JP2023042745A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】経年劣化を自己診断することが可能なガスセンサを提供する。
【解決手段】ガスセンサ１Ａは、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４と、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４と、制御回路２０とを備える。制御回路２０は、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４を制御することにより、自己診断期間Ｔ１においてはサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３を有効化、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４を無効化し、自己診断期間Ｔ２においてはサーミスタＲｄ１，Ｒｄ４を有効化し、ガス検知期間Ｔ３においてはサーミスタＲｄ２，Ｒｄ４を有効化、サーミスタＲｄ１を無効化し、ガス検知期間Ｔ４においてはサーミスタＲｄ１，Ｒｄ３を有効化、サーミスタＲｄ４を無効化する。これにより、期間Ｔ１，Ｔ２に自己診断を行った後、期間Ｔ３，Ｔ４に検出対象ガスの濃度を測定することができる。しかも、検出対象ガスが存在しても自己診断の結果に影響が及ばない。
【選択図】図１

Description

本発明は、雰囲気中に含まれる検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサに関する。

雰囲気中に含まれる検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサは、経年劣化によって測定誤差が生じることが知られている。特許文献１には、経年劣化を自己診断することが可能なガスセンサが開示されている。

特許第４７５８１４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたガスセンサは、雰囲気中に検出対象ガスが存在すると自己診断の結果自体に誤差が生じるため、検出対象ガスが存在しないことが保証された環境下でなければ自己診断を行うことができないという問題があった。

したがって、本発明は、雰囲気中に検出対象ガスが存在する環境下においても経年劣化を自己診断することが可能なガスセンサを提供することを目的とする。

本発明によるガスセンサは、検出対象ガスの濃度に応じて抵抗値が変化する第２及び第３の素子と、検出対象ガスの濃度に応じた抵抗値の変化が第２及び第３の素子よりも小さい第１及び第４の素子と、少なくとも第１及び第４の素子の有効又は無効を切り替えるスイッチと、検出対象ガスの濃度を示す出力信号を生成するとともにスイッチを制御する制御回路とを備え、第１及び第２の素子は第１の電源と接続ノードの間に接続され、第３及び第４の素子は第２の電源と接続ノードの間に接続され、制御回路はスイッチを制御することにより、第１の自己診断期間においては第２及び第３の素子を有効化するとともに第１及び第４の素子を無効化することによって接続ノードに現れる電位を示す第１のオフセット情報を生成し、第１のガス検知期間においては第２及び第４の素子を有効化するとともに第１の素子を無効化することによって接続ノードに現れる電位を示す第１の検出情報を生成し、第２のガス検知期間においては第１及び第３の素子を有効化するとともに第４の素子を無効化することによって接続ノードに現れる電位を示す第２の検出情報を生成し、制御回路は、第１及び第２の検出情報と第１のオフセット情報に基づいて出力信号を生成することを特徴とする。

本発明によれば、雰囲気中に検出対象ガスが存在しても自己診断の結果に影響が及ばないことから、任意のタイミングで自己診断することが可能となる。しかも、自己診断によって得られるオフセット情報に基づいて出力信号が校正されることから、検出対象ガスの濃度をより正確に測定することが可能となる。

本発明において、制御回路は、接続ノードの電位とリファレンス電位を比較する差動アンプと、差動アンプの出力に基づいて出力信号を生成するとともに、第１のオフセット情報に基づいてリファレンス電位のレベルを設定する信号処理部とを含んでいても構わない。これによれば、ガス検知期間において接続ノードに現れる電位とリファレンス電位との差を低減することができる。この場合、信号処理部は、リファレンス電位のレベルを第１の自己診断期間において接続ノードに現れる電位に設定しても構わない。これによれば、ガス検知期間において接続ノードに現れる電位とリファレンス電位との差がより低減することから、検出感度がより高められる。

本発明において、信号処理部は、第１の自己診断期間において接続ノードに現れる電位に基づいて、接続ノードの電位とリファレンス電位の差電位と出力信号の関係を補正しても構わない。これによれば、検出対象ガスの濃度をより正確に測定することが可能となる。この場合、信号処理部は、第１の自己診断期間において接続ノードに現れる電位に基づいて差動アンプのゲインを調整することによって、差電位と出力信号の関係を補正しても構わない。これによれば、信号処理部における信号処理負担が軽減される。

本発明において、制御回路は、スイッチを制御することにより、第２の自己診断期間においては第１及び第４の素子を有効化することによって接続ノードに現れる電位を示す第２のオフセット情報を生成しても構わない。これによれば、第１及び第４の素子の特性ばらつきを評価することが可能となる。この場合、制御回路は、第１のオフセット情報と第２のオフセット情報が所定の条件を満たすか否か判定しても構わない。これによれば、出力信号を正しく校正できるか否かを判定することが可能となる。

本発明において、第１及び第２の素子は同一のチップ上に集積され、第３及び第４の素子は同一のチップ上に集積されていても構わない。これによれば、第１の素子と第２の素子の特性変動をほぼ一致させることができるとともに、第３の素子と第４の素子の特性変動をほぼ一致させることができる。

本発明において、第１及び第２の素子は第１の電源と接続ノードの間に直列に接続され、第３及び第４の素子は第２の電源と接続ノードの間に直列に接続され、スイッチは、第１の素子に並列に接続された第１のスイッチと、第４の素子に並列に接続された第２のスイッチとを含んでいても構わない。これによれば、第１のスイッチをオンさせることによって第１の素子を無効化することができ、第２のスイッチをオンさせることによって第４の素子を無効化することができる。

本発明によるガスセンサは、第１乃至第４の素子を加熱するヒータをさらに備え、制御回路は、第１の自己診断期間においては、第１及び第２のスイッチをオンさせることによって第１及び第４の素子を無効化するとともに、ヒータによって第２及び第３の素子をいずれも第１の温度に加熱し、第１のガス検知期間においては、第１のスイッチをオンさせることによって第１の素子を無効化するとともに、ヒータによって第２及び第４の素子をそれぞれ第１及び第２の温度に加熱し、第２のガス検知期間においては、第２のスイッチをオンさせることによって第４の素子を無効化するとともに、ヒータによって第１及び第３の素子をそれぞれ第２及び第１の温度に加熱しても構わない。これによれば、自己診断が可能な熱伝導式のガスセンサを提供することが可能となる。

本発明において、ヒータは、それぞれ第１乃至第４の素子を加熱する第１乃至第４のヒータを含み、制御回路は、第１の自己診断期間においては、第２及び第３のヒータによって第２及び第３の素子をいずれも第１の温度に加熱するとともに、第１及び第４のヒータによる加熱を停止し、第１のガス検知期間においては、第２、第３及び第４のヒータによって第２、第３及び第４の素子をそれぞれ第１、第２及び第２の温度に加熱するとともに、第１のヒータによる加熱を停止し、第２のガス検知期間においては、第１、第２及び第３のヒータによって第１、第２及び第３の素子をそれぞれ第２、第２及び第１の温度に加熱するとともに、第４のヒータによる加熱を停止しても構わない。これによれば、消費電力を低減することが可能となる。

本発明において、スイッチは、第２の素子に並列に接続された第３のスイッチと、第３の素子に並列に接続された第４のスイッチとをさらに含み、制御回路は、第１のガス検知期間においては、第１及び第４のスイッチをオンさせることによって第１及び第３の素子を無効化し、第２のガス検知期間においては、第２及び第３のスイッチをオンさせることによって第２及び第４の素子を無効化しても構わない。これによれば、第１乃至第４の素子の抵抗値の設計が容易となる。

