DE10148596A1 - Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Grösse - Google Patents

Abstract

Die einen Enden der ersten und zweiten Dehnungsmeßvorrichtungen sind an einem ersten Spannungspotential angeschlossen. Erste und zweite Stromquellen dienen einem Fluß von einem ersten und einem zweiten konstanten Strom durch die ersten und zweiten Dehnungsmeßvorrichtungen. Die einen Enden der ersten und zweiten Stromquellen sind mit den anderen Enden der ersten bzw. zweiten Dehnungsmeßvorrichtungen verbunden. Ein Spannungsdifferenzsignal zwischen den anderen Enden der ersten und zweiten Dehnungsmeßvorrichtungen zeigt die Erfassung einer physikalischen Größe an. Die ersten und zweiten konstanten Ströme werden eingestellt, um die Offsetspannung in dem Spannungsdifferenzsignal in dem Fall zu verringern, wenn keine Dehnung vorliegt, d. h. keine physikalische Größe. Die ersten und zweiten Stromquellen können im wesentlichen die gleichen Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Erfassungsvor­ richtung für eine physikalische Größe, welche eine physi­ kalische Größe durch eine Widerstandsänderung erfaßt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es ist eine Erfassungsschaltung für einen Halbleiter­ drucksensor bekannt, bei welchem der Piezowiderstandsef­ fekt benutzt wird. Fig. 6A und 6B zeigen Beispiele ei­ ner derartigen Erfassungsschaltung. Die japanische Pa­ tentveröffentlichung Nr. 2976487 offenbart die Erfas­ sungsschaltung für ein Dehnungsmeßgerät mit einer Tempe­ raturkompensationscharakteristik.

Der Piezowiderstandseffekt bei Diffusionswiderständen verringert sich mit einem Ansteigen der Temperatur, wobei sich die Empfindlichkeit verringert. Demgegenüber steigt der Widerstand an. Insbesondere hängt das Ansteigen des Widerstands von einer Verunreinigungsdichte in den Diffu­ sionswiderständen ab, welche die Dehnungsmeßgeräte bil­ den. Wenn die Dehnungsmeßgeräte mit einem konstanten Strom angesteuert werden, erhöht sich die an die Deh­ nungsmeßgeräte angelegte Spannung mit einem Ansteigen der Temperatur. Dadurch wird eine Kompensation der Verringe­ rung der Empfindlichkeit des Sensors entsprechend der Störstellendichte in den Diffusionswiderständen vorgese­ hen. Dies ist der Grund für die Verwendung der in Fig. 6A und 6B gezeigten Schaltungen.

Wenn entsprechend Fig. 6A und 6B die Diffusionswi­ derstände Ra bis Rd keine Dehnung (mechanische Spannung) abtasten, d. h., wenn keine physikalische Größe an diesen Sensor angelegt worden ist, wird es erwünscht, daß Ra = Rb = Rc = Rd gilt. In diesem Zustand des Ausgangs des Sensors gilt ΔVout = 0.

Jedoch führt eine Streuung der Herstellung zu der Be­ ziehung Ra ≠ Rb ≠ Rc ≠ Rd, so daß gilt ΔVout ≠ 0. Dies wird als Offsetspannung Voff bezeichnet.

Wenn in dem Zustand, bei welchem sich die Offsetspan­ nung gezeigt hat, d. h., wenn die Beziehung ΔVout = Voff ≠ 0 gilt, ein konstanter Strom an das Dehnungsmeßgerät an­ gelegt wird, gilt, daß je größer die Offsetspannung ist, desto stärker die Temperaturcharakteristik der Offset­ spannung (hiernach als Offset-Temperaturcharakteristik bezeichnet) ansteigt. Um die Offset-Temperaturcharakteri­ stik zu kompensieren, ist es daher nötig, eine separate Kompensationsschaltung hinzuzufügen.

Darüber hinaus ist es nötig, Daten der Offset-Tempe­ raturcharakteristik mit einer großen Änderung der Tempe­ ratur während des Herstellungsprozesses zu erlangen und die Offset-Temperaturcharakteristik auf der Grundlage der Daten einzustellen.

Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2 976 487 offenbart ein Beispiel der Offset-Temperaturkompensati­ onsschaltung nach dem Stand der Technik wie in Fig. 7 dargestellt. Bei dieser Schaltung entsprechen die Wider­ stände R9, R10, R11 der Offset-Temperaturkompensations­ schaltung.

Vor der Erklärung der Offset-Temperaturkompensations­ schaltung wird der Betrieb der gesamten Schaltung be­ schrieben.

Der Operationsverstärker OP1 arbeitet dahingehend, den Spannungsabfall an dem Widerstand R3 an denjenigen des Widerstands R5 anzugleichen. Wenn ein Widerstand mit einem Temperaturkoeffizienten eines Widerstandswerts (TCR) von nahezu null als der Widerstand R5 verwendet wird, ist daher ein Strom Io, welcher durch die Brücken­ schaltung einschließlich den Meßwiderständen Ra bis Rd fließt, im wesentlichen konstant, obwohl sich die Tempe­ ratur ändert.

Dabei führt eine Verwendung von Diffusionswiderstän­ den, welche Bor enthalten, als Meßwiderstände Ra bis Rd und ein Ausbilden der Dichte der p-Typ Störstellen in den Meßwiderständen Ra bis Rd auf etwa 10²⁰ cm^-3 zu einer Temperaturkompensation bezüglich einer Empfindlichkeit. Dies entspricht der Empfindlichkeitstemperaturkompen­ sationsschaltung.

Der Operationsverstärker OP2 und der an dem Wider­ stand R6 angeschlossene Operationsverstärker OP3 werden als Spannungsfolgerschaltungen verwendet, um die Brücken­ ausgangsspannung in einen Strom mit dem Widerstand R6 um­ zuwandeln. Der Strom wird einem Operationsverstärker OP4 durch Transistoren Tr1 und Tr2 zugeführt, welche eine Darlington-Schaltung bilden bzw. einen Darlington-An­ schluß aufweisen. Der Operationsverstärker OP4 verstärkt den Strom. Der an den Eingang des Operationsverstärkers OP4 angeschlossene Widerstand R8 wird für eine Nullpunkt­ einstellung verwendet.

Die Offsetspannung der Brückenschaltung kann durch Lasertrimmen des Widerstands R1 oder R2 zu null gemacht werden, welcher mit einem CrSi-Dünnschichtwiderstand ge­ bildet ist, der einen TCR von nahezu null besitzt. Da sich dessen TCR stark von jenen der Meßwiderstände Ra bis Rd (von etwa 1600 ppm/°C) unterscheidet, ändert sich die Offsetspannung mit der Temperatur.

Bezüglich dieser Schaltung wird die Funktion der Wi­ derstände R9, R10, R11 für die Offset-Temperaturkompensa­ tion beschrieben. Dabei gilt für diese Widerstände die Beziehung R9 = R10 << R11. Dieser Zustand bzw. diese Be­ dingung sorgt dafür, daß der Strom, welcher durch den Wi­ derstand R11 fließt, konstant ist, obwohl sich die Tempe­ ratur ändert.

