JPS6166106A - 温度補償回路 - Google Patents

温度補償回路

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JPS6166106A
JPS6166106A JP18763384A JP18763384A JPS6166106A JP S6166106 A JPS6166106 A JP S6166106A JP 18763384 A JP18763384 A JP 18763384A JP 18763384 A JP18763384 A JP 18763384A JP S6166106 A JPS6166106 A JP S6166106A
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Tsutomu Ishihara
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体変換器の温度上昇にともなう出力感度
の変化を補償する温度補償回路に関する。
(従来技術とその問題点) 従来、半導体変換器として、半導体ピエゾ抵抗素子を用
いた圧力変換器がよく知られている。該ピエゾ抵抗素子
のゲージ率は一般に負の温度特性を示し、該ピエゾ抵抗
素子のブリッジ回路から成る変換器の圧力感度は周囲温
度の上昇に伴ない低下する。この感度低下を補償する感
度温度補償法として、従来、半導体ピエゾ抵抗素子(一
般に拡散層抵抗が利用される)の抵抗値が一般に正の温
度特性を示すことを利用して、ブリッジ回路と電圧源の
間に直列に通出な値の抵抗を挿入り、、周囲温度が上昇
した場合にブリッジ回路の励起端子間に加わる電圧が上
昇するようにして圧力感度の低下を補償する方法が採ら
れてい2・。第3図にそのような温度補償回路の構成例
を示す。
図において−Vψ−1まピエゾ抵抗1素子1,2,3.
4から成るブリッジ回路、5は定電圧源、6はブリッジ
回路+00と定電圧源5の間に直列に挿入された補償用
抵抗である。
[7かしながら、第3図に示した補償回路では、補償用
抵抗6の抵抗値により温度特性だけでなく常温でブリッ
ジ回路に供給される電圧もまた変化するため、温度補償
と常温での圧力感度とをそれぞれ独立には調整できない
という欠点があった。
一方、上記感度低下の集積化レベルでの補償回路の従来
例として、 (1)バイポーラトランジスタのベース嘗エミッタ間順
方向電圧■Bgの負の温度係数を利用し、電源電圧から
■BBに比例した電圧を差しひくことによりブリッジ励
起電圧を温度上昇に対して直線的に増大させるようにし
た温度補償回路(信学技報180−2o)、 (2)電流密度の異なる2個のバイポーラ・トランジス
タのベース・エミッタ間電圧の差Δ■B11が絶対温度
に比例することを利用して、ブリッジ励起電圧に正の温
度係数を与えるようにした温度補償回路(信学技報18
3−131)が報告されている。
上記2例はいずれもバイポーラ技術を用いて構成されて
いる。しかしながら集積化変換器の目標は、多機能化、
インテリジェント化にあり、これらの目標を実現する集
積回路技術としては、バイポーラ技術よりもMO8技術
の方が優れている。
すなわち、将来の集積化変換器には、半導体検知素子と
同一基板上に、単に温度補償機能のみでなく、増幅機能
、マルチプレックス機能、チップ内での演算処理機能、
コンビーータとのディジタルインターフェースを可能に
するA/D変換及びディジタル信号処理機能等を搭載す
ることが要求される。これらの要求には、スイッチトキ
ャパシタ回路、アナログ・スイッチ、A、/D刺敷マイ
クプロセッサ等を含むアナログ・ディジタル混載回路の
分野で実績があり、バイポーラ技術に比べ、低消費電力
と大規模集積化が可能なMIS 集積回路技術が適して
いる。
しかしながら、これまでに報告された集積化レベルでの
感度7晶度袖筐小討いずれもバイポーラ集積化を前提と
しており、基本的にMIS集積化プロセスとけ共存し々
い。
また%MIS m造プロセスで実現可能な第3図に示し
た補償回路には前述のように感度温度補償と感度調整を
独立に達成できないという根本的な欠点があった。
以上のように、従来の温度補償回路には、感度温度補償
と感度調整を独立に達成でき、かつMIS集積化に適1
〜たものがなかった。
(発明の目的) 本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を除去し、MI
S集積化に適した温度補償回路を提供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば、基準電圧発生回路と、反転側入力端子
が抵抗を介して該基準電圧発生回路出力に接続されると
ともに前記抵抗よりも大きな正の抵抗温度係数を有する
感温拡散抵抗を介して出力端子に接続され、かつ非反転
側入力端子がコモン端子に接続された反転形演算坩幅回
路と、検知対象の変化に応答して抵抗値変化を示す検知
素子を含み、前記反転和演算増幅回路出力により励起さ
れる検出回路とを備えたことを特徴とする淵度補償回路
がイηられる。
(実施例) 以下、実施例により本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す図である。
図において、1jQuは第3図に示したと同じくピエゾ
抵抗素子1.2.3.4  から成るブリッジ回路、1
0け基準電圧発生回路、20け非反転側入力端子が接地
された演算増幅器、21け該演W増幅器20の反転側入
力端子と基準電圧発生回路10の間に接続された抵抗、
22ti演算増幅器20の反転側入力端子と出力端子の
間に接続された抵抗21よりも大きな正の温度係数を有
する感温拡散抵抗であり、演算増幅器20の出力電圧で
ブリッジ回路100が励起される構成になっている 本実施例における抵抗2Iとg温拡散抵抗22は、演算
増幅器20の出力電圧の一部を反転側入力端子に戻すい
わゆる負帰還ループを形成しており、演算増幅器20も
含めた回路としては、基準電圧発生回路10の出力電圧
に対する反転形回路を構成している。そして、本実施例
の特徴とするところは、帰還ループが、抵抗21と抵抗
21よりも大き々正の温度係数を有する感温拡散抵抗2
2で構成されている点にある。この場合の抵抗21とし
ては、実用上温度に不感な抵抗と見々し得る程度に温度
係数の小さな、例えば金属皮膜抵抗等を用いることがで
きる。また、感温拡散抵抗22としては、例えばピエゾ
抵抗素子と同一基板上の圧力不感部に形成された不純物
拡散領域からなる拡散抵抗を用いることができる。
したがって、いま抵抗21及び感温拡散抵抗22の抵抗
値をR,、R,とし5.基準電圧発生回路10の出力電
圧をvref  とすると、 演算増幅器20の出力電
圧すなわちブリッジ回路上に供給される励起電圧vex
oは次式で与えられることになる。
ことに、R,(0)及びαは、感温拡散抵抗22の基準
温度における抵抗f1n及び抵抗温度係数、tけ基準温
度からの温度遷移である。上式から明らかなように、本
実施例によれば、ブリッジ回路Lvp励起雷圧V。XC
に感温拡散抵抗22の温度係数αに基づく正の温度係数
を伺与することができるので、ピエゾ抵抗係数の負の温
度係数に基づく圧力感度の負の温度係数を効果的に補償
することが可能である。
さらに本実施例では、基準電圧発生回路10の出力電圧
Vrefあるい&:j″(8)抗21の抵抗値R1を調
整することにより、温度補償とけ独立に常温での圧力感
度を調整することがでへるので、第3図に示した従来の
袖陵回路の欠点が完全に解消される。
また、本実施例((1吏用さhた基準電圧発生回路10
ハ、エンハンスメント形MO8PBTとデプリーション
J[MO8FE’l”のスレッショルド電圧を検出する
回路方式(アイ・イーOイーーイー・ジャーナルオプ拳
ソリッド・ステート・サーキッツ(IEEBJ 、5o
lid−8tate C1rcuits )13巻、1
978年。
767−774ページを用いることにより現在のMO8
集積回路技術で容易に実現可能であり、これとMO8演
算増幅器、感温拡散抵抗、拡散形ピエゾ抵抗素子をオン
チップ一体化することによりN丁O8集積化さ九た温度
補償回路が実現される。
したがって、本実施例によれば、上記従来技術の欠点が
ことごとく解消され、MO8集積化に適した極めて有用
な温度補償回路が得られる。
上記実施例において、圧力感度係数を零にするためVC
は、ブリッジ励起電圧の温度係数すなわち感温拡散抵抗
22の抵抗温度係数α(正の値)を、ブリッジ回路10
りを構成するピエゾ抵抗素子1〜4のピエゾ抵抗係数の
温度係数と等しく選べばよい。これは、一般には、ピエ
ゾ抵抗素子1〜4と感温拡散抵抗22を構成する不純物
拡散領域の不純物濃度をそれぞれ適宜制御することによ
シ達成される。n形シリコン基板に形成され7tp形不
純物領域から々る拡散抵抗の場合1表面不純物a度が3
X]0”及び2xlOcm  (D2点ニオイテ、抵抗
温度係数(正の値)とピエゾ抵抗係数温度係数(負の値
)の絶対値が等1−〈々る。したがって表面不純物濃度
を上記条件Cてし!べげ、感度温度補償のための感温拡
散抵抗22をピエゾ抵抗素子1〜4と同一工程で製造す
ることが可能となり、きわめて効果的でかつ製造プロセ
スの簡単化された感度温度補償が達成できる。
なお、ピエゾ抵抗素子のピエゾ抵抗係数と感温拡散抵抗
の41(抗温度係数の絶対値が異なる場合にも同様に本
発明は適用可能である1、そのような場合の構成の一例
を第2図に示す。すなわち、第2図は本発明の第2の実
施例を示す図で、基本的には第1図とほぼ同一構成であ
るが、演算増幅器200反転側入力端子と出力端子の間
にピエゾ抵抗素子のピエゾ抵抗係数温度係数(負の値)
の絶対値よりも大きな正の温度係数を有する感温拡散抵
抗32が接続されており、該感温拡散抵抗32と並列に
抵抗33が接続されている。該並列−1jX抗33は、
演算増幅器20の反転側入力端子と出力端子の間の抵抗
値の抵抗温度係数を感温拡散抵抗32固有の抵抗温度係
数より低下させ、実質的にピエゾ抵抗素子のピエゾ抵抗
温度係数と同程度にするために適当な値に調整され、感
度温度補償を達成する。この構成によれば、ピエゾ抵抗
素子のピエゾ抵抗係数温度係数(負の値)の絶対値が抵
抗温度係数(正の値)と異なる場合でも、感温拡散抵抗
33をピエゾ抵抗素子1〜4と同一工程で製造すること
が可能に々す、ピエゾ抵抗素子の表面不純物濃度選択の
自由度が増大する。
なお、−ト記2実施例では、抵抗21を実用上温度に不
感と見なせる程度に温度係数の少さい金属皮膜抵抗とし
たが、これば比較的小さな固有の温度係数をもつ例えば
前記感温拡散抵抗より高不純物濃度の拡散抵抗としても
よい。また、抵抗21をトリミングが可能な厚膜または
薄膜抵抗としてもよい。
以上、ピエゾ抵抗素子を用いた圧力変換器の場合を例に
本発明を説明したが、本発明は圧力変換器のみならず、
検知対象の変化に応答して抵抗値変化を示す半導体検知
素子を用いる半導体変換器の温度補償回路に広く適用で
きる。
(発明の効果) このような本発明によれば、バイポーラトランジスタを
使用しないので標準のMTS製造プロセスで製造でき、
かつ温度補償と出力感度を独立に調整し得る機構を備え
た優れた温度補償回路が実現される。本発明による温度
補償回路は半導体変換器のマイクロコンビーータとの組
合せによるインテリジェント化に著しく寄与し、その効
果は大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の実施例を示す回路図。 第3図は半導体変換器の温度補償回路の従来例を示す回
路図、 10c)  ・・・ブリッジ回路、 1,2,3.4・
・・・・半導体ピエゾ抵抗素子、  5・・・・定甫圧
源、6゛・・温度補償用抵抗、 10  ・基準電圧発
生回路、 20 ・・・演算増幅器、 21.33・・
・・・抵抗、22.32・・・・・・感温拡散抵抗。 代理人弁理士 内 原  晋 1、 −二   −・′

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基準電圧発生回路と、反転側入力端子が抵抗を介して該
    基準電圧発生回路出力に接続されるとともに前記抵抗よ
    りも大きな正の抵抗温度係数を有する感温拡散抵抗を介
    して出力端子に接続され、かつ非反転側入力端子がコモ
    ン端子に接続された反転形演算増幅回路と、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含み前記反
    転形演算増幅回路出力により励起される検出回路とを備
    えたことを特徴とする温度補償回路。
JP59187633A 1984-09-07 1984-09-07 温度補償回路 Expired - Lifetime JPH0721402B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56100305A (en) * 1980-01-16 1981-08-12 Yokogawa Hokushin Electric Corp Conversion circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS56100305A (en) * 1980-01-16 1981-08-12 Yokogawa Hokushin Electric Corp Conversion circuit

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