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DE69815203T2 - Sensor mit Netzwerk zur thermischen Kompensation - Google Patents

Sensor mit Netzwerk zur thermischen Kompensation Download PDF

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DE69815203T2
DE69815203T2 DE69815203T DE69815203T DE69815203T2 DE 69815203 T2 DE69815203 T2 DE 69815203T2 DE 69815203 T DE69815203 T DE 69815203T DE 69815203 T DE69815203 T DE 69815203T DE 69815203 T2 DE69815203 T2 DE 69815203T2
Authority
DE
Germany
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temperature
output signal
potentiometer
sensor
excitation
Prior art date
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DE69815203T
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DE69815203D1 (de
Inventor
James P. Berthold
Keith W. Kawate
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Sensata Technologies Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring 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
    • G01L9/12Measuring 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 capacitance, i.e. electric circuits therefor
    • G01L9/125Measuring 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 capacitance, i.e. electric circuits therefor with temperature compensating means

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Sensoren, die veränderbare Kondensatoren als Sensorelemente besitzen, und genauer auf eine Meßwertaufbereitungselektronik für die Bereitstellung einer verbesserten linearen Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Anwendung einer mechanischen Anregung wie etwa eines Drucks oder einer Beschleunigung.
  • Eine Meßwertaufbereitungsschaltung dieses Typs ist im US-Patent Nr. 4.982.351, übertragen auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung, gezeigt und beschrieben. In diesem Patent ist ein auf einen Zustand ansprechendes Element wie etwa ein kapazitiver Druck-Meßwandler, der eine auf Druck ansprechende Membran besitzt, die die Meßwandler-Kapazität innerhalb eines ausgewählten Bereichs als Reaktion auf Veränderungen der auf die Membran angewendeten Druckkräfte ändert, gezeigt, das mit einem Referenzkondensator in einer ladungsveniegelten Schleifenrelation mit einem gemeinsamen Knoten verbunden ist, um eine Schaltung zur Umsetzung von Kapazität in Spannung zu bilden, die in bezug auf die Versorgungsspannung radiometrisch ist, um die Ausgangsspannung in einem ausgewählten Bereich als Reaktion auf die Änderung der Meßwandler-Kapazität in einem betreffenden Bereich zu verändern. Eine Matrix von Schaltern ändert zyklisch mit einer vorbestimmten Frequenz die Spannung über den Meßwandler und die Referenz-Kondensatoren mit entgegengesetzten Übergängen, so daß eine Änderung der Meßwandler-Kapazität zu einer Spannungsdifferenz an dem gemeinsamen Knoten führt. Diese Spannung wird dann verstärkt, um ein Stromquellen/Stromsenken-Netzwerk anzusteuern, um die Sensor-Ausgangsspannung einzustellen und über einen Rückkopplungspfad einen Gleichgewichtszustand an dem Knoten wiederherzustellen und dadurch die Sensor-Ausgangsspannung als Funktion der Meßwandler-Kapazität zu erhalten.
  • Die obige Schaltung wird mit verschiedenen kapazitiven Meßwandlern, einschließlich auf Druck und Beschleunigung ansprechenden Meßwandlern, umfassend verwendet und stellt eine nahezu lineare Ausgangsspannung bereit. Sensoren dieses Typs haben typischerweise eine Gesamtgenauigkeit innerhalb weniger Prozent des Skalenendwerts der Ausgangsspannung. So wie der Gebrauch solcher Sensoren zunimmt, werden ständig eine höhere Genauigkeit sowie niedrigere Kosten angestrebt. Ein gewisser Fehler in der Schaltung bezieht sich auf die Rückkopplungsschaltung, die einen Flipflop-Signalspeicher verwendet, in dem eine bestimmte positive oder negative Spannungsänderung an den veränderbaren Kondensator angelegt wird, um jegliche Fehleränderung an dem gemeinsamen Knoten auszugleichen. Die Verwendung dieses digitalen Zugangs erlaubt eine Minimierung, nicht aber eine Beseitigung der Fehlerladung, da sie durch den Ladungszuwachs begrenzt wird, der von dem digitalen System angelegt wird. Außerdem wird ein bestimmter Betrag der Nichtlinearität vorgefunden, der sich als parasitärer Kondensator parallel zu dem veränderbaren Kondensator zeigt.
