CN110398623B - 过零检测电路和传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及过零检测电路和传感器装置。过零检测电路的特征在于，具备：第一比较电路，被输入第一输入信号n1和第二输入信号而输出第一比较结果；第二比较电路，具有滞后功能，被输入第一输入信号和第二输入信号而输出第二比较结果；电源电压检测电路，在供给的电源电压为规定的电压以上时输出检测信号；以及逻辑电路，基于第一比较结果、第二比较结果和检测信号来输出过零检测信号。

Description

过零检测电路和传感器装置

技术领域

本发明涉及过零检测电路和传感器装置。

背景技术

以往，讨论了在过零检测电路中用于防止过零附近处的输入信号的噪声的技术。

在图12中示出以往的过零检测电路。以往的过零检测电路具备比较电路90、具有滞后功能的比较电路91、以及逻辑电路92。比较电路90将输入信号nx1和输入信号nx2的过零检测结果作为电压Vout90向输出端子out90输出。比较电路91将输入信号nx1和输入信号nx2与根据状况切换的阈值的比较结果作为电压Vout91向输出端子out91输出。

逻辑电路92根据比较电路90输出的过零检测结果Vout90和比较电路91输出的比较结果Vout91的逻辑状态来决定输出电压Vout92的逻辑状态，将其结果作为过零检测信号向输出端子out92输出。

更详细而言，逻辑电路92在Vout91为高电平时根据Vout90的高电平至低电平的转变而使Vout92从高电平转变为低电平。如果Vout92本来为低电平，则根据Vout90的高电平至低电平的转变，Vout92不发生变化而维持低电平。根据Vout90的低电平至高电平的转变，Vout92不发生变化。此外，另一方面，在Vout91为低电平时，根据Vout90的低电平至高电平的转变，使Vout92从低电平转变为高电平。如果Vout92本来为高电平，则根据Vout90的低电平至高电平的转变，Vout92不发生变化而维持高电平。根据Vout90的低电平至高电平的转变，Vout92不发生变化。

上述那样的过零检测电路能够除去过零附近处的输入信号的噪声的影响，因此，能够高精度地检测过零点。此外，由于具有不依赖于时间的滞后特性，所以能够进行转子的高速旋转即高速的检测（例如，参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-211365号公报。

发明要解决的课题

然而，在以往的过零检测电路中，关于向电路供给电源电压的稍后的工作即在工作开始时的工作而不被考虑。例如，在通过磁传感器检测电动机内的转子的旋转位置的情况下，针对电源接通稍后的位置检测，存在以下这样的请求：不是通过过零附近的弱的磁场而是通过强的磁场的施加来检测位置，由此，想要提高旋转位置检测的准确度，使旋转开始时的工作可靠。以往的过零检测电路无法应对这样的请求。

发明内容

因此，本发明提供能够在电源接通稍后输出正确的过零检测信号的过零检测电路和传感器装置。

用于解决课题的方案

本发明的实施方式的过零检测电路具备：第一比较电路，被输入第一输入信号和第二输入信号而输出第一比较结果；第二比较电路，具有滞后功能，被输入第一输入信号和第二输入信号而输出第二比较结果；电源电压检测电路，在供给的电源电压为规定的电压以上时输出电源电压检测信号；以及逻辑电路，基于第一比较结果、第二比较结果和电源电压检测信号来输出过零检测信号。

发明效果

根据本发明的过零检测电路，具备在供给的电源电压为规定的电压以上时向逻辑电路输出电源电压检测信号的电源电压检测电路，因此，能够在电源接通稍后输出正确的过零检测信号。

附图说明

图1是示出具备本发明的第1实施方式的过零（zero cross）检测电路的磁传感器装置的框图。

图2是示出第1实施方式的过零检测电路的各要素的工作的图。

图3是示出第1实施方式的过零检测电路的工作的图。

图4是示出第1实施方式的过零检测电路的工作的图。

图5是示出第1实施方式的过零检测电路的工作的图。

图6是示出第1实施方式的过零检测电路的工作的图。

图7是第1实施方式的过零信号生成电路的一个例子。

图8是示出第1实施方式的过零信号生成电路的一个例子的各要素的工作的图。

图9是示出第1实施方式的过零信号生成电路的一个例子的工作的图。

图10是第2实施方式的过零检测电路的框图。

图11是示出具备第3实施方式的过零检测电路的磁传感器装置的框图。

图12是以往的过零检测电路的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图来对本发明的过零检测电路和传感器装置进行说明。

