(57)【要約】【課題】零位法を利用して物理量を計測するように構成されている物理量センサにおいて、センサ出力の検出感度を安定させる技術を提供する。【解決手段】物理量に依存したセンサ出力を出力する物理量センサであって、物理量に依存して抵抗値が変化する複数の可変抵抗素子がブリッジ接続して構成されている検知部と、前記検知部の抵抗分圧値を処理して前記センサ出力を出力する追従比較型ＡＤ変換器と、前記検知部に並列に接続されており、前記追従比較型ＡＤ変換器の入力電位差が零となるように、前記追従比較型ＡＤ変換器の前記センサ出力に基づいて抵抗分圧値が負帰還制御される抵抗ストリング型ＤＡ変換器と、前記抵抗ストリング型ＤＡ変換器の出力ノードに接続されている検出感度安定化抵抗素子と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量に依存したセンサ出力を出力する物理量センサであって、
物理量に依存して抵抗値が変化する複数の可変抵抗素子がブリッジ接続して構成されている検知部と、
前記検知部の抵抗分圧値を処理して前記センサ出力を出力するように構成されている追従比較型ＡＤ変換器と、
前記検知部に並列に接続されており、前記追従比較型ＡＤ変換器の入力電位差が零となるように、前記追従比較型ＡＤ変換器の前記センサ出力に基づいて抵抗分圧値が負帰還制御されるように構成されている抵抗ストリング型ＤＡ変換器と、
前記抵抗ストリング型ＤＡ変換器の出力ノードに接続されている検出感度安定化抵抗素子と、を備える、物理量センサ。
【請求項２】
前記検知部に並列に接続されており、一対の固定抵抗素子が直列接続されている分圧回路部をさらに備えており、
前記検知部は、一対の前記可変抵抗素子がハーフブリッジ接続して構成されており、
前記追従比較型ＡＤ変換器は、
前記検知部の中点ノードと前記分圧回路部の中点ノードの各々が電気的に接続される一対の入力端子を有するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に基づいてカウンタ値を増減させるとともに、そのカウンタ値を前記センサ出力として出力するように構成されているカウンタと、を有しており、
前記検出感度安定化抵抗素子は、前記抵抗ストリング型ＤＡ変換器の前記出力ノードと前記検知部の前記中点ノードの間に接続されている、請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記抵抗ストリング型ＤＡ変換器は、
直列に接続されている複数の固定抵抗素子と、
前記固定抵抗素子間の配線の各々に対応して配置されている複数のスイッチ素子であって、前記追従比較型ＡＤ変換器の前記センサ出力に基づいて前記固定抵抗素子間の配線のうちのいずれか１つを前記出力ノードに接続するように構成されている複数のスイッチ素子と、を有しており、
前記検出感度安定化抵抗素子の抵抗値は、前記スイッチ素子のオン抵抗値よりも高い、請求項２に記載の物理量センサ。
【請求項４】
前記検知部は、複数の前記可変抵抗素子がフルブリッジ接続して構成されており、
前記追従比較型ＡＤ変換器は、
前記検知部の第１中点ノードと第２中点ノードの各々が電気的に接続される一対の入力端子を有するコンパレータと、
前記コンパレータの出力に基づいてカウンタ値を増減させるとともに、そのカウンタ値を前記センサ出力として出力するように構成されているカウンタと、を有しており、
前記検出感度安定化抵抗素子は、
前記抵抗ストリング型ＤＡ変換器の第１出力ノードと前記検知部の前記第１中点ノードの間に接続されている第１検出感度安定化抵抗素子と、
前記抵抗ストリング型ＤＡ変換器の第２出力ノードと前記検知部の前記第２中点ノードの間に接続されている第２検出感度安定化抵抗素子と、を有する、請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項５】
前記抵抗ストリング型ＤＡ変換器は、第１抵抗調整部と第２調整抵抗部を有しており、
前記第１抵抗調整部は、
直列に接続されている複数の第１固定抵抗素子と、
前記第１固定抵抗素子間の配線の各々に対応して配置されている複数の第１スイッチ素子であって、前記追従比較型ＡＤ変換器の前記センサ出力に基づいて前記第１固定抵抗素子間の配線のうちのいずれか１つを前記第１出力ノードに接続するように構成されている複数の第１スイッチ素子と、を有しており、