  • US 5.241.850 offenbart ein Mittel zur temperaturkompensierenden Offset-Kalibrierung, das zwei entgegengesetzte Brückenverbindungen umfaßt, wobei jede dieser Brückenverbindungen einen Thermistor und einen temperaturunabhängigen Widerstand besitzt und die Brückenelemente durch ein Potentiometer verbunden sind. Das Potentiometerausgangssignal ändert sich so, wie sich das Gleichgewicht der Brückenänderung mit der Temperatur ändert. Die Einstellung des Potentiometers kann so angepaßt werden, daß ein geeignetes temperatwabhängiges Signal erzielt wird, wobei dieses Signal zum Kompensieren der Änderungen in dem Offset des Ausgangssignals verwendet wird, die sich aus Änderungen der Sensortemperatur ergeben.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft einen Sensor nach Anspruch 1.
  • Die vorliegende Erfindung schafft außerdem ein Verfahren nach Anspruch 5.
  • Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Kompensation des kapazitiven Sensorfehlers über der Temperatur mit einer thermischen Kompensationsschaltung geschaffen, die ein Widerstandsbrücken-Sensornetzwerk nutzt, das bei einer ersten Temperatur wie etwa der Raumtemperatur kalibriert wird, so daß die thermische Kompensationseinstellung keine Änderung an dem Sensorausgang erzeugt. Daraufhin können thermische Kompensationseinstellungen bei einer zweiten Temperatur den Ausgangsfehler korrigieren, der durch eine Temperaturänderung verursacht wird, ohne das Ausgangssignal bei der ersten Temperatur zu beeinflussen.
  • Beschreibung der Zeichnung
  • Weitere Aufgaben, Vorteile und Einzelheiten des neuartigen und verbesserten Sensors erscheinen in der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnung bezieht, in der:
  • 1 ein Blockschaltplan eines Sensors mit einem veränderbaren Kondensator, einer integrierten Schaltung und zugeordneten Komponenten ist, die für Erläuterungszwecke gezeigt sind;
  • 2 ein Zeitablaufplan für die integrierte Schaltung aus 1 ist:
  • 3 ein vereinfachter Blockschaltplan ist, der ein Merkmal zur Linearitätsverbesserung veranschaulicht: und
  • 4 ein vereinfachter Blockschaltplan ist, der ein Merkmal zur thermischen Fehlerkompensation einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführunsgsform
  • In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Sensor, der wie gezeigt ein Mittel 11 enthält, das auf eine Bedingung oder auf eine mechanische Anregung reagiert, wie etwa einen Beschleunigungsmesser, einen Drucksensor, einen Positionssensor oder dergleichen, der einen veränderbaren Kondensator CVAR enthält.
  • Der veränderbare Kondensator CVAR ist zusammen mit einem Referenzkondensator CREF mit einem Meßwertaufbereitungs-Schaltungsmittel in Form einer integrierten geeichten kapazitiven Aufbereitungsschaltung 12 verbunden. Mit Bezug auf die integrierte Schaltung 12 beträgt der Nennwert des Widerstands R für die folgende Beschreibung 10 kOhm. Genauer ist eine Seite des veränderbaren Kondensators mit dem Veränderungsanschlußstift (VAR-Anschlußstift) 6 der Schaltung 12 verbunden und eine Seite des Referenzkondensators CREF mit dem Referenzanschlußstift (REF-Anschlußstift) 2 der Schaltung 12 verbunden. Die anderen Seiten der Kondensatoren sind mit einem Erfassungsanschlußstift (DET-Anschlußstift) 4 verbunden. Innerhalb der Schaltung 12 ist der Anschlußstift 4 über einen 0,1-R-Widerstand mit einem Ladungskomparator 14 verbunden, wobei über den Komparator 14 ein Phasenschalter φA geschaltet ist. Der Ausgang des Komparators 14 ist über ein D-Signalspeicher-Flipflop 18 über einen Schalter SW3 oder direkt über einen Schalter SW3 mit einer Spannungs-Strom-Stufe 16 verbunden. Die Schalter SW3, SW3 sind zusammen mit SW1, SW1 und SW2, SW2, wie unten erörtert wird, einmalig programmierbare Schalter. Der Ausgang der Spannungs-Strom-Stufe 16 ist über einen Phasenschalter φC mit dem Integratorpuffer 20 und mit dem Integrator-Anschlußstift (INT-Anschlußstift) 8 verbunden, der wiederum mit einem externen Integrierkondensator CINT verbunden ist. Der Ausgang des Puffers 20 ist mit dem Rückkopplungsnetzwerk 22, das die Rückkopplungswiderstände RF3, RF2, RF1 umfaßt, und über die Schalter SW1 , SW1 über den Phasenschalter φB mit dem VAR-Anschlußstift (Anschlußstift 6) verbunden. Der Schalter SW1 bzw. der Schalter SW1 wird programmiert, so daß er je nach dem Niveau der gewünschten Empfindlichkeit geschlossen wird.
  • Eine weitere programmierbare Wahlmöglichkeit wird durch die Nutzung der Schalter SW2, SW2 geschaffen. In der Standard- bzw. Normalbetriebsart ist der Betriebsartschalter SW2, der den Ausgang des Integratorpuffers 20 über einen 2,0-R-Widerstand mit dem positiven Eingang des Ausgangsverstärkers 24 verbindet, dessen Ausgang mit dem (OUT-)Anschlußstift 10 und mit dem (FLT-)Anschlußstift 9 verbunden ist, der wiederum mit einem externen Filterkon densator CFLT1 verbunden ist, geschlossen. Der negative Eingang des Ausgangsverstärkers 24 ist über einen 2,0-R-Widerstand mit einer abgeschwächten Versorgungsspannung VDD/3 und über einen 2,0-R-Widerstand mit dem Ausgang des Verstärkers 24 verbunden. Diese Anordnung stellt eine Ausgangsspannung bereit, die sich wie unten beschrieben auf den Kondensator CVAR bezieht. Auf Wunsch kann die Änderung der Ausgangsspannung dadurch invertiert werden, daß anstelle des Schalters SW2 der Schalter SW2 geschlossen programmiert wird. In dieser Anordnung ist der Ausgang des Puffers 20 über einen 2,0-R-Widerstand mit dem negativen Eingang des Verstärkers 26 verbunden, dessen positiver Eingang mit einer abgeschwächten Versorgungsspannung VDD5/12 verbunden ist. Der Ausgang ist ebenfalls über einen 2, O-R-Widerstand mit dem negativen Eingang rückgekoppelt.
  • Der Referenzanschlußstift 2 ist über einen Phasenschalter φB mit einem programmierbaren Spannungsteiler in Form eines 10-Bit-Verstärkungs-DAC zwischen 0, 8 VDD und VSS (wobei V als 0 Volt definiert ist) und über einen Phasenschalter φB mit einer Referenzspannung verbunden, z. B. d. h. über einen 0, 33 R Widerstand mit der Versorgungsspannung VDD verbunden.
  • Der Veränderungsanschlußstift 6 ist wie oben beschrieben über einen Phasenschalter φB mit einer weiteren programmierbaren Spannung in Form einer 11-Bit-Vorspannungs-DAC zwischen VDD und 0,2 VDD und über einen Phasenschalter φB mit dem Rückkopplungsnetzwerk verbunden.
  • Die Taktsignale φA, φB, φB, φC werden intern unter Nutzung eines Oszillators 28 und der Phasenlogik 30 erzeugt. Wie in 2 gezeigt ist, Fig. schließen und öffnen diese Signale ihre jeweiligen Schalter. Die Schalter SW1, SW1,SW2, SW2, SW3, SW3 und die Verstärkungs-DAC's und Vorspannungs-DAC's sind mit dem flüchtigen/nichtflüchtigen Speicher 34 gekoppelt. Diese Funktionen werden unter Nutzung des (DAT-)Anschlußstifts 11, des (CLK-)Anschlußstifts 12 und des (PGM-)Anschlußstifts 13 kalibririert. Die Kalibrierung besteht aus dem Einstellen der auf dem Chip ausgeführten Schalter, dem Testen der Schaltungsfunktion, dem Wiederholen der ersten zwei Schritte und schließlich dem Speichern der Endschaltereinstellungen in einem zuverlässigen, nichtflüchtigen Speicher.
  • Ein Schutzgenerator ist mit den Schutzanschlußstiften 3 und 5 verbunden und erzeugt während der zu beschreibenden Ladungsreferenzphase (etwa VDD/2) eine Spannungsquelle gleich der Schwellspannung, die an dem (DET-)Anschlußstift 4 vorhanden ist. Die Schutzspannung schützt auf bekannte Weise die an den Anschlußstift 4 angeschlossenen Leiterbahnen.
  • Der Anschlußstift 7 (VSS) stellt eine analoge und eine digitale Masse bereit, während der Anschlußstift 14 (VDD) die Verbindung zu einer Spannungsquelle herstellt. Der Anschlußstift 14 ist mit dem Anschluß VDD des Anschlußstücks 36 und mit einem Filterkondensator C1, der über den Anschlüssen VDD und VSS liegt, verbunden. Der Anschluß OUT des Anschlußstücks 36 ist über einen Widerstand R1 größer als 10 Ohm mit dem Anschlußstift 10, mit einem Filterkondensator C2 und mit einem Spannungsteiler, der einen Pullup-Widerstand R2 größer als 1,8 kOhm und einen Pulldown-Widerstand R3 größer als 1,8 k Ohm umfaßt, verbunden. Der Kondensator CFLT2 ist zwischen den (VDD-)Anschlußstift 14 und den (FLT-)Anschlußstift 9 geschaltet.
  • Gemäß einem zu beschreibenden Merkmal ist ein externer Kondensator CLIN extern mit dem (LIN-)Anschlußstift 1 und intern über einen Phasenschalter φB mit der Spannung VF des Rückkopplungsnetzwerks über durch einen Phasenschalter φB mit der Spannung VBIAS verbunden.
  • Mit dem Hinzufügen der beschriebenen externen Komponenten setzt die IC 12 kleine Kapazitätsänderungen in große Änderungen der Ausgangsspannung um. Die Eingangskapazität ändert sich in Reaktion auf die Anwendung der mechanischen Anregung, z. B. Druck, Beschleunigung und dergleichen.
  • Die Arbeitsweise der Schaltung 12 kann in drei Phasen aufgegliedert werden. Die erste Phase ist eine Ladungsreferenzphase, in der die Phasenlogik der Phasenschalter in 1 wiedergegeben ist. Während dieser Phase wird ein bekannter Ladungsbetrag auf den Platten des Referenzkondensators CREF und des Meßwandler-Kondensators CVAR gespeichert. Dies wird durch das Schließen der Phasenschalter φA und φB ausgeführt, was die bekannten ausgewählten Spannungen VDET – VGAIN, die an dem Kondensator CREF anliegen, und die Spannung VDET – VBIAS am Kondensator CVAR hervorruft. Es liegt auch eine bekannte ausgewählte Spannung VDET – VF an dem Kondensator CLIN an. Die Ladungsreferenzphase wird so ausgewählt, daß sie lang genug ist, damit sich die Spannungen der Kondensatoren CREF und CVAR vor dem Eintreten in die nächste Phase, die Ladungsumverteilungsphase, ausregeln.
  • Am Ende der ersten Phase öffnet der Phasenschalter φA, daraufhin öffnet der Phasenschalter φB und schaltet die DAC-Spannungen aus, woraufhin der Schalter φB schließt, um die Versorgungsspannung VDD und die Rückkopplungsspannung VF einzuschalten. Dies veranlaßt den Ausgang des Ladungskomparators, abhängig von der Fehlerspannung an dem gemeinsamen Erfassungsanschlußstift 4 eine logische Eins, eine logische Null oder einen Zwischenwert anzunehmen. Die Phasenschalter φB werden so ausgewählt, daß sie lange genug geschlossen sind, um zu ermöglichen, daß sich der Komparator und die Spannungen über CREF, CVAR vor dem Eintreten in die dritte Abtastungsphase ausregeln.
