(57)【要約】【課題】ユーザの要求に応じて所望とされる特性を可変設定することのできる汎用性の高いセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置は、ダイアフラム部表面に設けられたひずみ抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ４を有するセンサチップ２と、該センサチップ２による検出信号を処理する処理回路チップ１１と、該処理回路チップ１１による処理信号Ｖｏｕｔの特性を調整する特性調整チップ１２１との３つのチップから構成されている。このうち、処理回路チップ１１には、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数、すなわちセンサチップ２に印加される圧力の印加態様に対する同処理信号Ｖｏｕｔの変化特性を調整するための端子Ｔ１１〜Ｔ１３が設けられている。ここで、特性調整チップ１２１は、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数を調整するための調整信号を２パターン生成し、この２パターンの調整信号を上記処理回路チップ１１の端子Ｔ１１〜Ｔ１３に各々選択的に出力する。【選択図】        図１
2006064474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出するセンサ部による検出信号の処理を通じて前記物理量に応じた処理信号を出力する処理回路部に対して前記物理量の変化に対する前記処理信号の変化特性を調整するための調整信号を出力する特性調整部を備え、該特性調整部による調整信号の前記処理回路部に対する出力を通じて前記処理信号に所望の変化特性を設定するセンサ装置において、
前記特性調整部は、前記調整信号として前記物理量の変化に対する前記処理信号の変化特性が各異なるかたちで調整される複数パターンの調整信号を生成する手段を有し、これら生成される複数パターンの調整信号の１つを選択的に出力する
ことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記特性調整部は、前記複数パターンの調整信号がそれぞれデータとして各別に記憶されている複数の不揮発性メモリと、これら不揮発性メモリ毎に対応して設けられるとともに該対応する不揮発性メモリに記憶されているデータのデジタル／アナログ変換を通じて前記調整信号を生成する複数の調整信号生成回路と、前記調整信号生成回路のいずれかと前記処理回路部との電気的な接続を選択的に切り替える切替回路とを備え、該切替回路による切り替えを通じて前記複数パターンの調整信号の１つを選択的に出力する
請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ装置において、
前記特性調整部が、外部から取り込まれる外部信号に基づいて前記切替回路による切り替えを制御する制御回路をさらに備える
ことを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
前記複数パターンの調整信号は、前記物理量の変化に対する前記処理信号の変化のしやすさであるセンサ感度を調整するための第１の調整信号と、前記物理量が基準値にあるときの前記処理信号の大きさであるオフセットを調整するための第２の調整信号と、温度変化に対する前記処理信号の変化特性である温度特性を調整するための第３の調整信号との３種の信号をそれぞれ含む
請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記センサ部は、ダイアフラム部表面に設けられるひずみ抵抗を備え、該センサ部への圧力の印加に基づく前記ひずみ抵抗の抵抗値の変化を前記検出信号として出力する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両におけるブレーキ圧や燃料圧力、さらには車載エンジンに吸入される空気の圧力（吸気圧）などの物理量を検出するセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のセンサ装置としては、例えば図３に例示するようなセンサ部を備えて同センサ部に印加される圧力の印加態様を検出するセンサ装置が知られている。はじめに、図３を参照して、このセンサ装置のセンサ部の概要について説明する。なお、図３（ａ）はセンサ部の断面構造を、また図３（ｂ）は同センサ部の平面構造をそれぞれ示している。ちなみに、図３（ａ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する。
【０００３】
これら図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、このセンサ部は、例えばシリコン基板などからなる半導体基板１のダイアフラム部表面に設けられたひずみ抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ４を有して構成されている。このため、ダイアフラム部に図３（ａ）に矢印にて示すような圧力が印加された場合、これらひずみ抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ４のうち、中央部のひずみ抵抗Ｒｈ２およびＲｈ４には圧縮応力が作用し、また端部のひずみ抵抗Ｒｈ１およびＲｈ３には引張応力が作用する。そして通常は、ピエゾ抵抗効果により、引張応力が作用する側のひずみ抵抗Ｒｈ１およびＲｈ３はその抵抗値が増加し、他方の圧縮応力が作用する側のひずみ抵抗Ｒｈ２およびＲｈ４はその抵抗値が減少する。
