JPH05157602A - Heating resistor type air flowmeter - Google Patents
Heating resistor type air flowmeterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン(内燃機関)の
吸入空気流量計測用の発熱抵抗体式空気流量計にかか
り、特にディジタル処理方式のエンジン制御装置に好適
なパルス周波数出力型の発熱抵抗体式空気流量計に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating resistor type air flow meter for measuring the intake air flow rate of an engine (internal combustion engine), and particularly to a pulse frequency output type heating resistance suitable for a digital processing type engine control device. Body type air flow meter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の技術は、特開平 ２ −７７６１８
号公報に記載のように、出力調整回路とＶＦ変換回路
(電圧−周波数変換回路)に別々の基準電源を設け、基板
温度変化出力信号の直流オフセット成分と増幅度成分を
各々の電源電圧に温度依存性をもたせることによって調
整するようになっていた。また、他の従来の装置では、
特開昭５５−４３４４７号公報に記載のように、空気温
度補正回路に必要な電流は、定温度制御回路内の演算増
幅器の出力から全て供給するようになっていた。2. Description of the Related Art A conventional technique is disclosed in JP-A-2-77618.
As described in Japanese Patent Laid-Open Publication No.
A separate reference power supply is provided in the (voltage-frequency conversion circuit), and the DC offset component and the amplification factor component of the substrate temperature change output signal are adjusted by making each power supply voltage temperature dependent. Also, in other conventional devices,
As described in JP-A-55-43447, all the current required for the air temperature correction circuit is supplied from the output of the operational amplifier in the constant temperature control circuit.
【０００３】一方、上記した従来技術とは別に、空気流
量出力信号がパルス状をなし、その周波数が流量を表わ
すようになっているパルス周波数出力型の発熱抵抗体式
空気流量計があり、その従来例を図６により説明する。On the other hand, apart from the above-mentioned prior art, there is a pulse frequency output type heating resistor type air flow meter in which the air flow rate output signal is pulsed and the frequency thereof represents the flow rate. An example will be described with reference to FIG.
【０００４】図６において、１は定温度制御回路で、エ
ンジンの吸入空気管内などの空気流中に設置された発熱
抵抗体２に流れている加熱電流を演算増幅器５３とトラ
ンジスタ６４により制御し、その温度が気温よりも高
い、所定の温度に一定に保たれるように制御する。そし
て、このとき発熱抵抗体２の加熱に要した電流を、発熱
抵抗体２に直列に接続した抵抗５６の電圧降下として取
り出し、エンジンの吸入空気管内などの空気流中での空
気流量(流速)を表わす電圧信号Ｖ2 を検出する。In FIG. 6, reference numeral 1 denotes a constant temperature control circuit, which controls a heating current flowing through a heating resistor 2 installed in an air flow such as an intake air pipe of an engine by an operational amplifier 53 and a transistor 64. The temperature is controlled to be kept constant at a predetermined temperature higher than the ambient temperature. Then, the current required to heat the heating resistor 2 at this time is taken out as a voltage drop of the resistor 56 connected in series to the heating resistor 2, and the air flow rate (flow velocity) in the air flow such as the intake air pipe of the engine is taken out. detecting the voltage signal V 2 representing the.
【０００５】すなわち、この状態においては、電流検出
用の抵抗５６で検出される発熱抵抗体２の温度制御に要
した加熱電流は、空気通路を通過する測定空気の流量に
対し所定の関数関係を示し、従って、これが流量信号と
なる。しかして、前記の加熱電流は、測定すべき空気の
温度により変化するので、これを空気温度補正回路５０
を用いて補正する。この空気温度補正回路５０は定温度
制御回路１の一部を構成し、空気温度検出抵抗体５７と
抵抗５８、６１及び演算増幅器５４からなり、空気温度
検出抵抗体５７の空気温度変化による抵抗値変化に基づ
き流量計の出力信号が空気温度変化に対して補正される
ように、発熱抵抗体２の制御目標温度を変化させるので
ある。That is, in this state, the heating current detected by the current detecting resistor 56 for controlling the temperature of the heating resistor 2 has a predetermined functional relationship with the flow rate of the measurement air passing through the air passage. Shown, and thus this is the flow signal. Since the heating current changes depending on the temperature of the air to be measured, the heating current is changed to the air temperature correction circuit 50.
Correct using. The air temperature correction circuit 50 constitutes a part of the constant temperature control circuit 1, and is composed of an air temperature detecting resistor 57, resistors 58 and 61, and an operational amplifier 54. The resistance value of the air temperature detecting resistor 57 due to the air temperature change. The control target temperature of the heating resistor 2 is changed so that the output signal of the flowmeter is corrected based on the change with respect to the change in the air temperature.
【０００６】こうして定温度制御回路１から出力された
電圧信号Ｖ2 は、演算増幅器１１と抵抗１２、１３で構
成された出力調整回路４０に入力され、直流オフセット
と振幅(スパン)が所定の状態になるように処理された
後、積分器１４、比較器１５、それに抵抗１６、１７、
１８とで構成されたＶＦ変換回路(電圧−周波数変換回
路)２０に入力され、ここで電圧信号Ｖ2 の大きさに応
じた周波数をもつパルス信号に変換され、バッファとし
て働くインバータ回路１９を介してパルス周波数信号ｆ
outとして出力されることになる。従って、この従来技
術によれば、流量出力がパルスとして得られるため、エ
ンジン制御装置など、ディジタル処理に好適な発熱抵抗
体式空気流量計を提供することができる。The voltage signal V 2 output from the constant temperature control circuit 1 is input to the output adjusting circuit 40 composed of the operational amplifier 11 and the resistors 12 and 13, and the DC offset and the amplitude (span) are in a predetermined state. , The integrator 14, the comparator 15, and the resistors 16, 17,
Is input to a VF conversion circuit (voltage-frequency conversion circuit) 20 composed of 18 and is converted into a pulse signal having a frequency according to the magnitude of the voltage signal V 2 here, and via an inverter circuit 19 that functions as a buffer. Pulse frequency signal f
It will be output as out . Therefore, according to this conventional technique, since the flow rate output is obtained as a pulse, it is possible to provide a heating resistor type air flow meter suitable for digital processing such as an engine control device.
【０００７】ところで、この図６の従来技術では、電源
ＶB からサージなどを除くための抵抗５１とツェナーダ
イオード５２の外に、出力調整回路用の基準電源７０
と、ＶＦ変換回路用の基準電源７１とを備えていた。空
気温度検出抵抗体５７は抵抗５８、６１と共に演算増幅
器５４の電圧帰還回路を構成しているので、空気温度検
出抵抗体５７の抵抗値が低くなる程、演算増幅器５４は
より多くの出力電流を必要とする。そこで、サージなど
により、電源電圧ＶB に現われる過電圧から演算増幅器
等の能動素子を保護する為に、このように抵抗５１とツ
ェナーダイオード５２を用いた場合、定温度制御回路１
と出力調整回路４０、それにＶＦ変換回路２０への電源
電流が全て抵抗５１を介して供給されるので、演算増幅
器５４の消費電流が増加すると抵抗５１による電圧降下
が大きくなり、パワートランジスタ６４を除く各能動素
子に供給される電源電圧ＶCCが低下する。By the way, in the prior art of FIG. 6, in addition to the resistor 51 and the Zener diode 52 for removing the surge from the power source V B , the reference power source 70 for the output adjusting circuit is provided.
And a reference power source 71 for the VF conversion circuit. Since the air temperature detecting resistor 57 constitutes the voltage feedback circuit of the operational amplifier 54 together with the resistors 58 and 61, the lower the resistance value of the air temperature detecting resistor 57, the more output current the operational amplifier 54 produces. I need. Therefore, when the resistor 51 and the Zener diode 52 are used in this way to protect the active elements such as the operational amplifier from the overvoltage appearing in the power supply voltage V B due to a surge or the like, the constant temperature control circuit 1
Since the power supply current to the output adjusting circuit 40, the output adjusting circuit 40, and the VF converting circuit 20 is all supplied through the resistor 51, if the current consumption of the operational amplifier 54 increases, the voltage drop due to the resistor 51 increases, and the power transistor 64 is excluded. The power supply voltage V CC supplied to each active element drops.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、基準
電源の共通化についての配慮がされておらず、流量計測
回路に必要な出力調整回路とＶＦ変換回路に、それぞれ
別個の基準電源を用いているため、構成が複雑であっ
た。また、従来技術は、電源電圧が低下したときでの動
作についての充分な配慮がされておらず、電源電源低下
に対する動作余裕度の点に問題があった。In the above-mentioned prior art, no consideration is given to the common reference power source, and separate reference power sources are used for the output adjustment circuit and the VF conversion circuit required for the flow rate measurement circuit. Therefore, the configuration was complicated. Further, in the conventional technique, sufficient consideration is not given to the operation when the power supply voltage drops, and there is a problem in the operation margin against the power supply power drop.
【０００９】本発明の目的は、より小規模な基板回路構
成で、ＤＣオフセット値と増幅特性の双方の温度特性が
広い範囲で調整可能な発熱抵抗体式空気流量計を提供す
ることにある。It is an object of the present invention to provide a heating resistor type air flow meter capable of adjusting the temperature characteristics of both the DC offset value and the amplification characteristic in a wide range with a smaller substrate circuit configuration.
【００１０】本発明の他の目的は、演算増幅器の電源電
流を低減させることであり、更に電源電圧の異常上昇時
にも充分対応でき、且つ電源電圧の低下時にもかなりの
範囲で正常な動作が可能な発熱抵抗体式空気流量計を提
供することにある。Another object of the present invention is to reduce the power supply current of the operational amplifier, which can sufficiently cope with an abnormal rise in the power supply voltage and can operate normally within a considerable range even when the power supply voltage drops. An object is to provide a possible heating resistor type air flow meter.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、バンドギャップ電圧源回路を設け、出力調整回路の
オフセット電圧とＶＦ変換回路の変換特性に別々の温度
特性を持たせ得るようにしたものであり、このとき、出
力調整回路のオフセット電圧に温度調整を持たせる為に
は、出力調整回路を構成する抵抗に、バンドギャップ電
圧源回路から温度に比例した電流を流すようにし、ＶＦ
変換回路の変換特性に温度依存性を持たせる為には、Ｖ
Ｆ変換回路を構成する比較器のスレッショールド電圧を
バンドギャップ電圧源回路から供給することにより、そ
の特性に温度依存性を持たせるようにしたものである。
更に、空気温度補正回路で消費する電流の一部又は全部
を発熱抵抗体に電流を供給するトランジスタより供給す
るようにしたものである。In order to achieve the above object, a bandgap voltage source circuit is provided so that the offset voltage of the output adjusting circuit and the conversion characteristic of the VF conversion circuit can have different temperature characteristics. At this time, in order to allow the offset voltage of the output adjustment circuit to have temperature adjustment, a current proportional to temperature is made to flow from the bandgap voltage source circuit to the resistor constituting the output adjustment circuit,
To make the conversion characteristics of the conversion circuit have temperature dependence, V
The threshold voltage of the comparator forming the F conversion circuit is supplied from the bandgap voltage source circuit so that its characteristics have temperature dependence.
