JP2008511834A - 圧力測定システム及び方法 - Google Patents

Abstract

圧力測定システム及び方法は、圧力測定システムを容易に作成する能力を含み得る。１つの一般的な態様では、圧力測定は、カプラ、信号バイアス器、及び信号スパン調整器を備える信号変換回路を備えてもよい。カプラは、圧力を表す信号を受け取るように動作可能であり、信号バイアス器は、圧力を表す信号をバイアスすることを容易にする温度感度が低い分圧器を備える。信号スパン調整器は、カプラ及び信号バイアス器に結合し、圧力を表す信号のスパンを調整することを容易にする温度感度が低い分圧器を備える。

Description

本願は、その全体の内容が参照により本明細書に援用される、２００４年８月２７日に出願された米国特許出願第１０／９２８，６４５号の利益を主張する。
本発明はプロセス管理に関し、より詳細には、圧力測定に関する。

圧力センサは、多様な商業的用途及び工業的用途で一般に使用される。用途の範囲が広いため、圧力センサは、多様な環境で、また、多様な他のコンポーネントと共に動作する。動作環境及びコンポーネントは、圧力センサに種々の使用上の制約を加える場合がある。たとえば、圧力センサは、特別な方法で（たとえば、一定の深さ及びピッチのねじ山によって)配管と結合し、一定の圧力範囲（たとえば、０〜１００ｐｓｉ、０〜１，０００ｐｓｉ、０〜１０，０００ｐｓｉ）で動作し、且つ／又は、一定の形式の出力（たとえば、０．５〜４．５Ｖレシオメトリック、０．５〜４．５Ｖ非レシオメトリック、ｘ−ｙ電圧、又は４〜２０ｍＡ)を提供する必要がある場合がある。

残念なことに、種々の使用上の制約にわたって動作することができる圧力センサを生み出すことは、サイズ、空間、熱、及び／又は、経済的な制約によって、難しいことがわかった。そのため、圧力センサは一般に、ある用途についての使用上の制約が、全てでないにしてもほとんどわかっているときに製造される。

圧力測定システム及び方法は、種々の使用上の制約に適合する圧力測定システムを提供することができる。１つの一般的な態様では、圧力測定システムは、カプラ、信号バイアス器、及び信号スパン調整器を備える信号変換回路を備える。カプラは、圧力を表す信号を受け取るように動作可能であり、信号バイアス器は、圧力を表す信号をバイアスすることを容易にする非熱感受性の分圧器を備える。信号スパン調整器は、カプラ及び信号バイアス器に結合し、圧力を表す信号のスパンを調整することを容易にする温度感度が低い分圧器を備える。温度感度が低い分圧器は、温度特性が揃った抵抗分圧器でもよい。

回路はまた、信号スパン調整器に結合する信号形式変換器を備えてもよい。信号形式変換器は、圧力を表す信号の形式を別の形式に変換するように動作可能であってもよい。たとえば、信号形式変換器は、電圧信号を電流信号に変換してもよい。

回路は、さらに、電力低減器及び電力調節器を備えてもよい。電力低減器は、供給電力のパワーを低減するように動作可能であってもよく、電力調節器は、電力低減器に結合し、レギュレートした供給電力を生成するように動作可能であってもよい。電力調節器はまた、信号バイアス器及び信号スパン調整器に結合し、レギュレートした供給電力が信号バイアス器及び信号スパン調整器に提供されてもよい。さらに、電力調節器はカプラに結合してもよく、カプラは、レギュレートした供給電力を回路の外部に伝達するように動作可能であってもよい。

回路はさらに、第２カプラを備えてもよい。第２カプラは、電力低減器及び信号スパン調整器に結合し、供給電力を受け取り、変換済みの圧力を表す信号を伝達するように動作可能であってもよい。電力低減器は、電力を吸収するように動作可能なトランジスタを備えてもよく、このトランジスタは、電力調節器への入力が、レギュレートした供給電力に所定の値を下回るまで、オン状態にバイアスされてもよい。

特定の実施態様では、信号バイアス器は、印加されたバイアスを変更するように動作可能であってもよい。同様に、信号スパン調整器は、加えられた信号スパン調整を変更するように動作可能であってもよい。信号スパン調整器は、あるモードでは通常の増幅器として、別のモードでは差動増幅器として動作してもよい。

別の一般的な態様では、圧力測定プロセスは、圧力を表す信号を受け取ること、温度感度が低い分圧器を使用して圧力を表す信号をバイアスすること、温度感度が低い分圧器を使用して圧力を表す信号のスパンを調整すること、及び、変換済みの圧力を表す信号を伝達することを含んでもよい。温度感度が低い分圧器を使用して圧力を表す信号をバイアスすることは、温度特性が揃った抵抗分圧器を使用することを含んでもよい。

圧力測定プロセスはまた、圧力を表す信号の形式を別の形式に変換することを含んでもよい。さらに、工程は、供給電力を受け取ること、供給電力のパワーを低減すること、及び、低減された供給電力に基づいてレギュレートした供給電力を生成することを含んでもよい。供給電力を低減することは、レギュレートした供給電力を生成する電力調節器への入力が、レギュレートした供給電力を超え、所定の値を下回るまで、電力吸収トランジスタをバイアスすることを含んでもよい。

工程は、さらに、印加された信号バイアスを選択的に変更することを含んでもよい。同様に、工程は、加えられた信号スパン調整を選択的に変化させることを含んでもよい。信号スパンを調整することは、あるモードでは通常の増幅器によって、別のモードでは差動増幅器によって達成されてもよい。

特定の一般的な態様では、圧力測定システムは、第１カプラと、電力低減器と、電力調節器と、第２カプラとを備える信号変換回路を備える。第１カプラは、供給電力を受け取り、変換済みの圧力を表す信号を伝達するように動作可能である。電力低減器は、第１カプラに結合し、供給電力のパワーを低減するように動作可能である。これを達成するために、電力低減器は、電力調節器への入力が、電力調節器の出力を超え所定の値を下回るまで、オン状態にバイアスされる電力吸収トランジスタを備える。電力調節器は、電力低減器に結合し、レギュレートした供給電力を出力として生成するように動作可能である。

システムはまた、第２カプラと、信号バイアス器と、信号スパン調整器と、信号形式変換器とを備える。第２カプラは、電力調節器に結合して、レギュレートした供給電力を受け取る。第２カプラは、レギュレートした供給電力を回路の外部に伝達し、圧力を表す信号を受け取るように動作可能である。
信号バイアス器は、電力調節器に結合して、レギュレートした供給電力を受け取り、圧力を表す信号をバイアスすることを容易にする温度特性が揃った抵抗分圧器を備える。信号バイアス器はまた、印加されたバイアスを変更するように動作可能である。信号スパン調整器は、圧力を表す信号を受け取るために、第２カプラに結合し、レギュレートした供給電力を受け取るために、電力調節器に結合し、また、信号バイアス器に結合する。

信号スパン調整器は、圧力を表す信号のスパンを調整することを容易にする温度特性が揃った抵抗分圧器を備え、加えられた信号スパン調整を変更するように動作可能である。信号スパン調整器は、あるモードでは通常の増幅器として、別のモードでは差動増幅器として動作する。
信号形式変換器は、レギュレートした供給電力を受け取るために、電力調節器に結合し、信号スパン調整器に結合し、また、第１カプラに結合する。信号形式変換器は、圧力を表す信号の形式を別の形式に変換し、変換済みの圧力を表す信号を第１カプラに伝達するように動作可能である。

種々の実施態様は、種々の特徴を有してもよい。たとえば、信号変換回路基板を、ステム／圧力検出器／信号調節回路基板アセンブリの較正後に設置することができるため、そのシステムに適した出力を適時に得ることができる。そのため、圧力測定システムは、適切な信号出力が決定された後に、容易に組み立てることができる。別の例として、信号変換回路基板は、種々の出力のうちの１つの出力をサポートしてもよく、ステムは、種々の配管継手のうちの１つを提供するように修正されてもよいため、圧力測定システムの使用範囲を増やすことができる。そのため、予想される必要性に基づく、圧力センサの無駄の多い過剰生産及び在庫を大幅に減少させることができる。

以下の説明および添付図面には、１つ又は複数の実施態様の詳細が述べられる。他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
種々の図面内の同じ参照符号は、同じ要素を示す。

圧力測定システム及び方法は、検出された圧力を表す電気信号を生成することができる圧力測定システムを提供することができる。特定の実施態様では、システム及び方法は、圧力検出器及び信号調節回路が補正された後に、補正に実質的に影響を及ぼすことなく信号変換回路を設置することを可能にする。そのため、最終的な圧力測定システムの信号出力は、補正中に未規定であってもよいが、圧力測定システムは、その補正を維持しながら、使用上の制約を満たすように容易に組み立てることができる。しかし、他の実施態様は、種々の他の特徴を有してもよい。

図１Ａ及び図１Ｂは、一例の圧力測定システム１００を示す。図示するように、圧力測定システム１００は圧力センサである。圧力測定システム１００は、任意の適切な流体（たとえば、液体及び／又は気体）の圧力を測定してもよい。

圧力測定システム１００は、圧力導入継手１１０、圧力検出器１２０、及び信号調節回路基板１３０を備える。ある実施態様では継手であってもよい圧力導入継手１１０は、圧力導入継手１１０及び圧力検出器１２０で形成されたチャンバ１１６で終わる通路１１４を画定するステム１１２（たとえば、六角ステム)を備える。圧力導入継手１１０は、たとえば、機械的強度及び耐食性が高いステンレス鋼で作られてもよい。

ある実施態様では、圧力導入継手１１０は、圧力が測定される配管に対してシステム１００を固定するためのねじ山を含んでもよい。圧力検出器１２０は、ダイアフラム１２２及び歪ゲージアセンブリ１２４を備える。ダイアフラム１２２は、実質的に円筒の底部を有し、金属薄膜であってもよい。

歪ゲージアセンブリ１２４は、流体導入側に対向するダイアフラム１２２の表面に結合する。特定の実施形態では、歪ゲージは、ブリッジ回路を形成するために、いくつか（たとえば、４つ）のロケーションに設けられ、電気信号を出力する。流体側に対向するダイアフラムの側面は、真空にされるか、大気から密閉されるか、又は、大気に開放されてもよい。

圧力検出器１２０は、（たとえば、溶接によって）圧力導入継手１１０に結合する（たとえば、固定され、密閉される）。信号調節回路基板１３０は、圧力検出器１２０に（たとえば、ワイヤボンディングによって）電気接続されて、圧力検出器によって生成される、圧力を表す信号が調節される。
特定の実施態様では、信号調節回路基板１３０は、圧力検出器１２０に接合された可撓性の導電体片を備えてもよい。信号調節回路基板１３０は、圧力検出器１２０からの圧力を表す信号を調節する（たとえば、フィルタリングする、正規化する、及び温度補正する）プロセッサ１３２、及び、調節済みの信号を伝達するピンアセンブリ１３８を備える。

プロセッサ１３２は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロプロセッサ、又は、論理的な方法で情報を操作する任意の他の形式のデバイスであってもよい。
特定の実施形態では、プロセッサ１３２は、負の直線性のみを補正してもよい。これらの実施態様では、正の非直線性が付加されて、プロセッサに対する明らかな非負の直線性が変更されてもよい。種々のサイズの圧力検出器１２０が、ステム１１２及び信号調節回路基板１３０と共に使用されてもよい。

圧力測定システム１００はまた、信号調節回路基板１３０に係合する回路基板ハウジング１４０（たとえば、シールドケース）を備える。この実施態様では、回路基板ハウジング１４０は、実質的に円筒状であり、直径が大きい部分１４２及び直径が小さい部分１４４を有し、直径が小さい部分１４４は、圧力導入継手１１０に結合する。
直径が小さい部分１４４は、（たとえば、抵抗溶接又はレーザ溶接によって）圧力導入継手１１０に複数点で結合してもよい。直径が大きい部分１４２は、以下でより詳細に説明されることになる信号調節回路基板１３０に結合するようになっているが、回路基板又はそのコンポーネントの全てが、直径が大きい部分内に位置する必要があるわけではない。
特定の実施態様では、回路基板ハウジング１４０は、信号調節回路基板１３０の接地線に電気接続して、回路基板について高い耐雑音性を提供することができる。

圧力測定システム１００は、信号変換回路基板１５０、電気コネクタ１６０、電気的接続位置変換部１７０、システムハウジング１８０、及び密閉リング１９０をさらに備える。
信号変換回路基板１５０は、回路基板ハウジング１４０によって係合され、ピン受けアセンブリ１５２を備え、ピン受けアセンブリ１５２は、信号変換回路基板を信号調節回路基板１３０に電気接続させる。信号変換回路基板１５０はまた、ピンアセンブリ１５４を備える。
特定の実施態様では、特に、回路基板１３０が、回路基板ハウジング１４０の上部に、又は、上部の近くに載置される場合、回路基板１３０と回路基板１５０との間に、スペーサが挿入されてもよい。電気コネクタ１６０はまた、回路基板ハウジング１４０によって係合される。

電気コネクタ１６０は、ピンアセンブリ１６４を備え、ハウジング１４０に対して密閉するガスケットを備えてもよい。電気的接続位置変換部１７０は、ピン受けアセンブリ１７２を備え、ピン受けアセンブリ１７２は、信号変換回路基板１５０を電気コネクタ１６０に結合に電気接続させる。図示するように、ピンアセンブリ１６４は、Ｐａｃｋａｒｄ構成である。他の可能性のある構成は、Ｄｅｕｔｓｃｈ、Ｈｉｒｓｈｍａｎｎ、ＤＩＮ Ｆｏｒｍ Ａ、及びケーブル取付けを含む。
変換部１７０の異なる構成は、これらの異なるピン構成に変換されてもよい。構成によっては、異なる数（たとえば、２つ又は４つ）のピンをさらに要求する場合がある。しかし、結合によっては、少ない数のピンに対して実施されてもよい。たとえば、４−コネクタ結合が、コネクタのうちの1つを接地に結合した状態で、３−コネクタ結合を使用して実施されてもよい。

