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Diese
Anmeldung basiert auf der und beansprucht die Priorität der früheren japanischen
Patentanmeldung Nr. 2004-252282, eingereicht am 31. August 2004,
so dass deren Beschreibung hierin durch Bezugnahme enthalten ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor, der mit einer Abgleichschaltung
ausgestattet ist, die auf einen Drucksensor, einen Beschleunigungssensor
und weitere Sensoren zur Erfassung einer physikalischen Größe angewendet
werden kann.
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Um
Sensoren zur Erfassung einer physikalischen Größe zu verkleinern und deren
Herstellungskosten zu senken, ist es vorteilhaft, dass der Sensor eine
kleinere Anzahl von Anschlüssen
aufweist, die zur Abgleicheinstellung des Sensors zur Erfassung einer
physikalischen Größe verwendet
werden. Die japanische, offengelegte Patentanmeldung Nr. 11-30530(1999)
zum Beispiel, die dem US Patent Nr. 6 324 482 entspricht (nachfolgend
als Druckschrift 1 des Standes der Technik bezeichnet) offenbart
einen Sensor mit einer Einstellfunktion. Dieser Sensor ist so ausgelegt,
dass er in einem Einstellmodus arbeitet, wenn er ein seriell übertragenes
Einstellsignals empfängt,
das von einer externen Signalquelle zu dessen Signalausgangsanschluss
gesendet wird. Dieser Sensor erfordert keinen Anschluss, der der Eingabe
des Einstellmodussignals fest zugeordnet ist. Ferner offenbart die
japanische, offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-350256, die dem
US-Patent Nr. 6 718 275 entspricht (nachfolgend als Druckschrift
2 des Standes der Technik bezeichnet) eine Abgleichschaltung, die
so ausgelegt ist, dass sie ein Steuersignal einer Logikschaltung
zuführt,
einen Abgleicheinstellanschluss aufweist, der vorgesehen ist, um
ein Schreibsignal hoher Spannung zum Schreiben von Daten in einen
Speicher anzuwenden, und ein Signal für die Abgleichoperation auf
der Grundlage von nur dem von diesem Abgleicheinstellanschluss eingegebenen
TRIM-Signal erzeugt.
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Gemäß dem in
der oben beschriebenen Druckschrift 1 des Standes der Technik offenbarten Sensor überprüft ein Mikrocomputer
in vorbestimmten Intervallen den über den Signalausgangsanschluss
von außen
eingegebenen Wert, startet einen Empfang von Daten von 1 Byte in
Antwort auf die Erfassung eines Startbits und beurteilt sie als
fehlerhafte Daten, wenn ein Stoppbit nicht korrekt ist. Gemäß dieser
Auslegung kann jedoch der Mikrocomputer häufig Datenempfangsaktionen
in Antwort auf verschiedene Signale, einschließlich externem Rauschen, starten,
die in die Signalausgangsleitung eingekoppelt werden. Die Rechenbelastung
des Mikrocomputers wird zunehmen. Ferner erfordert die in der oben
beschriebenen Druckschrift 2 des Standes der Technik offenbarte
Abgleichschaltung einen speziellen Anschluss, der speziell für die Abgleicheinstellung
ausgelegt ist, so dass eine Verkleinerung und Kostenreduzierung
schwierig ist.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
der oben beschriebenen Probleme hat die vorliegende Erfindung das
Ziel, einen Sensor bereitzustellen, der dazu geeignet ist, die Abgleichoperation
ohne die Verwendung eines speziellen Abgleichanschlusses auszuführen, und
dazu geeignet ist, Fehlfunktionen der Abgleichoperation durch eingehendes
Rauschen zu verhindern.
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Um
die oben genannten und weitere Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende
Erfindung einen ersten Sensor bereit, der eine Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung,
eine Datentrennungsschaltung und eine Abgleichwert-Regelungsschaltung
umfasst. Die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung des ersten Sensors,
die einen Versorgungsanschluss und einen Ausgangsanschluss umfasst,
führt wenigstens
entweder eine Einstellung einer an ein Erfassungselement angelegten
Spannung oder eine Einstellung eines Ausgangssignals des Erfassungselements
durch Verwenden eines Abgleichwerts aus und gibt ein Erfassungssignal
von dem Ausgangsanschluss aus, das ein Maß für das Ausgangssignal des Erfassungselements
ist. Die Datentrennungsschaltung des ersten Sensors erzeugt ein Überführungssignal,
das die Überführung in
einen Abgleichbetriebszustand anweist, und trennt Daten von einem
an dem Ausgangsanschluss eingehenden Spannungssignal auf der Grundlage
eines Vergleichs zwischen einer an den Ausgangsanschluss angelegten
Spannung und einer vorbestimmten Referenzspannung, die zuvor auf
einen Wert innerhalb eines Spannungsbereichs eingestellt wird, der
höher als
eine in einem gewöhnlichen
Betriebszustand an den Versorgungsanschluss angelegte Versorgungsspannung
ist. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung
des ersten Sensors umfasst eine Halteschaltung und einen Speicher.
Die Halteschaltung hält
zeitweise Abgleichdaten, die einem Abgleichwert entsprechen, der
einen Einstellbetrag für
die von der Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung an den von der Datentrennungsschaltung getrennten
Daten ausgeführte
Einstellung bestimmt. Der Speicher speichert Abgleichdaten, die
von der Halteschaltung gehalten werden. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung
schreibt in der Halteschaltung gehaltene Abgleichdaten durch Verwenden
einer an den Versorgungsanschluss angelegten Schreibespannung in
den Speicher. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung wählt entweder die
von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten oder die im gewöhnlichen
Betrieb in dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten aus. Ferner
erzeugt die Abgleichwert-Regelungsschaltung
einen Abgleichwert, der ausgewählten
Abgleichdaten entspricht, und sendet den Abgleichwert an eine Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung.
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Gemäß dem ersten
Sensor der vorliegenden Erfindung wählt die Abgleichwert-Regelungsschaltung
in dem gewöhnlichen
Betriebszustand, in dem eine Sensorausgabeoperation ausgeführt wird,
die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten oder die in
dem Speicher (z.B. einem nicht flüchtigen Speicher) gespeicherten
Abgleichdaten aus. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung erzeugt einen
Abgleichwert, der den ausgewählten
Abgleichdaten entspricht, und gibt sie an die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
aus. Die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung führt entweder eine Einstellung
der dem Erfassungselement zugeführten
Spannung oder eine Einstellung des Ausgangssignals des Erfassungselements
unter Verwendung dieses Abgleichwerts aus. Anschließend erzeugt
die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung von ihrem Ausgangsanschluss
das Erfassungssignal, das ein Maß für das Ausgangssignal des Erfassungselements
ist.
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Wenn
hingegen eine an den Ausgangsanschluss angelegte Spannung höher als
die Versorgungsspannung ist, die während des gewöhnlichen Betriebszustandes
angelegt wird, geht der Sensor in den Abgleichbetriebszustand über, basierend
auf einem Vergleich zwischen dieser Eingangsspannung und der vorbestimmten
Referenzspannung. Die Datentrennungsschaltung trennt die Daten von
dem über
den Ausgangsanschluss eingegangenen Spannungssignal. Anschließend bewirkt
die Abgleichwert-Regelungsschaltung, dass die Halteschaltung die
Abgleichdaten von den von der Datentrennungsschaltung getrennten
Daten hält,
die dem Ab gleichwert entsprechen, der der oben beschriebenen Einstellung
unterzogen war. Ferner bewirkt die Abgleichwert-Regelungsschaltung, dass der Speicher
die Daten schreibt, die von der Halteschaltung gehalten werden,
indem sie die an den Versorgungsanschluss angelegte Schreibespannung
verwendet.
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Auf
diese Weise wird das Umschalten zwischen dem gewöhnlichen Betriebszustand und
dem Abgleichbetriebszustand auf der Grundlage der an den Ausgangsanschluss
angelegten Spannung ausgeführt.
Da die Abgleichdaten von dem Ausgangsanschluss eingegeben werden,
ist es nicht erforderlich, einen Abgleicheinstellanschluss vorzusehen.
Somit kann eine Reduzierung des Gewichts und der Kosten des Sensors
erreicht werden. Ferner tritt kein fehlerhafter Übergang in den Abgleichbetriebszustand
ein, solange keine Spannung an den Ausgangsanschluss angelegt wird,
die höher
als die gewöhnliche
Versorgungsspannung ist. Mit anderen Worten, der Sensor geht nicht
leicht in den Abgleichbetriebszustand über, wenn externes Rauschen
eingekoppelt wird. Es ist möglich,
Fehlfunktionen bezüglich
der Abgleichoperation zu verhindern.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erzeugt die Datentrennungsschaltung ein Betriebszustandssignal,
das einen momentanen Betriebszustand zwischen dem gewöhnlichen
Betriebszustand und dem Abgleichbetriebszustand auf der Grundlage
eines Vergleichs zwischen der an den Ausgangsanschluss angelegten Spannung
und einer ersten Referenzspannung identifiziert. Die Datentrennungsschaltung
erzeugt ein Taktsignal auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen
der an den Ausgangsanschluss angelegten Spannung und einer zweiten
Referenzspannung, die höher
als die erste Referenzspannung eingestellt ist. Und die Datentrennungsschaltung
trennt ein Datensignal auf der Grundlage eines Vergleichs zwi schen der
an den Ausgangsanschluss angelegten Spannung und einer dritten Referenzspannung,
die höher als
die zweite Referenzspannung eingestellt ist. Gemäß dieser Ausbildung wird der
Betriebszustand von dem gewöhnlichen
Betriebszustand in den Abgleichbetriebszustand überführt, wenn die an den Ausgangsanschluss
angelegte Spannung die erste Referenzspannung überschreitet. Anschließend wird
die zweite Referenzspannung höher
als die erste Referenzspannung eingestellt, und die dritte Referenzspannung
wird höher
als die zweite Referenzspannung eingestellt. Wenn die an den Ausgangsanschluss
angelegte Spannung die zweite Referenzspannung übersteigt, erzeugt die Datentrennungsschaltung
das Sync-Taktsignal. Und die Datentrennungsschaltung unterscheidet
auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der an den Ausgangsanschluss
angelegten Spannung und der dritten Referenzspannung, ob die Daten
auf L-Pegel oder auf H-Pegel liegen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfasst der Sensor ferner eine Versorgungsschaltung,
die aus der an dem Versorgungsanschluss angelegten Spannung eine konstante
Spannung erzeugt, und eine Schreibspannungschaltschaltung, die zwischen
der konstanten Spannung der Versorgungsschaltung und der an den Ausgangsanschluss
angelegten Spannung die höhere
Spannung auswählt
und die ausgewählte
Spannung an eine Schreibspannungversorgungsleitung des Speichers
ausgibt. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung schreibt die von der
Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten in den Speicher, in dem
sie statt die an den Versorgungsanschluss angelegte Spannung die
an den Ausgangsanschluss angelegte Spannung verwendet. Gemäß dieser
Auslegung werden die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten
in Antwort auf die an dem Ausgangsanschluss anliegende Schreibspannung,
nicht die Spannung am Versorgungsanschluss, in den Speicher geschrieben.
