JPH02311728A - Pressure-sensor driving circuit - Google Patents

Pressure-sensor driving circuit

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JPH02311728A
JPH02311728A JP13266289A JP13266289A JPH02311728A JP H02311728 A JPH02311728 A JP H02311728A JP 13266289 A JP13266289 A JP 13266289A JP 13266289 A JP13266289 A JP 13266289A JP H02311728 A JPH02311728 A JP H02311728A
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JP
Japan
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strain gauge
current
gauge resistor
pressure sensor
resistor
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JP13266289A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Miyazaki
浩 宮崎
Tetsuji Yamashita
哲司 山下
Yukinobu Takahashi
幸伸 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve the sensitivity of a pressure sensor even if a power source voltage is low by providing a current setting means which supplies a current that is equal to a current flowing through one strain gage resistor through another strain gage resistor. CONSTITUTION:A current which is supplied to a pressure sensor through a constant current circuit 12 from a power source 11 passes through one strain gage resistor 13. A current which has the same value as that of said current flows through another strain gage resistor 14 by the action of a current setting means 15. Therefore, even if the power source voltage is low, a large current can be made to flow through the resistors 13 and 14 in comparison with a bridge constitution. It is possible to increase the sensitivity of the pressure sensor. Therefore, it is not necessary to connect a high-gain DC amplifier circuit to a rear stage, and the peripheral circuits of the sensor can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、例えば半導体歪ゲージ等を用いた圧力センサ
の駆動回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a drive circuit for a pressure sensor using, for example, a semiconductor strain gauge.

(従来の技術) 例えば、半導体圧力センサは、シリコンのダイヤフラム
上に4個の歪ゲージ抵抗を形成し、これをブリッジ接続
して圧力に比例した出力電圧を取出すようにしている。
(Prior Art) For example, a semiconductor pressure sensor has four strain gauge resistors formed on a silicon diaphragm, which are bridge-connected to extract an output voltage proportional to pressure.

この圧力センサの駆動方式には、定電圧駆動方式と定電
流駆動方式とがあるが、定電流駆動方式の方がセンサの
感度の温度特性に優れており、一般によく用いられてい
る。
Drive methods for this pressure sensor include a constant voltage drive method and a constant current drive method, but the constant current drive method has better temperature characteristics of sensor sensitivity and is generally more commonly used.

第8図は、このような定電流駆動方式の従来の半導体圧
力センサの駆動回路の一例を示している。
FIG. 8 shows an example of a drive circuit for a conventional semiconductor pressure sensor using such a constant current drive method.

同図において、1は電源回路、2は定電流回路、3.4
.5.6は歪ゲージ抵抗であり、これらの歪ゲージ抵抗
のうち、例えば2個の歪ゲージ抵抗3.5は圧力がかか
ると抵抗値が増加し、他の2個の歪ゲージ抵抗4.6は
減少するように構成されている。このため、この回路で
は、ダイヤフラムに圧力が加わると、各歪ゲージ抵抗の
抵抗値が変化し、その歪ゲージ抵抗の電圧降下がVOU
T端子7a、7b間で異なってくるので、その差分をV
OUT端子7a、7b間から圧力検出用の出力電圧とし
て取出すようにしている。
In the same figure, 1 is a power supply circuit, 2 is a constant current circuit, 3.4
.. 5.6 are strain gauge resistors. Among these strain gauge resistors, for example, two strain gauge resistors 3.5 increase in resistance value when pressure is applied, and the other two strain gauge resistors 4.6 is configured to decrease. Therefore, in this circuit, when pressure is applied to the diaphragm, the resistance value of each strain gauge resistor changes, and the voltage drop across that strain gauge resistor becomes VOU
Since it differs between T terminals 7a and 7b, the difference is expressed as V
The output voltage for pressure detection is taken out between the OUT terminals 7a and 7b.

ところが、元来、圧力による歪ゲージ抵抗の抵抗値変化
は微少なもので、VOUT端子間に発生する出力電圧は
、たかだか数十mVのオーダーである場合がほとんどで
ある。そのため、現実にはこの回路の後に、高ゲインで
性能の優れたインスツルメインテーションアンプ等の直
流増幅回路が接続されるのが一般的使用方法である。
However, originally, the change in resistance value of a strain gauge resistor due to pressure is minute, and the output voltage generated between the VOUT terminals is often on the order of several tens of mV at most. Therefore, in reality, the general method of use is to connect a DC amplifier circuit such as an instrumentation amplifier with high gain and excellent performance after this circuit.

