物理量検出回路、及び物理量検出方法
【課題】物理量の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、物理量の検出範囲全体において物理量の検出感度を向上することができる物理量検出回路、及び物理量検出方法を提供する。
【解決手段】物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する湿度センサ（物理量センサ）と、湿度センサとそれぞれ直列に接続される複数の抵抗と、湿度センサと複数の抵抗いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理部４とを備える。また、複数の抵抗には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の抵抗値と等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の抵抗値と等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２とが含まれる。
【解決手段】物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する湿度センサ（物理量センサ）と、湿度センサとそれぞれ直列に接続される複数の抵抗と、湿度センサと複数の抵抗いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理部４とを備える。また、複数の抵抗には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の抵抗値と等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の抵抗値と等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２とが含まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出回路、及び物理量検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理量の変化を抵抗値の変化に変換する物理量センサがある。このような物理量センサ（例えば、抵抗変化型湿度センサ）を用いて物理量（湿度）を検出する抵抗分圧器を形成した物理量検出回路が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。このような物理量検出回路は、抵抗分圧器によって、物理量センサにおける抵抗の変化を電圧の変化に変換して、物理量を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４５８６号公報
【特許文献２】特開２００１−２０８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、物理量センサには、抵抗変化型湿度センサのように、物理量の変化に対する抵抗変化（素子値変化）が指数関数的に変化するものがある。このような物理量センサを抵抗分圧器（素子分圧器）に用いた場合には、抵抗分圧器によって変換された電圧が物理量の変化に対して、全体として大きな非直線性を示すことがある。また、この場合には、抵抗分圧器の固定抵抗値（固定素子値）を中心とする検出感度が高い領域を外れると、検出感度（分解能）が低下する。
この非直線性を改善するために、従来の物理量検出回路では、特許文献１及び特許文献２に記載されているように負帰還を掛けて近似する負帰還近似型や、例えば、マイクロコンピュータを用いて３次以上の多項式によって近似する多項式近似型が知られている。
【０００５】
しかしながら、上述の負帰還近似型又は多項式近似型の物理量検出回路では、上述の非直線性は改善されるが、抵抗分圧器の固定抵抗値を中心とする検出感度が高い領域を外れると、検出感度（分解能）が低下する問題は改善されない。
つまり、従来の物理量検出回路では、物理量の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、物理量の検出範囲全体において物理量の検出感度を向上することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、物理量の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、物理量の検出範囲全体において物理量の検出感度を向上することができる物理量検出回路、及び物理量検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明は、物理量の変化に対して指数関数的に素子値が変化する物理量センサと、前記物理量センサとそれぞれ直列に接続され、異なる素子値を示す複数の素子と、前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値を重み付け総和して、前記物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理部とを備え、前記複数の素子には、前記物理量の検出範囲における下限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第１の素子と、前記物理量の検出範囲における上限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第２の素子とが含まれることを特徴とする物理量検出回路である。
【０００８】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の素子の数は、奇数個であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の素子には、前記第１の素子の素子値より大きく、前記第２の素子の素子値より小さい素子値を示す第３の素子が含まれることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、前記第３の素子の素子値は、前記物理量の検出範囲における中央値において、前記物理量センサの素子値と等しいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記物理量検出回路が備えている前記物理量センサは、複数であり、前記複数の素子にそれぞれ直列に接続されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記物理量検出回路は、前記複数の素子のいずれか１つを順に切り替えて、前記物理量センサと切り替えられた該素子とによって素子分圧された電圧値を順に出力させるスイッチ部を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、前記演算処理部は、前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を出力する第１の演算増幅回路部と、前記第１の演算増幅回路部における前記複数の素子に対応するそれぞれの出力の総和を演算する第２の演算増幅回路部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、前記演算処理部は、前記電圧値を検出してデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によって変換されたデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行うデジタル演算部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の素子は、３個の素子であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記発明において、前記素子は、抵抗であり、前記物理量センサは、抵抗変化型湿度センサであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、物理量の変化に対して指数関数的に素子値が変化する物理量センサと、前記物理量センサとそれぞれ直列に接続され、異なる素子値を示す複数の素子とを用いる物理量検出方法であって、前記複数の素子には、前記物理量の検出範囲における下限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第１の素子と、前記物理量の検出範囲における上限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第２の素子とが含まれ、前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値を重み付け総和して、前記物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理手順を含むことを特徴とする物理量検出方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、物理量の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、物理量の検出範囲全体において物理量の検出感度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態による物理量検出回路を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態における湿度の変化に対する電圧変化を示すグラフである。
【図３】本実施形態において抵抗分圧された電圧値ＶＯの曲線における変曲点の一例を示すグラフである。
【図４】第２の実施形態による物理量検出回路を示す概略ブロック図である。
【図５】第３の実施形態による物理量検出回路を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態による物理量検出回路について図面を参照して説明する。
なお、本実施形態において、物理量は、湿度である場合の例について説明する。したがって、ここでは、物理量センサは、湿度センサとして説明する。また、湿度とは、相対湿度ＲＨ（Relative Humidity）を示す。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明における第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態による物理量検出回路１を示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態において、物理量検出回路１が３個の湿度センサ２１〜２３と、異なる抵抗値を示す３個（複数、且つ奇数個）の分圧抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）とを備える形態について説明する。
この図において、物理量検出回路１は、湿度センサ２１〜２３、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３、演算処理部４、コンデンサ５、抵抗６、及び交流電源７を備えている。物理量検出回路１は、上述のように複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によってそれぞれ抵抗分圧される複数の湿度センサ２１〜２３を備えている。
【００２２】
湿度センサ２１〜２３は、例えば、抵抗変化型湿度センサであり、物理量（湿度）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する。湿度センサ２１は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がノードＮ１に、それぞれ接続されている。湿度センサ２２は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がノードＮ２に、それぞれ接続されている。湿度センサ２３は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がノードＮ３に、それぞれ接続されている。
なお、ここでは、湿度センサ２１〜２３は、例えば、湿度２０％から湿度８０％に変化した場合、抵抗値が約４８００ｋΩ（キロオーム）から６ｋΩに変化する例について説明する。
【００２３】
第１の抵抗３１は、一端がノードＮ１に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。すなわち、第１の抵抗３１は、湿度センサ２１と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。つまり、第１の抵抗３１は、分圧抵抗として機能する。第１の抵抗３１の抵抗値は、例えば、４８００ｋΩである。また、詳細は後述するが、第１の抵抗３１は、湿度（物理量）の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の抵抗値と等しい抵抗値を示す。ここで、湿度センサ２１の抵抗値と等しい抵抗値とは、ほぼ等しい抵抗値を含めてもよい。また、湿度の検出範囲は、例えば、湿度２０％から湿度８０％の範囲である。つまり、第１の抵抗３１は、湿度２０％である場合に、湿度センサ２１の抵抗値とほぼ等しい抵抗値になる。
【００２４】
第２の抵抗３２は、一端がノードＮ２に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。すなわち、第２の抵抗３２は、湿度センサ２２と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。つまり、第２の抵抗３２は、分圧抵抗として機能する。第２の抵抗３２の抵抗値は、例えば、６ｋΩである。また、詳細は後述するが、第２の抵抗３２は、湿度（物理量）の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の抵抗値と等しい抵抗値を示す。ここで、湿度センサ２２の抵抗値と等しい抵抗値とは、ほぼ等しい抵抗値を含めてもよい。つまり、第２の抵抗３２は、湿度８０％である場合に、湿度センサ３２の抵抗値とほぼ等しい抵抗値になる。
【００２５】
第３の抵抗３３は、一端がノードＮ３に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。すなわち、第３の抵抗３３は、湿度センサ２３と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。つまり、第３の抵抗３３は、分圧抵抗として機能する。第３の抵抗３３の抵抗値は、例えば、１５０ｋΩである。第３の抵抗３３は、第１の抵抗３１の抵抗値より大きく、第２の抵抗３２の抵抗値より小さい抵抗値を示す。また、詳細は後述するが、第３の抵抗３３は、湿度（物理量）の検出範囲における中央値において、湿度センサ２３の抵抗値と等しい抵抗値を示す。ここで、湿度センサ２３の抵抗値と等しい抵抗値とは、ほぼ等しい抵抗値を含めてもよい。つまり、第３の抵抗３３は、湿度５０％である場合に、湿度センサ３２の抵抗値とほぼ等しい抵抗値になる。
【００２６】
交流電源７は、陰極端子がグランド線に、陽極端子がコンデンサ５の一端に、それぞれ接続されている。交流電源７は、例えば、１ｋＨｚ（キロヘルツ）の交流パルス信号を生成し、コンデンサ５を介して湿度センサ２１〜２３に電圧を供給する。なお、湿度センサ２１〜２３は、直流電圧を長時間印加すると分極して、抵抗値が変動する。そのため、交流電源７は、交流電圧を生成して、湿度センサ２１〜２３に供給する。
【００２７】
コンデンサ５は、一端が湿度センサ２１〜２３の一端に、他端が交流電源７の陽極端子に、それぞれ接続されている。コンデンサ５は、交流電源７から供給された交流パルス信号を湿度センサ２１〜２３に伝達する。
抵抗６は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がグランド線に、それぞれ接続される。抵抗６は、交流電源７から供給された電圧をグランド線に電流を流して、所定の時間内に放電させる。これにより、３つの抵抗分圧器の応答速度を改善することができる。また、コンデンサ５と抵抗６は、低周波数の信号をカットするハイパスフィルタとしても機能する。
直流電源８は、陽極端子が電源線ＶＤＤに、陰極端子がグランド線に、それぞれ接続されている。直流電源８は、物理量検出回路１の各部に電源電圧を供給する。
【００２８】
演算処理部４は、３つの抵抗分圧器から出力される電圧値に基づいて、湿度の変化に対して直線的に変化する電圧（変化量）に変換する。ここで３つの抵抗分圧器とは、上述した湿度センサ２１と第１の抵抗３１との抵抗分圧器、湿度センサ２２と第２の抵抗３２との抵抗分圧器、及び湿度センサ２３と第３の抵抗３３との抵抗分圧器のことである。演算処理部４は、３つの抵抗分圧器から出力されるそれぞれの電圧値を、重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換する。すなわち、演算処理部４は、湿度センサ２１〜２３と３個（複数）の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値を重み付け総和して、物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する。
【００２９】
また、演算処理部４は、増幅整流部４１と加算回路部４２とを備えている。
増幅整流部４１（第１の演算増幅回路部）は、湿度センサ２１〜２３と３個（複数）の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を加算回路部４２に出力する。なお、ここでの重み付け係数は、第１の重み付け係数とする。増幅整流部４１は、第１の重み付け係数を乗算することによって、コンデンサ５６、６６、及び７６に可能な限り大きな電圧を保持させる。
具体的には、増幅整流部４１は、交流電源７から供給された交流電圧に基づいて第１の抵抗３１によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算し、直流電圧に整流して、ノードＮ５に出力する演算増幅回路として機能する。また、増幅整流部４１は、交流電源７から供給された交流電圧に基づいて第２の抵抗３２によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算し、直流電圧に整流して、ノードＮ７に出力する演算増幅回路として機能する。さらに、増幅整流部４１は、交流電源７から供給された交流電圧に基づいて第３の抵抗３３によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算し、直流電圧に整流して、ノードＮ９に出力する演算増幅回路として機能する。
【００３０】
また、増幅整流部４１は、抵抗（４３〜４５、５２〜５４、６２〜６４、７２〜７４）、オペアンプ（５１、６１、７１）、ダイオード（５５、６５、７５）、及びコンデンサ（５６、６６、７６）を備えている。
【００３１】
抵抗４３は、一端がノードＮ１に、他端がオペアンプ５１の非反転入力端子に、それぞれ接続されている。また、抵抗５２と抵抗５３とは、ノードＮ４を介してノードＮ５とグランド線との間に直列に接続されている。
オペアンプ５１（演算増幅回路）は、非反転入力端子が抵抗４３を介してノードＮ１に、反転入力端子がノードＮ４に、出力端子が抵抗５４の一端に、それぞれ接続されている。オペアンプ５１は、湿度センサ２１と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧された電圧値を、抵抗５２と抵抗５３との抵抗比によって増幅する。つまり、オペアンプ５１は、湿度センサ２１と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算する。ここで、重み付け係数は、抵抗５２と抵抗５３との抵抗比によって設定される。
【００３２】
抵抗５４は、一端がオペアンプ５１の出力端子に、他端がダイオード５５のアノード端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード５５は、アノード端子が抵抗５４の他端に、カソード端子がノードＮ５に、それぞれ接続されている。ダイオード５５は、抵抗５４を介して出力されるオペアンプ５１の出力信号を整流して、電流の逆流を防止する。また、コンデンサ５６は、ノードＮ５とグランド線との間に接続され、オペアンプ５１の出力電圧を保持する。
なお、抵抗５４は、ノードＮ５における電圧の立ち上がりを緩くするように機能し、時間をかけてコンデンサ５６を充電する。これにより、抵抗５４は、電流を抑えて、電磁のノイズを抑制する。
【００３３】
抵抗４４は、一端がノードＮ２に、他端がオペアンプ６１の非反転入力端子に、それぞれ接続されている。また、抵抗６２と抵抗６３とは、ノードＮ６を介してノードＮ７とグランド線との間に直列に接続されている。
オペアンプ６１（演算増幅回路）は、非反転入力端子が抵抗４４を介してノードＮ２に、反転入力端子がノードＮ６に、出力端子が抵抗６４の一端に、それぞれ接続されている。オペアンプ６１は、湿度センサ２２と第２の抵抗３２とによって抵抗分圧された電圧値を、抵抗６２と抵抗６３との抵抗比によって増幅する。つまり、オペアンプ６１は、湿度センサ２３と第２の抵抗３２とによって抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算する。ここで、重み付け係数は、抵抗６２と抵抗６３との抵抗比によって設定される。
【００３４】
抵抗６４は、一端がオペアンプ６１の出力端子に、他端がダイオード６５のアノード端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード６５は、アノード端子が抵抗６４の他端に、カソード端子がノードＮ７に、それぞれ接続されている。ダイオード６５は、抵抗６４を介して出力されるオペアンプ６１の出力信号を整流して、電流の逆流を防止する。また、コンデンサ６６は、ノードＮ７とグランド線との間に接続され、オペアンプ６１の出力電圧を保持する。
なお、抵抗６４は、ノードＮ７における電圧の立ち上がりを緩くするように機能し、時間をかけてコンデンサ６６を充電する。これにより、抵抗６４は、電流を抑えて、電磁のノイズを抑制する。
【００３５】
抵抗４５は、一端がノードＮ３に、他端がオペアンプ７１の非反転入力端子に、それぞれ接続されている。また、抵抗７２と抵抗７３とは、ノードＮ８を介してノードＮ９とグランド線との間に直列に接続されている。
オペアンプ７１（演算増幅回路）は、非反転入力端子が抵抗４５を介してノードＮ２に、反転入力端子がノードＮ８に、出力端子が抵抗７４の一端に、それぞれ接続されている。オペアンプ７１は、湿度センサ２３と第３の抵抗３３とによって抵抗分圧された電圧値を、抵抗７２と抵抗７３との抵抗比によって増幅する。つまり、オペアンプ７１は、湿度センサ２２と第３の抵抗３３とによって抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算する。ここで、重み付け係数は、抵抗７２と抵抗７３との抵抗比によって設定される。
【００３６】
抵抗７４は、一端がオペアンプ７１の出力端子に、他端がダイオード７５のアノード端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード７５は、アノード端子が抵抗７４の他端に、カソード端子がノードＮ９に、それぞれ接続されている。ダイオード７５は、抵抗７４を介して出力されるオペアンプ７１の出力信号を整流して、電流の逆流を防止する。また、コンデンサ７６は、ノードＮ９とグランド線との間に接続され、オペアンプ７１の出力電圧を保持する。
なお、抵抗７４は、ノードＮ９における電圧の立ち上がりを緩くするように機能し、時間をかけてコンデンサ７６を充電する。これにより、抵抗７４は、電流を抑えて、電磁のノイズを抑制する。
【００３７】
加算回路部４２（第２の演算増幅回路部）は、増幅整流部４１から出力された３つの出力電圧（ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９における電圧）を加算し、増幅した電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。つまり、加算回路部４２は、増幅整流部４１における３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）に対応するそれぞれの出力の総和を演算する。なお、加算回路部４２は、単電源で湿度信号の正極性を回路全体で維持するため、抵抗８１〜８３及び抵抗４２２で構成される分圧・簡易加算器としている。
【００３８】
また、加算回路部４２は、抵抗（８１〜８３、４２２〜４２４）、及びオペアンプ４２１を備えている。
抵抗８１は、一端がノードＮ５に、他端がノードＮ１０に、それぞれ接続されている。抵抗８２は、一端がノードＮ７に、他端がノードＮ１０に、それぞれ接続されている。抵抗８３は、一端がノードＮ９に、他端がノードＮ１０に、それぞれ接続されている。抵抗４２２は、一端がノードＮ１０に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。抵抗８１〜８３は、それぞれ異なる抵抗値を持ち、増幅整流部４１から供給された３つの出力電圧を加算する際の重み付け係数（第２の重み付け係数）として機能する。ここでの重み付け係数は、抵抗８１〜８３の抵抗値と抵抗４２２の抵抗値との相互の関係によって設定される。
また、抵抗４２３と抵抗４２４とは、ノードＮ１１を介して信号線ＶＳＵＭとグランド線との間に直列に接続されている。
【００３９】
オペアンプ４２１は、非反転入力端子がノードＮ１０に、反転入力端子がノードＮ１１に、出力端子が信号線ＶＳＵＭに、それぞれ接続されている。オペアンプ４２１は、増幅整流部４１から出力された３つの出力電圧それぞれに重み付けして、それぞれを加算する。また、オペアンプ４２１は、非反転増幅回路として機能する。なお、加算結果は、抵抗４２３と抵抗４２４との抵抗比によって設定されている係数により増幅される。
【００４０】
次に、本実施形態による物理量検出回路１の動作について、湿度を検出する場合を例にして説明する。
物理量検出回路１は、まず、交流電源７が交流パルス信号を生成し、コンデンサ５を介して湿度センサ２１〜２３に電圧を供給する。交流電源７から供給された交流電圧は、湿度センサ２１〜２３と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のそれぞれとによって抵抗分圧され、演算処理部４に出力される。
【００４１】
次に、演算処理部４の増幅整流部４１は、湿度センサ２１〜２３と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値に重み付け係数（第１の重み付け係数）を乗算して、乗算結果を加算回路部４２に出力する。
【００４２】
この際に、オペアンプ５１は、第１の抵抗３１によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算する。ダイオード５５は、オペアンプ５１の出力電圧を直流電圧に整流して、ノードＮ５に出力する。なお、コンデンサ５６は、ノードＮ５に出力された電圧を保持する。
また、オペアンプ６１は、第２の抵抗３２によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算する。ダイオード６５は、オペアンプ６１の出力電圧を直流電圧に整流して、ノードＮ７に出力する。なお、コンデンサ６６は、ノードＮ７に出力された電圧を保持する。
また、オペアンプ７１は、第３の抵抗３３によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算する。ダイオード７５は、オペアンプ７１の出力電圧を直流電圧に整流して、ノードＮ９に出力する。なお、コンデンサ７６は、ノードＮ９に出力された電圧を保持する。
【００４３】
次に、加算回路部４２は、増幅整流部４１から出力された３つの出力電圧（ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９における電圧）を加算し、増幅した電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。この際に、オペアンプ４２１は、増幅整流部４１から出力された３つの出力電圧それぞれに（第２の重み付け係数による）重み付けをして、それぞれを加算する。また、オペアンプ４２１は、加算結果を抵抗４２３と抵抗４２４との抵抗比によって増幅して信号線ＶＳＵＭに出力する。つまり、演算増幅器４２１は、抵抗８１〜８３及び抵抗４２２で構成される分圧・簡易加算器の出力が小さいため、扱い易い０〜１Ｖ（０〜１００％ＲＨ）に増幅する。
このように、物理量検出回路１は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によって抵抗分圧された電圧値（ノードＮ１、ノードＮ２、及びノードＮ３における電圧）を第１及び第２の重み付け係数によって乗算して総和する。さらに、物理量検出回路１は、総和した演算結果を示す電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。なお、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧は、演算処理部４によって湿度の変化に対して直線に変化する電圧に変換される。
【００４４】
次に、演算処理部４によって実行される重み付け総和の処理について、詳細に説明する。ここでは、信号線ＶＳＵＭにおける電圧をＶＳＵＭとし、ノードＮ１における電圧をＶＯ＿４８００ｋ、ノードＮ２の電圧をＶｏ＿６ｋ、ノードＮ３の電圧をＶｏ＿１５０ｋとして説明する。
物理量検出回路１において、ＶＳＵＭは、関係式（１）によって示される。
【００４５】
【数１】
【００４６】
式（１）において、ａ、ｂ及びｃは、重み付け係数である。また、ｄは、ＶＳＵＭの電圧値を所定の電圧範囲に補正するための係数である。
また、式（１）は、式（２）として置き換えることができる。
【００４７】
【数２】
【００４８】
式（２）において、Ｒ４８００ｋは、第１の抵抗３１の抵抗値であり、Ｒ６ｋは、第２の抵抗３２の抵抗値であり、Ｒ１５０ｋは、第３の抵抗３３の抵抗値である。また、ＲＳは、湿度センサ２１〜２３の抵抗値である。また、Ｖｉは、湿度センサ２１〜２３に供給される入力電圧である。なお、入力電圧Ｖｉは、式（１）において、ＶＯ＿４８００ｋ、Ｖｏ＿６ｋ、及びＶｏ＿１５０ｋにそれぞれ含まれている。
演算処理部４は、式（１）又は式（２）に示される処理と等価の処理を行う。
【００４９】
次に、上述の式（１）及び物理量検出回路１の検出結果について説明する。
ここで説明する例では、係数は、ａが“０．６”に、ｂが“０．８６”に、ｃが“１．９０”に、ｄを“０．３３”に、それぞれ設定されている。
図２は、本実施形態における湿度の変化に対する電圧変化を示すグラフである。
この図において、グラフは、湿度と出力電圧との関係を示している。このグラフにおいて、横軸は湿度（％）を示し、縦軸は出力電圧（Ｖ（ボルト））を示す。
【００５０】
波形Ｌ１は、湿度の変化に対するノードＮ１における電圧ＶＯ＿４８００ｋの変化を示している。波形Ｌ１では、湿度２０％近傍の検出感度（分解能）が高く、湿度８０％近傍の検出感度（分解能）が低い。ここで、検出感度（分解能）が高いとは、湿度の変化に対して抵抗の変化が大きく、抵抗分圧された電圧の変化が大きいことを示す。また、検出感度（分解能）が低いとは、湿度の変化に対して抵抗の変化が小さく、抵抗分圧された電圧の変化が小さいことを示す。
波形Ｌ２は、湿度の変化に対するノードＮ３における電圧ＶＯ＿１５０ｋの変化を示している。波形Ｌ２では、湿度５０％近傍の検出感度（分解能）が高く、湿度２０％近傍、及び湿度８０％近傍の検出感度（分解能）が低い。
波形Ｌ３は、湿度の変化に対するノードＮ２における電圧ＶＯ＿６ｋの変化を示している。波形Ｌ３では、湿度８０％近傍の検出感度（分解能）が高く、湿度２０％近傍の検出感度（分解能）が低い。
【００５１】
波形Ｌ４は、上述の係数と式（１）を用いて、波形Ｌ１、波形Ｌ２、及び波形Ｌ３における各電圧から、湿度の検出結果を示す電圧ＶＳＵＭを算出した波形である。波形Ｌ４では、湿度の検出範囲（湿度２０％から湿度８０％の範囲）において、湿度の検出結果を示す電圧ＶＳＵＭは、直線的に変化する。
【００５２】
波形Ｌ５は、物理量検出回路１の抵抗（５２、５３、６２、６３、７２、３、８１〜８３、４２２〜４２４）の抵抗値を、上述の係数になるように設定した場合において、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧のシミュレーション波形である。波形Ｌ５に示すように、物理量検出回路１では、波形Ｌ４と同様に直線的に変化する。つまり、物理量検出回路１は、湿度の検出範囲（湿度２０％から湿度８０％の範囲）において、湿度センサ２１〜２３を抵抗分圧した電圧値を、湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換する。
【００５３】
なお、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、及び第３の抵抗３３の抵抗値は、以下のように設定されている。
【００５４】
第１の抵抗３１の抵抗値は、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の抵抗値（４８００ｋΩ）にほぼ等しく設定されている。つまり、波形Ｌ１に示すように、第１の抵抗３１の抵抗値は、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の検出感度が最大になるように設定される。
また、波形Ｌ１においてポイントＰ１は、湿度の変化に対して抵抗分圧された電圧値ＶＯ＿４８００ｋの変化を示す曲線の変曲点である。第１の抵抗３１の抵抗値は、この変曲点に対応する湿度の値が湿度の検出範囲における下限値（ＲＨ１）になるように設定されている。ここで、変曲点とは、後述する二回微分を行った場合に“０”になる点である。
【００５５】
第２の抵抗３２の抵抗値は、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の抵抗値（６ｋΩ）にほぼ等しく設定されている。つまり、波形Ｌ３に示すように、第２の抵抗３２の抵抗値は、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の検出感度が最大になるように設定される。
また、波形Ｌ３においてポイントＰ３は、湿度の変化に対して抵抗分圧された電圧値ＶＯ＿６ｋの変化を示す曲線の変曲点である。第２の抵抗３２の抵抗値は、この変曲点に対応する湿度の値が湿度の検出範囲における上限値（ＲＨ３）になるように設定されている。
【００５６】
第３の抵抗３３の抵抗値は、湿度の検出範囲における中央値において、湿度センサ２３の抵抗値（１５０ｋΩ）にほぼ等しく設定されている。つまり、波形Ｌ２に示すように、第３の抵抗３３の抵抗値は、湿度の検出範囲における中央値において、湿度センサ２３の検出感度が最大になるように設定される。
また、波形Ｌ２においてポイントＰ２は、湿度の変化に対して抵抗分圧された電圧値ＶＯ＿１５０ｋの変化を示す曲線の変曲点である。第３の抵抗３３の抵抗値は、この変曲点に対応する湿度の値が湿度の検出範囲におけるほぼ中央値（ＲＨ２）になるように設定されている。
【００５７】
なお、抵抗値Ｒによって抵抗分圧された電圧値ＶＯは、関係式（３）によって示される。
【００５８】
【数３】
【００５９】
式（３）において、ＲＨは、相対湿度である。また、ＲＡは、相対湿度ＲＨに対する変化分基底値であり、ＲＢは、残存抵抗値である。Ｖｉは入力電圧値である。
【００６０】
また、図３は、本実施形態において抵抗分圧された電圧値ＶＯの曲線における変曲点の一例を示すグラフである。
このグラフにおいて、縦軸は、抵抗分圧された電圧値ＶＯを示し、横軸は、相対湿度ＲＨを示す。なお、式（３）の入力電圧Ｖｉは“１”として省略している。
この図において、波形Ｌ７は、式（３）によって示される曲線の一例である。また、波形Ｌ８は、波形Ｌ７の曲線を一回微分した曲線である。また、波形Ｌ９は、波形Ｌ７の曲線を二回微分した曲線である。この図において、変曲点Ｐ４は、波形Ｌ９が“０”になる点に対応する波形Ｌ７の点である。すなわち、変曲点Ｐ４は、湿度センサ２１の検出感度が最大になる点である。
【００６１】
以上のように、物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する湿度センサ２１〜２３（物理量サンサ）と、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）と、演算処理部４を備える。３個の抵抗３１〜３３は、湿度センサ２１〜２３とそれぞれ直列に接続される。また、演算処理部４は、湿度センサ２１〜２３と３個の抵抗３１〜３３のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するように変換する。また、３個の抵抗３１〜３３には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２とが含まれる。
【００６２】
これにより、物理量検出回路１は、湿度の検出範囲における下限値近傍の検出感度、及び下限値近傍の検出感度を向上することができる。また、抵抗分圧された電圧値を重み付け総和することによって、物理量検出回路１は、湿度センサ２１〜２３を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換することができる。したがって、物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【００６３】
さらに、３個の抵抗には、第１の抵抗３１の抵抗値より大きく、第２の抵抗３２の抵抗値より小さい抵抗値を示す第３の抵抗３３が含まれる。また、第３の抵抗の抵抗値は、湿度（物理量）の検出範囲における中央値において、湿度センサ２１〜２３の抵抗値とほぼ等しい。これにより、物理量検出回路１は、湿度の検出範囲における中央領域の検出感度を向上することができる。したがって、物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度をさらに向上することができる。
【００６４】
また、演算処理部４は、増幅整流部４１（第１の演算増幅回路部）と加算回路部４２（第１の演算増幅回路部）とを備える。増幅整流部４１は、湿度センサ２１〜２３と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のそれぞれによって抵抗分圧されたそれぞれの電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を出力する。加算回路部４２は、増幅整流部４１における３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）に対応するそれぞれの出力の総和を演算する。
これにより、物理量検出回路１は、負帰還近似型やマイクロコンピュータを用いた多項式近似型によって近似する等を行うことなく、湿度センサ２１〜２３を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に容易に変換することができる。したがって、物理量検出回路１は、簡易な構成の回路によって、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態による物理量検出回路１ａを示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態において、物理量検出回路１ａが１個の湿度センサ２０と３個（複数、且つ奇数個）の分圧抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）を備える形態について説明する。
この図において、物理量検出回路１ａは、湿度センサ２０、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３、演算処理部４ａ、コンデンサ５、抵抗６、交流電源７及びスイッチ部９１〜９３を備えている。この図において、図１と同じ構成には同一の符号を付す。本実施形態における物理量検出回路１ａは、スイッチ部９１〜９３を備え、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、及び第３の抵抗３３を切り替えて１個の湿度センサ２０と抵抗分圧する点が第１の実施形態における物理量検出回路１と異なる。
【００６６】
湿度センサ２０は、例えば、抵抗変化型湿度センサであり、物理量（湿度）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する。湿度センサ２０は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がノードＮ１ａに、それぞれ接続されている。
なお、ここでは、湿度センサ２０は、例えば、湿度２０％から湿度８０％に変化した場合、抵抗値が約４８００ｋΩから６ｋΩに変化する例について説明する。
【００６７】
第１の抵抗３１は、一端がノードＮ１ａに、他端がＭＯＳスイッチ９１２のドレイン端子に、それぞれ接続されている。すなわち、第１の抵抗３１は、湿度センサ２０と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。第１の抵抗３１の抵抗値に関しては、第１の実施形態と同様である。
第２の抵抗３２は、一端がノードＮ１ａに、他端がＭＯＳスイッチ９２２のドレイン端子に、それぞれ接続されている。すなわち、第２の抵抗３２は、湿度センサ２０と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。第２の抵抗３２の抵抗値に関しては、第１の実施形態と同様である。
第３の抵抗３３は、一端がノードＮ１ａに、他端がＭＯＳスイッチ９３２のドレイン端子に、それぞれ接続されている。すなわち、第３の抵抗３３は、湿度センサ２０と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。第３の抵抗３３の抵抗値に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００６８】
スイッチ部９１〜９３は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧された電圧値を順に出力させる。
【００６９】
スイッチ部９１は、信号線ＶＳＷ１を介して供給される信号に基づいて、第１の抵抗３１による抵抗分圧を行う状態に切り替える。スイッチ部９１は、抵抗（９１１、９１３）、ＭＯＳスイッチ（９１２、９１４）、及びコンデンサ９１５を備えている。
抵抗９１１は、一端が信号線ＶＳＷ１に、他端がＭＯＳスイッチ９１２のゲート端子に、それぞれ接続されている。抵抗９１３は、一端が信号線ＶＳＷ１に、他端がＭＯＳスイッチ９１４のゲート端子に、それぞれ接続されている。
【００７０】
ＭＯＳスイッチ９１２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ（Ｎチャネル型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９１２は、ソース端子がグランド線に、ゲート端子が抵抗９１１を介して信号線ＶＳＷ１に、ドレイン端子が第１の抵抗３１の他端に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９１２は、信号線ＶＳＷ１を介して供給される信号に基づいて、第１の抵抗３１の他端とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
ＭＯＳスイッチ９１４は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９１４は、ソース端子がノードＮ５に、ゲート端子が抵抗９１３を介して信号線ＶＳＷ１に、ドレイン端子がダイオード５５のカソード端子に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９１４は、信号線ＶＳＷ１を介して供給される信号に基づいて、ダイオード５５とノードＮ５との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００７１】
コンデンサ９１５は、一端がＭＯＳスイッチ９１４のゲート端子に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。コンデンサ９１５は、抵抗９１３とローパスフィルタを形成して、ＭＯＳスイッチ９１４が動作する際に発生するフィードスルーを緩和する。ここで、フィードスルーとは、ＭＯＳスイッチのゲート端子−ソース端子間、及びゲート端子−ドレイン端子間の静電容量を介して変位電流が流れる現象である。
【００７２】
スイッチ部９２は、信号線ＶＳＷ２を介して供給される信号に基づいて、第２の抵抗３２による抵抗分圧を行う状態に切り替える。スイッチ部９２は、抵抗（９２１、９２３）、ＭＯＳスイッチ（９２２、９２４）、及びコンデンサ９２５を備えている。
抵抗９２１は、一端が信号線ＶＳＷ２に、他端がＭＯＳスイッチ９２２のゲート端子に、それぞれ接続されている。抵抗９２３は、一端が信号線ＶＳＷ２に、他端がＭＯＳスイッチ９２４のゲート端子に、それぞれ接続されている。
【００７３】
ＭＯＳスイッチ９２２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９２２は、ソース端子がグランド線に、ゲート端子が抵抗９２１を介して信号線ＶＳＷ２に、ドレイン端子が第２の抵抗３２の他端に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９２２は、信号線ＶＳＷ２を介して供給される信号に基づいて、第２の抵抗３２の他端とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
ＭＯＳスイッチ９２４は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９２４は、ソース端子がノードＮ７に、ゲート端子が抵抗９２３を介して信号線ＶＳＷ２に、ドレイン端子がダイオード６５のカソード端子に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９２４は、信号線ＶＳＷ２を介して供給される信号に基づいて、ダイオード６５とノードＮ７との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００７４】
コンデンサ９２５は、一端がＭＯＳスイッチ９２４のゲート端子に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。コンデンサ９２５は、抵抗９２３とローパスフィルタを形成して、ＭＯＳスイッチ９２４が動作する際に発生するフィードスルーを緩和する。
【００７５】
スイッチ部９３は、信号線ＶＳＷ３を介して供給される信号に基づいて、第３の抵抗３３による抵抗分圧を行う状態に切り替える。スイッチ部９３は、抵抗（９３１、９３３）、ＭＯＳスイッチ（９３２、９３４）、及びコンデンサ９３５を備えている。
抵抗９３１は、一端が信号線ＶＳＷ３に、他端がＭＯＳスイッチ９３２のゲート端子に、それぞれ接続されている。抵抗９３３は、一端が信号線ＶＳＷ３に、他端がＭＯＳスイッチ９３４のゲート端子に、それぞれ接続されている。
【００７６】
ＭＯＳスイッチ９３２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９３２は、ソース端子がグランド線に、ゲート端子が抵抗９３１を介して信号線ＶＳＷ３に、ドレイン端子が第３の抵抗３３の他端に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９３２は、信号線ＶＳＷ２を介して供給される信号に基づいて、第３の抵抗３３の他端とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
ＭＯＳスイッチ９３４は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９３４は、ソース端子がノードＮ９に、ゲート端子が抵抗９３３を介して信号線ＶＳＷ３に、ドレイン端子がダイオード７５のカソード端子に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９３４は、信号線ＶＳＷ３を介して供給される信号に基づいて、ダイオード７５とノードＮ９との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００７７】
コンデンサ９３５は、一端がＭＯＳスイッチ９３４のゲート端子に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。コンデンサ９３５は、抵抗９３３とローパスフィルタを形成して、ＭＯＳスイッチ９３４が動作する際に発生するフィードスルーを緩和する。
【００７８】
演算処理部４ａは、増幅整流部４１ａと加算回路部４２ａとを備えている。
増幅整流部４１ａ（第１の演算増幅回路部）は、湿度センサ２０と３個（複数）の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を加算回路部４２ａに出力する。なお、ここでの重み付け係数は、第１の重み付け係数とする。
増幅整流部４１ａは、上述したスイッチ部９１〜９３によって、ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９に出力するタイミングが切り替えられる点を除き、第１の実施形態における増幅整流部４１と同様である。なお、増幅整流部４１ａの入力は、ノードＮ１の電圧である。増幅整流部４１ａにおいて、抵抗４３〜４５は、それぞれノードＮ１ａに接続されている。
【００７９】
加算回路部４２ａ（第２の演算増幅回路部）は、増幅整流部４１ａから出力された３つの出力電圧（ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９における電圧）を加算し、増幅した電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。つまり、加算回路部４２ａは、増幅整流部４１ａにおける３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）に対応するそれぞれの出力の総和を演算する。
【００８０】
また、加算回路部４２ａは、抵抗（８１〜８３、４２２〜４２４）、オペアンプ４２１、及びコンデンサ４２５を備えている。加算回路部４２ａは、コンデンサ４２５を備えている点を除き、第１の実施形態における加算回路部４２と同様である。
コンデンサ４２５は、一端が信号線ＶＳＵＭに、他端がノードＮ１１に、それぞれ接続されている。ここで、オペアンプ４２１は、負帰還にコンデンサ４２５が挿入されることによって、ノードＮ１０における信号に対して高い周波数成分をカットするローパスフィルタとしても機能する。
【００８１】
次に、本実施形態による物理量検出回路１ａの動作について湿度を検出する場合を例にして説明する。
物理量検出回路１ａの動作は、上述したスイッチ部９１〜９３による３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）の切り替え動作が加わる点を除き、第１の実施形態における物理量検出回路１の動作と同様である。そこで、本実施形態においては、スイッチ部９１〜９３による３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）の切り替え動作について説明する。
【００８２】
信号線ＶＳＷ１〜信号線ＶＳＷ３には、周期的にＨ（ハイ）状態になるパルス信号が供給される。なお、信号線ＶＳＷ１〜信号線ＶＳＷ３における信号がＨ状態になる期間は、信号線ＶＳＷ１〜信号線ＶＳＷ３の順に時刻をずらして供給され、このＨ状態になる期間は重ならないものとする。
【００８３】
信号線ＶＳＷ１における信号がＨ状態である場合、ＭＯＳスイッチ９１２及びＭＯＳスイッチ９１４が導通状態になる。これにより、湿度センサ２０と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧が行われ、ノードＮ１ａに第１の抵抗３１によって分圧された電圧が出力される。また、増幅整流部４１ａは、ノードＮ１ａから供給された電圧値に重み付け係数を乗算して、ＭＯＳスイッチ９１４を介してノードＮ５に乗算結果を出力する。
【００８４】
信号線ＶＳＷ２における信号がＨ状態である場合、ＭＯＳスイッチ９２２及びＭＯＳスイッチ９２４が導通状態になる。これにより、湿度センサ２０と第２の抵抗３２とによって抵抗分圧が行われ、ノードＮ１ａに第２の抵抗３２によって分圧された電圧が出力される。また、増幅整流部４１ａは、ノードＮ１ａから供給された電圧値に重み付け係数を乗算して、ＭＯＳスイッチ９２４を介してノードＮ７に乗算結果を出力する。
【００８５】
信号線ＶＳＷ３における信号がＨ状態である場合、ＭＯＳスイッチ９３２及びＭＯＳスイッチ９３４が導通状態になる。これにより、湿度センサ２０と第３の抵抗３３とによって抵抗分圧が行われ、ノードＮ１ａに第３の抵抗３３によって分圧された電圧が出力される。また、増幅整流部４１ａは、ノードＮ１ａから供給された電圧値に重み付け係数を乗算して、ＭＯＳスイッチ９３４を介してノードＮ７に乗算結果を出力する。
【００８６】
加算回路部４２ａは、増幅整流部４１ａから出力された３つの出力電圧（ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９における電圧）を加算し、増幅した電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。
【００８７】
このように、物理量検出回路１ａは、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によって抵抗分圧された電圧値を第１及び第２の重み付け係数によって乗算して総和する。さらに、物理量検出回路１ａは、総和した演算結果を示す電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。なお、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧は、演算処理部４ａによって湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換される。
【００８８】
ここで、本実施形態において、式（１）における係数は、第１の実施形態と同様に、例えば、ａが“０．６”に、ｂが“０．８６”に、ｃが“１．９０”に、ｄを“０．３３”に、それぞれ設定されている。図２の波形Ｌ６は、物理量検出回路１ａの抵抗（５２、５３、６２、６３、７２、３、８１〜８３、４２２〜４２４）の抵抗値を、上述の係数になるように設定した場合において、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧のシミュレーション波形である。波形Ｌ５に示すように、物理量検出回路１ａでは、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧は、波形Ｌ４及び波形Ｌ５と同様に直線的に変化する。
【００８９】
以上のように、物理量検出回路１ａは、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する湿度センサ２０（物理量サンサ）と、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）と、演算処理部４ａと、スイッチ部９１〜９３とを備える。３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）は、湿度センサ２０とそれぞれ直列に接続される。また、スイッチ部９１〜９３は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧された電圧値を順に出力させる。また、演算処理部４ａは、湿度センサ２０と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するように変換する。また、３個の抵抗には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２とが含まれる。また、３個の抵抗には、湿度の検出範囲における中央値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第３の抵抗３３が含まれる。
【００９０】
これにより、物理量検出回路１ａは、湿度の検出範囲における下限値近傍の検出感度、及び下限値近傍の検出感度を向上することができる。また、抵抗分圧された電圧値を重み付け総和することによって、物理量検出回路１ａは、湿度センサ２０を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換することができる。したがって、物理量検出回路１ａは、第１の実施形態と同様に、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【００９１】
さらに、物理量検出回路１ａは、スイッチ部９１〜９３によって、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを切り替えて使用する。これにより、湿度センサを１つに低減することができる。また、物理量検出回路１ａは、１つの湿度センサを使用するため、複数の湿度センサ間における抵抗値のばらつきを排除することができる。そのため、物理量検出回路１ａは、第１の実施形態と比べて、検出精度を向上することができる。
【００９２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明における第３の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態による物理量検出回路１ｂを示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態において、物理量検出回路１ｂが１個の湿度センサ２０と３個（複数、且つ奇数個）の分圧抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）を備え、デジタル演算処理により重み付け総和を実行する形態について説明する。
【００９３】
この図において、物理量検出回路１ｂは、湿度センサ２０、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３、演算処理部４ｂ、コンデンサ５及びスイッチ部９０を備えている。この図において、図１と同じ構成には同一の符号を付す。
演算処理部４ｂは、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器４３（Ａ／Ｄ変換部）、及びマイクロコンピュータ４４を備えている。
Ａ／Ｄ変換器４３は、湿度センサ２０と３個（複数）の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれかとによって抵抗分圧された電圧値を検出して、デジタル情報に変換する。Ａ／Ｄ変換器４３は、変換した電圧値のデジタル情報をマイクロコンピュータ４４に出力する。
【００９４】
マイクロコンピュータ４４は、例えば、ＣＰＵ（Central processing unit）及びメモリを含んで形成され、後述する湿度を検出する処理をプログラムによって実現する。マイクロコンピュータ４４は、Ａ／Ｄ変換器４３によって変換されたデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行う。また、マイクロコンピュータ４４は、コンデンサ５に交流パルス信号を供給して、コンデンサ５を介して湿度センサ２０に電圧を供給する。また、マイクロコンピュータ４４は、スイッチ部９０に３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）を切り替える制御信号を供給する。
【００９５】
スイッチ部９０は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧された電圧値を順に出力させる。また、スイッチ部９０は、アナログスイッチ９０１〜９０３を備えている。
【００９６】
アナログスイッチ９０１は、第１の抵抗３１とグランド線との間に接続されている。また、アナログスイッチ９０１は、制御端子がマイクロコンピュータ４４の出力ポートの１つに接続されている。アナログスイッチ９０１は、マイクロコンピュータ４４から供給される制御信号に基づいて、第１の抵抗３１とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００９７】
アナログスイッチ９０２は、第２の抵抗３２とグランド線との間に接続されている。また、アナログスイッチ９０２は、制御端子がマイクロコンピュータ４４の出力ポートの１つに接続されている。アナログスイッチ９０２は、マイクロコンピュータ４４から供給される制御信号に基づいて、第２の抵抗３２とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００９８】
アナログスイッチ９０３は、第３の抵抗３３とグランド線との間に接続されている。また、アナログスイッチ９０３は、制御端子がマイクロコンピュータ４４の出力ポートの１つに接続されている。アナログスイッチ９０３は、マイクロコンピュータ４４から供給される制御信号に基づいて、第３の抵抗３３とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００９９】
なお、本実施形態において、湿度センサ２０の湿度に対する抵抗値の変化は、第１及び第２の実施形態と同様である場合を例示して、ここでは説明する。また、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）の抵抗値に関しても、第１及び第２の実施形態と同様である。
【０１００】
次に、本実施形態による物理量検出回路１ｂの動作について湿度を検出する場合を例にして説明する。
物理量検出回路１ｂは、まず、マイクロコンピュータ４４がアナログスイッチ９０１〜９０３のいずれか１つを導通状態にする。次に、マイクロコンピュータ４４は、交流パルス信号を生成し、コンデンサ５を介して湿度センサ２０に電圧を供給する。例えば、マイクロコンピュータ４４がアナログスイッチ９０１を導通状態にした場合、コンデンサ５を介して湿度センサ２０に供給された交流電圧は、湿度センサ２０と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧され、Ａ／Ｄ変換器４３に出力される。
