位相シフト回路、半導体集積回路及びジャイロセンサシステム
【課題】検波タイミング信号の精度を改善し、且つ、位相シフト回路の面積を低減する。
【解決手段】位相シフト回路１４は、検波回路１６の検波タイミングを制御するタイミング信号を生成し、コンパレータ１４０と、カウント信号生成部１４２と、位相差測定部１４４と、タイミング信号生成部１４６と、を備える。コンパレータは、キャリア成分の信号レベルに応じた２値信号を生成する。カウント信号生成部は、２値信号の第１エッジを０度とするときの第１エッジに対する位相角をカウントし、カウントした位相角が９０度を超えたときに出力レベルが反転するカウント信号を生成する。位相差測定部は、２値信号とカウント信号との位相差を測定し、キャリア成分がゼロクロスするタイミングの情報を含む時間信号を生成する。タイミング信号生成部は、カウント信号及び時間信号に基づいて、検波回路１６の検波タイミングを制御するタイミング信号を生成する。
【解決手段】位相シフト回路１４は、検波回路１６の検波タイミングを制御するタイミング信号を生成し、コンパレータ１４０と、カウント信号生成部１４２と、位相差測定部１４４と、タイミング信号生成部１４６と、を備える。コンパレータは、キャリア成分の信号レベルに応じた２値信号を生成する。カウント信号生成部は、２値信号の第１エッジを０度とするときの第１エッジに対する位相角をカウントし、カウントした位相角が９０度を超えたときに出力レベルが反転するカウント信号を生成する。位相差測定部は、２値信号とカウント信号との位相差を測定し、キャリア成分がゼロクロスするタイミングの情報を含む時間信号を生成する。タイミング信号生成部は、カウント信号及び時間信号に基づいて、検波回路１６の検波タイミングを制御するタイミング信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、位相シフト回路、半導体集積回路及びジャイロセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度信号を生成する半導体集積回路は、一般に、ジャイロセンサと、キャリア成分抽出回路と、位相シフト回路と、検波回路と、タイミング信号生成回路とを備える。ジャイロセンサは、物体の運動を検出し、運動に応じたジャイロ出力信号を生成する。ジャイロ出力信号は、角速度成分及びキャリア成分を含む。角速度成分は、物体の角速度に対応する。キャリア成分は、物体の共振周波数に対応する。キャリア成分抽出回路は、ジャイロ出力信号からキャリア成分を抽出する。位相シフト回路は、キャリア成分の位相を９０度だけシフトし、検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成する。検波回路は、検波タイミング信号に基づいて、ジャイロ出力信号からキャリア成分を除去し、角速度信号を生成する。
【０００３】
しかしながら、従来の位相シフト回路は、抵抗素子及び容量素子等の受動素子を含むアナログ回路である。受動素子の製造ばらつきや位相シフト回路の動作環境（例えば温度）に起因して、検波タイミング信号の精度が低下する。また、受動素子は、一般に面積が大きいので、位相シフト回路の面積も大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０４０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、検波タイミング信号の精度を改善し、且つ、位相シフト回路の面積を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の位相シフト回路は、角速度成分及びキャリア成分を含むジャイロ出力信号の角速度成分に対応する角速度信号を生成する検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成する。位相シフト回路は、コンパレータと、カウント信号生成部と、タイミング信号生成部と、を備える。コンパレータは、キャリア成分の信号レベルに応じて位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号を生成する。カウント信号生成部は、２値信号に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号を生成する。タイミング信号生成部は、カウント信号による位相角９０度のタイミングと２値信号による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態のジャイロセンサシステム１のブロック図。
【図２】本実施形態の位相シフト回路１４のブロック図。
【図３】本実施形態の位相シフト回路１４の信号波形図。
【図４】本実施形態のカウント信号生成部１４２を実現する論理回路図。
【図５】本実施形態の検波回路１６の信号波形図。
【図６】本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第１例のブロック図。
【図７】本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第２例のブロック図。
【図８】従来の検波回路の信号波形図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
本実施形態のジャイロセンサシステム１の構成について説明する。図１は、本実施形態のジャイロセンサシステム１のブロック図である。
【００１０】
図１に示すように、ジャイロセンサシステム１は、半導体集積回路１０と、ジャイロセンサ２０とを備える。
【００１１】
ジャイロセンサ２０は、物体の運動（例えば振動）を検出し、運動に応じたジャイロ出力信号９０を生成する。ジャイロ出力信号９０は、角速度成分９１及びキャリア成分９２を含む。角速度成分９１は、物体の角速度に対応する。キャリア成分９２は、物体の共振周波数に対応する。
【００１２】
半導体集積回路１０は、ジャイロ出力信号９０から角速度信号９６を生成する。角速度信号９６は、物体の角速度を示す信号である。半導体集積回路１０は、キャリア成分抽出回路１２と、位相シフト回路１４と、検波回路１６とを備える。
【００１３】
キャリア成分抽出回路１２は、ジャイロ出力信号９０からキャリア成分９２を抽出する。
【００１４】
位相シフト回路１４は、キャリア成分９２の位相をキャリア周波数において９０度だけシフトし、検波回路１６の検波タイミングを制御する検波タイミング信号９４を生成する。
【００１５】
本実施形態の位相シフト回路１４の構成について説明する。図２は、本実施形態の位相シフト回路１４のブロック図である。図３は、本実施形態の位相シフト回路１４の信号波形図である。
【００１６】
図２に示すように、位相シフト回路１４は、コンパレータ１４０と、カウント信号生成部１４２と、位相差測定部１４４と、タイミング信号生成部１４６とを備える。
【００１７】
