(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力に応じたアナログ量のセンサ出力を発生すると共に、周囲温度に応じてセンサ出力のオフセット値及びスパンが変化する圧力センサ部と、圧力センサ部の周囲温度を検出する温度検出部と、センサ出力を増幅する増幅部と、増幅部の出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、周囲温度に応じたオフセット値及びスパンの補正値が予め設定された記憶部と、温度検出部の検出結果及び記憶部に設定された補正値に基づいて現在の周囲温度におけるオフセット値及びスパンの補正値を生成する補正値生成部と、補正値生成部の生成したスパンの補正値に基づいてスパンの温度変化を補正するスパン補正部と、補正値生成部の生成したオフセット値の補正値に基づいてオフセット値の温度変化を補正するオフセット補正部と、オフセット補正部及びスパン補正部によって補正されたＡ／Ｄ変換部の出力をデジタル値で出力するデジタル信号出力部と、オフセット補正部及びスパン補正部によって補正されたＡ／Ｄ変換部の出力をアナログ値で出力するアナログ信号出力部とを備え、上記Ａ／Ｄ変換部は、所定の周期でオン／オフするスイッチ素子及び該スイッチ素子を介して増幅部の出力が入力されるコンデンサを具備し増幅部の出力を所定の周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、レジスタと、レジスタに記憶されたデジタル値をアナログ量に変換する第１のＤ／Ａコンバータと、サンプルホールド回路の出力と増幅部の出力との高低を比較するコンパレータとで構成される逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路からなり、上記スパン補正部を、補正値生成部の生成したスパンの補正値に応じた電圧を発生して圧力センサ部に印加する第２のＤ／Ａコンバータで構成し、上記アナログ信号出力部を第１のＤ／Ａコンバータで兼用し、第１のＤ／Ａコンバータの出力を平滑するフィルタを設け、上記温度検出部を、周囲温度に応じて周波数が変化する第１のクロック信号を発生する第１のクロック発生回路と、温度変化に対して周波数が安定な第２のクロック信号を発生する第２のクロック発生回路と、所定時間当たりの第１のクロック信号と第２のクロック信号とのクロック数の差を計数するカウンタとで構成し、カウンタの計数値を周囲温度の検出値として出力することを特徴とする圧力センサ回路。
【請求項２】
上記カウンタの計数値の時間変化を検出することにより周囲温度の変化を検出する温度変化検出部を備え、補正値生成部は、温度変化検出部が計数値の時間的な変化を検出すると現在の周囲温度におけるオフセット値及びスパンの補正値を生成することを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項３】
オフセット補正部は、補正値生成部の生成したオフセット値の補正値に基づいてデジタル演算を行うことにより、Ａ／Ｄ変換部の出力を補正することを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項４】
第１のＤ／Ａコンバータからフィルタに入力されるアナログ信号のデューティ比を変化させるデューティ調整部を設けたことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項５】
第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、第１のクロック信号を分周する分周回路を設け、分周回路の出力に応じて上記スイッチ素子をオン／オフさせることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項６】
上記スイッチ素子をオン／オフするためのサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生部と、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号の変化を検出する出力変化検出部とを設け、出力変化検出部がデジタル信号の変化を検出するとサンプリングパルス発生部はサンプリングパルスの周波数を高くすることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項７】
オフセット補正部の出力、レジスタの出力、スパン補正部の出力の内、何れか１つを適宜選択して第１のＤ／Ａコンバータに出力する第１のマルチプレクサと、第１のＤ／Ａコンバータの出力をアナログ出力部、コンパレータ、圧力センサ部の何れかに適宜選択して出力する第２のマルチプレクサとを設けたことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項８】
第１のＤ／Ａコンバータとフィルタとの間にＡ／Ｄ変換部の変換動作が終了した時のみ第１のＤ／Ａコンバータの出力をフィルタに通過させるセレクタを設けたことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項９】
第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、温度変化検出部が計数値の時間的な変化を検出すると第１のクロック発生回路の発振周波数を高くするクロック周波数可変部を設けると共に、上記フィルタを、アナログ信号出力部から出力されるアナログ信号により充電されるコンダンサと、アナログ信号出力部の出力端とコンデンサとの間に接続され、第１のクロック信号によってオン／オフされるスイッチとを具備したスイッチトキャパシタ回路で構成したことを特徴とする請求項２記載の圧力センサ回路。
【請求項１０】
第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号の変化を検出する出力変化検出部と、出力変化検出部がデジタル信号の変化を検出すると第１のクロック発生回路の周波数を高くするクロック周波数可変部とを備え、上記フィルタを、アナログ信号出力部から出力されるアナログ信号により充電されるコンダンサと、アナログ信号出力部の出力端とコンデンサとの間に接続され、第１のクロック信号に応じてオン／オフされるスイッチとを具備したスイッチトキャパシタ回路で構成したことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項１１】
上記スイッチ素子をオン／オフするためのサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生部と、温度変化検出部が計数値の変化を検出するとサンプリングパルスの周波数を高くする周波数可変部とを設けたことを特徴とする請求項２記載の圧力センサ回路。
【請求項１２】
補正値生成部は、記憶部に記憶されたオフセット値の補正値を読み出す代わりに、上記カウンタのカウント値に基づいて現在の周囲温度におけるオフセット値の補正値を生成することを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【請求項１３】
補正値生成部は、記憶部に記憶されたスパンの補正値を読み出す代わりに、上記カウンタのカウント値に基づいて現在の周囲温度におけるスパンの補正値を生成することを特徴とする請求項１記載の圧力センサ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度や圧力などの物理量の大きさを検出するセンサ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図１５に示すように、圧力の大きさに応じたアナログ値の信号（電圧信号）を出力する圧力センサ回路が提供されている（例えば特開平１１−１９４０６１号公報参照）。この圧力センサ回路は、圧力に応じて出力が変化するセンサ部１と、センサ部１の出力を増幅する増幅回路２と、センサ部１のスパン電圧の温度変化を補正するスパン補正部３１と、増幅回路２の出力電圧に発生するオフセット電圧の温度変化を補正するオフセット補正部３２とで構成される。ここに、スパン電圧とは、定格圧力の印加時におけるセンサ部１の出力からオフセット電圧を除去した電圧を言う。
【０００３】
センサ部１は、印加された圧力の大きさに応じて発生する歪みで抵抗値が変化するように半導体基板上に形成されたピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４のブリッジ回路から構成される。そして、ブリッジ回路の電源端子Ｔ１，Ｔ２間には一定の駆動電圧ＶDDが印加され、一対の出力端子Ｔ３，Ｔ４からピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値変化に応じたセンサ電圧Ｖ１，Ｖ２が出力される。また、増幅回路２は、オペアンプＯＰ１〜ＯＰ３と抵抗Ｒ１１〜Ｒ１７とで構成される差動増幅回路からなり、センサ部１の出力電圧Ｖ１，Ｖ２の差電圧を増幅する。
【０００４】
ところで、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４を用いるセンサ部１は定電圧駆動のため、一般的にセンサ部１のスパン電圧は負の温度係数を有している。また、センサ部１のスパン電圧は駆動電圧ＶDDの電圧値に比例して変化するため、スパン補正部３１では、スパン電圧の温度特性を打ち消すように駆動電圧ＶDDを変化させれば良い。また、オフセット電圧の温度補償についても同様に、オフセット補正部３２が、オフセット電圧の温度変化を打ち消すようなバイアス電圧をオペアンプＯＰ３の非反転入力端子に印加すれば良い。
【０００５】
このように、スパン補正部３１及びオフセット補正部３２を用いて、スパン電圧やオフセット電圧を補正した後、ゲイン調整抵抗Ｒ１７の抵抗値を変化させて、増幅回路２のゲインを調整することにより、オフセット電圧を略０とし、スパン電圧を略一定としたアナログ出力を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の圧力センサ回路ではアナログ値の信号を出力しているため、圧力センサ回路の出力をマイコン等で信号処理する場合は、圧力センサ回路の出力をデジタル信号に変換する必要があった。そこで、回路全体のコストダウンを図るため、出力信号としてデジタル信号を発生する圧力センサ回路が従来より提案されている。
【０００７】
図１６は、圧力の大きさに応じたデジタル値の信号を出力する圧力センサ回路のブロック図であり、この圧力センサ回路は、圧力センサ部１と、周囲温度を検出する温度センサ部２１と、圧力センサ部１及び温度センサ部２１の出力をそれぞれ個別のゲインで増幅する増幅回路２２と、周囲温度に応じたスパン補正値及びオフセット補正値が予め書き込まれたＥＥＰＲＯＭ２３と、温度センサ部２１の検出した周囲温度に基づいて、ＥＥＰＲＯＭ２３からスパン補正値及びオフセット補正値を読み出し、圧力センサ部１の出力を補正するコントロール回路２４と、コントロール回路２４からデジタル値で入力されたスパン補正値をアナログ値に変換して後述するＡ／Ｄ変換回路２７に出力するスパン補正用のＤ／Ａ変換回路２５と、コントロール回路２４からデジタル値で入力されたオフセット補正値をアナログ値に変換してＡ／Ｄ変換回路２７に出力するオフセット補正用のＤ／Ａ変換回路２６と、増幅回路２２によって増幅された温度センサ部２１の出力をデジタル値に変換してコントロール回路２４に出力すると共に、増幅回路２２によって増幅された圧力センサ部１の出力をＤ／Ａ変換回路２５，２６の出力信号を用いて補正した後、デジタル値に変換してデジタル出力回路２８に出力するＡ／Ｄ変換回路２７と、Ａ／Ｄ変換回路２７によってデジタル信号に変換された圧力センサ部１の出力信号を所定の信号形式に変換して出力するデジタル出力２８とを備えている。
【０００８】
上述のように圧力センサ回路としては、圧力に応じた大きさのアナログ信号を出力するものと、デジタル信号を出力するものとが提供されているが、出力信号の形態によって別々の圧力センサ回路を開発する必要があるから、圧力センサ回路の開発に多大なコストや時間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、オフセット値及びスパンの温度変化を補正したアナログ信号とデジタル信号とを出力することのできる圧力センサ回路を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、圧力に応じたアナログ量のセンサ出力を発生すると共に、周囲温度に応じてセンサ出力のオフセット値及びスパンが変化する圧力センサ部と、圧力センサ部の周囲温度を検出する温度検出部と、センサ出力を増幅する増幅部と、増幅部の出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、周囲温度に応じたオフセット値及びスパンの補正値が予め設定された記憶部と、温度検出部の検出結果及び記憶部に設定された補正値に基づいて現在の周囲温度におけるオフセット値及びスパンの補正値を生成する補正値生成部と、補正値生成部の生成したスパンの補正値に基づいてスパンの温度変化を補正するスパン補正部と、補正値生成部の生成したオフセット値の補正値に基づいてオフセット値の温度変化を補正するオフセット補正部と、オフセット補正部及びスパン補正部によって補正されたＡ／Ｄ変換部の出力をデジタル値で出力するデジタル信号出力部と、オフセット補正部及びスパン補正部によって補正されたＡ／Ｄ変換部の出力をアナログ値で出力するアナログ信号出力部とを備え、上記Ａ／Ｄ変換部は、所定の周期でオン／オフするスイッチ素子及び該スイッチ素子を介して増幅部の出力が入力されるコンデンサを具備し増幅部の出力を所定の周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、レジスタと、レジスタに記憶されたデジタル値をアナログ量に変換する第１のＤ／Ａコンバータと、サンプルホールド回路の出力と増幅部の出力との高低を比較するコンパレータとで構成される逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路からなり、上記スパン補正部を、補正値生成部の生成したスパンの補正値に応じた電圧を発生して圧力センサ部に印加する第２のＤ／Ａコンバータで構成し、上記アナログ信号出力部を第１のＤ／Ａコンバータで兼用し、第１のＤ／Ａコンバータの出力を平滑するフィルタを設け、上記温度検出部を、周囲温度に応じて周波数が変化する第１のクロック信号を発生する第１のクロック発生回路と、温度変化に対して周波数が安定な第２のクロック信号を発生する第２のクロック発生回路と、所定時間当たりの第１のクロック信号と第２のクロック信号とのクロック数の差を計数するカウンタとで構成し、カウンタの計数値を周囲温度の検出値として出力することを特徴とし、補正値生成部は、記憶部に記憶されたオフセット値及びスパンの補正値と温度検出部の検出結果とに基づいて現在の周囲温度における補正値を生成し、オフセット補正部及びスパン補正部は補正値生成部の生成した補正値に基づいて圧力センサ部の出力を補正しており、補正後のデジタル信号及びアナログ信号をそれぞれ出力するデジタル信号出力部及びアナログ信号出力部を備えているので、１つの回路でデジタルとアナログの両方の信号を出力することができ、デジタル信号を出力する圧力センサ回路と、アナログ信号を出力する圧力センサ回路とを別々に製造する場合に比べて、製品開発に要するコストや時間を低減でき、低コストで高精度な圧力センサ回路を実現することができる。
【００１１】
さらに、Ａ／Ｄ変換部を逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路で構成し、Ａ／Ｄ変換回路を構成する第１のＤ／Ａコンバータでアナログ信号出力部を兼用し、Ｄ／Ａコンバータの出力をフィルタで平滑することによりアナログ信号を発生しているので、回路規模を縮小して、回路全体のコストを低減することができる。また、温度検出部として、周囲温度に応じたアナログ信号を発生する温度センサを用いた場合は、温度センサの出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器が必要になるが、温度依存性を有する第１のクロック信号と、温度変化の少ない第２のクロック信号とのクロック数の差をカウンタにより計数し、カウンタのカウント値から周囲温度を検出しているので、Ａ／Ｄ変換器が不要になり、回路規模を縮小して、回路全体のコストを低減することができる。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記カウンタの計数値の時間変化を検出することにより周囲温度の変化を検出する温度変化検出部を備え、補正値生成部は、温度変化検出部が計数値の時間的な変化を検出すると現在の周囲温度におけるオフセット値及びスパンの補正値を生成することを特徴とし、補正値生成部は、温度変化検出部が温度変化を検出したときのみオフセット値及びスパンの補正値を生成しているので、温度変化がない場合は補正値生成部の動作を停止させることにより、電力消費を低減できる。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、オフセット補正部は、補正値生成部の生成したオフセット値の補正値に基づいてデジタル演算を行うことにより、Ａ／Ｄ変換部の出力を補正することを特徴とし、オフセット補正部はデジタル演算を行うことによりオフセット値の補正動作を行っているので、オフセット値を補正するためにアナログの回路を設ける必要がなく、回路規模を縮小して、回路全体のコストを低減することができる。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、第１のＤ／Ａコンバータからフィルタに入力されるアナログ信号のデューティ比を変化させるデューティ調整部を設けたことを特徴とし、デューティ調整部が、第１のＤ／Ａコンバータからフィルタに入力されるアナログ信号のデューティ比を変化させることによって、アナログ信号のパルス幅が変化し、フィルタにより平滑されたアナログ信号の大きさを変化させることができる。
【００１５】
請求項５の発明では、請求項１の発明において、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、第１のクロック信号を分周する分周回路を設け、分周回路の出力に応じて上記スイッチ素子をオン／オフさせることを特徴とし、サンプルホールド回路のサンプリング周波数が分周回路の出力の周波数で決まるので、周囲温度の上昇に応じてサンプリング周波数を高くして、Ａ／Ｄ変換回路の応答性を高めることができ、周囲温度の上昇に伴って増加する熱雑音の影響を低減することができる。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項１の発明において、上記スイッチ素子をオン／オフするためのサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生部と、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号の変化を検出する出力変化検出部とを設け、出力変化検出部がデジタル信号の変化を検出するとサンプリングパルス発生部はサンプリングパルスの周波数を高くすることを特徴とし、出力変化検出部がデジタル信号の変化を検出すると、サンプリングパルス発生部がサンプリングパルスの周波数を高めているので、圧力センサ部の出力が変化する場合には、サンプルホールド回路のサンプリング周波数を高くして、Ａ／Ｄ変換回路の応答性を高めることができ、高精度な出力を得ることができる。
【００１７】
請求項７の発明では、請求項１の発明において、オフセット補正部の出力、レジスタの出力、スパン補正部の出力の内、何れか１つを適宜選択して第１のＤ／Ａコンバータに出力する第１のマルチプレクサと、第１のＤ／Ａコンバータの出力をアナログ出力部、コンパレータ、圧力センサ部の何れかに適宜選択して出力する第２のマルチプレクサとを設けたことを特徴とし、第１及び第２のマルチプレクサで第１のＤ／Ａコンバータの入力及び出力を切り替えることによって、第２のＤ／Ａコンバータを第１のＤ／Ａコンバータで兼用することができ、回路規模を縮小して、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
請求項８の発明では、請求項１の発明において、第１のＤ／Ａコンバータとフィルタとの間にＡ／Ｄ変換部の変換動作が終了した時のみ第１のＤ／Ａコンバータの出力をフィルタに通過させるセレクタを設けたことを特徴とし、Ａ／Ｄ変換部の変換動作中は第１のいＤ／Ａコンバータの出力が不安定になっているので、セレクタを用いてＡ／Ｄ変換部の変換動作が終了した時のみ第１のＤ／Ａコンバータの出力をフィルタに通過させることにより、安定した出力を得ることができる。
【００１９】
請求項９の発明では、請求項２の発明において、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、温度変化検出部が計数値の時間的な変化を検出すると第１のクロック発生回路の発振周波数を高くするクロック周波数可変部を設けると共に、上記フィルタを、アナログ信号出力部から出力されるアナログ信号により充電されるコンダンサと、アナログ信号出力部の出力端とコンデンサとの間に接続され、第１のクロック信号によってオン／オフされるスイッチとを具備したスイッチトキャパシタ回路で構成したことを特徴とし、スイッチトキャパシタ回路を構成するスイッチは第１のクロック信号によりオン／オフされており、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、且つ、温度変化検出部が温度変化を検出するとクロック周波数可変部は第１のクロック発生回路の発振周波数を高くしているので、周囲温度が変化した場合は第１のクロック発生回路の発振周波数を高くして、スイッチトキャパシタ回路の応答性を高めることができ、温度上昇に伴って増加する熱雑音の影響を低減することができる。
【００２０】
請求項１０の発明では、請求項１の発明において、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号の変化を検出する出力変化検出部と、出力変化検出部がデジタル信号の変化を検出すると第１のクロック発生回路の周波数を高くするクロック周波数可変部とを備え、上記フィルタを、アナログ信号出力部から出力されるアナログ信号により充電されるコンダンサと、アナログ信号出力部の出力端とコンデンサとの間に接続され、第１のクロック信号に応じてオン／オフされるスイッチとを具備したスイッチトキャパシタ回路で構成したことを特徴とし、スイッチトキャパシタ回路を構成するスイッチは第１のクロック信号によりオン／オフされており、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、且つ、出力変化検出部が出力変化を検出するとクロック周波数可変部は第１のクロック発生回路の発振周波数を高くしているので、周囲温度が上昇したり出力が変化した場合は第１のクロック発生回路の発振周波数を高くして、スイッチトキャパシタ回路の応答性を高めることができ、温度上昇に伴って増加する熱雑音の影響を低減することができる。
【００２１】
請求項１１の発明では、請求項２の発明において、上記スイッチ素子をオン／オフするためのサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生部と、温度変化検出部が計数値の変化を検出するとサンプリングパルスの周波数を高くする周波数可変部とを設けたことを特徴とし、サンプルホールド回路のスイッチ素子はサンプリングパルス発生部のサンプリングパルスによってオン／オフされており、温度変化検出部が温度変化を検出すると、周波数可変部はサンプリングパルスの周波数を高くしているので、Ａ／Ｄ変換部の応答性を高めて、温度上昇に伴って増加する熱雑音の影響を低減することができる。
【００２２】
請求項１２の発明では、請求項１の発明において、補正値生成部は、記憶部に記憶されたオフセット値の補正値を読み出す代わりに、上記カウンタのカウント値に基づいて現在の周囲温度におけるオフセット値の補正値を生成することを特徴とし、オフセット値の補正値を記憶する記憶部をなくすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００２３】
請求項１３の発明では、請求項１の発明において、補正値生成部は、記憶部に記憶されたスパンの補正値を読み出す代わりに、上記カウンタのカウント値に基づいて現在の周囲温度におけるスパンの補正値を生成することを特徴とし、スパンの補正値を記憶する記憶部をなくすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１〜図３を参照して説明する。先ず圧力センサ回路の概略構成を図１に基づいて説明する。この圧力センサ回路は、印加された圧力の大きさに応じて発生する歪みで抵抗値が変化するように半導体基板上に形成されたピエゾ抵抗を備え、ピエゾ抵抗の抵抗値変化を電圧変化として出力する圧力センサ部１と、圧力センサ部１の出力を所定のゲインで増幅する増幅回路２と、増幅回路２の出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ変換部）３と、圧力センサ部１の周囲温度を検出する温度検出部４と、周囲温度に応じたスパン補正値及びオフセット補正値が予め書き込まれたメモリ（記憶部）５と、温度検出部４の検出した周囲温度に応じてメモリ４からスパン補正値及びオフセット補正値を読み出すコントロール回路６と、コントロール回路６からの信号に応じてピエゾ抵抗への駆動電圧を変化させることにより、圧力センサ部１の出力のスパン電圧の温度変化を補正するスパン補正回路（スパン補正部）７と、コントロール回路６からの信号に応じてＡ／Ｄ変換回路３の出力に発生するオフセット電圧の温度変化を補正すると共に、補正後の出力をデジタル出力として出力するデジタル信号出力部としてのオフセット補正部８と、コントロール回路６の動作クロックを生成するクロック発生回路９と、Ａ／Ｄ変換回路３が増幅回路２の出力電圧をサンプリングするタイミングを決定するサンプリングパルス発生回路１０と、Ａ／Ｄ変換回路３に入力された増幅回路２の出力電圧をオフセット補正部８により補正した電圧に対応するアナログ電圧が入力され、このアナログ電圧を平滑して出力するアナログ信号出力部としてのフィルタ１１とで構成される。
【００２６】
ここで、コントロール回路６は例えばマイクロコンピュータからなり、コントロール回路６により、温度検出部４の検出結果及びメモリ５に設定された補正値に基づいて現在の周囲温度におけるオフセット値及びスパンの補正値を生成する補正値生成部が構成される。尚、メモリ５はＥＥＰＲＯＭのような電気的に読み書き可能な不揮発性メモリにより構成される。
【００２７】
圧力センサ部１は、例えばピエゾ抵抗がブリッジ接続されたホイートストンブリッジ回路により構成されるのであるが、このような圧力センサ部１ではオフセット電圧やスパン電圧が温度変化に応じて変動するため、オフセット電圧やスパン電圧を補正して、周囲温度に関係なくオフセット電圧やスパン電圧を略一定の値に補正する必要がある。
【００２８】
そこで、本回路では、メモリ５の所定のアドレスに、各周囲温度におけるオフセット電圧の補正値とスパン電圧の補正値とを予め記憶させており、コントロール回路６はメモリ５に記憶されたオフセット電圧の補正値とスパン電圧の補正値とを用いて、オフセット電圧やスパン電圧の補正を行っている。ここで、メモリ５には以下のような方法で補正値を設定する。例えばこの圧力センサ回路に外部のパーソナルコンピュータを接続し、このパーソナルコンピュータを用いて測定温度範囲内の数ポイントにおける補正値を入力する。この時、コントロール回路６では、パーソナルコンピュータから入力された補正値をそのままメモリ５に書き込むと共に、その他の温度における補正値を数ポイントの補正値から推定してメモリ５に書き込む。尚、メモリ５への補正値の書き込み作業が一旦終了すれば、通常動作ではパーソナルコンピュータは不要である。
【００２９】
次に、圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。コントロール回路６はクロック発生回路９から入力されるクロック信号に応じて動作し、温度検出部４から入力された周囲温度に基づいて、メモリ５の対応するアドレスからその周囲温度におけるスパン電圧及びオフセット電圧の補正値を読み出し、スパン補正部７及びオフセット補正部８に出力する。この時、スパン補正部７は、コントロール回路６から入力されたスパン電圧の補正値に基づいて圧力センサ部１に印加する駆動電圧を変化させ、周囲温度に関係無くスパン電圧を略一定に維持する。尚、圧力センサ部１に印加する駆動電圧を略一定とした場合、圧力センサ部１のスパン電圧は負の温度特性を有するのであるが、スパン電圧は駆動電圧に比例するから、スパン補正部７が周囲温度に比例して駆動電圧を変化させることによって、スパン電圧の温度変化を打ち消すことができる。すなわち、スパン補正部７から圧力センサ部１に印加される駆動電圧は正の温度特性を有している。
【００３０】
また圧力センサ部１の出力は増幅回路２によって所定のゲインで増幅され、Ａ／Ｄ変換回路３によりデジタル信号に変換されて、オフセット補正部９に入力される。オフセット補正部９は、コントロール回路６から入力されたオフセット電圧の補正値に基づいて、Ａ／Ｄ変換回路３のバイアス電圧をオフセット電圧の温度特性を打ち消すように変化させることにより、Ａ／Ｄ変換回路３の出力電圧に含まれるオフセット電圧の温度変化を抑制する。ここで、Ａ／Ｄ変換回路３は増幅回路２の出力電圧をデジタル信号に変換して出力するのであるが、オフセット補正部８からの信号に応じて補正したデジタル出力に対応するアナログ電圧を出力する機能を備えており、Ａ／Ｄ変換回路３から出力されたアナログ電圧はフィルタ１１を介して外部に出力される。
【００３１】
このように、図１に示す圧力センサ回路ではスパン電圧とオフセット電圧の温度補正機能を有し、温度補正されたデジタル信号とアナログ信号とを出力しているので、１つの回路でデジタルとアナログの両方の信号を出力することができ、デジタル信号を出力する圧力センサ回路と、アナログ信号を出力する圧力センサ回路とを別々に製造する場合に比べて、製品開発に要するコストや時間を低減できる。また、必要に応じて出力形態（デジタル信号又はアナログ信号）を選択することにより、低コストで高精度な圧力センサ回路を実現することができる。
【００３２】
次に、圧力センサ回路の具体的な構成を図２及び図３を参照して説明する。図２の具体回路では、図１で説明した圧力センサ回路において、圧力センサ部１を、印加された圧力の大きさに応じて発生する歪みで抵抗値が変化するように半導体基板上に形成されたピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４のブリッジ回路により構成している。ブリッジ回路の電源端子Ｔ１，Ｔ２間にはスパン補正部７によって駆動電圧が印加され、一対の出力端子Ｔ３，Ｔ４からピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値変化に応じたセンサ電圧Ｖ１，Ｖ２が出力される。増幅回路２は差動増幅回路からなり、圧力センサ部１のセンサ電圧Ｖ１，Ｖ２の差電圧を増幅する。
【００３３】
またＡ／Ｄ変換回路３を、サンプリングパルス発生回路１０の発生するサンプリングパルスに応じてオン／オフするアナログスイッチ（スイッチ素子）ＳＷ１、及び、アナログスイッチＳＷ１を介して増幅回路２の出力電圧が印加されるコンデンサＣ２からなり増幅回路２の出力を一定の周期でサンプリングするサンプルホールド回路３ａと、レジスタ３ｄと、レジスタ３ｄに記憶されたデジタル値をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換部（第１のＤ／Ａコンバータ）３ｂと、サンプルホールド回路３ａの出力とＤ／Ａ変換部３ｂの出力との高低を比較するコンパレータ３ｃとを具備し、レジスタ３ｄのデジタル値を逐次変化させて、サンプルホールド回路３ａの出力とＤ／Ａ変換部３ｂの出力との高低をコンパレータ３ｃで比較し、サンプルホールド回路３ａの出力とＤ／Ａ変換部３ｂの出力とが一致した時のレジスタ３ｄのデジタル値を変換データとして出力する逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路により構成している。また、Ｄ／Ａ変換部３ｂの出力電圧Ｖａと、出力電圧Ｖａをフィルタ１１によりフィルタリングした電圧Ｖｂとが外部に出力されている。フィルタ１１は、抵抗とコンデンサとで構成されるローパスフィルタからなり、電圧Ｖａに発生するノイズ成分を除去することにより、安定なアナログ信号を得ることができる。
【００３４】
また、温度検出部４を、コンデンサＣ１と温度依存性を有する抵抗Ｒ５とを具備し、コンデンサＣ１の静電容量値と抵抗Ｒ５の抵抗値とで決定される周波数のクロック信号（第１のクロック信号）を生成する温度検出用発振回路（第１のクロック発生回路）４ａと、温度変化に関係なく周波数が略一定の基準クロック信号（第２のクロック信号）を生成する基準発振回路（第２のクロック発生回路）４ｂと、温度検出用発振回路４ａの生成するクロック信号と基準発振回路４ｂの生成する基準クロック信号とのクロック数の差をカウントするカウンタ４ｃとで構成している。尚、本回路では、基準発振回路４ｂの生成した基準クロック信号をコントロール回路６及びＡ／Ｄ変換回路３のクロック信号ＣＬＫとして用いており、基準発振回路４ｂでクロック発生回路９を兼用している。
【００３５】
次に図２に示す圧力センサ回路の動作を簡単に説明する。温度検出部４ではカウンタ４ｃが、温度検出用発振回路４ａの生成したクロック信号と、基準発振回路４ｂの生成した基準クロック信号とのクロック数の差を計数し、そのカウント値をコントロール回路６に出力する。温度検出用発振回路４ａの生成するクロック信号の周波数は周囲温度に応じて変化するので、温度検出用発振回路４ａの生成するクロック信号と基準クロック信号とのクロック数の差も周囲温度に応じて変化する。
【００３６】
コントロール回路６は、基準発振回路４ｂの生成した基準クロック信号に応じて動作しており、所定の周期でカウンタ４ｃのカウント値を読み込み、このカウント値から周囲温度を検出する。そして、アドレス指定部６ａが現在の周囲温度に対応するメモリ５のアドレスを指示し、補正値算出部６ｂがこのアドレスからスパン補正値及びオフセット補正値を読み込み、スパン補正部７及びオフセット補正部８にスパン補正値、オフセット補正値をそれぞれ出力する。
【００３７】
スパン補正部７は従来周知の回路構成を有するＤ／Ａコンバータにより構成され、コントロール回路６から入力されるスパン補正値に応じた駆動電圧を生成し、圧力センサ部１の電源端子Ｔ１，Ｔ２間に印加することによって、圧力センサ部１のスパン電圧を温度変化に関係なく略一定に制御する。圧力センサ部１のセンサ出力Ｖ１，Ｖ２の差電圧は増幅回路２によって増幅され、サンプルホールド回路３ａによって所定のサンプリング周期でサンプリングされる。コンパレータ３ｃは、サンプルホールド回路３ａの出力とＤ／Ａ変換部３ｂの出力との高低を逐次比較しており、両者が一致するまでレジスタ３ｄの出力を変化させている。そして、両者が一致した時のレジスタ３のデジタル値が変換値として出力される。
【００３８】
ここで、レジスタ３に格納された圧力のデータはオフセット補正部８に入力される。オフセット補正部８では、コントロール回路６から入力されたオフセット補正値に応じて、Ａ／Ｄ変換回路３の出力に所定のバイアス値を加算又は減算し、出力に発生するオフセット量の温度変化をデジタル演算により補正する。
【００３９】
また、オフセット補正部８はオフセット補正後のデジタル出力をＤ／Ａ変換部３ｂに出力しており、このデジタル出力をＤ／Ａ変換部３ｂがアナログ電圧Ｖａに変換し、アナログ電圧Ｖａとこのアナログ電圧Ｖａをフィルタ１１により平滑した電圧Ｖｂとがアナログ信号として外部に出力される（図３参照）。尚、サンプルホールド回路３ａは一定の周期ｆｓで増幅回路２の出力電圧をサンプリングしており、図３中の期間ｔ１でＡ／Ｄ変換動作が行われる。
【００４０】
従来の圧力センサ回路では、温度検出部４としてアナログ信号を出力する温度センサを用い、温度センサのアナログ信号をＡ／Ｄ変換して周囲温度を検出していたが、本回路では温度検出用発振回路４ａの生成するクロック信号と、基準発振回路４ｂの生成する基準クロック信号とのクロック数の差をカウンタ４ｃで計数することにより、周囲温度を検出しているので、従来回路のように温度センサの出力をＡ／Ｄ変換する必要が無く、回路規模を縮小して、回路全体のコストを低減することができる。
【００４１】
また、従来の圧力センサ回路では、検出圧力に対応した出力電圧に所定のバイアス電圧を加算することによって、出力電圧に発生するオフセット電圧を打ち消し、オフセット電圧の補正後にＡ／Ｄ変換してデジタル信号を得ているが、本回路ではオフセット補正部８がデジタル演算を行い、検出圧力に対応したデジタル信号に所定のバイアス値を加算することにより、出力に発生するオフセット成分の補正動作を行っているので、加算回路やＡ／Ｄ変換回路などの回路を無くすことができ、回路構成を簡単にしてコストダウンを図ることができる。
【００４２】
尚、本実施形態では、コントロール回路６が温度検出部４の検出結果に応じてメモリ５からスパン補正値及びオフセット補正値を読み出しているが、メモリ５からオフセット補正値を読み出す代わりに、コントロール回路６がカウンタ４ｃのカウント値に所定の演算を施してスパン補正値又はオフセット補正値を生成し、スパン補正部７又はオフセット補正部８にそれぞれ出力するようにしても良く、スパン補正値又はオフセット補正値をメモリ５から読み出す必要がないから、読み出し時間を短縮して、補正動作にかかるじかんを短くできる。また、コントロール回路６がカウンタ４ｃのカウント値に所定の演算を施してスパン補正値及びオフセット補正値を両方とも生成し、スパン補正部７及びオフセット補正部８にそれぞれ出力するようにすれば、メモリ５を無くすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００４３】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図４を参照して説明する。本回路では、実施形態１の圧力センサ回路において、カウンタ４ｃのカウント値をそれぞれ記憶する２つの温度レジスタ１２ａ，１２ｂと、温度レジスタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ記憶されたカウント値の変化分を検出する変化分検出器（温度変化検出部）１３とを設けている。尚、温度レジスタ１２ａ，１２ｂ及び変化分検出器１３以外の構成は実施形態１の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４４】
ここで、本実施形態の圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。尚、本回路の基本的な動作は実施形態１と同様であるので、異なる部分のみを説明する。先ず、ある周囲温度でコントロール回路６がスパン電圧及びオフセット電圧の補正動作を行った場合、一方の温度レジスタ１２ａにはこの時のカウンタ４ｃのカウント値Ｎａ（Ｎ）が格納される。その後、温度検出部４が検出動作を行い、カウンタ４のカウント値Ｎｂ（Ｎ−１）がもう一方の温度レジスタ１２ｂに書き込まれると、変化分検出器１３は２つの温度レジスタ１２ａ，１２ｂのカウント値を比較する。
【００４５】
ここで、温度レジスタ１２ａ，１２ｂのカウント値が同じ場合（すなわち、カウンタ４ｃのカウント値が変化していない場合）、コントロール回路６では前回スパン補正部７及びオフセット補正部８に出力した値を保持し、この値をそのまま出力する。一方、温度レジスタ１２ａ，１２ｂのカウント値が異なる場合（すなわち、カウンタ４ｃのカウント値が変化した場合）、コントロール回路６では、新たにメモリ５からスパン補正値及びオフセット補正値を読み出し、これらの値をスパン補正部７及びオフセット補正部８に出力して補正動作を行わせる。
【００４６】
このように、本回路では変化分検出器１３が温度検出部４の出力の変化を検出した場合のみ、コントロール回路６がメモリ５から補正値を読み出して、補正動作を行っているので、コントロール回路６の電力消費を低減でき、消費電力の低い圧力センサ回路を実現できる。
【００４７】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について図５及び図６を参照して説明する。本回路では、実施形態１の圧力センサ回路において、Ｄ／Ａ変換部３ｂから外部に出力されるアナログ信号のデューティ比を変化させるデューティ調整回路１４を設けている。尚、デューティ調整回路１４以外の構成は実施形態１の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４８】
ここで、本実施形態の圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。尚、本回路の基本的な動作は実施形態１と同様であるので、異なる部分のみを説明する。Ａ／Ｄ変換回路３では、サンプリングパルス発生回路１０からサンプリングパルスが入力されると、サンプルホールド回路３ａが増幅回路２の出力をサンプルホールドし、サンプルホールド回路３ａの出力をＡ／Ｄ変換すると共に、オフセット補正を行い、補正後のデジタル信号とアナログ信号とをそれぞれ出力する。ここで、Ｄ／Ａ変換部３ｂから出力されるアナログ電圧Ｖａは、図６に示すように周期がサンプリング周期ｆｓと略等しいパルス波形になる。したがって、デューティ調整回路１４が電圧Ｖａのデューティ比を小さくすると、Ｄ／Ａ変換部３ｂから出力されるアナログ電圧Ｖａのパルス幅が短くなり、フィルタ１１により平滑化された電圧信号Ｖｂが低下する。このように、デューティ調整回路１４は、Ｄ／Ａ変換部３ｂから出力されるアナログ電圧Ｖａのデューティ比を変化させることにより、アナログ電圧Ｖｂの大きさを変化させることができ、オフセット電圧の調整範囲を変化させることができる。したがって、デューティ調整回路１４が、増幅回路２の出力電圧に応じて、Ｄ／Ａ変換部３ｂから外部へ出力されるアナログ電圧Ｖａのデューティ比を変化させるようにすれば、オフセット電圧が変化し、必要な調整範囲を確保することができる。
【００４９】
（実施形態４）
本発明の実施形態４について図７を参照して説明する。本回路では、実施形態１の圧力センサ回路において、抵抗Ｒ１の代わりに、例えばサーミスタのような負の温度特性を有する抵抗ＮＴＣを設けると共に、サンプリングパルス発生回路１０の代わりに、温度検出用発振回路４ａの生成したクロック信号を分周してサンプリングパルスを生成する分周器（分周回路）１５を設けており、分周器１５の出力に応じてサンプルホールド回路３ａのスイッチＳＷ１がオン／オフする。尚、抵抗ＮＴＣ及び分周器１５以外の構成は実施形態１の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５０】
ここで、本実施形態の圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。尚、本回路の基本的な動作は実施形態１と同様であるので、異なる部分のみを説明する。本回路では、サンプルホールド回路３ａのサンプリング周波数を周囲温度に応じて変化させている。すなわち、温度検出用発振回路４ａの発振周波数を決定する抵抗として負の温度特性を有するサーミスタＮＴＣを用いているので、温度検出用発振回路４ａの発振周波数は、周囲温度が高くなるにつれて上昇し、周囲温度が低くなるにつれて低下する。
【００５１】
ところで、ボルツマン定数をＢ、周囲温度をＴ（Ｋ）、帯域周波数をＢ、抵抗値をＲとすると、一般に回路の熱雑音は、（２×Ｋ×Ｔ×Ｂ×Ｒ）1/2と表され、熱雑音は温度上昇と共に増加する傾向があるが、本回路では周囲温度が高くなるにつれて、サンプルホールド回路３ａのサンプリング周波数を高くしているので、回路の応答性を高め、熱雑音の大きな高温期間においてもその影響を小さくできる。
【００５２】
（実施形態５）
本発明の実施形態５を図８を参照して説明する。本回路では、実施形態１の圧力センサ回路において、オフセット補正部８から今回出力されるデジタル信号と前回出力されたデジタル信号とをそれぞれ記憶する２つの出力レジスタ１６ａ，１６ｂと、出力レジスタ１６ａ，１６ｂに記憶されたデジタル信号の変化分を検出し、検出結果をサンプリングパルス発生回路１０に出力する変化分検出器（出力変化検出部）１７とを設けており、サンプリングパルス発生回路１０は変化分検出器１７の検出結果に応じてサンプリングパルスの周波数を変化させている。尚、出力レジスタ１６ａ，１６ｂ及び変化分検出器１７以外の構成は実施形態１の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５３】
ここで、本実施形態の圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。尚、本回路の基本的な動作は実施形態１と同様であるので、異なる部分のみを説明する。本回路では、オフセット補正部８から前回出力されたデジタル信号を出力レジスタ１６ｂに格納すると共に、今回出力するデジタル信号を出力レジスタ１６ａに格納しており、変化分検出器１７は出力レジスタ１６ａ，１６ｂにそれぞれ格納されたデジタル信号を比較し、デジタル信号の変化分を検出する。
【００５４】
外部環境等が安定して圧力の変化分が少なく、変化分検出器１７の検出したデジタル信号の変化分が所定のしきい値以下の場合、サンプリングパルス発生回路１０は、サンプリングパルスの周波数を一定とし、所定の時間間隔で圧力センサ部１の出力を検出する。一方、外部環境等の変化によって圧力変化が大きくなり、変化分検出器１７の検出したデジタル信号の変化分が所定のしきい値よりも大きくなると、周波数可変部としてのサンプリングパルス発生回路１０は、サンプリングパルスの周波数を高くして、応答性を高めているので、圧力変化が大きい場合でも高精度に圧力を検出することができる。
【００５５】
（実施形態６）
本発明の実施形態６を図９を参照して説明する。本回路では、実施形態１の圧力センサ回路において、オフセット補正部８から出力されるデジタル信号、レジスタ３ｄに格納されたデジタル信号、コントロール回路６から入力されるスパン電圧の補正値（すなわち、圧力センサ部１の駆動電圧に対応するデジタル信号）の内何れか１つを選択して、第１のＤ／ＡコンバータたるＤ／Ａ変換部１９に出力する第１のマルチプレクサ（以下、ＭＵＸと略す。）１８と、ＭＵＸ１８から入力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器１９と、Ｄ／Ａ変換器１９の出力を圧力センサ部１の電源端子、コンパレータ３ｃの入力端子、アナログ信号出力部の何れかに出力する第２のマルチプレクサ（以下、ＭＵＸと略す。）２０とを設けている。尚、本回路ではコンパレータ３ｃの入力端子がアナログ信号の出力端子に接続されているので、ＭＵＸ２０はＤ／Ａ変換器１９の出力を圧力センサ部１の電源端子又はコンパレータ３ｃの入力端子に切り替えて出力している。尚、ＭＵＸ１８，２０及びＤ／Ａ変換器１９以外の構成は実施形態１の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５６】
ここで、本実施形態の圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。尚、本回路の基本的な動作は実施形態１と同様であるので、異なる部分のみを説明する。コントロール回路６は、基準発振回路４ｂの生成した基準クロック信号ＣＬＫに応じて動作し、所定のタイミングでカウンタ４ｃのカウント値を読み込み、このカウント値から周囲温度を検出して、現在の周囲温度に対応するスパン補正値及びオフセット補正値をメモリ５から読み込み、ＭＵＸ１８及びオフセット補正部８にそれぞれ出力する。この時、ＭＵＸ１８の入力はコントロール回路６に切り替えられると共に、ＭＵＸ２０の出力は圧力センサ部１に切り替えられ、コントロール回路６から入力されたスパン補正値は、Ｄ／Ａ変換部１９によってアナログ電圧に変換され、圧力センサ部１に印加される。
【００５７】
このようにして圧力センサ部１のスパン電圧が温度補正され、圧力センサ部１の出力が増幅回路２により増幅される。次に、サンプリングパルス発生回路１０から入力されるサンプリングパルスによって、サンプルホールド回路３ａのスイッチＳＷ１がオンになると、増幅回路２の出力がサンプルホールドされる。この時、ＭＵＸ１８の入力はレジスタ３ｄの出力端に切り替えれると共に、ＭＵＸ２０の出力はコンパレータ３ｃの入力端に切り替えられて、Ａ／Ｄ変換回路３はＡ／Ｄ変換動作を行い、増幅回路２の出力電圧をデジタル信号に変換する。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換が終了すると、オフセット補正部８はレジスタ３ｄに格納されたデジタル変換値と、コントロール回路６から入力されたオフセット値とに基づいてデジタル演算を行いオフセット値の温度変化を補正し、補正後のデジタル信号Ｓ１を出力する。この時、ＭＵＸ１８の入力はオフセット補正部８に切り替えられると共に、ＭＵＸ２０の出力はアナログ信号出力部に切り替えられ、オフセット補正部８から補正後のデジタル信号Ｓ１がＤ／Ａ変換部１９に入力され、Ｄ／Ａ変換部１９がデジタル信号Ｓ１をＤ／Ａ変換し、オフセット補正後のアナログ電圧Ｖａを発生する。
【００５９】
上述のように本回路では、逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路３を構成する第１のＤ／Ａコンパレータと、スパン補正回路７を構成する第２のＤ／Ａコンパレータとを１つのＤ／Ａ変換器１９で構成しているので、回路規模を小さくでき、コストダウンを図ることができる。
【００６０】
（実施形態７）
本発明の実施形態７を図１０及び図１１を参照して説明する。本回路では、実施形態１の圧力センサ回路において、フィルタ１１の前段にセレクタ４１を設けている。尚、セレクタ４１以外の構成は実施形態１の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６１】
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、Ａ／Ｄ変換回路３はサンプリングパルス発生回路１０から入力されたサンプリングパルスに応じて、所定の周期毎にＡ／Ｄ変換を行っている。ここで、Ａ／Ｄ変換回路３では、スイッチＳＷ１のオン時に増幅回路２の出力をホールドし、スイッチＳＷ１のオフ時にＡ／Ｄ変換動作を行っており、図１１の期間ｔ１ではＡ／Ｄ変換動作を行っているため、Ｄ／Ａ変換部３ｂの出力電圧Ｖａが収束していない。
【００６２】
そこで、本回路では、Ａ／Ｄ変換回路３がＡ／Ｄ変換動作を行っていない期間のみＤ／Ａ変換部３ｂの出力を通過させるセレクタ４１をフィルタ１１の前段に設けており、セレクタ４１の出力Ｖｃはフィルタ１１によって平滑され、アナログ電圧Ｖｂとして出力される。したがって、Ａ／Ｄ変換回路３がＡ／Ｄ変換を行っている期間は、セレクタ４１を介してＤ／Ａ変換部３ｂの出力がフィルタ１１に入力されないため、Ａ／Ｄ変換動作を行っている間の不安定な出力の影響を受けることはなく、安定なアナログ電圧Ｖｂを得ることができる。
【００６３】
（実施形態８）
本発明の実施形態８を図１２を参照して説明する。本回路では、実施形態１の圧力センサ回路において、温度検出用発振回路４ａの発振周波数を決定する抵抗として、例えばサーミスタのような負の温度特性を有する抵抗ＮＴＣを用いている。また、温度検出部４の今回の検出値と前回の検出値とをそれぞれ記憶する２つの温度レジスタ１２ａ，１２ｂと、温度レジスタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ記憶された検出値から温度変化を検出する変化分検出器１３とを設けている。また、Ｄ／Ａ変換部３ｂのアナログ出力を平滑するフィルタ１１としてスイッチトキャパシタ回路４２を用いている。尚、温度レジスタ１２ａ，１２ｂ、変化分検出器１３、及び、スイッチトキャパシタ回路４２以外の構成は実施形態１の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６４】
スイッチトキャパシタ回路４２は、Ｄ／Ａ変換部３ｂの出力がスイッチＳＷ２を介して入力されるコンデンサＣ３と、コンデンサＣ３の出力がスイッチＳＷ３を介して入力されるオペアンプＯＰ４と、オペアンプＯＰ４の出力端子と反転入力端子との間に接続されたコンデンサＣ４などから構成され、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は温度検出用発振回路４ａの発生するクロック信号に応じて交互にオン／オフされる。スイッチＳＷ２がオン、スイッチＳＷ３がオフになると、Ｄ／Ａ変換部３ｂの出力電圧によってコンデンサＣ３が充電され、スイッチＳＷ２がオフ、スイッチＳＷ３がオンになると、コンデンサＣ３に充電された電荷がコンデンサＣ４に充電されるので、オペアンプＯＰ４の出力端にＤ／Ａ変換部３ｂの出力電圧を積分した電圧が発生する。
【００６５】
ここで、本実施形態の圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。尚、本回路の基本的な動作は実施形態１と同様であるので、異なる部分のみを説明する。一方の温度レジスタ１２ａには今回検出した温度検出部４の検出結果（すなわち、カウンタ４ｃのカウント値）が格納され、もう一方の温度レジスタ１２ｂには前回検出した温度検出部４の検出結果が格納されている。変化分検出器１３では、温度レジスタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ格納されたカウンタ４ｃのカウント値から温度変化を検出し、その検出結果を温度検出用発振回路４ａに出力する。温度検出用発振回路４ａでは変化分検出器１３の検出結果に応じてクロック信号の発振周波数を変化させている。すなわち、周囲温度が高くなると、クロック周波数可変部としての温度検出用発振回路４ａはクロック信号の発振周波数を高くしている。また、温度検出用発振回路４ａは周波数設定用の抵抗として負の温度特性を有する抵抗ＮＴＣを用いており、その発振周波数は温度上昇と共に高くなる。ここで、スイッチトキャパシタ回路４２のスイッチＳＷ２，ＳＷ３は温度検出用発振回路４ａのクロック信号に応じて交互にオン／オフされるので、温度上昇に応じてスイッチＳＷ２，ＳＷ３のオン／オフの周期が短くなり、スイッチトキャパシタ回路４２の応答性が速くなるので、熱雑音による影響を除去することができる。
【００６６】
（実施形態９）
本発明の実施形態９を図１３を参照して説明する。本回路では、実施形態５の圧力センサ回路において、変化分検出器１７の検出結果をサンプリングパルス発生回路１０に出力する代わりに、温度検出用発振回路４ａに出力している。また、本回路では、温度検出用発振回路４ａの発振周波数を決定する抵抗として、例えばサーミスタのような負の温度特性を有する抵抗ＮＴＣを用い、Ｄ／Ａ変換部３ｂのアナログ出力を平滑するフィルタとしてスイッチトキャパシタ回路４２を用いている。尚、抵抗ＮＴＣ、変化分検出器１７、及び、スイッチトキャパシタ回路４２以外の構成は実施形態５の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６７】
スイッチトキャパシタ回路４２は、Ｄ／Ａ変換部３ｂの出力がスイッチＳＷ２を介して入力されるコンデンサＣ３と、コンデンサＣ３の出力がスイッチＳＷ３を介して入力されるオペアンプＯＰ４と、オペアンプＯＰ４の出力端子と反転入力端子との間に接続されたコンデンサＣ４などから構成され、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は温度検出用発振回路４ａの発生するクロック信号に応じて交互にオン／オフされる。スイッチＳＷ２がオン、スイッチＳＷ３がオフになると、Ｄ／Ａ変換部３ｂの出力電圧によってコンデンサＣ３が充電され、スイッチＳＷ２がオフ、スイッチＳＷ３がオンになると、コンデンサＣ３に充電された電荷がコンデンサＣ４に充電されるので、オペアンプＯＰ４の出力端にＤ／Ａ変換部３ｂの出力電圧を積分した電圧が発生する。
【００６８】
以下に本実施形態の圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。尚、本回路の基本的な動作は実施形態１又は５と同様であるので、異なる部分のみを説明する。本回路では、オフセット補正部８から前回出力されたデジタル信号を出力レジスタ１６ｂに格納すると共に、今回出力するデジタル信号を出力レジスタ１６ａに格納しており、変化分検出器１７は出力レジスタ１６ａ，１６ｂにそれぞれ格納されたデジタル信号の変化分を検出し、検出結果を温度検出用発振回路４ａに出力する。
【００６９】
ここで、圧力が急激に変化して、変化分検出器１７の検出した変化分が所定のしきい値を越えた場合、クロック周波数可変部としての温度検出用発振回路４ａはクロック信号の発振周波数を高めている。温度検出用発振回路４ａのクロック信号はスイッチトキャパシタ回路４２に動作クロックとして出力されるので、圧力が急激に変動した場合は、スイッチトキャパシタ回路４２の動作クロックの周波数が通常時よりも高くなり、応答性が向上するので、アナログ電圧Ｖｂの精度を向上する。
【００７０】
また、温度検出用発振回路４ａは周波数設定用の抵抗として負の温度特性を有する抵抗ＮＴＣを用いており、その発振周波数は温度上昇と共に高くなるから、スイッチトキャパシタ回路４２に供給されるクロック信号の周波数も高くなる。したがって、温度上昇と共にスイッチトキャパシタ回路４２の応答性が速くなり、熱雑音の影響を除去することができる。
【００７１】
尚、低温期間においては、基準発振回路４ｂのクロック信号がサンプリングパルス発生回路４２にクロック信号として与えられ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が基準発振回路４ｂのクロック信号に応じてオン／オフするので、低温時に応答性が悪化することはない。
【００７２】
（実施形態１０）
本発明の実施形態１０を図１４を参照して説明する。本回路では、実施形態２の圧力センサ回路において、変化分検出器１３の検出結果をコントロール回路６に出力する代わりに、サンプリングパルス発生回路１０に出力している。尚、変化分検出器１３以外の構成は実施形態２の圧力センサ回路と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７３】
以下に本実施形態の圧力センサ回路の動作について簡単に説明する。尚、本回路の基本的な動作は実施形態２と同様であるので、異なる部分のみを説明する。先ず、ある周囲温度でコントロール回路６がスパン電圧及びオフセット電圧の補正動作を行った場合、一方の温度レジスタ１２ａにはこの時のカウンタ４ｃのカウント値Ｎａ（Ｎ）が格納される。その後、温度検出部４が検出動作を行うと、カウンタ４のカウント値Ｎｂ（Ｎ−１）がもう一方の温度レジスタ１２ｂに書き込まれ、変化分検出器１３が２つの温度レジスタ１２ａ，１２ｂのカウント値を比較する。
【００７４】
ここで、温度レジスタ１２ａ，１２ｂのカウント値が同じ場合（すなわち、カウンタ４ｃのカウント値が変化していない場合）、サンプリングパルス発生回路１０はサンプリングパルスの周波数を略一定に制御する。一方、温度レジスタ１２ａ，１２ｂのカウント値が異なる場合（すなわち、カウンタ４ｃのカウント値が変化した場合）、周波数可変部としてのサンプリングパルス発生回路１０はサンプリングパルスの周波数を変化させており、温度変化が大きいほどサンプリングパルスの周波数を高くしているので、Ａ／Ｄ変換回路３の応答性が高くなり、ノイズに対する影響を低減した、高精度の出力を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、圧力に応じたアナログ量のセンサ出力を発生すると共に、周囲温度に応じてセンサ出力のオフセット値及びスパンが変化する圧力センサ部と、圧力センサ部の周囲温度を検出する温度検出部と、センサ出力を増幅する増幅部と、増幅部の出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、周囲温度に応じたオフセット値及びスパンの補正値が予め設定された記憶部と、温度検出部の検出結果及び記憶部に設定された補正値に基づいて現在の周囲温度におけるオフセット値及びスパンの補正値を生成する補正値生成部と、補正値生成部の生成したスパンの補正値に基づいてスパンの温度変化を補正するスパン補正部と、補正値生成部の生成したオフセット値の補正値に基づいてオフセット値の温度変化を補正するオフセット補正部と、オフセット補正部及びスパン補正部によって補正されたＡ／Ｄ変換部の出力をデジタル値で出力するデジタル信号出力部と、オフセット補正部及びスパン補正部によって補正されたＡ／Ｄ変換部の出力をアナログ値で出力するアナログ信号出力部とを備え、上記Ａ／Ｄ変換部は、所定の周期でオン／オフするスイッチ素子及び該スイッチ素子を介して増幅部の出力が入力されるコンデンサを具備し増幅部の出力を所定の周期でサンプリングするサンプルホールド回路と、レジスタと、レジスタに記憶されたデジタル値をアナログ量に変換する第１のＤ／Ａコンバータと、サンプルホールド回路の出力と増幅部の出力との高低を比較するコンパレータとで構成される逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路からなり、上記スパン補正部を、補正値生成部の生成したスパンの補正値に応じた電圧を発生して圧力センサ部に印加する第２のＤ／Ａコンバータで構成し、上記アナログ信号出力部を第１のＤ／Ａコンバータで兼用し、第１のＤ／Ａコンバータの出力を平滑するフィルタを設け、上記温度検出部を、周囲温度に応じて周波数が変化する第１のクロック信号を発生する第１のクロック発生回路と、温度変化に対して周波数が安定な第２のクロック信号を発生する第２のクロック発生回路と、所定時間当たりの第１のクロック信号と第２のクロック信号とのクロック数の差を計数するカウンタとで構成し、カウンタの計数値を周囲温度の検出値として出力することを特徴とし、補正値生成部は、記憶部に記憶されたオフセット値及びスパンの補正値と温度検出部の検出結果とに基づいて現在の周囲温度における補正値を生成し、オフセット補正部及びスパン補正部は補正値生成部の生成した補正値に基づいて圧力センサ部の出力を補正しており、補正後のデジタル信号及びアナログ信号をそれぞれ出力するデジタル信号出力部及びアナログ信号出力部を備えているので、１つの回路でデジタルとアナログの両方の信号を出力することができ、デジタル信号を出力する圧力センサ回路と、アナログ信号を出力する圧力センサ回路とを別々に製造する場合に比べて、製品開発に要するコストや時間を低減でき、低コストで高精度な圧力センサ回路を実現できるという効果がある。
【００７６】
さらに、Ａ／Ｄ変換部を逐次比較型のＡ／Ｄ変換回路で構成し、Ａ／Ｄ変換回路を構成する第１のＤ／Ａコンバータでアナログ信号出力部を兼用し、Ｄ／Ａコンバータの出力をフィルタで平滑することによりアナログ信号を発生しているので、回路規模を縮小して、回路全体のコストを低減できるという効果がある。また、温度検出部として、周囲温度に応じたアナログ信号を発生する温度センサを用いた場合は、温度センサの出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器が必要になるが、温度依存性を有する第１のクロック信号と、温度変化の少ない第２のクロック信号とのクロック数の差をカウンタにより計数し、カウンタのカウント値から周囲温度を検出しているので、Ａ／Ｄ変換器が不要になり、回路規模を縮小して、回路全体のコストを低減できるという効果がある。
【００７７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記カウンタの計数値の時間変化を検出することにより周囲温度の変化を検出する温度変化検出部を備え、補正値生成部は、温度変化検出部が計数値の時間的な変化を検出すると現在の周囲温度におけるオフセット値及びスパンの補正値を生成することを特徴とし、補正値生成部は、温度変化検出部が温度変化を検出したときのみオフセット値及びスパンの補正値を生成しているので、温度変化がない場合は補正値生成部の動作を停止させることにより、電力消費を低減できるという効果がある。
【００７８】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、オフセット補正部は、補正値生成部の生成したオフセット値の補正値に基づいてデジタル演算を行うことにより、Ａ／Ｄ変換部の出力を補正することを特徴とし、オフセット補正部はデジタル演算を行うことによりオフセット値の補正動作を行っているので、オフセット値を補正するためにアナログの回路を設ける必要がなく、回路規模を縮小して、回路全体のコストを低減できるという効果がある。
【００７９】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、第１のＤ／Ａコンバータからフィルタに入力されるアナログ信号のデューティ比を変化させるデューティ調整部を設けたことを特徴とし、デューティ調整部が、第１のＤ／Ａコンバータからフィルタに入力されるアナログ信号のデューティ比を変化させることによって、アナログ信号のパルス幅が変化し、フィルタにより平滑されたアナログ信号の大きさを変化させることができるという効果がある。
【００８０】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、第１のクロック信号を分周する分周回路を設け、分周回路の出力に応じて上記スイッチ素子をオン／オフさせることを特徴とし、サンプルホールド回路のサンプリング周波数が分周回路の出力の周波数で決まるので、周囲温度の上昇に応じてサンプリング周波数を高くして、Ａ／Ｄ変換回路の応答性を高めることができ、周囲温度の上昇に伴って増加する熱雑音の影響を低減できるという効果がある。
【００８１】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、上記スイッチ素子をオン／オフするためのサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生部と、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号の変化を検出する出力変化検出部とを設け、出力変化検出部がデジタル信号の変化を検出するとサンプリングパルス発生部はサンプリングパルスの周波数を高くすることを特徴とし、出力変化検出部がデジタル信号の変化を検出すると、サンプリングパルス発生部がサンプリングパルスの周波数を高めているので、圧力センサ部の出力が変化する場合には、サンプルホールド回路のサンプリング周波数を高くして、Ａ／Ｄ変換回路の応答性を高めることができ、高精度な出力を得ることができるという効果がある。
【００８２】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、オフセット補正部の出力、レジスタの出力、スパン補正部の出力の内、何れか１つを適宜選択して第１のＤ／Ａコンバータに出力する第１のマルチプレクサと、第１のＤ／Ａコンバータの出力をアナログ出力部、コンパレータ、圧力センサ部の何れかに適宜選択して出力する第２のマルチプレクサとを設けたことを特徴とし、第１及び第２のマルチプレクサで第１のＤ／Ａコンバータの入力及び出力を切り替えることによって、第２のＤ／Ａコンバータを第１のＤ／Ａコンバータで兼用することができ、回路規模を縮小して、コストダウンを図ることができるという効果がある。
【００８３】
請求項８の発明は、請求項１の発明において、第１のＤ／Ａコンバータとフィルタとの間にＡ／Ｄ変換部の変換動作が終了した時のみ第１のＤ／Ａコンバータの出力をフィルタに通過させるセレクタを設けたことを特徴とし、Ａ／Ｄ変換部の変換動作中は第１のいＤ／Ａコンバータの出力が不安定になっているので、セレクタを用いてＡ／Ｄ変換部の変換動作が終了した時のみ第１のＤ／Ａコンバータの出力をフィルタに通過させることにより、安定した出力を得ることができるという効果がある。
【００８４】
請求項９の発明は、請求項２の発明において、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、温度変化検出部が計数値の時間的な変化を検出すると第１のクロック発生回路の発振周波数を高くするクロック周波数可変部を設けると共に、上記フィルタを、アナログ信号出力部から出力されるアナログ信号により充電されるコンダンサと、アナログ信号出力部の出力端とコンデンサとの間に接続され、第１のクロック信号によってオン／オフされるスイッチとを具備したスイッチトキャパシタ回路で構成したことを特徴とし、スイッチトキャパシタ回路を構成するスイッチは第１のクロック信号によりオン／オフされており、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、且つ、温度変化検出部が温度変化を検出するとクロック周波数可変部は第１のクロック発生回路の発振周波数を高くしているので、周囲温度が変化した場合は第１のクロック発生回路の発振周波数を高くして、スイッチトキャパシタ回路の応答性を高めることができ、温度上昇に伴って増加する熱雑音の影響を低減できるという効果がある。
【００８５】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、デジタル信号出力部から出力されるデジタル信号の変化を検出する出力変化検出部と、出力変化検出部がデジタル信号の変化を検出すると第１のクロック発生回路の周波数を高くするクロック周波数可変部とを備え、上記フィルタを、アナログ信号出力部から出力されるアナログ信号により充電されるコンダンサと、アナログ信号出力部の出力端とコンデンサとの間に接続され、第１のクロック信号に応じてオン／オフされるスイッチとを具備したスイッチトキャパシタ回路で構成したことを特徴とし、スイッチトキャパシタ回路を構成するスイッチは第１のクロック信号によりオン／オフされており、第１のクロック発生回路は温度上昇に伴って発振周波数が高くなるような温度依存性を有し、且つ、出力変化検出部が出力変化を検出するとクロック周波数可変部は第１のクロック発生回路の発振周波数を高くしているので、周囲温度が上昇したり出力が変化した場合は第１のクロック発生回路の発振周波数を高くして、スイッチトキャパシタ回路の応答性を高めることができ、温度上昇に伴って増加する熱雑音の影響を低減できるという効果がある。
【００８６】
請求項１１の発明は、請求項２の発明において、上記スイッチ素子をオン／オフするためのサンプリングパルスを発生するサンプリングパルス発生部と、温度変化検出部が計数値の変化を検出するとサンプリングパルスの周波数を高くする周波数可変部とを設けたことを特徴とし、サンプルホールド回路のスイッチ素子はサンプリングパルス発生部のサンプリングパルスによってオン／オフされており、温度変化検出部が温度変化を検出すると、周波数可変部はサンプリングパルスの周波数を高くしているので、Ａ／Ｄ変換部の応答性を高めて、温度上昇に伴って増加する熱雑音の影響を低減できるという効果がある。
【００８７】
請求項１２の発明は、請求項１の発明において、補正値生成部は、記憶部に記憶されたオフセット値の補正値を読み出す代わりに、上記カウンタのカウント値に基づいて現在の周囲温度におけるオフセット値の補正値を生成することを特徴とし、オフセット値の補正値を記憶する記憶部をなくすことができ、コストダウンを図ることができるという効果がある。
【００８８】
請求項１３の発明は、請求項１の発明において、補正値生成部は、記憶部に記憶されたスパンの補正値を読み出す代わりに、上記カウンタのカウント値に基づいて現在の周囲温度におけるスパンの補正値を生成することを特徴とし、スパンの補正値を記憶する記憶部をなくすことができ、コストダウンを図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態１の圧力センサ回路の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  同上の圧力センサ回路の具体構成を示すブロック図である。
【図３】  同上の動作を説明する各部の波形図である。
【図４】  実施形態２の圧力センサ回路のブロック図である。
【図５】  実施形態３の圧力センサ回路のブロック図である。
【図６】  同上の動作を説明する各部の波形図である。
【図７】  実施形態４の圧力センサ回路のブロック図である。
【図８】  実施形態５の圧力センサ回路のブロック図である。
【図９】  実施形態６の圧力センサ回路のブロック図である。
【図１０】  実施形態７の圧力センサ回路のブロック図である。
【図１１】  同上の動作を説明する各部の波形図である。
【図１２】  実施形態８の圧力センサ回路のブロック図である。
【図１３】  実施形態９の圧力センサ回路のブロック図である。
【図１４】  実施形態１０の圧力センサ回路のブロック図である。
【図１５】  従来の圧力センサ回路のブロック回路図である。
【図１６】  従来の別の圧力センサ回路のブロック図である。
【符号の説明】
１  圧力センサ部
２  増幅回路
３  変換回路
４  温度検出部
５  メモリ
６  コントロール回路
７  スパン補正回路
８  オフセット補正部
１１  フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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【図１６】
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