CN109959881B - 磁传感器、半导体装置以及电气设备 - Google Patents
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Abstract
磁传感器检测磁场的有无以及极性。S极、N极磁场分别通过S极检测动作、N极检测动作来检测。磁传感器的信号处理电路隔着间隔反复执行包括S极检测动作以及N极检测动作至少一方的单位动作。此时,若通过第i次单位动作检测到S极,则从S极检测动作进行第(i+1)次单位动作,若通过该S极检测动作检测到S极,则在该单位动作中不执行N极检测动作。在通过第i次单位动作检测到N极的情况下,与其相反。
Description
技术领域
本发明涉及磁传感器、以及形成磁传感器的半导体装置及具备磁传感器的电气设备。
背景技术
以往,提出了各种采用霍尔元件的磁传感器(例如参照下述专利文献1)。磁传感器通常具备输出与施加磁场对应的霍尔电压的霍尔元件、放大霍尔元件的输出电压的放大器、以及将放大器的输出电压与预定的基准电压比较并输出比较结果的比较器,磁传感器输出二值化信号,该二值化信号对应于设置有磁传感器场所的磁场比一定基准强还是弱。
这种磁传感器例如用于检测设在手机、平板型计算机的盖的开闭。该情况下,例如在手机或者计算机的主体侧配置磁传感器,在盖侧的对应部位配置永磁铁。主体侧的控制系统能基于盖的开闭检测结果进行激活状态以及睡眠状态的切换等。为了适当地实现这些,磁传感器需要始终监视有无磁场的施加。为了尽量抑制始终监视导致的电力消耗,这种磁传感器间歇地进行磁场检测动作的情况较多。
磁传感器具有不能区分磁场极性的类型和能区分检测磁场极性的类型,上述的用于开闭检测的磁传感器也多采用后者类型,从而能不依赖于永磁铁安装方向地准确地实现开闭检测。
如图23所示,能区分检测磁场极性的磁传感器周期性执行包括用于检测S极磁场的S极检测动作以及用于检测N极磁场的N极检测动作的单位动作,并根据各单位动作中的S极检测动作以及N极检测动作的检测结果生成并输出检测结果信号。
通过检测动作的间歇驱动能谋求磁传感器的省电,但是关于省电,磁传感器还有进一步改善的余地。
专利文献1:日本特开2001-337147号公报
发明内容
于是本发明的目的在于,提供有利于省电的磁传感器、以及形成该磁传感器的半导体装置及具备该磁传感器的电气设备。
本发明涉及的第一磁传感器具备:磁电变换元件,其输出与施加的磁场对应的信号;以及信号处理电路,其具有检测电路以及控制电路,该检测电路能使用所述磁电变换元件的输出信号来区分并检测第一极性的磁场以及与所述第一极性相反的第二极性的磁场,该控制电路控制所述检测电路执行的用于检测所述第一极性的磁场的第一检测动作以及用于检测所述第二极性的磁场的第二检测动作,所述信号处理电路隔着间隔反复执行包含所述第一检测动作以及所述第二检测动作的至少一方的单位动作,根据第i次单位动作对磁场的检测结果来控制第(i+1)次单位动作的内容,其中,i为自然数。
具体地,例如在所述第一磁传感器中,所述信号处理电路在通过第i次单位动作检测到所述第一极性的磁场的情况下,在第(i+1)次单位动作中不经所述第二检测动作地执行所述第一检测动作,在第(i+1)次单位动作中的所述第一检测动作中检测到所述第一极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中不执行所述第二检测动作。
更具体地,例如在所述第一磁传感器中,所述信号处理电路在通过第i次单位动作检测到所述第一极性的磁场的情况下,在第(i+1)次单位动作中不经所述第二检测动作地执行所述第一检测动作,在第(i+1)次单位动作中的所述第一检测动作中检测到所述第一极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中不执行所述第二检测动作,否则在第(i+1)次单位动作中在所述第一检测动作后执行所述第二检测动作。
另外,具体地例如在所述第一磁传感器中,所述信号处理电路在通过第i次单位动作检测到所述第二极性的磁场的情况下,在第(i+1)次单位动作中不经所述第一检测动作地执行所述第二检测动作,在第(i+1)次单位动作中的所述第二检测动作中检测到所述第二极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中不执行所述第一检测动作。
更具体地,例如在所述第一磁传感器中,所述信号处理电路在通过第i次单位动作检测到所述第二极性的磁场的情况下,在第(i+1)次单位动作中不经所述第一检测动作地执行所述第二检测动作,在第(i+1)次单位动作中的所述第二检测动作中检测到所述第二极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中不执行所述第一检测动作,否则在第(i+1)次单位动作中在所述第二检测动作后执行所述第一检测动作。
另外,具体地例如在所述第一磁传感器中,所述信号处理电路在通过第i次单位动作未检测到所述第一极性的磁场以及所述第二极性的磁场的某一方的情况下,在第(i+1)次单位动作中,对于所述第一检测动作以及所述第二检测动作中的一方的检测动作,不经另一方的检测动作地执行,在检测到与所述一方的检测动作对应的极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中不执行所述另一方的检测动作。
更具体地,例如在所述第一磁传感器中,所述信号处理电路在通过第i次单位动作未检测到所述第一极性的磁场以及所述第二极性的磁场的某一方的情况下,在第(i+1)次单位动作中,对于所述第一检测动作以及所述第二检测动作中的一方的检测动作,不经另一方的检测动作地执行,在检测到与所述一方的检测动作对应的极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中不执行所述另一方的检测动作,否则在第(i+1)次单位动作中在所述一方的检测动作后执行所述另一方的检测动作。
本发明涉及的第二磁传感器具备:磁电变换元件,其输出与施加的磁场对应的信号;以及信号处理电路,其具有检测电路以及控制电路,该检测电路能使用所述磁电变换元件的输出信号来区分并检测第一极性的磁场以及与所述第一极性相反的第二极性的磁场,该控制电路控制所述检测电路执行的用于检测所述第一极性的磁场的第一检测动作以及用于检测所述第二极性的磁场的第二检测动作,所述信号处理电路隔着间隔反复执行包含所述第一检测动作以及所述第二检测动作的至少一方的单位动作,在各单位动作中,在执行所述第一检测动作以及所述第二检测动作中的一方的检测动作,而不经由另一方的检测动作,由此检测到所对应的极性的磁场的情况下,在该单位动作中不执行所述另一方的检测动作。
具体地例如所述第二磁传感器涉及的所述信号处理电路进行如下处理:,在各单位动作中,在执行所述一方的检测动作,而不经由所述另一方的检测动作,由此检测到所对应的磁场的情况下,在该单位动作中不执行所述另一方的检测动作,在执行所述一方的检测动作,而不经由所述另一方的检测动作,由此未检测到所对应的磁场的情况下,在该单位动作中,在所述一方的检测动作后执行所述另一方的检测动作。
本发明涉及的半导体装置是形成上述任意方式所记载的磁传感器的半导体装置,所述磁传感器使用集成电路而形成。
本发明涉及的第一电气设备具备形成所述第一磁传感器的半导体装置以及与所述半导体装置连接的后级装置,所述磁传感器使用集成电路而形成,所述半导体装置对所述后级装置输出基于各单位动作对磁场的检测结果的检测结果信号,所述后级装置基于所述检测结果信号执行预定的处理,所述半导体装置中的所述信号处理电路不依赖于来自所述后级装置的控制,而是根据第i次单位动作对磁场的检测结果来控制第(i+1)次单位动作的内容。
本发明涉及的第二电气设备具备形成所述第二磁传感器的半导体装置以及与所述半导体装置连接的后级装置,所述磁传感器使用集成电路而形成,所述半导体装置对所述后级装置输出基于各单位动作对磁场的检测结果的检测结果信号,所述后级装置基于所述检测结果信号执行预定的处理,所述半导体装置中的所述信号处理电路在各单位动作中,在执行所述第一检测动作以及所述第二检测动作中的一方的检测动作,而不经由另一方的检测动作,由此检测到所对应的极性的磁场的情况下,不依赖于来自所述后级装置的控制,在该单位动作中不执行所述另一方的检测动作。
本发明涉及的第三电气设备具备:主体部,其设置有形成所述第一或者第二磁传感器的半导体装置;盖部,其被安装为,以相对于所述主体部取闭状态、第一开状态以及第二开状态中的某一状态的方式,相对于所述主体部开闭自如;以及;以及后级装置,其与所述半导体装置连接,所述磁传感器使用集成电路而形成,所述半导体装置对所述后级装置输出基于各单位动作对磁场的检测结果的检测结果信号,所述后级装置基于所述检测结果信号执行预定的处理,所述主体部设有彼此相对的第一面以及第二面,在所述闭状态下,所述盖部配置在与所述主体部的所述第一面相对的位置,在所述第二开状态下,所述盖部配置在与所述主体部的所述第二面相对的位置,所述盖部在所述闭状态与所述第二开状态之间转移的过程中,所述盖部成为所述第一开状态,在所述盖部设有磁铁,以便在所述闭状态下通过所述磁传感器检测到所述第一极性的磁场,并且,在所述第二开状态下通过所述磁传感器检测到所述第二极性的磁场,所述第一开状态下的所述磁传感器和所述磁铁间的距离比所述闭状态下的所述磁传感器和所述磁铁间的距离、以及所述第二开状态下的所述磁传感器和所述磁铁间的距离长,以便在所述第一开状态下通过所述磁传感器检测不到所述第一极性的磁场以及所述第二极性的磁场。
