センサ装置
【課題】回路規模を大きくすることなく、増幅過程において混入したノイズ成分を除去して、デジタル変換することができるセンサ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電圧検出型のセンサ部２０と、センサ部２０から出力される電圧信号を所定のチョッピング周波数でチョッピングして変調信号を生成し、当該変調信号を増幅して増幅信号とした後、当該増幅信号を復調して出力信号として出力するチョッパアンプ部１０と、非反転入力端子と反転入力端子との間の電圧差を増幅するオペアンプ１４、オペアンプの反転入力端子に接続された入力抵抗Ｒ１、及び、オペアンプ１４の反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサＣ１が設けられ、チョッパアンプ部１０から出力される出力信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされた出力信号を積分する積分部１３と、積分部１３によって積分された出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部１２と、を備える。
【解決手段】電圧検出型のセンサ部２０と、センサ部２０から出力される電圧信号を所定のチョッピング周波数でチョッピングして変調信号を生成し、当該変調信号を増幅して増幅信号とした後、当該増幅信号を復調して出力信号として出力するチョッパアンプ部１０と、非反転入力端子と反転入力端子との間の電圧差を増幅するオペアンプ１４、オペアンプの反転入力端子に接続された入力抵抗Ｒ１、及び、オペアンプ１４の反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサＣ１が設けられ、チョッパアンプ部１０から出力される出力信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされた出力信号を積分する積分部１３と、積分部１３によって積分された出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部１２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を検出するセンサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、物理量を電気量に変換するセンサ部を備えたセンサ装置が知られている。この種のセンサ装置として、例えば、物体から放たれる赤外線を吸収することによって、物体の温度を測定する熱電対が挙げられる。
【０００３】
この種の熱電対は、温度の温度変化量を電圧信号で表す。熱電対は、例えば、温度変化量が１度である場合には、その温度変化量を２，３μＶの電圧値の電圧信号で表す。
【０００４】
このように、温度変化量は微小な電圧値の電圧信号で表される。そのため、その電圧信号を用いて物体の温度を精度良く測定するためには、当該電圧信号を高い利得で増幅することが要される。
【０００５】
従って、従来から、センサ装置では、熱電対などのセンサ部から電圧信号を受け取り、その電圧信号を増幅する増幅器が設けられている。しかしながら、このような増幅器からの出力には、増幅器固有のオフセット電圧、低周波数の１／ｆノイズが混入し易い。
【０００６】
ところで、従来から、増幅器固有のオフセット電圧、低周波数の１／ｆノイズを効率良く取り除くためのチョッピング技術が広く知られている。この種のチョッピング技術は、例えば、非特許文献１及び２に記載されており、増幅器による増幅処理において混入したオフセット電圧及び１／ｆノイズ部分を電圧信号から分離する。
【０００７】
この種のチョッピング技術は、オフセット電圧及び１／ｆノイズ部分の周波数を、チョッピング周波数及びその周波数の奇数倍の周波数に変換する。一方、温度変化を表す電圧信号部分の周波数を、低周波数帯の周波数に変換する。これにより、チョッピング周波数及びその周波数の奇数倍の周波数を有するオフセット電圧及び１／ｆノイズ部分だけが、ローパスフィルタによって除去されうる状態となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Diels, Roger, ”Reliable, High Quality Infrared Sensors Have Found Their Way Into Automotive Climate Control”, Melexis Product Sheet
【非特許文献２】Bakker, A and Huijsing, J.h., “A CMOS Chopper Opamp with Integrated Low-Pass Filter”, Proceedings of the 23rd European Solid-State Circuits Conference, 1997 ESSCIRC’ 97
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、センサ装置において、上記したように、チョッピング周波数及びその奇数倍の周波数を有するオフセット電圧及び１／ｆノイズ部分だけを、ローパスフィルタによって除去し、低周波数帯にある温度変化を表す電圧信号部分だけを取り出すことは、以下の問題をはらんでいる。
【００１０】
すなわち、増幅処理において混入するオフセット電圧及び１／ｆノイズは極めて低い低周波数帯に存在する。このような周波数帯に存在するオフセット電圧及び１／ｆノイズが、チョッピング技術によって、チョッピング周波数及びその奇数倍の周波数を有するように処理される。そして、温度変化を表す電圧信号部分が、低周波数帯の周波数を有するように処理される。
【００１１】
このような低い周波数帯の、温度変化を表す電圧信号部分だけを精度よく取り出すためには、低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタが必要となる。ここに、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、１／（２πＲＣ）（但し、Ｒは抵抗値、Ｃは静電容量）で表される。
【００１２】
そして、低いカットオフ周波数をローパスフィルタが有するためには、ＲＣで表される時定数が大きいことが必要となる。このように、ＲＣで表される時定数を大きくするためには、抵抗値及び静電容量のいずれか一方が大きいことが必要となる。
【００１３】
一般に、チョッピングを行う構成要素、及び、ローパスフィルタは、モノリシック集積回路に実装されている。しかしながら、ローパスフィルタの時定数を大きくするために、例えば、抵抗器の数を増やしたり大きなコンデンサを使用すると、ローパスフィルタの回路規模が大きくなってしまう。すると、センサ装置の回路規模が大きくなってしまう。
【００１４】
また、最近では、物体の温度をさらに精度良く測定するために、ローパスフィルタを通過した電圧信号部分をデジタル信号に変換するデジタル変換部が設けられていることが多い。このようなデジタル変換部は、多数の構成要素からなるので、さらに、センサ装置の回路規模が大きくなってしまう。
【００１５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、回路規模を大きくすることなく、増幅過程において混入したノイズ成分を除去して、デジタル変換することができるセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一局面に係るセンサ装置は、物理量を電圧値に変換し、当該電圧値を表す電圧信号を出力する電圧検出型のセンサ部と、前記センサ部から出力される前記電圧信号を所定のチョッピング周波数でチョッピングして変調信号を生成し、当該変調信号を増幅して増幅信号とした後、当該増幅信号を復調して出力信号として出力するチョッパアンプ部と、非反転入力端子と反転入力端子との間の電圧差を増幅するオペアンプ、前記オペアンプの反転入力端子に接続された入力抵抗、及び、前記オペアンプの前記反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサが設けられ、前記チョッパアンプ部から出力される前記出力信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされた前記出力信号を積分する積分部と、当該積分部によって積分された前記出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、を備えることを特徴とする（請求項１）。
【００１７】
この構成によれば、少なくともオペアンプを有する積分部を備えている。
【００１８】
一般に、オペアンプは、入力された信号の周波数が所定の周波数を超えると、その信号の周波数が大きくなるにつれて、増幅率が減少する性質を有しているので、積分部は、入力される出力信号の周波数が所定の周波数を超えると、その周波数が大きくなるにつれて増幅率を減少させる機能を有することができる。このような機能を積分部が有することによって、積分部は、入力される信号の周波数が所定の周波数以内の範囲内であればその信号を通過させる一方で、入力される信号の周波数が所定の周波数を超えるにつれてその信号を通過しにくくする。
【００１９】
これにより、別途、ローパスフィルタを設けることが要されずに、積分部によってローパスフィルタとしての機能を実行させることができる。また、積分部による積分値がデジタル変換部によってデジタル信号に変換される。そのため、センサ装置の回路規模を大きくすることなく、増幅過程において混入したノイズ成分を除去して、デジタル変換することができるセンサ装置を提供することができる。
【００２０】
上記構成において、前記サンプリング周波数を調整するサンプリング周波数調整部をさらに備える構成とすることができる（請求項２）。
【００２１】
先述されたように、積分部では、入力される出力信号の周波数が所定の周波数を超えると、その周波数が大きくなるにつれて増幅率が減少する。そして、増幅率が減少する境となる所定の周波数は、サンプリング周波数の大きさにより決まる。
【００２２】
結果として、積分部は、入力される出力信号の周波数がサンプリング周波数の大きさにより決まる或る周波数を超えるにつれてその出力信号を通過させにくくするローパスフィルタとして機能する。そのため、積分部は、サンプリング周波数の大きさが決まれば、そのサンプリング周波数の大きさによって決まる或る周波数を超えるノイズ成分を通過させにくくすることができる。
【００２３】
この構成によれば、サンプリング周波数調整部によってサンプリング周波数が調整されるので、積分部に入力される出力信号に含まれる或る周波数帯のノイズ成分のうち、積分部を通過させにくくすべきノイズ成分の周波数を調整することができる。これにより、積分部を通過しようとしている出力信号に混入している或る周波数帯のノイズ成分のうち、サンプリング周波数の大きさで決まる或る周波数を超えるノイズ成分が除去される。結果として、積分部を通過する信号のうち、ノイズ成分が占める割合を調整することができる。
【００２４】
上記構成において、前記チョッピング周期と、前記サンプリング周期とが同期しており、前記チョッピング周波数は、前記サンプリング周波数のｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）である構成とすることができる（請求項３）。
【００２５】
一般に、積分器（積分部）に入力される出力信号の周波数が、０〜サンプリング周波数まで増加すると、積分器から出力される信号の電圧値が所定の電圧値から０に減少する。その後、積分器に入力される出力信号の周波数が、サンプリング周波数の２以上の自然数倍となる毎に、積分器から出力される信号の電圧値が０となる。つまり、積分器に入力される出力信号の周波数が、サンプリング周波数の倍数となる度に、積分器から出力される信号の電圧値が０となる（非特許文献２及び図５参照）参照）。
【００２６】
また、一般に、チョッパアンプ部における増幅過程において電圧信号に混入したノイズ成分は、チョッピング周波数及びその奇数倍の周波数を有する増幅信号となる。
【００２７】
この構成によれば、チョッピング周期とサンプリング周期とが同期しており、チョッピング周波数は、前記サンプリング周波数のｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）である。これにより、チョッピング周波数及びその奇数倍の周波数が、積分器から出力される出力信号の電圧値が０となるサンプリング周波数及びその倍数の周波数と一致する。
【００２８】
そのため、チョッピング周波数又はその奇数倍の周波数を有する電圧信号が積分器（積分部）に入力されても、積分器から出力される出力信号の電圧値が０となるため、チョッピング周波数又はその奇数倍の周波数を有する電圧信号に混入しているノイズ成分は積分器からの出力信号には反映されない。
【００２９】
従って、センサ部からの電圧信号に混入しているノイズ成分を精度よく除去することができる。
【００３０】
上記構成において、抵抗器及びコンデンサで構成され、前記チョッパアンプ部及び前記積分部を作動させるためのパルスを生成する発振部をさらに備えており、前記発振部の前記抵抗器及び前記コンデンサは、前記積分部の前記入力抵抗及び前記コンデンサの温度特性と同じ温度特性を有する構成とすることができる（請求項４）。
【００３１】
一般に、発振部によるパルスによって作動する積分部における増幅率は、発振部の抵抗器の抵抗値と、積分部の入力抵抗の抵抗値との間の比率で定まる。また、この積分部における増幅率は、発振部のコンデンサの静電容量と、積分部のコンデンサの静電容量との間の比率でも定まる。
【００３２】
