(57)【要約】      （修正有）【課題】電気的センサ出力信号のオフセット及びゲインは線形ではない温度依存性を有し、第２の潜在的なより高次の温度依存性を有する場合でも所望の精度を達成する温度補償を可能とする。【解決手段】センサと、センサにより生成されるオフセット及び/またはゲインの非線形温度依存性を補償する非線形温度補償回路とを有するセンサ温度補償回路。例えば、オフセット温度依存性を少なくとも部分的に補償するのに、加算器は、第2の信号と第1の信号との比が温度の関数である２つのオフセット補償信号を合算する。合算された信号は、オフセットに非線形温度補償を行うのに使われてもよい。あるいは、または加えて、ゲイン温度依存性を少なくとも部分的に補償するのに、加算器は、第2の信号と第1の信号との比が温度の関数である２つのゲイン補償信号を合算する。合算された信号は、ゲインに非線形温度補償を行うのに使われてもよい。【選択図】図１
2008070354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ温度補償回路において：
センサであって、前記センサが動作するとき、前記センサは物理的パラメータを感知し、前記物理的パラメータを表す電気的センサ出力信号を生成するように構成されるセンサと；
前記電気的センサ出力信号のオフセット及びゲインのうち少なくともひとつに対する非線形温度補償を与える手段と、を有することを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項２】
センサ温度補償回路において：
センサであって、前記センサが動作するとき、前記センサは物理的パラメータを感知し、前記物理的パラメータを表す電気的センサ出力信号を生成するように構成されるセンサと；
少なくとも前記電気的センサ出力信号から派生した信号を受信するように、前記センサに少なくとも間接的に接続されるゲイン温度補償回路であって：
第1ゲイン補償信号を生成するよう構成された第1ゲイン補償値発生部と；
第2ゲイン補償信号を生成するよう構成された第2ゲイン補償値発生部であって、
前記第2ゲイン補償信号の前記第1ゲイン補償信号に対する比が第1温度関数である第2ゲイン補償値発生部と、を有するゲイン温度補償回路と；
前記第1及び前記第2ゲイン補償信号の合計を表す合算されたゲイン補償信号を出力するよう、前記第1及び前記第2ゲイン補償値発生部に接続された加算器と；
温度関数で乗算されたゲイン補償信号を生成するため、第1温度関数と同一または異なってもよい第2温度関数により前記の合算されたゲイン補償信号を乗算するように前記加算器に接続された温度関数乗算部と；
少なくとも前記電気的センサ出力信号から派生した前記信号に対して非線形ゲイン補償をするため、前記の温度関数で乗算されたゲイン補償信号を使うように前記温度関数乗算部に接続された非線形ゲイン補償部と、を有することを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ温度補償回路において、前記第1ゲイン補償信号はゲイン温度依存の略線形部の補償のための信号であり、前記第2ゲイン補償信号はゲイン温度依存の非線形部の補償のための信号であることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサ温度補償回路において、前記第2ゲイン補償値発生部は、測定温度が参照温度の第一側にある場合は定数乗算器を用い、前記測定温度が前記参照温度の第二側にある場合はステップ可変乗算器を用いて前記第2ゲイン補償信号を生成するように構成されることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサ温度補償回路において、前記測定温度はデジタル温度値であり、前記第2ゲイン補償値発生部は前記参照温度のいずれの側が前記測定温度であるかを確認するために前記デジタル温度値の少なくとも最も重要なビットを用いるように構成されることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサ温度補償回路において、前記第2ゲイン補償値発生部は、前記測定温度が前記参照温度の前記第一側にある場合、前記ステップ可変乗算器のステップの境界を定義するために前記デジタル温度値のその他のビットのうち１つまたは1つ以上を用いるように構成されることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項７】
請求項４に記載のセンサ温度補償回路において、前記参照温度の前記第一側は前記参照温度を下回り、前記参照温度の前記第二側は前記参照温度を上回ることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項８】
請求項４に記載のセンサ温度補償回路において、前記参照温度の前記第一側は前記参照温度を上回り、前記参照温度の前記第二側は前記参照温度を下回ることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項９】
請求項２に記載のセンサ温度補償回路において、前記第1ゲイン補償値はゲイン温度補償係数を表すマルチプライヤーを用いて生成されることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１０】
請求項２に記載のセンサ温度補償回路において、前記加算器は第1加算器であり、前記非線形ゲイン補償部は：
可変ゲイン増幅器であって、少なくとも前記電気的出力センサから派生した前記信号を受信し、ゲイン制御信号に従って前記電気的センサ出力信号を増幅し、前記第1ゲイン補償値発生部により生成される前記第1ゲイン補償信号はゲイン温度係数から生じる値および前記可変ゲイン増幅器により増幅される前記増幅信号に比例し、前記第2ゲイン補償値発生部により生成される前記第2ゲイン補償信号は温度の関数から生じる値および前記可変ゲイン増幅器により増幅される前記増幅信号に比例する可変ゲイン増幅器と；
前記可変ゲイン増幅器により増幅される前記増幅信号を受信および更に増幅するように構成された増幅器と；
前記増幅器および前記第1加算器により生成された前記信号を加えるように前記増幅器および前記第1加算器に接続された第2加算器と、を有することを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１１】
請求項２に記載のセンサ温度補償回路において、少なくとも前記電気的センサ出力信号から派生した信号を受信するように前記センサ回路に少なくとも間接的に接続されたオフセット温度補償回路を有することを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載のセンサ温度補償回路において、前記オフセット温度補償回路は、前記電気的センサ出力信号を前記センサから直接受信し、前記ゲイン温度補償回路は、前記オフセット温度補償回路により処理された後の前記電気的センサ出力信号のみを受信することを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載のセンサ温度補償回路において、前記加算器は第1加算器であり、前記オフセット温度補償回路は：
前記電気的センサ出力信号を受信して増幅する増幅器と；
前記の増幅された電気的センサ出力信号と、オフセット信号に比例する信号と、前記温度およびオフセット温度係数の積に比例する信号とを受信して合算する第2加算器と、を有することを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１４】
請求項１１に記載のセンサ温度補償回路において、前記温度関数乗算部は第1温度関数乗算部であり、前記オフセット温度補償回路は更に：
第1オフセット補償信号を生成するように構成された第1オフセット補償値発生部と；
第2オフセット補償信号を生成するように構成された第2オフセット補償値発生部であり、前記第2オフセット補償信号の第1オフセット補償信号に対する比が温度の関数である第2オフセット補償値発生部と；
前記第1および前記第2オフセット補償値の合計を表す合算されたオフセット補償信号を出力するように前記第1および前記第2オフセット補償値発生部に接続された第2加算器と；
温度の関数により前記の合算されたゲイン補償信号を乗算するように前記第2加算器に接続された第2温度関数乗算部と；
少なくとも前記電気的センサ出力信号から派生した前記信号を非線形オフセット補償するために、前記の合算されたオフセット補償信号を使うように前記第2加算器に接続された非線形オフセット補償部と、を有することを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１５】
センサ温度補償回路において：
センサであって、前記センサが動作しているとき、前記センサは物理的パラメータを感知し、前記物理的パラメータを表す電気的センサ出力信号を生成するセンサと； 
少なくとも前記電気的センサ出力信号から派生した信号を受信するように前記センサに少なくとも間接的に接続されたオフセット温度補償回路であって：
第1オフセット補償信号を生成するように構成された第1オフセット補償値発生部と；
第2オフセット補償信号を生成するように構成された第2オフセット補償値発生部であって、前記第2オフセット補償信号の前記第1オフセット補償信号に対する比が第1温度関数である第2オフセット補償値発生部と；
前記第1及び第2オフセット補償値の合計を表す合算されたオフセット補償信号を出力するように前記第1及び前記第2オフセット補償値発生部に接続された加算器と；
温度関数乗算オフセット補償信号を生成するため、第1温度関数と同一または異なってもよい第2温度関数により前記の合算されたオフセット補償信号を乗算するように前記加算器に接続された温度関数乗算部と；
少なくとも前記電気的センサ出力信号から派生した前記信号を非線形オフセット補償するため、前記温度関数乗算オフセット補償信号を使うように前記温度関数乗算部に接続された非線形オフセット補償部と、を有するオフセット温度補償回路と、を有することを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１６】
請求項１５に記載のセンサ温度補償回路において、前記第1オフセット補償信号はオフセット温度依存の略線形部を補償する信号であり、前記第2オフセット補償信号はオフセット温度依存の非線形部を補償する信号であることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１７】
請求項１５に記載のセンサ温度補償回路において、前記第2オフセット補償値発生部は、測定温度が参照温度の第一側にある場合は定数乗算器を用いて、前記測定温度が前記参照温度の第二側にある場合はステップ可変乗算器を用いて前記第2オフセット補償信号を生成するように構成されたセンサ温度補償回路。
【請求項１８】
請求項１７に記載のセンサ温度補償回路において、前記測定温度はデジタル温度値であり、前記第2オフセット補償値発生部は、前記参照温度のいずれの側が前記測定温度かを確認するために、前記デジタル温度値の少なくとも最も重要なビットを用いるように構成されることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項１９】
請求項１８に記載のセンサ温度補償回路において、前記第2オフセット補償値発生部は更に、前記測定温度が前記参照温度の前記第一側にある場合、前記ステップ可変乗算器のステップの境界を定義するため、前記デジタル温度値の他のビットの1つまたは1つ以上を用いるように構成されることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【請求項２０】
請求項１７に記載のセンサ温度補償回路において、前記参照温度の前記第一側は前記参照温度を下回り、前記参照温度の前記第二側は前記参照温度を上回ることを特徴とするセンサ温度補償回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサにより生成された電気信号のオフセット及び/またはゲインについて非線形温度補償を行うセンサ温度補償回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路は、これまで以上に有用な複合機能を提供する。回路の一種として、測定される物理的パラメータ（例えば圧力など）を感知し、この測定されたパラメータを表す電気的センサ出力信号を生成するセンサがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、測定される物理的パラメータの値が一定であっても、電気的センサ出力信号は温度に伴って変化する可能性がある。より具体的には、温度変化は電気的センサ出力信号のオフセット及びゲインを変化させ、これによりセンサ測定が温度に起因して不正確になる可能性がある。
