JPS6330736A - Temperature compensation circuit for oil sealing type semiconductor pressure sensor - Google Patents
Temperature compensation circuit for oil sealing type semiconductor pressure sensorInfo
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- G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
- G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、封入オイルを介して被測定流体の圧力を測定
する封入オイル型半導体圧力センサの温度補償回路に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a temperature compensation circuit for a sealed oil type semiconductor pressure sensor that measures the pressure of a fluid to be measured via sealed oil.
近時のディジタル技術の発達による情報処理の高度化に
伴なって、拡散抵抗のピエゾ効果を利用した半導体圧力
センサが多く用いられている。このような半導体圧力セ
ンサは種々の分野で用いられており、また、そのタイプ
も種々のものがあるが、例えば流体圧力を測定するため
のものとして、第４図に示すような封入オイル型半導体
圧力センサがある。As information processing becomes more sophisticated due to the recent development of digital technology, semiconductor pressure sensors that utilize the piezo effect of diffused resistance are increasingly being used. Such semiconductor pressure sensors are used in various fields, and there are various types. For example, an encapsulated oil-type semiconductor as shown in Fig. There is a pressure sensor.
この図において、封入オイル型半導体圧力センサ１０１
の概略構成を説明すると、まず、被測定流体の流入口１
０２ａを有するヘース１０２と、蓋体１０３との間に金
属製のダイアフラム１０４が挟着されている。蓋体１０
３には上方へ伸びる支持パイプ１０５が固着され、支持
パイプ１０５の上端部にはステム１０６が固着されてい
る。ステム１０６の中央開口部付近にはシリコンダイア
フラム１０７が取付けられ、このシリコンダイアフラム
１０７の表面には、４個の拡散抵抗１０８が形成されて
いる。この４個の拡散抵抗１０８によりブリッジ回路が
構成され、その出力信号が電極１０９により、図示を省
略した他の回路へ送られるようになっている。なお、１
１０はキャンプである。In this figure, an encapsulated oil type semiconductor pressure sensor 101
To explain the schematic configuration, first, the inlet 1 of the fluid to be measured is
A metal diaphragm 104 is sandwiched between the head 102 having a diameter of 02a and the lid 103. Lid body 10
A support pipe 105 extending upward is fixed to 3, and a stem 106 is fixed to the upper end of the support pipe 105. A silicon diaphragm 107 is attached near the central opening of the stem 106, and four diffused resistors 108 are formed on the surface of the silicon diaphragm 107. These four diffused resistors 108 constitute a bridge circuit, and its output signal is sent to another circuit (not shown) through an electrode 109. In addition, 1
10 is camping.
そして、ダイアフラム１０４．蓋体１０３．支持パイプ
１０５．シリコンダイアフラム１０７等により画成され
た空間部には、図示を省略した注入口より注入されたオ
イル１１１が封入されている。and diaphragm 104. Lid body 103. Support pipe 105. A space defined by the silicon diaphragm 107 and the like is filled with oil 111 injected from an injection port (not shown).
以上の構成の封入オイル型半導体圧力センサの作用を説
明すると、被測定流体が流入口１０２ａより内部へ流入
し、圧力が上昇すると、ダイアフラム１０４が上方へ押
圧される。そして、オイル１１１を介して、この押圧力
すなわち被測定流体の圧力がシリコンダイアフラム１０
７に伝達され、拡散抵抗１０８には圧力に対応した歪が
生じる。To explain the operation of the sealed oil type semiconductor pressure sensor having the above configuration, when the fluid to be measured flows into the interior through the inlet 102a and the pressure increases, the diaphragm 104 is pressed upward. This pressing force, that is, the pressure of the fluid to be measured, is applied to the silicon diaphragm 10 through the oil 111.
7, and a strain corresponding to the pressure is generated in the diffusion resistance 108.
すると、ブリッジ回路を構成している４個の拡散抵抗１
０８の抵抗値がそれぞれに変化してブリッジ回路のバラ
ンスがくずれ、このブリッジ回路の不平衡状態が圧力変
化として検出されることになる。Then, the four diffused resistors 1 making up the bridge circuit
The resistance values of 08 vary, causing the bridge circuit to become unbalanced, and this unbalanced state of the bridge circuit is detected as a pressure change.
ここで、上記の如く、封入されたオイル１１１を介して
圧力を測定する理由について説明すると、これは被測定
流体の化学的性質を考慮したためである。すなわち、被
測定流体が乾燥空気あるいは非腐食性ガスなどの場合は
、シリコンダイアフラム１０７を直接これらの被測定流
体に接触させて、流体圧力を測定することができる。し
かし、被測定流体が、水、蒸気あるいは腐食性ガスのよ
うなものである場合には、腐食を防止するため、これら
の流体に直接シリコンダイアフラム１０７を接触させる
ことは避けなければならない。したがって、第５図の如
く、オイル１１１を媒体として流体圧力を測定する構成
とせざるを得ないのである。Here, the reason why the pressure is measured through the sealed oil 111 as described above is because the chemical properties of the fluid to be measured are taken into consideration. That is, when the fluid to be measured is dry air or non-corrosive gas, the fluid pressure can be measured by bringing the silicon diaphragm 107 into direct contact with the fluid to be measured. However, when the fluid to be measured is water, steam, or corrosive gas, direct contact of the silicon diaphragm 107 with these fluids must be avoided to prevent corrosion. Therefore, as shown in FIG. 5, there is no choice but to adopt a configuration in which fluid pressure is measured using oil 111 as a medium.
ところで、出願人は上記拡散抵抗を基本構成素子とする
半導体圧力センサにつき、その温度依存性の改善を効率
的に行なう手段として、先に特願昭６１−８９７３号を
呈示している。この出願において呈示された手段は、上
記封入オイル型半導体圧力センサを用いた場合にも適用
できるので、以下その内容の概略を第５図に基づき説明
しておく。By the way, the applicant has previously proposed Japanese Patent Application No. 1989-8973 as a means for efficiently improving the temperature dependence of a semiconductor pressure sensor having the above-mentioned diffused resistor as a basic component. The means presented in this application can also be applied when using the sealed oil type semiconductor pressure sensor, so the outline of its contents will be explained below based on FIG. 5.
第５図は上記特願昭６１−８９７３号に係る半導体圧力
センサの温度補償回路のブロック図である。この図に示
す如く、半導体圧力センサの温度依存性の改善を行う手
段は、圧力変化で抵抗値が変化する複数の拡散抵抗によ
り形成された圧力検出用ブリッジ回路１ａを有し、該圧
力検出用ブリッジ回路１ａの不平衡状態を検出すること
により圧力を検出する半導体圧力センサ１と、上記ブリ
ッジ回路に定電流の印加を行う第１の定電流回路２と、
上記圧力検出用ブリッジ回路１ａの出力を増幅する増幅
回路３と、上記第１の定電流回路２と上記半導体圧力セ
ンサ１のブリッジ回路１ａとの接続点の電位を検出し、
該電位の検出により上記半導体圧力センサ１に関する温
度変化を検出する温度検出回路４と、上記温度検出回路
４の温度検出値に応じた出力信号を定電流化する第２の
定電流回路５と、可変抵抗を含む複数の抵抗により形成
され且つ上記第２の定電流回路５からの出力信号を入力
する温度変化検出用ブリッジ回路６ａ、及び該温度変化
検出用ブリッジ回路６ａの出力を上記半導体圧力センサ
１のオフセット量が相殺可能な迄に増幅する増幅手段６
ｂを有するオフセット量調節回路６と、上記増幅回路３
からの出力を一方の入力端子に入力すると共に、上記オ
フセット量調節回路６からの出力を他方の入力端子に入
力する差動増幅演算器を有する差動回路７とから成る構
成としである。FIG. 5 is a block diagram of a temperature compensation circuit for a semiconductor pressure sensor according to the above-mentioned Japanese Patent Application No. 1989-8973. As shown in this figure, the means for improving the temperature dependence of a semiconductor pressure sensor has a pressure detection bridge circuit 1a formed of a plurality of diffused resistors whose resistance value changes with pressure changes. a semiconductor pressure sensor 1 that detects pressure by detecting an unbalanced state of the bridge circuit 1a; a first constant current circuit 2 that applies a constant current to the bridge circuit;
detecting a potential at a connection point between an amplifier circuit 3 that amplifies the output of the pressure detection bridge circuit 1a, the first constant current circuit 2, and the bridge circuit 1a of the semiconductor pressure sensor 1;
a temperature detection circuit 4 that detects a temperature change related to the semiconductor pressure sensor 1 by detecting the potential; a second constant current circuit 5 that converts an output signal according to the temperature detection value of the temperature detection circuit 4 into a constant current; A temperature change detection bridge circuit 6a is formed of a plurality of resistors including a variable resistance and inputs an output signal from the second constant current circuit 5, and the output of the temperature change detection bridge circuit 6a is connected to the semiconductor pressure sensor. Amplifying means 6 for amplifying to the extent that the offset amount of 1 can be canceled out.
an offset amount adjustment circuit 6 having a b, and the amplifier circuit 3
The differential circuit 7 has a differential amplification calculator which inputs the output from the offset amount adjusting circuit 6 to one input terminal, and inputs the output from the offset amount adjustment circuit 6 to the other input terminal.
かかる構成における作用を説明すると、圧力検出用ブリ
ッジ回路１ａを形成する拡散抵抗には、その性質上、圧
力変動に伴なって抵抗値が増幅するものと、抵抗値が減
少するものの双方が必ず存在する。To explain the effect of such a configuration, due to its nature, the diffused resistor forming the pressure detection bridge circuit 1a always has both a resistance value amplified and a resistance value decreased in response to pressure fluctuations. do.
したがって、このような性質に着目して、第１の定電流
回路２とブリッジ回路１ａとの接続点の電位を検出する
こととすれば、圧力が印加された場合の抵抗値の増加と
減少とが互いに相殺されるため、この電位は圧力変動と
は無関係となり、温度変化のみに基づいて変化すること
になる。Therefore, if we focus on these properties and detect the potential at the connection point between the first constant current circuit 2 and the bridge circuit 1a, we can detect the increase and decrease in resistance value when pressure is applied. Since they cancel each other out, this potential will be independent of pressure variations and will change based solely on temperature changes.
そこで、この温度特性を定量化して、圧力が一定の場合
の半導体センサに関するオフセットｉを相殺することに
より、温度補償を容易に行うことができ温度依存性の改
善を図ることができるのである。Therefore, by quantifying this temperature characteristic and offsetting the offset i related to the semiconductor sensor when the pressure is constant, temperature compensation can be easily performed and temperature dependence can be improved.
以上のように、被測定流体がたとえ腐食性流体であって
も、上記封入オイル型半導体センサを用イルコトにより
、腐食の問題を考慮することなく流体圧力を測定するこ
とが可能となる。As described above, even if the fluid to be measured is a corrosive fluid, it is possible to measure the fluid pressure without considering the problem of corrosion by using the sealed oil type semiconductor sensor described above.
しかしながら、封入オイルを介して流体圧力を測定する
ことは、反面、次のような問題点を生しることになる。However, measuring fluid pressure via sealed oil causes the following problems.
すなわち、被測定流体の圧力測定中に、周囲温度が変化
した場合、あるいは被測定流体の温度変化がダイアフラ
ム１０４を介して封入オイル１１１に伝達された場合は
、これらの温度変化により封入オイル１１１の体積も変
化し、この体積変化が測定誤差となって表われてくるの
である。例えば被測定流体の圧力が一定である場合に、
周囲温度が上昇して封入オイル１１１の体積が増加した
と仮定すると、この体積増加がシリコンダイアフラム１
０８の歪量の増加となってはね返ってくる。換言すれば
、圧力が実際は一定であるにもかかわらず、圧力測定値
は上昇することになる。そして、封入オイルの熱膨張係
数は、通常、約０，１％／’ｃであり、温度変化を５０
°Ｃと仮定すると、その体積変化は約５％と決して無視
し得ない値となる。したがって、封入オイル型半導体圧
力センサの信頼性を高めるためには、このような温度変
化に起因する封入オイルの体積増加の問題点を解消する
ことが必須不可欠である。That is, if the ambient temperature changes while measuring the pressure of the fluid to be measured, or if a change in the temperature of the fluid to be measured is transmitted to the sealed oil 111 via the diaphragm 104, the temperature of the sealed oil 111 changes due to these temperature changes. The volume also changes, and this volume change appears as a measurement error. For example, when the pressure of the fluid to be measured is constant,
Assuming that the ambient temperature rises and the volume of the sealed oil 111 increases, this volume increase causes the silicon diaphragm 1 to increase.
It bounces back as an increase in the amount of distortion of 0.08. In other words, the pressure measurement will increase even though the pressure is actually constant. The thermal expansion coefficient of the sealed oil is usually about 0.1%/'c, and the temperature change is 50%
Assuming that the temperature is .degree. C., the volume change is about 5%, a value that cannot be ignored. Therefore, in order to improve the reliability of sealed oil type semiconductor pressure sensors, it is essential to solve the problem of the volume increase of sealed oil caused by such temperature changes.
この場合、上記問題点を解消する第１の方策として、シ
リコンダイアフラム１０８の直径をできる限り大きくし
て、そのバネ定数を小さくし、これにより封入オイルの
体積変化による誤差を極力小さなものとすることが考え
られる。しかし、この場合は必然的に封入オイル型半導
体圧力センサ１０１全体が大型化することになり、小型
化という半導体圧力センサのせっかくのメリットが失わ
れることになる。In this case, the first measure to solve the above problem is to make the diameter of the silicon diaphragm 108 as large as possible and reduce its spring constant, thereby minimizing errors caused by changes in the volume of the sealed oil. is possible. However, in this case, the entire sealed oil type semiconductor pressure sensor 101 will inevitably become larger, and the advantage of the semiconductor pressure sensor, which is miniaturization, will be lost.
そこで、第２の方策として、封入オイル１１１の体積変
化の影響を受けることがない温度センサを、拡散抵抗１
０８とは別個の拡散抵抗で形成しておくことが考えられ
る。つまり、予め設定された温度変化と圧力変化を与え
て、この温度センサの検出温度値と圧力測定値とをサン
プリングし、これらのデータをマイクロコンピュータに
よる信号処理により補完して、測定値の修正を行なおう
とするものである。しかし、この第２の方策も予めデー
タ収集のためのステップを必要として非常な手間を要す
るとともに、マイクロコンピュータによる信号処理機能
を用いるためインターフェース等を必要として、いきお
い装置構成が複雑とならざるを得ないという欠点がある
。Therefore, as a second measure, a temperature sensor that is not affected by changes in the volume of the sealed oil 111 is installed with a diffusion resistor 1.
It is conceivable to form a diffused resistor separate from 08. In other words, the temperature and pressure values detected by this temperature sensor are sampled by applying preset temperature and pressure changes, and these data are complemented by signal processing by a microcomputer to correct the measured values. That's what I'm trying to do. However, this second method also requires a step for data collection in advance, which is very time-consuming, and requires an interface etc. because it uses a signal processing function by a microcomputer, making the device configuration complicated. There is a drawback that there is no
結局、封入オイル型半導体圧力センサに関しては、封入
オイルの温度補償手段を汎用化する技術は事実上存在し
ていないのが実情であり、そのため、出願人が先に呈示
した特願昭６１−８９７３号についても、周囲温度の変
化に起因するブリッジバランスの変化を相殺する温度補
償はできるもののこれを封入オイル型半導体圧力センサ
に適用した場合は、封入オイルの温度変化に伴う体積膨
張に基づく影響を避けることができなかったのである。In the end, with regard to sealed oil type semiconductor pressure sensors, the actual situation is that there is virtually no technology for generalizing the temperature compensation means for sealed oil, and therefore, the applicant previously filed Japanese Patent Application No. 61-8973. Although it is possible to perform temperature compensation to offset changes in bridge balance caused by changes in ambient temperature, when this is applied to a sealed oil type semiconductor pressure sensor, it is possible to compensate for the effects due to the volumetric expansion of the sealed oil due to temperature changes. It could not be avoided.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、封入オイル型反動体圧力センサの
封入オイルの温度補償手段を簡単な回路構成により実現
させ、その汎用化を可能ならしめることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to realize temperature compensation means for the sealed oil of a sealed oil type reaction body pressure sensor with a simple circuit configuration, and to make it general-purpose if possible. It's about tightening.
上記問題点を解決するための手段として、第１の発明の
構成は、圧力変化で抵抗値が変化する複数の拡散抵抗に
より形成された圧力検出用ブリッジ回路を有し、該圧力
検出用ブリッジ回路の不平衡状態の検出により、封入オ
イルを介して被測定流体の圧力を測定する封入オイル型
半導体圧力センサと、上記ブリッジ回路に定電流を流す
定電流回路と、上記圧力検出用ブリッジ回路の出力を増
幅する増幅回路と、上記定電流回路と上記半導体圧力セ
ンサのブリッジ回路との接続点の電位を検出し、該電位
の検出により上記封入オイル型半導体圧力センサ内の封
入オイルに関する温度変化を検出する温度検出回路と、
上記増幅回路からの出力を一方の入力端子に入力すると
共に、上記温度検出回路からの出力を他方の入力端子に
入力し、上記測定された被測定流体の圧力から上記封入
オイルの温度変化に基づく圧力変化分を減殺する封入オ
イル用差動回路とから成る構成としである。As a means for solving the above problems, the configuration of the first invention includes a pressure detection bridge circuit formed of a plurality of diffused resistors whose resistance value changes with pressure changes, and the pressure detection bridge circuit A sealed oil type semiconductor pressure sensor that measures the pressure of the fluid to be measured via sealed oil by detecting an unbalanced state of Detecting a potential at a connection point between an amplification circuit that amplifies the constant current circuit and a bridge circuit of the semiconductor pressure sensor, and detecting a temperature change regarding the sealed oil in the sealed oil type semiconductor pressure sensor by detecting the potential. a temperature detection circuit,
The output from the amplifier circuit is inputted to one input terminal, and the output from the temperature detection circuit is inputted to the other input terminal, and the temperature change of the sealed oil is based on the measured pressure of the fluid to be measured. This configuration includes a differential circuit for sealed oil that reduces pressure changes.
そして、第２の発明の構成は、圧力変化で抵抗値が変化
する複数の拡散抵抗により形成された圧力検出用ブリッ
ジ回路を有し、該圧力検出用ブリッジ回路の不平衡状態
の検出により、封入オイルを介して被測定流体の圧力を
測定する封入オイル型半導体圧力センサと、上記ブリッ
ジ回路に定電流を流す第１の定電流回路と、上記圧力検
出用ブリッジ回路の出力を増幅する増幅回路と、上記定
電流回路と上記半導体圧力センサのブリッジ回路との接
続点の電位を検出し、該電位の検出により上記封入オイ
ル型半導体圧力センサ及びその内部の封入オイルに関す
る温度変化を検出する温度検出回路と、上記温度検出回
路の温度検出値に応じた出力信号を定電流化する第２の
定電流回路と、可変抵抗を含む複数の抵抗により形成さ
れ且つ上記第２の定電流回路からの出力信号を入力する
温度変化検出用ブリッジ回路及び該温度変化検出用ブリ
ッジ回路の出力を上記封入オイル型半導体圧力センサの
オフセット量が相殺可能な迄に増幅する増幅手段を有す
るオフセット量調節回路と、上記増幅回路からの出力信
号を入力する第１の入力端子、上記温度検出回路からの
封入オイルの温度変化に関する出力信号を入力する第２
の入力端子、上記オフセット量調節回路からの出力信号
を入力する第３の入力端子を有すると共に、上記測定さ
れた被測定流体の圧力から上記封入オイルの温度変化に
基づく圧力変化分を減殺する封入オイル用差動回路、及
び上記測定された被測定流体の圧力から上記封入オイル
型半導体圧力センサ周囲の温度変化に基づくオフセット
変化量を減殺するオフセット用差動回路を有する測定圧
力補正回路と、から成る構成としである。The configuration of the second invention has a pressure detection bridge circuit formed of a plurality of diffused resistors whose resistance value changes with pressure changes, and detects an unbalanced state of the pressure detection bridge circuit. an encapsulated oil type semiconductor pressure sensor that measures the pressure of a fluid to be measured via oil; a first constant current circuit that supplies a constant current to the bridge circuit; and an amplifier circuit that amplifies the output of the pressure detection bridge circuit. , a temperature detection circuit that detects a potential at a connection point between the constant current circuit and the bridge circuit of the semiconductor pressure sensor, and detects a temperature change regarding the sealed oil type semiconductor pressure sensor and the sealed oil therein by detecting the potential; and a second constant current circuit that converts an output signal corresponding to the temperature detection value of the temperature detection circuit into a constant current, and an output signal from the second constant current circuit formed by a plurality of resistors including a variable resistor. an offset amount adjusting circuit having an amplification means for amplifying the output of the temperature change detection bridge circuit to the extent that the offset amount of the sealed oil-type semiconductor pressure sensor can be offset; a first input terminal for inputting an output signal from the circuit; and a second input terminal for inputting an output signal related to the temperature change of the sealed oil from the temperature detection circuit.
and a third input terminal for inputting an output signal from the offset amount adjustment circuit, and an enclosure for subtracting a pressure change based on a temperature change of the enclosed oil from the measured pressure of the fluid to be measured. an oil differential circuit, and a measured pressure correction circuit having an offset differential circuit that reduces an offset change amount based on a temperature change around the sealed oil-type semiconductor pressure sensor from the measured pressure of the fluid to be measured; This is the configuration.
上記構成においては、既述した特願昭６１−８９７３号
と同様の原理により、温度検出回路は被測定流体の圧力
とは無関係に封入オイルの温度変化を検出する。なお、
上記構成においては拡散抵抗付近の温度と封入オイルの
温度とは等しいものとして扱っている。In the above configuration, the temperature detection circuit detects a change in the temperature of the sealed oil regardless of the pressure of the fluid to be measured, based on the same principle as that of Japanese Patent Application No. 61-8973 mentioned above. In addition,
In the above configuration, the temperature near the diffusion resistance and the temperature of the sealed oil are treated as being equal.
したがって、この温度検出回路からの検出値を定量化し
て、封入オイル型半導体圧力センサにより測定された圧
力から差し引いてやれば、封入オイルの体積変化にかか
わらず正確な流体圧力測定値を得ることができる。Therefore, by quantifying the detected value from this temperature detection circuit and subtracting it from the pressure measured by the sealed oil type semiconductor pressure sensor, it is possible to obtain accurate fluid pressure measurements regardless of changes in the volume of the sealed oil. can.
以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図に基づき説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
まず、第１の発明の実施例を第１図に基づき説明すると
、１は封入オイル型半導体圧力センサであり、圧力の印
加によって抵抗値の変化する４個の拡散抵抗ｒｌ、ｒ２
．ｒ３．ｒ４によりホイートストンブリッジ回路１ａを
構成している。First, the embodiment of the first invention will be explained based on FIG.
．． r3. r4 constitutes a Wheatstone bridge circuit 1a.
２は封入オイル型半導体圧力センサ１に定電流Ｉを印加
する第１の定電流回路であり、オペアンプＵｌは、抵抗
Ｒ２に流れる一定電流１２（ｉ２抵抗Ｒ３に流れ込むホ
イートストンブリッジ回路への印加電流Ｉに基づく電圧
降下Ｒ３ｘｌと等しくなるように
と動作して、印加電流ｒを定電流化する。2 is a first constant current circuit that applies a constant current I to the sealed oil-type semiconductor pressure sensor 1, and the operational amplifier Ul is configured to apply a constant current 12 (i2) to the Wheatstone bridge circuit that flows to the resistor R3 (i2). The applied current r is made constant by operating so that it becomes equal to the voltage drop R3xl based on .
３は封入オイル型半導体圧力センサ１のブリッジのアン
バランスに基づく出力電圧■。ＵアをオペアンプＵ２に
より増幅するための増幅回路である。3 is the output voltage ■ based on the unbalance of the bridge of the sealed oil type semiconductor pressure sensor 1. This is an amplification circuit for amplifying Ua using an operational amplifier U2.
４は温度検出回路である。温度検出回路４を構成するオ
ペアンプＵ３は、その非反転入力端子（＋端子）に入力
される第１の定電流回路２のオペアンプＵ１の出力電圧
ＶＡを増幅する。オペアンプＵ１の出力電圧■、は、封
入オイル型半導体圧力センサ１の拡散抵抗ｒ１とｒ３の
直列接続に基づく電圧降下と、抵抗Ｒ３に基づく電圧降
下の合計値に等しい。ここで、拡散抵抗ｒ１の抵抗値は
圧力の印加とともに増大し、拡散抵抗ｒ３の抵抗値は圧
力の印加とともに減少する。従って拡散抵抗ｒ１とｒ３
の直列接続の等価抵抗は圧力に依存せず、拡散抵抗固有
の性質に基づく温度特性のみに従って変化することにな
る。4 is a temperature detection circuit. The operational amplifier U3 constituting the temperature detection circuit 4 amplifies the output voltage VA of the operational amplifier U1 of the first constant current circuit 2, which is input to its non-inverting input terminal (+ terminal). The output voltage (2) of the operational amplifier U1 is equal to the sum of the voltage drop due to the series connection of the diffusion resistors r1 and r3 of the sealed oil type semiconductor pressure sensor 1 and the voltage drop due to the resistor R3. Here, the resistance value of the diffusion resistance r1 increases as pressure is applied, and the resistance value of the diffusion resistance r3 decreases as pressure is applied. Therefore, the diffusion resistances r1 and r3
The equivalent resistance of the series connection of is independent of pressure and changes only according to the temperature characteristics based on the inherent properties of the diffused resistance.
この拡散抵抗の温度係数は１５００ ｐｐｍ／”ｃ程度
のオーダーであり、抵抗値は温度上昇とともに上昇する
ことになる。これから■、は、封入オイル型半導体圧力
センサｌの使用状態での温度に対応した値となるが、こ
の温度はまた、封入オイル１１１の温度として扱うこと
ができる。従って温度検出回路４のオペアンプＵ３の出
力は封入オイル型半導体圧力センサ１内部の封入オイル
１１１の温度に比例した電圧に対応するため、温度検出
回路４は、封入オイルの温度検出回路を構成することに
なる。The temperature coefficient of this diffused resistance is on the order of 1500 ppm/"c, and the resistance value increases as the temperature rises. From now on, ■ corresponds to the temperature when the sealed oil type semiconductor pressure sensor l is in use. However, this temperature can also be treated as the temperature of the sealed oil 111. Therefore, the output of the operational amplifier U3 of the temperature detection circuit 4 is proportional to the temperature of the sealed oil 111 inside the sealed oil type semiconductor pressure sensor 1. In order to correspond to the voltage, the temperature detection circuit 4 constitutes a temperature detection circuit for the sealed oil.
９は封入オイル用差動回路であり、増幅回路３の出力値
と、温度検出回路４の出力値との差を出力する。なお、
抵抗Ｒ２２〜Ｒ２５は、Ｒ２２＝Ｒ２４゜Ｒ２３＝Ｒ２
５の関係となっている。9 is a differential circuit for sealed oil, which outputs the difference between the output value of the amplifier circuit 3 and the output value of the temperature detection circuit 4. In addition,
Resistors R22 to R25 are R22=R24°R23=R2
There is a relationship of 5.
８はこの差動回路９に接続される出力回路であり、例え
ば電圧／電流変換回路の如きものである。Reference numeral 8 denotes an output circuit connected to this differential circuit 9, such as a voltage/current conversion circuit.
以上のように構成される第１の発明の実施例の動作を簡
単に説明すると、増幅回路３からは、被測定流体の圧力
に対応する電圧信号Ｖ、が、封入オイル用差動口路９の
一方の入力端子（＋側）に入力され、温度検出回路４か
らは封入オイルの温度変化からくる体積変化に基づく圧
力変化分に対応する電圧信号■２が、他方の入力端子（
−側）に入力される。したがって、封入オイル用差動回
路９の出力端子からはＶｚ＝Ｒ２３／Ｒ２２・ （ｖ、
−ｖｚ）の電圧信号が出力され、封入オイルの温度変化
に基づく圧力変化分が減殺された流体圧力を得ることが
できる。Briefly explaining the operation of the embodiment of the first invention configured as described above, a voltage signal V corresponding to the pressure of the fluid to be measured is transmitted from the amplifier circuit 3 to the sealed oil differential port path 9. The voltage signal ■2 corresponding to the pressure change based on the volume change caused by the temperature change of the sealed oil is input from the temperature detection circuit 4 to the other input terminal (+ side) of the
– side). Therefore, from the output terminal of the sealed oil differential circuit 9, Vz=R23/R22・(v,
-vz) is output, and it is possible to obtain a fluid pressure in which the pressure change due to the temperature change of the sealed oil is reduced.
次に第２の発明の実施例を第２図及び第３図に基づき説
明する。但し、既に説明済みの構成要素の説明は省略す
る。なお、この第２の発明は、既述した特願昭６１−８
９７３号の発明に上記第１の発明を適用した内容となっ
ている。Next, an embodiment of the second invention will be described based on FIGS. 2 and 3. However, explanations of components that have already been explained will be omitted. Note that this second invention is disclosed in the above-mentioned patent application filed in 1986-8.
The content is that the above-mentioned first invention is applied to the invention of No. 973.
５は温度検出回路４に接続される第２の定電流回路であ
る。第２の定電流回路５を構成するオペアンプＵ４は、
第１の定電流回路２の・オペアンプＵ１と同様に、その
出力段に接続される、後述するオフセット量調節回路の
ブリッジ回路に印加する出力電流■′を、
で定電流化する。ここで、ｉ１２は抵抗Ｒ１２に流れる
電流であり、抵抗Ｒ１１とＲ１２の直列接続に印加され
るオペアンプＵ３の出力電圧がＶＡに比例することから
、
となり、従って
Ｉ’０ＣＶＡ
となって、Ｉ′も■１に比例することになる。5 is a second constant current circuit connected to the temperature detection circuit 4. The operational amplifier U4 that constitutes the second constant current circuit 5 is
Similarly to the operational amplifier U1 of the first constant current circuit 2, the output current ■' applied to the bridge circuit of the offset amount adjustment circuit, which will be described later, connected to its output stage is made constant by: Here, i12 is the current flowing through the resistor R12, and since the output voltage of the operational amplifier U3 applied to the series connection of the resistors R11 and R12 is proportional to VA, it becomes I'0CVA, and I' also becomes ■It will be proportional to 1.
すなわち、封入オイル型半導体圧力センサ１の使用温度
が高くなれば、それに応じて第２の定電流回路５の送出
する定電流Ｉ′の値も太き（なってくる。但し、第２の
定電流回路５は定電流回路を構成していることから、Ｉ
′は、温度が一定の条件の下では、すなわちｖＡが一定
の条件の下では、■′の安定した定電流となっている。That is, as the operating temperature of the sealed oil type semiconductor pressure sensor 1 increases, the value of the constant current I' sent out by the second constant current circuit 5 increases accordingly. Since the current circuit 5 constitutes a constant current circuit, I
' is a stable constant current of ■' under the condition of constant temperature, that is, under the condition of constant vA.
６はオフセット量の調節回路であり、Ｒ１４，Ｒ１５、
Ｒ１６，Ｒ１７からなるホイートストンブリッジ回路６
ａと、そのブリッジのアンバランスに基づく出力電圧Ｖ
。（ＩＴ′を出力する、増幅手段６ｂとしてのオペアン
プＵ５から構成される。6 is an offset amount adjustment circuit, R14, R15,
Wheatstone bridge circuit 6 consisting of R16 and R17
a and the output voltage V based on the unbalance of the bridge
. (It is composed of an operational amplifier U5 as an amplifying means 6b which outputs IT'.
１０は第１．第２．第３の入力端子Ｔｌ、Ｔ２゜Ｔ３を
有し、封入オイル用差動回路９及びオフセット用差動回
路７により構成される測定圧力補正回路である。10 is the first. Second. This is a measured pressure correction circuit that has third input terminals Tl, T2 and T3, and is constituted by a sealed oil differential circuit 9 and an offset differential circuit 7.
以上のように構成される第２の発明の動作を簡単に説明
すると、第１の発明と同様の動作により封入オイル用差
動回路９からは、封入オイルの温度変化に基づ（圧力変
化分が減殺された電圧信号が出力される。そして、オフ
セット用差動回路７においては、この電圧信号から、オ
フセット量調節回路６から送られてくる、オフセット量
に対応する電圧変動分が減殺される。したがって、測定
圧力補正回路１０においては、封入オイルの温度変化に
基づく圧力変動分、及び拡散抵抗の温度変化に基づくオ
フセット量が減殺されるので、極めて精度の高い圧力測
定値が得られることになる。Briefly explaining the operation of the second invention configured as described above, by the same operation as the first invention, the differential circuit 9 for sealed oil receives a signal based on the temperature change of the sealed oil (pressure change amount). A voltage signal with the offset amount reduced is output.Then, in the offset differential circuit 7, the voltage fluctuation corresponding to the offset amount sent from the offset amount adjustment circuit 6 is reduced from this voltage signal. Therefore, in the measured pressure correction circuit 10, the pressure fluctuation due to the temperature change of the sealed oil and the offset amount due to the temperature change of the diffusion resistance are reduced, so that extremely accurate pressure measurement values can be obtained. Become.
なお、第２図に示した測定圧力補正回路１０では、封入
オイル用差動回路９の後にオフセット用差動回路７を接
続する構成としたが、これらの接続の順序を逆にして第
３図のような構成とすることもできる。Although the measured pressure correction circuit 10 shown in FIG. 2 has a configuration in which the offset differential circuit 7 is connected after the sealed oil differential circuit 9, the arrangement shown in FIG. 3 is made by reversing the order of these connections. It is also possible to have a configuration like this.
本発明は上述のように構成されるものであり、封入オイ
ルの温度変化に基づく圧力変動分を、簡単な回路構成に
より補償することができる。したがって、従来、実現が
困難であった、封入オイル型半導体圧力センサの汎用化
を安価に実現することが可能になる。また、第２の発明
にあっては、封入オイルの温度変化に基づ（圧力変動分
のみならず、拡散抵抗の温度変化に基づくオフセット変
化量についても補償することができるので、きわめて信
頼性の高い圧力測定値を得ることが可能になる。The present invention is configured as described above, and can compensate for pressure fluctuations due to temperature changes in sealed oil with a simple circuit configuration. Therefore, it becomes possible to realize general-purpose sealed oil type semiconductor pressure sensors at low cost, which has been difficult to achieve in the past. In addition, in the second invention, it is possible to compensate not only for the pressure fluctuation based on the temperature change of the sealed oil, but also for the offset change amount based on the temperature change of the diffusion resistance. It becomes possible to obtain high pressure measurements.
第１図は第１の発明の封入オイル型半厚体圧力センサの
温度補償回路に係る実施例を示す回路構成図、第２図は
第２の発明の封入オイル型半導体圧力センサの温度補償
回路に係る第１実施例を示す回路構成図、第３図はその
第２実施例の一部の構成を示す部分図、第４図は封入オ
イル型半導体圧力センサの構造を示す断面図、第５図は
拡散抵抗の温度変化に基づくオフセットｆを補償する手
段を説明するためのブロック図である。
■・・・封入オイル型半導体圧力センサ、ｌａ・・・圧
力検出用ブリッジ回路、２・・・定電流回路又は第１の
定電流回路、３・・・増幅回路、４・・・温度検出回路
、５・・・第２の定電流回路、６・・・オフセット量調
節回路、６ａ・・・温度変化検出用ブリッジ回路、６ｂ
・・・増幅手段、７・・・オフセット用差動回路、９・
・・封入オイル用差動回路、１０・・・測定圧力補正回
路、Ｔ１、Ｔ２．Ｔ３・・・第１．第２．第３の入力端
子。
第３図FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the temperature compensation circuit of the sealed oil type semi-thick body pressure sensor of the first invention, and FIG. 2 is the temperature compensation circuit of the sealed oil type semiconductor pressure sensor of the second invention. FIG. 3 is a partial diagram showing the structure of a part of the second embodiment, FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the sealed oil type semiconductor pressure sensor, and FIG. The figure is a block diagram for explaining means for compensating for the offset f based on temperature changes in the diffused resistance. ■... Enclosed oil type semiconductor pressure sensor, la... Bridge circuit for pressure detection, 2... Constant current circuit or first constant current circuit, 3... Amplification circuit, 4... Temperature detection circuit , 5... Second constant current circuit, 6... Offset amount adjustment circuit, 6a... Bridge circuit for temperature change detection, 6b
... Amplifying means, 7... Differential circuit for offset, 9.
...Differential circuit for sealed oil, 10...Measurement pressure correction circuit, T1, T2. T3... 1st. Second. Third input terminal. Figure 3
Claims (4)
り形成された圧力検出用ブリッジ回路を有し、該圧力検
出用ブリッジ回路の不平衡状態の検出により、封入オイ
ルを介して被測定流体の圧力を測定する封入オイル型半
導体圧力センサと、上記ブリッジ回路に定電流を流す定
電流回路と、上記圧力検出用ブリッジ回路の出力を増幅
する増幅回路と、上記定電流回路と上記半導体圧力セン
サのブリッジ回路との接続点の電位を検出し、該電位の
検出により上記封入オイル型半導体圧力センサ内の封入
オイルに関する温度変化を検出する温度検出回路と、上
記増幅回路からの出力を一方の入力端子に入力すると共
に、上記温度検出回路からの出力を他方の入力端子に入
力し、上記測定された被測定流体の圧力から上記封入オ
イルの温度変化に基づく圧力変化分を減殺する封入オイ
ル用差動回路とから成る封入オイル型半導体圧力センサ
の温度補償回路。(1) It has a pressure detection bridge circuit formed by a plurality of diffusion resistors whose resistance value changes with pressure changes, and when an unbalanced state of the pressure detection bridge circuit is detected, the measured fluid is a sealed oil type semiconductor pressure sensor for measuring the pressure of the semiconductor pressure sensor; a constant current circuit for flowing a constant current through the bridge circuit; an amplifier circuit for amplifying the output of the pressure detection bridge circuit; the constant current circuit and the semiconductor pressure sensor. A temperature detection circuit detects the potential at the connection point with the bridge circuit, and detects a temperature change related to the sealed oil in the sealed oil type semiconductor pressure sensor by detecting the potential, and the output from the amplifier circuit is connected to one input. a terminal, and inputs the output from the temperature detection circuit to the other input terminal, and subtracts a pressure change based on a temperature change of the sealed oil from the measured pressure of the fluid to be measured. A temperature compensation circuit for a sealed oil type semiconductor pressure sensor consisting of a dynamic circuit and a dynamic circuit.
り形成された圧力検出用ブリッジ回路を有し、該圧力検
出用ブリッジ回路の不平衡状態の検出により、封入オイ
ルを介して被測定流体の圧力を測定する封入オイル型半
導体圧力センサと、上記ブリッジ回路に定電流を流す第
１の定電流回路と、上記圧力検出用ブリッジ回路の出力
を増幅する増幅回路と、上記第１の定電流回路と上記半
導体圧力センサのブリッジ回路との接続点の電位を検出
し、該電位の検出により上記封入オイル型半導体圧力セ
ンサ及びその内部の封入オイルに関する温度変化を検出
する温度検出回路と、上記温度検出回路の温度検出値に
応じた出力信号を定電流化する第２の定電流回路と、可
変抵抗を含む複数の抵抗により形成され且つ上記第２の
定電流回路からの出力信号を入力する温度変化検出用ブ
リッジ回路及び該温度変化検出用ブリッジ回路の出力を
上記封入オイル型半導体圧力センサのオフセット量が相
殺可能な迄に増幅する増幅手段を有するオフセット量調
節回路と、上記増幅回路からの出力信号を入力する第１
の入力端子、上記温度検出回路からの封入オイルの温度
変化に関する出力信号を入力する第２の入力端子、上記
オフセット量調節回路からの出力信号を入力する第３の
入力端子を有すると共に、上記測定された被測定流体の
圧力から上記封入オイルの温度変化に基づく圧力変化分
を減殺する封入オイル用差動回路、及び上記測定された
被測定流体の圧力から上記封入オイル型半導体圧力セン
サ周囲の温度変化に基づくオフセット変化量を減殺する
オフセット用差動回路を有する測定圧力補正回路と、か
ら成る封入オイル型半導体圧力センサの温度補償回路。(2) It has a pressure detection bridge circuit formed by a plurality of diffusion resistors whose resistance value changes with pressure changes, and when an unbalanced state of the pressure detection bridge circuit is detected, the measured fluid is a sealed oil type semiconductor pressure sensor that measures the pressure of the bridge circuit, a first constant current circuit that flows a constant current through the bridge circuit, an amplifier circuit that amplifies the output of the pressure detection bridge circuit, and the first constant current a temperature detection circuit that detects a potential at a connection point between the circuit and the bridge circuit of the semiconductor pressure sensor, and detects a temperature change regarding the sealed oil type semiconductor pressure sensor and the sealed oil therein by detecting the potential; A second constant current circuit that converts the output signal according to the temperature detection value of the detection circuit into a constant current, and a temperature control circuit formed by a plurality of resistors including a variable resistor and into which the output signal from the second constant current circuit is input. an offset amount adjusting circuit having an amplification means for amplifying the output of the change detection bridge circuit and the temperature change detection bridge circuit to the extent that the offset amount of the sealed oil-type semiconductor pressure sensor can be offset; and an output from the amplification circuit. The first input signal
a second input terminal for inputting an output signal related to the temperature change of the sealed oil from the temperature detection circuit, and a third input terminal for inputting the output signal from the offset amount adjustment circuit; a differential circuit for sealed oil that reduces the pressure change due to the temperature change of the sealed oil from the measured pressure of the fluid to be measured, and a temperature around the sealed oil type semiconductor pressure sensor from the measured pressure of the fluid to be measured. A temperature compensation circuit for a sealed oil type semiconductor pressure sensor, comprising: a measured pressure correction circuit having an offset differential circuit for reducing an amount of offset change due to a change in offset;
イル用差動回路の一方及び他方の入力端子を用いると共
に、該封入オイル用差動回路の出力端子に上記オフセッ
ト用差動回路の一方の入力端子を接続し、該オフセット
用差動回路の他方の入力端子を上記第３の入力端子とし
て用いた特許請求の範囲第２項記載の封入オイル型半導
体圧力センサの温度補償回路。(3) One and the other input terminals of the sealed oil differential circuit are used as the first and second input terminals, and the offset differential circuit is connected to the output terminal of the sealed oil differential circuit. 3. The temperature compensation circuit for a sealed oil type semiconductor pressure sensor according to claim 2, wherein one input terminal is connected and the other input terminal of the offset differential circuit is used as the third input terminal.
ット用差動回路の一方及び他方の入力端子を接続すると
共に、該オフセット用差動回路の出力端子に上記封入オ
イル用差動回路の一方の入力端子を接続し、該封入オイ
ル用差動回路の他方の入力端子を上記第２の入力端子と
して用いた特許請求の範囲第２項記載の封入オイル型半
導体圧力センサの温度補償回路。(4) One and the other input terminals of the offset differential circuit are connected as the first and third input terminals, and the sealed oil differential circuit is connected to the output terminal of the offset differential circuit. 3. A temperature compensation circuit for a sealed oil type semiconductor pressure sensor according to claim 2, wherein one input terminal is connected and the other input terminal of the sealed oil differential circuit is used as the second input terminal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17388586A JPS6330736A (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Temperature compensation circuit for oil sealing type semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17388586A JPS6330736A (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Temperature compensation circuit for oil sealing type semiconductor pressure sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6330736A true JPS6330736A (en) | 1988-02-09 |
Family
ID=15968913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17388586A Pending JPS6330736A (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Temperature compensation circuit for oil sealing type semiconductor pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6330736A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03104715A (en) * | 1989-09-14 | 1991-05-01 | Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen Gmbh | Tire pressure monitoring device |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP17388586A patent/JPS6330736A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03104715A (en) * | 1989-09-14 | 1991-05-01 | Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen Gmbh | Tire pressure monitoring device |
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