【０００４】
一方、上記センサ装置は通常、このようなセンサ部による検出信号を処理する処理回路部や同検出信号の温度特性等を調整する特性調整部を同センサ部と一体に、あるいは別体に集積回路化して備えている。これにより、センサ部による検出信号は上記処理回路部にて処理され、同センサ部に印加されている圧力に対応する信号（処理信号）となってこのセンサ装置から出力されるようになる。
【０００５】
図４は、上記センサ部、処理回路部、特性調整部をそれぞれ、センサチップ２、処理回路チップ１１、特性調整チップ２１として各別にチップ化して備えるセンサ装置を例示しており、次にこの図４を参照して、その回路構成、並びに動作について説明する。
【０００６】
同図４に示されるように、このセンサ装置において、処理回路チップ１１には、該チップ１１の出力端子Ｔｏｕｔから取り出される処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数、すなわちセンサチップ２に印加される圧力の印加態様に対する同処理信号Ｖｏｕｔの変化特性を調整するための端子Ｔ１１〜Ｔ１３が設けられている。すなわち、これら端子Ｔ１１〜Ｔ１３は、特性調整チップ２１の端子Ｔ２１〜Ｔ２３とそれぞれ電気的に接続されており、同端子Ｔ１１〜Ｔ１３には端子Ｔ２１〜Ｔ２３を通じて上記圧力関数を調整するための各信号（調整信号）がそれぞれ取り込まれる。そして、この取り込まれた各信号が処理回路チップ１１にて処理されることで、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数が調整される。
【０００７】
例えば、上記端子Ｔ１１に取り込まれる第１の調整信号によっては、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾き、すなわちセンサ部に印加される圧力の変化に対する処理信号Ｖｏｕｔの変化のしやすさであるセンサ感度が調整される。具体的には、図５に例示するように、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数を例えば圧力関数Ａから圧力関数Ｂに調整することができるようになる。また、上記端子Ｔ１２に取り込まれる第２の調整信号によっては、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の切片、すなわちセンサ部に印加される圧力が基準値にあるときの処理信号Ｖｏｕｔの大きさであるオフセットが調整される。具体的には、図６に例示するように、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数を例えば圧力関数Ｃから圧力関数Ｄに調整することができるようになる。またさらに、上記端子Ｔ１３に取り込まれる第３の調整信号によっては、処理信号Ｖｏｕｔの温度特性が調整されるようになる。
【０００８】
センサ装置としてこのような構成では、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数を適宜に調整可能であり、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数に関するユーザ側からの様々な要求にも対応することができるようになる。
【０００９】
次に、上記第１〜第３の調整信号が特性調整チップ２１にて生成され、その後、処理回路チップ１１にて処理されるまでの作用について、処理回路チップ１１および特性調整チップ２１の構成と併せて説明する。
【００１０】
まず、特性調整チップ２１は、例えばユーザ側からの要求に沿うかたちで上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数に関するデータを記憶しているＥＰＲＯＭ等からなる不揮発性のメモリ２５と、このメモリ２５に記憶されているデータをデジタル／アナログ変換することにより上記調整信号を生成するＤ／Ａ変換器２２〜２４とを備えている。
【００１１】
ここで、Ｄ／Ａ変換器２２〜２４のうち、Ｄ／Ａ変換器２２は、メモリ２５から処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾きに関するデータを取り込み、この取り込んだデータから上記第１の調整信号を生成する。これとほぼ同様に、Ｄ／Ａ変換器２３は、メモリ２５から処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の切片に関するデータを取り込み、この取り込んだデータから上記第２の調整信号を生成する。また、これもほぼ同様、Ｄ／Ａ変換器２４では、メモリ２５から処理信号Ｖｏｕｔの温度特性に関するデータが取り込まれ、該取り込まれるデータに基づいて上記第３の調整信号が生成される。そして、特性調整チップ２１において、こうして生成される第１〜第３の調整信号はそれぞれ、上記端子Ｔ２１〜Ｔ２３を介してこの特性調整チップ２１から取り出され、次いで上記端子Ｔ１１〜Ｔ１３を介して上記処理回路チップ１１に取り込まれるようになる。
