JP2000162066A - センサ装置 - Google Patents
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- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
- G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
- G01L9/065—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices with temperature compensating means
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 センシング用ブリッジ回路の出力に基づいた
物理量検出値を温度補償する場合に、最終的に得られる
物理量検出値の誤差を小さくすること。 【解決手段】 圧力検出用ブリッジ回路３からの検出信
号Ｓｄ、温度検出用ブリッジ回路４からの温度信号Ｓ
ｔ、基準電圧発生回路５からの基準信号Ｓａは、アナロ
グマルチプレクサ６を通じて時分割処理され、それらの
信号Ｓｄ、Ｓｔ及びＳａが同一の差動増幅回路８及びＡ
／Ｄ変換回路９を通じて採取される。検出信号Ｓｄ及び
温度信号Ｓｔは、温度検出用ブリッジ回路４内の基準用
抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵抗値を調整することによ
り、各ブリッジ回路３及び４の圧力測定範囲及び温度測
定範囲における変化幅が予め一致した状態となるように
設定される。補正演算回路１４は、Ａ／Ｄ変換回路９か
らのデジタルデータに基づいた演算処理により、検出信
号Ｓｄに応じた圧力量検出値を温度信号Ｓｔ及び基準信
号Ｓａに基いて温度補償した状態で算出する。
物理量検出値を温度補償する場合に、最終的に得られる
物理量検出値の誤差を小さくすること。 【解決手段】 圧力検出用ブリッジ回路３からの検出信
号Ｓｄ、温度検出用ブリッジ回路４からの温度信号Ｓ
ｔ、基準電圧発生回路５からの基準信号Ｓａは、アナロ
グマルチプレクサ６を通じて時分割処理され、それらの
信号Ｓｄ、Ｓｔ及びＳａが同一の差動増幅回路８及びＡ
／Ｄ変換回路９を通じて採取される。検出信号Ｓｄ及び
温度信号Ｓｔは、温度検出用ブリッジ回路４内の基準用
抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵抗値を調整することによ
り、各ブリッジ回路３及び４の圧力測定範囲及び温度測
定範囲における変化幅が予め一致した状態となるように
設定される。補正演算回路１４は、Ａ／Ｄ変換回路９か
らのデジタルデータに基づいた演算処理により、検出信
号Ｓｄに応じた圧力量検出値を温度信号Ｓｔ及び基準信
号Ｓａに基いて温度補償した状態で算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検出物理量に応
じた電圧値の検出信号を発生するセンシング用ブリッジ
回路の他に、そのセンシング用ブリッジ回路の温度特性
を補正するための温度検出用ブリッジ回路を備えたセン
サ装置に関する。
じた電圧値の検出信号を発生するセンシング用ブリッジ
回路の他に、そのセンシング用ブリッジ回路の温度特性
を補正するための温度検出用ブリッジ回路を備えたセン
サ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体チップ上にダイヤフラム
及びゲージ抵抗などを形成して構成される圧力センサ装
置においては、従来より、感度やオフセットに対する温
度補償をアナログ的な補正演算により行うようにしたも
のが一般的となっているが、このものでは、多数のオペ
アンプを使用することが必要になってくる。ところが、
オペアンプは小型化が難しいという一般的事情があるた
め、従来構成の装置ではチップ面積が大きくならざるを
得ず、全体の小型化が困難になるという問題点があっ
た。また、経時変化に伴いチップ表面を覆う保護膜の応
力が解放されるなどして、各オペアンプのオフセットが
初期値からずれたり、各オペアンプの周辺に設けられる
抵抗のペア比が初期値から崩れたりする現象（所謂耐久
変動）が発生すると、各部の回路定数が種々変動するこ
とが避けられないという事情があるため、最終的に得ら
れる圧力検出値の精度が低下するという問題点もあっ
た。
及びゲージ抵抗などを形成して構成される圧力センサ装
置においては、従来より、感度やオフセットに対する温
度補償をアナログ的な補正演算により行うようにしたも
のが一般的となっているが、このものでは、多数のオペ
アンプを使用することが必要になってくる。ところが、
オペアンプは小型化が難しいという一般的事情があるた
め、従来構成の装置ではチップ面積が大きくならざるを
得ず、全体の小型化が困難になるという問題点があっ
た。また、経時変化に伴いチップ表面を覆う保護膜の応
力が解放されるなどして、各オペアンプのオフセットが
初期値からずれたり、各オペアンプの周辺に設けられる
抵抗のペア比が初期値から崩れたりする現象（所謂耐久
変動）が発生すると、各部の回路定数が種々変動するこ
とが避けられないという事情があるため、最終的に得ら
れる圧力検出値の精度が低下するという問題点もあっ
た。
【０００３】本件出願人は、上記のような問題点を解決
するための発明を特願平１０−９５９１７号として出願
した。即ち、この出願に係る発明は、センサ回路からの
アナログ量の検出信号をＡ／Ｄ変換回路によりデジタル
データに変換した後に信号処理する構成が前提となって
いる。具体的には、例えば圧力を検出するためのセンサ
回路を実現する場合には、以下に述べるように構成され
るものである。
するための発明を特願平１０−９５９１７号として出願
した。即ち、この出願に係る発明は、センサ回路からの
アナログ量の検出信号をＡ／Ｄ変換回路によりデジタル
データに変換した後に信号処理する構成が前提となって
いる。具体的には、例えば圧力を検出するためのセンサ
回路を実現する場合には、以下に述べるように構成され
るものである。
【０００４】即ち、ピエゾ抵抗係数が大きな半導体より
成るセンサチップ上に、被検出圧力に応じた電圧レベル
の検出信号を発生するための圧力検出用ブリッジ回路を
抵抗素子の組み合わせにより構成する。また、同センサ
チップ上に、圧力検出用ブリッジ回路の温度に応じた電
圧レベルの温度信号を発生する温度検出用ブリッジ回路
を、所定の温度係数を備えた感温抵抗素子と温度係数が
零若しくは零に近い状態の基準用抵抗素子とを組み合わ
せて構成する。さらに、上記センサチップ若しくはこれ
と異なる半導体チップ上に、上記圧力検出用ブリッジ回
路に作用する圧力及びそのブリッジ回路の温度と無関係
に一定の電圧レベルとなる基準信号を発生する基準電圧
発生回路を拡散抵抗を利用して形成する。加えて、前記
検出信号、温度信号及び基準信号を選択的に出力するア
ナログマルチプレクサと、このアナログマルチプレクサ
から順次出力される信号を増幅するオペアンプより成る
差動増幅回路と、この差動増幅回路により増幅された前
記検出信号、温度信号及び基準信号をデジタルデータに
変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路からの
デジタルデータに基づいた演算処理により前記検出信号
に応じた圧力検出値を前記温度信号及び基準信号により
補正しながら算出する補正演算回路とを設ける構成とさ
れる。
成るセンサチップ上に、被検出圧力に応じた電圧レベル
の検出信号を発生するための圧力検出用ブリッジ回路を
抵抗素子の組み合わせにより構成する。また、同センサ
チップ上に、圧力検出用ブリッジ回路の温度に応じた電
圧レベルの温度信号を発生する温度検出用ブリッジ回路
を、所定の温度係数を備えた感温抵抗素子と温度係数が
零若しくは零に近い状態の基準用抵抗素子とを組み合わ
せて構成する。さらに、上記センサチップ若しくはこれ
と異なる半導体チップ上に、上記圧力検出用ブリッジ回
路に作用する圧力及びそのブリッジ回路の温度と無関係
に一定の電圧レベルとなる基準信号を発生する基準電圧
発生回路を拡散抵抗を利用して形成する。加えて、前記
検出信号、温度信号及び基準信号を選択的に出力するア
ナログマルチプレクサと、このアナログマルチプレクサ
から順次出力される信号を増幅するオペアンプより成る
差動増幅回路と、この差動増幅回路により増幅された前
記検出信号、温度信号及び基準信号をデジタルデータに
変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路からの
デジタルデータに基づいた演算処理により前記検出信号
に応じた圧力検出値を前記温度信号及び基準信号により
補正しながら算出する補正演算回路とを設ける構成とさ
れる。
【０００５】このような構成により、検出信号、温度信
号及び基準信号をアナログマルチプレクサを通じて時分
割処理すると共に、それらの信号に対応した複数種類の
デジタルデータを同一の差動増幅回路及びＡ／Ｄ変換回
路を用いて採取し、斯様に採取したデジタルデータに基
づいた補正演算（デジタル演算）により、感度などに対
する温度補償を施した精度の高い圧力検出値を得るよう
にしている。
号及び基準信号をアナログマルチプレクサを通じて時分
割処理すると共に、それらの信号に対応した複数種類の
デジタルデータを同一の差動増幅回路及びＡ／Ｄ変換回
路を用いて採取し、斯様に採取したデジタルデータに基
づいた補正演算（デジタル演算）により、感度などに対
する温度補償を施した精度の高い圧力検出値を得るよう
にしている。
【０００６】従って、温度補償をアナログ的に行うよう
にした前記従来構成の装置のように、多数のオペアンプ
を必要としないものであり、以て全体の小型化を実現で
きるようになる。また、比較的大きな面積を占有するこ
とになる差動増幅回路を、検出信号、温度信号及び基準
