CN101907691A

CN101907691A - 磁性传感器装置

Info

Publication number: CN101907691A
Application number: CN2010102061675A
Authority: CN
Inventors: 村冈大介; 有山稔; 挽地友生; 藤村学
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Ablic Inc
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2030-06-08
Also published as: TWI447418B; JP2010281801A; KR20100131929A; US8193807B2; CN101907691B; JP5225938B2; TW201111821A; KR101355738B1; US20100308815A1

Abstract

本发明的磁性传感器装置包括：对被施加磁电转换元件的电源电压的端子对和输出磁场强度的检测电压的端子对进行切换控制的开关切换电路；将检测电压差动放大的差动放大器；与差动放大器的第一输出端子连接的第一电容；与差动放大器的第二输出端子连接的第二开关；第一输入端子与第一电容连接且第二输入端子与第二开关连接的比较器；在比较器的第一输入端子与输出端子之间连接的第一开关；与比较器的第二输入端子连接的第二电容；以及与第二电容连接的检测电压设定电路。由此，可以抑制磁性传感器装置中磁电转换元件、放大器、比较器的各偏置电压的影响，且可以设定任意的检测磁场强度，并可进行正确的磁读取。

Description

磁性传感器装置

技术领域

本发明涉及将磁场强度转换为电信号的磁性传感器装置，例如涉及用于折叠式便携电话机或笔记本式电脑等的开合状态探测用传感器，或者用于电机的旋转位置探测传感器的磁性传感器装置。

背景技术

作为折叠式便携电话机或笔记本式电脑等的开合状态探测用传感器，或者作为电机的旋转位置探测传感器，使用磁性传感器装置(例如，参照专利文献1)。在图7中示出该磁性传感器装置的电路图。

磁性传感器装置通过磁电转换元件(例如霍尔元件)输出比例于磁场强度或者磁通密度的电压，用放大器放大该输出电压，利用比较器进行判定(以高电平(H)信号或低电平(L)信号的二值方式输出)。由于磁电转换元件的输出电压微小，所以磁电转换元件所具有的偏置(offset)电压(元件偏置电压)、放大器或比较器所具有的偏置电压(输入偏置电压)、或者转换装置内的噪声会成为问题。元件偏置电压主要因磁电转换元件从组装件(package)受到应力等而发生的。输入偏置电压主要因构成放大器的输入电路的元件的特性偏差等而发生的。噪声主要因构成电路的单体晶体管所具有的闪变效应噪声、单体晶体管或电阻元件所具有的热噪声而发生的。

为了减少上述磁电转换元件或放大器所具有的偏置电压的影响，图7所示的磁性传感器装置如下构成。图7所示的磁性传感器装置的结构成为包括：霍尔元件1；对霍尔元件1的第一检测状态和第二检测状态进行切换的开关切换电路2；放大开关切换电路2的两个输出端子的电压差(V1-V2)的差动放大器3；一端与差动放大器3的一个输出端子连接的电容C1；在差动放大器3的另一输出端子与电容C1的另一端之间连接的开关S1；以及比较器4。在此，第一检测状态是从端子A和C输入电源电压，并从端子B和D输出检测电压。此外，第二检测状态是从端子B和D输入电源电压，并从端子A和C输出检测电压。

设磁电转换元件的差动输出电压为Vh、差动放大器的放大率为G、差动放大器的输入偏置电压为Voa。在第一检测状态中，开关S1导通(ON)，对电容C1充电Vc1＝(V3-V4)＝G(Vh1+Voa)。接着在第二检测状态中，开关S 1截止(OFF)，输出Vc2＝(V3-V4)＝G(-Vh2+Voa)。在此，成为V5-V6＝V3-Vc1-V4＝Vc2-Vc1＝-G(Vh1+Vh2)，抵消输入偏置电压的影响。此外，磁电转换元件的检测电压Vh1和Vh2一般具有同相的有效信号分量和反相的元件偏置分量，因此上述的输出电压还消除元件偏置分量的影响。

专利文献1：日本特开2001-337147号公报

发明内容

但是，在上述那样的传统磁性传感器装置中，无法消除连接于后级的比较器4的输入偏置电压，存在检测磁场强度上发生偏差的课题。

因此，本发明的目的在于提供一种磁性传感器装置，能以较简单的电路结构来消除元件偏置电压和放大器及比较器的输入偏置电压的影响，并能高精度检测出磁场强度。

为了解决传统技术的这样的问题，本发明的磁性传感器装置具有如下结构。

一种磁性传感器装置，其中包括：开关切换电路，该开关切换电路与磁电转换元件的第一端子对及第二端子对连接，对被施加电源电压的端子对和输出磁场强度的检测电压的端子对进行切换控制，具有输出检测电压的第一输出端子及第二输出端子；差动放大器，该差动放大器的第一输入端子及第二输入端子分别与开关切换电路的第一输出端子及第二输出端子连接，且具有输出将检测电压差动放大后的结果的第一输出端子及第二输出端子；第一电容，该第一电容的一个端子与差动放大器的第一输出端子连接；第二开关，该第二开关的一个端子与差动放大器的第二输出端子连接；比较器，该比较器的第一输入端子与第一电容的另一端子连接，且第二输入端子与第二开关的另一端子连接，对输出端子输出输入至该输入端子的电压的比较结果；第一开关，连接在比较器的第一输入端子与输出端子之间；第二电容，该第二电容的一端与比较器的第二输入端子连接；以及检测电压设定电路，与第二电容的另一端子连接。

(发明的效果)

依据本发明的磁性传感器装置，通过有效地活用开关和电容，能以简便的电路结构来消除构成磁性传感器装置的磁电转换元件、差动放大器、比较器中发生的偏置分量。此外，能够高精度地设定磁场强度的检测电压电平。因而，能够提供可作高精度的磁场强度的检测的磁性传感器装置。

附图说明

图1是本发明的磁性传感器装置的电路图。

图2是一例本发明的磁性传感器装置的开关控制信号的定时图。

图3是另一例本发明的磁性传感器装置的开关控制信号的定时图。

图4是表示一例本发明的磁性传感器装置的差动放大器的电路图。

图5是表示另一例本发明的磁性传感器装置的差动放大器的电路图。

图6是表示一例本发明的磁性传感器装置的模拟开关的电路图。

图7是传统磁性传感器装置的电路图。

具体实施方式

以下，基于附图，就本发明的实施的方式进行详细说明。本发明的磁性传感器装置作为折叠式便携电话机或笔记本式电脑等的开合状态探测传感器或电机的旋转位置探测传感器等、探测磁场强度的状态的传感器被广泛利用。在以下的实施方式中，对使用了磁电转换元件的磁性传感器装置进行说明，但本发明的转换装置还可以使用根据加速度或压力等而同样进行电压输出的转换元件，以取代根据磁场强度进行电压输出的磁电转换元件。

图1是本发明的磁性传感器装置的电路图。本发明的磁性传感器装置具备：磁电转换元件即霍尔元件1、开关切换电路2、差动放大器3、比较器4、检测电压设定电路5、第一电容C1及第二电容C2、以及第一开关S1及第二开关S2。

霍尔元件1具有第一端子对A-C和第二端子对B-D。开关切换电路2具有与霍尔元件1的各端子A、B、C及D连接的4个输入端子、和第一输出端子及第二输出端子。差动放大器3具有分别与开关切换电路2的第一输出端子及第二输出端子连接的第一输入端子及第二输入端子、和第一输出端子及第二输出端子。第一电容C1的一个端子与差动放大器3的第一输出端子连接。第二开关S2的一个端子与差动放大器3的第二输出端子连接。比较器4的第一输入端子与第一电容C1的另一端子连接，且第二输入端子与第二开关S2的另一端子连接，对输出端子输出分别输入的电压的比较结果。第一开关S1连接在比较器4的第一输入端子与输出端子之间。第二电容C2的一个端子与比较器4的第二输入端子连接。检测电压设定电路5与第二电容C2的另一端子连接。检测电压设定电路5具有分压(bleeder)电阻和连接各电阻的连接点与第二电容C2的另一端子的开关电路，该分压电阻连接在电源端子VDD与接地端子GND之间。

开关切换电路2具有对这样的两种状态进行切换的功能，该状态是：对霍尔元件1的第一端子对A-C输入电源电压，并从第二端子对B-D输出检测电压的第一检测状态；以及对第二端子对B-D输入电源电压，并从第一端子对A-C输出检测电压的第二检测状态。

差动放大器3采用如图4所示的仪表(instrumentation)放大器结构。差动放大器3具备差动放大器11、12和电阻R11、R12、R13。差动放大器11及12分别作为非反相放大器进行动作。差动放大器3的第一输入端子与差动放大器11的非反相输入端子连接，第二输入端子与差动放大器12的非反相输入端子连接，第一输出端子与差动放大器11的输出端子连接，第二输出端子与差动放大器12的输出端子连接。差动放大器3通过采用这种仪表放大器结构，可以抑制差动输入的同相噪声的影响。在此，差动放大器11及12的放大率设定为相等。

开关S1及S2使用如图6所示的模拟开关。模拟开关由在输入端子与输出端子之间串联连接的两个传输门构成。输入端子一侧的传输门由NMOS晶体管M31和PMOS晶体管M32构成。输出端子一侧的传输门由各自将源极和漏极短路的NMOS晶体管M33及PMOS晶体管M34构成。在此，NMOS晶体管M33的L长设定为与NMOS晶体管M31相等，而W长设定为NMOS晶体管M31的一半。同样地，PMOS晶体管M34的L长设定为与PMOS晶体管M32相等，而W长设定为PMOS晶体管M32的一半。再者，信号ΦA输入至NMOS晶体管M31和PMOS晶体管M34的栅极，信号ΦA的反相信号输入至PMOS晶体管M32和NMOS晶体管M33的栅极。在此，图6所示的模拟开关不会使输出端子一侧发生噪声，因此第一开关S1以第一电容C1一侧为输出端子，且第二开关S2以第二电容C2一侧为输出端子。

接着，说明本发明的磁性传感器装置的动作。作为第一实施方式，差动放大器3采用图4的结构，以图2的开关控制信号的定时图来驱动各开关。

根据上述开关切换电路2的动作，检测动作的一个周期T被分为第一检测状态T1和第二检测状态T2。此外，根据各开关的开合，被分为第一采样阶段(sample phase)F1、第二采样阶段F2、比较阶段F3。在第一采样阶段F1中对电容C1及C2存储霍尔元件1、差动放大器3、比较器4的偏置分量。在第二采样阶段F2中，进行磁场强度的检测电压电平设定的准备。在比较阶段F3中，比较根据磁场强度决定的电压和检测电压电平。

在第一采样阶段F1中，霍尔元件1成为第一检测状态T1，开关S1、S2及S3导通。由于开关S1导通，比较器4作为电压跟随电路进行动作。因而，电容C1上被充电电压V3和电压V5的差分ΔC1。

ΔC1＝V3-V5 …(1)

在第二采样阶段F2中，霍尔元件1成为第二检测状态T2，开关S1截止。由于电容C1上保持ΔC1，电压V5由式(2)表示。

V5＝V3-ΔC1 …(2)

此外电容C2上被充电电压V6和电压V8的差分ΔC2。

ΔC2＝V6-V8＝V6-Vr1 …(3)

在比较阶段F3中，开关S2和S3截止，开关S4a导通。这样，在电容C2保持ΔC2，因此电压V6由式(4)表示。

V6＝V8+ΔC2＝Vr2+ΔC2 …(4)

最终，由式(2)表示的电压V5和由式(4)表示的电压V6的电压在比较器4中被比较，输出H信号(VDD)或者L信号(GND)。

接着，设霍尔元件1的输出端子对的差动输出电压为Vh、同相电压为Vcm(≈VDD/2)、差动放大器3的放大率为G，对有效信号分量的传达进行说明。基于上述的式(1)～(4)算出。

在第一采样阶段F1中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm+Vh/2；V2＝Vcm-Vh/2 …(5)

V3＝Vcm+GVh/2；V4＝Vcm-GVh/2 …(6)

V5＝V7＝V6＝V4＝Vcm-GVh/2 …(7)

ΔC1＝V3-V5＝GVh …(8)

在第二采样阶段F2中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm-Vh/2；V2＝Vcm+Vh/2 …(9)

V3＝Vcm-GVh/2；V4＝Vcm+GVh/2 …(10)

V5＝V3-ΔC1＝Vcm-3GVh/2 …(11)

ΔC2＝V6-V8＝Vcm+GVh/2-Vr1 …(12)

在比较阶段F3中，各节点的电压成为如下。

V5＝Vcm-3GVh/2 …(13)

V6＝Vr2+ΔC2＝Vcm+GVh/2+Vr2-Vr1 …(14)

V6-V5＝2GVh+Vr2-Vr1 …(15)

因而，在比较阶段F3在比较器4中，比较信号分量2GVh和由分压电阻的电阻比来决定的检测电压分量(Vr1-Vr2)。

接着，设霍尔元件1的元件偏置电压为Voh，进行同样的计算。在上述的计算中霍尔元件1的输出电压分量在第一检测状态和第二检测状态中反相，因此元件偏置分量成为同相。

在第一采样阶段F1中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm+Voh/2；V2＝Vcm-Voh/2 …(16)

V3＝Vcm+GVoh/2；V4＝Vcm-GVoh/2 …(17)

V5＝V7＝V6＝V4＝Vcm-GVob/2 …(18)

ΔC1＝V3-V5＝GVoh …(19)

在第二采样阶段F2中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm+Voh/2；V2＝Vcm-Voh/2 …(20)

V3＝Vcm+GVoh/2；V4＝Vcm-GVoh/2 …(21)

V5＝V3-ΔC1＝Vcm-GVoh/2 …(22)

ΔC2＝V6-V8＝Vcm-GVoh/2-Vr1 …(23)

在比较阶段F3中，各节点的电压成为如下。

V5＝Vcm-GVoh/2 …(24)

V6＝Vr2+ΔC2＝Vcm-GVoh/2+Vr2-Vr1 …(25)

V6-V5＝Vr2-Vr1 …(26)

因而，在比较阶段F3中元件偏置分量被消除。

接着，设差动放大器3的第一输入端子上的输入偏置电压为Voa1、第二输入端子上的输入偏置电压为Voa2、比较器4的输入偏置电压为Voa3，进行同样的计算。

在第一采样阶段F1中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm；V2＝Vcm …(27)

V3＝Vcm+GVoa1；V4＝V6＝Vcm+GVoa2 …(28)

V5＝V7＝V6+Voa3＝Vcm+GVoa2+Voa3 …(29)

ΔC1＝V3-V5＝GVoa1-GVoa2-Voa3 …(30)

在第二采样阶段F2中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm；V2＝Vcm …(31)

V3＝Vcm+GVoa1；V4＝V6＝Vcm+GVoa2 …(32)

V5＝V3-ΔC1＝Vcm+GVoa2+Voa3 …(33)

ΔC2＝V6-V8＝Vcm+GVoa2-Vr1 …(34)

在比较阶段F3中，各节点的电压成为如下。

V5＝Vcm+GVoa2+Voa3 …(35)

V6＝Vr2+ΔC2＝Vcm+GVoa2+Vr2-Vr1 …(36)

在此，进行考虑比较时的比较器4的输入偏置分量的比较，即在比较时对V6加上Voa3后进行比较。

(V6+Voa3)-V5＝Vr2-Vr1 …(37)

因而，在比较阶段F3中消除差动放大器3及比较器4的输入偏置分量。

综上所述，如上述式(15)、(26)、(37)所示，在本发明的磁性传感器装置中，能够消除在霍尔元件1、差动放大器3、比较器4中发生所有偏置分量。此外，能够仅用分压电阻的电阻比来任意设定磁场强度的检测电压电平。作为结果，只有由磁电转换元件检测的信号分量与由上述分压电阻的电阻比设定的检测电压进行比较，实现高精度的磁场强度的检测。

此外，将上述霍尔元件1的同相电压设为在第一检测状态和第二检测状态中共同的同相电压Vcm，但是不同的电压的情况下也得到同样的结果。

此外，本发明的磁性传感器装置采用电容C1及C2连接到比较器4的各输入端子的结构，因此能够抑制连接在各输入端子的开关开合瞬间的时钟馈通噪声(clock feed through noise)、电荷注入噪声(charge injection noise)的影响。而且，开关S 1及S2采用图6所示的模拟开关，因此能够进一步抑制上述噪声的影响。因而，磁性传感器装置可进行高精度的磁场强度的检测。此外，图6所示的模拟开关用于开关S3、S4a、S4b也可。

接着，就差动放大器3为图5的结构的本发明的磁性传感器装置的动作进行说明。

图5所示的差动放大器3具备差动放大器21、22和电阻R21、R22。差动放大器21作为非反相放大器而动作，而差动放大器22作为电压跟随器而动作。差动放大器3的第一输入端子与差动放大器21的非反相输入端子连接，第二输入端子与差动放大器22的非反相输入端子连接，第一输出端子与差动放大器21的输出端子连接，第二输出端子与差动放大器22的输出端子连接。在本结构中，以混合有效信号分量和各偏置分量的方式同样地进行上述的式(5)～(37)所示的计算。

在第一采样阶段F1中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm+Vh/2+Voh/2 …(38)

V2＝Vcm-Vh/2-Voh/2 …(39)

V3＝Vcm-Vh/2-Voh/2+Voa2+G(Vh+Voh+Voa1-Voa2) …(40)

V4＝V6＝Vcm-Vh/2-Voh/2+Voa2 …(41)

V5＝V7＝Vcm-Vh/2-Voh/2+Voa2+Voa3 …(42)

ΔC1＝G(Vh+Voh+Voa1-Voa2)-Voa3 …(43)

在第二采样阶段F2中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm-Vh/2+Voh/2 …(44)

V2＝Vcm+Vh/2-Voh/2 …(45)

V3＝Vcm+Vh/2-Voh/2+Voa2+G(-Vh+Voh+Voa1-Voa2) …(46)

V4＝V6＝Vcm+Vh/2-Voh/2+Voa2 …(47)

V5＝Vcm+Vh/2-Voh/2-2GVh+Voa2+Voa3 …(48)

ΔC2＝Vcm+Vh/2-Voh/2+Voa2-Vr1 …(49)

在比较阶段F3中，各节点的电压成为如下。

V5＝Vcm+Vh/2-Voh/2-2GVh+Voa2+Voa3 …(50)

V6＝Vcm+Vh/2-Voh/2+Voa2+Vr2-Vr1 …(51)

(V6+Voa3)-V5＝2GVh+Vr2-Vr1 …(52)

因而，在比较阶段F3中比较信号分量2GVh和由分压电阻的电阻比来决定的检测电压分量(Vr1-Vr2)。即，差动放大器3在采用图5的结构的情况下也获得同样的效果。

在此，由式(50)、(51)可知，比较阶段F3的节点电压V5和V6不包含经差动放大器3放大后的偏置分量。因而，在比较时比较器4的各输入端子不存在放大后的偏置分量，因此能够有效地活用比较器4的同相输入电压范围。此情况表示磁性传感器装置在更低的电源电压的环境下也可以正常动作。

此外，将霍尔元件1的同相电压设为在第一检测状态和第二检测状态中成为共同的同相电压Vcm，但设为不同的同相电压也不会对比较的分量产生影响，得到同样的结果。

接着，就以图3所示的开关控制信号动作的情形进行说明。在图3所示的定时图中，检测动作的一个周期T根据各开关的开合而被分为第一采样阶段F1和比较阶段F3。在第一采样阶段F1中，对电容C1及C2存储霍尔元件1、差动放大器3、比较器4的偏置分量。在比较阶段F3中，进行根据磁场强度决定的电压和检测电压电平的比较。

在第一采样阶段F1中，霍尔元件1成为第一检测状态T1，开关S1、S2及S3导通。由于开关S 1导通，比较器4作为电压跟随电路进行动作。因而，电容C1上被充电电压V3和电压V5的差分ΔC1。

ΔC1＝V3-V5 …(53)

此外电容C2上被充电电压V6和电压V8的差分ΔC2。

ΔC2＝V6-V8＝V6-Vr1 …(54)

在比较阶段F3中，霍尔元件1成为第二检测状态T2，开关S1截止。在电容C1保持ΔC1，因此电压V5由式(55)表示。

V5＝V3-ΔC1 …(55)

同时开关S2、S3截止，开关S4a导通。这样在电容C2保持ΔC2，因此电压V6由式(56)表示。

V6＝V8+ΔC2＝Vr2+ΔC2 …(56)

因而，在比较器4中比较由式(55)表示的电压V5和由式(56)表示的电压V6，输出H信号(VDD)或者L信号(GND)。

接着，设霍尔元件1的输出端子对的差动输出电压为Vh、同相电压为Vcm(≈VDD/2)、元件偏置电压为Voh、差动放大器3的放大率为G、第一输入端子的输入偏置电压为Voa1、第二输入端子的输入偏置电压为Voa2、比较器4的输入偏置电压为Voa3，进行信号传达的计算。基于上述的式(53)～(56)算出。此外，设霍尔元件1的输出电压分量在第一检测状态T1和第二检测状态T2中为反相，因此元件偏置分量成为同相。在第一采样阶段F1中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm+Vh/2+Voh/2 …(57)

V2＝Vcm-Vh/2-Voh/2 …(58)

V3＝Vcm+G(Vb/2+Voh/2+Voa1) …(59)

V4＝V6＝Vcm+G(-Vh/2-Voh/2+Voa2) …(60)

V5＝V7＝Vcm+G(-Vh/2-Voh/2+Voa2)+Voa3 …(61)

ΔC1＝G(Vh+Voh+Voa1-Voa2)-Voa3 …(62)

ΔC2＝Vcm+G(-Vh/2-Voh/2+Voa2)-Vr1 …(63)

在比较阶段F3中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm-Vh/2+Voh/2 …(64)

V2＝Vcm+Vh/2-Voh/2 …(65)

V3＝Vcm+G(-Vh/2+Voh/2+Voa1) …(66)

V5＝Vcm+G(-3Vh/2-Voh/2+Voa2)+Voa3 …(67)

V6＝Vcm+G(-Vh/2-Voh/2+Voa2)+Vr2-Vr1 …(68)

在此，进行考虑比较时的比较器4的输入偏置分量的比较，即在比较时对电压V6加上电压Voa3后进行比较。

(V6+Voa3)-V5＝GVh+Vr2-Vr1 …(69)

因而，在比较阶段F3中比较信号分量GVh和由分压电阻的电阻比来决定的检测电压分量(Vr1-Vr2)。与图2的定时图的情况相比，则有效信号分量成为一半大小，但具有不需要第二采样阶段F2的优点。

此外，在上述的式(57)～(69)的计算中，假定差动放大器3采用图4的仪表放大器结构，但也可以采用图5的电路结构。如果这时的计算也同样进行则如下所示。

在第一采样阶段F1中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm+Vh/2+Voh/2 …(70)

V2＝Vcm-Vh/2-Voh/2 …(71)

V3＝Vcm-Vh/2-Voh/2+Voa2+G(Vh+Voh+Voa1-Voa2) …(72)

V4＝V6＝Vcm-Vh/2-Voh/2+Voa2 …(73)

V5＝V7＝Vcm-Vh/2-Voh/2+Voa2+Voa3 …(74)

ΔC1＝G(Vh+Voh+Voa1-Voa2)-Voa3 …(75)

ΔC2＝Vcm-Vh/2-Voh/2+Voa2-Vr1 …(76)

在比较阶段F3中，各节点的电压成为如下。

V1＝Vcm-Vh/2+Voh/2 …(77)

V2＝Vcm+Vh/2-Voh/2 …(78)

V3＝Vcm+Vh/2-Voh/2+Voa2+G(-Vh+Voh+Voa1-Voa2) …(79)

V5＝Vcm+Vh/2-Voh/2-2GVh+Voa2+Voa3 …(80)

V6＝Vcm-Vh/2-Voh/2+Voa2+Vr2-Vr1 …(81)

(V6+Voa3)-V5＝(2G-1)Vh+Vr2-Vr1 …(82)

因而，在比较阶段F3中比较信号分量(2G-1)Vh和由分压电阻的电阻比决定的检测电压分量(Vr1-Vr2)。

此外，在以图3所示的开关控制信号进行动作时，需要设霍尔元件1的同相电压在第一检测状态和第二检测状态中成为共同的同相电压Vcm。

以上，在利用图2或者图3的定时图进行说明的磁性传感器装置的驱动方法中，一个检测周期T探测出S极或者N极中的哪一个的磁气强度。因而，在探测S极和N极的两方面的磁气强度时，重复两次检测周期T。在此，在S极和N极中，对霍尔元件1的输出端子对输出的差动检测电压Vh为反相。即，输入至比较器4的信号分量在探测S极和N极时符号相反。因而，在检测电压设定电路5中设定的检测电压也需要电压相同且符号相反的检测电压。但是，在构成分压电阻以输出电压相同且符号相反的检测电压的情况下，电阻的制造偏差可能会影响检测电压。

因此，开关切换电路2在S极和N极的检测中，以替换霍尔元件1的输出端子对和差动放大器3的输入端子的连接的方式进行控制。通过这样的开关切换电路2的控制，检测电压设定电路5中设定的检测电压也不需要符号相反的检测电压，因此能够采用图1的电路结构。因而，能够用一半来构成电阻电路，且电阻的制造偏差也不会影响检测电压。

此外，为了对检测电压设置磁滞，检测电压设定电路5具备开关S4b。通过开关S4a检测到设定的磁场强度时，下一个检测周期T的比较阶段F3中导通的开关变更为S4b。同样地，当解除了磁场强度的检测时，下一个检测周期T的比较阶段F3中导通的开关变更为S4a。从而能够抑制磁场强度检测、解除时的自激振动现象(chattering)。

此外，检测电压设定电路5的各开关根据霍尔元件1输出的有效信号分量的符号，有时从GND一侧依次连接S3、S4b、S4a。

再者，本发明的磁性传感器装置也可以用于交替探测(例如电机的旋转探测)用途。交替探测是从只探测一个(例如S极)极性的状态在探测到该一个极性时切换到只探测另一(N极)极性的状态的磁性传感器装置。

此外，在图2或者图3的定时图中，在检测周期T和检测周期T之间设置一定期间的等待期间，并采用抑制磁性传感器装置的平均消耗电流的驱动方法时，也得到同样的效果。

(附图标记的说明)

1 霍尔元件

2 开关切换电路

3 差动放大器

4 比较器

5 检测电压设定电路

11、12、21、22 差动放大器

Claims

1.一种磁性传感器装置，根据施加到磁电转换元件的磁场强度进行逻辑输出，其特征在于包括：

开关切换电路，该开关切换电路与所述磁电转换元件的第一端子对及第二端子对连接，对施加电源电压的端子对和输出磁场强度的检测电压的端子对进行切换控制，且具有输出所述检测电压的第一输出端子及第二输出端子；

差动放大器，该差动放大器的第一输入端子及第二输入端子分别与所述开关切换电路的第一输出端子及第二输出端子连接，且具有输出将所述检测电压差动放大后的结果的第一输出端子及第二输出端子；

第一电容，该第一电容的一个端子与所述差动放大器的第一输出端子连接；

第二开关，该第二开关的一个端子与所述差动放大器的第二输出端子连接；

比较器，该比较器的第一输入端子与所述第一电容的另一端子连接，第二输入端子与所述第二开关的另一端子连接，将输入至该输入端子的电压的比较结果输出到输出端子；

第一开关，连接在所述比较器的第一输入端子与输出端子之间，

第二电容，该第二电容的一个端子与所述比较器的第二输入端子连接；以及

检测电压设定电路，与所述第二电容的另一端子连接。

2.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述检测电压设定电路具备：

分压电阻，具有在电源端子与接地端子之间串联连接的第一电阻、第二电阻及第三电阻；

第三开关，设置在所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述第二电容的另一端子之间；以及

第四开关，设置在所述第二电阻和所述第三电阻的连接点与所述第二电容的另一端子之间。

3.如权利要求2所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述检测电压设定电路中，

所述分压电阻还具有第四电阻，

具备在所述第三电阻和所述第四电阻的连接点与所述第二电容的另一端子之间设置的第五开关。

4.如权利要求2所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述开关切换电路具有对以下两种状态的切换功能：

第一检测状态，对所述磁电转换元件的第一端子对输入电源电压，从第二端子对输出检测电压；

第二检测状态，对所述磁电转换元件的第二端子对输入电源电压，从第一端子对输出检测电压。

5.如权利要求4所述的磁性传感器装置，其特征在于，

通过以下阶段，即，

在所述第一检测状态中，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关闭合，且所述第四开关打开的第一采样阶段；

在所述第二检测状态中，所述第二开关及所述第三开关闭合，且所述第一开关及所述第四开关打开的第二采样阶段；以及

在所述第二检测状态中，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关打开，且所述第四开关闭合的比较阶段，

根据施加到所述磁电转换元件的磁场强度进行逻辑输出。

6.如权利要求4所述的磁性传感器装置，其特征在于，

通过以下阶段，即，

在所述第一检测状态中，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关闭合，且所述第四开关打开的第一采样阶段；以及

根据施加到所述磁电转换元件的磁场强度进行逻辑输出。