JPH0556456B2 - - Google Patents
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- JPH0556456B2 JPH0556456B2 JP59156030A JP15603084A JPH0556456B2 JP H0556456 B2 JPH0556456 B2 JP H0556456B2 JP 59156030 A JP59156030 A JP 59156030A JP 15603084 A JP15603084 A JP 15603084A JP H0556456 B2 JPH0556456 B2 JP H0556456B2
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- resistors
- resistor
- pressure sensor
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 17
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体圧力センサの温度補償増幅回路
を高性能化するようにした半導体圧力検出装置に
関するものである。
を高性能化するようにした半導体圧力検出装置に
関するものである。
この種の従来装置として第１図に示すものがあ
つた。図において、１はブリツジ回路を構成する
半導体圧力センサで、圧力を加えられた際に歪を
生じ圧力を電気信号に変換する。６は半導体圧力
センサ１の出力端子２と入力端子３との間に接続
されたオフセツト電圧温度補償抵抗、７は半導体
圧力センサ１の出力端子４と入力端子３との間に
接続されたオフセツト電圧温度補償抵抗、８は入
力端子３，５間に接続された固定抵抗、９は入力
端子３と接地点との間に接続された固定抵抗で、
抵抗９と入力端子３との接続点はオペアンプ２８
の反転入力端子に接続されている。入力端子３，
５間には半導体圧力センサ１を駆動する電源電圧
である励起電圧（ブリツジ電圧）が接続されてい
る。２２，２３は直列接続された固定抵抗で、そ
の接続点はオペアンプ２８の非反転入力端子に接
続され、抵抗２３は電源２９の正側に、抵抗２２
は電源２９の負側に接続されている。２４は抵抗
である。又、１０，１１は直列接続された抵抗
で、その接続点は抵抗１６を介してオペアンプ２
５の反転入力端子に接続される。１２，１３は直
列接続された固定抵抗で、接続点は抵抗１４，１
５を介してオペアンプ２７の非反転入力端子に接
続されている。抵抗１１，１３は電源２９の負側
に、抵抗１０，１２は電源２９の正側に接続され
る。又、１７〜２１は抵抗、２６はオペアンプで
ある。なお、オフセツト電圧は圧力センサ１に圧
力が印加されないときの出力端子２，４間の出力
電圧である。
つた。図において、１はブリツジ回路を構成する
半導体圧力センサで、圧力を加えられた際に歪を
生じ圧力を電気信号に変換する。６は半導体圧力
センサ１の出力端子２と入力端子３との間に接続
されたオフセツト電圧温度補償抵抗、７は半導体
圧力センサ１の出力端子４と入力端子３との間に
接続されたオフセツト電圧温度補償抵抗、８は入
力端子３，５間に接続された固定抵抗、９は入力
端子３と接地点との間に接続された固定抵抗で、
抵抗９と入力端子３との接続点はオペアンプ２８
の反転入力端子に接続されている。入力端子３，
５間には半導体圧力センサ１を駆動する電源電圧
である励起電圧（ブリツジ電圧）が接続されてい
る。２２，２３は直列接続された固定抵抗で、そ
の接続点はオペアンプ２８の非反転入力端子に接
続され、抵抗２３は電源２９の正側に、抵抗２２
は電源２９の負側に接続されている。２４は抵抗
である。又、１０，１１は直列接続された抵抗
で、その接続点は抵抗１６を介してオペアンプ２
５の反転入力端子に接続される。１２，１３は直
列接続された固定抵抗で、接続点は抵抗１４，１
５を介してオペアンプ２７の非反転入力端子に接
