專利名稱：信號電平轉(zhuǎn)換電路、物理量檢測裝置以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號電平轉(zhuǎn)換電路、物理量檢測裝置以及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
如汽車導(dǎo)航裝置、PND (Personal Navigation Device 個人導(dǎo)航裝置)那樣，安裝有陀螺儀傳感器或加速度傳感器等各種傳感器并根據(jù)傳感器的檢測信號進(jìn)行預(yù)定控制的各種電子設(shè)備或系統(tǒng)已被廣泛利用。在這些電子設(shè)備或系統(tǒng)中，為了使傳感器信號的電平與后級的裝置側(cè)所要求的電平一致，有時使用基準(zhǔn)電壓信號對其進(jìn)行放大。例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了連接2級放大器、能夠獨(dú)立進(jìn)行偏置調(diào)整和跨距(span)調(diào)整的信號放大電路。此外，在專利文獻(xiàn)2中，提出了連接2級放大器、能夠進(jìn)行高精度的模擬信號放大的增益切換電路。專利文獻(xiàn)1日本特開平7-46055號公報專利文獻(xiàn)2日本特開平7-383M號公報但是，在使用基準(zhǔn)電壓信號進(jìn)行放大的情況下，具有如下這樣的問題基準(zhǔn)電壓自身具有的噪聲會疊加到傳感器信號中，難以實(shí)現(xiàn)低噪聲化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于以上問題而完成的，根據(jù)本發(fā)明的幾個方式，能夠提供可轉(zhuǎn)換第1 輸入信號的信號電平而不會放大疊加在第2輸入信號中的噪聲的信號電平轉(zhuǎn)換電路、使用該信號電平轉(zhuǎn)換電路的物理量檢測裝置以及電子設(shè)備。(1)本發(fā)明是一種信號電平轉(zhuǎn)換電路，其包括第1差動放大電路，其將第1輸入信號與第2輸入信號間的電位差變?yōu)镚l倍并輸出；以及第2差動放大電路，其將所述第1 差動放大電路的輸出信號與所述第2輸入信號間的電位差變?yōu)镚2倍并輸出，其中，G1XG2
<0 且 0 < -(Gl+1) XG2 < 2。根據(jù)本發(fā)明，將第1信號變?yōu)镚1XG2倍，將第2信號變?yōu)閧-G1+1) XG2}倍而疊加在信號電平轉(zhuǎn)換電路的輸出信號中。而且，0 <-(Gl+1) XG2 < 2，因此通過在后級的電路中求出本發(fā)明的信號電平轉(zhuǎn)換電路的輸出信號與第2輸入信號的差分，能夠使疊加在第2 輸入信號中的噪聲所引起的噪聲成分衰減為{_(G1+1)XG2-1}倍。(2)在該信號電平轉(zhuǎn)換電路中，也可以是Gl <0且G2 >0。Gl < 0，因此第1差動放大電路對第1信號與第2信號間的差分進(jìn)行反相放大，G2 > 0，因此第2差動放大電路對第1差動放大電路的輸出信號與第2信號間的差分進(jìn)行同相放大。這樣，也能夠選擇滿足0 < - (Gl+1) XG2 < 2的G1、G2。(3)在該信號電平轉(zhuǎn)換電路中，也可以是Gl >0且G2 <0。Gl > 0，因此第1差動放大電路對第1信號與第2信號間的差分進(jìn)行同相放大，G2
<0，因此第2差動放大電路對第1差動放大電路的輸出信號與第2信號間的差分進(jìn)行反相放大。這樣，也能夠選擇滿足0 < - (Gl+1) XG2 < 2的G1、G2。
(4)在該信號電平轉(zhuǎn)換電路中，也可以是-(Gl+1) XG2 = 1。由此，能夠轉(zhuǎn)換第1輸入信號的信號電平而不會放大疊加在第2輸入信號中的噪聲。因此，通過在后級的電路中求出本發(fā)明的信號電平轉(zhuǎn)換電路的輸出信號與第2輸入信號間的差分，能夠消除疊加在第2輸入信號中的噪聲引起的噪聲成分。(5)在該信號電平轉(zhuǎn)換電路中，所述第2輸入信號也可以是與所述第1輸入信號的基準(zhǔn)電壓對應(yīng)的基準(zhǔn)電壓信號。(6)在該信號電平轉(zhuǎn)換電路中，也可以進(jìn)一步包含第3差動放大電路，該第3差動放大電路對所述第2差動放大電路的輸出信號與所述第2輸入信號間的電位差進(jìn)行放大或衰減并輸出。在該信號電平轉(zhuǎn)換電路中，將第1信號變?yōu)镚1XG2倍，將第2信號變?yōu)?{-Gl+1) XG2}倍而疊加在第2差動放大電路的輸出信號中。