JPH0273104A - 半導体センサの温度補償回路 - Google Patents
半導体センサの温度補償回路Info
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- JPH0273104A JPH0273104A JP63224243A JP22424388A JPH0273104A JP H0273104 A JPH0273104 A JP H0273104A JP 63224243 A JP63224243 A JP 63224243A JP 22424388 A JP22424388 A JP 22424388A JP H0273104 A JPH0273104 A JP H0273104A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は発明は、例えば半導体の感圧ダイヤフラム上に
形成さた歪ゲージを備えた圧力センサのような半導体セ
ンサの温度補償を行う回路に関するもので、 特に前記センサの零点の（即ち非加圧状態における）温
度補償を少ない抵抗数で精度良く実現することができる
ような半導体センサの温度補償回路に関する。
形成さた歪ゲージを備えた圧力センサのような半導体セ
ンサの温度補償を行う回路に関するもので、 特に前記センサの零点の（即ち非加圧状態における）温
度補償を少ない抵抗数で精度良く実現することができる
ような半導体センサの温度補償回路に関する。
一般に半導体の感圧ダイヤフラムを備えた圧力センサは
、歪ゲージ間の温度特性のずれなどに基因する零点温度
特性及び歪ゲージのピエゾ抵抗係数の温度依存性などに
基因する感度温度特性を有するので、特に広い温度範囲
で高精度が要求される用途に用いられる場合には、この
２つの温度特性を補償することが不可欠である。 第３図はこの種の半導体圧力センサにおいて、前記の零
点温度特性及び感度温度特性の補償を行う従来の回路例
である。歪ゲージＲｇｌ〜Ｒｇ４はシリコンの感圧ダイ
ヤフラム上に拡散により形成され、ダイヤフラムに圧力
を加えるとブリッジ出力端子ＡＢ間に電圧信号が生じる
ようにダイヤフラム上の位置が決められている。この電
圧信号は演算増幅器ＯＰ２．ＯＰ３によって構成される
バッファによりインピーダンス変換され、さらに演算増
幅器ＯＰＩと抵抗Ｒ１〜Ｒ４及び温度依存性の大きな抵
抗ＲＡとにより構成される差動増幅器により増幅され、
出力される。 前記ブリッジ出力端子ＡＢ間に生じる電圧信号は、シリ
コンダイヤフラムに加えられる圧力の大きさによって変
化するが、この電圧と圧力の関係、すなわち感度は−３
０００〜−１０００ｐｐｍ／“Ｃの負の温度特性を有し
ている。この感度の負の温度特性は、演算増幅器ＯＰＩ
の帰還抵抗として正の温度依存性を有する抵抗ＲＡと抵
抗Ｒ４とよりなる並列抵抗を接続することにより補償さ
れる。 一方、演算増幅器ＯＰ４と抵抗Ｒ５〜ＲＩＯおよび温度
依存性の大きな抵抗ＲＢ、ＲＣとによって零点温度特性
補償回路が構成される。この回路の出力端子Ｃは抵抗Ｒ
３を介して演算増幅器ＯＰＩの非反転入力端子に接続さ
れており、これにより前記零点温度特性補償回路の出力
電圧Ｖｄは、増幅された前記ブリッジ出力電圧に加え合
わせられる。この場合、零点の温度補償はシリコンダイ
ヤフラムに加えられる圧力が零のときのブリッジ出力電
圧の温度特性に応じて抵抗Ｒ８，Ｒ９の値を調整するこ
とにより行われる。また同時に抵抗Ｒ５゜Ｒ６の値を調
整することにより出力のレベルを所定のイ直にすること
ができる。 またこの種の温度補償回路としては、本出願人の先願に
なる特開昭５９−１５３１１７号公報が存在する。 第５図は前記先願の回路を用いて構成した圧力センサの
温度補償回路の例であり、第３図の抵抗ＲＢ、Ｒ８に並
列に抵抗Ｒ１１を、また抵抗ＲＣ。 Ｒ９に並列に抵抗Ｒ１２を付加したものである。この場
合抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１１，Ｒ１２の値を選ぶことによ
り零点温度特性の補償を行うことができる。
、歪ゲージ間の温度特性のずれなどに基因する零点温度
特性及び歪ゲージのピエゾ抵抗係数の温度依存性などに
