DE2641599C3

DE2641599C3 - Circuit arrangement for operating a three-pole Hall-effect component

Info

Publication number: DE2641599C3
Application number: DE2641599A
Authority: DE
Inventors: Hideo Fuji; Mitsuaki Hino
Original assignee: NIPPON KLINGAGE KK
Current assignee: NIPPON KLINGAGE KK
Priority date: 1976-06-01
Filing date: 1976-09-16
Publication date: 1980-09-25
Also published as: DE2641599B2; JPS547745Y2; JPS52161065U; DE2641599A1; GB1539954A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht bich auf eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines dreipoligen Hall-Effekt-Bauelementes mit einem Hall-Effekt-Körper mit einer Stromelektrode und zwei Hall-Effekt-Elektroden, bei der zwischen den zwei Hall-Effekt-Elektroden ein Stromkreis angeschlossen ist, der ein strombegrenzendes Element mit einem mit der Steuerstromquelle verbundenen Widerstandsausgang enthält.The present invention relates to a circuit arrangement for operating a three-pole Hall effect component with a Hall effect body with a current electrode and two Hall effect electrodes, in which a circuit is connected between the two Hall effect electrodes, which is a Current-limiting element with a resistance output connected to the control current source contains.

Hall-Effekt-Vorrichtungen für verschiedene Anwendungszwecke sind bekannt. Gebräuchlich sind diejenigen, welche eine Hall-Effekt-Halbleiterplatte benützen, gewöhnlich eine quadratische Platte, an welcher zwei Stromelektroden und zwei Hall-Effekt-Elektroden angeschlossen sind. Die Platte kann aus verschiedenen Halbleitermaterialien hergestellt sein, wie zum Beispiel Ge, Si, InSb und/oder InAs usw.Hall effect devices for various purposes are known. Common are those that use a Hall-effect semiconductor plate, usually a square plate to which two current electrodes and two Hall-effect electrodes are connected are. The plate can be made of various semiconductor materials such as, for example Ge, Si, InSb and / or InAs etc.

Gebräuchlich sind auch dreipolige Hall-Effekt-Elemente oder Platten, an welche zwei Hall-Effekt-Elektroden und nur eine einzige Stromelektrode angeschlossen sind.
Aus der US-PS 30 94 669 ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines dreipoligen Hail-Effekt-Bauelementcs mit einem zwei Hall- und einer Stromeleklrode aufweisenden Hall-Effekt-Körper der eingangs genannten Art bekannt, bei der zwischen den Hall-Elektroden ein Widerstand geschaltet ist. der einen mit der Steuerstromquelle verbundenen Mittelabgriff aufweist. Zum Abgleich der Ohmschen Nullspannung ist es bei vierpoligen Hall-Effekt-Bauelementen aus der DIi-OS 14 90 465 bekannt, zwischen den beiden Hall-Effekt-Elektroden einen Strumkreis anzuschließen, der in Serie drei Widerstände enthält, wobei der mittlere dieser Widerstände ein Potentiometer ist, dessen variabler Abgriff mit einer der zwei Stromelektroden verbunden ist.Three-pole Hall-effect elements or plates to which two Hall-effect electrodes and only a single current electrode are connected are also common.
From US-PS 30 94 669 a circuit arrangement for operating a three-pole Hail-Effekt-Bauelementcs with a two Hall and one Stromeleklrode having Hall effect body of the type mentioned is known, in which a resistor is connected between the Hall electrodes is. which has a center tap connected to the control current source. To adjust the ohmic zero voltage, it is known from DIi-OS 14 90 465 for four-pole Hall-effect components to connect a circuit between the two Hall-effect electrodes that contains three resistors in series, the middle of these resistors being a potentiometer whose variable tap is connected to one of the two current electrodes.

Eine weitere bekannte Schaltungsanordnung (DE-AS 10 00 096) zum Abgleich der Nullspannung bei vierpoligen Hall-Effekt-Bauelementen wird nachfolgend anhand der Fig. 1(a)und l(b) und 2 beschrieben.Another known circuit arrangement (DE-AS 10 00 096) for balancing the zero voltage in four-pole Hall effect components are described below with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b) and 2.