并且，由第3差動放大電路求出第2差動放大電路的輸出信號與第2輸入信號間的差分，由此能夠使疊加在第2輸入信號中的噪聲引起的噪聲成分衰減為{-(Gl+1) XG2-1}倍。尤其是，如果以滿足-(Gl+1) XG2 =1的方式選擇Gl和G2，則能夠消除由于疊加在第2輸入信號中的噪聲引起的噪聲成分。(7)本發(fā)明是一種物理量檢測裝置，其包括上述任意一個信號電平轉(zhuǎn)換電路 ’傳感器元件，其檢測物理量；以及物理量信號生成部，其根據(jù)所述傳感器元件產(chǎn)生的信號生成與所述物理量對應(yīng)的信號電平的物理量信號，所述物理量信號和基準(zhǔn)電壓信號分別作為所述第1輸入信號和所述第2輸入信號被提供給所述信號電平轉(zhuǎn)換電路。(8)本發(fā)明是一種電子設(shè)備，其包括上述任意一個信號電平轉(zhuǎn)換電路。


圖1是示出第1實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路的圖。圖2是示出第2實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路的圖。圖3是示出第3實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路的圖。圖4是示出第4實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路的圖。圖5是示出作為物理量檢測裝置一例的角速度檢測裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。圖6是陀螺儀傳感器元件的振動片的平面圖。圖7是用于說明陀螺儀傳感器元件的動作的圖。圖8是用于說明陀螺儀傳感器元件的動作的圖。圖9是電子設(shè)備的功能框圖。標(biāo)號說明1信號電平轉(zhuǎn)換電路；2角速度檢測裝置；10第1差動放大電路；11、12、13、14電阻；15差動放大器；20第2差動放大電路；21、22、23、M電阻；25差動放大器；30第1差動放大電路；31、32、33、；34電阻；35差動放大器；40第2差動放大電路；41、42、43、44電阻； 45差動放大器；50第3差動放大電路；51、52、53、M電阻；55差動放大器；60角速度檢測用IC;61、66、67外部輸出端子；62、63、64、65外部輸入端子；100陀螺儀傳感器元件；101a、 IOlb驅(qū)動振動臂；102檢測振動臂；103施重部；104a、104b驅(qū)動用基部；105a、10 連接臂； 106施重部；107檢測用基部；112、113驅(qū)動電極；114、115檢測電極；116公共電極；200驅(qū)動電路；210I/V轉(zhuǎn)換電路(電流電壓轉(zhuǎn)換電路)；220比較器；230AGC電路；240啟動電路；300檢測電路；310、312電荷放大器；314差動放大器；316高通濾波器；318放大器；320同步檢波器；322放大器；3M低通濾波器；3 放大器；3 信號電平轉(zhuǎn)換電路；330放大器； 400基準(zhǔn)電源電路；410存儲器；500電子設(shè)備；600信號生成部；610信號電平轉(zhuǎn)換電路； 700CPU ；710 操作部；720 顯示部；730R0M ；740RAM ；750 通信部。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，以下說明的實(shí)施方式不對權(quán)利要求所記載的本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行不合理限定。并且，以下說明的所有結(jié)構(gòu)不是本發(fā)明必需的結(jié)構(gòu)要素。1.信號電平轉(zhuǎn)換電路1-1.第1實(shí)施方式圖1是示出第1實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路的圖。如圖1所示，第1實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路ι構(gòu)成為包含第1差動放大電路10和第2差動放大電路20。第1差動放大電路10構(gòu)成為包含電阻值為隊(duì)的電阻11、電阻值為隊(duì)的電阻12、 電阻值為&的電阻13、電阻值為&的電阻14、差動放大器15。電阻11的一端與信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸入端子I1連接，另一端與電阻14的一端以及差動放大器15的反相輸入端子(-輸入端子)公共連接。此外，電阻14的另一端與差動放大器15的輸出端子連接。電阻12的一端與信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸入端子I2連接，另一端與電阻13的一端以及差動放大器15的同相輸入端子(+輸入端子)公共連接。此外，電阻13的另一端被接地到接地電位。在設(shè)輸入到輸入端子I1的信號(第1輸入信號)的電壓為V1、輸入到輸入端子I2 的信號(第2輸入信號)的電壓為V2時，第1差動放大電路10的輸出信號電壓(差動放大器15的輸出電壓)V3由下式(1)給出。數(shù)式1V, =-^(^-^)=0^(^-^)-(1)此處，Gl = -R2Z^R1，是第1差動放大電路10的增益，Gl<0o S卩，第1差動放大電路10是將第1輸入信號與第2輸入信號間的電位差V1-V2反相放大Gl ( < 0)倍并輸出的差動放大電路。第2差動放大電路20構(gòu)成為包含電阻值為R3的電阻21、電阻值為R3的電阻22、 電阻值為R4的電阻23、電阻值為R4的電阻24、差動放大器25。電阻21的一端與信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸入端子I2連接，另一端與電阻M的一端以及差動放大器25的反相輸入端子(-輸入端子)公共連接。此外，電阻M的另一端與差動放大器25的輸出端子連接。電阻22的一端與差動放大器15的輸出端子連接，另一端與電阻23的一端以及差動放大器25的同相輸入端子(+輸入端子)公共連接。此外，電阻23的另一端被接地到接地電位。第2差動放大電路20的輸出信號電壓(差動放大器25的輸出電壓)V4由下式O)
數(shù)式2^4 =1(6-6)=02^(6-6)--.(2)此處，G2 = R4/R3，是第2差動放大電路20的增益，G2 >0。S卩，第2差動放大電路 20是將第1差動放大電路10的輸出信號與第2輸入信號間的電位差V3-V2同相放大G2 ( > 0)倍并輸出的差動放大電路。差動放大器25的輸出端子與信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸出端子0連接，第2差動放大電路20的輸出信號(差動放大器25的輸出信號)為信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸出信號。 即，信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸出信號電壓為V4。如果將式⑴代入到式O)中，則能夠得到下式⑶。數(shù)式3V4 = G2 X {G1 X (V1-V2) -V2I= G1XG2XV「(Gl+1) XG2XV," (3)此處，當(dāng)設(shè)-(Gl+1) XG2 = 1時，式(3)能夠變形為下式0)。數(shù)式4V4 = Gl X G2 X VV2=-(1+G2) XVJVf.此處，G2 > 0，因此|G1XG2| = 1+G2 > 1，放大V1、不放大(放大1倍)V2，將兩者相加。作為一例，設(shè)Gl = -1.5、62 = 2時，則￥4 = -3￥1+%。即，將V1放大-3倍、不放大 V2(放大1倍)，將兩者相加。作為另一例，設(shè)Gl = -1. 125、G2 = 8時，V4 = _9Vi+V2。艮P， 將V1放大-9倍、不放大V2 (放大1倍)，將兩者相加。例如，如果設(shè)V1為檢測給定物理量的傳感器的輸出電壓(傳感器信號(物理量信號)的電壓)V。、設(shè)V2為針對傳感器信號的基準(zhǔn)電壓Vref，則在-(Gl+1) XG2 = 1時，V4 = GlXG2XV0+VrefO因此，通過進(jìn)行V4與的差動運(yùn)算，能夠完全消除疊加在中的噪聲。這樣，第1實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路在_(G1+1)XG2 = 1時，生成放大第1 信號并且不放大(放大1倍)第2輸入信號并將兩者相加后的輸出信號。并且，通過從第1實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸出信號電壓中減去與第2輸入信號的電壓相等的電壓，能夠完全消除與疊加在第2輸入信號中的噪聲對應(yīng)的噪聲成分。但是，如果0 < -(Gl+1) XG2 < 2，則通過從第1實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸出信號電壓中減去與第2輸入信號的電壓相等的電壓，能夠使疊加在第2輸入信號中的噪聲所引起的噪聲成分衰減為{-(Gl+1) XG2-1}倍(因?yàn)?1 < -(Gl+1) XG2-1 < 1)。1-2.第2實(shí)施方式圖2是示出第2實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路的圖。如圖2所示，第2實(shí)施方式的信號電平轉(zhuǎn)換電路ι構(gòu)成為包含第1差動放大電路30和第2差動放大電路40。第1差動放大電路30構(gòu)成為包含電阻值為隊(duì)的電阻31、電阻值為隊(duì)的電阻32、 電阻值為&的電阻33、電阻值為&的電阻34、差動放大器35。電阻31的一端與信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸入端子I2連接，另一端與電阻34的一端以及差動放大器35的反相輸入端子(-輸入端子)公共連接。此外，電阻34的另一端與差動放大器35的輸出端子連接。電阻32的一端與信號電平轉(zhuǎn)換電路1的輸入端子I1連接，另一端與電阻33的一端以及差動放大器35的同相輸入端子(+輸入端子)公共連接。此外，電阻33的另一端被接地到接地電位。在設(shè)輸入到輸入端子I1的信號(第1輸入信號)的電壓為V1、設(shè)輸入到輸入端子 I2的信號(第2輸入信號)的電壓為V2時，第1差動放大電路30的輸出信號電壓(差動放大器35的輸出電壓)V3由下式(5)給出。數(shù)式5
權(quán)利要求
1.一種信號電平轉(zhuǎn)換電路，其包括第1差動放大電路，其將第1輸入信號與第2輸入信號間的電位差變?yōu)镚l倍并輸出；以及第2差動放大電路，其將所述第1差動放大電路的輸出信號與所述第2輸入信號間的電位差變?yōu)镚2倍并輸出，其中，G1XG2 < 0 且 0 < -(Gl+1) XG2 < 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號電平轉(zhuǎn)換電路，其中， Gl < 0 且 G2 > 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號電平轉(zhuǎn)換電路，其中， Gl > 0 且 G2 < 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號電平轉(zhuǎn)換電路，其中， -(Gl+1) XG2 = 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號電平轉(zhuǎn)換電路，其中，所述第2輸入信號是與所述第1輸入信號的基準(zhǔn)電壓對應(yīng)的基準(zhǔn)電壓信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號電平轉(zhuǎn)換電路，其中，該信號電平轉(zhuǎn)換電路還包含第3差動放大電路，該第3差動放大電路對所述第2差動放大電路的輸出信號與所述第2輸入信號間的電位差進(jìn)行放大或衰減并輸出。
7.一種物理量檢測裝置，其包括權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的信號電平轉(zhuǎn)換電路； 傳感器元件，其檢測物理量；以及物理量信號生成部，其根據(jù)所述傳感器元件產(chǎn)生的信號生成與所述物理量對應(yīng)的信號電平的物理量信號，所述物理量信號和基準(zhǔn)電壓信號分別作為所述第1輸入信號和所述第2輸入信號被提供給所述信號電平轉(zhuǎn)換電路。
8.一種電子設(shè)備，其包括權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的信號電平轉(zhuǎn)換電路。
全文摘要
信號電平轉(zhuǎn)換電路、物理量檢測裝置以及電子設(shè)備。本發(fā)明提供可轉(zhuǎn)換第1輸入信號的信號電平而不會放大疊加在第2輸入信號中的噪聲的信號電平轉(zhuǎn)換電路、使用該信號電平轉(zhuǎn)換電路的物理量檢測裝置以及電子設(shè)備。信號電平轉(zhuǎn)換電路(1)包括第1差動放大電路(10)和第2差動放大電路(20)。第1差動放大電路(10)將第1輸入信號與第2輸入信號間的電位差變?yōu)镚1倍并輸出。第2差動放大電路(20)將第1差動放大電路(10)的輸出信號與第2輸入信號間的電位差變?yōu)镚2倍并輸出。這兩個增益G1和G2滿足G1×G2＜0且0＜-(G1+1)×G2＜2的關(guān)系。
文檔編號H03K19/0175GK102457264SQ201110255619
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者柳澤良直, 菊池尊行 申請人:精工愛普生株式會社