基因する感度温度特性を有するので、特に広い温度範囲
で高精度が要求される用途に用いられる場合には、この
２つの温度特性を補償することが不可欠である。 第３図はこの種の半導体圧力センサにおいて、前記の零
点温度特性及び感度温度特性の補償を行う従来の回路例
である。歪ゲージＲｇｌ〜Ｒｇ４はシリコンの感圧ダイ
ヤフラム上に拡散により形成され、ダイヤフラムに圧力
を加えるとブリッジ出力端子ＡＢ間に電圧信号が生じる
ようにダイヤフラム上の位置が決められている。この電
圧信号は演算増幅器ＯＰ２．ＯＰ３によって構成される
バッファによりインピーダンス変換され、さらに演算増
幅器ＯＰＩと抵抗Ｒ１〜Ｒ４及び温度依存性の大きな抵
抗ＲＡとにより構成される差動増幅器により増幅され、
出力される。 前記ブリッジ出力端子ＡＢ間に生じる電圧信号は、シリ
コンダイヤフラムに加えられる圧力の大きさによって変
化するが、この電圧と圧力の関係、すなわち感度は−３
０００〜−１０００ｐｐｍ／“Ｃの負の温度特性を有し
ている。この感度の負の温度特性は、演算増幅器ＯＰＩ
の帰還抵抗として正の温度依存性を有する抵抗ＲＡと抵
抗Ｒ４とよりなる並列抵抗を接続することにより補償さ
れる。 一方、演算増幅器ＯＰ４と抵抗Ｒ５〜ＲＩＯおよび温度
依存性の大きな抵抗ＲＢ、ＲＣとによって零点温度特性
補償回路が構成される。この回路の出力端子Ｃは抵抗Ｒ
３を介して演算増幅器ＯＰＩの非反転入力端子に接続さ
れており、これにより前記零点温度特性補償回路の出力
電圧Ｖｄは、増幅された前記ブリッジ出力電圧に加え合
わせられる。この場合、零点の温度補償はシリコンダイ
ヤフラムに加えられる圧力が零のときのブリッジ出力電
圧の温度特性に応じて抵抗Ｒ８，Ｒ９の値を調整するこ
とにより行われる。また同時に抵抗Ｒ５゜Ｒ６の値を調
整することにより出力のレベルを所定のイ直にすること
ができる。 またこの種の温度補償回路としては、本出願人の先願に
なる特開昭５９−１５３１１７号公報が存在する。 第５図は前記先願の回路を用いて構成した圧力センサの
温度補償回路の例であり、第３図の抵抗ＲＢ、Ｒ８に並
列に抵抗Ｒ１１を、また抵抗ＲＣ。 Ｒ９に並列に抵抗Ｒ１２を付加したものである。この場
合抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１１，Ｒ１２の値を選ぶことによ
り零点温度特性の補償を行うことができる。
前記第３図の圧力センサの温度補償回路は、ブリッジ出
力電圧の増幅回路と零点温度特性補償回路とが比較的独
立であり、調整が行いやすい。しかしながら、零点温度
特性補償回路の出力電圧Ｖｄは、演算増幅器ＯＰ１を経
由することにより感度特性補償のための抵抗ＲＡの温度
特性の影響を受け、抵抗ＲＢ、 ＲＣによる温度特性に
抵抗ＲＡの温度特性が掛は合わされることにより、２次
の温度特性、すなわち温度特性の曲がりを生ずる。 この温度特性の曲がりは第４図のようであり、使用温度
範囲の上限Ｔｈ付近及び下限Ｔｆ付近において特に精度
が悪くなるという問題があった。 また前記第５図の回路では抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１１゜Ｒ
１２の値を選ぶことによりセンサ出力電圧の零点の温度
特性の曲がりを補償してフラットな特性にすることが可
能であるが、この温度特性的がりの補償のために第３図
の回路に比べて抵抗をさらに２本付加する必要があり、
このため素子数が増えて回路がコンパクトになりにくい
という問題があった。 そこで本発明の課題は、上述した問題を除去し、ブリッ
ジ出力電圧の零点の温度特性の曲がりを抑え、かつ少な
い素子数で構成することのできる半導体圧力センサの温
度補償回路を提供することにある。
力電圧の増幅回路と零点温度特性補償回路とが比較的独
立であり、調整が行いやすい。しかしながら、零点温度
特性補償回路の出力電圧Ｖｄは、演算増幅器ＯＰ１を経
由することにより感度特性補償のための抵抗ＲＡの温度
特性の影響を受け、抵抗ＲＢ、 ＲＣによる温度特性に
抵抗ＲＡの温度特性が掛は合わされることにより、２次
の温度特性、すなわち温度特性の曲がりを生ずる。 この温度特性の曲がりは第４図のようであり、使用温度