そこで、圧力センサの出力を増加させることが望まれる
が、そのためには、センサに供給する電流を増加させる
か、あるいは、各歪ゲージ抵抗の抵抗値を大きくするこ
とが必要となる。一般には、用いる歪ゲージ抵抗の抵抗
値は製造段階で決まってしまうので、出力を増加させる
には、センサに供給する電流を増加させることになる。
Therefore, it is desired to increase the output of the pressure sensor, but to do so, it is necessary to increase the current supplied to the sensor or to increase the resistance value of each strain gauge resistor. Generally, the resistance value of the strain gauge resistor used is determined at the manufacturing stage, so to increase the output, the current supplied to the sensor must be increased.

ところが、センサに供給する電流を増加させるには、駆
動する電源電圧を高くすることが必要である。また、各
歪ゲージ抵抗の抵抗値を大きくした場合でも、抵抗を大
きくする前と同一値の電流を流すには電源電圧を高くす
ることが必要である。しかし、他の回路との関係や、或
いは、コスト等の間層もあり、必らずしも、電源電圧を
上げることは容易ではない。
However, in order to increase the current supplied to the sensor, it is necessary to increase the driving power supply voltage. Further, even when the resistance value of each strain gauge resistor is increased, it is necessary to increase the power supply voltage in order to flow the same current value as before increasing the resistance. However, it is not always easy to increase the power supply voltage due to the relationship with other circuits, cost, etc.

(発明が解決しようとする課題) 上述したような従来の圧力センサの駆動回路では、次の
ような問題点を有している。即ち、これらの駆動回路で
は、電源電圧が低い場合には、圧力センサに十分な電流
が流せず、感度が低下してしまう。さらに、後段に接続
される直流増幅回路に高いゲインが必要となる。高ゲイ
ンの直流増幅回路は一般に特性が悪い傾向があり、直流
増幅回路の温度特性やオフセット特性等の調整が難しく
なる。或いは、高精度な直流増幅回路を用いればよいが
、それらは一般に高価である。
(Problems to be Solved by the Invention) The conventional pressure sensor drive circuit as described above has the following problems. That is, in these drive circuits, when the power supply voltage is low, sufficient current cannot flow through the pressure sensor, resulting in a decrease in sensitivity. Furthermore, a high gain is required for the DC amplifier circuit connected to the subsequent stage. High gain DC amplifier circuits generally tend to have poor characteristics, making it difficult to adjust the temperature characteristics, offset characteristics, etc. of the DC amplifier circuit. Alternatively, a highly accurate DC amplifier circuit may be used, but these are generally expensive.

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたもので、71t
gl’を圧が低い場合においても圧力センサの感度を上
げることができて後段に高ゲインの直流増幅回路を必要
とせず、センサ周辺回路の簡略化を実現することのでき
る圧力センサの駆動回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances.
We have developed a pressure sensor drive circuit that can increase the sensitivity of the pressure sensor even when the gl' pressure is low, does not require a high-gain DC amplifier circuit in the subsequent stage, and can simplify the sensor peripheral circuit. The purpose is to provide.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために、第1の発明は、ダイヤフラ
ム上に形成され被検出圧力に対して抵抗値が互いに逆の
変化特性を有する一方及び他方の歪ゲージ抵抗を駆動す
る圧力センサの駆動回路であって、前記一方の歪ゲージ
抵抗に流れる電流と等しい電流を前記他方の歪ゲージ抵
抗に供給する電流設定手段を具備してなることを要旨と
する。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the first invention provides a diaphragm that is formed on a diaphragm and whose resistance values have opposite change characteristics with respect to the detected pressure. and a pressure sensor drive circuit for driving the other strain gauge resistor, comprising current setting means for supplying a current equal to the current flowing through the one strain gauge resistor to the other strain gauge resistor. This is the summary.

また、第2の発明は、ダイヤフラム上に形成され被検出
圧力に対して抵抗値が互いに逆の変化特性を有する一方
及び他方の1対の歪ゲージ抵抗をそれぞれ備えた第1、
第2の歪ゲージ抵抗対を駆動する圧力センサの駆動回路
であって、前記第1の歪ゲージ抵抗対における一方の歪
ゲージ抵抗に流れる電流に一定の比率で比例する電流を
前記第2の歪ゲージ抵抗対における他方の歪ゲージ抵抗
に供給する第1の電流設定手段と、前記第1の歪ゲージ
抵抗対における他方の歪ゲージ抵抗に流れる電流に前記
一定の比率と同じ比率で比例する電流を前記第2の歪ゲ
ージ抵抗対における一方の歪ゲージ抵抗に供給する第2
の電流設定手段とを具備してなることを要旨とする。
The second invention also provides a first and second strain gauge resistor, each comprising a pair of strain gauge resistors formed on a diaphragm and having resistance values that change in reverse to each other with respect to the detected pressure.
A drive circuit for a pressure sensor that drives a second pair of strain gauge resistors, wherein a current proportional to a current flowing through one strain gauge resistor in the first pair of strain gauge resistors is supplied to the second strain gauge resistor. A first current setting means that supplies the other strain gauge resistor in the pair of gauge resistors, and a current that is proportional to the current flowing through the other strain gauge resistor in the first pair of strain gauge resistors at the same ratio as the constant ratio. a second strain gauge resistor supplied to one strain gauge resistor in the second strain gauge resistor pair;
The gist is that the current setting means is provided.

(作用) 第1の発明において、電流設定手段は、アクティブ負荷
として機能する例えばカレントミラー回路等により構成
することができ、その電圧降下は歪ゲージ抵抗に生じる
電圧降下と比べて極めて低い。したがって、電源電圧が
低い場合においても、ブリッジ構成とした従来のものと
比べて一方及び他方の歪ゲージ抵抗に大きな電流を流す
ことができて圧力センサの感度を上げることが可能とな
る。このため、後段に高ゲインの直流増幅回路を接続す
ることが不要となり、センサ周辺回路の簡略化が可能と
なる。
(Function) In the first invention, the current setting means can be constituted by, for example, a current mirror circuit that functions as an active load, and the voltage drop thereof is extremely low compared to the voltage drop occurring in the strain gauge resistor. Therefore, even when the power supply voltage is low, a larger current can be passed through one strain gauge resistor and the other strain gauge resistor than in the conventional bridge configuration, making it possible to increase the sensitivity of the pressure sensor. Therefore, it is not necessary to connect a high-gain DC amplifier circuit at the subsequent stage, and the sensor peripheral circuit can be simplified.

また、第2の発明は、上記第1の発明と同様に電源電圧
が低い場合においても、ブリッジ構成とした従来のもの
に比べて第1及び第2の歪ゲージ抵抗対に大きな電流を
流すことができ、これとともに、第1の歪ゲージ抵抗対
における一方及び他方の歪ゲージ抵抗の被検出圧力に対
する抵抗値変化と、第2の歪ゲージ抵抗対における一方
及び他方の歪ゲージ抵抗の被検出圧力に対する抵抗値変
化とが相乗的に作用して圧力センサの感度を一層上げる
ことが可能となる。さらに、この発明では、出力取出し
側の第2の歪ゲージ抵抗対には電源電圧一杯の電流を流
し、出力非取出し側の第1の歪ゲージ抵抗対にはこれよ
りも一定の比率だけ低レベルの電流を流すことができて
、上記のように一層の感度上昇を図ったにも拘らず駆動
回路全体の消費電力を減らすことが可能となる。
Further, the second invention is similar to the first invention, even when the power supply voltage is low, a larger current can be caused to flow through the first and second strain gauge resistor pair compared to the conventional bridge configuration. At the same time, the change in resistance value of one and the other strain gauge resistors in the first strain gauge resistor pair with respect to the detected pressure, and the detected pressure of one and the other strain gauge resistors in the second strain gauge resistor pair. The change in resistance value acts synergistically to further increase the sensitivity of the pressure sensor. Furthermore, in this invention, a current full of the power supply voltage is passed through the second pair of strain gauge resistors on the output side, and a current that is lower by a certain ratio than this is passed through the first pair of strain gauge resistors on the non-output side. This makes it possible to reduce the power consumption of the entire drive circuit even though the sensitivity is further increased as described above.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は、本発明の第1実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

同図において、11は電源、12は定電流回路、13.
14は図示省略のダイヤフラム上に形成された一方及び
他方の歪ゲージ抵抗であり、この13と14の歪ゲージ
抵抗は被検出圧力に対して抵抗値が互いに逆の変化特性
を有するように構成されている。15はカレントミラー
回路であり、このカレントミラー回路15により、一方
の歪ゲージ抵抗13に流れる電流と等しい電流を他方の
歪ゲージ抵抗に供給する電流設定手段が構成されている
。16a、16bはセンサ出力取出し用のVOUT端子
である。
In the figure, 11 is a power supply, 12 is a constant current circuit, 13.
Reference numeral 14 denotes one and the other strain gauge resistors formed on a diaphragm (not shown), and the strain gauge resistors 13 and 14 are constructed so that their resistance values change in opposite ways with respect to the pressure to be detected. ing. 15 is a current mirror circuit, and this current mirror circuit 15 constitutes a current setting means for supplying a current equal to the current flowing through one strain gauge resistor 13 to the other strain gauge resistor. 16a and 16b are VOUT terminals for taking out the sensor output.