Da die Brückenschaltung mit einem konstantem Strom angesteuert wird, ändert sich zuerst die daran angelegte Spannung mit einem TCR, welcher gleich demjenigen der Meßwiderstände Ra bis Rd ist. Dementsprechend verringert sich das Spannungspotential V6 mit einem Ansteigen der Temperatur. Demgegenüber steigt die Spannungsdifferenz zwischen den Spannungspotentialen V6 und Vd an.

Daher verringert ein Lasertrimmen des Widerstands R9 dahingehend, daß die Spannung Vf an das Massepotential relativ angenähert ist, den Stromfluß durch den Wider­ stand R11 mit einem Ansteigen der Temperatur. Demgegen­ über erhöht ein Lasertrimmen des Widerstands R10 dahinge­ hend, daß das Potential Vf an das Potential Vb angenähert ist, den Stromfluß durch den Widerstand R11 mit einem An­ steigen der Temperatur. D. h., das Trimmen des Widerstands R9 oder R10 führt zu einer Temperaturcharakteristik be­ züglich des Stromflusses durch den Widerstand R11. Diese Temperaturcharakteristik kompensiert die Temperaturcha­ rakteristik in dem Brückenausgang. Die Offset-Temperatur­ charakteristik kann auf diese Weise kompensiert werden.

Jedoch erfordert diese Operation eine Messung bei Raumtemperatur oder einer hohen Temperatur für jede Schaltung und ein Lasertrimmen, um einen Sollwiderstands­ wert zu erlangen, welcher für das gewünschte Potential von Vf berechnet wird.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine über­ legene Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe zu schaffen.

Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe geschaffen mit: einem ersten Abtast­ widerstand, welcher einen ersten Widerstandswert auf­ weist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfas­ sung der physikalischen Größe ändert, wobei die einen En­ den der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein er­ stes Spannungspotential angeschlossen sind; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abstastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtast­ widerstands angeschlossen ist; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwider­ stands angeschlossen ist, wobei die anderen Enden der er­ sten und zweiten Stromquellen an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Span­ nungspotential unterscheidet; und einer Ausgabeeinrich­ tung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, das die Erfas­ sung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den ande­ ren Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände aus­ gibt.

Entsprechend einem zweiten Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des ersten Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei die ersten und zweiten Stromquellen im wesentlichen die gleichen Temperaturkoef­ fizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.

Entsprechend einem dritten Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird ein Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des ersten Ge­ sichtspunkts geschaffen, welche des weiteren einen Opera­ tionsverstärker aufweist, welcher eine Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung erzeugt, wobei sich die ersten und zweiten Stromquellen den Operationsver­ stärker teilen, wobei die erste Stromquelle des weiteren ein erstes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält und die zweite Stromquelle des weiteren ein zweites Steuerelement und einen zweiten Wi­ derstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält.

Entsprechend einem vierten Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des dritten Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungs­ punkt angeschlossen sind, die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe des weiteren einen dritten Wi­ derstand aufweist, der an den Verbindungspunkt ange­ schlossen ist, wobei die ersten und zweiten Widerstände an das zweite Potential durch den dritten Widerstand an­ geschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbin­ dungspunkts der ersten und zweiten Widerstände einem Ein­ gang des Operationsverstärkers zugeführt wird.

Entsprechend einem fünften Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des dritten Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungs­ punkt angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.

Entsprechend einem sechsten Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des dritten Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei einer der ersten oder zweiten Widerstände getrimmt wird.

Entsprechend einem siebenten Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des ersten Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement, welches an den ersten Abtastwider­ stand in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Wider­ stand, welcher an das erste Steuerelement in Serie ange­ schlossen ist, und einen ersten Verstärker enthält, wel­ cher eine erste Steuerspannung, die dem ersten Steuerele­ ment zugeführt wird, auf der Grundlage einer ersten Be­ zugsspannung erzeugt, und die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement, welches an den zweiten Abtastwi­ derstand in Serie angeschlossen ist, einen zweiten Wider­ stand, welcher an das zweite Steuerelement in Serie ange­ schlossen ist, und einen zweiten Verstärker enthält, wel­ cher eine zweite Steuerspannung, die dem zweiten Steuer­ element zugeführt wird, auf der Grundlage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt.

Entsprechend einem achten Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des siebenten Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei ein Spannungspotential an einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Steuer­ element und dem ersten Widerstand einem Eingang des er­ sten Operationsverstärkers zugeführt wird und ein Span­ nungspotential an einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Steuerelement und dem zweiten Widerstand ei­ nem Eingang des zweiten Operationsverstärkers zugeführt wird.

Entsprechend einem neunten Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe geschaffen mit: einer ersten Schal­ tung, welche einen ersten Abtastwiderstand und eine erste Konstantstromquelle enthält, welche an den ersten Abtast­ widerstand in Serie durch einen ersten Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei der erste Abtastwiderstand einen Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer er­ sten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die erste Konstant­ stromquelle einen konstanten Strom durch den ersten Ab­ tastwiderstand fließen läßt; einer zweiten Schaltung, welche einen zweiten Abtastwiderstand und eine zweite Konstantstromquelle enthält, die an den zweiten Abtastwi­ derstand in Serie durch einen zweiten Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei der zweite Abtastwiderstand ei­ nen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entspre­ chend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der pyhsikalischen Größe ändert, wobei die zweite Konstantstromquelle einen zweiten konstanten Strom durch den zweiten Abtastwiderstand fließen läßt, die ei­ nen Enden der ersten und zweiten Schaltungen an ein er­ stes Potential angeschlossen sind und die anderen Enden der ersten und zweiten Schaltung an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Potential unterscheidet; und einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, das die Erfassung der physika­ lischen Größe anzeigt, zwischen den ersten und zweiten Verbindungspunkten ausgibt.

Entsprechend einem zehnten Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des neunten Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei die ersten und zweiten Stromquellen im wesentlichen die gleichen Temperaturkoef­ fizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.

Entsprechend einem elften Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des neunten Ge­ sichtspunkts geschaffen, welche des weiteren einen Opera­ tionsverstärker aufweist, welcher eine Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung erzeugt, wobei die er­ sten und zweiten Stromquellen sich den Operationsverstär­ ker teilen, wobei die erste Stromquelle des weiteren ein erstes Steuerelement und einen Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steu­ erspannung enthält und die zweite Stromquelle des weite­ ren ein zweites Steuerelement und einen zweiten Wider­ stand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält.

Entsprechend einem zwölften Gesichtspunkt der vorlie­ genden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des elften Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungs­ punkt angeschlossen sind, wobei die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe des weiteren einen dritten Widerstand aufweist, welcher an den Verbindungspunkt an­ geschlossen ist, wobei die ersten und zweiten Widerstände an das zweite Potential durch den dritten Widerstand an­ geschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbin­ dungspunkts der ersten und zweiten Widerstände einem Ein­ gang des Operationsverstärkers zugeführt wird.

Entsprechend einem dreizehnten Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des elften Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungs­ punkt angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.

Entsprechend einem vierzehnten Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des elften Ge­ sichtspunkts geschaffen, wobei einer von den ersten oder zweiten Widerständen getrimmt wird.

