí)進(jìn)行采樣，從而變換為與輸入的模擬信號(hào)的大小相應(yīng)的數(shù)字值，該數(shù)字值輸入至相位監(jiān)視部526。例如，正弦波信號(hào)的中央值被變換為該數(shù)字信號(hào)的值“0”，正弦波信號(hào)被變換為正負(fù)的數(shù)字信號(hào)。從相位監(jiān)視部526輸出按照定時(shí)信號(hào)0402的定時(shí)被輸入的數(shù)字值。該數(shù)字值輸入至相位修正電路526B中，被修正為規(guī)定值之后被輸入至DA變換器525中。DA變換器525將輸入的數(shù)字值變換為模擬值進(jìn)行輸出。該模擬信號(hào)通過(guò)由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路527而被輸入至電壓控制振蕩器529。電壓控制振蕩器529輸出具有與輸入的模擬信號(hào)相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)，振蕩信號(hào)作為AD變換器461的定時(shí)信號(hào)而被反饋。在定時(shí)信號(hào)0402的定時(shí)中的AD變換器461輸出的值本身，成為與定時(shí)信號(hào)O 402和正弦波信號(hào)的中央值即零點(diǎn)之間的相位偏差量相應(yīng)的值。即，AD變換器461輸出的值與從一般PLL電路中的相位比較器輸出的值相同。圖12表不輸入至相位監(jiān)視部526的模擬信號(hào)S526和由DA變換器525輸出的模擬信號(hào)S525。如圖12所示，在相位監(jiān)視部526輸出的數(shù)字值為負(fù)的情況下，DA變換器525輸出由電壓控制振蕩器529輸出的頻率減少的方向上的模擬信號(hào)。另一方面，在相位監(jiān)視部526輸出的數(shù)字值為正的情況下，DA變換器525輸出由電壓控制振蕩器529輸出的頻率增加的方向上的模擬信號(hào)。這樣，在PLL電路521中，按照DA變換器525輸出的模擬信號(hào)為一定的方式，也就是按照定時(shí)信號(hào)0402的定時(shí)中的數(shù)字值為“0”的方式，實(shí)施環(huán)路控制。由此，因?yàn)锳D變換器461的采樣定時(shí)與通過(guò)所輸入的模擬信號(hào)的中央值的定時(shí)進(jìn)行同步，因此能夠正確地與模擬信號(hào)的中央值即零點(diǎn)進(jìn)行同步。此外，相位監(jiān)視部526監(jiān)視所輸入的數(shù)字值是否超過(guò)規(guī)定的上限值U526或者變得低于規(guī)定的下限值L526。相位監(jiān)視部526根據(jù)定時(shí)信號(hào)0402的定時(shí)改變所要輸出的值。圖13表示PLL電路521的動(dòng)作。具體而言，將從定時(shí)信號(hào)0402被輸入之后、也就是從期間P402開(kāi)始之后直至所輸入的模擬信號(hào)S526的數(shù)字值變得低于規(guī)定的上限值U526之后接著變得低于規(guī)定的下限值L526，進(jìn)而超過(guò)下限值L526為止的期間規(guī)定為相位
1。并且，將從相位I結(jié)束起直至輸入的數(shù)字值超過(guò)規(guī)定的上限值U526為止的規(guī)定為相位
2。將從相位2結(jié)束起直至接下來(lái)模擬信號(hào)S526變得低于上限值U526為止規(guī)定為相位3。如圖13所示，在以相位I輸入了定時(shí)信號(hào)0402的情況下，相位監(jiān)視部526輸出規(guī)定的下限值L526的信號(hào)。此外,在以相位2輸入了定時(shí)信號(hào)0 402的情況下,相位監(jiān)視部526輸出在定時(shí)信號(hào)0402的定時(shí)所輸入的數(shù)字值。此外，在以相位3輸入了定時(shí)信號(hào)0402的 情況下，相位監(jiān)視部526輸出規(guī)定的上限值U526的信號(hào)。并且,在DA變換器525中輸入由相位監(jiān)視部526輸出的數(shù)字值。DA變換器525輸出與該數(shù)字值相應(yīng)的大小的模擬信號(hào)。該模擬信號(hào)被輸入至由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路527中。濾波器電路527對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行濾波，輸入至電壓控制振蕩器529。這樣一來(lái)，由電壓控制振蕩器529輸出根據(jù)對(duì)與相位監(jiān)視部526輸出的數(shù)字值相應(yīng)的模擬信號(hào)進(jìn)行濾波之后的信號(hào)所決定的頻率。相位監(jiān)視部526通過(guò)設(shè)定上述這種的相位的判定及輸出信號(hào)的上限值U526和下限值L526，由此一定范圍內(nèi)的模擬信號(hào)被輸入至電壓控制振蕩器529中。其結(jié)果由電壓控制振蕩器529輸出的信號(hào)的頻率被限制。由此，在PLL電路521整體的動(dòng)作中，能夠防止按照使輸入的模擬信號(hào)的頻率和分頻器中的分頻值相乘之后的頻率以外的頻率進(jìn)行鎖存、這種所謂的倍頻率鎖存等的誤動(dòng)作，能夠使PLL電路以規(guī)定的頻率進(jìn)行鎖存。此外,在被輸入了由相位監(jiān)視部526輸出的信號(hào)的相位修正電路526B中，使輸入的相位比較值增減規(guī)定值之后輸出，由此能夠與數(shù)字值的分辨率相應(yīng)地對(duì)進(jìn)行鎖存的相位進(jìn)行微調(diào)整。例如，在相位修正電路526B中，若相加正的值進(jìn)行輸出，則與不相加的情況相t匕，電壓控制振蕩器529輸出按照所加的部分程度增加了之后的頻率，其結(jié)果在相位提前的點(diǎn)處進(jìn)行鎖存。再有，在AD變換器461中，通過(guò)AD變換或者運(yùn)算等產(chǎn)生規(guī)定的時(shí)鐘數(shù)的延遲進(jìn)行輸出的情況下，在偏移了該延遲部分之后的相位進(jìn)行鎖存。但是，輸出使相位監(jiān)視部526所輸出的值從定時(shí)信號(hào)0 402的定時(shí)偏移了延遲部分的時(shí)鐘數(shù)之后的定時(shí)處的值，由此，定時(shí)信號(hào)0402與通過(guò)所輸入的模擬信號(hào)的中央值的定時(shí)同步。由此，能夠正確地使定時(shí)信號(hào)0402與模擬信號(hào)的中央值即零點(diǎn)同步。期間P401、P402是驅(qū)動(dòng)器電路441中的輸入切換部442、DA切換部449、SW454、455、456及D型觸發(fā)器460的切換定時(shí)。定時(shí)信號(hào)0401、0402分別規(guī)定期間P401、P402。定時(shí)生成電路522基于振蕩信號(hào)S529生成定時(shí)信號(hào)0401、0402進(jìn)行輸出。此外，定時(shí)信號(hào)0403、0404、0405、0406是感測(cè)電路481中的輸入切換部484、DA切換部487、SW492、493、495、500、501及D型觸發(fā)器505的切換定時(shí)。定時(shí)信號(hào)0403、0404、0405、0406分別規(guī)定期間P403、P404、P405、P406。定時(shí)生成電路523基于振蕩信號(hào)S529生成定時(shí)信號(hào)0 403、0 404、0 405、0 406 進(jìn)行輸出。
在此，說(shuō)明角速度傳感器1004的周圍溫度波動(dòng)時(shí)的角速度傳感器1004的動(dòng)作。首先，將角速度傳感器1004放入恒溫槽中，使周圍溫度從_50°C變化至150°C，在不施加角速度的狀態(tài)下，測(cè)量從感測(cè)電路481中的運(yùn)算部483所輸出的輸出信號(hào)變?yōu)榱阒档臏囟?，將該溫度設(shè)定為基準(zhǔn)溫度。接下來(lái)，以該基準(zhǔn)溫度為中心，測(cè)量使溫度增減時(shí)的輸出信號(hào)的變化量，將修正該變化量的修正值保存在存儲(chǔ)器534中。在角速度傳感器1004的動(dòng)作狀態(tài)中，將從溫度傳感器531輸出的信號(hào)由AD變換器532變換至數(shù)字輸出信號(hào)，進(jìn)而，由數(shù)字低通濾波器533除去其信號(hào)的噪聲分量。溫度修正運(yùn)算部535首先對(duì)從溫度傳感器531輸出的信號(hào)進(jìn)行偏移量調(diào)整。然后，溫度修正運(yùn)算部535從存儲(chǔ)器534中讀出與進(jìn)行了偏移量調(diào)整的信號(hào)相應(yīng)的修正值，進(jìn)行運(yùn)算處理之后、輸入至修正運(yùn)算部511中。修正運(yùn)算部511根據(jù)修正值來(lái)修正從感測(cè)電路481輸出的信號(hào)。在修正之后的信號(hào)中不會(huì)發(fā)生偏移量。在X軸為溫度、Y軸為信號(hào)的曲線中，即便溫度傳感器531輸出的信號(hào)在X軸上的截距發(fā)生變化，在修正之后的信號(hào)中也不會(huì)發(fā)生偏移量，可獲得具有穩(wěn)定的輸出特性的角速度傳感器1004。圖14表示修正值。圖15是溫度修正運(yùn)算部535的框圖。圖14所示的修正值Y根據(jù)溫度T和常數(shù)A、B由以下的2次方程式來(lái)表示。Y = (AXT+B) XT在該情況下，存儲(chǔ)器534存儲(chǔ)2個(gè)常數(shù)A、B。溫度修正運(yùn)算部535基于從數(shù)字低通濾波器533輸出的信號(hào)即溫度T，求出通過(guò)2次的乘法運(yùn)算及I次的加法運(yùn)算得到的修正值Y。