(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電位を与える主電源（ＶＤＤ）と、前記電源電位よりも低電位に設定された基準電源（ＧＮＤ）との間に接続され、外力による変形で抵抗値が変化するゲージ抵抗器（１１，１２）を少なくとも一つ含んでホイートストンブリッジを構成して成るセンサ部（１１０）を駆動するセンサ駆動装置であって、
前記主電源と前記センサ部との間に前記センサ部と直列に接続された第１抵抗器（Ｒ１）と、
前記センサ部と前記基準電源との間に接続された第２抵抗器（Ｒ２）と、
前記主電源に対して前記センサ部と並列に接続される温度出力部（１０，２０）と、を備え、
前記温度出力部は、前記センサ部における前記主電源側の一端と、前記基準電源側の一端との間の電位差よりも小さい電位差を出力する２つの第１出力端子（ＴＩＮＰ，ＴＩＮＭ）を有することを特徴とするセンサ駆動装置。
【請求項２】
前記温度出力部（１０）は、
前記第１抵抗器と前記センサ部との中点と、前記センサ部と前記第２抵抗器との中点との間において、第３抵抗器（Ｒ３）、第４抵抗器（Ｒ４）および第５抵抗器（Ｒ５）がこの順で接続され、
前記第３抵抗器と前記第４抵抗器との間の中点と、前記第４抵抗器と前記第５抵抗器との間の中点とを、それぞれ前記第１出力端子とすることを特徴とする請求項１に記載のセンサ駆動装置。
【請求項３】
前記第３抵抗器、前記第４抵抗器および前記第５抵抗器の合成抵抗値は、前記第１抵抗器および前記第２抵抗器のそれぞれの抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のセンサ駆動装置。
【請求項４】
前記第１抵抗器および前記第２抵抗器のそれぞれの抵抗値は、前記センサ部の抵抗値よりも小さく設定されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のセンサ駆動装置。
【請求項５】
前記第１抵抗器および前記第２抵抗器のそれぞれの抵抗値は、前記センサ部の抵抗値よりも小さく設定され、
且つ、前記第３抵抗器、前記第４抵抗器および前記第５抵抗器の合成抵抗値は、前記センサ部の抵抗値よりも大きく設定されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のセンサ駆動装置。
【請求項６】
前記温度出力部（２０）は、
前記第１抵抗器と前記センサ部との中点と、前記基準電源と、の間において第６抵抗器（Ｒ６）および第７抵抗器（Ｒ７）がこの順で接続されるとともに、
前記主電源と、前記センサ部と前記第２抵抗器との中点と、間において第８抵抗器（Ｒ８）および第９抵抗器（Ｒ９）がこの順で接続され、
前記第６抵抗器と前記第７抵抗器との間の中点と、前記第８抵抗器と前記第９抵抗器との間の中点とを、それぞれ前記第１出力端子とすることを特徴とする請求項１に記載のセンサ駆動装置。
【請求項７】
前記第７抵抗器の抵抗値は、前記第６抵抗器の抵抗値よりも大きく設定され、
前記第８抵抗器の抵抗値は、前記第９抵抗器の抵抗値よりも大きく設定されることを特徴とする請求項６に記載のセンサ駆動装置。
【請求項８】
前記第１抵抗器および前記第２抵抗器のそれぞれの抵抗値は、前記センサ部の抵抗値よりも小さく設定されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のセンサ駆動装置。
【請求項９】
前記第１抵抗器および前記第２抵抗器のそれぞれの抵抗値は、前記センサ部の抵抗値よりも小さく設定され、
且つ、前記第６抵抗器と前記第７抵抗器の合成抵抗値は前記センサ部の抵抗値よりも大きく設定され、
さらに、前記第８抵抗器と前記第９抵抗器の合成抵抗値は、前記センサ部の抵抗値よりも大きく設定されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のセンサ駆動装置。
【請求項１０】
前記温度出力部の有する前記第１出力端子と、前記センサ部の有する第２出力端子（ＰＩＮＰ，ＰＩＮＭ）は、マルチプレクサ（３００）を介してアナログフロントエンド（４００）に接続されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のセンサ駆動装置。
【請求項１１】
前記第１出力端子および前記第２出力端子は、チョッピング用のスイッチ回路（２０１，２０２）を介して前記マルチプレクサに入力されることを特徴とする請求項１０に記載のセンサ駆動装置。
【請求項１２】
少なくとも前記第２出力端子に接続されるスイッチ回路（２０１）と前記マルチプレクサとの間に、信号増幅回路を有することを特徴とする請求項１１に記載のセンサ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の物理量および温度を検出するセンサの駆動に供されるセンサ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある物理量の変化を検出することで複数の物理量を検出することのできるセンサが知られている。例えば、ダイヤフラム上に配置したゲージ抵抗（ピエゾ抵抗）でホイートストンブリッジを構成した圧力センサがある。この圧力センサでは、ゲージ抵抗の変形による抵抗値の変化を利用することにより、圧力によるダイヤフラムの変形量に依存した出力電位差が得られる。逆に言えば、出力電位差を検出することにより、圧力センサに印加される圧力を測定することができる。
【０００３】
ところで、上記ホイートストンブリッジを含むセンサ部の抵抗値は温度にも依存する。つまり、圧力センサを構成するホイートストンブリッジの抵抗値の変化に基づいて、圧力センサが置かれた環境の温度を測定することができる。
【０００４】
特許文献１記載のシステムでは、圧力の測定時には、ホイートストンブリッジを成す抵抗体構成部に所定の電源電圧を印加した上で出力電位差を測定し、その出力電位差に基づいて圧力を検出する。一方、温度の測定時には、電源と抵抗体構成部との間にオンチップ抵抗器を挿入して、オンチップ抵抗器と抵抗体構成部との中点電位に基づいて温度を検出するようになっている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１のシステムでは、圧力の測定時と温度の測定時とで総抵抗値が異なるので、電源電流が変動してしまい、測定時における電源の電圧変動の原因となる虞がある。
【０００６】
電源電流の変動を発生しないセンサの駆動方式として、例えば特許文献２記載のセンサでは、特許文献１のようにオンチップ抵抗器に相当する抵抗素子を介するものの、抵抗素子の有無を制御するのではなく、圧力の測定時と温度の測定時とでＡ／Ｄ変換器への入力元を切り替えるように構成している。このため、電源電流の変動を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８７０１４６０号明細書
【特許文献２】米国特許第７４８３７６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２記載のセンサでは、ホイートストンブリッジを成す抵抗体構成部と抵抗素子とが直列に接続されているので、特許文献１のセンサの駆動方法と比較するとセンサの駆動電圧が低下し、圧力の検出感度が低下してしまう。圧力の検出感度を高めるために抵抗素子の抵抗値を低く設定すると、圧力の測定時と温度の測定時とで、Ａ／Ｄ変換器への入力レベルの差が大きくなる。すなわち、Ａ／Ｄ変換器の入力に係るＤレンジを大きくしなければならず、Ａ／Ｄ変換器以降の後段の回路規模、コストの観点から不利になる虞がある。また、温度測定時の入力レベルが電源電位もしくは基準電位に近くなるため、圧力および温度の信号のＡ／Ｄ変換器への入力元の切り替えに使用するマルチプレクサやスイッチ等におけるリーク電流量の増加が懸念される。
【０００９】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、所定の物理量と温度を検出する場合において、物理量の感度を向上しつつＡ／Ｄ変換器を含むアナログフロントエンド（ＡＦＥ）への入力レベル差を低減することのできるセンサ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、電源電位を与える主電源（ＶＤＤ）と、電源電位よりも低電位に設定された基準電源（ＧＮＤ）との間に接続され、外力による変形で抵抗値が変化するゲージ抵抗器（１１，１２）を少なくとも一つ含んでホイートストンブリッジを構成して成るセンサ部（１１０）を駆動するセンサ駆動装置であって、主電源とセンサ部との間にセンサ部と直列に接続された第１抵抗器（Ｒ１）と、センサ部と基準電源との間に接続された第２抵抗器（Ｒ２）と、主電源に対してセンサ部と並列に接続される温度出力部（１０，２０）と、を備え、温度出力部は、センサ部における主電源側の一端と、基準電源側の一端との間の電位差よりも小さい電位差を出力する２つの第１出力端子を有する特徴としている。
【００１２】
これによれば、センサ部の物理量に対する感度の向上を目的にセンサ部における主電源側の一端と、基準電源側の一端との間の電位差ができるだけ大きくなるように設定した場合であっても、温度出力部の出力電圧を抑制することができる。したがって、例えば、センサ部の出力電圧および温度出力部の出力電圧をＡＦＥに入力する際に、両者の出力レベル差を抑制することができるから、入力Ｄレンジが比較的小さいＡＦＥを用いても、オーバーフローなくＡ／Ｄ変換を行うことができる。
【００１３】
ところで、例えばセンサ部の出力電圧および温度出力部の出力電圧の切り替えにマルチプレクサ等を用いる場合において、センサ部の物理量に対する感度を向上しようとすると、温度出力部の出力電圧が電源電位あるいは基準電位に近づくためマルチプレクサのリーク電流量が増大する虞がある。これに対して、上記発明によれば、温度測定時の出力電圧が電源電位あるいは基準電位に近づくことを抑制でき、結果、上記リーク電流量を抑制することができる。
【００１４】
とくに、温度出力部（１０）は、第１抵抗器とセンサ部との中点と、センサ部と第２抵抗器との中点との間において、第３抵抗器（Ｒ３）、第４抵抗器（Ｒ４）および第５抵抗器（Ｒ５）がこの順で接続され、第３抵抗器と第４抵抗器との間の中点と、第４抵抗器と第５抵抗器との間の中点とを、出力電圧の出力端子とするように構成すると良い。
【００１５】
上記構成では、温度出力部の２つの出力電圧の電位差を、センサ部における主電源側の一端と基準電源側の一端との間の電位差よりも確実に小さくできる。また、設計者は、第３抵抗器および第５抵抗器の抵抗値を任意に設定することができるので、温度出力部の出力電圧を適宜調整することができる。
【００１６】
さらに、上記作用効果は、抵抗器のみにより実現することができるので、差動増幅器などのアナログ信号処理回路などを用いる出力電圧の調整方法に較べて、素子の実装面積や消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るセンサ駆動装置およびその周辺装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】第２実施形態に係るセンサ駆動装置の概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。
【００１９】
（第１実施形態）
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るセンサ駆動装置およびその周辺装置の概略構成について説明する。
【００２０】
本実施形態におけるセンサ駆動装置は、例えば、内部を流体が流れる流路内に設置されて、流路内の圧力と温度を検出するセンサを駆動する装置である。検出対象としては、例えば車両における吸気圧、排気圧、油圧などがある。図１に示すように、このセンサ駆動装置１００は、センサ部１１０に接続され、温度出力部１０と、第１抵抗器Ｒ１と、第２抵抗器Ｒ２とを備えている。
【００２１】
センサ部１１０は、変形により抵抗値が変化する２つのゲージ抵抗器１１，１２と、２つの通常の抵抗器１３，１４と、がホイートストンブリッジを成すように構成されている。具体的には、後述の第１抵抗器Ｒ１を介して主電源ＶＤＤに接続される端点Ａに対して、ゲージ抵抗器１１と通常の抵抗器１３とが並列接続されている。そして、後述の第２抵抗器Ｒ２を介して基準電源ＧＮＤに接続される端点Ｂに対して、ゲージ抵抗器１２と通常の抵抗器１４が並列接続されている。端点Ａと端点Ｂとの間で、ゲージ抵抗器１１と抵抗器１４は直列接続され、抵抗器１３とゲージ抵抗器１２は直列接続されている。センサ部１１０の出力端子は、ゲージ抵抗器１１と抵抗器１４の中点Ｃと、抵抗器１３とゲージ抵抗器１２の中点Ｄと、から引き出されている。センサ部１１０の出力端子は、特許請求の範囲における、第２出力端子に相当し、本実施形態では、前者を出力端子ＰＩＮＰ、後者を出力端子ＰＩＮＭと示す。なお、中点Ｃおよび中点Ｄは、以降、端点Ｃおよび端点Ｄということがある。
【００２２】
センサ部１１０は図示しないダイヤフラム上に配置されている。端点Ａと端点Ｂの間には、主電源ＶＤＤにより与えられる電源電位と、基準電源ＧＮＤにより与えられる基準電位とにより規定される略一定の電圧Ｖが印加されている。端点Ｃと端点Ｄの間には、ホイートストンブリッジを構成する各抵抗器１１〜１４の抵抗値と電圧Ｖとに基づいた電位差Ｅが生じる。
【００２３】
上記ダイヤフラムの表面側と裏面側に圧力差が生じるとダイヤフラムが変形し、ゲージ抵抗器１１，１２に応力が印加されて歪む。この歪みに起因してゲージ抵抗器１１，１２の抵抗値が変化する。そして、この抵抗値の変化にともなって、端点Ｃ−Ｄ間の電位差ＥがΔＥだけ変化する。すなわち、出力端子ＰＩＮＰと出力端子ＰＩＮＭとの間に電位差がΔＥだけ変化する。このように、出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭは、圧力検出用の出力端子であり、出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭにおける各出力電圧は、チョッピング用の後述する第１スイッチ回路２０１を介してアナログフロントエンド４００（以下、ＡＦＥ４００と示す）に入力される。そして、出力電圧はＡＦＥ４００において必要に応じて増幅が行われてデジタル値に変換され、図１に示すＯＵＴ端子から出力される。ユーザーは、出力されたデジタル値に基づいて圧力を算出することができる。なお、本実施形態における出力電圧は、第１スイッチ回路２０１によりチョッピングされているので、ＡＦＥ４００において復調が行われる。
【００２４】
第１抵抗器Ｒ１は、主電源ＶＤＤとセンサ部１１０との間に介在している。一般に、抵抗器の抵抗値は温度に依存するが、第１抵抗器Ｒ１として、抵抗値の温度依存性ができるだけ小さいものを選択することが好ましい。これによれば、端点Ａ−Ｂ間の電圧Ｖの、第１抵抗器Ｒ１の抵抗値の温度に対する依存性を抑制することができ、ひいては、出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭにおける各出力電圧の、第１抵抗値Ｒ１の抵抗値の温度に対する依存性を抑制することができる。
【００２５】
第２抵抗器Ｒ２は、基準電源ＧＮＤとセンサ部１１０との間に介在している。第２抵抗器Ｒ２についても、第１抵抗器Ｒ１と同様の理由で、抵抗値の温度依存性ができるだけ小さいものを選択することが好ましい。
【００２６】
第１抵抗器Ｒ１および第２抵抗器Ｒ２の抵抗値は、センサ部１１０の抵抗値よりも小さく設定されることが好ましい。これによれば、端点Ａ−Ｂ間の電圧Ｖをできるだけ大きくできるので、センサ部１１０の歪みに対する感度を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態における第１抵抗器Ｒ１および第２抵抗器Ｒ２は互いに同一の抵抗値とされている。これによれば、出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭにおける各出力電圧のコモンモード電位を、電源電位と基準電位の略中間にすることができる。このため、第１スイッチ回路２０１やＡＦＥ４００の入力Ｄレンジを最大限利用して圧力検出の出力を処理することができる。
【００２８】
温度出力部１０は、図１に示すように、第３抵抗器Ｒ３と、第４抵抗器Ｒ４と、第５抵抗器Ｒ５と、を有している。第３抵抗器Ｒ３、第４抵抗器Ｒ４および第５抵抗器Ｒ５は、この順で互いに直列に接続されている。第３抵抗器Ｒ３の第４抵抗器Ｒ４と接続されていない一端は、センサ部１１０の端点Ａに接続され、第５抵抗器Ｒ５の第４抵抗器Ｒ４と接続されていない一端は、センサ部１１０の端点Ｂに接続されている。すなわち、温度出力部１０とセンサ部１１０は、端点Ａおよび端点Ｂに対して、互いに並列に接続されている。
【００２９】
第３抵抗器Ｒ３と第４抵抗器Ｒ４の中点には出力端子ＴＩＮＰが設定され、第４抵抗器Ｒ４と第５抵抗器Ｒ５の中点には出力端子ＴＩＮＭが設定されている。温度出力部１０の出力端子は、特許請求の範囲における、第１出力端子に相当し、端点Ａ−Ｂ間の電圧Ｖは、センサ部１１０の合成抵抗の抵抗値に依存し、センサ部１１０の合成抵抗はセンサ部１１０が置かれた環境の温度に依存する。このため、端点Ａ−Ｂ間の電圧Ｖは温度に依存する。この電圧Ｖおよびその変化量ΔＶを検出することにより、温度およびその変化量を検出することができる。
【００３０】
本実施形態では、電圧Ｖを、第３抵抗器Ｒ３の抵抗値と、第４抵抗器Ｒ４と第５抵抗器Ｒ５の合成抵抗の抵抗値と、で抵抗分圧した出力電圧が出力端子ＴＩＮＰから出力される。一方、電圧Ｖを、第３抵抗器Ｒ３と第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗の抵抗値と、第５抵抗器Ｒ５の抵抗値と、で抵抗分圧した出力電圧が出力端子ＴＩＮＭから出力される。よって、センサ部１１０の置かれた環境の温度が変化すると、出力端子ＴＩＮＰと出力端子ＴＩＮＭとの間に電位差が変化する。このように、出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭは、温度検出用の出力端子であり、出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭにおける各出力電圧は、チョッピング用の後述する第２スイッチ回路２０２を介してＡＦＥ４００に入力される。そして、出力電圧はＡＦＥ４００において必要に応じて増幅が行われてデジタル値に変換され、図１に示すＯＵＴ端子から出力される。ユーザーは、このデジタル値に基づいて温度を算出することができる。なお、本実施形態における出力電圧は、第２スイッチ回路２０２によりチョッピングされているので、ＡＦＥ４００において復調が行われる。
【００３１】
なお、本実施形態における第３抵抗器Ｒ３および第５抵抗器Ｒ５は互いに同一の抵抗値とされている。これによれば、出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭにおける各出力電圧のコモンモード電位を、電源電位と基準電位の略中間にすることができる。このため、第２スイッチ回路２０２やＡＦＥ４００の入力Ｄレンジを最大限利用して温度検出の出力を処理することができる。また、出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭにおける各出力電圧を、出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭにおける各出力電圧の値に近づけることができるので、後述のように、圧力の検出と、温度の検出について、入力Ｄレンジが比較的小さい、ひとつの共通のＡＦＥ４００により、Ａ／Ｄ変換を行うことができる。
【００３２】
次に、センサ駆動装置１００の後段に位置する回路について説明する。
【００３３】
上記したように、本実施形態におけるセンサ駆動装置１００は、電源電圧を印加されて駆動する。そして、圧力検出用の出力端子として、出力端子ＰＩＮＰと出力端子ＰＩＮＭとを有し、温度検出用の出力端子として、出力端子ＴＩＮＰと出力端子ＴＩＮＭとを有している。
【００３４】
図１に示すように、圧力検出用の出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭは、第１スイッチ回路２０１に接続されている。一方、温度検出用の出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭは、第２スイッチ回路２０２に接続されている。
【００３５】
第１スイッチ回路２０１および第２スイッチ回路２０２は直流である出力電圧の極性を図示しない変調信号に基づいて反転および正転するように構成されている。具体的には、例えば、変調信号として０が入力されると入力をそのまま出力し、１が入力されると入力を反転して出力するようになっている。第１スイッチ回路２０１および第２スイッチ回路２０２は、それぞれ一般的に知られたチョッパ回路を採用することができる。第１スイッチ回路２０１および第２スイッチ回路２０２は、後段のＡＦＥ４００におけるフリッカノイズおよびＤＣオフセットの低減を目的として挿入されている。
【００３６】
第１スイッチ回路２０１を経由した出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭの出力電圧は、マルチプレクサ３００（以下、ＭＵＸ３００と示す）にそれぞれ入力されている。また、第２スイッチ回路２０２を経由した出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭの出力電圧は、ＭＵＸ３００にそれぞれ入力されている。
【００３７】
ＭＵＸ３００は、一般的に知られたマルチプレクサを採用することができる。本実施形態におけるＭＵＸ３００は４入力２出力のマルチプレクサである。すなわち、４つの入力信号のうち、適宜２つの信号を出力信号としてＡＦＥ４００に出力するようになっている。つまり、ＭＵＸ３００は、入力される出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭの出力電圧と、出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭの出力電圧とを適宜選択して、ＡＦＥ４００に出力している。逆に言えば、ＭＵＸ３００を介していることにより、圧力の検出と、温度の検出について、入力Ｄレンジが比較的小さい、ひとつの共通のＡＦＥ４００により、Ａ／Ｄ変換を行うことができる。
【００３８】
次に、本実施形態に係るセンサ駆動装置１００を採用することによる作用効果について説明する。
【００３９】
ホイートストンブリッジによって構成されるセンサ部１１０における圧力の検出感度は、端点Ａ−Ｂ間の電圧Ｖに比例する。このため、第１抵抗器Ｒ１および第２抵抗器Ｒ２の抵抗値をできるだけ小さく設定して電圧Ｖを大きくすることが好ましい。しかしながら、従来の構成のように温度出力部１０を有さない構成では、端点Ａと端点Ｂに相当する端子を出力端子として温度を検出しているため、電圧Ｖを大きく設定するほど、第２スイッチ回路２０２やＡＦＥの入力Ｄレンジを大きくする必要があった。このため、ＡＦＥ４００の回路規模や消費電力が大きくなるという課題があった。
【００４０】
これに対して、本実施形態のセンサ駆動装置１００は温度出力部１０を備えている。温度出力部１０を構成する第３抵抗器Ｒ３、第４抵抗器Ｒ４および第５抵抗器Ｒ５は、電圧Ｖを抵抗分圧するように端点Ａ−Ｂ間で直列接続されているから、出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭの出力電圧を、センサ部における主電源側の一端と基準電源側の一端との間の電圧Ｖよりも確実に小さくできる。
【００４１】
これにより、センサ部１１０の感度向上を目的にセンサ部１１０における端点Ａ−Ｂ間の電圧Ｖをできるだけ大きくなるように設定した場合であっても、温度検出用の出力端子である出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭの出力電圧を抑制することができる。したがって、センサ部１１０の出力電圧および温度出力部１０の出力電圧をＡＦＥ４００に入力する際に、両者の出力レベル差を抑制することができるから、ＡＦＥ４００として入力Ｄレンジが比較的小さい回路構成を用いても、オーバーフローなくＡ／Ｄ変換を行うことができる。また、入力レベルの大きさに起因する、後段に位置する回路のリーク電流を抑制することができる。また、特別なリーク電流対策を必要とすることなく、圧力の検出と温度の検出において、ひとつのＡＦＥ４００を共用することができる。
【００４２】
本実施形態において出力端子ＴＩＮＰおよび出力端子ＴＩＮＭの出力電圧を抑制することにより温度の検出感度は出力電圧を抑制しない場合と較べて低下するが、一方で電圧Ｖを大きく設定し圧力の検出感度を高めることができる。後段のＡＦＥ４００が所望の精度を得るために必要な回路規模や消費電力は、圧力もしくは温度の相対的に検出感度が低い側の検出感度によって決定されるため、圧力の検出感度が温度の検出感度より低いセンサを用いる場合には、圧力の検出感度を高めることによりＡＦＥ４００の回路規模や消費電力を低減できる。したがって、温度の検出感度が圧力の検出感度よりも同等以上の範囲であれば本実施形態において温度の検出感度が低下しても問題とならない。
【００４３】
また、温度の時間的変化は圧力の時間的変化と較べて小さい場合が多く、そのような場合には、温度の検出感度を圧力の検出感度より低く設定してもＡＦＥ４００もしくはその後段において温度の雑音成分を除去する等の信号処理によって温度の検出感度の低下を補うことができるため、温度の検出感度が圧力の検出感度を下回るように電圧Ｖを設定することで、圧力の検出感度を高めることができる。また、温度の検出に対する精度への要求が圧力の検出に対する精度への要求よりも低いことが多く、そのような場合においても、温度の検出感度が圧力の検出感度を下回るように電圧Ｖを設定することで、圧力の検出感度を高めることができる。
【００４４】
なお、第３抵抗器Ｒ３の抵抗値、第４抵抗器Ｒ４および、第５抵抗器Ｒ５の合成抵抗値は、第１抵抗器Ｒ１および第２抵抗器Ｒ２のそれぞれの抵抗値よりも大きく設定されることが好ましい。なお、本実施形態では、第３抵抗器Ｒ３の抵抗値、第４抵抗器Ｒ４および、第５抵抗器Ｒ５のそれぞれの抵抗値が、第１抵抗器Ｒ１および第２抵抗器Ｒ２のそれぞれの抵抗値よりも大きく設定されている。また、第３抵抗器Ｒ３の抵抗値、第４抵抗器Ｒ４および、第５抵抗器Ｒ５の合成抵抗値は、センサ部の抵抗値よりも大きく設定されている。これによれば、主電源ＶＤＤから基準電源ＧＮＤへ流れる電流の電流経路において、温度出力部１０を経由する電流を抑制できるので、温度検出時の消費電力を低減することができる。また、温度出力部１０に電流が流れることによる温度感度の低下を低減することができる。
【００４５】
また、第１抵抗器Ｒ１および第２抵抗器Ｒ２のそれぞれの抵抗値は、センサ部１１０の抵抗値よりも小さく設定されているので、端点Ａ−Ｂ間の電圧Ｖをできるだけ大きくでき、センサ部１１０の歪みに対する感度を向上させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、第１抵抗器Ｒ１と第２抵抗器Ｒ２の抵抗値が等しく、さらに、第３抵抗器Ｒ３と第５抵抗器Ｒ５の抵抗値が等しい。これによれば、圧力および温度に係る出力電圧のコモンモード電位が、電源電位と基準電位の略中点となるので、検出対象を圧力と温度とで相互に切り替える際に、コモンモード電位の変動をほぼ無くすことができる。また、コモンモード電位が電源電位と基準電位の略中点となることにより、後段のアンプやＡＦＥ４００の入出力レンジを最大限活用することができ、消費電力や実装面積、ノイズ性能を向上することができる。
【００４７】
（第２実施形態）
第１実施形態において例示したセンサ駆動装置１００における温度出力部１０は、センサ部１１０の端点Ａ−Ｂ間において３つの抵抗器Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５が直列接続されることにより構成されていた。これに対して、本実施形態におけるセンサ駆動装置５００は、図２に示すような温度出力部２０を備えている。
【００４８】
なお、温度出力部２０を除く要素であるセンサ部１１０、および後段の第１、第２スイッチ回路２０１，２０２、ＭＵＸ３００、ＡＦＥ４００については、その構成が第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、図２では後段の回路の図示を省略している。
【００４９】
具体的に、本実施形態における温度出力部２０は、第６抵抗器Ｒ６と第７抵抗器Ｒ７、および、第８抵抗器Ｒ８と第９抵抗器Ｒ９を有している。
【００５０】
第６抵抗器Ｒ６および第７抵抗器Ｒ７は、センサ部１１０における端点Ａと基準電源ＧＮＤとの間にこの順で直列接続されている。そして、第６抵抗器Ｒ６と第７抵抗器Ｒ７の中点が出力端子ＴＩＮＭとされている。
【００５１】
また、第８抵抗器Ｒ８および第９抵抗器Ｒ９は、主電源ＶＤＤとセンサ部１１０における端点Ｂとの間にこの順で直列接続されている。そして、第８抵抗器Ｒ８と第９抵抗器Ｒ９の中点が出力端子ＴＩＮＰとされている。
【００５２】
本実施形態におけるセンサ駆動装置５００では、出力端子ＴＩＮＰの出力電圧が、端点Ａの電位の影響を受ないようになっている。出力端子ＴＩＮＰの出力電圧は、端点Ｂの電位と、第８抵抗器Ｒ８および第９抵抗器Ｒ９の抵抗値とによって規定される。第８抵抗器Ｒ８および第９抵抗器Ｒ９の抵抗値は設計者が任意に決定することができので、第１実施形態の態様に較べて、出力端子ＴＩＮＰの出力電圧の調整の自由度を大きくすることができる。
【００５３】
同様に、このセンサ駆動装置５００では、出力端子ＴＩＮＭの出力電圧が、端点Ｂの電位の影響を受ないようになっている。出力端子ＴＩＮＭの出力電圧は、端点Ａの電位と、第６抵抗器Ｒ６および第７抵抗器Ｒ７の抵抗値とによって規定される。第６抵抗器Ｒ６および第７抵抗器Ｒ７の抵抗値は設計者が任意に決定することができので、第１実施形態の態様に較べて、出力端子ＴＩＮＭの出力電圧の調整の自由度を大きくすることができる。
【００５４】
なお、第１実施形態と同様に、第１抵抗器Ｒ１および第２抵抗器Ｒ２のそれぞれの抵抗値は、センサ部１１０の抵抗値よりも小さく設定されることが好ましい。これによれば、端点Ａ−Ｂ間の電圧Ｖをできるだけ大きくできるので、センサ部１１０の歪みに対する感度を向上させることができる。
【００５５】
また、第７抵抗器の抵抗値は、第６抵抗器の抵抗値よりも大きく設定され、第８抵抗器の抵抗値は、第９抵抗器の抵抗値よりも大きく設定されることが好ましい。これによれば、センサ部の温度の変化による抵抗値の変化に対する感度を向上させることができる。すなわち、温度に対する感度を向上させることができる。
【００５６】
また、第１抵抗器Ｒ１と第２抵抗器Ｒ２の抵抗値が等しく、第７抵抗器Ｒ７と第８抵抗器Ｒ７の抵抗値が等しく、さらに、第６抵抗器Ｒ６と第９抵抗器Ｒ９の抵抗値が等しく設定されることが好ましい。これによれば、第１実施形態と同様に、圧力および温度に係る出力電圧のコモンモード電位を、電源電位と基準電位の略中点とすることができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５８】
上記した各実施形態において、圧力に関する出力電圧が温度に関する出力電圧に比べて小さい場合には、出力端子ＰＩＮＰおよび出力端子ＰＩＮＭに接続される第１スイッチ回路２０１とＭＵＸ３００との間に、圧力に関する出力電圧を増幅する信号増幅回路が挿入されていることが好ましい。センサ部１１０から出力される出力電圧は、温度に関する出力電圧に比べて小さいことが多い。信号増幅回路によって圧力に関する出力電圧を増幅することにより、ＡＦＥ４００に入力する信号を、ＡＦＥ４００のＡ／Ｄ変換に係る分解能を有効に利用できる信号振幅まで大きくすることができる。
【００５９】
また、上記した各実施形態では、スイッチ回路２０１，２０２とＭＵＸ３００とを別のブロックとして示したが、同様の機能を有する１つの回路ブロックとして構成しても良い。さらに、スイッチ回路２０１，２０２をＭＵＸ３００の後段に圧力検出と温度検出とで共有する１個のスイッチ回路として配置される構成としても良い。
【００６０】
また、スイッチ回路２０１，２０２をチョッパスタビライズドアンプに置き換えることもできる。なお、チョッパスタビライズドアンプは、内部に持つチョッピング機構によりオフセットやフリッカノイズの影響を低減できるが、一般に、アンプは入力レベルの変動に起因してオフセット変動が生じる虞があり、入力レンジが広いチョッパスタビライズドアンプを実装しようとすると回路面積や消費電力の増大、もしくは残留オフセットの増大につながる虞がある。上記した各実施形態に係るセンサ駆動装置を採用すれば、温度に係る出力レンジを抑制することができるから、チョッパスタビライズドアンプの回路面積や消費電力を低減することができる。また、圧力の出力電圧と温度の出力電圧の出力レンジを近くできることから、ＭＵＸ３００の後段に圧力検出と温度検出とで共有する１個のチョッパスタビライズドアンプを配置するような構成を小さい回路面積や消費電力で実現できる。
【００６１】
また、上記した各実施形態では、圧力検出時と温度検出時とで共通のＡＦＥ４００を用いる例を示したが、それぞれ個別にＡＦＥを用意しても良い。換言すれば、ＭＵＸ３００は必ずしも必要ではない。
【符号の説明】
【００６２】
１０…温度出力部，１１…ゲージ抵抗器，１２…ゲージ抵抗器，１００…センサ駆動装置，１１０…センサ部，２０１…第１スイッチ回路，２０２…第２スイッチ回路，３００…マルチプレクサ，４００…アナログフロントエンド，Ｒ１…第１抵抗器，Ｒ２…第２抵抗器，Ｒ３…第３抵抗器，Ｒ４…第４抵抗器，Ｒ５…第５抵抗器
【図１】
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【図２】
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