(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境温度の変化に伴って出力のオフセットおよび感度が変動する圧力センサと、
前記圧力センサの環境温度を検出する感温回路と、
オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路と、
スパン補正用のＤ／Ａ変換回路と、
前記圧力センサおよび感温回路の両出力信号を増幅する増幅回路と、
前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサのオフセット補正量およびスパン補正量を記憶するメモリと、
前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサのオフセット補正量およびスパン補正量を前記メモリから読み出し、それぞれを前記オフセット補正用およびスパン補正用の両Ｄ／Ａ変換回路に送出するコントロール回路と、
前記増幅回路、オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路およびスパン補正用のＤ／Ａ変換回路の各出力端子とそれぞれ接続されるプラス側入力端子、マイナス側入力端子および基準電圧入力端子を有し、前記感温回路からの信号をデジタル信号に変換して前記コントロール回路に送出する一方、前記オフセット補正用およびスパン補正用の両Ｄ／Ａ変換回路からの信号を用いて、前記圧力センサからの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
前記Ａ／Ｄ変換回路による変換後の前記圧力センサからの信号を第１信号として、パルスの所定デジタルの第２信号に変換するデジタル出力回路と
を備える圧力センサ回路。
【請求項２】
環境温度の変化に伴って出力のオフセットおよび感度が変動する圧力センサと、
前記圧力センサの環境温度を検出する感温回路と、
オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路と、
スパン補正用のＤ／Ａ変換回路と、
所定の環境温度に対する基準オフセット電圧を発生する基準電圧源と、
前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサの前記基準オフセット電圧に対する温度変動成分を補正するオフセット補正量を記憶するとともに、前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサのスパン補正量を記憶するメモリと、
前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサのオフセット補正量およびスパン補正量を前記メモリから読み出し、それぞれを前記オフセット補正用およびスパン補正用の両Ｄ／Ａ変換回路に送出するコントロール回路と、
前記圧力センサおよび感温回路の両出力信号を増幅するとともに、前記圧力センサの出力信号について、前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路の出力信号によって前記基準オフセット電圧に対する温度変動成分を補正する増幅回路と、
前記増幅回路からの前記感温回路の出力信号、および前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路の出力信号によって前記基準オフセット電圧に対する温度変動成分が補正された前記増幅回路からの前記圧力センサの出力信号を入力信号とするプラス側入力端子、前記基準オフセット電圧を入力信号とするマイナス側入力端子、および前記スパン補正用のＤ／Ａ変換回路の出力信号を入力信号とする基準電圧入力端子を有し、前記感温回路からの信号をデジタル信号に変換して前記コントロール回路に送出する一方、前記基準オフセット電圧および前記スパン補正用のＤ／Ａ変換回路からの信号を用いて、前記圧力センサからの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
前記Ａ／Ｄ変換回路による変換後の前記圧力センサからの信号を第１信号として、パルスの所定デジタルの第２信号に変換するデジタル出力回路と
を備える圧力センサ回路。
【請求項３】
前記コントロール回路のオフまたはオン制御に従って、それぞれ前記圧力センサに対する電力供給経路の断続を行う第１スイッチと、
前記コントロール回路のオフまたはオン制御に従って、それぞれ前記感温回路に対する電力供給経路の断続を行う第２スイッチと
を備え、
前記コントロール回路は、前記第１スイッチに対してオン制御を行っている場合には前記第２スイッチに対してオフ制御を行う一方、前記第２スイッチに対してオン制御を行っている場合には前記第１スイッチに対してオフ制御を行う
請求項１または２記載の圧力センサ回路。
【請求項４】
複数の抵抗により成り、電源の電圧を分圧して前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路に対する基準電圧として前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路に印加する第１分圧回路と、
この第１分圧回路とは別の複数の抵抗により成り、前記電源の電圧を分圧して前記スパン補正用のＤ／Ａ変換回路に対する基準電圧として前記スパン補正用のＤ／Ａ変換回路に印加する第２分圧回路と
を備え、
前記圧力センサには前記電源の電圧が駆動電圧として印加される
請求項１または２記載の圧力センサ回路。
【請求項５】
前記コントロール回路の切換制御に従って、前記圧力センサおよび感温回路の一方の出力端子を前記増幅回路の入力端子に接続する切換回路を備え、
前記コントロール回路は、前記増幅回路およびＡ／Ｄ変換回路を介して前記感温回路により検出された環境温度を取り込み、この環境温度に対応する前記圧力センサのオフセット補正量およびスパン補正量を前記メモリから読み出し、それぞれを前記オフセット補正用およびスパン補正用の両Ｄ／Ａ変換回路に送出し、この後、前記切換回路に対して前記圧力センサの出力端子を前記増幅回路の入力端子に接続する切換制御を行って、前記圧力センサからの信号のＡ／Ｄ変換を前記Ａ／Ｄ変換回路によって実行させる
請求項１または２記載の圧力センサ回路。
【請求項６】
前記感温回路は、互いに異なる抵抗温度特性を有する２つの抵抗素子により成り電源の電圧を分圧して出力する請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項７】
前記増幅回路は、前記圧力センサおよび感温回路に対してそれぞれ個別のゲインに切り換える切換機能を有している請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項８】
前記メモリは、前記感温回路により検出される環境温度におけるオフセットを補正するための補正量を予めさらに記憶し、
前記コントロール回路は、前記感温回路により検出される環境温度におけるオフセットを補正するための補正量を前記メモリから読み出し、これを前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路に送出し、
前記増幅回路は、前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路からの、前記感温回路により検出される環境温度におけるオフセットを補正するための補正量の信号を用いて、前記感温回路により検出される環境温度におけるオフセットを補正しながら、前記感温回路の出力信号を増幅する
請求項１または２記載の圧力センサ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗ブリッジ型の圧力センサを有し、高精度な温度補償機能を有する圧力センサ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高精度な温度補償機能を有する圧力センサ回路には、圧力センサの出力信号の温度変動を低減するための補正量が予め記憶されているメモリを有し、このメモリから環境温度に応じて補正量を適宜読み出して、圧力センサの出力信号の補正を行うものがある。
【０００３】
図１１はこのような従来の圧力センサ回路の概略構成図である（特開昭６２−２１８８１３号公報などを参照）。図１１に示す圧力センサ回路は、圧力センサ１０、この圧力センサ１０の出力信号を増幅する増幅回路９４１、この増幅回路９４１の出力信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路９７１、圧力センサ１０の環境温度を検出する感温回路１１、この感温回路１１の出力信号を増幅する増幅回路９４２、この増幅回路９４２の出力信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路９７２、およびこのＡ／Ｄ変換回路９７２からのデジタル値に対応する補正量をメモリ９５から読み出し、Ａ／Ｄ変換回路９７１からのデジタル値を、読み出した補正量を用いた演算処理により補正するマイクロコンピュータ（マイコン）９６により構成されている。
【０００４】
なお、特開平９−２５７８２９号公報には、温度変化による出力電圧のスパンドリフトおよび零点ドリフトをそれぞれ相殺するようブリッジ電流およびオフセット電圧のそれぞれの値を調整する電流調整部および電圧調整部が、電流源回路および電圧源回路にそれぞれ設けられたセンサ検出回路が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示す従来の圧力センサ回路では、メモリから補正量を読み出し、その補正量を用いたマイコンの演算処理によって圧力センサの検出結果を補正するので、マイコンの負担が大きくなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コントロール回路の処理負担を軽減することが可能な圧力センサ回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の圧力センサ回路は、環境温度の変化に伴って出力のオフセットおよび感度が変動する圧力センサと、前記圧力センサの環境温度を検出する感温回路と、オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路と、スパン補正用のＤ／Ａ変換回路と、前記圧力センサおよび感温回路の両出力信号を増幅する増幅回路と、前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサのオフセット補正量およびスパン補正量を記憶するメモリと、前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサのオフセット補正量およびスパン補正量を前記メモリから読み出し、それぞれを前記オフセット補正用およびスパン補正用の両Ｄ／Ａ変換回路に送出するコントロール回路と、前記増幅回路、オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路およびスパン補正用のＤ／Ａ変換回路の各出力端子とそれぞれ接続されるプラス側入力端子、マイナス側入力端子および基準電圧入力端子を有し、前記感温回路からの信号をデジタル信号に変換して前記コントロール回路に送出する一方、前記オフセット補正用およびスパン補正用の両Ｄ／Ａ変換回路からの信号を用いて、前記圧力センサからの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路による変換後の前記圧力センサからの信号を第１信号として、パルスの所定デジタルの第２信号に変換するデジタル出力回路とを備えるものである。
【０００８】
この構成では、圧力センサの信号に対するオフセットおよびスパンの両温度補正がＡ／Ｄ変換回路で行われる。この結果、コントロール回路は圧力センサのオフセットおよびスパンの両温度変動成分を演算処理で補正する必要がないので、コントロール回路の処理負担を軽減することが可能になる。
【０００９】
請求項２記載の発明の圧力センサ回路は、環境温度の変化に伴って出力のオフセットおよび感度が変動する圧力センサと、前記圧力センサの環境温度を検出する感温回路と、オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路と、スパン補正用のＤ／Ａ変換回路と、所定の環境温度に対する基準オフセット電圧を発生する基準電圧源と、前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサの前記基準オフセット電圧に対する温度変動成分を補正するオフセット補正量を記憶するとともに、前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサのスパン補正量を記憶するメモリと、前記感温回路により検出される環境温度に対応する前記圧力センサのオフセット補正量およびスパン補正量を前記メモリから読み出し、それぞれを前記オフセット補正用およびスパン補正用の両Ｄ／Ａ変換回路に送出するコントロール回路と、前記圧力センサおよび感温回路の両出力信号を増幅するとともに、前記圧力センサの出力信号について、前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路の出力信号によって前記基準オフセット電圧に対する温度変動成分を補正する増幅回路と、前記増幅回路からの前記感温回路の出力信号、および前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路の出力信号によって前記基準オフセット電圧に対する温度変動成分が補正された前記増幅回路からの前記圧力センサの出力信号を入力信号とするプラス側入力端子、前記基準オフセット電圧を入力信号とするマイナス側入力端子、および前記スパン補正用のＤ／Ａ変換回路の出力信号を入力信号とする基準電圧入力端子を有し、前記感温回路からの信号をデジタル信号に変換して前記コントロール回路に送出する一方、前記基準オフセット電圧および前記スパン補正用のＤ／Ａ変換回路からの信号を用いて、前記圧力センサからの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路による変換後の前記圧力センサからの信号を第１信号として、パルスの所定デジタルの第２信号に変換するデジタル出力回路とを備えるものである。
【００１０】
この構成では、圧力センサの信号に対するオフセットの温度補正がＡ／Ｄ変換回路の入力前で行われ、圧力センサの信号に対するスパンの温度補正がＡ／Ｄ変換回路で行われる。この結果、コントロール回路は圧力センサのオフセットおよびスパンの両温度変動成分を演算処理で補正する必要がないので、コントロール回路の処理負担を軽減することが可能になる。
【００１１】
なお、前記コントロール回路のオフまたはオン制御に従って、それぞれ前記圧力センサに対する電力供給経路の断続を行う第１スイッチと、前記コントロール回路のオフまたはオン制御に従って、それぞれ前記感温回路に対する電力供給経路の断続を行う第２スイッチとを備え、前記コントロール回路は、前記第１スイッチに対してオン制御を行っている場合には前記第２スイッチに対してオフ制御を行う一方、前記第２スイッチに対してオン制御を行っている場合には前記第１スイッチに対してオフ制御を行う構成でもよい（請求項３）。この構成では、圧力センサおよび感温回路のどちらか一方の電力供給が停止されるので、本圧力センサ回路の消費電力の低減が可能になる。
【００１２】
また、複数の抵抗により成り、電源の電圧を分圧して前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路に対する基準電圧として前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路に印加する第１分圧回路と、この第１分圧回路とは別の複数の抵抗により成り、前記電源の電圧を分圧して前記スパン補正用のＤ／Ａ変換回路に対する基準電圧として前記スパン補正用のＤ／Ａ変換回路に印加する第２分圧回路とを備え、前記圧力センサには前記電源の電圧が駆動電圧として印加される構成でもよい（請求項４）。この構成では、オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路、スパン補正用のＤ／Ａ変換回路および圧力センサに対して、同一の電源の電圧が使用されるので、全体としてその電源の電圧の変動分がキャンセルされるようになる。この結果、従来のようなより安定的な定電圧回路は不要になり、回路構成の簡単化およびコスト低減が可能になる。
【００１３】
また、前記コントロール回路の切換制御に従って、前記圧力センサおよび感温回路の一方の出力端子を前記増幅回路の入力端子に接続する切換回路を備え、前記コントロール回路は、前記増幅回路およびＡ／Ｄ変換回路を介して前記感温回路により検出された環境温度を取り込み、この環境温度に対応する前記圧力センサのオフセット補正量およびスパン補正量を前記メモリから読み出し、それぞれを前記オフセット補正用およびスパン補正用の両Ｄ／Ａ変換回路に送出し、この後、前記切換回路に対して前記圧力センサの出力端子を前記増幅回路の入力端子に接続する切換制御を行って、前記圧力センサからの信号のＡ／Ｄ変換を前記Ａ／Ｄ変換回路によって実行させる構成でもよい（請求項５）。この構成では、切換回路およびコントロール回路の制御によって、圧力センサおよび感温回路に対して、増幅回路およびＡ／Ｄ変換回路の共用が可能になり、回路の簡単化および効率的な圧力計測が可能となる。
【００１４】
また、前記感温回路は、互いに異なる抵抗温度特性を有する２つの抵抗素子により成り電源の電圧を分圧して出力する構成でもよい（請求項６）。この構成によれば、回路をＩＣ化する場合に内蔵が可能となり、外付けの部品点数の削減、ＩＣの端子数削減、全体の回路構成の簡単化およびコストダウンを図ることが可能になる。
【００１５】
また、前記増幅回路は、前記圧力センサおよび感温回路に対してそれぞれ個別のゲインに切り換える切換機能を有している構成でもよい（請求項７）。この構成によれば、増幅回路の簡単化およびさらなる低コスト化が可能になる。
【００１６】
さらに、前記メモリは、前記感温回路により検出される環境温度におけるオフセットを補正するための補正量を予めさらに記憶し、前記コントロール回路は、前記感温回路により検出される環境温度におけるオフセットを補正するための補正量を前記メモリから読み出し、これを前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路に送出し、前記増幅回路は、前記オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路からの、前記感温回路により検出される環境温度におけるオフセットを補正するための補正量の信号を用いて、前記感温回路により検出される環境温度におけるオフセットを補正しながら、前記感温回路の出力信号を増幅する構成でもよい（請求項８）。この構成によれば、感温回路の出力電圧におけるオフセット電圧を補正することが可能になり、感温回路のばらつきを吸収することができ、製造歩留りが向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図で、この図を用いて以下に第１実施形態の説明を行う。
【００１８】
本圧力センサ回路は、環境温度の変化に伴って出力のオフセットおよび感度が変動する温度特性を有し加速度や圧力などの物理量に応じたアナログ量の出力信号を発生する圧力センサ１０と、この圧力センサ１０の環境温度を検出する感温回路１１と、オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路１２と、スパン補正用のＤ／Ａ変換回路１３と、感温回路１１の出力信号の増幅を行う一方、基準オフセット電圧を重畳させながら圧力センサ１０の出力信号の増幅を行う増幅回路１４と、感温回路１１により検出される環境温度に対応する圧力センサ１０のオフセット補正量およびスパン補正量を記憶するＥＥＰＲＯＭ（メモリ）１５と、感温回路１１により検出される環境温度に対応する圧力センサ１０のオフセット補正量およびスパン補正量をＥＥＰＲＯＭ１５から読み出し、それぞれをＤ／Ａ変換回路１２，１３に送出するコントロール回路１６と、増幅回路１４、Ｄ／Ａ変換回路１２およびＤ／Ａ変換回路１３の各出力端子とそれぞれ接続される入力＋端子（プラス側入力端子）、入力−端子（マイナス側入力端子）および基準電圧入力端子を有し、感温回路１１からの信号をデジタル信号に変換してコントロール回路１６に送出する一方、Ｄ／Ａ変換回路１２，１３からの両信号を用いて、圧力センサ１０からの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１７と、このＡ／Ｄ変換回路１７による変換後の圧力センサ１０からの信号をパルスの所定のデジタル信号に変換するデジタル出力回路１８とを備えている。
【００１９】
図２は図１の増幅回路の概略内部構成などを示す図、図３はオフセット補正量およびスパン補正量の説明図で、上記構成の圧力センサ回路における圧力センサ１０、増幅回路１４、Ａ／Ｄ変換回路１７、ＥＥＰＲＯＭ１５およびコントロール回路１６についてさらに詳述する。ただし、図２には、後述する基準電圧源の接続例が示され、感温回路１１の接続の様子は図示省略されている。この感温回路１１の接続例については別の実施形態で説明する。
【００２０】
圧力センサ１０は、図２に示すように、抵抗値が圧力に応じて変化するブリッジ回路構成の抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０４により成り、図３（ａ）および（ｃ）に示すように、１次で負の温度変動成分および２次で下に凸の温度変動成分を含む出力温度特性を有している。ただし、Ｔ１，Ｔ２は出力端子で、Ｔ３，Ｔ４は電源端子である。
【００２１】
増幅回路１４は、上述の如く圧力センサ１０および感温回路１１の双方の出力信号を個別に増幅する増幅回路を有しているほか、上記基準オフセット電圧を発生する基準電圧源１４０をさらに内蔵している。
【００２２】
図２に示す例では、オペアンプ１４１〜１４３および抵抗Ｒ１４０〜Ｒ１４５により成る多段式の増幅回路における後段のオペアンプ１４３の非反転入力端子に、ボルテージホロワ１４４および抵抗Ｒ１４６を介して、基準電圧源１４０の基準オフセット電圧を印加する構成になっている。これにより、圧力センサ１０の出力信号の増幅は、基準オフセット電圧を重畳しながら行われることになる。なお、基準オフセット電圧は、所定の環境温度（例えば２５℃）で、基準電圧源１４０の出力レベルを所定レベルに調整して得られる電圧のことである。
【００２３】
一方、圧力センサ１０に対する増幅回路１４のゲインをＧ、出力端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧をＶとしたとき、Ｖ×ＧがＡ／Ｄ変換回路１７から見た増幅回路１４から得られる圧力センサ１０のスパン電圧となる。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換回路１７は、Ｋを定数とすると、次式に示すように、Ｄ／Ａ変換回路１２，１３からそれぞれ得られるオフセット補正量のアナログ電圧Ｖ１２およびスパン補正量のアナログ電圧Ｖ１３を用いて、圧力センサ１０からのアナログ電圧Ｖ１０をデジタル量Ｄ１０に変換する。
【００２５】
Ｄ１０＝（Ｖ１０−Ｖ１２）／Ｖ１３×Ｋ
ＥＥＰＲＯＭ１５には、図３（ａ）に示すように、Ａ／Ｄ変換回路１７のＶ１０−Ｖ１２による差動機能によってオフセット温度変動成分をキャンセルすべく、増幅回路１４からの圧力センサ１０のオフセット電圧（図では「センサオフセット」）と同じレベルの電圧（図では「オフセットＤ／Ａ」）がＤ／Ａ変換回路１２から出力されるようなオフセット補正量が対象とする範囲の各環境温度毎に記憶されているとともに、図３（ｃ）に示すように、Ａ／Ｄ変換回路１７のＶ１３による除算機能によってスパン温度変動成分をキャンセルすべく、増幅回路１４からの圧力センサ１０のスパン電圧と同じレベルの電圧（図では「スパンＤ／Ａ」）がＤ／Ａ変換回路１３から出力されるようなスパン補正量が対象とする範囲の各環境温度毎に記憶されている。
【００２６】
コントロール回路１６は、マイクロコンピュータなどにより成り、本圧力センサ回路の各部に対して種々の制御を行うもので、例えば、Ａ／Ｄ変換回路１７を介して感温回路１１から得られる環境温度のデジタル値Ｄ１１を用いて、ＥＥＰＲＯＭ１５からオフセット補正量およびスパン補正量の読出しを行う。これら両補正量は、既述の如く、Ｄ／Ａ変換回路１２，１３を介してＡ／Ｄ変換回路１７に出力される。
【００２７】
次に、本圧力センサ回路の概略動作について説明すると、まず、感温回路１１の検出結果がＡ／Ｄ変換回路１７などを介してデジタル値Ｄ１１としてコントロール回路１６に取り込まれる。
【００２８】
この後、ＥＥＰＲＯＭ１５からデジタル値Ｄ１１に対応するオフセット補正量およびスパン補正量が読み出され、それぞれがＤ／Ａ変換回路１２，１３を介してＡ／Ｄ変換回路１７に出力される。これにより、図３（ｂ）に示すように、オフセット補正量により、圧力センサ１０のオフセット温度変動成分が補正されるとともに、図３（ｄ）に示すように、スパン補正量により圧力センサ１０のスパン温度変動成分が補正される。このとき、オフセット電圧の温度変動成分に対する補正誤差は、図３（ｂ）に示すように、Ｄ／Ａ変換回路１２からの出力レベルの量子化誤差のみになり、高精度な補正が行われる。なお、量子化誤差が小さくなるようにＤ／Ａ変換回路１２のビット数を増やしてやれば、さらに高精度の補正が可能になることは言うまでもない。
【００２９】
この後、オフセット補正およびスパン補正が行われたデジタル量Ｄ１０がパルスの所定のデジタル信号に変換された上で外部に出力される。
【００３０】
以上、第１実施形態によれば、コントロール回路１６は圧力センサ１０のオフセット電圧およびスパン電圧の両温度変動成分を演算処理で補正する必要がないので、コントロール回路１６の処理負担を軽減することが可能になる。
【００３１】
また、圧力センサ１０および感温回路１１の双方に対してＡ／Ｄ変換回路１７を共通に使用することにより、簡単な回路構成で圧力センサ１０の温度補償を高精度に行うことが可能になる。
【００３２】
図４は本発明の第２実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図、図５は図４の増幅回路の概略内部構成などを示す図で、これらの図を用いて以下に第２実施形態の説明を行う。ただし、図５には、圧力センサと増幅回路との接続例が示され、感温回路と増幅回路との接続の様子は図示省略されている。
【００３３】
本圧力センサ回路は、圧力センサ１０、感温回路１１、Ｄ／Ａ変換回路１２，１３、コントロール回路１６、Ａ／Ｄ変換回路１７およびデジタル出力回路１８を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、増幅回路２４、基準電圧源２４０およびＥＥＰＲＯＭ２５を備えている。
【００３４】
増幅回路２４は、ボルテージホロワ１４４および抵抗Ｒ１４６を介して、オペアンプ１４３の非反転入力端子に対して、基準電圧源１４０に代わるＤ／Ａ変換回路１２からの出力電圧を印加する構成になっているほかは、第１実施形態の増幅回路１４と同様に構成されている。
【００３５】
基準電圧源２４０は、第１実施形態の基準電圧源１４０と同様に、基準オフセット電圧を発生するものである。
【００３６】
ＥＥＰＲＯＭ２５には、第１実施形態と同様のスパン補正量が対象とする範囲の各環境温度毎に記憶されているほか、第１実施形態のオフセット補正量とは相違するオフセット補正量が対象とする範囲の各環境温度毎に記憶されている。
【００３７】
後者のオフセット補正量についてさらに詳述する。第２実施形態では、増幅回路２４の出力端子をＡ／Ｄ変換回路１７の入力＋端子に接続するとともに、基準電圧源２４０の出力端子をＡ／Ｄ変換回路１７の入力−端子に接続し、Ａ／Ｄ変換回路１７の入力段における差動の段階で基準オフセット電圧を増幅回路２４からの圧力センサ１０の出力電圧Ｖ１０に重畳させる構成にしたので、増幅回路２４からの圧力センサ１０の出力電圧Ｖ１０にオフセット電圧の温度変動成分が含まれないようにするため、オフセット補正量は、オペアンプ１４３の出力に圧力センサ１０のオフセット電圧の温度変動成分を含ませない値に設定されている。すなわち、各オフセット補正量は、オフセット基準電圧に対する温度変動成分を打ち消す値に設定されているのである。
【００３８】
次に、既に明らかではあるが第２実施形態の圧力センサ回路の概略動作について説明すると、まず、感温回路１１の検出結果がＡ／Ｄ変換回路１７などを介してデジタル値Ｄ１１としてコントロール回路１６に取り込まれる。
【００３９】
この後、ＥＥＰＲＯＭ２５からデジタル値Ｄ１１に対応するオフセット補正量およびスパン補正量が読み出され、オフセット補正量はＤ／Ａ変換回路１２を介して増幅回路２４に出力されるとともに、スパン補正量はＤ／Ａ変換回路１３を介してＡ／Ｄ変換回路１７に出力される。これにより、基準オフセット電圧に対する圧力センサ１０の温度変動成分が補正されるとともに、スパン電圧の温度変動成分が第１実施形態と同様に補正される。
【００４０】
この後、オフセット補正およびスパン補正が行われたデジタル量Ｄ１０がパルスの所定のデジタル信号に変換された上で外部に出力される。
【００４１】