前記第２抵抗調整部は、
直列に接続されている複数の第２固定抵抗素子と、
前記第２固定抵抗素子間の配線の各々に対応して配置されている複数の第２スイッチ素子であって、前記追従比較型ＡＤ変換器の前記センサ出力に基づいて前記第２固定抵抗素子間の配線のうちのいずれか１つを前記第２出力ノードに接続するように構成されている複数の第２スイッチ素子と、を有しており、
前記第１検出感度安定化抵抗素子の抵抗値は、前記第１スイッチ素子のオン抵抗値よりも高く、
前記第２検出感度安定化抵抗素子の抵抗値は、前記第２スイッチ素子のオン抵抗値よりも高い、請求項４に記載の物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、物理量に依存したセンサ出力を出力する物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、圧力又は磁気等の物理量に依存して抵抗値が変化する複数の可変抵抗素子がブリッジ接続して構成されている検知部を備える物理量センサを開示する。この物理量センサは、追従比較型ＡＤ変換器と抵抗ストリング型ＤＡ変換器を備えており、追従比較型ＡＤ変換器の入力電位差が零となるように、追従比較型ＡＤ変換器のセンサ出力に基づいて抵抗ストリング型ＤＡ変換器の抵抗分圧値が負帰還制御されるように構成されている。この物理量センサは、このような負帰還制御による零位法を利用して物理量を計測するように構成されており、駆動電圧に混入するノイズの影響が抑えられたセンサ出力を出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１８６４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
抵抗ストリング型ＤＡ変換器は、抵抗分圧値を調整するために、複数のスイッチ素子を有する。このスイッチ素子のオン抵抗値は、スイッチ素子のゲートに入力する電源電圧に依存する。例えば、スイッチ素子のオン抵抗値は、電源電圧の変動に対して±１０％程度変動することがある。このため、抵抗ストリング型ＤＡ変換器の出力ノードの電圧も、電源電圧の変動に依存して変動する。この結果、物理量センサのセンサ出力は、電源電圧の変動の影響を受けることになり、検出感度が安定しない。
【０００５】
本願明細書は、零位法を利用して物理量を計測するように構成されている物理量センサにおいて、センサ出力の検出感度を安定させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する物理量センサは、物理量に依存したセンサ出力を出力するように構成されている。物理量としては、圧力、加速度又は磁気等が例示される。物理量センサは、検知部、追従比較型ＡＤ変換器、抵抗ストリング型ＤＡ変換器及び検出感度安定化抵抗素子を備えることができる。検知部は、物理量に依存して抵抗値が変化する複数の可変抵抗素子がブリッジ接続して構成されている。追従比較型ＡＤ変換器は、検知部の抵抗分圧値を処理してセンサ出力を出力するように構成されている。抵抗ストリング型ＤＡ変換器は、検知部に並列に接続されており、追従比較型ＡＤ変換器の入力電位差が零となるように、追従比較型ＡＤ変換器のセンサ出力に基づいて抵抗分圧値が負帰還制御されるように構成されている。検出感度安定化抵抗素子は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器の出力ノードに接続されている。この物理量センサでは、検出感度安定化抵抗素子が設けられていることにより、抵抗ストリング型ＤＡ変換器と検出感度安定化抵抗素子の合成抵抗において、抵抗ストリング型ＤＡ変換器のうちの駆動電圧の変動に依存して変動する抵抗値の占める割合が低下する。これにより、抵抗ストリング型ＤＡ変換器と検出感度安定化抵抗素子の合成抵抗は、駆動電圧の変動に抗して安定することができる。この結果、物理量センサのセンサ出力の検出感度も、駆動電圧の変動に抗して安定することができる。
【０００７】