範囲の上限Ｔｈ付近及び下限Ｔｆ付近において特に精度
が悪くなるという問題があった。 また前記第５図の回路では抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１１゜Ｒ
１２の値を選ぶことによりセンサ出力電圧の零点の温度
特性の曲がりを補償してフラットな特性にすることが可
能であるが、この温度特性的がりの補償のために第３図
の回路に比べて抵抗をさらに２本付加する必要があり、
このため素子数が増えて回路がコンパクトになりにくい
という問題があった。 そこで本発明の課題は、上述した問題を除去し、ブリッ
ジ出力電圧の零点の温度特性の曲がりを抑え、かつ少な
い素子数で構成することのできる半導体圧力センサの温
度補償回路を提供することにある。
前記の課題を解決するために本発明は発明の回路では、
「半導体のダイヤフラム上に形成された歪ゲージを含ん
だブリッジ回路と、このブリッジ回路の出力電圧を増幅
する演算増幅器であって、この増幅器の反転入力端子と
出力端子との間に温度依存性の大きな第１の抵抗が接続
されてなる第１の演算増幅器とを備え、前記第１の演算
増幅器の非反転入力端子に第２の抵抗を介して第２の演
算増幅器の出力端子を接続し、この第２の演算増幅器の
非反転入力端子には電源電圧を抵抗によって分圧した電
圧を印加するとともに、さらに前記第２の演算増幅器の
反転入力端子と所定電位との間には前記第１の抵抗と同
一またはほぼ等しい温度依存性を持つ第３の抵抗を、反
転入力端子と出力端子との間には可調整抵抗をすること
により、零点温度特性を補償するようにｊするものとす
る。
「半導体のダイヤフラム上に形成された歪ゲージを含ん
だブリッジ回路と、このブリッジ回路の出力電圧を増幅
する演算増幅器であって、この増幅器の反転入力端子と
出力端子との間に温度依存性の大きな第１の抵抗が接続
されてなる第１の演算増幅器とを備え、前記第１の演算
増幅器の非反転入力端子に第２の抵抗を介して第２の演
算増幅器の出力端子を接続し、この第２の演算増幅器の
非反転入力端子には電源電圧を抵抗によって分圧した電
圧を印加するとともに、さらに前記第２の演算増幅器の
反転入力端子と所定電位との間には前記第１の抵抗と同
一またはほぼ等しい温度依存性を持つ第３の抵抗を、反
転入力端子と出力端子との間には可調整抵抗をすること
により、零点温度特性を補償するようにｊするものとす
る。
本発明の構成によれば、まず半導体のダイヤフラム上に
形成された歪ゲージを含んだブリッジ回路の出力電圧の
感度温度特性は、従来知られている回路と同じように、
温度依存性の大きな第１の抵抗を含む、第１の演算増幅
器の帰還抵抗回路によって補償され、一方第２の演算増
幅器の帰還抵抗と電源電圧分圧抵抗、および前記第１の
抵抗と同一またはほぼ等しい温度依存性を持つ第３の抵
抗で構成された零点温度特性補償回路において、前記ブ
リッジの零点出力電圧及びその温度特性に応じて前記の
抵抗を調整することによって、零点出力電圧の温度特性
を曲がりのないフラットな特性とするものである。
形成された歪ゲージを含んだブリッジ回路の出力電圧の
感度温度特性は、従来知られている回路と同じように、
温度依存性の大きな第１の抵抗を含む、第１の演算増幅
器の帰還抵抗回路によって補償され、一方第２の演算増
幅器の帰還抵抗と電源電圧分圧抵抗、および前記第１の
抵抗と同一またはほぼ等しい温度依存性を持つ第３の抵
抗で構成された零点温度特性補償回路において、前記ブ
リッジの零点出力電圧及びその温度特性に応じて前記の
抵抗を調整することによって、零点出力電圧の温度特性
を曲がりのないフラットな特性とするものである。
第１図は本発明を適用した半導体圧力センサの温度補償
回路の第１の実施例である。歪ゲージＲｇ１〜Ｒｇ４は
シリコン感圧ダイヤフラム上に拡散により形成され、こ
のダイヤフラムへの加圧によってブリッジの差動出力端
子Ａ、Ｂ間に電圧信号を生じるようにダイヤフラム上の
位置が決められている。前記差動出力端子Ａはバッファ
として作用する演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に接
続され、前記差動出力端子Ｂは同じくバッファとして作