【００１２】
一方、処理回路チップ１１において、第１〜第３の調整信号は以下のように処理される。
すなわち、まず、上記端子Ｔ１１に取り込まれる第１の調整信号は、この処理回路チップ１１において、上記センサチップ２を定電流駆動する定電流回路１２の一部を構成する演算増幅器ＯＰ０の反転入力端子に取り込まれる。なお、この定電流回路１２では、トランジスタ１２ａおよび１２ｂの電流量の比率がｎ：ｍであり、上記演算増幅器ＯＰ０の反転入力端子に接続される抵抗Ｒ１２の抵抗値が抵抗値Ｒｘであるとするとき、その出力電流Ｉｍは、
Ｉｍ＝（Ｖｔ１１／Ｒｘ）×（ｎ／ｍ）    ・・・（１）
ただし、
Ｖｔ１１：第１の調整信号の電圧値
として表わされる。そして、この出力電流（定電流）Ｉｍは、端子Ｔ１４を介してこの処理回路チップ１１から取り出され、次いで端子Ｔ１を介してセンサチップ２に取り込まれ、さらには該センサチップ２のセンサ部の定電流駆動に供されることとなる。
【００１３】
ただしここで、上記式（１）から明らかなように、定電流回路１２の出力電流Ｉｍは、第１の調整信号の電圧値Ｖｔ１１によって調整可能であることがわかる。一方、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾き、すなわちセンサ部に印加される圧力の変化に対する処理信号Ｖｏｕｔの変化のしやすさであるセンサ感度は、上記センサ部の定電流駆動に供される出力電流Ｉｍの大きさと相関するため、第１の調整信号の電圧値の調整を通じて上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾きを調整することができる。
【００１４】
ちなみに、センサチップ２において、上記センサ部は、電気的にはひずみ抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ４のブリッジ回路３として形成されており、上記出力電流Ｉｍは、このブリッジ回路３のひずみ抵抗Ｒｈ１およびＲｈ４の共通接続部に供給される。他方、ブリッジ回路３のひずみ抵抗Ｒｈ２およびＲｈ３の共通接続部は接地されている。このため、このブリッジ回路３では、上述した圧力の印加に伴う応力の向きに応じた各ひずみ抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ４の抵抗値変化は、中点電位ＶａおよびＶｂの変化として感知されるようになる。そして、これら中点電位ＶａおよびＶｂの変化がこのセンサチップ２による検出信号として端子Ｔ２、Ｔ３を介して処理回路チップ１１の端子Ｔ１５、Ｔ１６にそれぞれ取り込まれる。
【００１５】
これら中点電位Ｖａ、Ｖｂは、処理回路チップ１１において、演算増幅器ＯＰ１、ＯＰ２の非反転入力端子にそれぞれ取り込まれる。これら演算増幅器ＯＰ１およびＯＰ２は、いずれも帰還増幅器を構成しており、このうち、演算増幅器ＯＰ１には、抵抗Ｒ１ａおよびＲ１ｂが、また演算増幅器ＯＰ２には、同じく抵抗Ｒ２ａおよびＲ２ｂがそれぞれ接続されている。そして、演算増幅器ＯＰ１においてはほぼ「Ｒ１ａ／Ｒ１ｂ（ただし、Ｒ１ａ＜Ｒ１ｂ）」によって、また演算増幅器ＯＰ２においてはほぼ「Ｒ２ａ／Ｒ２ｂ（ただし、Ｒ２ａ＞Ｒ２ｂ）」によってそれぞれその増幅率が決定されている。このため、センサチップ２から取り出された上記中点電位ＶａおよびＶｂは、これら演算増幅器ＯＰ１およびＯＰ２の各増幅率をもって各々増幅される。そして、これら演算増幅器ＯＰ１およびＯＰ２において、各増幅信号の互いの差分がさらに演算されることによって上記中点電位ＶａおよびＶｂが差動増幅されることとなり、この差動増幅された信号（センサ信号）Ｖｓｅｎが、上記センサ部に印加される圧力の変化に対して所望のセンサ感度をもって変化する信号となる。
【００１６】
また、上記端子Ｔ１２に取り込まれる第２の調整信号は、この処理回路チップ１１において、ボルテージフォロアを構成する演算増幅器ＯＰ３を介してオフセット調整信号Ｖｏｆとなる。なお後述するが、このオフセット調整信号は、後に、上記センサ信号Ｖｓｅｎに対して加算されるかたちで演算されることとなるため、このオフセット調整信号の大きさの調整を通じて上記処理信号Ｖｏｕｔのオフセットが調整されるようになる。
【００１７】
またさらに、上記端子Ｔ１３に取り込まれる第３の調整信号は、この処理回路チップ１１において、ボルテージフォロアを構成する演算増幅器ＯＰ４を介して第１の温度特性調整信号Ｖｔｍｐ１となる。そして、同第３の調整信号は、次いで演算増幅器ＯＰ５の反転入力端子に取り込まれる。この演算増幅器ＯＰ５には、抵抗Ｒ５ａおよびＲ５ｂがそれぞれ接続され、ほぼ「Ｒ５ａ／Ｒ５ｂ（ただし、Ｒ５ａ＞Ｒ５ｂ）」によってその増幅率が決定されている。また、同演算増幅器ＯＰ５には、その非反転入力端子にバッテリＢの分圧電源Ｂｓｈによる分圧値Ｖｓｈが入力されている。このため、上記第１の温度特性調整信号Ｖｔｍｐ１は、この演算増幅器ＯＰ５において、分圧値Ｖｓｈを基準として、増幅率「−Ｒ５ａ／Ｒ５ｂ」をもって増幅されることとなり、温度特性調整信号Ｖｔｍｐ２（（Ｖｔｅｍｐ１−Ｖｓｈ）×（−Ｒ５ａ／Ｒ５ｂ）＋Ｖｓｈ）として取り出される。
【００１８】