本明細書が開示する物理量センサの一実施形態は、分圧回路部をさらに備えていてもよい。分圧回路部は、検知部に並列に接続されており、一対の固定抵抗素子が直列接続されていてもよい。検知部は、一対の可変抵抗素子がハーフブリッジ接続して構成されていてもよい。追従比較型ＡＤ変換器は、コンパレータとカウンタを有していてもよい。コンパレータは、検知部の中点ノードと分圧回路部の中点ノードの各々が電気的に接続される一対の入力端子を有していてもよい。カウンタは、コンパレータの出力に基づいてカウンタ値を増減させるとともに、そのカウンタ値をセンサ出力として出力するように構成されていてもよい。検出感度安定化抵抗素子は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器の出力ノードと検知部の中点ノードの間に接続されていてもよい。この物理量センサでは、抵抗ストリング型ＤＡ変換器が、複数の固定抵抗素子及び複数のスイッチ素子を有していてもよい。複数の固定抵抗素子は、直列に接続されていてもよい。複数のスイッチ素子は、固定抵抗素子間の配線の各々に対応して配置されていてもよい。複数のスイッチ素子は、追従比較型ＡＤ変換器のセンサ出力に基づいて固定抵抗素子間の配線のうちのいずれか１つを出力ノードに接続するように構成されていてもよい。検出感度安定化抵抗素子の抵抗値は、スイッチ素子のオン抵抗値よりも高くてもよい。ここで、スイッチ素子のオン抵抗値とは、スイッチ素子が規定の電源電圧で動作するときの抵抗値として定義され、例えばスイッチ素子がｎ型ＭＯＳトランジスタの場合、ゲートに規定の電源電圧が印加されたときの抵抗値として定義される。
【０００８】
本明細書が開示する物理量センサの他の一実施形態では、検知部は、複数の可変抵抗素子がフルブリッジ接続して構成されていてもよい。追従比較型ＡＤ変換器は、コンパレータとカウンタを有していてもよい。コンパレータは、検知部の第１中点ノードと第２中点ノードの各々が電気的に接続される一対の入力端子を有していてもよい。カウンタは、コンパレータの出力に基づいてカウンタ値を増減させるとともに、そのカウンタ値をセンサ出力として出力するように構成されていてもよい。検出感度安定化抵抗素子は、第１検出感度安定化抵抗素子及び第２検出感度安定化抵抗素子を有していてもよい。第１検出感度安定化抵抗素子は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器の第１出力ノードと検知部の第１中点ノードの間に接続されていてもよい。第２検出感度安定化抵抗素子は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器の第２出力ノードと検知部の第２中点ノードの間に接続されていてもよい。この物理量センサでは、抵抗ストリング型ＤＡ変換器が、第１抵抗調整部と第２調整抵抗部を有していてもよい。第１抵抗調整部は、複数の第１固定抵抗素子及び複数の第１スイッチ素子を有していてもよい。複数の第１固定抵抗素子は、直列に接続されていてもよい。複数の第１スイッチ素子は、第１固定抵抗素子間の配線の各々に対応して配置されていてもよい。複数の第１スイッチ素子は、追従比較型ＡＤ変換器のセンサ出力に基づいて第１固定抵抗素子間の配線のうちのいずれか１つを第１出力ノードに接続するように構成されていてもよい。第２抵抗調整部は、複数の第２固定抵抗素子及び複数の第２スイッチ素子を有していてもよい。複数の第２固定抵抗素子は、直列に接続されていてもよい。複数の第２スイッチ素子は、第２固定抵抗素子間の配線の各々に対応して配置されていてもよい。複数の第２スイッチ素子は、追従比較型ＡＤ変換器のセンサ出力に基づいて第２固定抵抗素子間の配線のうちのいずれか１つを第２出力ノードに接続するように構成されていてもよい。第１検出感度安定化抵抗素子の抵抗値は、第１スイッチ素子のオン抵抗値よりも高くてもよい。第２検出感度安定化抵抗素子の抵抗値は、第２スイッチ素子のオン抵抗値よりも高くてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の物理量センサの回路図の概略を示す。
【図２】第１実施形態の物理量センサの抵抗ストリング型ＤＡ変換器の回路図の概略を示す。
【図３】第２実施形態の物理量センサの回路図の概略を示す。
【図４】第２実施形態の物理量センサの抵抗ストリング型ＤＡ変換器の回路図の概略を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）図１に示されるように、第１実施形態の物理量センサ１は、検知部２、分圧回路部３、追従比較型ＡＤ変換器４、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６及び検出感度安定化抵抗素子ＲＢを備える。
【００１１】
検知部２は、圧力に依存した電圧を出力する回路を構成しており、２つの可変抵抗素子ＲＧ１，ＲＧ２を有する。２つの可変抵抗素子ＲＧ１，ＲＧ２は、圧力に応じて抵抗値が変化する可変抵抗体であり、第１可変抵抗素子ＲＧ１は圧力の増加に比例して抵抗値が低下する可変抵抗体であり、第２可変抵抗素子ＲＧ２は圧力の増加に比例して抵抗値が増加する可変抵抗体である。第１可変抵抗素子ＲＧ１と第２可変抵抗素子ＲＧ２は、駆動電圧端子Ｔ２と基準電圧端子Ｔ１の間に直列に接続されている。このように、検知部２は、２つの可変抵抗素子ＲＧ１，ＲＧ２がハーフブリッジ接続して構成されている。２つの可変抵抗素子ＲＧ１，ＲＧ２は、圧力が印加されていないときの抵抗値が同値となるように設定されている。このため、第１可変抵抗素子ＲＧ１と第２可変抵抗素子ＲＧ２の間の中点ノードＮｍｉｄ１の電圧ＶＡは、圧力が印加されていないときに、駆動電圧ＶＤＲと基準電圧ＧＮＤの中間の電圧、即ち、ＶＤＲ／２となるように調整されている。
【００１２】
分圧回路部３は、圧力に依存しない電圧を出力する回路を構成しており、２つの固定抵抗素子ＲＤ１，ＲＤ２を有する。２つの固定抵抗素子ＲＤ１，ＲＤ２は、抵抗値が一定の固定抵抗体である。第１固定抵抗素子ＲＤ１と第２固定抵抗素子ＲＤ２は、駆動電圧端子Ｔ２と基準電圧端子Ｔ１の間に直列に接続されている。２つの固定抵抗素子ＲＤ１，ＲＤ２は、抵抗値が同値となるように設定されている。このため、第１固定抵抗素子ＲＤ１と第２固定抵抗素子ＲＤ２の間の中点ノードＮｍｉｄ２の電圧ＶＢは、駆動電圧ＶＤＲと基準電圧ＧＮＤの中間の電圧、即ち、ＶＤＲ／２となるように調整されている。
【００１３】
追従比較型ＡＤ変換器４は、検知部２の出力電圧をデジタル値に変換して出力する回路であり、コンパレータ４ａ及びカウンタ４ｂを有する。コンパレータ４ａでは、非反転入力端子（＋）が検知部２の中点ノードＮｍｉｄ１に接続されており、反転入力端子（−）が分圧回路部３の中点ノードＮｍｉｄ２に接続されており、出力端子がカウンタ４ｂに接続されている。また、コンパレータ４ａでは、正側電源端子が電源電圧端子Ｔ３に接続されており、負側電源端子が基準電圧端子Ｔ１に接続されている。なお、この例では、電源電圧ＶＣＣと駆動電圧ＶＤＲを区別して用いているが、共通の電圧を用いてもよい。コンパレータ４ａは、中点ノードＮｍｉｄ１の電圧ＶＡと中点ノードＮｍｉｄ２の電圧ＶＢを比較し、電圧ＶＡが電圧ＶＢよりも高いときに出力をハイとし、電圧ＶＢが電圧ＶＡよりも高いときに出力をローにする。カウンタ４ｂは、ｎビットカウンタ回路であり、コンパレータ４ａの出力がハイのときにカウンタ値を増加させ、コンパレータ４ａの出力がローのときにカウンタ値を減少させる。カウンタ４ｂのカウンタ値は、ｎビットのデジタル値であり、出力端子Ｔ４にセンサ出力として出力される。
【００１４】
抵抗ストリング型ＤＡ変換器６は、検知部２に並列に接続されており、追従比較型ＡＤ変換器４の入力電位差（ＶＡ−ＶＢ）が零となるように、抵抗分圧値が調整されるように構成されている。
【００１５】
図２に示されるように、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６は、固定抵抗素子群６Ｒａとスイッチ素子群６Ｓａを有する。固定抵抗素子群６Ｒａは、２ｎ個の固定抵抗素子が直列に接続して構成されており、一端が駆動電圧端子Ｔ２に接続されており、他端が基準電圧端子Ｔ１に接続されている。固定抵抗素子群６Ｒａの固定抵抗素子の抵抗値は、両端の固定抵抗素子の抵抗値を除いて、いずれも同値である。スイッチ素子群６Ｓａは、（２ｎ−１）個のスイッチ素子を有する。スイッチ素子は、トランジスタで構成されており、この例ではｎ型ＭＯＳトランジスタで構成されている。複数のスイッチ素子の各々は、固定抵抗素子群６Ｒａの固定抵抗素子間の配線のいずれか１つに対応して配置されており、一端がその固定抵抗素子間の配線に接続されており、他端が出力ノードＮｏｕｔに接続されている。
【００１６】