この実施例の圧力センサの駆動回路は上述のように構成
されているので、電源11から定電流回路12を介して
圧力センサに供給される電流は、一本の歪ゲージ抵抗1
3を通り、カレントミラー回路15の作用により他の1
本の歪ゲージ抵抗14にもこれと同一値の電流が流れる
Since the pressure sensor drive circuit of this embodiment is configured as described above, the current supplied from the power supply 11 to the pressure sensor via the constant current circuit 12 is transmitted through one strain gauge resistor 1.
3, and the other 1 by the action of the current mirror circuit 15.
A current of the same value flows through the real strain gauge resistor 14 as well.

これに対し、前記第8図に示した従来例では、ブリッジ
構成とした圧力センサに供給される電流は、電源からそ
れぞれ2本の歪ゲージ抵抗を通り、GNDに流れこんで
いる。
In contrast, in the conventional example shown in FIG. 8, the current supplied to the bridge-configured pressure sensor flows from the power source through two strain gauge resistors, respectively, and to GND.

アクティブ負荷として機能するカレントミラー回路によ
る電圧降下はVf (0,6〜0.7)程度と低いので
、ブリッジ構成とした従来例と同じ値の電流を流した場
合には、この実施例のものの方が従来例よりも電源電圧
に余裕ができる。したがって、この余裕分だけ、電源電
圧を下げた場合においても、この実施例のものはブリッ
ジ構成の場合と同等の感度が得られる。また、センサ自
体は定電流駆動されることになるので、センサの感度は
ブリッジ構成で定電流駆動した場合と等しい性能が得ら
れる。
The voltage drop due to the current mirror circuit that functions as an active load is as low as Vf (0.6 to 0.7), so when the same current as in the conventional example with a bridge configuration is passed, the voltage drop in this example In this case, there is more margin in the power supply voltage than in the conventional example. Therefore, even if the power supply voltage is lowered by this margin, the sensitivity of this embodiment is equivalent to that of the bridge configuration. Furthermore, since the sensor itself is driven with a constant current, the sensitivity of the sensor can be the same as when driven with a constant current in a bridge configuration.

従来例に対するこの実施例の優位性を、さらに式及び第
2図を用いて説明する。
The superiority of this embodiment over the conventional example will be further explained using equations and FIG. 2.

この実施例の方式と従来例の方式とについて、歪ゲージ
抵抗に流れる電流■と、そのときに必要となるこの実施
例方式の電源電圧VsI、従来例方式の電源電圧Vs2
との関係はそれぞれ次の(1)、(2)式で表わされる
Regarding the method of this embodiment and the method of the conventional example, the current flowing through the strain gauge resistor, the power supply voltage VsI of the method of this embodiment and the power supply voltage Vs2 of the conventional method, which are required at that time.
The relationships between the two are expressed by the following equations (1) and (2), respectively.

Vsl−1−R+ (2X0.6)     −<1)
V s2 =2 ・I−R+0. 6      −(
2)ここで、Rは歪ゲージ抵抗の値であり、定電流回路
及びカレントミラー回路による電圧降下は0.6vとし
た。上記(1)、(2)式から、駆動電流lを増やそう
とすると、この実施例方式のものは従来例方式のものに
比べて、約半分の電源電圧の増加で済むことがわかる。
Vsl-1-R+ (2X0.6) -<1)
V s2 =2 ・IR+0. 6-(
2) Here, R is the value of the strain gauge resistance, and the voltage drop due to the constant current circuit and current mirror circuit was 0.6V. From the above equations (1) and (2), it can be seen that when trying to increase the drive current l, the power supply voltage can be increased by about half in the system of this embodiment compared to the conventional system.

第2図は、これらを示すブラフであり、櫓軸が駆動電流
、縦軸はそのときに必要となる電源電圧を表している。
FIG. 2 is a bluff showing these, where the turret axis represents the drive current and the vertical axis represents the power supply voltage required at that time.

なお、このグラフでは、歪ゲージ抵抗をIKΩと仮定し
ている。このグラフから、Sri、W圧を5vにして駆
動した場合には、a特性線で示すこの実施例のものはb
特性線で示す従来例のものに比べて約1.7倍の電流を
流すことができるので、センサの感度も約1.7倍とな
る。
Note that this graph assumes that the strain gauge resistance is IKΩ. From this graph, it can be seen that when driven with Sri and W pressures of 5V, the product of this example shown by the a characteristic line is b
Since it is possible to flow approximately 1.7 times as much current as in the conventional example shown by the characteristic line, the sensitivity of the sensor is also approximately 1.7 times as large.

