专利名称：振动型惯性力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测惯性力的惯性力传感器，特别涉及利用振动器来检测惯性力的振动型惯性力传感器。
背景技术：
使用振动型惯性力传感器来作为例如检测基于惯性力的角速度的角速度传感器。振动型惯性力传感器包括用于检测角速度的振动器、对振动器提供驱动信号的振荡电路部、以及检测振动器的角速度的检测电路部。作为振动器，有静电驱动/电容检测型、压电驱动/压电检测型等。振动器包括利用角速度来振动的振动体、驱动振动体的驱动单元、将与振动体的振幅大小(振动器的振动状态)相对应的监视信号反馈至振荡电路部的监视单元、以及输出基于因振动体的科里奥利力而产生的振动位移的检测信号的检测单元。 振荡电路部构成作为以振动器为谐振元件的闭环的自激振荡电路，由与振动体的振幅大小相对应的监视信号生成驱动信号，将驱动信号提供给振动器，以对振动体的振动进行控制。检测电路部基于从振动器的检测单元输入的检测信号，来生成并输出角速度检测信号。此外，角速度检测信号是与振动器的角速度大小相对应的直流电压。振动型惯性力传感器在从接通电源到振动体的振幅成为规定大小为止的期间内，无法检测角速度。对于振动型惯性力传感器，希望缩短从接通电源到能检测出角速度为止的起动时间，例如，专利文献I中揭示了一种能缩短起动时间的振动型惯性力传感器。在专利文献I所揭示的振动型惯性力传感器中，在构成自动增益控制电路(AGC电路)的可变增益放大电路(VGA电路)的内部或VGA电路的后级具有电压放大器。而且，电压放大器具有利用监视信号的电压电平来切换放大倍数(增益)的开关单元。专利文献I :日本专利特开平11 — 281368号公报
发明内容
在现有的振动型惯性力传感器中，从接通电源起、到振动体的振幅成为规定大小为止，利用VGA电路来放大监视信号，从而达到能检测出振动器角速度的状态。因此，通过增大VGA电路的放大倍数，能缩短振动型惯性力传感器的起动时间。为了缩短振动型惯性力传感器的起动时间，要求增大VGA电路的放大倍数(要求具有大范围的增益可变范围)，需要进行复杂的电路设计。即使利用复杂的电路设计能够增大VGA电路的放大倍数，也难以在整个增益可变范围内利用VGA电路来放大监视信号，从而难以使自动增益控制电路的动作变得稳定。因此，在现有的振动型惯性力传感器中，存在以下问题即，只能在VGA电路本来具有VGA电路的放大倍数的增益可变范围内缩短起动时间。本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种振动型惯性力传感器，该振动型惯性力传感器能缩短从接通电源到能检测出惯性力(角速度)为止的起动时间，而不使自动增益控制电路的动作变得不稳定。
为了达到上述目的，本发明的第一方面所涉及的振动型惯性力传感器包括振动器，该振动器检测惯性力；振荡电路部，该振荡电路部对该振动器提供驱动信号；以及检测电路部，该检测电路部检测所述振动器的惯性力，所述振荡电路部起到作为以所述振动器为谐振元件的闭环的自激振荡电路的功能，所述振荡电路部包括信号转换电路，该信号转换电路将基于与所述振动器的振动状态相对应的电容的监视信号转换成基于与电容的变化量相对应的电压的监视信号；以及自动增益控制电路，该自动增益控制电路基于经该信号转换电路进行转换后的监视信号，来控制增益并生成所述驱动信号，并将该驱动信号提供给所述振动器，所述信号转换电路具有放大单元，该放大单元在从接通电源起的规定期间内，以规定的放大倍数对监视信号进行放大。在本发明的第一方面中，在包括振动器、振荡电路部、及检测电路部的振动型惯性力传感器中，振荡电路部起到作为以振动器为谐振元件的闭环的自激振荡电路的功能，所述振荡电路部包括信号转换电路，该信号转换电路将基于与振动器的振动状态相对应的电容的监视信号转换成基于与电容的变化量相对应的电压的监视信号；以及自动增益控制电路，该自动增益控制电路基于经信号转换电路进行转换后的监视信号，来控制增益并生成驱动信号，并将驱动信号提供给振动器。由于信号转换电路具有放大单元，该放大单元在 从接通电源起的规定的期间内，以规定的放大倍数对监视信号进行放大，因此，能将大幅放大的监视信号作为驱动信号提供给振动器，以使振动器的振动状态发生较大的变化，从而能缩短从接通电源起到能检测出惯性力为止的起动时间。