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DE10148596B4 - Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Grösse - Google Patents

Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Grösse Download PDF

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DE10148596B4
DE10148596B4 DE10148596A DE10148596A DE10148596B4 DE 10148596 B4 DE10148596 B4 DE 10148596B4 DE 10148596 A DE10148596 A DE 10148596A DE 10148596 A DE10148596 A DE 10148596A DE 10148596 B4 DE10148596 B4 DE 10148596B4
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sense resistor
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    • 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
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Abstract

Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit:
einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe in Bezug auf eine zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der erste Widerstandswert verringert, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht;
einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe in Bezug auf die zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der zweite Widerstandswert erhöht, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, wobei das eine Ende sowohl des ersten als auch des zweiten Abtastwiderstands an ein erstes Spannungspotential angeschlossen ist;
einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abstastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist;
einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei...

Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe, welche eine physikalische Größe durch eine Widerstandsänderung erfaßt.
  • Es ist eine Erfassungsschaltung für einen Halbleiterdrucksensor bekannt, bei welchem der Piezowiderstandseffekt benutzt wird. 6A und 6B zeigen Beispiele einer derartigen Erfassungsschaltung. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2976487 offenbart die Erfassungsschaltung für ein Dehnungsmeßgerät mit einer Temperaturkompensationscharakteristik.
  • Der Piezowiderstandseffekt bei Diffusionswiderständen verringert sich mit einem Ansteigen der Temperatur, wobei sich die Empfindlichkeit verringert. Demgegenüber steigt der Widerstand an. Insbesondere hängt das Ansteigen des Widerstands von einer Verunreinigungsdichte in den Diffusionswiderständen ab, welche die Dehnungsmeßgeräte bilden. Wenn die Dehnungsmeßgeräte mit einem konstanten Strom angesteuert werden, erhöht sich die an die Dehnungsmeßgeräte angelegte Spannung mit einem Ansteigen der Temperatur. Dadurch wird eine Kompensation der Verringerung der Empfindlichkeit des Sensors entsprechend der Störstellendichte in den Diffusionswiderständen vorgese hen. Dies ist der Grund für die Verwendung der in 6A und 6B gezeigten Schaltungen.
  • Wenn entsprechend 6A und 6B die Diffusionswiderstände Ra bis Rd keine Dehnung (mechanische Spannung) abtasten, d. h., wenn keine physikalische Größe an diesen Sensor angelegt worden ist, wird es erwünscht, daß Ra = Rb = Rc = Rd gilt. In diesem Zustand des Ausgangs des Sensors gilt ΔVout = 0.
  • Jedoch führt eine Streuung der Herstellung zu der Beziehung Ra ≠ Rb ≠ Rc ≠ Rd, so daß gilt ΔVout ≠ 0. Dies wird als Offsetspannung Voff bezeichnet.
  • Wenn in dem Zustand, bei welchem sich die Offsetspannung gezeigt hat, d. h., wenn die Beziehung ΔVout = Voff ≠ 0 gilt, ein konstanter Strom an das Dehnungsmeßgerät angelegt wird, gilt, daß je größer die Offsetspannung ist, desto stärker die Temperaturcharakteristik der Offsetspannung (hiernach als Offset-Temperaturcharakteristik bezeichnet) ansteigt. Um die Offset-Temperaturcharakteristik zu kompensieren, ist es daher nötig, eine separate Kompensationsschaltung hinzuzufügen.
  • Darüber hinaus ist es nötig, Daten der Offset-Temperaturcharakteristik mit einer großen Änderung der Temperatur während des Herstellungsprozesses zu erlangen und die Offset-Temperaturcharakteristik auf der Grundlage der Daten einzustellen.
  • Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2 976 487 offenbart ein Beispiel der Offset-Temperaturkompensationsschaltung nach dem Stand der Technik wie in 7 dargestellt. Bei dieser Schaltung entsprechen die Widerstände R9, R10, R11 der Offset-Temperaturkompensationsschaltung.
  • Vor der Erklärung der Offset-Temperaturkompensationsschaltung wird der Betrieb der gesamten Schaltung beschrieben.
  • Der Operationsverstärker OP1 arbeitet dahingehend, den Spannungsabfall an dem Widerstand R3 an denjenigen des Widerstands R5 anzugleichen. Wenn ein widerstand mit einem Temperaturkoeffizienten eines Widerstandswerts (TCR) von nahezu null als der Widerstand R5 verwendet wird, ist daher ein Strom Io, welcher durch die Brückenschaltung einschließlich den Meßwiderständen Ra bis Rd fließt, im wesentlichen konstant, obwohl sich die Temperatur ändert.
  • Dabei führt eine Verwendung von Diffusionswiderständen, welche Bor enthalten, als Meßwiderstände Ra bis Rd und ein Ausbilden der Dichte der p-Typ Störstellen in den Meßwiderständen Ra bis Rd auf etwa 1020 cm–3 zu einer Temperaturkompensation bezüglich einer Empfindlichkeit. Dies entspricht der Empfindlichkeitstemperaturkompensationsschaltung.
  • Der Operationsverstärker OP2 und der an dem Widerstand R6 angeschlossene Operationsverstärker OP3 werden als Spannungsfolgerschaltungen verwendet, um die Brückenausgangsspannung in einen Strom mit dem Widerstand R6 umzuwandeln. Der Strom wird einem Operationsverstärker OP4 durch Transistoren Tr1 und Tr2 zugeführt, welche eine Darlington-Schaltung bilden bzw. einen Darlington-Anschluß aufweisen. Der Operationsverstärker OP4 verstärkt den Strom. Der an den Eingang des Operationsverstärkers OP4 angeschlossene Widerstand R8 wird für eine Nullpunkteinstellung verwendet.
  • Die Offsetspannung der Brückenschaltung kann durch Lasertrimmen des Widerstands R1 oder R2 zu null gemacht werden, welcher mit einem CrSi-Dünnschichtwiderstand gebildet ist, der einen TCR von nahezu null besitzt. Da sich dessen TCR stark von jenen der Meßwiderstände Ra bis Rd (von etwa 1600 ppm/°C) unterscheidet, ändert sich die Offsetspannung mit der Temperatur.
  • Bezüglich dieser Schaltung wird die Funktion der Widerstände R9, R10, R11 für die Offset-Temperaturkompensation beschrieben. Dabei gilt für diese Widerstände die Beziehung R9 = R10 << R11. Dieser Zustand bzw. diese Bedingung sorgt dafür, daß der Strom, welcher durch den Widerstand R11 fließt, konstant ist, obwohl sich die Temperatur ändert.
  • Da die Brückenschaltung mit einem konstantem Strom angesteuert wird, ändert sich zuerst die daran angelegte Spannung mit einem TCR, welcher gleich demjenigen der Meßwiderstände Ra bis Rd ist. Dementsprechend verringert sich das Spannungspotential V6 mit einem Ansteigen der Temperatur. Demgegenüber steigt die Spannungsdifferenz zwischen den Spannungspotentialen V6 und Vd an.