電気的接続位置変換部１７０は、ピンアセンブリ１５４の接続位置をピンアセンブリ１６４の接続位置に変換する。変換部１７０は、DuPont社製のKapton(登録商標)ポリイミドフィルムなどの上に導電性パターンが載った可撓性ポリイミド、回路基板、その他導電性の幾何学パターンを持ついかなる物でもよい。

システムハウジング１８０は、（たとえば、溶接、カシメ、接着接合、及び／又は、コーキングによって）圧力導入継手１１０に結合され、電気コネクタ１６０に係合し、ピンアセンブリ１６４は、ハウジング１８０を貫通する。
特定の実施態様では、電気コネクタ１６０及びシステムハウジング１８０は、電気絶縁材料（たとえば、成形プラスチック）で作られてもよい。ある実施態様では、電気コネクタ１６０は、システムハウジング１８０と一体であってもよい。システムハウジング１８０は、圧力導入継手１１０と共に、回路基板ハウジング１４０を閉囲する。ある実施態様では、ハウジング１８０は、電気コネクタ１６０に応じて変わってもよい。たとえばガスケット、Ｏリング、又はシーラントであってもよい密閉リング１９０は、湿気及び埃の侵入を防止するために、システムハウジング１８０及び圧力導入継手１１０に接続する。

１つの製造モード中に、圧力導入継手１１０は、圧力検出器１２０に結合され、信号調節回路基板１３０は、回路基板ハウジング１４０内に挿入され、回路基板ハウジング１４０に係合する。回路基板ハウジング１４０は、その後、回路基板１３０を圧力検出器１２０に位置合わせしながら、圧力導入継手１１０に係合される。
回路基板ハウジング１４０は、圧力導入継手１１０に結合し、回路基板１３０は、圧力検出器１２０に電気接続される。圧力導入継手、圧力検出器、信号変換回路基板、及び回路基板ハウジングのアセンブリは、その後、所定の圧力範囲及び／又は温度範囲について補正される。たとえば、アセンブリは、（たとえば、信号調節回路基板からの出力が、最低出力から最大出力まで直線性があるように）較正され、（たとえば、加えられた温度変化による誤差が低減されるように）温度補正されてもよい。

アセンブリは、その後、仕上げられて圧力測定システムになるか、又は、後で仕上げるために保管されてもよい。仕上げは、たとえば、アセンブリを含むことになる圧力測定システムについて適切な出力信号が決定されるときに、行われてもよい。圧力測定システムを仕上げるときに、アセンブリと共に使用するのに適切な、多くの形式の信号変換回路基板のうちの１つであってもよい、信号変換回路基板１５０が、回路基板ハウジング１４０に係合し、図示の実施態様のピンアセンブリ１３８及びピン受けアセンブリ１５２を通して、信号調節回路基板１３０に電気接続する。その後、電気コネクタ１６０が回路基板ハウジング１４０に係合し、図示の実施態様のピンアセンブリ１５４及び電気的接続位置変換部１７０を通して、信号変換回路基板１５０に電気接続する。ハウジング１８０は、その後、電気コネクタ１６０に係合し、工程中で密閉リング１９０に係合しながら、圧力導入継手１１０に結合する。

システム１００を製造する１つのモードが、今述べられたが、他の製造モードにおいて、より少ない、さらなる、且つ／又は、異なる操作手順が使用されてもよいことが認識されるべきである。
たとえば、圧力導入継手は、圧力検出器及び信号調節回路基板と組み立てられるときに、未完成であってもよい。後で、圧力測定システムについてプロセスアプリケーションが決定されると、圧力導入継手は、配管に接続するために、適切に機械加工されてもよい。同様に、初期のアセンブリは、圧力導入継手のステム部分のみを含んでもよく、ステムは、仕上げ中に適切な継手に結合されてもよい。ステムを継手に結合することは、レーザ溶接又はティグ溶接によって達成されてもよい。

ある実施態様では、これらの技法は、一定サイズ（たとえば、１．０６インチ（２７ｍｍ））未満である限り、任意の型の圧力導入継手が得られることを可能にする。別の例として、信号調節回路基板は、出力の形式が適切である（たとえば、０．５〜４．５Ｖｄｃレシオメトリック）場合、信号が既に調節されている場合がある。そのため、その形式の出力が、最終的な圧力測定システムについて適切な出力であると判定される場合、信号変換回路基板は必要とされない。この状況では、信号調節回路基板は、使用されなくてもよく、電気コネクタ１６０は、１８０°回転し、ピンアセンブリ１３８に電気接続され（たとえば、はんだ付けされ）てもよい。

１つの動作モードでは、圧力導入継手１１０は、圧力が測定される配管に結合され（たとえば、ねじで取り付けられ）、ある圧力の流体が、通路１１４に入り、チャンバ１１６に達することを可能にする。チャンバ１１６内の圧力に基づいて、ダイアフラム１２２が変形し、歪ゲージ１２４が、圧力を歪として検知し、圧力を電気信号に変換し、電気信号が、信号調節回路基板１３０に伝達される。

信号調節回路基板１３０は、電気信号を調節する（たとえば、フィルタリング、増幅、及び直線化する）。調節済みの信号は、種々の出力信号に変換されることができてもよい、公称信号（たとえば、０〜１Ｖ）であってもよい。調節済みの信号は、その後、信号変換回路基板１５０に伝達され、信号変換回路基板１５０は、調節済みの信号を適切な出力信号（たとえば、０．５〜４．５Ｖレシオメトリック、０．５〜４．５Ｖ非レシオメトリック、ｘ−ｙ電圧、又は４〜２０ｍＡ)に変換する。
信号変換回路基板１５０は、１つ又は複数の出力信号形式をサポートしてもよい。出力信号は、電気コネクタ１６０に伝達され、電気コネクタ１６０は、信号が遠隔装置に提供されるように、信号をシステムハウジング１８０の外部に伝達する。

システム１００は種々の特徴を有する。たとえば、信号変換回路基板１５０を、ステム／圧力検出器／信号調節回路基板アセンブリの補正後に設置することができるため、システムについての適切な出力は、適時に得ることができる。たとえば、圧力センサを指定された出力で（一括して）補正するのに、通常、１２〜２４時間かかる。しかし、システム１００のアセンブリは、予め補正され、その後、適切な出力が決定されたときに、容易に組み立てられてもよい。

同様に、アセンブリが、補正中に、少数のコンポーネントを含むだけであるため、補正は単純化され、それによって、一貫性のあるインタフェースが提供されてもよい。さらに、厳しい商業的仕様及び工業的仕様をやはり達成しながら、さらなる補正が回避されてもよい。
たとえば、特定の実施態様では、出力値に対する変化は、−２０℃〜８５℃の温度範囲内で、入力／出力範囲の０．４０％未満であってもよい。ある実施態様では、変化は０．１％未満であってもよい。別の例として、信号変換回路基板１５０が、種々の出力のうちの１つをサポートすることができるため、システム１００は、使用範囲が増加した。そのため、予想される必要性に基づく、圧力センサの無駄の多い過剰生産及び在庫が、大幅に減少する可能性がある。

さらに、電気コネクタ１６０が、ピンアセンブリ１６４内に３つのピンを有するため、信号変換回路基板１５０は、このピン構成について出力を提供してもよく、効率性が提供される。さらなる例として、電気コネクタ１６０は、種々の出力形式について適切な出力を提供することができる（たとえば、３つのワイヤ及び２つのワイヤ）。
たとえば、３−ワイヤ出力の場合、ワイヤのうちの２つは、電力用に使用され、他のワイヤは、データ用に使用されてもよく、データ信号は低電力線を基準にする。２−ワイヤ出力の場合、信号は、たとえば、電流（すなわち、４〜２０ｍＡ）信号又はデジタルデータＫ−ＬｉｎｅＣＡＮバスとして、供給電力と同じ２つのワイヤ上に加えられてもよい。

４−ワイヤシステムは、異なる信号コネクタ構成を必要とする場合がある。さらなる例として、電気コネクタ１６０は、別のピン構成を有する電気コネクタに容易に交換されてもよい（たとえば、ＰａｃｋａｒｄからＨｉｒｓｈｍａｎｎへ）。そのため、指定された出力カプラ形式を、容易に得ることができる。
別の例として、信号調節回路基板が、一貫性のある出力接続を有するため、１つの形式のデータ収集システムは、プロセス変動性、機器のコスト、複雑さの低減に対する補正のため、また、補正システムについての訓練及び補正システムのサービスのために使用されてもよい。

図２Ａ及び図２Ｂは、回路基板ハウジング１４０、すなわち回路基板ハウジング２００の一例を示す。回路基板ハウジング２００は、直径が大きい部分２０２及び直径が小さい部分２０４を備える。回路基板ハウジング２００は、錫メッキされた軟鋼、圧力導入継手に適合することができるステンレス鋼、容易に形成することができる軟鋼、良好な電気特性を有する銅ベースの金属、又は任意の他の適切な材料で作られてもよい。特定の実施態様では、材料は、ＥＭＩ／ＲＦＩシールド特性を有してもよい。直径が小さい部分２０４は、圧力導入継手に係合し、（たとえば、スポット溶接によって）多数の点で、圧力導入継手に結合してもよい。

回路基板ハウジング２００はまた、３つの柱部分２１０を備える。柱部分２１０は、ほぼ半円形の断面を有し、直径が小さい部分２０４から直径が大きい部分２０２に向かって延びる。柱部分は、回路基板ハウジングの長手方向軸にほぼ平行である。他の実施態様では、柱部分２１０は、任意の他の適切な形状及び／又は向きを有してもよい。
柱部分２１０のそれぞれはカバー２１２を備え、カバー２１２はそれぞれ突出部２１４を備える。カバー２１２は、回路基板を支持することができ、突出部２１４の１つ又は複数は、回路基板に結合してもよい。同様に、突出部２１４の１つ又は複数は、回路基板用の接地線に電気接続してもよい。電気接続した突出部は、回路基板から圧力導入継手への電気経路の一部を提供してもよい。

特定の実施態様では、回路基板ハウジングは、経路の一部であってもよく、また、接地線は、ＤＣ供給電力線上に重畳するＡＣ成分を大地に放出することができるように、コンデンサ及び／又はバリスタを介して突出部に結合されてもよい。この経路は、回路基板について雑音を低減するのを補助してもよい。特定の実施態様では、突出部は、ハウジングの周りに不均一な間隔で配列される。

１つの動作モードでは、回路基板は、カバー２１２上に設置され、支持される。回路基板は、その後、突出部２１４に結合される。突出部２１４を回路基板に固定するときに、突出部は、係合のために、回路基板上の接地パッドに押し付けられ、接地パッド上で屈曲してもよい。しかし、ある実施態様では、信頼性を増すため、はんだ付けによる接合が好ましい。回路基板ハウジング２００は、その後、圧力導入継手に結合される。

図２Ａ及び図２Ｂは、回路基板ハウジングの一実施態様を示すが、他の実施態様は、より少ない、さらなる、且つ／又は、異なるコンポーネントの配置構成を有してもよい。たとえば、回路基板ハウジングは、第２の回路基板に係合してもよい。同様に、回路基板ハウジングは、種々の直径を有する必要はない。さらに、回路基板ハウジングの断面は、円形である必要はない。

図３は、それぞれシステム１００の圧力検出器１２０及び信号調節回路基板１３０と同じであってもよい、圧力検出器３１０及び回路基板３２０に係合した回路基板ハウジング２００を示す。図示するように、回路基板３２０は、突出部２１４によって回路基板ハウジング２００に結合し、圧力検出器３１０の歪ゲージ機構３１２の電極は、ワイヤボンディング３１４によって回路基板３２０の電極に電気接続する。図示する実施態様では、圧力検出器は、ワイヤボンディングによって回路基板に直接接続されるが、圧力検出器がリードフレームを介して回路基板に接続される構成が使用されてもよい。

回路基板３２０はまた、プロセッサ３２２、コンデンサ３２４、及び入力／出力アセンブリ３２８を備える。動作時、圧力検出器３１０によって生成される電気信号は、回路基板３２０によって調節される（たとえば、増幅、フィルタリング、及び直線化される）。プロセッサ３２２は、調節するのを補助してもよい。調節済みの信号は入力／出力アセンブリ３２８に提供され、信号は、入力／出力アセンブリ３２８から中継基板を介して外部デバイス用の電気コネクタに送出されてもよい。入力／出力アセンブリ３２８は、種々の電気出力（たとえば、０．５〜４．５Ｖレシオメトリック、０〜５Ｖ非レシオメトリック、ｘ−ｙＶｄｃ、又は４〜２０ｍＡ)についての基準の役目を果たしてもよい。

回路基板ハウジング２００は種々の特徴を有する。たとえば、回路基板が（たとえば、はんだ付けによって）回路基板ハウジングにしっかりと結合し、回路基板ハウジングが圧力検出器を上に固定された状態で圧力導入継手にしっかりと結合されるとき、回路基板の固定部分は、破断を受けにくい。これは、信頼性が高い圧力測定システムを得ることを可能にする。
別の例として、回路基板の接地端子は、圧力導入継手に電気接続されてもよく、それによって、耐雑音性の改善が可能になる。同様に、この電気接続は、はんだ付け及び溶接によって実現されてもよく、結合の信頼性が向上し、時間経過と共に起こる場合がある構造上の変化が低減され、耐雑音特性が、長い期間にわたって維持されることが可能になる。

さらなる例として、回路基板ハウジングを圧力導入継手にスポット溶接によって固定することによって、強度の改善が得られる場合がある。これは、振動又は衝撃が起こる可能性がある環境でも性能を維持できる圧力測定システムを提供することによって、信頼性を向上させる。
さらなる例として、回路基板が直径の大きい部分において回路基板ハウジングに結合し、ハウジングが回路基板をその全周縁にわたって支持しないため、回路基板の後部表面上にコンポーネントを搭載するエリアが増加する。同様に、コンポーネント搭載エリアが確保されると、回路基板の直径は増加する必要がなくなり、結果として、圧力センサの直径は増加する必要がない。さらに、カバー２１２（図２Ａ）の高さを管理することによって、回路基板の高さを容易に管理することができる。

