JPH0511584B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0511584B2
JPH0511584B2 JP28142584A JP28142584A JPH0511584B2 JP H0511584 B2 JPH0511584 B2 JP H0511584B2 JP 28142584 A JP28142584 A JP 28142584A JP 28142584 A JP28142584 A JP 28142584A JP H0511584 B2 JPH0511584 B2 JP H0511584B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistor
zero point
compensation
inverting input
sensitivity
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP28142584A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61151472A (ja
Inventor
Kazuyuki Kato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP28142584A priority Critical patent/JPS61151472A/ja
Publication of JPS61151472A publication Critical patent/JPS61151472A/ja
Publication of JPH0511584B2 publication Critical patent/JPH0511584B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、ブリツジ出力検出回路に関し、特
に、ブリツジ出力の零点の補償及び感度温度特性
の補償を行うようにしたものである。
〔従来技術とその問題点〕
この種のブリツジ出力検出回路は、例えば、シ
リコン感圧ダイアフラムを備えた圧力変換器に用
いられるが、この圧力変換器において、ストレン
ゲージブリツジの零点不平衡成分や他の回路部で
生ずる零点のばらつきにより、圧力変換器出力の
零点のばらつきが生じる。また、ストレンゲージ
の圧力変化に対する抵抗値の変化の度合が−0.1
〜−0.3/℃の負の温度係数を有するため、負の
感度温度特性を生ずる。特に、高精度の圧力変換
器にシリコン感圧ダイヤフラムを使用する場合に
は、零点ばねつきの補償及び感度温度特性の補償
が不可欠になる。
従来一般的に用いられている零点補償及び感度
温度特性の補償を行なう回路としては、第7図に
示すように、ストレンゲージブリツジの一部に可
変抵抗やトリミング抵抗を接続して零点補償を行
ない、ストレンゲージブリツジと駆動電源間にス
トレンゲージとは温度係数の異なる適当な温度係
数を有する抵抗を接続して感度温度特性の補償を
行なう回路や、第8図に示すように、出力段の演
算増幅器の非反転入力端子に抵抗で分圧した電圧
を印加して零点補償を行ない、この演算増幅器の
帰還抵抗にブリツジの感度温度特性とは逆の温度
依存性を有する抵抗を用いて感度温度特性の補償
を行なう回路が知られている。
第7図において、SG1〜SG4はストレンゲー
ジ、RX,RYは可変抵抗もしくはトリミング抵
抗であり、RX,RYの値を変化させることによ
りブリツジのバランスを変化させ、零点を補償す
る。また、RZはストレンゲージよりも負の適当
な温度依存性を持つた抵抗であり、この抵抗によ
りストレンゲージブリツジの駆動電圧は正の温度
依存性を生じ、ストレンゲージブリツジの出力感
度に正の温度特性を持たせる傾向を生ずる。この
正の温度特性により、前述した負の感度温度特性
を補償する。この補償はブリツジ部に抵抗を接続
するだけで行なうことができるので、回路が比較
的簡単であるという利点を有するが、その反面、
次のような欠点を有する。
(1) 感度温度特性補償用の抵抗RZにより、零点
補償用抵抗RX,RYより生じた零点成分も温
度依存性を生ずる。特に高精度の圧力変換器に
おいて、零点補償量が大きい場合は、この零点
の温度依存性の補償が必要となる。
(2) ストレンゲージブリツジと駆動電源間に抵抗
が接続されるため、ブリツジの駆動電圧が小さ
くなり、その結果ブリツジの感度が小さくな
る。
また、第8図において、R1,R2は固定抵
抗、RV,RWは正の適当な温度係数を持つた抵
抗、R3,R4は可変抵抗あるいはトリミング抵
抗であり、また、OP1は演算増幅器である。こ
れらの抵抗R1〜R4,RV,RW及び演算増幅
器OP1で差動増幅器が構成される。この回路の
差動入力端子T1,T2にストレンゲージブリツ
ジ出力電圧成分VGが印加される。この電圧VG
はストレンゲージブリツジ出力電圧そのものであ
る場合と、ストレンゲージブリツジ出力電圧が増
幅されたものである場合とがある。そして、この
電圧VGはこの差動増幅器により増幅され、圧力
変換器出力として増幅器OP1の出力端子より出
力される。通常R1‐R2,RV=RWであり、
