JPH07287033A - 抵抗ブリッジ回路の温度補償方法及び温度補償回路を備えた抵抗ブリッジ回路並びに加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度ドリフトの抑圧と温度特性曲線のカーブ
の大きさを小さくすることを独立して行える温度補償回
路を備えた抵抗ブリッジ回路を提供する。 【構成】 検出部１の出力信号に相当する電圧Ｖａの温
度変化に対する特性が温度補償抵抗６により調整されて
おり、さらに、検出部１のピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄと
略同一特性を有するピエゾ抵抗素子１４ｂの温度変化に
対する抵抗値の変化を、電圧信号として出力する温度補
償回路３により電圧Ｖａに加算される電圧信号により、
検出部１の出力信号に相当する電圧Ｖａに残存する温度
に対する変動分が除去されるようになっており、出力端
子７には温度変化に対して殆ど変化することのない信号
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗ブリッジ回路の温
度補償方法に係り、特に、ピエゾ抵抗素子からなるブリ
ッジ回路の温度補償精度の向上を図ったものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術としては、例えば、
ピエゾ抵抗素子により構成されたブリッジ回路におい
て、隣接する２辺のピエゾ抵抗素子の内、温度特性の大
きさに応じていずれか一方のピエゾ抵抗素子と並列に温
度係数の非常に小さな抵抗（金属皮膜抵抗等のピエゾ抵
抗素子以外の一般的な抵抗）を接続することによって、
温度変化に伴う各ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変動をバラ
ンスさせて温度補償を行うようにしたものが公知となっ
ている（特開昭５７−１８４９７７号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の方法においても、ブリッジ回路を構成するピエゾ
抵抗素子の温度変化に伴う抵抗値の変化、すなわち、温
度ドリフトを完全になくすことは困難であり、ある程度
温度ドリフトが残存してしまう。このため、例えばピエ
ゾ抵抗素子の感度が低いために、ブリッジ回路から取り
出された信号を増幅度の高い増幅器を介した後に、所望
の信号処理を施さなければならないような場合には、当
然に上述した温度ドリフトの残存分も増幅されるため
に、ブリッジ回路での温度ドリフトの残存分の大きさが
さほどの大きさではなくとも、増幅器の出力側において
は、無視できない大きさとなり、後段の回路における処
理に悪影響を及ぼすという問題があった。

【０００４】このように、ピエゾ抵抗素子と並列に温度
補償のための抵抗を接続してもなおも温度ドリフトが生
じるのは、次述するような原因と推察される。すなわ
ち、温度補償用の抵抗を並列接続することにより、ブリ
ッジ回路が使用される温度範囲において、例えば、図５
に示されたように低温側におけるブリッジ回路の出力値
と、高温側におけるブリッジ回路の出力値との差が大き
い場合（図５実線特性線参照）に、この差を小さくする
（同図点線特性線参照）ことはできるものの、特性曲線
自体のカーブの大きさ（以下、「温度非直線性」と言
う。）が、逆に温度補償用の抵抗を接続する前に比して
大きくなる（図５実線特性線及び点線特性線参照）こと
があり、これが温度ドリフトの残留分として現れること
となると考えられる。

【０００５】換言すれば、従来の温度補償においては、
低温側における出力値と高温側における出力値との差、
すなわち、温度ドリフトを小さくすることと、出力の温
度変化を示す特性曲線自体のカーブの大きさを小さくす
ることとは、必ずしも同時に満足し得るものではなく、
いずれかを犠牲にしなければならず、このため充分満足
する温度補償が得られないという問題があった。

【０００６】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、温度ドリフトの抑圧と温度特性曲線のカーブの大き
さを小さくすることを独立して行える抵抗ブリッジ回路
の温度補償方法及び温度補償回路を備えた抵抗ブリッジ
回路を提供することを目的とするものである。本発明の
他の目的は、精度の高い温度補償方法及び精度の高い温
度補償機能を有する温度補償回路を備えた抵抗ブリッジ
回路を提供することにある。さらに、本発明の他の目的
は、温度変化に対する出力値の変動量が小さな加速度セ
ンサを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る抵抗ブリッジ回路の温度補償方法は、抵抗ブリッジ回
路の隣接する２つの抵抗素子のいずれか一方に温度補償
用の抵抗を並列接続することによって、前記抵抗ブリッ
ジ回路の出力信号の温度特性曲線の向きとカーブの大き
さを調整する第１の行程と、前記抵抗ブリッジ回路の出
力信号の温度変化を相殺する信号を加える第２の行程
と、を具備してなるものである。特に、第２の行程にお
いて抵抗ブリッジ回路の出力信号に加算される信号は、
前記抵抗ブリッジ回路を構成する抵抗素子と略同一特性
を有する抵抗素子であって前記抵抗ブリッジ回路の近傍
に配設された抵抗素子の抵抗値の温度変化を電圧信号に
変換したものであると好適である。

【０００８】請求項３記載の発明に係る温度補償回路を
備えた抵抗ブリッジ回路は、隣接する２つの抵抗素子の
いずれか一方に温度補償用の抵抗が並列接続された抵抗
ブリッジ回路と、前記抵抗ブリッジ回路の抵抗素子と略
同一特性を有する抵抗素子の抵抗値の温度変化を電圧変
化として出力する温度補償回路と、前記抵抗ブリッジ回
路の出力信号に前記温度補償回路の出力信号を加算して
出力する加算回路とを具備し、前記温度補償用の抵抗
は、前記抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度に対する変
化特性曲線の形状と、前記温度補償回路の出力電圧の温
度に対する変化特性曲線の形状とが一致するように選択
されたものである一方、前記温度補償回路の出力電圧の
温度に対する変化特性は、前記抵抗ブリッジ回路の出力
信号の温度に対する変化特性を極性反転したものに相当
するものからなるものである。

【０００９】請求項４記載の発明に係る加速度センサ
は、ピエゾ抵抗素子からなる抵抗ブリッジ回路と、前記
抵抗ブリッジ回路の隣接するピエゾ抵抗素子のいずれか
一方に並列に接続された低温度係数を有する温度補償用
の抵抗と、前記抵抗ブリッジ回路のピエゾ抵抗素子と略
同一特性を有するピエゾ抵抗素子の抵抗値の温度変化を
電圧変化として出力する温度補償回路と、前記抵抗ブリ
ッジ回路の出力信号に前記温度補償回路の出力信号を加
算して出力する加算回路とを具備し、前記温度補償用の
抵抗は、前記抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度に対す
る変化特性曲線の形状と、前記温度補償回路の出力電圧
の温度に対する変化特性曲線の形状とが一致するように
選択されたものである一方、前記温度補償回路の出力電
圧の温度に対する変化特性は、前記抵抗ブリッジ回路の
出力信号の温度に対する変化特性を極性反転したものに
相当するものからなるものである。

【００１０】特に、温度補償用の抵抗が接続されたピエ
ゾ抵抗素子に対して対辺に位置するピエゾ抵抗素子と、
この対辺に位置するピエゾ抵抗素子と前記温度補償用の
抵抗が接続されたピエゾ抵抗素子との間に接続されたピ
エゾ抵抗素子との間にブリッジ回路の出力特性の傾き調
整用の抵抗を挿入したものが好適である。また、傾き調
整用の抵抗は、ピエゾ抵抗素子からなり且つ抵抗値調整
用のタップを有してなるものがより好適である。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明においては、温度補償用の
抵抗により抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度に対する
変化を補正し、この温度補償用の抵抗による温度補償を
行ってもなおも残存する抵抗ブリッジ回路の出力信号の
温度に対する変動分を、この変動分と逆特性の信号を加
えることによって相殺し、最終的に抵抗ブリッジ回路の
出力信号の温度に対する変化が除去されることとなるも
のである。

【００１２】請求項３及び請求項４記載の発明において
は、抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度に対する変化特
性が温度補正用の抵抗により補正されるが、なおも抵抗
ブリッジ回路の出力信号に残存する温度変化に対する変
動分が温度補償回路から加えられる信号によって相殺さ
れ、抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度変化に対する変
動が除去されることとなる。

【００１３】

【実施例】以下、図１乃至図９を参照しつつ本発明に係
る抵抗ブリッジ回路の温度補償方法及び温度補償回路を
備えた抵抗ブリッジ回路並びに加速度センサの一実施例
について説明する。ここで、図１は本発明に係る温度補
償回路を備えた抵抗ブリッジ回路の第１の実施例におけ
る回路構成を示す回路図、図２は温度補償抵抗による補
償前の検出部の出力電圧の温度に対する変化を概略的に
示す特性線図、図３は温度補償抵抗による検出部の出力
電圧の温度に対する変化を概略的に示す特性線図、図４
は図１示された回路の最終出力電圧の温度に対する変化
を示す特性線図、図５は従来の温度補償方法における出
力電圧の温度変化の一例を示す特性線図、図６は温度補
償回路の他の実施例を示す回路図、図７は補償前の状態
における検出部の出力電圧の温度特性を概念的に示す特
性線図、図８は第２の実施例における回路図、図９は第
２の実施例における傾き補正用ピエゾ抵抗素子の調整に
よる検出部の出力電圧の温度特性を概念的に示す特性線
図である。尚、以下に説明する部材、配置等は本発明を
限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改
変することができるものである。

【００１４】先ず、本実施例における補償回路を備えた
抵抗ブリッジ回路の構成について説明する。本実施例
は、ピエゾ抵抗素子を利用した加速度センサに適用した
例であり、検出部１と、増幅部２と、温度補償回路３
と、に大別されるものである。検出部１は、ピエゾ抵抗
素子４ａ〜４ｄによってブリッジ回路が構成されてなる
ものである。ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄは、半導体から
なる公知・周知のもので、図示しないダイヤフラム上に
形成されており、ダイヤフラムを介して圧力を受ける
と、その抵抗値が変化するようになっているものであ
る。そして、この検出部１の端子ａ，ｂに定電流源５が
接続されることで、検出部１の端子ｃ，ｄ間には、検出
部１が感知した加速度の大きさに応じた電圧変化が得ら
れるようになっているものである。この検出部１のピエ
ゾ抵抗素子４ｄには、温度補償抵抗６が並列接続されて
おり、後述するようにこの検出部１を構成するブリッジ
回路の温度非直線性を補償している。この温度補償抵抗
６は、できる限り温度係数が低いものを用いるのが好適
である。

【００１５】増幅部２は、検出部１の出力電圧を差動増
幅すると共に、温度補償回路３からの出力信号を加える
ことで、出力端子７における最終出力の温度変化が小さ
くなるようにしているものである（詳細は後述）。本実
施例の増幅部２は、演算増幅器８，９，１０を中心とし
て構成された差動増幅回路からなるもので、演算増幅器
８の非反転入力端子は検出部１の端子ｃに、演算増幅器
９の非反転入力端子は検出部１の端子ｄに、それぞれ接
続されている。そして、演算増幅器８の出力端子８ａは
抵抗１１（抵抗値はＲs）を介して、演算増幅器１０の
反転入力端子へ、演算増幅器９の出力端子９ａは抵抗１
２（抵抗値はＲs）を介して演算増幅器１０の非反転入
力端子へ、それぞれ接続されている。また、演算増幅器
１０の出力端子と反転入力端子との間には、フィードバ
ック用の抵抗１６（抵抗値はＲｆ）が接続され、さらに
演算増幅器１６の出力端子には出力端子７が接続されて
いる。

【００１６】さらに、演算増幅器１０の非反転入力端子
には後述する温度補償回路３の出力電圧が印加されるよ
うになっており、検出部１の出力電圧が差動増幅された
電圧信号に温度補償回路３からの電圧信号が加算される
ようになっている。温度補償回路３は、演算増幅器１３
を中心として構成された反転増幅回路からなるものであ
る。演算増幅器１３の反転入力端子は、電源ラインとア
ース間に直列接続されたピエゾ抵抗素子１４ａ，１４ｂ
の相互の接続点に接続されている。このピエゾ抵抗素子
１４ａ，１４ｂは、先の検出部１におけるピエゾ抵抗素
子４ａ〜４ｄと同じ特性を有するものが好適である。そ
して、このピエゾ抵抗素子１４ａ，１４ｂは、先の検出
部１の極力近傍に配置されて、検出部１の雰囲気温度を
検出する役割を果たすためのいわゆるダミー抵抗として
の機能を果たしている。また、演算増幅器１３の反転入
力端子と出力端子との間には、可変抵抗器１５が接続さ
れており、増幅度が変えられるようになっている。

【００１７】次に、上記構成における本実施例の温度補
償回路を備えた抵抗ブリッジ回路の動作を説明しつつ、
本発明に係る抵抗ブリッジ回路の温度補償方法ついて説
明する。先ず、検出部１の端子ｃ，ｄ間における出力電
圧の温度特性は、各ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄの温度特
性のばらつきを主因として、図２（ａ）に示されたよう
に下に凸となる場合と、同図（ｂ）に示されたように上
に凸となる場合とがある。温度補償抵抗６は、このよう
な端子ｃ，ｄ間における出力電圧の温度特性が下に凸の
場合は、図３（ａ）に示されたように特性曲線のカーブ
を小さなものに、また、上に凸の場合は同図（ｂ）に示
されたように下に凸の特性曲線とすると共に、その曲線
のカーブを小さくする機能を果たすものである。

【００１８】さらに、温度補償抵抗６によって上述のよ
うにして出力電圧の温度特性曲線を調整する場合に、そ
の温度特性曲線のカーブが後述する温度補償回路３の出
力電圧の温度特性曲線のカーブと一致するように選定す
ることが必要である。すなわち、具体的には、増幅部２
の演算増幅器１０の非反転入力端子において得られた温
度補償回路３の出力電圧についての温度特性曲線のカー
ブと、増幅部２の演算増幅器８，９の出力端子間８ａ，
９ａにおける電圧Ｖａについての温度特性曲線のカーブ
とを一致させるようにする。

【００１９】本実施例においては、ピエゾ抵抗素子４ｄ
と並列に温度補償抵抗６を接続したが、温度補償抵抗６
の接続前における検出部１の端子ｃ，ｄ間における出力
電圧の温度特性によっては、ピエゾ抵抗素子４ｃと並列
接続するほうが上述した補正を行い易い場合があるの
で、その場合には温度補償抵抗６をピエゾ抵抗素子４ｃ
と並列に接続する（図１点線部分参照）。

【００２０】このように温度補償抵抗６により上述した
ような補正が行えるのは、次述するような理由からであ
る。先ず、各ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄの抵抗値は、温
度をパラメータとして２次曲線として表すことができ
る。すなわち、下記する通りである。

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】

【００２１】ここで、Ｒ1（t）はピエゾ抵抗素子４ａの
抵抗値を、Ｒ2（t）はピエゾ抵抗素子４ｂの抵抗値を、
Ｒ3（t）はピエゾ抵抗素子４ｃの抵抗値を、Ｒ4（t）は
ピエゾ抵抗素子４ｄの抵抗値を、それぞれ表すものとす
る。また、ａ1〜ａ4、ｂ1〜ｂ4、ｃ1〜ｃ4は、それぞれ
定数である。

【００２２】一方、端子ｃ，ｄにおける出力電圧をＶs
とし、端子ａ，ｂには定電流Ｉが供給されるとすれば、
各ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄの抵抗値と出力電圧Ｖとの
関係は下式により表される。

【数５】

【００２３】この数式５に上記数式１乃至数式４を代入
することにより数式５は下式のように表される。

【数６】 但し、Ｒnの添字ｎは、１乃至４の各数値をとり得るも
のである。また、数式６における定数ａは下式で表され
る。

【数７】 尚、ａnの添字ｎは、１乃至４の各数値をとり得るもの
である。

【００２４】ここで、定数ａ1〜ａ4は、ピエゾ抵抗素子
４ａ〜４ｄの物性から常に正の値をとるものであるの
で、数式７のａnの総和（summation）は、常に零より大
（〉０）である。そして、Ｖs（t）は２次関数であるこ
とから、ａ〉０の場合に、下に凸の曲線となり（図２
（ａ）参照）、ａ〈０の場合に上に凸の曲線（図２
（ｂ）参照）となる。したがって、常にａnの総和（sum
mation）が零より大であることが成立するという前提の
下では、「ａ2・ａ4−ａ1・ａ3」の値の正負を変えるこ
とにより出力電圧Ｖsの温度特性曲線の凸の向きを変え
ることができることとなる。すなわち、ピエゾ抵抗素子
４ｄに並列に温度補償抵抗６を接続することは、定数ａ
4の大きさを調節することとなるものである。

【００２５】上述のようにして温度補正された検出部１
の端子ｃ，ｄにおける出力電圧は、増幅部２において差
動増幅される。一方、温度補償回路３は、その出力電圧
の温度特性が、増幅部２の演算増幅器８の出力端子８ａ
と演算増幅器９の出力端子９ａとの間における出力電圧
Ｖａの温度特性に丁度（−１）を乗じた関係となるよう
に予め可変抵抗器１５によって調整してある。そして、
この温度補償回路３の出力端子は、抵抗１７（抵抗値Ｒ
s）を介して増幅部２の演算増幅器１０の非反転入力端
子に接続されているので、温度補償回路３の出力電圧
は、先の電圧Ｖａに加算されることとなる。したがっ
て、増幅部２の出力電圧Ｖ0は、図４に示されるように
温度変化に拘わらず略一定となる。

【００２６】本実施例によれば、温度補償抵抗６により
検出部１の出力電圧に相当する差動増幅された電圧Ｖａ
についての温度特性曲線が下に凸か上に凸かを調整する
と共に、特性曲線のカーブを小さくしつつしかも温度補
償回路３の出力電圧の温度特性曲線のカーブに略一致さ
せる一方、上述の電圧Ｖａについての温度特性と逆特性
の温度特性を有する温度補償回路３の出力電圧を加算す
ることで、検出部１の出力電圧に相当する電圧Ｖａにつ
いての温度変化を補償するようにし、増幅部２の最終出
力電圧が温度変化に対して一定となるようにしているの
で、従来に比して精度の高い温度補償が行われることと
なる。

【００２７】すなわち、従来は温度補償抵抗だけで、本
実施例における温度補償抵抗６の役割に加え、本実施例
における温度補償回路３が果たす役割をも行わせようと
していたため、例えば、使用温度範囲における最終出力
電圧（本実施例で言えば増幅部２の出力電圧Ｖ0に相
当）の温度変化に対する変動量を小さくすることはでき
ても、使用温度の全範囲に渡って変動量を略零とするよ
うな補正は困難であった。

【００２８】ところが、本実施例においては、上述のよ
うに温度補償抵抗６により検出部１の出力電圧、実際に
は増幅部２の演算増幅器８，９の出力端子間８ａ，９ａ
における電圧Ｖａの温度特性曲線の向きとカーブの大き
さを調整し、温度補償回路３によって最終出力電圧Ｖ0
に残存する温度変化に対する変動分を相殺するようにす
ることで、最終出力電圧Ｖ0が温度変化に対して常に一
定となるようにできるので、従来に比して調整が容易で
しかも高精度の温度補償が実現されることとなるもので
ある。

【００２９】本実施例においては、温度補償抵抗６をピ
エゾ抵抗素子４ｄ又は４ｃに並列に接続することで、電
圧Ｖａの温度特性曲線の向きとカーブとを調整するよう
にしたが、数式７においてａの正負を決定する要素とし
ては上述の実施例において説明したａ3,ａ4だけでなく
ａ1,ａ2も同様であることから理解できるように、ピエ
ゾ抵抗素子４ａ又は４ｂに温度補償抵抗を並列接続する
ことによっても、本実施例と同様に電圧Ｖａの温度特性
曲線の向き及びカーブを調整することができ、全く同様
な効果を奏することとなるものである。

【００３０】尚、本実施例は、加速度センサを構成する
場合のピエゾ抵抗素子による抵抗ブリッジ回路に適用し
た場合を示したが、加速度センサに限定される必要のな
いことは勿論であり、本発明は他の抵抗ブリッジ回路に
も同様に適用され得るものである。

【００３１】また、上述した実施例において、温度補償
回路３はいわゆる定電圧駆動の回路構成となっており、
ピエゾ抵抗素子１４ａ，１４ｂにより検出された温度変
化を電圧変化に変換するようになっているが、勿論この
回路構成に限られる必要はなく、例えば、図６に示され
たようないわゆる定電流駆動方式による温度補償回路と
してもよい。

【００３２】すなわち、この温度補償回路３Ａは、演算
増幅器１３ａを中心として反転増幅回路が構成されてい
るもので、反転入力端子と出力端子との間には、可変抵
抗器１５ａが接続されると共に、反転入力端子には抵抗
２０の一端が接続されており、さらに、この抵抗２０の
他端はピエゾ抵抗素子１４ｃを介して接地されている。
そして、抵抗２０とピエゾ抵抗素子１４ｃとの接続点と
アースとの間には定電流源２１が接続されて、ピエゾ抵
抗素子１４ｃには定電流が流入されるようになってい
る。尚、演算増幅器１３ａの出力端子は、抵抗１７（図
１参照）の一端に接続されるようになっている。

【００３３】ここで、ピエゾ抵抗素子１４ｃは、先の検
出部１におけるピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄと極力同じ特
性を有するものを選択することが好ましいのは、図１で
説明した実施例と同様である。また、ピエゾ抵抗素子１
４ｃは、検出部１の極力近傍に配置されて、検出部１周
囲の雰囲気温度を検出する役割を果たすいわゆるダミー
抵抗としての機能を果たす点も、上述した実施例と同様
である。

【００３４】尚、定電流源２１は、公知の回路構成を有
するものでよく、具体的な回路構成の説明はここでは省
略するが、その基本的回路構成の一例を概説すれば、例
えば、比較的ｈfe（電流増幅率）の大きなトランジスタ
を用い、そのベース側にツェナーダイオードを設けてベ
ース電流を略一定とすることで、略一定のエミッタ電流
が得られるように構成されてなるものである。

【００３５】次に、第２の実施例について図７乃至図９
を参照しつつ説明する。この第２の実施例は、図１にお
ける検出部１に対して次述するような観点から改良を図
ったものである。尚、図１の構成要素と同一構成要素に
は同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、
異なる点を中心に説明することとする。

【００３６】先ず、図１に示された実施例では、温度補
償抵抗６が設けられる前の検出部１の端子ｃ，ｄ間にお
ける出力電圧の温度特性が、各ピエゾ抵抗素子４ａ〜４
ｄの温度特性のばらつきを主因として図２（ａ）や同図
（ｂ）に示されたようになることがあるという前提の
下、その出力電圧の温度特性を温度補償用抵抗６及び温
度補償回路３により補償するようにしたものである。

【００３７】ところが、本発明者によるその後の試験・
研究により、検出部１の端子ｃ，ｄ間における出力電圧
の温度特性は、上述の図２（ａ），（ｂ）に示された特
性となるほかに、図７（ａ）示されたように変化率（Δ
出力電圧／Δ温度）が負で上に凸の特性曲線となる場合
や、図７（ｂ）に示されたように変化率が負で下に凸の
特性曲線となる場合もあることが確認された。

【００３８】このような場合、図１の実施例で示された
ように温度補償用抵抗６だけでは、図３（ａ）や図３
（ｂ）に示されたような出力電圧特性とすることは困難
であることが多い。一方、温度補償回路３の出力特性
は、ピエゾ抵抗素子１４ａ，１４ｂの一般的特性、すな
わち、温度上昇に伴い抵抗値も増加するという物理的に
定まる特性により、その傾き方向は一方向（換言すれば
変化率の符号が正）にしかなり得ないので、場合によっ
ては、検出部１の出力電圧の温度特性を打ち消すことが
できなくなることがある。

【００３９】この第２の実施例は、このような場合の補
正を可能とするために、温度補償用抵抗６が並列接続さ
れたピエゾ抵抗素子４ｄに対して対辺に位置するピエゾ
抵抗素子４ｂの一端と、このピエゾ抵抗素子４ｂとピエ
ゾ抵抗素子４ｄの間のピエゾ抵抗素子４ｃの一端との間
に傾き補正用ピエゾ抵抗素子２２を設けたものである
（図８参照）。

【００４０】すなわち、本実施例の傾き補正用ピエゾ抵
抗素子２２は、第１の分割抵抗部２２ａ、第２の分割抵
抗部２２ｂ及び第３の分割抵抗部２２ｃの３つに分割さ
れて、各分割抵抗部２２ａ〜２２ｃの端部からはタップ
２３ａ〜２３ｄが引き出されてなるものである。そし
て、各タップ２３ａ〜２３ｄはそれぞれ選択スイッチ２
４ａ〜２４ｄの一端に接続されており、これら選択スイ
ッチ２４ａ〜２４ｄの他端はピエゾ抵抗素子４ｃの一端
に接続されると共に、演算増幅器８の非反転入力端子に
接続されている。尚、検出部１Ａの接続点ｂとアース間
には抵抗２５が接続されている。

【００４１】そして、選択スイッチ２４ａ〜２４ｄのい
ずれかを閉成することにより、補正量すなわち抵抗値が
調整できるようにしてある。例えば、選択スイッチ２４
ｄを閉成した場合には、傾き補正用ピエゾ抵抗素子２２
の全抵抗がピエゾ抵抗素子４ｂとピエゾ抵抗素子４ｃと
の間に挿入されることとなり、また、選択スイッチ２４
ｃを閉成した場合には、第１の分割抵抗部２２ａの抵抗
と第２の分割抵抗部２２ｂとの和に相当する抵抗がピエ
ゾ抵抗素子４ｂとピエゾ抵抗素子４ｃとの間に挿入され
ることとなる。

【００４２】さらに、選択スイッチ２４ｂを閉成した場
合には、第１の分割抵抗部２２ａの抵抗がピエゾ抵抗素
子４ｂとピエゾ抵抗素子４ｃとの間に挿入されることと
なり、また、選択スイッチ２４ｃを閉成した場合には、
傾き補正用ピエゾ抵抗素子２２は短絡状態となり、ピエ
ゾ抵抗素子４ｂとピエゾ抵抗素子４ｃとが直接接続され
ることとなる。

【００４３】この第２の実施例において、検出部１Ａを
除いた増幅部２及び温度補償回路３の構成は、図１に示
された構成と同一であるので、これら増幅部２及び温度
補償回路３のここでの説明は省略する。上述した構成に
おいて、選択スイッチ２４ａ〜２４ｄを適宜選択するこ
とによって、検出部１Ａの接続端子ｃ，ｄ間における出
力電圧の温度に対する特性曲線の傾き方向すなわち変化
率の符号を負又は正の一定方向にすることができること
となる。現実的には変化率の符号が正となる傾き方向と
なるようにするのが好ましい。

【００４４】図９には各選択スイッチ２４ａ〜２４ｄを
それぞれ閉成した場合における検出部１Ａの端子ｃ，ｄ
間における出力電圧の温度特性曲線を概念的に示した特
性線図が示されており、同図を参照しつつ説明すれば、
先ず、選択スイッチ２４ａを閉成した場合（傾き補正用
ピエゾ抵抗素子２２が短絡状態となる場合）、出力電圧
特性曲線は図９（ａ）に示されたように変化率の符号が
負であって且つ下に凸の特性曲線であると仮定する。

【００４５】そして、選択スイッチ２４ｂのみを閉成し
た場合には図９（ｂ）に示されたように同図（ａ）に示
された特性曲線の変化率に比して変化率が小さくなり、
選択スイッチ２４ｃのみを閉成した場合には同図（ｃ）
に示されたようにさらに変化率が小さな特性曲線とな
り、選択スイッチ２４ｄのみを閉成した場合には、変化
率の符号が負から正へ転ずることとなる。

【００４６】いずれの選択スイッチ２４ａ〜２４ｄを閉
成するかは、温度補償抵抗６の抵抗値の設定との兼ね合
いにより決定されることとなる。すなわち、選択スイッ
チ２４ａ〜２４ｄにより検出部１Ａの端子ｃ，ｄにおけ
る出力電圧の温度特性曲線の傾きの調整は、温度補償抵
抗６による調整（図１の実施例で既に説明したように端
子ｃ，ｄ間における出力電圧の温度特性曲線のカーブと
温度補償回路３の出力電圧の温度特性曲線のカーブとが
一致するようにする）を可能とするためであるので、端
子ｃ，ｄ間における出力電圧の温度特性曲線の傾きが温
度補償抵抗６による調整を容易とするような範囲とすれ
ばよいものである。

【００４７】尚、この第２の実施例における傾き補正用
ピエゾ抵抗素子２２は、いわゆるタップ式として段階的
に調整できるようなものとしたが、必ずしもこのような
タップ式に限られる必要はなく、例えば、通常の可変抵
抗器のような摺動式のようなものであっても勿論よいも
のである。また、温度補償回路３は、ピエゾ抵抗素子１
４ａ，１４ｂの温度による抵抗変化を定電圧駆動により
電圧変化に変換する構成となっているが、先に図６で説
明したように定電流駆動としてもよいことは勿論であ
る。

【００４８】さらに、温度補償抵抗６と傾き補正用ピエ
ゾ抵抗素子２２の接続位置は、図８の例に限られる必要
はなく、例えば、温度補償抵抗６をピエゾ抵抗素子４ｃ
と並列に接続した場合には、傾き補正用ピエゾ抵抗素子
２２は、ピエゾ抵抗素子４ａとピエゾ抵抗素子４ｄとの
間に接続され、ピエゾ抵抗素子４ｄと傾き補正用ピエゾ
抵抗素子２２との接続点が端子ｄとなるようにしてもよ
い。

【００４９】尚、この第２の実施例の傾き補正用ピエゾ
抵抗素子２２による検出部１Ａの出力電圧の温度特性に
おける傾き方向の調整と同様の事は、例えば、検出部１
Ａのブリッジを構成するピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｂの
内、いずれか一つのピエゾ抵抗素子の抵抗値を他の三つ
ピエゾ抵抗素子の抵抗値より高く（又は低く）すること
でも生ずるが、この場合にはブリッジ各辺の抵抗値のば
らつきによって、温度特性の傾きが非常に大きくなり過
ぎてしまい、結局、温度補償回路３によってその温度特
性を打ち消すことができなくなり、本来の目的が達成で
きなくなる虞がある。

【００５０】第２の実施例によれば、タップ２３ａ〜２
３ｄを有してなる傾き補正用ピエゾ抵抗素子２２を設け
ることにより、検出部１Ａの端子ｃ，ｄにおける出力電
圧の温度に対する特性曲線の傾き方向（変化率の符号）
を調整できるようにし、温度補償回路３で必ず補償可能
なようにしたので、出力端子７における出力電圧が温度
により変化するようなことを確実になくすことが可能と
なり、安定性が向上され、信頼性の高い加速度信号を得
ることができることとなるものである。

【００５１】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度変化に対する変動
を、抵抗ブリッジ回路を構成する抵抗素子に温度補償用
の抵抗を並列接続することで、その変動特性を補償する
と共に、この温度補償用の抵抗によってもなおも残存す
る変動分をこの変動分と同じ量の逆特性の信号を加える
ことで最終的に除去するように構成することにより、温
度ドリフトの抑圧と温度特性曲線のカーブの大きさを小
さくすることを独立して行え、温度補償の自由度が増す
ので、従来に比してより精度の高い温度補償が可能とな
る。

【００５２】また、精度の高い温度補償が行えるので、
例えば、抵抗ブリッジ回路の感度が低い場合に、その出
力を増幅しても従来と異なり温度変化に対する変動分が
増幅されて最終出力に大きく影響するようなことがなく
なり安定した出力信号を得ることができる。さらに、温
度変化に対する出力値の変動量が小さく信頼性の高い加
速度センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度補償回路を備えた抵抗ブリッ
ジ回路の一実施例における回路図である。

【図２】温度補償抵抗による補償前の検出部の出力電圧
の温度に対する変化を概略的に示す特性線図である。

【図３】温度補償抵抗による検出部の出力電圧の温度に
対する変化を概略的に示す特性線図である。

【図４】図１示された回路の最終出力電圧の温度に対す
る変化を示す特性線図である。

【図５】従来の温度補償方法における出力電圧の温度変
化の一例を示す特性線図である。

【図６】温度補償回路の他の実施例を示す回路図であ
る。

【図７】補償前の状態における検出部の出力電圧の温度
特性を概念的に示す特性線図である。

【図８】第２の実施例における回路図である。

【図９】第２の実施例における傾き補正用ピエゾ抵抗素
子の調整による検出部の出力電圧の温度特性を概念的に
示す特性線図である。

【符号の説明】

１…検出部 ２１…定電流源 ２…増幅部 ２２…傾き補正用
ピエゾ抵抗素子 ３…補償回路 ２３ａ〜２３ｄ…
タップ ４ａ〜４ｄ…ピエゾ抵抗素子 ２４ａ〜２４ｄ…
選択スイッチ ６…温度補償抵抗 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ…ピエゾ抵抗素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｒ 19/32

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗ブリッジ回路の隣接する２つの抵抗
   素子のいずれか一方に温度補償用の抵抗を並列接続する
   ことによって、前記抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度
   特性曲線の向きとカーブの大きさを調整する第１の行程
   と、 前記抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度変化を相殺する
   信号を加える第２の行程と、 を具備してなることを特徴とする抵抗ブリッジ回路の温
   度補償方法。
2. 【請求項２】 第２の行程において抵抗ブリッジ回路の
   出力信号に加算される信号は、前記抵抗ブリッジ回路を
   構成する抵抗素子と略同一特性を有する抵抗素子であっ
   て前記抵抗ブリッジ回路の近傍に配設された抵抗素子の
   抵抗値の温度変化を電圧信号に変換したものであること
   を特徴とする請求項１記載の抵抗ブリッジ回路の温度補
   償方法。
3. 【請求項３】 隣接する２つの抵抗素子のいずれか一方
   に温度補償用の抵抗が並列接続された抵抗ブリッジ回路
   と、 前記抵抗ブリッジ回路の抵抗素子と略同一特性を有する
   抵抗素子の抵抗値の温度変化を電圧変化として出力する
   温度補償回路と、 前記抵抗ブリッジ回路の出力信号に前記温度補償回路の
   出力信号を加算して出力する加算回路とを具備し、 前記温度補償用の抵抗は、前記抵抗ブリッジ回路の出力
   信号の温度に対する変化特性曲線の形状と、前記温度補
   償回路の出力電圧の温度に対する変化特性曲線の形状と
   が一致するように選択されたものである一方、 前記温度補償回路の出力電圧の温度に対する変化特性
   は、前記抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度に対する変
   化特性を極性反転したものに相当するものであること、 を特徴とする温度補償回路を備えた抵抗ブリッジ回路。
4. 【請求項４】 ピエゾ抵抗素子からなる抵抗ブリッジ回
   路と、 前記抵抗ブリッジ回路の隣接するピエゾ抵抗素子のいず
   れか一方に並列に接続された低温度係数を有する温度補
   償用の抵抗と、 前記抵抗ブリッジ回路のピエゾ抵抗素子と略同一特性を
   有するピエゾ抵抗素子の抵抗値の温度変化を電圧変化と
   して出力する温度補償回路と、 前記抵抗ブリッジ回路の出力信号に前記温度補償回路の
   出力信号を加算して出力する加算回路とを具備し、 前記温度補償用の抵抗は、前記抵抗ブリッジ回路の出力
   信号の温度に対する変化特性曲線の形状と、前記温度補
   償回路の出力電圧の温度に対する変化特性曲線の形状と
   が一致するように選択されたものである一方、 前記温度補償回路の出力電圧の温度に対する変化特性
   は、前記抵抗ブリッジ回路の出力信号の温度に対する変
   化特性を極性反転したものに相当するものであること、 を特徴とする加速度センサ。
5. 【請求項５】 温度補償用の抵抗が接続されたピエゾ抵
   抗素子に対して対辺に位置するピエゾ抵抗素子と、この
   対辺に位置するピエゾ抵抗素子と前記温度補償用の抵抗
   が接続されたピエゾ抵抗素子との間に接続されたピエゾ
   抵抗素子との間にブリッジ回路の出力特性の傾き調整用
   の抵抗を挿入したことを特徴とする請求項４記載の加速
   度センサ。
6. 【請求項６】 傾き調整用の抵抗は、ピエゾ抵抗素子か
   らなり且つ抵抗値調整用のタップを有してなることを特
   徴とする請求項５記載の加速度センサ。