用する演算増幅器ＯＰ３の非反転入力端子に接続される
。 さらに前記演算増幅器ＯＰ２の出力端子は、抵抗Ｒ１を
介して演算増幅器ＯＰＩの非反転入力端子に接続され、
前記演算増幅器ＯＰ３の出力端子は抵抗Ｒ２を介して前
記演算増幅２ＳＯＰ１の反転入力端子に接続される。 演算増幅器ＯＰＩの出力端子Ｆはこの圧力センサの出力
端子となっており、該出力端子とこの増幅器○Ｐ１の反
転入力端子との間に正の大きな温度依存性を有する抵抗
ＲＡと抵抗Ｒ４とが並列に接続される。この抵抗ＲＡと
しては、シリコンチップのダイヤフラム部分の外に形成
された拡散抵抗、またはサーミスタなどが適用される。 一方、電源端子Ｅと演算増幅器ＯＰ４の反転入力端子間
に抵抗ＲＡと同一、またはほぼ等しい温度依存性を有す
る抵抗ＲＢが接続される。また電源端子Ｅと接地端子Ｇ
との間に抵抗Ｒ５，Ｒ６が直列に接続され、この抵抗Ｒ
５と抵抗Ｒ６との接続点と、演算増幅器ＯＰ４の非反転
入力端子とが接続される。演算増幅器ＯＰ４の出力端子
Ｃとこの増幅器ＯＰ４の反転入力端子との間に抵抗Ｒ７
が接続され、該出力端子Ｃは抵抗Ｒ３を介して演算増幅
器ＯＰＩの非反転入力端子に接続される。 以上のような構成において、本発明の詳細な説明する。 ブリッジの差動出力電圧は演算増幅器ＯＰ２．ＯＰ３よ
りなるバッファによりインピーダンス変換され、さらに
演算増幅器ＯＰＩと抵抗Ｒ１〜Ｒ４，ＲＡより構成され
る差動増幅器により増幅される。ここで加圧によるブリ
ッジの出力電圧信号は−３０００〜−１０００ｐｐｍ／
″Ｃの負の温度特性を有するが、抵抗ＲＡの正の温度依
存性によって前記差動増幅器の増幅度に正の温度依存性
を持たせることにより補償される。抵抗Ｒ４はそのため
の調整抵抗である。またこの圧力センサの感度は抵抗Ｒ
１，Ｒ２の値を等しく上下させることにより調整される
。 演算増幅器ＯＰ４と抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，ＲＢで構成
される回路は、電源電圧ＶＣＣと抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧
された電圧との差を反転増幅するもので、抵抗Ｒ７の値
を選ぶことによりブリッジ零点出力電圧の温度特性、す
なわちダイヤフラムを加圧しないときの出力電圧の温度
特性を補償し、同時に抵抗Ｒ５，Ｒ６の値を変化させる
ことによりこの圧力センサ出力レベルの調整を行うため
の回路である。 ここで−船釣にＲ１−Ｒ２、またＲ１．Ｒ２（Ｒ３、Ｒ
４，ＲＡであり、本例もこれに従うものとする。 このようにすると加圧をしないときの圧力センサ出力電
圧Ｖｏｕｔは次の式（１）で表わされる。 ここでＶｉｎｏはブリッジの零点出力電圧である。 また うこととする。 ブリッジの零点出力電圧及びその温度特性が零のとき、
式（３）の右辺第１項は零である。従って温度補償のた
めには、右辺第２項が温度によらず一定値である必要が
ある。すなわち であり、弐（２）を式（１）に代入して変形すると２Ｒ
３・（Ｒ５＋Ｒ６） ＲＢ （ＲＡ＋Ｒ４）
抵抗ＲＡ、ＲＢは同じ温度依存性を持っているから、式
（４）の中でＲＡ／ＲＢは温度によらず一定の値となる
。したがって式（４）を満足するためには、すなわち ここて抵抗ＲＡ、ＲＢは同じ温度依存性を持つものとす
る。ブリッジの零点出力電圧及びその温度特性は零付近
を中心としてプラス、マイナス両側にばらついているこ
とが多く、本例もこれに従ここで、ＲＡｏＲＢｏはそれ
ぞれ基準温度（例えば２５°Ｃ）における抵抗ＲＡ、Ｒ
ＢＯ値である。 式（６）を満足するような抵抗Ｒ７の値を選ぶことによ
り、零点温度特性の補償がなされる。この場合、Ｖｏｕ
Ｌ ＝ｃｏｎｓｔであり、圧力センサの零点出力電圧Ｖ
ｏｕｔの温度特性の傾きも曲がりもすべて零となり、完
全にフラフトな特性が実現できる。 次に式（３）の右辺第１項が正の温度特性を有するとき
は、抵抗Ｒ５，Ｒ１の値を大きくするか、Ｒ５Ｒ６の値
を小さくし、式（３）の右辺第２項の温度特性に負の傾
向を持たせて補償する。また逆に右辺第１項が負の温度
特性ををするときは、抵抗Ｒ５、Ｒ７の値を小さくする
か、Ｒ５−Ｒ６の値を大きくし、式（３）の右辺第２項
