(57)【要約】【課題】オフセット電圧を高精度に補正することができ、メモリに記憶するオフセット電圧の補正データのデータ量を少なくすることができるオフセット電圧補正装置を提供する。【解決手段】オフセット電圧補正装置１０は、所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データを記憶するＥＥＰＲＯＭ１６と、加速度センサ１２の温度を検出する温度センサ１１と、検出された検出温度に対して互いに隣接するとともに、検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出すＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５と、読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分を、温度センサ１１からの出力値の全ビットから補正データに使用されるビットを減算した残りのビット数で除算した値を検出温度の補正データとして算出する補正演算回路１７とを備える。【選択図】  図１
2004294110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体物理量センサのオフセット電圧に対する温度補正を行うオフセット電圧補正装置であって、
所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データを記憶する補正データ記憶手段と、
前記半導体物理量センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された検出温度に対して互いに隣接するとともに、前記検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、前記検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとを前記補正データ記憶手段から読み出す補正データ読出手段と、
前記補正データ読出手段によって読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分を、前記温度検出手段からの出力値の全ビットから補正データに使用されるビットを減算した残りのビット数で除算した値を前記検出温度の補正データとして算出する補正データ算出手段とを備えることを特徴とするオフセット電圧補正装置。
【請求項２】
前記補正データ算出手段は、前記補正データ読出手段によって読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分に重み付け定数を乗算した値を、前記温度検出手段からの出力値の全ビットから補正データに使用されるビットを減算した残りのビット数で除算した値を前記検出温度の補正データとして算出することを特徴とする請求項１記載のオフセット電圧補正装置。
【請求項３】
前記補正データ記憶手段は、前記重み付け定数を記憶することを特徴とする請求項１又は２記載のオフセット電圧補正装置。
【請求項４】
前記補正データ記憶手段は、各検出温度の前記差分毎にそれぞれ対応する重み付け定数を記憶することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオフセット電圧補正装置。
【請求項５】
前記温度検出手段からの出力値に所定の振幅を有する電圧を印加する電圧印加手段をさらに備え、
前記補正データ算出手段は、前記振幅間で前記補正データ記憶手段から読み出す補正データの平均値を前記検出温度の補正データとして算出することを特徴とする請求項１記載のオフセット電圧補正装置。
【請求項６】
前記温度検出手段から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段におけるリファレンスを設定するリファレンス設定手段とをさらに備え、
前記リファレンス設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスを、半導体物理量センサの温度特性を表す温度特性曲線を所定の範囲で区切った直線に合わせることを特徴とする請求項１記載のオフセット電圧補正装置。
【請求項７】
前記リファレンス設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスを、前記補正データ記憶手段に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の始めと終わりの２点を結ぶ直線に合わせることを特徴とする請求項６記載のオフセット電圧補正装置。
【請求項８】
前記リファレンス設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスを、前記補正データ記憶手段に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の始めと終わりの２点間を複数に区分した各区分における直線に合わせることを特徴とする請求項６記載のオフセット電圧補正装置。
【請求項９】
前記所定の間隔は一定であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のオフセット電圧補正装置。
【請求項１０】
前記所定の間隔は変動することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のオフセット電圧補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体物理量センサのオフセット電圧に対する温度補正を行うオフセット電圧補正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体物理量センサの一例として半導体加速度センサ等が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この半導体加速度センサ（以下、加速度センサとする）には、サーボ型、圧電型、静電容量型及びピエゾ抵抗型等があり、特にピエゾ抵抗型の加速度センサは、周囲の温度変化によって出力（オフセット電圧）が変動する。そのため、温度変化が大きい場合には、温度補償する必要がある。そこで、各温度に対する補正量を例えばテーブル化してメモリに保存しておき、温度を検出し、検出された温度に対応する補正量をメモリから読み出して補正する方法が知られている。
【０００３】
図１４は、従来のオフセット電圧補正装置の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、従来のオフセット電圧補正装置１００は、温度センサ１０１、加速度センサ１０２、ＡＤＣ１０３、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１０４、ＥＥＰＲＯＭ１０５及び補正演算回路１０６を備えて構成される。