＜第1实施方式＞

图1是示出具备本发明的第1实施方式的过零检测电路的传感器装置的框图。第1实施方式的传感器装置具备过零检测电路1、霍尔元件2a以及差动放大器3a。

过零检测电路1具备过零信号生成电路10、比较电路20、逻辑电路30、以及电源电压检测电路40。过零信号生成电路10如后述那样包括比较电路，具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子outz。比较电路20具有反相输入端子、非反相输入端子、阈值选择端子和输出端子outb。在端子N2处共同连接过零信号生成电路10的非反相输入端子和比较电路20的非反相输入端子。在端子N1处共同连接过零信号生成电路10的反相输入端子和比较电路20的反相输入端子。过零信号生成电路10的输出端子outz和比较电路20的输出端子outb被连接于逻辑电路30。过零信号生成电路10的输出端子outz被连接于比较电路20的阈值选择端子。电源电压检测电路40具有电源端子（未图示）和输出端子rel。逻辑电路30将输出端子outz、输出端子outb和输出端子rel作为输入，从输出端子out输出逻辑运算结果来作为过零检测信号。

霍尔元件2a具有端子Aa、端子Ba、端子Ca、端子Da。端子Aa和端子Ca被配置于相向的位置，端子Ba和端子Da被配置于相向的位置。端子Aa和端子Ca分别被连接于不同的电位的布线。为了说明，使该不同的电位为电位VDD和比电位VDD低的电位的电位VSS，使端子Aa的电位为VDD，使端子Ca的电位为VSS。

差动放大器3a具有2个输入端子和2个输出端子。端子Ba、端子Da分别被连接于2个输入端子。2个输出端子分别被连接于端子N1、端子N2。

在以后的说明中，使端子N1、端子N2、输出端子outz、输出端子outb、输出端子out、输出端子rel的各电压分别为电压Vn1、电压Vn2、输出电压Voutz、输出电压Voutb、输出电压Vout、输出电压Vrel。此外，从电源电压端子（未图示）向差动放大器3a、过零信号生成电路10、比较电路20、逻辑电路30和电源电压检测电路40供给电源电压。为了说明，当使供给的电源电压之中的高的电位为VDD、使另一个低的电位为VSS、电位VSS为0V（零伏特）时，向电路供给电位VDD与电位VSS=0V的差分即电源电压Vdd。

将作为磁电变换元件的霍尔元件2a的信号从端子Ba和端子Da向差动放大器3a输入，差动放大器3a将其放大，差动放大器3a的输出被连接于过零检测电路1的输入端子N1、输入端子N2。在此，使端子Ba和端子Da的电压分别为VBa、VDa，使霍尔元件2a的信号电压为VDa-VBa，使差动放大器3a的放大率为G。

关于霍尔元件2a的信号电压VDa-VBa，根据在霍尔元件2a中流动的电流的方向和施加的磁场的方向依照弗莱明左手定则，其大小和符号发生变化。假设当从纸面的跟前向内部的方向施加磁场的情况下的信号电压VDa-VBa的符号为正时，在从纸面的内部向跟前的方向施加磁场的情况下，信号电压VDa-VBa的符号为负。此外，施加的磁场越大，信号电压VDa-VBa的大小越大。此外，在霍尔元件2a的偏移电压为零的理想的情况下，向霍尔元件2a施加的磁场为零的情况下的信号电压VDa-VBa为零。在以后的说明中，对霍尔元件2a的偏移电压为零的情况进行说明。霍尔元件2a的信号电压由差动放大器3a放大，变为

。

因此，Vn2-Vn1根据向霍尔元件2a施加的磁场取正或负或零的值。在施加磁场较弱的情况下，作为Vn2-Vn1的绝对值的|Vn2-Vn1|的值变小，在施加磁场较强的情况下，|Vn2-Vn1|的值变大。

过零检测电路1根据输入到端子N1和端子N2的电压Vn2、Vn1使输出电压Vout发生变化，并将其作为过零检测信号输出。使用图2和图3~图6来说明该工作。

首先，说明过零信号生成电路10的工作。过零信号生成电路10包括比较电路，从输出端子outz输出第一比较结果。在以下，有时将过零信号生成电路10所包括的比较电路称为第一比较电路。过零信号生成电路10以以下方式进行工作：在供给到非反相输入端子的电压比供给到反相输入端子的电压高时从输出端子outz输出高电平，与此相反地，在供给到非反相输入端子的电压比供给到反相输入端子的电压低时从输出端子outz输出低电平。在图2中示出该工作的细节。

图2的横轴示出电压Vn1与电压Vn2的输入电压差，纵轴示出各个输出电压。输出电压Voutz在电压Vn2比电压Vn1高时即在为Vn2-Vn1＞0时输出高电平。与此相反地，在电压Vn2比电压Vn1低时即在为Vn2-Vn1＜0时输出低电平。因此，过零信号生成电路10输出与输入的电压Vn2和电压Vn1的差分对应的输出电压Voutz。在此，输出电压Voutz是除去过零附近即Vn2-Vn1=0附近的噪声后的信号。在后面对该噪声除去工作的例子进行叙述。

接着，说明比较电路20的工作。比较电路20从输出端子outb输出第二比较结果。在以下，有时将比较电路20称为第2比较电路。比较电路20以以下方式进行工作：在供给到非反相输入端子的电压比供给到反相输入端子的电压与电压Vth1之和高时从输出端子outb输出高电平，与此相反地，在供给到非反相输入端子的电压比供给到反相输入端子的电压与电压Vth2之和低时从输出端子outb输出低电平。选择电压Vth1和电压Vth2的哪一个由输出电压Voutz决定。在输出电压Voutz为高电平时选择电压Vth1，在输出电压Voutz为低电平时选择电压Vth2。在图2中示出该工作的细节。输出电压Voutb在电压Vn2比电压Vn1与电压Vth1之和高时即在为Vn2-Vn1＞Vth1时输出高电平，在电压Vn2比电压Vn1与电压Vth2之和低时即在为Vn2-Vn1＜Vth2时输出低电平。在此，电压Vth1为正的值且表示正侧的阈值电压，电压Vth2为负的值且表示负侧的阈值电压。输出电压Voutb在Vn2-Vn1为Vth1与Vth2之间时即在为Vth2＜Vn2-Vn1＜Vth1时根据选择的阈值电压输出高电平或低电平。

接着，说明电源电压检测电路40的工作。电源电压检测电路40根据供给的电源电压使输出电压Vrel发生变化，输出电源电压检测信号。输出电压Vrel在被供给的电源电压较低时为低电平而在被供给正常地进行电路工作的充分的电压的情况下为高电平，将其作为电源电压检测信号输出。

接着，说明逻辑电路30的工作。逻辑电路30以以下方式进行工作：根据输出电压Voutz、输出电压Voutb和作为电源电压检测信号的输出电压Vrel的逻辑状态来决定输出电压Vout的逻辑状态。在输出电压Vrel从低电平转变为高电平的稍后，逻辑电路30将基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压Vout作为过零检测信号输出。之后，即，在输出基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压Vout之后，逻辑电路30以以下方式进行工作：将基于过零信号生成电路10的输出电压Voutz而决定的电压Vout作为过零检测信号输出。在图2的波形Vout（a）中示出输出电压Vrel从低电平转变为高电平的稍后的工作的细节，在波形Vout（b）中示出之后的工作的细节。此外，使用图3~图6来对该工作的细节进行说明。

图3是示出在充分强的正的信号即为Vn2-Vn1＞Vth1时电源被接通的情况下的过零检测电路1的工作的图。在此，横轴示出经过时间，纵轴示出输入电压差或输出电压。在此，关于纵轴名，Vdd是电源电压，关于Vth，以粗线示出了在比较电路20中使用的阈值电压，Vpon是逻辑电路30的内部信号，在后面叙述细节。

供给到电路的电源电压Vdd在时刻t0从0V（零伏特）开始上升，在时刻t1达到对于电路正常工作充分的电压。电源电压检测电路40的电源电压检测信号即输出电压Vrel接收电源电压Vdd达到了对于电路正常工作充分的电压的情况而在时刻t1从低电平变化为高电平。

在时刻t1之前的时刻，供给到电路的电源电压Vdd较低，因此，过零信号生成电路10和比较电路20不正常或正确地工作，关于作为第一比较结果的输出电压Voutz和作为第二比较结果的输出电压Voutb而存在不会得到与输入电压对应的输出电压的可能性。此外，关于作为过零检测信号的输出电压Vout也同样存在不会得到与输入电压对应的Vout的可能性。在图3中使用斜线示出了此。因此，为了使工作确定，在电源电压Vdd较低时，也可以使输出电压Voutz、Voutb和Vout强制性地为低电平或高电平。虽然未图示，但是，通过将电源电压检测电路40的输出电压Vrel连接于过零信号生成电路10和比较电路20，从而能够实现使输出电压Voutz和Voutb强制性地为低电平或高电平的工作。在图3中，示出了在输出电压Vrel为低电平的情况下使输出电压Voutz强制性地为低电平而使输出电压Voutb和Vout为高电平的情况。

在时刻t1之后的时刻，电源电压Vdd达到了对于电路正常工作充分的电压，因此，过零信号生成电路10和比较电路20能够看作正常且正确地进行工作。因此，关于输出电压Voutz和Voutb，也能够看作是与输入电压Vn2和Vn1正确对应的输出电压。