次に、第3図及び第4図には、本発明の第2実施例を示
す。
Next, FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention.

第3図において、21は電源、22は定電流回路、23
.24.25.26は歪ゲージ抵抗であり、23と25
の一方の歪ゲージ抵抗の抵抗変化は被検出圧力に対して
同じ特性を示し、24と26の他方の歪ゲージ抵抗の抵
抗変化はこれと逆の変化特性を有するように形成されて
いる。一方の歪ゲージ抵抗23と他方の歪ゲージ抵抗2
4とで第1の歪ゲージ抵抗対が構成され、同じく一方の
歪ゲージ抵抗25と他方の歪ゲージ抵抗26とで第2の
歪ゲージ抵抗対が構成されている。そして、23と26
の1組の歪ゲージ抵抗に対して第1のカレントミラー回
路27が接続され、24と25の他の1組の歪ゲージ抵
抗に対して第2のカレントミラー回路28が接続されて
いる。第1のカレントミラー回路27により、第1の歪
ゲージ抵抗対における一方の歪ゲージ抵抗23に流れる
電流と等しい電流を第2の歪ゲージ抵抗対における他方
の歪ゲージ抵抗26に供給する電流設定手段が構成され
、第2のカレントミラー回路28により、第1の歪ゲー
ジ抵抗対における他方の歪ゲージ抵抗24に流れる電流
と等しい電流を第2の歪ゲージ抵抗対における一方の歪
ゲージ抵抗25に供給する電流設定手段が構成されてい
る。
In FIG. 3, 21 is a power supply, 22 is a constant current circuit, and 23
.. 24.25.26 are strain gauge resistors, 23 and 25
The resistance change of one of the strain gauge resistors 24 and 26 is formed to have the same characteristic with respect to the detected pressure, and the resistance change of the other strain gauge resistor 24 and 26 has an opposite change characteristic. One strain gauge resistor 23 and the other strain gauge resistor 2
4 constitute a first strain gauge resistor pair, and similarly, one strain gauge resistor 25 and the other strain gauge resistor 26 constitute a second strain gauge resistor pair. And 23 and 26
A first current mirror circuit 27 is connected to one set of strain gauge resistors 24 and 25, and a second current mirror circuit 28 is connected to another set of strain gauge resistors 24 and 25. Current setting means for supplying, by the first current mirror circuit 27, a current equal to the current flowing through one strain gauge resistor 23 in the first strain gauge resistor pair to the other strain gauge resistor 26 in the second strain gauge resistor pair. is configured, and the second current mirror circuit 28 supplies a current equal to the current flowing through the other strain gauge resistor 24 in the first strain gauge resistor pair to one strain gauge resistor 25 in the second strain gauge resistor pair. A current setting means is configured.

29a、29bはセンサ出力取出し用のVOUT端子で
ある。
29a and 29b are VOUT terminals for taking out the sensor output.

この実施例の圧力センサの駆動回路は、前記第1実施例
のものと同様に、電源電圧を下げた場合においても、ブ
リッジ構成のものと同等の感度が得られることは明らか
である。さらに、この実施例においては、第1の歪ゲー
ジ抵抗対における2個の歪ゲージ抵抗23.24の被検
出圧力に対する抵抗値変化と、第2の歪ゲージ抵抗対に
おける2個の歪ゲージ抵抗25.26の被検出圧力に対
する抵抗値変化とが相乗的に作用した検出出力が−VO
UT端子29a、29bから取出されるので、第1実施
例よりも一層感度の高い駆動が可能となる。
It is clear that the pressure sensor drive circuit of this embodiment, like that of the first embodiment, can obtain sensitivity equivalent to that of the bridge configuration even when the power supply voltage is lowered. Furthermore, in this embodiment, the change in resistance value of the two strain gauge resistors 23, 24 in the first strain gauge resistor pair with respect to the detected pressure, and the change in the resistance value of the two strain gauge resistors 25, 24 in the second strain gauge resistor pair. .26 The detection output synergistically acted on by the change in resistance value with respect to the detected pressure is -VO
Since it is taken out from the UT terminals 29a and 29b, it is possible to drive with higher sensitivity than in the first embodiment.

第4図は、第3図の回路の具体的構成例を示している。FIG. 4 shows a specific example of the configuration of the circuit shown in FIG.

第4図において、31はオペアンプ、32.34は抵抗
、33はトランジスタ、VSは基準電圧の供給端子であ
り、これらによって定電流回路22が構成されている。
In FIG. 4, 31 is an operational amplifier, 32 and 34 are resistors, 33 is a transistor, and VS is a reference voltage supply terminal, which constitute the constant current circuit 22.

