專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用發(fā)熱電阻器的空氣流量計(jì)，例如，汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制等的吸入空氣流量測(cè)量裝置中所使用的發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)。
背景技術(shù)：
使用圖2說(shuō)明與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有的發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)。該現(xiàn)有例在特開(kāi)平9-203650號(hào)公報(bào)中予以公開(kāi)。
發(fā)熱電阻器1由電阻值有溫度依賴(lài)特性的感溫電阻器構(gòu)成，配置在成為測(cè)量對(duì)象的空氣流路中。發(fā)熱電阻器1雖省略了圖示，但實(shí)際上與流量檢測(cè)元件(電阻2)及圖中未表示的溫度補(bǔ)償用的感溫電阻器一起，被組入惠斯登電橋(Wheatstone bridge)電路等中。然后，流經(jīng)發(fā)熱電阻器1的加熱電流由加熱電流控制電路10進(jìn)行控制，以使發(fā)熱電阻器1相對(duì)空氣溫度保持規(guī)定的發(fā)熱溫度(電阻值)。
由于該加熱電流根據(jù)空氣流量而變化，因此通過(guò)由電流檢測(cè)電阻2對(duì)加熱電流進(jìn)行電壓變換，可以得到流量檢測(cè)信號(hào)V2。
即使空氣流量為零，加熱電流也會(huì)流經(jīng)發(fā)熱電阻器1。因此，流量檢測(cè)信號(hào)V2除使用輸出調(diào)整電路20放大之外進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整，成為流量特性信號(hào)Vout。零點(diǎn)調(diào)整所必須的基準(zhǔn)電壓Vo，由內(nèi)部基準(zhǔn)電源電路30提供。
由于構(gòu)成流量計(jì)的電阻元件或內(nèi)部基準(zhǔn)電源電路，因電路的溫度變化電阻等的特性發(fā)生變化，隨之流量特性信號(hào)Vout也發(fā)生變化，因此必須要補(bǔ)正其溫度特性(輸出變化)。
溫度特性的補(bǔ)正，使用多個(gè)分壓電阻器31、32、33、34進(jìn)行。其中之一為調(diào)整用電阻。然后，預(yù)先調(diào)查對(duì)兩點(diǎn)間的溫度的流量計(jì)的輸出變化(傾斜度)，調(diào)整調(diào)整用電阻的電阻值以使產(chǎn)生用于消除該輸出變化的補(bǔ)正信號(hào)。進(jìn)一步，調(diào)查對(duì)三點(diǎn)間的溫度的流量計(jì)的輸出變化(非直線)，為了輸出補(bǔ)正其直線性的信號(hào)而調(diào)整電阻35的電阻值。象這樣的調(diào)整，激光微調(diào)(laser trimming)方法簡(jiǎn)便。
內(nèi)部基準(zhǔn)電源電路30由利用了硅的帶隙的帶隙基準(zhǔn)電源電路構(gòu)成。該電源電路30、加熱電流控制電路10和輸出調(diào)整電路20，除一部分電阻之外一體化形成為半導(dǎo)體集成電路(IC)3。
在上述電路結(jié)構(gòu)中，如果使用集成在IC3中的晶體管來(lái)構(gòu)成溫度特性的補(bǔ)正電路，則可以減少流量計(jì)的部件數(shù)量，使電路基板小型化。
溫度特性補(bǔ)正用的調(diào)整電阻，為了調(diào)整而外置于IC3之外。在帶隙基準(zhǔn)電源電路中，僅外置所述調(diào)整用電阻、而其他的部件都在IC內(nèi)作為單片(monolithic)電阻來(lái)形成，因下述理由而并不優(yōu)選。
即、單片電阻因擴(kuò)散零散偏差而造成基準(zhǔn)電壓的溫度特性產(chǎn)生零散偏差。為此，很難進(jìn)行流量計(jì)的特性調(diào)整。因此，在帶隙基準(zhǔn)電源電路的調(diào)整用電阻設(shè)為外置的情況下，為確保流量計(jì)的精度，必須將電源電路的全部電阻設(shè)為外置。