【０００４】
したがって、センサ回路はしばしばセンサの下流の信号経路上に温度補償回路を有する。この温度補償回路により、電気的センサ出力信号のオフセット及びゲインの温度補償が可能となる。いくつかの温度補償回路は線形温度補償を提供する。しかし、電気的センサ出力信号のオフセット及びゲインは線形ではない温度依存性を有する。言い換えると、電気的センサ出力信号は第２の潜在的なより高次の温度依存性を有する。よって、用途によっては線形温度補償は所望の精度を達成するには不十分な場合がある。精度向上に役立ち得るのが非線形温度補償である。
【０００５】
従来のある非線形温度補償回路によれば、実際の温度依存性について折れ線近似を与えることにより非線形性が得られる。しかし、厳密な折れ線近似が望ましくない用途および/またはセンサもある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、センサにより生成される電気的センサ出力信号のオフセット及び/またはゲインの非線形温度依存性を補償するセンサおよび非線形温度補償回路を含むセンサ温度補償回路に関する。例えば、オフセット温度依存性を少なくとも部分的に補償するため、加算器により２つの信号の比が温度の関数である２つのオフセット温度補償信号が合算される。合算された信号はさらに温度の関数で乗算されてもよい。合算された信号は、さらにオフセットに非線形温度補償を行うのに用いられてもよい。あるいは、またはこれに加えて、ゲイン温度依存性を少なくとも部分的に補償するため、加算器によりその比が温度の関数である２つのゲイン温度補償信号が合算される。合算された信号は温度の関数に対して乗算され、ゲインに非線形温度補償を行うのに用いられてもよい。
【０００７】
本発明の実施形態のこれらの、またその他の特徴については、以下の説明および添付の請求項から十分に明らかとなり、または以下に記載の本発明の実施態様により理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態は、センサにより生成された電気信号のオフセット及び/またはゲインについて非線形温度補償を行うセンサ温度補償回路に関する。図１は本発明の原理に基づくセンサ温度補償回路100を示す。
【０００９】
回路100は、動作時に物理的パラメータを感知し、この物理的パラメータを示す電気的センサ出力信号を生成するように構成されたセンサ110を有する。本発明の原理はセンサ110に測定される物理的パラメータのタイプにより限定されないが、センサ110により測定可能な物理的パラメータは圧力、湿度、光度、振動、加速度、温度、磁力、方向、及びその他多くのものを含む。
【００１０】
所定の温度で、センサ110は、特定のオフセット及びゲインを伴う電気信号を生成する。しかし、温度はこの所定の温度から変化するので、出力信号のオフセット及び/またはゲインも異なる場合がある。オフセット及びゲインにおけるこれらの温度依存性は線形温度補償を行うことで幾分か補償されうる。しかし、いくつかのより精密な用途では、オフセットまたはゲインは非線形温度補償を用いて補償される場合がある。よって、回路100は、電気的センサ110出力信号のオフセット及び/またはゲインに非線形温度補償を行う手段120を有する。このような手段120の例は、以下の図および説明に示される。
【００１１】
例えば、図2は、センサ210と、オフセット温度補償回路220と、及びゲイン温度補償回路230とを有する非線形温度補償回路200を示す。オフセット温度補償回路220およびゲイン温度補償回路230のうちひとつ、または潜在的には双方は、それぞれ付随する非線形温度補償回路221および231を有する。
【００１２】
非線形温度補償回路221を備える場合、オフセット温度補償回路220は、その比が温度の関数である合算されたオフセット補償信号を用い、合算されたオフセット補償信号を温度の関数で乗算する本発明の原理に従い、非線形オフセット温度補償を行ってもよい。非線形温度補償回路221を備えないとき、オフセット温度補償回路220は、線形オフセット温度補償を行うか、または場合により他のタイプの非線形オフセット温度補償を行ってもよい。
【００１３】
同様に、非線形温度補償回路231を備える場合、ゲイン温度補償回路230は、その比が温度の関数である合算されたゲイン補償信号を用い、合算されたオフセット補償信号を温度の関数で乗算する本発明の原理に従い、非線形ゲイン温度補償を行ってもよい。非線形温度補償回路231を備えないとき、ゲイン温度補償回路230は、線形オフセット温度補償を行うか、または場合により他のタイプの非線形ゲイン温度補償を行ってもよい。
【００１４】
図2を図1と較べると、センサ210は、センサ110に関して上述されたように構成されてよく、更に、オフセット温度補償回路220とゲイン温度補償回路230との組み合わせは、非線形オフセット及び/またはゲイン補償を与える手段120の具体例のひとつと見なしてよい。本発明の原理に則ったいくつかのデザインにおいては、オフセット温度補償回路220とゲイン温度補償回路230との位置が逆にされてもよい。
【００１５】
いくつかの状況および/またはいくつかのセンサでは、オフセットを補償する必要がないか、またはオフセット温度依存性を補償する必要がない場合がある。このような場合、図2のセンサ210の下流に直接ゲイン温度補償回路230が置かれてもよい。このとき、ゲイン温度補償回路230は単独で（非線形温度補償回路231と共に）非線形オフセット及び/またはゲイン補償を与える手段120の具体例のひとつと見なすことができる。
【００１６】
よって、ゲイン温度補償回路230は、少なくとも電気的センサ出力信号から派生した信号を受信するように少なくとも間接的にセンサ回路に接続される。例えば、オフセット温度補償回路220がない場合、またはオフセット及びゲイン温度補償回路220及び230の位置が逆の場合、ゲイン温度補償回路230はセンサ210から本来の形の電気的センサ出力信号を受信するようにセンサ210に直接接続されてもよい。一方、図2に示されるように、ゲイン温度補償回路230はオフセット温度補償回路220を介してセンサ210に間接的に接続され、これによりオフセット温度補償回路220により信号が処理された後、電気的センサ出力信号から派生した信号のみを受信してもよい。加えて、他の前処理部は本発明の原理から逸脱しない範囲でセンサ210とゲイン温度補償回路230との間の信号経路に介在してもよい。
【００１７】
加えて、いくつかの状況および/またはいくつかのセンサでは、ゲインを補償する必要がないか、またはゲイン温度依存性を補償する必要がない場合がある。このような場合、ゲイン温度補償回路230はなくてもよい。この場合、オフセット温度補償回路220は単独で、（非線形温度補償回路221とともに）非線形オフセット及び/またはゲイン補償120を与える手段の一例としてみなされうる。
【００１８】
よって、オフセット温度補償回路220は、少なくとも電気的センサ出力信号から派生した信号を受信するように少なくとも間接的にセンサ回路に接続される。例えば、図2に示すように、オフセット温度補償回路220は、センサ210に直接接続され、センサ210から本来の形のセンサ出力信号を受信するようにしてもよい。一方、オフセット及びゲイン温度補償回路220及び230の位置が逆の場合、オフセット温度補償回路220はゲイン温度補償回路230を介して間接的に電気的センサ出力信号を受信することになる。また、他の前処理部は本発明の原理から逸脱しない範囲でセンサ210とオフセット温度補償回路220との間の信号経路に介在してもよい。
【００１９】
非線形温度補償回路221及び231を備える場合、この各々は、その比が温度の関数である合算された補償信号を用い、合算された補償信号を温度の関数で乗算して非線形温度補償を行う。例えば、図3Aは、回路300Aの形でオフセットの温度依存性を補償する非線形オフセット温度補償回路221の一例の概略図を示す。図3Bは、回路300Bの形でゲインの温度依存性を補償する非線形ゲイン温度補償回路231の一例の概略図を示す。
【００２０】
図3Aは、信号（本文中「第1オフセット補償信号」としても参照される）を生成するように構成された第1オフセット補償値発生部311Aを有する非線形オフセット温度補償回路300Aを示す。一つの実施形態では、この第1オフセット補償信号は温度に対する依存度がより低い、もしくは場合によっては全く温度に依存しない。例えば、第1オフセット補償信号は、オフセットの直線部を補償することを目的とするオフセット温度係数（OTC）に比例してよい。非線形オフセット温度補償回路300Aは、（本文中「第2オフセット補償信号」としても参照される）信号を生成するように構成された第2オフセット補償値発生部312Aも有する。第2オフセット補償信号の大きさと第1オフセット補償信号の大きさとの比は温度の関数である。
【００２１】
第1および第2オフセット補償信号は、第1および第2オフセット補償信号の合計に比例する信号を生成する加算器313Aに送られる。加算器313Aにより送られる合算されたオフセット補償信号は、続いて、温度関数乗算部315Aを用い、温度関数により乗算される。温度関数乗算部315Aの温度関数は、オフセット補償信号の大きさの比を示す温度関数と異なっていても、または同じでもよい。図4B及び4Cの例により更に詳細に記載される有用な一つの実施形態では、温度関数乗算部315Aの温度関数は、単に測定温度そのものである。よって、温度関数乗算部315Aは、測定温度により（加算器313Aからの）合算されたオフセット補償信号を単に乗算してもよい。
【００２２】
非線形オフセット補償部314Aは、温度関数乗算部315Aに接続され、温度関数乗算部315Aから結果として得られる信号（本文中「温度関数乗算オフセット補償信号」としても参照される）を用い、電気的センサ出力信号（またはその処理後のもの）を非線形オフセット補償する。
【００２３】
あるいは、または加えて、ゲイン温度補償回路230は、図3Bに示される非線形ゲイン温度補償回路300Bなどの非線形ゲイン温度補償回路231を有する。この非線形ゲイン温度補償回路300Bは、信号（本文中「第1ゲイン補償信号」としても参照される）を生成するように構成された第1ゲイン補償値発生部311Bも有する。
【００２４】
非線形ゲイン温度補償回路300Bは、信号（本文中「第2ゲイン補償信号」としても参照される）を生成するように構成された第2ゲイン補償値発生部312Bも有する。第2ゲイン補償信号の大きさと第1ゲイン温度補償の大きさとの比は温度の関数である。非線形オフセット構成要素回路300Aと非線形ゲイン補償回路300Bとの双方がある場合、第1オフセット補償信号は第1ゲイン補償信号と独立に制御されてもよい。同様に、第2オフセット補償信号は第2ゲイン補償信号から独立して制御されてもよい。
【００２５】
第1および第2ゲイン補償信号は、第1および第2ゲイン補償信号の合計に比例する信号を生成する加算器313Bに送られる。加算器313Bにより送られる合算されたゲイン補償信号は、続いて、温度関数乗算部315Bを用い、温度関数により乗算される。温度関数乗算部315Bの温度関数は、ゲイン補償信号の大きさの比を表す温度関数と異なっていても、同じでもよい。図4A及び4Cの例により詳細に記述される有用な一つの実施形態では、温度関数乗算部315Bの温度関数は単に測定温度そのものである。従って、温度関数乗算部315Bは、測定温度により（加算器313Bからの）合算されたゲイン補償信号を単に乗算してもよい。
【００２６】
非線形ゲイン補償部314Bは、温度関数乗算部315Bに接続され、温度関数乗算部315Bから結果として生じた信号（本文中「温度関数乗算ゲイン補償信号」としても参照される）を用い、電気的センサ出力信号（またはその処理後のもの）を非線形ゲイン補償する。
【００２７】
上述のように、非線形オフセット温度補償回路300Aがある場合、第1及び第2オフセット補償信号は、これらの比が何らかの温度の関数となるように構成されてもよい。例えば、第1オフセット補償信号は、オフセット温度補償の直線部を示してもよく、これに対し、第2オフセット補償信号はオフセット温度補償の非線形部を示してもよい。
【００２８】
第1および第2オフセット補償信号は別の構成手段で設定されてもよい。例えば、第1オフセット補償信号は、オフセットの温度依存性の直線部を補償することを目的とするオフセット温度係数（OTC）に相当する乗数と何らかのソース信号とを乗算して得られていてもよい。一方で、一例として、第2オフセット補償信号は、温度の関数である他の信号と同じソース信号とを乗算して得られていてもよい。第1および第2オフセット補償信号は所望の形に変更可能であり、第2オフセット補償信号はゼロにされてもよく、または線形オフセット温度補償に変更するために定数にされてもよい。第2オフセット補償値発生部312Aは、第2オフセット温度補償信号により表される温度関数を微調整する多重パラメータを備えてもよい。このように、非線形オフセット補償回路300Aは、オフセットの温度補償を行う非常に柔軟な手段を提供する。
【００２９】
非線形ゲイン補償回路300Bがある場合、同様のことが言える。第1および第2ゲイン補償信号は、これらの比が何らかの温度の関数となるように構成されてもよい。例えば、第1ゲイン補償信号は、ゲイン温度補償の直線部を示してもよく、一方、第2ゲイン補償信号はゲイン温度補償の非線形部を示してもよい。
【００３０】
第1および第2ゲイン補償信号は、別の構成手段で設定されてもよい。例えば、第1ゲイン補償信号は、ゲインでの温度依存性の直線部を補償することを目的とするゲイン温度係数（GTC）を表す乗数と、何らかのソース信号とを乗算して得られてもよい。一方で、一例として、第2ゲイン補償信号は温度の関数である他の信号と、同じソース信号とを乗算して得られてもよい。第1および第2ゲイン補償信号は、所望の形に変更可能で、第2ゲイン補償信号はゼロにされてよく、または線形オフセット温度補償に変更するために定数とされてもよい。第2ゲイン補償値発生部312Bは、第2ゲイン補償信号により表される温度関数を微調整する多重パラメータを備えてもよい。このように、非線形ゲイン補償回路300Bは、ゲインの温度補償を行うための非常に柔軟な手段を提供する。
【００３１】
以下に更に述べるように、温度関数を適切に選択することにより、適切なオフセット及び/またはゲインの非線形温度補償が得られる。較正過程では、適切な温度関数を得るために様々な候補の温度関数を実験的に試してもよい。このような較正過程は、本明細書を読んだ後で当業者に対して明らかとなるであろう温度依存の通常の形の公知の特徴を考慮に入れてもよい。
【００３２】
本発明の一般的な特徴のいくつか、及び本発明の実施形態のいくつかをここまで述べてきたが、ここからはこのような通常の実施形態のうちの特定の具体的な回路図について、図4Aないし4Cに関して述べる。図4Aは、オフセット温度補償が線形で、ゲイン温度補償が非線形である具体的な回路例を示す。一方、図4Bは、ゲイン温度補償が線形で、オフセット温度補償が非線形である具体的な回路例を示す。最後に、図4Cは、オフセット及びゲイン温度補償の双方が非線形の具体的な回路例を示す。これらの各例では、第1オフセット及びゲイン補償信号は、それぞれ適切な温度補償定数とソース信号とを乗算して得られるのに対し、第2オフセット及びゲイン補償信号は、何らかの温度の関数とソース信号とを乗算して得られる。図4Aないし4Cを順に説明する。
【００３３】
図4Aは、線形オフセット温度補償および非線形ゲイン温度補償を行うセンサ温度補償回路400Aを示す。オフセット温度補償回路は、要素421Aないし424A及び427Aを有する。ゲイン温度補償回路は、要素431Aないし438Aを有する。図4Aないし4Cの特定の実施形態では、オフセット温度補償回路は、ゲイン温度補償回路が電気的センサ出力信号のゲインに対して温度補償を行うのに先立って、電気的センサ出力信号のオフセットに対して温度補償を行う。しかし、本発明の原理は、これらの具体的な回路にも、オフセット及びゲイン補償の具体的な順番にも限定されるものではない。
【００３４】
図4Aのオフセット温度補償回路では、増幅器421Aは電気的センサ出力信号を増幅する。本明細書では、（センサ410A、410B、及び410Cのような）センサにより作り出された信号を示すのに「Vin」という用語を使う。増幅器421Aが1のゲインを有するとき、増幅器421Aからのその出力信号も同じく記号Vinを用いて表されてもよい。
【００３５】
オフセットデジタルアナログ変換器（DAC）423Aは、本文中「Offset」及び「Ref」と呼ばれる2つの電圧に比例する信号を生成する。一つの実施形態では、センサ410Aがブリッジセンサである場合、電圧Refはブリッジ励起電圧に連動する。この結果として得られる信号は、本文中「Offset」という用語により参照される。
【００３６】
OTC DAC 424Aは、本文中「OTC」（Offset Temperature Coefficientの略）及び「Ref」と呼ばれる2つの電圧に比例する信号を生成する。この結果として得られる信号も、本文中「OTC」として参照される。
【００３７】
OTC DAC 424Aからの信号OTCは、温度DAC427Aにより受信され、また、通常測定される温度に伴って変化する「Temp」と呼ばれるデジタル信号も温度DAC427Aにより受信される。温度DAC427Aは、OTC倍のTemp（すなわちOTC*Temp）を表す信号を生成する。
【００３８】
加算器422Aで、3つの信号Vin、Offset、及びOTC*Tempを合算することによって、以下の方程式1Aにより表される信号が得られる。
【００３９】
【数１】
2008070354.tif 000003
(1A)
【００４０】
よって、オフセット及び補償されるオフセットにおける温度依存性の直線部によってではなく、Offset及びOTCの値を適切に選択することによって、加算器422Aにより生成される信号は電気的センサ出力信号Vinの派生信号を示す。
【００４１】
（方程式1Aで表された）オフセット温度補償回路からの電気的センサ出力信号は、次にゲイン温度補償回路に送られ送られる。具体的には、電気的センサ出力信号は、最初に可変ゲイン増幅器433Aに送られ、本文中「Gain」として参照されるゲインにより増幅される。可変ゲイン増幅器433Aから送られる増幅された信号は、以下の方程式2Aにより規定される値を持つことになる。
【００４２】
【数２】
2008070354.tif 000004
(2A)
【００４３】
この信号は、本文中「図4Aの可変ゲイン増幅器出力信号」としても参照される。
【００４４】
図4Aの可変ゲイン増幅器出力信号は、本文中「KG」として参照されるゲインを持つ増幅器431Aに送られる。これに応じて、増幅器431Aは、以下の方程式3Aにより表される出力信号を生成する。
【００４５】
【数３】
2008070354.tif 000005
(3A)
【００４６】
図4Aの可変ゲイン増幅器出力信号は、GTC DAC 434Aにも送られ、GTC（Gain Temperature Coefficientゲイン温度係数）により乗算され、以下の方程式4Aにより表される信号が得られる。
【００４７】
【数４】
2008070354.tif 000006
(4A)
【００４８】
この信号は、図4Aの第1ゲイン補償信号の一例である。この例では、方程式4Aの信号は、方程式2Aで表されるソース信号にGTCの乗数を適用することにより得られた。
【００４９】
最後に、図4Aの可変ゲイン増幅器出力信号は、Temp関数DAC 435Aに送られ、（本文中「f(Temp)」として参照される）温度の関数であるゲインと乗算される。Temp関数DAC435Aから結果として得られる信号は、以下の方程式5Aにより表される。
【００５０】
【数５】
2008070354.tif 000007
(5A)
【００５１】
この信号は、図4Aの第2ゲイン補償信号の一例である。この例では、信号はTempの関数「f(Temp)」と方程式2Aのソース信号とを乗算することにより得られる。関数「f(Temp)」は任意の温度の関数でよいものの、適切な非線形温度補償を提供する「f(Temp)」パラメータを用いて入念に選択されてもよい。温度関数 f (Temp) の具体的な選択は、電気的センサ出力信号のゲインの温度依存性に示される具体的な非線形性への依存度が高いが、これに関して図5A及び5Bについて適切な例を以下に記載する。第2ゲイン補償信号と第1ゲイン補償信号との比（つまり方程式5Aを方程式4Aで除算することにより得られるf (Temp)/GTC）が温度の関数であることに留意されたい。
【００５２】
方程式4A及び5Aにより得られる信号は、次に加算器436Aにより受信され、以下の方程式6Aにより表される合算された信号が生成される。
【００５３】
【数６】
2008070354.tif 000008
(6A)
【００５４】
この信号は温度DAC 437Aに送られ、測定温度Tempと乗算され、以下の方程式7Aが得られる。
【００５５】
【数７】
2008070354.tif 000009
(7A)
【００５６】
温度DAC 437Aは、図3Bの温度関数乗算部315Bの適切な例を表す。
【００５７】
加算器432Aは、次に方程式3A及び7Aから得られた信号を合算し、以下の方程式8Aが得られる。
【００５８】
【数８】
2008070354.tif 000010
(8A)
【００５９】
結果として得られる信号は、続いて増幅器438Aにより増幅される。一つの実施例では、増幅器438Aのゲインは１なので、ゲイン温度補償回路からの出力信号は方程式8Aに対するものと同じままである。
【００６０】
結果として得られる信号の方程式である方程式8Aを分析すると、OTCが定数なので電気的センサ出力信号のオフセットは直線的に補償される。しかし、GTC+f(Temp)は温度に伴い変化するので、電気的センサ出力信号のゲインは非線形的に補償される。
【００６１】
図4Bは、非線形オフセット温度補償および線形ゲイン温度補償を行うセンサ温度補償回路400Bを示す。オフセット温度補償回路は、要素421Bないし427Bを有する。ゲイン温度補償回路は、要素431Bないし434B、及び437Bと438Bを有する。
【００６２】
図4Bのオフセット温度補償回路では、増幅器421Bは電気的センサ出力信号Vinを増幅する。増幅器421Bが１のゲインを有するとき、増幅器421Bからの出力信号も記号Vinを用いて表されてもよい。
【００６３】
オフセットDAC423Bは、2つの電圧Offset及びRefに比例する信号を生成し、結果として得られる信号Offsetを生成する。
【００６４】
OTC DAC 424Bは、本文中OTC（Offset Temperature Coefficientの略）及びRefと呼ばれる2つの電圧に比例する信号を生成し、信号OTCを生成する。このOTC信号は、図3Aの第1オフセット補償信号の一例を表し、(OTCとも呼ばれる）乗数をRefと呼ばれるソース信号に適用して得られたものである。
【００６５】
Temp関数DAC 425Bは、電圧Ref及び温度の関数 f(Temp)に比例する信号を生成し、本文中f(Temp)とも呼ばれる信号を生成する。この信号は、図3Aの第2オフセット補償信号の一例である。第2オフセット補償信号と第1オフセット補償信号との比（すなわちf(Temp)/OTC）は温度の関数であることに留意されたい。図4Bの温度関数f(Temp)は、センサのオフセット及びゲインがしばしば異なる非線形温度特性を持つため、図4Aに関して参照される温度関数f(Temp)と異なる場合がある。
【００６６】
OTC DAC 424Bからの信号（すなわち信号OTC）は、続いて加算器426Bを用いてTemp関数DAC 425Bからの信号に合算され、合算された信号が生成される。
【００６７】
この合算された信号は、次に温度DAC 427Bに送信され、測定温度Tempと乗算され、以下の方程式1Bにより表される信号が得られる。
【００６８】
【数９】
2008070354.tif 000011
(1B)
【００６９】
温度DAC 427Bは、図3Aの温度関数乗算部315Aの適切な例を表す。
【００７０】
増幅器421Bからの信号（すなわち信号Vin）、オフセットDAC423Bからの信号（すなわち信号Offset）及び温度DAC 427Bからの信号（すなわち方程式1Bにより表される信号）は、次に加算器422Bに送信され、以下の方程式2Bにより表される加算された信号が得られる。
【００７１】
【数１０】
2008070354.tif 000012
(2B)
【００７２】
温度補償回路.この合算された信号は、非線形オフセットからの出力を表す。
【００７３】
方程式2Bを見てみると、オフセットの温度補償は、OTCの適切な値および適切な温度関数f(Temp)を選ぶことにより、非線形的に行われてもよいことが分かる。関数f(Temp)は、Temp関数DAC 425Bに送られる温度関数パラメータを用いて選択されてもよい。
【００７４】
図4Bのオフセット温度補償回路からの電気的センサ出力信号は、次に図4Bのゲイン温度補償回路に送られる。具体的には、電気的センサ出力信号は、最初に可変ゲイン増幅器433Bに送信され、ゲイン「Gain」により増幅される。可変ゲイン増幅器433Bから送られる増幅された信号は、従って以下の方程式3Bにより規定される値を持つことになる。
【００７５】
【数１１】
2008070354.tif 000013