【０００４】
温度センサ１０１は、ダイオードの温度特性を利用したものであり、加速度センサ１０２の温度特性を補正するために、装置内部に設けて、その内部温度を測定するものである。加速度センサ１０２は、温度特性を補正する対象である。ＡＤＣ１０３は、アナログ信号をディジタル信号に変換する回路であり、温度センサ１０１及び加速度センサ１０２から出力されるアナログ信号をディジタル値に変換する。ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１０４は、ディジタル化された温度センサ１０１の出力に基づいてＥＥＰＲＯＭ１０５に記憶されている温度補正データを読み出すためのインターフェースである。ＥＥＰＲＯＭ１０５は、補正する温度ごとの補正量を温度補正データとして記憶している。補正演算回路１０６は、ＡＤＣ１０３によってディジタル値に変換された温度センサ１０１の値に応じてＥＥＰＲＯＭ１０５から読み出された温度補正データに基づいて、ＡＤＣ１０３によってディジタル値に変換された加速度センサ１０２の値を補正して出力する。
【０００５】
図１５は、従来のオフセット電圧補正装置１００における補正前のセンサ出力と補正後のセンサ出力とを示す図である。なお、図１５における縦軸は出力値を表し、横軸は温度を表している。図１５に示すように、従来のオフセット電圧補正装置１００における補正前の加速度センサ１０２のセンサ出力Ｃは、温度が低くなるにつれて徐々に小さくなっている。また、従来のオフセット電圧補正装置１００における補正後の加速度センサ１０２のセンサ出力Ｄは、補正する温度ごとに鋸状に変化している。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３１１９５４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法では、各温度に対する補正量をそのまま温度補正データとしてＥＥＰＲＯＭ１０５に記憶しているため、補正温度範囲が広い場合、また補正温度分解能を細かくした場合、ＥＥＰＲＯＭ１０５に記憶するデータ量が増大し、ＥＥＰＲＯＭ１０５の容量が大きくなってしまうという問題を有している。
【０００８】
さらに、一定温度ごとに補正値を設けているため、図１５に示すように、補正すべき信号の温度変動が大きい場合、つまり、温度の単位変化に対する出力値の変化量Δｈが大きくなる場合、補正後の出力精度が悪くなるという問題を有している。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、オフセット電圧を高精度に補正することができ、メモリに記憶するオフセット電圧の補正データのデータ量を少なくすることができるオフセット電圧補正装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るオフセット電圧補正装置は、半導体物理量センサのオフセット電圧に対する温度補正を行うオフセット電圧補正装置であって、所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データを記憶する補正データ記憶手段と、前記半導体物理量センサの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された検出温度に対して互いに隣接するとともに、前記検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、前記検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとを前記補正データ記憶手段から読み出す補正データ読出手段と、前記補正データ読出手段によって読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分を、前記温度検出手段からの出力値の全ビットから補正データに使用されるビットを減算した残りのビット数で除算した値を前記検出温度の補正データとして算出する補正データ算出手段とを備えることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、半導体物理量センサのオフセット電圧に対する温度補正を行うオフセット電圧補正装置は、補正データ記憶手段において、所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データが記憶されている。そして、温度検出手段によって、半導体物理量センサの温度が検出され、補正データ読出手段によって、温度検出手段によって検出された検出温度に対して互いに隣接するとともに、検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとが補正データ記憶手段から読み出される。補正データ算出手段によって、補正データ読出手段によって読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分が、温度検出手段からの出力値の全ビットから補正データに使用されるビットを減算した残りのビット数で除算され、この除算された値が検出温度の補正データとして算出される。
【００１２】
したがって、所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データをあらかじめ記憶しているので、記憶する補正対象温度の間隔を大きくすることによって、メモリに記憶するオフセット電圧の補正データを記憶するためのデータ容量を削減することができる。また、半導体物理量センサの検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとに基づいて、検出温度における補正データが補完されるので、オフセット電圧を高精度に補正することができる。
【００１３】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記補正データ算出手段は、前記補正データ読出手段によって読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分に重み付け定数を乗算した値を、前記温度検出手段からの出力値の全ビットから補正データに使用されるビットを減算した残りのビット数で除算した値を前記検出温度の補正データとして算出することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、補正データ算出手段によって、補正データ読出手段によって読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分に重み付け定数が乗算され、この重み付け定数が乗算された値が、温度検出手段からの出力値の全ビットから補正データに使用されるビットを減算した残りのビット数で除算され、この除算された値が検出温度の補正データとして算出される。
【００１５】
したがって、補正データ読出手段によって読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分に重み付け定数を乗算することによって、半導体物理量センサの温度特性が変化したとしても、柔軟に対応することができる。
【００１６】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記補正データ記憶手段は、前記重み付け定数を記憶することが好ましい。この構成によれば、補正データ記憶手段に重み付け定数が記憶されているので、半導体物理量センサの温度特性を表す温度特性曲線の傾きが変化した場合、補正データ記憶手段より重み付け定数を読み出し、半導体物理量センサの温度特性に応じて補正データを容易に変化させることができる。
【００１７】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記補正データ記憶手段は、各検出温度の前記差分毎にそれぞれ対応する重み付け定数を記憶することが好ましい。この構成によれば、補正データ記憶手段に第１の補正データと第２の補正データとの差分毎にそれぞれ対応する重み付け定数が記憶されているので、最適な重み付け定数を差分に乗算することによって、より高い補正精度を実現することができる。
【００１８】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記温度検出手段からの出力値に所定の振幅を有する電圧を印加する電圧印加手段をさらに備え、前記補正データ算出手段は、前記振幅間で前記補正データ記憶手段から読み出す補正データの平均値を検出温度の補正データとして算出することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、電圧印加手段によって、温度検出手段からの出力値に所定の振幅を有する電圧が印加され、補正データ算出手段によって、所定の振幅間で補正データ記憶手段から読み出される補正データの平均値が検出温度の補正データとして算出される。したがって、温度検出手段から出力される出力値に所定の振幅を有する電圧を印加することによって、本来の温度の前後の補正対象温度が決まり、この補正対象温度に対応する補正データの平均値が算出され、本来の温度に対応する補正データを算出することができる。
【００２０】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記温度検出手段から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段におけるリファレンスを設定するリファレンス設定手段とをさらに備え、前記リファレンス設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスを、半導体物理量センサの温度特性を表す温度特性曲線を所定の範囲で区切った直線に合わせることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、Ａ／Ｄ変換手段によって、温度検出手段から出力されるアナログ信号がディジタル信号に変換され、リファレンス設定手段によって、Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスが設定される。そして、リファレンス設定手段によって、Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスが、半導体物理量センサの温度特性を表す温度特性曲線を所定の範囲で区切った直線に合わされる。
【００２２】
したがって、補正データ記憶手段に記憶する補正データは、半導体物理量センサの温度特性を表す温度特性曲線を所定の範囲で区切った直線と、当該温度特性曲線との距離で表されるデータ量のみでよく、補正データを記憶する容量を削減することができる。
【００２３】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記リファレンス設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスを、前記補正データ記憶手段に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の始めと終わりの２点を結ぶ直線に合わせることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、リファレンス設定手段によって、Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスが、補正データ記憶手段に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の始めと終わりの２点を結ぶ直線に合わされる。
【００２５】
したがって、補正データ記憶手段に記憶する補正データは、補正データ記憶手段に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の始めと終わりの２点を結ぶ直線と、半導体物理量センサの温度特性を表す温度特性曲線との距離で表されるデータ量のみでよく、補正データを記憶する容量を削減することができる。
【００２６】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記リファレンス設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスを、前記補正データ記憶手段に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の始めと終わりの２点間を複数に区分した各区分における直線に合わせることが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、リファレンス設定手段によって、Ａ／Ｄ変換手段のリファレンスが、補正データ記憶手段に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の始めと終わりの２点間を複数に区分した各区分における直線に合わされる。
【００２８】
したがって、補正データ記憶手段に記憶する補正データは、補正データ記憶手段に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の始めと終わりの２点間を複数に区分した各区分における直線と、半導体物理量センサの温度特性を表す温度特性曲線との距離で表されるデータ量のみでよく、補正データを記憶する容量をさらに削減することができる。
【００２９】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記所定の間隔は一定であることが好ましい。この構成によれば、補正データ記憶手段に記憶される所定の温度範囲を分割する所定の間隔が一定の間隔であるので、検出温度に対応する補正データの演算速度を向上させることができる。
【００３０】
また、上記のオフセット電圧補正装置において、前記所定の間隔は変動することが好ましい。この構成によれば、補正データ記憶手段に記憶される所定の温度範囲を分割する所定の間隔が変動するので、半導体物理量センサの温度特性を表す温度特性曲線の勾配に応じて所定の間隔を変動させることができ、当該温度特性曲線の傾きが急峻な場合、所定の間隔を密にし、当該温度特性曲線の傾きが緩やかな場合、所定の間隔を疎にすることでより高い補正精度を実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るオフセット電圧補正装置の一例を示すブロック図である。第１の実施形態におけるオフセット電圧補正装置１０は、温度センサ（温度検出手段に相当する）１１、加速度センサ（半導体物理量センサに相当する）１２、セレクタ１３、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換手段に相当する）１４、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ（補正データ読出手段に相当する）１５、ＥＥＰＲＯＭ（補正データ記憶手段に相当する）１６及び補正演算回路（補正データ算出手段に相当する）１７を備えて構成される。
【００３２】
温度センサ１１は、ダイオードの温度特性を利用したものであり、半導体物理量センサの一つである加速度センサ１０２の温度特性を補正するために、装置内部に設けて、その内部温度を測定するものである。加速度センサ１２は、温度特性を補正する対象物であり、加速度を検出する。加速度センサ１２としては、例えば、半導体にひずみを加えると抵抗率が変化するというピエゾ抵抗効果を利用したピエゾ抵抗型加速度センサ等である。ピエゾ抵抗型加速度センサは、ピエゾ抵抗素子の中央部に接合されている重りが加速度に応じて慣性運動することにより、ダイアフラムに応力が発生し、各ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化することを利用しており、加速度に比例した電圧出力が得られることを特徴としている。
【００３３】
セレクタ１３は、ＡＤＣ１４に接続されており、温度センサ１１及び加速度センサ１２から出力される出力信号を外部信号により切り換え、ＡＤＣ１４に出力する。なお、温度センサ１１及び加速度センサ１２から出力される出力信号はアナログ信号である。ＡＤＣ１４は、温度センサ１１及び加速度センサ１２から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。なお、ＡＤＣ１４には、Ａ／Ｄ変換の分解能を決定するリファレンス（Ｒｅｆ）が入力される。
【００３４】
ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５は、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されている温度補正データを読み出すためのインターフェースである。ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１６は、所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正量を温度補正データとして記憶している。
【００３５】
図２は、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されている温度補正データの補正対象温度について説明するための図である。なお、図２における縦軸は補正値を表し、横軸は温度を表している。図２に示すように、本実施形態におけるＥＥＰＲＯＭ１６は、下限温度Ｔｄから上限温度Ｔｕまでの温度範囲を一定の間隔Δｋで分割した補正対象温度ごとに対応する温度補正データを記憶している。なお、本実施形態における間隔Δｋは、例えば、８℃であるが、本発明は特にこれに限定されず、例えば、５℃や１０℃であってもよい。特に、この間隔Δｋを大きくすることによって、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶する補正データの容量を削減することができ、間隔Δｋを小さくすることによって、加速度センサ１２の補正精度を向上させることができる。
【００３６】
図１に戻って、補正演算回路１７は、ＡＤＣ１４によってディジタル値に変換された温度センサ１１の値に応じてＥＥＰＲＯＭ１６から読み出された温度補正データに基づいて、ＡＤＣ１４によってディジタル値に変換された加速度センサ１２の出力値のオフセット電圧を補正して出力する。
【００３７】
ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４は、温度センサ１１及び加速度センサ１２から入力されるアナログ信号を１６ｂｉｔのディジタル信号に変換する。ところで、温度センサ１１は、所定の温度範囲において任意の刻み幅で温度を検出できればよい。例えば、０℃から１００℃の範囲を０．５℃刻みで温度を検出しようとした場合、２００分解能があれば充分なため、ＡＤＣ１４に要求される精度は８ｂｉｔ精度となり、１６ｂｉｔ精度は不要となる。したがって、温度センサ１１は、加速度センサ１２に比して信号精度を要しない。そのため、従来では、温度センサ１１の１６ｂｉｔのディジタル出力のうちの上位数ｂｉｔのみを利用し、下位数ｂｉｔは切り捨てていた。また、従来、加速度センサ１２の温度特性を補正するための温度補正データをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出すタイミングは、温度センサ１１の出力値をＡ／Ｄ変換したディジタル値が、変化するたびに行われていた。特に、従来は、補正の精度を上げるため、０．５℃ごとに補正データを記憶しており、補正温度範囲が広い場合、ＥＥＰＲＯＭに記憶するデータ量が増大し、ＥＥＰＲＯＭ１６の記憶容量が大きくなっていた。
【００３８】
そこで、本実施形態では、温度センサ１１によって検出された検出温度に隣接するとともに、当該検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、検出温度に隣接するとともに、当該検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出し、ＥＥＰＲＯＭ１６から読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分を、全ビットから補正データに使用されるビットを減算した残りのビット数で除算し、除算した値を検出温度の補正データとして算出する。このようにして、本実施形態では、ＥＥＰＲＯＭ１６に格納されていない第１の補正対象温度と第２の補正対象温度との間の補正データを補完する。
【００３９】
ここで、ＥＥＰＲＯＭ１６に格納されていない第１の補正対象温度と第２の補正対象温度との間の補正データの補完について説明する。図３は、温度センサ１１から出力されるディジタル値の割り当てを説明するための図であり、図４は、オフセット電圧を補正するための補正データの補完について説明するための図である。なお、図４における縦軸は補正値を表し、横軸は温度を表している。
【００４０】
図３に示すように、温度センサ１１からの出力値は、ＡＤＣ１４によって、‘Ｄ０１’から‘Ｄ１６’までの１６ｂｉｔのディジタル値として出力される。温度センサ１１から出力される出力値をＡ／Ｄ変換した１６ｂｉｔのディジタル値のうち、‘Ｄ１６’から‘Ｄ０７’までの上位１０ｂｉｔのデータを温度補正値読み込み用データとして用い、‘Ｄ０６’から‘Ｄ０４’までの下位３ｂｉｔのデータを補完演算用データとして用いる。
【００４１】
ここで、温度センサ１１によって検出された検出温度がＴｎ℃である場合について図４を用いて説明する。図４に示すように、まず、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５は、上位１０ｂｉｔの温度補正値読み込み用データに基づいて、第１の補正対象温度ｎ℃に対応する第１の補正値ｈ（ｎ）と、第２の補正対象温度（ｎ＋１）℃に対応する第２の補正値ｈ（ｎ＋１）とをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出す。そして、補正演算回路１７は、第１の補正対象温度ｎ℃に対応する第１の補正値ｈ（ｎ）と、第２の補正対象温度（ｎ＋１）℃に対応する第２の補正値ｈ（ｎ＋１）との差分Δｈを算出する。補正演算回路１７は、差分Δｈを、下位３ｂｉｔの補完演算用データで除算し、その除算値を検出温度Ｔｎ℃におけるオフセット電圧の補正データｈ（Ｔｎ）として算出する。そして、補正演算回路１７は、加速度センサ１２の出力電圧から補正データｈ（Ｔｎ）を減算することによって、加速度センサ１２のオフセット電圧の補正を行い、補正した加速度センサ１２の出力電圧を外部に出力する。
【００４２】
このように、第１の補正対象温度ｎ℃と第２の補正対象温度（ｎ＋１）℃との間の温度における補正データを補完することができ、所定の温度範囲を細かい間隔で分割した各温度に対してそれぞれ補正データを記憶する必要がなくなり、各温度に対してそれぞれ補正データを記憶する場合に比して、ＥＥＰＲＯＭ１６の記憶容量を軽減することができる。
【００４３】
以下に、具体的な数値を用いて補正データの補完について説明する。図５は、具体的な数値を用いて補正データの補完について説明するための図である。なお、図５における縦軸は補正値を表し、横軸は温度を表している。
【００４４】
あらかじめＥＥＰＲＯＭ１６には、例えば、８℃ごとに分割した補正対象温度ごとに対応する補正データが記憶されている。温度センサ１１は、加速度センサ１２の温度を検出する。ＡＤＣ１４は、温度センサ１１によって検出された検出温度Ｔｎを１６ｂｉｔのディジタル値に変換する。ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５は、変換されたディジタル値のうちの上位１３ｂｉｔ（‘Ｄ１６’〜‘Ｄ０４’）のデータを補正演算回路１７に読み出す。このとき、読み出されたデータが（００００００００１１０１１）＝‘２７’を示し、これを２７℃と対応付けた場合、‘Ｄ１６’から‘Ｄ０７’までのディジタル値を元にＥＥＰＲＯＭ１６から補正データを読み出す。‘Ｄ１６’から‘Ｄ０７’までのディジタル値は、（００００００００１１）であるので、これを１０進数で表すと、（００００００００１１）＝‘３’となる。ＥＥＰＲＯＭ１６には８℃ごとの補正データが格納されているので、第１の補正対象温度ｎはｎ＝３×８＝２４℃となる。また、第２の補正対象温度ｎ＋１は、８℃ごとの補正データが格納されているので、ｎ＋１＝３２℃となる。ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５は、第１の補正対象温度である２４℃に対応する第１の補正データｈ（２４）と、第２の補正対象温度である３２℃に対応する第２の補正データｈ（３２）とをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出す。
【００４５】
ここで、第１の補正対象温度である２４℃に対応する第１の補正データｈ（２４）を‘２６’とし、第２の補正対象温度である３２℃に対応する第２の補正データｈ（３２）を‘１０’とすると、第１の補正データと第２の補正データとの差分データΔｈは、Δｈ＝ｈ（３２）−ｈ（２４）＝１０−２６＝−１６となる。第１の補正対象温度ｎ＝２４℃に対応する第１の補正データｈ（２４）＝２６と、第２の補正対象温度ｎ＋１＝３２℃に対応する第２の補正データｈ（３２）＝１０とから、検出温度Ｔｎ＝２７℃の補正データｈ（２７）を補完する。‘Ｄ０６’から‘Ｄ０４’までのディジタル値が（０１１）であるため、検出温度２７℃における補正データｈ（２７）は、ｈ（２７）＝２６＋（−１６×０．３７５）＝２０となる。なお、‘Ｄ０６’から‘Ｄ０４’までのディジタル値は、小数表示であり、（０１１）＝０．３７５となる。
【００４６】
このようにして、温度センサ１１によって検出された検出温度が２７℃の場合、検出温度に対して互いに隣接する第１の補正対象温度２４℃に対応する第１の補正データｈ（２４）と、第２の補正対象温度３２℃に対応する第２の補正データｈ（３２）とに基づいて、検出温度２７℃に対応する補正データが補完される。
【００４７】
このように、加速度センサ１２のオフセット電圧に対する温度補正を行うオフセット電圧補正装置１０は、ＥＥＰＲＯＭ１６において、所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データが記憶されている。そして、温度センサ１１によって、加速度センサ１２の温度が検出され、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５によって、温度センサ１１によって検出された検出温度に対して互いに隣接するとともに、検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとがＥＥＰＲＯＭ１６から読み出される。補正演算回路１７によって、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５によって読み出された第１の補正データと第２の補正データとの差分が、温度センサ１１からの出力値の全１６ビットから補正データに使用される１０ビットを減算した残りの３ビットで除算され、この除算された値が検出温度の補正データとして算出される。
【００４８】
したがって、所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データをあらかじめ記憶しているので、記憶する補正対象温度の間隔を大きくすることによって、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶するオフセット電圧の補正データを記憶するためのデータ容量を削減することができる。
【００４９】
また、加速度センサ１２の検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとに基づいて、検出温度における補正データが補完されるので、細かい温度間隔で補正データを記憶する必要がなくなるとともに、オフセット電圧を高精度に補正することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態におけるオフセット電圧補正装置では、第１の補正データと第２の補正データとの差分データΔｈに重み付け定数αを乗算することによって、補正データの特性曲線の傾きを変化させる。
【００５１】
なお、第２の実施形態におけるオフセット電圧補正装置は、図１に示す第１の実施形態におけるオフセット電圧補正装置１０の構成とほぼ同じであるため、以下の説明ではオフセット電圧補正装置１０とは異なる構成について説明する。
【００５２】
第２の実施形態におけるＥＥＰＲＯＭ１６は、重み付け定数αを各差分データΔｈごとに記憶しており、補正演算回路１７は、所定の温度範囲ごとに最適な重み付け定数αを差分データΔｈに乗算することによって、より高い補正精度を実現することができる。
【００５３】
図６は、補正データの特性曲線の傾きを変化させる場合について説明するための図である。図６に示すように、補正データの特性曲線Ａが、補正データの特性曲線Ｂに変化した場合、特性曲線Ａで表される第１の補正データｈ（ｎ）と第２の補正データｈ（ｎ＋１）との差分データΔｈは、特性曲線Ｂで表される第１の補正データｈ（ｎ）と第２の補正データｈ（ｎ＋１）’との差分データとは異なるため、正確な補正データを得ることができない。そこで、差分データΔｈに重み付け定数αを乗算することによって、特性曲線Ａの傾きを特性曲線Ｂの傾きに合わせる。
【００５４】
ここで、温度センサ１１によって検出された検出温度がＴｎ℃である場合について図６を用いて説明する。図６に示すように、まず、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５は、上位１０ｂｉｔの温度補正値読み込み用データに基づいて、第１の補正対象温度ｎ℃に対応する第１の補正値ｈ（ｎ）と、第２の補正対象温度（ｎ＋１）℃に対応する第２の補正値ｈ（ｎ＋１）とをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出す。そして、補正演算回路１７は、第１の補正対象温度ｎ℃に対応する第１の補正値ｈ（ｎ）と、第２の補正対象温度（ｎ＋１）℃に対応する第２の補正値ｈ（ｎ＋１）との差分Δｈを算出する。ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５は、差分Δｈに対応する重み付け定数αをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出す。補正演算回路１７は、差分Δｈに重み付け定数αを乗算した値αΔｈを、下位３ｂｉｔの補完演算用データで除算し、その除算値を検出温度Ｔｎ℃におけるオフセット電圧の補正データｈ（Ｔｎ）として算出する。そして、補正演算回路１７は、加速度センサ１２の出力電圧から補正データｈ（Ｔｎ）を減算することによって、加速度センサ１２のオフセット電圧の補正を行い、補正した加速度センサ１２の出力電圧を外部に出力する。
【００５５】
このように、重み付け定数αを差分データΔｈに乗算することによって、補正データの傾きを変化させることができ、加速度センサ１２の温度特性を表す特性曲線の傾きが急峻になった場合にも対応することができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。上記第１の実施形態及び第２の実施形態では、温度センサ１１によって検出される検出温度に基づいて、第１の補正対象温度及び第２の補正対象温度に対応する各補正データをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出し、加速度センサ１２のオフセット電圧の補正を行っている。そのため、温度センサ１１によって検出される検出温度の値が、真の値からずれてしまうと、ＥＥＰＲＯＭ１６から読み出される補正データもずれてしまい、正確な補正が困難となる。例えば、温度センサ１１によって検出される検出温度の値が、温度認識の閾値付近である場合、当該検出温度の値に隣接する第１の補正対象温度と第２の補正対象温度とがずれる可能性があり、それに伴って、ＥＥＰＲＯＭ１６から読み出される補正データもずれてしまい、補正精度を下げることとなってしまう。
【００５７】
すなわち、図５を例にすると、温度センサ１１によって検出された検出温度が２４℃から３２℃の間である場合、第１の補正対象温度は２４℃となり、第２の補正対象温度は３２℃となるが、温度センサ１１によって検出された検出温度が３２℃から４０℃の間である場合、第１の補正対象温度は３２℃となり、第２の補正対象温度は４０℃となる。したがって、温度センサ１１によって検出された検出温度が温度認識の閾値である３２℃付近であり、３２℃を超えたり超えなかったりしている場合、ＥＥＰＲＯＭ１６から読み出される補正データは、２４℃に対応する補正データ及び３２℃に対応する補正データが読み出されたり、３２℃に対応する補正データ及び４０℃に対応する補正データが読み出されたりと、補正にばらつきが生じてしまう。このように、温度センサの値は、直接補正精度に関わる重要な要素であり、温度センサ１１の出力値にばらつきが生じると、補正精度にもばらつきが生じることとなる。
【００５８】
そこで、第３の実施形態では、温度センサ１１の出力値に対して、振幅を有する電圧を印加することによって、温度センサ１１の出力値を変動させ、印加した電圧によって変動した前後の補正データをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出すことで、温度センサ１１の出力値によるばらつきを緩和し、より高精度な補正を行う。
【００５９】
図７は、本発明の第３の実施形態に係るオフセット電圧補正装置の一例を示すブロック図である。第３の実施形態におけるオフセット電圧補正装置２０は、温度センサ１１、加速度センサ１２、セレクタ１３、ＡＤＣ１４、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５、ＥＥＰＲＯＭ１６、補正演算回路１７、電圧印加部（電圧印加手段に相当する）２１及びＡＤＣリファレンス設定部（リファレンス設定手段に相当する）２２を備えて構成される。なお、上記第１の実施形態と同一の構成のものには、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
電圧印加部２１は、温度センサ１１の出力値に対して一定の振幅を有する電圧を印加する。電圧印加部２１によって一定の振幅を有する電圧が印加されることによって、温度センサ１１から出力される出力値は変動することとなる。なお、温度センサ１１の出力値に印加される電圧の振幅は、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されている補正データに対応する補正対象温度の間隔によって設定される。
【００６１】
ＡＤＣリファレンス設定部２２はＡＤＣ１４のリファレンスを設定する。なお、ＡＤＣリファレンス設定部２２におけるＡＤＣ１４のリファレンスの設定については後述する。
【００６２】
図８は、ＡＤＣ１４から出力される温度センサ１１の出力値の一例を表す図である。図８に示すＶｘは、電圧を印加しない場合における温度値を表し、ΔＶは、振幅を有する電圧が印加されることによって変動する成分を表している。図８に示すように、温度センサ１１のディジタル値は、本来の温度値Ｖｘから温度センサ１１の出力値に印加した電圧の振幅の分だけ温度値が一定間隔ΔＶで変動する。
【００６３】
ＡＤＣ１４は、電圧印加部２１によって所定の振幅を有する電圧が印加された温度センサ１１の出力値をディジタル値に変換する。ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５は、ＡＤＣ１４によってディジタル値に変換された所定の振幅を有するディジタル値の前後（ＨレベルとＬレベル）の温度値に対応する補正データをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出す。すなわち、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５は、図８に示す温度値ＶＨに対応する補正データと温度値ＶＬに対応する補正データとをＥＥＰＲＯＭ１６から読み出す。補正演算回路１７は、ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ１５によって読み出された補正データの平均値を算出し、算出された平均値を本来の温度値（検出温度）の補正データとする。
【００６４】
図９は、温度センサの出力値に所定の振幅の電圧を印加した場合における補正データの算出を説明するための図である。なお、図９における縦軸は補正値を表し、横軸は温度を表している。また、図９におけるｍは、温度センサ１１によって検出される本来の温度（検出温度）を表し、ｍ−１は、所定の振幅を有するディジタル値のＬレベルに対応する温度を表し、ｍ＋１は、所定の振幅を有するディジタル値のＨレベルに対応する温度を表している。
【００６５】
補正演算回路１７は、温度ｍの前後の温度である温度ｍ−１の補正データｈ（ｍ−１）及び温度ｍ＋１の補正データｈ（ｍ＋１）の平均値を算出することで、温度ｍに対応する補正データｈ（ｍ）を算出する。すなわち、温度ｍにおける補正データｈ（ｍ）は、下記の（１）式に基づいて算出する。
ｈ（ｍ）＝｛ｈ（ｍ−１）＋ｈ（ｍ＋１）｝／２・・・・（１）
【００６６】
このように、温度センサ１１から出力される出力値に所定の振幅を有する電圧を印加することによって、本来の温度ｍの前後の補正対象温度ｍ−１，ｍ＋１が決まり、この補正対象温度ｍ−１，ｍ＋１に対応する補正データｈ（ｍ−１），ｈ（ｍ＋１）の平均値が算出され、検出温度ｍに対応する補正データｈ（ｍ）を算出することができる。
【００６７】
なお、第１〜第３実施形態において、ＡＤＣ１４のリファレンスに温度特性を持たせることにより、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶する補正量を削減することが可能である。
【００６８】
図１０は、ＡＤＣ１４のリファレンスに温度特性を持たせる場合の加速度センサの出力及びＡＤＣ１４のリファレンスを示す図である。なお、図１０における縦軸は補正値を表し、横軸は温度を表している。図１０に示すように、ＡＤＣリファレンス設定部２２は、加速度センサ１２の温度特性曲線Ｋに近似させる直線ＬをＡＤＣ１４のリファレンスとして設定する。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶する補正データは、加速度センサ１２の温度特性を表す温度特性曲線Ｋを所定の範囲で区切った直線Ｌと、当該温度特性曲線Ｋとの距離ｄで表されるデータ量のみでよく、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶する補正データの容量を削減することができる。
【００６９】
また、ＡＤＣ１４のリファレンスに温度特性を持たせる場合、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の上限温度に対応する補正データと下限温度に対応する補正データとを結ぶ直線を、ＡＤＣ１４のリファレンスとしてもよい。
【００７０】
図１１は、所定の温度範囲における上限温度と下限温度とを結ぶ直線をＡＤＣのリファレンスとする場合の加速度センサの出力及びＡＤＣ１４のリファレンスを示す図である。なお、図１１における縦軸は補正値を表し、横軸は温度を表している。図１１に示すように、ＡＤＣリファレンス設定部２２は、加速度センサ１２の温度特性曲線Ｋにおける下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕとを結ぶ直線Ｌ’をＡＤＣ１４のリファレンスとして設定する。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶する補正データは、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕの２点を結ぶ直線Ｌ’と、加速度センサ１２の温度特性を表す温度特性曲線Ｋとの距離ｄ’で表されるデータ量のみでよく、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶する補正データの容量を削減することができる。
【００７１】
さらに、ＡＤＣ１４のリファレンスに温度特性を持たせる場合、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の下限温度と上限温度との２点を複数に区分した各区分を、加速度センサ１２の温度特性曲線に近似させて結ぶ各直線を、ＡＤＣ１４のリファレンスとしてもよい。
【００７２】
図１２は、所定の温度範囲の下限温度と上限温度の２点を複数に区分した各区分における直線をＡＤＣのリファレンスとする場合の加速度センサの出力及びＡＤＣ１４のリファレンスを示す図である。なお、図１２における縦軸は補正値を表し、横軸は温度を表している。図１２に示すように、ＡＤＣリファレンス設定部２２は、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されている補正データの下限温度Ｔｄから上限温度Ｔｕまでの所定の温度範囲を温度Ｔａ及び温度Ｔｂで３つの領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに区分し、各領域Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃで加速度センサ１２の温度特性曲線Ｋに近似する各直線Ｌａ，Ｌｂ，ＬｃをＡＤＣ１４のリファレンスとして設定する。これにより、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶する補正データは、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されている補正データに対応する所定の温度範囲の下限温度Ｔｄと上限温度Ｔｕの２点間を複数に区分した各区分における直線Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃと、加速度センサ１２の温度特性を表す温度特性曲線Ｋとの距離ｄａ，ｄｂ，ｄｃ（図示省略）で表されるデータ量のみでよく、補正データを記憶する容量をさらに削減することができる。
【００７３】
なお、第１〜第３実施形態では、所定の温度範囲を８℃毎の一定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データをＥＥＰＲＯＭ１６に記憶しているが、本発明は特にこれに限定されず、所定の温度範囲を分割する間隔を可変してもよい。
【００７４】
図１３は、所定の温度範囲を異なる間隔で分割した場合における補正対象温度ごとに対応する補正データの一例を示す図である。なお、図１３における縦軸は補正値を表し、横軸は温度を表している。
【００７５】
図１３に示すように、加速度センサ１２の温度特性曲線Ｋは、温度が低い領域では、曲率が大きく、温度が高い領域では曲率が小さくなっている。したがって、加速度センサ１２の温度が低い場合は、単位温度変化に対する補正値の変化量が大きくなり、加速度センサ１２の温度が高い場合は、単位温度変化に対する補正値の変化量が小さくなる。そこで、加速度センサ１２の温度特性曲線Ｋの曲率が大きい温度範囲においては、分割する間隔を密にし、加速度センサ１２の温度特性曲線Ｋの曲率が小さい温度範囲においては、分割する間隔を疎にする。
【００７６】
このように、加速度センサ１２の温度特性に応じてＥＥＰＲＯＭ１６に記憶する補正データの温度間隔を変動させることによって、より高精度にオフセット電圧を補正することができる。また、加速度センサ１２の温度特性曲線Ｋの曲率が大きい温度範囲においては、分割する間隔を密にし、加速度センサ１２の温度特性曲線Ｋの曲率が小さい温度範囲においては、分割する間隔を疎にすることによって、実際の検出温度と補正データとの誤差を削減することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、加速度を検出するセンサである加速度センサのオフセット電圧に対する温度補正について説明したが、本発明は特にこれに限定されず、例えば、圧力、位置、角度及び荷重等の他の物理量を検出する半導体物理量センサのオフセット電圧に対する温度補正に用いてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るオフセット電圧補正装置によれば、所定の温度範囲を所定の間隔で分割した補正対象温度ごとに対応する補正データをあらかじめ記憶しているので、記憶する補正対象温度の間隔を大きくすることによって、メモリに記憶するオフセット電圧の補正データを記憶するためのデータ容量を削減することができる。また、半導体物理量センサの検出温度よりも低い第１の補正対象温度に対応する第１の補正データと、検出温度よりも高い第２の補正対象温度に対応する第２の補正データとに基づいて、検出温度における補正データが補完されるので、オフセット電圧を高精度に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るオフセット電圧補正装置の一例を示すブロック図である。
【図２】ＥＥＰＲＯＭに記憶されている温度補正データの補正対象温度について説明するための図である。
【図３】温度センサから出力されるディジタル値の割り当てを説明するための図である。
【図４】オフセット電圧を補正するための補正データの補完について説明するための図である。
【図５】具体的な数値を用いて補正データの補完について説明するための図である。
【図６】補正データの特性曲線の傾きを変化させる場合について説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るオフセット電圧補正装置の一例を示すブロック図である。
【図８】ＡＤＣから出力される温度センサの出力値の一例を表す図である。
【図９】温度センサの出力値に所定の振幅の電圧を印加した場合における補正データの算出を説明するための図である。
【図１０】ＡＤＣのリファレンスに温度特性を持たせる場合の加速度センサの出力及びＡＤＣのリファレンスを示す図である。
【図１１】所定の温度範囲における上限温度と下限温度とを結ぶ直線をＡＤＣのリファレンスとする場合の加速度センサの出力及びＡＤＣのリファレンスを示す図である。
【図１２】所定の温度範囲の下限温度と上限温度の２点を複数に区分した各区分における直線をＡＤＣのリファレンスとする場合の加速度センサの出力及びＡＤＣ１４のリファレンスを示す図である。
【図１３】所定の温度範囲を異なる間隔で分割した場合における補正対象温度ごとに対応する補正データの一例を示す図である。
【図１４】従来のオフセット電圧補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来のオフセット電圧補正装置１００における補正前のセンサ出力と補正後のセンサ出力とを示す図である。
【符号の説明】
１０，２０  オフセット電圧補正装置
１１  温度センサ
１２  加速度センサ
１３  セレクタ
１４  ＡＤＣ
１５  ＲＯＭ・Ｉ／Ｆ
１６  ＥＥＰＲＯＭ
１７  補正演算回路
２１  電圧印加部
２２  ＡＤＣリファレンス設定部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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