抵抗ストリング型ＤＡ変換器６は、デコーダ７を有する。デコーダ７は、追従比較型ＡＤ変換器４のデジタル出力値Ｄｏｕｔに基づいて制御信号Ｓ１を生成するように構成されている。制御信号Ｓ１は、スイッチ素子群６Ｓａの複数のスイッチ素子の開閉を指示する信号を含んでおり、複数のスイッチ素子のうちのどのスイッチ素子を閉じるかを指示する。抵抗ストリング型ＤＡ変換器６では、選択されたスイッチ素子のゲートに電源電圧ＶＣＣがゲート駆動電圧として印加され、選択されなかったスイッチ素子のゲートに基準電圧ＧＮＤが印加される。このように、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６は、制御信号Ｓ１に基づいて、スイッチ素子群６Ｓａのうちの選択されたスイッチ素子を閉じ、選択されなかったスイッチ素子を開放し、固定抵抗素子群６Ｒａを分割する。
【００１７】
抵抗ストリング型ＤＡ変換器６では、駆動電圧端子Ｔ２側のスイッチ素子から順に追従比較型ＡＤ変換器４のカウンタ値が割り振られている。例えば、図２は、カウンタ値が「１」の場合を例示する。前記したように、検知部２では、圧力が増加すると、第１可変抵抗素子ＲＧ１の抵抗値が低下するとともに第２可変抵抗素子ＲＧ２の抵抗値が増加する。このとき、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６では、第１可変抵抗素子ＲＧ１と並列に接続される固定抵抗素子の数が増加するとともに第２可変抵抗素子ＲＧ２と並列に接続される固定抵抗素子の数が減少する。換言すると、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６では、圧力が増加すると、第１可変抵抗素子ＲＧ１と並列に接続される固定抵抗素子群の抵抗値が増加するとともに第２可変抵抗素子ＲＧ２と並列に接続される固定抵抗素子群の抵抗値が低下する。このように、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６は、第１可変抵抗素子ＲＧ１と固定抵抗素子群の並列の合成抵抗値を維持するとともに、第２可変抵抗素子ＲＧ２と固定抵抗素子群の並列の合成抵抗値を維持するように働く。即ち、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６は、圧力に依存して変動する検知部２の抵抗分圧値を補償するように、固定抵抗素子群６Ｒａの抵抗分圧値を負帰還制御し、検知部２の中点ノードＮｍｉｄ１の電圧ＶＡを駆動電圧ＶＤＲと基準電圧ＧＮＤの中間の電圧、即ち、ＶＤＲ／２となるように維持する。
【００１８】
このように、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６は、追従比較型ＡＤ変換器４のデジタル出力値Ｄｏｕｔを利用して、追従比較型ＡＤ変換器４の入力電位差（ＶＡ−ＶＢ）が零となるように、固定抵抗素子群６Ｒａの抵抗分圧値を負帰還制御する。即ち、物理量センサ１は、追従比較型ＡＤ変換器４と抵抗ストリング型ＤＡ変換器６を利用して、検知部２に印加される圧力を零位法によって計測するように構成されている。
【００１９】
図１に示されるように、検出感度安定化抵抗素子ＲＢは、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６の出力ノードＮｏｕｔと検知部２の中点ノードＮｍｉｄ１の間に接続されている。検出感度安定化抵抗素子ＲＢの抵抗値は、特に限定されるものではなく、後述するように、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６のスイッチ素子のオン抵抗値の変動を抑えるのに必要な大きさに適宜調整されている。この例では、検出感度安定化抵抗素子ＲＢの抵抗値は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６のスイッチ素子のゲートに規定の電源電圧ＶＣＣが印加されたときのオン抵抗値よりも高く、スイッチ素子のオン抵抗値の約１０倍である。
【００２０】
