CN103703346B - 移动物体检测装置 - Google Patents

Abstract

移动物体检测装置包括：电流镜电路(43)，其包括并联连接在电源(Vdd)与地之间的第一和第二晶体管(Tr1，Tr2)，并且第一和第二晶体管的栅极连接到第一晶体管的接地侧端子；第一和第二磁阻元件(10a，10b)，其具有引脚层，并且分别布置在第一和第二晶体管与地之间；恒压电路(42，75)；电压输出电路(44)，其具有分别布置在第一晶体管和第二晶体管与第一和第二磁阻元件之间的第三和第四晶体管(Tr3，Tr4)，并且当恒压电路的输出施加到第三和第四晶体管的栅极时，该电压输出电路基于恒压电路的输出分别将恒定电压施加到第一和第二磁阻元件；以及第五晶体管(Tr5)，布置在第二和第四晶体管(Tr2，Tr4)之间以根据第四晶体管的电源侧端子的电位来操作。

Description

移动物体检测装置

相关申请的交叉引用

本申请涉及于2011年7月5日提交的日本专利申请No.2011-149212，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开内容涉及配置为检测由磁性材料制成的检测目标的移动的移动物体检测装置。

背景技术

已知可以通过利用产生施加到圆柱齿轮(spur gear)的偏磁场的偏磁体、被构建为两个串联连接的磁元件并具有随偏磁场的变化而变化的电阻的第一磁元件结构(pattem)、以及被构建为两个串联连接的磁元件并具有随偏磁场的变化而变化的电阻的第二磁元件结构，来检测作为检测目标的圆柱齿轮(转子)的旋转(例如，参照专利文献1)。

具体来说，在第一磁元件结构中，两个磁元件之间的连接点形成用于输出输出信号的输出端子。在第二磁元件结构中，两个磁元件之间的连接点形成用于输出输出信号的输出端子。

当圆柱齿轮旋转时，由偏磁体产生的磁力线(磁矢量)在旋转方向上产生位移。因此，第一和第二磁元件结构的输出信号发生变化。于是，比较器将第一磁元件结构的输出信号与第二磁元件结构的输出信号进行比较，并且输出表示圆柱齿轮的旋转角度的检测信号。

在专利文献1中，圆柱齿轮的旋转角度可以通过使用比较器将第一磁元件结构的输出信号与第二磁元件结构的输出信号进行比较而检测得到。然而，随着圆柱齿轮与偏磁体之间距离的增大，磁力线在旋转方向上的位移量(即，角度的变化量)减少。因此，第一和第二磁元件结构各自输出信号的变化量减少。从而，比较器难以比较第一和第二磁元件结构的输出信号。

上述问题不仅会存在于对旋转的圆柱齿轮的旋转进行检测的装置中，还会存在于对检测目标的位移进行检测的装置中。

现有技术

专利文献

专利文献1：JP-A-2000-337922

发明内容

鉴于上述原因，本公开内容的目的在于提供一种移动物体检测装置，其用于减少输出信号变化量的减小，甚至在检测目标与偏磁体相互远离时。

根据本公开内容的第一方面，移动物体检测装置包括电流镜电路，电流镜电路包括并联连接在电源与地之间的第一和第二晶体管。第一和第二晶体管的栅极连接到第一晶体管的接地侧端子。移动物体检测装置还包括具有引脚层(pin layer)并位于第一晶体管与地之间的第一磁阻元件、具有引脚层并位于第二晶体管与地之间的第二磁阻元件、配置为输出恒定电压的恒压电路、以及电压输出电路，该电压输出电路包括位于第一晶体管与第一磁阻元件之间的第三晶体管以及位于第二晶体管与第二磁阻元件之间的第四晶体管。当恒压电路的输出电压施加到第三和第四晶体管的栅极时，电压输出电路基于恒压电路的输出电压分别将恒定电压施加到第一和第二磁阻元件。移动物体检测装置还包括第五晶体管，该第五晶体管位于第二和第四晶体管之间并被配置为根据第四晶体管的电源侧端子的电位来操作。

将第一和第二磁阻元件布置成使得引脚层的磁化方向相互不同。第一和第二磁阻元件中的每个的电阻随着从偏磁体产生的在引脚层磁化方向上磁通密度分量的变化而变化。

在由第一和第二磁阻元件检测的磁通密度随着由磁性材料制成的检测目标的移动而变化的情况下，当第一磁阻元件的电阻变得大于第二磁阻元件的电阻时，从电源流到第一磁阻元件的第一电流变得小于从电源流到第二磁阻元件的第二电流，第二晶体管根据第一电流的减少来减小第二电流，并且第二磁阻元件的电阻变得小于第一磁阻元件的电阻，第五晶体管根据第二磁阻元件的电阻的减少来增大第二电流，以减小从第五晶体管的电源侧端子与第二晶体管的接地侧端子之间的共用连接端子输出的信号电平。

此外，在该情形下，当第一磁阻元件的电阻变得小于第二磁阻元件的电阻时，第一电流变得大于第二电流，第二晶体管根据第一电流的增大来增大第二电流，并且第二磁阻元件的电阻变得大于第一磁阻元件的电阻，第五晶体管根据第二磁阻元件的电阻的增大来减少第二电流，以增大从第二和第五晶体管之间的共用连接端子输出的信号电平。

根据第一方面，当检测目标移动时，第一磁阻元件的电阻变得大于第二磁阻元件的电阻，而第二磁阻元件的电阻变得小于第一磁阻元件的电阻。此外，当检测目标移动时，第一磁阻元件的电阻变得小于第二磁阻元件的电阻，而第二磁阻元件的电阻变得大于第一磁阻元件的电阻。

以这种方式，由于第一和第二磁阻元件的电阻以相反方向变化，使得第一电流和第二电流可以增大和减小，第二和第五晶体管之间的共用连接端子的输出信号电平发生变化。因此，即使在检测目标和偏磁体相互远离时，也可以减少输出信号的变化的减小。