所述第三电气设备中,例如所述磁传感器的磁电变换元件输出与连接所述第一面以及所述第二面间的方向的磁场对应的信号,在所述闭状态和所述第二开状态下,连接所述磁铁的N极以及S极间的方向与连接所述第一面和所述第二面间的方向正交,并且,所述磁传感器和所述磁铁的配置位置在连接所述第一面和所述第二面间的方向的正交方向上彼此错开。
而且,施加在磁电变换元件的磁场的极性(磁电变换元件的配置位置上的磁通的朝向)是S极以及N极中的某一个。因此,上述第一极性、第二极性可理解为分别是S极、N极或分别是N极、S极。
根据本发明,能提供有利于省电的磁传感器、以及形成该磁传感器的半导体装置及具备该磁传感器的电气设备。
附图说明
图1(a)~(c)是表示本发明实施方式所参照的X轴、Y轴以及Z轴与磁场极性的关系的图。
图2是本发明实施方式涉及的磁传感器的基本动作概念的说明图。
图3是本发明实施方式涉及的磁传感器的电路构成图。
图4是表示图3所示的放大电路部的内部电路例的图。
图5是表示图3所示的基准电压生成电路的内部电路例的图。
图6是表示与本发明实施方式的S极检测动作相关的磁传感器内各部分的信号波形的图。
图7是表示与本发明实施方式的N极检测动作相关的磁传感器内各部分的信号波形的图。
图8是本发明实施方式涉及的磁传感器的动作流程图。
图9涉及本发明实施方式,是与磁场相关的状态转移所伴随的动作控制的说明图。
图10涉及本发明实施方式,是与磁场相关的状态转移所伴随的动作控制的说明图。
图11是本发明实施方式涉及的状态转移图。
图12是表示本发明实施方式涉及的磁传感器内的信号波形的图(条件:无施加状态、S极先行模式)。
图13是表示本发明实施方式涉及的磁传感器内的信号波形的图(条件:S极施加状态、S极先行模式)。
图14是表示本发明实施方式涉及的磁传感器内的信号波形的图(条件:N极施加状态、N极先行模式)。
图15是表示本发明第一实施例涉及的基准电压生成电路以及周边电路的图。
图16涉及本发明第二实施例,是表示在感测间隔反复执行单位动作的情形的图。
图17(a)以及(b)是本发明第三实施例涉及的磁传感器IC的外观立体图。
图18(a)以及(b)是本发明第四实施例涉及的PC(个人计算机)的外观立体图以及外观侧视图。
图19(a)以及(b)涉及本发明第四实施例,是盖为闭状态、开状态时的PC侧视图。
图20是本发明第四实施例涉及的PC的电性概要构成图。
图21是表示本发明第五实施例涉及的PC的盖可取闭状态、第一开状态以及第二开状态的某一个的图。
图22(a)以及(b)涉及本发明第六实施例,是用于说明PC的盖内的磁铁配置方法的图。
图23是表示现有的磁传感器的动作的图。
具体实施方式
以下,参照附图具体说明本发明的实施方式例。所参照的各图中,对同一部分标注同一符号,原则上省略与同一部分有关的反复说明。而且,本说明书中,为了简化表述,有时通过记载对信息、信号、物理量或部件等进行参照的记号或符号,来省略或缩写与该记号或符号对应的信息、信号、物理量或部件等的名称。
参照图1(a)。本实施方式中,为了说明的具体化以及明确化,定义在原点O彼此正交的X轴、Y轴以及Z轴。设在本实施方式涉及的磁传感器上的霍尔元件10配置在与Z轴正交的面上,并且具有四个端子A、B、C以及D,霍尔元件10的中心(连接端子A~D而形成的四边形的中心)位于原点O。对于四个端子A、B、C以及D,霍尔元件10形成为几何学上等效的形状的板状。此处,几何学上等效的形状的含义是,从Z轴上的任意位置(原点O除外)沿着Z轴观测霍尔元件10时,任意初始状态下的霍尔元件10的形状与使霍尔元件10从初始状态以Z轴为旋转轴旋转90度时的霍尔元件10的形状一致。
参照图1(b)以及(c),假定当前N极和S极与Z轴平行地排列且位于Z轴上的磁铁MG。磁铁MG是永磁铁,也可以为电磁铁。本实施方式中,如图1(b)所示,磁铁MG配置在Z轴正侧,S极比N极更靠近霍尔元件10,由此在产生从Z轴负侧经原点O朝向正侧的磁力线时,认为对霍尔元件10施加了S极磁场,如图1(c)所示,磁铁MG配置在Z轴正侧,N极比S极更靠近霍尔元件10,由此在产生从Z轴正侧经原点O朝向负侧的磁力线时,认为对霍尔元件10施加了N极磁场。本实施方式中,仅表述为磁场的情况下,其指的是向霍尔元件10施加的磁场。向霍尔元件10施加的磁场也是向内部包括霍尔元件10的磁传感器施加的磁场。
参照图2,说明本发明实施方式涉及的磁传感器的基本动作概念。本实施方式涉及的磁传感器有间隔地反复执行包括S极检测动作以及N极检测动作的至少一方的单位动作。此时,以固定周期反复执行单位动作。但是,第iA次以及第(iA+1)次的单位动作的执行定时的间隔与第iB次以及第(iB+1)次的单位动作的执行定时的间隔可以彼此不同(iA以及iB为彼此不同的自然数)。
S极检测动作是基于霍尔元件10的输出信号来判定以及检测预定基准强度以上的S极磁场是否施加在霍尔元件10的动作。预定基准强度以上的S极磁场施加在霍尔元件10是指,在霍尔元件10的配置位置上,存在磁通的朝向与从原点O向Z轴正侧的朝向一致的预定强度以上的磁场的状态。S极检测动作中,检测到预定基准强度以上的S极磁场施加在霍尔元件10表述为有S极检测或单纯表述为S极检测,未检测到预定基准强度以上的S极磁场施加在霍尔元件10表述为无S极检测或者未检测S极。
N极检测动作是基于霍尔元件10的输出信号来判定以及检测预定基准强度以上的N极磁场是否施加在霍尔元件10的动作。预定基准强度以上的N极磁场施加在霍尔元件10是指,在霍尔元件10的配置位置上,存在磁通的朝向与从Z轴正侧向原点O的朝向一致的预定强度以上磁场的状态。N极检测动作中,检测预定基准强度以上的N极磁场施加在霍尔元件10表述为有N极检测或单纯地表述为N极检测,未检测到预定基准强度以上的N极磁场施加在霍尔元件10表述为无N极检测或者未检测N极。
S极检测动作中的上述预定基准强度与N极检测动作中的上述预定基准强度既可以彼此相同,也可互不相同。
各单位动作在S极先行模式以及N极先行模式的任一动作模式下执行。
在S极先行模式下的单位动作中,在预计执行S极检测动作后执行N极检测动作的同时,若通过先进行的S极检测动作检测到S极(即,若判定为有S极检测),则在该单位动作中不执行N极检测动作,结束该单位动作。由此,可以说无需执行的N极检测动作的量的电力消耗得到抑制。在S极先行模式下的单位动作中,若通过先进行的S极检测动作未检测到S极(即,若判定为无S极检测),则在该单位动作中,在S极检测动作后执行N极检测动作。
在N极先行模式下的单位动作中,在预计执行N极检测动作后执行S极检测动作的同时,若通过先进行的N极检测动作检测到N极(即,若判定为有N极检测),则在该单位动作中不执行S极检测动作,结束该单位动作。由此,可以说无需执行的S极检测动作的量的电力消耗得到抑制。在N极先行模式下的单位动作中,若通过先进行的N极检测动作未检测到N极(即,若判定为无N极检测),则在该单位动作中,在N极检测动作后执行S极检测动作。
若通过第i次的单位动作检测到S极,则第(i+1)次的单位动作以S极先行模式执行(i为自然数)。因为若通过第i次的单位动作检测到S极则认为在第(i+1)次的单位动作的执行时间点检测到S极的可能性高,从S极检测动作开始进行第(i+1)次的单位动作,从而能够不执行N极检测动作的可能性变高(结果为抑制电力消耗)。
同样地,若通过第i次的单位动作检测到N极,则第(i+1)次的单位动作以N极先行模式执行。因为若通过第i次的单位动作检测到N极则认为在第(i+1)次的单位动作的执行时间点检测到N极的可能性高,从N极检测动作开始进行第(i+1)次的单位动作,从而不执行S极检测动作的可能性变高(结果为抑制电力消耗)。
而且,若通过第i次的单位动作,均未检测到S极和N极,则第i次的单位动作中的动作模式适用于第(i+1)次的单位动作,或者,S极先行模式以及N极先行模式中预先确定的一种模式适用于第(i+1)次的单位动作。
图3表示实现上述动作的本实施方式的磁传感器1的电路构成。磁传感器1具备包括以符号10、20、30、41、42、50、61、62、70、71以及80引用的各部位的、图3所示的各构成部件。对磁传感器1供给由未图示的电源电路生成的正的直流电压作为电源电压VDD。若无特别表述,则本实施方式中叙述的任意电压是相对于具有0V(伏特)基准电位的接地的电位。
霍尔元件10从由端子A以及C构成的第一端子对或由端子B以及D构成的第二端子对输出表示与施加至自身的磁场的强度以及磁场的极性(换言之,霍尔元件10的配置位置上的磁场强度和磁通方向)对应的霍尔电压的信号。
切换电路20是根据切换信号CTL1以及CTL2向上述第一端子对以及第二端子对中某一方供给电源电压VDD,并且从另一方获取霍尔电压的电路。具体地,切换电路20具有根据切换信号CTL1的电平(逻辑)进行接通/断开(ON/OFF)控制的开关21、23、25和27、以及根据切换信号CTL2的电平(逻辑)进行接通/断开控制的开关22、24、26和28,并且具有输出端子E1A以及E2A。包括开关21~28的本实施方式中叙述的各开关由MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体开关元件构成。
包括切换信号CTL1和CTL2以及后述的切换信号CTL3和电源接通信号POW的各二值信号取低电平以及电位高于低电平的高电平的某一个信号电位。在此处,开关21、23、25以及27在切换信号CTL1为低电平时断开且在切换信号CTL1为高电平时接通,开关22、24、26以及28在切换信号CTL2为低电平时断开且在切换信号CTL2为高电平时接通。而且,上述的信号电平与接通/断开的关系仅为举例,也可采用与其相反的关系。
在电源接通信号POW为高电平的感测(sensing)期间,切换电路20成为切换信号CTL1为高电平且切换信号CTL2为低电平的第一切换状态、或者切换信号CTL1为低电平且切换信号CTL2为高电平的第二切换状态。电源接通信号POW是间歇性接通的信号,磁传感器1进行的磁性检测(换言之磁场检测)只在电源接通信号POW为高电平期间执行,详细的定时予以后述。
第一切换状态下,电源电压VDD经开关21施加到端子A并且端子C经开关25与接地连接,且端子B经开关23与输出端子E1A连接并且端子D经开关27与输出端子E2A连接。因此,第一切换状态下,在端子B以及D间产生与磁场的强度以及极性对应的霍尔电压,端子B的电压Vb作为电压Vp施加至输出端子E1A并且端子D的电压Vd作为电压Vn施加至输出端子E2A。
第二切换状态下,电源电压VDD经开关24施加至端子B并且端子D经开关28与接地连接,且端子A经开关22与输出端子E1A连接并且端子C经开关26与输出端子E2A连接。因此,第二切换状态下,在端子A以及C间产生与磁场的强度以及极性对应的霍尔电压,端子A的电压Va作为电压Vp施加至输出端子E1A并且端子C的电压Vc作为电压Vn施加至输出端子E2A。
第一切换状态下的端子B和D的电压以及第二切换状态下的端子A和C的电压取决于施加的磁场的强度以及极性而变化,此处,霍尔元件10形成为,
在第一切换状态下,对霍尔元件10施加S极磁场时,端子D的电压Vd高于端子B的电压Vb,而对霍尔元件10施加N极磁场时,端子D的电压Vd低于端子B的电压Vb,并且,在第二切换状态下,对霍尔元件10施加S极磁场时,端子A的电压Va高于端子C的电压Vc,而对霍尔元件10施加N极磁场时,端子A的电压Va低于端子C的电压Vc。
放大电路部30具备与输出端子E1A连接的放大电路31以及与输出端子E2A连接的放大电路32,并且具备根据电源接通信号POW进行接通/断开控制的开关34以及35。放大电路31以预定放大率α放大输出端子E1A中的电压Vp(Vb或Va),将由此得到的放大电压AOUT1从放大输出端子E1B输出。放大电路32以预定放大率α放大输出端子E2A中的电压Vn(Vd或Vc),将由此得到的放大电压AOUT2从放大输出端子E2B输出。
电源电压VDD作为驱动电压经开关34、35分别提供给放大电路31、32。此处,在电源接通信号POW为高电平时,开关34以及35接通,对放大电路31以及32供给电源电压VDD,在电源接通信号POW为低电平时,开关34以及35断开,切断向放大电路31以及32的电源电压VDD的供给。而且,上述的信号电平和接通/断开关系仅为举例,也可采用与其相反的关系。
电容器41连接在放大电路部30的第一放大输出端子E1B与比较电路70中的第一比较输入端子E1C之间,电容器42连接在放大电路部30的第二放大输出端子E2B与比较电路70中的第二比较输入端子E2C之间。此处,设比较电路70中的第一比较输入端子E1C、第二比较输入端子E2C分别为比较电路70中的非反转输入端子(+)、反转输入端子(-),但也可以是它们的关系相反的变形。
在电源接通信号POW为高电平时,基准电压生成电路50基于电源电压VDD生成正的直流电压即基准电压VREF1以及VREF2。但是,基准电压VREF2比基准电压VREF1高预定电压VREF(VREF>0)。
连接比较电路70的比较输入端子E1C与电容器41的配线通过节点ND1与开关61连接并且经开关61与基准电压生成电路50连接,仅在开关61接通时,基准电压VREF1施加至节点ND1以及比较电路70的比较输入端子E1C。连接比较电路70的比较输入端子E2C与电容器42的配线通过节点ND2与开关62连接并且经开关62与基准电压生成电路50连接,仅在开关62接通时,基准电压VREF2施加至节点ND2以及比较电路70的比较输入端子E2C。开关61以及62是根据切换信号CTL3的电平(逻辑)进行接通/断开控制的开关。此处,开关61以及62在切换信号CTL3为低电平时断开且在切换信号CTL3为高电平时接通。而且,上述的信号电平与接通/断开的关系仅为举例,也可采用与其相反的关系。
比较电路70比较施加在第一比较输入端子E1C以及节点ND1的第一比较电压INC1与施加在第二比较输入端子E2C以及节点ND2的第二比较电压INC2,在比较电压INC1高于比较电压INC2时,输出高电平的比较结果信号COUT,而在比较电压INC1低于比较电压INC2时,输出低电平的比较结果信号COUT。“INC1=INC2”时,比较结果信号COUT的电平为高电平以及低电平中的某一个,此处设为低电平。
另外,电源电压VDD作为驱动电压经开关71供给至比较电路70。此处,电源接通信号POW为高电平时,开关71接通,对比较电路70供给电源电压VDD,在电源接通信号POW为低电平时,开关71断开,切断对比较电路70供给电源电压VDD。而且,上述的信号电平与接通/断开的关系仅为举例,也可采用与其相反的关系。
控制电路80具备生成预定频率的时钟信号的振荡电路和逻辑电路,该逻辑电路使用时钟信号生成切换信号CTL1~CTL3以及电源接通信号POW并且基于来自比较电路70的比较结果信号COUT来生成输出信号LOUT1以及LOUT2并输出。在输出信号LOUT1中表示S极检测动作的检测结果,在输出信号LOUT2中表示N极检测动作的检测结果,细节予以后述。将输出信号LOUT1、LOUT2能分别从磁传感器1的外部输出端子TMOUT1、TMOUT2对磁传感器1外部进行输出。
图4表示放大电路部30的具体电路例。图4的放大电路部30构成为具有放大器31_1以及32_1和反馈电阻31_2、32_2以及33。图4中虽然没有示出,放大器31_1、32_1分别经开关34、35接受电源电压VDD的供给而驱动。切换电路20的输出端子E1A、E2A分别与放大器31_1的非反转输入端子、放大器32_1的非反转输入端子连接。作为放大输出端子E1B发挥功能的放大器31_1的输出端子经反馈电阻31_2与放大器31_1的反转输入端子连接,作为放大输出端子E2B发挥功能的放大器32_1的输出端子经反馈电阻32_2与放大器32_1的反转输入端子连接。另外,放大器31_1以及32_1的反转输入端子经反馈电阻33彼此连接。图3的放大电路31由放大器31_1和反馈电阻31_2以及33构成,图3的放大电路32由放大器32_1和反馈电阻32_2以及33构成。图4的电路中,放大电路31以及32间共用反馈电阻33,也可以以不进行该共用的方式形成各放大电路。
图5表示基准电压生成电路50的具体电路例。图5的基准电压生成电路50具有在施加电源电压VDD的端子与接地间串联连接的分压电阻51~53以及开关57以及58,从施加电源电压VDD的端子朝向接地以开关57、分压电阻51、52、53、开关58的顺序进行配置。只在根据电源接通信号POW进行接通/断开控制的开关57以及58都接通时,电源电压VDD才施加至分压电阻51~53的串联电路。此处,只在电源接通信号POW为高电平时,开关57以及58接通,在分压电阻51以及52的连接点产生基准电压VREF2,且在分压电阻52以及53的连接点产生基准电压VREF1。而且,上述的信号电平与接通/断开的关系仅为举例,也可采用与其相反的关系。
[S极检测动作]
参照图6说明磁传感器1中的S极检测动作。而且,图6中,放大电压AOUT1以及比较电压INC1的信号波形以实线表示,而放大电压AOUT2以及比较电压INC2的信号波形以虚线表示,为了方便图示,将放大电压AOUT1的实线信号波形与放大电压AOUT2的虚线信号波形错开表示,并且将比较电压INC1的实线信号波形与比较电压INC2的虚线信号波形错开表示(后述的图7也同样)。另外,磁传感器1中存在与电路构成对应的信号延迟,但是在图6中,忽略了信号延迟的存在(后述的图7也同样)。
控制电路80中,生成基于振荡电路生成的时钟信号的、预定基准频率的矩形波信号即基准时钟信号CLK。S极检测动作使用基准时钟信号CLK的2个时钟量的区间来执行,S极检测动作的2个时钟量的区间中前半时钟区间、后半时钟区间分别以PS1、PS2表示。前半时钟区间PS1中,切换信号CTL1以及CTL3为高电平且切换信号CTL2为低电平。后半时钟区间PS2中,切换信号CTL1以及CTL3为低电平且切换信号CTL2为高电平。电源接通信号POW在S极检测动作的执行中(即区间PS1以及PS2中)为高电平。而且,在S极检测动作以及N极检测动作都不执行的区间,切换信号CTL1~CTL3以及电源接通信号POW保持为低电平。
与S极检测动作的前半时钟期间PS1开始时的基准时钟信号CLK的上升沿同步地,切换信号CLT1以及CTL3的电平从低电平切换为高电平。
切换信号CLT1成为高电平则切换电路20成为第一切换状态。切换电路20成为第一切换状态,则霍尔元件10的端子B、D的电压Vb、Vd施加至切换电路20的输出端子E1A、E2A,因此放大电压AOUT1、AOUT2如下:
AOUT1=α(VbVoffa1)
AOUT2=α(Vd-Voffa2)。
Voffa1以及Voffa2分别表示放大电路31、32的输入偏置电压。
而在S极检测动作的前半时钟期间PS1,通过切换信号CLT3成为高电平,切换信号开关61以及62接通,因此成为基准电压VREF1、VREF2作为比较电压INC1、INC2分别供给至比较电路70的输入端子E1C、E2C的状态。
由此,对电容器41充入基准电压VREF1与放大电压AOUT1的差电压“VREF1-α(Vb-Voffa1)”,对电容器42充入基准电压VREF2与放大电压AOUT2的差电压“VREF2-α(Vd-Voffa2)”。
进行这些充电后,与下次到来的基准时钟信号CLK的上升沿同步地,切换信号CLT1以及CTL3的电平从高电平切换为低电平,而切换信号CLT2的电平从低电平切换为高电平。
