JPH0628665Y2 - 半導体圧力センサの温度補償回路 - Google Patents
半導体圧力センサの温度補償回路Info
- Publication number
- JPH0628665Y2 JPH0628665Y2 JP353288U JP353288U JPH0628665Y2 JP H0628665 Y2 JPH0628665 Y2 JP H0628665Y2 JP 353288 U JP353288 U JP 353288U JP 353288 U JP353288 U JP 353288U JP H0628665 Y2 JPH0628665 Y2 JP H0628665Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- temperature
- output
- pressure
- pressure sensor
- 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
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、シリコンなどの半導体結晶の持つペエゾ抵抗
効果などを利用して圧力を電気信号に変換する半導体圧
力センサの温度補償回路に係り、特に温度の影響をなく
すようにした半導体圧力センサの温度補償回路に関す
る。
効果などを利用して圧力を電気信号に変換する半導体圧
力センサの温度補償回路に係り、特に温度の影響をなく
すようにした半導体圧力センサの温度補償回路に関す
る。
〈従来の技術〉 第５図は従来の半導体圧力センサの構成を示す構成図で
ある。
ある。
第５図（イ）は半導体圧力センサの平面図、（ロ）は半
導体圧力センサの横断面図を示す。１はｎ形のシリコン
単結晶で作られたセンサチップであり、凹部２を有し更
に凹部２の形成により単結晶の厚さの薄くなった起歪部
３とその周辺の固定部４とを有している。
導体圧力センサの横断面図を示す。１はｎ形のシリコン
単結晶で作られたセンサチップであり、凹部２を有し更
に凹部２の形成により単結晶の厚さの薄くなった起歪部
３とその周辺の固定部４とを有している。
起歪部３は単結晶の（１００）面とされ、その上にはそ
の中心を通る結晶軸＜００１＞方向で起歪部３と固定部
４との境界付近に例えば剪断形ゲージ５が不純物の拡散
により伝導形がＰ形として矩形状に形成されている。
の中心を通る結晶軸＜００１＞方向で起歪部３と固定部
４との境界付近に例えば剪断形ゲージ５が不純物の拡散
により伝導形がＰ形として矩形状に形成されている。
固定部４はパイレックスガラスなどのガラス基板６に陽
極接合などの方法で接合される。
極接合などの方法で接合される。
また、このガラス基板６は連通孔７を有する金属の支持
台８に共晶合金、銀ロウ付、或いは低融点ガラスなどで
接合される。
台８に共晶合金、銀ロウ付、或いは低融点ガラスなどで
接合される。
第３図（ハ）に剪断形ゲージ５の構成を拡大して示す。
図に示す剪断形ゲージ５はゲージ長がでゲージ幅がｗ
であり、この剪断形ゲージ５の長さ方向に電源端９、１
０が形成されここに電源電圧が印加される。
図に示す剪断形ゲージ５はゲージ長がでゲージ幅がｗ
であり、この剪断形ゲージ５の長さ方向に電源端９、１
０が形成されここに電源電圧が印加される。
印加圧力Ｐがセンサチップ１に与えられると、これによ
って生じた剪断応力τに対応した電圧がゲージ長のほ
ぼ中央に形成された出力端１１、１２に得られる。
って生じた剪断応力τに対応した電圧がゲージ長のほ
ぼ中央に形成された出力端１１、１２に得られる。
電源端９、１０に印加される電源電圧をＥＳ、剪断形ゲ
ージ５のピエゾ抵抗係数をπとすれば、剪断形ゲージ５
の出力電圧Ｖは ＶＥＳπτ …（１） で現すことができる。
ージ５のピエゾ抵抗係数をπとすれば、剪断形ゲージ５
の出力電圧Ｖは ＶＥＳπτ …（１） で現すことができる。
〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な従来の半導体圧力センサは、α
を定数、ΔＴを温度変化とすればピエゾ抵抗係数πがπ
Ｏ（１−αΔＴ）（πＯ：基準温度におけるピエゾ抵抗
係数）で現される温度係数を持つので、温度変動を生じ
る。
を定数、ΔＴを温度変化とすればピエゾ抵抗係数πがπ
Ｏ（１−αΔＴ）（πＯ：基準温度におけるピエゾ抵抗
係数）で現される温度係数を持つので、温度変動を生じ
る。
そこで、この温度変動を補償するために例えば電源電圧
ＥＳを温度によってＥＳＯ（１＋βΔＴ）（ＥＳＯ：基
準温度における電源電圧）となるように変化させると、
出力電圧Ｖ１は Ｖ１∝ＥＳＯ（１＋βΔＴ）× πＯ（１−αΔＴ）τ…（２） となる。
ＥＳを温度によってＥＳＯ（１＋βΔＴ）（ＥＳＯ：基
準温度における電源電圧）となるように変化させると、
出力電圧Ｖ１は Ｖ１∝ＥＳＯ（１＋βΔＴ）× πＯ（１−αΔＴ）τ…（２） となる。
そこで、α＝βと選定し、基準温度における出力電圧Ｖ
Ｏ（∝ＥＳＯπＯτ）を用いると、このときの出力電圧
Ｖ２は Ｖ２∝ＶＯ（１−α２ΔＴ２）…（３） で現すことができ、２次の項が残る。
Ｏ（∝ＥＳＯπＯτ）を用いると、このときの出力電圧
Ｖ２は Ｖ２∝ＶＯ（１−α２ΔＴ２）…（３） で現すことができ、２次の項が残る。
この２次の項の影響により温度による出力電圧の変動が
生じるという問題がある。
生じるという問題がある。
〈問題点を解決するための手段〉 この考案は、以上の問題点を解決するために、測定圧力
に対応して抵抗が変化するピエゾ抵抗素子の出力信号が
入力端の一端に印加されその入力端の他端には出力端の
圧力信号が乗算手段を介して入力された演算増幅手段を
有し、この乗算手段は温度センサからの温度信号が温度
信号調節手段を介して入力され圧力信号との乗算を実行
して入力端の他端に出力し、温度調節手段はその調節量
を変更して出力信号の温度変化に一致させるようにした
ものである。
に対応して抵抗が変化するピエゾ抵抗素子の出力信号が
入力端の一端に印加されその入力端の他端には出力端の
圧力信号が乗算手段を介して入力された演算増幅手段を
有し、この乗算手段は温度センサからの温度信号が温度
信号調節手段を介して入力され圧力信号との乗算を実行
して入力端の他端に出力し、温度調節手段はその調節量
を変更して出力信号の温度変化に一致させるようにした
ものである。
〈作用〉 ピエゾ抵抗素子の出力信号の温度係数に温度センサから
の温度信号の調節量を一致させて、この出力信号を温度
信号に関連した帰還信号で割算して、温度の影響を除去
する。
の温度信号の調節量を一致させて、この出力信号を温度
信号に関連した帰還信号で割算して、温度の影響を除去
する。
〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図面に基づき説明する。
第１図は本考案の基本的な実施例の構成を示すブロック
図である。
第１図は本考案の基本的な実施例の構成を示すブロック
図である。
Ｑ１は演算増幅器であり、その非反転入力端（＋）には
剪断形ゲージ５の出力端１１、１２から測定圧力Ｐに対
応した出力電圧Ｖが印加されている。また、その反転入
力端（−）には出力端の圧力信号ＶＰが乗算回路１３を
介して印加されている。
剪断形ゲージ５の出力端１１、１２から測定圧力Ｐに対
応した出力電圧Ｖが印加されている。また、その反転入
力端（−）には出力端の圧力信号ＶＰが乗算回路１３を
介して印加されている。
さらに、乗算回路１３には例えばトランジスタのベース
／エミッタ間の電圧を利用した温度センサからの温度信
号ＶＴＲが温度信号調節回路１４を介して入力され、圧
力信号ＶＰとの積が演算されてその出力端に帰還信号Ｖ
として出力する。
／エミッタ間の電圧を利用した温度センサからの温度信
号ＶＴＲが温度信号調節回路１４を介して入力され、圧
力信号ＶＰとの積が演算されてその出力端に帰還信号Ｖ
として出力する。
次に、以上のように構成された第１図に示す実施例の動
作について説明する。
作について説明する。
剪断形ゲージ５の出力電圧Ｖは Ｖ＝ＶＯ（１−αΔＴ） …（４） で現され、一方で温度信号調節回路１４の出力電圧ＶＴ
はその調節量をβＯとすれば ＶＴ＝［１−βＯ（ＶＴＲ−ＶＴＲＯ）］ＶＴＯ ＝（１−βＯΔＴ）ＶＴＯ …（５） となる。ここに、ＶＴＯは基準温度ＴＯにおける出力電
圧である。
はその調節量をβＯとすれば ＶＴ＝［１−βＯ（ＶＴＲ−ＶＴＲＯ）］ＶＴＯ ＝（１−βＯΔＴ）ＶＴＯ …（５） となる。ここに、ＶＴＯは基準温度ＴＯにおける出力電
圧である。
一方、乗算回路１３の帰還信号Ｖ はＫ１を乗算定数と
すれば、 Ｖ ＝Ｋ１Ｖ１ＶＰ ＝Ｋ１（１−βＯΔＴ）ＶＴＯＶＰ…（６）とな
る。演算増幅器Ｑ１はこれ等の出力電圧Ｖと帰還電圧Ｖ
