DE10131229B4

DE10131229B4 - Eine physikalische Größe erfassender Sensor

Info

Publication number: DE10131229B4
Application number: DE10131229A
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Kariya Tanizawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: US6518880B2; US20020067255A1; DE10131229A1

Abstract

Eine physikalische Größe erfassender Sensor, der aufweist:
einen Sensorabschnitt (10) zum Erfassen und Ausgeben einer Spannung, die von einer physikalischen Größe abhängt;
eine Signalverarbeitungsschaltung (4) zum Verarbeiten der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, um eine Spannung, die von der Spannung abhängt, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, während einer Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe zu erzeugen und auszugeben;
eine Einrichtung zum Eingeben einer Referenzspannung in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Überprüfungsbetriebsart, in welcher die Signalverarbeitungsschaltung (4) überprüft wird, wobei die Referenzspannung von der Spannung verschieden ist, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird; und
eine Einrichtung zum Erfassen eines Fehlverhaltens der Signalverarbeitungsschaltung (4) auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (4), welche auf die darin eingegebene Referenzspannung reagiert, während der Überprüfungsbetriebsart.

Description

EINE PHYSIKALISCHE GRÖSSE ERFASSENDER SENSOR
Die vorliegende Erfindung betrifft einen eine physikalische Größe erfassenden Sensor wie zum Beispiel einen Drucksensor und betrifft weiterhin sowohl eine Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe als auch eine Sensorsignal-Verarbeitungsvorrichtung.
Die US 6 040 779 A offenbart ein Überwachen der Funktion einer symmetrischen Sensorbrückenschaltung, welches dadurch durchgeführt wird, daß das Signal von der positiven oder negativen Halbbrücke von der Hälfte der Brückenversorgungsspannung in einem Summierteil subtrahiert wird und nachfolgend auf eine derartige Weise von einem Verstärker verstärkt wird, daß es dem Vollbrückensignal entspricht. Das Vollbrückensignal wird in einem Komparator mit dem verstärkten Differenzsignal verglichen. Wenn das Differenzsignal auf eine unzulässige Weise von dem Vollbrückensignal abweicht, schaltet der Komparator ein Alarmsignal derart auf das Ausgangssignal des Sensors, daß dieses Ausgangssignal in einen Bereich versetzt wird, welcher sich außerhalb des normalen Betriebsbereichs des Sensors befindet.
Die WO 96/22515 A1 offenbart einen Halbleiterdruckwandler, welcher einen Siliziumwafer aufweist, der eine Ober- und eine Unterseite aufweist. Der Siliziumwafer weist weiterhin einen Hohlraum in der Unterseite auf, um dadurch eine Membran auszubilden. Vier piezowiderstandsbehaftete Elemente sind auf der Oberseite des Siliziumwafers auf einem Umfang der Membran angeordnet und über metallisierte Leiter, die auf dem Siliziumwafer angeordnet sind, in der Form einer Wheatstone-Brücke verbunden. Eine Mehrzahl von Verbindungsanschlußflächen, die auf der Oberseite des Siliziumwafers angeordnet sind, liefern einen externen Zugriff auf die Wheatstone-Brückenschaltung. Ein Diagnoseleiter ist derart auf der Oberseite des Siliziumwafers angeordnet, daß der Umfang der Membran gekreuzt wird, wobei der Diagnoseleiter an jedem Ende des Diagnoseleiters mit entsprechenden Verbindungsanschlußflächen verbunden ist. Daher bricht, wenn die Membran bricht, der Diagnoseleiter, um dadurch eine positive Anzeige des Bruchs der Membran durch eine externe Schaltung zu liefern, in welcher der Diagnoseleiter verwendet wird.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift 2000-146991 , die der EP 0 962 748 A1 entspricht, offenbart ein Überwachen der Funktion einer Sensorkomponente. Dieses Überwachen besteht aus einer erweiterten Version, die derart aufgebaut ist, daß sie eine Änderung von Umgebungsbedingungen identifiziert und rechtzeitig eine Gegenmaßnahme gegenüber einem Betriebsstopp unternimmt. In dieser Anmeldung ist eine Sensorkomponente in einer monolithisch integrierten Schaltung ausgebildet und weist einen Sensor und mindestens einen Meßverstärker auf. Die Sensorkomponente ist mit externen Anschlüssen für mindestens die Zufuhr eines Stroms und eines Ausgangsmeßsignals versehen. Weiterhin ist eine Berechnungsschaltung in der Sensorkomponente vorgesehen und ist mit mindestens einem schaltungsinternen Meßpunkt verbunden. Die Berechnungsschaltung ist mit einem Modulator zum Modulieren mindestens eines Zufuhrstroms, einer Zufuhrspannung und des Ausgangsmeßsignals verbunden. Ein Diagnosesignal, das aus schaltungsinternen Meßwerten erzeugt wird, wird aus einem vorhandenen externen Verbindungsanschluß in der Sensorkomponente ausgegeben.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift 10-506718 , die der WO 97/05464 A1 entspricht, offenbart einen Sensor, der eine Membran aufweist. In dieser Anmeldung sind erste und zweite Widerstandsmeßbrücken auf ersten bzw. zweiten Halbflächen der Membran angeordnet. Zwei Brückensignale, die von den ersten und zweiten Widerstandsmeßbrücken erzeugt werden, werden verglichen, um die Funktion des Sensors zu überprüfen und ein Fehlverhalten des Sensors zu erfassen.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift 61-155931 offenbart einen Drucksensor, der eine erste Membran und eine zweite Membran aufweist. Die erste Membran stützt ein Sensorteil und kann sich als Reaktion auf einen zu erfassenden Druck deformieren. Die erste Membran definiert eine Referenzdruckkammer. Die zweite Membran stützt ein Überprüfungssensorteil zum Erzeugen eines Signals, das einem Ausfluß aus der Referenzkammer entspricht. Die zweite Membran trennt die Referenzdruckkammer von einer Überprüfungsdruckkammer. Das Überprüfungssensorteil ist in der Referenzdruckkammer angeordnet.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift 8-247881 offenbart einen Druckdifferenzsensor mit einer Diagnosefunktion. Bei dem Sensor dieser Anmeldung besteht eine Brücke aus Dehnungsmeßstreifenwiderständen, deren Widerstandswerte sich als Reaktion auf eine Ablenkung abhängig von einem zu erfassenden Druck ändern. Ein Energieversorgungsanschluß ist mit der Brücke verbunden. Zwei Signale, welche an jeweiligen Schenkeln der Brücke auftreten, werden zu einem Additionsergebnissignal addiert. Das Additionsergebnissignal wird mit einem Schwellwertpegel verglichen. Wenn das Additionsergebnissignal den Schwellwertpegel überschreitet, wird diagnostiziert, daß der Sensor abnormal arbeitet.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift 62-95485 offenbart eine Vorrichtung, die derart aufgebaut ist, daß ein eine Abnormität anzeigendes Signal nach außen ausgegeben wird, wenn ein Betrieb eines Sensors falsch ist. Die Vorrichtung dieser Anmeldung beinhaltet eine Sensorenergieversorgung und einen Sensorabschnitt, welche über eine Energieversorgungsleitung und eine Ausgangssignalleitung miteinander verbunden sind. Der Sensorabschnitt weist eine Trägererzeugungsschaltung und eine Trägerüberlagerungsschaltung auf. Die Trägererzeugungsschaltung wirkt derart, daß sie ein Hochfrequenzsignal (einen Träger) erzeugt. Die Trägererzeugungsschaltung wird als Reaktion darauf aktiviert und deaktiviert, ob eine Sensorschaltung normal arbeitet oder nicht. Die Trägerüberlagerungsschaltung arbeitet derart, daß sie das Hochfrequenzsignal (den Träger) auf elektrische Energie überlagert, die entlang der Energieversorgungsleitung zugeführt wird. Die Sensorenergieversorgung weist eine Trägererfassungsschaltung zum Erfassen des Vorhandenseins und Nichtvorhandenseins des Trägers auf, der auf die elektrische Energie überlagert wird, die entlang der Energieversorgungsleitung zugeführt wird. Die Trägererfassungsschaltung gibt ein Signal nach außen aus, welches anzeigt, ob der Sensor normal arbeitet oder nicht.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift 10-300615 offenbart eine Online-Selbstdiagnose auf einem Halbleiterdrucksensor, der eine Membran beinhaltet. In dieser Anmeldung ist der Sensor derart aufgebaut, daß er zwei Signale ausgibt. Die zwei Ausgangssignale aus dem Sensor werden auf eine zeitgeschachtelte Weise in einen Mikrocomputer eingegeben und von diesem verarbeitet. Die Signalverarbeitung durch den Mikrocomputer ist derart aufgebaut, daß sie eine Beschädigung an der Membran, eine Beschädigung an einem Sensorleiter, alterungsbedingte Änderungen der Zustände eines Erfassungsabschnitts und eines Schaltungsabschnitts des Sensors, eine alterungsbedingte Änderung der Sensorempfindlichkeit und eine Änderung des Nullpunkts des Sensors erfaßt.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift 3-210047 offenbart eine Sensorabnormitäts-Diagnosevorrichtung. Bei der Vorrichtung dieser Anmeldung verwendet ein Sensor eine Energieversorgungsspannung als eine Referenzspannung und einen Pullup-Wiederstand, an den die Energieversorgungsspannung angelegt wird. Der Pullup-Widerstand kann durch einen Pulldown-Widerstand ersetzt werden, der mit Masse verbunden ist. Ein dem Sensor zugeführter Strom wird durch Ändern des Widerstandswerts des Pullup-Widerstands oder des Pulldown-Widerstands geändert. Ein Erfassen wird bezüglich einer Änderungsgröße einer Ausgangsspannung von dem Sensor durchgeführt, welche auftritt, wenn der dem Widerstand zugeführte Strom geändert wird. Die erfaßte Änderungsgröße wird mit einer Referenzänderungsgröße verglichen, die durch Daten dargestellt ist, die in einem Speicher gespeichert sind. Die Referenzänderungsgröße ist verfügbar, wenn der Sensor normal arbeitet. Wenn die erfaßte Änderungsgröße größer als die Referenzänderungsgröße ist, wird diagnostiziert, daß der Sensor abnormal arbeitet.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift 9-304427 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe, welche einen Beschleunigungssensor beinhaltet, der einen Erfassungsabschnitt und einen Diagnoseabschnitt aufweist. Der Erfassungsabschnitt erfaßt eine Beschleunigung als eine physikalische Größe und gibt ein Signal aus, das von der erfaßten Beschleunigung abhängt. Der Diagnoseabschnitt führt ein Diagnoseverfahren eines Entscheidens, ob der Erfassungsabschnitt normal arbeitet oder abnormal arbeitet, als Reaktion auf das Ausgangssignal aus diesem durch. Auf der Grundlage des Ergebnisses des Diagnoseverfahrens ändert der Diagnoseabschnitt einen Strom, der durch einen Energieversorgungsanschluß fließt. Aus einer Spannung, die von dem Strom abhängt, der durch den Energieversorgungsanschluß fließt, erhält ein Mikrocomputer eine Information über das Ergebnis des Diagnoseverfahrens.
Aus der EP 0 822 418 A2 ist eine Diagnoseschaltung für einen Sensor bekannt, die dazu gedacht ist, eine einzelne Vorrichtung zu diagnostizieren.
Bezüglich weiteren Standes der Technik wird, auf die DE 44 12 982 C1 , die DE 19728381 A1 , die DE 19653592 A1 , die US 5371 649 A , die US 5253532 A und die US 5 121 118 A verwiesen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten eine physikalische Größe erfassenden Sensor, eine verbesserte eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung und eine verbesserte Sensorsignal-Verarbeitungsvorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des eine physikalische Größe erfassenden Sensors mit den in Anspruch 1, 2, 3, 20, 21 und 28 angegebenen Maßnahmen, hinsichtlich der Vorrichtung zum Erfassen einer physikalischen Größe mit den in den Ansprüchen 35 und 41 angegebenen Maßnahmen und hinsichtlich der Sensorsignal-Verarbeitungsvorrichtung mit den in Anspruch 44 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der anhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Darstellung eines Drucksensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung;
2 eine Darstellung einer Konstantstromschaltung und eines Verstärkers in 1;
3 eine schematische Darstellung eines Operationsverstärkers innerhalb einer Ausgangsschaltung in 1;
4 eine Darstellung eines Abschnitts eines Drucksensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung eines Abschnitts eines Drucksensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine Darstellung einer D/A-Wandlerschaltung in einem Drucksensor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine Darstellung eines Drucksensors gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 eine Darstellung eines Drucksensors gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine Darstellung eines Drucksensors gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 eine Darstellung eines Drucksensors gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 eine Darstellung eines Drucksensors gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 eine Zeitbereichsdarstellung eines Ausgangssignals bzw. eines einen Druck anzeigenden Signals aus dem Drucksensor in 11;
13 eine Darstellung eines Drucksensors gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 ein Blockschaltbild eines Drucksensors gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15 eine Darstellung des Drucksensors in 14;
16 eine Darstellung der in dem Drucksensor in den
14 und 15 auftretenden Beziehungen von Spannungen zu Druck;
17 eine Zeitbereichsdarstellung eines einer Stromsteuerschaltung in den 14 und 15 zugeführten Stroms;
18 eine Darstellung einer eine ECU bzw. elektronische Steuerschaltung und den Drucksensor in den 14 und 15 aufweisenden Vorrichtung in dem sechzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
19 eine Darstellung eines Drucksensors gemäß einem siebzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt einen Drucksensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 1 beinhaltet einen Erfassungsabschnitt bzw. Sensorabschnitt 10. Ein zu erfassender Druck wird auf den Erfassungsabschnitt 10 ausgeübt.
Der Drucksensor in 1 beinhaltet weiterhin eine Druckerfassungsschaltung 1 und eine Überprüfungsschaltung 2. Die Druckerfassungsschaltung 1 enthält den Erfassungsabschnitt 10. Die Druckerfassungsschaltung 1 erzeugt ein Signal, das den auf den Erfassungsabschnitt 10 ausgeübten Druck darstellt, und gibt es aus. Die Überprüfungsschaltung 2 erzeugt ein Signal, das für ein Überprüfen bzw. eine Diagnose bezüglich eines bestimmten Abschnitts des Drucksensors verwendet wird, und gibt es aus.
Ein analoger Multiplexer 3 ist mit der Druckerfassungsschaltung 1 und der Überprüfungsschaltung 2 verbunden. Der Multiplexer 3 ist ebenso mit einem Verstärker 4 verbunden. Der Multiplexer 3 empfängt das Ausgangssignal der Druckerfassungsschaltung 1. Der Multiplexer 3 empfängt das Ausgangssignal der Überprüfungsschaltung 2. Der Multiplexer 3 empfängt ein Diagnoseanweisungssignal von einer Systemsteuerschaltung (nicht gezeigt). Die Systemsteuerschaltung kann eine elektronische Steuereinheit bzw. ECU beinhalten. Das Diagnoseanweisungssignal ist binär. Der Multiplexer 3 wählt entweder das Ausgangssignal aus der Druckerfassungsschaltung 1 oder das Ausgangssignal aus der Überprüfungsschaltung 2 in Übereinstimmung mit dem Zustand des Diagnoseanweisungssignals aus und gibt das ausgewählte Signal zu dem Verstärker 4 aus. Ein Betrieb des Drucksensors wird durch das Diagnoseanwei sungssignal zwischen einer Druckerfassungsbetriebsart und einer Überprüfungsbetriebsart geändert. Während der Druckerfassungsbetriebsart ist das Diagnoseanweisungssignal in seinem Zustand, welcher bewirkt, daß der Multiplexer 3 das Ausgangssignal der Druckerfassungsschaltung 1 zu dem Verstärker 4 überträgt. Während der Überprüfungsbetriebsart ist das Diagnoseanweisungssignal in seinem Zustand, welcher bewirkt, daß der Multiplexer 3 das Ausgangssignal der Überprüfungsschaltung 2 zu dem Verstärker 4 überträgt. Vorzugsweise befindet sich der Zeitpunkt einer Änderung des Diagnoseanweisungssignals zu seinem Zustand für die Überprüfungsbetriebsart des Drucksensors in einem Zeitbereich, in dem ein Aussetzen einer Druckerfassung zulässig ist.
Wie es zuvor erwähnt worden ist, beinhaltet die Druckerfassungsschaltung 1 einen Erfassungsabschnitt 10. Die Druckerfassungsschaltung 1 beinhaltet weiterhin eine Konstantstromschaltung 11, einen Speicher 12 und einen D/A- bzw. Digital/Analog-Wandler 13. Der Erfassungsabschnitt 10 beinhaltet eine Brückenschaltung, die eine Kombination von vier Diffusionsschichtwiderständen bzw. vier Dehnungsmeßstreifen 5 bis 8 aufweist, die auf einer Membran ausgebildet sind, auf die der zu erfassende Druck ausgeübt wird. Der Erfassungsabschnitt 10 ist mit dem Multiplexer 3 und der Konstantstromschaltung 11 verbunden. Die Konstantstromschaltung 11 bewirkt, daß ein Konstantstrom durch den Erfassungsabschnitt 10 fließt. Der Konstantstrom, der durch den Erfassungsabschnitt 10 fließt, wird durch ein Steuersignal bestimmt, das der Konstantstromschaltung 11 zugeführt wird. Die Konstantstromschaltung 11 ist mit dem D/A-Wandler 13 verbunden. Der D/A-Wandler 13 ist mit dem Speicher 12 verbunden. Der Speicher 12 speichert digitale Daten, die sich auf eine Empfindlichkeit bzw. eine sich aus einem Erfassen ergebende Signalspanne beziehen. Der Speicher 12 gibt sich auf eine Empfindlichkeit beziehende digitale Daten zu dem D/A-Wandler 13 aus. Der D/A-Wandler 13 ändert die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in ein entsprechendes sich auf eine Empfindlichkeit beziehendes analoges Signal. Der D/A-Wandler 13 gibt das sich auf eine Empfindlichkeit beziehende analoge Signal als ein Steuersignal zu der Konstantstromschaltung 11 aus.
Während der Druckerfassungsbetriebsart hängt die Differenz zwischen den Spannungen an gegenüberliegenden Schnittpunkten in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 10 von dem auf den Erfassungsabschnitt 10 ausgeübten Druck ab. Die Spannungen an den gegenüberliegenden Schnittpunkten zwischen Widerständen in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 10 werden als das Ausgangssignal der Druckerfassungsschaltung 1 oder das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 10 an den Multiplexer 3 angelegt. Wie es zuvor erwähnt worden ist, bewirkt die Konstantstromschaltung 11, das eine Konstantstrom durch den Erfassungsabschnitt 10 fließt. Der Konstantstrom wird durch das Steuersignal bestimmt, das der Konstantstromschaltung 11 von dem D/A-Wandler 13 zugeführt wird. Da das Steuersignal von den sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten abhängt, die aus dem Speicher 12 ausgegeben werden, wird der Konstantstrom, der durch den Erfassungsabschnitt 10 fließt, durch die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten bestimmt, die aus dem Speicher 12 ausgegeben werden. Vorzugsweise werden die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten, die aus dem Speicher 12 ausgegeben werden, derart ausgelegt, daß sie für eine Temperaturkompensation für die Empfindlichkeit des Drucksensors zweckmäßig sind.
Die Störstellenkonzentration in den Diffusionsschichtwiderständen 5 bis 8, die die Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 10 bilden, ist optimiert, um eine Temperaturkompensation für die Empfindlichkeit des Drucksensors vorzusehen. Die Temperaturcharakteristik der Diffusionsschichtwiderstände 5 bis 8 und die Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit des Drucksensors werden derart festgelegt, daß sie einander auslöschen. Dieses Festlegen läßt zu, daß eine Temperaturkompensation für die Empfindlichkeit des Drucksensors vorgesehen wird, wenn ein Konstantstrom durch die Brückenschaltung in den Erfassungsabschnitt 10 fließt. Vorzugsweise wird in dem Fall, in dem der Temperaturkoeffizient der Empfindlichkeit des Drucksensors ungefähr gleich –1600 ppm/°C ist, der Temperaturkoeffizient der Diffusionsschichtwiderstände 5 bis 8 auf ungefähr +1600 ppm/°C festgelegt. In diesem Fall ist die Störstellenkonzentration der Diffusionsschichtwiderstände 5 bis 8 auf zum Beispiel ungefähr 10²⁰ cm^–3 festgelegt.
Eine Auswahleinrichtung 32 ist zwischen dem Speicher 12 und dem D/A-Wandler 13 angeschlossen. Der D/A-Wandler 13 ist mit dem Verstärker 4 verbunden. Der Speicher 12 speichert digitale Daten, die sich auf einen Versatz in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 10 und einen Versatz in dem Verstärker 4 beziehen. Weiterhin speichert der Speicher 12 digitale Daten, die sich auf eine Versatztemperaturcharakteristik bzw. eine Versatztemperaturabhängigkeit der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 10 und eine Versatztemperaturcharakteristik bzw. eine Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers beziehen. Die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten können von dem Speicher 12 über die Auswahleinrichtung 32 zu dem D/A-Wandler 13 übertragen werden. Genauer gesagt empfängt die Auswahleinrichtung 32 das Diagnoseanweisungssignal. Die Auswahleinrichtung 32 reagiert auf das Diagnoseanweisungssignal. Während der Druckerfas sungsbetriebsart wird die Auswahleinrichtung 32 durch das Diagnoseanweisungssignal derart gesteuert, daß sie die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten auswählt, die aus dem Speicher 12 ausgegeben werden. In diesem Fall liefert die Auswahleinrichtung 32 die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten von dem Speicher 12 zu dem D/A-Wandler 13. Der D/A-Wandler 13 wandelt die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten zu einem entsprechenden sich auf einen Versatz beziehenden analogen Signal. Der D/A-Wandler 13 gibt das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal zu dem Verstärker 4 aus. Der D/A-Wandler 13 wandelt die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten zu einem entsprechenden analogen Versatztemperaturcharakteristiksignal. Der D/A-Wandler 13 gibt das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal zu dem Verstärker 4 aus. Während der Druckerfassungsbetriebsart wird das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 10 über den Multiplexer 3 zu dem Verstärker 4 übertragen. Daher verstärkt der Verstärker 4 das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 10 (das heißt die Differenz zwischen den Spannungen an den gegenüberliegenden Schnittpunkten zwischen Widerständen in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 10) als Reaktion auf das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal und das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal, um dadurch den Versatz und die Versatztemperaturabhängigkeit der Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 10 und ebenso den Versatz und die Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 4 zu kompensieren.