信号の増幅用に兼用する構成となっているから、多数の
差動増幅回路を設ける必要がなくなるものであり、この
面からも全体の小型化を実現できるようになる。しか
も、最終的にデジタルデータに変換される検出信号、温
度信号及び基準信号は、全て同じアナログ回路（アナロ
グマルチプレクサ、差動増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路）を
通過する構成であるから、その信号伝送系統での回路定
数の変動に起因した各信号のドリフト成分が互いにキャ
ンセルされることになり、結果的に、耐久変動による影
響を除去できるようになって、圧力検出値の精度を長期
間に渡って良好な状態に維持できるようになる。
にした前記従来構成の装置のように、多数のオペアンプ
を必要としないものであり、以て全体の小型化を実現で
きるようになる。また、比較的大きな面積を占有するこ
とになる差動増幅回路を、検出信号、温度信号及び基準
信号の増幅用に兼用する構成となっているから、多数の
差動増幅回路を設ける必要がなくなるものであり、この
面からも全体の小型化を実現できるようになる。しか
も、最終的にデジタルデータに変換される検出信号、温
度信号及び基準信号は、全て同じアナログ回路（アナロ
グマルチプレクサ、差動増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路）を
通過する構成であるから、その信号伝送系統での回路定
数の変動に起因した各信号のドリフト成分が互いにキャ
ンセルされることになり、結果的に、耐久変動による影
響を除去できるようになって、圧力検出値の精度を長期
間に渡って良好な状態に維持できるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、特願
平１０−９５９１７号の発明によれば数々の有益な効果
を奏することができる。但し、以下に述べる点で改良の
余地があった。即ち、差動増幅回路を構成するオペアン
プは、その増幅特性（入力電圧に対する出力電圧の特
性）が非直線的であるため、圧力検出用ブリッジ回路か
らの検出信号の電圧変化幅と、温度検出用ブリッジ回路
からの温度信号の電圧変化幅とが異なる場合には、両信
号間の誤差成分が拡大することになるため最終的に得ら
れる圧力検出精度が低下するという問題点が出てくる。
平１０−９５９１７号の発明によれば数々の有益な効果
を奏することができる。但し、以下に述べる点で改良の
余地があった。即ち、差動増幅回路を構成するオペアン
プは、その増幅特性（入力電圧に対する出力電圧の特
性）が非直線的であるため、圧力検出用ブリッジ回路か
らの検出信号の電圧変化幅と、温度検出用ブリッジ回路
からの温度信号の電圧変化幅とが異なる場合には、両信
号間の誤差成分が拡大することになるため最終的に得ら
れる圧力検出精度が低下するという問題点が出てくる。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、センシング用ブリッジ回路からの電
圧信号により示される物理量検出値を、そのブリッジ回
路の温度を検出する温度検出用ブリッジ回路からの電圧
信号に基いて温度補償する場合に、最終的に得られる物
理量検出値の誤差を小さくできるようになるセンサ装置
を提供することにある。
あり、その目的は、センシング用ブリッジ回路からの電
圧信号により示される物理量検出値を、そのブリッジ回
路の温度を検出する温度検出用ブリッジ回路からの電圧
信号に基いて温度補償する場合に、最終的に得られる物
理量検出値の誤差を小さくできるようになるセンサ装置
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した手段を採用することができる。こ
の手段によれば、センシング用ブリッジ回路から被検出
物理量に応じた電圧値の検出信号が出力されると共に、
温度検出用ブリッジ回路から上記センシング用ブリッジ
回路の温度に応じた電圧値の温度信号が出力される。信
号選択回路は、上記検出信号及び温度信号を選択的に通
過させるようになり、その通過信号が、オペアンプによ
り構成された増幅回路において増幅されるようになる。
従って、増幅回路から出力される検出信号により示され
る物理量検出値を、同じく増幅回路から出力される温度
信号により温度補償することが可能になる。
に請求項１に記載した手段を採用することができる。こ
の手段によれば、センシング用ブリッジ回路から被検出
物理量に応じた電圧値の検出信号が出力されると共に、
温度検出用ブリッジ回路から上記センシング用ブリッジ
回路の温度に応じた電圧値の温度信号が出力される。信
号選択回路は、上記検出信号及び温度信号を選択的に通
過させるようになり、その通過信号が、オペアンプによ
り構成された増幅回路において増幅されるようになる。
従って、増幅回路から出力される検出信号により示され
る物理量検出値を、同じく増幅回路から出力される温度
信号により温度補償することが可能になる。
【００１０】この場合、上記検出信号及び温度信号は、
同じ増幅回路により増幅される構成であるから、その増
幅回路の回路定数の変動に起因した検出信号及び温度信
号のドリフト成分が互いにキャンセルされることにな
り、結果的に、当該増幅回路から出力される検出信号を
温度信号により温度補償することによって得られる物理
量検出値の精度を長期間に渡って良好な状態に維持でき
るようになる。また、比較的大きな面積を占有すること
になる増幅回路を、検出信号及び温度信号の増幅用に兼
用する構成となっているから、多数の増幅回路を設ける
必要がなくなって、この面からも全体の小型化を実現で
きるようになる。
同じ増幅回路により増幅される構成であるから、その増
幅回路の回路定数の変動に起因した検出信号及び温度信
号のドリフト成分が互いにキャンセルされることにな
り、結果的に、当該増幅回路から出力される検出信号を
温度信号により温度補償することによって得られる物理
量検出値の精度を長期間に渡って良好な状態に維持でき
るようになる。また、比較的大きな面積を占有すること
になる増幅回路を、検出信号及び温度信号の増幅用に兼
用する構成となっているから、多数の増幅回路を設ける
必要がなくなって、この面からも全体の小型化を実現で
きるようになる。
【００１１】そして、センシング用ブリッジ回路から出
力される検出信号及び温度検出用ブリッジ回路から出力
される温度信号は、各ブリッジ回路の物理量測定範囲及
び温度測定範囲における変化幅が予め実質的に一致した
状態となるように設定されているから、前記増幅回路の
増幅特性が非直線的な状態になることが避けられない状
況下であっても、それら検出信号及び温度信号間の誤差
成分が拡大する恐れがなくなるものであり、以て最終的
に得られる物理量検出値の誤差を小さくできるようにな
る。
力される検出信号及び温度検出用ブリッジ回路から出力
される温度信号は、各ブリッジ回路の物理量測定範囲及
び温度測定範囲における変化幅が予め実質的に一致した
状態となるように設定されているから、前記増幅回路の
増幅特性が非直線的な状態になることが避けられない状
況下であっても、それら検出信号及び温度信号間の誤差
成分が拡大する恐れがなくなるものであり、以て最終的
に得られる物理量検出値の誤差を小さくできるようにな
る。
【００１２】請求項２記載の発明によれば、センシング
用ブリッジ回路及び温度検出用ブリッジ回路が同一の半
導体基板上に形成されることになるから、その温度検出
用ブリッジ回路から出力される温度信号の精度を高める
ことができて、物理量検出値の温度補償を正確に行い得
るようになる。
用ブリッジ回路及び温度検出用ブリッジ回路が同一の半
導体基板上に形成されることになるから、その温度検出
用ブリッジ回路から出力される温度信号の精度を高める
ことができて、物理量検出値の温度補償を正確に行い得
るようになる。
【００１３】請求項３記載の発明によれば、温度信号の
変化幅の設定を、常時においてほぼ同じ抵抗値を示す基
準用抵抗素子の設計抵抗値を調整することにより行って
いるから、その設定値の変動要素を少なくできる。
変化幅の設定を、常時においてほぼ同じ抵抗値を示す基
準用抵抗素子の設計抵抗値を調整することにより行って
いるから、その設定値の変動要素を少なくできる。
【００１４】請求項４記載の発明によれば、温度検出用
ブリッジ回路から出力される前記温度信号の変化幅を、
例えば、当該温度検出用ブリッジ回路内の基準用抵抗素
子の設計抵抗値を調整することにより一旦設定した後に
おいても、トリミング抵抗により調整できるようにな
る。この結果、センシング用ブリッジ回路から出力され
る検出信号の変化幅と、温度検出用ブリッジ回路から出
力される温度信号の変化幅とを正確に一致させることが
可能となり、結果的に増幅回路の非直線的な増幅特性に
よる悪影響を確実に除去可能になる。
ブリッジ回路から出力される前記温度信号の変化幅を、
例えば、当該温度検出用ブリッジ回路内の基準用抵抗素
子の設計抵抗値を調整することにより一旦設定した後に
おいても、トリミング抵抗により調整できるようにな
る。この結果、センシング用ブリッジ回路から出力され
る検出信号の変化幅と、温度検出用ブリッジ回路から出
力される温度信号の変化幅とを正確に一致させることが
可能となり、結果的に増幅回路の非直線的な増幅特性に
よる悪影響を確実に除去可能になる。
【００１５】請求項５記載の発明によれば、センシング
用ブリッジ回路からの検出信号及び温度検出用ブリッジ
回路からの温度信号が増幅回路によって増幅された後
に、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタルデータに変換される
ようになり、信号処理手段は、Ａ／Ｄ変換回路により変
換されたデジタルデータに基づいた演算処理を行うこと
により、前記検出信号に対応した物理量検出値を前記温
度信号により補正した状態で算出するようになる。従っ
て、上記温度信号を用いた温度補償がデジタル的な演算
により行われるようになるから、センサ感度に対し安定
した温度補償機能が得られるようになって、物理量検出
の再現性が向上するようになる。
用ブリッジ回路からの検出信号及び温度検出用ブリッジ
回路からの温度信号が増幅回路によって増幅された後
に、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタルデータに変換される
ようになり、信号処理手段は、Ａ／Ｄ変換回路により変
換されたデジタルデータに基づいた演算処理を行うこと
により、前記検出信号に対応した物理量検出値を前記温
度信号により補正した状態で算出するようになる。従っ
て、上記温度信号を用いた温度補償がデジタル的な演算
により行われるようになるから、センサ感度に対し安定
した温度補償機能が得られるようになって、物理量検出
の再現性が向上するようになる。
【００１６】請求項６記載の発明によれば、上記のよう
な温度信号を用いたデジタル的な演算による温度補償
に、被検出物理量及びセンシング用ブリッジ回路の温度
と無関係に常に一定の電圧値となる基準信号も加味され
るから、信号処理手段でのデジタル演算処理により算出
される物理量検出値の誤差を縮小できるようになる。
な温度信号を用いたデジタル的な演算による温度補償
に、被検出物理量及びセンシング用ブリッジ回路の温度
と無関係に常に一定の電圧値となる基準信号も加味され
るから、信号処理手段でのデジタル演算処理により算出
される物理量検出値の誤差を縮小できるようになる。
【００１７】請求項７記載の発明によれば、増幅回路に
より増幅された信号をＡ／Ｄ変換回路内のリングゲート
遅延回路に電源電圧として与えると、当該Ａ／Ｄ変換回
路は、このように電源電圧が与えられた各状態でリング
ゲート遅延回路にパルス信号が入力されたときのパルス
信号周回数に基づいて上記増幅信号をデジタルデータに
変換するようになる。このようなリングゲート遅延回路
を利用したＡ／Ｄ変換回路にあっては、変換速度の大幅
な向上を実現できるという利点があるため、物理量検出
値の算出のために必要な時間の短縮を実現できるように
なる。
より増幅された信号をＡ／Ｄ変換回路内のリングゲート
遅延回路に電源電圧として与えると、当該Ａ／Ｄ変換回
路は、このように電源電圧が与えられた各状態でリング
ゲート遅延回路にパルス信号が入力されたときのパルス
信号周回数に基づいて上記増幅信号をデジタルデータに
変換するようになる。このようなリングゲート遅延回路
を利用したＡ／Ｄ変換回路にあっては、変換速度の大幅
な向上を実現できるという利点があるため、物理量検出
値の算出のために必要な時間の短縮を実現できるように
なる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を半導体圧力センサ
装置に適用した一実施例について図面を参照しながら説
明する。全体の電気的構成を示す図１において、本実施
例による半導体圧力センサ装置は、圧力検出用のセンサ
部１と、このセンサ部１からの出力を処理するための信
号処理部２とを備えた構成となっている。これらセンサ
部１及び信号処理部２は、異なる半導体チップ上に分離
した状態で形成されるものであるが、同一の半導体チッ
プ上に形成することも可能である。
装置に適用した一実施例について図面を参照しながら説
明する。全体の電気的構成を示す図１において、本実施
例による半導体圧力センサ装置は、圧力検出用のセンサ
部１と、このセンサ部１からの出力を処理するための信
号処理部２とを備えた構成となっている。これらセンサ
部１及び信号処理部２は、異なる半導体チップ上に分離
した状態で形成されるものであるが、同一の半導体チッ
プ上に形成することも可能である。
【００１９】センサ部１は、ピエゾ抵抗係数が大きな半
導体チップ（例えばシリコン単結晶基板）を利用して形
成されたもので、圧力検出用ブリッジ回路３（本発明で
いうセンシング用ブリッジ回路に相当）と、この圧力検
出用ブリッジ回路３の温度を検出するための温度検出用
ブリッジ回路４とにより構成されている。
導体チップ（例えばシリコン単結晶基板）を利用して形
成されたもので、圧力検出用ブリッジ回路３（本発明で
いうセンシング用ブリッジ回路に相当）と、この圧力検
出用ブリッジ回路３の温度を検出するための温度検出用
ブリッジ回路４とにより構成されている。
【００２０】これらのうち、圧力検出用ブリッジ回路３
は、半導体チップに設けたダイヤフラム上に拡散抵抗に
より形成した抵抗素子Ｒd1、Ｒd2、Ｒd3、Ｒd4を図示の
ようにブリッジ接続して成るもので、印加圧力の増大に
応じて各抵抗素子Ｒd1、Ｒd2、Ｒd3、Ｒd4の抵抗値が図
１中に矢印で示す態様（上向きの矢印は抵抗値が増加す
ることを示し、下向きの矢印は抵抗値が減少することを
示す）で変化する構成となっている。また、圧力検出用
ブリッジ回路３の入力端子Ｐ１は定電圧電源端子＋Ｖcc
に接続され、入力端子Ｐ２はグランド端子に接続されて
いる。
は、半導体チップに設けたダイヤフラム上に拡散抵抗に
より形成した抵抗素子Ｒd1、Ｒd2、Ｒd3、Ｒd4を図示の
ようにブリッジ接続して成るもので、印加圧力の増大に
応じて各抵抗素子Ｒd1、Ｒd2、Ｒd3、Ｒd4の抵抗値が図
１中に矢印で示す態様（上向きの矢印は抵抗値が増加す
ることを示し、下向きの矢印は抵抗値が減少することを
示す）で変化する構成となっている。また、圧力検出用
ブリッジ回路３の入力端子Ｐ１は定電圧電源端子＋Ｖcc
に接続され、入力端子Ｐ２はグランド端子に接続されて
いる。
【００２１】従って、圧力検出用ブリッジ回路３の一方
の出力端子Ｑ１（抵抗素子Ｒd1及びＲd2の共通接続点）
の電位は印加圧力の増大に応じて上昇し、また、他方の
出力端子Ｑ２（抵抗素子Ｒd3及びＲd4の共通接続点）の
電位は印加圧力の増大に応じて低下するものであり、出
力端子Ｑ１及びＱ２間からは、印加圧力に応じた電圧値
の検出信号Ｓｄが出力されることになる。この場合、上
記検出信号Ｓｄは、圧力検出用ブリッジ回路３の温度に
も依存して変動するものであり、斯様な温度ドリフト除
去用のデータを得るために前記温度検出用ブリッジ回路
４が設けられている。
の出力端子Ｑ１（抵抗素子Ｒd1及びＲd2の共通接続点）
の電位は印加圧力の増大に応じて上昇し、また、他方の
出力端子Ｑ２（抵抗素子Ｒd3及びＲd4の共通接続点）の
電位は印加圧力の増大に応じて低下するものであり、出
力端子Ｑ１及びＱ２間からは、印加圧力に応じた電圧値
の検出信号Ｓｄが出力されることになる。この場合、上
記検出信号Ｓｄは、圧力検出用ブリッジ回路３の温度に
も依存して変動するものであり、斯様な温度ドリフト除
去用のデータを得るために前記温度検出用ブリッジ回路
４が設けられている。
【００２２】この温度検出用ブリッジ回路４は、基本的
には、前記圧力検出用ブリッジ回路３内の抵抗素子Ｒd
1、Ｒd2、Ｒd3、Ｒd4と同じ工程で形成された拡散抵抗
より成る感温抵抗素子Ｒt1、Ｒt2（温度係数は、例えば
１５００〜１７００ppm/℃程度）と、温度係数が零に近
い材料である例えばＣｒＳｉにより形成された基準用抵
抗素子Ｒc1、Ｒc2とをブリッジ接続して構成されるもの
であるが、本実施例では、半導体チップ上に薄膜抵抗に
より形成されたトリミング抵抗Ｒw1及びＲw2を当該ブリ
ッジ回路中に挿入した構成となっている。
には、前記圧力検出用ブリッジ回路３内の抵抗素子Ｒd
1、Ｒd2、Ｒd3、Ｒd4と同じ工程で形成された拡散抵抗
より成る感温抵抗素子Ｒt1、Ｒt2（温度係数は、例えば
１５００〜１７００ppm/℃程度）と、温度係数が零に近
い材料である例えばＣｒＳｉにより形成された基準用抵
抗素子Ｒc1、Ｒc2とをブリッジ接続して構成されるもの
であるが、本実施例では、半導体チップ上に薄膜抵抗に
より形成されたトリミング抵抗Ｒw1及びＲw2を当該ブリ
ッジ回路中に挿入した構成となっている。
【００２３】具体的には、一対の入力端子Ｐ３及びＰ４
間に、基準用抵抗素子Ｒc1、感温抵抗素子Ｒt1及びトリ
ミング抵抗Ｒw1の直列回路、並びに感温抵抗素子Ｒt2、
基準用抵抗素子Ｒc2及びトリミング抵抗Ｒw2の直列回路
を接続した状態となっており、基準用抵抗素子Ｒc1及び
感温抵抗素子Ｒt1の共通接続点が出力端子Ｑ３、感温抵
抗素子Ｒt2及び基準用抵抗素子Ｒc2の共通接続点が出力
端子Ｑ４となるように構成される。また、温度検出用ブ
リッジ回路４の入力端子Ｐ３は定電圧電源端子＋Ｖccに
接続され、入力端子Ｐ４はグランド端子に接続されてい
る。
間に、基準用抵抗素子Ｒc1、感温抵抗素子Ｒt1及びトリ
ミング抵抗Ｒw1の直列回路、並びに感温抵抗素子Ｒt2、
基準用抵抗素子Ｒc2及びトリミング抵抗Ｒw2の直列回路
を接続した状態となっており、基準用抵抗素子Ｒc1及び
感温抵抗素子Ｒt1の共通接続点が出力端子Ｑ３、感温抵
抗素子Ｒt2及び基準用抵抗素子Ｒc2の共通接続点が出力
端子Ｑ４となるように構成される。また、温度検出用ブ
リッジ回路４の入力端子Ｐ３は定電圧電源端子＋Ｖccに
接続され、入力端子Ｐ４はグランド端子に接続されてい
る。
【００２４】従って、温度検出用ブリッジ回路４の一方
の出力端子Ｑ３の電位は検出温度の上昇に応じて上昇
し、他方の出力端子Ｑ４の電位は検出温度の低下に応じ
て低下するものであり、出力端子Ｑ３及びＱ４間から
は、圧力検出用ブリッジ回路３の温度に応じた電圧値の
温度信号Ｓｔが出力されることになる。また、この温度
信号Ｓｔの電位レベル及びその変化幅は、トリミング抵
抗Ｒw1及びＲw2の抵抗値を変化させることにより微調整
できることになる。
の出力端子Ｑ３の電位は検出温度の上昇に応じて上昇
し、他方の出力端子Ｑ４の電位は検出温度の低下に応じ
て低下するものであり、出力端子Ｑ３及びＱ４間から
は、圧力検出用ブリッジ回路３の温度に応じた電圧値の
温度信号Ｓｔが出力されることになる。また、この温度
信号Ｓｔの電位レベル及びその変化幅は、トリミング抵