Entsprechend einem fünfzehnten Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des neunten Gesichtspunkts geschaffen, wobei die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement, welches an den ersten Abtastwi­ derstand in Serie angeschlossen ist, einen ersten Wider­ stand, welcher an das erste Steuerelement in Serie ange­ schlossen ist, und einen ersten Verstärker enthält, wel­ cher eine erste Steuerspannung, welche dem ersten Steuer­ element zugeführt wird, auf der Grundlage einer ersten Bezugsspannung erzeugt, und die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement, welches an den zweiten Abtastwi­ derstand in Serie angeschlossen ist, einen zweiten Wider­ stand, welcher an das zweite Steuerelement in Serie ange­ schlossen ist, und einen zweiten Verstärker enthält, wel­ cher eine Steuerspannung, die dem zweiten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer zweiten Bezugs­ spannung erzeugt.

Entsprechend einem sechzehnten Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des fünfzehn­ ten Gesichtspunkts geschaffen, wobei ein Spannungspoten­ tial an dem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Steuerelement und dem ersten Widerstand einem Eingang des ersten Operationsverstärkers zugeführt wird und ein Span­ nungspotential an einen zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Steuerelement und dem zweiten Widerstand ei­ nem Eingang des zweiten Operationsverstärkers zugeführt wird.

Entsprechend einem siebzehnten Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvor­ richtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikali­ schen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher ei­ nen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entspre­ chend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die ei­ nen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein erstes Spannungspotential angeschlossen sind; einer er­ sten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Ab­ tastwiderstands angeschlossen ist; einer zweiten Strom­ quelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Ab­ tastwiderstands angeschlossen ist, wobei die anderen En­ den der ersten und zweiten Stromquellen an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Spannungspotential unterscheidet; und einer Ausgabeein­ richtung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, welches die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den anderen Enden der ersten und zweiten Abtastwider­ stände mit der Offsetspannung ausgibt, wobei das Verfah­ ren die Schritte aufweist: Messen der Offsetspannung bei einer Temperatur innerhalb eines verwendbaren Temperatur­ bereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe; und Einstellen der ersten und zweiten konstanten Ströme auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung.

Entsprechend einem achtzehnten Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvor­ richtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikali­ schen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher ei­ nen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entspre­ chend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die ei­ nen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein erstes Spannungspotential angeschlossen sind; einer er­ sten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Ab­ tastwiderstands angeschlossen ist, wobei die erste Strom­ quelle ein erstes Steuerelement und einen ersten Wider­ stand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage einer Steuerspannung enthält; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält; einem Ope­ rationsverstärker, der von der ersten und zweiten Strom­ quelle geteilt wird, zum Erzeugen der Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung, wobei eine Differenz­ spannung zwischen einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Abtastwiderstand und der ersten Stromquelle und einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Abtastwiderstand und der zweiten Stromquelle eine Offset­ spannung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte auf­ weist: Messen der Offsetspannung; und Trimmen von einem der ersten oder zweiten Widerstände, um die Offsetspan­ nung einzustellen.

Entsprechend einem neunzehnten Gesichtspunkt der vor­ liegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvor­ richtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikali­ schen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher ei­ nen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entspre­ chend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die ei­ nen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ei­ nem ersten Spannungspotential angeschlossen sind; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Ab­ tastwiderstands angeschlossen ist, die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage einer ersten Steuerspannung und einen ersten Operations­ verstärker enthält, welcher die erste Steuerspannung auf der Grundlage der ersten Bezugsspannung erzeugt; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstan­ ten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zwei­ ten Abtastwiderstands angeschlossen ist, die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der zweiten Steuerspannung und einen zweiten Operationsverstärker enthält, welcher die zweite Steuerspannung auf der Grundlage einer zweiten Bezugs­ spannung erzeugt, wobei eine Differenzspannung zwischen einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Abtast­ widerstand und der ersten Stromquelle und einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Abtastwiderstand und der zweiten Stromquelle die Erfassung der physikali­ schen Größe mit einer Offsetspannung anzeigt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messen der Differenz­ spannung; und Steuern der ersten und zweiten Bezugsspan­ nungen, um die Differenzspannung auf der Grundlage des Ergebnisses des Schritts des Messens einzustellen, um die Offsetspannung einzustellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschrei­ bung in Verbindung mit den zugehörigen Figuren ersicht­ lich:

Fig. 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterdrucksensors der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1B zeigt eine vordere Querschnittsansicht des in Fig. 1A dargestellten Halbleiterdrucksensors;

Fig. 2 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm ei­ ner Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm ei­ ner Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe ei­ ner ersten Ausführungsform;

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm ei­ ner Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe in einem Drucksensor einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 zeigt eine schematische Schaltungsstruktur ei­ ner Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe für einen Drucksensor einer dritten Ausführungsform;

Fig. 6A und 6B zeigen äquivalente Schaltungsdia­ gramme von Erfassungsschaltungen nach dem Stand der Tech­ nik;

Fig. 7 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm ei­ ner Erfassungsschaltung nach dem Stand der Technik mit einer Offset-Temperaturkompensationsschaltung;

Fig. 8 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm ei­ ner modifizierten Erfassungsschaltung für eine physikali­ sche Größe der ersten Ausführungsform;

Fig. 9 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm ei­ ner modifizierten Erfassungsschaltung für eine physikali­ sche Größe der zweiten Ausführungsform;

Fig. 10 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer modifizierten Erfassungsschaltung für eine physika­ lische Größe der dritten Ausführungsform;

Fig. 11 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm ei­ ner Modifizierung der in Fig. 2 dargestellten Erfassungs­ schaltung für eine physikalische Größe;

Fig. 12 bis 17 zeigen schematische Schaltungsdia­ gramme von tatsächlichen Erfassungsschaltungen für eine physikalische Größe der in Fig. 11 dargestellten modifi­ zierten Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe;

Fig. 18 und 19 zeigen schematische Schaltungsdia­ gramme von modifizierten Erfassungsschaltungen für eine physikalische Größe der dritten Ausführungsform;

Fig. 20 und 21 zeigen schematische Schaltungsdia­ gramme von Modifizierungen der in Fig. 17 dargestellten Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe, wobei die Transistoren durch MOSFET's ersetzt sind, und

Fig. 22 und 23 zeigen Modifizierungen von Erfas­ sungsschaltungen für eine physikalische Größe der vorlie­ genden Erfindung mit einer Brückenstruktur.

Dieselben oder entsprechenden Elemente oder Teile sind mit ähnlichen Bezugszeichnungen über die Figuren hinweg bezeichnet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterdrucksensors der vorliegenden Erfindung, und Fig. 1B zeigt eine vordere Querschnittsansicht davon. Fig. 2 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm einer Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe einer ersten Ausführungsform.

Bezüglich der Struktur ist das Siliziumsubstrat 1 derart gebildet, daß es eine (110)-Ebene besitzt und ein Diaphragma 1a aufweist, welches durch Verdünnen durch Ät­ zen mit einer wässrigen KOH-Lösung an dem mittleren Ab­ schnitt des Siliziumsubstrats 1 vorgesehen ist. In dem Diaphragma 1a sind Dehnungsmeßvorrichtungen (Abtastwiderstände) Ra und Rb mit Diffusionswiderständen in der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats 1a gebil­ det. Die Längsrichtung der Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb, d. h. die Richtung, in welcher Ströme hauptsäch­ lich fließen, stimmt mit der Richtung <110< überein. Das Siliziumsubstrat 1 haftet an einer Basis bzw. einem Soc­ kel 2 an, welcher ein Druckeinführungsloch 2a besitzt.

Wenn beim Betrieb ein Druck wie ein Luftdruck (positiver Druck) dem Diaphragma 1 über das Druckeinfüh­ rungsloch 2a aufgebracht wird, biegt sich das Diaphragma 1a (in der Figur) nach unten. Dadurch entwickelt sich ei­ ne Zugspannung in der Mitte der oberen Oberfläche des Diaphragmas 1a, wo die Dehnungsmeßvorrichtung Rb gebildet ist, und eine Druckspannung an dem Rand des Diaphragmas 1a, wo die Dehnungsmeßvorrichtung Ra gebildet ist. Da­ durch wird durch den Piezowiderstandseffekt der Wider­ standswert der Dehnungsmeßvorrichtung Rb erhöht und der Widerstandswert der Dehnungsmeßvorrichtung Ra verringert.

Die Basis 2 ist aus einem Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten gebildet, welcher nahe demjeni­ gen von Silizium liegt, um andere Teile von thermischen Spannungen zu befreien.

Entsprechend Fig. 2 enthält die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb und erste und zweite Konstantstromquellen 11 und 12, wobei ein Ende der Dehnungsmeßvorrichtungen Ra mit einem Verbindungspunkt "c" verbunden ist, welchem eine Versorgungsspannung (ein gemeinsames Potential) Vcc zuge­ führt wird. Das andere Ende ist mit einem Verbindungs­ punkt "a" verbunden, welcher mit der Konstantstromquelle (der ersten Konstantstromquelle) 11 für einen Fluß eines konstanten Stroms Ia verbunden ist. Darüber hinaus ist ein Ende der Dehnungsmeßvorrichtung Rb mit dem Verbin­ dungspunkt "c" verbunden, und das andere Ende ist mit ei­ nem Verbindungspunkt "b" verbunden, welcher mit einer Konstantstromquelle 12 für den Fluß eines konstanten Stroms Ib verbunden ist. Der konstante Strom Ia von der Konstantstromquelle 11 und der konstante Strom Ib von der Konstantstromquelle 12 werden derart erzeugt, so daß der­ selbe Temperaturkoeffizient vorliegt oder die Intensität der Ströme gehalten wird, obwohl die Temperatur des Drucksensors sich ändert.

Diese Schaltungsstruktur liefert den Sensorausgang ΔVout als Differenz des Potentials zwischen den Punkten "a" und "b".

In dem Zustand, daß kein Druck an das Diaphragma 1a aufgebracht wird, wird dabei die folgende Gleichung idea­ lerweise bezüglich der Widerstände Ra und Rb gegeben:

Ra = Rb ∼ Rx (1)

wobei Rx ein Widerstandswert ist, wenn die Widerstän­ de Ra und Rb ideal geformt sind.

Der Sensorausgang ΔVout wird gegeben durch:

ΔVout = RbIb - RaIa (2)

Wenn darüber hinaus die folgende Gleichung bezüglich der konstanten Ströme Ia und Rb wahr ist, gilt für den Sensorausgang ΔVout = 0.

Ia = Ib ∼ I (3)

Jedoch können üblicherweise die mit den Diffusionswi­ derständen gebildeten Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb infolge einer Streuung in der Leitungsbreite oder der­ gleichen beim Photolithographieprozeß nicht ideal gebil­ det werden, und somit besitzen sie eine Streuung in den resultierenden Widerstandswerten. Diese Streuungen in den Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb werden definiert durch Ra = R + ΔRa und Rb = R + ΔRb.

Entsprechend Gleichung 2 wird die Offsetspannung Voff infolge von Streuungen in den Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb wie folgt erlangt:

Voff ∼ ΔVout = R (Ib - Ia) + ΔRbIb - ΔRaIa (4)

Die Temperaturabhängigkeit von ΔVoff wird durch par­ tielles Differenzieren von Gleichung 4 mit der Temperatur T wie folgt erlangt:

∂(Voff)/∂T = Voff.{TCR + (∂I/∂T)/I} (5)

wobei TCR ein Widerstandstemperaturkoeffizient der Meßwiderstände Ra und Rb ist und der Ausdruck (∂I/∂T)/I ein Temperaturkoeffizient des Stroms ist. Sie werden wie folgt definiert:

TCR ∼ (∂R/∂T)/R
= (∂ΔRa/∂T)/ΔRa
= (∂ΔRb/∂T)/ΔRb (6)

(∂I/∂T)/I ∼ (∂Ia/∂T)/Ia
= (∂Ib/∂T)/Ib (7)

Es wird dabei angenommen, daß ΔRa und ΔRb denselben TCR wie R besitzen. Wenn die Temperaturkoeffizienten der konstanten Ströme Ia und Ib zueinander gleich oder null sind, ist entsprechend Gleichungen 5 und 7 die Bedingung zum Aufheben der Temperaturabhängigkeit von der Offset­ spannung, daß Voff = 0 gilt, wodurch die Beziehung ∂ (Voff)/∂T = 0 erzielt wird.

Dies bedeutet, daß lediglich ein Einstellen des kon­ stanten Stroms Ia oder Ib bei Raumtemperatur innerhalb des verwendbaren Temperaturbereichs des Drucksensors (beispielsweise -30 bis 120°C) beispielsweise bei Raum­ temperatur, um dafür zu sorgen, daß die Beziehung Voff = 0 gilt, die Temperaturkompensation bei der Ausgangsspan­ nung von null liefert.

Daher liefert bei der in Fig. 2 dargestellten Schal­ tungsstruktur in dem Zustand, bei welchem die Temperatur­ koeffizienten der konstanten Ströme Ia und Ib zueinander gleich oder null sind, ein Einstellen des konstanten Stroms Ia in der Konstantstromquelle 11 und des konstan­ ten Stroms Ib in der Konstantstromquelle 12, um die Offsetspannung Voff zu null zu machen, die Kompensation der Offset-Temperaturcharakteristik.

Dadurch wird die Notwendigkeit einer Messung von Da­ ten der Offset-Temperaturcharakteristik mit der Tempera­ tur, welche für jede Erfassungsschaltung verändert wird, und die Notwendigkeit einer Kompensation der Offset-Tem­ peraturcharakteristik entsprechend der gemessenen Daten aufgehoben, welche herkömmlicherweise erfordert werden.

Darüber hinaus werden andere Operationen entsprechend der in den äquivalenten Schaltungsdiagrammen von Fig. 2 und Fig. 11 dargestellten Schaltungsstrukturen, welche später erwähnt werden, der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf den in Fig. 6 dargestellten Stand der Technik beschrieben.

Entsprechend Fig. 6 wird angenommen, daß Ra = Rd = R - ΔR und Rb = Rc = R + ΔR gilt, wenn der Druck an das Diaphragma 1a angelegt wird und die Spannung, welche an die Brücke angelegt wird, wenn ein Strom I dadurch fließt, V beträgt, wobei der Ausgang gegeben wird durch:

ΔVout = (ΔR/R).V (8)

Wenn demgegenüber bei den in Fig. 2 oder 11 darge­ stellten Schaltungsstrukturen angenommen wird, daß für die Spannung, welche an die Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb angelegt wird, gilt V ∼ Va (0) = Vb (0), wenn kein Druck angelegt wird (es gilt Druck p = 0), wird der Aus­ gang gegeben durch:

ΔVout = 2.(ΔR/R).V (9)

Dies zeigt, daß die Sensitivität bei dieser Ausfüh­ rungsform zweimal so hoch wie diejenige bei dem in Fig. 6 dargestellten Stand der Technik ist. D. h., wenn die Sen­ sitivitätstemperaturkompensation bezüglich des Piezowi­ derstandseffekts durch Konstantstromansteuerung durchge­ führt wird, liefert die vorliegende Erfindung einen vor­ teilhaften Effekt.

Fig. 3 zeigt eine tatsächliche Schaltung für die Schaltungsstruktur, welche durch die in Fig. 2 gezeigte äquivalente Schaltung dargestellt wird. Bei dieser Schal­ tung sind zwei Transistoren (erste und zweite Transisto­ ren) 21 und 22, welche eine äquivalente Charakteristik besitzen (welche ein gute Paarcharakteristik besitzen), als Steuerelemente zwischen der Dehnungsmeßvorrichtung Ra und einem Trimmwiderstand (einem ersten Widerstand) R_E und zwischen der Dehnungsmeßvorrichtung Rb und dem Trimm­ widerstand (dem zweiten Widerstand) R_E' vorgesehen. Dar­ über hinaus ist ein Operationsverstärker 23 vorgesehen, um Basisströme der Transistoren 21 und 22 entsprechend der Bezugsspannung Vref einzustellen. Die Trimmwiderstän­ de R_E und R_E' sind durch einen Widerstand R geerdet. Der Verbindungspunkt bezüglich der Trimmwiderstände R_E und R_E' und dem Widerstand R ist mit einem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 23 verbunden. D. h., der Operationsverstärker 23 und die zwei Transistoren 21 und 22, welche eine vorteilhafte Paarcharakteristik besitzen, und die Widerstände R_E und R_E' bilden die Konstantstrom­ quellen 11 und 12, wobei der Operationsverstärker 23 von den Konstantstromquellen 11 und 12 geteilt wird. Diese Schaltungselemente können ebenfalls auf dem Silizium­ substrat 1 oder auf einem anderen Substrat gebildet wer­ den. Wenn sich die Bezugsspannung Vref nicht mit der Tem­ peratur ändert, können die konstanten Ströme erlangt wer­ den, wenn sich die Temperatur ändert, unter Verwendung der Widerstandselemente, welche widerstandsstemperatur­ koeffizienten von nahezu null besitzen, (beispielsweise eines aus CrSi gebildeten Dünnschichtwiderstands) wie den Widerständen R, R_E und R_E'.

Zwei Widerstände, welche eine äquivalente Charakteri­ stik, d. h. eine vorteilhafte Paarcharakteristik, besit­ zen, bedeutet, daß deren Sättigungsströme Is im wesentli­ chen äquivalent zueinander sind bzw. daß ihre Kollektor­ widerstände und Emitterstände im wesentlichen äquivalent zueinander sind. Derartige Transistoren können durch Bil­ den dieser Transistoren nahe zueinander innerhalb eines Chips und noch vorteilhafter durch Bilden benachbart zu­ einander hergestellt werden. Darüber hinaus ist es noch vorteilhafter, daß dieselben Strukturen der Transistoren auf einem Substrat in derselben Richtung angeordnet wer­ den.

Bei dieser Schaltungsstruktur stellt ein Trimmen des Widerstands R_E oder R_E' durch einen Laser den konstanten Strom Ia entsprechend dem Kollektorstrom des Transistors 21 oder den konstanten Strom Ib entsprechend dem Kollek­ torstrom des Transistors 22 ein. Wenigstens ein Vorsehen der Temperaturcharakteristik der Widerstände R, R_E und R_E' gleich zueinander liefert darüber hinaus äquivalente Temperaturkoeffizienten bezüglich der konstanten Ströme Ia und Ib.

Wie oben erwähnt kann die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsstruktur die Offsetspannung einstellen. Dies liefert die bezüglich Fig. 2 erläuterte Kompensation der Offset-Temperaturcharakteristik.

Darüber hinaus verwendet die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsstruktur den gemeinsamen Widerstand (einen dritten Widerstand) R, so daß der Trimmwiderstand R_E oder R_E' als feine Trimmwiderstände verwendet werden können. Dies erleichtert es, die Offset-Temperaturcharakteristik zu kompensieren.

Bei dieser Ausführungsform gilt dabei für die jewei­ ligen konstanten Ströme I ≒ Vref/(2R).

Wie oben erwähnt, liefert diese Ausführungsform die Kompensation der Offset-Temperaturcharakteristik, welche hauptsächlich durch Streuung in den Dehnungsmeßvorrich­ tungen hervorgerufen wird. Da die Offset-Temperaturcha­ rakteristik in der Gesamtheit des Sensors durch verschie­ dene Gründe entwickelt werden kann, ist es jedoch nötig, eine andere Kompensation einer Offet-Temperaturcharakte­ ristik in Bezug auf diese Gründe zu bewirken.

Beispielsweise hängen die Offet-Spannung und die Offset-Temperaturcharakteristik von der thermischen Span­ nungsverteilung auf dem Diaphragma 1a ab, wo die Deh­ nungsmeßvorrichtungen Ra und Rb gebildet sind, wobei die thermische Spannung von den linearen Ausdehnungskoeffizi­ enten der Basis, der Form des Diaphragmas 1a und der Pas­ sevierung abhängt. In dieser Situation wird die Bedin­ gung, daß die TCR's von ΔRa, ΔRb und R zueinander äquiva­ lent sind, nicht erfüllt, so daß ein Fehler auftreten kann. Daher werden aus diesen Gründen unterschiedliche Kompensationsoperationen erfordert. Beispielsweise kann ein achteckiges Diaphragma verwendet werden, um die Aus­ wirkung der thermischen Spannungsverteilung, wie in dem japanischen Patent Nr. 2864700 offenbart, aufzuheben.

Wie oben erwähnt, werden bei der ersten Ausführungs­ form die ersten und zweiten konstanten Ströme Ia und Ib eingestellt, um die Offsetspannung in dem Spannungsdiffe­ renzsignal zu verringern, wenn keine mechanische Spannung vorliegt, d. h., wenn keine physikalische Größe vorliegt. Die ersten und zweiten Stromquellen 11 und 12 können im wesentlichen dieselben Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.

Beim Einstellen der Offsetspannung bei der ersten Ausführungsform wird die Offsetspannung Voff bei einer Temperatur innerhalb eines anwendbaren Temperaturbereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemessen, und die ersten und zweiten konstanten Ströme werden auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung Voff eingestellt. Beispielsweise wird entweder der erste oder zweite Widerstand R_E oder R_E' getrimmt, um die Offsetspannung Voff einzustellen.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm ei­ ner Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe in einem Drucksensor einer zweiten Ausführungsform. Die Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe der zweiten Ausführungsform besitzt im wesentlichen dieselbe Struktur wie diejenige der ersten Ausführungsform. Der Unterschied besteht dahingehend, daß der Widerstand R ausgelassen ist und der invertierende Eingang des Opera­ tionsverstärkers 33 mit einer Spannung an einem Verbin­ dungspunkt zwischen einem Transistor 31 und dem Wider­ stand R_E versorgt wird.

