JP2001091373A - 圧力センサ回路 - Google Patents
圧力センサ回路Info
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- JP2001091373A JP2001091373A JP27234999A JP27234999A JP2001091373A JP 2001091373 A JP2001091373 A JP 2001091373A JP 27234999 A JP27234999 A JP 27234999A JP 27234999 A JP27234999 A JP 27234999A JP 2001091373 A JP2001091373 A JP 2001091373A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 増幅器の出力オフセットを打ち消し、時間経
過、湿度などの外部環境が変化しても正確な出力が得ら
れる高精度で高信頼性の圧力センサ回路を提供する。 【解決手段】 増幅器１３の出力電圧Ｖ１に含まれるそ
の出力オフセット電圧を低減する手段として、スイッチ
Ｓ１〜Ｓ６と、増幅器１３への入力禁止時でオートゼロ
状態時には、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６をオンに
してスイッチＳ２，Ｓ５をオフにする一方、増幅器１３
への入力許容時には、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５をオン
にしてスイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ６をオフにし、入力許容
時から逆積分時に移行するとスイッチＳ３をオフにする
スイッチング制御部とを設け、このスイッチング制御部
を制御部１４ｂに設けた。
過、湿度などの外部環境が変化しても正確な出力が得ら
れる高精度で高信頼性の圧力センサ回路を提供する。 【解決手段】 増幅器１３の出力電圧Ｖ１に含まれるそ
の出力オフセット電圧を低減する手段として、スイッチ
Ｓ１〜Ｓ６と、増幅器１３への入力禁止時でオートゼロ
状態時には、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６をオンに
してスイッチＳ２，Ｓ５をオフにする一方、増幅器１３
への入力許容時には、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５をオン
にしてスイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ６をオフにし、入力許容
時から逆積分時に移行するとスイッチＳ３をオフにする
スイッチング制御部とを設け、このスイッチング制御部
を制御部１４ｂに設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にブリッジ回路
構成の抵抗により成る圧力センサまたは加速度センサな
どを有し機械的な量を電気信号に変換して取り出すトラ
ンスジューサ回路に関し、特に圧力センサ回路に関する
ものである。
構成の抵抗により成る圧力センサまたは加速度センサな
どを有し機械的な量を電気信号に変換して取り出すトラ
ンスジューサ回路に関し、特に圧力センサ回路に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図５はこの種の圧力センサ回路の従来構
成例を示す図で（特願平１１−１４７３６２号参照）、
この圧力センサ回路は、ブリッジ回路構成の圧力センサ
１、圧力センサ１の出力オフセットの温度補償を行うオ
フセット補正回路２、インスツルメンテーション・アン
プ型の増幅器３、この増幅器３の出力電圧をデジタル値
に変換するＡ／Ｄ変換器４、および圧力センサ１のスパ
ンの温度補償を行うスパン補正回路５を備え、圧力セン
サ１の出力オフセットおよびスパンに対して好適な温度
補償を行う構成になっている。
成例を示す図で（特願平１１−１４７３６２号参照）、
この圧力センサ回路は、ブリッジ回路構成の圧力センサ
１、圧力センサ１の出力オフセットの温度補償を行うオ
フセット補正回路２、インスツルメンテーション・アン
プ型の増幅器３、この増幅器３の出力電圧をデジタル値
に変換するＡ／Ｄ変換器４、および圧力センサ１のスパ
ンの温度補償を行うスパン補正回路５を備え、圧力セン
サ１の出力オフセットおよびスパンに対して好適な温度
補償を行う構成になっている。
【０００３】なお、特開昭６４−１０１４２号公報に
は、ブリッジの入力側に定電流を流して、入力端に生ず
る入力電圧を検出して増幅し、正、負の電圧を作り、こ
の正、負の電圧を利用または調整して信号を増幅するＭ
ＡＩＮ増幅器の出力がＺＥＲＯとなる用に加算してＺＥ
ＲＯ点を調整する温度補償回路が記載されている。
は、ブリッジの入力側に定電流を流して、入力端に生ず
る入力電圧を検出して増幅し、正、負の電圧を作り、こ
の正、負の電圧を利用または調整して信号を増幅するＭ
ＡＩＮ増幅器の出力がＺＥＲＯとなる用に加算してＺＥ
ＲＯ点を調整する温度補償回路が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す圧力センサ回路では、時間経過、湿度などの外部環
境変化により、増幅器（増幅器内の演算増幅器、つまり
いわゆるオペアンプ）のオフセット電圧が増減するの
で、増幅器の出力が変動し、その結果、圧力センサ回路
のデジタル出力も変動する課題があった。
示す圧力センサ回路では、時間経過、湿度などの外部環
境変化により、増幅器（増幅器内の演算増幅器、つまり
いわゆるオペアンプ）のオフセット電圧が増減するの
で、増幅器の出力が変動し、その結果、圧力センサ回路
のデジタル出力も変動する課題があった。
【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、増幅器の出力オフセットを打ち消し、時間経
過、湿度などの外部環境が変化しても正確な出力が得ら
れる高精度で高信頼性の圧力センサ回路を提供すること
を目的とする。
であり、増幅器の出力オフセットを打ち消し、時間経
過、湿度などの外部環境が変化しても正確な出力が得ら
れる高精度で高信頼性の圧力センサ回路を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明の圧力センサ回路は、ブリッジ回
路構成の抵抗により成る圧力センサと、前記圧力センサ
の出力オフセット低減用の基準信号を生成するオフセッ
ト補正回路と、前記オフセット補正回路からの基準信号
で前記出力オフセットを低減しながら前記圧力センサの
検出信号を増幅する差動増幅型の増幅器と、前記増幅器
の出力信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前
記増幅器の出力信号に含まれるその増幅器の出力オフセ
ットを前記Ａ／Ｄ変換器で低減する手段とを備えるので
ある。
に請求項１記載の発明の圧力センサ回路は、ブリッジ回
路構成の抵抗により成る圧力センサと、前記圧力センサ
の出力オフセット低減用の基準信号を生成するオフセッ
ト補正回路と、前記オフセット補正回路からの基準信号
で前記出力オフセットを低減しながら前記圧力センサの
検出信号を増幅する差動増幅型の増幅器と、前記増幅器
の出力信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前
記増幅器の出力信号に含まれるその増幅器の出力オフセ
ットを前記Ａ／Ｄ変換器で低減する手段とを備えるので
ある。
【０００７】この構成では、増幅器の出力オフセットが
Ａ／Ｄ変換器で低減するようになるので、増幅器の出力
オフセットを打ち消し、時間経過、湿度などの外部環境
が変化しても正確な出力が得られる高精度で高信頼性の
圧力センサ回路を提供することができる。
Ａ／Ｄ変換器で低減するようになるので、増幅器の出力
オフセットを打ち消し、時間経過、湿度などの外部環境
が変化しても正確な出力が得られる高精度で高信頼性の