(3B)
【００７６】
この信号は、本文中「図4Bの可変ゲイン増幅器出力信号」としても参照される。
【００７７】
図4Bの可変ゲイン増幅器出力信号は、本文中「KG」として参照されるゲインを持つ増幅器431Bに送られる。これに応じて、増幅器431Bは、以下の方程式4Bにより表される出力信号を生成する。
【００７８】
【数１２】
2008070354.tif 000014
(4B)
【００７９】
図4Bの可変ゲイン増幅器出力信号は、GTC DAC 434Bにも送信され、ゲイン温度係数（GTC）のゲインを用いて乗算され、以下の方程式5Bに表される信号が得られる。
【００８０】
【数１３】
2008070354.tif 000015
(5B)
【００８１】
方程式5Bの信号は、温度DAC 437Bに送信され、測定温度Tempと乗算され、以下の方程式6Bが得られる。
【００８２】
【数１４】
2008070354.tif 000016
(6B)
【００８３】
加算器432Bは、次に方程式4B及び6Bから得られた信号を合算し、以下の方程式7Bが得られる。
【００８４】
【数１５】
2008070354.tif 000017
(7B)
【００８５】
結果として得られる信号は、続いて増幅器438Bにより増幅される。一つの実施形態では、増幅器438Bのゲインは1であり、よってゲイン温度補償回路からの出力信号は方程式7Bに関してと同様のままである。
【００８６】
方程式7Bの式を分析すると、OTC+ f(Temp)は温度の関数なので、電気的センサ出力信号のオフセットは非線形的に補償される。更に、GTCは定数なので、電気的センサ出力信号のゲインは、直線的に補償される。
【００８７】
図4Cは、オフセット及びゲイン双方の温度補償が非線形であるセンサ温度補償回路400Cを示す。オフセット温度補償回路は、要素421Cないし427Cを有する。ゲイン温度補償回路は、要素431Cないし438Cを有する。
【００８８】
図4Cのオフセット補償回路の構造および機能は、図4Bに関して記載されたのと同様であってもよい。よって、加算器422Cにより生成される信号は、上記方程式2Bによって十分に示されるが、便宜性のために方程式1Cとして以下に再度記載する。
【００８９】
【数１６】
2008070354.tif 000018
(1C)
【００９０】
方程式1Cを見てみると、オフセットの温度補償は、OTCの適切な値および適切な温度関数f(Temp)を選ぶことにより非線形的に行われてもよいことが分かる。関数f(Temp)は、Temp関数DAC 425Cに送られる温度関数パラメータを用いて選択されてもよく、図4A及び4Bの温度関数と異なってもよい。
【００９１】
図4Cのオフセット温度補償回路からの電気的センサ出力信号は、次に図4Cのゲイン温度補償回路に送られる。具体的には、電気的センサ出力信号は、最初に可変ゲイン増幅器433Cに送られ、ゲイン「Gain」により増幅される。可変ゲイン増幅器433Cから送られる増幅された信号は、従って以下の方程式2Cにより規定される値を持つことになる。
【００９２】
【数１７】
2008070354.tif 000019
(2C)
【００９３】
この信号は、本文中「図4Cの可変ゲイン増幅器出力信号」としても参照される。
【００９４】
図4Cの可変ゲイン増幅器出力信号は、本文中「KG」として参照されるゲインを持つ増幅器431Cに送られる。これに応じて、増幅器431Cは、以下の方程式3Cによって表される出力信号を生成する。
【００９５】
【数１８】
2008070354.tif 000020
(3C)
【００９６】
図4Cの可変ゲイン増幅器出力信号はGTC DAC 434Cにも送信され、GTC(Gain Temperature Coefficientゲイン温度係数）のゲインを用いて乗算され、以下の方程式4Cに表される信号が得られる。
【００９７】
【数１９】
2008070354.tif 000021
(4C)
【００９８】
この信号は、図3Bの第1ゲイン補償信号の一例である。
【００９９】
最終的に、図4Cの可変ゲイン増幅器出力信号はTemp関数DAC 435Cに送られ、温度の関数f(Temp)であるゲインと乗算される。この温度の関数は、図4A及び4Bの温度関数と異なっていてよく、図4Cの回路400Cのオフセット補償部に用いられる温度関数と異なってもよい。結果として得られる信号は、以下の方程式5Cにより表される。
【０１００】
【数２０】
2008070354.tif 000022
(5C)
【０１０１】
この信号は、図4Cの第2ゲイン補償値の一例である。この例では、信号はf(temp)の関数である。関数「f(Temp)」は任意の温度の関数でよいものの、適切な非線形温度補正を提供する「f(Temp)」パラメータを用いて入念に選択されてもよい。
【０１０２】
方程式4C及び5Cから得られる信号は、続いて加算器436Cにより受信され、以下の方程式6Cに表される合算された信号を生成する。
【０１０３】
【数２１】
2008070354.tif 000023
(6C)
【０１０４】
この信号は、温度DAC 437Cに送信され、測定温度Tempと乗算され、以下の方程式7Cが得られる。
【０１０５】
【数２２】
2008070354.tif 000024
(7C)
【０１０６】
温度DAC 437Cは、図3Bの温度関数乗算部315Bの適切な例を表す。
【０１０７】
加算器432Cは、次に方程式3C及び7Cから得られた信号を合算し、以下の方程式8Cが得られる。
【０１０８】
【数２３】
2008070354.tif 000025
(8C)
【０１０９】
この結果として得られる信号は、続いて増幅器438Cにより増幅される。一つの実施形態では、増幅器438Cのゲインは1であり、よってゲイン温度補償回路からの出力信号は方程式8Cに対するのと同様のままである。
【０１１０】
結果として得られる信号方程式である方程式8Cを分析すると、OTC+f(Temp) 及び GTC+f(Temp)はいずれも温度に伴い変化するため、電気的センサ出力信号のオフセット及びゲインはいずれも非線形的に補償される。
【０１１１】
図5A及び5Bは、f(Temp)に関していくつか例示したもので、測定温度が基準温度の一方の側にあるとき、f(Temp)関数も定数（図示された例では0）を持つ。一方、測定温度が基準温度の他方の側にあるとき、f(Temp)信号は温度に伴い階段状になる。このより具体的な原理の例として、図5A及び5Bについて更に詳しく述べる。
【０１１２】
図5Aの例では、測定温度が基準温度を下回るとき（例えば、測定温度の最も重要なビットが0のとき）、f(Temp)により導かれる乗数はゼロである。一方、測定温度が基準温度を上回るとき、温度関数f(Temp)は階段状である。図5Aの図示された例では、f(Temp)の値は第2から第4の最も重要なビットに比例する。
【０１１３】
従って、f(Temp)信号はある測定温度範囲において定数の値をもつものの、実際には温度の関数のひとつである。一つの実施形態では、測定温度値Tempは0から1023までの範囲の10ビットの整数値である。図5Aに示されるf(Temp)信号は、以下の方程式1D及び2Dにより表すことができる。
【０１１４】
【数２４】
2008070354.tif 000026
【０１１５】
方程式2Dでは、値Ktは定数でよく、よって結果として図5Aにおける一定のステップサイズ（step size）となる。値Ktは、所定のセンサ温度依存の特性に対し、非線形温度補償を最大化するように選択してもよい。一つの実施形態では、値Ktは温度の関数として変化してよく、このことにより更に柔軟に非線形温度補償を最大化できる。各ステップサイズの幅は、非線形温度補償を微調整するように調節されてもよいものの、各64値幅である。例えば、2進法1011000000 から 1011111111までの全ての測定温度Tempの値は、図5Aに示される3xKtのf(Temp)値となる。
【０１１６】
図5Bの例では、測定温度が基準温度を上回るとき（例えば、測定温度の最も重要なビットが1のとき）、f(Temp)により導かれる乗数は0である。一方、測定温度が基準温度を下回るとき、温度関数f(Temp)は階段状である。図5Bに示される例では、負のf(Temp)値は、Tempの第2から第4の最も重要なビットのビット単位で反転された値に比例する。
【０１１７】
従って、本発明の原理により、オフセット及びゲインに対する柔軟な非線形温度補償の構造が可能となる。本発明は、その技術思想または本質的な特徴から逸脱しない範囲で他の具体的な形態で実施されてもよい。記載された実施形態は例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、従って、前記の明細書によってではなく、添付の請求項により表される。請求項と同等の意義および範囲内でなされるすべての変更は、この範囲に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
本発明の実施形態の上記の、またその他の効果および機能を更に明確にするために、添付図を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する。当然ながら、この図は本発明の典型的な実施形態を示すものに過ぎず、よって、発明の範囲を制限するものではない。実施形態は添付図を用いて更に詳しく記載され、説明される。
【０１１９】
【図１】センサ及び非線形温度補償を与える手段を有する回路の概略図。
【図２】そのうちの一方または双方が非線形温度補償機能を有してもよいオフセット温度補償回路およびゲイン温度補償回路を有する回路の概略図。
【図３Ａ】本発明の原理に従った非線形温度補償を組み入れる場合のオフセット温度補償回路の概略図。
【図３Ｂ】本発明の原理に従った非線形温度補償を組み入れたゲイン温度補償回路の概略図。
【図４Ａ】温度補償回路を有するセンサで、そのゲイン温度補償回路が非線形温度補償を有するものの回路図。
【図４Ｂ】温度補償回路を有するセンサで、そのオフセット温度補償回路が非線形温度補償を有するものの回路図。
【図４Ｃ】温度補償回路を有するセンサで、そのオフセット温度補償回路が非線形温度補償を有するものの回路図。
【図５Ａ】測定温度が基準温度を下回るとき乗数が比較的一定で、測定温度が基準温度を上回るとき乗数が階段状の関数である非線形温度補償を得る乗数として利用可能な温度関数の一例。
【図５Ｂ】測定温度が基準温度を上回るとき乗数が比較的一定で、測定温度が基準温度を下回るとき乗数が階段状の関数である非線形温度補償を得るための乗数として利用可能な温度関数の一例。
【図１】
2008070354.tif 000027
【図２】
2008070354.tif 000028
【図３Ａ】
2008070354.tif 000029
【図３Ｂ】
2008070354.tif 000030
【図４Ａ】
2008070354.tif 000031
【図４Ｂ】
2008070354.tif 000032
【図４Ｃ】
2008070354.tif 000033
【図５Ａ】
2008070354.tif 000034
【図５Ｂ】
2008070354.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月5日(2007.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
同様に、非線形温度補償回路231を備える場合、ゲイン温度補償回路230は、その比が温度の関数である合算されたゲイン補償信号を用い、合算されたゲイン補償信号を温度の関数で乗算する本発明の原理に従い、非線形ゲイン温度補償を行ってもよい。非線形温度補償回路231を備えないとき、ゲイン温度補償回路230は、線形オフセット温度補償を行うか、または場合により他のタイプの非線形ゲイン温度補償を行ってもよい。
【外国語明細書】
1      Title of Invention
NON-LINEAR SENSOR TEMPERATURE COMPENSATION USING SUMMED TEMPERATURE COMPENSATION SIGNALS
2      Detailed Description of Invention
BACKGROUND OF THE INVENTION
1. Field of the Invention
The present invention relates to a sensor temperature compensation circuit that performs non-linear temperature compensation on the offset and/or gain of the electric signal generated by the sensor.