Further, a part or all of the current consumed by the air temperature correction circuit is supplied from a transistor that supplies a current to the heating resistor.
【００１２】[0012]
【作用】バンドギャップ基準電源回路は、２個のトラン
ジスタに電流密度が所定の比にあるコレクタ電流を流し
たときに、各々のトランジスタのベース・エミッタ間電
圧の差が一方のトランジスタのエミッタに直列に接続さ
れた抵抗による電圧降下の差と等しくなる様に構成さ
れ、抵抗による電圧降下とベース・エミッタ間電圧の和
を基準電圧源として用いるようになっている。このと
き、各トランジスタのコレクタ電流は、サーマルボルテ
ージＶT ＝ｋＴ／ｑに比例した値となり、絶対温度に比
例すると共に、トランジスタのベース・エミッタ間電圧
は温度の上昇に対し減少する特性を示す。そして、これ
により得られる基準電圧は、抵抗値を調整することによ
り任意の温度特性を持たせることができ、さらに、コレ
クタ電流をカレントミラー等の手段を用いて取り出すこ
とによって温度特性を持つ定電流源を得ることができ
る。In the bandgap reference power supply circuit, when a collector current having a current density of a predetermined ratio is applied to two transistors, the difference between the base-emitter voltage of each transistor is in series with the emitter of one transistor. It is configured to be equal to the difference in the voltage drop due to the resistor connected to, and the sum of the voltage drop due to the resistor and the base-emitter voltage is used as the reference voltage source. At this time, the collector current of each transistor has a value proportional to the thermal voltage V T = kT / q, which is proportional to the absolute temperature, and the base-emitter voltage of the transistor exhibits a characteristic of decreasing with an increase in temperature. The reference voltage thus obtained can have an arbitrary temperature characteristic by adjusting the resistance value, and further, the constant current having the temperature characteristic can be obtained by extracting the collector current using a means such as a current mirror. You can get the source.
【００１３】そこで、ＶＦ変換回路のスレッショールド
電圧など、電圧変化により変換特性が変化するような回
路に、このバンドギャップ基準電源回路を用いた場合、
或いはコレクタ電流に比例する電流をオペアンプの入力
バイアス等に加えた場合、基準電圧を調整することによ
って増幅特性の温度特性が調整でき、同様に、電流バイ
アスされたオペアンプの入力インピーダンスを変えるこ
とによりオフセット電圧の温度特性を調整することがで
きる。Therefore, when the bandgap reference power supply circuit is used in a circuit in which the conversion characteristics change due to a voltage change, such as the threshold voltage of the VF conversion circuit,
Alternatively, when a current proportional to the collector current is applied to the input bias of the operational amplifier, the temperature characteristic of the amplification characteristic can be adjusted by adjusting the reference voltage, and similarly, the offset can be obtained by changing the input impedance of the current biased operational amplifier. The temperature characteristic of voltage can be adjusted.
【００１４】空気温度補正回路は空気通路中に設置され
た空気温度検出抵抗体を演算増幅器の帰還抵抗として用
いた直流増幅回路であり、定温度制御回路の一部を構成
し、空気温度の変化に伴い空気温度検出抵抗体の抵抗値
が変化することにより、発熱抵抗体の設定温度が変化す
る。このとき、空気温度検出抵抗体の抵抗値が低い場合
には、空気温度補正回路の補正効果を得る為に空気温度
検出抵抗体を含む帰還回路に空気温度検出抵抗体の抵抗
値に反比例して大きな電流を流す必要が有る。The air temperature correction circuit is a DC amplification circuit that uses an air temperature detection resistor installed in the air passage as a feedback resistance of an operational amplifier, and constitutes a part of the constant temperature control circuit to change the air temperature. Due to the change in the resistance value of the air temperature detecting resistor, the set temperature of the heating resistor changes. At this time, when the resistance value of the air temperature detecting resistor is low, in order to obtain the correction effect of the air temperature correcting circuit, the feedback circuit including the air temperature detecting resistor is inversely proportional to the resistance value of the air temperature detecting resistor. It is necessary to pass a large current.
【００１５】この電流を演算増幅器より供給した場合、
演算増幅器の電源電流が増大し、演算増幅器の電源回路
に設ける保護抵抗を小さくする必要が生じる。When this current is supplied from the operational amplifier,
The power supply current of the operational amplifier increases, and it becomes necessary to reduce the protective resistance provided in the power supply circuit of the operational amplifier.
【００１６】そこで、空気温度補正回路が消費する電流
の一部又は全部を、発熱抵抗体に電流を供給するパワー
トランジスタから供給すると、演算増幅器の電源電流が
増大することがなくなり、この結果、動作可能な最低電
源電圧が上昇するのが抑えられ、低電圧でも動作するよ
うにできる。Therefore, if a part or all of the current consumed by the air temperature correction circuit is supplied from the power transistor that supplies the current to the heating resistor, the power supply current of the operational amplifier does not increase, and as a result, the operation is performed. The lowest possible power supply voltage is suppressed from rising, and it is possible to operate at a low voltage.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明による発熱抵抗体式空気流量計
について、図示の実施例により詳細に説明する。図１は
本発明の一実施例で、図において、１は定温度制御回路
で、エンジンの吸入空気管内などの空気流中に設置され
た発熱抵抗体２に流れている加熱電流を制御し、その温
度が気温よりも高い、所定の温度に一定に保たれるよう
に制御する。そして、このとき発熱抵抗体２の加熱に要
した電流を、発熱抵抗体２に直列に接続した抵抗５６の
電圧降下として取り出し、エンジンの吸入空気管内など
の空気流中での空気流量(流速)を表わす電圧信号Ｖ2 を
検出する。The heating resistor type air flow meter according to the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a constant temperature control circuit for controlling a heating current flowing through a heating resistor 2 installed in an air flow such as an intake air pipe of an engine. The temperature is controlled to be kept constant at a predetermined temperature higher than the ambient temperature. Then, the current required to heat the heating resistor 2 at this time is taken out as a voltage drop of the resistor 56 connected in series to the heating resistor 2, and the air flow rate (flow velocity) in the air flow such as the intake air pipe of the engine is taken out. detecting the voltage signal V 2 representing the.
【００１８】４０は出力調整回路で、演算増幅器１１と
抵抗１２、１３で構成され、定温度制御回路１から供給
される電圧信号Ｖ2 の直流オフセットと振幅(スパン)を
調整する働きをする。２０はＶＦ変換回路(電圧−周波
数変換回路)で、積分器１４、比較器１５、それに抵抗
１６、１７、１８とで構成され、電圧信号Ｖ2 の大きさ
に応じた周波数をもったパルス信号に変換し、インバー
タ回路１９を介してパルス周波数信号ｆoutを出力する
働きをする。なお、以上は、図６で説明した従来技術と
同じである。Reference numeral 40 denotes an output adjusting circuit, which is composed of an operational amplifier 11 and resistors 12 and 13, and serves to adjust the DC offset and amplitude (span) of the voltage signal V 2 supplied from the constant temperature control circuit 1. Reference numeral 20 is a VF conversion circuit (voltage-frequency conversion circuit), which is composed of an integrator 14, a comparator 15, and resistors 16, 17, and 18, and has a frequency corresponding to the magnitude of the voltage signal V 2. And outputs the pulse frequency signal f out via the inverter circuit 19. Note that the above is the same as the conventional technique described in FIG.
【００１９】この図１の実施例に於いて、３０はバンド
ギャップ基準電源回路(バンドギャップ電圧源回路)で、
２個のダイオード接続されたトランジスタ３、４と、演
算増幅器６、それに抵抗７、８、９により構成され、演
算増幅器６の出力電圧として温度依存性をもった基準電
圧を得ることができる。発熱抵抗体２と定温度制御回路
１により得られた検出信号Ｖ2 は抵抗１０を介して演算
増幅器１１に入力され、この演算増幅器１１の入力端子
と抵抗１０との間にコレクタを接続したトランジスタ５
のコレクタ電流に温度依存性を持たせることにより、流
量計の出力信号のオフセット成分の温度特性を調整する
ことができる。In the embodiment of FIG. 1, 30 is a bandgap reference power supply circuit (bandgap voltage source circuit),
It is composed of two diode-connected transistors 3 and 4, an operational amplifier 6, and resistors 7, 8 and 9, and a reference voltage having temperature dependency can be obtained as an output voltage of the operational amplifier 6. The detection signal V 2 obtained by the heating resistor 2 and the constant temperature control circuit 1 is input to the operational amplifier 11 via the resistor 10, and a transistor having a collector connected between the input terminal of the operational amplifier 11 and the resistor 10. 5
The temperature characteristic of the offset component of the output signal of the flowmeter can be adjusted by making the collector current of the device have temperature dependency.
【００２０】また、ＶＦ変換回路２０の変換特性は、積
分器１４の積分時定数と抵抗１６、１７、１８によって
基準電圧を分圧して得られるシステリシス電圧に反比例
するので、バンドギャップ基準電源回路３０により基準
電圧に温度特性を持たせることにより、ＶＦ変換回路２
０の変換特性に温度依存性を持たせることができる。Further, the conversion characteristic of the VF conversion circuit 20 is inversely proportional to the integration time constant of the integrator 14 and the systematic voltage obtained by dividing the reference voltage by the resistors 16, 17 and 18, so that the bandgap reference power supply circuit 30. By giving the reference voltage a temperature characteristic by the VF conversion circuit 2
The conversion characteristic of 0 can have temperature dependence.
【００２１】この実施例に記載のバンドギャップ基準電
源回路３０に於いては、トランジスタ３、４に流れる電
流は、演算増幅器６を用いることにより、抵抗８、９の
抵抗値により定められる一定比率となる、このときトラ
ンジスタ３のベース・エミッタ間電圧と抵抗７の電圧降
下の和と、トランジスタ４のベース・エミッタ間電圧が
等しくなるように演算増幅器６の出力電圧が安定する。In the bandgap reference power supply circuit 30 described in this embodiment, the currents flowing through the transistors 3 and 4 have a constant ratio determined by the resistance values of the resistors 8 and 9 by using the operational amplifier 6. At this time, the output voltage of the operational amplifier 6 is stabilized so that the sum of the base-emitter voltage of the transistor 3 and the voltage drop of the resistor 7 becomes equal to the base-emitter voltage of the transistor 4.
【００２２】抵抗７の電圧降下は、トランジスタ３、４
のベース・エミッタ間電圧の差に等しく、これはサーマ
ルボールテージＶT ＝ｋＴ／ｑに比例した値となるの
で、抵抗８、９とトランジスタ３、４に流れる電流、及
びトランジスタ４とカレントミラー回路を構成するトラ
ンジスタ５の電流は正の温度特性を有する。The voltage drop across the resistor 7 depends on the transistors 3, 4
Is equal to the difference between the base-emitter voltage of the transistor, which is proportional to the thermal voltage V T = kT / q. Therefore, the current flowing through the resistors 8 and 9 and the transistors 3 and 4, and the transistor 4 and the current mirror circuit. The current of the transistor 5 forming the transistor has a positive temperature characteristic.
【００２３】良く知られているように、一般にトランジ
スタのベース・エミッタ間電圧は負の温度係数を有する
から、トランジスタ３、４のベース・エミッタ間電圧
と、サーマルボルテージＶT に比例する抵抗７の電圧降
下との和であるバンドギャップ基準電源回路３０の出力
である基準電圧は、抵抗７、８、９の抵抗値を変えるこ
とにより任意の温度係数を設定でき、従って、この実施
例によれば、これらの抵抗値の調整により、ＶＦ変換回
路２０の変換特性に任意の温度係数を持たせることがで
きる。As is well known, since the base-emitter voltage of a transistor generally has a negative temperature coefficient, the base-emitter voltage of the transistors 3 and 4 and the resistance 7 proportional to the thermal voltage V T. The reference voltage that is the output of the bandgap reference power supply circuit 30, which is the sum of the voltage drop, can be set to an arbitrary temperature coefficient by changing the resistance values of the resistors 7, 8 and 9. Therefore, according to this embodiment, By adjusting these resistance values, the conversion characteristic of the VF conversion circuit 20 can have an arbitrary temperature coefficient.
【００２４】また、トランジスタ５の電流は正の温度係
数を持つので、抵抗１０の抵抗値を選定するにより、出
力信号のオフセット成分の温度特性を任意に調整するこ
とができ、従って、この実施例によれば、電子回路を構
成する各素子の温度変化による流量計の出力誤差を充分
に補正することができる。Since the current of the transistor 5 has a positive temperature coefficient, the temperature characteristic of the offset component of the output signal can be arbitrarily adjusted by selecting the resistance value of the resistor 10. Therefore, this embodiment According to this, it is possible to sufficiently correct the output error of the flowmeter due to the temperature change of each element forming the electronic circuit.
【００２５】次に、図２は本発明の別の一実施例で、こ
の実施例は、トランジスタ２３、２４、２５のベース電
流を、演算増幅器６の出力を分圧する抵抗２６、２７よ
り供給するようにしたものであり、その他の構成は図１
の実施例と同じである。この実施例によれば、トランジ
スタ２３と２４のベース電流によるコレクタ電流の誤差
が解消でき、且つ、抵抗２６、２７の抵抗値を選定する
ことにより、基準電圧の電圧値を、その温度係数とは独
立に任意に選定することができる。Next, FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which the base currents of the transistors 23, 24 and 25 are supplied from resistors 26 and 27 which divide the output of the operational amplifier 6. The other configuration is shown in FIG.
Is the same as the embodiment described above. According to this embodiment, the error of the collector current due to the base currents of the transistors 23 and 24 can be eliminated, and the resistance value of the resistors 26 and 27 is selected so that the voltage value of the reference voltage is equal to its temperature coefficient. It can be independently selected arbitrarily.
【００２６】また、図３は、本発明の別の一実施例で、
この実施例は、図１及び図２の実施例における演算増幅
器６及び抵抗８、９の代りに、トランジスタ３７、３
８、４３、４４を用い、これにより正の温度係数を有す
る電流を取り出すようにしたものである。この図３の実
施例によれば、定温度制御回路１により得られる検出信
号Ｖ2 がトランジスタの飽和電圧より小さい場合にも使
用でき、又、出力調整回路４０てら構成する演算増幅器
１１の反転、非反転の両入力端子に、温度係数を有する
バイアス電流を与えるようにしているので、出力信号の
オフセット成分温度特性を正領域と負領域に互って任意
に設定することができる。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention,
In this embodiment, instead of the operational amplifier 6 and the resistors 8 and 9 in the embodiment of FIGS. 1 and 2, transistors 37 and 3 are used.
8, 43, and 44 are used to extract the current having a positive temperature coefficient. According to the embodiment of FIG. 3, it can be used even when the detection signal V 2 obtained by the constant temperature control circuit 1 is smaller than the saturation voltage of the transistor, and the inversion of the operational amplifier 11 constituted by the output adjusting circuit 40, Since the bias current having the temperature coefficient is applied to both the non-inverting input terminals, the offset component temperature characteristic of the output signal can be arbitrarily set in the positive region and the negative region.
【００２７】次に、本発明の更に別の実施例について説
明する。図４は本発明の一実施例で、発熱抵抗体２は空
気通路中に設置され、定温度制御回路１によって、一定
の抵抗値、即ち一定の温度になるように加熱制御され
る。 この状態に於いて、電流検出抵抗５６の電圧降下
として得られる、発熱抵抗体２の制御に要した加熱電流
は、空気通路を通過する被測定空気の流量に対し一定の
関数となり、これが流量計の出力信号Ｖ2 となる。Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, in which the heating resistor 2 is installed in the air passage, and the constant temperature control circuit 1 controls the heating so that the heating resistor 2 has a constant resistance value, that is, a constant temperature. In this state, the heating current, which is obtained as a voltage drop of the current detection resistor 56 and is required for controlling the heating resistor 2, becomes a constant function with respect to the flow rate of the measured air passing through the air passage, and this is a flow meter. Output signal V 2 .
【００２８】然るに、この加熱電流は、被測定空気の温
度により変化するので、これを空気温度補正回路５０を
用いて補正する。この空気温度補正回路５０は定温度制
御回路１の一部を構成し、空気温度検出抵抗体５７、抵
抗５８、６１及び演算増幅器５４より成り、空気温度検
出抵抗体５７の空気温度変化による抵抗値変化に基づ
き、流量計の出力信号が空気温度変化に応じて補正され
るように、発熱抵抗体２の制御目標温度を変化させる。However, since this heating current changes depending on the temperature of the air to be measured, it is corrected by the air temperature correction circuit 50. The air temperature correction circuit 50 constitutes a part of the constant temperature control circuit 1 and is composed of an air temperature detecting resistor 57, resistors 58 and 61, and an operational amplifier 54. The resistance value of the air temperature detecting resistor 57 due to the air temperature change. Based on the change, the control target temperature of the heating resistor 2 is changed so that the output signal of the flowmeter is corrected according to the change in the air temperature.
【００２９】このとき、演算増幅器５４の出力でトラン
ジスタ５５を制御し、トランジスタ６４から電流を空気
温度検出抵抗体５７に供給するようにしてある。図６の
従来技術で説明したように、空気温度検出抵抗体５７は
抵抗５８、６１と共に演算増幅器５４の電圧帰還回路を
構成しているので、空気温度検出抵抗体５７の抵抗値が
低い程、演算増幅器５４はより多くの出力電流を必要と
する。At this time, the transistor 55 is controlled by the output of the operational amplifier 54, and the current is supplied from the transistor 64 to the air temperature detecting resistor 57. As described in the related art of FIG. 6, since the air temperature detecting resistor 57 constitutes the voltage feedback circuit of the operational amplifier 54 together with the resistors 58 and 61, the lower the resistance value of the air temperature detecting resistor 57 is, The operational amplifier 54 requires more output current.
【００３０】そこで、流量計の電源電圧ＶB に現われる
サージなどによる過電圧から演算増幅器等の能動素子を
保護する為に、抵抗５１とツェナーダイオード５２から
なる保護回路が用いられているが、この場合、演算増幅
器１１、５３、５４及びバンドギャップ基準電源回路３
０の電源電流は抵抗５１を介して供給されるので、演算
増幅器５４の消費電流が増加すると抵抗５１による電圧
降下が大きくなり、パワートランジスタ６４を除く各能
動素子に供給される電源電圧ＶCCが低下してしまうが、
この図４の実施例によれば、演算増幅器５４の出力トラ
ンジスタ５５が出力する電流を、発熱抵抗体２を加熱す
る為のパワートランジスタ６４の出力電流から供給する
ので、空気温度補正回路５０で消費される電流が増大し
ても抵抗５１による電圧降下が増大せず、回路動作用の
電源電圧ＶCCが低下してしまうのを抑えることができる
ので、流量計の電源電圧ＶB が低下した場合にも回路を
動作させ、発熱抵抗体２に電流を供給することができ、
更にバンドギャップ基準電源回路３０の出力電圧ＶREF
の温度係数を大きくしても、より広い電源電圧ＶBの範
囲で動作させることができる。Therefore, in order to protect an active element such as an operational amplifier from an overvoltage caused by a surge or the like appearing in the power supply voltage V B of the flowmeter, a protection circuit including a resistor 51 and a Zener diode 52 is used. In this case, , Operational amplifiers 11, 53, 54 and bandgap reference power supply circuit 3
Since the power source current of 0 is supplied through the resistor 51, the voltage drop by the resistor 51 increases as the current consumption of the operational amplifier 54 increases, and the power source voltage V CC supplied to each active element except the power transistor 64 becomes Will decrease,
According to the embodiment of FIG. 4, the current output by the output transistor 55 of the operational amplifier 54 is supplied from the output current of the power transistor 64 for heating the heating resistor 2, so that the air temperature correction circuit 50 consumes the current. Even if the generated current increases, the voltage drop due to the resistor 51 does not increase, and it is possible to prevent the power supply voltage V CC for circuit operation from decreasing. Therefore, when the power supply voltage V B of the flowmeter decreases. Also, the circuit can be operated and current can be supplied to the heating resistor 2.
Further, the output voltage V REF of the bandgap reference power supply circuit 30
Even if the temperature coefficient of is increased, it is possible to operate in a wider range of the power supply voltage V B.
【００３１】従って、この実施例によれば、空気温度検
出抵抗体５７の抵抗値が小さく空気温度補正回路５０で
消費する電流が増大した場合に於いても、定温度制御回
路１の最大出力電圧及びバンドギャップ基準電源回路３
０の出力電圧が低下しない効果が有る。Therefore, according to this embodiment, even when the resistance value of the air temperature detecting resistor 57 is small and the current consumed by the air temperature correcting circuit 50 is increased, the maximum output voltage of the constant temperature control circuit 1 is increased. And bandgap reference power supply circuit 3
The output voltage of 0 does not decrease.
【００３２】次に、図５は本発明の更に別の一実施例
で、この実施例では、パワートランジスタ６４のエミッ
タと空気温度補正回路５０の演算増幅器５４の出力との
間に抵抗６５が設けてあり、空気温度検出抵抗体５７を
流れる電流は、演算増幅器５４の出力から供給されるだ
けではなく、この抵抗６５を介してパワートランジスタ
６４からも供給されることになり、この抵抗６５より供
給される電流の分だけ演算増幅器５４の出力電流が低減
される。Next, FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a resistor 65 is provided between the emitter of the power transistor 64 and the output of the operational amplifier 54 of the air temperature correction circuit 50. The current flowing through the air temperature detecting resistor 57 is supplied not only from the output of the operational amplifier 54 but also from the power transistor 64 via the resistor 65, and is supplied from the resistor 65. The output current of the operational amplifier 54 is reduced by the amount of the generated current.
【００３３】また、この実施例に於いては、バンドギャ
ップ基準電源回路３０にダイオード４５が設けてあり、
これによりＶＦ変換回路２０の電源電圧は、基準電圧Ｖ
REFよりダイオード４５の順方向電圧降下分だけ差が出
るようにしてある。これにより、基準電圧ＶREF の温度
特性とは別に、このダイオード４５の順方向電圧降下の
温度変化によってＶＦ変換回路２０の温度特性が与えら
れるようにしてある。In this embodiment, the diode 45 is provided in the bandgap reference power supply circuit 30,
Accordingly, the power supply voltage of the VF conversion circuit 20 is the reference voltage V
A difference is generated from REF by the amount of the forward voltage drop of the diode 45. Thereby, in addition to the temperature characteristic of the reference voltage V REF, the temperature characteristic of the VF conversion circuit 20 is given by the temperature change of the forward voltage drop of the diode 45.
【００３４】従って、この実施例によれれば、演算増幅
器５４として、出力トランジスタのコレクタ端子が取り
出せないようになっている汎用品を用いて定温度制御回
路１を構成した場合に於いても、空気温度補正回路５０
の消費電流による抵抗５１の電圧降下を低減でき、且
つ、ダイオード４５の温度特性により基準電圧ＶREF と
は異なる温度特性ＶＦ変換回路２０に与えることができ
るという効果がある。Therefore, according to this embodiment, even when the constant temperature control circuit 1 is constructed by using a general-purpose product in which the collector terminal of the output transistor cannot be taken out as the operational amplifier 54, Air temperature correction circuit 50
It is possible to reduce the voltage drop of the resistor 51 due to the consumption current of the above, and to provide to the temperature characteristic VF conversion circuit 20 different from the reference voltage V REF due to the temperature characteristic of the diode 45.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、流量検出用の電子回路
の温度特性を、オフセット成分と増幅度成分に分けて各
々独立に調整できるので、電子回路を構成する素子の温
度変化等による出力信号の特性変化を任意に補償するこ
とができる。また、バンドギャップ基準電源回路を用い
たので、補正に必要な温度計数を、トランジスタの常温
における電圧から一意的に定めることができるので、調
整が容易に行なえる。According to the present invention, the temperature characteristic of the electronic circuit for flow rate detection can be adjusted independently for each of the offset component and the amplification factor component, so that the output due to the temperature change of the elements constituting the electronic circuit, etc. A change in signal characteristics can be compensated arbitrarily. Further, since the bandgap reference power supply circuit is used, the temperature coefficient required for the correction can be uniquely determined from the voltage of the transistor at room temperature, which facilitates the adjustment.
【００３６】更に、空気温度補正回路で消費する電流を
発熱抵抗体に加熱電流を供給する回路から供給するよう
にしたので、電源回路に直列に接続した保護用の抵抗に
よる電圧降下を低減でき、この結果、より広い電源電圧
範囲に於いてバンドギャップ基準電源回路の電圧変化を
持たせることができ、流量計の電源電圧動作範囲を広げ
ることができる。Further, since the current consumed by the air temperature correction circuit is supplied from the circuit for supplying the heating current to the heating resistor, the voltage drop due to the protective resistance connected in series to the power supply circuit can be reduced, As a result, the voltage change of the bandgap reference power supply circuit can be provided in a wider power supply voltage range, and the power supply voltage operation range of the flowmeter can be widened.
【００３７】ところで、以上の実施例では、特に説明し
なかったが、このような回路は集積回路化されて使用さ
れるのが通例であるが、このとき、バンドギャップ基準
電源回路３０を他の回路、特にＶＦ変換回路２０と同一
の基板に形成することが望ましく、このようにすること
により各回路素子の温度が均一になり、温度補正を更に
有効に働かせることができる。Incidentally, although not particularly described in the above embodiments, such a circuit is usually used as an integrated circuit, but at this time, the bandgap reference power supply circuit 30 is replaced with another circuit. It is desirable to form the circuit, especially on the same substrate as the VF conversion circuit 20, and by doing so, the temperature of each circuit element becomes uniform and the temperature correction can be more effectively operated.
【図１】本発明による発熱抵抗体式空気流量計の第１の
実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a heating resistor type air flow meter according to the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第５の実施例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図６】発熱抵抗体式空気流量計の従来例を示す回路図
である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional example of a heating resistor type air flow meter.
１ 定温度制御回路 ２ 発熱抵抗体 ２０ ＶＦ変換回路 ３０ バンドギャップ基準電源回路 ４０ 出力特性調整回路 ５０ 空気調整温度補正回路 ５１ 保護抵抗 ５２ ツェナーダイオード ５７ 空気温度検出抵抗体 1 constant temperature control circuit 2 heating resistor 20 VF conversion circuit 30 bandgap reference power supply circuit 40 output characteristic adjustment circuit 50 air adjustment temperature correction circuit 51 protection resistor 52 Zener diode 57 air temperature detection resistor
Claims (5)
が一定値を保つように該発熱抵抗体に供給されている電
流を制御する定温度制御回路と、上記発熱抵抗体に供給
されている電流を電圧に変換するための電流検出用抵抗
と、この電流検出用抵抗に現われる電圧を増幅する出力
特性調整回路と、この出力特性調整回路の出力電圧を周
波数に変換する電圧−周波数変換回路とを備えた発熱抵
抗体式空気流量計において、バンドギャップ電圧源回路
を設け、上記出力特性調整回路のバイアス電圧を、この
バンドギャップ電圧源回路から得られるバンドギャップ
電圧によって設定し、上記電圧−周波数変換回路の基準
電圧を上記バンドギャップ電圧源回路の出力電圧により
設定するように構成したことを特徴とする発熱抵抗体式
空気流量計。1. A constant temperature control circuit for controlling the current supplied to the heating resistor so that the temperature of the heating resistor arranged in the air passage maintains a constant value, and the constant temperature control circuit is supplied to the heating resistor. Current detection resistor for converting the current that is present to voltage, an output characteristic adjustment circuit that amplifies the voltage that appears in this current detection resistor, and a voltage-frequency conversion that converts the output voltage of this output characteristic adjustment circuit to frequency. In the heating resistor type air flow meter having a circuit, a bandgap voltage source circuit is provided, and the bias voltage of the output characteristic adjusting circuit is set by the bandgap voltage obtained from the bandgap voltage source circuit. A heating resistor type air flow meter, characterized in that the reference voltage of the frequency conversion circuit is set by the output voltage of the band gap voltage source circuit.
波数変換回路と上記バンドギャップ電圧源回路とが同一
シリコン基板上に集積回路化して構成されていることを
特徴とする発熱抵抗体式空気流量計。2. The heating resistor type air flow rate according to claim 1, wherein the voltage-frequency conversion circuit and the bandgap voltage source circuit are formed as an integrated circuit on the same silicon substrate. Total.
発熱抵抗体に供給すべき電流を制御する半導体素子と、
上記発熱抵抗体の温度が一定値を保つように上記半導体
素子に制御信号を供給する定温度制御回路と、該定温度
制御回路の一部を構成し、上記空気通路中に配設された
空気温度検出抵抗体と該空気温度検出抵抗体に電流を供
給する演算増幅器とからなる空気温度補正回路を備えた
発熱抵抗体式空気流量計に於いて、上記半導体素子の出
力端子を上記空気温度補正回路の一部に接続する回路手
段を設け、電源から上記空気温度補正回路に供給すべき
電流の少なくとも一部が上記半導体素子を介して供給さ
れるように構成したことを特徴とする発熱抵抗体式空気
流量計。3. A heating resistor arranged in the air passage, and a semiconductor element for controlling a current to be supplied to the heating resistor,
A constant temperature control circuit that supplies a control signal to the semiconductor element so that the temperature of the heating resistor maintains a constant value, and an air that constitutes a part of the constant temperature control circuit and is disposed in the air passage. In a heating resistor type air flow meter provided with an air temperature correction circuit comprising a temperature detection resistor and an operational amplifier for supplying a current to the air temperature detection resistor, an output terminal of the semiconductor element is connected to the air temperature correction circuit. A heating resistor type air characterized in that at least a part of the current to be supplied from the power supply to the air temperature correction circuit is supplied through the semiconductor element by providing circuit means connected to a part of Flowmeter.
が、上記空気温度補正回路に含まれている演算増幅器の
出力にベース電極が接続されたトランジスタで構成され
ていることを特徴とする発熱抵抗体式空気流量計。4. The heat generating device according to claim 3, wherein the circuit means comprises a transistor having a base electrode connected to an output of an operational amplifier included in the air temperature correction circuit. Resistor type air flow meter.
が、上記空気温度補正回路に含まれている演算増幅器の
出力と上記半導体素子の出力端子との間に接続された抵
抗で構成されていることを特徴とする発熱抵抗体式空気
流量計。5. The invention according to claim 3, wherein the circuit means is composed of a resistor connected between the output of the operational amplifier included in the air temperature correction circuit and the output terminal of the semiconductor element. A heating resistor type air flow meter characterized by being equipped with.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3348560A JP2677923B2 (en) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | Heating resistor type air flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157602A true JPH05157602A (en) | 1993-06-25 |
| JP2677923B2 JP2677923B2 (en) | 1997-11-17 |
Family
ID=18397845
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2677923B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585748A (en) * | 1994-07-01 | 1996-12-17 | Nippondenso Co., Ltd. | Voltage-frequency converter circuit with temperature compensation |
| US6691568B2 (en) | 2000-01-21 | 2004-02-17 | Hitachi, Ltd. | Air meter |
| US6769298B2 (en) | 2001-12-04 | 2004-08-03 | Hitachi, Ltd. | Gas flow rate measuring device having an integrated chip temperature sensor and adjustment processing circuit on common chip |
| JP2005345219A (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Hitachi Ltd | Heating resistive element type air meter |
-
1991
- 1991-12-06 JP JP3348560A patent/JP2677923B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US7168312B2 (en) | 2004-06-02 | 2007-01-30 | Hitachi, Ltd. | Heating resistor type air flow meter |
| JP4515828B2 (en) * | 2004-06-02 | 2010-08-04 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Heating resistor type air flow meter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2677923B2 (en) | 1997-11-17 |
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