ただしここで、上記演算増幅器ＯＰ５の増幅率を決定する抵抗Ｒ５ａおよびＲ５ｂのうち、抵抗Ｒ５ｂには、上記センサ部を構成するひずみ抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ４と同じ抵抗材料が用いられている。このため、上記第２の温度特性調整信号Ｖｔｍｐ２には、上記センサ信号Ｖｓｅｎと関連した温度係数が設定されるようになり、これによって上記処理信号Ｖｏｕｔの温度特性が調整されることとなる。
【００１９】
そして、この処理回路チップ１１において、上記センサ信号Ｖｓｅｎ、オフセット調整信号Ｖｏｆ、温度特性調整信号Ｖｔｍｐ１、Ｖｔｍｐ２は、演算増幅器ＯＰ６の反転入力端子にそれぞれ取り込まれる。この演算増幅器ＯＰ６には、抵抗Ｒ６ａ〜Ｒ６ｅがそれぞれ接続され、またその非反転入力端子にはバッテリＢの分圧電源Ｂｓｈによる分圧値Ｖｓｈが入力されている。このため、上記センサ信号Ｖｓｅｎは、上記分圧電源Ｂｓｈによる分圧値Ｖｓｈを基準として、ほぼ「−Ｒ６ａ／Ｒ６ｂ（ただし、Ｒ６ａ＞Ｒ６ｂ）」によって増幅されることとなる。またこれと同様に、オフセット調整信号Ｖｏｆは、ほぼ「−Ｒ６ａ／Ｒ６ｃ（ただし、Ｒ６ａ＞Ｒ６ｃ）」によって、また温度特性調整信号Ｖｔｍｐ１は、ほぼ「−Ｒ６ａ／Ｒ６ｅ（ただし、Ｒ６ａ＞Ｒ６ｅ）」によって、また温度特性調整信号Ｖｔｍｐ２は、ほぼ「−Ｒ６ａ／Ｒ６ｄ（ただし、Ｒ６ａ＞Ｒ６ｄ）」によってそれぞれ増幅されることとなる。そして、この演算増幅器ＯＰ６において、それらの各増幅信号が互いに加算され、また分圧電源Ｂｓｈによる分圧値Ｖｓｈがさらに加算されることで、所望のセンサ感度、オフセット、温度特性を有する圧力関数をもった処理信号Ｖｏｕｔが上記出力端子Ｔｏｕｔから取り出されるようになる。なお、処理信号Ｖｏｕｔは、数式上は、
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｓｅｎ−Ｖｓｈ）×（−Ｒ６ａ／Ｒ６ｂ）＋（Ｖｏｆ−Ｖｓｈ）×（−Ｒ６ａ／Ｒ６ｃ）＋（Ｖｔｍｐ２−Ｖｓｈ）×（−Ｒ６ａ／Ｒ６ｄ）＋（Ｖｔｍｐ１−Ｖｓｈ）×（−Ｒ６ａ／Ｒ６ｅ）＋Ｖｓｈ    ・・・（２）
として表わされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
ところで、このようなセンサ装置は、例えば車両におけるブレーキ圧や燃料圧力、さらには車載エンジンに吸入される空気の圧力（吸気圧）など、様々な圧力検出対象に対応して用いられる。このため近年は、ユーザ側から要求される上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の種類は増加する傾向にあり、これに伴って同圧力関数を調整するための各調整信号を生成する特性調整チップ２１としても、その種類が増加する傾向にある。しかし、こうした特性調整チップ２１の種類の増加は、上記センサチップ２、処理回路チップ１１、特性調整チップ２１の１チップ化や、これらチップのパッケージの標準化を阻害し、ひいてはセンサ装置としての汎用性を乏しいものとしている。
【００２１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザの要求に応じて所望とされる特性を可変設定することのできる汎用性の高いセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載のセンサ装置では、物理量を検出するセンサ部による検出信号の処理を通じて前記物理量に応じた処理信号を出力する処理回路部に対して前記物理量の変化に対する前記処理信号の変化特性を調整するための調整信号を出力する特性調整部を備え、該特性調整部による調整信号の前記処理回路部に対する出力を通じて前記処理信号に所望の変化特性を設定するセンサ装置として、前記特性調整部が、前記調整信号として前記物理量の変化に対する前記処理信号の変化特性が各異なるかたちで調整される複数パターンの調整信号を生成する手段を有し、これら生成される複数パターンの調整信号の１つを選択的に出力することとした。
【００２３】
上記構成では、物理量の変化に対する上記処理信号の変化特性、例えばセンサ部にて検出される物理量の変化に対する上記処理信号の変化のしやすさであるセンサ感度の特性や、センサ部にて検出される物理量が基準値にあるときの処理信号の大きさであるオフセットの特性や、同処理信号の温度特性、等々の特性をそれぞれ複数のパターンの中から選択的に調整することができるようになるため、同処理信号の変化特性に関してユーザから各異なる複数の要求があるような場合であっても、こうしたユーザからの要求に対応することができるようになる。しかも、ユーザの要求に応じて所望とされる特性を１種の特性調整部のみによって可変設定することのできるこのようなセンサ装置では、上記センサ部、処理回路部、特性調整部の１チップ化、あるいはこれらを各別にチップ化する場合にはパッケージの標準化を図ることも可能であり、当該センサ装置としての汎用性も高い。
【００２４】
