物理量检测电路、物理量传感器及其故障诊断方法与流程

本发明涉及物理量检测电路、物理量传感器、电子设备、移动体以及物理量传感器的故障诊断方法。

背景技术：

当前，在各种系统和电子设备中，广泛使用检测角速度的陀螺仪传感器、和检测加速度的加速度传感器等可检测各种物理量的物理量传感器。近年来，特别是为了构建可靠性高的系统，使用了将物理量的检测信息作为抗噪性高的数字数据来输出的物理量传感器。通常，这种物理量传感器具有物理量检测元件和物理量检测电路，该物理量检测电路根据从物理量检测元件输出的信号，生成与检测出的物理量对应的模拟信号，在通过a/d转换电路转换为数字信号之后进行数字信号处理。

在专利文献1中记载了一种ad转换器的异常检测装置，该异常检测装置使输入到ad转换器的试验用信号的电压值发生变化，进行与试验用信号的电压值对应地预先存储的ad转换器的正常输出值与ad转换器的实际输出值的一致判定，在不一致的情况下将ad转换器视为异常。

专利文献1：日本特开平8-56160号公报

当根据电源电压的种类来开发多种物理量检测电路时，成本会增加，因此，近年来，为了抑制开发成本，开发了即使向电源端子输入多个电源电压中的任意一个也能够进行动作的物理量检测电路。另一方面，在对物理量传感器施加了冲击的情况下，当a/d转换电路的输入信号的电压饱和时，从a/d转换电路输出的数字信号会达到上限值，因此，基于从物理量传感器输出的该数字信号而进行处理的系统或电子设备有可能误动作。为了使a/d转换电路的输入信号的电压在即使施加冲击的情况下也不容易饱和，优选a/d转换电路的动态范围宽。因此，在即使被输入多个电源电压中的任意一个也能够进行动作的物理量检测电路中，要求根据所输入的电源电压来变更a/d转换电路的满量程电压，从而确保尽可能宽的动态范围。

但是，在这样的物理量传感器中，在为了提高故障诊断的精度而向a/d转换电路输入比满量程电压低的中间电压即测试信号的情况下，需要根据满量程电压来变更测试信号的电压值和从a/d转换电路输出的数字信号的判定值中的至少一方，当使测试信号的电压值可变时，测试信号生成电路变大，当使判定值可变时，故障诊断电路变大，因此物理量检测电路的电路规模有可能变大。

技术实现要素：

本发明的物理量检测电路的一个方式包含：检测信号生成电路，其根据检测物理量的物理量检测元件的输出信号，生成与所述物理量对应的检测信号；模拟/数字转换电路，其将所述检测信号转换为第1数字信号，将测试信号转换为第2数字信号；测试信号生成电路，其生成所述测试信号；以及故障诊断电路，其根据所述第2数字信号来进行所述模拟/数字转换电路的故障诊断，所述模拟/数字转换电路的满量程电压是根据电源电压从大小不同的多个电压中选择的，所述测试信号包含：上限值测试信号，其用于使所述模拟/数字转换电路的输出信号的值成为上限值；下限值测试信号，其用于使所述模拟/数字转换电路的输出信号的值成为下限值；以及第1中间值测试信号，其用于使所述模拟/数字转换电路的输出信号的值成为所述上限值与所述下限值之间的值，所述测试信号生成电路对所述满量程电压进行电阻分压而生成所述第1中间值测试信号。

在所述物理量检测电路的一个方式中，也可以是，在由所述模拟/数字转换电路对所述上限值测试信号进行了转换而得的所述第2数字信号的值与所述上限值不一致的情况下，所述故障诊断电路诊断为所述模拟/数字转换电路发生故障，在由所述模拟/数字转换电路对所述下限值测试信号进行了转换而得的所述第2数字信号的值与所述下限值不一致的情况下，所述故障诊断电路诊断为所述模拟/数字转换电路发生故障，在由所述模拟/数字转换电路对所述第1中间值测试信号进行了转换而得的所述第2数字信号的值不包含在所述上限值与所述下限值之间的第1范围内的情况下，所述故障诊断电路诊断为所述模拟/数字转换电路发生故障。

在所述物理量检测电路的一个方式中，也可以是，无论所述满量程电压的大小如何，所述第1范围都是恒定的。

在所述物理量检测电路的一个方式中，也可以是，所述测试信号还包含第2中间值测试信号，该第2中间值测试信号用于使所述模拟/数字转换电路的输出信号的值成为所述上限值与所述下限值之间的值，所述第1中间值测试信号的电压值和所述第2中间值测试信号的电压值互不相同，所述测试信号生成电路对所述满量程电压进行电阻分压而生成所述第2中间值测试信号。

在所述物理量检测电路的一个方式中，也可以是，在由所述模拟/数字转换电路对所述第2中间值测试信号进行了转换而得的所述第2数字信号的值不包含在所述上限值与所述下限值之间的第2范围内的情况下，所述故障诊断电路诊断为所述模拟/数字转换电路发生故障。

在所述物理量检测电路的一个方式中，也可以是，无论所述满量程电压的大小如何，所述第2范围都是恒定的。

在所述物理量检测电路的一个方式中，也可以是，该物理量检测电路包含调节器电路，该调节器电路根据所述电源电压，生成从大小不同的多个电压中选择的电压，并将生成的电压作为所述模拟/数字转换电路的基准电压来输出，