が等しくなるように動作するので、（４）式と（６）
式を用いると、 ＶＯ（１−αΔＴ） ＝Ｋ１（１−βＯΔＴ）ＶＴＯＶＰ となり、この式でα＝βＯとなるように温度信号調節回
路１４の調節量βＯを調節すると ＶＰ＝ＶＯ／Ｋ１ＶＴＯ ……（７） を得る。
すれば、 Ｖ ＝Ｋ１Ｖ１ＶＰ ＝Ｋ１（１−βＯΔＴ）ＶＴＯＶＰ…（６）とな
る。演算増幅器Ｑ１はこれ等の出力電圧Ｖと帰還電圧Ｖ
が等しくなるように動作するので、（４）式と（６）
式を用いると、 ＶＯ（１−αΔＴ） ＝Ｋ１（１−βＯΔＴ）ＶＴＯＶＰ となり、この式でα＝βＯとなるように温度信号調節回
路１４の調節量βＯを調節すると ＶＰ＝ＶＯ／Ｋ１ＶＴＯ ……（７） を得る。
この式を見ると判るように、基準温度ＴＯにおける圧力
信号ＶＰを得ることができ、この圧力信号ＶＰは温度の
影響のないことが判る。
信号ＶＰを得ることができ、この圧力信号ＶＰは温度の
影響のないことが判る。
第２図は第１図における乗算回路の詳細を示す回路図で
ある。
ある。
１５は矩形波信号を発生する発振器ＯＳＣの出力を三角
波信号ＳＴに変換する変換器である。比較器Ｑ２の非反
転入力端（＋）には、この変換器１５で発生された三角
波信号ＳＴが印加され、その反転入力端（−）には温度
信号調節回路１４の出力電圧ＶＴが印加されている。
波信号ＳＴに変換する変換器である。比較器Ｑ２の非反
転入力端（＋）には、この変換器１５で発生された三角
波信号ＳＴが印加され、その反転入力端（−）には温度
信号調節回路１４の出力電圧ＶＴが印加されている。
この比較器Ｑ２のデュテイ信号ＤはスイッチＳＷを切替
端子ＨとＬに切替える。スイッチＳＷの切替端子Ｈには
圧力信号ＶＰが印加され、切替端子Ｌは共通電位点ＣＯ
Ｍに、共通端子Ｃは平滑器１６の入力端にそれぞれ接続
されている。平滑器１６の出力端は演算増幅器Ｑ１の反
転入力端（−）に接続されている。その他の構成は第１
図に示す構成と同一である。
端子ＨとＬに切替える。スイッチＳＷの切替端子Ｈには
圧力信号ＶＰが印加され、切替端子Ｌは共通電位点ＣＯ
Ｍに、共通端子Ｃは平滑器１６の入力端にそれぞれ接続
されている。平滑器１６の出力端は演算増幅器Ｑ１の反
転入力端（−）に接続されている。その他の構成は第１
図に示す構成と同一である。
次に、第２図に示す実施例の動作について第３図に示す
波形図を参照して説明する。
波形図を参照して説明する。
比較器Ｑ２は、第３図（ニ）に示す変換器１５の三角波
信号ＳＴと温度信号調節回路１４の出力電圧ＶＴ（第３
図（ハ））とを比較して第３図（ロ）に示すデュテイ信
号ＤをスイッチＳＷに出力する。デュテイ信号Ｄの内ハ
イレベルの期間をｔＸ、繰返し周期をｔ（第３図
（ロ））、基準温度でのデュテイをｔＸＯ／ｔ、とすれ
ば、比較器Ｑ２の出力のデュテイ信号Ｄは、温度信号調
節回路１４の出力電圧ＶＴにより変化し、 Ｄ＝ｔＸ／ｔ ＝ｔＸＯ（１−βＯΔＴ）／ｔ…（８） で表せる。
信号ＳＴと温度信号調節回路１４の出力電圧ＶＴ（第３
図（ハ））とを比較して第３図（ロ）に示すデュテイ信
号ＤをスイッチＳＷに出力する。デュテイ信号Ｄの内ハ
イレベルの期間をｔＸ、繰返し周期をｔ（第３図
（ロ））、基準温度でのデュテイをｔＸＯ／ｔ、とすれ
ば、比較器Ｑ２の出力のデュテイ信号Ｄは、温度信号調
節回路１４の出力電圧ＶＴにより変化し、 Ｄ＝ｔＸ／ｔ ＝ｔＸＯ（１−βＯΔＴ）／ｔ…（８） で表せる。
スイッチＳＷは、このデュテイ信号Ｄによりゼロ電圧と
圧力信号ＶＰとに切替えられ、その共通端子Ｃに第３図
（イ）に示す矩形波電圧を出力する。
圧力信号ＶＰとに切替えられ、その共通端子Ｃに第３図
（イ）に示す矩形波電圧を出力する。
この矩形波電圧は平滑器１６で平滑されて帰還信号Ｖ
として演算増幅器Ｑ１の反転入力端（−）に出力され
る。この帰還信号Ｖ は（１−βＯΔＴ）と圧力信号Ｖ
Ｐとの積に比例し、比例定数をＫ２とすれば Ｖ ＝Ｋ２（１−βＯΔＴ）ＶＰ…（８） となる。
として演算増幅器Ｑ１の反転入力端（−）に出力され
る。この帰還信号Ｖ は（１−βＯΔＴ）と圧力信号Ｖ
Ｐとの積に比例し、比例定数をＫ２とすれば Ｖ ＝Ｋ２（１−βＯΔＴ）ＶＰ…（８） となる。
また、剪断形ゲージ５の出力電圧Ｖは Ｖ＝ＶＯ（１−αΔＴ）…（９） で示される。
演算増幅器Ｑ１はＶ＝Ｖ になるように演算を実行する
ので、（８）式と（９）式を用いて ＶＰ＝ＶＯ（１−αΔＴ） ／Ｋ２（１−βＯΔＴ）…（１０） となる。
ので、（８）式と（９）式を用いて ＶＰ＝ＶＯ（１−αΔＴ） ／Ｋ２（１−βＯΔＴ）…（１０） となる。
ここで、温度信号調節回路１４の調節量βＯを調節して
剪断形ゲージ５の出力電圧の温度係数αに等しく選定す
ると、 ＶＰ＝ＶＯ／Ｋ２ …（１０） となり、温度の影響を受けない。
剪断形ゲージ５の出力電圧の温度係数αに等しく選定す
ると、 ＶＰ＝ＶＯ／Ｋ２ …（１０） となり、温度の影響を受けない。
第４図は本考案の他の実施例の構成を示す回路図であ
る。なお、第２図に示す実施例と同じ機能を持つ部分に
は同一の符号を付して適宜にその説明を省略する。
る。なお、第２図に示す実施例と同じ機能を持つ部分に
は同一の符号を付して適宜にその説明を省略する。
第４図に示す実施例は、第２図に示す実施例とほぼ同じ
構成であるが、比較器Ｑ３への入力接続が異なる乗算回
路１７となっている。
構成であるが、比較器Ｑ３への入力接続が異なる乗算回
路１７となっている。
比較器Ｑ３の反転入力端（−）には圧力信号ＶＰが印加
され、一方でスイッチＳＷの切替端子Ｈに温度信号調節
回路１４の出力電圧ＶＴが印加されている。
され、一方でスイッチＳＷの切替端子Ｈに温度信号調節
回路１４の出力電圧ＶＴが印加されている。
この結果、出力電圧ＶＴの変化により平滑器１６の入力
端にはパルスのデュテイではなくピーク値が変化する電
圧が入力される。この様な回路でも乗算回路１７として
は乗算回路１３と同じ出力を出す。
端にはパルスのデュテイではなくピーク値が変化する電
圧が入力される。この様な回路でも乗算回路１７として
は乗算回路１３と同じ出力を出す。
〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、ピエゾ抵抗素子の出力信号の温度係数に温度セン
サからの温度信号の調節量を一致させて出力信号を出力
電圧で割り算するようにしたので、従来に比べて温度補
償が完全になる。
れば、ピエゾ抵抗素子の出力信号の温度係数に温度セン
サからの温度信号の調節量を一致させて出力信号を出力
電圧で割り算するようにしたので、従来に比べて温度補
償が完全になる。
第１図は本考案の基本的な実施例の構成を示すブロック
図、第２図は第１図における乗算回路の詳細を示す回路
図、第３図は第２図における実施例の動作を説明する各
部の波形を示す波形図、第４図は本考案の他の実施例の
構成を示す回路図、第５図は従来の半導体の圧力センサ
の構成を示す構成図である。 １……センサチップ、３……起歪部、５…剪断形ゲー
ジ、１３、１７……乗算回路、１４……温度信号調節回
路、１５……変換器、１６……平滑器、Ｖ……出力電
圧、Ｖ ……帰還電圧、ＶＰ……圧力信号、ＶＴＲ……
温度信号、ＶＴ……出力電圧、Ｄ……デュテイ信号、Ｓ
Ｔ……三角波信号。
図、第２図は第１図における乗算回路の詳細を示す回路
図、第３図は第２図における実施例の動作を説明する各
部の波形を示す波形図、第４図は本考案の他の実施例の
構成を示す回路図、第５図は従来の半導体の圧力センサ
の構成を示す構成図である。 １……センサチップ、３……起歪部、５…剪断形ゲー
ジ、１３、１７……乗算回路、１４……温度信号調節回
路、１５……変換器、１６……平滑器、Ｖ……出力電
圧、Ｖ ……帰還電圧、ＶＰ……圧力信号、ＶＴＲ……
温度信号、ＶＴ……出力電圧、Ｄ……デュテイ信号、Ｓ
Ｔ……三角波信号。
Claims (1)
- 【請求項１】測定圧力に対応して抵抗が変化するピエゾ
抵抗素子の出力信号が入力端の一端に印加されその入力
端の他端には出力端の圧力信号が乗算手段を介して入力
された演算増幅手段を有し、前記乗算手段は温度センサ
からの温度信号が温度信号調節手段を介して入力され前
記圧力信号との乗算を実行して前記入力端の他端に出力
し、前記温度調節手段はその調節量を変更して前記出力
信号の温度変化に一致させるようにしたことを特徴とす
る半導体圧力センサの温度補償回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP353288U JPH0628665Y2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 半導体圧力センサの温度補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP353288U JPH0628665Y2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 半導体圧力センサの温度補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107945U JPH01107945U (ja) | 1989-07-20 |
| JPH0628665Y2 true JPH0628665Y2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=31205248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP353288U Expired - Lifetime JPH0628665Y2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 半導体圧力センサの温度補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628665Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP353288U patent/JPH0628665Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01107945U (ja) | 1989-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6504356B2 (en) | Microelectro-mechanical high resolution current sensing apparatus | |
| JPS58131524A (ja) | 測温装置 | |
| JP2883393B2 (ja) | 磁歪トランスデューサの移動制御装置 | |
| EP0706053B1 (en) | Acceleration sensor | |
| US5134885A (en) | Circuit arrangement for measuring a mechanical deformation, in particular under the influence of a pressure | |
| JPH0674774A (ja) | ジャイロの駆動回路 | |
| US4873490A (en) | Circuit arrangement for generating an output signal that is nonlinearly dependent on the temperature | |
| JPH0628665Y2 (ja) | 半導体圧力センサの温度補償回路 | |
| JPH0425488B2 (ja) | ||
| JPS61107774A (ja) | 圧力感知装置及びその製作方法 | |
| US5417120A (en) | Vibrating beam force transducer with automatic drive control | |
| EP1682858B1 (en) | An integrated thermal sensor for microwave transistors | |
| JP3189987B2 (ja) | 容量型センサ | |
| JP2998248B2 (ja) | 角速度センサ装置 | |
| JP3149638B2 (ja) | 物理量変換回路 | |
| JPH0641888B2 (ja) | Ｓａｗフオ−スセンサ | |
| EP0974810A2 (en) | Nonlinear current mirror for loop-gain control | |
| JP2002198582A (ja) | 磁場検出装置 | |
| JPH0554706B2 (ja) | ||
| JPH064303Y2 (ja) | 半導体圧力変換器 | |
| JPH0968472A (ja) | 圧力センサ | |
| JPH06742Y2 (ja) | 半導体圧力変換器 | |
| SU1610318A1 (ru) | Частотный преобразователь усилий | |
| JP3170890B2 (ja) | ジャイロのドリフト抑制回路 | |
| JPH041470Y2 (ja) |