JPH0545130B2 - - Google Patents
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- JPH0545130B2 JPH0545130B2 JP61026728A JP2672886A JPH0545130B2 JP H0545130 B2 JPH0545130 B2 JP H0545130B2 JP 61026728 A JP61026728 A JP 61026728A JP 2672886 A JP2672886 A JP 2672886A JP H0545130 B2 JPH0545130 B2 JP H0545130B2
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- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 14
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 10
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の要約
感圧素子の出力電圧を増幅する増幅回路を備え
た圧力センサにおいて、増幅回路のバイアス電圧
と出力負荷抵抗の２点を調整可能とすることによ
つて、感圧素子の圧力／出力電圧特性にばらつき
があつても、増幅後の出力特性にばらつきがなく
なるように容易に調整可能とした。
た圧力センサにおいて、増幅回路のバイアス電圧
と出力負荷抵抗の２点を調整可能とすることによ
つて、感圧素子の圧力／出力電圧特性にばらつき
があつても、増幅後の出力特性にばらつきがなく
なるように容易に調整可能とした。
発明の背景
技術分野
この発明は、感圧素子たとえばシリコン・ダイ
ヤフラム型感圧素子と、この素子の出力電圧の増
幅回路とを備えた圧力センサに関する。
ヤフラム型感圧素子と、この素子の出力電圧の増
幅回路とを備えた圧力センサに関する。
従来技術
従来の圧力センサの電気回路が第１図に示され
ている。
ている。
シリコン・ダイヤフラム型感圧素子２は、裏面
からその中央部がエツチングされることにより薄
いダイヤフラム層が形成されたシリコン・チツプ
の表面上において、そのダイヤフラム層に４個の
拡散抵抗層が形成され、これらの拡散抵抗層がア
ルミニウム配線および電極によつてホイートスト
ン・ブリツジ回路に組立てられたものである。こ
の感圧素子２は、定電流源回路１によつて定電流
駆動される。感圧素子２に圧力が加えられる結
果、感圧素子２からは印加圧力に応じた値の電圧
が発生し、この出力電圧が増幅回路４で増幅さ
れ、出力Ｖとして取出される。
からその中央部がエツチングされることにより薄
いダイヤフラム層が形成されたシリコン・チツプ
の表面上において、そのダイヤフラム層に４個の
拡散抵抗層が形成され、これらの拡散抵抗層がア
ルミニウム配線および電極によつてホイートスト
ン・ブリツジ回路に組立てられたものである。こ
の感圧素子２は、定電流源回路１によつて定電流
駆動される。感圧素子２に圧力が加えられる結
果、感圧素子２からは印加圧力に応じた値の電圧
が発生し、この出力電圧が増幅回路４で増幅さ
れ、出力Ｖとして取出される。
このような従来の圧力センサには次のような問
題点があつた。
題点があつた。
１ 圧力センサを同一工程で製造しても、その圧
力／出力電圧特性（感度特性）にばらつきが生
じる。このばらつきは、場合によつては目標値
から＋120％程度の大きな値となる。
力／出力電圧特性（感度特性）にばらつきが生
じる。このばらつきは、場合によつては目標値
から＋120％程度の大きな値となる。
圧力センサの感度特性のばらつきの他に、定
電流回路１の出力電流値のばらつき、増幅回路
４の演算増幅器３廻りの抵抗値のばらつき、演
算増幅器３の入力オフセツトのばらつき等があ
る。
電流回路１の出力電流値のばらつき、増幅回路
４の演算増幅器３廻りの抵抗値のばらつき、演
算増幅器３の入力オフセツトのばらつき等があ
る。
２ 圧力センサの圧力／出力電圧特性のばらつき
をはじめとして、上述の多くのばらつきを補償
して、均一な特性の圧力センサを得るために、
従来は増幅回路４の増幅率を調整しなければな
らなかつた。この増幅率の調整は、増幅回路４
の外部抵抗R1，R2によつて行なつていたが、
１個１個の感圧素子についてそれに適合した値
の抵抗R1，R2を選定するのは、困難でありか
つ多大な労力を必要としていた。
