JP3806637B2

JP3806637B2 - 半導体圧力検出装置

Info

Publication number: JP3806637B2
Application number: JP2001332296A
Authority: JP
Inventors: 孝信竹内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003139638A; US6750665B2; US20030080760A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力電圧が圧力変化に対して非線形に変化する半導体圧力検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ピエゾ抵抗等において圧力に応じて発生する歪みないし抵抗変化を電圧に変換し、この電圧に基づいて該圧力を検出するようにした半導体圧力検出装置は、非常に小型であり、測定精度が高く、かつ量産が容易であることから、種々の分野で広く用いられている（例えば、特開昭５５−３７９０６号公報、特開昭６３−２４１４３９号公報、特開平９−６１１８９号公報等参照）。
【０００３】
図５は、かかる従来の代表的な半導体圧力検出装置の電気的構成を示す回路図である。図５に示すように、この従来の半導体圧力検出装置１０１には、それぞれピエゾ抵抗等からなる４つの抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１０４で構成されるホイートストンブリッジを備えたセンサエレメント部１０２と、センサエレメント部１０２の出力電圧を増幅する差動増幅器１０３と、差動増幅器１０３の出力電圧をさらに増幅する２つの演算増幅器（以下、「オペアンプ」という。）ＯＰ１０１、ＯＰ１０２と、増幅電圧出力端子１０４とが設けられている。
【０００４】
さらに、半導体圧力検出装置１０１には、外部から供給される駆動電圧Ｖｃｃから、差動増幅器１０３及びオペアンプＯＰ１０１、ＯＰ１０２の基準電圧Ｖｒｅｆを生成するオペアンプＯＰ１２１が設けられている。なお、オペアンプＯＰ１０１には２つの抵抗Ｒ１１１、Ｒ１１２が付設され、オペアンプＯＰ１０２には４つの抵抗Ｒ１２１〜Ｒ１２４が付設されている。また、オペアンプＯＰ１２１には、２つの抵抗Ｒ１０５、Ｒ１０６が付設されている。
【０００５】
かくして、この半導体圧力検出装置１０１では、センサエレメント部１０２から、圧力に対応する電圧が出力され、この電圧は、差動増幅器１０３とオペアンプＯＰ１０１、ＯＰ１０２とによって増幅された後、増幅電圧出力端子１０４から出力電圧ＶＯＵＴとして出力される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば図５に示すような従来の半導体圧力検出装置では、その電圧出力特性は、圧力変化に対して線形である。このため、例えば低圧領域では高精度が要求されるが、高圧領域ではさほど高精度が要求されないような場合、半導体圧力検出装置は、低圧領域の精度に合わせた設計仕様にする必要がある。また、これと逆の要求がある場合は、高圧領域の精度に合わせた設計仕様にする必要がある。したがって、種々の仕様について個別に半導体圧力検出装置を設計しなければならず、半導体圧力検出装置が高価になるといった問題がある。
【０００７】
また、従来の半導体圧力検出装置では、その出力電圧は、通常、マイコン等のＡＤコンバータに入力される。このため、半導体圧力検出装置は、電源電圧（駆動電圧）の変化に比例した出力特性（電源電圧レシオ特性）をもつように設定される。他方、マイコンのＡＤコンバータも、電源電圧の変化に比例する動作特性をもつ。したがって、両者間で電源を共通にすれば、電源電圧の変動による誤差が相殺（キャンセル）されるといった利点がある。しかしながら、このようにすると、非線形回路を構成する場合は、電源電圧レシオ特性が得られないので、測定誤差が大きくなるといった問題がある。
【０００８】
さらに、従来の半導体圧力検出装置では、非線形回路を構成した場合、出力電圧をフィードバックすると、そのオフセット電圧（圧力が０のときの出力電圧）により誤差が発生するといった問題がある。例えば、出力電圧は、単に圧力変化のみに対応する非線形特性を備える必要があるが、半導体圧力検出装置のオフセット電圧が０Ｖでない場合は、たとえ圧力変化が０であっても、オフセット電圧により非線形の補正がかかるといった問題がある。
【０００９】
また、従来の半導体圧力検出装置では、非線形特性を調整することができないので、製品のバラツキ、例えばセンサエレメント部の非線形性（バルーン効果等による）、あるいはＩＣ回路部の非線形性（例えば、抵抗の電圧依存性などによる）による誤差が発生するといった問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、非線形な出力特性が得られ、電源電圧レシオ特性が得られ、オフセット電圧による誤差をなくすことができ、さらには非線形特性の調整を容易に行うことができる半導体圧力検出装置を提供することを解決すべき課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる半導体圧力検出装置は、（ｉ）圧力に応じてひずみ、該ひずみに応じて抵抗値が変化する半導体抵抗（例えば、ピエゾ抵抗）を備える一方、基準電源電圧Ｖｓｅｎが印加され、上記圧力に対応する電圧を出力するセンサエレメント部と、（ii）センサエレメント部から出力された電圧を増幅して出力する電圧増幅部とを備えている半導体圧力検出装置において、（iii）電圧増幅部の出力電圧ＶＯＵＴを基準電源電圧Ｖｓｅｎにフィードバックさせることにより、該出力電圧に上記圧力に対する非線形特性をもたせる出力電圧フィードバック部を備えていて、上記基準電源電圧Ｖｓｅｎに比例する電圧が、電圧増幅部の基準電圧として用いられることを特徴とするものである。
【００１２】
なお、前記の特開昭５５−３７９０６号公報、特開昭６３−２４１４３９号公報又は特開平９−６１１８９号公報に開示されている圧力検出装置でも、出力電圧をセンサエレメント部にフィードバックさせているが、これらはいずれも出力電圧に、圧力に対する非線形特性をもたせるものではなく、本発明とは明らかに構成が異なるものである。
【００１３】
上記半導体圧力検出装置においては、外部から供給される駆動電圧Ｖｃｃに比例する電圧（レシオ電圧）を、出力電圧フィードバック部の基準電圧として用いるのが好ましい。
【００１４】
上記半導体圧力検出装置においては、出力電圧フィードバック部が、電圧増幅部の出力電圧ＶＯＵＴと、該出力電圧ＶＯＵＴのオフセット電圧ＺＳＯＵＴとの差電圧を基準電源電圧Ｖｓｅｎにフィードバックさせるようになっているのが好ましい。
この場合、オフセット電圧ＺＳＯＵＴ及び上記差電圧の調整（オフセット調整）を同一の回路により行うのがより好ましい。
【００１５】
上記半導体圧力検出装置においては、電圧増幅部の出力電圧ＶＯＵＴを基準電源電圧Ｖｓｅｎにフィードバックさせる率を任意に設定することができるようになっているのが好ましい。
また、上記半導体圧力検出装置においては、出力電圧フィードバック部が、電圧増幅部の出力電圧ＶＯＵＴが高いときほど基準電源電圧Ｖｓｅｎを上昇させる非線形特性を備えていてもよい。これに代えて、出力電圧フィードバック部が、電圧増幅部の出力電圧ＶＯＵＴが高いときほど基準電源電圧Ｖｓｅｎを低下させる非線形特性を備えていてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を具体的に説明する。まず、実施の形態１にかかる半導体圧力検出装置の概要を説明する。
図１に示すように、半導体圧力検出装置１ａは、ホイートストンブリッジ構造をなす４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４（半導体抵抗）を備えたセンサエレメント部２と、差動増幅器３と２つのオペアンプＯＰ１、ＯＰ２と増幅電圧出力端子４とを備えた電圧増幅部と、オペアンプＯＰ１０とＤ／ＡコンバータＤＡＣ１とオフセット電圧出力端子５とを備えたオフセット電圧出力部と、３つのオペアンプＯＰ３〜ＯＰ５とＤ／ＡコンバータＤＡＣ２とを備えた出力電圧フィードバック部と、２つのオペアンプＯＰ２１、ＯＰ２２を備えた第１の基準電圧出力部と、オペアンプＯＰ２３を備えた第２の基準電圧出力部とで構成されている。
【００１７】
センサエレメント部２には、基準電源電圧Ｖｓｅｎが印加されている。また、センサエレメント２においては、ホイートストンブリッジをなす各抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、圧力に応じてひずみ、該ひずみに応じてその抵抗値が変化する。このため、センサエレメント部２からは、圧力に対応する電圧が出力される。
【００１８】
電圧増幅部は、センサエレメント部２から出力された電圧を増幅し、その出力電圧ＶＯＵＴを、増幅電圧出力端子４を介して外部機器（例えば、マイコン等）に出力するとともに、出力電圧フィードバック部にも出力する。ここで、差動増幅器３とオペアンプＯＰ１、ＯＰ２の非反転入力端子（プラス入力端子）とには、それぞれ、第２の基準電圧出力部から出力された、基準電源電圧Ｖｓｅｎに比例する電圧Ｖｒｅｆ３が、基準電圧として印加される。なお、オペアンプＯＰ１には２つの抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が付設され、オペアンプＯＰ２には４つの抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４が付設されている。
【００１９】
オフセット電圧出力部は、オフセット電圧ＺＳＯＵＴ、すなわち圧力が０のときの出力電圧ＶＯＵＴを、オフセット電圧出力端子５を介して外部機器に出力するとともに、出力電圧フィードバック部にも出力する。ここで、オペアンプＯＰ１０には、第１の基準電圧出力部から出力された、駆動電圧Ｖｃｃに比例する電圧Ｖｒｅｆ２（レシオ電圧）が基準電圧として印加される。
【００２０】
出力電圧フィードバック部は、出力電圧ＶＯＵＴとオフセット電圧ＺＳＯＵＴとの差電圧を基準電源電圧Ｖｓｅｎにフィードバックさせることにより、出力電圧ＶＯＵＴに、圧力に対する非線形特性をもたせる。ここで、オペアンプＯＰ３、ＯＰ５の非反転入力端子には、それぞれ、第１の基準電圧出力部から出力された、外部から供給される駆動電圧Ｖｃｃに比例する電圧Ｖｒｅｆ１（レシオ電圧）が基準電圧として印加される。なお、オペアンプＯＰ３には４つの抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４が付設され、オペアンプＯＰ５には３つの抵抗Ｒ５１〜Ｒ５３が付設されている。
【００２１】
第１の基準電圧出力部は、オペアンプ２１から駆動電圧Ｖｃｃに比例する基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力するとともに、オペアンプ２２から駆動電圧Ｖｃｃに比例する基準電圧Ｖｒｅｆ２を出力する。
第２の基準電圧出力部は、オペアンプ２３から基準電源電圧Ｖｓｅｎに比例する基準電圧Ｖｒｅｆ３を出力する。
【００２２】
次に、半導体圧力検出装置１ａのより具体的な構成及び機能を説明する。
センサエレメント部２において、ホイートストンブリッジ構造をなす４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ、半導体（例えば、シリコン）に不純物が拡散されてなる拡散抵抗であって、半導体チップ内に形成されている。ここで、センサエレメント部２に圧力が印加されると、ホイートストンブリッジのバランスが崩れて電圧ΔＶが発生し、この電圧ΔＶはセンサエレメント部２から差動増幅器３に出力される。この出力電圧ΔＶは圧力に比例する。
【００２３】
センサエレメント部２の出力電圧ΔＶは、差動増幅器３によって増幅された後、さらにオペアンプＯＰ１及びオペアンプＯＰ２によって増幅され、出力電圧ＶＯＵＴとして出力される。ここで、差動増幅器３及び両オペアンプＯＰ１、ＯＰ２の基準電圧Ｖｒｅｆ３は、第２の基準電圧出力部のオペアンプＯＰ２３から出力されるが、この第２の基準電圧出力の電源電圧には、センサエレメント部２に供給される基準電源電圧Ｖｓｅｎが用いられている。すなわち、第２の基準電圧出力部とセンサエレメント部２とは、電源電圧を共通にしている。オペアンプＯＰ１では反転増幅が行われ、その増幅率はＲ１２／Ｒ１１となる。なお、オペアンプＯＰ１内部の詳細な回路構成は、よく知られた一般的なものであるので、その説明は省略する（その他のオペアンプについても同様）。
【００２４】
オペアンプＯＰ２に付設された４つの抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４の抵抗値は、（Ｒ２３の抵抗値）／（Ｒ２１の抵抗値）＝（Ｒ２４の抵抗値）／（Ｒ２２の抵抗値）となるように設定されている。ここで、オペアンプＯＰ２は、圧力印加が０であるときのオペアンプ１の出力が基準電圧Ｖｒｅｆ３となるように設計される。これにより、圧力印加が０のときには、出力端子が抵抗Ｒ２４に接続されたオペアンプＯＰ１０の出力電圧と、オペアンプＯＰ２の出力電圧とが等しくなる。このため、オペアンプＯＰ１０の出力電圧を調整することにより、半導体圧力検出装置１ａへの圧力印加が０のときの出力電圧ＶＯＵＴ、すなわちオフセット電圧ＺＳＯＵＴを調整することができる。
【００２５】
したがって、差動増幅器３とオペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２とによる回路増幅率をＡｖとすれば、オフセット時及び圧力印加時におけるオペアンプＯＰ２の出力電圧は、それぞれ、次の式１及び式２であらわされる。なお、式２において、ΔＶはセンサエレメント２の出力電圧である。
（オフセット時）
出力電圧＝オペアンプＯＰ１０の出力電圧……………………………式１
（圧力印加時）
出力電圧＝オペアンプＯＰ１０の出力電圧＋ΔＶ・Ａｖ……………式２
【００２６】
オペアンプＯＰ２の出力電圧ＶＯＵＴは、増幅電圧出力端子４からマイコン等の外部機器に出力される一方、抵抗Ｒ３２を介して、出力電圧フィードバック部を構成するオペアンプＯＰ３の非反転入力端子に入力される。また、オペアンプＯＰ３の反転入力端子（マイナス入力端子）には、オペアンプＯＰ１０の出力電圧、すなわちオフセット電圧ＺＳＯＵＴが入力される。
【００２７】
ここで、オペアンプＯＰ３に付設された４つの抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４の抵抗値は、（Ｒ３３の抵抗値）／（Ｒ３１の抵抗値）＝（Ｒ３４の抵抗値）／（Ｒ３２の抵抗値）となるように設定されている。このため、オペアンプＯＰ３では、オペアンプＯＰ２の出力電圧ＶＯＵＴとオペアンプＯＰ１０の出力電圧ＺＳＯＵＴとの差動増幅が行われる。すなわち、オペアンプＯＰ３では、式１及び式２から明らかなとおり、ΔＶ・Ａｖ（つまり、圧力印加による出力電圧変化分）を増幅することになる。なお、オペアンプＯＰ３の増幅率は、（Ｒ３３の抵抗値）／（Ｒ３１の抵抗値）となる。
【００２８】
そして、ＤＡコンバータＤＡＣ２の一方の入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ１が印加され、またこの入力端子は抵抗Ｒ３４の一端にも接続されている。このため、この入力端子は固定電位となる。また、ＤＡコンバータＤＡＣ２の他方の入力端子はオペアンプＯＰ３の出力端子に接続されている。なお、出力電圧ＶＯＵＴが上昇すれば、オペアンプＯＰ３の出力電圧も上昇する。
【００２９】
ＤＡコンバータＤＡＣ２は、その両入力端子間の電圧差から、任意に分割した電位を取り出して出力する。ＤＡコンバータＤＡＣ２の出力は、バッファアンプであるオペアンプＯＰ４を介して、オペアンプＯＰ５の反転入力端子に入力される。また、オペアンプＯＰ５の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ１が印加される。つまり、オペアンプＯＰ５では、ＤＡコンバータＤＡＣ２ないしはオペアンプＯＰ４の出力電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１に加算される。なお、オペアンプＯＰ５は反転アンプである。ここで、出力電圧ＶＯＵＴが上昇すれば、オペアンプＯＰ３の出力電圧は上昇し、バッファアンプであるオペアンプＯＰ４の出力電圧も上昇する。これとは逆に、オペアンプＯＰ５の出力電圧は、出力電圧ＶＯＵＴが上昇すれば低下する。
【００３０】
かくして、オペアンプＯＰ５の出力電圧は、センサエレメント部２及び第２の基準電圧出力部（オペアンプＯＰ２３）に供給される基準電源電圧Ｖｓｅｎとなる。つまり、出力電圧ＶＯＵＴがセンサエレメント部２の基準電源電圧Ｖｓｅｎにフィードバックされる。ここで、センサエレメント部２の出力電圧ΔＶは、もし基準電源電圧Ｖｓｅｎが一定であれば、圧力に比例して上昇することなる。
【００３１】
しかしながら、この実施の形態１にかかる半導体圧力検出装置１ａでは、出力電圧ＶＯＵＴがセンサエレメント部２の基準電源電圧Ｖｓｅｎにフィードバックされるので、センサエレメント部２の出力電圧ΔＶが高いときほど、出力電圧ＶＯＵＴの一部のフィードバックにより、基準電源電圧Ｖｓｅｎ（供給電源電圧）が抑えられる。このため、半導体圧力検出装置１ａでは、出力が大きくなるほど感度が鈍くなるといった非線形特性が発生する。つまり、低圧領域では感度が高くなり、高圧領域では感度が低くなるといった出力減衰型の非線型特性が得られる。
【００３２】
また、このような非線形信号を伝達する差動増幅器３及びオペアンプＯＰ１、ＯＰ２には、前記のとおり、非線形特性をもつ基準電源電圧Ｖｓｅｎを基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ３が用いられる。このため、差動増幅器３及びオペアンプＯＰ１、ＯＰ２は、基準電源電圧Ｖｓｅｎに比例した出力特性をもつことができる。さらに、基準電源電圧Ｖｓｅｎは、駆動電圧Ｖｃｃを基準とした基準電圧Ｖｒｅｆ１に、ＤＡコンバータＤＡＣ２ないしはオペアンプＯＰ４の出力電圧を加算することにより生成されるので、駆動電圧Ｖｃｃの変化に対して比例する出力特性をもつことができる。つまり、出力電圧に電源電圧レシオ特性（電源電圧レシオメトリック特性）をもたせることができる。
【００３３】
このように、実施の形態１にかかる半導体圧力検出装置１ａでは、ΔＶ・Ａｖ（つまり、圧力印加による出力電圧変化分）を増幅しているので（式１、式２参照）、出力電圧ＶＯＵＴを基準電源電圧Ｖｓｅｎにフィードバックさせる際に、オフセット電圧ＺＳＯＵＴの影響（誤差）をなくすことができる。また、フィードバック率を調整することができるので、１種の半導体圧力検出装置でもって仕様の変更に対応することができる。
【００３４】
図２は、実施の形態１の変形例にかかる半導体圧力検出装置の電気的構成を示す回路図である。図２に示すように、この変形例にかかる半導体圧力検出装置１ｂは、図１に示す半導体圧力検出装置１ａから、オペアンプＯＰ４と２つのＤＡコンバータＤＡＣ１、ＤＡＣ２とを除いたものである。この半導体圧力検出装置１ｂでは、ＤＡコンバータＤＡＣ１、ＤＡＣ２が設けられていないので、調整機能を欠くことになるが、その他の機能は、実施の形態１にかかる半導体圧力検出装置１ａの場合と同様に具備する。
【００３５】
図３は、実施の形態１のもう１つの変形例にかかる半導体圧力検出装置の電気的構成を示す回路図である。図３に示すように、この変形例にかかる半導体圧力検出装置１ｃは、図１に示す半導体圧力検出装置１ａから、３つのオペアンプＯＰ４、ＯＰ１０、ＯＰ２２と、２つのＤＡコンバータＤＡＣ１、ＤＡＣ２と、オフセット電圧出力端子５と、抵抗Ｒ７とを除いたものである。
【００３６】
この半導体圧力検出装置１ｃでは、オフセット電圧出力部（オペアンプＯＰ１０、ＤＡコンバータＤＡＣ１、オフセット電圧出力端子５）が設けられていないので、オフセット電圧が０Ｖに固定されることになり、オフセット電圧の影響（誤差）をなくすことはできない。また、ＤＡコンバータＤＡＣ２が設けられていないので、調整機能も欠くことになる。しかしながら、その他の機能は、実施の形態１にかかる半導体圧力検出装置１ａの場合と同様に具備する。
【００３７】
実施の形態２．
以下、図４を参照しつつ、本発明の実施の形態２を説明する。しかしながら、実施の形態２にかかる半導体圧力検出装置は、図１に示す実施の形態１と多くの共通点を有するので、説明の重複を避けるため、実施の形態１と共通する部材には同一の参照番号を付してその説明を省略し、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。
【００３８】
図４に示すように、実施の形態２にかかる半導体圧力検出装置１ｄでは、オペアンプＯＰ４は、バッファアンプではなく、抵抗Ｒ４１、Ｒ４２が付設され基準電圧Ｖｒｅｆ１が供給される反転増幅回路とされている。そして、オペアンプＯＰ４の反転入力端子にはＤＡコンバータＤＡＣ２の出力電圧が入力され、非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力される。その他の構成は、実施の形態１の場合と同様である。
【００３９】
かくして、実施の形態２にかかる半導体圧力検出装置１ｄでは、オペアンプＯＰ４が反転増幅回路とされているので、出力電圧ＶＯＵＴが上昇するほど、基準電源電圧Ｖｓｅｎの電位も上昇することになる。つまり、この半導体圧力検出装置１ｄは、高圧になるほど感度が高くなり低圧のときほど感度が低くなるといった出力増加型の非線形出力特性を具備する。
【００４０】
この回路構成によれば、印加圧力が大きいときほど感度が低下するといったバルーン効果、あるいはＩＣ回路の拡散抵抗の電圧依存性により出力電圧が高いときに感度が低下するといった効果など、いずれも通常は問題とならないほんのわずかな量の非線形性をも補正することができ、非常に高精度な出力特性を得ることができる。なお、補正量はＤＡコンバータＤＡＣ１、ＤＡＣ２により調整することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明にかかる半導体圧力検出装置においては、まず、電圧増幅部の出力電圧を基準電源電圧にフィードバックさせることにより、該出力電圧に、圧力に対する非線形特性をもたせるようにしているので、出力減衰型又は出力増加型の非線形な出力特性を容易に得ることができる。
【００４２】
さらに、非線形特性をもつ基準電源電圧に比例する電圧を、電圧増幅部の基準電圧として用いるので、電圧増幅部に基準電源電圧に比例する出力特性をもたせることができ、測定誤差を低減することができる。
【００４３】
外部から供給される駆動電圧に出力電圧を加算した電圧を基準電圧及び電圧増幅部の基準電圧として用いるようにした場合、出力電圧に、外部から供給される駆動電圧の変化に対して比例する出力特性をもたせることができる。
【００４４】
上記半導体圧力検出装置において、出力電圧フィードバック部が、電圧増幅部の出力電圧と、該出力電圧のオフセット電圧との差電圧を基準電源電圧にフィードバックさせるようになっている場合は、出力オフセット電圧に起因する測定誤差をなくすことができる。
【００４５】
上記半導体圧力検出装置において、オフセット電圧、及び出力電圧とオフセット電圧との差電圧の調整を同一の回路により行わせるようにした場合は、該半導体圧力検出装置の回路構成が簡素化される。
【００４６】
上記半導体圧力検出装置において、電圧増幅部の出力電圧を基準電源電圧にフィードバックさせる率を任意に設定することができるようになっている場合は、非線形特性を容易に調整することができる。
【００４７】
上記半導体圧力検出装置において、出力電圧フィードバック部を、電圧増幅部の出力電圧が高いときほど基準電源電圧を上昇させる非線形特性を具備するようにした場合は、高圧領域では感度が高くなり、低圧領域では感度が低くなるといった出力増加型の非線形出力特性が得られる。
【００４８】
上記半導体圧力検出装置において、出力電圧フィードバック部を、電圧増幅部の出力電圧が高いときほど基準電源電圧を低下させる非線形特性を具備するようにした場合は、低圧領域では感度が高くなり、高圧領域では感度が低くなるといった出力減衰型の非線型特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体圧力検出装置の電気的構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す半導体圧力検出装置の変形例である、ＤＡコンバータを備えていない半導体圧力検出装置の電気的構成を示す回路図である。
【図３】図１に示す半導体圧力検出装置のもう１つの変形例である、オフセット電圧が０Ｖに固定された半導体圧力検出装置の電気的構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる半導体圧力検出装置の電気的構成を示す回路図である。
【図５】従来の半導体圧力検出装置の電気的構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ半導体圧力検出装置、１ｂ半導体圧力検出装置、１ｃ半導体圧力検出装置、１ｄ半導体圧力検出装置、２センサエレメント部、３差動増幅器、４増幅電圧出力端子、５オフセット電圧出力端子、ＯＰ１〜ＯＰ５オペアンプ、ＯＰ１０オペアンプ、ＯＰ２１〜ＯＰ２３オペアンプ、Ｒ１〜Ｒ９抵抗、Ｒ１１〜Ｒ１２抵抗、Ｒ２１〜Ｒ２４抵抗、Ｒ３１〜Ｒ３４抵抗、Ｒ４１〜Ｒ４２抵抗、Ｒ５１〜Ｒ５３抵抗、ＤＡＣ１ＤＡコンバータ、ＤＡＣ２ＤＡコンバータ。

Claims

圧力に応じてひずみ、該ひずみに応じて抵抗値が変化する半導体抵抗を備える一方、基準電源電圧が印加され、上記圧力に対応する電圧を出力するセンサエレメント部と、
センサエレメント部から出力された電圧を増幅して出力する電圧増幅部とを備えている半導体圧力検出装置において、
電圧増幅部の出力電圧を上記基準電源電圧にフィードバックさせることにより、該出力電圧に上記圧力に対する非線形特性をもたせる出力電圧フィードバック部を備えていて、
上記基準電源電圧に比例する電圧が、電圧増幅部の基準電圧として用いられることを特徴とする半導体圧力検出装置。
外部から供給される駆動電圧に出力電圧を加算した電圧を上記基準電源電圧及び電圧増幅部の上記基準電圧に用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力検出装置。
出力電圧フィードバック部が、電圧増幅部の出力電圧と、該出力電圧のオフセット電圧との差電圧を上記基準電源電圧にフィードバックさせるようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体圧力検出装置。
上記オフセット電圧及び上記差電圧の調整が同一の回路により行われることを特徴とする請求項３に記載の半導体圧力検出装置。
電圧増幅部の出力電圧を上記基準電源電圧にフィードバックさせる率を任意に設定することができるようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体圧力検出装置。
出力電圧フィードバック部が、電圧増幅部の出力電圧が高いときほど上記基準電源電圧を上昇させる非線形特性を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体圧力検出装置。
出力電圧フィードバック部が、電圧増幅部の出力電圧が高いときほど上記基準電源電圧を低下させる非線形特性を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体圧力検出装置。