JPH01433A - 半導体圧力センサの回路構成方法 - Google Patents
半導体圧力センサの回路構成方法Info
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- JPH01433A JPH01433A JP62-156244A JP15624487A JPH01433A JP H01433 A JPH01433 A JP H01433A JP 15624487 A JP15624487 A JP 15624487A JP H01433 A JPH01433 A JP H01433A
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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。
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Description
本発明は圧力検出用の半導体ダイヤフラム上に形成され
た歪ゲージ抵抗を含むブリッジ回路の出力電圧を差動増
幅してセンサ出力電圧とする半導体圧力センサの回路構
成方法に関するもので、特に前記センサ出力電圧内にお
ける圧力検出成分を除くバイアス電圧成分を負とし、前
記ダイヤフラムに加わる圧力が所定値に増加するまでは
前記センサ検出電圧がほぼ０となるようにすることがで
きるような半導体圧力センサの回路構成方法に関する。 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。
た歪ゲージ抵抗を含むブリッジ回路の出力電圧を差動増
幅してセンサ出力電圧とする半導体圧力センサの回路構
成方法に関するもので、特に前記センサ出力電圧内にお
ける圧力検出成分を除くバイアス電圧成分を負とし、前
記ダイヤフラムに加わる圧力が所定値に増加するまでは
前記センサ検出電圧がほぼ０となるようにすることがで
きるような半導体圧力センサの回路構成方法に関する。 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。
第２図はこの種の半導体圧力センサにおける、１個の演
算増幅器ＯＰＩを用いたご＜一般的な差動増幅回路の例
である。同図においてＶＣＣは直流電源、５ＧＩ−３Ｇ
４はそれぞれシリコンダイヤフラム上に形成された半専
体歪ゲージで、この各歪ゲージＳＧＩ〜ＳＧ４は順次環
状に接続されてブリッジ回路を構成している。ここでダ
イヤフラムに圧力を加えたときの歪ゲージの抵抗変化量
は例えばＳＧＩとＳＧ３が等しく、またＳＧ２とＳＧ４
が等しくなるように、ダイヤフラム上の歪ゲージＳＧＩ
〜ＳＧ４の位置が決められている。 このブロック回路の対向する２つの各接続端子Ｔ５．Ｔ
６はそれぞれ前記直流電ｇｔＶｃｃ間に接続され、前記
ブロック回路の対向する他の２つの接続端子Ｔ２．ＴＩ
からブリッジ出力電圧Ｖｉが出力されている。 演算増幅器ＯＰＩと２つの抵抗Ｒ１および２つの抵抗Ｒ
２とは周知の差動増幅回路を構成しており、前記ブリッ
ジ出力電圧Ｖｉは前記の各抵抗Ｒ２を介して演算増幅器
ＯＰＩの反転入力端子Ｔ−と非反転入力端子Ｔ＋との間
に入力されている。 また演算増幅器ＯＰＩの非反転入力端子Ｔ＋には前記抵
抗Ｒ１を介し、直流電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ５およびＲ６に
よって分圧してなる基準電圧Ｖｄが入力されている。な
おここで抵抗Ｒ５，Ｒ６は抵抗Ｒ１よりも充分小さいも
のとする。 通常ブリッジ出力電圧Ｖｉはシリコンダイヤフラムに圧
力を加えない状態ではほぼ零に等しく、この例では簡単
のためこれを零とする。この差動増幅器ＯＰＩの出力端
子Ｔ４の電圧（センサ出力電圧）Ｖｏは近似的に次式（
１）で表される。 即ちセンサ出力電圧ＶＯはブリッジ出力電圧ＶｉをＲ１
／Ｒ２倍に増幅した圧力検出成分と、バイアス電圧成分
としての前記基準電圧Ｖｄとの和になる。 但し前記基準電圧Ｖｄは直流電源Ｖｃｃの分割電圧であ
り、下記式（２）で表される。 Ｒ５＋Ｒ６ またダイヤフラムに加わる圧力をｐとするとブリッジ出
力電圧Ｖｉは Ｖｉ＝ａ−ｐ ・・−・−−一−−−−−−−−−
−−−−−・−−−−−−−−−−−−一・−−−一−
−−−・・（３）で表される。ただしａはダイヤフラム
の形状等によって定まる比例定数である。従って式（１
）を式（２１，＋３１で書換えると、次式（４）のよう
になる。 このセンサ出力電圧ＶＯと圧力ｐとの関係をグラフで表
すと第４図■のようになる。 第３図は従来の半導体圧力センサの他の回路例である。 この例では式Ｔｌｌのセンサ出力電位ｖＯ中の基準電圧
Ｖｄを、演算増幅器ＯＰ２と抵抗Ｒ７〜Ｒ１２を用いて
発生したものであり、この場合のセンサ出力電圧Ｖｏも
第４図の特性■と同様な傾向を示す。
算増幅器ＯＰＩを用いたご＜一般的な差動増幅回路の例
である。同図においてＶＣＣは直流電源、５ＧＩ−３Ｇ
４はそれぞれシリコンダイヤフラム上に形成された半専
体歪ゲージで、この各歪ゲージＳＧＩ〜ＳＧ４は順次環
状に接続されてブリッジ回路を構成している。ここでダ
イヤフラムに圧力を加えたときの歪ゲージの抵抗変化量
は例えばＳＧＩとＳＧ３が等しく、またＳＧ２とＳＧ４
が等しくなるように、ダイヤフラム上の歪ゲージＳＧＩ
〜ＳＧ４の位置が決められている。 このブロック回路の対向する２つの各接続端子Ｔ５．Ｔ
６はそれぞれ前記直流電ｇｔＶｃｃ間に接続され、前記
ブロック回路の対向する他の２つの接続端子Ｔ２．ＴＩ
からブリッジ出力電圧Ｖｉが出力されている。 演算増幅器ＯＰＩと２つの抵抗Ｒ１および２つの抵抗Ｒ
２とは周知の差動増幅回路を構成しており、前記ブリッ
ジ出力電圧Ｖｉは前記の各抵抗Ｒ２を介して演算増幅器
ＯＰＩの反転入力端子Ｔ−と非反転入力端子Ｔ＋との間
に入力されている。 また演算増幅器ＯＰＩの非反転入力端子Ｔ＋には前記抵
抗Ｒ１を介し、直流電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ５およびＲ６に
よって分圧してなる基準電圧Ｖｄが入力されている。な
おここで抵抗Ｒ５，Ｒ６は抵抗Ｒ１よりも充分小さいも
のとする。 通常ブリッジ出力電圧Ｖｉはシリコンダイヤフラムに圧
力を加えない状態ではほぼ零に等しく、この例では簡単
のためこれを零とする。この差動増幅器ＯＰＩの出力端
子Ｔ４の電圧（センサ出力電圧）Ｖｏは近似的に次式（
１）で表される。 即ちセンサ出力電圧ＶＯはブリッジ出力電圧ＶｉをＲ１
／Ｒ２倍に増幅した圧力検出成分と、バイアス電圧成分
としての前記基準電圧Ｖｄとの和になる。 但し前記基準電圧Ｖｄは直流電源Ｖｃｃの分割電圧であ
り、下記式（２）で表される。 Ｒ５＋Ｒ６ またダイヤフラムに加わる圧力をｐとするとブリッジ出
力電圧Ｖｉは Ｖｉ＝ａ−ｐ ・・−・−−一−−−−−−−−−
−−−−−・−−−−−−−−−−−−一・−−−一−
−−−・・（３）で表される。ただしａはダイヤフラム
の形状等によって定まる比例定数である。従って式（１
）を式（２１，＋３１で書換えると、次式（４）のよう
になる。 このセンサ出力電圧ＶＯと圧力ｐとの関係をグラフで表
すと第４図■のようになる。 第３図は従来の半導体圧力センサの他の回路例である。 この例では式Ｔｌｌのセンサ出力電位ｖＯ中の基準電圧