コンパレータ１４０は、正弦波形を有するキャリア成分９２の信号レベルに応じた矩形波形を有する２値信号８０を生成する。例えば、コンパレータ１４０は、キャリア成分９２の信号レベルが負から正へ変わるときにハイレベルの２値信号８０を出力し、キャリア成分９２の信号レベルが正から負へ変わるときにロウレベルの２値信号８０を出力する（図３を参照）。即ち、２値信号８０では、位相角が０度のときに立ち上がりエッジ８０Ｈが現れ、位相角が１８０度のときに立ち下がりエッジ８０Ｌが現れる。換言すると、コンパレータ１４０は、位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号８０を生成する。
【００１８】
カウント信号生成部１４２は、２値信号８０の第１エッジ（例えば、立ち上がりエッジ８０Ｈ）を０度とするときの第１エッジに対する位相角をカウントし、カウントした位相角（以下、「カウント値」という）が９０度を超えたときに出力レベルが反転するカウント信号８２を生成する。カウント信号８２の立ち上がりエッジ８２Ｈは、キャリア成分９２の立ち上がりがゼロクロスするタイミング９２Ｈに現れる。即ち、カウント信号８２は、キャリア成分９２の立ち上がりがゼロクロスするタイミング９２Ｈの情報を含む。例えば、カウント信号生成部１４２は、所定のステップで２値信号８０の立ち上がりエッジ８２Ｈに対する位相角をカウントし、カウント値が９０度を超えたときに、２値信号８０の信号レベルをハイレベルからロウレベルに変更する。即ち、カウント信号８２では、位相角が０度のときに立ち上がりエッジ８２Ｈが現れ、位相角が９０度を超えたときに立ち下がりエッジ８２Ｌが現れるように、カウント値が９０°を超えたときに信号レベルを反転させる。換言すると、カウント信号生成部１４２は、２値信号８０に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号８２を出力する。立ち下がりエッジ８２Ｌの位相角は、９０度より大きい（図３を参照）。カウント信号生成部１４２のカウントする時間分解能のステップ間隔が短いほど、立ち下がりエッジ８２Ｌの位相角と９０度との差が小さくなる。
【００１９】
カウント信号生成部１４２は、アナログ回路及び論理回路の何れでも良い。好ましくは、カウント信号生成部１４２は論理回路である。図４は、本実施形態のカウント信号生成部１４２を実現する論理回路図である。図４に示すように、カウント信号生成部１４２は、発振器１４２１と、ロジックカウンタ１４２２とを備える。発振器１４２１は、ロジックカウンタ１４２２のステップを制御するステップ制御信号７０を生成する。発振器１４２１の発振周波数は、キャリア成分９２の周波数より十分に高く、且つ、キャリア成分９２の周波数と非同期である。ロジックカウンタ１４２２は、ステップ制御信号７０に応じたステップで２値信号８０の立ち上がりエッジ８２Ｈに対する位相角をカウントし、カウント信号８２を生成する。発振器１４２１の発振周波数が高いほど、カウント信号生成部１４２のステップ間隔が短くなり、その結果、立ち下がりエッジ８２Ｌの位相角と９０度との差が小さくなる。
【００２０】
位相差測定部１４４は、カウント信号８２の出力レベルが反転する基準エッジ（例えば、立ち下がりエッジ８２Ｌ）と２値信号８０の１８０度エッジ（第２エッジ）との時間間隔Ｔを測定し、測定した時間間隔Ｔを示す時間信号８４を生成する。例えば、位相差測定部１４４は、２値信号８０の立ち下がりエッジ８０Ｌとカウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌとの時間間隔Ｔを測定し、測定した時間間隔Ｔを示す時間信号８４を生成する（図３を参照）。時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌは、キャリア成分９２の立ち下りがゼロクロスするタイミング９２Ｌに現れる。即ち、時間信号８４は、キャリア成分９２の立ち下りがゼロクロスするタイミング９２Ｌの情報を含む。カウント信号生成部１４２のステップ間隔が短いほど、キャリア周波数の１／４周期の時間に近づく。位相差測定部１４４は、アナログ回路である。
【００２１】
タイミング信号生成部１４６は、カウント信号８２の基準エッジから時間信号８４が示す時間間隔Ｔの２倍の位相角の分だけ時間が経過したときに信号レベルが反転するような検波タイミング信号９４を生成する。即ち、タイミング信号生成部１４６は、カウント信号８２による位相角９０度のタイミングと２値信号８０による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、検波タイミング信号９４を生成する。具体的には、タイミング信号生成部１４６は、カウント信号８２による位相角９０度のタイミングから上記時間差の２倍の時間が経過するまでのタイミングを示す検波タイミング信号９４を生成する。例えば、タイミング信号生成部１４６は、カウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌに同期してハイレベルの信号を出力し、時間信号８４に対応する時間間隔Ｔの２倍の間隔が経過したときにロウレベルの信号を出力する。即ち、検波タイミング信号９４では、カウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌの位相角で立ち上がりエッジ９４Ｈが現れ、立ち上がりエッジ９４Ｈから時間間隔Ｔの分だけずれた位相角で立ち下がりエッジ９４Ｌが現れる。
【００２２】
検波回路１６は、検波タイミング信号９４に基づいて、ジャイロ出力信号９０からキャリア成分９２を除去し、角速度成分９１に対応する角速度信号９６を生成する。図５は、本実施形態の検波回路１６の信号波形図である。図５に示すように、検波タイミング信号９４がハイレベルにある区間９４Ａの長さは、時間間隔Ｔの２倍（即ち２Ｔ）である。一方、区間９４Ａに対応するキャリア成分９２は、正の第１成分９０Ａ及び負の第２成分９０Ｂである。ジャイロ信号９０に対して検波タイミング信号９４がハイレベルにある区間の時を抽出することで、区間９４Ａでは、第１成分９０Ａが第２成分９０Ｂと完全に相殺される。その結果、角速度信号９６では、区間９４Ａに対応する領域が利用可能レンジ９６Ａとなり、利用可能レンジ９６Ａに挟まれた領域がロスレンジ９６Ｂとなる。
【００２３】
本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第１例について説明する。図６は、本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第１例のブロック図である。
【００２４】
図６に示すように、タイミング信号生成部１４６は、制御回路１４６１と、電荷電圧変換回路１４６２と、電圧比較器１４６３とを備える。
【００２５】
制御回路１４６１は、カウント信号８２及び時間信号８４に基づいて、電荷電圧変換回路１４６２のチャージ及びディスチャージを制御する充放電制御信号６０を生成する。
【００２６】