Wie es später erwähnt wird, beinhaltet der Verstärker 4 eine erste Schaltung zum Steuern des analogen Versatztemperaturcharakteristiksignals in Übereinstimmung mit der Temperatur und eine zweite Schaltung zum Einstellen des Ausgangssignals des Erfassungsabschnitts 10 als Reaktion auf das gesteuerte analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal, um eine erwünschte Temperaturkompensation durchzuführen.
Die Überprüfungsschaltung 2 beinhaltet eine Überprüfungsbrückenschaltung 20, einen Speicher 22 und eine Konstantspannungsschaltung 31. Die Überprüfungsbrückenschaltung 20 beinhaltet eine Konstantstromschaltung 21. Der Speicher 22 ist mit der Konstantstromschaltung 21 und der Auswahleinrichtung 32 verbunden. Der Speicher 22 speichert sich auf eine Empfindlichkeit beziehende digitale Daten zum Bestimmen eines Stroms, der aufgrund der Konstantstromschaltung 21 fließt. Die Konstantspannungsschaltung 31 ist mit der Überprüfungsbrückenschaltung 20 verbunden.
Die Überprüfungsbrückenschaltung 20 weist eine Kombination von Widerständen 23 bis 26 auf, deren Widerstandswerte kaum von der Temperatur abhängen. Die Widerstände 23 bis 26 bestehen aus einer Struktur, die sich von einem Dehnungsmeßstreifen unterscheidet. Die Widerstände 23 bis 26 sind auf einem Substrat eines Aufbaus ausgebildet, der von dem einer Membran verschieden ist, so daß die Überprüfungsbrückenschaltung 20 unempfindlich gegenüber dem auf den Erfassungsabschnitt 10 ausgeübten Druck ist. Vorzugsweise beinhalten die Widerstände 23 bis 26 Dünnfilmwiderstände aus CrSi. Die Widerstände 23 bis 26 sind in eine tetragonal geschlossene Schaltung bzw. eine Wheatstone-Brückenschaltung geschaltet, welche einen Schnittpunkt 27 zwischen den Widerständen 23 und 24, einen Schnittpunkt 28 zwischen den Widerständen 25 und 26, einen Schnittpunkt 29 zwischen den Widerständen 23 und 25 und einen Schnittpunkt 30 zwischen den Widerständen 24 und 26 aufweist. Der Schnittpunkt 27 ist mit dem positiven Ausgangsanschluß der Konstantspannungsschaltung 31 verbunden. Der negative Ausgangsanschluß der Konstantspannungsschaltung 31 ist an Masse gelegt. Der Schnittpunkt 28 ist an Masse gelegt. Die Schnittpunkte 29 und 30 sind mit dem Multiplexer 3 verbunden. Die Spannungen an den Schnittpunkten 29 und 30 werden als das Ausgangssignal der Überprüfungsschaltung 2 oder das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 20 an den Multiplexer 3 angelegt. Der Schnittpunkt 27 ist ein sogenannter Energieversorgungsschnittpunkt. Der Schnittpunkt 28 ist ein sogenannter an Masse gelegter Schnittpunkt. Die Schnittpunkte 29 und 30 werden als erste bzw. zweite Ausgangsschnittpunkte bezeichnet.
Die Eingangsseite der Konstantstromschaltung 21 ist mit einem Zwischenpunkt in dem Widerstand 24 verbunden, der sich zwischen dem Energieversorgungsschnittpunkt 27 und dem zweiten Ausgangsschnittpunkt 30 befindet. Die Ausgangsseite der Konstantstromschaltung 21 ist mit dem an Masse gelegten Schnittpunkt 28 verbunden.
Die Konstantstromschaltung 21 beinhaltet zum Beispiel einen D/A-Wandler und einen Stromsteuerabschnitt. Der D/A-Wandler empfängt die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten von dem Speicher 22. Der D/A-Wandler wandelt die sich auf Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten zu einem entsprechenden analogen Signal. Der D/A-Wandler gibt das analoge Signal als ein Steuersignal zu dem Stromsteuerabschnitt aus. Der Stromsteuerabschnitt regelt einen Strom, der durch die Stromsteuerschaltung 21 fließt, zu einem konstanten Pegel, der durch das Steuersignal bestimmt wird. Daher ist der Konstantstrom, der durch die Stromsteuerschaltung 21 fließt, durch die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten bestimmt, die aus dem Speicher 22 ausgegeben werden. Vorzugsweise wird der Konstantstrom, der durch die Konstantstromschaltung 21 fließt, derart ausgewählt, daß die Differenz zwischen den Spannungen an den ersten und zweiten Schnittpunkten 29 und 30 gleich einem erwünschten Wert wird. Die Differenz zwischen den Spannungen an den ersten und zweiten Ausgangsschnittpunkten 29 und 30 entspricht einer Referenzspannung für ein Überprüfen.
Während der Überprüfungsbetriebsart wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 20 über den Multiplexer 3 zu dem Verstärker 4 übertragen und daher verstärkt der Verstärker 4 das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 20. Genauer gesagt verstärkt der Verstärker 4 die Differenz zwischen den Spannungen an den ersten und zweiten Schnittpunkten 29 und 30 in der Überprüfungsbrückenschaltung 20. Vorzugsweise weist das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 20 eine Spanne auf, die gleich der Spanne des Ausgangssignals der Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 10 ist. Zum Beispiel weist in dem Fall, daß die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 22 einen Bereich von mehreren mV bis 200 mV entsprechen, das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 20 eine Auflösung auf, die 8 Bit bis 10 Bit entspricht.
Die Konstantspannungsschaltung 31 leitet eine Konstantspannung aus der Energieversorgungsspannung ab. Die Konstantspannungsschaltung 31, legt die Konstantspannung zwischen den Energieversorgungsschnittpunkt 27 und den an Masse gelegten Schnittpunkt 28 an. Die Energieversorgungsspannung kann direkt an den Energieversorgungsschnittpunkt 27 und den an Masse gelegten Schnittpunkt 28 angelegt werden. In diesem Fall weist die Spannung, die zwischen den Energieversorgungsschnittpunkt 27 und den an Masse gelegten Schnittpunkt 28 angelegt wird, ein Verhältnis zu der Energieversorgungsspannung auf.
Die Auswahleinrichtung 32 ist zwischen dem Speicher 22 und dem D/A-Wandler 13 angeschlossen. Der Speicher 22 speichert digitale Daten, die sich auf einen Versatz in dem Verstärker 4 beziehen. Weiterhin speichert der Speicher 22 digitale Daten, die sich auf eine Versatztemperaturcharakteristik bzw. eine Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 4 beziehen. Die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten können von dem Speicher 22 über die Auswahleinrichtung 32 zu dem D/A-Wandler 13 übertragen werden. Wie es zuvor erwähnt worden ist, reagiert die Auswahleinrichtung 32 auf das Diagnoseanweisungssignal. Während der Überprüfungsbetriebsart wird die Auswahleinrichtung 32 durch das Diagnoseanweisungssignal gesteuert, um die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten, die aus dem Speicher 22 ausgegeben werden, auszuwählen. In diesem Fall liefert die Auswahleinrichtung 32 die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten von dem Speicher 22 zu dem D/A-Wandler 13. Der D/A-Wandler 13 wandelt die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten zu einem entsprechenden sich auf einen Versatz beziehenden analogen Signal. Der D/A-Wandler 13 gibt das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal zu dem Verstärker 4 aus. Der D/A-Wandler 13 wandelt die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten zu einem entsprechenden analogen Versatztemperaturcharakteristiksignal. Der D/A-Wandler 13 gibt das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal zu dem Verstärker 4 aus. Während der Überprüfungsbetriebsart wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 20 über den Multiplexer 3 zu dem Verstärker 4 übertragen. Daher verstärkt der Verstärker das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 20 als Reaktion auf das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal und das analoge Versatztempera turcharakteristiksignal, um dadurch den Versatz und die Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 4 zu kompensieren.
Wie es später erwähnt wird, beinhaltet der Verstärker 4 eine erste Schaltung zum Steuern des analogen Versatztemperaturcharakteristiksignals in Übereinstimmung mit der Temperatur und eine zweite Schaltung zum Einstellen des Ausgangssignals der Überprüfungsbrückenschaltung 20 als Reaktion auf das gesteuerte analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal, um eine erwünschte Temperaturkompensation durchzuführen.
Der Drucksensor in 1 beinhaltet weiterhin einen Fensterkomparator 33 und eine Ausgangsschaltung 34, welche mit dem Verstärker 4 verbunden sind. Der Komparator 33 ist mit der Ausgangsschaltung 34 verbunden. Der Verstärker 4 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Spannungssignal zu dem Fensterkomparator 33 und der Ausgangsschaltung 34 aus.
Der Fensterkomparator 33 empfängt das Diagnoseanweisungssignal. Der Fensterkomparator 33 wird als Reaktion auf das Diagnoseanweisungssignal während der Überprüfungsbetriebsart aktiviert. Eine Obergrenzen-Referenzspannung und eine Untergrenzen-Referenzspannung werden in dem Fensterkomparator 33 vorgesehen. Die Obergrenzen- und Untergrenzen-Referenzspannungen definieren dazwischen einen normalen Bereich für die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4. Der Fensterkomparator 33 vergleicht die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4 mit den Obergrenzen- und Untergrenzen-Referenzspannungen. Der Fensterkomparator 33 bestimmt, ob sich die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4 in dem normalen Bereich befindet oder nicht. Der Fensterkomparator 33 erzeugt ein Diagnosesteuersignal, das das Ergebnis der Be stimmung (das Ergebnis des Vergleichs) darstellt. Das Diagnosesteuersignal ist ein Diagnoseergebnissignal. Das Diagnosesteuersignal stellt dar, ob ein bestimmter Abschnitt des Drucksensors normal oder falsch arbeitet. Der bestimmte Abschnitt des Drucksensors beinhaltet den Verstärker 4. Genauer gesagt befindet sich das Diagnosesteuersignal in seinem Zustand eines niedrigen Pegels, wenn sich die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4 außerhalb des normalen Bereichs befindet. Das Diagnosesteuersignal befindet sich an seinem Zustand eines hohen Pegels, wenn sich die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4 in dem normalen Bereich befindet. Der Fensterkomparator 33 gibt das Diagnosesteuersignal zu der Ausgangsschaltung 34 aus. Während der Überprüfungsbetriebsart wird, wenn sich die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4 außerhalb des normalen Bereichs befindet, die Ausgangsschaltung 34 durch das Diagnosesteuersignal derart gesteuert, daß ein Signal ausgegeben wird, das anzeigt, daß der Verstärker 4 falsch arbeitet. Andererseits wird, wenn sich die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4 in dem normalen Bereich befindet, die Ausgangsschaltung 34 durch das Diagnosesteuersignal derart gesteuert, daß ein Signal ausgegeben wird, das anzeigt, daß der Verstärker 4 normal arbeitet. Der Verstärker 4 entspricht einer Signalverarbeitungsschaltung. Der Verstärker 4 und die Ausgangsschaltung 34 können einer Signalverarbeitungsschaltung entsprechen.
Der Fensterkomparator 33 ist während der Druckerfassungsbetriebsart nicht aktiv. In diesem Fall wird das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal von dem Verstärker 4 über die Ausgangsschaltung 34 zu einer externen Vorrichtung (nicht gezeigt) übertragen.
Die Ausgangsschaltung 34 beinhaltet einen Operations verstärker 34A und Widerstände 34B und 34C. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 34A ist über den Widerstand 34B mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers 4 verbunden. An den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 34A wird eine vorbestimmte Referenzspannung Vref angelegt. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 34A ist mit einem Sensorausgangsanschluß OUT2 verbunden. Ebenso ist der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 34A über den Widerstand 34C mit seinem invertierenden Eingangsanschluß verbunden.
Es wird auf 2 verwiesen. Die Konstantstromschaltung 11 beinhaltet einen Widerstand 50, eine Stromspiegelschaltung 51, einen Transistor 52 und einen Operationsverstärker 53. Die Stromspiegelschaltung 51 besteht aus Transistoren 51a und 51b. Die Basen der Transistoren 51a und 51b sind miteinander verbunden. Die Emitter der Transistoren 51a und 51b sind gemeinsam mit einer positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die eine Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Der Kollektor des Transistors 51a ist mit dem Kollektor des Transistors 52 verbunden. Der Schnittpunkt zwischen den Kollektoren der Transistoren 51a und 52 ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Basen der Transistoren 51a und 51b verbunden. Die Basis des Transistors 52 ist mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 53 verbunden. Der Emitter des Transistors 52 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 53 und einem Ende des Widerstands 50 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 50 ist an Masse gelegt. Das sich auf eine Empfindlichkeit beziehende analoge Signal, das von dem D/A-Wandler 13 (siehe 1) erzeugt wird, wird an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 53 angelegt. Der Kollektor des Transistors 51b ist mit der Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 10 (siehe 1) verbunden. Daher kann ein Strom über den Transistor 51b in den Erfassungsabschnitt 10 fließen. Der Widerstand 50 weist einen Widerstandswert auf, der kaum von der Temperatur abhängt. Vorzugsweise verwendet der Widerstand 50 einen Dünnfilmwiderstand aus CrSi.
Der Operationsverstärker 53 stellt den Kollektorstrom durch den Transistor 52 als Reaktion auf das sich auf eine Empfindlichkeit beziehende analoge Signal ein. Durch die Funktion der Stromspiegelschaltung 51 führt das Einstellen des Kollektorstroms durch den Transistor 52 zu dem Einstellen der Kollektorströme durch die Transistoren 51a und 51b. Daher wird der Strom, der in den Erfassungsabschnitt 10 fließt, durch das sich auf eine Empfindlichkeit beziehende analoge Signal bestimmt. In dem Fall, in dem das sich auf eine Empfindlichkeit beziehende analoge Signal eine erwünschte Empfindlichkeit anzeigt, wird der Strom, der in den Erfassungsabschnitt 10 fließt, durch die erwünschte Empfindlichkeit bestimmt.
Wie es in 2 gezeigt ist, beinhaltet der Verstärker 4 nichtinvertierende Verstärker 57 und 61. Der nichtinvertierende Verstärker 57 besteht aus einem Operationsverstärker 54 und Widerständen 55 und 56. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 54 empfängt eine erste Ausgangsspannung aus dem Multiplexer 3 (siehe 1). Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 54 ist mit einem ersten Ende des Widerstands 56 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 54 ist mit einem zweiten Ende des Widerstands 56 und einem ersten Ende des Widerstands 55 verbunden. Der nichtinvertierende Verstärker 61 besteht aus einem Operationsverstärker 58 und Widerständen 59 und 60. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 58 empfängt eine zweite Ausgangsspannung aus dem Multiplexer 3 (siehe 1). Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 58 ist mit einem ersten Ende des Widerstands 60 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 58 ist mit einem zweiten Ende des Widerstands 60 und einem ersten Ende des Widerstands 59 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands 59 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 54 und dem ersten Ende des Widerstands 56 verbunden.
Der Verstärker 4 beinhaltet Widerstände 62 und 63, einen Operationsverstärker 64 und einen Widerstand 65. Die Widerstände 62 und 63 sind in Reihe geschaltet. Ein Ende der Reihenschaltung der Widerstände 62 und 63 ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Das andere Ende der Reihenschaltung der Widerstände 62 und 63 ist an Masse gelegt. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 64 ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen 62 und 63 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 64 ist über den Widerstand 65 mit seinem Ausgangsanschluß verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 64 ist mit einem zweiten Ende des Widerstands 55 verbunden. Die Reihenschaltung der Widerstände 62 und 63 teilt die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc und legt die sich aus einer Teilung ergebende Spannung an den Operationsverstärker 64 an. Der Operationsverstärker 64 und der Widerstand 65 bilden eine Spannungsfolgerschaltung zum Erzeugen einer Referenzspannung aus der sich aus einer Teilung ergebenden Spannung. Der Widerstand 65 wirkt derart, daß er einen Versatz in dem Operationsverstärker 64 auslöscht. Der Operationsverstärker 64 gibt die Referenzspannung zu dem nichtinvertierenden Verstärker 57 aus.
Der nichtinvertierende Verstärker 57 arbeitet auf dem ersten Ausgangssignal aus dem Multiplexer 3 (siehe 1) als Reaktion auf die Referenzspannung, die aus dem Operationsverstärker 64 ausgegeben wird. Eine Spannung, die aus dem Operationsverstärker 54 in dem nichtinvertierenden Verstärker 57 ausgegeben wird, wird als eine Referenzspannung an den nichtinvertierenden Verstärker 61 angelegt. Der nichtinvertierende Verstärker 61 arbeitet auf der zweiten Ausgangsspannung aus dem Multiplexer 3 (siehe 1) als Reaktion auf die Referenzspannung, die aus dem Operationsverstärker 54 ausgegeben wird. Ein Signal, das aus dem nichtinvertierenden Verstärker 61 ausgegeben wird bzw. ein Signal, das aus dem Operationsverstärker 58 ausgegeben wird, entspricht der Differenz zwischen den ersten und zweiten Ausgangsspannungen aus dem Multiplexer 3.
Der Verstärker 4 beinhaltet einen Operationsverstärker 66 und Widerstände 66A, 67 und 68. Ein erstes Ende des Widerstands 67 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 58 und dem ersten Ende des Widerstands 60 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands 67 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 66 verbunden. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 66 ist über den Widerstand 66A mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 64 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 66 ist über den Widerstand 68 mit seinem Ausgangsanschluß verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 66 ist mit einem Ausgangsanschluß Vout des Verstärkers 4 verbunden. Der Operationsverstärker 66 und die Widerstände 67 und 68 bilden einen invertierenden Verstärker, welcher die Referenzspannung von dem Operationsverstärker 64 empfängt und welcher ein Ausgangssignal aus dem Operationsverstärker 58 in dem nichtinvertierenden Verstärker 61 empfängt. Der invertierende Verstärker besteht aus dem Operationsver stärker 66 und den Widerständen 67 und 68 und verstärkt das Ausgangssignal aus dem Operationsverstärker 58 und gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal aus, welches das Ausgangssignal des Verstärkers 4 bildet.
Der Verstärker 4 beinhaltet einen Operationsverstärker 69 und einen Widerstand 70. Das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal, das von dem D/A-Wandler 13 (siehe 1) erzeugt wird, wird an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 69 angelegt. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 69 ist mit seinem Ausgangsanschluß verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 69 ist über den Widerstand 70 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 66 verbunden. Der Operationsverstärker 69 wirkt als eine Spannungsfolgerschaltung. Das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal geht durch den Operationsverstärker 69 und den Widerstand 70, bevor es den Operationsverstärker 66 erreicht.
Der Verstärker 4 beinhaltet einen Operationsverstärker 71 und einen Widerstand 72. Das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal, das von dem D/A-Wandler 13 (siehe 1) erzeugt wird, wird an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 71 angelegt. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 71 ist mit seinem Ausgangsanschluß verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 71 ist über den Widerstand 72 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 66 verbunden. Der Operationsverstärker 71 wirkt als eine Spannungsfolgerschaltung. Das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal geht durch den Operationsverstärker 71 und den Widerstand 72, bevor es den Operationsverstärker 66 erreicht. Das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal sieht eine Kompensation des Versatzes in dem Verstärker 4 und des Versatzes in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 10 (siehe 1) vor.
Der Verstärker 4 beinhaltet einen Operationsverstärker 73 und Widerstände 73A, 74, 75 und 77. Der invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers 73 ist über den Widerstand 74 mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 71 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 73 ist über den Widerstand 75 mit seinem Ausgangsanschluß verbunden. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 73 ist über den Widerstand 73A mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 64 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 73 ist über den Widerstand 77 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 66 verbunden. Der Operationsverstärker 73 und die Widerstände 73A, 74 und 75 bilden einen Addierer 76, welcher die Referenzspannung aus dem Operationsverstärker 64 empfängt und welcher das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal aus dem Operationsverstärker 71 empfängt. Der Addierer 76 arbeitet als Reaktion auf die Referenzspannung. Das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal geht durch den Addierer 76, während es dadurch gesteuert oder verarbeitet wird. Dann geht das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal durch den Widerstand 77, bevor es den Operationsverstärker 66 erreicht.
Einer der Widerstände 74 und 75 in dem Addierer 76 hängt bedeutsam von der Temperatur ab, während der andere Widerstand kaum davon abhängt. Vorzugsweise verwendet einer der Widerstände 74 und 75 einen Diffusionsschichtwiderstand, während der andere Widerstand einen Dünnfilmwiderstand aus CrSi verwendet. Daher steuert der Addierer 76 das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal mit einem Verstärkungsfaktor, der von der Temperatur abhängt.
Demgemäß hängt der Pegel des analogen Versatztemperaturcharakteristiksignals, das aus dem Addierer 76 ausgegeben wird, von der Temperatur ab. Die Temperaturabhängigkeit des Ausgangssignals aus dem Addierer 76 ist derart ausgelegt, daß sie die Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 4 und die Versatztemperaturabhängigkeit der Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 10 (siehe 1) kompensiert.
Der Operationsverstärker 66, die Widerstände 67, 68, 70, 72 und 77 bilden einen Addierer, welcher die Ausgangssignale aus den Operationsverstärkern 58, 69, 71 und 73 zu einem sich aus einer Addition ergebenden Signal aufsummiert. Das sich aus einer Addition ergebende Signal führt zu einer Kompensation des Versatzes und der Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 4 und ebenso des Versatzes und der Versatztemperaturabhängigkeit der Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 10 (siehe 1). Das sich aus einer Addition ergebene Signal bildet das Ausgangssignal des Verstärkers 4, welches von dem Operationsverstärker 66 über den Ausgangsanschluß Vout des Verstärkers 4 zu dem Fensterkomparator 33 und der Ausgangsschaltung 34 (siehe 1) übertragen wird.
Es wird auf 3 verwiesen. Der Operationsverstärker 34A in der Ausgangsschaltung 34 weist einen invertierenden Eingangsanschluß 101, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluß 106 und einen Ausgangsanschluß Vout1 auf. Der Operationsverstärker 34A beinhaltet einen Transistor 100, an dessen Basis das Diagnosesteuersignal angelegt wird.