別の例として、柱部分２１０（図２Ａ）は、直径が小さい部分から直径が大きい部分まで、回路基板ハウジングの長手方向軸に平行に配列されるため、プレス加工による製造を、容易に実施することができる。すなわち、垂直方向の処理に加えて、横方向のプレス加工が回避されてもよい。これは、ダイの構造を複雑でなくするだけでなく、構造の一貫性を増加させることは言うまでもなく、ダイの保守を容易にし、プレス加工の速度を上げる場合がある。プレス方向は、突出部の場合にもまた、長手方向で実現することができるため、圧力測定システムを、容易に製造することができる。処理操作を容易にすることによって、回路基板ハウジングが低コスト部材として生産されることになる。

さらなる例として、回路基板は、圧力導入継手にしっかりと結合することができる回路基板ハウジングを通して圧力導入継手に結合される。これは、特に、回転方向においての回路基板の適切な位置決め、及び、特に、静的又は動的な高い熱環境及び／又は負荷環境においてのより耐久性のある結合を提供してもよい。回路基板が、圧力導入継手に対する結合を失う場合、回路基板を圧力検出器に電気接続するワイヤの切断が起こる場合がある。

さらなる例として、回路基板ハウジングは、導電性材料で作られてもよい。これは、熱膨張係数の差を低減することによって、回路基板ハウジング、及び／又は、回路基板ハウジングと圧力導入継手との間の接続の信頼性を改善することができる。

図４は、回路基板ハウジング４００と圧力導入継手４１０とを結合する技法を示す。図示するように、回路基板ハウジング４００及び圧力導入継手４１０は、スポット溶接を使用することによって、多数の溶接部分４２０（そのうちの１つだけが示される）で互いに結合される。スポット溶接が溶接部分４２０で実施されるときに、回路基板ハウジング４００はその部分においてわずかに内側に変形する。この特徴部があるため、力Ｆが回路基板ハウジングに加わるときに、部分は全体としてその力を受けるため、応力が溶接部分に集中しない。これは、破断に耐える溶接部分をもたらす可能性がある。

図５は、信号変換回路５００の一例を示す。信号変換回路５００は、たとえば、信号変換回路基板１５０（図１Ａ及び図１Ｂ）の一部であってもよい。

回路５００は、カプラ５１０、電力低減器５２０、電力調節器５３０、及びカプラ５４０を備える。カプラ５１０は、供給電力を受け取り、圧力を表す変換済みの信号を伝達する。カプラ５１０は、供給電力を受け取り、変換済みの圧力を表す信号を伝達するための１つ又は複数のコネクタ（たとえば、ピン）を備えてもよい。

特定の実施態様では、カプラは、外部電気コネクタから供給電力を受け取り、外部電気コネクタに変換済みの圧力を表す信号を伝達してもよい。電力低減器５２０は、供給電力を指定された範囲（たとえば、０〜５Ｖ）に制限する。特定の実施態様では、電力低減器５２０は、供給電力を吸収するトランジスタを備えてもよい。制限された信号は、電力調節器５３０に伝達され、電力調節器５３０は、確実に調節された供給電力を提供する。

特定の実施態様では、電力調節器５３０は、電圧調節器であってもよい。調節済みの信号は、カプラ５４０に伝達される。カプラ５４０は、レギュレートした供給電力を伝達し、圧力を表す信号を受け取るための１つ又は複数のコネクタ（たとえば、ピン）を有してもよい。特定の実施態様では、カプラは、信号調節回路にレギュレートした供給電力を伝達し、信号調節回路から圧力を表す信号を受け取ってもよい。

回路５００はまた、信号バイアス器５００（訳注：５５０の誤記）、信号スパン調整器５６０、及び信号形式変換器５７０を備える。信号バイアス器５５０は、圧力を表す信号にオフセットを挿入する役割を担う。たとえば、信号バイアス器５００は、信号に５Ｖのオフセットを付加してもよい。
特定の実施態様では、信号バイアス器は、抵抗分圧器を通してオフセットを提供してもよい。その後、信号スパン調整器５６０によって、オフセットされた圧力を表す信号に利得が加えられてもよい。たとえば、信号スパン調整器５６０は、信号のスパンを２倍（たとえば、５Ｖから１０Ｖ）にしてもよい。

特定の実施態様では、信号スパン調整器は、増幅器を備えてもよい。スケーリングされ、オフセットされた圧力を表す信号は、その後、形式変換器５７０によって別の形式に変換されてもよい。たとえば、電圧は、電流、周波数可変信号、切り換え式出力信号、パルス幅変調信号、パルスカウント信号、デジタル信号、無線信号、又は、情報を伝達する任意の他の適切な形式に変換されてもよい。変換済みの圧力を表す信号は、その後、カプラ５１０によって、回路５００から外部へ伝達される。

回路５００は、信号調節回路基板１５０（訳注：信号変換回路基板１５０の誤記）の圧力を表す信号を変換するのに使用されてもよい。特定の実施態様では、圧力を表す信号は、５Ｖレシオメトリック信号の１０％〜９０％である。回路５００はまた、温度測定システム、湿度測定システム、又は、任意の他の適切な形式の変換器システム等の、他のシステムの信号を変換するのに使用されてもよい。一般に、回路５００は、任意の適切な形式の物理的又は電気的変量測定システムのために使用されてもよい。

図５は、信号変換回路の一実施態様を示すが、他の実施態様は、より少ない、さらなる、且つ／又は、異なるコンポーネントの配置構成を含んでもよい。たとえば、信号変換回路は、特に、供給電力が十分に調節されている場合、電力低減器及び／又は電力調節器を備えなくてもよい。
別の例として、信号変換回路は、圧力を表す信号と変換済みの圧力を表す信号との差に応じて、信号バイアス器、信号スパン調整器、及び／又は信号形式変換器を備えなくてもよい。たとえば、圧力を表す信号が、バイアスされる必要があるだけの場合、回路は、信号スパン調整器又は信号形式変換器を備えなくてもよい。しかし、ある実施態様では、不必要なコンポーネントは、オフに切り換えられるか、又は、バイパスされてもよい。

さらなる例として、電力調節器５３０からのレギュレートした供給電力は、信号バイアス器５５０及び信号スパン調整器５６０等の回路５００の他のコンポーネントに提供されてもよい。さらなる例として、回路５００の種々のコンポーネントは、選択可能な特性を有してもよい。たとえば、信号バイアス器は、２倍以上、信号をバイアスすることができてもよく、信号スパン調整器は、２倍以上、信号をスケーリングすることができてもよい。

図６は、圧力変換回路６００の一例を示す。回路６００は、圧力変換回路５００の一実施態様である。回路６００は、信号変換回路基板１５０（図１Ａ及び図１Ｂ）の一部であってもよい。

一般に、回路６００は、入力／出力カプラ６１０、回路保護器６２０、電圧低減器６３０、電圧調節器６４０、入力／出力カプラ６５０、信号バイアス器６６０、及び信号スパン調整器６７０を備える。以下でより詳細に説明されるように、回路６００は、９〜３６Ｖｄｃの未調節電圧入力を受け取るように設計されるが、制限された条件下で、最高５０Ｖｄｃで動作してもよい。しかし、回路は、適切なコンポーネントを用いて、他の入力電圧範囲（たとえば、１〜２４０Ｖａｃ又はＶｄｃ）を使用するように容易に修正されることができる。回路はまた、０〜５Ｖｄｃ信号又は０〜１０Ｖｄｃ信号を出力することができる。特定の実施態様では、回路は、５Ｖで動作するが、他の電圧（たとえば、４．０９６Ｖ）が可能である。

入力／出力カプラ６１０は、信号が、回路６００へ／から伝達されることを可能にするコネクタ６１２及び導体６１４（たとえば、ピン）を備える。図示する実施態様では、入力供給電圧は、導体６１４ａ上に到達し、共通信号（たとえば、接地）は、導体６１４ｃ上に到達する。導体６１４ｂは、変換済みの圧力を表す信号を回路から伝達するのに使用される。先に述べたように、導体６１４ａを通る電圧は、調節されていなくてもよい。

回路保護器６２０は、カプラ６１０に結合し、回路６００を、入力供給電圧中の不適切な信号、過渡的スパイク、雑音等から保護する。図示する実施態様では、回路保護器６２０は、ダイオード６２２及びコンデンサ６２４を備える。ダイオード６２２は、入力供給電圧を極性保護し、コンデンサ６２４は、入力供給電圧を減結合する。特定の実施態様では、ダイオード６２２は、ショットキーダイオードであり、コンデンサ６２４は、０．１μＦの静電容量を有する。

入力信号の電圧範囲に対処するために、電圧低減器６３０は、入力電圧を所定の範囲（たとえば、０〜５Ｖ）に制限する。低減された電圧は、電圧調節器６４０に伝達される。
電圧低減器６３０は、電圧の大部分(bulk)を吸収することができるトランジスタ６３２を備える。特定の実施態様では、トランジスタ６３２は、Ｎチャネル又はＰチャネルのエンハンスメント型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。電圧低減器６３０はまた、抵抗器６３４及びダイオード６３６を備える。抵抗器６３４は、ダイオード６３６にバイアス電流を提供し、次に、トランジスタ６３２をオン状態にバイアスする。

ある実施態様では、トランジスタ６３２は、直線性のある動作にバイアスされる。トランジスタ６３２は、電圧調節器６４０への入力が、電圧調節器６４０の出力に所与の値（たとえば、２Ｖ）を足した値を下回るまで、抵抗器６３４及びダイオード６３６によってオン状態にバイアスされてもよい。特定の実施態様では、ダイオード６３６は、トランジスタ６３２のゲートを、約１０Ｖｄｃにバイアスされた状態に保ち、トランジスタ６３２は、電圧調節器６４０への入力を、約８Ｖに保つ。特定の実施態様では、抵抗器６３２は、１００Ｋオームの抵抗を有し、ダイオード６３６は、ツェナーダイオードであってもよい。

電圧調節器６４０は、電圧低減器６３０からの供給電圧に基づいて調節済みの供給電圧を生成する。電圧調節器６４０は、調節器６４２及びコンデンサ６４６を備える。図示する実施態様では、調節器６４２は、５つの入力／出力コネクタ６４４を有する。低減された電圧は、コネクタ６４４ａを通して受け取られ、コネクタ６４４ｂを通してフィードバックされる。完全に安定である場合がある調節済みの供給電圧は、回路レール６０２に結合されるコネクタ６４４ｅを通して入力／出力カプラ６５０に提供される。
特定の実施態様では、調節器６４０は、０．２％精度及び低熱ドリフトを有するＬＭ４１２０等の、５ｍＡを出力することができる高精度５Ｖｄｃ調節器である。コンデンサ６４６は、出力信号の安定化と減結合を提供する。コンデンサ６４６は、０．０２２μＦの静電容量を有してもよい。

入力／出力カプラ６５０は、レール６０２を通して電圧調節器６４０に結合され、コネクタ６５４（訳注：コネクタ６５２の誤記）及び導体６５４（訳注：６５４ａ〜６５４ｃの誤記）を備える。入力／出力カプラ６５０は、導体６５４ａを通して、調節済みの電圧を信号調節回路基板に提供する。この信号は、圧力を表す信号を生成するように、回路基板を励起してもよい。圧力を表す信号は、導体６５４ｂを通して受け取られる。特定の実施態様では、圧力を表す信号は、０〜５Ｖの信号について、スパンの１０％〜９０％（たとえば、０．５〜４．５Ｖ）にわたって直線性があると予想される。

信号バイアス器６６０はまた、レール６０２に結合し、分圧器６６２を備え、分圧器６６２は、レールを分割して、出力段（たとえば、信号スパン調整器６７０）用の基準電圧が提供される。この基準電圧は、レールに対してレシオメトリックである。こうして、分圧器６６２は、入力／出力カプラ６５０のコネクタ６５４ｂを通して受け取った圧力を表す信号についてオフセットを設定する。

この実施態様では、分圧器６６２は、温度変化率を揃えた抵抗器６６３を備える。特定の実施態様では、抵抗器６６３ａは、４５３Ｋオームの抵抗を有してもよく、抵抗器６６３ｂは、９０．９Ｋオームの抵抗を有してもよい。抵抗器６６３は、精密型（たとえば、０．１％偏差及び２５ｐｐｍ熱ドリフト）であってもよいが、精密型である必要はない。

信号バイアス器６６０はまた、オフセット選択器６６４を備える。オフセット選択器６６４は、信号バイアス器６６０のオフセットが選択されることを可能にする。図示するように、オフセット選択器６６４は、抵抗器６６５及びスイッチ６６６を備える。特定の実施態様では、抵抗器６６５は、７５Ｋオームの抵抗を有してもよい。スイッチ６６６が開いているとき、信号バイアス器６６０は、信号を２．５Ｖにバイアスしてもよい。スイッチ６６６が閉じているとき、抵抗器６６５は、分圧器６６２の一部としてみなされてもよい。スイッチ６６６を閉じることによって、出力電圧が０Ｖｄｃに設定され、このとき、入力は５Ｖの１０％に等しい。

信号バイアス器６６０はバッファ６６８をさらに備え、バッファ６６８はオフセット電圧をバッファリングする。バッファ６６８は、演算増幅器６６９を備え、演算増幅器６６９は、特定の実施態様では、ＴＳ２７Ｌ２ＡＩＤであってもよい。演算増幅器６６９は、スイッチ６６６の閉時に並列な抵抗器６６３ｂの値が含まれるときなど、分圧器６６２をバッファリングするための電圧フォロアとして働く。

信号スパン調整器６７０は、カプラ６５０に結合し、導体６５４ｂを通して受け取られた圧力を表す信号を受け取る。信号スパン調整器６７０は、圧力を表す信号を適切な範囲（たとえば、５Ｖから１０Ｖ）にスケーリングする。図示する実施態様では、信号スパン調整器６７０は、差動増幅器として働き、差動増幅器は、圧力を表す信号電圧を安定な基準電圧と比較し、シングルエンド（接地基準）出力電圧を用いた精密な差動利得を提供する。

信号スパン調整器６７０は、分圧器６７２、演算増幅器６７４、及びスイッチ６７６を備える。分圧器６７２は、温度変化率を揃えた抵抗器６７３を備える。抵抗器６７３は、種々の技法によって揃えてもよい。特定の実施態様では、抵抗器６７３のそれぞれは、１５０Ｋオームの抵抗を有する。この実施態様では、スイッチ６０７６（訳注：６７６の誤記）が開いているとき、信号スパン調整器６７０は、通常モードの増幅器（特に、非反転型）として振る舞い、スイッチ６７６が閉じているとき、信号スパン調整器６７０は、差動増幅器として振舞う。ある実施態様では、信号スパン調整器６７０は、信号のスパンを２倍にする。

信号スパン調整器６７０の出力は、バッファ６６８の出力を同様に受け取る、別の分圧器６７８を通してフィードバックされる。分圧器６７８は、温度変化率を揃えた抵抗器６７９を備える。特定の実施態様では、抵抗器６７９のそれぞれは、１５０Ｋオームの抵抗を有する。抵抗器６７９の温度変化率は、抵抗器６７３の温度変化率に対応する必要はない。分圧器６７８は、スパン調整と組み合わされるときに、入力が０．５Ｖにあると、演算増幅器６７４の電圧が出力を０Ｖにさせる非ゼロ電圧オフセットに追従するように強制する。

１つの動作モードでは、回路６００は、スイッチ６６６及びスイッチ６７６が閉じているときに、０〜５Ｖの出力信号を生成する。導体６４５ｂを通して受け取られた電圧信号が０．５Ｖｄｃにあるとき、１５０Ｋオーム抵抗器を有する分圧器６７２は、演算増幅器６７４の非反転入力を、０．２５０Ｖｄｃに設定する。演算増幅器６６９の出力は、＋５Ｖであるレール６０２からの、分圧器６６２によって設定されたバッファリングされた電圧である。そのため、バッファリングされた電圧は、スイッチ６６６が閉じることによって、０．４１６Ｖｄｃとなり、また、抵抗器６７７と抵抗器６７９ａの並列結合は、１００Ｋオーム（すなわち、(３００×１５０)／(３００＋１５０)）である。以下の式の場合、これは、抵抗器６７９ａ’として表現されるであろう。出力の式は、以下の通りである。

Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ／（Ｒ６７３ａ＋Ｒ６７３ｂ）×Ｒ６７３ｂ×（１＋（Ｒ６７９ｂ／Ｒ６７９ａ’））−（Ｖｏｆｆｓｅｔ×(Ｒ６７９ｂ／Ｒ６７９ａ’)）
ここで、Ｒは、関連する抵抗器の抵抗であり、Ｖｏｕｔは、演算増幅器６７４の出力である。上述した実施態様の場合、これは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ／（１５０＋１５０）×１５０×（１＋（１５０／１００））−（０．４１６×（１５０／１００））
と書き換えられる。

したがって、
Ｖｏｕｔ＝０．００１Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝０．５Ｖｄｃ）
Ｖｏｕｔ＝５．００１Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝４．５Ｖｄｃ）
である。

０〜１０Ｖｄｃ出力用に回路を変更するために、スイッチ６６６及びスイッチ６７６が開かれる。スイッチ６７６を開くことによって、回路が、オフセットを有するフォロワに変わる。これは、分圧器６７２を有効になくす。オフセットの変化を補正するために、スイッチ６６６もまた開かれ、バッファリングされたオフセットが、０．８３５Ｖｄｃに変更される。

ここで、出力の式は、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×（１＋（Ｒ６７９ｂ／Ｒ６７９ａ’））−（Ｒ６７９ｂ／Ｒ６７９ａ’）×Ｖｏｆｆｓｅｔ
として表現することができる。

上述した実施態様に関して、これは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×（１＋（１５０／１００））−（１５０／１００）×０．８３５
Ｖｏｕｔ＝−０．００２Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝０．５Ｖｄｃ）
Ｖｏｕｔ＝９．９９８Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝４．５Ｖｄｃ）
を生成する。

したがって、回路６００は、外部デバイス（たとえば、信号調節回路基板１３０）からのレシオメトリック入力電圧を、０〜５Ｖｄｃ又は０〜１０Ｖｄｃの出力に変換することができる。

演算増幅器６７４が、ゼロボルトまで（又は、ゼロボルトを通過して）振れるために、わずかに負の内部供給レールを生成することが必要である場合がある。これは、電圧調節器６８０によって達成することができる。電圧調節器６８０は、調節器６８２及びコンデンサ６８４を備え、負の電圧を生成する。調節器６８２は、たとえば、チャージポンプ電圧インバータであってもよい。コンデンサ６８６は、得られる−５Ｖｄｃをフィルタリングする。コンデンサ６８４及びコンデンサ６８６は、それぞれ、１μＦの静電容量を有してもよい。

特定の実施態様では、回路６００は、配線誤り及び短絡から保護し、出力電流制限を設け、過渡的な信号スパイクを阻止し、ＥＭＩ、ＥＳＤ、及び過渡雑音を最小にするために、１つ又は複数の、過渡電圧抑圧器、阻止ダイオード、チョーク、及び減結合コンデンサを備えてもよい。特定の実施態様では、出力電圧は、短絡保護、出力電流制限、配線誤り保護、及び増加した容量性ドライブ能力を有する、広い出力振幅を提供する複合トランジスタトーテムポール回路を用いて仕上げられてもよい。

１つの動作モードでは、信号調節回路基板から受け取られた出力は、ある範囲（調節済みの電圧の１０％（ゼロ圧力）から調節済みの電圧の９０％（フルスケール圧力）まで）にわたって直線性があると予想される。そのため、回路利得を固定した状態では、スパン精度は、回路の固定利得及びレール６０２上の電圧の調節に依存する。出力精度は、少なくとも部分的に、回路６００のオフセットによって決まる。そのため、回路のオフセット段を設定するのに、精密抵抗器が使用されてもよい。出力オフセット熱性能は、オフセット抵抗器の温度変化率の一致及び演算増幅器の入力オフセットによって決まり得る。出力スパン熱性能は、利得抵抗器の温度変化率の一致及び電圧調節器６４０の熱ドリフトによって決まり得る。

ある実施態様では、調節済みの電圧は、信号調節回路の公称ドライバ回路電圧と一致させてもよい。たとえば、信号調節回路の公称ドライバ回路電圧が５Ｖである場合、調節済みの電圧は５Ｖｄｃであってもよい。しかし、任意の他の適切な電圧が使用されてもよい。たとえば、４．０９６Ｖを使用することは、ドライバ回路の電流要求を低減するという利点を提供する場合があり、それは、４〜２０ｍＡ、２−ワイヤ出力の場合、４ｍＡ未満で動作するときに重要である場合がある。

一貫性のあるオフセット及びオフセット温度変化率を維持するために、オフセット抵抗器の公差及び温度変化率が厳密に制御され、おそらくは、さらに一致させてもよい。特定の実施態様では、公差が０．１％以内であり、且つ、抵抗器の温度変化率が２５ｐｐｍ以内である限り、一致させる必要はない。

一貫性のあるスパン及びスパン温度変化率を維持するために、利得設定抵抗器の公差及び温度変化率が制御されてもよい。特定の実施態様では、公差を５０ｐｐｍに、温度変化率を５ｐｐｍに揃えた抵抗器を有する抵抗器ネットワーク（対）が使用されてもよい。

回路６００の一実施態様が説明されたが、他の実施態様が可能である。１つの手法は、印刷抵抗器の抵抗温度変化率は揃ってため、(作動コンポーネントを搭載した、セラミック基材又はハイブリッド基材上で）厚膜又は薄膜印刷抵抗器を使用することであり得る。必要である場合、同じ抵抗器が、利得及びオフセットを較正するために、基板製造業者によって、レーザトリミング、又は、アブレシブトリミングできる。

別の手法は、オフセット及び利得を設定するために、デジタル的にトリミングされたポテンショメータを使用することであり得る。デジタル的にトリミングされたポテンショメータは通常、抵抗温度変化率が端から端まで高いが、電位差モードで使用される場合、抵抗の温度変化率を十分に一致させる傾向があるため、熱作用が低い場合がある。この手法に対する欠点は、比較的高いコスト、低い分解能、及び比較的大きいサイズを含むが、これらは将来、改善されることが期待される。同様に、デジタル制御式デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）が、同じ目的で使用されることができる。

回路６００は種々の特徴を有する。たとえば、回路６００は、可変入力電圧を所定電圧（たとえば、５Ｖｄｃ）に制限することができる。電圧調節器に供給される電圧を低減することは、電圧調節器によって消散される電力量を低減し、それによって、電圧調節器の内部温度、ひいては熱作用（たとえば、誤差発生）が低減される。同様に、これは、回路の入力電圧範囲を拡張し、電圧調節器が通常扱うことができる電圧よりも高い電圧を入力することを可能にする。さらに、調節済みの電圧は、検出器回路（たとえば、信号調節回路基板１３０）に供給されてもよい。

別の例として、回路６００は、２つの異なる出力信号（たとえば、１つの出力は０〜５Ｖ、１つの出力は０〜１０Ｖ）を供給することができる。そのため、回路６００は、２つの動作上の制約を満たすことができる。さらなる例として、回路６００は、オフセット誤差、利得誤差、すなわち、熱オフセット誤差又は熱利得誤差をそれほど付加することなく、１０％〜９０％５Ｖレシオメトリック信号に比例する出力信号を生成することができる。たとえば、特定の実施態様では、出力値に対する変化は、−２０℃〜８５℃の温度範囲内で、入力／出力範囲の０．４０％未満であってもよい。さらに、回路６００は、設置時にトリミングを必要としない、固定の精密な伝達関数であってもよい。

図７は圧力変換回路７００を示す。回路７００は、圧力変換回路５００の一実施態様である。回路７００は、信号変換回路基板１５０の一部であってもよい。

一般に、回路７００は、入力／出力カプラ７１０、回路保護器７２０、電圧低減器７３０、電圧調節器７４０、入力／出力カプラ７５０、信号バイアス器７６０、及び信号スパン調整器７７０を備える。これらのコンポーネントは、回路６００用のコンポーネントと同じであってもよい。以下でより詳細に説明されるように、回路７００は、９〜３６Ｖｄｃの未調節電圧入力を受け取るように設計されるが、制限された条件下で、最高５０Ｖｄｃで動作し得る。しかし、回路は、適切なコンポーネントを用いて、他の入力電圧範囲（たとえば、１〜２４０Ｖａｃ又はＶｄｃ）を使用するように容易に修正されることができる。回路はまた、１〜５Ｖｄｃ信号又は１〜６Ｖｄｃ信号を出力することができる。特定の実施態様では、回路は５Ｖで動作するが（これは他の回路に供給されてもよい）、他の電圧（たとえば、４．０９６Ｖ）が可能である。

入力／出力カプラ７１０は、信号が、回路７００へ／から伝達されることを可能にするコネクタ７１２及び導体７１４（たとえば、ピン）を備える。図示する実施態様では、入力供給電圧は、導体７１４ａ上に到達し、共通信号（たとえば、接地）は、導体７１４ｃ上に到達する。導体７１４ｂは、変換済みの圧力を表す信号を回路から伝達するのに使用される。

回路保護器７２０は、入力／出力カプラ７１０に結合し、回路７００を、入力供給電圧中の不適切な信号、過渡的スパイク、雑音等から保護する。図示する実施態様では、回路保護器７２０は、ダイオード７２２及びコンデンサ７２４を備える。ダイオード７２２は、入力供給電圧を極性保護し、コンデンサ７２４は、入力供給電圧を減結合する。

入力信号の電圧範囲に対処するために、電圧低減器７３０は、入力電圧を所定の範囲（たとえば、０〜５Ｖ）に制限する。低減された電圧は、電圧調節器７４０に伝達される。電圧低減器７３０は、電圧の大部分を吸収することができるトランジスタ７３２を備える。電圧低減器７３０はまた、抵抗器７３４及びダイオード７３６を備える。抵抗器７３４は、ダイオード７３６にバイアス電流を提供し、次に、トランジスタ７３２をオン状態にバイアスする。

ある実施態様では、トランジスタ７３２は、直線性のある動作にバイアスされる。トランジスタ７３２は、電圧調節器７４０への入力が、電圧調節器７４０の出力に所与の値（たとえば、２Ｖ）を足した値を下回るまで、抵抗器７３４及びダイオード７３６によってオン状態にバイアスされてもよい。特定の実施態様では、ダイオード７３６は、トランジスタ７３２のゲートを、約１０Ｖｄｃにバイアスされた状態に保ち、トランジスタ７３２は、電圧調節器７４０への入力を約８Ｖに保つ。

電圧調節器７４０は、電圧低減器７３０からの供給電圧に基づいて調節済みの供給電圧を生成する。電圧調節器７４０は、調節器７４２及びコンデンサ７４６を備える。図示する実施態様では、調節器７４２は、５つの入力／出力コネクタ７４４を有する。低減された電圧は、コネクタ７４４ａを通して受け取られ、コネクタ７４４ｂを通してフィードバックされる。完全に安定であり得る調節済みの供給電圧は、回路レール７０２に結合されるコネクタ７４４ｅを通して入力／出力カプラ７５０に提供される。コンデンサ７４６は、調節済みの出力信号の安定化及び減結合を提供する。

入力／出力カプラ７５０は、レール７０２を通して電圧調節器７４０に結合され、コネクタ７５４（訳注：７５２の誤記）及び導体７５４を備える。入力／出力カプラ７５０は、導体７５４ａを通して、調節済みの電圧を信号調節回路基板に提供する。この信号は、圧力を表す信号を生成するように、回路基板を励起してもよい。圧力を表す信号は、導体７５４ｂを通して受け取られる。

信号バイアス器７６０はまた、レール７０２に結合し、分圧器７６２を備え、分圧器７６２は、レールを分割して、出力段（たとえば、信号スパン調整器７７０）用の基準電圧が提供される。この基準電圧は、レールに対してレシオメトリックである。こうして、分圧器７６２は、入力／出力カプラ７５０のコネクタ７５４ｂ（訳注：導体７５４ｂの誤記）を通して受け取られる圧力を表す信号についてオフセットを設定する。

この実施態様では、分圧器７６２は、温度変化率を揃えた抵抗器７６３を備える。特定の実施態様では、抵抗器７６３ａは、３３２Ｋオームの抵抗を有してもよく、抵抗器７６３ｂは、６０．４Ｋオームの抵抗を有してもよい。抵抗器７６３は、精密型（たとえば、０．１％偏差及び２５ｐｐｍ熱ドリフト）であってもよいが、精密型である必要はない。

信号バイアス器７６０はバッファ７６８をさらに備え、バッファ７６８は、オフセット電圧をバッファリングする。バッファ７６８は、演算増幅器７６９を備える。演算増幅器７６９は、分圧器７６２をバッファリングするために、電圧フォロアとしての役割を果たす。

信号スパン調整器７７０は、カプラ７５０に結合し、導体７５４ｂを通して受け取られた圧力を表す信号を受け取る。信号スパン調整器７７０は、圧力を表す信号を適切な範囲（たとえば、５Ｖ〜６Ｖ）にスケーリングする。図示する実施態様では、信号スパン調整器７７０は、差動増幅器としての役割を果たし、差動増幅器は、圧力を表す信号電圧を安定な基準電圧と比較し、シングルエンド（接地基準）出力電圧を用いた精密な差動利得を提供する。

信号スパン調整器７００は、分圧器７７２、演算増幅器７７４、及びダイオード７７５を備える。分圧器７７２は、温度変化率を揃えた抵抗器７７３を備える。特定の実施態様では、抵抗器７７３のそれぞれは、１５０Ｋオームの抵抗を有する。ダイオード７７５は、バンドギャップ電圧基準を提供し、バンドギャップ電圧基準は、入力電流に関わらず、較正された電圧が維持されることを可能にする。ダイオード７７５は、熱誤差が低く、精度が良好な１．２Ｖｄｃ基準を提供することができる。特定の実施態様では、ダイオード７７５は、完全なツェナーダイオードとして振舞う集積回路として実施される。

信号スパン調整器７７０はまた、スイッチ７７６、分圧器７７７、及び抵抗器７７９を備える。信号スパン調整器７７０の出力は、バッファ７６８の出力を同様に受け取る、分圧器７７７を通してフィードバックされる。分圧器７７７は、温度変化率を揃えた抵抗器７７８を備える。特定の実施態様では、抵抗器７７８のそれぞれは、１５０Ｋオームの抵抗を有する。分圧器７７７は、スパン調整と組み合わされるときに、演算増幅器７７４の電圧が、入力が０．５Ｖにあると出力を１Ｖにさせる非ゼロ電圧オフセットに追従するように強制する。

１つの動作モードでは、回路７００は、スイッチ７７６が開いているときに、１〜５Ｖの出力信号を生成する。導体７５４ｂを通して受け取られた電圧信号が０．５Ｖｄｃにあるとき、１５０Ｋオーム抵抗器を有する分圧器７７２は、演算増幅器７７４の非反転入力を、０．８６２５Ｖｄｃに設定する。抵抗器７７９は、ダイオード７７５をオン状態にバイアスする。演算増幅器７６９の出力は、＋５Ｖであるレール７０２からの、分圧器７６２によって設定されたバッファリングされた電圧である。

したがって、バッファリングされた電圧は、抵抗器７６３ａが３３２Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器７６３ｂが６０．３オームの抵抗を有する状態で、０．７７Ｖｄｃとなる。出力の式は、以下のように表現することができる。
Ｖｏｕｔ＝（１．２２５Ｖ−(１．２２５−Ｖｉｎ)／（Ｒ７７３ａ＋Ｒ７７３ｂ）×Ｒ７７３ｂ）＋（（（１．２２５Ｖ−(１．２２５Ｖ−Ｖｉｎ)／（Ｒ７７３ａ＋Ｒ７７３ｂ）×Ｒ７７３ｂ）−０．７７）／Ｒ７７８ａ×Ｒ７７８ｂ）

上述した実施態様の場合、これは、
Ｖｏｕｔ＝（１．２２５Ｖ−(１．２２５−Ｖｉｎ)／（１５０＋１５０）×１５０）＋（（（１．２２５Ｖ−(１．２２５Ｖ−Ｖｉｎ)／（１５０＋１５０）×１５０）−０．７７）／１５０×１５０）
と書き換えられる。

そのため、分圧器７７２への入力を０．５Ｖｄｃ（ゼロ圧力）にした状態で、演算増幅器７７４の出力は、０．９５５Ｖｄｃになるであろう。この偏差は（たとえば、第２スイッチによって）変更することができるが、ある実施態様では、固定オフセット調整が許容可能であると考えられる。入力を４．５Ｖｄｃにした状態で、分圧器７７２は、演算増幅器７７４の非反転入力を２．８６２５Ｖに設定する。したがって、演算増幅器７７４の出力は、２．８６２５Ｖ＋（２．８６２５Ｖｄｃ−０．７７Ｖｄｃ）すなわち４．９５５Ｖｄｃとなるであろう（４．０００Ｖｄｃのスパンの場合）。

１〜６Ｖｄｃ出力用に回路を変更するために、スイッチ７７６が閉じられる。スイッチ７７６を閉じることによって、分圧器７７７の比率が変わり、信号スパン調整器７７０が、信号スパンを２０％だけ増加する。オフセット電圧は、この利得について最適化され得る。抵抗器７７８ａと抵抗器７７９との並列結合は、１００Ｋオーム（すなわち、（３００×１５０）／（３００＋１５０））である。以下の式の場合、これは、抵抗器７７８ａ’として表現されるであろう。ここで、出力の式は、
Ｖｏｕｔ＝（１．２２５Ｖ−(１．２２５−Ｖｉｎ)／（Ｒ７７３ａ＋Ｒ７７３ｂ）×Ｒ７７３ｂ）＋（（（１．２２５Ｖ−(１．２２５Ｖ−Ｖｉｎ)／（Ｒ７７３ａ＋Ｒ７７３ｂ）×Ｒ７７３ｂ）−０．７７）／Ｒ７７８ａ’×Ｒ７７８ｂ）
として表現することができる。

上述した実施態様に関して、これは、
Ｖｏｕｔ＝（１．２２５Ｖ−(１．２２５−Ｖｉｎ)／（１５０＋１５０）×１５０）＋（（（１．２２５Ｖ−(１．２２５Ｖ−Ｖｉｎ)／（１５０＋１５０）×１５０）−０．７７）／１００×１５０
Ｖｏｕｔ＝１．００１Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝０．５Ｖｄｃ）
Ｖｏｕｔ＝６．００１Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝４．５Ｖｄｃ）
を生成する。
したがって、回路７００は、外部デバイス（たとえば、信号調節回路基板１３０）からのレシオメトリック入力電圧を、１〜５Ｖｄｃ又は１〜６Ｖｄｃの出力に変換することができる。

回路７００は種々の特徴を有する。たとえば、回路７００は、可変入力電圧を所定電圧（たとえば、５Ｖｄｃ）に制限することができる。電圧調節器に供給される電圧を低減することは、電圧調節器によって消散される電力量を低減し、それによって、内部温度、ひいては熱作用（たとえば、誤差発生）が低減される。同様に、これは、回路の入力電圧範囲を拡張し、電圧調節器が通常扱うことができる電圧よりも高い電圧を入力することを可能にする。さらに、調節済みの電圧は、検出器回路（たとえば、信号調節回路基板１３０）に供給されてもよい。

別の例として、回路７００は、２つの異なる出力信号（たとえば、１つの出力は１〜５Ｖ、１つの出力は１〜６Ｖ）を供給することができる。そのため、回路７００は、２つの動作上の制約を満たすことができる。さらなる例として、回路７００は、オフセット誤差、利得誤差、すなわち、熱オフセット誤差又は熱利得誤差をそれほど付加することなく、１０％〜９０％５Ｖレシオメトリック信号を信号調節することができる。さらに、回路７００は、設置時にトリミングを必要としない、固定の精密な伝達関数であってもよい。

図８は圧力変換回路８００を示す。回路８００は、圧力変換回路５００の一実施態様である。回路８００は、信号変換回路基板１５０の一部であってもよい。

一般に、回路８００は、入力／出力カプラ８１０、回路保護器８２０、電圧低減器８３０、電圧調節器８４０、入力／出力カプラ８５０、信号バイアス器８６０、及び信号スパン調整器８７０を備える。これらのコンポーネントは、回路６００用のコンポーネントと同じであってもよい。
回路８００はまた、信号形式変換器８８０を備える。以下でより詳細に説明されるように、回路８００は、９〜３６Ｖｄｃの未調節電圧入力を受け取るように設計されるが、制限された条件下で、最高５０Ｖｄｃで動作し得る。しかし、回路は、適切なコンポーネントを用いて、他の入力電圧範囲（たとえば、１〜２４０Ｖａｃ又はＶｄｃ）を使用するように容易に修正されることができる。回路はまた、４〜２０ｍＡ信号を出力することができ、信号は、電圧入力から取り出すことができる。特定の実施態様では、回路は５Ｖで動作するが（これは他の回路に供給されてもよい）、他の電圧（たとえば、４．０９６Ｖ）が可能である。

入力／出力カプラ８１０は、信号が、回路８００へ／から伝達されることを可能にするコネクタ８１２及び導体８１４（たとえば、ピン）を備える。図示する実施態様では、入力供給電圧は、導体８１４ａ上に到達し、共通信号（たとえば、接地）は、導体８１４ｃが結合される導体８１４ｂ上に到達する。導体８１４は、変換済みの圧力を表す信号を回路から伝達するのに使用される。

回路保護器８２０は、入力／出力カプラ８１０に結合し、回路８００を、入力供給電圧中の不適切な信号、過渡的スパイク、雑音等から保護する。図示する実施態様では、回路保護器８２０は、ダイオード８２２及びコンデンサ８２４を備える。ダイオード８２２は、入力供給電圧を極性保護し、コンデンサ８２４は、入力供給電圧を減結合する。

入力信号の電圧範囲に対処するために、電圧低減器８３０は、入力電圧を所定の範囲（たとえば、０〜５Ｖ）に制限する。低減された電圧は、電圧調節器８４０に伝達される。電圧低減器８３０は、電圧の大部分を吸収することができるトランジスタ８３２を備える。電圧低減器８３０はまた、抵抗器８３４及びダイオード８３６を備える。抵抗器８３４は、ダイオード８３６にバイアス電流を提供し、次に、トランジスタ８３２をオン状態にバイアスする。ある実施態様では、トランジスタ８３２は、直線性のある動作にバイアスされる。トランジスタ８３２は、電圧調節器８４０への入力が、電圧調節器の出力に所与の値（たとえば、２Ｖ）を足した値を下回るまで、抵抗器８３４及びダイオード８３６によってオン状態にバイアスされてもよい。特定の実施態様では、ダイオード８３６は、トランジスタ８３２のゲートを、約１０Ｖｄｃにバイアスされた状態に保ち、トランジスタ８３２は、電圧調節器８４０への入力を約８Ｖに保つ。

電圧調節器８４０は、電圧低減器８３０からの供給電圧に基づいて調節済みの供給電圧を生成する。電圧調節器８４０は、調節器８４２及びコンデンサ８４６を備える。図示する実施態様では、調節器８４２は、５つの入力／出力コネクタ８４４を有する。低減された供給電圧は、コネクタ８４４ａを通して受け取られ、コネクタ８４４ｂを通してフィードバックされる。完全に安定であり得る調節済みの供給電圧は、回路レール８０２に結合されるコネクタ８４４ｅを通して入力／出力カプラ８５０に提供される。コンデンサ８４６は、調節済みの出力信号の安定化及び減結合を提供する。

入力／出力カプラ８５０は、レール８０２を通して電圧調節器８４０に結合され、コネクタ８５２及び導体８５４を備える。入力／出力カプラ８５０は、導体８５４ａを通して、調節済みの電圧を信号調節回路基板に提供する。この信号は、圧力を表す信号を生成するように、回路基板を励起してもよい。圧力を表す信号は、導体８５４ｂを通して受け取られる。

信号バイアス器８６０はまた、レール８０２に結合し、分圧器８６２を備え、分圧器８６２は、レールを分割して、トランスコンダクタンス段（たとえば、信号スパン調整器８７０及び信号形式変換器８８０）用の基準電圧が提供される。この基準電圧は、レールに対してレシオメトリックである。こうして、分圧器８６２は、入力／出力カプラ８５０のコネクタ８５４ｂ（訳注：導体８５４ｂの誤記）を通して受け取られる圧力を表す信号についてオフセットを設定する。

この実施態様では、分圧器８６２は、温度変化率を揃えた抵抗器８６３を備える。特定の実施態様では、抵抗器８６３ａは、２００Ｋオームの抵抗を有してもよく、抵抗器８６３ｂは、３００Ｋオームの抵抗を有してもよい。抵抗器８６３は、精密型（たとえば、０．１％偏差及び２５ｐｐｍ熱ドリフト）であってもよいが、精密型である必要はない。

信号バイアス器８６０はさらに、バッファ８６８を備え、バッファ８６８は、オフセット電圧をバッファリングする。バッファ８６８は、演算増幅器８６９を備える。演算増幅器８６９は、分圧器８６２をバッファリングするために、電圧フォロアとしての役割を果たす。

信号スパン調整器８７０は、カプラ８５０に結合し、導体８５４ｂを通して受け取られた圧力を表す信号を受け取る。信号スパン調整器８７０は、圧力を表す信号を適切な範囲（たとえば、４ｍＡ〜１６ｍＡ）にスケーリングする。図示する実施態様では、信号スパン調整器８７０は、差動増幅器としての役割を果たし、差動増幅器は、圧力を表す信号電圧を安定な基準電圧と比較し、シングルエンド（接地基準）出力電圧を用いた精密な差動利得を提供する。

信号スパン調整器８７０は、分圧器８７２、演算増幅器８７４、抵抗器８７５、及び抵抗器８７６を備える。分圧器８７２は、温度変化率を揃えた抵抗器８７３を備える。特定の実施態様では、抵抗器８７３ａは、１００Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器８７３ｂは、２０Ｋオームの抵抗を有する。抵抗器８７５及び抵抗器８７６は、レール８０２に結合し、最低出力電流を供給することを容易にする。特定の実施態様では、抵抗器８７５は、１．９１Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器８７６は、１２７Ｋオームの抵抗を有する。ある実施態様では、抵抗器８７６は、抵抗器８７５の非精密さをマスクすることができる精密抵抗器であってもよい。

信号スパン調整器８７０はまた、分圧器８７７を備える。信号形式変換器８８０の出力は、分圧器８７７を通してフィードバックされ、分圧器８７７はまた、バッファ８６８の出力を受け取る。そのため、演算増幅器８６９の出力は、分圧器８７７によって分割され、演算増幅器８７４の反転入力に対して加算される。分圧器８７７は、温度変化率を揃えた抵抗器８７８を備える。
特定の実施態様では、抵抗器８７８ａは、１００Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器８７８ｂは、２０Ｋオームの抵抗を有する。分圧器８７７は、スパン調整と組み合わされるときに、演算増幅器８７４の電圧が、入力が０．５Ｖにあると出力を１Ｖにさせる非ゼロ電圧オフセットに追従するように強制する。

信号形式変換器８８０は、信号スパン調整器８７０に結合する。信号形式変換器８８０は、抵抗器８８２、トランジスタ８８４、抵抗器８８５、及び抵抗器８８６を備える。抵抗器８８２は、トランジスタ８８４のベースに対する電流を制限し、抵抗器８８５は、最大出力信号を制限する電流制限抵抗器であり、抵抗器８８６は、電流センス抵抗器として動作する。すなわち、抵抗器８８６は、電流検知フィードバック要素である。抵抗器８８６の両端の電圧は、出力信号自体である全回路電流に比例し、電圧は、演算増幅器８７４にフィードバックされる。回路６００の性能精度はまた、抵抗器８８６によって影響を受ける。演算増幅器８７４は、制御された電流を共通信号内に誘導するために、ＮＰＮパワートランジスタであるトランジスタ８８４を駆動することによって、抵抗器８８６の両端に電圧を生成するための差動利得を提供する。
特定の実施態様では、抵抗器８８２は、４．９９Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器８８４（訳注：８８５の誤記）は、１０オームの抵抗を有し、抵抗器８８６は、５０オームの抵抗を有する。ある実施態様では、抵抗器８８６は、変動性を低減する可能性がある一対の並列抵抗器として実施されてもよい。

信号形式変換器８８０はまた、コンデンサ８８７及びコンデンサ８８８を備える。コンデンサ８８７は、高い周波数における利得を減少させることによって、演算増幅器８７４を安定させる。コンデンサ８８８は、回路８００の周波数応答をロールオフさせる。特定の実施態様では、コンデンサ８８７は、０．０１μＦの静電容量を有し、コンデンサ８８８は、０．１μＦの静電容量を有する。

１つの動作モードでは、演算増幅器８６９の出力は、分圧器８７７によって分割され、演算増幅器８７４の反転入力に加算されて、演算増幅器に対する反転入力が、０．５Ｖｄｃに設定される。そのため、分圧器８７２における入力を０．５Ｖｄｃ（ゼロ圧力）にした状態では、電流は分圧器を通って流れない。しかし、抵抗器８７５及び抵抗器８７６は、４ｍＡの全電流引き込みを誘導するのに十分な電流を抵抗器８７３ｂ内に駆動し、４ｍＡの全電流引き込みは、演算増幅器８７４が、入力平衡を０．５Ｖｄｃに維持するのに十分であるようにトランジスタ８８４をオン状態にバイアスすることによって達成される。

入力電圧が４．５Ｖｄｃに上昇すると、演算増幅器８７４、トランジスタ８８２、及び抵抗器８８６は協働して、非反転入力を０．５Ｖｄｃに維持する。フルスケール、４．５Ｖｄｃの入力信号において、これは、抵抗器８７３ｂの両端で４Ｖｄｃ（４．５Ｖｄｃから０．５Ｖｄｃに）降下することに等しく、抵抗器８７３ｂが、２０Ｋオームの抵抗を有する場合、２０ｍＡが生成される。
したがって、回路８００は、外部デバイス（たとえば、信号調節回路基板１３０）からのレシオメトリック入力電圧を、４〜２０ｍＡの出力に変換することができる。

回路８００は種々の特徴を有する。たとえば、回路８００は、可変入力電圧を所定電圧（たとえば、５Ｖｄｃ）に制限することができる。電圧調節器に供給される電圧を低減することは、電圧調節器によって消散される電力量を低減し、それによって、電圧調節器の内部温度、ひいては熱作用（たとえば、誤差発生）が低減される。同様に、これは、回路の入力電圧範囲を拡張し、電圧調節器が通常扱うことができる電圧よりも高い電圧を入力することを可能にする。さらに、調節済みの電圧は、検出器回路（たとえば、信号調節回路基板１３０）に供給されてもよい。

別の例として、回路は、設計上、温度変化率が本来低いため、４〜２０ｍＡ出力の自己発熱の熱が低い可能性がある。４〜２０ｍＡのデバイスは、本来熱を生成するものであり、熱は、圧力センサアセンブリの自己発熱誤差を引き起こす。これらのアセンブリの設計が小さくなるにつれて、この問題は通常悪化する。しかし、回路８００に関して、熱作用の小さいコンポーネントのみが使用されるため、生成される熱は、回路自体にほとんど影響を及ぼさない可能性がある。利点は、アセンブリ全体が低い自己発熱作用を有することであり、熱を熱に敏感な部品（たとえば、信号調節回路及び圧力センサ）に近づけないことが容易である。

さらなる例として、回路８００は、信号形式を変換することができ、それが、動作上の制約を満たすのを補助する。さらなる例として、回路８００は、オフセット誤差、利得誤差、すなわち、熱オフセット誤差又は熱利得誤差をそれほど付加することなく、１０％〜９０％の５Ｖレシオメトリック信号を信号調節することができる。さらに、回路８００は、設置時にトリミングを必要としない、固定の精密な伝達関数であってもよい。

図９は圧力変換回路９００を示す。回路９００は、圧力変換回路５００の一実施態様である。回路９００は、信号変換回路基板１５０の一部であってもよい。
一般に、回路９００は、入力／出力カプラ９１０、回路保護器９２０、電圧低減器９３０、電圧調節器９４０、入力／出力カプラ９５０、信号バイアス器９６０、及び信号スパン調整器９７０を備える。以下でより詳細に説明されるように、回路９００は、９〜３６Ｖｄｃの未調節電圧入力を受け取るように設計されるが、制限された条件下で、最高５０Ｖｄｃで動作してもよい。しかし、回路は、適切なコンポーネントを用いて、他の入力電圧範囲（たとえば、１〜２４０Ｖａｃ又はＶｄｃ）を使用するように容易に修正されることができる。回路はまた、０〜５Ｖｄｃ信号又は０〜１０Ｖｄｃ信号を出力することができる。特定の実施態様では、回路は５Ｖで動作するが、他の電圧（たとえば、４．０９６Ｖ）が可能である。

入力／出力カプラ９１０は、信号が回路９００へ／から伝達されることを可能にするコネクタ９１２及び導体９１４（たとえば、ピン）を備える。図示する実施態様では、入力供給電圧は導体９１４ａ上に到達し、共通信号（たとえば、接地）は導体９１４ｃ上に到達する。導体９１４ｂは、変換済みの圧力を表す信号を回路から伝達するのに使用される。

回路保護器９２０は、カプラ９１０に結合し、回路９００を、入力供給電圧中の不適切な信号、過渡的スパイク、雑音等から保護する。図示する実施態様では、回路保護器９２０は、ダイオード９２２及びコンデンサ９２４を備える。ダイオード９２２は、入力供給電圧を極性保護し、コンデンサ９２４は、入力供給電圧を減結合する。

入力信号の電圧範囲に対処するために、電圧低減器９３０は、入力電圧を所定の範囲（たとえば、０〜５Ｖ）に制限する。低減された電圧は、電圧調節器９４０に伝達される。電圧低減器９３０は、電圧の大部分を吸収することができるトランジスタ９３２を備える。電圧低減器９３０はまた、抵抗器９３４及びダイオード９３６を備える。
抵抗器９３４は、ダイオード９３６にバイアス電流を提供し、次に、トランジスタ９３２をオン状態にバイアスする。ある実施態様では、トランジスタ９３２は、直線性のある動作にバイアスされる。トランジスタ９３２は、電圧調節器９４０への入力が、電圧調節器の出力に所与の値（たとえば、２Ｖ）を足した値を下回るまで、抵抗器９３４及びダイオード９３６によってオン状態にバイアスされてもよい。
特定の実施態様では、ダイオード９３６は、トランジスタ９３２のゲートを、約１０Ｖｄｃにバイアスされた状態に保ち、トランジスタ９３２は、電圧調節器９４０への入力を、約８Ｖに保つ。

電圧調節器９４０は、電圧低減器９３０からの供給電圧に基づいて調節済みの供給電圧を生成する。電圧調節器９４０は、調節器９４２及びコンデンサ９４６を備える。図示する実施態様では、調節器９４２は、５つの入力／出力コネクタ９４４を有する。低減された電圧は、コネクタ９４４ａを通して受け取られ、コネクタ９４４ｂを通してフィードバックされる。完全に安定であり得る調節済みの供給電圧は、回路レール９０２に結合されるコネクタ９４４ｅを通して入力／出力カプラ９５０に提供される。コンデンサ９４６は、調節済みの出力信号の安定化と減結合を提供する。

入力／出力カプラ９５０は、レール９０２を通して電圧調節器９４０に結合され、コネクタ９５２及び導体９５４を備える。入力／出力カプラ９５０は、導体９５４ａを通して、調節済みの電圧を信号調節回路基板に提供する。この信号は、圧力を表す信号を生成するように、回路基板を励起してもよい。圧力を表す信号は、導体９５４ｂを通して受け取られる。特定の実施態様では、圧力を表す信号は、０〜５Ｖの信号について、スパンの１０％〜９０％（たとえば、０．５〜４．５Ｖ）にわたって直線性があると予想される。

信号バイアス器９６０はまた、レール９０２に結合し、分圧器９６２を備え、分圧器９６２は、レールを分割して、出力段（たとえば、信号スパン調整器９７０）用の基準電圧を提供する。この基準電圧は、レールに対してレシオメトリックである。こうして、分圧器９６２は、入力／出力カプラ９５０のコネクタ９５４ｂ（訳注：９５２の誤記）を通して受け取った圧力を表す信号についてオフセットを設定する。

この実施態様では、分圧器９６２は、温度変化率を揃えた抵抗器９６３を備える。特定の実施態様では、抵抗器９６３ａは、１００Ｋオームの抵抗を有してもよく、抵抗器９６３ｂは、１１Ｋオームの抵抗を有してもよい。抵抗器９６３は、精密型（たとえば、０．１％偏差及び２５ｐｐｍ熱ドリフト）であってもよいが、精密型である必要はない。

信号バイアス器９６０は、さらに、バッファ９６８を含み、バッファ９６８は、オフセット電圧をバッファリングする。バッファ９６８は、演算増幅器９６９を備える。演算増幅器９６９は、分圧器９６２をバッファリングするために、電圧フォロアとしての役割を果たす。

信号スパン調整器９７０は、カプラ９５０に結合し、導体９５４ｂを通して受け取られた圧力を表す信号を受け取る。信号スパン調整器９７０は、圧力を表す信号を適切な範囲（たとえば、５Ｖ〜１０Ｖ）にスケーリングする。図示する実施態様では、信号スパン調整器９７０は、差動増幅器としての役割を果たし、差動増幅器は、圧力を表す信号電圧を安定な基準電圧と比較し、シングルエンド（接地基準）出力電圧を用いた精密な差動利得を提供する。

信号スパン調整器９７０は、分圧器９７１、スイッチ９７３、及び演算増幅器９７４を備える。分圧器９７１は、温度変化率を揃えた抵抗器９７２を備える。特定の実施態様では、抵抗器９７２ａは、４０Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器９７２ｂは、５０Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器９７２ｃは、４０Ｋオームの抵抗を有する。

信号スパン調整器９７０の出力は、バッファ９６８の出力を同様に受け取る、別の分圧器９７６を通してフィードバックされる。分圧器９７６は、温度変化率を揃えた抵抗器９７７を備える。特定の実施態様では、抵抗器９７７ａは４０Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器９７７ｂは５０Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器９７７ｃは４０Ｋオームの抵抗を有する。分圧器９７６は、演算増幅器９７４の電圧が、スパン調整と組み合わされるときに、入力が０．５Ｖにあると出力を０Ｖにさせる非ゼロ電圧オフセットに追従するように強制する。

信号スパン調整器９７０はまた、スイッチ９７８を備える。特定の実施態様では、スイッチ９７３及びスイッチ９７８は、差動側及びフィードバック側で平衡するように、利得が修正されることを可能にする。
１つの動作モードでは、回路９００は、スイッチ９７３及びスイッチ９７８が開いているときに、０〜５Ｖの出力信号を生成する。導体９５４ｂを通して受け取られた電圧信号が０．５Ｖｄｃにあるとき、先に述べた抵抗を有する分圧器９７１は、演算増幅器９７４の非反転入力を、０．５Ｖｄｃに設定する。演算増幅器９６９の出力は、＋５Ｖであるレール９０２からの、分圧器９６２によって設定されたバッファリングされた電圧である。

そのため、バッファリングされた電圧は、０．５Ｖｄｃであり、それによって、ＶｉｎとＶｏｆｆｓｅｔとの差が、圧力を表す信号が０．５Ｖｄｃであるときに、０Ｖｄｃであることになる。出力は、Ｖｉｎ電圧とＶｏｆｆｓｅｔ電圧との差に利得を乗じた値である。
分圧器９７１及び９７６が、揃った抵抗値を使用すると仮定すると、出力は、以下のように表現することができる。
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｉｎ−Ｖｏｆｆｓｅｔ）×（Ｒ９７７ｂ／Ｒ９７７ａ））