また、この場合には特に、請求項２に記載の発明によるように、前記特性調整部として、前記複数パターンの調整信号がそれぞれデータとして各別に記憶されている複数の不揮発性メモリと、これら不揮発性メモリ毎に対応して設けられるとともに該対応する不揮発性メモリに記憶されているデータのデジタル／アナログ変換を通じて前記調整信号を生成する複数の調整信号生成回路と、前記調整信号生成回路のいずれかと前記処理回路部との電気的な接続を選択的に切り替える切替回路とを備え、該切替回路による切り替えを通じて前記複数パターンの調整信号の１つを選択的に出力するものを採用するようにすれば、上記請求項１に記載のセンサ装置を容易に実現することができるようになる。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明において、請求項３に記載の発明によるように、前記特性調整部が、外部から取り込まれる外部信号に基づいて前記切替回路による切り替えを制御する制御回路をさらに備えるようにすれば、当該センサ装置が出荷された後、上記処理信号の変化特性を、上記外部信号を通じてユーザが任意に調整することができるようになる。
【００２６】
また、請求項１〜請求項３に記載の発明において、請求項４に記載の発明によるように、前記複数パターンの調整信号が、前記物理量の変化に対する前記処理信号の変化のしやすさであるセンサ感度を調整するための第１の調整信号と、前記物理量が基準値にあるときの前記処理信号の大きさであるオフセットを調整するための第２の調整信号と、温度変化に対する前記処理信号の変化特性である温度特性を調整するための第３の調整信号との３種の信号をそれぞれ含むものであれば、上記センサ感度、オフセット、温度特性の各別の調整を通じて上記処理信号の変化特性をきめ細かく調整することができるようになる。
【００２７】
また、このようなセンサ装置のセンサ部としては、印加される圧力を検出するセンサ部を採用するようにすることがより望ましい。すなわち、前述のように、このようなセンサ部を備えるセンサ装置は、例えば車両におけるブレーキ圧や燃料圧力、さらには車載エンジンに吸入される空気の圧力（吸気圧）など、様々な圧力検出対象に対応して用いられる。そして、ユーザから要求される上記処理信号の変化特性（圧力関数）のパターンも多種にわたるため、センサ装置のセンサ部としてこのようなセンサ部を採用することは特に有効である。そして、このようなセンサ部を備えるセンサ装置としては、請求項５に記載の発明によるように、前記センサ部が、ダイアフラム部表面に設けられるひずみ抵抗を備え、該センサ部への圧力の印加に基づく前記ひずみ抵抗の抵抗値の変化を前記検出信号として出力するものを採用するようにすることが圧力検出の簡便性および実用性の面で実用上より望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、この発明にかかるセンサ装置の一実施の形態について、図１を参照して詳細に説明する。なお、同図１に示すように、この実施の形態のセンサ装置も、印加される圧力を検出するセンサチップ２と、該センサチップ２による検出信号の処理を通じて上記圧力の印加態様に応じた処理信号Ｖｏｕｔを出力する処理回路チップ１１と、同処理信号Ｖｏｕｔの特性を調整する特性調整チップ１２１との３つのチップから構成されている。しかも、このうち上記センサチップ２および処理回路チップ１１の各構成についてこれらは、基本的には、図４に示したセンサ装置のセンサチップ２および処理回路チップ１１とそれぞれほぼ同様の構成となっている。すなわち、このセンサ装置にあっても、上記処理回路チップ１１には、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数、すなわちセンサチップ２に印加される圧力の印加態様に対する同処理信号Ｖｏｕｔの変化特性を調整するための調整信号が取り込まれ、該取り込まれる調整信号に基づいて上記処理信号Ｖｏｕｔに所望の特性が設定されることとなる。
【００２９】
ただし、このセンサ装置において、上記処理回路チップ１１に上記調整信号を出力する特性調整チップ１２１の構成は図４に示した特性調整チップ２１と異なっている。以下、上記特性調整チップ１２１の構成、並びに動作について詳細に説明する。なお、この実施の形態にあっては、この特性調整チップ１２１が調整信号生成回路を構成している。
【００３０】
すなわち、この特性調整チップ１２１は、上記調整信号として、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数、例えば処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾きが各異なるかたちで調整される２パターンの調整信号を生成し、これら生成される２パターンの調整信号の１つを選択的に出力することとしている。このため、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の例えば傾きを２パターンの中から選択的に設定することができるようになり、同処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾きに関してユーザから各異なる２パターンの要求があるような場合であっても、こうしたユーザからの要求に対応することができるようになる。しかも、ユーザの要求に応じて所望とされる特性を１種の特性調整部のみによって可変設定することのできるこのようなセンサ装置では、上記３つのチップ２、１１、１２１のパッケージの標準化を図ることも可能であり、当該センサ装置としての汎用性も高い。
【００３１】
