JPS59196415A - 信号変換回路 - Google Patents
信号変換回路Info
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- JPS59196415A JPS59196415A JP7106783A JP7106783A JPS59196415A JP S59196415 A JPS59196415 A JP S59196415A JP 7106783 A JP7106783 A JP 7106783A JP 7106783 A JP7106783 A JP 7106783A JP S59196415 A JPS59196415 A JP S59196415A
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- resistor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は信号変換回路に関し、特に物理量検知素子の
抵抗値変化を電圧に変換する抵抗変化量−電圧変換回路
に関する。
抵抗値変化を電圧に変換する抵抗変化量−電圧変換回路
に関する。
従来、この種の抵抗変化量−電圧変換回路として、スト
レイン・ゲージを用いた圧力変換器の検出回路がよく知
られている。該圧力変換器では、ゲージ抵抗を用いてホ
イートストーンブリッジ回路（以後単にブリッジ回路と
略称する）を構成し、印加圧力に応答して生じる該ゲー
ジ抵抗の抵抗値変化を、該ブリッジ回路を定電圧あるい
は定電流源で励起することによって該ブリッジ回路の不
平衡電圧として検出し、該不平衡電圧をさらに増幅して
圧力に比例した出力信号を取り出していた。
レイン・ゲージを用いた圧力変換器の検出回路がよく知
られている。該圧力変換器では、ゲージ抵抗を用いてホ
イートストーンブリッジ回路（以後単にブリッジ回路と
略称する）を構成し、印加圧力に応答して生じる該ゲー
ジ抵抗の抵抗値変化を、該ブリッジ回路を定電圧あるい
は定電流源で励起することによって該ブリッジ回路の不
平衡電圧として検出し、該不平衡電圧をさらに増幅して
圧力に比例した出力信号を取り出していた。
第１図はその回路構成例である。図において、増はゲー
ジ抵抗１〜４から成るブリッジ回路、５゜６は該ブリッ
ジ回路に定電圧あるいは定電流を印加するための励起端
子、７，８は該ブリッジ回路の検出端子をそれぞれ示す
。ゲージ抵抗１〜４としては例えば半導体ダイアフラム
上に選択拡散等により形成された拡散抵抗が用いられ、
ゲージ抵抗１，３とゲージ抵抗２，４はそれぞれ印加圧
力に対し互いに逆方向の抵抗値変化を示すよう、その長
手及び横手方向の結晶軸が選択されて配列されている。
ジ抵抗１〜４から成るブリッジ回路、５゜６は該ブリッ
ジ回路に定電圧あるいは定電流を印加するための励起端
子、７，８は該ブリッジ回路の検出端子をそれぞれ示す
。ゲージ抵抗１〜４としては例えば半導体ダイアフラム
上に選択拡散等により形成された拡散抵抗が用いられ、
ゲージ抵抗１，３とゲージ抵抗２，４はそれぞれ印加圧
力に対し互いに逆方向の抵抗値変化を示すよう、その長
手及び横手方向の結晶軸が選択されて配列されている。
この結果、印加圧力に対して例えばゲージ抵抗１，３の
抵抗値が増大すると、ゲージ抵抗２，４の抵抗値は逆に
減少し、この結果、ブリッジ回路■瓜の検出端子７，８
間には印加圧力に比例した不平衡電圧ΔＥが得られる。
抵抗値が増大すると、ゲージ抵抗２，４の抵抗値は逆に
減少し、この結果、ブリッジ回路■瓜の検出端子７，８
間には印加圧力に比例した不平衡電圧ΔＥが得られる。
次に該不平衡電圧ΔＥは電圧増幅回路２００によって増
幅、シングルエンド化される。該電圧増幅回路２００と
しては、例えば図に示したような３個の演算増幅器９
、１０ 、１１と抵抗１２ 、１３ 、１４ 、１５
、１６ 、１７ 、１８から成る周知の差動増幅回路が
用いられ、不平衡電圧△Ｅは増幅、インピーダンス変換
されたシングルエンド出力■。とじて該圧力変換器の出
力端子２０に取り出される。なお、第１図において端子
１９は零点調整のための電圧印加端子であり、零点の調
整は抵抗１７のトリミングによって行なわれる。また、
感度調整は抵抗１４のトリミングによって行なわれる。
幅、シングルエンド化される。該電圧増幅回路２００と
しては、例えば図に示したような３個の演算増幅器９
、１０ 、１１と抵抗１２ 、１３ 、１４ 、１５
、１６ 、１７ 、１８から成る周知の差動増幅回路が
用いられ、不平衡電圧△Ｅは増幅、インピーダンス変換
されたシングルエンド出力■。とじて該圧力変換器の出
力端子２０に取り出される。なお、第１図において端子
１９は零点調整のための電圧印加端子であり、零点の調
整は抵抗１７のトリミングによって行なわれる。また、
感度調整は抵抗１４のトリミングによって行なわれる。
以上のように上記従来技術では印加圧力によるゲージ抵
抗の抵抗値変化を該ゲージ抵抗を組合せたブリッジ回路
の不平衡電圧として検出し、その後該不平衡箪圧を増幅
することにより印加圧力に比例した信号電圧を外部に取
り出していた。しかしながら、上記構成では １）ブリッジ回路を構成するので、ゲージ抵抗を多数必
要とする。
抗の抵抗値変化を該ゲージ抵抗を組合せたブリッジ回路
の不平衡電圧として検出し、その後該不平衡箪圧を増幅
することにより印加圧力に比例した信号電圧を外部に取
り出していた。しかしながら、上記構成では １）ブリッジ回路を構成するので、ゲージ抵抗を多数必
要とする。
２）ブリッジ回路の微小な不平衡電圧を増幅するため、
高性能な差動増幅回路を必要とし、回路が複雑・高価に
なる。
高性能な差動増幅回路を必要とし、回路が複雑・高価に
なる。
３）演算増幅回路に多数の外付は抵抗素子を使用するの
で、これらの精度及び素子間のマツチング等が問題とな
り、モノリシックＩＣ化には適さなＧ）。
で、これらの精度及び素子間のマツチング等が問題とな
り、モノリシックＩＣ化には適さなＧ）。
等の問題があり、これらが、圧力変換器の小型化、低価
格化、ＩＣ化を妨げる要因となっていた。
格化、ＩＣ化を妨げる要因となっていた。
以上、圧力変換器の場合を例（こ詳しく説明したように
、従来の抵抗変化量−電圧変換回路では抵抗ブリッジの
不平衡電圧を差動増幅回路で増幅する構成をとっていた
ため、装置が複雑・高価格となり、ＩＣ化による小型化
、低価格が困難であった。
、従来の抵抗変化量−電圧変換回路では抵抗ブリッジの
不平衡電圧を差動増幅回路で増幅する構成をとっていた
ため、装置が複雑・高価格となり、ＩＣ化による小型化
、低価格が困難であった。
この発明は上記圧力変換器をはじめとする抵抗変化量−
電圧変換回路の従来の問題を解消するためになされたも
ので、その目的は、ブリッジ回路を用いることなく抵抗
変化Ｘ−を正変換が可能でＩＣ化による小型化・低価格
化に適した信号変換回路を提供することにある。
電圧変換回路の従来の問題を解消するためになされたも
ので、その目的は、ブリッジ回路を用いることなく抵抗
変化Ｘ−を正変換が可能でＩＣ化による小型化・低価格
化に適した信号変換回路を提供することにある。
この発明によれば、演算増幅器と、該演算増幅器の反転
側入力端子と出力端子及びバイアス端子との間にそれぞ
れ接続された第１及び第２の負帰還用抵抗と、電圧源と
前記演算増幅器の非反転側入力端子との間にそれぞれ接
続された抵抗素子及び検知対象の変化に応答して抵抗値
変化を示す検知素子を備えたことを特徴とする信号変換
回路が得られる。
側入力端子と出力端子及びバイアス端子との間にそれぞ
れ接続された第１及び第２の負帰還用抵抗と、電圧源と
前記演算増幅器の非反転側入力端子との間にそれぞれ接
続された抵抗素子及び検知対象の変化に応答して抵抗値
変化を示す検知素子を備えたことを特徴とする信号変換
回路が得られる。
また、この発明によれは、演算増幅器と、該演算増幅器
の反転側入力端子と出力端子及びバイアス端子との間に
それぞれ接続された第１及び第２の負帰還用抵抗と、電
圧源と前記演算増幅器の非反転（ＩＩＩ入力端子との間
にそれぞれ接続された抵抗素子及び検知対象の変化に応
答して抵抗値変化を示す検知素子を備えるとともに、電
圧発生手段と、該電圧発生手段と前記演算増幅器の非反
転側入力端子との間に接続された抵抗素子を備えたこと
を特徴とする信号変換回路が得られる。
の反転側入力端子と出力端子及びバイアス端子との間に
それぞれ接続された第１及び第２の負帰還用抵抗と、電
圧源と前記演算増幅器の非反転（ＩＩＩ入力端子との間
にそれぞれ接続された抵抗素子及び検知対象の変化に応
答して抵抗値変化を示す検知素子を備えるとともに、電
圧発生手段と、該電圧発生手段と前記演算増幅器の非反
転側入力端子との間に接続された抵抗素子を備えたこと
を特徴とする信号変換回路が得られる。
さらに、この発明によれば、演算増幅器と、該演算増幅
器の反転側入力端子と出力端子及びバイアス端子との間
にそれぞれ接続された第１及び第２の負帰還用抵抗と、
電圧源と前記演算増幅器の非反転側入力端子との間にそ
れぞれ接続された抵抗素子及び検知対象の変化に応答し
て抵抗値変化を示す検知素子を備えるとともに、電圧発
生手段と、該電圧発生手段と前記演算増幅器の反転側入
力端子との間に接続された抵抗素子を伽えたことを０９
とする信号変換回路が得られる。
器の反転側入力端子と出力端子及びバイアス端子との間
にそれぞれ接続された第１及び第２の負帰還用抵抗と、
電圧源と前記演算増幅器の非反転側入力端子との間にそ
れぞれ接続された抵抗素子及び検知対象の変化に応答し
て抵抗値変化を示す検知素子を備えるとともに、電圧発
生手段と、該電圧発生手段と前記演算増幅器の反転側入
力端子との間に接続された抵抗素子を伽えたことを０９
とする信号変換回路が得られる。
以下、図面を用いて、この発明の詳細な説明する。
第２図はこの発明の第１の発明である圧力変換器の検出
回路に適用した場合についての一実施例を示す図である
。図において、３０は演算増幅器、３１は該演算増幅器
の反転側入力端子とバイアス端子（この例では接地され
ている）との間に接続された抵抗、３２は演算増幅器３
０の反転側入力端子と出力端子との間に接続された抵抗
、３３は印加圧力に感応して抵抗値変化を示す検知素子
としてのゲージ抵抗、３４は抵抗素子、３５及び３６は
正及び負の電圧源であり、ゲージ抵抗３３は演算増幅器
３０の非反転側入力端子と負の電圧源３６の間に、抵抗
素子３４は演算増幅器３０の非反転側入力端子と正の電
圧源３５の間にそれぞれ接続されている。また、抵抗３
１と抵抗３２は演算増幅器３０の出力電圧の一部を反転
側入力端子に戻すいわゆる負帰還回路を構成している。
回路に適用した場合についての一実施例を示す図である
。図において、３０は演算増幅器、３１は該演算増幅器
の反転側入力端子とバイアス端子（この例では接地され
ている）との間に接続された抵抗、３２は演算増幅器３
０の反転側入力端子と出力端子との間に接続された抵抗
、３３は印加圧力に感応して抵抗値変化を示す検知素子
としてのゲージ抵抗、３４は抵抗素子、３５及び３６は
正及び負の電圧源であり、ゲージ抵抗３３は演算増幅器
３０の非反転側入力端子と負の電圧源３６の間に、抵抗
素子３４は演算増幅器３０の非反転側入力端子と正の電
圧源３５の間にそれぞれ接続されている。また、抵抗３
１と抵抗３２は演算増幅器３０の出力電圧の一部を反転
側入力端子に戻すいわゆる負帰還回路を構成している。
次に、第２図を参照しつつこの実施例の動作を説明する
が、ここでは、便宜上ゲージ抵抗３３が圧力が印加され
ない状態で抵抗値比Ｐをもち、圧力が印加されるとその
抵抗値がＲ，Ｐ、＋ ＋’、＋、Ｒｐ に増加するよう
選定されているものと１−る。また、抵抗素子３１［の
抵抗値をＲ６、帰還用抵抗３１及び３２の抵抗値を鳥及
び鳥、正及び負の電圧源３５及び３６の′電圧を■１及
び■２ とする。この」４合、演算増幅器３０の非反転
側入力端子の電圧■Ｎは次式で与えられる。
が、ここでは、便宜上ゲージ抵抗３３が圧力が印加され
ない状態で抵抗値比Ｐをもち、圧力が印加されるとその
抵抗値がＲ，Ｐ、＋ ＋’、＋、Ｒｐ に増加するよう
選定されているものと１−る。また、抵抗素子３１［の
抵抗値をＲ６、帰還用抵抗３１及び３２の抵抗値を鳥及
び鳥、正及び負の電圧源３５及び３６の′電圧を■１及
び■２ とする。この」４合、演算増幅器３０の非反転
側入力端子の電圧■Ｎは次式で与えられる。
一方、演算増幅器３０の反転側入力端子は仮想ショート
によって非反転側入力端子と等電位にバイアスされるの
で、演算増幅器３ｏの出力端子３７に得られる出力電圧
を鳩として反転側入力端子にキルヒホッフの電流側を適
用することにより次の関係が得られ、（１） 、 （２
＋式より出力電圧Ｖ。はで与えられる。ここで、簡単の
ため、正及び負の電圧源３５及び３６の電圧の絶対値が
等しく（ｖｌ−■Ｅ。
によって非反転側入力端子と等電位にバイアスされるの
で、演算増幅器３ｏの出力端子３７に得られる出力電圧
を鳩として反転側入力端子にキルヒホッフの電流側を適
用することにより次の関係が得られ、（１） 、 （２
＋式より出力電圧Ｖ。はで与えられる。ここで、簡単の
ため、正及び負の電圧源３５及び３６の電圧の絶対値が
等しく（ｖｌ−■Ｅ。
ｖ２ニー■Ｅ）、さらに圧力が印加されない状態でのゲ
ージ抵抗３３の抵抗値と抵抗素子３４の抵抗値が等しい
（Ｒ，Ｐ＝ Ｉも）とすると、（３）式よりル Δ几Ｐ 幻−・（１十１・Ｉ・■Ｅ （ここでムＲｐ／４（Ｐ＜ １ ） （４）となり、ゲ
ージ抵抗３３の印加圧力による抵抗変化率（ΔＲＰ、４
（、Ｐ）に比例した出力電圧Ｖ。が出力端子３７に得ら
れる。そして、この実施例では、増幅度（圧力感度）が
負還用抵抗３２と３１の抵抗値の比（Ｒ２／Ｒ，）の選
定により適宜調整できる。
ージ抵抗３３の抵抗値と抵抗素子３４の抵抗値が等しい
（Ｒ，Ｐ＝ Ｉも）とすると、（３）式よりル Δ几Ｐ 幻−・（１十１・Ｉ・■Ｅ （ここでムＲｐ／４（Ｐ＜ １ ） （４）となり、ゲ
ージ抵抗３３の印加圧力による抵抗変化率（ΔＲＰ、４
（、Ｐ）に比例した出力電圧Ｖ。が出力端子３７に得ら
れる。そして、この実施例では、増幅度（圧力感度）が
負還用抵抗３２と３１の抵抗値の比（Ｒ２／Ｒ，）の選
定により適宜調整できる。
以上詳しく説明したように、従来の演算増幅器を用いた
増幅回路が基本的に電圧成分の変化を信号として取り扱
っていたのに対し、この実施例では、電圧ではなく抵抗
値成分の変化量を直接信号として取り扱うよう動作が修
正されている点に従来技術との根本的な相違がある。こ
のようにこの実施例では、ゲージ抵抗の抵抗値変化Δ几
ｐ／Ｒｐそのものを増幅するので、第１図に示したブリ
ッジ回路」、差動増幅回路公■のような複雑な構成を必
要とせす、第２図に示すように極めて簡単な構成の圧力
変換器が実現できる。
増幅回路が基本的に電圧成分の変化を信号として取り扱
っていたのに対し、この実施例では、電圧ではなく抵抗
値成分の変化量を直接信号として取り扱うよう動作が修
正されている点に従来技術との根本的な相違がある。こ
のようにこの実施例では、ゲージ抵抗の抵抗値変化Δ几
ｐ／Ｒｐそのものを増幅するので、第１図に示したブリ
ッジ回路」、差動増幅回路公■のような複雑な構成を必
要とせす、第２図に示すように極めて簡単な構成の圧力
変換器が実現できる。
また、この実施例の各構成要素としては、半導体ダイア
フラム上に形成された拡散層ゲージ抵抗同一基板上の圧
力不感部に形成された拡散抵抗及び周辺回路を用いるこ
とができ、モノリシックＩＣ化が極めて容易である。し
たがって、本実施例によればＩＣ化による小型化、低価
格化が達成できる。
フラム上に形成された拡散層ゲージ抵抗同一基板上の圧
力不感部に形成された拡散抵抗及び周辺回路を用いるこ
とができ、モノリシックＩＣ化が極めて容易である。し
たがって、本実施例によればＩＣ化による小型化、低価
格化が達成できる。
上記実施例において、ゲージ抵抗３３に半導体ダイアフ
ラム上に形成された拡散層ゲージ抵抗を用いると、該抵
抗の圧力が印加されない状態での抵抗値は一般に正の温
度係数をもつが、該温度係数の影響は、例えば抵抗素子
３４としてゲージ抵抗３３と同一基板上の圧力不感部に
形成された拡散抵抗を用いる等の方法により補償が可能
である。
ラム上に形成された拡散層ゲージ抵抗を用いると、該抵
抗の圧力が印加されない状態での抵抗値は一般に正の温
度係数をもつが、該温度係数の影響は、例えば抵抗素子
３４としてゲージ抵抗３３と同一基板上の圧力不感部に
形成された拡散抵抗を用いる等の方法により補償が可能
である。
なお、上記実施例では、圧力が印加されない状態でのケ
ージ抵抗３３の抵抗値と抵抗素子３４の抵抗値が等しい
きしたが、両者の値が完全に揃っていない場合に生じる
出力オフセット電圧は第３図に示したこの発明の第２の
発明により除去が可能である。すなわち、第３図は、こ
の発明に従う回路の零点調整を可能とする構成の一例で
ある。同図において、３０〜３７は第２図と同一構成要
素であり、３８は一端が演算増幅器３０の非反転側入力
端子に接続された抵抗素子、３９は該抵抗素子３８の他
端に電圧を印加するために接続された電圧発生手段であ
る。い才、抵抗素子３８の抵抗値を馬、電圧発生手段３
９の発生する電圧を■３とする。第３図において出力電
圧が零になるのは抵抗３１を流れる電流か零のときであ
り、この状態は非反転側入力端子が抵抗３１の接続され
たバイアス端子と等電位になった場合に実現される。こ
の例では、バイアス端子が接地（０■）されているから
出力電圧を零にするための条件として次の関係 が得られ、いま圧力が印加されない状態でのケージ抵抗
３３の抵抗値ＲＰと抵抗素子３４の抵抗領民の不均衡を
ε＝ （Ｒｐ −Ｒｏ ）／Ｒｐで表現すると、オフセ
ット電圧を零にする条件は （ここでε（１） で与えられる。したがって、拡散層の寸法及びシート抵
抗のばらつき、残留歪応力のばらつき等により、圧力が
印加されない状態でのゲージ抵抗３３の抵抗値ＲＰと抵
抗素子３４の抵抗値Ｒもの間に不均衡があっても、抵抗
素子３８の抵抗値１（、あるいは電圧発生手段３９の発
生電圧■３を調整することにより出力オフセット電圧を
零にすることが可能である。
ージ抵抗３３の抵抗値と抵抗素子３４の抵抗値が等しい
きしたが、両者の値が完全に揃っていない場合に生じる
出力オフセット電圧は第３図に示したこの発明の第２の
発明により除去が可能である。すなわち、第３図は、こ
の発明に従う回路の零点調整を可能とする構成の一例で
ある。同図において、３０〜３７は第２図と同一構成要
素であり、３８は一端が演算増幅器３０の非反転側入力
端子に接続された抵抗素子、３９は該抵抗素子３８の他
端に電圧を印加するために接続された電圧発生手段であ
る。い才、抵抗素子３８の抵抗値を馬、電圧発生手段３
９の発生する電圧を■３とする。第３図において出力電
圧が零になるのは抵抗３１を流れる電流か零のときであ
り、この状態は非反転側入力端子が抵抗３１の接続され
たバイアス端子と等電位になった場合に実現される。こ
の例では、バイアス端子が接地（０■）されているから
出力電圧を零にするための条件として次の関係 が得られ、いま圧力が印加されない状態でのケージ抵抗
３３の抵抗値ＲＰと抵抗素子３４の抵抗領民の不均衡を
ε＝ （Ｒｐ −Ｒｏ ）／Ｒｐで表現すると、オフセ
ット電圧を零にする条件は （ここでε（１） で与えられる。したがって、拡散層の寸法及びシート抵
抗のばらつき、残留歪応力のばらつき等により、圧力が
印加されない状態でのゲージ抵抗３３の抵抗値ＲＰと抵
抗素子３４の抵抗値Ｒもの間に不均衡があっても、抵抗
素子３８の抵抗値１（、あるいは電圧発生手段３９の発
生電圧■３を調整することにより出力オフセット電圧を
零にすることが可能である。
また、圧力が印加されない状態での上記抵抗値の不均衡
εは、両者についての抵抗値温度係数のばらつき、熱的
に生じる応力変化ζこよるＲｐの変化等によって温度と
ともＥ変動し、いわゆる零点温度変動を生じるが、これ
は上記実施例における抵抗素子３８あるいは電圧づＢ生
十段３９に適当な１昌度特性をもたせることによって補
償できる。したがってこの実施例によれば、前記第１の
発明における一実施例と同様、極めて構成が簡単でモノ
リシックＩＣ化に適している上、零点の調整及び温度補
償も極めて容易な優れた圧力変換器が得られる。
εは、両者についての抵抗値温度係数のばらつき、熱的
に生じる応力変化ζこよるＲｐの変化等によって温度と
ともＥ変動し、いわゆる零点温度変動を生じるが、これ
は上記実施例における抵抗素子３８あるいは電圧づＢ生
十段３９に適当な１昌度特性をもたせることによって補
償できる。したがってこの実施例によれば、前記第１の
発明における一実施例と同様、極めて構成が簡単でモノ
リシックＩＣ化に適している上、零点の調整及び温度補
償も極めて容易な優れた圧力変換器が得られる。
第４図は前記零点の調整と温度補償を可能ならしめるさ
らに別の構成を有するこの発明の第３の発明の一実施例
を示す図である。同図において３０〜３７は第１図及び
第２図と同一の構成要素であり、４０は一端が演算増幅
器３０の反転側入力端子に接続された抵抗素子、４１は
該抵抗素子４０の他端に電圧を印加するために接続され
た電圧発生手段である。
らに別の構成を有するこの発明の第３の発明の一実施例
を示す図である。同図において３０〜３７は第１図及び
第２図と同一の構成要素であり、４０は一端が演算増幅
器３０の反転側入力端子に接続された抵抗素子、４１は
該抵抗素子４０の他端に電圧を印加するために接続され
た電圧発生手段である。
いま、抵抗素子４０の抵抗値を瓜、電圧発生手段４１の
発生する電圧をことすると、圧力か印加されない状態で
の出力電圧■。は で与えられる。ここでＲＰと攬の不均衡を前記と同様ε
＝（几ｐ−Ｂｖ）／Ｒｐで表わし、瓜〉塊、瓜とすると
、（７）式は次のように書ける。
発生する電圧をことすると、圧力か印加されない状態で
の出力電圧■。は で与えられる。ここでＲＰと攬の不均衡を前記と同様ε
＝（几ｐ−Ｂｖ）／Ｒｐで表わし、瓜〉塊、瓜とすると
、（７）式は次のように書ける。
（ここでε＜、２ ） （８１
したがって第４図に示した構成によれば圧力が印加され
ない状態でのゲージ抵抗３３の抵抗値と抵抗素子３４の
抵抗値との間に不均衡εが存在しても、抵抗素子４０の
抵抗値塩あるいは電圧発生手段４１の発生電圧■４を調
整するこさによって出力電圧Ｖ０を零にすることができ
、零点の調整か可能である。
ない状態でのゲージ抵抗３３の抵抗値と抵抗素子３４の
抵抗値との間に不均衡εが存在しても、抵抗素子４０の
抵抗値塩あるいは電圧発生手段４１の発生電圧■４を調
整するこさによって出力電圧Ｖ０を零にすることができ
、零点の調整か可能である。
また、抵抗素子４０あるいは電圧発生手段４１に適当な
温度特性を与えることによって零点温朋変動を効果的に
補償することができる。したがってこの実施例によれは
、前記第２の発明の一実施例と同じく、構成が簡単で七
ノリシックＩＣ化に適し、かつ零点の調整及び温度補償
が容易な優れた圧力変換器か実現される。