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird der Schalter SW3 während der Kalibrierung so programmiert, daß er geschlossen ist (und der Schalter SW3 offen ist; wobei die entgegengesetzten Betriebsarten in 1 gezeigt sind). Der Ausgang des Ladungskomparators 14 wird durch den Phasenschalter φC abgetastet und lädt oder entlädt dann den integrierenden Kondensator CINT entsprechend. Die Spannung über den Komparator CINT wird durch den Integratorpuffer 20 gepuffert und über das Widerstands-Rückkopplungsnetzwerk 22 zu dem Eingangskondensatornetzwerk rückgekoppelt.
  • Wenn sich der Kondensator im stationären Zustand CVAR nicht ändert, ändert sich die Spannung des Anschlußstifts 4 nicht, wenn zwischen der Referenzphase und der Ladungsumverteilungs- oder Abtastungsphase umgeschaltet wird. Die Ladungsänderung in den Kondensatoren CREF, CVAR und CLIN, wenn von der Referenzphase in die Komparatorphase umgeschaltet wird, kann berechnet und die allgemeine Form einer Übertragungsfunktion, die die Ausgangsspannung mit der Spannungsänderung des Kondensators CVAR in Beziehung bringt, FOUT = G * (FBIAS – (1 – FGAIN) * CREF/(CVAR – CLIN)) – 1/3 geschrieben werden, wobei der Schalter SW2 geschlossen ist und wobei FOUT = VOUT/VDD und G eine bekannte Konstante ist. Eine ähnliche Übertragungsfunktion kann mit dem geschlossenen Schalter SW2 geschrieben werden. Die Übertragungsfunktion zeigt, daß die Ausgangsspannung VOUT an dem Anschluß OUT eine lineare Funktion der mechanischen Anregung ist, wenn die Kapazität CVAR _ CLIN umgekehrt proportional zu einer linearen Funktion der mechanischen Anregung (z. B. Druck, Beschleunigung) ist. Allerdings enthält die Kapazität CVAR inhärent eine parasitäre Kapazität CPAR, die unabhängig von der mechanischen Anregung ist und eine nichtlineare Ausgangsspannung produziert. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird der Kondensator CLIN zur Neutralisation der Wirkung dieser parasitären Kapazität verwendet.
  • Obwohl der Schalter SW3 in 1 als geschlossen gezeigt ist und dadurch den D-Signalspeicher 18 in der Schaltung verbindet und eine digitale Rückkopplungsschleife schafft, ist der Schalter SW3 vorzugsweise als geschlossen programmiert, wobei SW3 gegenüber der Umgehung des D-Signalspeichers offen ist. Dies führt zu einer analogen Rückkopplungsschleife, die das Rauschen durch die Fähigkeit der Schaltung, jegliche Fehlerladung an dem gemeinsamen Knoten, dem Anschlußstift 4, zu null zu machen, verringert. Die Verwendung des D-Signalspeichers 18 führt zu dem Anlegen einer speziellen positiven oder negativen Ladung an den Kondensator CVAR, so daß eine Fehlerladung inhärent an dem gemeinsamen Knoten bestehenbleibt. Das heißt, daß diese Rückkopplungsart zu einem vorbestimmten niedrigeren Betrag des Sensorausgangsrauschens führt. Obwohl die integrierende Zeitkonstante in Schaltungszugängen des Standes der Technik unter Verwendung eines Flipflops in einem beschriebenen Schaltspannungszugang oder in einem geschalteten Stromzugang erhöht werden kann, um dieses Rauschen zu verringern, verschlechtert sich gleichzeitig die Frequenzreaktion des Sensors. Durch den Austausch des Flipflops, z. B. des D-Signalspeichers 18, durch einen Schalter, der eine analoge Rückkopplung erlaubt, kann die Gesamtfehlerladung durch die Bereitstellung einer gleichen Rückkopplungsladung aufgehoben werden, wodurch das Rauschen bedeutend reduziert wird. Zum Beispiel wurde in einem gemäß der Erfindung gebauten Sensor das Ausgangsrauschen von 1% fso (Skalenendwert) ohne Verschlechterung der Frequenzreaktion auf 0,1% fso reduziert.
  • Wie oben erwähnt wurde, bezieht sich ein weiteres Merkmal auf die Bereitstellung von Mitteln, die die Nichtlinearität des Ausgangssignals korrigieren. Typischerweise tritt bei Druck- und Beschleunigungssensoren eine Nichtlinearität in der Größenordnung von 1,0% fso auf. Diese Nichtlinearität wird durch verschiedene Faktoren wie etwa die ungleichmäßige Bewegung der beweglichen Kondensatorplatte an einer Membran, die in Verbindung mit einer Druckquelle steht, verursacht, wobei die Bewegung der Membran abnimmt, wenn in einer Richtung aus dem Zentrum zu einem festen Umfang der Membran gegangen wird. Diese Nichtlinearität kann, wie in 3 gezeigt ist, durch Hinzufügen eines parasitären Kondensators CPAR parallel zu dem veränderbaren Kondensator CVAR modelliert werden. Die elektronische Übertragungsfunktion für den Zugang mit geschalteter Spannung, wie er oben beschrieben wurde, führt zu einer Sensorausgangsspannung, die eine lineare Funktion von CREF/(CVAR + CPAR – CLIN) ist. Die inverse CVAR ist im Idealfall eine lineare Funktion der abgetasteten Anregung, weshalb die Sensorausgangsspannung ebenfalls eine lineare Funktion der abgetasteten Anregung ist, solange CLIN gleich CVAR ist. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Ende des Kondensators CLIN mit dem Anschlußstift 4, dem gemeinsamen Knoten zwischen den Kondensatoren CREF und CVAR, verbunden, während das andere Ende mit einem Schaltspannungssignal verbunden ist, das zu dem an die Kondensatoren CVAR angelegten Signal gegenphasig ist. Der Betrag der Linearitätskorrektur kann durch das Einstellen der Kapazität von CLIN oder durch das Einstellen der Größe des an den Kondensator CLIN angelegten Signals eingestellt werden.
  • Ein Meßwandler, der gemäß der Erfindung hergestellt wurde, umfaßte außer der integrierten Schaltung 12 die folgenden Komponenten:
    Figure 00100001
  • In einer Ausführungsform der Erfindung schafft ein Netzwerkmerkmal, wie in 4 gezeigt ist, eine thermische Fehlerkompensation für den Sensor. Das Netzwerk umfaßt einen temperaturabhängigen Widerstand R4, der in Reihe mit einem Kalibrierungswiderstand R5 zwischen der Versorgungsspannung VDD und der Masse VSS geschaltet ist. Ein thermisches Kompensationspotentiometer R6 ist zwischen eine Referenzspannung VDD/2 und die Verbindung der Widerstände R4, R5 geschaltet. Der Kalibrierungswiderstand R5 wird so eingestellt, daß die Einstellung des Potentiometers R6 die Offset-Kompensationsspannung, die mit der Sensorausgangsstufe bei einer ersten Temperatur, z. B. Raumtemperatur, verbunden ist, nicht beeinflußt. Da sich der Widerstandswert des Widerstands R4 mit der Temperatur ändert, kann der Sensorausgangsfehler, der durch eine Änderung bei einer zweiten Temperatur verursacht wird, durch das Einstellen des Potentiometers R6 ohne eine Beeinflussung des Sensorausgangssignals bei der ersten Temperatur kompensiert werden. Diese Ausführungsform vereinfacht aufgrund der Kompensation bei der zweiten Temperatur durch die Beseitigung des Bedarfs einer zweiten Einstellung bei der ersten Temperatur die thermische Kompensation. Ein weiterer Vorteil ist, daß in bezug auf das Herstellungsverfahren die Sen sordaten, die während des Übergangs von der ersten zur zweiten Temperatur und umgekehrt erhalten werden, nicht gespeichert werden müssen. Eine ähnliche Kalibrierbrücke zur Temperaturkompensation ist in dem ebenfalls auf den Anmelder übertragenen US-Patent Nr. 5.241.850 gezeigt.
  • Obwohl durch die Erläuterung der Erfindung eine besondere Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, sind selbstverständlich weitere Ausführungsformen und Veränderungen der Erfindung möglich. Die Erfindung schließt alle Abänderungen der offenbarten Ausführungsform, die in dem Umfang der Ansprüche liegen, ein.

