(57)【要約】【課題】従来のセンサ信号検出回路では、非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分を含むセンサ信号のレシオメトリック特性を改善することができない問題があった。【解決手段】本発明にかかるセンサ信号検出回路は、電源電圧変動に比例して電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有するレシオメトリック成分ｙｉｎを含む第１のセンサ信号を受けて、第１のセンサ信号を増幅した第２のセンサ信号を出力する入力信号検出回路１４と、第２のセンサ信号に重畳される非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分Ｘを予め設定された設定値に基づき補正して検出信号を出力するレシオメトリック補正回路１１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧変動に比例して電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有する第１のセンサ信号を受けて、前記第１のセンサ信号を増幅した第２のセンサ信号を出力する入力信号検出回路と、
前記第２のセンサ信号に重畳される非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分を予め設定された設定値に基づき補正して検出信号を出力するレシオメトリック補正回路と、
を有するセンサ信号検出回路。
【請求項２】
前記レシオメトリック補正回路は、
電源電圧に応じて電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有する入力信号が入力される入力端子と、
反転入力端子と正転入力端子と出力端子とを備え、受信した前記入力信号を増幅して前記出力端子から出力する増幅器と、
前記反転入力端子又は前記正転入力端子に接続され、接続先の前記反転入力端子又は前記正転入力端子に対して前記設定値に基づいた補正電流を出力する補正電流生成回路と、を有し、
前記補正電流に基づき前記補正電流生成回路と前記増幅器との接続点に生成される補正電圧により、前記入力信号に重畳される非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分を相殺する請求項１に記載のセンサ信号検出回路。
【請求項３】
前記補正電流生成回路は、前記設定値を保持する補正電流設定レジスタを有する請求項２に記載のセンサ信号検出回路。
【請求項４】
前記設定値は、
第１の電源電圧が与えられた前記増幅器が出力する第１の出力電圧と、第２の電源電圧が与えられた前記増幅器が出力する第２の出力電圧と、に基づき算出される前記非レシオメトリック成分の大きさに応じた値である請求項３に記載のセンサ信号検出回路。
【請求項５】
前記補正電流供給回路は、
出力ノードに接続される複数の吐き出し電流源と、
前記複数の吐き出し電流源と前記出力ノードとの間に設けられる複数の第１のスイッチと、
前記出力ノードに接続される複数の引き抜き電流源と、
前記複数の引き抜き電流源と前記出力ノードとの間に設けられる複数の第２のスイッチと、を有し、
前記設定値に基づき前記複数の第１のスイッチと前記第２のスイッチとの開閉状態を制御することで前記補正電流の大きさを設定する請求項３に記載のセンサ信号検出回路。
【請求項６】
前記センサ信号は、前記レシオメトリック特性を有するレシオメトリック成分と前記非レシオメトリック成分とを含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサ信号検出回路。
【請求項７】
前記センサ信号検出回路は、前記第２の検出信号を増幅して後段に接続される回路に出力するバッファ回路を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のセンサ信号検出回路。
【請求項８】
電源電圧に比例して電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有する入力信号が入力される入力端子と、
反転入力端子と正転入力端子と出力端子とを備え、受信した前記入力信号を増幅して前記出力端子から出力する増幅器と、
前記反転入力端子又は前記正転入力端子に接続され、接続先の前記反転入力端子又は前記正転入力端子に対して予め設定された設定値に基づいた補正電流を出力する補正電流生成回路と、を有し、
前記補正電流に基づき前記補正電流生成回路と前記増幅器との接続点に生成される補正電圧により、前記入力信号に重畳される非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分を相殺するレシオメトリック補正回路。
【請求項９】
前記補正電流供給回路は、前記設定値を保持する補正電流設定レジスタを有する請求項８に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１０】
前記設定値は、
第１の電源電圧が与えられた前記増幅器が出力する第１の出力電圧と、第２の電源電圧が与えられた前記増幅器が出力する第２の出力電圧と、に基づき算出される前記非レシオメトリック成分の大きさに応じた値である請求項９に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１１】
前記補正電流供給回路は、