為此，在圖2的實(shí)施例中，調(diào)整兩點(diǎn)間的溫度特性的調(diào)整電阻31、32、33、34是外置的。另外，是組合帶隙基準(zhǔn)電源電路的直線補(bǔ)正用調(diào)整電阻(與上述調(diào)整電阻溫度系數(shù)不同)35而構(gòu)成的。因此，在IC上設(shè)置的端子必須為3個(gè)以上。如果增加IC連接端子，則會(huì)給空氣流量計(jì)的小型化及低成本化帶來(lái)不利。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)平9-203650號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題就是實(shí)現(xiàn)減少溫度特性補(bǔ)正電路的調(diào)整用外置元件的連接端子的數(shù)量、而且即使在IC內(nèi)組入溫度特性補(bǔ)正用單片電阻也基本不受擴(kuò)散零散偏差的影響的空氣流量計(jì)。
本發(fā)明基本上如下所述那樣構(gòu)成。
即，在發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)中，由溫度特性補(bǔ)正電路，按照如下所述那樣補(bǔ)正因空氣流量計(jì)的電路溫度而使輸出產(chǎn)生變化的空氣流量信號(hào)的溫度特性。
該溫度特性補(bǔ)正電路具有產(chǎn)生感應(yīng)周?chē)臏囟榷兓难a(bǔ)正用溫度特性信號(hào)的電路、和將該溫度特性信號(hào)變換為規(guī)定的比率的信號(hào)的電路。被變換為規(guī)定的比率的信號(hào)，經(jīng)與空氣流量信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算后輸入給輸出調(diào)整電路。
按照上述構(gòu)成，設(shè)置在產(chǎn)生空氣流量信號(hào)的電路中的電阻元件或電路元件等因周?chē)鷾囟?電路溫度)而變化，由此當(dāng)空氣流量信號(hào)的輸出發(fā)生變化時(shí)，溫度特性補(bǔ)正電路產(chǎn)生伴隨與該溫度特性相同傾向變化的信號(hào)(溫度特性信號(hào))。如果將該信號(hào)輸入給輸出調(diào)整電路以消除因空氣流量信號(hào)的溫度而造成的變化，則空氣流量信號(hào)的溫度特性得到補(bǔ)正。此時(shí)，為了適當(dāng)補(bǔ)正空氣流量信號(hào)的溫度特性，在所述輸出調(diào)整電路中調(diào)整并輸入溫度特性信號(hào)的比率。
上述本發(fā)明的優(yōu)選方式，例如，輸出調(diào)整電路由放大空氣流量信號(hào)的運(yùn)算放大器構(gòu)成。溫度特性補(bǔ)正電路產(chǎn)生電流，該電流具有因周?chē)鷾囟榷l(fā)生變化的溫度特性，將該電流以規(guī)定的比率分流為兩個(gè)，通過(guò)將分流后的電流進(jìn)行電壓變換而形成規(guī)定的比率的溫度特性信號(hào)。然后，將該規(guī)定比率的溫度特性信號(hào)輸入上述運(yùn)算放大器的(+)、(-)輸入端子。
按照上述構(gòu)成，關(guān)于溫度特性補(bǔ)正電路中所使用的信號(hào)的比率調(diào)整用電阻，由形成空氣流量計(jì)的主電路的半導(dǎo)體集成電路(IC)的外部電阻構(gòu)成，而關(guān)于其他的相關(guān)聯(lián)的電阻則由IC內(nèi)部的單片電阻構(gòu)成，即使外部電阻與單片電阻為不同的溫度系數(shù)，也可以良好地維持溫度特性補(bǔ)正的精度。其詳細(xì)情況，將在實(shí)施例中予以說(shuō)明。
(發(fā)明效果)本發(fā)明由于可由IC的一個(gè)連接端子構(gòu)成溫度特性調(diào)整電路，因此能實(shí)現(xiàn)IC及流量計(jì)的高精度且實(shí)現(xiàn)小型化。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等價(jià)電路圖。
