JPH07286924A - センサ装置 - Google Patents

センサ装置

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JPH07286924A
JPH07286924A JP7828794A JP7828794A JPH07286924A JP H07286924 A JPH07286924 A JP H07286924A JP 7828794 A JP7828794 A JP 7828794A JP 7828794 A JP7828794 A JP 7828794A JP H07286924 A JPH07286924 A JP H07286924A
Authority
JP
Japan
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line
capacitor
detection circuit
sensor device
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP7828794A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Ikeda
和久 池田
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサ装置のケースに貫通コンデンサを設け
ることなく高周波ノイズ対策を施し、装置の小型化を図
る。 【構成】 被測定圧力に応じて抵抗値が変動する歪ゲー
ジ11〜14によりブリッジ回路100を構成し、この
ブリッジ回路100の2つの出力電圧V1、V2をオペ
アンプ30〜32等により構成される増幅回路300に
て増幅処理し、圧力検出信号を出力するようにした半導
体圧力センサにおいて、電源入力線Vと接地線G間、前
記出力線Oと接地線G間にそれぞれコンデンサ39、4
0を設けるとともに、圧力検出回路部内の全てのオペア
ンプ29〜32の反転入力端子と非反転入力端子の間に
コンデンサ35〜38をそれぞれ設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、センサ装置に関し、特
に外部と接続される信号線に混入する高周波ノイズに対
し対策を施すようにしたものに関する。
【0002】
【従来の技術】この種のセンサ装置として、例えば半導
体圧力センサがあり、特開昭55ー155253号公報
あるいは特開平2ー242121号公報に示すように、
測定すべき圧力に応じて抵抗値が変化する拡散抵抗によ
る歪ゲージによりブリッジ回路を構成し、このブリッジ
回路の2つの出力信号を差動増幅器により差動増幅して
出力するようにしている。ここで、測定すべき圧力は、
ケースに設けられた圧力導入パイプによりケース内に導
入され、その導入された圧力によりダイヤフラムが変位
し、このダイヤフラムの変位により上記歪ゲージの抵抗
値が変化するようになっており、その歪ゲージを含む回
路ユニット(検出回路部)はケース内に設けられてい
る。
【0003】このような半導体圧力センサにおいては、
検出回路部に対する電源入力線、接地線および出力線を
介し、ケース外部から高周波ノイズが入った場合、安定
して検出作動することができず、従ってそのような高周
波ノイズに対して何らかの対策(耐EMI対策)を施す
必要がある。そこで、この高周波ノイズ対策として、特
開昭57ー169644号公報に示すように、ケースに
貫通コンデンサを設け、この貫通コンデンサを介して上
記電源入力線、接地線および出力線をケースに接続し、
高周波ノイズを貫通コンデンサからケースにバイパスす
るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな貫通コンデンサをケースに設けると、そのためのス
ペース等が必要となり、必然的に装置が大きくなってし
まうという問題がある。この種のセンサ装置においては
その取り付けスペース等にかなりの制約があり、少しで
もセンサ装置を小型化することが望まれており、上記の
貫通コンデンサに替わる他の高周波ノイズ対策を施す必
要がある。
【0005】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、ケースに貫通コンデンサを設けることなく高周波ノ
イズ対策を施し、装置の小型化を図ることを目的とす
る。
【0006】
【課題を達成するための手段】本発明は上記課題を達成
するため、請求項1に記載の発明においては、被測定媒
体の状態を検出し、その検出信号をオペアンプにより差
動増幅して出力する検出回路部をケース内に備え、この
検出回路部に対する電源入力線、接地線および前記オペ
アンプからの出力線を前記ケースを介して外部に導出す
るようにしたセンサ装置において、前記オペアンプの反
転入力端子と非反転入力端子の間に第1のコンデンサ
を、前記電源入力線と接地線の間に第2のコンデンサ
を、前記出力線と接地線の間に第3のコンデンサを、前
記検出回路部に形成したことを特徴としている。
【0007】請求項2に記載の発明においては、被測定
圧力に応じて抵抗値が変動する歪ゲージによりブリッジ
回路を構成し、このブリッジ回路の2つの出力信号をオ
ペアンプにより差動増幅して出力する検出回路部をケー
ス内に備え、この検出回路部に対する電源入力線、接地
線および前記検出回路部からの出力線を前記ケースを介
して外部に導出するようにした半導体圧力センサとなる
センサ装置において、前記オペアンプの反転入力端子と
非反転入力端子の間に第1のコンデンサを、前記電源入
力線と接地線の間に第2のコンデンサを、前記出力線と
接地線の間に第3のコンデンサを、前記検出回路部に形
成したことを特徴としている。
【0008】請求項3に記載の発明においては、請求項
1又は2に記載の発明に対し、前記検出回路部が、前記
オペアンプを含む信号増幅用の複数のオペアンプを有
し、これら複数のオペアンプの全ての反転入力端子と非
反転入力端子の間にコンデンサが形成されていることを
特徴としている。請求項4に記載の発明においては、請
求項1乃至3に記載の発明に対し、前記検出回路部は集
積化センサチップとして形成されたものであって、前記
全てのコンデンサはその集積化センサチップに形成され
ていることを特徴としている。
【0009】
【発明の作用効果】請求項1乃至4に記載の発明によれ
ば、電源入力線および出力線に外部より混入する高周波
ノイズは、接地線との間にそれぞれ設けられた第2、第
3のコンデンサにより接地側にバイパスされ低減され
る。さらに、この低減された高周波ノイズに対し、検出
回路部内のオペアンプの非反転入力端子と反転入力端子
間に設けられた第1のコンデンサの差動増幅作用により
相殺除去される。従って、検出回路部の入力側でのノイ
ズ除去およびオペアンプでのノイズ相殺作用により、ケ
ースに貫通コンデンサを設けなくても高周波ノイズによ
る影響を低減し被測定媒体の検出作動を正常に行うこと
ができるという効果を奏する。
【0010】特に、請求項4のように他の回路素子と同
様に集積化センサチップ上にコンデンサを形成するよう
にすることにより、耐高周波ノイズ機能を有する小型の
センサ装置を構成することができるという優れた効果を
奏する。
【0011】
【実施例】以下、本発明のセンサ装置として、半導体圧
力センサを一例としたものを、図に示す実施例について
説明する。図2は半導体圧力センサの全体構成を示すも
ので、上ケース1と下ケース2を接合してケースを構成
し、このケースに被測定圧力(例えば、自動車のエンジ
ン吸気圧)を導入する圧力導入パイプ3が取り付けられ
ている。この圧力導入パイプ3により導入された圧力
は、パイレックスガラスからなる台座4を介し集積化セ
ンサチップ5に導かれ、ここで圧力検出が行われる。
【0012】この集積化センサチップ5は、図3に示す
ように、シリコンチップ5aによりダイヤフラム5bが
形成され、このシリコンチップ5a上にダイヤフラム5
bの変位を検出する圧力検出回路部が集積化して形成さ
れている。この集積化センサチップ5への電源入力線、
接地線、出力線は、図2に示すようにボンディングワイ
ヤ6、7および出力端子8、9を介して外部に導出され
る。なお、ボンディングワイヤ6、7および出力端子
8、9は、図2ではそれぞれ2本示されているが、実際
にはそれぞれの配線に対応し3本設けられている。
【0013】次に、圧力検出を行う圧力検出回路部の構
成について図1を用いて説明する。この圧力検出回路部
は、電源入力線V、出力線O、接地線Gによりそれぞれ
の端子を介して外部と接続されている。図3に示すダイ
ヤフラム5bの感圧領域には、不純物を拡散して歪ゲー
ジ11〜14が形成されており、これらにより図1に示
すようなブリッジ回路100が構成されている。ここ
で、歪ゲージ11〜14のうち一方の対角位置の歪ゲー
ジは圧力の上昇に応じて抵抗値が増加し、他の対角位置
の歪ゲージは圧力の上昇に応じて抵抗値が減少するよう
に設定されている。この歪ゲージは4つ設けるものが好
ましいが、2つの歪ゲージをそれぞれのブリッジ辺に設
け、他は固定抵抗にしたもの、あるいは1つの歪ゲージ
と固定抵抗を用いてブリッジ回路を構成するようにした
のでもよい。なお、可変抵抗15、16はブリッジ回路
100の不平衡電圧を補正するために設けられている。
【0014】このブリッジ回路100へは抵抗17〜2
0およびオペアンプ29より構成される定電流回路20
0から定電流が供給される。ブリッジ回路100は、そ
の定電流の供給を受けてダイヤフラム5bへの印加圧力
に応じた電圧V1、V2を出力する。この電圧V1、V
2は増幅回路300にて差動増幅される。この増幅回路
300は、オペアンプ30〜32、トランジスタ33、
34、抵抗21〜25より構成されている。オペアンプ
31の非反転入力端子にはブリッジ回路100からの電
圧V1が印加され、またその反転入力端子にはブリッジ
回路100から出力される電圧V2がバッファとして機
能するオペアンプ30および抵抗21を介して印加され
ており、両入力電圧がオペアンプ31にて差動増幅さ
れ、その出力によりトランジスタ33、34が制御され
る。この作動により、ブリッジ回路100の出力電圧
(V1ーV2)が電流出力に変換される。
【0015】この電流変換された電流出力は、オペアン
プ32等よりなる増幅回路にて増幅され圧力検出信号を
出力線Oに出力する。また、この圧力検出回路部の温度
特性を補償するために抵抗26〜28が設けられてい
る。なお、この図1における抵抗15、16等の可変抵
抗は、所望の出力を得るために設けられたもので、半導
体圧力センサの製造時に調整される。
【0016】なお、上述した半導体圧力センサの構成お
よび圧力検出回路部の構成については、特開昭55ー1
55253号公報あるいは特開平2ー242121号公
報に示すものと基本的に同様のものである。ここで、こ
れら従来のものと異なるのは、オペアンプ29〜32の
非反転入力端子と反転入力端子の間にそれぞれコンデン
サ35〜38を設けるとともに、電源入力線Vと接地線
Gの間および出力線Oと接地線Gの間にそれぞれコンデ
ンサ39、40を設けた点である。
【0017】これらのコンデンサ35〜40は、他の回
路素子と同様に集積化センサチップ5に形成されてお
り、図3にその内の1つのコンデンサ35を図示してい
る。電源入力線Vおよび出力線Oに外部より混入する高
周波ノイズは、接地線Gとの間にそれぞれ設けられたコ
ンデンサ39、40により接地側にバイパスされ低減さ
れる。さらに、この低減された高周波ノイズは、圧力検
出回路部内の全てのオペアンプの非反転入力端子と反転
入力端子間に設けられたコンデンサ35〜38の作用に
より相殺除去される。すなわち、オペアンプのいずれか
の入力端子に高周波ノイズが生じたとしてもそのオペア
ンプの他方の入力端子にもコンデンサを介して同じ高周
波ノイズを発生させ、オペアンプの差動増幅機能により
両入力端子の高周波ノイズを相殺する。
【0018】従って、圧力検出回路部の入力側でのノイ
ズ除去およびオペアンプでのノイズ相殺作用により、ケ
ースに貫通コンデンサを設けなくても高周波ノイズによ
る影響を低減し圧力検出差動を正常に行うことができ
る。次に、このようなコンデンサを用いたことによる効
果について、発明者が行った実験結果を下に説明する。
【0019】実験には、表1に示すように、コンデンサ
の容量が異なる3つの水準(A、B、C水準)のものお
よび圧力検出回路部にコンデンサを用いないもの(D水
準)の4つを用いて行った。なお、表1におけるC35
〜C40はコンデンサ35〜40の容量(PF)を示し
ている。
【0020】
【表1】
【0021】実験条件としては、TEM−CELLによ
り周波数1〜400MHz にて、センサ出力の誤動作量
が2%FS以下となる電界強度を耐EMI強度とした。
また、電界強度の最大は100V/mとした。図4〜6
にその実験結果を示すが、これらのグラフにおいては対
数目盛りを用いて表している。
【0022】図4は、水準AとDの比較を示すもので、
水準Dのようにコンデンサを全く用いない場合には、1
00〜250MHz にて数10V/mの耐EMI強度で
あるのに対し、水準Aにおいては、図から明らかなよう
に、耐EMI性がはるかに向上したものとなっている。
また、図5、6における水準B、Cにおいても、図3と
の比較で分かるように、水準Dのものに比べれば耐EM
I性は向上している。しかし、コンデンサの容量が大き
い水準Aの方が優れている。
【0023】このことから、本実施例のようにコンデン
サを設けることにより、耐EMI性が向上し、その場
合、コンデンサの容量を大きくする方がより効果が大き
いことがわかる。しかしながら、コンデンサの容量を大
きくなると、そのための形成面積が大きくなる。従っ
て、圧力検出回路の回路面積との関係でその容量が決定
される。
【0024】なお、上記実施例においては、半導体圧力
センサに適用するものについて説明したが、加速度セン
サ、MREセンサ等のセンサ装置に適用するようにして
もよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体圧力センサの圧力検出回路部の回路構成
を示す回路図である。
【図2】半導体圧力センサの構成を示す断面図である。
【図3】集積化センサチップの構成を示す構成図であ
る。
【図4】コンデンサを用いた場合と用いない場合の耐E
MI実験結果を示すグラフである。
【図5】図3に示すものより容量の小さいコンデンサを
用いた場合の耐EMI実験結果を示すグラフである。
【図6】図4に示すものより容量の小さいコンデンサを
用いた場合の耐EMI実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 上ケース 2 下ケース 3 圧力導入パイプ 5 集積化センサチップ 11〜28 抵抗 29〜32 オペアンプ 35〜40 コンデンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定媒体の状態を検出し、その検出信
    号をオペアンプにより差動増幅して出力する検出回路部
    をケース内に備え、この検出回路部に対する電源入力
    線、接地線および前記オペアンプからの出力線を前記ケ
    ースを介して外部に導出するようにしたセンサ装置にお
    いて、 前記オペアンプの反転入力端子と非反転入力端子の間に
    第1のコンデンサを、前記電源入力線と接地線の間に第
    2のコンデンサを、前記出力線と接地線の間に第3のコ
    ンデンサを、前記検出回路部に形成したことを特徴とす
    るセンサ装置。
  2. 【請求項2】 被測定圧力に応じて抵抗値が変動する歪
    ゲージによりブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路
    の2つの出力信号をオペアンプにより差動増幅して出力
    する検出回路部をケース内に備え、この検出回路部に対
    する電源入力線、接地線および前記検出回路部からの出
    力線を前記ケースを介して外部に導出するようにした半
    導体圧力センサとなるセンサ装置において、 前記オペアンプの反転入力端子と非反転入力端子の間に
    第1のコンデンサを、前記電源入力線と接地線の間に第
    2のコンデンサを、前記出力線と接地線の間に第3のコ
    ンデンサを、前記検出回路部に形成したことを特徴とす
    るセンサ装置。
  3. 【請求項3】 前記検出回路部には前記オペアンプを含
    む信号増幅用の複数のオペアンプを有し、これら複数の
    オペアンプの全ての反転入力端子と非反転入力端子の間
    にコンデンサが形成されていることを特徴とする請求項
    1又は2に記載のセンサ装置。
  4. 【請求項4】 前記検出回路部は集積化センサチップと
    して形成されたものであって、前記全てのコンデンサは
    その集積化センサチップに形成されていることを特徴と
    する請求項1乃至3のいずれかに記載のセンサ装置。
JP7828794A 1994-04-18 1994-04-18 センサ装置 Pending JPH07286924A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5789797A (en) * 1995-07-28 1998-08-04 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor device that suppresses electromagnetic noise
US6975164B1 (en) 1997-03-17 2005-12-13 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method and device for generating constant voltage

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5789797A (en) * 1995-07-28 1998-08-04 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor device that suppresses electromagnetic noise
US6975164B1 (en) 1997-03-17 2005-12-13 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method and device for generating constant voltage

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