所述满量程电压是基于所述基准电压而设定的。

本发明的物理量传感器的一个方式具有：所述物理量检测电路的一个方式；以及所述物理量检测元件。

本发明的电子设备的一个方式具有：所述物理量传感器的一个方式；以及处理电路，其进行基于所述物理量传感器的输出信号的处理。

本发明的移动体的一个方式具有：所述物理量传感器的一个方式；以及处理电路，其进行基于所述物理量传感器的输出信号的处理。

本发明的物理量传感器的故障诊断方法的一个方式是诊断物理量传感器的故障的物理量传感器的故障诊断方法，该物理量传感器包含：物理量检测元件，其检测物理量；检测信号生成电路，其根据所述物理量检测元件的输出信号，生成与所述物理量对应的检测信号；以及模拟/数字转换电路，其将所述检测信号转换为第1数字信号，所述模拟/数字转换电路的满量程电压是根据电源电压从大小不同的多个电压中选择的，其中，该物理量传感器的故障诊断方法包含如下的步骤：测试信号生成步骤，生成测试信号；模拟/数字转换步骤，所述模拟/数字转换电路将根据所述电源电压而选择出的电压作为所述满量程电压来将所述测试信号转换为第2数字信号；以及故障诊断步骤，根据所述第2数字信号，进行所述模拟/数字转换电路的故障诊断，所述测试信号包含：上限值测试信号，其用于使所述模拟/数字转换电路的输出信号的值成为上限值；下限值测试信号，其用于使所述模拟/数字转换电路的输出信号的值成为下限值；以及第1中间值测试信号，其用于使所述模拟/数字转换电路的输出信号的值成为所述上限值与所述下限值之间的值，在所述测试信号生成步骤中，对所述满量程电压进行电阻分压而生成所述第1中间值测试信号。

附图说明

图1是本实施方式的物理量传感器的功能框图。

图2是示出选择电路和模拟/数字转换电路的结构例的图。

图3是示出由模拟/数字转换电路进行的时分处理的通道结构的一例的图。

图4是示出将第6通道细分后的多个子通道的结构例的图。

图5是示出测试信号和从模拟/数字转换电路输出的数字信号的一例的图。

图6是示出测试信号生成电路的结构例的图。

图7是示出本实施方式的故障诊断方法的步骤的一例的流程图。

图8是示出本实施方式的电子设备的结构的一例的功能框图。

图9是示意性地示出作为电子设备的一例的数字照相机的立体图。

图10是示出本实施方式的移动体的一例的图。

标号说明

1：物理量传感器；2：物理量检测电路；3：角速度检测元件；4x：加速度检测元件；4y：加速度检测元件；10：角速度信号处理电路；11：驱动电路；12：检测电路；20：加速度信号处理电路；21：驱动电路；22x：检测电路；22y：检测电路；30：温度传感器；40：测试信号生成电路；41、42、43、44：电阻；45p、45n、46p、46n、47p、47n、48p、48n：开关；50：选择电路；51p、51n、52p、52n、53p、53n、54p、54n、55p、55n：低通滤波器；56：多路复用器；60：模拟/数字转换电路；61：预充电电路；62：可编程增益放大器；63：逐次比较型模拟/数字转换器；64：sar控制电路；70：数字信号处理电路；80：故障诊断电路；90：控制电路；100：存储部；110：接口电路；120：振荡电路；130：调节器电路；200：逻辑电路；300：电子设备；310：物理量传感器；320：处理电路；330：操作部；340：rom；350：ram；360：通信部；370：显示部；400：移动体；410：物理量传感器；440、450、460：处理电路；470：电池；480：导航装置；1300：数字照相机；1302：壳体；1304：受光单元；1306：快门按钮；1308：存储器；1310：显示部；1312：视频信号输出端子；1314：输入输出端子；1430：电视监视器；1440：个人计算机。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方式并非不当地对权利要求书中记载的本发明的内容进行限定。另外，以下说明的结构不一定全部都是本发明的必要的构成要素。

以下，以将检测角速度和加速度作为物理量的物理量传感器为例来进行说明。

1.物理量传感器

1-1.物理量传感器的结构

图1是本实施方式的物理量传感器的功能框图。本实施方式的物理量传感器1具有物理量检测电路2、角速度检测元件3、加速度检测元件4x以及加速度检测元件4y。

加速度检测元件4x、4y是检测加速度作为物理量的物理量检测元件。加速度检测元件4x检测x轴方向的加速度，加速度检测元件4y检测与x轴垂直的y轴方向的加速度。例如，加速度检测元件4x、4y可以是如下的元件：其具有配置有未图示的驱动电极和检测电极的静电电容，静电电容的电荷量根据加速度而变化，输出与该电荷量对应的信号。加速度检测元件4x、4y例如也可以是mems(microelectromechanicalsystems：微机电系统)元件。

角速度检测元件3是检测角速度作为物理量的物理量检测元件。在本实施方式中，角速度检测元件3检测绕与x轴和y轴垂直的z轴的角速度。例如，角速度检测元件3可以是如下的元件：其具有配置有未图示的驱动电极和检测电极的振动片，振动片的振动大小根据角速度而变化，输出与该振动的大小对应的信号。角速度检测元件3例如也可以是具有所谓的双t型的石英振动片的元件，双t型的石英振动片具有t型的两个驱动振动臂。

物理量检测电路2包含角速度信号处理电路10、加速度信号处理电路20、温度传感器30、测试信号生成电路40、选择电路50、模拟/数字转换电路60、数字信号处理电路70、故障诊断电路80、控制电路90、存储部100、接口电路110、振荡电路120以及调节器电路130。物理量检测电路2例如也可以由单芯片的集成电路(ic：integratedcircuit)实现。另外，物理量检测电路2可以构成为省略或变更这些要素的一部分、或者追加其他要素。

调节器电路130根据从物理量检测电路2的外部供给的电源电压vdd和地电压vss来生成基准电压vgyro、基准电压vacc、基准电压vrefad、基准电压vlogic以及基准电压vosc。另外，调节器电路130根据电源电压vdd和地电压vss来生成各种公共电压。

在本实施方式中，物理量检测电路2能够选择多个电压来作为被供给的电源电压vdd。并且，调节器电路130根据电源电压vdd，生成从大小不同的多个电压中选择的电压，并将生成的电压作为模拟/数字转换电路60的基准电压vrefad来输出。例如，在存储部100所具有的未图示的非易失性存储器中存储有用于选择电源电压vdd的电源电压选择信息，调节器电路130根据电源电压选择信息来生成基准电压vrefad。例如，能够根据电源电压选择信息来选择5v或3.3v作为电源电压vdd，调节器电路130可以在选择了5v作为电源电压vdd的情况下，生成4.2v的基准电压vrefad，在选择了3.3v作为电源电压vdd的情况下，生成2.7v的基准电压vrefad。

振荡电路120将基准电压vosc作为电源电压来进行动作，产生时钟信号mck。振荡电路120例如可以构成为环形振荡器或cr振荡电路。

角速度信号处理电路10包含驱动电路11和检测电路12，将基准电压vgyro作为电源电压来进行动作。

驱动电路11生成用于激励角速度检测元件3振动的驱动信号，并供给到角速度检测元件3。另外，驱动电路11被输入通过角速度检测元件3的激励振动而产生的振荡电流，对驱动信号的振幅电平进行反馈控制以使该振荡电流的振幅保持恒定。角速度检测元件3在激励振动的状态下被施加绕z轴的角速度时，检测该角速度并输出与该角速度对应的信号。在本实施方式中，从角速度检测元件3输出的信号是差动信号。

检测电路12是根据角速度检测元件3的输出信号来生成与绕z轴的角速度对应的检测信号的检测信号生成电路。具体而言，检测电路12检测从角速度检测元件3输出的信号中所包含的角速度成分，生成电压电平与该角速度成分的大小对应的角速度检测信号gro1并输出。另外，检测电路12检测从角速度检测元件3输出的信号中所包含的振动泄漏成分，生成电压电平与振动泄漏成分大小对应的振动泄漏信号gro2并输出。在本实施方式中，角速度检测信号gro1和振动泄漏信号gro2分别是差动信号。

加速度信号处理电路20包含驱动电路21、检测电路22x以及检测电路22y，将基准电压vacc作为电源电压来进行动作。

驱动电路21生成载波信号并输出到加速度检测元件4x、4y，从而对加速度检测元件4x、4y进行驱动。当在该状态下施加x轴方向的加速度时，加速度检测元件4x检测该加速度并输出与该加速度对应的信号。另外，当施加y轴方向的加速度时，加速度检测元件4y检测该加速度并输出与该加速度对应的信号。在本实施方式中，从加速度检测元件4x、4y分别输出的信号是差动信号。

检测电路22x是根据加速度检测元件4x的输出信号来生成与x轴方向的加速度对应的检测信号的检测信号生成电路。具体而言，检测电路22x检测从加速度检测元件4x输出的信号中所包含的加速度成分，生成电压电平与该加速度成分的大小对应的x轴加速度检测信号axo并输出。在本实施方式中，x轴加速度检测信号axo是差动信号。

检测电路22y是根据加速度检测元件4y的输出信号来生成与y轴方向的加速度对应的检测信号的检测信号生成电路。具体而言，检测电路22y检测从加速度检测元件4y输出的信号中所包含的加速度成分，生成电压电平与该加速度成分的大小对应的y轴加速度检测信号ayo并输出。在本实施方式中，y轴加速度检测信号ayo是差动信号。

温度传感器30对温度进行检测，输出电压电平与该温度对应的温度检测信号tso。温度传感器30例如也可以是利用了带隙基准电路的温度特性的电路。在本实施方式中，温度检测信号tso是差动信号。

测试信号生成电路40根据来自控制电路90的控制信号来生成测试信号tst并输出。如后所述，测试信号tst被用于模拟/数字转换电路60的故障诊断。在本实施方式中，测试信号tst是差动信号。

选择电路50根据来自控制电路90的选择信号sel，选择角速度检测信号gro1、振动泄漏信号gro2、x轴加速度检测信号axo、y轴加速度检测信号ayo、温度检测信号tso以及测试信号tst中的任意信号并输出。在本实施方式中，选择电路50的输出信号mxo是差动信号。

模拟/数字转换电路60被供给基准电压vrefad，根据来自控制电路90的控制信号，将选择电路50的输出信号mxo转换为数字信号ado并输出。具体来说，模拟/数字转换电路60将基准电压vrefad与地电压vss的电压差即vrefad作为满量程电压，将作为差动信号的信号mxo转换为数字信号ado。这样，满量程电压是基于基准电压vrefad而设定的。另外，这里的满量程电压是指与输入到在后面使用图2叙述的模拟/数字转换电路60的逐次比较(sar：successiveapproximationregister)型模拟/数字转换器63中的信号的电压范围、即模拟/数字转换电路60的可编程增益放大器62的输出信号po_p和po_n各自的电压范围对应的电压。

如上所述，调节器电路130根据电源电压vdd，生成从大小不同的多个电压中选择的基准电压vrefad，因此，模拟/数字转换电路60的满量程电压根据电源电压vdd而变化。即，模拟/数字转换电路60的满量程电压是根据电源电压vdd从大小不同的多个电压中选择的。例如，在选择了5v作为电源电压vdd并且基准电压vrefad为4.2v的情况下，满量程电压为4.2v，在选择了3.3v作为电源电压vdd并且基准电压vrefad为2.7v的情况下，满量程电压为2.7v。

这样，根据电源电压vdd来选择模拟/数字转换电路60的满量程电压，由此，能够相对于电源电压vdd确保尽可能宽的动态范围。因此，即使对物理量传感器1施加冲击，输入到模拟/数字转换电路60的信号mxo的电压也不容易饱和。

数字信号处理电路70、故障诊断电路80、控制电路90、存储部100以及接口电路110构成逻辑电路200。逻辑电路200将基准电压vlogic作为电源电压，根据时钟信号mck来进行动作。

数字信号处理电路70根据来自控制电路90的控制信号，对从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado进行处理。例如，数字信号处理电路70输出对数字信号ado进行了数字滤波处理或校正运算处理的数字信号dspo。

故障诊断电路80根据来自控制电路90的控制信号，在规定的期间内进行模拟/数字转换电路60的故障诊断。具体来说，故障诊断电路80在规定的期间内根据从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado来进行模拟/数字转换电路60的故障诊断。然后，故障诊断电路80根据故障诊断，生成表示模拟/数字转换电路60是否发生了故障的标志信息，并存储到存储部100中。

控制电路90生成用于对测试信号生成电路40、模拟/数字转换电路60、数字信号处理电路70、故障诊断电路80等的动作进行控制的各种控制信号、选择信号sel并输出。

存储部100具有未图示的非易失性存储器，在该非易失性存储器中存储有针对角速度信号处理电路10、加速度信号处理电路20等的各种修整数据以及用于数字信号处理电路70的处理的系数数据等。另外，在该非易失性存储器中存储有用于选择电源电压vdd的电源电压选择信息。非易失性存储器例如可以构成为monos(metaloxidenitrideoxidesilicon：金属氧化物氮氧化硅)型存储器或eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory：电可擦除可编程只读存储器)。进而，也可以构成为，存储部100具有未图示的寄存器，在物理量检测电路2的电源接通时，即vdd端子的电压从0v上升到期望的电压时，存储在非易失性存储器中的各种数据被传送并保持在寄存器中，保持在寄存器中的各种数据被供给到各电路。另外，在存储部100的寄存器中存储有由故障诊断电路80生成的标志信息。

接口电路110根据来自外部装置的请求，进行输出从数字信号处理电路70输出的数字信号dspo的处理。另外，接口电路110根据来自物理量检测电路2的外部装置的请求，进行读出存储在存储部100的非易失性存储器或寄存器中的数据并输出的处理、将从外部装置输入的数据写入到存储部100的非易失性存储器或寄存器中的处理等。接口电路110例如可以是spi(serialperipheralinterface：串行外设接口)总线的接口电路、i²c(inter-integratedcircuit：内部集成电路)总线的接口电路。

1-2.选择电路和模拟/数字转换电路的结构

图2是示出选择电路50和模拟/数字转换电路60的结构例的图。在图2的例子中，选择电路50包含10个低通滤波器51p、51n、52p、52n、53p、53n、54p、54n、55p、55n以及多路复用器56。

构成角速度检测信号gro1的差动信号gro1_p、gro1_n分别被低通滤波器51p、51n进行低通滤波处理而输入到多路复用器56。

构成振动泄漏信号gro2的差动信号gro2_p、gro2_n分别被低通滤波器52p、52n进行低通滤波处理而输入到多路复用器56。

构成x轴加速度检测信号axo的差动信号axo_p、axo_n分别被低通滤波器53p、53n进行低通滤波处理而输入到多路复用器56。

构成y轴加速度检测信号ayo的差动信号ayo_p、ayo_n分别被低通滤波器54p、54n进行低通滤波处理而输入到多路复用器56。

构成温度检测信号tso的差动信号tso_p、tso_n分别被低通滤波器55p、55n进行低通滤波处理而输入到多路复用器56。

构成测试信号tst的差动信号tst_p、tst_n不经过低通滤波处理而输入到多路复用器56。

多路复用器56根据选择信号sel来选择被低通滤波处理后的差动信号gro1_p、gro1_n、被低通滤波处理后的差动信号gro2_p、gro2_n、被低通滤波处理后的差动信号axo_p、axo_n、被低通滤波处理后的差动信号ayo_p、ayo_n、被低通滤波处理后的差动信号tso_p、tso_n、以及差动信号tst_p、tst_n中的任意的差分信号，并作为差分信号mxo_p、mxo_n来输出。

在图2的例子中，模拟/数字转换电路60包含预充电电路61、可编程增益放大器62、逐次比较(sar：successiveapproximationregister)型模拟/数字转换器63以及sar控制电路64。

预充电电路61根据来自控制电路90的控制信号，在逐次比较型模拟/数字转换器63开始转换处理之前对可编程增益放大器62的输入节点进行充电，从而辅助基于差动信号mxo_p、mxo_n的充电。

可编程增益放大器62输出将差动信号mxo_p、mxo_n放大后的差动信号po_p、po_n。可编程增益放大器62的增益根据差动信号的种类来可变地设定，其中，该差动信号根据来自控制电路90的控制信号而被选择为差动信号mxo_p、mxo_n。

逐次比较型模拟/数字转换器63将vrefad与vss的电压差作为满量程电压来将差动信号po_p、po_n的电压差转换为数字信号ado并输出。

sar控制电路64根据时钟信号mck来进行动作，并进行根据逐次比较型模拟/数字转换器63的逐次比较的定时和比较结果来选择作为比较基准的电压的处理等。

1-3.时分处理的通道结构

如上所述，模拟/数字转换电路60将选择电路50基于选择信号sel选择的差动信号转换为数字信号ado并输出。即，模拟/数字转换电路60对角速度检测信号gro1、振动泄漏信号gro2、x轴加速度检测信号axo、y轴加速度检测信号ayo、温度检测信号tso以及测试信号tst进行时分处理并分别转换为数字信号。

图3是示出由模拟/数字转换电路60进行的时分处理的通道结构的一例的图。

如图3所示，在第1通道中，3比特的选择信号sel为“000”，通过选择电路50选择角速度检测信号gro1作为模拟/数字转换电路60的输入信号。因此，模拟/数字转换电路60在第1通道的期间将角速度检测信号gro1(具体来说是差动信号gro1_p、gro1_n的电压差)转换为数字信号ado。这样，在第1通道中，进行针对角速度检测信号gro1的处理。

在接着第1通道的第2通道中，3比特的选择信号sel为“001”，通过选择电路50选择振动泄漏信号gro2作为模拟/数字转换电路60的输入信号。因此，模拟/数字转换电路60在第2通道的期间将振动泄漏信号gro2(具体来说是差动信号gro2_p、gro2_n的电压差)转换为数字信号ado。这样，在第2通道中，进行针对振动泄漏信号gro2的处理。

在接着第2通道的第3通道中，3比特的选择信号sel为“010”，通过选择电路50选择x轴加速度检测信号axo作为模拟/数字转换电路60的输入信号。因此，模拟/数字转换电路60在第3通道的期间将x轴加速度检测信号axo(具体来说是差动信号axo_p、axo_n的电压差)转换为数字信号ado。这样，在第3通道中，进行针对x轴加速度检测信号axo的处理。

在接着第3通道的第4通道中，3比特的选择信号sel为“011”，通过选择电路50选择y轴加速度检测信号ayo作为模拟/数字转换电路60的输入信号。因此，模拟/数字转换电路60在第4通道的期间将y轴加速度检测信号ayo(具体来说是差动信号ayo_p、ayo_n的电压差)转换为数字信号ado。这样，在第4通道中，进行针对y轴加速度检测信号ayo的处理。

在接着第4通道的第5通道中，3比特的选择信号sel为“100”，通过选择电路50选择温度检测信号tso作为模拟/数字转换电路60的输入信号。因此，模拟/数字转换电路60在第5通道的期间将温度检测信号tso(具体来说是差动信号tso_p、tso_n的电压差)转换为数字信号ado。这样，在第5通道中，进行针对温度检测信号tso的处理。

在接着第5通道的第6通道中，测试信号生成电路40生成测试信号tst。并且，3比特的选择信号sel为“101”，选择测试信号tst作为模拟/数字转换电路60的输入信号。因此，模拟/数字转换电路60在第6通道的期间将测试信号tst(具体来说是差动信号tst_p、tst_n的电压差)转换为数字信号ado。这样，在第6通道中，进行针对测试信号tst的数字转换处理。该第6通道的期间与用于模拟/数字转换电路60的故障诊断的测试期间对应。

第6通道之后返回到第1通道。即，按顺序反复第1通道～第6通道的多个期间。在数字信号处理电路70中，按照每个通道与处理对象的信号对应地，变更数字滤波器的阶数或系数值、校正运算的种类或系数值等。

另外，在第1通道、第3通道以及第4通道中的任意一个通道的期间从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado相当于“第1数字信号”，在第6通道的期间从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado相当于“第2数字信号”。

1-4.故障诊断处理

如上所述，第6通道的期间是用于模拟/数字转换电路60的故障诊断的测试期间，第6通道被细分为分别用于进行各种测试的多个子通道。图4是示出将第6通道细分后的多个子通道的结构例的图。

如图4所示，用于模拟/数字转换电路60的故障诊断的测试是在子通道6a、6b、6c、6d中进行的。图5是示出子通道6a、6b、6c、6d中的测试信号tst和从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado的一例的图。在图5中，横轴是时间，纵轴是测试信号tst的电压(差动信号tst_p、tst_n的电压差)或数字信号ado的值。

如图5所示，在子通道6a中，测试信号生成电路40将测试信号tst的电压值(即差动信号tst_p、tst_n的电压差)设定为+vrefad，测试从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado的值是否为上限值aomax。具体来说，如图4所示，将差动信号tst_p、tst_n设定为基准电压vrefad和地电压vss。并且，例如在模拟/数字转换电路60输出14比特的数字信号ado的情况下，测试数字信号ado的值是否为“01111111111111”、即是否为10进制的+8191。这样，子通道6a中的测试信号tst是用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为上限值的上限值测试信号。

并且，在子通道6a的规定的定时(例如在子通道6a即将结束之前)，在模拟/数字转换电路60对上限值测试信号进行了转换而得的数字信号ado的值与上限值aomax不一致的情况下，故障诊断电路80诊断为模拟/数字转换电路60发生故障。

如图5所示，在子通道6b中，测试信号生成电路40将测试信号tst的电压值(即差动信号tst_p、tst_n的电压差)设定为-vrefad，测试从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado的值是否为下限值aomin。具体来说，如图4所示，将差动信号tst_p、tst_n设定为地电压vss和基准电压vrefad。并且，例如在模拟/数字转换电路60输出14比特的数字信号ado的情况下，测试数字信号ado的值是否为“10000000000000”、即是否为10进制的-8192。这样，子通道6b中的测试信号tst是用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为下限值的下限值测试信号。

并且，在子通道6b的规定的定时(例如在子通道6b即将结束之前)，在模拟/数字转换电路60对下限值测试信号进行了转换而得的数字信号ado的值与下限值aomin不一致的情况下，故障诊断电路80诊断为模拟/数字转换电路60发生故障。

如图5所示，在子通道6c中，测试信号生成电路40将测试信号tst的电压值(即差动信号tst_p、tst_n的电压差)设定为+vrefad/2，测试从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado的值是否包含在上限值aomax与下限值aomin之间的第1范围ao1～ao2内。具体来说，如图4所示，将差动信号tst_p、tst_n设定为vrefad×3/4和vrefad×1/4。并且，例如在模拟/数字转换电路60输出14比特的数字信号ado的情况下，测试数字信号ado的值是否包含在包括“00111111111111”(即10进制的+4091)的第1范围ao1～ao2内。这样，子通道6c中的测试信号tst是用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为上限值与下限值之间的值的第1中间值测试信号。

并且，在子通道6c的规定的定时(例如在子通道6c即使结束之前)，在模拟/数字转换电路60对第1中间值测试信号进行了转换而得的数字信号ado的值不包含在第1范围ao1～ao2内的情况下，故障诊断电路80诊断为模拟/数字转换电路60发生故障。

如图5所示，在子通道6d中，测试信号生成电路40将测试信号tst的电压值(即差动信号tst_p、tst_n的电压差)设定为-vrefad/2，测试从模拟/数字转换电路60输出的数字信号ado的值是否包含在上限值aomax与下限值aomin之间的第2范围ao3～ao4内。具体来说，如图4所示，将差动信号tst_p、tst_n设定为vrefad×1/4和vrefad×3/4。并且，例如在模拟/数字转换电路60输出14比特的数字信号ado的情况下，测试数字信号ado的值是否包含在包括“01000000000000”(即10进制的-4092)的第2范围ao3～ao4内。这样，子通道6d中的测试信号tst是用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为上限值与下限值之间的值的第2中间值测试信号。

并且，在子通道6d的规定的定时(例如在子通道6d即将结束之前)，在模拟/数字转换电路60对第2中间值测试信号进行了转换而得的数字信号ado的值不包含在第2范围ao3～ao4内的情况下，故障诊断电路80诊断为模拟/数字转换电路60发生故障。

另外，如图4和图5所示，第1中间值测试信号的电压值和第2中间值测试信号的电压值互不相同。

1-5.测试信号生成电路的结构

如上所述，模拟/数字转换电路60的满量程电压是根据电源电压vdd从大小不同的多个电压中选择的。因此，假设无论满量程电压如何，测试信号生成电路40都生成恒定的电压值的测试信号tst作为第1中间值测试信号或第2中间值测试信号，那么模拟/数字转换电路60对测试信号tst进行进行了转换而得的数字信号ado的值根据满量程电压而变化。其结果是，需要根据满量程电压来改变用于模拟/数字转换电路60的故障诊断的第1范围ao1～ao2或第2范围ao3～ao4，故障诊断电路80会变大。因此，测试信号生成电路40需要根据满量程电压来生成电压值不同的测试信号tst作为第1中间值测试信号或第2中间值测试信号，使得无论满量程电压如何，第1范围ao1～ao2和第2范围ao3～ao4都是恒定的。但是，如果测试信号生成电路40按照不同的每个满量程电压并通过不同的电路生成作为第1中间值测试信号或第2中间值测试信号的测试信号tst，则测试信号生成电路40会变大。因此，在本实施方式中，测试信号生成电路40对满量程电压进行电阻分压而生成作为第1中间值测试信号或第2中间值测试信号的测试信号tst。

图6是示出测试信号生成电路40的结构例的图。如图6所示，测试信号生成电路40包含4个电阻41、42、43、44和8个开关45p、45n、46p、46n、47p、47n、48p、48n。

电阻41的一端被供给基准电压vrefad，另一端与电阻42的一端连接。电阻42的一端与电阻41的另一端连接，另一端与电阻43的一端连接。电阻43的一端与电阻42的另一端连接，另一端与电阻44的一端连接。电阻44的一端与电阻43的另一端连接，另一端被供给地电压vss。电阻41、42、43、44具有相同的电阻值r。

开关45p的一端和开关45n的一端与电阻41的一端连接。开关46p的一端和开关46n的一端与电阻41的另一端和电阻42的一端连接。开关47p的一端和开关47n的一端与电阻43的另一端和电阻44的一端连接。开关48p的一端和开关48n的一端与电阻44的另一端连接。开关45p的另一端、开关46p的另一端、开关47p的另一端以及开关48p的另一端互相连接，从该连接点输出信号tst_p。开关45n的另一端、开关46n的另一端、开关47n的另一端以及开关48n的另一端互相连接，从该连接点输出信号tst_n。

4个开关45p、46p、47p、48p被控制电路90控制为任意1个导通，其他3个不导通。同样，4个开关45n、46n、47n、48n被控制电路90控制为任意1个导通，其他3个不导通。

例如，在子通道6a中被控制为仅开关45p和开关48n导通。由此，信号tst_p的电压为vrefad，信号tst_n的电压为vss，因此差动信号tst_p、tst_n的电压差被设定为+vrefad。其结果是，作为上限值测试信号，生成电压值为+vrefad的测试信号tst。

另外，在子通道6b中被控制为仅开关48p和开关45n导通。由此，信号tst_p的电压为vss，信号tst_n的电压为vrefad，因此差动信号tst_p、tst_n的电压差被设定为-vrefad。

另外，在子通道6c中被控制为仅开关46p和开关47n导通。由此，信号tst_p的电压为vrefad×3/4，信号tst_n的电压为vrefad×1/4，因此差动信号tst_p、tst_n的电压差被设定为+vrefad×1/2。其结果是，作为第1中间值测试信号，生成由满量程电压被进行了3/4电阻分压而得的信号tst_p和满量程电压被进行了1/4电阻分压而得的信号tst_n构成的测试信号tst。

另外，在子通道6d中被控制为仅开关47p和开关46n导通。由此，信号tst_p的电压为vrefad×1/4，信号tst_n的电压为vrefad×3/4，因此差动信号tst_p、tst_n的电压差被设定为-vrefad×1/2。其结果是，作为第2中间值测试信号，生成由满量程电压被进行了1/4电阻分压而得的信号tst_p和满量程电压被进行了3/4电阻分压而得的信号tst_n构成的测试信号tst。

这样，作为上限值测试信号的测试信号tst始终是模拟/数字转换电路60的上限电压即+vrefad，因此模拟/数字转换电路60对测试信号tst进行了转换而得的数字信号ado的预期值是上限值aomax。同样，作为下限值测试信号的测试信号tst始终是模拟/数字转换电路60的下限电压即-vrefad，因此模拟/数字转换电路60对测试信号tst进行了转换而得的数字信号ado的预期值是下限值aomin。

另外，作为第1中间值测试信号的测试信号tst与满量程电压联动地变化，无论满量程电压的大小如何都能够始终将第1范围ao1～ao2保持恒定。同样，作为第2中间值测试信号的测试信号tst与满量程电压联动地变化，无论满量程电压的大小如何都能够始终将第2范围ao3～ao4保持恒定。

因此，无论满量程电压如何，故障诊断电路80都能够使针对上限值测试信号、下限值测试信号、第1中间值测试信号以及第2中间值测试信号的故障诊断的基准保持恒定，因此能够减小故障诊断电路80的电路规模。

另外，测试信号生成电路40通过用于不同的满量程电压的共同电路，生成上限值测试信号、下限值测试信号、第1中间值测试信号以及第2中间值测试信号，因此能够减小测试信号生成电路40的电路规模。

1-6.故障诊断方法的步骤

图7是示出本实施方式的物理量传感器1的故障诊断方法的步骤的一例的流程图。另外，在图7的流程图中，也可以适当替换各步骤的处理。

如图7所示，当到达第6通道的定时时(步骤s1的“是”)，测试信号生成电路40生成测试信号tst(步骤s2)。具体来说，测试信号生成电路40对子通道6a、6b、6c、6d分别生成上述测试信号tst。

接着，模拟/数字转换电路60将测试信号tst转换为数字信号ado(步骤s3)。

接着，如果诊断的定时到来(步骤s4的“是”)，则故障诊断电路80进行基于数字信号ado的模拟/数字转换电路60的故障诊断(步骤s5)。具体来说，故障诊断电路80对子通道6a、6b、6c、6d分别进行上述故障诊断。如果诊断的定时没有到来(步骤s4的“否”)，则故障诊断电路80不进行步骤s5的处理。

然后，在第1通道到来之后(步骤s6的“是”)，在每次第6通道到来时(步骤s1的“是”)，执行步骤s2～s5的处理。

另外，图7的步骤s2是“测试信号生成步骤”的一例。另外，图7的步骤s3是“模拟/数字转换步骤”的一例。另外，图7的步骤s5是“故障诊断步骤”的一例。

1-7.作用效果

在本实施方式中，测试信号tst包含：上限值测试信号，其用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为上限值aomax；以及下限值测试信号，其用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为下限值aomin。并且，在模拟/数字转换电路60对上限值测试信号进行了转换而得的数字信号ado的值与上限值aomax不一致的情况下，故障诊断电路80诊断为模拟/数字转换电路60发生故障，在模拟/数字转换电路60对下限值测试信号进行了转换而得的数字信号ado的值与下限值aomin不一致的情况下，故障诊断电路80诊断为模拟/数字转换电路60发生故障。因此，根据本实施方式，能够诊断出模拟/数字转换电路60的输出值的范围异常的故障。另外，根据本实施方式，例如在如上述例子那样数字信号ado的值的上限值aomax为“01111111111111”、下限值aomin为“10000000000000”的情况下，测试数字信号ado的各比特是否反转，因此能够诊断出各比特被固定为“0”或“1”的故障。

另外，在本实施方式中，测试信号tst包含第1中间值测试信号，该第1中间值测试信号用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为上限值aomax与下限值aomin之间的值。并且，在模拟/数字转换电路60对第1中间值测试信号进行了转换而得的数字信号ado的值不包含在第1范围ao1～ao2内的情况下，故障诊断电路80诊断为模拟/数字转换电路60发生故障。因此，根据本实施方式，能够诊断出模拟/数字转换电路60的输出信号的上限值与下限值之间的值异常的故障。

此外，在本实施方式中，测试信号tst还包含第2中间值测试信号，该第2中间值测试信号用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为上限值aomax与下限值aomin之间的值，第1中间值测试信号的电压值和第2中间值测试信号的电压值互不相同。并且，在模拟/数字转换电路60对第2中间值测试信号进行了转换而得的数字信号ado的值不包含在第2范围ao3～ao4内的情况下，故障诊断电路80诊断为模拟/数字转换电路60发生故障。因此，根据本实施方式，能够更准确地诊断出模拟/数字转换电路60的输出信号的上限值与下限值之间的值异常的故障。

这样，根据本实施方式，能够准确地诊断出模拟/数字转换电路60的故障，因此能够提高物理量检测电路2和物理量传感器1的故障诊断的可靠性。

另外，在本实施方式中，在依次反复的第1通道～第6通道的期间中的第1通道～第5通道的期间，模拟/数字转换电路60将角速度检测信号gro1、振动泄漏信号gro2、x轴加速度检测信号axo、y轴加速度检测信号ayo、温度检测信号tso转换为数字信号ado，数字信号处理电路70对数字信号ado进行处理而生成数字信号dspo。另外，在第6通道的期间，模拟/数字转换电路60将测试信号tst转换为数字信号ado，故障诊断电路80进行基于数字信号ado的模拟/数字转换电路60的故障诊断。即，在本实施方式中，在模拟/数字转换电路60和数字信号处理电路70进行通常处理的间隙，故障诊断电路80进行模拟/数字转换电路60的故障诊断。因此，根据本实施方式，能够始终进行模拟/数字转换电路60的故障诊断，因此能够实现可靠性更高的物理量检测电路2和物理量传感器1。

另外，在本实施方式中，模拟/数字转换电路60的满量程电压是根据电源电压vdd从大小不同的多个电压中而选择的。具体来说，调节器电路130根据电源电压vdd，生成从大小不同的多个电压中选择的电压，并将生成的电压作为模拟/数字转换电路60的基准电压vrefad来输出，满量程电压是基于基准电压vrefad而设定的。这样，模拟/数字转换电路60的满量程电压是根据电源电压vdd而选择的，由此，能够相对于电源电压vdd确保尽可能宽的动态范围，因此即使对物理量传感器1施加冲击，输入到模拟/数字转换电路60的电压也不容易饱和。其结果是，从物理量传感器1输出的数字信号dspo的误差不容易变大，对数字信号dspo进行处理的外部装置误动作的可能性降低。

另外，在本实施方式中，测试信号生成电路40对满量程电压进行电阻分压而生成第1中间值测试信号和第2中间值测试信号。因此，测试信号生成电路40能够通过用于不同的满量程电压的共同电路，生成第1中间值测试信号和第2中间值测试信号，因此能够降低测试信号生成电路40的电路规模。此外，无论满量程电压的大小如何，针对第1中间值测试信号和第2中间值测试信号的故障诊断基准即第1范围ao1～ao2和第2范围ao3～ao4都是恒定的，因此能够降低故障诊断电路80的电路规模。因此，根据本实施方式，可以实现能够在不增大电路规模的情况下提高故障诊断的可靠性的物理量检测电路2和物理量传感器1。

1-8.变形例

例如，在上述实施方式中，用于使模拟/数字转换电路60的输出信号的值成为上限值与下限值之间的值的测试信号tst是第1中间值测试信号和第2中间值测试信号这两个，但也可以是1个，还可以是3个以上。例如，在图6所示的测试信号生成电路40的结构中，如果为了对基准电压vrefad进行分压而增加了串联连接的电阻的数量和与该电阻连接的开关的数量，则可得到3个以上的中间值测试信号。中间值测试信号的数量越多，故障诊断的可靠性越高。

另外，例如，在上述实施方式中，第1范围ao1～ao2和第2范围ao3～ao4等的各值也可以在存储部100中可变地设定。

另外，在上述实施方式中，模拟/数字转换电路60被输入差动信号，将该差动信号转换为数字信号ado，但也可以被输入单端的信号，将该单端的信号转换为数字信号ado。

另外，在上述实施方式中，物理量传感器1包含角速度检测元件3、加速度检测元件4x以及加速度检测元件4y，但也可以是仅具有这些物理量检测元件的一部分的传感器。另外，物理量传感器1也可以包含检测角速度或加速度以外的物理量的物理量检测元件，例如包含检测角加速度、速度、力等物理量的物理量检测元件。

另外，在上述实施方式中，列举了角速度检测元件3的振动片为双t型的石英振动片的例子，但检测各种物理量的物理量检测元件的振动片例如可以为音叉型或梳齿型，还可以为三棱柱、四棱柱、圆柱状等形状的音片型。另外，作为物理量检测元件的振动片的材料，也可以代替石英(sio2)，例如使用钽酸锂(litao3)、铌酸锂(linbo3)等压电单晶或锆钛酸铅(pzt)等压电陶瓷等压电性材料，还可以使用硅半导体。另外，物理量检测元件的振动片例如也可以是在硅半导体的表面的一部分配置有被驱动电极夹着的氧化锌(zno)、氮化铝(aln)等压电薄膜的构造。

另外，在上述实施方式中，例示了压电型的角速度检测元件3、静电电容型的加速度检测元件4x、4y，但检测各种物理量的物理量检测元件不限于压电型或静电电容型的元件，也可以是电动型、涡流型、光学型、应变仪型等的元件。另外，物理量检测元件的检测方式不限于振动式，例如也可以是光学式、旋转式、流体式。

2.电子设备

图8是示出本实施方式的电子设备的结构的一例的功能框图。如图8所示，本实施方式的电子设备300包含物理量传感器310、处理电路320、操作部330、rom(readonlymemory：只读存储器)340、ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)350、通信部360以及显示部370。另外，本实施方式的电子设备也可以构成为省略或变更图8的构成要素的一部分或者追加了其他构成要素。

物理量传感器310检测物理量而将检测结果输出到处理电路320。作为物理量传感器310，例如可以应用上述本实施方式的物理量传感器1。

处理电路320进行基于物理量传感器310的输出信号的处理。具体而言，处理电路320根据存储于rom340等的程序而与物理量传感器310进行通信，使用物理量传感器310的输出信号来进行各种计算处理和控制处理。此外，处理电路320还进行与来自操作部330的操作信号对应的各种处理、控制通信部360以与外部装置进行数据通信的处理、发送用于使显示部370显示各种信息的显示信号的处理等。

操作部330是由操作键、按钮开关等构成的输入装置，将与用户的操作对应的操作信号输出到处理电路320。

rom340存储用于供处理电路320进行各种计算处理和控制处理的程序和数据等。

ram350被用作处理电路320的作业区域，临时存储从rom340读出的程序和数据、从操作部330输入的数据、处理电路320依照各种程序执行的运算结果等。

通信部360进行用于建立处理电路320与外部装置之间的数据通信的各种控制。

显示部370是由lcd(liquidcrystaldisplay：液晶显示器)等构成的显示装置，根据从处理电路320输入的显示信号来显示各种信息。也可以在显示部370上设置作为操作部330来发挥功能的触摸面板。

通过应用例如上述本实施方式的物理量传感器1来作为物理量传感器310，例如能够实现可靠性高的电子设备。

作为这样的电子设备300，可考虑各种电子设备，例如可举出移动型/膝上型/平板型等的个人计算机、智能手机或移动电话机等移动终端、数字照相机、喷墨式打印机等喷墨式排出装置、路由器或交换机等存储区域网络设备、局域网设备、移动终端基站用设备、电视机、摄像机、录像机、车载导航装置、实时时钟装置、寻呼机、电子记事本、电子辞典、计算器、电子游戏设备、游戏用控制器、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子望远镜、pos终端、电子体温计、血压计、血糖仪、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜等医疗设备、鱼群探测器、各种测量设备、车辆、飞机、船舶等的计量仪器类、飞行模拟器、头戴式显示器、运动轨迹仪、运动跟踪器、运动控制器、步行者自主导航(pdr：pedestriandeadreckoning)装置等。

图9是示意性地示出作为本实施方式的电子设备300的一例的数字照相机1300的立体图。另外，在图9中还简单地示出与外部设备之间的连接。这里，通常的照相机利用被拍摄物的光像使卤化银摄影胶片感光，与此相对，数字照相机1300通过ccd(chargecoupleddevice：电荷耦合器件)等摄像元件对被拍摄物的光像进行光电转换，生成摄像信号。

在数字照相机1300的壳体1302的背面设有显示部1310，采用了根据ccd的摄像信号进行显示的结构，显示部1310作为将被拍摄物显示为电子图像的取景器发挥功能。此外，在壳体1302的正面侧设有包含光学镜头和ccd等的受光单元1304。当摄影者确认在显示部1310中显示的被拍摄物像而按下快门按钮1306时，该时刻的ccd的摄像信号被传送并保存到存储器1308中。此外，在该数字照相机1300中，在壳体1302的侧面设有视频信号输出端子1312和数据通信用输入输出端子1314。并且，根据需要将视频信号输出端子1312与电视监视器1430连接，将数据通信用输入输出端子1314与个人计算机1440连接。进而，采用了如下结构：利用规定的操作将存储器1308中保存的摄像信号输出至电视监视器1430或个人计算机1440。数字照相机1300例如具有作为角速度传感器的物理量传感器310，使用物理量传感器310的输出信号来进行例如手抖校正等处理。

3.移动体

图10是示出本实施方式的移动体的一例的图。图10所示的移动体400构成为包含物理量传感器410、处理电路440、450、460、电池470、导航装置480。另外，本实施方式的移动体也可以构成为省略图10的构成要素的一部分或者追加了其他构成要素。

物理量传感器410、处理电路440、450、460、导航装置480利用由电池470供给的电源电压进行动作。

物理量传感器410检测物理量并将检测结果输出到处理电路440、450、460。

处理电路440、450、460进行基于物理量传感器410的输出信号的处理。例如，处理电路440、450、460分别使用物理量传感器410的输出信号来进行姿势控制系统、防侧翻系统、制动系统等的各种控制。

导航装置480根据内置的gps接收器的输出信息，在显示器上显示移动体400的位置、定时以及其他各种信息。另外，导航装置480即使在gps的电波没有到达时，也根据物理量传感器410的输出信号来确定移动体400的位置和方向，继续进行所需的信息的显示。

例如，通过应用上述的各实施方式的物理量传感器1来作为物理量传感器410，例如，能够实现可靠性高的移动体。

作为这样的移动体400，可考虑各种移动体，例如可举出电动汽车等汽车、喷气式飞机或直升飞机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。

上述实施方式和变形例是一例，并不限于此。例如，还能够适当组合各实施方式和各变形例。

本发明包含与在实施方式中说明的结构实质相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构，或者目的以及效果相同的结构)。此外，本发明包含对实施方式中说明的结构的非本质部分进行置换后的结构。此外，本发明包含能够起到与在实施方式中说明的结构相同作用效果的结构或达到相同目的的结构。此外，本发明包含对在实施方式中说明的结构附加公知技术后的结构。