物理量センサ感度温度補償回路と補償方法
【課題】物理量センサの感度の温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度検出電圧に対して異なる増幅率により温度検出電圧を増幅して、この増幅電圧に対応した電流を物理量センサに流して温度補償を行うことによって、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にする、物理量センサ感度温度補償回路と補償方法を提供すること。
【解決手段】温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償回路において、前記温度検出電圧に対して異なる増幅率を有する可変増幅部と、この可変増幅部の出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流す駆動部を備えた、ことを特徴とするもの。
【解決手段】温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償回路において、前記温度検出電圧に対して異なる増幅率を有する可変増幅部と、この可変増幅部の出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流す駆動部を備えた、ことを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサの感度温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にする物理量センサ感度温度補償回路とその補償方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体などで構成される圧力センサの感度は、１次で負および２次で正の両温度変動成分を併せ持つ温度特性を有するものがある。温度補償回路は、この温度特性を補償するものであり、図４を用いて説明する。図４は、前記１次の温度特性を補償するものである。
【０００３】
圧力センサ温度補償回路４００は、ブリッジ回路構成の抵抗Ｒｓ１からＲｓ４により成る圧力センサ１１と、圧力センサ１１の感度の温度特性と逆で１次の温度特性（または温度係数）を持つ抵抗Ｒｔ１５、抵抗Ｒ１５１からＲ１５６、演算増幅器（いわゆるオペアンプ）１５１から１５３およびボルテージホロワ１５４により成る差動増幅回路と、電源とグランドとの間に直列に接続される感温抵抗Ｒｔ４および抵抗Ｒ３４４とを備え、これら感温抵抗Ｒｔ４および抵抗Ｒ３４４の接続点の電圧を基準電圧Ｖｏｆ（ｔ）として差動増幅回路に与えて、圧力センサ１１のオフセットに対して１次温度補償を行うとともに、抵抗Ｒｔ１５の温度特性および差動増幅回路の増幅率により、圧力センサ１１の感度に対して１次温度補償を行う構成になっている。
【０００４】
圧力センサ１１を定電圧Ｖｃｃで駆動すると、その感度およびオフセットは温度が高くなると低くなるものがあるので、このような温度変動を補償するために、前記基準電圧Ｖｏｆ（ｔ）および抵抗Ｒｔ１５に１次で正の温度特性を持たせることにより、圧力センサの感度およびオフセットに対して１次の温度変動成分を補償することができ、ほぼ温度補償された検出出力を得ることができる。
【０００５】
また、図５を用いて、１次および２次の温度特性を補償する温度補償回路を説明する。
【０００６】
圧力センサ温度補償回路４０１は、圧力センサ１１、ボルテージホロワ１２および差動増幅回路１５のほか、感度温度補正回路２３およびオフセット温度補正回路２４を備えている。
【０００７】
感度温度補正回路２３は、出力端子がボルテージホロワ１２を介して圧力センサ１１の電源端子Ｔ１に接続される演算増幅器２３１と、１次で負の温度特性となる電圧Ｖｂｇ１（ｔ）を生成して演算増幅器２３１の非反転入力端子に印加するバンドギャップリファレンス回路２３２と、１次で正の温度特性を持ち、演算増幅器２３１の反転入力端子および出力端子間に接続される感温抵抗Ｒｔ２３と、演算増幅器２３１の反転入力端子とグランドとの間に接続される抵抗Ｒ３２３とにより構成されている。
【０００８】
また、上記バンドギャップリファレンス回路２３２は、電源およびグランド間に直列に接続される抵抗Ｒ２３１，Ｒ２３２およびトランジスタ（ダイオード）Ｑ２３１と、電源およびグランド間に直列に接続される抵抗Ｒ２３３およびトランジスタ（ダイオード）Ｑ２３２と、抵抗Ｒ２３１とＲ２３２の接続点に非反転入力端子が接続され、抵抗Ｒ２３３およびトランジスタＱ２３２の接続点に反転入力端子が接続される演算増幅器２３３とにより構成されている。
【０００９】
そして、上記構成の感度温度補正回路２３は、電源電圧Ｖｃｃ（ｔ）としての出力電圧が、圧力センサ１１の両出力端子Ｔ３，Ｔ４間に発生し１次で負および２次で正の両温度変動成分を併せ持つ感度温度変動成分を打ち消すように、１次で正および２次で負の両温度変動成分を併せ持つ温度特性を持つように設定される。
【００１０】
ここで、感度温度補正回路２３の出力を１次で正および２次で負の両温度変動成分を併せ持つ温度特性にするための条件を説明する。周囲温度をｔとしたとき、バンドギャップリファレンス回路２３２の電圧Ｖｂｇ１（ｔ）を下記式（１）で表すことができ、また、感温抵抗Ｒｔ２３の温度特性Ｒｔ２３（ｔ）を下記式（２）で表すことができる。ただし、ｂ２，ｃ２，ｂ３，ｃ３は定数で、ｂ２＜０、ｂ３＞０である。
【００１１】
【数１】
【００１２】
【数２】
【００１３】
この場合、電源端子Ｔ１に印加する電圧Ｖｃｃ（ｔ）は、下記式（３）で示される温度特性を持つことになる。
【００１４】
【数３】
【００１５】
なお、Ａ、Ｂ、Ｃは、下記式（４）から（６）で表すことができる。
【００１６】
【数４】
【００１７】
【数５】
【００１８】
【数６】
【００１９】
従って、Ａは負であるので、Ｒｔ２３（ｔ）×Ｖｂｇ１（ｔ）の微分値あるいはＢが正になるように設定すれば、感度温度補正回路２３の出力が１次で正および２次で負の両温度変動成分を併せ持つ温度特性となる。
【００２０】
そして、圧力センサ１１の電源端子Ｔ１には、感度温度補正回路２３からボルテージホロワ１２を介して、１次で正および２次で負の両温度変動成分を併せ持つ温度特性となる電圧Ｖｃｃ（ｔ）が印加する。これにより、圧力センサ１１から、感度温度変動成分が除去または低減された検出電圧が出力される。
【００２１】
この検出電圧は、差動増幅回路１５において所定増幅率で増幅され、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）として出力される。オフセット温度補正回路２４の説明は省略するが、以上により、圧力センサ１１のオフセットおよび感度の温度特性に対して１次および２次温度変動成分を補償することができる。
【００２２】
【特許文献１】特開２００１−９１３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
図４における圧力センサ温度補償回路４００は、圧力センサ１１の感度温度特性と逆特性を有する抵抗Ｒｔ１５を必要とする。しかし、このような抵抗Ｒｔ１５の選択は容易ではなく、また一般の抵抗（例えば金属皮膜抵抗など）よりも高価である。
【００２４】
また、圧力センサ１１の感度は、２次で正の温度特性を有するため、温度に対する感度曲線は、所定温度以上と未満において対称になる。しかし、対称にならず曲率（曲がり）の異なる感度曲線を有する圧力センサに対して、Ｒｔ１５を用いて１次の温度補償を行う感度温度補償回路は、例えば曲率が大きい部分において不十分な温度補償になり、誤差の大きい前記検出電圧を出力することがある。
【００２５】
また、図５における感度温度補正回路２３は、式（３）で示すように、定数Ａ、Ｂ、Ｃから定められるＶｃｃ（ｔ）を圧力センサ１１に加えることにより、圧力センサ１１の感度の温度特性を補償する。ここで、定数Ａ、Ｂ、Ｃは、式（４）から式（６）で示すように、ｂ２、ｃ２、ｂ３、ｃ３、Ｒ３２３から定めらる。式（１）で示すように、ｂ２、ｃ２は、Ｖｂｇ１（ｔ）の温度特性を表すので、トランジスタＱ２３１とＱ２３２のＶｂｅ（ベースとエミッタ間の電圧）の温度特性により定められる。また、式（２）で示すように、ｂ３、ｃ３は、感温抵抗Ｒｔ２３の温度特性により定められる。
【００２６】
このため、トランジスタＱ２３１、Ｑ２３２と感温抵抗Ｒｔ２３は、圧力センサ１１の感度の温度特性を補償できる定数Ａ、Ｂ、Ｃとなるように、選択する必要がある。しかし、式（４）から式（６）で示すように、ｂ２、ｃ２、ｂ３、ｃ３、Ｒ３２３は、相互に関連して干渉しあうため、トランジスタＱ２３１、Ｑ２３２と感温抵抗Ｒｔ２３の選択が容易ではなく、感度の温度補償も容易ではない。
【００２７】
本発明の目的は、物理量センサの感度温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度検出電圧に対して異なる増幅率により温度検出電圧を増幅して、この増幅電圧に対応した電流を物理量センサに流して温度補償を行うことによって、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にする、物理量センサ感度温度補償回路とその補償方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償回路において、
前記温度検出電圧に対して異なる増幅率を有する可変増幅部と、
この可変増幅部の出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流す駆動部を備えた、
ことを特徴とする。
【００２９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記可変増幅部は、所定電圧以上の前記温度検出電圧に対する第１増幅率と、この所定電圧未満の前記温度検出電圧に対する第２増幅率とが異なる、
ことを特徴とする。
【００３０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記可変増幅部は、前記所定電圧によりバイアスされた前段および後段演算増幅器と、前記第１増幅率と前記第２増幅率を定める前記後段演算増幅器の入力抵抗および帰還抵抗と、を備えた、
ことを特徴とする。
【００３１】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
前記駆動部は、前記可変増幅部の出力電圧に対応した電流と前記温度検出電圧に関連しない所定電流とを加算した電流を、前記物理量センサに流す、
ことを特徴とする。
【００３２】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、
前記物理量センサは、圧力センサである、
ことを特徴とする。
【００３３】
請求項６の発明は、
温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償方法において、
前記温度検出電圧に対して異なる増幅率により増幅するステップと、
この増幅された出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流すステップを備えた、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、物理量センサの感度温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度検出電圧に対して異なる増幅率により温度検出電圧を増幅して、この増幅電圧に対応した電流を物理量センサに流して温度補償を行うことによって、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にすることを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［第１の実施例］
第１の実施例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明を適用した物理量センサ感度温度補償回路図である。本実施例は、温度検出電圧に対する増幅率を変更することにより、所定の温度特性を有する圧力センサの感度の温度補償を行うものである。
【００３６】
物理量センサ感度温度補償回路３４は、温度検出部３０、可変増幅部３１、駆動部３３などから構成される。圧力センサ３５は駆動部３３により駆動され、差動増幅部３６は圧力センサ３５の出力を増幅する。これにより、圧力センサ３５に加えられた圧力に対応して、かつ温度補償された電圧ＶｐおよびＶｏが得られる。
【００３７】
温度検出部３０は、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１から構成される。可変増幅部３１などの各部に電力を供給する内部電源電圧ＶＣは、抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の他端は、ダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードは、前記各部の共通電位Ｌ１に接続される。
【００３８】
抵抗Ｒ１とダイオードＤ１との接続点から出力される温度検出電圧Ｖｔは、ダイオードＤ１の順方向電圧（アノードとカソード間の電圧）である。Ｖｔは、ダイオードＤ１の周囲温度に対応して変化するため、周囲温度を検出する。
【００３９】
可変増幅部３１は、抵抗Ｒ２１、ダイオードＤ２１、演算増幅器ＯＰ２、ＯＰ３、直流電圧部３２などから構成される。
【００４０】
温度検出部３０の出力であるＶｔは、抵抗Ｒ２１の一端と抵抗Ｒ２４の一端に接続される。抵抗Ｒ２１の他端は、前段演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子、ダイオードＤ２１のカソードと抵抗Ｒ２２の一端に接続される。前段演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子は、直流電圧部３２の正電圧側に接続されて、直流電圧部３２の負電圧側は、共通電位Ｌ１に接続される。そして、前段演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子は、直流電圧部３２の電圧である所定電圧Ｖｒｅｆによりバイアスされる。前段演算増幅器ＯＰ２の出力端子は、ダイオードＤ２１のアノードとダイオードＤ２２のカソードに接続される。ダイオードＤ２２のアノードは、抵抗Ｒ２２の他端と抵抗Ｒ２３の一端に接続される。
【００４１】
抵抗Ｒ２３の他端は、後段演算増幅器ＯＰ３の反転入力端子、抵抗Ｒ２４の他端と抵抗Ｒ２５の一端に接続される。後段演算増幅器ＯＰ３の出力端子は、抵抗Ｒ２５の他端に接続され、後段演算増幅器ＯＰ３の非反転入力端子は、直流電圧部３２の正電圧側に接続されて、所定電圧Ｖｒｅｆによりバイアスされる。ここで、抵抗Ｒ２３は、後段演算増幅器ＯＰ３の入力抵抗であり、抵抗Ｒ２５は、後段演算増幅器ＯＰ３の帰還抵抗である。Ｖｔｓは、後段演算増幅器ＯＰ３の出力であり、温度検出電圧Ｖｔを増幅した電圧である。
【００４２】
駆動部３３は、抵抗Ｒ２、演算増幅器ＯＰ１、トランジスタＱ１などから構成される。
【００４３】
可変増幅部３１の出力であるＶｔｓは、抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端は、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子、抵抗Ｒ２とＲ４の一端に接続され、抵抗Ｒ２の他端は、ＶＣに接続される。演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子は、直流電圧部３２の正電圧側に接続されて、所定電圧Ｖｒｅｆによりバイアスされる。演算増幅器ＯＰ１の出力端子は、トランジスタＱ１のベース端子に接続される。トランジスタＱ１のエミッタ端子は、抵抗４の他端と抵抗Ｒ５の一端に接続され、抵抗Ｒ５の他端は、共通電位Ｌ１に接続される。トランジスタＱ１のコレクタ端子は、圧力センサ３５に接続される。
【００４４】
圧力センサ３５は、抵抗Ｒｐ１からＲｐ４などから構成され、これらの抵抗は、ブリッジを構成する。抵抗Ｒｐ１とＲｐ２との接続点は、ＶＣに接続され、抵抗Ｒｐ３とＲｐ４との接続点は、トランジスタＱ１のコレクタ端子に接続される。抵抗Ｒｐ１とＲｐ４との接続点および抵抗Ｒｐ２とＲｐ３との接続点は、それぞれ差動増幅器３６に接続される。
【００４５】
駆動部３３は、圧力センサ３５を駆動するために、ＶＣから圧力センサ３５、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ５を経由して共通電位Ｌ１へ、Ｖｔｓに対応した電流Ｉｐを流す。抵抗Ｒｐ１からＲｐ４は、例えば半導体圧力センサの場合、圧力を加えられる半導体（例えばシリコン）上に形成されて、これらの抵抗値は、前記圧力に対応して変化する。そして、抵抗Ｒｐ１とＲｐ４との接続点および抵抗Ｒｐ２とＲｐ３との接続点間の電圧Ｖｐは、前記圧力に対応した電圧である。差動増幅器３６は、Ｖｐを増幅して、前記圧力に対応した電圧Ｖｏを出力する。
【００４６】
ここで、圧力センサ３５の感度は、圧力センサ３５に所定の圧力が加えられ変化したとき、この圧力変化分に対応するＶｐの変化分である。例えば、圧力が０ｋＰａから１０ｋＰａに変化したとき、この圧力変化分に対応するＶｐの変化分が、圧力センサ３５の感度である。
【００４７】
つぎに、圧力センサ３５の感度温度補償の動作について、図２を用いて説明する。ここで、圧力センサ３５の感度電圧Ｖｓは、前記圧力変化分に対応するＶｐの変化分を表す。図２（ｄ）は、一定の電流Ｉｐが圧力センサ３５に流れたとき、Ｖｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わしており、Ｖｓは所定の温度特性を有する。Ｖｓの勾配について、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合における勾配と所定温度Ｔｒｅｆ以下における勾配とは異なる。なお、近似的に直線（破線）により、これらの勾配を表している。Ｔｒｅｆのとき、ＶｓはＶｓｒｅｆになる。この温度特性を補償するための動作を説明する。
【００４８】
図２（ａ）は、温度検出電圧Ｖｔ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図２（ｂ）は、Ｖｔｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図２（ｃ）は、Ｉｐ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図２（ｅ）は、図２（ｄ）におけるＶｓを温度補償したＶｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。
【００４９】
図２（ａ）において、ダイオードＤ１の順方向電圧であるＶｔは、温度に対して負の勾配を有する直線になる（例えば、勾配は＋１℃あたり−２ｍＶ）。所定温度Ｔｒｅｆ（例えば２５℃）のとき、ＶｔはＶｒｅｆになる。
【００５０】
図２（ｂ）を説明するために、可変増幅部３１の動作について説明する。Ｖｔに対する可変増幅部３１の増幅率は、Ｖｔの電圧値により異なる。Ｖｔが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のとき、Ｖｔｓは下記式（７）で、Ｖｔが所定電圧Ｖｒｅｆ未満のとき、Ｖｔｓは下記式（８）で表わされる。
【００５１】
【数７】
【００５２】
【数８】
【００５３】
このため、Ｖｔが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のとき、可変増幅部３１の増幅率Ｇ１（第１増幅率）は下記式（９）で、Ｖｔが所定電圧Ｖｒｅｆ未満のとき、可変増幅部３１の増幅率Ｇ２（第２増幅率）は下記式（１０）で表わされる。
【００５４】
【数９】
【００５５】
【数１０】
【００５６】
ここで、図２（ｄ）における所定温度Ｔｒｅｆ以下の破線の勾配の逆極性値が、Ｇ１に一致して、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合の破線の勾配の逆極性値が、Ｇ２に一致すれば、Ｖｓの温度補償ができる。詳細に関しては後述する。
【００５７】
そして、ＶｔがＴｒｅｆ以下のとき、Ｖｔｓは式（７）で、ＶｔがＴｒｅｆを超える場合、Ｖｔｓは式（８）で表わせる。Ｔｒｅｆのとき、ＶｔはＶｒｅｆであるので、ＶｔｓはＶｒｅｆとなる。以上より、Ｖｔｓは図２（ｂ）で表わされ、Ｖｒｅｆで折り返される形になる。
【００５８】
図２（ｃ）を説明するために、駆動部３３の動作について説明する。駆動部３３は、Ｒ３経由で流れるＶｔｓに対応した電流Ｉ１と、Ｒ２経由で流れるＶＣに対応した電流Ｉ２との加算電流を、圧力センサ３５に流す。駆動部３３は、圧力センサ３５に流れる電流Ｉｐを抵抗Ｒ５で検出し、この検出電圧を抵抗Ｒ４を経由して演算増幅器ＯＰ１に帰還して、前記加算電流を圧力センサ３５に流す。ここで、Ｉｐは下記式（１１）で表わされる。
【００５９】
【数１１】
【００６０】
ここで、Ｉｐの第１項と第２項は、前記Ｉ２に相当して、温度（温度検出電圧Ｖｔ）に関連しない所定電流値Ｉｒｅｆになる。Ｉｐの第３項は、前記Ｉ１に相当して、可変増幅部３１の出力電圧Ｖｔｓに関連して温度補償を行う。Ｔｒｅｆのとき、ＶｔｓはＶｒｅｆであるので、ＩｐはＩｒｅｆ（例えば０．６ｍＡ）になる。以上より、Ｉｐは図２（ｃ）で表わされ、Ｉｒｅｆで折り返される形になる。
【００６１】
そして、Ｉｐが、図２（ｄ）における破線の勾配の逆極性になることにより、Ｖｓは、図２（ｅ）に示す実線になり、圧力センサ３５の感度の温度補償ができる。なお、図２（ｅ）の破線は、図２（ｄ）の破線を温度補償したものである。
【００６２】
つぎに、図２（ｅ）に示すように温度補償するために、図２（ｄ）における所定温度Ｔｒｅｆ以下の破線の勾配の逆極性値が、Ｇ１に一致して、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合の破線の勾配の逆極性値が、Ｇ２に一致するように、部品を選択することについて説明する。
【００６３】
圧力センサ３５の感度温度特性として、図２（ｄ）における所定温度Ｔｒｅｆ以下の破線の勾配が、＋１℃あたり−Ａ（Ｖ）、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合の破線の勾配が、＋１℃あたり＋Ｂ（Ｖ）の場合について説明する。Ａ、Ｂは正の値とする。ここで、下記式（１２）で表わされるように部品を選択する。
【００６４】
【数１２】
【００６５】
式（１２）を、式（９）と式（１０）に代入することにより、Ｇ１とＧ２の比率は、下記式（１３）で表わされる。
【００６６】
【数１３】
【００６７】
圧力センサ３５の感度温度特性を補償するために、下記式（１４）で示すように、Ｇ１が＋Ａ、Ｇ２が−Ｂになるようにする。
【００６８】
【数１４】
【００６９】
式（１４）に示すように、抵抗Ｒ２３とＲ２５の抵抗値を選択すれば、図２（ｅ）に示すように、Ｖｓの温度補償ができる。このように、第１増幅率Ｇ１と第２増幅率Ｇ２は、後段演算増幅器ＯＰ３の入力抵抗Ｒ２３と帰還抵抗Ｒ２５の比率に基づいて定められて、Ｖｓの温度補償が行える。そして、抵抗Ｒ２３とＲ２５の抵抗値を選択すればよいので、部品の選択が容易になり、温度補償が容易になる。抵抗Ｒ２３とＲ２５は、安価な抵抗（例えば金属皮膜抵抗）を選択できる。また、図２（ｄ）に示すように、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合と以下の場合におけるＶｓの曲率（曲がり）が異なっていても、温度補償を行うことができる。
【００７０】
本実施例によって、物理量センサの感度の温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度検出電圧に対して異なる増幅率により温度検出電圧を増幅して、この増幅電圧に対応した電流を物理量センサに流して温度補償を行うことによって、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にすることを実現できる。
【００７１】
［第２の実施例］
第２の実施例について、図３を用いて説明する。本実施例は、温度検出電圧Ｖｔが、温度に対して曲線であっても、所定の温度特性を有する圧力センサの感度の温度補償を行うものである。
【００７２】
図３（ａ）は、温度検出電圧Ｖｔ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図３（ｂ）は、Ｖｔｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図３（ｃ）は、Ｉｐ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図３（ｄ）は、一定の電流Ｉｐが圧力センサ３５に流れたとき、Ｖｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図３（ｅ）は、図３（ｄ）におけるＶｓを温度補償したＶｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。ここで、図３（ｄ）は、図２（ｄ）と同じである。
【００７３】
図３（ａ）において、Ｖｔは、温度に対して負の勾配を有する曲線になる。ここで、破線は、この曲線に近似した直線を表わす。Ｖｔは、Ｔｒｅｆを超えるまたは以下になるに従い、破線よりやや小さくなる。Ｔｒｅｆを超えるに従い、ＶｔとＶｒｅｆとの差が、破線とＶｒｅｆとの差より大きくなる。また、Ｔｒｅｆ以下になるに従い、ＶｔとＶｒｅｆとの差が、破線とＶｒｅｆとの差より小さくなる。
【００７４】
このため、式（８）より、図３（ｂ）において、Ｖｔｓは、Ｔｒｅｆを超えるに従い、破線より大きくなる。また、これとは逆に、式（７）より、Ｖｔｓは、Ｔｒｅｆ以下になるに従い、破線より小さくなる。
【００７５】
同様に、式（１１）より、図３（ｃ）において、Ｉｐは、Ｔｒｅｆを超えるに従い、破線より小さくなる。また、Ｉｐは、Ｔｒｅｆ以下になるに従い、破線より大きくなる。
【００７６】
そして、図３（ａ）から（ｄ）の温度補償により、図３（ｅ）において、Ｔｒｅｆを超える場合、Ｖｓはほぼ平坦になり、Ｔｒｅｆ以下になるに従い、Ｖｓは破線よりやや大きくなり、温度補償が行われる。なお、図３（ａ）から（ｅ）の各破線は、各部の動作に対応している。
【００７７】
このように、例えば、温度が上がると抵抗値が小さくなるサーミスタが、ダイオードＤ１の代わりに用いられても、温度補償を行うことができる。また、例えば、温度が上がると抵抗値が大きくなる測温抵抗体が、ダイオードＤ１の代わりに用いられて場合、Ｖｔは、温度に対して正の勾配を有する。そのため、可変増幅部３１と駆動部３３の間に、反転増幅部を入れることにより、温度補償を行うことができる。
【００７８】
本実施例によって、温度検出電圧が温度に対して曲線であっても、第１の実施例と同様な温度補償を実現できる。
【００７９】
なお、ＶｔがＶｒｅｆであるとき、式（７）と式（８）におけるＶｔｓは、いずれもＶｒｅｆである。このため上述した、「Ｖｒｅｆ以上」は「Ｖｒｅｆを超える」と、「Ｖｒｅｆ未満」は「Ｖｒｅｆ以下」と表すことができる。同様に、「Ｔｒｅｆを超える」は「Ｔｒｅｆ以上」と、「Ｔｒｅｆ以下」は「Ｔｒｅｆ未満」と表すことができる。
【００８０】
また、物理量として圧力のほか、流量、加速度、振動などを検出する物理量センサが、図２（ｄ）と同様の温度特性を有する場合にも、温度補償を行うことができる。ほかに、図２（ｄ）と逆温度特性（上に凸）を有する物理量センサについても、可変増幅部３１と駆動部３３の間に、反転増幅部を入れるなどにより、温度補償を行うことができる。
【００８１】
なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明を適用した物理量センサ感度温度補償回路図である。
【図２】本発明を適用した物理量センサ感度温度補償回路の各部の動作説明図である。
【図３】本発明を適用した物理量センサ感度温度補償回路の各部の他の動作説明図である。
【図４】従来の圧力センサの温度補償回路図である。
【図５】従来の他の圧力センサの温度補償回路図である。
【符号の説明】
【００８３】
３０ 温度検出部
３１ 可変増幅部
３２ 直流電圧部
３３ 駆動部
３４ 物理量センサ感度温度補償回路
３５ 圧力センサ
３６ 差動増幅部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサの感度温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にする物理量センサ感度温度補償回路とその補償方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体などで構成される圧力センサの感度は、１次で負および２次で正の両温度変動成分を併せ持つ温度特性を有するものがある。温度補償回路は、この温度特性を補償するものであり、図４を用いて説明する。図４は、前記１次の温度特性を補償するものである。
【０００３】
圧力センサ温度補償回路４００は、ブリッジ回路構成の抵抗Ｒｓ１からＲｓ４により成る圧力センサ１１と、圧力センサ１１の感度の温度特性と逆で１次の温度特性（または温度係数）を持つ抵抗Ｒｔ１５、抵抗Ｒ１５１からＲ１５６、演算増幅器（いわゆるオペアンプ）１５１から１５３およびボルテージホロワ１５４により成る差動増幅回路と、電源とグランドとの間に直列に接続される感温抵抗Ｒｔ４および抵抗Ｒ３４４とを備え、これら感温抵抗Ｒｔ４および抵抗Ｒ３４４の接続点の電圧を基準電圧Ｖｏｆ（ｔ）として差動増幅回路に与えて、圧力センサ１１のオフセットに対して１次温度補償を行うとともに、抵抗Ｒｔ１５の温度特性および差動増幅回路の増幅率により、圧力センサ１１の感度に対して１次温度補償を行う構成になっている。
【０００４】
圧力センサ１１を定電圧Ｖｃｃで駆動すると、その感度およびオフセットは温度が高くなると低くなるものがあるので、このような温度変動を補償するために、前記基準電圧Ｖｏｆ（ｔ）および抵抗Ｒｔ１５に１次で正の温度特性を持たせることにより、圧力センサの感度およびオフセットに対して１次の温度変動成分を補償することができ、ほぼ温度補償された検出出力を得ることができる。
【０００５】
また、図５を用いて、１次および２次の温度特性を補償する温度補償回路を説明する。
【０００６】
圧力センサ温度補償回路４０１は、圧力センサ１１、ボルテージホロワ１２および差動増幅回路１５のほか、感度温度補正回路２３およびオフセット温度補正回路２４を備えている。
【０００７】
感度温度補正回路２３は、出力端子がボルテージホロワ１２を介して圧力センサ１１の電源端子Ｔ１に接続される演算増幅器２３１と、１次で負の温度特性となる電圧Ｖｂｇ１（ｔ）を生成して演算増幅器２３１の非反転入力端子に印加するバンドギャップリファレンス回路２３２と、１次で正の温度特性を持ち、演算増幅器２３１の反転入力端子および出力端子間に接続される感温抵抗Ｒｔ２３と、演算増幅器２３１の反転入力端子とグランドとの間に接続される抵抗Ｒ３２３とにより構成されている。
【０００８】
また、上記バンドギャップリファレンス回路２３２は、電源およびグランド間に直列に接続される抵抗Ｒ２３１，Ｒ２３２およびトランジスタ（ダイオード）Ｑ２３１と、電源およびグランド間に直列に接続される抵抗Ｒ２３３およびトランジスタ（ダイオード）Ｑ２３２と、抵抗Ｒ２３１とＲ２３２の接続点に非反転入力端子が接続され、抵抗Ｒ２３３およびトランジスタＱ２３２の接続点に反転入力端子が接続される演算増幅器２３３とにより構成されている。
【０００９】
そして、上記構成の感度温度補正回路２３は、電源電圧Ｖｃｃ（ｔ）としての出力電圧が、圧力センサ１１の両出力端子Ｔ３，Ｔ４間に発生し１次で負および２次で正の両温度変動成分を併せ持つ感度温度変動成分を打ち消すように、１次で正および２次で負の両温度変動成分を併せ持つ温度特性を持つように設定される。
【００１０】
ここで、感度温度補正回路２３の出力を１次で正および２次で負の両温度変動成分を併せ持つ温度特性にするための条件を説明する。周囲温度をｔとしたとき、バンドギャップリファレンス回路２３２の電圧Ｖｂｇ１（ｔ）を下記式（１）で表すことができ、また、感温抵抗Ｒｔ２３の温度特性Ｒｔ２３（ｔ）を下記式（２）で表すことができる。ただし、ｂ２，ｃ２，ｂ３，ｃ３は定数で、ｂ２＜０、ｂ３＞０である。
【００１１】
【数１】
【００１２】
【数２】
【００１３】
この場合、電源端子Ｔ１に印加する電圧Ｖｃｃ（ｔ）は、下記式（３）で示される温度特性を持つことになる。
【００１４】
【数３】
【００１５】
なお、Ａ、Ｂ、Ｃは、下記式（４）から（６）で表すことができる。
【００１６】
【数４】
【００１７】
【数５】
【００１８】
【数６】
【００１９】
従って、Ａは負であるので、Ｒｔ２３（ｔ）×Ｖｂｇ１（ｔ）の微分値あるいはＢが正になるように設定すれば、感度温度補正回路２３の出力が１次で正および２次で負の両温度変動成分を併せ持つ温度特性となる。
【００２０】
そして、圧力センサ１１の電源端子Ｔ１には、感度温度補正回路２３からボルテージホロワ１２を介して、１次で正および２次で負の両温度変動成分を併せ持つ温度特性となる電圧Ｖｃｃ（ｔ）が印加する。これにより、圧力センサ１１から、感度温度変動成分が除去または低減された検出電圧が出力される。
【００２１】
この検出電圧は、差動増幅回路１５において所定増幅率で増幅され、出力電圧Ｖｏｕｔ（ｔ）として出力される。オフセット温度補正回路２４の説明は省略するが、以上により、圧力センサ１１のオフセットおよび感度の温度特性に対して１次および２次温度変動成分を補償することができる。
【００２２】
【特許文献１】特開２００１−９１３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
図４における圧力センサ温度補償回路４００は、圧力センサ１１の感度温度特性と逆特性を有する抵抗Ｒｔ１５を必要とする。しかし、このような抵抗Ｒｔ１５の選択は容易ではなく、また一般の抵抗（例えば金属皮膜抵抗など）よりも高価である。
【００２４】
また、圧力センサ１１の感度は、２次で正の温度特性を有するため、温度に対する感度曲線は、所定温度以上と未満において対称になる。しかし、対称にならず曲率（曲がり）の異なる感度曲線を有する圧力センサに対して、Ｒｔ１５を用いて１次の温度補償を行う感度温度補償回路は、例えば曲率が大きい部分において不十分な温度補償になり、誤差の大きい前記検出電圧を出力することがある。
【００２５】
また、図５における感度温度補正回路２３は、式（３）で示すように、定数Ａ、Ｂ、Ｃから定められるＶｃｃ（ｔ）を圧力センサ１１に加えることにより、圧力センサ１１の感度の温度特性を補償する。ここで、定数Ａ、Ｂ、Ｃは、式（４）から式（６）で示すように、ｂ２、ｃ２、ｂ３、ｃ３、Ｒ３２３から定めらる。式（１）で示すように、ｂ２、ｃ２は、Ｖｂｇ１（ｔ）の温度特性を表すので、トランジスタＱ２３１とＱ２３２のＶｂｅ（ベースとエミッタ間の電圧）の温度特性により定められる。また、式（２）で示すように、ｂ３、ｃ３は、感温抵抗Ｒｔ２３の温度特性により定められる。
【００２６】
このため、トランジスタＱ２３１、Ｑ２３２と感温抵抗Ｒｔ２３は、圧力センサ１１の感度の温度特性を補償できる定数Ａ、Ｂ、Ｃとなるように、選択する必要がある。しかし、式（４）から式（６）で示すように、ｂ２、ｃ２、ｂ３、ｃ３、Ｒ３２３は、相互に関連して干渉しあうため、トランジスタＱ２３１、Ｑ２３２と感温抵抗Ｒｔ２３の選択が容易ではなく、感度の温度補償も容易ではない。
【００２７】
本発明の目的は、物理量センサの感度温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度検出電圧に対して異なる増幅率により温度検出電圧を増幅して、この増幅電圧に対応した電流を物理量センサに流して温度補償を行うことによって、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にする、物理量センサ感度温度補償回路とその補償方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償回路において、
前記温度検出電圧に対して異なる増幅率を有する可変増幅部と、
この可変増幅部の出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流す駆動部を備えた、
ことを特徴とする。
【００２９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記可変増幅部は、所定電圧以上の前記温度検出電圧に対する第１増幅率と、この所定電圧未満の前記温度検出電圧に対する第２増幅率とが異なる、
ことを特徴とする。
【００３０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記可変増幅部は、前記所定電圧によりバイアスされた前段および後段演算増幅器と、前記第１増幅率と前記第２増幅率を定める前記後段演算増幅器の入力抵抗および帰還抵抗と、を備えた、
ことを特徴とする。
【００３１】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
前記駆動部は、前記可変増幅部の出力電圧に対応した電流と前記温度検出電圧に関連しない所定電流とを加算した電流を、前記物理量センサに流す、
ことを特徴とする。
【００３２】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、
前記物理量センサは、圧力センサである、
ことを特徴とする。
【００３３】
請求項６の発明は、
温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償方法において、
前記温度検出電圧に対して異なる増幅率により増幅するステップと、
この増幅された出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流すステップを備えた、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、物理量センサの感度温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度検出電圧に対して異なる増幅率により温度検出電圧を増幅して、この増幅電圧に対応した電流を物理量センサに流して温度補償を行うことによって、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にすることを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［第１の実施例］
第１の実施例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明を適用した物理量センサ感度温度補償回路図である。本実施例は、温度検出電圧に対する増幅率を変更することにより、所定の温度特性を有する圧力センサの感度の温度補償を行うものである。
【００３６】
物理量センサ感度温度補償回路３４は、温度検出部３０、可変増幅部３１、駆動部３３などから構成される。圧力センサ３５は駆動部３３により駆動され、差動増幅部３６は圧力センサ３５の出力を増幅する。これにより、圧力センサ３５に加えられた圧力に対応して、かつ温度補償された電圧ＶｐおよびＶｏが得られる。
【００３７】
温度検出部３０は、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１から構成される。可変増幅部３１などの各部に電力を供給する内部電源電圧ＶＣは、抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の他端は、ダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードは、前記各部の共通電位Ｌ１に接続される。
【００３８】
抵抗Ｒ１とダイオードＤ１との接続点から出力される温度検出電圧Ｖｔは、ダイオードＤ１の順方向電圧（アノードとカソード間の電圧）である。Ｖｔは、ダイオードＤ１の周囲温度に対応して変化するため、周囲温度を検出する。
【００３９】
可変増幅部３１は、抵抗Ｒ２１、ダイオードＤ２１、演算増幅器ＯＰ２、ＯＰ３、直流電圧部３２などから構成される。
【００４０】
温度検出部３０の出力であるＶｔは、抵抗Ｒ２１の一端と抵抗Ｒ２４の一端に接続される。抵抗Ｒ２１の他端は、前段演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子、ダイオードＤ２１のカソードと抵抗Ｒ２２の一端に接続される。前段演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子は、直流電圧部３２の正電圧側に接続されて、直流電圧部３２の負電圧側は、共通電位Ｌ１に接続される。そして、前段演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子は、直流電圧部３２の電圧である所定電圧Ｖｒｅｆによりバイアスされる。前段演算増幅器ＯＰ２の出力端子は、ダイオードＤ２１のアノードとダイオードＤ２２のカソードに接続される。ダイオードＤ２２のアノードは、抵抗Ｒ２２の他端と抵抗Ｒ２３の一端に接続される。
【００４１】
抵抗Ｒ２３の他端は、後段演算増幅器ＯＰ３の反転入力端子、抵抗Ｒ２４の他端と抵抗Ｒ２５の一端に接続される。後段演算増幅器ＯＰ３の出力端子は、抵抗Ｒ２５の他端に接続され、後段演算増幅器ＯＰ３の非反転入力端子は、直流電圧部３２の正電圧側に接続されて、所定電圧Ｖｒｅｆによりバイアスされる。ここで、抵抗Ｒ２３は、後段演算増幅器ＯＰ３の入力抵抗であり、抵抗Ｒ２５は、後段演算増幅器ＯＰ３の帰還抵抗である。Ｖｔｓは、後段演算増幅器ＯＰ３の出力であり、温度検出電圧Ｖｔを増幅した電圧である。
【００４２】
駆動部３３は、抵抗Ｒ２、演算増幅器ＯＰ１、トランジスタＱ１などから構成される。
【００４３】
可変増幅部３１の出力であるＶｔｓは、抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端は、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子、抵抗Ｒ２とＲ４の一端に接続され、抵抗Ｒ２の他端は、ＶＣに接続される。演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子は、直流電圧部３２の正電圧側に接続されて、所定電圧Ｖｒｅｆによりバイアスされる。演算増幅器ＯＰ１の出力端子は、トランジスタＱ１のベース端子に接続される。トランジスタＱ１のエミッタ端子は、抵抗４の他端と抵抗Ｒ５の一端に接続され、抵抗Ｒ５の他端は、共通電位Ｌ１に接続される。トランジスタＱ１のコレクタ端子は、圧力センサ３５に接続される。
【００４４】
圧力センサ３５は、抵抗Ｒｐ１からＲｐ４などから構成され、これらの抵抗は、ブリッジを構成する。抵抗Ｒｐ１とＲｐ２との接続点は、ＶＣに接続され、抵抗Ｒｐ３とＲｐ４との接続点は、トランジスタＱ１のコレクタ端子に接続される。抵抗Ｒｐ１とＲｐ４との接続点および抵抗Ｒｐ２とＲｐ３との接続点は、それぞれ差動増幅器３６に接続される。
【００４５】
駆動部３３は、圧力センサ３５を駆動するために、ＶＣから圧力センサ３５、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ５を経由して共通電位Ｌ１へ、Ｖｔｓに対応した電流Ｉｐを流す。抵抗Ｒｐ１からＲｐ４は、例えば半導体圧力センサの場合、圧力を加えられる半導体（例えばシリコン）上に形成されて、これらの抵抗値は、前記圧力に対応して変化する。そして、抵抗Ｒｐ１とＲｐ４との接続点および抵抗Ｒｐ２とＲｐ３との接続点間の電圧Ｖｐは、前記圧力に対応した電圧である。差動増幅器３６は、Ｖｐを増幅して、前記圧力に対応した電圧Ｖｏを出力する。
【００４６】
ここで、圧力センサ３５の感度は、圧力センサ３５に所定の圧力が加えられ変化したとき、この圧力変化分に対応するＶｐの変化分である。例えば、圧力が０ｋＰａから１０ｋＰａに変化したとき、この圧力変化分に対応するＶｐの変化分が、圧力センサ３５の感度である。
【００４７】
つぎに、圧力センサ３５の感度温度補償の動作について、図２を用いて説明する。ここで、圧力センサ３５の感度電圧Ｖｓは、前記圧力変化分に対応するＶｐの変化分を表す。図２（ｄ）は、一定の電流Ｉｐが圧力センサ３５に流れたとき、Ｖｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わしており、Ｖｓは所定の温度特性を有する。Ｖｓの勾配について、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合における勾配と所定温度Ｔｒｅｆ以下における勾配とは異なる。なお、近似的に直線（破線）により、これらの勾配を表している。Ｔｒｅｆのとき、ＶｓはＶｓｒｅｆになる。この温度特性を補償するための動作を説明する。
【００４８】
図２（ａ）は、温度検出電圧Ｖｔ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図２（ｂ）は、Ｖｔｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図２（ｃ）は、Ｉｐ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図２（ｅ）は、図２（ｄ）におけるＶｓを温度補償したＶｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。
【００４９】
図２（ａ）において、ダイオードＤ１の順方向電圧であるＶｔは、温度に対して負の勾配を有する直線になる（例えば、勾配は＋１℃あたり−２ｍＶ）。所定温度Ｔｒｅｆ（例えば２５℃）のとき、ＶｔはＶｒｅｆになる。
【００５０】
図２（ｂ）を説明するために、可変増幅部３１の動作について説明する。Ｖｔに対する可変増幅部３１の増幅率は、Ｖｔの電圧値により異なる。Ｖｔが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のとき、Ｖｔｓは下記式（７）で、Ｖｔが所定電圧Ｖｒｅｆ未満のとき、Ｖｔｓは下記式（８）で表わされる。
【００５１】
【数７】
【００５２】
【数８】
【００５３】
このため、Ｖｔが所定電圧Ｖｒｅｆ以上のとき、可変増幅部３１の増幅率Ｇ１（第１増幅率）は下記式（９）で、Ｖｔが所定電圧Ｖｒｅｆ未満のとき、可変増幅部３１の増幅率Ｇ２（第２増幅率）は下記式（１０）で表わされる。
【００５４】
【数９】
【００５５】
【数１０】
【００５６】
ここで、図２（ｄ）における所定温度Ｔｒｅｆ以下の破線の勾配の逆極性値が、Ｇ１に一致して、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合の破線の勾配の逆極性値が、Ｇ２に一致すれば、Ｖｓの温度補償ができる。詳細に関しては後述する。
【００５７】
そして、ＶｔがＴｒｅｆ以下のとき、Ｖｔｓは式（７）で、ＶｔがＴｒｅｆを超える場合、Ｖｔｓは式（８）で表わせる。Ｔｒｅｆのとき、ＶｔはＶｒｅｆであるので、ＶｔｓはＶｒｅｆとなる。以上より、Ｖｔｓは図２（ｂ）で表わされ、Ｖｒｅｆで折り返される形になる。
【００５８】
図２（ｃ）を説明するために、駆動部３３の動作について説明する。駆動部３３は、Ｒ３経由で流れるＶｔｓに対応した電流Ｉ１と、Ｒ２経由で流れるＶＣに対応した電流Ｉ２との加算電流を、圧力センサ３５に流す。駆動部３３は、圧力センサ３５に流れる電流Ｉｐを抵抗Ｒ５で検出し、この検出電圧を抵抗Ｒ４を経由して演算増幅器ＯＰ１に帰還して、前記加算電流を圧力センサ３５に流す。ここで、Ｉｐは下記式（１１）で表わされる。
【００５９】
【数１１】
【００６０】
ここで、Ｉｐの第１項と第２項は、前記Ｉ２に相当して、温度（温度検出電圧Ｖｔ）に関連しない所定電流値Ｉｒｅｆになる。Ｉｐの第３項は、前記Ｉ１に相当して、可変増幅部３１の出力電圧Ｖｔｓに関連して温度補償を行う。Ｔｒｅｆのとき、ＶｔｓはＶｒｅｆであるので、ＩｐはＩｒｅｆ（例えば０．６ｍＡ）になる。以上より、Ｉｐは図２（ｃ）で表わされ、Ｉｒｅｆで折り返される形になる。
【００６１】
そして、Ｉｐが、図２（ｄ）における破線の勾配の逆極性になることにより、Ｖｓは、図２（ｅ）に示す実線になり、圧力センサ３５の感度の温度補償ができる。なお、図２（ｅ）の破線は、図２（ｄ）の破線を温度補償したものである。
【００６２】
つぎに、図２（ｅ）に示すように温度補償するために、図２（ｄ）における所定温度Ｔｒｅｆ以下の破線の勾配の逆極性値が、Ｇ１に一致して、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合の破線の勾配の逆極性値が、Ｇ２に一致するように、部品を選択することについて説明する。
【００６３】
圧力センサ３５の感度温度特性として、図２（ｄ）における所定温度Ｔｒｅｆ以下の破線の勾配が、＋１℃あたり−Ａ（Ｖ）、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合の破線の勾配が、＋１℃あたり＋Ｂ（Ｖ）の場合について説明する。Ａ、Ｂは正の値とする。ここで、下記式（１２）で表わされるように部品を選択する。
【００６４】
【数１２】
【００６５】
式（１２）を、式（９）と式（１０）に代入することにより、Ｇ１とＧ２の比率は、下記式（１３）で表わされる。
【００６６】
【数１３】
【００６７】
圧力センサ３５の感度温度特性を補償するために、下記式（１４）で示すように、Ｇ１が＋Ａ、Ｇ２が−Ｂになるようにする。
【００６８】
【数１４】
【００６９】
式（１４）に示すように、抵抗Ｒ２３とＲ２５の抵抗値を選択すれば、図２（ｅ）に示すように、Ｖｓの温度補償ができる。このように、第１増幅率Ｇ１と第２増幅率Ｇ２は、後段演算増幅器ＯＰ３の入力抵抗Ｒ２３と帰還抵抗Ｒ２５の比率に基づいて定められて、Ｖｓの温度補償が行える。そして、抵抗Ｒ２３とＲ２５の抵抗値を選択すればよいので、部品の選択が容易になり、温度補償が容易になる。抵抗Ｒ２３とＲ２５は、安価な抵抗（例えば金属皮膜抵抗）を選択できる。また、図２（ｄ）に示すように、所定温度Ｔｒｅｆを超える場合と以下の場合におけるＶｓの曲率（曲がり）が異なっていても、温度補償を行うことができる。
【００７０】
本実施例によって、物理量センサの感度の温度特性を補償する回路とその補償方法に関し、温度検出電圧に対して異なる増幅率により温度検出電圧を増幅して、この増幅電圧に対応した電流を物理量センサに流して温度補償を行うことによって、温度補償と温度補償を行うための部品の選択を容易にすることを実現できる。
【００７１】
［第２の実施例］
第２の実施例について、図３を用いて説明する。本実施例は、温度検出電圧Ｖｔが、温度に対して曲線であっても、所定の温度特性を有する圧力センサの感度の温度補償を行うものである。
【００７２】
図３（ａ）は、温度検出電圧Ｖｔ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図３（ｂ）は、Ｖｔｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図３（ｃ）は、Ｉｐ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図３（ｄ）は、一定の電流Ｉｐが圧力センサ３５に流れたとき、Ｖｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。図３（ｅ）は、図３（ｄ）におけるＶｓを温度補償したＶｓ（縦軸）と温度（横軸）との関係を表わす。ここで、図３（ｄ）は、図２（ｄ）と同じである。
【００７３】
図３（ａ）において、Ｖｔは、温度に対して負の勾配を有する曲線になる。ここで、破線は、この曲線に近似した直線を表わす。Ｖｔは、Ｔｒｅｆを超えるまたは以下になるに従い、破線よりやや小さくなる。Ｔｒｅｆを超えるに従い、ＶｔとＶｒｅｆとの差が、破線とＶｒｅｆとの差より大きくなる。また、Ｔｒｅｆ以下になるに従い、ＶｔとＶｒｅｆとの差が、破線とＶｒｅｆとの差より小さくなる。
【００７４】
このため、式（８）より、図３（ｂ）において、Ｖｔｓは、Ｔｒｅｆを超えるに従い、破線より大きくなる。また、これとは逆に、式（７）より、Ｖｔｓは、Ｔｒｅｆ以下になるに従い、破線より小さくなる。
【００７５】
同様に、式（１１）より、図３（ｃ）において、Ｉｐは、Ｔｒｅｆを超えるに従い、破線より小さくなる。また、Ｉｐは、Ｔｒｅｆ以下になるに従い、破線より大きくなる。
【００７６】
そして、図３（ａ）から（ｄ）の温度補償により、図３（ｅ）において、Ｔｒｅｆを超える場合、Ｖｓはほぼ平坦になり、Ｔｒｅｆ以下になるに従い、Ｖｓは破線よりやや大きくなり、温度補償が行われる。なお、図３（ａ）から（ｅ）の各破線は、各部の動作に対応している。
【００７７】
このように、例えば、温度が上がると抵抗値が小さくなるサーミスタが、ダイオードＤ１の代わりに用いられても、温度補償を行うことができる。また、例えば、温度が上がると抵抗値が大きくなる測温抵抗体が、ダイオードＤ１の代わりに用いられて場合、Ｖｔは、温度に対して正の勾配を有する。そのため、可変増幅部３１と駆動部３３の間に、反転増幅部を入れることにより、温度補償を行うことができる。
【００７８】
本実施例によって、温度検出電圧が温度に対して曲線であっても、第１の実施例と同様な温度補償を実現できる。
【００７９】
なお、ＶｔがＶｒｅｆであるとき、式（７）と式（８）におけるＶｔｓは、いずれもＶｒｅｆである。このため上述した、「Ｖｒｅｆ以上」は「Ｖｒｅｆを超える」と、「Ｖｒｅｆ未満」は「Ｖｒｅｆ以下」と表すことができる。同様に、「Ｔｒｅｆを超える」は「Ｔｒｅｆ以上」と、「Ｔｒｅｆ以下」は「Ｔｒｅｆ未満」と表すことができる。
【００８０】
また、物理量として圧力のほか、流量、加速度、振動などを検出する物理量センサが、図２（ｄ）と同様の温度特性を有する場合にも、温度補償を行うことができる。ほかに、図２（ｄ）と逆温度特性（上に凸）を有する物理量センサについても、可変増幅部３１と駆動部３３の間に、反転増幅部を入れるなどにより、温度補償を行うことができる。
【００８１】
なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明を適用した物理量センサ感度温度補償回路図である。
【図２】本発明を適用した物理量センサ感度温度補償回路の各部の動作説明図である。
【図３】本発明を適用した物理量センサ感度温度補償回路の各部の他の動作説明図である。
【図４】従来の圧力センサの温度補償回路図である。
【図５】従来の他の圧力センサの温度補償回路図である。
【符号の説明】
【００８３】
３０ 温度検出部
３１ 可変増幅部
３２ 直流電圧部
３３ 駆動部
３４ 物理量センサ感度温度補償回路
３５ 圧力センサ
３６ 差動増幅部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償回路において、
前記温度検出電圧に対して異なる増幅率を有する可変増幅部と、
この可変増幅部の出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流す駆動部を備えた、
ことを特徴とする物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項２】
前記可変増幅部は、所定電圧以上の前記温度検出電圧に対する第１増幅率と、この所定電圧未満の前記温度検出電圧に対する第２増幅率とが異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項３】
前記可変増幅部は、前記所定電圧によりバイアスされた前段および後段演算増幅器と、前記第１増幅率と前記第２増幅率を定める前記後段演算増幅器の入力抵抗および帰還抵抗と、を備えた、
ことを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項４】
前記駆動部は、前記可変増幅部の出力電圧に対応した電流と前記温度検出電圧に関連しない所定電流とを加算した電流を、前記物理量センサに流す、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項５】
前記物理量センサは、圧力センサである、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項６】
温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償方法において、
前記温度検出電圧に対して異なる増幅率により増幅するステップと、
この増幅された出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流すステップを備えた、
ことを特徴とする物理量センサ感度温度補償方法。
【請求項１】
温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償回路において、
前記温度検出電圧に対して異なる増幅率を有する可変増幅部と、
この可変増幅部の出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流す駆動部を備えた、
ことを特徴とする物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項２】
前記可変増幅部は、所定電圧以上の前記温度検出電圧に対する第１増幅率と、この所定電圧未満の前記温度検出電圧に対する第２増幅率とが異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項３】
前記可変増幅部は、前記所定電圧によりバイアスされた前段および後段演算増幅器と、前記第１増幅率と前記第２増幅率を定める前記後段演算増幅器の入力抵抗および帰還抵抗と、を備えた、
ことを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項４】
前記駆動部は、前記可変増幅部の出力電圧に対応した電流と前記温度検出電圧に関連しない所定電流とを加算した電流を、前記物理量センサに流す、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項５】
前記物理量センサは、圧力センサである、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の物理量センサ感度温度補償回路。
【請求項６】
温度検出電圧に関連した信号に基づき、物理量センサを駆動する物理量センサ感度温度補償方法において、
前記温度検出電圧に対して異なる増幅率により増幅するステップと、
この増幅された出力電圧に対応した電流を、前記物理量センサに流すステップを備えた、
ことを特徴とする物理量センサ感度温度補償方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２８１３７４（Ｐ２００８−２８１３７４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２４０５１（Ｐ２００７−１２４０５１）
【出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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