JPH09189717A - ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式 - Google Patents
ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式Info
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- JPH09189717A JPH09189717A JP8001651A JP165196A JPH09189717A JP H09189717 A JPH09189717 A JP H09189717A JP 8001651 A JP8001651 A JP 8001651A JP 165196 A JP165196 A JP 165196A JP H09189717 A JPH09189717 A JP H09189717A
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- piezoresistive bridge
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- bridge type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、Ｓ／Ｎ比を良好に維持して精度の
よい温度補償を行い、またピエゾ抵抗ブリッジの温度特
性バラツキを補償することを目的とする。 【解決手段】 ピエゾ抵抗ブリッジ２と同一基板上に形
成した温度検出手段１０の検出値を記録する基準温度記
録手段４０を有し、任意の温度環境下での温度検出手段
１０の検出値を基準温度データとして基準温度記録手段
４０に記録し、ピエゾ抵抗ブリッジ型センサ１の稼動時
に温度検出手段１０の検出値から前記基準温度データを
減じて基準温度データからの温度変化量を導出し、該温
度変化量に所定の変換係数を乗じて導出した温度補正値
をピエゾ抵抗ブリッジ型センサ１の出力信号に加算する
ことを特徴とする。
よい温度補償を行い、またピエゾ抵抗ブリッジの温度特
性バラツキを補償することを目的とする。 【解決手段】 ピエゾ抵抗ブリッジ２と同一基板上に形
成した温度検出手段１０の検出値を記録する基準温度記
録手段４０を有し、任意の温度環境下での温度検出手段
１０の検出値を基準温度データとして基準温度記録手段
４０に記録し、ピエゾ抵抗ブリッジ型センサ１の稼動時
に温度検出手段１０の検出値から前記基準温度データを
減じて基準温度データからの温度変化量を導出し、該温
度変化量に所定の変換係数を乗じて導出した温度補正値
をピエゾ抵抗ブリッジ型センサ１の出力信号に加算する
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、加速度セ
ンサ等に用いられるピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度
補償方式に関する。
ンサ等に用いられるピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度
補償方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】加速度センサ等に用いられる従来のピエ
ゾ抵抗ブリッジ型センサとしては、例えば図５に示すよ
うなものがある。２はピエゾ抵抗ブリッジ、３は電圧
源、４はピエゾ抵抗ブリッジ２を駆動するための定電流
源回路、５はピエゾ抵抗ブリッジ２の出力を増幅するた
めの増幅器である。図６は、加速度センサのセンサチッ
プ６の構成例を示している。半導体基板を部分的にエッ
チング加工することにより、固定部７と、固定部７に肉
薄の片持ち梁（梁部）８で支持された重り部９とが形成
され、片持ち梁８上にピエゾ抵抗ブリッジ２が形成され
ている。基板面と垂直方向の加速度が印加されると、片
持ち梁８の表面に応力が発生する。ピエゾ抵抗ブリッジ
２を構成するピエゾ抵抗は片持ち梁８と並行に２個、直
交方向に２個形成されており、これらのピエゾ抵抗の組
合わせにより応力に対して２つの出力端子の電圧変化が
逆の極性になるようにブリッジが構成されている。セン
サチップ６には、前記の定電流源回路４、増幅器５を含
む周辺回路１６が形成されている。
ゾ抵抗ブリッジ型センサとしては、例えば図５に示すよ
うなものがある。２はピエゾ抵抗ブリッジ、３は電圧
源、４はピエゾ抵抗ブリッジ２を駆動するための定電流
源回路、５はピエゾ抵抗ブリッジ２の出力を増幅するた
めの増幅器である。図６は、加速度センサのセンサチッ
プ６の構成例を示している。半導体基板を部分的にエッ
チング加工することにより、固定部７と、固定部７に肉
薄の片持ち梁（梁部）８で支持された重り部９とが形成
され、片持ち梁８上にピエゾ抵抗ブリッジ２が形成され
ている。基板面と垂直方向の加速度が印加されると、片
持ち梁８の表面に応力が発生する。ピエゾ抵抗ブリッジ
２を構成するピエゾ抵抗は片持ち梁８と並行に２個、直
交方向に２個形成されており、これらのピエゾ抵抗の組
合わせにより応力に対して２つの出力端子の電圧変化が
逆の極性になるようにブリッジが構成されている。セン
サチップ６には、前記の定電流源回路４、増幅器５を含
む周辺回路１６が形成されている。
【０００３】加速度センサは、例えば車載のエアバック
システムに適用され、車両衝突時の車体減速度を測るた
めに使用されるが、外気にさらされる車載システムは、
常温±６０℃程度の幅広い温度環境に置かれる。このた
め、ピエゾ抵抗ブリッジ２の負の感度温度特性により出
力が大きく変動する。
システムに適用され、車両衝突時の車体減速度を測るた
めに使用されるが、外気にさらされる車載システムは、
常温±６０℃程度の幅広い温度環境に置かれる。このた
め、ピエゾ抵抗ブリッジ２の負の感度温度特性により出
力が大きく変動する。
【０００４】これに対し、図７に示すようなピエゾ抵抗
ブリッジ２の温度補償を行った加速度センサを利用した
加速度計測装置がある。この計測装置は、アクティブダ
イオード型の温度補正を行ったピエゾ抵抗ブリッジ型セ
ンサ１７を適用している。図７において、１８は同一チ
ップ上に形成されたＮＰＮトランジスタ、Ｒ1 ，Ｒ2は
抵抗である。ここで、電圧源３から供給される電圧をＶ
r 、ＮＰＮトランジスタ１８のベース・エミッタ間電圧
をＶbeとすると、ピエゾ抵抗ブリッジ２上端の電圧Ｖb
は、Ｖb ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）・Ｖbe／Ｒ2 で表される。ピ
エゾ抵抗ブリッジ２を構成するピエゾ抵抗値をｒ、加速
度印加時の応力によるこのピエゾ抵抗値の変化を±Δｒ
とすると、ピエゾ抵抗ブリッジ２の２つの出力端子間の
電圧は、Ｖb ・Δｒ／ｒで表される。このため、電圧Ｖ
b の温度特性とピエゾ抵抗ブリッジ２の感度温度特性が
キャンセルされるように抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 の値を調整する
と、感度温度特性補償が可能になる。２０は、ピエゾ抵
抗ブリッジ型センサ１７の出力を処理するためにデジタ
ル値に変換するための逐次比較型Ａ／Ｄコンバータであ
る。コンバータ内の２１は入力信号比較のための基準電
圧生成用抵抗ラダー、２２は逐次比較シーケンサ、２３
は抵抗ラダー２１の基準電位とピエゾ抵抗ブリッジ型セ
ンサ１７の出力電圧を比較するためのコンパレータ、２
４は抵抗ラダー２１の基準電位をコンパレータ２３に伝
達するためのアナログマルチプレクサ、２５はコンパレ
ータ２３による逐次比較結果を格納する逐次比較レジス
タである。ここで、抵抗ラダー２１の基準電位のバラツ
キによる計測誤差を無視するために、抵抗ラダー２１の
上端電源はピエゾ抵抗ブリッジ型センサ１７の電源Ｖr
と共有されている。つまりＶb ＝α・Ｖr （αは比例係
数）との条件において、Ｖb ・Δｒ／ｒ＝β・Ｖr （β
はＡＤ基準電圧／Ｖr ）が成立する場合にΔｒ／ｒ＝β
／αとなり電源電圧の変動を無視することができる。
ブリッジ２の温度補償を行った加速度センサを利用した
加速度計測装置がある。この計測装置は、アクティブダ
イオード型の温度補正を行ったピエゾ抵抗ブリッジ型セ
ンサ１７を適用している。図７において、１８は同一チ
ップ上に形成されたＮＰＮトランジスタ、Ｒ1 ，Ｒ2は
抵抗である。ここで、電圧源３から供給される電圧をＶ
r 、ＮＰＮトランジスタ１８のベース・エミッタ間電圧
をＶbeとすると、ピエゾ抵抗ブリッジ２上端の電圧Ｖb
は、Ｖb ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）・Ｖbe／Ｒ2 で表される。ピ
エゾ抵抗ブリッジ２を構成するピエゾ抵抗値をｒ、加速
度印加時の応力によるこのピエゾ抵抗値の変化を±Δｒ
とすると、ピエゾ抵抗ブリッジ２の２つの出力端子間の
電圧は、Ｖb ・Δｒ／ｒで表される。このため、電圧Ｖ
b の温度特性とピエゾ抵抗ブリッジ２の感度温度特性が
キャンセルされるように抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 の値を調整する
と、感度温度特性補償が可能になる。２０は、ピエゾ抵
抗ブリッジ型センサ１７の出力を処理するためにデジタ
ル値に変換するための逐次比較型Ａ／Ｄコンバータであ
る。コンバータ内の２１は入力信号比較のための基準電
圧生成用抵抗ラダー、２２は逐次比較シーケンサ、２３
は抵抗ラダー２１の基準電位とピエゾ抵抗ブリッジ型セ
ンサ１７の出力電圧を比較するためのコンパレータ、２
４は抵抗ラダー２１の基準電位をコンパレータ２３に伝
達するためのアナログマルチプレクサ、２５はコンパレ
ータ２３による逐次比較結果を格納する逐次比較レジス
タである。ここで、抵抗ラダー２１の基準電位のバラツ
キによる計測誤差を無視するために、抵抗ラダー２１の
上端電源はピエゾ抵抗ブリッジ型センサ１７の電源Ｖr
と共有されている。つまりＶb ＝α・Ｖr （αは比例係
数）との条件において、Ｖb ・Δｒ／ｒ＝β・Ｖr （β
はＡＤ基準電圧／Ｖr ）が成立する場合にΔｒ／ｒ＝β
／αとなり電源電圧の変動を無視することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式にあって
は、電圧源３から供給される安定化電圧Ｖr に対して実
際にピエゾ抵抗ブリッジ２に供給される電圧Ｖb が温度
補償用回路の電圧ドロップにより一定電圧低下してしま
う構成となっていたため、電源電圧を有効に使うことが
できず、Ｓ／Ｎ比が悪化する上、安定化電圧Ｖr の変動
に対してブリッジ電圧Ｖb が比例して変動しないことに
よる誤差、つまりＶb ＝Ｖr −α（αは定数）との条件
においてＶb・Δｒ／ｒ＝β・Ｖr （βはＡＤ基準電圧
／Ｖr ）が成立する場合にΔｒ／ｒ＝β・Ｖr ／（Ｖr
−α）となり電源電圧の変動を無視することができない
という問題点があった。図８を用いてこの誤差発生メカ
ニズムを説明する。同図は、ピエゾ抵抗ブリッジ型セン
サ１７及び電圧計測用Ａ／Ｄコンバータ２０の電源電圧
であるＶr とピエゾ抵抗ブリッジ２の上端電圧Ｖb との
関係を示したものである。ここでａ特性線は電圧ドロッ
プのないＶb ＝Ｖr の場合を示したものであり、ｂ特性
線はアクティブダイオード型温度補償を行った場合を示
している。アクティブダイオードによる電圧ドロップＶ
d はＶd ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）・Ｖbe／Ｒ2 ＝２Ｖの場合を
想定しており、Ｖr が５Ｖの場合、Ｖb は３Ｖとなる。
ｃ特性線は同じくＶr が５Ｖの時にＶb が３Ｖなる原点
を通る直線を示している。いま、バラツキ等によるＶr
の変動を±１０％とすると、Ｖr 最低値４．５Ｖに対し
て、ｂ特性線から導出されるＶb は２．５Ｖ、ｃ特性線
から導出されるＶb は２．７Ｖであり電源変動時の誤差
は、〔（２．５−２．７）／２．７〕・１００＝−７．
４％となる。同様にＶr 最高値５．５Ｖに対して、ｂ特
性線から導出されるＶb は３．５Ｖ、ｃ特性線から導出
されるＶb は３．３Ｖであり電源変動時の誤差は、
〔（３．５−３．３）／３．５〕・１００＝５．７％と
なる。
ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式にあって
は、電圧源３から供給される安定化電圧Ｖr に対して実
際にピエゾ抵抗ブリッジ２に供給される電圧Ｖb が温度
補償用回路の電圧ドロップにより一定電圧低下してしま
う構成となっていたため、電源電圧を有効に使うことが
できず、Ｓ／Ｎ比が悪化する上、安定化電圧Ｖr の変動
に対してブリッジ電圧Ｖb が比例して変動しないことに
よる誤差、つまりＶb ＝Ｖr −α（αは定数）との条件
においてＶb・Δｒ／ｒ＝β・Ｖr （βはＡＤ基準電圧
／Ｖr ）が成立する場合にΔｒ／ｒ＝β・Ｖr ／（Ｖr
−α）となり電源電圧の変動を無視することができない
という問題点があった。図８を用いてこの誤差発生メカ
ニズムを説明する。同図は、ピエゾ抵抗ブリッジ型セン
サ１７及び電圧計測用Ａ／Ｄコンバータ２０の電源電圧
であるＶr とピエゾ抵抗ブリッジ２の上端電圧Ｖb との
関係を示したものである。ここでａ特性線は電圧ドロッ
プのないＶb ＝Ｖr の場合を示したものであり、ｂ特性
線はアクティブダイオード型温度補償を行った場合を示
している。アクティブダイオードによる電圧ドロップＶ
d はＶd ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）・Ｖbe／Ｒ2 ＝２Ｖの場合を
想定しており、Ｖr が５Ｖの場合、Ｖb は３Ｖとなる。
ｃ特性線は同じくＶr が５Ｖの時にＶb が３Ｖなる原点
を通る直線を示している。いま、バラツキ等によるＶr
の変動を±１０％とすると、Ｖr 最低値４．５Ｖに対し
て、ｂ特性線から導出されるＶb は２．５Ｖ、ｃ特性線
から導出されるＶb は２．７Ｖであり電源変動時の誤差
は、〔（２．５−２．７）／２．７〕・１００＝−７．
４％となる。同様にＶr 最高値５．５Ｖに対して、ｂ特
性線から導出されるＶb は３．５Ｖ、ｃ特性線から導出
されるＶb は３．３Ｖであり電源変動時の誤差は、
〔（３．５−３．３）／３．５〕・１００＝５．７％と
なる。
【０００６】また、従来のピエゾ抵抗ブリッジ型センサ
の温度補償方式にあっては、ピエゾ抵抗変化率Δｒ／ｒ
の温度特性を直線近似することにより全温度範囲におい
て温度補償可能となっていたが、実際の温度特性は２次
以降の項を有する曲線であるため、感度温度特性をキャ
ンセルするようにＲ1 ，Ｒ2 の値を選択するために直線
近似を行った基準温度に対して温度変化量が大きく、直
線近似から離れるに従い温度特性バラツキが大きくなる
という問題点があった。
の温度補償方式にあっては、ピエゾ抵抗変化率Δｒ／ｒ
の温度特性を直線近似することにより全温度範囲におい
て温度補償可能となっていたが、実際の温度特性は２次
以降の項を有する曲線であるため、感度温度特性をキャ
ンセルするようにＲ1 ，Ｒ2 の値を選択するために直線
近似を行った基準温度に対して温度変化量が大きく、直
線近似から離れるに従い温度特性バラツキが大きくなる
という問題点があった。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、電源電圧を有効に使うことができ
てＳ／Ｎ比を良好に維持することができ、電源電圧の変
動に対しても誤差が大きくならず精度のよい温度補償を
することができ、またピエゾ抵抗ブリッジの温度特性バ
ラツキも補償することができるピエゾ抵抗ブリッジ型セ
ンサの温度補償方式を提供することを目的とする。
してなされたもので、電源電圧を有効に使うことができ
てＳ／Ｎ比を良好に維持することができ、電源電圧の変
動に対しても誤差が大きくならず精度のよい温度補償を
することができ、またピエゾ抵抗ブリッジの温度特性バ
ラツキも補償することができるピエゾ抵抗ブリッジ型セ
ンサの温度補償方式を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、半導体基板を部分的にエッ
チング加工して、固定部と、該固定部に梁部で支持され
た重り部とを形成し、前記梁部上に形成したピエゾ抵抗
ブリッジの出力変化を検知することにより前記重り部に
与えられた物理量を検出するピエゾ抵抗ブリッジ型セン
サの温度補償方式であって、前記半導体基板上に形成し
た温度検出手段と、該温度検出手段の検出出力を記録す
る基準温度記録手段とを有し、任意の時刻、任意の温度
環境下における前記温度検出手段の検出出力値を基準温
度データとして前記基準温度記録手段に記録し、前記ピ
エゾ抵抗ブリッジ型センサの稼動時に前記温度検出手段
の検出出力値から前記基準温度記録手段に記録された基
準温度データを減じて該基準温度データからの温度変化
量を導出し、該温度変化量に所定の変換係数を乗じて温
度補正値を導出し、前記ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの
出力信号に前記温度補正値を加算することを要旨とす
る。この構成により、アクティブダイオード型等の温度
補償方式のように電源電圧とピエゾ抵抗ブリッジの駆動
電圧との間に電圧ドロップが発生しない。このため電源
電圧を有効に使うことができてＳ／Ｎ比を悪化させるこ
とがない上、電源電圧の変動時にも誤差が大きくならず
精度のよい温度補償が可能となる。
に、請求項１記載の発明は、半導体基板を部分的にエッ
チング加工して、固定部と、該固定部に梁部で支持され
た重り部とを形成し、前記梁部上に形成したピエゾ抵抗
ブリッジの出力変化を検知することにより前記重り部に
与えられた物理量を検出するピエゾ抵抗ブリッジ型セン
サの温度補償方式であって、前記半導体基板上に形成し
た温度検出手段と、該温度検出手段の検出出力を記録す
る基準温度記録手段とを有し、任意の時刻、任意の温度
環境下における前記温度検出手段の検出出力値を基準温
度データとして前記基準温度記録手段に記録し、前記ピ
エゾ抵抗ブリッジ型センサの稼動時に前記温度検出手段
の検出出力値から前記基準温度記録手段に記録された基
準温度データを減じて該基準温度データからの温度変化
量を導出し、該温度変化量に所定の変換係数を乗じて温
度補正値を導出し、前記ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの
出力信号に前記温度補正値を加算することを要旨とす
る。この構成により、アクティブダイオード型等の温度
補償方式のように電源電圧とピエゾ抵抗ブリッジの駆動
電圧との間に電圧ドロップが発生しない。このため電源
電圧を有効に使うことができてＳ／Ｎ比を悪化させるこ
とがない上、電源電圧の変動時にも誤差が大きくならず
精度のよい温度補償が可能となる。
【０００９】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
のピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式におい
て、前記変換係数は、前記稼動時における前記温度検出
手段の検出温度毎のテーブルとして用意しておくように
構成してなることを要旨とする。この構成により、ピエ
ゾ抵抗ブリッジの温度特性バラツキが補償される。
のピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式におい
て、前記変換係数は、前記稼動時における前記温度検出
手段の検出温度毎のテーブルとして用意しておくように
構成してなることを要旨とする。この構成により、ピエ
ゾ抵抗ブリッジの温度特性バラツキが補償される。
【００１０】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
のピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式におい
て、前記基準温度記録手段は、不揮発性メモリであるこ
とを要旨とする。この構成により、一旦記録された基準
温度データが消失することなく精度のよい温度補償を確
実に行うことが可能となる。
のピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式におい
て、前記基準温度記録手段は、不揮発性メモリであるこ
とを要旨とする。この構成により、一旦記録された基準
温度データが消失することなく精度のよい温度補償を確
実に行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図４に基づいて説明する。図１はピエゾ抵抗ブリッ
ジ型加速度センサを利用した加速度計測装置を示し、図
２は加速度センサのチップ構成例を示している。なお、
図１及び図２において、前記図５乃至図７における構成
要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以っ
て示し、重複した説明を省略する。図１において、ピエ
ゾ抵抗ブリッジ型センサ１には、温度検出手段としての
チップ温度検知回路１０が設けられている。チップ温度
検知回路１０は、後述するように、ピエゾ抵抗ブリッジ
２と同一チップ上に形成され、チップ表面の温度を電気
信号に変換する。３０はセンサ信号処理回路であり、例
えばマイクロコンピュータにより実現されている。セン
サ信号処理回路３０には次のような各回路等が内蔵され
ている。２６は複数のアナログ入力をＡ／Ｄコンバータ
２０に入力するための第１のアナログマルチプレクサで
あり、この第１のアナログマルチプレクサ２６に対しＡ
／Ｄコンバータ２０内のアナログマルチプレクサ２４が
第２のアナログマルチプレクサとなっている。３１は入
力の処理を行うプロセッシングユニット、３２はセンサ
信号処理回路３０内でのデータ受け渡しを行うためのデ
ータバス、３３はデータ格納のためのＲＡＭ、３４はデ
ータを処理回路外部の基準温度記録手段としての不揮発
性メモリ４０に対し時分割シリアル転送を行うための通
信回路、３５はプログラム及びデータテーブル等を格納
するためのＲＯＭである。
乃至図４に基づいて説明する。図１はピエゾ抵抗ブリッ
ジ型加速度センサを利用した加速度計測装置を示し、図
２は加速度センサのチップ構成例を示している。なお、
図１及び図２において、前記図５乃至図７における構成
要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以っ
て示し、重複した説明を省略する。図１において、ピエ
ゾ抵抗ブリッジ型センサ１には、温度検出手段としての
チップ温度検知回路１０が設けられている。チップ温度
検知回路１０は、後述するように、ピエゾ抵抗ブリッジ
２と同一チップ上に形成され、チップ表面の温度を電気
信号に変換する。３０はセンサ信号処理回路であり、例
えばマイクロコンピュータにより実現されている。セン
サ信号処理回路３０には次のような各回路等が内蔵され
ている。２６は複数のアナログ入力をＡ／Ｄコンバータ
２０に入力するための第１のアナログマルチプレクサで
あり、この第１のアナログマルチプレクサ２６に対しＡ
／Ｄコンバータ２０内のアナログマルチプレクサ２４が
第２のアナログマルチプレクサとなっている。３１は入
力の処理を行うプロセッシングユニット、３２はセンサ
信号処理回路３０内でのデータ受け渡しを行うためのデ
ータバス、３３はデータ格納のためのＲＡＭ、３４はデ
ータを処理回路外部の基準温度記録手段としての不揮発
性メモリ４０に対し時分割シリアル転送を行うための通
信回路、３５はプログラム及びデータテーブル等を格納
するためのＲＯＭである。
【００１２】図２は、加速度センサのセンサチップ１１
の構成例を示している。センサチップ１１には増幅器５
を含む周辺回路１２及びチップ温度検知回路１０が形成
されている。図３はチップ温度検知回路１０の回路構成
例を示している。図３において、１３は電流源、１４は
ＮＰＮトランジスタ、１５は非反転増幅器である。
の構成例を示している。センサチップ１１には増幅器５
を含む周辺回路１２及びチップ温度検知回路１０が形成
されている。図３はチップ温度検知回路１０の回路構成
例を示している。図３において、１３は電流源、１４は
ＮＰＮトランジスタ、１５は非反転増幅器である。
【００１３】次に、上述のように構成されたピエゾ抵抗
ブリッジ型センサの温度補償方式の作用を説明する。図
１の加速度計測装置において、ピエゾ抵抗ブリッジ型セ
ンサ１は増幅器５で増幅された加速度検出信号及びチッ
プ温度検知回路１０で検出されたセンサチップ１１の温
度信号をセンサ信号処理回路３０に出力する。チップ温
度検知回路１０は電流源１３からの電流でバイアスされ
たＮＰＮトランジスタ１４のベース・エミッタ間電圧Ｖ
beを非反転増幅器１５で増幅して出力する。Ｖbeは正の
温度特性を持つため、出力信号に所定の比例係数を乗ず
ることによりチップ温度検知回路１０の搭載されている
チップ温度変化を知ることができる。
ブリッジ型センサの温度補償方式の作用を説明する。図
１の加速度計測装置において、ピエゾ抵抗ブリッジ型セ
ンサ１は増幅器５で増幅された加速度検出信号及びチッ
プ温度検知回路１０で検出されたセンサチップ１１の温
度信号をセンサ信号処理回路３０に出力する。チップ温
度検知回路１０は電流源１３からの電流でバイアスされ
たＮＰＮトランジスタ１４のベース・エミッタ間電圧Ｖ
beを非反転増幅器１５で増幅して出力する。Ｖbeは正の
温度特性を持つため、出力信号に所定の比例係数を乗ず
ることによりチップ温度検知回路１０の搭載されている
チップ温度変化を知ることができる。
【００１４】ここで、加速度計測装置の工場出荷検査時
に、装置を任意の環境温度に置き、プロセッシングユニ
ット３１をテストモードにて起動することにより、第１
のアナログマルチプレクサ２６を介してセンサ温度信号
を入力し、入力した信号をＡ／Ｄコンバータ２０にてデ
ジタル値への変換を行った後、これを基準温度データと
して通信回路３４により不揮発性メモリ４０に記録す
る。
に、装置を任意の環境温度に置き、プロセッシングユニ
ット３１をテストモードにて起動することにより、第１
のアナログマルチプレクサ２６を介してセンサ温度信号
を入力し、入力した信号をＡ／Ｄコンバータ２０にてデ
ジタル値への変換を行った後、これを基準温度データと
して通信回路３４により不揮発性メモリ４０に記録す
る。
【００１５】図４に工場出荷後のセンサ信号処理回路３
０の動作を示す。図において、４１は入力加速度検出信
号、４４はプロセッシングユニット３１内のフィルタ処
理を示しており、ここではｎ回サンプリングデータの荷
重平均によるローパス処理を行っている。４２は加速度
計測装置の工場出荷検査時に、任意の環境温度にて不揮
発性メモリ４０に記録された基準温度データであり、電
源投入後、不揮発性メモリ４０から通信回路３４を介し
てＲＡＭ３３に転送されている。４３は現在稼動時のチ
ップ温度検知回路１０からのチップ温度信号である。こ
こで、現在のチップ温度信号から基準温度データを減じ
た値が現在のチップ温度変化量となる。このチップ温度
変化量に所定の変換係数αを乗じて（処理４５）温度補
正値を算出し、フィルタ処理４４の結果にこの温度補正
値を加算する（処理４６）ことにより、温度補正を行っ
た加速度信号４７を得ることができる。ここで、所定の
変換係数αは、ＲＯＭ３５内に検知温度毎のテーブルと
して用意することにより、全温度範囲において温度・ピ
エゾ抵抗変化率曲線にマッチングさせることができるた
め、ピエゾ抵抗ブリッジ２の温度特性バラツキも補償す
ることができる。
０の動作を示す。図において、４１は入力加速度検出信
号、４４はプロセッシングユニット３１内のフィルタ処
理を示しており、ここではｎ回サンプリングデータの荷
重平均によるローパス処理を行っている。４２は加速度
計測装置の工場出荷検査時に、任意の環境温度にて不揮
発性メモリ４０に記録された基準温度データであり、電
源投入後、不揮発性メモリ４０から通信回路３４を介し
てＲＡＭ３３に転送されている。４３は現在稼動時のチ
ップ温度検知回路１０からのチップ温度信号である。こ
こで、現在のチップ温度信号から基準温度データを減じ
た値が現在のチップ温度変化量となる。このチップ温度
変化量に所定の変換係数αを乗じて（処理４５）温度補
正値を算出し、フィルタ処理４４の結果にこの温度補正
値を加算する（処理４６）ことにより、温度補正を行っ
た加速度信号４７を得ることができる。ここで、所定の
変換係数αは、ＲＯＭ３５内に検知温度毎のテーブルと
して用意することにより、全温度範囲において温度・ピ
エゾ抵抗変化率曲線にマッチングさせることができるた
め、ピエゾ抵抗ブリッジ２の温度特性バラツキも補償す
ることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、半導体基板を部分的にエッチング加工し
て、固定部と、該固定部に梁部で支持された重り部とを
形成し、前記梁部上に形成したピエゾ抵抗ブリッジの出
力変化を検知することにより前記重り部に与えられた物
理量を検出するピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償
方式であって、前記半導体基板上に形成した温度検出手
段と、該温度検出手段の検出出力を記録する基準温度記
録手段とを有し、任意の時刻、任意の温度環境下におけ
る前記温度検出手段の検出出力値を基準温度データとし
て前記基準温度記録手段に記録し、前記ピエゾ抵抗ブリ
ッジ型センサの稼動時に前記温度検出手段の検出出力値
から前記基準温度記録手段に記録された基準温度データ
を減じて該基準温度データからの温度変化量を導出し、
該温度変化量に所定の変化係数を乗じて温度補正値を導
出し、前記ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの出力信号に前
記温度補正値を加算するようにしたため、アクティブダ
イオード型等の温度補償方式のように電源電圧とピエゾ
抵抗ブリッジの駆動電圧との間に電圧ドロップが発生し
ない。したがって電源電圧を有効に使うことができてＳ
／Ｎ比を悪化させることがない上、電源電圧の変動時に
も誤差が大きくならず精度のよい温度補償をすることが
できる。
明によれば、半導体基板を部分的にエッチング加工し
て、固定部と、該固定部に梁部で支持された重り部とを
形成し、前記梁部上に形成したピエゾ抵抗ブリッジの出
力変化を検知することにより前記重り部に与えられた物
理量を検出するピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償
方式であって、前記半導体基板上に形成した温度検出手
段と、該温度検出手段の検出出力を記録する基準温度記
録手段とを有し、任意の時刻、任意の温度環境下におけ
る前記温度検出手段の検出出力値を基準温度データとし
て前記基準温度記録手段に記録し、前記ピエゾ抵抗ブリ
ッジ型センサの稼動時に前記温度検出手段の検出出力値
から前記基準温度記録手段に記録された基準温度データ
を減じて該基準温度データからの温度変化量を導出し、
該温度変化量に所定の変化係数を乗じて温度補正値を導
出し、前記ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの出力信号に前
記温度補正値を加算するようにしたため、アクティブダ
イオード型等の温度補償方式のように電源電圧とピエゾ
抵抗ブリッジの駆動電圧との間に電圧ドロップが発生し
ない。したがって電源電圧を有効に使うことができてＳ
／Ｎ比を悪化させることがない上、電源電圧の変動時に
も誤差が大きくならず精度のよい温度補償をすることが
できる。
【００１７】請求項２記載の発明によれば、前記変換係
数は、前記稼動時における前記温度検出手段の検出温度
毎のテーブルとして用意しておくようにしたため、ピエ
ゾ抵抗ブリッジの温度特性バラツキを補償することがで
きる。
数は、前記稼動時における前記温度検出手段の検出温度
毎のテーブルとして用意しておくようにしたため、ピエ
ゾ抵抗ブリッジの温度特性バラツキを補償することがで
きる。
【００１８】請求項３記載の発明によれば、前記基準温
度記録手段は、不揮発性メモリとしたため、一旦記録さ
れた基準温度データが消失することなく精度のよい温度
補償を確実に行うことができる。
度記録手段は、不揮発性メモリとしたため、一旦記録さ
れた基準温度データが消失することなく精度のよい温度
補償を確実に行うことができる。
【図１】本発明に係るピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温
度補償方式の実施の形態における加速度計測装置のブロ
ック回路図である。
度補償方式の実施の形態における加速度計測装置のブロ
ック回路図である。
【図２】上記実施の形態における加速度センサのチップ
構成例を示す斜視図である。
構成例を示す斜視図である。
【図３】上記実施の形態におけるチップ温度検知回路の
構成例を示す回路図である。
構成例を示す回路図である。
【図４】上記実施の形態における加速度計測装置の信号
処理を説明するための図である。
処理を説明するための図である。
【図５】従来のピエゾ抵抗ブリッジ型センサの回路図で
ある。
ある。
【図６】上記従来例における加速度センサのチップ構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図７】従来の加速度計測装置のブロック回路図であ
る。
る。
【図８】上記従来例の誤差発生メカニズムを説明するた
めの図である。
めの図である。
【符号の説明】 １ ピエゾ抵抗ブリッジ型センサ ２ ピエゾ抵抗ブリッジ ７ 固定部 ８ 片持ち梁（梁部） ９ 重り部 １０ チップ温度検知回路（温度検出手段） ３０ センサ信号処理回路 ４０ 不揮発性メモリ（基準温度記録手段）
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板を部分的にエッチング加工し
て、固定部と、該固定部に梁部で支持された重り部とを
形成し、前記梁部上に形成したピエゾ抵抗ブリッジの出
力変化を検知することにより前記重り部に与えられた物
理量を検出するピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償
方式であって、前記半導体基板上に形成した温度検出手
段と、該温度検出手段の検出出力を記録する基準温度記
録手段とを有し、任意の時刻、任意の温度環境下におけ
る前記温度検出手段の検出出力値を基準温度データとし
て前記基準温度記録手段に記録し、前記ピエゾ抵抗ブリ
ッジ型センサの稼動時に前記温度検出手段の検出出力値
から前記基準温度記録手段に記録された基準温度データ
を減じて該基準温度データからの温度変化量を導出し、
該温度変化量に所定の変換係数を乗じて温度補正値を導
出し、前記ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの出力信号に前
記温度補正値を加算することを特徴とするピエゾ抵抗ブ
リッジ型センサの温度補償方式。 - 【請求項２】 前記変換係数は、前記稼動時における前
記温度検出手段の検出温度毎のテーブルとして用意して
おくように構成してなることを特徴とする請求項１記載
のピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式。 - 【請求項３】 前記基準温度記録手段は、不揮発性メモ
リであることを特徴とする請求項１記載のピエゾ抵抗ブ
リッジ型センサの温度補償方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8001651A JPH09189717A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8001651A JPH09189717A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09189717A true JPH09189717A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11507433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8001651A Pending JPH09189717A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | ピエゾ抵抗ブリッジ型センサの温度補償方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09189717A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104457817A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-03-25 | 中国航空工业集团公司第六三一研究所 | 一种单芯片集成的传感器信号调理电路 |
| CN113567707A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-10-29 | 维沃移动通信有限公司 | 加速度检测装置、检测系统、电子设备和加速度检测方法 |
-
1996
- 1996-01-09 JP JP8001651A patent/JPH09189717A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104457817A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-03-25 | 中国航空工业集团公司第六三一研究所 | 一种单芯片集成的传感器信号调理电路 |
| CN113567707A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-10-29 | 维沃移动通信有限公司 | 加速度检测装置、检测系统、电子设备和加速度检测方法 |
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