Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PHYSICAL QUANTITY DETECTION CIRCUIT, PHYSICAL QUANTITY SENSOR, METHOD FOR DETECTING PHYSICAL QUANTITY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/122637
Kind Code:
A1
Abstract:
A physical quantity detection circuit (12) is used in a physical quantity sensor (10) for outputting a sensor signal in accordance with a physical quantity given from outside. A sampling phase adjustment circuit (100) adjusts a phase of a sampling clock (CKa). An analog/digital conversion circuit (104) converts a sensor signal (Ssnc) into a digital sensor signal (Dsnc) in synchronization with a sampling clock (CKsp) a phase of which has been adjusted by the sampling phase adjustment circuit. A detection circuit (107) detects a physical quantity on the basis of the digital sensor signal (Dsnc) acquired by the analog/digital conversion circuit.

Inventors:
INUKAI FUMIHITO
MUROYA SEIICHI
KAINO YOICHI
Application Number:
PCT/JP2009/000305
Publication Date:
October 08, 2009
Filing Date:
January 27, 2009
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
PANASONIC CORP (JP)
INUKAI FUMIHITO
MUROYA SEIICHI
KAINO YOICHI
International Classes:
G01C19/56; G01C19/5614; G01C19/5776; G01P15/125
Foreign References:
JP2007292660A2007-11-08
JP2004239907A2004-08-26
JPH07146151A1995-06-06
JPH0814916A1996-01-19
JP2008052175A2008-03-06
Attorney, Agent or Firm:
MAEDA, Hiroshi et al. (JP)
Hiroshi Maeda (JP)
Download PDF:
Claims:
 外部から与えられた物理量に応じてセンサ信号を出力する物理量センサに用いられる物理量検出回路であって、
 所定のサンプリング周波数を有するサンプリングクロックの位相を調整するサンプリング位相調整回路と、
 前記サンプリング位相調整回路によって位相調整されたサンプリングクロックに同期して前記センサ信号をデジタルセンサ信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、
 前記アナログ/デジタル変換回路によって得られたデジタルセンサ信号に基づいて前記物理量を検出する検出回路とを備える
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項1において、
 前記サンプリング位相調整回路は、前記サンプリング周波数よりも高い周波数を有する逓倍クロックに同期して動作し、前記サンプリングクロックを前記逓倍クロックの所定のパルス数だけ遅延させる
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項2において、
 前記サンプリング位相調整回路は、
  前記逓倍クロックに同期して前記サンプリングクロックを順次シフトさせることにより複数の遅延クロックを生成するシフトレジスタと、
  前記シフトレジスタによって生成された複数の遅延クロックのいずれか1つを選択するセレクタとを含み、
 前記アナログ/デジタル変換回路は、前記セレクタによって選択された遅延クロックに同期してアナログ/デジタル変換を行う
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項2において、
 前記サンプリング位相調整回路は、
  前記逓倍クロックの発生パルス数を計数し、発生パルス数が所定値に到達するとタイミング信号を生成するサンプリング位相調整カウンタと、
  前記サンプリング位相調整カウンタからのタイミング信号の遷移エッジに応答して前記サンプリングクロックを生成するクロック生成回路とを含む
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項4において、
 前記クロック生成回路は、前記サンプリング位相調整カウンタからのタイミング信号の遷移エッジに応答して前記逓倍クロックを分周することによって前記サンプリングクロックを生成する分周回路である
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項1~5のいずれか1項において、
 前記検出回路は、
  前記センサ信号の周波数に対応する周波数を有する基準クロックの遷移に応答して正弦波信号に対応するデジタル検波信号を生成する検波信号生成回路と、
  前記アナログ/デジタル変換回路によって得られたデジタルセンサ信号に前記検波信号生成回路によって生成されたデジタル検波信号を乗算することによって前記物理量に対応する物理量信号を検波する乗算回路とを含む
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項6において、
 前記デジタル検波信号の位相を調整する検波位相調整回路をさらに備える
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項7において、
 前記検波位相調整回路は、前記基準クロックが供給されるとともに前記基準クロックの周波数よりも高い周波数を有する動作クロックに同期して動作し、前記基準クロックの遷移エッジを前記動作クロックの所定のパルス数だけ遅延させ、
 前記検波信号生成回路は、前記検波位相調整回路によって遅延された基準クロックの遷移エッジに応答して前記デジタル検波信号を生成する
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項1~5のいずれか1項において、
 前記デジタルセンサ信号の位相を調整するセンサ位相調整回路をさらに備え、
 前記検出回路は、前記センサ位相調整回路によって位相調整されたデジタルセンサ信号に基づいて前記物理量を検出する
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項9において、
 前記センサ位相調整回路は、前記アナログ/デジタル変換回路によって得られたデジタルセンサ信号が供給されるとともに前記センサ信号の周波数よりも高い周波数を有する動作クロックに同期して動作し、前記デジタルセンサ信号を前記動作クロックの所定のパルス数だけ遅延させる
ことを特徴とする物理量検出回路。
 請求項1~5のいずれか1項に記載の物理量検出回路と、
 前記物理量センサと、
 所定周波数の駆動信号を前記物理量センサに供給する駆動回路とを備え、
 前記サンプリングクロックは、前記駆動信号の周波数に対応する周波数を有する基準クロックを逓倍して得られたクロックである
ことを特徴とする物理量センサ装置。
 外部から与えられた物理量を検知する物理量センサからのセンサ信号に基づいて物理量を検出する方法であって、
 所定のサンプリング周波数を有するサンプリングクロックの位相を調整し、
 前記位相調整されたサンプリングクロックに同期して前記センサ信号をデジタルセンサ信号に変換し、
 前記デジタルセンサ信号に基づいて前記物理量を検出する
ことを特徴とする物理量検出方法。
Description:
物理量検出回路、物理量センサ 置、物理量検出方法