In den bekannten vierpoligen Hall-Effekt-Bauelementen gemäß Fig. 1(a) ist die Hall-Effekt-Platte 1 ausIn the well-known four-pole Hall-effect components According to FIG. 1 (a), the Hall effect plate 1 is off

μ Halbleitermaterial hergestellt. Diese Platte 1 besitzt zwei Steuerstremelekiroden, welche mit den entsprechenden Steuerstromanschlüssen 2 und 3 verbunden sind.μ semiconductor material produced. This plate 1 has two Steuerstremelekiroden, which with the corresponding Control power connections 2 and 3 are connected.

Die anderen beiden Anschlüsse der Hall- Effekt-PlatteThe other two connections of the Hall effect plate

h^r> 1 gemäß F i g. l(a) werden als Ausgangsanschlüsse 5 und 6 für die Hallspannung verwendet. h ^r > 1 according to FIG. l (a) are used as output terminals 5 and 6 for the Hall voltage.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. l(a) umfallt einen externen Komocnsationskreis A. welcher alsThe circuit arrangement according to Fig. L (a) falls over an external Komocnsationskreis A. which as

Potentiometer 4 dargestellt ist. Die äußeren Anschlüsse dieses Potentiometers sind mit den Stromelektroden und Anschlüssen 2 respektive 3 verbunden. Das Potentiometer 4 besitzt zwei bewegliche Anschlüsse 6A und 7/4, welche mit den Anschlüssen 6 und 7 verbunden sind. Die Anschlüsse 5 und 7 sind die Ausgangsanschlüsse der gesamten Schaltungsanordnung, währenddem die Anschlüsse 5 und 6 die Ausgangsanschlüsse des Hall-Effekt-Bauelementes 1 selbst sind.Potentiometer 4 is shown. The external connections of this potentiometer are connected to the current electrodes and connections 2 and 3, respectively. The potentiometer 4 has two movable connections 6A and 7/4, which are connected to the connections 6 and 7. The connections 5 and 7 are the output connections of the entire circuit arrangement, while the connections 5 and 6 are the output connections of the Hall effect component 1 itself.

Durch den externen Kreis A gemäß F i g. l(a) können Nullspannungen kompensiert werden, welche an den Anschlüssen 5 und 7 auftreten können, wenn kein Magnetfeld oder kein Steuerstrom auf das Hall-Effekt-Bauelement 1 einwirkt. Um die Zeichnungen zu vereinfachen, ist das Magnetfeld, weiches senkrecht zur Hall-Effekt-Platte respektive zur Zeichnungsebene wirkt, in den Zeichnungen nicht dargestellt. Anordnungen zur Erzeugung des notwendigen Magnetfeldes sind bekannt und auch in den obenerwähnten Patentschriften beschrieben.Through the external circuit A according to FIG. l (a) zero voltages can be compensated which can occur at the connections 5 and 7 if no magnetic field or no control current acts on the Hall effect component 1. In order to simplify the drawings, the magnetic field, which acts perpendicular to the Hall effect plate or to the plane of the drawing, is not shown in the drawings. Arrangements for generating the necessary magnetic field are known and are also described in the above-mentioned patents.

Mit einer Magnctfeldkomponente senkrecht zur Hali-Effekt-Plalte oder beim Fließen eines Steuerstromes zwischen den Anschlüssen 2 und 3 durch die Hall-Effekt-Platte resultiert ein transversales elektrisches Feld, welches an den Ausgangsanschlüssen 5 und 6 eine Hall-Spannung erzeugt. Diese Hall-Spannung ist proportional zum Steuerstrom und zur Magnetfeldstärke. Theoretisch ist die Spannung über den Anschlüssen 5 und 6 Null, wenn kein Magnetfeld oder kein Steuerstrom vorhanden ist. In der Praxis ist jedoch die Ausgangsspannung über den Anschlüssen 5 und 6 infolge magnetischer Remanenz, Herstellungstoleranzen und Änderungen der äußeren Parameter, wie zum Beispiel der Temperatur, im allgemeinen etwas größer als Null. Beim externen Kompensationsstromkreis A gemäß Fig. 1 wurde diese Nullspannung ausgeglichen, indem die variablen Anschlüsse 6Λ und/oder 7A des Potentiometers so eingestellt wurden, daß am Anschluß 7 eine Gegenspannung erzeugt wurde. Diese Gegenspannung triu auf, wenn ein Steuerstrom an die Eingangsanschlüsse 2 und 3 gelegt wird, da der Kompensationskreis A parallel zum Hall-Effekt-Bauelement 1 mit diesen Anschlüssen verbunden ist. Diese Gegenspannung reduziert die Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen 5 und 7 auf Null.With a magnetic field component perpendicular to the Hali effect plate or when a control current flows between the terminals 2 and 3 through the Hall effect plate, a transverse electric field results which generates a Hall voltage at the output terminals 5 and 6. This Hall voltage is proportional to the control current and the magnetic field strength. Theoretically, the voltage across terminals 5 and 6 is zero when there is no magnetic field or no control current. In practice, however, the output voltage across terminals 5 and 6 is generally somewhat greater than zero as a result of magnetic remanence, manufacturing tolerances and changes in external parameters such as temperature. In the external compensation circuit A according to FIG. 1, this zero voltage was compensated for by adjusting the variable connections 6Λ and / or 7A of the potentiometer so that a counter voltage was generated at connection 7. This counter voltage triu occurs when a control current is applied to the input connections 2 and 3, since the compensation circuit A is connected to these connections in parallel with the Hall effect component 1. This counter voltage reduces the voltage difference between the terminals 5 and 7 to zero.