続されている。抵抗１１，１３は電源２９の負側
に、抵抗１０，１２は電源２９の正側に接続され
る。又、１７〜２１は抵抗、２６はオペアンプで
ある。なお、オフセツト電圧は圧力センサ１に圧
力が印加されないときの出力端子２，４間の出力
電圧である。
次に、上記の従来装置の動作について説明す
る。半導体圧力センサ１で圧力−電圧変換された
圧力信号はオペアンプ２５〜２７で構成された増
幅器で所定の値に増幅される。この時、半導体圧
力センサ１に流れる電流はオペアンプ２８等で構
成される定電流回路で一定値に保たれる。ここ
で、圧力センサ１の出力VPを(1)式で近似すると、
オペアンプ２７の出力Vputは(3)式で示される。即
ち、 VP＝｛Vpff（１＋ηt）＋k0・Ｐ・１／１＋βt｝・VB
(1) ただし、Vpff：VB＝1Vのときのオフセツト電
圧、η＝オフセツト電圧の温度係数、k0：圧力感
度係数、β：感度温度係数、Ｐ：圧力、VB：ブ
リツジ電圧、ｔ：温度である。ここで、ブリツジ
抵抗温度係数をαとすると、ブリツジに定電流を
流した場合のブリツジ電圧もαの温度係数を持つ
ので、定電圧励起した場合の圧力センサ１の出力
−圧力特性は(2)式で表わされる。
る。半導体圧力センサ１で圧力−電圧変換された
圧力信号はオペアンプ２５〜２７で構成された増
幅器で所定の値に増幅される。この時、半導体圧
力センサ１に流れる電流はオペアンプ２８等で構
成される定電流回路で一定値に保たれる。ここ
で、圧力センサ１の出力VPを(1)式で近似すると、
オペアンプ２７の出力Vputは(3)式で示される。即
ち、 VP＝｛Vpff（１＋ηt）＋k0・Ｐ・１／１＋βt｝・VB
(1) ただし、Vpff：VB＝1Vのときのオフセツト電
圧、η＝オフセツト電圧の温度係数、k0：圧力感
度係数、β：感度温度係数、Ｐ：圧力、VB：ブ
リツジ電圧、ｔ：温度である。ここで、ブリツジ
抵抗温度係数をαとすると、ブリツジに定電流を
流した場合のブリツジ電圧もαの温度係数を持つ
ので、定電圧励起した場合の圧力センサ１の出力
−圧力特性は(2)式で表わされる。
VP＝｛Vpff（１＋ηt）＋k0・Ｐ・１／１＋
βt｝・VB（１＋αt）(2) 従つて、 Vput＝｛Vpff（１＋ηt）k0・Ｐ・１／１＋βt・VB（１
＋αt）・K2・K3＋（k2・Vcc−k1・Vcc）・K3(3) ただし、Rnを抵抗ｎの抵抗値として K2＝R21／R20、K3＝１＋R19／R18、k1＝R11／R10＋R1
1、k2 ＝R13／R12＋R13、Vcc：抵抗１０，１２に印加される 電圧であつて、電源２９の電圧である。ここで、
抵抗８を接続したときのブリツジの見かけ上の抵
抗温度係数をα′とすると、α′＝βとなるように抵
抗８を選択することにより感度の温度補償が可能
になる。又、抵抗６，７の選択によりオフセツト
電圧の温度補償が可能になる。
βt｝・VB（１＋αt）(2) 従つて、 Vput＝｛Vpff（１＋ηt）k0・Ｐ・１／１＋βt・VB（１
＋αt）・K2・K3＋（k2・Vcc−k1・Vcc）・K3(3) ただし、Rnを抵抗ｎの抵抗値として K2＝R21／R20、K3＝１＋R19／R18、k1＝R11／R10＋R1
1、k2 ＝R13／R12＋R13、Vcc：抵抗１０，１２に印加される 電圧であつて、電源２９の電圧である。ここで、
抵抗８を接続したときのブリツジの見かけ上の抵
抗温度係数をα′とすると、α′＝βとなるように抵
抗８を選択することにより感度の温度補償が可能
になる。又、抵抗６，７の選択によりオフセツト
電圧の温度補償が可能になる。
しかるに、上記の従来装置においては、圧力セ
ンサ１のオフセツト電圧温度ドリフVpff・ηtだけ
ではなく、Vpff・αtで表わされるオフセツト電圧
温度ドリフトが生じるため、オフセツト電圧温度
補償回路の調整が複雑になるといつた欠点があつ
た。
ンサ１のオフセツト電圧温度ドリフVpff・ηtだけ
ではなく、Vpff・αtで表わされるオフセツト電圧
