(57)【要約】【課題】出力に非線形の温度依存性を有するセンサの温度補償を、集積回路のハードウェア処理で実現する。【解決手段】オペアンプと、センサの出力信号に応じた電流を少なくとも１つ含む複数の電流の各々の電流経路に１つずつ設けられた第１の整流素子と、第１のグループに属する整流素子の入力端とオペアンプの逆相入力端との間に介挿された第１の抵抗と、第２のグループに属する整流素子の入力端とオペアンプの正相入力端との間に介挿された第２の抵抗と、誤差関数回路の出力端と接地線との間に直列に介挿された電界効果トランジスタと第２の整流素子とを含み、当該トランジスタのゲートはオペアンプの出力端に、当該トランジスタと第２の整流素子の共通接続点は帰還抵抗を介してオペアンプの逆相入力端に夫々接続されている誤差関数回路の第１および第２の整流素子を寄生ＰＮＰトランジスタにより実現した。【選択図】図１
2018106353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形の温度依存性を有するセンサの出力信号に含まれる温度誤差に応じた誤差関数信号を発生させる誤差関数回路において、
オペアンプと、
前記出力信号に応じた電流値の電流を少なくとも１つ含む複数の電流の電流経路に各々設けられた複数の第１の整流素子と、
前記複数の第１の整流素子のうちの第１のグループに属するものと前記オペアンプの逆相入力端との間に介挿された第１の抵抗と、
前記複数の第１の整流素子のうちの第２のグループに属するものと前記オペアンプの正相入力端との間に介挿された第２の抵抗と、
前記誤差関数回路の出力端と接地線との間に直列に介挿された電界効果トランジスタと第２の整流素子とを含み、
前記電界効果トランジスタのゲートは前記オペアンプの出力端に接続されており、前記電界効果トランジスタと前記第２の整流素子の共通接続点は帰還抵抗を介して前記オペアンプの逆相入力端に接続されている
ことを特徴とする誤差関数回路。
【請求項２】
前記第１および第２の整流素子を、バイポーラトランジスタを用いて構成したことを特徴とする請求項１に記載の誤差関数回路。
【請求項３】
寄生ＰＮＰトランジスタを前記第１および第２の整流素子として用いたことを特徴とする請求項２に記載の誤差関数回路。
【請求項４】
非線形の温度依存性を有するセンサの出力信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力信号に応じて前記複数の電流を発生させる電圧―電流変換回路と、
請求項１〜３の何れか１項に記載の誤差関数回路と、
逆相入力端が前記誤差関数回路の出力端に接続され、前記増幅器の出力信号が正相入力端に与えられる第２のオペアンプと、
前記第２のオペアンプの出力端と前記第２のオペアンプの逆相入力端との間に介挿された第２の帰還抵抗と、
を含むことを特徴とする温度補償回路。
【請求項５】
各々の出力端が前記第２のオペアンプの逆相入力端に接続されている複数の前記誤差関数回路を有することを特徴とする請求項４に記載の温度補償回路。
【請求項６】
前記第２の帰還抵抗は可変抵抗であることを特徴とする請求項５に記載の温度補償回路。
【請求項７】
非線形の温度依存性を有するセンサと、
前記センサの出力信号が入力される、請求項４〜６の何れか１項に記載の温度補償回路と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記センサに含まれるセンサ素子は、磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記センサに含まれるセンサ素子は、ホール素子であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記センサは、バイポーラトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
温度依存性を有する三角波信号を発生させる温度依存三角波発生回路と、
前記温度依存三角波発生回路の出力信号に応じて前記複数の電流を発生させる電圧―電流変換回路と、
請求項１〜３の何れか１項に記載の誤差関数回路と、
逆相入力端が前記誤差関数回路の出力端に接続され、正相入力端に所定の定電圧が印加される第２のオペアンプと、
前記第２のオペアンプの出力端と前記第２のオペアンプの逆相入力端との間に介挿された第２の帰還抵抗と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