 この発明は、外部から与えられた物理量 検知する物理量センサに用いられる物理量 出回路およびそれを備える物理量センサ装 に関し、さらに詳しくは、センサ信号と検 信号との位相関係を調整する技術に関する

 従来より、物理量(例えば、角速度や加速 度など)を検出可能な物理量センサ装置は、 ジタルカメラの手ぶれ検出,移動体(航空機, 動車,ロボット,船舶など)の姿勢制御,ミサイ や宇宙船の誘導などの多種多様な技術分野 おいて利用されている。一般的に、物理量 ンサ装置は、外部から与えられた物理量に じてセンサ信号を出力する物理量センサと 検波信号(センサ信号の周波数に対応する周 波数を有する信号)を用いてセンサ信号から 理量信号(物理量に対応する信号)を検波する 物理量検出回路とを備える。

 近年、回路の微細化技術の発展により、 理量検出回路のデジタル化が進みつつある 特許文献1には、デジタル回路によって構成 された2軸角速度・加速度センサの信号処理 路が開示されている。この信号処理回路で 、アナログ/デジタル変換回路がセンサから ンサ信号をデジタルセンサ信号に変換する 方で、正弦波信号発生回路がデジタル正弦 信号を生成し、デジタル乗算回路がデジタ センサ信号とデジタル正弦波信号とを乗算 る。例えば、図17のように、アナログ/デジ ル変換回路は、サンプリングクロックに同 して(すなわち、サンプリング周期毎に)セ サ信号をサンプリングし、サンプリングし センサ信号のアナログ値(振幅値)A0,A1,A2,・・ ・をデジタル値P0,P1,P2,・・・・に変換する。

 また、物理量検出回路では、アナログ回路 あってもデジタル回路であっても、センサ 号と検波信号とが互いに同期するようにセ サ信号と検波信号との位相関係を調整する とが重要である。そのような位相調整技術 、特許文献2などに開示されている。特許文 献2に開示された振動ジャイロは、感温素子( 定の温度特性を有する素子)を含む位相補正 回路を備えることで、温度変化に起因する検 波信号の位相ずれを補正する。

特許2728300号公報

特開平8-14916号公報

 しかしながら、特許文献1に開示された信 号処理回路では、アナログ/デジタル変換回 によって得られたデータ(デジタル値)を正確 に処理するためには、デジタルセンサ信号の データ単位でデジタルセンサ信号とデジタル 正弦波信号との位相関係を調整する必要があ る。すなわち、位相調整の分解能(最小単位) アナログ/デジタル変換回路のサンプリング 周期よりも小さくすることができない。その ため、位相調整の精度を向上させるためには アナログ/デジタル変換回路のサンプリング 波数を高くしなければならないが、サンプ ング周波数を高くする程、回路規模および 費電力が増大してしまう。

 そこで、この発明は、サンプリング周波 の増加を抑制しつつ位相調整の精度を向上 せることを目的とする。

 この発明の1つの局面に従うと、物理量検 出回路は、外部から与えられた物理量に応じ てセンサ信号を出力する物理量センサに用い られる物理量検出回路であって、所定のサン プリング周波数を有するサンプリングクロッ クの位相を調整するサンプリング位相調整回 路と、上記サンプリング位相調整回路によっ て位相調整されたサンプリングクロックに同 期して上記センサ信号をデジタルセンサ信号 に変換するアナログ/デジタル変換回路と、 記アナログ/デジタル変換回路によって得ら たデジタルセンサ信号に基づいて上記物理 を検出する検出回路とを備える。上記物理 検出回路では、サンプリングクロックの位 を調整することにより、サンプリングポイ ト(サンプリングクロックの遷移エッジの位 置)を移動させることができる。その結果、 ジタルセンサ信号の位相を変更することが きる。これにより、サンプリング周波数の 大を抑制しつつ位相調整の精度を向上させ ことができる。