在时刻t1的稍后的时刻，由于为Vn2-Vn1＞0，所以过零信号生成电路10将高电平输出为输出电压Voutz。因此，关于比较电路20的阈值电压Vth，选择电压Vth1。由于为Vn2-Vn1＞Vth1，所以比较电路20将高电平输出为输出电压Voutb。由于输出电压Voutz和输出电压Voutb为高电平且为相同的电平，所以逻辑电路30判断为输入了充分大的信号，逻辑电路30将基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压即高电平输出为输出电压Vout。电压Vpon是逻辑电路30的内部信号，是以下信号：在逻辑电路30输出基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压之前为高电平、在逻辑电路30输出基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压之后为低电平。在电路图中未图示。作为一个例子，构成为在输出电压Vrel为高电平时电压Vpon被置位而为高电平而在输出电压Voutz和Voutb为相同的电平时电压Vpon被复位而为低电平。逻辑电路30在电压Vopn为高电平时将基于输出电压Voutb而决定的电压输出为电压Vout，在电压Vopn为低电平时将基于输出电压Voutz而决定的电压输出为电压Vout。在本情况下，如上述那样在时刻t1的稍后的时刻，对于作为过零检测信号的输出电压Vout而输出基于第二比较结果即输出电压Voutb的电压，电压Vpon从高电平转变为低电平。因此，在其以后的时刻，逻辑电路30以以下方式进行工作：将基于过零信号生成电路10的第一比较结果即输出电压Voutz而决定的电压Vout作为过零检测信号输出。

图4是示出在较弱的正的信号即为0＜Vn2-Vn1＜Vth1时电源被接通的情况下的过零检测电路1的工作的图。关于电源电压Vdd和输出电压Vrel的波形与图3同样，关于斜线部也与图3同样。关于在时刻t1以前的时刻处的Voutz、Voutb、Vpon和Vout的波形也与图3同样。

在时刻t1的稍后的时刻，由于为Vn2-Vn1＞0，所以过零信号生成电路10将高电平输出为输出电压Voutz。因此，关于比较电路20的阈值电压Vth，选择电压Vth1。由于为Vn2-Vn1＜Vth1，所以比较电路20将低电平输出为输出电压Voutb。由于输出电压Voutz为高电平而输出电压Voutb为低电平且为不同的电平，所以逻辑电路30判断为输入了较小的信号，逻辑电路30不变更输出电压Vout，保持稍前的电压即高电平。关于电压Vpon也保持高电平。

在时刻t1之后的时刻，Vn2-Vn1开始变化，在时刻t2变为Vn2-Vn1=0。即过零。在时刻t2的稍后的时刻，由于为Vn2-Vn1＜0，所以过零信号生成电路10将低电平输出为输出电压Voutz。因此，关于比较电路20的阈值电压Vth，选择电压Vth2。由于为Vn2-Vn1＞Vth2，所以比较电路20将高电平输出为输出电压Voutb。由于输出电压Voutz为低电平而输出电压Voutb为高电平且为不同的电平，所以逻辑电路30判断为输入了较小的信号，逻辑电路30不变更输出电压Vout，保持稍前的电压即高电平。关于电压Vpon也保持高电平。

在时刻t2之后的时刻，Vn2-Vn1也继续变化，在时刻t3变为Vn2-Vn1=Vth2。在时刻t3的稍后的时刻，变为Vn2-Vn1＜Vth2，比较电路20将低电平输出为输出电压Voutb。由于输出电压Voutz和输出电压Voutb为低电平且为相同的电平，所以逻辑电路30判断为输入了充分大的信号，逻辑电路30将基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压即低电平输出为输出电压Vout。电压Vpon从高电平转变为低电平。在其以后的时刻，逻辑电路30以以下的方式进行工作：将基于过零信号生成电路10的输出电压Voutz而决定的电压输出为输出电压Vout。

图5是示出在较弱的负的信号即为Vth2＜Vn2-Vn1＜0时电源被接通的情况下的过零检测电路1的工作的图。关于电源电压Vdd和输出电压Vrel的波形与图3同样，关于斜线部也与图3同样。关于在时刻t1以前的时刻处的Voutz、Voutb、Vpon和Vout的波形也与图3同样。

在时刻t1的稍后的时刻，由于为Vn2-Vn1＜0，所以过零信号生成电路10将低电平输出为输出电压Voutz。因此，关于比较电路20的阈值电压Vth，选择电压Vth2。由于为Vn2-Vn1＞Vth2，所以比较电路20将高电平输出为输出电压Voutb。由于输出电压Voutz为低电平而输出电压Voutb为高电平且为不同的电平，所以逻辑电路30判断为输入了较小的信号，逻辑电路30不变更输出电压Vout，保持稍前的电压即高电平。关于电压Vpon也保持高电平。