  • Daher verringert ein Lasertrimmen des Widerstands R9 dahingehend, daß die Spannung Vf an das Massepotential relativ angenähert ist, den Stromfluß durch den Widerstand R11 mit einem Ansteigen der Temperatur. Demgegenüber erhöht ein Lasertrimmen des Widerstands R10 dahingehend, daß das Potential Vf an das Potential Vb angenähert ist, den Stromfluß durch den Widerstand R11 mit einem Ansteigen der Temperatur. D. h., das Trimmen des Widerstands R9 oder R10 führt zu einer Temperaturcharakteristik bezüglich des Stromflusses durch den Widerstand R11. Diese Temperaturcharakteristik kompensiert die Temperaturcha rakteristik in dem Brückenausgang. Die Offset-Temperaturcharakteristik kann auf diese Weise kompensiert werden.
  • Jedoch erfordert diese Operation eine Messung bei Raumtemperatur oder einer hohen Temperatur für jede Schaltung und ein Lasertrimmen, um einen Sollwiderstandswert zu erlangen, welcher für das gewünschte Potential von Vf berechnet wird.
  • Mit der DE 43 34 080 C2 ist eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe bekannt, wobei nicht zwei Abtastwiderstände, sondern lediglich eine einzige Widerstandsschicht verwendet wird, der ein konstanter Strom aus einer Stromquelle zugeführt wird. Der von der einen Konstantstromquelle eingespeiste Strom wird an mehreren Elektroden abgenommen, wobei aufgrund einer von außen einwirkenden Kraft der Strom an einer Elektrode zunimmt, während der Strom an der anderen Elektrode abnimmt. Der Differenzstrom ist ein Maß für die von außen einwirkende Kraft. Ein Vorsehen zweier diskreter Abtastwiderstände, den jeweils aus einer speziellen Stromquelle ein konstanter Strom zugeführt wird, ist nicht offenbart.
  • Aus der US 3 646 815 A ist eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe bekannt, mit einer Widerstandsbrücke, die sich aus einem ersten Widerstand (Piezowiderstand) und einem zweiten Widerstand zusammensetzt, einer ersten und zweiten Stromquelle und einer Ausgabeeinrichtung. Lediglich einer der zwei Widerstände der Widerstandsbrücke, und zwar der erste Widerstand, ändert seinen Widerstandswert in Abhängigkeit mit der zu erfassenden physikalischen Größe. Mit anderen Worten, lediglich ein Widerstand der Erfassungsvorrichtung wird zur Erfassung der physikalischen Größe verwendet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe zu schaffen, bei welcher das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9, 17, 18 oder 19.
  • Demzufolge wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe bzw. ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt, wobei ein erster Abtastwiderstand, dessen Widerstandswert sich verringert, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, und ein zweiter Abtastwiderstand, dessen Widerstandswert sich erhöht, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, vorgesehen sind. Jedem Abtastwiderstand ist dabei eine eigene Konstantstromquelle zugeordnet.
  • Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe geschaffen mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein erstes Spannungspotential angeschlossen sind; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abstastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die anderen Enden der ersten und zweiten Stromquellen an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Spannungspotential unterscheidet; und einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, das die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den anderen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände ausgibt.
  • Entsprechend einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des ersten Gesichtspunkts geschaffen, wobei die ersten und zweiten Stromquellen im wesentlichen die gleichen Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.
  • Entsprechend einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des ersten Gesichtspunkts geschaffen, welche des weiteren einen Operationsverstärker aufweist, welcher eine Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung erzeugt, wobei sich die ersten und zweiten Stromquellen den Operationsverstärker teilen, wobei die erste Stromquelle des weiteren ein erstes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält und die zweite Stromquelle des weiteren ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält.
  • Entsprechend einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des dritten Gesichtspunkts geschaffen, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind, die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe des weiteren einen dritten Widerstand aufweist, der an den Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei die ersten und zweiten Widerstände an das zweite Potential durch den dritten Widerstand angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts der ersten und zweiten Widerstände einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.
  • Entsprechend einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des dritten Gesichtspunkts geschaffen, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.
  • Entsprechend einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des dritten Gesichtspunkts geschaffen, wobei einer der ersten oder zweiten Widerstände getrimmt wird.
  • Entsprechend einem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des ersten Gesichtspunkts geschaffen, wobei die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement, welches an den ersten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Widerstand, welcher an das erste Steuerelement in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Verstärker enthält, welcher eine erste Steuerspannung, die dem ersten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer ersten Bezugsspannung erzeugt, und die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement, welches an den zweiten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, einen zweiten Wider stand, welcher an das zweite Steuerelement in Serie angeschlossen ist, und einen zweiten Verstärker enthält, welcher eine zweite Steuerspannung, die dem zweiten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt.
  • Entsprechend einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des siebenten Gesichtspunkts geschaffen, wobei ein Spannungspotential an einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Steuerelement und dem ersten Widerstand einem Eingang des ersten Operationsverstärkers zugeführt wird und ein Spannungspotential an einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Steuerelement und dem zweiten Widerstand einem Eingang des zweiten Operationsverstärkers zugeführt wird.
  • Entsprechend einem neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe geschaffen mit: einer ersten Schaltung, welche einen ersten Abtastwiderstand und eine erste Konstantstromquelle enthält, welche an den ersten Abtastwiderstand in Serie durch einen ersten Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei der erste Abtastwiderstand einen Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die erste Konstantstromquelle einen konstanten Strom durch den ersten Abtastwiderstand fließen läßt; einer zweiten Schaltung, welche einen zweiten Abtastwiderstand und eine zweite Konstantstromquelle enthält, die an den zweiten Abtastwiderstand in Serie durch einen zweiten Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei der zweite Abtastwiderstand einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der pyhsikalischen Größe ändert, wobei die zweite Konstantstromquelle einen zweiten konstanten Strom durch den zweiten Abtastwiderstand fließen läßt, die einen Enden der ersten und zweiten Schaltungen an ein erstes Potential angeschlossen sind und die anderen Enden der ersten und zweiten Schaltung an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Potential unterscheidet; und einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, das die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den ersten und zweiten Verbindungspunkten ausgibt.
  • Entsprechend einem zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des neunten Gesichtspunkts geschaffen, wobei die ersten und zweiten Stromquellen im wesentlichen die gleichen Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.
  • Entsprechend einem elften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des neunten Gesichtspunkts geschaffen, welche des weiteren einen Operationsverstärker aufweist, welcher eine Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung erzeugt, wobei die ersten und zweiten Stromquellen sich den Operationsverstärker teilen, wobei die erste Stromquelle des weiteren ein erstes Steuerelement und einen Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält und die zweite Stromquelle des weiteren ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält.
  • Entsprechend einem zwölften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des elften Gesichtspunkts geschaffen, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind, wobei die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe des weiteren einen dritten Widerstand aufweist, welcher an den Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei die ersten und zweiten Widerstände an das zweite Potential durch den dritten Widerstand angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts der ersten und zweiten Widerstände einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.
  • Entsprechend einem dreizehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des elften Gesichtspunkts geschaffen, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.