2. Description of Related Art
Electronic circuitry provides complex functionality that is proving ever more useful.  One type of circuit is a sensor that senses a physical parameter to be measured (such as, for example, pressure), and generates an electrical sensor output signal that represents the measured parameter.
However, the electrical sensor output signal may vary with temperature even given a constant value of the physical parameter being measured.  More specifically, temperature variations may cause the offset and gain of the electrical sensor output signal to vary thereby introducing temperature-induced inaccuracies into the sensor measurement.  
Accordingly, sensor circuits often include a temperature compensation circuit within the signal path that follows the sensor.  The temperature compensation circuit allows for some temperature compensation of the offset and gain of the electrical sensor output signal.  Some temperature compensation circuits provide linear temperature compensation.  However, the offset and gain of the electrical sensor output signal includes temperature-dependencies that are not linear.  Stated another way, the electrical sensor output signal includes second and potential higher-order temperature dependencies.  Accordingly, depending on the application, linear temperature compensation may not be sufficient to achieve the desired accuracy.  Non-linear temperature compensation can help improve accuracy.
According to one conventional non-linear temperature compensation circuit, non-linearity is achieved by providing a piece-wise linear approximation of the actual temperature dependencies.  However, a strict piece-wise linear approximation may not be desirable in some applications and/or for some sensors.
SUMMARY OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention relate to a sensor temperature compensation circuit that includes a sensor and a non-linear temperature compensation circuit that compensates for non-linear temperature dependencies in offset and/or gain of the electrical sensor output signal generated by the sensor.  For instance, to at least partially compensate for offset temperature dependencies, a summer adds two offset temperature compensation signals, wherein the ratio of the two signals is a function of temperature.  The summed signal may then be multiplied by a function of temperature.    The summed signal may then be used to provide the non-linear temperature compensation to the offset.  Alternatively or in addition, to at least partially compensate for gain temperature dependencies, a summer adds two gain temperature compensation signals, the ratio of which being a function of temperature.  The summed signal may then be multiplied against a function of temperature and used to provide non-linear temperature compensation to the gain.
These and other features of the embodiments of the present invention will become more fully apparent from the following description and appended claims, or may be learned by the practice of the invention as set forth hereinafter.
DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENT(S)
Embodiments of the present invention relate to a sensor temperature compensation circuit that performs non-linear temperature compensation on the offset and/or gain of the electric signal generated by the sensor.  Figure 1 illustrates a sensor temperature compensation circuit 100 in accordance with the principles of the present invention.
The circuit 100 includes a sensor 110 that is structured such that when the sensor 110 is operating, the sensor 110 senses a physical parameter and generates an electrical sensor output signal that represents the physical parameter.  Although the principles of the present invention are not limited to the type of physical parameter measured by the sensor 110, examples of physical parameters that could be measured by the sensor 110 include pressure, humidity, light intensity, vibrations, acceleration, temperature, magnetism, orientation, and many others.
At a given temperature, the sensor 110 generates an electrical signal with a particular offset and gain.  However, as the temperature varies from the given temperature, the offset and/or gain of the output signal may also vary.  These temperature dependencies in offset and gain may be somewhat compensated for by providing linear temperature compensation.  However, in some higher accuracy applications, the offset or gain may be compensated for by using non-linear temperature compensation.  Accordingly, the circuit 100 includes a means for providing non-linear temperature compensation 120 to the offset and/or gain of the electrical sensor 110 output signal.  Examples of such a means 120 will be provided in the subsequent figures and description.
For instance, Figure 2 illustrates a non-linear temperature compensation circuit 200 that includes a sensor 210, an offset temperature compensation circuit 220, and a gain temperature compensation circuit 230.  One or potentially both of the offset temperature compensation circuit 220 and the gain temperature compensation circuit 230 have associated non-linear temperature compensation circuitry 221 and 231.
If equipped with non-linear temperature compensation circuit 221, the offset temperature compensation circuit 220 may perform non-linear offset temperature compensation in accordance with the principles of the present invention using summed offset compensation signals, the ratio of the signals being a function of temperature, and the summed offset compensation signal being multiplied by a function of temperature.  If not equipped with non-linear temperature compensation circuit 221, the offset temperature compensation circuit 220 may perform linear offset temperature compensation or perhaps some other type of non-linear offset temperature compensation.
Similarly, if equipped with non-linear temperature compensation circuit 231, the gain temperature compensation circuit 230 may perform non-linear gain temperature compensation in accordance with the principles of the present invention using summed gain compensation signals, the ratio of the signals being a function of temperature, and the summed offset compensation signal being multiplied by a function of temperature.  If not equipped with non-linear temperature compensation circuit 231, the gain temperature compensation circuit 230 may perform linear gain temperature compensation or perhaps some other type of non-linear gain temperature compensation.
Comparing Figure 2 to Figure 1, the sensor 210 may be structured as described above for the sensor 110.  Furthermore, the combination of the offset temperature compensation circuit 220 and the gain temperature compensation circuit 230 may be viewed as a specific example of the means for providing non-linear offset and/or gain compensation 120.  For some designs consistent with the principles of the present invention, the positions of the offset temperature compensation circuit 220 and the gain temperature compensation circuit 230 may be reversed.
In some conditions and/or for some sensors, there may be no need to compensate for offset or to compensate for offset temperature dependencies.  In those situations, the sensor 210 of Figure 2 may be immediately followed by the gain temperature compensation circuit 230.  In that case, the gain temperature compensation circuit 230 alone (along with the non-linear temperature compensation circuit 231) may be viewed as an example of the means for providing non-linear offset and/or gain compensation 120.
Accordingly, the gain temperature compensation circuit 230 is at least indirectly coupled to the sensor circuit so as to receive at least a derivative of the electrical sensor output signal.  For instance, if the offset temperature compensation circuit 220 is absent, or the position of the offset and gain temperature compensation circuits 220 and 230 is reversed, the gain temperature compensation circuit 230 may be coupled directly to the sensor 210 to receive the electric sensor output signal in its true form from the sensor 210.  On the other hand, as illustrated in Figure 2, the gain temperature compensation circuit 230 may be indirectly coupled to the sensor 210 through the offset temperature compensation circuit 220 to thereby receive only a derivative of the electric sensor output signal after the signal has been processed by the offset temperature compensation circuit 220.  Additionally, other pre-processing components may intervene in the signal path between the sensor 210 and the gain temperature compensation circuit 230 without varying from the principles of the present invention.
Additionally, in some conditions and/or for some sensors, there may be no need to compensate for gain or to compensate for gain temperature dependencies.  In those situations, the gain temperature compensation circuit 230 may be absent.  In that case, the offset temperature compensation circuit 220 alone (along with the non-linear temperature compensation circuit 221) may be viewed as an example of the means for providing non-linear offset and/or gain compensation 120.
Accordingly, the offset temperature compensation circuit 220 is at least indirectly coupled to the sensor circuit so as to receive at least a derivative of the electrical sensor output signal.  For instance, as illustrated in Figure 2, the offset temperature compensation circuit 220 is directly coupled to the sensor 210 to receive the sensor output signal in its original form from the sensor 210.  On the other hand, if the position of the offset and gain temperature compensation circuits 220 and 230 is reversed, the offset temperature compensation circuit 220 would receive the electrical sensor output signal indirectly via the gain temperature compensation circuit 230.  Additionally, other pre-processing components may intervene in the signal path between the sensor 210 and the offset temperature compensation circuit 220 without varying from the principles of the present invention.