在时刻t1之后的时刻，Vn2-Vn1开始变化，在时刻t3变为Vn2-Vn1=Vth2。在时刻t3的稍后的时刻，变为Vn2-Vn1＜Vth2，比较电路20将低电平输出为输出电压Voutb。由于输出电压Voutz和输出电压Voutb为低电平且为相同的电平，所以逻辑电路30判断为输入了充分大的信号，逻辑电路30将基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压即低电平输出为输出电压Vout。电压Vpon从高电平转变为低电平。在其以后的时刻，逻辑电路30以以下的方式进行工作：将基于过零信号生成电路10的输出电压Voutz而决定的电压输出为输出电压Vout。

图6是示出在充分强的负的信号即为Vn2-Vn1＜Vth2时电源被接通的情况下的过零检测电路1的工作的图。关于电源电压Vdd和输出电压Vrel的波形与图3同样，关于斜线部也与图3同样。关于在时刻t1以前的时刻处的Voutz、Vpon和Vout的波形也与图3同样。

在时刻t1的稍后的时刻，由于为Vn2-Vn1＜0，所以过零信号生成电路10将低电平输出为输出电压Voutz。因此，关于比较电路20的阈值电压Vth，选择电压Vth2。由于为Vn2-Vn1＜Vth2，所以比较电路20将低电平输出为输出电压Voutb。由于输出电压Voutz和输出电压Voutb为低电平且为相同的电平，所以逻辑电路30判断为输入了充分大的信号，逻辑电路30将基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压即低电平输出为输出电压Vout。电压Vpon从高电平转变为低电平。在其以后的时刻，逻辑电路30以以下的方式进行工作：将基于过零信号生成电路10的输出电压Voutz而决定的电压输出为输出电压Vout。

接着，对过零信号生成电路10的噪声除去工作进行说明。

图7是第1实施方式的过零信号生成电路10的电路图的例子。

过零信号生成电路10由比较电路101、比较电路102和逻辑电路103构成。比较电路101具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子out0。比较电路102具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子out1。在端子N1处共同连接比较电路101的反相输入端子和比较电路102的反相输入端子。在端子N2处共同连接比较电路101的非反相输入端子和比较电路102的非反相输入端子。向端子N1和端子N2分别供给第一输入信号和第二输入信号。比较电路101的输出端子out0和比较电路102的输出端子out1被连接于逻辑电路103。逻辑电路103将来自输出端子out0的比较结果和来自输出端子out1的比较结果作为输入，从输出端子outz输出逻辑运算结果来作为第一比较结果。在以后的说明中，将输出端子out0、输出端子out1的各电压分别作为输出电压Vout0、输出电压Vout1。

接着，使用图8和图9来说明过零信号生成电路10的工作。

首先，说明比较电路101的工作。比较电路101以以下方式进行工作：在供给到非反相输入端子的电压比供给到反相输入端子的电压高时从输出端子out0输出高电平，与此相反地，在供给到非反相输入端子的电压比供给到反相输入端子的电压低时从输出端子out0输出低电平。在图8中示出该工作的细节。在此，横轴示出电压Vn1与Vn2的输入电压差，纵轴示出各个输出电压。如图8所示，输出电压Vout0在电压Vn2比电压Vn1高时即在为Vn2-Vn1＞0时为高电平。与此相反地，在电压Vn2比电压Vn1低时即在为Vn2-Vn1＜0时为低电平。在Vn2-Vn1=0的情况下进行输出电压Vout0的从高电平向低电平的转变。此外，同样地在Vn2-Vn1=0的情况下进行输出电压Vout0的从低电平向高电平的转变。

此外，在图9中示出输入电压差Vn2-Vn1根据时间发生变化的情况下的比较电路101的工作。在此，横轴示出经过时间，纵轴示出输入电压差或输出电压。输入电压差Vn2-Vn1伴随着时间经过而发生变化，能取各种值。特别地，将变为Vn2-Vn1=0时表现为过零。伴随着输入电压差Vn2-Vn1的根据时间的变化，输出电压Vout0发生变化。输出电压Vout0在Vn2-Vn1＞0时输出高电平，在Vn2-Vn1＜0时输出低电平。在Vn2-Vn1=0时即在Vn1=Vn2时，将输出电压Vout0过零检测。