 好ましくは、上記サンプリング位相調整 路は、上記サンプリング周波数よりも高い 波数を有する逓倍クロックに同期して動作 、上記サンプリングクロックを上記逓倍ク ックの所定のパルス数だけ遅延させる。上 物理量検出回路では、逓倍クロックの周期 単位としてサンプリングクロックの位相を 定することができる。逓倍クロックの周波 が高い程、サンプリングクロックの位相を 密に設定することができる。これにより、 ジタルセンサ信号の位相を精密に調整する とができる。

 上記サンプリング位相調整回路は、上記 倍クロックに同期して上記サンプリングク ックを順次シフトさせることにより複数の 延クロックを生成するシフトレジスタと、 記シフトレジスタによって生成された複数 遅延クロックのいずれか1つを選択するセレ クタとを含んでいても良い。上記アナログ/ ジタル変換回路は、上記セレクタによって 択された遅延クロックに同期してアナログ/ ジタル変換を行っても良い。このように構 することにより、サンプリングクロックを 倍クロックの所定のパルス数だけ遅延させ ことができる。

 また、上記サンプリング位相調整回路は 上記逓倍クロックの発生パルス数を計数し 発生パルス数が所定値に到達するとタイミ グ信号を生成するサンプリング位相調整カ ンタと、上記サンプリング位相調整カウン からのタイミング信号の遷移エッジに応答 て上記サンプリングクロックを生成するク ック生成回路とを含んでいても良い。この うに構成することにより、サンプリングク ックを逓倍クロックの所定のパルス数だけ 延させることができる。

 この発明の別の局面に従うと、物理量検 方法は、外部から与えられた物理量検知す 物理量センサからのセンサ信号に基づいて 理量を検出する方法であって、所定のサン リング周波数を有するサンプリングクロッ の位相を調整し、上記位相調整されたサン リングクロックに同期して上記センサ信号 デジタルセンサ信号に変換し、上記デジタ センサ信号に基づいて上記物理量を検出す 。上記物理量検出回路では、サンプリング ロックの位相を調整することにより、サン リングポイントを移動させることができる その結果、デジタルセンサ信号の位相を変 することができる。これにより、サンプリ グ周波数の増大を抑制しつつ位相調整の精 を向上させることができる。

 以上のように、サンプリング周波数の増 を抑制しつつ位相調整の精度を向上させる とができる。

図1は、実施形態1による物理量センサ 置の構成例を示す図である。 図2は、図1に示した物理量センサおよ 駆動回路の構成例を示す図である。 図3は、図1に示したサンプリング位相 整回路による処理について説明するための イミングチャートである。 図4Aは、図1に示した検波信号生成器の 成例を示す図である。図4Bは、図4Aの検波信 号生成器におけるカウント値と正弦波データ との対応関係の例を示す図である。 図5は、図1に示した物理量検出回路に る動作について説明するためのタイミング ャートである。 図6は、図1に示した物理量検出回路を 形例を示す図である。 図7は、図6に示した物理量検出回路に る動作について説明するためのタイミング ャートである。 図8は、実施形態2による物理量センサ 置の構成例を示す図である。 図9は、図8に示したサンプリング位相 整回路による処理について説明するための イミングチャートである。 図10は、実施形態3による物理量センサ 装置の構成例を示す図である。 図11は、図10に示した位相調整回路の 成例を示す図である。 図12Aは、図10に示した位相調整回路の 成例を示す図である。図12Bは、位相調整カ ンタについて説明するための図である。 図13は、図10に示した物理量検出回路 よる動作について説明するためのタイミン チャートである。 図14Aは、図10に示した検波信号生成器 構成例を示す図である。図14Bは、図14Aの検 信号生成器におけるカウント値と正弦波デ タとの対応関係の例を示す図である。 図15は、図10に示した物理量検出回路 変形例を示す図である。 図16は、物理量センサの変形例につい 説明するための図である。 図17は、アナログ/デジタル変換回路に おける処理について説明するための図である 。

符号の説明

 10  物理量センサ
 11  駆動回路
 12,12a,22,22a,32,32a  物理量検出回路
 101  波形整形回路
 102  逓倍回路
 102a,102b,202  分周回路
 103  入力アンプ
 104  アナログ/デジタル変換器
 105  デシメーションフィルタ
 106  検波信号生成器
 107  乗算器
 108  デジタルフィルタ
 100,200  サンプリング位相調整回路
 300,400  位相調整回路
 100R,300R,400R  シフトレジスタ
 100S,300S,400S  セレクタ
 201  サンプリング位相調整カウンタ
 401  位相調整カウンタ
 111  リングカウンタ
 112  データ格納部
 113  データ読出部