另外，由于利用信号转换电路的放大单元来缩短振动型惯性力传感器的起动时间，因此，自动增益控制电路能在可变增益放大电路的增益可变范围(VGA电路本来所具有的增益可变范围)内来使用，从而能实现动作稳定、精度高的自动增益控制电路。另外，对于本发明的第二方面所涉及的振动型惯性力传感器，是在本发明的第一方面中，所述信号转换电路由具有反馈电容器的运放电路构成，所述放大单元在从接通电源起的所述规定期间内，通过切换所述反馈电容器的大小来对监视信号进行放大。在本发明的第二方面中，由于信号转换电路由具有反馈电容器的运放电路构成，放大单元在从接通电源起的规定的期间内，通过切换反馈电容器的大小来对监视信号进行放大，因此，能将大幅放大的监视信号作为驱动信号提供给振动器，以使振动器的振动状态发生较大的变化，从而能缩短从接通电源起到能检测出惯性力为止的起动时间。另外，对于本发明的第三方面所涉及的振动型惯性力传感器，是在本发明的第一或第二方面中，在所述自动增益控制电路所具有的放大电路的放大倍数相对于控制所述自动增益控制电路的增益的控制信号具有负的特性的情况下，所述规定的期间是从接通电源起在所述增益相对于所述控制信号的变化而发生变化的范围内、基于所述控制信号的所述增益在所述放大电路的放大倍数的最大增益以下的期间。在本发明的第三方面中，在自动增益控制电路所具有的放大电路的放大倍数相对于控制自动增益控制电路的增益的控制信号具有负的特性的情况下，将从接通电源起在增益相对于控制信号的变化而发生变化的范围内、基于控制信号的增益在放大电路的放大倍数的最大增益以下的期间设为规定的期间，从而能防止自动增益控制电路的增益减�。佣芩醵檀咏油ǖ缭雌鸬侥芗觳獬龉咝粤ξ沟钠鸲奔�。另外，对于本发明的第四方面所涉及的振动型惯性力传感器，是在本发明的第一或第二方面中，在所述自动增益控制电路所具有的放大电路的放大倍数相对于控制所述自动增益控制电路的增益的控制信号具有正的特性的情况下，所述规定的期间是从接通电源起在所述增益相对于所述控制信号的变化而发生变化的范围内、基于所述控制信号的所述增益在所述放大电路的放大倍数的最大增益以上的期间。在本发明的第四方面中，在自动增益控制电路所具有的放大电路的放大倍数相对于控制自动增益控制电路的增益的控制信号具有正的特性的情况下，将从接通电源起在增益相对于控制信号的变化而发生变化的范围内、基于控制信号的增益在放大电路的放大倍数的最大增益以上的期间设为规定的期间，从而能防止自动增益控制电路的增益减小，从而能缩短从接通电源起到能检测出惯性力为止的起动时间。另外，对于本发明的第五方面所涉及的振动型惯性力传感器，是在本发明的第二至第四方面的任一方面中，所述放大单元基于控制所述自动增益控制电路的增益的控制信号，来切换所述反馈电容器的大小。在本发明的第五方面中，由于放大单元基于控制自动增益控制电路的增益的控制 信号，来切换反馈电容器的大�。虼耍芤钥刂菩藕诺拇笮±慈我馍瓒ㄇ谢坏氖笨蹋佣芩醵檀咏油ǖ缭雌鸬侥芗觳獬龉咝粤ξ沟钠鸲奔�。另外，在自动增益控制电路所具有的放大电路的放大倍数相对于控制信号具有负的特性的情况下，能在基于控制信号的增益在放大电路的放大倍数的最大增益以下的期间内，通过设定切换的时刻，来防止自动增益控制电路的增益减�。⒃诜糯蟮缏返姆糯蟊妒喽杂诳刂菩藕啪哂姓奶匦缘那榭鱿拢茉诨诳刂菩藕诺脑鲆嬖诜糯蟮缏返姆糯蟊妒淖畲笤鲆嬉陨系钠诩淠冢ü瓒ㄇ谢坏氖笨蹋捶乐棺远鲆婵刂频缏返脑鲆婕跣�。另外，对于本发明的第六方面所涉及的振动型惯性力传感器，是在本发明的第五方面中，所述反馈电容器包括第一反馈电容器；以及第二反馈电容器，所述第一反馈电容器是始终与所述运放电路相连接的电容器，所述第二反馈电容器是基于所述控制信号而与所述运放电路相连接的至少一个电容器。在本发明的第六方面中，由于第一反馈电容器是始终与运放电路相连接的电容器，第二反馈电容器是基于控制信号而与运放电路相连接的至少一个电容器，因此，能实现一种信号转换电路，所述信号转换电路具有故障防护结构，即使无法与基于控制信号来进行连接的第二反馈电容器相连接，也不会导致致命的故障。对于本发明所涉及的振动型惯性力传感器，在包括振动器、振荡电路部、及检测电路部的振动型惯性力传感器中，振荡电路部起到作为以振动器为谐振元件的闭环的自激振荡电路的功能，所述振荡电路部包括信号转换电路，该信号转换电路将基于与振动器的振动状态相对应的电容的监视信号转换成基于与电容的变化量相对应的电压的监视信号；以及自动增益控制电路，该自动增益控制电路基于经信号转换电路进行转换后的监视信号，来控制放大倍数(增益)并生成驱动信号，并将驱动信号提供给振动器。由于信号转换电路具有放大单元，该放大单元在从接通电源起的规定的期间内，以规定的放大倍数对监视信号进行放大，因此，能将大幅放大的监视信号作为驱动信号提供给振动器，以使振动器的振动状态发生较大的变化，从而能缩短从接通电源起到能检测出惯性力为止的起动时间。另夕卜，由于利用信号转换电路的放大单元来缩短振动型惯性力传感器的起动时间，因此，自动增益控制电路能在可变增益放大电路的增益可变范围(VGA电路本来所具有的增益可变范围)内来使用，从而能实现动作稳定、精度高的自动增益控制电路。
图I是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的结构的框图。图2是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的AGC电路的结构的框图。图3是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的CV转换电路的结构的电路图。图4是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的CV转换电路的切换开关和放大倍数、AGCO信号的时序图的示例图。图5是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的CV转换电路的其 他结构的电路图。
具体实施例方式下面，利用附图，对本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器进行具体说明。以下实施方式并不限定权利要求的范围内所述的发明，当然在实施方式中所说明的特征事项的所有组合并不一定是解决方案的必要事项。图I是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的结构的框图。以下，对使用本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器来作为检测基于惯性力的角速度的角速度传感器的情况进行说明。图I所示的振动型惯性力传感器包括检测角速度(惯性力)的振动器I ;对振动器I提供驱动信号的振荡电路部2 ;以及检测振动器I的角速度的检测电路部3。振动器I是静电驱动/电容检测型振动器，具有振动体11 ;驱动振动体11的驱动单元12 ;将与振动体11的振幅大小(振动器I的振动状态)相对应的监视信号反馈至振荡电路部2的监视单元13 ;以及通过检测因振动体11的科里奥利力而产生的振动位移、来输出基于振动器I的角速度大小的检测信号的检测单元14。振动体11由包括硅材料、玻璃材料等的振动基板所构成。振荡电路部2起到作为以振动器I为谐振元件的闭环的自激振荡电路的功能，并具有CV转换电路(信号转换电路)21、信号放大电路22、滤波电路23、以及AGC电路(自动增益控制电路)24。振荡电路部2与振动器I的驱动单元12和监视单元13相连接，将监视信号从监视单元13反馈至CV转换电路21。从监视单元13反馈来的监视信号是基于与振动体11的振幅大小相对应的电容的监视信号。因此，CV转换电路21将基于与振动体11的振幅大小相对应的电容的监视信号转换成基于与电容的变化量相对应的电压的监视信号。信号放大电路22以规定的放大倍数(增益)对经CV转换电路21进行转换后的监视信号进行放大，滤波电路23从经信号放大电路22进行放大后的监视信号中去除规定的信号。AGC电路24基于从滤波电路23输入的监视信号对放大倍数(增益)进行控制，使得监视信号的振幅保持一定，将以所进行控制的放大倍数进行放大后的监视信号作为振动器I的驱动信号来提供给驱动单元12。
检测电路部3包括检测电路31、信号处理电路32、以及信号调整电路33。检测电路31将从振动器I的检测单元14输入的检测信号转换成基于与因振动体11的科里奥利力而产生的振动位移相对应的电压的检测信号，并输出该检测信号。信号处理电路32从来自检测电路31所输入的检测信号中，进行取出与角速度大小相对应的角速度信号等的信号处理。信号调整电路33对经信号处理电路32进行信号处理后的检测信号进行相位调整等，并将该检测信号作为角速度检测信号来进行输出。如上所述，振荡电路部2利用AGC电路24来对监视信号的振幅进行放大，使其保持一定，并将放大后的监视信号作为振动器I的驱动信号来提供给驱动单元12。图2是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的AGC电路24的结构的框图。如图2所示，AGC电路24具有整流电路241、比较/平滑化电路242、以及VGA电路(可变增益放大电路)243。整流电路241将从滤波电路23输入的监视信号进行整流，将其转换成作为直流电 压的RECT电压(监视信号的电压)并进行输出。比较/平滑化电路242将整流电路241所输出的RECT电压、和与振动器I的基准振幅相对应的基准电压(VCTRL电压)进行比较，并基于比较出的结果，来输出控制VGA电路243的放大倍数的控制信号(AGC0信号)。此夕卜，比较/平滑化电路242根据需要将AGCO信号进行平滑化并进行输出。这里，RECT电压与振动器I的监视单元13输出监视信号的时刻的、振动器I的振幅相对应。因此，可以用(式I)来表示振动器I的振幅的控制误差A V。A V = RECT — VCTRL…(式 I)此外，在(式I)中，RECT表示监视信号的电压(RECT电压)，VCTRL表示基准电压(VCTRL电压)。另外，在该例子中，由于满足VCTRL > RECT的关系，因此，AV成为负的值。控制误差A V与AGCO信号具有(式2)所示的关系。AGCO=AVXGct r I + V D D / 2...(式 2)此外，在(式2)中，AGCO表示控制信号(AGC0信号)，Gctrl ( > 0)表示控制信号的放大倍数，VDD表示AGC电路24的驱动电压。基于从比较/平滑化电路242输出的AGCO信号，利用VGA电路243对监视信号进行放大。将经VGA电路243进行放大后的监视信号作为驱动信号来提供给驱动单元12。驱动单元12基于该驱动信号来驱动振动器1，从而使振动体11的振幅保持一定。在振动型惯性力传感器中，从接通电源起、到振动体11的振幅成为规定大小为止，利用VGA电路243来放大监视信号，从而达到能检测出振动器I的角速度的状态。因此，通过增大VGA电路243的放大倍数，能缩短振动型惯性力传感器的起动时间。然而,VGA电路243的放大倍数是有限的。因此，在本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器中，在位于包含VGA电路243的AGC电路24的前级的CV转换电路21中，设置放大监视信号的放大单元，以对VGA电路243的放大倍数进行补充，从而缩短了起动时间。图3是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的CV转换电路21的结构的电路图。如图3所示，CV转换电路21由连接有反馈电容器Cl、及反馈电阻器Rl的运放211所构成，所述反馈电阻器Rl与反馈电容器Cl进行并联连接。将监视单元13所输出的监视信号(输入信号)输入运放211的负极的输入端子,将基准电压VREF输入运放211的正极的输入端子，从运放211的输出端子输出经转换后的监视信号(输出信号)。作为放大监视信号的放大单元21a，CV转换电路21还具有电容值小于反馈电容器Cl的反馈电容器C2、以及对反馈电容器Cl和反馈电容器C2进行切换的切换开关212。例如，在将反馈电容器Cl的电容值设定为2. OpF左右、将反馈电阻器Rl的电阻值设定为280MQ左右的CV转换电路21中，截止频率约成为280Hz，驱动频率(约15kHz)相对于截止频率变得足够高。在CV转换电路21的驱动频率相对于截止频率足够高的情况下，CV转换电路21的放大倍数与反馈电容器的电容值成反比。因而，利用切换开关212，将电容值切换成比反馈电容器Cl要小的反馈电容器C2，从而使CV转换电路21的放大倍数增加。例如，在将反馈电容器C2的电容值设定为反馈电容器Cl的电容值的4分之I、即0. 5pF左右的情况下，CV转换电路21的放大倍数增加至约4倍。本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器在接通电源的时刻，利用切换开关212来预先切换成反馈电容器C2，从而对经CV转换电路21进行转换后的监视信号进行放大(例如约4倍)，并将其经信号放大电路22和反馈电路23输出至AGC电路24。若对经CV转换电路21进行转换后的监视信号进行放大，则整流电路241所输出 的RECT电压(监视信号的电压)也会增大。由于能根据(式I)和(式2)来求出从比较/平滑化电路242输出的AGCO信号，因此，电压电平会随着整流电路241所输出的RECT电压而增大。利用CV转换电路21来放大监视信号，从而AGCO信号的电压电平存在于以下电平范围内即，在AGC电路24中，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下。此外，虽然示出了 VGA电路243的放大倍数相对于控制信号具有负的特性的情况，但根据电路设计的不同，还可以考虑有VGA电路243的放大倍数相对于控制信号具有正的特性的情况。在这种情况下，AGCO信号的电压电平存在于以下电平范围内S卩，在AGC电路24中，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以上。若输入存在于以下电平范围内的电压电平的AGCO信号即,基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下，则VGA电路243以VGA电路243的VGA电路本来所具有的增益可变范围的最大放大倍数左右的放大倍数，来对输入VGA电路243的监视信号进行放大，并将其作为驱动信号来提供给驱动单元12。因此，由于VGA电路243以VGA电路243的VGA电路本来所具有的增益可变范围的最大放大倍数左右的放大倍数，来对经CV转换电路21进行放大后的监视信号进行放大，因此，与未用CV转换电路21对监视信号进行放大的情况相比，能将驱动信号设定得较大，能缩短从接通电源起到振动体11的振幅达到规定大小为止的时间，从而能缩短起动时间。另外，由于CV转换电路21切换反馈电容器C I、C2来放大监视信号，因此，与切换电阻器来放大监视信号的情况相比，能节省电路结构的空间。图4是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的CV转换电路21的反馈电容器C1、C2的切换和放大单元21a的放大倍数、AGCO信号的时序图的示例图。如图4所示，在接通电源时，CV转换电路21利用切换开关212与反馈电容器C2相连接，放大单元21a的放大倍数成为与反馈电容器Cl相连接的情况的约4倍。在图4中，由于VGA电路243的放大倍数相对于控制信号具有负的特性，因此，在接通电源时，AGCO信号的电压电平存在于以下电平范围内即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下。在接通电源之后，将经CV转换电路21和VGA电路243进行放大后的监视信号作为驱动信号来提供给起动器I的驱动单元12，驱动单元12基于所提供的驱动信号来驱动振动器1，将与振动器I的振动状态相对应的监视信号从监视单元13反馈至CV转换电路21和VGA电路243。通过重复对监视信号进行反馈，来使振动器I的驱动接近稳定状态，使AGCO信号的电压电平到达以下电平范围之外S卩，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下。在AGCO信号的电压电平到达以下电平范围之外的时刻即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下，CV转换电路21利用切换开关212，从连接反馈电容器C2切换至连接反馈电容器Cl。由此，能防止AGC电路24的增益减小。即，在VGA电路243的放大倍数不减小的范围内，能将起动时的AGCO信号设定得较大，能增大整个振荡电路部2的增益。若CV转换电路21从连接反馈电容器C2切换成连接反馈电容器Cl，则放大单元21a的放大倍数成为与反馈电容器C2相连接的情况的约1/4倍。通过从连接反馈电容器C2切换成连接反馈电容器Cl，使反馈至CV转换电路21和VGA电路243的监视信号发生较大的变化，并使AGCO信号的电压电平停留在以下电平范围内即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下。
在从连接反馈电容器C2切换至连接反馈电容器Cl之后，通过重复对监视信号进行反馈，来使振动器I的驱动接近稳定状态，使AGCO信号的电压电平从以下电平范围到达稳定驱动范围即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下。在AGCO信号的电压电平到达稳定驱动范围的时刻，振动型惯性力传感器能对振动器I的角速度进行检测，从而结束起动。此外，图4中的所谓起动时间，是指从接通电源起到起动结束为止的时间。如上所述，本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器包括振动器I、振荡电路部2、以及检测电路部3，振荡电路部2起到作为以振动器I为谐振元件的闭环的自激振荡电路的功能。振荡电路部2具有CV转换电路21，该CV转换电路21将基于与振动器I的振动状态相对应的电容的监视信号转换成基于与电容的变化量相对应的电压的监视信号；以及AGC电路24，该AGC电路24对放大倍数(增益)进行控制并生成驱动信号，使得经CV转换电路21进行转换后的监视信号的振幅保持一定，并将驱动信号提供给振动器I。由于CV转换电路21具有放大单元21a，该放大单元21a在从接通电源起的规定的期间内，以规定的放大倍数对监视信号进行放大，因此，能将大幅放大的监视信号作为驱动信号提供给振动器I的驱动单元12，以使振动器I的振动状态发生较大的变化，从而能缩短从接通电源起到能检测出振动器I的角速度为止的起动时间。另外，由于利用CV转换电路21的放大单元21a来缩短振动型惯性力传感器的起动时间，因此，能在VGA电路243的增益可变范围内使用AGC电路24，能实现动作稳定、精度高的AGC电路。另外，在本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器中，从接通电源起，即使AGCO信号发生变化，VGA电路243的放大倍数(AGC电路24的增益)也不会发生变化，在AGCO信号的电压电平存在于以下电平范围的期间即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下，CV转换电路21与反馈电容器C2相连接，以增大放大单元21a的放大倍数。对于本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器，在AGCO信号的电压电平到达以下电平范围之外的时刻即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下，利用切换开关212来从连接反馈电容器C2切换至连接反馈电容器Cl，从而能防止VGA电路243的放大倍数减�。芩醵檀咏油ǖ缭雌鸬侥芗觳獬鼋撬俣任沟钠鸲奔�。此外，在本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器中，在AGCO信号的电压电平到达以下电平范围之外的时刻即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下，CV转换电路21利用切换开关212，从连接反馈电容器C2切换至连接反馈电容器Cl。即，CV转换电路21基于AGCO信号，来从连接反馈电容器C2切换至连接反馈电容器Cl。由于在AGCO信号的电压电平到达以下电平范围之外的时刻即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下，CV转换电路21从连接反馈电容器C2切换至连接反馈电容器Cl，从而能在VGA电路243的放大倍数不减小的范围内，将起动时的AGCO信号设定得较大，且整个振荡电路部2的增益也会增加，因此，能缩短从接通电源起到能检测出振动器I的角速度为止的起动时间。此外，在图4中，由于VGA电路243的放大倍数相对于控制信号具有负的特性，因此，在接通电源时，AGCO信号的电压电平存在于以下电平范围内即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以下，是利用以上的例子进行了说明，但是，在VGA电路243的放大倍数相对于控制信号具有正的特性的情 况下，在接通电源时，AGCO信号的电压电平存在于以下电平范围内即，基于AGCO信号的增益在VGA电路243的放大倍数的最大增益以上。另外，图5是表示本发明的实施方式所涉及的振动型惯性力传感器的CV转换电路21的其他结构的电路图。图5所示的CV转换电路21具有反馈电容器Cl，该反馈电容器Cl始终与运放211相连接；反馈电容器C2，该反馈电容器C2与反馈电容器Cl进行并联连接；以及切换开关212，该切换开关212作为放大监视信号的放大单元21a，对反馈电容器C2是否与运放211相连接进行切换，以对反馈电容器的大小进行切换。因此，在图5所示的CV转换电路21中，由于即使切换开关212发生故障，导致无法将反馈电容器C2与运放211相连接，但也具有将反馈电容器Cl始终与运放211相连接的结构，因此，能实现具有故障防护结构、而不会导致致命故障的CV转换电路21。此外，对于反馈电容器C2，并不局限于采用将一个电容器与反馈电容器Cl进行并联连接的结构，也可以采用将多个电容器与反馈电容器Cl进行并联连接的结构。标号说明I 振动器2 振荡电路部3 检测电路部11振动体12 驱动单元13监视单元14检测单元21 CV转换电路(信号转换电路)21a放大单元22信号放大电路23滤波电路24 AGC电路(自动增益控制电路)
31检测电路32信号处理电路33信号调整电路211运放212切换开关 241整流电路242比较/平滑化电路243VGA电路(可变增益放大电路)
权利要求
1.一种振动型惯性力传感器，其特征在于，包括 振动器，该振动器检测惯性力； 振荡电路部，该振荡电路部对该振动器提供驱动信号；以及 检测电路部，该检测电路部检测所述振动器的惯性力， 所述振荡电路部起到作为以所述振动器为谐振元件的闭环的自激振荡电路的功能， 所述振荡电路部包括 信号转换电路，该信号转换电路将基于与所述振动器的振动状态相对应的电容的监视信号转换成基于与电容的变化量相对应的电压的监视信号；以及 自动增益控制电路，该自动增益控制电路基于经该信号转换电路进行转换后的监视信号，来控制增益并生成所述驱动信号，并将该驱动信号提供给所述振动器， 所述信号转换电路具有放大单元，该放大单元在从接通电源起的规定期间内，以规定的放大倍数对监视信号进行放大。
2.如权利要求I所述的振动型惯性力传感器，其特征在于， 所述信号转换电路由具有反馈电容器的运放电路构成，所述放大单元在从接通电源起的所述规定期间内，通过切换所述反馈电容器的大小来对监视信号进行放大。
3.如权利要求I或2所述的振动型惯性力传感器，其特征在于， 在所述自动增益控制电路所具有的放大电路的放大倍数相对于控制所述自动增益控制电路的增益的控制信号具有负的特性的情况下，所述规定的期间是从接通电源起在所述增益相对于所述控制信号的变化而发生变化的范围内、基于所述控制信号的所述增益在所述放大电路的放大倍数的最大增益以下的期间。
4.如权利要求I或2所述的振动型惯性力传感器，其特征在于， 在所述自动增益控制电路所具有的放大电路的放大倍数相对于控制所述自动增益控制电路的增益的控制信号具有正的特性的情况下，所述规定的期间是从接通电源起在所述增益相对于所述控制信号的变化而发生变化的范围内、基于所述控制信号的所述增益在所述放大电路的放大倍数的最大增益以上的期间。
5.如权利要求2至4的任一项所述的振动型惯性力传感器，其特征在于， 所述放大单元基于控制所述自动增益控制电路的增益的控制信号，来切换所述反馈电容器的大小。
6.如权利要求5所述的振动型惯性力传感器，其特征在于， 所述反馈电容器包括第一反馈电容器；以及第二反馈电容器， 所述第一反馈电容器是始终与所述运放电路相连接的电容器， 所述第二反馈电容器是基于所述控制信号而与所述运放电路相连接的至少一个电容器。
全文摘要
本发明提供一种振动型惯性力传感器，该振动型惯性力传感器能缩短从接通电源到能检测出惯性力(角速度)为止的起动时间，而不使自动增益控制电路的动作变得不稳定。本发明所涉及的振动型惯性力传感器包括振动器(1)、振荡电路部(2)、及检测电路部(3)，振荡电路部(2)起到作为以振动器(1)为谐振元件的闭环的自激振荡电路的功能，振荡电路部(2)包括CV转换电路(信号转换电路)(21)，该CV转换电路(21)将基于与振动器(1)的振动状态相对应的电容的监视信号转换成基于与电容的变化量相对应的电压的监视信号；以及自动增益控制电路(24)，该自动增益控制电路(24)基于经CV转换电路(信号转换电路)(21)进行转换后的监视信号，来控制增益并生成驱动信号，并将驱动信号提供给振动器(1)，CV转换电路(信号转换电路)(21)具有放大单元，该放大单元在从接通电源起的规定期间内，以规定的放大倍数对监视信号进行放大。
文档编号G01C19/5776GK102753937SQ201080063609
公开日2012年10月24日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年2月17日
发明者加藤良隆, 成田诚, 森章 申请人:旭化成微电子株式会社, 株式会社村田制作所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