Bei dieser Schaltungsstruktur besitzen die Transisto­ ren 31 und 32 eine vorteilhafte Gleichförmigkeit bezüg­ lich ihrer Charakteristik. Der Operationsverstärker 33 wird von den Konstantstromquellen 11 und 12 geteilt.

Diese Schaltungsstruktur ermöglicht es ebenfalls, den konstanten Strom Ia entsprechend dem Kollektorstrom des Transistors 31 des konstanten Stroms Ib entsprechend dem Kollektorstrom des Transistors 32 durch Trimmen des Wi­ derstands R_E oder R_E' durch einen Laser einzustellen. Dementsprechend wird mit dieser Schaltungsstruktur bei der zweiten Ausführungsform ebenfalls ein vorteilhafter Betrieb vorgesehen, welcher ähnlich wie derjenige bei der ersten Ausführungsform ist.

Da demgegenüber diese Schaltungsstruktur nicht den gemeinsamen Widerstand R (in Fig. 3) verwendet, werden Widerstandswerte der Widerstände R_E und R_E' zu größeren Werten als diejenigen der ersten Ausführungsform. Dement­ sprechend können die Widerstände R_E und R_E' der zweiten Ausführungsform größere Streuungen aufweisen. D. h., bei der zweiten Ausführungsform werden jeweilige konstante Ströme I durch I ≒ Vref/R_E ≒ Vref/R_E' dargestellt. Daher werden Streuungen bei den konstanten Strömen durch die Gesamtheit von (100% von) Streuungen bei dem Widerstands­ wert der Widerstände R_E und R_E' hervorgerufen. Dieses Verhältnis ist größer als das bei konstanten Strömen ent­ sprechend der ersten Ausführungsform, da diese Verhält­ nisse bei der ersten Ausführungsform durch das Vorhanden­ sein des gemeinsamen Widerstands R verringert sind.

Diesbezüglich liefert die Schaltungsstruktur der er­ sten Ausführungsform eine vorteilhafte Struktur beim fei­ nen Trimmen. Demgegenüber verwendet die Schaltungsstruk­ tur der zweiten Ausführungsform die wenigeren Teile ge­ genüber der ersten Ausführungsform.

Hier wird der Betrieb der Widerstände R_E und R_E' be­ schrieben, welche bezüglich der ersten und zweiten Aus­ führungsform gemeinsam sind.

In der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsstruktur ar­ beitet der Widerstand R_E als Strommonitor zum Umwandeln des Stroms, welcher durch den Transistor 31 fließt. Dar­ über hinaus dienen die Widerstände R_E und R_E' dazu, die Streuungen in den Strömen zu verringern, welche durch die jeweiligen Widerstände fließen.

D. h., es werden die Transistoren verwendet, welche eine gleichförmige Charakteristik besitzen, und es wird ihren Basen ein gemeinsames Potential zugeführt, und ihre Emitter sind an Widerstände angeschlossen, welche niedri­ ge Streuungen besitzen. Die anderen Enden der Widerstände sind an ein anderes gemeinsames Potential angeschlossen.

Bezüglich dieser Schaltungsstruktur ist es bekannt, daß diese Struktur den folgenden Betrieb liefert wie be­ schrieben in Gray, Meyer, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, übersetzt und veröffentlicht von Baifukan Co., Ltd., 1. Band, Seiten 254-257 (A 4.1).

Wenn die Beziehung gilt (Spannungsabfall über einem Widerstand) » kT/q ≒ 25,8 mV, hängt die Streuung des Stroms, welcher durch den Transistor fließt, im wesentli­ chen von Streuungen in dem Widerstand und dem Wert α des Transistors ab.

Wenn demgegenüber die Beziehung gilt (Spannungsabfall über dem Widerstand) « kT/q ≒ 25,8 mV, hängt die Bezie­ hung des Stroms, welcher durch den Transistor fließt, im wesentlichen von Streuungen in Is des Transistors ab, wo­ bei diese Bedingung ebenfalls den Fall beinhaltet, daß kein Widerstand in der Schaltung vorhanden ist. Obwohl Streuungen mit Größen von Elementen variieren, zeigen Beispiele in den allgemeinen integrierten Schaltungen, daß Streuungen in α ±0,1% für npn-Transistoren und ±1% für pnp-Transistoren betragen. Die Streuung in den Wider­ stand beträgt ±0,1 ∼ ±2%, und die Streuung Is beträgt ±1 ∼ 10%.

Dementsprechend wird zur Unterdrückung der Streuung eine ziemlich große Größe von npn-Transistoren verwendet, und ein Widerstand unterdrückt die Streuung in dem Strom, welche gleich oder kleiner als ±0,2% ist. Demgegenüber ist es in dem Fall von keinem Widerstand schwierig, die Streuung zu erlangen, welche gleich oder kleiner als ±1% ist.

Bei der obigen Beschreibung stellen k die Boltzmann Konstante, T eine absolute Temperatur (300 K ≒ 27°C), q eine elementare elektrische Ladung, α einen charakteri­ stischen Wert des Transistors (Kollektorstromwert/Emitterstromwert) und Is einen Sätti­ gungsstrom dar.

Dementsprechend liefern die ersten und zweiten Aus­ führungsformen vorteilhafte Schaltungsstrukturen zum Er­ langen von gleichförmigen Temperaturkoeffizienten von zwei konstanten Strömen.

Beim Einstellen der Offsetspannung bei der zweiten Ausführungsform wird die Offsetspannung bei einer Tempe­ ratur innerhalb eines verwendbaren Temperaturbereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemes­ sen. Die ersten und zweiten konstanten Ströme werden auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung eingestellt. Beispielsweise wird die Offsetspannung durch Trimmen der Widerstände R_E oder R_E' auf der Grundlage der Messung eingestellt.

DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen liefert ein Trimmen die konstanten Ströme Ia und Ib. Demgegenüber liefert die dritte Ausführungsform den konstanten Strom Ia und Ib in einem zu den oben beschriebenen Ausführungs­ formen unterschiedlichen Verfahren.

Fig. 5 zeigt eine schematische Schaltungsstruktur ei­ ner Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe für einen Drucksensor entsprechend einer dritten Ausführungs­ form. Diese Schaltung enthält zwei Operationsverstärker 43 und 44, welche zwei Transistoren (ersten und zweiten Transistoren) 41 und 42 Steuerspannungen zuführen, welche zwischen der Dehnungsmeßvorrichtung Ra und dem Widerstand (dem ersten Widerstand) R_E bzw. zwischen der Dehnungsmeß­ vorrichtung Rd und dem Widerstand (dem zweiten Wider­ stand) R_E' vorgesehen sind. Dabei können diese Transisto­ ren 41 und 42 eine ungleichförmige Charakteristik aufwei­ sen. Demgegenüber sollten die Widerstände R_E und R_E' eine gleichförmige (äquivalente) Temperaturcharakteristik auf­ weisen.

Der Operationsverstärker (erster Operationsverstär­ ker) 43 stellt den Basisstrom des Transistors 41 auf der Grundlage einer Bezugsspannung (einer ersten Bezugsspan­ nung) Vref ein, und der Operationsverstärker (der zweite Operationsverstärker) 44 stellt den Basisstrom des Tran­ sistors 42 auf der Grundlage einer Bezugsspannung (einer zweiten Bezugsspannung) Vref' ein.