 以下、この発明の実施の形態を図面を参 して詳しく説明する。なお、図中同一また 相当部分には同一の符号を付しその説明は り返さない。

 (実施形態1)
 図1は、この発明の実施形態1による物理量 ンサ装置の構成例を示す。物理量センサ装 は、物理量センサ10と、駆動回路11と、物理 検出回路12とを備える。物理量センサ10は、 所定周波数を有する駆動信号Sdrvが駆動回路11 から供給されるとともに、外部から与えられ た物理量(例えば、角速度,加速度など)に応じ てセンサ信号S10を出力する。センサ信号S10の 周波数は、駆動信号Sdrvの周波数に対応する 例えば、センサ信号S10の中心周波数(搬送周 数)は、駆動信号Sdrvの周波数に相当する。 お、ここでは、物理量センサ10は、音叉型角 速度センサであるものとする。駆動回路11は 駆動信号Sdrvを物理量センサ10に供給する。 た、駆動回路11は、物理量センサ10からの振 動信号Soscに応じて駆動信号Sdrvの周波数およ 振幅を調整する。物理量検出回路12は、物 量センサ10からのセンサ信号S10に基づいて物 理量を検出する。

  〔物理量センサ〕
 図2のように、物理量センサ10は、音叉本体1 0aと、駆動圧電素子Pdrvと、振動検出圧電素子 Poscと、角速度検出圧電素子PDa,PDbとを有する 音叉本体10aは、それぞれが中央部で直角に じられた一対の音叉片と、音叉片の各々の 端を連結する連結部と、回転軸となるよう 連結部に設けられた支持ピンとを有する。 動圧電素子Pdrvは、駆動回路11からの駆動信 Sdrvの周波数および振幅に応じて一方の音叉 片を振動させる。これにより、2つの音叉片 互いに共振する。この音叉振動によって、 動検出圧電素子Poscには、電荷が発生する(す なわち、振動信号Soscが発生する)。また、回 角速度が発生すると、角速度検出圧電素子P Da,PDbには、回転角速度(コリオリ力)に応じた 荷が発生する(すなわち、センサ信号S10が発 生する)。

  〔駆動回路〕
 駆動回路11では、モニタアンプ11aは、物理 センサ10からの振動信号Soscを電圧に変換し 自動利得制御増幅器(AGC)11bは、モニタアンプ 11aの出力を増幅または減衰させるものであり 、駆動アンプ11cに供給される電圧が一定値に なるように自己の増幅利得を変化させる。駆 動アンプ11cは、自動利得制御増幅器11bの出力 に応じて駆動信号Sdrvの周波数および振幅を 御する。このように、振動信号Soscに応じて 動信号Sdrvが調整されることにより、物理量 センサ10の最大振動振幅および振動周波数が 定に保たれる。

  〔物理量検出回路〕
 図1に戻って、物理量検出回路12は、波形整 回路101と、逓倍回路102と、分周回路102aと、 サンプリング位相調整回路100と、分周回路102 bと、入力アンプ103と、アナログ/デジタル変 器(A/D)104と、デシメーションフィルタ105と 検波信号生成器106と、乗算器107と、デジタ フィルタ108とを含む。

 波形整形回路101は、駆動信号Sdrvを方形波 に変換し、基準クロックCKrefとして出力する 例えば、波形整形回路101は、コンパレータ インバータによって構成される。基準クロ クCKrefの周波数は、駆動信号Sdrvの周波数(す なわち、センサ信号S10の周波数)と実質的に 一である。逓倍回路102は、波形整形回路101 らの基準クロックCKrefを逓倍し、基準クロッ クCKrefの周波数よりも高い周波数を有する逓 クロックCKxを生成する。例えば、逓倍回路1 02はPLL(Phase Locked Loop)によって構成される。 周回路102aは、逓倍回路102からの逓倍クロッ クCKxを分周し、所定のサンプリング周波数( ナログ/デジタル変換器104に要求されるサン リング周波数)と同一の周波数を有する動作 クロックCKa(サンプリングクロック)を生成す 。すなわち、逓倍クロックCKxは、サンプリ グ周波数よりも高い周波数を有する。分周 路102bは、分周回路102aからの動作クロックCK aを分周し、動作クロックCKaの周波数よりも い周波数を有する動作クロックCKbを生成す 。

 サンプリング位相調整回路100は、シフト ジスタ100Rと、セレクタ100Sとを含む。シフ レジスタ100Rは、逓倍回路102からの逓倍クロ クCKxに同期して分周回路102aからの動作クロ ックCKaを順次シフトさせることにより、位相 が所定量ずつずれたn個(nは2以上の整数)の遅 クロックCC1,CC2,・・CCnを生成する。例えば シフトレジスタ100Rは、縦続接続された複数 フリップフロップによって構成される。セ クタ100Sは、外部制御により設定された設定 値SETに応じて、遅延クロックCC1,CC2,・・・,CCn のいずれか1つを選択し、選択した遅延クロ クをサンプリングクロックCKsp(位相調整され たサンプリングクロック)として出力する。 定値SETは、サンプリング位相調整回路100の 延時間を設定するための値であり、逓倍ク ックCKxのパルス数を示す。例えば、設定値SE Tが“3”に設定されると、セレクタ100Sは、第 3番目の遅延クロックCC3を選択する。これに り、サンプリング位相調整回路100の遅延時 は、逓倍クロックCKxの3パルスに対応する時 に設定される。

