CN102445221A

CN102445221A - 旋转磁场传感器

Info

Publication number: CN102445221A
Application number: CN2011103257964A
Authority: CN
Inventors: 驹崎洋亮; 平林启
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2031-10-13
Also published as: CN102445221B; DE102011083249B4; JP5177197B2; DE102011083249A1; US8589105B2; US20120095712A1; JP2012083257A

Abstract

向具有第1～第3运算部的角度检测部输入与旋转磁场的互不相同的方向的成分的强度对应的第1和第2信号。第1运算部生成第1信号与第2信号的平方和信号。第2运算部根据平方和信号，计算第1信号中包含的第1误差成分的推定值即第1误差成分推定值与第2信号中包含的第2误差成分的推定值即第2误差成分推定值。第3运算部从第1信号减去第1误差成分推定值之后生成第1修正后信号，从第2信号减去第2误差成分推定值之后生成第2修正后信号，根据第1和第2修正后信号计算出角度检测值。

Description

旋转磁场传感器

技术领域

本发明涉及检测旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度的旋转磁场传感器。

背景技术

近年来，在汽车的方向盘的旋转位置的检测等各种用途上，为了检测对象物体的旋转位置，广泛使用旋转磁场传感器。旋转磁场传感器不限于检测对象物体的旋转位置，也可以使用于检测对象物体的直线位移的情况。在使用旋转磁场传感器的系统中，一般设置与对象物体的旋转或直线运动连动地发生方向旋转的旋转磁场的部件(例如磁体)。旋转磁场传感器利用磁检测元件检测旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度。借助于此，检测对象物体的旋转位置或直线位移。

作为旋转磁场传感器，如美国专利第6,943,544B2号说明书、美国专利第6,633,462B2号说明书、以及美国专利申请公开第2009/0206827A1号说明书所记载的，已知有具备两个桥式电路(惠斯通电桥电路)的传感器。在这种旋转磁场传感器中，两个桥式电路分别包含4个作为磁检测元件的磁阻效应元件(以下也称为MR元件)，检测旋转磁场的一个方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。两个桥式电路的输出信号的相位相差各桥式电路的输出信号的周期的1/4。旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度根据两个桥式电路的输出信号被计算出。

作为磁检测元件使用MR元件的旋转磁场传感器中，伴随旋转磁场的方向的旋转，与MR元件的电阻值对应的输出信号波形理想地形成正弦曲线(包括正弦(sine)波形和余弦(cosine)波形)。但是如美国专利第6,633,462B2号说明书所记载的，已知MR元件的输出信号波形有偏离正弦曲线的畸变情况。MR元件的输出信号波形一旦发生畸变，旋转磁场传感器检测出的角度有时候就会发生误差。MR元件的输出信号波形畸变的原因之一起因于MR元件。

在这里，以MR元件是GMR(巨大磁阻效应)元件或TMR(隧道磁阻效应元件)的情况为例，对因MR元件的缘故MR元件的输出信号波形发生畸变的情况的例子进行说明。GMR元件和TMR元件具有磁化方向固定的磁化固定层、磁化方向按照旋转磁场的方向变化的自由层、以及配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。作为因MR元件的缘故而导致MR元件的输出信号波形发生畸变的情况的例子，可以举出自由层具有感应磁各向异性的情况。这种自由层的感应磁各向异性是在例如将旋转磁场传感器设置于规定位置后，保持对MR元件施加特定方向的外部磁场的情况下，将包含MR元件的旋转磁场传感器的设置位置的温度暂时升高后下降时发生的。一旦自由层具有感应磁各向异性，自由层的磁化方向就不能正确地跟随旋转磁场的方向，其结果是，MR元件的输出信号波形发生偏离正弦曲线的畸变。

在美国专利第6,633,462B2号说明书中记载了使两个修正检测元件与具有主参考磁化轴的主检测元件电气连接，以对检测角度进行修正的磁阻传感器，其中所述两个修正检测元件分别具有相对主参考磁化轴倾斜的参考磁化轴。美国专利第6,633,462B2号说明书中记载的技术，在传感器的设计阶段了解到主检测元件的输出信号中包含的误差信号的相位与主检测元件的理想的输出信号的相位之间的关系的情况下，对于减小误差信号是有效的。

但是，如上所述，在旋转磁场传感器设置后发生自由层的感应磁各向异性的情况下，感应磁各向异性造成的易磁化方向为任意方向。因此，在这种情况下，MR元件的输出信号中包含的误差成分的相位与MR元件的理想的输出信号的相位之间的关系不是一定的，在旋转磁场传感器的设计阶段无法了解。因此，美国专利第6,633,462B2号说明书中记载的技术不能够适用于旋转磁场传感器设置后发生自由层的感应磁各向异性的情况。

还有，迄今为止，对使用MR元件作为磁检测元件的旋转磁场传感器中，旋转磁场传感器设置后发生的自由层的感应各向异性导致误差成分的相位为任意相位的问题点进行了说明。但是这个问题点完全适合至少包含一个磁检测元件，对旋转磁场的方向相对基准方向构成的角度进行检测的旋转磁场传感器中，磁检测元件的输出信号中包含的误差成分的相位为任意相位的全部情况。

发明内容

本发明的目的在于，提供包含至少一个磁检测元件并且检测旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度的旋转磁场传感器，这种传感器即使是磁检测元件的输出信号中包含的误差成分的相位为任意相位的情况下，也能够减小检测角度的误差。

本发明的旋转磁场传感器是检测基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度的传感器。旋转磁场传感器具备：信号生成部，包含检测旋转磁场的多个磁检测元件，根据多个磁检测元件的输出信号，生成与旋转磁场的互不相同的方向的成分的强度对应的第1和第2信号；以及角度检测部，根据信号生成部生成的第1和第2信号，计算与基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度有对应关系的角度检测值。第1信号包含第1理想成分和第1误差成分；第2信号包含第2理想成分和第2误差成分。第1理想成分和第2理想成分以相等的信号周期周期性变化，描画出理想的正弦曲线。第2理想成分的相位不同于第1理想成分的相位，第1理想成分的平方与第2理想成分的平方之和为一定值。第1误差成分与第2误差成分同步变化，而且它们的周期为信号周期的1/3。

角度检测部具有第1～第3运算部。第1运算部生成由第1信号的平方与第2信号的平方之和形成且周期等于信号周期的1/2的平方和信号。第2运算部根据平方和信号，计算第1误差成分的推定值、即第1误差成分推定值与第2误差成分的推定值、即第2误差成分推定值。第3运算部从第1信号减去第1误差成分推定值，生成第1修正后信号，从第2信号减去第2误差成分推定值，生成第2修正后信号，同时根据第1和第2修正后信号，计算出所述角度检测值。

本发明的旋转磁场传感器，利用信号生成部生成与旋转磁场的互不相同的方向的成分的强度对应的第1和第2信号，根据该第1和第2信号，角度检测部计算出角度检测值。在角度检测部，利用第1运算部，生成由第1信号的平方与第2信号的平方之和形成的且周期等于信号周期的1/2的平方和信号。假如第1信号不含第1误差成分，第2信号不含第2误差成分，则平方和信号等于第1理想成分的平方与第2理想成分的平方之和，为一定值。第1信号包含第1误差成分，第2信号包含第2误差成分的情况下，平方和信号为以信号周期的1/2的周期变化的信号。平方和信号的振幅和初始相位与第1和第2误差成分的振幅和初始相位相关。利用这一性质，在本发明中，第2运算部根据平方和信号计算第1误差成分推定值与第2误差成分推定值。然后，利用第3运算部，从第1信号减去第1误差成分推定值，生成第1修正后信号，从第2信号减去第2误差成分推定值，生成第2修正后信号，同时根据第1和第2修正后信号计算出角度检测值。这样，如果采用本发明，则即使是磁检测元件的输出信号中含有的误差信号的相位为任意相位的情况下，也能够减小检测角度的误差。

本发明的旋转磁场传感器中，也可以第1运算部根据第1和第2信号计算出暂定角度检测值，同时将平方和信号作为暂定角度检测值的函数表示，第2运算部检测平方和信号的振幅以及作为暂定角度检测值的函数表示时的平方和信号的初始相位，用平方和信号的振幅以及初始相位与暂定角度检测值，计算出第1及第2误差成分推定值。在这种情况下，也可以将第1和第2信号记为S1、S2，暂定角度检测值记为θt，平方和信号的振幅以及初始相位记为2Ft、φt时，暂定角度检测值作为atan(S1/S2)计算，平方和信号表达为1+Ft²+2Ft·cos(2θt+φt)，第1误差成分推定值作为Ft·sin(3θt+φt)被计算出，第2误差成分推定值作为Ft·cos(3θt+φt)被计算出。

又，在本发明的旋转磁场传感器中，也可以信号生成部具有检测旋转磁场的互不相同的方向的成分的强度，输出表示该强度的信号的第1和第2检测电路。第1和第2检测电路分别包含至少一个磁检测元件。第1和第2检测电路的输出信号按照信号周期周期性变化。第2检测电路的输出信号的相位相对于第1检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。第1信号基于第1检测电路的输出信号生成，第2信号基于第2检测电路的输出信号生成。

也可以所述第1和第2检测电路分别包含串联连接的一对磁检测元件作为至少一个磁检测元件。在这种情况下，也可以第1和第2检测电路分别具有包含串联连接的第1对磁检测元件和串联连接的第2对磁检测元件的惠斯通电桥电路。也可以磁检测元件是磁阻效应元件。也可以磁阻效应元件具有磁化方向固定的磁化固定层、磁化方向按照旋转磁场的方向变化的自由层、以及配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。也可以第2检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正交于第1检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向。

又，本发明的旋转磁场传感器中，信号生成部具备在第1位置检测旋转磁场的第1检测部；以及在第2位置检测旋转磁场的第2检测部。第1检测部具有检测旋转磁场的第1方向的成分的强度，输出表示该强度的信号的第1检测电路；以及检测旋转磁场的第2方向的成分的强度，输出表示该强度的信号的第2检测电路。第2检测部具有检测旋转磁场的第3方向的成分的强度并输出表示该强度的信号的第3检测电路；以及检测旋转磁场的第4方向的成分的强度并输出表示该强度的信号的第4检测电路。第1～第4检测电路分别包含至少一个磁检测元件。第1～第4检测电路的输出信号以信号周期周期性变化。第3检测电路的输出信号的相位不同于所述第1检测电路的输出信号的相位，第4检测电路的输出信号的相位不同于第2检测电路的输出信号的相位。第1～第4检测电路的输出信号也可以分别包含以信号周期的1/3的周期与第1～第4检测电路的输出信号同步变化的第3误差成分。也可以信号生成部还具备根据第1和第3检测电路的输出信号，生成与旋转磁场的第1方向的成分的强度和旋转磁场的第3方向的成分的强度均具有对应关系并且与第1和第3检测电路的输出信号相比减少了第3误差成分的第1信号的第1运算电路；以及根据第2和第4检测电路的输出信号，生成与旋转磁场的第2方向的成分的强度和旋转磁场的第4方向的成分的强度均具有对应关系并且与第2和第4检测电路的输出信号相比减少了第3误差成分的第2信号的第2运算电路。

在上述结构中，第1～第4检测电路的输出信号包含第3误差成分的情况下，由第1运算电路生成与第1和第3检测电路的输出信号相比减少了第3误差成分的第1信号，由第2运算电路生成与第2和第4检测电路的输出信号相比减少了第3误差成分的第2信号。这样能够减小第3误差成分引起的旋转磁场传感器的检测角度的误差。还有，在本发明中，所谓“减小了第3误差成分”意味着“相对于信号振幅，第3误差成分的振幅的比例减小了”。

也可以第1和第2运算电路生成归一化为振幅相等的第1和第2信号。

又，优选地，第2检测电路的输出信号的相位相对于第1检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。优选地，第3检测电路的输出信号的相位相对于第1检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/2的整数倍之外的、信号周期的1/6的整数倍。优选地，第4检测电路的输出信号的相位相对于第3检测电路的输出信号的相位，相差信号周期的1/4的奇数倍。

也可以第1～第4检测电路分别包含串联连接的一对磁检测元件作为所述至少一个磁检测元件。在这种情况下，也可以第1～第4检测电路分别具有包含串联连接的第1对磁检测元件和串联连接的第2对磁检测元件的惠斯通电桥电路。也可以磁检测元件是磁阻效应元件。也可以磁阻效应元件具有磁化方向固定的磁化固定层；磁化方向按照旋转磁场的方向变化的自由层；以及配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。也可以第2检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正交于第1检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向，第4检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正交于第3检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向。

本发明的旋转磁场传感器中，由信号生成部生成与旋转磁场的互不相同的方向的成分的强度对应的第1和第2信号，根据该第1和第2信号，角度检测部计算出角度检测值。角度检测部利用第1运算部，生成由第1信号的平方与第2信号的平方之和形成并且周期等于信号周期的1/2的平方和信号，利用第2运算部根据平方和信号计算出第1误差成分推定值和第2误差成分推定值，利用第3运算部从第1信号减去第1误差成分推定值，生成第1修正后信号，从第2信号减去第2误差成分推定值，生成第2修正后信号，同时根据第1和第2修正后信号计算出角度检测值。这样，如果采用本发明，则即使是磁检测元件的输出信号中包含的误差成分的相位为任意相位的情况下，也能够减小检测角度的误差。

本发明的其他目的、特征、以及利益从下述说明中应该能够充分了解到。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式的旋转磁场传感器的概要结构的立体图。

图2是表示本发明第1实施方式的方向和角度的定义的说明图。

图3是表示本发明第1实施方式的旋转磁场传感器的结构的电路图。

图4是表示图3所示的角度检测部的结构的方框图。

图5是表示图3的一个MR元件的一部分的立体图。

图6是表示本发明第1实施方式的第1检测电路的输出信号与第3误差成分的波形的一个例子的波形图。

图7是表示本发明第1实施方式的第2检测电路的输出信号与第3误差成分的波形的一个例子的波形图。

图8是表示根据图6所示的输出信号的波形与图7所示的输出信号的波形计算出的角度检测值中包含的角度误差的波形的波形图。

图9是表示本发明第1实施方式中第1和第3检测电路的输出信号中包含的第3误差成分相互抵消的情况的说明图。

图10是表示本发明第1实施方式中第2和第4检测电路的输出信号中包含的第3误差成分相互抵消的情况的说明图。

图11是表示本发明第1实施方式中的第1和第2信号的波形的波形图。

图12是表示本发明第1实施方式中的第1检测电路的输出信号以及其中包含的第1和第3误差成分的波形、以及第1实施方式中的第3检测电路的输出信号以及其中包含的第1和第3误差成分的波形的波形图。

图13是表示本发明第1实施方式中的第2检测电路的输出信号以及其中包含的第2和第3误差成分的波形、以及第1实施方式中的第4检测电路的输出信号以及其中包含的第2和第3误差成分的波形的波形图。

图14是表示本发明第1实施方式中的第1和第2信号与第1和第2修正后信号的波形的波形图。

图15是表示本发明第1实施方式中的平方和信号的波形的波形图。

图16是表示根据第1和第2信号计算出的角度检测值中包含的角度误差以及根据第1和第2修正后信号计算出的角度检测值中包含的角度误差的波形的波形图。

图17是表示本发明第1实施方式中的第1和第2检测电路的各输出信号的波形的波形图。

图18是表示本发明第1实施方式中的平方和信号的波形的波形图。

图19是表示根据第1和第2信号计算出的角度检测值中包含的角度误差以及根据第1和第2修正后信号计算出的角度检测值中包含的角度误差的波形的波形图。

图20是表示本发明第1实施方式的第1变形例中的信号生成部内的运算部的电路图。

图21是表示本发明第1实施方式的第2变形例中的信号生成部内的运算部的电路图。

图22是表示本发明第1实施方式的第3变形例中的信号生成部内的运算部的电路图。

图23是表示本发明第2实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。

图24是表示本发明第2实施方式中的第1变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。

图25是表示本发明第2实施方式中的第2变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。

图26是表示本发明第2实施方式中的第3变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。

图27是表示本发明第3实施方式旋转磁场传感器的结构的说明图。

图28是表示本发明第3实施方式的变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。

图29是表示本发明第4实施方式的旋转磁场传感器的结构的电路图。

图30是表示本发明第5实施方式的旋转磁场传感器的结构的方框图。

图31是表示本发明第5实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。

图32是表示本发明第5实施方式的变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。

图33是表示本发明第5实施方式的旋转磁场、第1角度检测值、以及第1角度误差的关系的波形图。

图34是表示本发明第5实施方式的减小角度误差的作用的说明图。

图35是表示本发明第5实施方式的角度检测值与角度误差之间的关系的波形图。

具体实施方式

第1实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。首先，参照图1和图2对本发明第1实施方式的旋转磁场传感器的概要结构进行说明。图1是表示本实施方式的旋转磁场传感器的概要结构的立体图。图2是表示本实施方式的方向和角度的定义的说明图。

如图1所示，本实施方式的旋转磁场传感器1是检测基准位置上的旋转磁场MF的方向相对于基准方向形成的角度的传感器。在图1中，作为发生方向旋转的旋转磁场MF的部件的例子，示出圆柱状的磁体5。该磁体5具有以包含圆柱的中心轴的假想平面为中心对称配置的N极和S极。该磁体5以圆柱的中心轴为中心旋转，借助于此，磁体5发生的旋转磁场MF的方向以包含圆柱的中心轴的旋转中心C为中心旋转。旋转磁场传感器1配置为与磁体5的一端面相对。还有，像以后在其他实施方式中说明的那样，发生方向旋转的旋转磁场MF的部件不限于图1所示的磁体5。

旋转磁场传感器1具备在第1位置检测旋转磁场MF的第1检测部10和在第2位置检测旋转磁场MF的第2检测部20。在图1中，为了容易理解，将第1检测部10与第2检测部20作为分立的构件描述，但是也可以第1检测部10与第2检测部20形成为一整体。

在这里，参照图2对本实施方式的方向与角度的定义进行说明。首先，将平行于图1所示的旋转中心C，从磁体5的一端面指向旋转磁场传感器1的方向定义为Z方向。接着将在与Z方向垂直的假想平面上相互正交的两个方向定义为X方向和Y方向。在图2中，将X方向表示为指向右侧的方向，将Y方向表示为指向上侧的方向。又将X方向的相反方向定义为-X方向，将与Y方向相反的方向定义为-Y方向。

基准位置PR是旋转磁场传感器1对旋转磁场MF进行检测的位置。基准位置PR例如采用配置第1检测部10的位置。基准方向DR采用从Y方向顺时针转动30°的方向。基准位置PR上的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度用记号θ表示。旋转磁场MF的方向DM设定为在图2中顺时针旋转。角度θ在看来从基准方向DR顺时针旋转时用正值表示，在看来从基准方向DR逆时针旋转时用负值表示。

第1检测部10在第1位置P1检测旋转磁场MF的第1方向D1的成分以及旋转磁场MF的第2方向D2的成分。第2检测部20在第2位置P2检测旋转磁场MF的第3方向D3的成分、以及旋转磁场MF的第4方向D4的成分。在本实施方式中，第1方向D1与第2方向D2正交，第3方向D3与第4方向D4也正交。第1位置P1与第2位置P2在旋转磁场MF的旋转方向上位置相同，与基准位置PR一致。第1方向D1与第3方向D3对于旋转磁场MF的旋转方向相差60°。

又，在本实施方式中，第2方向D2是从基准方向DR旋转-30°的方向，与Y方向一致。在这里，在第1位置P1，旋转磁场MF的方向DM相对于第2方向D2形成的角度被称为第1角度，用记号θ1表示。角度θ1的正负的定义与角度θ相同，在本实施方式中，角度θ1比角度θ只大30°。第1方向D1是从第2方向D2旋转90°的方向。

第3方向D3是从第1方向D1旋转60°的方向，第4方向D4是从第2方向D2旋转60°的方向。又，第4方向D4是从基准方向DR旋转30°的方向。在这里，在第2位置P2，旋转磁场MF的方向DM相对于第4方向D4形成的角度被称为第2角度，用记号θ2表示。角度θ2的正负的定义与角度θ相同，在本实施方式中，角度θ2比角度θ只小30°。比角度θ1只小60°。第3方向D3是从第4方向D4旋转90°的方向。

下面参照图3～图5对旋转磁场传感器1的结构进行详细说明。图3是表示旋转磁场传感器1的结构的电路图。如图3所示，旋转磁场传感器1具备信号生成部2和角度检测部3。信号生成部2包含检测旋转磁场MF的多个磁检测元件，根据多个磁检测元件的输出信号，生成与旋转磁场MF的互不相同的方向的成分的强度对应的第1和第2信号。角度检测部3根据信号生成部2生成的第1和第2信号，计算与基准位置PR上的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度θ有对应关系的角度检测值。

第1信号包含第1理想成分和第1误差成分。第2信号包含第2理想成分和第2误差成分。第1理想成分与第2理想成分以相同信号周期，描画着理想的正弦曲线周期性变化。第2理想成分的相位与第1理想成分的相位不同。第1理想成分的平方与第2理想成分的平方之和为一定值。

图4是表示角度检测部3的结构的方框图。如图4所示，角度检测部3具有第1运算部31、第2运算部32、以及第3运算部33。第1运算部31生成由第1信号的平方与第2信号的平方之和形成且周期为下面说明的信号周期的1/2的平方和信号。第2运算部32根据平方和信号计算作为第1误差成分的推定值的第1误差成分推定值和作为第2误差成分的推定值的第2误差成分推定值。第3运算部33从第1信号减去第1误差成分推定值，生成第1修正后信号，从第2信号减去第2误差成分推定值，生成第2修正后信号，同时根据第1和第2修正后信号，计算与基准位置PR的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度θ具有对应关系的角度检测值θs。关于第1和第2信号以及角度检测值θs的计算方法将在下面详细说明。

信号生成部2具有上述第1检测部10和第2检测部20。第1检测部10具有检测旋转磁场MF的第1方向D1的成分的强度，输出表示该强度的信号的第1检测电路11；以及检测旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度，输出表示该强度的信号的第2检测电路12。第2检测部20具有检测旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度，输出表示该强度的信号的第3检测电路21；以及检测旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度，输出表示该强度的信号的第4检测电路22。第1～第4检测电路11、12、21、22分别包含至少一个磁检测元件。

第1～第4检测电路11、12、21、22的输出信号以相同的信号周期T周期性变化。第3检测电路21的输出信号的相位与第1检测电路11的输出信号的相位不同。第4检测电路22的输出信号的相位与第2检测电路12的输出信号的相位不同。在本实施方式中，第1～第4检测电路11、12、21、22的输出信号的相位关系特别是形成如下所述关系是理想的。

第2检测电路12的输出信号的相位最好是相对于第1检测电路11的输出信号的相位相差信号周期T的1/4的奇数倍。第4检测电路22的输出信号的相位最好是相对于第3检测电路21的输出信号的相位相差信号周期T的1/4的奇数倍。但是，从磁检测元件的制作精度等观点考虑，第1检测电路11的输出信号与第2检测电路12的输出信号的相位差和第3检测电路21的输出信号与第4检测电路22的输出信号的相位差，也可以分别与信号周期T的1/4的奇数倍稍有偏离。

第3检测电路21的输出信号的相位最好是相对于第1检测电路11的输出信号的相位相差除信号周期T的1/2的整数倍之外的、信号周期T的1/6的整数倍。还有，所谓“除信号周期T的1/2的整数倍外的，信号周期T的1/6的整数倍”是指作为信号周期T的1/6的整数倍的多倍的相位差，除了其中的作为信号周期T的1/2的整数倍(包括0倍)的多倍的相位差之外。下面的说明中，第1～第4检测电路11、12、21、22的输出信号的相位关系形成为上述理想的关系。

也可以第1～第4检测电路11、12、21、22分别包含串联连接的一对磁检测元件作为至少一个磁检测元件。在这种情况下，也可以第1～第4检测电路11、12、21、22分别具有包含串联连接的第1对磁检测元件以及串联连接的第2对磁检测元件的惠斯通电桥电路。下面对第1～第4检测电路11、12、21、22分别具有上述惠斯通电桥电路的情况的例子进行说明。

第1检测电路11具有惠斯通电桥电路14。惠斯通电桥电路14包含电源端口V1、接地端口G1、两个输出端口E11、E12、串联连接的第1对磁检测元件R11、R12、以及串联连接的第2对磁检测元件R13、R14。磁检测元件R11、R13的各一端连接于电源端口V1。磁检测元件R11的另一端连接于磁检测元件R12的一端和输出端口E11。磁检测元件R13的另一端连接于磁检测元件R14的一端和输出端口E12。磁检测元件R12、R14的各另一端连接于接地端口G1。电源端口V1上施加规定大小的电源电压。接地端口G1接地。

第2检测电路12具有惠斯通电桥电路16。惠斯通电桥电路16包含电源端口V2、接地端口G2、两个输出端口E21、E22、串联连接的第1对磁检测元件R21、R22、以及串联连接的第2对磁检测元件R23、R24。磁检测元件R21、R23的各一端连接于电源端口V2。磁检测元件R21的另一端连接于磁检测元件R22的一端和输出端口E21。磁检测元件R23的另一端连接于磁检测元件R24的一端和输出端口E22。磁检测元件R22、R24的各另一端连接于接地端口G2。电源端口V2上施加规定大小的电源电压。接地端口G2接地。

第3检测电路21具有惠斯通电桥电路24。惠斯通电桥电路24包含电源端口V3、接地端口G3、两个输出端口E31、E32、串联连接的第1对磁检测元件R31、R32、以及串联连接的第2对磁检测元件R33、R34。磁检测元件R31、R33的各一端连接于电源端口V3。磁检测元件R31的另一端连接于磁检测元件R32的一端和输出端口E31。磁检测元件R33的另一端连接于磁检测元件R34的一端和输出端口E32。磁检测元件R32、R34的各另一端连接于接地端口G3。电源端口V3上施加规定大小的电源电压。接地端口G3接地。

第4检测电路22具有惠斯通电桥电路26。惠斯通电桥电路26包含电源端口V4、接地端口G4、两个输出端口E41、E42、串联连接的第1对磁检测元件R41、R42、以及串联连接的第2对磁检测元件R43、R44。磁检测元件R41、R43的各一端连接于电源端口V4。磁检测元件R41的另一端连接于磁检测元件R42的一端和输出端口E41。磁检测元件R43的另一端连接于磁检测元件R44的一端和输出端口E42。磁检测元件R42、R44的各另一端连接于接地端口G4。电源端口V4上施加规定大小的电源电压。接地端口G4接地。

在本实施方式中，惠斯通电桥电路(以下称为电桥电路)14、16、24、26中包含的全部磁检测元件采用MR元件，特别是采用TMR元件。还可以采用GMR元件取代TMR元件。TMR元件或GMR元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、磁化方向按照旋转磁场MF的方向变化的自由层、配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。TMR元件中，非磁性层是隧道势垒层(Tunnel barrier)。GMR元件中，非磁性层是非磁性导电层。TMR元件或GMR元件中，电阻值根据自由层的磁化方向与磁化固定层的磁化方向形成的角度变化，该角度为0°时电阻值最小，角度为180°时电阻值最大。在以下的说明中，将电桥电路14、16、24、26中包含的磁检测元件记为MR元件。在图3中，涂黑箭头表示MR元件的磁化固定层的磁化方向，空白箭头表示MR元件的自由层的磁化方向。

第1检测电路11中，MR元件R11、R14的磁化固定层的磁化方向是与第1方向D1平行的方向，MR元件R12、R13的磁化固定层的磁化方向是与MR元件R11、R14的磁化固定层的磁化方向相反的方向。在这种情况下，输出端口E11、E12的电位差相应于旋转磁场MF的第1方向D1的成分的强度而变化。从而，第1方向D1是第1检测电路11检测旋转磁场MF时的基准方向，第1检测电路11检测旋转磁场MF的第1方向D1的成分的强度，输出表示该强度的信号。具体地说，输出端口E11、E12的电位差就是第1检测电路11的输出信号。图3所示的例子中，MR元件R11、R14的磁化固定层的磁化方向为X方向，MR元件R12、R13的磁化固定层的磁化方向为-X方向。在这一例子中，第1方向D1是与X方向相同的方向。

第2检测电路12中，MR元件R21、R24的磁化固定层的磁化方向是与第2方向D2平行的方向，MR元件R22、R23的磁化固定层的磁化方向是与MR元件R21、R24的磁化固定层的磁化方向相反的方向。在这种情况下，输出端口E21、E22的电位差相应于旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度而变化。从而，第2方向D2是第2检测电路12检测旋转磁场MF时的基准方向，第2检测电路12检测旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度，输出表示该强度的信号。具体地说，输出端口E21、E22的电位差就是第2检测电路12的输出信号。图3所示的例子中，MR元件R21、R24的磁化固定层的磁化方向为Y方向，MR元件R22、R23的磁化固定层的磁化方向为-Y方向。在这一例子中，第2方向D2是与Y方向相同的方向。

第3检测电路21中，MR元件R31、R34的磁化固定层的磁化方向是与第3方向D3平行的方向，MR元件R32、R33的磁化固定层的磁化方向是与MR元件R31、R34的磁化固定层的磁化方向相反的方向。在这种情况下，输出端口E31、E32的电位差相应于旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度而变化。从而，第3方向D3是第3检测电路21检测旋转磁场MF时的基准方向，第3检测电路21检测旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度，输出表示该强度的信号。具体地说，输出端口E31、E32的电位差就是第3检测电路21的输出信号。图3所示的例子中，MR元件R31、R34的磁化固定层的磁化方向为与图2所示的第3方向D3相同的方向，MR元件R32、R33的磁化固定层的磁化方向是与第3方向D3相反的方向。

第4检测电路22中，MR元件R41、R44的磁化固定层的磁化方向是与第4方向D4平行的方向，MR元件R42、R43的磁化固定层的磁化方向是与MR元件R41、R44的磁化固定层的磁化方向相反的方向。在这种情况下，输出端口E41、E42的电位差相应于旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度而变化。从而，第4方向D4是第4检测电路22检测旋转磁场MF时的基准方向，第4检测电路22检测旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度，输出表示该强度的信号。具体地说，输出端口E41、E42的电位差就是第4检测电路22的输出信号。图3所示的例子中，MR元件R41、R44的磁化固定层的磁化方向为与图2所示的第4方向D4相同的方向，MR元件R42、R43的磁化固定层的磁化方向为第4方向D4的相反方向。

还有，检测电路11、12、21、22内的多个MR元件的磁化固定层的磁化方向，从MR元件的制作精度等观点考虑，也可以与上述方向稍有偏离。

在这里，参照图5对MR元件的结构的一个例子进行说明。图5是表示图3所示的旋转磁场传感器1的一个MR元件的一部分的立体图。在这个例子中，一个MR元件具有多个下部电极、多枚MR膜、以及多个上部电极。多个下部电极42配置于未图示的基板上。各下部电极42具有细长的形状。下部电极42的长度方向相邻的两个下部电极42之间形成间隙。如图5所示，在下部电极42的上表面上，在长度方向的两端附近，分别配置MR膜50。MR膜50包含从下部电极42侧起依序叠层的自由层51、非磁性层52、磁化固定层53、以及反强磁性层54。自由层51与下部电极42电气连接。反强磁性层54由反强磁性材料构成，与磁化固定层53之间产生交换耦合，将磁化固定层53的磁化方向加以固定。多个上部电极43配置于多枚MR膜50上。各上部电极43具有细长的形状，配置于在下部电极42的长度方向上相邻的两个下部电极42上，将相邻的两枚MR膜50的反强磁性层54相互电气连接。利用这样的结构，图5所示的MR元件具有利用多个下部电极42和多个上部电极43串联连接的多枚MR膜50。还有，MR50上的层51～54的配置也可以与图5所示的配置上下相反。

信号生成部2还具有运算部30。如图3所示，运算部30具有第1运算电路131和第2运算电路132。第1运算电路131根据第1和第3检测电路11、21的输出信号，生成与旋转磁场MF的第1方向D1的成分的强度和旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度均具有对应关系的第1信号。第2运算电路132根据第2和第4检测电路12、22的输出信号，生成与旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度和旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度均具有对应关系的第2信号。第1和第2运算电路131、132与角度检测部3可以利用例如一个微机实现。

运算部30还具有8个输入端口IN1～IN8和两个输出端口OUT1、OUT2。输入端口IN1～IN8分别连接于输出端口E11、E12、E21、E22、E31、E32、E41、E42。

运算部30还具有8个模拟-数字变换器(以下称为A/D变换器)AD1～AD8和8个开关SW1～SW8。开关SW1～SW8分别具有第1端口和第2端口，可选择第1端口与第2端口之间的导通状态和非导通状态。A/D变换器AD1～AD8的输入端分别连接于输入端口IN1～IN8。A/D变换器AD1～AD8分别将在输出端口E11、E12、E21、E22、E31、E32、E41、E42出现的电位变换为数字信号输出。开关SW1～SW8的第1端口分别连接于A/D变换器AD1～AD8的输出端。

运算部30还具有4个差分电路111、112、121、122。差分电路111、112、121、122分别具有第1和第2输入端与输出端。差分电路111的第1输入端连接于开关SW1的第2端口。差分电路111的第2输入端连接于开关SW2的第2端口。差分电路112的第1输入端连接于开关SW3的第2端口。差分电路112的第2输入端连接于开关SW4的第2端口。差分电路121的第1输入端连接于开关SW5的第2端口。差分电路121的第2输入端连接于开关SW6的第2端口。差分电路122的第1输入端连接于开关SW7的第2端口。差分电路122的第2输入端连接于开关SW8的第2端口。

第1和第2运算电路131、132分别具有第1和第2输入端和输出端。第1运算电路131的第1输入端连接于差分电路111的输出端。第1运算电路131的第2输入端连接于差分电路121的输出端。第1运算电路131的输出端连接于输出端口OUT1。第2运算电路132的第1输入端连接于差分电路112的输出端。第2运算电路132的第2输入端连接于差分电路122的输出端。第2运算电路132的输出端连接于输出端口OUT2。

角度检测器3具有第1和第2输入端和输出端。角度检测器3的第1输入端连接于输出端口OUT1。角度检测部3的第2输入端连接于输出端口OUT2。

通常，开关SW1～SW8处于导通状态，这时差分电路111将与输出端口E11、E12的电位差对应的信号输出到第1运算电路131。差分电路112将与输出端口E21、E22的电位差对应的信号输出到第2运算电路132。差分电路121将与输出端口E31、E32的电位差对应的信号输出到第1运算电路131。差分电路122将与输出端口E41、E42的电位差对应的信号输出到第2运算电路132。

又，旋转磁场传感器1具有故障保险(fail safe)功能。旋转磁场传感器1还具有控制故障保险功能的控制部4。控制部4对开关SW1～SW8进行控制。控制部4与第1和第2运算电路131、132以及角度检测部3一样可以利用微机实现。对故障保险功能将在后面详细说明。

下面参照图3、图6～图8对检测电路11、12、21、22的各输出信号进行说明。图3所示的例子中，理想的情况是，第2检测电路12的MR元件的磁化固定层的磁化方向与第1检测电路11的MR元件的磁化固定层的磁化方向正交。理想的情况是，差分电路111的输出信号波形为与第1角度θ1相关的正弦(Sine)波形，差分电路112的输出信号波形为与第1角度θ1相关的余弦(Cosine)波形。在这种情况下，差分电路112的输出信号的相位与差分电路111的输出信号的相位相差信号周期T的1/4即π/2(90°)。

第1角度θ1比0°大、比180°小的情况下，差分电路111的输出信号为正值，第1角度θ1比180°大、比360°小的情况下，差分电路111的输出信号为负值。又，第1角度θ1在0°以上不足90°时以及比270°大、在360°以下时，差分电路112的输出信号为正值，第1角度θ1比90°大、比270°小的情况下，差分电路112的输出信号为负值。下面将差分电路111的输出信号表示为S11，将差分电路112的输出信号表示为S12。输出信号S11是表示旋转磁场MF的第1方向D1的成分的强度的信号。输出信号S12是表示旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度的信号。

又，在图3所示的例子中，理想的情况是，第4检测电路22中的MR元件的磁化固定层的磁化方向与第3检测电路21的MR元件的磁化固定层的磁化方向正交。理想的情况是，差分电路121的输出信号波形为取决于第2角度θ2的正弦波形，差分电路122的输出信号波形是取决于第2角度θ2的余弦波形。在这种情况下，差分电路122的输出信号的相位与差分电路121的输出信号的相位相差信号周期T的1/4即π/2(90°)。

第2角度θ2比0°大、比180°小的情况下，差分电路121的输出信号为正值，第2角度θ2比180°大、比360°小的情况下，差分电路121的输出信号为负值。又，第2角度θ2在0°以上不足90°时以及比270°大、在360°以下时，差分电路122的输出信号为正值，第2角度θ2比90°大、比270°小的情况下，差分电路122的输出信号为负值。下面将差分电路121的输出信号表示为S21，将差分电路122的输出信号表示为S22。输出信号S21是表示旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度的信号。输出信号S22是表示旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度的信号。

如上所述，在本实施方式中，与检测电路11、12、21、22的各输出信号(两个输出端口的电位差)对应的差分电路111、112、121、122的各输出信号的波形，理想的情况下是正弦曲线(包括Sine波形和Cosine波形)。但实际上因MR元件的缘故，MR元件的输出信号波形发生畸变，因而差分电路111、112、121、122的各输出信号偏离正弦曲线。作为由于MR元件的缘故，MR元件的输出信号波形发生畸变的情况，有下述情况，例如MR元件的磁化固定层的磁化方向因旋转磁场MF等的影响而发生变动的情况、MR元件的自由层的磁化方向受到自由层的形状各向异性(shape anisotropy)、矫顽力(coercivity)等的影响，与旋转磁场MF的方向不一致的情况。偏离正弦曲线发生畸变的输出信号除了理想的正弦曲线成分外，还包含误差成分。

图6和图7表示偏离正弦曲线畸变的输出信号的波形的一个例子。图6表示差分电路111的输出信号S11的波形的一个例子。图7表示差分电路112的输出信号S12的波形的一个例子。图6和图7中，横轴表示角度θ1，纵轴的“信号值”是以理想的正弦曲线的成分的最大值为1表示的信号值。符号60、70表示理想的正弦曲线。符号61所示的波形表示输出信号S11中包含的误差成分的波形。符号62所示的波形表示因MR元件的缘故而畸变的输出信号S11的波形。符号71所示的波形表示输出信号S12中包含的误差成分的波形。符号72所示的波形表示因MR元件的缘故而畸变的输出信号S12的波形。还有，图6和图7所示的各波形是利用模拟方法做成的波形。

如图6所示，输出信号S11中包含的误差成分的变化取决于输出信号S11的变化。又如图7所示，输出信号S12中包含的误差成分的变化取决于输出信号S12的变化。同样，输出信号S21中包含的误差成分的变化取决于输出信号S21的变化。又，输出信号S22中包含的误差成分的变化取决于输出信号S22的变化。各差分电路的输出信号的波形如图6和图7所示发生畸变的情况下，各差分电路的输出信号中包含的误差成分，从图6和图7中符号61、71所示的波形可知，以信号周期T的1/3、即2π/3(120°)的周期与各差分电路的输出信号同步变化。下面将该误差成分称为第3误差成分。

还有，因MR元件的缘故各差分电路的输出信号发生偏离正弦曲线的畸变的例子不限于图6和图7所示的例子。在图6和图7所示的例子中，各差分电路的输出信号偏离理想的正弦曲线畸变为近似三角波的波形。但是也可以与图6和图7所示的例子相反，各差分电路的输出信号从理想的正弦曲线畸变为近似矩形波形。在这种情况下，各差分电路的输出信号也包含第3误差信号。不管是哪一种情况，都是各差分电路的输出信号中包含的第3误差成分的周期(以下称为第3误差成分周期)为信号周期T的1/3、也就是2π/3(120°)。

如上所述，因MR元件的缘故MR元件的输出信号波形发生畸变，因此与基准位置PR的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度θ有对应关系的角度检测值θs，有可能包含相对于设想为旋转磁场的方向理想地旋转的情况下的角度检测值θs的理论值的角度误差。该角度误差随着旋转磁场的方向的变化而周期性变化，而且角度误差的变化取决于角度检测值θs的变化。

如果旋转磁场传感器仅具备第1检测部10和第2检测部20中的第1检测部10的情况下，角度检测值θs根据输出信号S11、S12计算。具体地说，例如角度检测值θs利用下式(1)计算。还有，“atan”表示反正切。

θs＝atan(S11/S12) ……(1)

式(1)中的atan(S11/S12)表示求θs的反正切计算。还有，在360°的范围内，式(1)中的θs的解有相差180°的两个值。但是利用S11与S21的正负的组合，可以判定θs的真正的值是式(1)的θs的两个解中的哪一个。也就是说，S11为正值时，θs大于0°、小于180°。S11为负值时，θs大于180°、而小于360°。S12为正值时，θs为0°以上、不足90°，以及大于270°而在360°以下的范围内。S12为负值时，θs大于90°、小于270°。θs根据式(1)和上述S11与S12的正负组合判定，在360°范围内求得。

图8表示根据图6所示的输出信号S11的波形(符号62)与图7所示的输出信号S12的波形(符号72)，利用式(1)计算出的角度检测值θs中包含的角度误差dθ1。在图8中，横轴表示角度θ1，纵轴表示角度误差。如图8所示，差分电路111、112的输出信号波形如图6和图7所示发生畸变的情况下，角度误差dθ1的周期成为信号周期T的1/4、即π/2(90°)。

下面对与检测电路11、12、21、22的各输出信号对应的差分电路111、112、121、122的各输出信号包含第3误差成分的情况下的角度检测值θs的计算方法和本实施方式的旋转磁场传感器1的作用以及效果进行说明。

首先，参照图9～图11，对通常情况下的第1和第2信号的生成方法进行说明。第1运算电路131根据差分电路111的输出信号S11和差分电路121的输出信号S21，生成与旋转磁场MF的第1方向D1的成分的强度和旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度均都有对应关系，而且与输出信号S11、S21相比，减少了第3误差成分的第1信号S1。例如可以将输出信号S11和输出信号S21相加，生成归一化前的第1信号S1，将其归一化作为归一化后的第1信号S1。

在本实施方式中，特别是输出信号S11的相位与输出信号S21的相位相差第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)、即π/3(60°)。为了实现这一点，在本实施方式中，使第1方向D1与第3方向D3在旋转磁场MF的旋转方向上相差60°。如果采用本实施方式，能够使输出信号S11中包含的第3误差成分与输出信号S21中包含的第3误差成分相抵消。下面，参照图9对这种情况进行说明。在图9中，(a)与图6一样表示差分电路111的输出信号S11的波形的一个例子。还有，(a)表示相对于图6所示的波形，相位相差π/6的波形。在图9中，(b)表示差分电路121的输出信号S21的波形一个例子。图9(a)、(b)中的横轴表示角度θ。符号65表示理想的正弦曲线。符号66所示的波形表示输出信号S21中包含的第3误差成分的波形。符号67所示的波形表示因MR元件而发生畸形的输出信号S21的波形。在这里，考虑将输出信号S11与输出信号S21相加之后，生成第1信号S1的情况。在这种情况下，生成第1信号S1时，输出信号S11中包含的第3误差成分的相位与输出信号S21中包含的第3误差成分的相位相互反相。借助于此，能够使输出信号S11、S21中包含的第3误差成分相互抵消。

图9所示的输出信号S11、S21中包含的第3误差成分的振幅的大小可以相等也可以不等。特别是在输出信号S11、S21中包含的第3误差成分的振幅的大小相等的情况下，生成第1信号S1时，输出信号S11、S21中包含的第3误差成分相抵消，第1信号S1中包含的第3误差成分理论上为0。下面对此进行说明。输出信号S11、S21中包含的第3误差成分的振幅用p表示，将θ1、θ2分别表示为θ+π/6、θ-π/6时，归一化前的第1信号S1用下式(2)表示。

S1＝S11+S21

＝sinθ1-p·sin3θ1+sinθ2-p·sin3θ2

＝sin(θ+π/6)-p·sin3(θ+π/6)

+sin(θ-π/6)-p·sin3(θ-π/6)

＝sinθ·cos(π/6)+cos θ·sin(π/6)

+sinθ·cos(-π/6)+cosθ·sin(-π/6)

-p{sin(3θ+π/2)+sin(3θ-π/2)}

＝2sinθ·cos(π/6)-p(cos3θ-cos3θ)

＝1.73sinθ …(2)

在式(2)中，sinθ1表示输出信号S11中包含的理想的正弦曲线的成分。sin θ2表示输出信号S12中包含的理想的正弦曲线的成分。-p·sin3θ1表示输出信号S11中包含的第3误差成分。-psin3θ2表示输出信号21中包含的第3误差成分。从式(2)可以理解，将输出信号S11与输出信号S21相加时，输出信号S11、S21中包含的第3误差信号相互抵消，第1信号S1中包含的第3误差成分理论上为0。

又，第2运算电路132根据输出信号S12和输出信号S22生成与旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度和旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度均具有对应关系，而且与输出信号S12、S22相比，减少了第3误差成分的第2信号S2。例如可以将输出信号S12与输出信号S22相加，生成归一化前的第2信号S2，将其归一化作为归一化后的第2信号S2。在本实施方式中，第1和第2运算电路131、132生成归一化为振幅相等的第1和第2信号S1、S2。

在本实施方式中，特别是输出信号S12的相位与输出信号S22的相位相差第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)、即π/3(60°)。如果采用本实施方式，则与输出信号S11、S21一样，输出信号S12中包含的第3误差成分与输出信号22中包含的第3误差成分可以相互抵消。下面对这个情况参照图10进行说明。在图10中(a)与图7一样，表示差分电路112的输出信号S12的波形的一个例子。还有，(a)表示与图7所示的波形相位相差π/6的波形。在图10中，(b)表示差分电路122的输出信号S22的波形的一个例子。图10(a)、(b)的横轴表示角度θ。符号75表示理想的正弦曲线。符号76所示的波形表示输出信号S22中包含的第3误差成分的波形。符号77所示的波形表示因MR元件的缘故而畸变的输出信号S22的波形。在这里，考虑将输出信号S12与输出信号S22相加，生成第2信号S2的情况。在这种情况下，生成第2信号S2时，输出信号S12中包含的第3误差成分的相位与输出信号S22中包含的第3误差成分的相位相互反相。借助于此，能够使输出信号S12、S22中包含的第3误差成分相互抵消。

图10所示的输出信号S12、S22中包含的第3误差成分的振幅的大小可以相等也可以不等。特别是在输出信号S12、S22中包含的第3误差成分的振幅的大小相等的情况下，生成第2信号S2时，输出信号S12、S22中包含的第3误差成分相抵消，第2信号S2中包含的第3误差成分理论上为0。下面对此进行说明。如上所述，输出信号S12、S22中包含的第3误差成分的振幅用p表示，将θ1、θ2分别表示为θ+π/6、θ-π/6时，归一化前的第2信号S2用下式(3)表示。

S2＝S12+S22

＝cosθ1+p·cos3θ1+cosθ2+p·cos3θ2

＝cos(θ+π/6)+p·cos3(θ+π/6)

+cos(θ-π/6)+p·cos3(θ-π/6)

＝cosθ·cos(π/6)-sinθ·sin(π/6)

+cosθ·cos(-π/6)-sinθ·sin(-π/6)

+p{cos(3θ+π/2)+cos(3θ-π/2)}

＝2cosθ·cos(π/6)+p(-sin3θ+sin3θ)

＝1.73cosθ …(3)

在式(3)中，cosθ1表示输出信号S12中包含的理想的正弦曲线的成分。cosθ2表示输出信号S22中包含的理想的正弦曲线的成分。p·cos3(θ+π/6)表示输出信号S12中包含的第3误差成分。p·cos3(θ-π/6)表示输出信号22中包含的第3误差成分。从式(3)可以理解，将输出信号S12与输出信号S22相加时，输出信号S12、S22中包含的第3误差信号相互抵消，第2信号S2中包含的第3误差成分理论上为0。

图11表示将图9所示的输出信号S11、S21相加得到的第1信号S1的波形(符号81)和将图10所示的输出信号S12、S22相加得到的第2信号S2的波形(符号82)。图11中的横轴表示角度θ。如图11所示，输出信号S11、S21中包含的第3误差成分相互抵消，第1信号S1的波形形成为畸变减小的、也就是第3误差成分减小的正弦曲线。同样，输出信号S12、S22中包含的第3误差成分相互抵消，第2信号S2的波形成为畸变减小的、也就是第3误差成分减小的正弦曲线。

下面对假定第1信号S1不包含下述第1误差成分、第2信号S2不包含下述第2误差成分的情况下的角度检测值θs的计算方法进行说明。在这种情况下，可以利用下述式(4)计算与基准位置PR的旋转磁场MF的方向DM与基准方向DR形成的角度θ有对应关系的角度检测值θs。还有，式(4)中的S1、S2为归一化后的第1和第2信号。

θs＝atan(S1/S2) ……(4)

更详细地说，与上述式(1)中的θs的求法相同，利用式(4)与S1和S2的正负组合的判定，能够在360°范围内求出θs。

还有，归一化前的第1和第2信号S1、S2分别用式(2)、式(3)表达的情况下，式(4)中的S1/S2与sinθ/cosθ相等，用式(4)计算出的θs与θ相等。在这种情况下，角度检测值θs中包含的角度误差理论上为0。这样，如果采用本实施方式，即使是由于MR元件的缘故，MR元件的输出信号波形发生畸变，各输出信号包含第3误差成分的情况下，也能够减小由于MR元件的缘故而造成的角度检测值θs的误差。

还有，在本实施方式中，输出信号S11、S21的相位差不限于第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)，只要是第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的奇数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)即可。在这种情况下，将输出信号S11、S21相加生成第1信号S1时，输出信号S11、S21中包含的第3误差成分相互抵消，可以减小角度检测值θs的误差。同样，输出信号S12、S22的相位差不限于第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)，只要是第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的奇数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)即可。在这种情况下，将输出信号S12、S22相加生成第2信号S2时，输出信号S12、S22中包含的第3误差成分相互抵消，能够减小角度检测值θs的误差。

在本实施方式中，第1位置P1与第2位置P2在旋转磁场MF的旋转方向上处于相同位置。在这种情况下，使第1方向D1与第3方向D3在旋转磁场MF的旋转方向上相差相当于第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的奇数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)的空间上的角度，这样可以使输出信号S11、S21的相位差为第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的奇数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)。图2所示的例子中，使第1方向D1与第3方向D3在旋转磁场MF的旋转方向上相差相当于第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的空间上的角度即60°。

又，输出信号S1、S2的相位差不限于第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的奇数倍，也可以是第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的偶数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)。在这种情况下，输出信号S11中包含的第3误差成分的相位与输出信号S21中包含的第3误差成分的相位在生成第1信号S1时为相同相位。在这种情况下，例如从输出信号S11减去输出信号S21，将其归一化作为第1信号S1。借助于此，可以使输出信号S11、S21中包含的第3误差成分相互抵消。同样，输出信号S12、S22的相位差不限于第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的奇数倍，也可以是第3误差成分周期的1/2(信号周期T的1/6)的偶数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)。在这种情况下，输出信号S12中包含的第3误差成分的相位与输出信号S22中包含的第3误差成分的相位在生成第2信号S2时为相同相位。在这种情况下，例如从输出信号S12减去输出信号S22，将其归一化作为第2信号S2。借助于此，可以使输出信号S12、S22中包含的第3误差成分相互抵消。

输出信号S11、S21的相位差、以及输出信号S12、S22的相位差最好是除信号周期T的1/2的整数倍之外的、信号周期T的1/6的整数倍。但只要是在第1信号S1中与输出信号S11、S21相比减少第3误差成分、在第2信号S2中与输出信号S12、S22相比减少第3误差成分的范围内，输出信号S11、S21的相位差以及输出信号S12、S22的相位差也可以偏离除信号周期T的1/2的整数倍之外的信号周期T的1/6的整数倍。

又，在本实施方式中，用除了MR元件的磁化固定层的磁化方向以外结构完全相同的两个检测部10、20求角度检测值。因此，即使是各差分电路的输出信号中包含的第3误差成分是温度的函数，也能够使包括温度引起的第3误差成分的变动部分的、各差分电路的输出信号中包含的第3误差成分相互抵消，求出角度检测值。因此，如果采用本实施方式，最终能够得到温度引起的误差变动小的角度检测值。

下面对第1信号S1包含第1误差成分；第2信号S2包含第2误差成分的情况下的角度检测值θs的计算方法以及本实施方式的旋转磁场传感器1的作用和效果进行说明。

首先，对于第1信号S1含有第1误差成分，第2信号S2含有第2误差成分的情况进行说明。如上所述，MR元件的自由层的磁化方向与旋转磁场MF的方向不一致使MR元件的输出信号波形发生畸变。其原因除了上述MR元件的自由层的形状各向异性和矫顽力的影响外，还有自由层的感应磁各向异性的影响。该感应磁各向异性是在例如将旋转磁场传感器1设定于规定的位置后，在保持对MR元件施加特定方向的外部磁场的情况下，包含MR元件的旋转磁场传感器1的设置位置的温度暂时上升后下降的情况下发生的。自由层具有感应磁各向异性时，自由层的磁化方向不能正确跟踪旋转磁场的方向，结果MR元件的输出信号波形发生偏离正弦曲线的畸变。在这种情况下，偏离正弦曲线畸变的输出信号除了包含理想的正弦曲线成分外，还包含与旋转磁场MF的方向变化相关的误差成分。

图12和图13表示发生偏离正弦曲线的发生畸变的输出信号的波形的一个例子。图12中(a)表示差分电路111的输出信号S11的波形。图12中(b)表示差分电路121的输出信号S22的波形。在图12(a)、(b)中，横轴表示角度θ，纵轴表示与图6和图7相同的“信号值”。还有，在图12中，对于与图9所示的波形相同的波形，用与图9相同的符号表示。符号60、65表示理想的正弦曲线。符号61、66所示的波形表示各输出信号中包含的第3误差成分的波形。符号63、68所示的波形表示各输出信号中包含的与旋转磁场MF的方向变化相关的误差成分的波形。符号64、69所示的波形表示因MR元件的缘故而发生畸变的输出信号的波形。还有，图12所示的各波形是利用模拟方法做成的。如图12所示，输出信号S11中包含的符号63所示的误差成分的变化与输出信号S21中包含的符号68所示的误差成分的变化相等。符号63、68所示的误差成分是因为上述自由层的感应磁各向异性而发生的。

图13中(a)表示差分电路112的输出信号S12的波形。图13中(b)表示差分电路122的输出信号S22的波形。在图13(a)、(b)中，横轴表示角度θ，纵轴表示与图6和图7相同的“信号值”。还有，在图13中，对于与图10所示的波形相同的波形用与图10相同的符号表示。符号70、75表示理想的正弦曲线。符号71、76所示的波形表示各输出信号中包含的第3误差成分的波形。符号73、78所示的波形表示各输出信号中包含的与旋转磁场MF的方向的变化相关的误差成分的波形。符号74、79所示的波形表示因MR元件的缘故而发生畸变的输出信号的波形。还有，图13所示的各波形是利用模拟方法做成的。如图13所示，输出信号S12中包含的符号73所示的误差成分与输出信号S22中包含的符号78所示的误差成分的变化相等。符号73、78所示的误差成分是因上述自由层的感应磁各向异性而产生的。

如图12所示，符号63所示的误差成分与符号68所示的误差成分同步变化而且他们的周期是信号周期T的1/3、即2π/3(120°)。同样，如图13所示，符号73所示的误差成分与符号78所示的误差成分同步变化，而且他们的周期为信号周期T的1/3、即2π/3(120°)。这样，符号63、68、73、78所示的误差成分的周期与第3误差成分的周期(第3误差成分周期)相等。但是，符号63、68、73、78所示的误差成分的相位与符号60、65、70、75所示的理想的正弦曲线的相位不一定一致，与第3误差成分的相位也不一定一致。这是因为如上所述旋转磁场传感器1设置后产生自由层的感应磁各向异性的情况下，感应磁各向异性产生的容易磁化方向为任意方向。下面将符号63、68、73、78所示的误差成分称为非同相位误差成分。非同相位误差成分产生的角度检测值θs的误差不能够用降低上述第3误差成分的方法来降低。因此在本实施方式中，在角度检测部3利用下面说明的方法对分别降低了第3误差成分的第1和第2信号S1、S2进行修正，以此减小非同相位误差成分产生的角度检测值θs的误差。

还有，符号63、68、73、78所示的各非同相位误差成分的振幅的大小可以相等也可以不相等。在以下的说明中，为了简化说明，假定符号63、68、73、78所示的各非同相位误差成分的振幅的大小相等。

首先，对包含第3误差成分与非同相位误差成分的输出信号S11、S12、S21、S22进行说明。将第3误差成分的振幅记为p，将非同相位误差成分的振幅记为f，将θ＝0的非同相位误差成分的相位、即初始相位记为φ时，输出信号S11、S12、S21、S22分别由下式(5)～(8)表达。φ值为任意值。

S11＝sinθ1-p·sin3θ1+f·sin(3θ+φ) …(5)

S12＝cosθ1+p·cos3θ1+f·cos(3θ+φ) …(6)

S21＝sinθ2-p·sin3θ2+f·sin(3θ+φ) …(7)

S22＝cosθ2+p·cos3θ2+f·cos(3θ+φ) …(8)

将θ1、θ2分别表示为θ+π/6、θ-π/6时，第1信号S1由下式(9)表达。

S1＝S11+S21

＝sinθ1-p·sin3θ1+f·sin(3θ+φ)

+sinθ2-p·sin3θ2+f·sin(3θ+φ)

＝sin(θ+π/6)-p·sin3(θ+π/6)

+sin(θ-π/6)-p·sin3(θ-π/6)

+2f·sin(3θ+φ)

＝1.73sinθ+2f·sin(3θ+φ) …(9)

参照图9和式(2)进行说明如下。将输出信号S11和输出信号S21相加时，各输出信号S11、S21中包含的第3误差成分相互抵消。但是各输出信号S11、S21中包含的非同相位误差成分没有相互抵消，第1信号S1包含因非同相位误差成分而引起的误差成分。下面将因非同相位误差成分而引起的第1信号S1的误差成分称为第1误差成分。

又，与式(9)一样，第2信号S2由下式(10)表达。

S2＝S12+S22

＝cosθ1+p·cos3θ1+f·cos(3θ+φ)

+cosθ2+p·cos3θ2+f·cos(3θ+φ)

＝cos(θ+π/6)+p·cos3(θ+π/6)

+cos(θ-π/6)+p·cos3(θ-π/6)

+2f·cos(3θ+φ)

＝1.73cosθ+2f·cos(3θ+φ) …(10)

参照图10和式(3)进行说明如下。将输出信号S12与输出信号S22相加时，各输出信号S12、S22中包含的第3误差成分相抵消，但是各输出信号S12、S22中包含的非同相位误差成分不相抵消，第2信号S2包含因非同相位误差成分而引起的误差成分。下面将非同相位误差成分引起的第2信号S2的误差成分称为第2误差成分。

下面对本实施方式的角度检测值θs的计算方法进行说明。第1和第2运算电路131、132生成与旋转磁场的互不相同的方向的成分的强度对应的第1和第2信号S1、S2、即归一化为振幅相等的第1和第2信号S1、S2。该归一化后的第1和第2信号S1、S2被输入到角度检测部3。在角度检测部3，首先利用第1运算部31，生成由第1信号S1的平方与第2信号S2的平方之和形成且周期为信号周期T1的1/2的平方和信号S1²+S2²。更详细地说，第1运算部31根据第1和第2信号S1、S2计算出暂定角度检测值θt，同时将平方和信号S1²+S2²作为暂定角度检测值θt的函数表达。

在这里，参照图14和图15对平方和信号的生成过程与平方和信号的性质进行说明。图14表示根据图12和图13所示的各输出信号的波形生成的第1和第2信号S1、S2的波形。在图14中，(a)表示归一化之前的第1信号S1的波形(符号91)、归一化后的第1信号S1的波形(符号92)、第1修正后信号的波形(符号93)。图14中，(b)表示归一化之前的第2信号S2的波形(符号94)、归一化后的第2信号S2的波形(符号95)、第2修正后信号的波形(符号96)。在图14(a)、(b)中，横轴表示角度θ，纵轴的“信号值”表示归一化后的信号最大值作为1表示的信号值。还有，对于第1和第2修正后信号，将在后面详细说明。如图14所示，归一化后的第1信号S1和第2信号S2分别包含第1误差成分和第2误差成分，因此发生偏离正弦曲线的畸变。

第1运算部31根据第1和第2信号S1、S2，利用下述式(11)计算出暂定角度检测值θt。暂定角度检测值θt是基准位置PR的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度θ的暂定检测值。

θt＝atan(S1/S2) ……(11)

第1运算部31将平方和信号S1²+S2²作为暂定角度检测值θt的函数表示。图15表示作为暂定角度检测值θt的函数表示的平方和信号S1²+S2²的波形。图15中的横轴表示暂定角度检测值θt，纵轴表示平方和信号S1²+S2²的值。

第1信号S1包含第1理想成分和第1误差成分。第2信号S2包含第2理想成分和第2误差成分。第1理想成分和第2理想成分以相等的信号周期T周期性变化，描画出理想的正弦曲线。第2理想成分的相位不同于第1理想成分的。具体地说，第2理想成分的相位与第1理想成分的相位相差信号周期T的1/4的奇数倍。第1理想成分的平方与第2理想成分的平方之和为一定值。

如果第1信号S1不包含第1误差成分，第2信号S2不包含第2误差成分，则平方和信号S1²+S2²等于第1理想成分的平方与第2理想成分的平方之和，为一定值。第1信号S1包含第1误差成分，第2信号S2包含第2误差成分的情况下，平方和信号S1²+S2²如图15所示，成为以信号周期T的1/2的周期变化的信号。平方和信号S1²+S2²的振幅和初始相位与第1和第2误差成分的振幅和初始相位相关。利用这一性质，在本实施方式中，借助于第2运算部32，根据平方和信号S1²+S2²计算第1误差成分推定值和第2误差成分推定值。

第1信号S1包含第1误差成分，第2信号S2包含第2误差成分的情况下，第1信号S1可以表示为sinθ+F·sin(3θ+φ)，第2信号S2可以表示为cosθ+F·cos(3θ+φ)。F表示第1和第2信号S1、S2中包含的第1和第2误差成分的振幅，与用式(5)～(8)表示的输出信号S11、S12、S21、S22中包含的非同相位误差成分的振幅f有对应关系。具体地说，F＝2f/1.73。理论上讲，平方和信号S1²+S2²利用下式(12)表示。

S1²+S2²

＝{sinθ+F·sin(3θ+φ)}²

+{cosθ+F·cos(3θ+φ)}²

＝sin²θ+cos²θ

+F²{sin²(3θ+φ)+cos²(3θ+φ)}

+2F{cosθ·cos(3θ+φ)+sinθ·sin(3θ+φ)}

＝1+F²+2F·cos(θ-3θ-φ)

＝1+F²+2F·cos(2θ+φ) …(12)

从式(12)可以理解，理论上的平方和信号S1²+S2²的振幅为2F，理论上的平方和信号S1²+S2²的初始相位为φ。这样，理论上的平方和信号S1²+S2²的振幅和初始相位与第1和第2误差成分的振幅F和初始相位φ有关。第2运算部32从图15所示的作为暂定角度检测值θt的函数表示的实际平方和信号S1²+S2²的波形，检测出实际的平方和信号的振幅2Ft与实际的平方和信号的初始相位φt。初始相位φt是θt＝0的实际的平方和信号S1²+S2²的相位。2Ft相当于式(12)中的2F的推定值，φt相当于式(12)中的φ的推定值。在这种情况下，实际的平方和信号S1²+S2²表达为1+Ft²+2Ft·cos(2θt+φt)。在这里，式(9)表示的归一化前的第1信号S1除以Sa生成规一化后的第1信号S1，式(10)表示的归一化前的第2信号S2除以Sb生成归一化后的第2信号S2。在这种情况下，Ft为f/(Sa+Sb)。这与从2f/1.73求得的F大致相等。

在这里，对实际的平方和信号的振幅2Ft以及初始相位φt的检测方法的具体例子进行说明。第2运算部32从例如实际的平方和信号S1²+S2²的波形，检测出平方和信号S1²+S2²的最大值和最小值，将最大值与最小值之差的1/2作为振幅2Ft检测出。又，第2运算部32从实际的平方和信号S1²+S2²的波形，在0以上、不足2π的范围内检测出平方和信号S1²+S2²为最大的暂定角度检测值θt的数值。而且在检测值为0以上、不足π的情况下，将该值作为θmax，检测出的值为π以上、不足2π的情况下，从该值减去π的值作为θmax。从2θmax+φt＝2π时平方和信号S1²+S2²达到最大，第2运算部32将2π-2θmax作为初始相位φt检测出。

第2运算部32利用实际的平方和信号的振幅2Ft以及初始相位φt与暂定角度检测值θt，计算第1和第2误差成分推定值et1、et2。具体地说，第1误差成分推定值et1作为Ft·sin(3θt+φt)计算，第2误差信号推定值et2作为Ft·cos(3θt+φt)计算。第2运算部32可以在平方和信号S1²+S2²的每一周期检测2Ft和φt，更新第1和第2误差成分推定值et1、et2，也可以对于每平方和信号S1²+S2²的多个周期，检测一次2Ft和φt，更新第1和第2误差成分推定值et1、et2。

角度检测部3接着利用第3运算部33从第1信号S1减去第1误差成分推定值et1，生成第1修正后信号St1，从第2信号S2减去第2误差成分推定值et2生成第2修正后信号St2。更详细地说，第3运算部33从信号生成部2提供的最新的第1信号S1减去在第2运算部32最后更新的第1误差成分推定值et1，生成第1修正后信号St1，从信号生成部2提供的最新的第2信号S2减去在第2运算部32最后更新的第2误差成分推定值et2，生成第2修正后信号St2。然后，第3运算部33根据第1和第2修正后信号St1、St2，计算出与基准位置PR的旋转磁场MF的方向DM相对于基准方向DR形成的角度θ有对应关系的角度检测值θs。在图14中，符号93所示的波形表示第1修正后信号St1的波形，图14中符号96所示的波形表示第2修正后信号St2的波形。角度检测值θs利用下式(13)计算。

θs＝atan(St1/St2)

＝atan{(S1-et1)/(S2-et2)} ……(13)

图16表示根据图14所示的第1和第2信号S1、S2的波形(符号92、95)利用式(11)计算出的暂定角度检测值θt中包含的角度误差dθt、以及根据图14所示的第1和第2修正后信号St1、St2的波形(符号93、96)利用式(13)计算出的角度检测值θs中包含的角度误差dθ。在图16中，横轴表示角度θ，纵轴表示角度误差。如图16所示，角度误差dθ比角度误差dθt小。

这样，如果采用本实施方式，即使是第1信号S1包含由于非同相位误差成分而引起的第1误差成分，第2信号S2包含由于非同相位误差成分而引起的第2误差成分的情况下，也可以利用平方和信号S1²+S2²的性质，计算出第1和第2误差成分推定值et1、et2。如果采用本实施方式，根据从第1信号S1减去第1误差成分推定值et1生成的第1修正后信号St1以及从第2信号S2减去第2误差成分推定值et2生成的第2修正后信号St2，计算角度检测值θs，这样能够减小角度检测值θs的误差。

根据上面所述，如果采用本实施方式，即使是磁检测元件的输出信号中包含的误差成分的相位为任意的情况下，也能够减小检测角度的误差。

下面参照实际的测定结果，对如果采用本实施方式就能够减小检测角度误差的情况进行说明。图17表示差分电路111、112的输出信号S11、S12的实测值。在图17中，横轴表示角度θ，纵轴表示与图6和图7相同的“信号值”。还有，虽然未图示，差分电路121、122的输出信号S21、S22的实测值除了相对于输出信号S11、S21相位相差π/3(60°)之外，与输出信号S11、S12的实测值相同。如上所述，第1运算电路131根据输出信号S11、S21，生成与旋转磁场MF的第1方向D1的成分的强度和旋转磁场MF的第3方向D3的成分的强度均具有对应关系，并且与输出信号S11、S21相比，第3误差成分减少的第1信号S1。第2运算电路132根据输出信号S12、S22生成与旋转磁场MF的第2方向D2的成分的强度和旋转磁场MF的第4方向D4的成分的强度均具对应关系并且与输出信号S12、S22相比，第3误差成分减少的第2信号S2。第1信号S1包含第1理想成分和第1误差成分。第2信号S2包含第2理想成分和第2误差成分。

第1运算部31生成平方和信号S1²+S2²。第1运算部31根据第1和第2信号S1、S2计算出暂定角度检测值θt，同时将平方和信号S1²+S2²作为暂定角度检测值θt的函数表示。图18表示平方和信号S1²+S2²的实测值。在图18中，横轴表示暂定角度检测值θt，纵轴表示平方和信号S1²+S2²的值。

第2运算部32根据图18所示的平方和信号S1²+S2²，计算第1和第2误差成分推定值et1、et2。第3运算部33从第1信号S1减去第1误差成分推定值et1，生成第1修正后信号St1，从第2信号S2减去第2误差成分推定值et2，生成第2修正后信号St2，同时根据第1和第2修正后信号St1、St2计算出角度检测值θs。

图19表示如上所述计算出的角度检测值θs中包含的角度误差dθ。还有，在图19中，也表示出根据第1和第2信号S1、S2计算出的暂定角度检测值θt中包含的角度误差dθt。在图19中，横轴表示θ，纵轴表示角度误差。如图19所示，角度误差dθ比角度误差dθt小。图19所示的例子中，角度误差dθt的振幅为±0.15°，角度误差dθ的振幅为±0.07°。

这样，如果采用本实施方式，根据从第1信号S1减去第1误差成分推定值et1生成的第1修正后信号St1和从第2信号S2减去第2误差成分推定值et2生成的第2修正后信号St2，计算出角度检测值θs，这样能够减小角度检测值θs中包含的角度误差。

下面对旋转磁场传感器1的故障保险功能进行详细说明。故障保险功能是即使第1～第4检测电路11、12、21、22中的任何一个发生故障的情况下，也使角度检测部3能够输出角度检测值θs的功能。下面参照图3对故障保险功能的动作、即控制部4的动作进行说明。通常、也就是第1～第4检测电路11、12、21、22都正常工作的情况下，控制部4使图3所示的开关SW1～SW8处于导通状态。在这种情况下，角度检测部3利用参照式(5)～(13)说明过的方法计算角度检测值θs。

第3和第4检测电路21、22中的一方或双方发生故障的情况下，控制部4使开关SW1～SW4处于导通状态，同时使SW5～SW8处于非导通状态。在这种情况下，向第1运算电路131只输入差分电路111的输出信号S11，向第2运算电路132只输入差分电路112的输出信号S12。在这种情况下，归一化前的第1信号S1等于输出信号S11，归一化前的第2信号S2等于输出信号S12。角度检测部3利用下式(14)计算角度检测值θs。

θs＝atan(S1/S2)-π/6

＝atan(S11/S12)-π/6 ……(14)

还有，输出信号S11只包含理想的正弦曲线成分sin θ1，输出信号S12只包含理想的正弦曲线成分cosθ1的情况下，式(14)中的S11/S12与sinθ1/cosθ1相等，式(14)计算出的θs等于θ1-π/6。

又，角度检测部3也可以利用参照式(5)～(13)说明的方法计算角度检测值θs。也就是说，在这种方法中，第1运算部31生成由归一化后的第1信号S1即归一化后的输出信号S11的平方与归一化后的第2信号S2即归一化后的输出信号S21的平方之和形成，且周期为信号周期T的1/2的平方和信号S11²+S12²。第1运算部31根据归一化后的输出信号S11、S12计算出暂定角度检测值，同时将平方和信号S11²+S12²作为暂定角度检测值的函数表示。第2运算部32根据平方和信号S11²+S12²计算出第1和第2误差成分推定值。第3运算部33从归一化后的输出信号S11减去第1误差成分推定值，生成第1修正后信号，从归一化后的输出信号S12减去第2误差成分推定值，生成第2修正后信号，同时根据第1和第2修正后信号计算出角度检测值θs。

第1和第2检测电路11、12之一或两者发生故障的情况下，控制部4使开关SW1～SW4处于非导通状态，同时使开关SW5～SW8处于导通状态。在这种情况下，对第1运算电路131只输入差分电路121的输出信号S21，对第2运算电路132只输入差分电路122的输出信号S22。在这种情况下，归一化前的第1信号S1与输出信号S21相等，归一化前的第2信号S2与输出信号S22相等。角度检测部3利用下式(15)计算出角度检测值θ。

θs＝atan(S1/S2)+π/6

＝atan(S21/S22)+π/6 ……(15)

还有，输出信号S21只包含理想的正弦曲线成分sinθ2，输出信号S22只包含理想的正弦曲线成分cosθ2的情况下，式(15)中的S21/S22与sinθ2/cosθ2相等，用式(15)计算出的θs等于θ2+π/6。

又，角度检测部3也可以利用参照式(5)～(13)说明的方法计算角度检测值θs。也就是说，在这种方法中，角度检测部3的第1运算部31生成由归一化后的第1信号S1即归一化后的的输出信号S21的平方与归一化后的第2信号S2即归一化后的输出信号S22的平方之和形成，且周期为信号周期T的1/2的平方和信号S21²+S22²。第1运算部31根据归一化后的输出信号S21、S22计算出暂定角度检测值，同时将平方和信号S21²+S22²作为暂定角度检测值的函数表示。第2运算部32根据平方和信号S21²+S22²计算第1和第2误差成分推定值。第3运算部33从归一化后的输出信号S21减去第1误差成分推定值，生成第1修正后信号，从归一化后的输出信号S22减去第2误差成分推定值，生成第2修正后信号，同时根据第1和第2修正后信号计算出角度检测值θs。

控制部4对第1～第4检测电路11、12、21、22的故障进行例如下面所述的判定。控制部4对图3所示的电桥电路14的电阻值、输出端口E11、E12的电位、A/D变换器AD1、AD2的输出值中的至少一个进行监视。还有，所谓电桥电路14的电阻值是指电源端口V1与接地端口G1之间的电阻值。控制部4根据由控制部4所监视的值是否在预先决定的正常值的范围内、或根据是否为异常值，判断第1检测电路11是否发生故障。作为一个例子，控制部4对输出端口E11、E12的电位进行监视的情况下，电源端口V1输入的电源电压为5V，输出端口E11、E12的电位为0V或5V的情况下，控制部4判定输出端口E11、E12的电位为异常值，判定第1检测电路11发生故障。控制部4利用与第1检测电路11的故障的判定方法相同的方法，对其他检测电路12、21、22也判断是否发生故障。

变形例

下面，参照图20～22对本实施方式的第1～第3变形例进行说明。首先参照图20对本实施方式的第1变形例进行说明，图20是表示第1变形例的运算部的电路图。第1变形例中的旋转磁场传感器具备图20所示的运算部130，取代图3所示的运算部30。第1变形例的旋转磁场传感器的其他结构与图3所示的旋转磁场传感器1相同。

运算部130与图3所示的运算部30一样具有第1和第2运算电路131、132、输入端口IN1～IN8以及输出端口OUT1～OUT2。又，运算部130具有A/D变换器AD11、AD12、AD21、AD22、开关SW11、SW12、SW21、SW22以及差分检测器(差动放大器)311、312、321、322，取代图3所示的运算部30中的AD变换器AD1～AD8、开关SW1～SW8、以及差分电路111、112、121、122。开关SW11、SW12、SW21、SW22分别具有第1端口和第2端口，能够选择第1端口与第2端口之间的导通状态和非导通状态。差分检测器311、312、321、322分别具有第1和第2输入端与输出端。

差分检测器311的第1和第2输入端分别连接于输入端口IN1、IN2。差分检测器312的第1和第2输入端分别连接于输入端口IN3、IN4。差分检测器321的第1以及第2的输入端分别连接于输入端口IN5、IN6。差分检测器322的第1以及第2输入端分别连接于输入端口IN7、IN8。A/D变换器AD11、AD12、AD21、AD22的输入端分别连接于差分检测器311、312、321、322的输出端。开关SW11、SW12、SW21、SW22的第1端口分别连接于A/D变换器AD11、AD12、AD21、AD22的输出端。

差分检测器311输出与图3所示的输出端口E11、E12的电位差相对应的信号。A/D变换器AD11将差分检测器311输出的信号变换为数字信号后输出。差分检测器312输出与图3所示的端口E21、E22的电位差对应的信号。A/D变换器AD12将差分检测器312输出的信号变换为数字信号后输出。差分检测器321输出与图3所示的输出端口E31、E32的电位差对应的信号。A/D变换器A21将差分检测器321输出的信号变换为数字信号后输出。差分检测器322输出与图3所示的输出端口E41、E42的电位差对应的信号。A/D变换器A22将差分检测器322输出的信号变换为数字信号后输出。理想的情况下，A/D变换器AD11、AD21的输出信号的波形是分别与角度θ1、θ2相关的正弦波形。在理想的情况下，A/D变换器AD12、AD22的输出信号的波形是分别与角度θ1、θ2相关的余弦波形。下面将A/D变换器AD11、AD12、AD21、AD22的输出信号分别表示为S11、S12、S21、S22。

在第1变形例中，第1运算电路131的第1输入端连接于开关SW11的第2端口。第1运算电路131的第2输入端连接于开关SW21的第2端口。第2运算电路132的第1输入端连接于开关SW12的第2端口。第2运算电路132的第2输入端连接于开关SW22的第2端口。

通常，开关SW11、SW12、SW21、SW22处于导通状态，这时A/D变换器AD11将与输出端口E11、E12的电位差对应的信号(S11)输出到第1运算电路131。A/D变换器AD12将与输出端口E21、E22的电位差对应的信号(S12)输出到第2运算电路132。A/D变换器AD21将与输出端口E31、E32的电位差对应的信号(S21)输出到第1运算电路131。A/D变换器AD22将与输出端口E41、E42的电位差对应的信号(S22)输出到第2运算电路132。

在第1变形例中，通常、也就是图3所示的第1～第4检测电路11、12、21、22都正常工作的情况下，控制部4使开关SW11、SW12、SW21、SW22处于导通状态。图3所示的第1和第4检测电路21、22中的一方和两者发生故障的情况下，控制部4使开关SW11、SW12处于导通状态，同时使开关SW21、SW22处于非导通状态。图3所示的第1和第2检测电路11、12中的一方或两者发生故障的情况下，控制部4使开关SW11、SW12处于非导通状态，同时使开关SW21、SW22处于导通状态。

又，在第1变形例中，控制部4例如如下所述判定图3所示的第1～第4检测电路11、12、21、22的故障。控制部4对图3所示的电桥电路14的电阻值、输出端口E11、E12的电位、差分检测器311的输出值、A/D变换器AD11的输出值中的至少一个进行监视，判断第1检测电路11是否发生故障。控制部4利用与第1检测电路11的故障判定方法相同的方法，对其他检测电路12、21、22也进行关于是否发生故障的判定。

下面参照图21对本实施方式的第2变形例进行说明。图21是表示第2变形例的运算部的电路图。第2变形例的旋转磁场传感器具备图21所示的运算部230以取代图3所示的运算部30。第2变形例的旋转磁场传感器的其他结构与图3所示的旋转磁场传感器1相同。

运算部230与图20所示的运算部130一样，具有第1和第2运算电路131、132、输入端口IN1～IN8、以及输出端口OUT1、OUT2、开关SW11、SW12、SW21、SW22、以及差分检测器311、312、321、322。运算部230不具有图20所示的运算部130中的A/D变换器AD11、AD12、AD21、AD22。

在第2变形例中，差分检测器311的第1和第2输入端分别连接于输入端口IN1、IN2。差分检测器312的第1和第2输入端分别连接于输入端口IN3、IN4。差分检测器321的第1和第2输入端分别连接于输入端口IN6、IN5。差分检测器322的第1和第2输入端分别连接于输入端口IN8、IN7。开关SW11、SW12、SW21、SW22的第1端口分别连接于差分检测器311、312、321、322的输出端。

差分检测器311输出与图3所示的输出端口E11、E12的电位差对应的信号。差分检测器312输出与图3所示的输出端口E21、E22的电位差对应的信号。差分检测器321输出与图3所示的输出端口E31、E32的电位差对应的信号、即与第1变形例的差分检测器321输出的信号正负号相反的信号。差分检测器322输出与图3所示的输出端口E41、E42的电位差对应的信号、即与第1变形例的差分检测器322输出的信号正负号相反的信号。下面将差分检测器311、312、321、322的输出信号分别表示为S11、S12、-S21、-S22。

又，在第2变形例中，第1运算电路131具有差分检测器313、A/D变换器AD31、以及归一化部314。差分检测器313具有第1和第2输入端与输出端。A/D变换器AD31具有输入端和输出端。归一化部314具有输入端和输出端。差分检测器313的第1输入端连接于开关SW11的第2端口。差分检测器313的第2输入端连接于开关的SW21的第2端口。A/D变换器AD31的输入端连接于差分检测器313的输出端。归一化部314的输入端连接于A/D变换器AD31的输出端。归一化部314的输出端连接于输出端口OUT1。

通常开关SW11、SW21处于导通状态。这时差分检测器311向差分检测器313输出与输出端口E11、E12的电位差对应的信号(S11)。差分检测器321向差分检测器313输出与输出端口E31、E32的电位差对应的信号(-S21)。差分检测器313将差分检测器311的输出信号减去差分检测器321的输出信号得到的信号(S11+S21)输出。A/D变换器AD31将差分检测器313输出的信号变换为数字信号后输出。归一化部314将从A/D变换器AD31输出的信号归一化后输出。

又，在第2变形例中，第2运算电路132具有差分检测器323、A/D变换器AD32、以及归一化部324。差分检测器323具有第1和第2输入端与输出端。A/D变换器AD32具有输入端和输出端。归一化部324具有输入端和输出端。差分检测器323的第1输入端连接于开关SW12的第2端口。差分检测器323的第2输入端连接于开关的SW22的第2端口。A/D变换器AD32的输入端连接于差分检测器323的输出端。归一化部324的输入端连接于A/D变换器AD32的输出端。归一化部324的输出端连接于输出端口OUT2。

通常开关SW12、SW22处于导通状态。这时差分检测器312向差分检测器323输出与输出端口E21、E22的电位差对应的信号(S12)。差分检测器322向差分检测器323输出与输出端口E41、E42的电位差对应的信号(-S22)。差分检测器323将差分检测器312的输出信号减去差分检测器322的输出信号得到的信号(S12+S22)输出。A/D变换器AD32将差分检测器323输出的信号变换为数字信号后输出。归一化部324将从A/D变换器AD32输出的信号归一化后输出。

在第2变形例中，控制部4例如如下所述判定图3所示的第1～第4检测电路11、12、21、22的故障。控制部4对图3所示的电桥电路14的电阻值、输出端口E11、E12的电位、差分检测器311的输出值、差分检测器313的输出值、A/D变换器AD31的输出值、归一化部314的输出值中的至少一个进行监视，判断第1检测电路11是否发生故障。控制部4利用与第1检测电路11的故障的判定方法相同的方法，对其他检测电路12、21、22也进行关于是否发生故障的判定。

下面参照图22对本实施方式的第3变形例进行说明。图22是表示第3变形例的运算部的电路图。第3变形例的旋转磁场传感器具备图22所示的运算部330以取代图3所示的运算部30。第3变形例的旋转磁场传感器的其他结构与图3所示的旋转磁场传感器1相同。

运算部330与图21所示的运算部230一样，具有第1和第2运算电路131、132、输入端口IN1～IN8、以及输出端口OUT1、OUT2、开关SW11、SW12、SW21、SW22、以及差分检测器311、312、321、322。在差分检测器311、312、321、322的各输入端连接与图20所示的第1变形例相同的输入端口。第1运算电路131具有差分检测器313、A/D变换器AD31、归一化部314、以及3个电阻器R51、R52、R53。第2运算电路132具有差分检测器323、A/D变换器AD32、归一化部324、3个电阻器R61、R62、R63。

在第3变形例中，开关SW11、SW21的第2端口分别通过电阻器51、52连接于差分检测器313的第1输入端。又，差分检测器313的输出端通过电阻器R53连接于差分检测器313的第1输入端。差分检测器313的第2输入端接地。通常开关SW11、SW21处于导通状态。这时，差分检测器311向差分检测器313输出与输出端口E11、E12的电位差对应的信号(S11)。差分检测器321向差分检测器313输出与输出端口E31、E32的电位差对应的信号(S21)。差分检测器313将差分检测器311的输出信号与差分检测器321的输出信号相加的信号(S11+S21)输出。

又，在第3变形例中，开关SW12、SW22的第2端口分别通过电阻器R61、R62连接于差分检测器323的第1输入端。又，差分检测器323的输出端通过电阻器R63连接于差分检测器323的第1输入端。差分检测器323的第2输入端接地。通常开关SW12、SW22处于导通状态。这时，差分检测器312向差分检测器323输出与输出端口E21、E22的电位差对应的信号(S12)。差分检测器322对差分检测器323输出与输出端口E41、E42的电位差对应的信号(S22)。差分检测器323将差分检测器312的输出信号与差分检测器322的输出信号相加得到的信号(S12+S22)输出。

在第3变形例中，控制部4根据例如与第2变形例相同的方法判断图3所示的第1～第4检测电路11、12、21、22的故障。

第2实施方式

下面参照图23对本发明第2实施方式的旋转磁场传感器进行说明。图23是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。在图23中，作为发生方向旋转的旋转磁场的部件的例子，表示出一组以上的N极与S极交错环状排列的磁体6。在图23所示的例子中，磁体6包含两组N极与S极。本实施方式的旋转磁场传感器1对从磁体6的外周部发生的旋转磁场的方向进行检测。在图23所示的例子中，图23的纸面为XY平面，垂直于纸面的方向为Z方向。磁体6的N极与S极以平行于Z方向的旋转中心为中心对称配置。磁体6以旋转中心为中心旋转。借助于此，基于磁体6发生的磁场发生旋转磁场。旋转磁场以旋转中心(Z方向)为中心旋转。在图23所示的例子中，磁体6在顺时针方向上旋转，旋转磁场在逆时针方向旋转。

在图23所示的例子中，将表示第1检测部10检测出的旋转磁场的一个成分的方向的第1方向D1设定于磁体6的半径方向。表示第2检测部20检测出的旋转磁场的一个成分的方向的第3方向D3，是在XY平面内从第1方向D1在旋转磁场的旋转方向上旋转60°的方向。从而，第1方向D1与第3方向D3在旋转磁场的旋转方向上相差60°。还有，第3方向D3也可以是在XY平面内从第1方向D1在旋转磁场的旋转方向上旋转-60°的方向。

第1方向D1与表示第1检测部10检测出的旋转磁场的另一成分的方向的第2方向(未图示)的关系和第1实施方式中的图2所示的第1方向D1与第2方向D2的关系相同。同样，第3方向D3与表示第2检测部20检测出的旋转磁场的另一成分的方向的第4方向(未图示)的关系和第1实施方式中的图2所示的第3方向D3与第4方向D4的关系相同。还有，也可以取代第1方向D1，将第2方向设定于磁体6的半径方向。在这种情况下，第4方向是在XY平面内从第2方向在旋转磁场的旋转方向上旋转60°的方向。

变形例

下面参照图24～图26对本实施方式的第1～第3变形例进行说明，首先，参照图24对本实施方式的第1变形例进行说明。图24是表示本实施方式的第1变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。第1变形例中的旋转磁场传感器1的结构基本上与图23所示的旋转磁场传感器相同。图24所示的例子中，使第3方向D3与第1方向D1在旋转磁场的旋转方向上相差60°，同时使第1方向D1和第3方向D3都在XY平面内相对于磁体6的半径方向倾斜。第1方向D1和第3方向D3相对于磁体6的半径方向分别形成的角度最好是绝对值相等的值，即-30°与30°(以旋转磁场的旋转方向为正方向)。这是因为在这种情况下，检测部10与旋转磁场的位置关系和检测部20与旋转磁场的位置关系相同，不需要因为这些位置关系的不同而进行修正。

下面参照图25对本实施方式的第2变形例进行说明。图25是表示本实施方式的第2变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。在图25中，作为发生方向旋转的旋转磁场的部件的例子，表示出多组N极与S极交错直线状排列的磁体7。第2变形例的旋转磁场传感器1对从磁体7外周部发生的旋转磁场的方向进行检测。在图25所示的例子中，图25中的纸面为XY平面，垂直于纸面的方向为Z方向。磁体7与对象物体的直线运动连动，在其长度方向上直线移动。借助于此，基于磁体7发生的磁场产生旋转磁场。旋转磁场以Z方向为中心旋转。

图25所示的例子中，将第1方向D1设定在XY平面内正交于磁体7的移动方向的方向上。第3方向D3是在XY平面内从第1方向D1在旋转磁场的旋转方向上旋转60°的方向。从而，第1方向D1与第3方向D3在旋转磁场的旋转方向上相差60°。

下面参照图26对本实施方式的第3变形例进行说明。图26是表示本实施方式的第3变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。第3变形例中的旋转磁场传感器1的结构基本上与图25所示的旋转磁场传感器1相同。图26所示的例子中，使第1方向D1与第3方向D3在旋转磁场的旋转方向上相差60°，同时使第1方向D1与第3方向D3都在XY平面内相对于与磁体7的移动方向正交的方向倾斜。与第1变形例一样，第1方向D1与第3方向D3各自相对于磁体7的移动方向的正交方向形成的角度最好是绝对值相等的数值，即-30°与30°(以旋转磁场的旋转方向为正方向)。

本实施方式的其他结构、作用、以及效果与第1实施方式相同。

第3实施方式

下面参照图27对本发明第3实施方式的旋转磁场传感器进行说明。图27是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。本实施方式的旋转磁场传感器1与第2实施方式的图23和图24所示的例子一样，对从磁体6的外周部发生的旋转磁场的方向进行检测。本实施方式的磁场传感器1中，使第1检测部10对旋转磁场进行检测的位置即第1位置P1与第2检测部20对旋转磁场进行检测的位置即第2位置P2为互不相同的位置。也就是说，在本实施方式中，第1检测部10与第2检测部20配置于不同的位置。第1位置P1与第2位置P2的偏离相当于信号周期T的1/2的整数倍除外的信号周期T的1/6的整数倍。

图27所示的例子中，磁体6包含两组N极与S极，磁体6旋转一次的时间里旋转磁场旋转两次。在这种情况下，第1实施方式的图3所示的差分电路111、112、121、122的输出信号的一周期即电角度360°相当于磁体6的1/2转、即磁体6的旋转角度180°。各差分电路的输出信号中包含的第3误差成分的周期(第3误差成分周期)是信号周期T的1/3，这相当于电角度120°，相当于磁体的旋转角度60°。在本实施方式中，第1位置P1与第2位置P2的偏离相当于信号周期T的1/6的整数倍，即第3误差成分周期的1/2(电角度60°)的整数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)。在图27所示的例子中，第1位置P1与第2位置P2的偏离是磁体6的旋转角度30°的整数倍(旋转角度90°的整数倍的情况除外)。在图27中，特别以第1位置P1与第2位置P2的偏离为磁体6的旋转角度30°的例子表示。

又，在图27所示的例子中，将表示第1检测部10检测的旋转磁场的一成分的方向的第1方向D1与表示第2检测部20检测的旋转磁场的一成分的方向的第3方向D3都设定在磁体6的半径方向上。第1方向D1与表示第1检测部10检测的旋转磁的另一成分的方向的第2方向(未图示)的关系，和第1实施方式中的图2所示的第1方向D1与第2方向D2的关系相同。同样，第3方向D3与表示第2检测部20检测的旋转磁场的另一成分的方向的第4方向(未图示)的关系，和第1实施方式中的图2所示的第3方向D3与第4方向D4的关系相同。这样，表示第1位置P1上的旋转磁场的第1方向D1的成分的强度的信号即输出信号S11与表示第2位置P2上的旋转磁场的第3方向D3的成分的强度的信号即输出信号S21的相位差、以及表示第1位置P1上的旋转磁场的第2方向的成分的强度的信号即输出信号S12与表示第2位置P2上的旋转磁场的第4方向的成分的强度的信号即输出信号S22的相位差，都是信号周期T的1/6的整数倍，即第3误差成分周期的1/2(电角度60°)的整数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)。

还有，也可以将第2方向与第4方向设置于磁体6的半径方向上，取代第1方向D1和第3方向D3。

如果采用本实施方式，与第1实施方式一样，输出信号S11、S21的相位差为第3误差成分周期的1/2的整数倍，因此生成第1信号S1时，输出信号S11、S21中包含的第3误差成分相互抵消。又，如果采用本实施方式，与第1实施方式一样，输出信号S12、S22的相位差为第3误差成分周期的1/2的整数倍，因此生成第2信号S2时，输出信号S12、S22中包含的第3误差成分相互抵消。由于这些情况，如果采用本实施方式，能够减小角度检测值θs的误差。

变形例

下面参照图28对本实施方式的变形例的旋转磁场传感器进行说明。图28是表示本实施方式的变形例的旋转磁场传感器的结构的说明图。变形例的旋转磁场传感器1与第2实施方式的图25和图26所示的例子一样，对从磁体7的外周部发生的旋转磁场的方向进行检测。在图28的例子中，磁体7移动一个节距(pitch)，即一组N极与S极时，旋转磁场旋转一周。在这种情况下，差分电路111、112、121、122的输出信号的一个周期即电角度360°相当于磁体7的一个节距。输出信号中包含的第3误差成分的周期(第3误差成分周期)为信号周期T的1/3，这相当于1/3节距。在本实施方式中，第1位置P1与第2位置P2的偏离相当于信号周期T的1/6的整数倍、即第3误差成分周期的1/2(电角度60°)的整数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)。在图28所示的例子中，第1位置P1与第2位置P2的偏离是磁体7的1/6节距的整数倍(1/2节距的整数倍的情况除外)。在图28中，特别表示使第1位置P1与第2位置P2的偏离为1/6节距的例子。

又，图28所示的例子中，将第1方向D1与第3方向D3都在XY平面内设定于与磁体7的移动方向正交的方向。这样，输出信号S11、S21的相位差与输出信号S12、S22的相位差都成为信号周期T的1/6的整数倍、即第3误差成分周期的1/2(电角度60°)的整数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)。

本实施方式的其他结构、作用以及效果与第2实施方式相同。

第4实施方式

下面参照图29对本发明第4实施方式的旋转磁场传感器进行说明。图29是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的电路图。在本实施方式的旋转磁场传感器1中，电桥电路14、16、24、26中的全部磁检测元件采用AMR(各向异性磁阻效应)元件。在这种情况下，旋转磁场转一次的时间里，与检测电路11、12、21、22的输出信号对应的差分电路111、112、121、122的输出信号变化两个周期。从而，本实施方式的差分电路111、112、121、122的输出信号的周期与旋转磁场的1/2转的周期相当，为第1实施方式的差分电路111、112、121、122的输出信号的周期的1/2。又，在本实施方式中，输出信号中包含的第3误差成分的周期(第3误差成分周期)也是第1实施方式的第3误差成分周期的1/2。

在图29中，也表示出第1检测电路11对旋转磁场进行检测时的基准方向即第1方向D1与第3检测电路21对旋转磁场进行检测时的基准方向即第3方向D3。在图29所示的例子中，第3方向D3是在XY平面内从第1方向D1在旋转磁场的旋转方向上旋转30°的方向。第1方向D1和第3方向D3在旋转磁场的旋转方向上相差30°。还有，在本实施方式中，第3方向D3也可以是在XY平面内从第1方向D1在旋转磁场的旋转方向上旋转-30°的方向。又，作为第2检测电路12检测旋转磁场时的基准方向的第2方向(未图示)是从第1方向D1在旋转磁场的旋转方向上旋转-45°的方向。又，第4检测电路22检测旋转磁场时的基准方向即第4方向(未图示)是从第3方向D3在旋转磁场的旋转方向上旋转-45°的方向。

与第1实施方式一样，在本实施方式中，也是输出信号S11、S21的相位差为第3误差成分周期的1/2的整数倍，生成第1信号S1时，输出信号S11、S21中包含的第3误差成分相互抵消。又，与第1实施方式一样，在本实施方式中，也是输出信号S12、S22的相位差为第3误差成分周期的1/2的整数倍，生成第2信号S2时，输出信号S12、S22中包含的第3误差成分相互抵消。由于这些情况，如果采用本实施方式，就能够减小角度检测值θs的误差。

在本实施方式中，发生方向旋转的旋转磁场的部件采用第2实施方式的图23和图24所示的磁体6的情况下，或采用第2实施方式的图25和图26所示的磁体7的情况下，使第1方向D1与第3方向D3在旋转磁场的旋转方向上相差30°。如图24的例子所示，使第1方向D1与第3方向D3的倾斜的情况下，最好是第1方向D1与第3方向D3相对于磁体6的半径方向分别形成的角度为绝对值相等的值即-15°与15°(以旋转磁场的旋转方向为正)。同样，在像图26所示的例子那样使第1方向D1和第3方向D3倾斜的情况下，第1方向D1与第3方向D3相对于磁体7的移动方向的正交方向分别形成的角度最好是绝对值相等的值即-15°与15°(以旋转磁场的旋转方向为正)。

又，在本实施方式中，与第3实施方式一样，最好是将第1检测部10与第2检测部20配置于不同的位置上，使第1位置P1与第2位置P2为互不相同的位置。在这种情况下，使第1位置P1与第2位置P2的偏离为与信号周期T的1/6的整数倍、即第3误差成分周期的1/2的整数倍(信号周期T的1/2的整数倍的情况除外)相当的量。在这种情况下，在利用旋转磁场传感器1检测从图27所示的磁体6的外周部发生的旋转磁场的方向的情况下，第1位置P1与第2位置P2的偏离为磁体6的旋转角15°的整数倍(旋转角45°的整数倍的情况除外)。又，利用旋转磁体传感器1对从图28所示的磁体7的外周部发生的旋转磁场的方向进行检测的情况下，使第1位置P1与第2位置P2的偏离为磁体7的1/12节距的整数倍(1/4节距的整数倍的情况除外)。

本实施方式的其他结构、作用以及效果与第1实施方式、第2实施方式或第3实施方式相同。还有，在本实施方式中，也可以使用霍尔元件代替AMR元件。

第5实施方式

下面参照图30～32对本发明第5实施方式的旋转磁场传感器进行说明。图30是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的方框图。图31是表示本实施方式的旋转磁场传感器的结构的说明图。图32是表示本实施方式的变形例的旋转磁场传感器的结构的概要立体图。首先，对本实施方式的旋转磁场传感器201的结构进行说明。图31将第2实施方式的图23和图24所示的磁体6作为发生方向旋转的旋转磁场的部件的例子表示。旋转磁场传感器201与第2实施方式的图23和图24所示的例子一样，对从磁体6外周部发生的旋转磁场的方向进行检测。

如图30所示，旋转磁场传感器201具备第1和第2复合检测部210A、210B。第1复合检测部210A是检测第1基准位置PRA上的旋转磁场的方向相对于第1基准方向DRA形成的角度θA的检测器。第2复合检测部210B是检测第2基准位置PRB上的旋转磁场的方向相对于第2基准方向DRB形成的角度θB的检测器。图31也表示第1和第2基准位置PRA、PRB以及第1和第2基准方向DRA、DRB。如图31所示，第2基准位置PRB相对于第1基准位置PRA偏离与旋转磁场的旋转周期的1/4、即电角度90°相当的量。又将第1和第2基准方向DRA、DRB都设定在磁体6的半径方向上，第2基准位置PRB上的旋转磁场的方向相对第2基准方向DRB形成的角度θB与第1基准位置PRA上的旋转磁场的方向相对第1基准方向DRA形成的角度θA相差相当于电角度90°的角度。

复合检测部210A、210B的结构分别与第1实施方式的旋转磁场传感器1的结构相同。具体地说，第1复合检测部210A具备与信号生成部2、角度检测部3、以及控制部4相同结构的信号生成部2A、角度检测部3A以及控制部4A。信号生成部2A具有与第1检测部10、第2检测部20、第1运算电路131、第2运算电路132相同结构的第1检测部10A、第2检测部20A、第1运算电路131A、第2运算电路132A。同样，第2复合检测部210B具备与信号生成部2、角度检测部3、以及控制部4相同结构的信号生成部2B、角度检测部3B、以及控制部4B。信号生成部2B具备与第1检测部10、第2检测部20、第1运算电路131、第2运算电路132相同结构的第3检测部10B、第4检测部20B、第3运算电路131B、第4运算电路132B。还有，虽然在图30中未图示，第1和第2复合检测部210A、210B除了上述结构要素以外，分别具有图3所示的A/D变换器AD1～AD8、开关SW1～SW8、差分电路111、112、121、122。第1检测部10A配置于第1位置，第2检测部20A配置于第2位置，第3检测部10B配置于第3位置，第4检测部20B配置于第4位置。

第1和第2检测部10A、20A的、相对于磁体6的相对位置关系与第2实施方式的第1和第2检测部10、20的、相对于磁体6的相对位置关系相同。第3和第4检测部10B、20B的、相对于磁体6的相对位置关系也与第2实施方式的第1和第2检测部10、20的、相对于磁体6的相对位置关系相同。第3和第4检测部10B、20B被配置于相对第1和第2检测部10A、20A偏离与旋转磁场的旋转周期1/4、即电角度90°相当的量的位置上。

配置第1检测部10A的位置就是第1位置，配置第2检测部20A的位置就是第2位置。第1基准位置PRA与第1及第2位置的关系和第1实施方式中图2所示的基准位置PR与第1及第2位置P1、P2相同。第1基准位置PRA、第1位置、第2位置分别对应于图2所示的基准位置PR、第1位置P1、第2位置P2。第1位置与第2位置是旋转磁场的旋转方向的相同位置，与第1基准位置PRA一致。

第1检测部10A在第1位置上检测旋转磁场的第1方向的成分和旋转磁场的第2方向的成分。第2检测部20A在第2位置检测旋转磁场的第3方向的成分和旋转磁场的第4方向的成分。第1基准方向DRA与第1～第4方向的关系和第1实施方式中图2所示的基准方向DR与第1～第4方向D1～D4的关系相同。第1基准方向DRA、第1方向、第2方向、第3方向、第4方向分别对应于图2所示的基准方向DR、第1方向D1、第2方向D2、第3方向D3、第4方向D4。第1方向与第2方向正交，第3方向与第4方向也正交。第1方向与第3方向在旋转磁场的旋转方向上相差60°。第2方向是从第1基准方向DRA旋转-30°的方向。第4方向是从第1基准方向DRA旋转30°的方向。

又，配置第3检测部10B的位置就是第3位置，配置第4检测部20B的位置就是第4位置。第2基准位置PRB与第3及第4位置的关系和第1实施方式中图2所示的基准位置PR与第1及第2位置P1、P2相同。第2基准位置PRB、第3位置、第4位置分别对应于图2所示的基准位置PR、第1位置P1、第2位置P2。第3位置与第4位置在旋转磁场的旋转方向上处于相同位置，与第2基准位置PRB一致。

第3检测部10B在第3位置上对旋转磁场的第5方向的成分和旋转磁场的第6方向的成分进行检测，第4检测部20B在第4位置上对旋转磁场的第7方向的成分和旋转磁场的第8方向的成分进行检测。第2基准方向DRB与第5～第8方向的关系和第1实施方式中图2所示的基准方向DR与第1～第4方向D1～D4的关系相同。第2基准方向DRB、第5方向、第6方向、第7方向、第8方向分别对应于图2所示的基准方向DR、第1方向D1、第2方向D2、第3方向D3、第4方向D4。第5方向与第6方向正交，第7方向与第8方向也正交。第5方向与第7方向在旋转磁场的旋转方向上相差60°。第6方向是从第2基准方向DRB旋转-30°的方向。第8方向是从基准方向DRB旋转30°的方向。

第1检测部10A具有第1检测电路11A和第2检测部12A。第1检测电路11A以及第2检测电路12A的结构与第1实施方式的第1检测电路11及第2检测电路12相同。第1检测电路11A检测旋转磁场的第1方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第2检测电路12A检测旋转磁场的第2方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第1方向是第1检测电路11A检测旋转磁场时的基准方向。第2方向是第2检测电路12A检测旋转磁场时的基准方向。

第2检测部20A具有第3检测电路21A和第4检测电路22A。第3检测电路21A以及第4检测电路22A的结构与第1实施方式的第3检测电路21及第4检测电路22相同。第3检测电路21A检测旋转磁场的第3方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第4检测电路22A检测旋转磁场的第4方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第3方向是第3检测电路21A检测旋转磁场时的基准方向。第4方向是第4检测电路22A检测旋转磁场时的基准方向。

第3检测部10B具有第5检测电路11B和第6检测电路12B。第5检测电路11B以及第6检测电路12B的结构与第1实施方式的第1检测电路11及第2检测电路12相同。第5检测电路11B检测旋转磁场的第5方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第6检测电路12B检测旋转磁场的第6方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第5方向是第5检测电路11B检测旋转磁场时的基准方向。第6方向是第6检测电路12B检测旋转磁场时的基准方向。

第4检测部20B具有第7检测电路21B和第8检测电路22B。第7检测电路21B以及第8检测电路22B的结构与第1实施方式中第3检测电路21及第4检测电路22相同。第7检测电路21B检测旋转磁场的第7方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第8检测电路22B检测旋转磁场的第8方向的成分的强度，输出表示该强度的信号。第7方向是第7检测电路21B检测旋转磁场时的基准方向。第8方向是第8检测电路22B检测旋转磁场时的基准方向。

在图31所示的例子中，磁体6包含两组N极与S极，磁体6旋转一次的时间里旋转磁场旋转2次。在这种情况下，检测电路11A、12A、21A、22A、11B、12B、21B、22B的输出信号中一个周期即电角度360°相当于磁体6的1/2转即磁体6的旋转角度180°。又，第1～第8检测电路11A、12A、21A、22A、11B、12B、21B、22B的输出信号以相等的信号周期T周期性变化。第3检测电路21A的输出信号的相位与第1检测电路11A的输出信号的相位不同。第4检测电路22A的输出信号的相位与第2检测电路12A的输出信号的相位不同。第7检测电路21B的输出信号的相位与第5检测电路11B的输出信号的相位不同。第8检测电路22B的输出信号的相位与第6检测电路12B的输出信号的相位不同。在本实施方式中，第1～第8检测电路11A、12A、21A、22A、11B、12B、21B、22B的输出信号的相位的关系特别是形成如下所述关系是理想的。

第2检测电路12A的输出信号的相位最好是相对于第1检测电路11A的输出信号的相位相差信号周期T的1/4的奇数倍的不同。第4检测电路22A的输出信号的相位最好是相对于第3检测电路21A的输出信号的相位相差信号周期T的1/4的奇数倍的不同。但是从磁检测元件的制作精度等观点考虑，第1检测电路11A的输出信号与第2检测电路12A的输出信号的相位差和第3检测电路信号21A与第4检测电路22A的输出信号的相位差也可以分别稍微偏离信号周期T的1/4的奇数倍。第3检测电路21A的输出信号的相位相对于第1检测电路11A的输出信号的相位相差信号周期T的1/2的整数倍以外的、信号周期T的1/6的整数倍是理想的。

第6检测电路12B的输出信号的相位最好是相对于第5检测电路11B的输出信号的相位相差信号周期T的1/4的奇数倍。第8检测电路22B的输出信号的相位最好是相对于第7检测电路21B的输出信号的相位相差信号周期T的1/4的奇数倍。但是从磁检测元件的制作精度等观点考虑，第5检测电路11B的输出信号与第6检测电路12B的输出信号的相位差和第7检测电路21B的输出信号与第8检测电路22B的输出信号的相位差也可以分别稍微偏离信号周期T的1/4的奇数倍。第7检测电路21B的输出信号的相位相对于第5检测电路11B的输出信号的相位相差信号周期T的1/2的整数倍以之外的、信号周期T的1/6的整数倍是理想的。在以下说明中，设定第1～第8检测电路11A、12A、21A、22A、11B、12B、21B、22B的输出信号的相位关系形成如上所述的理想的关系。

第1运算电路131A基于第1和第3检测电路的11A、21A的输出信号生成第1信号，其中所述第1信号与旋转磁场的第1方向的成分的强度和旋转磁场的第3方向的成分的强度均具有对应关系，而且与第1和第3检测电路11A、21A的输出信号相比，减少了信号周期T的1/3的周期的第3误差成分。第2运算电路132A基于第2和第4检测电路12A、22A的输出信号成第2信号，其中所述第2信号与旋转磁场的第2方向的成分的强度和旋转磁场的第4方向的成分的强度均具有对应关系，而且与第2和第4检测电路12A、22A的输出信号相比，减少了信号周期T的1/3的周期的第3误差成分。第1和第2信号的生成方法与第1实施方式的第1和第2信号的生成方法相同。

角度检测部3A基于第1信号和第2信号，计算第1基准位置PRA上的旋转磁场的方向相对于第1基准方向DRA形成的角度θA的检测值。下面将利用角度检测部3A计算出的检测值称为第1角度检测值，用记号θAs表示。第1角度检测值θAs如果不考虑误差，则有与基准位置的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度之差为一定值(包含0)的关系。从而，第1角度检测值θAs与基准位置的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度有对应关系。第1角度检测值θAs的计算方法与第1实施方式的角度检测值θs的计算方法相同。

第3运算电路131B基于第5和第7检测电路11B、21B的输出信号生成第3信号，其中所述第3信号与旋转磁场的第5方向的成分的强度和旋转磁场的第7方向的成分的强度均具有对应关系，而且与第5和第7检测电路11B、21B的输出信号相比，减少了信号周期T的1/3的周期的第3误差成分。第4运算电路132B基于第6和第8检测电路12B、22B的输出信号生成第4信号，其中所述第4信号与旋转磁场的第6方向的成分的强度和旋转磁场的第8方向的成分的强度均具有对应关系，而且与第6和第8检测电路12B、22B的输出信号相比，减少了信号周期T的1/3的周期的第3误差成分。第3和第4信号的生成方法与第1实施方式的第1和第2信号的生成方法相同。

角度检测部3B基于第3信号和第4信号，计算第2基准位置PRB上的旋转磁场的方向相对于第2基准方向DRB形成的角度θB的检测值。下面将利用角度检测部3B计算出的检测值称为第2角度检测值，用记号θBs表示。第2角度检测值θBs如果不考虑误差，则有与基准位置的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度之差为一定值(包含0)的关系。从而，第2角度检测值θBs与基准位置的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度有对应关系。第2角度检测值θBs的计算方法与第1实施方式的角度检测值θs的计算方法相同。

如图30所示，旋转磁场传感器201还具有基于角度检测部3A计算出的第1角度检测值θAs和角度检测部3B计算出的第2角度检测值θBs，计算与旋转磁场传感器201的基准位置的旋转磁场的方向相对于旋转磁场传感器201的基准方向形成的角度具有对应关系的角度检测值θs的第5运算电路211。第5运算电路211可以利用例如微机实现。还有，旋转磁场传感器201的基准位置和基准方向可以分别与第1基准位置PRA和第1基准方向DRA一致，也可以分别与第2基准位置PRB和第2基准方向DRB一致，也可以是分别与这些位置和方向不同的任意位置和方向。

下面参照图32对本实施方式的变形例的旋转磁场传感器201的结构进行说明。图32中作为发生方向旋转的旋转磁场的部件的例子，表示第2实施方式的图25和图26所示的磁体7。变形例的旋转磁场传感器201与第2实施方式的图25和图26所示的例子一样，对从磁体7的外周部发生的旋转磁场的方向进行检测。

图32也表示第1和第2基准位置PRA、PRB、以及第1和第2基准方向DRA、DRB。如图32所示，第2基准位置PRB相对于第1基准位置PRA只偏离与旋转磁场的旋转周期的1/4即电角度90°相当的量、即磁体7的1/4节距。又，在图32所示的例子中，将第1和第2基准方向DRA、DRB都设定在XY平面内与磁体7的移动方向正交的方向上。

第1和第2检测部10A、20A的相对于磁体7的相对位置关系，与第2实施方式中第1和第2检测部10、20的相对于磁体7的相对位置关系相同。第3和第4检测部10B、20B的相对于磁体7的相对位置关系也与第2实施方式中第1和第2检测部10、20的相对于磁体7的相对位置关系相同。在变形例中，第3和第4检测部10B、20B配置于相对于第1和第2检测部10A、20A偏离与旋转磁场的旋转周期的1/4即电角度90°相当的量、即磁体7的1/4节距的位置。

下面对第5运算电路211的角度检测值θs的计算方法进行说明。在本实施方式中，基于复合检测部210A的角度检测部3A计算出的第1角度检测值θAs和复合检测部210B的角度检测部3B计算出的第2角度检测值θBs，利用第5运算电路211计算角度检测值θs。在图31和图32所示的例子中，复合检测部210B的第3和第4检测部10B、20B配置于相对复合检测部210A的第1和第2检测部10A、10B偏移相当于电角度90°的量的位置上。因此，由复合检测部210A得到的第1角度检测值θAs的相位与由复合检测部210B得到的第2角度检测值θBs的相位相差电角度90°。这些例子中，第5运算电路211利用下式(6)计算θs。

θs＝(θAs +θBs +π/2)/2 ……(6)

下面对旋转磁场传感器201的作用和效果进行说明。在旋转磁场传感器201中，根据基于第1和第3检测电路11A、21A的输出信号生成的第1信号和基于第2和第4检测电路12A、22A的输出信号生成的第2信号，利用角度检测部3A计算第1角度检测值θAs。又，在旋转磁场传感器201中，根据基于第5和第7检测电路11B、21B的输出信号生成的第3信号和基于第6和第8检测电路12B、22B的输出信号生成的第4信号，利用角度检测部3B计算第2角度检测值θBs。然后，基于第1角度检测值θAs和第2角度检测值θBs，利用第5运算电路211，用式(6)计算与基准位置的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度有对应关系的角度检测值θs。

本实施方式的旋转磁场传感器201适于减小因旋转磁场而发生的角度误差。在这里，参照图31～图33，对因旋转磁场的缘故而发生角度误差的理由进行说明。虽然未图示，在图31所示的例子中，旋转磁场分别包含磁体6的半径方向上的分量Hr和在XY平面内与Hr正交的方向上的分量Hθ()。又，在图32所示的例子中，旋转磁场包含在XY平面内与磁体7的移动方向正交的方向上的分量Hr和在XY平面内与Hr正交的方向上的分量Hθ(未图示)。

在这里，图31或图32所示的例子中，考虑由第1和第2检测部10A、20A分别检测出旋转磁场，根据这些检测部10A、20A的输出信号得到第1角度检测值θAs的检测情况。图33表示在该情况下的Hr、Hθ、θAs以及第1角度误差dθA的关系的一个例子。在图33中，横轴表示θA，纵轴表示Hr、Hθ、θAs、dθA。还有，在图33为了方便，对于纵轴的θAs，实际角度在90°～270°范围的情况下用减去180°的数值表示，实际角度在270°～360°范围的情况下，用减去360°的数值表示。在以下的说明中使用的与图33相同的图中，也采用与图33相同的表示方法。又，为了容易理解，图33的第1角度误差dθA的波形将振幅描绘得比实际情况大。图31或图32所示的例子中，有时候旋转磁场的方向或旋转磁场的一方向的成分的强度不按照正弦函数变化。在这种情况下，第1角度检测值θAs包含相对设想为旋转磁场方向理想地旋转的情况的第1角度检测值θAs的理论值的第1角度误差dθA。同样，由第3和第4检测部10B、20B分别检测旋转磁场，根据这些检测部10B、20B的输出信号得到第2角度检测值θBs的情况下，也是第2角度检测值θBs包含相对设想为旋转磁场方向理想地旋转的情况的第2角度检测值θBs的理论值的第2角度误差dθB。第1和第2角度误差dθA、dθB随着旋转磁场方向的变化，以相等的角度误差周期周期性变化，而且第1和第2角度误差dθA、dθB的变化与旋转磁场的方向变化相关。角度误差周期为旋转磁场的方向的旋转周期的1/2。

下面参照图34和图35，对利用旋转磁场传感器201能够减小因旋转磁场的缘故引发的角度误差的情况进行说明。在图34中，(a)表示第1角度检测值θAs与第1角度检测值θAs中包含的第1角度误差dθA之间的关系，在图34中(b)表示第2角度检测值θBs与第2角度检测值θBs中包含的第2角度误差dθB之间的关系。在图34所示的例子中，第1角度误差dθA以及第2角度误差dθB的振幅为±0.17°。在本实施方式中，第3位置与第4位置分别相对于第1位置和第2位置偏离与角度误差周期的1/2(电角度90°)相当的量，角度检测值θAs、θBs的相位相差角度误差周期的1/2(电角度90°)，从而，计算角度检测值θs时，第1角度误差dθA的相位与第2角度误差dθB的相位相互反相。因此第1角度误差dθA与第2角度误差dθB相互抵消。

图35表示如上所述计算出的角度检测值θs与该角度检测值θs中包含的角度误差dθ之间的关系。在图35中基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度用记号θ表示。如图35所示，角度误差dθ与第1角度误差dθA及第2角度误差dθB相比大幅度减小。在图35所示的例子中，角度误差dθ的振幅为±0.03°。

还有，在本实施方式中，第3位置与第4位置分别相对于第1位置和第2位置偏离与角度误差周期的1/2相当的量。但是，第3位置与第4位置只要分别相对于第1位置和第2位置偏离与角度误差周期的1/2的奇数倍相当的量即可。在这种情况下，角度误差dθA与角度误差dθ相互抵消，可以使角度检测值θs中包含的角度误差dθ大大减小。

又，在本实施方式中，第1角度检测值θAs与第2角度检测值θBs的相位差不限于电角度90°，可以是任意大小。第1角度检测值θAs与第2角度检测值θBs之间的相位差记为β时，第5运算电路211利用下述式(7)计算出θs。

θs＝(θAs+θBs +β)/2 ……(7)

又，在本实施方式中，第1角度检测值θAs的计算方法与第1实施方式中的角度检测值θs的计算方法相同。从而，如第1实施方式所述，由于MR元件的缘故MR元件的输出波形发生畸变，各检测电路的输出信号包含第3误差成分的情况下，第1检测电路11A的输出信号中包含的第3误差成分的相位与第3检测电路21A的输出信号中包含的第3误差成分的相位在生成第1信号时相互反相，第2检测电路12A的输出信号中包含的第3误差成分的相位与第4检测电路22A的输出信号中包含的第3误差成分的相位在生成第2信号时相互反相。因此如果采用本实施方式，由于与第1实施方式中的说明相同的理由，由于MR元件的缘故而引起的第1角度检测值θAs的误差能够得到减小。

又如第1实施方式所说明，在各检测电路的输出信号包含非同相位误差成分的情况下，第1信号包含由于非同相位误差成分的缘故而引起的第1误差成分，第2信号包含由于非同相位误差成分的缘故而引起的误差成分。在本实施方式中，与第1实施方式一样，利用由第1信号的平方与第2信号的平方之和形成且周期为信号周期T的1/2的平方和信号的性质，能够计算出作为第1误差成分的推定值的第1误差成分推定值和作为第2误差成分的推定值的第2误差成分推定值。如果采用本实施方式，根据从第1信号减去第1误差成分推定值生成的第1修正后信号和从第2信号减去第2误差成分推定值生成的第2修正后信号，计算第1角度检测值θAs，这样能够减小第1角度检测值θAs的误差。

同样，在本实施方式中，第2角度检测值θBs的计算方法与第1实施方式的角度检测值θs的计算方法相同。从而，如第1实施方式中的说明所述，由于MR元件的缘故，MR元件的输出信号波形发生畸变，各检测电路的输出信号包含第3误差成分的情况下，第5检测电路11B的输出信号中包含的第3误差成分的相位与第7检测电路21B的输出信号中包含的第3误差成分的相位在生成第3信号时相互反相，第6检测电路12B的输出信号中包含的第3误差成分的相位与第8检测电路22B的输出信号中包含的第3误差成分的相位在生成第4信号时相互反相。因此，如果采用本实施方式，由于与第1实施方式的说明相同的理由，因MR元件引起的第2角度检测值θBs的误差可以得到减小。

又，与第1和第2信号一样，各检测电路的输出信号包含非同相位误差成分的情况下，第3信号包含因非同相位误差成分引发的第1误差成分，第4信号包含因非同相位误差成分引发的第2误差成分。在本实施方式中，与第1和第2信号一样，利用由第3信号的平方与第4信号的平方之和形成且周期为信号周期T的1/2的平方和信号的性质，能够计算出作为第1误差成分的推定值的第1误差成分推定值和作为第2误差成分的推定值的第2误差成分推定值。如果采用本实施方式，根据从第3信号减去第1误差成分推定值生成的第3修正后信号和从第4信号减去第2误差成分推定值生成的第4修正后信号，计算第2角度检测值θBs，这样能够减小第2角度检测值θBs的误差。

这样，如果采用本实施方式，能够减小因MR元件的缘故而引起的角度检测值θAs、θBs的误差，因此对于最后得到的角度检测值θs也能够减小因MR元件的缘故而引起的误差。

本实施方式的其他结构、作用、以及效果与第2实施方式一样。

还有，本发明不限于上述各实施方式，可以有各种变更。例如各实施方式中的多个检测部的配置只是一个例子，多个检测部的配置在满足权利要求书所记载的要件的范围内可以有各种变更。

根据以上说明，显然能够实施本发明的各种状态和变形例。从而，在以下所述的权利要求范围的均等的范围内，上述最佳实施方式以外的形态也能够实施本发明。

Claims

1.一种旋转磁场传感器，是检测基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向形成的角度的旋转磁场传感器，其特征在于，具备：

信号生成部，包含检测所述旋转磁场的多个磁检测元件，根据所述多个磁检测元件的输出信号，生成与所述旋转磁场的互不相同的方向的成分的强度对应的第1和第2信号；以及

角度检测部，根据所述信号生成部生成的所述第1和第2信号，计算与所述基准位置上的所述旋转磁场的方向相对于所述基准方向形成的角度有对应关系的角度检测值，

所述第1信号包含第1理想成分和第1误差成分，

所述第2信号包含第2理想成分和第2误差成分，

所述第1理想成分和第2理想成分按照相等的信号周期周期性地变化，以描画出理想的正弦曲线，

所述第2理想成分的相位不同于所述第1理想成分的相位，

所述第1理想成分的平方与所述第2理想成分的平方之和为一定值，

所述第1误差成分与第2误差成分相互同步地变化，而且它们的周期为所述信号周期的1/3，

所述角度检测部具有：

第1运算部，生成由所述第1信号的平方与所述第2信号的平方之和形成且周期等于所述信号周期的1/2周期的平方和信号；

第2运算部，根据所述平方和信号，计算所述第1误差成分的推定值即第1误差成分推定值和所述第2误差成分的推定值即第2误差成分推定值；以及

第3运算部，从所述第1信号减去所述第1误差成分推定值，生成第1修正后信号，从所述第2信号减去所述第2误差成分推定值，生成第2修正后信号，同时根据所述第1和第2修正后信号，计算出所述角度检测值。

2.权利要求1所述的旋转磁场传感器，其特征在于，

所述第1运算部根据所述第1和第2信号计算出暂定角度检测值，同时将所述平方和信号作为所述暂定角度检测值的函数表示，所述第2运算部检测出所述平方和信号的振幅以及作为所述暂定角度检测值的函数表示时的所述平方和信号的初始相位，采用所述平方和信号的振幅以及初始相位与所述暂定角度检测值，计算出所述第1及第2误差成分推定值。

3.权利要求2所述的旋转磁场传感器，其特征在于，将所述第1和第2信号记为S1、S2，将所述暂定角度检测值记为θt，将所述平方和信号的振幅以及初始相位记为2Ft、φt时，所述暂定角度检测值作为atan(S1/S2)被计算出，所述平方和信号表示为1+Ft²+2Ft·cos(2θt+φt)，所述第1误差成分推定值作为Ft·sin(3θt+φt)被计算出，所述第2误差成分推定值作为Ft·cos(3θt+φt)被计算出。

4.权利要求1所述的旋转磁场传感器，其特征在于，

所述信号生成部具有检测所述旋转磁场的互不相同的方向的成分的强度，输出表示该强度的信号的第1和第2检测电路，

所述第1和第2检测电路分别包含至少一个磁检测元件，

所述第1和第2检测电路的输出信号按照所述信号周期周期性地变化，

所述第2检测电路的输出信号的相位相对于所述第1检测电路的输出信号的相位，相差所述信号周期的1/4的奇数倍，

所述第1信号基于所述第1检测电路的输出信号生成，所述第2信号基于所述第2检测电路的输出信号生成。

5.权利要求4所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1和第2检测电路分别包含一对磁检测元件作为所述至少一个磁检测元件，其中，所述一对磁检测元件串联连接。

6.权利要求5所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1和第2检测电路分别具有惠斯通电桥电路，其中，所述惠斯通电桥电路包含串联连接的第1对磁检测元件和串联连接的第2对磁检测元件。

7.权利要求5所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述磁检测元件是磁阻效应元件。

8.权利要求7所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述磁阻效应元件具有磁化方向固定的磁化固定层、磁化方向按照所述旋转磁场的方向变化的自由层、以及配置于所述磁化固定层与自由层之间的非磁性层。

9.权利要求8所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第2检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向垂直于所述第1检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向。

10.权利要求1所述的旋转磁场传感器，其特征在于，

所述信号生成部具备

在第1位置检测所述旋转磁场的第1检测部；以及

在第2位置检测所述旋转磁场的第2检测部，

所述第1检测部具有检测所述旋转磁场的第1方向的成分的强度，输出表示该强度的信号的第1检测电路；以及检测所述旋转磁场的第2方向的成分的强度，输出表示该强度的信号的第2检测电路，

所述第2检测部具有检测所述旋转磁场的第3方向的成分的强度，输出表示该强度的信号的第3检测电路；以及检测所述旋转磁场的第4方向的成分的强度，输出表示该强度的信号的第4检测电路，

所述第1～第4检测电路分别包含至少一个磁检测元件，

所述第1～第4检测电路的输出信号按照所述信号周期周期性地变化，

所述第3检测电路的输出信号的相位不同于所述第1检测电路的输出信号的相位，

所述第4检测电路的输出信号的相位不同于所述第2检测电路的输出信号的相位，

所述第1～第4检测电路的输出信号分别包含按照所述信号周期的1/3周期与所述第1～第4检测电路的输出信号同步变化的第3误差成分，

所述信号生成部还具备

第1运算电路，根据所述第1和第3检测电路的输出信号，生成与所述旋转磁场的第1方向的成分的强度和所述旋转磁场的第3方向的成分的强度均具有对应关系并且与所述第1和第3检测电路的输出信号相比减少了所述第3误差成分的所述第1信号；以及

第2运算电路，根据所述第2和第4检测电路的输出信号，生成与所述旋转磁场的第2方向的成分的强度和所述旋转磁场的第4方向的成分的强度均具有对应关系并且与所述第2和第4检测电路的输出信号相比减少了所述第3误差成分的所述第2信号。

11.权利要求10所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1和第2运算电路生成归一化为振幅相等的第1和第2信号。

12.权利要求10所述的旋转磁场传感器，其特征在于，

所述第2检测电路的输出信号的相位相对于所述第1检测电路的输出信号的相位相差所述信号周期的1/4的奇数倍，

所述第3检测电路的输出信号的相位相对于所述第1检测电路的输出信号的相位相差除所述信号周期的1/2的整数倍以外的、所述信号周期的1/6的整数倍，

所述第4检测电路的输出信号的相位相对于所述第3检测电路的输出信号的相位相差所述信号周期的1/4的奇数倍。

13.权利要求10所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1～第4检测电路分别包含一对磁检测元件作为所述至少一个磁检测元件，其中，所述一对磁检测元件串联连接。

14.权利要求13所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述第1～第4检测电路分别具有惠斯通电桥电路，其中，所述惠斯通电桥电路包含串联连接的第1对磁检测元件和串联连接的第2对磁检测元件。

15.权利要求13所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述磁检测元件是磁阻效应元件。

16.权利要求15所述的旋转磁场传感器，其特征在于，所述磁阻效应元件具有磁化方向固定的磁化固定层；磁化方向按照所述旋转磁场的方向变化的自由层；以及配置于所述磁化固定层与自由层之间的非磁性层。

17.权利要求16所述的旋转磁场传感器，其特征在于，

所述第2检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向垂直于所述第1检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向，

所述第4检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向垂直于所述第3检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向。