以上、第２実施形態によれば、コントロール回路１６は圧力センサ１０のオフセット電圧およびスパン電圧の両温度変動成分を演算処理で補正する必要がないので、コントロール回路１６の処理負担を軽減することが可能になる。
【００４２】
図６は本発明の第３実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図、図７は図６に示す圧力センサ回路の動作シーケンスの説明図で、これらの図を用いて以下に第３実施形態の説明を行う。
【００４３】
本圧力センサ回路は、圧力センサ１０、感温回路１１、Ｄ／Ａ変換回路１２，１３、ＥＥＰＲＯＭ１５、Ａ／Ｄ変換回路１７およびデジタル出力回路１８を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、スイッチＳＷ１〜ＳＷ７、増幅回路３４およびコントロール回路３６などを備えている。
【００４４】
スイッチ（第１スイッチ）ＳＷ１は、電圧ＶＤＤの電源ラインと圧力センサ１０の電源端子Ｔ３との間に接続され、コントロール回路３６からのオフまたはオンのコントロール信号に従って、それぞれ圧力センサ１０に対する電力供給経路の断続を行うものである。
【００４５】
スイッチ（第２スイッチ）ＳＷ２は、電圧ＶＤＤの電源ラインと感温回路１１との間に接続され、コントロール回路３６からのオフまたはオンのコントロール信号に従って、それぞれ感温回路１１に対する電力供給経路の断続を行うものである。
【００４６】
ただし、図６に示す例では、感温回路１１は、小さな温度係数を有する配線抵抗などの抵抗Ｒ１１１および大きな温度係数を有する拡散抵抗などの抵抗Ｒ１１２を備え、抵抗Ｒ１１１，Ｒ１１２の接続点を出力端子として、環境温度の変化に伴って変動するレベルの電圧を出力する構成になっている。なお、これに限らず、抵抗Ｒ１１１，Ｒ１１２に対してそれぞれ炭素皮膜抵抗およびサーミスタを使用する構成でもよい。
【００４７】
圧力センサ１０の一方の出力端子と増幅回路３４の一方の入力端子との間に介在しコントロール回路３６からのコントロール信号に従ってオン／オフするスイッチＳＷ３、そのコントロール信号を反転する反転回路３４０、および感温回路１１の出力端子と増幅回路３４の一方の入力端子との間に介在し反転回路３４０の出力信号に従ってオン／オフするスイッチＳＷ４は、切換回路を構成し、コントロール回路３６からのコントロール信号に従って、圧力センサ１０および感温回路１１の一方の出力端子を増幅回路３４の一方の入力端子に接続するものである。
【００４８】
スイッチＳＷ５は、電圧ＶＤＤの電源ラインと増幅回路３４との間に接続され、コントロール回路３６からのオフまたはオンのコントロール信号に従って、それぞれ増幅回路３４に対する電力供給経路の断続を行うものである。
【００４９】
スイッチＳＷ６は、コントロール回路３６からのコントロール信号に従って、Ｄ／Ａ変換回路１２に対する電力供給経路の断続を行うものである。図６に示す例では、一端側に電圧ＶＤＤが印加される抵抗Ｒ１２１、この抵抗Ｒ１２１の他端とグランドＧＮＤとの間に接続される抵抗Ｒ１２２、これら抵抗Ｒ１２１，Ｒ１２２の接続点と入力端子が接続されるボルテージホロワ１２０が、Ｄ／Ａ変換回路１２に基準電圧を印加する電源（第１分圧回路）として設けられており、スイッチＳＷ６は、電圧ＶＤＤの電源ラインと抵抗Ｒ１２１の一端との間に接続されている。
【００５０】
スイッチＳＷ７は、コントロール回路３６からのコントロール信号に従って、Ｄ／Ａ変換回路１３に対する電力供給経路の断続を行うものである。図６に示す例では、一端側に電圧ＶＤＤが印加される抵抗Ｒ１３１、この抵抗Ｒ１３１の他端とグランドＧＮＤとの間に接続される抵抗Ｒ１３２、これら抵抗Ｒ１３１，Ｒ１３２の接続点と入力端子が接続されるボルテージホロワ１３０が、Ｄ／Ａ変換回路１３に基準電圧を印加する電源（第２分圧回路）として設けられており、スイッチＳＷ７は、電圧ＶＤＤの電源ラインと抵抗Ｒ１３１の一端との間に接続されている。
【００５１】
増幅回路３４は、圧力センサ１０および感温回路１１の出力信号を個別に増幅するものである。
【００５２】
コントロール回路３６は、マイクロコンピュータなどにより成り、本圧力センサ回路の各部に対して種々の制御を行うもので、例えば、スイッチＳＷ１に対してオン制御を行っている場合にはスイッチＳＷ２に対してオフ制御を行う一方、スイッチＳＷ２に対してオン制御を行っている場合にはスイッチＳＷ１に対してオフ制御を行う。
【００５３】
また、コントロール回路３６は、切換回路に対して感温回路１１の出力端子を増幅回路３４の入力端子に接続する切換制御を行い、増幅回路３４およびＡ／Ｄ変換回路１７を介して感温回路１１により検出された環境温度を取り込んで、この環境温度に対応する圧力センサ１０のオフセット補正量およびスパン補正量をＥＥＰＲＯＭ１５から読み出し、それぞれをＤ／Ａ変換回路１２，１３を介してＡ／Ｄ変換回路１７に送出し、この後、切換回路に対して圧力センサ１０の出力端子を増幅回路３４の入力端子に接続する切換制御を行って、圧力センサ１０からの信号のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄ変換回路１７によって実行させる（図７参照）。
【００５４】
さらに、コントロール回路３６は、増幅回路３４およびＤ／Ａ変換回路１２，１３を動作させない場合、それぞれスイッチＳＷ５〜ＳＷ７のオフ制御を行う。
【００５５】
次に、第３実施形態の圧力センサ回路の概略動作について説明すると、まず、コントロール回路３６から、スイッチＳＷ２，ＳＷ４およびＳＷ５〜ＳＷ７をオンにするコントロール信号が出力される（図７の「温度計測」の区間）。これにより、感温回路１１の出力端子に環境温度に対応するレベルの電圧が発生し、この電圧が増幅回路３４で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１７でデジタル値Ｄ１１に変換される。
【００５６】