抗Ｒw1及びＲw2の抵抗値を変化させることにより微調整
できることになる。
【００２５】一方、前記信号処理部２は、半導体チップ
上に以下に述べるような各回路要素を形成した構成とな
っている。基準電圧発生回路５は、拡散抵抗により形成
した抵抗素子Ｒa1及びＲa2を備えたもので、それら抵抗
素子Ｒa1及びＲa2の直列回路を定電圧電源端子＋Ｖcc及
びグランド端子間に接続した構成となっている。この場
合、抵抗素子Ｒa1及びＲa2の温度係数は厳密に一致する
ものであり、従って、基準電圧発生回路５の出力端子Ｑ
５（抵抗素子Ｒa1及びＲa2の共通接続点）からは、前記
圧力検出用ブリッジ回路３に作用する圧力（被検出圧
力）及び当該圧力検出用ブリッジ回路３の温度と無関係
に一定の電圧値となる基準信号Ｓａが出力されることに
なる。尚、この基準電圧発生回路５は、前記センサ部１
側の半導体チップ上に形成することも可能である。
上に以下に述べるような各回路要素を形成した構成とな
っている。基準電圧発生回路５は、拡散抵抗により形成
した抵抗素子Ｒa1及びＲa2を備えたもので、それら抵抗
素子Ｒa1及びＲa2の直列回路を定電圧電源端子＋Ｖcc及
びグランド端子間に接続した構成となっている。この場
合、抵抗素子Ｒa1及びＲa2の温度係数は厳密に一致する
ものであり、従って、基準電圧発生回路５の出力端子Ｑ
５（抵抗素子Ｒa1及びＲa2の共通接続点）からは、前記
圧力検出用ブリッジ回路３に作用する圧力（被検出圧
力）及び当該圧力検出用ブリッジ回路３の温度と無関係
に一定の電圧値となる基準信号Ｓａが出力されることに
なる。尚、この基準電圧発生回路５は、前記センサ部１
側の半導体チップ上に形成することも可能である。
【００２６】アナログマルチプレクサ６（本発明でいう
信号選択回路に相当）は、上記圧力検出用ブリッジ回路
３からの検出信号Ｓｄ、温度検出用ブリッジ回路４から
の温度信号Ｓｔ、基準電圧発生回路５からの基準信号Ｓ
ａを、後述する制御ブロック７から与えられるセレクト
信号に基づいて選択出力するためのものである。
信号選択回路に相当）は、上記圧力検出用ブリッジ回路
３からの検出信号Ｓｄ、温度検出用ブリッジ回路４から
の温度信号Ｓｔ、基準電圧発生回路５からの基準信号Ｓ
ａを、後述する制御ブロック７から与えられるセレクト
信号に基づいて選択出力するためのものである。
【００２７】高入力インピーダンス差動増幅回路８は、
ＣＭＯＳオペアンプ８ａ、８ｂ及び抵抗８ｃ、８ｄ、８
ｅを組み合わせて成る周知構成のもので、前記アナログ
マルチプレクサ６から順次出力される信号を増幅してＡ
／Ｄ変換回路９に与えるようになっている。この場合、
差動増幅回路８には、その増幅出力電圧を持ち上げるた
めの定電圧電源８ｆ及び抵抗８ｇが付随して設けられて
いる。尚、差動増幅回路８の電源は、前記定電圧電源端
子＋Ｖccから与えられるようになっている。
ＣＭＯＳオペアンプ８ａ、８ｂ及び抵抗８ｃ、８ｄ、８
ｅを組み合わせて成る周知構成のもので、前記アナログ
マルチプレクサ６から順次出力される信号を増幅してＡ
／Ｄ変換回路９に与えるようになっている。この場合、
差動増幅回路８には、その増幅出力電圧を持ち上げるた
めの定電圧電源８ｆ及び抵抗８ｇが付随して設けられて
いる。尚、差動増幅回路８の電源は、前記定電圧電源端
子＋Ｖccから与えられるようになっている。
【００２８】上記Ａ／Ｄ変換回路９は、基本的には特開
平５−２５９９０７号公報に記載されたＡ／Ｄ変換回路
と同様構成のものであり、詳細には図示しないが、反転
動作時間が電源電圧に応じて変化するＮＡＮＤゲート１
０ａ（本発明でいう反転回路に相当）と、同じく反転動
作時間が電源電圧に応じて変化する偶数個のインバータ
１０ｂ（本発明でいう反転回路に相当）とをリング状に
連結して成るリングゲート遅延回路１０（以下の説明で
は、リングゲート遅延回路をＲＧＤ（Ring Gate Delay
）と略称する）、このＲＧＤ１０内でのパルス信号の
周回数をカウントするための周回数カウンタ１１、この
周回数カウンタ１１の計数値を上位ビットとし、且つＲ
ＧＤ１０内の各インバータ１０ｂの出力を下位ビットと
して格納するためのスタックメモリ１２などを含んで構
成されている。
平５−２５９９０７号公報に記載されたＡ／Ｄ変換回路
と同様構成のものであり、詳細には図示しないが、反転
動作時間が電源電圧に応じて変化するＮＡＮＤゲート１
０ａ（本発明でいう反転回路に相当）と、同じく反転動
作時間が電源電圧に応じて変化する偶数個のインバータ
１０ｂ（本発明でいう反転回路に相当）とをリング状に
連結して成るリングゲート遅延回路１０（以下の説明で
は、リングゲート遅延回路をＲＧＤ（Ring Gate Delay
）と略称する）、このＲＧＤ１０内でのパルス信号の
周回数をカウントするための周回数カウンタ１１、この
周回数カウンタ１１の計数値を上位ビットとし、且つＲ
ＧＤ１０内の各インバータ１０ｂの出力を下位ビットと
して格納するためのスタックメモリ１２などを含んで構
成されている。
【００２９】このような構成のＡ／Ｄ変換回路９による
変換原理の大略は以下の通りである。即ち、ＲＧＤ１０
内のＮＡＮＤゲート１０ａに対し、図４に示すようなパ
ルス信号ＰＡを与えると、ＮＡＮＤゲート１０ａ及び各
インバータ１０ｂがその電源電圧に応じた速度で逐次的
に反転動作を開始して、そのパルス信号ＰＡの入力期間
中は信号周回動作が継続して行われるものであり、斯様
なパルス信号周回数を示す二進数のデジタルデータが、
スタックメモリ１２に対しリアルタイムで与えられるこ
とになる。この後、図４に示すように、一定のサンプリ
ング周期Δｔ（例えば〜１００μ秒）を得るためのパル
ス信号ＰＢの立上がり毎にスタックメモリ１２をラッチ
すれば、そのスタックメモリ１２内の各ラッチデータの
差に基づいて、インバータ１０ｂに与えられている電源
電圧を二進数のデジタルデータに変換した値が得られる
ようになる。
変換原理の大略は以下の通りである。即ち、ＲＧＤ１０
内のＮＡＮＤゲート１０ａに対し、図４に示すようなパ
ルス信号ＰＡを与えると、ＮＡＮＤゲート１０ａ及び各
インバータ１０ｂがその電源電圧に応じた速度で逐次的
に反転動作を開始して、そのパルス信号ＰＡの入力期間
中は信号周回動作が継続して行われるものであり、斯様
なパルス信号周回数を示す二進数のデジタルデータが、
スタックメモリ１２に対しリアルタイムで与えられるこ
とになる。この後、図４に示すように、一定のサンプリ
ング周期Δｔ（例えば〜１００μ秒）を得るためのパル
ス信号ＰＢの立上がり毎にスタックメモリ１２をラッチ
すれば、そのスタックメモリ１２内の各ラッチデータの
差に基づいて、インバータ１０ｂに与えられている電源
電圧を二進数のデジタルデータに変換した値が得られる
ようになる。
【００３０】この場合、ＲＧＤ１０内のＮＡＮＤゲート
１０ａ及びインバータ１０ｂには、前記差動増幅回路８
から電源電圧が与えられる構成となっている。従って、
Ａ／Ｄ変換回路９にあっては、差動増幅回路８からの出
力信号、つまり、アナログマルチプレクサ６を通じて選
択出力される検出信号Ｓｄ、温度信号Ｓｔ及び基準信号
Ｓａをデジタルデータに変換することになる。
１０ａ及びインバータ１０ｂには、前記差動増幅回路８
から電源電圧が与えられる構成となっている。従って、
Ａ／Ｄ変換回路９にあっては、差動増幅回路８からの出
力信号、つまり、アナログマルチプレクサ６を通じて選
択出力される検出信号Ｓｄ、温度信号Ｓｔ及び基準信号
Ｓａをデジタルデータに変換することになる。
【００３１】尚、以下においては、Ａ／Ｄ変換回路９に
よる変換データのうち、検出信号Ｓｄに対応したデジタ
ルデータを圧力情報Ｄ、温度信号Ｓｔに対応したデジタ
ルデータを温度情報Ｔ、基準信号Ｓａに対応したデジタ
ルデータを基準情報Ａと呼ぶことにする。
よる変換データのうち、検出信号Ｓｄに対応したデジタ
ルデータを圧力情報Ｄ、温度信号Ｓｔに対応したデジタ
ルデータを温度情報Ｔ、基準信号Ｓａに対応したデジタ
ルデータを基準情報Ａと呼ぶことにする。
【００３２】ここで、圧力情報Ｄと圧力検出用ブリッジ
回路３に対する印加圧力Ｐとの間には次式のような関
係がある。 Ｄ＝｛（ｃｔ＋ｄ）×Ｐ＋ｅｔ＋ｆ｝×β（ｔ） …… 但し、ｔ：圧力検出用ブリッジ回路３の温度 ｃ：圧力検出用ブリッジ回路３の感度の温度係数 ｄ：圧力検出用ブリッジ回路３の室温感度 ｅ：圧力検出値のオフセットの温度係数 ｆ：圧力検出値の室温オフセット値 また、β（ｔ）は、差動増幅回路８の温度特性やＲＧＤ
１０の遅延時間の温度特性などに依存した非線形項であ
り、これが圧力検出値の精度劣化の要因となるものであ
る。
回路３に対する印加圧力Ｐとの間には次式のような関
係がある。 Ｄ＝｛（ｃｔ＋ｄ）×Ｐ＋ｅｔ＋ｆ｝×β（ｔ） …… 但し、ｔ：圧力検出用ブリッジ回路３の温度 ｃ：圧力検出用ブリッジ回路３の感度の温度係数 ｄ：圧力検出用ブリッジ回路３の室温感度 ｅ：圧力検出値のオフセットの温度係数 ｆ：圧力検出値の室温オフセット値 また、β（ｔ）は、差動増幅回路８の温度特性やＲＧＤ
１０の遅延時間の温度特性などに依存した非線形項であ
り、これが圧力検出値の精度劣化の要因となるものであ
る。
【００３３】上記式からＰの解を得るためには、ｔが
必要であり、また、非線形の係数であるβ（ｔ）を除去
する必要がある。このため、温度検出用ブリッジ回路４
を通じて温度情報Ｔを得ると共に、基準電圧発生回路５
を通じて基準情報Ａを得るようにしている。
必要であり、また、非線形の係数であるβ（ｔ）を除去
する必要がある。このため、温度検出用ブリッジ回路４
を通じて温度情報Ｔを得ると共に、基準電圧発生回路５
を通じて基準情報Ａを得るようにしている。
【００３４】この場合、温度情報Ｔと圧力検出用ブリッ
ジ回路３の温度ｔとの間には次式のような関係が存在
するものである。 Ｔ＝（ａｔ＋ｂ）×β（ｔ） …… 但し、ａ：温度検出値の温度係数 ｂ：温度検出値の室温オフセット値
ジ回路３の温度ｔとの間には次式のような関係が存在
