JP3170881B2 - Gyro drift suppression circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はジャイロのドリフト抑
制回路に関し、特に回転角速度を検出することができる
たとえば振動ジャイロ,光ファイバ,ガスレート,独楽
ジャイロなどのジャイロに生じるドリフト成分を抑制す
ることができる、ジャイロのドリフト抑制回路に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyro drift suppression circuit, and more particularly to a gyro drift suppression circuit capable of detecting a rotational angular velocity. The present invention relates to a gyro drift suppression circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】この発明の背景となる従来の振動ジャイ
ロとしては、たとえば、3角柱状の振動体の3つの側面
に圧電素子がそれぞれ形成された振動子を用いたものが
あった。この振動ジャイロでは、たとえば、2つの圧電
素子が駆動用かつ検出用として用いられ、他の1つの圧
電素子が帰還用として用いられる。2. Description of the Related Art As a conventional vibrating gyroscope as a background of the present invention, for example, there has been a vibrating gyroscope using a vibrator in which a piezoelectric element is formed on each of three side surfaces of a triangular prism-shaped vibrator. In this vibrating gyroscope, for example, two piezoelectric elements are used for driving and detection, and another piezoelectric element is used for feedback.
【0003】そして、この従来の振動ジャイロでは、帰
還用の1つの圧電素子から駆動用かつ検出用の2つの圧
電素子に駆動信号を与えれば、振動体が振動する。この
ように振動体が振動した状態で振動子が回転すれば、駆
動用かつ検出用の2つの圧電素子間に出力差が生じ、そ
の出力差に応じた出力信号によって回転角速度が検出さ
れる。In this conventional vibrating gyroscope, when a driving signal is supplied from one feedback piezoelectric element to two driving and detecting piezoelectric elements, the vibrating body vibrates. If the vibrator rotates with the vibrating body vibrating in this way, an output difference occurs between the two driving and detecting piezoelectric elements, and the rotational angular velocity is detected by an output signal corresponding to the output difference.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の振動
ジャイロでは、周囲の温度変化などによって生じるドリ
フト成分によって、出力信号に誤差が生じ、回転角速度
に誤差を生じる可能性がある。However, in the conventional vibrating gyroscope, there is a possibility that an error occurs in an output signal due to a drift component generated due to a change in ambient temperature or the like, and an error occurs in a rotational angular velocity.
【0005】そこで、本願発明者は、そのようなドリフ
ト成分を抑制することができる、新規なジャイロを考え
出した。この新規なジャイロは、角速度センサと、交流
信号を発生する信号発生回路と、角速度センサの出力お
よび信号発生回路で発生した交流信号を合成するための
合成回路とを含む、ジャイロである。Therefore, the present inventor has devised a novel gyro that can suppress such a drift component. This novel gyro is a gyro including an angular velocity sensor, a signal generating circuit for generating an AC signal, and a synthesizing circuit for synthesizing the output of the angular velocity sensor and the AC signal generated by the signal generating circuit.
【0006】この新規なジャイロでは、角速度センサか
ら、検出すべき回転角速度に相当する信号と、ドリフト
成分とが出力される。また、信号発生回路によって交流
信号が発生する。さらに、合成回路によって、角速度セ
ンサの出力および信号発生回路で発生した交流信号が合
成される。角速度センサに回転角速度を付与しないとき
には、検出すべき回転角速度に相当する信号が0とな
り、合成回路の出力は、ドリフト成分と、信号発生回路
で発生した交流信号との合成信号となる。この状態で、
合成信号が0のときには、角速度センサの出力は、ドリ
フト成分とみなされ、ドリフト成分が検出される。そし
て、このドリフト成分に相当する補正信号を角速度セン
サの出力から差し引けば、ドリフト成分が抑制される。
したがって、この新規なジャイロでは、ドリフト成分を
抑制することができる。そのため、この新規なジャイロ
を用いれば、角速度センサの出力にドリフト成分が含ま
れていても、回転角速度をほとんど誤差なく検出するこ
とができる。In this novel gyro, a signal corresponding to the rotational angular velocity to be detected and a drift component are output from the angular velocity sensor. Further, an AC signal is generated by the signal generation circuit. Further, the output of the angular velocity sensor and the AC signal generated by the signal generation circuit are synthesized by the synthesis circuit. When the rotational angular velocity is not applied to the angular velocity sensor, the signal corresponding to the rotational angular velocity to be detected is 0, and the output of the combining circuit is a composite signal of the drift component and the AC signal generated by the signal generating circuit. In this state,
When the combined signal is 0, the output of the angular velocity sensor is regarded as a drift component, and the drift component is detected. Then, by subtracting the correction signal corresponding to the drift component from the output of the angular velocity sensor, the drift component is suppressed.
Therefore, in the new gyro, the drift component can be suppressed. Therefore, if this new gyro is used, even if a drift component is included in the output of the angular velocity sensor, the rotational angular velocity can be detected with almost no error.