Wie in Fig. l(b) gezeigt, kann das Hall-Effekt-Bauelement 1 der Fig. l(a) durch eine äquivalente Impedanzbrücke dargestellt werden mit den Impedanzen Zi, Zi, Zi und Zi in den Zweigen der Brücke. Die Impedanzen besitzen meis! nicht dieselben Chrakteristiken (insbesondere Temperaturänderungscharakteristik AZI⁰Q) als Folge der bekannten Herstellungsverfahren für Hall-Effekt-Platten. Für ein gegebenes Hall-Effekt-Bauelement 1 werden die Potentiometeranschlüsse %A und 7/4 des Kompensationskreises A eingestellt, um die entsprechende 4Z/°C-Charakterislik der Impedanzen Z\ bis Za zu kompensieren. Wenn das Hall-Effekt-Bauelement, für welches der Kreis A entsprechend eingestellt wurde,durch ein anderes Hall-Effekt-Bauelement ersetzt wird, ist es schwierig, die Kompensationscharakteristik des Kreises ,4 für das neue Hall-Effekt-Bauelement aufrechtzuerhalten.As shown in FIG. 1 (b), the Hall effect component 1 of FIG. 1 (a) can be represented by an equivalent impedance bridge with the impedances Zi, Zi, Zi and Zi in the branches of the bridge. Most of the impedances have! not the same characteristics (in particular temperature change characteristics AZI ⁰ Q) as a result of the known manufacturing processes for Hall-effect plates. For a given Hall effect component 1, the potentiometer connections % A and 7/4 of the compensation circuit A are set in order to compensate for the corresponding 4Z / ° C characteristics of the impedances Z \ to Za . If the Hall effect device, for which the circuit A has been appropriately set, is replaced by another Hall effect device, it is difficult to maintain the compensation characteristic of the circuit 4 for the new Hall effect device.

D",e Ausgangsanschlüsse 5 und 6 des Hall-Effekt-Bauelementes I weisen einen nicht linearen Widerstand auf, weil die Ausbildung der Ausgangselektroden an ein Hall-Effekt-Hauelemtnt den magnetischen Widerstandseffekl vervielfacht wobei die Hall-Effekt-Spannung über den Ausgangsanschlüssen 5 und 6 vom Strom gemäß der Gleichung V~P abhängig ist, wie das in F i g, 2 gezeigt ist. Daraus ergeben sich relativ große unerwünschte Schwankungen der Ausgangsspannung bei klein gemessener Ausgangsspannung, da die Ausgänge Fehler und Rauschen aufnehmen. Gemäß der obigen Formel ist die Impedanz über den Ausgängen 5 und 6 dabei recht hoch.D ", e output terminals 5 and 6 of the Hall-effect component I have a non-linear resistance, because the formation of the output electrodes on a Hall-effect Hauelemtnt multiplies the magnetic resistance effect, with the Hall-effect voltage across the output terminals 5 and 6 depends on the current in accordance with the equation V ~ P , as shown in Fig. 2. This results in relatively large undesirable fluctuations in the output voltage with a small output voltage, since the outputs absorb errors and noise Impedance across outputs 5 and 6 is quite high.