例えば、制御回路１４６１は、カウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌのタイミングで、電荷電圧変換回路１４６２に電荷をチャージする充電制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌのタイミングで、電荷電圧変換回路１４６２にチャージされた電荷をディスチャージする放電制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、検波タイミング信号９４の立ち下がりエッジ９４Ｌの後のタイミングで、電荷電圧変換回路１４６２の状態をリセットするリセット制御信号を生成する。制御回路１４６１は、リセット制御信号の生成、チャージ制御信号の生成及びディスチャージ制御信号の生成を順番に繰り返す。
【００２７】
電荷電圧変換回路１４６２は、コンデンサを有する。電荷電圧変換回路１４６２は、充放電制御信号６０に基づいて、電荷のチャージ、電荷のディスチャージ、又は状態のリセットを行い、状態電圧信号６２又は初期電圧信号６４を生成する。
【００２８】
例えば、電荷電圧変換回路１４６２は、充電制御信号を受け取ると、所定時間だけコンデンサに充電電流を流す。これにより、充電電流が流れた時間に比例した分の電荷がコンデンサにチャージされる。この場合、チャージが完了した後の電荷電圧変換回路１４６２の電圧を示す状態電圧信号６２が生成される。
【００２９】
また、電荷電圧変換回路１４６２は、放電制御信号を受け取ると、所定時間だけコンデンサに、充電電流とは逆向きの放電電流を流す。コンデンサには、放電電流が流れた時間に比例した分の電荷がコンデンサからディスチャージされる。この場合、チャージが完了した後の電荷電圧変換回路１４６２の電圧を示す状態電圧信号６２が生成される。
【００３０】
また、電荷電圧変換回路１４６２は、リセット制御信号を受け取ると、コンデンサとグラウンド端子とを接続する。これにより、コンデンサにチャージされた電荷が消失する。この場合、リセットが完了した後の電荷電圧変換回路１４６２の電圧を示す初期電圧信号６４が生成される。
【００３１】
即ち、制御回路１４６１は、電荷電圧変換回路１４６２に対して、カウント信号８２による位相角９０度のタイミングから所定のペースで電荷の蓄積を開始させ、２値信号８０による位相角１８０度のタイミングで電荷の蓄積に代わって所定のペースで電荷の放電を開始させる。
【００３２】
電圧比較器１４６３は、初期電圧信号６４及び状態電圧信号６２の信号レベルを比較し、信号レベルの差に応じた検波タイミング信号９４を生成する。即ち、電圧比較器１４６３は、電荷電圧変換回路１４６２の電圧と電荷の蓄積を開始する前の電荷電圧変換回路１４６２の電圧との比較結果に基づいて検波タイミング信号９４を生成する。このとき、電圧比較器１４６３は、信号レベルの符号（即ち、初期電圧信号６４及び状態電圧信号６２の大小関係）が逆転したときに極性が変化するように、検波タイミング信号９４を生成する。例えば、電圧比較器１４６３は、状態電圧信号６２が初期電圧信号６４以下の場合にはロウレベルの検波タイミング信号９４を生成し、状態電圧信号６２が初期電圧信号６４より大きい場合にはハイレベルの検波タイミング信号９４を生成する。これにより、図３の検波タイミング信号９４が生成される。
【００３３】
本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第２例について説明する。図７は、本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第２例のブロック図である。
【００３４】
図７に示すように、タイミング信号生成部１４６は、制御回路１４６１と、電荷電圧変換回路１４６２と、電圧比較器１４６３と、電圧保持回路１４６４とを備える。
【００３５】
制御回路１４６１は、カウント信号８２及び時間信号８４に基づいて、電荷電圧変換回路１４６２のチャージ及びディスチャージを制御する充放電制御信号６０と、電圧保持回路１４６４の電圧の保持を制御する保持制御信号６１とを生成する。
【００３６】
例えば、制御回路１４６１は、カウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌのタイミングで、電荷をチャージする充電制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌのタイミングで、保持制御信号６１及びリセット制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌと略同じタイミングで、再び電荷をチャージする充電制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、検波タイミング信号９４の立ち下がりエッジ９４Ｌの後のタイミングで、再びリセット制御信号を生成する。制御回路１４６１は、立ち下がりエッジ８２Ｌのタイミングでの充電制御信号の生成、時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌのタイミングでの保持制御信号６１、リセット制御信号、及び充電制御信号の生成、並びに検波タイミング信号９４の立ち下がりエッジ９４Ｌの後のタイミングでのリセット制御信号の生成を順番に繰り返す。
【００３７】
電荷電圧変換回路１４６２は、コンデンサを有する。電荷電圧変換回路１４６２は、充放電制御信号６０に基づいて、電荷のチャージ、電荷のディスチャージ、又は状態のリセットを行い、状態電圧信号６２を生成する。
【００３８】
例えば、電荷電圧変換回路１４６２は、充電制御信号を受け取ると、所定時間だけコンデンサに充電電流を流す。これにより、充電電流が流れた時間に比例した分の電荷がコンデンサにチャージされる。この場合、チャージが完了した後のコンデンサの両端の電圧を示す状態電圧信号６２が生成される。
【００３９】
電圧保持回路１４６４は、保持制御信号６１を受け取ると、状態電圧信号６２をホールドし、ホールドした状態電圧信号（以下、「ホールド信号」という）６３を出力する。即ち、電圧保持回路１４６４は、電荷電圧変換回路１４６２の電圧を保持する。なお、電圧保持回路１４６４は、保持制御信号６１が入力されていないときは、状態電圧信号６２をホールドせずに出力する。
【００４０】
また、電荷電圧変換回路１４６２は、保持制御信号６１と共にリセット制御信号を受け取ると、状態電圧信号６２をホールドした後に、コンデンサとグラウンド端子とを接続する。これにより、コンデンサにチャージされた電荷が消失する。
【００４１】
その後、再び、電荷電圧変換回路１４６２は、充電制御信号を受け取ると、コンデンサに充電電流を流す。これにより、充電電流が流れた時間に比例した分の電荷がコンデンサにチャージされ、コンデンサの両端の電圧を示す状態電圧信号６２が生成される。
【００４２】
即ち、制御回路１４６１は、電荷電圧変換回路１４６２に対して、カウント信号８２による位相角９０度のタイミングから所定のペースで電荷の蓄積を開始させ、２値信号８０による位相角１８０度のタイミングで電圧保持回路１４６４に電荷電圧変換回路１４６２の電圧を保持させると共に電荷電圧変換回路１４６２の電荷を電荷の蓄積開始前の状態まで一気に放電させ、所定のペースで電荷の蓄積を再び開始させる。