圧力センサ回路を提供することができる。
【０００８】なお、請求項１記載の圧力センサ回路にお
いて、前記Ａ／Ｄ変換器は、所定電圧が非反転入力端子
に印加される第１演算増幅器と、前記増幅器の出力端子
に一端が接続される積分用抵抗と、この積分用抵抗の他
端と前記第１演算増幅器の反転入力端子との間に接続さ
れるオートゼロ用コンデンサと、前記積分用抵抗および
オートゼロ用コンデンサの接続点と前記第１演算増幅器
の出力端子との間に接続される積分用コンデンサと、前
記第１演算増幅器の出力端子および反転入力端子にそれ
ぞれ非反転入力端子および反転入力端子が接続される第
２演算増幅器と、前記積分用コンデンサから逆積分電流
を取り出す電流取出部とを有し、前記手段は、前記増幅
器の両入力端子間に接続される第１スイッチと、前記圧
力センサの一方の出力端子と前記増幅器の非反転側の入
力端子との間に介設される第２スイッチと、前記増幅器
の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換器の入力端子との間に介設
される第３スイッチと、前記第２演算増幅器の反転入力
端子および出力端子間に接続される第４スイッチと、前
記オフセット補正回路と前記増幅器との間に介設される
第５スイッチと、前記増幅器および第５スイッチの接続
点と前記第１演算増幅器の非反転入力端子との間に接続
される第６スイッチと、前記増幅器への入力禁止時に
は、前記第１、第３、第４および第６スイッチをオンに
して、前記第２および第５スイッチをオフにする一方、
前記増幅器への入力許容時には、前記第２、第３および
第５スイッチをオンにして、前記第１、第４および第６
スイッチをオフにし、前記入力許容時から逆積分時に移
行すると前記第３スイッチをオフにするスイッチング制
御部とを有する構成でもよい（請求項２）。この構成に
よれば、増幅器の出力オフセットを打ち消し、時間経
過、湿度などの外部環境が変化しても正確な出力が得ら
れる高精度で高信頼性の圧力センサ回路を提供すること
ができる。
いて、前記Ａ／Ｄ変換器は、所定電圧が非反転入力端子
に印加される第１演算増幅器と、前記増幅器の出力端子
に一端が接続される積分用抵抗と、この積分用抵抗の他
端と前記第１演算増幅器の反転入力端子との間に接続さ
れるオートゼロ用コンデンサと、前記積分用抵抗および
オートゼロ用コンデンサの接続点と前記第１演算増幅器
の出力端子との間に接続される積分用コンデンサと、前
記第１演算増幅器の出力端子および反転入力端子にそれ
ぞれ非反転入力端子および反転入力端子が接続される第
２演算増幅器と、前記積分用コンデンサから逆積分電流
を取り出す電流取出部とを有し、前記手段は、前記増幅
器の両入力端子間に接続される第１スイッチと、前記圧
力センサの一方の出力端子と前記増幅器の非反転側の入
力端子との間に介設される第２スイッチと、前記増幅器
の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換器の入力端子との間に介設
される第３スイッチと、前記第２演算増幅器の反転入力
端子および出力端子間に接続される第４スイッチと、前
記オフセット補正回路と前記増幅器との間に介設される
第５スイッチと、前記増幅器および第５スイッチの接続
点と前記第１演算増幅器の非反転入力端子との間に接続
される第６スイッチと、前記増幅器への入力禁止時に
は、前記第１、第３、第４および第６スイッチをオンに
して、前記第２および第５スイッチをオフにする一方、
前記増幅器への入力許容時には、前記第２、第３および
第５スイッチをオンにして、前記第１、第４および第６
スイッチをオフにし、前記入力許容時から逆積分時に移
行すると前記第３スイッチをオフにするスイッチング制
御部とを有する構成でもよい（請求項２）。この構成に
よれば、増幅器の出力オフセットを打ち消し、時間経
過、湿度などの外部環境が変化しても正確な出力が得ら
れる高精度で高信頼性の圧力センサ回路を提供すること
ができる。
【０００９】また、請求項１記載の圧力センサ回路にお
いて、前記Ａ／Ｄ変換器は、所定電圧が非反転入力端子
に印加される第１演算増幅器と、前記増幅器の出力端子
に一端が接続される積分用抵抗と、この積分用抵抗の他
端と前記第１演算増幅器の反転入力端子との間に接続さ
れるオートゼロ用コンデンサと、前記積分用抵抗および
オートゼロ用コンデンサの接続点と前記第１演算増幅器
の出力端子との間に接続される積分用コンデンサと、前
記第１演算増幅器の出力端子および反転入力端子にそれ
ぞれ非反転入力端子および反転入力端子が接続される第
２演算増幅器と、前記積分用コンデンサから逆積分電流
を取り出す電流取出部とを有し、前記手段は、前記増幅
器の両入力端子間に接続される第１スイッチと、前記圧
力センサの一方の出力端子と前記増幅器の非反転側の入
力端子との間に介設される第２スイッチと、前記増幅器
の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換器の入力端子との間に介設
される第３スイッチと、前記第２演算増幅器の反転入力
端子および出力端子間に接続される第４スイッチと、前
記増幅器への入力禁止時には、前記第１、第３および第
４スイッチをオンにして、前記第２スイッチをオフにす
る一方、前記増幅器への入力許容時には、前記第２およ
び第３スイッチをオンにして、前記第１および第４スイ
ッチをオフにし、前記入力許容時から逆積分時に移行す
ると前記第３スイッチをオフにするスイッチング制御部
とを有し、前記オフセット補正回路は、前記入力禁止時
には前記第１演算増幅器の非反転入力端子に印加の所定
電圧と同レベルの電圧を出力する一方、前記入力許容時
には前記基準信号としての電圧を出力する構成でもよい
（請求項３）。この構成によれば、増幅器の出力オフセ
ットを打ち消し、時間経過、湿度などの外部環境が変化
しても正確な出力が得られる高精度で高信頼性の圧力セ
ンサ回路を提供することができる。
いて、前記Ａ／Ｄ変換器は、所定電圧が非反転入力端子
に印加される第１演算増幅器と、前記増幅器の出力端子
に一端が接続される積分用抵抗と、この積分用抵抗の他
端と前記第１演算増幅器の反転入力端子との間に接続さ
れるオートゼロ用コンデンサと、前記積分用抵抗および
オートゼロ用コンデンサの接続点と前記第１演算増幅器
の出力端子との間に接続される積分用コンデンサと、前
記第１演算増幅器の出力端子および反転入力端子にそれ
ぞれ非反転入力端子および反転入力端子が接続される第
２演算増幅器と、前記積分用コンデンサから逆積分電流
を取り出す電流取出部とを有し、前記手段は、前記増幅
器の両入力端子間に接続される第１スイッチと、前記圧
力センサの一方の出力端子と前記増幅器の非反転側の入
力端子との間に介設される第２スイッチと、前記増幅器
の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換器の入力端子との間に介設
される第３スイッチと、前記第２演算増幅器の反転入力
端子および出力端子間に接続される第４スイッチと、前
記増幅器への入力禁止時には、前記第１、第３および第
４スイッチをオンにして、前記第２スイッチをオフにす
る一方、前記増幅器への入力許容時には、前記第２およ
び第３スイッチをオンにして、前記第１および第４スイ
ッチをオフにし、前記入力許容時から逆積分時に移行す
ると前記第３スイッチをオフにするスイッチング制御部
とを有し、前記オフセット補正回路は、前記入力禁止時
には前記第１演算増幅器の非反転入力端子に印加の所定
電圧と同レベルの電圧を出力する一方、前記入力許容時
には前記基準信号としての電圧を出力する構成でもよい
（請求項３）。この構成によれば、増幅器の出力オフセ
ットを打ち消し、時間経過、湿度などの外部環境が変化
しても正確な出力が得られる高精度で高信頼性の圧力セ
ンサ回路を提供することができる。
【００１０】また、請求項１記載の圧力センサ回路にお
いて、前記圧力センサは、出力オフセット電圧のばらつ
きが常に正の値になるように調整されている構成でもよ
い（請求項４）。この構成によれば、増幅器のダイナミ
ックレンジを拡大することができる。
いて、前記圧力センサは、出力オフセット電圧のばらつ
きが常に正の値になるように調整されている構成でもよ
い（請求項４）。この構成によれば、増幅器のダイナミ
ックレンジを拡大することができる。
【００１１】また、請求項２記載の圧力センサ回路にお
いて、前記基準信号としての電圧から前記所定電圧を引
いて得た値が前記圧力センサの出力オフセットを打ち消
すように、前記基準信号が設定されている構成でもよい
（請求項５）。この構成によれば、増幅器のダイナミッ
クレンジを拡大することができる。
いて、前記基準信号としての電圧から前記所定電圧を引
いて得た値が前記圧力センサの出力オフセットを打ち消
すように、前記基準信号が設定されている構成でもよい
（請求項５）。この構成によれば、増幅器のダイナミッ
クレンジを拡大することができる。
【００１２】さらに、請求項２または３記載の圧力セン
サ回路において、前記逆積分電流は前記第１演算増幅器
の反転入力端子から取り出される構成でもよい（請求項
６）。この構成によれば、高精度なＡ／Ｄ変換が可能に
なる。
サ回路において、前記逆積分電流は前記第１演算増幅器
の反転入力端子から取り出される構成でもよい（請求項
６）。この構成によれば、高精度なＡ／Ｄ変換が可能に
なる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
る圧力センサ回路の構成図で、この図を用いて以下に第
１実施形態の説明を行う。
る圧力センサ回路の構成図で、この図を用いて以下に第
１実施形態の説明を行う。
【００１４】まず、圧力センサ回路の基本構成について
説明すると、図１に示すように、圧力センサ回路（装
置）は、圧力センサ１１、オフセット補正回路１２、増
幅器１３およびＡ／Ｄ変換器１４により構成されてい
る。
説明すると、図１に示すように、圧力センサ回路（装
置）は、圧力センサ１１、オフセット補正回路１２、増
幅器１３およびＡ／Ｄ変換器１４により構成されてい
る。
【００１５】圧力センサ１１は、出力端子Ｔs1，Ｔs2お
よび電源端子Ｔs3，Ｔs4を有するブリッジ回路構成の抵
抗Ｒs1〜Ｒs4により成り、物理量（圧力）に応じたレベ
ルの検出電圧Ｖinを両出力端子Ｔs1，Ｔs2間に発生する
もので、ブリッジ回路の一方の電源端子Ｔs3にはバイア
ス電圧Ｖbiasまたはバイアス電流Ｉbiasが印加または供
給され、他方の電源端子Ｔs4はグランドＧＮＤに接続さ
れている。
よび電源端子Ｔs3，Ｔs4を有するブリッジ回路構成の抵
抗Ｒs1〜Ｒs4により成り、物理量（圧力）に応じたレベ
ルの検出電圧Ｖinを両出力端子Ｔs1，Ｔs2間に発生する
もので、ブリッジ回路の一方の電源端子Ｔs3にはバイア
ス電圧Ｖbiasまたはバイアス電流Ｉbiasが印加または供
給され、他方の電源端子Ｔs4はグランドＧＮＤに接続さ
れている。
【００１６】オフセット補正回路１２は、圧力センサ１
１の出力オフセット電圧（以下、センサ・オフセット）
低減用の基準電圧Ｖｇを生成するもので、出力信号とし
ての基準電圧Ｖｇのレベル調整が可能に、例えば、所定
電圧（ＶＤＤ）を基準電圧Ｖｇに分圧する抵抗値可変の
分圧抵抗（抵抗および可変抵抗の直列回路）、またはデ
ジタル入力に応じたレベルの基準電圧Ｖｇを出力するＤ
／Ａ変換器により構成される。
１の出力オフセット電圧（以下、センサ・オフセット）
低減用の基準電圧Ｖｇを生成するもので、出力信号とし
ての基準電圧Ｖｇのレベル調整が可能に、例えば、所定
電圧（ＶＤＤ）を基準電圧Ｖｇに分圧する抵抗値可変の
分圧抵抗（抵抗および可変抵抗の直列回路）、またはデ
ジタル入力に応じたレベルの基準電圧Ｖｇを出力するＤ
／Ａ変換器により構成される。
【００１７】増幅器１３は、オフセット補正回路１２か
らの基準電圧Ｖｇでセンサ・オフセットを低減しなが
ら、圧力センサ１１の検出電圧ＶinをゲインＧで増幅す
るもので、いわゆるインスツルメンテーション・アンプ
型の差動増幅回路を構成する演算増幅器１３１〜１３３
および抵抗Ｒ１３１〜Ｒ１３７を備えるとともに、演算
増幅器１３３および抵抗Ｒ１３４〜Ｒ１３７により成る
標準型の差動増幅回路の基準電位（図では抵抗Ｒ１３５
の右端の電位）に対して、オフセット補正回路１２で生
成された基準電圧Ｖｇを重畳するボルテージホロワ１３
４を備える構成になっている。
らの基準電圧Ｖｇでセンサ・オフセットを低減しなが
ら、圧力センサ１１の検出電圧ＶinをゲインＧで増幅す
るもので、いわゆるインスツルメンテーション・アンプ
型の差動増幅回路を構成する演算増幅器１３１〜１３３
および抵抗Ｒ１３１〜Ｒ１３７を備えるとともに、演算
増幅器１３３および抵抗Ｒ１３４〜Ｒ１３７により成る
標準型の差動増幅回路の基準電位（図では抵抗Ｒ１３５
の右端の電位）に対して、オフセット補正回路１２で生
成された基準電圧Ｖｇを重畳するボルテージホロワ１３
４を備える構成になっている。
【００１８】Ａ／Ｄ変換器１４は、増幅器１３の出力電
圧Ｖ１をデジタル値Ｎout に変換するもので、所定の電
圧Ｖｒが非反転入力端子に印加される演算増幅器（積分
器）１４１と、増幅器１３の出力端子に一端が接続され
る積分用の抵抗Ｒ１４と、この抵抗Ｒ１４の他端と演算
増幅器１４１の反転入力端子との間に接続されるオート
ゼロ用のコンデンサＣazと、抵抗Ｒ１４およびコンデン
サＣazの接続点と演算増幅器１４１の出力端子との間に
接続される積分用のコンデンサＣint と、演算増幅器１
４１の出力端子および反転入力端子にそれぞれ非反転入
力端子および反転入力端子が接続される演算増幅器（比
較器）１４２と、コンデンサＣint を放電すべく、コン
デンサＣaz，Ｃint の接続点からグランドに一定の逆積
分電流Ｉｒを流す電流取出部（図では電流源）１４３と
により成るＡ／Ｄ変換部１４ａを備えるとともに、この
Ａ／Ｄ変換部１４ａの出力に応じたデジタル値Ｎout を
得る制御部１４ｂを備える構成になっている。
圧Ｖ１をデジタル値Ｎout に変換するもので、所定の電
圧Ｖｒが非反転入力端子に印加される演算増幅器（積分
器）１４１と、増幅器１３の出力端子に一端が接続され
る積分用の抵抗Ｒ１４と、この抵抗Ｒ１４の他端と演算
増幅器１４１の反転入力端子との間に接続されるオート
ゼロ用のコンデンサＣazと、抵抗Ｒ１４およびコンデン
サＣazの接続点と演算増幅器１４１の出力端子との間に
接続される積分用のコンデンサＣint と、演算増幅器１
４１の出力端子および反転入力端子にそれぞれ非反転入
力端子および反転入力端子が接続される演算増幅器（比
較器）１４２と、コンデンサＣint を放電すべく、コン
デンサＣaz，Ｃint の接続点からグランドに一定の逆積
分電流Ｉｒを流す電流取出部（図では電流源）１４３と
により成るＡ／Ｄ変換部１４ａを備えるとともに、この
Ａ／Ｄ変換部１４ａの出力に応じたデジタル値Ｎout を
得る制御部１４ｂを備える構成になっている。
【００１９】このような基本構成の圧力センサ回路に
は、第１実施形態の特徴として、Ａ／Ｄ変換器１４への
増幅器１３の出力電圧Ｖ１に含まれる増幅器１３の出力
オフセット電圧（以下、アンプ・オフセット）Ｖosを低
減する手段が設けられる。
は、第１実施形態の特徴として、Ａ／Ｄ変換器１４への
増幅器１３の出力電圧Ｖ１に含まれる増幅器１３の出力
オフセット電圧（以下、アンプ・オフセット）Ｖosを低
減する手段が設けられる。
【００２０】この手段は、増幅器１３の両入力端子間に
接続されるスイッチＳ１と、圧力センサ１１の出力端子
Ｔs2と増幅器１３の非反転側の入力端子との間に介設さ
れるスイッチＳ２と、増幅器１３の出力端子とＡ／Ｄ変
換器１４の入力端子との間に介設されるスイッチＳ３
と、演算増幅器１４２の反転入力・出力端子間に接続さ
れるスイッチＳ４と、オフセット補正回路１２の出力端
子とボルテージホロワ１３４の入力端子との間に介設さ
れるスイッチＳ５と、ボルテージホロワ１３４の入力端
子と演算増幅器１４１の非反転入力端子との間に接続さ
れるスイッチＳ６と、増幅器１３への入力禁止時で、い
わゆるオートゼロ状態時には、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ
４，Ｓ６をオンにして、スイッチＳ２，Ｓ５をオフにす
る一方、増幅器１３への入力許容時には、スイッチＳ
２，Ｓ３，Ｓ５をオンにして、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ
６をオフにし、入力許容時から逆積分時に移行するとス
イッチＳ３をオフにするスイッチング制御部とにより構
成される。なお、このスイッチング制御部は、例えばＡ
／Ｄ変換器１４の制御部１４ｂ内に設けられる。
接続されるスイッチＳ１と、圧力センサ１１の出力端子
Ｔs2と増幅器１３の非反転側の入力端子との間に介設さ
れるスイッチＳ２と、増幅器１３の出力端子とＡ／Ｄ変
換器１４の入力端子との間に介設されるスイッチＳ３
と、演算増幅器１４２の反転入力・出力端子間に接続さ
れるスイッチＳ４と、オフセット補正回路１２の出力端
子とボルテージホロワ１３４の入力端子との間に介設さ
れるスイッチＳ５と、ボルテージホロワ１３４の入力端
子と演算増幅器１４１の非反転入力端子との間に接続さ
れるスイッチＳ６と、増幅器１３への入力禁止時で、い
わゆるオートゼロ状態時には、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ
４，Ｓ６をオンにして、スイッチＳ２，Ｓ５をオフにす
る一方、増幅器１３への入力許容時には、スイッチＳ
２，Ｓ３，Ｓ５をオンにして、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ
６をオフにし、入力許容時から逆積分時に移行するとス
イッチＳ３をオフにするスイッチング制御部とにより構
成される。なお、このスイッチング制御部は、例えばＡ
／Ｄ変換器１４の制御部１４ｂ内に設けられる。
【００２１】次に、第１実施形態の特徴となる上記手段
の動作を説明する。例えば、入力禁止時でオートゼロ状
態時には、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６がオンにな
るとともに、スイッチＳ２，Ｓ５がオフになる。
の動作を説明する。例えば、入力禁止時でオートゼロ状
態時には、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６がオンにな
るとともに、スイッチＳ２，Ｓ５がオフになる。
【００２２】このとき、スイッチＳ１のオンおよびスイ
ッチＳ２のオフにより増幅器１３への入力が禁止され、
スイッチＳ５のオフおよびスイッチＳ６のオンにより増
幅器１３の出力電圧Ｖ１がＶos＋Ｖｒになる。また、ス
イッチＳ４のオンにより、演算増幅器１４２の反転入力
端子および非反転入力端子の電圧Ｖ３，Ｖ４が仮想短絡
により電圧Ｖｒと同レベルになり、抵抗Ｒ１４およびコ
ンデンサＣazの接続点の電圧Ｖ２が増幅器１３の出力電
圧Ｖ１と同レベルになり安定する。この場合、コンデン
サＣazに蓄積される電荷Ｑazを次式で表すことができ
る。
ッチＳ２のオフにより増幅器１３への入力が禁止され、
スイッチＳ５のオフおよびスイッチＳ６のオンにより増
幅器１３の出力電圧Ｖ１がＶos＋Ｖｒになる。また、ス
イッチＳ４のオンにより、演算増幅器１４２の反転入力
端子および非反転入力端子の電圧Ｖ３，Ｖ４が仮想短絡
により電圧Ｖｒと同レベルになり、抵抗Ｒ１４およびコ
ンデンサＣazの接続点の電圧Ｖ２が増幅器１３の出力電
圧Ｖ１と同レベルになり安定する。この場合、コンデン
サＣazに蓄積される電荷Ｑazを次式で表すことができ
る。
【００２３】 Ｑaz＝Ｃaz×（Ｖ１−Ｖｒ） ＝Ｃaz×Ｖos このバイアス状態、つまりコンデンサＣazがアンプ・オ
フセットに応じた電荷を蓄積した状態で、オートゼロ時
のＡ／Ｄ変換部１４ａが安定することになる。
フセットに応じた電荷を蓄積した状態で、オートゼロ時
のＡ／Ｄ変換部１４ａが安定することになる。
【００２４】この状態で、増幅器１３への入力許容時の
スイッチング制御に移行し、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５
がオンになるとともに、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ６がオ
フになる。
スイッチング制御に移行し、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５
がオンになるとともに、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ６がオ
フになる。
【００２５】このとき、スイッチＳ１のオフおよびスイ
ッチＳ２のオンにより、増幅器１３への入力が許容さ
れ、スイッチＳ５のオンおよびスイッチＳ６のオフによ
り、増幅器１３の出力電圧Ｖ１がＧ×Ｖin＋Ｖｇ＋Ｖos
になる。また、スイッチＳ４のオフにより、電圧Ｖ３が
電圧Ｖｒのレベルを保持した状態になると同時に、演算
増幅器１４１，１４２の反転入力端子側におけるコンデ
ンサＣazの端子が電圧Ｖｒと切り離された状態になり、
コンデンサＣazも上述の電荷量Ｑazを保持した状態にな
る。つまり、増幅器１３への入力許容時になっても電圧
Ｖ２はＶos＋Ｖｒのままとなる。従って、Ｖ１がＧ×Ｖ
in＋Ｖｇ＋Ｖosになるので、抵抗Ｒ１４には次式で与え
られる電流Ｉ１が流れることになる。
ッチＳ２のオンにより、増幅器１３への入力が許容さ
れ、スイッチＳ５のオンおよびスイッチＳ６のオフによ
り、増幅器１３の出力電圧Ｖ１がＧ×Ｖin＋Ｖｇ＋Ｖos
になる。また、スイッチＳ４のオフにより、電圧Ｖ３が
電圧Ｖｒのレベルを保持した状態になると同時に、演算
増幅器１４１，１４２の反転入力端子側におけるコンデ
ンサＣazの端子が電圧Ｖｒと切り離された状態になり、
コンデンサＣazも上述の電荷量Ｑazを保持した状態にな
る。つまり、増幅器１３への入力許容時になっても電圧
Ｖ２はＶos＋Ｖｒのままとなる。従って、Ｖ１がＧ×Ｖ
in＋Ｖｇ＋Ｖosになるので、抵抗Ｒ１４には次式で与え
られる電流Ｉ１が流れることになる。
【００２６】 Ｉ１＝(Ｖ１−Ｖ２)／Ｒ１４ ＝(Ｇ×Ｖin＋Ｖｇ−Ｖｒ)／Ｒ１４ そして、上記電流Ｉ１がコンデンサＣint に流れるの
で、電圧Ｖ４は、Ｔ１を圧力センサ１１の信号が入力す
る時間とすれば、Ｖｒ−Ｃin×Ｉ１×Ｔ１で与えられ
る。
で、電圧Ｖ４は、Ｔ１を圧力センサ１１の信号が入力す
る時間とすれば、Ｖｒ−Ｃin×Ｉ１×Ｔ１で与えられ
る。
【００２７】上記状態がＴ１時間継続した後、逆積分時
に移行してスイッチＳ３がオフになると、電流取出部１
４３が積分電流Ｉｒを流し始める逆積分状態になる。こ
のとき、コンデンサＣinが電流Ｉｒで放電するため、電
圧Ｖ４は、Ｖｒ−Ｉ１×Ｔ１／Ｃin＋Ｉｒ×Ｔ２／Ｃin
になる。ただし、Ｔ２は逆積分状態の時間である。
に移行してスイッチＳ３がオフになると、電流取出部１
４３が積分電流Ｉｒを流し始める逆積分状態になる。こ
のとき、コンデンサＣinが電流Ｉｒで放電するため、電
圧Ｖ４は、Ｖｒ−Ｉ１×Ｔ１／Ｃin＋Ｉｒ×Ｔ２／Ｃin
になる。ただし、Ｔ２は逆積分状態の時間である。
【００２８】ここで、Ｔ２を演算増幅器１４２の出力レ
ベルがＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わる時間に設定する
と、Ｖ３＝Ｖｒであるため、演算増幅器１４２の出力レ
ベルは、演算増幅器１４２の入力がＶｒ＞Ｖ４のときに
Ｌｏｗになり、Ｖｒ＜Ｖ４のときにＨｉｇｈになる。よ
って、Ｔ２は、Ｖｒ−Ｉ１×Ｔ１／Ｃin＋Ｉｒ×Ｔ２／
Ｃin＝Ｖｒにより次式で与えられる。
ベルがＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わる時間に設定する
と、Ｖ３＝Ｖｒであるため、演算増幅器１４２の出力レ
ベルは、演算増幅器１４２の入力がＶｒ＞Ｖ４のときに
Ｌｏｗになり、Ｖｒ＜Ｖ４のときにＨｉｇｈになる。よ
って、Ｔ２は、Ｖｒ−Ｉ１×Ｔ１／Ｃin＋Ｉｒ×Ｔ２／
Ｃin＝Ｖｒにより次式で与えられる。
