WO2020059246A1 - センサ処理回路及びセンサシステム - Google Patents

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WO2020059246A1
WO2020059246A1 PCT/JP2019/026345 JP2019026345W WO2020059246A1 WO 2020059246 A1 WO2020059246 A1 WO 2020059246A1 JP 2019026345 W JP2019026345 W JP 2019026345W WO 2020059246 A1 WO2020059246 A1 WO 2020059246A1
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resistance
circuit
pair
processing circuit
output
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PCT/JP2019/026345
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English (en)
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新村 雄一
修造 池田
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • G01C5/06Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels by using barometric means
    • GPHYSICS
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    • G01DMEASURING 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
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    • G01G3/14Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
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    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure

Definitions

  • the present disclosure generally relates to a sensor processing circuit and a sensor system, and more particularly, to a sensor processing circuit for a resistance change type pressure sensor having a bridge circuit, and a sensor system including the same.
  • Patent Document 1 includes an offset correction circuit and a differential amplification type amplifier as a pressure sensor circuit including a resistor having a bridge circuit configuration.
  • the offset correction circuit generates a reference voltage for reducing the output offset voltage of the pressure sensor.
  • the amplifier amplifies the detection voltage of the pressure sensor while reducing the output offset voltage with the reference voltage from the offset correction circuit.
  • the amplifier reduces the output offset voltage by superimposing the reference voltage generated by the offset correction circuit on the reference potential of the standard differential amplifier circuit using a voltage follower.
  • the voltage source (offset correction circuit) that generates the reference voltage may be a source of noise, and it is difficult to reduce the influence of noise on the detection voltage of the pressure sensor. There is.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a sensor processing circuit and a sensor system that can easily reduce the influence of noise on the detection voltage of a pressure sensor.
  • a sensor processing circuit includes a pair of input terminals, an amplifier circuit, an impedance conversion circuit, and two resistance components.
  • the pair of input terminals are electrically connected to a pair of output points of the pressure sensor.
  • the pressure sensor has a bridge circuit including a plurality of resistance elements, and is a resistance change type pressure sensor that outputs a detection voltage according to pressure from the pair of output points of the bridge circuit.
  • the amplification circuit amplifies the detection voltage input to the pair of input terminals.
  • the impedance conversion circuit is interposed between the pair of input terminals and the amplification circuit.
  • the impedance conversion circuit performs impedance conversion between an input impedance viewed from the pair of input terminals and an output impedance viewed from the amplifier circuit.
  • the two resistance components are electrically connected in series between a pair of target points that are connection points between the impedance conversion circuit and the amplification circuit.
  • a connection point between the two resistance components is electrically connected to a reference potential point.
  • a sensor system includes the sensor processing circuit and the pressure sensor.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the sensor system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of a sensor processing circuit of the sensor system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the sensor system according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the sensor system according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a main part of a sensor processing circuit of the sensor system of the above.
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the sensor system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a sensor system according to a reference example.
  • the sensor processing circuit 1 constitutes a sensor system 100 together with a pressure sensor 10 as shown in FIG.
  • the sensor system 100 includes the sensor processing circuit 1 and the pressure sensor 10.
  • the pressure sensor 10 has a bridge circuit 101 including a plurality of resistance elements Rs1 to Rs4.
  • the pressure sensor 10 is a resistance change type sensor that outputs a detection voltage V1 corresponding to pressure from a pair of output points P3 and P4 of the bridge circuit 101.
  • each of the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4 is an element whose resistance value changes according to the pressure acting on the pressure sensor 10.
  • the bridge circuit 101 is a Wheatstone bridge composed of the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4. Therefore, when pressure is applied to the pressure sensor 10 in a state where the drive voltage Vd1 is applied to the pair of input points P1 and P2 of the bridge circuit 101, the potential difference between the pair of output points P3 and P4 of the bridge circuit 101 changes. . That is, the detection voltage V1 corresponding to the pressure is output from the pair of output points P3 and P4 of the bridge circuit 101 by changing the balance of the resistance values of the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4.
  • the sensor processing circuit 1 is a circuit that is electrically connected to the pressure sensor 10 and executes appropriate processing such as amplification and correction on the detection voltage V1 output from the pressure sensor 10.
  • the sensor processing circuit 1 includes a pair of input terminals T1 and T2, an amplifier circuit 2, an impedance conversion circuit 8, and two resistance components R6 and R7.
  • the pair of input terminals T1, T2 are electrically connected to the pair of output points P3, P4.
  • the amplifier circuit 2 amplifies the detection voltage V1 input to the pair of input terminals T1 and T2.
  • the impedance conversion circuit 8 is interposed between the pair of input terminals T1 and T2 and the amplifier circuit 2.
  • the impedance conversion circuit 8 performs impedance conversion between the input impedance viewed from the pair of input terminals T1 and T2 and the output impedance viewed from the amplifier circuit 2.
  • the two resistance components R6 and R7 are electrically connected in series between a pair of target points P5 and P6.
  • the pair of target points P5 and P6 are connection points between the impedance conversion circuit 8 and the amplification circuit 2.
  • a connection point P10 of the two resistance components R6 and R7 is electrically connected to a reference potential point P20.
  • the “resistance component” in the present disclosure only needs to have an electric resistance, and is realized by, for example, a resistor, an on-resistance of a semiconductor switch, a wiring resistance, a switched capacitor, or the like, or a combination thereof.
  • the two resistance components R6 and R7 are electrically connected in series via the impedance conversion circuit 8 between the pair of output points P3 and P4 of the pressure sensor 10.
  • the two resistance components R6 and R7 are connected between the two ends of the series circuit of the pair of resistance elements Rs1 and Rs3 (or Rs2 and Rs4) among the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4 in the bridge circuit 101. 8 and are electrically connected in series. Since the connection point P10 of these two resistance components R6 and R7 is fixed to the potential of the reference potential point P20, if the ratio of the resistance values of these two resistance components R6 and R7 changes, the amplification circuit 2 Changes in the magnitude of the detection voltage V1 input to the.
  • the offset value of the detection voltage V1 can be adjusted by the ratio of the resistance values of the two resistance components R6 and R7.
  • the “offset value” in the present disclosure is the magnitude of the detection voltage V1 when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10 is a predetermined value (including 0).
  • the offset value can be adjusted only by using the two resistance components R6 and R7, which are passive elements, without using an active element. Therefore, the sensor processing circuit 1 according to the present embodiment has an advantage that the influence of noise on the detection voltage V1 of the pressure sensor 10 is easily reduced as compared with the case where an active element is used for adjusting the offset value.
  • a pair of target points P5 and P6 where the two resistance components R6 and R7 are connected are connection points between the impedance conversion circuit 8 and the amplifier circuit 2.
  • the impedance conversion circuit 8 is interposed between the pair of input terminals T1 and T2 and the two resistance components R6 and R7.
  • the impedance conversion circuit 8 performs impedance conversion between the input impedance viewed from the pair of input terminals T1 and T2 and the output impedance viewed from the amplifier circuit 2. Therefore, the impedance of the pressure sensor 10 connected to the pair of input terminals T1 and T2 and the impedance of the two resistance components R6 and R7 connected to the pair of target points P5 and P6 are separated by the impedance conversion circuit 8. Will be.
  • the offset value is determined by the resistance values of the two resistance components R6 and R7 regardless of the resistance value of the pressure sensor 10 connected to the pair of input terminals T1 and T2. Is easily adjusted.
  • the sensor system 100 is used for, for example, a weigh scale and a load cell (load cell) by measuring the pressure with the pressure sensor 10.
  • the sensor system 100 is not limited to use for measuring the pressure physically applied to the pressure sensor 10, but can also be used for a barometer, a water pressure gauge, an altimeter, or the like.
  • the pressure sensor 10 is a resistance change type sensor having the bridge circuit 101 as described above.
  • the bridge circuit 101 is a Wheatstone bridge including a plurality (here, four) of resistance elements Rs1 to Rs4. More specifically, as shown in FIG. 1, a resistance element Rs1 and a resistance element Rs2 are electrically connected in series between a pair of input points P1 and P2 of the bridge circuit 101, and a resistance element Rs3 and a resistance element Rs4 is electrically connected in series. Further, between the pair of output points P3 and P4 of the bridge circuit 101, the resistance element Rs1 and the resistance element Rs3 are electrically connected in series, and the resistance element Rs2 and the resistance element Rs4 are electrically connected in series. I have.
  • connection point between the resistance element Rs1 and the resistance element Rs3 is the input point P1
  • the connection point between the resistance element Rs2 and the resistance element Rs4 is the input point P2.
  • a connection point between the resistance element Rs1 and the resistance element Rs2 is an output point P3
  • a connection point between the resistance element Rs3 and the resistance element Rs4 is an output point P4.
  • a DC voltage having the input point P1 on the high potential side and the input point P2 on the low potential (ground) side is applied to the pressure sensor 10 as the drive voltage Vd1.
  • the function of applying the drive voltage Vd1 to the bridge circuit 101 of the pressure sensor 10 lies in the sensor processing circuit 1.
  • the detection voltage V1 corresponding to the balance of the resistance values of the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4 is output from the pair of output points P3 and P4. Is done.
  • each of the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4 is a gauge resistance (piezo resistance) disposed on the diaphragm in a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) on which a diaphragm as a pressure receiving unit is formed.
  • a semiconductor substrate for example, a silicon substrate
  • the plurality of resistance elements Rs1 are generated by the piezoresistance effect.
  • Each of the four resistance elements Rs1 to Rs4 may be a metal gauge or a semiconductor gauge formed on a semiconductor substrate by diffusion or the like.
  • the sensor processing circuit 1 is a circuit that is electrically connected to the pressure sensor 10 and executes appropriate processing, such as amplification and correction, on the detection voltage V1 output from the pressure sensor 10. Further, in the present embodiment, the sensor processing circuit 1 has a function of applying the drive voltage Vd1 to the bridge circuit 101 of the pressure sensor 10 as described above.
  • the sensor processing circuit 1 includes the pair of input terminals T1 and T2, the amplifier circuit 2, the impedance conversion circuit 8, and the two resistance components R6 and R7.
  • the sensor processing circuit 1 further includes an AD converter 3 (denoted as “ADC” in the figure), a correction unit 4, an output unit 5, a power supply circuit 6, and a connection terminal T3.
  • the two resistance components R6 and R7 constitute an offset adjustment circuit 7 for adjusting the offset value of the detection voltage V1.
  • the offset adjustment circuit 7 (two resistance components R6 and R7) will be described in detail in the section “(2.3) Offset Adjustment Circuit”.
  • the sensor processing circuit 1 is realized by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) which is an integrated circuit in which a plurality of circuits are integrated into one for a specific application. That is, in the present embodiment, the amplifier circuit 2, the AD converter 3, the correction unit 4, the output unit 5, the power supply circuit 6, the offset adjustment circuit 7, and the impedance conversion circuit 8 are integrated as an ASIC.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the pair of input terminals T1 and T2 are electrically connected to the pair of output points P3 and P4 as described above.
  • the input terminal T1 is electrically connected to the output point P3 of the pair of output points P3 and P4, that is, the connection point of the resistance elements Rs1 and Rs2.
  • the input terminal T2 is electrically connected to the output point P4 of the pair of output points P3 and P4, that is, the connection point between the resistance element Rs3 and the resistance element Rs4. Therefore, the detection voltage V1 is input from the pressure sensor 10 to the pair of input terminals T1 and T2.
  • the “terminal” in the present disclosure may not be a component for connecting an electric wire or the like, but may be, for example, a lead of an electronic component or a part of a conductor included in a circuit board.
  • the amplifier circuit 2 is a circuit that amplifies the detection voltage V1 input to the pair of input terminals T1 and T2, as described above.
  • the amplifier circuit 2 is electrically connected to the pair of input terminals T1 and T2 via the impedance conversion circuit 8, and applies a voltage (detection voltage V1) generated between the pair of input terminals T1 and T2 to a predetermined gain. , And outputs the amplified voltage as an output voltage V2.
  • the amplifier circuit 2 is a differential amplifier that performs a differential output with respect to a differential input.
  • the amplifier circuit 2 includes a first operational amplifier 21, a second operational amplifier 22, a plurality of (here, five) resistors R1 to R5, and a capacitor C1.
  • a non-inverting input terminal of the first operational amplifier 21 is electrically connected to an output terminal of a third operational amplifier 81 described later, and a non-inverting input terminal of the second operational amplifier 22 is connected to an output terminal of a fourth operational amplifier 82 described later. It is electrically connected.
  • the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 21 is electrically connected to the input terminal T1 via the impedance conversion circuit 8, and the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 22 is input via the impedance conversion circuit 8. It is electrically connected to the terminal T2.
  • the resistors R1, R2, and R3 are electrically connected in series between the output terminal of the first operational amplifier 21 and the output terminal of the second operational amplifier 22. These resistors R1, R2, and R3 are connected from the output terminal side of the first operational amplifier 21 in the order of resistor R1, resistor R2, and resistor R3.
  • the output terminal of the first operational amplifier 21 is electrically connected to the inverting input terminal of the first operational amplifier 21 via the resistor R1.
  • the output terminal of the second operational amplifier 22 is electrically connected to the inverting input terminal of the second operational amplifier 22 via the resistor R3.
  • the inverting input terminal of the first operational amplifier 21 and the inverting input terminal of the second operational amplifier 22 are electrically connected via the resistor R2.
  • the output terminal of the first operational amplifier 21 is connected to the first end of the capacitor C1 via the resistor R4.
  • the output terminal of the second operational amplifier 22 is connected to the second terminal of the capacitor C1 via the resistor R5.
  • the resistor R4, the capacitor C1, and the resistor R5 are electrically connected in series between the output terminal of the first operational amplifier 21 and the output terminal of the second operational amplifier 22.
  • the amplifier circuit 2 generates the amplified voltage (output voltage V2) between both ends (first and second ends) of the capacitor C1. That is, the voltage across the capacitor C1 becomes the output voltage V2 after being amplified by the amplifier circuit 2.
  • the AD converter 3 converts an analog signal output from the amplifier circuit 2 into a digital signal and outputs a digital signal.
  • the AD converter 3 is electrically connected between both ends of the capacitor C1.
  • the output voltage V2 generated across the capacitor C1 is input to the AD converter 3 as an analog signal.
  • the amplifier circuit 2 is a differential amplifier that performs differential output as described above, the AD converter 3 converts the output voltage V2, which is a differential voltage signal, into a digital signal. Therefore, as long as the output voltage V2 output from the amplifier circuit 2 does not exceed the dynamic range (that is, the full scale range) of the input value of the AD converter 3, the AD converter 3 outputs a digital signal corresponding to the output voltage V2. (Digital value) is output.
  • the correction unit 4 performs a correction process on the digital signal.
  • the correction unit 4 is electrically connected to the output of the AD converter 3.
  • the correction unit 4 is realized by, for example, a DSP (Digital Signal Processor).
  • the correction processing performed by the correction unit 4 includes, for example, correction for sensitivity temperature characteristics, correction for offset temperature characteristics, and non-linear correction.
  • the correction relating to the sensitivity-temperature characteristic is a process for correcting a change in sensitivity of the pressure sensor 10 due to the temperature.
  • the correction relating to the offset temperature characteristic is processing for correcting a change in the offset value of the pressure sensor 10 due to the temperature.
  • the non-linear correction is a process of correcting a non-linear component between the pressure acting on the pressure sensor 10 and the detection voltage V1 output from the pressure sensor 10.
  • the sensor processing circuit 1 by performing these correction processes on digital signals, it is possible to reduce the circuit size.
  • the output unit 5 is electrically connected to the output of the correction unit 4.
  • the output unit 5 outputs the digital signal corrected by the correction unit 4.
  • an appropriate mode such as an output from a terminal, an output by communication (including wired communication and wireless communication), an output by writing to a recording medium, or a display output can be adopted. is there.
  • the power supply circuit 6 is a circuit that applies the drive voltage Vd1 to the bridge circuit 101 of the pressure sensor 10.
  • the power supply circuit 6 is a linear regulator, and is realized by low dropout (LDO: Low Drop Out) as an example in the present embodiment.
  • connection terminal T3 is electrically connected to the output of the power supply circuit 6.
  • connection terminal T3 is electrically connected to the high-potential-side input point P1 of the pair of input points P1 and P2.
  • the input point P2 on the low potential side of the pair of input points P1 and P2 in the pressure sensor 10 is connected to a common ground with the sensor processing circuit 1. Therefore, the driving voltage Vd1 is applied to the pair of input points P1 and P2 of the pressure sensor 10 from the power supply circuit 6 of the sensor processing circuit 1.
  • FIG. 1 shows only the connection terminal T3 connected to the high-potential-side input point P1 of the pair of input points P1 and P2, but the sensor processing circuit 1 actually has a low-potential-side input terminal.
  • a connection terminal connected to the point P2, that is, a ground terminal is also provided.
  • the impedance conversion circuit 8 is interposed between the pair of input terminals T1 and T2 and the amplifier circuit 2 as described above. In other words, the input side of the impedance conversion circuit 8 is electrically connected to the pair of input terminals T1 and T2, and the output side of the impedance conversion circuit 8 is electrically connected to the amplifier circuit 2.
  • the “input impedance” of the impedance conversion circuit 8 referred to in the present disclosure is the impedance of the impedance conversion circuit 8 when the impedance conversion circuit 8 is viewed from the input side, that is, from the pair of input terminals T1 and T2.
  • the “output impedance” of the impedance conversion circuit 8 according to the present disclosure is the impedance of the impedance conversion circuit 8 when the impedance conversion circuit 8 is viewed from the output side, that is, from the amplifier circuit 2 side.
  • the impedance conversion circuit 8 is a circuit that performs impedance conversion between input impedance and output impedance.
  • Impedance conversion is performed between the input impedance of the impedance conversion circuit 8 viewed from the input side (that is, the pair of input terminals T1 and T2) and the output impedance of the impedance conversion circuit 8 viewed from the output side (that is, the amplification circuit 2 side).
  • the connection point between the impedance conversion circuit 8 and the amplification circuit 2 is a pair of target points P5 and P6.
  • An offset adjustment circuit 7 two resistance components R6, R7) described later is electrically connected between the pair of target points P5, P6.
  • the impedance conversion circuit 8 performs the impedance conversion so that at least the input impedance is larger than the impedance of the pair of target points P5 and P6 viewed from the impedance conversion circuit 8. That is, the input impedance of the impedance conversion circuit 8 viewed from the input side (that is, the pair of input terminals T1 and T2) is greater than the impedance of the offset adjustment circuit 7 (two resistance components R6 and R7) viewed from the impedance conversion circuit 8. Is also big. Thereby, the impedance on the offset adjustment circuit 7 (two resistance components R6, R7) side as viewed from the pair of input terminals T1, T2 increases due to the interposition of the impedance conversion circuit 8.
  • the input impedance of the impedance conversion circuit 8 is sufficiently larger (ideally infinite) than the impedance of the pressure sensor 10 electrically connected between the pair of input terminals T1 and T2.
  • the output impedance of the impedance conversion circuit 8 is sufficiently smaller than the impedance of the offset adjustment circuit 7 (two resistance components R6, R7) electrically connected between the pair of target points P5, P6 ( Ideally 0).
  • the impedance conversion circuit 8 includes a third operational amplifier 81, a fourth operational amplifier 82, and a plurality of (here, five) resistors R11 to R15.
  • the non-inverting input terminal of the third operational amplifier 81 is electrically connected to the input terminal T1
  • the non-inverting input terminal of the fourth operational amplifier 82 is electrically connected to the input terminal T2.
  • the resistors R11, R12, and R13 are electrically connected in series between the output terminal of the third operational amplifier 81 and the output terminal of the fourth operational amplifier 82. These resistors R11, R12, and R13 are connected from the output terminal side of the third operational amplifier 81 in the order of resistor R11, resistor R12, and resistor R13.
  • the output terminal of the third operational amplifier 81 is electrically connected to the inverting input terminal of the third operational amplifier 81 via the resistors R11 and R14.
  • the output terminal of the fourth operational amplifier 82 is electrically connected to the inverting input terminal of the fourth operational amplifier 82 via the resistors R13 and R15.
  • the resistor R14, the resistor R12, and the resistor R15 are electrically connected in series between the inverting input terminal of the third operational amplifier 81 and the inverting input terminal of the fourth operational amplifier 82.
  • the resistance values of the resistors R12, R14, and R15 are not fixed, and the resistance values can be changed.
  • the resistor R12 is a resistor for adjusting the offset between the third operational amplifier 81 and the fourth operational amplifier 82.
  • the resistors R14 and R15 are resistors for adjusting the gain of the third operational amplifier 81 and the fourth operational amplifier 82, respectively.
  • the impedance conversion circuit 8 forms a differential amplifier that performs a differential output with respect to a differential input, similarly to the amplifier circuit 2.
  • the resistors R12, R14, and R15 can be realized by, for example, a variable resistor or a semi-fixed resistor. However, in the present embodiment, since the sensor processing circuit 1 is implemented by an ASIC, the resistors R12, R14, and R15 are implemented by a ladder resistor, for example, similarly to the resistance components R6 and R7 described below. (See FIG. 2).
  • the output terminal of the third operational amplifier 81 is connected to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 21.
  • the connection point between the output terminal of the third operational amplifier 81 and the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 21 is the target point P5.
  • the output terminal of the fourth operational amplifier 82 is connected to the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 22.
  • the connection point between the output terminal of the fourth operational amplifier 82 and the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 22 is the target point P6.
  • the output terminals of the third operational amplifier 81 and the fourth operational amplifier 82 are electrically connected to the amplifier circuit 2.
  • the impedance conversion circuit 8 performs the impedance conversion so that at least the input impedance is higher than the impedance of the pair of target points P5 and P6 as viewed from the impedance conversion circuit 8.
  • the offset adjustment circuit 7 is a circuit for adjusting the offset value of the detection voltage V1 (the magnitude of the detection voltage V1 when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10 is a predetermined value).
  • the predetermined value is zero (0)
  • the magnitude of the detection voltage V1 is defined as an “offset value”.
  • the offset adjustment circuit 7 adjusts the offset value so that such an offset value is set to zero (0). That is, here, it is assumed that the offset adjustment circuit 7 adjusts the offset value so that the detection voltage V1 when the pressure is not acting on the pressure sensor 10 becomes zero (0).
  • the state where the magnitude of the pressure is zero (0) is such that the pressure sensor 10 is set to the actual installation posture with respect to the vertical direction in order to take into account the gravity and the like acting on the diaphragm of the pressure sensor 10. It is preferable to be placed in the atmospheric pressure.
  • the offset adjustment circuit 7 has the two resistance components R6 and R7 as described above. These two resistance components R6 and R7 are electrically connected in series between a pair of target points P5 and P6. That is, the two resistance components R6 and R7 are electrically connected to the pair of input terminals T1 and T2 via the impedance conversion circuit 8. These resistance components R6 and R7 are connected in order of the resistance component R6 and the resistance component R7 from the target point P5 side.
  • the connection point P10 between the two resistance components R6 and R7 is electrically connected to the reference potential point P20. In other words, a resistance component R6 is electrically connected between the target point P5 and the reference potential point P20, and a resistance component R7 is electrically connected between the target point P6 and the reference potential point P20. ing.
  • the reference potential point P20 has the same potential as the high potential side input point P1 of the pair of input points P1 and P2 to which the drive voltage Vd1 is applied in the bridge circuit 101. That is, the reference potential point P20 is a point that is electrically equivalent to the input point P1. In this embodiment, the reference potential point P20 is electrically connected to the connection terminal T3, and has the same potential as the input point P1 by connecting the pressure sensor 10 to the connection terminal T3.
  • the two resistance components R6 and R7 are electrically connected in series between the pair of output points P3 and P4 of the pressure sensor 10.
  • the two resistance components R6 and R7 are electrically connected via the impedance conversion circuit 8 between both ends of the series circuit of the pair of resistance elements Rs1 and Rs3 among the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4 in the bridge circuit 101. Connected in series.
  • a connection point P10 between the two resistance components R6 and R7 is electrically connected to a reference potential point P20 having the same potential as the input point P1 which is a connection point between the pair of resistance elements Rs1 and Rs3.
  • the resistance component R6 is electrically connected in series with the third operational amplifier 81 between the input point P1 and the output point P3 to which the resistance element Rs1 is connected.
  • the resistance component R7 is electrically connected in series with the fourth operational amplifier 82 between the input point P1 and the output point P4 to which the resistance element Rs3 is connected.
  • the magnitude of the detection voltage V1 input to the amplifier circuit 2 changes.
  • the ratio of the resistance values of the two resistance components R6 and R7 changes, the potential difference between the pair of output points P3 and P4 changes, as in the case where the ratio of the resistance values of the resistance elements Rs1 and Rs3 changes.
  • the magnitude of the detection voltage V1 changes.
  • the offset value of the detection voltage V1 can be adjusted by the ratio of the resistance values of the two resistance components R6 and R7.
  • the two resistance components R6 and R7 are configured to adjust the offset value that is the magnitude of the detection voltage V1 when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10 is a predetermined value (here, 0). Have been.
  • the offset adjustment circuit 7 adjusts the offset value so that the offset value when no pressure acts on the pressure sensor 10 is set to zero (0). That is, the two resistance components R6 and R7 are configured to reduce the offset value. If the offset value decreases, the output voltage V2 output from the amplifier circuit 2 is less likely to exceed the dynamic range of the input value of the AD converter 3.
  • the two resistance components R6 and R7 need only act so as to reduce the offset value in the sensor processing circuit 1 as compared with the case where the two resistance components R6 and R7 are not provided. 0) is not essential.
  • At least one of the two resistance components R6 and R7 has a variable resistance value. That is, the resistance value of at least one of the two resistance components R6 and R7 is not fixed, and the resistance value can be changed.
  • each of the two resistance components R6 and R7 has a variable resistance value. As described above, since the resistance value of at least one of the two resistance components R6 and R7 is variable, the ratio of the resistance values of the two resistance components R6 and R7 can be adjusted at an arbitrary timing. It is possible to adjust the offset value of V1 at an arbitrary timing.
  • the resistance components R6 and R7 having variable resistance values can be realized by, for example, a variable resistor or a semi-fixed resistor. However, in this embodiment, since the sensor processing circuit 1 is realized by an ASIC, the resistance components R6 and R7 are configured as shown in FIG. 2 as an example.
  • the resistance component R6 is realized by a ladder resistance including a plurality of (here, five) resistance elements R61 to R65.
  • the plurality of resistance elements R61 to R65 are electrically connected in series between the target point P5 and the connection point P10. Further, a plurality of switches Q61 to Q65 are electrically connected in parallel to the resistance elements R62 to R65 among the plurality of resistance elements R61 to R65. That is, the plurality of resistance elements R61 to R65 form a ladder resistance together with the plurality of switches Q61 to Q65, and change the resistance value of the resistance component R6 by switching on / off of each of the plurality of switches Q61 to Q65.
  • the resistance value of the resistance component R6 is a combined resistance of the plurality of resistance elements R61 to R65.
  • the resistance element R62 is bypassed, so that the resistance value of the resistance component R6 is equal to the combined resistance of the plurality of resistance elements R61, R63 to R65.
  • the resistance component R7 is realized by a ladder resistance including a plurality (here, five) of resistance elements R71 to R75.
  • the plurality of resistance elements R71 to R75 are electrically connected in series between the target point P6 and the connection point P10.
  • a plurality of switches Q71 to Q75 are electrically connected in parallel to the resistance elements R72 to R75 of the plurality of resistance elements R71 to R75. That is, the plurality of resistance elements R71 to R75 form a ladder resistance together with the plurality of switches Q71 to Q75, and change the resistance value of the resistance component R7 by switching on / off of each of the plurality of switches Q71 to Q75.
  • the offset adjustment circuit 7 can change the resistance value of each of the resistance components R6 and R7 by switching the connection relationship of the ladder resistance configured as described above.
  • the switching of the plurality of switches Q61 to Q65 and Q71 to Q75 is preferably performed by a control signal input from outside the sensor processing circuit 1.
  • Each of the resistance elements R61 to R65 and the resistance elements R71 to R75 is realized by, for example, a diffusion resistance or the like.
  • the circuit configuration in FIG. 2 is merely an example of the present embodiment, and does not limit, for example, a specific connection relationship, the number of resistance elements, and the like.
  • the offset value can be adjusted only by using the two resistance components R6 and R7, which are passive elements, without using an active element. Therefore, the sensor processing circuit 1 according to the present embodiment has an advantage that the influence of noise on the detection voltage V1 of the pressure sensor 10 is easily reduced as compared with the case where an active element is used for adjusting the offset value. Further, according to the sensor processing circuit 1, the offset adjustment circuit 7 can be realized only by the passive elements (resistance components R6 and R7), so that the circuit is compared with a configuration having a voltage source (offset correction circuit) for generating a reference voltage. It is also possible to simplify the configuration.
  • the resistance value of the pressure sensor 10 may also change.
  • the impedance conversion circuit 8 is not provided, that is, if the offset adjustment circuit 7 is directly connected to the pair of input terminals T1 and T2, the resistance value of the pressure sensor 10 and the two resistances in the offset adjustment circuit 7 The ratio of the components R6 and R7 to the resistance value changes.
  • the adjustment width of the offset value differs.
  • the resolution for adjusting the offset value improves, but the dynamic range of the offset value decreases.
  • the resistance value of the pressure sensor 10 decreases, the dynamic range of the offset value increases, but the resolution for adjusting the offset value decreases.
  • the impedance conversion circuit 8 that performs impedance conversion between input impedance and output impedance is provided. Intervening. Therefore, the impedance of the pressure sensor 10 connected to the pair of input terminals T1 and T2 and the impedance of the offset adjustment circuit 7 (resistance components R6 and R7) are separated by the impedance conversion circuit 8. Therefore, for example, even if the pressure sensor 10 connected to the pair of input terminals T1 and T2 changes, the resistance values of the two resistance components R6 and R7 of the offset adjustment circuit 7 viewed from the pressure sensor 10 and the offset adjustment circuit 7, the resistance value of the pressure sensor 10 does not change.
  • the resistance values of the two resistance components R6 and R7 in the offset adjustment circuit 7 are independent of the resistance value of the pressure sensor 10 connected to the pair of input terminals T1 and T2. Thus, it becomes easy to appropriately adjust the offset value.
  • Modification Example Embodiment 1 is only one of various embodiments of the present disclosure. Various changes can be made to the first embodiment according to the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved. The modifications described below can be applied in appropriate combinations.
  • some components such as the correction unit 4 and the like may be realized by a computer mainly including a processor and a memory as hardware.
  • some functions of the sensor processing circuit 1 are realized by the processor executing the program recorded in the memory.
  • the program may be pre-recorded in the memory of the computer, or may be provided through an electric communication line, or may be provided by being recorded in a computer-readable recording medium such as a memory card, an optical disk, or a hard disk drive. You may.
  • a processor of a computer includes one or a plurality of electronic circuits including a semiconductor integrated circuit (IC) or a large-scale integrated circuit (LSI).
  • the plurality of electronic circuits may be integrated on one chip, or may be provided separately on a plurality of chips.
  • the plurality of chips may be integrated in one device, or may be provided separately in a plurality of devices.
  • the sensor processing circuit 1 is not limited to an integrated configuration such as an ASIC, but may be realized by, for example, a plurality of circuits separately mounted on a substrate. Further, for example, some functions of the sensor processing circuit 1 such as the correction unit 4 may be provided separately from other functions. In this case, information (data) exchange between a plurality of functions is performed. It can be realized by communication. Furthermore, at least a part of the functions of the sensor processing circuit 1 such as the correction unit 4 may be realized by, for example, a server device or a cloud (cloud computing). Conversely, the pressure sensor 10 and the sensor processing circuit 1 constituting the sensor system 100 may be integrated and integrated in one housing.
  • the offset value adjusted by the offset adjustment circuit 7 may be the magnitude of the detection voltage V1 when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10 is a predetermined value other than zero.
  • the sensor system 100 is used for a weighing scale that measures the weight of an object contained in a container, to measure only the weight of the contents excluding the container, the pressure corresponding to the weight of the container requires a pressure sensor.
  • the offset value is adjusted in a state where it acts on 10.
  • the offset adjustment circuit 7 may adjust the offset value so that such an offset value is set to zero (0). In other words, a certain offset value is given to the detection voltage V1 when the pressure is not acting on the pressure sensor 10.
  • all of the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4 constituting the bridge circuit 101 are elements whose resistance values change according to pressure. That is, at least one of the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4 included in the bridge circuit 101 may be an element whose resistance value changes according to pressure.
  • the power supply circuit 6 is not limited to a constant voltage source that generates a constant voltage, but may be, for example, a constant current source that generates a constant current. Even when the power supply circuit 6 is a constant current source, a constant current flows between the pair of input points P1 and P2 of the bridge circuit 101 of the pressure sensor 10, so that the drive voltage Vd1 is applied between the pair of input points P1 and P2. Is applied.
  • the offset adjustment circuit 7 only needs to include at least two resistance components R6 and R7, and the number of resistance components R6 and R7 is not limited to two. That is, the sensor processing circuit 1 may include at least two resistance components R6 and R7 as the offset adjustment circuit 7, and may include three or more resistance components.
  • At least one of the two resistance components R6, R7 has a variable resistance, and one of the two resistance components R6, R7 may have a fixed resistance. Even if one of the two resistance components R6 and R7 has a fixed resistance value, the other resistance value is adjusted at an arbitrary timing so that the ratio of the resistance values of the two resistance components R6 and R7 can be adjusted at an arbitrary timing. Can be adjusted.
  • the fact that at least one of the two resistance components R6 and R7 is variable in the first place is not an essential configuration for the sensor processing circuit 1, and the resistance values of the two resistance components R6 and R7 are both fixed. You may. Even when the resistance values of both the resistance components R6 and R7 are fixed, for example, in the manufacturing process of the sensor processing circuit 1, by adjusting the resistance value of at least one of the resistance components R6 and R7 by laser trimming or the like. The ratio of the resistance values of the two resistance components R6 and R7 can be adjusted. This makes it possible to adjust the offset value of the detection voltage V1.
  • the differential output (output voltage V2) from the amplifier circuit 2 is input to the AD converter 3.
  • the present invention is not limited to this configuration, and the amplifier circuit 2 converts the differential signal into a single-ended signal.
  • the data may be converted and output to the AD converter 3.
  • the amplifier circuit 2 only needs to support a differential signal on the input side to which the two resistance components R6 and R7 as the offset adjustment circuit 7 are connected. It may be an end signal.
  • the fact that the resistance values of the resistors R12, R14, and R15 can be changed is not an essential configuration of the sensor processing circuit 1, and at least one of the resistors R12, R14, and R15 is required.
  • the resistance value may be fixed.
  • the resistors R14 and R15 for adjusting the gain of the third operational amplifier 81 and the fourth operational amplifier 82 are not essential components of the sensor processing circuit 1 and can be omitted as appropriate.
  • the sensor system 100A according to the present embodiment differs from the sensor system 100 according to the first embodiment in the configuration of an offset adjustment circuit 7A in a sensor processing circuit 1A.
  • the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.
  • connection point P10 of the two resistance components R6 and R7 in the offset adjustment circuit 7A is electrically connected to the reference potential point P30.
  • the reference potential point P30 has the same potential as the lower potential side input point P2 of the pair of input points P1 and P2 to which the drive voltage Vd1 is applied in the bridge circuit 101. That is, the reference potential point P30 is a point that is electrically equivalent to the input point P2.
  • the reference potential point P30 is electrically connected to the ground, and has the same potential as the input point P2 when the pressure sensor 10 is connected to the common ground with the sensor processing circuit 1.
  • the two resistance components R6 and R7 are electrically connected in series between the pair of output points P3 and P4 of the pressure sensor 10.
  • the two resistance components R6 and R7 are electrically connected via the impedance conversion circuit 8 between both ends of the series circuit of the pair of resistance elements Rs2 and Rs4 among the plurality of resistance elements Rs1 to Rs4 in the bridge circuit 101. Connected in series.
  • a connection point P10 between the two resistance components R6 and R7 is electrically connected to a reference potential point P30 having the same potential as the input point P2 which is a connection point between the pair of resistance elements Rs2 and Rs4.
  • the resistance component R6 is electrically connected in series with the third operational amplifier 81 between the input point P2 and the output point P3 to which the resistance element Rs2 is connected.
  • the resistance component R7 is electrically connected in series with the fourth operational amplifier 82 between the input point P2 and the output point P4 to which the resistance element Rs4 is connected.
  • the magnitude of the detection voltage V1 input to the amplifier circuit 2 changes.
  • the ratio of the resistance values of the two resistance components R6 and R7 changes, the potential difference between the pair of output points P3 and P4 changes as in the case where the ratio of the resistance values of the resistance elements Rs2 and Rs4 changes.
  • the magnitude of the detection voltage V1 changes.
  • the offset value of the detection voltage V1 can be adjusted by the ratio of the resistance values of the two resistance components R6 and R7.
  • the configuration described in the second embodiment can be appropriately combined with the various configurations (including the modifications) described in the first embodiment.
  • (Embodiment 3) (1) Overview
  • the sensor processing circuit 1X according to the present embodiment constitutes a sensor system 100X together with the pressure sensor 10X, as shown in FIG.
  • the sensor system 100X includes the sensor processing circuit 1X and the pressure sensor 10X.
  • the pressure sensor 10X has a bridge circuit 101X including a plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X.
  • the pressure sensor 10X is a resistance change type sensor that outputs a detection voltage V1X corresponding to a pressure from a pair of output points P3X and P4X of the bridge circuit 101X.
  • each of the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X is an element whose resistance value changes according to the pressure acting on the pressure sensor 10X.
  • the bridge circuit 101X is a Wheatstone bridge composed of the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X.
  • the detection voltage V1X corresponding to the pressure is output from the pair of output points P3X and P4X of the bridge circuit 101X by changing the balance of the resistance values of the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X.
  • the sensor processing circuit 1X is a circuit that is electrically connected to the pressure sensor 10X and executes appropriate processing such as amplification and correction on the detection voltage V1X output from the pressure sensor 10X.
  • the sensor processing circuit 1X includes a pair of input terminals T1X and T2X, an amplifier circuit 2X, and two resistance components R6X and R7X.
  • the pair of input terminals T1X and T2X are electrically connected to the pair of output points P3X and P4X.
  • the amplifier circuit 2X amplifies the detection voltage V1X input to the pair of input terminals T1X, T2X.
  • the two resistance components R6X and R7X are electrically connected in series between a pair of input terminals T1X and T2X.
  • a connection point P10X between the two resistance components R6X and R7X is electrically connected to a reference potential point P20X.
  • the “resistance component” in the present disclosure only needs to have an electric resistance, and is realized by, for example, a resistor, an on-resistance of a semiconductor switch, a wiring resistance, a switched capacitor, or the like, or a combination thereof.
  • the two resistance components R6X and R7X are electrically connected in series between the pair of output points P3X and P4X of the pressure sensor 10X.
  • the two resistance components R6X and R7X are electrically connected in parallel with a pair of resistance elements Rs1X and Rs3X (or Rs2X and Rs4X) among the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X in the bridge circuit 101X. Since the connection point P10X between these two resistance components R6X and R7X is fixed to the potential of the reference potential point P20X, if the ratio of the resistance values of these two resistance components R6X and R7X changes, the amplifier circuit 2X Changes in the magnitude of the detection voltage V1X input to the switch.
  • the offset value of the detection voltage V1X can be adjusted by the ratio of the resistance values of the two resistance components R6X and R7X.
  • the “offset value” in the present disclosure is the magnitude of the detection voltage V1X when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10X is a predetermined value (including 0).
  • the offset value can be adjusted only by using the two resistance components R6X and R7X, which are passive elements, without using an active element. Therefore, the sensor processing circuit 1X according to the present embodiment has an advantage that the influence of noise on the detection voltage V1X of the pressure sensor 10X is easily reduced as compared with the case where an active element is used for adjusting the offset value.
  • the sensor system 100X is used for, for example, a weigh scale and a load cell (load cell) by measuring the pressure with the pressure sensor 10X.
  • the sensor system 100X can be used not only for the purpose of measuring the pressure physically applied to the pressure sensor 10X but also for a barometer, a water pressure gauge, an altimeter, or the like.
  • the pressure sensor 10X is a resistance change type sensor having the bridge circuit 101X as described above.
  • the bridge circuit 101X is a Wheatstone bridge including a plurality (here, four) of resistance elements Rs1X to Rs4X. More specifically, as shown in FIG. 4, a resistance element Rs1X and a resistance element Rs2X are electrically connected in series between a pair of input points P1X and P2X of the bridge circuit 101X, and the resistance element Rs3X and the resistance element Rs4X is electrically connected in series. Further, between the pair of output points P3X and P4X of the bridge circuit 101X, the resistance elements Rs1X and Rs3X are electrically connected in series, and the resistance elements Rs2X and Rs4X are electrically connected in series. I have.
  • connection point between the resistance elements Rs1X and Rs3X becomes the input point P1X
  • the connection point between the resistance elements Rs2X and Rs4X becomes the input point P2X
  • a connection point between the resistance elements Rs1X and Rs2X becomes an output point P3X
  • a connection point between the resistance elements Rs3X and Rs4X becomes an output point P4X.
  • a DC voltage having the input point P1X on the high potential side and the input point P2X on the low potential (ground) side is applied to the pressure sensor 10X as the drive voltage Vd1X.
  • the function of applying the drive voltage Vd1X to the bridge circuit 101X of the pressure sensor 10X lies in the sensor processing circuit 1X.
  • the detection voltage V1X corresponding to the balance of the resistance values of the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X is output from the pair of output points P3X and P4X. Is done.
  • each of the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X is a gauge resistance (piezo resistance) disposed on the diaphragm in a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) on which a diaphragm as a pressure receiving unit is formed.
  • a semiconductor substrate for example, a silicon substrate
  • the plurality of resistance elements Rs1X is generated by the piezoresistance effect.
  • Each of the four resistance elements Rs1X to Rs4X may be a metal gauge or a semiconductor gauge formed on a semiconductor substrate by diffusion or the like.
  • the sensor processing circuit 1X is a circuit that is electrically connected to the pressure sensor 10X and executes appropriate processing such as amplification and correction on the detection voltage V1X output from the pressure sensor 10X. Further, in the present embodiment, as described above, the sensor processing circuit 1X has a function of applying the drive voltage Vd1X to the bridge circuit 101X of the pressure sensor 10X.
  • the sensor processing circuit 1X includes the pair of input terminals T1X and T2X, the amplifier circuit 2X, and the two resistance components R6X and R7X.
  • the sensor processing circuit 1X further includes an AD converter 3X (denoted as “ADC” in the figure), a correction unit 4X, an output unit 5X, a power supply circuit 6X, and a connection terminal T3X.
  • the two resistance components R6X and R7X constitute an offset adjustment circuit 7X for adjusting the offset value of the detection voltage V1X.
  • the offset adjustment circuit 7X (two resistance components R6X and R7X) will be described in detail in the section of “(2.3) Offset Adjustment Circuit”.
  • the sensor processing circuit 1X is realized by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) which is an integrated circuit in which a plurality of circuits are integrated into one for a specific application. That is, in the present embodiment, the amplification circuit 2X, the AD converter 3X, the correction unit 4X, the output unit 5X, the power supply circuit 6X, and the offset adjustment circuit 7X are integrated as an ASIC.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the pair of input terminals T1X and T2X are electrically connected to the pair of output points P3X and P4X as described above.
  • the input terminal T1X is electrically connected to the output point P3X of the pair of output points P3X and P4X, that is, the connection point between the resistance element Rs1X and the resistance element Rs2X.
  • the input terminal T2X is electrically connected to the output point P4X of the pair of output points P3X and P4X, that is, the connection point between the resistance element Rs3X and the resistance element Rs4X. Therefore, the detection voltage V1X is input to the pair of input terminals T1X and T2X from the pressure sensor 10X.
  • the “terminal” in the present disclosure may not be a component for connecting an electric wire or the like, but may be, for example, a lead of an electronic component or a part of a conductor included in a circuit board.
  • the amplifying circuit 2X is a circuit that amplifies the detection voltage V1X input to the pair of input terminals T1X and T2X.
  • the amplifier circuit 2X is electrically connected to the pair of input terminals T1X and T2X, amplifies a voltage (detection voltage V1X) generated between the pair of input terminals T1X and T2X with a predetermined gain, and amplifies the amplified voltage.
  • the amplifier circuit 2X is a differential amplifier that performs a differential output with respect to a differential input.
  • the amplifier circuit 2X includes a first operational amplifier 21X, a second operational amplifier 22X, a plurality of (here, five) resistors R1X to R5X, and a capacitor C1X.
  • the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 21X is electrically connected to the input terminal T1X
  • the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 22X is electrically connected to the input terminal T2X.
  • the resistors R1X, R2X, and R3X are electrically connected in series between the output terminal of the first operational amplifier 21X and the output terminal of the second operational amplifier 22X. These resistors R1X, R2X, R3X are connected in the order of the resistor R1X, the resistor R2X, and the resistor R3X from the output terminal side of the first operational amplifier 21X.
  • the output terminal of the first operational amplifier 21X is electrically connected to the inverting input terminal of the first operational amplifier 21X via the resistor R1X.
  • the output terminal of the second operational amplifier 22X is electrically connected to the inverting input terminal of the second operational amplifier 22X via the resistor R3X. In other words, the inverting input terminal of the first operational amplifier 21X and the inverting input terminal of the second operational amplifier 22X are electrically connected via the resistor R2X.
  • the output terminal of the first operational amplifier 21X is connected to the first terminal of the capacitor C1X via the resistor R4X.
  • the output terminal of the second operational amplifier 22X is connected to the second terminal of the capacitor C1X via the resistor R5X.
  • the resistor R4X, the capacitor C1X, and the resistor R5X are electrically connected in series between the output terminal of the first operational amplifier 21X and the output terminal of the second operational amplifier 22X.
  • the amplifier circuit 2X generates the amplified voltage (output voltage V2X) between both ends (first and second ends) of the capacitor C1X. That is, the voltage between both ends of the capacitor C1X becomes the output voltage V2X amplified by the amplifier circuit 2X.
  • the AD converter 3X converts the analog signal output from the amplifier circuit 2X into a digital signal and outputs a digital signal.
  • the AD converter 3X is electrically connected between both ends of the capacitor C1X.
  • the output voltage V2X generated across the capacitor C1X is input to the AD converter 3X as an analog signal.
  • the amplifier circuit 2X is a differential amplifier that performs differential output as described above, the AD converter 3X converts the output voltage V2X, which is a differential voltage signal, into a digital signal.
  • the digital signal corresponding to the output voltage V2X is output from the AD converter 3X. (Digital value) is output.
  • the correction unit 4X performs a correction process on the digital signal.
  • the correction unit 4X is electrically connected to the output of the AD converter 3X.
  • the correction unit 4X is realized by, for example, a DSP (Digital Signal Processor).
  • the correction processing executed by the correction unit 4X includes, for example, correction for sensitivity temperature characteristics, correction for offset temperature characteristics, and non-linear correction.
  • the correction relating to the sensitivity temperature characteristic is a process for correcting a change in sensitivity of the pressure sensor 10X due to the temperature.
  • the correction relating to the offset temperature characteristic is processing for correcting a change in the offset value of the pressure sensor 10X due to the temperature.
  • the non-linear correction is a process of correcting a non-linear component between the pressure acting on the pressure sensor 10X and the detection voltage V1X output from the pressure sensor 10X.
  • the sensor processing circuit 1X by performing these correction processes on digital signals, it is possible to reduce the circuit size.
  • the output unit 5X is electrically connected to the output of the correction unit 4X.
  • the output unit 5X outputs the digital signal corrected by the correction unit 4X.
  • an appropriate mode such as an output from a terminal, an output by communication (including wired communication and wireless communication), an output by writing to a recording medium, or a display output can be adopted. is there.
  • the power supply circuit 6X is a circuit that applies the drive voltage Vd1X to the bridge circuit 101X of the pressure sensor 10X.
  • the power supply circuit 6X is a linear regulator, and is realized by low dropout (LDO: Low @ Drop @ Out) as an example in the present embodiment.
  • connection terminal T3X is electrically connected to the output of the power supply circuit 6X.
  • connection terminal T3X is electrically connected to the high-potential-side input point P1X of the pair of input points P1X and P2X.
  • the input point P2X on the low potential side of the pair of input points P1X and P2X in the pressure sensor 10X is connected to a common ground with the sensor processing circuit 1X. Therefore, the drive voltage Vd1X is applied to the pair of input points P1X and P2X of the pressure sensor 10X from the power supply circuit 6X of the sensor processing circuit 1X.
  • connection terminal T3X connected to the high-potential-side input point P1X of the pair of input points P1X and P2X, but the sensor processing circuit 1X actually has a low-potential-side input.
  • a connection terminal connected to the point P2X, that is, a ground terminal is also provided.
  • the offset adjustment circuit 7X is a circuit for adjusting the offset value of the detection voltage V1X (the magnitude of the detection voltage V1X when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10X is a predetermined value).
  • the predetermined value is zero (0)
  • the magnitude of the detection voltage V1X is defined as an “offset value”.
  • the offset adjustment circuit 7X adjusts the offset value so that such an offset value is set to zero (0). That is, here, it is assumed that the offset adjustment circuit 7X adjusts the offset value so that the detection voltage V1X when the pressure is not acting on the pressure sensor 10X becomes zero (0).
  • the pressure sensor 10X is set to the actual installation posture with respect to the vertical direction in order to take into account the gravity acting on the diaphragm of the pressure sensor 10X. It is preferable to be placed in the atmospheric pressure.
  • the offset adjustment circuit 7X has two resistance components R6X and R7X as described above. These two resistance components R6X and R7X are electrically connected in series between a pair of input terminals T1X and T2X. These resistance components R6X and R7X are connected in the order of the resistance component R6X and the resistance component R7X from the input terminal T1X side.
  • the connection point P10X between the two resistance components R6X and R7X is electrically connected to the reference potential point P20X.
  • a resistance component R6X is electrically connected between the input terminal T1X and the reference potential point P20X
  • a resistance component R7X is electrically connected between the input terminal T2X and the reference potential point P20X. ing.
  • the reference potential point P20X has the same potential as the higher potential input point P1X of the pair of input points P1X and P2X to which the drive voltage Vd1X is applied in the bridge circuit 101X. That is, the reference potential point P20X is a point that is electrically equivalent to the input point P1X. In the present embodiment, the reference potential point P20X is electrically connected to the connection terminal T3X, and has the same potential as the input point P1X when the pressure sensor 10X is connected to the connection terminal T3X.
  • the two resistance components R6X and R7X are electrically connected in series between the pair of output points P3X and P4X of the pressure sensor 10X.
  • the two resistance components R6X and R7X are electrically connected in parallel with the pair of resistance elements Rs1X and Rs3X among the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X in the bridge circuit 101X.
  • a connection point P10X between the two resistance components R6X and R7X is electrically connected to a reference potential point P20X having the same potential as the input point P1X, which is a connection point between the pair of resistance elements Rs1X and Rs3X.
  • the resistance component R6X is electrically connected in parallel with the resistance element Rs1X between the input point P1X and the output point P3X
  • the resistance component R7X is electrically connected with the resistance element Rs3X between the input point P1X and the output point P4X. Connected in parallel.
  • the magnitude of the detection voltage V1X input to the amplifier circuit 2X changes.
  • the ratio of the resistance values of the two resistance components R6X and R7X changes, the potential difference between the pair of output points P3X and P4X changes, as in the case where the ratio of the resistance values of the resistance elements Rs1X and Rs3X changes.
  • the magnitude of the detection voltage V1X changes.
  • the offset value of the detection voltage V1X can be adjusted by the ratio of the resistance values of the two resistance components R6X and R7X.
  • the two resistance components R6X and R7X are configured to adjust the offset value that is the magnitude of the detection voltage V1X when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10X is a predetermined value (here, 0). Have been.
  • the offset adjustment circuit 7X adjusts the offset value so that the offset value when no pressure acts on the pressure sensor 10X is set to zero (0). That is, the two resistance components R6X and R7X are configured to reduce the offset value. If the offset value decreases, the output voltage V2X output from the amplifier circuit 2X does not easily exceed the dynamic range of the input value of the AD converter 3X.
  • the two resistance components R6X and R7X need only act to reduce the offset value in the sensor processing circuit 1X as compared with the case where there are no two resistance components R6X and R7X. 0) is not essential.
  • At least one of the two resistance components R6X and R7X has a variable resistance value. That is, the resistance value of at least one of the two resistance components R6X and R7X is not fixed, and the resistance value can be changed.
  • each of the two resistance components R6X and R7X has a variable resistance value. Since the resistance value of at least one of the two resistance components R6X and R7X is variable as described above, the ratio of the resistance values of the two resistance components R6X and R7X can be adjusted at an arbitrary timing. It is possible to adjust the offset value of V1X at an arbitrary timing.
  • the resistance components R6X and R7X having variable resistance values can be realized by, for example, a variable resistor or a semi-fixed resistor.
  • the resistance components R6X and R7X are configured as shown in FIG. 5 as an example.
  • the resistance component R6X is realized by a ladder resistance including a plurality of (here, five) resistance elements R61X to R65X.
  • the plurality of resistance elements R61X to R65X are electrically connected in series between the input terminal T1X and the connection point P10X. Further, a plurality of switches Q61X to Q65X are electrically connected in parallel to the resistance elements R62X to R65X of the plurality of resistance elements R61X to R65X.
  • the plurality of resistance elements R61X to R65X form a ladder resistance together with the plurality of switches Q61X to Q65X, and change the resistance value of the resistance component R6X by switching on / off of each of the plurality of switches Q61X to Q65X. For example, if all of the plurality of switches Q61X to Q65X are off, the resistance value of the resistance component R6X is a combined resistance of the plurality of resistance elements R61X to R65X.
  • the resistance component R7X is realized by a ladder resistance including a plurality (here, five) of resistance elements R71X to R75X.
  • the plurality of resistance elements R71X to R75X are electrically connected in series between the input terminal T2X and the connection point P10X.
  • a plurality of switches Q71X to Q75X are electrically connected in parallel to the resistance elements R72X to R75X of the plurality of resistance elements R71X to R75X. That is, the plurality of resistance elements R71X to R75X form a ladder resistance together with the plurality of switches Q71X to Q75X, and change the resistance value of the resistance component R7X by switching on / off of each of the plurality of switches Q71X to Q75X.
  • the offset adjustment circuit 7X can change the resistance value of each of the resistance components R6X and R7X by switching the connection relationship of the ladder resistance configured as described above.
  • the switching of the plurality of switches Q61X to Q65X and Q71X to Q75X is preferably performed by a control signal input from outside the sensor processing circuit 1X.
  • Each of the resistance elements R61X to R65X and the resistance elements R71X to R75X is realized by, for example, a diffusion resistance or the like.
  • the circuit configuration in FIG. 5 is merely an example of the present embodiment, and does not limit, for example, a specific connection relationship, the number of resistance elements, and the like.
  • the offset value can be adjusted only by using the two resistance components R6X and R7X, which are passive elements, without using an active element. Therefore, the sensor processing circuit 1X according to the present embodiment has an advantage that the influence of noise on the detection voltage V1X of the pressure sensor 10X is easily reduced as compared with the case where an active element is used for adjusting the offset value. Further, according to the sensor processing circuit 1X, since the offset adjustment circuit 7X can be realized only by the passive elements (the resistance components R6X and R7X), the circuit is compared with a configuration having a voltage source (offset correction circuit) for generating a reference voltage. It is also possible to simplify the configuration.
  • Embodiment 3 is only one of various embodiments of the present disclosure. Embodiment 3 can be variously modified according to the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved. The modifications described below can be applied in appropriate combinations.
  • some components such as the correction unit 4X may be realized by a computer mainly including a processor and a memory as hardware.
  • a part of the function of the sensor processing circuit 1X is realized by the processor executing the program recorded in the memory.
  • the program may be pre-recorded in the memory of the computer, or may be provided through an electric communication line, or may be provided by being recorded in a computer-readable recording medium such as a memory card, an optical disk, or a hard disk drive. You may.
  • a processor of a computer includes one or a plurality of electronic circuits including a semiconductor integrated circuit (IC) or a large-scale integrated circuit (LSI).
  • the plurality of electronic circuits may be integrated on one chip, or may be provided separately on a plurality of chips.
  • the plurality of chips may be integrated in one device, or may be provided separately in a plurality of devices.
  • the sensor processing circuit 1X is not limited to an integrated configuration such as an ASIC, but may be realized by, for example, a plurality of circuits separately mounted on a substrate. Further, for example, some functions of the sensor processing circuit 1X, such as the correction unit 4X, may be provided separately from other functions. In this case, information (data) exchange between a plurality of functions is performed. It can be realized by communication. Furthermore, at least a part of the function of the sensor processing circuit 1X such as the correction unit 4X may be realized by, for example, a server device or a cloud (cloud computing). Conversely, the pressure sensor 10X and the sensor processing circuit 1X that constitute the sensor system 100X may be integrated and integrated in one housing.
  • the offset value adjusted by the offset adjustment circuit 7X may be the magnitude of the detection voltage V1X when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10X is a predetermined value other than zero.
  • the offset value is adjusted.
  • the offset adjustment circuit 7X may adjust the offset value so that such an offset value is set to zero (0). In other words, a certain offset value is given to the detection voltage V1X when the pressure is not acting on the pressure sensor 10X.
  • all of the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X forming the bridge circuit 101X are elements whose resistance values change in accordance with pressure. That is, at least one of the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X constituting the bridge circuit 101X may be an element whose resistance value changes according to pressure.
  • the power supply circuit 6X is not limited to a constant voltage source that generates a constant voltage, and may be, for example, a constant current source that generates a constant current. Even when the power supply circuit 6X is a constant current source, a constant current flows between the pair of input points P1X and P2X of the bridge circuit 101X of the pressure sensor 10X, so that the drive voltage Vd1X is applied between the pair of input points P1X and P2X. Is applied.
  • the offset adjustment circuit 7X only needs to include at least two resistance components R6X and R7X, and the number of resistance components R6X and R7X is not limited to two. That is, the sensor processing circuit 1X only needs to include at least two resistance components R6X and R7X as the offset adjustment circuit 7X, and may include three or more resistance components.
  • At least one of the two resistance components R6X and R7X has a variable resistance, and one of the two resistance components R6X and R7X may have a fixed resistance. Even if one resistance value of the two resistance components R6X and R7X is fixed, the other resistance value is adjusted at an arbitrary timing, so that the ratio of the resistance values of the two resistance components R6X and R7X can be adjusted at an arbitrary timing. Can be adjusted.
  • the fact that at least one of the two resistance components R6X and R7X is variable in the first place is not an essential configuration of the sensor processing circuit 1X, and the resistance values of the two resistance components R6X and R7X are both fixed. You may. Even when the resistance values of both resistance components R6X and R7X are fixed, for example, in the manufacturing process of the sensor processing circuit 1X, by adjusting the resistance value of at least one of the resistance components R6X and R7X by laser trimming or the like. The ratio of the resistance values of the two resistance components R6X and R7X can be adjusted. Thereby, it is possible to adjust the offset value of the detection voltage V1X.
  • the differential output (output voltage V2X) from the amplifier circuit 2X is input to the AD converter 3X.
  • the present invention is not limited to this configuration, and the amplifier circuit 2X converts the differential signal into a single-ended signal.
  • the data may be converted and output to the AD converter 3X. That is, the amplifier circuit 2X only needs to correspond to a differential signal on the input side to which the two resistance components R6X and R7X as the offset adjustment circuit 7X are connected, and the output side is not limited to a differential output, but may be a single output. It may be an end signal.
  • the sensor system 100AX according to the present embodiment is different from the sensor system 100X according to the third embodiment in the configuration of the offset adjustment circuit 7AX in the sensor processing circuit 1AX.
  • the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • a connection point P10X of the two resistance components R6X and R7X in the offset adjustment circuit 7AX is electrically connected to a reference potential point P30X.
  • the reference potential point P30X has the same potential as the lower potential side input point P2X of the pair of input points P1X and P2X to which the drive voltage Vd1X is applied in the bridge circuit 101X. That is, the reference potential point P30X is a point that is electrically equivalent to the input point P2X.
  • the reference potential point P30X is electrically connected to the ground, and has the same potential as the input point P2X by connecting the pressure sensor 10X to the common ground with the sensor processing circuit 1X.
  • the two resistance components R6X and R7X are electrically connected in series between the pair of output points P3X and P4X of the pressure sensor 10X.
  • the two resistance components R6X and R7X are electrically connected in parallel with the pair of resistance elements Rs2X and Rs4X among the plurality of resistance elements Rs1X to Rs4X in the bridge circuit 101X.
  • a connection point P10X between the two resistance components R6X and R7X is electrically connected to a reference potential point P30X having the same potential as the input point P2X, which is a connection point between the pair of resistance elements Rs2X and Rs4X.
  • the resistance component R6X is electrically connected in parallel with the resistance element Rs2X between the input point P2X and the output point P3X
  • the resistance component R7X is electrically connected with the resistance element Rs4X between the input point P2X and the output point P4X. Connected in parallel.
  • the magnitude of the detection voltage V1X input to the amplifier circuit 2X changes.
  • the ratio of the resistance values of the two resistance components R6X and R7X changes, the potential difference between the pair of output points P3X and P4X changes as in the case where the ratio of the resistance values of the resistance elements Rs2X and Rs4X changes.
  • the magnitude of the detection voltage V1X changes.
  • the offset value of the detection voltage V1X can be adjusted by the ratio of the resistance values of the two resistance components R6X and R7X.
  • the sensor processing circuit (1, 1A) includes a pair of input terminals (T1, T2), an amplification circuit (2), an impedance conversion circuit (8), and two Resistance components (R6, R7).
  • the pair of input terminals (T1, T2) are electrically connected to the pair of output points (P3, P4) of the pressure sensor (10).
  • the pressure sensor (10) has a bridge circuit (101) including a plurality of resistance elements (Rs1 to Rs4), and outputs a detection voltage (V1) corresponding to pressure to a pair of output points (P3, P3) of the bridge circuit (101). This is a resistance change type pressure sensor output from P4).
  • the amplifier circuit (2) amplifies the detection voltage (V1) input to the pair of input terminals (T1, T2).
  • the impedance conversion circuit (8) is interposed between the pair of input terminals (T1, T2) and the amplifier circuit (2).
  • the impedance conversion circuit (8) performs impedance conversion between the input impedance viewed from the pair of input terminals (T1, T2) and the output impedance viewed from the amplifier circuit (2).
  • the two resistance components (R6, R7) are electrically connected in series between a pair of target points (P5, P6), which are connection points between the impedance conversion circuit (8) and the amplifier circuit (2).
  • a connection point (P10) of the two resistance components (R6, R7) is electrically connected to reference potential points (P20, P30).
  • the sensor processing circuit (1, 1A) has an advantage that the influence of noise on the detection voltage (V1) of the pressure sensor (10) is easily reduced as compared with the case where an active element is used for adjusting the offset value. There is.
  • the impedance of the pressure sensor (10) connected to the pair of input terminals (T1, T2) and the impedance of the two resistance components (R6, R7) connected to the pair of target points (P5, P6) are as follows. , Are separated by an impedance conversion circuit (8). Therefore, it is easy to appropriately adjust the offset value by the resistance values of the two resistance components (R6, R7) regardless of the resistance value of the pressure sensor (10) connected to the pair of input terminals (T1, T2). Become.
  • the impedance conversion circuit (8) includes operational amplifiers (81, 82).
  • the impedance conversion circuit (8) can be realized relatively easily.
  • At least one of the two resistance components (R6, R7) has a variable resistance value.
  • the ratio of the resistance values of the two resistance components (R6, R7) can be adjusted at any timing, and as a result, the offset value of the detection voltage (V1) can be adjusted at any timing. It is.
  • the sensor processing circuit (1, 1A) according to the fourth aspect is the sensor processing circuit according to any one of the first to third aspects, further comprising an AD converter (3).
  • the AD converter (3) converts an analog signal output from the amplifier circuit (2) into a digital signal and outputs a digital signal.
  • the output voltage (V2) output from the amplifier circuit (2) is output from the AD converter (3). It is difficult to exceed the dynamic range of the input value.
  • the sensor processing circuit (1, 1A) according to the fifth aspect further includes a correction unit (4) in the fourth aspect.
  • the correction unit (4) performs a correction process on the digital signal.
  • the reference potential point (P20) is a pair of the pair of the bridge circuit (101) to which the drive voltage (Vd1) is applied. It has the same potential as the input point (P1) on the higher potential side of the input points (P1, P2).
  • the reference potential point (P20) can be defined by the source of the drive voltage (Vd1).
  • the two resistance components (R6, R7) are configured to adjust an offset value.
  • the offset value is the magnitude of the detection voltage (V1) when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor (10) is a predetermined value.
  • the magnitude of the detection voltage (V1) when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor (10) is a predetermined value is determined by the ratio of the resistance values of the two resistance components (R6, R7). Can be adjusted.
  • the two resistance components (R6, R7) are configured to reduce the offset value.
  • a sensor system (100, 100A) according to a ninth aspect includes the sensor processing circuit (1, 1A) according to any one of the first to eighth aspects, and a pressure sensor (10).
  • the ratio of the resistance values of the two resistance components (R6, R7) changes, the magnitude of the detection voltage (V1) input to the amplifier circuit (2) changes.
  • the offset value of the detection voltage (V1) can be adjusted only by using the two resistance components (R6, R7), which are passive elements, without using an active element. Therefore, the sensor system (100, 100A) has an advantage that the influence of noise on the detection voltage (V1) of the pressure sensor (10) is easily reduced as compared with the case where an active element is used for adjusting the offset value. is there.
  • the impedance of the pressure sensor (10) connected to the pair of input terminals (T1, T2) and the impedance of the two resistance components (R6, R7) connected to the pair of target points (P5, P6) are as follows. , Are separated by an impedance conversion circuit (8). Therefore, it is easy to appropriately adjust the offset value by the resistance values of the two resistance components (R6, R7) regardless of the resistance value of the pressure sensor (10) connected to the pair of input terminals (T1, T2). Become.
  • the sensor processing circuit (1X, 1AX) includes a pair of input terminals (T1X, T2X), an amplifier circuit (2X), and two resistance components (R6X, R7X).
  • the pair of input terminals (T1X, T2X) are electrically connected to the pair of output points (P3X, P4X) of the pressure sensor (10X).
  • the pressure sensor (10X) has a bridge circuit (101X) including a plurality of resistance elements (Rs1X to Rs4X), and outputs a detection voltage (V1) corresponding to pressure to a pair of output points (P3X, P4X).
  • the amplifier circuit (2X) amplifies the detection voltage (V1X) input to the pair of input terminals (T1X, T2X).
  • the two resistance components (R6X, R7X) are electrically connected in series between a pair of input terminals (T1X, T2X).
  • a connection point (P10X) between the two resistance components (R6X, R7X) is electrically connected to reference potential points (P20X, P30X).
  • the offset value of the detection voltage (V1X) can be adjusted by the ratio of the resistance values of the two resistance components (R6X, R7X). Therefore, according to the sensor processing circuit (1X, 1AX), the offset value can be adjusted only by using the two resistance components (R6X, R7X), which are passive elements, without using an active element. Therefore, the sensor processing circuit (1X, 1AX) has an advantage that the influence of noise on the detection voltage (V1X) of the pressure sensor (10X) is easily reduced as compared with the case where an active element is used for adjusting the offset value. There is.
  • At least one of the two resistance components (R6X, R7X) has a variable resistance value.
  • the ratio of the resistance values of the two resistance components (R6X, R7X) can be adjusted at any timing, and as a result, the offset value of the detection voltage (V1X) can be adjusted at any timing. It is.
  • the sensor processing circuit (1X, 1AX) is the tenth or eleventh aspect, further including an AD converter (3X).
  • the AD converter (3X) converts an analog signal output from the amplifier circuit (2X) into a digital signal and outputs a digital signal.
  • the output voltage (V2X) output from the amplifier circuit (2X) is adjusted by the AD converter (3X). It is difficult to exceed the dynamic range of the input value.
  • the sensor processing circuit (1X, 1AX) according to the thirteenth aspect further includes a correction unit (4X) in the twelfth aspect.
  • the correction unit (4X) performs a correction process on the digital signal.
  • the reference potential point (P20X) is connected to a pair of the bridge circuit (101X) to which the driving voltage (Vd1X) is applied. It has the same potential as the input point (P1X) on the higher potential side of the input points (P1X, P2X).
  • the reference potential point (P20X) can be defined by the source of the drive voltage (Vd1X).
  • the two resistance components (R6X, R7X) are configured to adjust an offset value.
  • the offset value is the magnitude of the detection voltage (V1X) when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor (10X) is a predetermined value.
  • the magnitude of the detection voltage (V1X) when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor (10X) is a predetermined value is determined by the ratio of the resistance values of the two resistance components (R6X, R7X). Can be adjusted.
  • the two resistance components are configured to reduce the offset value.
  • a sensor system (100X, 100AX) according to a seventeenth aspect includes the sensor processing circuit (1X, 1AX) according to any of the tenth to sixteenth aspects, and a pressure sensor (10X).
  • the offset value of the detection voltage (V1X) can be adjusted by the ratio of the resistance values of the two resistance components (R6X, R7X). Therefore, according to the sensor system (100X, 100AX), the offset value can be adjusted only by using the two resistance components (R6X, R7X), which are passive elements, without using an active element. Therefore, the sensor system (100X, 100AX) has an advantage that the influence of noise on the detection voltage (V1X) of the pressure sensor (10X) is easily reduced as compared with the case where an active element is used for adjusting the offset value. is there.
  • the sensor system 100BX according to the present reference example is different from the sensor system 100X according to the third embodiment in the configuration of the offset adjustment circuit 7BX in the sensor processing circuit 1BX.
  • the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
  • the offset adjustment circuit 7BX is a circuit for adjusting the offset value of the output voltage V2X (the magnitude of the output voltage V2X when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor 10X is a predetermined value).
  • the magnitude of the output voltage V2X when the predetermined value is zero (0), that is, when no pressure is applied to the pressure sensor 10X is defined as an “offset value”. Then, it is assumed that the offset adjustment circuit 7BX adjusts the offset value so that such an offset value is set to zero (0).
  • the offset adjustment circuit 7BX has the auxiliary power supply 71X and the storage unit 72X. That is, the sensor processing circuit 1BX according to the present reference example includes an auxiliary power supply 71X and a storage unit 72X instead of the two resistance components R6X and R7X (see FIG. 4).
  • the auxiliary power supply 71X is electrically connected between both ends of the resistor R2X. That is, the resistors R1X, R2X, and R3X are electrically connected in series between the output terminal of the first operational amplifier 21X and the output terminal of the second operational amplifier 22X in the amplifier circuit 2X.
  • the auxiliary power supply 71X is electrically connected in parallel to the middle resistor R2X of the three resistors R1X, R2X, R3X.
  • the auxiliary power supply 71X is configured to allow the current I1X to flow through the resistor R2X.
  • the auxiliary power supply 71X is, for example, a constant current source.
  • the magnitude of the current I1X output from the auxiliary power supply 71X, that is, the current value of the current I1X is determined by the command value stored in the storage unit 72X.
  • the direction of the current I1X output from the auxiliary power supply 71X that is, the direction of the current I1X flowing through the resistor R2X is also determined by the command value stored in the storage unit 72X.
  • the current value of the current I1X when flowing through the resistor R2X from the resistor R1X side (the first operational amplifier 21X side) to the resistor R3X side (the second operational amplifier 22X side) is “positive”.
  • the auxiliary power supply 71X flows the "negative" current I1X
  • the current I1X flows through the resistor R2X from the resistor R3X side (the second operational amplifier 22X side) to the resistor R1X side (the first operational amplifier 21X side).
  • the inverting input terminal of the first operational amplifier 21X and the inverting input terminal of the second operational amplifier 22X are electrically connected via a resistor R2X. Then, when the auxiliary power supply 71X causes the current I1X to flow through the resistor R2X, a bias voltage corresponding to the magnitude (current value) of the current I1X is generated between both ends of the resistor R2X due to a voltage drop. Therefore, when the current I1X flows through the resistor R2X, a potential difference corresponding to the bias voltage is added between the inverting input terminal of the first operational amplifier 21X and the inverting input terminal of the second operational amplifier 22X. .
  • the output voltage V2X output from the amplifier circuit 2 is corrected according to the bias voltage.
  • the auxiliary power supply 71X causes a “positive” current I1X to flow through the resistor R2X.
  • the offset value can be reduced. That is, in this case, a bias voltage is applied between the inverting input terminal of the first operational amplifier 21X and the inverting input terminal of the second operational amplifier 22X so that the inverting input terminal of the first operational amplifier 21X has a higher potential. Therefore, the offset adjusting circuit 7BX acts to reduce the offset value.
  • the storage unit 72X stores the command value for determining the current value of the current I1X as described above. Therefore, if the command value stored in the storage unit 72X changes, the magnitude of the current I1X that the auxiliary power supply 71X passes through the resistor R2X changes. Furthermore, in the present embodiment, the direction of the current I1X flowing through the resistor R2X also changes depending on the sign (positive or negative) of the command value stored in the storage unit 72X.
  • the command value stored in the storage unit 72X is preferably rewritable from outside the sensor processing circuit 1BX. Further, a plurality of command values are stored in the storage unit 72X in advance, and any one of the plurality of command values may be alternatively selected.
  • the auxiliary power supply 71X applies the current I1X to the resistor R2X to add a potential difference corresponding to the bias voltage to the differential output (output voltage V2X) of the amplifier circuit 2X.
  • the offset value of the output voltage V2X is adjusted. Therefore, the noise included in the output of the auxiliary power supply 71X becomes common mode noise at the output of the amplifier circuit 2X, hardly affects the output voltage V2X which is a differential output, and the noise included in the detection voltage V1X of the pressure sensor 10X. There is an advantage that the influence is easily reduced.
  • the circuit configuration can be simplified as compared with a configuration having a voltage source (offset correction circuit) for generating a reference voltage. is there.
  • the auxiliary power supply 71X is not limited to a constant current source that generates a constant current, but may be, for example, a constant voltage source that generates a constant voltage. Even when the auxiliary power supply 71X is a constant voltage source, the auxiliary power supply 71X applies a bias voltage to the resistor R2X, so that the current I1X flows through the resistor R2X. Therefore, similarly to the above-described reference example, the offset value of the output voltage V2X can be adjusted by the output of the auxiliary power supply 71X.
  • the current value of the current I1X that the auxiliary power supply 71X flows through the resistor R2X (the voltage value of the bias voltage applied to the resistance R2X) is variable, which is not an essential component of the sensor processing circuit 1BX, but the output of the auxiliary power supply 71X. May be fixed. Even in this case, for example, in the manufacturing process of the sensor processing circuit 1BX, it is possible to adjust the output of the auxiliary power supply 71X by adjusting the circuit constants of the elements constituting the auxiliary power supply 71X. This makes it possible to adjust the offset value of the output voltage V2X. In this case, the storage unit 72X can be omitted as appropriate.
  • the sensor processing circuit (1BX) includes the pair of input terminals (T1X, T2X), the amplifier circuit (2X), and the auxiliary power supply (71X). .
  • the pair of input terminals (T1X, T2X) are electrically connected to the pair of output points (P3X, P4X) of the pressure sensor (10X).
  • the pressure sensor (10X) has a bridge circuit (101X) including a plurality of resistance elements (Rs1X to Rs4X), and outputs a detection voltage (V1X) corresponding to pressure to a pair of output points (P3X, P4X).
  • the amplification circuit (2X) amplifies the detection voltage (V1X) input to the pair of input terminals (T1X, T2X), and outputs the amplified detection voltage (V1X) as a differential output voltage (V2X). I do.
  • the amplifier circuit (2X) includes a first operational amplifier (21X), a second operational amplifier (22X), a first resistor (R1X), a second resistor (R2X), and a third resistor (R3X).
  • An output terminal of the first operational amplifier (21X) is electrically connected to an inverting input terminal of the first operational amplifier (21X) via a first resistor (R1X).
  • An output terminal of the second operational amplifier (22X) is electrically connected to an inverting input terminal of the second operational amplifier (22X) via a third resistor (R3X).
  • the inverting input terminal of the first operational amplifier (21X) and the inverting input terminal of the second operational amplifier (22X) are electrically connected via a second resistor (R2X).
  • the auxiliary power supply (71X) is electrically connected between both ends of the second resistor (R2X), and allows the current (I1X) to flow through the second resistor (R2X).
  • the offset value of the output voltage (V2X) can be adjusted by the output of the auxiliary power supply (71X).
  • Noise included in the output of the auxiliary power supply (71X) becomes common mode noise at the output of the amplifier circuit (2X), and hardly affects the output voltage (V2X) that is a differential output. Therefore, according to the sensor processing circuit (1BX), there is an advantage that the influence of noise on the detection voltage (V1X) of the pressure sensor (10X) is easily reduced.
  • the current value or voltage value output from the auxiliary power supply (71X) is variable in the first embodiment of the reference example.
  • the sensor processing circuit (1BX) according to the third embodiment of the reference example is further provided with an AD converter (3X) in the first or second embodiment of the reference embodiment.
  • the AD converter (3X) converts an analog signal output from the amplifier circuit (2X) into a digital signal and outputs a digital signal.
  • the sensor processing circuit (1BX) according to the fourth embodiment of the reference example further includes a correction unit (4X) in the third embodiment of the reference example.
  • the correction unit (4X) performs a correction process on the digital signal.
  • the auxiliary power supply (71X) is configured to adjust the offset value.
  • the offset value is the magnitude of the output voltage (V2X) when the magnitude of the pressure acting on the pressure sensor (10X) is a predetermined value.
  • the auxiliary power supply (71X) is configured to reduce the offset value.
  • a sensor system (100BX) includes the sensor processing circuit (1BX) according to any one of the first to eighth aspects of the reference example, and a pressure sensor (10X).

Abstract

本開示の課題は、圧力センサの検出電圧へのノイズの影響を低減しやすくすることにある。センサ処理回路(19は、一対の入力端子(T1,T2)と、増幅回路(2)と、インピーダンス変換回路(8)と、2つの抵抗成分(R6,R7)と、を備える。増幅回路(2)は、一対の入力端子(T1,T2)に入力される検出電圧(V1)を増幅する。インピーダンス変換回路(8)は、一対の入力端子(T1,T2)と増幅回路(2)との間に介在し、一対の入力端子(T1,T2)から見た入力インピーダンスと増幅回路(2)から見た出力インピーダンスとの間でインピーダンス変換を行う。2つの抵抗成分(R6,R7)は、インピーダンス変換回路(8)と増幅回路(2)との接続点である一対の対象点(P5,P6)間において電気的に直列に接続されている。2つの抵抗成分(R6,R7)の接続点(P10)が基準電位点(P20)に電気的に接続されている。

Description

センサ処理回路及びセンサシステム
 本開示は、一般にセンサ処理回路及びセンサシステムに関し、より詳細には、ブリッジ回路を有する抵抗変化型の圧力センサ用のセンサ処理回路、及びそれを備えるセンサシステムに関する。
 特許文献1には、ブリッジ回路構成の抵抗からなる圧力センサ用の回路として、オフセット補正回路と、差動増幅型の増幅器と、を備えている。オフセット補正回路は、圧力センサの出力オフセット電圧低減用の基準電圧を生成する。増幅器は、オフセット補正回路からの基準電圧で出力オフセット電圧を低減しながら、圧力センサの検出電圧を増幅する。増幅器は、標準型の差動増幅回路の基準電位に対して、オフセット補正回路で生成された基準電圧をボルテージホロワにて重畳することで、出力オフセット電圧を低減する。
 しかし、特許文献1に記載の構成では、基準電圧を生成する電圧源(オフセット補正回路)がノイズの発生源となることがあり、圧力センサの検出電圧へのノイズの影響を低減しにくいという問題がある。
特開2001-91373号公報
 本開示は、上記事由に鑑みてなされており、圧力センサの検出電圧へのノイズの影響を低減しやすいセンサ処理回路及びセンサシステムを提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係るセンサ処理回路は、一対の入力端子と、増幅回路と、インピーダンス変換回路と、2つの抵抗成分と、を備える。前記一対の入力端子は、圧力センサの一対の出力点に電気的に接続される。前記圧力センサは、複数の抵抗素子を含むブリッジ回路を有し、圧力に応じた検出電圧を前記ブリッジ回路の前記一対の出力点から出力する抵抗変化型の圧力センサである。前記増幅回路は、前記一対の入力端子に入力される前記検出電圧を増幅する。前記インピーダンス変換回路は、前記一対の入力端子と前記増幅回路との間に介在する。前記インピーダンス変換回路は、前記一対の入力端子から見た入力インピーダンスと前記増幅回路から見た出力インピーダンスとの間でインピーダンス変換を行う。前記2つの抵抗成分は、前記インピーダンス変換回路と前記増幅回路との接続点である一対の対象点間において電気的に直列に接続されている。前記2つの抵抗成分の接続点が基準電位点に電気的に接続されている。
 本開示の一態様に係るセンサシステムは、前記センサ処理回路と、前記圧力センサと、を備える。
図1は、実施形態1に係るセンサシステムの概略構成を示す回路図である。 図2は、同上のセンサシステムのセンサ処理回路の要部を示す回路図である。 図3は、実施形態2に係るセンサシステムの概略構成を示す回路図である。 図4は、実施形態3に係るセンサシステムの概略構成を示す回路図である。 図5は、同上のセンサシステムのセンサ処理回路の要部を示す回路図である。 図6は、実施形態4に係るセンサシステムの概略構成を示す回路図である。 図7は、参考例に係るセンサシステムの概略構成を示す回路図である。
 (実施形態1)
 (1)概要
 本実施形態に係るセンサ処理回路1は、図1に示すように、圧力センサ10と共にセンサシステム100を構成する。言い換えれば、センサシステム100は、センサ処理回路1と、圧力センサ10と、を備えている。
 圧力センサ10は、複数の抵抗素子Rs1~Rs4を含むブリッジ回路101を有する。圧力センサ10は、圧力に応じた検出電圧V1をブリッジ回路101の一対の出力点P3,P4から出力する抵抗変化型のセンサである。本実施形態では、複数の抵抗素子Rs1~Rs4は、いずれも圧力センサ10に作用する圧力に応じて抵抗値が変化する素子である。ブリッジ回路101は、これら複数の抵抗素子Rs1~Rs4からなるホイートストンブリッジ(Wheatstone Bridge)である。そのため、ブリッジ回路101の一対の入力点P1,P2に駆動電圧Vd1が印加された状態で、圧力センサ10に圧力が作用すると、ブリッジ回路101の一対の出力点P3,P4間の電位差が変化する。すなわち、複数の抵抗素子Rs1~Rs4の抵抗値のバランスが変化することで、ブリッジ回路101の一対の出力点P3,P4からは、圧力に応じた検出電圧V1が出力される。
 センサ処理回路1は、圧力センサ10に電気的に接続され、圧力センサ10から出力される検出電圧V1に対して、例えば、増幅及び補正等の適宜の処理を実行する回路である。
 本実施形態に係るセンサ処理回路1は、一対の入力端子T1,T2と、増幅回路2と、インピーダンス変換回路8と、2つの抵抗成分R6,R7と、を備えている。一対の入力端子T1,T2は、一対の出力点P3,P4に電気的に接続される。増幅回路2は、一対の入力端子T1,T2に入力される検出電圧V1を増幅する。インピーダンス変換回路8は、一対の入力端子T1,T2と増幅回路2との間に介在する。インピーダンス変換回路8は、一対の入力端子T1,T2から見た入力インピーダンスと増幅回路2から見た出力インピーダンスとの間でインピーダンス変換を行う。2つの抵抗成分R6,R7は、一対の対象点P5,P6間において電気的に直列に接続されている。一対の対象点P5,P6は、インピーダンス変換回路8と増幅回路2との接続点である。ここで、2つの抵抗成分R6,R7の接続点P10が基準電位点P20に電気的に接続されている。本開示でいう「抵抗成分」は、電気抵抗を有していればよく、例えば、抵抗器、半導体スイッチのオン抵抗、配線抵抗若しくはスイッチトキャパシタ等、又はこれらの組み合わせによって実現される。
 上記構成によれば、2つの抵抗成分R6,R7は、圧力センサ10の一対の出力点P3,P4間において、インピーダンス変換回路8を介して電気的に直列に接続されることになる。言い換えれば、2つの抵抗成分R6,R7は、ブリッジ回路101における複数の抵抗素子Rs1~Rs4のうち、一対の抵抗素子Rs1,Rs3(又はRs2,Rs4)の直列回路の両端間において、インピーダンス変換回路8を介して電気的に直列に接続される。そして、これら2つの抵抗成分R6,R7の接続点P10は、基準電位点P20の電位に固定されているため、これら2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比が変化すれば、増幅回路2に入力される検出電圧V1の大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比によって、検出電圧V1のオフセット値を調整することが可能である。本開示でいう「オフセット値」は、圧力センサ10に作用する圧力の大きさが所定値(0を含む)であるときの検出電圧V1の大きさである。
 要するに、本実施形態に係るセンサ処理回路1によれば、能動素子を用いなくとも、受動素子である2つの抵抗成分R6,R7を用いるだけで、オフセット値の調整が可能になる。そのため、本実施形態に係るセンサ処理回路1では、オフセット値の調整に能動素子が用いられる場合に比べて、圧力センサ10の検出電圧V1へのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。
 さらに、2つの抵抗成分R6,R7が接続されている一対の対象点P5,P6は、インピーダンス変換回路8と増幅回路2との接続点である。言い換えれば、一対の入力端子T1,T2と2つの抵抗成分R6,R7との間には、インピーダンス変換回路8が介在している。インピーダンス変換回路8は、一対の入力端子T1,T2から見た入力インピーダンスと、増幅回路2から見た出力インピーダンスとの間でインピーダンス変換を行う。そのため、一対の入力端子T1,T2に接続される圧力センサ10のインピーダンスと、一対の対象点P5,P6に接続される2つの抵抗成分R6,R7のインピーダンスとは、インピーダンス変換回路8にて切り離されることになる。したがって、例えば、一対の入力端子T1,T2に接続される圧力センサ10が変わったとしても、圧力センサ10から見た2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値、及び2つの抵抗成分R6,R7から見た圧力センサ10の抵抗値は変わらない。その結果、本実施形態に係るセンサ処理回路1では、一対の入力端子T1,T2に接続される圧力センサ10の抵抗値によらず、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値にて、オフセット値を適切に調整しやすくなる。
 (2)詳細
 以下に、本実施形態に係るセンサ処理回路1及びそれを備えるセンサシステム100の構成について、図1及び図2を参照して詳細に説明する。センサシステム100は、圧力センサ10で圧力を測定することにより、例えば、重量計及び荷重計(ロードセル)等に用いられる。センサシステム100は、圧力センサ10に物理的に加えられる圧力の測定用途に限らず、例えば、気圧計、水圧計又は高度計等にも使用可能である。
 (2.1)圧力センサ
 まず、本実施形態に係るセンサシステム100の圧力センサ10の構成について説明する。
 圧力センサ10は、上述したようにブリッジ回路101を有する抵抗変化型のセンサである。ブリッジ回路101は、複数(ここでは4つ)の抵抗素子Rs1~Rs4を含むホイートストンブリッジである。より詳細には、図1に示すように、ブリッジ回路101の一対の入力点P1,P2間には、抵抗素子Rs1及び抵抗素子Rs2が電気的に直列に接続され、かつ抵抗素子Rs3及び抵抗素子Rs4が電気的に直列に接続されている。さらに、ブリッジ回路101の一対の出力点P3,P4間には、抵抗素子Rs1及び抵抗素子Rs3が電気的に直列に接続され、かつ抵抗素子Rs2及び抵抗素子Rs4が電気的に直列に接続されている。
 言い換えれば、抵抗素子Rs1及び抵抗素子Rs3の接続点が入力点P1となり、抵抗素子Rs2及び抵抗素子Rs4の接続点が入力点P2となる。さらに、抵抗素子Rs1及び抵抗素子Rs2の接続点が出力点P3となり、抵抗素子Rs3及び抵抗素子Rs4の接続点が出力点P4となる。本実施形態では一例として、入力点P1を高電位側、入力点P2を低電位(グランド)側とする直流電圧が、駆動電圧Vd1として圧力センサ10に印加される。詳しくは後述するが、本実施形態では、圧力センサ10のブリッジ回路101に駆動電圧Vd1を印加する機能は、センサ処理回路1にある。
 これにより、一対の入力点P1,P2に駆動電圧Vd1が印加された状態で、抵抗素子Rs1及び抵抗素子Rs4の両抵抗値の積と、抵抗素子Rs2及び抵抗素子Rs3の両抵抗値の積と、が等しければ、一対の出力点P3,P4の電位差はゼロ(0)である。一方、複数の抵抗素子Rs1~Rs4の各々の抵抗値が変化し、複数の抵抗素子Rs1~Rs4の抵抗値のバランスが変化すると、一対の出力点P3,P4に電位差が生じる。したがって、一対の入力点P1,P2に駆動電圧Vd1が印加された状態で、一対の出力点P3,P4からは、複数の抵抗素子Rs1~Rs4の抵抗値のバランスに応じた検出電圧V1が出力される。
 ここで、複数の抵抗素子Rs1~Rs4の各々は、受圧部としてのダイヤフラムが形成された半導体基板(例えばシリコン基板)において、ダイヤフラム上に配置されたゲージ抵抗(ピエゾ抵抗)である。このような構成では、圧力センサ10に圧力が作用することでダイヤフラムが変形すると、ダイヤフラムの変形に伴って複数の抵抗素子Rs1~Rs4に応力が作用し、ピエゾ抵抗効果により、複数の抵抗素子Rs1~Rs4の各々の抵抗値が変化する。4つの抵抗素子Rs1~Rs4の各々は、金属ゲージでもよいし、拡散等により半導体基板に形成された半導体ゲージであってもよい。
 上述した構成によれば、ブリッジ回路101に駆動電圧Vd1が印加された状態で、圧力センサ10に圧力が作用すると、ブリッジ回路101の一対の出力点P3,P4間の電位差が変化し、圧力センサ10からは、圧力に応じた検出電圧V1が出力される。
 (2.2)センサ処理回路の基本構成
 次に、本実施形態に係るセンサ処理回路1の基本構成について説明する。センサ処理回路1は、圧力センサ10に電気的に接続され、圧力センサ10から出力される検出電圧V1に対して、例えば、増幅及び補正等の適宜の処理を実行する回路である。さらに、本実施形態では、センサ処理回路1は、上述したように、圧力センサ10のブリッジ回路101に駆動電圧Vd1を印加する機能を有する。
 センサ処理回路1は、上述したように、一対の入力端子T1,T2と、増幅回路2と、インピーダンス変換回路8と、2つの抵抗成分R6,R7と、を備えている。また、本実施形態では、センサ処理回路1は、AD変換器3(図では「ADC」と表記)、補正部4、出力部5、電源回路6及び接続端子T3を更に備えている。ここで、2つの抵抗成分R6,R7は、検出電圧V1のオフセット値を調整するためのオフセット調整回路7を構成する。オフセット調整回路7(2つの抵抗成分R6,R7)について詳しくは「(2.3)オフセット調整回路」の欄で説明する。
 本実施形態では一例として、センサ処理回路1は、特定の用途向けに複数の回路を1つにまとめた集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)にて実現される。すなわち、本実施形態では、増幅回路2、AD変換器3、補正部4、出力部5、電源回路6、オフセット調整回路7及びインピーダンス変換回路8は、ASICとして一体化されている。
 一対の入力端子T1,T2は、上述したように、一対の出力点P3,P4に電気的に接続される。ここでは、入力端子T1は、一対の出力点P3,P4のうち出力点P3、つまり抵抗素子Rs1及び抵抗素子Rs2の接続点に電気的に接続されている。入力端子T2は、一対の出力点P3,P4のうち出力点P4、つまり抵抗素子Rs3及び抵抗素子Rs4の接続点に電気的に接続されている。そのため、一対の入力端子T1,T2には、圧力センサ10から検出電圧V1が入力される。本開示でいう「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部等であってもよい。
 増幅回路2は、上述したように、一対の入力端子T1,T2に入力される検出電圧V1を増幅する回路である。増幅回路2は、インピーダンス変換回路8を介して、一対の入力端子T1,T2に電気的に接続されており、一対の入力端子T1,T2間に生じた電圧(検出電圧V1)を所定のゲインで増幅し、増幅後の電圧を出力電圧V2として出力する。増幅回路2は、差動入力に対して差動出力を行う差動アンプである。
 本実施形態では一例として、増幅回路2は、第1演算増幅器21、第2演算増幅器22、複数(ここでは5つ)の抵抗R1~R5、及びコンデンサC1を有している。第1演算増幅器21の非反転入力端子は後述する第3演算増幅器81の出力端子に電気的に接続され、第2演算増幅器22の非反転入力端子は後述する第4演算増幅器82の出力端子に電気的に接続されている。これにより、第1演算増幅器21の非反転入力端子はインピーダンス変換回路8を介して入力端子T1に電気的に接続され、第2演算増幅器22の非反転入力端子はインピーダンス変換回路8を介して入力端子T2に電気的に接続される。
 抵抗R1,R2,R3は、第1演算増幅器21の出力端子と第2演算増幅器22の出力端子との間において、電気的に直列に接続されている。これら抵抗R1,R2,R3は、第1演算増幅器21の出力端子側から抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3の順で接続されている。ここで、第1演算増幅器21の出力端子は、抵抗R1を介して第1演算増幅器21の反転入力端子と電気的に接続されている。第2演算増幅器22の出力端子は、抵抗R3を介して第2演算増幅器22の反転入力端子と電気的に接続されている。言い換えれば、第1演算増幅器21の反転入力端子と、第2演算増幅器22の反転入力端子とは、抵抗R2を介して電気的に接続される。
 また、第1演算増幅器21の出力端子は、抵抗R4を介してコンデンサC1の第1端に接続されている。第2演算増幅器22の出力端子は、抵抗R5を介してコンデンサC1の第2端に接続されている。言い換えれば、第1演算増幅器21の出力端子と第2演算増幅器22の出力端子との間には、抵抗R4、コンデンサC1及び抵抗R5が、電気的に直列に接続されている。
 上記構成により、増幅回路2は、増幅後の電圧(出力電圧V2)を、コンデンサC1の両端(第1端及び第2端)間に発生する。つまり、コンデンサC1の両端電圧が、増幅回路2で増幅後の出力電圧V2となる。
 AD変換器3は、増幅回路2から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号を出力する。AD変換器3は、コンデンサC1の両端間に電気的に接続されている。これにより、AD変換器3には、コンデンサC1の両端間に発生する出力電圧V2がアナログ信号として入力される。増幅回路2は、上述したように差動出力を行う差動アンプであるので、AD変換器3は、差動電圧信号である出力電圧V2からデジタル信号への変換を行うことになる。したがって、増幅回路2から出力される出力電圧V2が、AD変換器3の入力値におけるダイナミックレンジ(つまりフルスケールレンジ)を超えない限り、AD変換器3からは、出力電圧V2に対応するデジタル信号(デジタル値)が出力される。
 補正部4は、デジタル信号に対して補正処理を実行する。補正部4は、AD変換器3の出力に電気的に接続されている。補正部4は、例えばDSP(Digital Signal Processor)にて実現される。ここで、補正部4が実行する補正処理としては、例えば、感度温度特性に関する補正、オフセット温度特性に関する補正、及び非線形-線形補正等がある。感度温度特性に関する補正は、温度による圧力センサ10の感度変化について補正する処理である。オフセット温度特性に関する補正は、温度による圧力センサ10のオフセット値の変化について補正する処理である。非線形-線形補正は、圧力センサ10に作用する圧力と圧力センサ10から出力された検出電圧V1との間の非線形成分を補正する処理である。本実施形態に係るセンサ処理回路1では、これらの補正処理をデジタル信号に対して行うことにより、回路規模の小型化を図ることが可能である。
 出力部5は、補正部4の出力に電気的に接続されている。出力部5は、補正部4で補正後のデジタル信号を出力する。出力部5による出力の態様としては、例えば、端子からの出力、通信(有線通信及び無線通信を含む)による出力、記録媒体への書込みによる出力、又は表示出力等、適宜の態様を採用可能である。
 電源回路6は、圧力センサ10のブリッジ回路101に駆動電圧Vd1を印加する回路である。具体的には、電源回路6は、リニアレギュレータであって、本実施形態で一例として、低ドロップアウト(LDO:Low Drop Out)にて実現される。
 接続端子T3は、電源回路6の出力に電気的に接続されている。また、接続端子T3は、一対の入力点P1,P2のうち高電位側の入力点P1に電気的に接続される。ここで、圧力センサ10における一対の入力点P1,P2のうち低電位側の入力点P2は、センサ処理回路1と共通のグランドに接続される。そのため、圧力センサ10の一対の入力点P1,P2には、センサ処理回路1の電源回路6から駆動電圧Vd1が印加される。図1では、一対の入力点P1,P2のうち高電位側の入力点P1に接続される接続端子T3のみを図示しているが、センサ処理回路1は、実際には、低電位側の入力点P2に接続される接続端子、つまりグランド端子も備えている。
 インピーダンス変換回路8は、上述したように、一対の入力端子T1,T2と増幅回路2との間に介在する。言い換えれば、インピーダンス変換回路8の入力側は一対の入力端子T1,T2に電気的に接続され、インピーダンス変換回路8の出力側は増幅回路2に電気的に接続されている。
