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_2

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变电流生成单元11,从而使可变电流生成单元11发出具有电流数值的直流电流Idac,在该电流数值下确定结果D1成为活动的(即,未生成电位差AV)。
[0036]例如,当电位Vb大于电位Va时,控制单元13控制可变电流生成单元11增加直流电流Idac的电流数值,直到电位Vb指示与电位Va相同的数值。当电位Vb然后指示与电位Va相同的数值时,控制单元13控制可变电流生成单元11不再改变直流电流Idac的电流数值。
[0037]此处,在控制不在桥接电路B1的测量节点NA与NB之间生成电位差AV的情况下,可以基于直流电流Idac的数值来计算压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量AR4。在下文中,将通过使用公式来详细阐释上述内容。
[0038]首先,当压敏电阻元件R4未接收到上面所提及的压力时,在测量节点NA和NB的相应电位Va与Vb之间的关系表示为以下公式(1)。
[0039]Va = Vb...(1)
[0040]接下来,如果在压敏电阻元件R4接收到压力的情况下将压敏电阻元件R4的电阻数值设为R4a,那么在压敏电阻元件R4未接收到压力的情况下将压敏电阻元件R4的电阻数值设为R4,并且压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量为△ R4,那么这些数值之间的关系表示为以下公式(2)。
[0041]R4a = R4+Δ R4...(2)
[0042]应注意,压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量Δ R4越大,在测量节点NA与NB之间的电位差AV也就越大。
[0043]此处,当已经接收到压力的压敏电阻元件R4的电阻数值变化,并且流经压敏电阻元件R4的电流的数值变化时,半导体器件1根据压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量AR4来控制直流电流Idac的电流数值,并且从而,在施加压力之前和之后,保持流经电阻元件R3的电流的数值相同。因此,在施加压力之前和之后,电位Vb指示与电位Va相同的数值。
[0044]具体地,如果将流经电阻元件R3的电流的数值设为13,那么流经压敏电阻元件R4的电流的数值为14,并且通过外部端子T1从测量节点NB流出的电流的数值为Idac,那么这些数值之间的关系表示为以下公式(3)。
[0045]13 = 14+Idac...(3)
[0046]如从公式(3)可以看出,当压敏电阻元件R4的电阻数值变化,并且流经压敏电阻元件R4的电流的数值变化时,控制电流数值Idac,从而使电流数值14和Idac的总和变为电流数值13。
[0047]例如,当压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量小,并且电流数值14的变化(减小)小时,将电流数值Idac控制为小。另一方面,当压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量大,并且电流数值14的变化(减小)大时,将电流数值Idac控制为大。
[0048]另外,电流数值14表示为以下公式⑷。
[0049]14 = Vb/R4a...(4)
[0050]从公式⑵、(3)和(4)推导公式(5)。
[0051 ] Δ R4 = {Vb/ (13-1dac)} -R4...(5)
[0052]如从公式(5)可以看出,由于在施加压力之前和之后Vb、13和R4是恒定的,所以压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量AR4仅仅取决于电流数值Idac。因此,可以仅仅通过测量电流数值Idac来计算变化量AR4。另外,可以通过计算得到的变化量AR4来估计重量等。
[0053]例如,如果将电源电压Vdd的电压数值设为5V,那么电阻元件R1至R4的电阻数值为10k Ω,并且电流数值Idac为0.128mA,由于电位Vb在施加压力之前和之后是恒定的,所以电位Vb为2.5V( = 5V/2)。另外,由于电流数值13在施加压力之前和之后是恒定的,所以电流数值13为0.25mA( = 2.5V/10kQ)o当将这些数值赋值到公式(5)时,计算得到压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量△ R4,如下。
[0054]Δ R4 = {2.5V/ (0.25mA_0.128mA)}-10k Ω = 10.5 [k Ω ]
[0055]现在,返回阐释图1的每个部件。
[0056]输入装置3是用于输入估计重量等所需的信息的装置。操作装置2是从由半导体器件1得到的测量结果(电流数值Idac)计算压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量或者从计算得到的压敏电阻元件R4的电阻数值的变化量来估计重量的装置。显示装置4是显示通过操作装置2估计的重量等的装置。存储装置5是存储历史数据或者存储操作装置2的操作程序等的装置。
[0057]如上面描述的,半导体器件1和包括该半导体器件1的电阻测量系统SYS1在控制从测量节点NB流出的直流电流Idac的情况下测量直流电流Idac的数值,以便不在桥接电路B1的测量节点NA与NB之间生成电位差△ V。可以基于此时测量得到的直流电流Idac的数值,来计算包括在桥接电路B1中的压敏电阻元件R4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R4的电阻数值的变化量,来估计重量。此处,由于根据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可以通过使用包括通用件的可变电流生成单元11和电位差确定单元12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。
[0058]应注意,在相关技术的配置中,在测量节点NA与NB之间的电位差△ V在放大器电路中放大,并且随后通过使用电压测量电路诸如AD转换器来测量。在这种配置中,当电位差A V大时,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。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。因此,必须使用具有高分辨率的电压测量电路,以避免该困难。因此,电路规模、功耗和测量时间都增加了。
[0059]与此相反,半导体器件1将在测量节点NA与NB之间的电位差Δ V转换为直流电流Idac,然后测量直流电流Idac的电流数值,并且从而直接测量电位差AV。此处,半导体器件1控制直流电流Idac,从而使电位差AV变为0V左右,并且然后,若需要,通过此时的直流电流Idac的数值间接测量电位差AV,或者,放大已经变为不超过可变电流生成单元11的最小分辨率的电位差AV,并且测量电位差Δν。即使在后一种情况下,放大器电路仍然不需要测量宽范围的电位差Α V,并且可能仅仅能够通过使用恒定放大因子来测量窄范围的电位差AV。另外,由于在上述描述的任何情况下半导体器件1根据电位差确定单元12(AD转换器的比较器)和可变电流生成单元11的总位数来测量分辨率,所以电位差确定单元12和可变电流生成单元11的相应位数可以被分配以被减小。从而,可以通过通用比较器或者AD转换器来配置电位差确定单元12,并且可以用少量位数来配置可变电流生成单元11。因此,半导体器件1可以抑制电路规模、功耗和测量时间的增加中的所有。
[0060]应注意,当电位差AV由于可变电流生成单元11的分辨率的限制而不能为0V时,可以进一步设置有对已经变为不超过可变电流生成单元11最小分辨率的电位差AV进行放大的放大器电路、以及对放大器电路的输出电压进行测量的AD转换器,从而可以测量电位差AV。在这种情况下,由于放大器电路可能仅仅能够在规定的电压范围内放大电位差Α V,所以可以固定放大器电路的放大因子。另外,由于放大器电路利用大到一定程度的放大因子对不超过可变电流生成单元11的最小分辨率的电位差A V进行放大,所以即使通过具有低分辨率的AD转换器也可以消除误差。因此,由于正好添加了仅仅具有恒定放大因子的放大器电路和具有低分辨率的AD转换器,所以抑制了电路规模的增加和功耗的增加。
[0061]在这种情况下,电位差确定单元12确定电位差△ V是否落在不超过可变电流生成单元11的最小分辨率的预定数值的范围内。具体地,电位差确定单元12输出已经从例如L电平切换为Η电平的确定结果D1,作为指示电位差AV已经落在预定数值的范围内的确定结果。另外,在这种情况下,控制单元13向可变电流生成单元11输出控制信号S1,从而使可变电流生成单元11基于电位差确定单元12的确定结果来发出具有在该电流数值下电位差△ V落在预定数值的范围内的电流数值的直流电流Idac。
[0062]另外,虽然在本实施例中,已经以电阻测量系统SYS1是用于测量体重的秤的情况为例进行了阐释,但是本发明不限于此,并且电阻测量系统SYS1可以用作测量从测量对象接收到的压力的任意测量系统。
[0063](电阻测量系统SYS1的具体配置示例)
[0064]图2是示出了作为电阻测量系统SYSla的电阻测量系统SYS1的具体配置示例的框图。在图2中,半导体器件la被示出为半导体器件1的具体配置示例。由于电阻测量系统SYSla的其他配置与电阻测量系统SYS1的其他配置相似,所以在下文中将主要阐释半导体器件la。
[0065]半导体器件la包括作为可变电流生成单元11的可变电流生成单元11a,并且还包括作为电位差确定单元12的放大器电路121和比较器122。
[0066]放大器电路121放大在测量节点NA和NB的供应至外部端子T1和T1的相应电位Va与Vb之间的电位差Δ V。比较器122比较放大的电位差Λ V与接地电压GND,并且输出比较结果作为确定结果D1。例如,当放大的电位差Δ V大于接地电压GND时,比较器122输出L电平的确定结果D1,并且,当放大的电位差AV指示接地电压GND(OV)时,输出Η电平的确定结果D1。
[0067](可变电流生成单元11a的具体配置示例)
[0068]图3是示出了可变电流
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