前記温度依存三角波発生回路は、前記三角波信号の信号レベルが最大になる頂点温度を調整する頂点温度調整手段を含む
ことを特徴とする請求項１１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、出力に温度依存性を有するセンサの温度補償技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサや圧力センサは、計測対象の物理量（すなわち、センサに印加された物理量）を電流或いは電圧に変換して出力する。この種のセンサのなかには、計測対象の物理量と出力電流或いは出力電圧の変換特性に温度依存性を有するものがある。出力に温度依存性を有するセンサを比較的温度変動の大きな環境で使用する場合、温度変動に対して安定したセンサ出力、すなわち温度依存性のないセンサ出力が得られるようにするためには、センサ出力から温度依存分を除去する温度補償を行うことが必要となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０９０５９９号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出力に温度依存性を有するセンサのなかには、非線形の温度依存性を有するものがある。例えば、温度誤差（温度に依存する誤差）を含むセンサ出力が、図６にて実線グラフのような二次関数で表される場合、この温度誤差を補償して図６にて破線グラフで示すセンサ出力が得られるようにするには、センサの出力信号からこの温度誤差に近似する二次関数の誤差関数を減算する（或いは、温度誤差を含むセンサ出力（図７（Ａ）参照）からその逆特性に近似する二次関数の誤差関数（図７（Ｂ）参照）を生成し、両者を加算して温度誤差を補償する（図７（Ｃ）参照））必要がある。出力に温度依存性を有するセンサを機器制御等に利用する場合、制御応答性を考慮すると温度補償はソフトウェア処理ではなく、集積回路のハードウェア処理で実現することが好ましい。しかし、非線形の温度依存性を集積回路のハードウェエア処理で除去することは従来難しかった。例えば特許文献２には、温度補償抵抗器を用いた温度補償電流検出回路で温度補償を行うことが記載されているが、集積回路構成については記載されていない。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、出力に非線形の温度依存性を有するセンサについての温度補償を、集積回路のハードウェア処理で実現す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】
上記課題を解決するために本発明は、非線形の温度依存性を有するセンサの出力信号に含まれる非線形ひずみに応じた誤差関数信号を発生させる誤差関数回路として、オペアンプ、複数の第１の整流素子、電界効果トランジスタおよび第２の整流素子を含む誤差関数回路を提供する。この誤差関数回路における各構成要素の接続関係は次の通りである。複数の第１の整流素子の各々は、上記センサの出力信号に応じた電流値の電流を少なくとも１つ含む複数の電流の電流経路に設けられており、第１および第２のグループにグループ分けされている。上記複数の電流の各々については例えばソース接地回路等を用いて発生させるようにすれば良い。第１のグループに属する第１の整流素子は、抵抗を介して入力端がオペアンプの正相入力端に接続されており、第２のグループに属する整流素子は抵抗を介して入力端がオペアンプの逆相入力端に接続されている。電界効果トランジスタと第２の整流素子は、誤差関数回路の出力端と接地線との間に直列に介挿されている。電界効果トランジスタのゲートはオペアンプの出力端に接続されており、電界効果トランジスタと第２の整流素子の共通接続点は帰還抵抗を介してオペアンプの逆相入力端に接続されている。
【０００７】
本発明の誤差関数回路によれば、第１の抵抗の抵抗値、第２の抵抗の抵抗値、および帰還抵抗の抵抗値を適切に設定しておくことで上記複数の電流の各々のべき乗の乗除算で表現される出力電流を発生させること、すなわち指数関数の誤差関数を実現することができる。また、記誤差関数回路は集積回路で実現可能である。つまり、本発明によれば、出力に非線形の温度依存性を有するセンサについての温度補償を、集積回路のハードウェア処理で実現することが可能になる。
