JPH0445060B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0445060B2 JPH0445060B2 JP60057748A JP5774885A JPH0445060B2 JP H0445060 B2 JPH0445060 B2 JP H0445060B2 JP 60057748 A JP60057748 A JP 60057748A JP 5774885 A JP5774885 A JP 5774885A JP H0445060 B2 JPH0445060 B2 JP H0445060B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- voltage
- resistor
- zero
- type gauge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
- G01L9/065—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices with temperature compensating means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は、シリコン等の半導体単結晶の持つピ
エゾ抵抗効果を利用して圧力を電気信号に変換す
る半導体圧力変換器に係り、特に剪断形ゲージを
用いた半導体圧力変換器の温度補償、リニヤ補
償、ゼロ・スパン調整の全てを各々相互干渉なく
実現できる半導体圧力変換器の改良に関する。
エゾ抵抗効果を利用して圧力を電気信号に変換す
る半導体圧力変換器に係り、特に剪断形ゲージを
用いた半導体圧力変換器の温度補償、リニヤ補
償、ゼロ・スパン調整の全てを各々相互干渉なく
実現できる半導体圧力変換器の改良に関する。
＜従来技術＞
従来、圧力に対応する出力電圧を得る回路とし
て、印加圧力に対応してその抵抗値が変化する通
常形ゲージ（ストレンゲージ）をブリツジ構成と
しその電源端に一定電圧を印加し、その出力端よ
り印加圧力に対応した出力電圧を得るものが知ら
れている。
て、印加圧力に対応してその抵抗値が変化する通
常形ゲージ（ストレンゲージ）をブリツジ構成と
しその電源端に一定電圧を印加し、その出力端よ
り印加圧力に対応した出力電圧を得るものが知ら
れている。
この様な通常形ゲージは半導体で形成されてい
るので、ブリツジ回路を構成する各通常形ゲージ
の僅かな温度特性の差などにより零点が変化す
る。そこで、通常形ゲージの抵抗温度係数とは異
なる抵抗温度係数を有する低抗体を通常形ゲージ
に直列または並列に接続して温度ゼロシフトを補
償するものが知られている。
るので、ブリツジ回路を構成する各通常形ゲージ
の僅かな温度特性の差などにより零点が変化す
る。そこで、通常形ゲージの抵抗温度係数とは異
なる抵抗温度係数を有する低抗体を通常形ゲージ
に直列または並列に接続して温度ゼロシフトを補
償するものが知られている。
また、通常形ゲージは印加圧力の増加に対して
直線的な抵抗変化を示さず、印加圧力の増加に従
つて抵抗変化の感度が低下する傾向を示すものが
ある。その時は、印加圧力によるブリツジ回路の
出力信号を第１の増幅器で検出し、これをブリツ
ジ回路の電源端に電圧を供給する第２の増幅器に
正帰還させることにより、ブリツジへの印加電圧
を印加圧力の増加に伴い上昇させ、感度低下を防
ぐ様にして印加圧力に対する出力電圧の関係を直
線化しているものが知られている。
直線的な抵抗変化を示さず、印加圧力の増加に従
つて抵抗変化の感度が低下する傾向を示すものが
ある。その時は、印加圧力によるブリツジ回路の
出力信号を第１の増幅器で検出し、これをブリツ
ジ回路の電源端に電圧を供給する第２の増幅器に
正帰還させることにより、ブリツジへの印加電圧
を印加圧力の増加に伴い上昇させ、感度低下を防
ぐ様にして印加圧力に対する出力電圧の関係を直
線化しているものが知られている。
＜発明の解決しようとする問題点＞
しかしながら、以上の如き温度ゼロシフトを補
償する回路では、通常形ゲージに補償用抵抗体を
直列又は並列に接続するとブリツジ回路が不平衡
になるためこれを調整するゼロ調整用の抵抗が更
に必要になる。これ等の抵抗類はゲージの温度係
数と等価的に同じにしなくては温度変動が生ず
る。しかもゲージの温度係数は各々異なつている
ので、温度係数を調整するのは困難である。また
ゲージに直列又は並列に抵抗を接続するとスパン
が影響を受け調整が複雑になる欠点がある。
償する回路では、通常形ゲージに補償用抵抗体を
直列又は並列に接続するとブリツジ回路が不平衡
になるためこれを調整するゼロ調整用の抵抗が更
に必要になる。これ等の抵抗類はゲージの温度係
数と等価的に同じにしなくては温度変動が生ず
る。しかもゲージの温度係数は各々異なつている
ので、温度係数を調整するのは困難である。また
ゲージに直列又は並列に抵抗を接続するとスパン
が影響を受け調整が複雑になる欠点がある。
更に、第１の増幅器の出力電圧を第２と増幅器
に加算印加してブリツジ回路の電源に加える従来
のリニヤ補償回路では、例えば第１の増幅器にオ
フセツト電圧がある場合にはこの電圧をも含めて
帰還され、第１の増幅器の増幅度が変化すると帰
還量そのものが変わるなど第２の増幅器の特性が
直線化するための補償量に直接影響を与えるの
で、この増幅器に通常必要とされるゼロ調整、ス
パン調整、温度補償機能をもたせた場合には直線
性の調整に手間がかかる欠点がある。このように
各々の調整の間に干渉があると温度補償の際周囲
温度を何回も変更して調整することになり高価な
ものになる。
に加算印加してブリツジ回路の電源に加える従来
のリニヤ補償回路では、例えば第１の増幅器にオ
フセツト電圧がある場合にはこの電圧をも含めて
帰還され、第１の増幅器の増幅度が変化すると帰
還量そのものが変わるなど第２の増幅器の特性が
直線化するための補償量に直接影響を与えるの
で、この増幅器に通常必要とされるゼロ調整、ス
パン調整、温度補償機能をもたせた場合には直線
性の調整に手間がかかる欠点がある。このように
各々の調整の間に干渉があると温度補償の際周囲
温度を何回も変更して調整することになり高価な
ものになる。
本発明は、以上の点を考慮し、高精度・高安定
な温度補償を実現すると共にゼロ・スパン調整・
設定において相互干渉を生ぜず、しかも簡単な構
成でリニヤ補償もできる半導体圧力変換器を提供
することを目的とする。
な温度補償を実現すると共にゼロ・スパン調整・
設定において相互干渉を生ぜず、しかも簡単な構
成でリニヤ補償もできる半導体圧力変換器を提供
することを目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞
この発明は、以上の問題点を解決するため、半
導体ダイアフラムの起歪部に形成された剪断形ゲ
ージと、剪断形ゲージと同じ不純物濃度を有し半
導体ダイヤフラムに印加される印加圧力に応答し
て抵抗値が変化する通常形ゲージと、通常形ゲー
ジの抵抗値を調整してリニヤリテイを補償するリ
ニヤ補償手段と、剪断形ゲージと通常形ゲージの
直列回路に駆動電圧を印加する駆動回路と、剪断
形ゲージの出力端からの印加圧力に対応した出力
電圧を増幅する第１反転増幅器と、第１バイアス
抵抗とゼロ調整抵抗とが直列に第１接続点で接続
され第１反転増幅器の出力電圧をこの反転入力端