温度ドリフトが生じるため、オフセツト電圧温度
補償回路の調整が複雑になるといつた欠点があつ
た。
〔発明の概要〕
本発明は上記したような従来の欠点を除去する
ために成されたものであり、(3)式のVccにαの温
度係数を持たせることにより、Vpff・αtを自動的
に補償して調整工程を簡略化し、精度が良く安価
な半導体圧力検出装置を提供することを目的とす
る。
ために成されたものであり、(3)式のVccにαの温
度係数を持たせることにより、Vpff・αtを自動的
に補償して調整工程を簡略化し、精度が良く安価
な半導体圧力検出装置を提供することを目的とす
る。
以下、本発明の実施例を図面とともに説明す
る。本実施例においては第２図に示すように、抵
抗１０，１２の接続点を圧力センサ１の入力端子
５に接続するとともに抵抗１１，１３の接続点を
圧力センサ１の入力端子３に接続しており、その
他の構成は従来と同様である。なお、オフセツト
電圧補償電圧とは、オフセツト電圧を補償するた
めの電圧であつて、オペアンプ２５の反転入力端
子に接続された抵抗１６に加わる電圧である。
る。本実施例においては第２図に示すように、抵
抗１０，１２の接続点を圧力センサ１の入力端子
５に接続するとともに抵抗１１，１３の接続点を
圧力センサ１の入力端子３に接続しており、その
他の構成は従来と同様である。なお、オフセツト
電圧補償電圧とは、オフセツト電圧を補償するた
めの電圧であつて、オペアンプ２５の反転入力端
子に接続された抵抗１６に加わる電圧である。
次に、動作について説明する。第２図におい
て、オペアンプ２７の出力Vputは Vput＝｛Vpff（１＋ηt）・K2＋k2＋k1｝・VB（１＋αt
）・K3＋k0・Ｐ・VB／１＋βt（１＋αt）・K2・K3(4) で表わされ、α＝β、Vpff・K3＋k2−k1＝０とす
ると、 Vput＝Vpff・ηt・VB・（１＋αt）・K2・K3
＋K0・Ｐ・VB・K2・K3(5) となり、η＝０となるよう抵抗６，７を調整する
ことにより、(5)式はさらに Vput＝k0・Ｐ・VB・K2・K3 (6) となる。
て、オペアンプ２７の出力Vputは Vput＝｛Vpff（１＋ηt）・K2＋k2＋k1｝・VB（１＋αt
）・K3＋k0・Ｐ・VB／１＋βt（１＋αt）・K2・K3(4) で表わされ、α＝β、Vpff・K3＋k2−k1＝０とす
ると、 Vput＝Vpff・ηt・VB・（１＋αt）・K2・K3
＋K0・Ｐ・VB・K2・K3(5) となり、η＝０となるよう抵抗６，７を調整する
ことにより、(5)式はさらに Vput＝k0・Ｐ・VB・K2・K3 (6) となる。
このように、本実施例によれば圧力センサ１の
励起電圧が温度依存性を持つ場合でも温度依存性
を持たない場合のオフセツト電圧の温度ドリフト
のみを補償すれば良くなり、調整工程が簡単で精
度が高い半導体圧力検出装置を安価に提供するこ
とができる。ただし、抵抗８，１０，１１，１
２，１３を接続したときの見かけ上の抵抗温度係
数α′＝βが必要であり、α＞βでなければならな
い。又、抵抗１４，１５の抵抗値は抵抗１２，１
３の10倍以上必要である。即ち、α′はセンサ１の
抵抗の温度係数αと抵抗８，１０〜１３で決定さ
れたセンサ１の入力端子３，５から見た見かけ上
の抵抗温度係数であり、α′＝βとすればセンサ１
の出力電圧の圧力依存項（圧力感度に相当）の温
度依存性がなくなり、温度補償が成立する。又、
抵抗９で計測される電流は各抵抗８，１０〜１３
を並列に流れ、これらの温度係数は小さいので、
見かけ上のセンサ１の抵抗温度係数α′はセンサ１
の抵抗温度係数αより小さく（α＞α′）、α＞β
でなければならない。一方、抵抗１２，１３の接
続点から抵抗１４，１５の直列回路に流れる電流
が抵抗９を流れる電流より十分小さくないと、
α′に影響を与える。即ち、抵抗９の両端の電圧は
抵抗２２の両端の電圧に等しく、温度依存性を持
たないが、入力端子３，５間の電圧は温度係数
α′を有するので、抵抗１２，１３の直列体を流れ