【０００８】
より好ましい態様においては、バイポーラトランジスタを用いて第１および第２の整流素子を構成する態様（例えば、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタを第１および第２の整流素子として用いる態様）が考えられる。さらに好ましい態様においては、寄生ＰＮＰトランジスタ（サブＰＮＰトランジスタとも呼ばれる）を第１および第２の整流素子として用いる態様が挙げられる。このような態様によれば、標準的なＣＭＯＳプロセスで上記誤差関数回路を生成することができ、特殊な半導体プロセスは要求されず、実現が容易となる、といった効果が奏される。
【０００９】
上記誤差関数回路を用いた温度補償回路の具体例としては、非線形の温度依存性を有するセンサの出力信号を増幅する増幅器と、この増幅器による増幅を経た信号に応じて上記複数の電流を発生させる電圧―電流変換回路と、上記誤差関数回路と、逆相入力端が誤差関数回路の出力端に接続され、増幅器による増幅を経た信号が正相入力端に与えられる第２のオペアンプと、第２のオペアンプの出力端と当該第２のオペアンプの逆相入力端との間に介挿された第２の帰還抵抗と、を有する温度補償回路が挙げられる。この温度補償回路についても、集積回路で実現可能である。
【００１０】
また、各々の出力端が第２のオペアンプの逆相入力端に接続されている複数の誤差関数回路を設けることで、指数関数の加算または減算により表現される多様な誤差関数（すなわち、非線形の誤差関数）を実現することが可能になる。さらに第２の帰還抵抗を可変抵抗とすることで、さらに多様な誤差関数を実現することが可能になる。
【００１１】
また、上記温度補償回路を含む集積回路の具体例としては、非線形の温度依存性を有するセンサを備え、さらに当該センサの出力信号に含まれる温度誤差を補償する回路として、上記温度補償回路を備える半導体装置が考えられる。ここで、上記センサを構成するセンサ素子の具体例として磁気抵抗効果素子或いはホール素子が挙げられる。また、上記センサについては、バイポーラトランジスタで構成する態様が考えられる。
【００１２】
また、上記誤差関数回路を含む半導体装置の別の態様としては、温度依存性を有する三角波信号を発生させる温度依存三角波発生回路と、温度依存三角波発生回路の出力信号に応じて上記複数の電流を発生させる電圧―電流変換回路と、上記誤差関数回路と、逆相入力端が誤差関数回路の出力端に接続され、正相入力端に所定の定電圧が印加される第２のオペアンプと、第２のオペアンプの出力端と当該第２のオペアンプの逆相入力端との間に介挿された第２の帰還抵抗と、を有する半導体装置が挙げられる。非線形の温度依存性を有するセンサの出力信号の温度補償を上記温度補償回路を用いて行うには、上記誤差関数回路に含まれる抵抗（第１の帰還抵抗、第１および第２の抵抗）の抵抗値等を適切に設計しておく必要がある。本態様の半導体装置によれば、非線形の温度依存性を有するセンサの役割を温度依存三角波発生回路に代替させてシミュレーションを行うことができ、上記設計を円滑に進めることが可能になる。
【００１３】
より好ましい態様においては、上記温度依存三角波発生回路は、上記三角波信号（すなわち、当該温度依存三角波発生回路の出力信号）の信号レベルが最大になる頂点温度を調整する頂点温度調整手段を含む。このような態様によれば、様々な温度依存性を有するセンサの出力信号の温度補償に関するシミュレーションを行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、出力信号に非線形の温度依存性を有するセンサについての温度補償を、集積回路のハードウェア処理で実現することが可能になる。また、本発明によれば、各種のセンサの非線形部分を線形性に近い特性を持たせることが可能となり、センサ出力が線形性を持たせることにより、センサを用いた制御性が容易になり、制御の精度向上を図れる、といった効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による誤差関数回路４０を有する半導体装置１の構成例を示す図である。
【図２】複数の誤差関数回路４０を用いて構成される電流−電流変換回路４００の構成例を示す図である。
【図３】半導体装置１の他の構成例を示す図である。
【図４】誤差関数回路４０を有する他の半導体装置の構成例を示す図である。
