JP2000337982A - 圧力センサ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力センサの特性が変化した場合でも大幅な
回路変更を必要とせずに温度補償が可能であり、Ａ／Ｄ
変換回路の低電圧化と低コスト化とを図る。 【解決手段】 圧力センサ１は環境温度に応じて出力の
オフセットおよび感度が変動する。増幅回路３は圧力セ
ンサ１および感温回路２の出力のいずれか一方を増幅す
る。制御回路７は、感温回路２が検出した環境温度に応
じてメモリ６からオフセット補正量およびスパン補正量
を読み出す。オフセット補正量は、オフセット補正用Ｄ
／Ａ変換回路８により電圧に変換されて増幅回路３の出
力電圧をオフセット補正した後、Ｖ／Ｉ変換回路１１に
より電流に変換されてＡ／Ｄ変換回路４の入力端子Ｉｉ
ｎに入力される。一方、スパン補正量は、スパン補正用
Ｄ／Ａ変換回路９により電圧に変換された後、Ｖ／Ｉ変
換回路１２により電流に変換されてＡ／Ｄ変換回路４の
基準入力端子Ｉｒｅｆに入力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力センサの温度
補償を行う圧力センサ回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体を用いた圧力センサは環
境温度に応じて出力のオフセットおよび感度が変動する
から、検出精度を高めるためには環境温度に応じてオフ
セットおよび感度を補正する温度補償を行う必要があ
る。そこで、圧力センサの温度補償を行う圧力センサ回
路が従来から提供されている。

【０００３】この種の圧力センサ回路として、図８に示
す構成が知られている。この圧力センサ回路は、圧力セ
ンサ１の出力を増幅回路３により増幅し、Ａ／Ｄ変換回
路４によりデジタル値に変換した後に、デジタル出力回
路５からデジタル値をシリアル出力するように構成され
ている。この圧力センサ１は環境温度に応じてオフセッ
トや感度が変化するものであるから、環境温度に応じた
オフセット補正およびスパン補正（感度に対する補正）
が必要になる。

【０００４】そこで、環境温度を検出する感温回路２
と、オフセット補正のための補正電圧を発生するオフセ
ット補正用Ｄ／Ａ変換回路８と、感度補正のための補正
電圧を発生するスパン補正用Ｄ／Ａ変換回路９とを設
け、感温回路２により検出された環境温度に応じてオフ
セット補正の補正量およびスパン補正の補正量を与える
ように構成してある。具体的にはマイコンよりなる制御
回路７を設けるとともに、オフセット補正の補正量およ
びスパン補正の補正量を環境温度に対応付けて格納した
ＥＥＰＲＯＭよりなるメモリ６とを設け、環境温度が制
御回路７に与えられると、各補正量をメモリ６から読み
出してオフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路８およびスパン
補正用Ｄ／Ａ変換回路９に与えるようにしてある。

【０００５】すなわち、制御回路７はまず感温回路２に
指示を与え、感温回路２の出力を増幅回路３で増幅する
とともにＡ／Ｄ変換回路４でデジタル値に変換し、環境
温度に対応したデジタル値を制御回路７に取り込む。制
御回路７は、環境温度を取り込むとメモリ６から環境温
度に対応した補正量を読み出し、圧力センサ１およびオ
フセット補正用Ｄ／Ａ変換回路８に指示を与えて、圧力
の検出とオフセット補正とを行わせる。ここに、図８で
は増幅回路３の出力電圧とオフセット補正用Ｄ／Ａ変換
回路８の出力電圧とを加算するように記載しているが、
これは圧力センサ１の出力電圧とオフセット補正用の補
正電圧とを増幅回路３により作動増幅することと等価で
ある。こうして圧力センサ１の出力にオフセット補正が
施され、補正後の電圧がＡ／Ｄ変換回路４に入力される
ことになる。Ａ／Ｄ変換回路４にはスパン補正用Ｄ／Ａ
変換回路９からの補正電圧も入力されており、この補正
電圧によって圧力センサ１の感度が補正される（言い換
えると、Ａ／Ｄ変換回路４の出力値の１ビットに対応す
る入力電圧幅が補正される）。

【０００６】上述のように、オフセット補正用Ｄ／Ａ変
換回路８およびスパン補正用Ｄ／Ａ変換回路９はアナロ
グ量である補正電圧を出力するものであるが、補正量は
制御回路７からデジタル値として指示されるからＤ／Ａ
変換回路を用いている。

【０００７】ところで、Ａ／Ｄ変換回路４は、入力端子
Ｖｉｎと基準入力端子Ｖｒｅｆと基準電圧端子ＡＧＮＤ
とを有する。また、オペアンプＡ３および抵抗Ｒよりな
るＶ／Ｉ変換回路１０、オペアンプＡ２およびコンデン
サＣｉｎｔよりなる積分回路、オペアンプＡ１よりなる
比較回路などを備えている。入力端子Ｖｉｎおよび基準
入力端子Ｖｒｅｆにそれぞれ入力された電圧は、制御回
路７により制御されるアナログスイッチＳ３〜Ｓ６によ
り択一的にＶ／Ｉ変換回路１０に入力される。ここに、
コンデンサＣｒｅｆを設けて入力端子Ｖｉｎからの入力
電圧と基準入力端子Ｖｒｅｆからの入力電圧との極性を
逆転させている。

【０００８】Ｖ／Ｉ変換回路１０から出力される電流は
積分回路により積分され、比較回路により基準電位であ
る接地電位と比較される。ここで、上記積分回路では入
力端子Ｖｉｎからの電圧でコンデンサＣｉｎｔを一定時
間充電した後に、基準入力端子Ｖｒｅｆで逆積分して積
分回路の出力電圧が接地電位に達するまでの時間を計時
することにより、入力端子Ｖｉｎへの入力電圧をデジタ
ル値に変換するように構成されている。この計時手段は
制御回路７に設けられている。しかるに、オフセット補
正後の圧力センサ１の出力電圧を入力端子Ｖｉｎに入力
し、スパン補正用Ｄ／Ａ変換回路９の出力電圧を基準入
力端子Ｖｒｅｆに入力することによって、圧力センサ１
の出力値を温度補正したデジタル値が得られるのであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した圧力センサ回路では、Ａ／Ｄ変換回路４にＶ／Ｉ
変換回路１０を設けてあり、Ｖ／Ｉ変換回路１０のオペ
アンプＡ３の入力ダイナミックレンジによりＡ／Ｄ変換
回路４の入力電圧範囲が制限されるものであるから、圧
力センサ１の出力電圧範囲を広くとるには、Ａ／Ｄ変換
回路４の電源電圧を高くしてＡ／Ｄ変換回路４の入力電
圧範囲を広くする必要があり、圧力センサ１の出力電圧
範囲や温度特性が変化した場合、Ａ／Ｄ変換回路４の仕
様を変更することが必要になる。また、Ａ／Ｄ変換回路
４にコンデンサなどの実装部品が多く設けられているの
で、Ａ／Ｄ変換回路４の部品点数が多くなりコストがか
かるという問題がある。

【００１０】本発明は上記事由に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、圧力センサの特性が変化した場合で
も大幅な回路変更を必要とせずに温度補償が可能であ
り、Ａ／Ｄ変換回路の低電圧化と低コスト化とを図った
圧力センサ回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、アナ
ログ出力が得られ環境温度に応じて出力のオフセットお
よび感度が変動する圧力センサと、圧力センサの環境温
度を検出する感温回路と、感温回路により検出された環
境温度に応じてオフセットと感度との補正量をデジタル
値で指示する制御回路と、制御回路からの補正量に応じ
てオフセット補正用の補正電圧と感度を補正するスパン
補正用の補正電圧とをそれぞれ出力するオフセット補正
用Ｄ／Ａ変換回路およびスパン補正用Ｄ／Ａ変換回路
と、圧力センサの出力にオフセット補正用Ｄ／Ａ変換回
路の出力電圧によるオフセット補正を施した電圧を電流
に変換する第１のＶ／Ｉ変換回路と、スパン補正用Ｄ／
Ａ変換回路の出力電圧を電流に変換する第２のＶ／Ｉ変
換回路と、第２のＶ／Ｉ変換回路の出力電流を基準とし
て第１のＶ／Ｉ変換回路の出力電流をデジタル値に変換
するＡ／Ｄ変換回路とを具備し、圧力センサによる検出
圧力をデジタル値として出力するものであり、この構成
によれば、第１および第２のＶ／Ｉ変換回路をＡ／Ｄ変
換回路と別に設けることにより、第１および第２のＶ／
Ｉ変換回路をオフセット補正用およびスパン補正用にそ
れぞれ用い、第１および第２のＶ／Ｉ変換回路の入力電
圧範囲を別々に設定することができる。その結果、第１
のＶ／Ｉ変換回路の入力電圧範囲を広くとることにより
圧力センサの出力電圧範囲を広くとることができるの
で、圧力センサの特性が変化した場合でも大幅な回路変
更を必要とせずに温度補償を行うことができる。また、
第１および第２のＶ／Ｉ変換回路をＡ／Ｄ変換回路と別
に設けることにより、圧力センサの出力電圧範囲を広く
とるためにＡ／Ｄ変換回路の電源電圧を高くしてＡ／Ｄ
変換回路の入力電圧範囲を広くする必要がなくなるの
で、Ａ／Ｄ変換回路の内部にＶ／Ｉ変換回路を設けた構
成よりもＡ／Ｄ変換回路の低電圧化を図ることができ、
しかも、Ａ／Ｄ変換回路の部品点数を削減することがで
き、低コスト化を図ることができる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記Ａ／Ｄ変換回路が、カレントミラー回路よりな
り上記第１のＶ／Ｉ変換回路からの入力電流に定電流の
重畳が可能な電流源を備え、電流源の電流値がアナログ
スイッチにより切替可能とされたものである。この構成
によれば、カレントミラー回路により重畳される電流を
アナログスイッチのオンオフによって変化させることに
より、第１のＶ／Ｉ変換回路の同じ出力電流に対して、
Ａ／Ｄ変換回路から出力されるデジタル値を変えること
が可能になる。逆に言えば、入力電流の範囲を切り換え
ることが可能になる。

【００１３】請求項３の発明は、アナログ出力が得られ
環境温度に応じて出力のオフセットおよび感度が変動す
る圧力センサと、圧力センサの環境温度を検出する感温
回路と、感温回路により検出された環境温度に応じてオ
フセットと感度との補正量をデジタル値で指示する制御
回路と、制御回路から出力されたオフセットと感度との
補正量を電流値に変換するＲ−２Ｒラダー抵抗網と、Ｒ
−２Ｒラダー抵抗網から出力されるオフセットと感度と
の補正量に対応した電流をそれぞれ電圧に変換する第１
のＩ／Ｖ変換回路および第２のＩ／Ｖ変換回路と、上記
Ｒ−２Ｒラダー抵抗網に上記第１および第２のＩ／Ｖ変
換回路のいずれか一方を選択的に接続する切換手段と、
圧力センサの出力に第１のＩ／Ｖ変換回路の出力電圧に
よるオフセット補正を施した電圧を電流に変換する第１
のＶ／Ｉ変換回路と、第２のＩ／Ｖ変換回路の出力電圧
を電流に変換する第２のＶ／Ｉ変換回路と、第２のＶ／
Ｉ変換回路の出力電流を基準として第１のＶ／Ｉ変換回
路の出力電流をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路と
を具備し、圧力センサによる検出圧力をデジタル値とし
て出力するものである。この構成によれば、第１および
第２のＶ／Ｉ変換回路をＡ／Ｄ変換回路と別に設けるこ
とにより、第１および第２のＶ／Ｉ変換回路をオフセッ
ト補正用およびスパン補正用にそれぞれ用い、第１およ
び第２のＶ／Ｉ変換回路の入力電圧範囲を別々に設定す
ることができる。その結果、第１のＶ／Ｉ変換回路の入
力電圧範囲を広くとることにより圧力センサの出力電圧
範囲を広くとることができるので、圧力センサの特性が
変化した場合でも大幅な回路変更を必要とせずに温度補
償を行うことができる。また、切換手段によって第１お
よび第２のＩ／Ｖ変換回路のいずれか一方がＲ−２Ｒラ
ダー抵抗網に接続され、１つのＲ−２Ｒラダー抵抗網が
オフセット補正用とスパン補正用とに共用されるので、
オフセット補正用とスパン補正用とにそれぞれ別々のＲ
−２Ｒラダー抵抗網を設ける必要がなく、回路構成が簡
単になり、低コスト化を図ることができる。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、上記Ａ／Ｄ変換回路への入力電流の
範囲を決める基準電圧を可変としたものである。この構
成によれば、圧力センサの出力電圧範囲に応じた基準電
圧を設定することができ、見掛け上Ａ／Ｄ変換回路の入
力ダイナミックレンジを広げたことになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１６】（実施形態１）本実施形態の圧力センサ回
路は、図１に示すように、図８に示した従来例と同様に
圧力センサ１の環境温度を検出する感温回路２を備え、
圧力センサ１および感温回路２の出力を選択的に増幅回
路３で増幅し、Ａ／Ｄ変換回路４でデジタル値に変換し
た後、デジタル出力回路５を介して出力することによ
り、圧力センサ１が検出した圧力をデジタル値として出
力するものである。

【００１７】また、圧力センサ１および感温回路２の出
力のタイミングが制御回路７により切り換えられ、圧力
センサ１および感温回路２の出力のいずれか一方が増幅
回路３に入力されて電圧増幅されるようになっている。
増幅回路３の出力電圧は、図ではオフセット補正用Ｄ／
Ａ変換回路８（後述する）の出力電圧に加算されてＡ／
Ｄ変換回路４の入力端子Ｉｉｎ（後述する）に入力され
ているが、実際には増幅回路３において圧力センサ１お
よび感温回路２の出力のいずれか一方とオフセット補正
用Ｄ／Ａ変換回路８の出力電圧とを差動増幅している。

【００１８】本実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路４を電流
入力型に変更し、Ａ／Ｄ変換回路４の外部に２つのＶ／
Ｉ変換回路１１，１２を設け、各Ｖ／Ｉ変換回路１１，
１２をオフセット補正用およびスパン補正用にそれぞれ
用いている。

【００１９】Ａ／Ｄ変換回路４は、入力端子Ｉｉｎと基
準入力端子Ｉｒｅｆと基準電圧端子ＡＧＮＤとを有し、
オペアンプＡ２およびコンデンサＣｉｎｔよりなる積分
回路と、オペアンプＡ１よりなる比較回路とを備える。
入力端子Ｉｉｎと基準入力端子Ｉｒｅｆとはオペアンプ
Ａ２の非反転入力端に接続される。オペアンプＡ２の出
力はコンデンサＣｉｎｔを介して反転入力端に帰還され
るとともにオペアンプＡ１の反転入力端に入力される。
基準電圧端子ＡＧＮＤは、各オペアンプＡ１，Ａ２の非
反転入力端にそれぞれ接続されるととともに所定の基準
電圧が印加される。

【００２０】Ｖ／Ｉ変換回路１１は、増幅回路３の出力
電圧をオフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路８の出力電圧に
よりオフセット補正した電圧を電流に変換してＡ／Ｄ変
換回路４の入力端子Ｉｉｎに出力する。一方、Ｖ／Ｉ変
換回路１２は、スパン補正用Ｄ／Ａ変換回路９の出力電
圧を電流に変換してＡ／Ｄ変換回路４の基準入力端子Ｉ
ｒｅｆに出力する。また、各Ｖ／Ｉ変換回路１１，１２
の出力のタイミングが制御回路７により切り換えられ、
入力端子Ｉｉｎおよび基準入力端子Ｉｒｅｆのいずれか
一方に電流が入力されるようになっている。

【００２１】Ａ／Ｄ変換回路４では、図２（ａ）に実線
で示すように、まず、入力端子Ｉｉｎに入力された電流
（以下では入力電流Ｉｉｎと表す）を上記積分回路によ
り一定時間Ｔｉｎで積分する。このとき、上記比較回路
の出力電圧が基準電圧端子ＡＧＮＤに印加された基準電
圧（この電圧も同符号で示す）から傾きＩｉｎ／Ｃｉｎ
ｔで増加して電圧Ｖｉｎまで増加し、この電圧Ｖｉｎ
は、Ｖｉｎ＝Ｉｉｎ×Ｔｉｎ／Ｃｉｎｔと表される。

【００２２】その後、基準入力端子Ｉｒｅｆに入力され
た電流（以下では基準電流Ｉｒｅｆと表す）を上記積分
回路により積分すると、上記比較回路の出力電圧が電圧
Ｖｉｎから一定の傾き−Ｉｒｅｆ／Ｃｉｎｔで減少して
再び基準電圧ＡＧＮＤに戻る。このとき、上記比較回路
の出力電圧の減少量Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ＝−Ｉｒｅｆ
×Ｔｒｅｆ／Ｃｉｎｔと表される。ここで、基準電流Ｉ
ｒｅｆの積分を開始してから上記比較回路の出力電圧が
基準電圧ＡＧＮＤに戻るまでの時間Ｔｒｅｆを制御回路
７に設けたカウンタによって計数することにより、Ａ／
Ｄ変換回路４は入力電流Ｉｉｎをデジタル値に変換して
デジタル出力回路５に出力し、上記カウンタにより得ら
れたデジタル値がデジタル出力回路５によりシリアル値
に変換されて出力される。しかして、Ａ／Ｄ変換回路４
により変換されたデジタル値の大きさであるデジタル量
は、 （デジタル量）＝Ｉｉｎ／Ｉｒｅｆ×（定数） ・・・・・（１） と表される。

【００２３】本実施形態の圧力センサ回路では、従来例
と同様に圧力センサ１のオフセットおよびＡ／Ｄ変換回
路４のスパンを補正する圧力センサ１の温度補償を行う
ために、ＥＥＰＲＯＭよりなるメモリ６に圧力センサ１
の環境温度に対応するオフセット補正量およびスパン補
正量をあらかじめ記憶させている。

【００２４】圧力センサ１の温度補償を行うには、ま
ず、感温回路２の出力を増幅回路３で増幅してＡ／Ｄ変
換回路４でデジタル値に変換することにより、感温回路
２が検出した環境温度の情報を制御回路７に入力する。
制御回路７は、感温回路２が検出した環境温度に応じて
メモリ６からオフセット補正量およびスパン補正量を読
み出しデジタル値として出力する。制御回路７から出力
されたオフセット補正量およびスパン補正量のデジタル
値は、オフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路８およびスパン
補正用Ｄ／Ａ変換回路９によってそれぞれ電圧に変換さ
れる。

【００２５】次に、圧力センサ１の出力が増幅回路３で
増幅された後、オフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路８の出
力電圧によりオフセット補正されてＶ／Ｉ変換回路１１
に入力され、スパン補正用Ｄ／Ａ変換回路９の出力電圧
はＶ／Ｉ変換回路１２に入力される。これにより、Ａ／
Ｄ変換回路４の入力端子Ｉｉｎおよび基準入力端子Ｉｒ
ｅｆに入力される電流の大きさが変化し、圧力センサ１
のオフセットおよびＡ／Ｄ変換回路４のスパンが補正さ
れ、圧力センサ１の温度補償が行われる。

【００２６】ここで、本実施形態における圧力センサ１
の温度補償について、図２および図３を用いて詳しく説
明する。この温度補償では、圧力センサ１のオフセット
を補正するオフセット補正を行った後に、Ａ／Ｄ変換回
路４のスパンを補正するスパン補正を行う。

【００２７】オフセット補正では、圧力センサ１が圧力
を検出していないときに（１）式のＩｉｎ＝０となるよ
うに、つまりＶ／Ｉ変換回路１１に入力される電圧がゼ
ロになるように補正を行う。オフセット補正を行う前に
は、図２（ａ）に破線で示すようにＩｉｎのオフセット
変動分が出力に現れている。そこで、増幅回路３の出力
電圧と同じ大きさで逆極性の電圧をオフセット補正用Ｄ
／Ａ変換回路８から出力することにより、Ｖ／Ｉ変換回
路１１に入力される電圧がゼロとなり、図２（ｂ）に示
すようにＩｉｎ＝０となって、オフセット補正が行われ
る。その結果、オフセットにより生じる誤差がオフセッ
ト補正用Ｄ／Ａ変換回路８の量子化誤差のみになり、高
精度に温度補正がなされる。ここに、オフセット補正用
Ｄ／Ａ変換回路８のビット数を増やせば、量子化誤差を
さらに小さくして高精度化を図ることが可能である。

【００２８】一方、スパン補正では、圧力の基準値とし
て設定された定格圧力を圧力センサ１に検出させたとき
にＩｉｎ＝−Ｉｒｅｆとなるように、つまり傾きＩｉｎ
／Ｃｉｎｔと傾き−Ｉｒｅｆ／Ｃｉｎｔとが等しくなる
ように補正を行う。スパン補正を行う前には、オフセッ
トは補正されているので、図３（ａ）に示すようにＩｉ
ｎのスパン変動分のみが出力に現れ、傾きＩｉｎ／Ｃｉ
ｎｔと傾き−Ｉｒｅｆ／Ｃｉｎｔとは異なっている。そ
こで、Ｉｉｎ＝−Ｉｒｅｆとなるようにスパン補正用Ｄ
／Ａ変換回路９の出力電圧を設定し、このときのＶ／Ｉ
変換回路１２の出力電流をＩｒｅｆ’とすると、図３
（ｂ）に実線で示すように、Ｉｉｎ＝−Ｉｒｅｆ’、Ｔ
ｉｎ＝Ｔｒｅｆ’となり、傾きＩｉｎ／Ｃｉｎｔと傾き
−Ｉｒｅｆ’／Ｃｉｎｔとが等しくなって、スパン補正
が行われる。その結果、圧力センサ１の感度の温度変動
分が（１）式の除算により相殺され、圧力センサ１の温
度補償が行われる。

【００２９】本実施形態では、２つのＶ／Ｉ変換回路１
１，１２をＡ／Ｄ変換回路４の外部に設け、各Ｖ／Ｉ変
換回路１１，１２をオフセット補正用およびスパン補正
用にそれぞれ用いることにより、各Ｖ／Ｉ変換回路１
１，１２の入力電圧範囲を別々に設定することができ
る。その結果、Ｖ／Ｉ変換回路１１の入力電圧範囲を広
くとることにより圧力センサ１の出力電圧範囲を広くと
ることができるので、圧力センサ１の特性が変化した場
合でもＡ／Ｄ変換回路４の回路変更を必要とせずに温度
補償を行うことができる。

【００３０】また、各Ｖ／Ｉ変換回路１１，１２をＡ／
Ｄ変換回路４の外部に設けることにより、図８に示した
従来例のように圧力センサ１の出力電圧範囲を広くとる
ためにＡ／Ｄ変換回路４の電源電圧を高くしてＡ／Ｄ変
換回路４の入力電圧範囲を広くする必要がなくなるの
で、従来例よりもＡ／Ｄ変換回路４の低電圧化を図るこ
とができ、しかも、Ａ／Ｄ変換回路４の部品点数を削減
することができ、低コスト化を図ることができる。

【００３１】さらに、Ａ／Ｄ変換回路４の基準電圧ＡＧ
ＮＤを可変とすることにより、圧力センサ１の出力電圧
範囲に応じて基準電圧ＡＧＮＤを設定することができ、
これによりＡ／Ｄ変換回路４の見掛け上の入力ダイナミ
ックレンジを広く設定することになる。

【００３２】（実施形態２）本実施形態は、図４に示す
ように、実施形態１のＡ／Ｄ変換回路４において、入力
端子Ｉｉｎに入力されたＡ／Ｄ変換回路４の入力電流に
別に電流を重畳する電流源としてのカレントミラー回路
１５を設けたものである。

【００３３】カレントミラー回路１５は、ゲートとドレ
インとが接続されたＭＯＳＦＥＴからなる入力側トラン
ジスタＱ３と抵抗Ｒ３との直列回路と、ＭＯＳＦＥＴか
らなる２個の出力側トランジスタＱ１，Ｑ２と、２個の
アナログスイッチＳ１，Ｓ２とにより構成される。電源
端子ＶＤＤには上記直列回路の入力側トランジスタＱ３
のソースが接続されるとともに外部からの電流が供給さ
れる。入力側トランジスタＱ３のゲートはアナログスイ
ッチＳ１を介して出力側トランジスタＱ１のゲートに接
続され、出力側トランジスタＱ１のゲートはアナログス
イッチＳ２を介して出力側トランジスタＱ２のゲートに
接続される。各出力側トランジスタＱ１，Ｑ２のソース
は電源端子ＶＤＤにそれぞれ接続され、ドレインはオペ
アンプＡ２の反転入力端にそれぞれ接続される。

【００３４】上述した構成によって、カレントミラー回
路１５では、各出力側トランジスタＱ１，Ｑ２に流れる
電流がＡ／Ｄ変換回路４の入力電流に重畳され、各アナ
ログスイッチＳ１，Ｓ２のオンオフの組み合わせによっ
て各出力側トランジスタＱ１，Ｑ２に流れる電流つまり
Ａ／Ｄ変換回路４の入力電流に重畳される電流の大きさ
を変化させることができる。したがって、本実施形態で
は、各アナログスイッチＳ１，Ｓ２のオンオフの組み合
わせによりカレントミラー回路１５でＡ／Ｄ変換回路４
の入力電流に重畳される電流の大きさを変化させること
によって、Ａ／Ｄ変換回路４の入力電流の変動分に対す
るデジタル値の変動分であるＡ／Ｄ変換回路４の分解能
を切り換えることができる。

【００３５】ところで、図５に示すように、図８に示し
た従来例のＡ／Ｄ変換回路４において、Ｖ／Ｉ変換回路
１０のオペアンプＡ３の出力端とオペアンプＡ２の反転
入力端との間にアナログスイッチＳ１と抵抗Ｒ１との直
列回路とアナログスイッチＳ２と抵抗Ｒ２との直列回路
とを並列に挿入し、各アナログスイッチＳ１，Ｓ２のオ
ンオフの組み合わせによってオペアンプＡ２に入力され
る電流の大きさを変化させることによりＡ／Ｄ変換回路
４の分解能を切り換えることが考えられる。しかしなが
ら、図５に示す構成では、抵抗Ｒ１，Ｒ２などの回路定
数のバラツキの影響が大きく、高精度な分解能の切換が
困難である。これに対して、本実施形態では、カレント
ミラー回路１５を設けることにより、図５に示す構成よ
りも回路定数のバラツキの影響が小さくなり、高精度な
分解能の切換が可能になる。

【００３６】（実施形態３）本実施形態は、図６に示す
ように、実施形態１のオフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路
８およびスパン補正用Ｄ／Ａ変換回路９に代えて、１つ
のＲ−２Ｒラダー抵抗網３０と２つのＩ／Ｖ変換回路２
１，２２とを設け、切換手段３５によってＲ−２Ｒラダ
ー抵抗網３０に各Ｉ／Ｖ変換回路２１，２２のいずれか
一方を切り換えて接続するようにしたものである。

【００３７】Ｒ−２Ｒラダー抵抗網３０は、Ｒと２Ｒと
の２種類の抵抗を利用した周知のものであり、制御回路
７（図１参照）から出力されたオフセット補正用および
スパン補正量のデジタル値を電流に変換する。各Ｉ／Ｖ
変換回路２１，２２は、Ｒ−２Ｒラダー抵抗網３０によ
り電流に変換されたオフセット補正量およびスパン補正
量をそれぞれ電圧に変換して出力し、各Ｉ／Ｖ変換回路
２１，２２の出力がそれぞれオフセット補正用Ｄ／Ａ変
換回路８の出力およびスパン補正用Ｄ／Ａ変換回路９の
出力として用いられる。

【００３８】切換手段３５は、２個のアナログスイッチ
Ｓ７，Ｓ８と反転回路ＩＮＶとにより構成される。アナ
ログスイッチＳ７はＲ−２Ｒラダー抵抗網３０とＩ／Ｖ
変換回路２１との間に挿入され、アナログスイッチＳ８
はＲ−２Ｒラダー抵抗網３０とＩ／Ｖ変換回路２２との
間に挿入される。また、制御回路７からＲ−２Ｒラダー
抵抗網３０に接続するＩ／Ｖ変換回路を切り換えるため
の切換信号が出力され、この切換信号がアナログスイッ
チＳ７に入力されるとともに、反転回路ＩＮＶにより反
転されてアナログスイッチＳ８に入力される。その結
果、切換信号により各アナログスイッチＳ７，Ｓ８が互
い違いにオンオフされ、Ｒ−２Ｒラダー抵抗網３０に各
Ｉ／Ｖ変換回路２１，２２のいずれか一方が接続され
る。

【００３９】オフセット補正量をＩ／Ｖ変換回路２１か
ら出力するときには、制御回路７はＲ−２Ｒラダー抵抗
網３０にＩ／Ｖ変換回路２１を接続するように切換信号
を出力し、オフセット補正量をメモリ６（図１参照）か
ら読み出しデジタル値として出力する。このオフセット
補正量のデジタル値がＲ−２Ｒラダー抵抗網３０で電流
に変換された後、Ｉ／Ｖ変換回路２１で電圧に変換され
てオフセット補正量が出力される。

【００４０】一方、スパン補正量をＩ／Ｖ変換回路２２
から出力するときには、制御回路７はＲ−２Ｒラダー抵
抗網３０にＩ／Ｖ変換回路２２を接続するように切換信
号を出力しスパン補正量をメモリ６から読み出して、オ
フセット補正量を出力するときと同様にスパン補正量が
出力される。なお、実施形態１においてオフセット補正
用Ｄ／Ａ変換回路８およびスパン補正用Ｄ／Ａ変換回路
９の動作タイミングは異なるので、本実施形態の構成を
採用することが可能である。

【００４１】ところで、図７に示すように、実施形態１
のオフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路８はＲ−２Ｒラダー
抵抗網３１とＩ／Ｖ変換回路２１とにより構成され、ス
パン補正用Ｄ／Ａ変換回路９はＲ−２Ｒラダー抵抗網３
２とＩ／Ｖ変換回路２２とにより構成されている。これ
に対して、本実施形態では、１つのＲ−２Ｒラダー抵抗
網３０をオフセット補正用とスパン補正用とに共用する
ことができるので、図７に示す構成よりも回路構成が簡
単になり、低コスト化を図ることができる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明は、アナログ出力が得ら
れ環境温度に応じて出力のオフセットおよび感度が変動
する圧力センサと、圧力センサの環境温度を検出する感
温回路と、感温回路により検出された環境温度に応じて
オフセットと感度との補正量をデジタル値で指示する制
御回路と、制御回路からの補正量に応じてオフセット補
正用の補正電圧と感度を補正するスパン補正用の補正電
圧とをそれぞれ出力するオフセット補正用Ｄ／Ａ変換回
路およびスパン補正用Ｄ／Ａ変換回路と、圧力センサの
出力にオフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路の出力電圧によ
るオフセット補正を施した電圧を電流に変換する第１の
Ｖ／Ｉ変換回路と、スパン補正用Ｄ／Ａ変換回路の出力
電圧を電流に変換する第２のＶ／Ｉ変換回路と、第２の
Ｖ／Ｉ変換回路の出力電流を基準として第１のＶ／Ｉ変
換回路の出力電流をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回
路とを具備し、圧力センサによる検出圧力をデジタル値
として出力するものであり、第１および第２のＶ／Ｉ変
換回路をＡ／Ｄ変換回路と別に設けることにより、第１
および第２のＶ／Ｉ変換回路をオフセット補正用および
スパン補正用にそれぞれ用い、第１および第２のＶ／Ｉ
変換回路の入力電圧範囲を別々に設定することができ
る。その結果、第１のＶ／Ｉ変換回路の入力電圧範囲を
広くとることにより圧力センサの出力電圧範囲を広くと
ることができるので、圧力センサの特性が変化した場合
でも大幅な回路変更を必要とせずに温度補償を行うこと
ができる。また、第１および第２のＶ／Ｉ変換回路をＡ
／Ｄ変換回路と別に設けることにより、圧力センサの出
力電圧範囲を広くとるためにＡ／Ｄ変換回路の電源電圧
を高くしてＡ／Ｄ変換回路の入力電圧範囲を広くする必
要がなくなるので、Ａ／Ｄ変換回路の内部にＶ／Ｉ変換
回路を設けた構成よりもＡ／Ｄ変換回路の低電圧化を図
ることができ、しかも、Ａ／Ｄ変換回路の部品点数を削
減することができ、低コスト化を図ることができる。

【００４３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、Ａ／Ｄ変換回路が、カレントミラー回路よりなり第
１のＶ／Ｉ変換回路からの入力電流に定電流の重畳が可
能な電流源を備え、電流源の電流値がアナログスイッチ
により切替可能とされたものであり、カレントミラー回
路により重畳される電流をアナログスイッチのオンオフ
によって変化させることにより、第１のＶ／Ｉ変換回路
の同じ出力電流に対して、Ａ／Ｄ変換回路から出力され
るデジタル値を変えることが可能になる。逆に言えば、
入力電流の範囲を切り換えることが可能になる。

【００４４】請求項３の発明は、アナログ出力が得られ
環境温度に応じて出力のオフセットおよび感度が変動す
る圧力センサと、圧力センサの環境温度を検出する感温
回路と、感温回路により検出された環境温度に応じてオ
フセットと感度との補正量をデジタル値で指示する制御
回路と、制御回路から出力されたオフセットと感度との
補正量を電流値に変換するＲ−２Ｒラダー抵抗網と、Ｒ
−２Ｒラダー抵抗網から出力されるオフセットと感度と
の補正量に対応した電流をそれぞれ電圧に変換する第１
のＩ／Ｖ変換回路および第２のＩ／Ｖ変換回路と、Ｒ−
２Ｒラダー抵抗網に第１および第２のＩ／Ｖ変換回路の
いずれか一方を選択的に接続する切換手段と、圧力セン
サの出力に第１のＩ／Ｖ変換回路の出力電圧によるオフ
セット補正を施した電圧を電流に変換する第１のＶ／Ｉ
変換回路と、第２のＩ／Ｖ変換回路の出力電圧を電流に
変換する第２のＶ／Ｉ変換回路と、第２のＶ／Ｉ変換回
路の出力電流を基準として第１のＶ／Ｉ変換回路の出力
電流をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路とを具備
し、圧力センサによる検出圧力をデジタル値として出力
するものであり、第１および第２のＶ／Ｉ変換回路をＡ
／Ｄ変換回路と別に設けることにより、第１および第２
のＶ／Ｉ変換回路をオフセット補正用およびスパン補正
用にそれぞれ用い、第１および第２のＶ／Ｉ変換回路の
入力電圧範囲を別々に設定することができる。その結
果、第１のＶ／Ｉ変換回路の入力電圧範囲を広くとるこ
とにより圧力センサの出力電圧範囲を広くとることがで
きるので、圧力センサの特性が変化した場合でも大幅な
回路変更を必要とせずに温度補償を行うことができる。
また、切換手段によって第１および第２のＩ／Ｖ変換回
路のいずれか一方がＲ−２Ｒラダー抵抗網に接続され、
１つのＲ−２Ｒラダー抵抗網がオフセット補正用とスパ
ン補正用とに共用されるので、オフセット補正用とスパ
ン補正用とにそれぞれ別々のＲ−２Ｒラダー抵抗網を設
ける必要がなく、回路構成が簡単になり、低コスト化を
図ることができる。

【００４５】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、Ａ／Ｄ変換回路への入力電流の範囲
を決める基準電圧を可変としたものであり、圧力センサ
の出力電圧範囲に応じた基準電圧を設定することがで
き、見掛け上Ａ／Ｄ変換回路の入力ダイナミックレンジ
を広げたことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１のブロック図である。

【図２】（ａ）は同上のオフセット補正前の積分波形
図、（ｂ）は同上のオフセット補正後の積分波形図であ
る。

【図３】（ａ）は同上のスパン補正前の積分波形図、
（ｂ）は同上のスパン補正後の積分波形図である。

【図４】本発明の実施形態２の回路図である。

【図５】同上の比較例の回路図である。

【図６】本発明の実施形態３のブロック図である。

【図７】同上の比較例のブロック図である。

【図８】従来例のブロック図である。

【符号の説明】

１ 圧力センサ ２ 感温回路 ３ 増幅回路 ４ Ａ／Ｄ変換回路 ７ 制御回路 ８ オフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路 ９ スパン補正用Ｄ／Ａ変換回路 １１，１２ Ｖ／Ｉ変換回路 １５ カレントミラー回路 ２１，２２ Ｉ／Ｖ変換回路 ３０ Ｒ−２Ｒラダー抵抗網 ３５ 切換手段 ＡＧＮＤ 基準電圧 Ｑ１，Ｑ２ 出力側トランジスタ Ｓ１，Ｓ２ アナログスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アナログ出力が得られ環境温度に応じて
   出力のオフセットおよび感度が変動する圧力センサと、
   圧力センサの環境温度を検出する感温回路と、感温回路
   により検出された環境温度に応じてオフセットと感度と
   の補正量をデジタル値で指示する制御回路と、制御回路
   からの補正量に応じてオフセット補正用の補正電圧と感
   度を補正するスパン補正用の補正電圧とをそれぞれ出力
   するオフセット補正用Ｄ／Ａ変換回路およびスパン補正
   用Ｄ／Ａ変換回路と、圧力センサの出力にオフセット補
   正用Ｄ／Ａ変換回路の出力電圧によるオフセット補正を
   施した電圧を電流に変換する第１のＶ／Ｉ変換回路と、
   スパン補正用Ｄ／Ａ変換回路の出力電圧を電流に変換す
   る第２のＶ／Ｉ変換回路と、第２のＶ／Ｉ変換回路の出
   力電流を基準として第１のＶ／Ｉ変換回路の出力電流を
   デジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路とを具備し、圧力
   センサによる検出圧力をデジタル値として出力すること
   を特徴とする圧力センサ回路。
2. 【請求項２】 上記Ａ／Ｄ変換回路は、カレントミラー
   回路よりなり上記第１のＶ／Ｉ変換回路からの入力電流
   に定電流の重畳が可能な電流源を備え、電流源の電流値
   がアナログスイッチにより切替可能であることを特徴と
   する請求項１記載の圧力センサ回路。
3. 【請求項３】 アナログ出力が得られ環境温度に応じて
   出力のオフセットおよび感度が変動する圧力センサと、
   圧力センサの環境温度を検出する感温回路と、感温回路
   により検出された環境温度に応じてオフセットと感度と
   の補正量をデジタル値で指示する制御回路と、制御回路
   から出力されたオフセットと感度との補正量を電流値に
   変換するＲ−２Ｒラダー抵抗網と、Ｒ−２Ｒラダー抵抗
   網から出力されるオフセットと感度との補正量に対応し
   た電流をそれぞれ電圧に変換する第１のＩ／Ｖ変換回路
   および第２のＩ／Ｖ変換回路と、上記Ｒ−２Ｒラダー抵
   抗網に上記第１および第２のＩ／Ｖ変換回路のいずれか
   一方を選択的に接続する切換手段と、圧力センサの出力
   に第１のＩ／Ｖ変換回路の出力電圧によるオフセット補
   正を施した電圧を電流に変換する第１のＶ／Ｉ変換回路
   と、第２のＩ／Ｖ変換回路の出力電圧を電流に変換する
   第２のＶ／Ｉ変換回路と、第２のＶ／Ｉ変換回路の出力
   電流を基準として第１のＶ／Ｉ変換回路の出力電流をデ
   ジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路とを具備し、圧力セ
   ンサによる検出圧力をデジタル値として出力することを
   特徴とする圧力センサ回路。
4. 【請求項４】 上記Ａ／Ｄ変換回路への入力電流の範囲
   を決める基準電圧を可変としたことを特徴とする請求項
   １ないし請求項３のいずれかに記載の圧力センサ回路。