本発明において、ヒータは、それぞれ第１乃至第４の素子を加熱する第１乃至第４のヒータを含み、制御回路は、第１の自己診断期間においては、第２及び第３のヒータによって第２及び第３の素子をいずれも第１の温度に加熱するとともに、第１及び第４のヒータによる加熱を停止し、第１のガス検知期間においては、第２及び第４のヒータによって第２及び第４の素子をそれぞれ第１及び第２の温度に加熱するとともに、第１及び第３のヒータによる加熱を停止し、第２のガス検知期間においては、第１及び第３のヒータによって第１及び第３の素子をそれぞれ第２及び第１の温度に加熱するとともに、第２及び第４のヒータによる加熱を停止しても構わない。これによれば、消費電力を低減することが可能となる。

本発明において、第１及び第２の素子は第１の電源と接続ノードの間に並列に接続され、第３及び第４の素子は第２の電源と接続ノードの間に並列に接続され、スイッチは第１乃至第４の素子に対してそれぞれ直列に接続された第１乃至第４のスイッチを含んでいても構わない。これによれば、第１乃至第４のスイッチをオフさせることによってそれぞれ第１乃至第４の素子を無効化することができる。

このように、本発明によれば、雰囲気中に検出対象ガスが存在する環境下においても経年劣化を自己診断することが可能なガスセンサを提供することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるガスセンサ１Ａの構成を示す回路図である。 図２は、本実施形態によるガスセンサ１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。 図３は、ガスセンサ１Ａの動作波形図である。 図４（ａ）は自己診断期間Ｔ１におけるスイッチＳｗ１，Ｓｗ４の状態を説明するための回路図であり、図４（ｂ）は自己診断期間Ｔ２におけるスイッチＳｗ１，Ｓｗ４の状態を説明するための回路図である。 図５は、自己診断動作時における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルと感度との関係を示すグラフである。 図６は、自己診断動作時における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルと感度係数との関係を示すグラフである。 図７（ａ）はガス検知期間Ｔ３におけるスイッチＳｗ１，Ｓｗ４の状態を説明するための回路図であり、図７（ｂ）は動作４におけるスイッチＳｗ１，Ｓｗ４の状態を説明するための回路図である。 図８は、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の特性とサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の特性が一致している場合における検出信号Ｖｏｕｔ１の変化を示す波形図である。 図９は、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の抵抗よりもサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の抵抗の方が高くなっている場合における検出信号Ｖｏｕｔ１の変化を示す波形図である。 図１０は、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の抵抗よりもサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の抵抗の方が高くなっている場合における検出信号Ｖｏｕｔ１の変化を示す波形図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態によるガスセンサ１Ｂの構成を示す回路図である。 図１２は、ガスセンサ１Ｂの動作波形図である。 図１３（ａ）は自己診断期間Ｔ１におけるスイッチＳｗ１～Ｓｗ４の状態を説明するための回路図であり、図１３（ｂ）は自己診断期間Ｔ２におけるスイッチＳｗ１～Ｓｗ４の状態を説明するための回路図である。 図１４（ａ）はガス検知期間Ｔ３におけるスイッチＳｗ１～Ｓｗ４の状態を説明するための回路図であり、図１４（ｂ）はガス検知期間Ｔ４におけるスイッチＳｗ１～Ｓｗ４の状態を説明するための回路図である。 図１５は、本発明の第３の実施形態によるガスセンサ１Ｃの構成を示す回路図である。 図１６は、本発明の第４の実施形態によるガスセンサ２Ａの構成を示す回路図である。 図１７は、本発明の第５の実施形態によるガスセンサ２Ｂの構成を示す回路図である。 図１８は、本発明の第６の実施形態によるガスセンサ３Ａの構成を示す回路図である。 図１９は、ガスセンサ３Ａの動作波形図である。 図２０は、本発明の第８の実施形態によるガスセンサ３Ｂの構成を示す回路図である。 図２１は、ガスセンサ３Ｂの動作波形図である。 図２２は、本発明の第８の実施形態によるガスセンサ４の構成を示す回路図である。 図２３は、ガスセンサ４の動作波形図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるガスセンサ１Ａの構成を示す回路図である。

図１に示すように、第１の実施形態によるガスセンサ１Ａは、センサ部Ｓと制御回路２０を備えている。特に限定されるものではないが、本実施形態によるガスセンサ１Ａは、雰囲気中におけるＣＯ_２ガスの濃度を検出するものである。

センサ部Ｓは、検出対象ガスであるＣＯ_２ガスの濃度を検出するための熱伝導式のガスセンサであり、４つのセンサ部Ｓ１～Ｓ４を有している。センサ部Ｓ１～Ｓ４は、それぞれサーミスタＲｄ１～Ｒｄ４とこれらを加熱するヒータ抵抗Ｍｈ１～Ｍｈ４によって構成されている。このうち、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３は、測定雰囲気中に存在するＣＯ_２ガスの濃度に応じて抵抗値が変化する検知素子である。一方、サーミスタＲｄ１はサーミスタＲｄ３に対するリファレンス素子であり、サーミスタＲｄ４はサーミスタＲｄ２に対するリファレンス素子である。ここで、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２は同一のチップ上に集積され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４は同一のチップ上に集積されていることが好ましい。これによれば、経年劣化によるサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の特性変動がほぼ一致し、経年劣化によるサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の特性変動がほぼ一致する。全てのサーミスタＲｄ１～Ｒｄ４を同一のチップ上に集積しても構わない。

図１に示すように、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２は、第１の電源である電源電位Ｖｃｃが供給される配線と、接続ノードＮの間に直列に接続されている。サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４は、第２の電源である接地電位Ｇｎｄが供給される配線と、接続ノードＮの間に直列に接続されている。接続ノードＮの電位である検出信号Ｖｏｕｔ１は、制御回路２０に供給される。Ｒｄ１～Ｒｄ４は、例えば、複合金属酸化物、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウムなどの負の抵抗温度係数を持つ材料からなる。

ヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２には制御電圧Ｖｍｈ１が印加され、ヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４には制御電圧Ｖｍｈ２が印加される。制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２は、後述するガス検知動作時及び自己診断動作時において、第１のレベル又は第２のレベルに設定される。制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２が第１のレベルに設定されると、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ１～Ｍｈ４によって第１の温度に加熱される。制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２が第２のレベルに設定されると、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ１～Ｍｈ４によって第２の温度に加熱される。第１の温度は例えば１５０℃であり、第２の温度は例えば３００℃である。サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３は、１５０℃に加熱された場合に所定の抵抗値となるよう設計されている一方、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４は、３００℃に加熱された場合に所定の抵抗値となるよう設計されている。

検知素子であるサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３を１５０℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３の放熱特性が変化する。かかる変化は、サーミスタＲｄ２，Ｒ３の抵抗値の変化となって現れる。一方、リファレンス素子であるサーミスタＲｄ１，Ｒｄ４を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じてサーミスタＲｄ１，Ｒｄ４の放熱特性はほとんど変化しない。このため、ＣＯ_２ガスの濃度によるサーミスタＲｄ１，Ｒｄ４の抵抗値の変化は、ＣＯ_２ガスの濃度によるサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３よりも十分に小さく、理想的には抵抗値がほとんど変化しない。本実施形態においては、通常の大気中のように、雰囲気中にＣＯ_２ガスが（ほとんど）存在しない場合、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ２の抵抗値と３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の合計抵抗値が一致するよう設計され、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ３の抵抗値と３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の合計抵抗値が一致するよう設計される。これは、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４が互いに同じ特性を有し、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３が互いに同じ特性を有し、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４とサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３が互いに異なる特性を有するよう設計することにより実現できる。

本実施形態によるガスセンサ１Ａは、サーミスタＲｄ１に対して並列に接続されたスイッチＳｗ１と、サーミスタＲｄ４に対して並列に接続されたスイッチＳｗ４をさらに有している。スイッチＳｗ１がオンするとサーミスタＲｄ１は無効化され、スイッチＳｗ４がオンするとサーミスタＲｄ４は無効化される。言い換えれば、スイッチＳｗ１がオンするとサーミスタＲｄ１は検出信号Ｖｏｕｔ１のレベル変化に寄与しなくなり、スイッチＳｗ４がオンするとサーミスタＲｄ４は検出信号Ｖｏｕｔ１のレベル変化に寄与しなくなる。

制御回路２０は、差動アンプ２１～２３、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２６、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）２７、信号処理部２８、抵抗Ｒ１～Ｒ５及びスイッチＳｗ５を備えている。差動アンプ２１は、検出信号Ｖｏｕｔ１の電位とリファレンス電位Ｖｒｅｆ１又はＶｒｅｆ２を比較し、その差を増幅する回路である。抵抗Ｒ４，Ｒ５は、電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続されており、両者の接続点からリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が生成される。抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５の抵抗値は互いに等しく、このためリファレンス電位Ｖｒｅｆ２はＶｃｃ／２レベルである。差動アンプ２１のゲインは、抵抗Ｒ１～Ｒ３によって任意に調整される。差動アンプ２１から出力される増幅信号Ｖａｍｐは、ＡＤコンバータ２６に入力される。

ＡＤコンバータ２６は増幅信号Ｖａｍｐをデジタル変換し、その値を信号処理部２８に供給する。一方、ＤＡコンバータ２７は、信号処理部２８から供給されるリファレンス信号をアナログ変換することによってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１を生成するとともに、ヒータ抵抗Ｍｈ１～Ｍｈ４に供給する制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２を生成する役割を果たす。制御電圧Ｖｍｈ１は、ボルテージフォロアである差動アンプ２２を介してヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２に印加される。同様に、制御電圧Ｖｍｈ２は、ボルテージフォロアである差動アンプ２３を介してヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４に印加される。さらに、信号処理部２８は、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４，Ｓｗ５を制御する切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４，Ｖｓｗ５と、抵抗Ｒ３の抵抗値を制御する制御信号Ｖｒａｄｊを生成する。制御信号Ｖｒａｄｊの生成は、信号処理部２８に含まれる感度補正部３０によって行われる。

図２は、本実施形態によるガスセンサ１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。また、図３は、本実施形態によるガスセンサ１Ａの動作波形図である。

図２に示すように、本実施形態によるガスセンサ１Ａの動作が開始すると、信号処理部２８は、内部のカウント値をリセットした後（ステップ４０）、第１の自己診断動作と第２の自己診断動作を実行する（ステップ４１，４２）。

図３に示すように、第１の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ１においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２をいずれも第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４，Ｖｓｗ５をいずれもハイレベルに設定する。これにより、図４（ａ）に示すように、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４がいずれもオンすることから、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４が無効化され、有効化されたサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３が電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第１の温度（１５０℃）に加熱される。また、自己診断期間Ｔ１においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

上述の通り、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３は、ＣＯ_２ガスが存在すると、その濃度に応じて抵抗値が変化するが、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３に特性差が生じていない限り、抵抗値の変化はサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３に対して等しく生じる。このため、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３に特性差が生じていない限り、環境中におけるＣＯ_２ガスの濃度にかかわらず検出信号Ｖｏｕｔ１はＶｃｃ／２レベルに維持される。

このようにして得られた検出信号Ｖｏｕｔ１は、差動アンプ２１によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２と比較される。リファレンス電位Ｖｒｅｆ２はＶｃｃ／２レベルであることから、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３に特性差が生じていなければ、増幅信号Ｖａｍｐは所定の中心レベル（例えばＶｃｃ／２レベル）となる。これに対し、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３に特性差が生じていれば、増幅信号Ｖａｍｐのレベルは、中心レベルに対して、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３の特性差と差動アンプ２１のゲインによって決まるオフセットを持つことになる。増幅信号ＶａｍｐはＡＤコンバータ２６を介して信号処理部２８に供給される。そして、信号処理部２８は、増幅信号Ｖａｍｐに対応する第１のオフセット情報を生成し、これをメモリ３１に保存する。

図３に示すように、第２の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ２においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２をいずれも第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をいずれもローレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ５をハイレベルに設定する。これにより、図４（ｂ）に示すように、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４がいずれもオフすることから、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４が全て有効化される。つまり、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４が電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第２の温度（３００℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。また、自己診断期間Ｔ２においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

上述の通り、３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ１，Ｒｄ４は、ＣＯ_２ガスが存在しても抵抗値がほとんど変化しないため、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４に特性差が生じていない限り、検出信号Ｖｏｕｔ１はＶｃｃ／２レベルとなる。尚、１５０℃用に設計されたサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。しかも、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３を３００℃に加熱した際の抵抗値は、３００℃に加熱したサーミスタＲｄ１，Ｒｄ４の抵抗値よりも大幅に低い（例えば１／１０程度）。このため、３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３は、検出信号Ｖｏｕｔ１の変化にはほとんど寄与しない。

このようにして得られた検出信号Ｖｏｕｔ１は、差動アンプ２１によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２と比較される。リファレンス電位Ｖｒｅｆ２はＶｃｃ／２レベルであることから、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４に特性差が生じていなければ、増幅信号Ｖａｍｐは所定の中心レベル（例えばＶｃｃ／２レベル）となる。これに対し、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４に特性差が生じていれば、増幅信号Ｖａｍｐのレベルは、中心レベルに対して、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４の特性差と差動アンプ２１のゲインによって決まるオフセットを持つことになる。増幅信号ＶａｍｐはＡＤコンバータ２６を介して信号処理部２８に供給される。そして、信号処理部２８は、増幅信号Ｖａｍｐに対応する第２のオフセット情報を生成し、これをメモリ３２に保存する。

次に、信号処理部２８は、メモリ３１に保存された第１のオフセット情報とメモリ３２に保存された第２のオフセット情報を比較し、両者が所定の条件を満たしているか否か判定する（ステップ４３）。所定の条件としては、両者が一致していること、或いは、両者の差が所定の範囲内である場合とすることができる。その結果、所定の条件を満たしている場合には、ステップ４５以降の動作を実行する。これに対し、所定の条件を満たしていない場合には、エラー信号ＥＲＲを発生させる（ステップ４４）。これにより、ガスセンサ１Ａの使用者又は管理者は、経年劣化によってガスセンサ１Ａに校正できない測定誤差が生じていることを知覚することができる。エラー信号ＥＲＲが発生した場合、例えばガスセンサ１Ａの交換が行われる。

上述の通り、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２を同一のチップ上に集積し、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４を同一のチップ上に集積した場合、経年劣化によるサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の特性変動がほぼ一致し、経年劣化によるサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の特性変動がほぼ一致することから、第１のオフセット情報と第２のオフセット情報は基本的に一致する。したがって、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２を同一のチップ上に集積し、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４を同一のチップ上に集積した場合には、第２の自己診断動作（ステップ４２）及び比較判定動作（ステップ４３）を省略しても構わない。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２が別のチップ上に形成され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４が別のチップ上に形成されている場合であっても、経年劣化によるサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の特性変動に大きな差がなく、経年劣化によるサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の特性変動に大きな差がないとの前提に立てば、第２の自己診断動作（ステップ４２）及び比較判定動作（ステップ４３）を省略することが可能である。

ステップ４５においては、第１又は第２のオフセット情報に基づいて感度係数が算出される。図５は、自己診断動作時（ステップ４１，４２）における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルと感度との関係を示すグラフであり、電源Ｖｃｃが３Ｖである場合を示している。図５に示すように、自己診断動作時において検出信号Ｖｏｕｔ１がＶｃｃ／２レベルである場合の感度を１００％とした場合、自己診断動作時における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルがＶｃｃ／２から離れるにつれて感度が低下することがある。このような感度の低下を補償するために、ステップ４５において感度係数が算出される。図６は、自己診断動作時（ステップ４１，４２）における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルと感度係数との関係を示すグラフであり、電源Ｖｃｃが３Ｖである場合を示している。図６に示すように、自己診断動作時において検出信号Ｖｏｕｔ１がＶｃｃ／２レベルである場合の感度係数を１とした場合、自己診断動作時における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルがＶｃｃ／２から離れるにつれて、感度の低下を補償するよう感度係数が増加する。

感度係数が算出されると、次に信号処理部２８は、感度係数に応じて制御信号Ｖｒａｄｊを生成する（ステップ４６）。制御信号Ｖｒａｄｊは抵抗Ｒ３に供給され、制御信号Ｖｒａｄｊに基づいて抵抗Ｒ３の抵抗値を変化させることにより、差動アンプ２１のゲインを感度係数分だけ増加させる。これにより、検出信号Ｖｏｕｔ１のオフセットに起因する感度の低下が補償される。或いは、抵抗Ｒ３の抵抗値を変化させる代わりに、信号処理部２８内における演算処理によって、増幅信号Ｖａｍｐのデジタル値を補正しても構わない。但し、自己診断動作時における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルが感度に影響しないか、影響が無視できるレベルであれば、感度補正動作（ステップ４５，４６）を省略することが可能である。

次に、信号処理部２８は、第１又は第２の自己診断動作時に得られた検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルとリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が一致又はほぼ一致するよう、ＤＡコンバータ２７にリファレンス信号を出力する（ステップ４７）。第１又は第２の自己診断動作時に得られた検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルは、増幅信号Ｖａｍｐと差動アンプ２１のゲインから算出可能である。以上により、ガス検知動作を行う前の事前準備が完了する。

事前準備が完了すると、信号処理部２８は、第１のガス検知動作と第２のガス検知動作を実行する（ステップ４８，４９）。

図３に示すように、第１のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ３においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２をそれぞれ第１及び第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１をハイレベル、切り替え信号Ｖｓｗ４，Ｖｓｗ５をローレベルに設定する。これにより、図７（ａ）に示すように、スイッチＳｗ１がオン、スイッチＳｗ４がオフすることから、サーミスタＲｄ１が無効化され、有効化されたサーミスタＲｄ２～Ｒｄ４が電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。

この状態において、雰囲気中にＣＯ_２ガスが（ほとんど）存在しない場合、上述の通り、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ２の抵抗値と３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の合計抵抗値が一致するよう設計されていることから、検出信号Ｖｏｕｔ１はＶｃｃ／２となるはずであるが、上述の通り、検出信号Ｖｏｕｔ１にオフセットが生じている場合、検出信号Ｖｏｕｔ１の電位はリファレンス電位Ｖｒｅｆ１と同レベルになる。一方、環境中にＣＯ_２ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタＲｄ２の放熱特性が変化し、サーミスタＲｄ２の抵抗値が変化する。これに対し、サーミスタＲｄ４を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。これにより、ＣＯ_２ガスの濃度に応じて検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルが変化する。ＣＯ_２ガスは空気よりも放熱性が低いため、ＣＯ_２ガスの濃度が高いほどサーミスタＲｄ２の温度が上昇し、その結果、サーミスタＲｄ２の抵抗値が低下することから、検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルは上昇する。

尚、１５０℃用に設計されたサーミスタＲｄ３を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。しかも、サーミスタＲｄ３を３００℃に加熱した際の抵抗値は、１５０℃に加熱したサーミスタＲｄ２の抵抗値や、３００℃に加熱したサーミスタＲｄ４の抵抗値よりも大幅に低い（例えば１／１０程度）。このため、３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ３は、検出信号Ｖｏｕｔ１の変化にはほとんど寄与しない。

このようにして得られた検出信号Ｖｏｕｔ１は、差動アンプ２１によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１と比較される。リファレンス電位Ｖｒｅｆ１は、第１又は第２の自己診断動作時に得られた検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルとほぼ一致していることから、中心レベルがオフセットしていない状態で比較を行うことができる。このため、差動アンプ２１のダイナミックレンジが十分に確保される。差動アンプ２１から出力される増幅信号Ｖａｍｐは、ＡＤコンバータ２６を介して信号処理部２８に供給される。信号処理部２８は、増幅信号Ｖａｍｐに対応する第１の検出情報を生成し、これをメモリ３３に保存する。尚、中心レベルがオフセットしている場合であっても差動アンプ２１のダイナミックレンジが確保される場合には、リファレンス電位Ｖｒｅｆ１の生成動作（ステップ４７）を省略可能であり、その代わりにＶｃｃ／２レベルであるリファレンス電位Ｖｒｅｆ２を用いることができる。

図３に示すように、第２のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ４においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２をそれぞれ第２及び第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ５をローレベル、切り替え信号Ｖｓｗ４をハイレベルに設定する。これにより、図７（ｂ）に示すように、スイッチＳｗ１がオフ、スイッチＳｗ４がオンすることから、サーミスタＲｄ４が無効化され、有効化されたサーミスタＲｄ１～Ｒｄ３が電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第２の温度（３００℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第１の温度（１５０℃）に加熱される。

この状態において、雰囲気中にＣＯ_２ガスが（ほとんど）存在しない場合、上述の通り、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ３の抵抗値と３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の合計抵抗値が一致するよう設計されていることから、検出信号Ｖｏｕｔ１はＶｃｃ／２となるはずであるが、上述の通り、検出信号Ｖｏｕｔ１にオフセットが生じている場合、検出信号Ｖｏｕｔ１の電位はリファレンス電位Ｖｒｅｆ１と同レベルになる。一方、環境中にＣＯ_２ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタＲｄ３の放熱特性が変化し、サーミスタＲｄ３の抵抗値が変化する。これに対し、サーミスタＲｄ１を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。これにより、ＣＯ_２ガスの濃度に応じて検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルが変化する。ＣＯ_２ガスは空気よりも放熱性が低いため、ＣＯ_２ガスの濃度が高いほどサーミスタＲｄ３の温度が上昇し、その結果、サーミスタＲｄ３の抵抗値が低下することから、検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルが低下する。

尚、１５０℃用に設計されたサーミスタＲｄ２を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。しかも、サーミスタＲｄ２を３００℃に加熱した際の抵抗値は、１５０℃に加熱したサーミスタＲｄ３の抵抗値や、３００℃に加熱したサーミスタＲｄ１の抵抗値よりも大幅に低い（例えば１／１０程度）。このため、３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ２は、検出信号Ｖｏｕｔ１の変化にはほとんど寄与しない。

このようにして得られた検出信号Ｖｏｕｔ１は、差動アンプ２１によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１と比較される。リファレンス電位Ｖｒｅｆ１は、第１又は第２の自己診断動作時に得られた検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルとほぼ一致していることから、中心レベルがオフセットしていない状態で比較を行うことができる。このため、差動アンプ２１のダイナミックレンジが十分に確保される。差動アンプ２１から出力される増幅信号Ｖａｍｐは、ＡＤコンバータ２６を介して信号処理部２８に供給される。信号処理部２８は、増幅信号Ｖａｍｐに対応する第２の検出情報を生成し、これをメモリ３４に保存する。尚、中心レベルがオフセットしている場合であっても差動アンプ２１のダイナミックレンジが確保される場合には、リファレンス電位Ｖｒｅｆ１の生成動作（ステップ４７）を省略可能であり、その代わりにＶｃｃ／２レベルであるリファレンス電位Ｖｒｅｆ２を用いることができる。

第１及び第２のガス検知動作が完了すると、信号処理部２８は、メモリ３３に保存された第１の検出情報とメモリ３４に保存された第２の検出情報に基づいて、ＣＯ_２ガスの濃度を示す出力信号ＯＵＴを生成する（ステップ５０）。ここで、第１のガス検知動作における検出信号Ｖｏｕｔ１の変化と、第２のガス検知動作における検出信号Ｖｏｕｔ１の変化は逆方向であるため、信号処理部２８はこれを考慮して出力信号ＯＵＴを算出する。尚、メモリ３３に保存された第１の検出情報とメモリ３４に保存された第２の検出情報の両方に基づいて出力信号ＯＵＴを算出する必要はなく、メモリ３３に保存された第１の検出情報に基づいて出力信号ＯＵＴを算出した後、メモリ３４に保存された第２の検出情報に基づいて出力信号ＯＵＴを算出しても構わない。また、リファレンス電位Ｖｒｅｆ１の生成動作（ステップ４７）を省略している場合には、増幅信号Ｖａｍｐのオフセットを考慮した演算を行うことにより、出力信号ＯＵＴを算出すればよい。

そして、信号処理部２８内においてカウント値をインクリメントし（ステップ５１）、カウント値が所定値に達していなければ（ステップ５２：Ｎｏ）、ステップ４８に戻って、第１及び第２のガス検知動作（ステップ４８，４９）と、出力信号ＯＵＴの生成動作（ステップ５０）を繰り返す。繰り返しの頻度は、例えば１分に１回程度とすることができる。そして、カウント値が所定値に達した場合（ステップ５２：Ｙｅｓ）、ガスセンサ１Ａの使用者又は管理者によって停止されない限り（ステップ５３：Ｙｅｓ）、ステップ４０に戻って第１及び第２の自己診断動作（ステップ４１，４２）からやり直す。カウント値が所定値に達するのに要する時間としては、例えば１日程度とすることができる。但し、２回目以降の自己診断動作（ステップ４１，４２）においては、リファレンス電位Ｖｒｅｆ２を用いる必要はなく、前回生成したリファレンス電位Ｖｒｅｆ１を用いても構わない。これにより、２回目以降の自己診断動作（ステップ４１，４２）における差動アンプ２１のダイナミックレンジを十分に確保することが可能となる。

このように、本実施形態によるガスセンサ１Ａにおいては、第１のガス検知動作（ステップ４８）と第２のガス検知動作（ステップ４９）を交互に実行していることから、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４に加わる熱履歴が一致する。これにより、経年劣化による測定誤差を減少させることが可能となる。しかも、第１及び第２のガス検知動作（ステップ４８，４９）を行う前に、第１及び第２の自己診断動作（ステップ４１，４２）を行い、これにより中心レベルのオフセットを考慮した状態で出力信号ＯＵＴの生成を行っていることから、経年劣化によってサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の特性とサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の特性に差が生じている場合であっても、ＣＯ_２ガスの濃度を正しく測定することが可能となる。

図８～図１０は具体的な検出信号Ｖｏｕｔ１の変化を示す波形図であり、破線はＣＯ_２ガスが存在しない状態を示しており、実線はＣＯ_２ガスが存在する状態を示している。また、電源Ｖｃｃは３Ｖに設定されている。

図８に示すように、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の特性とサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の特性が一致している場合、ＣＯ_２ガスが存在しない状態においては自己診断期間Ｔ１，Ｔ２及びガス検知期間Ｔ３，Ｔ４の全てにおいて検出信号Ｖｏｕｔ１は１．５Ｖとなる。また、ＣＯ_２ガスが存在する状態においては、ガス検知期間Ｔ３における検出信号Ｖｏｕｔ１の変化方向とガス検知期間Ｔ４における検出信号Ｖｏｕｔ１の変化方向が互いに逆となる。一方、自己診断期間Ｔ１，Ｔ２においては、ＣＯ_２ガスの濃度にかかわらず検出信号Ｖｏｕｔ１は１．５Ｖとなる。

これに対し、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の抵抗よりもサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の抵抗の方が高くなっている場合、図９に示すように、中心レベルが上方にオフセットする（図９に示す例では約１．８００Ｖ）が、自己診断期間Ｔ１における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルと自己診断期間Ｔ２における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルは一致する。また、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の抵抗よりもサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の抵抗の方が高くなっている場合、図１０に示すように、中心レベルが下方にオフセットする（図１０に示す例では約１．３０４Ｖ）が、自己診断期間Ｔ１における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルと自己診断期間Ｔ２における検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルは一致する。そして、本実施形態においては、ガス検知期間Ｔ３，Ｔ４において検出信号Ｖｏｕｔ１をリファレンス電位Ｖｒｅｆ１と比較していることから、中心レベルのオフセットの有無にかかわらず、ＣＯ_２ガスの濃度を正しく測定することが可能となる。また、中心レベルのオフセットに起因する感度の低下についても補償されることから、より正確な測定を行うことが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によるガスセンサ１Ａによれば、検出対象ガスが存在する環境下においても自己診断動作を行うことが可能となる。しかも、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４に加わる熱履歴に差が生じないことから、経年劣化による測定誤差も低減する。さらに、出力信号ＯＵＴの生成において、検出信号Ｖｏｕｔ１の中心レベルのオフセットが考慮されることから、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の特性とサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の特性に差が生じている場合であっても、ＣＯ_２ガスの濃度を正しく測定することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図１１は、本発明の第２の実施形態によるガスセンサ１Ｂの構成を示す回路図である。

図１１に示すように、第２の実施形態によるガスセンサ１Ｂは、サーミスタＲｄ２に対して並列に接続されたスイッチＳｗ２と、サーミスタＲｄ３に対して並列に接続されたスイッチＳｗ３が追加され、信号処理部２８から出力される切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ３によってスイッチＳｗ２，Ｓｗ３のオンオフが制御される点において、第１の実施形態によるガスセンサ１Ａと相違する。その他の基本的な構成は第１の実施形態によるガスセンサ１Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態においては、雰囲気中にＣＯ_２ガスが（ほとんど）存在しない場合、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ２の抵抗値と３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ４の抵抗値が一致するよう設計され、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ３の抵抗値と３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ１の抵抗値が一致するよう設計される。これは、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４が互いに同じ特性を有し、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３が互いに同じ特性を有し、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４とサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３が互いに異なる特性を有するよう設計することにより実現できる。

