JP3937951B2 - センサ回路 - Google Patents
センサ回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3937951B2 JP3937951B2 JP2002205092A JP2002205092A JP3937951B2 JP 3937951 B2 JP3937951 B2 JP 3937951B2 JP 2002205092 A JP2002205092 A JP 2002205092A JP 2002205092 A JP2002205092 A JP 2002205092A JP 3937951 B2 JP3937951 B2 JP 3937951B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- resistor
- circuit
- sensing unit
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ回路に関し、例えば印加される圧力を検出する圧力センサのように、物理量に応じた抵抗値変化を利用して物理量を検出する物理量検出装置に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、車両用ブレーキシステムにおいて、ブレーキ配管内の油圧を検出する油圧センサがある。この種の車両用ブレーキシステムには、複数の油圧センサを搭載し、それぞれのセンサ出力の差が所定の範囲内にあるか否かを判定することによって油圧センサの故障診断を行っているものがある。しかし、複数のセンサを搭載すると高コストや実装面積が大きいといった問題が生じる。そこで、油圧センサ内に故障診断機能が設けられた、故障診断機能付き油圧センサがある。
【0003】
図2に、故障診断機能付き油圧センサの構成を示す。図に示すように、油圧センサはセンシング部10、定電流回路20、故障診断回路30および増幅回路40から構成されている。
【0004】
センシング部10は、半導体基板に薄肉のダイヤフラム部が形成され、このダイヤフラム部の中央部および周辺部に圧力検出素子(ゲージ抵抗)が2つずつ形成され、このゲージ抵抗がホイーストンブリッジ接続されて構成されている。そして、ダイヤフラム部に圧力が印加されると、ピエゾ抵抗効果によってゲージ抵抗の抵抗値が変化し、この結果として中央部および周辺部のゲージ抵抗における2つの中点B、C間には、センシング部10に印加された圧力に応じた電圧が出力される。
【0005】
定電流回路20は、オペアンプ211、NPN型バイポーラトランジスタ212、抵抗213〜216を有している。
【0006】
オペアンプ211の出力端子はトランジスタ212のベースに接続され、このトランジスタ212のコレクタとオペアンプ211の一方の入力端子の間にセンシング部10が設けられている。また、オペアンプ211の他方の入力端子は、電源電圧Vcを分圧している抵抗213と214の接続点に接続されている。オペアンプ211は、電源電圧Vcを抵抗213、214の抵抗分割によって分圧した調整電圧に応じて抵抗215を介してセンシング部10に流れる電流を駆動する。また、トランジスタ212のエミッタには抵抗216が接続され、このエミッタと抵抗216の接続点から入力電圧V1が出力される。なお、抵抗216に流れる電流、すなわちセンシング部10に流れる電流は調整電圧Vkに比例するため、入力電圧V1は調整電圧Vkに比例した電圧となる。
【0007】
増幅回路40は、オペアンプ401を有し、センシング部10の2つの中点B、Cから出力される電位差を増幅・調整処理して圧力に応じた電圧Voutを出力する。
【0008】
故障診断回路30は、オペアンプ311、312、抵抗313〜315を有してウィンドコンパレータを構成している。
【0009】
オペアンプ311の反転入力端子とオペアンプ312の非反転入力端子には、出力電位V1が入力され、オペアンプ311の非反転入力端子とオペアンプ312の反転入力端子には、第1、第2の基準電圧Vin+A、Vin-Aがそれぞれ入力される。この第1、第2の基準電圧Vin+A、Vin-Aは、電源電圧Vcから抵抗313〜315の抵抗分割によって生成される。すなわち、直列接続された抵抗313〜315に電源電圧Vcが印加され、抵抗313と抵抗314の接続点から第1の基準電圧Vin+Aが出力され、抵抗314と抵抗315の接続点から第2の基準電圧Vin-Aが出力される。
【0010】
入力電圧V1が第1の基準電圧Vin+Aと第2の基準電圧Vin-Bの間、すなわち第1、第2の基準電圧Vin+A、Vin-Aによって設定された規格電圧範囲内にあるときには、故障診断回路30はハイレベルの正常検出信号を出力し、入力電圧V1が規格電圧範囲外にあるときには故障診断回路30はローレベルの異常検出信号を出力する。このようにして、入力電圧V1が規格電圧範囲内にあるか否かを判定する。
【0011】
上記した構成において、センシング部10のゲージ抵抗の合成抵抗(ブリッジ抵抗)Rsの抵抗値は製造上のばらつきを有しているため、以下の調整が必要である。まず、センシング部10とトランジスタ212の接続点Dの電位が所定の電圧となるように抵抗215の抵抗値を調整する。次に、トランジスタ212のエミッタ電位が所定の電圧となるように抵抗216の抵抗値を調整する。このように、抵抗215および抵抗216の抵抗値を調整することによってセンサ感度および入力電圧V1の電位を調整している。なお、抵抗215、216の抵抗値の調整は、半導体基板上に形成された薄膜抵抗の幅方向、長手方向にレーザを走査することによって薄膜抵抗をカットして高精度な抵抗を作り込むレーザトリミングによって行われる。
【0012】
ここで、センシング部10、定電流回路20、故障診断回路30および増幅回路40の全てが同一ICチップ上で形成される場合、ウェハの状態で抵抗215、216の抵抗値を調整することが可能である。そして、ウェハ上の数チップ分に相当する回路でレーザの焦点合わせをすれば、残りの数百チップ分についての焦点合わせは自動化が可能なため、ウェハ全体を短時間で調整できる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、故障診断機能付き油圧センサには、例えば、センシング部10を構成するセンサチップと処理回路チップ(定電流回路20、故障診断回路30および増幅回路40)の2個のICチップで構成されるように、センサチップはその他の回路と別のICチップで構成される場合が多い。このような場合、上記したようなウェハ上での調整が困難なため、処理回路とセンサチップを接続した状態で調整する必要がある。また、処理回路とセンサチップの組み合わせ毎に微妙なレーザの焦点合わせを必要とするため、調整時間が長くなってしまう。
【0014】
本発明は上記問題に鑑みたもので、レーザトリミングによる抵抗値の調整が不要なセンサ回路を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、物理量に応じた電圧を出力するセンシング部(10)と、調整電圧(Vk)に比例した定電流をセンシング部(10)に供給する定電流回路(20)と、センシング部(10)と直列接続され、センシング部(10)に流れる電流に比例した入力電圧(V2)を生成する第1の抵抗(308)を有し、調整電圧(Vk)を複数の抵抗(304〜307)の抵抗分割によって生成した基準電圧と入力電圧(V2)とを比較し、入力電圧(V2)が基準電圧によって設定された規格電圧範囲外にあると異常検出信号を出力する故障診断回路(30)、とを備えたことを特徴としている。
【0016】
このように、センシング部(10)と直列接続された第1の抵抗(308)によって、センシング部(10)に流れる電流に比例した入力電圧(V2)を生成するので、センシング部(10)の抵抗値のばらつき、温度特性による抵抗値の変化による影響を受けることなく、規格電圧範囲と入力電圧(V2)とを比較することができ、また、入力電圧(V2)および規格電圧範囲は共に調整電圧(Vk)に比例し、調整電圧(Vk)を変化させることにより、入力電圧(V2)および規格電圧範囲を同時に調整できるので、レーザトリミングによる抵抗値の調整を不要とすることができる。
【0017】
また、請求項2に記載の発明では、定電流回路(20)は、カレントミラー回路を構成する第1のトランジスタ(204)と第2のトランジスタ(205)および第1のトランジスタ(204)と直列接続された第2の抵抗(208)を有し、第1のトランジスタ(204)には基準電流が流れ、第2のトランジスタ(205)には基準電流に比例した定電流が流れるように構成され、第1の抵抗(308)および第2の抵抗(208)は同一ICチップに形成されていることを特徴としている。
【0018】
このように、第2の抵抗(208)と第1の抵抗(308)は同一ICチップに形成されているので、第2の抵抗(208)と第1の抵抗(308)の各抵抗値を高精度で形成でき、入力電圧(V2)のばらつきを抑えることができる。
【0019】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係るセンサ回路の構成を図1に示す。なお、上記した従来技術と同一部分には、同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。
【0021】
図に示すように、センサ回路は、センシング部10、定電流回路20、故障診断回路30、増幅回路40および特性調整部50から構成されており、図2に示した従来技術と比べて、定電流回路20および故障診断回路30の構成および特性調整部50を備えた点が異なっている。また、センサ回路は、特性調整部50を構成する特性調整チップ、センシング部10を構成するセンサチップおよび処理回路チップ(定電流回路20、故障診断回路30および増幅回路40)の3個のICチップで構成されている。
【0022】
特性調整部50は、不揮発性メモリ(例えば、紫外線照射によりデータの消去を行うEPROM)501およびデジタル信号をアナログ信号に変換するD/Aコンバータ502を有し、EPROMに書き込まれたデータに応じたアナログ信号(調整電圧)Vkが出力されるように構成されており、このデータにより定電流回路20の調整電圧Vkを変化させる。
【0023】
定電流回路20は、オペアンプ201、ダーリントン接続されたトランジスタ202、203、抵抗208、カレントミラー回路を構成しているトランジスタ204、205、206および抵抗207を備えている。
【0024】
オペアンプ201の非反転入力端子には調整電圧VKが入力され、オペアンプ201の反転入力端子はダーリントン接続されたトランジスタ203のエミッタと接続されている。このオペアンプ201はボルテージ・フォロワとなっており、ダーリントン接続されたトランジスタ202、203を介してトランジスタ24に流れる電流を駆動する。また、トランジスタ204、205、206および抵抗207はカレントミラー回路を構成し、トランジスタ204には基準電流が流れ、トランジスタ205には基準電流に比例した定電流が流れる。
【0025】
故障診断回路30は、オペアンプ301〜303、抵抗304〜308を有している。
【0026】
抵抗308はセンシング部10と直列に接続され、抵抗308の両端の電位差、すなわちセンシング部10と抵抗308の接続点から出力される入力電圧V2は、センシング部10に流れる電流Isに比例する。また、オペアンプ301は、出力端子と反転入力端子が接続され、ボルテージフォロアとなっており、出力端子の電圧は非反転入力端子に入力される電圧Vkと等しくなる。また、第1のオペアンプ302の反転入力端子と第2のオペアンプ303の非反転入力端子には入力電圧V2が入力され、第1のオペアンプ302の非反転入力端子と第2のオペアンプ303の反転入力端子には第1、第2の基準電圧Vin+B、Vin-Bがそれぞれ入力される。この第1、第2の基準電圧Vin+B、Vin-Bは、オペアンプ301の出力電圧から抵抗313〜315の抵抗分割によって生成される。すなわち、直列接続された抵抗306、307にオペアンプ301の出力電圧が印加され、抵抗306、307の接続点から第1の基準電圧Vin+Bが出力され、直列接続された抵抗304、305にオペアンプ301の出力電圧が印加され、抵抗304、305の接続点から第2の基準電圧Vin-Bが出力される。
【0027】
入力電圧V2が第1の基準電圧Vin+Bと第2の基準電圧Vin-Bの間、すなわち第1、第2の基準電圧Vin+B、Vin-Bによって設定された規格電圧範囲内にあるときには、第1、第2のオペアンプ302、303の出力がいずれもハイレベルとなるため、故障診断回路30はハイレベルの正常検出信号を出力する。しかし、入力電圧V2が第1の基準電圧Vin+Bより高いと、第1のオペアンプ302の出力はローレベルとなり、また入力電圧V2が第2の基準電圧Vin-Bより低いと、第2のオペアンプ303の出力はローレベルとなるため、いずれの場合も故障診断回路30はローレベルの異常検出信号を出力する。このようにして、入力電圧V2が規格電圧範囲内にあるか否かを判定する。
【0028】
上記した構成において、オペアンプ201の非反転入力端子と反転入力端子はオペアンプの作用により同電位となるため、抵抗208の抵抗値をR208、抵抗208に流れる電流をI1とすると、抵抗208に流れる電流は、I1=Vk/R208となる。そして、カレントミラー回路を構成しているトランジスタ205のコレクタサイズをトランジスタ204のコレクタサイズの2倍にすると、トランジスタ205に流れる電流はトランジスタ204に流れる電流の2倍となり、センシング部10のブリッジ抵抗Rsに流れる電流は、Is=2×Vk/R208となる。そして、センシング部10と抵抗308の接続点Dの入力電圧V2は次式で示される。ただし、R308抵抗は308の抵抗値である。
【0029】
【数1】
V2=(2×R308×Vk)/R208
このように、入力電圧V2は、調整電圧Vkに比例する。また、センシング部10のA点の電位Vsも調整電圧Vkに比例する。従って、入力電圧V2およびセンシング部10のA点の電位Vsは共に調整電圧Vkに比例し、調整電圧Vkを変化させることにより、センシング部10のA点、D点の電位を同時に変化させ、センサ感度を調整できる。
【0030】
また、ウィンドコンパレータの規格電圧範囲は、オペアンプ301の出力電圧(調整電圧Vkに等しい)の抵抗分割によって生成される第1、第2の基準電圧Vin+B、Vin-Bによって設定されるため、調整電圧Vkに比例する。従って、入力電圧V2および規格電圧範囲は共に調整電圧Vkに比例し、調整電圧Vkを変化させることにより、入力電圧V2および規格電圧範囲を同時に調整できる。つまり、調整電圧Vkの設定により、センサ感度、入力電圧V2およびウィンドコンパレータの規格電圧範囲を調整することができ、図2に示した従来技術のようなレーザトリミングによる抵抗値の調整が不要である。
【0031】
また、入力電圧V2は、数式1に示すように、抵抗208と抵抗308の抵抗値の比(R308/R208)および調整電圧Vkのみに依存するため、電源電圧Vcの変動やブリッジ抵抗Rsの製造上の抵抗値のばらつき、ブリッジ抵抗Rsの温度特性による抵抗値の変化による影響を受けない。更に、定電流回路20と故障診断回路30は同一のICチップ上に構成されているので、抵抗208と抵抗308の抵抗値の比(R308/R208)を1%以内の高精度で形成することができ、これにより入力電圧V2のばらつきを抑えることができる。
【0032】
なお、上記実施形態において、故障診断回路30は、センシング部10のブリッジ抵抗Rsの製造上の抵抗値のばらつき、ブリッジ抵抗Rsの温度特性による抵抗値の変化による影響を受けないこともあり、定電流回路20の故障検出を主目的としているが、例えば、センシング部10のブリッジ抵抗Rsの断線等によって入力電圧V2がウィンドコンパレータの規格電圧範囲外となる場合には、異常検出信号を出力し、センシング部10の故障検出することもできる。
【0033】
なお、上記実施形態において、センサ回路が特性調整チップ、センサチップおよび処理回路チップの3つのICチップで構成された例について示したが、3つのICチップに限ることなく、例えばセンサチップおよび処理回路チップを同一のICチップで構成したり、また、処理回路チップを複数のICチップに分割した構成としても、レーザトリミングによる抵抗値の調整を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるセンサ回路の構成を示す図である。
【図2】従来のセンサ回路の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
10・・・センシング部、20・・・定電流回路、30・・・故障診断回路、
40・・・増幅回路、50・・・特性調整部、
201、301〜303、401・・・オペアンプ。
Claims (2)
- 物理量に応じた電圧を出力するセンシング部(10)と、
調整電圧(Vk)に比例した定電流を前記センシング部(10)に供給する定電流回路(20)と、
前記センシング部(10)と直列接続され、前記センシング部(10)に流れる電流に比例した入力電圧(V2)を生成する第1の抵抗(308)を有し、前記調整電圧(Vk)を複数の抵抗(304〜307)の抵抗分割によって生成した基準電圧と前記入力電圧(V2)とを比較し、前記入力電圧(V2)が前記基準電圧によって設定された規格電圧範囲外にあると異常検出信号を出力する故障診断回路(30)、とを備えたことを特徴とするセンサ回路。 - 前記定電流回路(20)は、カレントミラー回路を構成する第1のトランジスタ(204)と第2のトランジスタ(205)および第1のトランジスタ(204)と直列接続された第2の抵抗(208)を有し、第1のトランジスタ(204)には基準電流が流れ、第2のトランジスタ(205)には前記基準電流に比例した前記定電流が流れるように構成されており、
前記第1の抵抗(308)および前記第2の抵抗(208)は同一ICチップに形成されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサ回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002205092A JP3937951B2 (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002205092A JP3937951B2 (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | センサ回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004045295A JP2004045295A (ja) | 2004-02-12 |
JP3937951B2 true JP3937951B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=31710483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002205092A Expired - Fee Related JP3937951B2 (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | センサ回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3937951B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060195064A1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-31 | Fresenius Medical Care Holdings, Inc. | Portable apparatus for peritoneal dialysis therapy |
JP5186919B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2013-04-24 | 株式会社デンソー | 力学量センサモジュール |
-
2002
- 2002-07-15 JP JP2002205092A patent/JP3937951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004045295A (ja) | 2004-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20020067255A1 (en) | Physical-quantity detection sensor | |
US7487674B2 (en) | Thermal flow sensor having an amplifier section for adjusting the temperature of the heating element | |
JP2009100120A (ja) | 差動増幅回路およびその製造方法 | |
JP4438222B2 (ja) | 物理量検出装置 | |
JP5278114B2 (ja) | センサ装置 | |
JPH0351714A (ja) | センサ装置 | |
JP3937951B2 (ja) | センサ回路 | |
JP3222367B2 (ja) | 温度測定回路 | |
JP2002310735A (ja) | 半導体物理量センサ装置 | |
JP4617545B2 (ja) | センサの異常検出回路及び物理量検出装置 | |
US6357293B1 (en) | Air flow meter with heat generating resistor | |
US20140076044A1 (en) | Thermal flow sensor and method of generating flow rate detection signal by the thermal flow sensor | |
JP2006322836A (ja) | 圧力センサ装置 | |
US7345536B2 (en) | Amplifier circuit and control method thereof | |
EP0500631A1 (en) | Transducer power supply | |
WO2020059246A1 (ja) | センサ処理回路及びセンサシステム | |
US6810745B2 (en) | Temperature dependent sensitivity compensation structure of sensor | |
EP1118842B1 (en) | Air meter | |
JP2002084151A (ja) | 物理量検出装置 | |
JPWO2006057054A1 (ja) | 湿度計測装置 | |
JP2018147931A (ja) | 半導体装置 | |
JP2000241202A (ja) | センサ装置 | |
JP2001201413A (ja) | 圧力センサ | |
JP3888196B2 (ja) | センサの出力特性調整方法 | |
JP2020101572A (ja) | 電流検出回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040819 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061002 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070306 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070319 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100406 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120406 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120406 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140406 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |