[发明专利]角速度传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及增益随着电源电压的变化而变化的放大器，特别涉及使用这种放大器的角速度传感器装置。

背景技术

在电子机器中使用直流放大器和高频放大器等各种放大器，这些放大器中，将其直流电源的电压稳定并保持固定是很普通的。一般地，通过将电源的电压保持固定，可获得稳定的特性。

但是，在装载于汽车等移动体上、严酷的环境条件下使用的电子机器中，存在应该稳定的电源电压因负载变动和外部噪声而变动的问题。目前在汽车中，在姿态控制系统和防抱死系统(ABS)等用于车体控制和安全的装置上使用很多传感器。这些传感器的输出信号大部分是模拟信号。为了用微型计算机根据这种模拟信号进行数据处理而进行规定的判定和控制，使用AD变换器将这种模拟信号变换为数字信号。

在进行AD变换的情况下，通常需要作为基准的基准电压(VREF)。这种VREF在输出将要进行AD变换的信号的传感器侧也必须完全相同。因此，在AD变换器和传感器的场所分离时，除了电源用布线、接地GND布线、信号输出传输用布线以外，还需要有一条与基准电压源连接的布线。但是，在汽车等的电子机器中，从成本和可靠性的理由来说，需要减少布线数，一般以直流电源的电压作为基准电压而不设置基准电压源。

在这样的电子机器中，如果传感器的检测输出固定，而电源电压升高，则AD变换器以升高的电源电压为基准进行AD变换。其结果，进行了数字变换的结果的数字输出下降，产生如同传感器的检测输出变小的结果。因此，在这样进行AD变换时，不能获得正确的检测数据。因此，在电源电压例如增大了10％时，如果将传感器的检测输出增大10％并输入到AD变换器，则由电源电压的变动引起的变化被抵消，变换后的数字输出与传感器的模拟检测输出正确地对应。

因为是这样的结构，所以要求装载于汽车等上的传感器的输出与电源电压成正比地变动。

在现有的汽车等的电子机器中，难以实现具有这样的特性的高精度的放大器，所以使传感器的灵敏度与电源电压成正比那样来构成。

作为汽车的电子机器的一例，为了控制汽车的姿态，有检测车体晃动的角速度传感器装置。以下，参照图12说明现有的角速度传感器装置的结构及其动作。

图12是现有的角速度传感器装置的系统方框图的一例。

在图12中，角速度传感器(angular velocity sensor)10是具有公知的音叉结构(tuning fork structure)的振动式的传感器，例如公开于美国专利5014554号、5038613号、5239868号，5447066号。角速度传感器10具有在通过支撑杆100支撑中央部的连接板107的两端安装振动元件的音叉结构。在连接板107的一个端部安装将压电元件粘结在振动元件上的驱动元件101。驱动元件101引起音叉振动。在驱动元件101的上端，连接检测与角速度对应的科里奥利力(Coriolis′s force)的检测元件103，在连结板107的另一端部安装将压电电气元件粘结在振动元件上的电平检测元件102。电平检测元件102是用于检测作为音叉振动振幅的振动电平的元件。在电平检测元件102的上端，连接检测与角速度对应的科里奥利力的检测元件104。

与角速度传感器10的电平检测元件102连接的端子133连接到第一放大器111的输入端，电平检测元件102产生的基于表面电荷的输入信号Vin输入到第一放大器111并被放大。放大器111的输出电压Vm输入到整流器122、可变增益放大器125及相位检波器127。输出电压Vm被整流器122整流，通过电阻143和电容器144构成的平滑电路123平滑后输入到可变增益放大器125的加法器125a的负输入端。在加法器125a的正输入端上，施加比较电压发生电路114的比较电压Vr。比较电压发生电路114由串联连接两个具有相同电阻值的电阻器141、142构成。电阻器141和142连接在电源VDD与电路地Gr之间，电源电压的二分之一的电压作为比较电压Vr输出。加法器125a将平滑电路123的输出电压和比较电压Vr之差的电压施加在通过可变增益放大器125内的电压控制可改变增益的放大器125b上。放大器125b通过输入到加法器125a的两个电压的电压差来控制增益，该受控制的输出信号从角速度传感器10的驱动端子130向驱动元件101施加，将其驱动。