切换信号CLT2成为高电平则切换电路20成为第二切换状态。切换电路20为第二切换状态,从而霍尔元件10的端子A、C的电压Va、Vc施加至切换电路20的输出端子E1A、E2A,因此放大电压AOUT1、AOUT2以“AOUT1=α(Va-Voffa1)”、“AOUT2=α(Vc-Voffa2)”表示。
而在S极检测动作的后半时钟期间PS2,通过切换信号CLT3为低电平,开关61以及62断开,而由于保持电容器41以及42的充电电荷,因此后半时钟期间PS2的比较电压INC1、INC2分别以下式(1)以及(2)表示。这些比较电压INC1以及INC2中,放大电路31以及32的输入偏置电压Voffa1以及Voffa2被抵消,不包含在内。
INC1=VREF1-α(Vb-Voffa1)+α(Va-Voffa1)
=VREF1-α(VbVa)···(1)
INC2=VREF2-α(Vd-Voffa2)+α(Vc-Voffa2)
=VREF2-α(Vd-Vc)···(2)
在图6的左半侧,示出了预定基准强度以上的S极磁场施加在霍尔元件10时的信号波形,在此时,在S极检测动作的后半时钟期间PS2,“INC1>INC2”,输出高电平的比较结果信号COUT。在预定基准强度以上的S极磁场未施加在霍尔元件10时,在S极检测动作的后半时钟期间PS2,“INCl>INC2”不成立,输出低电平的比较结果信号COUT。作为例子,在图6的右半侧示出的是N极磁场施加在霍尔元件10时的信号波形。
霍尔元件10的输出电压中包括霍尔元件10由于从封装受到的应力等产生的偏置信号成分(将其称作元件偏置电压)。第一切换状态下在端子B以及D间产生的电压和第二切换状态下在端子A以及C间产生的电压之间,与磁场对应的有效信号成分的电压为同相,而元件偏置电压为反相。即,电压Vb、Vd、Va、Vc中所含的元件偏置电压分别以Vboffe、Vdoffe、Vaoffe、Vcoffe表示,则关系式“Vboffe-Vdoffe=Vaoffe-Vcoffe”成立。该关系式表示在比较电压INC1以及INC2的差分电压下(即将比较电压INC1以及INC2进行比较的阶段)元件偏置电压被消除(cancel)。
控制电路80作为原则将输出信号LOUT1设为高电平,若在S极检测动作的后半时钟期间PS2的比较结果信号COUT为高电平,则判断为在S极检测动作中检测到S极,将输出信号LOUT1设为低电平。将输出信号LOUT1设为低电平后,维持输出信号LOUT1的低电平直至以下第一条件或第二条件成立为止,若第一条件以及第二条件的至少一者成立,则将输出信号LOUT1恢复为高电平。第一条件是在后续执行的S极检测动作中检测不到S极这一条件。第二条件是在后续执行的N极检测动作中检测到N极这一条件。
[N极检测动作]
参照图7说明磁传感器1中的N极检测动作。
N极检测动作使用基准时钟信号CLK的2个时钟量的区间来执行,N极检测动作的2个时钟量的区间中前半时钟区间、后半时钟区间分别以PN1、PN2表示。N极检测动作中,不同于S极检测动作,在前半时钟区间PN1,切换信号CTL2以及CTL3为高电平且切换信号CTL1为低电平,在后半时钟区间PN2,切换信号CTL2以及CTL3为低电平且切换信号CTL1为高电平。在N极检测动作的执行中(即在区间PN1以及PN2中),电源接通信号POW为高电平。
与N极检测动作的前半时钟期间PN1开始时的基准时钟信号CLK的上升沿同步地,切换信号CLT2以及CTL3的电平从低电平切换为高电平。
切换信号CLT2成为高电平,从而切换电路20成为第二切换状态。将切换电路20设为第二切换状态,则霍尔元件10的端子A、C的电压Va、Vc施加到切换电路20的输出端子E1A、E2A,因此放大电压AOUT1、AOUT2如下:
AOUT1=α(Va-Voffa1)
AOUT2=α(Ve-Voffa2)。
而在N极检测动作的前半时钟期间PN1,通过切换信号CLT3成为高电平,切换信号开关61以及62接通,因此成为基准电压VREF1、VREF2作为比较电压INC1、INC2供给至比较电路70的输入端子E1C、E2C的状态。
由此,对电容器41充入基准电压VREF1与放大电压AOUT1的差电压“VREF1-α(Va-Voffal)”,对电容器42充入基准电压VREF2与放大电压AOUT2的差电压“VREF2-α(Vc-Voffa2)”。
进行这些充电后,与下一个到来的基准时钟信号CLK的上升沿同步地,切换信号CLT2以及CTL3的电平从高电平切换为低电平,而切换信号CLTl的电平从低电平切换为高电平。
切换信号CLT1成为高电平,从而切换电路20成为第一切换状态。通过将切换电路20设为第一切换状态,霍尔元件10的端子B、D的电压Vb、Vd施加到切换电路20的输出端子E1A、E2A,因此放大电压AOUT1、AOUT2如下:
AOUT1=α(Vb-Voffa1)
AOUT2=α(Vd-Voffa2)。
而在N极检测动作的后半时钟期间PN2,通过将切换信号CLT3设为低电平,开关61以及62断开,而由于保持电容器41以及42的充电电荷,因此在后半时钟期间PN2的比较电压INC1、INC2分别以下式(3)以及(4)表示。这些比较电压INC1以及INC2中,放大电路31以及32的偏置电压Voffal以及Voffa2被抵消,而不包含在内。
INC1=VREF1-α(Va-Voffa1)+α(Vb-Voffa1)
=VREF1-α(Va-Vb)···(3)
INC2=VREF2-α(Vc-Voffa2)+α(Vd-Voffa2)
=VREF2-α(Vc-Vd)···(4)
在图7的左半侧,表示的是预定基准强度以上的N极磁场施加在霍尔元件10时的信号波形,在此时,在N极检测动作的后半时钟期间PN2,“INC1>INC2”,输出高电平的比较结果信号COUT。在预定基准强度以上的N极磁场未施加在霍尔元件10时,在N极检测动作的后半时钟期间PN2,“INC1>INC2”不成立,输出低电平的比较结果信号COUT。作为例子,图7的右半侧表示的是S极磁场施加在霍尔元件10时的信号波形。
在比较电压INC1以及INC2的差分电压下(即将比较电压INC1以及INC2进行比较的阶段),元件偏置电压被消除,这与S极检测动作的说明中所述相同。
控制电路80作为原则将输出信号LOUT2设为高电平,若在N极检测动作的后半时钟期间PN2的比较结果信号COUT为高电平,则判断在N极检测动作中检测到N极,将输出信号LOUT2设为低电平。将输出信号LOUT2设为低电平后,维持输出信号LOUT2的低电平至以下第三条件或第四条件成立为止,若第三条件以及第四条件的至少一者成立,则将输出信号LOUT2恢复为高电平。第三条件是后续执行的N极检测动作中检测不到N极这一条件。第四条件是通过后续执行的S极检测动作检测到S极这一条件。
[动作流程图]
参照图8,说明磁传感器1的动作流程。向磁传感器1开始供给电源电压VDD后,首先,在步骤S10中,磁传感器1成为初始状态。在磁传感器1的初始状态下,输出信号LOUT1以及LOUT2为高电平,磁传感器1的动作模式为S极先行模式以及N极先行模式中预先确定的一种模式。步骤S10后续的步骤S20以后的各动作在控制电路80的控制下执行。磁传感器1的动作模式设定为S极先行模式以及N极先行模式的哪一个由控制电路80中包括的逻辑电路的状态决定。因此,可认为控制电路80进行磁传感器1的动作模式的设定。
在步骤S20中,确认磁传感器1的动作模式。若磁传感器1的动作模式设定为S极先行模式则进入步骤S21,而若磁传感器1的动作模式设定为N极先行模式则进入步骤S31。
在步骤S21中,控制电路80将用于实现S极检测动作的信号CTL1~CTL3以及POW供给至检测块(检测电路),从而使检测块进行S极检测动作。
此处,检测块是指,磁传感器1中导出比较结果信号COUT为止的电路块,在图3的电路例中,检测块的构成要素包括切换电路20、放大电路部30、电容器41和42、基准电压生成电路50、开关61和62、比较电路70以及开关71。此处,认为检测块的构成要素中不包括霍尔元件10,但是也可认为也包括霍尔元件10。不管怎样,检测块能在控制电路80的控制下使用霍尔元件10的输出信号(Va、Vb、Vc、Vd)来进行S极检测动作以及N极检测动作。即,检测块能在控制电路80的控制下使用霍尔元件10的输出信号(Va、Vb、Vc、Vd)来区分检测S极磁场以及N极磁场。可认为由检测块(检测电路)和控制电路80形成信号处理电路。
在通过步骤S21的S极检测动作检测到S极的情况下(即判断为有S极检测的情况下),维持S极先行模式(步骤S22的“是”、S23),不进行N极检测动作而进入步骤S40。在通过步骤S21的S极检测动作检测不到S极的情况下(即判断为无S极检测的情况下),进入步骤S24。
在步骤S24中,控制电路80将用于实现N极检测动作的信号CTL1~CTL3以及POW提供给检测块,从而使检测块进行N极检测动作。在通过步骤S24的N极检测动作检测到N极的情况下(即判断为有N极检测的情况下),在将磁传感器1的动作模式从S极先行模式切换设定为N极先行模式后(步骤S25的“是”、S26)进入步骤S40。另一方面,在通过步骤S24的N极检测动作未检测到N极的情况下(即判断为无N极检测的情况下),经步骤S25并通过步骤S27使磁传感器1的动作模式维持在S极先行模式,或者设定为S极先行模式以及N极先行模式中预先确定的一种模式后进入步骤S40。
在步骤S31中,控制电路80将用于实现N极检测动作的信号CTL1~CTL3以及POW提供给检测块,从而使检测块进行N极检测动作。
在通过步骤S31的N极检测动作检测到N极的情况下(即判断为有N极检测的情况下),维持N极先行模式(步骤S32的“是”、S33),不进行S极检测动作而进入步骤S40。另一方面,在通过步骤S31的N极检测动作未检测到N极的情况下(即判断为无N极检测的情况下),进入步骤S34。
在步骤S34中,控制电路80将用于实现S极检测动作的信号CTL1~CTL3以及POW提供给检测块,从而使检测块进行S极检测动作。在通过步骤S34的S极检测动作检测到S极的情况下(即判断为有S极检测的情况下),将磁传感器1的动作模式从N极先行模式切换设定为S极先行模式后(步骤S35的“是”、S36)进入步骤S40。另一方面,在通过步骤S34的S极检测动作未检测到S极的情况下(即判断为无S极检测的情况下),经步骤S35并通过步骤S37,使磁传感器1的动作模式维持在N极先行模式,或者设定为S极先行模式以及N极先行模式中预先确定的一种模式后,进入步骤S40。
隔着基于步骤S41的待机处理的间隔,反复执行从步骤S20开始至即将到达步骤S40为止的处理作为单位处理。在步骤S40中,输出与最新单位处理中的S极检测动作以及N极检测动作的结果对应的输出信号LOUT1以及LOUT2。最新的单位处理中有时只包括S极检测动作以及N极检测动作中的一者。具体地,
在通过步骤S21的S极检测动作检测到S极的情况下,通过步骤S40将输出信号LOUT1设为低电平且将输出信号LOUT2设为高电平;
在通过步骤S21的S极检测动作未检测到S极,且通过步骤S24的N极检测动作检测到N极的情况下,通过步骤S40将输出信号LOUT1设为高电平且将输出信号LOUT2设为低电平;
在通过步骤S21的S极检测动作未检测到S极,且通过步骤S24的N极检测动作未检测到N极的情况下,通过步骤S40将输出信号LOUT1以及LOUT2都设为高电平。
在通过步骤S31的N极检测动作检测到N极的情况下,通过步骤S40将输出信号LOUT1设为高电平且将输出信号LOUT2设为低电平;
在通过步骤S31的N极检测动作未检测到N极,且通过步骤S34的S极检测动作检测到S极的情况下,通过步骤S40将输出信号LOUT1设为低电平且将输出信号LOUT2设为高电平;
在通过步骤S31的N极检测动作未检测到N极,且通过步骤S34的S极检测动作未检测到S极的情况下,通过步骤S40将输出信号LOUT1以及LOUT2都设为高电平。
在步骤S40后续的步骤S41中,待机至经过预定时间TCYC后返回步骤S20。该待机例如通过计数预定时钟数量的基准时钟信号CLK来实现。预定时间TCYC相当于第i次以及第(i+1)次单位动作的执行定时的间隔(i为自然数)。
而且,为了方便记载,说明了在维持动作模式或切换设定处理后执行步骤S40的处理的流程图,前者的处理与后者的处理的前后关系是任意的,基本上可并行执行这些处理。另外,若通过步骤S21的S极检测动作未检测到S极(步骤S22的“否”),则可不等待步骤S24的N极检测动作就将输出信号LOUT1设为高电平。同样地,若通过步骤S31的N极检测动作未检测到N极(步骤S32的“否”),则可不等待步骤S34的S极检测动作就将输出信号LOUT2设为高电平。
[状态转移]
参照图9以及图10,说明与磁场相关的状态转移所伴随的各单位动作的内容控制。图11是与磁场相关的状态转移图。各单位动作中,具有在进行第一检测动作后进行第二检测动作时和仅进行第一检测动作时。在各单位动作中,不存在仅进行第二检测动作的情况、先于第一检测动作进行第二检测动作的情况。通过上述说明可以理解,第一检测动作、第二检测动作在S极先行模式下分别为S极检测动作、N极检测动作,在N极先行模式下分别为N极检测动作、S极检测动作。
预定基准强度以上的S极磁场施加在霍尔元件10的状态称作S极施加状态,预定基准强度以上的N极磁场施加在霍尔元件10的状态称作N极施加状态。通过磁传感器1检测到S极的状态(判断为有S极检测的状态)称作S极检测状态,通过磁传感器1检测到N极的状态(判断为有N极检测的状态)称作N极检测状态。在S极施加状态进行单位动作则成为S极检测状态,在N极施加状态进行单位动作则成为N极检测状态。预定基准强度以上的S极磁场和预定基准强度以上的N极磁场都没有施加在霍尔元件10的状态称作无施加状态。在无施加状态下进行单位动作则成为S极和N极都检测不到的无检测状态。
与磁场相关的状态转移的种类具有状态转移F1~F9。F1表示从无施加状态、无检测状态向S极施加状态、S极检测状态的状态转移,F2表示从S极施加状态、S极检测状态向无施加状态、无检测状态的状态转移,F3表示从无施加状态、无检测状态向N极施加状态、N极检测状态的状态转移,F4表示从N极施加状态、N极检测状态向无施加状态、无检测状态的状态转移,F5表示从N极施加状态、N极检测状态向S极施加状态、S极检测状态的状态转移,F6表示从S极施加状态、S极检测状态向N极施加状态、N极检测状态的状态转移。状态转移F7相当于维持无施加状态、无检测状态的状况,也可认为是从无施加状态、无检测状态向无施加状态、无检测状态的转移。状态转移F8相当于维持S极施加状态、S极检测状态的状况,也可认为是从S极施加状态、S极检测状态向S极施加状态、S极检测状态的转移。状态转移F9相当于维持N极施加状态、N极检测状态的状况,也可认为是从N极施加状态、N极检测状态向N极施加状态、N极检测状态的转移。
以图9左端所示的无施加状态以及无检测状态为起点进行考虑。在无检测状态下磁传感器1的动作模式可以为N极先行模式,但是在此处设该动作模式为S极先行模式。于是,在无施加状态下的单位动作中,执行了S极检测动作后执行N极检测动作,但是S极和N极都未检测到。然后,在进行下次的单位动作时也维持无施加状态的情况下(状态转移F7),在下次的单位动作中也在执行S极检测动作后执行N极检测动作,S极以及N极分别再次未检测到。结果维持无检测状态。
考虑从作为起点的无施加状态转移到S极施加状态的状况。从无施加状态转移到S极施加状态,则发生状态转移F1。在从无施加状态向S极施加状态转移后的单位动作中,通过作为第一检测动作的S极检测动作检测到S极,因此不执行作为第二检测动作的N极检测动作。通过状态转移F1,磁传感器1的动作模式设定为S极先行模式。
状态转移F1后,维持S极施加状态则发生状态转移F8。在维持S极施加状态时的单位动作中,通过作为第一检测动作的S极检测动作检测到S极,因此不执行作为第二检测动作的N极检测动作,且基于维持检测到S极来维持S极先行模式。
状态转移F8后,成为无施加状态则发生状态转移F2。在从S极施加状态向无施加状态转移后的单位动作中,通过作为第一检测动作的S极检测动作未检测到S极,因此接着执行作为第二检测动作的N极检测动作,但是N极也未检测到。结果,磁传感器1的状态成为无检测状态。经状态转移F2成为无检测状态后的磁传感器1的动作模式可以是状态转移F2前的动作模式即S极先行模式,也可以是S极先行模式以及N极先行模式中预先确定的一种动作模式。
状态转移F8后,成为N极施加状态则发生状态转移F6。从S极施加状态向N极施加状态转移后的单位动作中,通过作为第一检测动作的S极检测动作未检测到S极,因此接着执行作为第二检测动作的N极检测动作,检测到N极。结果,磁传感器1的状态成为N极检测状态,磁传感器1的动作模式设定为N极先行模式。
接着,考虑从作为起点(与图9左端对应)的无施加状态转移到N极施加状态的状况。从无施加状态转移到N极施加状态,则发生状态转移F3。从无施加状态转移到N极施加状态后的单位动作中,通过作为第一检测动作的S极检测动作未检测到S极,因此接着执行作为第二检测动作的N极检测动作,检测到N极。结果,磁传感器1的状态成为N极检测状态,磁传感器1的动作模式设定为N极先行模式。
状态转移F3后,维持N极施加状态则发生状态转移F9。在维持N极施加状态时的单位动作中,通过作为第一检测动作的N极检测动作,检测到N极,因此不执行作为第二检测动作的S极检测动作,且基于维持检测到N极来维持N极先行模式。
状态转移F9后,成为无施加状态则发生状态转移F4。从N极施加状态转移到无施加状态后的单位动作中,通过作为第一检测动作的N极检测动作未检测到N极,因此接着执行作为第二检测动作的S极检测动作,但是S极也未检测到。结果,磁传感器1的状态成为无检测状态。经状态转移F4成为无检测状态后的磁传感器1的动作模式可以是状态转移F4前的动作模式即N极先行模式,也可以是S极先行模式以及N极先行模式中预先确定的一种动作模式。
状态转移F9后,成为S极施加状态则发生状态转移F5。从N极施加状态转移到S极施加状态后的单位动作中,通过作为第一检测动作的N极检测动作未检测到N极,因此接着执行作为第二检测动作的S极检测动作,检测到S极。结果,磁传感器1的状态成为S极检测状态,磁传感器1的动作模式设定为S极先行模式。
[信号波形例]
关于S极、N极检测动作中各信号的行为,参照图6以及图7,为如上所述,说明单位动作中磁传感器1的各信号波形的几个例子。
图12中表示的是无施加状态下通过S极先行模式进行的单位动作210中磁传感器1的各信号波形。单位动作210中,作为第一检测动作的S极检测动作在时钟区间PS1以及PS2执行,但未检测到S极(在后半时钟区间PS2,比较结果信号COUT成为低电平),因此接着作为第二检测动作的N极检测动作在时钟区间PN1以及PN2执行,但N极也未检测到(在后半时钟区间PN2,比较结果信号COUT成为低电平)。单位动作210包括连续的四个时钟区间PS1、PS2、PN1以及PN2,在该四个时钟区间,电源接通信号POW为高电平。
图13中表示的是S极施加状态下通过S极先行模式进行的单位动作220中磁传感器1的各信号波形。单位动作220中,通过在时钟区间PS1以及PS2执行的作为第一检测动作的S极检测动作检测到S极(在后半时钟区间PS2,比较结果信号COUT成为高电平),因此不执行作为第二检测动作的N极检测动作而结束单位动作220。单位动作220包括连续的两个时钟区间PS1以及PS2,在该两个时钟区间,电源接通信号POW为高电平。