圖2是現(xiàn)有的一個(gè)實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等價(jià)電路圖。
圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示上述實(shí)施例中使用的輸出調(diào)整電路的具體例的圖。
圖中1-發(fā)熱電阻器，2-電流檢測(cè)電阻，3-半導(dǎo)體電路基板(IC)，10-加熱電流控制電路，20-輸出調(diào)整電路，23-運(yùn)算放大器，30-內(nèi)部基準(zhǔn)電源電路，40-溫度特性補(bǔ)正電路，41-溫度特性電壓產(chǎn)生電路，42-比率調(diào)整電路，46-直線性補(bǔ)正電路，44、45-2點(diǎn)間溫度特性(比率調(diào)整)電阻，47-直線性補(bǔ)正量調(diào)整電路，48-直線性補(bǔ)正量調(diào)整電阻，Ves-內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，V2-流量檢測(cè)電壓，Vout-流量計(jì)輸出信號(hào)，T4-2點(diǎn)間溫度特性調(diào)整用IC連接端子，L4-直線性調(diào)整用IC連接端子。
具體實(shí)施例方式
圖1是有關(guān)本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)的等價(jià)電路圖。
圖1中，關(guān)于發(fā)熱電阻器1、加熱電流控制電路10及流量檢測(cè)元件2，與上面在圖2中所述的現(xiàn)有例是相同的結(jié)構(gòu)，省略其說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，具有補(bǔ)正因空氣流量計(jì)的電路溫度而使輸出發(fā)生變化的空氣流量信號(hào)的特性、即空氣流量信號(hào)的溫度特性的溫度特性補(bǔ)正電路40。
溫度特性補(bǔ)正電路40具有溫度特性電壓產(chǎn)生電路41，其產(chǎn)生根據(jù)溫度而變化的溫度特性電壓(例如與溫度成比例的溫度比例電壓)Vt(以下稱(chēng)“Vt電路”)；和比率調(diào)整電路42，其按規(guī)定的比率改變溫度特性電壓(溫度特性信號(hào))Vt。
由帶隙電源電路構(gòu)成的內(nèi)部基準(zhǔn)電源30的電壓由電阻44、45進(jìn)行分壓，將該分壓電壓值作為比率調(diào)整信號(hào)Vex輸入比率調(diào)整電路42。
比率調(diào)整電路42根據(jù)比率調(diào)整信號(hào)Vex按規(guī)定的比率改變溫度特性電壓Vt。該按規(guī)定的比率進(jìn)行了改變的信號(hào)Voff4經(jīng)與空氣流量信號(hào)V2進(jìn)行相加后輸入輸出調(diào)整電路20。
電阻44、45，其串聯(lián)電阻值作為形成零點(diǎn)補(bǔ)正信號(hào)Ves的電阻值來(lái)進(jìn)行設(shè)定。零點(diǎn)補(bǔ)正信號(hào)Ves經(jīng)由端子Es輸入輸出調(diào)整電路20。
輸出調(diào)整電路20例如由差動(dòng)放大電路等構(gòu)成。該輸出調(diào)整電路20中被輸入經(jīng)相加了溫度特性補(bǔ)正用比率變換信號(hào)Voff4的空氣流量檢測(cè)信號(hào)V2和零點(diǎn)補(bǔ)正信號(hào)Ves。圖5中表示了輸出調(diào)整電路20的一個(gè)例子，由例如運(yùn)算放大器201及附隨其的電阻(例如分壓電阻、輸入電阻、反饋電阻)202～205構(gòu)成。V2輸入運(yùn)算放大器201的(+)端子，Ves經(jīng)由分壓電阻202、203及輸入電阻204而輸出(一)端子。
輸出調(diào)整電路20以這些輸入信號(hào)為基礎(chǔ)，輸出伴隨溫度特性補(bǔ)正和零點(diǎn)調(diào)整的空氣流量信號(hào)Vout。
分壓值Vex是用于決定比率調(diào)整電路42的輸出Voff4的2點(diǎn)間溫度特性(傾斜度)的。即，預(yù)先調(diào)整分壓電阻44、45來(lái)決定Vex，以使Voff4成為適宜于補(bǔ)正因空氣流量計(jì)的輸出Vout的溫度而產(chǎn)生的變化的值。
這里，IC3包括加熱電流控制電路10、輸出調(diào)整電路20、內(nèi)部基準(zhǔn)電源電路30、溫度特性電壓產(chǎn)生電路41、及比率調(diào)整電路42。另一方面，電阻44、45如上所述外置于IC3之外，并且由溫度特性穩(wěn)定的厚膜電阻形成。電阻44、45和檢測(cè)電阻2，與IC3一起配置在印刷電路基板上，并分別通過(guò)端子與IC3連接。端子ES為零點(diǎn)調(diào)整電壓輸入用，端子T4為比率調(diào)整電壓輸入用。
電阻44、45的電阻值，在空氣流量計(jì)制作階段由例如激光微調(diào)來(lái)決定。即，在激光微調(diào)之前，預(yù)先在2點(diǎn)間(例如25℃和85℃)環(huán)境下產(chǎn)生已知的流量信號(hào)V2(可以是偽信號(hào))，調(diào)查其輸出V2的溫度特性，求取能得到可補(bǔ)正該溫度特性的比率輸出Voff4及零點(diǎn)調(diào)整電壓Ves的電阻值，激光微調(diào)電阻44、45以得到這樣的電阻值。
如上所述，空氣流量計(jì)因電路的溫度變化而造成輸出(流量信號(hào))Vout變化。由于其是因構(gòu)成空氣流量計(jì)的電阻元件或內(nèi)部基準(zhǔn)電源電路的溫度特性而造成的，因此必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)整(補(bǔ)正)。
由于與空氣流量信號(hào)V2相加的輸出Voff4與流量信號(hào)V2的溫度變化相抵，因此能夠防止因空氣流量計(jì)的輸出Vout的溫度特性造成的變化。
Vt電路41是對(duì)溫度T、以a1、a2為比例常數(shù)，產(chǎn)生表記為Vt＝a1+a2×T的溫度特性電壓。
按照本實(shí)施例，由輸出調(diào)整電路20輸出溫度特性補(bǔ)正及被零點(diǎn)補(bǔ)正了的空氣流量信號(hào)。
另外，能夠在較寬溫度范圍內(nèi)提高空氣流量計(jì)的流量信號(hào)的輸出精度?？墒?，在通過(guò)對(duì)補(bǔ)正用溫度特性信號(hào)進(jìn)行比率調(diào)整來(lái)補(bǔ)正空氣流量信號(hào)的溫度特性的情況下，即使將除比率調(diào)整電阻44、45之外的溫度特性補(bǔ)正用電阻作為單片電阻而形成在IC3內(nèi)，也可以采用能夠抵消單片電阻彼此的特性零散偏差的電流鏡電路等(詳細(xì)情況將在圖4的電路中講述)。因此，僅通過(guò)如符號(hào)T4所示設(shè)置一個(gè)溫度特性補(bǔ)正的IC3的外置元件用的端子，就可以進(jìn)行流量計(jì)的溫度特性調(diào)整。
使用圖3的等價(jià)電路圖說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施例。
圖3中與已述的圖1符號(hào)相同的符號(hào)表示與圖1的構(gòu)成要素相同或共同要素。本實(shí)施例與第一實(shí)施例基本結(jié)構(gòu)相同，不同點(diǎn)在于附加了當(dāng)空氣流量信號(hào)V2具有非直線性時(shí)將其補(bǔ)正為直線性的功能。
為此，附加了直線性補(bǔ)正電路46、調(diào)整直線性的補(bǔ)正量的電路47、該調(diào)整電路中使用的調(diào)整電阻48。
直線性補(bǔ)正電路46由一種乘法器構(gòu)成，其一方輸出端子中被輸入Vt電路41的輸出(溫度特性電壓)Vt，另一方輸出端子中被輸入由直線性補(bǔ)正量調(diào)整電路47所產(chǎn)生的用于調(diào)整直線性補(bǔ)正量的信號(hào)。
直線性補(bǔ)正量調(diào)整電路47形成將來(lái)自Vt電路41的輸出Vt除以電阻48的值R48的信號(hào)(Vt/R48)。直線性補(bǔ)正電路46通過(guò)將Vt與Vt/R48相乘，作為VL4輸出溫度T的二次函數(shù)Vt2/R48。