注意的是，根据本公开内容的移动并不限于检测目标到另一位置的位移，而是包括检测目标的旋转。

根据本公开内容的第二方面，当检测目标移动时，第一状态和第二状态反复交替。在第一状态下，第一磁阻元件的电阻变得大于第二磁阻元件的电阻，而第二磁阻元件的电阻变得小于第一磁阻元件的电阻。在第二状态下，第一磁阻元件的电阻变得小于第二磁阻元件的电阻，而第二磁阻元件的电阻变得大于第一磁阻元件的电阻。

根据本公开内容的第三方面，当检测目标移动时，由偏磁体产生的磁通密度为零的零磁通密度部分反复穿过第一和第二磁阻元件，使得第一状态和第二状态反复交替。

根据第三方面，当检测目标移动时，零磁通密度部分反复穿过第一和第二磁阻元件。因此，由第一和第二磁阻元件检测的磁通密度可以充分变化。于是，第一和第二磁阻元件的电阻可以充分变化，并且第一和第二电流可以充分变化。因此，第五晶体管必定能用于增大或减小第二电流。因此，即使在检测目标和偏磁体相互远离时，也可以可靠地减少输出信号的变化的减小。

根据本公开内容的第四方面，移动物体检测装置还包括可变电阻元件和控制电路。可变电阻元件具有可控电阻并且并联连接到第三晶体管与地之间的第一磁阻元件。控制电路根据从第二与第五晶体管之间的共用连接端子输出的信号来控制可变电阻元件的电阻，通过这种方式使得从电源流到第一和第三晶体管的电流的变化相对于由第一磁阻元件检测的磁通密度的变化表现出滞后。

根据第四方面，即使在由第一磁阻元件检测的磁通密度出现波动(hunting)时，也可以减少流经第一和第三晶体管的电流的反复的增大和减小。因此，可以稳定从第二与第五晶体管之间的共用连接端子输出的信号电平。

根据本公开内容的第五方面，移动物体检测装置还包括并联连接到第三晶体管与地之间的第一磁阻元件的第一电阻元件和并联连接到第四晶体管与地之间的第二磁阻元件的第二电阻元件。将第一和第二电阻元件的电阻设定为使得表示第一磁阻元件和第一电阻元件的合成电阻与第一磁阻元件的磁通密度之间的关系的特性变得相反于表示第二磁阻元件和第二电阻元件的合成电阻与第二磁阻元件的磁通密度之间的关系的特性。

根据第五方面，即使在由于第一和第二磁阻元件的偏差(variations)而导致表示第一磁阻元件的电阻与磁通密度之间的关系的特性不与表示第二磁阻元件的电阻与磁通密度之间的关系的特性相反时，通过利用第一和第二电阻元件也可以校正第一和第二磁阻元件的偏差。

根据本公开内容的第六方面，第一和第二磁阻元件中的每个都是隧道磁阻元件。

通常，施加到隧道磁阻元件的电压必需是小的，以便防止隧道层被损坏。

根据第六实施例，施加到第一和第二磁阻元件的电压取决于恒压电路的输出电压。由于可以通过控制恒压电路的输出电压来控制施加到第一和第二磁阻元件的电压，因此易于将施加到作为隧道磁阻元件的第一和第二磁阻元件的电压设定成小的值。

通常，在隧道磁阻元件中随磁通密度变化的电阻变化大于在GMR(巨磁电阻元件)中随磁通密度变化的电阻变化。因此，即使在磁通密度的变化很小时，也可以增大第一电流的变化和第二电流的变化。因此，可以增大输出信号的变化。

根据本公开内容的第七方面，以引脚层的磁化方向彼此相反的方式来布置第一磁阻元件和第二磁阻元件。

根据本公开内容的第八方面，以引脚层的磁化方向平行于将偏磁体的S极与N极相连接的方向的方式来布置第一磁阻元件和第二磁阻元件。

因此，由第一和第二磁阻元件检测的磁通密度可以充分改变。因此，第一和第二磁阻元件的电阻可以充分改变，并且第一和第二电流可以充分改变。

此外，与第七方面一样，当以引脚层的磁化方向彼此相反的方式来布置第一磁阻元件和第二磁阻元件时，可以增大由第一和第二磁阻元件检测的磁通密度的变化。因此，可以增大第一和第二磁阻元件的电阻的变化。

根据本公开内容的第九方面，以引脚层的磁化方向彼此正交的方式来布置第一磁阻元件和第二磁阻元件。

附图说明

根据参照附图所做出的以下详细描述，本公开内容的上述以及其它目的，特性和优点将会变得更加明显。在附图中：

图1是示出根据本公开内容第一实施例的旋转检测装置的示意性配置的视图；

图2是示出图1的旋转检测装置的电路配置的视图；

图3是示出图1的偏磁体和TMR的布局的视图；

图4是示出图1的偏磁体和TMR的布局的视图；

图5是示出图1的TMR的磁通密度与电阻之间的关系的特性图；

图6是示出图1的TMR的磁通密度与电阻之间的关系的特性图；

图7是示出根据本公开内容的第二实施例的旋转检测装置的电路配置的视图；

图8是示出根据本公开内容的第三实施例的旋转检测装置的电路配置的视图；

图9是示出根据本公开内容的第四实施例的旋转检测装置的电路配置的视图；

图10是示出根据本公开内容的第五实施例的旋转检测装置的示意性配置的视图；

图11是用于说明根据第五实施例的磁化转子的配置的视图；

图12是示出根据第五实施例的施加到TMR的磁场方向与引脚层磁化方向的视图；

图13是示出根据第五实施例的变型的施加到TMR的磁场方向与引脚层的磁化方向的视图；以及

图14是根据本公开内容的变型的TMR引脚层的磁化方向的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述本公开内容的这些实施例。在整个实施例中，为了简化说明，附图中相同的符号表示相同或等同部分。

(第一实施例)

图1中示出了根据本公开内容第一实施例的旋转检测装置1。图1是示出旋转检测装置1的示意性配置的视图。

图1中示出的旋转检测装置1通过利用TMR10a、10b来检测作为检测目标的圆柱齿轮10的旋转，并且除了TMR10a、10b之外，该旋转检测装置1还包括偏磁体20和电路芯片30。

圆柱齿轮10是由诸如铁的磁性材料所制成的转子。偏磁体20是永磁体，并且将S极和N极在圆柱齿轮10的径向上(图中的横向方向)布置为成一直线。根据本实施例，偏磁体20被取向为使得N极可以面向圆柱齿轮10的外周部分。例如，偏磁体20的形状类似于大体正方形板状。

电路芯片30为电路板并被安装在偏磁体20上，包括TMR10a、10b的旋转检测电路实现在该电路板上。旋转检测装置1的电路配置将在稍后描述。

TMR10a、10b安装在电路芯片30上。TMR10a、10b位于偏磁体20的邻近圆柱齿轮10的一侧。每个TMR10a、10b都是具有隧道层和引脚层的常用隧道磁阻元件。

根据本实施例，每个TMR10a、10b的引脚层的磁化方向平行于将偏磁体20的S极与N极相连接的方向。TMR10a、10b布置为使得引脚层的磁化方向可以彼此相反。

图1中的箭头Ta表示TMR10a的引脚层的磁化方向，以及图1中的箭头Tb表示TMR10b的引脚层的磁化方向。

图2示出了根据本实施例的旋转检测装置1的电路配置。旋转检测装置1包括电阻元件R1、R2、R3和R4，电容器40，齐纳二极管41，恒压电路42，电流镜电路43，电压输出电路44，晶体管Tr5、Tr6，缓冲电路47，以及反相电路48。

电阻元件R1和电容器40串联连接在电源Vdd的正极与地之间，以形成低通滤波电路。

齐纳二极管41连接在电阻元件R1和电容40之间的共用连接端子50与地之间，以形成过压保护元件，来用于吸收共用连接端子50与地之间的过电压。

恒压电路42根据从共用连接端子50通过电阻元件R2提供的电压，输出恒定电压。具体来说，恒压电路42包括晶体管42a、42b。晶体管42a、42b串联连接在电阻元件R2与地之间。每个晶体管42a、42b都是栅极连接到漏极的nMOS晶体管。因此，从出自晶体管42a、42b的电源侧晶体管42a的栅极和漏极之间的共用连接端子52输出恒定电压。通过晶体管42a、42b的阈值电压来设定该恒定电压。

电流镜电路43包括晶体管Tr1、Tr2。晶体管Tr1、Tr2是pMOS晶体管，并且并联连接在共用连接端子50与地之间。晶体管Tr1、Tr2的栅极一起连接到晶体管Tr1的漏极。

电压输出电路44包括晶体管Tr3、Tr4。晶体管Tr3布置在晶体管Tr1与地之间。晶体管Tr4布置在晶体管Tr2与地之间。TMR10a布置在晶体管Tr3与地之间。TMR10b布置在晶体管Tr4与地之间。

恒压电路42的输出电压施加到晶体管Tr3、Tr4的栅极。因此，通过将恒压电路42的输出电压V减去晶体管Tr3的阈值电压Vth1而得到的恒定电压(V-Vth1)施加在TMR10a的两端之间。通过将恒压电路42的输出电压V减去晶体管Tr4的阈值电压Vth2而得到恒定电压(V-Vth2)施加在TMR10b的两端之间。

晶体管Tr5是nMOS晶体管，并且布置在晶体管Tr2、Tr4之间。

缓冲电路47布置在晶体管Tr5的栅极和源极之间，并且根据共用连接端子52的电位来控制晶体管Tr5。

在图2中，缓冲电路47通过反相电路的电路符号来表示。然而，缓冲电路47根据共用连接端子52的电位连续地改变输出信号的电平。具体来说，当共用连接端子52的电位增大时，缓冲电路47的输出信号电平减小，并且当共用连接端子52的电位减小时，缓冲电路47的输出信号电平增大。共用连接端子52是晶体管Tr5的源极与晶体管Tr4的漏极之间的共用连接端子。

反相电路48根据从共用连接端子53输出的信号，输出高电平信号或低电平信号。共用连接端子53是晶体管Tr2的漏极与晶体管Tr5的漏极之间的共用连接端子。

晶体管Tr6布置在电源Vaa与地之间，并且根据反相电路48的输出信号来导通和关断。电阻元件R3、R4串联连接在晶体管Tr6与电源Vaa之间。从电阻元件R3、R4之间的共用连接端子54输出传感器信号。如稍后将描述的，传感器信号表示圆柱齿轮10的旋转角度。

实施例中的电源Vdd的输出电压设定为与电源Vaa的输出电压不同。

接下来，将描述根据本实施例的旋转检测装置1的操作。图3和图4是示出偏磁体20和TMR10a、10b的布局的视图。图5是示出TMR10a的电阻与磁通密度之间的关系的特性图，而图6是示出TMR10b的电阻与磁通密度之间的关系的特性图。

当圆柱齿轮10旋转时，圆柱齿轮10的顶部10c靠近偏磁体20(参照图1)的第一状态和圆柱齿轮10的底部10d靠近偏磁体20的第二状态反复交替。

如上所述，由于第一和第二状态反复交替，由偏磁体20产生的磁力线分布交替变化。

在第一状态中，如图4所示，0mT线A位于圆柱齿轮10相对于TMR10a、10b的相反侧。0mT线A是从偏磁体20产生的磁通密度为零的零磁通密度部分。

在第二状态中，如图3所示，0mT线A位于圆柱齿轮10相对于TMR10a、10b的相同侧。因此，当圆柱齿轮10旋转时，0mT线A反复穿过TMR10a、10b。换句话说，0mT线A反复地往复运动在TMR10a、10b所位于的区域上。

每个TMR10a、10b的电阻随引脚层在磁化方向上的磁通密度而变化。将TMR10a、10b取向为使得引脚层的磁化方向彼此相反。因此，TMR10a、10b具有表示磁通密度与电阻之间关系的相反特性。

因此，如图5所示，当磁通密度从零开始增大时，TMR10a的电阻朝着最大值增大并且最后到最大值饱和，并且当磁通密度从零开始减小时，TMR10a的电阻朝着最小值减小并且最后到最小值饱和。相反，如图6所示，当磁通密度从零开始增大时，TMR10b的电阻朝着最小值减小并最后到最小值饱和，以及当磁通密度从零开始减小时，TMR10b的电阻朝着最大值增大并最后到最大值饱和。

根据本实施例，TMR10a、10b平行布置到偏磁体20的磁化方向。该磁化方向是从偏磁体20的N极朝向S极的方向。

因此，当0mT线A移动到圆柱齿轮10相对于TMR10a、10b的相反侧时，由TMR10a、10b检测到的磁通密度增大。结果，TMR10a的电阻变得大于TMR10b的电阻并且达到最大值，而TMR10b的电阻变得小于TMR10a的电阻并且达到最小值(参照图5和图6)。

相反，当0mT线A移动到圆柱齿轮10相对于TMR10a、10b的相同侧时，由TMR10a、10b检测到的磁通密度减小。因此，TMR10a的电阻变得小于TMR10b的电阻并且达到最小值，而TMR10b的电阻变得大于TMR10a的电阻并且达到最大值(参照图5和图6)。

如上所示，在第一状态下，由于TMR10a的电阻变得大于TMR10b的电阻，第一电流I1变得小于第二电流I2。

第一电流I1从电源Vdd通过电阻元件R1，晶体管Tr1、Tr3以及TMR10a流到地。第二电流12从电源Vdd通过电阻元件R1，晶体管Tr2、Tr5、TR4以及TMR10b流到地。

晶体管Tr3的漏极电位随第一电流I1的减小而增大。晶体管Tr2的栅极电位随晶体管Tr3的漏极电位的增大而增大。因此，晶体管Tr2起到减小第二电流I2的作用。

在第一状态下，TMR10b的电阻小于TMR10a的电阻。因此，即使在晶体管Tr4使减小的第二电流I2流向TMR10b时，晶体管Tr4的漏极电位也会减小。缓冲电路47的输入端电位随晶体管Tr4的漏极电位的减小而减小。缓冲电路47的输出信号电平相应地增大。因此，晶体管Tr5的导通电阻减小，而使得晶体管Tr5可起到增大第二电流I2的作用。因此，从晶体管Tr2、Tr5之间的共用连接端子53输出的输出信号电平减小。因此，反相电路48向晶体管Tr6输出高电平信号。结果，晶体管Tr6导通，并且从电阻元件R3、R4之间的共用连接端子54输出作为传感器信号的低电平信号。

另一方面，在第二状态下，由于TMR10a的电阻小于TMR10b的电阻，因此第一电流I1大于第二电流I2。因此，晶体管Tr2的漏极电位减小。晶体管Tr2的栅极电位随晶体管Tr2的漏极电位的减小而减小。因此，晶体管Tr2起到增大第二电流I2的作用。

在第二状态下，TMR10b的电阻大于TMR10a的电阻。为此，当晶体管Tr2以如上所述的方式起到增大第二电流I2的作用时，晶体管Tr4的漏极电位增大。

缓冲电路47的输入端电位随晶体管Tr4的漏极电位的增大而增大。缓冲电路47的输出信号电平相应地减小。因此，晶体管Tr5的导通电阻增大，而使得晶体管Tr5可起到减小第二电流I2的作用。因此，晶体管Tr2、Tr5之间的共用连接端子53的输出信号电平增大。因此，反相电路48向晶体管Tr6输出低电平信号。结果，晶体管Tr6关断，并从电阻元件R3、R4之间的共用连接端子54输出作为传感器信号的高电平信号。

以该方式，当圆柱齿轮10旋转时，第一状态和第二状态反复交替。因此，TMR10a的电阻大于TMR10b的电阻而使得TMR10b的电阻可以小于TMR10a的电阻的状态和TMR10a的电阻小于TMR10b的电阻而使得TMR10b的电阻可以大于TMR10a的电阻的状态反复交替。因此，共用连接端子54输出的传感信号的信号电平在低电平和高电平之间交替变化。

如上所述，根据本实施例，当TMR10a的电阻在圆柱齿轮10旋转期间变得大于TMR10b的电阻时，第一电流I1减小，并且晶体管Tr2的栅极端的电位随第一电流I1的减小而增大。因此，晶体管Tr2起到减小第二电流I2的作用。此时，由于TMR10b的电阻变得小于TMR10a的电阻，因此晶体管Tr4的漏极电位减小。因此，缓冲电路47的输出信号电平增大。因此，晶体管Tr5的导通电阻减小，而使得共用连接端子53的输出信号电平可减小。

相反，当TMR10a的电阻变得小于TMR10b的电阻时，第一电流I1增大，使得晶体管Tr2的栅极端的电位可以增大。因此，晶体管Tr2起到增大第二电流I2的作用。此时，由于TMR10b的电阻变得大于TMR10a的电阻，所以晶体管Tr4的漏极电位增大。因此，缓冲电路47的输出信号电平减小。因此，晶体管Tr5的导通电阻增大，使得共用连接端子53的输出信号电平可增大。

因此，即使在圆柱齿轮10与偏磁体20相互远离时，0mT线A在圆柱齿轮10旋转期间反复穿过TMR10a、10b。因此，TMR10a、10b的电阻在圆柱齿轮10旋转期间可以充分变化。因此，由于晶体管Tr4的漏极电位充分变化，晶体管Tr5的导通电阻的增大和减小可由缓冲电路47可靠控制。因此，可以减少从共用连接端子53(54)输出的信号电平的变化的减小。

根据本实施例，TMR10a、10b用作第一和第二磁阻元件。通常，在TMR(隧道磁阻元件)中随磁通密度变化的电阻变化大于在GMR(巨磁阻元件)中随磁通密度变化的电阻变化。因此，即使在磁通密度变化很小时，也可以增大第一电流I1的变化和第二电流I2的变化。因此，可以增大共用连接端子52的电位变化。因此，晶体管Tr5的导通电阻的变化可以通过缓冲电路47来增大。因此，可以增大从共用连接端子53输出的信号电平的变化。

根据本实施例，当圆柱齿轮10旋转时，TMR10a、10b的电阻r在从最小值到最大值的范围内(最小值≤r≤最大值)变化。因此，由于TMR10a、10b的电阻的变化可以充分增大，所以可靠地确保了晶体管Tr4的漏极电位的变化。因此，可以减少从共用连接端子53、54输出的信号电平的变化的减小。

根据本实施例，如上所示，通过将恒压电路42的输出电压V减去晶体管Tr3的阈值电压Vth1所得到的恒定电压(V-Vth1)施加在TMR10a的两端之间。通过将恒压电路42的输出电压V减去晶体管Tr4的阈值电压Vth2所得到恒定电压(V-Vth2)施加在TMR10b的两端之间。因此，施加到TMR10a、10b的电压可通过恒压电路42的输出电压V和晶体管Tr3、Tr4的阈值电压Vth1、Vth2来设定。

通常，为了防止隧道层被损坏，施加到TMR10a、10b的电压必需是小的。

对于这一点，根据本实施例，如上所述，施加到TMR10a、10b的电压可通过恒压电路42的输出电压V和晶体管Tr3、Tr4的阈值电压Vth1、Vth2来设定。因此，易于将施加到TMR10a、10b的电压设定为小的值。

可通过在电源正极端与地之间串联连接多个TMR来减小施加到单个TMR上的电压。然而，使用多个TMR会导致旋转检测装置1的尺寸的增大。

对于这一点，根据本实施例，如上所述，仅使用两个TMR10a、10b。因此，可以减小旋转检测装置1的尺寸增大。

根据本实施例，旋转检测装置1由尽可能少的六个晶体管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5和Tr6构成。以这种方式，可以减小旋转检测装置1的电路尺寸的增大。

(第二实施例)

根据第二实施例，校正表示TMR10a、10b的磁通密度与电阻之间的关系的特性的变化。图7示出了根据本实施例的旋转检测装置1的电路配置。

如图7所示，与图1中所示的旋转检测装置1相比，旋转检测装置1还包括电阻元件11a、11b。

电阻元件11a并联连接到晶体管Tr3与地之间的TMR10a。电阻元件11b并联连接到晶体管Tr4与地之间的TMR10b。

电阻元件11a与TMR10a的合成电阻在下文称为r1，而电阻元件11b与TMR10b的合成电阻在下文称为r2。

对电阻元件11a、11b进行校正，使得表示TMR10a的磁通密度与合成电阻r1之间的关系的特性与表示TMR10b的磁通密度与合成电阻r2之间的关系的特性相反。

如上所示，根据本实施例，即使在由于偏差而导致TMR10a、10b没有相反关系<磁通密度-电阻特性>时，电阻元件11a、11b也能够实现表示TMR10a的磁通密度与合成电阻r1之间的关系的特性与表示TMR10b的磁通密度与合成电阻r2之间的关系的特性相反。

假定由于制造偏差而导致TMR10a、10b没有相反关系<磁通密度-电阻特性>，即使在由TMR10a、10b检测的磁通密度随圆柱齿轮10的旋转而变化时，TMR10a、10b的电阻也可能无法随圆柱齿轮10的旋转而充分变化。

对于这一点，根据本实施例，如上所述，电阻元件11a、11b能够实现表示TMR10a的磁通密度与合成电阻r1之间的关系的特性与表示TMR10b的磁通密度与合成电阻r2之间的关系的特性相反。因此，每当0mT线A在圆柱齿轮10旋转期间反复经过TMR10a、10b，TMR10a、10b的电阻均能够可靠地随圆柱齿轮10的旋转以相反方向来变化。因此，可以充分改变共用连接端子52的电位和缓冲电路47的输出信号电平。因此，与第一实施例一样，可以充分改变从共用连接端子53、54输出的输出信号电平。

(第三实施例)

根据第三实施例，从电源Vdd流到晶体管Tr1、Tr3的第一电流I1的变化相对于由TMR10a检测的磁通密度的变化表现出滞后。图8示出了根据本实施例的旋转检测装置1的电路配置。

如图8所示，相比于图1中所示的旋转检测装置1，旋转检测装置1还包括可变电阻元件11c、电阻元件11d以及控制电路70。可变电阻元件11c并联布置到晶体管Tr1与地之间的TMR10a。电阻元件11d并联布置到晶体管Tr4与地之间的TMR10b。根据本实施例，将可变电阻元件11c的最大值Rmax设定为等于电阻元件11d的电阻。控制电路70根据反相电路48的输出电压来控制可变电阻元件11c的电阻。

在根据本实施例的旋转检测装置1中，与第一实施例一样，当TMR10a的电阻大于TMR10b的电阻并且第一电流I1小于第二电流I2时，反相电路48的输出信号电平变为高电平。此时，控制电路70将可变电阻元件11c的电阻设定为最小值Rmin。以这种方式，即使在由TMR10a检测的磁通密度在一定程度上变化时，也可以减少从电源Vdd流到晶体管Tr1、Tr3的第一电流I1的变化。

相反，当TMR10a的电阻小于TMR10b的电阻并且第一电流I1大于第二电流I2时，反相电路48的输出信号电平变为低电平。此时，控制电路70将可变电阻元件11c的电阻设定为最大值Rmax。以这种方式，即使在由TMR10a检测的磁通密度在一定程度上变化时，也可以减少从电源Vdd流到晶体管Tr1、Tr3的第一电流I1的变化。

如上所示，根据本实施例，控制电路70根据反相电路48的输出信号来控制可变电阻元件11c的电阻。以这种方式，流到晶体管Tr1、Tr3的第一电流I1的变化相对于由TMR10a检测的磁通密度的变化表现出滞后。因此，当反相电路48的输出信号电平变化时，即使由TMR10a检测的磁通密度在一定程度上变化，也能够可靠地增大或减小流入晶体管Tr1、Tr3中的第一电流I1。结果，可以防止从共用连接端子53、54输出的输出信号的震颤(chattering)。

(第四实施例)

根据上述第一到第三实施例，恒压电路42由晶体管42a、42b构成。可替换地，根据第四实施例，如图9所示，将带隙基准电压产生电路75(图中表示为BGR)用作恒压电路，用于向晶体管Tr3、Tr4的栅极输出恒定电压。

(第五实施例)

根据上述第一到第四实施例，分别提供作为检测目标的圆柱齿轮10以及偏磁体20。可替换地，根据第五实施例，采用检测目标和偏磁体被一体化的磁化转子76(参照图10)。

如图10所示，根据本实施例，磁化转子76形成为盘状。围绕磁化转子76的外周设置环形磁体76a。磁体76a包括多个S极和多个N极。在磁体76a中，S极和N极交替布置在圆周方向上。根据本实施例，磁体76a包括6个S极和6个N极。

根据本实施例，TMR10a、10b(在图10中表示为Ta、Tb)的引脚层的磁化方向与磁化转子76的径向方向正交。具体来说，将TMR10a(在图10中表示为Ta)的引脚层的磁化方向定义为与磁化转子76的径向方向正交的方向Yb。将TMR10b(在图10中表示为Tb)的引脚层的磁化方向定义为方向Ya，其与方向Yb相反且与磁化转子76的径向方向正交(参照图12)。

在图11中，为了简化说明，环状磁体76a由成一直线布置的两个S极和两个N极来表示(在图中的垂直方向上)。

当磁化转子76旋转时，由TMR10a、10b检测的磁场方向(磁通密度方向)紧接在TMR10a、10b面向磁极中心(点A1，点A2)之前与紧接在TMR10a、10b面向磁极中心之后之间发生变化。

具体来说，当TMR10a、10b面向从磁体76a的在图中下侧S极中心(点A0)到下侧N极的中心(点A1)的区域时，TMR10a、10b检测到在Yb方向上的磁通密度(参照图12)。

因此，TMR10a检测到与其引脚层的磁化方向相同的方向的磁通密度。相反，TMR10b检测到与其引脚层的磁化方向相反的方向的磁通密度。因此，TMR10a的电阻大于TMR10b的电阻，而TMR10b的电阻小于TMR10a的电阻。例如，TMR10a的电阻是最大值，而TMR10b的电阻是最小值。

随后，当磁化转子76旋转到使得TMR10a、10b面向从磁体76a的在图中下侧N极的中心(点A1)到上侧S极的中心(点A2)的区域时，TMR10a检测到与其引脚层的磁化方向相反的方向上的磁通密度。相反，TMR10b检测到与其引脚层的磁化方向相同的方向上的磁通密度。因此，TMR10a的电阻减小并且变得小于TMR10b的电阻，而使得TMR10b的电阻可以大于TMR10a的电阻。例如，TMR10a的电阻变为最小值，而TMR10b的电阻变为最大值。

随后，当TMR10a、10b面向从磁体76a的在图中上侧S极的中心(点A2)到上侧N极的中心(点A3)的区域时，TMR10a检测到与其引脚层的磁化方向相同的方向上的磁通密度。相反，TMR10b检测到与其引脚层的磁化方向的相反方向上的磁通密度。因此，TMR10a的电阻大于TMR10b的电阻。TMR10b的电阻小于TMR10b的电阻。例如，TMR10a的电阻变为最大值，而TMR10b的电阻变为最小值。

如上所述，根据本实施例，每当磁化转子76旋转到TMR10a、10b面向磁极中心(点A1、点A2以及点A3)的位置时，由TMR10a、10b检测到的磁通密度方向发生改变。注意到TMR10a、10b的引脚层的磁化方向彼此相反。因此，每当TMR10a、10b朝向磁极中心(点A1、点A2以及点A3)时，TMR10a、10b之一的电阻变得大于另一TMR的电阻，而另一TMR的电阻变小。因此，电流镜电路43，电压输出电路44，晶体管Tr5、Tr6，缓冲电路47，以及反相电路48以与第一实施例中所描述的相同方式来操作，使得可以从电阻元件R4、R5之间的共用连接端子54输出传感器信号。因此，可以获得与第一实施例相同的优点。

(其它实施例)

虽然已参照本公开内容的实施例对本公开内容进行了描述，但需要理解的是本公开内容并不限于这些实施例。本公开内容意在覆盖在本公开内容精神和范围内的各种变型和等价布置。

在上述第五实施例中，将TMR10a、10b布置成使得TMR10a的引脚层的磁化方向是Yb方向，而使得TMR10b的引脚层的磁化方向是Ya方向(参照图12中的(a))。可替换地，可将TMR10a、10b布置成使得TMR10a的引脚层的磁化方向是Ya方向，而使得TMR10b的引脚层的磁化方向是Yb方向(参照图12中的(b))。

在上述第五实施例中，将TMR10a、10b布置成使得TMR10a、10b的引脚层的磁化方向可以与磁化转子76的径向方向正交。可替换地，可以将TMR10a、10b布置成使得TMR10a、10b的引脚层的磁化方向是磁化转子76的径向方向。

在这种情形下，例如，TMR10a的引脚层的磁化方向被定义为磁化转子76的径向向内方向Yc，而TMR10b的引脚层的磁化方向被定义为磁化转子76的径向向外方向Yd(参照图13中的(a))。

随后，当磁化转子76旋转时，紧随在TMR10a、10b面向图11中的磁化转子76的磁极端(点B0、点B1、点B2、点B3、点B4)之后，由TMR10a、10b检测到的磁通密度方向(磁场方向)发生变化。

具体来说，当TMR10a、10b面向图11中的磁化转子76的下侧S极(从点B0到点B1)时，TMR10a、10b检测到径向向内方向Yc上的磁通密度(参照图13)。因此，TMR10a检测到与其引脚层的磁化方向相同的方向上的磁通密度。相反，TMR10b检测到与其引脚层的磁化方向相反的方向上的磁通密度。因此，TMR10a的电阻大于TMR10b的电阻。TMR10b的电阻小于TMR10a的电阻。例如，TMR10a的电阻是最大值，而TMR10b的电阻是最小值。

随后，当磁化转子76旋转到使得TMR10a、10b可以面向图11中的磁化转子76的下侧N极(从点B1到点B2)时，TMR10a、10b检测到在径向向外方向Yd上的磁通密度(参照图13)。因此，TMR10a检测到与其引脚层的磁化方向相反的方向上的磁通密度。相反，TMR10b检测到与其引脚层的磁化方向相同的方向上的磁通密度。因此，TMR10a的电阻变得小于TMR10b的电阻，而TMR10b的电阻变得大于TMR10a的电阻。例如，TMR10a的电阻变为最小值，而TMR10b的电阻变为最大值。

随后，当磁化转子76旋转到使得TMR10a、10b可以面向图11中的磁化转子76的上侧S极(从点B2到点B3)时，TMR10a、10b检测到在径向向内方向Yc上的磁通密度(参照图13)。因此，TMR10a检测到与其引脚层的磁化方向相同的方向上的磁通密度。相反，TMR10b检测到与其引脚层的磁化方向相反的方向上的磁通密度。因此，TMR10a的电阻大于TMR10b的电阻，而TMR10b的电阻小于TMR10a的电阻。例如，TMR10a的电阻是最大值，而TMR10b的电阻变为最小值。

随后，当磁化转子76旋转到使得TMR10a、10b可以面向图11中的磁化转子76的上侧N极(从点B3到点B4)时，TMR10a、10b检测到在径向向外方向Yd上的磁通密度(参照图13)。因此，TMR10a检测到与其引脚层的磁化方向相反的方向上的磁通密度。相反，TMR10b检测到与其引脚层的磁化方向相同的方向上的磁通密度。因此，TMR10a的电阻变得小于TMR10b的电阻，而TMR10b的电阻变得大于TMR10a的电阻。例如，TMR10a的电阻变为最小值，而TMR10b的电阻变为最大值。

以这种方式，当磁化转子76旋转时，TMR10a、10b的电阻以相反方向反复变化。因此，可以得到与第五实施例相同的优点。

在以上内容中，TMR10a的引脚层的磁化方向是磁化转子76的径向向内方向Yc，而TMR10b的引脚层的磁化方向是磁化转子76的径向向外方向Yd。可替换地，TMR10a的引脚层的磁化方向可以是磁化转子76的径向向外方向Yd，而TMR10b的引脚层的磁化方向可以是磁化转子76的径向向内方向Yc。(参照图13的(b))

在上述第一到第五实施例中，TMR10a、10b的引脚层的磁化方向彼此相反。然而，TMR10a、10b的引脚层的磁化方向并不限于此，而是包括任意方向，只要它们彼此不同并且不与偏磁体20的磁化方向正交。例如，如图14所示，TMR10a、10b的引脚层的磁化方向可以相互正交。

在上述第一到第五实施例中，本公开内容应用于被配置为利用TMR10a、10b对检测目标(10，76)的旋转进行检测的旋转检测装置1。可替换地，本公开内容还可应用于被配置为利用TMR10a、10b对检测目标的位移进行检测的移动物体检测装置。

注意的是，为了便于说明，图11示出了在图中作为环状磁体76的一部分、在垂直方向上布置的两个S极和两个N极。然而，在包括交替布置在图11中所示的直线方向上的S极和N极的移动物体实际上在直线方向上(附图中的垂直方向)使用并产生位移的情况下，由TMR10a、10b检测的磁通密度方向(磁场方向)以与上述第五实施例几乎相同的方式发生变化。因此，可以获得与第五实施例相同的优点。

在上述第一到第四实施例中，偏磁体20的N极面向圆柱齿轮10的外周。然而，偏磁体20相对于圆柱齿轮10的位置并不限于此，而是包括任意位置，只要在圆柱齿轮10旋转期间，TMR10a、10b中的一个的电阻变得大于TMR10a、10b中的另一个的电阻，并且TMR10a、10b中的另一个的电阻变得小于TMR10a、10b中的一个的电阻。偏磁体20的S极可以面向圆柱齿轮10的外周。

在上述第一到第四实施例中，当圆柱齿轮10旋转时，TMR10a、10b的电阻r在从最小值到最大值的范围内(最小值≤r≤最大值)发生变化。可替换地，TMR10a、10b的电阻r可在最小值(不包括最小值)至最大值(不包括最大值)的范围内(最小值<r<最大值)发生变化。

在上述第一到第四实施例中，当圆柱齿轮10旋转时，0mT线A穿过TMR10a、10b。可替换地，可以通过改变由偏磁体20产生的在0mT线A没有穿过TMR10a、10b的范围中的磁力线分布，来改变TMR10a、10b的电阻。

在上述第一到第四实施例中，共用连接端子54输出的传感器信号电平随圆柱齿轮10的旋转反复变化。可替换地，传感器信号电平可以随圆柱齿轮10的旋转从高电平和低电平中的一个到高电平和低电平中的另一个仅变化一次。

在上述第一到第四实施例中，包括pM0S晶体管和nM0S晶体管的场效应晶体管可用作晶体管Tr1-Tr6。可替换地，双极型晶体管也可用作晶体管Tr1-Tr6。

在上述第一到第四实施例中，齐纳二极管41用作旋转检测装置1中的过压保护元件。可替换地，在旋转检测装置1中并不总是必需使用过压保护元件。

在上述第一到第五实施例中，TMR(隧道磁阻元件)用作具有引脚层的磁阻元件。可替换地，还可使用GMR(巨磁阻元件)。

Claims (9)

1.一种移动物体检测装置，包括：

电流镜电路(43)，其包括并联连接在电源(Vdd)与地之间的第一晶体管和第二晶体管(Tr1,Tr2)，所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极连接到所述第一晶体管的接地侧端子；

第一磁阻元件(10a)，其具有引脚层并位于所述第一晶体管与所述地之间；

第二磁阻元件(10b)，其具有引脚层并位于所述第二晶体管与所述地之间；

恒压电路(42，75)，其配置为输出恒定电压；

电压输出电路(44)，包括位于所述第一晶体管与所述第一磁阻元件之间的第三晶体管(Tr3)和位于所述第二晶体管与所述第二磁阻元件之间的第四晶体管(Tr4)，所述电压输出电路(44)被配置为当所述恒压电路的输出电压被施加到所述第三晶体管和所述第四晶体管的栅极时，基于所述恒压电路的输出电压(V)将恒定电压分别施加到所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件；以及

第五晶体管(Tr5)，位于所述第二晶体管和所述第四晶体管(Tr2,Tr4)之间并且被配置为根据所述第四晶体管的电源侧端子的电位来操作，其中

所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件被布置成使得所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件的各自引脚层的磁化方向彼此不同，

所述第一磁阻元件的电阻随着从偏磁体(20)产生的、在所述第一磁阻元件的所述引脚层的磁化方向上的磁通密度分量的变化而变化，并且所述第二磁阻元件的电阻随着从偏磁体(20)产生的、在所述第二磁阻元件的所述引脚层的磁化方向上的磁通密度分量的变化而变化，

在由所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件检测的磁通密度随着由磁性材料制成的检测目标的移动而变化的情况下，当所述第一磁阻元件的电阻变得大于所述第二磁阻元件的电阻时，从所述电源流到所述第一磁阻元件的第一电流(I1)变得小于从所述电源流到所述第二磁阻元件的第二电流(I2)，所述第二晶体管根据所述第一电流的减少来减小所述第二电流(I2)，并且所述第二磁阻元件的电阻变得小于所述第一磁阻元件的电阻，所述第五晶体管(Tr5)根据所述第二磁阻元件的电阻的减少来增大所述第二电流，以减小从所述第五晶体管(Tr5)的电源侧端子与所述第二晶体管(Tr2)的接地侧端子之间的共用连接端子(53)输出的信号电平，并且

在所述情况下，当所述第一磁阻元件的电阻变得小于所述第二磁阻元件的电阻时，所述第一电流变得大于所述第二电流(I2)，所述第二晶体管根据所述第一电流的增大来增大所述第二电流，并且所述第二磁阻元件的电阻变得大于所述第一磁阻元件的电阻，所述第五晶体管(Tr5)根据所述第二磁阻元件电阻的增大来减少所述第二电流，以增大从所述第二晶体管与所述第五晶体管之间的所述共用连接端子(53)输出的所述信号电平。

2.根据权利要求1所述的移动物体检测装置，其中

当所述检测目标(10)移动时，第一状态和第二状态反复交替，

在所述第一状态下，所述第一磁阻元件的电阻变得大于所述第二磁阻元件的电阻，而所述第二磁阻元件的电阻变得小于所述第一磁阻元件的电阻，并且

在所述第二状态下，所述第一磁阻元件的电阻变得小于所述第二磁阻元件的电阻，而所述第二磁阻元件的电阻变得大于所述第一磁阻元件的电阻。

3.根据权利要求2所述的移动物体检测装置，其中

当所述检测目标(10)移动时，由所述偏磁体(20)产生的所述磁通密度为零的零磁通密度部分(A)反复穿过所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件，以使得所述第一状态和所述第二状态反复交替。

4.根据权利要求1所述的移动物体检测装置，还包括：

可变电阻元件(11c)，具有可控电阻并且并联连接到所述第三晶体管(Tr3)与所述地之间的所述第一磁阻元件(10a)，以及

控制电路(70)，配置为根据从所述第二晶体管和所述第五晶体管(Tr2,Tr5)之间的所述共用连接端子(53)输出的信号来控制所述可变电阻元件(11c)的电阻，使得从所述电源流到所述第一晶体管和所述第三晶体管(Tr1,Tr3)的电流(I1)的变化相对于由所述第一磁阻元件检测的磁通密度变化表现出滞后。

5.根据权利要求1所述的移动物体检测装置，还包括：

第一电阻元件(11a)，并联连接到所述第三晶体管和所述地之间的所述第一磁阻元件；以及

第二电阻元件(11b)，并联连接到所述第四晶体管和所述地之间的所述第二磁阻元件，其中

将所述第一电阻元件和所述第二电阻元件的电阻设定成使得表示所述第一磁阻元件和所述第一电阻元件的合成电阻与所述第一磁阻元件的磁通密度之间的关系的特性变得与表示所述第二磁阻元件和所述第二电阻元件的合成电阻与所述第二磁阻元件的磁通密度之间的关系的特性相反。

6.根据权利要求1所述的移动物体检测装置，其中

所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件中的每一个都是隧道磁阻元件。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的移动物体检测装置，其中

以所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件的各自引脚层的磁化方向彼此相反的方式来布置所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件。

8.根据权利要求7所述的移动物体检测装置，其中

以所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件的各自引脚层的磁化方向平行于将所述偏磁体的S极与N极相连接的方向的方式来布置所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件。

9.根据权利要求1-6中的任一项所述的移动物体检测装置，其中

以所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件的各自引脚层的磁化方向彼此正交的方式来布置所述第一磁阻元件和所述第二磁阻元件。