JPH01138433A - 半導体センサ回路 - Google Patents
半導体センサ回路Info
- Publication number
- JPH01138433A JPH01138433A JP29630587A JP29630587A JPH01138433A JP H01138433 A JPH01138433 A JP H01138433A JP 29630587 A JP29630587 A JP 29630587A JP 29630587 A JP29630587 A JP 29630587A JP H01138433 A JPH01138433 A JP H01138433A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- input terminal
- resistance
- resistor
- bridge
- comparator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
- G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は半導体圧力スイッチなどに用いられる回路であ
って、拡散形半導体歪ゲージを含んだブリッジの出力電
圧をコンパレータにより比較してＯＮ、ＯＦＦ信号とす
る半導体センサ回路に関するもので、 特に検出する圧力のしきい値、および圧力のヒステリシ
ス巾を所定の値に設定でき、かつ歪ゲージの温度特性の
補償ができるようにした半導体センサ回路に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。
って、拡散形半導体歪ゲージを含んだブリッジの出力電
圧をコンパレータにより比較してＯＮ、ＯＦＦ信号とす
る半導体センサ回路に関するもので、 特に検出する圧力のしきい値、および圧力のヒステリシ
ス巾を所定の値に設定でき、かつ歪ゲージの温度特性の
補償ができるようにした半導体センサ回路に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。
拡散形半導体歪ゲージを用いた一般的な圧力スイッチ回
路を第７図に示す。歪ゲージＲｇｌ、 Ｒｇ２は図外
のシリコンダイヤフラム上に拡散により形成され、前記
ダイヤフラムに圧力を加えるとその抵抗値が互いに逆方
向に変化するようにダイヤフラム上の歪ゲージの位置が
決められている。なおＣ３は歪ゲージＲｇｌ、 Ｒｇ
２に定電流を流すための定電圧／定電流変換器である。 従ってダイヤフラムに圧力を加えると歪ゲージＲｇｌ、
Ｒｇ２間の接続点Ｘの電位が変化する。この点Ｘの
電位Ｖｘと、抵抗Ｒ１，Ｒ２間の接続点Ｙの電位Ｖｙを
コンパレータＣ１で比較している。 すなわちＶｘ ＞Ｖｙの場合にはコンパレータ出力Ｖｏ
はｈｉｇｈ（＃電源電圧Ｖｃ）、他方、Ｖｘ＜Ｖｙの場
合にはコンパレータ出力Ｖｏはｌｏｗ（′、０）である
。コンパレータ出力Ｖｏの値が変化する圧力のしきい値
は抵抗Ｒ１もしくはＲ２を変化させることにより所定の
値にすることができる。コンパレータＣ１の動作圧力値
と復帰圧力値との間にはチャタリンク防止のため所定の
ヒステリシスをもたせている。 また前記のように歪ゲージＲｇｌ、 Ｒｇ２は変換器Ｃ
３を介して定電流で駆動されているが、歪ゲージの不純
物濃度を選ぶことによりゲージ抵抗の温度特性に所定の
値を持たせ、定電流駆動されているブリッジの両端の電
圧に歪ゲージの圧力感度の温度特性とは逆の傾向を持た
せることにより、圧力しきい値の温度特性を補償してい
る。
路を第７図に示す。歪ゲージＲｇｌ、 Ｒｇ２は図外
のシリコンダイヤフラム上に拡散により形成され、前記
ダイヤフラムに圧力を加えるとその抵抗値が互いに逆方
向に変化するようにダイヤフラム上の歪ゲージの位置が
決められている。なおＣ３は歪ゲージＲｇｌ、 Ｒｇ
２に定電流を流すための定電圧／定電流変換器である。 従ってダイヤフラムに圧力を加えると歪ゲージＲｇｌ、
Ｒｇ２間の接続点Ｘの電位が変化する。この点Ｘの
電位Ｖｘと、抵抗Ｒ１，Ｒ２間の接続点Ｙの電位Ｖｙを
コンパレータＣ１で比較している。 すなわちＶｘ ＞Ｖｙの場合にはコンパレータ出力Ｖｏ
はｈｉｇｈ（＃電源電圧Ｖｃ）、他方、Ｖｘ＜Ｖｙの場
合にはコンパレータ出力Ｖｏはｌｏｗ（′、０）である
。コンパレータ出力Ｖｏの値が変化する圧力のしきい値
は抵抗Ｒ１もしくはＲ２を変化させることにより所定の
値にすることができる。コンパレータＣ１の動作圧力値
と復帰圧力値との間にはチャタリンク防止のため所定の
ヒステリシスをもたせている。 また前記のように歪ゲージＲｇｌ、 Ｒｇ２は変換器Ｃ
３を介して定電流で駆動されているが、歪ゲージの不純
物濃度を選ぶことによりゲージ抵抗の温度特性に所定の
値を持たせ、定電流駆動されているブリッジの両端の電
圧に歪ゲージの圧力感度の温度特性とは逆の傾向を持た
せることにより、圧力しきい値の温度特性を補償してい
る。
前述した第７図の方式は回路動作が非常に理解しやすい
が、以下のような欠点があった。 ■歪ゲージの構成がハーフブリッジであり、フルブリッ
ジ構成と比較すると圧力信号の大きさが半分で感度が低
（精度をだしにくい。 ■歪ゲージの温度補償のため定電圧を定電流に変換する
回路Ｃ３が必要であり、そのために多くの素子を必要と
する。 ■コンパレータＣ１のヒステリシス巾は一定であり、外
部で変えることはできない。 そこで本発明の目的は半導体歪ゲージをフルブリッジ構
成にすると共に、負の温度係数を持つ抵抗（抵抗群）を
含む３個の調整用抵抗（抵抗群）を用いることにより、
上述した欠点を除去し、少ない素子数で、感度が高く、
検出圧力のしきい値と、圧力ヒステリシスの巾を変える
ことができ、かつ歪ゲージの温度補償を行った半導体セ
ンサ回路を提供することにある。
が、以下のような欠点があった。 ■歪ゲージの構成がハーフブリッジであり、フルブリッ
ジ構成と比較すると圧力信号の大きさが半分で感度が低
（精度をだしにくい。 ■歪ゲージの温度補償のため定電圧を定電流に変換する
回路Ｃ３が必要であり、そのために多くの素子を必要と
する。 ■コンパレータＣ１のヒステリシス巾は一定であり、外
部で変えることはできない。 そこで本発明の目的は半導体歪ゲージをフルブリッジ構
成にすると共に、負の温度係数を持つ抵抗（抵抗群）を
含む３個の調整用抵抗（抵抗群）を用いることにより、
上述した欠点を除去し、少ない素子数で、感度が高く、
検出圧力のしきい値と、圧力ヒステリシスの巾を変える
ことができ、かつ歪ゲージの温度補償を行った半導体セ
ンサ回路を提供することにある。
前記の目的を達成するために本発明の回路は、ｒ半導体
のダイヤフラム上に形成された歪ゲージとしての抵抗が
少なくとも１つの抵抗辺に含まれ、かつ順次環状に接続
された４つの抵抗辺（Ｒｇ３〜Ｒｇ６など）からなるブ
リッジ回路を備え、前記の４つの抵抗辺の接続点のうち
、対向する２つの接続点がそれぞれ直流電源間に接続さ
れ、同じく対向する他の２つの接続点（Ａ、Ｂなど）の
一方が少なくとも負の温度依存性を持つ抵抗骨を含む第
１の抵抗（Ｒ３など）を介して演算増巾器（コンパレー
タＣ２など）の非反転入力端子（（＋）など）に接続さ
れると共に、 該接続点の他方が前記演算増巾器の反転入力端子（（−
）など）に接続され、 ヒステリシス巾を調整する第２の抵抗（Ｒ４など）が前
記演算増巾器の非反転入力端子と該演算増巾器の出力端
子（Ｖｏなど）との間に接続され、さらにしきい値を調
整する第３の抵抗（Ｒ５など）が前記演算増巾器の非反
転入力端子と前記直流電源のいずれかのライン（電源Ｖ
Ｃまたはアース端子ＶＥなど）との間に接続されてなる
Ｊようにするものとする。
のダイヤフラム上に形成された歪ゲージとしての抵抗が
少なくとも１つの抵抗辺に含まれ、かつ順次環状に接続
された４つの抵抗辺（Ｒｇ３〜Ｒｇ６など）からなるブ
リッジ回路を備え、前記の４つの抵抗辺の接続点のうち
、対向する２つの接続点がそれぞれ直流電源間に接続さ
れ、同じく対向する他の２つの接続点（Ａ、Ｂなど）の
一方が少なくとも負の温度依存性を持つ抵抗骨を含む第
１の抵抗（Ｒ３など）を介して演算増巾器（コンパレー
タＣ２など）の非反転入力端子（（＋）など）に接続さ
れると共に、 該接続点の他方が前記演算増巾器の反転入力端子（（−
）など）に接続され、 ヒステリシス巾を調整する第２の抵抗（Ｒ４など）が前
記演算増巾器の非反転入力端子と該演算増巾器の出力端
子（Ｖｏなど）との間に接続され、さらにしきい値を調
整する第３の抵抗（Ｒ５など）が前記演算増巾器の非反
転入力端子と前記直流電源のいずれかのライン（電源Ｖ
Ｃまたはアース端子ＶＥなど）との間に接続されてなる
Ｊようにするものとする。
本発明では圧力などを電気信号に変換する拡散形半導体
歪ゲージを含んだブリッジ回路を一対の差動出力端子を
有するフルブリッジ構成として感度を高め、コンパレー
タの非反転入力端子と該コンパレータの出力端子間に第
２の抵抗を接続してヒステリシス巾の調整を行なえるよ
うにし、前記非反転入力端子と前記ブリッジ回路の一方
の差動出力端子間に、負の温度依存性を持った抵抗、も
しくは抵抗群（第１の抵抗）を接続して温度補償を行い
、ブリッジ回路のもう一方の差動出力端子と前記コンパ
レータの反転入力端子を接続し、前記非反転入力端子と
電源もしくはアースの間に第３の抵抗を接続してしきい
値の調整を行なえるようにしたものである。
歪ゲージを含んだブリッジ回路を一対の差動出力端子を
有するフルブリッジ構成として感度を高め、コンパレー
タの非反転入力端子と該コンパレータの出力端子間に第
２の抵抗を接続してヒステリシス巾の調整を行なえるよ
うにし、前記非反転入力端子と前記ブリッジ回路の一方
の差動出力端子間に、負の温度依存性を持った抵抗、も
しくは抵抗群（第１の抵抗）を接続して温度補償を行い
、ブリッジ回路のもう一方の差動出力端子と前記コンパ
レータの反転入力端子を接続し、前記非反転入力端子と
電源もしくはアースの間に第３の抵抗を接続してしきい
値の調整を行なえるようにしたものである。
以下第１図ないし第６図を用いて本発明の詳細な説明す
る。 第１図に本発明を適用した圧力スイッチ回路の第１の実
施例を示す。Ｒｇ３． Ｒｇ４． Ｒｇ５． Ｒｇ６は
図外のシリコンダイヤフラム上に形成された拡散形半導
体歪ゲージであり、フルブリッジに構成され、電源電圧
ＶＣが印加される。前記ダイヤフラムへの加圧により歪
ゲージＲｇ３． Ｒｇ５の抵抗値が増加し、Ｒｇ４．
Ｒｇ６の抵抗値が減少するようにダイヤフラム上の歪
ゲージの位置が決められており、従ってシリコンダイヤ
フラムへの加圧によりブリッジ回路の差動出力端子Ａの
電位Ｖｉｌは上昇し、同じくブリッジ回路の差動出力端
子Ｂの電位 ■１２は下降する。 Ｃ２は演算増巾器からなるコンパレータであり、非反転
入力端子（＋）とその出力端子７０間に抵抗Ｒ４が接続
され、非反転入力端子（＋）とアース端子ＶＥ間に抵抗
Ｒ５が接続され、さらにブリッジの差動出力端子Ａと非
反転入力端子（＋）の間に抵抗Ｒ３が接続される。この
Ｒ３は負の温度特性を持った抵抗である。ブリッジの差
動出力端子ＢとコンパレータＣ２の反転入力端子（−）
が接続される。圧力スイッチ回路の出力端子ＶＯはコン
パレータＣ２の出力端子であり、電圧値ｖＯは２種類の
電圧値（ＶＯζｖｃ、ｖｏζ０）を取り得る。なおここ
では簡単のためこの２種類の電圧値をｖｏ ＝ｖｃ 、
ｖｏ ＝ｏとする。 以上のような構成において、本発明の動作を説明する。 ここでは簡単のため、圧力ゼロの状態ではＲｇ３＝Ｒｇ
４＝Ｒｇ５＝Ｒｇ６であり、またコンパレータＣ２のオ
フセット電圧は常にゼロとする。また差動出力端子Ａの
出力インピーダンスとＲ３の和をＲＡとし差動出力端子
Ａの対アース電圧をＶ ｉｌ、差動出力端子Ｂの対アー
ス電圧をＶｉ２とすると、コンパレータＣ２の非反転入
力端子（＋）の対アース電圧Ｖ＋は次式（１）ぞ表わさ
れる。 コンパレータＣ２の反転時には、ｖ＋＝ｖｔ２が成立す
る。ここで加圧によりＶｉｌとＶｉ２はＶ Ｃ／２を中
心に対象に変化するとみなすと、Ｖ ｉｌ、 Ｖ ｉ２
は以下の式で表わされる。ここでＶＳはブリッジの差動
出力電圧である。 Ｖｉｌ＝ＶＣ／２ ＋ＶＳ／２ ・−−−−−（２）Ｖ
ｉ２＝ ＶＣ／２− ＶＳ／２−・・−（３）以上の式
より、コンパレータＣ２の反転時には次式（４）が成立
する。 ここで差動出力電圧■Ｓが小から大になるとき■０＝０
である。従ってこの場合０２反転時のＶＳ（ＶＳｈ）は
次式（５）のようになる。 また差動出力電圧ｖＳが大より小になるときｖｏ＝ｖｃ
である。従ってこの場合０２反転時のｖｓｃｖｓｐ ）
は次式（６）のようになる。 式（５）、 （６）よりｖｓｈ＞ｖｓｚである。圧力Ｐ
の変化に伴う差動出力ＶＳの変化とスイッチ出力■０の
変化の関係を第２図に示す。即ち圧力Ｐが増加していき
Ｐｆｆｉを越えてＰｈになるとブリッジ差動出力電圧■
ＳはＶＳｈになりスイッチ出力ＶＯは０よりＶＣに変化
する。次に圧力Ｐが減少していき、Ｐｈを経由してＰｆ
になるとＶＳは■Ｓ！になり、■０はＶＣより０に変化
する。 一例としてＶＣ＝５０００ ｍＶ、 ＲＡ ＝ ４
ＫΩ。 Ｒ４＝２ＭΩ、Ｒ５＝１２０ ＫΩの条件で９０ｍＶ／
１０００ｍ１００Ｏの圧力感度の歪ゲージブリッジを用
いた場合、Ｐｈ ＝９６４ｍｍ ＨｚＯ，Ｐ ｌ ＝８
５５ｍｍ Ｒ２０となる。 上の例のようにＲ４，Ｒ５＞＞ＲＡの場合が１般的であ
り、本例もこれに従うものとする。この場合式（５）、
（６）は近似的に以下の式に書き換えられる。 ２Ｒ４・Ｒ５ ブリッジ差動出力電圧のヒステリシスの巾ＶＳＸまたｖ
ｓｈとＶＳＺの平均値ｖｓｙは、式（９）よりヒステリ
シスの巾ＶＳＸは抵抗Ｒ４を変化させることより所定の
値にすることができる。 また弐００）より抵抗Ｒ５を変化させることにより、し
きい値ＶＳｈ、ＶＳＩを所定の値にシフトすることがで
きる。 しきい値ｖｓｚ、ｖｓｈは拡散形半導体歪ゲージの場合
、約−０，２Ｋ／’Ｃの負の温度依存性を持つ。 （７）、 （８）にＩ’）抵抗和ＲＡに同じく約−０，
２％／ ”Ｃの負の温度依存性を持たせることにより、
これを補償することができる。具体的には抵抗Ｒ３に負
の温度依存性を持たせ、このＲ３と差動出力端子Ａの出
力インピーダンスの総和ＲＡが約−０，２χ／’Ｃの温
度依存性を持つようにする。またＲ３は負の温度依存性
を持った抵抗を含んだ抵抗群で構成する場合も考えられ
る。 第３図は本発明を適用した圧力スイッチ回路の第２の実
施例であり、歪ゲージのブリッジの差動出力端子Ａをコ
ンパレータＣ２の反転入力端子（−）に接続し、差動出
力端子ＢとコンパレータＣ２の非反転入力端子（＋）間
に抵抗Ｒ３を接続したものである。この場合の圧力Ｐと
スイッチ出力■０の関係は第４図の通りであり、第１の
実施例の場合（第２図）と比較すると、Ｐ＝０の点につ
いて対称になっている。 第５図は本発明を適用した圧力スイッチ回路の第３の実
施例であり、抵抗Ｒ５をコンパレータＣ２の非反転入力
端子（＋）と電源ＶＣ間に接続したものである。この場
合の圧力Ｐとスイッチ出力ＶＯの関係は第６図の通りで
あり、第１の実施例の場合（第２図）と比較すると特イ
を圧力Ｐの軸に沿って負の方向に平行移動させたもので
ある。
る。 第１図に本発明を適用した圧力スイッチ回路の第１の実
施例を示す。Ｒｇ３． Ｒｇ４． Ｒｇ５． Ｒｇ６は
図外のシリコンダイヤフラム上に形成された拡散形半導
体歪ゲージであり、フルブリッジに構成され、電源電圧
ＶＣが印加される。前記ダイヤフラムへの加圧により歪
ゲージＲｇ３． Ｒｇ５の抵抗値が増加し、Ｒｇ４．
Ｒｇ６の抵抗値が減少するようにダイヤフラム上の歪
ゲージの位置が決められており、従ってシリコンダイヤ
フラムへの加圧によりブリッジ回路の差動出力端子Ａの
電位Ｖｉｌは上昇し、同じくブリッジ回路の差動出力端
子Ｂの電位 ■１２は下降する。 Ｃ２は演算増巾器からなるコンパレータであり、非反転
入力端子（＋）とその出力端子７０間に抵抗Ｒ４が接続
され、非反転入力端子（＋）とアース端子ＶＥ間に抵抗
Ｒ５が接続され、さらにブリッジの差動出力端子Ａと非
反転入力端子（＋）の間に抵抗Ｒ３が接続される。この
Ｒ３は負の温度特性を持った抵抗である。ブリッジの差
動出力端子ＢとコンパレータＣ２の反転入力端子（−）
が接続される。圧力スイッチ回路の出力端子ＶＯはコン
パレータＣ２の出力端子であり、電圧値ｖＯは２種類の
電圧値（ＶＯζｖｃ、ｖｏζ０）を取り得る。なおここ
では簡単のためこの２種類の電圧値をｖｏ ＝ｖｃ 、
ｖｏ ＝ｏとする。 以上のような構成において、本発明の動作を説明する。 ここでは簡単のため、圧力ゼロの状態ではＲｇ３＝Ｒｇ
４＝Ｒｇ５＝Ｒｇ６であり、またコンパレータＣ２のオ
フセット電圧は常にゼロとする。また差動出力端子Ａの
出力インピーダンスとＲ３の和をＲＡとし差動出力端子
Ａの対アース電圧をＶ ｉｌ、差動出力端子Ｂの対アー
ス電圧をＶｉ２とすると、コンパレータＣ２の非反転入
力端子（＋）の対アース電圧Ｖ＋は次式（１）ぞ表わさ
れる。 コンパレータＣ２の反転時には、ｖ＋＝ｖｔ２が成立す
る。ここで加圧によりＶｉｌとＶｉ２はＶ Ｃ／２を中
心に対象に変化するとみなすと、Ｖ ｉｌ、 Ｖ ｉ２
は以下の式で表わされる。ここでＶＳはブリッジの差動
出力電圧である。 Ｖｉｌ＝ＶＣ／２ ＋ＶＳ／２ ・−−−−−（２）Ｖ
ｉ２＝ ＶＣ／２− ＶＳ／２−・・−（３）以上の式
より、コンパレータＣ２の反転時には次式（４）が成立
する。 ここで差動出力電圧■Ｓが小から大になるとき■０＝０
である。従ってこの場合０２反転時のＶＳ（ＶＳｈ）は
次式（５）のようになる。 また差動出力電圧ｖＳが大より小になるときｖｏ＝ｖｃ
である。従ってこの場合０２反転時のｖｓｃｖｓｐ ）
は次式（６）のようになる。 式（５）、 （６）よりｖｓｈ＞ｖｓｚである。圧力Ｐ
の変化に伴う差動出力ＶＳの変化とスイッチ出力■０の
変化の関係を第２図に示す。即ち圧力Ｐが増加していき
Ｐｆｆｉを越えてＰｈになるとブリッジ差動出力電圧■
ＳはＶＳｈになりスイッチ出力ＶＯは０よりＶＣに変化
する。次に圧力Ｐが減少していき、Ｐｈを経由してＰｆ
になるとＶＳは■Ｓ！になり、■０はＶＣより０に変化
する。 一例としてＶＣ＝５０００ ｍＶ、 ＲＡ ＝ ４
ＫΩ。 Ｒ４＝２ＭΩ、Ｒ５＝１２０ ＫΩの条件で９０ｍＶ／
１０００ｍ１００Ｏの圧力感度の歪ゲージブリッジを用
いた場合、Ｐｈ ＝９６４ｍｍ ＨｚＯ，Ｐ ｌ ＝８
５５ｍｍ Ｒ２０となる。 上の例のようにＲ４，Ｒ５＞＞ＲＡの場合が１般的であ
り、本例もこれに従うものとする。この場合式（５）、
（６）は近似的に以下の式に書き換えられる。 ２Ｒ４・Ｒ５ ブリッジ差動出力電圧のヒステリシスの巾ＶＳＸまたｖ
ｓｈとＶＳＺの平均値ｖｓｙは、式（９）よりヒステリ
シスの巾ＶＳＸは抵抗Ｒ４を変化させることより所定の
値にすることができる。 また弐００）より抵抗Ｒ５を変化させることにより、し
きい値ＶＳｈ、ＶＳＩを所定の値にシフトすることがで
きる。 しきい値ｖｓｚ、ｖｓｈは拡散形半導体歪ゲージの場合
、約−０，２Ｋ／’Ｃの負の温度依存性を持つ。 （７）、 （８）にＩ’）抵抗和ＲＡに同じく約−０，
２％／ ”Ｃの負の温度依存性を持たせることにより、
これを補償することができる。具体的には抵抗Ｒ３に負
の温度依存性を持たせ、このＲ３と差動出力端子Ａの出
力インピーダンスの総和ＲＡが約−０，２χ／’Ｃの温
度依存性を持つようにする。またＲ３は負の温度依存性
を持った抵抗を含んだ抵抗群で構成する場合も考えられ
る。 第３図は本発明を適用した圧力スイッチ回路の第２の実
施例であり、歪ゲージのブリッジの差動出力端子Ａをコ
ンパレータＣ２の反転入力端子（−）に接続し、差動出
力端子ＢとコンパレータＣ２の非反転入力端子（＋）間
に抵抗Ｒ３を接続したものである。この場合の圧力Ｐと
スイッチ出力■０の関係は第４図の通りであり、第１の
実施例の場合（第２図）と比較すると、Ｐ＝０の点につ
いて対称になっている。 第５図は本発明を適用した圧力スイッチ回路の第３の実
施例であり、抵抗Ｒ５をコンパレータＣ２の非反転入力
端子（＋）と電源ＶＣ間に接続したものである。この場
合の圧力Ｐとスイッチ出力ＶＯの関係は第６図の通りで
あり、第１の実施例の場合（第２図）と比較すると特イ
を圧力Ｐの軸に沿って負の方向に平行移動させたもので
ある。
本発明によれば歪ゲージがフルブリッジ構成であるため
、従来技術として示したハーフブリッジ構成と比較する
とブリッジ出力における圧力信号の大きさが倍で感度が
高くなり精度を向上することが容易にできる。 またわずか３本の抵抗（Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５）で温度補償
、圧力しきい値の設定、ヒステリシスの大きさの設定が
可能であり、回路をコンパクトにまとめることが可能で
ある。 さらに式（９）、 Ｑωより、抵抗Ｒ４によるヒステリ
シス巾の調整と抵抗Ｒ５によるしきい値の調整はそれぞ
れほぼ独立に実施することができるため調整が容易であ
る。 なお本発明は上述した拡散形半導体歪ゲージを用いた圧
力スイッチのみならず、ブリッジ出力を比較しスイッチ
ングを行なう回路一般にも応用できることは勿論である
。
、従来技術として示したハーフブリッジ構成と比較する
とブリッジ出力における圧力信号の大きさが倍で感度が
高くなり精度を向上することが容易にできる。 またわずか３本の抵抗（Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５）で温度補償
、圧力しきい値の設定、ヒステリシスの大きさの設定が
可能であり、回路をコンパクトにまとめることが可能で
ある。 さらに式（９）、 Ｑωより、抵抗Ｒ４によるヒステリ
シス巾の調整と抵抗Ｒ５によるしきい値の調整はそれぞ
れほぼ独立に実施することができるため調整が容易であ
る。 なお本発明は上述した拡散形半導体歪ゲージを用いた圧
力スイッチのみならず、ブリッジ出力を比較しスイッチ
ングを行なう回路一般にも応用できることは勿論である
。
第１図、第３図、第５図はそれぞれ本発明の異なる実施
例としての構成回路図、第２図−１第４図。 第６図はそれぞれ第１図、第３図、第５図の動作特性図
、第７図は従来の構成回路図である。 Ｒｇ３〜Ｒｇ６：拡散形半導体歪ゲージ、Ｒ３：負の温
度依存性を有する抵抗、Ｒ４，Ｒ５：抵抗、Ｃ２：コン
パレータ、■Ｃ：電源電圧（電源）、ＶＥ ：アース端
子、■０ ：スイッチ出力電圧（コンパレータ出力端子
）、（＋）ニコンパレータの非反転入力端子、（−）：
コンパレータの反転入力端子、Ａ、Ｂニブリッジ差動出
力端子、Ｐｈ、Ｐｊ２：圧力しきい値、ＶＳ （ＶＳｈ
、 ＶＳｊり ： フリ７ジ差動出力電圧しきい値
、ＶＳＸ：ヒステリシス巾。 第１ 凶 ＰＩ Ｐｈ 、圧力Ｐ オ ３図 オ ５図 オ６図 ゛））７図
例としての構成回路図、第２図−１第４図。 第６図はそれぞれ第１図、第３図、第５図の動作特性図
、第７図は従来の構成回路図である。 Ｒｇ３〜Ｒｇ６：拡散形半導体歪ゲージ、Ｒ３：負の温
度依存性を有する抵抗、Ｒ４，Ｒ５：抵抗、Ｃ２：コン
パレータ、■Ｃ：電源電圧（電源）、ＶＥ ：アース端
子、■０ ：スイッチ出力電圧（コンパレータ出力端子
）、（＋）ニコンパレータの非反転入力端子、（−）：
コンパレータの反転入力端子、Ａ、Ｂニブリッジ差動出
力端子、Ｐｈ、Ｐｊ２：圧力しきい値、ＶＳ （ＶＳｈ
、 ＶＳｊり ： フリ７ジ差動出力電圧しきい値
、ＶＳＸ：ヒステリシス巾。 第１ 凶 ＰＩ Ｐｈ 、圧力Ｐ オ ３図 オ ５図 オ６図 ゛））７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）半導体のダイヤフラム上に形成された歪ゲージとし
ての抵抗が少なくとも１つの抵抗辺に含まれ、かつ順次
環状に接続された４つの抵抗辺からなるブリッジ回路を
備え、 前記の４つの抵抗辺の接続点のうち、対向する２つの接
続点がそれぞれ直流電源間に接続され、同じく対向する
他の２つの接続点の一方が少なくとも負の温度依存性を
持つ抵抗分を含む第１の抵抗を介して演算増巾器の非反
転入力端子に接続されると共に、 該接続点の他方が前記演算増巾器の反転入力端子に接続
され、 ヒステリシス巾を調整する第２の抵抗が前記演算増巾器
の非反転入力端子と該演算増巾器の出力端子との間に接
続され、 さらにしきい値を調整する第３の抵抗が前記演算増巾器
の非反転入力端子と前記直流電源のいずれかのラインと
の間に接続されてなることを特徴とする半導体センサ回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29630587A JPH01138433A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 半導体センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29630587A JPH01138433A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 半導体センサ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138433A true JPH01138433A (ja) | 1989-05-31 |
Family
ID=17831830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29630587A Pending JPH01138433A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 半導体センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01138433A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008051825A (ja) * | 2007-11-05 | 2008-03-06 | Texas Instr Japan Ltd | 圧力センサー |
| JP2008180671A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 力学量センサ |
| WO2016027472A1 (ja) * | 2014-08-22 | 2016-02-25 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力スイッチ |
| JP2016075544A (ja) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置、それを備えた抵抗計測システム及び圧力計測装置 |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP29630587A patent/JPH01138433A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180671A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 力学量センサ |
| JP2008051825A (ja) * | 2007-11-05 | 2008-03-06 | Texas Instr Japan Ltd | 圧力センサー |
| WO2016027472A1 (ja) * | 2014-08-22 | 2016-02-25 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力スイッチ |
| JPWO2016027472A1 (ja) * | 2014-08-22 | 2017-04-27 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力スイッチ |
| JP2016075544A (ja) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置、それを備えた抵抗計測システム及び圧力計測装置 |
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