の温度特性に正の傾向を持たせて補償する。 第２図は本発明を通用した第２の実施例で、第１の実施
例（第１図）における抵抗ＲＢの接続点を電源端子Ｅよ
り接地端子Ｇに変えたものである。 この回路により演算増幅器ＯＰ４の出力端子Ｃの電位Ｖ
ｄはＶ ｃｃ／２以上となり、その結果、圧力センサの
出力端子Ｆには増幅されたブリッジ出力電圧にＶ ｃｃ
／２以上の大きな電位が加え合わされて出力される。こ
の方式は圧力センサ出力の零点を高いレベルに設定した
い場合に適用することができる。なお温度特性の補償に
ついては、第１の実施例と同様の効果を有する。
回路の第１の実施例である。歪ゲージＲｇ１〜Ｒｇ４は
シリコン感圧ダイヤフラム上に拡散により形成され、こ
のダイヤフラムへの加圧によってブリッジの差動出力端
子Ａ、Ｂ間に電圧信号を生じるようにダイヤフラム上の
位置が決められている。前記差動出力端子Ａはバッファ
として作用する演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に接
続され、前記差動出力端子Ｂは同じくバッファとして作
用する演算増幅器ＯＰ３の非反転入力端子に接続される
。 さらに前記演算増幅器ＯＰ２の出力端子は、抵抗Ｒ１を
介して演算増幅器ＯＰＩの非反転入力端子に接続され、
前記演算増幅器ＯＰ３の出力端子は抵抗Ｒ２を介して前
記演算増幅２ＳＯＰ１の反転入力端子に接続される。 演算増幅器ＯＰＩの出力端子Ｆはこの圧力センサの出力
端子となっており、該出力端子とこの増幅器○Ｐ１の反
転入力端子との間に正の大きな温度依存性を有する抵抗
ＲＡと抵抗Ｒ４とが並列に接続される。この抵抗ＲＡと
しては、シリコンチップのダイヤフラム部分の外に形成
された拡散抵抗、またはサーミスタなどが適用される。 一方、電源端子Ｅと演算増幅器ＯＰ４の反転入力端子間
に抵抗ＲＡと同一、またはほぼ等しい温度依存性を有す
る抵抗ＲＢが接続される。また電源端子Ｅと接地端子Ｇ
との間に抵抗Ｒ５，Ｒ６が直列に接続され、この抵抗Ｒ
５と抵抗Ｒ６との接続点と、演算増幅器ＯＰ４の非反転
入力端子とが接続される。演算増幅器ＯＰ４の出力端子
Ｃとこの増幅器ＯＰ４の反転入力端子との間に抵抗Ｒ７
が接続され、該出力端子Ｃは抵抗Ｒ３を介して演算増幅
器ＯＰＩの非反転入力端子に接続される。 以上のような構成において、本発明の詳細な説明する。 ブリッジの差動出力電圧は演算増幅器ＯＰ２．ＯＰ３よ
りなるバッファによりインピーダンス変換され、さらに
演算増幅器ＯＰＩと抵抗Ｒ１〜Ｒ４，ＲＡより構成され
る差動増幅器により増幅される。ここで加圧によるブリ
ッジの出力電圧信号は−３０００〜−１０００ｐｐｍ／
″Ｃの負の温度特性を有するが、抵抗ＲＡの正の温度依
存性によって前記差動増幅器の増幅度に正の温度依存性
を持たせることにより補償される。抵抗Ｒ４はそのため
の調整抵抗である。またこの圧力センサの感度は抵抗Ｒ
１，Ｒ２の値を等しく上下させることにより調整される
。 演算増幅器ＯＰ４と抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，ＲＢで構成
される回路は、電源電圧ＶＣＣと抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧
された電圧との差を反転増幅するもので、抵抗Ｒ７の値
を選ぶことによりブリッジ零点出力電圧の温度特性、す
なわちダイヤフラムを加圧しないときの出力電圧の温度
特性を補償し、同時に抵抗Ｒ５，Ｒ６の値を変化させる
ことによりこの圧力センサ出力レベルの調整を行うため
の回路である。 ここで−船釣にＲ１−Ｒ２、またＲ１．Ｒ２（Ｒ３、Ｒ
４，ＲＡであり、本例もこれに従うものとする。 このようにすると加圧をしないときの圧力センサ出力電
圧Ｖｏｕｔは次の式（１）で表わされる。 ここでＶｉｎｏはブリッジの零点出力電圧である。 また うこととする。 ブリッジの零点出力電圧及びその温度特性が零のとき、
式（３）の右辺第１項は零である。従って温度補償のた
めには、右辺第２項が温度によらず一定値である必要が
ある。すなわち であり、弐（２）を式（１）に代入して変形すると２Ｒ
３・（Ｒ５＋Ｒ６） ＲＢ （ＲＡ＋Ｒ４）
抵抗ＲＡ、ＲＢは同じ温度依存性を持っているから、式
（４）の中でＲＡ／ＲＢは温度によらず一定の値となる
。したがって式（４）を満足するためには、すなわち ここて抵抗ＲＡ、ＲＢは同じ温度依存性を持つものとす
る。ブリッジの零点出力電圧及びその温度特性は零付近
を中心としてプラス、マイナス両側にばらついているこ
とが多く、本例もこれに従ここで、ＲＡｏＲＢｏはそれ
ぞれ基準温度（例えば２５°Ｃ）における抵抗ＲＡ、Ｒ
ＢＯ値である。 式（６）を満足するような抵抗Ｒ７の値を選ぶことによ
り、零点温度特性の補償がなされる。この場合、Ｖｏｕ
Ｌ ＝ｃｏｎｓｔであり、圧力センサの零点出力電圧Ｖ
ｏｕｔの温度特性の傾きも曲がりもすべて零となり、完
全にフラフトな特性が実現できる。 次に式（３）の右辺第１項が正の温度特性を有するとき
は、抵抗Ｒ５，Ｒ１の値を大きくするか、Ｒ５Ｒ６の値
を小さくし、式（３）の右辺第２項の温度特性に負の傾
向を持たせて補償する。また逆に右辺第１項が負の温度
特性ををするときは、抵抗Ｒ５、Ｒ７の値を小さくする
か、Ｒ５−Ｒ６の値を大きくし、式（３）の右辺第２項
の温度特性に正の傾向を持たせて補償する。 第２図は本発明を通用した第２の実施例で、第１の実施
例（第１図）における抵抗ＲＢの接続点を電源端子Ｅよ
り接地端子Ｇに変えたものである。 この回路により演算増幅器ＯＰ４の出力端子Ｃの電位Ｖ
ｄはＶ ｃｃ／２以上となり、その結果、圧力センサの
出力端子Ｆには増幅されたブリッジ出力電圧にＶ ｃｃ
／２以上の大きな電位が加え合わされて出力される。こ
の方式は圧力センサ出力の零点を高いレベルに設定した
い場合に適用することができる。なお温度特性の補償に
ついては、第１の実施例と同様の効果を有する。
本発明によれば、半導体のダイヤフラム上に形成された
歪ゲージＲｇｌ〜Ｒｇ４を含んだブリフジ回路と、 該ブリッジ回路の出力がそれぞれ抵抗ＲＬＲ２を介して
自身の２個の入力端子に与えられ、かつ自身の反転入力
端子と出力端子Ｆとの間に温度依存性の大きな第１の抵
抗ＲＡを含む帰還抵抗回路ＲＡ、Ｒ４が接続された第１
の演算増幅器ＯＰＩと、を備えた半導体圧力センサの温
度補償回路において、 前記第１の抵抗ＲＡと同一またはほぼ等しい温度依存性
を有する第３の抵抗であって、その他端が一定電位に接
続された抵抗ＲＢと、帰還用の抵抗であって、その他端
が出力端子Ｃに接続された抵抗Ｒ７とが、ともに自身の
反転入力端子に接続されるとともに、 電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ５，Ｒ６によって分圧した電圧
が自身の非反転入力端子に加えられるように接続された
第２の演算増幅器ＯＰ４の出力Ｖｄが、前記第１の演算
増幅器ＯＰＩの非反転入力端子に第２の抵抗Ｒ３を介し
て接続されるようにしたので、 ブリッジの零点出力電圧およびその温度特性が零のとき
、抵抗Ｒ７の値を式（６）の条件を満足するように選ぶ
ことにより、センサ出力電圧Ｖｏｕｔの零点温度特性を
曲がりのないフラットな特性とすることができるように
なる。 もしブリッジの零点出力電圧およびその温度特性が零か
らずれた場合には、抵抗Ｒ５〜Ｒ７の値を選んで式（３
）の右辺第１項が持つ温度特性の傾きを、弐（３）の右
辺第２項の温度特性の傾きが打消すようにすることによ
り、センサ出力電圧Ｖｏｕｔの零点温度特性の傾きが零
になるよう調整を行うが、その際に生じる温度特性の曲
がりは式（３）の右辺第１項と第２項の温度特性の２次
以降の成分の違いによって生じるもののみであり、十分
に小さい値である。 また本発明を適用した回路の抵抗数は、第１図。 第２図の実施例とも９本（ただし、歪ゲージは含まない
）であり、同等の機能を有する第５図の実施例が抵抗１
５本を使用しているのに比べて６本も少ない。従ってよ
りコンパクトな回路を実現することが可能となる。 なお、本回路は半導体圧力センサの温度特性のみならず
、零点および感度の温度特性の補償が必要な他の用途に
も適用できることはもちろんである。
歪ゲージＲｇｌ〜Ｒｇ４を含んだブリフジ回路と、 該ブリッジ回路の出力がそれぞれ抵抗ＲＬＲ２を介して
自身の２個の入力端子に与えられ、かつ自身の反転入力
端子と出力端子Ｆとの間に温度依存性の大きな第１の抵
抗ＲＡを含む帰還抵抗回路ＲＡ、Ｒ４が接続された第１
の演算増幅器ＯＰＩと、を備えた半導体圧力センサの温
度補償回路において、 前記第１の抵抗ＲＡと同一またはほぼ等しい温度依存性
を有する第３の抵抗であって、その他端が一定電位に接
続された抵抗ＲＢと、帰還用の抵抗であって、その他端
が出力端子Ｃに接続された抵抗Ｒ７とが、ともに自身の
反転入力端子に接続されるとともに、 電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ５，Ｒ６によって分圧した電圧
が自身の非反転入力端子に加えられるように接続された
第２の演算増幅器ＯＰ４の出力Ｖｄが、前記第１の演算
増幅器ＯＰＩの非反転入力端子に第２の抵抗Ｒ３を介し
て接続されるようにしたので、 ブリッジの零点出力電圧およびその温度特性が零のとき
、抵抗Ｒ７の値を式（６）の条件を満足するように選ぶ
ことにより、センサ出力電圧Ｖｏｕｔの零点温度特性を
曲がりのないフラットな特性とすることができるように
なる。 もしブリッジの零点出力電圧およびその温度特性が零か
らずれた場合には、抵抗Ｒ５〜Ｒ７の値を選んで式（３
）の右辺第１項が持つ温度特性の傾きを、弐（３）の右
辺第２項の温度特性の傾きが打消すようにすることによ
り、センサ出力電圧Ｖｏｕｔの零点温度特性の傾きが零
になるよう調整を行うが、その際に生じる温度特性の曲
がりは式（３）の右辺第１項と第２項の温度特性の２次
以降の成分の違いによって生じるもののみであり、十分
に小さい値である。 また本発明を適用した回路の抵抗数は、第１図。 第２図の実施例とも９本（ただし、歪ゲージは含まない
）であり、同等の機能を有する第５図の実施例が抵抗１
５本を使用しているのに比べて６本も少ない。従ってよ
りコンパクトな回路を実現することが可能となる。 なお、本回路は半導体圧力センサの温度特性のみならず
、零点および感度の温度特性の補償が必要な他の用途に
も適用できることはもちろんである。
第１図、第２図はそれぞれ本発明を適用した半導体セン
サの温度補償回路の異なる実施例を示す図、第３図は従
来から知られている半導体センサの温度補償回路を示す
図、第４図は第３図の回路を適用した場合のセンサ出力
電圧の零点温度特性の一例を示す線図、第５図は従来か
ら知られている半導体センサの温度補償回路の他の例を
示す図である。 Ｒｇｌ〜Ｒｇ４：拡散形歪ゲージ、Ｒ１−Ｒ７：抵抗、
ＲＡ、ＲＢ：正の大きな温度依存性を持った抵抗、ＯＰ
１〜ＯＰ４ ：演算増幅器、Ｖｃｃ：電源電圧、Ｖｏｕ
ｔ ：センサ出力電圧、Ｇｎｄ：接地電位、Ｖｄ ：演
算増幅器ＯＰ４出力電圧、Ａ−Ｃ１Ｂ−Ｇ：端子。 Ｌ Ｔｈ 温度 第４ 図
サの温度補償回路の異なる実施例を示す図、第３図は従
来から知られている半導体センサの温度補償回路を示す
図、第４図は第３図の回路を適用した場合のセンサ出力
電圧の零点温度特性の一例を示す線図、第５図は従来か
ら知られている半導体センサの温度補償回路の他の例を
示す図である。 Ｒｇｌ〜Ｒｇ４：拡散形歪ゲージ、Ｒ１−Ｒ７：抵抗、
ＲＡ、ＲＢ：正の大きな温度依存性を持った抵抗、ＯＰ
１〜ＯＰ４ ：演算増幅器、Ｖｃｃ：電源電圧、Ｖｏｕ
ｔ ：センサ出力電圧、Ｇｎｄ：接地電位、Ｖｄ ：演
算増幅器ＯＰ４出力電圧、Ａ−Ｃ１Ｂ−Ｇ：端子。 Ｌ Ｔｈ 温度 第４ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体のダイヤフラム上に形成された歪ゲージを含んだ
ブリッジ回路と、 このブリッジ回路の出力電圧を増幅する演算増幅器であ
って、この増幅器の反転入力端子と出力端子との間に温
度依存製の大きな第１の抵抗が接続されてなる第１の演
算増幅器とを備え、前記第１の演算増幅器の非反転入力
端子に第２の抵抗を介して第２の演算増幅器の出力端子
を接続し、この第２の演算増幅器の非反転入力端子には
電源電圧を抵抗によって分圧した電圧を印加するととも
に、さらに前記第２の演算増幅器の反転入力端子と所定
電位との間には前記第１の抵抗と同一またはほぼ等しい
温度依存性を持つ第３の抵抗を、反転入力端子と出力端
子との間には可調整抵抗を接続することにより、零点の
温度特性を補償するようにしたことを特徴とする半導体
