JP4996589B2 - 感度調整回路 - Google Patents
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Description
図6は、特許文献1記載の電源電圧温度変動感度調整回路である。
特許文献1には、図6に示すように、温度センサ1と、温度センサ1の出力電圧をA―D変換するアナログディジタル変換器(以下、「ADC」という。)7と、電源2と、電源2の電圧をA―D変換するADC8と、ADC7、8からのディジタル信号を信号処理するマイコン3と、マイコン3からのディジタル信号をD―A変換するディジタルアナログ変換器(以下、「DAC」という。)9と、感度調整を行う感度調整回路4とを備える電源電圧温度変動感度調整回路が開示されている。
図7は、特許文献2記載の温度変動感度調整回路である。
特許文献2には、図7に示すように、センサの出力信号を非反転入力端子11から入力する演算増幅器12と、演算増幅器12の出力端子13と反転入力端子との間に設けられた抵抗14と、MOSトランジスタ16と、演算増幅器12の反転入力端子とMOSトランジスタ16との間に設けられた抵抗15と、温度センサ18と、温度センサ18の出力電圧に基づいて調整電圧を生成する関数回路17とを備える温度変動感度調整回路が開示されている。
特許文献1にあっては、ADC7、8とDAC9を用いているため、感度調整量が離散的になる。一般的にセンサは、広い調整範囲と感度調整量に関して線形性を必要とするため、十分な調整範囲で線形性を確保するには、ADC7、8とDAC9のビット数を多く取る必要があり、大規模な回路構成となる。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、感度調整量の線形性を確保しながら小規模な回路構成を実現することができる感度調整回路を提供することを目的としている。
このような構成であれば、第1電圧供給手段により温度変動感度調整電圧が、第2電圧供給手段により電源電圧変動感度調整電圧がそれぞれ可変利得増幅回路に与えられる。そして、可変利得増幅回路により、与えられた温度変動感度調整電圧および電源電圧変動感度調整電圧に基づいてセンサの感度が調整される。
〔発明4〕 さらに、発明4の感度調整回路は、発明1ないし発明3のいずれか1の感度調整回路において、前記第2電圧供給手段が抵抗分割回路である。
〔発明5〕 さらに、発明5の感度調整回路は、発明1ないし発明4のいずれか1の感度調整回路において、前記第1電圧供給手段が温度センサと基準電圧発生回路とを有する。
さらに、可変抵抗回路が4個のMOSトランジスタで構成されているので、さらに小規模な回路構成を実現することができるという効果が得られる。また、温度変動感度調整電圧を昇圧する昇圧回路を備えるだけなので、小規模な回路構成で感度調整範囲を広げることができるという効果が得られる。
さらに、可変抵抗回路が4個のMOSトランジスタで構成されているので、さらに小規模な回路構成を実現することができるという効果が得られる。また、電源電圧変動感度調整電圧を昇圧する昇圧回路を備えるだけなので、小規模な回路構成で感度調整範囲を広げることができるという効果が得られる。
さらに、発明3の感度調整回路によれば、演算増幅器が全差動型であるので、シングルエンド出力の演算増幅器を用いた場合に比して、同程度の回路規模で同相成分の影響を小さくすることができるという効果が得られる。
さらに、発明5の感度調整回路によれば、第1電圧供給手段が温度センサと基準電圧発生回路とを有するので、小規模な回路構成で温度変動に対して連続的かつ線形な温度変動感度調整電圧を生成することができるという効果が得られる。
まず、本発明を適用する感度調整回路100の構成を説明する。
図1は、感度調整回路100の回路図である。
感度調整回路100は、図1に示すように、可変利得増幅回路104と、可変利得増幅回路104に温度変動感度調整電圧を与える温度センサ111および基準電圧発生回路112と、可変利得増幅回路104に電源電圧変動感度調整電圧を与える電圧供給回路101とを有して構成されている。
差動入力端子105、106には、センサ(不図示)が接続され、センサの出力信号が入力される。
制御端子109には、温度センサ111が接続され、温度センサ111の出力電圧が入力される。制御端子110には、基準電圧発生回路112が接続され、基準電圧発生回路112の基準電圧が入力される。
可変利得増幅回路104は、温度センサ111および電圧供給回路101の出力電圧に基づいてセンサの出力信号を増幅することにより感度調整を行う。増幅されたセンサ信号は、出力端子113から出力される。
図2は、電圧供給回路101の回路図である。
電圧供給回路101は、図2に示すように、電源201と、抵抗202、203とからなる抵抗分割回路として構成されている。
抵抗202の一端は電源201に、抵抗202の他端は抵抗203の一端にそれぞれ接続されている。抵抗203の他端は接地されている。そして、抵抗202、203により電源201の電圧が分圧される。
可変利得増幅回路104の出力信号は、制御端子107〜110の電位をそれぞれVG1、VG2、VG3、VG4とすると、電位差(VG1−VG2)に比例し、電位差(VG3−VG4)に反比例することを特徴とする。つまり、差動入力端子105、106の電位をそれぞれVIN1、VIN2、出力端子113の電位をVOUTとすると、可変利得増幅回路104の伝達関数は、下式(1)で表すことができる。
次に、可変利得増幅回路104の構成を説明する。
図3は、可変利得増幅回路104の回路図である。
可変利得増幅回路104は、図3に示すように、可変抵抗回路301、302と、演算増幅器303とを有して構成されている。
可変抵抗回路301は、差動入力端子105、106と、制御端子107、108と、2つの出力端子306、307を有して構成されている。
出力端子306は演算増幅器303の非反転入力端子に、出力端子307は演算増幅器303の反転入力端子にそれぞれ接続されている。また、演算増幅器303の出力端子は、出力端子113に接続されている。
差動入力端子312には出力端子306が、差動入力端子313には出力端子307がそれぞれ接続されている。可変抵抗回路301の出力信号は、差動入力端子312、313から入力される。また、出力端子310は出力端子113に接続され、出力端子311は接地されている。
次に、可変抵抗回路301、302の構成を説明する。なお、可変抵抗回路301、302は、いずれも同一機能を有して構成されているので、可変抵抗回路301についてのみ説明する。
図4は、可変抵抗回路301の回路図である。
可変抵抗回路301は、図4に示すように、MRC(Mos Resistive Circuit)と呼ばれる回路であって、4個のMOSトランジスタのソースとドレインをクロスカップルにして構成される可変抵抗回路(以下、「MRC」という。)である。
MOSトランジスタ407、408については、ドレインが差動入力端子105に、ソースが出力端子306にそれぞれ接続されている。
そして、MOSトランジスタ407、410のゲートは制御端子107に、MOSトランジスタ408、409のゲートは制御端子108にそれぞれ接続されている。
MOSトランジスタ407〜410の非飽和領域でのドレイン電流IDは、ゲート−ソース間電圧をVGS、しきい電圧をVT、ドレイン−ソース間電圧をVDSとすると、下式(3)で表すことができる。
さらに、ゲート電位をVG、ドレイン電位をVD、ソース電位をVSとして上式(3)を変形すると、下式(4)が得られる。
上式(7)は、可変利得増幅回路104の出力信号が、電位差(VG1−VG2)に比例し、電位差(VG3−VG4)に反比例することを示している。したがって、電位差(VG1−VG2)を電源電圧変動感度調整電圧、電位差(VG3−VG4)を温度変動感度調整電圧とすることにより感度調整回路100を構成することができる。つまり、感度調整電圧を差動電圧として与えることにより調整を行うことができる。
これにより、さらに小規模な回路構成を実現することができる。
上記実施の形態において、温度センサ111および基準電圧発生回路112は、発明1の第1電圧供給手段に対応し、電圧供給回路101は、発明1の第2電圧供給手段に対応している。
図5においては、温度センサ111の出力電圧と基準電圧発生回路112の基準電圧とが昇圧回路114に入力され、昇圧回路114の出力端子が制御端子109に接続されている。昇圧回路114としては、例えば、チャージポンプ回路を採用することができる。図5に示す回路構成により、温度センサ111の出力電圧を昇圧して温度変動感度の調整範囲を図1に示す回路に比べてさらに広げている。電源電圧変動感度の調整範囲を広げる場合も同様の手段により実現することができる。調整範囲を広げる場合においても昇圧回路114を加えるだけなので、特許文献1、2の回路のように調整範囲を広げるためにビット数を増やしたり非線形回路を複雑にしたりする必要がなくなり、小規模な回路構成を実現することができる。
また、上記実施の形態において、演算増幅器303は、シングルエンド出力の演算増幅器として構成したが、これに限らず、全差動型の演算増幅器として構成することもできる。これにより、同程度の回路規模で同相成分の影響を小さくすることができる。この場合、全差動型の演算増幅器の非反転出力端子がMRC302の出力端子310に、反転出力端子がMRC302の出力端子311にそれぞれ接続される。このとき、可変利得増幅回路104は差動出力となる。
Claims (5)
- センサからの信号を入力し、第1および第2の制御端子と、第1および第2の入力端子と、第1および第2の出力端子とを有し、前記第1および第2の入力端子の電位差に対する前記第1および第2の出力端子の電流差の比が前記第1および第2の制御端子の電位差に比例する、非飽和領域の4個のMOSトランジスタで構成されている可変抵抗回路、および、演算増幅器を有する可変利得増幅回路と、
前記可変利得増幅回路に温度変動感度調整電圧を与える第1電圧供給手段と、
前記可変利得増幅回路に電源電圧変動感度調整電圧を与える第2電圧供給手段と、
前記温度変動感度調整電圧を昇圧する昇圧回路と、
を備え、
前記可変利得増幅回路は、昇圧された前記温度変動感度調整電圧、および、前記電源電圧変動感度調整電圧に基づいて、電源電圧変動および温度変動に対して前記センサの感度を調整することを特徴とする感度調整回路。 - センサからの信号を入力し、第1および第2の制御端子と、第1および第2の入力端子と、第1および第2の出力端子とを有し、前記第1および第2の入力端子の電位差に対する前記第1および第2の出力端子の電流差の比が前記第1および第2の制御端子の電位差に比例する、非飽和領域の4個のMOSトランジスタで構成されている可変抵抗回路、および、演算増幅器を有する可変利得増幅回路と、
前記可変利得増幅回路に温度変動感度調整電圧を与える第1電圧供給手段と、
前記可変利得増幅回路に電源電圧変動感度調整電圧を与える第2電圧供給手段と、
前記電源電圧変動感度調整電圧を昇圧する昇圧回路と、
を備え、
前記可変利得増幅回路は、前記温度変動感度調整電圧、および、昇圧された前記電源電圧変動感度調整電圧に基づいて、電源電圧変動および温度変動に対して前記センサの感度を調整することを特徴とする感度調整回路。 - 請求項1または請求項2において、
前記演算増幅器が全差動型であることを特徴とする感度調整回路。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、
前記第2電圧供給手段が抵抗分割回路であることを特徴とする感度調整回路。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、
前記第1電圧供給手段が温度センサと基準電圧発生回路とを有することを特徴とする感度調整回路。
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