JPH06294664A - 非線形回路 - Google Patents
非線形回路Info
- Publication number
- JPH06294664A JPH06294664A JP10497193A JP10497193A JPH06294664A JP H06294664 A JPH06294664 A JP H06294664A JP 10497193 A JP10497193 A JP 10497193A JP 10497193 A JP10497193 A JP 10497193A JP H06294664 A JPH06294664 A JP H06294664A
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- Japan
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- temperature
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- coefficients
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- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 直線補正および温度補正を容易にする。
【構成】 センサ１の出力信号と、その信号を高次式回
路３により直線補正した信号を所定の割合で加算する。
このとき高次式回路３はその係数を外部から調整できる
ようにしておき、その係数を温度に応じて変化させる。
これにより高次式により直線補正が行われ、係数の調整
により温度補正が行われる。
路３により直線補正した信号を所定の割合で加算する。
このとき高次式回路３はその係数を外部から調整できる
ようにしておき、その係数を温度に応じて変化させる。
これにより高次式により直線補正が行われ、係数の調整
により温度補正が行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、センサの温度特性や、
非線形性の補正を行う非線形回路に関するものである。
非線形性の補正を行う非線形回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図６に示すような容量式センサが
提案されており、これはセンサの容量値Ｃｓと抵抗値Ｒ
１の乗算結果に比例する発振周期の信号をＩＣ１から発
生するようになっている。そして容量Ｃｓの変化を周期
の変化として測定できる。ここで温度の変化により容量
Ｃｓの値が変化すると周期も変化するが、抵抗Ｒ１に直
列また並列に感温抵抗を接続することで容量Ｃｓの温度
特性を補償することができ、温度変化の影響を受けない
ようにすることができる。
提案されており、これはセンサの容量値Ｃｓと抵抗値Ｒ
１の乗算結果に比例する発振周期の信号をＩＣ１から発
生するようになっている。そして容量Ｃｓの変化を周期
の変化として測定できる。ここで温度の変化により容量
Ｃｓの値が変化すると周期も変化するが、抵抗Ｒ１に直
列また並列に感温抵抗を接続することで容量Ｃｓの温度
特性を補償することができ、温度変化の影響を受けない
ようにすることができる。
【０００３】別の例として図７に示すように、抵抗Ｒ１
〜Ｒ４のいずれかまたは全部をセンサとした抵抗式のセ
ンサがあり、これは抵抗値の変化を抵抗ブリッジの２端
子の差電圧（Ｖ０）として出力する構成となっている。
この場合はセンサである抵抗の温度係数が０でないた
め、出力電圧の感度が温度により変化する。
〜Ｒ４のいずれかまたは全部をセンサとした抵抗式のセ
ンサがあり、これは抵抗値の変化を抵抗ブリッジの２端
子の差電圧（Ｖ０）として出力する構成となっている。
この場合はセンサである抵抗の温度係数が０でないた
め、出力電圧の感度が温度により変化する。
【０００４】その補償方法として、抵抗Ｒ１〜Ｒ４で構
成されるブリッジに供給する電圧Ｖｓに温度特性を持た
せる方法があり、この場合、抵抗Ｒ５または抵抗Ｒ６に
直列または並列に感温抵抗を使用することで実現でき
る。
成されるブリッジに供給する電圧Ｖｓに温度特性を持た
せる方法があり、この場合、抵抗Ｒ５または抵抗Ｒ６に
直列または並列に感温抵抗を使用することで実現でき
る。
【０００５】これらの回路では温度特性に対する補償を
行っているが、センサの入出力特性が非線形な場合は精
度を上げるため、リニアライズを行う必要があり、図６
または図７の回路の後にこの補正回路が必要となる。そ
の回路として演算増幅器を使用した図８あるいは図９の
ような折れ線回路が一般的に用いられている。
行っているが、センサの入出力特性が非線形な場合は精
度を上げるため、リニアライズを行う必要があり、図６
または図７の回路の後にこの補正回路が必要となる。そ
の回路として演算増幅器を使用した図８あるいは図９の
ような折れ線回路が一般的に用いられている。
【０００６】図８は（ａ）に示すように１回路で構成し
たもので、その特性は（ｂ）に示すようになる。図９は
（ａ）に示すように２回路で構成したもので、その特性
は（ｂ）から（ｄ）に示すように自在にきめることがで
きる。
たもので、その特性は（ｂ）に示すようになる。図９は
（ａ）に示すように２回路で構成したもので、その特性
は（ｂ）から（ｄ）に示すように自在にきめることがで
きる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の回路は、温度特性の補正と非線形特性の補正を
別々の回路で行っており、非線形性が温度により変化す
る場合は特性の調整が困難であり、場合によっては補正
できないこともある。また、マイクロコンピュータの演
算機能を利用して双方の補正を同時に行うことも可能で
あるが、演算が複雑となるため、応答性が悪くなり、コ
ンピュータも高性能のものが必要となり、経済性も悪く
なるという課題を有していた。
な従来の回路は、温度特性の補正と非線形特性の補正を
別々の回路で行っており、非線形性が温度により変化す
る場合は特性の調整が困難であり、場合によっては補正
できないこともある。また、マイクロコンピュータの演
算機能を利用して双方の補正を同時に行うことも可能で
あるが、演算が複雑となるため、応答性が悪くなり、コ
ンピュータも高性能のものが必要となり、経済性も悪く
なるという課題を有していた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、各種のセンサ出力を電気信号に変換
する回路において、センサ特性の非線形性や温度特性に
よる精度の低下を補正するため、センサ出力のニリアラ
イズを高次式を用いて行い、その係数を温度により変化
させることにより温度特性と非線形特性を同時に補正す
るようにしたものである。
るために本発明は、各種のセンサ出力を電気信号に変換
する回路において、センサ特性の非線形性や温度特性に
よる精度の低下を補正するため、センサ出力のニリアラ
イズを高次式を用いて行い、その係数を温度により変化
させることにより温度特性と非線形特性を同時に補正す
るようにしたものである。
【０００９】このため本発明は、ある物理量に対して所
定の電圧を発生させるセンサ回路と、そのセンサ回路の
出力信号を高次式で表せる特性によりリニアライズする
第１の高次式回路と、センサ回路の出力信号と第１の高
次式回路の出力信号を所定の割合で加算する加算器とか
ら構成され、高次式回路はその高次式の各係数が外部か
ら設定できるようにしたものである。
定の電圧を発生させるセンサ回路と、そのセンサ回路の
出力信号を高次式で表せる特性によりリニアライズする
第１の高次式回路と、センサ回路の出力信号と第１の高
次式回路の出力信号を所定の割合で加算する加算器とか
ら構成され、高次式回路はその高次式の各係数が外部か
ら設定できるようにしたものである。
【００１０】また、第１の高次式回路の各係数設定端子
に接続され入出力特性が第１の高次式とは異なる高次式
で表せる第２の高次式回路を備え、第２の高次式回路は
温度信号を高次式演算した結果に外部より設定される固
定の係数を乗じた出力を送出することにより、第１の高
次式回路の各係数を温度変化によって制御するようにし
たものである。
に接続され入出力特性が第１の高次式とは異なる高次式
で表せる第２の高次式回路を備え、第２の高次式回路は
温度信号を高次式演算した結果に外部より設定される固
定の係数を乗じた出力を送出することにより、第１の高
次式回路の各係数を温度変化によって制御するようにし
たものである。
【００１１】
【作用】第１の発明はセンサ出力信号が高次式演算され
た信号によって補正され、高次式演算部分では高次式の
各項毎に独立な特性に調整できる。このため調整が容易
で高精度な補正が可能となる。即ち、センサの非直線性
を補正する高次回路の各係数を独立に調整できることか
ら細かい調整が可能になる。
た信号によって補正され、高次式演算部分では高次式の
各項毎に独立な特性に調整できる。このため調整が容易
で高精度な補正が可能となる。即ち、センサの非直線性
を補正する高次回路の各係数を独立に調整できることか
ら細かい調整が可能になる。
【００１２】また一般的には外部回路の温度特性が単調
増加／現象でないようにすることは困難であり、このた
め第１の高次式を更に第２の高次式で補正することも有
効である。したがって第１の高次式回路の各係数を第２
の高次式回路の特性によって補正しているので、各係数
の温度特性が単調増加あるいは単調減少でなくても任意
の特性に補正できる。
増加／現象でないようにすることは困難であり、このた
め第１の高次式を更に第２の高次式で補正することも有
効である。したがって第１の高次式回路の各係数を第２
の高次式回路の特性によって補正しているので、各係数
の温度特性が単調増加あるいは単調減少でなくても任意
の特性に補正できる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す回路図であ
り、この場合はセンサ回路１の出力信号が差動出力の場
合であり、その差動出力信号を差動増幅器２によってシ
ングルエンドに変換するとともに、高次式回路３によっ
て直線補正するようになっている。そして、その双方の
信号を所定の割合で合成してバッファ増幅器４によって
増幅するようになっている。
り、この場合はセンサ回路１の出力信号が差動出力の場
合であり、その差動出力信号を差動増幅器２によってシ
ングルエンドに変換するとともに、高次式回路３によっ
て直線補正するようになっている。そして、その双方の
信号を所定の割合で合成してバッファ増幅器４によって
増幅するようになっている。
【００１４】高次式回路３はその出力が差動入力の高次
式で表される特性を有するもので、その各係数が外部よ
り設定できるようになっている。この高次式回路で入出
力特性が２次となる場合の回路例を図２に示す。
式で表される特性を有するもので、その各係数が外部よ
り設定できるようになっている。この高次式回路で入出
力特性が２次となる場合の回路例を図２に示す。
【００１５】この回路はギルバート乗算器と呼ばれる乗
算回路を使用し、２次、１次、０次の特性を持つ回路を
並列接続して各次数の係数を別々に設定できるようにな
っている。この場合の特性は（１）式で表される。
算回路を使用し、２次、１次、０次の特性を持つ回路を
並列接続して各次数の係数を別々に設定できるようにな
っている。この場合の特性は（１）式で表される。
【００１６】 Ｉｏｕｔ＝ａ２・ｋ２・Ｖｉｎ2＋ａ１・ｋ１・Ｖｉｎ＋ａ０・ｋ０ ・・・・・（１） Ｖｉｎ＝Ｖｉｎ１−Ｖｉｎ２
【００１７】この中の係数ｋ０からｋ２は回路のパラメ
ータにより決まる値であり、抵抗Ｒ１から抵抗Ｒ６の抵
抗値とバイアス電圧ＶＢの値により決まる。この場合の
出力は電流出力であるため、差動増幅器の出力と加算す
る方法として図１のように抵抗Ｒ０を使用してそれの電
圧降下を利用しバッファ増幅器４を介して外部に出力す
るようにしている。
ータにより決まる値であり、抵抗Ｒ１から抵抗Ｒ６の抵
抗値とバイアス電圧ＶＢの値により決まる。この場合の
出力は電流出力であるため、差動増幅器の出力と加算す
る方法として図１のように抵抗Ｒ０を使用してそれの電
圧降下を利用しバッファ増幅器４を介して外部に出力す
るようにしている。
【００１８】ここで、係数ａ０からａ２の値は外部から
設定するようになっているので、感温抵抗などを使用し
て係数ａ０からａ２に温度特性を持たせることが可能と
なった。そして入出力特性が非線形で、その非直線性が
温度により変化するような場合でも補正できるようにな
る。
設定するようになっているので、感温抵抗などを使用し
て係数ａ０からａ２に温度特性を持たせることが可能と
なった。そして入出力特性が非線形で、その非直線性が
温度により変化するような場合でも補正できるようにな
る。
【００１９】その外部の感温素子による補正は一例とし
て図３に示すようなものがある。ここで、抵抗Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３は感温抵抗であり、温度により抵抗値が変化す
るため、係数ａ０からａ２の値も温度により変化し、抵
抗Ｒ１からＲ７、Ｐ１からＰ３の値を変えれば係数ａ０
からａ２の変化量を自由に設定することができるる。
て図３に示すようなものがある。ここで、抵抗Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３は感温抵抗であり、温度により抵抗値が変化す
るため、係数ａ０からａ２の値も温度により変化し、抵
抗Ｒ１からＲ７、Ｐ１からＰ３の値を変えれば係数ａ０
からａ２の変化量を自由に設定することができるる。
【００２０】３次以上の次数としたいときは図２で２次
の特性を有する回路（トランジスタＱ１からＱ２６、抵
抗Ｒ１からＲ３）において、点線で囲まれた部分を直列
にｎ個接続すれば（ｎ＋１）次特性となるので、これを
図２のように並列接続すれば任意の次数のものを作るこ
とができる。
の特性を有する回路（トランジスタＱ１からＱ２６、抵
抗Ｒ１からＲ３）において、点線で囲まれた部分を直列
にｎ個接続すれば（ｎ＋１）次特性となるので、これを
図２のように並列接続すれば任意の次数のものを作るこ
とができる。
【００２１】図４は他の実施例であり、この場合は従来
の高次回路の各係数を、温度により更に高次変化させた
もので、各係数の温度特性が単調増加／減少でない場合
に有効である。前述の例では高次式の係数の温度特性を
外部回路により設定するようにしているが、外付け回路
荷より実現できる温度特性は温度に対して複雑な関数と
することは困難である。そこで前述の回路の係数の温度
特性を同様な高次式回路を用いて自由に設定できるよう
にしたのが第２の発明である。
の高次回路の各係数を、温度により更に高次変化させた
もので、各係数の温度特性が単調増加／減少でない場合
に有効である。前述の例では高次式の係数の温度特性を
外部回路により設定するようにしているが、外付け回路
荷より実現できる温度特性は温度に対して複雑な関数と
することは困難である。そこで前述の回路の係数の温度
特性を同様な高次式回路を用いて自由に設定できるよう
にしたのが第２の発明である。
【００２２】つまりこの図４の場合、温度センサの出力
電圧をＶＴａとすれば、高次式回路５の出力（高次式回
路３の係数設定用入力）は次式で表せ、ｆ２からｆ０は
高次式回路５により決まる高次式であり、例えば式
（３）となる。 ａ２＝ｆ２（ＶＴａ）、ａ１＝ｆ１（ＶＴａ）、ａ０＝ｆ０（ＶＴａ） ・・・・（２） ｆj（ＶＴａ）＝ａj０＋ａj１・ＶＴａ＋ａj２・ＶＴａ2 （ｊ＝０〜７） ・・・・（３） この式（３）の各係数（ａj０、ａj１、ａj２、ｊ＝０
〜２）を設定することによりセンサの非線形性が温度に
より複雑に変化する場合でも補正することが可能にな
る。
電圧をＶＴａとすれば、高次式回路５の出力（高次式回
路３の係数設定用入力）は次式で表せ、ｆ２からｆ０は
高次式回路５により決まる高次式であり、例えば式
（３）となる。 ａ２＝ｆ２（ＶＴａ）、ａ１＝ｆ１（ＶＴａ）、ａ０＝ｆ０（ＶＴａ） ・・・・（２） ｆj（ＶＴａ）＝ａj０＋ａj１・ＶＴａ＋ａj２・ＶＴａ2 （ｊ＝０〜７） ・・・・（３） この式（３）の各係数（ａj０、ａj１、ａj２、ｊ＝０
〜２）を設定することによりセンサの非線形性が温度に
より複雑に変化する場合でも補正することが可能にな
る。
【００２３】なお、この実施例では高次式回路の出力が
電流出力であるため、抵抗Ｒ０を差動増幅器２の出力に
接続し、その電圧降下を利用したが、図５のようにＩ／
Ｖ変換器７と加算器４としてもその差はない。
電流出力であるため、抵抗Ｒ０を差動増幅器２の出力に
接続し、その電圧降下を利用したが、図５のようにＩ／
Ｖ変換器７と加算器４としてもその差はない。
【００２４】また、これらの回路構成では差動増幅器出
力のように主となる信号と補正用の信号を加算する方式
にしており、差動増幅器の増幅率や抵抗Ｒ０の値を変え
ることにより、補正量の調整を行うことも可能であり、
図５で差増増幅器２、抵抗Ｒ２０がない場合も含まれ
る。
力のように主となる信号と補正用の信号を加算する方式
にしており、差動増幅器の増幅率や抵抗Ｒ０の値を変え
ることにより、補正量の調整を行うことも可能であり、
図５で差増増幅器２、抵抗Ｒ２０がない場合も含まれ
る。
【００２５】センサの非線形を補正する場合、その非線
形性が小さい場合は補正量が少なくて良く、非線形性を
補正する回路による誤差を考えると、主となる信号のゲ
インを大きく、補正回路のゲインを小さくするように設
定する。しかし、センサによっては非線形性が非常に大
きい場合が考えられるので、そのような場合には差動増
幅器を経由する信号を無くし、補正回路を通る信号のみ
となることも考えられるため、このような構成を取った
ものである。
形性が小さい場合は補正量が少なくて良く、非線形性を
補正する回路による誤差を考えると、主となる信号のゲ
インを大きく、補正回路のゲインを小さくするように設
定する。しかし、センサによっては非線形性が非常に大
きい場合が考えられるので、そのような場合には差動増
幅器を経由する信号を無くし、補正回路を通る信号のみ
となることも考えられるため、このような構成を取った
ものである。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように第１の発明はセンサ
出力信号を高次式処理した信号とセンサ出力信号を所定
の割合で加算し、高次式処理部分の係数を外部から任意
に調整できるようにしたので、非線形特性の補正および
温度特性の補正の両方が行えるようになるという効果を
有する。
出力信号を高次式処理した信号とセンサ出力信号を所定
の割合で加算し、高次式処理部分の係数を外部から任意
に調整できるようにしたので、非線形特性の補正および
温度特性の補正の両方が行えるようになるという効果を
有する。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す回路図である。
【図２】高次式回路の内部構成の一例を示す回路図であ
る。
る。
【図３】任意の温度特性を得る回路の一例を示す回路図
である。
である。
【図４】第２の実施例の構成を示す回路図である。
【図５】第３の実施例の構成を示す回路図である。
【図６】従来の回路の一例を示す回路図である。
【図７】従来の回路の他の例を示す回路図である。
【図８】補正特性を得る回路の一例を示す回路図であ
る。
る。
【図９】補正特性を得る回路の他の例を示す回路図であ
る。
る。
１ センサ回路 ２ 差動増幅器 ３、５ 高次式回路 ６ 温度センサ ７ Ｉ／Ｖ変換器
Claims (1)
- 【請求項１】 ある物理量に対して所定の電圧を発生さ
せるセンサ回路と、 そのセンサ回路の出力信号を高次式で表せる特性により
直線補正する第１の高次式回路と、 前記センサ回路の出力信号と前記第１の高次式回路の出
力信号を所定の割合で加算する加算器とから構成され、 前記高次式回路はその高次式の各係数が外部から設定で
きるようにしたことを特徴とする非線形回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10497193A JPH06294664A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 非線形回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10497193A JPH06294664A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 非線形回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294664A true JPH06294664A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=14394994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10497193A Pending JPH06294664A (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 非線形回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06294664A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007333430A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | 温度補償回路および温度補償方法 |
| JP2009218796A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 線形補正回路及び線形補正方法、並びにセンサ装置 |
| WO2013100156A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 富士電機株式会社 | 物理量センサ装置の出力値補正方法、物理量センサの出力値補正方法、物理量センサ装置および物理量センサの出力値補正装置 |
| JP2014163825A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 磁気センサの温度特性補正回路及び温度特性補正方法 |
| US8838404B2 (en) | 2010-06-18 | 2014-09-16 | Azbil Corporation | Physical quantity sensor |
-
1993
- 1993-04-08 JP JP10497193A patent/JPH06294664A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007333430A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | 温度補償回路および温度補償方法 |
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| US8838404B2 (en) | 2010-06-18 | 2014-09-16 | Azbil Corporation | Physical quantity sensor |
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| CN103946672A (zh) * | 2011-12-28 | 2014-07-23 | 富士电机株式会社 | 物理量传感器装置的输出值修正方法、物理量传感器的输出值修正方法、物理量传感器装置以及物理量传感器的输出值修正装置 |
| US9857782B2 (en) | 2011-12-28 | 2018-01-02 | Fuji Electric Co., Ltd. | Output value correction method for physical quantity sensor apparatus, output correction method for physical quantity sensor, physical quantity sensor apparatus and output value correction apparatus for physical quantity sensor |
| JP2014163825A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 磁気センサの温度特性補正回路及び温度特性補正方法 |
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