【００４３】
電圧比較器１４６３は、状態電圧信号６２及びホールド信号６３の信号レベルを比較し、信号レベルの差に応じた検波タイミング信号９４を生成する。即ち、電圧比較器１４６３は、電荷の蓄積が再び開始された電荷電圧変換回路１４６２の電圧と電圧保持回路１４６４に保持された電圧との比較結果に基づいて検波タイミング信号９４を生成する。このとき、電圧比較器１４６３は、信号レベルの符号（即ち、状態電圧信号６２及びホールド信号６３の大小関係）が逆転又は一致したときに極性が変化する（立ち下がりエッジ９４Ｌとなる）ように、検波タイミング信号９４を生成する。なお、この場合の立ち上がりエッジ９４Ｈは、最初の電荷のチャージが開始されるカウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌのタイミングとなる。
【００４４】
本実施形態の比較例について説明する。図８は、従来の検波回路の信号波形図である。
【００４５】
図８に示すように、従来の検波回路では、素子のばらつきや温度条件によって、検波タイミングが９０度、２７０度からの同じ方向にずれ、キャリア成分の正領域及び負領域が互いに完全に相殺できず、残留成分が残る。その結果、キャリア成分の残留成分によるオフセット成分が発生し、ダイナミックレンジが狭くなる。さらに角速度信号のロスレンジが増え、検出感度が落ちる。その結果、角速度信号の利用可能ダイナミックレンジが狭くなる。
【００４６】
これに対して、本実施形態では、図５に示すように、区間９４Ａでは、第１成分９０Ａが第２成分９０Ｂとほぼ完全に相殺される。その結果、キャリア成分の残留成分によるオフセット成分をほぼ０にすることができる。さらに９０度の検波タイミングの時間精度を上げることができるため、角速度のロスレンジ９６Ｂを小さくなり検出感度が向上する。この結果、角速度信号の利用可能ダイナミックレンジを広くすることができる。さらに位相シフト回路１４の面積を低減することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化される。また、上述した実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明が形成可能である。例えば、上述した実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ ジャイロセンサシステム
１０ 半導体集積回路
１２ キャリア成分抽出回路
１４ 位相シフト回路
１４０ コンパレータ
１４２ カウント信号生成部
１４２１ 発振器
１４２２ ロジックカウンタ
１４４ 位相差測定部
１４６ タイミング信号生成部
１４６１ 制御回路
１４６２ 電荷電圧変換回路
１４６３ 電圧比較器
１４６４ 電圧保持回路
１６ 検波回路
２０ ジャイロセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、位相シフト回路、半導体集積回路及びジャイロセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
角速度信号を生成する半導体集積回路は、一般に、ジャイロセンサと、キャリア成分抽出回路と、位相シフト回路と、検波回路と、タイミング信号生成回路とを備える。ジャイロセンサは、物体の運動を検出し、運動に応じたジャイロ出力信号を生成する。ジャイロ出力信号は、角速度成分及びキャリア成分を含む。角速度成分は、物体の角速度に対応する。キャリア成分は、物体の共振周波数に対応する。キャリア成分抽出回路は、ジャイロ出力信号からキャリア成分を抽出する。位相シフト回路は、キャリア成分の位相を９０度だけシフトし、検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成する。検波回路は、検波タイミング信号に基づいて、ジャイロ出力信号からキャリア成分を除去し、角速度信号を生成する。
【０００３】
しかしながら、従来の位相シフト回路は、抵抗素子及び容量素子等の受動素子を含むアナログ回路である。受動素子の製造ばらつきや位相シフト回路の動作環境（例えば温度）に起因して、検波タイミング信号の精度が低下する。また、受動素子は、一般に面積が大きいので、位相シフト回路の面積も大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０４０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、検波タイミング信号の精度を改善し、且つ、位相シフト回路の面積を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の位相シフト回路は、角速度成分及びキャリア成分を含むジャイロ出力信号の角速度成分に対応する角速度信号を生成する検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成する。位相シフト回路は、コンパレータと、カウント信号生成部と、タイミング信号生成部と、を備える。コンパレータは、キャリア成分の信号レベルに応じて位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号を生成する。カウント信号生成部は、２値信号に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号を生成する。タイミング信号生成部は、カウント信号による位相角９０度のタイミングと２値信号による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態のジャイロセンサシステム１のブロック図。
【図２】本実施形態の位相シフト回路１４のブロック図。
【図３】本実施形態の位相シフト回路１４の信号波形図。
【図４】本実施形態のカウント信号生成部１４２を実現する論理回路図。
【図５】本実施形態の検波回路１６の信号波形図。
【図６】本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第１例のブロック図。
【図７】本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第２例のブロック図。
【図８】従来の検波回路の信号波形図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
本実施形態のジャイロセンサシステム１の構成について説明する。図１は、本実施形態のジャイロセンサシステム１のブロック図である。
【００１０】
図１に示すように、ジャイロセンサシステム１は、半導体集積回路１０と、ジャイロセンサ２０とを備える。
【００１１】
ジャイロセンサ２０は、物体の運動（例えば振動）を検出し、運動に応じたジャイロ出力信号９０を生成する。ジャイロ出力信号９０は、角速度成分９１及びキャリア成分９２を含む。角速度成分９１は、物体の角速度に対応する。キャリア成分９２は、物体の共振周波数に対応する。
【００１２】
半導体集積回路１０は、ジャイロ出力信号９０から角速度信号９６を生成する。角速度信号９６は、物体の角速度を示す信号である。半導体集積回路１０は、キャリア成分抽出回路１２と、位相シフト回路１４と、検波回路１６とを備える。
【００１３】
キャリア成分抽出回路１２は、ジャイロ出力信号９０からキャリア成分９２を抽出する。
【００１４】
位相シフト回路１４は、キャリア成分９２の位相をキャリア周波数において９０度だけシフトし、検波回路１６の検波タイミングを制御する検波タイミング信号９４を生成する。
【００１５】
本実施形態の位相シフト回路１４の構成について説明する。図２は、本実施形態の位相シフト回路１４のブロック図である。図３は、本実施形態の位相シフト回路１４の信号波形図である。
【００１６】
図２に示すように、位相シフト回路１４は、コンパレータ１４０と、カウント信号生成部１４２と、位相差測定部１４４と、タイミング信号生成部１４６とを備える。
【００１７】
コンパレータ１４０は、正弦波形を有するキャリア成分９２の信号レベルに応じた矩形波形を有する２値信号８０を生成する。例えば、コンパレータ１４０は、キャリア成分９２の信号レベルが負から正へ変わるときにハイレベルの２値信号８０を出力し、キャリア成分９２の信号レベルが正から負へ変わるときにロウレベルの２値信号８０を出力する（図３を参照）。即ち、２値信号８０では、位相角が０度のときに立ち上がりエッジ８０Ｈが現れ、位相角が１８０度のときに立ち下がりエッジ８０Ｌが現れる。換言すると、コンパレータ１４０は、位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号８０を生成する。
【００１８】
カウント信号生成部１４２は、２値信号８０の第１エッジ（例えば、立ち上がりエッジ８０Ｈ）を０度とするときの第１エッジに対する位相角をカウントし、カウントした位相角（以下、「カウント値」という）が９０度を超えたときに出力レベルが反転するカウント信号８２を生成する。カウント信号８２の立ち上がりエッジ８２Ｈは、キャリア成分９２の立ち上がりがゼロクロスするタイミング９２Ｈに現れる。即ち、カウント信号８２は、キャリア成分９２の立ち上がりがゼロクロスするタイミング９２Ｈの情報を含む。例えば、カウント信号生成部１４２は、所定のステップで２値信号８０の立ち上がりエッジ８２Ｈに対する位相角をカウントし、カウント値が９０度を超えたときに、２値信号８０の信号レベルをハイレベルからロウレベルに変更する。即ち、カウント信号８２では、位相角が０度のときに立ち上がりエッジ８２Ｈが現れ、位相角が９０度を超えたときに立ち下がりエッジ８２Ｌが現れるように、カウント値が９０°を超えたときに信号レベルを反転させる。換言すると、カウント信号生成部１４２は、２値信号８０に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号８２を出力する。立ち下がりエッジ８２Ｌの位相角は、９０度より大きい（図３を参照）。カウント信号生成部１４２のカウントする時間分解能のステップ間隔が短いほど、立ち下がりエッジ８２Ｌの位相角と９０度との差が小さくなる。
【００１９】
カウント信号生成部１４２は、アナログ回路及び論理回路の何れでも良い。好ましくは、カウント信号生成部１４２は論理回路である。図４は、本実施形態のカウント信号生成部１４２を実現する論理回路図である。図４に示すように、カウント信号生成部１４２は、発振器１４２１と、ロジックカウンタ１４２２とを備える。発振器１４２１は、ロジックカウンタ１４２２のステップを制御するステップ制御信号７０を生成する。発振器１４２１の発振周波数は、キャリア成分９２の周波数より十分に高く、且つ、キャリア成分９２の周波数と非同期である。ロジックカウンタ１４２２は、ステップ制御信号７０に応じたステップで２値信号８０の立ち上がりエッジ８２Ｈに対する位相角をカウントし、カウント信号８２を生成する。発振器１４２１の発振周波数が高いほど、カウント信号生成部１４２のステップ間隔が短くなり、その結果、立ち下がりエッジ８２Ｌの位相角と９０度との差が小さくなる。
【００２０】
位相差測定部１４４は、カウント信号８２の出力レベルが反転する基準エッジ（例えば、立ち下がりエッジ８２Ｌ）と２値信号８０の１８０度エッジ（第２エッジ）との時間間隔Ｔを測定し、測定した時間間隔Ｔを示す時間信号８４を生成する。例えば、位相差測定部１４４は、２値信号８０の立ち下がりエッジ８０Ｌとカウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌとの時間間隔Ｔを測定し、測定した時間間隔Ｔを示す時間信号８４を生成する（図３を参照）。時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌは、キャリア成分９２の立ち下りがゼロクロスするタイミング９２Ｌに現れる。即ち、時間信号８４は、キャリア成分９２の立ち下りがゼロクロスするタイミング９２Ｌの情報を含む。カウント信号生成部１４２のステップ間隔が短いほど、キャリア周波数の１／４周期の時間に近づく。位相差測定部１４４は、アナログ回路である。
【００２１】
タイミング信号生成部１４６は、カウント信号８２の基準エッジから時間信号８４が示す時間間隔Ｔの２倍の位相角の分だけ時間が経過したときに信号レベルが反転するような検波タイミング信号９４を生成する。即ち、タイミング信号生成部１４６は、カウント信号８２による位相角９０度のタイミングと２値信号８０による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、検波タイミング信号９４を生成する。具体的には、タイミング信号生成部１４６は、カウント信号８２による位相角９０度のタイミングから上記時間差の２倍の時間が経過するまでのタイミングを示す検波タイミング信号９４を生成する。例えば、タイミング信号生成部１４６は、カウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌに同期してハイレベルの信号を出力し、時間信号８４に対応する時間間隔Ｔの２倍の間隔が経過したときにロウレベルの信号を出力する。即ち、検波タイミング信号９４では、カウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌの位相角で立ち上がりエッジ９４Ｈが現れ、立ち上がりエッジ９４Ｈから時間間隔Ｔの分だけずれた位相角で立ち下がりエッジ９４Ｌが現れる。
【００２２】
検波回路１６は、検波タイミング信号９４に基づいて、ジャイロ出力信号９０からキャリア成分９２を除去し、角速度成分９１に対応する角速度信号９６を生成する。図５は、本実施形態の検波回路１６の信号波形図である。図５に示すように、検波タイミング信号９４がハイレベルにある区間９４Ａの長さは、時間間隔Ｔの２倍（即ち２Ｔ）である。一方、区間９４Ａに対応するキャリア成分９２は、正の第１成分９０Ａ及び負の第２成分９０Ｂである。ジャイロ信号９０に対して検波タイミング信号９４がハイレベルにある区間の時を抽出することで、区間９４Ａでは、第１成分９０Ａが第２成分９０Ｂと完全に相殺される。その結果、角速度信号９６では、区間９４Ａに対応する領域が利用可能レンジ９６Ａとなり、利用可能レンジ９６Ａに挟まれた領域がロスレンジ９６Ｂとなる。
【００２３】
本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第１例について説明する。図６は、本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第１例のブロック図である。
【００２４】
図６に示すように、タイミング信号生成部１４６は、制御回路１４６１と、電荷電圧変換回路１４６２と、電圧比較器１４６３とを備える。
【００２５】
制御回路１４６１は、カウント信号８２及び時間信号８４に基づいて、電荷電圧変換回路１４６２のチャージ及びディスチャージを制御する充放電制御信号６０を生成する。
【００２６】
例えば、制御回路１４６１は、カウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌのタイミングで、電荷電圧変換回路１４６２に電荷をチャージする充電制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌのタイミングで、電荷電圧変換回路１４６２にチャージされた電荷をディスチャージする放電制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、検波タイミング信号９４の立ち下がりエッジ９４Ｌの後のタイミングで、電荷電圧変換回路１４６２の状態をリセットするリセット制御信号を生成する。制御回路１４６１は、リセット制御信号の生成、チャージ制御信号の生成及びディスチャージ制御信号の生成を順番に繰り返す。
【００２７】
電荷電圧変換回路１４６２は、コンデンサを有する。電荷電圧変換回路１４６２は、充放電制御信号６０に基づいて、電荷のチャージ、電荷のディスチャージ、又は状態のリセットを行い、状態電圧信号６２又は初期電圧信号６４を生成する。
【００２８】
例えば、電荷電圧変換回路１４６２は、充電制御信号を受け取ると、所定時間だけコンデンサに充電電流を流す。これにより、充電電流が流れた時間に比例した分の電荷がコンデンサにチャージされる。この場合、チャージが完了した後の電荷電圧変換回路１４６２の電圧を示す状態電圧信号６２が生成される。
【００２９】
また、電荷電圧変換回路１４６２は、放電制御信号を受け取ると、所定時間だけコンデンサに、充電電流とは逆向きの放電電流を流す。コンデンサには、放電電流が流れた時間に比例した分の電荷がコンデンサからディスチャージされる。この場合、チャージが完了した後の電荷電圧変換回路１４６２の電圧を示す状態電圧信号６２が生成される。
【００３０】
また、電荷電圧変換回路１４６２は、リセット制御信号を受け取ると、コンデンサとグラウンド端子とを接続する。これにより、コンデンサにチャージされた電荷が消失する。この場合、リセットが完了した後の電荷電圧変換回路１４６２の電圧を示す初期電圧信号６４が生成される。
【００３１】
即ち、制御回路１４６１は、電荷電圧変換回路１４６２に対して、カウント信号８２による位相角９０度のタイミングから所定のペースで電荷の蓄積を開始させ、２値信号８０による位相角１８０度のタイミングで電荷の蓄積に代わって所定のペースで電荷の放電を開始させる。
【００３２】
電圧比較器１４６３は、初期電圧信号６４及び状態電圧信号６２の信号レベルを比較し、信号レベルの差に応じた検波タイミング信号９４を生成する。即ち、電圧比較器１４６３は、電荷電圧変換回路１４６２の電圧と電荷の蓄積を開始する前の電荷電圧変換回路１４６２の電圧との比較結果に基づいて検波タイミング信号９４を生成する。このとき、電圧比較器１４６３は、信号レベルの符号（即ち、初期電圧信号６４及び状態電圧信号６２の大小関係）が逆転したときに極性が変化するように、検波タイミング信号９４を生成する。例えば、電圧比較器１４６３は、状態電圧信号６２が初期電圧信号６４以下の場合にはロウレベルの検波タイミング信号９４を生成し、状態電圧信号６２が初期電圧信号６４より大きい場合にはハイレベルの検波タイミング信号９４を生成する。これにより、図３の検波タイミング信号９４が生成される。
【００３３】
本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第２例について説明する。図７は、本実施形態のタイミング信号生成部１４６の第２例のブロック図である。
【００３４】
図７に示すように、タイミング信号生成部１４６は、制御回路１４６１と、電荷電圧変換回路１４６２と、電圧比較器１４６３と、電圧保持回路１４６４とを備える。
【００３５】
制御回路１４６１は、カウント信号８２及び時間信号８４に基づいて、電荷電圧変換回路１４６２のチャージ及びディスチャージを制御する充放電制御信号６０と、電圧保持回路１４６４の電圧の保持を制御する保持制御信号６１とを生成する。
【００３６】
例えば、制御回路１４６１は、カウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌのタイミングで、電荷をチャージする充電制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌのタイミングで、保持制御信号６１及びリセット制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌと略同じタイミングで、再び電荷をチャージする充電制御信号を生成する。また、制御回路１４６１は、検波タイミング信号９４の立ち下がりエッジ９４Ｌの後のタイミングで、再びリセット制御信号を生成する。制御回路１４６１は、立ち下がりエッジ８２Ｌのタイミングでの充電制御信号の生成、時間信号８４の立ち下がりエッジ８４Ｌのタイミングでの保持制御信号６１、リセット制御信号、及び充電制御信号の生成、並びに検波タイミング信号９４の立ち下がりエッジ９４Ｌの後のタイミングでのリセット制御信号の生成を順番に繰り返す。
【００３７】
電荷電圧変換回路１４６２は、コンデンサを有する。電荷電圧変換回路１４６２は、充放電制御信号６０に基づいて、電荷のチャージ、電荷のディスチャージ、又は状態のリセットを行い、状態電圧信号６２を生成する。
【００３８】
例えば、電荷電圧変換回路１４６２は、充電制御信号を受け取ると、所定時間だけコンデンサに充電電流を流す。これにより、充電電流が流れた時間に比例した分の電荷がコンデンサにチャージされる。この場合、チャージが完了した後のコンデンサの両端の電圧を示す状態電圧信号６２が生成される。
【００３９】
電圧保持回路１４６４は、保持制御信号６１を受け取ると、状態電圧信号６２をホールドし、ホールドした状態電圧信号（以下、「ホールド信号」という）６３を出力する。即ち、電圧保持回路１４６４は、電荷電圧変換回路１４６２の電圧を保持する。なお、電圧保持回路１４６４は、保持制御信号６１が入力されていないときは、状態電圧信号６２をホールドせずに出力する。