【図５】同半導体装置に含まれる温度依存三角波発生回路６０が発生させる三角波の一例を示す図である。
【図６】出力に温度依存性を有するセンサの出力信号に含まれる温度誤差およびその補償例を説明する図である。
【図７】出力に温度依存性を有するセンサの出力信号に含まれる温度誤差の補償手順の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態による温度補償回路を含む半導体装置１の構成例を示す図である。半導体装置１は、センサ１０の出力電圧を表す信号を増幅し、当該増幅された信号に電圧−電流変換を施し、その変換結果である電流に電流−電流変換を施して波形整形し、波形整形済の電流に電流-電圧変換を施して出力する集積回路である。図１では、電圧−電流変換は「Ｖ−Ｉ変換」と、電流−電圧変換は「Ｉ−Ｖ変換」とそれぞれ表記されている。
【００１７】
センサ１０は、ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）やホール素子など、印加された磁界に応じて抵抗値が変化するセンサ素子を、図１に示すようにブリッジ接続して構成されている。本実施形態のセンサ１０は磁気センサであり、その出力には非線形の（本実施形態では、指数関数により表現される）温度誤差が含まれている。本実施形態では、センサ１０が磁気センサである場合について説明するが、センサ１０は感圧センサであっても良い。要は、センサ１０は、磁気や圧力など計測対象の物理量に応じた電圧値の信号を出力するセンサであって、その出力信号に指数関数により表現される温度誤差が含まれているセンサであれば良い。
【００１８】
図１に示すように半導体装置１は、センサ１０の他に、増幅器２０と、電圧−電流変換回路３０と、誤差関数回路４０と、電流−電圧変換回路５０と、を有する。本実施形態では、増幅器２０、電圧−電流変換回路３０、誤差関数回路４０、および電流−電圧変換回路５０により、センサ１０の温度依存性を補償する温度補償回路が形成される。
【００１９】
増幅器２０はセンサ１０の出力信号を差動増幅して電圧―電流変換回路３０と電流−電圧変換回路５０へ出力する。電圧−電流変換回路３０は、増幅器２０による増幅を経たセンサ１０の出力信号（以下、センサ出力増幅信号）の電圧値に応じた電流値の電流を少なくとも１つ含む複数の電流を発生させ、誤差関数回路４０に与える。
【００２０】
図１では詳細な図示を省略したが、電圧−電流変換回路３０は、電流Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ、ＩａおよびＩｂの５種類の電流を発生させ、誤差関数回路４０へ与える。これら５種類の電流の各々は、センサ出力増幅信号の電圧値に応じた電流値の電流、または当該電圧値によらない電流値の定電流の何れかであるが、少なくとも１つは前者である。なお、センサ出力増幅信号の電圧値に応じた電流値の電流の発生については、ソース接地回路などの既存技術を適宜用いるようにすれば良い。また、電圧−電流変換回路３０により発生させる電流の種類は５種類に限定される訳ではなく、２〜４種類或いは６種類以上であっても良い。
【００２１】
センサ出力増幅信号には、計測対象の物理量に応じた目標信号成分と、温度誤差に応じた非線形誤差成分と、温度誤差以外のノイズ成分とが含まれている、と考えられる。誤差関数回路４０は、電圧−電流変換回路３０から与えられる上記５種類の電流から上記非線形誤差成分に近似した電流Ｉｏｕｔを作り出し、電流−電圧変換回路５０に与える電流−電流変換回路である。詳細については後述するが本実施形態の特徴は誤差関数回路４０にある。
【００２２】
電流-電圧変換回路５０は、図１に示すように、オペアンプ５１０と抵抗５２０とを有する。オペアンプ５１０の正相入力端には、センサ出力増幅信号が与えられ、オペアンプ５１０の逆相入力端には、誤差関数回路４０の出力電流Ｉｏｕｔに応じた電圧値が与えられる。また、抵抗５２０は、オペアンプ５１０の逆相入力端と同オペアンプ５１０の出力端の間に介挿されており、同オペアンプ５１０の出力端は、本実施形態の温度補償回路の出力端（半導体装置１の出力端）となっている。オペアンプ５１０の出力信号Ｖｏｕｔは、以下の数１で表される。なお、数１右辺のＲ１は、抵抗５２０の抵抗値である。
【数１】
2018106353.tif 000003
上記の要領でセンサ１０の出力信号の温度補償が実現される。
【００２３】
次いで、誤差関数回路４０の構成を図１を参照しつつ説明する。なお、図１では、電圧−電流変換回路３０から誤差関数回路４０に与えられる５種類の電流は、定電流源の出力電流として図示されている。図１に示すように、誤差関数回路４０は、オペアンプＯＰ１１と、整流素子Ｑ１１〜Ｑ１６と、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１６と、Ｎチャネル電界効果トランジスタＭ１１と、を有する。図１では、整流素子Ｑ１１〜Ｑ１６の各々はダイオード接続されたバイポーラトランジスタとして図示されているが、実際には寄生ＰＮＰトランジスタで実現されている。これは、本実施形態の半導体装置１を、特殊な半導体プロセルを用いることなく、標準的なＣＭＯＳプロセスで製造できるようにするためである。
【００２４】
図１に示すように、整流素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４およびＱ１５の各々は、それぞれ、電流Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ、ＩａおよびＩｂの各々が流れる電流経路に設けられている。これら５つの整流素子は、以下のように第１のグループに属するものと第２のグループに属するものとにグループ分けされる。第１のグループに属する整流素子の入力端は抵抗を介してオペアンプＯＰ１１の逆相入力端に接続されている。これに対して第２のグループに属する整流素子の入力端は抵抗を介してオペアンプＯＰ１１の正相入力端に接続されている。
【００２５】
図１に示す例では、整流素子Ｑ１１〜Ｑ１３が第１のグループに属する整流素子であり、整流素子Ｑ１４およびＱ１５が第２のグループに属する整流素子である。図１に示すように、整流素子Ｑ１１の入力端は抵抗Ｒ１１を介して、整流素子Ｑ１２の入力端は抵抗Ｒ１２を介して、整流素子Ｑ１３の入力端は抵抗Ｒ１３を介して、それぞれオペアンプＯＰ１１の逆相入力端に接続されている。整流素子Ｑ１４の入力端は抵抗Ｒ１４を介して、整流素子Ｑ１５の入力端は抵抗Ｒ１５を介して、それぞれオペアンプＯＰ１１の正相入力端に接続されている。本実施形態では、第１のグループに３つの整流素子が属し、第２のグループに２つの整流素子が属する場合について説明するが、第１のグループに属する整流素子の数は１〜２個、または４個以上であっても良いし、第１のグループに属する整流素子の数についても１個、または３個以上であっても良い。
【００２６】
図１に示すように、誤差関数回路４０の出力端と接地線の間には、Ｎチャネル電界効果トランジスタＭ１１と整流素子Ｑ１６が直列に介挿されている。本実施形態では、電流Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ、ＩａおよびＩｂの電流経路に設けられる整流素子Ｑ１１〜Ｑ１５とＱ１６とを区別するために前者を「第１の整流素子」と呼び、後者を「第２の整流素子」と呼ぶ。図１に示すように、Ｎチャネル電界効果トランジスタＭ１１のゲートはオペアンプＯＰ１１の出力端に接続されており、Ｎチャネル電界効果トランジスタＭ１１と整流素子Ｑ１６との共通接続点は抵抗Ｒ１６を介してオペアンプＯＰ１１の逆相入力端に接続されている。つまり、抵抗Ｒ１６は、オペアンプＯＰ１１の出力に応じた電圧を当該オペアンプＯＰ１１の逆相入力端へ帰還させる際の帰還抵抗の役割を果たす。
【００２７】
誤差関数回路４０は、電流Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ、ＩａおよびＩｂの各々を整流素子Ｑ１１〜Ｑ１５を負荷として受け、整流素子Ｑ１１〜Ｑ１３の各々の入力端の電圧はオペアンプＯＰ１１の逆相入力端に入力され、それらは加算される。整流素子Ｑ１１〜Ｑ１３の各々の入力端の電圧はオペアンプＯＰ１１の逆相入力端に入力され、それらは加算される。整流素子Ｑ１４〜Ｑ１５の各々の入力端の電圧はオペアンプＯＰ１１の正相入力端に入力され、それらは加算されるが、上記逆相入力端への入力信号に対しては減算となる。それらがそれぞれの抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５と抵抗Ｒ１６の比によって増幅され、それらの総和が整流素子Ｑ１６のエミッタに出力され、整流素子Ｑ１６によって電流Ｉｏｕｔに変換される。
【００２８】
誤差関数回路４０の伝達式は次のように求めることができる。ここでＮを数２のように定義しておく。なお、数２以降の数式において抵抗Ｒ１ｊ（ｊ＝１〜６）の抵抗値はＲ１ｊと表記されている。
【数２】
2018106353.tif 000004
【００２９】
誤差関数回路４０では、以下の数３が成立する。
【数３】
2018106353.tif 000005
【００３０】
数３を整理して以下の数４の出力式が得られる。なお、数４における各指数は下記の数５で与えられる。
【数４】
2018106353.tif 000006
【数５】
2018106353.tif 000007
【００３１】
ここで、Ｒ１４＝Ｒ１５、Ｒ１６／Ｒ１１＝１、Ｒ１６／Ｒ１２＝２、Ｒ１６／Ｒ１３＝４であるとすると、数６に示す関数が得られる。
【数６】
2018106353.tif 000008
【００３２】
電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｘ、およびＩｙが一定電流であり、電流Ｉｚのみセンサ出力増幅信号に応じた電流（すなわち、入力依存性を有する電流）であるとすると、誤差関数回路４０の出力電流Ｉｏｕｔは−４乗の関数となる。電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｘ、ＩｙおよびＩｚ、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１６の抵抗値は、以上に説明した条件を満たせば、自由に設定できる定数であり、各種の指数関数を得ることができる。上記伝達式の導出において整流素子Ｑ１１〜Ｑ１６の面積比については述べていないが、整流素子Ｑ１１〜Ｑ１６の面積比を変えることでも関数の係数を変えることができる。
以上が誤差関数回路４０の構成である。
【００３３】
以上説明したように本実施形態によれば、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１６の抵抗値等を適切に設計しておくことで、指数関数の誤差関数を実現することができる。このように本実施形態によれば、出力に指数関数状の温度依存性を有するセンサ１０についての温度補償を、集積回路のハードウェア処理で実現することが可能になる。加えて、本実施形態によれば、整流素子Ｑ１１〜Ｑ１６は何れも寄生ＰＮＰトランジスタであるため、特殊な半導体プロセスを用いることなく、標準的なＣＭＯＳプロセスで半導体装置１を製造することができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上記実施形態では、半導体装置１を特殊な半導体プロセスを用いることなく、標準的なＣＭＯＳプロセスで製造できるようにするために、整流素子Ｑ１１〜Ｑ１６を寄生ＰＮＰトランジスタで実現したが、ダイオード接続されたバイポーラトランジスタで実現しても良く、ダイオードで実現しても良い。上記実施形態におけるものと同様の伝達式が導かれることは自明だからである。
【００３５】
（２）上記実施形態では、１つの誤差関数回路４０により電流−電流変換を実現したが、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の誤差関数回路４０を並列接続して構成された電流―電流変換回路４００（図２参照）により電流−電流変換を実現しても良い。このようにすることで、指数関数の乗除算で表現される誤差関数だけでなく、それらの加算減算で表される誤差関数を生成することが可能になる。例えば、ｎ＝２の場合、電流−電流変換回路４００の出力信号Ｉｏｕｔは以下の数７および数８で表される。図６に示したセンサの温度依存性は、２乗関数だけ或いは４乗関数だけは補正しきれない。このような場合には、２個の誤差関数回路４０の並列接続により、数９に示すように２乗関数＋４乗関数の誤差関数を実現し、補正精度を向上させることができる。なお、複数の誤差関数回路４０の並列接続により実現される誤差関数は、指数関数＋指数関数に限定されるものではなく、指数関数＋一次関数であっても良い。目的に応じて関数の組み合わせを選択すれば良い。
【数７】
2018106353.tif 000009
【数８】
2018106353.tif 000010
【数９】
2018106353.tif 000011
【００３６】