この構成によれば、発振部の抵抗器及びコンデンサは、積分部の入力抵抗及びコンデンサの温度特性と同じ温度特性を有する。これにより、センサ装置の内部温度が変動したときには、発振部及び積分部の抵抗値が同じ値だけ変動し、発振部及び積分部の静電容量が同じ容量だけ変動する。
【００３３】
結果として、センサ装置の内部温度が変動しても、発振部の抵抗器の抵抗値と、積分部の入力抵抗の抵抗値との間の比率、及び、発振部のコンデンサの静電容量と、積分部のコンデンサの静電容量との間の比率は変わらない。したがって、センサ装置の内部温度が変動したときに、積分部における増幅率が変動することを抑制することができる。
【００３４】
上記構成において、抵抗器及びコンデンサで構成され、前記チョッパアンプ部及び前記積分部を作動させるためのパルスを生成する発振部をさらに備えており、前記発振部の前記抵抗器及び前記コンデンサは、前記積分部の前記入力抵抗及び前記コンデンサの電気的特性と同じ電気的特性を有する構成とすることができる（請求項５）。
【００３５】
先述されたように、発振部によるパルスによって作動する積分部における増幅率は、発振部の抵抗器の抵抗値と、積分部の入力抵抗の抵抗値との間の比率で定まる。また、この積分部における増幅率は、発振部のコンデンサの静電容量と、積分部のコンデンサの静電容量との間の比率でも定まる。
【００３６】
この構成によれば、発振部の抵抗器及びコンデンサは、積分部の入力抵抗及びコンデンサの電気的特性と同じ電気的特性を有する。ここに、電気的特性の一例として、シート抵抗の特性が挙げられる。
【００３７】
そのため、発振部の抵抗器及び積分部の入力抵抗の製造時におけるプロセスばらつきが生じたときには、発振部の抵抗器及び積分部の入力抵抗の電気的特性が同じであるため、発振部の抵抗器の抵抗値、及び、積分部の入力抵抗の抵抗値は同じ値だけ変動する。したがって、発振部の抵抗器及び積分部の入力抵抗の製造時におけるプロセスばらつきが生じても、発振部の抵抗器の抵抗値と、積分部の入力抵抗の抵抗値との間の比率は変わらない。
【００３８】
また、発振部のコンデンサ及び積分部のコンデンサの製造時におけるプロセスばらつきが生じたときには、発振部のコンデンサ及び積分部のコンデンサの電気的特性が同じであるため、発振部のコンデンサ及び積分部のコンデンサの静電容量は同じ容量だけ変動する。したがって、発振部のコンデンサ及び積分部のコンデンサの製造時におけるプロセスばらつきが生じても、発振部のコンデンサの静電容量と、積分部のコンデンサの静電容量との間の比率は変わらない。
【００３９】
したがって、発振部の抵抗器及び積分部の入力抵抗の製造時におけるプロセスばらつき、或いは、発振部及び積分部の各々のコンデンサの製造時におけるプロセスばらつきが生じでも、積分部における増幅率が変動することを抑制することができる。
【００４０】
上記構成において、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を記憶する第１及び第２の記憶部と、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させる遮断部と、前記デジタル変換部からの前記出力信号を、前記第１及び第２の記憶部のいずれに記憶させるかを選択する選択部と、前記遮断部によって、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させるとともに、前記選択部によって、前記デジタル変換部からの前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させることを選択させた状態で、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させ、前記遮断部によって、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させずに、前記選択部によって、前記デジタル変換部からの前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させることを選択させた状態で、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させる制御部と、前記第１の記憶部に記憶された前記出力信号と、前記第２の記憶部に記憶された前記出力信号との間の差分を求める減算部と、をさらに備える構成とすることができる（請求項６）。
【００４１】
この構成によれば、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力を遮断させた状態で、第１の記憶部へ記憶された、デジタル変換部からの出力信号と、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力を遮断させない状態で、第２の記憶部へ記憶された、デジタル変換部からの出力信号との間の差分を求める。
【００４２】
これにより、ノイズ成分が混入した状態の、温度変化を表すデジタル信号と、ノイズ成分のみを表すデジタル信号との差分が求められる。そのため、センサ装置に固有のノイズ成分が除去された、温度変化を表すデジタル信号を得ることができるため、より精度よく、物体の温度を計測することができる。
【００４３】
上記構成において、前記センサ装置と前記チョッパアンプ部は、前記センサ装置からの前記電圧信号を伝送する複数の信号線で接続されており、前記遮断部は、前記複数の信号線を短絡させる短絡スイッチで構成されており、前記選択部は、前記第１及び第２の記憶部のいずれかを、前記デジタル変換部へ接続させる切換スイッチで構成されており、前記制御部は、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させる回数を、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させる回数よりも多くなるように、前記選択部及び前記遮断部を制御する構成とすることができる（請求項７）。
【００４４】
この構成によれば、第１の記憶部へ出力信号を記憶させる回数よりも、第２の記憶部へ出力信号を記憶させる回数が多くなるように選択部及び遮断部が制御される。そのため、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力が遮断されるとともにデジタル変換部からの出力信号が第１の記憶部へ記憶される状態となる回数よりも、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力が遮断されずにデジタル変換部からの出力信号が第２の記憶部へ記憶される状態となる回数のほうが多くなる。
【００４５】
したがって、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力が遮断される状態となる回数が、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力が遮断されない状態となる回数よりも少なくなる。
【００４６】
その結果、センサ部とチョッパアンプ部とを接続する複数の信号線が短絡する回数を少なくすることができるため、センサ部とチョッパアンプ部とを接続する信号線が短絡することによりセンサ装置の負荷が重たくなることが抑制される。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、別途、ローパスフィルタを設けることが要されずに、積分部によってローパスフィルタとしての機能を実行することができる。また、積分部による積分値がデジタル変換部によってデジタル信号に変換される。そのため、センサ装置の回路規模を大きくすることなく、増幅過程において混入したノイズ成分を除去して、デジタル変換することができるセンサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成の一例を示した図である。
【図２】チョッパアンプ部の構成の一例を示した図である。
【図３】チョッパアンプ部で行われる動作の一例を説明するための図である。
【図４】積分器の構成の一例を示した図である。
【図５】チョッパアンプ及び積分器の周波数特性の一例を表した図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成の他の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下に、本発明の一実施形態に係るセンサ装置を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成の一例を示した図である。図２は、チョッパアンプ部の構成の一例を示した図である。図３は、チョッパアンプ部で行われる動作の一例を説明するための図である。図４は、積分器の構成の一例を示した図である。
【００５０】
図１に示されるセンサ装置１は、以下に示される各構成要素を統括的に制御するコントローラ（制御部）１１を備える。そして、センサ装置１は、物理量を電圧値に変換し、当該電圧値を表す電圧信号を出力する電圧検出型のセンサ部２０、チョッパアンプ部１０、及び、ＡＤ変換回路（デジタル変換部）１２を備える。
【００５１】
チョッパアンプ部１０は、図２に示されるように、第１のチョッパ回路１００、オペアンプ１０１、及び、第２のチョッパ回路１０２を備える。チョッパアンプ部１０は、以上の構成要素を備えているので、チョッパアンプ部１０では、例えば、図３に示される動作が行われる。
【００５２】
チョッパアンプ部１０において、第１のチョッパ回路１００は、センサ部２０（図６参照）から出力される電圧信号Ｖｉｎの入力を受け付ける。図３（ａ）は、センサ部２０の周波数特性の一例を示している。センサ部２０は、検出した温度変化を電圧値の変化で表した電圧信号Ｖｉｎを第１のチョッパ回路１００へ出力する。このような電圧信号Ｖｉｎは、図３（ａ）では、チョッピング周波数ｆｃよりも低い周波数帯の周波数を有する信号とされている。そして、第１のチョッパ回路１００は、センサ部２０から受け付けた電圧信号Ｖｉｎを、所定のチョッピング周波数ｆｃでチョッピングして変調する。
【００５３】
これにより、センサ部２０から出力された電圧信号Ｖｉｎの周波数が、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数に変調される。図３（ｂ）は、第１のチョッパ回路１００の周波数特性の一例を示している。第１のチョッパ回路１００は、センサ部２０から出力された電圧信号Ｖｉｎを受け付けると、その電圧信号Ｖｉｎをチョッピング周波数ｆｃでチョッピングする。その結果、図３（ｂ）に示されるように、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数を有する電圧信号Ｖｉｎが得られる。
【００５４】
ここに、図３（ｂ）において、電圧信号Ｖｉｎの電圧値は、電圧信号Ｖｉｎが有する周波数が、チョッピング周波数ｆｃから順次奇数倍されるにつれて小さくなっていることが判る。その理由は以下に示される通りである。
【００５５】
或る周波数の信号をチョッピング周波数ｆｃで変調するには、チョッピング周波数ｆｃを有する方形波が用いられる。方形波は、基本周波数としてチョッピング周波数ｆｃを有する基本波と、その基本周波数（チョッピング周波数ｆｃ）の所定倍の周波数を有する高調波とから成り立っている。このような方形波の周波数スペクトラムとして、例えば、方形波のデューティ比が５０％である際には、基本周波数（チョッピング周波数ｆｃ）の奇数倍の周波数において高調波が存在する周波数スペクトラムが得られる。
【００５６】
そして、方形波の周波数スペクトラムにおいて、高調波はその周波数が高くなるほど、その値が小さくなることが知られている。したがって、方形波の周波数スペクトラムにおいて、高調波の値は、高調波が有する周波数が、基本周波数（チョッピング周波数ｆｃ）から順次奇数倍されるにつれて小さくなることが判る。
【００５７】
このような方形波を用いて電圧信号Ｖｉｎを変調したときには、電圧信号Ｖｉｎに方形波が重畳したような波形の信号が得られる。結果として、その信号において、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数の成分が、変調された電圧信号Ｖｉｎとして得られる。
【００５８】
したがって、電圧信号Ｖｉｎの電圧値は、電圧信号Ｖｉｎの周波数が、チョッピング周波数ｆｃから順次奇数倍されるにつれて小さくなる。
【００５９】
オペアンプ１０１は、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数に変調された電圧信号Ｖｉｎの電圧値を増幅する。この増幅過程において、オペアンプ１０１に固有のオフセット電圧及び１／ｆノイズ（以下、ノイズ成分という）が混入する。このようなノイズ成分は、一般に、チョッピング周波数ｆｃよりも低域の低周波数帯に位置する。
【００６０】
図３（ｃ）はオペアンプ１０１の周波数特性の一例を示している。オペアンプ１０１は、第１のチョッパ回路１００で、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数に変調された電圧信号Ｖｉｎを受け付けると、その電圧信号Ｖｉｎを所定の増幅率で増幅する。結果として、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数に変調された電圧信号Ｖｉｎが増幅されるが、その電圧信号Ｖｉｎには、図３（ｃ）に示されるように、チョッピング周波数ｆｃよりも低域の低周波数帯に位置するノイズ成分が混入する。
【００６１】
第２のチョッパ回路１０２は、オペアンプ１０１の出力信号を復調して出力信号Ｖｏｕｔとして出力する。図３（ｄ）は、第２のチョッパ回路１０２の周波数特性の一例を示している。図３（ｄ）に示されるように、オペアンプ１０１で増幅された電圧信号Ｖｉｎ部分は、第２のチョッパ回路１０２による復調によって、センサ部２０から出力された時点における周波数と同じ周波数を有するようになる。
【００６２】
その一方で、オペアンプ１０１による増幅過程において混入した低周波数帯のノイズ成分は、第２のチョッパ回路１０２による復調によって、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数を有するようになる。
【００６３】
ＡＤ変換回路１２は、いわゆる二重積分型Ａ／Ｄコンバータで構成されている。ＡＤ変換回路１２は、積分器（積分部）１３、比較器１５、ＣＲ発振回路（発振部）１６、及び、カウンタ１７を備える。
【００６４】
積分器１３は、図１及び４に示されるように、オペアンプ１４、オペアンプ１４の反転入力端子１４Ａに接続された入力抵抗Ｒ１、及び、オペアンプ１４の反転入力端子１４Ａと出力端子１４Ｂとの間に接続されたコンデンサＣ１が設けられている。また、オペアンプ１４において、非反転入力端子１４Ｃは接地されている。
【００６５】
そして、入力抵抗Ｒ１の他端には、スイッチＳＷ１が設けられている。このスイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ１の他端側を、チョッパアンプ１０に通じる端子ａ側と、基準電圧Ｖｒｅｆが印加された端子ｂ側とのいずれの端子に接続させるかを切り換えるためのスイッチである。尚、スイッチＳＷ１は、コントローラ１１により制御される。
【００６６】
以下に、積分器１３における積分処理の概要を説明する。積分器１３では、まず、スイッチＳＷ１がａ側に位置した状態で、チョッパアンプ１０から出力された出力信号ＶｏｕＴの積分を開始する。このとき、コンデンサＣ１は、出力信号Ｖｏｕｔによって充電される。積分器１３は、一定の時間（以下、サンプリング期間という）の間、この状態を維持する。
【００６７】
そして、コンデンサＣ１の充電が開始されてからサンプリング期間が経過すると、コントローラ１１は、スイッチＳＷ１をｂ側へ切り換える。これにより、入力抵抗Ｒ１の他端には基準電圧Ｖｒｅｆ（出力信号Ｖｏｕｔとは逆の極性の電圧）が印加される状態となる。すると、コンデンサＣ１が放電を開始するので、積分器１３の出力電圧が順次上昇する。そして、積分器１３の出力電圧が一定の電圧（例えば、基準電圧Ｖｒｅｆ）に達すると、コントローラ１１によってスイッチＳＷ１がａ側及びｂ側のいずれにも位置しない状態とされる。これにより、積分器１３による積分処理が終了する。
【００６８】
一般に、積分器１３のオペアンプ１４は、入力された信号の周波数が所定の周波数を超えると、その信号の周波数が増加する毎に、増幅率が減少する性質を有している。これにより、積分器１３は、積分器１３に入力される出力信号の周波数が所定の周波数（例えば、サンプリング周波数の１．５倍の周波数）を超えると、周波数が大きくなるにつれて増幅率が減少させる機能を有することができる。従って、入力される信号の周波数が所定の周波数以内の範囲内であればその信号は通過でき、入力される信号の周波数が所定の周波数を超えるにつれてその信号は通過しにくくなる。つまり、積分器１３は、ローパスフィルタとしての機能を有する。
【００６９】
比較器１５は、積分器１３からの出力信号の電圧値と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。比較器１５は、積分器１３の出力電圧が一定の電圧（例えば、基準電圧Ｖｒｅｆ）に達したときには、例えば、Ｈレベルの信号をコントローラ１１へ出力する。コントローラ１１は、Ｈレベルの信号を比較器１５から受け取ると、積分器１３による積分処理を終了させる。
【００７０】
カウンタ１７は、コンデンサＣ１の放電が開始されてから、積分器１３の出力信号が一定電圧（基準電圧Ｖｒｅｆ）になるまでの間、クロックパルスのパルス数をカウントする。カウンタ１７によりカウントされるパルス数は、積分器１３に入力される電圧信号の電圧値に比例する。このように、カウンタ１７によりカウントされたパルス数が、温度変化を表すデジタル信号として、後段の回路へ出力される。
【００７１】
ＣＲ発振回路１６は、コンデンサと抵抗器とを備える発振器である。このＣＲ発振回路１６は、チョッパアンプ部１０及び積分器１３が動作するためのクロックパルスを生成する。尚、ＣＲ発振回路１６は、図１では、ＡＤ変換回路１２に設けられているが、ＡＤ変換回路１２とは独立して設けられていてもよい。
【００７２】
カウンタ１７は、比較器１５からＨレベルの電圧信号を受けている間中、ＣＲ発振回路１６から出力されるクロックパルスの数をカウントする。そして、カウントされた値をデジタル信号として後段の回路へ出力する。これにより、コンデンサＣ１の充電電気量に応じた値のデジタル信号が出力される。ここに、ＣＲ発振回路１６のコンデンサ及び抵抗器は、積分部１３の入力抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の温度特性と同じ温度特性を有している。また、ＣＲ発振回路１６のコンデンサ及び抵抗器は、積分部１３の入力抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の電気的特性と同じ電気的特性を有している。
【００７３】
ＡＤ変換回路１２は、先述された構成を有するので、チョッパアンプ１０から出力された電圧信号が積分器１３において積分され、その積分値に応じた値のデジタル信号が出力される。
【００７４】
また、センサ装置１では、図４に示されるように、ＣＲ発振回路１６から出力されるクロックパルスを受け付けて所定の処理（後述）を行うことで、積分器１３のスイッチＳＷ１がａ側に位置する頻度を調整するパルス幅調整回路（サンプリング周波数調整部）２４が設けられている。このようなパルス幅調整回路２４は、例えば、コントローラ１１（図１参照）の内部に設けられる。パルス幅調整回路２４は、スイッチＳＷ１がａ側に位置する頻度を調整することにより、積分器１３がチョッパアンプ１０からの出力信号をサンプリングする頻度を表すサンプリング周波数を調整する。
【００７５】
このように、パルス幅調整回路２４によって、積分器１３がチョッパアンプ部１０からの出力信号をサンプリングするサンプリング周波数を調整することができるため、本実施形態に係るセンサ装置１は、以下に示されるような利点を有する。
【００７６】
積分器１３では、先述されたように、入力される出力信号の周波数が所定の周波数を超えると、その周波数が大きくなるにつれて増幅率が減少する。増幅率が減少する境となる所定の周波数は、サンプリング周波数の大きさにより決まる（図５参照）。図５では、増幅率が減少する境となる所定の周波数は、サンプリング周波数ｆｓの１．５倍の周波数である。
【００７７】
結果として、積分器１３は、積分器１３に入力される出力信号の周波数がサンプリング周波数ｆｓの大きさにより決まる或る周波数を超えるにつれてその出力信号を通過させにくくするローパスフィルタとして機能する。そのため、積分器１３は、サンプリング周波数ｆｓの大きさが決まれば、そのサンプリング周波数ｆｓの大きさによって決まる或る周波数を超えるノイズ成分を通過させにくくすることができる。
【００７８】
本実施形態に係るセンサ装置１では、パルス幅調整回路２４によって、積分器１３が出力信号をサンプリングするサンプリング周波数ｆｓが調整されるので、積分器１３に入力される出力信号に含まれる或る周波数帯のノイズ成分のうち、積分器１３を通過させにくくすべきノイズ成分の周波数を調整することができる。これにより、積分器１３を通過しようとしている出力信号に混入している或る周波数帯のノイズ成分のうち、サンプリング周波数ｆｓの大きさで決まる或る周波数を超えるノイズ成分が除去される。その結果、積分器１３を通過する信号のうち、ノイズ成分が占める割合を調整することができる。
【００７９】
このようなパルス幅調整回路２４は、図４では、クロック源（本実施形態ではＣＲ発振回路１６）から出力されたクロックパルスを分周することによって基準信号を発生させるタイミング発生回路１９、及び、基準信号のパルス幅を調整することにより、当該パルス幅で表されるサンプリング期間の長さを調整するタイミング調整回路１８、で構成されている。ここに、タイミング発生回路１９から出力される基準信号は、サンプリング期間の長さの調整を行う際に基準とされるサンプリング基準期間を表すパルス幅の基準信号である。
【００８０】
また、タイミング調整回路１８は、基準信号のパルス幅を広げてサンプリング期間を延長し、また、基準信号のパルス幅を狭めてサンプリング期間を短縮する。このように、パルス幅調整回路２４は、サンプリング期間を調整することによって、そのサンプリング期間の逆数で表されるサンプリング周波数ｆｓを調整する。
【００８１】
以上に示される構成のセンサ装置１では、チョッピング周波数ｆｃの逆数で表されるチョッピング周期と、サンプリング周波数ｆｓの逆数で表されるサンプリング周期とが同期している。
【００８２】
また、チョッピング周波数ｆｃは、サンプリング周波数ｆｓのｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）とされている。このようなチョッピング周波数ｆｃとサンプリング周波数ｆｓとの関係は、例えば、パルス幅調整回路２４によるサンプリング周波数ｆｓの調整によって実現される。ここに、図５では、チョッピング周波数ｆｃは、サンプリング周波数ｆｓの２倍とされている。
【００８３】
チョッピング周波数ｆｃとサンプリング周波数ｆｓとはこのような関係を有するため、以下の作用及び効果が奏される。
【００８４】
図５は、チョッパアンプ部１０及び積分器１３の周波数特性の一例を表した図である。図５において、斜線が描かれた領域は、０〜ｆｎの範囲内の周波数のセンサ出力であり、このセンサ出力が、デジタル出力として反映されるべき出力である。
【００８５】
図５において、センサ部２０から出力された時点では低周波数帯に位置するノイズ成分は、チョッパアンプ部１０によって、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数を有するノイズ成分とされる。
【００８６】
そして、積分器１３の周波数応答は、積分器１３に入力される出力信号の周波数が、０〜サンプリング周波数ｆｓまで増加すると、積分器１３から出力される信号の電圧値が所定の電圧値Ｖｉｎｔから０に減少する。その後、積分器１３に入力される出力信号の周波数が、サンプリング周波数ｆＳの２以上の自然数倍となる毎に、積分器１３から出力される信号の電圧値が０となる。尚、以上に示される周波数応答は、例えば、非特許文献２にも記載されている。
【００８７】
積分器１３の周波数応答は、オペアンプ１４の特性によって、入力された信号の周波数が所定の周波数（図５では、サンプリング周波数ｆｓの１．５倍の周波数）を超えると、その信号の周波数が１０倍される毎に、増幅率が１／１０となる。尚、図５において、このことが、“−２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ”の表示で示されている。
【００８８】
本実施形態に係るセンサ装置１によれば、先述されたように、チョッピング周期とサンプリング周期とが同期しており、チョッピング周波数は、前記サンプリング周波数のｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）である。これにより、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数が、積分器１３から出力される出力信号の電圧値が０となるサンプリング周波数ｆｓ及びその倍数の周波数と一致する。
【００８９】
そのため、チョッピング周波数ｆｓ又はその奇数倍の周波数を有する電圧信号が積分器１３に入力されても、積分器１３から出力される出力信号の電圧値が０となるため、チョッピング周波数ｆｓ又はその奇数倍の周波数を有する電圧信号に混入しているノイズ成分は積分器１３からの出力信号には反映されない。従って、センサ部２０からの電圧信号に混入しているノイズ成分を精度よく除去することができる。
【００９０】
図６は、本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成の他の例を示した図である。このセンサ装置１Ａでは、センサ部２０とチョッパアンプ部１０とを接続する２本の信号線Ｌには、２本の信号線Ｌを短絡させる短絡スイッチ（遮断部）ＳＷ２が設けられている。
【００９１】
また、センサ装置１Ａでは、ＡＤ変換回路１２の後段には、第１メモリ（第１の記憶部）２１と、第２メモリ（第２の記憶部）２２とが設けられている。そして、ＡＤ変換回路１２からの出力信号を、第１メモリ２１及び第２メモリ２２のいずれに記憶させるかを選択する切換スイッチ（選択部）ＳＷ３が設けられている。この切換スイッチＳＷ３は、ＡＤ変換回路１２を、第１メモリ２１及び第２メモリ２２のいずれに接続させるかを切り換える。
【００９２】
そして、第１メモリ２１及び第２メモリ２２の後段には、第１メモリ２１の出力と第２メモリ２２の出力との間の差分を求める減算器２３が設けられている。
【００９３】
このセンサ装置１Ａでは、コントローラ１１（図１参照）は、短絡スイッチＳＷ２を閉状態とすることによって、センサ部２０からチョッパアンプ部１０に対する電圧信号の出力を遮断させる。一方、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を開状態とすることによって、センサ部２０からの電圧信号をチョッパアンプ部１０へ入力させる。
【００９４】
さらに、コントローラ１１は、切換スイッチＳＷ３を第１メモリ２１側に切り換えることによって、ＡＤ変換回路１２を第１メモリ２１へ接続する。一方、コントローラ１１は、切換スイッチＳＷ３を第２メモリ２２側に切り換えることによって、ＡＤ変換回路１２を第２メモリ２２へ接続する。
【００９５】