温度特性を与えることによって零点温朋変動を効果的に
補償することができる。したがってこの実施例によれは
、前記第２の発明の一実施例と同じく、構成が簡単で七
ノリシックＩＣ化に適し、かつ零点の調整及び温度補償
が容易な優れた圧力変換器か実現される。
なお、拡散層ケージ抵抗３３の印加圧力に対する抵抗変
化率ΔＲｐ、／Ｒｐは一般に負の温度係数をもつが、こ
れによる感度の温度変動は、電圧酋、に正の温度係数を
もたせる周知の方法で補償できる。また、上記実施例の
場合、負帰還回路を構成する抵抗３２と抵抗３１の抵抗
値の比Ｒ２／Ｒ，に正の温度係数をもたせることによっ
ても感度の温度変動を補償できる。具体的な方法として
、抵抗３ｆに温度係数が負の感温抵抗体を用いる、抵抗
３２に温度係数が正の感温抵抗体を用いる等が可能であ
る。また、抵抗３１と抵抗３２を同一基板上の拡散層抵
抗で形成する場合には、両者の不純物濃度を異なる値と
する等の方法によって１２／Ｒ１に正の温度係数をもた
せることができる。
化率ΔＲｐ、／Ｒｐは一般に負の温度係数をもつが、こ
れによる感度の温度変動は、電圧酋、に正の温度係数を
もたせる周知の方法で補償できる。また、上記実施例の
場合、負帰還回路を構成する抵抗３２と抵抗３１の抵抗
値の比Ｒ２／Ｒ，に正の温度係数をもたせることによっ
ても感度の温度変動を補償できる。具体的な方法として
、抵抗３ｆに温度係数が負の感温抵抗体を用いる、抵抗
３２に温度係数が正の感温抵抗体を用いる等が可能であ
る。また、抵抗３１と抵抗３２を同一基板上の拡散層抵
抗で形成する場合には、両者の不純物濃度を異なる値と
する等の方法によって１２／Ｒ１に正の温度係数をもた
せることができる。
なお、前記発明の一実施例ではゲージ抵抗３３として印
加圧力により抵抗値が増加する型のものを用いたが、印
加圧力により抵抗値が減少する型のゲージ抵抗を用いた
場合にも同様の効果が得られることは明らかである。
加圧力により抵抗値が増加する型のものを用いたが、印
加圧力により抵抗値が減少する型のゲージ抵抗を用いた
場合にも同様の効果が得られることは明らかである。
以上、圧力検出用ゲージ抵抗素子を用いた圧力変換器の
場合を例にこの発明を説明したが、この発明は圧力変換
器のみならず、温度センサをはじめ抵抗体を検知素子と
して用いる各種センサの検出回路に広く適用できる。
場合を例にこの発明を説明したが、この発明は圧力変換
器のみならず、温度センサをはじめ抵抗体を検知素子と
して用いる各種センサの検出回路に広く適用できる。
υ
このようなこの発明によれば、従来ζこ比べはるかに簡
単な構成の抵抗変化量−電圧変換回路が得られ、ＩＣ化
ζこ適した小型、低価格の信号変換回路が実現される。
単な構成の抵抗変化量−電圧変換回路が得られ、ＩＣ化
ζこ適した小型、低価格の信号変換回路が実現される。
第１図は抵抗変化量−電圧変換回路としてよく知られて
いる圧力変換器の従来の回路構成例、第２図はこの発明
の第１の発明の一実施例を示す図、第３図はこの発明の
第２の発明の一実施例を示す図、第４図はこの発明の第
３の発明の一実施例を示す図である。 １００・・・ブリッジ抵抗 １、２．３．４・・・ゲージ抵抗 ５．６・・・ブリッジ回路の励起端子 ７．８・・・ 〃 検出端子 ２００・・・差動電圧増幅回路 ９．１０．１１・・・演算増幅器 １２、１３．１４．１５．１．６．１．７．１８・・・
抵抗１９・・・電圧印加端子 ２０・・・出力端子 ３０・・・演算増幅器 ３１ 、３２・・・抵抗 ３３・・・検知素子としてのゲージ抵抗３４・・・抵抗 ３５ 、３６・・・電圧源 ３７・・・出力端子 ３８．４０・調整または補償用抵抗 ３９．４１・・・ 〃 電圧発生手段７３
ロ オ ４ 霞
いる圧力変換器の従来の回路構成例、第２図はこの発明
の第１の発明の一実施例を示す図、第３図はこの発明の
第２の発明の一実施例を示す図、第４図はこの発明の第
３の発明の一実施例を示す図である。 １００・・・ブリッジ抵抗 １、２．３．４・・・ゲージ抵抗 ５．６・・・ブリッジ回路の励起端子 ７．８・・・ 〃 検出端子 ２００・・・差動電圧増幅回路 ９．１０．１１・・・演算増幅器 １２、１３．１４．１５．１．６．１．７．１８・・・
抵抗１９・・・電圧印加端子 ２０・・・出力端子 ３０・・・演算増幅器 ３１ 、３２・・・抵抗 ３３・・・検知素子としてのゲージ抵抗３４・・・抵抗 ３５ 、３６・・・電圧源 ３７・・・出力端子 ３８．４０・調整または補償用抵抗 ３９．４１・・・ 〃 電圧発生手段７３
ロ オ ４ 霞
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、演算増幅器と、該演算増幅器の反転側入力端子と出
力端子及びバイアス端子との間にそれぞれ接続された第
１及び第２の負帰還用抵抗と、電圧源と前記演算増幅器
の非反転側入力端子との間にそれぞれ接続された抵抗素
子及び検知対象の変化をこ応答して抵抗値変化を示す検
知素子を備えたことを特徴とする信号変換回路。 ２、演算増幅器と、該演算増幅器の反転側入力端子と出
力端子及びバイアス端子との間にそれぞれ接続された第
１及び第２の負帰還用抵抗と、電圧源と前記演算増幅器
の非反転側入力端子との間にそれぞれ接続された抵抗素
子及び検知対象の変化に応答して抵抗値変化を示す検知
素子を備えるとともに、電圧発生手段と該電圧発生手段
と前記演算増幅器の非反転側入力端子との間に接続され
た抵抗素子を備えたことを特徴とする信号変換回路。 ３、演算増幅器と、該演算増幅器の反転側入力端子と出
力端子及びバイアス端子との間にそれぞれ接続された第
１及び第２の負帰還用抵抗と、電圧源と前記演算増幅器
の非反転側入力端子との間にそれぞれ接続された抵抗素
子及び検知対象の変化に応答して抵抗値変化を示す検知
素子を備えるとともに、電圧発生手段と、該電圧発生手
段と前記演算増幅器の反転側入力端子との間に接続され
た抵抗素子を備えたことを特徴とする信号変換回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7106783A JPS59196415A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 信号変換回路 |
| US06/603,113 US4611129A (en) | 1983-04-22 | 1984-04-23 | Signal conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7106783A JPS59196415A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 信号変換回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196415A true JPS59196415A (ja) | 1984-11-07 |
Family
ID=13449806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7106783A Pending JPS59196415A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 信号変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196415A (ja) |
-
1983
- 1983-04-22 JP JP7106783A patent/JPS59196415A/ja active Pending
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