上記したように、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６のスイッチ素子をオンさせるときには、そのスイッチ素子のゲートに電源電圧ＶＣＣがゲート駆動電圧として印加される。電源電圧ＶＣＣは、様々な原因により規定値に対して変動することがある。電源電圧ＶＣＣが規定値に対して変動すると、スイッチ素子のゲートに印加される電圧も変動し、スイッチ素子のオン抵抗値が変動する。このため、抵抗ストリング型ＤＡ変換器の出力ノードＮｏｕｔの抵抗分圧値も、電源電圧ＶＣＣの変動に依存して変動する。例えば、検出感度安定化抵抗素子ＲＢが設けられていない場合、抵抗ストリング型ＤＡ変換器の出力ノードＮｏｕｔの抵抗分圧値が電源電圧ＶＣＣに依存して変動すると、圧力に依存して変動する検知部２の抵抗分圧値を高精度に補償することができない。この結果、物理量センサ１の検出感度は、電源電圧ＶＣＣに依存して変動することとなり、安定しない。一方、検出感度安定化抵抗素子ＲＢが設けられていると、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６と検出感度安定化抵抗素子ＲＢの直列の合成抵抗において、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６のスイッチ素子のオン抵抗値の占める割合が低下する。これにより、抵抗ストリング型ＤＡ変換器６と検出感度安定化抵抗素子ＲＢの直列の合成抵抗は、電源電圧ＶＣＣの変動に抗して安定することができる。この結果、物理量センサ１のデジタル出力値Ｄｏｕｔの検出感度も、電源電圧ＶＣＣの変動に抗して安定することができる。
【００２１】
（第２実施形態）図３に、物理量センサ１００を示す。なお、第１実施例の物理量センサ１と共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略する。
【００２２】
検知部１２は、フルブリッジ接続されている４つの可変抵抗素子ＲＧ１，ＲＧ２，ＲＧ３，ＲＧ４を有する。第１可変抵抗素子ＲＧ１と第４可変抵抗素子ＲＧ４は圧力の増加に比例して抵抗値が低下する可変抵抗体であり、第２可変抵抗素子ＲＧ２と第３可変抵抗素子ＲＧ３は圧力の増加に比例して抵抗値が増加する可変抵抗体である。
【００２３】
第１可変抵抗素子ＲＧ１と第２可変抵抗素子ＲＧ２は、駆動電圧端子Ｔ２と基準電圧端子Ｔ１の間に直列に接続されている。第３可変抵抗素子ＲＧ３と第４可変抵抗素子ＲＧ４は、駆動電圧端子Ｔ２と基準電圧端子Ｔ１の間に直列に接続されている。第１可変抵抗素子ＲＧ１と第２可変抵抗素子ＲＧ２の組と第３可変抵抗素子ＲＧ３と第４可変抵抗素子ＲＧ４の組は、駆動電圧端子Ｔ２と基準電圧端子Ｔ１の間に並列に接続されている。
【００２４】
４つの可変抵抗素子ＲＧ１，ＲＧ２，ＲＧ３，ＲＧ４は、圧力が印加されていないときの抵抗値が同値となるように設定されている。このため、第１可変抵抗素子ＲＧ１と第２可変抵抗素子ＲＧ２の間の第１中点ノードＮｍｉｄ１１の電圧ＶＡは、圧力が印加されていないときに、駆動電圧ＶＤＲと基準電圧ＧＮＤの中間の電圧、即ち、ＶＤＲ／２となるように調整されている。また、第１可変抵抗素子ＲＧ１と第２可変抵抗素子ＲＧ２の間の第１中点ノードＮｍｉｄ１１は、追従比較型ＡＤ変換器４のコンパレータ４ａの非反転入力端子（＋）に接続されている。同様に、第３可変抵抗素子ＲＧ３と第４可変抵抗素子ＲＧ４の間の第２中点ノードＮｍｉｄ１２の電圧ＶＢは、圧力が印加されていないときに、駆動電圧ＶＤＲと基準電圧ＧＮＤの中間の電圧、即ち、ＶＤＲ／２となるように調整されている。また、第３可変抵抗素子ＲＧ３と第４可変抵抗素子ＲＧ４の間の第２中点ノードＮｍｉｄ１２は、追従比較型ＡＤ変換器４のコンパレータ４ａの反転入力端子（−）に接続されている。
【００２５】
図４に示されるように、抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６は、第１抵抗調整部１６Ａ及び第２抵抗調整部１６Ｂを有する。
【００２６】
第１抵抗調整部１６Ａは、第１固定抵抗素子群１６Ｒａと第１スイッチ素子群１６Ｓａを含む。第１固定抵抗素子群１６Ｒａは、２ｎ個の固定抵抗素子が直列に接続して構成されており、一端が駆動電圧端子Ｔ２に接続されており、他端が基準電圧端子Ｔ１に接続されている。第１固定抵抗素子群１６Ｒａの固定抵抗素子の抵抗値は、両端の固定抵抗素子の抵抗値を除いて、いずれも同値である。第１スイッチ素子群１６Ｓａは、（２ｎ−１）個のスイッチ素子を有する。第１スイッチ素子群１６Ｓａのスイッチ素子は、トランジスタで構成されており、この例ではｎ型ＭＯＳトランジスタで構成されている。第１スイッチ素子群１６Ｓａの複数のスイッチ素子の各々は、第１固定抵抗素子群１６Ｒａの固定抵抗素子間の配線のいずれか１つに対応して配置されており、一端がその固定抵抗素子間の配線に接続されており、他端が第１出力ノードＮｏｕｔ１に接続されている。
【００２７】
第２抵抗調整部１６Ｂは、第２固定抵抗素子群１６Ｒｂと第２スイッチ素子群１６Ｓｂを含む。第２固定抵抗素子群１６Ｒｂは、２ｎ個の固定抵抗素子が直列に接続して構成されており、一端が駆動電圧端子Ｔ２に接続されており、他端が基準電圧端子Ｔ１に接続されている。第２固定抵抗素子群１６Ｒｂの固定抵抗素子の抵抗値は、両端の固定抵抗素子の抵抗値を除いて、いずれも同値である。第２スイッチ素子群１６Ｓｂは、（２ｎ−１）個のスイッチ素子を有する。第２スイッチ素子群１６Ｓｂのスイッチ素子は、トランジスタで構成されており、この例ではｎ型ＭＯＳトランジスタで構成されている。第２スイッチ素子群１６Ｓｂの複数のスイッチ素子の各々は、第２固定抵抗素子群１６Ｒｂの固定抵抗素子間の配線のいずれか１つに対応して配置されており、一端がその固定抵抗素子間の配線に接続されており、第２出力ノードＮｏｕｔ２に接続されている。
【００２８】
抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６は、デコーダ１７を有する。デコーダ１７は、追従比較型ＡＤ変換器４のデジタル出力値Ｄｏｕｔに基づいて第１制御信号Ｓ１１１及び第２制御信号Ｓ１２を生成するように構成されている。
【００２９】
第１制御信号Ｓ１１は、第１抵抗調整部１６Ａの第１スイッチ素子群１６Ｓａの複数のスイッチ素子の開閉を指示する信号を含んでおり、複数のスイッチ素子のうちのどのスイッチ素子を閉じるかを指示する。第１抵抗調整部１６Ａでは、選択されたスイッチ素子のゲートに電源電圧ＶＣＣがゲート駆動電圧として印加され、選択されなかったスイッチ素子のゲートに基準電圧ＧＮＤが印加される。このように、第１抵抗調整部１６Ａは、第１制御信号Ｓ１１に基づいて、第１スイッチ素子群１６Ｓａのうちの選択されたスイッチ素子を閉じ、選択されなかったスイッチ素子を開放し、第１固定抵抗素子群１６Ｒａを分割する。
【００３０】
第２制御信号Ｓ１２は、第２抵抗調整部１６Ｂの第２スイッチ素子群１６Ｓｂの複数のスイッチ素子の開閉を指示する信号を含んでおり、複数のスイッチ素子のうちのどのスイッチ素子を閉じるかを指示する。第２抵抗調整部１６Ｂでは、選択されたスイッチ素子のゲートに電源電圧ＶＣＣがゲート駆動電圧として印加され、選択されなかったスイッチ素子のゲートに基準電圧ＧＮＤが印加される。このように、第２抵抗調整部１６Ｂは、第２制御信号Ｓ１２に基づいて、第２スイッチ素子群１６Ｓｂのうちの選択されたスイッチ素子を閉じ、選択されなかったスイッチ素子を開放し、第２固定抵抗素子群１６Ｒｂを分割する。
【００３１】
第１抵抗調整部１６Ａでは、駆動電圧端子Ｔ２側のスイッチ素子から順に追従比較型ＡＤ変換器４のカウンタ値が割り振られている。例えば、図４は、カウンタ値が「１」の場合を例示する。前記したように、検知部１２では、圧力が増加すると、第１可変抵抗素子ＲＧ１の抵抗値が低下するとともに第２可変抵抗素子ＲＧ２の抵抗値が増加する。このとき、第１抵抗調整部１６Ａでは、第１可変抵抗素子ＲＧ１と並列に接続される固定抵抗素子の数が増加するとともに第２可変抵抗素子ＲＧ２と並列に接続される固定抵抗素子の数が減少する。換言すると、第１抵抗調整部１６Ａでは、圧力が増加すると、第１可変抵抗素子ＲＧ１と並列に接続される固定抵抗素子群の抵抗値が増加するとともに第２可変抵抗素子ＲＧ２と並列に接続される固定抵抗素子群の抵抗値が低下する。このように、第１抵抗調整部１６Ａは、第１可変抵抗素子ＲＧ１と固定抵抗素子群の並列の合成抵抗値を維持するとともに、第２可変抵抗素子ＲＧ２と固定抵抗素子群の並列の合成抵抗値を維持するように働く。このため、検知部１２の第１中点ノードＮｍｉｄ１１の電圧ＶＡは、駆動電圧ＶＤＲと基準電圧ＧＮＤの中間の電圧、即ち、ＶＤＲ／２となるように維持される。
【００３２】
一方、第２抵抗調整部１６Ｂでは、基準電圧端子Ｔ１側のスイッチ素子から順に追従比較型ＡＤ変換器４のカウンタ値が割り振られている。例えば、図４は、カウンタ値が「１」の場合を例示する。前記したように、検知部１２では、圧力が増加すると、第３可変抵抗素子ＲＧ３の抵抗値が増加するとともに第４可変抵抗素子ＲＧ４の抵抗値が減少する。このとき、第２抵抗調整部１６Ｂでは、第３可変抵抗素子ＲＧ３と並列に接続される固定抵抗素子の数が減少するとともに第４可変抵抗素子ＲＧ４と並列に接続される固定抵抗素子の数が増加する。換言すると、第２抵抗調整部１６Ｂでは、圧力が増加すると、第３可変抵抗素子ＲＧ３と並列に接続される固定抵抗素子群の抵抗値が減少するとともに第４可変抵抗素子ＲＧ４と並列に接続される固定抵抗素子群の抵抗値が増加する。このように、第２抵抗調整部１６Ｂは、第３可変抵抗素子ＲＧ３と固定抵抗素子群の並列の合成抵抗値を維持するとともに、第４可変抵抗素子ＲＧ４と固定抵抗素子群の並列の合成抵抗値を維持するように働く。このため、検知部１２の第２中点ノードＮｍｉｄ１２の電圧ＶＢは、駆動電圧ＶＤＲと基準電圧ＧＮＤの中間の電圧、即ち、ＶＤＲ／２となるように維持される。
【００３３】
このように、抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６は、追従比較型ＡＤ変換器４のデジタル出力値Ｄｏｕｔを利用して、検知部２の第１中点ノードＮｍｉｄ１１の電圧ＶＡと第２中点ノードＮｍｉｄ１２の電圧ＶＢの電位差が零となるように、第１固定抵抗素子群１６Ｒａの抵抗分圧値及び第２固定抵抗素子群１６Ｒｂの抵抗分圧値を負帰還制御する。即ち、物理量センサ１００は、追従比較型ＡＤ変換器４と抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６を利用して、検知部１２に印加される圧力を零位法によって計測するように構成されている。
【００３４】
図３に示されるように、第１検出感度安定化抵抗素子ＲＢ１は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６の第１出力ノードＮｏｕｔ１と検知部１２の第１中点ノードＮｍｉｄ１１の間に接続されている。第２検出感度安定化抵抗素子ＲＢ２は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６の第２出力ノードＮｏｕｔ２と検知部１２の第２中点ノードＮｍｉｄ１２の間に接続されている。第１検出感度安定化抵抗素子ＲＢ１の抵抗値は、特に限定されるものではなく、抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６の第１抵抗調整部１６Ａのスイッチ素子のオン抵抗値の変動を抑えるのに必要な大きさに適宜調整されている。この例では、第１検出感度安定化抵抗素子ＲＢ１の抵抗値は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６の第１抵抗調整部１６Ａのスイッチ素子のゲートに規定の電源電圧ＶＣＣが印加されたときのオン抵抗値よりも高く、スイッチ素子のオン抵抗値の約１０倍である。第２検出感度安定化抵抗素子ＲＢ２の抵抗値も、特に限定されるものではなく、抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６の第２抵抗調整部１６Ｂのスイッチ素子のオン抵抗値の変動を抑えるのに必要な大きさに適宜調整されている。第２検出感度安定化抵抗素子ＲＢ２の抵抗値は、抵抗ストリング型ＤＡ変換器１６の第２抵抗調整部１６Ｂのスイッチ素子のゲートに規定の電源電圧ＶＣＣが印加されたときのオン抵抗値よりも高く、スイッチ素子のオン抵抗値の約１０倍である。
【００３５】
物理量センサ１００でも、検出感度安定化抵抗素子ＲＢ１，ＲＢ２が設けられていることにより、デジタル出力値Ｄｏｕｔの検出感度が電源電圧ＶＣＣの変動に抗して安定することができる。
【００３６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３７】
１，１００：物理量センサ
２，１２：検知部
３：分圧回路部
４：追従比較型ＡＤ変換器
４ａ：コンパレータ
４ｂ：カウンタ
６，１６：抵抗ストリング型ＤＡ変換器
６Ｒａ：固定抵抗素子群
６Ｓａ：スイッチ素子群
７，１７：デコーダ
１６Ａ：第１抵抗調整部
１６Ｂ：第２抵抗調整部
ＲＧ１，ＲＧ２，ＲＧ３，ＲＧ４：可変抵抗素子
ＲＢ，ＲＢ１，ＲＢ２：検出感度安定化抵抗
ＲＤ１，ＲＤ２：固定抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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