る電流はα′の温度係数を有する。従つて、抵抗１
４，１５を流れる電流の温度依存性（抵抗９の両
端電圧＋センサ１の入力端子３，５間の電圧の抵
抗１２，１３による分圧電圧）とは異なるので抵
抗１４，１５によりα′が影響を受け、この影響を
小さくするためには抵抗１４，１５の抵抗値を抵
抗１２，１３の10倍以上とする必要がある。
励起電圧が温度依存性を持つ場合でも温度依存性
を持たない場合のオフセツト電圧の温度ドリフト
のみを補償すれば良くなり、調整工程が簡単で精
度が高い半導体圧力検出装置を安価に提供するこ
とができる。ただし、抵抗８，１０，１１，１
２，１３を接続したときの見かけ上の抵抗温度係
数α′＝βが必要であり、α＞βでなければならな
い。又、抵抗１４，１５の抵抗値は抵抗１２，１
３の10倍以上必要である。即ち、α′はセンサ１の
抵抗の温度係数αと抵抗８，１０〜１３で決定さ
れたセンサ１の入力端子３，５から見た見かけ上
の抵抗温度係数であり、α′＝βとすればセンサ１
の出力電圧の圧力依存項（圧力感度に相当）の温
度依存性がなくなり、温度補償が成立する。又、
抵抗９で計測される電流は各抵抗８，１０〜１３
を並列に流れ、これらの温度係数は小さいので、
見かけ上のセンサ１の抵抗温度係数α′はセンサ１
の抵抗温度係数αより小さく（α＞α′）、α＞β
でなければならない。一方、抵抗１２，１３の接
続点から抵抗１４，１５の直列回路に流れる電流
が抵抗９を流れる電流より十分小さくないと、
α′に影響を与える。即ち、抵抗９の両端の電圧は
抵抗２２の両端の電圧に等しく、温度依存性を持
たないが、入力端子３，５間の電圧は温度係数
α′を有するので、抵抗１２，１３の直列体を流れ
る電流はα′の温度係数を有する。従つて、抵抗１
４，１５を流れる電流の温度依存性（抵抗９の両
端電圧＋センサ１の入力端子３，５間の電圧の抵
抗１２，１３による分圧電圧）とは異なるので抵
抗１４，１５によりα′が影響を受け、この影響を
小さくするためには抵抗１４，１５の抵抗値を抵
抗１２，１３の10倍以上とする必要がある。
尚、上記実施例ではオフセツト電圧の補償電圧
を発生させるために抵抗１０，１１の分圧回路を
用いたが、第３図に示すようにさらにバツフアア
ンプ３０，３１を付加しても同様の効果が得られ
るとともに抵抗１０〜１５の抵抗値の制限をなく
す効果もある。即ち、第２図の回路ではオペアン
プ２５の入力インピーダンスが抵抗１６，１７で
決定され、抵抗１４，１５の直列値がそれぞれ抵
抗１０，１１、抵抗１２，１３の分圧による電源
（分圧電圧がその電源電圧であり、抵抗１０，１
１及び抵抗１２，１３の並列値が電源インピーダ
ンスに相当する。）の負荷インピーダンスとなり、
負荷インピーダンスの影響を避けるには電源イン
ピーダンスと負荷インピーダンスの比を大きくす
る必要があるが、バツフアアンプ３０，３１を介
することにより抵抗値に無関係に電源インピーダ
ンスを小さくすることができる。
を発生させるために抵抗１０，１１の分圧回路を
用いたが、第３図に示すようにさらにバツフアア
ンプ３０，３１を付加しても同様の効果が得られ
るとともに抵抗１０〜１５の抵抗値の制限をなく
す効果もある。即ち、第２図の回路ではオペアン
プ２５の入力インピーダンスが抵抗１６，１７で
決定され、抵抗１４，１５の直列値がそれぞれ抵
抗１０，１１、抵抗１２，１３の分圧による電源
（分圧電圧がその電源電圧であり、抵抗１０，１
１及び抵抗１２，１３の並列値が電源インピーダ
ンスに相当する。）の負荷インピーダンスとなり、
負荷インピーダンスの影響を避けるには電源イン
ピーダンスと負荷インピーダンスの比を大きくす
る必要があるが、バツフアアンプ３０，３１を介
することにより抵抗値に無関係に電源インピーダ
ンスを小さくすることができる。
以上のように本発明においては、オフセツト電
圧補償電圧に圧力センサの励起電圧と同じ温度依
存性を持たせたので、励起電圧の変化により生じ
るオフセツト電圧の自動的に補償することがで