なお、この実施の形態の特性調整チップ１２１において、上記調整信号として処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾き、すなわち上記センサチップ２に印加される圧力の変化に対する処理信号Ｖｏｕｔの変化のしやすさであるセンサ感度を調整するための第１の調整信号が生成されるとしている点は、図４に示した特性調整チップ２１と同様である。また、これも同様、この特性調整チップ１２１においては、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の切片、すなわちセンサチップ２に印加される圧力が基準値にあるときの処理信号Ｖｏｕｔの大きさであるオフセットを調整するための第２の調整信号と同処理信号Ｖｏｕｔの温度特性を調整するための第３の調整信号とがそれぞれ生成されるとしている。すなわち、この実施の形態において、上記２パターンの調整信号にはこれら第１〜第３の調整信号の３種の信号がそれぞれ含まれることとなる。
【００３２】
次に、このような特性調整チップ１２１の具体的な構成について詳述すると、該特性調整チップ１２１は、ユーザ側からの要求に沿うかたちで、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数に関するデータとして各異なるデータを記憶しているＥＰＲＯＭ等からなる不揮発性のメモリ１２５ａおよび１２５ｂを備えている。また、これらメモリ１２５ａおよび１２５ｂに記憶されている各データをデジタル／アナログ変換することにより上記２パターンの第１〜第３の調整信号を各別にそれぞれ生成するＤ／Ａ変換器１２２ａ〜１２４ａおよび１２２ｂ〜１２４ｂを備えている。
【００３３】
ここで、Ｄ／Ａ変換器１２２ａ〜１２４ａおよび１２２ｂ〜１２４ｂのうち、Ｄ／Ａ変換器１２２ａ、１２２ｂは各々、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾きに関するデータを上記メモリ１２５ａ、１２５ｂから各別に取り込む。そして、これらＤ／Ａ変換器１２２ａ、１２２ｂは各々、この取り込んだデータから上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾きが各異なるかたちで調整される２パターンの上記第１の調整信号を各別に生成する。これとほぼ同様に、Ｄ／Ａ変換器１２３ａ、１２３ｂは各々、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の切片に関するデータを上記メモリ１２５ａ、１２５ｂから各別に取り込み、この取り込んだデータから上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の切片が各異なるかたちで調整される２パターンの上記第２の調整信号を各別に生成する。また、これもほぼ同様、Ｄ／Ａ変換器１２４ａ、１２４ｂでは、処理信号Ｖｏｕｔの温度特性に関するデータが上記メモリ１２５ａ、１２５ｂから各別に取り込まれ、該取り込まれるデータに基づいて上記処理信号Ｖｏｕｔの温度特性が各異なるかたちで調整される２パターンの上記第３の調整信号が各別に生成される。
【００３４】
そして、こうして生成された２パターンの上記第１〜第３の調整信号は、この特性調整チップ１２１において、上記Ｄ／Ａ変換器１２２ａ〜１２４ａおよび１２２ｂ〜１２４ｂのいずれかと上記処理回路チップ１１との電気的な接続を選択的に切り替える切替回路１２６ａ〜１２６ｃにそれぞれ取り込まれる。すなわち、この切替回路１２６ａ〜１２６ｃは、上記Ｄ／Ａ変換器１２２ａ〜１２４ａおよび１２２ｂ〜１２４ｂのいずれかと上記処理回路チップ１１とを電気的に接続するスイッチをそれぞれ備えている。そして、この切替回路１２６ａ〜１２６ｃの上記各スイッチの切り替えを通じて、上記生成された２パターンの上記第１〜第３の調整信号のうちの１パターンが選択的に端子Ｔ１２１〜Ｔ１２３を介してこの特性調整チップ１２１から取り出され、上記処理回路チップ１１に出力される。そして、これら第１〜第３の調整信号が上記処理回路チップ１１に取り込まれて処理されることで、同処理回路チップ１１の出力端子Ｔｏｕｔから取り出される処理信号Ｖｏｕｔに、上記センサ感度、オフセット、温度特性に関して所望の特性が設定されるようになる。
【００３５】
なお、この実施の形態の特性調整チップ１２１には、上記切替回路１２６ａ〜１２６ｃのスイッチの切り替えを制御する制御回路１２７が設けられている。このため、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数についてはこれを、当該センサ装置が出荷された後、外部信号ＯＳを通じてユーザが任意に調整することも可能となっている。
【００３６】
次に、上記特性調整チップ１２１から選択的に出力される２パターンの第１〜第３の調整信号が上記処理回路チップ１１にて処理されて上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数が調整されるまでの作用について簡単に説明する。
【００３７】