Der Operationsverstärker 34A beinhaltet Transistoren 102 und 104, die eine Stromspiegelschaltung bilden. Die Basen der Transistoren 102 und 103 sind miteinander verbunden. Der Emitter des Transistors 102 ist mit der posi tiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Der Kollektor des Transistors 102 ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Basen der Transistoren 102 und 103 verbunden. Der Kollektors des Transistors 102 ist ebenso mit einem Ende eines Widerstands 104 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 104 ist an Masse gelegt. Der Emitter des Transistors 103 ist über einen Widerstand 105 mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird.
Der Transistor 102 und der Widerstand 104 bestimmen einen Referenzstrom, der durch diese fließt. Ein Strom fließt als Reaktion auf den Referenzstrom durch den Transistor 103 und den Widerstand 105. Der Strom, der durch den Transistor 103 fließt, wird durch den Widerstandswert des Widerstands 105 bestimmt.
Der Operationsverstärker 34A beinhaltet Transistoren 107, 108, 109, 109A, 110, 111, 112 und 113. Die Emitter der Transistoren 107 und 108 sind mit dem Kollektor des Transistors 103 verbunden. Die Basis des Transistors 107 ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß 106 verbunden. Die Basis des Transistors 108 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß 101 verbunden. Der Kollektor des Transistors 107 ist mit der Basis des Transistors 111 und dem Kollektor des Transistors 110 verbunden. Der Kollektor des Transistors 108 ist mit der Basis des Transistors 109A und dem Kollektor des Transistors 109 verbunden. Die Basen der Transistoren 109 und 110 sind miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors 109 ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Basen der Transistoren 109 und 110 verbunden. Die Emitter der Transistoren 109 und 110 sind an Masse gelegt. Der Emitter des Transistors 109A ist mit dem Kollektor des Transistors 103 verbunden. Der Kollektor des Transistors 109A ist an Masse gelegt.
Der Emitter des Transistors 111 ist mit dem Kollektor des Transistors 103 verbunden. Der Kollektor des Transistors 111 ist an Masse gelegt. Die Basis des Transistors 112 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Kollektor des Transistors 103 und dem Emitter des Transistors 111 verbunden. Der Kollektor des Transistors ist über einen Widerstand 1128 mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Der Emitter des Transistors 112 ist mit dem Kollektor des Transistors 100 verbunden. Der Emitter des Transistors 100 ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Die Basis des Transistors 113 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Emitter des Transistors 112 und dem Kollektor des Transistors 100 verbunden. Der Emitter des Transistors 113 ist an Masse gelegt. Der Kollektor des Transistors 113 ist mit dem Ausgangsanschluß Vout1, einem Ende eines Widerstands 114 und einem Ende eines Kondensators C verbunden. Das andere Ende des Widerstands 114 ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Das andere Ende des Kondensators C ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Kollektor des Transistors 107, dem Kollektor des Transistors 110 und der Basis des Transistors 111 verbunden.
Die Kollektorströme, die durch die Transistoren 109 und 110 fließen, hängen von der Differenz zwischen den Spannungen an dem invertierenden Eingangsanschluß 101 und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß 106 ab. Die Kollektorströme, die durch die Transistoren 111 und 112 fließen, hängen von dem Kollektorstrom ab, der durch den Transistor 110 fließt. Der Kollektorstrom, der durch den Transistor 113 fließt, ändert sich in Übereinstimmung mit dem Kollektorstrom, der durch den Transistor 112 fließt.
Daher hängt der Kollektorstrom, der durch den Transistor 113 fließt, von der Differenz zwischen den Spannungen an dem invertierenden Eingangsanschluß 101 und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß 106 ab. Der Widerstand 114 bewirkt einen Spannungsabfall in Übereinstimmung mit dem Kollektorstrom, der durch den Transistor 113 fließt. Die Spannung an dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 114 und dem Kollektor des Transistors 113 ist gleich der Konstantenergieversorgungsspannung Vcc minus dem Spannungsabfall, der von dem Widerstand 114 bewirkt wird. Demgemäß hängt die Spannung an dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 114 und dem Kollektor des Transistors 113 von der Differenz zwischen den Spannungen und dem invertierenden Eingangsanschluß 101 und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß 106 ab. Die Spannung an dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 114 und dem Kollektor des Transistors 113 wird als ein Ausgangssignal des Operationsverstärkers 34A übertragen.
Wie es zuvor erwähnt worden ist, befindet sich das Diagnosesteuersignal in seinem Zustand eines niedrigen Pegels, wenn sich die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4 außerhalb des normalen Bereichs befindet. Das Diagnosesteuersignal, das sich in seinem Zustand eines niedrigen Pegels befindet, schaltet den Transistor 100 ein, so daß der Transistor 113 im größten Grad leitend gemacht wird. Als Ergebnis fällt die Signalspannung an dem Ausgangsanschluß Vout1 auf einen vorbestimmten niedrigen Pegel nahe des Massepotentials. Die Signalspannung, die gleich dem vorbestimmten niedrigen Pegel ist, zeigt an, daß der Verstärker 4 falsch arbeitet.
In dem Fall, in dem die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc gleich 5 V ist, ist es bevorzugt, daß sich die Signalspannung, die aus dem Ausgangsanschluß Vout1 ausgegeben wird, während eines normalen Betriebs des Drucksensors in dem Bereich von 0,5 V bis 4,5 V ändert. In diesem Fall kann das Diagnosesteuersignal, das einem Fehlverhalten des bestimmten Abschnitts des Drucksensors entspricht, derart festgelegt sein, daß es bewirkt, daß die Signalspannung niedriger als 0,3 V (ein niedriger Referenzpegel) oder höher als 4,7 V (ein hoher Referenzpegel) ist. Weiterhin kann der Operationsverstärker 34A durch einen Operationsverstärker einer Schienen-zu-Schienen-Schaltungsstruktur ersetzt werden.
Der Drucksensor in 1 kann derart abgeändert werden, daß ein Fehlverhalten des Verstärkers 4 durch Bezugnahme auf das Diagnosesteuersignal erfaßt werden kann, das aus dem Fensterkomparator 33 ausgegeben wird.
Wie es zuvor erwähnt worden ist, wird an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 34A in der Ausgangsschaltung 34 die vorbestimmte Referenzspannung Vref angelegt. Die vorbestimmte Referenzspannung Vref wird durch Teilen der Konstantenergieversorgungsspannung Vcc erzeugt. Die vorbestimmte Referenzspannung Vref kann durch eine Konstantspannungsschaltung erzeugt werden.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen Abschnitt eines Drucksensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 4 ist ausgenommen der hier in weiteren Verlauf erwähnten Aufbauänderungen ähnlich zu dem Drucksensor in 1. Der Drucksensor in Fig. beinhaltet eine Druckerfassungsschaltung 1A und eine Überprüfungsschaltung 2A anstelle der Druckerfassungsschaltung 1 bzw. der Überprüfungsschaltung 2 (siehe 1). Die Auswahleinrichtung 32 (siehe 1) wird bei dem Drucksen sor in 4 weggelassen.
Die Druckerfassungsschaltung 1A enthält einen Erfassungsabschnitt 10A und einen Speicher 12A, welche den Erfassungsabschnitt 10 bzw. den Speicher 12 (siehe 1) ersetzen. Die Druckerfassungsschaltung 1A erzeugt ein Signal, das den auf den Erfassungsabschnitt 10A ausgeübten Druck darstellt, und gibt dieses aus. Das Ausgangssignal aus der Druckerfassungsschaltung 1A wird dem Multiplexer 3 zugeführt. Die Überprüfungsschaltung 2A erzeugt ein Signal, das für ein Überprüfen (eine Diagnose) bezüglich eines bestimmten Abschnitts des Drucksensors verwendet wird, und gibt dieses aus. Das Ausgangssignal aus der Überprüfungsschaltung 2A wird dem Multiplexer 3 zugeführt.
Der Erfassungsabschnitt 10A beinhaltet eine Brückenschaltung, die eine Kombination aus vier Diffusionsschichtwiderständen bzw. vier Dehnungsmeßstreifen oder vier Hauptwiderständen 5 bis 8 und vier Hilfswiderständen 201a bis 204a aufweist. Der Hilfswiderstand 201 ist parallel zu dem Hauptwiderstand 5 geschaltet. Der Hilfswiderstand 202 ist parallel zu dem Hauptwiderstand 6 geschaltet. Der Hilfswiderstand 203 ist in Reihe zu dem Hauptwiderstand 7 geschaltet. Der Hilfswiderstand 204 ist in Reihe zu dem Hauptwiderstand 8 geschaltet.
Widerstände 201 bis 204 beinhalten CrSi-Dünnfilmwiderstände, die Widerstandswerte aufweisen, deren Temperaturkoeffizienten (TCR) ungefähr gleich 0 sind. Die Widerstände 201 bis 204 werden einem Laserabgleich unterzogen, um eine Versatzspannung, die sich auf die Hauptwiderstände 5 bis 8 bezieht, einzustellen und zu korrigieren. In Übereinstimmung mit einem ersten Beispiel wird die erste Hälfte der Versatzspannung in der Brückenschaltung durch den Hilfswiderstand 201 eingestellt und korrigiert und wird die zweite Hälfte der Versatzspannung durch den Hilfswiderstand 204 eingestellt und korrigiert. In Übereinstimmung mit einem zweiten Beispiel wird die erste Hälfte der Versatzspannung in der dritten Schaltung durch den Hilfswiderstand 202 eingestellt und korrigiert und wird die zweite Hälfte der Versatzspannung durch den Hilfswiderstand 203 eingestellt und korrigiert. Daher wird die Temperaturabhängigkeit der Versatzspannung in der Brückenschaltung ungefähr zu null gemacht.
Der Speicher 12A speichert digitale Daten, die sich auf eine Empfindlichkeit bzw. eine sich aus einem Erfassen ergebende Signalspanne beziehen. Der Speicher 12A gibt die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten zu dem D/A-Wandler 13 aus. Weiterhin speichert der Speicher 12A digitale Daten, die sich auf einen Versatz in dem Verstärker 4 beziehen. Weiterhin speichert der Speicher 12A digitale Daten, die sich auf eine Versatztemperaturcharakteristik bzw. eine Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 4 beziehen. Der Speicher 12A gibt die sich auf einem Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten zu dem D/A-Wandler 13 aus.
Die Überbrückungsschaltung 2A enthält einen Speicher 22A, welcher den Speicher 22 (siehe 1) ersetzt. Der Speicher 22A speichert sich auf eine Empfindlichkeit beziehende digitale Daten zum Bestimmen eines Stroms, der durch die Konstantstromschaltung 21 und die Überbrückungsschaltung 2A fließt. Der Speicher 22A gibt die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten zu der Konstantstromschaltung 21 aus. Der Fensterkomparator 33 (siehe 1), der dem Verstärker 4 folgt, kann nicht nur ein Fehlverhalten des Verstärkers 4, sondern ebenso ein Fehlverhalten des Speichers 12A oder des D/A-Wandlers 13 erfassen.
Es ist bevorzugt, daß ein Sensorabschnitt bzw. ein Signalverarbeitungsabschnitt des Drucksensors durch getrennte Schaltungschips ausgebildet sind. In diesem Fall können der Sensorabschnitt und der Signalverarbeitungsabschnitt unabhängig voneinander eingestellt werden, so daß die Ausbeute verbessert werden kann.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt einen Abschnitt eines Drucksensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 5 ist ausgenommen von Aufbauänderungen, die hier im weiteren Verlauf erwähnt werden, zu dem Drucksensor in 1 ähnlich. Der Drucksensor in 5 beinhaltet einen Transistor 351, Widerstände R1 und R2 und eine Last 352.
Die Widerstände R1 und R2 sind in Reihe geschaltet. Ein Ende der Reihenschaltung der Widerstände R1 und R2 ist mit einer positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die eine Energieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Das andere Ende der Reihenschaltung der Widerstände R1 und R2 ist an Masse gelegt. Die Basis des Transistors 351 ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen R1 und R2 verbunden. Der Emitter des Transistors 351 ist an Masse gelegt. Ein erstes Ende der Last 352 ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Energieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Ein zweites Ende der Last 352 ist mit dem Kollektor des Transistors 351 verbunden. Das Diagnoseanweisungssignal wird an dem Schnittpunkt zwischen dem zweiten Ende der Last 352 und dem Kollektor des Transistors 351 erzeugt. Vorzugsweise ist die Last 352 ein Konstantstromtyp, die einen Widerstand und einen Transistor verwendet. Der Transistor 351 kann ein MOS-Typ sein.
Die Systemsteuerschaltung bzw. ECU ändert die Energieversorgungsspannung Vcc zwischen einem vorbestimmten höheren Pegel und einem vorbestimmten niedrigeren Pegel. Die Systemsteuerschaltung bzw. ECU ändert die Energieversorgungsspannung Vcc zu dem vorbestimmten höheren Pegel, wenn der Drucksensor in der Überprüfungsbetriebsart betrieben wird. In diesem Fall wird der Transistor 351 eingeschaltet, so daß das Diagnoseanweisungssignal einen Zustand eines niedrigen Pegels annimmt. Wenn die Basis/Emitter-Spannung VBE in dem Transistor 351 auf ungefähr 0,7 V ansteigt, wird der Transistor 351 leitend. Daher werden Widerstandswerte der Widerstände R1 und R2 im voraus derart festgelegt, daß sie die folgende Beziehung erfüllen. 0,7 V > Vcc·R2/(R1 + R2)
Die Systemsteuerschaltung bzw. ECU ändert die Energieversorgungsspannung Vcc zu dem vorbestimmten niedrigeren Pegel, wenn der Drucksensor in der Druckerfassungsbetriebsart betrieben wird. In diesem Fall wird der Transistor 351 ausgeschaltet, so daß das Diagnoseanweisungssignal einen Zustand eines hohen Pegels annimmt.
Es ist anzumerken, daß das Diagnoseanweisungssignal während der Druckerfassungsbetriebsart des Drucksensors in ihren Zustand eines hohen Pegels sein kann.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ausgenommen dessen ähnlich zu den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen von ihr, daß die Speicher 12 und 22 (oder 12A und 22A) durch einen einzigen Speicher ausgebildet sind.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ausgenommen dessen ähnlich zu den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen von ihr, daß die Überprüfungsbrückenschaltung 20 durch eine D/A-Wandlerschaltung eines R/2R-Leiter-Typs ersetzt ist.
Wie es in 6 gezeigt ist, beinhaltet die D/A-Wandlerschaltung Widerstände RA, RB und Ra, Widerstände Rc1, Rc2, ... und Rcn, Widerstände Rb1, Rb2, ..., eine Konstantstromschaltung 301, Konstantstromschaltungen 3021, 3022, ... und 302n und einen Signalgenerator 303.
Ein erstes Ende des Widerstands RA ist mit dem positiven Ausgangsanschluß der Konstantspannungsschaltung 31 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands RA ist mit einem ersten Ende des Widerstands RB verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands RB ist an Masse gelegt. Der Schnittpunkt zwischen den Widerständen RA und RB ist mit einem ersten Ausgangsanschluß 304 der D/A-Wandlerschaltung verbunden, welche zu dem Multiplexer 3 (siehe 1) führt. Ein erstes Ende des Widerstands Ra ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen RA und RB verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands Ra ist mit einem ersten Ende der Konstantstromschaltung 301 verbunden. Ein zweites Ende der Konstantstromschaltung 301 ist an Masse gelegt. Erste Enden der Widerstände Rc1, Rc2, ... und Rcn sind mit dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen RA und RB verbunden. Zweite Enden der Widerstände Rc1, Rc2, ... und Rcn sind mit ersten Enden der Konstantstromschaltungen 3021, 3022, ... bzw. 302n verbunden. Der Schnitt punkt zwischen dem Widerstand Rcn und der Konstantstromschaltung 302n ist mit einem zweiten Ausgangsanschluß 305 der D/A-Wandlerschaltung verbunden, welche zu dem Multiplexer 3 (siehe 1) führt. Zweite Enden der Konstantstromschaltungen 3021, 3022, ... und 302n sind an Masse gelegt. Der Schnittpunkt zwischen dem Widerstand Rc1 und der Konstantstromschaltung 3021 ist über den Widerstand Rb1 mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand Ra und der Konstantstromschaltung 301 verbunden. Der Schnittpunkt zwischen dem Widerstand Rc2 und der Konstantstromschaltung 3022 ist über den Widerstand Rb2 mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand Rc1 und der Konstantstromschaltung 3021. Weiterhin sind Widerstände, die den Widerständen Rb1 und Rb2 entsprechen, zwischen späteren Stufen der Leiter vorgesehen. Die Konstantstromschaltung 301 weist einen Steueranschluß auf, der mit dem Signalgenerator 303 verbunden ist. Die Konstantstromschaltungen 3021, 3022, ... und 302n weisen Steueranschlüsse auf, die mit dem Signalgenerator 303 verbunden sind.
Der Widerstandswert des Widerstands Ra ist gleich einem vorbestimten Wert R. Weiterhin sind die Widerstandswerte der Widerstände Rb1, Rb2, ... gleich dem vorbestimmten Wert R. Die Widerstandswerte der Widerstände Rc1, Rc2, ... und Rcn sind gleich einem vorbestimmten Wert 2R, der dem Zweifachen des Widerstandswerts R des Widerstands Ra entspricht.
Der Signalgenerator 303 erzeugt Steuersignale. Der Signalgenerator 303 gibt die Steuersignale zu den Konstantstromschaltungen 301, 3021, 3022, ... bzw. 302n aus. Jede der Konstantstromschaltungen 301, 3021, 3022, ... und 302n wird als Reaktion auf das betreffende Steuersignal zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand geändert.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Drucksensor in einem der ersten bis fünften Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung derart abgeändert, daß eine von einem Druck verschiedene physikalische Größe erfaßt wird.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt einen Drucksensor gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 7 ist ausgenommen dessen ähnlich zu dem Drucksensor in 1, daß der Eingangsanschluß des Fensterkomperators 33 mit dem Ausgangsanschluß der Ausgangsschaltung 34, das heißt einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 34A, anstelle des Ausgangsanschluß des Verstärkers 4 verbunden ist.
In dem Drucksensor in 7 reagiert der Fensterkomperator 33 auf das Ausgangssignal aus der Ausgangsschaltung 34 anstelle des Ausgangssignals aus dem Verstärker 4. Der Fensterkomperator 33 kann nicht nur ein Fehlverhalten des Verstärkers 4, sondern ebenso ein Fehlverhalten der Ausgangsschaltung 34 erfassen.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt einen Drucksensor gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 8 ist ausgenommen von Aufbauänderungen, die hier im weiteren Verlauf erwähnt werden, ähnlich zu dem Drucksensor in 1.
Der Drucksensor in 1 weist Sensorausgangsanschlüsse OUT1 und OUT3 auf. Die Ausgangsschaltung 34 (siehe 1) ist bei dem Drucksensor in 8 weggelassen. In dem Drucksensor in 8 ist der Ausgangsanschluß des Verstärkers 4 mit dem Sensorausgangsanschluß OUT1 verbunden. Das Ausgangssignal aus dem Verstärker 4 wird über den Sensorausgangsanschluß OUT1 als ein einen Druck anzeigendes Signal zu einer externen Vorrichtung übertragen. Der Ausgangsanschluß des Fensterkomperators 33 ist mit dem Sensorausgangsanschluß OUT2 verbunden. Das Ausgangssignal aus dem Fensterkomperator 33 wird über den Sensorausgangsanschluß OUT2 als ein Diagnoseergebnissignals zu einer externen Vorrichtung übertragen.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines neunten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt einen Drucksensor gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 9 ist ausgenommen von Aufbauänderungen, die hier im weiteren Verlauf erwähnt werden, ähnlich zu dem Drucksensor in 1.
Der Drucksensor in 9 weist einen Sensorausgangsanschluß OUT1 und eine Konstantstromschaltung 33A auf. Die Ausgangsschaltung 34 (siehe 1) ist bei dem Drucksensor in 9 weggelassen. In dem Drucksensor in 9 ist der Ausgangsanschluß des Verstärkers 4 mit dem Sensorausgangsanschluß OUT1 verbunden. Das Ausgangssignal aus dem Verstärker 4 wird über den Sensorausgangsanschluß OUT1 als ein einen Druck anzeigendes Signal zu einer externen Vorrichtung übertragen.
Ein erstes Ende der Konstantstromschaltung 33A ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die konstante Energieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Ein zweites Ende der Konstantstromschaltung 33A ist an Masse gelegt. Die Konstantstromschaltung 33A weist einen Steueranschluß auf, der mit dem Ausgangsanschluß des Fensterkomperators 33 verbunden ist. Daher empfängt der Steueranschluß der Konstantstromschaltung 33A das Diagnosesteuersignal von dem Fensterkomperator 33. Der Strom, der durch die Konstantstromschaltung 33A fließt, das heißt der Strom, der entlang der positiven Energieversorgungsleitung fließt, wird als Reaktion auf das Diagnosesteuersignal geändert. Die positive Energieversorgungsleitung ist mit der Systemsteuerschaltung bzw. ECU verbunden. Die Systemsteuerschaltung bzw. ECU ist derart programmiert, daß sie auf der Grundlage des Stroms, der entlang der positiven Energieversorgungsleitung fließt, erfaßt, ob der bestimmte Abschnitt des Drucksensors normal oder falsch arbeitet.
Gemäß einer Ausgestaltung des Drucksensors in 9 folgt dem Verstärker 4 die Ausgangsschaltung 34 (siehe 7) und ist der Eingangsanschluß des Fensterkomperators 33 mit dem Ausgangsanschluß der Ausgangsschaltung 34 verbunden. Daher reagiert der Fensterkomperator 33 auf das Ausgangssignal aus der Ausgangsschaltung 34.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt einen Drucksensor gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 10 ist ausgenommen von Aufbauänderungen, die hier im weiteren Verlauf erwähnt werden, ähnlich zu dem Drucksensor in 1.
In dem Drucksensor in 10 beinhaltet die Systemsteuerschaltung bzw. ECU 40 einen A/D- bzw. Ana log/Digital-Wandler 40A und eine CPU- bzw. zentrale Verarbeitungseinheit 408. Der A/D-Wandler 40A und die CPU 408 sind miteinander verbunden. Der Fensterkomperator 33 und die Ausgangsschaltung 34 (siehe 1) sind bei dem Drucksensor in 10 weggelassen.