このデジタル値Ｄ１１がコントロール回路３６に取り込まれると、ＥＥＰＲＯＭ１５からデジタル値Ｄ１１に対応するオフセット補正量およびスパン補正量が読み出され、それぞれがＤ／Ａ変換回路１２，１３を介してＡ／Ｄ変換回路１７に出力される（図７の「メモリアクセス」の区間）。この後、スイッチＳＷ２，ＳＷ４をオフにしてスイッチＳＷ１，ＳＷ３をオンにするコントロール信号が出力される（図７の「圧力計測」における「圧力センサＳＥＴＵＰ」の区間）。これにより、圧力センサ１１に加わる物理量に応じたレベルの電圧がその両出力端子に発生し、この電圧が増幅回路３４で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１７でオフセット補正およびスパン補正が行われつつデジタル値Ｄ１０に変換される（図７の「圧力センサＡ／Ｄ」の区間）。
【００５７】
この後、オフセット補正およびスパン補正が行われたデジタル値Ｄ１０がパルスの所定のデジタル信号に変換された上で外部に出力される（図７の「デジタル出力」の区間）。
【００５８】
この後、本圧力センサ回路がリセットされ（図７の「ＲＥＳＥＴ」の区間）、１回の圧力計測が終了する。
【００５９】
以上、第３実施形態によれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ７を備えたことにより、本圧力センサ回路の消費電力の低減が可能になる。
【００６０】
また、圧力センサ１０が駆動電圧を得て、Ｄ／Ａ変換回路１２，１３が基準電圧を得るための電力が電圧ＶＤＤの電源ラインから供給され、また、圧力センサ１０の出力レベルが電圧ＶＤＤのレベルに比例するとともに、Ｄ／Ａ変換回路１２，１３の各基準電圧が電圧ＶＤＤに比例するので、全体として電圧ＶＤＤの変動分がキャンセルされることになる。この結果、従来のようなより安定的な定電圧回路は不要になり、回路構成の簡単化およびコスト低減が可能になる。
【００６１】
また、切換回路およびコントロール回路３６の制御によって、圧力センサ１０および感温回路１１に対して、増幅回路３４およびＡ／Ｄ変換回路１７の共用が可能になり、回路の簡単化および効率的な圧力計測が可能となる。
【００６２】
さらに、感温回路１１は、小さな温度係数を有する配線抵抗などの抵抗Ｒ１１１および大きな温度係数を有する拡散抵抗などの抵抗Ｒ１１２により構成されるので、回路をＩＣ化する場合に配線抵抗と拡散抵抗の内蔵が可能となり、外付けの部品点数の削減、ＩＣの端子数削減、全体の回路構成の簡単化およびコストダウンを図ることが可能になる。
【００６３】
図８は本発明の第４実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図で、この図を用いて以下に第４実施形態の説明を行う。
【００６４】
本圧力センサ回路は、増幅回路３４に代えて、コントロール回路３６からのコントロール信号に従ってゲインが切り替わる増幅回路４４を備えているほかは第３実施形態と同様に構成される。ただし、図８では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は図示省略されている。
【００６５】
次に、第３実施形態と相違する第４実施形態の圧力センサ回路の動作について概説する。コントロール回路３６から、スイッチＳＷ４をオンにするコントロール信号の出力が行われると、スイッチＳＷ３がオフ、スイッチＳＷ４がオンになるとともに、増幅回路４４のゲインがＡに切り替わる。これにより、感温回路１１の出力電圧が増幅回路４４の入力に印加し、感温回路１１の出力電圧がゲインＡで増幅される。
【００６６】
一方、コントロール回路３６から、スイッチＳＷ３をオンにするコントロール信号の出力が行われると、スイッチＳＷ３がオン、スイッチＳＷ４がオフになるとともに、増幅回路４４のゲインがＢに切り替わる。これにより、圧力センサ１０の出力電圧が増幅回路４４の入力に印加し、圧力センサ１０の出力電圧がゲインＢで増幅される。
【００６７】
以上、第４実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、増幅回路４４の簡単化およびさらなる低コスト化が可能になる。
【００６８】
図９は本発明の第５実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図で、この図を用いて以下に第５実施形態の説明を行う。
【００６９】
本圧力センサ回路は、スイッチＳＷ８，ＳＷ９および反転回路５４１をさらに備えているとともに、増幅回路４４、ＥＥＰＲＯＭ１５およびコントロール回路３６に代えてそれぞれ増幅回路５４、ＥＥＰＲＯＭ５５およびコントロール回路５６を備えているほかは、第４実施形態と同様に構成されている。
【００７０】
スイッチＳＷ８は、圧力センサ１０と増幅回路５４との間のスイッチＳＷ３が介在していない方に介在するように接続され、スイッチＳＷ３に対する同一のコントロール信号に従ってオン／オフする。
【００７１】
スイッチＳＷ９は、スイッチＳＷ８が接続されている増幅回路５４の入力端子とＤ／Ａ変換回路１２の出力端子との間に介設され、反転回路５４１を介して送られてくるコントロール信号、すなわちスイッチＳＷ４と同様のコントロール信号に従ってオン／オフする。
【００７２】
増幅回路５４は、スイッチＳＷ４，ＳＷ９がオン時に、Ｄ／Ａ変換回路１２からの出力電圧を用いて感温回路１１の出力電圧におけるオフセット電圧を補正しながら、感温回路１１の出力電圧を増幅する機能を有しているほかは、第４実施形態の増幅回路４４と同様に構成される。このため、ＥＥＰＲＯＭ５５には、第１実施形態のオフセット補正量およびスパン補正量に加えて、感温回路１１の出力電圧におけるオフセット電圧を補正するための補正量が予め記憶されている。
【００７３】
コントロール回路５６は、スイッチＳＷ４，ＳＷ９をオンにするコントロール信号の出力を行う際には、ＥＥＰＲＯＭ５５から感温回路１１の出力電圧におけるオフセット電圧を補正するための補正量を読み出してＤ／Ａ変換回路１２に出力を行うほかは、第４実施形態のコントロール回路３６と同様に動作する。
【００７４】
次に、第４実施形態と相違する第５実施形態の圧力センサ回路の動作について概説する。コントロール回路５６から、スイッチＳＷ３，ＳＷ８をオンにするコントロール信号の出力が行われると、スイッチＳＷ３，ＳＷ８がオン、スイッチＳＷ４，ＳＷ９がオフになるとともに増幅回路４４のゲインがＢに切り替わる。これにより、圧力センサ回路１０の出力電圧がゲインＢで増幅される。
【００７５】
一方、コントロール回路５６から、スイッチＳＷ４，ＳＷ９をオンにするコントロール信号の出力が行われると、スイッチＳＷ３，ＳＷ８がオフ、スイッチＳＷ４，ＳＷ９がオンになるとともに増幅回路４４のゲインがＡに切り替わる。また、ＥＥＰＲＯＭ５５から感温回路１１の出力電圧におけるオフセット電圧を補正するための補正量が読み出されてＤ／Ａ変換回路１２およびスイッチＳＷ９を介して増幅回路５４に出力される。これにより、感温回路１１の出力電圧がゲインＡで増幅されるとともに、感温回路１１の出力電圧におけるオフセット電圧が補正される。
【００７６】
以上、第５実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、感温回路１１の出力電圧におけるオフセット電圧を補正することが可能になる。これにより、感温回路１１のばらつきを吸収することができ、製造歩留りが向上する。
なお、第５実施形態は、第４実施形態の変形例となっているが、これに限らず、本発明は、第２実施形態において、当該第５実施形態と同様に、感温回路の出力が、オフセット補正用のＤ／Ａ変換回路からの信号により補正されるものでもよい。
【００７７】
なお、図１０に示すように、圧力センサ１０、感温回路１１、Ｄ／Ａ変換回路１２，１３、図略の基準電圧源を内蔵する増幅回路２４ａ、ＥＥＰＲＯＭ２５、コントロール回路１６、Ａ／Ｄ変換回路１７およびデジタル出力回路１８を備え、Ｄ／Ａ変換回路１２の出力信号を用いて増幅回路２４ａが内蔵する基準電圧源の基準電圧を温度補正し、この温度補正後の基準電圧をＡ／Ｄ変換回路１７の基準電圧として用いる構成でもよい。この場合の動作は第１実施形態と同様であるが、オフセット電圧の変動の補正に関してのみ異なる。すなわち、圧力センサ１０のオフセット電圧の温度変動は増幅回路２４ａの基準電圧の温度変動として現れるので、その温度変動と逆の温度特性をＤ／Ａ変換回路１２より発生させて図に示す加算器で加算してやることによりキャンセルする。スパン電圧の変動に関しては同様にＡ／Ｄ変換回路１７の変換時にキャンセルする。このように、Ａ／Ｄ変換回路１７の基準電圧に増幅回路２４ａの基準電圧を使用することにより、Ａ／Ｄ変換回路１７の入力ダイナミックレンジを拡大することが可能になる。
【００７８】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、コントロール回路の処理負担を軽減することが可能になる。
【００７９】
請求項２記載の発明によれば、コントロール回路の処理負担を軽減することが可能になる。
【００８０】
請求項３記載の発明によれば、本圧力センサ回路の消費電力の低減が可能になる。
【００８１】
請求項４記載の発明によれば、全体としてその電源の電圧の変動分をキャンセルすることが可能になる。この結果、従来のようなより安定的な定電圧回路は不要になり、回路構成の簡単化およびコスト低減が可能になる。
【００８２】
請求項５記載の発明によれば、圧力センサおよび感温回路に対して、増幅回路およびＡ／Ｄ変換回路の共用が可能になり、回路の簡単化および効率的な圧力計測が可能となる。
【００８３】
請求項６記載の発明によれば、回路をＩＣ化する場合に内蔵が可能となり、外付けの部品点数の削減、ＩＣの端子数削減、全体の回路構成の簡単化およびコストダウンを図ることが可能になる。
【００８４】
請求項７記載の発明によれば、増幅回路の簡単化およびさらなる低コスト化が可能になる。
【００８５】
請求項８記載の発明によれば、感温回路の出力電圧におけるオフセット電圧を補正することが可能になり、感温回路のばらつきを吸収することができ、製造歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図である。
【図２】図１の増幅回路の概略内部構成などを示す図である。
【図３】オフセット補正量およびスパン補正量の説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図である。
【図５】図４の増幅回路の概略内部構成などを示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図である。
【図７】図６に示す圧力センサ回路の動作シーケンスの説明図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る圧力センサ回路の概略構成図である。
【図１０】図４に示す圧力センサ回路の別の接続例を示す図である。
【図１１】従来の圧力センサ回路の概略構成図である。
【符号の説明】
１０  圧力センサ
１１  感温回路
１２，１３  Ｄ／Ａ変換回路
１４，２４，３４，４４，５４  増幅回路
１５，２５，５５  ＥＥＰＲＯＭ
１６，３６，５６  コントロール回路
１７  Ａ／Ｄ変換回路
１８  デジタル出力回路
【図１】
0003707281.tif 000002
【図２】
0003707281.tif 000003
【図３】
0003707281.tif 000004
【図４】
0003707281.tif 000005
【図５】
0003707281.tif 000006
【図６】
0003707281.tif 000007
【図７】
0003707281.tif 000008
【図８】
0003707281.tif 000009
【図９】
0003707281.tif 000010
【図１０】
0003707281.tif 000011
【図１１】
0003707281.tif 000012