图14中表示的是N极施加状态下通过N极先行模式进行的单位动作230中磁传感器1的各信号波形。单位动作230中,通过在时钟区间PN1以及PN2执行的作为第一检测动作的N极检测动作检测到N极(在后半时钟区间PN2,比较结果信号COUT成为高电平),因此不执行作为第二检测动作的S极检测动作而结束单位动作230。单位动作230包括连续的两个时钟区间PN1以及PN2,在该两个时钟区间,电源接通信号POW为高电平。
为了方便,将基于本实施方式的上述构成以及动作的实施例称作基本实施例。在以下多个实施例中说明基于基本实施例的变形技术、应用技术。若无特别表述且不矛盾,基本实施例中记载的事项适用于后述的各实施例,关于各实施例中与基本实施例矛盾的事项,优先各实施例中的记载。另外若不矛盾,则也能将以下叙述的多个实施例中的任意实施例中记载的事项适用于其他任意实施例中(即也可组合多个实施例中任意2个以上的实施例)。
<<第一实施例>>
说明第一实施例。上述的基准强度由基准电压VREF1以及VREF2的差分电压VREF(=VREF2-VREF1)确定。用于S极检测动作的差分电压VREF和用于N极检测动作的差分电压VREF,作为具体的电压值可以彼此一致,也可互不相同。另外,VREF可具有滞后特性。
图15示出了能实现上述滞后特性并且使差分电压VREF在S极检测动作以及N极检测动作间不同的电路例。
图3所示的开关61以及62构成切换是否对节点ND1以及ND2供给基准电压VREF1以及VREF2的基准电压供给切换电路,而在采用图15的电路时,取代开关61以及62,而是在磁传感器1设有包括开关61S、62Sa、62Sb、61N、62Na以及62Nb的基准电压供给切换电路,另外,作为基准电压生成电路50的构成要素,在磁传感器1设有分压电阻51S、52Sa、52Sb、51N、52Na、52Nb和53以及开关57S、57N及58。
图15的电路中,在施加电源电压VDD的端子与接地之间设有第一以及第二分压电路。第一分压电路中,从施加电源电压VDD的端子朝向接地,依次串联连接有开关57S、分压电阻51S、52Sa、52Sb和53、开关58。第二分压电路中,从施加电源电压VDD的端子朝向接地,依次串联连接有开关57N、分压电阻51N、52Na、52Nb和53、开关58。此处,在第一以及第二分压电路间共用分压电阻53以及开关58,但是在第一以及第二分压电路间共用部件不是必须的。
分压电阻51S以及52Sa间的连接点、分压电阻52Sa以及52Sb间的连接点分别称作节点300S1、300S2。分压电阻51N以及52Na间的连接点、分压电阻52Na以及52Nb间的连接点分别称作节点300N1、300N2。分压电阻52Sb、52Nb以及53间的连接点称作节点300。
仅在根据电源接通信号POW进行接通/断开控制的开关57S以及58都为接通时,电源电压VDD施加至构成第一分压电路的四个分压电阻的串联电路。由此,在节点300S1、300S2、300分别产生对应于电源电压VDD的第一、第二、第三直流电压(当然,“第一直流电压>第二直流电压>第三直流电压”)。仅在根据电源接通信号POW进行接通/断开控制的开关57N以及58都为接通时,电源电压VDD施加至构成第二分压电路的四个分压电阻的串联电路。由此,在节点300N1、300N2、300分别产生对应于电源电压VDD的第四、第五、第六直流电压(当然,“第四直流电压>第五直流电压>第六直流电压”)。
开关61S以及61N分别是切换节点ND1以及300间的连接以及切断的开关。开关62Sa以及62Sb是对节点ND2以及300S1连接的状态、节点ND2以及300S2连接的状态、节点ND2与节点300S1以及300S2为非连接的状态进行切换的开关。开关62Na以及62Nb是对节点ND2以及300N1连接的状态、节点ND2以及300N2连接的状态、节点ND2和节点300N1以及300N2为非连接的状态进行切换的开关。
采用图15的电路时,取代切换信号CTL3,从控制电路80输出切换信号CTL3_S、CTL3_S_HYS、CTL3_N以及CTL3_N_HYS。开关61S以及62Sa根据切换信号CTL3_S被进行接通/断开控制,开关61N以及62Na根据切换信号CTL3_N被进行接通/断开控制。开关62Sb包括插入开关62Sa以及节点300S1间的开关和插入开关62Sa以及节点300S2间的开关,这两个开关根据切换信号CTL3_S以及CTL3_S_HYS被进行接通/断开控制。开关62Nb包括插入开关62Na以及节点300N1间的开关和插入开关62Na以及节点300N2间的开关,这两个开关根据切换信号CTL3_N以及CTL3_N_HYS被进行接通/断开控制。
而且,控制电路80控制图15所示的各开关,从而实现以下的动作。首先作为基本动作,在进行S极检测动作或N极检测动作时,通过向开关57S、57N以及58供给高电平的电源接通信号POW,使开关57S、57N以及58接通。在S极检测动作中,使开关61N以及62Na以及开关62Nb内的各开关断开,在N极检测动作中,使开关61S以及62Sa以及开关62Sb内的各开关断开。另外,不依赖于上次单位动作的检测结果进行S极检测动作时,将开关61S接通,以便在前半时钟区间PS1节点300的电压作为基准电压VREF1施加至节点ND1。同样地,不依赖于上次单位动作的检测结果进行N极检测动作时,将开关61N接通,以便在前半时钟区间PN1节点300的电压作为基准电压VREF1施加至节点ND1。
然后,关于S极检测动作,为了实现滞后特性,在通过上次的单位动作未检测到S极时,或者通过上次的单位动作检测到N极时,在本次的单位动作中进行S极检测动作时,控制开关62Sa以及62Sb,以便在前半时钟区间PS1节点300S1的电压作为基准电压VREF2施加至节点ND2;在通过上次的单位动作检测到S极时,在本次的单位动作中进行S极检测动作时,控制开关62Sa以及62Sb,以便在前半时钟区间PS1节点300S2的电压作为基准电压VREF2施加至节点ND2。
同样地,关于N极检测动作,为了实现滞后特性,在通过上次的单位动作未检测到N极时,或者通过上次的单位动作检测到S极时,在本次的单位动作中进行N极检测动作时,控制开关62Na以及62Nb,以便在前半时钟区间PN1节点300N1的电压作为基准电压VREF2施加至节点ND2;在通过上次的单位动作检测到N极时,在本次的单位动作中进行N极检测动作时,控制开关62Na以及62Nb,以便在前半时钟区间PN1节点300N2的电压作为基准电压VREF2施加至节点ND2。
在后半时钟区间PS2以及PN2,节点ND1以及ND2从图15的电路分离,因此,对节点ND1不施加节点300的电压,且对节点ND2也不施加节点300S1、300S2、300N1以及300N2中的任一电压。
<<第二实施例>>
说明第二实施例。单位动作隔着间隔反复执行,从某一单位动作的执行开始定时到下一单位动作的执行开始定时为止的时间差、即相邻的单位动作的执行间隔称为感测间隔(参照图16)。感测间隔可以固定为预先确定的间隔,也可以根据状况变更。
具体地,例如原则上传感间隔为预定的基准感测间隔INTREF,在满足S极和N极都未检测到的单位动作以预定次数以上持续反复(即通过预定次数的单位动作,维持无检测状态)的第一延长条件、检测到S极的单位动作以预定次数以上持续反复(即通过预定次数的单位动作,维持S极检测状态)的第二延长条件、或者检测到N极的单位动作以预定次数以上持续反复(即通过预定次数的单位动作,维持N极检测状态)的第三延长条件的情况下,控制电路80可以将感测间隔变更为比基准感测间隔INTREF长的延长感测间隔INTL。或者,在某一检测状态持续的情况下,认为该检测状态在以后也持续的可能性高,因此即使延长感测间隔也没有弊病,通过延长感测间隔能谋求进一步的低耗电。
在基于第一延长条件成立而将感测间隔设为延长感测间隔INTL后,通过某一单位动作检测到S极或N极的情况下,控制电路80可将感测间隔恢复为基准感测间隔INTREF。同样地,在基于第二延长条件成立而将感测间隔设为延长感测间隔INTL后,通过某一单位动作未检测到S极的情况下,控制电路80可将感测间隔恢复为基准感测间隔INTREF。同样地,在基于第三延长条件成立而将感测间隔设为延长感测间隔INTL后,通过某一单位动作未检测到N极的情况下,控制电路80可将感测间隔恢复为基准感测间隔INTREF。
此处,说明了基于第一、第二或第三延长条件成立将感测间隔相对于基准感测间隔INTREF延长一级(step)的方法,在延长一级后重新判断第一、第二或第三延长条件的成立/不成立且在认可第一、第二或第三延长条件成立的情况下,可将感测间隔从延长感测间隔INTL进一步延长(即,也进行两级延长)。同样也可延长三级以上。
又例如,可使控制电路80具有计数状态转移F1的发生次数、状态转移F2的发生次数、状态转移F3的发生次数、状态转移F4的发生次数、状态转移F5的发生次数以及状态转移F6的发生次数的每单位时间的合计值的功能。然后,在计数得到的合计值为预定值以上的缩短条件成立的情况下,状态转移F1~F6的频度高,认为隔着间隔进行感测较好,因此控制电路80也可将感测间隔变更为比基准感测间隔INTREF短的缩短感测间隔INTS。
基于缩短条件成立而将感测间隔为缩短感测间隔INTS后监视缩短条件的成立/不成立,在缩短条件不成立的情况下,控制电路80也可将感测间隔恢复为基准感测间隔INTREF。
此处,说明了基于缩短条件成立而将感测间隔相对于基准感测间隔INTREF缩短一级的方法,也可以将感测间隔缩短两级以上。即例如,在上述合计值为第一预定值以上但不足大于第一预定值的第二预定值的第一缩短条件成立的情况下,控制电路80可将感测间隔变更为比基准感测间隔INTREF短的缩短感测间隔INTS1,在上述合计值为第二预定值以上的第二缩短条件成立的情况下,可将感测间隔变更为比缩短感测间隔INTS1更短的缩短感测间隔INTS2。同样也可缩短三级以上。
<<第三实施例>>
说明第三施例。由半导体集成电路形成磁传感器1(即磁传感器1的各构成要素以半导体集成电路的方式形成),能构成该半导体集成电路封入由树脂构成的框体CS(封装)内的半导体装置。图17(a)以及(b)中示出该半导体装置即磁传感器IC1的外观立体图。磁传感器IC1的框体CS具有大致长方体形状,该长方体形状的框体CS的一面作为表面发挥功能,与该一面相对的面作为背面发挥功能。图17(a)是从表面侧看到的磁传感器IC1的外观立体图,图17的(b)是从背面侧看到的磁传感器IC1的外观立体图。
在磁传感器IC1的框体CS的背面,除了外部输出端子TMOUT1以及TMOUT2,还露出地设有应接受电源电压VDD供给的电源输入端子TMVDD以及应连接具有0V(伏特)基准电位的接地的接地端子TMGND。从框体CS突出的四个金属端子可作为端子TMOUT1、TMOUT2、TMVDD及TMGND设在框体CS。
图1(a)等所示的Z轴平行于连接框体CS的表面与背面的方向。但是,框体CS与Z轴的关系可以是任意的。
而且,可取代外部输出端子TMOUT1以及TMOUT2,在框体CS仅设置单一的外部输出端子TMOUT。该情况下,控制电路80能从外部输出端子TMOUT输出基于信号LOUT1以及LOUT2的信号LOUT。信号LOUT仅在无检测状态下成为高电平,在S极检测状态或N极检测状态下成为低电平。
<<第四实施例>>
说明第四实施例。本发明涉及的磁传感器能用于折叠型手机的开闭检测传感器、盖或门的开闭检测传感器、电动机的旋转位置检测传感器、拨号盘的旋转操作检测传感器等广泛用途,对应于这些用途,能搭载于各种电气设备。即例如,在磁传感器用作折叠型手机的开闭检测传感器的情况下,在该手机搭载本发明涉及的磁传感器即可,在磁传感器用作平板型或笔记本型个人计算机的盖的开闭检测传感器的情况下,在该个人计算机搭载本发明涉及的磁传感器即可。
第四实施例中,说明在平板型个人计算机(以下,简称为PC)中搭载磁传感器1的构成的一个具体例。
图18(a)以及(b)分别是第四实施例涉及的平板型PC400的外观立体图以及外观侧视图。PC400具备主体部410和经铰链部405相对于主体部410开闭自如地安装的盖部420。主体部410具有大致长方体状的框体,在该框体的表面配置液晶显示板等具备显示画面的显示部431。另外,在主体部410的框体内配置有磁传感器1。磁传感器1能以图17(a)以及(b)所示的磁传感器IC1的方式搭载于主体部410。盖部420是大致板状的盖。PC400的用户能以铰链部405为支点使盖部420旋转,由此,能使盖部420的状态为闭状态以及开状态的某一状态。
在盖部420为闭状态时,显示画面由盖部420覆盖,用户看不到显示画面,并且不能通过触摸显示画面来进行触摸屏操作的输入。而在盖部420为开状态时,用户能看到显示画面,并且能进行触摸屏操作。
图19(a)、(b)分别是盖部420为闭状态、开状态时PC400的侧视图。而且,图18(a)以及(b)的状态也属于开状态。盖部420中埋入有由一个以上的永磁铁构成的磁铁MG。磁铁MG设置在盖部420内,以便仅在盖部420为闭状态时,基于磁铁MG产生的磁场,通过磁传感器1的单位动作检测出S极或N极。于是,在盖部420为闭状态时,磁传感器1通过单位动作仅进行S极检测动作以及N极检测动作的某一方,相比图23所示的现有方法,能将磁传感器1的消耗电力降低至一半附近。
图20是PC400的电性概要构成图。PC400中设有磁传感器1、具有显示部431的功能块430、由微型计算机等构成的系统控制部440、以及对磁传感器1、功能块430以及系统控制部440供给电源电压(对磁传感器1供给电源电压VDD)的电源电路450。功能块430在系统控制部440的控制下能在显示部431的显示画面中显示图像,或者使显示部431的背光点亮,除此之外,还能实现各种功能。
系统控制部440与磁传感器1的外部输出端子TMOUT1以及TMOUT2连接,经这些端子从磁传感器1接受磁传感器1对磁场的检测结果信号。检测结果信号由信号LOUT1以及LOUT2构成。但是,如第三实施例中所述,在磁传感器1中取代外部输出端子TMOUT1以及TMOUT2而设有单一的外部输出端子TMOUT的情况下,系统控制部440与磁传感器1的外部输出端子TMOUT连接,经外部输出端子TMOUT,接受基于信号LOUT1以及LOUT2的信号LOUT作为磁场的检测结果信号。
系统控制部440能基于上述检测结果信号执行包括功能块430的动作控制的预定处理。即例如,系统控制部440在从磁传感器1接受了表示检测到S极或N极的检测结果信号的磁场检测期间判断为盖部420处于闭状态并将PC400设为睡眠状态,而在从磁传感器1接受了表示未检测到S极以及N极的检测结果信号的磁场非检测期间内,判断为盖部420处于开状态,将PC400设为激活状态。激活状态下,通过功能块430或系统控制部440执行特定的动作,而在睡眠状态下,不执行该特定的动作,结果,睡眠状态下的功能块430、系统控制部440或PC400的消耗电力小于激活状态下的消耗电力。对显示部431而言,系统控制部440在磁场检测期间使显示部431的背光熄灭,并且使显示部431的图像显示动作停止,在磁场非检测期间使显示部431的背光点亮,并且执行显示部431的图像显示动作。
根据基本实施例中所述的事项,很明显地,磁传感器1不依赖于系统控制部440的控制,而是按照在基本实施例等中如上所述的方法,控制由磁传感器1应进行的各单位动作的内容。因此,不对系统控制部440施加任何负担,通过磁传感器1单体就能实现自身的低耗电。
<<第五实施例>>
说明第五实施例。第四实施例中,如图21所示,PC400可构成为盖部420可取作为开状态的第一开状态或第二开状态。以盖部420的闭状态为起点,以铰链部405为支点使盖部420旋转大约360°则成为第二开状态,可认为闭状态与第二开状态间的状态是第一开状态。第二开状态下,盖部420配置在与主体部410的背面相接的位置,此时,盖部420的磁铁MG与主体部410的磁传感器1相对。结果PC400能构成为,不仅仅盖部420为闭状态时,在为第二开状态时,也基于磁铁MG产生的磁场通过磁传感器1的单位动作检测S极或N极。
磁铁MG可构成为,在闭状态下检测S极以及N极中的一个极,在第二开状态下检测S极以及N极中的另一极,由此,系统控制部440能根据磁传感器1的输出信号LOUT1以及LOUT2区分闭状态和第二开状态。在盖部420为第一开状态时,相比闭状态以及第二开状态,由于磁铁MG以及磁传感器1的霍尔元件10间的距离增大,因此通过磁传感器1的单位动作,S极和N极都检测不到。系统控制部440在检测到上述一个极时判断为盖部420处于闭状态且PC400为睡眠状态,这以外时将PC400设为激活状态即可。
假定用户将盖部420设为第二开状态来使用PC400,则期待仅在闭状态以及第二开状态间的转移期间通过单位动作进行S极检测动作以及N极检测动作双方。在1天内,该转移期间的合计即便多也认为是几分钟程度,因此能在大部分期间将磁传感器1的消耗电力抑制为图23的现有方法的一半附近。
<<第六实施例>>
说明第六实施例。在第四实施例中记载的PC400如第五实施例所示(参照图21)可取闭状态、第一开状态以及第二开状态的任一状态的情况下,可如下操作。
图22(a)以及(b)是第六实施例涉及的PC400的局部透射图。但是,图22(a)为闭状态下的透射图,图22(b)为第二开状态下的透射图。
第六实施例涉及的PC400中如下所述地配置磁传感器1以及磁铁MG。即,在PC400的闭状态且第二开状态下,磁传感器1和磁铁MG的配置位置沿着与Z轴正交的X轴方向彼此偏离(错开)并且连接磁铁MG的N极以及S极间的方向与X轴平行,从而在闭状态下通过磁传感器1检测到S极以及N极中的一个极(图22(a)的例中为S极),在第二开状态下通过磁传感器1检测到S极以及N极中的另一极(图22(b)的例中为N极)。
图22(a)以及(b)所示例中,在着眼于X轴方向的位置关系的情况下,在PC400的闭状态以及第二开状态下,从磁传感器1看,磁铁MG位于X轴正侧且磁铁MG的N极比S极位于X轴正侧。另外,在着眼于Z轴方向的位置关系的情况下,在PC400的闭状态下,从磁传感器1看,磁铁MG位于Z轴正侧,而在PC400的第二开状态下,从磁传感器1看,磁铁MG位于Z轴负侧。
这样,如图22(a)所示,在PC400的闭状态下,从磁铁MG的N极出来的磁力线中,与磁传感器1的霍尔元件10交链并返回磁铁MG的S极的磁力线从Z轴的负侧朝向Z轴正侧与霍尔元件10交链(图22(a)中未示出霍尔元件10)。因此,在PC400的闭状态下,磁传感器1判断为有S极检测(等价于图1(b)的状态)。
相反,如图22(b)所示,在PC400的第二开状态下,从磁铁MG的N极出来的磁力线中,与磁传感器1的霍尔元件10交链并返回磁铁MG的S极的磁力线从Z轴正侧朝向Z轴负侧与霍尔元件10交链(图22(b)中未示出霍尔元件10)。因此,在PC400的第二开状态下,磁传感器1判断为有N极检测(等价于图1(c)的状态)。
通过第六实施例,上述的技术可表述为如下。
盖部420相对于主体部410开闭自如地安装为,相对于主体部410取闭状态、第一开状态、第二开状态中任一状态。规定主体部410以及盖部420间的位置关系的盖部420的闭状态、第一开状态以及第二开状态可理解为PC400的闭状态、第一开状态以及第二开状态。
具备大致长方体状或板状框体的主体部410在该框体具有彼此相对的第一面以及第二面。第一面作为主体部410的表面发挥功能,第二面作为主体部410的背面发挥功能。连接主体部410的第一面以及第二面间的方向平行于Z轴。主体部410的第一面配置有具备显示画面的显示部431。盖部420为闭状态时,显示画面由盖部420覆盖,用户看不到显示画面,并且不能通过触摸显示画面来进行触摸屏操作的输入。而在盖部420为第一开状态或第二开状态时,用户能看到显示画面,并且能进行触摸屏操作。
闭状态下,盖部420配置在与主体部410的第一面相对的位置,在第二开状态下,盖部420配置在与主体部410的第二面相对的位置。因此,闭状态下,主体部410的第一面与盖部420的距离短于主体部410的第二面与盖部420的距离,第二开状态下,主体部410的第二面与盖部420的距离短于主体部410的第一面与盖部420的距离。
由PC400中磁传感器1的霍尔元件10与Z轴的关系可理解的是,霍尔元件10输出对应于连接主体部410的第一面以及第二面间的方向的磁场的信号(即输出施加给霍尔元件10的对应于与Z轴平行的磁场成分的信号)。而且,如上所述,在盖部420设有磁铁MG,从而在盖部420的闭状态下通过磁传感器1检测到一个极性的磁场,且在盖部420的第二开状态下通过磁传感器1检测到另一极性的磁场(一个极性以及另一极性在此处分别为S极以及N极,它们也可相反)。为了实现这一这些,确定磁铁MG的配置位置以及配置的朝向,从而在盖部420的闭状态以及第二开状态下,连接磁铁MG的N极以及S极间的方向与连接第一面以及第二面间的方向正交(即与X轴平行),且磁传感器1以及磁铁MG的配置位置在连接第一面以及第二面间的方向的正交方向上(即X轴方向上)彼此偏离。
另外,第一开状态下磁传感器1以及磁铁MG间的距离长于闭状态下磁传感器1以及磁铁MG间的距离、以及第二开状态下磁传感器1以及磁铁MG间的距离,由此,第一开状态下,通过磁传感器1,基于磁铁MG的产生磁场的S极磁场以及N极磁场都检测不到。磁传感器1以及磁铁MG间的距离严格上可理解为是指霍尔元件10以及磁铁MG间的距离。第一开状态是既不分类为闭状态也不分类为第二开状态的状态,盖部420在闭状态与第二开状态间转移过程中,盖部420为第一开状态。可理解为第一开状态相当于与闭状态和第二开状态都不同的状态,且通过磁传感器1,基于磁铁MG的产生磁场的S极磁场以及N极磁场都检测不到。
如第四实施例中所述,系统控制部440(参照图20)能基于来自磁传感器1的检测结果信号,执行包括功能块430的动作控制的预定处理。即,例如,系统控制部440在从磁传感器1接受了表示检测到一个磁场(此处为S极)的检测结果信号的第一磁场检测期间判断为盖部420处于闭状态并将PC400设为睡眠状态,而在从磁传感器1接受了表示S极以及N极都检测不到的检测结果信号的磁场非检测期间判断为盖部420处于第一开状态并将PC400设为激活状态,且在从磁传感器1接受了表示检测到另一磁场(此处为N极)的检测结果信号的第二磁场检测期间判断为盖部420处于第二开状态并将PC400设为激活状态。关于睡眠状态以及激活状态,如第四实施例中所述。
而且,在PC400构成为可取第二开状态,且单一磁铁MG在盖部420内设置为连接磁铁MG的N极以及S极间的方向与Z轴平行的情况下,可实施用于仅在闭状态以及第二开状态中的闭状态下通过磁传感器1检测到磁铁MG的N极或S极的处理。例如,可以在盖部420上设置抑制第二开状态下来自磁铁MG的磁场与磁传感器1(霍尔元件10)交链的磁屏蔽材料。或者,例如可决定盖部420内的磁铁MG的配置位置使得第二开状态下磁铁MG以及磁传感器1间的距离大于闭状态下磁铁MG以及磁传感器1间的距离,由此,第二开状态下磁铁MG的N极或S极不会被磁传感器1检测到。
<<第七实施例>>
说明第七实施例。在作为将施加磁场变换为电信号的磁电变换元件的霍尔元件10与控制电路80之间设置能使用霍尔元件10的输出信号来区分检测S极磁场以及N极磁场的检测块(检测电路)。而且,基本实施例中,在不进行单位动作期间,对磁电变换元件以及检测块的电力供给全部被切断,但也可以仅切断对磁电变换元件以及检测块的一部分电力供给。
例如,在不进行单位动作的部分或者全部期间,也可对基准电压生成电路中的分压电阻的串联电路供给电源电压VDD来生成基准电压VREF1以及VREF2。
<<第八实施例>>
说明第八实施例。以上记载了能消除霍尔元件中的元件偏置电压以及放大电路中的输入偏置电压的磁传感器的电路构成及动作的例子,本发明涉及的磁传感器的电路构成及动作只要能区分检测S极和N极磁场则可以是任意的,能区分检测S极和N极磁场的公知的其他电路构成以及动作也可适用于本发明。
本发明的实施方式在请求权利保护的范围所示的技术思想范围内能适当进行各种变更。以上的实施方式仅为本发明的实施方式例,本发明以及各构成要件的用语的含义不受以上实施方式中所记载的限制。上述说明文中所示的具体数值仅为举例,当然能将它们变更为各种数值。
Claims (5)
1.一种磁传感器,其特征在于,具备:
磁电变换元件,其输出与施加的磁场对应的信号;以及
信号处理电路,其具有检测电路以及控制电路,该检测电路能使用所述磁电变换元件的输出信号来区分并检测第一极性的磁场以及与所述第一极性相反的第二极性的磁场,该控制电路控制所述检测电路执行的用于检测所述第一极性的磁场的第一检测动作以及用于检测所述第二极性的磁场的第二检测动作,
所述第一检测动作是用于检测所述第一极性的磁场是否施加到所述磁电变换元件的动作,所述第二检测动作是用于检测所述第二极性的磁场是否施加到所述磁电变换元件的动作,
所述信号处理电路隔着间隔反复执行包含所述第一检测动作以及所述第二检测动作的至少一方的单位动作,根据第i次单位动作对磁场的检测结果来控制第(i+1)次单位动作的内容,其中,i为自然数,
所述信号处理电路在通过第i次单位动作检测到所述第一极性的磁场的情况下,在第(i+1)次单位动作中不经所述第二检测动作地执行所述第一检测动作,在第(i+1)次单位动作中的所述第一检测动作中检测到所述第一极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中不执行所述第二检测动作,另一方面,在第(i+1)次单位动作中的所述第一检测动作中没有检测到所述第一极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中在所述第一检测动作后执行所述第二检测动作,
所述信号处理电路在通过第i次单位动作检测到所述第二极性的磁场的情况下,在第(i+1)次单位动作中不经所述第一检测动作地执行所述第二检测动作,在第(i+1)次单位动作中的所述第二检测动作中检测到所述第二极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中不执行所述第一检测动作,另一方面,在第(i+1)次单位动作中的所述第二检测动作中没有检测到所述第二极性的磁场时,在第(i+1)次单位动作中在所述第二检测动作后执行所述第一检测动作。
2.一种半导体装置,其形成权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述磁传感器使用集成电路而形成。
3.一种电气设备,其具备形成权利要求1所述的磁传感器的半导体装置以及与所述半导体装置连接的后级装置,其特征在于,
所述磁传感器使用集成电路而形成,
所述半导体装置对所述后级装置输出基于各单位动作对磁场的检测结果的检测结果信号,
所述后级装置基于所述检测结果信号执行预定的处理,
所述半导体装置中的所述信号处理电路不依赖于来自所述后级装置的控制,而是根据第i次单位动作对磁场的检测结果来控制第(i+1)次单位动作的内容。
4.一种电气设备,其具备:
主体部,其设置有形成权利要求1所述的磁传感器的半导体装置;
盖部,其被安装为,以相对于所述主体部取闭状态、第一开状态以及第二开状态中的某一状态的方式,相对于所述主体部开闭自如;以及
后级装置,其与所述半导体装置连接,
该电气设备的特征在于,
所述磁传感器使用集成电路而形成,
所述半导体装置对所述后级装置输出基于各单位动作对磁场的检测结果的检测结果信号,
所述后级装置基于所述检测结果信号执行预定的处理,
所述主体部设有彼此相对的第一面以及第二面,
在所述闭状态下,所述盖部配置在与所述主体部的所述第一面相对的位置,在所述第二开状态下,所述盖部配置在与所述主体部的所述第二面相对的位置,所述盖部在所述闭状态与所述第二开状态之间转移的过程中,所述盖部成为所述第一开状态,
在所述盖部设有磁铁,以便在所述闭状态下通过所述磁传感器检测到所述第一极性的磁场,并且,在所述第二开状态下通过所述磁传感器检测到所述第二极性的磁场,
所述第一开状态下的所述磁传感器和所述磁铁间的距离比所述闭状态下的所述磁传感器和所述磁铁间的距离、以及所述第二开状态下的所述磁传感器和所述磁铁间的距离长,以便在所述第一开状态下通过所述磁传感器检测不到所述第一极性的磁场以及所述第二极性的磁场。
5.根据权利要求4所述的电气设备,其特征在于,
所述磁传感器的磁电变换元件输出与连接所述第一面以及所述第二面间的方向的磁场对应的信号,
在所述闭状态和所述第二开状态下,连接所述磁铁的N极以及S极间的方向与连接所述第一面和所述第二面间的方向正交,并且,所述磁传感器和所述磁铁的配置位置在连接所述第一面和所述第二面间的方向的正交方向上彼此错开。
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