Claims (6)

  1. Sensor-Meßwandler, der Mittel umfaßt, die in Reaktion auf eine Anregung ein elektrisches Ausgangssignal entwickeln und ein Netzwerk für die thermische Kompensation, das Mittel für die Bereitstellung einer Referenzspannung, einen temperaturabhängigen Widerstand (R4) und einen Kalibrierungswiderstand (R5), die zwischen einer Versorgungsspannung und Masse in Reihe geschaltet sind und dazwischen eine Verbindung bilden, umfaßt, sowie ein Potentiometer (R6) für die thermische Kompensation, das zwischen die Referenzspannung und die Verbindung geschaltet ist, enthalten, wobei das Potentiometer (R6) ein Ausgangssignal aufweist, das zu dem auf die Anregung antwortenden elektrischen Ausgangssignal addiert wird, wobei die Einstellung des Kalibrierungswiderstandes (R5) jegliche Auswirkung einer Potentiometereinstellung auf das kombinierte elektrische Ausgangssignal bei der ersten Temperatur beseitigen kann, und wobei das Potentiometer (R6) bei einer zweiten Temperatur so einstellbar ist, daß es eine Kompensation des Offset-Fehlers bei dieser zweiten Temperatur schafft, ohne das kombinierte elektrische Ausgangssignal bei der ersten Temperatur zu beeinflussen.
  2. Sensor nach Anspruch 1, bei dem der Kalibrierungswiderstand (R5) so eingestellt worden ist, daß jegliche Auswirkung der Potentiometereinstellung auf das kombinierte elektrische Ausgangssignal bei der ersten Temperatur beseitigt wird und das Potentiometer (R6) bei einer zweiten Temperatur so einstellbar ist, daß es eine Kompensation des Offset-Fehlers bei dieser zweiten Temperatur schafft, ohne das kombinierte elektrische Ausgangssignal bei der ersten Temperatur zu beeinflussen.
  3. Sensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die erste Temperatur die Raumtemperatur ist.
  4. Sensor nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Anregung eine mechanische Anregung ist.
  5. Verfahren für die thermische Kompensation, das die Schritte umfaßt, bei denen ein Sensor-Meßwandler bereitgestellt wird, der Mittel umfaßt, die in Reaktion auf eine Anregung ein elektrisches Ausgangssignal entwickeln und ein Netzwerk für die thermische Kompensation, das Mittel für die Schaffung einer Referenzspannung, einen temperaturabhängigen Widerstand (R4) und einen Kalibrierungswiderstand (R5), die zwischen einer Versorgungsspannung und Masse in Reihe geschaltet sind und dazwischen eine Verbindung bilden, sowie ein Potentiometer (R6) für die thermische Kompensation, das zwischen die Referenzspannung und die Verbindung geschaltet ist, enthalten, wobei das Potentiometer (R6) ein Signal aufweist, das zu dem auf die Anregung reagierenden elektrischen Ausgangssignal addiert wird, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfaßt, bei denen der Kalibrierungswiderstand (R5) so eingestellt wird, daß jegliche Auswirkung der Potentiometereinstellung auf das kombinierte elektrische Ausgangssignal bei einer ersten Temperatur beseitigt wird, und das Potentiometer (R6) bei einer zweiten Temperatur so eingestellt wird, daß der Offset-Fehler bei der zweiten Temperatur kompensiert wird, ohne das kombinierte elektrische Ausgangssignal bei der ersten Temperatur zu beeinflussen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Anregung eine mechanische Anregung ist.
DE69815203T 1997-04-16 1998-04-09 Sensor mit Netzwerk zur thermischen Kompensation Expired - Lifetime DE69815203T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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US840744 1997-04-16

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DE69815203D1 DE69815203D1 (de) 2003-07-10
DE69815203T2 true DE69815203T2 (de) 2004-04-15

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DE69815203T Expired - Lifetime DE69815203T2 (de) 1997-04-16 1998-04-09 Sensor mit Netzwerk zur thermischen Kompensation

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EP (1) EP0872713B1 (de)
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