をはじめとして、上述の多くのばらつきを補償
して、均一な特性の圧力センサを得るために、
従来は増幅回路４の増幅率を調整しなければな
らなかつた。この増幅率の調整は、増幅回路４
の外部抵抗R1，R2によつて行なつていたが、
１個１個の感圧素子についてそれに適合した値
の抵抗R1，R2を選定するのは、困難でありか
つ多大な労力を必要としていた。
３ 感圧素子２の特性に合わせて、抵抗R1，R2
をトリミングする上述のやり方では演算増幅器
３の平衡バランスがくずれるため、設定精度が
悪くなる。
をトリミングする上述のやり方では演算増幅器
３の平衡バランスがくずれるため、設定精度が
悪くなる。
発明の概要
発明の目的
この発明は、感圧素子の特性、その他の構成要
素のばらつきにかかわらず、比較的簡単な作業に
よつて常に均一な特性の圧力センサを得ることが
できるようにすることを目的とする。
素のばらつきにかかわらず、比較的簡単な作業に
よつて常に均一な特性の圧力センサを得ることが
できるようにすることを目的とする。
発明の構成と効果
この発明は、感圧素子の出力電圧を増幅する増
幅回路を備えた圧力センサにおいて、増幅回路の
バイアス電圧を調整する回路、および増幅回路の
出力側に接続された調整可能な出力負荷抵抗回路
が設けられ、この出力負荷抵抗回路は増幅回路の
出力側とグランドとの間に直列に接続された少な
くとも２つの抵抗を含み、これらの抵抗の少なく
ともいずれか一方が可変抵抗であり、これらの抵
抗の相互の接続点が検出圧力を表わす出力電圧の
出力端子に接続されていることを特徴とする。
幅回路を備えた圧力センサにおいて、増幅回路の
バイアス電圧を調整する回路、および増幅回路の
出力側に接続された調整可能な出力負荷抵抗回路
が設けられ、この出力負荷抵抗回路は増幅回路の
出力側とグランドとの間に直列に接続された少な
くとも２つの抵抗を含み、これらの抵抗の少なく
ともいずれか一方が可変抵抗であり、これらの抵
抗の相互の接続点が検出圧力を表わす出力電圧の
出力端子に接続されていることを特徴とする。
ここで、可変抵抗とはトリミングにより抵抗値
が調整される抵抗を含む。また出力端子とは次段
の回路または外部に出力電圧を供給する箇所であ
ればよく、単なる結節点、単なるリード線または
その一部等を含む。
が調整される抵抗を含む。また出力端子とは次段
の回路または外部に出力電圧を供給する箇所であ
ればよく、単なる結節点、単なるリード線または
その一部等を含む。
この圧力センサに均一な特性を付与するための
調整は、まず圧力センサに第１の基準圧力を印加
し、バイアス電圧を調整する回路により増幅回路
のバイアスを変化させ、出力負荷抵抗回路に含ま
れる抵抗の両端および接続点の電圧（増幅回路の
出力電圧および出力端子の出力電圧が含まれる）
が第１の基準圧力に対応する第１の基準電圧に等
しくなるようにする。したがつて出力負荷抵抗回
路に含まれる抵抗の直列回路には電流は流れな
い。
調整は、まず圧力センサに第１の基準圧力を印加
し、バイアス電圧を調整する回路により増幅回路
のバイアスを変化させ、出力負荷抵抗回路に含ま
れる抵抗の両端および接続点の電圧（増幅回路の
出力電圧および出力端子の出力電圧が含まれる）
が第１の基準圧力に対応する第１の基準電圧に等
しくなるようにする。したがつて出力負荷抵抗回
路に含まれる抵抗の直列回路には電流は流れな
い。
次に印加圧力を第２の基準圧力に変化させ、出
力負荷抵抗回路の少なくともいずれか一方の抵抗
の抵抗値を調整することにより、出力端子の出力
電圧が第２の基準圧力に対応する第２の基準電圧
に等しくなるようにする。
力負荷抵抗回路の少なくともいずれか一方の抵抗
の抵抗値を調整することにより、出力端子の出力
電圧が第２の基準圧力に対応する第２の基準電圧
に等しくなるようにする。
このようにして、出力端子の出力電圧の印加圧
力に対する特性が、２点の圧力において調整可能
であるから、いかなる感度特性をもつ感圧素子に
対しても、上記の２点における調整によつて同じ
圧力／出力電圧特性をもつように調整することが
できる。しかも、出力特性を２点の圧力において
調整すればよいからその作業も比較的容易であ
る。
力に対する特性が、２点の圧力において調整可能
であるから、いかなる感度特性をもつ感圧素子に
対しても、上記の２点における調整によつて同じ
圧力／出力電圧特性をもつように調整することが
できる。しかも、出力特性を２点の圧力において
調整すればよいからその作業も比較的容易であ
る。
とくにこの発明においては、第１の基準圧力の
印加時に、出力負荷抵抗回路の直列接続抵抗に流
れる電流が零となるように調整されるから、第２
の基準圧力印加時の調整において、出力負荷抵抗
回路の抵抗をどのような値に調整しても、第１の
基準圧力印加時の出力電圧（第１の基準電圧）が
変化することがない。すなわちこの発明による
と、調整の前後において回路バランスがくずれた
り設定精度が悪化することがない。
印加時に、出力負荷抵抗回路の直列接続抵抗に流
れる電流が零となるように調整されるから、第２
の基準圧力印加時の調整において、出力負荷抵抗
回路の抵抗をどのような値に調整しても、第１の
基準圧力印加時の出力電圧（第１の基準電圧）が
変化することがない。すなわちこの発明による
と、調整の前後において回路バランスがくずれた
り設定精度が悪化することがない。
実施例の説明
第２図はこの発明の実施例を示している。この
図において、第１図に示すものと同一物には同一
符号を付してその説明を省略する。
図において、第１図に示すものと同一物には同一
符号を付してその説明を省略する。
増幅回路４０において、帰還抵抗Rfをもつ演
算増幅器３の２つの入力端子は抵抗を介して感圧
素子（ブリツジ回路）２の２つの出力端子にそれ
ぞれ接続されている。演算増幅器３の一方の入力
端子（非反転入力端子）には、抵抗回路を介して
定電圧電源６によつて基準電圧が印加される。こ
の抵抗回路は、直列に接続された抵抗RE，RDお
よび抵抗RDに並列に接続された抵抗RCから構成
され、抵抗RCが電源６に接続されている。抵抗
RCとRDは可変抵抗であり、かつRE≫（RCRD）
の条件を満足する。ここで（RCRD）は抵抗RC
とRDの並列接続合成抵抗である。
算増幅器３の２つの入力端子は抵抗を介して感圧
素子（ブリツジ回路）２の２つの出力端子にそれ
ぞれ接続されている。演算増幅器３の一方の入力
端子（非反転入力端子）には、抵抗回路を介して
定電圧電源６によつて基準電圧が印加される。こ
の抵抗回路は、直列に接続された抵抗RE，RDお
よび抵抗RDに並列に接続された抵抗RCから構成
され、抵抗RCが電源６に接続されている。抵抗
RCとRDは可変抵抗であり、かつRE≫（RCRD）
の条件を満足する。ここで（RCRD）は抵抗RC
とRDの並列接続合成抵抗である。
演算増幅器３の出力側には、アースとの間に、
可変の負荷抵抗RaとRbおよび定電圧電源５の直
列回路が接続されている。電源５の電圧をVEと
する。圧力センサの出力電圧Ｖは抵抗RaとRbの
接続点から取出される。
可変の負荷抵抗RaとRbおよび定電圧電源５の直
列回路が接続されている。電源５の電圧をVEと
する。圧力センサの出力電圧Ｖは抵抗RaとRbの
接続点から取出される。
以上の回路構成において、出力電圧Ｖの印加圧
力に対する特性の調整は次のようにして行なわれ
る。
力に対する特性の調整は次のようにして行なわれ
る。
第３図を参照して、２つの異なる印加圧力P1，
P2に対する出力電圧Ｖの目標値をそれぞれV1（＝
VE），V2とする。これらの圧力P1，P2は、圧力
検出レンジの下限圧力と上限圧力またはこれらの
近傍の圧力であることが好ましい。
P2に対する出力電圧Ｖの目標値をそれぞれV1（＝
VE），V2とする。これらの圧力P1，P2は、圧力
検出レンジの下限圧力と上限圧力またはこれらの
近傍の圧力であることが好ましい。
第３図Ａに示されているように、調整前におい
て全く異なる２つの圧力／出力電圧特性（特性
１，特性２）をもつ２つの圧力センサがあるもの
と仮定する。
て全く異なる２つの圧力／出力電圧特性（特性
１，特性２）をもつ２つの圧力センサがあるもの
と仮定する。
まず、これらの圧力センサに低い方の圧力P1
を印加する。次に、可変抵抗RCまたはRDをそれ
ぞれトリミング調整して、両圧力センサの演算増
幅器３の出力V01のバイアスを変化させ、V01＝
VEとなるようにセツテイングする。このトリミ
ングにより、演算増幅器入力オフセツト、感圧素
子出力オフセツト、定電流回路出力のばらつき等
にかかわらず、圧力P1印加時の出力電圧V01を一
定にすることが可能である。このときの、圧力セ
ンサの出力電圧Ｖは、 Ｖ＝V01＝VE＝V1 となる。（第３図Ｂ参照）。
を印加する。次に、可変抵抗RCまたはRDをそれ
ぞれトリミング調整して、両圧力センサの演算増
幅器３の出力V01のバイアスを変化させ、V01＝
VEとなるようにセツテイングする。このトリミ
ングにより、演算増幅器入力オフセツト、感圧素