まず、処理回路チップ１１の端子Ｔ１１には、上記第１の調整信号が取り込まれる。この第１の調整信号は、処理回路チップ１１において、上記センサチップ２を定電流駆動する定電流回路１２の一部を構成する演算増幅器ＯＰ０の反転入力端子に取り込まれる。ただしここで、この定電流回路１２の出力電流Ｉｍは、第１の調整信号の電圧値によって調整可能である。一方、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾き、すなわちセンサ部に印加される圧力の変化に対する処理信号Ｖｏｕｔの変化のしやすさであるセンサ感度は、上記センサ部の定電流駆動に供される出力電流Ｉｍの大きさと相関する。このため、上記特性調整チップ１２１が、Ｄ／Ａ変換器１２２ａおよび１２２ｂにて生成される２パターンの第１の調整信号を上記処理回路チップ１１に選択的に出力するようにすることで、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の傾きを例えば図５に例示される圧力関数ＡあるいはＢに選択的に設定することができるようになる。
【００３８】
また、処理回路チップ１１の端子Ｔ１２には、上記第２の調整信号が取り込まれる。この第２の調整信号は、処理回路チップ１１において、ボルテージフォロアを構成する演算増幅器ＯＰ３を介してオフセット調整信号Ｖｏｆとなる。なお前述したが、このオフセット調整信号は、後に、上記センサチップ２による中点電位ＶａおよびＶｂの差動増幅された信号（センサ信号）Ｖｓｅｎに対して加算されるかたちで演算されることとなる。したがって、上記特性調整チップ１２１が、Ｄ／Ａ変換器１２３ａおよび１２３ｂにて生成される２パターンの第２の調整信号を上記処理回路チップ１１に選択的に出力するようにすることで、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の切片を例えば図６に例示される圧力関数ＣあるいはＤに選択的に設定することができるようになる。
【００３９】
またさらに、処理回路チップ１１の端子Ｔ１３には、上記第３の調整信号が取り込まれる。この第３の調整信号は、処理回路チップ１１において、ボルテージフォロアを構成する演算増幅器ＯＰ４を介して第１の温度特性調整信号Ｖｔｍｐ１となる。そして、同第３の調整信号は、次いで演算増幅器ＯＰ５の反転入力端子に取り込まれる。この演算増幅器ＯＰ５には、抵抗Ｒ５ａおよびＲ５ｂがそれぞれ接続され、ほぼ「Ｒ５ａ／Ｒ５ｂ（ただし、Ｒ５ａ＞Ｒ５ｂ）」によってその増幅率が決定されている。また、同演算増幅器ＯＰ５には、その非反転入力端子にバッテリＢの分圧電源Ｂｓｈによる分圧値Ｖｓｈが入力されている。このため、上記第１の温度特性調整信号Ｖｔｍｐ１は、この演算増幅器ＯＰ５において、分圧値Ｖｓｈを基準として、増幅率「−Ｒ５ａ／Ｒ５ｂ」をもって増幅されることとなり、温度特性調整信号Ｖｔｍｐ２（（Ｖｔｅｍｐ１−Ｖｓｈ）×（−Ｒ５ａ／Ｒ５ｂ）＋Ｖｓｈ）として取り出される。ただしここで、上記演算増幅器ＯＰ５の増幅率を決定する抵抗Ｒ５ａおよびＲ５ｂのうち、抵抗Ｒ５ｂには、上記センサ部を構成するひずみ抵抗Ｒｈ１〜Ｒｈ４と同じ抵抗材料が用いられ、上記第２の温度特性調整信号Ｖｔｍｐ２には、上記センサ信号Ｖｓｅｎと関連した温度係数が設定されるようになる。このため、上記特性調整チップ１２１が、Ｄ／Ａ変換器１２４ａおよび１２４ｂにて生成される２パターンの第３の調整信号を上記処理回路チップ１１に選択的に出力するようにすることで、上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の温度特性を選択的に設定することができるようになる。
【００４０】
ここで、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数の設定方法についてその手順を説明する。
同設定に際してまず、センサチップ２に圧力が基準値にて印加されている状態にて処理回路チップ１１による処理信号Ｖｏｕｔをモニタし、該処理信号Ｖｏｕｔに設定すべき所定のオフセットが現れる電圧を上記端子Ｔ１２に印加するようにする。そして、同処理信号Ｖｏｕｔに設定すべき所定のオフセット電圧が現れた時点で、上記端子Ｔ１２に印加している電圧の値を上記第２の調整信号として記録する。次に、この状態にてセンサチップ２に圧力をさらに印加する。またそれとともに、処理回路チップ１１による処理信号Ｖｏｕｔに設定すべき所定のセンサ感度が現れる電圧を上記端子Ｔ１１に印加するようにする。そしてこの結果、同処理信号Ｖｏｕｔに設定すべき所定のセンサ感度が現れた時点で、上記端子Ｔ１１に印加している電圧の値を上記第１の調整信号として記録する。また、センサチップ２に圧力が上記基準値にて印加されている状態にて温度を変化させる。それとともに、上記設定されたオフセット電圧の温度変化に伴う変動量が予め定められる許容範囲内となる電圧を上記端子Ｔ１３に印加するようにする。そしてこの結果、処理回路チップ１１による処理信号Ｖｏｕｔ、すなわち上記オフセット電圧の温度変化に伴う変動量が許容範囲内となった時点で、上記端子Ｔ１３に印加している電圧の値を上記第３の調整信号として記録する。
【００４１】
そして、こうして記録された各電圧値を例えばメモリ１２５ａにデータとして書き込むことにより、該メモリ１２５ａに対応するＤ／Ａ変換器１２２ａ〜１２４ａにて、上記記録した各電位が生成されるようになる。そして、これら電位が上記第１〜第３の調整信号となって上記端子Ｔ１１〜Ｔ１３に出力されることで、上記処理信号Ｖｏｕｔに適切な圧力関数が設定されることとなる。
【００４２】
以上説明したように、この実施の形態にかかるセンサ装置によれば、以下に記載するような優れた効果が得られるようになる。