 例えば、図3のように、基準クロックCKref 逓倍(64倍)されて逓倍クロックCKxが生成され 、逓倍クロックCKxが分周(1/4)されて動作クロ クCKaが生成され、動作クロックCKaが分周(1/2 )されて動作クロックCKbが生成される。また サンプリング位相調整回路100は、複数の遅 クロック(図3では、3つの遅延クロックCC1,CC2, CC3)のいずれか1つ(図3では、遅延クロックCC3) サンプリングクロックCKspとして出力する。

 入力アンプ103は、物理量センサ10からの ンサ信号S10を電圧に変換し、アナログセン 信号Ssncとして出力する。アナログ/デジタル 変換器104は、サンプリング位相調整回路100か らのサンプリングクロックCKspに同期してア ログセンサ信号Ssncをサンプリングし、サン リングしたアナログ値(振幅値)をデジタル に変換する。これにより、アナログセンサ 号Ssncは、複数のデジタル値によって構成さ たデジタルセンサ信号Dsncに変換される。デ シメーションフィルタ105は、分周回路102aか の動作クロックCKaに同期して動作し、アナ グ/デジタル変換器104によって得られたデジ ルセンサ信号Dsncにデシメーション処理(サ プリング周波数の変換やデジタル値の間引 等)を実行することにより、サンプリングク ックCKsp(動作クロックCKa)に対応するデジタ センサ信号Dsncを動作クロックCKbに対応する デジタルセンサ信号Ddcに変換する。

 検波信号生成器106は、分周回路102bからの 動作クロックCKbに同期して動作し、波形整形 回路101からの基準クロックCKrefの遷移エッジ( ここでは、立ち上がりエッジ)に応答して正 波信号に対応するデジタル検波信号Ddetを生 する。デジタル検波信号Ddetは、複数の正弦 波データによって構成される。複数の正弦波 データは、それぞれ、所定クロック(例えば 動作クロックCKa)に同期して所定周波数の正 波信号(例えば、駆動信号Sdrv)をサンプリン することによって得られる複数のアナログ (振幅値)に対応する(図4B参照)。例えば、複 の正弦波データは、正弦関数で表現される 想的な振幅値を示す。

 乗算器107は、デシメーションフィルタ105 らのデジタルセンサ信号Ddcに検波信号生成 106によって生成されたデジタル検波信号Ddet を乗算する。これにより、物理量信号(物理 センサ10によって検知された物理量に対応す る信号)が検波される。デジタルフィルタ108 、動作クロックCKbに同期して動作し、ノイ 除去等のために乗算器107によって検波され 物理量信号のうち低周波数成分のみをデジ ル検出信号Dphyとして通過させる。

  〔検波信号生成器〕
 図4Aのように、検波信号生成器106は、リン カウンタ111と、データ格納部112と、データ 出部113とを含む。リングカウンタ111,データ 出部113は、動作クロックCKbに同期して動作 る。リングカウンタ111は、基準クロックCKre fの遷移エッジに応答してカウント値CNTのイ クリメントを開始し、カウント値CNTが所定 最大値に到達するとカウント値CNTを“0”に セットする。データ格納部112は、デジタル 波信号Ddetの元となる複数の正弦波データDAT Aを格納する。データ読出部113は、予め設定 れたカウント値CNTと正弦波データDATAとの対 関係(図4B)に基づいて、リングカウンタ111の カウント値CNTに対応する正弦波データDATAを み出して出力する。このようにして、正弦 データD0,D1,D2,・・・,D15を順番に出力するに って、正弦波信号に対応するデジタル検波 号Ddetが生成される。

  〔動作〕
 次に、図5を参照しつつ、図1に示した物理 検出回路12による動作について説明する。な お、ここでは、動作クロックCKxの周期を“t とし、アナログセンサ信号Ssncの位相は基準 ロックCKrefの位相よりも“t”だけ進んでい ものとする。また、デシメーションフィル 105は、デジタルセンサ信号Dsncを動作クロッ クCKbの周波数(動作クロックCKaの周波数の1/2) 対応させるために、デジタルセンサ信号Dsnc からデジタル値を1つおきに間引くものとす 。