  • Entsprechend einem vierzehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des elften Gesichtspunkts geschaffen, wobei einer von den ersten oder zweiten Widerständen getrimmt wird.
  • Entsprechend einem fünfzehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des neunten Gesichtspunkts geschaffen, wobei die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement, welches an den ersten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, einen ersten Widerstand, welcher an das erste Steuerelement in Serie ange schlossen ist, und einen ersten Verstärker enthält, welcher eine erste Steuerspannung, welche dem ersten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer ersten Bezugsspannung erzeugt, und die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement, welches an den zweiten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, einen zweiten Widerstand, welcher an das zweite Steuerelement in Serie angeschlossen ist, und einen zweiten Verstärker enthält, welcher eine Steuerspannung, die dem zweiten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt.
  • Entsprechend einem sechzehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe auf der Grundlage des fünfzehnten Gesichtspunkts geschaffen, wobei ein Spannungspotential an dem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Steuerelement und dem ersten Widerstand einem Eingang des ersten Operationsverstärkers zugeführt wird und ein Spannungspotential an einen zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Steuerelement und dem zweiten Widerstand einem Eingang des zweiten Operationsverstärkers zugeführt wird.
  • Entsprechend einem siebzehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein erstes Spannungspotential angeschlossen sind; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die anderen Enden der ersten und zweiten Stromquellen an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Spannungspotential unterscheidet; und einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, welches die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den anderen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände mit der Offsetspannung ausgibt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messen der Offsetspannung bei einer Temperatur innerhalb eines verwendbaren Temperaturbereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe; und Einstellen der ersten und zweiten konstanten Ströme auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung.
  • Entsprechend einem achtzehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die einen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an ein erstes Spannungspotential angeschlossen sind; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage einer Steuerspannung enthält; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält; einem Operationsverstärker, der von der ersten und zweiten Stromquelle geteilt wird, zum Erzeugen der Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung, wobei eine Differenzspannung zwischen einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Abtastwiderstand und der ersten Stromquelle und einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Abtastwiderstand und der zweiten Stromquelle eine Offsetspannung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messen der Offsetspannung; und Trimmen von einem der ersten oder zweiten Widerstände, um die Offsetspannung einzustellen.
  • Entsprechend einem neunzehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe bezüglich einer Erfassung der physikalischen Größe ändert; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe bezüglich der Erfassung der physikalischen Größe ändert, wobei die ei nen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände an einem ersten Spannungspotential angeschlossen sind; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist, die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage einer ersten Steuerspannung und einen ersten Operationsverstärker enthält, welcher die erste Steuerspannung auf der Grundlage der ersten Bezugsspannung erzeugt; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der zweiten Steuerspannung und einen zweiten Operationsverstärker enthält, welcher die zweite Steuerspannung auf der Grundlage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt, wobei eine Differenzspannung zwischen einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Abtastwiderstand und der ersten Stromquelle und einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Abtastwiderstand und der zweiten Stromquelle die Erfassung der physikalischen Größe mit einer Offsetspannung anzeigt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messen der Differenzspannung; und Steuern der ersten und zweiten Bezugsspannungen, um die Differenzspannung auf der Grundlage des Ergebnisses des Schritts des Messens einzustellen, um die Offsetspannung einzustellen.
  • Die Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschrei bung in Verbindung mit den zugehörigen Figuren ersichtlich:
  • 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterdrucksensors der vorliegenden Erfindung;
  • 1B zeigt eine vordere Querschnittsansicht des in 1A dargestellten Halbleiterdrucksensors;
  • 2 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm einer Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe einer ersten Ausführungsform;
  • 4 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe in einem Drucksensor einer zweiten Ausführungsform;
  • 5 zeigt eine schematische Schaltungsstruktur einer Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe für einen Drucksensor einer dritten Ausführungsform;
  • 6A und 6B zeigen äquivalente Schaltungsdiagramme von Erfassungsschaltungen nach dem Stand der Technik;
  • 7 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Erfassungsschaltung nach dem Stand der Technik mit einer Offset-Temperaturkompensationsschaltung;
  • 8 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer modifizierten Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe der ersten Ausführungsform;
  • 9 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer modifizierten Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe der zweiten Ausführungsform;
  • 10 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer modifizierten Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe der dritten Ausführungsform;
  • 11 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm einer Modifizierung der in 2 dargestellten Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe;
  • 12 bis 17 zeigen schematische Schaltungsdiagramme von tatsächlichen Erfassungsschaltungen für eine physikalische Größe der in 11 dargestellten modifizierten Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe;
  • 18 und 19 zeigen schematische Schaltungsdiagramme von modifizierten Erfassungsschaltungen für eine physikalische Größe der dritten Ausführungsform;
  • 20 und 21 zeigen schematische Schaltungsdiagramme von Modifizierungen der in 17 dargestellten Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe, wobei die Transistoren durch MOSFET's ersetzt sind, und
  • 22 und 23 zeigen Modifizierungen von Erfassungsschaltungen für eine physikalische Größe der vorliegenden Erfindung mit einer Brückenstruktur.
  • Dieselben oder entsprechenden Elemente oder Teile sind mit ähnlichen Bezugszeichnungen über die Figuren hinweg bezeichnet.
  • ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterdrucksensors der vorliegenden Erfindung, und 1B zeigt eine vordere Querschnittsansicht davon. 2 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm einer Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe einer ersten Ausführungsform.
  • Bezüglich der Struktur ist das Siliziumsubstrat 1 derart gebildet, daß es eine (110)-Ebene besitzt und ein Diaphragma 1a aufweist, welches durch Verdünnen durch Ätzen mit einer wässrigen KOH-Lösung an dem mittleren Abschnitt des Siliziumsubstrats 1 vorgesehen ist. In dem Diaphragma 1a sind Dehnungsmeßvorrichtungen (Abtastwiderstände) Ra und Rb mit Diffusionswiderständen in der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats 1a gebildet. Die Längsrichtung der Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb, d. h. die Richtung, in welcher Ströme hauptsächlich fließen, stimmt mit der Richtung <110> überein. Das Siliziumsubstrat 1 haftet an einer Basis bzw. einem Sokkel 2 an, welcher ein Druckeinführungsloch 2a besitzt.
  • Wenn beim Betrieb ein Druck wie ein Luftdruck (positiver Druck) dem Diaphragma 1 über das Druckeinführungsloch 2a aufgebracht wird, biegt sich das Diaphragma 1a (in der Figur) nach unten. Dadurch entwickelt sich eine Zugspannung in der Mitte der oberen Oberfläche des Diaphragmas 1a, wo die Dehnungsmeßvorrichtung Rb gebildet ist, und eine Druckspannung an dem Rand des Diaphragmas 1a, wo die Dehnungsmeßvorrichtung Ra gebildet ist. Dadurch wird durch den Piezowiderstandseffekt der Widerstandswert der Dehnungsmeßvorrichtung Rb erhöht und der Widerstandswert der Dehnungsmeßvorrichtung Ra verringert.
  • Die Basis 2 ist aus einem Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten gebildet, welcher nahe demjenigen von Silizium liegt, um andere Teile von thermischen Spannungen zu befreien.