Jedoch kann sich die an den Ausgangsan schluss angelegte Spannung
verringern als die Versorgungsspannung in dem gewöhnlichen
Betriebszustand entsprechend dem Ausgangssignal des Erfassungselements.
Wenn die Schaltungsauslegung einen P-Kanal-MOS-Prozess verwendet,
kann das Substratpotenzial eine unerwünschte Verringerung bewirken,
obwohl sie inhärent
auf des maximale Potenzial fixiert sein sollte. Angesichts dieses
Problems wird gemäß der obigen
bevorzugten Anordnung der vorliegenden Erfindung eine höhere Spannung
zwischen der aus der an den Versorgungsanschluss gegebenen Spannung
erzeugten konstanten Spannung und der an den Ausgangsanschluss angelegten Spannung
ausgewählt.
Die ausgewählte
Spannung wird über
die Schreibspannungversorgungsleitung an den Speicher gegeben. Demzufolge
wird es möglich,
die Umkehrung des oben beschriebenen Substratpotenzials zu verhindern.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfassen die von der Datentrennungsschaltung
getrennten Daten Moduseinstelldaten, und die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
gibt die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten oder die
in dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten von dem Ausgangsanschluss
aus, wenn die Moduseinstelldaten in dem Abgleichbetriebszustand
ein Lesebetriebsmodus sind. Gemäß dieser
Auslegung werden, wenn die Moduseinstelldaten in dem Abgleichbetriebszustand
der Lesebetriebsmodus sind, die von der Halteschaltung gehaltenen
Abgleichdaten oder die in dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten
von dem Ausgangsanschluss erzeugt, und demzufolge können die
momentan eingestellten Daten ausgelesen und bestätigt werden.
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Ferner,
um die oben genannten und weitere verwandte Ziele zu erreichen,
stellt die vorliegende Erfindung einen zweiten Sensor bereit, der
eine Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung,
eine Datentrennungsschaltung und eine Abgleichwert-Regelungsschaltung
umfasst. Die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung des zweiten Sensors
umfasst einen Versorgungsanschluss und führt wenigstens entweder eine
Einstellung einer an ein Erfassungselement angelegten Spannung oder
eine Einstellung eines Ausgangssignals des Erfassungselements unter
Verwendung eines Abgleichwerts aus und gibt ein Erfassungssignal
aus, das ein Maß für das Ausgangssignal
des Erfassungselements von dem Versorgungsanschluss ist. Die Datentrennungsschaltung
des zweiten Sensors erzeugt ein Überführungssignal, das
eine Überführung bzw.
einen Übergang
in einen Abgleichbetriebszustand anweist und Daten von einem dem
Versorgungsanschluss zugeführten
Spannungssignal auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einer
an den Versorgungsanschluss angelegten Spannung und einer vorbestimmten
Referenzspannung trennt, die zuvor auf einen wert innerhalb eine
Spannungsbereichs eingestellt wird, der höher als die in dem gewöhnlichen
Betriebszustand an den Versorgungsanschluss angelegte Versorgungsspannung
ist, trennt. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung des zweiten Sensors
umfasst eine Halteschaltung und einen Speicher. Die Halteschaltung
hält zeitweise
Abgleichdaten, die einem Abgleichwert entsprechen, der einen Einstellbetrag
für die
Einstellung bestimmt, die von der Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
an den von der Datentrennungsschaltung getrennten Daten ausgeführt wird.
Der Speicher speichert von der Halteschaltung gehaltene Abgleichdaten.
Die Abgleichwert-Regelungsschaltung schreibt in der Halteschaltung
gehaltene Daten unter Verwendung eines an den Versorgungsanschluss
angelegten Schreibspannung in den Speicher. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung
wählt entweder
die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten oder die im
gewöhnlichen
Betriebszustand in dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten aus.
Und die Abgleichwert-Regelungsschaltung
erzeugt einen Abgleichwert, der ausge wählten Abgleichdaten entspricht,
und sendet den Abgleichwert an die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung.
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Gemäß dem zweiten
Sensor wird, wenn an den Versorgungsanschluss eine Spannung angelegt wird,
die höher
als die Versorgungsspannung ist, die während des gewöhnlichen
Betriebs angelegt ist, der Betriebszustand des Sensors auf der Grundlage
eines Vergleichs zwischen dieser Eingangsspannung und der vorbestimmten
Referenzspannung in den Abgleichbetriebszustand überführt. Die Datentrennungsschaltung
trennt die Daten von dem dem Versorgungsanschluss zugeführten Spannungssignal. Anschließend bewirkt
die Abgleichwert-Regelungsschaltung, dass die Halteschaltung die
Abgleichdaten von der Datentrennungsschaltung getrennten Daten hält, die
dem Abgleichwert entsprechen, der der oben beschriebenen Einstellung
von den unterzogen wurde. Ferner bewirkt die Abgleichwert-Regelungsschaltung,
dass der Speicher die Abgleichdaten, die von der Halteschaltung
gehalten werden, unter Verwendung der an den Versorgungsanschluss angelegten
Schreibspannung schreibt.
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In
dem gewöhnlichen
Betriebszustand erzeugt die Abgleichwert-Regelungsschaltung den
Abgleichwert, der den Abgleichdaten entspricht, und sendet diesen
Abgleichwert an die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung. Die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
führt entweder
eine Einstellung der an das Erfassungselement angelegten Spannung oder
eine Einstellung des Ausgangssignals des Erfassungselements unter
Verwendung dieses Abgleichwerts durch. Gemäß dieser bevorzugten Auslegung
der vorliegenden Erfindung wird es möglich, die Abgleichoperation
für einen
Magnetsensor oder einen zweileitigen Sensor, der keinen Ausgangsanschluss
besitzt, auszuführen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erzeugt die Datentrennungsschaltung ein Betriebszustandssignal,
das einen momentanen Betriebszustand zwischen dem gewöhnlichen
Betriebszustand und dem Abgleichbetriebszustand auf der Grundlage
eines Vergleichs zwischen der an den Versorgungsanschluss angelegten
Spannung und einer ersten Referenzspannung identifiziert. Die Datentrennungsschaltung
erzeugt ein Taktsignal auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen
der an den Versorgungsanschluss angelegten Spannung und einer zweiten
Referenzspannung, die höher
als die erste Referenzspannung eingestellt ist. Und die Datentrennungsschaltung trennt
ein Datensignal auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der
an den Versorgungsanschluss angelegten Spannung und einer dritten
Referenzspannung, die höher
als die zweite Referenzspannung eingestellt ist. Gemäß dieser
Auslegung wird, wenn die an den Versorgungsanschluss angelegte Spannung
die erste Referenzspannung überschreitet,
der Betriebszustand des Sensors von dem gewöhnlichen Betriebszustand in
den Abgleichbetriebszustand überführt. Ferner
ist die zweite Referenzspannung höher als die erste Referenzspannung
eingestellt, und die dritte Referenzspannung ist höher als
die zweite Referenzspannung eingestellt. Wenn die an den Versorgungsanschluss
angelegte Spannung die zweite Referenzspannung überschreitet, erzeugt die Datentrennungsschaltung
das Sync-Taktsignal. Und die Datentrennungsschaltung unterscheidet,
ob die Daten auf L-Pegel oder H-Pegel liegen, basierend auf einem
Vergleich zwischen der an den Versorgungsanschluss angelegten Spannung
und der dritten Referenzspannung.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
zweiten Schaltung umfassen die von der Datentrennungsschaltung getrennten
Daten Moduseinstelldaten, und die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung gibt
die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten oder die in
dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten von dem Versorgungsanschluss
aus, wenn die Moduseinstelldaten in dem Abgleichbetriebszustand
der Lesebetriebsmodus sind. Gemäß dieser
Auslegung werden, wenn die Moduseinstelldaten in dem Abgleichbetriebszustand
der Lesebetriebsmodus sind, die von der Halteschaltung gehaltenen
Abgleichdaten oder die in dem Speicher gespeicherten Daten von der
Versorgungsquelle erzeugt, und demzufolge können die momentan eingestellten
Daten ausgelesen und bestätigt
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
ersten oder zweiten Schaltung wählt
die Abgleichwert-Regelungsschaltung
entweder die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten oder
die in dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten auf der Grundlage
eines Datenmusters aus, das in einem Datenstrom enthalten ist, der
von der Datentrennungsschaltung in Antwort auf einen Übergang
des Sensors von dem Abgleichbetriebszustand zu dem gewöhnlichen
Betriebszustand getrennt wird, und erzeugt einen Abgleichwert, der
ausgewählten
Abgleichdaten entspricht, und gibt den Abgleichwert an die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
aus. Gemäß dieser
Auslegung wird es möglich,
wenn das in dem von der Datentrennungsschaltung getrennten Datenstrom
enthaltene Datenmuster ein bestimmtes Muster ist, in Antwort auf
den Übergang
von dem Abgleichbetriebszustand zu dem gewöhnlichen Betriebszustand den
Abgleichwert zu erzeugen, der den von der Halteschaltung gehaltenen
Abgleichdaten und nicht den in dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten
entspricht. Bei dieser Auslegung wird es möglich, bevor die von der Halteschaltung
gehaltenene Abgleichdaten schließlich in den Speicher geschrieben
werden, das Erfassungssignal zu erhalten, indem die von der Halteschaltung
gehaltenen Abgleichdaten verwendet werden. Somit können die Eingabe
der Abgleichdaten und die Messung des Erfassungssignals unter Verwendung
der Abgleichdaten wiederholt ausgeführt werden, um so die Einstellung
für das
Erfassungselement auszuführen.
Die für den
Einstellprozess (d.h. Abgleichprozess) erforderliche Einstellzeit
kann verkürzt
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
ersten oder zweiten Schaltung umfassen die von der Datentrennungsschaltung
getrennten Daten Moduseinstelldaten, und die Abgleichwert-Regelungsschaltung
schreibt die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten in
den Speicher, wenn die Moduseinstelldaten in dem Abgleichbetriebszustand
ein Schreibbetriebsmodus sind. Gemäß dieser Auslegung werden,
wenn die Moduseinstelldaten in dem Abgleichbetriebszustand der Schreibbetriebsmodus sind,
die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten in den Speicher
geschrieben. Somit ist es nicht erforderlich, einen speziellen oder
dezidierten Schreibsteuerungsanschluss vorzusehen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
ersten oder zweiten Schaltung verhindert die Abgleichwert-Regelungsschaltung
die Erzeugung des Abgleichwerts auf der Grundlage von von der Halteschaltung
gehaltenen Abgleichdaten, nachdem die von der Halteschaltung gehaltenen
Abgleichdaten in den Speicher geschrieben wurden. Gemäß dieser Auslegung
werden die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten einmal
in den Speicher geschrieben, wobei die Auswahl der von der Halteschaltung
gehaltenen Abgleichdaten verhindert wird. Somit wird es möglich, zu
verhindern, dass die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten
während
des gewöhnlichen
Betriebszustandes fehlerhaft ausgewählt werden, nachdem die Versendung
des Sensorprodukts beendet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden ersichtlicher aus der nach folgenden ausführlichen Beschreibung, die
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen zu lesen ist, in denen:
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1 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine elektrische Anordnung einer Sensorschaltung
in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine detaillierte Anordnung einer Ausgangsstufe
einer Analogschaltung zeigt;
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3A ein
Diagramm ist, das eine Spannungswellenform an einem Ausgangsanschluss
in einem Abgleichbetriebszustand zeigt;
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3B ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine Verbindung der Sensorschaltung
mit einer externen Schaltung zeigt, wenn ein Abgleichsignal angelegt
wird;
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3C ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine Verbindung der Sensorschaltung
und einer externen Schaltung zeigt, wenn eine Sensorschaltungs-Ausgangsspannung
gemessen wird;
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4A und 4B Diagramme
sind, die Wellenformen der an den Ausgangsanschluss in einem Dateneingabemodus
des Abgleichbetriebszustandes angelegten Spannung zeigen;
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5 ein
Diagramm ist, das eine Wellenform der an den Ausgangsanschluss während einer Schreiboperation
angelegten Spannung zusammen mit einer Wellenform der an einen Versorgungsanschluss
angelegten Spannung zeigt;
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6 ein
Diagramm ist, das eine Wellenform der an den Ausgangsanschluss während eines
Lesemodus des Ab gleichbetriebszustandes angelegten Spannung zusammen
mit einer Wellenform des Senkenstroms des Ausgangsanschlusses zeigt;
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7 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine elektrische Anordnung einer Sensorschaltung
in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine elektrische Anordnung einer Sensorschaltung
in Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ein
Schaltungsdiagramm, das eine Schaltschaltung in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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10 ein
Schaltungsdiagramm, das eine elektrische Anordnung einer Sensorschaltung
in Übereinstimmung
mit einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
sind bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
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Erste Ausführungsform
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Nachfolgend
ist eine erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 6 erläutert. 1 zeigt
eine elektrische Anordnung einer CMOS-Sensorschaltung 1,
die eine Abgleichschaltung zusammen mit einem Erfassungselement 2 enthält. Diese
Sensorschaltung 1 bildet eine Einheit zur Ansteuerung des
Sen sorelements 2, was ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
ist. Somit bilden die Sensorschaltung 1 (d.h. die Erfassungselementansteuerungseinheit)
und das Erfassungselement den Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe.
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Die
Sensorschaltung 1 ist mit einem Erfassungselement 2 verbunden,
das zum Beispiel als ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen
Größe wirkt.
Das Erfassungselement 2 besteht aus vier piezoelektrischen
Elementen, die in einem vorbestimmten Brückenmuster miteinander verbunden
sind. Die Sensorschaltung 1 hat einen Ausgangsanschluss 5, der
ein Sensorausgangssignal bzw. einen Sensorausgang mit einer Spannung
erzeugt, die einem Ausgangssignal des Erfassungselements 2 (entsprechend
einem Erfassungssignal) in einem gewöhnlichen Betriebszustand entspricht.
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Ferner
umfasst die Sensorschaltung 1 eine Abgleichschaltung, die
eine elektrische Abgleichoperation (nachfolgend einfach als "Abgleichoperation" bezeichnet) zur
Ausführung
einer Empfindlichkeitseinstellung, einer Offset-Einstellung, einer
Offset-Temperaturcharakteristikeinstellung des Erfassungselements 2 ausführt.
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Der
Ausgangsanschluss 5 fungiert einerseits als ein Sensorausgangsanschluss
in dem oben beschriebenen gewöhnlichen
Betriebszustand und fungiert andererseits als ein Eingangsanschluss
in einem Abgleichbetriebszustand, um Abgleichdaten zu sammeln, wenn
die oben beschriebene Abgleichoperation ausgeführt wird.
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Die
Sensorschaltung 1 hat ein Paar von Versorgungsanschlüssen 3 und 4,
um eine elektrische Energie von einer Versorgungsquelle zu empfangen. Diese
Versorgungsanschlüsse 3 und 4 fungieren
als Versorgungsanschlüsse,
die in dem gewöhnlichen Betriebszustand
der Sensorschaltung 1 eine Ansteuerungsspannung VCC zuführen, und
fungieren ferner nicht nur als die Versorgungsanschlüsse der
Sensorschaltung 1, sondern auch als ein Schreibsignalanschluss,
um in dem Abgleichbetriebszustand eine Schreibspannung VPP in einen
Speicher zu schreiben. Die Sensorschaltung 1 hat nur drei
Anschlüsse (d.h.
Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse) 3, 4 und 5 und hat
keine speziell und gesondert vorgesehenen Abgleichanschlüsse.
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Die
Sensorschaltung 1 umfasst eine Analogschaltung 6,
eine Steuersignal-Trennungsschaltung 7, eine Logikschaltung 8 und
eine Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9. Die jeweiligen
Schaltungen sind folgendermaßen
angeordnet.
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Die
Analogschaltung 6 (die einer Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
entspricht) stellt eine Spannung, die an das Erfassungselement 2 angelegt wird,
auf der Grundlage einer Abgleichspannung (die einem Abgleichwert
entspricht), welche von der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 geliefert
wird, ein und stellt ferner ein Ausgangssignal des Erfassungselements 2 auf
der Grundlage der von der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 gelieferten Abgleichspannung
ein. Die Analogschaltung 6 gibt von ihrem Ausgangsanschluss 5 ein
Erfassungssignal aus, das dem Ausgangssignal des Erfassungselements 2 entspricht.
Die in der Analogschaltung 6 ausgeführte Abgleicheinstellung kann
eine hoch-genaue Sensorausgabe gewährleisten, die als Ergebnis
verschiedener Einstellungen wie etwa der Empfindlichkeitseinstellung,
der Offset-Einstellung
und der Offset-Temperaturcharakteristikeinstellung erzeugt wird.
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Ferner
bewirkt die Analogschaltung 6, wenn sie ein Datenausgangssignal
So von der Logikschaltung 8 empfängt, dass sich ein Senkenstrom
des Ausgangsanschlusses 5 auf binäre weise in Übereinstimmung
mit den in einem Speicher 9b (weiter unten beschrieben)
der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 gespeicherten
Daten ändert.
Somit kann die Analogschaltung 6 die in dem Speicher 9b gespeicherten
Daten ausgeben. Die Analogschaltung 6 umfasst eine Versorgungsschaltung 6a,
der die Spannung VCC zugeführt
wird, die an den Versorgungsanschluss 3 gegeben wird, und
die eine konstante Versorgungsspannung VDD ausgibt.
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Die
Steuersignal-Trennungsschaltung 7 (die einer Datentrennungsschaltung
entspricht) erhält eine
von einer an den Ausgangsanschluss 5 angelegten Spannung
Vin abgegriffene Teilspannung Vd und vergleicht in dem Abgleichbetriebszustand
die Teilspannung Vd mit einer Mehrzahl von Referenzspannungen Va,
Vb und Vc (die der ersten, zweiten und dritten Referenzspannung
entsprechen). Die Steuersignal-Trennungsschaltung 7 trennt
ein Rücksetzsignal
Sr (das einem Überführungssignal,
welches eine Überführung zu
dem Abgleichbetriebszustand anzeigt, und einem Betriebszustandssignal entspricht),
ein Taktsignal Sc und ein Datensignal Sd von der angelegten Spannung
Vin auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses und gibt diese getrennten Signale
Sr, Sc und Sd an die Logikschaltung 8. Die Referenzspannungen
Va, Vb und Vc werden durch Teilen der von der Versorgungsschaltung 6a gelieferten
konstanten Spannung VDD erzeugt, indem eine Reihenschaltung bestehend
aus vier Widerständen R1
bis R4 verwendet wird. Die Referenzspannung Va, d.h. ein elektrisches
Potenzial an einem Verbindungspunkt der Transistoren R1 und R2,
wird einem nicht invertierenden Eingangsanschluss eines Komparators 10 zugeführt. Die
Referenzspannung Vb, d.h. ein elektrisches Potenzial an einem Verbindungspunkt
der Widerstände
R2 und R3, wird einem invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 11 zugeführt. Die
Referenzspannung Vc, d.h. ein elektrisches Potenzial an einem Verbindungspunkt der
Widerstände
R2 und R3, wird einem invertierenden Eingangsanschluss eines Komparators 12 zugeführt.
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Zwei
Widerstände
R5 und R6 sind zwischen dem Ausgangsanschluss 5 und einer
Masseleitung in Reihe geschaltet. Ein Teilungspunkt der Widerstände R5 und
R6 ist über
einen Filter 13 mit einem invertierenden Eingangsanschluss
des Komparators 10, einem nicht invertierenden Eingangsanschluss
des Komparators 11 und einem nicht invertierenden Eingangsanschlusses
des Komparators 12 verbunden. Die Komparatoren 10, 11 und 12 arbeiten
jeweils bei der konstanten Spannung VDD, die von der Versorgungsschaltung 6a zugeführt wird.
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Die
Logikschaltung 8 wirkt als Schnittstelle zwischen der Steuersignal-Trennungsschaltung 7 und
der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9. Insbesondere
erhält
die Logikschaltung 8 Modusdaten (die Moduseinstelldaten
entsprechen), Abgleichdaten und zusätzliche Daten von dem Datensignal Sd
unter Verwendung des Taktsignals Sc als Sync-Takt. Die Schaltung 8 erzeugt
ein Modussteuersignal auf der Grundlage der Modusdaten, der zusätzlichen
Daten und des Rücksetzsignals
Sr. Das Modussteuersignal wird über
einen Steuerbus 14 der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 zugeführt.
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Ferner
gibt die Logikschaltung 8, wenn die Logikschaltung 8 die
Abgleichdaten erhält, über einen
Adressbus 15 eine Adresse an die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9.
Ferner gibt die Logikschaltung 8 die Abgleichdaten über den
Datenbus 16 an die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9. Somit
werden die Abgleichdaten in einem vorgesehenen Bereich des Speichers
der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 gespeichert.
Ferner findet ein Datenaustausch zwischen der Logikschaltung 8 und
der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 statt. Die Logikschaltung 8 empfängt die
Abgleichdaten von der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9,
die in dem Speicher 9b (weiter unten beschrieben) gespeichert
sind, und gibt die empfangenen Abgleichdaten als ein Datenausgangssignal
So an die Analogschaltung 6 aus.
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Die
Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 (die einer Abgleichwert-Regelungsschaltung
entspricht) speichert die von der Logikschaltung 8 gesendeten
Abgleichdaten und erzeugt eine Abgleichspannung (d.h. einen Abgleichwert)
für die
Abgleichoperation auf der Grundlage der gespeicherten Abgleichdaten.
Insbesondere umfasst die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 einen
Adressdecoder, einen Eingabe/Ausgabe-Controller, einen Latch 9a (der
einer Halteschaltung entspricht), einen Speicher 9b der
aus einem EPROM (d.h. einem nicht flüchtigen Speicher) besteht,
und einen D/A-Wandler. Es ist jedoch vorteilhaft, eine Fehlerkorrekturschaltung
zur Korrektur von Fehlern in dem Speicher 9b hinzuzufügen.
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In
dem Abgleichbetriebszustand werden die von der Logikschaltung 8 gesendeten
Abgleichdaten zuerst von dem Latch 9a gehalten. Anschließend werden
die von dem Latch 9a gehaltenen Daten in den Speicher 9b geschrieben,
wenn ein Schreibmodus (der einem Schreiboperationsmodus entspricht) eingestellt
ist. In diesem Fall wird die Schreibspannung VPP von dem Versorgungsanschluss 3 über den
Filter 17, die Schreibspannungversorgungsleitung LN1 und
die Logikschaltung 8 an die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 gegeben.
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Darüber hinaus
wählt die
Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 auf der Grundlage
der oben beschriebenen zusätzlichen
Daten entweder die von dem Latch 9a gehaltenen Abgleichdaten
oder die in dem Speicher 9b gespeicherten Abgleichdaten.
Anschließend
erzeugt die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 auf
der Grundlage der Abgleichdaten eine Abgleichspannung (d.h. einen Abgleichwert)
und gibt die Abgleichspannug an die Analogschaltung 6 aus.
Ferner werden, wenn ein Lesemodus (der einem Leseoperationsmodus
entspricht) eingestellt ist, die von dem Latch 9b gehaltenen
Abgleichdaten oder die in dem Speicher 9b gespeicherten
Abgleichdaten an die Logikschaltung 8 gesendet.
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Wenn
in dem Abgleichbetriebszustand eine externe Spannung an den Ausgangsanschluss 5 angelegt
wird, wird ein Strombegrenzer einer Ausgangsstufe der Analogschaltung 6 hinzugefügt, um den
Eingangsstrom zu begrenzen. 2 zeigt
eine Anordnung der Ausgangsstufe der Analogschaltung 6 im
Detail. Ein Strombegrenzer 19 ist zwischen einem Ausgangsanschluss
des Operationsverstärkers 18 und
dem Ausgangsanschluss 5 der Sensorschaltung 1 verbunden.
Ein widerstand R7 wird verwendet, um eine invertierende Verstärkerschaltung
aufzubauen.
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Der
Operationsverstärker 18 besteht
aus fünf
Transistoren Q1 bis Q5, einer Konstantstromschaltung 20,
einem widerstand R8 und einem Phasenkompensationskondensator C1.
Der Strombegrenzer 19 besteht aus vier Transistoren Q6
bis Q9, zwei Filtern 21 und 22 und zwei Widerständen R9 und
R10. Der Widerstand R9 ist ein Stromerfassungswiderstand. In Antwort
auf eine Zunahme des von dem Ausgangsanschluss 5 über den
Widerstand R9 in den Transistor Q5 fließenden Stroms überschreitet
die zwischen beiden Anschlüssen
des Widerstands R9 angelegte Spannung eine Schwellenspannung Vt
des Transistors Q6, und der Transistor Q6 schaltet durch. Der Strom
fließt über den
Widerstand R10 über
eine Stromspiegelschaltung, die aus den Transistoren Q7 und Q8 besteht.
Als Folge davon schaltet der Transistor Q9 durch, und ein Gate-Potenzial
des Transistors Q5 nimmt ab. Somit fließt ein verkleinerter Strom in
den Ausgangsanschluss 5, so dass die zwischen beiden Anschlüssen des
Widerstandes R9 angelegte Spannung gleich der Schwellenspannung
Vt des Transistors Q6 gemacht wird.
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Die
in den 1 und 2 gezeigten Filter 13, 17, 21 und 22 sind
aus RC-Filtern, Zener-Dioden oder dergleichen gebildet, so dass
sie dazu beitragen können,
durch externes Rauschen verursachte Fehlfunktionen und Schäden zu beseitigen.
Diese Filter 13, 17, 21 und 22 können gegebenenfalls
weggelassen werden.
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Die
Abgleichoperation dieser Ausführungsform
wird auf folgende Weise ausgeführt.
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Wie
es oben beschrieben ist, umfasst der Einstellprozess (d.h. der Abgleichprozess)
für eine Sensorvorrichtung
die Einstellung der an das Erfassungselement 2 angelegten
Spannung oder die Einstellung des Ausgangssignals des Erfassungselements 2,
um so die Empfindlichkeit des Erfassungselements 2 einzustellen.
In diesem Abgleichprozess ist eine in den 3B und 3C gezeigte
externe Schaltung 23 mit den Versorgungsanschlüssen 3 und 4 und
dem Ausgangsanschluss 5 der Sensorschaltung 1 verbunden.
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Die
externe Schaltung 23 umfasst eine Spannungsquelle 24,
die zwischen die Versorgungsanschlüsse 3 und 4 geschaltet
ist, und ein Voltmeter 25, das zwischen dem Ausgangsanschluss 5 und dem
Versorgungsanschluss 4 geschaltet ist. Ferner sind ein
Schalter 26, ein Amperemeter 27 und eine Abgleichsignalquelle 28 zwischen
dem Ausgangsanschluss 5 und dem Versorgungsanschluss 4 in
Reihe geschaltet. Die Spannungsquelle 24 besitzt die Fähigkeit,
die Steuerspannung VCC der Sensorschaltung 1 oder die Schreibspannung
VPP für
den Speicher 9b zu liefern. Ferner erfasst das Amperemeter 27,
wenn die Sensorschaltung 1 auf den Lesemodus eingestellt
ist, den in den Ausgangs anschluss 5 fließenden Strom
und gibt Daten aus, die dem erfassten Eingangsstrom entsprechen.
Ferner gibt die Abgleichsignalquelle 28 in dem Abgleichbetriebszustand
ein Abgleichsignal als ein Spannungssignal, das die Daten repräsentiert,
an den Ausgangsanschluss 5 aus. Da der Strombegrenzer in
der Ausgangsstufe der Analogschaltung vorgesehen ist, ist der Ausgangsstrom
der Abgleichsignalquelle 28 begrenzt und überschreitet
seinen maximalen Ausgangsstrom (zum Beispiel einige mA) nicht.
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3A zeigt
teilweise eine Wellenform der in dem Abgleichbetriebszustand von
der Abgleichsignalquelle 28 an den Ausgangsanschluss 5 angelegten
Spannung. Diese Spannung hat drei Spannungspegel VCC + Vα, VCC + Vβ und VCC
+ Vγ (Vα < Vβ < Vγ), die jeweils
höher als
die an den Versorgungsanschluss angelegte Steuerspannung VCC sind. Wenn
diese Spannungen angelegt sind, genügen die Teilspannungen Vd(VCC
+ Vα), Vd(VCC
+ Vβ) und Vd(VCC
+ Vγ) und
die Referenzspannungen Va, Vb und Vc den folgenden Beziehungen. Vd(VCC) < Vα < Vd(VCC + Vα) Vd(VCC + Vα) < Vb < Vd(VCC + Vβ) Vd(VCC + Vβ) < Vc < Vd(VCC + Vγ)
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Wenn
der Schalter 26 der externen Schaltung 23 geschlossen
ist, wird die Spannung VCC + Vα an
den Ausgangsanschluss 5 angelegt. Das Rücksetzsignal Sr nimmt den L-Pegel (0 V) an. In Antwort
auf das Rücksetzsignal
Sr mit L-Pegel geht die Sensorschaltung 1 von dem gewöhnlichen
Betriebszustand in den Abgleichbetriebszustand über. In 3A entsprechen
die L(0)-Pegel-Daten dem Zustand, in dem die Spannung VCC + Vβ an den Ausgangsanschluss 5 angelegt
ist, und die H(1)-Pegel-Daten entsprechen dem Zustand, in dem die Spannung
VCC + Vγ an
den Ausgangsanschluss 5 angelegt ist. Die Spannung VCC
+ Vβ, die
den L-Pegel-Daten
entspricht, und die Spannung VCC + Vγ, die den H-Pegel-Daten entspricht,
sind beide höher als
die Spannung VCC + Vα.
Daher kann die Logikschaltung 8 der Sensorschaltung 1 das
Datensignal Sd in Synchronisation mit dem Taktsignal Sc lesen.
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In
dem Abgleichprozess wird zuerst der Schalter 26 geschlossen,
um die Abgleichsignalquelle 28 mit der Sensorschaltung 1 zu
verbinden, wodurch bewirkt wird, dass die Sensorschaltung 1 in den
Abgleichbetriebszustand überführt wird.
Ferner werden Modusdaten, die den Dateneingabemodus repräsentieren,
und die Abgleichdaten von der Abgleichsignalquelle 28 zu
dem Ausgangsanschluss 5 gesendet. Die 4A und 4B zeigen
Wellenformen der in diesem Fall an den Ausgangsanschluss 5 angelegten
Spannung. In den 4A und 4B werden
zuerst Modusdaten "100" des Dateneingabemodus
an den Ausgangsanschluss gegeben. Anschließend werden die Abgleichdaten
in Übereinstimmung
mit den Speicheradressen 1, 2, ..., N der in dem Speicher 9b gespeicherten
Abgleichdaten sukzessive an den Ausgangsanschluss 5 gegeben. Schließlich wird
das Zusatzbit an den Ausgangsanschluss 5 gegeben. Die der
Sensorschaltung 1 zugeführten
Daten werden von dem Latch 9a der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 gehalten.
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Das
Zusatzbit ist erforderlich, um den Betriebsmodus der Sensorschaltung 1 einzustellen, nachdem
der Schalter 26 geöffnet
wurde, um die Abgleichsignalquelle 28 von der Sensorschaltung 1 zu trennen.
Insbesondere in einem Fall, in dem das Zusatzbit auf "1" gesetzt ist, wie es in 4A gezeigt ist,
wählt die
Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 die von dem Latch 9a gehaltenen
Abgleichdaten aus, wenn der Schalter geöffnet wird, um zu bewirken,
dass die Sensorschaltung 1 von dem Abgleichbetriebszustand
in den gewöhnlichen
Betriebszustand überführt wird.
Anschließend
gibt die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 eine Abgleichspannung
auf der Grundlage der gewählten Abgleichdaten
an die Analogschaltung 6 aus. Danach wird dieser Modus
als "Latchmodus" bezeichnet. Die
Analogschaltung 6 führt
die Sensorausgabeoperation auf der Grundlage der von der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 gelieferten
Abgleichspannung aus.
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Andererseits
wählt die
Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 in einem Fall, in
dem das Zusatzbit auf "0" gesetzt ist, wie
es in 4B gezeigt ist, die in dem Speicher 9b gespeicherten
Abgleichdaten aus, wenn der Schalter 26 geöffnet wird, um
zu bewirken, dass die Sensorschaltung 1 von dem Abgleichbetriebszustand
in den gewöhnlichen Betriebszustand überführt wird.
Anschließend
gibt die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 eine Abgleichspannung
auf der Grundlage der ausgewählten
Abgleichdaten an die Analogschaltung 6 aus. Danach wird
dieser Modus als "Speichermodus" bezeichnet. Die
Analogschaltung 6 führt
die Sensorausgabeoperation auf der Grundlage der von der Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 gelieferten Abgleichspannung
aus.
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Der
Abgleichprozess folgt gewöhnlich
dem in 4A gezeigten Verfahren. Insbesondere
werden die Abgleichdaten in dem Dateneingabemodus des Abgleichbetriebszustandes
eingegeben. In dem Latchmodus des gewöhnlichen Betriebszustandes misst
anschließend
das Voltmeter 25 der externen Schaltung 23 unter
Verwendung der Abgleichdaten des Latchs 9a ein Sensorausgangssignal.
Wenn dieses Messergebnis außerhalb
eines vorbestimmten Einstellbereichs liegt, wird der Schalter 26 wieder
geschlossen, um die Sensorschaltung 1 in den Abgleichbetriebszustand
zurückzusetzen.
Neue Abgleichdaten, die entsprechend dem Dateneingabemodus korrigiert
sind, werden an den Ausgangsanschluss 5 gegeben. Nachdem
der Schalter 26 geschlossen ist, um die Sensorschaltung 1 einmal
in den Abgleichbetriebszustand übergehen
zu lassen, kehrt die Sensorschal tung 1 automatisch in den
Speichermodus zurück,
wenn der Schalter 26 geöffnet wird,
damit die Sensorschaltung 1 in den gewöhnlichen Betriebszustand zurückkehrt.
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Wenn
das oben beschriebene Messergebnis innerhalb eines vorbestimmten
Einstellbereichs liegt, werden die von dem Latch 9a gehaltenen
Abgleichdaten in den Speicher 9b geschrieben. 5 zeigt eine
Wellenform der während
der Schreiboperation an den Ausgangsanschluss 5 angelegten
Spannung zusammen mit einer Wellenform der an den Versorgungsanschluss 3 angelegten
Spannung. In 5 werden Modusdaten "111" des Schreibmodus
von der Abgleichsignalquelle 28 an den Ausgangsanschluss 5 gegeben.
Anschließend
wird die Schreibspannung VPP von der Spannungsquelle 24 an
den Versorgungsanschluss 3 gegeben, um die Daten in den
Speicher 9b zu schreiben.
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Während der
Zeitspanne, während
der die Schreibspannung VPP (einschließlich Toleranzen, die vor und
nach dieser Zeitspanne eingestellt sind) zugeführt wird, muss die Spannung,
die "1" entspricht, kontinuierlich
an den Ausgangsanschluss 5 gegeben werden. In diesem Fall
wird eine Spannung, die höher
als VCC + Vγ ist,
an den Ausgangsanschluss 5 gegeben. Dies ist so, da, wenn
die Schreibspannung VPP (> VCC)
an den Versorgungsanschluss 3 gegeben wird, die Ausgangsspannung VDD
der Versorgungsschaltung 6a zunehmen kann und somit die
Referenzspannungen Va, Vb und Vc entsprechend abnehmen können. Es
ist daher vorteilhaft, die an den Ausgangsanschluss 5 angelegte Spannung
so zu erhöhen,
dass der oben beschriebene "1"-Zustand sicher aufrecht erhalten werden
kann. Nach Beendigen des Schreibens der Daten in den Speicher 9b (d.h.
nach Beendigen des Versendens des Sensorprodukts) kann der Sensor
in dem Speichermodus des gewöhnlichen
Betriebszustandes verwendet werden.
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Ferner
können
die von dem Latch 9a gehaltenen Abgleichdaten oder die
in dem Speicher 9b gespeicherten Abgleichdaten während des
Abgleichprozesses ausgelesen werden. 6 zeigt
eine Wellenform der in dem Lesemodus an den Ausgangsanschluss 5 angelegten
Spannung zusammen mit einer Wellenform des Senkenstroms des Ausgangsanschlusses 5.
Wie es in 6 gezeigt ist, werden zuerst
Modusdaten "101" des Lesemodus von
der Abgleichsignalquelle 28 an den Ausgangsanschluss 5 gegeben.
Anschließend
werden Sync-Daten "000---" an den Ausgangsanschluss 5 gegeben.
In Antwort auf diese Sync-Daten ändert
sich der Senkenstrom an dem Ausgangsanschluss 5 in Übereinstimmung mit
einem Wert ("0" oder "1") der an einer vorbestimmten Adresse
gespeicherten Daten. Dieser Strom wird mit dem Amperemeter 27 der
externen Schaltung 23 gemessen. Somit sind die oben beschriebenen
Daten lesbar. Wenn die von dem Latch 9a gehaltenen Daten
statt der in dem Speicher 9b gespeicherten Daten gelesen
werden, sollten die Modusdaten zu vorbestimmten Daten geändert werden. Aufgrund
der Tatsache, dass die in dem Latch 9a oder dem Speicher 9b gespeicherten
Abgleichdaten auf diese Weise ausgelesen werden können, ist
es möglich,
zu testen, wie jene Abgleichdaten während des Abgleichprozesses
erzeugt und in jenem Speichermittel gespeichert werden, was wirksam
ist, um genauere und präzisere
Daten zu erzeugen. Im Übrigen
muss diese Teststruktur nicht auf die Verwendung in dem in der vorliegenden
Ausführungsform
erläuterten
Sensor begrenzt sein, sondern kann auf jeden Typ von physikalischem
Sensor wie etwa Druck-, Beschleunigungs- und Temperatursensoren
angewendet werden, solange die Abgleichschaltung in diesen Sensoren
erforderlich ist.
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Wie
es oben erläutert
ist, umfasst die Sensorschaltung 1 gemäß dieser Ausführungsform
eine eingebaute Abgleichschaltung, die einen Abgleichwert verwendet.
Herstellungsunterschiede, die sich in dem Sensorausgangs signal widerspiegeln,
können
verringert werden. Und hoch genaue Sensorausgangssignale (Erfassungssignale)
können
gewonnen werden. Ferner werden der Sensorschaltung 1 die Abgleichdaten über den
Ausgangsanschluss 5 zugeführt und die Schreibspannung
VPP über
den Versorgungsanschluss 3 zugeführt. Somit ist kein spezieller oder
dedizierter Abgleichanschluss erforderlich. Die Sensorschaltung 1 kann
minimiert werden. Die Herstellungskosten können verringert werden.
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Um
den Betriebszustand der Sensorschaltung 1 von dem gewöhnlichen
Betriebszustand in den Abgleichbetriebszustand überzuführen, muss eine an den Ausgangsanschluss 5 angelegte
Spannung höher
als die in dem gewöhnlichen
Betriebszustand angelegte Versorgungsspannung VCC sein. Dies verhindert
wirksam, dass der Sensor im praktischen Einsatz nach dem Versenden
des Sensorprodukts fälschlicherweise
in den Abgleichbetriebszustand überführt wird.
Ferner wird die Referenzspannung Va, die bei der Beurteilung der Überführung in
den Abgleichbetriebszustand verwendet wird, höher als die Versorgungsspannung
VCC mit einer vorbestimmten Toleranz eingestellt. Diese Einstellung kann
selbst dann wirksam verhindern, dass die Sensorschaltung 1 fälschlicherweise
in den Abgleichbetriebszustand übergeht,
wenn externes Rauschen in den Ausgangsanschluss 5 eingekoppelt
wird.
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Die
von dem Ausgangsanschluss 5 eingegebenen Abgleichdaten
werden zeitweise von dem Latch 9a gehalten. Demzufolge
kann die Analogschaltung 6 ein Sensorerfassungssignal ausgeben, das
auf der Grundlage der in dem Speicher 9b gespeicherten
Daten (d.h. in dem Speichermodus) abgeglichen wurde, und kann ferner
ein Sensorerfassungssignal ausgeben, das auf der Grundlage der von
dem Latch 9a gehaltenen Abgleichdaten (d.h. in dem Haltemodus)
abgeglichen wurde. Daher kann in dem Abgleichprozess die Abgleichoperation,
bevor die Abgleichdaten endgültig
in den Speicher 9b geschrieben werden, durch das sequentielle
Verarbeiten von "Eingabe
von Abgleichdaten → Messung/Bestätigung der
Sensorausgabe → Neueingabe
der Abgleichdaten" ausgeführt werden,
ohne dass ein Schreiben von Daten in den Speicher 9b erforderlich wäre. Die
für die
Abgleichverarbeitung erforderliche Zeit kann verkürzt werden.
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Jedoch
geht die Sensorschaltung 1 nur dann in den gewöhnlichen
Betriebszustand des Latchmodus über,
wenn eine an den Ausgangsanschluss 5 angelegte Spannung
höher als
die in dem gewöhnlichen
Betriebszustand an den Versorgungsanschluss 3 angelegte
Spannung ist und ferner ein Wert 1 für das Zusatzbit gesetzt ist,
das auf die Modusdaten und die Abgleichdaten folgt, die an den Ausgangsanschluss 5 gegeben
werden. Dies verhindert wirkungsvoll, dass die Sensorschaltung 1 im
praktischen Einsatz nach Beenden des Versendens des Sensorprodukts
fälschlicherweise
von dem Speichermodus in den Latchmodus übergeht.
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Ferner,
wenn in dem Abgleichbetriebszustand der Lesemodus eingestellt ist,
können
die von dem Latch 9a gehaltenen Abgleichdaten oder die
in dem Speicher 9b gespeicherten Abgleichdaten als der
Senkenstrom des Ausgabeanschlusses 5 ausgelesen werden.
Somit wird es möglich,
die Abgleichdaten, die momentan eingestellt sind, leicht zu bestätigen.
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Wie
es aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich ist, stellt die
erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einen ersten Sensor bereit, der eine Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung (d.h.
die Analogschaltung 6), eine Datentrennungsschaltung (d.h.
die Steuersignal-Trennungsschaltung 7)
und eine Abgleichwert-Regelungsschaltung
(d.h. die Abgleichspannung- Regelungsschaltung 9)
umfasst. Die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
des ersten Sensors hat einen Versorgungsanschluss und einen Ausgangsanschluss
zur Ausführung
von wenigstens entweder einer Einstellung einer an ein Erfassungselement
angelegten Spannung oder einer Einstellung eines Ausgangssignals
des Erfassungselements mit Hilfe eines Abgleichwerts und gibt ein
Erfassungssignal aus, das das Ausgangssignal des Erfassungselements
von dem Ausgangsanschluss repräsentiert.
Die Datentrennungsschaltung des ersten Sensors erzeugt ein Überführungssignal,
das eine Überführung in
einen Abgleichbetriebszustand anweist, und trennt Daten von einem
dem Ausgangsanschluss zugeführten
Spannungssignal, basierend auf einem Vergleich zwischen einer an
den Ausgangsanschluss angelegten Spannung und einer vorbestimmten
Referenzspannung, die zuvor auf einen Wert innerhalb eines Spannungsbereichs
eingestellt wird, der höher
als eine in einem gewöhnlichen
Betriebszustand an den Versorgungsanschluss angelegte Versorgungsspannung
ist. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung
des ersten Sensors umfasst eine Halteschaltung (d.h. den Latch 9a)
und einen Speicher. Die Halteschaltung hält zeitweise Abgleichdaten,
die einem Abgleichwert entsprechen, der einen Einstellbetrag für die von
der Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung an den von der Datentrennungsschaltung
getrennten Daten ausgeführten Einstellung
bestimmt. Der Speicher speichert von der Halteschaltung gehaltene
Abgleichdaten. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung schreibt die
in der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten in den Speicher,
indem sie eine an den Versorgungsanschluss gegebene Schreibspannung
verwendet. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung wählt entweder die von der Halteschaltung
gehaltenen Abgleichdaten oder die in dem gewöhnlichen Betrieb in dem Speicher
gespeicherten Abgleichdaten. Ferner erzeugt die Abgleichwert-Regelungsschaltung
einen Abgleichwert, der ausge wählten
Abgleichdaten entspricht, und sendet den Abgleichwert an die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung.
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Ferner
erzeugt die Datentrennungsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Betriebszustandssignal Sr, das einen momentanen
Betriebszustand zwischen dem normalen Betriebszustand und dem Abgleichbetriebszustand
auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der an den Ausgangsanschluss
angelegten Spannung Vin und einer ersten Referenzspannung Va identifiziert.
Die Datentrennungsschaltung erzeugt ein Taktsignal Sc auf der Grundlage
eines Vergleichs zwischen der an den Ausgangsanschluss angelegten Spannung
Vi und einer zweiten Referenzspannung Vb, die höher als die erste Referenzspannung
Va eingestellt ist. Und die Datentrennungsschaltung trennt ein Datensignal
Sd auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der an den Ausgangsanschluss 5 angelegten
Spannung Vin und einer dritten Referenzspannung Vc, die höher als
die zweite Referenzspannung Vb eingestellt ist.
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Ferner
umfassen die von der Datentrennungsschaltung getrennten Daten gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Moduseinstelldaten, und die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
(d.h. die Analogschaltung 6) gibt die von der Halteschaltung
(d.h. dem Latch 9a) gehaltenen Abgleichdaten oder die in
dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten von dem Ausgangsanschluss
aus, wenn die Moduseinstelldaten in dem Abgleichbetriebszustand
ein Lesebetriebsmodus sind.
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Die
Abgleichwert-Regelungsschaltung wählt entweder die von der Halteschaltung
gehaltenen Abgleichdaten oder die in dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten
auf der Grundlage eines Datenmusters aus, das in dem Datenstrom
enthalten ist, der in Antwort auf eine Überführung bzw. einen Übergang des
Sensors von dem Abgleichbetriebszustand in den gewöhnlichen
Betriebszustand getrennt wurde, und erzeugt einen Abgleichwert,
der ausgewählten Abgleichdaten
entspricht, und gibt den Abgleichwert an die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung
aus.
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Die
Abgleichwert-Regelungsschaltung schreibt die von der Halteschaltung
gehaltenen Abgleichdaten in den Speicher, wenn die Moduseinstelldaten
in dem Abgleichbetriebszustand der Schreibbetriebsmodus ist.
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Zweite Ausführungsform
-
Im
Folgenden ist eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 erläutert. 7 zeigt
eine elektrische Ausbildung eines CMOS-Sensors, der eine Abgleichschaltung
enthält.
Die Abschnitte und Komponenten, die mit jenen identisch sind, die
in 1 gezeigt sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen. Eine Sensorschaltung 29 der zweiten Ausführungsform
ist so ausgelegt, dass sie in dem Abgleichbetriebszustand sowohl
die Abgleichdaten als auch die Schreibspannung VPP des Speichers 9b von
dem Ausgangsanschluss 5 ausgibt. Der Rest des Abgleichverfahrens ist
im Wesentlichen identisch mit dem der in der ersten Ausführungsform
erläuterten
Sensorschaltung 1.
-
In
einer Steuersignal-Trennungsschaltung 30 (die der Datentrennungsschaltung
entspricht) ist der Ausgangsanschluss 5 über das
Filter 17 mit der Reihenschaltung der Widerstände R5 und
R6 verbunden. Ferner ist eine Verbindungsstelle zwischen dem Filter 17 und
dem Widerstand R6 über
eine Schaltschaltung 31 (die einer Schreibspannungs-Schaltschaltung entspricht)
mit der Ausgangsleitung der Versorgungsschaltung 6a (d.h.
einer Versorgungsleitung mit einer konstanten Spannung bzw. Konstantspannung
VDD) verbunden. Die Schaltschaltung 31 besteht aus einer
Rei henschaltung einer Diode D1 (die die in der Zeichnung gezeigte
Polarität
aufweist) und eines Widerstandes R11. Eine Verbindungsstelle der
Diode D1 mit dem Widerstand R11 ist mit der Schreibspannungversorgungsleitung LN1
verbunden.
-
Die
Schaltschaltung 31 wählt
zwischen der von der Versorgungsschaltung 6a gelieferten
konstanten Spannung VDD und der Spannung des Ausgangsanschlusses 5 die
höhere
Spannung aus und gibt die ausgewählte
Spannung an die Schreibspannungversorgungsleitung LN1. In dem gewöhnlichen Betriebszustand ändert sich
die Spannung des Ausgangsanschlusses 5 in Abhängigkeit
von dem Sensorausgang innerhalb eines Bereichs von 0 V bis VCC.
Wenn die Spannung VCC gleich der konstanten Spannung VDD ist und
eine Vorwärtsspannung Vf
der Diode D1 berücksichtigt
wird, befindet sich die Diode D1 immer in einem AUS-Zustand, und
demzufolge wird die konstante Spannung VDD der Versorgungsschaltung 6a an
die Schreibspannungversorgungsleitung LN1 gegeben.
-
Auf
der anderen Seite überschreitet
die Spannung des Ausgangsanschlusses 5 in dem Abgleichbetriebszustand
die Spannung VCC (siehe 3A), und
demzufolge befindet sich die Diode D1 in einem AN-Zustand. Daher
wird die Spannung des Ausgangsanschlusses 5 an die Schreibspannungversorgungsleitung
LN1 gegeben. Die an den Ausgangsanschluss 5 angelegte Schreibspannung
VPP wird dem Speicher 9b zugeführt, wenn Daten in den Speicher 9b geschrieben
werden. In dieser Ausführungsform
hat der Widerstand R11 die Funktion, eine störende Beeinflussung zwischen
der konstanten Spannung VDD der Versorgungsschaltung 6a und der
Spannung des Ausgangsanschlusses 5 zu verhindern.
-
Das
Vorsehen der Schaltschaltung 31 wie es oben beschrieben
ist hat den Effekt, dass in dem gewöhnlichen Betriebszustand sicher
verhindert wird, dass eine niedrige Spannung, wenn sie an den Ausgangsanschluss 5 angelegt
wird, über
die Schreibspannungversorgungsleitung LN1 an das Substratpotenzial
der Logikschaltung 8, die eine P-Kanal-MOS-Struktur aufweist, gegeben
wird. Demzufolge kann die Sensorschaltung 29 der zweiten
Ausführungsform,
zusätzlich
zu den Funktionen und Effekten der in der ersten Ausführungsform
beschriebenen Sensorschaltung 1, selbst bei einem CMOS-Sensor
sowohl die Abgleichdaten als auch die Schreibspannung VPP von dem
Ausgangsanschluss 5 ausgeben.
-
Kurz,
gemäß dieser
Ausführungsform
umfasst der Sensor eine Versorgungsschaltung und eine Schreibspannungschaltschaltung
(d.h. die Schaltschaltung 31). Die Versorgungsschaltung
dieser Ausführungsform
erzeugt eine konstante Spannung VDD aus der an den Versorgungsanschluss
angelegten Spannung VCC. Die Schreibspannungschaltschaltung wählt zwischen
der konstanten Spannung VDD der Versorgungsschaltung und der an
den Ausgangsanschluss angelegten Spannung Vin die höhere Spannung
aus und gibt die ausgewählte Spannung
VPP an eine Schreibspannungversorgungsleitung LN1 des Speichers
aus. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung
(d.h. die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9)
schreibt die von der Halteschaltung (d.h. dem Latch 9a)
gehaltenen Abgleichdaten in den Speicher, indem sie eine an den Ausgangsanschluss
angelegte Spannung verwendet, anstatt die an den Versorgungsanschluss
gegebene Spannung zu verwenden.
-
Dritte Ausführungsform
-
Im
Folgenden ist eine dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 8 und 9 erläutert. 8 zeigt
eine elektrische Ausbildung eines CMOS-Sensors, die eine Abgleichschaltung
enthält.
Die Abschnitte und Komponenten, die mit jenen identisch sind, die
in 1 gezeigt sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen. Eine Sensorschaltung 32 der dritten Ausführungsform
ist so ausgebildet, dass in dem Abgleichbetriebszustand sowohl die
Abgleichdaten als auch die Schreibspannung VPP von dem Ausgangsanschluss 5 ausgegeben
werden, wie die in der zweiten Ausführungsform erläuterte Sensorschaltung 29.
Um eine Umkehrung des Substratpotenzials der oben beschriebenen
Logikschaltung 8 zu verhindern, umfasst die Sensorschaltung 32 der
dritten Ausführungsform
eine Schaltschaltung 33 (entsprechend der Schreibspannungschaltschaltung),
die zwischen der von der Versorgungsschaltung 6a gelieferten
konstanten Spannung VDD und der Spannung des Ausgangsanschlusses 5,
die das Filter 17 passiert hat, die höhere Spannung auswählt und
die ausgewählte
Spannung an die Schreibspannungversortungsleitung LN1 ausgibt.
-
9 zeigt
eine Schaltungsanordnung der Schaltschaltung 33 im Detail.
Eine von zwei an die Schaltschaltung 33 angelegten Eingangsspannungen
ist eine von dem Ausgangsanschluss 5 gelieferte Spannung
VPPin. Die Schaltschaltung 33 gibt eine Spannung VPPout
(d.h. die Spannung der Schreibspannungversorgungsleitung LN1) aus.
In der Schaltschaltung 33 ist eine Schalterschaltung 35 zwischen
dem Eingangsanschluss der Spannung VPPin und dem Ausgangsanschluss
der Spannung VPPout (d.h. der Schreibspannungversorgungsleitung
LN1) angeordnet. Die Logikschaltung 8 gibt das Steuersignal
Sa aus, um die Schalterschaltung 35 über eine Pegelkonvertierungsschaltung 34 anzusteuern.
Ein Widerstand R12 ist zwischen dem Eingangsanschluss der Spannung
VDD und dem Ausgangsanschluss der Spannung VPPout geschaltet.
-
Die
Pegelkonvertierungsschaltung 34 besteht aus sechs Transistoren
Q10 bis Q15. Die Schalterschaltung 35 umfasst eine Reihenschaltung
aus zwei Schalterschaltungen 35 und 36. Der Schalter 36 besteht
aus zwei Transistoren Q16 und Q17. Der Schalter Q37 besteht aus
zwei Transistoren Q18 und Q19. Insbesondere sind in der Pegelkonvertierungsschaltung 34 die
zwei Transistoren Q10 und Q11 zwischen dem Eingangsanschluss der
Spannung VDD und der Massleitung in Reihe geschaltet. Die Transistoren
Q10 und Q11 sind an ihren Gate-Anschlüssen miteinander verbunden.
Ferner sind die zwei Transistoren Q12 und Q13 zwischen dem Eingangsanschluss
der Spannung VPPin und der Masseleitung in Reihe geschaltet. Die
Transistoren Q12 und Q13 sind an ihren Gate-Anschlüssen miteinander
verbunden.
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Das
Steuersignal 5a wird an die jeweiligen Gate-Anschlüsse der
Transistoren Q10, Q11, Q18 und Q19 gegeben. Die Transistoren Q12
und Q13 besitzen Drain-Anschlüsse, die
zusammen mit den Gate-Anschlüssen
der Transistoren Q16 und Q17 verbunden sind. Der Transistor Q14
ist zwischen die Drain-Anschlüsse
der Transistoren Q10 und Q11 und die Gate-Anschlüsse der Transistoren Q12 und
Q13 geschaltet. Der Transistor Q15 ist zwischen den Eingangsanschluss
der Spannung VPPin und die Gate-Anschlüsse der
Transistoren Q12 und Q13 geschaltet. Der Transistor Q14 hat einen
Gate-Anschluss, der mit dem Eingangsanschluss der Spannung VDD verbunden
ist. Der Transistor Q15 hat einen Gate-Anschluss, der mit den Drain-Anschlüssen der
Transistoren Q12 und Q13 verbunden ist.
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In
dem gewöhnlichen
Betriebszustand sowie in einem Nichtschreibemodus des Abgleichbetriebszustandes
gibt die Logikschaltung 8 das Steuersignal Sa, das ein
elektrisches Potenzial der Spannung VDD besitzt, aus. In diesem
Fall schalten die Transistoren Q11, Q12 und Q14 durch, und die Transistoren Q10,
Q13 und Q15 sperren. Die Drain- Anschlüsse der
Transistoren Q12 und Q13 haben ein elektrisches Potenzial der Spannung
VPPin. Als Folge davon wird der Schalter 36 geöffnet (d.h.
AUS), wenn VPPin > VDD
ist, und der Schalter 37 geöffnet (d.h. AUS), wenn VPPin < VDD ist. Somit
wird die Schalterschaltung 35 in einem AUS-Zustand gehalten,
und demzufolge gibt die Schaltschaltung 33 die Spannung
VDD aus.
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Auf
der anderen Seite gibt die Logikschaltung 8 in dem Speicherschreibmodus
des Abgleichbetriebszustandes das Steuersignal Sa mit einem elektrischen
Potenzial der Spannung 0 V aus. In diesem Fall sperren die Transistoren
Q11 und Q12, und die Transistoren Q10, Q13, Q14 und Q15 schalten durch.
Die Drain-Anschlüsse
der Transistoren Q12 und Q13 haben ein elektrisches Potenzial der
Spannung 0 V. Als Folge davon sind die Schalter 36 und 37 geschlossen
(d.h. AN). Die Schalterschaltung 35 wird in einem AN-Zustand gehalten,
und demzufolge gibt die Schaltschaltung 33 die Schreibspannung
VPPin (= VPP) aus.
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Das
Vorsehen der Schaltschaltung 33 in dieser Weise hat den
Effekt, dass in dem gewöhnlichen Betriebszustand
sicher verhindert wird, dass eine niedrige Spannung, wenn sie an
den Ausgangsanschluss 5 angelegt wird, über die Schreibspannungversorgungsleitung
LN1 an das Substratpotenzial der Logikschaltung 8 gelegt
wird, wie es in der zweiten Ausführungsform
offenbarte Schaltschaltung 31 der Fall ist. Demzufolge
kann die Sensorschaltung 32 der dritten Ausführungsform,
zusätzlich
zu den Funktionen und Effekten der in der ersten Ausführungsform beschriebenen
Sensorschaltung 1, selbst in einem CMOS-Sensor sowohl die
Abgleichdaten als auch die Schreibspannung VPP von dem Ausgangsanschluss 5 ausgeben.
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Vierte Ausführungsform
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Nachfolgend
ist eine vierte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 10 erläutert. 10 zeigt
eine elektrische Ausbildung eines CMOS-Sensors, die eine Abgleichschaltung
enthält.
Die Abschnitte und Komponenten, die mit jenen identisch sind, die
in 1 gezeigt sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen. Eine Sensorschaltung 38 der vierten Ausführungsform
ist so ausgelegt, dass sie in dem Abgleichbetriebszustand sowohl
die Abgleichdaten als auch die Schreibspannung VPP des Speichers 9b von
dem Versorgungsanschluss 3 ausgibt. Der Rest des Abgleichverfahrens
ist im Wesentlichen identisch mit dem der in der ersten Ausführungsform
erläuterten
Sensorschaltung 1.
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In
einer Steuersignal-Trennungsschaltung 39 (die der Datentrennungsschaltung
entspricht) ist der Versorgungsanschluss 3 über das
Filter 17 mit der Reihenschaltung der Widerstände R6 und
R5 und darüber
hinaus mit der Schreibspannungversorgungsleitung LN1 verbunden.
Ferner umfasst die Steuersignal-Trennungsschaltung 39 eine
Referenzspannungerzeugungsschaltung 40, die auf der Grundlage
der Versorgungsspannung VDD eine konstante Referenzspannung erzeugt.
Diese Referenzspannung wird an eine Reihenschaltung gegeben, die
aus den vier Transistoren R1 bis R4 besteht.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
werden nur zwei Versorgungsanschlüsse 3 und 4 verwendet,
um die Abgleichoperation auszuführen.
Zum Beispiel ermöglicht
es diese Ausführungsform,
dass ein Magnetsensor oder jeder weitere Zweileitungssensor vom
Stromtyp, die keinen Ausgangsanschluss aufweisen, die Abgleichoperation
ausführt.
Ferner hat das Vorsehen der Referenzspannungerzeugungsschaltung 40 den
Effekt der stabilen Bereitstellung der Referenzspannungen Va, Vb
und Vc, selbst wenn die Schreibspannung VPP an den Versorgungsanschluss 3 angelegt
wird. Somit kann diese Ausführungsform
eine stabile Abgleichoperation realisieren, ohne Fehlfunktionen
zu bewirken.
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Wie
es aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich ist, stellt die
vierte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einen zweiten Sensor bereit, der eine Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung (d.h.
die Analogschaltung 6), eine Datentrennungsschaltung (d.h.
die Steuersignal-Trennungsschaltung 7)
und eine Abgleichwert-Regelungsschaltung (d.h. die Abgleichwert-Regelungsschaltung 9)
umfasst. Die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung des zweiten Sensors
hat einen Versorgungsanschluss 3 und führt wenigstens entweder eine
Einstellung einer an ein Erfassungselement angelegten Spannung oder eine
Einstellung eines Ausgangssignals des Erfassungselements durch Verwenden
eines Abgleichwerts aus und gibt von dem Versorgungsanschluss ein
Erfassungssignal aus, das das Ausgangssignal des Erfassungselements
repräsentiert.
Die Datentrennungsschaltung des zweiten Sensors erzeugt ein Überführungssignal,
das die Überführung zu
einem Abgleichbetriebszustand anweist und Daten von einem dem Versorgungsanschluss
zugeführten
Spannungssignal trennt, basierend auf einem Vergleich zwischen einer
an den Versorgungsanschluss angelegten Spannung und einer vorbestimmten
Referenzspannung, die zuvor auf einen Wert eingestellt wird, der
innerhalb eines Spannungsbereichs liegt, der höher als die in einem gewöhnlichen
Betriebszustand an den Versorgungsanschluss angelegte Versorgungsspannung
ist. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung des zweiten Sensors umfasst
eine Halteschaltung (d.h. einen Latch 9a) und einen Speicher. Die
Halteschaltung hält
zeitweise Abgleichdaten, die einem Abgleichwert entsprechen, der
einen Einstellbetrag für
die Einstellung bestimmt, die an den von der Datentrennungsschaltung
getrennten Daten von der Sensorsignal-Verarbeitungsschal tung ausgeführt werden.
Der Speicher speichert die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten.
Die Abgleichwert-Regelungsschaltung schreibt die in der Halteschaltung
gehaltenen Abgleichdaten unter Verwendung einer an den Versorgungsanschluss
gegebenen Schreibspannung in den Speicher. Die Abgleichwert-Regelungsschaltung
wählt entweder
die von der Halteschaltung gehaltenen Abgleichdaten oder die bei
der gewöhnlichen
Operation in dem Speicher gespeicherten Abgleichdaten. Und die Abgleichwert-Regelungsschaltung
erzeugt ferner einen Abgleichwert, der ausgewählten Abgleichdaten entspricht,
und sendet den Abgleichwert an die Sensorsignal-Verarbeitungsschaltung.
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Modifikationen
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Die
vorliegende Erfindung kann in verschiedenen weiteren Formen verwirklicht
sein, ohne von dessen Geist abzuweichen. Die bisher beschriebenen
Ausführungsformen
und Modifikationen sind daher dazu gedacht, nur erläuternd und
nicht einschränkend
zu sein, da der Schutzbereich der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und
nicht durch die vorangehende Beschreibung definiert ist. Alle Änderungen,
die innerhalb der Grenzen der Ansprüche oder Äquivalente solcher Grenzen
fallen sind daher dazu gedacht, von den Ansprüchen erfasst zu werden. Der
Sensor der vorliegenden Erfindung kann in folgender Weise modifiziert
werden.
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Zum
Beispiel kann die Abgleichspannung-Regelungsschaltung 9 so
ausgelegt sein, dass verhindert wird, dass der Sensor in dem gewöhnlichen
Betriebszustand in den Latchmodus übergeht, indem die von dem
Latch 9a gehaltenen Abgleichdaten in den Speicher 9b geschrieben
werden. Gemäß der oben
beschriebenen ersten Ausführungsform
ist es möglich,
den Übergang
in den Latchmodus zu verhindern, indem das Zusatzbit in eine bestimmte Adresse
N+1 des Speichers 9b geschrieben wird. Dies kann sicher
verhindern, dass der Sensor in den Latchmodus übergeht, selbst wenn sich die
Versorgungsspannung ändert
oder wenn während
des gewöhnlichen
Betriebs nach Beenden der Versendung des Sensorprodukts externes
Rauschen eingeht. Somit ist es möglich,
sicher zu verhindern, dass die von dem Latchmodus 9a gehaltenen
Abgleichdaten fälschlicherweise
ausgewählt
werden. Der Rauschfestigkeit gegenüber EMC, ESD etc. kann verbessert werden.
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Das
Erfassungselement 2 der vorliegenden Erfindung kann aus
verschiedenen Sensoren zur Erfassung einer physikalischen Größe wie etwa
Drucksensoren, Beschleunigungssensoren und Magnetsensoren ausgewählt werden.
Der Speicher der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen EPROM
begrenzt, und demzufolge kann jeder andere nicht flüchtige Speicher
verwendet werden, solange die Daten elektronisch in den Speicher
geschrieben werden. Es ist auch möglich, die in dem Latch 9a gehaltenen
Abgleichdaten oder die in dem Speicher 9b gespeicherten
Abgleichdaten so auszulegen, dass sie in dem Lesemodus als ein Spannungssignal
von dem Ausgangsanschluss 5 ausgelesen werden.
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Ferner
kann ein Computersystem, das eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit)
verwendet, die auf einer Softwaregrundlage arbeitet, ebenfalls auf die
in den 1, 7, 8 bzw. 10 gezeigten
Schaltungskomponenten angewendet werden. Es ist zum Beispiel vorteilhaft,
dass die Schaltungen 8, 9 und 6 durch
das Computersystem gebildet sind.