このような構成のセンサ装置１Ａでは、コントローラ１１は、センサ部２０からチョッパアンプ部１０に対する電圧信号の出力を遮断させた状態で、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号を第１メモリ２１へ記憶させる。
【００９６】
このとき、センサ部２０とチョッパアンプ部１０とを接続する２本の信号線Ｌが短絡しているので、チョッパアンプ部１０に入力される電圧信号で表される電圧値は、センサ部２０に固有のインピーダンスによる電圧降下によって定まる電圧値である。そして、チョッパアンプ部１０へ電圧信号が入力されて、チョッパアンプ部１０のオペアンプ１０１における増幅過程において、オペアンプ１０１に固有のノイズ成分が混入する。そのため、チョッパアンプ部１０からの出力信号は、ノイズ成分を有する出力信号である。
【００９７】
そして、ノイズ成分を有する電圧信号が、チョッパアンプ部１０からＡＤ変換回路１２へ入力される。ＡＤ変換回路１２では、積分器１３によって、ノイズ成分を有する電圧信号が積分されるので、積分器１３の積分値には、オペアンプ１０１の他、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映される。そのため、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号では、チョッパアンプ部１０のオペアンプ１０１、及び、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映された状態となる。
【００９８】
従って、チョッパアンプ部１０に対するセンサ部２０の出力が遮断された状態で第１メモリ２１に記憶されるデジタル信号は、チョッパアンプ部１０のオペアンプ１０１、及び、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映されたデジタル信号である。
【００９９】
一方、コントローラ１１は、センサ部２０からチョッパアンプ部１０に対する電圧信号の出力を遮断させない状態で、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号を第２メモリ２２へ記憶させる。つまり、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を開状態として、２本の信号線Ｌを短絡させない状態で、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号を第２メモリ２２へ記憶させる。
【０１００】
このとき、チョッパアンプ部１０に対するセンサ部２０の出力が遮断されていないので、チョッパアンプ部１０からはオペアンプ１０１に固有のノイズ成分を含む、温度変化を表す電圧信号がＡＤ変換回路１２へ入力される。
【０１０１】
また、ＡＤ変換回路１２では、積分器１３によって、ノイズ成分を含む、温度変化を表す電圧信号が積分されるので、積分器１３の積分値には、温度変化を表す電圧信号の他に、オペアンプ１０１に固有のノイズ成分、及び、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映される。そのため、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号では、温度変化を表す電圧信号の他、チョッパアンプ部１０のオペアンプ１０１、及び、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映された状態となる。
【０１０２】
コントローラ１１は、第１メモリ２１に記憶されたデジタル信号と、第２メモリ２２に記憶されたデジタル信号との間の差分を減算器２３によって求める。これにより、ノイズ成分を表すデジタル信号が減算により０となり、温度変化を表すデジタル信号が残った状態となる。
【０１０３】
また、コントローラ１１は、デジタル変換回路１２でデジタル信号に変換された出力信号を第２メモリ２２へ記憶させる回数を、出力信号を第１メモリ２１へ記憶させる回数よりも多くなるように制御する。
【０１０４】
つまり、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を開状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第２メモリ２２側に位置させる回数を、短絡スイッチＳＷ２を閉状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第１メモリ２１側に位置させる回数よりも多くする。これにより、センサ部２０とチョッパアンプ部１０とを接続する信号線Ｌを短絡させる回数を少なくすることができるため、センサ部２０とチョッパアンプ部１０とを接続する２本の信号線Ｌが短絡することにより、センサ装置１Ａの負荷が重たくなることが抑制される。
【０１０５】
特に、コントローラ１１が、デジタル変換回路１２でデジタル信号に変換された出力信号を、センサ装置１Ａの起動当初において１回だけ第１メモリ２１へ記憶させ、その後には、デジタル変換回路１２でデジタル信号に変換された出力信号を第２メモリ２２に記憶させる状態を維持する処理を行えば、以下に示される利点がある。
【０１０６】
すなわち、コントローラ１１は、センサ装置１Ａの起動当初において１回だけ、短絡スイッチＳＷ２を閉状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第１メモリ２１側に位置させる。その後、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を開状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第２メモリ２２側に位置させた状態を維持する。
【０１０７】
これにより、センサ装置１Ａの起動当初において、ノイズ成分が反映されているが温度変化を表す電圧信号が反映されていないデジタル信号が第１メモリ２１に記憶される。その後、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されているデジタル信号が第２のメモリ２２に随時記憶される。
【０１０８】
結果として、センサ装置１Ａの起動当初において得られた、ノイズ成分が反映されたデジタル信号と、その後に随時更新される、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号との間の差分が、減算器２３により得られることになる。
【０１０９】
以上に示される処理をコントローラ１１が行うことによって、チョッパアンプ部１０及びＡＤ変換回路１２の各々は、センサ装置１Ａの起動当初だけ、ノイズ成分を表す電圧信号を処理し、その後、ノイズ成分の他に温度変化を表す電圧信号を処理することになる。
【０１１０】
その結果、センサ装置１Ａは、チョッパアンプ部１０及びＡＤ変換回路１２に対して、ノイズ成分の他に温度変化を表す電圧信号の処理を集中的に行わせた状態で、ノイズ成分が除去されたデジタル信号を得ることができる。したがって、センサ装置１Ａは、本来、温度変化を表す電圧信号をデジタル信号として得るための、チョッパアンプ部１０及びＡＤ変換回路１２を効率良く活用した状態で、ノイズ成分が除去されたデジタル信号を得ることができる。
【０１１１】
さらに、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を閉状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第１メモリ２１側に位置させて、ノイズ成分が反映されたデジタル信号を第１メモリ２１に記憶させる処理を定期的に行い、その処理が行われている時以外は、短絡スイッチＳＷ２を開状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第２メモリ２２側に位置させて、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号を順次第２メモリ２２に記憶させる処理を行ってもよい。
【０１１２】
これにより、センサ装置１Ａは、ノイズ成分が反映されたデジタル信号を第１メモリ２１に記憶させる処理を定期的に行い、その処理が行われている時以外は、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号を順次第２メモリ２２に記憶させる処理を行う。
【０１１３】
以上のように、センサ装置１Ａは、ノイズ成分が反映されたデジタル信号を第１メモリ２１に記憶させる処理を定期的に行うため、センサ装置１Ａの内部温度の変動などによってノイズ成分の電圧値が変動しても、電圧値が変動したノイズ成分が反映されたデジタル信号が第１メモリ２１に記憶されることになる。
【０１１４】
また、センサ装置１Ａは、ノイズ成分が反映されたデジタル信号を第１メモリ２１に記憶させる処理を行う時以外には、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号を順次第２メモリ２２に記憶させる処理を行うため、センサ装置１Ａの内部温度の変動などによってノイズ成分の電圧値が変動しても、電圧値が変動したノイズ成分、及び、温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号が第２メモリ２２に記憶されることになる。
【０１１５】
その結果、センサ装置１Ａでは、電圧値が変動したノイズ成分が反映されたデジタル信号と、電圧値が変動したノイズ成分、及び、温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号との間の差分が、減算器２３により得られることになる。これにより、センサ装置１Ａは、ノイズ成分の電圧値の変動にかかわらず、ノイズ成分が除去されたデジタル信号を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１Ａ センサ装置
１０ チョッパアンプ部
１１ コントローラ
１２ ＡＤ変換回路
１３ 積分器
１４ オペアンプ
１４Ａ 反転入力端子
１４Ｂ 出力端子
１４Ｃ 非反転入力端子
１６ ＣＲ発振回路
２０ センサ部
２１ 第１メモリ
２２ 第２メモリ
２３ 減算器
２４ パルス幅調整回路
ＳＷ２ 短絡スイッチ
ＳＷ３ 切換スイッチ
Ｌ 信号線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を検出するセンサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、物理量を電気量に変換するセンサ部を備えたセンサ装置が知られている。この種のセンサ装置として、例えば、物体から放たれる赤外線を吸収することによって、物体の温度を測定する熱電対が挙げられる。
【０００３】
この種の熱電対は、温度の温度変化量を電圧信号で表す。熱電対は、例えば、温度変化量が１度である場合には、その温度変化量を２，３μＶの電圧値の電圧信号で表す。
【０００４】
このように、温度変化量は微小な電圧値の電圧信号で表される。そのため、その電圧信号を用いて物体の温度を精度良く測定するためには、当該電圧信号を高い利得で増幅することが要される。
【０００５】
従って、従来から、センサ装置では、熱電対などのセンサ部から電圧信号を受け取り、その電圧信号を増幅する増幅器が設けられている。しかしながら、このような増幅器からの出力には、増幅器固有のオフセット電圧、低周波数の１／ｆノイズが混入し易い。
【０００６】
ところで、従来から、増幅器固有のオフセット電圧、低周波数の１／ｆノイズを効率良く取り除くためのチョッピング技術が広く知られている。この種のチョッピング技術は、例えば、非特許文献１及び２に記載されており、増幅器による増幅処理において混入したオフセット電圧及び１／ｆノイズ部分を電圧信号から分離する。
【０００７】
この種のチョッピング技術は、オフセット電圧及び１／ｆノイズ部分の周波数を、チョッピング周波数及びその周波数の奇数倍の周波数に変換する。一方、温度変化を表す電圧信号部分の周波数を、低周波数帯の周波数に変換する。これにより、チョッピング周波数及びその周波数の奇数倍の周波数を有するオフセット電圧及び１／ｆノイズ部分だけが、ローパスフィルタによって除去されうる状態となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Diels, Roger, ”Reliable, High Quality Infrared Sensors Have Found Their Way Into Automotive Climate Control”, Melexis Product Sheet
【非特許文献２】Bakker, A and Huijsing, J.h., “A CMOS Chopper Opamp with Integrated Low-Pass Filter”, Proceedings of the 23rd European Solid-State Circuits Conference, 1997 ESSCIRC’ 97
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、センサ装置において、上記したように、チョッピング周波数及びその奇数倍の周波数を有するオフセット電圧及び１／ｆノイズ部分だけを、ローパスフィルタによって除去し、低周波数帯にある温度変化を表す電圧信号部分だけを取り出すことは、以下の問題をはらんでいる。
【００１０】
すなわち、増幅処理において混入するオフセット電圧及び１／ｆノイズは極めて低い低周波数帯に存在する。このような周波数帯に存在するオフセット電圧及び１／ｆノイズが、チョッピング技術によって、チョッピング周波数及びその奇数倍の周波数を有するように処理される。そして、温度変化を表す電圧信号部分が、低周波数帯の周波数を有するように処理される。
【００１１】
このような低い周波数帯の、温度変化を表す電圧信号部分だけを精度よく取り出すためには、低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタが必要となる。ここに、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、１／（２πＲＣ）（但し、Ｒは抵抗値、Ｃは静電容量）で表される。
【００１２】
そして、低いカットオフ周波数をローパスフィルタが有するためには、ＲＣで表される時定数が大きいことが必要となる。このように、ＲＣで表される時定数を大きくするためには、抵抗値及び静電容量のいずれか一方が大きいことが必要となる。
【００１３】
一般に、チョッピングを行う構成要素、及び、ローパスフィルタは、モノリシック集積回路に実装されている。しかしながら、ローパスフィルタの時定数を大きくするために、例えば、抵抗器の数を増やしたり大きなコンデンサを使用すると、ローパスフィルタの回路規模が大きくなってしまう。すると、センサ装置の回路規模が大きくなってしまう。
【００１４】
また、最近では、物体の温度をさらに精度良く測定するために、ローパスフィルタを通過した電圧信号部分をデジタル信号に変換するデジタル変換部が設けられていることが多い。このようなデジタル変換部は、多数の構成要素からなるので、さらに、センサ装置の回路規模が大きくなってしまう。
【００１５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、回路規模を大きくすることなく、増幅過程において混入したノイズ成分を除去して、デジタル変換することができるセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一局面に係るセンサ装置は、物理量を電圧値に変換し、当該電圧値を表す電圧信号を出力する電圧検出型のセンサ部と、前記センサ部から出力される前記電圧信号を所定のチョッピング周波数でチョッピングして変調信号を生成し、当該変調信号を増幅して増幅信号とした後、当該増幅信号を復調して出力信号として出力するチョッパアンプ部と、非反転入力端子と反転入力端子との間の電圧差を増幅するオペアンプ、前記オペアンプの反転入力端子に接続された入力抵抗、及び、前記オペアンプの前記反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサが設けられ、前記チョッパアンプ部から出力される前記出力信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされた前記出力信号を積分する積分部と、当該積分部によって積分された前記出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、を備えることを特徴とする（請求項１）。
【００１７】
この構成によれば、少なくともオペアンプを有する積分部を備えている。
【００１８】
一般に、オペアンプは、入力された信号の周波数が所定の周波数を超えると、その信号の周波数が大きくなるにつれて、増幅率が減少する性質を有しているので、積分部は、入力される出力信号の周波数が所定の周波数を超えると、その周波数が大きくなるにつれて増幅率を減少させる機能を有することができる。このような機能を積分部が有することによって、積分部は、入力される信号の周波数が所定の周波数以内の範囲内であればその信号を通過させる一方で、入力される信号の周波数が所定の周波数を超えるにつれてその信号を通過しにくくする。
【００１９】
これにより、別途、ローパスフィルタを設けることが要されずに、積分部によってローパスフィルタとしての機能を実行させることができる。また、積分部による積分値がデジタル変換部によってデジタル信号に変換される。そのため、センサ装置の回路規模を大きくすることなく、増幅過程において混入したノイズ成分を除去して、デジタル変換することができるセンサ装置を提供することができる。
【００２０】
上記構成において、前記サンプリング周波数を調整するサンプリング周波数調整部をさらに備える構成とすることができる（請求項２）。
【００２１】
先述されたように、積分部では、入力される出力信号の周波数が所定の周波数を超えると、その周波数が大きくなるにつれて増幅率が減少する。そして、増幅率が減少する境となる所定の周波数は、サンプリング周波数の大きさにより決まる。
【００２２】
結果として、積分部は、入力される出力信号の周波数がサンプリング周波数の大きさにより決まる或る周波数を超えるにつれてその出力信号を通過させにくくするローパスフィルタとして機能する。そのため、積分部は、サンプリング周波数の大きさが決まれば、そのサンプリング周波数の大きさによって決まる或る周波数を超えるノイズ成分を通過させにくくすることができる。
【００２３】
この構成によれば、サンプリング周波数調整部によってサンプリング周波数が調整されるので、積分部に入力される出力信号に含まれる或る周波数帯のノイズ成分のうち、積分部を通過させにくくすべきノイズ成分の周波数を調整することができる。これにより、積分部を通過しようとしている出力信号に混入している或る周波数帯のノイズ成分のうち、サンプリング周波数の大きさで決まる或る周波数を超えるノイズ成分が除去される。結果として、積分部を通過する信号のうち、ノイズ成分が占める割合を調整することができる。
【００２４】
上記構成において、前記チョッピング周期と、前記サンプリング周期とが同期しており、前記チョッピング周波数は、前記サンプリング周波数のｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）である構成とすることができる（請求項３）。
【００２５】
一般に、積分器（積分部）に入力される出力信号の周波数が、０〜サンプリング周波数まで増加すると、積分器から出力される信号の電圧値が所定の電圧値から０に減少する。その後、積分器に入力される出力信号の周波数が、サンプリング周波数の２以上の自然数倍となる毎に、積分器から出力される信号の電圧値が０となる。つまり、積分器に入力される出力信号の周波数が、サンプリング周波数の倍数となる度に、積分器から出力される信号の電圧値が０となる（非特許文献２及び図５参照）参照）。
【００２６】
また、一般に、チョッパアンプ部における増幅過程において電圧信号に混入したノイズ成分は、チョッピング周波数及びその奇数倍の周波数を有する増幅信号となる。
【００２７】
この構成によれば、チョッピング周期とサンプリング周期とが同期しており、チョッピング周波数は、前記サンプリング周波数のｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）である。これにより、チョッピング周波数及びその奇数倍の周波数が、積分器から出力される出力信号の電圧値が０となるサンプリング周波数及びその倍数の周波数と一致する。
【００２８】
そのため、チョッピング周波数又はその奇数倍の周波数を有する電圧信号が積分器（積分部）に入力されても、積分器から出力される出力信号の電圧値が０となるため、チョッピング周波数又はその奇数倍の周波数を有する電圧信号に混入しているノイズ成分は積分器からの出力信号には反映されない。
【００２９】
従って、センサ部からの電圧信号に混入しているノイズ成分を精度よく除去することができる。
【００３０】
上記構成において、抵抗器及びコンデンサで構成され、前記チョッパアンプ部及び前記積分部を作動させるためのパルスを生成する発振部をさらに備えており、前記発振部の前記抵抗器及び前記コンデンサは、前記積分部の前記入力抵抗及び前記コンデンサの温度特性と同じ温度特性を有する構成とすることができる（請求項４）。
【００３１】
一般に、発振部によるパルスによって作動する積分部における増幅率は、発振部の抵抗器の抵抗値と、積分部の入力抵抗の抵抗値との間の比率で定まる。また、この積分部における増幅率は、発振部のコンデンサの静電容量と、積分部のコンデンサの静電容量との間の比率でも定まる。
【００３２】
この構成によれば、発振部の抵抗器及びコンデンサは、積分部の入力抵抗及びコンデンサの温度特性と同じ温度特性を有する。これにより、センサ装置の内部温度が変動したときには、発振部及び積分部の抵抗値が同じ値だけ変動し、発振部及び積分部の静電容量が同じ容量だけ変動する。
【００３３】
結果として、センサ装置の内部温度が変動しても、発振部の抵抗器の抵抗値と、積分部の入力抵抗の抵抗値との間の比率、及び、発振部のコンデンサの静電容量と、積分部のコンデンサの静電容量との間の比率は変わらない。したがって、センサ装置の内部温度が変動したときに、積分部における増幅率が変動することを抑制することができる。
【００３４】
上記構成において、抵抗器及びコンデンサで構成され、前記チョッパアンプ部及び前記積分部を作動させるためのパルスを生成する発振部をさらに備えており、前記発振部の前記抵抗器及び前記コンデンサは、前記積分部の前記入力抵抗及び前記コンデンサの電気的特性と同じ電気的特性を有する構成とすることができる（請求項５）。
【００３５】
先述されたように、発振部によるパルスによって作動する積分部における増幅率は、発振部の抵抗器の抵抗値と、積分部の入力抵抗の抵抗値との間の比率で定まる。また、この積分部における増幅率は、発振部のコンデンサの静電容量と、積分部のコンデンサの静電容量との間の比率でも定まる。
【００３６】
この構成によれば、発振部の抵抗器及びコンデンサは、積分部の入力抵抗及びコンデンサの電気的特性と同じ電気的特性を有する。ここに、電気的特性の一例として、シート抵抗の特性が挙げられる。
【００３７】
そのため、発振部の抵抗器及び積分部の入力抵抗の製造時におけるプロセスばらつきが生じたときには、発振部の抵抗器及び積分部の入力抵抗の電気的特性が同じであるため、発振部の抵抗器の抵抗値、及び、積分部の入力抵抗の抵抗値は同じ値だけ変動する。したがって、発振部の抵抗器及び積分部の入力抵抗の製造時におけるプロセスばらつきが生じても、発振部の抵抗器の抵抗値と、積分部の入力抵抗の抵抗値との間の比率は変わらない。
【００３８】
また、発振部のコンデンサ及び積分部のコンデンサの製造時におけるプロセスばらつきが生じたときには、発振部のコンデンサ及び積分部のコンデンサの電気的特性が同じであるため、発振部のコンデンサ及び積分部のコンデンサの静電容量は同じ容量だけ変動する。したがって、発振部のコンデンサ及び積分部のコンデンサの製造時におけるプロセスばらつきが生じても、発振部のコンデンサの静電容量と、積分部のコンデンサの静電容量との間の比率は変わらない。
【００３９】
したがって、発振部の抵抗器及び積分部の入力抵抗の製造時におけるプロセスばらつき、或いは、発振部及び積分部の各々のコンデンサの製造時におけるプロセスばらつきが生じでも、積分部における増幅率が変動することを抑制することができる。
【００４０】
上記構成において、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を記憶する第１及び第２の記憶部と、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させる遮断部と、前記デジタル変換部からの前記出力信号を、前記第１及び第２の記憶部のいずれに記憶させるかを選択する選択部と、前記遮断部によって、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させるとともに、前記選択部によって、前記デジタル変換部からの前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させることを選択させた状態で、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させ、前記遮断部によって、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させずに、前記選択部によって、前記デジタル変換部からの前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させることを選択させた状態で、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させる制御部と、前記第１の記憶部に記憶された前記出力信号と、前記第２の記憶部に記憶された前記出力信号との間の差分を求める減算部と、をさらに備える構成とすることができる（請求項６）。
【００４１】
この構成によれば、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力を遮断させた状態で、第１の記憶部へ記憶された、デジタル変換部からの出力信号と、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力を遮断させない状態で、第２の記憶部へ記憶された、デジタル変換部からの出力信号との間の差分を求める。
【００４２】
これにより、ノイズ成分が混入した状態の、温度変化を表すデジタル信号と、ノイズ成分のみを表すデジタル信号との差分が求められる。そのため、センサ装置に固有のノイズ成分が除去された、温度変化を表すデジタル信号を得ることができるため、より精度よく、物体の温度を計測することができる。
【００４３】
上記構成において、前記センサ装置と前記チョッパアンプ部は、前記センサ装置からの前記電圧信号を伝送する複数の信号線で接続されており、前記遮断部は、前記複数の信号線を短絡させる短絡スイッチで構成されており、前記選択部は、前記第１及び第２の記憶部のいずれかを、前記デジタル変換部へ接続させる切換スイッチで構成されており、前記制御部は、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させる回数を、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させる回数よりも多くなるように、前記選択部及び前記遮断部を制御する構成とすることができる（請求項７）。
【００４４】
この構成によれば、第１の記憶部へ出力信号を記憶させる回数よりも、第２の記憶部へ出力信号を記憶させる回数が多くなるように選択部及び遮断部が制御される。そのため、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力が遮断されるとともにデジタル変換部からの出力信号が第１の記憶部へ記憶される状態となる回数よりも、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力が遮断されずにデジタル変換部からの出力信号が第２の記憶部へ記憶される状態となる回数のほうが多くなる。
【００４５】
したがって、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力が遮断される状態となる回数が、センサ部からチョッパアンプ部に対する電圧信号の出力が遮断されない状態となる回数よりも少なくなる。
【００４６】
その結果、センサ部とチョッパアンプ部とを接続する複数の信号線が短絡する回数を少なくすることができるため、センサ部とチョッパアンプ部とを接続する信号線が短絡することによりセンサ装置の負荷が重たくなることが抑制される。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、別途、ローパスフィルタを設けることが要されずに、積分部によってローパスフィルタとしての機能を実行することができる。また、積分部による積分値がデジタル変換部によってデジタル信号に変換される。そのため、センサ装置の回路規模を大きくすることなく、増幅過程において混入したノイズ成分を除去して、デジタル変換することができるセンサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成の一例を示した図である。
【図２】チョッパアンプ部の構成の一例を示した図である。
【図３】チョッパアンプ部で行われる動作の一例を説明するための図である。
【図４】積分器の構成の一例を示した図である。
【図５】チョッパアンプ及び積分器の周波数特性の一例を表した図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成の他の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下に、本発明の一実施形態に係るセンサ装置を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成の一例を示した図である。図２は、チョッパアンプ部の構成の一例を示した図である。図３は、チョッパアンプ部で行われる動作の一例を説明するための図である。図４は、積分器の構成の一例を示した図である。
【００５０】
図１に示されるセンサ装置１は、以下に示される各構成要素を統括的に制御するコントローラ（制御部）１１を備える。そして、センサ装置１は、物理量を電圧値に変換し、当該電圧値を表す電圧信号を出力する電圧検出型のセンサ部２０、チョッパアンプ部１０、及び、ＡＤ変換回路（デジタル変換部）１２を備える。
【００５１】
チョッパアンプ部１０は、図２に示されるように、第１のチョッパ回路１００、オペアンプ１０１、及び、第２のチョッパ回路１０２を備える。チョッパアンプ部１０は、以上の構成要素を備えているので、チョッパアンプ部１０では、例えば、図３に示される動作が行われる。
【００５２】
チョッパアンプ部１０において、第１のチョッパ回路１００は、センサ部２０（図６参照）から出力される電圧信号Ｖｉｎの入力を受け付ける。図３（ａ）は、センサ部２０の周波数特性の一例を示している。センサ部２０は、検出した温度変化を電圧値の変化で表した電圧信号Ｖｉｎを第１のチョッパ回路１００へ出力する。このような電圧信号Ｖｉｎは、図３（ａ）では、チョッピング周波数ｆｃよりも低い周波数帯の周波数を有する信号とされている。そして、第１のチョッパ回路１００は、センサ部２０から受け付けた電圧信号Ｖｉｎを、所定のチョッピング周波数ｆｃでチョッピングして変調する。
【００５３】
これにより、センサ部２０から出力された電圧信号Ｖｉｎの周波数が、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数に変調される。図３（ｂ）は、第１のチョッパ回路１００の周波数特性の一例を示している。第１のチョッパ回路１００は、センサ部２０から出力された電圧信号Ｖｉｎを受け付けると、その電圧信号Ｖｉｎをチョッピング周波数ｆｃでチョッピングする。その結果、図３（ｂ）に示されるように、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数を有する電圧信号Ｖｉｎが得られる。
【００５４】
ここに、図３（ｂ）において、電圧信号Ｖｉｎの電圧値は、電圧信号Ｖｉｎが有する周波数が、チョッピング周波数ｆｃから順次奇数倍されるにつれて小さくなっていることが判る。その理由は以下に示される通りである。
【００５５】
或る周波数の信号をチョッピング周波数ｆｃで変調するには、チョッピング周波数ｆｃを有する方形波が用いられる。方形波は、基本周波数としてチョッピング周波数ｆｃを有する基本波と、その基本周波数（チョッピング周波数ｆｃ）の所定倍の周波数を有する高調波とから成り立っている。このような方形波の周波数スペクトラムとして、例えば、方形波のデューティ比が５０％である際には、基本周波数（チョッピング周波数ｆｃ）の奇数倍の周波数において高調波が存在する周波数スペクトラムが得られる。
【００５６】
そして、方形波の周波数スペクトラムにおいて、高調波はその周波数が高くなるほど、その値が小さくなることが知られている。したがって、方形波の周波数スペクトラムにおいて、高調波の値は、高調波が有する周波数が、基本周波数（チョッピング周波数ｆｃ）から順次奇数倍されるにつれて小さくなることが判る。
【００５７】
このような方形波を用いて電圧信号Ｖｉｎを変調したときには、電圧信号Ｖｉｎに方形波が重畳したような波形の信号が得られる。結果として、その信号において、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数の成分が、変調された電圧信号Ｖｉｎとして得られる。
【００５８】
したがって、電圧信号Ｖｉｎの電圧値は、電圧信号Ｖｉｎの周波数が、チョッピング周波数ｆｃから順次奇数倍されるにつれて小さくなる。
【００５９】
オペアンプ１０１は、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数に変調された電圧信号Ｖｉｎの電圧値を増幅する。この増幅過程において、オペアンプ１０１に固有のオフセット電圧及び１／ｆノイズ（以下、ノイズ成分という）が混入する。このようなノイズ成分は、一般に、チョッピング周波数ｆｃよりも低域の低周波数帯に位置する。
【００６０】
図３（ｃ）はオペアンプ１０１の周波数特性の一例を示している。オペアンプ１０１は、第１のチョッパ回路１００で、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数に変調された電圧信号Ｖｉｎを受け付けると、その電圧信号Ｖｉｎを所定の増幅率で増幅する。結果として、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数に変調された電圧信号Ｖｉｎが増幅されるが、その電圧信号Ｖｉｎには、図３（ｃ）に示されるように、チョッピング周波数ｆｃよりも低域の低周波数帯に位置するノイズ成分が混入する。
【００６１】
第２のチョッパ回路１０２は、オペアンプ１０１の出力信号を復調して出力信号Ｖｏｕｔとして出力する。図３（ｄ）は、第２のチョッパ回路１０２の周波数特性の一例を示している。図３（ｄ）に示されるように、オペアンプ１０１で増幅された電圧信号Ｖｉｎ部分は、第２のチョッパ回路１０２による復調によって、センサ部２０から出力された時点における周波数と同じ周波数を有するようになる。
【００６２】
その一方で、オペアンプ１０１による増幅過程において混入した低周波数帯のノイズ成分は、第２のチョッパ回路１０２による復調によって、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数を有するようになる。
【００６３】
ＡＤ変換回路１２は、いわゆる二重積分型Ａ／Ｄコンバータで構成されている。ＡＤ変換回路１２は、積分器（積分部）１３、比較器１５、ＣＲ発振回路（発振部）１６、及び、カウンタ１７を備える。
【００６４】
積分器１３は、図１及び４に示されるように、オペアンプ１４、オペアンプ１４の反転入力端子１４Ａに接続された入力抵抗Ｒ１、及び、オペアンプ１４の反転入力端子１４Ａと出力端子１４Ｂとの間に接続されたコンデンサＣ１が設けられている。また、オペアンプ１４において、非反転入力端子１４Ｃは接地されている。
【００６５】
そして、入力抵抗Ｒ１の他端には、スイッチＳＷ１が設けられている。このスイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ１の他端側を、チョッパアンプ１０に通じる端子ａ側と、基準電圧Ｖｒｅｆが印加された端子ｂ側とのいずれの端子に接続させるかを切り換えるためのスイッチである。尚、スイッチＳＷ１は、コントローラ１１により制御される。
【００６６】
以下に、積分器１３における積分処理の概要を説明する。積分器１３では、まず、スイッチＳＷ１がａ側に位置した状態で、チョッパアンプ１０から出力された出力信号ＶｏｕＴの積分を開始する。このとき、コンデンサＣ１は、出力信号Ｖｏｕｔによって充電される。積分器１３は、一定の時間（以下、サンプリング期間という）の間、この状態を維持する。
【００６７】
そして、コンデンサＣ１の充電が開始されてからサンプリング期間が経過すると、コントローラ１１は、スイッチＳＷ１をｂ側へ切り換える。これにより、入力抵抗Ｒ１の他端には基準電圧Ｖｒｅｆ（出力信号Ｖｏｕｔとは逆の極性の電圧）が印加される状態となる。すると、コンデンサＣ１が放電を開始するので、積分器１３の出力電圧が順次上昇する。そして、積分器１３の出力電圧が一定の電圧（例えば、基準電圧Ｖｒｅｆ）に達すると、コントローラ１１によってスイッチＳＷ１がａ側及びｂ側のいずれにも位置しない状態とされる。これにより、積分器１３による積分処理が終了する。
【００６８】
一般に、積分器１３のオペアンプ１４は、入力された信号の周波数が所定の周波数を超えると、その信号の周波数が増加する毎に、増幅率が減少する性質を有している。これにより、積分器１３は、積分器１３に入力される出力信号の周波数が所定の周波数（例えば、サンプリング周波数の１．５倍の周波数）を超えると、周波数が大きくなるにつれて増幅率が減少させる機能を有することができる。従って、入力される信号の周波数が所定の周波数以内の範囲内であればその信号は通過でき、入力される信号の周波数が所定の周波数を超えるにつれてその信号は通過しにくくなる。つまり、積分器１３は、ローパスフィルタとしての機能を有する。
【００６９】
比較器１５は、積分器１３からの出力信号の電圧値と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。比較器１５は、積分器１３の出力電圧が一定の電圧（例えば、基準電圧Ｖｒｅｆ）に達したときには、例えば、Ｈレベルの信号をコントローラ１１へ出力する。コントローラ１１は、Ｈレベルの信号を比較器１５から受け取ると、積分器１３による積分処理を終了させる。
【００７０】
カウンタ１７は、コンデンサＣ１の放電が開始されてから、積分器１３の出力信号が一定電圧（基準電圧Ｖｒｅｆ）になるまでの間、クロックパルスのパルス数をカウントする。カウンタ１７によりカウントされるパルス数は、積分器１３に入力される電圧信号の電圧値に比例する。このように、カウンタ１７によりカウントされたパルス数が、温度変化を表すデジタル信号として、後段の回路へ出力される。
【００７１】
ＣＲ発振回路１６は、コンデンサと抵抗器とを備える発振器である。このＣＲ発振回路１６は、チョッパアンプ部１０及び積分器１３が動作するためのクロックパルスを生成する。尚、ＣＲ発振回路１６は、図１では、ＡＤ変換回路１２に設けられているが、ＡＤ変換回路１２とは独立して設けられていてもよい。
【００７２】
カウンタ１７は、比較器１５からＨレベルの電圧信号を受けている間中、ＣＲ発振回路１６から出力されるクロックパルスの数をカウントする。そして、カウントされた値をデジタル信号として後段の回路へ出力する。これにより、コンデンサＣ１の充電電気量に応じた値のデジタル信号が出力される。ここに、ＣＲ発振回路１６のコンデンサ及び抵抗器は、積分部１３の入力抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の温度特性と同じ温度特性を有している。また、ＣＲ発振回路１６のコンデンサ及び抵抗器は、積分部１３の入力抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の電気的特性と同じ電気的特性を有している。
【００７３】
ＡＤ変換回路１２は、先述された構成を有するので、チョッパアンプ１０から出力された電圧信号が積分器１３において積分され、その積分値に応じた値のデジタル信号が出力される。
【００７４】
また、センサ装置１では、図４に示されるように、ＣＲ発振回路１６から出力されるクロックパルスを受け付けて所定の処理（後述）を行うことで、積分器１３のスイッチＳＷ１がａ側に位置する頻度を調整するパルス幅調整回路（サンプリング周波数調整部）２４が設けられている。このようなパルス幅調整回路２４は、例えば、コントローラ１１（図１参照）の内部に設けられる。パルス幅調整回路２４は、スイッチＳＷ１がａ側に位置する頻度を調整することにより、積分器１３がチョッパアンプ１０からの出力信号をサンプリングする頻度を表すサンプリング周波数を調整する。
【００７５】
このように、パルス幅調整回路２４によって、積分器１３がチョッパアンプ部１０からの出力信号をサンプリングするサンプリング周波数を調整することができるため、本実施形態に係るセンサ装置１は、以下に示されるような利点を有する。
【００７６】
積分器１３では、先述されたように、入力される出力信号の周波数が所定の周波数を超えると、その周波数が大きくなるにつれて増幅率が減少する。増幅率が減少する境となる所定の周波数は、サンプリング周波数の大きさにより決まる（図５参照）。図５では、増幅率が減少する境となる所定の周波数は、サンプリング周波数ｆｓの１．５倍の周波数である。
【００７７】
結果として、積分器１３は、積分器１３に入力される出力信号の周波数がサンプリング周波数ｆｓの大きさにより決まる或る周波数を超えるにつれてその出力信号を通過させにくくするローパスフィルタとして機能する。そのため、積分器１３は、サンプリング周波数ｆｓの大きさが決まれば、そのサンプリング周波数ｆｓの大きさによって決まる或る周波数を超えるノイズ成分を通過させにくくすることができる。
【００７８】
本実施形態に係るセンサ装置１では、パルス幅調整回路２４によって、積分器１３が出力信号をサンプリングするサンプリング周波数ｆｓが調整されるので、積分器１３に入力される出力信号に含まれる或る周波数帯のノイズ成分のうち、積分器１３を通過させにくくすべきノイズ成分の周波数を調整することができる。これにより、積分器１３を通過しようとしている出力信号に混入している或る周波数帯のノイズ成分のうち、サンプリング周波数ｆｓの大きさで決まる或る周波数を超えるノイズ成分が除去される。その結果、積分器１３を通過する信号のうち、ノイズ成分が占める割合を調整することができる。
【００７９】
このようなパルス幅調整回路２４は、図４では、クロック源（本実施形態ではＣＲ発振回路１６）から出力されたクロックパルスを分周することによって基準信号を発生させるタイミング発生回路１９、及び、基準信号のパルス幅を調整することにより、当該パルス幅で表されるサンプリング期間の長さを調整するタイミング調整回路１８、で構成されている。ここに、タイミング発生回路１９から出力される基準信号は、サンプリング期間の長さの調整を行う際に基準とされるサンプリング基準期間を表すパルス幅の基準信号である。
【００８０】
また、タイミング調整回路１８は、基準信号のパルス幅を広げてサンプリング期間を延長し、また、基準信号のパルス幅を狭めてサンプリング期間を短縮する。このように、パルス幅調整回路２４は、サンプリング期間を調整することによって、そのサンプリング期間の逆数で表されるサンプリング周波数ｆｓを調整する。
【００８１】
以上に示される構成のセンサ装置１では、チョッピング周波数ｆｃの逆数で表されるチョッピング周期と、サンプリング周波数ｆｓの逆数で表されるサンプリング周期とが同期している。
【００８２】
また、チョッピング周波数ｆｃは、サンプリング周波数ｆｓのｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）とされている。このようなチョッピング周波数ｆｃとサンプリング周波数ｆｓとの関係は、例えば、パルス幅調整回路２４によるサンプリング周波数ｆｓの調整によって実現される。ここに、図５では、チョッピング周波数ｆｃは、サンプリング周波数ｆｓの２倍とされている。
【００８３】
チョッピング周波数ｆｃとサンプリング周波数ｆｓとはこのような関係を有するため、以下の作用及び効果が奏される。
【００８４】
図５は、チョッパアンプ部１０及び積分器１３の周波数特性の一例を表した図である。図５において、斜線が描かれた領域は、０〜ｆｎの範囲内の周波数のセンサ出力であり、このセンサ出力が、デジタル出力として反映されるべき出力である。
【００８５】
図５において、センサ部２０から出力された時点では低周波数帯に位置するノイズ成分は、チョッパアンプ部１０によって、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数を有するノイズ成分とされる。
【００８６】
そして、積分器１３の周波数応答は、積分器１３に入力される出力信号の周波数が、０〜サンプリング周波数ｆｓまで増加すると、積分器１３から出力される信号の電圧値が所定の電圧値Ｖｉｎｔから０に減少する。その後、積分器１３に入力される出力信号の周波数が、サンプリング周波数ｆＳの２以上の自然数倍となる毎に、積分器１３から出力される信号の電圧値が０となる。尚、以上に示される周波数応答は、例えば、非特許文献２にも記載されている。
【００８７】
積分器１３の周波数応答は、オペアンプ１４の特性によって、入力された信号の周波数が所定の周波数（図５では、サンプリング周波数ｆｓの１．５倍の周波数）を超えると、その信号の周波数が１０倍される毎に、増幅率が１／１０となる。尚、図５において、このことが、“−２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ”の表示で示されている。
【００８８】
本実施形態に係るセンサ装置１によれば、先述されたように、チョッピング周期とサンプリング周期とが同期しており、チョッピング周波数は、前記サンプリング周波数のｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）である。これにより、チョッピング周波数ｆｃ及びその奇数倍の周波数が、積分器１３から出力される出力信号の電圧値が０となるサンプリング周波数ｆｓ及びその倍数の周波数と一致する。
【００８９】
そのため、チョッピング周波数ｆｓ又はその奇数倍の周波数を有する電圧信号が積分器１３に入力されても、積分器１３から出力される出力信号の電圧値が０となるため、チョッピング周波数ｆｓ又はその奇数倍の周波数を有する電圧信号に混入しているノイズ成分は積分器１３からの出力信号には反映されない。従って、センサ部２０からの電圧信号に混入しているノイズ成分を精度よく除去することができる。
【００９０】
図６は、本発明の一実施形態に係るセンサ装置の構成の他の例を示した図である。このセンサ装置１Ａでは、センサ部２０とチョッパアンプ部１０とを接続する２本の信号線Ｌには、２本の信号線Ｌを短絡させる短絡スイッチ（遮断部）ＳＷ２が設けられている。
【００９１】
また、センサ装置１Ａでは、ＡＤ変換回路１２の後段には、第１メモリ（第１の記憶部）２１と、第２メモリ（第２の記憶部）２２とが設けられている。そして、ＡＤ変換回路１２からの出力信号を、第１メモリ２１及び第２メモリ２２のいずれに記憶させるかを選択する切換スイッチ（選択部）ＳＷ３が設けられている。この切換スイッチＳＷ３は、ＡＤ変換回路１２を、第１メモリ２１及び第２メモリ２２のいずれに接続させるかを切り換える。
【００９２】
そして、第１メモリ２１及び第２メモリ２２の後段には、第１メモリ２１の出力と第２メモリ２２の出力との間の差分を求める減算器２３が設けられている。
【００９３】
このセンサ装置１Ａでは、コントローラ１１（図１参照）は、短絡スイッチＳＷ２を閉状態とすることによって、センサ部２０からチョッパアンプ部１０に対する電圧信号の出力を遮断させる。一方、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を開状態とすることによって、センサ部２０からの電圧信号をチョッパアンプ部１０へ入力させる。
【００９４】
さらに、コントローラ１１は、切換スイッチＳＷ３を第１メモリ２１側に切り換えることによって、ＡＤ変換回路１２を第１メモリ２１へ接続する。一方、コントローラ１１は、切換スイッチＳＷ３を第２メモリ２２側に切り換えることによって、ＡＤ変換回路１２を第２メモリ２２へ接続する。
【００９５】
このような構成のセンサ装置１Ａでは、コントローラ１１は、センサ部２０からチョッパアンプ部１０に対する電圧信号の出力を遮断させた状態で、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号を第１メモリ２１へ記憶させる。
【００９６】
このとき、センサ部２０とチョッパアンプ部１０とを接続する２本の信号線Ｌが短絡しているので、チョッパアンプ部１０に入力される電圧信号で表される電圧値は、センサ部２０に固有のインピーダンスによる電圧降下によって定まる電圧値である。そして、チョッパアンプ部１０へ電圧信号が入力されて、チョッパアンプ部１０のオペアンプ１０１における増幅過程において、オペアンプ１０１に固有のノイズ成分が混入する。そのため、チョッパアンプ部１０からの出力信号は、ノイズ成分を有する出力信号である。
【００９７】
そして、ノイズ成分を有する電圧信号が、チョッパアンプ部１０からＡＤ変換回路１２へ入力される。ＡＤ変換回路１２では、積分器１３によって、ノイズ成分を有する電圧信号が積分されるので、積分器１３の積分値には、オペアンプ１０１の他、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映される。そのため、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号では、チョッパアンプ部１０のオペアンプ１０１、及び、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映された状態となる。
【００９８】
従って、チョッパアンプ部１０に対するセンサ部２０の出力が遮断された状態で第１メモリ２１に記憶されるデジタル信号は、チョッパアンプ部１０のオペアンプ１０１、及び、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映されたデジタル信号である。
【００９９】
一方、コントローラ１１は、センサ部２０からチョッパアンプ部１０に対する電圧信号の出力を遮断させない状態で、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号を第２メモリ２２へ記憶させる。つまり、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を開状態として、２本の信号線Ｌを短絡させない状態で、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号を第２メモリ２２へ記憶させる。
【０１００】
このとき、チョッパアンプ部１０に対するセンサ部２０の出力が遮断されていないので、チョッパアンプ部１０からはオペアンプ１０１に固有のノイズ成分を含む、温度変化を表す電圧信号がＡＤ変換回路１２へ入力される。
【０１０１】
また、ＡＤ変換回路１２では、積分器１３によって、ノイズ成分を含む、温度変化を表す電圧信号が積分されるので、積分器１３の積分値には、温度変化を表す電圧信号の他に、オペアンプ１０１に固有のノイズ成分、及び、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映される。そのため、ＡＤ変換回路１２からのデジタル信号では、温度変化を表す電圧信号の他、チョッパアンプ部１０のオペアンプ１０１、及び、積分器１３のオペアンプ１４に固有のノイズ成分が反映された状態となる。
【０１０２】
コントローラ１１は、第１メモリ２１に記憶されたデジタル信号と、第２メモリ２２に記憶されたデジタル信号との間の差分を減算器２３によって求める。これにより、ノイズ成分を表すデジタル信号が減算により０となり、温度変化を表すデジタル信号が残った状態となる。
【０１０３】
また、コントローラ１１は、デジタル変換回路１２でデジタル信号に変換された出力信号を第２メモリ２２へ記憶させる回数を、出力信号を第１メモリ２１へ記憶させる回数よりも多くなるように制御する。
【０１０４】
つまり、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を開状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第２メモリ２２側に位置させる回数を、短絡スイッチＳＷ２を閉状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第１メモリ２１側に位置させる回数よりも多くする。これにより、センサ部２０とチョッパアンプ部１０とを接続する信号線Ｌを短絡させる回数を少なくすることができるため、センサ部２０とチョッパアンプ部１０とを接続する２本の信号線Ｌが短絡することにより、センサ装置１Ａの負荷が重たくなることが抑制される。
【０１０５】
特に、コントローラ１１が、デジタル変換回路１２でデジタル信号に変換された出力信号を、センサ装置１Ａの起動当初において１回だけ第１メモリ２１へ記憶させ、その後には、デジタル変換回路１２でデジタル信号に変換された出力信号を第２メモリ２２に記憶させる状態を維持する処理を行えば、以下に示される利点がある。
【０１０６】
すなわち、コントローラ１１は、センサ装置１Ａの起動当初において１回だけ、短絡スイッチＳＷ２を閉状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第１メモリ２１側に位置させる。その後、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を開状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第２メモリ２２側に位置させた状態を維持する。
【０１０７】
これにより、センサ装置１Ａの起動当初において、ノイズ成分が反映されているが温度変化を表す電圧信号が反映されていないデジタル信号が第１メモリ２１に記憶される。その後、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されているデジタル信号が第２のメモリ２２に随時記憶される。
【０１０８】
結果として、センサ装置１Ａの起動当初において得られた、ノイズ成分が反映されたデジタル信号と、その後に随時更新される、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号との間の差分が、減算器２３により得られることになる。
【０１０９】
以上に示される処理をコントローラ１１が行うことによって、チョッパアンプ部１０及びＡＤ変換回路１２の各々は、センサ装置１Ａの起動当初だけ、ノイズ成分を表す電圧信号を処理し、その後、ノイズ成分の他に温度変化を表す電圧信号を処理することになる。
【０１１０】
その結果、センサ装置１Ａは、チョッパアンプ部１０及びＡＤ変換回路１２に対して、ノイズ成分の他に温度変化を表す電圧信号の処理を集中的に行わせた状態で、ノイズ成分が除去されたデジタル信号を得ることができる。したがって、センサ装置１Ａは、本来、温度変化を表す電圧信号をデジタル信号として得るための、チョッパアンプ部１０及びＡＤ変換回路１２を効率良く活用した状態で、ノイズ成分が除去されたデジタル信号を得ることができる。
【０１１１】
さらに、コントローラ１１は、短絡スイッチＳＷ２を閉状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第１メモリ２１側に位置させて、ノイズ成分が反映されたデジタル信号を第１メモリ２１に記憶させる処理を定期的に行い、その処理が行われている時以外は、短絡スイッチＳＷ２を開状態とするとともに切換スイッチＳＷ３を第２メモリ２２側に位置させて、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号を順次第２メモリ２２に記憶させる処理を行ってもよい。
【０１１２】
これにより、センサ装置１Ａは、ノイズ成分が反映されたデジタル信号を第１メモリ２１に記憶させる処理を定期的に行い、その処理が行われている時以外は、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号を順次第２メモリ２２に記憶させる処理を行う。
【０１１３】
以上のように、センサ装置１Ａは、ノイズ成分が反映されたデジタル信号を第１メモリ２１に記憶させる処理を定期的に行うため、センサ装置１Ａの内部温度の変動などによってノイズ成分の電圧値が変動しても、電圧値が変動したノイズ成分が反映されたデジタル信号が第１メモリ２１に記憶されることになる。
【０１１４】
また、センサ装置１Ａは、ノイズ成分が反映されたデジタル信号を第１メモリ２１に記憶させる処理を行う時以外には、ノイズ成分及び温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号を順次第２メモリ２２に記憶させる処理を行うため、センサ装置１Ａの内部温度の変動などによってノイズ成分の電圧値が変動しても、電圧値が変動したノイズ成分、及び、温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号が第２メモリ２２に記憶されることになる。
【０１１５】
その結果、センサ装置１Ａでは、電圧値が変動したノイズ成分が反映されたデジタル信号と、電圧値が変動したノイズ成分、及び、温度変化を表す電圧信号が反映されたデジタル信号との間の差分が、減算器２３により得られることになる。これにより、センサ装置１Ａは、ノイズ成分の電圧値の変動にかかわらず、ノイズ成分が除去されたデジタル信号を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１Ａ センサ装置
１０ チョッパアンプ部
１１ コントローラ
１２ ＡＤ変換回路
１３ 積分器
１４ オペアンプ
１４Ａ 反転入力端子
１４Ｂ 出力端子
１４Ｃ 非反転入力端子
１６ ＣＲ発振回路
２０ センサ部
２１ 第１メモリ
２２ 第２メモリ
２３ 減算器
２４ パルス幅調整回路
ＳＷ２ 短絡スイッチ
ＳＷ３ 切換スイッチ
Ｌ 信号線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を電圧値に変換し、当該電圧値を表す電圧信号を出力する電圧検出型のセンサ部と、
前記センサ部から出力される前記電圧信号を所定のチョッピング周波数でチョッピングして変調信号を生成し、当該変調信号を増幅して増幅信号とした後、当該増幅信号を復調して出力信号として出力するチョッパアンプ部と、
非反転入力端子と反転入力端子との間の電圧差を増幅するオペアンプ、前記オペアンプの反転入力端子に接続された入力抵抗、及び、前記オペアンプの前記反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサが設けられ、前記チョッパアンプ部から出力される前記出力信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされた前記出力信号を積分する積分部と、
当該積分部によって積分された前記出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記サンプリング周波数を調整するサンプリング周波数調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記チョッピング周波数の逆数で表されるチョッピング周期と、前記サンプリング周波数の逆数で表されるサンプリング周期とが同期しており、前記チョッピング周波数は、前記サンプリング周波数のｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
抵抗器及びコンデンサで構成され、前記チョッパアンプ部及び前記積分部を作動させるためのパルスを生成する発振部をさらに備えており、
前記発振部の前記抵抗器及び前記コンデンサは、前記積分部の前記入力抵抗及び前記コンデンサの温度特性と同じ温度特性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
抵抗器及びコンデンサで構成され、前記チョッパアンプ部及び前記積分部を作動させるためのパルスを生成する発振部をさらに備えており、
前記発振部の前記抵抗器及び前記コンデンサは、前記積分部の前記入力抵抗及び前記コンデンサの電気的特性と同じ電気的特性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を記憶する第１及び第２の記憶部と、
前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させる遮断部と、
前記デジタル変換部からの前記出力信号を、前記第１及び第２の記憶部のいずれに記憶させるかを選択する選択部と、
前記遮断部によって、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させるとともに、前記選択部によって、前記デジタル変換部からの前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させることを選択させた状態で、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させ、
前記遮断部によって、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させずに、前記選択部によって、前記デジタル変換部からの前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させることを選択させた状態で、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させる制御部と、
前記第１の記憶部に記憶された前記出力信号と、前記第２の記憶部に記憶された前記出力信号との間の差分を求める減算部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記センサ装置と前記チョッパアンプは、前記センサ装置からの前記電圧信号を伝送する複数の信号線で接続されており、
前記遮断部は、前記複数の信号線を短絡させる短絡スイッチで構成されており、
前記選択部は、前記第１及び第２の記憶部のいずれかを、前記デジタル変換部へ接続させる切換スイッチで構成されており、
前記制御部は、
前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させる回数を、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させる回数よりも多くなるように、前記選択部及び前記遮断部を制御することを特徴とする請求項６に記載のセンサ装置。
【請求項１】
物理量を電圧値に変換し、当該電圧値を表す電圧信号を出力する電圧検出型のセンサ部と、
前記センサ部から出力される前記電圧信号を所定のチョッピング周波数でチョッピングして変調信号を生成し、当該変調信号を増幅して増幅信号とした後、当該増幅信号を復調して出力信号として出力するチョッパアンプ部と、
非反転入力端子と反転入力端子との間の電圧差を増幅するオペアンプ、前記オペアンプの反転入力端子に接続された入力抵抗、及び、前記オペアンプの前記反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサが設けられ、前記チョッパアンプ部から出力される前記出力信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされた前記出力信号を積分する積分部と、
当該積分部によって積分された前記出力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記サンプリング周波数を調整するサンプリング周波数調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記チョッピング周波数の逆数で表されるチョッピング周期と、前記サンプリング周波数の逆数で表されるサンプリング周期とが同期しており、前記チョッピング周波数は、前記サンプリング周波数のｎ倍（但し、ｎは１以上の自然数）であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
抵抗器及びコンデンサで構成され、前記チョッパアンプ部及び前記積分部を作動させるためのパルスを生成する発振部をさらに備えており、
前記発振部の前記抵抗器及び前記コンデンサは、前記積分部の前記入力抵抗及び前記コンデンサの温度特性と同じ温度特性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
抵抗器及びコンデンサで構成され、前記チョッパアンプ部及び前記積分部を作動させるためのパルスを生成する発振部をさらに備えており、
前記発振部の前記抵抗器及び前記コンデンサは、前記積分部の前記入力抵抗及び前記コンデンサの電気的特性と同じ電気的特性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を記憶する第１及び第２の記憶部と、
前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させる遮断部と、
前記デジタル変換部からの前記出力信号を、前記第１及び第２の記憶部のいずれに記憶させるかを選択する選択部と、
前記遮断部によって、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させるとともに、前記選択部によって、前記デジタル変換部からの前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させることを選択させた状態で、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させ、
前記遮断部によって、前記センサ部から前記チョッパアンプ部に対する前記電圧信号の出力を遮断させずに、前記選択部によって、前記デジタル変換部からの前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させることを選択させた状態で、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させる制御部と、
前記第１の記憶部に記憶された前記出力信号と、前記第２の記憶部に記憶された前記出力信号との間の差分を求める減算部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記センサ装置と前記チョッパアンプは、前記センサ装置からの前記電圧信号を伝送する複数の信号線で接続されており、
前記遮断部は、前記複数の信号線を短絡させる短絡スイッチで構成されており、
前記選択部は、前記第１及び第２の記憶部のいずれかを、前記デジタル変換部へ接続させる切換スイッチで構成されており、
前記制御部は、
前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第２の記憶部へ記憶させる回数を、前記デジタル変換部で前記デジタル信号に変換された前記出力信号を前記第１の記憶部へ記憶させる回数よりも多くなるように、前記選択部及び前記遮断部を制御することを特徴とする請求項６に記載のセンサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−４７７７５（Ｐ２０１１−４７７７５Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５９８６（Ｐ２００９−１９５９８６）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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