また、2個のトランジスタ35.38で第1のカレント
ミラー回路27が構成され、他の2個のトランジスタ3
6.37で第2のカレントミラー回路が構成されている
Further, the first current mirror circuit 27 is configured by two transistors 35 and 38, and the other two transistors 35 and 38 constitute a first current mirror circuit 27.
6.37 constitutes a second current mirror circuit.

第5図及び第6図には、本発明の第3実施例を示す。5 and 6 show a third embodiment of the present invention.

なお、第5図及び第6図において、前記第3図及び第4
図における機器及び回路素子等と同一ないし均等のもの
は、前記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略
する。
In addition, in FIGS. 5 and 6, the above-mentioned FIGS.
Components that are the same as or equivalent to equipment, circuit elements, etc. in the figures are indicated by the same reference numerals as above, and redundant explanation will be omitted.

この実施例では、第1のカレントミラー回路41におけ
る一次側トランジスタ35のエミッタに抵抗39が接続
され、また第2のカレントミラー回路42における一次
側トランジスタ36のエミッタに抵抗39と同一抵抗値
の抵抗40が接続されている。これらの抵抗39.40
により、第1、第2のカレントミラー回路41.42は
、−次側(トランジスタ35.36の側)に流れる電流
に一定の比率で比例する電流が二次側(トランジスタ3
7.38の側)に流れるように構成されている。
In this embodiment, a resistor 39 is connected to the emitter of the primary transistor 35 in the first current mirror circuit 41, and a resistor with the same resistance value as the resistor 39 is connected to the emitter of the primary transistor 36 in the second current mirror circuit 42. 40 are connected. These resistances are 39.40
Therefore, in the first and second current mirror circuits 41.42, a current proportional to the current flowing to the negative side (transistor 35.36 side) at a constant ratio flows to the secondary side (transistor 35.36 side).
7.38 side).

そして、第1のカレントミラー回路41により、第1の
歪ゲージ抵抗対における一方の歪ゲージ抵抗23に流れ
る電流に一定の比率で比例する電流を第2の歪ゲージ抵
抗対における他方の歪ゲージ抵抗26に供給する第1の
電流設定手段が構成され、また、第2のカレントミラー
回路42により、第1の歪ゲージ抵抗対における他方の
歪ゲージ抵抗24に流れる電流に上記一定の比率と同じ
比率で比例する電流を第2の歪ゲージ抵抗対における一
方の歪ゲージ抵抗25に供給する第2の電流設定手段が
構成されている。
Then, the first current mirror circuit 41 transfers a current proportional to the current flowing through one strain gauge resistor 23 in the first strain gauge resistor pair at a constant ratio to the other strain gauge resistor in the second strain gauge resistor pair. 26, and the second current mirror circuit 42 sets the current flowing through the other strain gauge resistor 24 in the first strain gauge resistor pair at the same ratio as the above-mentioned constant ratio. A second current setting means is configured to supply a current proportional to , to one strain gauge resistor 25 in the second strain gauge resistor pair.

この実施例は、上記の構成とすることにより、圧力セン
サの圧力を取出している側の第2の歪ゲ−ジ抵抗対25
.26には電源電圧一杯の電流を流し、圧力センサの出
力を取出していない側の第1の歪ゲージ抵抗対23.2
4には、これよりも一定の比率だけ低いレベルの電流を
流すことにより、駆動回路の全消費電流を小さく抑える
ことが可能となっている。
In this embodiment, with the above configuration, the second strain gauge resistor pair 25 on the side from which the pressure of the pressure sensor is taken out
.. A current full of the power supply voltage is passed through 26, and the first strain gauge resistor pair 23.2 is connected to the side from which the output of the pressure sensor is not taken out.
4, it is possible to keep the total current consumption of the drive circuit small by flowing a current at a level lower by a certain ratio than this.

第7図は、この駆動電流対消費電力の関係を示しており
、第1、第2のカレントミラー回路41.42により、
第1の歪ゲージ抵抗対23.24側に流れる電流と、第
2の歪ゲージ抵抗対25.26側に流れる電流との比が
1=5に設定されたときの特性がC特性線で示され、同
一電流比に設定したときの比較例としての特性がd特性
線で示されている。このc、d両特性線から、この実施
例の圧力センサの駆動回路は、感度を高く保ったままで
消費電流をほぼ40%削減することが可能となる。
FIG. 7 shows the relationship between this drive current and power consumption, and the first and second current mirror circuits 41 and 42 provide
The characteristic when the ratio of the current flowing through the first strain gauge resistor pair 23.24 side and the current flowing through the second strain gauge resistor pair 25.26 side is set to 1=5 is shown by the C characteristic line. The characteristic as a comparative example when the same current ratio is set is shown by the d characteristic line. From both the c and d characteristic lines, the pressure sensor drive circuit of this embodiment can reduce current consumption by approximately 40% while maintaining high sensitivity.