并且，修正運(yùn)算部511將修正值Y加在從濾波器電路510輸出的信號(hào)上，以修正從感測(cè)電路481輸出的輸出信號(hào)。在該修正中，由于能夠通過(guò)2次的乘法運(yùn)算來(lái)修正信號(hào)，因此能夠削減運(yùn)算量。在此，特別說(shuō)明在某個(gè)規(guī)定的溫度中接通角速度傳感器的電源之后的啟動(dòng)時(shí)。在通常的動(dòng)作時(shí)，在溫度修正電路536中，溫度傳感器531的輸出被進(jìn)行AD變換從而進(jìn)行數(shù)字值化，然后輸入至數(shù)字低通濾波器533中?；跀?shù)字低通濾波器533輸出的信號(hào)由溫度修正運(yùn)算部535來(lái)運(yùn)算修正值Y，修正從感測(cè)電路481輸出的輸出信號(hào)。在電源啟動(dòng)時(shí)，直到輸出追隨數(shù)字低通濾波器533的輸入為止根據(jù)數(shù)字低通濾波器533的響應(yīng)速度產(chǎn)生表示溫度T的信號(hào)的波動(dòng)。基于該波動(dòng)的信號(hào)的修正值被加在感測(cè)電路481的輸出信號(hào)上。因此，感測(cè)電路481輸出的信號(hào)會(huì)隨著數(shù)字低通濾波器533的響應(yīng)速度發(fā)生變化。在實(shí)施方式2的角速度傳感器1004中，在電源啟動(dòng)時(shí)，以在通常狀態(tài)之外另行設(shè)置的、具有通常時(shí)的10倍的采樣頻率的時(shí)鐘來(lái)使數(shù)字低通濾波器533進(jìn)行動(dòng)作。因此，數(shù)字低通濾波器533的截止頻率變?yōu)?0倍，與其相應(yīng)地響應(yīng)速度得到提高。其結(jié)果，可有效地除去在通常時(shí)從溫度傳感器531輸出的信號(hào)中產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，溫度修正運(yùn)算部535能夠基于正確的溫度來(lái)生成修正信號(hào)。在電源啟動(dòng)時(shí)，由于提高了數(shù)字低通濾波器533的響應(yīng)速度從而與其相應(yīng)地加快了正確的修正值的輸出，能夠縮短直至輸出尚未施加正確的角速度時(shí)的信號(hào)為止的時(shí)間。圖16是提高數(shù)字低通濾波器533啟動(dòng)時(shí)的響應(yīng)速度的溫度修正運(yùn)算部535的其他例的框圖。圖16所示的溫度修正運(yùn)算部535是一次IIR濾波器，具有由寄存器構(gòu)成的延遲器540。在電源啟動(dòng)時(shí)，通常延遲器540被復(fù)位從而輸出初始值。直到輸出追隨數(shù)字低通濾波器533的輸入為止產(chǎn)生與數(shù)字低通濾波器533的響應(yīng)速度相應(yīng)的延遲。因此，在電源啟動(dòng)時(shí)通過(guò)一次路徑R535B對(duì)最初的溫度傳感器531所輸出的信號(hào)進(jìn)行AD變換而得到值。然后，將得到的值輸入至數(shù)字低通濾波器533的延遲器540，將其作為初始值。之后，通過(guò)路徑R535A對(duì)溫度傳感器531輸出的信號(hào)進(jìn)行AD變換從而得到值。由此，能夠使數(shù)字低通濾波器533的輸出快速地收斂，能夠獲得同樣的效果。如上述，對(duì)于角速度傳感器1004而言，即便來(lái)自溫度傳感器的輸出信號(hào)的X軸截距發(fā)生變化，在修正后的輸出信號(hào)中也不會(huì)產(chǎn)生偏移量，具有穩(wěn)定的輸出特性，特別在航空器、車輛等的移動(dòng)體的姿勢(shì)控制或?qū)Ш较到y(tǒng)等中是有用的。(實(shí)施方式3)圖17A是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的角速度傳感器1005的電路圖。傳感器元件630具有振動(dòng)體631、驅(qū)動(dòng)電極632、感測(cè)電極634、635。驅(qū)動(dòng)電極632具有用于使振動(dòng)體631振動(dòng)的壓電體。監(jiān)視電極633具有根據(jù)振動(dòng)體631的振動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生電荷的壓電體。感測(cè)電極634、635具有根據(jù)施加于傳感器兀件630的角速度而產(chǎn)生電荷的壓電體。感測(cè)電極634、635產(chǎn)生彼此相反極性的電荷。圖17B表示角速度傳感器1005的定時(shí)信號(hào)0601、0602的波形。定時(shí)信號(hào)0601、0602是彼此反相的信號(hào)，具有高電平和低電平的2個(gè)值。在期間P602中，定時(shí)信號(hào)0602為高電平，定時(shí)信號(hào)0601為低電平。在期間P601中，定時(shí)信號(hào)0602為低電平，且定時(shí)信號(hào)0 601為高電平。定時(shí)信號(hào)0 601、0602交替地連續(xù)規(guī)定期間P601、P602。驅(qū)動(dòng)器電路641由輸入切換部642、數(shù)模(DA)變換部643、積分部644、比較部645、由數(shù)字濾波器組成的濾波器電路646、DA輸出部652、自動(dòng)增益控制(AGC)電路647及驅(qū)動(dòng)器電路648構(gòu)成。此外，輸入切換部642與設(shè)置于振動(dòng)體631的監(jiān)視電極633連接，由按照定時(shí)信號(hào)0602進(jìn)行動(dòng)作的模擬開(kāi)關(guān)來(lái)構(gòu)成。DA切換部649按照定時(shí)信號(hào)0602來(lái)切換基準(zhǔn)電壓V650、V651選擇性地進(jìn)行輸出。DA輸出部652由電容器653、與電容器653的端653A連接的開(kāi)關(guān)(31)654、與電容器653的端6538連接的5胃655構(gòu)成。在電容器653的端653A中，輸入由DA切換部649輸出的基準(zhǔn)電壓。SW654、655按照定時(shí)信號(hào)0601進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)電容器653的電荷進(jìn)行放電。由DA切換部649和DA輸出部652構(gòu)成DA變換部643。DA變換部643在期間P601中對(duì)電容器653的電荷進(jìn)行放電，在期間P602中輸入輸出與由DA切換部649輸出的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。SW656中被輸入由輸入切換部642輸出的信號(hào)和由DA變換部643輸出的信號(hào)，SW656在期間P602中進(jìn)行輸出。積分部644中被輸入由SW656輸出的信號(hào)。積分部644由運(yùn)算放大器657、在運(yùn)算放大器657的輸出端和反向輸入端之間連接的電容器658構(gòu)成。積分部644在期間P602中由電容器658對(duì)輸入至積分部644的信號(hào)進(jìn)行積分,輸出積分信號(hào)。比較部645中輸入由積分部644輸出的積分信號(hào)。并且，比較部645由比較器659、D型觸發(fā)器660構(gòu)成。比較器659對(duì)積分部644輸出的積分信號(hào)和規(guī)定值進(jìn)行比較，輸出I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器660在期間P601開(kāi)始時(shí)鎖存由比較器659輸出的I位數(shù)字信號(hào)，輸出鎖存信號(hào)。該鎖存信號(hào)被輸入至DA變換部643的DA切換部649中，以切換基準(zhǔn)電壓V650、V651、。由輸入切換部642、DA變換部643、積分部644及比較部645構(gòu)成模數(shù)(AD)變換器661，該模數(shù)(AD)變換器661由E A調(diào)制器構(gòu)成。濾波器電路646提取由AD變換器661輸出的脈沖密度調(diào)制記號(hào)之中的振動(dòng)體631的共振頻率的信號(hào)分量，輸出除去了噪聲分量的多位信號(hào)。該多位信號(hào)被輸入至AGC電路647，通過(guò)AGC電路647的半波整流濾波器電路變換為表示多位信號(hào)的振幅的振幅信號(hào)。在該振幅信號(hào)較大的情況下，AGC電路647使濾波器電路646輸出的多位信號(hào)的振幅變小之后輸入至驅(qū)動(dòng)器電路648。另一方面，在該振幅較小的情況下，AGC電路647將多位信號(hào)增大其振幅之后輸入至驅(qū)動(dòng)器電路648。這樣，AGC電路647按照振動(dòng)體631以一定振幅進(jìn)行振動(dòng)的方式來(lái)調(diào)整多位信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器電路648具有由數(shù)字值輸出部662、加積分運(yùn)算部663、值比較部665、值切換部666、觸發(fā)器667構(gòu)成的數(shù)字E A調(diào)制器668。數(shù)字值輸出部662保持著2個(gè)電平的數(shù)字值的常數(shù)值，選擇性地進(jìn)行輸出。加積分運(yùn)算部663對(duì)從AGC電路647輸出的信號(hào)和由數(shù)字值輸出部662輸出的信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算并積分。值比較部665對(duì)從加積分運(yùn)算部663輸出的信號(hào)和比較常數(shù)值664進(jìn)行比較。值切換部666根據(jù)值比較部665的輸出來(lái)切換由數(shù)字值輸出部662輸出的數(shù)字值。