JPH032640A - 半導体圧力センサーの温度補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半溝体圧力センサーの温度補償回路に係り、
特に、零点の温度ドリフトを簡単な回路構成で補償する
温度補償回路に関する。

（従来の技術） 半導体圧力センサーは、拡散抵抗のピエゾ抵抗効果を利
用して作られており、シリコンチップ上に形成された拡
散抵抗は歪に対してゲージ率の正負の両方が得られるた
め、これらの抵抗でホイートストンブリッジ回路を構成
することにより圧力を電気信号に変換するものである。

このような半導体圧力センサは、センサを構成する拡散
抵抗とそのピエゾ抵抗係数に温度の依存性があるため、
温度補償を施すことが不可欠となる。温度補償の方法と
しては、ブリッジ回路の平衡条件を満足する様に拡散抵
抗に直列や並列に複数の固定抵抗を接続したり、温度係
数の大きな素子を接続し、ブリッジ回路全体の平衡を保
とうとする方法がある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、これらの方法では圧力センサー自体の温度によ
る変化を細密に測定することが必要であり、更に温度補
償の効果を確認するために再度温度試験を施すなど非常
に手間がかかるものとなっている。

そこで、圧力センサー自体の温度特性に注目しこれを利
用して温度補償を行なうことが考案されている。（例え
ば特開昭６２−１６８０３０）この方法によればｌ！Ｉ
整段階で、ブリッジ回路の不平衡を調整するだけで温度
補償がなされる利点があるが、回路構成が複雑となる欠
点があった。

本発明は、かかる事情に鑑でなされたものであって、温
度補償を実現するために、外付は抵抗の付加、或いは実
際に半導体センサに温度変化及び圧力変化を与えるとい
うような予めのステップを全く必要とせず、極めて簡単
な回路構成により。

半導体圧力センサーの零点の温度補償を実現することを
目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するためになされたもので、圧
力変化で抵抗値が変化する複数の拡散抵抗により形成さ
れた圧力検出用ブリッジ回路１に。

定電流を流す定電流回路２と、上記ブリッジ回路１の一
方の出力端の電位を検出し、これを基準電位ｅ４に等し
くなる様にブリッジ回路１の定電流端の電位を制御する
電位制御回路３と、ブリッジ回路１に定電流Ｉにより発
生した暉動側電圧を分割する抵抗４と、上記抵抗４によ
り分割された電圧とブリッジ回路１の出力端の他の一端
の電圧とを差動増幅する差動増幅器５と、より構成した
ものである。

（作用） 定電流回路２によりブリッジ回路１に定を流がながれる
。ブリッジ回路１の出力端１ｂは電位制御回路３により
基準電位ｅ、に固定されているため、ブリッジ回路１の
不平衡電圧は他の出力端１ｃの電位となって表われる。

定電流により発生したブリッジ電圧は、抵抗４により分
圧される。

上記抵抗４の分圧比をｖＲ整することによりブリッジ回
路１の不平衡電圧は差動増幅器５により打ち消され出力
されなくなる。

温度が変化するとブリッジ回路上の合成抵抗が変化する
ためブリッジ電圧が変化し、この結果ブリッジ不平衡電
圧も変化する。しかしブリッジ不平衡電圧の変化量と等
しく１分圧抵抗４の電圧も変化するから差動増幅器５の
出方においては温度の変化の影響を無くすことができる
。

（実施例） 以下、本考案を図により説明する。第１図、第２図は本
発明による一実施例の構成図及び回路図である。

記号２はブリッジ回路１に定電流を流すための定電流回
路である。抵抗Ｒ８に流れる電流Ｉにより発生する電圧
ｅ工をオペアンプＵ２の電圧フォローワーで受はツェナ
ーダイオードＤ１で発生した電圧ｅ２とをオペアンプＵ
１により比較し、常に一定の電流となるように制御する
。

この定電流工はブリッジ回路１に流れる。ブリッジ回路
１の一端１ｂの電位ｅ、は、電位制御用オペアンプＵ３
に継がれオペアンプＵ３により圧力センサーの出力端１
ｂの電位ｅ３が、常に基準電位ｅ４に等しくなるようブ
リッジ回路１の駆動端１ｄの電位ｅ６を制御する。