センサの温度補償回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63224243A JPH0273104A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 半導体センサの温度補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63224243A JPH0273104A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 半導体センサの温度補償回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0273104A true JPH0273104A (ja) | 1990-03-13 |
Family
ID=16810734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63224243A Pending JPH0273104A (ja) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | 半導体センサの温度補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0273104A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5408885A (en) * | 1992-04-07 | 1995-04-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Pressure detecting circuit for semiconductor pressure sensor |
| JP2008256433A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Akoo:Kk | マイクロホンユニット、騒音計及び音響校正器 |
| JP4737835B2 (ja) * | 1999-04-30 | 2011-08-03 | クロネス・アクチェンゲゼルシャフト | 対象物へのラベル・スリーブの装着方法および装置 |
| JP2013066176A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-04-11 | Nf Corp | 増幅回路および帰還回路 |
| JP2020202606A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
1988
- 1988-09-07 JP JP63224243A patent/JPH0273104A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5408885A (en) * | 1992-04-07 | 1995-04-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Pressure detecting circuit for semiconductor pressure sensor |
| JP4737835B2 (ja) * | 1999-04-30 | 2011-08-03 | クロネス・アクチェンゲゼルシャフト | 対象物へのラベル・スリーブの装着方法および装置 |
| JP2008256433A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Akoo:Kk | マイクロホンユニット、騒音計及び音響校正器 |
| JP2013066176A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-04-11 | Nf Corp | 増幅回路および帰還回路 |
| JP2020202606A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
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