図１２は、本実施形態によるガスセンサ１Ｂの動作波形図である。

図１２に示すように、本実施形態によるガスセンサ１Ｂにおいても、期間Ｔ１，Ｔ２に自己診断動作が行われ、その後、ガス検知動作を行う期間Ｔ３と期間Ｔ４が繰り返される。

第１の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ１においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２をいずれも第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ３をローレベルに設定する。これにより、図１３（ａ）に示すように、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４がオン、スイッチＳｗ２，Ｓｗ３がオフすることから、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４が無効化され、有効化されたサーミスタＲｄ２，Ｒｄ３が電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第１の温度（１５０℃）に加熱される。また、自己診断期間Ｔ１においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

第２の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ２においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２をいずれも第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ３をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をローレベルに設定する。これにより、図１３（ｂ）に示すように、スイッチＳｗ２，Ｓｗ３がオン、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４がオフすることから、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３が無効化され、有効化されたサーミスタＲｄ１，Ｒｄ４が電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第２の温度（３００℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。また、自己診断期間Ｔ２においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

第１のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ３においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２をそれぞれ第１及び第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ３をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ４をローレベルに設定する。これにより、図１４（ａ）に示すように、スイッチＳｗ１，Ｓｗ３がオン、スイッチＳｗ２，Ｓｗ４がオフすることから、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ３が無効化され、有効化されたサーミスタＲｄ２，Ｒｄ４が電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。また、ガス検知期間Ｔ３においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が選択される。

この状態において、雰囲気中にＣＯ_２ガスが（ほとんど）存在しない場合、上述の通り、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ２の抵抗値と３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ４の抵抗値が一致するよう設計されていることから、検出信号Ｖｏｕｔ１の電位はリファレンス電位Ｖｒｅｆ１と同レベルになる。一方、環境中にＣＯ_２ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタＲｄ２の放熱特性が変化し、サーミスタＲｄ２の抵抗値が変化する。これに対し、サーミスタＲｄ４を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。これにより、ＣＯ_２ガスの濃度が高いほど検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルが高くなる。

第２のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ４においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２をそれぞれ第２及び第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ４をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ３をローレベルに設定する。これにより、図１４（ｂ）に示すように、スイッチＳｗ２，Ｓｗ４がオン、スイッチＳｗ１，Ｓｗ３がオフすることから、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ４が無効化され、有効化されたサーミスタＲｄ１，Ｒｄ３が電源ＶｃｃとグランドＧｎｄ間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第２の温度（３００℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第１の温度（１５０℃）に加熱される。また、ガス検知期間Ｔ４においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が選択される。

この状態において、雰囲気中にＣＯ_２ガスが（ほとんど）存在しない場合、上述の通り、１５０℃に加熱されたサーミスタＲｄ３の抵抗値と３００℃に加熱されたサーミスタＲｄ１の抵抗値が一致するよう設計されていることから、検出信号Ｖｏｕｔ１の電位はリファレンス電位Ｖｒｅｆ１と同レベルになる。一方、環境中にＣＯ_２ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタＲｄ３の放熱特性が変化し、サーミスタＲｄ３の抵抗値が変化する。これに対し、サーミスタＲｄ１を３００℃に加熱した状態で測定雰囲気中にＣＯ_２ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。これにより、ＣＯ_２ガスの濃度が高いほど検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルが低くなる。

このように、本実施形態によるガスセンサ１Ｂは、スイッチＳｗ２，Ｓｗ３が追加されていることから、動作１～４のいずれにおいても２つのサーミスタを有効化し、２つのサーミスタを無効化することができる。これにより、第１の実施形態によるガスセンサ１Ａの効果に加え、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４の抵抗値の設計が容易となる。また、本実施形態によるガスセンサ１Ｂにおいては、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の接続位置を逆にしたり、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の接続位置を逆にしたりすることも可能であり、設計自由度が高められる。

＜第３の実施形態＞
図１５は、本発明の第３の実施形態によるガスセンサ１Ｃの構成を示す回路図である。

図１５に示すように、第３の実施形態によるガスセンサ１Ｃは、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の接続位置が逆であるとともに、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の接続位置が逆である点において、第１の実施形態によるガスセンサ１Ａと相違する。その他の基本的な構成は第１の実施形態によるガスセンサ１Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態が例示するように、スイッチが２個であってもサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２の接続位置やサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４の接続位置は入れ替え可能である。

＜第４の実施形態＞
図１６は、本発明の第４の実施形態によるガスセンサ２Ａの構成を示す回路図である。

図１６に示すように、第４の実施形態によるガスセンサ２Ａは、ヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２がヒータ抵抗Ｍｈ５に置き換えられ、ヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４がヒータ抵抗Ｍｈ６に置き換えられている点において、第１の実施形態によるガスセンサ１Ａと相違する。その他の基本的な構成は第１の実施形態によるガスセンサ１Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

ヒータ抵抗Ｍｈ５はサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２に対して共通に割り当てられており、制御電圧Ｖｍｈ１が印加される。ヒータ抵抗Ｍｈ６はサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４に対して共通に割り当てられており、制御電圧Ｖｍｈ２が印加される。

＜第５の実施形態＞
図１７は、本発明の第５の実施形態によるガスセンサ２Ｂの構成を示す回路図である。

図１７に示すように、第５の実施形態によるガスセンサ２Ｂは、ヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２がヒータ抵抗Ｍｈ５に置き換えられ、ヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４がヒータ抵抗Ｍｈ６に置き換えられている点において、第２の実施形態によるガスセンサ１Ｂと相違する。その他の基本的な構成は第２の実施形態によるガスセンサ１Ｂと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

ヒータ抵抗Ｍｈ５はサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２に対して共通に割り当てられており、制御電圧Ｖｍｈ１が印加される。ヒータ抵抗Ｍｈ６はサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４に対して共通に割り当てられており、制御電圧Ｖｍｈ２が印加される。

第４及び第５の実施形態が例示するように、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２やサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４に対しては、共通のヒータ抵抗を割り当てても構わない。

＜第６の実施形態＞
図１８は、本発明の第６の実施形態によるガスセンサ３Ａの構成を示す回路図である。

図１８に示すように、第６の実施形態によるガスセンサ３Ａにおいては、制御回路２０にボルテージフォロアである差動アンプ２４，２５が追加されている。ＤＡコンバータ２７からは、差動アンプ２２～２５に対してそれぞれ制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４が供給され、制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４はそれぞれ差動アンプ２２～２５を介してヒータ抵抗Ｍｈ１～Ｍｈ４に印加される。その他の基本的な構成は第１の実施形態によるガスセンサ１Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１９は、本実施形態によるガスセンサ３Ａの動作波形図である。

図１９に示すように、本実施形態によるガスセンサ３Ａにおいても、期間Ｔ１，Ｔ２に自己診断動作が行われ、その後、ガス検知動作を行う期間Ｔ３と期間Ｔ４が繰り返される。

第１の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ１においては、制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ３をいずれも第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をハイレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ４についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３はヒータ抵抗Ｍｈ２，Ｍｈ３によって第１の温度（１５０℃）に加熱される。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４については、ヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ４による加熱が停止される。また、自己診断期間Ｔ１においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

第２の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ２においては、制御電圧Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４をいずれも第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をローレベルに設定する。これにより、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ１～Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。また、自己診断期間Ｔ２においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

第１のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ３においては、制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ３，Ｖｍｈ４をそれぞれ第１、第２及び第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ４をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ１についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ２によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ３，Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。一方、サーミスタＲｄ１については、ヒータ抵抗Ｍｈ１による加熱が停止される。また、ガス検知期間Ｔ３においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が選択される。

第２のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ４においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ３をそれぞれ第２、第２及び第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ４をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ１をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ４についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ３はヒータ抵抗Ｍｈ３によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ２によって第２の温度（３００℃）に加熱される。一方、サーミスタＲｄ４については、ヒータ抵抗Ｍｈ４による加熱が停止される。また、ガス検知期間Ｔ４においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が選択される。

このように、本実施形態によるガスセンサ３Ａは、ヒータ抵抗Ｍｈ１～Ｍｈ４をそれぞれ独立して制御していることから、無効化されたサーミスタＲｄ１，Ｒｄ４の加熱を停止することができる。これにより、第１の実施形態によるガスセンサ１Ａと比べて、消費電力を削減することが可能となる。

＜第７の実施形態＞
図２０は、本発明の第８の実施形態によるガスセンサ３Ｂの構成を示す回路図である。

図２０に示すように、第７の実施形態によるガスセンサ３Ｂは、第６の実施形態によるガスセンサ３Ａと同様、制御回路２０にボルテージフォロアである差動アンプ２４，２５が追加されている。その他の基本的な構成は第２の実施形態によるガスセンサ１Ｂ又は第６の実施形態によるガスセンサ３Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図２１は、本実施形態によるガスセンサ３Ｂの動作波形図である。

図２１に示すように、本実施形態によるガスセンサ３Ｂにおいても、期間Ｔ１，Ｔ２に自己診断動作が行われ、その後、ガス検知動作を行う期間Ｔ３と期間Ｔ４が繰り返される。

第１の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ１においては、制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ３をいずれも第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ３をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ４についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３はヒータ抵抗Ｍｈ２，Ｍｈ３によって第１の温度（１５０℃）に加熱される。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４については、ヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ４による加熱が停止される。また、自己診断期間Ｔ１においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

第２の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ２においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ４をいずれも第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ３をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ３についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３については、ヒータ抵抗Ｍｈ２，Ｍｈ３による加熱が停止される。また、自己診断期間Ｔ２においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

第１のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ３においては、制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ４をそれぞれ第１及び第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ３をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ４をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ３についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ２によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。一方、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ３については、ヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ３による加熱が停止される。また、ガス検知期間Ｔ３においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が選択される。

第２のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ４においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ３をそれぞれ第２及び第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ４をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ３をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ４についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ３はヒータ抵抗Ｍｈ３によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ１はヒータ抵抗Ｍｈ１によって第２の温度（３００℃）に加熱される。一方、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ４については、ヒータ抵抗Ｍｈ２，Ｍｈ４による加熱が停止される。また、ガス検知期間Ｔ４においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が選択される。

このように、本実施形態によるガスセンサ３Ｂは、ヒータ抵抗Ｍｈ１～Ｍｈ４をそれぞれ独立して制御していることから、無効化されたサーミスタＲｄ１～Ｒｄ４の加熱を停止することができる。これにより、第６の実施形態によるガスセンサ３Ａよりもさらに消費電力を削減することが可能となる。

＜第８の実施形態＞
図２２は、本発明の第８の実施形態によるガスセンサ４の構成を示す回路図である。

図２２に示すように、第８の実施形態によるガスセンサ４は、第１の電源である電源Ｖｃｃと接続ノードＮの間にサーミスタＲｄ１，Ｒｄ２が並列に接続され、第２の電源であるグランドＧｎｄと接続ノードＮの間にサーミスタＲｄ３，Ｒｄ４が並列に接続されているとともに、スイッチＳｗ１～Ｓｗ４がサーミスタＲｄ１～Ｒｄ４に対して直列に接続されている点において、第７の実施形態によるガスセンサ３Ｂと相違する。その他の基本的な構成は第７の実施形態によるガスセンサ３Ｂと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態においては、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４を有効化する場合には対応するスイッチＳｗ１～Ｓｗ４をオンさせ、サーミスタＲｄ１～Ｒｄ４を無効化する場合には対応するスイッチＳｗ１～Ｓｗ４をオフさせる。

図２３は、本実施形態によるガスセンサ４の動作波形図である。

図２３に示すように、本実施形態によるガスセンサ４においても、期間Ｔ１，Ｔ２に自己診断動作が行われ、その後、ガス検知動作を行う期間Ｔ３と期間Ｔ４が繰り返される。

第１の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ１においては、制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ３をいずれも第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ３をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ４についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３はヒータ抵抗Ｍｈ２，Ｍｈ３によって第１の温度（１５０℃）に加熱される。サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４については、ヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ４による加熱が停止される。また、スイッチＳｗ２，Ｓｗ３がオンし、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４がオフすることから、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４は接続ノードＮから切り離される。自己診断期間Ｔ１においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

第２の自己診断動作を実行する自己診断期間Ｔ２においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ４をいずれも第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ４をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ３をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ３についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３については、ヒータ抵抗Ｍｈ２，Ｍｈ３による加熱が停止される。また、スイッチＳｗ１，Ｓｗ４がオンし、スイッチＳｗ２，Ｓｗ３がオフすることから、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ３は接続ノードＮから切り離される。自己診断期間Ｔ２においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ２が選択される。

第１のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ３においては、制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ４をそれぞれ第１及び第２のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ４をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ３をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ３についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ２はヒータ抵抗Ｍｈ２によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ４はヒータ抵抗Ｍｈ４によって第２の温度（３００℃）に加熱される。一方、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ３については、ヒータ抵抗Ｍｈ１，Ｍｈ３による加熱が停止される。また、スイッチＳｗ２，Ｓｗ４がオンし、スイッチＳｗ１，Ｓｗ３がオフすることから、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ３は接続ノードＮから切り離される。ガス検知期間Ｔ３においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が選択される。

第２のガス検知動作を実行するガス検知期間Ｔ４においては、制御電圧Ｖｍｈ１，Ｖｍｈ３をそれぞれ第２及び第１のレベルに設定するとともに、切り替え信号Ｖｓｗ１，Ｖｓｗ３をハイレベルに設定し、切り替え信号Ｖｓｗ２，Ｖｓｗ４をローレベルに設定する。制御電圧Ｖｍｈ２，Ｖｍｈ４についてはグランドＧｎｄレベルとする。これにより、サーミスタＲｄ３はヒータ抵抗Ｍｈ３によって第１の温度（１５０℃）に加熱され、サーミスタＲｄ１はヒータ抵抗Ｍｈ１によって第２の温度（３００℃）に加熱される。一方、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ４については、ヒータ抵抗Ｍｈ２，Ｍｈ４による加熱が停止される。また、スイッチＳｗ１，Ｓｗ３がオンし、スイッチＳｗ２，Ｓｗ４がオフすることから、サーミスタＲｄ２，Ｒｄ４は接続ノードＮから切り離される。ガス検知期間Ｔ４においては、スイッチＳｗ５によってリファレンス電位Ｖｒｅｆ１が選択される。

本実施形態が例示するように、サーミスタＲｄ１，Ｒｄ２は電源Ｖｃｃと接続ノードＮの間に並列接続しても構わないし、サーミスタＲｄ３，Ｒｄ４はグランドＧｎｄと接続ノードＮの間に並列接続しても構わない。尚、サーミスタとスイッチの接続位置は図２２とは逆であっても構わない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記各実施形態では、ガス検知動作Ｔ３とガス検知動作Ｔ４を交互に実行しているが、本発明においてこの点は必須ではなく、ガス検知動作Ｔ３を複数回実行した後、ガス検知動作Ｔ４を複数回実行しても構わない。

また、上記各実施形態においては、雰囲気中におけるＣＯ_２ガスの濃度を検出するガスセンサを例に説明したが、本発明において検出対象ガスがこれに限定されるものではない。また、本発明の対象が熱伝導式のガスセンサに限定されるものではなく、接触燃焼式など他の方式のガスセンサに応用することも可能である。