例えばｅ４＝Ｏとすると、ブリッジ回路１の駆動端１ｄ
の電位ｅ、とすればｅ４＝ｅ、でありブリッジ回路１を
構成する４本の拡散抵抗の抵抗値は、概ね等しいからｅ
、＝−ｅ、となる。

ブリッジ回ｍ１の不平衡電圧は出力端の一端１ｂが基準
電位ｅ４に等しく制御されているため。

他の出力端１ｃに基準電位ｅ４からの差として表われる
。ブリッジ回Ｎｌの駆動側端子１ａ、ｌｄ間の電圧は分
割抵抗４により分割される。分割抵抗４の抵抗値はブリ
ッジ回路１を構成する拡散抵抗に比べ極めて大きな抵抗
値であるため、分割抵抗４に流れる電流は無視できる。

記号５はオペアンプＵ４．Ｕ５．Ｕ６より構成された差
動１ｔａ％回路である。差動増幅回路５は、上記分割抵
抗４により分割された電圧とブリッジ回路１の出力端１
ｃとの電圧とを差動増幅し、基準電位ｅ４を基準とした
電位として出力する。

前に述べたように、ブリッジ回路１の出力端１ｃには基
準電位ｅ４からの差としてブリッジ回路１の不平衡電圧
が発生している。この時９分割抵抗４を調整し不平衡電
圧に等しく調整すれば、差動増幅器５の出力は基準電位
ｅ４に対し零となりブリッジ回路１の不平衡が補正され
た結果となる。

ブリッジ回路１の周囲温度がかわり、例えば温度が上昇
したとすると、ブリッジ回路１を４１成している４つの
拡散抵抗は約３０００ＰＰｍ／　’Ｃの温度係数を持っ
ているため抵抗値は増加する。ブリッジ回路１には、定
電流工が流れているため拡散抵抗値が増加すると、これ
に比例してブリッジ回路１の即動端１ａ、ｌｄ間の電圧
も上昇する。

この電圧の上昇に併ない、ブリッジ回路１の不平衡電圧
の絶対値も増加する。このため出力端１ｃの電位も変化
し、あたかも圧力変動をきたしたかのような電位となる
。

一方分割抵抗４の両端の電圧もブリッジ回路上の即動端
１ａ、ｌｄ間の電圧であるから不平衡電圧に比例して増
加している。このため分割された電圧の絶対値も増加す
る。差動増幅回路５は圧力センサーの出力端１ｃと分割
抵抗４の出力電圧とを差動増幅しており、このため両者
の増加分は打ち消され出力には表われない。すなわち、
温度変化により増加したブリッジ回路上の不平衡電圧は
、差動増幅器５の出力としてはあられれないことになり
温度補償がなされたことになる。

（発明の効果） 本発明によれば、調整時にブリッジ回路１の不平衡を零
とするように分割抵抗４の調整を行なうだけで、高精度
の温度補償を行なうことができ、従来のように温度を変
えてデータを収集したり組立後に回路定数を変更したり
する必要もない。又、回路構成が簡素であるため、安価
であり故障も少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回路構成図、第２図は本発明によ
る実施例の回路図である。 １・・・・・・ブリッジ回路　　　２・・・・・・定電
流回路３・・・・・・電位制御回路　　　４・・・・・
・分割抵抗５・・・・・・差動増幅器 特許出願人　コパル電子株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力変化で抵抗値が変化する複数の拡散抵抗により形成
   された圧力検出用ブリッジ回路１に定電流を流す定電流
   回路２と、上記ブリッジ回路１の一方の出力端の電位を
   検出し、これを基準電位ｅ＿４に等しくなる様にブリッ
   ジ回路１の定電流端の電位を制御する電位制御回路３と
   、ブリッジ回路１に定電流Ｉにより発生した駆動側電圧
   を分割する抵抗４と、上記抵抗４により分割された電圧
   とブリッジ回路１の出力端の他の一端の電圧とを差動増
   幅する差動増幅器５と、よりなる半導体圧力センサーの
   温度補償回路。