なお、この実施例において、第1、第2のカレントミラ
ー回路41.42における一定の比率からなる電流比の
設定は、抵抗39.40を接続することに代えて、両カ
レントミラー回路41.42における各トランジスタ3
7.38にそれぞれ並列に他のトランジスタを接続する
ことによって可能である。
In this embodiment, the setting of the current ratio consisting of a constant ratio in the first and second current mirror circuits 41.42 is performed by connecting both current mirror circuits 41.42 instead of connecting the resistor 39.40. Each transistor 3 in
This is possible by connecting other transistors in parallel to each of 7.38 and 7.38.

上述した各実施例の圧力センサの駆動回路は、センサ周
辺回路をも同一チップ上に集積化した構成において素子
数の増加もほとんど影響がなく、かつ、周辺回路が5v
程度の低電圧で駆動される可能性が大であるので、感度
向上に対する各実施例方式の効果は大である。
The pressure sensor drive circuit of each of the embodiments described above has a structure in which the sensor peripheral circuit is also integrated on the same chip, so that an increase in the number of elements has almost no effect, and the peripheral circuit is 5V.
Since there is a high possibility of driving with a voltage as low as 100%, each embodiment method has a large effect on improving sensitivity.

また、第1ないし第3の実施例において、カレントミラ
ー回路を電源側に、圧力センサをGND側に入れ替えた
構成においても同様の作用、効果が得られることは明ら
かである。
Furthermore, it is clear that similar actions and effects can be obtained even in a configuration in which the current mirror circuit is replaced with the power supply side and the pressure sensor is replaced with the GND side in the first to third embodiments.

[発明の効果] 以上説明したように、第1の発明によれば、電流設定手
段はアクティブ負荷として機能する例えばカレントミラ
ー回路等を用いることができ、その電圧降下は歪ゲージ
抵抗に生じる電圧降下と比べて極めて低くすることがで
きる。このため、電源電圧が低い場合においても、ブリ
ッジ構成とした従来のものと比べて一方及び他方の歪ゲ
ージ抵抗に大きな電流を流すことができて圧力センサの
感度を上げることができる。したがって後段に高ゲイン
の直流増幅回路を接続することが不要となってセンサ周
辺回路の簡略化を図ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the first invention, the current setting means can use, for example, a current mirror circuit that functions as an active load, and the voltage drop is equal to the voltage drop occurring in the strain gauge resistance. can be made extremely low compared to Therefore, even when the power supply voltage is low, a larger current can be passed through the strain gauge resistors on one side and the other side than in the conventional bridge configuration, and the sensitivity of the pressure sensor can be increased. Therefore, it is not necessary to connect a high-gain DC amplifier circuit at the subsequent stage, and the sensor peripheral circuit can be simplified.

また、第2の発明によれば、上記第1の発明の効果に加
えてさらに、第1の歪ゲージ抵抗対における一方及び他
方の歪ゲージ抵抗の被検出圧力に対する抵抗値変化と、
第2の歪ゲージ抵抗対における一方及び他方の歪ゲージ
抵抗の被検出圧力に対する抵抗値変化とが相乗的に作用
して圧力センサの感度を一層上げることができる。また
、出力取出し側の第2の歪ゲージ抵抗対には電源電圧一
杯の電流を流し、出力非取出し側の第1の歪ゲージ抵抗
対にはこれよりも一定の比率だけ低いレベルの電流を流
すことができて、一層の感度上昇を図ったにも拘らず駆
動回路全体の消費電力を減らすことができる。
Further, according to the second invention, in addition to the effects of the first invention, a change in resistance value of one and the other strain gauge resistors in the first strain gauge resistor pair with respect to the detected pressure;
Changes in resistance values of one and the other strain gauge resistors in the second strain gauge resistor pair with respect to the detected pressure act synergistically to further increase the sensitivity of the pressure sensor. Also, a current full of the power supply voltage is passed through the second pair of strain gauge resistors on the output side, and a current at a level lower than this by a certain ratio is passed through the first pair of strain gauge resistors on the non-output side. This makes it possible to reduce the power consumption of the entire drive circuit even though the sensitivity is further increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る圧力センサの駆動回路の第1実施
例を示す回路図、第2図は同上第1実施例における駆動
電流とこれに必要な駆動電圧との関係を比較例とともに
示す特性図、第3図は本発明の第2実施例を示す回路図
、第4図は同上第2実施例の回路構成をさらに具体的に
示す回路図、第5図は本発明の第3実施例を示す回路図
、第6図は同上第3実施例の回路構成をさらに具体的に
示す回路図、第7図は同上第3実施例における駆動電流
と消費電力との関係を比較例とともに示す特性図、第8
図は従来の半導体圧力センサの駆動回路を示す回路図で
ある。 13.23.25ニ一方の歪ゲージ抵抗、14.24.
26:他方の歪ゲージ抵抗、15:カレントミラー回路
(電流設定手段)、41:第1のカレントミラー回路(
第1の電流設定手段)、 42:第2のカレントミラー回路(第2の電流設定手段
)。 八理人府!:±三好秀和 第1図 曙し11力1喝直流[llAコ WIJ2 ri!J 第3図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the pressure sensor drive circuit according to the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between the drive current and the necessary drive voltage in the first embodiment, together with a comparative example. 3 is a circuit diagram showing the second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the second embodiment in more detail, and FIG. 5 is a circuit diagram showing the third embodiment of the present invention. A circuit diagram showing an example, FIG. 6 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the third embodiment of the same as above in more detail, and FIG. 7 shows the relationship between drive current and power consumption in the third embodiment of the same as above, together with a comparative example. Characteristic diagram, No. 8
The figure is a circuit diagram showing a drive circuit for a conventional semiconductor pressure sensor. 13.23.25 One strain gauge resistor, 14.24.
26: Other strain gauge resistor, 15: Current mirror circuit (current setting means), 41: First current mirror circuit (
42: second current mirror circuit (second current setting means). Eight Rijinfu! :±Hidekazu Miyoshi Figure 1 Dawn 11 Power 1 Threat Direct Current [llAkoWIJ2 ri! J Figure 3

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ダイヤフラム上に形成され被検出圧力に対して抵
抗値が互いに逆の変化特性を有する一方及び他方の歪ゲ
ージ抵抗を駆動する圧力センサの駆動回路であって、 前記一方の歪ゲージ抵抗に流れる電流と等しい電流を前
記他方の歪ゲージ抵抗に供給する電流設定手段を具備し
てなることを特徴とする圧力センサの駆動回路。
(1) A drive circuit for a pressure sensor that drives one strain gauge resistor and the other strain gauge resistor formed on a diaphragm and whose resistance values have opposite change characteristics with respect to the detected pressure, wherein the one strain gauge resistor A drive circuit for a pressure sensor, comprising current setting means for supplying a current equal to the flowing current to the other strain gauge resistor.
(2)ダイヤフラム上に形成され被検出圧力に対して抵
抗値が互いに逆の変化特性を有する一方及び他方の1対
の歪ゲージ抵抗をそれぞれ備えた第1、第2の歪ゲージ
抵抗対を駆動する圧力センサの駆動回路であって、 前記第1の歪ゲージ抵抗対における一方の歪ゲージ抵抗
に流れる電流に一定の比率で比例する電流を前記第2の
歪ゲージ抵抗対における他方の歪ゲージ抵抗に供給する
第1の電流設定手段と、前記第1の歪ゲージ抵抗対にお
ける他方の歪ゲージ抵抗に流れる電流に前記一定の比率
と同じ比率で比例する電流を前記第2の歪ゲージ抵抗対
における一方の歪ゲージ抵抗に供給する第2の電流設定
手段とを具備してなることを特徴とする圧力センサの駆
動回路。
(2) Driving a first and second strain gauge resistor pair formed on a diaphragm and each having one and the other pair of strain gauge resistors whose resistance values change in opposite ways with respect to the detected pressure. A drive circuit for a pressure sensor, wherein a current proportional to a current flowing through one strain gauge resistor in the first pair of strain gauge resistors is passed through the other strain gauge resistor in the second pair of strain gauge resistors at a constant ratio. and a first current setting means for supplying a current to the second strain gauge resistor pair, which is proportional to the current flowing through the other strain gauge resistor in the first strain gauge resistor pair at the same ratio as the constant ratio. 1. A drive circuit for a pressure sensor, comprising: second current setting means for supplying one of the strain gauge resistors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009162485A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Denso Corp Mechanical quantity sensor module
CN106124095A (en) * 2010-11-24 2016-11-16 霍尼韦尔国际公司 Pressure transducer

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CN106124095B (en) * 2010-11-24 2020-04-21 霍尼韦尔国际公司 Pressure sensor

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