JPH1151792A - センサ信号回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ感度が単電源の供給電圧の変動と共に
変化しにくくする。 【解決手段】 駆動用の単電源が接続されセンサ信号電
圧が反転入力端子に入力されるとともに基準電圧Ｖref
が第１の抵抗2 を介して非反転入力端子に入力されたオ
ペアンプ1 と、第１及び第２の分圧用回路4,5 が直列接
続されてなり一端10a がオペアンプ1 の出力端子に接続
された直列回路10と、一端3aが第１及び第２の分圧用回
路4,5 間の接続点Ｘに接続されるとともに他端3bがオペ
アンプ1 の非反転入力端子に接続された第２の抵抗3
と、を備えた構成にしている。

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、加速
度センサ、回転速度センサ等からのサンサ信号を処理す
るセンサ信号回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のセンサ信号回路として、
図８乃至10に示すものが存在する。このものは、駆動用
の単電源が接続されセンサ信号電圧が反転入力端子に入
力されるとともに基準電圧Ｖref が第１の抵抗RR1 を介
して非反転入力端子に入力されたオペアンプOpと、オペ
アンプOpの非反転入力端子と出力端子との間に接続され
た第２の抵抗RR2 と、オペアンプOpの出力端子に接続さ
れた第３の抵抗RR3 と、を備えている。

【０００３】次に、このものの動作を説明する。オペア
ンプOpは、単電源から供給電圧Ｖccが印加されて駆動す
ると、反転入力端子に入力されたセンサ信号電圧が、第
２の抵抗R2を介して帰還して非反転入力端子に入力され
た閾値Ｖthよりも低いときは、「Ｈ」レベルの出力値Ｖ
x 、すなわち、単電源の供給電圧Ｖccを出力し、逆に、
第２の抵抗R2を介して帰還して非反転入力端子に入力さ
れた閾値Ｖthよりも高いときは、「Ｌ」レベルの出力値
Ｖx 、すなわち、０を出力する。

【０００４】なお、前述した閾値Ｖthは、出力値Ｖx が
「Ｈ」レベルのときは、式(1) に示している閾値用加算
値の絶対値｜Ｖth(+) ｜が基準電圧Ｖref に加算された
値であり、出力値Ｖx が「Ｌ」レベルのときは、式(2)
に示している閾値用減算値の絶対値｜Ｖth(-) ｜が基準
電圧Ｖref から減算された値である。

【０００５】また、式(1) 及び(2) におけるＲ１及びＲ
２は、第１及び第２の抵抗RR1,RR2のそれぞれの抵抗値
である。

【０００６】 ｜Ｖth(+) ｜≒（Ｖcc−Ｖref ）×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２） (1) ｜Ｖth(-) ｜＝Ｖref ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２） (2) このように、オペアンプOpは、反転入力端子に入力され
たセンサ信号電圧と閾値Ｖthと比較して、その比較結果
に応じた出力値を出力するから、図9(a)に示すように、
センサ信号電圧の正弦波と閾値Ｖthのパルス波とが交差
する度に、同図(b) に示すように、出力値Ｖx が「Ｈ」
又は「Ｌ」のいずれかに変化する。

【０００７】逆に、センサ信号電圧の正弦波が閾値Ｖth
のパルス波と交差しない場合、つまり、図10(a) に示す
ように、センサ信号電圧が、基準電圧Ｖref に閾値用加
算値の絶対値｜Ｖth(+) ｜を加算した上方閾値を超えな
い状態で変化する場合、同図(b) に示すように、出力値
Ｖx が変化しない。また、同様に、センサ信号電圧が、
基準電圧Ｖref から閾値用減算値の絶対値｜Ｖth(-) ｜
を減算した下方閾値を超えない状態で変化する場合も、
出力値Ｖx が変化しない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のセンサ
信号出力回路にあっては、センサ信号電圧が、基準電圧
Ｖref に閾値用加算値の絶対値｜Ｖth(+) ｜を加算した
上方閾値を超えない状態で変化したり、基準電圧Ｖref
から閾値用減算値の絶対値｜Ｖth(-) ｜を減算した下方
閾値を超えない状態で変化する場合、センサ信号電圧の
変動が、出力されなくてもよい僅かな変動であるとし
て、出力値Ｖx を変化させないで済ませることができ、
適度なセンサ感度を有するようになる。

【０００９】しかしながら、閾値用加算値Ｖth(+) は、
式(1) に示すように、単電源の供給電圧Ｖccの変動に応
じて変化するために、センサ感度が単電源の供給電圧Ｖ
ccの変動と共に変化する恐れがある。

【００１０】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、センサ感度が単電源の
供給電圧の変動と共に変化しにくいセンサ信号回路を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明は、駆動用の単電源が接続
されセンサ信号電圧が反転入力端子に入力されるととも
に基準電圧が第１の抵抗を介して非反転入力端子に入力
されたオペアンプと、第１及び第２の分圧用回路が直列
接続されてなり一端がオペアンプの出力端子に接続され
た直列回路と、一端が第１及び第２の分圧用回路間の接
続点に接続されるとともに他端がオペアンプの非反転入
力端子に接続された第２の抵抗と、を備えた構成にして
いる。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記第１又は第２の分圧用回路のいずれか
一方は、２極の半導体素子からなる構成にしている。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記２極の半導体素子は、ツェナーダイオ
ードからなる構成にしている。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１乃至
図３に基づいて以下に説明する。このセンサ信号回路
は、オペアンプ1 、第１の抵抗2 、第２の抵抗3 、第１
の分圧用回路4、第２の分圧用回路5 、トランジスタ6
を備えている。

【００１５】オペアンプ1 は、供給電圧Ｖccの単電源が
接続され、増幅器7 により増幅された後にフィルタ8 を
通されてノイズを除去されたセンサ信号、すなわちセン
サ信号電圧が反転入力端子に入力され、基準電源9 から
出力された基準電圧Ｖref が第１の抵抗2 を介して非反
転入力端子に入力されている。

【００１６】第２の抵抗3 は、その一端3aが第１及び第
２の分圧用回路4,5 間の接続点Ｘに接続されるととも
に、他端3bがオペアンプ1 の非反転入力端子、詳しく
は、非反転入力端子と第１の抵抗2 との接続点Ｔh に接
続されている。

【００１７】第１の分圧用回路4 は、第１の分圧用抵抗
4aからなり、第２の分圧用抵抗5aからなる第２の分圧用
回路5 に直列接続されて、第２の分圧用回路5 と共に直
列回路10をなしている。この直列回路10は、その一端10
a がオペアンプ1 の出力端子に接続されている。

【００１８】トランジスタ6 は、そのベースが直列回路
10の他端10b に接続され、コレクタが出力端子に接続さ
れ、エミッタが接地されている。

【００１９】次に、このものの動作を説明する。オペア
ンプ1 は、単電源から供給電圧Ｖccが印加されて駆動す
ると、反転入力端子に入力されたセンサ信号電圧が、第
２の抵抗3 を介して帰還して非反転入力端子に入力され
た閾値Ｖthよりも低いときは、「Ｈ」レベルの出力値Ｖ
x 、すなわち、式(1) に示している第１及び第２の分圧
用回路4,5 間の接続点Ｘにおける分圧値を出力し、逆
に、第２の抵抗3 を介して帰還して非反転入力端子に入
力された閾値Ｖthよりも高いときは、「Ｌ」レベルの出
力値Ｖx 、すなわち、０を出力する。

【００２０】なお、式(1) におけるＲ３及びＲ４は、第
１及び第２の分圧用抵抗4a,5a のそれぞれの抵抗値であ
る。

【００２１】 Ｖx ≒Ｖcc×Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４） (1) また、前述した閾値Ｖthは、出力値Ｖx が「Ｈ」レベル
のときは、式(2) に示している閾値用加算値の絶対値｜
Ｖth(+) ｜が基準電圧Ｖref に加算された値であり、出
力値Ｖx が「Ｌ」レベルのときは、式(3) に示している
閾値用減算値の絶対値｜Ｖth(-) ｜が基準電圧Ｖref か
ら減算された値である。

【００２２】また、式(2) 及び(3) におけるＲ１及びＲ
２は、第１及び第２の抵抗2,3 のそれぞれの抵抗値であ
る。

【００２３】 ｜Ｖth(+) ｜≒｜（Ｖx −Ｖref ）×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）｜ (2) ｜Ｖth(-) ｜＝｜Ｖref ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）｜ (3) このように、オペアンプOpは、反転入力端子に入力され
たセンサ信号電圧と閾値Ｖthと比較して、その比較結果
に応じた出力値を出力するから、図2(a)に示すように、
センサ信号電圧の正弦波と閾値Ｖthのパルス波とが交差
する度に、同図(b) に示すように、出力値Ｖx が「Ｈ」
又は「Ｌ」のいずれかに変化する。

【００２４】逆に、センサ信号電圧の正弦波が閾値Ｖth
のパルス波と交差しない場合、つまり、図3(a)に示すよ
うに、センサ信号電圧が、基準電圧Ｖref に閾値用加算
値の絶対値｜Ｖth(+) ｜を加算した上方閾値を超えない
状態で変化する場合、同図(b) に示すように、出力値Ｖ
x が変化しない。また、同様に、センサ信号電圧が、基
準電圧Ｖref から閾値用減算値の絶対値｜Ｖth(-) ｜を
減算した下方閾値を超えない状態で変化する場合も、出
力値Ｖx が変化しない。

【００２５】従って、このものは、センサ信号電圧が、
基準電圧Ｖref に閾値用加算値の絶対値｜Ｖth(+) ｜を
加算した上方閾値を超えない状態で変化するか、又は基
準電圧Ｖref から閾値用減算値の絶対値｜Ｖth(-) ｜を
減算した下方閾値を超えない状態で変化する場合は、セ
ンサ信号電圧の変動が、出力されなくてもよい僅かな変
動であるとして、出力値Ｖx を変化させないで済ませる
ことができ、適度なセンサ感度を有するようになる。

【００２６】そして、出力値Ｖx が「Ｈ」のとき、トラ
ンジスタ6 は、ベース電流が流れるとともに、コレクタ
電流が流れるようになる。

【００２７】かかるセンサ信号回路にあっては、第２の
抵抗3 を介して出力端子から非反転入力端子に帰還され
る値は、従来例のように単電源の供給電圧Ｖccそのもの
ではなく、直列回路10における第１及び第２の分圧用回
路4,5 間の接続点Ｘの電圧、すなわち、単電源の供給電
圧Ｖccが第１及び第２の分圧用回路4,5 により略分圧さ
れてなる分圧電圧となっている。

【００２８】従って、単電源の供給電圧Ｖccの変動に応
じて変化する閾値用加算値の絶対値｜Ｖth(+) ｜より
も、変化することのない閾値用減算値の絶対値｜Ｖth
(-) ｜が大きくなるよう、つまりＶx ＜２Ｖref となる
よう、第１及び第２の分圧用抵抗4a,5a の抵抗値Ｒ３及
びＲ４を適宜設定しさえすれば、その閾値用減算値の絶
対値｜Ｖth(-) ｜が基準電圧Ｖref から減算されてなる
下方閾値の絶対値をセンサ信号電圧の絶対値が超えると
きは、閾値用加算値の絶対値｜Ｖth(+) ｜が基準電圧Ｖ
ref に加算されてなる上方閾値の絶対値をセンサ信号電
圧の絶対値が必ず超えることになるから、単電源の供給
電圧Ｖccの変動に応じて変化する上方閾値は、センサ信
号電圧の変動が、出力されなくてもよい僅かな変動であ
るか否かを判断するための比較対照として使用される必
要がなくなり、センサ感度が単電源の供給電圧Ｖccの変
動と共に変化しにくくなる。

【００２９】次に、本発明の第２実施形態を図４に基づ
いて以下に説明する。なお、第１実施形態と実質的に同
一の素子には同一の符号を付し、第１実施形態と異なる
ところのみ記す。第１実施形態では、第１の分圧用回路
4 は、第１の分圧用抵抗4aからなるのに対し、本実施形
態では、２極の半導体素子11であるダイオード11a が複
数個直列接続されてなる構成となっている。

【００３０】かかるセンサ信号回路にあっては、２極の
半導体素子11の両端電圧は、一般に、抵抗の両端電圧よ
りも、外部から印加される電圧によって影響を受け難
い、いわゆる電圧依存性が小さいから、第１実施形態よ
りも、センサ感度が単電源の供給電圧Ｖccの変動と共に
変化しにくくなるという効果を奏することができる。

【００３１】次に、本発明の第３実施形態を図５に基づ
いて以下に説明する。なお、第２実施形態と実質的に同
一の素子には同一の符号を付し、第２実施形態と異なる
ところのみ記す。第２実施形態では、第１の分圧用回路
4 が、２極の半導体素子11であるダイオード11a が複数
個直列接続されてなる構成となっているのに対し、本実
施形態では、第２の分圧用回路5 が、２極の半導体素子
11であるダイオード11a が複数個直列接続されてなる構
成となっている。

【００３２】かかるセンサ信号回路にあっては、第２実
施形態と同様の効果を奏することができる。

【００３３】次に、本発明の第４実施形態を図６に基づ
いて以下に説明する。なお、第２実施形態と実質的に同
一の素子には同一の符号を付し、第２実施形態と異なる
ところのみ記す。第２実施形態では、２極の半導体素子
11は、ダイオード11a が複数個直列接続されてなる構成
となっているのに対し、本実施形態では、ツェナーダイ
オード11b からなる構成となっている。

【００３４】かかるセンサ信号回路にあっては、ツェナ
ーダイオード11b は、通常のダイオード11a よりも、電
圧依存性が小さいから、センサ感度が単電源の供給電圧
の変動と共に変化しにくくなるという効果を、第２実施
形態よりも一段と奏することができる。

【００３５】次に、本発明の第５実施形態を図７に基づ
いて以下に説明する。なお、第４実施形態と実質的に同
一の素子には同一の符号を付し、第４実施形態と異なる
ところのみ記す。第４実施形態では、第１の分圧用回路
4 が、ツェナーダイオード11b からなる構成となってい
るのに対し、本実施形態では、第２の分圧用回路5 が、
ツェナーダイオード11b からなる構成となっている。

【００３６】かかるセンサ信号回路にあっては、第４実
施形態と同様の効果を奏することができる。

【００３７】なお、第１乃至第５実施形態では、オペア
ンプ1 は、正の電圧である供給電圧Ｖccの単電源が接続
されているが、負の電圧である供給電圧（−Ｖcc）の単
電源が接続されても、同様の効果を奏することができ
る。

【００３８】すなわち、単電源の供給電圧（−Ｖcc）の
変動に応じて変化する閾値用減算値の絶対値｜Ｖth(-)
｜よりも、変化しない閾値用加算値の絶対値｜Ｖth(+)
｜が大きくなるよう、第１及び第２の分圧用抵抗4a,5a
の抵抗値Ｒ３及びＲ４を適宜設定しさえすれば、その閾
値用加算値の絶対値｜Ｖth(+) ｜が基準電圧Ｖref に加
算されてなる上方閾値の絶対値をセンサ信号電圧の絶対
値が超えるときは、閾値用減算値の絶対値｜Ｖth(-) ｜
が基準電圧Ｖref から減算されてなる下方閾値の絶対値
をセンサ信号電圧の絶対値が必ず超えることになるか
ら、単電源の供給電圧Ｖccの変動に応じて変化する下方
閾値は、センサ信号電圧の変動が、出力されなくてもよ
い僅かな変動であるか否かを判断するための比較対照と
して使用される必要がなくなり、センサ感度が単電源の
供給電圧Ｖccの変動と共に変化しにくくなる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、第２の抵抗を介
して出力端子から非反転入力端子に帰還される値は、従
来例のように単電源の供給電圧そのものではなく、直列
回路における第１及び第２の分圧用回路間の接続点の電
圧、すなわち、単電源の供給電圧が第１及び第２の分圧
用回路により分圧されてなる分圧電圧となっている。従
って、閾値用加算値又は閾値用減算値のいずれかの閾値
用計算値のうち、単電源の供給電圧の変動に応じて変化
する一方の閾値用計算値の絶対値よりも、変化すること
のない他方の閾値用計算値の絶対値が大きくなるよう、
第１及び第２の分圧用回路の接続点の電圧を適宜設定し
さえすれば、その他方の閾値用計算値が基準電圧に加算
又は減算されてなる他方閾値の絶対値をセンサ信号電圧
の絶対値が超えるときは、一方の閾値用計算値が基準電
圧に加算又は減算されてなる一方閾値の絶対値をセンサ
信号電圧の絶対値が必ず超えることになるから、単電源
の供給電圧の変動に応じて変化する一方閾値は、センサ
信号電圧の変動が、出力されなくてもよい僅かな変動で
あるか否かを判断するための比較対照として使用する必
要がなくなり、センサ感度が単電源の供給電圧の変動と
共に変化しにくくなる。

【００４０】請求項２記載の発明は、２極の半導体素子
の両端電圧は、一般に、抵抗の両端電圧よりも、外部か
ら印加される電圧によって影響を受け難い、いわゆる電
圧依存性が小さいから、請求項１記載の発明よりも、セ
ンサ感度が単電源の供給電圧の変動と共に変化しにくく
なるという効果を奏することができる。

【００４１】請求項３記載の発明は、ツェナーダイオー
ドは、通常のダイオードよりも、電圧依存性が小さいか
ら、請求項２記載の発明よりも、センサ感度が単電源の
供給電圧の変動と共に変化しにくくなるという効果を奏
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の回路図である。

【図２】同上の出力信号が変化する場合の動作説明図で
ある。

【図３】同上の出力信号が変化しない場合の動作説明図
である。

【図４】本発明の第２実施形態の部分回路図である。

【図５】本発明の第３実施形態の部分回路図である。

【図６】本発明の第４実施形態の部分回路図である。

【図７】本発明の第５実施形態の部分回路図である。

【図８】従来例の回路図である。

【図９】同上の出力信号が変化する場合の動作説明図で
ある。

【図１０】同上の出力信号が変化しない場合の動作説明
図である。

【符号の説明】

1 オペアンプ 2 第１の抵抗 3 第２の抵抗 3a 一端 3b 他端 4 第１の分圧用回路 5 第２の分圧用回路 10 直列回路 10a 一端 11 ２極の半導体素子 11b ツェナーダイオード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用の単電源が接続されセンサ信号電
   圧が反転入力端子に入力されるとともに基準電圧が第１
   の抵抗を介して非反転入力端子に入力されたオペアンプ
   と、第１及び第２の分圧用回路が直列接続されてなり一
   端がオペアンプの出力端子に接続された直列回路と、一
   端が第１及び第２の分圧用回路間の接続点に接続される
   とともに他端がオペアンプの非反転入力端子に接続され
   た第２の抵抗と、を備えたことを特徴とするセンサ信号
   回路。
2. 【請求項２】 前記第１又は第２の分圧用回路のいずれ
   か一方は、２極の半導体素子からなることを特徴とする
   請求項１記載のセンサ信号回路。
3. 【請求項３】 前記２極の半導体素子は、ツェナーダイ
   オードからなることを特徴とする請求項２記載のセンサ
   信号回路。