觸發(fā)器667在規(guī)定的定時(shí)鎖存由值比較部665輸出的信號(hào)。由數(shù)字E A調(diào)制器668將AGC電路647輸出的多位信號(hào)調(diào)制成I位的脈沖密度調(diào)制信 號(hào)進(jìn)行輸出。模擬濾波器669對(duì)該脈沖密度調(diào)制信號(hào)之中的、對(duì)于驅(qū)動(dòng)傳感器兀件630而言有害的頻率分量進(jìn)行濾波，然后輸出至傳感器元件630。定時(shí)控制電路671基于由濾波器電路646輸出的多位信號(hào)，生成定時(shí)信號(hào)0601、O602輸出至驅(qū)動(dòng)器電路641，將定時(shí)信號(hào)O603、O604、0 605,0606輸出至感測(cè)電路681。圖18表不定時(shí)信號(hào)0603、0604、0605、0606的波形。定時(shí)信號(hào)0603、0604、0 605, 0 606具有高電平和低電平的2個(gè)值。在期間P603中，定時(shí)信號(hào)0 603為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)0604、0 605, 0606為低電平。在期間P604中，定時(shí)信號(hào)0604為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)0603、0 605, 0 606為低電平。在期間P605中，定時(shí)信號(hào)0605為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)0603、0 604, 0 606為低電平。在期間P606中，定時(shí)信號(hào)0606為高電平，其他的定時(shí)信號(hào)0603、0 604, 0605為低電平。定時(shí)信號(hào)0603、0 604, 0 605,0 606將期間P603、P604、P605、P606按照該順序連續(xù)地進(jìn)行規(guī)定。感測(cè)電路681由AD變換器682及運(yùn)算部683構(gòu)成，該AD變換器682由E A調(diào)制器構(gòu)成。輸入切換部684由與傳感器元件630的感測(cè)電極634連接按照定時(shí)信號(hào)0 604進(jìn)行動(dòng)作的模擬開(kāi)關(guān)(SW) 685、與感測(cè)電極635連接按照定時(shí)信號(hào)O606進(jìn)行動(dòng)作的模擬開(kāi)關(guān)686構(gòu)成。輸入切換部684將從感測(cè)電極634輸入的信號(hào)在期間P604中進(jìn)行輸出，在期間P603.P605.P606中不進(jìn)行輸出。此外，輸入切換部684將從感測(cè)電極635輸入的信號(hào)在期間P606中進(jìn)行輸出，在期間P603、P604、P605中不進(jìn)行輸出。DA切換部687根據(jù)規(guī)定的信號(hào)切換基準(zhǔn)電壓V688、V689擇一地進(jìn)行輸出。DA輸出部690由電容器691、與電容器691的端691A連接的SW692、與電容器691的端691B連接的SW693構(gòu)成。SW692、693按照定時(shí)信號(hào)0603、0605進(jìn)行動(dòng)作，在期間P603、P605中對(duì)電容器691的電荷進(jìn)行放電。在電容器691的端691A輸入由DA切換部687輸出的信號(hào)。由DA切換部687和DA輸出部690構(gòu)成DA變換部694。0八變換部694在期間？603、？605中對(duì)電容器691的電荷進(jìn)行放電，在期間P604、P606中輸入輸出與DA切換部687輸出的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。SW695中輸入由輸入切換部684輸出的信號(hào)和由DA變換部694輸出的信號(hào)，在期間P604、P606進(jìn)行輸出。積分電路696中輸入由SW695輸出的信號(hào)。積分電路696由運(yùn)算放大器697、在運(yùn)算放大器697的輸出端與反向輸入端之間并聯(lián)連接的電容器698、699、分別與電容器698、699串聯(lián)連接的SW700、701構(gòu)成。SW700按照定時(shí)信號(hào)0603、0604進(jìn)行動(dòng)作，在期間P603、P604中輸入至積分電路696的信號(hào)被電容器698進(jìn)行積分,并保持積分值。SW701按照定時(shí)信號(hào)0605、0606進(jìn)行動(dòng)作，在期間P605、P606中輸入至積分電路696的信號(hào)被電容器699進(jìn)行積分,并保持積分值。由SW695和積分電路696構(gòu)成積分部702。比較部703由比較器704、D型觸發(fā)器705構(gòu)成。比較器704對(duì)由積分部702輸出的積分信號(hào)和規(guī)定值進(jìn)行比較，作為比較結(jié)果輸出I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器705在期間P604、P606開(kāi)始時(shí)鎖存其I位數(shù)字信號(hào)，輸出鎖存信號(hào)。該鎖存信號(hào)被輸入至DA變換部694的DA切換部687，以切換基準(zhǔn)電壓V688、V689。由輸入切換部684、DA變換部694、積分部702及比較部703構(gòu)成AD變換器682。AD變換器682通過(guò)上述結(jié)構(gòu)對(duì)由傳感器元件630的感測(cè)電極634、635輸出的電荷進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。鎖存電路706由D型觸發(fā)器707、708構(gòu)成，該D型觸發(fā)器707、708鎖存由AD變換器682的比較部703的比較器704輸出的I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器707按照定時(shí)信號(hào)0604進(jìn)行動(dòng)作，在期間P604開(kāi)始時(shí)鎖存I位數(shù)字信號(hào)。D型觸發(fā)器708按照定時(shí)信號(hào)0 606進(jìn)行動(dòng)作，在期間P606開(kāi)始時(shí)鎖存I位數(shù)字信號(hào)。差分運(yùn)算部709通過(guò)置換處理實(shí)現(xiàn)I位差分運(yùn)算，該I位差分運(yùn)算中對(duì)D型觸發(fā)器707、708分別鎖存并輸出的I位數(shù)字信號(hào)之差進(jìn)行運(yùn)算。即，在D型觸發(fā)器707、708輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“0” “0”的情況下，差分運(yùn)算部709輸出值“0”的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器707、708輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“0” “I”的情況下，差分運(yùn)算部709輸出值“-I”的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器707、708輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“I” “0”的情況下，差分運(yùn)算部709輸出值“I”的I位差分信號(hào)。在D型觸發(fā)器707、708輸出的鎖存信號(hào)分別具有值“I” “I”的情況下，差分運(yùn)算部709輸出值“0”的I位差分信號(hào)。在修正運(yùn)算部710中，通過(guò)置換處理實(shí)現(xiàn)由差分運(yùn)算部709輸出的I位差分信號(hào)和規(guī)定的修正值之間的修正運(yùn)算。即，例如在規(guī)定的修正值為“5”的情況下，修正運(yùn)算部710將具有值“0” “I” “-I”的I位差分信號(hào)分別置換為具有值“0” “5” “_5”的多位信號(hào)進(jìn)行輸出。濾波器電路711中輸入由修正運(yùn)算部710輸出的數(shù)字差分信號(hào)，進(jìn)行除去噪聲分量的濾波處理。由鎖存電路706、差分運(yùn)算部709、修正運(yùn)算部710及濾波器電路711構(gòu)成運(yùn)算部683。運(yùn)算部683在期間P604、P606開(kāi)始時(shí)鎖存由D型觸發(fā)器707、708輸出的I位數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行差分運(yùn)算、修正運(yùn)算、濾波處理，輸出多位信號(hào)。定時(shí)控制電路671由PLL電路721、定時(shí)生成電路722、723、振幅判定電路724構(gòu)成。PLL電路721對(duì)由驅(qū)動(dòng)器電路641的濾波器電路646輸出的多位信號(hào)的頻率進(jìn)行倍頻，在時(shí)間上進(jìn)行積分以減少相位噪聲，向定時(shí)生成電路722、723輸出信號(hào)。相位監(jiān)視部726中輸入對(duì)濾波器電路646輸出的多位信號(hào)進(jìn)行波形整形而得到的矩形波信號(hào)和由分頻器726A輸出的信號(hào)。電壓控制振蕩器(VCO) 729產(chǎn)生具有頻率f729的振蕩信號(hào)S729。定時(shí)生成電路722基于振蕩信號(hào)S729生成定時(shí)信號(hào)0601、0602輸出至驅(qū)動(dòng)器電路641。