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� �ンサ装置の構成を示す。この物理量センサ� �置は、物理量センサ10と、駆動回路11と、物� ��量検出回路12とを備える。

  〔物理量センサ〕
 物理量センサ10は、所定周波数を有する駆� �信号Sdrvが駆動回路11から供給されるととも� �、外部から与えられた物理量(例えば、角速� ��,加速度など)に応じてセンサ信号S10を出力� �る。センサ信号S10の周波数は、駆動信号Sdrv� ��周波数に対応する。例えば、センサ信号S10� ��中心周波数(搬送周波数)は、駆動信号Sdrvの� ��波数に相当する。なお、ここでは、物理量� ��ンサ10は、音叉型角速度センサであるもの� �する。物理量センサ10は、音叉本体10aと、駆 動圧電素子Pdrvと、振動検出圧電素子Poscと、� ��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ねじられ た一対の音叉片と、音叉片の各々の一端を連 結する連結部と、回転軸となるように連結部 に設けられた支持ピンとを有する。駆動圧電 素子Pdrvは、駆動回路11からの駆動信号Sdrvの� �波数および振幅に応じて一方の音叉片を振� �させる。これにより、2つの音叉片が互いに� ��振する。この音叉振動によって、振動検出� ��電素子Poscには電荷が発生する(すなわち、� �動信号Soscが発生する)。また、回転角速度が 発生すると、角速度検出圧電素子PDa,PDbには� �転角速度(コリオリ力)に応じた電荷が発生す 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は、駆動信号Sdrvを物理量センサ1 0に供給する。また、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Sdr vの周波数および振幅を調整する。駆動回路11 では、モニタアンプ11aは、物理量センサ10か� ��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� ��幅または減衰させるものであり、駆動アン� ��11cに供給される電圧が一定値になるように� ��己の増幅利得を変化させる。駆動アンプ11c� ��、自動利得制御増幅器11bの出力に応じて駆� ��信号Sdrvの周波数および振幅を制御する。こ のように、振動信号Soscに応じて駆動信号Sdrv� ��調整されることにより、物理量センサ10の� �大振動振幅および振動周波数が一定に保た� �る。

  〔物理量検出回路〕
 物理量検出回路12は、物理量センサ10からの センサ信号S10に基づいて物理量センサ10が検� ��した物理量を検出する。物理量検出回路12� �、波形整形回路101と、逓倍回路102と、入力� �ンプ103と、アナログ/デジタル変換器(A/D)104� �、デジタルフィルタ100と、検波信号生成器10 5と、乗算器106と、デジタルフィルタ107とを� �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(ここでは、 基準クロックCKrefの周波数の2倍以上の周波数 )を有する動作クロックCKaを生成する。例え� �、逓倍回路102はPLL(Phase Locked Loop)によって� �成される。

 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、逓倍回路102からの動作クロック CKaに同期してアナログセンサ信号Ssncをサン� �リングし、サンプリングしたアナログ値(振� ��値)をデジタル値に変換する。すなわち、ア ナログ/デジタル変換器104は、アナログセン� �信号Ssncをオーバーサンプリングする。この� ��うにして、アナログセンサ信号Ssncは、複数 のデジタル値によって構成されたデジタルセ ンサ信号Dsncに変換される。

 デジタルフィルタ100は、逓倍回路102から� ��動作クロックCKaに同期して動作し、アナロ� ��/デジタル変換器104からのデジタルセンサ信 号Dsncのうち所定のカットオフ周波数よりも� �い周波数成分を減衰させ、低周波数成分を� �ジタルセンサ信号Dpsとして出力する。例え� �、デジタルフィルタ100は、IIR(Infinite Impulse  Response)型デジタルフィルタや、FIR(Finite Impuls e Response)型デジタルフィルタである。デジタ ルフィルタ100の周波数特性(例えば、カット� �フ周波数)および位相特性は、デジタルフィ� ��タ100のタップ係数によって定められる。

 検波信号生成器105は、逓倍回路102からの� ��作クロックCKaに同期して動作し、波形整形� ��路101からの基準クロックCKrefの遷移エッジ(� ��こでは、立ち上がりエッジ)に応答して正弦 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� ��データによって構成される。複数の正弦波� ��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2参照)。例えば、複数 の正弦波データは、正弦関数で表現される理 想的な振幅値を示す。

 乗算器106は、デジタルフィルタ100からの� ��ジタルセンサ信号Dpsに検波信号生成器105に� ��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、デジタル物理量信号Dphy(� ��理量センサ10が検知した物理量に対応する� �号)が検波される。デジタルフィルタ107は、� ��倍回路102からの動作クロックCKaに同期して� ��作し、ノイズ除去等のために乗算器106によ� ��て検波されたデジタル物理量信号Dphyのうち 低周波数成分のみをデジタル物理量信号D12と して通過させる。

  〔動作〕
 次に、図2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。

 波形整形回路101は、駆動信号Sdrvを基準ク ロックCKrefに変換し、逓倍回路102は、基準ク� ��ックCKrefに基づいて動作クロックCKaを生成� �る。アナログ/デジタル変換器104は、動作ク� ��ックCKaに同期してアナログセンサ信号Ssncを デジタル値P0,P1,P2,・・・・に変換する。デジ タルフィルタ100は、デジタルセンサ信号Dsnc� �フィルタリング処理を施し、デジタルセン� �信号Dsncのデジタル値P0,P1,P2,・・・・をデジ� ��ル値Q0,Q1,Q2,・・・・に変換する。このよう� ��して、デジタルセンサ信号Dsncのノイズ成分 を減衰させる。検波信号生成器105は、基準ク ロックCKrefの遷移エッジに応答して正弦波デ� ��タD0,D1,D2,・・・を順番に出力する。乗算器1 06は、デジタル値Q0,Q1,Q2,・・・・に正弦波デ� ��タD0,D1,D2,・・・・を乗算する。

 以上のように、検波処理が実行される前� ��デジタルセンサ信号Dsncのノイズ成分を減衰 させることにより、デジタル物理量信号の検 波精度を向上させることができる。

 (実施形態2)
 一般的に、デジタルフィルタのカットオフ� ��波数とデジタルフィルタに供給されるデジ� ��ル信号のサンプリング周波数との差が大き� ��程、デジタルフィルタを構成するタップの� ��を多くする必要がある。そのため、デジタ� ��フィルタに供給されるデジタル信号のサン� ��リング周波数を低くすることが好ましい。

 図3は、この発明の実施形態2による物理� �センサ装置の構成を示す。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に示した構成に加えて、分周回 路102bと、ダウンサンプリング処理回路200と� �備える。その他の構成は、図1と同様である� ��

 分周回路102bは、逓倍回路102からの動作ク ロックCKaを分周し、動作クロックCKaの周波数 よりも低い周波数を有する動作クロックCKbを 生成する。ダウンサンプリング処理回路200は 、逓倍回路102からの動作クロックCKaに同期し て動作し、デジタルフィルタ100からのデジタ ルセンサ信号Dpsに対してダウンサンプリング 処理(デジタル値の間引きなど)を実行し、動� ��クロックCKaに対応するデジタルセンサ信号D psを動作クロックCKbに対応するデジタルセン� ��信号Ddcに変換する。すなわち、ダウンサン� ��リング処理回路200は、デジタルセンサ信号D psのサンプリング周波数を減少させる。検波� ��号生成器105およびデジタルフィルタ107は、� ��周回路102bからの動作クロックCKbに同期して 動作する。乗算器106は、ダウンサンプリング 処理回路200からのデジタルセンサ信号Ddcにデ ジタル検波信号Ddetを乗算する。

 例えば、図4のように、ダウンサンプリン グ処理回路200は、デジタルフィルタ100を通過 したデジタルセンサ信号Dpsからデジタル値Q1, Q3,Q5,・・・・を間引きして、デジタルセンサ 信号Ddcを生成する。検波信号生成器105は、基 準クロックCKrefの遷移エッジに応答して、正� ��波データD0,D2,D4,・・・・を順番に出力する� ��乗算器106は、デジタル値Q0,Q2,Q4,・・・・に� ��弦波データD0,D2,D4,・・・・を乗算する。

 以上のように、ダウンサンプリング処理� ��路200によってデジタルセンサ信号Dpsのサン� ��リング周波数を減少させることにより、デ� ��タルフィルタ107に供給されるデジタル物理� ��信号Dphyのサンプリング周波数も減少させる ことができる。これにより、図1に示した物� �量検出回路12よりも、デジタルフィルタ107の 回路規模および消費電力を低減することがで きる。

 さらに、デジタル検波信号Ddetを構成する 正弦波データの個数を少なくすることができ るので、正弦波データを格納するための記憶 領域(例えば、図示されていないメモリ)を縮� ��することができるとともに、乗算器106の処� ��負担を軽減することができる。

 (実施形態3)
 図5は、この発明の実施形態3による物理量� �ンサ装置の構成を示す。この物理量センサ� �置は、図3に示した物理量検出回路22に代え� �、物理量検出回路32を備える。物理量検出回 路32は、図3に示した構成に加えて、インター ポレーションフィルタ301と、デジタル/アナ� �グ変換器(D/A)302と、アナログローパスフィル タ303とを含む。その他の構成は、図3と同様� �ある。

 インターポレーションフィルタ301は、逓� ��回路102からの動作クロックCKaに同期して動� ��し、デジタルフィルタ107からのデジタル物� ��量信号D12にインターポレーション処理(デジ タル値の補間や直線近似など)を実行し、動� �クロックCKbに対応するデジタル物理量信号D1 2を動作クロックCKaに対応するデジタル物理� �信号に変換する。すなわち、インターポレ� �ションフィルタ301は、デジタル物理量信号D1 2のサンプリング周波数を増加させる。なお� �ここでは、インターポレーションフィルタ30 1におけるアップサンプリング比は、ダウン� �ンプリング処理回路200におけるダウンサン� �リング比に対応するものとする。例えば、� �ウンサンプリング比が“128:2”である場合、 アップサンプリング比は“2:128”である。

 デジタル/アナログ変換器302は、動作クロ ックCKaに同期して動作し、インターポレーシ ョンフィルタ301からのデジタル物理量信号を アナログ物理量信号Sphyに変換する。アナロ� �ローパスフィルタ303は、デジタル/アナログ� ��換器302からのアナログ物理量信号Sphyのうち 所定のカットオフ周波数よりも高い周波数成 分を減衰させ、低周波成分をアナログ物理量 信号S32として出力する。

 図6のように、デジタル/アナログ変換器30 2によって得られるアナログ物理量信号Sphyに� ��、デジタル/アナログ変換器302に供給される デジタル物理量信号のサンプリング周波数fsp の整数倍の周波数を有するイメージ信号が含 まれている。そのため、アナログローパスフ ィルタ303のカットオフ周波数fcaとデジタル/� �ナログ変換器302に供給されるデジタル物理� �信号のサンプリング周波数fspとの差が小さ� �程、アナログローパスフィルタ303の減衰特� �を急峻にする(アナログローパスフィルタ303� ��減衰傾度を大きくする)ためにアナログロー パスフィルタ303の次数を高くする必要がある 。一方、この実施形態による物理量検出回路 32では、インターポレーションフィルタ301に� ��ってデジタル物理量信号のサンプリング周� ��数fspを増加させるので、アナログローパス� ��ィルタ303の負担を軽減することができ、そ� ��結果、アナログローパスフィルタ303の回路� ��模を低減することができる。

 以上のように、デジタル物理量信号D12だ� ��でなくアナログ物理量信号S32も出力するこ� ��ができる。さらに、インターポレーション� ��ィルタ301を設けることにより、アナログロ� ��パスフィルタ303の回路規模を低減すること� ��できる。

 なお、インターポレーションフィルタ301に� ��けるアップサンプリング比は、ダウンサン� ��リング処理回路200におけるダウンサンプリ� ��グ比に対応していなくても良い。
また、物理量検出回路32は、ダウンサンプリ� ��グ処理回路200を備えていなくても良い。

 (実施形態4)
 図7は、この発明の実施形態4による物理量� �ンサ装置の構成を示す。この物理量センサ� �置は、図3に示した物理量検出回路22に代え� �、物理量検出回路42を備える。物理量検出回 路42は、図3に示したデジタルフィルタ100に代 えて、デジタルフィルタ400を含む。その他の 構成は、図3と同様である。

 デジタルフィルタ400は、逓倍回路102から� ��動作クロックCKaに同期して動作し、アナロ� ��/デジタル変換器104からのデジタルセンサ信 号Dsncのうち所定のカットオフ周波数よりも� �い周波数成分を減衰させ、低周波数成分を� �ジタルセンサ信号Dpsとして出力する。また� �デジタルフィルタ400のタップ係数は、外部� �御CTRLによって変更可能である。すなわち、� ��ジタルフィルタ400の周波数特性および位相� ��性は、外部制御CTRLによって変更可能である 。

 次に、図8を参照しつつ、図7に示したデ� �タルフィルタ400の特性変化について説明す� �。なお、“fref”は、基準クロックCKrefの周� �数(すなわち、センサ信号S10の中心周波数)を 示す。デジタルフィルタ400のカットオフ周波 数が“fc0”から“fc1”に増加するようにデジ タルフィルタ400のタップ係数を変更すると、 デジタルフィルタ400における位相進み量は、 “Z0”から“Z1”に減少する。このように、� �ジタルフィルタ400のタップ係数の変化に応� �て、デジタルフィルタ400における位相進み� �も変化する。

 以上のように、デジタルフィルタ400にお� ��る位相進み量を変更することによって、デ� ��タルセンサ信号Dpsの位相を調整することが� ��きる。これにより、デジタルセンサ信号Dps� ��デジタル検波信号Ddetとの位相ずれを補正す ることができるので、デジタル物理量信号の 検波精度を向上させることができる。

 なお、物理量検出回路42は、ダウンサン� �リング処理回路200を備えていなくても良い� �また、物理量検出回路42は、図5に示したイ� �ターポレーションフィルタ301,デジタル/アナ ログ変換器302,アナログローパスフィルタ303� �さらに備えていても良い。

 (その他の実施形態)
 なお、以上の各実施形態において、デジタ� ��フィルタ100,107,400は、デジタルローパスフ� �ルタであっても良いし、デジタルバンドパ� �フィルタであっても良い。

 また、物理量センサ10は、音叉型に限ら� �、円柱型,正三角柱型,正四角柱型,リング型� �、その他の形状であっても良い。また、図9� ��ように、物理量センサ10は、静電容量式加� �度センサであっても良い。物理量センサ10は 、固定部10bと、可動部10cと、可動電極Pma,Pmb� �、検出電極Pfa,Pfbと、差動増幅器10dとを有す� ��。可動部10cは、加速度に応じて変位するよ� ��に固定部10bに連結される。可動電極Pma,Pmbは 、可動部10cに配置される。検出電極Pfa,Pfbは� �それぞれ、可動電極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� ��Pma,検出電極Pfaによって容量素子Caが構成さ� ��、可動電極Pmb,検出電極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、� �れぞれ、発振回路11dからの駆動信号Sdrvが供� ��される。差動増幅器10dは、検出電極Pfa,Pfbの それぞれに発生する電荷量の差に対応するセ ンサ信号S10を出力する。加速度が発生すると 、可動部10cの変位に起因して容量素子Caの静� ��容量および容量素子Cbの静電容量のうち一� �が増加し他方が減少する。これにより、検� �電極Pfa,Pfbのそれぞれにおける電荷量に差が� ��じ、この差に対応するセンサ信号S10が出力� ��れる。