また、図２に示す電流−電流変換回路４００を用いる場合、誤差関数回路４０＿ｋ（ｋは１〜ｎの何れか）に与える電流Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ、ＩａおよびＩｂと、誤差関数回路４０＿ｍ（ｍ≠ｋ）に与える電流Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚ、ＩａおよびＩｂは同じであっても良いし、異なっていても良い。誤差関数回路４０＿ｋと誤差関数回路４０＿ｍとで電圧−電流変換回路３０から与えられる電流の数が異なっていても良い。抵抗Ｒｋ１〜Ｒｋ６とＲｍ１〜Ｒｍ６の抵抗値についても同じであっても良いし、異なっていても良い。さらに、整流素子Ｑｋ１〜Ｑｋ６とＱｍ１〜Ｑｍ６の面積比も同じであっても良いし、異なっていても良い。オペアンプＯＰ１１〜ＯＰｎ１については、全て同じ構成のオペアンプを使用するのが通常であるが、オペアンプＯＰ１１〜ＯＰｎ１の各々の構成が同一である必要はない。同様に、Ｎチャネル電界効果トランジスタＭ１１〜Ｍｎ１についても、サイズが全て同じであっても良いし、サイズの異なるものが含まれていても良い。また、図２に示す例では、整流素子Ｑ１１〜Ｑ１６、Ｑｎ１〜Ｑｎ６の各々を単独の寄生ＰＮＰトランジスタで構成したが、伝達関数は異なるもののダーリントン接続により構成することも可能である。
【００３７】
図２に示す回路の作用は、入力信号を圧縮する場合でも伸長する場合でも対応可能ということになる。入力信号の電圧出力を出力に加算しない場合は、信号の圧縮、伸張器としての動作になるが、入力信号に対して電流‐電流変換された信号を加算あるいは減算する場合は、信号の波形整形器としての動作になる。これらのいずれの用途にも対応することができる。また、図２に示す回路構成はｎ段の誤差関数回路を並列接続して多様な指数関数を実現しているが、各出力段を導通、非導通とスイッチ動作をさせても同様な各種の指数関数を構成することができる。
【００３８】
（３）上記実施形態の半導体装置１にはセンサが１つだけ含まれていたが、複数のセンサが含まれていても良い。例えば、センサ１０Ａとセンサ１０Ｂの２つを有する半導体装置であれば、図１に示す増幅器２０、電圧−電流変換回路３０、誤差関数回路４０および電流−電圧変換回路５０をＡ系とＢ系の２系統設ける構成が考えられる。また、Ａ系から入力される電流とＢ系から入力される電流をスイッチ動作で切り換えて電流−電流変換を行う誤差関数回路４０´を用いて図３に示すように半導体装置１を構成する態様も考えられる。図３の誤差関数回路４０´は上記スイッチ動作を行う構成と、増幅器２０Ａおよび増幅器２０Ｂからセンサ出力増幅信号が入力される点が上記実施形態の誤差関数回路４０と異なる。誤差関数回路４０´へ入力されたセンサ出力増幅信号については特段の演算を施すことなくそのまま電流−電圧変換回路５０へ出力しても良いし、何らかの演算を施して電流−電圧変換回路５０へ出力しても良い。後者の態様であれば、前者に比較して多様な温度補償を行うことが可能になる。
【００３９】
（４）上記実施形態の半導体装置１には、出力に非線形の温度依存性を有するセンサ１０と、センサ１０の出力信号に含まれる温度誤差を補償する温度補償回路（増幅器２０、電圧−電流変換回路３０、誤差関数回路４０、および電流−電圧変換回路５０よりなる回路）とが含まれていた。誤差関数回路４０を用いて、センサ１０の出力信号に含まれる温度誤差の補償を行うには、電圧−電流変換回路３０に発生させる電流の電流値や誤差関数回路４０に含まれる抵抗（抵抗Ｒ１１〜１６）および抵抗５２０の抵抗値等を適切に設計しておく必要がある。例えば、センサ１０の温度依存性が図６に示す二次関数で表される場合には、その二次関数を近似した三角波を発生させてシミュレーションを行い、上記電流値等の適切な値を求めておく、といった具合である。
【００４０】
このようなシミュレーションを円滑に進められるように、上記三角波を発生させる温度依存三角波発生回路６０と、電圧−電流変換回路３０、誤差関数回路４０、および電流−電圧変換回路５０と、を組み合わせて図４に示すように半導体装置を構成し、この半導体装置を用いて上記シミュレーションを行えば良い。図４では、温度依存三角波発生回路６０と電圧−電流変換回路３０の構成例が図示されており、誤差関数回路４０および電流−電圧変換回路５０の構成の図示は省略されている。図４では詳細な図示を省略したが、電流−電圧変換回路５０のオペアンプ５１０の正相入力端には所定の定電圧が印加される点も上記実施形態と異なる。以下、温度依存三角波発生回路６０の構成を、図４を、参照しつつ説明する。