（１）特性調整チップ１２１が、調整信号としてセンサチップ２に印加される圧力の印加態様に対する上記処理回路チップ１１の処理信号Ｖｏｕｔの変化特性が各異なるかたちで調整される２パターンの調整信号を生成し、これら生成される２パターンの調整信号の１つを選択的に出力することとした。このため、処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数に関してユーザから各異なる２パターンの要求があるような場合であっても、こうしたユーザからの要求に対応することができるようになる。しかも、このようなセンサ装置としての汎用性も高い。
【００４３】
（２）上記切替回路１２６ａ〜１２６ｃのスイッチの切り替えを制御する制御回路１２７を設けることとした。このため、当該センサ装置が出荷された後、外部信号ＯＳを通じてユーザが上記処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数を調整することができるようになる。
【００４４】
（３）処理信号の圧力関数を、その傾き、切片、温度特性から各別に設定するようにしたため、同処理信号の圧力関数をきめ細かく調整することができるようになる。
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
【００４５】
・切替回路１２６ａ〜１２６ｃの切り替えを行う制御回路１２７としては、特性調整チップ１２１の出荷前にてメモリ１２５ａおよび１２５ｂのデータの書き込みを行う回路を兼用してもよい。
【００４６】
・制御回路１２７を割愛してもよい。なお、このような場合であっても、例えばセンサ装置に、上記切替回路１２６ａ〜１２６ｃの切り替えを手動にて行うスイッチを設けておくようにすれば、ユーザが処理信号Ｖｏｕｔの圧力関数を設定することはできる。
【００４７】
・調整信号として上記センサチップ２に印加される圧力の変化に対する上記処理信号Ｖｏｕｔの変化特性が各異なるかたちで調整される複数パターンの調整信号を生成し、これら生成される調整信号を選択的に出力するセンサ装置であれば、ユーザの要求に応じて所望とされる特性を可変設定することができるようになる。また、その汎用性の向上を図ることもできるようになる。したがってこれらの効果を得る上では、センサ装置として、２パターン以上の調整信号を生成し、これら生成される調整信号を選択的に出力するものを採用してもよい。また、複数パターンの調整信号が上記第１〜第３の調整信号を各々必ずしも含むものでなくてもよい。
【００４８】
・センサチップ２は、印加される圧力を検出可能なセンサ部を備えるものであればよい。ただし、圧力検出の簡便性および実用性の面では、上記実施の形態のように、同センサ部としてダイアフラム部表面に設けられたひずみ抵抗を備えるようにすることが実用上より望ましい。
【００４９】
・センサ装置は、センサチップ２、処理回路チップ１１、特性調整チップ１２１の３チップから設けられるものでなく、例えば図２に例示する１つのＩＣチップ１３１から設けられるものであってもよい。ちなみに、同図２において、ＩＣチップ１３１には、図１のセンサチップ２、処理回路チップ１１、特性調整チップ１２１に代えて、これら３チップと各々ほぼ同様の電気的な構成を有するセンサ部２０２、処理回路部２１１、特性調整部２２１が設けられている。また、このＩＣチップ１３１において、上記センサ部２０２、処理回路部２１１、特性調整部２２１は基板に敷設される配線によって電気的に接続されており、図１において上記３チップの間を電気的に接続するための端子Ｔ１〜Ｔ３、Ｔ１１〜Ｔ１３、Ｔ１４〜Ｔ１６、Ｔ１２１〜Ｔ１２３が取り除かれる構造となっている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明にかかるセンサ装置の一実施の形態についてその内部を示す回路図。
【図２】この発明にかかるセンサ装置の別例を示す回路図。
【図３】（ａ）はセンサ部の概略断面構造を示す断面図。（ｂ）は同センサ部の概略平面構造を示す平面図。
【図４】従来のセンサ装置の内部を示す回路図。
【図５】処理回路チップによる処理信号の圧力関数を説明するグラフ。
【図６】処理回路チップによる処理信号の圧力関数を説明するグラフ。
【符号の説明】
【００５１】
１…半導体基板、２…センサチップ、３…ブリッジ回路、１１…処理回路チップ、１２…定電流回路、１２ａ、１２ｂ…トランジスタ、２１…特性調整チップ、２２…Ｄ／Ａ変換器、２３…Ｄ／Ａ変換器、２４…Ｄ／Ａ変換器、２５…メモリ、１２１…特性調整チップ、１２２ａ〜１２４ａ、１２２ｂ〜１２４ｂ…Ｄ／Ａ変換器、１２５ａ、１２５ｂ…メモリ、１２６…切替回路、１２７…制御回路、１３１…ＩＣチップ、２０２…センサ部、２１１…処理回路部、２２１…特性調整部、ＯＰ０〜ＯＰ６…演算増幅器、Ｔ１〜Ｔ３、Ｔ１１〜Ｔ１３、Ｔ１４〜Ｔ１６、Ｔ１２１〜Ｔ１２３…端子、Ｔｏｕｔ…出力端子、Ｒｈ１〜Ｒｈ４…ひずみ抵抗、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ５ａ、Ｒ５ｂ、Ｒ６ａ〜Ｒ６ｅ、Ｒ１２…抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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