【0007】ところが、この新規なジャイロでは、信号
発生回路などの複雑な回路を使用するため、回路構成が
複雑となる。さらに、この新規なジャイロでは、ドリフ
ト成分に信号発生回路で発生した交流信号を合成した合
成信号が0のときにドリフト成分として補正するので、
交流信号分あるいは交流信号域は補正がかかり感度の最
小分解能が悪くなる。However, in this new gyro, a complicated circuit such as a signal generation circuit is used, so that the circuit configuration becomes complicated. Furthermore, in this new gyro, the drift component is corrected as the drift component when the combined signal obtained by combining the AC component generated by the signal generation circuit with the drift component is 0.
The AC signal area or the AC signal area is corrected and the minimum resolution of the sensitivity is deteriorated.
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、簡
単な構成で、しかも、分解能がよい、ジャイロのドリフ
ト抑制回路を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a gyro drift suppression circuit having a simple configuration and good resolution.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明は、ジャイロの
出力からドリフト成分を抑制するためのジャイロのドリ
フト抑制回路であって、一方の入力端にジャイロの出力
が与えられ、ほぼフラットな周波数特性を有する第1の
差動回路と、一方の入力端にジャイロの出力が与えら
れ、特定の周波数を境として高周波側の周波数特性が第
1の差動回路の周波数特性と異なる第2の差動回路と、
第1の差動回路の出力と第2の差動回路の出力とを比較
するための比較回路と、比較回路によって比較された第
1の差動回路の出力と第2の差動回路の出力とがほぼ同
じであるときのジャイロの出力に相当する補正信号を、
第1の差動回路の他方の入力端および第2の差動回路の
他方の入力端に与えるためのサンプリングホールド回路
とを含む、ジャイロのドリフト抑制回路である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a gyro drift suppression circuit for suppressing a drift component from an output of a gyro. The gyro output is provided to one input terminal, and a substantially flat frequency characteristic is provided. And a second differential circuit provided with a gyro output at one input terminal and having a frequency characteristic on the high frequency side different from the frequency characteristic of the first differential circuit at a specific frequency as a boundary Circuit and
A comparison circuit for comparing the output of the first differential circuit with the output of the second differential circuit, and the output of the first differential circuit and the output of the second differential circuit compared by the comparison circuit And the correction signal corresponding to the output of the gyro when
A gyro drift suppression circuit including a sampling and holding circuit to be applied to the other input terminal of the first differential circuit and the other input terminal of the second differential circuit.
【0010】[0010]
【作用】第1の差動回路の一方の入力端には、ジャイロ
の出力が与えられる。同様に、第2の差動回路の一方の
入力端にも、ジャイロの出力が与えられる。また、比較
回路によって、第1の差動回路の出力と第2の差動回路
の出力とが比較される。そして、比較回路で比較された
第1の差動回路の出力と第2の差動回路の出力とがほぼ
同じときのジャイロの出力に相当する補正信号が、サン
プリングホールド回路によって、第1の差動回路の他方
の入力端および第2の差動回路の他方の入力端に与えら
れる。The output of the gyro is applied to one input terminal of the first differential circuit. Similarly, the output of the gyro is also provided to one input terminal of the second differential circuit. Further, the output of the first differential circuit and the output of the second differential circuit are compared by the comparison circuit. Then, a correction signal corresponding to the output of the gyro when the output of the first differential circuit and the output of the second differential circuit compared by the comparison circuit are substantially the same is converted into the first difference by the sampling and holding circuit. The other input terminal of the driving circuit and the other input terminal of the second differential circuit.
【0011】ここで、ジャイロに回転角速度を付与しな
い場合と付与した場合とに分けて説明する。Here, the case where the rotational angular velocity is not given to the gyro and the case where it is given will be described separately.
【0012】まず、ジャイロに回転角速度を付与しない
場合は、ジャイロの出力は、ドリフト成分のみとなる。
このドリフト成分は低周波であるので、第1の差動回路
の出力と第2の差動回路の出力とはほぼ同じになる。そ
のため、サンプリングホールド回路によって、そのとき
のジャイロの出力すなわちドリフト成分に相当する補正
信号が、第1の差動回路の他方の入力端および第2の差
動回路の他方の入力端に与えられる。この場合、ドリフ
ト成分の大きさが変化しても、その変化に追随して、補
正信号の大きさも変化する。したがって、第1の差動回
路の出力は、常にドリフト成分を抑制したほぼ0とな
る。First, when the rotational angular velocity is not given to the gyro, the output of the gyro is only a drift component.
Since this drift component has a low frequency, the output of the first differential circuit and the output of the second differential circuit are substantially the same. Therefore, the correction signal corresponding to the output of the gyro, that is, the drift component at that time, is supplied to the other input terminal of the first differential circuit and the other input terminal of the second differential circuit by the sampling and holding circuit. In this case, even if the magnitude of the drift component changes, the magnitude of the correction signal also changes following the change. Therefore, the output of the first differential circuit is almost zero, which always suppresses the drift component.