【００２９】Ｔ２＝Ｉ１×Ｔ１／Ｉｒ また、Ｔ１をＮ個（一定）の基準クロック（ＣＬＫ）で
発生させて、Ｔ１＝ＣＬＫ×Ｎとし、Ｔ２時間中に上記
と同周期のクロックの個数をカウントすると、Ｔ２＝Ｃ
ＬＫ×Ｎout により、次式が成り立つ。ただし、Ｎout
はカウントしたクロック数である。
発生させて、Ｔ１＝ＣＬＫ×Ｎとし、Ｔ２時間中に上記
と同周期のクロックの個数をカウントすると、Ｔ２＝Ｃ
ＬＫ×Ｎout により、次式が成り立つ。ただし、Ｎout
はカウントしたクロック数である。
【００３０】ＣＬＫ×Ｎout ＝Ｉ１×Ｔ１／Ｉｒ Ｎout ／Ｎ＝Ｉ１／Ｉｒ このＮout は、Ｎ、Ｉｒが一定によりＩ１に応じたデジ
タル値になる。すなわち、デジタル値Ｎout は、Ｉ１で
決定され、Ｉ１＝(Ｇ×Ｖin＋Ｖｇ−Ｖｒ)／Ｒ１４であ
るため、アンプ・オフセットＶosの影響を受けなくな
る。また、Ｖｇ−Ｖｒがセンサ・オフセットを打ち消す
ようにＶｇを設定すると、センサ・オフセットの低減が
可能になる。これらの結果、湿度などの外部環境の変化
によってしばしばアンプ・オフセットが変化した場合で
も、Ａ／Ｄ変換器１４の出力は一定となり、高精度で高
信頼性の圧力センサ回路を得ることができる。
タル値になる。すなわち、デジタル値Ｎout は、Ｉ１で
決定され、Ｉ１＝(Ｇ×Ｖin＋Ｖｇ−Ｖｒ)／Ｒ１４であ
るため、アンプ・オフセットＶosの影響を受けなくな
る。また、Ｖｇ−Ｖｒがセンサ・オフセットを打ち消す
ようにＶｇを設定すると、センサ・オフセットの低減が
可能になる。これらの結果、湿度などの外部環境の変化
によってしばしばアンプ・オフセットが変化した場合で
も、Ａ／Ｄ変換器１４の出力は一定となり、高精度で高
信頼性の圧力センサ回路を得ることができる。
【００３１】図２は本発明の第２実施形態に係る圧力セ
ンサ回路の構成図で、この図を用いて以下に第２実施形
態の説明を行う。
ンサ回路の構成図で、この図を用いて以下に第２実施形
態の説明を行う。
【００３２】図２に示す圧力センサ回路は、圧力センサ
１１、増幅器１３およびスイッチＳ１〜Ｓ４を第１実施
形態と同様に備えているほか、スイッチＳ５，Ｓ６の廃
止に伴う変更点以外は第１実施形態と同様に構成される
Ａ／Ｄ変換器２４を備えているとともに、第１実施形態
とは異なるオフセット補正回路２２を備えている。
１１、増幅器１３およびスイッチＳ１〜Ｓ４を第１実施
形態と同様に備えているほか、スイッチＳ５，Ｓ６の廃
止に伴う変更点以外は第１実施形態と同様に構成される
Ａ／Ｄ変換器２４を備えているとともに、第１実施形態
とは異なるオフセット補正回路２２を備えている。
【００３３】Ａ／Ｄ変換器２４は、第１実施形態と同様
のＡ／Ｄ変換部１４ａ、および第１実施形態とは異なる
制御部２４ｂにより構成されている。制御部２４ｂは、
増幅器１３への入力禁止時で、オートゼロ状態時には、
スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ４をオンにして、スイッチＳ２
をオフにする一方、増幅器１３への入力許容時には、ス
イッチＳ２，Ｓ３をオンにして、スイッチＳ１，Ｓ４を
オフにするスイッチング制御部を備える以外は、第１実
施形態の制御部１４ｂと同様に構成される。
のＡ／Ｄ変換部１４ａ、および第１実施形態とは異なる
制御部２４ｂにより構成されている。制御部２４ｂは、
増幅器１３への入力禁止時で、オートゼロ状態時には、
スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ４をオンにして、スイッチＳ２
をオフにする一方、増幅器１３への入力許容時には、ス
イッチＳ２，Ｓ３をオンにして、スイッチＳ１，Ｓ４を
オフにするスイッチング制御部を備える以外は、第１実
施形態の制御部１４ｂと同様に構成される。
【００３４】オフセット補正回路２２は、センサ・オフ
セット低減用の基準電圧を生成するもので、Ｄ／Ａ変換
器により構成される。そして、オートゼロ状態時におい
て、出力電圧のレベルが演算増幅器１４１の非反転入力
端子に印加の電圧Ｖｒと同レベルになるように、また増
幅器１３への入力許容時において、出力電圧のレベルが
センサ・オフセット低減用の基準電圧Ｖｇと同レベルに
なるように、オフセット補正回路２２を設定すれば、第
１実施形態と同様の回路動作により、同様の効果が得ら
れることになる。
セット低減用の基準電圧を生成するもので、Ｄ／Ａ変換
器により構成される。そして、オートゼロ状態時におい
て、出力電圧のレベルが演算増幅器１４１の非反転入力
端子に印加の電圧Ｖｒと同レベルになるように、また増
幅器１３への入力許容時において、出力電圧のレベルが
センサ・オフセット低減用の基準電圧Ｖｇと同レベルに
なるように、オフセット補正回路２２を設定すれば、第
１実施形態と同様の回路動作により、同様の効果が得ら
れることになる。
【００３５】ここで、センサ・オフセットの補正原理を
説明する。ただし、オートゼロ状態時のオフセット補正
回路２２の出力をＶ２２とし、入力許容時のオフセット
補正回路２２の出力をＶ２２＋ΔＶ２２とする。
説明する。ただし、オートゼロ状態時のオフセット補正
回路２２の出力をＶ２２とし、入力許容時のオフセット
補正回路２２の出力をＶ２２＋ΔＶ２２とする。
【００３６】入力許容時、圧力センサ１１に圧力が加わ
っていないとすれば、Ｖinは数ｍＶ程度のセンサ・オフ
セットＶoffsetになる。従って、Ｖ１がＧ×Ｖoffset＋
Ｖos＋Ｖ２２＋ΔＶ２２で、Ｖ２がＶos＋Ｖ２２である
ので、電流Ｉ１は次式で与えられる。
っていないとすれば、Ｖinは数ｍＶ程度のセンサ・オフ
セットＶoffsetになる。従って、Ｖ１がＧ×Ｖoffset＋
Ｖos＋Ｖ２２＋ΔＶ２２で、Ｖ２がＶos＋Ｖ２２である
ので、電流Ｉ１は次式で与えられる。
【００３７】 Ｉ１＝(Ｖ１−Ｖ２)／Ｒ１４ ＝Ｇ×Ｖoffset＋ΔＶ２２ そして、圧力センサ１１に圧力が加わっていないので、
Ｉ１＝０、つまりΔＶ２２が−Ｇ×Ｖoffsetになるよう
に調整すれば、センサ・オフセットの補正が可能にな
る。
Ｉ１＝０、つまりΔＶ２２が−Ｇ×Ｖoffsetになるよう
に調整すれば、センサ・オフセットの補正が可能にな
る。
【００３８】図３は本発明の第３実施形態に係る圧力セ
ンサ回路における圧力センサを示す図で、この図を用い
て以下に第３実施形態を説明すると、本圧力センサ回路
は、圧力センサ３１を備える以外は、第２実施形態と同
様に構成される。
ンサ回路における圧力センサを示す図で、この図を用い
て以下に第３実施形態を説明すると、本圧力センサ回路
は、圧力センサ３１を備える以外は、第２実施形態と同
様に構成される。
【００３９】圧力センサ３１は、抵抗Ｒs1〜Ｒs4を第２
実施形態と同様に備えるとともに、センサ・オフセット
のばらつきを補正するために、図３に示すように、電源
端子Ｔs3と抵抗Ｒs1との間に介設される抵抗Ｒ１および
電源端子Ｔs3と抵抗Ｒs2との間に介設される抵抗Ｒ２の
どちらか一方を備え、センサ・オフセットのばらつきが
常に正となるように調整されている。
実施形態と同様に備えるとともに、センサ・オフセット
のばらつきを補正するために、図３に示すように、電源
端子Ｔs3と抵抗Ｒs1との間に介設される抵抗Ｒ１および
電源端子Ｔs3と抵抗Ｒs2との間に介設される抵抗Ｒ２の
どちらか一方を備え、センサ・オフセットのばらつきが
常に正となるように調整されている。
【００４０】ここで、本圧力センサ回路が圧力センサ３
１を備える以外は第２実施形態と同様に構成されるの
で、第２実施形態におけるセンサ・オフセットの補正原
理の説明から、次式が成り立つのが分かる。
１を備える以外は第２実施形態と同様に構成されるの
で、第２実施形態におけるセンサ・オフセットの補正原
理の説明から、次式が成り立つのが分かる。
【００４１】 Ｖin＝Ｖoffset ただし、ゼロ圧力時 Ｖ１＝Ｇ×Ｖoffset＋Ｖos＋Ｖ２２＋ΔＶ２２ この場合、Ｖ１の振幅ダイナミックレンジはＶ２２＋Δ
Ｖ２２〜ＶＤＤの範囲となる。このとき、ΔＶ２２が−
Ｇ×Ｖoffsetであるので、センサ・オフセットＶoffset
が正になるように圧力センサ３１を調整すれば、ΔＶ２
２＜０となり、Ｖ１の振幅ダイナミックレンジを拡大す
ることができる。
Ｖ２２〜ＶＤＤの範囲となる。このとき、ΔＶ２２が−
Ｇ×Ｖoffsetであるので、センサ・オフセットＶoffset
が正になるように圧力センサ３１を調整すれば、ΔＶ２
２＜０となり、Ｖ１の振幅ダイナミックレンジを拡大す
ることができる。
【００４２】次に、本発明の第４実施形態に係る圧力セ
ンサ回路の説明を行う。ただし、第４実施形態に係る圧
力センサ回路は第１実施形態と同様に構成される。
ンサ回路の説明を行う。ただし、第４実施形態に係る圧
力センサ回路は第１実施形態と同様に構成される。
【００４３】第４実施形態の場合、次式が成り立つ。
【００４４】 Ｖin＝Ｖoffset ただし、ゼロ圧力時 Ｖ１＝Ｇ×Ｖoffset＋Ｖos＋Ｖｇ この場合、増幅器１３のダイナミックレンジはＶｇ〜Ｖ
ＤＤとなり、センサ・オフセットを補正するように、Ｖ
ｇ＝−Ｇ×Ｖoffsetになるように設定すれば、ダイナミ
ックレンジを拡大することができる。
ＤＤとなり、センサ・オフセットを補正するように、Ｖ
ｇ＝−Ｇ×Ｖoffsetになるように設定すれば、ダイナミ
ックレンジを拡大することができる。
【００４５】図４は本発明の第５実施形態に係る圧力セ
ンサ回路における圧力センサを示す図で、この図を用い
て以下に第５実施形態の説明を行う。
ンサ回路における圧力センサを示す図で、この図を用い
て以下に第５実施形態の説明を行う。
【００４６】図４に示す圧力センサ回路は、圧力センサ
１１、オフセット補正回路１２、増幅器１３およびスイ
ッチＳ１〜Ｓ６を第１実施形態と同様に備えているほ
か、第１実施形態とは相違するＡ／Ｄ変換器４４を備え
ている。
１１、オフセット補正回路１２、増幅器１３およびスイ
ッチＳ１〜Ｓ６を第１実施形態と同様に備えているほ
か、第１実施形態とは相違するＡ／Ｄ変換器４４を備え
ている。
【００４７】このＡ／Ｄ変換器４４は、第１実施形態と
同様の制御部１４ｂ、および第１実施形態とは異なるＡ
／Ｄ変換部４４ａにより構成されている。Ａ／Ｄ変換部
４４ａは、電流取出部１４３に代えて、演算増幅器１４
１の反転入力端子から逆積分電流を取り出す電流取出部
（図では電流源）４４３を備える以外は第１実施形態の
Ａ／Ｄ変換部１４ａと同様に構成されている。
同様の制御部１４ｂ、および第１実施形態とは異なるＡ
／Ｄ変換部４４ａにより構成されている。Ａ／Ｄ変換部
４４ａは、電流取出部１４３に代えて、演算増幅器１４
１の反転入力端子から逆積分電流を取り出す電流取出部
（図では電流源）４４３を備える以外は第１実施形態の
Ａ／Ｄ変換部１４ａと同様に構成されている。
【００４８】上記構成の場合、逆積分電流を取り出す演
算増幅器１４１の反転入力端子の電位がＡ／Ｄ変換部４
４ａの基準電圧Ｖｒで安定なため、正確に逆積分電流を
取り出すことが可能になり、高精度なＡ／Ｄ変換を行う
ことが可能となる。
算増幅器１４１の反転入力端子の電位がＡ／Ｄ変換部４
４ａの基準電圧Ｖｒで安定なため、正確に逆積分電流を
取り出すことが可能になり、高精度なＡ／Ｄ変換を行う
ことが可能となる。
【００４９】
【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、ブリッジ回路構成の抵抗により
成る圧力センサと、前記圧力センサの出力オフセット低
減用の基準信号を生成するオフセット補正回路と、前記
オフセット補正回路からの基準信号で前記出力オフセッ
トを低減しながら前記圧力センサの検出信号を増幅する
差動増幅型の増幅器と、前記増幅器の出力信号をデジタ
ル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記増幅器の出力信号
に含まれるその増幅器の出力オフセットを前記Ａ／Ｄ変
換器で低減する手段とを備えるので、増幅器の出力オフ
セットを打ち消し、時間経過、湿度などの外部環境が変
化しても正確な出力が得られる高精度で高信頼性の圧力
センサ回路を提供することができる。
１記載の発明によれば、ブリッジ回路構成の抵抗により
成る圧力センサと、前記圧力センサの出力オフセット低
減用の基準信号を生成するオフセット補正回路と、前記
オフセット補正回路からの基準信号で前記出力オフセッ
トを低減しながら前記圧力センサの検出信号を増幅する
差動増幅型の増幅器と、前記増幅器の出力信号をデジタ
ル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記増幅器の出力信号
に含まれるその増幅器の出力オフセットを前記Ａ／Ｄ変
換器で低減する手段とを備えるので、増幅器の出力オフ
セットを打ち消し、時間経過、湿度などの外部環境が変
化しても正確な出力が得られる高精度で高信頼性の圧力
センサ回路を提供することができる。
【００５０】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の圧力センサ回路において、前記Ａ／Ｄ変換器は、所
定電圧が非反転入力端子に印加される第１演算増幅器
と、前記増幅器の出力端子に一端が接続される積分用抵
抗と、この積分用抵抗の他端と前記第１演算増幅器の反
転入力端子との間に接続されるオートゼロ用コンデンサ
と、前記積分用抵抗およびオートゼロ用コンデンサの接
続点と前記第１演算増幅器の出力端子との間に接続され
る積分用コンデンサと、前記第１演算増幅器の出力端子
および反転入力端子にそれぞれ非反転入力端子および反
転入力端子が接続される第２演算増幅器と、前記積分用
コンデンサから逆積分電流を取り出す電流取出部とを有
し、前記手段は、前記増幅器の両入力端子間に接続され
る第１スイッチと、前記圧力センサの一方の出力端子と
前記増幅器の非反転側の入力端子との間に介設される第
２スイッチと、前記増幅器の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換
器の入力端子との間に介設される第３スイッチと、前記
第２演算増幅器の反転入力端子および出力端子間に接続
される第４スイッチと、前記オフセット補正回路と前記
増幅器との間に介設される第５スイッチと、前記増幅器
および第５スイッチの接続点と前記第１演算増幅器の非
反転入力端子との間に接続される第６スイッチと、前記
増幅器への入力禁止時には、前記第１、第３、第４およ
び第６スイッチをオンにして、前記第２および第５スイ
ッチをオフにする一方、前記増幅器への入力許容時に
は、前記第２、第３および第５スイッチをオンにして、
前記第１、第４および第６スイッチをオフにし、前記入
力許容時から逆積分時に移行すると前記第３スイッチを
オフにするスイッチング制御部とを有するので、増幅器
の出力オフセットを打ち消し、時間経過、湿度などの外
部環境が変化しても正確な出力が得られる高精度で高信
頼性の圧力センサ回路を提供することができる。
載の圧力センサ回路において、前記Ａ／Ｄ変換器は、所
定電圧が非反転入力端子に印加される第１演算増幅器
と、前記増幅器の出力端子に一端が接続される積分用抵
抗と、この積分用抵抗の他端と前記第１演算増幅器の反
転入力端子との間に接続されるオートゼロ用コンデンサ
と、前記積分用抵抗およびオートゼロ用コンデンサの接
続点と前記第１演算増幅器の出力端子との間に接続され
る積分用コンデンサと、前記第１演算増幅器の出力端子
および反転入力端子にそれぞれ非反転入力端子および反
転入力端子が接続される第２演算増幅器と、前記積分用
コンデンサから逆積分電流を取り出す電流取出部とを有
し、前記手段は、前記増幅器の両入力端子間に接続され
る第１スイッチと、前記圧力センサの一方の出力端子と
前記増幅器の非反転側の入力端子との間に介設される第
２スイッチと、前記増幅器の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換
器の入力端子との間に介設される第３スイッチと、前記
第２演算増幅器の反転入力端子および出力端子間に接続
される第４スイッチと、前記オフセット補正回路と前記
増幅器との間に介設される第５スイッチと、前記増幅器
および第５スイッチの接続点と前記第１演算増幅器の非
反転入力端子との間に接続される第６スイッチと、前記
増幅器への入力禁止時には、前記第１、第３、第４およ
び第６スイッチをオンにして、前記第２および第５スイ
ッチをオフにする一方、前記増幅器への入力許容時に
は、前記第２、第３および第５スイッチをオンにして、
前記第１、第４および第６スイッチをオフにし、前記入
力許容時から逆積分時に移行すると前記第３スイッチを
オフにするスイッチング制御部とを有するので、増幅器
の出力オフセットを打ち消し、時間経過、湿度などの外
部環境が変化しても正確な出力が得られる高精度で高信
頼性の圧力センサ回路を提供することができる。
【００５１】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の圧力センサ回路において、前記Ａ／Ｄ変換器は、所
定電圧が非反転入力端子に印加される第１演算増幅器
と、前記増幅器の出力端子に一端が接続される積分用抵
抗と、この積分用抵抗の他端と前記第１演算増幅器の反
転入力端子との間に接続されるオートゼロ用コンデンサ
と、前記積分用抵抗およびオートゼロ用コンデンサの接
続点と前記第１演算増幅器の出力端子との間に接続され
る積分用コンデンサと、前記第１演算増幅器の出力端子
および反転入力端子にそれぞれ非反転入力端子および反
転入力端子が接続される第２演算増幅器と、前記積分用
コンデンサから逆積分電流を取り出す電流取出部とを有
し、前記手段は、前記増幅器の両入力端子間に接続され
る第１スイッチと、前記圧力センサの一方の出力端子と
前記増幅器の非反転側の入力端子との間に介設される第
２スイッチと、前記増幅器の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換
器の入力端子との間に介設される第３スイッチと、前記
第２演算増幅器の反転入力端子および出力端子間に接続
される第４スイッチと、前記増幅器への入力禁止時に
は、前記第１、第３および第４スイッチをオンにして、
前記第２スイッチをオフにする一方、前記増幅器への入
力許容時には、前記第２および第３スイッチをオンにし
て、前記第１および第４スイッチをオフにし、前記入力
許容時から逆積分時に移行すると前記第３スイッチをオ
フにするスイッチング制御部とを有し、前記オフセット
補正回路は、前記入力禁止時には前記第１演算増幅器の
非反転入力端子に印加の所定電圧と同レベルの電圧を出
力する一方、前記入力許容時には前記基準信号としての
電圧を出力するので、増幅器の出力オフセットを打ち消
し、時間経過、湿度などの外部環境が変化しても正確な
出力が得られる高精度で高信頼性の圧力センサ回路を提
供することができる。
載の圧力センサ回路において、前記Ａ／Ｄ変換器は、所
定電圧が非反転入力端子に印加される第１演算増幅器
と、前記増幅器の出力端子に一端が接続される積分用抵
抗と、この積分用抵抗の他端と前記第１演算増幅器の反
転入力端子との間に接続されるオートゼロ用コンデンサ
と、前記積分用抵抗およびオートゼロ用コンデンサの接
続点と前記第１演算増幅器の出力端子との間に接続され
る積分用コンデンサと、前記第１演算増幅器の出力端子
および反転入力端子にそれぞれ非反転入力端子および反
転入力端子が接続される第２演算増幅器と、前記積分用
コンデンサから逆積分電流を取り出す電流取出部とを有
し、前記手段は、前記増幅器の両入力端子間に接続され
る第１スイッチと、前記圧力センサの一方の出力端子と
前記増幅器の非反転側の入力端子との間に介設される第
２スイッチと、前記増幅器の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換
器の入力端子との間に介設される第３スイッチと、前記
第２演算増幅器の反転入力端子および出力端子間に接続
される第４スイッチと、前記増幅器への入力禁止時に
は、前記第１、第３および第４スイッチをオンにして、
前記第２スイッチをオフにする一方、前記増幅器への入
力許容時には、前記第２および第３スイッチをオンにし
て、前記第１および第４スイッチをオフにし、前記入力
許容時から逆積分時に移行すると前記第３スイッチをオ
フにするスイッチング制御部とを有し、前記オフセット
補正回路は、前記入力禁止時には前記第１演算増幅器の
非反転入力端子に印加の所定電圧と同レベルの電圧を出
力する一方、前記入力許容時には前記基準信号としての
電圧を出力するので、増幅器の出力オフセットを打ち消
し、時間経過、湿度などの外部環境が変化しても正確な
出力が得られる高精度で高信頼性の圧力センサ回路を提
供することができる。
【００５２】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の圧力センサ回路において、前記圧力センサは、出力
オフセット電圧のばらつきが常に正の値になるように調
整されているので、増幅器のダイナミックレンジを拡大
することができる。
載の圧力センサ回路において、前記圧力センサは、出力
オフセット電圧のばらつきが常に正の値になるように調
整されているので、増幅器のダイナミックレンジを拡大
することができる。
【００５３】請求項５記載の発明によれば、請求項２記
載の圧力センサ回路において、前記基準信号としての電
圧から前記所定電圧を引いて得た値が前記圧力センサの
出力オフセットを打ち消すように、前記基準信号が設定
されているので、増幅器のダイナミックレンジを拡大す
ることができる。
載の圧力センサ回路において、前記基準信号としての電
圧から前記所定電圧を引いて得た値が前記圧力センサの
出力オフセットを打ち消すように、前記基準信号が設定
されているので、増幅器のダイナミックレンジを拡大す
ることができる。
【００５４】請求項６記載の発明によれば、請求項２ま
たは３記載の圧力センサ回路において、前記逆積分電流
は前記第１演算増幅器の反転入力端子から取り出される
ので、高精度なＡ／Ｄ変換が可能になる。
たは３記載の圧力センサ回路において、前記逆積分電流
は前記第１演算増幅器の反転入力端子から取り出される
ので、高精度なＡ／Ｄ変換が可能になる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサ回路の
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る圧力センサ回路の
構成図である。
構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る圧力センサ回路に
おける圧力センサを示す図である。
おける圧力センサを示す図である。
【図４】本発明の第５実施形態に係る圧力センサ回路に
おける圧力センサを示す図である。
おける圧力センサを示す図である。
【図５】圧力センサ回路の従来構成例を示す図である。
１１，３１ 圧力センサ １２，２２ オフセット補正回路 １３ 増幅器 １４，２４，４４ Ａ／Ｄ変換器 １４ａ，４４ａ Ａ／Ｄ変換部 １４ｂ，２４ｂ 制御部 １４１ 演算増幅器（積分器） １４２ 演算増幅器（比較器） １４３，４４３ 電流取出部 Ｒ１４ 積分用の抵抗 Ｃaz オートゼロ用のコンデンサ Ｃint 積分用のコンデンサ Ｓ１〜Ｓ６ スイッチ Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 慎司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2F049 AA13 CA12 2F075 AA06 AA07 EE04
Claims (6)
- 【請求項１】 ブリッジ回路構成の抵抗により成る圧力
センサと、 前記圧力センサの出力オフセット低減用の基準信号を生
成するオフセット補正回路と、 前記オフセット補正回路からの基準信号で前記出力オフ
セットを低減しながら前記圧力センサの検出信号を増幅
する差動増幅型の増幅器と、 前記増幅器の出力信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変
換器と、 前記増幅器の出力信号に含まれるその増幅器の出力オフ
セットを前記Ａ／Ｄ変換器で低減する手段とを備える圧
力センサ回路。 - 【請求項２】 前記Ａ／Ｄ変換器は、所定電圧が非反転
入力端子に印加される第１演算増幅器と、前記増幅器の
出力端子に一端が接続される積分用抵抗と、この積分用
抵抗の他端と前記第１演算増幅器の反転入力端子との間
に接続されるオートゼロ用コンデンサと、前記積分用抵
抗およびオートゼロ用コンデンサの接続点と前記第１演
算増幅器の出力端子との間に接続される積分用コンデン
サと、前記第１演算増幅器の出力端子および反転入力端
子にそれぞれ非反転入力端子および反転入力端子が接続
される第２演算増幅器と、前記積分用コンデンサから逆
積分電流を取り出す電流取出部とを有し、 前記手段は、前記増幅器の両入力端子間に接続される第
１スイッチと、前記圧力センサの一方の出力端子と前記
増幅器の非反転側の入力端子との間に介設される第２ス
イッチと、前記増幅器の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換器の
入力端子との間に介設される第３スイッチと、前記第２
演算増幅器の反転入力端子および出力端子間に接続され
る第４スイッチと、前記オフセット補正回路と前記増幅
器との間に介設される第５スイッチと、前記増幅器およ
び第５スイッチの接続点と前記第１演算増幅器の非反転
入力端子との間に接続される第６スイッチと、前記増幅
器への入力禁止時には、前記第１、第３、第４および第
６スイッチをオンにして、前記第２および第５スイッチ
をオフにする一方、前記増幅器への入力許容時には、前
記第２、第３および第５スイッチをオンにして、前記第
１、第４および第６スイッチをオフにし、前記入力許容
時から逆積分時に移行すると前記第３スイッチをオフに
するスイッチング制御部とを有する請求項１記載の圧力
センサ回路。 - 【請求項３】 前記Ａ／Ｄ変換器は、所定電圧が非反転
入力端子に印加される第１演算増幅器と、前記増幅器の
出力端子に一端が接続される積分用抵抗と、この積分用
抵抗の他端と前記第１演算増幅器の反転入力端子との間
に接続されるオートゼロ用コンデンサと、前記積分用抵
抗およびオートゼロ用コンデンサの接続点と前記第１演
算増幅器の出力端子との間に接続される積分用コンデン
サと、前記第１演算増幅器の出力端子および反転入力端
子にそれぞれ非反転入力端子および反転入力端子が接続
される第２演算増幅器と、前記積分用コンデンサから逆
積分電流を取り出す電流取出部とを有し、 前記手段は、前記増幅器の両入力端子間に接続される第
１スイッチと、前記圧力センサの一方の出力端子と前記
増幅器の非反転側の入力端子との間に介設される第２ス
イッチと、前記増幅器の出力端子と前記Ａ／Ｄ変換器の
入力端子との間に介設される第３スイッチと、前記第２
演算増幅器の反転入力端子および出力端子間に接続され
る第４スイッチと、前記増幅器への入力禁止時には、前
記第１、第３および第４スイッチをオンにして、前記第
２スイッチをオフにする一方、前記増幅器への入力許容
時には、前記第２および第３スイッチをオンにして、前
記第１および第４スイッチをオフにし、前記入力許容時
から逆積分時に移行すると前記第３スイッチをオフにす
るスイッチング制御部とを有し、 前記オフセット補正回路は、前記入力禁止時には前記第
１演算増幅器の非反転入力端子に印加の所定電圧と同レ
ベルの電圧を出力する一方、前記入力許容時には前記基
準信号としての電圧を出力する請求項１記載の圧力セン
サ回路。 - 【請求項４】 前記圧力センサは、出力オフセット電圧
のばらつきが常に正の値になるように調整されている請
求項１記載の圧力センサ回路。 - 【請求項５】 前記基準信号としての電圧から前記所定
電圧を引いて得た値が前記圧力センサの出力オフセット
を打ち消すように、前記基準信号が設定されている請求
項２記載の圧力センサ回路。 - 【請求項６】 前記逆積分電流は前記第１演算増幅器の
反転入力端子から取り出される請求項２または３記載の
圧力センサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27234999A JP3584803B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 圧力センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP27234999A JP3584803B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 圧力センサ回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001091373A true JP2001091373A (ja) | 2001-04-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27234999A Expired - Fee Related JP3584803B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 圧力センサ回路 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7755529B2 (en) | 2007-12-21 | 2010-07-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | A/D Converter to convert an analog signal from a bridge circuit to a digital signal |
| WO2013140582A1 (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | パイオニア株式会社 | 検出装置及び方法 |
| JPWO2013140582A1 (ja) * | 2012-03-22 | 2015-08-03 | パイオニア株式会社 | 検出装置及び方法 |
| CN105600149A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-25 | 翁文彬 | 一种糖果盒 |
| CN105600148A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-25 | 翁文彬 | 一种湿感应糖果盒 |
| CN112379246A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-19 | 西安卓越智动科技有限公司 | 基于可穿戴设备的薄膜型压力传感器接口电路调试方法 |
| CN113514173A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-10-19 | 武汉飞恩微电子有限公司 | 基于压力传感器的抗干扰电路、控制方法及压力传感器 |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27234999A patent/JP3584803B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN112379246A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-19 | 西安卓越智动科技有限公司 | 基于可穿戴设备的薄膜型压力传感器接口电路调试方法 |
| CN112379246B (zh) * | 2020-11-17 | 2024-05-17 | 西北机电工程研究所 | 基于可穿戴设备的薄膜型压力传感器接口电路调试方法 |
| CN113514173A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-10-19 | 武汉飞恩微电子有限公司 | 基于压力传感器的抗干扰电路、控制方法及压力传感器 |
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