JP2010223885A - 温度補償回路ならびに加速度または角速度センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度補償回路20は、温度依存性を有する入力信号ΔVinの温度補償を行なう回路であって、出力電圧Vtempが周囲温度に比例する温度センサ40と、出力電圧Vstが周囲温度によらない定電圧源50と、制御信号生成部60と、利得制御増幅器30とを含む。制御信号生成部60は、温度センサ40の出力電圧Vtempと定電圧源50の出力電圧Vstとの電圧差に予め設定された定数を乗じることによって制御信号Vcを生成する。利得制御増幅器30は、制御信号Vcに応じた利得で入力信号ΔVinを増幅する。
【選択図】図2
Description
図1は、この発明の実施の形態による角速度センサ1の構成を示すブロック図である。
次に、温度補償回路20の構成および動作について説明する。図1に示すように、温度補償回路20は、利得制御増幅器30と、温度センサ40と、定電圧源50と、制御信号生成部60と、メモリ回路などの記憶部70とを含む。
図2を参照して、温度センサ40は、温度によらない一定の電流を出力する定電流源41と、順バイアス方向に直列接続された複数のダイオード素子42と、電圧フォロアとして用いられる演算増幅器43とを含む。
一方、図2の端子bに切替スイッチ61が切り替えられた場合には、温度センサ40の出力が差動増幅器62の非反転入力端子に入力され、定電圧源50の出力が反転入力端子に入力される。この場合、差動増幅器62から出力される制御信号Vcは次式で表わされる。
図4、図5は、制御信号生成部60の出力電圧特性を示す図である。図4は、切替スイッチ61が端子aに切替えられた場合で上式(1)に対応し、図5は、切替スイッチ61が端子bに切替えられた場合で上式(2)に対応する。切替スイッチ61を端子a、端子bのいずれに切替えるかは、センサ素子2の温度係数の極性に応じて予め設定される。
β=μ・Cox・W/L
である。ここで、μはキャリア移動度であり、Coxはゲート酸化膜の単位面積あたりの容量であり、Wはゲート幅であり、Lはゲート長である。また、VthはNMOSトランジスタ31,32,33のしきい値電圧である。
図2のバッファアンプ80は、演算増幅器81と、抵抗素子82〜85と、定電圧源86とを含む差動増幅回路である。ここで、抵抗素子82は、NMOSトランジスタ31のドレインと演算増幅器81の反転入力端子のとの間に接続され、抵抗素子84は、NMOSトランジスタ32のドレインと演算増幅器81の非反転入力端子のとの間に接続される。抵抗素子83は、演算増幅器81の反転入力端子と出力端子との間に接続される。抵抗素子85は、演算増幅器81の非反転入力端子と定電圧源86の正極との間に接続される。定電圧源86の負極は接地される。抵抗素子82〜85の抵抗値がすべてRで等しいとすると、バッファアンプ80は利得1の差動増幅回路として機能する。
Vout2=α×ΔVin×gm2×RL …(7)
入力信号の温度特性をキャンセルするには、比較温度Temp2における出力電圧Vout2が基準温度Temp1における出力電圧Vout1に等しくなるように設定すればよい。すなわち、式(5)、(6)、および(7)から、
α=gm1/gm2=(Vc1−Vth)/(Vc2−Vth) …(8)
となるように設定する。上式(8)で、Vc1は基準温度Temp1における制御信号Vcであり、Vc2は比較温度Temp2における制御信号Vcである。
α=Vref/(Vref+(Vtemp2−Vtemp1)×R2/R1)…(9)
α=Vref/(Vref+(Vtemp1−Vtemp2)×R2/R1)…(10)
Claims (6)
- 温度依存性を有する入力信号の温度補償を行なう温度補償回路であって、
周囲温度の変化に比例して出力電圧が変化する第1の電圧生成部と、
周囲温度に対する出力電圧の変化が前記第1の電圧生成部よりも小さい第2の電圧生成部と、
前記第1の電圧生成部の出力電圧と前記第2の電圧生成部の出力電圧との電圧差に基づいて制御信号を生成する制御信号生成部と
前記制御信号に応じた利得で前記入力信号を増幅する利得制御増幅器とを備える、温度補償回路。 - 前記制御信号生成部は、前記第1の電圧生成部の出力電圧と前記第2の電圧生成部の出力電圧との電圧差を予め定める定数倍して、前記制御信号として出力する差動増幅器を含み、
前記予め定める定数は、第1の温度で測定された前記利得制御増幅器の出力信号と前記第1の温度と異なる第2の温度で測定された前記利得制御増幅器の出力信号とが等しくなるように設定される、請求項1に記載の温度補償回路。 - 前記制御信号生成部は、前記入力信号の温度依存性の正負に応じて、前記第1および第2の電圧生成部の各々の出力ノードと前記差動増幅器の反転入力端子および非反転入力端子との接続を切替え可能な切替スイッチをさらに含む、請求項2に記載の温度補償回路。
- 前記第1の電圧生成部は、
直列接続された複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子に一定の電流を流す定電流回路とを含み、
前記第1の電圧生成部は、前記複数の半導体素子の両端にかかる電圧を出力する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の温度補償回路。 - 前記入力信号は差動信号であり、
前記利得制御増幅器は、
制御電極に前記入力信号が入力される一対のトランジスタと、
前記一対のトランジスタの各々と接続され、制御電極に前記制御信号が入力される定電流源用のトランジスタとを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の温度補償回路。 - 加速度または角速度に応じて電気特性が変化するセンサ部と、
前記センサ部の電気特性の変化に基づいて、加速度または角速度に応じた信号を検出する検出回路と、
前記検出回路から出力された信号の温度補償を行なう請求項1〜4に記載の温度補償回路とを備える、加速度または角速度センサ。
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