そのため、上述した実施態様の場合、
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｉｎ−０．５Ｖｄｃ）×（５０／４０）
Ｖｏｕｔ＝０．０００Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝０．５Ｖｄｃ）
Ｖｏｕｔ＝５．０００Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝４．５Ｖｄｃ）
である。

回路９００を０〜１０Ｖｄｃ出力用に変更するために、スイッチ９７３及びスイッチ９７８が閉じられる。抵抗器９７２ｃを抵抗器９７２ａに並列に設置することによって、分圧器９７１の比率が５０／４０から５０／２０に変わる。同じことが、分圧器９７６について当てはまる。したがって、出力は、
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｉｎ−Ｖｏｆｆｓｅｔ）×（Ｒ９７７ｂ／Ｒ９７７ａ’））
として表現することができる。

そのため、上述した実施態様の場合、
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｉｎ−０．５Ｖｄｃ）×（５０／２０）
Ｖｏｕｔ＝０．０００Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝０．５Ｖｄｃ）
Ｖｏｕｔ＝１０．０００Ｖｄｃ（Ｖｉｎ＝４．５Ｖｄｃ）
である。
したがって、回路９００は、外部デバイス（たとえば、信号調節回路基板１３０）からのレシオメトリック入力電圧を、０〜５Ｖｄｃ又は０〜１０Ｖｄｃの出力に変換することができる。

演算増幅器９７４が、ゼロボルトまで（又は、ゼロボルトを通過して）振れるために、わずかに負の内部供給レールを生成することが必要である場合がある。これは、電圧調節器９８０によって達成されてもよい。電圧調節器９８０は、調節器９８２及びコンデンサ９８４を含み、負の電圧を生成する。電圧調節器９８２は、たとえば、チャージポンプ電圧インバータであってもよい。コンデンサ９８６は、得られる−５Ｖｄｃをフィルタリングする。

回路９００は種々の特徴を有する。たとえば、回路９００は、可変入力電圧を所定電圧（たとえば、５Ｖｄｃ）に制限することができる。電圧調節器に供給される電圧を低減することは、電圧調節器によって消散される電力量を低減し、それによって、電圧調節器の内部温度、したがって、熱作用（たとえば、誤差発生）が低減される。同様に、これは、回路の入力電圧範囲を拡張し、電圧調節器が通常扱うことができる電圧よりも高い電圧を入力することを可能にする。さらに、調節済みの電圧は、検出器回路（たとえば、信号調節回路基板１３０）に供給されてもよい。

別の例として、回路９００は、２つの異なる出力信号（たとえば、１つの出力は０〜５Ｖ、１つの出力は０〜１０Ｖ）を供給することができる。そのため、回路９００は、２つの動作上の制約を満たすことができる。さらなる例として、回路９００は、オフセット誤差、利得誤差、すなわち、熱オフセット誤差又は熱利得誤差をそれほど付加することなく、１０％〜９０％５Ｖレシオメトリック信号に比例する出力信号を生成することができる。
さらに、回路９００は、設置時にトリミングを必要としない、固定の精密な伝達関数であってもよい。同様に、この実施態様は、強化されたコモンモードリジェクション等の所望の特性を有する平衡した差動段を提供することができ、電磁干渉（ＥＭＩ）及び／又は無線周波数干渉（ＲＦＩ）に対してより耐性性能があるはずである。

図１０は、圧力測定のための工程１０００を示す。工程１０００は、たとえば、圧力測定システム１００を製造する工程と表してもよい。

工程１０００は、ステム、圧力検出器、及び信号調節回路基板を備えるアセンブリを設けることで始まる（操作１００４）。特定の実施態様では、ステムは、継手の一部であってもよく、圧力検出器は、歪ゲージが結合されている金属ダイアフラムであってもよく、回路基板は、圧力検出器からの圧力を表す信号を増幅してもよい。アセンブリを設けることは、アセンブリを取得すること、又は、アセンブリのコンポーネントを組み立てることを含んでもよい。圧力検出器は、ステムに結合されてもよく、回路基板は、圧力検出器に電気接続されてもよい。

アセンブリを取得することによって、アセンブリは補正される(操作１００８)。特定の実施態様では、アセンブリは、圧力範囲（たとえば、０〜１００ｐｓｉ、０〜５００ｐｓｉ、又は０〜１，０００ｐｓｉ）及び温度範囲（０〜１００℃、５〜３５℃、又は２０〜８５℃）について補正される。通常、アセンブリは、種々の圧力及び温度範囲にわたって使用可能である。アセンブリを較正することは、予想される出力からのアセンブリの出力の偏差を求めること、及び、その偏差についてアセンブリの出力を補正することを含むことができる。

工程では、アセンブリを含むことになる圧力測定システムの信号出力形式を決定することも行う(操作１０１２)。信号出力形式を決定することは、たとえば、圧力測定システムが結合されてもよい外部デバイスを決定することを含んでもよい。圧力測定システムの信号出力形式を決定することによって、工程は、較正に実質的に影響を及ぼすことなく、出力信号を生成する回路基板を設置することを要求する(操作１０１６)。この回路基板は、たとえば、信号調節回路基板からの電気信号を別の形式の信号（たとえば、０．５〜４．５Ｖから４〜２０ｍＡ）に変換してもよい。較正に影響を及ぼすことを回避するために、回路は大量の電力を消費し且つ精密であってもよい。信号変換回路基板を設置することは、たとえば、回路基板を信号調節回路基板用のハウジングに係合させると共に回路基板を電気接続させることによって達成されてもよい。

工程は、アセンブリを含むことになる圧力測定システムの電気コネクタアセンブリ形式を決定することに続く（操作１０２０）。電気コネクタアセンブリ形式を決定することは、たとえば、圧力測定システムが結合されてもよい外部デバイスを決定することを含む。圧力測定システムの電気コネクタアセンブリ形式を決定することによって、適切な電気コネクタアセンブリが設置される（操作１０２４）。この電気コネクタアセンブリは、信号出力を外部デバイスに伝達するようになっている。たとえば、アセンブリは、第１ピン配置構成を第２ピン配置構成に（たとえば、直線から三角形に）変換してもよい。電気コネクタを設置することは、たとえば、コネクタを信号調節回路基板用のハウジングに係合させると共にコネクタを信号調節回路基板に電気接続させることによって達成されてもよい。

工程は、ハウジングを設置することを継続する（操作１０２８）。ハウジングは、任意の適切な材料で作られてもよく、リモートデバイスに接続するための任意の適切な形状を有してもよい。特定の実施態様では、ハウジングは、電気コネクタアセンブリの形式に左右されてもよい。ハウジングを設置することは、ハウジングをステムに結合することを含んでもよい。ハウジングは、ステムと共に、圧力検出器、信号調節回路基板、及び信号変換回路基板を閉囲してもよい。

工程１０００は、アセンブリを含むことになる圧力測定システムの配管継手形式を決定することを継続する（操作１０３２）。配管継手形式を決定することは、たとえば、アセンブリが結合されてもよい配管を決定することを含んでもよい。配管継手形式を決定することによって、アセンブリは、圧力接続が得られるように修正されてもよい（操作１０３６）。アセンブリを修正することは、たとえば、配管継手（たとえば、ねじ山）を含むように、ステムがその一部である継手を機械加工すること、又は、ステムを、配管継手を含む継手に結合することを含んでもよい。

図１０は、圧力測定のための工程の一実施態様を説明するが、他の実施態様は、より少ない、さらなる、且つ／又は、異なる操作手順を含んでもよい。たとえば、配管継手を得るためにアセンブリを修正することは、信号変換回路基板の設置、電気コネクタアセンブリの設置、及び／又は、ハウジングの設置の前又は後に行われてもよい。さらに、特定の実施態様では、たとえば、ステムが、既に配管継手を有する場合、修正が全く行われなくてもよい。別の例として、決定は、いずれの順序で実施されてもよい。さらに、２つ以上の決定が、同時に行われてもよい。さらなる例として、工程は、電気コネクタアセンブリ形式又は配管継手形式を決定することを要求しなくてもよい。さらなる例として、信号変換回路基板は、信号調節回路基板からの出力が、既に適切である場合、設置されなくてもよい。

図１１は、圧力測定のための工程１１００を示す。工程１１００は、たとえば、圧力測定システム１００の操作を示してもよい。
工程１１００は、電力が供給されるのを待つことで始まる（操作１１０４）。電力は、ローカル又はリモート供給源から供給されてもよい。電力が供給されると、工程は、供給電力を所定のレベルまで低減することを要求する（操作１１０８）。
特定の実施態様では、たとえば、９〜３６Ｖｄｃ信号は、０〜５Ｖｄｃ信号に低減されてもよい。工程は、次に、レギュレートした供給電力を生成することを要求する（操作１１１２）。レギュレートした供給電力は、たとえば、低減された供給電力と同じ電圧範囲を使用してもよい。

工程は、レギュレートした供給電力を出力することを継続する（操作１１１６）。レギュレートした供給電力は、たとえば、信号が、その回路基板を励起してもよい信号調節回路基板に伝達されてもよい。工程は、次に、圧力を表す信号を受け取るために待つことを要求する（操作１１２０）。

圧力を表す信号が受け取られると、工程は、信号がバイアスされるべきかどうかを判定することを要求する（操作１１２４）。信号をバイアスすべきかどうかを判定することは、たとえば、出力される信号の形式又は事前選択されたスイッチロケーションに基づいてもよい。圧力を表す信号がバイアスされるべきである場合、信号がバイアスされる（操作１１２８）。

圧力を表す信号がバイアスされると、又は、圧力を表す信号が、バイアスされるべきでない場合、工程は、信号スパンが調整されるべきかどうかを判定することを要求する（操作１１３２）。スパンが調整されるべきかどうかを判定することは、たとえば、出力される信号の形式又は事前選択されたスイッチロケーションに基づいてもよい。圧力を表す信号のスパンが調整されるべきである場合、信号スパンが調整される（操作１１３６）。

圧力を表す信号のスパンが調整されると、又は、圧力を表す信号のスパンが調整されるべきでない場合、工程は、信号の形式が変換されるべきかどうかを判定することを要求する（操作１１４０）。信号の形式が変換されるべきかどうかを判定することは、たとえば、出力される信号の形式又は事前選択されたスイッチロケーションに基づいてもよい。圧力を表す信号の形式が変換されるべきである場合、信号の形式が変換される（操作１１４４）。

圧力を表す信号の形式が変換されると、又は、圧力を表す信号の形式が変換されるべきでない場合、工程は、変換済みの圧力を表す信号を出力することを要求する（操作１１４８）。工程は、次に、電力の供給を待つために戻ることを要求する。

図１１は、圧力測定のための工程の一実施態様を示すが、他の実施態様は、より少ない、さらなる、且つ／又は、異なる操作手順を含んでもよい。たとえば、供給電力は、低減されなくてもよく、且つ／又は、特に供給電力が十分に調節されている場合、レギュレートした供給電力が生成されなくてもよい。
別の例として、圧力を表す信号と変換済みの圧力を表す信号との差に応じて、圧力を表す信号は、バイアスされなくてもよく、スパン調整されなくてもよく、且つ／又は、形式調整されなくてもよい。たとえば、圧力を表す信号がバイアスされる必要があるだけである場合、スパン調整及び形式調整操作は削除されてもよい。

さらなる例として、圧力を表す信号は、スパンが調整された後に、バイアスされてもよく、又は、信号の形式は、バイアス調整か若しくはスパン調整のいずれかを適用する前に、調整されてもよい。さらなる例として、レギュレートした供給電力は、工程１１００を実施する回路のコンポーネントに提供されてもよい。
別の例として、種々の操作は、選択可能な特性を有してもよい。たとえば、信号バイアス印加は、２倍以上信号をバイアスすることができてもよく、信号スパン調整は、信号を２倍以上スケーリングすることができてもよい。さらなる例として、圧力を表す信号に関する決定は、たとえば、圧力を表す信号と変換済みの圧力を表す信号が一貫性を持つときは、実施される必要がなくてもよい。

いくつかの実施態様が述べられ、種々の他の実施態様が、述べられ又は示唆された。さらに、依然として圧力測定を達成しながら、種々の追加、削除、置換え、及び／又は修正が行われてもよい。こうした理由で、本発明は、実施態様の１つ又は複数を含むことができる、添付の特許請求の範囲によって評価される。以上、多くの実施態様について説明し、種々の他の実施態様について言及又は例示した。しかしこれに限定されることはなく、種々の追加、削除、置換、及び／又は修正を行ってもなお、圧力測定は実現可能である。したがって、本発明は、これらの実施態様のうち１つ又は複数の実施態様を含む特許請求の範囲により評価されるべきである。

一例の圧力測定システムの分解図である。 一例の圧力測定システムの断面図である。 図１のシステムのための一例の回路基板ハウジングの斜視図である。 図１のシステムのための一例の回路基板ハウジングの側断面図である。 圧力検出器及び信号調節回路基板に関連する、図２Ａ又は図２Ｂの回路基板ハウジングの一例を示す平断面図である。 回路基板ハウジングと圧力導入継手との間の結合を示す側断面図である。 信号変換回路の一例を示すブロック図である。 信号変換回路の一例を示す略図である。 信号変換回路の一例を示す略図である。 信号変換回路の一例を示す略図である。 信号変換回路の一例を示す略図である。 圧力測定システムを製造する工程の一例を示すフローチャートである。 圧力測定システムを動作させるための工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 圧力測定システム
１１０ 圧力導入継手
１２０ 圧力検出器
１３０ 信号調整回路基板
１４０ 回路基板ハウジング
１５０ 信号変換回路基板
１６０ 電気コネクタ
１７０ 電気的接続位置変換器
１８０ システムハウジング
１９０ シールリング
２００ 回路基板ハウジング
３１０ 圧力検出器
３２０ 回路基板
４００ 回路基板ハウジング
４１０ 圧力導入継手
４２０ 溶接部
５００ 信号変換回路
５１０，５４０ カプラ
５２０ 電力低減器
５３０ 電力レギュレータ
５７０，８８０ 信号形式調節器
６００，７００，８００，９００ 圧力変換回路
６２０，７２０，８２０，９２０ 回路プロテクタ
６３０，７３０，８３０，９３０ 減圧器
６４０，６８０，７４０，８４０，９４０，９８０ 電圧調節器
６５０，７１０，７５０，８５０，９１０，９５０ 入出力カプラ
５５０，６６０，７６０，８６０，９６０ 信号バイアス器
５６０，６７０，７７０，８７０，９７０ 信号スパン調節器

本願は、その全体の内容が参照により本明細書に援用される、２００４年８月２７日に出願された米国特許出願第１０／９２８，６４５号（米国特許出願公開番号：２００６／００４２３９５Ａ１）の利益を主張する。
本発明はプロセス管理に関し、より詳細には、圧力測定に関する。

本発明はプロセス管理に関し、より詳細には、圧力測定システムおよび圧力測定方法に関する。

回路５００はまた、信号バイアス器５５０、信号スパン調整器５６０、及び信号形式変換器５７０を備える。信号バイアス器５５０は、圧力を表す信号にオフセットを挿入する役割を担う。たとえば、信号バイアス器５５０は、信号に５Ｖのオフセットを付加してもよい。
特定の実施態様では、信号バイアス器は、抵抗分圧器を通してオフセットを提供してもよい。その後、信号スパン調整器５６０によって、オフセットされた圧力を表す信号に利得が加えられてもよい。たとえば、信号スパン調整器５６０は、信号のスパンを２倍（たとえば、５Ｖから１０Ｖ）にしてもよい。

回路５００は、信号変換回路基板１５０の圧力を表す信号を変換するのに使用されてもよい。特定の実施態様では、圧力を表す信号は、５Ｖレシオメトリック信号の１０％〜９０％である。回路５００はまた、温度測定システム、湿度測定システム、又は、任意の他の適切な形式の変換器システム等の、他のシステムの信号を変換するのに使用されてもよい。一般に、回路５００は、任意の適切な形式の物理的又は電気的変量測定システムのために使用されてもよい。

入力／出力カプラ６５０は、レール６０２を通して電圧調節器６４０に結合され、コネクタ６５２及び導体６５４ａ〜６５４ｃを備える。入力／出力カプラ６５０は、導体６５４ａを通して、調節済みの電圧を信号調節回路基板に提供する。この信号は、圧力を表す信号を生成するように、回路基板を励起してもよい。圧力を表す信号は、導体６５４ｂを通して受け取られる。特定の実施態様では、圧力を表す信号は、０〜５Ｖの信号について、スパンの１０％〜９０％（たとえば、０．５〜４．５Ｖ）にわたって直線性があると予想される。

信号バイアス器６６０はまた、レール６０２に結合し、分圧器６６２を備え、分圧器６６２は、レールを分割して、出力段（たとえば、信号スパン調整器６７０）用の基準電圧が提供される。この基準電圧は、レールに対してレシオメトリックである。こうして、分圧器６６２は、入力／出力カプラ６５０の導体６５４ｂを通して受け取った圧力を表す信号についてオフセットを設定する。

信号スパン調整器６７０は、分圧器６７２、演算増幅器６７４、及びスイッチ６７６を備える。分圧器６７２は、温度変化率を揃えた抵抗器６７３を備える。抵抗器６７３は、種々の技法によって揃えてもよい。特定の実施態様では、抵抗器６７３のそれぞれは、１５０Ｋオームの抵抗を有する。この実施態様では、スイッチ６７６が開いているとき、信号スパン調整器６７０は、通常モードの増幅器（特に、非反転型）として振る舞い、スイッチ６７６が閉じているとき、信号スパン調整器６７０は、差動増幅器として振舞う。ある実施態様では、信号スパン調整器６７０は、信号のスパンを２倍にする。

入力／出力カプラ７５０は、レール７０２を通して電圧調節器７４０に結合され、コネクタ７５２及び導体７５４を備える。入力／出力カプラ７５０は、導体７５４ａを通して、調節済みの電圧を信号調節回路基板に提供する。この信号は、圧力を表す信号を生成するように、回路基板を励起してもよい。圧力を表す信号は、導体７５４ｂを通して受け取られる。

信号バイアス器７６０はまた、レール７０２に結合し、分圧器７６２を備え、分圧器７６２は、レールを分割して、出力段（たとえば、信号スパン調整器７７０）用の基準電圧が提供される。この基準電圧は、レールに対してレシオメトリックである。こうして、分圧器７６２は、入力／出力カプラ７５０の導体７５４ｂを通して受け取られる圧力を表す信号についてオフセットを設定する。

信号バイアス器８６０はまた、レール８０２に結合し、分圧器８６２を備え、分圧器８６２は、レールを分割して、トランスコンダクタンス段（たとえば、信号スパン調整器８７０及び信号形式変換器８８０）用の基準電圧が提供される。この基準電圧は、レールに対してレシオメトリックである。こうして、分圧器８６２は、入力／出力カプラ８５０の導体８５４ｂを通して受け取られる圧力を表す信号についてオフセットを設定する。

信号形式変換器８８０は、信号スパン調整器８７０に結合する。信号形式変換器８８０は、抵抗器８８２、トランジスタ８８４、抵抗器８８５、及び抵抗器８８６を備える。抵抗器８８２は、トランジスタ８８４のベースに対する電流を制限し、抵抗器８８５は、最大出力信号を制限する電流制限抵抗器であり、抵抗器８８６は、電流センス抵抗器として動作する。すなわち、抵抗器８８６は、電流検知フィードバック要素である。抵抗器８８６の両端の電圧は、出力信号自体である全回路電流に比例し、電圧は、演算増幅器８７４にフィードバックされる。回路６００の性能精度はまた、抵抗器８８６によって影響を受ける。演算増幅器８７４は、制御された電流を共通信号内に誘導するために、ＮＰＮパワートランジスタであるトランジスタ８８４を駆動することによって、抵抗器８８６の両端に電圧を生成するための差動利得を提供する。
特定の実施態様では、抵抗器８８２は、４．９９Ｋオームの抵抗を有し、抵抗器８８５は、１０オームの抵抗を有し、抵抗器８８６は、５０オームの抵抗を有する。ある実施態様では、抵抗器８８６は、変動性を低減する可能性がある一対の並列抵抗器として実施されてもよい。

信号バイアス器９６０はまた、レール９０２に結合し、分圧器９６２を備え、分圧器９６２は、レールを分割して、出力段（たとえば、信号スパン調整器９７０）用の基準電圧を提供する。この基準電圧は、レールに対してレシオメトリックである。こうして、分圧器９６２は、入力／出力カプラ９５０のコネクタ９５２を通して受け取った圧力を表す信号についてオフセットを設定する。

Claims (22)

1. 圧力測定システムであって、
   前記圧力測定システムは、信号変換回路を備え、
   前記信号変換回路は、圧力を表す信号を受け取るように動作可能なカプラと、前記圧力を表す信号をバイアスすることを容易にする非熱感受性の分圧器を有する信号バイアス器と、
   前記カプラ及び前記信号バイアス器に結合される信号スパン調整器と、を有し、
   前記信号スパン調整器は、前記圧力を表す信号のスパンを調整することを容易にする非熱感受性の分圧器を有する
   ことを特徴とする圧力測定システム。
2. 請求項１に記載の圧力測定システムにおいて、
   前記圧力測定システムは、信号形式変換器をさらに備え、
   前記信号形式変換器は、前記信号スパン調整器に結合され、前記圧力を表す信号の形式を別の形式に変換するように動作可能である
   ことを特徴とする圧力測定システム。
3. 請求項２に記載の圧力測定システムにおいて、
   前記信号形式変換器は、電圧信号を電流信号に変換する
   ことを特徴とする圧力測定システム。
4. 請求項１に記載の圧力測定システムにおいて、
   前記圧力測定システムは、電力低減器と、前記電力低減器に結合される電力調節器とをさらに備え、
   前記電力低減器は、供給電力を低減するように動作可能であり、
   前記電力調整器は、レギュレートした供給電力を生成するように動作可能である
   ことを特徴とする圧力測定システム。
5. 請求項４に記載の圧力測定システムにおいて、
   前記電力調節器は、前記信号バイアス器及び前記信号スパン調整器に結合され、
   前記レギュレートした供給電力が前記信号バイアス器及び前記信号スパン調整器に提供される
   ことを特徴とする圧力測定システム。
6. 請求項４に記載の圧力測定システムにおいて、前記電力調節器は前記カプラに結合され、前記レギュレートした供給電力を前記回路の外部に伝達するように動作可能である
   ことを特徴とする圧力測定システム。
7. 請求項４に記載の圧力測定システムにおいて、
   前記圧力測定システムは、第２カプラをさらに備え、
   前記第２カプラは、前記電力低減器及び前記信号スパン調整器に結合され、前記供給電力を受け取ると共に前記変換済みの圧力を表す信号を伝達するように動作可能である
   ことを特徴とする圧力測定システム。
8. 請求項４に記載の圧力測定システムにおいて、
   前記電力低減器は、電力を吸収するように動作するトランジスタを備える
   ことを特徴とする圧力測定システム。
9. 請求項８に記載の圧力測定システムにおいて、
   前記トランジスタは、前記電力調整器への入力が、前記レギュレートした供給電力を超え、所定の値以下になるまで、オン状態にバイアスされる
   ことを特徴とする圧力測定システム。
10. 請求項１に記載の圧力測定システムにおいて、
    前記非熱感受性の分圧器は、温度特性を揃えた抵抗分圧器を有する
    ことを特徴とする圧力測定システム。
11. 請求項１に記載の圧力測定システムにおいて、
    前記信号バイアス器は、前記印加されたバイアスを変更するように動作可能である
    ことを特徴とする圧力測定システム。
12. 請求項１に記載の圧力測定システムにおいて、
    前記信号スパン調整器は、前記加えられた信号スパン調整を変更するように動作可能である
    ことを特徴とする圧力測定システム。
13. 請求項１２に記載の圧力測定システムにおいて、
    前記信号スパン調整器は、あるモードでは通常の増幅器として、別のモードでは差動増幅器として動作する
    ことを特徴とする圧力測定システム。
14. 圧力測定方法であって、
    圧力を表す信号を受け取り、
    温度感度が小さい分圧器を使用して前記圧力を表す信号をバイアスし、
    他の温度感度が小さい分圧器を使用して前記圧力を表す信号のスパンを調整し、
    前記変換済みの圧力を表す信号を伝達する
    ことを特徴とする圧力測定方法。
15. 請求項１４に記載の圧力測定方法において、
    前記圧力測定方法は、前記圧力を表す信号の形式を別の形式に変換する
    ことをさらに特徴とする圧力測定方法。
16. 請求項１４に記載の圧力測定方法において、
    前記圧力測定方法は、
    供給電力を受け取り、
    前記供給電力を低減し、
    前記低減された供給電力に基づいてレギュレートした供給電力を生成する
    ことをさらに特徴とする圧力測定方法。
17. 請求項１６に記載の圧力測定方法において、
    前記供給電力を低減することは、前記レギュレートした供給電力を生成する電力調節器への入力が前記レギュレートした供給電力に所定の値を下回るまで、電力吸収トランジスタをバイアスすることを含む
    ことを特徴とする圧力測定方法。
18. 請求項１４に記載の圧力測定方法において、
    温度感度が小さい分圧器を使用して前記圧力を表す信号をバイアスすることは、温度特性を揃えた抵抗分圧器を使用することを含む
    ことを特徴とする圧力測定方法。
19. 請求項１４に記載の圧力測定方法において、
    前記圧力測定方法は、前記印加された信号バイアスを選択的に変化させる
    ことをさらに特徴とする圧力測定方法。
20. 請求項１４に記載の圧力測定方法において、
    前記圧力測定方法は、
    前記加えられた信号スパン調整を選択的に変化させる
    ことを特徴とする圧力測定方法。
21. 請求項２０に記載の圧力測定方法において、
    前記信号スパンを調整することは、あるモードでは通常の増幅器によって、別のモードでは差動増幅器によって達成される
    ことを特徴とする圧力測定方法。
22. 圧力測定システムであって、
    前記圧力測定システムは、信号変換回路を備え、
    前記信号変換回路は、第１カプラと、電力低減器と、電力調節器と、第２カプラと、信号バイアス器と、信号スパン調整器と、信号形式変換器と、を有し、
    前記第１カプラは、供給電力を受け取り、変換済みの圧力を表す信号を伝達し、
    前記電力低減器は、前記第１カプラに結合され、前記供給電力を低減するように動作可能であり、電力調節器への入力が前記電力調節器の出力に所定の値を下回るまでオン状態にバイアスされる電力吸収トランジスタを有し、
    前記電力調整器は、該電力低減器に結合され、前記レギュレートした供給電力を生成するように動作可能であり、
    前記第２カプラは、該電力調節器に結合され、前記レギュレートした供給電力を受け取り、前記レギュレートした供給電力を前記信号変換回路の外部に伝達し、圧力を表す信号を受け取るように動作可能であり、
    前記信号バイアス器は、前記電力調節器に結合され、前記レギュレートした供給電力を受け取り、前記圧力を表す信号をバイアスすることを容易にする温度特性を揃えた抵抗分圧器を有し、前記印加されたバイアスを変更するように動作可能であり、
    前記信号スパン調整器は、前記第２カプラに結合され前記圧力を表す信号を受け取り、前記電力調節器に結合され前記レギュレートした供給電力を受け取り、前記信号バイアス器に結合され、前記圧力を表す信号のスパンを調整することを容易にする温度特性を揃えた熱一致された抵抗分圧器を有し、前記加えられた信号スパン調整を変更するように動作可能であり、あるモードでは通常の増幅器として別のモードでは差動増幅器として動作し、
    前記信号形式変換器は、前記電力調節器に結合されて前記レギュレートした供給電力を受け取り、前記信号スパン調整器に結合され、前記第１カプラに結合され、前記圧力を表す信号の形式を別の形式に変換し、該変換済みの圧力を表す信号を前記第１カプラに伝達するように動作可能である、
    ことを特徴とする圧力測定システム。

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