【0013】一方、ジャイロに回転角速度を付与した場
合には、ジャイロの出力は、その回転角速度に相当する
信号とドリフト成分となる。その回転角速度に相当する
信号は高周波であるので、第1の差動回路の出力と第2
の差動回路の出力とは異なる。そのため、サンプリング
ホールド回路によって、第1の差動回路の他方の入力端
および第2の差動回路の他方の入力端には、そのときの
ジャイロの出力に相当する信号が与えられずに、事前の
ドリフト成分に相当する補正信号が与えられる。そのた
め、第1の差動回路の出力は、回転角速度に相当する信
号となる。On the other hand, when a rotational angular velocity is given to the gyro, the output of the gyro becomes a signal corresponding to the rotational angular velocity and a drift component. Since the signal corresponding to the rotational angular velocity has a high frequency, the output of the first differential circuit and the second
Output of the differential circuit. Therefore, the signal corresponding to the output of the gyro at that time is not supplied to the other input terminal of the first differential circuit and the other input terminal of the second differential circuit by the sampling and holding circuit. The correction signal corresponding to the drift component is given. Therefore, the output of the first differential circuit is a signal corresponding to the rotational angular velocity.
【0014】このように、このジャイロのドリフト抑制
回路では、ジャイロの出力からドリフト成分を抑制した
信号、すなわち回転角速度に相当する信号が、第1の差
動回路から出力される。As described above, in the gyro drift suppression circuit, a signal in which the drift component is suppressed from the gyro output, that is, a signal corresponding to the rotational angular velocity is output from the first differential circuit.
【0015】[0015]
【発明の効果】この発明によれば、信号発生回路などの
複雑な回路を用いないので、簡単な構成のジャイロのド
リフト抑制回路が得られる。しかも、この発明にかかる
ジャイロのドリフト抑制回路では、ジャイロに回転角速
度を付与しない場合に、ドリフト成分の大きさの変化に
追随して補正信号の大きさが変化するため、ドリフト成
分の抑制範囲が広くなり、分解能がよくなる。According to the present invention, since a complicated circuit such as a signal generation circuit is not used, a gyro drift suppression circuit having a simple configuration can be obtained. Moreover, in the gyro drift suppression circuit according to the present invention, when the rotational angular velocity is not given to the gyro, the magnitude of the correction signal changes following the change in the magnitude of the drift component. Wider and better resolution.
【0016】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
【0017】[0017]
【実施例】図1はこの発明の一実施例としての振動ジャ
イロの一例を示すブロック図である。図2は図1に示す
振動ジャイロの振動子およびその周辺部分を示す側面図
である。なお、この発明はジャイロのドリフト抑制回路
に関するが、この実施例では、それを用いた振動ジャイ
ロの一例について説明する。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a vibrating gyroscope according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view showing the vibrator of the vibrating gyroscope shown in FIG. 1 and its peripheral portion. The present invention relates to a gyro drift suppression circuit. In this embodiment, an example of a vibrating gyro using the same will be described.
【0018】この振動ジャイロ10は、角速度センサと
しての振動子12を含み、振動子12は、たとえば正3
角柱状の振動体14を含む。この振動体14は、たとえ
ばエリンバ,鉄−ニッケル合金,石英,ガラス,水晶,
セラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で
形成される。The vibrating gyroscope 10 includes a vibrator 12 as an angular velocity sensor.
It includes a prism-shaped vibrator 14. The vibrating body 14 is made of, for example, elinvar, iron-nickel alloy, quartz, glass, quartz,
It is generally formed of a material that generates mechanical vibration, such as ceramic.
【0019】この振動体14には、その3つの側面の中
央に、圧電素子16a,16bおよび16cがそれぞれ
形成される。圧電素子16aは、たとえば磁器からなる
圧電層18aを含み、圧電層18aの両主面には電極2
0aおよび22aがそれぞれ形成される。なお、これら
の電極20aおよび22aは、たとえば金,銀,アルミ
ニウム,ニッケル,銅−ニッケル合金(モネルメタル)
などの電極材料で、たとえばスパッタリング,蒸着等の
薄膜技術で、あるいはその材料によっては印刷技術で形
成される。同様に、他の圧電素子16bおよび16c
も、それぞれ、たとえば磁器からなる圧電層18bおよ
び18cを含み、それらの圧電層18bと18cとの両
主面にも、電極20bおよび22bと20cおよび22
cとが、それぞれ形成されている。そして、これらの圧
電素子16a〜16cの一方の電極20a〜20cは、
たとえば接着剤で振動体14に接着される。The vibrating body 14 has piezoelectric elements 16a, 16b and 16c formed at the centers of the three side surfaces. The piezoelectric element 16a includes a piezoelectric layer 18a made of, for example, porcelain.
0a and 22a are formed respectively. The electrodes 20a and 22a are made of, for example, gold, silver, aluminum, nickel, copper-nickel alloy (monel metal)
The electrode material is formed by a thin film technology such as sputtering or vapor deposition, or by a printing technology depending on the material. Similarly, the other piezoelectric elements 16b and 16c
Also include piezoelectric layers 18b and 18c made of, for example, porcelain, and electrodes 20b and 22b and 20c and 22c are provided on both main surfaces of piezoelectric layers 18b and 18c, respectively.
c are formed respectively. And one electrode 20a-20c of these piezoelectric elements 16a-16c is
For example, it is bonded to the vibrating body 14 with an adhesive.