接着，说明比较电路102的工作。比较电路102以以下方式进行工作：在供给到非反相输入端子的电压比供给到反相输入端子的电压与电压Vth3之和高时从输出端子out1输出高电平，与此相反地，在供给到非反相输入端子的电压比供给到反相输入端子的电压与电压Vth4之和低时从输出端子out1输出低电平。在图8中示出该工作的细节。如图8所示，输出电压Vout1在电压Vn2比电压Vn1与电压Vth3之和高时即在为Vn2-Vn1＞Vth3时输出高电平，在电压Vn2比电压Vn1与电压Vth4之和低时即在为Vn2-Vn1＜Vth4时输出低电平。在此，电压Vth3为正的值且表示正侧的滞后的大小，电压Vth4为负的值且表示负侧的滞后的大小。在Vn2-Vn1=Vth4的情况下进行输出电压Vout1的从高电平向低电平的转变。此外，在Vn2-Vn1=Vth3的情况下进行输出电压Vout1的从低电平向高电平的转变。在Vn2-Vn1为Vth3与Vth4之间时，根据稍前的状态来输出高电平或低电平。即，比较电路102作为具有滞后宽度|Vth3|+|Vth4|的比较电路进行工作。

此外，在图9中示出输入电压差Vn2-Vn1根据时间发生了变化的情况下的比较电路102的工作。伴随着输入电压差Vn2-Vn1的根据时间的变化，输出电压Vout1发生变化。在时刻t11时即在Vn2-Vn1＞Vth3时输出电压Vout1输出高电平，在之后的时间经过后也维持高电平，在伴随着Vn2-Vn1的减少而变为Vn2-Vn1＜Vth4时从高电平转变为低电平的输出，在之后的时间经过后也维持低电平，在伴随着Vn2-Vn1的增加而变为Vn2-Vn1＞Vth3时从低电平转变为高电平。

接着，说明逻辑电路103的工作。逻辑电路103以以下的方式进行工作：根据输出电压Vout0和输出电压Vout1的逻辑状态来决定输出电压Voutz的逻辑。更详细而言，逻辑电路103在Vout1为高电平时根据Vout0的高电平至低电平的转变而使Voutz从高电平转变为低电平。如果Voutz本来为低电平，则Voutz不发生变化。Voutz不根据Vout0的低电平至高电平的转变而发生变化。此外，在Vout1为低电平时，根据Vout0的低电平至高电平的转变而使Voutz从低电平转变为高电平。如果Voutz本来为高电平，则Voutz不发生变化。Voutz不根据Vout0的高电平至低电平的转变而发生变化。使用图9来对以上的工作进行说明。

在图9中，在时刻t11时，输出电压Vout0和输出电压Vout1为高电平。之后，时间经过而Vn2-Vn1减少，在过零时，Vout0从高电平转变为低电平。此时，由于Vout1为高电平，所以逻辑电路103将Vout0的高电平至低电平的过零的检测输出到Voutz。之后，当时间经过而变为Vn2-Vn1＜Vth4时，Vout1从高电平转变为低电平。之后，时间经过而Vn2-Vn1增加，在过零时Vout0从低电平转变为高电平。此时，由于Vout1为低电平，所以逻辑电路103将Vout0的低电平至高电平的过零的检测输出到Voutz。之后，当时间经过而变为Vn2-Vn1＞Vth3时，Vout1从低电平转变为高电平。进而，之后，时间经过而在时刻t12时，过零信号生成电路10为与时刻t11相同的状态。

在时刻t12时，输出电压Vout0和输出电压Vout1为高电平。之后，时间经过而Vn2-Vn1减少，在过零时，Vout0从高电平转变为低电平。此时，由于Vout1为高电平，所以逻辑电路103将Vout0的高电平至低电平的过零的检测输出到Voutz。之后，时间经过，由于噪声ns，Vn2-Vn1发生2次过零，输出电压Vout0在从低电平转变为高电平之后进而转变为低电平。此时，由于Vout1为高电平，所以逻辑电路103以不将Vout0的低电平至高电平的转变输出到Voutz的方式进行工作。因此，在输出端子outz不会出现根据噪声的过零检测。进而，当时间经过而变为Vn2-Vn1＜Vth4时，Vout1从高电平转变为低电平。之后，时间经过而Vn2-Vn1增加，在过零时，Vout0从低电平转变为高电平。此时，由于Vout1为低电平，所以逻辑电路103将Vout0的低电平至高电平的过零的检测输出到Vout。之后，时间经过，由于噪声ns，Vn2-Vn1发生2次过零，输出电压Vout0在从高电平转变为低电平之后进而转变为高电平。此时，由于Vout1为低电平，所以以不将Vout0的高电平至低电平的转变输出到Voutz的方式进行工作。因此，在输出端子outz不会出现根据噪声的过零检测。之后，当时间经过而变为Vn2-Vn1＞Vth3时，Vout1从低电平转变为高电平。进而，之后，时间经过而在时刻t13时，为与时刻t11和时刻12相同的状态。

通过以上，说明过零信号生成电路10的工作，示出了能够进行过零检测并且除去向过零检测的噪声的影响并且能够以简便的电路结构得到高精度的过零信号。

再有，关于过零信号生成电路10的工作，在本说明中，将电压Vth3和电压Vth4说明为比较电路102的滞后电压，但是，将比较电路102的功能分割为2个比较电路，在一个比较电路中判别Vn2-Vn1比电压Vth3大或小，在另一个比较电路中判别Vn2-Vn1比电压Vth4大或小也可。

通过以上，说明具备本发明的第1实施方式的过零检测电路的传感器装置的工作，示出了进行过零检测并且在电源电压被供给的稍后即工作开始时能够更可靠地检测输入信号的大小。即，示出了通过本发明的第1实施方式的过零检测电路的工作能够检测向霍尔元件2a施加的磁场的过零点并且能够更可靠地检测工作开始时的磁场的大小。当进行另外的表现时，在对装载了本发明的过零检测电路的传感器装置与磁铁的相对的位置关系进行检测的用途中，能够高精度地检测根据相对位置的变化而将向传感器装置施加的磁场从S极切换为N极的点或从N极切换为S极的点，并且，能够更可靠地检测工作开始时的相对位置。因此，本发明的过零检测电路在需要高精度地检测转子的旋转位置的无刷电机（brushless motor）中的使用或编码器中的使用中是优选的。如果在无刷电机中使用具备第1实施方式的过零检测电路的传感器装置，则不仅能够提高利用过零感测的旋转性能，而且能够利用强的磁场的施加来提高电源接通稍后的旋转位置检测的准确度，能够可靠地进行旋转开始时的工作。

在第1实施方式中，为了说明而记载详细的条件来进行了说明，但是，如果是沿着本发明的主旨的工作和电路结构，则不在此限。例如，虽然明示了各电压的高电平和低电平，但是，高电平和低电平也可以分别相反，此外，高电平和低电平的组合也可以不同。此外，虽然未特别提及并说明从达到正常进行电路工作的充分的电压到输出电压Vrel发生变化的时间，但是也可以设置延迟时间。

此外，电压Vth3和电压Vth4分别为与电压Vth1和电压Vth2相等的电压也可。此外，将对比较电路20的阈值电压Vth进行控制的信号作为过零信号生成电路10的输出电压Voutz，但是，不在此限，也可以根据基于在逻辑电路30内生成的输出电压Voutz的电压进行控制。此外，也可以采用不是从外部控制比较电路20的阈值电压Vth而是与比较电路102同样地利用自己的输出来控制阈值电压Vth的结构。进而，以在输出电压Voutz和输出电压Voutb为相同的电平时电压Vpon为低电平的方式说明了结构，但是，只要是输出电压Vout为与基于输出电压Voutb而输出同义的信号的结构，则不在此限。

＜第2实施方式＞

图10是示出本发明的第2实施方式的过零检测电路的框图。图10所示的过零检测电路1b与图1所示的过零检测电路1的不同之处在于：删除过零信号生成电路10，追加过零信号生成电路10内的比较电路101，删除逻辑电路30，追加逻辑电路31。

如以下那样构成并连接追加的要素。此外，由于删除的要素，以下的连接和工作与图1所示的过零检测电路1不同。与图1和图7的情况同样地，比较电路101的反相输入端子被连接于端子N1，在端子N2处共同连接非反相输入端子。比较电路101的输出端子out0与图1和图7的情况不同，被连接于逻辑电路31。

逻辑电路31具备将逻辑电路103的功能与逻辑电路30的功能综合后的功能，具体而言，追加具备作为根据输出电压Vout0和输出电压Voutb生成输出信号Voutz的第一比较电路的功能。即，逻辑电路31以以下方式进行工作：根据作为第一比较结果的输出电压Voutz、作为第二比较结果的输出电压Voutb和作为电源电压检测信号的输出电压Vrel的逻辑状态来决定作为过零检测信号的输出电压Vout的逻辑状态。

具体而言，在输出电压Vrel从低电平转变为高电平的稍后，逻辑电路31将基于作为第二比较电路的比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压输出为Vout。之后，即，在将基于比较电路20的输出电压Voutb而决定的电压输出为Vout而输出电压Vrel从高电平转变为低电平之后，利用输出信号Voutz将比较电路20控制为进行与图7的比较电路102同样的工作，进而，逻辑电路31以以下方式进行工作：根据输出信号Vout0和输出信号Voutb生成输出电压Voutz，将基于生成输出电压Voutz而决定的电压输出为Vout。

通过如以上那样构成并工作，从而能够从第2实施方式的过零检测电路1b得到与第1实施方式的过零检测电路1同样的输出电压Vout，通过删除比较电路102，从而能够实现电路规模的缩小。

＜第3实施方式＞

图11是示出具备本发明的第3实施方式的过零检测电路的磁传感器装置的框图。

霍尔元件2b和差动放大器3b的连接的结构与图1所示的磁传感器装置的霍尔元件2a和差动放大器3a的连接的结构同样。此外，霍尔元件2c和差动放大器3c的连接的结构也与图1所示的霍尔元件2a和差动放大器3a的连接的结构同样。差动放大器3a为差动输出，相对于此，差动放大器3b和3c以单端（single end）输出。将作为磁电变换元件的霍尔元件2b的信号从端子Bb和端子Db向差动放大器3b输入，差动放大器3b放大其。差动放大器3b的输出被连接于在本发明的第1实施方式中说明的过零检测电路1的端子N1。此外，将作为磁电变换元件的霍尔元件2c的信号从端子Bc和端子Dc向差动放大器3c输入，差动放大器3c放大其，差动放大器3c的输出被连接于过零检测电路1的端子N2。

在此，使端子Bb、Db、Bc、Dc的各电压分别为VBb、VDb、VBc、VDc，使霍尔元件2b和2c的信号电压分别为VDb-VBb、VDc-VBc，使差动放大器3b和3c的放大率都为G。于是，供给到端子N1的电压Vn1和供给到端子N2的电压Vn2如以下那样。

根据式（2）和式（3）得到下式。

。

因此，Vn2-Vn1根据向霍尔元件2b和霍尔元件2c施加的磁场而取正或负或零的值。即，通过过零检测电路1的工作，能够检测向霍尔元件2b和霍尔元件2c施加的磁场的差的过零点，并且，能够在工作开始时更可靠地检测输入信号的大小。当进行另外的表现时，能够在2个传感器元件的信号相等的情况下输出过零检测信号并且辨别2个传感器元件的哪一个信号较大来输出，并且能够在工作开始时更可靠地检测哪一个信号较大。第3实施方式例如在产生偏置磁场的磁铁与由铁等金属或磁性体构成的齿轮之间配置磁传感器装置并且通过磁传感器装置检测齿轮的旋转的用途中是优选的。

在第3实施方式中，为了便于说明，假设差动放大器3b和3c以单端输出，但是，也可以为了谋求噪声耐性的提高而采用差动输出。此外，虽然说明了霍尔元件为2个的情况，但是，也可以比2个多。例如，也可以生成2个霍尔元件的差分信号1和与其不同的2个霍尔元件的差分信号2来检测差分信号1和差分信号2的过零。

在图1和图11中示出了具备本发明的实施方式的过零检测电路的传感器装置的例子。在本说明中，为了说明而示出了具体的例子，但是，未必限制于该结构或传感器元件，能够在广泛的半导体电路和传感器电路中应用。作为一个例子，也可以与将作为磁电变换元件的霍尔元件的非理想分量即偏移电压消除的旋转电流电路组合，此外，也可以与进行将差动放大器或比较电路的非理想分量即偏移电压消除的斩波（chopping）工作或自动调零（auto zero）工作的电路等组合。在此，在与旋转电流电路或斩波工作或者自动调零工作的电路等组合的情况下，为离散时间的信号处理而不是连续时间的信号处理，因此，利用组合电路运算过零信号生成电路10、比较电路20、101、102的各自的输出而从输出端子out输出不是优选的。在该情况下，与锁存电路等顺序电路组合是优选的。此外，在磁电变换元件以外，还可以采用温度传感器元件、加速度传感器元件、压力传感器元件等传感器元件的过零检测电路。

附图标记的说明

1、1b 过零检测电路

10 过零信号生成电路

20、101、102 比较电路

30、31、103 逻辑电路

40、电源电压检测电路

2a、2b、2c 霍尔元件

3a、3b、3c 差动放大器。

Claims (3)

1.一种过零检测电路，其特征在于，具备：

第一比较电路，被输入作为传感器元件的输出信号的第一输入信号和第二输入信号而输出第一比较结果；

第二比较电路，具有滞后功能，被输入所述第一输入信号和所述第二输入信号而输出第二比较结果；

电源电压检测电路，当供给的电源电压为规定的电压以上时输出检测信号；以及

逻辑电路，基于所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述检测信号来输出过零检测信号，

所述第二比较电路具有第一阈值和第二阈值以及被输入所述第一比较结果的阈值选择端子，根据所述第一比较结果来对所述第一阈值和所述第二阈值进行切换。

2.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于，

所述逻辑电路在接收到所述检测信号时，

当所述第一比较结果和所述第二比较结果为相同的电平时，输出基于所述第二比较结果而决定的所述过零检测信号，

当所述第一比较结果和所述第二比较结果为不同的电平时，输出基于所述第一比较结果和所述第二比较结果而决定的所述过零检测信号。

3.一种传感器装置，其特征在于，具备：

传感器元件，根据施加的物理量的强度输出信号；以及

根据权利要求1或2所述的过零检测电路，进行所述传感器元件所输出的信号的过零检测。

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