に帰還すると共に駆動電圧が第１接続点に印加さ
れ基準温度においてゼロ調整抵抗によりゼロ点が
調整された第１直列回路と、基準温度と周囲温度
との差に関連し基準温度ではゼロとなる温度信号
を発生する温度信号発生回路と、この温度信号発
生回路と駆動回路との間に接続され温度信号に対
応して駆動電圧を調整する温度スパン調整抵抗
と、第２バイアス抵抗と温度ゼロ調整抵抗とが直
列に第２接続点で接続されて第１直列回路に並列
に接続され温度信号が第２接続点に印加された第
２直列回路と、基準温度においてスパンに対応す
る印加圧力が加えられた状態でスパンを調整する
スパン調整抵抗が反転入力端と出力端との間に接
続されこの反転入力端に第１反転増幅器の出力電
圧が入力される第２反転増幅器とを具備し、印加
圧力に対する出力のリニヤリテイと基準状態にお
けるゼロ点とスパン及び所定温度範囲での温度ゼ
ロと温度スパンとのシフトがいずれも相互干渉を
起こすことなく調整できるようにしたものであ
る。
導体ダイアフラムの起歪部に形成された剪断形ゲ
ージと、剪断形ゲージと同じ不純物濃度を有し半
導体ダイヤフラムに印加される印加圧力に応答し
て抵抗値が変化する通常形ゲージと、通常形ゲー
ジの抵抗値を調整してリニヤリテイを補償するリ
ニヤ補償手段と、剪断形ゲージと通常形ゲージの
直列回路に駆動電圧を印加する駆動回路と、剪断
形ゲージの出力端からの印加圧力に対応した出力
電圧を増幅する第１反転増幅器と、第１バイアス
抵抗とゼロ調整抵抗とが直列に第１接続点で接続
され第１反転増幅器の出力電圧をこの反転入力端
に帰還すると共に駆動電圧が第１接続点に印加さ
れ基準温度においてゼロ調整抵抗によりゼロ点が
調整された第１直列回路と、基準温度と周囲温度
との差に関連し基準温度ではゼロとなる温度信号
を発生する温度信号発生回路と、この温度信号発
生回路と駆動回路との間に接続され温度信号に対
応して駆動電圧を調整する温度スパン調整抵抗
と、第２バイアス抵抗と温度ゼロ調整抵抗とが直
列に第２接続点で接続されて第１直列回路に並列
に接続され温度信号が第２接続点に印加された第
２直列回路と、基準温度においてスパンに対応す
る印加圧力が加えられた状態でスパンを調整する
スパン調整抵抗が反転入力端と出力端との間に接
続されこの反転入力端に第１反転増幅器の出力電
圧が入力される第２反転増幅器とを具備し、印加
圧力に対する出力のリニヤリテイと基準状態にお
けるゼロ点とスパン及び所定温度範囲での温度ゼ
ロと温度スパンとのシフトがいずれも相互干渉を
起こすことなく調整できるようにしたものであ
る。
＜実施例＞
以下、本発明の実施例について図面に基づき説
明する。第２図は本発明に係る圧力センサ部の構
成を示す構成図である。
明する。第２図は本発明に係る圧力センサ部の構
成を示す構成図である。
第２図イは圧力センサ部の平面図、ロは圧力セ
ンサ部の横断面図を示す。１０はｎ形のシリコン
単結晶で作られたダイヤフラムであり凹部１１を
有し更に凹部１１の形成により単結晶の厚さの薄
くなつた起歪部１２とその周辺の固定部１３とを
有している。固定部１３は連通孔１４を有する基
板１５にガラス薄膜１６を介して陽極接合等によ
り固定されている。
ンサ部の横断面図を示す。１０はｎ形のシリコン
単結晶で作られたダイヤフラムであり凹部１１を
有し更に凹部１１の形成により単結晶の厚さの薄
くなつた起歪部１２とその周辺の固定部１３とを
有している。固定部１３は連通孔１４を有する基
板１５にガラス薄膜１６を介して陽極接合等によ
り固定されている。
起歪部１２は（100）面とされその上にはその
中心を通る結晶軸＜001＞方向で起歪部１２と固
定部１３との境界附近に剪断形ゲージ１７が不純
物の拡散により伝導形がＰ形として形成されてい
る。また、＜001＞軸とは45°を成す＜０１１＞軸
方向であつて起歪部１２上には印加圧力Ｐによつ
て抵抗が変化する通常の歪ゲージ（通常形ゲー
ジ）１８がＰ形不純物の拡散により形成されてい
る。
中心を通る結晶軸＜001＞方向で起歪部１２と固
定部１３との境界附近に剪断形ゲージ１７が不純
物の拡散により伝導形がＰ形として形成されてい
る。また、＜001＞軸とは45°を成す＜０１１＞軸
方向であつて起歪部１２上には印加圧力Ｐによつ
て抵抗が変化する通常の歪ゲージ（通常形ゲー
ジ）１８がＰ形不純物の拡散により形成されてい
る。
第２図ハに剪断形ゲージ１７の構成を拡大して
示す。図に示す剪断形ゲージ１７はゲージ長ｌで
ゲージ巾がωであり、この剪断形ゲージの長さ方
向に電源端１９，２０が形成されここに電圧が印
加される。印加圧力Ｐがダイヤフラム１０に与え
られると、これによつて生じた剪断応力τSに対応
した電圧がゲージ長ｌのほぼ中央に形成された出
力端２２，２３に得られる。しかし、電源端１９
と２０間の抵抗は印加圧力Ｐにより変化を受けな
い。
示す。図に示す剪断形ゲージ１７はゲージ長ｌで
ゲージ巾がωであり、この剪断形ゲージの長さ方
向に電源端１９，２０が形成されここに電圧が印
加される。印加圧力Ｐがダイヤフラム１０に与え
られると、これによつて生じた剪断応力τSに対応
した電圧がゲージ長ｌのほぼ中央に形成された出
力端２２，２３に得られる。しかし、電源端１９
と２０間の抵抗は印加圧力Ｐにより変化を受けな
い。
なお、第２図イに示す起歪部１２の周辺の円周
に沿う方向に形成された通常形ゲージ２４は、通
常形ゲージ１８とは反対に印加圧力Ｐの増加に対
してその抵抗値が減少するものであり正方向のリ
ニヤ補償を行なう場合に用いるものである。
に沿う方向に形成された通常形ゲージ２４は、通
常形ゲージ１８とは反対に印加圧力Ｐの増加に対
してその抵抗値が減少するものであり正方向のリ
ニヤ補償を行なう場合に用いるものである。
第１図は第２図に示す圧力センサを用いて圧力
を電圧に変換する変換部２５の構成を示す回路図
である。図において、増幅器Q1の出力端と共通
電位点COMとの間には、抵抗R8、通常形ゲージ
１８、抵抗R9、剪断形ゲージ１７がこの順に直
列接続されている。これ等の抵抗、ゲージでリニ
ヤ補償回路２６を構成する。増幅器Q1の出力端
と反転入力端（−）との間には抵抗R10が接続さ
れると共に反転入力端（−）には抵抗R11を介し
て負電圧−Ｖが印加されている。非反転入力端
（＋）は共通電位点COMに接続されている。以上
の構成により駆動回路２７をなし、増幅器Q1の
出力端に駆動電圧Esを得ている。
を電圧に変換する変換部２５の構成を示す回路図
である。図において、増幅器Q1の出力端と共通
電位点COMとの間には、抵抗R8、通常形ゲージ
１８、抵抗R9、剪断形ゲージ１７がこの順に直
列接続されている。これ等の抵抗、ゲージでリニ
ヤ補償回路２６を構成する。増幅器Q1の出力端
と反転入力端（−）との間には抵抗R10が接続さ
れると共に反転入力端（−）には抵抗R11を介し
て負電圧−Ｖが印加されている。非反転入力端
（＋）は共通電位点COMに接続されている。以上
の構成により駆動回路２７をなし、増幅器Q1の
出力端に駆動電圧Esを得ている。
剪断形ゲージ１７の出力端２２，２３は差動増
幅器を構成する増幅器Q2の入力端に接続され、
出力電圧Vsを差動増幅器に与えている。増幅器
Q2の非反転入力端（＋）は出力端２２と共通電
位点COMとの間に直列に接続された抵抗R12、
R13の分圧点に接続されている。一方、反転入力
端（−）は抵抗R14を介して出力端２３に接続さ
れると共に増幅器Q2の出力端と抵抗R15を介して