【００４０】
また、電荷電圧変換回路１４６２は、保持制御信号６１と共にリセット制御信号を受け取ると、状態電圧信号６２をホールドした後に、コンデンサとグラウンド端子とを接続する。これにより、コンデンサにチャージされた電荷が消失する。
【００４１】
その後、再び、電荷電圧変換回路１４６２は、充電制御信号を受け取ると、コンデンサに充電電流を流す。これにより、充電電流が流れた時間に比例した分の電荷がコンデンサにチャージされ、コンデンサの両端の電圧を示す状態電圧信号６２が生成される。
【００４２】
即ち、制御回路１４６１は、電荷電圧変換回路１４６２に対して、カウント信号８２による位相角９０度のタイミングから所定のペースで電荷の蓄積を開始させ、２値信号８０による位相角１８０度のタイミングで電圧保持回路１４６４に電荷電圧変換回路１４６２の電圧を保持させると共に電荷電圧変換回路１４６２の電荷を電荷の蓄積開始前の状態まで一気に放電させ、所定のペースで電荷の蓄積を再び開始させる。
【００４３】
電圧比較器１４６３は、状態電圧信号６２及びホールド信号６３の信号レベルを比較し、信号レベルの差に応じた検波タイミング信号９４を生成する。即ち、電圧比較器１４６３は、電荷の蓄積が再び開始された電荷電圧変換回路１４６２の電圧と電圧保持回路１４６４に保持された電圧との比較結果に基づいて検波タイミング信号９４を生成する。このとき、電圧比較器１４６３は、信号レベルの符号（即ち、状態電圧信号６２及びホールド信号６３の大小関係）が逆転又は一致したときに極性が変化する（立ち下がりエッジ９４Ｌとなる）ように、検波タイミング信号９４を生成する。なお、この場合の立ち上がりエッジ９４Ｈは、最初の電荷のチャージが開始されるカウント信号８２の立ち下がりエッジ８２Ｌのタイミングとなる。
【００４４】
本実施形態の比較例について説明する。図８は、従来の検波回路の信号波形図である。
【００４５】
図８に示すように、従来の検波回路では、素子のばらつきや温度条件によって、検波タイミングが９０度、２７０度からの同じ方向にずれ、キャリア成分の正領域及び負領域が互いに完全に相殺できず、残留成分が残る。その結果、キャリア成分の残留成分によるオフセット成分が発生し、ダイナミックレンジが狭くなる。さらに角速度信号のロスレンジが増え、検出感度が落ちる。その結果、角速度信号の利用可能ダイナミックレンジが狭くなる。
【００４６】
これに対して、本実施形態では、図５に示すように、区間９４Ａでは、第１成分９０Ａが第２成分９０Ｂとほぼ完全に相殺される。その結果、キャリア成分の残留成分によるオフセット成分をほぼ０にすることができる。さらに９０度の検波タイミングの時間精度を上げることができるため、角速度のロスレンジ９６Ｂを小さくなり検出感度が向上する。この結果、角速度信号の利用可能ダイナミックレンジを広くすることができる。さらに位相シフト回路１４の面積を低減することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化される。また、上述した実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明が形成可能である。例えば、上述した実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ ジャイロセンサシステム
１０ 半導体集積回路
１２ キャリア成分抽出回路
１４ 位相シフト回路
１４０ コンパレータ
１４２ カウント信号生成部
１４２１ 発振器
１４２２ ロジックカウンタ
１４４ 位相差測定部
１４６ タイミング信号生成部
１４６１ 制御回路
１４６２ 電荷電圧変換回路
１４６３ 電圧比較器
１４６４ 電圧保持回路
１６ 検波回路
２０ ジャイロセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度成分及びキャリア成分を含むジャイロ出力信号の前記角速度成分に対応する角速度信号を生成する検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成する位相シフト回路であって、
前記キャリア成分の信号レベルに応じて位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号を生成するコンパレータと、
前記２値信号に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号を生成するカウント信号生成部と、
前記カウント信号による位相角９０度のタイミングと前記２値信号による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、前記検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、を備える位相シフト回路。
【請求項２】
前記タイミング信号生成部は、前記カウント信号による位相角９０度のタイミングから前記時間差の２倍の時間が経過するまでのタイミングを示す前記検波タイミング信号を生成する、請求項１に記載の位相シフト回路。
【請求項３】
前記タイミング信号生成部は、
電荷電圧変換回路と、
前記電荷電圧変換回路に対して、前記カウント信号による位相角９０度のタイミングから所定のペースで電荷の蓄積を開始させ、前記２値信号による位相角１８０度のタイミングで前記電荷の蓄積に代わって前記所定のペースで電荷の放電を開始させる制御回路と、
前記電荷電圧変換回路の電圧と前記電荷の蓄積を開始する前の前記電荷電圧変換回路の電圧との比較結果に基づいて前記検波タイミング信号を生成するための電圧比較器と、を備える請求項１又は２に記載の位相シフト回路。
【請求項４】
前記タイミング信号生成部は、
電荷電圧変換回路と、
前記電荷電圧変換回路の電圧を保持するための電圧保持回路と、
前記電荷電圧変換回路に対して、前記カウント信号による位相角９０度のタイミングから所定のペースで電荷の蓄積を開始させ、前記２値信号による位相角１８０度のタイミングで前記電圧保持回路に前記電荷電圧変換回路の電圧を保持させると共に前記電荷電圧変換回路の電荷を前記電荷の蓄積開始前の状態まで一気に放電させ、前記所定のペースで電荷の蓄積を再び開始させる制御回路と、
電荷の蓄積が再び開始された前記電荷電圧変換回路の電圧と前記電圧保持回路に保持された電圧との比較結果に基づいて前記検波タイミング信号を生成するための電圧比較器と、を備える請求項１又は２に記載の位相シフト回路。
【請求項５】
角速度成分及びキャリア成分を含むジャイロ出力信号の前記角速度成分に対応する角速度信号を生成する半導体集積回路であって、
前記ジャイロ出力信号から前記キャリア成分を抽出するキャリア成分抽出回路と、
前記キャリア成分の信号レベルに応じて位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号を生成するコンパレータと、