 動作クロックCKa(位相調整される前のサン プリングクロック)の遷移エッジは、アナロ センサ信号Ssncの所望サンプリングポイントS P0,SP1,SP2,・・・(例えば、正弦波データD0,D1,D2, ・・・に対応するポイント)に一致していな 。ここで、設定値SETが“3”に設定されると セレクタ100Sは、3番目の遅延クロックCC3を ンプリングクロックCKspとして選択する。こ により、サンプリングクロックCKspの遷移エ ッジを所望サンプリングポイントSP0,SP1,SP2,・ ・・にそれぞれ一致させることができる。ア ナログ/デジタル変換器104は、サンプリング ロックCKspに同期してアナログセンサ信号Ssnc をデジタル値P0,P1,P2,P3,P4・・・に変換する。 シメーションフィルタ105は、デジタルセン 信号Dsncからデジタル値P1,P3,・・・を間引い てデジタルセンサ信号Sdcとして出力する。一 方、検波信号生成器106は、基準クロックCKref 遷移エッジに応答して、動作クロックCKbに 期した正弦波データD0,D2,・・・の出力を開 する。乗算器107は、デシメーションフィル 105からのデジタル値P0,P2,・・・に検波信号 成器106からの正弦波データD0,D2,・・・をそ ぞれ乗算する。

 以上のように、サンプリングクロックCKsp の位相を調整することにより、サンプリング ポイント(サンプリングクロックCKspの遷移エ ジの位置)を移動させることができる。その 結果、デジタルセンサ信号Dsncの位相を変更 ることができる。このように、サンプリン 周波数を高くすることなくデジタルセンサ 号Dsncの位相調整の精度を向上させることが きる。また、サンプリングクロックCKspの遷 移エッジの位置を所望サンプリングポイント SP0,SP1,SP2,・・・に一致させる(または近づけ )ことができるので、アナログ/デジタル変換 の精度を向上させることができる。

 また、逓倍クロックCKxの周期を単位とし サンプリングクロックCKspの位相を設定する ことができる。逓倍クロックCKxの周波数が高 い程、サンプリングクロックCKspの位相を精 に設定することができる。これにより、従 よりもデジタルセンサ信号Dsncの位相を精密 調整することができる。

 なお、分周回路102bは、サンプリング位相 調整回路100からのサンプリングクロックCKsp 分周して動作クロックCKbを生成しても良い

 (実施形態1の変形例)
 また、図6のように、検波信号生成器106およ びデジタルフィルタ108は、アナログ/デジタ 変換器104に供給されるサンプリングクロッ CKspに同期して動作しても良い。図6に示した 物理量検出回路12aは、図1に示した分周回路10 2b,デシメーションフィルタ105を含んでいない 。図7のように、検波信号生成器106は、基準 ロックCKrefの遷移に応答して、サンプリング クロックCKspに同期した正弦波データD0,D1,D2, ・・の出力を開始する。乗算器107は、アナ グ/デジタル変換器104によって得られたデジ ル値P0,P1,P2,・・・に検波信号生成器106から 正弦波データD0,D1,D2,・・・をそれぞれ乗算 る。このようにサンプリングクロックCKspを 物理量検出回路12aの動作クロックとして利用 した場合も図1と同様の効果を得ることがで る。

 (実施形態2)
 図8は、この発明の実施形態2による物理量 ンサ装置の構成例を示す。この物理量セン 装置は、図1に示した物理量検出回路12に代 て、物理量検出回路22を備える。物理量検出 回路22は、図1に示したサンプリング位相調整 回路100に代えて、サンプリング位相調整回路 200を含む。その他の構成は図1と同様である

 サンプリング位相調整回路200は、サンプ ング位相調整カウンタ201と、分周回路202(ク ロック生成回路)とを含む。サンプリング位 調整カウンタ201は、基準クロックCKrefの遷移 エッジに応答して逓倍クロックCKxの発生パル ス数の計数を開始し、発生パルス数が外部制 御により設定された所定値SETに到達するとタ イミング信号STRを生成する。分周回路202は、 サンプリング位相調整カウンタ201からのタイ ミング信号STRの遷移エッジに応答して分周処 理を開始する(例えば、分周回路202の出力が 期状態にリセットされる。)。そして、分周 路202は、逓倍クロックCKxを分周して所定の ンプリング周波数を有するサンプリングク ックCKspを生成する。

  〔動作〕
 次に、図9を参照しつつ、図8に示したサン リング位相調整回路200による処理について 明する。なお、ここでは、動作クロックCKx 周波数を1/4に分周するために、分周回路202 2ビットカウンタによって構成し、その2ビッ トカウンタの出力のうちMSB(Most Significant Bit) に対応する出力をサンプリングクロックCKsp して供給するものとする。

 サンプリング位相調整カウンタ201は、基 クロックCKrefの遷移エッジに応答して逓倍 ロックCKxの発生パルス数の計数を開始する ここで、設定値SETが“3”に設定されると、 ンプリング位相調整カウンタ201は、カウン 値が“3”に到達するとタイミング信号STRを 出力する。分周回路202は、サンプリング位相 調整カウンタ201からのタイミング信号STRの遷 移エッジに応答して、予め設定された初期値 (ここでは、2)からカウントを開始し、カウン ト値が最大値(ここでは、3)に到達するとカウ ント値を“0”にリセットする。分周回路202 MSB出力は、分周回路202のカウント値が2また 3である場合には“1”になり、分周回路202 カウント値が0または1である場合には“0” なる。