  • Entsprechend 2 enthält die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb und erste und zweite Konstantstromquellen 11 und 12, wobei ein Ende der Dehnungsmeßvorrichtungen Ra mit einem Verbindungspunkt "c" verbunden ist, welchem eine Versorgungsspannung (ein gemeinsames Potential) Vcc zugeführt wird. Das andere Ende ist mit einem Verbindungspunkt "a" verbunden, welcher mit der Konstantstromquelle (der ersten Konstantstromquelle) 11 für einen Fluß eines konstanten Stroms Ia verbunden ist. Darüber hinaus ist ein Ende der Dehnungsmeßvorrichtung Rb mit dem Verbindungspunkt "c" verbunden, und das andere Ende ist mit einem Verbindungspunkt "b" verbunden, welcher mit einer Konstantstromquelle 12 für den Fluß eines konstanten Stroms Ib verbunden ist. Der konstante Strom Ia von der Konstantstromquelle 11 und der konstante Strom Ib von der Konstantstromquelle 12 werden derart erzeugt, so daß derselbe Temperaturkoeffizient vorliegt oder die Intensität der Ströme gehalten wird, obwohl die Temperatur des Drucksensors sich ändert.
  • Diese Schaltungsstruktur liefert den Sensorausgang ΔVout als Differenz des Potentials zwischen den Punkten "a" und "b".
  • In dem Zustand, daß kein Druck an das Diaphragma 1a aufgebracht wird, wird dabei die folgende Gleichung idealerweise bezüglich der Widerstände Ra und Rb gegeben. Ra = Rb ≡ Rx (1) wobei Rx ein Widerstandswert ist, wenn die Widerstände Ra und Rb ideal geformt sind.
  • Der Sensorausgang ΔVout wird gegeben durch: ΔVout = RbIb – RaIa (2)
  • Wenn darüber hinaus die folgende Gleichung bezüglich der konstanten Ströme Ia und Rb wahr ist, gilt für den Sensorausgang ΔVout = 0. Ia = Ib ≡ I (3)
  • Jedoch können üblicherweise die mit den Diffusionswiderständen gebildeten Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb infolge einer Streuung in der Leitungsbreite oder dergleichen beim Photolithographieprozeß nicht ideal gebildet werden, und somit besitzen sie eine Streuung in den resultierenden Widerstandswerten. Diese Streuungen in den Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb werden definiert durch Ra = R + ΔRa und Rb = R + ΔRb.
  • Entsprechend Gleichung 2 wird die Offsetspannung Voff infolge von Streuungen in den Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb wie folgt erlangt: Voff ≡ ΔVout = R (Ib – Ia) + ΔRbIb – ΔRaIa (4)
  • Die Temperaturabhängigkeit von ΔVoff wird durch partielles Differenzieren von Gleichung 4 mit der Temperatur T wie folgt erlangt: ∂(Voff)/∂T = Voff·{TCR + (∂I/∂T)/I} (5)wobei TCR ein Widerstandstemperaturkoeffizient der Meßwiderstände Ra und Rb ist und der Ausdruck (∂I/∂T)/I ein Temperaturkoeffizient des Stroms ist. Sie werden wie folgt definiert: TCR ≡ (∂R/∂T)/R = (∂ΔRa/∂T)/ΔRa = (∂ΔRb/∂T)/ΔRb (6) (∂I/∂T)/I ≡ (∂Ia/∂T)/Ia = (∂Ib/∂T)/Ib (7)
  • Es wird dabei angenommen, daß ΔRa und ΔRb denselben TCR wie R besitzen. Wenn die Temmperaturkoeffizienten der konstanten Ströme Ia und Ib zueinander gleich oder null sind, ist entsprechend Gleichungen 5 und 7 die Bedingung zum Aufheben der Temperaturabhängigkeit von der Offsetspannung, daß Voff = 0 gilt, wodurch die Beziehung ∂ (Voff)/∂T = 0 erzielt wird.
  • Dies bedeutet, daß lediglich ein Einstellen des konstanten Stroms Ia oder Ib bei Raumtemperatur innerhalb des verwendbaren Temperaturbereichs des Drucksensors (beispielsweise –30 bis 120°C) beispielsweise bei Raumtemperatur, um dafür zu sorgen, daß die Beziehung Voff = 0 gilt, die Temperaturkompensation bei der Ausgangsspannung von null liefert.
  • Daher liefert bei der in 2 dargestellten Schaltungsstruktur in dem Zustand, bei welchem die Temperaturkoeffizienten der konstanten Ströme Ia und Ib zueinander gleich oder null sind, ein Einstellen des konstanten Stroms Ia in der Konstantstromquelle 11 und des konstanten Stroms Ib in der Konstantstromquelle 12, um die Offsetspannung Voff zu null zu machen, die Kompensation der Offset-Temperaturcharakteristik.
  • Dadurch wird die Notwendigkeit einer Messung von Daten der Offset-Temperaturcharakteristik mit der Tempera tur, welche für jede Erfassungsschaltung verändert wird, und die Notwendigkeit einer Kompensation der Offset-Temperaturcharakteristik entsprechend der gemessenen Daten aufgehoben, welche herkömmlicherweise erfordert werden.
  • Darüber hinaus werden andere Operationen entsprechend der in den äquivalenten Schaltungsdiagrammen von 2 und 11 dargestellten Schaltungsstrukturen, welche später erwähnt werden, der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf den in 6 dargestellten Stand der Technik beschrieben.
  • Entsprechend 6 wird angenommen, daß Ra = Rd = R – ΔR und Rb = Rc = R + ΔR gilt, wenn der Druck an das Diaphragma 1a angelegt wird und die Spannung, welche an die Brücke angelegt wird, wenn ein Strom I dadurch fließt, V beträgt, wobei der Ausgang gegeben wird durch: ΔVout = (ΔR/R)·V (8)
  • Wenn demgegenüber bei den in 2 oder 11 dargestellten Schaltungsstrukturen angenommen wird, daß für die Spannung, welche an die Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb angelegt wird, gilt V ≡ Va (0) = Vb (0), wenn kein Druck angelegt wird (es gilt Druck p = 0), wird der Ausgang gegeben durch: ΔVout = 2·(ΔR/R)·V (9)
  • Dies zeigt, daß die Sensitivität bei dieser Ausführungsform zweimal so hoch wie diejenige bei dem in 6 dargestellten Stand der Technik ist. D. h., wenn die Sensitivitätstemperaturkompensation bezüglich des Piezowiderstandseffekts durch Konstantstromansteuerung durchgeführt wird, liefert die vorliegende Erfindung einen vorteilhaften Effekt.
