半导体器件以及包括该半导体器件的电阻测量系统和包括该半导体器件的测压仪表装置的制造方法
【专利说明】半导体器件以及包括该半导体器件的电阻测量系统和包括该半导体器件的测压仪表装置
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请基于并且要求于2014年10月6日提交的日本专利申请2014-205413号的优先权的权益，该专利申请的公开内容以引用的方式全部并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种半导体器件以及其中每个都包括该半导体器件的电阻测量系统和测压仪表装置，并且，例如，涉及一种适用于抑制电路规模的增加的半导体器件以及其中每个都包括该半导体器件的电阻测量系统和测压仪表装置。
【背景技术】
[0004]测量从测量对象接收到的压力的仪表装置，诸如用于测量体重的秤，测量电阻数值根据压力变化而变化的压敏电阻元件电阻数值的变化量，并且基于变化量的测量结果来计算测量对象的压力(例如，重量)。
[0005]在该仪表装置中，例如，将包括四个包括压敏电阻元件的电阻元件的桥接电路用作压力传感器。在该桥接电路中，压敏电阻元件的电阻数值的变化量表现为在桥接电路的第一测量节点与第二测量节点之间的电位差。
[0006]在日本专利3959828号说明书中公开了相关的技术。在日本专利3959828号说明书中公开的配置包括:电阻桥接电路，该电阻桥接电路包括其电阻数值随压力变化而变化的压敏电阻器；放大器电路，该放大器电路放大根据压敏电阻器的电阻数值的变化量生成的电阻桥接电路的两个电压测量点的电位差；以及电压测量电路，该电压测量电路测量放大器电路的输出电压。
【发明内容】
[0007]在日本专利3959828号说明书的配置中，当压敏电阻器的电阻数值的变化量大时，电阻桥接电路的两个电压测量点的电位差变大，并且由此，必须减小放大器电路的放大因子，并且从而必须将放大器电路的输出电压抑制在电压测量电路的可允许输入电压范围内。应注意，通常，仪表放大器电路用于放大器电路，而AD转换器用于电压测量电路。
[0008]此处，由于放大器电路的放大因子变为更小所以通过电压测量电路消除误差变为更难，所以必须增加电压测量电路的分辨率，以避免该困难。例如，需要将具有高分辨率的16位或者24位AD转换器用作电压测量电路。因此，在日本专利3959828号说明书的配置中已经存在电路规模增加的问题。其他问题和新特征将通过对说明书和对应附图的说明而变为显而易见。
[0009]根据一个实施例，一种半导体器件包括:可变电流生成单元，该可变电流生成单元发出直流电流，该直流电流的数值根据来自桥接电路的一个测量节点的控制信号，其中压敏电阻元件的电阻数值的变化量表现为在第一测量节点与第二测量节点之间的电位差；电位差确定单元，该电位差确定单元确定是否已经生成电位差；以及控制单元，该控制单元基于电位差确定单元的确定结果向可变电流生成单元输出控制信号，从而使可变电流生成单元发出不生成电位差的数值的直流电流。
[0010]根据一个实施例，可以提供一种可以抑制电路规模的半导体器件以及包括该半导体器件的电阻测量系统。
【附图说明】
[0011]上述和其他方面、特征和优点将通过下面结合对应附图对特定实施例的说明而变为更加显而易见，在附图中:
[0012]图1是示出了根据第一实施例的包括半导体器件的电阻测量系统的配置的框图；
[0013]图2是示出了图1所示的电阻测量系统的具体配置示例的框图；
[0014]图3是示出了图2所示的设置在半导体器件中的可变电流生成单元的具体配置的示意图；
[0015]图4是示出了图2所示的设置在半导体器件中的可变电流生成单元的更详细配置的不意图；
[0016]图5是示出了图2所示的电阻测量系统的操作的流程图；
[0017]图6是示出了根据第二实施例的包括半导体器件的电阻测量系统的配置示例的框图；
[0018]图7是示出了图6所示的设置在半导体器件中的可变电流生成单元的具体配置的不意图；以及
[0019]图8是示出了根据第三实施例的包括半导体器件的电阻测量系统的配置示例的框图。
【具体实施方式】
[0020]在下文中，将参照附图来阐释实施例。应注意，由于对附图进行了简化，所以不应该基于对附图的说明来狭隘地理解实施例的技术范围。另外，相同的符号表示相同的元件，并且省略了重复的阐释。
[0021]在以下实施例中，有时出于方便的需要，将阐释分为多个部分或者实施例。然而，除非另有明确指出，否则这些部分或者实施例并不是互无关系的，而是这些部分或者实施例中的一个部分或者实施例是另外的部分或者实施例的一部分或者整体的修改示例、详细说明、补充说明等。另外，在以下实施例中，当提及元件的数目等(包括数目、数值、数量、范围等)时，该数目不限于特定数目，而是可以大于或者小于该特定数目，除非特别指出或在原理上明确限于特定数目的情况或者其他情况下。
[0022]进一步地，在以下各个实施例中，构成要素(包括要素步骤等)并不一定是必不可少的，除非是在特别指出或在原理上显然认为它们必不可少的情况或者其他情况下。相似地，在以下各个实施例中，当提及构成部件的形状、位置关系等时，应该也包括与之基本接近或者类似的形状、位置关系等，除非另有特别指出或在原理上显然认为是另外的情况或者其他情况。这也适用于上面描述的元件的数量等(包括数目、数值、数量、范围等)。
[0023]<第一实施例>
[0024]图1是示出了根据第一实施例的包括半导体器件1的电阻测量系统SYS1的配置的框图。
[0025]根据本实施例的半导体器件1和包括该半导体器件1的电阻测量系统SYS1在控制从一个测量节点流出的直流电流以便不在桥接电路的两个测量节点之间生成电位差的情况下测量直流电流的数值。可以基于此时测量得到的直流电流的数值，来计算包括在桥接电路中的压敏电阻元件的电阻数值的变化量。另外，可以通过计算得到的压敏电阻元件的电阻数值的变化量，来估计重量等。此处，由于根据本实施例的半导体器件1和包括该半导体器件1的电阻测量系统SYS1可以通过使用作为通用件的DA转换器、比较器等来测量重量，并且与相关技术不同地不需要包括具有高分辨率的电压测量电路，所以可以抑制电路规模的增加。另外，也可以抑制功耗的增加。在下文中，将具体阐释上述内容。
[0026]如图1所示，电阻测量系统SYS1是，例如，用于测量体重的秤，并且包括:半导体器件1 ;操作装置(操作处理装置)2 ;输入装置3 ;显示装置4 ;存储装置5 ;以及桥接电路B1。
[0027]桥接电路B1是所谓的压力传感器，并且是根据从测量对象接收到的压力的变化而生成电压(电位差)的电路。具体地，桥接电路B1具有:电阻元件R1至R3 ;其电阻数值根据压力变化而变化的压敏电阻元件R4 ;以及恒定电流源6。
[0028]电阻元件R1设置在供应有电源电压VDD的电源电压端子(下文称为电源电压端子VDD)与测量节点(第一测量节点)NA之间。电阻元件R2设置在恒定电流源6与测量节点NA之间。电阻元件R3设置在电源电压端子VDD与测量节点(第二测量节点)NB之间。压敏电阻元件R4设置在恒定电流源6与测量节点NB之间。
[0029]恒定电流源6，例如，具有:NM0S晶体管；放大器电路；以及电阻元件。NM0S晶体管和电阻元件串联设置在电阻元件R2和R4的连接节点与供应有接地电压GND的接地电压端子(下文称为接地电压端子GND)之间。放大器电路放大在NM0S晶体管与电阻元件之间的连接节点的电压与参考电压Vref之间的电位差，并且将其施加于NM0S晶体管的栅极。从而，恒定电流源6从电阻元件R2和R4的连接节点向接地电压端子GND发出恒定电流。
[0030]当未接收到压力时，压敏电阻元件R4指示与电阻元件R1至R3相同的电阻数值。因此，当压敏电阻元件R4未接收到压力时，测量节点NA和NB的相应电位Va和Vb指示相同的数值。即，在电位Va与Vb之间不生成电位差AV。应注意，不生成电位差AV，应该不仅包括电位差A V完全成为0V的情况，还包括电位差△ V由于电阻元件R1至R4的制造偏差等稍稍偏离0V的情况。
[0031]与此相反，当压敏电阻元件R4接收到压力时，压敏电阻元件R4的电阻数值变为大于电阻元件R2的电阻数值，并且由此，测量节点NA和NB的相应电位Va和Vb指示不同的数值。即，在电位Va与Vb之间的电位差&￥变为大于0。
[0032]半导体器件1包括:可变电流生成单元11 ;电位差确定单元12 ;以及控制单元13。另外，连接至桥接电路B1的测量节点NA和NB的外部端子T1和T2设置在半导体器件1中。
[0033]可变电流生成单元11发出可调直流电流Idac。更具体地，可变电流生成单元11通过外部端子T2从测量节点NB向接地电压端子GND发出根据控制信号S1的电流数值的直流电流Idac。例如，可变电流生成单元11是电流输出型DA转换器。
[0034]电位差确定单元12确定在测量节点NA和NB的供应至外部端子T1和T2的相应电位Va与Vb之间是否已经生成了电位差AV。例如，电位差确定单元12包括比较器，当已经生成电位差AV时(即，当Δ V # 0时)，使确定结果D1为不活动的(inactive)(例如，L电平)，并且，当尚未生成电位差AV时(g卩，当AV = 0时)，使确定结果D1为活动的(active)(例如，Η电平)。
[0035]控制单元13是，例如，微型计算机，并且根据电位差确定单元12的确定结果D1输出控制信号S1。具体地，控制单元13将控制信号S1输出至可