また簡単のためR3,R4はRV,RWと比較し
て十分抵抗値が小さいとすると、増幅器OP1の
出力電圧Voutは次の式(1)で表わされる。
Vout=R4/R3+R4VC+RV/R1VG ……(1) ここでVCは抵抗R3に印加する電圧である。
そして抵抗R3,R4を適当に変化させること
により、式(1)の右辺第一項が変化し、零点が補償
される。また抵抗RV,RWに正の適当な温度係
数を持たせることにより、右辺第二項の温度依存
性を無くすることができる。つまり感度温度特性
が補償される。この方式によると、零点の補償と
感度温度特性の補償は互いに影響を及ぼすことは
なく、またブリツジの感度が小さくなることもな
いが、抵抗R3,R4による零点の変化範囲は0
以上、VC以下であり、負もしくはV以上の零点
を持たせることはできない。そのため、例えばダ
イヤフラムの基準圧側が真空の大気圧付近のみを
検出する圧力変換器では常に正の差圧がダイヤフ
ラムに印加されるので、その差圧により生ずる出
力を補償するため負の基準電圧を発生させる必要
があり、適用不可能であるという欠点がある。
〔発明の目的〕
そこで、本発明は、上述した欠点を除去し、ブ
リツジ出力感度を減少させることなく、零点の補
償と感度温度特性の補償間の影響が非常に小さ
く、更に零点の補償範囲の広い、ブリツジ出力検
出回路を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は、ブリツジ出力ラインの一方が非反転
入力に接続される第1の演算増幅器と、ブリツジ
出力ラインの他方が非反転入力に接続される第2
の演算増幅器と、前記第1および第2の演算増幅
器の反転入力間に接続される抵抗と、前記第1お
よび第2の演算増幅器のそれぞれについて出力と
反転入力との間に接続される第1および第2の帰
還抵抗と、前記第1および第2の演算増幅器のい
ずれか一方の反転入力と所定電圧電源との間に接
続される零点補償用抵抗とを備え、前記第1およ
び第2の帰還抵抗のうち前記零点補償用抵抗が接
続されない方の演算増幅器の帰還抵抗を感度温度
特性補償用の抵抗とすることによつて、零点の補
償と感度温度特性の補償の間の影響を少なくしよ
うとするものである。
〔発明の実施例〕
以下に図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
第1図に本発明を適用した圧力変換器の一実施
例を示す。図において、端子T3,T4にストレ
ンゲージブリツジ出力電圧Viが加わる。端子T
3は演算増幅器OP2の非反転入力端子に接続さ
れ、端子T4は演算増幅器OP3の非反転入力端
子に接続される。また、電源VccとアースGND
間に抵抗R5とR6が直列に接続され、この抵抗
R5,R6は可変抵抗もしくはトリミング抵抗で
ある。そして、抵抗R5,R6の結合点がOP3
の反転入力端子に接続され、増幅器OP2の反転
入力端子と増幅器OP3の反転入力端子間に抵抗
R7が接続される。増幅器OP2の出力端子T5
と反転入力端子間には正の温度係数を有する抵抗
Raが接続され、増幅器OP3の出力端子T6と反
転入力端子間に抵抗R8が接続される。演算増幅
器OP2,OP3と抵抗R5〜R8,Raにより、
差動入力で差動出力の増幅器が構成される。ここ
で、差動入力端子はT3,T4、差動出力端子は
T5,T6である。
次に、以上のような構成の本発明の実施例の動
作を説明する。ここでは簡単のため演算増幅器の
オフセツト電流、電圧は零とする。また入力端子
T3の対アース電位V3と、入力端子T4の対ア
ース電位V4の平均は電源の半分になるとする。
これを式で表わすと次のようになる。
V3=Vcc/2−Vi/2 ……(2) V4=Vcc/2+Vi/2 ……(3) ここでViは端子T3より見た端子T4の電位
と定義する。
この増幅器の差動出力電圧Voは次式(4)で表わ
される。
Vo={R8+Ra/R7+1+R8(R5+R6)/2R5R6}Vi
+R8(R5−R6)/2R5R6・Vcc……(4) R5,R6は零点補償用抵抗であり、この抵抗R
5,R6により生ずる零点成分分VDは式(4)の右
辺第二項であり、次式(5)で表わされる。
VD=R8(R5−R6)/2R5R6・Vcc ……(5) このVDの式には温度依存性を有する抵抗Raは
含まれない。従つて、VDは感度温度特性補償の
影響により温度依存性を持つことはない。R5=
R6であればVD=0である。ここでR5をR5
=R6=RSの状態から無限大(オープン)まで
変化をさせた場合の零点成分VDの変化△VD1は
次の式(6)のようになる。
△VD1=R8/RS・Vcc/2 ……(6) 同じようにR6をR6=R5=RSの状態から
無限大(オープン)まで変化させた場合のVDの
変化△VD2は次の式(7)のようになる。
△VD2=−R8/RS・Vcc/2 ……(7) よつて、R5=RS,R6=∞の状態からR5=
∞、R6=RSの状態まで変化させた時の零点成
分VDの変化△VDは次式(8)で表わされる。
△VD=△VD1−△VD2=R8/RS・Vcc ……(8) この式で明らかなように、△VDは抵抗R5,
R6,R8の値により、零より無限大までの範囲
で選ぶことが可能である。
式(4)の右辺第一項はストレンゲージブリツジ出
力電圧Viに関する項である。ここで、抵抗Raの
温度係数をα(α>0)とする。またストレンゲ
ージブリツジ出力電圧Viは差圧に応じて生ずる
成分すなわちスパン成分VSと零点成分VZに分か
れる。ここでスパン成分VSの温度係数をβ(β<
0)とし、また簡単のため零点成分VZの温度依
存性は無いとする。以上よりRaとViを次の式(9),
(10)のように表わす。
Ra=Rao(1+αT) ……(9) Vi=VSp(1+βT)+VZ ……(10) ここで、Tは温度、RaoはT=0におけるRa、
VS0はT=0におけるVSである。式(9),(1)(10)を式
(4)の差動出力電圧Voの右辺第一項(Voiと置く)
に代入するとVoiは次式(11)のように表わされる。
Voi={R7+R8+Rao/R7+R8(R5+R6)/2R5R6} {1+Rao αT/R7+R8+Rao+R7R8(R5+R6)/2R
5R6}×{VSp(1+βT)+VZ} 式(11)のうち、ストレンゲージブリツジのスパン
成分VSpに関する項の温度係数はγは次式(12)で表
わされる。ここで温度2次の項は簡単のため省略
する。
γ=Rao α/R7+R8+Rao+R7R8(R5+R6)/2R5R6+
β
……(12) 式(12)の右辺第一項は回路増幅度の温度係数であ
る。感度温度補償が為される条件はγ=0であ
る。通常R7はRa,R8よりも小さく設定され
るので、RaoまたはR8の値を変化させることに
より、増幅度の温度係数を零付近よりα付近まで
の範囲で変化させることができ、広範囲の補償が
可能である。
零点補償の影響が感度温度特性の補償に及ぼす
影響を十分小さくするためには、零点補償用抵抗
R5,R6の変化に対する式(12)の右辺第一項の変
化幅(△γと置く)が十分小さいことが必要であ
る。
一例としてR7=1.5KΩ、R8=30KΩ、Ra
=50KΩ、α=0.4%/℃の状態でR5,R6の
値を、R5=RS、R6=∞よりR5=∞、R6
=RSまで変化させた場合のRSと△VDの関係、及
びRSと△γの関係を第2図に示す。第2図より、
△VDを十分大きく、△γを十分小さくする一例
として、△VDを2Vcc以上、△γを5×10-2%/
℃以下にしたい場合は、RSを2.5KΩ〜15KΩの範
囲に設定すれば良い。
以上述べたように、RaoまたはR8を適当な値
に選ぶことにより、感度温度特性の補償を行な
い、更にR5,R6の値を適当に選ぶことによ
り、零点補償範囲△VDが十分広く、かつ零点補
償による感度温度特性の変化を十分小さくするこ
とが可能である。
第3図は他の実施例を示す回路図であり、零点
補償抵抗R5,R6の結合点を演算増幅器OP2
の反転入力端子に接続し、正の温度係数を持つた
感度温度特性補償用抵抗RbをOP3の出力端子と
反転入力端子間に接続し、抵抗R9をOP2の出
力端子と反転入力端子間に接続した場合であり、
第1図の実施例と同様の効果を呈す。
第4図は更に他の実施例を示す回路図であり、
第1図の実施例のR6をオープンにした場合に相
当する。零点補償用抵抗R5により負の零点のみ
を出力することが可能である。第1図の実施例と
比較して零点補償の範囲が狭くなる以外は、第1
図の実施例と同様の効果を呈す。同様に第3図の
実施例のR5をオープンにすることにより。正の
零点のみを出力することができる。
第5図は更に他の実施例を示す回路図である。
第1図における抵抗R5を温度依存性をもつ抵抗
Rcで置き換えたもので、抵抗Rcの抵抗温度係数
を適当な値に選ぶことにより、零点の温度特性を
補償することができる。
第1図における抵抗R6を温度依存性抵抗で置
き換えると、第5図の実施例とは逆の傾きをもつ
温度特性を補償することができる。
第6図は更に他の実施例を示す回路図である。
第1図における抵抗5に非直線性抵抗であるダイ
オードD1を付加したものであり、特性の電源電
圧依存性を補償することができる。ダイオードの
部分は他の非直線性抵抗で置き換えることができ
る。抵抗R6に非直線性抵抗を付加すると第6図
の実施例とは逆方向の補償ができる。
〔発明の効果〕
以上のような本発明によれば、2つの演算増幅
器を用いて差動増幅器を構成し、一方の反転入力
に零点補償用抵抗を接続すると共に、この抵抗が
接続されない方の演算増幅器の帰還抵抗を感度温
度特性補償用の抵抗としたので、零点補償の感度
温度特性に及ぼす影響が非常に少なくなり、零点
の補償幅を十分に大きくとることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図
はRS,△VDおよび△γとの関係の一例を示す図、
第3図〜第6図はそれぞれ本発明の別の実施例を
示す回路図、第7図,第8図は従来例を示す回路
図である。 SG1〜SG4…ストレンゲージ、R1,R2,
R7,R8,R9…抵抗、R3,R4,R5,R
6…可変抵抗、RZ…ストレンゲージより温度係
数が負の抵抗、RV,RW,Ra,Rb,Rc…温度依
存性を有する抵抗、D1…ダイオード、OP1〜
OP3…演算増幅器、P,Vc,Vcc…電源、GND
…大地電位、ViN,VG,Vi…ストレンゲージブリ
ツジ出力成分、Vout,Vo…増幅回路出力、T1
T6…端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ブリツジ出力ラインの一方が非反転入力に接
    続される第1の演算増幅器と、ブリツジ出力ライ
    ンの他方が非反転入力に接続される第2の演算増
    幅器と、前記第1および第2の演算増幅器の反転
    入力間に接続される抵抗と、前記第1および第2
    の演算増幅器のそれぞれについて出力と反転入力
    との間に接続される第1および第2の帰還抵抗
    と、前記第1および第2の演算増幅器のいずれか
    一方の反転入力と所定電圧電源との間に接続され
    る零点補償用抵抗とを備え、前記第1および第2
    の帰還抵抗のうち前記零点補償用抵抗が接続され
    ない方の演算増幅器の帰還抵抗を感度温度特性補
    償用の抵抗としたことを特徴とするブリツジ出力
    検出回路。
JP28142584A 1984-12-25 1984-12-25 ブリツジ出力検出回路 Granted JPS61151472A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28142584A JPS61151472A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 ブリツジ出力検出回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28142584A JPS61151472A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 ブリツジ出力検出回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61151472A JPS61151472A (ja) 1986-07-10
JPH0511584B2 true JPH0511584B2 (ja) 1993-02-15

Family

ID=17638980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28142584A Granted JPS61151472A (ja) 1984-12-25 1984-12-25 ブリツジ出力検出回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61151472A (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61151472A (ja) 1986-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4337665A (en) Semiconductor pressure detector apparatus with zero-point temperature compensation
US5460050A (en) Semiconductor strain sensor with Wheatstone bridge drive voltage compensation circuit
JPH0351733A (ja) 半導体圧力センサの増巾補償回路
US5134885A (en) Circuit arrangement for measuring a mechanical deformation, in particular under the influence of a pressure
US6101883A (en) Semiconductor pressure sensor including a resistive element which compensates for the effects of temperature on a reference voltage and a pressure sensor
JP3222367B2 (ja) 温度測定回路
JPH0511584B2 (ja)
JPH11160347A (ja) センサ回路
JPH06294664A (ja) 非線形回路
EP0709660A1 (en) Sensor and a method for temperature compensating for span variation in the sensor
JPH0434091B2 (ja)
JPH0273104A (ja) 半導体センサの温度補償回路
JPH0473085B2 (ja)
JPH0419470Y2 (ja)
JPS60144633A (ja) 温度補償回路
JPH06120737A (ja) 検波回路
JPS60135717A (ja) 圧力検出回路
JPS622484Y2 (ja)
JPS6136163B2 (ja)
JP2792522B2 (ja) 半導体センサ用信号処理回路
JPH0368830A (ja) 半導体圧力センサの温度補償回路
JPH08159884A (ja) 単電源を使用したロードセル式重量計の温度特性の補正方法
JPS6057016B2 (ja) 圧力・差圧伝送器
JPH0346771B2 (ja)
JPH08307160A (ja) 温度補償回路