１Ａ～１Ｃ，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，４ ガスセンサ
２０ 制御回路
２１～２５ 差動アンプ
２６ ＡＤコンバータ
２７ ＤＡコンバータ
２８ 信号処理部
３０ 感度補正部
３１～３４ メモリ
Ｍｈ１～Ｍｈ６ ヒータ抵抗
Ｎ 接続ノード
Ｒ１～Ｒ５ 抵抗
Ｒｄ１～Ｒｄ４ サーミスタ
Ｓ，Ｓ１～Ｓ４ センサ部
Ｓｗ１～Ｓｗ５ スイッチ
Ｖｍｈ１～Ｖｍｈ４ 制御電圧
Ｖｓｗ１～Ｖｓｗ５ 切り替え信号

Claims (14)

1. 検出対象ガスの濃度に応じて抵抗値が変化する第２及び第３の素子と、
   前記検出対象ガスの濃度に応じた抵抗値の変化が前記第２及び第３の素子よりも小さい第１及び第４の素子と、
   少なくとも前記第１及び第４の素子の有効又は無効を切り替えるスイッチと、
   前記検出対象ガスの濃度を示す出力信号を生成するとともに、前記スイッチを制御する制御回路と、を備え、
   前記第１及び第２の素子は、第１の電源と接続ノードの間に接続され、
   前記第３及び第４の素子は、第２の電源と前記接続ノードの間に接続され、
   前記制御回路は、前記スイッチを制御することにより、
   第１の自己診断期間においては前記第２及び第３の素子を有効化するとともに前記第１及び第４の素子を無効化することによって前記接続ノードに現れる電位を示す第１のオフセット情報を生成し、
   第１のガス検知期間においては前記第２及び第４の素子を有効化するとともに前記第１の素子を無効化することによって前記接続ノードに現れる電位を示す第１の検出情報を生成し、
   第２のガス検知期間においては前記第１及び第３の素子を有効化するとともに前記第４の素子を無効化することによって前記接続ノードに現れる電位を示す第２の検出情報を生成し、
   前記制御回路は、前記第１及び第２の検出情報と前記第１のオフセット情報に基づいて前記出力信号を生成することを特徴とするガスセンサ。
2. 前記制御回路は、前記接続ノードの電位とリファレンス電位を比較する差動アンプと、前記差動アンプの出力に基づいて前記出力信号を生成するとともに、前記第１のオフセット情報に基づいて前記リファレンス電位のレベルを設定する信号処理部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記信号処理部は、前記リファレンス電位のレベルを前記第１の自己診断期間において前記接続ノードに現れる電位に設定することを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記信号処理部は、前記第１の自己診断期間において前記接続ノードに現れる電位に基づいて、前記接続ノードの電位とリファレンス電位の差電位と前記出力信号の関係を補正することを特徴とする請求項２又は３に記載のガスセンサ。
5. 前記信号処理部は、前記第１の自己診断期間において前記接続ノードに現れる電位に基づいて前記差動アンプのゲインを調整することによって、前記差電位と前記出力信号の関係を補正することを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
6. 前記制御回路は、前記スイッチを制御することにより、第２の自己診断期間においては前記第１及び第４の素子を有効化することによって前記接続ノードに現れる電位を示す第２のオフセット情報を生成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガスセンサ。
7. 前記制御回路は、前記第１のオフセット情報と前記第２のオフセット情報が所定の条件を満たすか否か判定することを特徴とする請求項６に記載のガスセンサ。
8. 前記第１及び第２の素子は同一のチップ上に集積され、前記第３及び第４の素子は同一のチップ上に集積されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のガスセンサ。
9. 前記第１及び第２の素子は、前記第１の電源と前記接続ノードの間に直列に接続され、
   前記第３及び第４の素子は、前記第２の電源と前記接続ノードの間に直列に接続され、
   前記スイッチは、前記第１の素子に並列に接続された第１のスイッチと、前記第４の素子に並列に接続された第２のスイッチとを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガスセンサ。
10. 前記第１乃至第４の素子を加熱するヒータをさらに備え、
    前記制御回路は、
    前記第１の自己診断期間においては、前記第１及び第２のスイッチをオンさせることによって前記第１及び第４の素子を無効化するとともに、前記ヒータによって前記第２及び第３の素子をいずれも第１の温度に加熱し、
    前記第１のガス検知期間においては、前記第１のスイッチをオンさせることによって前記第１の素子を無効化するとともに、前記ヒータによって前記第２及び第４の素子をそれぞれ前記第１の温度及び第２の温度に加熱し、
    前記第２のガス検知期間においては、前記第２のスイッチをオンさせることによって前記第４の素子を無効化するとともに、前記ヒータによって前記第１及び第３の素子をそれぞれ前記第２及び第１の温度に加熱することを特徴とする請求項９に記載のガスセンサ。
11. 前記ヒータは、それぞれ前記第１乃至第４の素子を加熱する第１乃至第４のヒータを含み、
    前記制御回路は、
    前記第１の自己診断期間においては、前記第２及び第３のヒータによって前記第２及び第３の素子をいずれも前記第１の温度に加熱するとともに、前記第１及び第４のヒータによる加熱を停止し、
    前記第１のガス検知期間においては、前記第２、第３及び第４のヒータによって前記第２、第３及び第４の素子をそれぞれ前記第１、第２及び第２の温度に加熱するとともに、前記第１のヒータによる加熱を停止し、
    前記第２のガス検知期間においては、前記第１、第２及び第３のヒータによって前記第１、第２及び第３の素子をそれぞれ前記第２、第２及び第１の温度に加熱するとともに、前記第４のヒータによる加熱を停止することを特徴とする請求項１０に記載のガスセンサ。
12. 前記スイッチは、前記第２の素子に並列に接続された第３のスイッチと、前記第３の素子に並列に接続された第４のスイッチとをさらに含み、
    前記制御回路は、
    前記第１のガス検知期間においては、前記第１及び第４のスイッチをオンさせることによって前記第１及び第３の素子を無効化し、
    前記第２のガス検知期間においては、前記第２及び第３のスイッチをオンさせることによって前記第２及び第４の素子を無効化することを特徴とする請求項１０に記載のガスセンサ。
13. 前記ヒータは、それぞれ前記第１乃至第４の素子を加熱する第１乃至第４のヒータを含み、
    前記制御回路は、
    前記第１の自己診断期間においては、前記第２及び第３のヒータによって前記第２及び第３の素子をいずれも前記第１の温度に加熱するとともに、前記第１及び第４のヒータによる加熱を停止し、
    前記第１のガス検知期間においては、前記第２及び第４のヒータによって前記第２及び第４の素子をそれぞれ前記第１及び第２の温度に加熱するとともに、前記第１及び第３のヒータによる加熱を停止し、
    前記第２のガス検知期間においては、前記第１及び第３のヒータによって前記第１及び第３の素子をそれぞれ前記第２及び第１の温度に加熱するとともに、前記第２及び第４のヒータによる加熱を停止することを特徴とする請求項１２に記載のガスセンサ。
14. 前記第１及び第２の素子は、前記第１の電源と前記接続ノードの間に並列に接続され、
    前記第３及び第４の素子は、前記第２の電源と前記接続ノードの間に並列に接続され、
    前記スイッチは、前記第１乃至第４の素子に対してそれぞれ直列に接続された第１乃至第４のスイッチを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガスセンサ。

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