If present, the non-linear temperature compensation circuits 221 and 231 each perform non-linear temperature compensation using a summed compensation signals, the ratio of which being a function of temperature, and by multiplying the summed compensation signal by a function of temperature.  For instance, Figure 3A illustrates an example schematic diagram of the non-linear offset temperature compensation circuit 221 in the form of circuit 300A for compensating of temperature dependencies in offset.  Figure 3B illustrates an example schematic diagram of the non-linear gain temperature compensation circuit 231 in the form of circuit 300B for compensation of temperature dependencies in gain.
Figure 3A illustrates a non-linear offset temperature compensation circuit 300A that includes a first offset compensation value generation component 311A that is configured to generate a signal (also referred to herein as a “first offset compensation signal”).  In one embodiment, this first offset compensation signal is less dependent on temperature, or perhaps completely independent of temperature.  For instance, the first offset compensation signal may be proportional to an offset temperature coefficient (hereinafter “OTC”) that aims to compensate for a linear portion of the offset.  The non-linear offset temperature compensation circuit 300A also includes a second offset compensation value generation component 312A configured to generate a signal (also referred to herein as a “second offset compensation signal”).  The ratio of the magnitude of the second offset compensation signal to the magnitude of the first offset compensation signal is a function of temperature. 
The first and second offset compensation signals are provided to a summer 313A that generates a signal that is proportional to the sum of the first and second offset compensation signals.  The summed offset compensation signal provided by summer 313A is then multiplied by a temperature function using a temperature function multiplication component 315A.  The temperature function of the temperature function multiplication component 315A may be different than or the same as the temperature function that represents the ratio of the offset compensation signal magnitudes.  In one useful embodiment described in further detail in the examples of Figures 4B and 4C, the temperature function of the temperature function multiplication component 315A is simply the measured temperature itself.  Thus, the temperature function multiplication component 315A may simply multiply the summed offset compensation signal (from the summer 313A) by the measured temperature.
A non-linear offset compensation component 314A is coupled to the temperature function multiplication component 315A so as to use the resultant signal from the temperature function multiplication component 315A (also referred to herein as an “temperature function multiplied offset compensation signal”) to provide non-linear offset compensation to the electrical sensor output signal (or a processed representation thereof).
Alternatively or in addition, the gain temperature compensation circuit 230 is provided with a non-linear gain temperature compensation circuit 231 such as the non-linear gain temperature compensation circuit 300B illustrated in Figure 3B.  The non-linear gain temperature compensation circuit 300B also includes a first gain compensation value generation component 311B that is configured to generate a signal (also referred to herein as a “first gain compensation signal”).  
The non-linear gain temperature compensation circuit 300B also includes a second gain compensation value generation component 312B configured to generate a signal (also referred to herein as a “second gain compensation signal”).  The ratio of the magnitude of the second gain compensation signal to the magnitude of the first gain temperature compensation is a function of temperature.  If both the non-linear offset components circuit 300A and the non-linear gain compensation circuit 300B are present, the first offset compensation signal may be controlled separately from the first gain compensation signal.   Similarly, the second offset compensation signal may be controlled separately from the second gain compensation signal.
The first and second gain compensation signals are provided to a summer 313B that generates a signal that is proportional to the sum of the first and second gain compensation signals.  The summed gain compensation signal provided by summer 313B is then multiplied by a temperature function using a temperature function multiplication component 315B.  The temperature function of the temperature function multiplication component 315B may be different than or the same as the temperature function that represents the ratio of the gain compensation signal magnitudes.  In one useful embodiment described in further detail in the examples of Figures 4A and 4C, the temperature function of the temperature function multiplication component 315B is simply the measured temperature itself.  Thus, the temperature function multiplication component 315B may simply multiply the summed gain compensation signal (from the summer 313B) by the measured temperature.
A non-linear gain compensation component 314B is coupled to the temperature function multiplication component 315B so as to use the resultant signal from the temperature function multiplication component 315B (also referred to herein as an “temperature function multiplied gain compensation signal”) to provide non-linear gain compensation to electrical sensor output signal (or a processed representation thereof).
As mentioned above, if the non-linear offset temperature compensation circuit 300A is present, the first and second offset compensation signals may be configured such that their ratio is some function of temperature.  For instance, the first offset compensation signal may provide for a linear portion of offset temperature compensation, while the second offset compensation signal may provide for a non-linear portion of offset temperature compensation.
The first and second offset compensation signals may be set by alternative configuration means.  For instance, the first offset compensation signal may have been obtained by multiplying some source signal by a multiplier that is equivalent to an offset temperature coefficient (OTC) that aims to compensate for a linear portion of the temperature dependency in the offset.  In contrast and as an example, the second offset compensation signal may have been obtained by multiplying the same source signal by another signal that is a function of temperature.  The first and second offset compensation signals may be altered as desired, and the second offset compensation signal may even be zeroed or made constant to change to linear offset temperature compensation.  The second offset compensation value generation component 312A may be provided with multiple parameters to fine-tune the temperature function represented by the second offset temperature compensation signal.  Thus, the non-linear offset compensation circuit 300A provides a highly flexibly means for providing temperature compensation to the offset.
The same may be said for the non-linear gain compensation circuit 300B if present.  The first and second gain compensation signals may be configured such that their ratio is some function of temperature.  For instance, the first gain compensation signal may provide for a linear portion of gain temperature compensation, whereas the second gain compensation signal may provide for a non-linear portion of the gain temperature compensation.
The first and second gain compensation signals may be set by alternative configuration means.  For instance, the first gain compensation signal may have been obtained by multiplying some source signal by a multiplier that is equivalent to a gain temperature coefficient (GTC) that aims to compensate for a linear portion of the temperature dependency in the gain.  In contrast and as an example, the second gain compensation signal may have been obtained by multiplying the same source signal by another signal that is a function of temperature.  The first and second gain compensation signal may be altered as desired, and the second gain compensation signal may even be zeroed or made constant to change to linear offset temperature compensation.  The second gain compensation value generation component 312B may be provided with multiple parameters to fine-tune the temperature function represented by the second gain compensation signal.  Thus, the non-linear gain compensation circuit 300B provides a highly flexibly means for providing temperature compensation to the gain.
As will be described further below, the proper selection of a temperature function will provide for suitable non-linear temperature compensation of the offset and/or gain.  During the calibration process, various possibilities for the temperature function may be empirically tested to obtain a suitable temperature function.  Such calibration processes may take into consideration known characteristics of the general form of the temperature dependencies as will be apparent to those of ordinary skill in the art after having read this description.
Having now described some of the general features of the present invention, and some embodiments of the present invention, specific circuit diagrams of particular examples of such general embodiments will now be described with respect to Figures 4A through 4C.  Figures 4A represents a specific circuit example in which the offset temperature compensation is linear, but the gain temperature compensation is non-linear.  For contrast, Figure 4B represents a specific circuit example in which the gain temperature compensation is linear, but the offset temperature compensation is non-linear.  Finally, Figure 4C represents a specific circuit example in which both the offset and gain temperature compensation is non-linear.  In each of these examples, the first offset and gain compensation signals are each obtained by multiplying a source signal by an appropriate temperature compensation constant, whereas the second offset and gain compensation signals are obtained by multiplying a source signal by some function of temperature.  Figures 4A through 4C will now be explained in order. 
Figure 4A illustrates a sensor temperature compensation circuit 400A that performs linear offset temperature compensation, and non-linear gain temperature compensation.  The offset temperature compensation circuit includes elements 421A through 424A and 427A.  The gain temperature compensation circuit includes elements 431A through 438A.  In the particular embodiments of Figures 4A through 4C, the offset temperature compensation circuit performs temperature compensation on the offset of the electrical sensor output signal prior to the gain temperature compensation circuit performing temperature compensation on the gain of the electrical sensor output signal.  However, the principles of the present invention are not limited to these specific circuits nor limited to the specific order of offset and gain compensation.
In the offset temperature compensation circuit of Figure 4A, the amplifier 421A amplifies the electrical sensor output signal.  In this description, the term “Vin” will be used to symbolize the signal produced by the sensor (such as sensors 410A, 410B and 410C).  If the amplifier 421A has a gain of one, the output signal from the amplifier 421A may also be represented using the symbol Vin.
The Offset Digital to Analog Converter (DAC) 423A generates a signal that is proportional to the two voltages called herein Offset and Ref.  In one embodiment, the voltage Ref is tied to the bridge excitation voltage if the sensor 410A is a bridge sensor.     This resulting signal will be referred to herein by the terminology “Offset”.
The OTC DAC 424A generates a signal that is proportional to the two voltages called herein OTC (for Offset Temperature Coefficient) and Ref.  The resulting signal will also be referred to herein as “OTC”.
The signal OTC from the OTC DAC 424A will be received by temperature DAC 427A, which is also provided with a digital signal called “Temp” that generally varies with measured temperature.  The temperature DAC 427A will generate a signal representing OTC times Temp (i.e., OTC * Temp).
A summer 422A sums the three signals Vin, Offset, and OTC * Temp to obtain a signal represented by the following Equation 1A:
2008070354.tif 000036
(1A)
Thus, with an appropriate selection of the values Offset and OTC, the signal generated by the summer 422A represents a derivative of the electrical sensor output signal Vin, but with its offset and a linear portion of the temperature dependencies in its offset being compensated for.
The electrical sensor output signal from the offset temperature compensation circuit (as represented by Equation 1A) is then provided to the gain temperature compensation circuit.  Specifically, the electrical sensor output signal is first provided to a variable gain amplifier 433A, which amplifies the signal with a gain referred to herein as “Gain”.  The amplified signal coming from the variable gain amplifier 433A will thus have a value defined by the following Equation 2A:
2008070354.tif 000037
(2A)
This signal will also be referred to herein as the “variable gain amplifier output signal of Figure 4A”. 
The variable gain amplifier output signal of Figure 4A is provided to an amplifier 431A having a gain referred to herein as “KG”.  Accordingly, the amplifier 431A generates an output signal represented by the following Equation 3A:
2008070354.tif 000038
(3A)
The variable gain amplifier output signal of Figure 4A is also provided to a GTC DAC 434A, which multiples the variable gain amplifier output signal of Figure 4A with a Gain Temperature Coefficient (GTC) to obtain a signal represented by the following Equation 4A:
2008070354.tif 000039
(4A)
This signal is an example of a first gain compensation signal of Figure 4A.  In this example, the signal of Equation 4A was obtained by applying a multiplier of GTC to a source signal represented by Equation 2A.