Im Betrieb liefert das Einstellen von jeweiligen Be­ zugsspannungen Vref und Vref' für die zwei Operationsver­ stärker 43 und 44 eine Einstellung der Offsetspannung Voff. Dies kann die Offset-Temperaturcharakteristik ein­ stellen. Beispielsweise erzeugen (nicht dargestellte) D/A-Wandler die Bezugsspannungen Vref und Vref', so daß sie die Offset-Temperaturcharakteristik digital einstel­ len können. Dies liefert denselben Betrieb wie die Struk­ tur der ersten Ausführungsform ohne das Lasertrimmen.

Da bei dieser Schaltungsstruktur ein Unterschied in der Offsetspannung und der zugehörigen Offset-Temperatur­ charakteristik zwischen den Operationsverstärkern 43 und 44 an dem differenzierten Ausgang auftritt, sollten die Operationsverstärker, welche eine hinreichend kleine Offsetspannungsdifferenz dazwischen besitzen, als die Operationsverstärker 43 und 44 verwendet werden.

Beim Einstellen der Offsetspannung bei der dritten Ausführungsform wird die Offsetspannung bei einer Tempe­ ratur innerhalb eines verwendbaren Temperaturbereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemes­ sen, und die ersten und zweiten konstanten Ströme werden auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung einge­ stellt. Beispielsweise werden die ersten und zweiten Be­ zugsspannungen gesteuert, um die Fremdspannung auf der Basis der Messung einzustellen, um die Offsetspannung einzustellen.

MODIFIZIERUNGEN

Fig. 8 bis 10 zeigen Modifizierungen der ersten bis dritten Ausführungsformen. Bei den ersten bis dritten Ausführungsformen (Fig. 3 bis 5) werden Transistoren unabhängig als Steuerelemente verwendet. Demgegenüber verwenden die modifizierten Schaltungsstrukturen der er­ sten bis dritten Ausführungsformen Transistoren 21', 22', 31', 32', 41' und 42', welche den Darlington-Anschluß bzw. -Schaltung besitzen. Diese Schaltungsstruktur ver­ ringert den Fehler infolge der Basisströme der Transisto­ ren.

Darüber hinaus liefert die in Fig. 11 dargestellte äquivalente Schaltung denselben Betrieb wie die in Fig. 2 dargestellte. Die tatsächlichen Schaltungsstrukturen ent­ sprechend der in Fig. 11 dargestellten äquivalenten Schaltung sind in Fig. 12 bis 17 dargestellt. Bei die­ sen Figuren werden dieselben Elemente mit denselben Be­ zugszeichen bezeichnet.

Diese modifizierten Schaltungsstrukturen verwenden pnp-Transistoren. Da eine Tendenz vorliegt, daß der pnp- Transistor ein kleineres Übertragungsverhältnis eines statischen Vorwärtsstroms bezüglich einer Emitterschal­ tung hFE als der pnp-Transistor besitzt, ist es vorteil­ haft, daß die Schaltungsstruktur mit pnp-Transistoren die Transistoren 21', 21', 31', 32', 41' und 42' annimmt, welche, wie in Fig. 15 bis 19 dargestellt, den Dar­ lington-Anschluß bzw. -Schaltung besitzen.

Darüber hinaus kann eine weitere Modifizierung bezüg­ lich der dritten Ausführungsform vorgesehen werden. D. h., es wird das Steuerelement durch einen MOS-Transistor er­ setzt. Fig. 18 und 19 zeigen diesen Fall. Des weiteren kann das in Fig. 17 dargestellte Steuerelement durch ei­ nen MOS-Transistor ersetzt werden. Fig. 20 und 21 zei­ gen diesen Fall. Wie in Fig. 18 bis 21 dargestellt, können MOS-Transistoren 51 und 52 als die Steuerelemente verwendet werden. Bei diesen Strukturen stellen gestri­ chelte Linien Phasenkompensierungskondensatoren dar, wel­ che als Option angeschlossen werden können. Des weiteren wird bei den Strukturen entsprechend Fig. 19 und 20 die Bezugsspannung Vref nicht invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 43 und 44 im Gegensatz zu den anderen Schaltungsstrukturen zugeführt.

Die Erfindung wurde anhand von den oben beschriebenen Ausführungsformen erläutert. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die in Fig. 2 und 11 dargestellten tatsäch­ lichen Strukturen beschränkt.

Darüber hinaus ist bei den oben erwähnten Schaltungs­ strukturen der Verbindungspunkt zwischen zwei Dehnungs­ meßvorrichtungen an die Versorgungsspannung Vcc oder an Masse GND angeschlossen. Jedoch ist es ebenfalls möglich, ihn an ein Potential anzuschließen, welches sich entspre­ chend der Temperatur verändert. Dies liegt daran, daß die Differenzspannung zwischen den Ausgangsanschlüssen den Ausgang der Erfassungschaltung für eine physikalische Größe bildet und somit eine Änderung nicht das Erfas­ sungssignal beeinflußt.

Darüber hinaus wurden die Schaltungsstrukturen mit dem Beispiel des Drucksensors beschrieben. Jedoch kann die Erfindung auf einen Beschleunigungssensor unter Ver­ wendung einer Änderung des Widerstandswerts als Sensor für eine physikalische Größe beispielsweise verwendet werden.

Fig. 22 und 23 zeigen äquivalente Schaltungsdia­ gramme von weiteren Modifizierungen.

Die in Fig. 22 dargestellte Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe besitzt einen Abtastwiderstand Rc zwischen dem Verbindungspunkt "a" und der Konstant­ stromquelle 11 und einen Abtastwiderstand Rd zwischen dem Verbindungspunkt "b" und der Konstantstromquelle 12 zu­ sätzlich zu der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsstruk­ tur, um eine Vollbrückenstruktur bereitzustellen. Diese Schaltungsstruktur liefert eine Offset-Temperaturcharak­ teristikkompensierung ähnlich wie die erste Ausführungs­ form. In diesem Fall sind die Abtastwiderstände Rc und Rd auf der oberen Oberfläche des Substrats 1 ebenfalls ange­ ordnet. Die Orte der Abtastwiderstände Rc und Rd sind derart vorgesehen, daß die Brückenstruktur erzielt wird.

Fig. 23 zeigt auch die Vollbrückenstruktur. Diese Struktur liefert eine Offset-Temperaturcharakteristik- Kompensation ähnlich wie die erste Ausführungsform.

Claims (19)

1. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Grö­ ße mit:
einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer er­ sten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert;
einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zwei­ ten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein erstes Span­ nungspotential angeschlossen sind;
einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abstastwiderstand, wo­ bei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist;
einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zwei­ ten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die anderen Enden der ersten und zweiten Stromquellen an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Spannungspotential unterscheidet; und
einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdiffe­ renzsignal, das die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den anderen Enden der ersten und zwei­ ten Abtastwiderstände ausgibt.

2. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Stromquellen im wesentlichen die glei­ chen Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.

3. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Opera­ tionsverstärker, welcher eine Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung erzeugt, wobei sich die ersten und zweiten Stromquellen den Operationsverstärker teilen, wobei die erste Stromquelle des weiteren ein er­ stes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält und die zweite Stromquelle des weiteren ein zweites Steuerelement und einen zweiten Wi­ derstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält.

4. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinan­ der an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind, die Er­ fassungsvorrichtung für eine physikalische Größe des wei­ teren einen dritten Widerstand aufweist, der an den Ver­ bindungspunkt angeschlossen ist, wobei die ersten und zweiten Widerstände an das zweite Potential durch den dritten Widerstand angeschlossen sind und ein Spannungs­ potential des Verbindungspunkts der ersten und zweiten Widerstände einem Eingang des Operationsverstärkers zuge­ führt wird.

5. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinan­ der an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.

6. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der ersten oder zweiten Widerstände getrimmt wird.

7. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement, welches an den ersten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Widerstand, welcher an das erste Steuer­ element in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Ver­ stärker enthält, welcher eine erste Steuerspannung, die dem ersten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grund­ lage einer ersten Bezugsspannung erzeugt, und die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement, welches an den zweiten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, ei­ nen zweiten Widerstand, welcher an das zweite Steuerele­ ment in Serie angeschlossen ist, und einen zweiten Ver­ stärker enthält, welcher eine zweite Steuerspannung, die dem zweiten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grund­ lage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt.

8. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungspotential an einem ersten Verbindungspunkt zwi­ schen dem ersten Steuerelement und dem ersten Widerstand einem Eingang des ersten Operationsverstärkers zugeführt wird und ein Spannungspotential an einem zweiten Verbin­ dungspunkt zwischen dem zweiten Steuerelement und dem zweiten Widerstand einem Eingang des zweiten Operations­ verstärkers zugeführt wird.

9. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit:
einer ersten Schaltung, welche einen ersten Abtast­ widerstand und eine erste Konstantstromquelle enthält, welche an den ersten Abtastwiderstand in Serie durch ei­ nen ersten Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei der erste Abtastwiderstand einen Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe än­ dert, wobei die erste Konstantstromquelle einen konstan­ ten Strom durch den ersten Abtastwiderstand fließen läßt;
einer zweiten Schaltung, welche einen zweiten Ab­ tastwiderstand und eine zweite Konstantstromquelle ent­ hält, die an den zweiten Abtastwiderstand in Serie durch einen zweiten Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei der zweite Abtastwiderstand einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikali­ schen Größe bezüglich der Erfassung der pyhsikalischen Größe ändert, wobei die zweite Konstantstromquelle einen zweiten konstanten Strom durch den zweiten Abtastwider­ stand fließen läßt, die einen Enden der ersten und zwei­ ten Schaltungen an ein erstes Potential angeschlossen sind und die anderen Enden der ersten und zweiten Schal­ tung an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Potential unterscheidet; und
einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdiffe­ renzsignal, das die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den ersten und zweiten Verbindungspunk­ ten ausgibt.

10. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Stromquellen im wesentlichen die glei­ chen Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.

11. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 9, des weiteren gekennzeichnet durch einen Operationsverstärker, welcher eine Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung erzeugt, wobei die ersten und zweiten Stromquellen sich den Operationsver­ stärker teilen, wobei die erste Stromquelle des weiteren ein erstes Steuerelement und einen Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält und die zweite Stromquelle des weiteren ein zweites Steuerelement und einen zweiten wi­ derstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält.

12. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinan­ der an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind, wobei die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe des weiteren einen dritten Widerstand aufweist, welcher an den Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei die er­ sten und zweiten Widerstände an das zweite Potential durch den dritten Widerstand angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts der ersten und zweiten Widerstände einem Eingang des Operationsverstär­ kers zugeführt wird.

13. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinan­ der an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.

14. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß einer von den ersten oder zweiten Widerständen getrimmt wird.

15. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement, welches an den ersten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, einen ersten Widerstand, welcher an das erste Steuerele­ ment in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Ver­ stärker enthält, welcher eine erste Steuerspannung, wel­ che dem ersten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer ersten Bezugsspannung erzeugt, und die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement, welches an den zweiten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, einen zweiten Widerstand, welcher an das zweite Steuer­ element in Serie angeschlossen ist, und einen zweiten Verstärker enthält, welcher eine Steuerspannung, die dem zweiten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt.

16. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungspotential an dem ersten Verbindungspunkt zwi­ schen dem ersten Steuerelement und dem ersten widerstand einem Eingang des ersten Operationsverstärkers zugeführt wird und ein Spannungspotential an einen zweiten Verbin­ dungspunkt zwischen dem zweiten Steuerelement und dem zweiten Widerstand einem Eingang des zweiten Operations­ verstärkers zugeführt wird.

17. Verfahren zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit:
einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer er­ sten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert;
einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zwei­ ten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein erstes Span­ nungspotential angeschlossen sind;
einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wo­ bei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist;
einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zwei­ ten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die anderen Enden der ersten und zweiten Stromquellen an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Spannungspotential unterscheidet; und
einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdiffe­ renzsignal, welches die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den anderen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände mit der Offsetspannung ausgibt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Messen der Offsetspannung bei einer Temperatur in­ nerhalb eines verwendbaren Temperaturbereichs der Erfas­ sungsvorrichtung für eine physikalische Größe; und
Einstellen der ersten und zweiten konstanten Ströme auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung.

18. Verfahren zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit:
einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer er­ sten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert;
einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zwei­ ten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein erstes Span­ nungspotential angeschlossen sind;
einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wo­ bei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement und einen er­ sten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage einer Steuerspannung enthält;
einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zwei­ ten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement und ei­ nen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten kon­ stanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung ent­ hält;
einem Operationsverstärker, der von der ersten und zweiten Stromquelle geteilt wird, zum Erzeugen der Steu­ erspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung, wobei eine Differenzspannung zwischen einem ersten Verbindungs­ punkt zwischen dem ersten Abtastwiderstand und der ersten Stromquelle und einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Abtastwiderstand und der zweiten Stromquelle eine Offsetspannung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Messen der Offsetspannung; und
Trimmen von einem der ersten oder zweiten Widerstän­ de, um die Offsetspannung einzustellen.

19. Verfahren zum Einstellen einer Offsetspannung in einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit:
einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer er­ sten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert;
einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zwei­ ten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an einem ersten Spannungspotential angeschlossen sind;
einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wo­ bei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist, die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement und einen ersten Wi­ derstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage einer ersten Steuerspannung und einen er­ sten Operationsverstärker enthält, welcher die erste Steuerspannung auf der Grundlage der ersten Bezugsspan­ nung erzeugt;
einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zwei­ ten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der zweiten Steuerspannung und einen zweiten Operationsverstärker enthält, welcher die zweite Steuerspannung auf der Grundlage einer zweiten Be­ zugsspannung erzeugt, wobei eine Differenzspannung zwi­ schen einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Abtastwiderstand und der ersten Stromquelle und einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Abtastwi­ derstand und der zweiten Stromquelle die Erfassung der physikalischen Größe mit einer Offsetspannung anzeigt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Messen der Differenzspannung; und
Steuern der ersten und zweiten Bezugsspannungen, um die Differenzspannung auf der Grundlage des Ergebnisses des Schritts des Messens einzustellen, um die Offsetspan­ nung einzustellen.