分頻器726A對(duì)振蕩信號(hào)S729進(jìn)行分頻。在定時(shí)信號(hào)0602的定時(shí)中的、由AD變換器即驅(qū)動(dòng)器電路641輸出的值本身，成為與定時(shí)信號(hào)0 602和正弦波信號(hào)的中央值即零點(diǎn)之間的相位偏差量相應(yīng)的值。從相位監(jiān)視部726輸出的信號(hào)經(jīng)由相位修正電路726B被輸入至由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路727，濾波器電路727減少所輸入的信號(hào)的交流分量，將輸入的信號(hào)變換為直流信號(hào)。由濾波器電路727輸出的信號(hào)和定電壓值被輸入至定時(shí)切換部728。定時(shí)切換部728的一輸入端如上述那樣與濾波器電路727連接，并且另一輸入端與定電壓輸出器728D電連接。振幅判定電路724中輸入從濾波器電路646輸出的多位信號(hào)。振幅判定電路724監(jiān)視從濾波器電路646輸出的多位信號(hào)的振幅。在該振幅為目標(biāo)振幅以上的情況下，定時(shí)切換部728選擇由濾波器電路727輸出的信號(hào)進(jìn)行輸出。另一方面，在從濾波器電路646輸出的多位信號(hào)的振幅為目標(biāo)振幅以下的情況下，定時(shí)切換部728選擇定電壓值進(jìn)行輸出。定時(shí)切換部728輸出的電壓被輸入至電壓控制振蕩器729。電壓控制振蕩器729是振蕩出具有與輸入的電壓相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)S729的可變頻率振蕩器。由電壓控制振蕩器729輸出的振蕩信號(hào)S729被輸入至分頻器726A、定時(shí)生成電路722、723。由PLL電路721的相位監(jiān)視部726輸出的信號(hào)被輸入至抖動(dòng)消除值計(jì)算電路730中。由抖動(dòng)消除值計(jì)算電路730輸出的信號(hào)被輸入至感測(cè)電路681的修正運(yùn)算部710中。
定時(shí)生成電路722基于從PLL電路721輸出的信號(hào)，生成定時(shí)信號(hào)0601、0 602輸出至驅(qū)動(dòng)器電路641。定時(shí)生成電路723將監(jiān)視信號(hào)的2周期間分割為期間P603、P604、P605、P606。定時(shí)生成電路723生成分別規(guī)定期間P603、P604、P605、P606的定時(shí)信號(hào)0603、
0604, 0 605, 0606，輸出至感測(cè)電路681。定時(shí)生成電路722、723基于振蕩信號(hào)S729生成定時(shí)信號(hào)①601、①602、①603、①604、①605、①606。定時(shí)生成電路722、723基于定時(shí)信號(hào)0601、0 602, 0 603, 0 604, 0 605, 0606使驅(qū)動(dòng)器電路641和感測(cè)電路681進(jìn)行動(dòng)作。以下說(shuō)明實(shí)施方式3中的角速度傳感器1005的動(dòng)作。當(dāng)對(duì)傳感器元件630的驅(qū)動(dòng)電極632施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，振動(dòng)體631進(jìn)行共振，在監(jiān)視電極633產(chǎn)生電荷。監(jiān)視電極633中產(chǎn)生的電荷被輸入至驅(qū)動(dòng)器電路641中的AD變換器661，變換為脈沖密度調(diào)制信號(hào)。該脈沖密度調(diào)制信號(hào)輸入至濾波器電路646，由濾波器電路646從脈沖密度調(diào)制信號(hào)中提取振動(dòng)體631的共振頻率的分量，輸出除去了噪聲分量之后的多位信號(hào)。以下說(shuō)明該情況下的AD變換器661的動(dòng)作。AD變換器661按照分別規(guī)定與定時(shí)控制電路671輸出的監(jiān)視信號(hào)同步地交替反復(fù)的期間P601、P602的定時(shí)信號(hào)0601、0602進(jìn)行動(dòng)作。在期間P601中，從監(jiān)視電極633輸出的信號(hào)被進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)。以下詳細(xì)說(shuō)明期間P601、P602中的角速度傳感器1005的動(dòng)作。圖19表示在監(jiān)視電極633出現(xiàn)的信號(hào)C633和定時(shí)信號(hào)0601、0602。首先，在期間P601中，積分部644中的電容器658所保持的積分值被輸入至比較部645的比較器659，比較器659輸出I位數(shù)字信號(hào)。由比較器659輸出的I位數(shù)字信號(hào)在期間P601開(kāi)始時(shí)被D型觸發(fā)器660鎖存，該鎖存的信號(hào)被輸入至DA變換部643的DA切換部649中。此外，DA輸出部652的SW654、655變?yōu)閷?dǎo)通，從而電容器653中保持的電荷被放電。接下來(lái)，在期間P602中，根據(jù)輸入至DA切換部649的信號(hào)來(lái)切換基準(zhǔn)電壓V650、V651，擇一地輸入至電容器653。DA變換部643輸出與輸入的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。此外，輸入切換部642變?yōu)閷?dǎo)通,輸入由傳感器兀件630的監(jiān)視電極633產(chǎn)生的電荷。進(jìn)而，積分部644中的SW656變?yōu)閷?dǎo)通，從輸入切換部642和DA變換部643輸出的電荷被輸入至積分部644。由此，在期間P602中，在積分部644的電容器658中對(duì)圖19所示的電荷Q633和由DA變換部643輸出的電荷的總和進(jìn)行積分并保持。通過(guò)期間P601、P602中的以上動(dòng)作，電荷量與從傳感器元件630的監(jiān)視電極633輸出的振幅值相當(dāng)?shù)碾姾杀贿M(jìn)行E A調(diào)制，在定時(shí)信號(hào)0601的上升時(shí)也就是期間P601開(kāi)始時(shí)作為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。通過(guò)以上的動(dòng)作，從傳感器元件630中的監(jiān)視電極633輸出的電荷量被AD變換器661進(jìn)行E A調(diào)制，作為I位數(shù)字信號(hào)在上述定時(shí)進(jìn)行輸出。此外，由驅(qū)動(dòng)器電路641中的濾波器電路646輸出的圖19所不的多位信號(hào)S646輸入至AGC電路647的半波整流濾波器電路，由此被變換為表示多位信號(hào)S646的振幅的振幅信號(hào)。在該振幅較大的情況下，AGC電路647使濾波器電路646的輸出多位信號(hào)S646衰減之后輸入至驅(qū)動(dòng)器電路648。另一方面，在該振幅較小的情況下，AGC電路647使濾波器 電路646輸出的多位信號(hào)S646放大之后輸入至驅(qū)動(dòng)器電路648。這樣，AGC電路647按照振動(dòng)體631以一定振幅進(jìn)行振動(dòng)的方式來(lái)調(diào)整多位信號(hào)的振幅。數(shù)字值輸出部662保持2個(gè)規(guī)定的常數(shù)值。值切換部666輸出這2個(gè)常數(shù)值之中的其中一個(gè)值。在數(shù)字E A調(diào)制器668的加積分運(yùn)算部663中，對(duì)從AGC電路647輸出的多位信號(hào)和由值切換部666輸出的常數(shù)值進(jìn)行相加之后積分，輸出積分值。值比較部665對(duì)從加積分運(yùn)算部663輸出的積分值和比較常數(shù)值664進(jìn)行比較，輸出表示比較結(jié)果的信號(hào)。并且，該信號(hào)在規(guī)定的定時(shí)被觸發(fā)器667鎖存并輸出。根據(jù)觸發(fā)器667的輸出切換由值切換部666輸出的常數(shù)值。此時(shí)，在由加積分運(yùn)算部663輸出的值小于比較常數(shù)值664的情況下，值比較部665選擇數(shù)字值輸出部662輸出的2值之中的較大的一個(gè)值進(jìn)行輸出。此夕卜，在由加積分運(yùn)算部663輸出的值大于比較常數(shù)值664的情況下，值比較部665選擇數(shù)字值輸出部662輸出的2值之中的較小的一個(gè)值進(jìn)行輸出。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行該動(dòng)作，由AGC電路647輸出的多位信號(hào)被調(diào)制成I位的脈沖密度調(diào)制信號(hào)，由觸發(fā)器667輸出。在此,在輸入至數(shù)字E A調(diào)制器668的信號(hào)例如為10位(=±9位)的情況下，優(yōu)選將比較常數(shù)值664規(guī)定為“0”，將數(shù)字值輸出部662的2值設(shè)定為“511” “-511”以上。此外，由于在E A調(diào)制器668中進(jìn)行過(guò)采樣，在高頻域中對(duì)其量化噪聲進(jìn)行噪聲整形，因此AD變換器651輸出的信號(hào)包含高頻的噪聲分量。但是，由于傳感器兀件630無(wú)法對(duì)這種的高頻進(jìn)行響應(yīng)，因此傳感器元件630的振動(dòng)體631以進(jìn)行過(guò)采樣的規(guī)定的頻率分量來(lái)振動(dòng)，而不會(huì)以脈沖密度調(diào)制信號(hào)的采樣頻率進(jìn)行振動(dòng)。