【００４１】
図４に示すように温度依存三角波発生回路６０は、高電位電源線ＰＶＤＣと低電位電源線ＰＶＳＳとに接続されている。低電位電源線ＰＶＳＳは接地されており、高電位電源線ＰＶＤＣには電源８０によって電圧ＶＤＣが供給される。図４に示すように、温度依存三角波発生回路６０は、定電流源６１０と、ツェナーダイオード６２０〜６４０と、抵抗６５０〜７１０と、オペアンプ７２０〜７５０と、上記三角波信号（すなわち、当該温度依存三角波発生回の出力信号）の信号レベルが最大になる頂点温度を調整する頂点温度調整手段の役割を果たすＤＡＣ７６０とを含んでいる。
【００４２】
図４に示すように高電位電源線ＰＶＤＣと低電位電源線ＰＶＳＳの間には、定電流源６１０、ツェナーダイオード６２０およびＤＡＣ７６０が直列に介挿されている。また、高電位電源線ＰＶＤＣと低電位電源線ＰＶＳＳの間には、抵抗６５０と抵抗６６０が直列に介挿されている。抵抗６５０と抵抗６６０の共通接続点は、オペアンプ７３０の正相入力端に接続されており、オペアンプ７３０の出力端は同オペアンプ７３０の逆相入力端に接続されている。高電位電源線ＰＶＤＣとオペアンプ７３０の出力端との間には、電圧−電流変換回路３０の構成要素であるＰチャネル電界効果トランジスタ３２０とＮチャネル電界効果トランジスタ３３０と抵抗３４０とが直列に介挿されている。Ｎチャネル電界効果トランジスタ３３０と抵抗３４０は、前述したソース接地回路を形成する。Ｐチャネル電界効果トランジスタ３２０は、上記ソース接地回路により発生させた電流を誤差関数回路４０へコピーするカレントミラー回路（図４では図示略）を構成する。
【００４３】
また、高電位電源線ＰＶＤＣには、オペアンプ７２０の正相入力端が接続されており、オペアンプ７２０の出力端は同オペアンプ７２０の逆相入力端に接続されている。オペアンプ７２０の出力端は、オペアンプ７４０の正相入力端と、オペアンプ７５０の正相入力端に接続されている。オペアンプ７４０の逆相入力端は、抵抗６７０を介して定電流源６１０とツェナーダイオード６２０の共通接続点に接続されており、オペアンプ７５０の逆相入力端は、抵抗６８０、６９０および６７０を介して同共通接続点に接続されている。
【００４４】
オペアンプ７４０の出力端はツェナーダイオード６４０を介して、抵抗６８０と抵抗６９０の共通接続点に接続されている。また、オペアンプ７４０の逆相入力端と出力端との間には、ツェナーダイオード６３０が介挿されている。オペアンプ７５０の出力端は、抵抗７００および７１０を介して、定電流源６１０とツェナーダイオード６２０の共通接続点に接続されている。抵抗７００と抵抗７１０の共通接続点はオペアンプ７５０の逆相入力端に接続される。オペアンプ７５０の出力端は、電圧−電流変換回路３０の構成要素であるオペアンプ３１０の正相入力端に接続されている。オペアンプ３１０の出力端はＮチャネル電界効果トランジスタ３３０のゲートに接続されており、オペアンプ３１０は、オペアンプ７５０の出力信号に応じて前述したソース接地回路の作動制御を行う。本変形例の温度依存三角波発生回路６０によれば、図５に示す温度依存性を有する三角波信号がオペアンプ７５０の出力端から出力される。図５に示す三角波信号の頂点電圧ＴＰをＤＡＣ７６０により調整できることは前述した通りである。この三角波信号を用いてシミュレーションを行うことで、誤差関数回路４０に含まれる抵抗（抵抗Ｒ１１〜１６）および抵抗５２０の抵抗値や電圧−電流変換回路３０から誤差関数４０に与える電流の適切な値を求めることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…半導体装置、１０…センサ、２０…増幅器、３０…電圧―電流変換回路、４０，４０＿ｋ（ｋ＝１〜ｎ：以下同じ）、４０´…誤差関数回路、５０…電流−電圧変換回路、５１０、ＯＰｋ１…オペアンプ、Ｑｋ１〜Ｑｋ６…整流素子、Ｒｋ１〜Ｒｋ６，５２０…抵抗、Ｍｋ１…Ｎチャネル電界効果トランジスタ。
【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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【図７】
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