するものである。 Ｔ＝（ａｔ＋ｂ）×β（ｔ） …… 但し、ａ：温度検出値の温度係数 ｂ：温度検出値の室温オフセット値
【００３５】また、基準情報Ａは、圧力検出用ブリッジ
回路３に作用する圧力及び温度と無関係に一定の電圧値
となる基準信号Ｓａを、差動増幅回路８により増幅し且
つＡ／Ｄ変換回路９によりデジタル変換したデータであ
るから、次式が成立することになる。 Ａ＝β（ｔ） ……
回路３に作用する圧力及び温度と無関係に一定の電圧値
となる基準信号Ｓａを、差動増幅回路８により増幅し且
つＡ／Ｄ変換回路９によりデジタル変換したデータであ
るから、次式が成立することになる。 Ａ＝β（ｔ） ……
【００３６】従って、、、式から、非線形項β
（ｔ）が削除された状態の次式が得られる。 Ｔ／Ａ＝ａｔ＋ｂ …… Ｄ／Ａ＝（ｃｔ＋ｄ）×Ｐ＋ｅｔ＋ｆ ……
（ｔ）が削除された状態の次式が得られる。 Ｔ／Ａ＝ａｔ＋ｂ …… Ｄ／Ａ＝（ｃｔ＋ｄ）×Ｐ＋ｅｔ＋ｆ ……
【００３７】上記、の式を用いてＰについて解くと
次式が得られる。
次式が得られる。
【００３８】 Ｐ＝｛（Ｔ／Ａ−ｂ）×（−ｅ／ａ）＋Ｄ／Ａ−ｆ｝ ／｛（Ｔ／Ａ−ｂ）×ｃ／ａ＋ｄ｝ …… この場合、ＥＰＲＯＭ１３には、式に基づいた圧力Ｐ
の演算に必要な係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが補正係数
として予め記憶されている。
の演算に必要な係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが補正係数
として予め記憶されている。
【００３９】補正演算回路１４（本発明でいう信号処理
手段に相当）は、前記式を利用した圧力Ｐの演算を、
制御ブロック７からの指令を受けて行うものであり、そ
の演算時には、スタックメモリ１２から読み出した圧力
情報Ｄ、温度情報Ｔ及び基準情報Ａ、並びにＥＰＲＯＭ
１３から読み出した補正係数（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、
ｆ）を使用する構成となっている。そして、この補正演
算回路１４による演算結果は、センサ部１による検出圧
力を示す圧力データとしてＩ／Ｏブロック１５から出力
される。
手段に相当）は、前記式を利用した圧力Ｐの演算を、
制御ブロック７からの指令を受けて行うものであり、そ
の演算時には、スタックメモリ１２から読み出した圧力
情報Ｄ、温度情報Ｔ及び基準情報Ａ、並びにＥＰＲＯＭ
１３から読み出した補正係数（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、
ｆ）を使用する構成となっている。そして、この補正演
算回路１４による演算結果は、センサ部１による検出圧
力を示す圧力データとしてＩ／Ｏブロック１５から出力
される。
【００４０】図５には、制御ブロック７による制御内容
が概略的に示されており、以下これについて関連した作
用と共に説明する。即ち、制御ブロック７は、まず、ア
ナログマルチプレクサ６に対して、基準電圧発生回路５
からの基準信号Ｓａを選択するためのセレクト信号を出
力する（ステップＳ１）。すると、差動増幅回路８から
上記基準信号Ｓａを増幅した電圧信号が出力されるよう
になり、この電圧信号がＡ／Ｄ変換回路９内のＲＧＤ１
０に対しＡ／Ｄ変換対象信号として印加されるようにな
る。
が概略的に示されており、以下これについて関連した作
用と共に説明する。即ち、制御ブロック７は、まず、ア
ナログマルチプレクサ６に対して、基準電圧発生回路５
からの基準信号Ｓａを選択するためのセレクト信号を出
力する（ステップＳ１）。すると、差動増幅回路８から
上記基準信号Ｓａを増幅した電圧信号が出力されるよう
になり、この電圧信号がＡ／Ｄ変換回路９内のＲＧＤ１
０に対しＡ／Ｄ変換対象信号として印加されるようにな
る。
【００４１】この後、制御ブロック７は、パルス信号Ｐ
Ａ及びＰＢの出力制御ルーチンＳ２を実行する。このル
ーチンＳ２では、図４に示す時刻ｔ１〜ｔ２の期間中に
おいてパルス信号ＰＡを出力すると共に、その時刻ｔ１
後においてパルス信号ＰＢを図４に示すようなタイミン
グ（具体的には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において４回立
ち上がる状態）で出力する。
Ａ及びＰＢの出力制御ルーチンＳ２を実行する。このル
ーチンＳ２では、図４に示す時刻ｔ１〜ｔ２の期間中に
おいてパルス信号ＰＡを出力すると共に、その時刻ｔ１
後においてパルス信号ＰＢを図４に示すようなタイミン
グ（具体的には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において４回立
ち上がる状態）で出力する。
【００４２】これにより、パルス信号ＰＡの出力期間中
において、ＲＧＤ１０内で信号周回動作が継続して行わ
れると共に、パルス信号ＰＢの立上がり毎にスタックメ
モリ１２がラッチされるものであり、そのラッチデータ
の差（例えば３回目の立ち上がりと４回目の立ち上がり
における各ラッチデータの差）に基づいて、差動増幅回
路８からの電圧信号（基準信号Ｓａを増幅した電圧信
号）に応じたデジタルデータが基準情報Ａとして得られ
るようになる。
において、ＲＧＤ１０内で信号周回動作が継続して行わ
れると共に、パルス信号ＰＢの立上がり毎にスタックメ
モリ１２がラッチされるものであり、そのラッチデータ
の差（例えば３回目の立ち上がりと４回目の立ち上がり
における各ラッチデータの差）に基づいて、差動増幅回
路８からの電圧信号（基準信号Ｓａを増幅した電圧信
号）に応じたデジタルデータが基準情報Ａとして得られ
るようになる。
【００４３】制御ブロック７は、上記出力制御ルーチン
Ｓ２の実行に応じて基準情報Ａを取り込んだ後には、ア
ナログマルチプレクサ６に対して、基準電圧発生回路５
からの温度信号Ｓｔを選択するためのセレクト信号を出
力する（ステップＳ３）。すると、差動増幅回路８から
上記温度信号Ｓｔを増幅した電圧信号が出力されるよう
になり、この電圧信号が、Ａ／Ｄ変換回路９内のＲＧＤ
１０に対しＡ／Ｄ変換対象信号として印加されるように
なる。
Ｓ２の実行に応じて基準情報Ａを取り込んだ後には、ア
ナログマルチプレクサ６に対して、基準電圧発生回路５
からの温度信号Ｓｔを選択するためのセレクト信号を出
力する（ステップＳ３）。すると、差動増幅回路８から
上記温度信号Ｓｔを増幅した電圧信号が出力されるよう
になり、この電圧信号が、Ａ／Ｄ変換回路９内のＲＧＤ
１０に対しＡ／Ｄ変換対象信号として印加されるように
なる。
【００４４】この後、制御ブロック７は、パルス信号Ｐ
Ａ及びＰＢの出力制御ルーチンＳ４を実行する。このル
ーチンＳ４では、図４に示す時刻ｔ３〜ｔ４の期間中に
おいてパルス信号ＰＡを出力すると共に、その時刻ｔ３
後においてパルス信号ＰＢを図４に示すようなタイミン
グで出力する。
Ａ及びＰＢの出力制御ルーチンＳ４を実行する。このル
ーチンＳ４では、図４に示す時刻ｔ３〜ｔ４の期間中に
おいてパルス信号ＰＡを出力すると共に、その時刻ｔ３
後においてパルス信号ＰＢを図４に示すようなタイミン
グで出力する。
【００４５】これにより、パルス信号ＰＡの出力期間中
において、ＲＧＤ１０内で信号周回動作が継続して行わ
れると共に、パルス信号ＰＢの立上がり毎にスタックメ
モリ１２がラッチされるものであり、そのラッチデータ
の差に基づいて、差動増幅回路８からの電圧信号（温度
信号Ｓｔを増幅した電圧信号）に応じたデジタルデータ
が温度情報Ｔとして得られるようになる。
において、ＲＧＤ１０内で信号周回動作が継続して行わ
れると共に、パルス信号ＰＢの立上がり毎にスタックメ
モリ１２がラッチされるものであり、そのラッチデータ
の差に基づいて、差動増幅回路８からの電圧信号（温度
信号Ｓｔを増幅した電圧信号）に応じたデジタルデータ
が温度情報Ｔとして得られるようになる。
【００４６】制御ブロック７は、上記出力制御ルーチン
Ｓ４の実行に応じて温度情報Ｔを取り込んだ後には、ア
ナログマルチプレクサ６に対して、基準電圧発生回路５
からの検出信号Ｓｄを選択するためのセレクト信号を出
力する（ステップＳ５）。すると、差動増幅回路８から
上記検出信号Ｓｄを増幅した電圧信号が出力されるよう
になり、この電圧信号が、Ａ／Ｄ変換回路９内のＲＧＤ
１０に対しＡ／Ｄ変換対象信号として印加されるように
なる。
Ｓ４の実行に応じて温度情報Ｔを取り込んだ後には、ア
ナログマルチプレクサ６に対して、基準電圧発生回路５
からの検出信号Ｓｄを選択するためのセレクト信号を出
力する（ステップＳ５）。すると、差動増幅回路８から
上記検出信号Ｓｄを増幅した電圧信号が出力されるよう
になり、この電圧信号が、Ａ／Ｄ変換回路９内のＲＧＤ
１０に対しＡ／Ｄ変換対象信号として印加されるように
なる。
【００４７】この後、制御ブロック７は、パルス信号Ｐ
Ａ及びＰＢの出力制御ルーチンＳ６を実行する。このル
ーチンＳ６では、図４に示す時刻ｔ５〜ｔ６の期間中に
おいてパルス信号ＰＡを出力すると共に、その時刻ｔ５
後においてパルス信号ＰＢを図４に示すようなタイミン
グで出力する。
Ａ及びＰＢの出力制御ルーチンＳ６を実行する。このル
ーチンＳ６では、図４に示す時刻ｔ５〜ｔ６の期間中に
おいてパルス信号ＰＡを出力すると共に、その時刻ｔ５
後においてパルス信号ＰＢを図４に示すようなタイミン
グで出力する。
【００４８】これにより、パルス信号ＰＡの出力期間中
において、ＲＧＤ１０内で信号周回動作が継続して行わ
れると共に、パルス信号ＰＢの立上がり毎にスタックメ
モリ１２がラッチされるものであり、そのラッチデータ
の差に基づいて、差動増幅回路８からの電圧信号（検出
信号Ｓｄを増幅した電圧信号）に応じたデジタルデータ
が圧力情報Ｄとして得られるようになる。
において、ＲＧＤ１０内で信号周回動作が継続して行わ
れると共に、パルス信号ＰＢの立上がり毎にスタックメ