出力ノードに接続される複数の吐き出し電流源と、
前記複数の吐き出し電流源と前記出力ノードとの間に設けられる複数の第１のスイッチと、
前記出力ノードに接続される複数の引き抜き電流源と、
前記複数の引き抜き電流源と前記出力ノードとの間に設けられる複数の第２のスイッチと、を有し、
前記設定値に基づき前記複数の第１のスイッチと前記第２のスイッチとの開閉状態を制御することで前記補正電流の大きさを設定する請求項１０に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１２】
前記増幅器は、
前記反転入力端子と前記出力端子との間に設けられる第１の抵抗と、
前記入力端子と前記反転入力端子との間に設けられる第２の抵抗と、を有し、
電源端子と接地端子との間に直列に接続された第３、第４の抵抗の接続ノードから前記正転入力端子にバイアス電圧が供給され、
前記正転入力端子に前記補正電流供給回路の出力ノードが接続される請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１３】
前記補正電流の大きさは、前記補正電流と前記第３の抵抗の抵抗値又は前記第４の抵抗の抵抗値との積が前記レシオメトリック成分の大きさと等しくなるように設定される請求項１２に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１４】
前記増幅器は、
前記反転入力端子と前記出力端子との間に設けられる第１の抵抗と、
前記入力端子と前記反転入力端子との間に設けられる第２の抵抗と、を有し、
バイアス電圧を出力するバイアス電圧生成回路から前記正転入力端子にバイアス電圧が供給され、
前記反転入力端子に前記補正電流供給回路の出力ノードが接続される請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１５】
前記補正電流の大きさは、前記補正電流と前記第２の抵抗の抵抗値との積が前記レシオメトリック成分の大きさに応じた大きさとなるように設定される請求項に１４に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１６】
前記増幅器は、
前記反転入力端子と前記出力端子との間に設けられる第１の抵抗と、
バイアス電圧を出力するバイアス電圧生成回路と前記反転入力端子との間に設けられる第２の抵抗と、を有し、
前記正転入力端子に前記入力信号が与えられ、
前記反転入力端子に前記補正電流供給回路の出力ノードが接続される請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１７】
前記補正電流の大きさは、前記補正電流と、前記第１の抵抗の抵抗値と前記第２の抵抗の抵抗値との合成抵抗と、の積が前記レシオメトリック成分の大きさに応じた大きさとなるように設定される請求項１６に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１８】
前記増幅器は、
前記反転入力端子と前記出力端子との間に設けられる第１の抵抗と、
バイアス電圧を出力するバイアス電圧生成回路と前記反転入力端子との間に設けられる第２の抵抗と、
前記入力端子と前記正転入力端子との間に設けられる第３の抵抗と、を有し、
前記正転入力端子に前記補正電流供給回路の出力ノードが接続される請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項１９】
前記補正電流の大きさは、前記補正電流と前記第３の抵抗との積が前記レシオメトリック成分の大きさに応じた大きさとなるように設定される請求項に１８記載のレシオメトリック補正回路。
【請求項２０】
電源電圧変動に比例して電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有するレシオメトリック成分と電圧レベルの変動が前記源電圧変動に比例しない非レシオメトリック特性を有するレシオメトリック成分とを含む第１のセンサ信号を出力するセンサ素子と、
前記第１のセンサ信号を受け、予め設定された設定値に基づき非レシオメトリック成分を補正して前記レシオメトリック成分を有する検出信号を出力するセンサ信号検出回路と、
を有するセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明にかかるセンサ信号検出回路、レシオメトリック補正回路及びセンサ装置に関し、特に電源電圧の変動に応じて電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有する信号を出力するセンサ素子からの出力信号を受けるセンサ信号検出回路、レシオメトリック補正回路及びセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、角度センサや加速度センサ等を装置に搭載し、センサにより検出された装置の状況に応じて装置を制御することが多く行われている。このようなセンサには、検出信号として、レシオメトリック特性を有するセンサ信号を出力するものと、非レシオメトリック特性を有するセンサ信号を出力するものがある。ここで、レシオメトリック特性とは、センサに与えられる電源電圧の変動に比例して信号の電圧レベルが変動する特性であり、非レシオメトリック特性とは、信号の電圧レベルが電源電圧の変動に比例しない特性である。
【０００３】
また、センサから出力されるセンサ信号は、一般的にアナログ信号である。そのため、デジタル回路による信号処理にセンサ信号を用いる場合には、センサ信号をアナログデジタル変換器に入力し、センサ信号をデジタル信号に変換する必要がある。ここで、アナログデジタル変換器には、電源電圧の変動によって１分解当たりの電圧幅、あるいは基準電圧が変動するものがある。
【０００４】
そこで、非レシオメトリック特性を有する感度信号をレシオメトリック特性を有するセンサ信号に変換する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の振動ジャイロセンサは、震動子と、温度補償型レシオメトリック回路を有する。そして、温度補償型レシオメトリック回路で非レシオメトリック特性を有する感度信号をレシオメトリック特性を有する感度信号に変換して出力する。このとき特許文献１に記載の温度補償型レシオメトリック回路は、レシオメトリック特性の温度補償を行うことでレシオメトリック特性の向上を実現する。
【特許文献１】特開２００７−２９２６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
センサは、レシオメトリック特性を有する信号を出力する場合があり、このような場合、センサから得られる信号にはレシオメトリック特性を有するレシオメトリック成分と非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分とを含むことがある。ここで、非レシオメトリック成分はセンサの製造工程において生じるばらつき等により生じるものである。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の温度補償型レシオメトリック回路は、非レシオメトリック特性を有する感度信号を入力するものであり、レシオメトリック特性を有する感度信号を扱うことはできない。つまり、特許文献１に記載の温度補償型レシオメトリック回路は、センサから得られるレシオメトリック特性を有する感度信号のレシオメトリック特性を悪化させる非レシオメトリック成分に対してレシオメトリック特性を向上させることができない問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるセンサ信号検出回路の一態様は、電源電圧変動に比例して電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有する第１のセンサ信号を受けて、前記第１のセンサ信号を増幅した第２のセンサ信号を出力する入力信号検出回路と、前記第２のセンサ信号に重畳される非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分を予め設定された設定値に基づき補正して検出信号を出力するレシオメトリック補正回路と、を有する。
【０００８】
また、本発明にかかるレシオメトリック補正回路の一態様は、電源電圧に比例して電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有する入力信号が入力される入力端子と、反転入力端子と正転入力端子と出力端子とを備え、受信した前記入力信号を増幅して前記出力端子から出力する増幅器と、前記反転入力端子又は前記正転入力端子に接続され、接続先の前記反転入力端子又は前記正転入力端子に対して予め設定された設定値に基づいた補正電流を出力する補正電流生成回路と、を有し、前記補正電流に基づき前記補正電流生成回路と前記増幅器との接続点に生成される補正電圧により、前記入力信号に重畳される非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分を相殺する。
【０００９】
さらに、本発明にかかるセンサ装置の一態様は、電源電圧変動に比例して電圧レベルが変動するレシオメトリック特性を有するレシオメトリック成分と電圧レベルの変動が前記源電圧変動に比例しない非レシオメトリック特性を有するレシオメトリック成分とを含む第１のセンサ信号を出力するセンサ素子と、前記第１のセンサ信を号受け、予め設定された設定値に基づき非レシオメトリック成分を補正して前記レシオメトリック成分を有する検出信号を出力するセンサ信号検出回路と、を有する。
【００１０】
本発明にかかるセンサ信号検出回路、レシオメトリック補正回路及びセンサ装置は、レシオメトリック特性を有するセンサ信号を受信し、センサ信号に含まれる非レシオメトリック特性を有する非レシオメトリック成分を補正して出力する。これにより、最終的に出力される検出信号には、非レシオメトリック成分を含まなくなるため、検出信号のレシオメトリック特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるセンサ信号検出回路、レシオメトリック補正回路及びセンサ装置によれば、レシオメトリック特性を有するセンサ信号のレシオメトリック特性を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に本実施の形態にかかるセンサ装置１のブロック図を示す。図１に示すように、センサ装置１は、センサ信号検出回路１０、センサ素子１６、アナログデジタル変換器１７を有する。センサ信号検出回路１０、センサ素子１６、アナログデジタル変換器１７は、それぞれ電源端子（図面では電源電圧を示す符号としてＶＤＤを付した）と接地端子（図面では接地電圧を示す符号としてＧＮＤを付した）から電源供給を受ける。
【００１３】
センサ素子１６は、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ等のセンサであって、検出した現象に応じて第１のセンサ信号を出力する。この第１のセンサ信号は、電源電圧変動に比例して電圧レベルが変動するレシオメトリック特性するレシオメトリック成分（図１においてｙｉｎで示す成分）と、電源電圧レベルの変動が電源電圧変動に比例しない非レシオメトリック成分とを含むものとする。非レシオメトリック成分は、例えば、センサ素子の製造ばらつきに起因するもの、増幅回路のオフセット成分などがある。なお、本実施の形態では、説明を簡単にするために、第１のセンサ信号に非レシオメトリック成分を含まず、後段回路において非レシオメトリック成分が第１のセンサ信号に重畳されるものとする。
【００１４】
アナログデジタル変換器１７は、アナログ信号としてセンサ信号検出回路１０に入力され、センサ信号検出回路１０がセンサ信号を処理した結果に基づき得られる検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力信号ＳＯＵＴとして出力する。なお、出力信号ＳＯＵＴは、図示しない後段回路に入力される。
【００１５】
センサ信号検出回路１０は、センサ素子１６から出力されるセンサ信号を受けて、第１のセンサ信号の増幅及びレシオメトリック特性の改善を行い、第１のセンサ信号を検出信号として出力する。センサ信号検出回路１０は、レシオメトリック補正回路１１、基準電圧生成回路１２、加算器１３、入力信号検出回路１４、出力信号生成回路１５を有する。
【００１６】
基準電圧生成回路１２は、第１のセンサ信号の振幅中心となる基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。この基準電圧Ｖｒｅｆは、例えば電源電圧ＶＤＤの１／２の電圧である。加算器１３は、センサ素子１６から出力される第１のセンサ信号に基準電圧Ｖｒｅｆを加算する。つまり、この加算器１３を経由することで、第１のセンサ信号は、基準電圧ＶＤＤ／２とセンサ信号のレシオメトリック成分ｙｉｎとを含むことになる。
【００１７】
入力信号検出回路１４は、第１のセンサ信号を増幅して第２のセンサ信号を出力する。例えば、入力信号検出回路１４には、増幅率が１００倍（４０ｄＢ）の増幅器を含む。そして、出力される第２のセンサ信号には、基準電圧ＶＤＤ／２と増幅されたセンサ信号Ｙｉｎと非レシオメトリック成分Ｘとを含む。つまり、本実施の形態にかかるセンサ装置では、センサ信号に重畳される非レシオメトリック成分Ｘは入力信号検出回路１４において発生するものとする。なお、入力信号検出回路１４は、センサ素子１６から出力される第１のセンサ信号が十分な振幅を有していれば、特に必要ない。しかしながら、センサ素子１６は、一般的に小振幅信号しか出力できないために、後段のアナログデジタル変換器１７による変換を正しく行うために入力信号検出回路１４により信号を増幅することが好ましい。
【００１８】
レシオメトリック補正回路１１は、入力信号検出回路１４から出力される第２のセンサ信号を受けて、第２のセンサ信号に重畳される非レシオメトリック成分Ｘを予め設定された設定値に基づき補正して検出信号として出力する。より具体的には、レシオメトリック補正回路１１は、第２のセンサ信号に含まれる非レシオメトリック成分Ｘを除去する。これにより、レシオメトリック補正回路１１が出力する検出信号は、基準電圧ＶＤＤ／２とレシオメトリック成分Ｙｉｎとを含み、非レシオメトリック成分Ｘを含まない。レシオメトリック補正回路１１の詳細は後述する。
【００１９】
出力信号生成回路１５は、例えば、バッファ回路であり、レシオメトリック補正回路１１が出力した検出信号に基づき後段に接続されるＡＤＣを駆動する。なお、本実施の形態では、出力信号生成回路１５が出力する検出信号に含まれるレシオメトリック成分をＹｏｕｔで示した。なお、出力信号生成回路１５は、レシオメトリック補正回路１１が十分な駆動能力を有していれば特に設ける必要はない。
【００２０】
ここで、レシオメトリック補正回路１１について詳細に説明する。レシオメトリック補正回路１１のブロック図を図２に示す。図２に示すように、レシオメトリック補正回路１１は、入力端子ｉｎ、出力端子ｏｕｔ、増幅器ＡＭＰ、第１の抵抗Ｒｆ、第２の抵抗Ｒｓ、補正電流生成回路２０、バイアス電圧生成回路２２を有する。
【００２１】
増幅器ＡＭＰは、入力端子ｉｎから入力される第２のセンサ信号を第２の抵抗Ｒｓを介して反転入力端にて受ける。そして、増幅器ＡＭＰは、第２のセンサ信号を増幅器して出力端子ｏｕｔに出力する。このとき、増幅器ＡＭＰの反転入力端子と出力端子ｏｕｔとの間に第１の抵抗Ｒｆが接続される。また、増幅器ＡＭＰの正転入力端子は、バイアス電圧生成回路２２に接続される。バイアス電圧生成回路２２は、電源端子と接地端子との間に直列に接続された第３の抵抗Ｒ１及び第４の抵抗Ｒ２を有する。本実施の形態では、第３の抵抗Ｒ１と第４の抵抗Ｒ４は同一の抵抗値のものを用いる。つまり、バイアス電圧生成回路２２は、第３の抵抗Ｒ１と第４の抵抗Ｒ２との接続ノードＮ１にバイアス電圧としてＶＤＤ／２の電圧を生成し、バイアス電圧を増幅器ＡＭＰの正転入力端子に与える。つまり、本実施の形態では、レシオメトリック補正回路１１は、増幅器ＡＭＰ、第１の抵抗Ｒｆ、第２の抵抗Ｒｓ及びバイアス電圧生成回路２２により反転増幅器を構成する。また、本実施の形態では、第１の抵抗Ｒｆ及び第２の抵抗Ｒｓの抵抗値を同一とし、反転増幅器の増幅率を１倍（０ｄＢ）とする。
【００２２】
補正電流生成回路２０は、予め設定された設定値に基づき補正電流Ｉｍを生成し、補正電流を増幅器ＡＭＰの正転入力端子に与える。補正電流生成回路２０は、補正電流設定レジスタ２１、電流源Ｉｓ１ｐ〜Ｉｓ４ｐ、Ｉｓ１ｎ〜Ｉｓ４ｎ、スイッチＳＷ１ｐ〜ＳＷ４ｐ、ＳＷ１ｎ〜ＳＷ４ｎを有する。
【００２３】
補正電流設定レジスタ２１は、予め設定される設定値を保持し、保持している設定値に基づき、スイッチＳＷ１ｐ〜ＳＷ４ｐに開閉指示を与える第１の制御信号Ｓｃ１と、ＳＷ１ｎ〜ＳＷ４ｎに開閉指示を与える第２の制御信号Ｓｃ２を出力する。電流源Ｉｓ１ｐは電流値ｉとなる吐き出し電流を出力する。電流源Ｉｓ１ｐは、電流源Ｉｓ１ｐの２倍の電流値となる２ｉの吐き出し電流を出力する。電流源Ｉｓ３ｐは、電流源Ｉｓ１ｐの４倍の電流値となる４ｉの吐き出し電流を出力する。電流源Ｉｓ４ｐは、電流源Ｉｓ１ｐの８倍の電流値となる８ｉの吐き出し電流を出力する。電流源Ｉｓ１ｎは電流値ｉとなる吸い込み電流を出力する。電流源Ｉｓ１ｎは、電流源Ｉｓ１ｎの２倍の電流値となる２ｉの吸い込み電流を出力する。電流源Ｉｓ３ｎは、電流源Ｉｓ１ｎの４倍の電流値となる４ｉの吸い込み電流を出力する。電流源Ｉｓ４ｎは、電流源Ｉｓ１ｎの８倍の電流値となる８ｉの吸い込み電流を出力する。
【００２４】
電流源Ｉｓ１ｐ〜Ｉｓ４ｐは、電源端子側に設けられる。電流源Ｉｓ１ｐ〜Ｉｓ４ｐは、それぞれ、スイッチＳＷ１ｐ〜ＳＷ４ｐを介して補正電流生成回路２０の出力ノードに接続される。この出力ノードは、バイアス電圧生成回路２２のノードＮ１を介して増幅器ＡＭＰの正転入力端子に接続される。電流源Ｉｓ１ｎ〜Ｉｓ４ｎは、接地端子側に設けられ、補正電流生成回路２０の出力ノードに対して吸い込み電流を生成する電流源である。電流源Ｉｓ１ｎ〜Ｉｓ４ｎは、それぞれ、スイッチＳＷ１ｎ〜ＳＷ４ｎを介して補正電流生成回路２０の出力ノードに接続される。
【００２５】
つまり、補正電流生成回路２０は、スイッチの開閉状態に応じて、出力ノードに対する吐き出し電流と吸い込み電流の大きさが制御され、吐き出し電流と吸い込み電流との差分電流を補正電流Ｉｍとして出力ノードから出力する。この補正電流Ｉｍは、バイアス電圧生成回路２２のノードＮ１に与えられるため、バイアス電圧生成回路２２の第３の抵抗Ｒ１と第４の抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉ１、Ｉ２が補正電流Ｉｍの大きさにより変わる。つまり、バイアス電圧の変動により、反転増幅器のオフセットの調整を行うことが可能である。そして、レシオメトリック補正回路１１では、このバイアス電圧が変動を利用して、非レシオメトリック成分Ｘの補正を行う。
【００２６】
そこで、本実施の形態における補正電流Ｉｍの決定方法について説明する。図３に補正電流Ｉｍを決定する手順を示したフローチャートを示す。本実施の形態にかかるセンサ装置１では、センサ素子１６とセンサ信号検出回路１０とを接続した状態で検出信号の電圧レベルの測定を行う。そして、この測定結果に基づき補正電流Ｉｍの大きさを決定する。なお、測定を行うときは、補正電流Ｉｍが０Ａとなる初期値を補正電流設定レジスタ２１に格納する設定値とする。
【００２７】
まず、ステップＳ１では、電源電圧を第１の電圧（例えば、５Ｖ）として、センサ装置１の検出信号の電圧レベル（例えば、第１の検出電圧）を測定する。続いて、ステップＳ２では、電源電圧を第２の電圧（例えば、５．５Ｖ）として、センサ装置１の検出信号の電圧レベル（第２の検出電圧）を測定する。続いて、ステップＳ３において、第１の検出電圧と第２の検出電圧とに基づき非レシオメトリック成分Ｘの大きさを算出する。そして、ステップＳ４において算出された非レシオメトリック成分の大きさに応じた補正電流Ｉｍの大きさを決定する。その後、ステップＳ５において、ステップＳ４において決定した補正電流Ｉｍの大木債に応じた補設定値を補正電流設定レジスタに書き込む。そして、補正電流設定レジスタ２１に書き込まれた設定値に基づきレシオメトリック補正回路１１を動作させることで、センサ装置１は、非レシオメトリック成分Ｘを含まない検出信号を出力する。
【００２８】
ここで、補正電流Ｉｍの大きさの求め方についてさらに詳細に説明する。まず、検出信号には、レシオメトリック成分Ｙｏｕｔと非レシオメトリック成分Ｘとを含む。つまり、電源電圧を変動させる前（第１の電源電圧時）の検出信号Ｚ１は、（１）式で表される。
Ｚ１＝Ｘ＋Ｙ      ・・・（１）
また、電源電圧を変動させた場合、第１の電源電圧をＶＤＤ１、第２の電源電圧をＶＤＤ２とし、電源電圧ＶＤＤ２における検出信号をＺ２で表すと、検出信号Ｚ２は（２）式で表すことができる。
Ｚ２＝Ｘ＋Ｙ×（ＶＤＤ２／ＶＤＤ１）      ・・・（２）
また、（１）式及び（２）式より、検出信号Ｚ２は、（３）式で表すことができる。
Ｚ２＝Ｘ＋（Ｚ１−Ｘ）×（ＶＤＤ２／ＶＤＤ１）      ・・・（３）
そして、（３）式を変形することで非レシオメトリック成分Ｘは（４）式で表すことができる。
Ｘ＝Ｚ２×（ＶＤＤ１／（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２））
−Ｚ１×（ＶＤＤ２／（ＶＤＤ１−ＶＤＤ２））    ・・・（４）
【００２９】
上記（４）式を用いて、例えば、電源電圧が５．０Ｖ時に検出信号の電圧レベルが２．６Ｖであって、電源電圧が５．５Ｖ時に検出信号の電圧レベルが２．８５Ｖであった場合における非レシオメトリック成分を求めると、この場合における非レシオメトリック成分Ｘは、（５）式のようになる。
Ｘ＝２．８５Ｖ×（５．０Ｖ／（５．０−５．５Ｖ））
−２．６Ｖ（５．５Ｖ／（５．０Ｖ−５．５Ｖ））
＝−２８．５Ｖ＋２８．６Ｖ
＝０．１Ｖ      ・・・（５）
【００３０】
そして、このようにして求められた非レシオメトリック成分Ｘに対して、レシオメトリック補正回路１１では、補正電流Ｉｍの大きさを求める。より具体的には、非レシオメトリック成分Ｘがないとした場合のバイアス電圧をＶｂｉａｓ＝ＶＤＤ／２に対して、非レシオメトリック成分Ｘがある場合のバイアス電圧をＶｂｉａｓ＝ＶＤＤ／２＋Ｘ／２とする。そして、バイアス電圧に対する補正電圧Ｘ／２は、補正電流Ｉｍと抵抗Ｒ１、Ｒ２により（６）式で表される。
Ｘ／２＝Ｉｍ×（Ｒ１×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）      ・・・（６）
そして、（６）式より、補正電流Ｉｍは、
Ｉｍ＝Ｘ／２×（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１×Ｒ２）      ・・・（７）
【００３１】
このように、バイアス電圧Ｖｂｉａｓを補正電圧Ｘ／２で補正することで、レシオメトリック補正回路１１が出力する検出信号から非レシオメトリック成分Ｘが除かれる。具体的に説明すると、レシオメトリック補正回路１１は、反転増幅器であるため、正転入力端子と反転入力端子の電圧が増幅器のイマージナリショートによりバイアス電圧Ｖｂｉａｓとなる。このとき、反転増幅器の入力端子ｉｎの電圧をＶｉｎとし、出力端子ｏｕｔの電圧をＶｏｕｔとすると、（８）式により表される。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｂｉａｓ−（Ｖｉｎ−Ｖｂｉａｓ）
＝２Ｖｂｉａｓ−Ｖｉｎ
＝２×（ＶＤＤ／２＋Ｘ／２）−（ＶＤＤ／２＋Ｙｉｎ＋Ｘ）
＝ＶＤＤ／２−Ｙｉｎ      ・・・（８）
つまり、（８）式に示すように、非レシオメトリック成分Ｘは、レシオメトリック補正回路１１が出力する出力信号から除去される。つまり、（４）式により非レシオメトリック成分Ｘの大きさを求め、求めた非レシオメトリック成分Ｘの大きさに応じた補正電流値を（７）式により求め、求められた補正電流値を実現可能な設定値を補正電流設定レジスタ２１に格納することで、レシオメトリック補正回路１１は、検出信号のレシオメトリック特性を向上させることができる。なお、（８）式においてレシオメトリック成分Ｙｉｎの符号が反転しているが、これはレシオメトリック補正回路１１が反転増幅器を構成しているために出力が入力に対して反転するためである。
【００３２】
上記説明より、本実施の形態にかかるセンサ装置１では、レシオメトリック補正回路１１において、センサ信号検出回路１０が出力する検出信号に含まれる非レシオメトリック成分を補正することができる。これにより、センサ装置１では、検出信号のレシオメトリック特性を向上させることができる。上記説明した例では、レシオメトリック補正回路１１による補正を行わない場合、電源電圧変動と比例しない成分が０．３５％（具体的には（２．８５Ｖ／２．６Ｖ）÷（５．５Ｖ／５．０Ｖ）−１＝−０．３５％）含まれるためレシオメトリック特性が悪化する。これに対して、本実施の形態かかるレシオメトリック補正回路１１による非レシオメトリック成分補正を行った場合、検出信号から非レシオメトリック成分Ｘが除かれるため、電源電圧が５．０Ｖの場合の検出電圧は２．５Ｖとなり電源電圧が５．０Ｖの場合の検出電圧は２．５Ｖとなる。つまり、本実施の形態かかるレシオメトリック補正回路１１による非レシオメトリック成分補正を行うことで、検出信号に含まれる非レシオメトリック成分は０％（具体的には（２．７５Ｖ／２．５Ｖ）÷（５．５Ｖ／５．０Ｖ）−１＝０％）となり、良好なレシオメトリック特性を有する検出信号を得ることができる。
【００３３】
また、上記実施の形態では、入力信号検出回路１４において、非レシオメトリック成分Ｘがセンサ信号に重畳される例について説明したが、レシオメトリック補正回路１１は、センサ素子から出力信号生成回路１５に至るいずれの箇所で重畳された非レシオメトリック成分であっても、その非レシオメトリック成分を補正することができる。これは、センサ素子１６を含むセンサ装置１の全体の測定結果からレシオメトリック補正回路１１の設定値を算出するためである。つまり、センサ装置１の全体の測定結果には、センサ素子１６から出力信号生成回路１５に至る経路で重畳される非レシオメトリック成分を含んでいるため、この測定結果から得られる設定値は、すべての非レシオメトリック成分を一括して補正できる値となるためである。
【００３４】
実施の形態２
実施の形態２では、レシオメトリック補正回路１１の変形例となるレシオメトリック補正回路１１ａについて説明する。レシオメトリック補正回路１１ａのブロック図を図４に示す。図４に示すように、レシオメトリック補正回路１１ａは、反転入力端子側に補正電流生成回路２０が接続（この接続点をノードＮ２で示した）される。
【００３５】
レシオメトリック補正回路１１ａでは、入力端子ｉｎから入力される第２のセンサ信号の振幅に応じて第１の抵抗Ｒｆに電流Ｉ１が流れ、第２の抵抗Ｒｓに電流Ｉ２が流れる。そして、電流Ｉ２は、第２のセンサ信号の信号レベルをＶｉｎ、バイアス電圧の大きさをＶｂｉａｓとした場合、（９）式により求められる。
【００３６】
Ｉ２＝（Ｖｉｎ−Ｖｂｉａｓ）／Ｒｓ
＝（ＶＤＤ／２＋Ｙｉｎ＋Ｘ−ＶＤＤ／２）／Ｒｓ
＝（Ｙｉｎ＋Ｘ）／Ｒｓ      ・・・（９）
【００３７】
そして、レシオメトリック補正回路１１ａでは、補正電流Ｉｍの大きさを（１０）式により求める。
Ｉｍ＝Ｘ／Ｒｓ      ・・・（１０）
つまり、レシオメトリック補正回路１１ａでは、補正電流Ｉｍと第２の抵抗Ｒｓとの積により求まる補正電圧が非レシオメトリック成分Ｘと等しくなるように求める。
【００３８】
この補正電流Ｉｍを増幅器ＡＭＰの反転入力端子に与えることで、電流Ｉ１は（１１）式により表される。
Ｉ１＝Ｉ２−Ｉｍ＝Ｙｉｎ／Ｒｓ      ・・・（１１）
そして、レシオメトリック補正回路１１ａが出力する検出信号の電圧レベルＶｏｕｔは、（１２）式により求まる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｂｉａｓ−Ｉ１×Ｒｆ
＝ＶＤＤ／２−Ｙｉｎ×Ｒｆ／Ｒｓ      ・・・（１２）
【００３９】
（１２）式より、レシオメトリック補正回路１１ａにおいても検出信号の電圧レベルＶｏｕｔから非レシオメトリック成分Ｘは除かれる。つまり、レシオメトリック補正回路１１ａにおいても、レシオメトリック補正回路１１と同様に、検出信号のレシオメトリック特性を向上させることができる。
【００４０】
実施の形態３
実施の形態３では、レシオメトリック補正回路１１の変形例となるレシオメトリック補正回路１１ｂについて説明する。レシオメトリック補正回路１１ｂのブロック図を図５に示す。図５に示すように、レシオメトリック補正回路１１ａは、正転増幅器により第２のセンサ信号の非レシオメトリック成分を補正するものである。
【００４１】
図５に示すように、レシオメトリック補正回路１１ｂは、入力端子ｉｎ、出力端子ｏｕｔ、増幅器ＡＭＰ、第１の抵抗Ｒｆ、第２の抵抗Ｒｓ、補正電流生成回路２０、バイアス電圧生成回路２２を有する。なお、補正電流生成回路２０及びバイアス電圧生成回路２２は、実施の形態１で説明したものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４２】
増幅器ＡＭＰは、入力端子ｉｎから入力される第２のセンサ信号を正転入力端子にて受ける。そして、増幅器ＡＭＰは、第２のセンサ信号を増幅器して出力端子ｏｕｔに出力する。このとき、増幅器ＡＭＰの反転入力端子と出力端子ｏｕｔとの間に第１の抵抗Ｒｆが接続される。また、増幅器ＡＭＰの反転入力端子は、第２の抵抗Ｒｓを介してバイアス電圧生成回路２２に接続される。本実施の形態においてもバイアス電圧生成回路２２が出力するバイアス電圧ＶｂｉａｓはＶＤＤ／２とする。そして、レシオメトリック補正回路１１ｂでは補正電流生成回路２０は、増幅器の反転入力端子に接続（この接続点をノードＮ３で示した）される。なお、本実施の形態では、第１の抵抗Ｒｆ及び第２の抵抗Ｒｓの抵抗値を同一とし、反転増幅器の増幅率を２倍（６ｄＢ）とする。
【００４３】
レシオメトリック補正回路１１ｂでは、入力端子ｉｎから入力される第２のセンサ信号の振幅に応じて第１の抵抗Ｒｆに電流Ｉ１が流れ、第２の抵抗Ｒｓに電流Ｉ２が流れる。また、第２のセンサ信号が入力されると、増幅器ＡＭＰの反転入力端子及び正転入力端子は、イマージナリショートにより共に第２のセンサ信号の電圧レベル（ＶＤＤ／２＋Ｙｉｎ＋Ｘ）となる。そして、電流Ｉ２は、第２のセンサ信号の信号レベルをＶｉｎ、バイアス電圧の大きさをＶｂｉａｓとした場合、（１３）式により求められる。
Ｉ２＝（Ｖｉｎ−Ｖｂｉａｓ）／Ｒｓ
＝（ＶＤＤ／２＋Ｙｉｎ＋Ｘ−ＶＤＤ／２）／Ｒｓ
＝（Ｙｉｎ＋Ｘ）／Ｒｓ      ・・・（１３）
【００４４】
そして、レシオメトリック補正回路１１ｂでは、補正電流Ｉｍの大きさを（１４）式により求める。
Ｉｍ＝Ｘ／Ｒｆ＋Ｘ／Ｒｓ      ・・・（１４）
つまり、レシオメトリック補正回路１１ａでは、補正電流Ｉｍと、第１の抵抗と及び第２の抵抗Ｒｓとの合成抵抗と、の積により求まる補正電圧が非レシオメトリック成分Ｘと等しくなるように求める。
【００４５】
この補正電流Ｉｍを増幅器ＡＭＰの反転入力端子に与えることで、電流Ｉ１は（１５）式により表される。
Ｉ１＝Ｉ２−Ｉｍ＝Ｙｉｎ／Ｒｓ−Ｘ／Ｒｆ      ・・・（１５）
そして、レシオメトリック補正回路１１ｂが出力する検出信号の電圧レベルＶｏｕｔは、（１６）式により求まる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｉ１×Ｒｆ
＝ＶＤＤ／２＋（１＋Ｒｆ／Ｒｓ）Ｙｉｎ      ・・・（１６）
【００４６】
（１６）式より、レシオメトリック補正回路１１ｂにおいても検出信号の電圧レベルＶｏｕｔから非レシオメトリック成分Ｘは除かれる。つまり、レシオメトリック補正回路１１ｂにおいても、レシオメトリック補正回路１１と同様に、検出信号のレシオメトリック特性を向上させることができる。
【００４７】
実施の形態４
実施の形態４では、レシオメトリック補正回路１１の変形例となるレシオメトリック補正回路１１ｃについて説明する。レシオメトリック補正回路１１ｃのブロック図を図６に示す。図６に示すように、レシオメトリック補正回路１１ｃは、正転増幅器により第２のセンサ信号の非レシオメトリック成分を補正するものである。
【００４８】