當(dāng)傳感器元件630的高頻中的響應(yīng)增益較高時(shí)，有時(shí)這種的高頻的噪聲會(huì)成為問(wèn)題。模擬濾波器669減少數(shù)字E A調(diào)制器668的輸出信號(hào)之中的成為問(wèn)題的頻率分量。由此，能夠以進(jìn)一步的低噪聲實(shí)現(xiàn)高精度的驅(qū)動(dòng)器電路641。在具有質(zhì)量m的傳感器元件630在圖17A所示的驅(qū)動(dòng)方向D631上以速度V進(jìn)行彎曲振動(dòng)的狀態(tài)下，若傳感器元件630圍繞振動(dòng)體631的長(zhǎng)邊方向的中心軸以角速度w進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，則在傳感器元件630中產(chǎn)生以下所示的科里奧利力F。F = 2XmVX co圖20表不從傳感器兀件630的感測(cè)電極634輸出的感測(cè)信號(hào)C634和無(wú)用信號(hào)U634、從感測(cè)電極635輸出的感測(cè)信號(hào)C635和無(wú)用信號(hào)U635。因科里奧利力F在傳感器元件630的感測(cè)電極634、635中產(chǎn)生電荷，從而產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)C634、C635。由于感測(cè)信號(hào)C634、C635是因科里奧利力F而產(chǎn)生的，因此其相位相對(duì)于監(jiān)視電極633中產(chǎn)生的信號(hào)超前90度偏移。如圖20所示，感測(cè)信號(hào)C634、C635具有彼此反相的正弦波形，處于正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào)的關(guān)系。以下說(shuō)明該情況下的AD變換器682的動(dòng)作。定時(shí)信號(hào)0603、0604、0605、0606規(guī)定按照該順序連續(xù)地依次反復(fù)的期間？603、？604、？605、？60640變換器682在期間P603、P604中對(duì)從傳感器元件630中的感測(cè)電極634輸出的感測(cè)信號(hào)C634進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)。此外，AD變換器682在期間P605、P606中對(duì)感測(cè)信號(hào)C635進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)。以下，詳細(xì)說(shuō)明期間P603、P604、P605、P606中的AD變換器682的動(dòng)作。首先，在期間P603中，與積分部702中的電容器698連接的SW700變?yōu)閷?dǎo)通，電容器698中保持的積分值被輸入至比較部703中的比較器704，比較結(jié)果作為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn) 行輸出。此外，DA輸出部690中的SW692、693變?yōu)閷?dǎo)通，電容器691中保持的電荷被放電。接下來(lái)，在期間P604中，由比較部703的比較器704輸出的I位數(shù)字信號(hào)在期間P604開(kāi)始時(shí)被D型觸發(fā)器705鎖存，該鎖存的信號(hào)輸入至DA變換部694的DA切換部687中。根據(jù)所輸入的鎖存信號(hào)來(lái)切換基準(zhǔn)電壓V688、V689輸入至電容器691,輸出與所輸入的基準(zhǔn)電壓相應(yīng)的電荷。在輸入切換部684中SW685變?yōu)閷?dǎo)通，輸出由傳感器元件630的感測(cè)電極634產(chǎn)生的電荷。進(jìn)而，積分部702中的SW695變?yōu)閷?dǎo)通，從輸入切換部684和DA變換部694輸出的電荷被輸入至積分電路696。由此，在期間P604中，在積分電路696中的電容器698中，對(duì)圖20所示的電荷量和由DA變換部694輸出的電荷量的總和進(jìn)行積分，并保持。如上述，通過(guò)期間P603、P604中的以上動(dòng)作，與從傳感器元件630的感測(cè)電極634輸出的振幅值的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪勘籄D變換器682進(jìn)行E A調(diào)制。同樣，在緊接著期間P603、P604的期間P605、P606中，與從傳感器元件630的感測(cè)電極635輸出的振幅值的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪勘籄D變換器682進(jìn)行E A調(diào)制。與從感測(cè)電極634、635輸出的電荷的振幅的一半相當(dāng)?shù)碾姾闪勘灰粋€(gè)AD變換器682進(jìn)行E A調(diào)制。進(jìn)行了 E A調(diào)制的電荷量作為D型觸發(fā)器707、708輸出的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。從傳感器元件630的感測(cè)電極634、635輸出的電荷不僅包含由于因角速度引起的科里奧利力而產(chǎn)生的、相位比監(jiān)視電極633中產(chǎn)生的信號(hào)超前90度的感測(cè)信號(hào)，而且還包含與監(jiān)視信號(hào)同相的無(wú)用信號(hào)。針對(duì)由于因角速度引起的科里奧利力F而產(chǎn)生的感測(cè)信號(hào)C634、C635，在期間P604、P606中由積分電路696對(duì)相當(dāng)于振幅值的一半的電荷量進(jìn)行積分。由感測(cè)電極634、635產(chǎn)生的無(wú)用信號(hào)U634、U635與監(jiān)視信號(hào)同相，其相位相對(duì)感測(cè)信號(hào)C634、C635偏移了 90度。與感測(cè)信號(hào)C634、C635同樣地，當(dāng)無(wú)用信號(hào)U634、U635在期間P604、P606中被積分時(shí)，由于從無(wú)用信號(hào)U634、U635的振幅的最大值至最小值為止的區(qū)間的電荷量被積分，因此被抵消從而成為“O”。也就是說(shuō)，通過(guò)期間P604、P606中的積分部702的動(dòng)作，無(wú)用信號(hào)U634、U635被消除，與感測(cè)信號(hào)C634、C645的振幅相應(yīng)的電荷量被積分。即，針對(duì)感測(cè)信號(hào)C634、C635分別實(shí)施所謂的同步檢波處理。由此，由AD變換器682進(jìn)行了同步檢波處理的信號(hào)被進(jìn)行E A調(diào)制，變換為I位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。
通過(guò)以上的動(dòng)作，能夠?qū)鞲衅髟?30的感測(cè)信號(hào)C634、C635進(jìn)行同步檢波處理的同時(shí)進(jìn)行E A調(diào)制。因此，角速度傳感器1005針對(duì)被同步檢波之后的信號(hào)的數(shù)字值，不需要通常的IV變換電路、相位器、同步檢波電路等的模擬電路。因此，角速度傳感器1005與具備這些模擬電路的傳感器相比，能夠以非常小的電路規(guī)模也就是小型、且低成本來(lái)實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)，說(shuō)明運(yùn)算部683的動(dòng)作。首先，由AD變換器682的比較部703中的比較器704輸出的I位數(shù)字信號(hào)，在由定時(shí)信號(hào)0604規(guī)定的期間P604開(kāi)始時(shí)被鎖存電路706的D型觸發(fā)器707鎖存。此外，由AD變換器682的比較部703中的比較器704輸出的I位數(shù)字信號(hào)，在由定時(shí)信號(hào)0606規(guī)定的期間P606開(kāi)始時(shí)被鎖存電路706的D型觸發(fā)器708鎖存。與由傳感器兀件630中的一對(duì)感測(cè)電極634、635輸出的信號(hào)的振幅值的一半相當(dāng) 的電荷量分別通過(guò)E A調(diào)制被變換為數(shù)字值。如上述說(shuō)明，被一對(duì)D型觸發(fā)器707、708鎖存的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)是它們的數(shù)字值。接下來(lái)，由鎖存電路706輸出的一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)被輸入至I位差分運(yùn)算部709，計(jì)算該一對(duì)的I位數(shù)字信號(hào)的差值，輸出I位差分信號(hào)。期間P603中的I位差分信號(hào)是在前一個(gè)同步的期間P604、P606中被鎖存的I位數(shù)字信號(hào)之差。該I位差分信號(hào)表不由圖20所不的一對(duì)感測(cè)電極634、635輸出的信號(hào)的振幅值。通過(guò)以上的動(dòng)作，利用同一個(gè)積分部702,對(duì)從傳感器兀件630中的一對(duì)感測(cè)電極634、635輸出的正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào)即一對(duì)的輸入信號(hào)進(jìn)行積分。因此，在角速度傳感器1005中，與使用2個(gè)積分電路單獨(dú)進(jìn)行積分的傳感器相比，由各自的積分電路的特性引起的對(duì)一對(duì)的輸入信號(hào)的積分結(jié)果的相對(duì)誤差的影響被大幅降低。與此相同，DA變換部694也可以采用針對(duì)一對(duì)的輸入信號(hào)的信號(hào)處理使用同一個(gè)DA變換部的結(jié)構(gòu)。此外，比較部703中也使用相同的基準(zhǔn)電壓和比較器對(duì)一對(duì)的積分值進(jìn)行比較，由此比較器的特性或基準(zhǔn)電壓的波動(dòng)對(duì)比較結(jié)果的相對(duì)誤差的影響被大幅降低。在角速度傳感器1005中，如上述那樣使用I個(gè)積分電路696、I個(gè)DA變換部694、I個(gè)比較部703對(duì)一對(duì)的輸入信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。因此，與使用多個(gè)積分電路、多個(gè)DA變換部、多個(gè)比較部進(jìn)行信號(hào)處理的情況相比，多個(gè)電路部件之間的相對(duì)誤差的影響被大幅降低。再有，在比較部703的輸出信號(hào)是由值“I”和值“0”構(gòu)成的I位信號(hào)的情況下，表示一對(duì)的輸入信號(hào)之差的I位差分運(yùn)算預(yù)先被限定為4個(gè)組合。所謂的4個(gè)組合是指輸入至差分運(yùn)算部709的一對(duì)的比較信號(hào)為值“0” “0”的組合、值“0” “I”的組合、值“I” “0”的組合、值“I” “I”的組合。各個(gè)組合的差預(yù)先決定為值“0” “-I” “I” “O”。因此，角速度傳感器1005能夠以非常簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)行可獲得實(shí)施與輸入信號(hào)相應(yīng)的減法運(yùn)算處理的結(jié)果的I位數(shù)字運(yùn)算。這樣，在使進(jìn)行了減法運(yùn)算處理的一對(duì)的輸入信號(hào)形成I個(gè)差分信號(hào)之后，通過(guò)由數(shù)字濾波器構(gòu)成的濾波器電路711進(jìn)行低通處理或抽取處理等的信號(hào)處理。例如，能夠在通過(guò)對(duì)一對(duì)的輸入信號(hào)分別進(jìn)行處理的數(shù)字濾波器電路使其形成多位之后，利用可進(jìn)行多位的加減法運(yùn)算的運(yùn)算器來(lái)進(jìn)行差分運(yùn)算處理。與該情況相比，角速度傳感器1005包括差分運(yùn)算部709、由數(shù)字濾波器構(gòu)成的濾波器電路711等的運(yùn)算電路。這些的運(yùn)算電路能夠以非常小的電路規(guī)模也就是小型、且低成本來(lái)構(gòu)成，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的信號(hào)處理。接下來(lái)，由I位差分運(yùn)算部709輸出的I位差分信號(hào)輸入至修正運(yùn)算部710，通過(guò)置換處理進(jìn)行該I位差分信號(hào)和規(guī)定的修正值之間的修正運(yùn)算。I位差分信號(hào)的值被限定為值的3個(gè)值。在該修正運(yùn)算中，利用該值通過(guò)進(jìn)行置換處理實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算，從而能夠進(jìn)行信號(hào)的修正。例如在規(guī)定的修正值為“5”的情況下，將輸入至修正運(yùn)算部的I位差分信號(hào)的值“0” “I” “-I”分別置換處理為值“0” “5” “_5”從而實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算。并且，由濾波器電路646輸出的多位信號(hào)輸入至定時(shí)控制電路671中的振幅判定電路724，作為進(jìn)行了波形整形之后的矩形波信號(hào)輸入至相位監(jiān)視部726。振幅判定電路724監(jiān)視從濾波器電路646輸出的多位信號(hào)的振幅。在該振幅為目標(biāo)振幅的50%以上的情況下，定時(shí)切換部728選擇由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路727輸出的信號(hào)，輸出至電壓控制振蕩器729。此時(shí)，PLL電路721成為閉環(huán)，將振動(dòng)體631的驅(qū)動(dòng)頻率的監(jiān)視信號(hào)作為輸入信號(hào)進(jìn)行倍頻，輸出在時(shí)間上對(duì)相位噪聲進(jìn)行積分使其減少之后的信號(hào)。因此，與傳感器元件630的固有驅(qū)動(dòng)頻率同步的信號(hào)被輸入至定時(shí)生成電路722、723。
另一方面，在從濾波器電路646輸出的多位信號(hào)的振幅為目標(biāo)振幅的50%以下的情況下，定時(shí)切換部728按照選擇定電壓值輸出至電壓控制振蕩器729的方式進(jìn)行切換。由此，電壓控制振蕩器729輸出與定電壓值相應(yīng)的固定頻率的振蕩信號(hào)S729，振蕩信號(hào)S729被輸入至定時(shí)生成電路722、723。接下來(lái)，說(shuō)明PLL電路721的動(dòng)作。當(dāng)對(duì)AD變換器661輸入正弦波的模擬信號(hào)時(shí)，按照定時(shí)信號(hào)0 601的定時(shí)進(jìn)行采樣，從而變換為與輸入的模擬信號(hào)的大小相應(yīng)的數(shù)字值，該數(shù)字值輸入至相位監(jiān)視部726。例如，正弦波信號(hào)的中央值被變換為該數(shù)字信號(hào)的值“0”，正弦波信號(hào)被變換為正負(fù)的數(shù)字信號(hào)。相位監(jiān)視部726輸出按照定時(shí)信號(hào)0602的定時(shí)輸入的數(shù)字值。該數(shù)字值輸入至相位修正電路726B，在被修正為規(guī)定值之后，輸入至DA變換器725。DA變換器725將輸入的數(shù)字值變換為模擬值進(jìn)行輸出。該模擬信號(hào)通過(guò)由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾波器電路727輸入至電壓控制振蕩器729中。電壓控制振蕩器729輸出與輸入的模擬信號(hào)相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)S729，振蕩信號(hào)S729作為AD變換器661的定時(shí)信號(hào)被反饋。定時(shí)信號(hào)0 602的定時(shí)中的AD變換器661輸出的值本身，成為與定時(shí)信號(hào)0 602和正弦波信號(hào)的中央值即零點(diǎn)之間的相位偏差量相應(yīng)的值。即，由AD變換器661輸出的值與從一般的PLL電路中的相位比較器輸出的值相同。圖21表示相位監(jiān)視部726中輸入的模擬信號(hào)S726和由DA變換器725輸出的模擬信號(hào)S725。如圖21所示，在由相位監(jiān)視部726輸出的數(shù)字值為負(fù)的情況下，DA變換器725輸出在由電壓控制振蕩器729輸出的頻率減少的方向上的模擬信號(hào)。另一方面，在相位監(jiān)視部726輸出的數(shù)字值為正的情況下，DA變換器725輸出在電壓控制振蕩器729輸出的頻率增加的方向上的模擬信號(hào)。這樣，作為PLL電路的環(huán)路，按照由DA變換器725輸出的模擬信號(hào)為一定的方式，也就是按照定時(shí)信號(hào)0602的定時(shí)中的數(shù)字值為值“0”的方式來(lái)實(shí)施環(huán)路控制。由此，因?yàn)锳D變換器661的采樣定時(shí)與通過(guò)所輸入的模擬信號(hào)的中央值的定時(shí)同步，所以能夠正確地與模擬信號(hào)的中央值即零點(diǎn)同步。此外，相位監(jiān)視部726監(jiān)視所輸入的數(shù)字值是否超過(guò)規(guī)定的上限值U726或者低于規(guī)定的下限值L726。相位監(jiān)視部726根據(jù)由定時(shí)信號(hào)0602輸入的定時(shí)來(lái)改變輸出的值。圖22表示PLL電路721的動(dòng)作。具體而言，將從輸入定時(shí)信號(hào)0 602起、也就是從期間P602開(kāi)始起直至所輸入的數(shù)字值變得低于規(guī)定的上限值U726，接著變得低于規(guī)定的下限值L726，進(jìn)而超過(guò)下限值L726為止的期間規(guī)定為相位I。并且，將從相位I的結(jié)束起直至所輸入的數(shù)字值超過(guò)規(guī)定的上限值U726為止規(guī)定為相位2。將從相位2結(jié)束起直至接下來(lái)模擬信號(hào)S726變得低于上限值U726為止規(guī)定為相位3。相位監(jiān)視部726如圖22所不那樣，在以相位I輸入定時(shí)信號(hào)0602的情況下,輸出規(guī)定的下限值L726的信號(hào)。此外，以相位2輸入了定時(shí)信號(hào)0 602的情況下,相位監(jiān)視部726輸出在定時(shí)信號(hào)0602的定時(shí)輸入的數(shù)字值。此外，在以相位3輸入了定時(shí)信號(hào)0602的情況下,相位監(jiān)視部726輸出規(guī)定的上限值U726的信號(hào)。并且，DA變換器725中輸入由相位監(jiān)視部726輸出的數(shù)字值。DA變換器725輸出大小與該數(shù)字值相應(yīng)的模擬信號(hào)。該模擬信號(hào)輸入由環(huán)路濾波器構(gòu)成的濾 波器電路727，由濾波器電路727進(jìn)行濾波。被濾波之后的模擬信號(hào)輸入至電壓控制振蕩器729。這樣一來(lái)，由電壓控制振蕩器729輸出具有根據(jù)濾波之后的模擬信號(hào)而決定的頻率的振蕩信號(hào)S729。