前記２値信号に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号を生成するカウント信号生成部と、
前記カウント信号による位相角９０度のタイミングと前記２値信号による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、前記検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記検波タイミング信号に基づいて、前記ジャイロ出力信号から前記キャリア成分を除去し、前記角速度成分に対応する角速度信号を生成する検波回路と、を備える半導体集積回路。
【請求項６】
角速度成分及びキャリア成分を含むジャイロ出力信号を生成するジャイロセンサと、
前記ジャイロ出力信号から前記キャリア成分を抽出するキャリア成分抽出回路と、
前記キャリア成分の信号レベルに応じて位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号を生成するコンパレータと、
前記２値信号に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号を生成するカウント信号生成部と、
前記カウント信号による位相角９０度のタイミングと前記２値信号による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、前記検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記検波タイミング信号に基づいて、前記ジャイロ出力信号から前記キャリア成分を除去し、前記角速度成分に対応する角速度信号を生成する検波回路と、を備えるジャイロセンサシステム。
【請求項１】
角速度成分及びキャリア成分を含むジャイロ出力信号の前記角速度成分に対応する角速度信号を生成する検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成する位相シフト回路であって、
前記キャリア成分の信号レベルに応じて位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号を生成するコンパレータと、
前記２値信号に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号を生成するカウント信号生成部と、
前記カウント信号による位相角９０度のタイミングと前記２値信号による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、前記検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、を備える位相シフト回路。
【請求項２】
前記タイミング信号生成部は、前記カウント信号による位相角９０度のタイミングから前記時間差の２倍の時間が経過するまでのタイミングを示す前記検波タイミング信号を生成する、請求項１に記載の位相シフト回路。
【請求項３】
前記タイミング信号生成部は、
電荷電圧変換回路と、
前記電荷電圧変換回路に対して、前記カウント信号による位相角９０度のタイミングから所定のペースで電荷の蓄積を開始させ、前記２値信号による位相角１８０度のタイミングで前記電荷の蓄積に代わって前記所定のペースで電荷の放電を開始させる制御回路と、
前記電荷電圧変換回路の電圧と前記電荷の蓄積を開始する前の前記電荷電圧変換回路の電圧との比較結果に基づいて前記検波タイミング信号を生成するための電圧比較器と、を備える請求項１又は２に記載の位相シフト回路。
【請求項４】
前記タイミング信号生成部は、
電荷電圧変換回路と、
前記電荷電圧変換回路の電圧を保持するための電圧保持回路と、
前記電荷電圧変換回路に対して、前記カウント信号による位相角９０度のタイミングから所定のペースで電荷の蓄積を開始させ、前記２値信号による位相角１８０度のタイミングで前記電圧保持回路に前記電荷電圧変換回路の電圧を保持させると共に前記電荷電圧変換回路の電荷を前記電荷の蓄積開始前の状態まで一気に放電させ、前記所定のペースで電荷の蓄積を再び開始させる制御回路と、
電荷の蓄積が再び開始された前記電荷電圧変換回路の電圧と前記電圧保持回路に保持された電圧との比較結果に基づいて前記検波タイミング信号を生成するための電圧比較器と、を備える請求項１又は２に記載の位相シフト回路。
【請求項５】
角速度成分及びキャリア成分を含むジャイロ出力信号の前記角速度成分に対応する角速度信号を生成する半導体集積回路であって、
前記ジャイロ出力信号から前記キャリア成分を抽出するキャリア成分抽出回路と、
前記キャリア成分の信号レベルに応じて位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号を生成するコンパレータと、
前記２値信号に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号を生成するカウント信号生成部と、
前記カウント信号による位相角９０度のタイミングと前記２値信号による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、前記検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記検波タイミング信号に基づいて、前記ジャイロ出力信号から前記キャリア成分を除去し、前記角速度成分に対応する角速度信号を生成する検波回路と、を備える半導体集積回路。
【請求項６】
角速度成分及びキャリア成分を含むジャイロ出力信号を生成するジャイロセンサと、
前記ジャイロ出力信号から前記キャリア成分を抽出するキャリア成分抽出回路と、
前記キャリア成分の信号レベルに応じて位相角０度及び１８０度のタイミングを示す２値信号を生成するコンパレータと、
前記２値信号に基づく位相角０度のタイミングからカウントを開始し、位相角９０度をカウントしたタイミングを示すカウント信号を生成するカウント信号生成部と、
前記カウント信号による位相角９０度のタイミングと前記２値信号による位相角１８０度のタイミングとの時間差に基づいて、前記検波回路の検波タイミングを制御する検波タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記検波タイミング信号に基づいて、前記ジャイロ出力信号から前記キャリア成分を除去し、前記角速度成分に対応する角速度信号を生成する検波回路と、を備えるジャイロセンサシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２０２８７３（Ｐ２０１２−２０２８７３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８７２４（Ｐ２０１１−６８７２４）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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