【0020】振動体14の2つのノード点の近傍部分
は、たとえば金属線からなるコ字形の支持部材24aお
よび24bで、それぞれ支持される。これらの支持部材
24aおよび24bの中央部は、たとえば溶接すること
によって、あるいは導電性ペーストで接着することによ
って、振動体14の2つのノード点の近傍部分にそれぞ
れ固着される。また、これらの支持部材24aおよび2
4bの端部は、支持板26の一方主面に固着される。The portions near the two node points of the vibrating body 14 are supported by U-shaped support members 24a and 24b made of, for example, metal wires. The central portions of these support members 24a and 24b are fixed to the vicinity of two node points of the vibrating body 14, for example, by welding or bonding with a conductive paste. Further, these support members 24a and 24a
The end of 4 b is fixed to one main surface of the support plate 26.
【0021】この振動子12では、たとえば、2つの圧
電素子16aおよび16bが駆動用かつ検出用として用
いられ、他の圧電素子16cが帰還用として用いられ
る。そして、帰還用の圧電素子16cからの出力を増幅
して駆動用かつ検出用の圧電素子16aおよび16bに
駆動信号を加えれば、振動体14が振動し、それらの圧
電素子16aおよび16bから同様の波形が出力され
る。また、その状態で振動子12がその軸を中心として
回転すれば、駆動用かつ検出用の一方の圧電素子の出力
は回転角速度に従って大きくなり、逆に駆動用かつ検出
用の他方の圧電素子の出力は回転角速度に従って小さく
なる。In the vibrator 12, for example, two piezoelectric elements 16a and 16b are used for driving and detection, and another piezoelectric element 16c is used for feedback. When the output from the feedback piezoelectric element 16c is amplified and a drive signal is applied to the driving and detecting piezoelectric elements 16a and 16b, the vibrating body 14 vibrates, and the same vibration is generated from the piezoelectric elements 16a and 16b. A waveform is output. If the vibrator 12 rotates about its axis in that state, the output of one of the driving and detecting piezoelectric elements increases according to the rotational angular velocity, and conversely, the output of the other driving and detecting piezoelectric element increases. The output decreases with the rotational angular velocity.
【0022】そのため、この振動子12の帰還用の圧電
素子16cの電極22cと、駆動用の圧電素子16aお
よび16bの電極22aおよび22bとの間には、振動
子12を自励振駆動するための帰還ループとして、発振
回路30および位相回路32が接続される。Therefore, between the electrode 22c of the feedback piezoelectric element 16c of the vibrator 12 and the electrodes 22a and 22b of the driving piezoelectric elements 16a and 16b, the vibrator 12 is driven by self-excitation. The oscillation circuit 30 and the phase circuit 32 are connected as a feedback loop.
【0023】さらに、圧電素子16aおよび圧電素子1
6bは、差動回路40の2つの入力端に、それぞれ接続
される。差動回路40は、たとえばオペアンプを含み、
このオペアンプの非反転入力端および反転入力端に、圧
電素子16aおよび16bの電極22aおよび22b
が、それぞれ接続される。この差動回路40は、圧電素
子16aおよび16bの出力差を検出するためのもので
ある。Further, the piezoelectric element 16a and the piezoelectric element 1
6b is connected to two input terminals of the differential circuit 40, respectively. Differential circuit 40 includes, for example, an operational amplifier,
The electrodes 22a and 22b of the piezoelectric elements 16a and 16b are connected to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of this operational amplifier.
Are connected respectively. This differential circuit 40 is for detecting the output difference between the piezoelectric elements 16a and 16b.
【0024】差動回路40の出力端は、同期検波回路4
2の入力端に接続される。同期検波回路42の別の入力
端には、位相回路32が接続される。この同期検波回路
42は、差動回路40の出力を振動子12の駆動信号に
同期して検波するためのものである。The output terminal of the differential circuit 40 is connected to the synchronous detection circuit 4
2 input terminals. The phase circuit 32 is connected to another input terminal of the synchronous detection circuit 42. The synchronous detection circuit 42 detects the output of the differential circuit 40 in synchronization with the drive signal of the vibrator 12.
【0025】さらに、同期検波回路42の出力端は、整
流増幅回路44の入力端に接続される。この整流増幅回
路44は、同期検波回路42の出力を整流して増幅する
ためのものである。Further, an output terminal of the synchronous detection circuit 42 is connected to an input terminal of the rectification amplification circuit 44. The rectifying and amplifying circuit 44 rectifies and amplifies the output of the synchronous detection circuit 42.
【0026】この振動ジャイロ10の整流増幅回路44
の出力端は、ドリフト抑制回路50の第1の差動回路5
2の非反転入力端に接続される。この第1の差動回路5
2は、ほぼフラットな周波数特性を有する。そのため、
この第1の差動回路52は、低周波帯域から高周波帯域
にわたって、その非反転入力端への入力からその反転入
力端への入力を差し引いた信号を出力する。この第1の
差動回路52は、振動ジャイロ10の整流増幅回路44
の出力からドリフト成分に相当する補正信号を差し引く
ためのものである。The rectifying amplifier circuit 44 of the vibrating gyroscope 10
Is connected to the first differential circuit 5 of the drift suppression circuit 50.