Finally, the variable gain amplifier output signal of Figure 4A is provided to a Temp function DAC 435A, which multiples the variable gain amplifier output signal of Figure 4A with a gain that is a function of temperature (referred to herein as “f(Temp)”).  The resulting signal from the Temp function DAC 435A is represented by the following Equation 5A:
2008070354.tif 000040
(5A)
This signal is an example of a second gain compensation signal of Figure 4A.  In this example, the signal is obtained by multiplying the sources signal of Equation 2A with a function of Temp “f(Temp)”.  While the function f(Temp) might be any function of temperature, the function may be carefully selected using f(Temp) parameter(s) that provide for suitable non-linear temperature compensation.  Appropriate examples will be provided below with respect to Figures 5A and 5B, although the specific selection of the temperature function f(Temp) will be highly dependent upon the specific non-linearities present in the temperature dependencies of the gain of the electrical sensor output signal.  Note that the ratio of the second gain compensation signal to the first gain compensation signal (i.e., f(Temp)/GTC, which is obtained by dividing Equation 5A by Equation 4A) is a function of temperature.
The signals from Equations 4A and 5A are then received by summer 436A to generate a summed signal represented by the following Equation 6A:
2008070354.tif 000041
(6A)
This signal is provided to a temperature DAC 437A where they are multiplied by the measured temperature Temp to obtain the following Equation 7A:
2008070354.tif 000042
(7A)
The temperature DAC 437A represents a suitable example of the temperature function multiplication component 315B of Figure 3B.
The summer 432A then adds the signal from Equations 3A and 7A to obtain the following Equation 8A:
2008070354.tif 000043
(8A)
The resulting signal is then amplified by amplifier 438A.  In one embodiment, the gain of amplifier 438A is one, and thus the output signal from the gain temperature compensation circuit remains the same as for Equation 8A.
Examining the resulting signal equation of Equation 8A, the offset of the electric sensor output signal is compensated for linearly since OTC is a constant value.  However, since GTC+f(Temp) varies with temperature, the gain of the electrical sensor output signal is compensated for non-linearly.
Figure 4B illustrates a sensor temperature compensation circuit 400B that performs non-linear offset temperature compensation, and linear gain temperature compensation.  The offset temperature compensation circuit includes elements 421B through 427B.  The gain temperature compensation circuit includes elements 431B through 434B, 437B and 438B.  
In the offset temperature compensation circuit of Figure 4B, the amplifier 421B amplifies the electrical sensor output signal Vin.  If the amplifier 421B has a gain of one, the output signal from the amplifier 421B may also be represented using the symbol Vin.
The Offset DAC 423B generates a signal that is proportional to the two voltage Offset and Ref to generate a resulting signal Offset.
The OTC DAC 424B generates a signal that is proportional to the two voltages called herein OTC (for Offset Temperature Coefficient) and Ref to generate a signal OTC.  This OTC signal represents an example of the first offset compensation signal of Figure 3A, and was obtained by applying a multiplier (also called OTC) to a source signal called Ref.
The Temp function DAC 425B generates a signal that is proportional to the voltage Ref and a function of temperature f(Temp) to generate a signal also called herein f(Temp), which signal is an example of the second offset compensation signal of Figure 3A.  Note that the ratio of the second offset compensation signal to the first offset compensation signal (i.e., f(Temp)/OTC) is a function of temperature.  The temperature function f(Temp) of Figure 4B may be different than the temperature function f(Temp) referred to for Figure 4A since the offset and gain of a sensor often have different non-linear temperature characteristics. 
The signals from the OTC DAC 424B (i.e., signal OTC) is then summed with the signal from the Temp function DAC 425B using summer 426B to generate a summed signal. 
This summed signal is then provided to temperature DAC 427B, where the summed signal is multiplied by the measured temperature Temp to obtain a signal represented by the following Equation 1B:
2008070354.tif 000044
(1B)
The temperature DAC 427B represents a suitable example of the temperature function multiplication component 315A of Figure 3A.
The signal from the amplifier 421B (i.e., signal Vin), the signal from the Offset DAC 423B (i.e., signal Offset) and the signal from the temperature DAC 427B (i.e., the signal represented by Equation 1B) are then provided to summer 422B, to obtain a summed signal represented by the following Equation 2B:
2008070354.tif 000045
(2B)
This summed signal represents the output from a non-linear offset temperature compensation circuit.
From observation of Equation 2B, it can be seen that the temperature compensation for offset may be performed non-linearly by choosing an appropriate value for OTC and an appropriate temperature function f(Temp).  The function f(Temp) may be selected using temperature function parameters provided to the Temp function DAC 425B.
The electrical sensor output signal from the offset temperature compensation circuit of Figure 4B is then provided to the gain temperature compensation circuit of Figure 4B.  Specifically, the electrical sensor output signal is first provided to a variable gain amplifier 433B, which amplifies the signal with a gain Gain.  The amplified signal coming from the variable gain amplifier 433B will thus have a value defined by the following Equation 3B:
2008070354.tif 000046
(3B)
This signal will also be referred to herein as the “variable gain amplifier output signal of Figure 4B”. 
The variable gain amplifier output signal of Figure 4B is provided to an amplifier 431B having a gain referred to herein as “KG”.  Accordingly, the amplifier 431B generates an output signal represented by the following Equation 4B:
2008070354.tif 000047
(4B)
The variable gain amplifier output signal of Figure 4B is also provided to a GTC DAC 434B, which multiples the variable gain amplifier output signal of Figure 4B with a gain of a Gain Temperature Coefficient (GTC) to obtain a signal represented by the following Equation 5B:
2008070354.tif 000048
(5B)
This signal of Equation 5B is provided to a temperature DAC 437B where it is multiplied by the measured temperature Temp to obtain the following Equation 6B:
2008070354.tif 000049
(6B)
The summer 432B then adds the signal from Equations 4B and 6B to obtain the following Equation 7B:
2008070354.tif 000050
(7B)
The resulting signal is then amplified by amplifier 438B.  In one embodiment, the gain of amplifier 438B is one, and thus the output signal from the gain temperature compensation circuit remains the same as for Equation 7B.
Examining the resulting signal equation of Equation 7B, the offset of the electric sensor output signal is compensated for non-linearly since OTC + f(Temp) is a function of temperature.  Furthermore, since GTC is constant, the gain of the electrical sensor output signal is compensated for linearly.
Figure 4C illustrates a sensor temperature compensation circuit 400C in which both of the offset and gain temperature compensations are non-linear.  The offset temperature compensation circuit includes elements 421C through 427C.  The gain temperature compensation circuit includes elements 431C through 438C.  
The structure and function of the offset compensation circuit of Figure 4C may be the same as that described for Figure 4B.  Accordingly, the signal generated by the summer 422C is described adequately by Equation 2B above, which is reproduced below for convenience as the following Equation 1C:
2008070354.tif 000051
(1C)
Once again, from observation of Equation 1C, it can be seen that the temperature compensation for offset may be performed non-linearly by choosing an appropriate value for OTC and an appropriate temperature function f(Temp).  The function f(Temp) may be selected using temperature function parameters provided to the Temp function DAC 425C, and may be different than the temperature functions of Figures 4A and 4B.
The electrical sensor output signal from the offset temperature compensation circuit of Figure 4C is then provided to the gain temperature compensation circuit of Figure 4C.  Specifically, the electrical sensor output signal is first provided to a variable gain amplifier 433C, which amplifies the signal with a gain Gain.  The amplified signal coming from the variable gain amplifier 433C will thus have a value defined by the following Equation 2C:
2008070354.tif 000052
(2C)
This signal will also be referred to herein as the “variable gain amplifier output signal of Figure 4C”. 
The variable gain amplifier output signal of Figure 4C is provided to an amplifier 431C having a gain referred to herein as “KG”.  Accordingly, the amplifier 431C generates an output signal represented by the following Equation 3C:
2008070354.tif 000053
(3C)
The variable gain amplifier output signal of Figure 4C is also provided to a GTC DAC 434C, which multiples the variable gain amplifier output signal of Figure 4C with a gain of a Gain Temperature Coefficient (GTC) to obtain a signal represented by the following Equation 4C:
2008070354.tif 000054
(4C)
This signal is an example of a first gain compensation signal of Figure 3B.  
Finally, the variable gain amplifier output signal of Figure 4C is provided to a Temp function DAC 435C, which multiples the variable gain amplifier output signal of Figure 4C with a gain that is a function of temperature f(Temp), which may be different than the temperature function of Figures 4A and 4B, and different than the temperature function used in the offset compensation portion of the circuit 400C of Figure 4C.  The resulting signal is represented by the following Equation 5C:
2008070354.tif 000055
(5C)
This signal is an example of a second gain compensation value for Figure 4C.  In this example, the signal is a function of f(Temp).  While the function f(Temp) might be any function of temperature, the function may be carefully selected using f(Temp) parameter(s) that provide for suitable non-linear gain temperature compensation.  
The signals from Equations 4C and 5C are then received by summer 436C to generate a summed signal represented by the following Equation 6C:
2008070354.tif 000056
(6C)
This signal is provided to a temperature DAC 437C where they are multiplied by the measured temperature Temp to obtain the following Equation 7C:
2008070354.tif 000057
(7C)
The temperature DAC 437C represents a suitable example of the temperature function multiplication component 315B of Figure 3B.
The summer 432C then adds the signal from Equations 3C and 7C to obtain the following Equation 8C:
2008070354.tif 000058
(8C)
The resulting signal is then amplified by amplifier 438C.  In one embodiment, the gain of amplifier 438C is one, and thus the output signal from the gain temperature compensation circuit remains the same as for Equation 8C.
Examining the resulting signal equation of Equation 8C, both the offset and gain of the electric sensor output signal are compensated for non-linearly since OTC+f(Temp) and GTC+f(Temp) both vary with temperature.
Figures 5A and 5B illustrates example selections for f(Temp) in which when the measured temperature is on one side of a reference temperature, the f(Temp) function also has a constant value which is, in the illustrated cases, zero.  On the other hand, when the measured temperature is on the other side of the reference temperature, the f(Temp) signal becomes stepped with temperature.  Figures 5A and 5B will now be described in further detail as examples of this more specific principle.
In the example of Figure 5A, when the measured temperature is below the reference temperature (e.g., when the most significant bit of the measured temperature is zero), the multiplier contributed by f(Temp) is zero.  On the other hand, when the measured temperature is above the reference temperature, the temperature function f(Temp) is stepped.  In the illustrated example of Figure 5A, the f(Temp) value is proportional to the second through fourth most significant bits.
Accordingly, the f(Temp) signal is indeed a function of temperature, even through for some measured temperature ranges, the f(Temp) signal has a constant value.  In one embodiment, the measured temperature value Temp is a 10 bit integer value ranging from 0 to 1023.  The f(Temp) signal shown in Figure 5A may be expressed by the following Equations 1D and 2D:
if Temp < 512,
2008070354.tif 000059
0                              (1D)
if Temp >= 512,
2008070354.tif 000060
(2D)
In Equation 2D, the value Kt may be a constant thus resulting in the constant step sizes in Figure 5A.  The value Kt may be selected to maximize non-linear temperature compensation given the characteristics of the sensor temperature dependencies.  In one embodiment, the value Kt may be varied as a function of temperature, to thereby provide even further flexibility in maximizing non-linear temperature compensation.  The width of each of the step sizes are each 64 values wide, although that width may also be adjusted to fine-tune the non-linear temperature compensation.  For instance, all measured temperature Temp values from binary 1011000000 to 1011111111 will result in an f(Temp) value of 3xKt according to Figure 5A.
In the example of Figure 5B, when the measured temperature is above the reference temperature (e.g., when the most significant bit of the measured temperature is one), the multiplier contributed by f(Temp) is zero.  On the other hand, when the measured temperature is below the reference temperature, the temperature function f(Temp) is stepped.  In the illustrated example of Figure 5B, the negative f(Temp) value is proportional to the bit-wise inverted value of the second through fourth most significant bits of Temp.
Therefore, the principles of the present invention allow for the flexible  configuration of non-linear temperature compensation for offset and gain.  The present invention may be embodied in other specific forms without departing from its spirit or essential characteristics.  The described embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive.  The scope of the invention is, therefore, indicated by the appended claims rather than by the foregoing description.  All changes which come within the meaning and range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope.
3      Brief Description of Drawings
To further clarify the above and other advantages and features of embodiments of the present invention, a more particular description of the embodiments of the invention will be rendered by reference to the appended drawings.  It is appreciated that these drawings depict only typical embodiments of the invention and are therefore not to be considered limiting of its scope.  The embodiments will be described and explained with additional specificity using the accompanying drawings in which:
Figure 1 illustrates a schematic of a circuit that includes a sensor and a means for providing non-linear temperature compensation;
Figure 2 illustrates a schematic of a circuit that includes an offset temperature compensation circuit and a gain temperature compensation circuit in which either or both may include non-linear temperature compensation functionality;
Figure 3A illustrates a schematic of an offset temperature compensation circuit if incorporating non-linear temperature compensation in accordance with the principles of the present invention;
Figure 3B illustrates a schematic of a gain temperature compensation circuit incorporated non-linear temperature compensation in accordance with the principles of the present invention;
Figure 4A illustrates a circuit diagram of a sensor with a temperature compensation circuit in which the gain temperature compensation circuit includes non-linear temperature compensation;
Figure 4B illustrates a circuit diagram of a sensor with a temperature compensation circuit in which the offset temperature compensation circuit includes non-linear temperature compensation;
Figure 4C illustrates a circuit diagram of a sensor with a temperature compensation circuit in which both the offset and gain temperature compensation circuits include non-linear temperature compensation;  
Figure 5A illustrates one example of a temperature function that may be used as a multiplier to obtain non-linear temperature compensation in which the multiplier is relatively constant if a measured temperature is below a reference temperature, and is a stepped function if the measured temperature is above the reference temperature; and
Figure 5B illustrates one example of a temperature function that may be used as a multiplier to obtain non-linear temperature compensation in which the multiplier is relatively constant if a measured temperature is above a reference temperature, and is a stepped function if the measured temperature is below the reference temperature.
1.     A sensor temperature compensation circuit comprising:
a sensor that is structured such that when the sensor is operating, the sensor senses a physical parameter and generates an electrical sensor output signal representing the physical parameter; and
means for providing non-linear temperature compensation to at least one of an offset and a gain of the electrical sensor output signal.
2.     A sensor temperature compensation circuit comprising:
a sensor that is structured such that when the sensor is operating, the sensor senses a physical parameter and generates an electrical sensor output signal representing the physical parameter; and
a gain temperature compensation circuit that is at least indirectly coupled to the sensor so as to receive at least a derivative of the electrical sensor output signal, the gain temperature compensation circuit comprising:
a first gain compensation value generation component configured to generate a first gain compensation signal;
a second gain compensation value generation component configured to generate a second gain compensation signal, wherein a ratio of the second gain compensation signal to the first gain compensation signal is a first function of temperature;
a summer coupled to the first and second gain compensation value generation components so as to output a summed gain compensation signal that represents a sum of the first and second gain compensation signals;
a temperature function multiplication component coupled to the summer so as to multiply the summed gain compensation signal by a second function of temperature that may be the same as or different than the first function of temperature to generate a temperature function multiplied gain compensation signal; and
a non-linear gain compensation component coupled to the temperature function multiplication component so as to use the temperature function multiplied gain compensation signal to provide non-linear gain compensation to the at least the derivative of the electrical sensor output signal.
3.     A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 2, wherein the first gain compensation signal is for compensating of an approximately linear portion of gain temperature dependencies, and the second gain compensation signal is for compensation of a non-linear portion of gain temperature dependencies.
4.     A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 3, wherein the second gain compensation value generation component is configured to generate the second gain compensation signal using a constant multiplier if a measured temperature is on a first side of a reference temperature, and using a stepped multiplier if the measured temperature is on a second side of the reference temperature.
5.     A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 4, wherein the measured temperature is a digital temperature value, wherein the second gain compensation value generation component is configured to use at least the most significant bit of the digital temperature value to identify which side of the reference temperature the measured temperature is.
6.     A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 5, wherein the second gain compensation value generation component is further configured to use one or more of the other bits of the digital temperature value to define step boundaries of the stepped multiplier if the measured temperature is on the first side of the reference temperature.
7.     A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 4, wherein the first side of the reference temperature is below the reference temperature, and the second side of the reference temperature is above the reference temperature.
8.     A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 4, wherein the first side of the reference temperature is above the reference temperature, and the second side of the reference temperature is below the reference temperature.
9.     A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 2, wherein the first gain compensation value is generated using a multiplier that represents a gain temperature compensation coefficient.
10.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 2, wherein the summer is a first summer and the non-linear gain compensation component further comprises:
a variable gain amplifier that receives the at least the derivative of the electrical sensor output signal, and amplifies the electrical sensor output signal accordance to a gain control signal, wherein the first gain compensation signal generated by the first gain compensation value generation component is proportional to a product of a gain temperature coefficient and the amplified signal amplified by the variable gain amplifier, and wherein the second gain compensation signal generated by the second gain compensation value generation component is proportional to a product of a function of temperature and the amplified signal amplified by the variable gain amplifier;
an amplifier configured to receive and further amplify the amplified signal amplified by the variable gain amplifier; and
a second summer coupled to the amplifier and to the first summer so as to add the signals generated by the amplifier and the first summer.
11.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 2, further comprising an offset temperature compensation circuit that is at least indirectly coupled to the sensor circuit so as to receive at least a derivative of the electrical sensor output signal.
12.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 11, wherein the offset temperature compensation circuit receives the electrical sensor output signal directly from the sensor, and wherein the gain temperature compensation circuit only receives the electrical sensor output signal after having been processed by the offset temperature compensation circuit.
13.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 12, wherein the summer is a first summer, the offset temperature compensation circuit further comprising:
an amplifier that receives and amplifies the electric sensor output signal; and
a second summer that receives and sums the amplified electrical sensor output signal, a signal that is proportional to an offset signal, and a signal that is proportional to the product of the temperature and an offset temperature coefficient. 
14.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 11, wherein the temperature function multiplication component is a first temperature function multiplication component, wherein the offset temperature compensation circuit further comprises:
an first offset compensation value generation component configured to generate a first offset compensation signal;
a second offset compensation value generation component configured to generate a second offset compensation signal, wherein a ratio of the second offset compensation signal to the first offset compensation signal is a function of temperature;
a second summer coupled to the first and second offset compensation value generation components so as to output a summed offset compensation signal that represents a sum of the first and second offset compensation values;
a second temperature function multiplication component coupled to the second summer so as to multiply the summed gain compensation signal by a function of temperature; and
a non-linear offset compensation component coupled to the second summer so as to use the summed offset compensation signal to provide non-linear offset compensation to the at least the derivative of the electrical sensor output signal.
15.    A sensor temperature compensation circuit comprising:
a sensor that is structured such that when the sensor is operating, the sensor senses a physical parameter and generates an electrical sensor output signal representing the physical parameter; and
an offset temperature compensation circuit that is at least indirectly coupled to the sensor so as to receive at least a derivative of the electrical sensor output signal, the offset temperature compensation circuit comprising:
a first offset compensation value generation component configured to generate a first offset compensation signal;
a second offset compensation value generation component configured to generate a second offset compensation signal, wherein a ratio of the second offset compensation signal to the first offset compensation signal is a first function of temperature;
a summer coupled to the first and second offset compensation value generation components so as to output a summed offset compensation signal representing a sum of the first and second offset compensation values;
a temperature function multiplication component coupled to the summer so as to multiply the summed offset compensation signal by a second function of temperature that may be the same as or different than the first function of temperature to generate a temperature function multiplied offset compensation signal; and
a non-linear offset compensation component coupled to the temperature function multiplication component so as to use the temperature function multiplied offset compensation signal to provide non-linear offset compensation to the at least the derivative of the electrical sensor output signal.
16.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 15, wherein the first offset compensation signal is for compensating of an approximately linear portion of offset temperature dependencies, and the second offset compensation signal is for compensation of a non-linear portion of offset temperature dependencies.
17.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 15, wherein the second offset compensation value generation component is configured to generate the second offset compensation signal using a constant multiplier if a measured temperature is on a first side of a reference temperature, and using a stepped multiplier if the measured temperature is on a second side of the reference temperature.
18.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 17, wherein the measured temperature is a digital temperature value, wherein the second offset compensation value generation component is configured to use at least the most significant bit of the digital temperature value to identify which side of the reference temperature the measured temperature is.
19.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 18, wherein the second offset compensation value generation component is further configured to use one or more of the other bits of the digital temperature value to define step boundaries of the stepped multiplier if the measured temperature is on the first side of the reference temperature.
20.    A sensor temperature compensation circuit in accordance with Claim 17, wherein the first side of the reference temperature is below the reference temperature, and the second side of the reference temperature is above the reference temperature.
1      Abstract
A sensor temperature compensation circuit that includes a sensor and non-linear temperature compensation circuit that compensates for non-linear temperature dependencies in offset and/or gain generated by the sensor.  For instance, to at least partially compensate for offset temperature dependencies, a summer adds two offset compensation signals, the ratio of the second to the first being a function of temperature.  The summed signal may then be multiplied by a function of temperature.  The summed signal may then be used to provide the non-linear temperature compensation to the offset.  Alternatively or in addition, to at least partially compensate for gain temperature dependencies, a summer adds two gain compensation signals, the ratio of the second to the first being a function of temperature. The summed signal may then be multiplied by a function of temperature.  The summed signal may then be used to provide non-linear temperature compensation to the gain.
2      Representative Drawing
Fig.1
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