き、励起電圧が温度依存性を持たず一定の場合の
オフセツト電圧温度ドリフトのみを補償すれば良
く、調整が簡単で高精度な圧力検出装置が得られ
る。
圧補償電圧に圧力センサの励起電圧と同じ温度依
存性を持たせたので、励起電圧の変化により生じ
るオフセツト電圧の自動的に補償することがで
き、励起電圧が温度依存性を持たず一定の場合の
オフセツト電圧温度ドリフトのみを補償すれば良
く、調整が簡単で高精度な圧力検出装置が得られ
る。
第１図は従来の半導体圧力検出装置の回路図、
第２図および第３図は夫々本発明の第１および第
２の実施例に係る半導体圧力検出装置の回路図で
ある。 １……半導体圧力センサ、２，４……入力端
子、３，５……出力端子、６〜２４……抵抗、２
５〜２８……オペアンプ、２９……電源、３０，
３１……バツフアアンプ。尚、図中同一符号は同
一又は相当部分を示す。
第２図および第３図は夫々本発明の第１および第
２の実施例に係る半導体圧力検出装置の回路図で
ある。 １……半導体圧力センサ、２，４……入力端
子、３，５……出力端子、６〜２４……抵抗、２
５〜２８……オペアンプ、２９……電源、３０，
３１……バツフアアンプ。尚、図中同一符号は同
一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 圧力を加えられた際に歪を生じ圧力を電気信
号に変換する半導体圧力センサと、この半導体圧
力センサの励起電圧入力端子間に接続された複数
の抵抗で構成され、該センサの励起電圧と同じ温
度依存性を有するオフセツト電圧補償電圧を発生
し、半導体圧力センサの感度の温度依存性をその
励起電圧の温度変化により補償させるオフセツト
電圧補償回路を備えたことを特徴とする半導体圧
力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15603084A JPS6131934A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 半導体圧力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15603084A JPS6131934A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 半導体圧力検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131934A JPS6131934A (ja) | 1986-02-14 |
| JPH0556456B2 true JPH0556456B2 (ja) | 1993-08-19 |
Family
ID=15618773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15603084A Granted JPS6131934A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 半導体圧力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131934A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113091773B (zh) * | 2021-03-09 | 2022-02-01 | 北京大学 | 一种惠斯通电桥式传感器的零位温度漂移估算方法 |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP15603084A patent/JPS6131934A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6131934A (ja) | 1986-02-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |