JPS6197543A - 半導体圧力センサの補償回路 - Google Patents
半導体圧力センサの補償回路Info
- Publication number
- JPS6197543A JPS6197543A JP59219785A JP21978584A JPS6197543A JP S6197543 A JPS6197543 A JP S6197543A JP 59219785 A JP59219785 A JP 59219785A JP 21978584 A JP21978584 A JP 21978584A JP S6197543 A JPS6197543 A JP S6197543A
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- Japan
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- temperature
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- compensation
- pressure sensor
- semiconductor pressure
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
- G01L9/065—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices with temperature compensating means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
との発明は半導体圧力センサの出力に温度補償、非直線
性補償および４点オフセット補償等の補償を施す補償回
路に関する。
性補償および４点オフセット補償等の補償を施す補償回
路に関する。
周知のように、半導体圧力センサは例えばｎ観シリコ／
からなるダイヤフラム上に、弘個のｐ”１検出抵抗を拡
牧あるいはイオン打込み技術によって形成し、これらの
検出抵抗をブリッジ接続して被測定圧力に対応する慣出
戒圧を優るようにしｔものであるが、演出抵抗の抵抗値
が１１Ａ度によって著しく変動するため、すなわち検出
べ圧の！ＭＬ度依存性が大であるため、温度補償を施す
ことが不可欠であり、°また、検出精度の向上を図るた
めには非直線性補償や零点オフセット補償を施す必要も
める。この場合、補償方法としては櫨々の方法が提案さ
れているが、大別して、能動素子を用いた方法と、受動
素子を用いた方法の２ａりがある。
からなるダイヤフラム上に、弘個のｐ”１検出抵抗を拡
牧あるいはイオン打込み技術によって形成し、これらの
検出抵抗をブリッジ接続して被測定圧力に対応する慣出
戒圧を優るようにしｔものであるが、演出抵抗の抵抗値
が１１Ａ度によって著しく変動するため、すなわち検出
べ圧の！ＭＬ度依存性が大であるため、温度補償を施す
ことが不可欠であり、°また、検出精度の向上を図るた
めには非直線性補償や零点オフセット補償を施す必要も
める。この場合、補償方法としては櫨々の方法が提案さ
れているが、大別して、能動素子を用いた方法と、受動
素子を用いた方法の２ａりがある。
第３図は受動素子である金属皮膜抵抗を用いて穐哩補償
、感度（スパン）補正、レベル補正を行なう場合の一例
であり、ダイヤフラム上に形成されている噴出抵抗Ｒ，
−Ｒ，からなるブリッジ回路に金属皮膜抵抗のように温
度係数の小さな抵抗からな□る補償抵抗Ｒｐ Ｉ＋ Ｒ
ｐｓ ＋ Ｒａを各々付加して温度補償を行ない、ブリ
ッジ回路出力の温度変化、すなわち、温度ドリフトを最
小としている。なお、Ａは定電流源である。次に、第を
図は能動素子であるオペアンプ（０ｐｅｒａｔｉｏｎａ
ｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ）を用いて温度補償、感度補
正、レベル補正を行なう場合の一例であり、ブリッジ回
路の出力を増・嘔する差ｇｈ壇・嶋回路を構成するオペ
アンプ１の出力端子と、次段の反転増幅回路を構成する
オペアンプ２の反転入力端子との間にサーミスタ等の感
温素子３を介在させ、この感温素子３によって温度補償
を行なっている。また、オペアンプ２の反転入力端子と
出力端子との間に接続された可変抵抗２ａによって感度
ｉ、ｉ’ｆを行なっている。また、第５図は能動素子で
あるオペアンプを用いて非直線性補償を行なう場合の一
列であり、差動増櫂器１の出力電圧の一部を抵抗５ｔｌ
−介して正４還させることにより、ブリッジ供給電圧ｔ
−増加させ、こｎにより、被測定圧力が大となるに従っ
てブリッジ回路の出力電圧が直線的に増加せずに理倫値
よりも低い１直となってしまうというような非直線的な
特性を補償している。
、感度（スパン）補正、レベル補正を行なう場合の一例
であり、ダイヤフラム上に形成されている噴出抵抗Ｒ，
−Ｒ，からなるブリッジ回路に金属皮膜抵抗のように温
度係数の小さな抵抗からな□る補償抵抗Ｒｐ Ｉ＋ Ｒ
ｐｓ ＋ Ｒａを各々付加して温度補償を行ない、ブリ
ッジ回路出力の温度変化、すなわち、温度ドリフトを最
小としている。なお、Ａは定電流源である。次に、第を
図は能動素子であるオペアンプ（０ｐｅｒａｔｉｏｎａ
ｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ）を用いて温度補償、感度補
正、レベル補正を行なう場合の一例であり、ブリッジ回
路の出力を増・嘔する差ｇｈ壇・嶋回路を構成するオペ
アンプ１の出力端子と、次段の反転増幅回路を構成する
オペアンプ２の反転入力端子との間にサーミスタ等の感
温素子３を介在させ、この感温素子３によって温度補償
を行なっている。また、オペアンプ２の反転入力端子と
出力端子との間に接続された可変抵抗２ａによって感度
ｉ、ｉ’ｆを行なっている。また、第５図は能動素子で
あるオペアンプを用いて非直線性補償を行なう場合の一
列であり、差動増櫂器１の出力電圧の一部を抵抗５ｔｌ
−介して正４還させることにより、ブリッジ供給電圧ｔ
−増加させ、こｎにより、被測定圧力が大となるに従っ
てブリッジ回路の出力電圧が直線的に増加せずに理倫値
よりも低い１直となってしまうというような非直線的な
特性を補償している。
ところで、哨３図に示したｔｌｌＬ度補償抵抗Ｒｐｌ。
Ｒｐｓ ＋ Ｒｓ ｒ Ｒｏのような受ｗＪ素子を用い
た補償回路は高精度かつ高・信頼性が得られる反面、各
抵抗Ｒｕ５ｅ Ｒｐｓ ｅ Ｒｓ ＋ Ｒｏの抵抗値を
周囲の温度および圧力を種々に変化させながら試行錯誤
的に調くして決定しなければならないｔめ、このＭ４整
作業に非常に時間がかかり、を産性に適さない欠点があ
つｔｏまた、第弘図および第５図に示したオペア／プ１
，２のような能動素子を用いた補償回路は、シリコンプ
ロセス技術を利用して、感ＰＩｔ、部と一体的に作成す
ることができ、量産性に優でいるという利点かめる反面
、回路定数の再現性に問題があり、そのため、検出精度
や信頼性の低下を招くという欠点があったう この発明は上述した事情に鑑み、壕帷性に優れかつ再現
性にも優れた半導体圧力センナの補償回路ｔ−提供する
ことを目的として−る。
た補償回路は高精度かつ高・信頼性が得られる反面、各
抵抗Ｒｕ５ｅ Ｒｐｓ ｅ Ｒｓ ＋ Ｒｏの抵抗値を
周囲の温度および圧力を種々に変化させながら試行錯誤
的に調くして決定しなければならないｔめ、このＭ４整
作業に非常に時間がかかり、を産性に適さない欠点があ
つｔｏまた、第弘図および第５図に示したオペア／プ１
，２のような能動素子を用いた補償回路は、シリコンプ
ロセス技術を利用して、感ＰＩｔ、部と一体的に作成す
ることができ、量産性に優でいるという利点かめる反面
、回路定数の再現性に問題があり、そのため、検出精度
や信頼性の低下を招くという欠点があったう この発明は上述した事情に鑑み、壕帷性に優れかつ再現
性にも優れた半導体圧力センナの補償回路ｔ−提供する
ことを目的として−る。
この発明は半纏体圧力センサから出力されるアナログ信
号を１亘次デジタルの圧力データに変換する第１の変換
手段と、前記半導体圧力センサに近接して設けらｎた測
温手段と、前記測温手段から出力されるアナログ信号を
順次デジタルの温度データに変換する第二の一＆僕手段
と、前記１１度データの容置に各々対応した各補償値デ
ータが予め記憶されている記憶手段と、前記記憶手段か
ら前記温度データに対応した補償値データを読み出し、
この視み出された補償値データに基づいて前記圧力デー
タに補償演算処理ｔ−症す演算手段とを具備することを
４２としている。
号を１亘次デジタルの圧力データに変換する第１の変換
手段と、前記半導体圧力センサに近接して設けらｎた測
温手段と、前記測温手段から出力されるアナログ信号を
順次デジタルの温度データに変換する第二の一＆僕手段
と、前記１１度データの容置に各々対応した各補償値デ
ータが予め記憶されている記憶手段と、前記記憶手段か
ら前記温度データに対応した補償値データを読み出し、
この視み出された補償値データに基づいて前記圧力デー
タに補償演算処理ｔ−症す演算手段とを具備することを
４２としている。
半導体圧力センサから出力さする被測定圧力に応じて変
化するアーナロ・グ信号が第１の変換手段べよって幀次
デジタルの圧力データに変換さｎると共に、測温手段か
ら出力される半導体圧力センサの温度に応じて変化する
アナログ信号が第ツの変換手段によって順次デジタルの
温度データに変換され、これらの圧力データおよび温１
更データが演算手段に供給されると、演算手段が供給さ
れた温度データに対応する補償値データを記憶手段から
読み出して圧力データに補償演算処理を会し、その演算
結果を補償済圧力データとして出力する。
化するアーナロ・グ信号が第１の変換手段べよって幀次
デジタルの圧力データに変換さｎると共に、測温手段か
ら出力される半導体圧力センサの温度に応じて変化する
アナログ信号が第ツの変換手段によって順次デジタルの
温度データに変換され、これらの圧力データおよび温１
更データが演算手段に供給されると、演算手段が供給さ
れた温度データに対応する補償値データを記憶手段から
読み出して圧力データに補償演算処理を会し、その演算
結果を補償済圧力データとして出力する。
第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。この図において、１０はダイヤフラム上に形成さ
ｎ７’Ｃ検出抵抗Ｒ１〜Ｒ４をブリッジ接続してなる半
導体圧力センサから出力されるアナログ電圧信号を順次
デジタルの圧力データＰＤに変換して出力するＡ／Ｄコ
ンバータ、１１は半導体圧力センサに近接配唆されたサ
ーミスタ等の感温素子３から出力されるアナログ地圧信
号を式次デジタルの温度データＴＤＶＣＫ４して出力す
るＡ／Ｄコンバータである。また、１２は？寅４摸７纜
であり、記憶１ｆｆ１３に予め格納されている温度補償
用演痺処理プログラム、および、非直線性補償用演算処
理プログラムに従ってＡ／Ｄコンバータ１０から供給さ
れる圧力データＰＤに補償演算処理を施し、その演算結
果を補償済圧力データＬＰＤとして出力する。記憶装ｆ
１３には上述した各演算処理プログラムの他に、第一図
（イ）および（ロ）に示す温度補相リニアライズテーブ
ル１３ａおよび非直線性補償用リニアライズテーブル１
３ｂが各々格納されている。温度補償用ＩＪ ＝アライ
ズテーブル１３ａにはぎ温素子３によって検出される被
測定温度に対応した温度データＴＤに基づいて温度補償
済データを行なう際に用いられる各温度補償値ｃ、 、
ｃ、 、 Ｃｓ・・・が各々記憶されており、また、
非直線性補償用リニアライズテーブル１３ｂには、温度
補償済圧力データＰＤ’に基づいて非直線性補償演算処
理を行なう際に用いられる各非直線性補償’ＩｉＤ、
、 ｐｍ 、 ｐｍ・・・が各々記憶されている。
ある。この図において、１０はダイヤフラム上に形成さ
ｎ７’Ｃ検出抵抗Ｒ１〜Ｒ４をブリッジ接続してなる半
導体圧力センサから出力されるアナログ電圧信号を順次
デジタルの圧力データＰＤに変換して出力するＡ／Ｄコ
ンバータ、１１は半導体圧力センサに近接配唆されたサ
ーミスタ等の感温素子３から出力されるアナログ地圧信
号を式次デジタルの温度データＴＤＶＣＫ４して出力す
るＡ／Ｄコンバータである。また、１２は？寅４摸７纜
であり、記憶１ｆｆ１３に予め格納されている温度補償
用演痺処理プログラム、および、非直線性補償用演算処
理プログラムに従ってＡ／Ｄコンバータ１０から供給さ
れる圧力データＰＤに補償演算処理を施し、その演算結
果を補償済圧力データＬＰＤとして出力する。記憶装ｆ
１３には上述した各演算処理プログラムの他に、第一図
（イ）および（ロ）に示す温度補相リニアライズテーブ
ル１３ａおよび非直線性補償用リニアライズテーブル１
３ｂが各々格納されている。温度補償用ＩＪ ＝アライ
ズテーブル１３ａにはぎ温素子３によって検出される被
測定温度に対応した温度データＴＤに基づいて温度補償
済データを行なう際に用いられる各温度補償値ｃ、 、
ｃ、 、 Ｃｓ・・・が各々記憶されており、また、
非直線性補償用リニアライズテーブル１３ｂには、温度
補償済圧力データＰＤ’に基づいて非直線性補償演算処
理を行なう際に用いられる各非直線性補償’ＩｉＤ、
、 ｐｍ 、 ｐｍ・・・が各々記憶されている。
以上の構成において、半導体圧力センサから出力される
被測定圧力の変化に伴って変化する出力電圧信号がＡ／
Ｄコンバータ１０によって圧力データＰＤに変換されて
演算装′ｔ１２に供給さｎると共に、感温素子３から検
出される周囲＠度の変化に伴って変化する電圧信号がＡ
／Ｄコンノく一タ１１によって温度データＴＤに変換さ
れて演痺装置１２に供給されると、演算装置１２は次の
手順で補償演算処理を実行する。まず、温度補償用リニ
アライズテーブル１３＆から温度データＴＤに対応する
温度補償値Ｃｘ （ＣｘはＣ，、Ｃ，、Ｃ，・・・の内
の何れか）をｗ！１．み出し、この温度補償値Ｃｘを圧
力データＰＤに加算して温度補償済圧力データＰＤ’を
得る。次に、非直線性補償用リニアライズテーブル１３
ｂから温度補償済データＰＤ’に対応する非直線性補償
値ＤＸ （ＤＸはｐｔ 、 Ｄ、 、 ｐｍ・・・の内
の何れか）を読み出し、この温度補償値Ｄｘを温度補償
済圧力データＰＤ’に加゛庫し、これにより得られた加
算演算結果を補償済圧力データＰＬＤとして外部装置へ
出力する。この結束、半導体圧力センサの出力に温度補
償と非直線性補償が崗されたデジタルの補償済圧力デー
タＬＰＤが外部裟電へ供給される。
被測定圧力の変化に伴って変化する出力電圧信号がＡ／
Ｄコンバータ１０によって圧力データＰＤに変換されて
演算装′ｔ１２に供給さｎると共に、感温素子３から検
出される周囲＠度の変化に伴って変化する電圧信号がＡ
／Ｄコンノく一タ１１によって温度データＴＤに変換さ
れて演痺装置１２に供給されると、演算装置１２は次の
手順で補償演算処理を実行する。まず、温度補償用リニ
アライズテーブル１３＆から温度データＴＤに対応する
温度補償値Ｃｘ （ＣｘはＣ，、Ｃ，、Ｃ，・・・の内
の何れか）をｗ！１．み出し、この温度補償値Ｃｘを圧
力データＰＤに加算して温度補償済圧力データＰＤ’を
得る。次に、非直線性補償用リニアライズテーブル１３
ｂから温度補償済データＰＤ’に対応する非直線性補償
値ＤＸ （ＤＸはｐｔ 、 Ｄ、 、 ｐｍ・・・の内
の何れか）を読み出し、この温度補償値Ｄｘを温度補償
済圧力データＰＤ’に加゛庫し、これにより得られた加
算演算結果を補償済圧力データＰＬＤとして外部装置へ
出力する。この結束、半導体圧力センサの出力に温度補
償と非直線性補償が崗されたデジタルの補償済圧力デー
タＬＰＤが外部裟電へ供給される。
以上、説明したように、この発明によれば、半導体圧力
センサから出力されるアナログ信号を順温手段と、前記
測温手段から出力されるアナログ信号を順欠デジタルの
温度データに変換する第２の変換手段と、前記温度デー
タの各位に各々対応した各補償イ直データが予め記憶さ
れている記憶手段と、前記記憶手段から前記温度データ
に対応した補償値データを読み出し、この読み出された
補償値データに基づいて前記圧力データに補償演算処理
を施すＫＡ手段とを設けたので、従来のアナログ回路に
よって構成された補償回路では困難であったｔＳ性の向
上と再現性の向上の双方を同時達成することができ、さ
らに、モノリシック化も容易に図ることができる効果が
得られる。
センサから出力されるアナログ信号を順温手段と、前記
測温手段から出力されるアナログ信号を順欠デジタルの
温度データに変換する第２の変換手段と、前記温度デー
タの各位に各々対応した各補償イ直データが予め記憶さ
れている記憶手段と、前記記憶手段から前記温度データ
に対応した補償値データを読み出し、この読み出された
補償値データに基づいて前記圧力データに補償演算処理
を施すＫＡ手段とを設けたので、従来のアナログ回路に
よって構成された補償回路では困難であったｔＳ性の向
上と再現性の向上の双方を同時達成することができ、さ
らに、モノリシック化も容易に図ることができる効果が
得られる。
第１図はこの発明一実施例の構成を示すブロック図、第
二図（イ）および（ロ）は第１図に示す記憶装置１３内
に格納されている温度補償用リニアライズテーブルおよ
び非直線性補償用リニアライズテーブルを説明する几め
の図、第３図は従来の温度補償抵抗（受動素子）を付加
した半導体圧力センナの構成を示す回路図、第弘図は従
来の能１ｊ！ｈ素子等によって（成され北温度補償回路
を付加し定半導体圧カセンサの構成を示す回路図、第５
図は従来の能動素子等によって構成された非直線性補償
回路を付加した半導体圧力センサの構成を示す回路図で
ある。 Ｒ，−Ｒ−・・・・・・検出抵抗、３・・・・・・感温
素子、１０゜１１・・・・・・Ａ／Ｄコンバータ、１２
・・・・・・演算＠電、１３・・・・・・記憶装置う 第３図
二図（イ）および（ロ）は第１図に示す記憶装置１３内
に格納されている温度補償用リニアライズテーブルおよ
び非直線性補償用リニアライズテーブルを説明する几め
の図、第３図は従来の温度補償抵抗（受動素子）を付加
した半導体圧力センナの構成を示す回路図、第弘図は従
来の能１ｊ！ｈ素子等によって（成され北温度補償回路
を付加し定半導体圧カセンサの構成を示す回路図、第５
図は従来の能動素子等によって構成された非直線性補償
回路を付加した半導体圧力センサの構成を示す回路図で
ある。 Ｒ，−Ｒ−・・・・・・検出抵抗、３・・・・・・感温
素子、１０゜１１・・・・・・Ａ／Ｄコンバータ、１２
・・・・・・演算＠電、１３・・・・・・記憶装置う 第３図
Claims (1)
- 半導体圧力センサから出力される被測定圧力に応じて変
化するアナログ信号を順次デジタルの圧力データに変換
する第１の変換手段と、前記半導体圧力センサに近接し
て設けられた測温手段と、前記測温手段から出力される
前記半導体圧力センサの温度に応じて変化するアナログ
信号を順次デジタルの温度データに変換する第２の変換
手段と、前記温度データの各値に各々対応した各補償値
データが予め記憶されている記憶手段と、前記記憶手段
から前記温度データに対応した補償値データを読み出し
、この読み出された補償値データに基づいて前記圧力デ
ータに補償演算処理を施す演算手段とを具備することを
特徴とする半導体圧力センサの補償回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59219785A JPS6197543A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体圧力センサの補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59219785A JPS6197543A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体圧力センサの補償回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197543A true JPS6197543A (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=16740969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59219785A Pending JPS6197543A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体圧力センサの補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197543A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62218813A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-26 | Hokoku Kikai Kk | 圧力検出装置 |
| JPS6372538U (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-14 | ||
| JPS6388733U (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-09 | ||
| EP0290574A1 (en) * | 1986-11-24 | 1988-11-17 | Bourns Instruments, Inc. | Pressure transducer with integral digital temperature compensation |
| JPH02170013A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-06-29 | Azusa Denshi Kk | 電子式測定装置の温度補正方法及び装置 |
| US5111690A (en) * | 1990-07-09 | 1992-05-12 | Westinghouse Electric Corp. | Valve stem load monitoring system with means for monitoring changes in the valve yoke elongation |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5965742A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Fuji Electric Co Ltd | デイジタルマノメ−タ |
| JPS59122924A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-16 | Toshiba Corp | 圧力測定器 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59219785A patent/JPS6197543A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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