In dem Drucksensor in 10 wird das Ausgangssignal des Verstärkers als ein analoges Sensorsignal an den A/D-Wandler 40A angelegt. Der A/D-Wandler 40A wandelt das analoge Sensorsignal in ein entsprechendes digitales Sensorsignal. Der A/D-Wandler 40A gibt das digitale Sensorsignal zu der CPU 408 aus. Die CPU 403 ist derart aufgebaut, daß sie die folgenden Betriebsschritte durchführt. Die CPU 408 vergleicht das digitale Sensorsignal mit ersten und zweiten Referenzsignalen, die ersten und zweiten vorbestimmten Werten entsprechen, die dazwischen einen normalen Bereich definieren. Die CPU 403 bestimmt, ob sich das digitale Sensorsignal in dem normalen Bereich befindet oder nicht. Wenn sich das digitale Sensorsignal in dem normalen Bereich befindet, entscheidet CPU 408, daß der bestimmte Abschnitt des Drucksensors normal arbeitet. Wenn sich das digitale Sensorsignal außerhalb des normalen Bereichs befindet, entscheidet die CPU 403, daß der bestimmte Abschnitt des Drucksensors falsch arbeitet.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines elften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt einen Drucksensor gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 11 beinhaltet einen Erfassungsabschnitt bzw. einen Sensorabschnitt 510, eine Diagnosesteuerschaltung 540 und eine Abgleichsteuerschaltung 541. Ein zu erfassender Druck wird auf den Erfassungsabschnitt 510 ausgeübt.
Die Diagnosesteuerschaltung 540 beinhaltet einen Mikrocomputer oder eine ähnliche Vorrichtung, die eine Kombination eines Eingabe/Ausgabe- bzw. I/O-Anschlusses, eine CPU, einen Nur-Lese-Speicher bzw. ROM und einen Direktzugriffsspeicher bzw. RAM aufweist. Die Diagnosesteuerschaltung 540 arbeitet in Übereinstimmung mit einem in dem ROM gespeicherten Programm. Das Programm ist derart aufgebaut, daß die Diagnosesteuerschaltung 540 Betriebsschritte ausführt, die später erwähnt werden.
Die Abgleichsteuerschaltung 540 beinhaltet einen Mikrocomputer oder eine ähnliche Vorrichtung, die eine Kombination eines I/O-Anschlusses, einer CPU, eines ROM und eines RAM aufweist. Die Abgleichsteuerschaltung 540 arbeitet in Übereinstimmung mit einem in dem ROM gespeicherten Programm. Das Programm ist derart aufgebaut, daß die Abgleichsteuerschaltung 540 Betriebsschritte ausführt, welche später erwähnt werden.
Der Drucksensor in 11 beinhaltet eine Druckerfassungsschaltung 501 und eine Überprüfungsschaltung 502. Die Druckerfassungsschaltung 501 erzeugt ein Signal, das den auf den Erfassungsabschnitt 510 ausgeübten Druck darstellt, und gibt dieses aus. Die Überprüfungsschaltung 502 erzeugt ein Signal, das für ein Überprüfen bzw. eine Diagnose eines bestimmten Abschnitts des Drucksensors verwendet wird, und gibt dieses aus.
Eine analoger Multiplexer 503 ist mit der Druckerfassungsschaltung 501, der Überprüfungsschaltung 502, einem Verstärker 504 und der Diagnosesteuerschaltung 40 verbunden. Der Multiplexer 503 nimmt das Ausgangssignal der Druckerfassungsschaltung 501 auf. Der Multiplexer 503 empfängt das Ausgangssignal der Überprüfungsschaltung 502. Die Diagnosesteuerschaltung 540 gibt ein Diagnoseanweisungssignal zu dem Multiplexer 503 aus. Das Diagnose anweisungssignal ist binär. Der Multiplexer 503 wählt in Übereinstimmung mit dem Zustand des Diagnoseanweisungssignals entweder das Ausgangssignal aus der Druckerfassungsschaltung 501 oder das Ausgangssignal aus der Überprüfungsschaltung 502 aus und liefert das ausgewählte Signal zu dem Verstärker 504. Ein Betrieb des Drucksensors kann zwischen verschiedenen Betriebsarten geändert werden, die eine Druckerfassungsbetriebsart, eine Überprüfungsbetriebsart und eine Abgleichbetriebsart aufweisen. Genauer gesagt wird ein Betrieb des Drucksensors durch das Diagnoseanweisungssignal zwischen der Druckerfassungsbetriebsart und der Überprüfungsbetriebsart geändert. während der Druckerfassungsbetriebsart befindet sich das Diagnoseanweisungssignal in seinem Zustand, welcher bewirkt, daß der Multiplexer 503 das Ausgangssignal der Druckerfassungsschaltung 501 zu dem Verstärker 504 überträgt. während der Überprüfungsbetriebsart befindet sich das Diagnoseanweisungssignal in seinem Zustand, welcher bewirkt, daß der Multiplexer 503 das Ausgangssignal der Überprüfungsschaltung 502 zu dem Verstärker 504 überträgt.
Die Diagnosesteuerschaltung 540 ist mit einem Oszillator bzw. OSC 542 verbunden. Der Oszillator 542 erzeugt ein Taktsignal. Die Diagnosesteuerschaltung 540 empfängt das Taktsignal von dem Oszillator 542. Die Diagnosesteuerschaltung 540 ändert das Diagnoseanweisungssignal als Reaktion auf das Taktsignal derart, daß die Überprüfungsbetriebsart des Drucksensors wiederholt mit einer vorbestimmten geeigneten Periode ausgeführt wird.
Wie es zuvor erwähnt worden ist, beinhaltet die Druckerfassungsschaltung 501 den Erfassungsabschnitt 510. Die Druckerfassungsschaltung 501 beinhaltet weiterhin eine Konstantstromschaltung 511, einen Speicher 512 und einen D/A-Wandler 513. Der Erfassungsabschnitt 510 bein haltet eine Brückenschaltung, die eine Kombination von vier Diffusionsschichtwiderständen bzw. vier Dehnungsmeßstreifen 505 bis 508 aufweist, die auf einer Membran ausgebildet sind, auf die der zu erfassende Druck ausgeübt wird. Der Erfassungsabschnitt 510 ist mit dem Multiplexer 503 und der Konstantstromschaltung 511 verbunden. Die Konstantstromschaltung 511 bewirkt, daß ein Konstantstrom durch den Erfassungsabschnitt 510 fließt. Der Konstantstrom, der durch den Erfassungsabschnitt 510 fließt, wird durch ein Steuersignal bestimmt, das der Konstantstromschaltung 511 zugeführt wird. Die Konstantstromschaltung 511 ist mit dem D/A-Wandler 513 verbunden. Der D/A-Wandler 513 ist mit dem Speicher 512 verbunden. Der Speicher 512 speichert digitale Daten, die sich auf eine Empfindlichkeit bzw. eine sich aus einem Erfassen ergebende Signalspanne beziehen. Der Speicher 512 gibt die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten zu dem D/A-Wandler 513 aus. Der D/A-Wandler 513 wandelt die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in ein entsprechendes sich auf eine Empfindlichkeit beziehendes analoges Signal. Der D/A-Wandler 513 gibt das sich auf eine Empfindlichkeit beziehende analoge Signal als ein Steuersignal zu einer Konstanstromschaltung 511 aus.
Während der Druckerfassungsbetriebsart hängt die Differenz zwischen den Spannungen an gegenüberliegenden Schnittpunkten zwischen Widerständen in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 510 von dem Druck ab, der auf den Erfassungsabschnitt 510 ausgeübt wird. Die Spannungen an den gegenüberliegenden Schnittpunkten in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 510 werden als das Ausgangssignal der Druckerfassungsschaltung 511 oder das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510 an den Multiplexer 503 angelegt. Wie es zuvor erwähnt worden ist, bewirkt die Konstantstromschaltung 511, daß ein Konstantstrom durch den Erfassungsabschnitt 510 fließt. Der Konstantstrom wird durch das Steuersignal bestimmt, das der Konstantstromschaltung 511 von dem D/A-Wandler 513 zugeführt wird. Da das Steuersignal von den sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten abhängt, die aus dem Speicher 512 ausgegeben werden, wird der Konstantstrom, der durch den Erfassungsabschnitt 510 fließt, durch die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten bestimmt, die aus dem Speicher 512 ausgegeben werden. Vorzugsweise sind die sich auf eine Empfindlichkeit digitalen Daten, die aus dem Speicher 512 ausgegeben werden, derart ausgelegt, daß sich für eine Temperaturkompensation für die Empfindlichkeit des Drucksensors zweckmäßig sind.
Die Störstellenkonzentration in den Diffusionsschichtwiderständen 505 bis 508, die die Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 510 bilden, ist derart optimiert, daß eine Temperaturkompensation für die Empfindlichkeit des Drucksensors vorgesehen wird. Die Temperaturcharakteristik der Diffusionsschichtwiderstände 505 bis 508 und die Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit des Drucksensors werden derart festgelegt, daß sie einander auslöschen. Dieses Einstellen läßt zu, daß eine Temperaturkompensation für die Empfindlichkeit des Drucksensors vorgesehen wird, wenn ein Konstantstrom durch die Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 510 fließt. Genauer gesagt wird in dem Fall, in dem der Temperaturkoeffizient der Empfindlichkeit des Drucksensors ungefähr gleich –1600 ppm/°C ist, der Temperaturkoeffizient der Diffusionsschichtwiderstände 505 bis 508 auf ungefähr +1600 ppm/°C festgelegt. In diesem Fall wird die Störstellenkonzentration in den Diffusionsschichtwiderständen 505 bis 508 auf zum Beispiel ungefähr 10²⁰ cm^–3 festgelegt.
Eine Auswahleinrichtung 532 ist zwischen dem Speicher 512 und dem D/A-Wandler 513 angeschlossen. Die Auswahleinrichtung 532 ist weiterhin mit der Diagnosesteuerschaltung 540 verbunden. Der D/A-Wandler 513 ist mit dem Verstärker 504 verbunden. Der Speicher 512 speichert digitale Daten, die sich auf einen Versatz in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 510 und einen Versatz in dem Verstärker 504 beziehen. Weiterhin speichert der Speicher 512 digitale Daten, die sich auf eine Versatztemperaturcharakteristik bzw. eine Versatztemperaturabhängigkeit der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 510 und eine Versatztemperaturcharakteristik bzw. eine Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 504 beziehen. Die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten können von dem Speicher 512 über die Auswahleinrichtung 532 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen werden. Genauer gesagt empfängt die Auswahleinrichtung 532 das Diagnoseanweisungssignal von der Diagnosesteuerschaltung 540. Die Auswahleinrichtung 532 reagiert auf das Diagnoseanweisungssignal. Während der Druckerfassungsbetriebsart wird die Auswahleinrichung 532 durch das Diagnoseanweisungssignal derart gesteuert, daß es die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten auswählt, die aus dem Speicher 512 ausgegeben werden. In diesem Fall liefert die Auswahleinerichtung 532 die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten von dem Speicher 512 zu dem D/A-Wandler 513. Der D/A-Wandler 513 wandelt die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten in ein entsprechendes sich auf einen Versatz beziehendes analoges Signal. Der D/A-Wandler 513 gibt das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal zu dem Verstärker 504 aus. Der D/A-Wandler 513 wandelt die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten zu einem entsprechenden analogen Versatztemperaturcharakteristiksignal. Der D/A-Wandler 513 gibt das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal zu dem Verstärker 504 aus. Während der Druckerfassungsbetriebsart wird das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 410 über den Multiplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen. Daher verstärkt der Verstärker 504 das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts, das heißt die Differenz zwischen den Spannungen an den gegenüberliegenden Schnittpunkten zwischen Widerständen in der Brückenschaltung des Erfassungsabschnitts 510, als Reaktion auf das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal und das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal, um dadurch den Versatz der Versatztemperaturabhängigkeit der Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 510 und weiterhin den Versatz und die Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 504 zu kompensieren.
Der Verstärker 504 ist ähnlich zu dem Verstärker 4 in den 1 und 2. Demgemäß beinhaltet der Verstärker 504 eine erste Schaltung zum Steuern des analogen Versatztemperaturcharakteristiksignals in Übereinstimmung mit der Temperatur und eine zweite Schaltung zum Einstellen des Ausgangssignals des Erfassungsabschnitts 510 als Reaktion auf das gesteuerte analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal, um eine erwünschte Temperaturkompensation durchzuführen.
Die Überprüfungsschaltung 502 beinhaltet eine Überprüfungsbrückenschaltung 520, einen Speicher 522 und eine Konstantspannungsschaltung 531. Die Überprüfungsbrückenschaltung 520 beinhaltet eine Konstantstromschaltung 521. Der Speicher 522 ist mit der Konstantstromschaltung 521 und der Auswahleinrichung 532 verbunden. Der Speicher 522 speichert sich auf eine Empfindlichkeit beziehende digitale Daten zum Bestimmen eines Stroms, der durch die Konstantstromschaltung 521 fließt. Die Konstantspannungsschaltung 531 ist mit der Überprüfungsbrückenschaltung 521 verbunden.
Die Überprüfungsbrückenschaltung 520 weist eine Kombination von Widerständen 523 bis 526 auf, deren Widerstandswerte kaum von der Temperatur abhängig sind. Die Widerstände 523 bis 526 sind von einer Struktur, die von einem Dehnungsmessstreifen verschieden ist. Die Widerstände 523 bis 526 sind derart auf einem Substrat eines Aufbaus ausgebildet, der von einer Membran verschieden ist, daß die Überprüfungsbrückenschaltung 520 unempfindlich bezüglich des auf den Erfassungsabschnitt 510 ausgeübten Drucks ist. Vorzugsweise beinhalten die Widerstände 523 bis 526 Dünnfilmwiderstände aus CrSi. Die Widerstände 523 bis 526 sind in einer tetragonal geschlossenen Schaltung verbunden, welche einen Schnittpunkt 527 zwischen den Widerständen 523 und 524, einen Schnittpunkt 528 zwischen den Widerständen 525 und 526, einen Schnittpunkt 529 zwischen den Widerständen 523 und 525 und einen Schnittpunkt 530 zwischen den Widerständen 524 und 526 aufweist. Der Verbindungspunkt 527 ist mit dem positiven Ausgangsanschluß der Konstantspannungsschaltung 531 verbunden. Der negative Ausgangsanschluß der Konstantspannungsschaltung 531 ist an Masse gelegt. Der Schnittpunkt 528 ist an Masse gelegt. Die Schnittpunkte 529 und 530 sind mit dem Multiplexer 503 verbunden. Die Spannungen an den Schnittpunkten 529 und 530 werden als das Ausgangssignal der Überbrückungsschaltung 502 oder das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 an den Multiplexer 503 angelegt. Der Schnittpunkt 529 wird als ein Energieversorgungsschnittpunkt bezeichnet. Der Schnittpunkt 528 wird als ein an Masse gelegter Schnittpunkt bezeichnet. Die Schnittpunkte 529 und 530 werden als erste bzw. zweite Ausgangsschnittpunkte bezeichnet.
Die Eingangsseite der Konstantstromschaltung 521 ist mit einem Zwischenpunkt in dem Widerstand 524 verbunden, der sich zwischen dem Energieversorgungsschnittpunkt 127 und dem zweiten Ausgangsschnittpunkt 130 befindet. Die Ausgangsseite der Konstantstromschaltung 521 ist mit dem an Masse gelegten Schnittpunkt 528 verbunden.
Die Konstanstromschaltung 521 beinhaltet zum Beispiel einen D/A-Wandler und einen Stromsteuerabschnitt. Der D/A-Wandler empfängt die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten von dem Speicher 522. Der D/A-Wandler wandelt die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in ein entsprechendes analoges Signal. Der D/A-Wandler gibt das analoge Signal als ein Steuersignal zu dem Stromsteuerabschnitt aus. Der Stromsteuerabschnitt regelt einen Strom, der durch die Konstantstromschaltung 521 fließt, zu einem konstanten Pegel, der durch das Steuersignal bestimmt wird. Daher wird der Konstantstrom der durch die Konstantstromschaltung 521 fließt, durch die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten bestimmt, die aus dem Speicher 522 ausgegeben werden. Vorzugsweise wird der Konstantstrom, der durch die Konstantstromschaltung 521 fließt, derart ausgewählt, daß die Differenz zwischen den Spannungen und den ersten und zweiten Ausgangsschnittpunkten 529 und 530 gleich einem erwünschten Wert wird. Die Differenz zwischen den Spannungen an den ersten und zweiten Ausgangsschnittpunkten 529 und 530 entspricht einer Referenzspannung für ein Überprüfen.
Während der Überprüfungsbetriebsart wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 über den Multiplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen und daher verstärkt der Verstärker 504 das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520. Genauer gesagt verstärkt der Verstärker 504 die Differenz zwischen den Spannungen in den ersten und zweiten Ausgangsschnittpunken 529 und 530 in der Überprüfungsbrückenschaltung 520.
Genauer gesagt weist das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 eine Spanne auf, die gleich der Spanne des Ausgangssignals der Brückenschaltung in dem Erfassungsabschnitt 510 ist. Zum Beispiel weist in dem Fall, in dem die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 522 einen Bereich von mehreren mV bis 200 mV entsprechen, das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 eine Auflösung auf, die 8 Bit bis 10 Bit entspricht.
Die Konstantspannungsschaltung 531 leitet eine Konstantspannung aus der Energieversorgungsspannung ab. Die Konstantspannungsschaltung 531 legt die Konstantspannung zwischen den Energieversorgungsschnittpunkt 527 und den an Masse gelegten Schnittpunkt 528 an. Die Energieversorgungsspannung kann direkt zwischen den Energieversorgungsschnittpunkt 527 und den an Masse gelegten Schnittpunkt 528 angelegt werden. In diesem Fall weist die Spannung, die an den Energieversorgungsschnittpunkt 527 und den Masseschnittpunkt 528 angelegt wird, ein Verhältnis zu der Energieversorgungsspannung auf.
Die Auswahleinrichtung 532 ist zwischen dem Speicher 522 und dem D/A-Wandler 513 angeschlossen. Der Speicher 522 speichert digitale Daten, die sich auf einen Versatz in dem Verstärker 504 beziehen. Weiterhin speichert der Speicher 522 digitale Daten, die sich auf eine Versatztemperaturcharakteristik bzw. eine Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 504 beziehen. Die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten können von dem Speicher 522 über die Auswahleinrichtung 532 zu dem D/A-Wandler 532 übertragen werden. Wie es zuvor erwähnt worden ist, reagiert die Auswahleinrichtung 532 auf das Diagnoseanweisungssignal, das aus der Diagnosesteuerschaltung 540 ausgegeben wird. Während der Überprüfungsbetriebsart wird die Auswahleinrichtung 532 derart durch das Diagnoseanweisungssignal gesteuert, daß die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturchararkteristikdaten, die aus dem Speicher 522 ausgegeben werden, ausgewählt werden. In diesem Fall liefert die Auswahleinrichtung 532 die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten von dem Speicher 522 zu dem D/A-Wandler 513. Der D/A-Wandler 513 wandelt die sich auf einen Versatz beziehenden digigtalen Daten zu einem entsprechenden sich auf einen Versatz beziehendes analoges Signal. Die D/A-Wandler 513 gibt das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal zu dem Verstärker 504 aus. Der D/A-Wandler 513 wandelt die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten zu einem entsprechenden analogen Versatztemperaturcharakteristiksignal. Der D/A-Wandler 513 gibt das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal zu dem Verstärker 504 aus. Während der Überprüfungsbetriebsart wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 über den Multiplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen. Daher verstärkt der Verstärker 504 das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 als Reaktion auf das sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal und das analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal, um dadurch den Versatz und die Versatztemperaturabhängigkeit des Verstärkers 504 zu kompensieren.
Der Verstärker 504 beinhaltet eine erste Schaltung zum Steuern des analogen Versatztemperaturcharakteristiksignals in Übereinstimmung mit der Temperatur und eine zweite Schaltung zum Einstellen des Ausgangssignals der Überprüfungsbrückenschaltung 520 als Reaktion auf das gesteuerte analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal, um eine erwünschte Temperaturkompensation durchzuführen.
Der Drucksensor in 11 beinhaltet weiterhin einen A/D-Wandler 533, eine Verriegelungsschaltung 534, einen D/A-Wandler 535, eine Ausgangsschaltung 536, einen Speicher 537 und einen Komparator 538. Der A/D-Wandler 533 ist mit dem Verstärker 504, der Verriegelungsschaltung 534 und dem Komparator 538 verbunden. Die Verriegelungsschaltung 534 ist mit dem D/A-Wandler 535, dem Speicher 537, der Diagnosesteuerschaltung 540 und der Abgleichsteuerschaltung 541 verbunden. Der D/A-Wandler 535 ist mit der Ausgangsschaltung 536 verbunden. Die Ausgangsschaltung ist mit der Diagnosesteuerschaltung 540 verbunden. Der Speicher 537 ist mit dem Komparator 538 und der Abgleichsteuerschaltung 541 verbunden. Der Komparator 538 ist mit der Diagnosesteuerschaltung 540 verbunden.
Der A/D-Wandler 533 empfängt das analoge Ausgangssignal bzw. das analoge sich aus einer Vestärkung ergebende Signal von dem Verstärker 504. Der A/D-Wandler 533 wandelt das analoge sich aus einer Verstärkung ergebende Signal zu einem entsprechenden digitalen Signal. Der A/D-Wandler 533 gibt das digitale Signal zu der Verriegelungsschaltung 534 und dem Komparator 538 aus. Die Verriegelungsschaltung 534 tastet das digitale Ausganssignal des A/D-Wandlers 533 als Reaktion auf das Diagnoseanweisungssignal, das aus der Diagnosesteuerschaltung 540 ausgegeben wird, ab und hält es. Die Verriegelungsschaltung 534 gibt das gehaltene digitale Signal zu dem D/A-Wandler 535 aus.
Der D/A-Wandler 535 wandelt das digitale Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung 534 zu einem entsprechenden analogen Signal. Der D/A-Wandler 535 gibt das analoge Signal zu der Ausgangsschaltung 536 aus. Die Ausgangsschaltung 536 ist zu der Ausgangsschaltung 34 in den 1 und 3 ähnlich. Normalerweise wirkt die Ausgangsschaltung 536 als eine Spannungsfolgerschaltung und gibt ein Signal aus, das von dem Ausgangssignal des D/A-Wandlers 535 abhängt. Die Diagnosesteuerschaltung 540 erzeugt ein Diagnosesteuersignal bzw. ein Diagnoseergebnissignal, das darstellt, ob ein bestimmter Abschnitt des Drucksensors normal oder falsch arbeitet. Der bestimmte Abschnitt des Drucksensors beinhaltet den Verstärker 504 und den A/D-Wandler 533. Die Diagnosesteuerschaltung 540 gibt das Diagnosesteuersignal zu der Ausgangsschaltung 536 aus. Die Ausgangsschaltung 536 reagiert auf das Diagnosesteuersignal. Wenn sich das Diagnosesteuersignal in einem Zustand befindet, der einem Fehlverhalten des bestimmten Abschnitts des Drucksenors entspricht, gibt die Ausgangsschaltung 536 ein im voraus eingestelltes Signal eines hohen Pegels oder ein im voraus eingestelltes Signal eines niedrigen Pegels aus. Das im voraus eingestellte Signal eines hohen Pegels oder das im voraus eingestellte Signal eines niedrigen Pegels, das aus der Ausgangsschaltung 536 ausgegeben wird, unterrichtet eine Systemsteuerseite oder eine externe Vorrichtung darüber, daß der bestimmte Abschnitt des Drucksensors falsch arbeitet. Wenn sich das Diagnosesteuersignal in einem Zustand befindet, der einem normalen Betrieb des bestimmten Abschnitts des Drucksensors entspricht, liefert die Ausgangsschaltung 536 das Ausgangssignal von dem D/A-Wandler 535 zu der nächsten Stufe.
Der Speicher 537 speichert ein Anfangswertsignal, das einem Anfangszustand des Drucksensors entspricht, welcher in der Überprüfungsbetriebsart normal arbeitet. Genauer gesagt wird während der Abgleichbetriebsart das Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung 34 als das Anfangswertsignal in den Speicher 537 geschrieben. Der Komparator 538 empfängt das Diagnoseanweisungssignal von der Diagnosesteuerschaltung 540. Während der Überprüfungsbetriebsart wird der Komparator 538 derart durch das Diagnoseanweisungssignal gesteuert, daß er das Anfangswertsignal aus dem Speicher 537 ausliest und das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 533 mit dem Anfangswertsignal vergleicht. Der Komparatur 538 erzeugt ein Signal, das ein Vergleichsergebnis darstellt. Der Komparator 538 gibt das Vergleichsergebnissignal zu der Diagnosesteuerschaltung 540 aus. Die Abgleichsteuerschaltung 541 ist mit den Speichern 512, 522 und 537 verbunden. Weiterhin ist die Abgleichsteuerschaltung 541 mit der Verriegelungsschaltung 534, der Diagnosesteuerschaltung 540 und dem Oszillator 542 verbunden. Die Abgleichsteuerschaltung 541 steuert die Speicher 512, 522 und 537, die Verriegelungsschaltung 534, die Diagnosesteuerschaltung 540 und den Oszillator 542.
Die Abgleichbetriebsart des Drucksensors weist erste bis siebte Stufen auf. Während der ersten Stufe der Abgleichbetriebsart wird der auf den Erfassungsabschnitt 510 ausgeübte Druck auf null eingestellt und schreibt die Abgleichsteuerschaltung 541 vorübergehende sich auf einen Versatz beziehende digitale Daten in den Speicher 512. Die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten werden von dem Speicher 512 über die Auswahleinrichtung 532 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen. Der D/A-Wandler 513 wandelt die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten in ein vorübergehendes sich auf einen Versatz beziehendes analoges Signal. Der D/A-Wandler 513 gibt das vorübergehende sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal zu dem Verstärker 504 aus. Während der ersten Stufe der Abgleichbetriebsart wird das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510 über den Mulitplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen. Der Verstärker 504 verstärkt das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510 als Reaktion auf das vorübergehende sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal. Der Verstärker 504 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal zu dem A/D-Wandler 533 aus. Eine Informa tion, die durch das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal dargestellt ist, wird durch den A/D-Wandler 533, die Verriegelungsschaltung 534, den D/A-Wandler 535 und die Ausgangsschaltung 536 übertragen. Die Abgleichsteuerschaltung 541 überprüft das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536. Genauer gesagt bestimmt die Abgleichsteuerschaltung 541, ob sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in einem im voraus eingestellten erwarteten Bereich bzw. einen im voraus eingestellten zulässigen Bereich befindet oder nicht. Wenn sich das Signal der Ausgangsschaltung 536 in dem im voraus eingestellten erwarteten Bereich befindet, hält die Abgleichsteuerschaltung 541 unverändert die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 512. Demgemäß verbleiben in diesem Fall die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten als endgültige sich auf einen Versatz beziehende digitale Daten in dem Speicher 512. Andererseits aktualisiert, wenn sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 außerhalb des im voraus eingestellten erwarteten Bereichs befindet, die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 512 zu neuen sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten. Dann werden Betriebsschritte durchgeführt, die zu den zuvor erwähnten Betriebsschritten ähnlich sind. Eine derartige Abfolge von Betriebsschritten wird wiederholt, bis das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in den im voraus eingestellten erwarteten Bereich fällt. Als Ergebnis sind letztlich die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten, welche bewirken, daß sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in dem im voraus eingestellten Bereich befindet, in den Speicher geladen. Während der zweiten Stufe der Abgleichbetriebsart wird der auf den Erfassungsabschnitt 510 ausgeübte Druck auf einen Wert eingestellt, der verschieden von null ist, und schreibt die Abgleichsteuerschaltung 541 vorübergehende sich auf eine Empfindlichkeit beziehende digitale Daten in den Speicher 512. Die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten werden von dem Speicher 512 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen. Der D/A-Wandler 513 wandelt die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in ein vorübergehendes sich auf eine Empfindlichkeit beziehendes analoges Signal. Der D/A-Wandler 513 gibt das vorübergehende sich auf eine Empfindlichkeit beziehende analoge Signal zu der Konstantstromschaltung 511 aus. Daher wird der Strom, der durch die Konstantstromschaltung 511 in dem Erfassungsabschnitt 510 fließt, durch das vorübergehende sich auf eine Empfindlichkeit beziehende analoge Signal bestimmt. Während der zweiten Stufe der Abgleichbetriebsart wird das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510 über den Multiplexer zu dem Verstärker 504 übertragen. Der Verstärker 504 verstärkt das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510. Der Verstärker 504 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal zu dem A/D-Wandler 533 aus. Eine Information, die durch das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal dargestellt ist, wird durch den A/D-Wandler 533, die Verriegelungsschaltung 534, den D/A-Wandler 535 und die Ausgangsschaltung 536 übertragen. Die Abgleichsteuerschaltung 541 überprüft das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536. Genauer gesagt bestimmt die Abgleichsteuerschaltung 541, ob sich das Ausgangssignal der Ausgangsspannung 536 in einem im voraus eingestellten erwarteten Bereich bzw. einen im voraus eingestellten zulässigen Bereich befindet oder nicht. Wenn sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in dem in voraus eingestellten erwarteten Bereich befindet, hält die Abgleichsteuerschaltung 541 unverändert die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 512. Demgemäß verbleiben in diesem Fall die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit bezie henden digitalen Daten als endgültige sich auf eine Empfindlichkeit beziehende digitale Daten in dem Speicher 512. Andererseits aktualisiert, wenn sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 außerhalb des im voraus eingestellten erwarteten Bereichs befindet, die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 512 zu neuen sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten. Dann werden Betriebsschritte durchgeführt, die zu den zuvor erwähnten Betriebsschritten ähnlich sind. Eine derartige Abfolge von Betriebsschritten wird wiederholt, bis das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in den in voraus eingestellten erwarteten Bereich fällt. Als Ergebnis sind letztlich die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten, welche bewirken, daß das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in den im voraus eingestellten erwarteten Bereich fällt, in den Speicher 512 geladen.
Während der dritten Stufe der Abgleichbetriebsart wird der auf den Erfassungsabschnitt 510 ausgeübte Druck auf null eingestellt und schreibt die Abgleichsteuerschaltung 541 vorübergehende digitale Versatztemperaturcharakteristikdaten in den Speicher 512. Die vorübergehenden Versatztemperaturcharakteristikdaten werden von dem Speicher 512 über die Auswahleinrichtung 532 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen. Der D/A-Wandler 513 wandelt die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten zu einem vorübergehenden analogen Versatztemperaturcharakteristiksignal. Der D/A-Wandler 513 gibt das vorübergehende analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal zu dem Verstärker 514 aus. Während der dritten Stufe der Abgleichbetriebsart wird das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510 über den Multiplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen. Der Verstärker 504 verstärkt das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510 als Reak tion auf das vorübergehende analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal. Der Verstärker 504 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal zu dem A/D-Wandler 533 aus. Eine Information, die durch das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal dargestellt ist, wird durch den A/D-Wandler 533, die Verriegelungsschaltung 534, den D/A-Wandler 535 und die Ausgangsschaltung 536 übertragen. Die Abgleichsteuerschaltung 541 erfaßt eine Verschiebung des Versatzes in dem Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536, während sich die Temperatur ändert. Die Abgleichsteuerschaltung 541 bestimmt, ob sich die erfaßte Versatzverschiebung in einem im voraus eingestellten erwarteten Bereich bzw. einem im voraus eingestellten zulässigen Bereich befindet oder nicht. Wenn sich die erfaßte Versatzverschiebung in dem im voraus eingestellten erwarteten Bereich befindet, hält die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten unverändert in dem Speicher 512. Demgemäß verbleiben in diesem Fall die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten als endgültige digitale Versatztemperaturcharakteristikdaten in dem Speicher 512. Andererseits aktualisiert, wenn sich die erfaßte Versatzverschiebung außerhalb des im voraus eingestellten erwarteten Bereichs befindet, die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten in dem Speicher 512 zu neuen digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten. Dann werden Betriebsschritte durchgeführt, die zu den zuvor erwähnten Betriebsschritten ähnlich sind. Eine derartige Abfolge von Betriebsschritten wird wiederholt, bis die erfaßte Versatzverschiebung in den im voraus eingestellten erwarteten Bereich fällt. Als Ergebnis sind letztlich die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten, welche bewirken, daß sich die Versatzverschiebung in dem Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in dem im voraus eingestellten erwarteten Bereich befindet, in den Speicher 512 geladen. Während der dritten Stufe der Abgleichbetriebsart können die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 512 als Reaktion auf das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 korrigiert werden.
Während der vierten Stufe der Abgleichbetriebsart schreibt die Abgleichsteuerschaltung 41 vorübergehende sich auf einen Versatz beziehende digitale Daten in den Speicher 522. Die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten werden von dem Speicher 522 über die Auswahleinrichtung 532 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen. Der D/A-Wandler 513 wandelt die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten zu einem vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden analogen Signal. Der D/A-Wandler 513 gibt das vorübergehende sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal 504 aus. während der vierten Stufe der Abgleichbetriebsart wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 über den Multiplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen. Der Verstärker 504 verstärkt das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 als Reaktion auf das vorübergehende sich auf einen Versatz beziehende analoge Signal. Der Verstärker 504 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal zu dem A/D-Wandler 533 aus. Eine Information, die ein sich durch eine Verstärkung ergebendes Signal dargestellt ist, wird durch den A/D-Wandler 533, die Verriegelungsschaltung 534, den D/A-Wandker 535 und die Ausgangsschaltung 536 übertragen. Die Abgleichsteuerschaltung 541 überprüft das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536. Genauer gesagt bestimmt die Abgleichsteuerschaltung 541, ob sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in einem im voraus eingestellten erwarteten Bereich bzw. einem in voraus eingestellten zulässigen Bereich befindet oder nicht. Wenn sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in dem im voraus eingesellten erwarteten Bereich befindet, hält die Abgleichssteuerschaltung 541 die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten unverändert in dem Speicher. Demgemäß verbleiben in diesem Fall die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten als endgültige sich auf einen Versatz beziehende digitale Daten in dem Speicher 522. Andererseits aktualisiert, wenn sich das Ausganssignal der Ausgangsschaltung 536 außerhalb des im voraus eingestellten erwarteten Bereichs befindet, die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 522 zu neuen sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten. Dann werden Betriebsschritte durchgeführt, die zu den zuvor erwähnten Betriebsschritten ähnlich sind. Eine derartige Abfolge von Betriebsschritten wird wiederholt, bis das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in den im voraus eingestellten erwarteten Bereich fällt. Als Ergebnis sind letztlich die sich aus einem Versatz beziehenden digitalen Daten, welche bewirken, daß sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in dem im voraus eingestellten erwarteten Bereich befindet, in den Speicher geladen.
Während der fünften Stufe der Abgleichbetriebsart schreibt die Abgleichsteuerschaltung 541 vorübergehende sich auf eine Empfindlichkeit beziehende digitale Daten in den Speicher 522. Die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten werden von dem Speicher 522 zu der Konstantstromschaltung 521 in der Überprüfungsbrückenschaltung 520 übertragen. Daher wird der Strom, der durch die Konstantstromschaltung 521 fließt, durch die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten bestimmt. Während der fünften Stufe der Abgleichbetriebsart wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 über den Multiplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen. Der Verstärker 504 verstärkt das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510. Der Verstärker 504 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal zu dem A/D-Wandler 533 aus. Eine Information, die durch das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal dargestellt ist, wird durch den A/D-Wandler 533, die Verriegelungsschaltung 534, den D/A-Wandler 535 und die Ausgangsschaltung 536 übertragen. Die Abgleichsteuerschaltung 541 überprüft das Ausgangssignal aus der Ausgangsschaltung 536. Genauer gesagt bestimmt die Abgleichsteuerschaltung 541, ob sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in einem im voraus eingestellten erwarteten Bereich bzw. einem im voraus eingestellten zulässigen Bereich befindet oder nicht. Wenn sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in dem im voraus eingestellten erwarteten Bereich befindet, hält die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten unverändert in dem Speicher 522. Demgemäß verbleiben in diesem Fall die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten als endgültige sich auf eine Empfindlichkeit beziehende digitale Daten in dem Speicher 522. Andererseits aktualisiert, wenn sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 außerhalb des im voraus eingestellten erwarteten Bereichs befindet, die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 522 zu neuen sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten. Dann werden Betriebsschritte durchgeführt, die ähnlich zu den zuvor erwähnten Betriebsschritten sind. Eine derartige Abfolge von Betriebsschritten wird wiederholt, bis das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in den im voraus eingestellten erwarteten Bereich fällt. Als Ergebnis sind letztlich die sich auf eine Empfindlichkeit beziehenden digitalen Daten, welche bewirken, daß sich das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in dem im voraus eingestellten er warteten Bereich befindet, in den Speicher 522 geladen.
Während der sechsten Stufe der Abgleichbetriebsart schreibt die Abgleichsteuerschaltung 541 vorübergehende digitale Versatztemperaturcharakteristikdaten in den Speicher 522. Die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten werden von dem Speicher 522 über die Auswahleinrichtung 532 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen. Der D/A-Wandler 513 wandelt die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten zu einem vorübergehenden analogen Versatztemperaturcharakteristiksignal. Der D/A-Wandler 513 gibt das vorübergehende analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal zu dem Verstärker 504 aus. Während der sechsten Stufe der Abgleichbetriebsart wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 über den Multiplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen. Der Verstärker 504 verstärkt das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 als Reaktion auf das vorübergehende analoge Versatztemperaturcharakteristiksignal. Der Verstärker 504 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal zu dem A/D-Wandler 533 aus. Eine Information, die durch das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal dargestellt ist, wird durch den A/D-Wandler 533, die Verriegelungsschaltung 534, den D/A-Wandler 535 und die Ausgangsschaltung 536 übertragen.
Die Abgleichsteuerschaltung 541 erfaßt eine Versatzverschiebung in dem Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536, während die Temperatur geändert wird. Die Abgleichsteuerschaltung 541 bestimmt, ob sich die erfaßte Versatzverschiebung in einem im voraus eingestellten erwarteten Bereich bzw. einem in voraus eingestellten zulässigen Bereich befindet oder nicht. Wenn sich die erfaßte Versatzverschiebung in dem im voraus eingestellten erwarteten Bereich befindet, hält die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten unverändert in dem Speicher 522. Demge mäß verbleiben in diesem Fall die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten als endgültige digitale Versatztemperaturcharakteristikdaten in dem Speicher 522. Andererseits aktualisiert, wenn sich die erfaßte Versatzverschiebung außerhalb des im voraus eingestellten erwarteten Bereichs befindet, die Abgleichsteuerschaltung 541 die vorübergehenden digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten in dem Speicher 522 zu neuen digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten. Dann werden Betriebsschritte durchgeführt, die zu den zuvor erwähnten Betriebsschritten ähnlich sind. Eine derartige Abfolge von Betriebsschritten wird wiederholt, bis die erfaßte Versatzverschiebung in den im voraus eingestellten erwarteten Bereich fällt. Als Ergebnis sind letztlich die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten, welche bewirken, daß sich die Versatzverschiebung in dem Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 in dem im voraus eingestellten erwarteten Bereich befindet, in den Speicher 522 geladen. Während dieser sechsten Stufe der Abgleichbetriebsart können die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten in dem Speicher 522 als Reaktion auf das Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 536 korrigiert werden.
Nachdem die ersten bis sechsten Stufen beendet worden sind, erreicht die Abgleichbetriebsart die siebte Stufe. während der siebten Stufe der Abgleichbetriebsart werden die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten von dem Speicher 522 über die Auswahleinrichtung 532 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen. Weiterhin wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 über den Multiplexer 503 zu dem Verstärker 504 übertragen. Während der siebten Stufe der Abgleichbetriebsart arbeitet die Abgleichsteuerschaltung 541 der Diagnosesteuerschaltung 540 derart, daß sie ein Aktivierungssignal zu der Verrie gelungsschaltung 534 ausgibt. Die Verriegelungsschaltung 534 tastet das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 533 als Reaktion auf das Aktivierungssignal ab und hält es. Gleichzeitig betreibt die Abgleichsteuerschaltung 541 den Speicher 537 derart, daß er das gehaltene Signal speichert, das aus der Verriegelungsschaltung 534 ausgegeben wird. Das in dem Speicher 537 gespeicherte Signal bildet das zuvor erwähnte Anfangswertsignal. Nach der Abgleichbetriebsart wechseln die Druckerfassungsbetriebsart und die Überprüfungsbetriebsart einander ab.
Es wird auf 12 verwiesen. Die Druckerfassungsbetriebsart wird während eines Zeitintervalls T1 ausgeführt und die Überprüfungsbetriebsart wird während eines Zeitintervalls T2 ausgeführt, das dem Zeitintervall T1 folgt.
Während des Zeitintervalls T1, das heißt während der Druckerfassungsbetriebsart, wird die Auswahleinrichtung 532 durch die Diagnosesteuerschaltung 540 derart gesteuert, daß sie die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten auswählt, die aus dem Speicher 512 ausgegeben werden. In diesem Fall werden die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten von dem Speicher 512 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen. Gleichzeitig wird der Multiplexer 503 durch die Diagnosesteuerschaltung 540 derart gesteuert, daß er das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510 auswählt. In diesem Fall wird das Augangssignal des Erfassungsabschnitts 510 zu dem Verstärker 504 übertragen. Weiterhin wird die Verriegelungsschaltung 534 derart gesteuert, daß sie sich in einem Durchlaßzustand befindet. Daher wird eine Information, die durch das Ausgangssignal des Erfassungsabschnitts 510 dargestellt ist, durch den Verstärker 504, den A/D-Wandler 513, die Verriegelungsschaltung 534, den D/A-Wandler 535 und die Aus gangsschaltung 536 übertragen. Demgemäß gibt die Ausgangsschaltung 536 ein Signal aus, das den Druck anzeigt, der auf den Erfassungsabschnitt 510 ausgeübt wird. Zu einem Zeitpunkt, unmittelbar bevor die Druckerfassungsbetriebsart durch die Überprüfungsbetriebsart ersetzt wird, wird die Verriegelungsschaltung 534 durch die Diagnosesteuerschaltung 540 derart gesteuert, daß sie das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 533 abtastet und hält. Während des Zeitintervalls T2, das heißt während der Überprüfungsbetriebsart, das dem Zeitintervall T1 folgt, wird die Verriegelungsschaltung 534 derart gesteuert, daß das gehaltene Signal darin bleibt und zu dem D/A-Wandler 535 geliefert wird. Daher gibt unter der Voraussetzung, daß sich das Diagnosesteuersignal in seinem Zustand befindet, der einem normalen Betrieb des bestimmten Abschnitts des Drucksensors entspricht, das Ausgangssignal aus der Ausgangsschaltung 536 das gehaltene Signal in der Verriegelungsschaltung 534 wieder.
Demgemäß fährt die Ausgangsschaltung 536 unter der Voraussetzung, daß der bestimmte Abschnitt des Drucksensors normal arbeitet, auch während der Überprüfungsbetriebsart fort, das einen Druck anzeigende Signal auszugeben. Während des Zeitintervalls T2, das heißt während der Überprüfungsbetriebsart, wird die Auswahleinrichtung 532 durch die Diagnosesteuerschaltung 540 derart gesteuert, daß sie die sich auf einem Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatztemperaturcharakteristikdaten auswählt, die aus dem Speicher 522 ausgegeben werden. In diesem Fall werden die sich auf einen Versatz beziehenden digitalen Daten und die digitalen Versatzcharakteristikdaten von dem Speicher 522 zu dem D/A-Wandler 513 übertragen.
Gleichzeitig wird der Multiplexer 503 durch die Diagnosesteuerschaltung 540 derart gesteuert, daß der das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 auswählt. In diesem Fall wird das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520 zu dem Verstärker 504 übertragen. Der Verstärker 504 verstärkt das Ausgangssignal der Überprüfungsbrückenschaltung 520. Der Verstärker 504 gibt das sich aus seiner Verstärkung ergebende analoge Signal zu dem A/D-Wandler 533 aus. Der A/D-Wandler 533 wandelt das sich aus seiner Verstärkung ergebende analoge Signal zu einem entsprechenden digitalen Signal. Der A/D-Wandler gibt das digitale Signal zu dem Komparator 538 aus. Während des Zeitintervalls T2, das heißt während der Überprüfungsbetriebsart, wird der Komparator 538 durch die Diagnosesteuerschaltung 540 derart gesteuert, daß er das Anfangswertsignal aus dem Speicher 537 ausliest und das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 533 mit dem Anfangswertsignal vergleicht. Der Komparator 538 erzeugt ein Signal, das das Vergleichsergebnis darstellt. Der Komparator 538 gibt das Vergleichsergebnissignal zu der Diagnosesteuerschaltung 540 aus. Die Diagnosesteuerschaltung 540 bestimmt, ob der bestimmte Bereich des Drucksensors normal oder falsch arbeitet, unter Bezugnahme auf das Vergleichsergebnissignal. Die Diagnosesteuerschaltung 540 erzeugt das Diagnosesteuersignal als Reaktion auf das Bestimmungsergebnis. Die Diagnosesteuerschaltung 540 gibt das Diagnosesteuersignal zu der Ausgangsschaltung 536 aus. Wenn das Vergleichsergebnis anzeigt, daß das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 533 mit dem Anfangswertsignal übereinstimmt, legt die Diagnosesteuerschaltung 540 das Diagnosesteuersignal auf seinen Zustand fest, der einem normalen Betrieb des bestimmten Bereichs des Drucksensors entspricht. Andererseits legt, wenn das Vergleichsergebnissignal anzeigt, daß das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 533 nicht mit dem Anfangswertsignal übereinstimmt, die Diagnosesteuerschaltung 540 das Diagnosesteuersignal auf seinen Zustand fest, der einem Fehlverhalten des bestimmten Abschnitts des Drucksensors entspricht.
Die Ausgangsschaltung 536 reagiert auf das Diagnosesteuersignal. In dem Fall, in dem sich das Diagnosesteuersignal in seinem Zustand befindet, der einem normalen Betrieb des bestimmten Abschnitts des Drucksensors entspricht, liefert die Ausgangsschaltung 536 das Ausgangssignal aus dem D/A-Wandler 535 zu der nächsten Stufe. Andererseits gibt in dem Fall, in dem sich das Diagnosesteuersignal in seinem Zustand befindet, der einem Fehlverhalten des bestimmten Abschnitts des Drucksensors entspricht, die Ausgangsschaltung 536 das im voraus eingestellte Signal eines hohen Pegels oder das im voraus eingestellte Signal eines niedrigen Pegels aus. Das im voraus eingestellte Signal eines hohen Pegels oder das im voraus eingestellte Signal eines niedrigen Pegels, das aus der Ausgangsschaltung 536 ausgegeben wird, unterrichtet die Systemsteuerseite oder die externe Vorrichtung darüber, daß der bestimmte Abschnitt des Drucksensors falsch arbeitet.
In dem Fall, in dem die Energieversorgungsspannung gleich 5 V ist, ist es bevorzugt, daß sich die Signalspannung, die aus der Ausgangsschaltung 536 ausgegeben wird, während eines normalen Betriebs des Drucksensors in dem Bereich von 0,5 V bis 4,5 V ändert. In diesem Fall kann das Diagnosesteuersignal, das einem Fehlverhalten des bestimmten Abschnitts des Drucksensors entspricht, derart ausgelegt sein, daß es bewirkt, daß die Signalspannung niedriger als 0,3 V (ein unterer Referenzpegel) oder höher als 4,7 V (ein hoher Referenzpegel) ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zwölften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Das zwölfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ausgenommen dessen ähnlich zu ihrem elften Ausführungsbeispiel, daß die Speicher 512 und 522 (oder 12A und 22A) durch einen einzigen Speicher ausgebildet sind.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dreizehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Das dreizehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ausgenommen dessen ähnlich zu den elften und zwölften Ausführungsbeispielen von ihr, daß die Überprüfungsbrückenschaltung 520 durch einen D/A-Wandler eines R/2R-Leitertyps ersetzt ist, welcher ähnlich zu dem in 6 ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierzehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Drucksensor in einem der elften bis dreizehnten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung derart abgeändert, daß er eine physikalische Größe erfaßt, die von einem Druck verschieden ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines fünfzehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt einen Drucksensor gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor in 13 ist ausgenommen von Aufbauänderungen, die hier im weiteren Verlauf erwähnt werden, ähnlich zu dem Drucksensor in 11. Der Drucksensor in 13 beinhaltet eine analoge Abtast/Halteschaltung 591, einen Speicher 592, einen D/A-Wandler 593, eine Verriegelungsschaltung 594 und einen Fensterkomparator 595. Der A/D-Wandler 533, die Verriegelungsschaltung 534, der D/A-Wandler 535, der Speicher 537 und der Komparator 538 (siehe 11) sind bei dem Drucksensor in 13 weg gelassen. Die Abtast/Halteschaltung 591 entspricht dem A/D-Wandler 533, der Verriegelungsschaltung 534 und dem D/A-Wandler 535 (siehe 11). Der D/A-Wandler 593 und der Fensterkomparator 595 entsprechen dem Komparator 538 (siehe 11). Der Drucksensor in 13 beinhaltet eine Diagnosesteuerschaltung 540A und eine Abgleichsteuerschaltung 541, welche von der Diagnosesteuerschaltung 540 bzw. der Abgleichsteuerschaltung 541 (siehe 11) abgewandelt sind.
Die Abtast/Halteschaltung 591 ist zwischen dem Verstärker 504 und der Ausgangsschaltung 536 angeschlossen. Die Abtast/Halteschaltung 591 ist ebenso mit der Diagnosesteuerschaltung 540A und der Abgleichsteuerschaltung 541A verbunden. Der Speicher 592 ist mit der Abgleichsteuerschaltung 541A und dem D/A-Wandler 593 verbunden. Der D/A-Wandler 593 ist mit dem Fensterkomparator 595 verbunden. Die Verriegelungsschaltung 594 ist mit der Diagnosesteuerschaltung 540A, der Abgleichsteuerschaltung 541A und dem Fensterkomparator 595 verbunden. Der Fensterkomparator 595 ist mit dem Verstärker 504 verbunden.
Die Abtast/Halteschaltung 591 empfängt das Ausgangssignal des Verstärkers 504. Während der Druckerfassungsbetriebsart und der Abgleichbetriebsart tastet die Abtast/Halteschaltung 591 periodisch das Ausgangssignal des Verstärkers 504 auf einer analogen Basis ab und hält es und gibt das gehaltene Signal zu der Ausgangsschaltung 536 aus. Vorzugsweise befindet sich die Abtast/Halteschaltung 591 während der Druckerfassungsbetriebsart und der Abgleichbetriebsart in einem im wesentlichen durchlässigen Zustand. Während der Überprüfungsbetriebsart fährt die Abtast/Halteschaltung 591 fort, das gehaltene Signal zu der Ausgangsschaltung 536 auszugeben, welches zu dem Zeitpunkt des Endes der vorhergehenden Druckerfassungsbetriebsart abgetastet worden ist.
Der Speicher 592 speichert digitale Daten, die eine Obergrenzen-Referenzspannung und eine Untergrenzen-Referenzspannung darstellen. Der Speicher 592 gibt die digitalen Daten zu dem D/A-Wandler 593 aus. Der D/A-Wandler 593 wandelt die digitalen Ausgangsdaten aus dem Speicher 592 zu den Obergrenzen- und Untergrenzen-Referenzspannungen. Der D/A-Wandler 593 legt die Obergrenzen- und Untergrenzen-Referenzspannungen an den Fensterkomparator 595 an.
Der Fensterkomparator 595 empfängt das Ausgangssignal des Verstärkers 504. Die Obergrenzen- und Untergrenzen-Referenzspannungen, die an den Fensterkomparator 595 angelegt werden, definieren dazwischen einen normalen Bereich für die Spannung des Ausgangssignals des Verstärkers 504. Die Vorrichtung 595 vergleicht die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 504 mit den Obergrenzen- und Untergrenzen-Referenzspannungen. Der Fensterkomparator 595 bestimmt, ob sich die Spannung des Ausgangssignals aus dem Verstärker 504 in dem normalen Bereich befindet oder nicht. Der Fensterkomparator 595 erzeugt ein binäres Signal, das das Bestimmungsergebnis bzw. Vergleichsergebnis darstellt. Der Fensterkomparator 595 gibt das Vergleichsergebnissignal zu der Verriegelungsschaltung 594 aus. Während der Überprüfungsbetriebsart tastet die Verriegelungsschaltung 594 das Vergleichsergebnissignal ab und hält es und gibt das gehaltene Vergleichsergebnissignal zu der Diagnosesteuerschaltung 540A aus. Die Diagnosesteuerschaltung 540A erzeugt ein Diagnosesteuersignal als Reaktion auf das Vergleichsergebnissignal, das von der Verriegelungsschaltung 594 zugeführt wird. Die Diagnosesteuerschaltung 540A gibt das Diagnosesteuersignal zu der Ausgangsschaltung 536 aus.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines sechzehn ten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt einen Drucksensor 701 gemäß dem sechzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor 701 in 14 beinhaltet eine erste Sensorschaltung 710, eine zweite Sensorschaltung 720, einen Fensterkomparator 730 und eine Stromsteuerschaltung 740. Wie es später deutlich wird, wirkt die zweite Sensorschaltung 720 als eine Referenzsignal-Erzeugungsschaltung.
Die erste Sensorschaltung 710 ist mit dem Fensterkomparator 730 verbunden. Die zweite Sensorschaltung 720 ist mit dem Fensterkomparator 730 verbunden. Der Fensterkomparator 730 ist mit der Stromsteuerschaltung 740 verbunden. Die erste Sensorschaltung 710 weist einen positiven Energieversorgungsanschluß auf, der mit einer positiven Energieversorgungsleitung verbunden ist, an den eine Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Die erste Sensorschaltung 710 weist einen negativen Energieversorgungsanschluß auf, welcher an Masse gelegt ist. Die erste Sensorschaltung 710 wird durch Energie aktiviert, die entlang der positiven Energieversorgungsleitung zugeführt wird. Die zweite Sensorschaltung 720 weist einen positiven Energieversorgungsanschluß auf, der mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden ist, an die die Konstanteenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Die zweite Sensorschaltung 720 weist einen negativen Energieversorgungsanschluß auf, der an Masse gelegt ist. Die zweite Sensorschaltung 720 wird durch Energie aktiviert, die entlang der positiven Energieversorgungsleitung zugeführt wird. Der Fensterkomparator 730 weist einen positiven Energieversorgungsanschluß auf, der mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden ist, an die Konstanteenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Der Fensterkomparator 730 weist einen negativen Energieversorgungsanschluß auf, welcher an Masse gelegt ist. Der Fensterkomparator 730 wird durch Energie aktiviert, die entlang der positiven Energieversorgungsleitung zugeführt wird. Ein erstes Ende der Stromsteuerschaltung 720 ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstanteenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Ein zweites Ende der Stromsteuerschaltung 740 ist an Masse gelegt. Das zweite Ende der Stromsteuerschaltung 740 ist mit einem Masseanschluß GND verbunden. Die Stromsteuerschaltung 740 weist einen Steueranschluß auf, der mit dem Fensterkomparator 730 verbunden ist. Ein Strom, der von der positiven Energieversorgungsleitung durch die Stromsteuerschaltung 740 zu Masse fließt, wird durch ein Signal bestimmt, das an ihren Steueranschluß angelegt wird.
Die erste Sensorschaltung 710 weist einen Erfassungsabschnitt zum Erfassen eines Drucks auf. Die erste Sensorschaltung 710 erzeugt eine Signalspannung VoutA, die den erfaßten Druck darstellt, und gibt diese aus. Die erste Sensorschaltung 710 legt die Signalspannung VoutA an den Fensterkomparator 730 an. Die zweite Sensorschaltung 720 erzeugt eine Obergrenzen-Referenzspannung V1 und eine Untergrenzen-Referenzspannung V2. Die zweite Sensorschaltung 720 gibt die Obergrenzen-Referenzspannung V1 und die Untergrenzen-Referenzspannung V2 zu dem Fensterkomparator 730 aus. Der Fensterkomparator 730 vergleicht die Signalspannung VoutA mit der Obergrenzen-Referenzspannung V1 und der Untergrenzen-Referenzspannung V2. Die Obergrenzen-Referenzspannung V1 und die Untergrenzen-Referenzspannung V2 definieren dazwischen einen normalen Bereich für die Signalspannung VoutA. Der Fensterkomparator 730 bestimmt, ob sich die Signalspannung VoutA in dem normalen Bereich befindet oder nicht. Der Fensterkomparator 730 erzeugt ein binäres Signal, das das Bestimmungsergebnis bzw. Vergleichsergebnis darstellt. Der Fensterkompa rator 730 gibt das Vergleichsergebnissignal als ein Diagnosesteuersignal zu dem Steueranschluß der Stromsteuerschaltung 740 aus. Daher hängt der Strom, der durch die Stromsteuerschaltung 740 fließt, von dem Diagnosesteuersignal ab.
Wie es in 15 gezeigt ist, beinhaltet die erste Sensorschaltung 710 einen ersten Erfassungsabschnitt 711 und einen Verstärker 712. Der erste Erfassungsabschnitt 711 weist eine Wheatstone-Brückenschaltung auf, die aus Dehnungsmeßstreifenwiderständen RaA bis RdA besteht, die auf den zu erfassenden Druck reagieren. Die Wheatstone-Brückenschaltung ist mit dem Verstärker 712 verbunden. Der Verstärker 712 empfängt ein Ausgangssignal der Wheatstone-Brückenschaltung. Der Verstärker 712 verstärkt das Ausgangssignal der Wheatstone-Brückenschaltung. Der Verstärker 712 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal als die Signalspannung VoutA aus. Der Verstärker 712 führt eine Nullpunkteinstellung, eine Empfindlichkeitstemperaturkompensation und eine Nullpunkttemperaturkompensation bezüglich des Ausgangssignals der Wheatstone-Brückenschaltung durch.
Die zweite Sensorschaltung 720 beinhaltet einen zweiten Erfassungsabschnitt 721 und einen Verstärker 722. Der zweite Erfassungsabschnitt 721 weist eine Wheatstone-Brückenschaltung auf, die aus Dehnungsmeßstreifenwiderständen RaB bis RdB besteht. Die Wheatstone-Brückenschaltung ist mit dem Verstärker 722 verbunden. Der Verstärker 722 empfängt ein Ausgangssignal aus der Wheatstone-Brückenschaltung. Der Verstärker 722 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal als eine Signalspannung VoutB aus. Der zweite Erfassungsabschnitt 721 und der Verstärker 722 sind in der Struktur zu dem ersten Erfassungsabschnitt 711 bzw. dem Verstärker 712 ähnlich. Der zweite Erfassungsabschnitt 721 und der Verstärker 722 können sich in der Struktur von dem ersten Erfassungsabschnitt 711 bzw. dem Verstärker 712 unterscheiden.
Die zweite Sensorschaltung 720 beinhaltet weiterhin Widerstände R1B bis R4B, welche in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet sind. Ein Ende der Reihenschaltung der Widerstände R1B bis R4B, welches nahe dem Widerstand R1B ist, ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstanteenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Das andere Ende der Reihenschaltung der Widerstände R1B bis R4B ist an Masse gelegt. Der Schnittpunkt zwischen den Widerständen R2B und R3B ist mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers 722 verbunden. Daher wird an den Schnittpunkt zwischen den Widerständen R2B und R3B die Signalspannung VoutB angelegt. Die Obergrenzen-Referenzspannung V1 tritt an dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen R1B und R2B auf. Die Untergrenzen-Referenzspannung V2 tritt an dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen R3B und R4B auf. Die Obergrenzen-Referenzspannung V1 und die Untergrenzen-Referenzspannung V2 hängen von der Signalspannung VoutB ab. Vorzugsweise folgen die Obergrenzen-Referenzspannung V1 und die Untergrenzen-Referenzspannung V2 der Signalspannung VoutA. Die Widerstandswerte der Widerstände R1B bis R4B sind derart ausgewählt, daß die Obergrenzen-Referenzspannung V1 um einen Wert ΔV höher als die Signalspannung VoutA wird und die Untergrenzen-Referenzspannung V2 um einen Wert ΔV niedriger als die Signalspannung VoutA wird. Vorzugsweise ist der Wert ΔV auf 5% der Breite des Bereichs festgelegt, in welchem sich die Signalspannung VoutA ändert. Zum Beispiel ist der Wert ΔV in dem Fall, in dem sich die Signalspannung VoutA in dem Bereich von 0,5 V bis 4,5 V ändert, auf 0,2 V festgelegt und daher beträgt die Breite des Bereichs gleich 4 V. Der Wert ΔV ist durch die folgende Gleichung gegeben. R2B/(R1B + R2B) = R3B/(R3B + R4B) = 2·ΔV/Vcc (1)
Die Beziehung zwischen den Signalspannungen VoutA und VoutB, welche zu diesem Zeitpunkt auftritt, ist durch die folgende Gleichung ausgedrückt. VoutB = (1 + R2B/R1B)·VoutA – (Vcc/2)/(R2B/R1B) (2)
Daher unterscheiden sich die Signalspannungen VoutA und VoutB voneinander.
Die Signalspannung VoutB ist eine Basis zum Erzeugen der Obergrenzen-Referenzspannung V1 und der Untergrenzen-Referenzspannung V2. Die Obergrenzen-Referenzspannung V1 und die Untergrenzen-Referenzspannung V2 sind wie folgt gegeben. V1 = (Vcc – VoutB)·R1B/(R1B + R2B) (3) V2 = VoutB·R3B/(R3B + R4B) (4)
Die Signalspannung VoutB erhöht sich, wenn der ausgeübte Druck ansteigt. Deshalb ist, wie es in 16 gezeigt ist, die Differenz zwischen der Signalspannung VoutB und der Obergrenzen-Referenzspannung V1 verhältnismäßig groß und die Differenz zwischen der Signalspannung VoutB und der Untergrenzen-Referenzspannung V2 verhältnismäßig klein, wenn der ausgeübte Druck niedrig ist. Andererseits ist die Differenz zwischen der Signalspannung VoutB und der Obergrenzen-Referenzspannung V1 verhältnismäßig klein und die Differenz zwischen der Signalspannung VoutB und der Untergrenzen-Referenzspannung V2 verhältnismäßig groß, wenn der ausgeübte Druck hoch ist.
Vorzugsweise ist die Beziehung zwischen der Signalspannung VoutB und dem ausgeübten Druck von der zwischen der Signalspannung VoutA und dem ausgeübten Druck verschieden. Die Obergrenzen-Referenzspannung V1 und die Untergrenzen-Referenzspannung V2 sind ungefähr gleich der Signalspannung VoutA bezüglich einer Empfindlichkeit für Druck. Wie es in 16 gezeigt ist, sind die charakteristischen Linien der Obergrenzen-Referenzspannung V1 und der Untergrenzen-Referenzspannung V2 parallel zu der der Signalspannung VoutA. Vorzugsweise weist die Signalspannung VoutB eine höhere Empfindlichkeit als die Signalspannung VoutA auf.
Es wird zurück auf 15 verwiesen. Der Fensterkomparator 730 beinhaltet einen ersten Komparator 731, einen zweiten Komparator 732, eine erste UND-Schaltung 733, eine zweite UND-Schaltung 734 und eine ODER-Schaltung 735. Der invertierende Eingangsanschluß des ersten Komparators 731 ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen R1B und R2B in der zweiten Sensorschaltung 720 verbunden. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des ersten Komparators 731 ist über einen Widerstand 736 mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers 712 in der ersten Sensorschaltung 710 verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des zweiten Komparators 732 ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen R3B und R4B in der zweiten Sensorschaltung 720 verbunden. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des zweiten Komparators 732 ist über den Widerstand 736 mit dem Eingangsanschluß des Verstärkers 712 in der ersten Sensorschaltung 710 verbunden. Ein Ende eines Kondensators 737 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 736, dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des ersten Komparators 731 und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des zweiten Komparators 732 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 737 ist an Masse gelegt. Der Ausgangsanschluß des ersten Komparators 731 ist mit einem ersten Eingangsanschluß der ersten UND-Schaltung 733 verbunden. Der Eingangsanschluß des ersten Komparators 731 ist über einen Inverter mit einem ersten Eingangsanschluß der zweiten UND-Schaltung 734 verbunden. Der Ausgangsanschluß des zweiten Komparators 732 ist mit einem zweiten Eingangsanschluß der ersten UND-Schaltung 733 verbunden. Der Ausgangsanschluß des zweiten Komparators 732 ist über einen Inverter mit einem zweiten Eingangsanschluß der zweiten UND-Schaltung 734 verbunden. Der Ausgangsanschluß der ersten UND-Schaltung 733 ist mit einem ersten Eingangsanschluß der ODER-Schaltung 735 verbunden. Der Ausgangsanschluß der zweiten UND-Schaltung 734 ist mit einem zweiten Eingangsanschluß der ODER-Schaltung 735 verbunden. Der Ausgangsanschluß der ODER-Schaltung 735 ist mit der Stromsteuerschaltung 740 verbunden.
Der Fensterkomparator 730 arbeitet wie folgt. Der erste Komparator 731 empfängt die Signalspannung VoutA von der ersten Sensorschaltung 710. Der erste Komparator 731 empfängt die Obergrenzen-Referenzspannung V1 von der zweiten Sensorschaltung 720. Der erste Komparator 731 vergleicht die Signalspannung VoutA und die Obergrenzen-Referenzspannung V1 miteinander und gibt ein Signal aus, das das Vergleichsergebnis darstellt. Der zweite Komparator 732 empfängt die Signalspannung VoutA von der ersten Sensorschaltung 710. Der zweite Komparator 732 empfängt die Untergrenzen-Referenzspannung V2 von der zweiten Sensorschaltung 720. Der zweite Komparator 732 vergleicht die Signalspannung VoutA und die Untergrenzen-Referenzspannung V2 miteinander und gibt ein Signal aus, das das Vergleichsergebnis darstellt. Die erste UND-Schaltung 733 empfängt die Vergleichsergebnissignale von den ersten und zweiten Komparatoren 731 und 732. Die erste UND-Schaltung 733 führt eine UND-Verknüpfung zwischen den Vergleichsergebnissignalen aus und gibt ein Signal aus, das das Ergebnis der UND-Verknüpfung darstellt. Die zweite UND-Schaltung 734 empfängt das invertierte Vergleichsergeb nissignal, das von dem ersten Komparator 731 ausgegeben wird. Die zweite UND-Schaltung 734 empfängt das invertierte Vergleichsergebnissignal, das von dem zweiten Komparator 732 ausgegeben wird. Die zweite UND-Schaltung 734 führt eine UND-Verknüpfung zwischen den invertierten Vergleichsergebnissignalen aus und gibt ein Signal aus, das das Ergebnis der UND-Verknüpfung darstellt. Die ODER-Schaltung 735 empfängt die UND-Verknüpfungs-Ergebnissignale von den ersten und zweiten UND-Schaltungen 733 und 734. Die ODER-Schaltung 735 führt eine ODER-Verknüpfung zwischen den UND-Verküpfungs-Ergebnissignalen aus und gibt ein Signal aus, das das Ergebnis der ODER-Verknüpfung darstellt. Das ODER-Verknüpfungs-Ergebnissignal, das aus ODER-Schaltung 735 ausgegeben wird, wird der Stromsteuerschaltung 740 als das Diagnosesteuersignal zugeführt. Das Diagnosesteuersignal, das aus dem Fensterkomparator 730 zu der Stromsteuerschaltung 740 ausgegeben wird, befindet sich in einem Zustand eines niedrigen Pegels, wenn sich die Signalspannung VoutA in dem normalen Bereich, das heißt dem Bereich zwischen der Obergrenzen-Referenzspannung V1 und der Untergrenzen-Referenzspannung V2, befindet. Das Diagnosesteuersignal befindet sich in einem Zustand eines hohen Pegels, wenn sich die Signalspannung VoutA außerhalb des normalen Bereichs befindet. Der Widerstand 736 und der Komparator 737, welche zwischen der ersten Sensorschaltung 710 und dem Fensterkomparator 730 vorgesehen sind, bilden ein Tiefpaßfilter zum Entfernen von Rauschen aus der Signalspannung VoutA.
Die Stromsteuerschaltung 740 ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Ebenso ist die Stromsteuerschaltung 740 mit dem Masseanschluß GND verbunden. Die Stromsteuerschaltung 740 beinhaltet eine NICHT-Schaltung 741, Transistoren 742 bis 744 und Widerstände R5 bis R7. Der Transistor 744 weist eine Parallel schaltung von "n" Untertransistoren auf, die jeweils gleich dem Transistor 743 sind, wobei "n" eine vorbestimmte natürliche Zahl bezeichnet, die gleich oder größer als 2 ist. Die Transistoren 743 und 744 bilden eine Stromspiegelschaltung 745.
Der Eingangsanschluß der NICHT-Schaltung 741 ist mit dem Ausgangsanschluß der ODER-Schaltung 735 in dem Fensterkomparator 730 verbunden. Die Widerstände R5 und R6 sind in Reihe geschaltet. Ein Ende der Reihenschaltung der Widerstände R5 und R6 ist mit dem Ausgangsanschluß der NICHT-Schaltung 741 verbunden. Das andere Ende der Reihenschaltung der Widerstände R5 und R6 ist an Masse gelegt. Die Basis des Transistors 742 ist mit dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen R5 und R6 verbunden. Der Kollektor des Transistors 742 ist über den Widerstand R7 mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Der Emitter des Transistors 742 ist an Masse gelegt. Der Kollektor des Transistors 743 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand R7 und dem Kollektor des Transistors 742 verbunden. Die Basen der Transistoren 743 und 744 sind miteinander verbunden. Der Schnittpunkt zwischen den Basen der Transistoren 743 und 744 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand R7, dem Kollektor des Transistors 742 und dem Kollektor des Transistors 743 verbunden. Die Emitter der Transistoren 743 und 744 sind an Masse gelegt. Der Emitter des Transistors 744 ist mit dem Masseanschluß GND verbunden. Der Kollektor des Transistors 744 ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird.
Die NICHT-Schaltung 741 empfängt das Diagnosesteuersignal von dem Fensterkomparator 730. Die NICHT-Schaltung 741 invertiert das Diagnosesteuersignal. Die NICHT-Schal tung 741 legt das sich aus einer Inversion ergebende Signal an die Reihenschaltung der Widerstände R5 und R6 an. Die Reihenschaltung der Widerstände R5 und R6 wirkt als ein Spannungsteiler für das sich aus einer Inversion ergebende Signal. Das sich aus einer Inversion ergebende Signal, welches an dem Schnittpunkt zwischen den Widerständen R5 und R6 auftritt, wird der Basis des Transistors 742 zugeführt. Der Transistor 742 wird als Reaktion auf das sich aus einer Division ergebende Signal betrieben. Die Stromsteuerschaltung 745, die aus den Transistoren 743 und 744 gebildet ist, wird durch den Transistor 742 gesteuert. Der Transistor 741 entspricht einem ersten Element, während die Transistoren 743 und 744 einem zweiten Element entsprechen.
Der Drucksensor 701 arbeitet wie folgt. In dem Fall, in dem sich die Signalspannung VoutA in dem normalen Bereich, das heißt in dem Bereich zwischen der Obergrenzen-Referenzspannung V1 und der Untergrenzen-Referenzspannung V2, befindet, befindet sich das Diagnosesteuersignal, das von dem Fensterkomparator 730 zu der Stromsteuerschaltung 740 ausgegeben wird, in seinem Zustand eines niedrigen Pegels. Die NICHT-Schaltung 741 in der Stromsteuerschaltung 740 gibt als Reaktion auf das Diagnosesteuersignal eines niedrigen Pegels ein Signal eines hohen Pegels aus. Das Ausgangssignal eines hohen Pegels aus der NICHT-Schaltung 741 erreicht über den Widerstand R5 die Basis des Transistors 742, was bewirkt, daß sich der Transistor 742 in seinem eingeschalteten Zustand befindet. Wenn sich der Transistor 742 in seinem eingeschalteten Zustand befindet, befinden sich die Transistoren 743 und 744 in ihren ausgeschalteten Zuständen. Daher ist in diesem Fall der Strom, der von der positiven Energieversorgungsleitung über die Stromsteuerschaltung 740 zu Masse fließt, das heißt der Strom, der von der Stromsteuerschaltung 740 aufgenommen wird, gleich einem Strom I1(normal), der über den Widerstand R7 und den Transistor 742 fließt. Der Strom I1(normal) ist wie folgt gegeben. I1(normal) = {Vcc – VCE(sat)}/R7 ≈ Vcc/R7 (5)
Dabei bezeichnet V_CE(sat) die Kollektor/Emitterspannung in dem Transistor 742 und bezeichnet R7 den Widerstandswert des Widerstands R7.
In dem Fall, in dem sich die Signalspannung VoutA außerhalb des normalen Bereichs, das heißt des Bereichs zwischen der Obergrenzen-Referenzspannung V1 und der Untergrenzen-Referenzspannung V2, befindet, befindet sich das Diagnosesteuersignal, das von dem Fensterkomparator 730 zu der Stromsteuerschaltung 740 ausgegeben wird, in seinem Zustand eines hohen Pegels. Die NICHT-Schaltung 741 in der Stromsteuerschaltung 740 gibt als Reaktion auf das Diagnosesteuersignal eines hohen Pegels ein Signal eines niedrigen Pegels aus. Das Ausgangssignal eines niedrigen Pegels aus der NICHT-Schaltung 741 erreicht über den Widerstand R5 die Basis des Transistors 742, was bewirkt, daß sich der Transistor 742 in seinem ausgeschalteten Zustand befindet. Wenn sich der Transistor 742 in seinem ausgeschalteten Zustand befindet, befinden sich die Transistoren 743 und 744 in eingeschalteten Zuständen. Daher ist in diesem Fall der Strom, der von der positiven Energieversorgungsleitung über die Stromsteuerschaltung 740 zu Masse fließt, das heißt der Strom, der von der Stromsteuerschaltung 740 aufgenommen wird, gleich der Summe eines Stroms I1(abnormal), der über den Widerstand R7 und den Transistor 743 fließt, und eines Stroms I2, der über den Transistor 744 fließt. Der Strom I1(abnormal) ist wie folgt gegeben. I1(abnormal) = (Vcc – VBE)/R7 ≈ (Vcc – 0,7)/R7 (6)
Dabei bezeichnet V_BE die Basis/Emitterspannung in dem Transistor 743. Der Strom I2 wird durch das Stromspiegelverhältnis in der Stromspiegelschaltung 745 bestimmt und ist wie folgt gegeben. I2 = n·I1(abnormal) (7)
Dabei bezeichnet "n" die Anzahl der Untertransistoren, die den Transistor 744 bilden. Daher ist die Summe der Ströme I1(abnormal) und I2 wie folgt ausgedrückt. I1(abnormal) + I2 = (n + 1)·I1(abnormal) (8)
Wie es sich aus den Gleichungen (5) und (8) versteht, erhöht sich, wenn sich die Signalspannung VoutA aus dem normalen Bereich bewegt, der Strom, der durch die Stromsteuerschaltung 740 fließt, um einen Wert ΔI, der wie folgt gegeben ist. ΔI = I1(abnormal) + I2 – I1(normal) = (n + 1)·I1(abnormal) – I1(normal) (9)
Es wird auf 17 verwiesen. Zu einem Zeitpunkt t0 tritt ein Fehlverhalten des Drucksensors 701 auf, so daß sich die Signalspannung VoutA aus dem normalen Bereich bewegt. Daher erhöht sich zu dem Zeitpunkt t0 der Strom, der von der Stromsteuerschaltung 740 aufgenommen wird, um den Wert ΔI, der gleich "I1(abnormal) + I2 – I1(normal)" ist. Demgemäß kann das Fehlverhalten des Drucksensors 701 durch ein Erfassen einer Änderung des Stroms erfaßt werden, der von der Stromsteuerschaltung 740 aufgenommen wird. Der Strom, der von der Stromsteuerschaltung 740 aufgenommen wird, zeigt an, ob der Drucksensor 701 normal oder falsch arbeitet.
Wie es in 18 gezeigt ist, ist der Drucksensor 701 mit einer elektronischen Steuereinheit bzw. ECU 750 verbunden. Der Drucksensor 701 ist mit Anschlüssen 701a bis 701c versehen. Der Anschluß 701a ist mit der positiven Energieversorgungsleitung verbunden, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird. Die Signalspannung VoutA wird über den Anschluß 701b übertragen. Der Anschluß 701c ist an Masse gelegt. Die Anschlüsse 701a bis 701c sind über Verbinder 751 und 752 und einen Kabelbaum 753 mit der ECU 750 verbunden. Der Kabelbaum 753 beinhaltet Drähte 753a bis 753c, die von jeweiligen der Anschlüsse 701a bis 701c kommen.
Die ECU 750 beinhaltet eine Energieversorgungsschaltung 754 zum Erzeugen der Konstantenergieversorgungsspannung Vcc. Die Energieversorgungsschaltung 754 weist eine Konstantspannungsschaltung 755, einen Operationsverstärker 756, Transistoren 757 und 758, einen Widerstand 760, einen Transistor 768, einen Widerstand 769, einen Kondensator 770, einen Widerstand 771, einen Kondensator 772 und einen Widerstand 773 auf. Die Transistoren 757 und 758 bilden eine Stromspiegelschaltung 759. Der Transistor 758 weist eine Parallelschaltung von mehreren Untertransistoren auf.
Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 756 ist über den Widerstand 773 mit dem positiven Ausgangsanschluß der Konstantspannungsschaltung 755 verbunden. Der negative Ausgangsanschluß der Konstantspannungsschaltung 755 ist an Masse gelegt. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 756 ist über den Widerstand 771 mit der positiven Ausgangsleitung, die sich von der Energieversorgungsschaltung 754 ausdehnt, das heißt der positiven Energieversorgungsleitung, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird, verbunden. Ein Ende des Kondensators 772 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 771 und dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 756 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 772 ist an Masse gelegt. Der Widerstand 771 und der Kondensator 772 bilden ein Rauschen entfernendes Tiefpaßfilter. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 756 ist mit den Emittern der Transistoren 757 und 758 verbunden. Die Basen der Transistoren 757 und 758 sind miteinander verbunden. Der Schnittpunkt zwischen den Basen der Transistoren 757 und 758 ist mit dem Emitter des Transistors 768 verbunden. Der Kollektor des Transistors 757 ist mit einem Ende des Widerstands 760 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 760 ist an Masse gelegt. Der Widerstand 760 wirkt derart, daß er einen Strom erfaßt, der durch den Transistor 757 fließt. Der Widerstand 760 ist von einem Typ, der einen Widerstandswert aufweist, dessen Temperaturkoeffizient (TCR) ungefähr gleich null ist. Der Kollektor des Transistors 768 ist an Masse gelegt. Die Basis des Transistors 768 ist über den Widerstand 769 mit der positiven Ausgangsleitung, die sich von der Energieversorgungsschaltung 754 ausdehnt, das heißt der positiven Energieversorgungsleitung, an die die Konstantenergieversorgungsspannung Vcc angelegt wird, verbunden. Ein Ende des Kondensators 770 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 769 und der Basis des Transistors 768 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 770 ist an Masse gelegt. Der Widerstand 769 und der Kondensator 770 bilden ein Rauschen entfernendes Tiefpaßfilter.
Der Strom, der von dem Drucksensor 701 aufgenommen wird, ist gleich dem Strom, der durch den Transistor 758 fließt. Daher bewirkt eine Änderung des Stroms, der von dem Drucksensor 701 aufgenommen wird, eine Änderung des Stroms, der durch den Transistor 758 fließt. Wenn sich der Strom, der durch den Transistor 758 fließt, ändert, ändert sich der Strom, der durch den Transistor 757 und den Widerstand 760 fließt, und ändert sich ebenso die Spannung Vs an dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 760 und dem Kollektor des Transistors 757. Demgemäß hängt die Spannung Vs von dem Strom ab, der von dem Drucksensor 701 aufgenommen wird. Wie es zuvor erwähnt worden ist, zeigt der Strom, der durch den Drucksensor 701 fließt, an, ob der Drucksensor 701 normal oder falsch arbeitet. Daher hängt die Spannung Vs davon ab, ob der Drucksensor 701 normal oder falsch arbeitet.
Die ECU 750 beinhaltet einen A/D-Wandler 761 und eine CPU 762. Die CPU 762 ist mit dem A/D-Wandler 761 verbunden. Die CPU 762 empfängt eine digitale Information bzw. digitale Signale von dem A/D-Wandler 761. Der A/D-Wandler 761 weist einen positiven Energieversorgungsanschluß auf, der mit dem positiven Ausgangsanschluß der Konstantspannungsschaltung 755 verbunden ist. Der A/D-Wandler 761 weist einen negativen Energieversorgungsanschluß auf, welcher an Masse gelegt ist. Der A/D-Wandler 761 wird durch Energie aktiviert, die von der Konstantspannungsschaltung 755 zugeführt wird. Der A/D-Wandler 761 weist eine Mehrzahl von Kanälen CH0, CH1, ..., CHm, CHm+1, ... und CHn auf. Die Signalspannung VoutA wird über ein Tiefpaßfilter, das aus einem Widerstand 763 und einem Kondensator 764 gebildet ist, in den Kanal CHm des A/D-Wandlers 761 eingegeben. Genauer gesagt ist ein erstes Ende des Widerstands 763 mit dem Anschluß 701b des Drucksensors 701 verbunden, an welchem die Signalspannung VoutA auftritt. Ein zweites Ende des Widerstands 763 ist mit dem Kanal CHm des A/D-Wandlers 761 verbunden. Ein Ende des Kondensators 764 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 763 und dem Kanal CHm des A/D-Wandlers 761 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 764 ist an Masse gelegt. Der Kanal CHm des A/D-Wandlers 761 erzeugt eine digitale Information der Signalspannung VoutA und führt die digitale Information der CPU 762 zu. Die Span nung Vs, welche in der Energieversorgungsschaltung 754 auftritt, wird über ein Tiefpaßfilter, das aus einem Widerstand 765 und einem Kondensator 766 gebildet ist, in den Kanal CHm+1 des A/D-Wandlers 761 eingegeben. Genauer ist ein erstes Ende des Widerstands 765 mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 760 und dem Kollektor des Transistors 757 in der Energieversorgungsschaltung 754 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands 765 ist mit dem Kanal CHm+1 des A/D-Wandlers 761 verbunden. Ein Ende des Kondensators 766 ist mit dem Schnittpunkt zwischen dem Widerstand 765 und dem Kanal Chm+1 des A/D-Wandlers 761 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 766 ist an Masse gelegt. Der Kanal CHm+1 des A/D-Wandlers 761 erzeugt eine digitale Information der Spannung Vs und legt die digitale Information an die CPU 762 an. Demgemäß wird die digitale Information der Spannung Vs, welche anzeigt, ob der Drucksensor 701 normal oder falsch arbeitet, der CPU 762 über den A/D-Wandlerkanal CHm+1 mitgeteilt, der von dem A/D-Wandlerkanal CHm für die Signalspannung VoutA verschieden ist.
Die ECU 750 beinhaltet einen Pulldown-Widerstand 767. Ein Ende des Pulldown-Widerstands 767 ist dem ersten Ende des Widerstands 763 und dem Anschluß 701b des Drucksensors 701 verbunden. Das andere Ende des Pulldown-Widerstands 767 ist mit einer Leitung verbunden, welche an Masse gelegt ist und welche mit dem Anschluß 701c des Drucksensors 701 verbunden ist. Wenn der Draht 753b bricht, bewirkt der Pulldown-Widerstand 767, daß das Massepotential bzw. die Nullspannung an den Kanal CHm des A/D-Wandlers 761 angelegt wird. Der Widerstandswert des Pulldown-Widerstands 767 ist derart ausgewählt, daß die Signalspannung VoutA, die an den Kanal CHm+1 des A/D-Wandlers 761 angelegt wird, um einen Pegel erhöht wird, der gleich oder größer als 4,7 V ist, wenn der Draht 753c bricht.
Die Information der Spannung Vs, das heißt die Information des Stroms, der von dem Drucksensor 701 aufgenommen wird, wird über den A/D-Wandler 761 zu der CPU 762 übertragen. Die CPU 762 ist derart programmiert, daß sie die folgenden Betriebsschritte durchführt. Die CPU 762 vergleicht den Wert der Spannung Vs mit einem vorbestimmten Schwellwert, der einer vorbestimmten Schwellwertspannung entspricht. Die CPU 762 bestimmt, ob der Drucksensor 701 normal arbeitet oder nicht, als Reaktion auf das Vergleichsergebnis.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines siebzehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt einen Drucksensor 701A gemäß dem siebzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor 701A in 19 ist ausgenommen von einer Aufbauänderung, die hier im weiteren Verlauf erläutert wird, ähnlich zu dem Drucksensor 701 in den 14 und 15.
Der Drucksensor 701A in 19 beinhaltet eine zweite Sensorschaltung 720A anstelle der zweiten Sensorschaltung 720 (siehe 14 und 15). Die zweite Sensorschaltung 720A ist von der zweiten Sensorschaltung 720 abgeändert.
Der Verstärker 722 in der zweiten Sensorschaltung 720A ist mit der Wheatstone-Brückenschaltung in der ersten Sensorschaltung 710 verbunden. Der Verstärker 722 empfängt das Ausgangssignal aus der Wheatstone-Brückenschaltung in der ersten Sensorschaltung 710. Der Verstärker 722 verstärkt das Ausgangssignal der Wheatstone-Brückenschaltung. Der Verstärker 722 gibt das sich aus einer Verstärkung ergebende Signal als die Signalspannung VoutB aus.
In dem Drucksensor 701A in 19 zeigt das Diagnosesteuersignal, das aus dem Fensterkomparator 730 ausgegeben wird, an, ob der Verstärker 712 in der ersten Sensorschaltung 710 normal oder falsch arbeitet.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines achtzehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Gemäß dem achtzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Drucksensor in einem der sechzehnten und siebzehnten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung derart abgeändert, daß er eine Beschleunigung oder eine andere physikalische Größe erfaßt, die von einem Druck verschieden ist.
Ein in der vorhergehenden Bechreibung offenbarter eine physikalische Größe erfassender Sensor beinhaltet einen Sensorabschnitt zum Erzeugen und Ausgeben einer Spannung, die von einer physikalischen Größe abhängt. Eine Signalverarbeitungsschaltung arbeitet zum Verarbeiten der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt ausgeben wird, um eine Spannung, die von der Spannung abhängt, die aus dem Sensorabschnitt ausgegeben wird, während einer Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe zu erzeugen und auszugeben. Eine Referenzspannung wird während einer Überprüfungsbetriebsart in die Signalverarbeitungsschaltung eingegeben, welche sich von der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe unterscheidet. Die Referenzspannung unterscheidet sich von der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt ausgegeben wird. Während der Überprüfungsbetriebsart wird ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung erfaßt, welche auf die darin eingegebene Referenz spannung reagiert.

Claims

Eine physikalische Größe erfassender Sensor, der aufweist: einen Sensorabschnitt (10) zum Erfassen und Ausgeben einer Spannung, die von einer physikalischen Größe abhängt; eine Signalverarbeitungsschaltung (4) zum Verarbeiten der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, um eine Spannung, die von der Spannung abhängt, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, während einer Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe zu erzeugen und auszugeben; eine Einrichtung zum Eingeben einer Referenzspannung in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Überprüfungsbetriebsart, in welcher die Signalverarbeitungsschaltung (4) überprüft wird, wobei die Referenzspannung von der Spannung verschieden ist, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird; und eine Einrichtung zum Erfassen eines Fehlverhaltens der Signalverarbeitungsschaltung (4) auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (4), welche auf die darin eingegebene Referenzspannung reagiert, während der Überprüfungsbetriebsart.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor, der aufweist: einen Sensorabschnitt (10) zum Erzeugen und Ausgeben einer Spannung, die von einer physikalischen Größe abhängt; eine Signalverarbeitungsschaltung (4); einen Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) zum Ausgeben einer Referenzspannung für ein Überprüfen; eine Einrichtung zum Eingeben der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe, um ein Erfassen der physikalischen Größe durchzuführen; eine Einrichtung zum Eingeben der Referenzspannung aus dem Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Überprüfungsbetriebsart, in welcher die Signalverarbeitungsschaltung (4) überprüft wird; und eine Einrichtung zum Erfassen eines Fehlverhaltens der Signalverarbeitungsschaltung (4) auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (4), welche auf die darin eingegebene Referenzspannung reagiert, während der Überprüfungsbetriebsart.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor, der aufweist: einen Sensorabschnitt (10) zum Erzeugen und Ausgeben einer Spannung, die von einer physikalischen Größe abhängt; eine Signalverarbeitungschaltung (4); einen Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) zum Ausgeben einer Referenzspannung für ein Überprüfen; eine Einrichtung zum Auswählen der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, und zum Eingeben der ausgewählten Spannung in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe ; und eine Einrichtung zum Auswählen der Referenzspannung, die aus dem Überprüfungssignalerzeugungsabschnitt (20) ausgegeben wird, und zum Eingeben der Referenzspannung in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Überprüfungsbetriebsart, in welcher die Signalverarbeitungsschaltung (4) überprüft wird.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 2, wobei der Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) eine Wheatstone-Brückenschaltung, die eine tetragonal geschlossene Schaltung beinhaltet, die eine Reihenschaltung von Widerständen aufweist, und eine Einrichtung zum Ausgeben einer Differenz zwischen Spannungen an gegenüberliegenden Schnittpunkten in der Wheatstone-Brückenschaltung als die Referenzspannung aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 4, wobei der Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) eine Konstantstromschaltung (21) zum Steuern eines Stroms in der Wheatstone-Brückenschaltung (21) aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 5, der weiterhin einen Speicher (22), der Daten speichert, die sich auf einen Strom beziehen, und eine Einrichtung zum Steuern der Konstantstromschaltung (21) als Reaktion auf die in dem Speicher (22) gespeicherten Daten aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 2, wobei der Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) eine D/A-Wandlerschaltung einer R/2R-Leiterstruktur aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 2, der weiterhin einen analogen Multiplexer zum Eingeben der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, während der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe in die Signalverarbeitungsschaltung (4) und zum Eingeben der Referenzspannung aus dem Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) während der Überprüfungsbetriebsart in die Signalverarbeitungsschaltung (4) aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 1, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (4) eine Einrichtung zum Verstärken der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, und eine Einrichtung zum Kompensieren eines Versatzes und einer Versatztemperaturcharakteristik des Sensorabschnitts (10) aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 9, der weiterhin eine Vergleichseinrichtung (33) zum Vergleichen des Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (4) mit einem vorbestimmten Referenzsignal während der Überprüfungsbetriebsart und eine Einrichtung zum Erfassen eines Fehlverhaltens der Signalverarbeitungsschaltung (4) auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses durch die Vergleichseinrichtung (33) während der Überprüfungsbetriebsart aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 10, der weiterhin eine Einrichtung (34) zum Erzeugen einer Ausgangsspannung, welche davon abhängt, ob ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung (4) auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses durch die Vergleichseinrichtung (33) erfaßt wird oder nicht, aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 1, der weiterhin einen Diagnoseanweisungssignal-Erzeugungsabschnitt zum Ausgeben eines Diagnoseanweisungssignals aufweist, welches einen Wechsel zwischen der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe und der Überprüfungsbetriebsart vorsieht.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 12, wobei der Diagnoseanweisungssignal-Erzeugungsabschnitt aufweist: eine Last (352), an die eine vorgeschriebene Energieversorgungsspannung angelegt wird; einen Transistor (351), der zu der Last in Reihe geschaltet ist; erste und zweite Widerstände (R1, R2) zum Erzeugen einer Spannung, welche den Transistor (351) steuert; und eine Einrichtung zum Ausgeben einer Spannung an einem Schnittpunkt zwischen der Last (352) und dem Transistor (351) als das Diagnoseanweisungssignal.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 1, der weiterhin einen ersten Speicher zum Speichern von Korrekturdaten für die Signalverarbeitungsschaltung (4) und von Korrekturdaten für den Sensorabschnitt (10), einen zweiten Speicher zum Speichern von Korrekturdaten für die Signalverarbeitungsschaltung (4) und eine in der Signalverarbeitungsschaltung (4) vorgesehene Einrichtung zum Verwenden der Korrekturdaten, die in dem zweiten Speicher gespeichert sind, während der Überprüfungsbetriebsart aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 14, der weiterhin einen Chip aufweist, auf welchem die Signalverarbeitungsschaltung (4) und der Sensorabschnitt (10) ausgebildet sind.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 1, der weiterhin einen Speicher zum Speichern von Korrekturdaten für die Signalverarbeitungsschaltung (4) und eine in der Signalverarbeitungsschaltung (4) vorgesehene Einrichtung zum Verwenden der Korrekturdaten, die in dem Speicher gespeichert sind, während der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe und der Überprüfungsbetriebsart aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 16, der weiterhin einen ersten Chip, auf welchem der Sensorabschnitt (10) ausgebildet ist, und einen zweiten Chip aufweist, auf welchem die Signalverarbeitungsschaltung (4) ausgebildet ist, wobei der zweite Chip von dem ersten Chip verschieden ist und der Speicher auf dem zweiten Chip ausgebildet ist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 1, der weiterhin eine Ausgangsschaltung (34) zum Erzeugen eines Spannungssignals als Reaktion auf das Ausgangssignal aus der Signalverarbeitungsschaltung (4), einen Komparator (33) zum Vergleichen des Spannungssignals, das von der Ausgangsschaltung (34) erzeugt wird, während der Überprüfungsbetriebsart mit einem vorbestimmten Referenzsignal, um ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung (4) zu erfassen, und eine Einrichtung zum Steuern des Ausgangssignals (34) als Reaktion auf das Vergleichsergebnis durch den Komparator (34) aufweist, um zu bewirken, daß die Ausgangsschaltung (34) eine Ausgangsspannung erzeugt, welche davon abhängt. ob ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung (4) erfaßt wird oder nicht.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 1, der weiterhin einen Komparator (33) zum Vergleichen des Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (4) während der Überprüfungsbetriebsart mit einem vorbestimmten Referenzsignal, um ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung (4) zu erfassen, und zum Ausgeben eines Signals, das darstellt, ob ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung (4) erfaßt wird oder nicht, während der Überprüfungsbetriebsart aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor, der aufweist: einen Sensorabschnitt (10) zum Erzeugen und Ausgeben einer Spannung, die von einer physikalischen Größe abhängt; eine Signalverarbeitungsschaltung (4); einen Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20), der eine Brückenschaltung zum Ausgeben einer Referenzspannung für ein Überprüfen beinhaltet, welche bezüglich der physikalischen Größe unempfindlich ist; eine Einrichtung zum Eingeben der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe, um ein Erfassen der physikalischen Größe durchzuführen; eine Einrichtung zum Eingeben der Referenzspannung aus dem Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Überprüfungsbetriebsart, in welcher die Signalverarbeitungsschaltung (4) überprüft wird; und eine Systemsteuerschaltung zum Erfassen eines Fehlverhaltens der Signalverarbeitungsschaltung (4) auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (4), welche auf die darin eingegebene Referenzspannung reagiert, während der Überprüfungsbetriebsart.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor, der aufweist: einen Sensorabschnitt (510) zum Erzeugen und Ausgeben einer Spannung, die . von einer physikalischen Größe abhängt; einen Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (520) zum Ausgeben einer Referenzspannung für ein Überprüfen; eine Signalverarbeitungsschaltung (504); eine Einrichtung zum Auswählen der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt ausgegeben wird, und zum Eingeben der ausgewählten Spannung in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe; eine Einrichtung zum Auswählen der Referenzspannung, die aus dem Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (20) ausgegeben wird, und zum Eingeben der Referenzspannung in die Signalverarbeitungsschaltung (4) während einer Überprüfungsbetriebsart, in welcher die Signalverarbeitungsschaltung (4) überprüft wird, nach der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe; und eine Einrichtung (534) zum kontinuierlichen Ausgeben eines Sensorausgangssignals während der Überprüfungsbetriebsart, wobei das Sensorausgangssignal ein Ausgangssignal aus der Signalverarbeitungsschaltung (4) ist, das zu einem Zeitpunkt in der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe auftritt, welcher der Überprüfungsbetriebsart unmittelbar vorhergeht.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 21, wobei die kontinuierlich ausgebende Einrichtung eine Einrichtung (534) zum Verriegeln eines Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (4) zu einem Zeitpunkt in der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe, welcher der Überprüfungsbetriebsart unmittelbar vorhergeht, und zum kontinuierlichen Ausgeben des verriegelten Signals als das Sensorausgangssignal während der Überprüfungsbetriebsart aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 22, wobei der Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt eine Wheatstone-Brückenschaltung, die eine tetragonal geschlossene Schaltung beinhaltet, die eine Reihenschaltung von Widerständen (523 bis 526) aufweist, und eine Einrichtung zum Ausgeben einer Differenz zwischen Spannungen an gegenüberliegenden Schnittpunkten (529, 530) in der Wheatstone-Brückenschaltung als die Referenzspannung aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 23, wobei der Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt eine Konstantstromschaltung (521) zum Steuern eines Stroms in der Wheatstone-Brückenschaltung aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 24, der weiterhin einen Speicher (522), der Daten speichert, die sich auf einen Strom beziehen, und eine Einrichtung zum Steuern der Konstantstromschaltung (521) als Reaktion auf die in dem Speicher (522) gespeicherten Daten aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 22, wobei der Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt eine D/A-Wandlerschaltung einer R/2R-Leiterstruktur aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 22, der weiterhin einen analogen Multiplexer (503) zum Eingeben der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (10) ausgegeben wird, während der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe in die Signalverarbeitungsschaltung (4) und zum Eingeben der Referenzspannung aus dem Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt während der Überprüfungsbetriebsart in die Signalverarbeitungsschaltung (4) aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor, der aufweist: einen Sensorabschnitt (510) zum Erzeugen und Ausgeben einer Spannung, die von einer physikalischen Größe abhängt; einen Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (520) zum Ausgeben einer Referenzspannung für ein Überprüfen; eine Signalverarbeitungsschaltung (504); eine Einrichtung zum Eingeben der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (510) ausgegeben wird, in die Signalverarbeitungsschaltung (504,) während einer Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe; eine Einrichtung zum Eingeben der Referenzspannung aus dem Überprüfungssignal-Erzeugungsabschnitt (520) in die Signalverarbeitungsschaltung (504) während einer Überprüfungsbetriebsart, in welcher die Signalverarbeitungsschaltung (4) überprüft wird, nach der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe; eine Einrichtung zum Erfassen eines Fehlverhaltens der Signalverarbeitungsschaltung (504) auf der Grundlage eines Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (504), welche auf die darin eingegebene Referenzspannung reagiert, während der Überprüfungsbetriebsart; und eine Einrichtung (534) zum Verriegeln des Ausgangssignals aus der Signalverarbeitungsschaltung (504), das zu einem Zeitpunkt in der Betriebsart zum Erfassen der physikalischen Größe auftritt, welcher die Überprüfungsbetriebsart unmittelbar vorhergeht, und zum kontinuierlichen Ausgeben des verriegelten Signals während der Überprüfungsbetriebsart.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 28, wobei die Signalverarbeitungsschaltung einen Verstärker (504) zum Verstärken der Spannung, die aus dem Sensorabschnitt (510) ausgegeben wird, und einen A/D-Wandler (533) zum Wandeln eines Ausgangssignals des Verstärkers (504) zu einem entsprechenden digitalen Signal aufweist und die Verriegelungseinrichtung (534) eine Einrichtung zum Verriegeln des digitalen Signals, das von dem A/D-Wandler (533) erzeugt wird, zu einem Zeitpunkt in der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe, welcher der Überprüfungsbetriebsart unmittelbar vorhergeht, und zum kontinuierlichen Ausgeben des verriegelten digitalen Signals während der Überprüfungsbetriebsart aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 29, der weiterhin einen Speicher (537) zum Speichern von Referenzdaten, einen Komparator (538) zum Vergleichen des digitalen Signals, das von dem A/D-Wandler (533) erzeugt wird, mit den in dem Speicher (537) gespeicherten Referenzdaten, und eine Einrichtung zum Erfassen eines Fehlverhaltens der Signalverarbeitungsschaltung (504) als Reaktion auf ein Vergleichsergebnis durch den Komparator (538) aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 30, der weiterhin einen D/A-Wandler (535) zum Wandeln des digitalen Signals, das von dem A/D-Wandler (533) erzeugt wird, zu einem analogen Signal, eine Ausgangsschaltung (536) zum Erzeugen einer Spannung, die von dem analogen Signal abhängt, das von dem D/A-Wandler (535) erzeugt wird, und eine Einrichtung zum Steuern der Ausgangsschaltung (536), wenn ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung (504) als Reaktion auf das Vergleichsergebnis durch den Komparator (538) erfaßt wird, um eine Spannung auszugeben, die ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung (504) anzeigt, aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 31, wobei die Spannung, die aus der Ausgangsschaltung (536) ausgegeben wird, wenn ein Fehlverhalten der Signalverarbeitungsschaltung (504) erfaßt wird, außerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs für die Spannung ist, die von der Ausgangsschaltung (536) während der Betriebsart zum Erfassen einer physikalischen Größe erzeugt wird.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 21, der weiterhin einen ersten Speicher zum Speichern von Korrekturdaten für die Signalverarbeitungsschaltung (504) und von Korrekturdaten für den Sensorabschnitt (510), einen zweiten Speicher zum Speichern von Korrekturdaten für die Signalverarbeitungsschaltung (504) und eine in der Signalverarbeitungsschaltung (504) vorgesehene Einrichtung zum Verwenden der Korrekturdaten, die in dem zweiten Speicher gespeichert sind, während der Überprüfungsbetriebsart aufweist.
Eine physikalische Größe erfassender Sensor nach Anspruch 33, der weiterhin einen Chip aufweist, auf welchem die Signalverarbeitungsschaltung (504) und der Sensorabschnitt (510) ausgebildet sind.
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung, die aufweist: eine erste Sensorschaltung (710), die einen ersten Erfassungsabschnitt (711) zum Erzeugen und Ausgeben eines Signals beinhaltet, das von einer physikalischen Größe abhängt; eine Referenzerzeugungseinrichtung (720) zum Erzeugen eines Referenzsignals (A1, A2), das von der physikalischen Größe abhängt; eine Vergleichseinrichtung (730) zum Vergleichen des Signals, das aus der ersten Sensorschaltung (710) ausgegeben wird, mit dem Referenzsignal (A1, A2), das von der Referenzerzeugungseinrichtung (720) erzeugt wird; und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlverhaltenserfassungssignals, welches ein Fehlverhalten der ersten Sensorschaltung (710) anzeigt, auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses durch die Vergleichseinrichtung (730).
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei die Referenzerzeugungseinrichtung (720) eine zweite Sensorschaltung (720), die einen zweiten Erfassungsabschnitt (721) zum Erzeugen eines Signals, das einen Obergrenzen-Referenzwert (V1) darstellt, und eines Signals, das einen Untergrenzen-Referenzwert (V2) darstellt, beinhaltet und die Vergleichseinrichtung (730) eine Einrichtung zum Bestimmen, ob sich das Signal, das aus der ersten Sensorschaltung (710) ausgegeben wird, in einem Bereich zwischen dem Obergrenzen-Referenzwert (V1) und dem Untergrenzen-Referenzwert (V2) befindet, aufweist.
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Referenzerzeugungseinrichtung (720) einen positiven Energieversorgungsanschluß (701a), an den eine Energieversorgungsspannung angelegt wird, eine zwischen dem positiven Energieversorgungsanschluß (701a) und einem Ausgangsanschluß der zweiten Sensorschaltung (720) angeschlossene Reihenschaltung von Widerständen zum Ausführen einer Spannungsteilung, um das Signal zu erzeugen, das den Obergrenzen-Referenzwert (V1) darstellt, einen Masseanschluß (701c) und eine zwischen dem Masseanschluß (701c) und dem Ausgangsanschluß der zweiten Sensorschaltung (720) angeschlossene Reihenschaltung von Widerständen zum Ausführen einer Spannungsteilung, um das Signal zu erzeugen, das den Untergrenzen-Referenzwert (V2) darstellt, aufweist.
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung nach Anspruch 35, die weiterhin einen ersten Anschluß (701a), eine Einrichtung zum Anlegen einer Energieversorgungsspannung (Vcc) über den ersten Anschluß (701a) an die erste Sensorschaltung (710) und eine mit dem ersten Anschluß (701a) verbundene Stromsteuereinrichtung (740) zum Ändern eines Stroms als Reaktion auf das Vergleichsergebnis durch die Vergleichseinrichtung (730) und zum Erzeugen des Fehlverhaltenserfassungssignals auf der Grundlage einer Änderung eines Stroms, der durch den ersten Anschluß (701a) fließt, aufweist.
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung nach Anspruch 38, die weiterhin einen zweiten Anschluß (701b) für das Signal, das aus der ersten Sensorschaltung (710) ausgegeben wird, und einen dritten Anschluß (701c), der an Masse gelegt ist, aufweist.
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die Referenzerzeugungseinrichtung (720) eine zweite Sensorschaltung (720) aufweist, die einen zweiten Erfassungsabschnitt (721) zum Erzeugen eines Signals, das einen Obergrenzen-Referenzwert (V1) darstellt, und eines Signals, das einen Untergrenzen-Referenzwert (V2) darstellt, beinhaltet und die Vergleichseinrichtung (730) eine Einrichtung zum Bestimmen, ob sich das Signal, das aus der ersten Sensorschaltung (710) ausgegeben wird, in einem Bereich zwischen dem Obergrenzen-Referenzwert (V1) und dem Untergrenzen-Referenzwert (V2) befindet, aufweist und wobei die Stromsteuereinrichtung (740) ein erstes Element (742), ein zweites Element (743, 744), eine auf das Vergleichsergebnis durch die Vergleichseinrichtung (730) reagierende Einrichtung zum Zulassen, daß ein Strom durch das erste Element fließt, und zum Sperren, daß ein Strom durch das zweite Element fließt, wenn sich das Signal, das aus der ersten Sensorschaltung (710) ausgegeben wird, in dem Bereich zwischen dem Obergrenzen-Referenzwert (V1) und dem Untergrenzen-Referenzwert (V2) befindet, eine auf das Vergleichsergebnis durch die Vergleichseinrichtung (730) reagierende Einrichtung zum Sperren, daß ein Strom durch das erste Element fließt, und zum Zulassen, daß ein Strom durch das zweite Element fließt, wenn sich das Signal, das aus der ersten Sensorschaltung (710) ausgegeben wird, nicht in dem Bereich zwischen dem Obergrenzen-Referenzwert (V1) und dem Untergrenzen-Referenzwert (V2) befindet, und eine Einrichtung zum Erzeugen des Fehlverhaltenserfassungssignals auf der Grundlage einer Änderung eines Stroms, der durch das erste Element fließt, und einer Änderung eines Stroms, der durch das zweite Element fließt, aufweist.
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung, die aufweist: eine erste Sensorschaltung (710), die einen Erfassungsabschnitt (711) zum Erzeugen und Ausgeben eines Signals aufweist, das von einer physikalischen Größe abhängt; eine Referenzerzeugungseinrichtung (720) zum Erzeugen eines Referenzsignals (V1, V2), das von der physikalischen Größe abhängt; eine Vergleichseinrichtung (730) zum Vergleichen des Signals, das aus der ersten Sensorschaltung (710) ausgegeben wird, mit dem Referenzsignal (V1, V2), das von der Referenzerzeugungseinrichtung (720) erzeugt wird, um ein Fehlverhalten der ersten Sensorschaltung (710) zu erfassen; einen ersten Anschluß (701a); eine Einrichtung (754) zum Anlegen einer Energieversorgungsspannung (Vcc) über den ersten Anschluß (701a) an die erste Sensorschaltung (710); eine mit dem ersten Anschluß (701a) verbundene Stromsteuereinrichtung (740) zum Ändern eines Stroms als Reaktion auf das Vergleichsergebnis durch die Vergleichseinrichtung (730); und eine Einrichtung (750) zum Erzeugen einer Information über das Vergleichsergebnis durch die Vergleichseinrichtung (730) auf der Grundlage einer Änderung eines Stroms, der durch den ersten Anschluß (701a) fließt, wobei die Information das Fehlverhalten der ersten Sensorschaltung (710) anzeigt.
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei die Referenzerzeugungseinrichtung (720) eine zweite Sensorschaltung (720) aufweist, die einen zweiten Sensorabschnitt (721) zum Erzeugen eines Signals, das einen Obergrenzen-Referenzwert (V1) darstellt, und eines Signals, das einen Untergrenzen-Referenzwert (V2) darstellt, beinhaltet, wobei die Vergleichseinrichtung (730) eine Einrichtung zum Bestimmen, ob sich das Signal, das aus der ersten Sensorschaltung ausgegeben wird, in einem Bereich zwischen dem Obergrenzen-Referenzwert (V1) und dem Untergrenzen-Referenzwert (V2) befindet oder nicht, aufweist und wobei die Referenzerzeugungseinrichtung (720) weiterhin einen positiven Energieversorgungsanschluß (701a), an den eine Energieversorgungsspannung angelegt wird, eine zwischen dem positiven Energieversorgungsanschluß (701a) und einem Ausgangsanschluß der zweiten Sensorschaltung (720) angeschlossene Reihenschaltung von Widerständen zum Ausführen einer Spannungsteilung, um das Signal zu erzeugen, das den Obergrenzen-Referenzwert (V1) darstellt, einen Masseanschluß (701c) und eine zwischen dem Masseanschluß (701a) und dem Ausgangsanschluß der zweiten Sensorschaltung (720) angeschlossene Reihenschaltung von Widerständen zum Ausführen einer Spannungsteilung, um das Signal zu erzeugen, das den Untergrenzen-Referenzwert (V2) darstellt, aufweist.
Eine physikalische Größe erfassende Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei die zweite Sensorschaltung (720) eine höhere Empfindlichkeit als die erste Sensorschaltung (710) aufweist.
Sensorsignal-Verarbeitungsvorrichtung, die aufweist: einen Energieversorgungsanschluß; eine Einrichtung zum Zuführen einer Energieversorgungsspannung über den Energieversorgungsanschluß zum Betreiben eines Sensors; eine Einrichtung zum Überwachen einer Ausgangsspannung aus dem Sensor; eine Stromerfassungseinrichtung (759, 760) zum Erzeugen einer Spannung, die von einem Strom abhängt, der durch den Energieversorgungsanschluß fließt; eine Signalwandlereinrichtung (761) zum Wandeln der Ausgangsspannung aus dem Sensor zu einem ersten sich aus einer Wandlung ergebenden Signal und zum Wandeln der Spannung, die von der Stromerfassungseinrichtung (759, 760) erzeugt wird, zu einem zweiten sich aus einer Wandlung ergebenden Signal; und eine Signalverarbeitungseinrichtung (762) zum Verarbeiten des ersten sich aus einer Wandlung ergebenden Signals, das von der Signalwandlereinrichtung (761) erzeugt wird, und zum Erfassen eines Fehlverhaltens des Sensors als Reaktion auf das zweite sich aus einer Wandlung ergebende Signal, das von der Signalwandlereinrichtung (761) erzeugt wird.