子出力オフセツト、定電流回路出力のばらつき等
にかかわらず、圧力P1印加時の出力電圧V01を一
定にすることが可能である。このときの、圧力セ
ンサの出力電圧Ｖは、 Ｖ＝V01＝VE＝V1 となる。（第３図Ｂ参照）。
次に印加圧力をp2に変化させる。この印加圧力
変化にともない、演算増幅器３の出力はV01から
V02に変化したとする。圧力センサの出力電圧Ｖ
は、感度調整抵抗の分割比率によつて次式で表わ
される。
変化にともない、演算増幅器３の出力はV01から
V02に変化したとする。圧力センサの出力電圧Ｖ
は、感度調整抵抗の分割比率によつて次式で表わ
される。
Ｖ＝（RbV02＋RaVE）／（Ra＋Rb）
可変抵抗RaまたはRbをトリミングすることに
より出力Ｖを目標値V2に調整する（第３図Ｃ参
照）。
より出力Ｖを目標値V2に調整する（第３図Ｃ参
照）。
以上のような操作によつて、２つの異なる圧力
センサの出力電圧Ｖ／印加圧力特性は等しくな
り、各素子のばらつき、入力オフセツト特性に依
存しない一定の感度特性を得られるようになる。
センサの出力電圧Ｖ／印加圧力特性は等しくな
り、各素子のばらつき、入力オフセツト特性に依
存しない一定の感度特性を得られるようになる。
第２図の回路の特徴は次の点にある。
演算増幅器廻りの抵抗値はトリミング前、後に
おいて不変である。したがつて、トリミングによ
り、出力バイアス・レベルが変動したり、増幅率
が変動することはない。
おいて不変である。したがつて、トリミングによ
り、出力バイアス・レベルが変動したり、増幅率
が変動することはない。
印加圧力P1のとき、Ｖ＝VE＝V0＝（V0＝V01：
演算増幅器３の出力）が成立するので（出力電圧
Ｖの出力端子からの出力電流は０とする）、圧力
P2印加時の調整において負荷抵抗Ra，Rb（感度調
整抵抗）をどのような値としても、トリミング前
後においてP1印加時の出力Ｖが変化することは
ない。
演算増幅器３の出力）が成立するので（出力電圧
Ｖの出力端子からの出力電流は０とする）、圧力
P2印加時の調整において負荷抵抗Ra，Rb（感度調
整抵抗）をどのような値としても、トリミング前
後においてP1印加時の出力Ｖが変化することは
ない。
したがつて、第２図に示された回路は次のよう
な効果をもつ。
な効果をもつ。
１ 負荷抵抗のレーザ・トリミングにより、出力
電圧変動スパンが調整可能である。演算増幅器
３の出力特性は負荷が変動しても不変であるた
め、トリミングにより感圧素子の動作特性が影
響を受けることはない。
電圧変動スパンが調整可能である。演算増幅器
３の出力特性は負荷が変動しても不変であるた
め、トリミングにより感圧素子の動作特性が影
響を受けることはない。
２ 印加圧力P1、印加圧力P2において、それぞ
れ独立に調整可能である。Ｖ＝VE＝V0とする
ことによつてP1印加時の出力電圧をＶ＝V1に
設定し、圧力P2の印加時には、演算増幅器３
とは無関係な箇所（演算増幅器３の出力回路抵
抗）をトリムにするため、P2印加時の調整ト
リミングの影響によつてP1印加時の出力が初
期設定目標値V1からずれることはない。
れ独立に調整可能である。Ｖ＝VE＝V0とする
ことによつてP1印加時の出力電圧をＶ＝V1に
設定し、圧力P2の印加時には、演算増幅器３
とは無関係な箇所（演算増幅器３の出力回路抵
抗）をトリムにするため、P2印加時の調整ト
リミングの影響によつてP1印加時の出力が初
期設定目標値V1からずれることはない。
従来例である第１図の回路において、抵抗
R1，R2のトリミングによつて増幅スパン調整
を行うと、トリミング前、後において回路バラ
ンスがくずれ、設定精度が悪くなる。
R1，R2のトリミングによつて増幅スパン調整
を行うと、トリミング前、後において回路バラ
ンスがくずれ、設定精度が悪くなる。
３ 圧力センサをICチツプ化する場合、感度調
整抵抗以外のすべてをIC化可能である。しか
も、感圧素子２感度が大幅にばらついても、上
述の感度調整法により圧力／出力電圧変化特性
が均一な回路を容易に製造することができる。
整抵抗以外のすべてをIC化可能である。しか
も、感圧素子２感度が大幅にばらついても、上
述の感度調整法により圧力／出力電圧変化特性
が均一な回路を容易に製造することができる。
第１図は従来例を示す回路図である。第２図は
この発明の実施例を示す回路図であり、第３図は
圧力／出力電圧特性の調整の様子を示すグラフで
ある。 ２……感圧素子、３……演算増幅器、５，６…
…定電圧電源、４０……増幅回路、RC，RD……
基準電圧調整用抵抗、Ra，Rb……感度調整用負
荷抵抗。
この発明の実施例を示す回路図であり、第３図は
圧力／出力電圧特性の調整の様子を示すグラフで
ある。 ２……感圧素子、３……演算増幅器、５，６…
…定電圧電源、４０……増幅回路、RC，RD……
基準電圧調整用抵抗、Ra，Rb……感度調整用負
荷抵抗。
Claims (1)
- １ 感圧素子の出力電圧を増幅する増幅回路を備
えた圧力センサにおいて、増幅回路のバイアス電
圧を調整する回路、および増幅回路の出力側に接
続された調整可能な出力負荷抵抗回路が設けら
れ、この出力負荷抵抗回路は増幅回路の出力側と
グランドとの間に直列に接続された少なくとも２
つの抵抗を含み、これらの抵抗の少なくともいず
れか一方が可変抵抗であり、これらの抵抗の相互
の接続点が検出圧力を表わす出力電圧の出力端子
に接続されている、圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2672886A JPS62185138A (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2672886A JPS62185138A (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62185138A JPS62185138A (ja) | 1987-08-13 |
| JPH0545130B2 true JPH0545130B2 (ja) | 1993-07-08 |
Family
ID=12201379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2672886A Granted JPS62185138A (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62185138A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02118238U (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-21 | ||
| US6845649B2 (en) | 1999-12-08 | 2005-01-25 | Denso Corporation | Rotational angle output regulating method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5454661A (en) * | 1977-10-11 | 1979-05-01 | Shimadzu Corp | Method and apparatus for calibration of detection circuits |
| JPS578425A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | Pressure detector |
| JPS5835700A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-02 | 大同特殊鋼株式会社 | 自動較正式計器 |
-
1986
- 1986-02-12 JP JP2672886A patent/JPS62185138A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5454661A (en) * | 1977-10-11 | 1979-05-01 | Shimadzu Corp | Method and apparatus for calibration of detection circuits |
| JPS578425A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | Pressure detector |
| JPS5835700A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-02 | 大同特殊鋼株式会社 | 自動較正式計器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62185138A (ja) | 1987-08-13 |
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