2 non-inverting input terminals. This first differential circuit 5
2 has a substantially flat frequency characteristic. for that reason,
The first differential circuit 52 outputs a signal obtained by subtracting the input to the inverting input terminal from the input to the non-inverting input terminal from the low frequency band to the high frequency band. The first differential circuit 52 includes a rectifying amplifier circuit 44 of the vibration gyro 10.
Is to subtract a correction signal corresponding to a drift component from the output of FIG.
【0027】さらに、整流増幅回路44の出力端は、第
2の差動回路54の非反転入力端に接続される。この第
2の差動回路54は、第1の差動回路52と比べて、特
定の周波数を境として高周波側の周波数特性が異なる。
この実施例では、第2の差動回路54は、第1の差動回
路52と比べて、高周波帯域において、増幅した信号を
出力する。Further, the output terminal of the rectifier amplifier circuit 44 is connected to the non-inverting input terminal of the second differential circuit 54. The second differential circuit 54 differs from the first differential circuit 52 in frequency characteristics on the high frequency side at a specific frequency.
In this embodiment, the second differential circuit 54 outputs an amplified signal in a high frequency band as compared with the first differential circuit 52.
【0028】第1の差動回路52の出力端および第2の
差動回路54の出力端は、比較回路56の一方の入力端
および他方の入力端に、それぞれ接続される。この比較
回路56は、第1の差動回路52の出力と第2の差動回
路54の出力とを比較するためのものである。The output terminal of the first differential circuit 52 and the output terminal of the second differential circuit 54 are connected to one input terminal and the other input terminal of the comparison circuit 56, respectively. The comparison circuit 56 is for comparing the output of the first differential circuit 52 with the output of the second differential circuit 54.
【0029】この実施例では、比較回路56は、一方の
入力端への入力と他方の入力端への入力とがほぼ同じと
きに、たとえば、比較回路56の電源電圧Vcc(V)の
1/2のVcc/2(V)の信号を出力する。したがっ
て、第1の差動回路52の出力と第2の差動回路54の
出力とがほぼ同じときに、比較回路56は、Vcc/2
(V)の信号を出力する。また、比較回路56は、一方
の入力端への入力が他方の入力端への入力より小さいと
きに、たとえば、Vcc(V)の信号を出力する。したが
って、第1の差動回路52の出力が第2の差動回路54
の出力より小さいときに、比較回路56は、Vcc(V)
の信号を出力する。さらに、比較回路56は、一方の入
力端への入力が他方の入力端への入力より大きいとき
に、たとえば、0(V)の信号を出力する。したがっ
て、第1の差動回路52の出力が第2の差動回路54の
出力より大きいときに、比較回路56は、0(V)の信
号を出力する。In this embodiment, when the input to one input terminal and the input to the other input terminal are substantially the same, for example, 1 / (1) of the power supply voltage Vcc (V) of the comparison circuit 56 2 Vcc / 2 (V). Therefore, when the output of the first differential circuit 52 and the output of the second differential circuit 54 are substantially the same, the comparison circuit 56 outputs Vcc / 2
(V) signal is output. When the input to one input terminal is smaller than the input to the other input terminal, the comparison circuit 56 outputs, for example, a signal of Vcc (V). Therefore, the output of the first differential circuit 52 is
Is smaller than the output of Vcc (V)
The signal of is output. Further, when the input to one input terminal is larger than the input to the other input terminal, the comparison circuit 56 outputs, for example, a signal of 0 (V). Therefore, when the output of the first differential circuit 52 is larger than the output of the second differential circuit 54, the comparison circuit 56 outputs a signal of 0 (V).
【0030】比較回路56の出力端は、サンプリングホ
ールド回路58の入力端に接続される。また、サンプリ
ングホールド回路58の別の入力端には、振動ジャイロ
10の整流増幅回路44の出力端が接続される。さら
に、サンプリングホールド回路58の出力端は、第1の
差動回路52の反転入力端および第2の差動回路54の
反転入力端に接続される。The output terminal of the comparison circuit 56 is connected to the input terminal of the sampling and holding circuit 58. The other input terminal of the sampling and holding circuit 58 is connected to the output terminal of the rectifying amplifier circuit 44 of the vibrating gyroscope 10. Further, the output terminal of the sampling and holding circuit 58 is connected to the inverting input terminal of the first differential circuit 52 and the inverting input terminal of the second differential circuit 54.
【0031】このサンプリングホールド回路58は、比
較回路56によって比較された第1の差動回路52の出
力と第2の差動回路54の出力とがほぼ同じであるとき
のジャイロ10の整流増幅回路44の出力すなわちドリ
フト成分に相当する補正信号を、第1の差動回路52の
反転入力端および第2の差動回路54の反転入力端に与
えるためのものである。The sampling and holding circuit 58 is a rectifying and amplifying circuit of the gyro 10 when the output of the first differential circuit 52 and the output of the second differential circuit 54 compared by the comparing circuit 56 are substantially the same. The purpose of this is to provide a correction signal corresponding to an output of 44, that is, a drift component, to an inverting input terminal of the first differential circuit 52 and an inverting input terminal of the second differential circuit.
【0032】この実施例では、サンプリングホールド回
路58は、その入力端にVcc/2(V)の信号が入力さ
れているときのみに、そのときの整流増幅回路44の出
力すなわちドリフト成分に相当する補正信号を出力す
る。この場合、ドリフト成分の大きさが変化すれば、そ
の変化に追随して、補正信号の大きさも変化する。ま
た、サンプリングホールド回路58は、その入力端にV
cc/2(V)の信号以外の信号たとえばVcc(V)の信
号あるいは0(V)の信号が入力されたときには、その
事前の補正信号を保持して出力する。この場合、サンプ
リングホールド回路58は、その入力端に次のVcc/2
(V)の信号が入力されるまで、その補正信号の出力を
維持する。なお、サンプリングホールド回路58は、そ
の入力端に次のVcc/2(V)の信号が入力されたとき
には、そのときのドリフト成分に相当する補正信号を出
力する。In this embodiment, the sampling and holding circuit 58 corresponds to the output of the rectifying and amplifying circuit 44, that is, the drift component only when the signal of Vcc / 2 (V) is input to the input terminal. Outputs a correction signal. In this case, if the magnitude of the drift component changes, the magnitude of the correction signal also changes following the change. The sampling hold circuit 58 has a V
When a signal other than the signal of cc / 2 (V), for example, a signal of Vcc (V) or a signal of 0 (V) is input, the correction signal in advance is held and output. In this case, the sampling and holding circuit 58 supplies the next Vcc / 2 to its input terminal.
The output of the correction signal is maintained until the signal (V) is input. When the next signal of Vcc / 2 (V) is input to the input terminal, the sampling and holding circuit 58 outputs a correction signal corresponding to the drift component at that time.
【0033】次に、この振動ジャイロ10の操作ないし
動作について説明する。Next, the operation or operation of the vibrating gyroscope 10 will be described.
【0034】振動ジャイロ10は、振動子12の帰還用
の圧電素子16cの出力が帰還ループとしての発振回路
30および位相回路32よって駆動用かつ検出用の圧電
素子16aおよび16bに帰還されるため、自励振駆動
する。In the vibrating gyroscope 10, the output of the piezoelectric element 16c for feedback of the vibrator 12 is fed back to the driving and detecting piezoelectric elements 16a and 16b by the oscillation circuit 30 and the phase circuit 32 as a feedback loop. Drive self-excited.
【0035】ここで、振動ジャイロ10に回転角速度を
付与しない場合と付与した場合とに分けて説明する。Here, the case where the rotational angular velocity is not applied to the vibration gyro 10 and the case where the rotational angular velocity is applied will be described separately.
【0036】振動ジャイロ10に回転角速度を付与しな
い場合には、整流増幅回路44の出力端からは、たとえ
ば、経時的に大きくなる低周波のドリフト成分が出力さ
れる。When no rotational angular velocity is applied to the vibrating gyroscope 10, a low-frequency drift component that increases with time is output from the output terminal of the rectifying and amplifying circuit 44, for example.
【0037】このドリフト成分は、ドリフト抑制回路5
0の第1の差動回路52の非反転入力端、第2の差動回
路54の非反転入力端、およびサンプリングホールド回
路58に入力される。This drift component is supplied to the drift suppression circuit 5
0 is input to the non-inverting input terminal of the first differential circuit 52, the non-inverting input terminal of the second differential circuit 54, and the sampling and holding circuit 58.
【0038】このドリフト成分は低周波なので、第1の
差動回路52の出力と第2の差動回路54の出力とは、
ほぼ同じになる。Since this drift component has a low frequency, the output of the first differential circuit 52 and the output of the second differential circuit 54 are
It will be almost the same.
【0039】そのため、比較回路56の一方の入力端へ
の入力と他方の入力端への入力とがほぼ同じになり、比
較回路56は、Vcc/2(V)の信号を出力する。Therefore, the input to one input terminal of the comparison circuit 56 and the input to the other input terminal thereof become substantially the same, and the comparison circuit 56 outputs a signal of Vcc / 2 (V).
【0040】このVcc/2(V)の信号は、サンプリン
グホールド回路58に入力される。そのため、サンプリ
ングホールド回路58は、そのときの整流増幅回路44
の出力すなわちドリフト成分に相当する補正信号を取込
み、出力する。この場合、ドリフト成分の大きさが変化
しても、その変化に追随して、補正信号の大きさも変化
する。The Vcc / 2 (V) signal is input to the sampling and holding circuit 58. Therefore, the sampling hold circuit 58 is connected to the rectifying amplifier circuit 44 at that time.
, Ie, a correction signal corresponding to the drift component, and outputs it. In this case, even if the magnitude of the drift component changes, the magnitude of the correction signal also changes following the change.
【0041】その補正信号は、第1の差動回路52の反
転入力端および第2の差動回路54の反転入力端に入力
される。したがって、第1の差動回路52の出力は、常
に、ドリフト成分を補正信号で抑制したほぼ0となる。The correction signal is input to the inverting input terminal of the first differential circuit 52 and the inverting input terminal of the second differential circuit 54. Therefore, the output of the first differential circuit 52 is almost always zero, in which the drift component is suppressed by the correction signal.
【0042】一方、振動ジャイロ10に回転角速度を付
与した場合には、整流増幅回路44の出力は、その回転
角速度に相当する高周波の信号と、低周波のドリフト成
分となる。On the other hand, when a rotational angular velocity is given to the vibrating gyroscope 10, the output of the rectifying and amplifying circuit 44 becomes a high-frequency signal corresponding to the rotational angular velocity and a low-frequency drift component.
【0043】整流増幅回路44の出力は、ドリフト抑制
回路50の第1の差動回路52の非反転入力端、第2の
差動回路54の非反転入力端、およびサンプリングホー
ルド回路58に入力される。The output of the rectifying and amplifying circuit 44 is input to the non-inverting input terminal of the first differential circuit 52 of the drift suppressing circuit 50, the non-inverting input terminal of the second differential circuit 54, and the sampling and holding circuit 58. You.
【0044】上述の回転角速度に相当する信号は高周波
なので、第2の差動回路54の出力は第1の差動回路5
2の出力より大きくなる。Since the signal corresponding to the rotational angular velocity is high frequency, the output of the second differential circuit 54 is output from the first differential circuit 5.
2 output.
【0045】そのため、比較回路56の一方の入力端へ
の入力が他方の入力端への入力より小さくなり、比較回
路56は、Vcc(V)の信号を出力する。Therefore, the input to one input terminal of the comparison circuit 56 becomes smaller than the input to the other input terminal, and the comparison circuit 56 outputs a signal of Vcc (V).
【0046】このVcc(V)の信号は、サンプリングホ
ールド回路58に入力されるが、サンプリングホールド
回路58は、その事前の振動ジャイロ10の整流増幅回
路44の出力すなわちドリフト成分に相当する補正信号
を出力し続ける。The signal of Vcc (V) is input to the sampling and holding circuit 58, and the sampling and holding circuit 58 outputs a correction signal corresponding to the output of the rectifying and amplifying circuit 44 of the vibrating gyroscope 10, that is, the drift component. Continue to output.
【0047】その補正信号は、第1の差動回路52の反
転入力端および第2の差動回路54の反転入力端に入力
される。したがって、第1の差動回路52の出力は、ド
リフト成分を補正信号で抑制した回転角速度に相当する
信号となる。The correction signal is input to the inverting input terminal of the first differential circuit 52 and the inverting input terminal of the second differential circuit 54. Therefore, the output of the first differential circuit 52 is a signal corresponding to the rotational angular velocity in which the drift component is suppressed by the correction signal.
【0048】このように、このドリフト抑制回路50で
は、振動ジャイロ10の整流増幅回路44の出力からド
リフト成分を抑制した信号、すなわち回転角速度に相当
する信号が、第1の差動回路52から出力される。As described above, in the drift suppression circuit 50, a signal in which the drift component is suppressed from the output of the rectification amplification circuit 44 of the vibration gyro 10, that is, a signal corresponding to the rotational angular velocity is output from the first differential circuit 52. Is done.
【0049】なお、上述の実施例では、高周波帯域にお
いて増幅した信号を出力する第2の差動回路が用いられ
ているが、この第2の差動回路に代えて、高周波帯域に
おいて減衰した信号を出力する第2の差動回路が用いら
れてもよい。この場合、第2の差動回路および比較回路
の出力は、場合によっては異なるが、他の各回路は、上
述の実施例と同様に働く。In the above embodiment, the second differential circuit for outputting the signal amplified in the high frequency band is used. Instead of this second differential circuit, the signal attenuated in the high frequency band is used. May be used. In this case, the outputs of the second differential circuit and the comparison circuit differ depending on the case, but the other circuits operate in the same manner as in the above-described embodiment.
【0050】また、上述の実施例では、第1の差動回路
52および第2の差動回路54の非反転入力端に整流増
幅回路44の出力端が接続され、第1の差動回路52お
よび第2の差動回路54の反転入力端にサンプリングホ
ールド回路58の出力端が接続されているが、第1の差
動回路52および第2の差動回路54の非反転入力端に
サンプリングホールド回路58の出力端が接続され、第
1の差動回路52および第2の差動回路54の反転入力
端に整流増幅回路44の出力端が接続されてもよい。こ
の場合、極性は逆になるが、第1の差動回路52の出力
は、ドリフト成分を補正信号で抑制した回転角速度に相
当する信号となる。In the above embodiment, the output terminal of the rectifying amplifier circuit 44 is connected to the non-inverting input terminals of the first differential circuit 52 and the second differential circuit 54, and the first differential circuit 52 The output terminal of the sampling and holding circuit 58 is connected to the inverting input terminal of the second differential circuit 54, and the sampling and holding circuit is connected to the non-inverting input terminal of the first differential circuit 52 and the second The output terminal of the circuit 58 may be connected, and the output terminal of the rectifying amplifier circuit 44 may be connected to the inverting input terminals of the first differential circuit 52 and the second differential circuit 54. In this case, the polarity is reversed, but the output of the first differential circuit 52 is a signal corresponding to the rotational angular velocity in which the drift component is suppressed by the correction signal.
