[发明专利]压电传感器

说明书

从前的压电传感器使用的切断配线图案或者可调激光电阻的放大率调节方法在传感器为成品的状态下不能调节放大率，因此引起了制造工序的复杂与制造成本的上升。另外，在与成品的状态不同的状态进行放大率调节，因此也会发生无法正确地设定成品的放大率的问题。通过在集成了压电传感器的电路元件的集成电路(110)内置非易失性存储器(111)并且从写入端子(114)写入数据，使放大电阻(a107)变化来进行放大率的调节。

技术领域

本发明涉及压电传感器，是涉及通过压电元件检测物理量，对检测结果的电流信号积分、放大并且输出的压电传感器。

背景技术

使用了根据物理变形量发生电荷的压电元件的压电传感器，因为灵敏度优异、另外在高温环境下精度也不会降低，所以常被用作检测发动机的燃烧压力的传感器。

图3是表示从前的压电传感器的结构的一例的图。在图3中，分别以301表示压电元件，302表示直流断流电容，303表示放电电阻，304表示充电电容，305表示积分用运算放大器，312表示反馈端子，313表示信号输出端子，315表示信号输入端子，306表示基准电压源，307表示放大电阻a，308表示放大电阻b，309表示放大用运算放大器，310表示集成电路。

压电元件301在该压电元件301的表面具有一对电极，并且根据施加于压电元件301的应力从该电极输出电荷信号。因为从所述电极引绕配线而输入到电路区块的结构非常复杂，如图3所示，压电元件301普遍采用使电极的一方接地，并且从另一方的电极取得信号的结构。另一方的电极通过直流断流电容302被连接于积分用运算放大器305的负侧输入端子。

积分用运算放大器305在负侧输入端子与输出端子之间并联了充电电容304与放电电阻303，在积分用运算放大器305的正侧输入端子连接了基准电压源306，由积分用运算放大器305、充电电容304以及放电电阻303构成了积分电路。

从压电元件301输出的交流电荷信号经由用于阻断直流成分的直流断流电容302，在设置在积分用运算放大器305的输入输出之间的充电电容304被积累，并且被转换为被积分的电压信号Vo1。在此，通过在积分用运算放大器305使用高输入阻抗，从而即使在压电元件301的电荷信号为微弱的情况下也能够正确地进行检测。设置放电电阻303，该放电电阻303用于防止在交流电荷信号的正负平衡不均等的情况下的充电电容304的饱和，通过充电电容304与放电电阻303被确定的充放电时间常数与检测信号的周期相比需要具有足够的长度。

基准电压源306用于向积分电路以及放大电路提供预定的偏压，普遍使用利用了晶体管的带隙电压的稳压(调压)电路等。

在积分用运算放大器305的后段设置了放大电路，该放大电路放大积分用运算放大器305的输出信号Vo1，并且输出作为压电传感器的输出信号Vout。放大电路由放大用运算放大器309、放大电阻a307以及放大电阻b308构成，为在放大用运算放大器309的负侧输入端子与输出端子之间连接放大电阻b308，在正侧输入端子通过放大电阻a307连接基准电压源306的结构。

电路区块也能够由分立元件构成，但考虑到空间、成本，制成在单一的集成电路中是有益的。在图3所示的从前的例子中，使积分用运算放大器305、放大用运算放大器309，基准电压源306、放大电阻a307以及放大电阻b308集成电路化而构成集成电路310。即使在使电路区块单一集成电路化的情况下，通常也把充电电容304与放电电阻303设置于集成电路310的外部。这是因为在通常的情况下充电电容304与放电电阻303的值是大的，难以制成于集成电路310的内部。在集成电路310与该集成电路310的外部的连接部位设置了输入输出端子，在积分用运算放大器305与压电元件301的连接部位具备信号输入端子315；在积分用运算放大器305的输出与放电电阻303、充电电容304的连接部位具备反馈端子312；在运算放大器309的输出与外部的连接部位具备信号输出端子313。