Ａ／Ｄ変換器４３は、湿度センサ２０と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧された電圧を検出して、デジタル情報に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換器４３は、変換したデジタル情報をマイクロコンピュータ４４に出力する。
【０１０１】
マイクロコンピュータ４４は、Ａ／Ｄ変換器４３から出力された電圧値のデジタル情報を取得する。マイクロコンピュータ４４は、アナログスイッチ９０１〜９０３を切り替えて、第２の抵抗３２及び第３の抵抗３３について同様に、電圧値のデジタル情報を取得する。
【０１０２】
次に、マイクロコンピュータ４４は、湿度センサ２０と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）とによって抵抗分圧された電圧のデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行う。このデジタル演算処理は、式（１）として示される演算処理が式に従って行われる。
このように、物理量検出回路１ｂは、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によって抵抗分圧された電圧値をデジタル情報に変換して、重み付け総和する処理をデジタル演算処理によって実行する。このデジタル演算処理によって得られた電圧は、演算処理部４ｂによって湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換される。
【０１０３】
以上のように、物理量検出回路１ｂは、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する湿度センサ２０（物理量サンサ）と、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）と、演算処理部４ｂと、スイッチ部９０とを備える。３個の抵抗３１〜３３は、湿度センサ２０とそれぞれ直列に接続される。また、スイッチ部９０は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧された電圧値を順に出力させる。また、演算処理部４ｂは、湿度センサ２０と３個の抵抗３１〜３３のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値をＡ／Ｄ変換器４３によってデジタル情報に変換する。演算処理部４ｂは、デジタル情報に変換された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するような電圧に変換する。
【０１０４】
また、上述の３個の抵抗には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２とが含まれる。また、上述の３個の抵抗には、湿度の検出範囲における中央値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第３の抵抗３３が含まれる。
【０１０５】
これにより、物理量検出回路１ｂは、湿度の検出範囲における下限値近傍の検出感度、及び下限値近傍の検出感度を向上することができる。また、抵抗分圧された電圧値を重み付け総和することによって、物理量検出回路１ｂは、湿度センサ２０を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換することができる。したがって、物理量検出回路１ｂは、第１及ぶ第２の実施形態と同様に、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【０１０６】
さらに、物理量検出回路１ｂは、スイッチ部９０によって、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを切り替えて使用する。これにより、湿度センサを１つに低減することができる。また、物理量検出回路１ｂは、１つの湿度センサを使用するため、複数の湿度センサ間における抵抗値のばらつきを排除することができる。そのため、物理量検出回路１ｂは、第１の実施形態と比べて検出精度を、第２の実施形態と同様に向上することができる。
【０１０７】
また、物理量検出回路１ｂでは、マイクロコンピュータ４４が、デジタル演算処理によって、式（１）に示す演算処理を実行する。そのため、オペアンプを使用したアナログ演算処理に比べて、精度よく重み付け総和した結果を得ることができる。したがって、物理量検出回路１ｂは、第１及び第２の実施形態に比べて、精度よく湿度を検出することができる。
【０１０８】
なお、本発明の実施形態によれば、物理量検出回路１（又は１ａ）は、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値（素子値）が変化する湿度センサ（物理量センサ）２１〜２３（又は２０）と、湿度センサ２１〜２３（又は２０）とそれぞれ直列に接続される複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）と、湿度センサ２１〜２３（又は２０）と複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理部４（又は４ａ）とを備える。また、複数の抵抗には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１（又は２０）の抵抗値と等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１（第１の素子）と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２（又は２０）の抵抗値と等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２（第２の素子）とが含まれる。
これにより、物理量検出回路１（又は１ａ）は、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【０１０９】
また、複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）の数は、奇数個である。また、複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）には、第１の抵抗３１（第１の素子）の抵抗値（素子値）より大きく、第２の抵抗３２（第２の素子）の抵抗値より小さい抵抗値を示す第３の抵抗３３が含まれる。また、第３の抵抗３３（第３の素子）の抵抗値は、湿度（物理量）の検出範囲における中央値において、湿度センサ２１〜２３（物理量センサ）の抵抗値と等しい。
これにより、物理量検出回路１は、湿度の検出範囲における中央領域の検出感度を向上することができる。したがって、物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度をさらに向上することができる。
【０１１０】
また、物理量検出回路１が備えている湿度センサ２１〜２３（物理量センサ）は、複数であり、複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）にそれぞれ直列に接続される。
これにより、複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によってそれぞれ抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を同期させて、一度に検出することができる。
【０１１１】
また、物理量検出回路１ａ（又は１ｂ）は、複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を順に出力させるスイッチ部９１〜９３（又は）９０を備える。
これにより、湿度センサを１つに低減することができる。また、物理量検出回路１ａは、１つの湿度センサを使用するため、複数の湿度センサ間における抵抗値（素子値）のばらつきを排除することができる。そのため、物理量検出回路１ａは、検出精度を向上することができる。
【０１１２】
また、演算処理部４（又は４ａ）は、湿度センサ２１〜２３（又は２０）と複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧（素子分圧）された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を出力する増幅整流部４１（又は４１ａ）（第１の演算増幅回路部）と、増幅整流部４１（又は４１ａ）における複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）に対応するそれぞれの出力の総和を演算する加算回路部４２（又は４２ａ）（第２の演算増幅回路部）とを備える。
これにより、物理量検出回路１（まは、負帰還近似型やマイクロコンピュータを用いた多項式近似型によって近似する等を行うことなく、湿度センサ２１〜２３を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に容易に変換することができる。したがって、物理量検出回路１は、簡易な構成の回路によって、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【０１１３】
また、演算処理部４ｂは、複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によって抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を検出してデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換器４３（Ａ／Ｄ変換部）と、Ａ／Ｄ変換器４３によって変換されたデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行うマイクロコンピュータ４４（デジタル演算部）とを備える。
これにより、物理量検出回路１ｂは、オペアンプを使用したアナログ演算処理に比べて、精度よく重み付け総和した結果を得ることができる。したがって、物理量検出回路１ｂは、第１及び第２の実施形態に比べて、精度よく湿度を検出することができる。
【０１１４】
また、上述の複数の抵抗は、３個の抵抗である。
これにより、湿度（物理量）の検出範囲において、下限値近傍、上限値近傍、及び中央近傍の領域の検出感度を、回路規模の増大を抑えつつ、向上させることができる。
【０１１５】
また、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値（素子値）が変化する湿度センサ（物理量センサ）２１〜２３（又は２０）と、湿度センサ２１〜２３（又は２０）とそれぞれ直列に接続される複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）とを用いる物理量検出方法は、湿度センサ２１〜２３（又は２０）と複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を重み付け総和して、湿度（物理量）の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理手順を含む。また、複数の抵抗には、湿度（物理量）の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１（又は２０）の抵抗値と等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１（第１の素子）と、湿度（物理量）の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２（又は２０）の抵抗値と等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２（第２の素子）とが含まれる。
これにより、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【０１１６】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記の各実施形態において、分圧に用いる抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）が３個である形態を説明したが、２つ以上のｎ個でもよい。この場合、式（１）は、式（４）に示すように、ｎ項に拡張することができる。
【０１１７】
【数４】
【０１１８】
式（４）において、ａｎは、式（１）及び式（２）における（ａ×ｄ）、（ｂ×ｄ）、及び（ｃ×ｄ）が、それぞれａ１、ａ２、及びａ３に対応する。また、分圧に用いる抵抗を２つ以上のｎ個にする場合、その抵抗値は、湿度の検出範囲内で検出感度が均等になるように、設定されてもよいし、特定の湿度範囲における検出感度をよくするように、非均等に設定されてもよい。
【０１１９】
また、上記の各実施形態において、物理量が湿度である形態を説明したが、物理量の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する物理量センサであれば、他の物理量に適用してもよい。湿度センサの場合、交流電圧を印加する必要があるが、直流電圧を印加できる物理センサである場合には、交流電源７を直流電源に置き換えてもよい。この場合、コンデンサ５及び抵抗６は不要になる。
【０１２０】
また、上記の各実施形態において、抵抗変化型湿度センサを使用する形態を説明したが、他の回路素子値変換型の物理量センサを使用する形態でもよい。例えば、回路素子値（素子値）には、静電容量やインダクタンスを用いる形態でもよい。例えば、静電容量変換型の湿度センサを使用する場合には、素子としてコンデンサを用いた容量分圧（素子分圧）を用いる形態となる。
【０１２１】
また、上記の各実施形態において、第１の抵抗３１は、湿度の検出範囲における下限値に近く、湿度の検出範囲内の値において、検出感度が最大になる抵抗値に設定されてもよい。これは、湿度の検出範囲における下限値に合わせて、第１の抵抗３１を設定した場合に、実施可能な値に比べて抵抗値が大きすぎて、実現できないことがあるためである。したがって、実施可能な抵抗値を考慮して、第１の抵抗３１の抵抗値は、湿度の検出範囲内の下限値に近い値において、検出感度が最大になるように設定されてもよい。
また、第２の抵抗３２は、湿度の検出範囲における上限値に近く、湿度の検出範囲内の値において、検出感度が最大になる抵抗値に設定されてもよい。これは、湿度の検出範囲における上限値に合わせて、第２の抵抗３２を設定した場合、実施可能な値に比べて抵抗値が小さすぎて、実現できないことがあるためである。また、抵抗値が小さいほど、消費電力が大きくなる。したがって、実施可能な抵抗値を考慮して、第２の抵抗３２の抵抗値は、湿度の検出範囲内の上限値に近い値において、検出感度が最大になるように設定されてもよい。
【０１２２】
また、上記第２の実施形態において、増幅整流部４１ａは、オペアンプ及びダイオードを３つ備える形態を説明したが、オペアンプ及びダイオードを１つにして、スイッチによって切り替えて使用する形態でもよい。ただし、ＶＯ＿４８００ｋ＞Ｖｏ＿６ｋ＞Ｖｏ＿１５０ｋの順に電圧が低下するため、オペアンプ及びダイオードを１つにした場合、検出精度が低下することがある。なお、オペアンプ及びダイオードを３つ備える形態では、各オペアンプの増幅率を変更できるため、ＶＯ＿４８００ｋ＜Ｖｏ＿６ｋ＜Ｖｏ＿１５０ｋの順に大きくすることができる。そのため、オペアンプ及びダイオードを３つ備える形態では、検出精度の低下を防止することができる。
【０１２３】
また、上記の第２及び第３の実施形態において、スイッチ部９０〜９３には、ＭＯＳスイッチ又はアナログスイッチを用いる形態を説明したが、フォトカプラを用いる形態でもよい。
また、上記の第３の実施形態において、複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）及びスイッチ部９０は、乗算型Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器に置き換える形態でもよい。また、重み付け加算処理にマイクロコンピュータ４４を用いる形態を説明したが、ＣＰＵを備えない専用のハードウェアによって実現する形態でもよい。例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）を用いて実現してもよい。また、演算処理部４ｂは、上記の第１の実施形態のような複数の湿度センサを備える形態に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１、１ａ、１ｂ 物理量検出回路
４、４ａ、４ｂ 演算処理部
５、５６、６６、７６、４２５ コンデンサ
６、４３、４４、４５、５２、５３、５４、６２、６３、６４、７２、７３、７４、８１、８２、８３、４２２、４２３、４２４ 抵抗
７ 交流電源
８ 直流電源
２０、２１、２２、２３ 湿度センサ
３１ 第１の抵抗
３２ 第２の抵抗
３３ 第３の抵抗
４１、４１ａ 増幅整流部
４２、４２ａ 加算回路部
４３ Ａ／Ｄ変換器
４４ マイクロコンピュータ
５１、６１、７１、４２１ オペアンプ
５５、６５、７５ ダイオード
９０、９１、９２、９３ スイッチ部
９０１、９０２、９０３ アナログスイッチ
９１１、９１３、９２１、９２３、９３１、９３３ 抵抗
９１２、９１４、９２２、９２４、９３２、９３４ ＭＯＳスイッチ
９１５、９２５、９３５ コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出回路、及び物理量検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理量の変化を抵抗値の変化に変換する物理量センサがある。このような物理量センサ（例えば、抵抗変化型湿度センサ）を用いて物理量（湿度）を検出する抵抗分圧器を形成した物理量検出回路が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。このような物理量検出回路は、抵抗分圧器によって、物理量センサにおける抵抗の変化を電圧の変化に変換して、物理量を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４５８６号公報
【特許文献２】特開２００１−２０８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、物理量センサには、抵抗変化型湿度センサのように、物理量の変化に対する抵抗変化（素子値変化）が指数関数的に変化するものがある。このような物理量センサを抵抗分圧器（素子分圧器）に用いた場合には、抵抗分圧器によって変換された電圧が物理量の変化に対して、全体として大きな非直線性を示すことがある。また、この場合には、抵抗分圧器の固定抵抗値（固定素子値）を中心とする検出感度が高い領域を外れると、検出感度（分解能）が低下する。
この非直線性を改善するために、従来の物理量検出回路では、特許文献１及び特許文献２に記載されているように負帰還を掛けて近似する負帰還近似型や、例えば、マイクロコンピュータを用いて３次以上の多項式によって近似する多項式近似型が知られている。
【０００５】
しかしながら、上述の負帰還近似型又は多項式近似型の物理量検出回路では、上述の非直線性は改善されるが、抵抗分圧器の固定抵抗値を中心とする検出感度が高い領域を外れると、検出感度（分解能）が低下する問題は改善されない。
つまり、従来の物理量検出回路では、物理量の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、物理量の検出範囲全体において物理量の検出感度を向上することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、物理量の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、物理量の検出範囲全体において物理量の検出感度を向上することができる物理量検出回路、及び物理量検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明は、物理量の変化に対して指数関数的に素子値が変化する物理量センサと、前記物理量センサとそれぞれ直列に接続され、異なる素子値を示す複数の素子と、前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値を重み付け総和して、前記物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理部とを備え、前記複数の素子には、前記物理量の検出範囲における下限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第１の素子と、前記物理量の検出範囲における上限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第２の素子とが含まれることを特徴とする物理量検出回路である。
【０００８】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の素子の数は、奇数個であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の素子には、前記第１の素子の素子値より大きく、前記第２の素子の素子値より小さい素子値を示す第３の素子が含まれることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、前記第３の素子の素子値は、前記物理量の検出範囲における中央値において、前記物理量センサの素子値と等しいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記物理量検出回路が備えている前記物理量センサは、複数であり、前記複数の素子にそれぞれ直列に接続されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記物理量検出回路は、前記複数の素子のいずれか１つを順に切り替えて、前記物理量センサと切り替えられた該素子とによって素子分圧された電圧値を順に出力させるスイッチ部を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、前記演算処理部は、前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を出力する第１の演算増幅回路部と、前記第１の演算増幅回路部における前記複数の素子に対応するそれぞれの出力の総和を演算する第２の演算増幅回路部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、前記演算処理部は、前記電圧値を検出してデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によって変換されたデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行うデジタル演算部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の素子は、３個の素子であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記発明において、前記素子は、抵抗であり、前記物理量センサは、抵抗変化型湿度センサであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、物理量の変化に対して指数関数的に素子値が変化する物理量センサと、前記物理量センサとそれぞれ直列に接続され、異なる素子値を示す複数の素子とを用いる物理量検出方法であって、前記複数の素子には、前記物理量の検出範囲における下限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第１の素子と、前記物理量の検出範囲における上限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第２の素子とが含まれ、前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値を重み付け総和して、前記物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理手順を含むことを特徴とする物理量検出方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、物理量の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、物理量の検出範囲全体において物理量の検出感度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態による物理量検出回路を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態における湿度の変化に対する電圧変化を示すグラフである。
【図３】本実施形態において抵抗分圧された電圧値ＶＯの曲線における変曲点の一例を示すグラフである。
【図４】第２の実施形態による物理量検出回路を示す概略ブロック図である。
【図５】第３の実施形態による物理量検出回路を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態による物理量検出回路について図面を参照して説明する。
なお、本実施形態において、物理量は、湿度である場合の例について説明する。したがって、ここでは、物理量センサは、湿度センサとして説明する。また、湿度とは、相対湿度ＲＨ（Relative Humidity）を示す。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明における第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態による物理量検出回路１を示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態において、物理量検出回路１が３個の湿度センサ２１〜２３と、異なる抵抗値を示す３個（複数、且つ奇数個）の分圧抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）とを備える形態について説明する。
この図において、物理量検出回路１は、湿度センサ２１〜２３、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３、演算処理部４、コンデンサ５、抵抗６、及び交流電源７を備えている。物理量検出回路１は、上述のように複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によってそれぞれ抵抗分圧される複数の湿度センサ２１〜２３を備えている。
【００２２】
湿度センサ２１〜２３は、例えば、抵抗変化型湿度センサであり、物理量（湿度）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する。湿度センサ２１は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がノードＮ１に、それぞれ接続されている。湿度センサ２２は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がノードＮ２に、それぞれ接続されている。湿度センサ２３は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がノードＮ３に、それぞれ接続されている。
なお、ここでは、湿度センサ２１〜２３は、例えば、湿度２０％から湿度８０％に変化した場合、抵抗値が約４８００ｋΩ（キロオーム）から６ｋΩに変化する例について説明する。
【００２３】
第１の抵抗３１は、一端がノードＮ１に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。すなわち、第１の抵抗３１は、湿度センサ２１と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。つまり、第１の抵抗３１は、分圧抵抗として機能する。第１の抵抗３１の抵抗値は、例えば、４８００ｋΩである。また、詳細は後述するが、第１の抵抗３１は、湿度（物理量）の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の抵抗値と等しい抵抗値を示す。ここで、湿度センサ２１の抵抗値と等しい抵抗値とは、ほぼ等しい抵抗値を含めてもよい。また、湿度の検出範囲は、例えば、湿度２０％から湿度８０％の範囲である。つまり、第１の抵抗３１は、湿度２０％である場合に、湿度センサ２１の抵抗値とほぼ等しい抵抗値になる。
【００２４】
第２の抵抗３２は、一端がノードＮ２に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。すなわち、第２の抵抗３２は、湿度センサ２２と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。つまり、第２の抵抗３２は、分圧抵抗として機能する。第２の抵抗３２の抵抗値は、例えば、６ｋΩである。また、詳細は後述するが、第２の抵抗３２は、湿度（物理量）の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の抵抗値と等しい抵抗値を示す。ここで、湿度センサ２２の抵抗値と等しい抵抗値とは、ほぼ等しい抵抗値を含めてもよい。つまり、第２の抵抗３２は、湿度８０％である場合に、湿度センサ３２の抵抗値とほぼ等しい抵抗値になる。
【００２５】
第３の抵抗３３は、一端がノードＮ３に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。すなわち、第３の抵抗３３は、湿度センサ２３と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。つまり、第３の抵抗３３は、分圧抵抗として機能する。第３の抵抗３３の抵抗値は、例えば、１５０ｋΩである。第３の抵抗３３は、第１の抵抗３１の抵抗値より大きく、第２の抵抗３２の抵抗値より小さい抵抗値を示す。また、詳細は後述するが、第３の抵抗３３は、湿度（物理量）の検出範囲における中央値において、湿度センサ２３の抵抗値と等しい抵抗値を示す。ここで、湿度センサ２３の抵抗値と等しい抵抗値とは、ほぼ等しい抵抗値を含めてもよい。つまり、第３の抵抗３３は、湿度５０％である場合に、湿度センサ３２の抵抗値とほぼ等しい抵抗値になる。
【００２６】
交流電源７は、陰極端子がグランド線に、陽極端子がコンデンサ５の一端に、それぞれ接続されている。交流電源７は、例えば、１ｋＨｚ（キロヘルツ）の交流パルス信号を生成し、コンデンサ５を介して湿度センサ２１〜２３に電圧を供給する。なお、湿度センサ２１〜２３は、直流電圧を長時間印加すると分極して、抵抗値が変動する。そのため、交流電源７は、交流電圧を生成して、湿度センサ２１〜２３に供給する。
【００２７】
コンデンサ５は、一端が湿度センサ２１〜２３の一端に、他端が交流電源７の陽極端子に、それぞれ接続されている。コンデンサ５は、交流電源７から供給された交流パルス信号を湿度センサ２１〜２３に伝達する。
抵抗６は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がグランド線に、それぞれ接続される。抵抗６は、交流電源７から供給された電圧をグランド線に電流を流して、所定の時間内に放電させる。これにより、３つの抵抗分圧器の応答速度を改善することができる。また、コンデンサ５と抵抗６は、低周波数の信号をカットするハイパスフィルタとしても機能する。
直流電源８は、陽極端子が電源線ＶＤＤに、陰極端子がグランド線に、それぞれ接続されている。直流電源８は、物理量検出回路１の各部に電源電圧を供給する。
【００２８】
演算処理部４は、３つの抵抗分圧器から出力される電圧値に基づいて、湿度の変化に対して直線的に変化する電圧（変化量）に変換する。ここで３つの抵抗分圧器とは、上述した湿度センサ２１と第１の抵抗３１との抵抗分圧器、湿度センサ２２と第２の抵抗３２との抵抗分圧器、及び湿度センサ２３と第３の抵抗３３との抵抗分圧器のことである。演算処理部４は、３つの抵抗分圧器から出力されるそれぞれの電圧値を、重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換する。すなわち、演算処理部４は、湿度センサ２１〜２３と３個（複数）の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値を重み付け総和して、物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する。
【００２９】
また、演算処理部４は、増幅整流部４１と加算回路部４２とを備えている。
増幅整流部４１（第１の演算増幅回路部）は、湿度センサ２１〜２３と３個（複数）の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を加算回路部４２に出力する。なお、ここでの重み付け係数は、第１の重み付け係数とする。増幅整流部４１は、第１の重み付け係数を乗算することによって、コンデンサ５６、６６、及び７６に可能な限り大きな電圧を保持させる。
具体的には、増幅整流部４１は、交流電源７から供給された交流電圧に基づいて第１の抵抗３１によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算し、直流電圧に整流して、ノードＮ５に出力する演算増幅回路として機能する。また、増幅整流部４１は、交流電源７から供給された交流電圧に基づいて第２の抵抗３２によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算し、直流電圧に整流して、ノードＮ７に出力する演算増幅回路として機能する。さらに、増幅整流部４１は、交流電源７から供給された交流電圧に基づいて第３の抵抗３３によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算し、直流電圧に整流して、ノードＮ９に出力する演算増幅回路として機能する。
【００３０】
また、増幅整流部４１は、抵抗（４３〜４５、５２〜５４、６２〜６４、７２〜７４）、オペアンプ（５１、６１、７１）、ダイオード（５５、６５、７５）、及びコンデンサ（５６、６６、７６）を備えている。
【００３１】
抵抗４３は、一端がノードＮ１に、他端がオペアンプ５１の非反転入力端子に、それぞれ接続されている。また、抵抗５２と抵抗５３とは、ノードＮ４を介してノードＮ５とグランド線との間に直列に接続されている。
オペアンプ５１（演算増幅回路）は、非反転入力端子が抵抗４３を介してノードＮ１に、反転入力端子がノードＮ４に、出力端子が抵抗５４の一端に、それぞれ接続されている。オペアンプ５１は、湿度センサ２１と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧された電圧値を、抵抗５２と抵抗５３との抵抗比によって増幅する。つまり、オペアンプ５１は、湿度センサ２１と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算する。ここで、重み付け係数は、抵抗５２と抵抗５３との抵抗比によって設定される。
【００３２】
抵抗５４は、一端がオペアンプ５１の出力端子に、他端がダイオード５５のアノード端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード５５は、アノード端子が抵抗５４の他端に、カソード端子がノードＮ５に、それぞれ接続されている。ダイオード５５は、抵抗５４を介して出力されるオペアンプ５１の出力信号を整流して、電流の逆流を防止する。また、コンデンサ５６は、ノードＮ５とグランド線との間に接続され、オペアンプ５１の出力電圧を保持する。
なお、抵抗５４は、ノードＮ５における電圧の立ち上がりを緩くするように機能し、時間をかけてコンデンサ５６を充電する。これにより、抵抗５４は、電流を抑えて、電磁のノイズを抑制する。
【００３３】
抵抗４４は、一端がノードＮ２に、他端がオペアンプ６１の非反転入力端子に、それぞれ接続されている。また、抵抗６２と抵抗６３とは、ノードＮ６を介してノードＮ７とグランド線との間に直列に接続されている。
オペアンプ６１（演算増幅回路）は、非反転入力端子が抵抗４４を介してノードＮ２に、反転入力端子がノードＮ６に、出力端子が抵抗６４の一端に、それぞれ接続されている。オペアンプ６１は、湿度センサ２２と第２の抵抗３２とによって抵抗分圧された電圧値を、抵抗６２と抵抗６３との抵抗比によって増幅する。つまり、オペアンプ６１は、湿度センサ２３と第２の抵抗３２とによって抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算する。ここで、重み付け係数は、抵抗６２と抵抗６３との抵抗比によって設定される。
【００３４】
抵抗６４は、一端がオペアンプ６１の出力端子に、他端がダイオード６５のアノード端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード６５は、アノード端子が抵抗６４の他端に、カソード端子がノードＮ７に、それぞれ接続されている。ダイオード６５は、抵抗６４を介して出力されるオペアンプ６１の出力信号を整流して、電流の逆流を防止する。また、コンデンサ６６は、ノードＮ７とグランド線との間に接続され、オペアンプ６１の出力電圧を保持する。
なお、抵抗６４は、ノードＮ７における電圧の立ち上がりを緩くするように機能し、時間をかけてコンデンサ６６を充電する。これにより、抵抗６４は、電流を抑えて、電磁のノイズを抑制する。
【００３５】
抵抗４５は、一端がノードＮ３に、他端がオペアンプ７１の非反転入力端子に、それぞれ接続されている。また、抵抗７２と抵抗７３とは、ノードＮ８を介してノードＮ９とグランド線との間に直列に接続されている。
オペアンプ７１（演算増幅回路）は、非反転入力端子が抵抗４５を介してノードＮ２に、反転入力端子がノードＮ８に、出力端子が抵抗７４の一端に、それぞれ接続されている。オペアンプ７１は、湿度センサ２３と第３の抵抗３３とによって抵抗分圧された電圧値を、抵抗７２と抵抗７３との抵抗比によって増幅する。つまり、オペアンプ７１は、湿度センサ２２と第３の抵抗３３とによって抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算する。ここで、重み付け係数は、抵抗７２と抵抗７３との抵抗比によって設定される。
【００３６】
抵抗７４は、一端がオペアンプ７１の出力端子に、他端がダイオード７５のアノード端子に、それぞれ接続されている。また、ダイオード７５は、アノード端子が抵抗７４の他端に、カソード端子がノードＮ９に、それぞれ接続されている。ダイオード７５は、抵抗７４を介して出力されるオペアンプ７１の出力信号を整流して、電流の逆流を防止する。また、コンデンサ７６は、ノードＮ９とグランド線との間に接続され、オペアンプ７１の出力電圧を保持する。
なお、抵抗７４は、ノードＮ９における電圧の立ち上がりを緩くするように機能し、時間をかけてコンデンサ７６を充電する。これにより、抵抗７４は、電流を抑えて、電磁のノイズを抑制する。
【００３７】
加算回路部４２（第２の演算増幅回路部）は、増幅整流部４１から出力された３つの出力電圧（ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９における電圧）を加算し、増幅した電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。つまり、加算回路部４２は、増幅整流部４１における３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）に対応するそれぞれの出力の総和を演算する。なお、加算回路部４２は、単電源で湿度信号の正極性を回路全体で維持するため、抵抗８１〜８３及び抵抗４２２で構成される分圧・簡易加算器としている。
【００３８】
また、加算回路部４２は、抵抗（８１〜８３、４２２〜４２４）、及びオペアンプ４２１を備えている。
抵抗８１は、一端がノードＮ５に、他端がノードＮ１０に、それぞれ接続されている。抵抗８２は、一端がノードＮ７に、他端がノードＮ１０に、それぞれ接続されている。抵抗８３は、一端がノードＮ９に、他端がノードＮ１０に、それぞれ接続されている。抵抗４２２は、一端がノードＮ１０に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。抵抗８１〜８３は、それぞれ異なる抵抗値を持ち、増幅整流部４１から供給された３つの出力電圧を加算する際の重み付け係数（第２の重み付け係数）として機能する。ここでの重み付け係数は、抵抗８１〜８３の抵抗値と抵抗４２２の抵抗値との相互の関係によって設定される。
また、抵抗４２３と抵抗４２４とは、ノードＮ１１を介して信号線ＶＳＵＭとグランド線との間に直列に接続されている。
【００３９】
オペアンプ４２１は、非反転入力端子がノードＮ１０に、反転入力端子がノードＮ１１に、出力端子が信号線ＶＳＵＭに、それぞれ接続されている。オペアンプ４２１は、増幅整流部４１から出力された３つの出力電圧それぞれに重み付けして、それぞれを加算する。また、オペアンプ４２１は、非反転増幅回路として機能する。なお、加算結果は、抵抗４２３と抵抗４２４との抵抗比によって設定されている係数により増幅される。
【００４０】
次に、本実施形態による物理量検出回路１の動作について、湿度を検出する場合を例にして説明する。
物理量検出回路１は、まず、交流電源７が交流パルス信号を生成し、コンデンサ５を介して湿度センサ２１〜２３に電圧を供給する。交流電源７から供給された交流電圧は、湿度センサ２１〜２３と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のそれぞれとによって抵抗分圧され、演算処理部４に出力される。
【００４１】
次に、演算処理部４の増幅整流部４１は、湿度センサ２１〜２３と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値に重み付け係数（第１の重み付け係数）を乗算して、乗算結果を加算回路部４２に出力する。
【００４２】
この際に、オペアンプ５１は、第１の抵抗３１によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算する。ダイオード５５は、オペアンプ５１の出力電圧を直流電圧に整流して、ノードＮ５に出力する。なお、コンデンサ５６は、ノードＮ５に出力された電圧を保持する。
また、オペアンプ６１は、第２の抵抗３２によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算する。ダイオード６５は、オペアンプ６１の出力電圧を直流電圧に整流して、ノードＮ７に出力する。なお、コンデンサ６６は、ノードＮ７に出力された電圧を保持する。
また、オペアンプ７１は、第３の抵抗３３によって抵抗分圧された電圧に重み付け係数を乗算する。ダイオード７５は、オペアンプ７１の出力電圧を直流電圧に整流して、ノードＮ９に出力する。なお、コンデンサ７６は、ノードＮ９に出力された電圧を保持する。
【００４３】
次に、加算回路部４２は、増幅整流部４１から出力された３つの出力電圧（ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９における電圧）を加算し、増幅した電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。この際に、オペアンプ４２１は、増幅整流部４１から出力された３つの出力電圧それぞれに（第２の重み付け係数による）重み付けをして、それぞれを加算する。また、オペアンプ４２１は、加算結果を抵抗４２３と抵抗４２４との抵抗比によって増幅して信号線ＶＳＵＭに出力する。つまり、演算増幅器４２１は、抵抗８１〜８３及び抵抗４２２で構成される分圧・簡易加算器の出力が小さいため、扱い易い０〜１Ｖ（０〜１００％ＲＨ）に増幅する。
このように、物理量検出回路１は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によって抵抗分圧された電圧値（ノードＮ１、ノードＮ２、及びノードＮ３における電圧）を第１及び第２の重み付け係数によって乗算して総和する。さらに、物理量検出回路１は、総和した演算結果を示す電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。なお、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧は、演算処理部４によって湿度の変化に対して直線に変化する電圧に変換される。
【００４４】
次に、演算処理部４によって実行される重み付け総和の処理について、詳細に説明する。ここでは、信号線ＶＳＵＭにおける電圧をＶＳＵＭとし、ノードＮ１における電圧をＶＯ＿４８００ｋ、ノードＮ２の電圧をＶｏ＿６ｋ、ノードＮ３の電圧をＶｏ＿１５０ｋとして説明する。
物理量検出回路１において、ＶＳＵＭは、関係式（１）によって示される。
【００４５】
【数１】
【００４６】
式（１）において、ａ、ｂ及びｃは、重み付け係数である。また、ｄは、ＶＳＵＭの電圧値を所定の電圧範囲に補正するための係数である。
また、式（１）は、式（２）として置き換えることができる。
【００４７】
【数２】
【００４８】
式（２）において、Ｒ４８００ｋは、第１の抵抗３１の抵抗値であり、Ｒ６ｋは、第２の抵抗３２の抵抗値であり、Ｒ１５０ｋは、第３の抵抗３３の抵抗値である。また、ＲＳは、湿度センサ２１〜２３の抵抗値である。また、Ｖｉは、湿度センサ２１〜２３に供給される入力電圧である。なお、入力電圧Ｖｉは、式（１）において、ＶＯ＿４８００ｋ、Ｖｏ＿６ｋ、及びＶｏ＿１５０ｋにそれぞれ含まれている。
演算処理部４は、式（１）又は式（２）に示される処理と等価の処理を行う。
【００４９】
次に、上述の式（１）及び物理量検出回路１の検出結果について説明する。
ここで説明する例では、係数は、ａが“０．６”に、ｂが“０．８６”に、ｃが“１．９０”に、ｄを“０．３３”に、それぞれ設定されている。
図２は、本実施形態における湿度の変化に対する電圧変化を示すグラフである。
この図において、グラフは、湿度と出力電圧との関係を示している。このグラフにおいて、横軸は湿度（％）を示し、縦軸は出力電圧（Ｖ（ボルト））を示す。
【００５０】
波形Ｌ１は、湿度の変化に対するノードＮ１における電圧ＶＯ＿４８００ｋの変化を示している。波形Ｌ１では、湿度２０％近傍の検出感度（分解能）が高く、湿度８０％近傍の検出感度（分解能）が低い。ここで、検出感度（分解能）が高いとは、湿度の変化に対して抵抗の変化が大きく、抵抗分圧された電圧の変化が大きいことを示す。また、検出感度（分解能）が低いとは、湿度の変化に対して抵抗の変化が小さく、抵抗分圧された電圧の変化が小さいことを示す。
波形Ｌ２は、湿度の変化に対するノードＮ３における電圧ＶＯ＿１５０ｋの変化を示している。波形Ｌ２では、湿度５０％近傍の検出感度（分解能）が高く、湿度２０％近傍、及び湿度８０％近傍の検出感度（分解能）が低い。
波形Ｌ３は、湿度の変化に対するノードＮ２における電圧ＶＯ＿６ｋの変化を示している。波形Ｌ３では、湿度８０％近傍の検出感度（分解能）が高く、湿度２０％近傍の検出感度（分解能）が低い。
【００５１】
波形Ｌ４は、上述の係数と式（１）を用いて、波形Ｌ１、波形Ｌ２、及び波形Ｌ３における各電圧から、湿度の検出結果を示す電圧ＶＳＵＭを算出した波形である。波形Ｌ４では、湿度の検出範囲（湿度２０％から湿度８０％の範囲）において、湿度の検出結果を示す電圧ＶＳＵＭは、直線的に変化する。
【００５２】
波形Ｌ５は、物理量検出回路１の抵抗（５２、５３、６２、６３、７２、３、８１〜８３、４２２〜４２４）の抵抗値を、上述の係数になるように設定した場合において、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧のシミュレーション波形である。波形Ｌ５に示すように、物理量検出回路１では、波形Ｌ４と同様に直線的に変化する。つまり、物理量検出回路１は、湿度の検出範囲（湿度２０％から湿度８０％の範囲）において、湿度センサ２１〜２３を抵抗分圧した電圧値を、湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換する。
【００５３】
なお、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、及び第３の抵抗３３の抵抗値は、以下のように設定されている。
【００５４】
第１の抵抗３１の抵抗値は、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の抵抗値（４８００ｋΩ）にほぼ等しく設定されている。つまり、波形Ｌ１に示すように、第１の抵抗３１の抵抗値は、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の検出感度が最大になるように設定される。
また、波形Ｌ１においてポイントＰ１は、湿度の変化に対して抵抗分圧された電圧値ＶＯ＿４８００ｋの変化を示す曲線の変曲点である。第１の抵抗３１の抵抗値は、この変曲点に対応する湿度の値が湿度の検出範囲における下限値（ＲＨ１）になるように設定されている。ここで、変曲点とは、後述する二回微分を行った場合に“０”になる点である。
【００５５】
第２の抵抗３２の抵抗値は、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の抵抗値（６ｋΩ）にほぼ等しく設定されている。つまり、波形Ｌ３に示すように、第２の抵抗３２の抵抗値は、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の検出感度が最大になるように設定される。
また、波形Ｌ３においてポイントＰ３は、湿度の変化に対して抵抗分圧された電圧値ＶＯ＿６ｋの変化を示す曲線の変曲点である。第２の抵抗３２の抵抗値は、この変曲点に対応する湿度の値が湿度の検出範囲における上限値（ＲＨ３）になるように設定されている。
【００５６】
第３の抵抗３３の抵抗値は、湿度の検出範囲における中央値において、湿度センサ２３の抵抗値（１５０ｋΩ）にほぼ等しく設定されている。つまり、波形Ｌ２に示すように、第３の抵抗３３の抵抗値は、湿度の検出範囲における中央値において、湿度センサ２３の検出感度が最大になるように設定される。
また、波形Ｌ２においてポイントＰ２は、湿度の変化に対して抵抗分圧された電圧値ＶＯ＿１５０ｋの変化を示す曲線の変曲点である。第３の抵抗３３の抵抗値は、この変曲点に対応する湿度の値が湿度の検出範囲におけるほぼ中央値（ＲＨ２）になるように設定されている。
【００５７】
なお、抵抗値Ｒによって抵抗分圧された電圧値ＶＯは、関係式（３）によって示される。
【００５８】
【数３】
【００５９】
式（３）において、ＲＨは、相対湿度である。また、ＲＡは、相対湿度ＲＨに対する変化分基底値であり、ＲＢは、残存抵抗値である。Ｖｉは入力電圧値である。
【００６０】
また、図３は、本実施形態において抵抗分圧された電圧値ＶＯの曲線における変曲点の一例を示すグラフである。
このグラフにおいて、縦軸は、抵抗分圧された電圧値ＶＯを示し、横軸は、相対湿度ＲＨを示す。なお、式（３）の入力電圧Ｖｉは“１”として省略している。
この図において、波形Ｌ７は、式（３）によって示される曲線の一例である。また、波形Ｌ８は、波形Ｌ７の曲線を一回微分した曲線である。また、波形Ｌ９は、波形Ｌ７の曲線を二回微分した曲線である。この図において、変曲点Ｐ４は、波形Ｌ９が“０”になる点に対応する波形Ｌ７の点である。すなわち、変曲点Ｐ４は、湿度センサ２１の検出感度が最大になる点である。
【００６１】
以上のように、物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する湿度センサ２１〜２３（物理量サンサ）と、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）と、演算処理部４を備える。３個の抵抗３１〜３３は、湿度センサ２１〜２３とそれぞれ直列に接続される。また、演算処理部４は、湿度センサ２１〜２３と３個の抵抗３１〜３３のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するように変換する。また、３個の抵抗３１〜３３には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２とが含まれる。
【００６２】
これにより、物理量検出回路１は、湿度の検出範囲における下限値近傍の検出感度、及び下限値近傍の検出感度を向上することができる。また、抵抗分圧された電圧値を重み付け総和することによって、物理量検出回路１は、湿度センサ２１〜２３を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換することができる。したがって、物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【００６３】
さらに、３個の抵抗には、第１の抵抗３１の抵抗値より大きく、第２の抵抗３２の抵抗値より小さい抵抗値を示す第３の抵抗３３が含まれる。また、第３の抵抗の抵抗値は、湿度（物理量）の検出範囲における中央値において、湿度センサ２１〜２３の抵抗値とほぼ等しい。これにより、物理量検出回路１は、湿度の検出範囲における中央領域の検出感度を向上することができる。したがって、物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度をさらに向上することができる。
【００６４】
また、演算処理部４は、増幅整流部４１（第１の演算増幅回路部）と加算回路部４２（第１の演算増幅回路部）とを備える。増幅整流部４１は、湿度センサ２１〜２３と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のそれぞれによって抵抗分圧されたそれぞれの電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を出力する。加算回路部４２は、増幅整流部４１における３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）に対応するそれぞれの出力の総和を演算する。
これにより、物理量検出回路１は、負帰還近似型やマイクロコンピュータを用いた多項式近似型によって近似する等を行うことなく、湿度センサ２１〜２３を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に容易に変換することができる。したがって、物理量検出回路１は、簡易な構成の回路によって、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態による物理量検出回路１ａを示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態において、物理量検出回路１ａが１個の湿度センサ２０と３個（複数、且つ奇数個）の分圧抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）を備える形態について説明する。
この図において、物理量検出回路１ａは、湿度センサ２０、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３、演算処理部４ａ、コンデンサ５、抵抗６、交流電源７及びスイッチ部９１〜９３を備えている。この図において、図１と同じ構成には同一の符号を付す。本実施形態における物理量検出回路１ａは、スイッチ部９１〜９３を備え、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、及び第３の抵抗３３を切り替えて１個の湿度センサ２０と抵抗分圧する点が第１の実施形態における物理量検出回路１と異なる。
【００６６】
湿度センサ２０は、例えば、抵抗変化型湿度センサであり、物理量（湿度）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する。湿度センサ２０は、一端がコンデンサ５の一端に、他端がノードＮ１ａに、それぞれ接続されている。
なお、ここでは、湿度センサ２０は、例えば、湿度２０％から湿度８０％に変化した場合、抵抗値が約４８００ｋΩから６ｋΩに変化する例について説明する。
【００６７】
第１の抵抗３１は、一端がノードＮ１ａに、他端がＭＯＳスイッチ９１２のドレイン端子に、それぞれ接続されている。すなわち、第１の抵抗３１は、湿度センサ２０と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。第１の抵抗３１の抵抗値に関しては、第１の実施形態と同様である。
第２の抵抗３２は、一端がノードＮ１ａに、他端がＭＯＳスイッチ９２２のドレイン端子に、それぞれ接続されている。すなわち、第２の抵抗３２は、湿度センサ２０と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。第２の抵抗３２の抵抗値に関しては、第１の実施形態と同様である。
第３の抵抗３３は、一端がノードＮ１ａに、他端がＭＯＳスイッチ９３２のドレイン端子に、それぞれ接続されている。すなわち、第３の抵抗３３は、湿度センサ２０と直列に接続され、抵抗分圧器を形成している。第３の抵抗３３の抵抗値に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００６８】
スイッチ部９１〜９３は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧された電圧値を順に出力させる。
【００６９】
スイッチ部９１は、信号線ＶＳＷ１を介して供給される信号に基づいて、第１の抵抗３１による抵抗分圧を行う状態に切り替える。スイッチ部９１は、抵抗（９１１、９１３）、ＭＯＳスイッチ（９１２、９１４）、及びコンデンサ９１５を備えている。
抵抗９１１は、一端が信号線ＶＳＷ１に、他端がＭＯＳスイッチ９１２のゲート端子に、それぞれ接続されている。抵抗９１３は、一端が信号線ＶＳＷ１に、他端がＭＯＳスイッチ９１４のゲート端子に、それぞれ接続されている。
【００７０】
ＭＯＳスイッチ９１２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタ（Ｎチャネル型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９１２は、ソース端子がグランド線に、ゲート端子が抵抗９１１を介して信号線ＶＳＷ１に、ドレイン端子が第１の抵抗３１の他端に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９１２は、信号線ＶＳＷ１を介して供給される信号に基づいて、第１の抵抗３１の他端とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
ＭＯＳスイッチ９１４は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９１４は、ソース端子がノードＮ５に、ゲート端子が抵抗９１３を介して信号線ＶＳＷ１に、ドレイン端子がダイオード５５のカソード端子に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９１４は、信号線ＶＳＷ１を介して供給される信号に基づいて、ダイオード５５とノードＮ５との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００７１】
コンデンサ９１５は、一端がＭＯＳスイッチ９１４のゲート端子に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。コンデンサ９１５は、抵抗９１３とローパスフィルタを形成して、ＭＯＳスイッチ９１４が動作する際に発生するフィードスルーを緩和する。ここで、フィードスルーとは、ＭＯＳスイッチのゲート端子−ソース端子間、及びゲート端子−ドレイン端子間の静電容量を介して変位電流が流れる現象である。
【００７２】
スイッチ部９２は、信号線ＶＳＷ２を介して供給される信号に基づいて、第２の抵抗３２による抵抗分圧を行う状態に切り替える。スイッチ部９２は、抵抗（９２１、９２３）、ＭＯＳスイッチ（９２２、９２４）、及びコンデンサ９２５を備えている。
抵抗９２１は、一端が信号線ＶＳＷ２に、他端がＭＯＳスイッチ９２２のゲート端子に、それぞれ接続されている。抵抗９２３は、一端が信号線ＶＳＷ２に、他端がＭＯＳスイッチ９２４のゲート端子に、それぞれ接続されている。
【００７３】
ＭＯＳスイッチ９２２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９２２は、ソース端子がグランド線に、ゲート端子が抵抗９２１を介して信号線ＶＳＷ２に、ドレイン端子が第２の抵抗３２の他端に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９２２は、信号線ＶＳＷ２を介して供給される信号に基づいて、第２の抵抗３２の他端とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
ＭＯＳスイッチ９２４は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９２４は、ソース端子がノードＮ７に、ゲート端子が抵抗９２３を介して信号線ＶＳＷ２に、ドレイン端子がダイオード６５のカソード端子に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９２４は、信号線ＶＳＷ２を介して供給される信号に基づいて、ダイオード６５とノードＮ７との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００７４】
コンデンサ９２５は、一端がＭＯＳスイッチ９２４のゲート端子に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。コンデンサ９２５は、抵抗９２３とローパスフィルタを形成して、ＭＯＳスイッチ９２４が動作する際に発生するフィードスルーを緩和する。
【００７５】
スイッチ部９３は、信号線ＶＳＷ３を介して供給される信号に基づいて、第３の抵抗３３による抵抗分圧を行う状態に切り替える。スイッチ部９３は、抵抗（９３１、９３３）、ＭＯＳスイッチ（９３２、９３４）、及びコンデンサ９３５を備えている。
抵抗９３１は、一端が信号線ＶＳＷ３に、他端がＭＯＳスイッチ９３２のゲート端子に、それぞれ接続されている。抵抗９３３は、一端が信号線ＶＳＷ３に、他端がＭＯＳスイッチ９３４のゲート端子に、それぞれ接続されている。
【００７６】
ＭＯＳスイッチ９３２は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９３２は、ソース端子がグランド線に、ゲート端子が抵抗９３１を介して信号線ＶＳＷ３に、ドレイン端子が第３の抵抗３３の他端に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９３２は、信号線ＶＳＷ２を介して供給される信号に基づいて、第３の抵抗３３の他端とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
ＭＯＳスイッチ９３４は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタなどにより形成されるスイッチである。ＭＯＳスイッチ９３４は、ソース端子がノードＮ９に、ゲート端子が抵抗９３３を介して信号線ＶＳＷ３に、ドレイン端子がダイオード７５のカソード端子に、それぞれ接続されている。ＭＯＳスイッチ９３４は、信号線ＶＳＷ３を介して供給される信号に基づいて、ダイオード７５とノードＮ９との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００７７】
コンデンサ９３５は、一端がＭＯＳスイッチ９３４のゲート端子に、他端がグランド線に、それぞれ接続されている。コンデンサ９３５は、抵抗９３３とローパスフィルタを形成して、ＭＯＳスイッチ９３４が動作する際に発生するフィードスルーを緩和する。
【００７８】
演算処理部４ａは、増幅整流部４１ａと加算回路部４２ａとを備えている。
増幅整流部４１ａ（第１の演算増幅回路部）は、湿度センサ２０と３個（複数）の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を加算回路部４２ａに出力する。なお、ここでの重み付け係数は、第１の重み付け係数とする。
増幅整流部４１ａは、上述したスイッチ部９１〜９３によって、ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９に出力するタイミングが切り替えられる点を除き、第１の実施形態における増幅整流部４１と同様である。なお、増幅整流部４１ａの入力は、ノードＮ１の電圧である。増幅整流部４１ａにおいて、抵抗４３〜４５は、それぞれノードＮ１ａに接続されている。
【００７９】
加算回路部４２ａ（第２の演算増幅回路部）は、増幅整流部４１ａから出力された３つの出力電圧（ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９における電圧）を加算し、増幅した電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。つまり、加算回路部４２ａは、増幅整流部４１ａにおける３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）に対応するそれぞれの出力の総和を演算する。
【００８０】
また、加算回路部４２ａは、抵抗（８１〜８３、４２２〜４２４）、オペアンプ４２１、及びコンデンサ４２５を備えている。加算回路部４２ａは、コンデンサ４２５を備えている点を除き、第１の実施形態における加算回路部４２と同様である。
コンデンサ４２５は、一端が信号線ＶＳＵＭに、他端がノードＮ１１に、それぞれ接続されている。ここで、オペアンプ４２１は、負帰還にコンデンサ４２５が挿入されることによって、ノードＮ１０における信号に対して高い周波数成分をカットするローパスフィルタとしても機能する。
【００８１】
次に、本実施形態による物理量検出回路１ａの動作について湿度を検出する場合を例にして説明する。
物理量検出回路１ａの動作は、上述したスイッチ部９１〜９３による３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）の切り替え動作が加わる点を除き、第１の実施形態における物理量検出回路１の動作と同様である。そこで、本実施形態においては、スイッチ部９１〜９３による３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）の切り替え動作について説明する。
【００８２】
信号線ＶＳＷ１〜信号線ＶＳＷ３には、周期的にＨ（ハイ）状態になるパルス信号が供給される。なお、信号線ＶＳＷ１〜信号線ＶＳＷ３における信号がＨ状態になる期間は、信号線ＶＳＷ１〜信号線ＶＳＷ３の順に時刻をずらして供給され、このＨ状態になる期間は重ならないものとする。
【００８３】
信号線ＶＳＷ１における信号がＨ状態である場合、ＭＯＳスイッチ９１２及びＭＯＳスイッチ９１４が導通状態になる。これにより、湿度センサ２０と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧が行われ、ノードＮ１ａに第１の抵抗３１によって分圧された電圧が出力される。また、増幅整流部４１ａは、ノードＮ１ａから供給された電圧値に重み付け係数を乗算して、ＭＯＳスイッチ９１４を介してノードＮ５に乗算結果を出力する。
【００８４】
信号線ＶＳＷ２における信号がＨ状態である場合、ＭＯＳスイッチ９２２及びＭＯＳスイッチ９２４が導通状態になる。これにより、湿度センサ２０と第２の抵抗３２とによって抵抗分圧が行われ、ノードＮ１ａに第２の抵抗３２によって分圧された電圧が出力される。また、増幅整流部４１ａは、ノードＮ１ａから供給された電圧値に重み付け係数を乗算して、ＭＯＳスイッチ９２４を介してノードＮ７に乗算結果を出力する。
【００８５】
信号線ＶＳＷ３における信号がＨ状態である場合、ＭＯＳスイッチ９３２及びＭＯＳスイッチ９３４が導通状態になる。これにより、湿度センサ２０と第３の抵抗３３とによって抵抗分圧が行われ、ノードＮ１ａに第３の抵抗３３によって分圧された電圧が出力される。また、増幅整流部４１ａは、ノードＮ１ａから供給された電圧値に重み付け係数を乗算して、ＭＯＳスイッチ９３４を介してノードＮ７に乗算結果を出力する。
【００８６】
加算回路部４２ａは、増幅整流部４１ａから出力された３つの出力電圧（ノードＮ５、ノードＮ７、及びノードＮ９における電圧）を加算し、増幅した電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。
【００８７】
このように、物理量検出回路１ａは、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によって抵抗分圧された電圧値を第１及び第２の重み付け係数によって乗算して総和する。さらに、物理量検出回路１ａは、総和した演算結果を示す電圧を信号線ＶＳＵＭに出力する。なお、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧は、演算処理部４ａによって湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換される。
【００８８】
ここで、本実施形態において、式（１）における係数は、第１の実施形態と同様に、例えば、ａが“０．６”に、ｂが“０．８６”に、ｃが“１．９０”に、ｄを“０．３３”に、それぞれ設定されている。図２の波形Ｌ６は、物理量検出回路１ａの抵抗（５２、５３、６２、６３、７２、３、８１〜８３、４２２〜４２４）の抵抗値を、上述の係数になるように設定した場合において、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧のシミュレーション波形である。波形Ｌ５に示すように、物理量検出回路１ａでは、信号線ＶＳＵＭに出力される電圧は、波形Ｌ４及び波形Ｌ５と同様に直線的に変化する。
【００８９】
以上のように、物理量検出回路１ａは、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する湿度センサ２０（物理量サンサ）と、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）と、演算処理部４ａと、スイッチ部９１〜９３とを備える。３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）は、湿度センサ２０とそれぞれ直列に接続される。また、スイッチ部９１〜９３は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧された電圧値を順に出力させる。また、演算処理部４ａは、湿度センサ２０と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するように変換する。また、３個の抵抗には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２とが含まれる。また、３個の抵抗には、湿度の検出範囲における中央値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第３の抵抗３３が含まれる。
【００９０】
これにより、物理量検出回路１ａは、湿度の検出範囲における下限値近傍の検出感度、及び下限値近傍の検出感度を向上することができる。また、抵抗分圧された電圧値を重み付け総和することによって、物理量検出回路１ａは、湿度センサ２０を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換することができる。したがって、物理量検出回路１ａは、第１の実施形態と同様に、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【００９１】
さらに、物理量検出回路１ａは、スイッチ部９１〜９３によって、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを切り替えて使用する。これにより、湿度センサを１つに低減することができる。また、物理量検出回路１ａは、１つの湿度センサを使用するため、複数の湿度センサ間における抵抗値のばらつきを排除することができる。そのため、物理量検出回路１ａは、第１の実施形態と比べて、検出精度を向上することができる。
【００９２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明における第３の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態による物理量検出回路１ｂを示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態において、物理量検出回路１ｂが１個の湿度センサ２０と３個（複数、且つ奇数個）の分圧抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）を備え、デジタル演算処理により重み付け総和を実行する形態について説明する。
【００９３】
この図において、物理量検出回路１ｂは、湿度センサ２０、第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３、演算処理部４ｂ、コンデンサ５及びスイッチ部９０を備えている。この図において、図１と同じ構成には同一の符号を付す。
演算処理部４ｂは、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器４３（Ａ／Ｄ変換部）、及びマイクロコンピュータ４４を備えている。
Ａ／Ｄ変換器４３は、湿度センサ２０と３個（複数）の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれかとによって抵抗分圧された電圧値を検出して、デジタル情報に変換する。Ａ／Ｄ変換器４３は、変換した電圧値のデジタル情報をマイクロコンピュータ４４に出力する。
【００９４】
マイクロコンピュータ４４は、例えば、ＣＰＵ（Central processing unit）及びメモリを含んで形成され、後述する湿度を検出する処理をプログラムによって実現する。マイクロコンピュータ４４は、Ａ／Ｄ変換器４３によって変換されたデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行う。また、マイクロコンピュータ４４は、コンデンサ５に交流パルス信号を供給して、コンデンサ５を介して湿度センサ２０に電圧を供給する。また、マイクロコンピュータ４４は、スイッチ部９０に３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）を切り替える制御信号を供給する。
【００９５】
スイッチ部９０は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧された電圧値を順に出力させる。また、スイッチ部９０は、アナログスイッチ９０１〜９０３を備えている。
【００９６】
アナログスイッチ９０１は、第１の抵抗３１とグランド線との間に接続されている。また、アナログスイッチ９０１は、制御端子がマイクロコンピュータ４４の出力ポートの１つに接続されている。アナログスイッチ９０１は、マイクロコンピュータ４４から供給される制御信号に基づいて、第１の抵抗３１とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００９７】
アナログスイッチ９０２は、第２の抵抗３２とグランド線との間に接続されている。また、アナログスイッチ９０２は、制御端子がマイクロコンピュータ４４の出力ポートの１つに接続されている。アナログスイッチ９０２は、マイクロコンピュータ４４から供給される制御信号に基づいて、第２の抵抗３２とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００９８】
アナログスイッチ９０３は、第３の抵抗３３とグランド線との間に接続されている。また、アナログスイッチ９０３は、制御端子がマイクロコンピュータ４４の出力ポートの１つに接続されている。アナログスイッチ９０３は、マイクロコンピュータ４４から供給される制御信号に基づいて、第３の抵抗３３とグランド線との間を導通状態にするか、非導通状態にするかを切り替える。
【００９９】
なお、本実施形態において、湿度センサ２０の湿度に対する抵抗値の変化は、第１及び第２の実施形態と同様である場合を例示して、ここでは説明する。また、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）の抵抗値に関しても、第１及び第２の実施形態と同様である。
【０１００】
次に、本実施形態による物理量検出回路１ｂの動作について湿度を検出する場合を例にして説明する。
物理量検出回路１ｂは、まず、マイクロコンピュータ４４がアナログスイッチ９０１〜９０３のいずれか１つを導通状態にする。次に、マイクロコンピュータ４４は、交流パルス信号を生成し、コンデンサ５を介して湿度センサ２０に電圧を供給する。例えば、マイクロコンピュータ４４がアナログスイッチ９０１を導通状態にした場合、コンデンサ５を介して湿度センサ２０に供給された交流電圧は、湿度センサ２０と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧され、Ａ／Ｄ変換器４３に出力される。
Ａ／Ｄ変換器４３は、湿度センサ２０と第１の抵抗３１とによって抵抗分圧された電圧を検出して、デジタル情報に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換器４３は、変換したデジタル情報をマイクロコンピュータ４４に出力する。
【０１０１】
マイクロコンピュータ４４は、Ａ／Ｄ変換器４３から出力された電圧値のデジタル情報を取得する。マイクロコンピュータ４４は、アナログスイッチ９０１〜９０３を切り替えて、第２の抵抗３２及び第３の抵抗３３について同様に、電圧値のデジタル情報を取得する。
【０１０２】
次に、マイクロコンピュータ４４は、湿度センサ２０と３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）とによって抵抗分圧された電圧のデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行う。このデジタル演算処理は、式（１）として示される演算処理が式に従って行われる。
このように、物理量検出回路１ｂは、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によって抵抗分圧された電圧値をデジタル情報に変換して、重み付け総和する処理をデジタル演算処理によって実行する。このデジタル演算処理によって得られた電圧は、演算処理部４ｂによって湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換される。
【０１０３】
以上のように、物理量検出回路１ｂは、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する湿度センサ２０（物理量サンサ）と、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）と、演算処理部４ｂと、スイッチ部９０とを備える。３個の抵抗３１〜３３は、湿度センサ２０とそれぞれ直列に接続される。また、スイッチ部９０は、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧された電圧値を順に出力させる。また、演算処理部４ｂは、湿度センサ２０と３個の抵抗３１〜３３のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧された電圧値をＡ／Ｄ変換器４３によってデジタル情報に変換する。演算処理部４ｂは、デジタル情報に変換された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するような電圧に変換する。
【０１０４】
また、上述の３個の抵抗には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２とが含まれる。また、上述の３個の抵抗には、湿度の検出範囲における中央値において、湿度センサ２０の抵抗値とほぼ等しい抵抗値を示す第３の抵抗３３が含まれる。
【０１０５】
これにより、物理量検出回路１ｂは、湿度の検出範囲における下限値近傍の検出感度、及び下限値近傍の検出感度を向上することができる。また、抵抗分圧された電圧値を重み付け総和することによって、物理量検出回路１ｂは、湿度センサ２０を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に変換することができる。したがって、物理量検出回路１ｂは、第１及ぶ第２の実施形態と同様に、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【０１０６】
さらに、物理量検出回路１ｂは、スイッチ部９０によって、３個の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを切り替えて使用する。これにより、湿度センサを１つに低減することができる。また、物理量検出回路１ｂは、１つの湿度センサを使用するため、複数の湿度センサ間における抵抗値のばらつきを排除することができる。そのため、物理量検出回路１ｂは、第１の実施形態と比べて検出精度を、第２の実施形態と同様に向上することができる。
【０１０７】
また、物理量検出回路１ｂでは、マイクロコンピュータ４４が、デジタル演算処理によって、式（１）に示す演算処理を実行する。そのため、オペアンプを使用したアナログ演算処理に比べて、精度よく重み付け総和した結果を得ることができる。したがって、物理量検出回路１ｂは、第１及び第２の実施形態に比べて、精度よく湿度を検出することができる。
【０１０８】
なお、本発明の実施形態によれば、物理量検出回路１（又は１ａ）は、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値（素子値）が変化する湿度センサ（物理量センサ）２１〜２３（又は２０）と、湿度センサ２１〜２３（又は２０）とそれぞれ直列に接続される複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）と、湿度センサ２１〜２３（又は２０）と複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を重み付け総和して、湿度の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理部４（又は４ａ）とを備える。また、複数の抵抗には、湿度の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１（又は２０）の抵抗値と等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１（第１の素子）と、湿度の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２（又は２０）の抵抗値と等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２（第２の素子）とが含まれる。
これにより、物理量検出回路１（又は１ａ）は、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【０１０９】
また、複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）の数は、奇数個である。また、複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）には、第１の抵抗３１（第１の素子）の抵抗値（素子値）より大きく、第２の抵抗３２（第２の素子）の抵抗値より小さい抵抗値を示す第３の抵抗３３が含まれる。また、第３の抵抗３３（第３の素子）の抵抗値は、湿度（物理量）の検出範囲における中央値において、湿度センサ２１〜２３（物理量センサ）の抵抗値と等しい。
これにより、物理量検出回路１は、湿度の検出範囲における中央領域の検出感度を向上することができる。したがって、物理量検出回路１は、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度をさらに向上することができる。
【０１１０】
また、物理量検出回路１が備えている湿度センサ２１〜２３（物理量センサ）は、複数であり、複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）にそれぞれ直列に接続される。
これにより、複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によってそれぞれ抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を同期させて、一度に検出することができる。
【０１１１】
また、物理量検出回路１ａ（又は１ｂ）は、複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれか１つを順に切り替えて、湿度センサ２０と切り替えられた抵抗とによって抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を順に出力させるスイッチ部９１〜９３（又は）９０を備える。
これにより、湿度センサを１つに低減することができる。また、物理量検出回路１ａは、１つの湿度センサを使用するため、複数の湿度センサ間における抵抗値（素子値）のばらつきを排除することができる。そのため、物理量検出回路１ａは、検出精度を向上することができる。
【０１１２】
また、演算処理部４（又は４ａ）は、湿度センサ２１〜２３（又は２０）と複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）のいずれかとによってそれぞれ抵抗分圧（素子分圧）された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を出力する増幅整流部４１（又は４１ａ）（第１の演算増幅回路部）と、増幅整流部４１（又は４１ａ）における複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）に対応するそれぞれの出力の総和を演算する加算回路部４２（又は４２ａ）（第２の演算増幅回路部）とを備える。
これにより、物理量検出回路１（まは、負帰還近似型やマイクロコンピュータを用いた多項式近似型によって近似する等を行うことなく、湿度センサ２１〜２３を抵抗分圧した電圧値を湿度の変化に対して直線的に変化する電圧に容易に変換することができる。したがって、物理量検出回路１は、簡易な構成の回路によって、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【０１１３】
また、演算処理部４ｂは、複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）によって抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を検出してデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換器４３（Ａ／Ｄ変換部）と、Ａ／Ｄ変換器４３によって変換されたデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行うマイクロコンピュータ４４（デジタル演算部）とを備える。
これにより、物理量検出回路１ｂは、オペアンプを使用したアナログ演算処理に比べて、精度よく重み付け総和した結果を得ることができる。したがって、物理量検出回路１ｂは、第１及び第２の実施形態に比べて、精度よく湿度を検出することができる。
【０１１４】
また、上述の複数の抵抗は、３個の抵抗である。
これにより、湿度（物理量）の検出範囲において、下限値近傍、上限値近傍、及び中央近傍の領域の検出感度を、回路規模の増大を抑えつつ、向上させることができる。
【０１１５】
また、湿度（物理量）の変化に対して指数関数的に抵抗値（素子値）が変化する湿度センサ（物理量センサ）２１〜２３（又は２０）と、湿度センサ２１〜２３（又は２０）とそれぞれ直列に接続される複数の抵抗（素子）（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）とを用いる物理量検出方法は、湿度センサ２１〜２３（又は２０）と複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）いずれかとによってそれぞれ抵抗分圧（素子分圧）された電圧値を重み付け総和して、湿度（物理量）の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理手順を含む。また、複数の抵抗には、湿度（物理量）の検出範囲における下限値において、湿度センサ２１（又は２０）の抵抗値と等しい抵抗値を示す第１の抵抗３１（第１の素子）と、湿度（物理量）の検出範囲における上限値において、湿度センサ２２（又は２０）の抵抗値と等しい抵抗値を示す第２の抵抗３２（第２の素子）とが含まれる。
これにより、湿度（物理量）の変化に対する電圧変化の直線性を維持しつつ、湿度（物理量）の検出範囲全体において湿度（物理量）の検出感度を向上することができる。
【０１１６】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記の各実施形態において、分圧に用いる抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）が３個である形態を説明したが、２つ以上のｎ個でもよい。この場合、式（１）は、式（４）に示すように、ｎ項に拡張することができる。
【０１１７】
【数４】
【０１１８】
式（４）において、ａｎは、式（１）及び式（２）における（ａ×ｄ）、（ｂ×ｄ）、及び（ｃ×ｄ）が、それぞれａ１、ａ２、及びａ３に対応する。また、分圧に用いる抵抗を２つ以上のｎ個にする場合、その抵抗値は、湿度の検出範囲内で検出感度が均等になるように、設定されてもよいし、特定の湿度範囲における検出感度をよくするように、非均等に設定されてもよい。
【０１１９】
また、上記の各実施形態において、物理量が湿度である形態を説明したが、物理量の変化に対して指数関数的に抵抗値が変化する物理量センサであれば、他の物理量に適用してもよい。湿度センサの場合、交流電圧を印加する必要があるが、直流電圧を印加できる物理センサである場合には、交流電源７を直流電源に置き換えてもよい。この場合、コンデンサ５及び抵抗６は不要になる。
【０１２０】
また、上記の各実施形態において、抵抗変化型湿度センサを使用する形態を説明したが、他の回路素子値変換型の物理量センサを使用する形態でもよい。例えば、回路素子値（素子値）には、静電容量やインダクタンスを用いる形態でもよい。例えば、静電容量変換型の湿度センサを使用する場合には、素子としてコンデンサを用いた容量分圧（素子分圧）を用いる形態となる。
【０１２１】
また、上記の各実施形態において、第１の抵抗３１は、湿度の検出範囲における下限値に近く、湿度の検出範囲内の値において、検出感度が最大になる抵抗値に設定されてもよい。これは、湿度の検出範囲における下限値に合わせて、第１の抵抗３１を設定した場合に、実施可能な値に比べて抵抗値が大きすぎて、実現できないことがあるためである。したがって、実施可能な抵抗値を考慮して、第１の抵抗３１の抵抗値は、湿度の検出範囲内の下限値に近い値において、検出感度が最大になるように設定されてもよい。
また、第２の抵抗３２は、湿度の検出範囲における上限値に近く、湿度の検出範囲内の値において、検出感度が最大になる抵抗値に設定されてもよい。これは、湿度の検出範囲における上限値に合わせて、第２の抵抗３２を設定した場合、実施可能な値に比べて抵抗値が小さすぎて、実現できないことがあるためである。また、抵抗値が小さいほど、消費電力が大きくなる。したがって、実施可能な抵抗値を考慮して、第２の抵抗３２の抵抗値は、湿度の検出範囲内の上限値に近い値において、検出感度が最大になるように設定されてもよい。
【０１２２】
また、上記第２の実施形態において、増幅整流部４１ａは、オペアンプ及びダイオードを３つ備える形態を説明したが、オペアンプ及びダイオードを１つにして、スイッチによって切り替えて使用する形態でもよい。ただし、ＶＯ＿４８００ｋ＞Ｖｏ＿６ｋ＞Ｖｏ＿１５０ｋの順に電圧が低下するため、オペアンプ及びダイオードを１つにした場合、検出精度が低下することがある。なお、オペアンプ及びダイオードを３つ備える形態では、各オペアンプの増幅率を変更できるため、ＶＯ＿４８００ｋ＜Ｖｏ＿６ｋ＜Ｖｏ＿１５０ｋの順に大きくすることができる。そのため、オペアンプ及びダイオードを３つ備える形態では、検出精度の低下を防止することができる。
【０１２３】
また、上記の第２及び第３の実施形態において、スイッチ部９０〜９３には、ＭＯＳスイッチ又はアナログスイッチを用いる形態を説明したが、フォトカプラを用いる形態でもよい。
また、上記の第３の実施形態において、複数の抵抗（第１の抵抗３１、第２の抵抗３２、第３の抵抗３３）及びスイッチ部９０は、乗算型Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器に置き換える形態でもよい。また、重み付け加算処理にマイクロコンピュータ４４を用いる形態を説明したが、ＣＰＵを備えない専用のハードウェアによって実現する形態でもよい。例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）を用いて実現してもよい。また、演算処理部４ｂは、上記の第１の実施形態のような複数の湿度センサを備える形態に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１、１ａ、１ｂ 物理量検出回路
４、４ａ、４ｂ 演算処理部
５、５６、６６、７６、４２５ コンデンサ
６、４３、４４、４５、５２、５３、５４、６２、６３、６４、７２、７３、７４、８１、８２、８３、４２２、４２３、４２４ 抵抗
７ 交流電源
８ 直流電源
２０、２１、２２、２３ 湿度センサ
３１ 第１の抵抗
３２ 第２の抵抗
３３ 第３の抵抗
４１、４１ａ 増幅整流部
４２、４２ａ 加算回路部
４３ Ａ／Ｄ変換器
４４ マイクロコンピュータ
５１、６１、７１、４２１ オペアンプ
５５、６５、７５ ダイオード
９０、９１、９２、９３ スイッチ部
９０１、９０２、９０３ アナログスイッチ
９１１、９１３、９２１、９２３、９３１、９３３ 抵抗
９１２、９１４、９２２、９２４、９３２、９３４ ＭＯＳスイッチ
９１５、９２５、９３５ コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量の変化に対して指数関数的に素子値が変化する物理量センサと、
前記物理量センサとそれぞれ直列に接続され、異なる素子値を示す複数の素子と、
前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値を重み付け総和して、前記物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理部と
を備え、
前記複数の素子には、
前記物理量の検出範囲における下限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第１の素子と、
前記物理量の検出範囲における上限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第２の素子と
が含まれる
ことを特徴とする物理量検出回路。
【請求項２】
前記複数の素子の数は、奇数個である
ことを特徴とする請求項１に記載の物理量検出回路。
【請求項３】
前記複数の素子には、
前記第１の素子の素子値より大きく、前記第２の素子の素子値より小さい素子値を示す第３の素子が含まれる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物理量検出回路。
【請求項４】
前記第３の素子の素子値は、
前記物理量の検出範囲における中央値において、前記物理量センサの素子値と等しい
ことを特徴とする請求項３に記載の物理量検出回路。
【請求項５】
前記物理量検出回路が備えている前記物理量センサは、複数であり、前記複数の素子にそれぞれ直列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項６】
前記物理量検出回路は、
前記複数の素子のいずれか１つを順に切り替えて、前記物理量センサと切り替えられた該素子とによって素子分圧された電圧値を順に出力させるスイッチ部
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項７】
前記演算処理部は、
前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を出力する第１の演算増幅回路部と、
前記第１の演算増幅回路部における前記複数の素子に対応するそれぞれの出力の総和を演算する第２の演算増幅回路部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項８】
前記演算処理部は、
前記電圧値を検出してデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部によって変換されたデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行うデジタル演算部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項９】
前記複数の素子は、３個の素子である
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項１０】
前記素子は、抵抗であり、
前記物理量センサは、抵抗変化型湿度センサである
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項１１】
物理量の変化に対して指数関数的に素子値が変化する物理量センサと、前記物理量センサとそれぞれ直列に接続され、異なる素子値を示す複数の素子とを用いる物理量検出方法であって、
前記複数の素子には、
前記物理量の検出範囲における下限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第１の素子と、
前記物理量の検出範囲における上限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第２の素子と
が含まれ、
前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値を重み付け総和して、前記物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理手順を含むことを特徴とする物理量検出方法。
【請求項１】
物理量の変化に対して指数関数的に素子値が変化する物理量センサと、
前記物理量センサとそれぞれ直列に接続され、異なる素子値を示す複数の素子と、
前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値を重み付け総和して、前記物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理部と
を備え、
前記複数の素子には、
前記物理量の検出範囲における下限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第１の素子と、
前記物理量の検出範囲における上限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第２の素子と
が含まれる
ことを特徴とする物理量検出回路。
【請求項２】
前記複数の素子の数は、奇数個である
ことを特徴とする請求項１に記載の物理量検出回路。
【請求項３】
前記複数の素子には、
前記第１の素子の素子値より大きく、前記第２の素子の素子値より小さい素子値を示す第３の素子が含まれる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物理量検出回路。
【請求項４】
前記第３の素子の素子値は、
前記物理量の検出範囲における中央値において、前記物理量センサの素子値と等しい
ことを特徴とする請求項３に記載の物理量検出回路。
【請求項５】
前記物理量検出回路が備えている前記物理量センサは、複数であり、前記複数の素子にそれぞれ直列に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項６】
前記物理量検出回路は、
前記複数の素子のいずれか１つを順に切り替えて、前記物理量センサと切り替えられた該素子とによって素子分圧された電圧値を順に出力させるスイッチ部
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項７】
前記演算処理部は、
前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値に重み付け係数を乗算して、乗算結果を出力する第１の演算増幅回路部と、
前記第１の演算増幅回路部における前記複数の素子に対応するそれぞれの出力の総和を演算する第２の演算増幅回路部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項８】
前記演算処理部は、
前記電圧値を検出してデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部によって変換されたデジタル情報のそれぞれに重み付け係数を乗算して、総和するデジタル演算処理を行うデジタル演算部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項９】
前記複数の素子は、３個の素子である
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項１０】
前記素子は、抵抗であり、
前記物理量センサは、抵抗変化型湿度センサである
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の物理量検出回路。
【請求項１１】
物理量の変化に対して指数関数的に素子値が変化する物理量センサと、前記物理量センサとそれぞれ直列に接続され、異なる素子値を示す複数の素子とを用いる物理量検出方法であって、
前記複数の素子には、
前記物理量の検出範囲における下限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第１の素子と、
前記物理量の検出範囲における上限値において、前記物理量センサの素子値と等しい素子値を示す第２の素子と
が含まれ、
前記物理量センサと前記複数の素子のいずれかとによってそれぞれ素子分圧された電圧値を重み付け総和して、前記物理量の変化に対して直線的に変化するように変換する演算処理手順を含むことを特徴とする物理量検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９３２４４（Ｐ２０１２−９３２４４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１０５５（Ｐ２０１０−２４１０５５）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 電気学会研究会資料 電子回路研究会 ＥＣＴ−１０−０５２〜０７２、２０１０年６月１０日発行、（２０１０年６月１０日発表）
【出願人】（５０６０１６６８０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 電気学会研究会資料 電子回路研究会 ＥＣＴ−１０−０５２〜０７２、２０１０年６月１０日発行、（２０１０年６月１０日発表）
【出願人】（５０６０１６６８０）
【Ｆターム（参考）】
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