【0051】さらに、上述の実施例では、Vcc/2
(V)の信号,Vcc(V)の信号あるいは0(V)の信
号を出力する比較回路が用いられているが、この比較回
路に代えて、第1の差動回路の出力と第2の差動回路の
出力とがほぼ同じであることを検出することができる回
路であって他の信号を出力する比較回路が用いられても
よい。この場合、サンプリングホールド回路は、比較回
路から出力される他の信号で働くように構成されればよ
い。なお、比較回路あるいはサンプリングホールド回路
は、それぞれ、複数の回路を組み合わせて構成されても
よい。Further, in the above embodiment, Vcc / 2
A comparison circuit that outputs a signal of (V), a signal of Vcc (V), or a signal of 0 (V) is used. Instead of this comparison circuit, the output of the first differential circuit and the second circuit are output. A comparison circuit that can detect that the output of the differential circuit is substantially the same as that of the differential circuit and that outputs another signal may be used. In this case, the sampling and holding circuit may be configured to operate with another signal output from the comparison circuit. Note that each of the comparison circuit and the sampling and holding circuit may be configured by combining a plurality of circuits.
【0052】また、上述の実施例では、振動ジャイロの
振動子に正3角柱状の振動体が用いられているが、たと
えば4角柱状など他の断面形状を有する振動体が用いら
れてもよい。In the above-described embodiment, a regular triangular prism-shaped vibrator is used as the vibrator of the vibrating gyroscope. However, a vibrator having another cross-sectional shape such as a quadrangular prism may be used. .
【0053】なお、上述の実施例では振動ジャイロにつ
いて説明したが、この発明にかかるドリフト抑制回路
は、振動ジャイロ以外にたとえば光ファイバ,ガスレー
ト,独楽ジャイロなどのジャイロにも適用され得る。Although the vibration gyro has been described in the above embodiment, the drift suppression circuit according to the present invention can be applied to a gyro such as an optical fiber, a gas rate, and a top gyro other than the vibration gyro.
【図1】この発明の一実施例としての振動ジャイロの一
例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a vibrating gyroscope as one embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す振動ジャイロの振動子およびその周
辺部分を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a vibrator of the vibrating gyroscope shown in FIG. 1 and a peripheral portion thereof.
10 振動ジャイロ 12 振動子 14 振動体 16a,16b,16c 圧電素子 24a,24b 支持部材 26 支持板 30 発振回路 32 位相回路 40 差動回路 42 同期検波回路 44 整流増幅回路 50 ドリフト抑制回路 52 第1の差動回路 54 第2の差動回路 56 比較回路 58 サンプリングホールド回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration gyroscope 12 Vibrator 14 Vibrator 16a, 16b, 16c Piezoelectric element 24a, 24b Support member 26 Support plate 30 Oscillation circuit 32 Phase circuit 40 Differential circuit 42 Synchronous detection circuit 44 Rectification amplification circuit 50 Drift suppression circuit 52 First Differential circuit 54 Second differential circuit 56 Comparison circuit 58 Sampling and holding circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/00 - 19/72 G01P 9/04 G01C 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 19/00-19/72 G01P 9/04 G01C 21/00
Claims (1)
するためのジャイロのドリフト抑制回路であって、 一方の入力端に前記ジャイロの出力が与えられ、ほぼフ
ラットな周波数特性を有する第1の差動回路、 一方の入力端に前記ジャイロの出力が与えられ、特定の
周波数を境として高周波側の周波数特性が前記第1の差
動回路の周波数特性と異なる第2の差動回路、 前記第1の差動回路の出力と前記第2の差動回路の出力
とを比較するための比較回路、および前記比較回路によ
って比較された前記第1の差動回路の出力と前記第2の
差動回路の出力とがほぼ同じであるときの前記ジャイロ
の出力に相当する補正信号を、前記第1の差動回路の他
方の入力端および前記第2の差動回路の他方の入力端に
与えるためのサンプリングホールド回路を含む、ジャイ
ロのドリフト抑制回路。1. A gyro drift suppression circuit for suppressing a drift component from an output of a gyro, wherein the output of the gyro is provided to one input terminal, and the first differential circuit has a substantially flat frequency characteristic. A second differential circuit provided with an output of the gyro at one input terminal, and a frequency characteristic on a high frequency side different from a frequency characteristic of the first differential circuit at a specific frequency; A comparison circuit for comparing the output of the differential circuit with the output of the second differential circuit, and the output of the first differential circuit and the output of the second differential circuit compared by the comparison circuit. Sampling for providing a correction signal corresponding to the output of the gyro when the output is substantially the same to the other input terminal of the first differential circuit and the other input terminal of the second differential circuit Hold circuit A gyro drift suppression circuit.
Priority Applications (4)
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