然后，輸出調(diào)整電路20被輸入在來(lái)自流量檢測(cè)電阻2的流量信號(hào)V2上相加了來(lái)自比率調(diào)整電路42的輸出(溫度特性補(bǔ)正信號(hào))Voff4、零點(diǎn)補(bǔ)正信號(hào)Vo和來(lái)自直線性補(bǔ)正量調(diào)整電路47的輸出VL4的信號(hào)。VL4被加在打消對(duì)應(yīng)包含在輸出V2的溫度T的非直線成分的方向上。
從輸出調(diào)整電路20放大輸出在溫度特性補(bǔ)正與零點(diǎn)補(bǔ)正上加上了直線性補(bǔ)正的輸出Vout。
直線性補(bǔ)正電路46及直線性補(bǔ)正量調(diào)整電路47形成在IC3內(nèi)，其調(diào)整用電阻48經(jīng)由端子L4外置在IC3之外。
電阻48的電阻值R48，是在空氣流量計(jì)的制作過(guò)程中，通過(guò)激光微調(diào)來(lái)被調(diào)整的。在激光微調(diào)之前，預(yù)先在3點(diǎn)間(例如-30℃、+25℃和70℃)環(huán)境下產(chǎn)生已知的流量信號(hào)V2(可以是偽信號(hào))。然后，調(diào)查其輸出V2的非直線性，根據(jù)該非直線性求取直線性補(bǔ)正量Vt/R48，根據(jù)此補(bǔ)正量激光微調(diào)電阻48以得到電阻值R48。電阻48由溫度特性穩(wěn)定的厚膜電阻形成。
在進(jìn)行了直線性調(diào)整之后，如圖1所述，進(jìn)行用于流量信號(hào)的2點(diǎn)間的溫度特性調(diào)整及零點(diǎn)調(diào)整的電阻44、45的激光微調(diào)。
根據(jù)本實(shí)施例，能夠在較寬溫度范圍內(nèi)提高空氣流量計(jì)的流量信號(hào)的輸出精度，而且，能夠使用IC的連接端子T4和L4的2端子來(lái)調(diào)整(補(bǔ)正)流量計(jì)的2點(diǎn)溫度特性調(diào)整和直線性。
圖4是用晶體管電路實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二實(shí)施例(圖3)的具體樣式的電路結(jié)構(gòu)。
圖4的實(shí)施例中，在構(gòu)成輸出調(diào)整電路20的運(yùn)算放大器23的(+)輸入端子上連接信號(hào)輸入用的串聯(lián)電阻RM24、Rm26，同樣在(-)輸入端子上連接串聯(lián)電阻RM23、RM25。RM表示單片電阻。
晶體管Q7及單片電阻RM7為圖3的Vt電路(溫度特性電壓產(chǎn)生電路)41的構(gòu)成要素。在晶體管Q7的基極上，將由電阻RMI和RM2、RM3分壓了內(nèi)部基準(zhǔn)電源電路30的基準(zhǔn)電壓Ves而得到的固定電壓Vei作為VBB輸入。晶體管Q7的發(fā)射極電位VE具有伴隨晶體管的溫度上升(IC3的溫度上升)、溫度變化為上升方向的溫度特性。
發(fā)射極電位VE表示為電阻RM7的電阻值與電流I7的乘積，VE溫度變化意味著電流I7溫度變化。通過(guò)利用該電流I7的變化，即VE(相當(dāng)于圖3的溫度特性電壓VT；I7＝VE/RM7)的變化，進(jìn)行如下所述那樣的溫度特性調(diào)整。
如果將電阻RM7的電流I7用分壓了基準(zhǔn)電壓Ves的電壓Vei來(lái)表示，則由下式表示I7＝VE/RM7＝(Vei-VBE)/RM7…(式1)電流I7通過(guò)晶體管Q3、Q4及電流分配電路(電流鏡電路)60A、60B，分配為I3、I4。該電流I3、I4的分配(比率)由分壓電阻44、45、構(gòu)成電流鏡電路61的晶體管Q1、Q2、分配調(diào)整用輸入晶體管Q11、Q12、Q13、Q14和單片電阻RM81、RM82等決定。
用電阻44、45分壓了內(nèi)部基準(zhǔn)電壓Ves得到的分壓電壓Vex，經(jīng)恒流電路的晶體管Q11輸入給晶體管Q13的基極。另一方面，用單片電阻RM1、RM2、RM3分壓了內(nèi)部基準(zhǔn)電壓Ves得到的分壓電壓Vei，經(jīng)恒流電路的晶體管Q12輸入給晶體管Q14的基極。
由該Vei、Ves，可將晶體管Q1、Q2的電流I1、I2用式2、式3表示。
I1＝Vex/RM81 …(式2)I2＝Vei/RM82 …(式3)如果設(shè)RM81＝RM82，則I1/I2＝Vei/Vex …(式4)晶體管Q1和Q2的基極/發(fā)射極電壓VBE的差dVBE，由式5表示。
dVBE＝(kT/q)×In{I1/I2}…(式5)式中，k為玻耳茲曼常數(shù)，T為溫度，q為電荷，In為對(duì)數(shù)。
如圖4所示，通過(guò)將晶體管Q1的發(fā)射極連接在晶體管Q3的基極、晶體管Q2的發(fā)射極連接在晶體管Q4的基極上，可以使(式6)成立。
(kT/q)In{I1/I2}＝(kT/q)×In{I4/I3} …(式6)由此I1/I2＝I4/I3 …(式7)由式4、7得到I4/I3＝Vei/Vex …(式8)即，晶體管Q3和Q4的分流比通過(guò)調(diào)整由外部連接端子T4施加給IC3的晶體管Q11的電壓Vex來(lái)決定。
被分配的電流I4用單片電阻RM24、26進(jìn)行電壓變換。該進(jìn)行了電壓變換的信號(hào)是包含相當(dāng)于溫度特性電壓Vt的VE(晶體管Q7的發(fā)射極電位)的要素的信號(hào)，還要進(jìn)行比率調(diào)整(分配)。該被進(jìn)行了比率調(diào)整的信號(hào)V4與來(lái)自晶體管Q16的流量檢測(cè)信號(hào)V2進(jìn)行加法運(yùn)算，并輸入運(yùn)算放大器23的(+)端子。
另一方被分配的電流I3用單片電阻RM23、25進(jìn)行電壓變換。該進(jìn)行了電壓變換的信號(hào)V3被輸入到運(yùn)算放大器23的(-)端子。另外，在運(yùn)算放大器23的(-)端子上還將用外部電阻R18、R19分壓了內(nèi)部基準(zhǔn)電壓Ves而得到的電壓Vsn作為零點(diǎn)補(bǔ)正電壓輸入。進(jìn)一步，在運(yùn)算放大器23的(-)端子上還被輸入下述的用電阻RM23、RM25將電流I6進(jìn)行電壓變換、相當(dāng)于流量信號(hào)V2的VL4的直線性補(bǔ)正信號(hào)成分VioL。
上述電壓V3、V4相當(dāng)于在圖1、圖3的實(shí)施例中的來(lái)自比率調(diào)整電路42的輸出(溫度特性補(bǔ)正信號(hào))Voff4。
這里，在說(shuō)明直線性補(bǔ)正信號(hào)VioL之前，先說(shuō)明關(guān)于對(duì)由溫度特性電壓Vt產(chǎn)生的電流I7的上述單片電阻RMn(例如RM7、RM23～RM26等)的溫度影響。
由于溫度特性電壓產(chǎn)生用的晶體管Q7的基極/發(fā)射極間電壓VBE具有約-2mV/℃的溫度梯度，可近似為式9那樣。
VBE＝VBE20-0.002(T-20) …(式9)式中，VBE20是常溫20℃下晶體管的基極/發(fā)射極間電壓。
如果單片電阻RMn的溫度系數(shù)為α，其電阻的20℃時(shí)的電阻值設(shè)為RMn_20，則表示為RMn＝RMn_20(1+α(T-20)) …(式10)RM7的電流I7由(式11)表示。
I7＝{Vei-(VBE_20-0.002(T-20))}/{RM7_20(1+α(T-20))} …(式11)式中，VBE_20是20℃時(shí)的基極/發(fā)射極電壓。
另外，分配電流I3、I4的信號(hào)差由式12表示Vio＝(RM24+RM26)×I4-(RM23+RM25)×I3 …(式12)RM23＝RM24，RM25＝RM26 …(式13)Vio＝(RM23+RM25)×(I4-I3) …(式14)＝(RM23+RM25)×I7×(Vex-Vei)/(Vex+Vei) …(式15)＝(RM23+RM25)/RM7×(Vex-Vei)/(Vex+Vei){Vei-(VBE_20-0.002(T-20))}…(式16)＝(RM23_20+RM25_20)/RM7_20×(Vex-Vei)/(Vex+Vei){Vei-(VBE_20-0.002(T-20))}…(式17)由于IC3的電阻值在同一IC內(nèi)是以相同比率產(chǎn)生零散偏差的，因此由式17可見(jiàn)，電阻值的零散偏差相互抵消，可以得到與IC的零散偏差無(wú)關(guān)的溫度特性調(diào)整電路。
下面對(duì)成為直線補(bǔ)正信號(hào)的電流I6進(jìn)行說(shuō)明。
由于連接于端子L4的電阻48(電阻值R48)是與IC3獨(dú)立的電阻元件，因此與單片電阻相比可以使用溫度變化充分小的電阻元件。
在連接于電流鏡電路62的晶體管Q6的基極上施加用單片電阻RM1、RM2和RM3分壓了內(nèi)部基準(zhǔn)電源Ves所得到的電壓VBL。流經(jīng)晶體管Q6的電流I6成為I6＝(VBL-VBE)/R48 …(式18)電流I6通過(guò)電流鏡62及電流鏡63而流經(jīng)單片電阻RM23。由于單片電阻RM23連接于運(yùn)算放大器23的(-)端子，因此除已經(jīng)說(shuō)明了的電流I3量的信號(hào)(電壓)之外被輸入如下的信號(hào)。
VioL＝-RM23×I6 …(式19)＝-RM23_20(1+α(T-20))×(VBL-VBE)/R48 …(式20)＝-RM23_20(1+α(T-20))×{VBL-(VBE_20-0.002(T-20))}/R48…(式21)由于式21是溫度T的二次函數(shù)，因此通過(guò)預(yù)先調(diào)整連接于端子L4上的電阻R48的電阻值，并將VioL成分輸入運(yùn)算放大器23的(-)端子，除流量計(jì)輸出的2點(diǎn)間溫度特性之外溫度特性直線性也得到補(bǔ)正。但是，直線性的補(bǔ)正量多少受到單片電阻的電阻值零散偏差的影響。
按照本實(shí)施例，僅在IC上設(shè)置T4、L4兩個(gè)連接端子，就可以補(bǔ)正流量計(jì)的2點(diǎn)間溫度特性和溫度特性直線性。
本發(fā)明使用溫度范圍寬，可以適用于需要小型高性能的各種傳感器中。
另外，在上述實(shí)施例中，雖是將流經(jīng)發(fā)熱電阻器的電流通過(guò)電壓變換生成空氣流量信號(hào)，但并非局限于此，例如只要是在發(fā)熱電阻器的上下流上設(shè)置感溫電阻器以根據(jù)兩感溫電阻器的溫度差來(lái)檢測(cè)空氣流量等、能利用發(fā)熱電阻器的加熱電流控制的情況，就能成為本發(fā)明的適用對(duì)象。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)，其特征在于，具備配置在空氣通路中的發(fā)熱電阻器；加熱電流控制電路，其控制流經(jīng)所述發(fā)熱電阻器的加熱電流以使所述發(fā)熱電阻器保持規(guī)定溫度；流量檢測(cè)電路，其利用所述發(fā)熱電阻器的加熱電流控制生成空氣流量信號(hào)；輸出調(diào)整電路，其放大并輸出所述空氣流量信號(hào)；和溫度特性補(bǔ)正電路，其補(bǔ)正因空氣流量計(jì)的電路溫度而輸出發(fā)生變化的所述空氣流量信號(hào)的溫度特性，所述溫度特性補(bǔ)正電路具有產(chǎn)生感應(yīng)周?chē)臏囟榷兓难a(bǔ)正用溫度特性信號(hào)的電路、和將該溫度特性信號(hào)變換為規(guī)定的比率的信號(hào)的電路，將該被變換為規(guī)定的比率的信號(hào)與所述空氣流量信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算后輸入給所述輸出調(diào)整電路。
2.一種發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)，其特征在于，具備配置在空氣通路中的發(fā)熱電阻器；加熱電流控制電路，其控制流經(jīng)所述發(fā)熱電阻器的加熱電流以使所述發(fā)熱電阻器保持規(guī)定溫度；流量檢測(cè)電路，其利用所述發(fā)熱電阻器的加熱電流控制生成空氣流量信號(hào)；運(yùn)算放大器，其輸入并放大所述空氣流量信號(hào)；和溫度特性補(bǔ)正電路，其為了補(bǔ)正所述空氣流量信號(hào)的溫度特性，產(chǎn)生電流，該電流具有因周?chē)鷾囟榷娏髦蛋l(fā)生變化的溫度特性，將該電流以規(guī)定的比率分流，通過(guò)將分流后的電流進(jìn)行電壓變換而形成規(guī)定的比率的信號(hào)，并輸入給所述運(yùn)算放大器的(+)(-)輸入端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)，其特征在于，所述加熱電流控制電路、所述輸出調(diào)整電路及所述溫度特性補(bǔ)正電路，除一部分電阻外一體化形成為半導(dǎo)體集成電路，用于預(yù)先調(diào)整所述分流的電流的比率的電阻經(jīng)由端子安裝在所述半導(dǎo)體集成電路的外部，用于將所述分流的電流進(jìn)行電壓變換的電阻由形成在所述半導(dǎo)體集成電路中的單片電阻構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)，其特征在于，用于調(diào)整所述電流的比率的電阻與所述單片電阻的電阻溫度系數(shù)不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)，其特征在于，所述溫度特性補(bǔ)正電路，根據(jù)所述比率調(diào)整用電阻的電壓值，將具有所述溫度特性的電流用電流鏡電路分流為兩個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)，其特征在于，在所述運(yùn)算放大器的(+)輸入端子上，由所述溫度特性補(bǔ)正電路產(chǎn)生的規(guī)定比率的信號(hào)的一方與所述空氣流量信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算并輸入，在所述運(yùn)算放大器的(-)輸入端子上，所述規(guī)定比率的另一方與空氣流量信號(hào)的零點(diǎn)補(bǔ)正信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算并輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)，其特征在于，在所述運(yùn)算放大器的(+)輸入端子上，由所述溫度特性補(bǔ)正電路產(chǎn)生的規(guī)定比率的信號(hào)的一方與所述空氣流量信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算并輸入，在所述運(yùn)算放大器的(-)輸入端子上，所述規(guī)定比率的另一方與空氣流量信號(hào)的零點(diǎn)補(bǔ)正信號(hào)與直線補(bǔ)正信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算并輸入。
全文摘要
在發(fā)熱電阻器式空氣流量計(jì)中，由溫度特性補(bǔ)正電路(40)補(bǔ)正因空氣流量計(jì)的電路溫度而輸出發(fā)生變化的空氣流量信號(hào)的溫度特性。溫度特性補(bǔ)正電路(40)產(chǎn)生感應(yīng)周?chē)臏囟榷兓难a(bǔ)正用溫度特性信號(hào)，該溫度特性信號(hào)被變換為規(guī)定的比率的信號(hào)。被變換為規(guī)定的比率的信號(hào)，與空氣流量信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算后輸入給輸出調(diào)整電路(20)，空氣流量信號(hào)的溫度特性得到補(bǔ)正。上述比率調(diào)整用電阻(44、45)通過(guò)端子(ES)外置于空氣流量計(jì)的IC(3)之外。因此本發(fā)明減少空氣流量計(jì)的溫度特性補(bǔ)正電路的調(diào)整用外置元件的連接端子數(shù)目。即使在IC內(nèi)組入溫度特性補(bǔ)正用的單片電阻，也能實(shí)現(xiàn)基本不受擴(kuò)散零散偏差的影響的空氣流量計(jì)。
文檔編號(hào)G01F15/02GK1704733SQ20051007426
公開(kāi)日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
發(fā)明者赤松培雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所