接続されている。増幅器Q3の反転入力端（−）
は増幅器Q2の出力端と抵抗R16を介して接続され
ると共に増幅器Q3の出力端と抵抗R17を介して接
続されている。その非反転入力端（＋）は共通電
位点COMに接続されている。更に、増幅器Q4の
反転入力端（−）は増幅器Q3の出力端と抵抗R18
を介して接続されると共に増幅器Q4の出力端２
８と可変抵抗R19を介して接続されている。増幅
器Q4の非反転入力端（＋）は共通電位点COMに
接続されている。可変抵抗R19の抵抗値を変える
ことによりスパンを変更する。
幅器を構成する増幅器Q2の入力端に接続され、
出力電圧Vsを差動増幅器に与えている。増幅器
Q2の非反転入力端（＋）は出力端２２と共通電
位点COMとの間に直列に接続された抵抗R12、
R13の分圧点に接続されている。一方、反転入力
端（−）は抵抗R14を介して出力端２３に接続さ
れると共に増幅器Q2の出力端と抵抗R15を介して
接続されている。増幅器Q3の反転入力端（−）
は増幅器Q2の出力端と抵抗R16を介して接続され
ると共に増幅器Q3の出力端と抵抗R17を介して接
続されている。その非反転入力端（＋）は共通電
位点COMに接続されている。更に、増幅器Q4の
反転入力端（−）は増幅器Q3の出力端と抵抗R18
を介して接続されると共に増幅器Q4の出力端２
８と可変抵抗R19を介して接続されている。増幅
器Q4の非反転入力端（＋）は共通電位点COMに
接続されている。可変抵抗R19の抵抗値を変える
ことによりスパンを変更する。
増幅器Q3、Q4の各反転入力端（−）には抵抗
R20と可変抵抗R21の直列回路が接続され、抵抗
R20と可変抵抗R21との接続点は、通常形ゲージ
１８と抵抗R9との接続点に接続され駆動電圧E′s
が印加されている。可変抵抗R21を調節すること
によりゼロ点が調節できる。これ等の抵抗R20、
可変抵抗R21および可変抵抗R19によりゼロ・ス
パン設定回路２９を構成している。
R20と可変抵抗R21の直列回路が接続され、抵抗
R20と可変抵抗R21との接続点は、通常形ゲージ
１８と抵抗R9との接続点に接続され駆動電圧E′s
が印加されている。可変抵抗R21を調節すること
によりゼロ点が調節できる。これ等の抵抗R20、
可変抵抗R21および可変抵抗R19によりゼロ・ス
パン設定回路２９を構成している。
３０は温度信号発生回路である。正電圧＋Ｖと
負電圧−Ｖが与えられる電源間に可変抵抗R22、
R23とダイオードで構成した温度センサTHが直列
に接続されている。可変抵抗R22、R23の接続点
と共通電位点COMの間に温度信号が得られる。
負電圧−Ｖが与えられる電源間に可変抵抗R22、
R23とダイオードで構成した温度センサTHが直列
に接続されている。可変抵抗R22、R23の接続点
と共通電位点COMの間に温度信号が得られる。
可変抵抗R22、R23の接続点と増幅器Q1の反転
入力端（−）との間には温度スパン調整用の可変
抵抗R24が接続されている。更に、増幅器Q3、Q4
の各反転入力端の間に抵抗R25と可変抵抗R26が
直列に接続され、抵抗R25と可変抵抗R26の接続
点は可変抵抗R22、R23の接続点に接続されてい
る。可変抵抗R26は温度ゼロ点の調整用である。
なお、増幅器Q1〜Q4の各電源端には正負の電圧
＋Ｖ、−Ｖが印加されている。これ等の各素子は
ダイヤフラム１０の固定部１３などのシリコン単
結晶の上にIC技術により１体に作製される。
入力端（−）との間には温度スパン調整用の可変
抵抗R24が接続されている。更に、増幅器Q3、Q4
の各反転入力端の間に抵抗R25と可変抵抗R26が
直列に接続され、抵抗R25と可変抵抗R26の接続
点は可変抵抗R22、R23の接続点に接続されてい
る。可変抵抗R26は温度ゼロ点の調整用である。
なお、増幅器Q1〜Q4の各電源端には正負の電圧
＋Ｖ、−Ｖが印加されている。これ等の各素子は
ダイヤフラム１０の固定部１３などのシリコン単
結晶の上にIC技術により１体に作製される。
抵抗R10、R13、R15、R17および可変抵抗R19の
各々に並列に接続されているコンデンサはノイズ
除去用であり、例えば、ダイヤフラム１０の固定
部１３の単結晶を覆う二酸化シリコンの絶縁膜を
利用して形成される。
各々に並列に接続されているコンデンサはノイズ
除去用であり、例えば、ダイヤフラム１０の固定
部１３の単結晶を覆う二酸化シリコンの絶縁膜を
利用して形成される。
第１図に示す変換部はダイヤフラム１０の上に
１チツプで作製しても良く、また圧力センサ部と
は分けて２チツプにして構成しても良い。更にハ
イブリツドIC化しても良い。
１チツプで作製しても良く、また圧力センサ部と
は分けて２チツプにして構成しても良い。更にハ
イブリツドIC化しても良い。
ダイヤフラム１０は円形のものとして説明して
あるが、これは角形で構成しても良いことはもち
ろんである。
あるが、これは角形で構成しても良いことはもち
ろんである。
次に、以上の如く構成された回路の動作につい
て説明する。
て説明する。
最初に、基準温度t0におけるゼロ点、スパン、
リニヤ補償について説明する。
リニヤ補償について説明する。
先ず、基準温度t0において可変抵抗R22、R23を
調整して温度電圧Vtをゼロに調整しておく。
調整して温度電圧Vtをゼロに調整しておく。
次に、ダイヤフラム１０への印加圧力Ｐをゼロ
状態P0にする。この状態では、一般に剪断形ゲ
ージ１７の出力端２２，２３にはオフセツト電圧
EOFFが生じているので、一端に電圧E′sが供給さ
れた可変抵抗R21を調整して増幅器Q4の加算点へ
オフセツト電圧EOFFによる電流を打流す電流を流
して出力が０％となるようゼロ点の調整をする。
状態P0にする。この状態では、一般に剪断形ゲ
ージ１７の出力端２２，２３にはオフセツト電圧
EOFFが生じているので、一端に電圧E′sが供給さ
れた可変抵抗R21を調整して増幅器Q4の加算点へ
オフセツト電圧EOFFによる電流を打流す電流を流
して出力が０％となるようゼロ点の調整をする。
この後、リニヤの補正のためダイヤフラム１０
へ印加圧力Ｐを加え、その値を可変し対応する出
力電圧Vsとの関係を求める。剪断形ゲージ１７
は印加圧力Ｐの増加に対して直線的にその出力電
圧Vsを増加させずに非直線的に変化する。その
傾向は印加圧力Ｐの増加に対して直線的変化を示
す場合より増加する傾向を示すものもあれば減少
する傾向を示すものもある。一方、通常形ゲージ
１８は印加圧力Ｐの増加に対してその抵抗値が増
加する傾向を示し、通常形ゲージ２４はこの逆の
傾向を示す。そこで、剪断形ゲージ１７の圧力特
性に応じて通常形ゲージ１８，２４のいずれかを
選択使用する。ここでは、剪断形ゲージ１７は印
加圧力Ｐの増加に対して剪断形ゲージ１７の出力
電圧Vsが直線的変化をする場合より増加する傾
向の特性を有するものとしてあるので通常形ゲー
ジ１８が選択されている。
へ印加圧力Ｐを加え、その値を可変し対応する出
力電圧Vsとの関係を求める。剪断形ゲージ１７
は印加圧力Ｐの増加に対して直線的にその出力電
圧Vsを増加させずに非直線的に変化する。その
傾向は印加圧力Ｐの増加に対して直線的変化を示
す場合より増加する傾向を示すものもあれば減少
する傾向を示すものもある。一方、通常形ゲージ
１８は印加圧力Ｐの増加に対してその抵抗値が増
加する傾向を示し、通常形ゲージ２４はこの逆の
傾向を示す。そこで、剪断形ゲージ１７の圧力特
性に応じて通常形ゲージ１８，２４のいずれかを
選択使用する。ここでは、剪断形ゲージ１７は印
加圧力Ｐの増加に対して剪断形ゲージ１７の出力
電圧Vsが直線的変化をする場合より増加する傾
向の特性を有するものとしてあるので通常形ゲー
ジ１８が選択されている。
通常形ゲージ１８は後述する様にその抵抗が可
変できる様に構成されており、その値を調整する
ことにより剪断形ゲージ１７のリニヤ補償をする
ことができる。即ち、印加圧力Ｐの増加に対して
剪断形ゲージ１７の出力電圧Vsが直線的変化を
する場合より増加する傾向を示すが、この場合に
は同時に通常形ゲージ１８の抵抗値も増加するの
で剪断形ゲージ１７の電源端１９，２０に印加さ
れる電圧が減少し、剪断形ゲージ１７の出力電圧
Vsの増加傾向を抑えて直線化することができる
のである。抵抗R9は基準温度t0で印加圧力Ｐがゼ
ロのときの抵抗R9と剪断形ゲージ１７の電源端
１９，２０間の抵抗との直列抵抗を剪断形ゲージ
１７のバラツキにもかかわらず一定にあらかじめ
調整しておくための抵抗である。
変できる様に構成されており、その値を調整する
ことにより剪断形ゲージ１７のリニヤ補償をする
ことができる。即ち、印加圧力Ｐの増加に対して
剪断形ゲージ１７の出力電圧Vsが直線的変化を
する場合より増加する傾向を示すが、この場合に
は同時に通常形ゲージ１８の抵抗値も増加するの
で剪断形ゲージ１７の電源端１９，２０に印加さ
れる電圧が減少し、剪断形ゲージ１７の出力電圧
Vsの増加傾向を抑えて直線化することができる
のである。抵抗R9は基準温度t0で印加圧力Ｐがゼ
ロのときの抵抗R9と剪断形ゲージ１７の電源端
１９，２０間の抵抗との直列抵抗を剪断形ゲージ
１７のバラツキにもかかわらず一定にあらかじめ
調整しておくための抵抗である。
通常形ゲージ１８の抵抗値を変更することによ
り電圧E′sが変化するが、この変化は剪断形ゲー
ジ１７のオフセツト電圧EOFFにより増幅器Q4の加
算点に流れる電流に対しても可変抵抗R21と抵抗
R20を介して流れるゼロ調整用電流に対しても同
じ割合で影響を与えるので、ゼロ点へは干渉を与
えることはない。
り電圧E′sが変化するが、この変化は剪断形ゲー
ジ１７のオフセツト電圧EOFFにより増幅器Q4の加
算点に流れる電流に対しても可変抵抗R21と抵抗
R20を介して流れるゼロ調整用電流に対しても同
じ割合で影響を与えるので、ゼロ点へは干渉を与
えることはない。
以上のリニヤ補償の後、規定圧力P1をダイヤ
フラムに印加してスパン調整を行なう。この規定
圧力P1に対して出力端２８の電圧V0が100％を示
す様に可変抵抗R19を調整する。この後、印加圧
力Ｐをゼロにしても、このときの増幅器Q4の出
力電圧はゼロであり、ゼロ点への干渉はない。ま
た、直線性の調整結果に影響を与えることもな
い。
フラムに印加してスパン調整を行なう。この規定
圧力P1に対して出力端２８の電圧V0が100％を示
す様に可変抵抗R19を調整する。この後、印加圧
力Ｐをゼロにしても、このときの増幅器Q4の出
力電圧はゼロであり、ゼロ点への干渉はない。ま
た、直線性の調整結果に影響を与えることもな
い。
次に、温度ゼロシフト、温度スパンシフト調整
について説明する。最初に印加圧力Ｐがゼロの状
態で基準温度t0から規定温度t1、例えば80℃にす
る。この場合は、一般に剪断形ゲージ１７が温度
係数を有しているので出力電圧Vsが変動する。
一方、温度電圧Vtもゼロから負の電圧に変化す
る。そこで一端に温度電圧Vtが与えられた可変
抵抗R26を調整して増幅器Q4の加算点へ温度変化
に起因する出力電圧Vsの変動により変化した電
流を打流す電流を流して、規定温度t1において出
力が０％となるように温度ゼロシフト量を補償す
る。規定温度t1において可変抵抗R26を変更した
状態で基準温度t0に温度を下げても、基準温度t0
では温度電圧Vtはゼロであるので増幅器Q4の加
算点への電流の入出力はなく、従つて基準温度t0
でのゼロ点への可変抵抗R26の抵抗値の変化によ
る干渉はない。
について説明する。最初に印加圧力Ｐがゼロの状
態で基準温度t0から規定温度t1、例えば80℃にす
る。この場合は、一般に剪断形ゲージ１７が温度
係数を有しているので出力電圧Vsが変動する。
一方、温度電圧Vtもゼロから負の電圧に変化す
る。そこで一端に温度電圧Vtが与えられた可変
抵抗R26を調整して増幅器Q4の加算点へ温度変化
に起因する出力電圧Vsの変動により変化した電
流を打流す電流を流して、規定温度t1において出
力が０％となるように温度ゼロシフト量を補償す
る。規定温度t1において可変抵抗R26を変更した
状態で基準温度t0に温度を下げても、基準温度t0
では温度電圧Vtはゼロであるので増幅器Q4の加
算点への電流の入出力はなく、従つて基準温度t0
でのゼロ点への可変抵抗R26の抵抗値の変化によ
る干渉はない。
次に、規定温度t1の状態で印加圧力Ｐをゼロか
ら規定圧力P1にする。この場合は、剪断形ゲー
ジ１７が温度特性を有しているため、基準温度t0
における出力電圧とは異なる値となつている。一
方、温度電圧Vtもゼロから負の電圧に変化して
いる。そこで、一端に温度電圧Vtが与えられた
可変抵抗R24を調整して増幅器Q1の加算点へ補償
用の電流を流し、その出力端の駆動電圧Esを変更
し、出力が100％となるように温度スパンシフト
量の補償をする。
ら規定圧力P1にする。この場合は、剪断形ゲー
ジ１７が温度特性を有しているため、基準温度t0
における出力電圧とは異なる値となつている。一
方、温度電圧Vtもゼロから負の電圧に変化して
いる。そこで、一端に温度電圧Vtが与えられた
可変抵抗R24を調整して増幅器Q1の加算点へ補償
用の電流を流し、その出力端の駆動電圧Esを変更
し、出力が100％となるように温度スパンシフト
量の補償をする。
スパンの温度補償をして駆動電圧Esを変更した
状態で印加圧力Ｐをゼロにしても、剪断形ゲージ
１７のオフセツト電圧も可変抵抗R21と抵抗R20
へ印加される電圧E′sも共に駆動電圧Esと同じ割
合で変化するので出力は０％のままでゼロ点への
干渉は生じない。
状態で印加圧力Ｐをゼロにしても、剪断形ゲージ
１７のオフセツト電圧も可変抵抗R21と抵抗R20
へ印加される電圧E′sも共に駆動電圧Esと同じ割
合で変化するので出力は０％のままでゼロ点への
干渉は生じない。
以上、説明した如く、リニヤ補償、ゼロ点調
整、スパン調整、温度ゼロ点調整および温度スパ
ン調整は干渉を起すことなく調整することがで
き、更に、周囲温度の変更はt0とt1の１回だけで
良く、しかも温度の値を知る必要もなく温度補償
量を調整できるので、調整作業が容易で高精度の
変換器が得られる。
整、スパン調整、温度ゼロ点調整および温度スパ
ン調整は干渉を起すことなく調整することがで
き、更に、周囲温度の変更はt0とt1の１回だけで
良く、しかも温度の値を知る必要もなく温度補償
量を調整できるので、調整作業が容易で高精度の
変換器が得られる。
第３図は第１図に示す変換部２５を用いて２線
式の圧力変換器を構成した場合の回路図である。
式の圧力変換器を構成した場合の回路図である。
電源３１は負荷３２を介して２線式の伝送路
l1、l2に接続されている。伝送路l1、l2の他端には
ダイオードD1、定電流回路CC、ツエナダイオー
ドDz、温度補償用のダイオードD2、帰還抵抗Rf
が直列に接続され、更に定電流回路CCはトラン
ジスタQ5のコレクタ・ベース間に接続されて、
ダイオードD2と帰還抵抗Rfとの接続点とトラン
ジスタQ5のエミツタとの間に定電圧を得ている。
この定電圧は抵抗R27、R28で分圧されボルテー
ジフオロワとして構成された増幅器Q6の出力端
を共通電位点COMに接続して、共通電位点COM
に対して正、負の電圧＋Ｖ、−Ｖとされる。正、
負の電圧＋Ｖ、−Ｖは変換部２５の電源とされる
と共に増幅器Q6、Q7の電源ともなる。
l1、l2に接続されている。伝送路l1、l2の他端には
ダイオードD1、定電流回路CC、ツエナダイオー
ドDz、温度補償用のダイオードD2、帰還抵抗Rf
が直列に接続され、更に定電流回路CCはトラン
ジスタQ5のコレクタ・ベース間に接続されて、
ダイオードD2と帰還抵抗Rfとの接続点とトラン
ジスタQ5のエミツタとの間に定電圧を得ている。
この定電圧は抵抗R27、R28で分圧されボルテー
ジフオロワとして構成された増幅器Q6の出力端
を共通電位点COMに接続して、共通電位点COM
に対して正、負の電圧＋Ｖ、−Ｖとされる。正、
負の電圧＋Ｖ、−Ｖは変換部２５の電源とされる
と共に増幅器Q6、Q7の電源ともなる。
増幅器Q7の非反転入力端（＋）は変換部２５
の出力端２８と抵抗R29でそれぞれ接続され、更
に帰還抵抗Rfの一端と抵抗R30でそれぞれ接続さ
れ、出力端２８の出力電圧V0、電圧−Ｖおよび
帰還抵抗Rfの両端の電圧を抵抗R29、R30および
帰還抵抗Rfで分圧した電圧が印加されている。
の出力端２８と抵抗R29でそれぞれ接続され、更
に帰還抵抗Rfの一端と抵抗R30でそれぞれ接続さ
れ、出力端２８の出力電圧V0、電圧−Ｖおよび
帰還抵抗Rfの両端の電圧を抵抗R29、R30および
帰還抵抗Rfで分圧した電圧が印加されている。
増幅器Q7の反転入力端（−）は抵抗R31と可変
抵抗R32の直列回路を介して共通電位点COMに接
続されている。抵抗R31の両端はそれぞれ抵抗
R′32、R33を介して−Ｖ電圧が印加されている。
このため増幅器Q7の反転入力端（−）には電圧
−Ｖを抵抗R31〜R33で分圧した電圧が印加され
る。増幅器Q7の出力は抵抗R34を介して出力トラ
ンジスタQ8のベースに印加される。出力トラン
ジスタQ8のコレクタはダイオードD1のカソード
に、エミツタはダイオード群D3、抵抗R35の直列
回路を介して帰還抵抗Rfの他端に接続されてい
る。
抵抗R32の直列回路を介して共通電位点COMに接
続されている。抵抗R31の両端はそれぞれ抵抗
R′32、R33を介して−Ｖ電圧が印加されている。
このため増幅器Q7の反転入力端（−）には電圧
−Ｖを抵抗R31〜R33で分圧した電圧が印加され
る。増幅器Q7の出力は抵抗R34を介して出力トラ
ンジスタQ8のベースに印加される。出力トラン
ジスタQ8のコレクタはダイオードD1のカソード
に、エミツタはダイオード群D3、抵抗R35の直列
回路を介して帰還抵抗Rfの他端に接続されてい
る。
以上の構成により交換部２５の出力電圧V0は
２線式の伝送路l1、l2に電流出力に変換されて負
荷３２に供給される。可変抵抗R32の抵抗値を調
整することにより変換部２５の出力電圧V0がゼ
ロのときの電流出力（４ｍＡ）を調整することが
できる。
２線式の伝送路l1、l2に電流出力に変換されて負
荷３２に供給される。可変抵抗R32の抵抗値を調
整することにより変換部２５の出力電圧V0がゼ
ロのときの電流出力（４ｍＡ）を調整することが
できる。
なお、第１図に示す各種抵抗のうち、抵抗
R10、R11、R16、R17、R18、R20およびR25などの
演算抵抗は、入出力関係の増幅度を抵抗値の比で
決めているので同じ種類の抵抗を選び温度による
変動などを受けないようにすれば良い。従つて、
剪断形ゲージと同じ不純物濃度の分布を持つ抵抗
でもチツプ上に薄膜で作製した抵抗でも、あるい
はセラミツク基板の上に厚膜で作製されたもので
も良い。また、温度係数の小さい窒化タンタル
（Ta2Ｎ）抵抗で構成しても良い。これは、例え
ばシリコン単結晶のダイヤフラムに拡散などによ
り各素子を形成した後、この上を二酸化シリコン
（SiO2）などの絶縁膜で被覆し、この上に更に窒
化タンタルをスパツタすれば形成できる。
R10、R11、R16、R17、R18、R20およびR25などの
演算抵抗は、入出力関係の増幅度を抵抗値の比で
決めているので同じ種類の抵抗を選び温度による
変動などを受けないようにすれば良い。従つて、
剪断形ゲージと同じ不純物濃度の分布を持つ抵抗
でもチツプ上に薄膜で作製した抵抗でも、あるい
はセラミツク基板の上に厚膜で作製されたもので
も良い。また、温度係数の小さい窒化タンタル
（Ta2Ｎ）抵抗で構成しても良い。これは、例え
ばシリコン単結晶のダイヤフラムに拡散などによ
り各素子を形成した後、この上を二酸化シリコン
（SiO2）などの絶縁膜で被覆し、この上に更に窒
化タンタルをスパツタすれば形成できる。
また、温度電圧、ゼロ点、スパン、温度ゼロ、
温度スパンなどの調整は、R22、R23、R21、R19、
R26、R24の各抵抗で行なうが、これ等の抵抗は
外付けの可変抵抗の他、モノシリツクICの工程
で使用されるような抵抗のタツプ間のアルミ配線
をレーザで焼き切つたり、ツエナダイオードを短
絡させたりする判固定抵抗でも良い。また、ハイ
ブリツドICの薄膜抵抗の様にレーザカツトによ
る半固定抵抗でも良い。
温度スパンなどの調整は、R22、R23、R21、R19、
R26、R24の各抵抗で行なうが、これ等の抵抗は
外付けの可変抵抗の他、モノシリツクICの工程
で使用されるような抵抗のタツプ間のアルミ配線
をレーザで焼き切つたり、ツエナダイオードを短
絡させたりする判固定抵抗でも良い。また、ハイ
ブリツドICの薄膜抵抗の様にレーザカツトによ
る半固定抵抗でも良い。
第４図は第１図におけるリニヤ補償の具体的構
成例を示している。通常形ゲージ１８，２４の２
個をアルミ配線３３で接続し、かつ各通常形ゲー
ジ１８，２４の各点より多数のアルミ配線３４，
３５を引出し、各々これ等のアルミ配線を引出点
の他端であらかじめ接続しておき必要な個所をレ
ーザで焼き切り、リニヤ補償量を調整する。通常
形ゲージ１８と２４は印加圧力Ｐの増加に対して
その抵抗変化の方向が逆であるので、印加圧力Ｐ
の変化に対し正負いずれの方向のノンリニヤでも
補償することができる。
成例を示している。通常形ゲージ１８，２４の２
個をアルミ配線３３で接続し、かつ各通常形ゲー
ジ１８，２４の各点より多数のアルミ配線３４，
３５を引出し、各々これ等のアルミ配線を引出点
の他端であらかじめ接続しておき必要な個所をレ
ーザで焼き切り、リニヤ補償量を調整する。通常
形ゲージ１８と２４は印加圧力Ｐの増加に対して
その抵抗変化の方向が逆であるので、印加圧力Ｐ
の変化に対し正負いずれの方向のノンリニヤでも
補償することができる。
第５図は剪断形ゲージ１７の出力端に現われる
オフセツト電圧を除去する他の実施例を示す。
オフセツト電圧を除去する他の実施例を示す。
増幅器Q1の出力電圧Esを抵抗R36、R37、およ
び可変抵抗R38で分圧し、可変抵抗R38の両端の
電圧を剪断形ゲージ１７の電源端に印加し、更に
可変抵抗R38の可変中点より抵抗R39を介して、
その電圧を増幅器Q2の反転入力端（−）に印加
する様にしている。この場合、抵抗R39とR15の
合成抵抗を抵抗R13に等しく選定する。可変抵抗
R38の可変中点を可変して出力電圧Vs中に含まれ
るオフセツト電圧を除去することができる。
び可変抵抗R38で分圧し、可変抵抗R38の両端の
電圧を剪断形ゲージ１７の電源端に印加し、更に
可変抵抗R38の可変中点より抵抗R39を介して、
その電圧を増幅器Q2の反転入力端（−）に印加
する様にしている。この場合、抵抗R39とR15の
合成抵抗を抵抗R13に等しく選定する。可変抵抗
R38の可変中点を可変して出力電圧Vs中に含まれ
るオフセツト電圧を除去することができる。
第６図は剪断形ゲージの出力端に現われるオフ
セツト電圧を除去する更に他の実施例を示す。
セツト電圧を除去する更に他の実施例を示す。
増幅器Q1の出力電圧Esは抵抗R40を介して抵抗
R41、R42、R43、R44および可変抵抗R38で構成さ
れるブリツジ回路に印加される。可変抵抗R38の
可変中点は抵抗R39を介して増幅器Q2の反転入力
端（−）に、抵抗R41とR42の接続点は抵抗R45を
介して増幅器Q2の非反転入力端（＋）にそれぞ
れ接続されている。可変抵抗R38の可変中点を可
変することにより出力電圧Vs中に含まれるオフ
セツト電圧を除去することができる。
R41、R42、R43、R44および可変抵抗R38で構成さ
れるブリツジ回路に印加される。可変抵抗R38の
可変中点は抵抗R39を介して増幅器Q2の反転入力
端（−）に、抵抗R41とR42の接続点は抵抗R45を
介して増幅器Q2の非反転入力端（＋）にそれぞ
れ接続されている。可変抵抗R38の可変中点を可
変することにより出力電圧Vs中に含まれるオフ
セツト電圧を除去することができる。
第７図は剪断形ゲージに流れる電流からオフセ
ツト電圧調整用の電源をつくる実施例を示す。
ツト電圧調整用の電源をつくる実施例を示す。
この実施例の場合は電流からオフセツト電圧調
整用の電源を作るよう構成したものである。増幅
器Q1の出力電圧Esは抵抗R46、剪断形ゲージ１
７、抵抗R47の直列回路に印加される。抵抗R47
の両端の電圧はそれぞれ抵抗R48、R49を介して
増幅器Q2の反転入力端（−）と非反転入力端
（＋）に印加される。この場合、剪断形ゲージ１
７の電源端間の抵抗Rsと抵抗47の温度特性を同じ
にすれば、温度に対するオフセツト電圧の変動を
なくすことができる。
整用の電源を作るよう構成したものである。増幅
器Q1の出力電圧Esは抵抗R46、剪断形ゲージ１
７、抵抗R47の直列回路に印加される。抵抗R47
の両端の電圧はそれぞれ抵抗R48、R49を介して
増幅器Q2の反転入力端（−）と非反転入力端
（＋）に印加される。この場合、剪断形ゲージ１
７の電源端間の抵抗Rsと抵抗47の温度特性を同じ
にすれば、温度に対するオフセツト電圧の変動を
なくすことができる。
第８図はオフセツト電圧の調整を正負におこな
う実施例を示す。第７図における実施例において
抵抗R47により増幅器Q2の出力端の値が負になる
電圧を増幅器Q2の入力に印加し、出力電圧Esを
可変抵抗R21を介して増幅器Q4の反転入力端
（−）にオフセツト電圧調整用の電圧として印加
したものである。可変抵抗R21を調整することに
よりオフセツト電圧を±に調整可能となる。従つ
て、この場合は第１図における増幅器Q3を省略
することができる。
う実施例を示す。第７図における実施例において
抵抗R47により増幅器Q2の出力端の値が負になる
電圧を増幅器Q2の入力に印加し、出力電圧Esを
可変抵抗R21を介して増幅器Q4の反転入力端
（−）にオフセツト電圧調整用の電圧として印加
したものである。可変抵抗R21を調整することに
よりオフセツト電圧を±に調整可能となる。従つ
て、この場合は第１図における増幅器Q3を省略
することができる。
第９図は剪断形ゲージの出力インピーダンスが
高いときの実施例を示す。剪断形ゲージ１７の出
力インピーダンスが高いときは、剪断形ゲージ１
７の出力端２２，２３にそれぞれボルテージフオ
ロワーとして動作する増幅器Q9、Q10を持つイン
ピーダンス変換回路３６を介して出力電圧Vsを
増幅器Q2に印加する様にしたものである。オフ
セツト電圧調整用の電圧は出力電圧Esから抵抗
R50を介して供給される。
高いときの実施例を示す。剪断形ゲージ１７の出
力インピーダンスが高いときは、剪断形ゲージ１
７の出力端２２，２３にそれぞれボルテージフオ
ロワーとして動作する増幅器Q9、Q10を持つイン
ピーダンス変換回路３６を介して出力電圧Vsを
増幅器Q2に印加する様にしたものである。オフ
セツト電圧調整用の電圧は出力電圧Esから抵抗
R50を介して供給される。
第１０図は第９図におけるインピーダンス変換
回路の構成を変えた他の実施例である。増幅器
Q11、Q12の非反転入力端（＋）はそれぞれ剪断
形ゲージ１７の出力端２２，２３に接続され、更
に反転入力端（−）は出力端と抵抗R51、R52で
それぞれ接続されている。増幅器Q11、Q12の各
反転入力端（−）間には可変抵抗R53が接続され
これにより増幅度を調整する。
回路の構成を変えた他の実施例である。増幅器
Q11、Q12の非反転入力端（＋）はそれぞれ剪断
形ゲージ１７の出力端２２，２３に接続され、更
に反転入力端（−）は出力端と抵抗R51、R52で
それぞれ接続されている。増幅器Q11、Q12の各
反転入力端（−）間には可変抵抗R53が接続され
これにより増幅度を調整する。
尚、第１図において抵抗R20を∞として、可変
抵抗R21による一方向のみのオフセツト電圧の調
整をしても良い。
抵抗R21による一方向のみのオフセツト電圧の調
整をしても良い。
第１１図は温度信号発生回路の各種の実施例を
示したものである。第１１図イ〜ハは温度電圧
Vtを取り出すのにトランジスタのベース・エミ
ツタ間の温度特性を利用したものであり、イはト
ランジスタQ13のベース・コレクタ間に挿入され
た可変抵抗R54を調整してコレクタより温度電圧
Vtを取り出すものであり、ロはトランジスタQ14
のベース・コレクタ間の可変抵抗R55を調整して
エミツタより温度電圧Vtを取り出す例をそれぞ
れ示している。ハは一定電圧ETが印加された増
幅器Q15の帰還回路に挿入されたトランジスタ
Q16のベース・エミツタ間の温度特性を利用した
ものであり、増幅器Q15の出力電圧を増幅器Q17
に入力して増幅し増幅器Q15、Q17の各出力端に
挿入した可変抵抗R56により正負に調整可能な温
度電圧Vtを可変抵抗R56の中点より得る様にした
ものである。ニはサーミスタRTの温度特性を利
用してサーミスタに直列に接続された可変抵抗
R57を可変してこれ等の接続点より温度電圧Vtを
得る様にしたものである。ホは調整抵抗を変化さ
せたとき温度電圧Vtが全く変らないようバツフ
ア用の増幅器Q18を加え、更に基準温度t0でVt＝
０を調整するのに共通電位点COMの電位を変化
させる様にしたものである。なお、抵抗R27、
R28および増幅器Q6の部分は第３図における同符
号の素子と同じであり、温度信号発生回路３０か
ら除かれる。
示したものである。第１１図イ〜ハは温度電圧
Vtを取り出すのにトランジスタのベース・エミ
ツタ間の温度特性を利用したものであり、イはト
ランジスタQ13のベース・コレクタ間に挿入され
た可変抵抗R54を調整してコレクタより温度電圧
Vtを取り出すものであり、ロはトランジスタQ14
のベース・コレクタ間の可変抵抗R55を調整して
エミツタより温度電圧Vtを取り出す例をそれぞ
れ示している。ハは一定電圧ETが印加された増
幅器Q15の帰還回路に挿入されたトランジスタ
Q16のベース・エミツタ間の温度特性を利用した
ものであり、増幅器Q15の出力電圧を増幅器Q17
に入力して増幅し増幅器Q15、Q17の各出力端に
挿入した可変抵抗R56により正負に調整可能な温
度電圧Vtを可変抵抗R56の中点より得る様にした
ものである。ニはサーミスタRTの温度特性を利
用してサーミスタに直列に接続された可変抵抗
R57を可変してこれ等の接続点より温度電圧Vtを
得る様にしたものである。ホは調整抵抗を変化さ
せたとき温度電圧Vtが全く変らないようバツフ
ア用の増幅器Q18を加え、更に基準温度t0でVt＝
０を調整するのに共通電位点COMの電位を変化
させる様にしたものである。なお、抵抗R27、
R28および増幅器Q6の部分は第３図における同符
号の素子と同じであり、温度信号発生回路３０か
ら除かれる。
なおセンサ部分はダイヤフラム１０をｎ形のシ
リコン単結晶とし、この上に伝導形がＰ形の不純
物を拡散してゲージを作る例をとり説明したが、
これ等と逆の伝導形式のものとしても良く、また
拡散法でなく例えばイオン注入法でゲージを形成
しても良い。
リコン単結晶とし、この上に伝導形がＰ形の不純
物を拡散してゲージを作る例をとり説明したが、
これ等と逆の伝導形式のものとしても良く、また
拡散法でなく例えばイオン注入法でゲージを形成
しても良い。
＜発明の効果＞
以上、実施例と共に具体的に説明した様に本発
明によれば、剪断形ゲージと通常形ゲージを組合
せて用いる簡単な構成によりゼロ調整量とスパン
調整量がリニヤ補償量に干渉しないリニヤ補償が
できる。また、ゼロ調整用電圧を駆動電圧に関連
して得る様にしたので、周囲温度変化、リニヤ補
償調整によつて、ゲージに流れる電流が変化して
もゼロ点に影響することはない。更に、剪断形ゲ
ージとリニヤ補償用の通常形ゲージとも同じ不純
物を用いているので、温度変化に伴う抵抗変化が
あつてもリニヤ補償量には影響を与えない。ま
た、出力が０％のときにスパン調整抵抗に電流が
流れない様にしてあるので、スパン調整量がゼロ
調整量に干渉せず、更に基準温度から規定温度ま
での温度変化による温度ゼロシフトと温度スパン
シフトを基準温度でゼロとなる温度電圧により補
償するので、基準温度でのゼロ調整量とスパン調
整量に干渉しない。
明によれば、剪断形ゲージと通常形ゲージを組合
せて用いる簡単な構成によりゼロ調整量とスパン
調整量がリニヤ補償量に干渉しないリニヤ補償が
できる。また、ゼロ調整用電圧を駆動電圧に関連
して得る様にしたので、周囲温度変化、リニヤ補
償調整によつて、ゲージに流れる電流が変化して
もゼロ点に影響することはない。更に、剪断形ゲ
ージとリニヤ補償用の通常形ゲージとも同じ不純
物を用いているので、温度変化に伴う抵抗変化が
あつてもリニヤ補償量には影響を与えない。ま
た、出力が０％のときにスパン調整抵抗に電流が
流れない様にしてあるので、スパン調整量がゼロ
調整量に干渉せず、更に基準温度から規定温度ま
での温度変化による温度ゼロシフトと温度スパン
シフトを基準温度でゼロとなる温度電圧により補
償するので、基準温度でのゼロ調整量とスパン調
整量に干渉しない。
この様に干渉の少ない調整ができる構成のため
繰り返し調整の手間が省け、更に温度補償の調整
の際、温度の絶対値の測定は必要でなく、本質的
に精密な調整が可能となり安価高精度な変換器が
実現できる。
繰り返し調整の手間が省け、更に温度補償の調整
の際、温度の絶対値の測定は必要でなく、本質的
に精密な調整が可能となり安価高精度な変換器が
実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は第１図に示すセンサ部の構成を示す構成図、
第３図は第１図に示す変換部を用いて２線式の圧
力変換器を構成したときの回路図、第４図は第１
図におけるリニヤ補償の具体的構成を示す構成
図、第５図は剪断形ゲージのオフセツト電圧を除
去する実施例を示す回路図、第６図は剪断形ゲー
ジのオフセツト電圧を除去する他の実施例を示す
回路図、第７図は剪断形ゲージに流れる電流から
オフセツト電圧調整用の電圧を作る実施例を示す
回路図、第８図はオフセツト電圧の調整を正負に
おこなう実施例を示す回路図、第９図は剪断形ゲ
ージの出力インピーダンスが高いときの実施例を
示す回路図、第１０図は第９図におけるインピー
ダンス変換回路の構成を変えた他の実施例を示す
回路図、第１１図は第１図に示す温度信号発生回
路の他の実施例を示す回路図である。 １０……ダイヤフラム、１７……剪断形ゲー
ジ、２５……変換部、２６……リニヤ補償回路、
２７……駆動回路、２９……ゼロ・スパン設定回
路、３０……温度信号発生回路、Vt……温度電
圧、Es……駆動回路、Vs……出力電圧、TH……
温度センサ、CC……定電流回路、Ｐ……印加圧
力。
図は第１図に示すセンサ部の構成を示す構成図、
第３図は第１図に示す変換部を用いて２線式の圧
力変換器を構成したときの回路図、第４図は第１
図におけるリニヤ補償の具体的構成を示す構成
図、第５図は剪断形ゲージのオフセツト電圧を除
去する実施例を示す回路図、第６図は剪断形ゲー
ジのオフセツト電圧を除去する他の実施例を示す
回路図、第７図は剪断形ゲージに流れる電流から
オフセツト電圧調整用の電圧を作る実施例を示す
回路図、第８図はオフセツト電圧の調整を正負に
おこなう実施例を示す回路図、第９図は剪断形ゲ
ージの出力インピーダンスが高いときの実施例を
示す回路図、第１０図は第９図におけるインピー
ダンス変換回路の構成を変えた他の実施例を示す
回路図、第１１図は第１図に示す温度信号発生回
路の他の実施例を示す回路図である。 １０……ダイヤフラム、１７……剪断形ゲー
ジ、２５……変換部、２６……リニヤ補償回路、
２７……駆動回路、２９……ゼロ・スパン設定回
路、３０……温度信号発生回路、Vt……温度電
圧、Es……駆動回路、Vs……出力電圧、TH……
温度センサ、CC……定電流回路、Ｐ……印加圧
力。
Claims (1)
- １ 半導体ダイアフラムの起歪部に形成された剪
断形ゲージと、前記剪断形ゲージと同じ不純物濃
度を有し前記半導体ダイヤフラムに印加される印
加圧力に応答して抵抗値が変化する通常形ゲージ
と、前記通常形ゲージの抵抗値を調整してリニヤ
リテイを補償するリニア補償手段と、前記剪断形
ゲージと前記通常形ゲージの直列回路に駆動電圧
を印加する駆動回路と、前記剪断形ゲージの出力
端からの印加圧力に対応した出力電圧を増幅する
第１反転増幅器と、第１バイアス抵抗とゼロ調整
抵抗とが直列に第１接続点で接続され前記第１反
転増幅器の出力電圧をこの反転入力端に帰還する
と共に前記駆動電圧が前記第１接続点に印加され
基準温度において前記ゼロ調整抵抗によりゼロ点
が調整された第１直列回路と、前記基準温度と周
囲温度との差に関連し前記基準温度ではゼロとな
る温度信号を発生する温度信号発生回路と、この
温度信号発生回路と前記駆動回路との間に接続さ
れ前記温度信号に対応して前記駆動電圧を調整す
る温度スパン調整抵抗と、第２バイアス抵抗と温
度ゼロ調整抵抗とが直列に第２接続点で接続され
て前記第１直列回路に並列に接続され前記温度信
号が前記第２接続点に印加された第２直列回路
と、前記基準温度においてスパンに対応する印加
圧力が加えられた状態でスパンを調整するスパン
調整抵抗が反転入力端と出力端との間に接続され
この反転入力端に前記第１反転増幅器の出力電圧
が入力される第２反転増幅器とを具備し、印加圧