Ｖｄを、演算増幅器ＯＰ２と抵抗Ｒ７〜Ｒ１２を用いて
発生したものであり、この場合のセンサ出力電圧Ｖｏも
第４図の特性■と同様な傾向を示す。
前記第２図の圧力センサ回路は簡単に構成できるが、圧
力ｐが零のときのセンサ出力電圧■０は基準電圧（バイ
アス電圧）Ｖｄ＝ （Ｒ６／ （Ｒ５＋Ｒ６））Ｖｃｃ
であり、第４図■のようにセンサ出力電圧Ｖｏの動作電
圧範囲が基準電圧Ｖｄ以上。 かつ直流電源電圧Ｖｃｃ以下の範囲に限られる。従って
第４図■の特性のように圧力ｐの変化レンジが零よりも
高いところにあり、■の特性の延長線が圧力ｐ＝ｏの軸
（Ｙ軸）と交わる点ＡＯＶｏ値が負になるような特性、
換言すれば圧力ｐが所定の圧力ｐｏに増加するまではセ
ンサ出力電圧ＶＯがほぼＯであり、圧力がｐｏ以上に増
加するとセンサ出力電圧■０が直線的に増大するような
特性の圧力センサ、例えば大気圧付近をフルレンジとし
た大気圧センサを従来と同一の回路パターンで（つまり
抵抗Ｒ１〜Ｒ６の総数を変えることなく）実現すること
は不可能であった。また第３図の回路においても、基準
電圧Ｖｄは演算増幅器ＯＰ２の出力であるため正の電圧
に限られ、第２図と同様、第４図■のような特性を実現
することは不可能であった。 本発明の目的は半導体圧力センサ内の圧力検出電圧を出
力する演算増幅器ｏｐｔと組合されて差動増幅回路を構
成する抵抗の値が新たな所定の条件を満たすような回路
構成方法を提供することにより、従来回路のパターンを
変えることなく、第４図の■のような特性を得るように
する点にある。
力ｐが零のときのセンサ出力電圧■０は基準電圧（バイ
アス電圧）Ｖｄ＝ （Ｒ６／ （Ｒ５＋Ｒ６））Ｖｃｃ
であり、第４図■のようにセンサ出力電圧Ｖｏの動作電
圧範囲が基準電圧Ｖｄ以上。 かつ直流電源電圧Ｖｃｃ以下の範囲に限られる。従って
第４図■の特性のように圧力ｐの変化レンジが零よりも
高いところにあり、■の特性の延長線が圧力ｐ＝ｏの軸
（Ｙ軸）と交わる点ＡＯＶｏ値が負になるような特性、
換言すれば圧力ｐが所定の圧力ｐｏに増加するまではセ
ンサ出力電圧ＶＯがほぼＯであり、圧力がｐｏ以上に増
加するとセンサ出力電圧■０が直線的に増大するような
特性の圧力センサ、例えば大気圧付近をフルレンジとし
た大気圧センサを従来と同一の回路パターンで（つまり
抵抗Ｒ１〜Ｒ６の総数を変えることなく）実現すること
は不可能であった。また第３図の回路においても、基準
電圧Ｖｄは演算増幅器ＯＰ２の出力であるため正の電圧
に限られ、第２図と同様、第４図■のような特性を実現
することは不可能であった。 本発明の目的は半導体圧力センサ内の圧力検出電圧を出
力する演算増幅器ｏｐｔと組合されて差動増幅回路を構
成する抵抗の値が新たな所定の条件を満たすような回路
構成方法を提供することにより、従来回路のパターンを
変えることなく、第４図の■のような特性を得るように
する点にある。
前記の目的を達成するために本発明の方法は、「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（
ＳＧＩ−３Ｇ４など）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・７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（端子Ｔ５．Ｔ６など）をそ
れぞれ直流電源（Ｖｃｃなどの）間に接続し、同じく対
向する他の２つの接続点（端子ＴＩ、７２など）を、ま
たは該接続点間の電圧を増幅する差動入力・差動出力方
式の増幅器（図外）の２つの出力端子をそれぞれ第１お
よび第２のブリッジ出力端子とすると共に、さらに 演算増幅器（ＯＰｌなど）と、 この演算増幅器の反転入力端子（Ｔ−など）と該演算増
幅器の出力端子（Ｔ４など）との間に設けられた第１の
抵抗（Ｒ１など）と、 前記第１のブリッジ出力端子（Ｔ２など）と前記反転入
力端子との間に設けられた第２の抵抗（Ｒ２など）と、 前記第２のブリッジ出力端子（Ｔ１など）と前記演算増
幅器の非反転入力端子との間に設けられた第３の抵抗（
Ｒ３など）と、 前記直流電源を所定の分圧比で分圧してなる基準電圧（
Ｖｄなど）の出力端子（７３など）と前記非反転入力端
子との間に設けられた第４の抵抗（Ｒ４など）と、を備
え、 前記ダイヤフラムに加わる圧力を前記演算増幅器の前記
出力端子に発生する電圧（Ｖｏなど、以下センサ出力電
圧という）によって検出する半導体圧力センサにおいて
、 前記第１および第３の抵抗の抵抗値の積（Ｒ１・Ｒ３な
ど）と、前記第２および第４の抵抗の抵抗値の積（Ｒ２
・Ｒ４など）とを（例えばＲ１・Ｒ３＞Ｒ２・Ｒ４とい
うように）異ならせ、前記ダイヤフラムに加わる圧力が
所定値（ｐｏなど）に増加するまでは前記センサ出力電
圧がほぼ零となるように」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（
ＳＧＩ−３Ｇ４など）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・７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（端子Ｔ５．Ｔ６など）をそ
れぞれ直流電源（Ｖｃｃなどの）間に接続し、同じく対
向する他の２つの接続点（端子ＴＩ、７２など）を、ま
たは該接続点間の電圧を増幅する差動入力・差動出力方
式の増幅器（図外）の２つの出力端子をそれぞれ第１お
よび第２のブリッジ出力端子とすると共に、さらに 演算増幅器（ＯＰｌなど）と、 この演算増幅器の反転入力端子（Ｔ−など）と該演算増
幅器の出力端子（Ｔ４など）との間に設けられた第１の
抵抗（Ｒ１など）と、 前記第１のブリッジ出力端子（Ｔ２など）と前記反転入
力端子との間に設けられた第２の抵抗（Ｒ２など）と、 前記第２のブリッジ出力端子（Ｔ１など）と前記演算増
幅器の非反転入力端子との間に設けられた第３の抵抗（
Ｒ３など）と、 前記直流電源を所定の分圧比で分圧してなる基準電圧（
Ｖｄなど）の出力端子（７３など）と前記非反転入力端
子との間に設けられた第４の抵抗（Ｒ４など）と、を備
え、 前記ダイヤフラムに加わる圧力を前記演算増幅器の前記
出力端子に発生する電圧（Ｖｏなど、以下センサ出力電
圧という）によって検出する半導体圧力センサにおいて
、 前記第１および第３の抵抗の抵抗値の積（Ｒ１・Ｒ３な
ど）と、前記第２および第４の抵抗の抵抗値の積（Ｒ２
・Ｒ４など）とを（例えばＲ１・Ｒ３＞Ｒ２・Ｒ４とい
うように）異ならせ、前記ダイヤフラムに加わる圧力が
所定値（ｐｏなど）に増加するまでは前記センサ出力電
圧がほぼ零となるように」するものとする。
本発明では半導体圧力センサの回路のパターンを従来と
変えることなく、前記抵抗Ｒ１−Ｒ４の抵抗値について
、Ｒ１・Ｒ３＞Ｒ２・Ｒ４の関係となるようにし、演算
増幅器ＯＰＩの出力電圧（センサ出力電圧）Ｖｏ中の圧
力検出成分を除く成分、即ち直流電源電圧Ｖｃｃに比例
した固定のバイアス電圧成分を小に、さらには負の値と
するものである。
変えることなく、前記抵抗Ｒ１−Ｒ４の抵抗値について
、Ｒ１・Ｒ３＞Ｒ２・Ｒ４の関係となるようにし、演算
増幅器ＯＰＩの出力電圧（センサ出力電圧）Ｖｏ中の圧
力検出成分を除く成分、即ち直流電源電圧Ｖｃｃに比例
した固定のバイアス電圧成分を小に、さらには負の値と
するものである。
第１図は本発明を適用した半導体圧力センサ回路の一実
施例で、第２図に対応するものである。 第１図が第２図と異なるところは、演算増幅器ＯＰｉと
組合され差動増幅回路を構成する抵抗、即らブリッジ出
力端子Ｔ１と増幅器ＯＰｌの非反転入力端子Ｔ半間の抵
抗がＲ２からＲ３に変わり、また直流電源電圧Ｖｃｃの
分割電圧（従来の基準電圧）Ｖｄを得る端子Ｔ３と前記
非反転入力端子Ｔ＋間の抵抗がＲ１からＲ４に変わった
点である。 なおここでは簡単のためＲ５，Ｒ６＜：Ｒ４、Ｒ２、Ｒ
３＜＝Ｒ１，Ｒ４とする。また歪ゲージブリッジの出力
抵抗はＲ２，Ｒ３よりも十分率さいとする。更に第２図
と同様、ブリッジ出力電圧Ｖｉはシリコンダイヤフラム
に圧力を加えない状態では零になるものとする。そして
本発明では後述のように前記抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は Ｒ１−Ｒ３＞Ｒ２・ Ｒ４ の関係となるように選択されるものである。 即ち第１図においては演算増幅器ＯＰＩの出力電圧（セ
ンサ出力電圧）Ｖｏは次式（５）で表される。 ここでＶｄは基準電圧、即ち抵抗Ｒ５とＲ６の接続点Ｔ
３の電圧である。またＶｓはブリッジ出力電圧Ｖｉの対
アース同相電圧である。通常Ｖｄ＜ＶｓになるようにＶ
ｄが決められ本例もこれに従うものとする。 式（５）において、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の場合、式
（５）の右辺第３項は零となり、式（５）は式（１）と
等しくなる。 さらにＲ１−Ｒ３＞Ｒ２・Ｒ４の場合、式（５）の右辺
第３項は負になり、弐（１）で表される従来方式の差動
増幅器出力電圧に負の電圧を加え合わせることが可能で
ある。式（５）を書き換えると次式（６）のようになる
。ここでａｐ＝Ｖｉ （ｐは圧力）である。 ここでさらに （Ｒ２・Ｒ４−Ｒ１・Ｒ３）Ｖｓ＋Ｒ３（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｖｄ ＜ ０−−−−−−・・−＋７）すなわち Ｖｄ Ｒ１−Ｒ３＞ Ｒ２，Ｒ４＋Ｒ３（Ｒ１＋Ｒ２） −−
−−−−一・−・−−−−−−（８）Ｖｓ になるようにＲ１へＲ４，ＶｄＯ値を選ぶことにより、
式（６）の右辺第２項は負の値になり、第４図■のよう
な圧力検出電圧成分に負のバイアス電圧成分を加え合わ
せた特性を得ることができる。 ただし演算増幅器ＯＰＩの駆動用電源は直流電源Ｖｃｃ
であるため、この増幅器ＯＰＩの出力電圧Ｖｏが現実に
負になることはなく、第４図■の特性はセンサ出力電圧
Ｖｏの正の領域、つまり同特性の実線部分が有効である
。 次に第１図において、ブリッジ出力電圧Ｖｉを一旦図外
の差動入力・差動出力の増幅器で増幅したうえ、この出
力電圧を第１図の電圧Ｖｉと同様に抵抗Ｒ２，Ｒ３を介
して演算増幅器ＯＰＩに与えるようにしても本発明の通
用が可能である。また直流型１ｆｉＶｃｃの電圧に比例
する基準電圧Ｖｄを第３図のように演算増幅器ＯＰ２を
含んだ回路で発生させた場合にも同様に本発明が適用で
きる。
施例で、第２図に対応するものである。 第１図が第２図と異なるところは、演算増幅器ＯＰｉと
組合され差動増幅回路を構成する抵抗、即らブリッジ出
力端子Ｔ１と増幅器ＯＰｌの非反転入力端子Ｔ半間の抵
抗がＲ２からＲ３に変わり、また直流電源電圧Ｖｃｃの
分割電圧（従来の基準電圧）Ｖｄを得る端子Ｔ３と前記
非反転入力端子Ｔ＋間の抵抗がＲ１からＲ４に変わった
点である。 なおここでは簡単のためＲ５，Ｒ６＜：Ｒ４、Ｒ２、Ｒ
３＜＝Ｒ１，Ｒ４とする。また歪ゲージブリッジの出力
抵抗はＲ２，Ｒ３よりも十分率さいとする。更に第２図
と同様、ブリッジ出力電圧Ｖｉはシリコンダイヤフラム
に圧力を加えない状態では零になるものとする。そして
本発明では後述のように前記抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は Ｒ１−Ｒ３＞Ｒ２・ Ｒ４ の関係となるように選択されるものである。 即ち第１図においては演算増幅器ＯＰＩの出力電圧（セ
ンサ出力電圧）Ｖｏは次式（５）で表される。 ここでＶｄは基準電圧、即ち抵抗Ｒ５とＲ６の接続点Ｔ
３の電圧である。またＶｓはブリッジ出力電圧Ｖｉの対
アース同相電圧である。通常Ｖｄ＜ＶｓになるようにＶ
ｄが決められ本例もこれに従うものとする。 式（５）において、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の場合、式
（５）の右辺第３項は零となり、式（５）は式（１）と
等しくなる。 さらにＲ１−Ｒ３＞Ｒ２・Ｒ４の場合、式（５）の右辺
第３項は負になり、弐（１）で表される従来方式の差動
増幅器出力電圧に負の電圧を加え合わせることが可能で
ある。式（５）を書き換えると次式（６）のようになる
。ここでａｐ＝Ｖｉ （ｐは圧力）である。 ここでさらに （Ｒ２・Ｒ４−Ｒ１・Ｒ３）Ｖｓ＋Ｒ３（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｖｄ ＜ ０−−−−−−・・−＋７）すなわち Ｖｄ Ｒ１−Ｒ３＞ Ｒ２，Ｒ４＋Ｒ３（Ｒ１＋Ｒ２） −−
−−−−一・−・−−−−−−（８）Ｖｓ になるようにＲ１へＲ４，ＶｄＯ値を選ぶことにより、
式（６）の右辺第２項は負の値になり、第４図■のよう
な圧力検出電圧成分に負のバイアス電圧成分を加え合わ
せた特性を得ることができる。 ただし演算増幅器ＯＰＩの駆動用電源は直流電源Ｖｃｃ
であるため、この増幅器ＯＰＩの出力電圧Ｖｏが現実に
負になることはなく、第４図■の特性はセンサ出力電圧
Ｖｏの正の領域、つまり同特性の実線部分が有効である
。 次に第１図において、ブリッジ出力電圧Ｖｉを一旦図外
の差動入力・差動出力の増幅器で増幅したうえ、この出
力電圧を第１図の電圧Ｖｉと同様に抵抗Ｒ２，Ｒ３を介
して演算増幅器ＯＰＩに与えるようにしても本発明の通
用が可能である。また直流型１ｆｉＶｃｃの電圧に比例
する基準電圧Ｖｄを第３図のように演算増幅器ＯＰ２を
含んだ回路で発生させた場合にも同様に本発明が適用で
きる。
本発明によれば、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ＳＧ１〜ＳＧ４からなるブリフジ
回路を備え、 前記ブリフジ回路の４つの抵抗辺の接続点のうち、対向
する２つの接続点（端子）Ｔ５．Ｔ６をそれぞれ直流電
源Ｖｃｅ間に接続し、同じく対向する他の２つの接続点
（端子）Ｔ１．Ｔ２を、または該接続点間の電圧を増幅
する差動人力・差動出力方式の増幅器（図外）の２つの
出力端子をそれぞれ第１および第２のブリッジ出力端子
とすると共に、さらに 演算増幅器ＯＰＩと、 この演算増幅器の反転入力端子Ｔ−と該演算増幅器の出
力端子Ｔ４との間に設置すられた抵抗Ｒ１と、 前記第１のブリッジ出力端子Ｔ２と前記反転入力端子と
の間に設けられた抵抗Ｒ２と、前記第２のブリッジ出力
端子ＴＩと前記演算増幅器の非反転入力端子との間に設
けられた抵抗Ｒ３と、 前記直流電源を所定の分圧比で分圧してなる基準電圧Ｖ
ｄの出力端子Ｔ３と前記非反転入力端子との間に設けら
れた抵抗Ｒ４と、を備え、前記ダイヤフラムに加わる圧
力を前記演算増幅器の前記出力端子に発生する電圧（Ｖ
ｏ、以下センサ出力電圧という）によって検出する半導
体圧力センサにおいて、 前記抵抗Ｒ１およびＲ３の抵抗値の積Ｒ１−Ｒ３と、前
記抵抗Ｒ２およびＲ４の抵抗値の積Ｒ２・Ｒ４とがＲ１
・Ｒ３＞Ｒ２・Ｒ４となるようにすることとしたので、
従来の半導体圧力センサの回路パターンを変えることな
く、演算増幅器ｏＰ１の出力電圧（センサ出力電圧）Ｖ
ｏ内における圧力検出成分を除く成分、即ち直流電源電
圧に比例した固定のバイアス電圧成分を小に、さらには
負の値とすることができるようになる。 従って従来におけ°る第４図■の特性をセンサ出力電圧
ＶＯのレベルが下がる方向に移動させ、センサ出力電圧
■０の動作電圧範囲を広（とることができる。さらに抵
抗Ｒ１〜Ｒ４と基準電圧Ｖｄを選び、式（８）の条件を
満足するようにすることにより、第４図■のような特性
になるまでセンサ出力電圧Ｖｏのレベルを下げることが
可能であり、例えば大気圧付近のみを検出するセンサの
ように圧力のフルレンジが零よりも高い特性を、広い電
圧レンジで検出することが可能となる。
歪ゲージとしての抵抗ＳＧ１〜ＳＧ４からなるブリフジ
回路を備え、 前記ブリフジ回路の４つの抵抗辺の接続点のうち、対向
する２つの接続点（端子）Ｔ５．Ｔ６をそれぞれ直流電
源Ｖｃｅ間に接続し、同じく対向する他の２つの接続点
（端子）Ｔ１．Ｔ２を、または該接続点間の電圧を増幅
する差動人力・差動出力方式の増幅器（図外）の２つの
出力端子をそれぞれ第１および第２のブリッジ出力端子
とすると共に、さらに 演算増幅器ＯＰＩと、 この演算増幅器の反転入力端子Ｔ−と該演算増幅器の出
力端子Ｔ４との間に設置すられた抵抗Ｒ１と、 前記第１のブリッジ出力端子Ｔ２と前記反転入力端子と
の間に設けられた抵抗Ｒ２と、前記第２のブリッジ出力
端子ＴＩと前記演算増幅器の非反転入力端子との間に設
けられた抵抗Ｒ３と、 前記直流電源を所定の分圧比で分圧してなる基準電圧Ｖ
ｄの出力端子Ｔ３と前記非反転入力端子との間に設けら
れた抵抗Ｒ４と、を備え、前記ダイヤフラムに加わる圧
力を前記演算増幅器の前記出力端子に発生する電圧（Ｖ
ｏ、以下センサ出力電圧という）によって検出する半導
体圧力センサにおいて、 前記抵抗Ｒ１およびＲ３の抵抗値の積Ｒ１−Ｒ３と、前
記抵抗Ｒ２およびＲ４の抵抗値の積Ｒ２・Ｒ４とがＲ１
・Ｒ３＞Ｒ２・Ｒ４となるようにすることとしたので、
従来の半導体圧力センサの回路パターンを変えることな
く、演算増幅器ｏＰ１の出力電圧（センサ出力電圧）Ｖ
ｏ内における圧力検出成分を除く成分、即ち直流電源電
圧に比例した固定のバイアス電圧成分を小に、さらには
負の値とすることができるようになる。 従って従来におけ°る第４図■の特性をセンサ出力電圧
ＶＯのレベルが下がる方向に移動させ、センサ出力電圧
■０の動作電圧範囲を広（とることができる。さらに抵
抗Ｒ１〜Ｒ４と基準電圧Ｖｄを選び、式（８）の条件を
満足するようにすることにより、第４図■のような特性
になるまでセンサ出力電圧Ｖｏのレベルを下げることが
可能であり、例えば大気圧付近のみを検出するセンサの
ように圧力のフルレンジが零よりも高い特性を、広い電
圧レンジで検出することが可能となる。
第１図は本発明の一実施例としての回路図、第２図、第
３図は第１図に対応する従来の回路図、第４図は第１図
ないう第３図の動作説明用の特性図である。 Ｖｃｃ：直流電源（電圧）、ＳＧｌ〜Ｓ６４二半導体歪
ゲージ、Ｒ１へＲ６：抵抗、ＯＰｌ：演算増幅器、Ｖｉ
ミニブリッジ力電圧、ｖｄ：基準電圧、ＶＯ：センサ出
力電圧、Ｔｌ〜Ｔ６：端子、Ｔ−：反転入力端子、Ｔ＋
：非反転入力端子。
３図は第１図に対応する従来の回路図、第４図は第１図
ないう第３図の動作説明用の特性図である。 Ｖｃｃ：直流電源（電圧）、ＳＧｌ〜Ｓ６４二半導体歪
ゲージ、Ｒ１へＲ６：抵抗、ＯＰｌ：演算増幅器、Ｖｉ
ミニブリッジ力電圧、ｖｄ：基準電圧、ＶＯ：センサ出
力電圧、Ｔｌ〜Ｔ６：端子、Ｔ−：反転入力端子、Ｔ＋
：非反転入力端子。
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
続点をそれぞれ直流電源間に接続し、同じく対向する他
の２つの接続点を、または該接続点間の電圧を増幅する
差動入力・差動出力方式の増幅器の２つの出力端子をそ
れぞれ第１および第２のブリッジ出力端子とすると共に
、さらに演算増幅器と、 この演算増幅器の反転入力端子と該演算増幅器の出力端
子との間に設けられた第１の抵抗と、前記第１のブリッ
ジ出力端子と前記反転入力端子との間に設けられた第２
の抵抗と、 前記第２のブリッジ出力端子と前記演算増幅器の非反転
入力端子との間に設けられた第３の抵抗と、 前記直流電源を所定の分圧比で分圧しななる基準電圧の
出力端子と前記非反転入力端子との間に設けられた第４
の抵抗と、を備え、 前記ダイヤフラムに加わる圧力を前記演算増幅器の前記
出力端子に発生する電圧（以下センサ出力電圧という）
によって検出する半導体圧力センサにおいて、 前記第１および第３の抵抗の抵抗値の積と、前記第２お
よび第４の抵抗の抵抗値の積とを異ならせ、前記ダイヤ
フラムに加わる圧力が所定値に増加するまでは前記セン
サ出力電圧がほぼ零となるようにしたことを特徴とする
半導体圧力センサの回路構成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15624487A JPH061227B2 (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 半導体圧力センサの回路構成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15624487A JPH061227B2 (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 半導体圧力センサの回路構成方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01433A true JPH01433A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64433A JPS64433A (en) | 1989-01-05 |
| JPH061227B2 JPH061227B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=15623528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15624487A Expired - Lifetime JPH061227B2 (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 半導体圧力センサの回路構成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061227B2 (ja) |
-
1987
- 1987-06-23 JP JP15624487A patent/JPH061227B2/ja not_active Expired - Lifetime
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