 以上のように、逓倍クロックCKxの周期を 位としてサンプリングクロックCKspの位相を 設定することができる。また、逓倍クロック CKxの周波数が高い程、サンプリングクロック CKspの位相を精密に設定することができる。 れにより、従来よりもデジタルセンサ信号Ds ncの位相を精密に調整することができる。

 なお、分周回路202を、サンプリング位相 整カウンタ201からのタイミング信号STRに応 して逓倍処理を開始する逓倍回路に置き換 ても良い。このような逓倍回路は、所定周 数のクロックを逓倍し、サンプリングクロ クCKspを生成する。

 (実施形態3)
 図10は、この発明の実施形態3による物理量 ンサ装置の構成例を示す。この物理量セン 装置は、図1に示した物理量検出回路12に代 て、物理量検出回路32を備える。物理量検 回路32は、図1に示した構成に加えて、デジ ルセンサ信号Dsncの位相を調整する位相調整 路300と、デジタル検波信号Ddetの位相を調整 する位相調整回路400とを含む。その他の構成 は、図1と同様である。

 図11のように、位相調整回路300は、シフ レジスタ300Rと、セレクタ300Sとを含む。シフ トレジスタ300Rは、分周回路102aからの動作ク ックCKaに同期してデジタルセンサ信号Dsncを 順次シフトさせることにより、位相が所定量 ずつずれたi個(iは2以上の整数)の遅延信号D1,D 2,・・・,Diを生成する。例えば、シフトレジ タ300Rは、縦続接続された複数のフリップフ ロップによって構成される。セレクタ300Sは 外部制御により設定された設定値SET1に応じ 遅延信号D1,D2,・・・,Diのいずれか1つを選択 し、選択した遅延信号を遅延デジタルセンサ 信号DDsncとして出力する。設定値SET1は、位相 調整回路300の遅延時間を設定するための値で あり、動作クロックCKaのパルス数を示す。

 図12Aのように、位相調整回路400は、シフ レジスタ400Rと、セレクタ400Sとを含む。シ トレジスタ400Rは、分周回路102bからの動作ク ロックCKbに同期して基準クロックCKrefを順次 フトさせることにより、位相が所定量ずつ れたj個(jは2以上の整数)の遅延クロックCK1,C K2,・・・,CKjを生成する。例えば、シフトレ スタ400Rは、縦続接続された複数のフリップ ロップによって構成される。セレクタ400Sは 、外部制御により設定された設定値SET2に応 て遅延クロックCK1,CK2,・・・,CKjのいずれか1 を選択し、選択した遅延クロックを選択ク ックSSSとして出力する。設定値SET2は、位相 調整回路400の遅延時間を設定するための値で あり、動作クロックCKbのパルス数を示す。な お、図10に示した位相調整回路400を図12Bに示 た位相調整カウンタ401に置き換えても良い 位相調整カウンタ401は、図8に示したサンプ リング位相調整カウンタ201と同様の構成であ る。位相調整カウンタ401は、基準クロックCKr efの遷移エッジに応答して分周回路102bからの 動作クロックCKbの発生パルス数の計数を開始 し、発生パルス数が設定値SET2に到達すると イミング信号TTTを出力する。検波信号生成 106は、位相調整回路400からの選択クロックSS S(または、位相調整カウンタ401からのタイミ グ信号TTT)の遷移エッジに応答してデジタル 検波信号Ddetの生成を開始する。

  〔動作〕
 次に、図13を参照しつつ、図10に示した物理 量検出回路32による動作について説明する。 お、ここでは、逓倍クロックCKxの周期を“t ”とし、アナログセンサ信号Ssncの位相は、 準クロックCKrefの位相よりも“11t”だけ遅れ ているものとする。また、動作クロックCKa( ンプリングクロックCKsp)の周波数,動作クロ クCKbの周波数は、それぞれ、逓倍クロックCK xの周波数の“1/4”,“1/8”であるものとする

 ここで、サンプリング位相調整回路100の 定値SETが“3”に設定されると、サンプリン グ位相調整回路100は、動作クロックCKaを逓倍 クロックCKxの3パルスに対応する時間“3t”だ け遅延させてサンプリングクロックCKspとし 出力する。これにより、サンプリングクロ クCKspの遷移エッジを所望サンプリングポイ トSP0,SP1,SP2,・・・・にそれぞれ一致させる とができる。

 また、位相調整回路300の設定値SET1を“1 に設定すると、位相調整回路300は、デジタ センサ信号Dsncを動作クロックCKaの1パルスに 対応する時間“4t”だけ遅延させ、遅延デジ ルセンサ信号DDsncとして出力する。ここで 、動作クロックCKaはサンプリングクロックCK spに対して位相が“t”だけずれているので、 基準クロックCKrefと遅延デジタルセンサ信号D Dsncとの位相差は“16t(=3t+8t+t+4t)”になる。ま 、基準クロックCKrefとデシメーションフィ タ105によって得られたデジタルセンサ信号Dd cとの位相差も“16t”になる。