  • 3 zeigt eine tatsächliche Schaltung für die Schaltungsstruktur, welche durch die in 2 gezeigte äquivalente Schaltung dargestellt wird. Bei dieser Schaltung sind zwei Transistoren (erste und zweite Transistoren) 21 und 22, welche eine äquivalente Charakteristik besitzen (welche ein gute Paarcharakteristik besitzen), als Steuerelemente zwischen der Dehnungsmeßvorrichtung Ra und einem Trimmwiderstand (einem ersten Widerstand) RE und zwischen der Dehnungsmeßvorrichtung Rb und dem Trimmwiderstand (dem zweiten Widerstand) RE' vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Operationsverstärker 23 vorgesehen, um Basisströme der Transistoren 21 und 22 entsprechend der Bezugsspannung Vref einzustellen. Die Trimmwiderstände RE und RE' sind durch einen Widerstand R geerdet. Der Verbindungspunkt bezüglich der Trimmwiderstände RE und RE' und dem Widerstand R ist mit einem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 23 verbunden. D. h., der Operationsverstärker 23 und die zwei Transistoren 21 und 22, welche eine vorteilhafte Paarcharakteristik besitzen, und die Widerstände RE und RE' bilden die Konstantstromquellen 11 und 12, wobei der Operationsverstärker 23 von den Konstantstromquellen 11 und 12 geteilt wird. Diese Schaltungselemente können ebenfalls auf dem Siliziumsubstrat 1 oder auf einem anderen Substrat gebildet werden. Wenn sich die Bezugsspannung Vref nicht mit der Temperatur ändert, können die konstanten Ströme erlangt werden, wenn sich die Temperatur ändert, unter Verwendung der Widerstandselemente, welche Widerstandsstemperaturkoeffizienten von nahezu null besitzen, (beispielsweise eines aus CrSi gebildeten Dünnschichtwiderstands) wie den Widerständen R, RE und RE'.
  • Zwei Widerstände, welche eine äquivalente Charakteristik, d. h. eine vorteilhafte Paarcharakteristik, besitzen, bedeutet, daß deren Sättigungsströme Is im wesentli chen äquivalent zueinander sind bzw. daß ihre Kollektorwiderstände und Emitterstände im wesentlichen äquivalent zueinander sind. Derartige Transistoren können durch Bilden dieser Transistoren nahe zueinander innerhalb eines Chips und noch vorteilhafter durch Bilden benachbart zueinander hergestellt werden. Darüber hinaus ist es noch vorteilhafter, daß dieselben Strukturen der Transistoren auf einem Substrat in derselben Richtung angeordnet werden.
  • Bei dieser Schaltungsstruktur stellt ein Trimmen des Widerstands RE oder RE' durch einen Laser den konstanten Strom Ia entsprechend dem Kollektorstrom des Transistors 21 oder den konstanten Strom Ib entsprechend dem Kollektorstrom des Transistors 22 ein. Wenigstens ein Vorsehen der Temperaturcharakteristik der Widerstände R, RE und RE' gleich zueinander liefert darüber hinaus äquivalente Temperaturkoeffizienten bezüglich der konstanten Ströme Ia und Ib.
  • Wie oben erwähnt kann die in 3 dargestellte Schaltungsstruktur die Offsetspannung einstellen. Dies liefert die bezüglich 2 erläuterte Kompensation der Offset-Temperaturcharakteristik.
  • Darüber hinaus verwendet die in 3 dargestellte Schaltungsstruktur den gemeinsamen Widerstand (einen dritten Widerstand) R, so daß der Trimmwiderstand RE oder RE' als feine Trimmwiderstände verwendet werden können. Dies erleichtert es, die Offset-Temperaturcharakteristik zu kompensieren.
  • Bei dieser Ausführungsform gilt dabei für die jeweiligen konstanten Ströme I ≒ Vref/(2R).
  • Wie oben erwähnt, liefert diese Ausführungsform die Kompensation der Offset-Temperaturcharakteristik, welche hauptsächlich durch Streuung in den Dehnungsmeßvorrichtungen hervorgerufen wird. Da die Offset-Temperaturcharakteristik in der Gesamtheit des Sensors durch verschiedene Gründe entwickelt werden kann, ist es jedoch nötig, eine andere Kompensation einer Offet-Temperaturcharakteristik in Bezug auf diese Gründe zu bewirken.
  • Beispielsweise hängen die Offet-Spannung und die Offset-Temperaturcharakteristik von der thermischen Spannungsverteilung auf dem Diaphragma 1a ab, wo die Dehnungsmeßvorrichtungen Ra und Rb gebildet sind, wobei die thermische Spannung von den linearen Ausdehnungskoeffizienten der Basis, der Form des Diaphragmas 1a und der Passevierung abhängt. In dieser Situation wird die Bedingung, daß die TCR's von ΔRa, ΔRb und R zueinander äquivalent sind, nicht erfüllt, so daß ein Fehler auftreten kann. Daher werden aus diesen Gründen unterschiedliche Kompensationsoperationen erfordert. Beispielsweise kann ein achteckiges Diaphragma verwendet werden, um die Auswirkung der thermischen Spannungsverteilung, wie in dem japanischen Patent Nr. 2864700 offenbart, aufzuheben.
  • Wie oben erwähnt, werden bei der ersten Ausführungsform die ersten und zweiten konstanten Ströme Ia und Ib eingestellt, um die Offsetspannung in dem Spannungsdifferenzsignal zu verringern, wenn keine mechanische Spannung vorliegt, d. h., wenn keine physikalische Größe vorliegt. Die ersten und zweiten Stromquellen 11 und 12 können im wesentlichen dieselben Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.
  • Beim Einstellen der Offsetspannung bei der ersten Ausführungsform wird die Offsetspannung Voff bei einer Temperatur innerhalb eines anwendbaren Temperaturbereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemessen, und die ersten und zweiten konstanten Ströme werden auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung Voff eingestellt. Beispielsweise wird entweder der erste oder zweite Widerstand RE oder RE' getrimmt, um die Offsetspannung Voff einzustellen.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 4 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe in einem Drucksensor einer zweiten Ausführungsform. Die Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe der zweiten Ausführungsform besitzt im wesentlichen dieselbe Struktur wie diejenige der ersten Ausführungsform. Der Unterschied besteht dahingehend, daß der Widerstand R ausgelassen ist und der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 33 mit einer Spannung an einem Verbindungspunkt zwischen einem Transistor 31 und dem Widerstand RE versorgt wird.
  • Bei dieser Schaltungsstruktur besitzen die Transistoren 31 und 32 eine vorteilhafte Gleichförmigkeit bezüglich ihrer Charakteristik. Der Operationsverstärker 33 wird von den Konstantstromquellen 11 und 12 geteilt.
  • Diese Schaltungsstruktur ermöglicht es ebenfalls, den konstanten Strom Ia entsprechend dem Kollektorstrom des Transistors 31 des konstanten Stroms Ib entsprechend dem Kollektorstrom des Transistors 32 durch Trimmen des Widerstands RE oder RE' durch einen Laser einzustellen. Dementsprechend wird mit dieser Schaltungsstruktur bei der zweiten Ausführungsform ebenfalls ein vorteilhafter Betrieb vorgesehen, welcher ähnlich wie derjenige bei der ersten Ausführungsform ist.
  • Da demgegenüber diese Schaltungsstruktur nicht den gemeinsamen Widerstand R (in 3) verwendet, werden Widerstandswerte der Widerstände RE und RE' zu größeren Werten als diejenigen der ersten Ausführungsform. Dementsprechend können die Widerstände RE und RE' der zweiten Ausführungsform größere Streuungen aufweisen. D. h., bei der zweiten Ausführungsform werden jeweilige konstante Ströme I durch I ≒ Vref/RE ≒ Vref/RE' dargestellt. Daher werden Streuungen bei den konstanten Strömen durch die Gesamtheit von (100% von) Streuungen bei dem Widerstandswert der Widerstände RE und RE' hervorgerufen. Dieses Verhältnis ist größer als das bei konstanten Strömen entsprechend der ersten Ausführungsform, da diese Verhältnisse bei der ersten Ausführungsform durch das Vorhandensein des gemeinsamen Widerstands R verringert sind.
  • Diesbezüglich liefert die Schaltungsstruktur der ersten Ausführungsform eine vorteilhafte Struktur beim feinen Trimmen. Demgegenüber verwendet die Schaltungsstruktur der zweiten Ausführungsform die wenigeren Teile gegenüber der ersten Ausführungsform.
  • Hier wird der Betrieb der Widerstände RE und RE' beschrieben, welche bezüglich der ersten und zweiten Ausführungsform gemeinsam sind.
  • In der in 4 dargestellten Schaltungsstruktur arbeitet der Widerstand RE als Strommonitor zum Umwandeln des Stroms, welcher durch den Transistor 31 fließt. Darüber hinaus dienen die Widerstände RE und RE' dazu, die Streuungen in den Strömen zu verringern, welche durch die jeweiligen Widerstände fließen.
  • D. h., es werden die Transistoren verwendet, welche eine gleichförmige Charakteristik besitzen, und es wird ihren Basen ein gemeinsames Potential zugeführt, und ihre Emitter sind an Widerstände angeschlossen, welche niedrige Streuungen besitzen. Die anderen Enden der Widerstände sind an ein anderes gemeinsames Potential angeschlossen.
  • Bezüglich dieser Schaltungsstruktur ist es bekannt, daß diese Struktur den folgenden Betrieb liefert wie beschrieben in Gray, Meyer, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, übersetzt und veröffentlicht von Baifukan Co., Ltd., 1. Band, Seiten 254–257 (A 4.1).
  • Wenn die Beziehung gilt (Spannungsabfall über einem Widerstand) >> kT/q ≒ 25,8 mV, hängt die Streuung des Stroms, welcher durch den Transistor fließt, im wesentlichen von Streuungen in dem Widerstand und dem Wert α des Transistors ab.
  • Wenn demgegenüber die Beziehung gilt (Spannungsabfall über dem Widerstand) << kT/q ≒ 25,8 mV, hängt die Beziehung des Stroms, welcher durch den Transistor fließt, im wesentlichen von Streuungen in Is des Transistors ab, wobei diese Bedingung ebenfalls den Fall beinhaltet, daß kein Widerstand in der Schaltung vorhanden ist. Obwohl Streuungen mit Größen von Elementen variieren, zeigen Beispiele in den allgemeinen integrierten Schaltungen, daß Streuungen in α ±0,1% für npn-Transistoren und ±1% für pnp-Transistoren betragen. Die Streuung in den Widerstand beträgt ±0,1 ~ ±2%, und die Streuung Is beträgt ±1 ~ 10%.
  • Dementsprechend wird zur Unterdrückung der Streuung eine ziemlich große Größe von npn-Transistoren verwendet, und ein Widerstand unterdrückt die Streuung in dem Strom, welche gleich oder kleiner als ±0,2% ist. Demgegenüber ist es in dem Fall von keinem Widerstand schwierig, die Streuung zu erlangen, welche gleich oder kleiner als ±1% ist.
  • Bei der obigen Beschreibung stellen k die Boltzmann Konstante, T eine absolute Temperatur (300 K ≒ 27°C), q eine elementare elektrische Ladung, α einen charakteristischen Wert des Transistors (Kollektorstromwert/Emitterstromwert) und Is einen Sättigungsstrom dar.
  • Dementsprechend liefern die ersten und zweiten Ausführungsformen vorteilhafte Schaltungsstrukturen zum Erlangen von gleichförmigen Temperaturkoeffizienten von zwei konstanten Strömen.
  • Beim Einstellen der Offsetspannung bei der zweiten Ausführungsform wird die Offsetspannung bei einer Temperatur innerhalb eines verwendbaren Temperaturbereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemessen. Die ersten und zweiten konstanten Ströme werden auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung eingestellt. Beispielsweise wird die Offsetspannung durch Trimmen der Widerstände RE oder RE' auf der Grundlage der Messung eingestellt.
  • DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen liefert ein Trimmen die konstanten Ströme Ia und Ib. Demgegenüber liefert die dritte Ausführungsform den konstanten Strom Ia und Ib in einem zu den oben beschriebenen Ausführungsformen unterschiedlichen Verfahren.
  • 5 zeigt eine schematische Schaltungsstruktur einer Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe für einen Drucksensor entsprechend einer dritten Ausführungsform. Diese Schaltung enthält zwei Operationsverstärker 43 und 44, welche zwei Transistoren (ersten und zweiten Transistoren) 41 und 42 Steuerspannungen zuführen, welche zwischen der Dehnungsmeßvorrichtung Ra und dem Widerstand (dem ersten widerstand) RE bzw. zwischen der Dehnungsmeßvorrichtung Rd und dem Widerstand (dem zweiten Widerstand) RE' vorgesehen sind. Dabei können diese Transistoren 41 und 42 eine ungleichförmige Charakteristik aufweisen. Demgegenüber sollten die Widerstände RE und RE' eine gleichförmige (äquivalente) Temperaturcharakteristik aufweisen.
  • Der Operationsverstärker (erster Operationsverstärker) 43 stellt den Basisstrom des Transistors 41 auf der Grundlage einer Bezugsspannung (einer ersten Bezugsspannung) Vref ein, und der Operationsverstärker (der zweite Operationsverstärker) 44 stellt den Basisstrom des Transistors 42 auf der Grundlage einer Bezugsspannung (einer zweiten Bezugsspannung) Vref' ein.
  • Im Betrieb liefert das Einstellen von jeweiligen Bezugsspannungen Vref und Vref' für die zwei Operationsverstärker 43 und 44 eine Einstellung der Offsetspannung Voff. Dies kann die Offset-Temperaturcharakteristik einstellen. Beispielsweise erzeugen (nicht dargestellte) D/A-Wandler die Bezugsspannungen Vref und Vref', so daß sie die Offset-Temperaturcharakteristik digital einstellen können. Dies liefert denselben Betrieb wie die Struktur der ersten Ausführungsform ohne das Lasertrimmen.
  • Da bei dieser Schaltungsstruktur ein Unterschied in der Offsetspannung und der zugehörigen Offset-Temperaturcharakteristik zwischen den Operationsverstärkern 43 und 44 an dem differenzierten Ausgang auftritt, sollten die Operationsverstärker, welche eine hinreichend kleine Offsetspannungsdifferenz dazwischen besitzen, als die Operationsverstärker 43 und 44 verwendet werden.
  • Beim Einstellen der Offsetspannung bei der dritten Ausführungsform wird die Offsetspannung bei einer Temperatur innerhalb eines verwendbaren Temperaturbereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe gemessen, und die ersten und zweiten konstanten Ströme werden auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung eingestellt. Beispielsweise werden die ersten und zweiten Bezugsspannungen gesteuert, um die Fremdspannung auf der Basis der Messung einzustellen, um die Offsetspannung einzustellen.
  • MODIFIZIERUNGEN
  • 8 bis 10 zeigen Modifizierungen der ersten bis dritten Ausführungsformen. Bei den ersten bis dritten Ausführungsformen (3 bis 5) werden Transistoren unabhängig als Steuerelemente verwendet. Demgegenüber verwenden die modifizierten Schaltungsstrukturen der ersten bis dritten Ausführungsformen Transistoren 21', 22', 31', 32', 41' und 42', welche den Darlington-Anschluß bzw. -Schaltung besitzen. Diese Schaltungsstruktur verringert den Fehler infolge der Basisströme der Transistoren.
  • Darüber hinaus liefert die in 11 dargestellte äquivalente Schaltung denselben Betrieb wie die in 2 dargestellte. Die tatsächlichen Schaltungsstrukturen entsprechend der in 11 dargestellten äquivalenten Schaltung sind in 12 bis 17 dargestellt. Bei diesen Figuren werden dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Diese modifizierten Schaltungsstrukturen verwenden pnp-Transistoren. Da eine Tendenz vorliegt, daß der pnp-Transistor ein kleineres Übertragungsverhältnis eines statischen Vorwärtsstroms bezüglich einer Emitterschal tung hFE als der pnp-Transistor besitzt, ist es vorteilhaft, daß die Schaltungsstruktur mit pnp-Transistoren die Transistoren 21', 21', 31', 32', 41' und 42' annimmt, welche, wie in 15 bis 19 dargestellt, den Darlington-Anschluß bzw. -Schaltung besitzen.
  • Darüber hinaus kann eine weitere Modifizierung bezüglich der dritten Ausführungsform vorgesehen werden. D. h., es wird das Steuerelement durch einen MOS-Transistor ersetzt. 18 und 19 zeigen diesen Fall. Des weiteren kann das in 17 dargestellte Steuerelement durch einen MOS-Transistor ersetzt werden. 20 und 21 zeigen diesen Fall. Wie in 18 bis 21 dargestellt, können MOS-Transistoren 51 und 52 als die Steuerelemente verwendet werden. Bei diesen Strukturen stellen gestrichelte Linien Phasenkompensierungskondensatoren dar, welche als Option angeschlossen werden können. Des weiteren wird bei den Strukturen entsprechend 19 und 20 die Bezugsspannung Vref nicht invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 43 und 44 im Gegensatz zu den anderen Schaltungsstrukturen zugeführt.
  • Die Erfindung wurde anhand von den oben beschriebenen Ausführungsformen erläutert. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die in 2 und 11 dargestellten tatsächlichen Strukturen beschränkt.
  • Darüber hinaus ist bei den oben erwähnten Schaltungsstrukturen der Verbindungspunkt zwischen zwei Dehnungsmeßvorrichtungen an die Versorgungsspannung Vcc oder an Masse GND angeschlossen. Jedoch ist es ebenfalls möglich, ihn an ein Potential anzuschließen, welches sich entsprechend der Temperatur verändert. Dies liegt daran, daß die Differenzspannung zwischen den Ausgangsanschlüssen den Ausgang der Erfassungschaltung für eine physikalische Größe bildet und somit eine Änderung nicht das Erfassungssignal beeinflußt.
  • Darüber hinaus wurden die Schaltungsstrukturen mit dem Beispiel des Drucksensors beschrieben. Jedoch kann die Erfindung auf einen Beschleunigungssensor unter Verwendung einer Änderung des Widerstandswerts als Sensor für eine physikalische Größe beispielsweise verwendet werden.
  • 22 und 23 zeigen äquivalente Schaltungsdiagramme von weiteren Modifizierungen.
  • Die in 22 dargestellte Erfassungsschaltung für eine physikalische Größe besitzt einen Abtastwiderstand Rc zwischen dem Verbindungspunkt "a" und der Konstantstromquelle 11 und einen Abtastwiderstand Rd zwischen dem Verbindungspunkt "b" und der Konstantstromquelle 12 zusätzlich zu der in 2 dargestellten Schaltungsstruktur, um eine Vollbrückenstruktur bereitzustellen. Diese Schaltungsstruktur liefert eine Offset-Temperaturcharakteristikkompensierung ähnlich wie die erste Ausführungsform. In diesem Fall sind die Abtastwiderstände Rc und Rd auf der oberen Oberfläche des Substrats 1 ebenfalls angeordnet. Die Orte der Abtastwiderstände Rc und Rd sind derart vorgesehen, daß die Brückenstruktur erzielt wird.
  • 23 zeigt auch die Vollbrückensruktur. Diese Struktur liefert eine Offset-Temperaturcharakteristik-Kompensation ähnlich wie die erste Ausführungsform.

Claims (19)

  1. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe in Bezug auf eine zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der erste Widerstandswert verringert, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe in Bezug auf die zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der zweite Widerstandswert erhöht, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, wobei das eine Ende sowohl des ersten als auch des zweiten Abtastwiderstands an ein erstes Spannungspotential angeschlossen ist; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abstastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die anderen Enden der ersten und zweiten Stromquellen an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Spannungspotential unterscheidet; und einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, das die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den anderen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände ausgibt.
  2. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Stromquellen im wesentlichen die gleichen Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.
  3. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Operationsverstärker, welcher eine Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung erzeugt, wobei sich die ersten und zweiten Stromquellen den Operationsverstärker teilen, wobei die erste Stromquelle des weiteren ein erstes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält und die zweite Stromquelle des weiteren ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält.
  4. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind, die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe des weiteren einen dritten Widerstand aufweist, der an den Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei die ersten und zweiten Widerstände an das zweite Potential durch den dritten Widerstand angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts der ersten und zweiten Widerstände einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.
  5. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.
  6. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der ersten oder zweiten Widerstände getrimmt wird.
  7. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement, welches an den ersten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Widerstand, welcher an das erste Steuerelement in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Verstärker enthält, welcher eine erste Steuerspannung, die dem ersten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer ersten Bezugsspannung erzeugt, und die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement, welches an den zweiten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, einen zweiten Widerstand, welcher an das zweite Steuerelement in Serie angeschlossen ist, und einen zweiten Verstärker enthält, welcher eine zweite Steuerspannung, die dem zweiten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt.
  8. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungspotential an einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Steuerelement und dem ersten Widerstand einem Eingang des ersten Operationsverstärkers zugeführt wird und ein Spannungspotential an einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Steuerelement und dem zweiten Widerstand einem Eingang des zweiten Operationsverstärkers zugeführt wird.
  9. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit: einer ersten Schaltung, welche einen ersten Abtastwiderstand und eine erste Konstantstromquelle enthält, welche an den ersten Abtastwiderstand in Serie durch einen ersten Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei der erste Abtastwiderstand einen Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe in Bezug auf eine zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der erste Widerstandswert verringert, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, wobei die erste Konstantstromquelle einen konstanten Strom durch den ersten Abtastwiderstand fließen läßt; einer zweiten Schaltung, welche einen zweiten Abtastwiderstand und eine zweite Konstantstromquelle enthält, die an den zweiten Abtastwiderstand in Serie durch einen zweiten Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei der zweite Abtastwiderstand einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe in Bezug auf die zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der zweite Widerstandswert erhöht, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, wobei die zweite Konstantstromquelle einen zweiten konstanten Strom durch den zweiten Abtastwiderstand fließen läßt, ein Ende sowohl der ersten als auch der zweiten Schaltung an ein erstes Potential angeschlossen ist und das andere Ende der ersten und der zweiten Schaltung an ein zweites Potential angeschlossen ist, welches sich von dem ersten Potential unterscheidet; und einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, das die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den ersten und zweiten Verbindungspunkten ausgibt.
  10. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Stromquellen im wesentlichen die glei chen Temperaturkoeffizienten bei den ersten bzw. zweiten konstanten Strömen besitzen.
  11. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 9, des weiteren gekennzeichnet durch einen Operationsverstärker, welcher eine Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung erzeugt, wobei die ersten und zweiten Stromquellen sich den Operationsverstärker teilen, wobei die erste Stromquelle des weiteren ein erstes Steuerelement und einen Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält und die zweite Stromquelle des weiteren ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält.
  12. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind, wobei die Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe des weiteren einen dritten Widerstand aufweist, welcher an den Verbindungspunkt angeschlossen ist, wobei die ersten und zweiten Widerstände an das zweite Potential durch den dritten Widerstand angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts der ersten und zweiten Widerstände einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.
  13. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Enden der ersten und zweiten Widerstände miteinander an einen Verbindungspunkt angeschlossen sind und ein Spannungspotential des Verbindungspunkts einem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird.
  14. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß einer von den ersten oder zweiten Widerständen getrimmt wird.
  15. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement, welches an den ersten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, einen ersten Widerstand, welcher an das erste Steuerelement in Serie angeschlossen ist, und einen ersten Verstärker enthält, welcher eine erste Steuerspannung, welche dem ersten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer ersten Bezugsspannung erzeugt, und die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement, welches an den zweiten Abtastwiderstand in Serie angeschlossen ist, einen zweiten Widerstand, welcher an das zweite Steuerelement in Serie angeschlossen ist, und einen zweiten Verstärker enthält, welcher eine Steuerspannung, die dem zweiten Steuerelement zugeführt wird, auf der Grundlage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt.
  16. Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungspotential an dem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Steuerelement und dem ersten Widerstand einem Eingang des ersten Operationsverstärkers zugeführt wird und ein Spannungspotential an einen zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Steuerelement und dem zweiten Widerstand einem Eingang des zweiten Operationsverstärkers zugeführt wird.
  17. Verfahren zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer er sten physikalischen Größe in Bezug auf eine zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der erste Widerstandswert verringert, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe in Bezug auf die zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der zweite Widerstandswert erhöht, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, wobei das eine Ende sowohl des ersten als auch des zweiten Abtastwiderstands an ein erstes Spannungspotential angeschlossen ist; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die anderen Enden der ersten und zweiten Stromquellen an ein zweites Potential angeschlossen sind, welches sich von dem ersten Spannungspotential unterscheidet; und einer Ausgabeeinrichtung, welche ein Spannungsdifferenzsignal, welches die Erfassung der physikalischen Größe anzeigt, zwischen den anderen Enden der ersten und zweiten Abtastwiderstände mit der Offsetspannung ausgibt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messen der Offsetspannung bei einer Temperatur innerhalb eines verwendbaren Temperaturbereichs der Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe; und Einstellen der ersten und zweiten konstanten Ströme auf der Grundlage der gemessenen Offsetspannung.
  18. Verfahren zum Einstellen einer Offsetspannung bei einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe in Bezug auf eine zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der erste Widerstandswert verringert, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe in Bezug auf die zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der zweite Widerstandswert erhöht, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, wobei das eine Ende sowohl des ersten als auch des zweiten Abtastwiderstands an ein erstes Spannungspotential angeschlossen ist; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage einer Steuerspannung enthält; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, wobei die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der Steuerspannung enthält; einem Operationsverstärker, der von der ersten und zweiten Stromquelle geteilt wird, zum Erzeugen der Steuerspannung auf der Grundlage einer Bezugsspannung, wobei eine Differenzspannung zwischen einem ersten Verbindungs punkt zwischen dem ersten Abtastwiderstand und der ersten Stromquelle und einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Abtastwiderstand und der zweiten Stromquelle eine Offsetspannung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messen der Offsetspannung; und Trimmen von einem der ersten oder zweiten Widerstände, um die Offsetspannung einzustellen.
  19. Verfahren zum Einstellen einer Offsetspannung in einer Erfassungsvorrichtung für eine physikalische Größe mit: einem ersten Abtastwiderstand, welcher einen ersten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer ersten physikalischen Größe in Bezug auf eine zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der erste Widerstandswert verringert, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht; einem zweiten Abtastwiderstand, welcher einen zweiten Widerstandswert aufweist, der sich entsprechend einer zweiten physikalischen Größe in Bezug auf die zu erfassende physikalische Größe derart ändert, daß sich der zweite Widerstandswert erhöht, wenn sich die zu erfassende physikalische Größe erhöht, wobei das eine Ende sowohl des ersten als auch des zweiten Abtastwiderstands an einem ersten Spannungspotential angeschlossen ist; einer ersten Stromquelle für einen Fluß eines ersten konstanten Stroms durch den ersten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der ersten Stromquelle an das andere Ende des ersten Abtastwiderstands angeschlossen ist, die erste Stromquelle ein erstes Steuerelement und einen ersten Widerstand für einen Fluß des ersten konstanten Stroms auf der Grundlage einer ersten Steuerspannung und einen ersten Operationsverstärker enthält, welcher die erste Steuerspannung auf der Grundlage der ersten Bezugsspannung erzeugt; einer zweiten Stromquelle für einen Fluß eines zweiten konstanten Stroms durch den zweiten Abtastwiderstand, wobei ein Ende der zweiten Stromquelle an das andere Ende des zweiten Abtastwiderstands angeschlossen ist, die zweite Stromquelle ein zweites Steuerelement und einen zweiten Widerstand für einen Fluß des zweiten konstanten Stroms auf der Grundlage der zweiten Steuerspannung und einen zweiten Operationsverstärker enthält, welcher die zweite Steuerspannung auf der Grundlage einer zweiten Bezugsspannung erzeugt, wobei eine Differenzspannung zwischen einem ersten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Abtastwiderstand und der ersten Stromquelle und einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Abtastwiderstand und der zweiten Stromquelle die Erfassung der physikalischen Größe mit einer Offsetspannung anzeigt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Messen der Differenzspannung; und Steuern der ersten und zweiten Bezugsspannungen, um die Differenzspannung auf der Grundlage des Ergebnisses des Schritts des Messens einzustellen, um die Offsetspannung einzustellen.
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