 本開示でいうインピーダンス変換回路8の「入力インピーダンス」は、インピーダンス変換回路8を入力側、つまり一対の入力端子T1,T2側から見たときのインピーダンス変換回路8のインピーダンスである。一方、本開示でいうインピーダンス変換回路8の「出力インピーダンス」は、インピーダンス変換回路8を出力側、つまり増幅回路2側から見たときのインピーダンス変換回路8のインピーダンスである。そして、インピーダンス変換回路8は、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの間でインピーダンス変換を行う回路である。要するに、インピーダンス変換回路8を入力側(つまり一対の入力端子T1,T2側)から見た入力インピーダンスと、インピーダンス変換回路8を出力側(つまり増幅回路2側)から見た出力インピーダンスとの間では、インピーダンスの変換が行われる。インピーダンス変換回路8における増幅回路2との接続点は、一対の対象点P5,P6となる。一対の対象点P5,P6間には、後述するオフセット調整回路7(2つの抵抗成分R6,R7)が電気的に接続されている。
 ここにおいて、インピーダンス変換回路8は、少なくとも入力インピーダンスが、インピーダンス変換回路8から見た一対の対象点P5,P6のインピーダンスよりも大きくなるように、インピーダンス変換を行う。つまり、インピーダンス変換回路8を入力側(つまり一対の入力端子T1,T2側)から見た入力インピーダンスは、インピーダンス変換回路8から見たオフセット調整回路7(2つの抵抗成分R6,R7)のインピーダンスよりも大きい。これにより、一対の入力端子T1,T2から見た、オフセット調整回路7(2つの抵抗成分R6,R7)側のインピーダンスは、インピーダンス変換回路8が介在することで大きくなる。
 さらにまた、インピーダンス変換回路8の入力インピーダンスは、一対の入力端子T1,T2間に電気的に接続される圧力センサ10のインピーダンスより、十分に大きい(理想的には無限大)。これに対して、インピーダンス変換回路8の出力インピーダンスは、一対の対象点P5,P6間に電気的に接続されるオフセット調整回路7(2つの抵抗成分R6,R7)のインピーダンスより、十分に小さい(理想的には0)。
 本実施形態では一例として、インピーダンス変換回路8は、第3演算増幅器81、第4演算増幅器82、及び複数(ここでは5つ)の抵抗R11~R15を有している。第3演算増幅器81の非反転入力端子は入力端子T1に電気的に接続され、第4演算増幅器82の非反転入力端子は入力端子T2に電気的に接続されている。
 抵抗R11,R12,R13は、第3演算増幅器81の出力端子と第4演算増幅器82の出力端子との間において、電気的に直列に接続されている。これら抵抗R11,R12,R13は、第3演算増幅器81の出力端子側から抵抗R11、抵抗R12、抵抗R13の順で接続されている。ここで、第3演算増幅器81の出力端子は、抵抗R11及び抵抗R14を介して第3演算増幅器81の反転入力端子と電気的に接続されている。第4演算増幅器82の出力端子は、抵抗R13及び抵抗R15を介して第4演算増幅器82の反転入力端子と電気的に接続されている。言い換えれば、第3演算増幅器81の反転入力端子と、第4演算増幅器82の反転入力端子との間には、抵抗R14、抵抗R12及び抵抗R15が電気的に直列に接続されている。
 ここで、抵抗R12、抵抗R14及び抵抗R15はいずれも、抵抗値が固定ではなく、抵抗値が変更可能である。抵抗R12は、第3演算増幅器81及び第4演算増幅器82間のオフセット調整用の抵抗である。抵抗R14及び抵抗R15は、それぞれ第3演算増幅器81及び第4演算増幅器82のゲイン調整用の抵抗である。インピーダンス変換回路8は、増幅回路2と同様に、差動入力に対して差動出力を行う差動アンプを構成する。
 抵抗R12、抵抗R14及び抵抗R15は、例えば、可変抵抗器又は半固定抵抗器等で実現可能である。ただし、本実施形態では、センサ処理回路1はASICにて実現されるため、抵抗R12、抵抗R14及び抵抗R15は、後述する抵抗成分R6,R7と同様に、一例として、ラダー抵抗にて実現される(図2参照)。
 また、第3演算増幅器81の出力端子は、第1演算増幅器21の非反転入力端子に接続されている。第3演算増幅器81の出力端子と第1演算増幅器21の非反転入力端子との接続点が対象点P5である。第4演算増幅器82の出力端子は、第2演算増幅器22の非反転入力端子に接続されている。第4演算増幅器82の出力端子と第2演算増幅器22の非反転入力端子との接続点が対象点P6である。言い換えれば、第3演算増幅器81及び第4演算増幅器82の出力端子は、増幅回路2に電気的に接続されている。
 上記構成により、インピーダンス変換回路8は、少なくとも入力インピーダンスが、インピーダンス変換回路8から見た一対の対象点P5,P6のインピーダンスよりも大きくなるように、インピーダンス変換を行う。
 (2.3)オフセット調整回路
 次に、本実施形態に係るセンサ処理回路1におけるオフセット調整回路7の構成について詳しく説明する。
 オフセット調整回路7は、検出電圧V1のオフセット値(圧力センサ10に作用する圧力の大きさが所定値であるときの検出電圧V1の大きさ)を調整するための回路である。ここでは一例として、所定値がゼロ(0)であるとき、つまり圧力センサ10に圧力が作用していないときの検出電圧V1の大きさを「オフセット値」とする。そして、オフセット調整回路7は、このようなオフセット値をゼロ(0)とするように、オフセット値を調整することと仮定する。つまり、ここでは、圧力センサ10に圧力が作用していないときの検出電圧V1がゼロ(0)となるように、オフセット調整回路7がオフセット値を調整する場合を想定する。ここで、圧力の大きさがゼロ(0)である状態は、圧力センサ10のダイヤフラムに作用する重力等を考慮するため、圧力センサ10を、鉛直方向に対して実際の設置姿勢となるように、大気圧中に置いた状態とすることが好ましい。
 オフセット調整回路7は、上述したように2つの抵抗成分R6,R7を有している。これら2つの抵抗成分R6,R7は、一対の対象点P5,P6間において電気的に直列に接続されている。つまり、2つの抵抗成分R6,R7は、インピーダンス変換回路8を介して、一対の入力端子T1,T2に電気的に接続されている。これら抵抗成分R6,R7は、対象点P5側から抵抗成分R6、抵抗成分R7の順で接続されている。また、2つの抵抗成分R6,R7の接続点P10は、基準電位点P20に電気的に接続されている。言い換えれば、対象点P5と基準電位点P20との間には、抵抗成分R6が電気的に接続され、対象点P6と基準電位点P20との間には、抵抗成分R7が電気的に接続されている。
 本実施形態では、基準電位点P20は、ブリッジ回路101において駆動電圧Vd1が印加される一対の入力点P1,P2のうちの高電位側の入力点P1と同電位である。つまり、基準電位点P20は、入力点P1と電気的に等価になる点である。本実施形態では、基準電位点P20は、接続端子T3に電気的に接続されており、接続端子T3に圧力センサ10が接続されることにより、入力点P1と同電位になる。
 上記構成によれば、2つの抵抗成分R6,R7は、圧力センサ10の一対の出力点P3,P4間において電気的に直列に接続されることになる。そして、2つの抵抗成分R6,R7は、ブリッジ回路101における複数の抵抗素子Rs1~Rs4のうち、一対の抵抗素子Rs1,Rs3の直列回路の両端間において、インピーダンス変換回路8を介して電気的に直列に接続される。しかも、2つの抵抗成分R6,R7の接続点P10は、一対の抵抗素子Rs1,Rs3の接続点である入力点P1と同電位の基準電位点P20に電気的に接続されている。つまり、抵抗成分R6は、抵抗素子Rs1が接続された入力点P1及び出力点P3間において、第3演算増幅器81と電気的に直列に接続される。抵抗成分R7は、抵抗素子Rs3が接続された入力点P1及び出力点P4間において、第4演算増幅器82と電気的に直列に接続される。
 そのため、これら2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比が変化すれば、増幅回路2に入力される検出電圧V1の大きさが変化する。要するに、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比が変化すれば、抵抗素子Rs1,Rs3の抵抗値の比を変化させた場合と同様に、一対の出力点P3,P4間の電位差が変化し、検出電圧V1の大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比によって、検出電圧V1のオフセット値を調整することが可能である。
 言い換えれば、2つの抵抗成分R6,R7は、圧力センサ10に作用する圧力の大きさが所定値(ここでは0)であるときの検出電圧V1の大きさであるオフセット値を調整するように構成されている。特に、本実施形態では、オフセット調整回路7は、圧力センサ10に圧力が作用していないときのオフセット値をゼロ(0)とするように、オフセット値を調整する。つまり、2つの抵抗成分R6,R7は、オフセット値を小さくするように構成されている。オフセット値が小さくなれば、増幅回路2から出力される出力電圧V2が、AD変換器3の入力値におけるダイナミックレンジを超えにくくなる。2つの抵抗成分R6,R7は、センサ処理回路1の中で、2つの抵抗成分R6,R7が無い場合に比べて、オフセット値を小さくするように作用すればよく、オフセット値を完全にゼロ(0)とすることは必須ではない。
 ここにおいて、2つの抵抗成分R6,R7の少なくとも一方は、抵抗値が可変である。つまり、2つの抵抗成分R6,R7の少なくとも一方については、抵抗値が固定ではなく、抵抗値が変更可能である。本実施形態では、2つの抵抗成分R6,R7のいずれも抵抗値が可変に構成されている。このように、2つの抵抗成分R6,R7の少なくとも一方の抵抗値が可変であることにより、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比を任意のタイミングで調整でき、結果的に、検出電圧V1のオフセット値を任意のタイミングで調整することが可能である。
 抵抗値が可変の抵抗成分R6,R7は、例えば、可変抵抗器又は半固定抵抗器等で実現可能である。ただし、本実施形態では、センサ処理回路1はASICにて実現されるため、抵抗成分R6,R7は、一例として、図2に示すように構成される。
 すなわち、図2に示すように、抵抗成分R6は、複数(ここでは5つ)の抵抗要素R61~R65を含むラダー抵抗にて実現されている。複数の抵抗要素R61~R65は、対象点P5及び接続点P10間において電気的に直列に接続されている。さらに、複数の抵抗要素R61~R65のうちの抵抗要素R62~R65には、複数のスイッチQ61~Q65が電気的に並列に接続されている。つまり、複数の抵抗要素R61~R65は、複数のスイッチQ61~Q65と共にラダー抵抗を構成し、複数のスイッチQ61~Q65の各々のオン/オフの切替えにより抵抗成分R6の抵抗値を変化させる。例えば、複数のスイッチQ61~Q65の全てがオフであれば、抵抗成分R6の抵抗値は複数の抵抗要素R61~R65の合成抵抗となる。一方、複数のスイッチQ61~Q65のうちスイッチQ61,Q62のみがオンであれば、抵抗要素R62がバイパスされるため、抵抗成分R6の抵抗値は複数の抵抗要素R61,R63~R65の合成抵抗となる。
 同様に、抵抗成分R7は、複数(ここでは5つ)の抵抗要素R71~R75を含むラダー抵抗にて実現されている。複数の抵抗要素R71~R75は、対象点P6及び接続点P10間において電気的に直列に接続されている。さらに、複数の抵抗要素R71~R75のうちの抵抗要素R72~R75には、複数のスイッチQ71~Q75が電気的に並列に接続されている。つまり、複数の抵抗要素R71~R75は、複数のスイッチQ71~Q75と共にラダー抵抗を構成し、複数のスイッチQ71~Q75の各々のオン/オフの切替えにより抵抗成分R7の抵抗値を変化させる。
 すなわち、オフセット調整回路7は、上述したように構成されるラダー抵抗の接続関係を切り替えることにより、抵抗成分R6,R7の各々の抵抗値を変化させることが可能である。ここで、複数のスイッチQ61~Q65,Q71~Q75の切替えについては、センサ処理回路1の外部から入力される制御信号にて行われることが好ましい。抵抗要素R61~R65及び抵抗要素R71~R75の各々は、例えば、拡散抵抗等により実現される。ただし、図2の回路構成は本実施形態の一例に過ぎず、例えば、具体的な接続関係、及び抵抗要素の数等を限定する趣旨ではない。
 上述した構成のオフセット調整回路7によれば、能動素子を用いなくとも、受動素子である2つの抵抗成分R6,R7を用いるだけで、オフセット値の調整が可能になる。そのため、本実施形態に係るセンサ処理回路1では、オフセット値の調整に能動素子が用いられる場合に比べて、圧力センサ10の検出電圧V1へのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。さらに、センサ処理回路1によれば、受動素子(抵抗成分R6,R7)のみでオフセット調整回路7を実現できるため、基準電圧を生成する電圧源(オフセット補正回路)を有する構成に比べて、回路構成の簡略化を図ることも可能である。
 ところで、例えば、圧力センサ10に要求される感度及び温度特性により、圧力センサ10としては、抵抗値が異なる複数種類のセンサが存在する。一対の入力端子T1,T2には、これら複数種類のセンサのうちのいずれかのセンサが、圧力センサ10として接続される。そのため、一対の入力端子T1,T2に接続される圧力センサ10が変わると、圧力センサ10の抵抗値も変化する場合がある。この場合に、インピーダンス変換回路8が無ければ、つまりオフセット調整回路7が直接的に一対の入力端子T1,T2に接続されていれば、圧力センサ10の抵抗値とオフセット調整回路7における2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値との比が変化する。そうすると、オフセット調整回路7における2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値が一定量だけ変化したときの、オフセット値の調整幅が異なることになる。例えば、圧力センサ10の抵抗値が大きくなると、オフセット値の調整の分解能は向上するが、オフセット値のダイナミックレンジは小さくなる。一方、圧力センサ10の抵抗値が小さくなると、オフセット値のダイナミックレンジは大きくなるが、オフセット値の調整の分解能が低下する。その結果、一対の入力端子T1,T2に接続される圧力センサ10の抵抗値によっては、オフセット調整回路7における2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値にて、オフセット値を適切に調整できないケースが生じ得る。
 本実施形態に係るセンサ処理回路1によれば、オフセット調整回路7と一対の入力端子T1,T2との間には、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの間でインピーダンス変換を行う、インピーダンス変換回路8が介在している。そのため、一対の入力端子T1,T2に接続される圧力センサ10のインピーダンスと、オフセット調整回路7(抵抗成分R6,R7)のインピーダンスとは、インピーダンス変換回路8にて切り離されることになる。したがって、例えば、一対の入力端子T1,T2に接続される圧力センサ10が変わったとしても、圧力センサ10から見たオフセット調整回路7の2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値、及びオフセット調整回路7から見た圧力センサ10の抵抗値は変わらない。その結果、本実施形態に係るセンサ処理回路1では、一対の入力端子T1,T2に接続される圧力センサ10の抵抗値によらず、オフセット調整回路7における2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値にて、オフセット値を適切に調整しやすくなる。
 (3)変形例
 実施形態1は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態1は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
 センサ処理回路1は、例えば、補正部4等の一部の構成要素が、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とするコンピュータにて実現されていてもよい。この場合、メモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、センサ処理回路1の一部の機能が実現される。プログラムは、コンピュータのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。
 また、センサ処理回路1は、ASICのように一体化された構成に限らず、例えば、基板上に別々に実装される複数の回路にて実現されていてもよい。さらに、例えば、補正部4等、センサ処理回路1の一部の機能が、他の機能から分離して設けられていてもよく、この場合、複数の機能間の情報(データ)のやり取りは、通信により実現可能である。さらに、補正部4等、センサ処理回路1の少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ装置又はクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。反対に、センサシステム100を構成する圧力センサ10とセンサ処理回路1とは、1つの筐体内に集約されて一体化されていてもよい。
 また、実施形態1では、所定値がゼロ(0)であるとき、つまり圧力センサ10に圧力が作用していないときの検出電圧V1の大きさを「オフセット値」としたが、この構成に限らない。すなわち、オフセット調整回路7で調整されるオフセット値は、圧力センサ10に作用する圧力の大きさがゼロ以外の所定値であるときの検出電圧V1の大きさであってもよい。例えば、センサシステム100、容器に収容された物体の重量を測定する重量計に用いられる場合において、容器を除く内容物の重量のみを測定するには、容器分の重量に相当する圧力が圧力センサ10に作用した状態で、オフセット値が調整される。オフセット調整回路7は、このようなオフセット値をゼロ(0)とするように、オフセット値を調整してもよい。言い換えれば、圧力センサ10に圧力が作用していないときの検出電圧V1については、あるオフセット値が付与されることになる。
 また、ブリッジ回路101を構成する複数の抵抗素子Rs1~Rs4の全てが圧力に応じて抵抗値が変化する素子であることは、圧力センサ10に必須の構成ではない。つまり、ブリッジ回路101を構成する複数の抵抗素子Rs1~Rs4の少なくとも1つが、圧力に応じて抵抗値が変化する素子であればよい。
 また、電源回路6は、定電圧を発生する定電圧源に限らず、例えば、定電流を発生する定電流源であってもよい。電源回路6が定電流源である場合においても、圧力センサ10のブリッジ回路101の一対の入力点P1,P2間に定電流が流れることで、一対の入力点P1,P2間には駆動電圧Vd1が印加されることになる。
 また、オフセット調整回路7は、少なくとも2つの抵抗成分R6,R7を備えていればよく、抵抗成分R6,R7の数は2つに限らない。すなわち、センサ処理回路1は、オフセット調整回路7として少なくとも2つの抵抗成分R6,R7を備えていればよく、3つ以上の抵抗成分を備えていてもよい。
 また、2つの抵抗成分R6,R7の少なくとも一方の抵抗値が可変であればよく、2つの抵抗成分R6,R7の一方の抵抗値は固定であってもよい。2つの抵抗成分R6,R7の一方の抵抗値が固定であっても、他方の抵抗値を任意のタイミングで調整することで、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比を任意のタイミングで調整できる。
 また、そもそも2つの抵抗成分R6,R7の少なくとも一方の抵抗値が可変であることは、センサ処理回路1に必須の構成ではなく、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値はいずれも固定であってもよい。両方の抵抗成分R6,R7の抵抗値が固定である場合でも、例えば、センサ処理回路1の製造過程において、レーザトリミング等により、抵抗成分R6,R7の少なくとも一方の抵抗値を調節することで、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比を調整可能である。これにより、検出電圧V1のオフセット値を調整することが可能である。
 また、実施形態1では、AD変換器3に増幅回路2からの差動出力(出力電圧V2)が入力されているが、この構成に限らず、増幅回路2は差動信号をシングルエンド信号に変換してAD変換器3に出力してもよい。つまり、増幅回路2は、オフセット調整回路7としての2つの抵抗成分R6,R7が接続される入力側において差動信号に対応していればよく、出力側においては、差動出力に限らずシングルエンド信号であってもよい。
 また、インピーダンス変換回路8において、抵抗R12、抵抗R14及び抵抗R15の抵抗値が変更可能であることは、センサ処理回路1に必須の構成ではなく、抵抗R12、抵抗R14及び抵抗R15の少なくとも1つの抵抗値が固定であってもよい。さらに、第3演算増幅器81及び第4演算増幅器82のゲイン調整用の抵抗R14及び抵抗R15は、センサ処理回路1に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
 (実施形態2)
 本実施形態に係るセンサシステム100Aは、図3に示すように、センサ処理回路1Aにおけるオフセット調整回路7Aの構成が、実施形態1に係るセンサシステム100と相違する。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
 本実施形態に係るセンサ処理回路1Aでは、オフセット調整回路7Aにおける2つの抵抗成分R6,R7の接続点P10は、基準電位点P30に電気的に接続されている。基準電位点P30は、ブリッジ回路101において駆動電圧Vd1が印加される一対の入力点P1,P2のうちの低電位側の入力点P2と同電位である。つまり、基準電位点P30は、入力点P2と電気的に等価になる点である。本実施形態では、基準電位点P30は、グランドに電気的に接続されており、圧力センサ10がセンサ処理回路1と共通のグランドに接続されることにより、入力点P2と同電位になる。
 上記構成によれば、2つの抵抗成分R6,R7は、圧力センサ10の一対の出力点P3,P4間において電気的に直列に接続されることになる。そして、2つの抵抗成分R6,R7は、ブリッジ回路101における複数の抵抗素子Rs1~Rs4のうち、一対の抵抗素子Rs2,Rs4の直列回路の両端間において、インピーダンス変換回路8を介して電気的に直列に接続される。しかも、2つの抵抗成分R6,R7の接続点P10は、一対の抵抗素子Rs2,Rs4の接続点である入力点P2と同電位の基準電位点P30に電気的に接続されている。つまり、抵抗成分R6は、抵抗素子Rs2が接続された入力点P2及び出力点P3間において、第3演算増幅器81と電気的に直列に接続される。抵抗成分R7は、抵抗素子Rs4が接続された入力点P2及び出力点P4間において、第4演算増幅器82と電気的に直列に接続される。
 そのため、これら2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比が変化すれば、増幅回路2に入力される検出電圧V1の大きさが変化する。要するに、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比が変化すれば、抵抗素子Rs2,Rs4の抵抗値の比を変化させた場合と同様に、一対の出力点P3,P4間の電位差が変化し、検出電圧V1の大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分R6,R7の抵抗値の比によって、検出電圧V1のオフセット値を調整することが可能である。
 実施形態2で説明した構成は、実施形態1で説明した種々の構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて採用可能である。
(実施形態3)
 (1)概要
 本実施形態に係るセンサ処理回路1Xは、図4に示すように、圧力センサ10Xと共にセンサシステム100Xを構成する。言い換えれば、センサシステム100Xは、センサ処理回路1Xと、圧力センサ10Xと、を備えている。
 圧力センサ10Xは、複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xを含むブリッジ回路101Xを有する。圧力センサ10Xは、圧力に応じた検出電圧V1Xをブリッジ回路101Xの一対の出力点P3X,P4Xから出力する抵抗変化型のセンサである。本実施形態では、複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xは、いずれも圧力センサ10Xに作用する圧力に応じて抵抗値が変化する素子である。ブリッジ回路101Xは、これら複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xからなるホイートストンブリッジ(Wheatstone Bridge)である。そのため、ブリッジ回路101Xの一対の入力点P1X,P2Xに駆動電圧Vd1Xが印加された状態で、圧力センサ10Xに圧力が作用すると、ブリッジ回路101Xの一対の出力点P3X,P4X間の電位差が変化する。すなわち、複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xの抵抗値のバランスが変化することで、ブリッジ回路101Xの一対の出力点P3X,P4Xからは、圧力に応じた検出電圧V1Xが出力される。
 センサ処理回路1Xは、圧力センサ10Xに電気的に接続され、圧力センサ10Xから出力される検出電圧V1Xに対して、例えば、増幅及び補正等の適宜の処理を実行する回路である。
 本実施形態に係るセンサ処理回路1Xは、一対の入力端子T1X,T2Xと、増幅回路2Xと、2つの抵抗成分R6X,R7Xと、を備えている。一対の入力端子T1X,T2Xは、一対の出力点P3X,P4Xに電気的に接続される。増幅回路2Xは、一対の入力端子T1X,T2Xに入力される検出電圧V1Xを増幅する。2つの抵抗成分R6X,R7Xは、一対の入力端子T1X,T2X間において電気的に直列に接続されている。ここで、2つの抵抗成分R6X,R7Xの接続点P10Xが基準電位点P20Xに電気的に接続されている。本開示でいう「抵抗成分」は、電気抵抗を有していればよく、例えば、抵抗器、半導体スイッチのオン抵抗、配線抵抗若しくはスイッチトキャパシタ等、又はこれらの組み合わせによって実現される。
 上記構成によれば、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、圧力センサ10Xの一対の出力点P3X,P4X間において電気的に直列に接続されることになる。言い換えれば、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、ブリッジ回路101Xにおける複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xのうち、一対の抵抗素子Rs1X,Rs3X(又はRs2X,Rs4X)と電気的に並列に接続される。そして、これら2つの抵抗成分R6X,R7Xの接続点P10Xは、基準電位点P20Xの電位に固定されているため、これら2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比が変化すれば、増幅回路2Xに入力される検出電圧V1Xの大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比によって、検出電圧V1Xのオフセット値を調整することが可能である。本開示でいう「オフセット値」は、圧力センサ10Xに作用する圧力の大きさが所定値(0を含む)であるときの検出電圧V1Xの大きさである。
 要するに、本実施形態に係るセンサ処理回路1Xによれば、能動素子を用いなくとも、受動素子である2つの抵抗成分R6X,R7Xを用いるだけで、オフセット値の調整が可能になる。そのため、本実施形態に係るセンサ処理回路1Xでは、オフセット値の調整に能動素子が用いられる場合に比べて、圧力センサ10Xの検出電圧V1Xへのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。
 (2)詳細
 以下に、本実施形態に係るセンサ処理回路1X及びそれを備えるセンサシステム100Xの構成について、図4及び図5を参照して詳細に説明する。センサシステム100Xは、圧力センサ10Xで圧力を測定することにより、例えば、重量計及び荷重計(ロードセル)等に用いられる。センサシステム100Xは、圧力センサ10Xに物理的に加えられる圧力の測定用途に限らず、例えば、気圧計、水圧計又は高度計等にも使用可能である。
 (2.1)圧力センサ
 まず、本実施形態に係るセンサシステム100Xの圧力センサ10Xの構成について説明する。
 圧力センサ10Xは、上述したようにブリッジ回路101Xを有する抵抗変化型のセンサである。ブリッジ回路101Xは、複数(ここでは4つ)の抵抗素子Rs1X~Rs4Xを含むホイートストンブリッジである。より詳細には、図4に示すように、ブリッジ回路101Xの一対の入力点P1X,P2X間には、抵抗素子Rs1X及び抵抗素子Rs2Xが電気的に直列に接続され、かつ抵抗素子Rs3X及び抵抗素子Rs4Xが電気的に直列に接続されている。さらに、ブリッジ回路101Xの一対の出力点P3X,P4X間には、抵抗素子Rs1X及び抵抗素子Rs3Xが電気的に直列に接続され、かつ抵抗素子Rs2X及び抵抗素子Rs4Xが電気的に直列に接続されている。
 言い換えれば、抵抗素子Rs1X及び抵抗素子Rs3Xの接続点が入力点P1Xとなり、抵抗素子Rs2X及び抵抗素子Rs4Xの接続点が入力点P2Xとなる。さらに、抵抗素子Rs1X及び抵抗素子Rs2Xの接続点が出力点P3Xとなり、抵抗素子Rs3X及び抵抗素子Rs4Xの接続点が出力点P4Xとなる。本実施形態では一例として、入力点P1Xを高電位側、入力点P2Xを低電位(グランド)側とする直流電圧が、駆動電圧Vd1Xとして圧力センサ10Xに印加される。詳しくは後述するが、本実施形態では、圧力センサ10Xのブリッジ回路101Xに駆動電圧Vd1Xを印加する機能は、センサ処理回路1Xにある。
 これにより、一対の入力点P1X,P2Xに駆動電圧Vd1Xが印加された状態で、抵抗素子Rs1X及び抵抗素子Rs4Xの両抵抗値の積と、抵抗素子Rs2X及び抵抗素子Rs3Xの両抵抗値の積と、が等しければ、一対の出力点P3X,P4Xの電位差はゼロ(0)である。一方、複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xの各々の抵抗値が変化し、複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xの抵抗値のバランスが変化すると、一対の出力点P3X,P4Xに電位差が生じる。したがって、一対の入力点P1X,P2Xに駆動電圧Vd1Xが印加された状態で、一対の出力点P3X,P4Xからは、複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xの抵抗値のバランスに応じた検出電圧V1Xが出力される。
 ここで、複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xの各々は、受圧部としてのダイヤフラムが形成された半導体基板(例えばシリコン基板)において、ダイヤフラム上に配置されたゲージ抵抗(ピエゾ抵抗)である。このような構成では、圧力センサ10Xに圧力が作用することでダイヤフラムが変形すると、ダイヤフラムの変形に伴って複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xに応力が作用し、ピエゾ抵抗効果により、複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xの各々の抵抗値が変化する。4つの抵抗素子Rs1X~Rs4Xの各々は、金属ゲージでもよいし、拡散等により半導体基板に形成された半導体ゲージであってもよい。
 上述した構成によれば、ブリッジ回路101Xに駆動電圧Vd1Xが印加された状態で、圧力センサ10Xに圧力が作用すると、ブリッジ回路101Xの一対の出力点P3X,P4X間の電位差が変化し、圧力センサ10Xからは、圧力に応じた検出電圧V1Xが出力される。
 (2.2)センサ処理回路の基本構成
 次に、本実施形態に係るセンサ処理回路1Xの基本構成について説明する。センサ処理回路1Xは、圧力センサ10Xに電気的に接続され、圧力センサ10Xから出力される検出電圧V1Xに対して、例えば、増幅及び補正等の適宜の処理を実行する回路である。さらに、本実施形態では、センサ処理回路1Xは、上述したように、圧力センサ10Xのブリッジ回路101Xに駆動電圧Vd1Xを印加する機能を有する。
 センサ処理回路1Xは、上述したように、一対の入力端子T1X,T2Xと、増幅回路2Xと、2つの抵抗成分R6X,R7Xと、を備えている。また、本実施形態では、センサ処理回路1Xは、AD変換器3X(図では「ADC」と表記)、補正部4X、出力部5X、電源回路6X及び接続端子T3Xを更に備えている。ここで、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、検出電圧V1Xのオフセット値を調整するためのオフセット調整回路7Xを構成する。オフセット調整回路7X(2つの抵抗成分R6X,R7X)について詳しくは「(2.3)オフセット調整回路」の欄で説明する。
 本実施形態では一例として、センサ処理回路1Xは、特定の用途向けに複数の回路を1つにまとめた集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)にて実現される。すなわち、本実施形態では、増幅回路2X、AD変換器3X、補正部4X、出力部5X、電源回路6X及びオフセット調整回路7Xは、ASICとして一体化されている。
 一対の入力端子T1X,T2Xは、上述したように、一対の出力点P3X,P4Xに電気的に接続される。ここでは、入力端子T1Xは、一対の出力点P3X,P4Xのうち出力点P3X、つまり抵抗素子Rs1X及び抵抗素子Rs2Xの接続点に電気的に接続されている。入力端子T2Xは、一対の出力点P3X,P4Xのうち出力点P4X、つまり抵抗素子Rs3X及び抵抗素子Rs4Xの接続点に電気的に接続されている。そのため、一対の入力端子T1X,T2Xには、圧力センサ10Xから検出電圧V1Xが入力される。本開示でいう「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部等であってもよい。
 増幅回路2Xは、上述したように、一対の入力端子T1X,T2Xに入力される検出電圧V1Xを増幅する回路である。増幅回路2Xは、一対の入力端子T1X,T2Xに電気的に接続されており、一対の入力端子T1X,T2X間に生じた電圧(検出電圧V1X)を所定のゲインで増幅し、増幅後の電圧を出力電圧V2Xとして出力する。増幅回路2Xは、差動入力に対して差動出力を行う差動アンプである。
 本実施形態では一例として、増幅回路2Xは、第1演算増幅器21Xと、第2演算増幅器22Xと、複数(ここでは5つ)の抵抗R1X~R5X、及びコンデンサC1Xを有している。第1演算増幅器21Xの非反転入力端子は入力端子T1Xに電気的に接続され、第2演算増幅器22Xの非反転入力端子は入力端子T2Xに電気的に接続されている。
 抵抗R1X,R2X,R3Xは、第1演算増幅器21Xの出力端子と第2演算増幅器22Xの出力端子との間において、電気的に直列に接続されている。これら抵抗R1X,R2X,R3Xは、第1演算増幅器21Xの出力端子側から抵抗R1X、抵抗R2X、抵抗R3Xの順で接続されている。ここで、第1演算増幅器21Xの出力端子は、抵抗R1Xを介して第1演算増幅器21Xの反転入力端子と電気的に接続されている。第2演算増幅器22Xの出力端子は、抵抗R3Xを介して第2演算増幅器22Xの反転入力端子と電気的に接続されている。言い換えれば、第1演算増幅器21Xの反転入力端子と、第2演算増幅器22Xの反転入力端子とは、抵抗R2Xを介して電気的に接続される。
 また、第1演算増幅器21Xの出力端子は、抵抗R4Xを介してコンデンサC1Xの第1端に接続されている。第2演算増幅器22Xの出力端子は、抵抗R5Xを介してコンデンサC1Xの第2端に接続されている。言い換えれば、第1演算増幅器21Xの出力端子と第2演算増幅器22Xの出力端子との間には、抵抗R4X、コンデンサC1X及び抵抗R5Xが、電気的に直列に接続されている。
 上記構成により、増幅回路2Xは、増幅後の電圧(出力電圧V2X)を、コンデンサC1Xの両端(第1端及び第2端)間に発生する。つまり、コンデンサC1Xの両端電圧が、増幅回路2Xで増幅後の出力電圧V2Xとなる。
 AD変換器3Xは、増幅回路2Xから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号を出力する。AD変換器3Xは、コンデンサC1Xの両端間に電気的に接続されている。これにより、AD変換器3Xには、コンデンサC1Xの両端間に発生する出力電圧V2Xがアナログ信号として入力される。増幅回路2Xは、上述したように差動出力を行う差動アンプであるので、AD変換器3Xは、差動電圧信号である出力電圧V2Xからデジタル信号への変換を行うことになる。したがって、増幅回路2Xから出力される出力電圧V2Xが、AD変換器3Xの入力値におけるダイナミックレンジ(つまりフルスケールレンジ)を超えない限り、AD変換器3Xからは、出力電圧V2Xに対応するデジタル信号(デジタル値)が出力される。
 補正部4Xは、デジタル信号に対して補正処理を実行する。補正部4Xは、AD変換器3Xの出力に電気的に接続されている。補正部4Xは、例えばDSP(Digital Signal Processor)にて実現される。ここで、補正部4Xが実行する補正処理としては、例えば、感度温度特性に関する補正、オフセット温度特性に関する補正、及び非線形-線形補正等がある。感度温度特性に関する補正は、温度による圧力センサ10Xの感度変化について補正する処理である。オフセット温度特性に関する補正は、温度による圧力センサ10Xのオフセット値の変化について補正する処理である。非線形-線形補正は、圧力センサ10Xに作用する圧力と圧力センサ10Xから出力された検出電圧V1Xとの間の非線形成分を補正する処理である。本実施形態に係るセンサ処理回路1Xでは、これらの補正処理をデジタル信号に対して行うことにより、回路規模の小型化を図ることが可能である。
 出力部5Xは、補正部4Xの出力に電気的に接続されている。出力部5Xは、補正部4Xで補正後のデジタル信号を出力する。出力部5Xによる出力の態様としては、例えば、端子からの出力、通信(有線通信及び無線通信を含む)による出力、記録媒体への書込みによる出力、又は表示出力等、適宜の態様を採用可能である。
 電源回路6Xは、圧力センサ10Xのブリッジ回路101Xに駆動電圧Vd1Xを印加する回路である。具体的には、電源回路6Xは、リニアレギュレータであって、本実施形態で一例として、低ドロップアウト(LDO:Low Drop Out)にて実現される。
 接続端子T3Xは、電源回路6Xの出力に電気的に接続されている。また、接続端子T3Xは、一対の入力点P1X,P2Xのうち高電位側の入力点P1Xに電気的に接続される。ここで、圧力センサ10Xにおける一対の入力点P1X,P2Xのうち低電位側の入力点P2Xは、センサ処理回路1Xと共通のグランドに接続される。そのため、圧力センサ10Xの一対の入力点P1X,P2Xには、センサ処理回路1Xの電源回路6Xから駆動電圧Vd1Xが印加される。図4では、一対の入力点P1X,P2Xのうち高電位側の入力点P1Xに接続される接続端子T3Xのみを図示しているが、センサ処理回路1Xは、実際には、低電位側の入力点P2Xに接続される接続端子、つまりグランド端子も備えている。
 (2.3)オフセット調整回路
 次に、本実施形態に係るセンサ処理回路1Xにおけるオフセット調整回路7Xの構成について詳しく説明する。
 オフセット調整回路7Xは、検出電圧V1Xのオフセット値(圧力センサ10Xに作用する圧力の大きさが所定値であるときの検出電圧V1Xの大きさ)を調整するための回路である。ここでは一例として、所定値がゼロ(0)であるとき、つまり圧力センサ10Xに圧力が作用していないときの検出電圧V1Xの大きさを「オフセット値」とする。そして、オフセット調整回路7Xは、このようなオフセット値をゼロ(0)とするように、オフセット値を調整することと仮定する。つまり、ここでは、圧力センサ10Xに圧力が作用していないときの検出電圧V1Xがゼロ(0)となるように、オフセット調整回路7Xがオフセット値を調整する場合を想定する。ここで、圧力の大きさがゼロ(0)である状態は、圧力センサ10Xのダイヤフラムに作用する重力等を考慮するため、圧力センサ10Xを、鉛直方向に対して実際の設置姿勢となるように、大気圧中に置いた状態とすることが好ましい。
 オフセット調整回路7Xは、上述したように2つの抵抗成分R6X,R7Xを有している。これら2つの抵抗成分R6X,R7Xは、一対の入力端子T1X,T2X間において電気的に直列に接続されている。これら抵抗成分R6X,R7Xは、入力端子T1X側から抵抗成分R6X、抵抗成分R7Xの順で接続されている。また、2つの抵抗成分R6X,R7Xの接続点P10Xは、基準電位点P20Xに電気的に接続されている。言い換えれば、入力端子T1Xと基準電位点P20Xとの間には、抵抗成分R6Xが電気的に接続され、入力端子T2Xと基準電位点P20Xとの間には、抵抗成分R7Xが電気的に接続されている。
 本実施形態では、基準電位点P20Xは、ブリッジ回路101Xにおいて駆動電圧Vd1Xが印加される一対の入力点P1X,P2Xのうちの高電位側の入力点P1Xと同電位である。つまり、基準電位点P20Xは、入力点P1Xと電気的に等価になる点である。本実施形態では、基準電位点P20Xは、接続端子T3Xに電気的に接続されており、接続端子T3Xに圧力センサ10Xが接続されることにより、入力点P1Xと同電位になる。
 上記構成によれば、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、圧力センサ10Xの一対の出力点P3X,P4X間において電気的に直列に接続されることになる。そして、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、ブリッジ回路101Xにおける複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xのうち、一対の抵抗素子Rs1X,Rs3Xと電気的に並列に接続される。しかも、2つの抵抗成分R6X,R7Xの接続点P10Xは、一対の抵抗素子Rs1X,Rs3Xの接続点である入力点P1Xと同電位の基準電位点P20Xに電気的に接続されている。つまり、抵抗成分R6Xは、入力点P1X及び出力点P3X間において、抵抗素子Rs1Xと電気的に並列に接続され、抵抗成分R7Xは、入力点P1X及び出力点P4X間において、抵抗素子Rs3Xと電気的に並列に接続される。
 そのため、これら2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比が変化すれば、増幅回路2Xに入力される検出電圧V1Xの大きさが変化する。要するに、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比が変化すれば、抵抗素子Rs1X,Rs3Xの抵抗値の比を変化させた場合と同様に、一対の出力点P3X,P4X間の電位差が変化し、検出電圧V1Xの大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比によって、検出電圧V1Xのオフセット値を調整することが可能である。
 言い換えれば、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、圧力センサ10Xに作用する圧力の大きさが所定値(ここでは0)であるときの検出電圧V1Xの大きさであるオフセット値を調整するように構成されている。特に、本実施形態では、オフセット調整回路7Xは、圧力センサ10Xに圧力が作用していないときのオフセット値をゼロ(0)とするように、オフセット値を調整する。つまり、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、オフセット値を小さくするように構成されている。オフセット値が小さくなれば、増幅回路2Xから出力される出力電圧V2Xが、AD変換器3Xの入力値におけるダイナミックレンジを超えにくくなる。2つの抵抗成分R6X,R7Xは、センサ処理回路1Xの中で、2つの抵抗成分R6X,R7Xが無い場合に比べて、オフセット値を小さくするように作用すればよく、オフセット値を完全にゼロ(0)とすることは必須ではない。
 ここにおいて、2つの抵抗成分R6X,R7Xの少なくとも一方は、抵抗値が可変である。つまり、2つの抵抗成分R6X,R7Xの少なくとも一方については、抵抗値が固定ではなく、抵抗値が変更可能である。本実施形態では、2つの抵抗成分R6X,R7Xのいずれも抵抗値が可変に構成されている。このように、2つの抵抗成分R6X,R7Xの少なくとも一方の抵抗値が可変であることにより、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比を任意のタイミングで調整でき、結果的に、検出電圧V1Xのオフセット値を任意のタイミングで調整することが可能である。
 抵抗値が可変の抵抗成分R6X,R7Xは、例えば、可変抵抗器又は半固定抵抗器等で実現可能である。ただし、本実施形態では、センサ処理回路1XはASICにて実現されるため、抵抗成分R6X,R7Xは、一例として、図5に示すように構成される。
 すなわち、図5に示すように、抵抗成分R6Xは、複数(ここでは5つ)の抵抗要素R61X~R65Xを含むラダー抵抗にて実現されている。複数の抵抗要素R61X~R65Xは、入力端子T1X及び接続点P10X間において電気的に直列に接続されている。さらに、複数の抵抗要素R61X~R65Xのうちの抵抗要素R62X~R65Xには、複数のスイッチQ61X~Q65Xが電気的に並列に接続されている。つまり、複数の抵抗要素R61X~R65Xは、複数のスイッチQ61X~Q65Xと共にラダー抵抗を構成し、複数のスイッチQ61X~Q65Xの各々のオン/オフの切替えにより抵抗成分R6Xの抵抗値を変化させる。例えば、複数のスイッチQ61X~Q65Xの全てがオフであれば、抵抗成分R6Xの抵抗値は複数の抵抗要素R61X~R65Xの合成抵抗となる。一方、複数のスイッチQ61X~Q65XのうちスイッチQ61X,Q62Xのみがオンであれば、抵抗要素R62Xがバイパスされるため、抵抗成分R6Xの抵抗値は複数の抵抗要素R61X,R63X~R65Xの合成抵抗となる。
 同様に、抵抗成分R7Xは、複数(ここでは5つ)の抵抗要素R71X~R75Xを含むラダー抵抗にて実現されている。複数の抵抗要素R71X~R75Xは、入力端子T2X及び接続点P10X間において電気的に直列に接続されている。さらに、複数の抵抗要素R71X~R75Xのうちの抵抗要素R72X~R75Xには、複数のスイッチQ71X~Q75Xが電気的に並列に接続されている。つまり、複数の抵抗要素R71X~R75Xは、複数のスイッチQ71X~Q75Xと共にラダー抵抗を構成し、複数のスイッチQ71X~Q75Xの各々のオン/オフの切替えにより抵抗成分R7Xの抵抗値を変化させる。
 すなわち、オフセット調整回路7Xは、上述したように構成されるラダー抵抗の接続関係を切り替えることにより、抵抗成分R6X,R7Xの各々の抵抗値を変化させることが可能である。ここで、複数のスイッチQ61X~Q65X,Q71X~Q75Xの切替えについては、センサ処理回路1Xの外部から入力される制御信号にて行われることが好ましい。抵抗要素R61X~R65X及び抵抗要素R71X~R75Xの各々は、例えば、拡散抵抗等により実現される。ただし、図5の回路構成は本実施形態の一例に過ぎず、例えば、具体的な接続関係、及び抵抗要素の数等を限定する趣旨ではない。
 上述した構成のオフセット調整回路7Xによれば、能動素子を用いなくとも、受動素子である2つの抵抗成分R6X,R7Xを用いるだけで、オフセット値の調整が可能になる。そのため、本実施形態に係るセンサ処理回路1Xでは、オフセット値の調整に能動素子が用いられる場合に比べて、圧力センサ10Xの検出電圧V1Xへのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。さらに、センサ処理回路1Xによれば、受動素子(抵抗成分R6X,R7X)のみでオフセット調整回路7Xを実現できるため、基準電圧を生成する電圧源(オフセット補正回路)を有する構成に比べて、回路構成の簡略化を図ることも可能である。
 (3)変形例
 実施形態3は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態3は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
 センサ処理回路1Xは、例えば、補正部4X等の一部の構成要素が、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とするコンピュータにて実現されていてもよい。この場合、メモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、センサ処理回路1Xの一部の機能が実現される。プログラムは、コンピュータのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。
 また、センサ処理回路1Xは、ASICのように一体化された構成に限らず、例えば、基板上に別々に実装される複数の回路にて実現されていてもよい。さらに、例えば、補正部4X等、センサ処理回路1Xの一部の機能が、他の機能から分離して設けられていてもよく、この場合、複数の機能間の情報(データ)のやり取りは、通信により実現可能である。さらに、補正部4X等、センサ処理回路1Xの少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ装置又はクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。反対に、センサシステム100Xを構成する圧力センサ10Xとセンサ処理回路1Xとは、1つの筐体内に集約されて一体化されていてもよい。
 また、実施形態3では、所定値がゼロ(0)であるとき、つまり圧力センサ10Xに圧力が作用していないときの検出電圧V1Xの大きさを「オフセット値」としたが、この構成に限らない。すなわち、オフセット調整回路7Xで調整されるオフセット値は、圧力センサ10Xに作用する圧力の大きさがゼロ以外の所定値であるときの検出電圧V1Xの大きさであってもよい。例えば、センサシステム100X、容器に収容された物体の重量を測定する重量計に用いられる場合において、容器を除く内容物の重量のみを測定するには、容器分の重量に相当する圧力が圧力センサ10Xに作用した状態で、オフセット値が調整される。オフセット調整回路7Xは、このようなオフセット値をゼロ(0)とするように、オフセット値を調整してもよい。言い換えれば、圧力センサ10Xに圧力が作用していないときの検出電圧V1Xについては、あるオフセット値が付与されることになる。
 また、ブリッジ回路101Xを構成する複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xの全てが圧力に応じて抵抗値が変化する素子であることは、圧力センサ10Xに必須の構成ではない。つまり、ブリッジ回路101Xを構成する複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xの少なくとも1つが、圧力に応じて抵抗値が変化する素子であればよい。
 また、電源回路6Xは、定電圧を発生する定電圧源に限らず、例えば、定電流を発生する定電流源であってもよい。電源回路6Xが定電流源である場合においても、圧力センサ10Xのブリッジ回路101Xの一対の入力点P1X,P2X間に定電流が流れることで、一対の入力点P1X,P2X間には駆動電圧Vd1Xが印加されることになる。
 また、オフセット調整回路7Xは、少なくとも2つの抵抗成分R6X,R7Xを備えていればよく、抵抗成分R6X,R7Xの数は2つに限らない。すなわち、センサ処理回路1Xは、オフセット調整回路7Xとして少なくとも2つの抵抗成分R6X,R7Xを備えていればよく、3つ以上の抵抗成分を備えていてもよい。
 また、2つの抵抗成分R6X,R7Xの少なくとも一方の抵抗値が可変であればよく、2つの抵抗成分R6X,R7Xの一方の抵抗値は固定であってもよい。2つの抵抗成分R6X,R7Xの一方の抵抗値が固定であっても、他方の抵抗値を任意のタイミングで調整することで、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比を任意のタイミングで調整できる。
 また、そもそも2つの抵抗成分R6X,R7Xの少なくとも一方の抵抗値が可変であることは、センサ処理回路1Xに必須の構成ではなく、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値はいずれも固定であってもよい。両方の抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値が固定である場合でも、例えば、センサ処理回路1Xの製造過程において、レーザトリミング等により、抵抗成分R6X,R7Xの少なくとも一方の抵抗値を調節することで、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比を調整可能である。これにより、検出電圧V1Xのオフセット値を調整することが可能である。
 また、実施形態3では、AD変換器3Xに増幅回路2Xからの差動出力(出力電圧V2X)が入力されているが、この構成に限らず、増幅回路2Xは差動信号をシングルエンド信号に変換してAD変換器3Xに出力してもよい。つまり、増幅回路2Xは、オフセット調整回路7Xとしての2つの抵抗成分R6X,R7Xが接続される入力側において差動信号に対応していればよく、出力側においては、差動出力に限らずシングルエンド信号であってもよい。
 (実施形態4)
 本実施形態に係るセンサシステム100AXは、図6に示すように、センサ処理回路1AXにおけるオフセット調整回路7AXの構成が、実施形態3に係るセンサシステム100Xと相違する。以下、実施形態3と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
 本実施形態に係るセンサ処理回路1AXでは、オフセット調整回路7AXにおける2つの抵抗成分R6X,R7Xの接続点P10Xは、基準電位点P30Xに電気的に接続されている。基準電位点P30Xは、ブリッジ回路101Xにおいて駆動電圧Vd1Xが印加される一対の入力点P1X,P2Xのうちの低電位側の入力点P2Xと同電位である。つまり、基準電位点P30Xは、入力点P2Xと電気的に等価になる点である。本実施形態では、基準電位点P30Xは、グランドに電気的に接続されており、圧力センサ10Xがセンサ処理回路1Xと共通のグランドに接続されることにより、入力点P2Xと同電位になる。
 上記構成によれば、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、圧力センサ10Xの一対の出力点P3X,P4X間において電気的に直列に接続されることになる。そして、2つの抵抗成分R6X,R7Xは、ブリッジ回路101Xにおける複数の抵抗素子Rs1X~Rs4Xのうち、一対の抵抗素子Rs2X,Rs4Xと電気的に並列に接続される。しかも、2つの抵抗成分R6X,R7Xの接続点P10Xは、一対の抵抗素子Rs2X,Rs4Xの接続点である入力点P2Xと同電位の基準電位点P30Xに電気的に接続されている。つまり、抵抗成分R6Xは、入力点P2X及び出力点P3X間において、抵抗素子Rs2Xと電気的に並列に接続され、抵抗成分R7Xは、入力点P2X及び出力点P4X間において、抵抗素子Rs4Xと電気的に並列に接続される。