力に対する出力のリニヤリテイと前記基準状態に
おけるゼロ点とスパン及び所定温度範囲での温度
ゼロと温度スパンとのシフトがいずれも相互干渉
を起こすことなく調整できるようにしたことを特
徴とする半導体圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5774885A JPS61215935A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 半導体圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5774885A JPS61215935A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 半導体圧力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61215935A JPS61215935A (ja) | 1986-09-25 |
| JPH0445060B2 true JPH0445060B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=13064513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5774885A Granted JPS61215935A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 半導体圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61215935A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002524020A (ja) * | 1996-09-27 | 2002-07-30 | ハネウエル・インコーポレーテッド | 抵抗ブリッジ用補償技術 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5663227A (en) * | 1979-10-30 | 1981-05-29 | Toshiba Corp | Pressure detecting device |
| JPS5862533A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-04-14 | ドワイア−・インストウルメンツ・インコ−ポレ−テツド | 圧力計 |
| JPS58182529A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-10-25 | Toshiba Corp | 半導体圧力変換装置 |
| JPS59122923A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-16 | Toshiba Corp | 圧力伝送器 |
-
1985
- 1985-03-22 JP JP5774885A patent/JPS61215935A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5663227A (en) * | 1979-10-30 | 1981-05-29 | Toshiba Corp | Pressure detecting device |
| JPS5862533A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-04-14 | ドワイア−・インストウルメンツ・インコ−ポレ−テツド | 圧力計 |
| JPS58182529A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-10-25 | Toshiba Corp | 半導体圧力変換装置 |
| JPS59122923A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-16 | Toshiba Corp | 圧力伝送器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002524020A (ja) * | 1996-09-27 | 2002-07-30 | ハネウエル・インコーポレーテッド | 抵抗ブリッジ用補償技術 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61215935A (ja) | 1986-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR900004369B1 (ko) | 반도체 변형게이지 브리지회로 | |
| JPS59217375A (ja) | 半導体機械−電気変換装置 | |
| US4883992A (en) | Temperature compensated voltage generator | |
| JPH011288A (ja) | 温度補償集積回路ホール効果装置 | |
| JPS6144242B2 (ja) | ||
| JPH02177566A (ja) | 半導体歪み検出装置 | |
| EP0543056B1 (en) | Temperature dependent current generator | |
| US4800759A (en) | Semiconductor pressure converter | |
| JPH05256716A (ja) | 半導体装置 | |
| US6101883A (en) | Semiconductor pressure sensor including a resistive element which compensates for the effects of temperature on a reference voltage and a pressure sensor | |
| JPH0445060B2 (ja) | ||
| JPH0445061B2 (ja) | ||
| JPS6255629B2 (ja) | ||
| RU2165602C2 (ru) | Полупроводниковый датчик давления | |
| JPH0445059B2 (ja) | ||
| JPH04155233A (ja) | 圧力センサの温度特性の補正方法 | |
| JPH10339680A (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JPS6145761B2 (ja) | ||
| JPH0419494B2 (ja) | ||
| JP2610736B2 (ja) | 半導体圧力センサの増幅補償回路 | |
| JPS61215934A (ja) | 半導体圧力変換器 | |
| JPH09101211A (ja) | 半導体圧力センサのスパン電圧温度補償回路 | |
| JPH09181191A (ja) | 差動対トランジスタを有する回路装置 | |
| JPH0312248B2 (ja) | ||
| JP2639101B2 (ja) | 圧力検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |