CN117043618A - 传感器输出补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够从传感器输出除去残留于传感器的残留磁场的影响而准确地检测物理量的传感器输出补偿电路。差动放大电路(3)基于在一对TMR传感器(2)的各检测信号输出端子(2c、2d)出现的给定的检测电压，对作为第1合成运算电路(13)的输出和第2合成运算电路(14)的输出的差动电压而被导出的传感器输出进行放大。TMR传感器(2)使用一对，并列地配置在残留于各TMR传感器(2)的残留磁场的影响彼此消除的相对位置，在彼此相反的朝向上被施加电压。第1合成运算电路(13)将在一对的各TMR传感器(2)的一个的各检测信号输出端子(2c)以一个相出现的各检测电压相加。此外，第2合成运算电路(14)将在一对的各TMR传感器(2)的另一个的各检测信号输出端子(2d)以另一个相出现的各检测电压相加。

Description

传感器输出补偿电路

技术领域

本发明涉及对将传感器元件桥接而成的传感器的输出进行补偿的传感器输出补偿电路。

背景技术

以往，作为这种传感器输出补偿电路，例如有专利文献1公开的磁阻元件用放大电路中的传感器输出补偿电路。

该磁阻元件用放大电路具备将四个强磁性磁阻元件图案桥接而成的磁阻元件作为传感器，通过在该磁阻元件的一对输出端子连接差动放大电路，从而对磁阻元件的输出电压进行差动放大。在差动放大电路设置有通过可变电阻器使放大后的输出电压的中点电位可变而设定为给定的电位的偏移调整电路，在其后级设置有对由温度变化造成的输出电压的振幅的变动进行补偿的温度补偿电路。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-194160号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述以往的专利文献1公开的传感器输出补偿电路中，只能对传感器的偏移、输出电压的振幅的变动进行补偿。在检测物理量的传感器之中，有时由于所施加的磁场的影响而在传感器蓄积残留磁场。对于这样的传感器，在上述以往的传感器输出补偿电路中，不能从传感器输出除去残留于传感器的残留磁场的影响，不能准确地检测物理量。

用于解决问题的技术方案

本发明是为了解决这样的问题而完成的，具备：

差动放大电路，对基于在一对传感器的各检测信号输出端子出现的给定的检测电压而被导出的、与被传感器检测的物理量相应的传感器输出进行放大，其中，该一对传感器将电阻值根据被检测的物理量而变化的传感器元件桥接而分别构成，并配置在将残留磁场的影响彼此消除的相对位置；以及

偏置电路，将施加于一对传感器中的一个传感器的一对电源端子的电压在与施加于一对传感器中的另一个传感器的一对电源端子的电压相反的朝向上进行施加，

从而构成了传感器输出补偿电路。

根据本结构，残留于传感器的残留磁场的影响可通过如下方式在不改善传感器自身的情况下抵消，即，在将残留磁场的影响彼此消除的相对位置配置一对传感器，并通过偏置电路在彼此相反的朝向上对各传感器的一对电源端子施加电压。与被传感器检测的物理量相应的传感器输出基于在一对传感器的各检测信号输出端子出现的给定的检测电压而被导出，并被差动放大电路放大。因此，变得能够从传感器输出除去残留于传感器的残留磁场的影响，能够通过传感器输出补偿电路准确地检测物理量。

发明效果

因此，根据本发明，能够提供一种能够从传感器输出除去残留于传感器的残留磁场的影响而准确地检测物理量的传感器输出补偿电路。

附图说明

图1是示出根据本发明的第1实施方式的传感器输出补偿电路的整体的概略结构的电路图。

图2是用于说明图1所示的传感器输出补偿电路中的线性补偿电路的功能的电路图。

在图3中，(a)是表示传感器输出相对于磁场的变化的曲线图，(b)是表示具有非线性地出现的传感器输出的失真的曲线图。

在图4中，(a)是示出为了改变可变电阻R4的电阻值而从线性补偿电路输出的控制信号的曲线图，(b)是示出通过线性补偿电路进行了补偿之后的传感器输出的失真的曲线图。

图5是用于说明图1所示的传感器输出补偿电路中的灵敏度温特补偿电路的功能的电路图。

在图6中，(a)是示出测定了关于传感器输出的灵敏度的温度特性的结果的曲线图，(b)是表示从传感器输出补偿电路输出的输出电压的变动率相对于周围温度的变化的曲线图。

在图7中，(a)是示出通过灵敏度温特补偿电路进行了补偿之后的关于传感器输出的灵敏度的温度特性的曲线图，(b)是示出用于灵敏度温特补偿的周围温度的电压特性的曲线图。

图8是用于说明图1所示的传感器输出补偿电路中的偏移温特补偿电路的功能的电路图。

在图9中，(a)是示出偏移电压的变动率的温度特性的曲线图，(b)是示出通过偏移温特补偿电路进行了补偿之后的偏移电压的变动率的温度特性的曲线图。

图10是说明图1所示的传感器输出补偿电路中的一对TMR传感器的布局的图。

图11是示出根据本发明的第2实施方式的传感器输出补偿电路的整体的概略结构的电路图。

图12是示出根据本发明的第3实施方式的传感器输出补偿电路的整体的概略结构的电路图。

具体实施方式

接着，对用于实施本发明的传感器输出补偿电路的方式进行说明。

图1是示出根据本发明的第1实施方式的传感器输出补偿电路的整体的概略结构的电路图。

传感器输出补偿电路是输入一对TMR(Tunnelinng Magneto-Resistive：隧道型磁阻)传感器2的输出并进行传感器输出的各种补偿的电路，被IC化而成为传感器输出补偿IC1。各TMR传感器2将电阻值根据作为被检测的物理量的磁场而变化的TMR元件桥接而构成，通过在一对电源端子2a、2b施加给定的电压从而进行动作。由各TMR传感器2检测的磁场作为电压差而出现在该一对检测信号输出端子2c、2d之间。在一个TMR传感器2出现的电压差被提供给传感器输出补偿IC1的信号输入端子1a、1b，在另一个TMR传感器2出现的电压差被提供给传感器输出补偿IC1的信号输入端子1c、1d。这样的TMR传感器2例如为了对供给到混合动力汽车的电机的电流进行监控等而使用。

关于TMR传感器2，若所施加的磁场变强，则在传感器内部蓄积残留磁场，由于该残留磁场的影响而在检测的磁场出现磁滞。因此，在本实施方式中，使用一对TMR传感器2，如图10所示，将各TMR传感器2并列地配置在残留于各TMR传感器2的残留磁场的影响彼此消除的相对位置。也就是说，通过构成偏置电路的后述的参考电压电路10对一个TMR传感器2的一个电源端子2a提供偏置电压Vbias，另一个电源端子2b接地于GND。而且，将根据检测磁场而在被桥接的磁阻元件图案r1、r2、r3、r4流过的电流的朝向在同图中设为从上方朝下方的朝向H1。关于另一个TMR传感器2，一个电源端子2a接地于GND，通过参考电压电路10对另一个电源端子2b提供偏置电压Vbias。而且，将根据检测磁场而在被桥接的磁阻元件图案r1、r2、r3、r4流过的电流的朝向在同图中没为从下方朝上方的、与朝向H1相反180°的朝向H2。像这样，在各TMR传感器2流过的电流的朝向变得相反，由此变得能够将各TMR传感器2所具有的磁滞特性抵消。

差动放大电路3对基于在一对TMR传感器2的各检测信号输出端子2c、2d出现的给定的检测电压而被导出的、与被TMR传感器2检测的磁场相应的传感器输出进行放大。在本实施方式中，差动放大电路3将第1合成运算电路13的输出和第2合成运算电路14的输出的差动电压放大而作为传感器输出。

第1合成运算电路13包含在运算放大器34连接了电阻R11、R12、R13的加法电路，在运算放大器34的反相输入端子从调节器电路10被施加参照电压VREF3。该第1合成运算电路13将在一对的各TMR传感器2的一个的各检测信号输出端子2c以一个相出现的各检测电压相加。此外，第2合成运算电路14包含在运算放大器35连接了电阻R14、R15、R16的加法电路，在运算放大器35的反相输入端子从调节器电路10被施加参照电压VREF4。该第2合成运算电路14将在一对的各TMR传感器2的另一个的各检测信号输出端子2d以另一个相出现的各检测电压相加。

另外，在本实施方式中，关于第1合成运算电路13以及第2合成运算电路14，对分别包含加法电路的情况进行了说明，但是也可以使得包含将在各检测信号输出端子2c以一个相出现的各检测电压以及在各检测信号输出端子2d以另一个相出现的各检测电压分别平均化的平均化电路。此外，关于第1合成运算电路13以及第2合成运算电路14中的各运算放大器34、35的增益Av，因为后级的差动放大电路3包含仪表放大器，且CMRR(同相信号除去比)等良好，所以设为1以下(Av≤1)以使得不会没必要地将各TMR传感器2的偏移电压放大为宜。

在传感器输出补偿IC1所进行的各种补偿中，包含传感器输出的线性补偿、灵敏度补偿、灵敏度温度特性补偿(TCS(Temperature Coefficient Sensitivity)：以下，记为“灵敏度温特补偿”)、偏移补偿、以及偏移温度特性补偿(TCO(Temperature Characteristicof Offset)：以下，记为“偏移温特补偿”)。进而，还包含关于TMR传感器2的各个体对这些各补偿造成的偏差的补偿。

线性补偿是除去传感器输出中的非线性成分而保证传感器输出的线性的补偿。偏移补偿是在各TMR传感器2未检测到磁场时将出现在一对检测信号输出端子2c、2d的偏移电压消除的补偿。偏移温特补偿是将偏移电压的温度变动消除的补偿。此外，灵敏度补偿是关于一对TMR传感器2的灵敏度而将由TMR传感器2的各个体造成的偏差消除的补偿。一对TMR传感器2的灵敏度是从传感器输出补偿IC1的额定输出电压减去了偏移电压的输出跨度电压除以额定磁场而得到的值，意味着每单位磁场的输出电压的变化。灵敏度温特补偿是将表示在补偿温度下输出跨度电压最大变化何种程度的灵敏度温度特性的温度变动消除的补偿。

传感器输出补偿IC1具备包含仪表放大器的差动放大电路3和对差动放大电路3的输出进行补偿的补偿用放大电路4。差动放大电路3具备将第1合成运算电路13的输出和第2合成运算电路14的输出分别放大的运算放大器31、32和对被放大后的各输出进行差动放大的运算放大器33。第1合成运算电路13的输出和第2合成运算电路14的输出的差动电压作为实质性的传感器输出来处理。若将与各运算放大器31～33连接的电阻及其电阻值如图所示那样设为R0、R1、R2、R3、R1’、R2’以及R3’，则差动放大电路3输出以下面的(1)式所表示的放大率α对传感器输出进行了放大的输出A。

α＝(R3/R2)×{1+(2×R1)/R0}…(1)

其中，R1＝R1’，R2＝R2’，R3＝R3’，R0为可变电阻。

传感器输出的灵敏度通过使可变电阻R0可变而被调整，从而可补偿由各TMR传感器2的个体造成的偏差。此外，在运算放大器33的同相输入端子，经由电阻R3’连接有可变电压源VREF1。传感器输出的偏移电压通过使该可变电压源VREF1的输出电压可变而被调整，并且被调整为在由各TMR传感器2未检测到磁场时在传感器输出补偿IC1的输出端子OUT出现的输出电压VOUT成为零。

补偿用放大电路4包含连接了可变电阻R4以及可变电阻R5的运算放大器41，将对差动放大电路3的输出A进行反相放大而得到的输出B作为输出电压VOUT而输出到传感器输出补偿IC1的输出端子OUT。其结果是，传感器输出以下面的(2)式所示的放大率β被放大。

β＝α×(R5/R4)

＝(R3/R2)×{1+(2×R1)/R0}×(R5/R4)…(2)

补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)通过改变所连接的可变电阻R4或R5的电阻值而变化。在本实施方式中，通过未图示的多个开关对未图示的多个电阻间的连接进行切换，从而改变多个电阻的合成电阻值，由此可变电阻R4以及R5的各电阻值分别可变。

本实施方式的传感器输出补偿IC1具备对传感器输出的线性进行补偿的线性补偿电路5、对传感器输出的灵敏度温度特性进行补偿的灵敏度温特补偿电路6、以及对传感器输出的偏移电压的温度特性进行补偿的偏移温特补偿电路7。这些差动放大电路3、补偿用放大电路4、线性补偿电路5、灵敏度温特补偿电路6、偏移温特补偿电路7、第1合成运算电路13以及第2合成运算电路14构成传感器输出补偿IC1的补偿模块8。

此外，传感器输出补偿IC1具备调节器电路(VREG)9、参考电压电路(VREF)10、以及温度传感器电路11。调节器电路9根据输入到电源端子VDD的电压来生成基准电压。参考电压电路10根据由调节器电路9生成的基准电压来生成在灵敏度温特补偿电路6、偏移温特补偿电路7等中使用的各值的参照电压、以及作为偏置电路而施加于各TMR传感器2的偏置电压Vbias。温度传感器电路11通过二极管来检测周围温度，并将检测到的周围温度作为电压而输出到灵敏度温特补偿电路6以及偏移温特补偿电路7。另外，各TMR传感器2和传感器输出补偿IC1靠近配置，因此由温度传感器电路11检测的周围温度作为各TMR传感器2的周围温度而被检测。

此外，传感器输出补偿IC1具备由用户能够进行存储内容的改写的EEPROM12。对于该EEPROM12，由用户从数据端子DATA写入设定数据。根据该设定数据，进行补偿模块8中的各种补偿电路所执行的补偿动作的设定调整，此外，进行温度传感器电路11中的温度检测的设定调整。

在本实施方式中，由线性补偿电路5以及灵敏度温特补偿电路6进行的各补偿通过补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)像后述那样可变而进行，该放大率(R5/R4)通过如下方式而可变，即，根据写入到EEPROM12的设定数据，通过多个开关对分别构成各可变电阻R4、R5的多个电阻间的连接状态进行切换。由偏移温特补偿电路7进行的补偿也通过根据写入到EEPROM12的设定数据对后述的各开关75、76(参照图8)的连接状态进行切换来进行。此外，温度传感器电路11根据写入到EEPROM12的设定数据来进行调整，使得在周围温度为25℃时输出1[V]的电压。

图2是用于说明图1所示的传感器输出补偿IC1中的线性补偿电路5的功能的电路图。在同图中，对于与图1相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

线性补偿电路5包含多个比较器51、52、53、…、5n。在各比较器51、52、53、…、5n的一个输入端子共同地被输入差动放大电路3的输出电压，在另一个输入端子被输入从参考电压电路10输出的给定的参照电压VREF_L1、VREF_L2、VREF_L3、…、VREF_Ln。这些各参照电压VREF_L1、VREF_L2、VREF_L3、…、VREF_Ln相当于与引起具有非线性地出现在传感器输出的给定的各失真的磁场相应的各传感器输出，是根据写入到EEPROM12的设定数据而预先设定的。

线性补偿电路5根据这些多个参照电压和差动放大电路3的输出电压的比较结果，对构成可变电阻R4的多个开关进行切换而使可变电阻R4的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变为将失真抵消的放大率。

另外，在此，对如下的情况进行说明，即，通过对构成可变电阻R4的多个开关进行切换而使可变电阻R4的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变，但是也可以设为如下的结构，即，通过对构成可变电阻R5的多个开关进行切换而使可变电阻R5的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变。

图3的(a)是示出对一对TMR传感器2提供的磁场和在对一对TMR传感器2提供各磁场时在第1合成运算电路13的输出与第2合成运算电路14的输出之间作为差动电压而出现的传感器输出的关系的一个例子的曲线图。同曲线图的横轴是对一对TMR传感器2提供的磁场[mT]，纵轴是传感器输出[mV]。此外，特性线y表示传感器输出补偿IC1的周围温度为25℃时的传感器输出相对于各磁场的变化，示出传感器输出的线性特性。该特性线y可将磁场x作为变量而表示为下面的(3)式的多项式。

y＝-6.469e^-0.7x³-1.512e^-0.6x²+2.175e^-0.2x+4.306e^-0.3…(3)

在同曲线图的图示中，乍一看，特性线y看上去是直线，但却包含(3)式的右边第1项以及第2项所示的非直线成分，若除去右边第3项的直线成分而表示磁场和传感器输出的关系，则成为图3的(b)所示的曲线图。同曲线图的横轴表示对一对TMR传感器2提供的磁场[mT]，但纵轴表示除去了直线成分的传感器输出[mV]。此外，特性线y’表示具有非线性地出现的传感器输出的失真。该失真会对TMR传感器2的磁场检测精度造成影响，因此通过线性补偿电路5对该失真进行补偿。

根据同曲线图，失真存在于大约+8[mT]以上以及大约-8[mT]以下的磁场区域，因此在这些磁场区域中得到相对于预先确定的磁场的传感器输出时，通过线性补偿电路5使补偿用放大电路4的放大率可变，从而将失真抵消。

图4的(a)是示出从线性补偿电路5对可变电阻R4的各开关提供的控制信号v的一个例子的曲线图。同曲线图的横轴表示对一对TMR传感器2提供的磁场[mT]，纵轴表示控制信号v的电压[V]。此外，特性线c、d、e、f表示对图3的(b)所示的正侧磁场中的大约+8[mT]以上的传感器输出的失真进行修正的控制信号v1、v2、v3、v4，特性线g、h、i、j表示对负侧磁场中的大约-8[mT]以下的传感器输出的失真进行修正的控制信号v5、v6、v7、v8。各控制信号v1～v8在+5[V]的高电平与0[V]的低电平之间变化，例如，若变化为低电平，则各开关sw1～sw8被闭合控制。

在同曲线图中，关于大约+8[mT]以上的磁场区域中的传感器输出的失真，在磁场为大约+7[mT]的磁场下，通过表示为特性线c的控制信号v1的低电平化而对开关sw1进行闭合控制，由此可变电阻R4的电阻值可变，从而补偿用放大电路4的放大率改变为将此时的磁场下的失真抵消的放大率。此外，在磁场为大约+10[mT]的磁场下，通过表示为特性线d的控制信号v2的低电平化而对开关sw2进行闭合控制，此外，在磁场为大约+13[mT]的磁场下，通过表示为特性线e的控制信号v3的低电平化而对开关sw3进行闭合控制，此外，在磁场为大约+15[mT]的磁场下，通过表示为特性线f的控制信号v4的低电平化而对开关sw4进行闭合控制，由此可变电阻R4的电阻值分别可变，从而补偿用放大电路4的放大率改变为将各磁场下的失真抵消的放大率。

关于大约-8[mT]以下的磁场区域中的传感器输出的失真，也同样地，通过表示为特性线g～j的各控制信号v5～v8而对各开关sw5～sw8进行闭合控制，由此可变电阻R4的电阻值分别可变，从而补偿用放大电路4的放大率改变为将各磁场下的失真抵消的放大率。

图4的(b)是示出通过由线性补偿电路5所执行的可变电阻R4的这种电阻值控制对传感器输出的非线性进行了补偿之后的、传感器输出的失真的曲线图。同曲线图的横轴表示对TMR传感器2提供的磁场[mT]，纵轴表示向传感器输出补偿IC1的输出端子OUT输出的输出电压VOUT中包含的失真成分的比例[％]。此外，特性线k表示输出电压VOUT中包含的失真成分相对于磁场变化的变动特性。

大约+8[mT]以上的磁场区域中的传感器输出的失真如图3的(b)所示那样相对于磁场的增加而向右下降地减少，但是根据特性线k，可理解的是，在大约+7[mT]、大约+10[mT]、大约+13[mT]、大约+15[mT]的各磁场下，在各控制信号v1、v2、v3、v4依次低电平化的各定时，补偿用放大电路4的放大率提高，由此失真成分的比例向右上升地增加，从而发挥将图3的(b)所示的失真的减少抵消的作用。

大约-8[mT]以下的磁场区域中的传感器输出的失真如图3的(b)所示那样相对于磁场的减少而向左上升地增加，但是根据特性线k，同样地，可理解的是，根据磁场的减少而在各控制信号v5～v8依次低电平化的各定时，补偿用放大电路4的放大率降低，由此失真成分的比例向左下降地减少，从而发挥将图3的(b)所示的失真的增加抵消的作用。

另外，失真成分的比例在正侧的磁场区域中向右上升地增加之后，由于图3的(b)所示的原来的失真的减少而暂时性地向右下降地减少。此外，在负侧的磁场区域中，在向左下降地减少之后，由于图3的(b)所示的原来的失真的增加而暂时性地向左上升地增加。因此，特性线k如图4的(b)所示那样呈锯齿形地上下变动，但是失真成分的变动幅度被抑制在±0.1[％]以下，可保证传感器输出的线性。

像这样，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，通过线性补偿电路5对多个开关的控制，对作为可变电阻R4而连接于补偿用放大电路4的多个电阻间的连接进行切换，改变多个电阻的合成电阻值，由此补偿用放大电路4的放大率可变。此外，若差动放大电路3的输出电压与预先设定的多个参照电压VREF_L1、VREF_L2、VREF_L3、…、VREF_Ln比较而成为相当于与引起给定的各失真的磁场相应的各传感器输出的电压，则进行该开关的切换。通过该开关的切换，补偿用放大电路4的放大率根据差动放大电路3的输出电压而成为从差动放大电路3的输出将给定的各失真抵消的放大率，变得可保证传感器输出的线性。

即，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，对差动放大电路3的输出进行补偿的补偿用放大电路4的放大率通过线性补偿电路5可变为将该失真抵消的放大率，由此可补偿相对于磁场的变化而具有非线性地出现在传感器输出的失真。因此，不用像以往的非线性补偿电路(参照日本特开2003-248017号公报)那样对传感器输出进行反馈，就能够对传感器输出的失真进行补偿。因此，电路的响应速度变快，变得可高速地进行传感器输出的非线性补偿。此外，不像以往那样在传感器输出补偿电路需要加法电路，因此能够抑制传感器输出补偿补偿IC1的电路规模。

图5是用于说明图1所示的传感器输出补偿IC1中的灵敏度温特补偿电路6的功能的电路图。在同图中，对于与图1相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

灵敏度温特补偿电路6包含多个比较器61、62、63、…、6n。在各比较器61、62、63、…、6n的一个输入端子共同地被输入由温度传感器电路11作为电压而检测的周围温度，在另一个输入端子被输入从参考电压电路10输出的给定的参照电压VREF_T1、VREF_T2、VREF_T3、…、VREF_Tn。这些各参照电压VREF_T1、VREF_T2、VREF_T3、…、VREF_Tn相当于与对传感器输出的灵敏度引起给定的各变动的周围温度相应的各电压，是根据写入到EEPROM12的设定数据而预先设定的。

灵敏度温特补偿电路6根据这些多个参照电压和由温度传感器电路11作为电压而检测的周围温度的比较结果，对构成可变电阻R5的多个开关进行切换而使可变电阻R5的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变为将相对于周围温度的变化而在传感器输出的灵敏度出现的变动抵消的放大率。

另外，在此，虽然对如下的情况进行说明，即，对构成可变电阻R5的多个开关进行切换而使可变电阻R5的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变，但是也可以设为如下的结构，即，对构成可变电阻R4的多个开关进行切换而使可变电阻R4的电阻值可变，由此使补偿用放大电路4的放大率(R5/R4)可变。

图6的(a)是示出对多对TMR传感器2测定了关于传感器输出的灵敏度的温度特性的结果的曲线图。同曲线图的横轴表示TMR传感器2的周围温度[℃]，纵轴表示以25℃的周围温度下的传感器输出的灵敏度为基准的、各周围温度下的灵敏度的变动率[％]。此外，各特性线示出关于多对的各TMR传感器2的灵敏度温度特性。

如同曲线图所示，在周围温度比25℃低的温度区域中，灵敏度的变动率伴随着温度的下降而呈直线向正侧变大。另一方面，在周围温度比25℃高的温度区域中，灵敏度的变动率伴随着温度的增加而呈非直线向负侧变大。

图6的(b)是表示如下情况的曲线图，即，以同图的(a)所示的灵敏度的温度特性为基准，根据对灵敏度引起给定的各变动的各周围温度使补偿用放大电路4的放大率可变，从而使传感器输出补偿IC1的输出电压VOUT变动何种程度。同曲线图的横轴表示周围温度[℃]，纵轴表示输出电压VOUT的变动率[％]。特性线m表示输出电压VOUT的变动率相对于周围温度的变化。

根据特性线m，在周围温度比25℃低的温度区域中，输出电压VOUT的变动率伴随着周围温度的下降而向负侧向左下降地呈直线变小，从而发挥作用，使得将图6的(a)所示的灵敏度的、向左上升地呈直线增加的灵敏度的变动率抵消。此外，在周围温度比25℃高的温度区域中，输出电压VOUT的变动率伴随着周围温度的增加而向正侧向右上升地呈非直线变大，从而发挥作用，使得将图6的(a)所示的灵敏度的、向右下降地呈非直线减少的灵敏度的变动率抵消。

图7的(a)是示出通过上述的灵敏度温特补偿进行了补偿之后的、关于传感器输出的灵敏度的温度特性的曲线图。同曲线图的横轴表示TMR传感器2的周围温度[℃]，纵轴表示以25℃的周围温度下的传感器输出的灵敏度为基准的、各周围温度下的灵敏度的变动率[％]。特性线n示出以图6的(b)所示的输出电压VOUT的变动率进行了补偿的传感器输出的灵敏度温度特性。如同曲线图所示，补偿后的传感器输出的灵敏度的变动率收敛为+0.04[％]～-0.02[％]的小的变动幅度。

图7的(b)是示出上述的灵敏度温特补偿中使用的周围温度的电压特性的曲线图。同曲线图的横轴表示传感器输出补偿IC1的周围温度[℃]，纵轴表示各周围温度下的温度传感器电路11的输出电压[V]。特性线o示出温度传感器电路11的输出电压的温度特性。

像这样，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，通过灵敏度温特补偿电路6对多个开关的控制，对作为可变电阻R5而连接于补偿用放大电路4的多个电阻间的连接进行切换，改变多个电阻的合成电阻值，由此补偿用放大电路4的放大率可变。此外，若由温度传感器电路11作为电压而检测的周围温度与预先设定的多个参照电压VREF_T1、VREF_T2、VREF_T3、…、VREF_Tn相比较而成为与引起给定的各变动的周围温度相应的各电压，则进行该开关的切换。通过该开关的切换，补偿用放大电路4的放大率成为从差动放大电路3的输出将起因于周围温度的灵敏度的给定的各变动抵消的放大率，变得可补偿传感器输出的灵敏度温度特性。

即，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，对差动放大电路3的输出进行补偿的补偿用放大电路4的放大率通过灵敏度温特补偿电路6可变为将该变动抵消的放大率，由此可补偿相对于周围温度的变化而在传感器输出的灵敏度出现的变动。因此，与专利文献1公开的以往的只能进行依赖于热敏电阻特性的温度补偿的温度补偿电路不同，可进行温度补偿的温度范围变得不受限，变得相对于更宽的范围的周围温度变动可进行传感器输出灵敏度的灵敏度温度补偿。此外，也不会像以往那样在温度补偿特性出现热敏电阻元件的偏差，变得能够谋求灵敏度温度补偿的高精度化。此外，即使不对温度补偿电路使用热敏电阻元件也能够构成传感器输出补偿电路，因此变得能够进行传感器输出补偿电路的IC化，变得能够进行传感器输出补偿电路的小型化、廉价化。

图8是用于说明图1所示的传感器输出补偿IC1中的偏移温特补偿电路7的功能的电路图。在同图中，对于与图1相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

偏移温特补偿电路7参照由温度传感器电路11检测的周围温度，使将相对于周围温度的变化而出现的传感器输出的偏移电压的变动抵消的参照电压VREF2输入到补偿用放大电路4的参照电压端子。

传感器输出的偏移电压的温度变动示于图9的(a)所示的曲线图。同曲线图的横轴表示传感器输出补偿IC1的周围温度[℃]，纵轴表示以25℃的周围温度下的偏移电压为基准的、各周围温度下的偏移电压的变动率[％]。此外，各特性线示出关于多对TMR传感器2的各偏移电压的温度特性。如同曲线图所示，各偏移电压的温度特性成为具有1次的斜率而呈直线变动的特性。偏移温特补偿电路7使将该变动抵消的参照电压VREF2输入到补偿用放大电路4中的运算放大器41的同相输入端子即参照电压端子。

在本实施方式中，偏移温特补偿电路7具备包含运算放大器71的第1反相放大电路72、包含运算放大器73的第2反相放大电路74、第1开关75以及第2开关76。

第1反相放大电路72在运算放大器71连接电阻R7和可变电阻R8而构成，在运算放大器71的同相输入端子被提供参照电压VREF21。该第1反相放大电路72以与偏移电压的变动率对应的放大率(R8/R7)对由温度传感器电路11作为电压而检测的周围温度进行反相放大。偏移电压的变动率相当于图9的(a)所示的曲线图中的各特性线的斜率，通过可变电阻R8的电阻值的调整而使放大率(R8/R7)与偏移电压的变动率匹配。

此外，第2反相放大电路74在运算放大器73连接电阻R9和可变电阻R10而构成，在运算放大器73的同相输入端子被提供参照电压VREF22。该第2反相放大电路74以放大率(R10/R9)对第1反相放大电路72的输出进行反相放大，从而使其极性反转。该放大率(R10/R9)通过可变电阻R10的电阻值的调整而基本上被设为1。此外，第2开关76在偏移电压相对于周围温度的变动为伴随着周围温度的增加而增加的变动时被闭合控制，使第2反相放大电路74的输出作为参照电压VREF2而输入到运算放大器41的参照电压端子。

因此，在偏移电压的温度特性例如由图9的(a)所示的曲线图中相对于周围温度的变动伴随着周围温度的增加而增加的向右上升的直线的特性线p表示的情况下，伴随着周围温度的增加而减少地从温度传感器电路11输出的、由向右下降的直线的特性线表示的电压在偏移温特补偿电路7中最开始被第1反相放大电路72变换为斜率的大小与特性线p的偏移电压的变动率的大小相同且斜率的极性反转了的具有向右上升的特性的电压。然后，第2开关76被闭合控制，因此该电压被第2反相放大电路74变换为斜率的极性反转了的具有向右下降的特性的参照电压VREF2。因此，补偿用放大电路4以该参照电压VREF2为基准，对从差动放大电路3输出的、包含由向右上升的直线的特性线p表示的偏移电压的输出电压进行放大，从而由偏移电压的温度特性造成的变动被抵消。

图9的(b)是示出通过偏移温特补偿电路7进行了补偿之后的、关于四对TMR传感器2的各偏移电压的温度特性的曲线图。同曲线图的横轴以及纵轴与图9的(a)中的横轴以及纵轴相同。在图9的(b)所示的曲线图中示出了补偿前的特性线p，关于具有该特性线p的一对TMR传感器2的偏移电压的温度特性通过上述的偏移补偿而像点线所示的箭头那样斜率倾倒，从而被补偿为具有大致平坦的斜率的温度特性。

此外，第1开关75在偏移电压相对于周围温度的变动为伴随着周围温度的增加而减少的变动时被闭合控制，使第1反相放大电路72的输出作为参照电压VREF2而输入到运算放大器41的参照电压端子。因此，在一对TMR传感器2的偏移电压的温度特性例如由图9的(a)所示的曲线图中相对于周围温度的变动伴随着周围温度的增加而减少的向右下降的直线的特性线q表示的情况下，因为第1开关75被闭合控制，所以伴随着周围温度的增加而减少地从温度传感器电路11输出的、由向右下降的直线的特性线表示的电压在偏移温特补偿电路7中被第1反相放大电路72变换为斜率的大小与特性线q的偏移电压的变动率的大小相同且斜率的极性反转了的具有向右上升的特性的参照电压VREF2。因此，补偿用放大电路4以该参照电压VREF2为基准，对从差动放大电路3输出的、包含由向右下降的直线的特性线q表示的偏移电压的输出电压进行放大，由此像图9的(b)所示的曲线图那样，由偏移电压的温度特性造成的变动被抵消。

像这样，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，在偏移电压相对于周围温度的变动为伴随着周围温度的增加而增加的变动时，通过第2开关76而第2反相放大电路74的输出被输入到补偿用放大电路4的参照电压端子。因此，由温度传感器电路11作为电压而检测的周围温度被第1反相放大电路72以与偏移电压的变动率对应的放大率(R8/R7)进行反相放大，并且被第2反相放大电路74反转极性，从而伴随着周围温度的增加而偏移电压的变动率减少的周围温度反相信号作为参照电压VREF2而从第2反相放大电路74输入到运算放大器41的参照电压端子。因此，补偿用放大电路4以该周围温度反相信号为基准而将差动放大电路3的输出放大，由此变得从补偿用放大电路4可得到偏移电压的温度变动被抵消了的传感器输出。

此外，在偏移电压相对于周围温度的变动为伴随着周围温度的增加而减少的变动时，通过第1开关75而第1反相放大电路72的输出被输入到运算放大器41的参照电压端子。因此，被第1反相放大电路72以与偏移电压的变动率对应的放大率(R8/R7)进行反相放大，伴随着周围温度的增加而偏移电压的变动率增加的周围温度反相信号作为参照电压VREF2而从第1反相放大电路72输入到运算放大器41的参照电压端子。因此，补偿用放大电路4以该周围温度反相信号为基准而将差动放大电路3的输出放大，由此变得从补偿用放大电路4可得到相对于周围温度的变化而出现的偏移电压的变动被抵消了的传感器输出。

即，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，对差动放大电路3的输出进行补偿的补偿用放大电路4以从偏移温特补偿电路7输入到运算放大器41的参照电压端子的参照电压VREF2为基准而对差动放大电路3的输出进行放大，由此可抵消相对于周围温度的变化而出现的传感器输出的偏移电压的变动。因此，偏移电压可通过一次的补偿动作而高精度且简单地补偿。因而，与专利文献1公开的以往的仅通过由可变电阻器对差动放大电路输出的中点电位进行调整而进行传感器输出的偏移调整的偏移调整电路不同，变得可简单地且准确地进行传感器输出的偏移电压的温度补偿。

此外，在基于本实施方式的传感器输出补偿IC1中，构成传感器输出补偿电路的各电路安装在相同的IC。因此，起因于构成传感器输出补偿电路的各电路间的布线、构成各电路的部件安装的差异而产生的偏差减少。因此，传感器输出补偿IC1对传感器输出的各补偿变得可高精度地进行。此外，变得能够将补偿功能全部安装在IC上。此外，通过对所补偿的一对TMR传感器2的传感器输出进行监控，从而变得能够以比较简单的电路结构按每对TMR传感器2进行精度高的各补偿。此外，在各补偿电路的补偿调整中，通过选择写入到EEPROM12的设定数据，从而变得可简单地且选择性地选择补偿值。

此外，通过将温度传感器电路11安装在与构成传感器输出补偿电路的其它各电路相同的IC，从而温度传感器电路11与其它各电路的相对位置变得始终固定。因此，温度传感器电路11所检测的周围温度与其它各电路的周围温度的误差变少。此外，在将温度传感器电路11独立于其它各电路的IC而进行设置的情况下，也不会由于通过引线接合将温度传感器电路11和该IC连接的布线连接部的寄生电阻成分等而在由温度传感器电路11检测的周围温度和该IC中使用的周围温度产生误差。其结果是，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，能够高精度地进行传感器灵敏度、偏移电压的温度补偿。

此外，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，残留于TMR传感器2的残留磁场的影响可通过如下方式在不改善传感器自身的情况下抵消，即，如图10所示，在将残留磁场的影响彼此消除的相对位置配置一对TMR传感器2，并通过参考电压电路10在彼此相反的朝向上对各TMR传感器2的一对电源端子2a、2b施加偏置电压Vbias。而且，与被一对TMR传感器2检测的磁场相应的传感器输出基于在一对TMR传感器2的各检测信号输出端子2c、2d出现的给定的检测电压而被导出，也就是说，基于在各TMR传感器2的一个检测信号输出端子2c出现的各检测电压和在各TMR传感器2的另一个检测信号输出端子2d出现的各检测电压而被导出，并且被差动放大电路3放大。因此，变得能够从传感器输出除去残留于各TMR传感器2的残留磁场的影响而抑制磁滞，变得能够通过传感器输出补偿IC1准确地检测磁场。

此外，根据基于本实施方式的传感器输出补偿IC1，传感器输出作为将在一对的各TMR传感器2的一个的各检测信号输出端子2c以一个相出现的各检测电压相加或平均化并从第1合成运算电路13输出的电压和将在一对的各TMR传感器2的另一个的各检测信号输出端子2d以另一个相出现的各检测电压相加或平均化并从第2合成运算电路14输出的电压的差动电压而被导出，并且被差动放大电路3放大。因此，传感器输出根据一对的各TMR传感器2的输出的差动电压而被导出，因此变得能够得到对各TMR传感器2的偏差进行了平均化的传感器输出，可得到能够应对各TMR传感器2的偏差的电路结构，变得能够更准确地检测磁场。

此外，作为次要的效果，通过使用多个TMR传感器2，从而变得能够容易地判别TMR传感器2的故障。若TMR传感器2故障，则TMR传感器2变得不进行与外部磁场成比例的动作，从一对TMR传感器2输出电压值相对于外部磁场的变化始终固定的传感器输出。通过检测该状态，从而变得能够判断TMR传感器2有无故障。

图11是示出构成根据本发明的第2实施方式的传感器输出补偿电路的传感器输出补偿IC1A的整体的概略结构的电路图。在同图中，对于与图1相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

根据第2实施方式的传感器输出补偿IC1A与根据第1实施方式的传感器输出补偿IC1的不同点在于，仅使用在一对TMR传感器2中的一个TMR传感器2的检测信号输出端子2c、2d出现的各检测电压，以及不具备第1合成运算电路13和第2合成运算电路14。

也就是说，在根据第2实施方式的传感器输出补偿IC1A中，差动放大电路3将在一个TMR传感器2的一对检测信号输出端子2c、2d出现的各检测电压经由输入端子1a、1b直接输入到运算放大器31、32各自的反相输入端子并放大，通过运算放大器33对放大后的各检测电压进行差动放大。即，差动放大电路3将在一对TMR传感器2中的一个TMR传感器2的各检测信号输出端子2c、2d出现的各检测电压的差动电压放大而作为传感器输出。

在另一个TMR传感器2的未使用的检测信号输出端子2c、2d间，连接与在输入端子1a、1b间出现的输入阻抗同等水平的未图示的负载，从而与被使用的一个TMR传感器2之间取得负载的平衡。此外，所使用的TMR传感器2可以是一对中的任一个。

即使在该根据第2实施方式的传感器输出补偿IC1A中，残留于TMR传感器2的残留磁场的影响也可通过如下方式在不改善传感器自身的情况下抵消，即，如图10所示，在将残留磁场的影响彼此消除的相对位置配置一对TMR传感器2，并通过参考电压电路10在彼此相反的朝向上对各TMR传感器2的一对电源端子2a、2b施加偏置电压Vbias。而且，与被一对TMR传感器2检测的磁场相应的传感器输出基于在一对TMR传感器2的各检测信号输出端子2c、2d出现的给定的检测电压而被导出，也就是说，基于在一个TMR传感器2的各检测信号输出端子2c、2d出现的各检测电压而被导出，并且被差动放大电路3放大。因此，根据该基于第2实施方式的传感器输出补偿IC1A，能够使传感器输出补偿IC1A的结构变得简单，能够在减小电路面积并且使其变得廉价的同时从传感器输出除去残留于一对TMR传感器2的残留磁场的影响，从而准确地检测磁场。

图12是示出构成根据本发明的第3实施方式的传感器输出补偿电路的传感器输出补偿IC1B的整体的概略结构的电路图。在同图中，对于与图1相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

根据第3实施方式的传感器输出补偿IC1B与根据第1实施方式的传感器输出补偿IC1的不同点在于，仅使用在一对TMR传感器2中的一个TMR传感器2的检测信号输出端子2c出现的检测电压和在一对TMR传感器2中的另一个TMR传感器2的检测信号输出端子2d出现的检测电压，以及不具备第1合成运算电路13和第2合成运算电路14。

也就是说，在根据第3实施方式的传感器输出补偿IC1B中，差动放大电路3将在一个TMR传感器2的一个检测信号输出端子2c出现的检测电压经由输入端子1a直接输入到运算放大器31的反相输入端子并放大。此外，将在另一个TMR传感器2的另一个检测信号输出端子2d出现的检测电压经由输入端子1d直接输入到运算放大器32的反相输入端子并放大。而且，通过运算放大器33对放大后的各检测电压进行差动放大。即，差动放大电路3将在一个TMR传感器2的一个检测信号输出端子2c以一个相出现的检测电压和在另一个TMR传感器2的另一个检测信号输出端子2d以另一个相出现的检测电压的差动电压放大而作为传感器输出。

在各TMR传感器2的未使用的检测信号输出端子2d、2c，分别连接未图示的负载，使得在各TMR传感器2间取得负载的平衡。

即使在该根据第3实施方式的传感器输出补偿IC1B中，残留于TMR传感器2的残留磁场的影响也可通过如下方式在不改善传感器自身的情况下抵消，即，如图10所示，在将残留磁场的影响彼此消除的相对位置配置一对TMR传感器2，并通过参考电压电路10在彼此相反的朝向上对各TMR传感器2的一对电源端子2a、2b施加偏置电压Vbias。而且，传感器输出作为在一个TMR传感器2的一个检测信号输出端子2c以一个相出现的检测电压和在另一个TMR传感器2的另一个检测信号输出端子2d以另一个相出现的检测电压的差动电压而被导出，并且被差动放大电路3放大。

因此，根据该基于第3实施方式的传感器输出补偿IC1B，也与基于第2实施方式的传感器输出补偿IC1A同样地，能够使传感器输出补偿IC1B的结构变得简单，能够在减小电路面积并且使其变得廉价的同时从传感器输出除去残留于TMR传感器2的残留磁场的影响，从而准确地检测磁场。此外，根据该基于第3实施方式的传感器输出补偿IC1B，也与基于第1实施方式的传感器输出补偿IC1同样地，传感器输出根据一对的各TMR传感器2的输出的差动电压而被导出，因此能够得到对各TMR传感器2的偏差进行了平均化的传感器输出，可得到能够应对各TMR传感器2的偏差的电路结构，变得能够更准确地检测磁场。

附图标记说明

1、1A、1B：传感器输出补偿IC；

2：TMR传感器；

2a、2b：TMR传感器2的一对电源端子；

2c、2d：TMR传感器2的一对检测信号输出端子；

3：差动放大电路；

4：补偿用放大电路；

5：线性补偿电路；

51、52、53、…、5n：比较器；

6：灵敏度温特补偿电路；

61、62、63、…、6n：比较器；

7：偏移温特补偿电路；

72：第1反相放大电路；

74：第2反相放大电路；

75：第1开关；

76：第2开关；

13：第1合成运算电路；

14：第2合成运算电路。

Claims (5)

1.一种传感器输出补偿电路，其特征在于，具备：

差动放大电路，对基于在一对传感器的各检测信号输出端子出现的给定的检测电压而被导出的、与被所述传感器检测的物理量相应的传感器输出进行放大，其中，所述一对传感器将电阻值根据被检测的物理量而变化的传感器元件桥接而分别构成，并配置在将残留磁场的影响彼此消除的相对位置；以及

偏置电路，将施加于一对所述传感器中的一个所述传感器的一对电源端子的电压在与施加于一对所述传感器中的另一个所述传感器的一对电源端子的电压相反的朝向上进行施加。

2.根据权利要求1所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，具备：

第1合成运算电路，将在一对的各所述传感器的一个的各检测信号输出端子以一个相出现的各检测电压相加或平均化；以及

第2合成运算电路，将在一对的各所述传感器的另一个的各检测信号输出端子以另一个相出现的各检测电压相加或平均化，

所述差动放大电路将所述第1合成运算电路的输出和所述第2合成运算电路的输出的差动电压放大而作为所述传感器输出。

3.根据权利要求1所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，

所述差动放大电路将在一对所述传感器中的一个所述传感器的各检测信号输出端子出现的各检测电压的差动电压放大而作为所述传感器输出。

4.根据权利要求1所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，

所述差动放大电路将在一对所述传感器中的一个所述传感器的一个检测信号输出端子以一个相出现的检测电压和在一对所述传感器中的另一个所述传感器的另一个检测信号输出端子以另一个相出现的检测电压的差动电压放大而作为所述传感器输出。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的传感器输出补偿电路，其特征在于，

所述传感器元件是TMR元件。