KR100238776B1 - Temperature compensation method for pressure sensor and apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 압력센서용 온도보상장치는 밴드갭기준전압발생회로(610), 연산증폭기(620), 압력센서(630)를 포함하고, 압력센서(630)의 구동전원으로서 사용하기 위하여, 밴드갭기준전압발생회로(610)는 온도에 따라서 출력이 변하지 않는 밴드갭기준전압을 발생한다. 연산증폭기(620)는 제1 입력단에 상기 밴드갭기준전압을 수신하고 제2 입력단으로 제1 저항(R28)을 통하여 입력되는 접지기준전압을 수신하여, 그 차동치를 연산증폭한다. 통상 압력센서(630)의 출력전압은 약 -2000ppm/℃ 내지 -2500ppm/℃사이의 음의 온도계수를 가지며, 이를 보상해주기 위하여 센서의 구동전원이 +2000ppm/℃ 내지 +2500ppm/℃의 양의 온도계수를 갖도록 하면 압력센서의 출력전압의 온도계수는 서로 상쇄되어 온도에 무관한 특성을 가지게 된다. 이를 위해, 상기 연산증폭기(620)의 입력단과 출력단의 사이에 상기 제2 저항(R29)은 상기 제1 저항(R28)의 일단과 상기 연산증폭기(620)의 출력단의 사이에 접속되고, 상기 제3 저항(R30)은 상기 제1 저항(R28)의 타단과 상기 연산증폭기(620)의 출력단의 사이에 접속된다. 이 때, 상기 제1 저항은 면저항이 160Ω/□이고, 그 온도계수가 1500ppm/℃인 이온주입 저항이고, 상기 제2 및 제3 저항들은 면저항이 1kΩ/□이고, 그 온도계수가 3500ppm/℃인 이온주입 저항들이다. 이로써, 별도의 박막저항이나 써미스터소자 없이도 온도계수를 정확하고 광범위하게 조정할 수 있다.The temperature compensation device for a pressure sensor of the present invention includes a bandgap reference voltage generation circuit 610, an operational amplifier 620, a pressure sensor 630, and a band gap for use as a driving power source of the pressure sensor 630. The reference voltage generator 610 generates a bandgap reference voltage whose output does not change with temperature. The operational amplifier 620 receives the bandgap reference voltage at a first input terminal, receives a ground reference voltage input through the first resistor R28 to a second input terminal, and amplifies the differential value. Normally, the output voltage of the pressure sensor 630 has a negative temperature coefficient of about -2000 ppm / ° C to -2500 ppm / ° C. In order to compensate for this, the driving power of the sensor is +2000 ppm / ° C to +2500 ppm / ° C. When the temperature coefficient is provided, the temperature coefficients of the output voltage of the pressure sensor cancel each other to have a temperature independent characteristic. To this end, between the input terminal and the output terminal of the operational amplifier 620, the second resistor (R29) is connected between one end of the first resistor (R28) and the output terminal of the operational amplifier 620, The third resistor R30 is connected between the other end of the first resistor R28 and the output end of the operational amplifier 620. At this time, the first resistance is an ion implantation resistance having a sheet resistance of 160 Ω / □, the temperature coefficient of 1500ppm / ℃, the second and third resistors are ions having a sheet resistance of 1kΩ / □, the temperature of 3500ppm / ℃ Injection resistances. Thus, the temperature coefficient can be adjusted accurately and extensively without a separate thin film resistor or thermistor element.

Description

압력센서용 온도보상방법 및 그를 이용한 온도보상장치Temperature compensation method for pressure sensor and temperature compensation device using same

본 발명은 압력센서용 온도보상방법 및 그를 이용한 온도보상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연산증폭기의 입력단과 출력단사이에 이온주입 가변저항을 두어 온도계수를 정확하고 광범위하게 조정할 수 있는 온도보상방법 및 그를 이용한 온도보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature compensation method for a pressure sensor and a temperature compensation device using the same, and more particularly, a temperature compensation method capable of precisely and extensively adjusting the temperature coefficient by providing an ion implantation variable resistance between an input terminal and an output terminal of an operational amplifier. And a temperature compensating device using the same.

일반적인 압력센서들은 센서에 인가된 압력에 따라서 전압을 발생하며, 그 발생된 전압은 온도에 따라서 변할 수 있다. 이에 따라서, 그 압력센서들은 정확한 측정을 하기 위하여 온도변화에 의한 전압변화를 보상하는 회로를 구비하고 있는 것이 보통이다. 예를 들면, 출력전압이 온도에 따라서 감소하는 부의 온도계수를 갖는 압저항형 센서의 경우, 이를 보상하기 위하여 온도에 따라서 감소하는 전압의 양만큼, 구동전원이 온도에 따라서 전압이 증가하는 양의 온도계수를 갖도록 설계되면 된다. 이렇게 구동전원을 양의 온도계수를 갖도록 설계하면 센서의 부의 온도계수와 서로 상쇄되어 온도의 변화에 무관한 전압출력을 얻을 수 있다. 또한, 원하는 온도계수의 조정을 위하여, 칩상에 상이한 온도계수를 갖는 저항을 이용하여 트리밍에 의하여 온도계수를 조정함으로써 압저항형 온도보상방법으로 활용할 수 있다.Typical pressure sensors generate a voltage depending on the pressure applied to the sensor, and the generated voltage may change with temperature. Accordingly, the pressure sensors usually have a circuit for compensating the voltage change due to the temperature change in order to make an accurate measurement. For example, in the case of a piezoresistive sensor having a negative temperature coefficient whose output voltage decreases with temperature, in order to compensate for this, the amount of voltage that the driving power source increases with temperature is increased by the amount of voltage that decreases with temperature. It can be designed to have a temperature coefficient. If the driving power is designed to have a positive temperature coefficient, it is offset from the negative temperature coefficient of the sensor to obtain a voltage output independent of temperature change. In addition, in order to adjust the desired temperature coefficient, the temperature coefficient may be adjusted by trimming using a resistor having a different temperature coefficient on the chip, and thus it may be utilized as a piezoresistive temperature compensation method.

압저항형 센서의 온도보상방법으로는 센서자체에서 보상해주는 수동형 보상방법, 신호처리회로단에서 보상해주는 능동형 보상방법, 및 마이크로프로세서를 이용하여 소프트웨어적으로 온도를 보상하는 방법이 있다.The temperature compensation method of the piezoresistive sensor includes a passive compensation method of compensating the sensor itself, an active compensation method of compensating the signal processing circuit stage, and a method of compensating temperature by software using a microprocessor.

정전류원을 이용한 보상방법은 도 1에 도시한 바와 같이, 브리지회로로 구성된 압저항의 온도계수를 스팬의 온도계수보다 크거나 같게 함으로써 정전류원 구동에 의한 온도보상을 구현할 수 있다. Z1은 안정하고 온도계수가 작은 기준다이오드이고, R2는 기준다이오드 Z1을 위한 바이어스전류를 설정하며, R1은 브리지에 흐르는 전류를 설정한다. 즉, 브리지에 흐르는 전류는 IB=Vr/R1이다. 정전류원을 이용하는 경우, 브리지전압은 브리지저항과 인가전류의 곱으로 표시되므로, 센서의 전압은 과다보상된다. 도 2와 같이 온도계수가 낮은 저항(R3)을 병렬 연결함으로써 스팬보상을 할 수 있다. 여기서, 저항 R1aR1b는 오프셋 전압을 조정하기 위한 저항들이고, 저항 R2aR2b는 오프셋 온도보상 저항들이다.In the compensation method using the constant current source, as shown in FIG. 1, temperature compensation by driving the constant current source may be realized by setting the temperature coefficient of the piezoresistive constituted by the bridge circuit to be greater than or equal to the temperature coefficient of the span. Z1 is a stable, low-temperature reference diode, R2 sets the bias current for the reference diode Z1, and R1 sets the current through the bridge. In other words, the current flowing through the bridge is I B = Vr / R 1. In the case of using a constant current source, the bridge voltage is expressed as the product of the bridge resistance and the applied current, so that the voltage of the sensor is overcompensated. As shown in FIG. 2, span compensation may be performed by connecting a resistor R 3 having a low temperature coefficient in parallel. Here, the resistors R 1a R 1b are resistors for adjusting the offset voltage, and the resistors R 2a R 2b are offset temperature compensation resistors.

정전압을 이용한 보상방법은 센서에 공급되는 전압이 온도에 따라 변하도록 설계해 주거나, 써미스터나 다이오드 트랜지스터와 같은 수동소자를 이용하는 방법이 있다.The compensation method using the constant voltage is designed to change the voltage supplied to the sensor according to the temperature, or to use a passive element such as a thermistor or a diode transistor.

예로써, 미국특허 제4,788,521호에는 도 3에 도시한 바와 같이, 박막저항들을 이용하여 온도보상회로를 구현하였다. 도 3에서, 참조번호 10,11,12,13은 센서요소들을 나타내며, 저항회로(18,19)는 브리지형태의 센서(10-14)를 압력이 제로인 원하는 출력레벨로 밸런싱하며, 저항회로(20,21)는 매우 낮은 저항온도계수(TCR; temperature coefficient of resistivity )를 사용하여 스팬 또는 감도 보상을 수행한다. 저항회로(22)는 온도범위에 걸쳐서 변화가 없는 일정한 출력전압레벨로 조정하는 역할을 수행한다. 저항회로(23,25)는 시스템의 전자테스트를 하는 데 이용하는 저항들로 구성되어 80% 또는 20%의 캘리브레이션조정 스위치역할을 수행한다. 이러한 저항회로들은 보통 이온 주입된 박막저항들로 이루어진다.For example, US Patent No. 4,788,521 shows a temperature compensation circuit using thin film resistors as shown in FIG. 3. In Fig. 3, reference numerals 10, 11, 12, and 13 denote sensor elements, and resistance circuits 18 and 19 balance the bridge-shaped sensors 10-14 to a desired output level with zero pressure, 20 and 21 perform span or sensitivity compensation using a very low temperature coefficient of resistivity (TCR). The resistance circuit 22 adjusts to a constant output voltage level with no change over the temperature range. Resistor circuits 23 and 25 are composed of resistors used for electronic testing of the system, and serve as calibration adjustment switches of 80% or 20%. These resistance circuits are usually composed of ion implanted thin film resistors.

또한, 미국특허 제4,480,478호에는 도 4에 도시한 바와 같이, 써미스터를 이용한 온도보상회로가 구현되어 있다. 도 4에서, 정전압원(110)으로부터의 정전압원은 브리지센서부(100)에 공급되기 전에 온도보상부(120)부에 의해 온도보상된다. 이 온도보상부(120)는 내부에 써미스터(RTH)를 구비하여 이에 따라서 온도보상부(120)의 전체 저항치가 온도에 따라서 가변됨으로써 브리지센서에 공급되는 전압을 조절하게 된다. 여기서 참조번호 140은 연산증폭기이고 첨자가 붙은 R과 C는 각종 저항 및 커패시터이다.In addition, US Patent No. 4,480,478, as shown in Figure 4, a temperature compensation circuit using a thermistor is implemented. In FIG. 4, the constant voltage source from the constant voltage source 110 is temperature compensated by the temperature compensating unit 120 before being supplied to the bridge sensor unit 100. The temperature compensator 120 has a thermistor (R TH ) therein to adjust the voltage supplied to the bridge sensor by changing the total resistance of the temperature compensator 120 according to the temperature. Where reference numeral 140 denotes an operational amplifier and subscripts R and C denote various resistors and capacitors.

또한, 미국특허 제5,042,307호에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 신호처리단에서 온도를 보상하는 방법을 개시한다. 도 5에서, 브리지형의 센서들(101-14)의 출력은 차동증폭기(206)에 의해 1차 연산증폭되고 그 결과가 온도보상저항들(54-56)과 결합된 저항들(21-26)에 의해 온도보상된다.In addition, US Patent No. 5,042,307 discloses a method for compensating for temperature in the signal processing stage, as shown in FIG. In Fig. 5, the output of the bridged sensors 101-14 is first amplified by the differential amplifier 206 and the results are coupled to the resistors 21-26 with the temperature compensation resistors 54-56. Temperature compensation).

이밖에 정전압을 이용하여 양의 온도계수를 설계하였으나, 온도계수가 낮은 외부저항을 별도로 이용한 기술이 있다.In addition, a positive temperature coefficient was designed using a constant voltage, but there is a technique using a separate external resistance having a low temperature coefficient.

이러한 종래기술들의 문제점들은 다음과 같다.Problems of these prior arts are as follows.

정전류원을 이용한 온도보상 방법의 경우, 압저항의 온도계수가 스팬의 온도계수보다 크게 만들어주어야 하고 저항의 온도계수와 스팬의 온도계수와의 차이만큼 보상해 주기 위한 별도의 낮은 온도계수를 갖는 저항이 필요하게 된다.In the case of the temperature compensation method using a constant current source, the temperature of the piezoresistor should be made larger than the temperature of the span, and a resistance having a separate low temperature to compensate for the difference between the temperature of the resistance and the temperature of the span It is necessary.

또한, 써미스터나 다이오드를 이용하는 온도보상방법의 경우, 온도계수의 정확한 조정을 위하여 박막저항과 같은 온도계수가 낮은 저항을 연결해 주어야 하고, 써미스터인 경우에는 사용온도범위가 제한적이기 때문에 넓은 영역에서의 온도보상이 되지 못한다.In the case of temperature compensation method using thermistor or diode, in order to precisely adjust the temperature coefficient, it is necessary to connect a low temperature coefficient resistor such as thin film resistance, and in the case of thermistor, the temperature compensation in a wide range is limited because the operating temperature range is limited. This doesn't work.

양의 온도계수를 갖는 정전압회로를 이용하는 경우에도 온도계수가 낮은 외부저항을 별도로 연결하여야 한다.In the case of using a constant voltage circuit having a positive temperature coefficient, an external resistance having a low temperature coefficient must be connected separately.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 원하는 온도계수의 범위를 정확하고 광범위하게 조정할 수 있는 압력센서용 온도보상방법 및 그를 이용한 온도보상장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a temperature compensation method for a pressure sensor and a temperature compensation device using the same, which can accurately and broadly adjust a range of a desired temperature coefficient in order to solve the problems of the prior art.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 외부저항이나 박막저항을 이용하지 않음으로써 표준반도체공정으로 제작가능한 압력센서용 온도보상방법 및 그를 이용한 온도보상장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a temperature compensation method for a pressure sensor that can be manufactured by a standard semiconductor process by using no external resistance or thin film resistance, and a temperature compensation device using the same.

도 1은 종래의 정전류원을 이용하여 온도보상하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.1 is a circuit diagram for explaining a method of temperature compensation using a conventional constant current source.

도 2는 종래의 온도계수가 낮은 저항을 사용하여 스팬보상하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram for explaining a method of span compensation using a resistance having a low temperature coefficient of the related art.

도 3은 종래의 박막저항을 이용하여 정전압원에서의 온도보상하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.3 is a circuit diagram for explaining a method of temperature compensation in a constant voltage source using a conventional thin film resistor.

도 4는 종래의 써미스터를 이용하여 정전압원에서의 온도보상하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.4 is a circuit diagram for explaining a method of temperature compensation in a constant voltage source using a conventional thermistor.

도 5는 종래의 신호처리단에서의 온도보상하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.5 is a circuit diagram for explaining a method of temperature compensation in a conventional signal processing stage.

도 6은 본 발명에 의한 압력센서용 온도보상방법을 설명하기 위한 온도보상장치의 개념도이다.6 is a conceptual diagram of a temperature compensation device for explaining a temperature compensation method for a pressure sensor according to the present invention.

도 7은 도 6의 상세회로도이다.FIG. 7 is a detailed circuit diagram of FIG. 6.

도 8은 도 7의 온도계수특성을 나타낸 그래프도이다.8 is a graph illustrating the temperature coefficient characteristic of FIG. 7.

도 9는 도 7의 저항값에 따른 온도계수의 변화를 나타낸 그래프도이다.FIG. 9 is a graph illustrating a change in temperature coefficient according to the resistance value of FIG. 7.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

610...밴드갭기준전압발생회로, 620...연산증폭기610 ... bandgap reference voltage generator circuit, 620 ... operational amplifier

630...압력센서, R28,R29,R30...제1 내지 제3 저항630 ... pressure sensor, R28, R29, R30 ... first to third resistance

본 발명은 상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 온도에 따라서 그 출력이 변하지 않는 밴드갭기준전압을 수신하는 과정; 상기 수신된 밴드기준전압을 연산증폭기를 거쳐 연산증폭하는 과정; 상기 연산증폭기의 입력단과 접지단사이에 접속된 제1 저항의 일단과 연산증폭기의 출력단의 사이에 접속된 제2 저항의 저항값을 조절하여 온도계수값을 조정하는 과정을 포함하는 압력센서용 온도보상방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises the steps of: receiving a bandgap reference voltage whose output does not change with temperature; Amplifying the received band reference voltage through an operational amplifier; Temperature compensation for pressure sensor comprising the step of adjusting the temperature coefficient value by adjusting the resistance value of the first resistor connected between the input terminal and the ground terminal of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier Provide a method.

바람직하기로는 상기 연산증폭기의 상기 제1 저항의 타단과 연산증폭기의 출력단의 사이에 접속된 제3 저항의 저항값을 조절하여 출력전압의 온도계수의 조절범위를 조정하는 과정을 더 포함한다.Preferably, the method may further include adjusting an adjustment range of the temperature coefficient of the output voltage by adjusting a resistance value of the third resistor connected between the other end of the first resistor of the operational amplifier and the output end of the operational amplifier.

본 발명은 또한 온도에 따라서 그 출력이 변하지 않는 밴드갭기준전압을 수신하여 연산증폭하는 연산증폭기; 상기 연산증폭기의 입력단과 접지단사이에 접속된 제1 저항; 상기 제1 저항의 일단과 연산증폭기의 출력단의 사이에 접속된 제2 저항을 포함하여, 상기 제2 저항의 저항값을 조절하여 온도계수값을 조정할 수 있는 압력센서용 온도보상장치를 제공한다.The present invention also provides an operational amplifier for receiving and amplifying a bandgap reference voltage whose output does not change with temperature; A first resistor connected between the input terminal and the ground terminal of the operational amplifier; It provides a temperature compensation device for a pressure sensor including a second resistor connected between one end of the first resistor and the output terminal of the operational amplifier, by adjusting the resistance value of the second resistor.

바람직하기로는 상기 연산증폭기의 상기 제1 저항의 타단과 연산증폭기의 출력단의 사이에 접속된 제3 저항을 두어 상기 제3 저항의 저항값을 조절하여 출력전압의 온도계수의 조절범위를 조정한다.Preferably, a third resistor connected between the other end of the first resistor of the operational amplifier and the output end of the operational amplifier is adjusted to adjust the resistance range of the temperature coefficient of the output voltage by adjusting the resistance value of the third resistor.

바람직하기로는 상기 제1 저항은 상대적으로 면저항이 작고 온도계수가 작은 저항이고, 상기 제2 및 제3 저항은 상대적으로 면저항이 크고 온도계수가 큰 저항들이다.Preferably, the first resistor is a resistor having a relatively low sheet resistance and a low temperature coefficient, and the second and third resistors are resistors having a relatively large sheet resistance and a large temperature coefficient.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 동작에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail with respect to the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명에 의한 압력센서용 온도보상방법을 설명하기 위한 온도보상장치의 개념도이다. 도 6에서, 본 발명의 압력센서용 온도보상장치는 밴드갭기준전압발생회로(610), 연산증폭기(620), 압력센서(630)를 포함한다. 연산증폭기(620)의 입력단과 출력단의 사이에는 저항들(R28,R29,R30)이 접속되어 있다.6 is a conceptual diagram of a temperature compensation device for explaining a temperature compensation method for a pressure sensor according to the present invention. In FIG. 6, the temperature compensation device for a pressure sensor of the present invention includes a bandgap reference voltage generation circuit 610, an operational amplifier 620, and a pressure sensor 630. Resistors R28, R29, and R30 are connected between the input terminal and the output terminal of the operational amplifier 620.

압력센서(630)의 구동전원으로서 사용하기 위하여, 밴드갭기준전압발생회로(610)는 온도에 따라서 출력이 변하지 않는 밴드갭기준전압을 발생한다. 연산증폭기(620)는 제1 입력단에 상기 밴드갭기준전압을 수신하고 제2 입력단으로 제1 저항(R28)을 통하여 입력되는 접지기준전압을 수신하여, 그 차동치를 연산증폭한다. 통상 압력센서(630)의 출력전압은 약 -2000ppm/℃ 내지 -2500ppm/℃사이의 음의 온도계수를 가지며, 이를 보상해주기 위하여 센서의 구동전원이 +2000ppm/℃ 내지 +2500ppm/℃의 양의 온도계수를 갖도록 하면 압력센서의 출력전압의 온도계수는 서로 상쇄되어 온도에 무관한 특성을 가지게 된다. 이를 위해, 상기 연산증폭기(620)의 입력단과 출력단의 사이에는 제2 저항(R29) 및 제3 저항(R30)이 접속된다. 구체적으로, 상기 제2 저항(R29)은 상기 제1 저항(R28)의 일단과 상기 연산증폭기(620)의 출력단의 사이에 접속되고, 상기 제3 저항(R30)은 상기 제1 저항(R28)의 타단과 상기 연산증폭기(620)의 출력단의 사이에 접속된다. 이 때, 상기 제1 저항은 면저항이 160Ω/□이고, 그 온도계수가 1500ppm/℃인 이온주입 저항이고, 상기 제2 및 제3 저항들은 면저항이 1kΩ/□이고, 그 온도계수가 3500ppm/℃인 이온주입 저항들이다.In order to use it as a driving power source of the pressure sensor 630, the bandgap reference voltage generation circuit 610 generates a bandgap reference voltage whose output does not change with temperature. The operational amplifier 620 receives the bandgap reference voltage at a first input terminal, receives a ground reference voltage input through the first resistor R28 to a second input terminal, and amplifies the differential value. Normally, the output voltage of the pressure sensor 630 has a negative temperature coefficient of about -2000 ppm / ° C to -2500 ppm / ° C. In order to compensate for this, the driving power of the sensor is +2000 ppm / ° C to +2500 ppm / ° C. When the temperature coefficient is provided, the temperature coefficients of the output voltage of the pressure sensor cancel each other to have a temperature independent characteristic. To this end, a second resistor R29 and a third resistor R30 are connected between the input terminal and the output terminal of the operational amplifier 620. Specifically, the second resistor R29 is connected between one end of the first resistor R28 and the output terminal of the operational amplifier 620, and the third resistor R30 is connected to the first resistor R28. It is connected between the other end of and the output terminal of the operational amplifier 620. At this time, the first resistance is an ion implantation resistance having a sheet resistance of 160 Ω / □, the temperature coefficient of 1500ppm / ℃, the second and third resistors are ions having a sheet resistance of 1kΩ / □, the temperature of 3500ppm / ℃ Injection resistances.

도 7은 도 6의 상세회로도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 밴드갭기준전압(VRef)은 NPN트랜지스터들(Q9,Q10)의 입력단과, PNP트랜지스터들(Q12,Q13)의 전류원, 출력단의 NPN트랜지스터(Q11) 및 저항들(R23 내지 R27)로 구성된 간소화된 연산증폭기로 비반전증폭되고, 상술한 이온주입 저항들(R28,R29,R30)에 의해 구동전원의 온도계수를 조정한다.FIG. 7 is a detailed circuit diagram of FIG. 6. As shown in FIG. 7, the bandgap reference voltage V Ref includes an input terminal of the NPN transistors Q9 and Q10, a current source of the PNP transistors Q12 and Q13, an NPN transistor Q11 of the output terminal, and resistors. The non-inverted amplification is performed by a simplified operational amplifier composed of (R23 to R27), and the temperature coefficient of the driving power is adjusted by the ion implantation resistors R28, R29, and R30 described above.

증폭된 센서구동전원의 출력전압은 수학식 1로 나타내어진다.The output voltage of the amplified sensor drive power supply is represented by equation (1).

Figure 1019970036533_B1_M0001
Figure 1019970036533_B1_M0001

본 실시예에서 적용한 제1 저항의 저항값은 1.2kΩ이고 제3 저항의 저항값은 5kΩ이며, 제2 저항의 저항값을 트리밍하여 원하는 양의 온도계수의 값으로 스팬온도계수를 조절할 수 있다.The resistance value of the first resistor applied in the present embodiment is 1.2 kΩ, the resistance value of the third resistor is 5 kΩ, and the span temperature coefficient may be adjusted to a desired value of the temperature coefficient by trimming the resistance value of the second resistor.

도 8은 도 7의 온도계수특성을 나타낸 그래프도이고, 압저항센서들의 부의 온도계수 특성과 상쇄되도록 센서 구동전원이 양의 온도계수를 갖도록 하기 위하여 R29의 저항을 가변시켜 온도계수특성을 시뮬레이션한 것이다. R28=1.2kΩ, R30=5kΩ으로 고정시키고 제2 저항 R29를 400 내지 550Ω으로 변화시키면서 온도에 따른 출력전압의 변화를 시뮬레이션한 것이다. 도 9는 이 경우 저항값에 따른 온도계수의 변화를 나타낸 것이다. R29 저항이 1kΩ이상이 되면 온도계수는 R29의 저항값에 민감하지 않지만 R29저항값을 500Ω이하로 낮추면 출력전압은 온도변화에 민감하고 압저항의 온도계수값의 범위에 드는 값을 얻을 수 있다. R29=550Ω일 때, 1732ppm/℃에서 R29=400Ω일 때 3162ppm/℃까지 변화하였다. 그러므로, R29를 400 내지 550Ω까지 트리밍하여 스팬의 온도계수값을 원하는 값, 즉 수백 ppm/℃에서 수천 ppm/℃까지로 조정할 수 있다.FIG. 8 is a graph illustrating the temperature coefficient characteristics of FIG. 7. The temperature coefficient characteristics are simulated by varying the resistance of R29 so that the sensor driving power has a positive temperature coefficient so as to cancel the negative temperature coefficient characteristics of the piezoresistive sensors. will be. R28 = 1.2 kΩ, R30 = 5 kΩ fixed and the second resistor R29 to 400 to 550Ω while simulating the change in output voltage with temperature. Figure 9 shows the change in the temperature coefficient according to the resistance in this case. When R29 resistance is over 1kΩ, the temperature coefficient is not sensitive to the resistance value of R29. However, if the R29 resistance value is lowered below 500Ω, the output voltage is sensitive to temperature change and a value within the range of the temperature coefficient of piezoresistor can be obtained. The change was from 1732 ppm / ° C when R29 = 550Ω to 3162 ppm / ° C when R29 = 400Ω. Therefore, by trimming R29 from 400 to 550Ω, the span temperature coefficient value can be adjusted from the desired value, that is, from several hundred ppm / ° C to thousands of ppm / ° C.

상술한 바와 같이, 본 발명의 압력센서용 온도보상방법 및 그를 이용한 온도보상장치는 온도계수범위를 정확하고 광범위하게 조정할 수 있으며, 별도의 박막저항들이나 써미스터가 필요하지 않으므로 표준 반도체공정으로 제작이 용이한 장점이 있으며, 압력센서 뿐만 아니라 온도보상이 필요한 다른 분야에도 응용이 가능하다.As described above, the temperature compensation method for the pressure sensor and the temperature compensation device using the same of the present invention can adjust the temperature coefficient range accurately and extensively, and are easy to manufacture in a standard semiconductor process because no separate thin film resistors or thermistors are required. One advantage is that it can be applied not only to pressure sensors but also to other applications requiring temperature compensation.

Claims (8)

온도에 따라서 변하는 출력특성을 보상하는 온도보상방법에 있어서,In the temperature compensation method for compensating output characteristics that change with temperature, 온도에 따른 출력특성이 온도에 따라서 그 출력이 변하지 않는 밴드갭기준전압을 수신하는 과정;Receiving a bandgap reference voltage whose output characteristics do not change with temperature; 상기 수신된 밴드기준전압을 연산증폭기를 거쳐 연산증폭하는 과정;Amplifying the received band reference voltage through an operational amplifier; 상기 연산증폭기의 입력단과 접지단사이에 접속된 제1 저항의 일단과 연산증폭기의 출력단의 사이에 접속된 제2 저항의 저항값을 조절하여 온도계수값을 조정하는 과정을 포함하는 온도보상방법.And adjusting a temperature coefficient value by adjusting a resistance value of one end of the first resistor connected between the input terminal of the operational amplifier and the ground terminal and a second resistance connected between the output terminal of the operational amplifier. 제1항에 있어서, 상기 연산증폭기의 상기 제1 저항의 타단과 연산증폭기의 출력단의 사이에 접속된 제3 저항의 저항값을 조절하여 출력전압의 온도계수의 조절범위를 조정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상방법.The method of claim 1, further comprising adjusting a temperature range of the output voltage by adjusting a resistance value of a third resistor connected between the other end of the first resistor of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier. Temperature compensation method characterized in that. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 저항값을 트리밍함으로써 수백 ppm/℃에서 수천 ppm/℃까지 온도계수를 조정할 수 있음을 특징으로 하는 온도보상방법.The temperature compensation method according to claim 1 or 2, wherein the temperature coefficient can be adjusted from several hundred ppm / 占 폚 to several thousand ppm / 占 폚 by trimming the second resistance value. 온도에 따라서 변하는 출력특성을 보상하는 온도보상장치에 있어서,In the temperature compensation device for compensating the output characteristics that change with temperature, 온도에 따라서 그 출력이 변하지 않는 밴드갭기준전압을 수신하여 연산증폭하는 연산증폭기;An operational amplifier receiving and amplifying a bandgap reference voltage whose output does not change with temperature; 상기 연산증폭기의 입력단과 접지단사이에 접속된 제1 저항;A first resistor connected between the input terminal and the ground terminal of the operational amplifier; 상기 제1 저항의 일단과 연산증폭기의 출력단의 사이에 접속된 제2 저항을 포함하여, 상기 제2 저항의 저항값을 조절하여 온도계수값을 조정할 수 있는 압력센서용 온도보상장치.And a second resistor connected between one end of the first resistor and an output terminal of the operational amplifier, wherein the temperature compensation device for the pressure sensor can adjust the temperature coefficient value by adjusting the resistance value of the second resistor. 제4항에 있어서, 상기 연산증폭기의 상기 제1 저항의 타단과 연산증폭기의 출력단의 사이에 접속된 제3 저항을 두어 상기 제3 저항의 저항값을 조절하여 출력전압의 온도계수의 조절범위를 조정함을 특징으로 하는 온도보상장치.The method according to claim 4, wherein a third resistor connected between the other end of the first resistor of the operational amplifier and the output end of the operational amplifier is adjusted to adjust the resistance value of the third resistor to adjust the adjustment range of the temperature coefficient of the output voltage. Temperature compensation device characterized in that the adjustment. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 저항은 상대적으로 면저항이 작고 온도계수가 작은 저항이고, 상기 제2 및 제3 저항은 상대적으로 면저항이 크고 온도계수가 큰 저항들임을 특징으로 하는 온도보상장치.6. The temperature compensation of claim 4 or 5, wherein the first resistance is a resistance having a relatively low sheet resistance and a low temperature coefficient, and the second and third resistors are resistors having a relatively large sheet resistance and a large temperature coefficient. Device. 제6항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 저항들은 이온주입된 저항들임을 특징으로 하는 온도보상장치.7. The temperature compensation device of claim 6, wherein the first to third resistors are ion implanted resistors. 제7항에 있어서, 상기 제2 저항의 저항값은 1kΩ이상이 되면 온도계수는 저항값에 대해 민감하지 않지만 그 저항값을 500Ω이하로 낮추면 출력전압은 온도변화에 민감하고 압저항의 온도계수값의 범위에 드는 값을 얻을 수 있음을 특징으로 하는 온도보상장치.The method of claim 7, wherein the resistance value of the second resistor is 1 kΩ or more, the temperature coefficient is not sensitive to the resistance value, but if the resistance value is lowered below 500Ω, the output voltage is sensitive to temperature change and Temperature compensation device characterized in that the value can be obtained in the range.
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