JPH0473085B2 - - Google Patents

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JPH0473085B2
JPH0473085B2 JP58153611A JP15361183A JPH0473085B2 JP H0473085 B2 JPH0473085 B2 JP H0473085B2 JP 58153611 A JP58153611 A JP 58153611A JP 15361183 A JP15361183 A JP 15361183A JP H0473085 B2 JPH0473085 B2 JP H0473085B2
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JP
Japan
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circuit
resistor
voltage
input terminal
output voltage
Prior art date
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JP58153611A
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English (en)
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JPS6044822A (ja
Inventor
Takashi Yoshioka
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • G01D3/0365Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves the undesired influence being measured using a separate sensor, which produces an influence related signal

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、歪抵抗をブリツジとする圧力セン
サの出力電圧を増幅する回路に関し、特に、回路
全体のCMRR(同相信号除去比)の良好な歪抵抗
ブリツジ増幅回路に関する。
(ロ) 従来技術 一般に、圧力センサを用いて、空気圧信号等を
電気信号に変換し、さらに、この電気信号を所定
のレベル範囲で変化するように信号変換して出力
する回路がプロセス制御においてよく使用され
る。この種の圧力センサ回路と信号変換回路を組
合せた従来回路を第1図に示している。同図にお
いて1は歪抵抗R1,R2,R3,R4のブリツ
ジ接続からなる圧力センサ、2は定電圧源、3は
圧力センサ1のB端と基準(コモン接続点C)電
位間に接続される電気抵抗、4は定電圧源2と電
気抵抗3よりの電圧が入力され、出力端が圧力セ
ンサ1のA端に接続される演算増幅器である。こ
の演算増幅器4によつて、圧力センサ1に与えら
れる電流が定電流Iとなるように制御される。5
は演算増幅器6,7及び電気抵抗r1,r2,r
3からなるインピーダンス変換回路である。演算
増幅器6の(+)入力端は圧力センサ1のブリツ
ジ接続のH点に、演算増幅器7の(+)入力端は
圧力センサ1のブリツジ接続端のL点にそれぞれ
接続されている。また演算増幅器6,7の出力端
と(−)入力端にそれぞれ抵抗r2を接続し、ま
た両演算増幅器の(−)入力端間に抵抗r1を接
続している。また8は演算増幅器9と4個の抵抗
Rからなる引算回路、10は直流電源11と調整
ボリウム12からなるベース電圧加算用の電圧発
生部である。
上記回路において、圧力センサ1に加えられる
圧力が0の場合には、歪抵抗R1,…,R4で構
成されるブリツジ回路は平衡がとれており、H点
とL点の電位が等しく、したがつて演算増幅器
6,7の出力端P,Qの電位も等しく、演算増幅
器9の出力端には、ベース電圧発生部10よりの
ベース電圧のみ、すなわち圧力Oに対応する電圧
が出力される。
圧力センサ1に圧力が加えられると歪抵抗R
1,……R4のうちR2,R3が小さくなり、R
1,R4が大きくなる。そのため、基準電位(点
Cの電位)に対して、点Hの電位が上がり、L点
の電位が下がる。そしてH点とL点間に電位差が
生じる。この電位差は圧力に応じて電圧であると
してインピーダンス変換回路5で増幅され、さら
に引算回路8及びベース加算電圧発生部10で、
基準電位に対する電圧に変化され、出力電圧E0
として導出される。
しかしながら、上記従来回路では、H点とL点
の電位差が零ボルトであつても、温度等の影響を
受けてH点及びL点の点の電位が変化することが
あり、この場合、引算回路8の4つの抵抗Rが同
一であつても、ボリウム12の抵抗が入るため引
算回路8の同相信号除去率(CMRR)が低くな
り、出力に変化を与えたり、リニアリテイを悪化
させるという欠点がある。
(ハ) 目的 この発明の目的は、上記した従来回路の欠点を
解消し、温度による影響を受けない、同相信号除
去率が高く、圧力センサ独自の特性をそのまま信
号変換するに適した歪抵抗ブリツジ増幅回路を提
供することである。
(ニ) 構成 上記目的を達成するために、この発明の歪抵抗
ブリツジ増幅回路は、歪抵抗で形成されるブリツ
ジ回路1と、このブリツジ回路の一方側入力端子
Bとコモンライン間に接続され、感温抵抗Rtと
電流検出抵抗rとで形成される抵抗直列回路と、
この電流検出抵抗rの両端電圧と直流定電圧2を
それぞれ別々の入力端子に受け、出力電圧を前記
ブリツジ回路1の他方側入力端子Aに供給する第
1の差動増幅器4と、前記ブリツジ回路の出力電
圧の一方側Hを非反転入力端子に受け、出力電圧
を第1の帰還抵抗r2を介して反転入力端子に帰還
させる第2の差動増幅器6と、前記ブリツジ回路
の出力電圧の他方側Lを非反転入力端子に受け、
出力電圧を前記第1の帰還抵抗と同じ値の第2の
帰還抵抗r2を介して反転入力端子に帰還させる第
3の差動増幅器7と、この第2と第3の差動増幅
器の反転入力端子間に接続される抵抗r1と、前記
第2の差動増幅器6の出力電圧を反転入力端子に
受け、前記第3の差動増幅器7の出力電圧とベー
ス加算用電圧10とを非反転入力端子に受ける引
算回路8とを備え、この引算回路8から前記ブリ
ツジ回路1の一方側と他方側の電圧差に比例した
電圧を出力させる構成にしている。
(ホ) 実施例 以下、実施例によりこの発明をさらに詳細に説
明する。
第2図はこの発明の一実施例を示す圧力センサ
回路の回路接続図である。同図において、第1図
に示した回路と同一番号を付したものは、同一の
ものを示している。すなわちこの実施例の圧力セ
ンサ回路は、圧力センサ1、定電圧源2、電気抵
抗3及び演算増幅器4を備える点で第1図の圧力
センサ回路と変わるところがない。しかし、この
実施例回路は、圧力センサ1のブリツジ回路のB
点と、定電流検出用の電気抵抗3間に、負の温度
係数を持つ、例えばサーミスタ等の感温抵抗13
を接続しており、この点に特徴を有する。なお圧
力センサ回路においてもH点、L点の電圧差が圧
力に応じた電圧として導出され、図示していない
が後段の変換回路で適宜なレベルに変換されて出
力される。圧力センサ1のH点、L点に接続され
る後段回路は第1図に示す回路と同様である。
実施例回路では、今たとえば周囲温度が上昇し
て、歪抵抗R2,R3さらに電気抵抗3の抵抗値
rが増加して、H点、L点の基準電位に対する電
位が大なる方向に変化しても、感温抵抗13の抵
抗値Rtが逆に減少するので、H点、L点の電位
が大なる方向に変化するのを打消すことができ
る。すなわち同相電位が周囲温度で変化するのを
抑えることができる。
次に、第2図の実施例回路を用いると、第1図
に示す回路に比し、同相電位の変化を小さくでき
る理由を式を用いて説明する。
先ず、第1図に示す従来回路において、圧力セ
ンサ1に流れる定電流をIとし、H点とC点間、
L点とC点間の電圧をEH、ELとすると、EH、EL
は次式で表わせる。
EH=R4(R1+R2)I/R1+R2+R3+R4+rI ……(1) EL=R2(R3+R4)I/R1+R2+R3+R4+rI ……(2) また、インピーダンス変換回路5のP点、Q点
の電位をEP、EQ、さらにS点とT点間の電流を
ISTとすると、電流ISTは IST=EH−EL/r1 =R4(R1+R2)I/R1+R2+R3+R4+rI−R2(R3+R4
)I/R1+R2+R3+R4−rI/r1=(R1+R4−R2R3)I/
r1(R1+R2+R3+R4) 一方、EP=EH+r2IsT、EL=EL−r2ISTであるか
らEP、EQは EP=R4(R1+R2)I/R1+R2+R3+R4+Ir
+r2(R1R4−R2R3)I/r1(R1+R2+R3+R4) EQ=R2(R3+R4)I/R1+R2+R3+R4+rI
−r2(R1R4−R2R3)I/r1(R1+R2+R3+R4) となる。
ここで、引算回路8の4個の抵抗Rがすべて等
しく、ボリウム12のゼロ調整電圧O(したがつ
て内部抵抗も0)とすると、出力電圧EOは EO=EP−EQ =(R1R4−R2R3)I/R1+R2+R3+R4(1+2r2/r1
)……(3) 一方、EH−ELは(1)(2)式より EH−EL=(R1R4−R2R3)I/R1+R2+R3+R4 ……(4) この(3)(4)式より、出力電圧EOは EO=(1+2r2/r1)(EH−EL) ……(5) となり、これは圧力センサ1の特性をそのまま増
幅したもので問題はない。
しかしながら実際には、引算回路8には、ベー
ス加算電圧発生部10が付加的に接続され、引算
回路は等価的に第3図に示す回路となる。なお
Riはボリウム12の抵抗、EBは直流電源11の
電圧である。
したがつて、この引算回路では次式が成立す
る。
EQ−(R+R1)EP+REB/2R+Ri/R=(
R+Ri)EP+REB/2R+Ri−E0/R ゆえに E0=2(R+Ri)EP+2REB/2R+Ri−EQ =EP−EQ+RiEP+2REB/2R+Ri ……(6) 今、仮にEP、EQが温度の影響で同じだけ電位
が上るとすると、上記(6)式の右辺の2項目が変化
し、出力の変化となつて現われることになる。
これに対し、実施例回路では、H点、L点の電
圧EH、ELは EH=R4(R1+R2)I/R1+R2+R3+R4+rI+RtI……(7) EL=R2(R3+R4)I/R1+R2+R3+R4+rI+RtI……(8) となり、またインピーダンス変換回路5のP点、
Q点の電位EP、EQは EP=R4(R1+R2)I/R1+R2+R3+R4+rI+
RtI+r2(R1R4−R2R3)I/r1(R1+R2+R3+R4)……(
9) EQ=R2(R3+R4)I/R1+R2+R3+R4+rI+RtI+r2(R
1R4−R2R3)I/r1(R1+R2+R3+R4)……(10) となる。上記(9)式より明らかなように、EPには、
RtIが含まれており温度の影響により他の項が上
昇して、EPを上げる方向に作用してもRtI項は逆
に減少する方向に働くので、全体としてのEPの
上昇を抑えることができ、上記(6)式における第2
項目の温度による影響を小さくし、したがつて温
度による出力の変化を小さくすることができる。
(ヘ) 効果 この発明の歪抵抗ブリツジ増幅回路によれば、
負の温度係数を持つ感温抵抗を歪抵抗ブリツジ回
路と、定電流検出用の電気抵抗を接続するもので
あるから、温度変化で同相電位が変化するのを抑
えることができ、後段に高価な同相電圧除去率の
高い演算回路を用いななくても、圧力センサ独自
の特性をそのまま出力できる。すなわち温度によ
つて出力変化やリニアリテイに影響を受けない出
力電圧を導出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の圧力センサ回路を含む回路の接
続図、第2図はこの発明の一実施例である歪抵抗
ブリツジ増幅回路のうちの圧力センサ回路の接続
図、第3図は第1図の回路の引算回路の等価回路
図である。 1:圧力センサ、2:定電圧源、3:電気抵
抗、4:演算増幅器、13:感温抵抗、R1,R
2,R3,R4:歪抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 歪抵抗で形成されるブリツジ回路と、 このブリツジ回路の一方側入力端子とコモンラ
    イン間に接続され、感温抵抗と電流検出抵抗とで
    形成される抵抗直列回路と、 この電流検出抵抗の両端電圧と直流定電圧をそ
    れぞれ別々の入力端子に受け、出力電圧を前記ブ
    リツジ回路の他方側入力端子に供給する第1の差
    動増幅器と、 前記ブリツジ回路の出力電圧の一方側を非反転
    入力端子に受け、出力電圧を第1の帰還抵抗を介
    して反転入力端子に帰還させる第2の差動増幅器
    と、 前記ブリツジ回路の出力電圧の他方側を非反転
    入力端子に受け、出力電圧を前記第1の帰還抵抗
    と同じ値の第2の帰還抵抗を介して反転入力端子
    に帰還させる第3の差動増幅器と、 この第2と第3の差動増幅器の反転入力端子間
    に接続される抵抗と、 前記第2の差動増幅器の出力電圧を反転入力端
    子に受け、前記第3の差動増幅器の出力電圧とベ
    ース加算用電圧とを非反転入力端子に受ける引算
    回路とを備え、 この引算回路から前記ブリツジ回路の一方側と
    他方側の電圧差に比例した電圧を出力されること
    を特徴とする歪抵抗ブリツジ増幅回路。
JP58153611A 1983-08-22 1983-08-22 歪抵抗ブリッジ増幅回路 Granted JPS6044822A (ja)

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JP58153611A JPS6044822A (ja) 1983-08-22 1983-08-22 歪抵抗ブリッジ増幅回路

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JPS6044822A JPS6044822A (ja) 1985-03-11
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JPH0530114Y2 (ja) * 1986-10-27 1993-08-02
US7948229B2 (en) * 2008-08-29 2011-05-24 General Electric Company High temperature electronics for passive eddy current sensors

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JPS6044822A (ja) 1985-03-11

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