 そのため、これら2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比が変化すれば、増幅回路2Xに入力される検出電圧V1Xの大きさが変化する。要するに、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比が変化すれば、抵抗素子Rs2X,Rs4Xの抵抗値の比を変化させた場合と同様に、一対の出力点P3X,P4X間の電位差が変化し、検出電圧V1Xの大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分R6X,R7Xの抵抗値の比によって、検出電圧V1Xのオフセット値を調整することが可能である。
 実施形態4で説明した構成は、実施形態3で説明した種々の構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて採用可能である。
 (まとめ)
 以上説明したように、第1の態様に係るセンサ処理回路(1,1A)は、一対の入力端子(T1,T2)と、増幅回路(2)と、インピーダンス変換回路(8)と、2つの抵抗成分(R6,R7)と、を備える。一対の入力端子(T1,T2)は、圧力センサ(10)の一対の出力点(P3,P4)に電気的に接続される。圧力センサ(10)は、複数の抵抗素子(Rs1~Rs4)を含むブリッジ回路(101)を有し、圧力に応じた検出電圧(V1)をブリッジ回路(101)の一対の出力点(P3,P4)から出力する抵抗変化型の圧力センサである。増幅回路(2)は、一対の入力端子(T1,T2)に入力される検出電圧(V1)を増幅する。インピーダンス変換回路(8)は、一対の入力端子(T1,T2)と増幅回路(2)との間に介在する。インピーダンス変換回路(8)は、一対の入力端子(T1,T2)から見た入力インピーダンスと増幅回路(2)から見た出力インピーダンスとの間でインピーダンス変換を行う。2つの抵抗成分(R6,R7)は、インピーダンス変換回路(8)と増幅回路(2)との接続点である一対の対象点(P5,P6)間において電気的に直列に接続されている。2つの抵抗成分(R6,R7)の接続点(P10)が基準電位点(P20,P30)に電気的に接続されている。
 この態様によれば、2つの抵抗成分(R6,R7)の抵抗値の比が変化すれば、増幅回路(2)に入力される検出電圧(V1)の大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分(R6,R7)の抵抗値の比によって、検出電圧(V1)のオフセット値を調整することが可能である。したがって、センサ処理回路(1,1A)によれば、能動素子を用いなくとも、受動素子である2つの抵抗成分(R6,R7)を用いるだけで、オフセット値の調整が可能になる。そのため、センサ処理回路(1,1A)では、オフセット値の調整に能動素子が用いられる場合に比べて、圧力センサ(10)の検出電圧(V1)へのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。さらに、一対の入力端子(T1,T2)に接続される圧力センサ(10)のインピーダンスと、一対の対象点(P5,P6)に接続される2つの抵抗成分(R6,R7)のインピーダンスとは、インピーダンス変換回路(8)にて切り離されている。したがって、一対の入力端子(T1,T2)に接続される圧力センサ(10)の抵抗値によらず、2つの抵抗成分(R6,R7)の抵抗値にて、オフセット値を適切に調整しやすくなる。
 第2の態様に係るセンサ処理回路(1,1A)では、第1の態様において、インピーダンス変換回路(8)は、演算増幅器(81,82)を含む。
 この態様によれば、インピーダンス変換回路(8)を比較的簡単に実現可能である。
 第3の態様に係るセンサ処理回路(1,1A)では、第1又は2の態様において、2つの抵抗成分(R6,R7)の少なくとも一方は、抵抗値が可変である。
 この態様によれば、2つの抵抗成分(R6,R7)の抵抗値の比を任意のタイミングで調整でき、結果的に、検出電圧(V1)のオフセット値を任意のタイミングで調整することが可能である。
 第4の態様に係るセンサ処理回路(1,1A)は、第1~3のいずれかの態様において、AD変換器(3)を更に備える。AD変換器(3)は、増幅回路(2)から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号を出力する。
 この態様によれば、オフセット値を調整後のアナログ信号がAD変換器(3)に入力されるので、増幅回路(2)から出力される出力電圧(V2)が、AD変換器(3)の入力値におけるダイナミックレンジを超えにくくなる。
 第5の態様に係るセンサ処理回路(1,1A)は、第4の態様において、補正部(4)を更に備える。補正部(4)は、デジタル信号に対して補正処理を実行する。
 この態様によれば、オフセット値の調整以外の補正処理についてはデジタル回路で実行されるので、補正処理に係る回路規模を小さく抑えることが可能である。
 第6の態様に係るセンサ処理回路(1)では、第1~5のいずれかの態様において、基準電位点(P20)は、ブリッジ回路(101)において駆動電圧(Vd1)が印加される一対の入力点(P1,P2)のうちの高電位側の入力点(P1)と同電位である。
 この態様によれば、基準電位点(P20)を駆動電圧(Vd1)の発生源で規定することが可能である。
 第7の態様に係るセンサ処理回路(1,1A)では、第1~6のいずれかの態様において、2つの抵抗成分(R6,R7)は、オフセット値を調整するように構成されている。オフセット値は、圧力センサ(10)に作用する圧力の大きさが所定値であるときの検出電圧(V1)の大きさである。
 この態様によれば、圧力センサ(10)に作用する圧力の大きさが所定値であるときの検出電圧(V1)の大きさを、2つの抵抗成分(R6,R7)の抵抗値の比にて調整することが可能である。
 第8の態様に係るセンサ処理回路(1,1A)では、第7の態様において、2つの抵抗成分(R6,R7)は、オフセット値を小さくするように構成されている。
 この態様によれば、オフセット値を小さくする補正が可能である。
 第9の態様に係るセンサシステム(100,100A)は、第1~8のいずれかの態様に係るセンサ処理回路(1,1A)と、圧力センサ(10)と、を備える。
 この態様によれば、2つの抵抗成分(R6,R7)の抵抗値の比が変化すれば、増幅回路(2)に入力される検出電圧(V1)の大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分(R6,R7)の抵抗値の比によって、検出電圧(V1)のオフセット値を調整することが可能である。したがって、センサシステム(100,100A)によれば、能動素子を用いなくとも、受動素子である2つの抵抗成分(R6,R7)を用いるだけで、オフセット値の調整が可能になる。そのため、センサシステム(100,100A)では、オフセット値の調整に能動素子が用いられる場合に比べて、圧力センサ(10)の検出電圧(V1)へのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。さらに、一対の入力端子(T1,T2)に接続される圧力センサ(10)のインピーダンスと、一対の対象点(P5,P6)に接続される2つの抵抗成分(R6,R7)のインピーダンスとは、インピーダンス変換回路(8)にて切り離されている。したがって、一対の入力端子(T1,T2)に接続される圧力センサ(10)の抵抗値によらず、2つの抵抗成分(R6,R7)の抵抗値にて、オフセット値を適切に調整しやすくなる。
 第10の態様に係るセンサ処理回路(1X,1AX)は、一対の入力端子(T1X,T2X)と、増幅回路(2X)と、2つの抵抗成分(R6X,R7X)と、を備える。一対の入力端子(T1X,T2X)は、圧力センサ(10X)の一対の出力点(P3X,P4X)に電気的に接続される。圧力センサ(10X)は、複数の抵抗素子(Rs1X~Rs4X)を含むブリッジ回路(101X)を有し、圧力に応じた検出電圧(V1)をブリッジ回路(101X)の一対の出力点(P3X,P4X)から出力する抵抗変化型の圧力センサである。増幅回路(2X)は、一対の入力端子(T1X,T2X)に入力される検出電圧(V1X)を増幅する。2つの抵抗成分(R6X,R7X)は、一対の入力端子(T1X,T2X)間において電気的に直列に接続されている。2つの抵抗成分(R6X,R7X)の接続点(P10X)が基準電位点(P20X,P30X)に電気的に接続されている。
 この態様によれば、2つの抵抗成分(R6X,R7X)の抵抗値の比が変化すれば、増幅回路(2X)に入力される検出電圧(V1X)の大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分(R6X,R7X)の抵抗値の比によって、検出電圧(V1X)のオフセット値を調整することが可能である。したがって、センサ処理回路(1X,1AX)によれば、能動素子を用いなくとも、受動素子である2つの抵抗成分(R6X,R7X)を用いるだけで、オフセット値の調整が可能になる。そのため、センサ処理回路(1X,1AX)では、オフセット値の調整に能動素子が用いられる場合に比べて、圧力センサ(10X)の検出電圧(V1X)へのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。
 第11の態様に係るセンサ処理回路(1X,1AX)では、第10の態様において、2つの抵抗成分(R6X,R7X)の少なくとも一方は、抵抗値が可変である。
 この態様によれば、2つの抵抗成分(R6X,R7X)の抵抗値の比を任意のタイミングで調整でき、結果的に、検出電圧(V1X)のオフセット値を任意のタイミングで調整することが可能である。
 第12の態様に係るセンサ処理回路(1X,1AX)は、第10又は11の態様において、AD変換器(3X)を更に備える。AD変換器(3X)は、増幅回路(2X)から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号を出力する。
 この態様によれば、オフセット値を調整後のアナログ信号がAD変換器(3X)に入力されるので、増幅回路(2X)から出力される出力電圧(V2X)が、AD変換器(3X)の入力値におけるダイナミックレンジを超えにくくなる。
 第13の態様に係るセンサ処理回路(1X,1AX)は、第12の態様において、補正部(4X)を更に備える。補正部(4X)は、デジタル信号に対して補正処理を実行する。
 この態様によれば、オフセット値の調整以外の補正処理についてはデジタル回路で実行されるので、補正処理に係る回路規模を小さく抑えることが可能である。
 第14の態様に係るセンサ処理回路(1X)では、第10~13のいずれかの態様において、基準電位点(P20X)は、ブリッジ回路(101X)において駆動電圧(Vd1X)が印加される一対の入力点(P1X,P2X)のうちの高電位側の入力点(P1X)と同電位である。
 この態様によれば、基準電位点(P20X)を駆動電圧(Vd1X)の発生源で規定することが可能である。
 第15の態様に係るセンサ処理回路(1X,1AX)では、第10~14のいずれかの態様において、2つの抵抗成分(R6X,R7X)は、オフセット値を調整するように構成されている。オフセット値は、圧力センサ(10X)に作用する圧力の大きさが所定値であるときの検出電圧(V1X)の大きさである。
 この態様によれば、圧力センサ(10X)に作用する圧力の大きさが所定値であるときの検出電圧(V1X)の大きさを、2つの抵抗成分(R6X,R7X)の抵抗値の比にて調整することが可能である。
 第16の態様に係るセンサ処理回路(1X,1AX)では、第15の態様において、2つの抵抗成分(R6X,R7X)は、オフセット値を小さくするように構成されている。
 この態様によれば、オフセット値を小さくする補正が可能である。
 第17の態様に係るセンサシステム(100X,100AX)は、第10~16のいずれかの態様に係るセンサ処理回路(1X,1AX)と、圧力センサ(10X)と、を備える。
 この態様によれば、2つの抵抗成分(R6X,R7X)の抵抗値の比が変化すれば、増幅回路(2X)に入力される検出電圧(V1X)の大きさが変化する。結果的に、2つの抵抗成分(R6X,R7X)の抵抗値の比によって、検出電圧(V1X)のオフセット値を調整することが可能である。したがって、センサシステム(100X,100AX)によれば、能動素子を用いなくとも、受動素子である2つの抵抗成分(R6X,R7X)を用いるだけで、オフセット値の調整が可能になる。そのため、センサシステム(100X,100AX)では、オフセット値の調整に能動素子が用いられる場合に比べて、圧力センサ(10X)の検出電圧(V1X)へのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。
 (参考例)
 本参考例に係るセンサシステム100BXは、図7に示すように、センサ処理回路1BXにおけるオフセット調整回路7BXの構成が、実施形態3に係るセンサシステム100Xと相違する。以下、実施形態3と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
 オフセット調整回路7BXは、出力電圧V2Xのオフセット値(圧力センサ10Xに作用する圧力の大きさが所定値であるときの出力電圧V2Xの大きさ)を調整するための回路である。ここでは一例として、所定値がゼロ(0)であるとき、つまり圧力センサ10Xに圧力が作用していないときの出力電圧V2Xの大きさを「オフセット値」とする。そして、オフセット調整回路7BXは、このようなオフセット値をゼロ(0)とするように、オフセット値を調整することと仮定する。
 本参考例では、オフセット調整回路7BXは、補助電源71X及び記憶部72Xを有している。すなわち、本参考例に係るセンサ処理回路1BXは、2つの抵抗成分R6X,R7X(図4参照)に代えて、補助電源71Xと、記憶部72Xと、を備えている。
 補助電源71Xは、抵抗R2Xの両端間に電気的に接続されている。すなわち、増幅回路2Xにおける第1演算増幅器21Xの出力端子と第2演算増幅器22Xの出力端子との間には、抵抗R1X,R2X,R3Xが電気的に直列に接続されている。補助電源71Xは、これら3つの抵抗R1X,R2X,R3Xのうち、真ん中に位置する抵抗R2Xに対して電気的に並列に接続されている。
 補助電源71Xは、抵抗R2Xに対して電流I1Xを流すように構成されている。補助電源71Xは、例えば、定電流源である。補助電源71Xが出力する電流I1Xの大きさ、つまり電流I1Xの電流値は、記憶部72Xに記憶されている指令値によって決まる。補助電源71Xが出力する電流I1Xの向き、つまり抵抗R2Xを流れる電流I1Xの向きについても、記憶部72Xに記憶されている指令値によって決まる。ここでは、抵抗R1X側(第1演算増幅器21X側)から抵抗R3X側(第2演算増幅器22X側)に抵抗R2Xを流れるときの電流I1Xの電流値を「正」とする。つまり、補助電源71Xが「負」の電流I1Xを流すと、抵抗R3X側(第2演算増幅器22X側)から抵抗R1X側(第1演算増幅器21X側)に、抵抗R2Xを電流I1Xが流れることになる。
 ここで、第1演算増幅器21Xの反転入力端子と、第2演算増幅器22Xの反転入力端子とは、抵抗R2Xを介して電気的に接続されている。そして、補助電源71Xが抵抗R2Xに電流I1Xを流すと、抵抗R2Xの両端間には、電圧降下により、電流I1Xの大きさ(電流値)に応じたバイアス電圧が発生する。そのため、抵抗R2Xに電流I1Xが流れることで、第1演算増幅器21Xの反転入力端子と、第2演算増幅器22Xの反転入力端子との間には、バイアス電圧分の電位差が付加されることになる。これにより、増幅回路2から出力される出力電圧V2Xは、バイアス電圧に応じて補正されることになる。例えば、圧力センサ10Xに圧力が作用していない状態で、入力端子T1Xが高電位側となる検出電圧V1Xが生じるような場合には、補助電源71Xが抵抗R2Xに「正」の電流I1Xを流すことで、オフセット値を小さくすることができる。つまり、この場合、第1演算増幅器21Xの反転入力端子と、第2演算増幅器22Xの反転入力端子との間に、第1演算増幅器21Xの反転入力端子を高電位側とするバイアス電圧が付加されるため、オフセット値を小さくするようにオフセット調整回路7BXが作用する。
 記憶部72Xは、上述したように電流I1Xの電流値を決定する指令値を記憶している。そのため、記憶部72Xに記憶されている指令値が変化すれば、補助電源71Xが抵抗R2Xに流す電流I1Xの大きさが変化する。さらに、本参考例では、記憶部72Xに記憶されている指令値の符号(正又は負)によって、抵抗R2Xを流れる電流I1Xの向きも変化する。記憶部72Xに記憶される指令値は、センサ処理回路1BXの外部から書換え可能であることが好ましい。また、記憶部72Xには、予め複数の指令値が記憶されており、これら複数の指令値の中からいずれかの指令値が択一的に選択されてもよい。
 上記構成によれば、補助電源71Xが抵抗R2Xに流す電流I1Xの電流値、つまり抵抗R2Xに印加するバイアス電圧の電圧値が変化すれば、増幅回路2Xから出力される出力電圧V2Xの大きさが変化する。要するに、補助電源71Xの出力が変化すれば、出力電圧V2Xの大きさが変化する。結果的に、補助電源71Xの出力によって、出力電圧V2Xのオフセット値を調整することが可能である。
 以上説明した本参考例の構成によれば、補助電源71Xは、抵抗R2Xに電流I1Xを流すことで、増幅回路2Xの差動出力(出力電圧V2X)に対してバイアス電圧分の電位差を付加して、出力電圧V2Xのオフセット値を調整する。したがって、補助電源71Xの出力に含まれるノイズは、増幅回路2Xの出力においてはコモンモードノイズとなり、差動出力である出力電圧V2Xへは影響しにくく、圧力センサ10Xの検出電圧V1Xへのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。また、センサ処理回路1BXでは、補助電源71Xのみでオフセット値を調整できるため、基準電圧を生成する電圧源(オフセット補正回路)を有する構成に比べて、回路構成の簡略化を図ることが可能である。
 本参考例の変形例として、補助電源71Xは、定電流を発生する定電流源に限らず、例えば、定電圧を発生する定電圧源であってもよい。補助電源71Xが定電圧源である場合においても、補助電源71Xが抵抗R2Xにバイアス電圧を印加することで、抵抗R2Xには電流I1Xが流れることになる。したがって、上記参考例と同様に、補助電源71Xの出力によって、出力電圧V2Xのオフセット値を調整することが可能である。
 また、補助電源71Xが抵抗R2Xに流す電流I1Xの電流値(抵抗R2Xに印加するバイアス電圧の電圧値)が可変であることは、センサ処理回路1BXに必須の構成ではなく、補助電源71Xの出力は固定であってもよい。この場合でも、例えば、センサ処理回路1BXの製造過程において、補助電源71Xを構成する素子の回路定数を調節することで、補助電源71Xの出力を調整することは可能である。これにより、出力電圧V2Xのオフセット値を調整することが可能である。この場合、記憶部72Xは適宜省略可能である。
 本参考例で説明した構成(変形例を含む)は、実施形態3及び実施形態4で説明した種々の構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて採用可能である。
 以上説明したように、参考例の第1の態様に係るセンサ処理回路(1BX)は、一対の入力端子(T1X,T2X)と、増幅回路(2X)と、補助電源(71X)と、を備える。一対の入力端子(T1X,T2X)は、圧力センサ(10X)の一対の出力点(P3X,P4X)に電気的に接続される。圧力センサ(10X)は、複数の抵抗素子(Rs1X~Rs4X)を含むブリッジ回路(101X)を有し、圧力に応じた検出電圧(V1X)をブリッジ回路(101X)の一対の出力点(P3X,P4X)から出力する抵抗変化型の圧力センサである。増幅回路(2X)は、一対の入力端子(T1X,T2X)に入力される検出電圧(V1X)を増幅し、増幅後の検出電圧(V1X)を差動出力である出力電圧(V2X)として出力する。増幅回路(2X)は、第1演算増幅器(21X)、第2演算増幅器(22X)、第1抵抗(R1X)、第2抵抗(R2X)及び第3抵抗(R3X)を有する。第1演算増幅器(21X)の出力端子は、第1抵抗(R1X)を介して第1演算増幅器(21X)の反転入力端子と電気的に接続されている。第2演算増幅器(22X)の出力端子は、第3抵抗(R3X)を介して第2演算増幅器(22X)の反転入力端子と電気的に接続されている。第1演算増幅器(21X)の反転入力端子と、第2演算増幅器(22X)の反転入力端子とは、第2抵抗(R2X)を介して電気的に接続される。補助電源(71X)は、第2抵抗(R2X)の両端間に電気的に接続されており、第2抵抗(R2X)に電流(I1X)を流す。
 この態様によれば、補助電源(71X)が第2抵抗(R2X)に流す電流(I1X)の電流値が変化すれば、増幅回路(2X)から出力される出力電圧(V2X)の大きさが変化する。結果的に、補助電源(71X)の出力によって、出力電圧(V2X)のオフセット値を調整することが可能である。補助電源(71X)の出力に含まれるノイズは、増幅回路(2X)の出力においてはコモンモードノイズとなり、差動出力である出力電圧(V2X)へは影響しにくい。そのため、センサ処理回路(1BX)によれば、圧力センサ(10X)の検出電圧(V1X)へのノイズの影響を低減しやすい、という利点がある。
 参考例に係るセンサ処理回路(1BX)においても、実施形態3及び実施形態4(変形例を含む)と同様の適宜の構成を採用可能である。
 すなわち、参考例の第2の態様に係るセンサ処理回路(1BX)では、参考例の第1の態様において、補助電源(71X)の出力する電流値又は電圧値は可変である。
 参考例の第3の態様に係るセンサ処理回路(1BX)は、参考例の第1又は2の態様において、AD変換器(3X)を更に備える。AD変換器(3X)は、増幅回路(2X)から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号を出力する。
 参考例の第4の態様に係るセンサ処理回路(1BX)は、参考例の第3の態様において、補正部(4X)を更に備える。補正部(4X)は、デジタル信号に対して補正処理を実行する。
 参考例の第5の態様に係るセンサ処理回路(1BX)では、参考例の第1~4のいずれかの態様において、補助電源(71X)は、オフセット値を調整するように構成されている。オフセット値は、圧力センサ(10X)に作用する圧力の大きさが所定値であるときの出力電圧(V2X)の大きさである。
 参考例の第6の態様に係るセンサ処理回路(1BX)では、参考例の第5の態様において、補助電源(71X)は、オフセット値を小さくするように構成されている。
 参考例の第7の態様に係るセンサシステム(100BX)は、参考例の第1~8のいずれかの態様に係るセンサ処理回路(1BX)と、圧力センサ(10X)と、を備える。
 1,1A センサ処理回路
 2 増幅回路
 3 AD変換器
 4 補正部
 8 インピーダンス変換回路
 10 圧力センサ
 81,82 演算増幅器
 100,100A センサシステム
 101 ブリッジ回路
 P1,P2 入力点
 P3,P4 出力点
 P5,P6 対象点
 P10 接続点
 P20,P30 基準電位点
 R6,R7 抵抗成分
 Rs1~Rs4 抵抗素子
 T1,T2 入力端子
 V1 検出電圧
 Vd1 駆動電圧
 1X,1AX センサ処理回路
 2X 増幅回路
 3X AD変換器
 4X 補正部
 10X 圧力センサ
 100X,100AX センサシステム
 101X ブリッジ回路
 P1X,P2X 入力点
 P3X,P4X 出力点
 P10X 接続点
 P20X,P30X 基準電位点
 R6X,R7X 抵抗成分
 Rs1X~Rs4X 抵抗素子
 T1X,T2X 入力端子
 V1X 検出電圧
 Vd1X 駆動電圧

Claims (17)

  1.  複数の抵抗素子を含むブリッジ回路を有し圧力に応じた検出電圧を前記ブリッジ回路の一対の出力点から出力する抵抗変化型の圧力センサの、前記一対の出力点に電気的に接続される一対の入力端子と、
     前記一対の入力端子に入力される前記検出電圧を増幅する増幅回路と、
     前記一対の入力端子と前記増幅回路との間に介在し、前記一対の入力端子から見た入力インピーダンスと前記増幅回路から見た出力インピーダンスとの間でインピーダンス変換を行うインピーダンス変換回路と、
     前記インピーダンス変換回路と前記増幅回路との接続点である一対の対象点間において電気的に直列に接続された2つの抵抗成分と、を備え、
     前記2つの抵抗成分の接続点が基準電位点に電気的に接続されている、
     センサ処理回路。
  2.  前記インピーダンス変換回路は、演算増幅器を含む、
     請求項1に記載のセンサ処理回路。
  3.  前記2つの抵抗成分の少なくとも一方は、抵抗値が可変である、
     請求項1又は2に記載のセンサ処理回路。
  4.  前記増幅回路から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して前記デジタル信号を出力するAD変換器を更に備える、
     請求項1~3のいずれか1項に記載のセンサ処理回路。
  5.  前記デジタル信号に対して補正処理を実行する補正部を更に備える、
     請求項4に記載のセンサ処理回路。
  6.  前記基準電位点は、前記ブリッジ回路において駆動電圧が印加される一対の入力点のうちの高電位側の入力点と同電位である、
     請求項1~5のいずれか1項に記載のセンサ処理回路。
  7.  前記2つの抵抗成分は、前記圧力センサに作用する圧力の大きさが所定値であるときの前記検出電圧の大きさであるオフセット値を調整するように構成されている、
     請求項1~6のいずれか1項に記載のセンサ処理回路。
  8.  前記2つの抵抗成分は、前記オフセット値を小さくするように構成されている、
     請求項7に記載のセンサ処理回路。
  9.  請求項1~8のいずれか1項に記載のセンサ処理回路と、
     前記圧力センサと、を備える、
     センサシステム。
  10.  複数の抵抗素子を含むブリッジ回路を有し圧力に応じた検出電圧を前記ブリッジ回路の一対の出力点から出力する抵抗変化型の圧力センサの、前記一対の出力点に電気的に接続される一対の入力端子と、
     前記一対の入力端子に入力される前記検出電圧を増幅する増幅回路と、
     前記一対の入力端子間において電気的に直列に接続された2つの抵抗成分と、を備え、
     前記2つの抵抗成分の接続点が基準電位点に電気的に接続されている、
     センサ処理回路。
  11.  前記2つの抵抗成分の少なくとも一方は、抵抗値が可変である、
     請求項10に記載のセンサ処理回路。
  12.  前記増幅回路から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して前記デジタル信号を出力するAD変換器を更に備える、
     請求項10又は11に記載のセンサ処理回路。
  13.  前記デジタル信号に対して補正処理を実行する補正部を更に備える、
     請求項12に記載のセンサ処理回路。
  14.  前記基準電位点は、前記ブリッジ回路において駆動電圧が印加される一対の入力点のうちの高電位側の入力点と同電位である、
     請求項10~13のいずれか1項に記載のセンサ処理回路。
  15.  前記2つの抵抗成分は、前記圧力センサに作用する圧力の大きさが所定値であるときの前記検出電圧の大きさであるオフセット値を調整するように構成されている、
     請求項10~14のいずれか1項に記載のセンサ処理回路。
  16.  前記2つの抵抗成分は、前記オフセット値を小さくするように構成されている、
     請求項15に記載のセンサ処理回路。
  17.  請求項10~16のいずれか1項に記載のセンサ処理回路と、
     前記圧力センサと、を備える、
     センサシステム。
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