モリ１２がラッチされるものであり、そのラッチデータ
の差に基づいて、差動増幅回路８からの電圧信号（検出
信号Ｓｄを増幅した電圧信号）に応じたデジタルデータ
が圧力情報Ｄとして得られるようになる。
【００４９】尚、本実施例の場合、上述した出力制御ル
ーチンＳ２、Ｓ４、Ｓ６の実行時において、スタックメ
モリ１２からラッチデータの差に基づいたデジタルデー
タを３回取り込むことができるから、それらを平均化し
た値をデジタルデータ（基準情報Ａ、温度情報Ｔ及び圧
力情報Ｄ）として得る構成とすることもできる。
ーチンＳ２、Ｓ４、Ｓ６の実行時において、スタックメ
モリ１２からラッチデータの差に基づいたデジタルデー
タを３回取り込むことができるから、それらを平均化し
た値をデジタルデータ（基準情報Ａ、温度情報Ｔ及び圧
力情報Ｄ）として得る構成とすることもできる。
【００５０】制御ブロック７は、上記出力制御ルーチン
Ｓ６の実行後には、補正演算回路１４に対して演算指令
を出力する（ステップＳ７）。すると、補正演算回路１
４にあっては、スタックメモリ１２から読み出した圧力
情報Ｄ、温度情報Ｔ及び基準情報Ａ、並びにＥＰＲＯＭ
１３から読み出した補正係数（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、
ｆ）を使用して、前記式の演算を行うものであり、そ
の演算結果を、センサ部１による検出圧力を示す圧力デ
ータとしてＩ／Ｏブロック１５から出力するようにな
る。
Ｓ６の実行後には、補正演算回路１４に対して演算指令
を出力する（ステップＳ７）。すると、補正演算回路１
４にあっては、スタックメモリ１２から読み出した圧力
情報Ｄ、温度情報Ｔ及び基準情報Ａ、並びにＥＰＲＯＭ
１３から読み出した補正係数（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、
ｆ）を使用して、前記式の演算を行うものであり、そ
の演算結果を、センサ部１による検出圧力を示す圧力デ
ータとしてＩ／Ｏブロック１５から出力するようにな
る。
【００５１】この後、制御ブロック７は、所定の待機時
間が経過するまで待機し（ステップＳ８）、当該待機時
間が経過したときにステップＳ１へ戻るようになる。従
って、一連の圧力検出動作（スッテプＳ１〜Ｓ７）は、
上記待機時間が経過する毎に周期的に行われることにな
る。
間が経過するまで待機し（ステップＳ８）、当該待機時
間が経過したときにステップＳ１へ戻るようになる。従
って、一連の圧力検出動作（スッテプＳ１〜Ｓ７）は、
上記待機時間が経過する毎に周期的に行われることにな
る。
【００５２】しかして、上記構成の半導体圧力センサ装
置においては、圧力検出用ブリッジ回路３の圧力測定範
囲における前記検出信号Ｓｄの変化幅と、温度検出用ブ
リッジ回路４の温度測定範囲における前記温度信号Ｓｔ
の変化幅とが予め実質的に一致した状態となるように設
定されるものであり、その設定は半導体圧力センサ装置
の製造過程で行われる構成となっている。
置においては、圧力検出用ブリッジ回路３の圧力測定範
囲における前記検出信号Ｓｄの変化幅と、温度検出用ブ
リッジ回路４の温度測定範囲における前記温度信号Ｓｔ
の変化幅とが予め実質的に一致した状態となるように設
定されるものであり、その設定は半導体圧力センサ装置
の製造過程で行われる構成となっている。
【００５３】即ち、図３には、半導体圧力センサ装置の
製造工程の要部（感温抵抗素子Ｒc1及び基準用抵抗素子
Ｒt1に対応した部分）が模式的な断面図により示されて
おり、以下これについて説明する。即ち、まず図３
（ａ）に示すように、Ｐ型の単結晶シリコン基板１０１
（本発明でいう半導体基板に相当）上の所定位置に、最
終的にＮ＋埋込層１０２となるＮ＋拡散層１０２ａ、並
びに最終的にアイソレーション拡散層１０３の一部とな
るＰ＋拡散層１０３ａを形成する。これらの拡散工程
は、単結晶シリコン基板１０１上に形成した熱酸化膜を
フォトエッチングした状態の周知のマスクを利用して行
うものであり、図３（ａ）では、その後に当該マスクを
除去した状態を示している。尚、以下に説明する各工程
でも種々のマスクが利用されるものであるが、それらの
マスクについては周知のものであるから、その説明及び
図示は何れも省略した。
製造工程の要部（感温抵抗素子Ｒc1及び基準用抵抗素子
Ｒt1に対応した部分）が模式的な断面図により示されて
おり、以下これについて説明する。即ち、まず図３
（ａ）に示すように、Ｐ型の単結晶シリコン基板１０１
（本発明でいう半導体基板に相当）上の所定位置に、最
終的にＮ＋埋込層１０２となるＮ＋拡散層１０２ａ、並
びに最終的にアイソレーション拡散層１０３の一部とな
るＰ＋拡散層１０３ａを形成する。これらの拡散工程
は、単結晶シリコン基板１０１上に形成した熱酸化膜を
フォトエッチングした状態の周知のマスクを利用して行
うものであり、図３（ａ）では、その後に当該マスクを
除去した状態を示している。尚、以下に説明する各工程
でも種々のマスクが利用されるものであるが、それらの
マスクについては周知のものであるから、その説明及び
図示は何れも省略した。
【００５４】次いで、図３（ｂ）に示すように、単結晶
シリコン基板１０１上にＮ型のエピタキシャル層１０４
を成長させ、さらに、図３（ｃ）に示すように、エピタ
キシャル層１０４における前記Ｐ＋拡散層１０３ａとの
対応部分に、Ｐ型のアイソレーション拡散層１０３を形
成する。
シリコン基板１０１上にＮ型のエピタキシャル層１０４
を成長させ、さらに、図３（ｃ）に示すように、エピタ
キシャル層１０４における前記Ｐ＋拡散層１０３ａとの
対応部分に、Ｐ型のアイソレーション拡散層１０３を形
成する。
【００５５】この後には、図３（ｄ）に示すように、エ
ピタキシャル層１０４上の所定位置に、Ｐ型の不純物を
拡散することにより前記抵抗素子Ｒd1〜Ｒd4及び感温抵
抗素子Ｒt1、Ｒt2（感温抵抗素子Ｒt1のみ図示）を形成
する。さらに、図３（ｅ）に示すように、エピタキシャ
ル層１０４上の所定位置に、ＣｒＳｉ薄膜をスパッタリ
ング手法などにより成膜することにより前記基準用抵抗
素子Ｒc1、Ｒc2（一方のみ図示）を形成する。
ピタキシャル層１０４上の所定位置に、Ｐ型の不純物を
拡散することにより前記抵抗素子Ｒd1〜Ｒd4及び感温抵
抗素子Ｒt1、Ｒt2（感温抵抗素子Ｒt1のみ図示）を形成
する。さらに、図３（ｅ）に示すように、エピタキシャ
ル層１０４上の所定位置に、ＣｒＳｉ薄膜をスパッタリ
ング手法などにより成膜することにより前記基準用抵抗
素子Ｒc1、Ｒc2（一方のみ図示）を形成する。
【００５６】さらに、図３（ｆ）示すように、エピタキ
シャル層の表面全体を所定のコンタクトホール１０５部
分を残して覆った状態の酸化膜１０６を熱酸化などによ
り形成する。この場合、上記コンタクトホール１０５
は、前記抵抗素子Ｒd1〜Ｒd4、感温抵抗素子Ｒt1、Ｒt
2、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の両端部分に対応した位
置に形成されるものであり、以てそれらの素子の端子引
出部として機能するようになっている。
シャル層の表面全体を所定のコンタクトホール１０５部
分を残して覆った状態の酸化膜１０６を熱酸化などによ
り形成する。この場合、上記コンタクトホール１０５
は、前記抵抗素子Ｒd1〜Ｒd4、感温抵抗素子Ｒt1、Ｒt
2、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の両端部分に対応した位
置に形成されるものであり、以てそれらの素子の端子引
出部として機能するようになっている。
【００５７】この後には、図３（ｇ）に示すように、酸
化膜１０６上にＡｌ薄膜より成る配線パターン１０７を
例えばスパッタリングにより所定形状に成膜して、当該
配線パターン１０７と各抵抗素子Ｒd1〜Ｒd4、感温抵抗
素子Ｒt1、Ｒt2、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2との間をコ
ンタクトホール１０５を介して接続し、さらに、その上
にＰＳＧ膜より成る保護膜１０８を形成する。尚、図示
しないが、保護膜１０８の所定部位にはボンディング用
の開口部が形成されるものである。
化膜１０６上にＡｌ薄膜より成る配線パターン１０７を
例えばスパッタリングにより所定形状に成膜して、当該
配線パターン１０７と各抵抗素子Ｒd1〜Ｒd4、感温抵抗
素子Ｒt1、Ｒt2、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2との間をコ
ンタクトホール１０５を介して接続し、さらに、その上
にＰＳＧ膜より成る保護膜１０８を形成する。尚、図示
しないが、保護膜１０８の所定部位にはボンディング用
の開口部が形成されるものである。
【００５８】このとき、上記各抵抗素子Ｒd1〜Ｒd4、感
温抵抗素子Ｒt1、Ｒt2、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の抵
抗値は、それらを構成する拡散抵抗領域或いはＣｒＳｉ
薄膜の大きさ及び形状と、上記コンタクトホール１０５
の位置によって決まるものである。この場合、特に、Ｃ
ｒＳｉ薄膜より成る基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵
抗値を調整することによって、圧力検出用ブリッジ回路
３の圧力測定範囲における前記検出信号Ｓｄの変化幅
と、温度検出用ブリッジ回路４の温度測定範囲における
前記温度信号Ｓｔの変化幅とが予め一致した状態となる
ように設定する。具体的には、本実施例のように構成さ
れた温度検出用ブリッジ回路４においては、図２に示す
ように、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の抵抗値が増大する
のに応じて温度信号Ｓｔの電圧値が低下することになる
から、それら基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵抗値を
調整することによって、検出信号Ｓｄ及び温度信号の各
変化幅が互いに一致した状態となるように設定する。但
し、図２に示すように、温度信号Ｓｔの実際の電圧値
は、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵抗値での電圧値
（実線で示す）に対して破線で示すような範囲の誤差成
分が生ずることが避けられないから、トリミング抵抗Ｒ
w1、Ｒw2の一方を選択的にレーザトリミングすることに
よって上記誤差成分を補正するようにしている。
温抵抗素子Ｒt1、Ｒt2、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の抵
抗値は、それらを構成する拡散抵抗領域或いはＣｒＳｉ
薄膜の大きさ及び形状と、上記コンタクトホール１０５
の位置によって決まるものである。この場合、特に、Ｃ
ｒＳｉ薄膜より成る基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵
抗値を調整することによって、圧力検出用ブリッジ回路
３の圧力測定範囲における前記検出信号Ｓｄの変化幅
と、温度検出用ブリッジ回路４の温度測定範囲における
前記温度信号Ｓｔの変化幅とが予め一致した状態となる
ように設定する。具体的には、本実施例のように構成さ
れた温度検出用ブリッジ回路４においては、図２に示す
ように、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の抵抗値が増大する
のに応じて温度信号Ｓｔの電圧値が低下することになる
から、それら基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵抗値を
調整することによって、検出信号Ｓｄ及び温度信号の各
変化幅が互いに一致した状態となるように設定する。但
し、図２に示すように、温度信号Ｓｔの実際の電圧値
は、基準用抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵抗値での電圧値
（実線で示す）に対して破線で示すような範囲の誤差成
分が生ずることが避けられないから、トリミング抵抗Ｒ
w1、Ｒw2の一方を選択的にレーザトリミングすることに
よって上記誤差成分を補正するようにしている。
【００５９】要するに上記した本実施例によれば、検出
信号Ｓｄ、温度信号Ｓｔ及び基準信号Ｓａをアナログマ
ルチプレクサ６を通じて時分割処理すると共に、それら
の信号Ｓｄ、Ｓｔ及びＳａに対応した各デジタルデータ
（圧力情報Ｄ、温度情報Ｔ、基準情報Ａ）を同一の差動
増幅回路８及びＡ／Ｄ変換回路９を用いて採取し、斯様
に採取したデジタルデータを利用した式の補正演算
（デジタル演算）を行う構成としており、これによっ
て、感度やオフセットなどに対する温度補償を施した再
現性が高く且つ高精度の圧力検出値を得ることができる
ものである。
信号Ｓｄ、温度信号Ｓｔ及び基準信号Ｓａをアナログマ
ルチプレクサ６を通じて時分割処理すると共に、それら
の信号Ｓｄ、Ｓｔ及びＳａに対応した各デジタルデータ
（圧力情報Ｄ、温度情報Ｔ、基準情報Ａ）を同一の差動
増幅回路８及びＡ／Ｄ変換回路９を用いて採取し、斯様
に採取したデジタルデータを利用した式の補正演算
（デジタル演算）を行う構成としており、これによっ
て、感度やオフセットなどに対する温度補償を施した再
現性が高く且つ高精度の圧力検出値を得ることができる
ものである。
【００６０】この場合、圧力検出用ブリッジ回路３及び
温度検出用ブリッジ回路４が同一の半導体チップ上に形
成されることになるから、その温度検出用ブリッジ回路
４から出力される温度信号Ｓｔの精度を高めることがで
きて、上記のような圧力検出値の温度補償を正確に行い
得るものである。
温度検出用ブリッジ回路４が同一の半導体チップ上に形
成されることになるから、その温度検出用ブリッジ回路
４から出力される温度信号Ｓｔの精度を高めることがで
きて、上記のような圧力検出値の温度補償を正確に行い
得るものである。
【００６１】また、本実施例では、式の演算に供する
ために最終的に圧力情報Ｄ、温度情報Ｔ及び基準情報Ａ
に変換される検出信号Ｓｄ、温度信号Ｓｔ及び基準信号
Ｓａは、全て同じアナログ回路（アナログマルチプレク
サ６、差動増幅回路８、Ａ／Ｄ変換回路９）を通過する
構成であるから、その信号伝送系統での回路定数の変動
に起因した各信号のドリフト成分が互いにキャンセルさ
れることになって、上記Ｔ／Ａ及びＤ／Ａが経時変化す
ることがなくなる。この結果、最終的に得られる圧力検
出値の精度を長期間に渡って良好な状態に維持できるよ
うになる。
ために最終的に圧力情報Ｄ、温度情報Ｔ及び基準情報Ａ
に変換される検出信号Ｓｄ、温度信号Ｓｔ及び基準信号
Ｓａは、全て同じアナログ回路（アナログマルチプレク
サ６、差動増幅回路８、Ａ／Ｄ変換回路９）を通過する
構成であるから、その信号伝送系統での回路定数の変動
に起因した各信号のドリフト成分が互いにキャンセルさ
れることになって、上記Ｔ／Ａ及びＤ／Ａが経時変化す
ることがなくなる。この結果、最終的に得られる圧力検
出値の精度を長期間に渡って良好な状態に維持できるよ
うになる。
【００６２】本実施例の大きな特徴は、圧力検出用ブリ
ッジ回路３から出力される検出信号Ｓｄ及び温度検出用
ブリッジ回路４から出力される温度信号Ｓｔを、各ブリ
ッジ回路３、４の温度測定範囲における変化幅が予め一
致した状態となるように設定した構成にある。このよう
な構成によれば、オペアンプにより構成された差動増幅
回路８の増幅特性が非直線的であるという回路上の制約
がある場合であっても、それら検出信号Ｓｄ及び温度信
号Ｓｔ間の誤差成分が拡大する恐れがなくなるものであ
り、以て最終的に得られる物理量検出値の誤差を小さく
できるようになる。因みに、図６には、本実施例による
半導体圧力センサ装置の複数のサンプルについて実際の
出力特性（測定対象圧力は、最大測定圧力の０％、５０
％、１００％）を温度を３段階（−３０℃、２５℃、７
０℃）に異ならせた状態で測定した結果を示すが、この
図６の測定結果からは、全てのサンプルにおいて許容誤
差範囲内に収まっていることが分かった。
ッジ回路３から出力される検出信号Ｓｄ及び温度検出用
ブリッジ回路４から出力される温度信号Ｓｔを、各ブリ
ッジ回路３、４の温度測定範囲における変化幅が予め一
致した状態となるように設定した構成にある。このよう
な構成によれば、オペアンプにより構成された差動増幅
回路８の増幅特性が非直線的であるという回路上の制約
がある場合であっても、それら検出信号Ｓｄ及び温度信
号Ｓｔ間の誤差成分が拡大する恐れがなくなるものであ
り、以て最終的に得られる物理量検出値の誤差を小さく
できるようになる。因みに、図６には、本実施例による
半導体圧力センサ装置の複数のサンプルについて実際の
出力特性（測定対象圧力は、最大測定圧力の０％、５０
％、１００％）を温度を３段階（−３０℃、２５℃、７
０℃）に異ならせた状態で測定した結果を示すが、この
図６の測定結果からは、全てのサンプルにおいて許容誤
差範囲内に収まっていることが分かった。
【００６３】この場合、本実施例の構成によれば、温度
検出用ブリッジ回路４から出力される前記温度信号Ｓｔ
の変化幅を、常時においてほぼ同じ抵抗値を示す基準用
抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵抗値を調整することにより
設定する構成としているから、その設定値の変動要素を
少なくできる利点がある。また、温度信号Ｓｔの変化幅
は、上記のようにして一旦設定した後においてもトリミ
ング抵抗Ｒw1、Ｒw2により調整できるようになるから、
検出信号Ｓｄの変化幅と温度信号Ｓｄの変化幅とを正確
に一致させることが可能となり、結果的に差動増幅回路
８の非直線的な増幅特性による悪影響を確実に除去可能
になる。
検出用ブリッジ回路４から出力される前記温度信号Ｓｔ
の変化幅を、常時においてほぼ同じ抵抗値を示す基準用
抵抗素子Ｒc1、Ｒc2の設計抵抗値を調整することにより
設定する構成としているから、その設定値の変動要素を
少なくできる利点がある。また、温度信号Ｓｔの変化幅
は、上記のようにして一旦設定した後においてもトリミ
ング抵抗Ｒw1、Ｒw2により調整できるようになるから、
検出信号Ｓｄの変化幅と温度信号Ｓｄの変化幅とを正確
に一致させることが可能となり、結果的に差動増幅回路
８の非直線的な増幅特性による悪影響を確実に除去可能
になる。
【００６４】また、本実施例においては、アナログマル
チプレクサ６が設けられているから、多数のオペアンプ
を必要としないものであり、以て全体の小型化を実現で
きるようになる。しかも、比較的大きな面積を占有する
ことになる差動増幅回路８を、検出信号Ｓｄ、温度信号
Ｓｔ及び基準信号Ｓａの増幅用に兼用する構成となって
いるから、多数の差動増幅回路を設ける必要がなくなっ
て、この面からも全体の小型化を実現できるようにな
る。
チプレクサ６が設けられているから、多数のオペアンプ
を必要としないものであり、以て全体の小型化を実現で
きるようになる。しかも、比較的大きな面積を占有する
ことになる差動増幅回路８を、検出信号Ｓｄ、温度信号
Ｓｔ及び基準信号Ｓａの増幅用に兼用する構成となって
いるから、多数の差動増幅回路を設ける必要がなくなっ
て、この面からも全体の小型化を実現できるようにな
る。
【００６５】さらに、本実施例のように、ＲＧＤ１０を
利用したＡ／Ｄ変換回路９にあっては、変換速度の大幅
な向上（つまりサンプリング時間の大幅な短縮）を実現
できるという利点があるため、圧力検出値の算出に必要
な時間を短縮できるようになる。
利用したＡ／Ｄ変換回路９にあっては、変換速度の大幅
な向上（つまりサンプリング時間の大幅な短縮）を実現
できるという利点があるため、圧力検出値の算出に必要