 さらに、位相調整回路400の設定値SET2を“ 2”に設定すると、位相調整回路400は、基準 ロックCKrefを動作クロックCKbの2パルスに対 する時間“16t”だけ遅延させ、選択クロッ SSSとして出力する。検波信号生成器106は、 択クロックSSSの遷移エッジに応答して正弦 データD0,D2,・・・を出力する。これにより 基準クロックCKrefとデジタル検波信号Ddetと 位相差は“16t”になるので、デジタルセン 信号Dsncの位相とデジタル検波信号Ddetの位相 とを互いに一致させることができる。

 以上のように、位相調整回路300によって 動作クロックCKaの周期を単位としてデジタ センサ信号Dsncの位相を設定することができ る。また、位相調整回路400(または、位相調 カウンタ401)によって、動作クロックCKbの周 を単位としてデジタル検波信号Ddetの位相を 設定することができる。このように、デジタ ルセンサ信号Dsncの位相およびデジタル検波 号Ddetの位相を精密に設定することができる

 また、動作クロックCKbは動作クロックCKa りも周波数が低いので、位相調整回路400の 相調整の精度は、位相調整回路300の位相調 の精度よりも低い。このように、位相調整 精度がそれぞれ異なる位相調整回路300,400に 位相調整処理を分担させることにより、位相 調整処理に要する回路規模および消費電力を 低減することができる。例えば、動作クロッ クCKaの周期“t”を単位として最大遅延時間 “16t”に設定するために、位相調整回路400 みを使用する場合では16個のフリップフロッ プを設ける必要があるが、図10の場合では位 調整回路300,400にフリップフロップを4個ず 設ければ良い。

 なお、位相調整回路300,400は、それぞれ、 基準クロックCKrefの周波数よりも高い周波数 有する別の動作クロック(動作クロックCKaと は異なる周波数を有するクロック)に同期し 動作しても良い。

  〔検波信号生成器の変形例〕
 また、図14Aのように、リングカウンタ111は 基準クロックCKrefの遷移エッジに応答して ウント値CNTのインクリメントを開始しても い。この場合、データ読出部113におけるカ ント値CNTと正弦波データDATAとの対応関係は 外部制御CTRLによって設定可能である。デー タ読出部113は、選択クロックSSSの遷移エッジ に応答して、カウント値CNTに対応する正弦波 データDATAの読み出しを開始する。例えば、 相調整回路300の設定値SETが“3”に設定され と、カウント値CNTと正弦波データDATAとの対 応関係は、図14Bのように設定される。このよ うに設定することにより、検波信号生成器106 は、選択クロックSSSの遷移エッジに応答して 正弦波データD0,D1,D2,・・・を順番に出力する ことができる。

 (実施形態3の変形例1)
 また、図15に示した物理量検出回路32aのよ に、図10に示したサンプリング位相調整回路 100を図8に示したサンプリング位相調整回路20 0に置き換えた場合も、図10の場合と同様の効 果を得ることができる。

 (その他の実施形態)
 なお、以上の各実施形態における物理量セ サ10は、音叉型に限らず、円柱型,正三角柱 ,正四角柱型,リング型や、その他の形状で っても良い。また、図16のように、物理量セ ンサ10は、静電容量式加速度センサであって 良い。物理量センサ10は、固定部10bと、可 部10cと、可動電極Pma,Pmbと、検出電極Pfa,Pfbと 、差動増幅器10dとを有する。可動部10cは、加 速度に応じて変位するように固定部10bに連結 される。可動電極Pma,Pmbは、可動部10cに配置 れる。検出電極Pfa,Pfbは、それぞれ、可動電 Pma,Pmbに対向するように、固定部10bに配置さ れる。すなわち、可動電極Pma,検出電極Pfaに って容量素子Caが構成され、可動電極Pmb,検 電極Pfbによって容量素子Cbが構成される。ま た、容量素子Ca,Cbには、それぞれ、発振回路1 1dからの駆動信号Sdrvが供給される。差動増幅 器10dは、検出電極Pfa,Pfbのそれぞれに発生す 電荷量の差に対応するセンサ信号S10を出力 る。加速度が発生すると、可動部10cの変位 起因して容量素子Caの静電容量および容量素 子Cbの静電容量のうち一方が増加し他方が減 する。これにより、検出電極Pfa,Pfbのそれぞ れにおける電荷量に差が生じ、この差に対応 するセンサ信号S10が出力される。

 また、以上の各実施形態において設定値S ET,SET1,SET2は変更可能な値として説明したが、 設定値SET,SET1,SET2は固定値であっても良い。

 この発明は、サンプリング周波数の増大 抑制しつつ位相調整の精度を向上させるこ ができるので、移動体,携帯電話,デジタル メラ,ゲーム機などに用いられる物理量セン (例えば、音叉型角速度センサや静電容量式 加速度センサなど)に好適である。