相位監(jiān)視部726通過(guò)設(shè)定上述這種的相位判定及輸出信號(hào)的上限值U726和下限值L726，從而一定范圍內(nèi)的模擬信號(hào)輸入至電壓控制振蕩器729。其結(jié)果，電壓控制振蕩器729輸出的信號(hào)的頻率受到限制。由此，在PLL電路721整體的動(dòng)作中，能夠防止以輸入的模擬信號(hào)的頻率和分頻器中的分頻值相乘之后的頻率以外的頻率進(jìn)行鎖存的、所謂的倍頻率鎖存等的誤動(dòng)作，從而能夠使PLL電路以規(guī)定的頻率進(jìn)行鎖存(lock)。此外,在輸入由相位監(jiān)視部726輸出的信號(hào)的相位修正電路726B中，通過(guò)使輸入的相位比較值增減規(guī)定值之后進(jìn)行輸出，由此能夠與數(shù)字值的分辨率相應(yīng)地對(duì)鎖存的相位進(jìn)行微調(diào)整。例如，在相位修正電路726B中，若加上正的值進(jìn)行輸出，則電壓控制振蕩器729與不相加的情況相比輸出按所加的部分程度增加之后的頻率，作為其結(jié)果在使相位提前的點(diǎn)進(jìn)行鎖存。相位修正電路726B能夠以振蕩信號(hào)S729的時(shí)鐘分辨率為單位，來(lái)調(diào)整基于振蕩信號(hào)S729所生成的定時(shí)信號(hào)0603、0 604, 0 605, 0 606的相位。調(diào)整了該相位之后的定時(shí)信號(hào)0 603、0 604, 0 605, 0 606提供給感測(cè)電路681來(lái)使用。進(jìn)而，在AD變換器661中，通過(guò)AD變換或者運(yùn)算等產(chǎn)生了規(guī)定的時(shí)鐘數(shù)的延遲進(jìn)行輸出的情況下，在偏移了該延遲部分之后的相位進(jìn)行鎖存。相位監(jiān)視部726輸出從定時(shí)信號(hào)0602的定時(shí)偏移了延遲部分的時(shí)鐘數(shù)之后的定時(shí)處的值。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，定時(shí)信號(hào)0602能夠與通過(guò)所輸入的模擬信號(hào)的中央值的定時(shí)同步。由此，能夠使定時(shí)信號(hào)0602正確地與模擬信號(hào)的中央值即零點(diǎn)同步。期間P601、P602是驅(qū)動(dòng)器電路641中的輸入切換部642、DA切換部649、SW654、655、656及D型觸發(fā)器660的切換定時(shí)。定時(shí)信號(hào)0601、0602分別規(guī)定期間P601、P602。定時(shí)生成電路722基于由PLL電路721輸出的信號(hào)，生成定時(shí)信號(hào)0 601、0 602進(jìn)行輸出。期間P603、P604、P605、P606成為感測(cè)電路681中的輸入切換部684、DA切換部687、SW692、693、695、700、701及D型觸發(fā)器705的切換定時(shí)。定時(shí)信號(hào)0603、0604、0605、0606分別規(guī)定期間P603、P604、P605、P606。定時(shí)生成電路723生成定時(shí)信號(hào)0603、0604、0605、
0606進(jìn)行輸出。在此，說(shuō)明在從定時(shí)控制電路671輸出的定時(shí)信號(hào)中產(chǎn)生了相位偏差OPH時(shí)的角速度傳感器1005的動(dòng)作。相位偏差OPH相當(dāng)于由相位監(jiān)視部726輸出的數(shù)字值，被實(shí)時(shí)地檢測(cè)。并且，為了求出無(wú)用信號(hào)Q的影響，首先在不對(duì)角速度傳感器施加角速度的狀態(tài)下，求出檢波的定時(shí)中沒(méi)有相位偏差OPH時(shí)的差分運(yùn)算部709的0點(diǎn)輸出X601。接下來(lái)，求出使檢波相位偏移了任意的固定相位時(shí)的差分運(yùn)算部709的0點(diǎn)輸出X602，計(jì)算這兩個(gè)輸出的差分(X602-X601)。此時(shí)，如果不存在無(wú)用信號(hào)Q，則0點(diǎn)輸出X601、X602相同，差分(X602-X601)為零。在存在無(wú)用信號(hào)Q的情況下，因具有大小為SQ的無(wú)用信號(hào)Q的檢波遺漏，產(chǎn)生相位偏差(OPHXSQ)，與此相應(yīng)地在傳感器輸出中發(fā)生偏離，該值作為差分(X602-X601)進(jìn)行計(jì)算。 由于差分(X602-X601)的值在相位偏差OPH固定時(shí)是與無(wú)用信號(hào)Q的大小SQ成比例的值，因此能夠求出無(wú)用信號(hào)Q的大小SQ。并且，通過(guò)以下的方法來(lái)消除因相位偏差OPH及無(wú)用信號(hào)Q而產(chǎn)生的相位偏差(OPHXSQ)的抖動(dòng)噪聲。例如假設(shè)在無(wú)用信號(hào)Q具有固定的大小SQ時(shí)，在使相位監(jiān)視部726輸出的相位偏差OPH有意地產(chǎn)生了 IOLSB的情況下的0點(diǎn)輸出值的差分(X602-X601)為1000LSB。這意味著基于每ILSB的相位偏差OPH從而0點(diǎn)輸出值會(huì)發(fā)生100LSB。抖動(dòng)消除值計(jì)算電路730具有存儲(chǔ)抖動(dòng)消除系數(shù)C730的ROM等的存儲(chǔ)器。在上述的例子中，抖動(dòng)消除值計(jì)算電路730存儲(chǔ)抖動(dòng)消除系數(shù)C730的值100。抖動(dòng)消除值計(jì)算電路730通過(guò)使抖動(dòng)消除系數(shù)C730與實(shí)時(shí)檢測(cè)的相位偏差OPH的值相乘，從而通過(guò)以下的式子計(jì)算相當(dāng)于抖動(dòng)噪聲的修正值CA。CA = C730X OPH = IOOX OPH將計(jì)算出的修正值CA輸入至感測(cè)電路681的修正運(yùn)算部710，實(shí)時(shí)地對(duì)從感測(cè)電路681的差分運(yùn)算部709輸出的信號(hào)加上修正值CA來(lái)進(jìn)行修正，由此能夠得到修正了抖動(dòng)噪聲之后的正確的信號(hào)。也就是說(shuō)，在角速度傳感器1005中，根據(jù)沒(méi)有附加角速度的狀態(tài)下使檢波相位偏移了任意的固定相位時(shí)的輸出值、和沒(méi)有檢波相位偏移的時(shí)的傳感器輸出值之差，來(lái)計(jì)算抖動(dòng)消除系數(shù)。在數(shù)字電路中，由于使PLL電路的相位偏移是較為容易的，因此能夠容易且正確地計(jì)算抖動(dòng)消除值。再有，由抖動(dòng)消除值計(jì)算電路730計(jì)算出的修正值被送往在感測(cè)電路681的差分運(yùn)算部709的后級(jí)設(shè)置的修正運(yùn)算部710。因此，能夠?qū)崟r(shí)地計(jì)算基于相位偏差OPH的抖動(dòng)消除值，從而修正由角速度傳感器1005輸出的信號(hào)的偏離。如上述，角速度傳感器1005即便因定時(shí)信號(hào)的抖動(dòng)而發(fā)生檢波的相位偏差也不會(huì)使輸出信號(hào)波動(dòng)、具有穩(wěn)定的輸出特性。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明所涉及的角速度傳感器具有穩(wěn)定的輸出特性，特別在航空器、車輛等的移動(dòng)體的姿勢(shì)控制或?qū)Ш较到y(tǒng)等中是有用的。符號(hào)說(shuō)明230傳感器元件232驅(qū)動(dòng)電極233監(jiān)視電極234感測(cè)電極241驅(qū)動(dòng)器電路246濾波器電路
247AGC 電路248驅(qū)動(dòng)電路26IAD 變換器281感測(cè)電路32IPLL 電路324振幅判定電路326相位監(jiān)視部328定時(shí)切換部 329電壓控制振蕩器334定電壓輸出器430傳感器元件432驅(qū)動(dòng)電極433監(jiān)視電極434感測(cè)電極441驅(qū)動(dòng)器電路481感測(cè)電路531溫度傳感器533數(shù)字低通濾波器534存儲(chǔ)器536溫度修正電路630傳感器元件632驅(qū)動(dòng)電極633監(jiān)視電極634感測(cè)電極641 驅(qū)動(dòng)器電路(drive circuit)647AGC 電路681感測(cè)電路710修正運(yùn)算部72IPLL 電路726相位監(jiān)視部729電壓控制振蕩器730抖動(dòng)消除值計(jì)算電路
權(quán)利要求
1.ー種角速度傳感器，其具備 振動(dòng)體； 感測(cè)電極，其設(shè)置于所述振動(dòng)體，根據(jù)施加于所述振動(dòng)體的角速度而產(chǎn)生信號(hào)； 驅(qū)動(dòng)電極，其設(shè)置于所述振動(dòng)體，被輸入使所述振動(dòng)體振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 監(jiān)視電極，其設(shè)置于所述振動(dòng)體，產(chǎn)生與所述振動(dòng)體的振動(dòng)相應(yīng)的信號(hào)； PLL電路，其包括產(chǎn)生定電壓的定電壓輸出器、切換與所述監(jiān)視信號(hào)相應(yīng)的電壓和所述定電壓從而擇一地輸出電壓的定時(shí)切換部、以及輸出具有與從所述定時(shí)切換部輸出的所述電壓相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)的電壓控制振蕩器； 驅(qū)動(dòng)器電路，其基于所述電壓控制振蕩器輸出的所述振蕩信號(hào)將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入至所述驅(qū)動(dòng)電極，使得所述振動(dòng)體以規(guī)定的振幅進(jìn)行振動(dòng)； 感測(cè)電路，其基于從所述感測(cè)電極輸出的所述信號(hào)，輸出表示所述角速度的信號(hào)；和 振幅判定電路，其根據(jù)從所述驅(qū)動(dòng)器電路輸出的信號(hào)測(cè)量所述振動(dòng)體的振動(dòng)的振幅， 在由所述振幅判定電路測(cè)量出的所述振幅為規(guī)定值以下的情況下，所述定時(shí)切換部將所述定電壓輸出器輸出的所述定電壓輸出至所述電壓控制振蕩器，并且輸出啟動(dòng)模式信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的角速度傳感器，其中， 所述PLL電路還包括相位監(jiān)視部，該相位監(jiān)視部檢測(cè)基于所述振蕩信號(hào)的信號(hào)相位與基于從所述監(jiān)視電極輸出的信號(hào)的信號(hào)相位之間的相位偏移量， 在所述相位偏移量為規(guī)定的閾值范圍外的情況下，所述定時(shí)切換部輸出相位調(diào)整模式信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的角速度傳感器，其中， 所述啟動(dòng)模式信號(hào)是使從所述感測(cè)電路輸出的所述信號(hào)產(chǎn)生冗余之后輸出的。
4.ー種角速度傳感器，其具備 振動(dòng)體； 感測(cè)電極，其設(shè)置于所述振動(dòng)體，根據(jù)施加于所述振動(dòng)體的角速度而產(chǎn)生信號(hào)； 驅(qū)動(dòng)電極，其設(shè)置于所述振動(dòng)體，被輸入使所述振動(dòng)體振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 驅(qū)動(dòng)器電路，其對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電極施加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 感測(cè)電路，其基于從所述感測(cè)電極輸出的信號(hào)，輸出表示所述角速度的信號(hào)； 溫度傳感器，其輸出與周圍的溫度相應(yīng)的信號(hào)；和 溫度修正電路，其基于從所述溫度傳感器輸出的所述信號(hào)，修正來(lái)自所述感測(cè)電路的信號(hào)， 所述溫度修正電路具有 溫度修正運(yùn)算部，其對(duì)溫度傳感器輸出的所述信號(hào)進(jìn)行偏移量調(diào)整； 存儲(chǔ)器，其保存修正值；和 修正運(yùn)算部，其從所述存儲(chǔ)器讀出所保存的修正值，針對(duì)進(jìn)行了所述偏移量調(diào)整的所述信號(hào)，修正所述感測(cè)電路輸出的所述信號(hào)的因溫度變化引起的波動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的角速度傳感器，其中， 所述溫度修正電路根據(jù)基于進(jìn)行了所述偏移量調(diào)整的信號(hào)的溫度T、以及從所述存儲(chǔ)器讀出的常數(shù)A、B,通過(guò)以下的式子來(lái)求出所述修正值Y，Y = (AXT+B) XT。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的角速度傳感器，其中， 所述角速度傳感器還具備低通濾波器，該低通濾波器除去所述溫度傳感器輸出的信號(hào)噪聲分量， 在啟動(dòng)時(shí)提高所述低通濾波器的響應(yīng)速度。
7.ー種角速度傳感器，其具備 振動(dòng)體； 感測(cè)電極，其設(shè)置于所述振動(dòng)體，根據(jù)施加于所述振動(dòng)體的角速度而產(chǎn)生信號(hào)； 驅(qū)動(dòng)電極，其設(shè)置于所述振動(dòng)體，被輸入使所述振動(dòng)體振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 驅(qū)動(dòng)器電路，其具有對(duì)從所述監(jiān)視電極輸出的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換的AD變換器、基于從所述AD變換器輸出的信號(hào)來(lái)設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的AGC電路、基于從所述AGC電路輸出的信號(hào)向所述驅(qū)動(dòng)電極施加電壓的驅(qū)動(dòng)部； PLL電路，其基于從所述驅(qū)動(dòng)器電路的所述AD變換器輸出的信號(hào)來(lái)鎖存相位，并對(duì)頻率進(jìn)行倍頻； 定時(shí)控制電路，其基于所述PLL電路輸出的信號(hào)來(lái)生成定時(shí)信號(hào)； 感測(cè)電路，其利用所述定時(shí)信號(hào)，基于從所述感測(cè)電極輸出的信號(hào)來(lái)輸出表示所述角速度的信號(hào)； 相位監(jiān)視部，其監(jiān)視從所述驅(qū)動(dòng)器電路的所述AD變換器輸出的信號(hào)的相位，輸出表示所述相位的信號(hào)；和 抖動(dòng)消除值計(jì)算電路，其基于所述相位監(jiān)視部輸出的所述信號(hào)，計(jì)算因所述定時(shí)信號(hào)的相位波動(dòng)而產(chǎn)生的所述感測(cè)電路輸出的信號(hào)的修正值，并送至所述感測(cè)電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的角速度傳感器，其中， 所述PLL電路具有 DA變換器，其被輸入所述相位監(jiān)視部輸出的所述信號(hào)； 濾波器電路，其被輸入從所述DA變換器輸出的信號(hào)； 電壓控制振蕩器，其生成與所述濾波器電路輸出的信號(hào)相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)； 分頻電路，其對(duì)所述振蕩信號(hào)進(jìn)行分頻；和 定時(shí)生成電路，其基于所述振蕩信號(hào)生成所述定時(shí)信號(hào)，基于所述定時(shí)信號(hào)使所述驅(qū)動(dòng)器電路和所述感測(cè)電路進(jìn)行動(dòng)作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的角速度傳感器，其中， 所述PLL電路具有 相位修正電路，其對(duì)所述相位監(jiān)視部的輸出的所述信號(hào)加上或減去規(guī)定值來(lái)改變相位； DA變換器,其被輸入所述相位修正電路輸出的信號(hào)； 濾波器電路，其被輸入從所述DA變換器輸出的信號(hào)； 電壓控制振蕩器，其生成具有與所述濾波器電路輸出的信號(hào)相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)； 分頻電路，其對(duì)所述振蕩信號(hào)進(jìn)行分頻；和 定時(shí)生成電路，其基于所述振蕩信號(hào)生成所述定時(shí)信號(hào)，基于所述定時(shí)信號(hào)使所述驅(qū)動(dòng)器電路和所述感測(cè)電路進(jìn)行動(dòng)作。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的角速度傳感器，其中， 能夠以所述PLL電路輸出的信號(hào)的時(shí)鐘分辨率為単位來(lái)調(diào)整所述定時(shí)信號(hào)的相位， 調(diào)整了相位之后的定時(shí)信號(hào)被提供給所述感測(cè)電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的角速度傳感器，其中， 所述抖動(dòng)消除值計(jì)算電路通過(guò)使所述相位監(jiān)視部輸出的所述信號(hào)中示出的所述相位與規(guī)定值相乘，來(lái)計(jì)算所述修正值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種角速度傳感器，其具備傳感器元件，該傳感器元件具有振動(dòng)體、感測(cè)電極、驅(qū)動(dòng)電極、監(jiān)視電極。監(jiān)視電極產(chǎn)生與振動(dòng)體的振動(dòng)相應(yīng)的信號(hào)。感測(cè)電路基于從感測(cè)電極輸出的信號(hào)，輸出表示振動(dòng)體被施加的角速度的信號(hào)。振幅判定電路測(cè)量振動(dòng)體的振動(dòng)的振幅。PLL電路包括產(chǎn)生定電壓的定電壓輸出器、切換與監(jiān)視信號(hào)相應(yīng)的電壓和定電壓從而擇一地輸出電壓的定時(shí)切換部、輸出具有與從定時(shí)切換部輸出的電壓相應(yīng)的頻率的振蕩信號(hào)的電壓控制振蕩器。在由振幅判定電路測(cè)得的振幅為規(guī)定值以下的情況下，定時(shí)切換部將定電壓輸出器輸出的定電壓輸出至電壓控制振蕩器，并且輸出啟動(dòng)模式信號(hào)。該角速度傳感器具有穩(wěn)定的輸出特性。
文檔編號(hào)G01C19/56GK102686976SQ201080046278
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2010年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者中村真樹(shù), 川井孝士, 村上英之 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社