な時間を短縮できるようになる。
【００６６】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、次のような変形または拡張が可能であ
る。半導体圧力センサ装置に適用した例を説明したが、
加速度、磁束、湿度などの他の物理量を検出するための
センサ装置に広く適用することができる。Ａ／Ｄ変換回
路９内のＲＧＤ１０は、基本的な構成例を示したもので
あり、これと異なる構成のＲＧＤを設けることもでき
る。感度やオフセットに対する温度補償をアナログ的な
補正演算により行うようにしたセンサ装置にも適用範囲
を広げることができる。また、基準電圧発生回路５は必
要に応じて設ければ良い。
ものではなく、次のような変形または拡張が可能であ
る。半導体圧力センサ装置に適用した例を説明したが、
加速度、磁束、湿度などの他の物理量を検出するための
センサ装置に広く適用することができる。Ａ／Ｄ変換回
路９内のＲＧＤ１０は、基本的な構成例を示したもので
あり、これと異なる構成のＲＧＤを設けることもでき
る。感度やオフセットに対する温度補償をアナログ的な
補正演算により行うようにしたセンサ装置にも適用範囲
を広げることができる。また、基準電圧発生回路５は必
要に応じて設ければ良い。
【図１】本発明の一実施例を示す全体の電気的構成図
【図２】基準用抵抗素子の設計抵抗値と温度信号との関
係を示す特性図
係を示す特性図
【図３】製造工程の要部を示す模式的な断面図
【図４】作用説明用のタイミングチャート
【図５】制御ブロックによる制御内容を示すフローチャ
ート
ート
【図６】出力特性を実際に測定した結果を示す図
１はセンサ部、２は信号処理部、３は圧力検出用ブリッ
ジ回路（センシング用ブリッジ回路）、Ｒd1、Ｒd2、Ｒ
d3、Ｒd4は抵抗素子、４は温度検出用ブリッジ回路（温
度検出回路）、Ｒt1、Ｒt2は感温抵抗素子、Ｒc1、Ｒc2
は基準用抵抗素子、５は基準電圧発生回路、６はアナロ
グマルチプレクサ（信号選択回路）、７は制御ブロッ
ク、８は差動増幅回路、９はＡ／Ｄ変換回路、１０はリ
ングゲート遅延回路、１０ａはＮＡＮＤゲート（反転回
路）、１０ｂはインバータ（反転回路）、１１は周回数
カウンタ、１２はスタックメモリ、１４は補正演算回路
（信号処理手段）、１０１は単結晶シリコン基板（半導
体基板）を示す。
ジ回路（センシング用ブリッジ回路）、Ｒd1、Ｒd2、Ｒ
d3、Ｒd4は抵抗素子、４は温度検出用ブリッジ回路（温
度検出回路）、Ｒt1、Ｒt2は感温抵抗素子、Ｒc1、Ｒc2
は基準用抵抗素子、５は基準電圧発生回路、６はアナロ
グマルチプレクサ（信号選択回路）、７は制御ブロッ
ク、８は差動増幅回路、９はＡ／Ｄ変換回路、１０はリ
ングゲート遅延回路、１０ａはＮＡＮＤゲート（反転回
路）、１０ｂはインバータ（反転回路）、１１は周回数
カウンタ、１２はスタックメモリ、１４は補正演算回路
（信号処理手段）、１０１は単結晶シリコン基板（半導
体基板）を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA50 BA30 CA09 CA34 CB01 DA04 DC08 DD02 EC06 LA11 LA19 LA27 LA29 2F077 AA13 EE07 TT13 TT16 TT31 TT35 UU03
Claims (7)
- 【請求項１】 抵抗素子を組み合わせて構成され、被検
出物理量に応じた電圧値の検出信号を発生するセンシン
グ用ブリッジ回路と、 所定の温度係数を備えた感温抵抗素子と温度係数が零若
しくは零に近い状態の基準用抵抗素子とを組み合わせて
構成され、前記センシング用ブリッジ回路の温度に応じ
た電圧値の温度信号を発生する温度検出用ブリッジ回路
と、 前記検出信号及び温度信号を選択的に出力する信号選択
回路と、 前記信号選択回路から順次出力される信号を増幅する増
幅回路とを備え、 前記センシング用ブリッジ回路から出力される検出信号
及び前記温度検出用ブリッジ回路から出力される温度信
号は、それら各ブリッジ回路の物理量測定範囲及び温度
測定範囲における変化幅が予め実質的に一致した状態と
なるように設定されることを特徴とするセンサ装置。 - 【請求項２】 前記温度検出用ブリッジ回路は、前記セ
ンシング用ブリッジ回路を形成するための前記半導体基
板上に形成されることを特徴とする請求項１記載のセン
サ装置。 - 【請求項３】 前記センシング用ブリッジ回路から出力
される検出信号及び前記温度検出用ブリッジ回路から出
力される温度信号を、各ブリッジ回路の物理量測定範囲
及び温度測定範囲における変化幅が予め実質的に一致し
た状態となるように設定する際には、温度検出用ブリッ
ジ回路内の基準用抵抗素子の設計抵抗値を調整する構成
であることを特徴とする請求項１または２記載のセンサ
装置。 - 【請求項４】 前記温度検出用ブリッジ回路には、これ
から出力される前記温度信号の変化幅を調整可能なトリ
ミング抵抗が設けられることを特徴とする請求項１ない
し３の何れかに記載のセンサ装置。 - 【請求項５】 前記増幅回路により増幅された前記検出
信号及び温度信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変
換回路と、 このＡ／Ｄ変換回路からのデジタルデータに基いたデジ
タル演算処理によって前記検出信号に対応した物理量検
出値を前記温度信号により補正した状態で算出する信号
処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１ないし４
の何れかに記載のセンサ装置。 - 【請求項６】 前記被検出物理量及び前記センシング用
ブリッジ回路の温度と無関係に一定の電圧値となる基準
信号を出力するように構成され、その基準信号を前記信
号選択回路を通じて前記増幅回路に与えるように設けら
れた基準電圧発生回路と、 前記増幅回路により増幅された前記検出信号、温度信号
及び基準信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回
路と、 このＡ／Ｄ変換回路からのデジタルデータに基いたデジ
タル演算処理によって前記検出信号に対応した物理量検
出値を前記温度信号及び基準信号により補正した状態で
算出する信号処理手段とを備えたことを特徴とする請求
項１ないし４の何れかに記載のセンサ装置。 - 【請求項７】 前記Ａ／Ｄ変換回路は、反転動作時間が
電源電圧に応じて変化する複数個の反転回路をリング状
に連結して成るリングゲート遅延回路を含んで成り、前
記増幅回路による増幅信号が上記リングゲート遅延回路
に電源電圧として与えられた各状態で当該リングゲート
遅延回路にパルス信号が入力されたときのパルス信号周
回数に基づいて上記増幅信号をデジタルデータに変換す
る構成のものであることを特徴とする請求項５または６
記載のセンサ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10335647A JP2000162066A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | センサ装置 |
| US09/440,886 US6329825B1 (en) | 1998-11-26 | 1999-11-16 | Sensing apparatus having a sensing bridge circuit and a temperature detecting bridge circuit for detecting a physical quantity and a related temperature compensating method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10335647A JP2000162066A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000162066A true JP2000162066A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18290947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10335647A Pending JP2000162066A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | センサ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6329825B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000162066A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084151A (ja) * | 2000-06-28 | 2002-03-22 | Denso Corp | 物理量検出装置 |
| JP2006284375A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Denso Corp | 物理量検出方法及びセンサ装置 |
| JP2017079418A (ja) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | 日本電信電話株式会社 | センサインタフェースキャリブレーション装置 |
| CN113687124A (zh) * | 2020-05-19 | 2021-11-23 | 意法半导体股份有限公司 | 具有温度补偿的电阻桥传感器 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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