図６に示すように、レシオメトリック補正回路１１ｃは、入力端子ｉｎ、出力端子ｏｕｔ、増幅器ＡＭＰ、第１の抵抗Ｒｆ、第２の抵抗Ｒｓ、第３の抵抗Ｒｉ、補正電流生成回路２０、バイアス電圧生成回路２２を有する。なお、補正電流生成回路２０及びバイアス電圧生成回路２２は、実施の形態１で説明したものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４９】
増幅器ＡＭＰは、入力端子ｉｎから入力される第２のセンサ信号を第３の抵抗Ｒｉを介して正転入力端子にて受ける。そして、増幅器ＡＭＰは、第２のセンサ信号を増幅器して出力端子ｏｕｔに出力する。このとき、増幅器ＡＭＰの反転入力端子と出力端子ｏｕｔとの間に第１の抵抗Ｒｆが接続される。また、増幅器ＡＭＰの反転入力端子は、第２の抵抗Ｒｓを介してバイアス電圧生成回路２２に接続される。本実施の形態においてもバイアス電圧生成回路２２が出力するバイアス電圧ＶｂｉａｓはＶＤＤ／２とする。そして、レシオメトリック補正回路１１ｃでは補正電流生成回路２０は、増幅器の正転入力端子に接続（この接続点をノードＮ４で示した）される。なお、本実施の形態では、第１の抵抗Ｒｆ及び第２の抵抗Ｒｓの抵抗値を同一とし、反転増幅器の増幅率を２倍（６ｄＢ）とする。
【００５０】
レシオメトリック補正回路１１ｃでは、まず、補正電流Ｉｍの大きさを（１７）式により求める。
Ｉｍ＝Ｘ／Ｒｉ      ・・・（１７）
そして、補正電流Ｉｍを増幅器ＡＭＰの正転入力端子に与えることで、正転入力端子には入力端子ｉｎに対してＩｍ×Ｒｉ＝Ｘとなる電圧降下を生じる。つまり、補正電流Ｉｍを増幅器ＡＭＰの正転入力端子に与えることで、正転入力端子の電圧レベルは、ＶＤＤ／Ｙｉｎとなる。そして、増幅器の反転入力端子の電圧レベルもイマージナリショートによりＶＤＤ＋Ｙｉｎとなる。
【００５１】
そして、入力端子ｉｎから入力される第２のセンサ信号の振幅に応じて第１の抵抗Ｒｆに電流Ｉ１が流れ、第２の抵抗Ｒｓに電流Ｉ２が流れる。電流Ｉ２は、バイアス電圧の大きさをＶｂｉａｓとした場合、（１８）式により求められる。
Ｉ２＝（ＶＤＤ／２＋Ｙｉｎ−Ｖｂｉａｓ）／Ｒｓ
＝（ＶＤＤ／２＋Ｙｉｎ−ＶＤＤ／２）／Ｒｓ
＝Ｙｉｎ／Ｒｓ      ・・・（１８）
そして、レシオメトリック補正回路１１ｃが出力する検出信号の電圧レベルＶｏｕｔは、（１９）式により求まる。なお、このとき電流Ｉ１と電流Ｉ２とは同じ大きさになる。
Ｖｏｕｔ＝ＶＤＤ／２＋Ｙｉｎ＋Ｉ１×Ｒｆ
＝ＶＤＤ／２＋Ｙｉｎ＋Ｙｉｎ／Ｒｓ×Ｒｆ
＝ＶＤＤ／２＋（１＋Ｒｆ／Ｒｓ）Ｙｉｎ      ・・・（１９）
【００５２】
（１９）式より、レシオメトリック補正回路１１ｃにおいても検出信号の電圧レベルＶｏｕｔから非レシオメトリック成分Ｘは除かれる。つまり、レシオメトリック補正回路１１ｃにおいても、レシオメトリック補正回路１１と同様に、検出信号のレシオメトリック特性を向上させることができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、センサ信号検出回路１０内のいずれの回路にどれだけの増幅率を設定するかは仕様に応じて任意に設定することが可能である。このように増幅率を任意に設定しても、センサ信号検出回路１０が出力する検出信号に基づき設定値を求めることで、非レシオメトリック成分Ｘを補正することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態１にかかるセンサ装置のブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかるレシオメトリック補正回路のブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかるセンサ装置における設定値を決定するための手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２にかかるレシオメトリック補正回路のブロック図である。
【図５】実施の形態３にかかるレシオメトリック補正回路のブロック図である。
【図６】実施の形態４にかかるレシオメトリック補正回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１    センサ装置
１０    センサ信号検出回路
１１、１１ａ〜１１ｃ    レシオメトリック補正回路
１２    基準電圧生成回路
１３    加算器
１４    入力信号検出回路
１５    出力信号生成回路
１６    センサ素子
１７    アナログデジタル変換器
２０    補正電流生成回路
２１    補正電流設定レジスタ
２２    バイアス電圧生成回路
ＡＭＰ    増幅器
Ｉ１、Ｉ２    電流
Ｉｍ    補正電流
ｉｎ    入力端子
ｏｕｔ    出力端子
Ｉｓ１ｎ〜Ｉｓ４ｎ    電流源
Ｉｓ１ｐ〜Ｉｓ４ｐ    電流源
Ｒ１〜Ｒ４    抵抗
Ｒｆ、Ｒｓ、Ｒｉ    抵抗
Ｓｃ１、Ｓｃ２    制御信号
ＳＯＵＴ    出力信号
ＳＷ１ｎ〜ＳＷ４ｎ    スイッチ
ＳＷ１ｐ〜ＳＷ４ｐ    スイッチ
Ｖｂｉａｓ    バイアス電圧
Ｘ    非レシオメトリック成分
ｙｉｎ、Ｙｉｎ    、Ｙｏｕｔレシオメトリック成分
【図１】
2010085319.tif 000003
【図２】
2010085319.tif 000004
【図３】
2010085319.tif 000005
【図４】
2010085319.tif 000006
【図５】
2010085319.tif 000007
【図６】
2010085319.tif 000008