Entsprechende Probleme treten auch bei dreipoligen Hall-Effekt-Bauelementen auf.Corresponding problems also occur with three-pole Hall-effect components.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Nullspannung auch bei Temperaturschwankungen und Austausch einer Hall-Effekt-Platte durch eine andere mit anderen Charakteristiken abgeglichen werden kann.The invention is therefore based on the object, the circuit arrangement of the type mentioned so to train that the zero voltage even with temperature fluctuations and replacement of a Hall effect plate can be matched with other characteristics by another.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der zwischen den zwei Hall-Effekt-Elektroden angeschlossene Stromkreis eine Mehrzahl von in Serie liegenden strombegrenzenden Elementen enthält, und daß eirit-s der strombegrenzenden Elemente einen variablen, mit der Stromquelle veriiindenen Widerstandsausgang aufweist und einen gesagten Serienwiderstand hat, welcher sehr viel kleiner ist als der übrige Serienwiderstand in dem Stromkreis. Durch diese Anordnung wird eine beträchtliche (zum Eeispiel um die Hälfte) Reduktion der Drift der Ausgangsspannung infolge von Temperaturänderungen erreicht. Ferner kann die Nullspannung kompensiert werden. Im weiteren wird durch die vorliegende Erfindung die Ausgangsspannung stabilisiert, auch wenn nur eine kleine Spannung gemessen wird.This object is achieved according to the invention in that the between the two Hall effect electrodes connected circuit contains a plurality of series-connected current-limiting elements, and that one of the current-limiting elements is one variable resistance output connected to the current source and has a said series resistance which is very much smaller than that remaining series resistance in the circuit. This arrangement results in a considerable (e.g. by half) Reduction of the drift of the output voltage as a result of temperature changes achieved. Furthermore, the zero voltage can be compensated. In addition, the present invention is the Output voltage stabilized, even if only a small voltage is measured.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist eines der strombegrenzenden Elemente, welche ein Ende des Potentiometers mit einer Hall-Effekt-Elektrode verbindet, selbst ein Potentiometer, wobei der bewegliche Pol desselben so angeschlossen wird, daß er einen der Ausgangsanschlüsse des Hall-Effekt-Bauelements bildet.In a preferred embodiment of this invention, one of the current-limiting elements is which connects one end of the potentiometer to a Hall effect electrode, itself a potentiometer, the movable pole of which is connected to be one of the output terminals of the Hall effect component forms.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are described in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig.3(a) eine Schaltungsanordnung eines bevorzugten Ausfühiungsbeispielesder Erfindung,Fig.3 (a) shows a circuit arrangement of a preferred Embodiments of the invention,

F i g. 3(b) eine Äquivalenzschaltung zur F i g. 3(a), bei der die Stromanschlüsse über eine Spannungsnuelle verbunden sind,F i g. 3 (b) is an equivalent circuit to FIG. 3 (a), at to which the power connections are connected via a voltage source,

Fig.4(a) eine Schaltungsanordnung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,4 (a) shows a circuit arrangement according to another exemplary embodiment of the invention,

F i g. 4(b) eine Äquivalenzschaltung zur F i g. 4(a), bei der die Stromanschlüsse über eine Spannungsquelle verbunden sind undF i g. 4 (b) is an equivalent circuit to FIG. 4 (a), at which the power connections are connected via a voltage source and

F i g. 5(a) und 5(b) die Schaltungsanordnung des Stromkreises eines bekannten vierpoligen Hall-Effekt-Bajelementes gemäß F i g. l(a).F i g. 5 (a) and 5 (b) show the circuit arrangement of the circuit of a known four-pole Hall-effect Bajelementes according to FIG. l (a).

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.3(a) sind drei Elektroden einer dreipoligen Hall-Effekt·Platte 11 mit entsprechenden Zuleitungen verbunden, welche ihrerseits mit einem Steuerstromanschluß 12 und zwei Hall-Effekt-Ausgan<*sanschlüssen 13 und 14 verbunden sind, welche Zuleitungen zusammen mit der Hall-Effekt-Plätte 11 das dreipolige Hall-Effekt-Bauelement 15 bilden. Die Platte 11 ist aus herkömmlichem Halbleitermaterial, wie in den vorgehend erwähnten Patenten beschrieben, hergestellt, zum Beispiel kann es Ge, Si, InSb, InAs usw. entha'len.According to the embodiment of Figure 3 (a) are three electrodes of a three-pole Hall effect plate 11 connected to corresponding leads, which in turn connected to a control current connection 12 and two Hall-effect outputs 13 and 14 are which leads, together with the Hall effect plate 11, forms the three-pole Hall effect component 15 form. The plate 11 is made of conventional semiconductor material, as described in the patents mentioned above, for example it can be Ge, Si, Contain InSb, InAs etc.

Im weiteren besitzt das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3(a) einen Ausgleichsstromkreis, welcher strombegren/.ende Elemente 16. 17 und 18 umfaßt, welche inFurthermore, the embodiment according to FIG. 3 (a) a compensation circuit, which current limiting / .end Elements 16. 17 and 18, which are shown in

Serie /.wischen den Zufiihriingsleitungen der HaII-Kffekl-Klcktroden angeschlossen sind und welche in den Anschlüssen 13 und 14 enden. Wie aus der figur ersichtlich, sind die strombegrenzten Elemente 16 und 17 feste Widerslände und das miniere stmmbcgrcnzte Element ein Potentiometer, dessen beweglicher Pol mit dem Anschluß 19 verbunden ist. Die Anschlüsse 12 und 19 bilden die Eingangsstromanschlüsse für das Mall-Effekt-Bauelement gemäß Fi g. 3(a).Series /. Between the feed lines of the Hal-Kffekl-Klcktroden are connected and which end in the connections 13 and 14. As from the figure can be seen, the current-limited elements 16 and 17 fixed contradictions and the minimum limit Element a potentiometer, whose movable pole with the terminal 19 is connected. The connections 12 and 19 form the input power connections for the mall effect component according to Fi g. 3 (a).

Wie weiter unten detaillierter beschrieben werden in wird, weisen die kombinierten Impedanzen der Widerstände 16 und 17 einen wesentlich größeren Wert auf als der totale Widerstand des Potentiometers. Die strombegrenzenden Elemente 16, 17 und 18 können durch andere Schaltelemente als Widerstände gebildet wer- π den. Zum Beispiel können die strombegrenzenden Elemente 16 und 17 durch Zenerdioden oder Transistoren. hpisnipKwpisp Fpldpffpkttransistnrpn pphilHoi werden. Das Potentiometer 18 kann durch einen passenden Transistor, wie zum Beispiel ein Feldeffekttransistor, ersetzt werden.As described in more detail below in is, the combined impedances of resistors 16 and 17 have a value much greater than the total resistance of the potentiometer. The current-limiting elements 16, 17 and 18 can through switching elements other than resistors are formed π the. For example, the current-limiting elements 16 and 17 can be Zener diodes or transistors. hpisnipKwpisp Fpldpffpkttransistnrpn pphilHoi will. The potentiometer 18 can be through a suitable transistor, such as a field effect transistor, be replaced.

Gemäß Fig. 3(b) ist die Hall-Effekt-Platte 11 durch einen Äquivalenzstromkreis ersetzt mil den drei Elektroden A, ßund C. Zwischen der Eingangselektrode A und jeder der Ausgangselektroden ßund C liegen die Ersatzimpedanzen Zu und Zn. Eine Stromquelle fliegt zwischen den äußeren Stromanschlüssen 12 und 19. wobei der letztere mit dem variablen Pol des Potentiometers 18 verbunden ist. Die beiden Hall-Effekt-Elektroden B und C, welche mit den Ausgangsan-Schlüssen 13 und 14 verbunden sind, haben eine Einfachstromelektrode A gemeinsam. Diese Hall-Effekt-Elektroden ßund Cund die Ausgangsanschlüsse 13 und 14 haben über dem Regelkreis B nur den anderen externen Stromanschluß 19 gemeinsam.According to Fig. 3 (b) the Hall effect plate 11 is replaced by an equivalent circuit with the three electrodes A, ß and C. Between the input electrode A and each of the output electrodes ß and C are the equivalent impedances Zu and Zn. A power source flies between the external power connections 12 and 19, the latter being connected to the variable pole of the potentiometer 18. The two Hall effect electrodes B and C, which are connected to the output terminals 13 and 14, have a single current electrode A in common. These Hall effect electrodes ß and C and the output connections 13 and 14 only have the other external power connection 19 in common via the control circuit B.

Der Widerstand 16 gemäß F i g. 3(b) besitzt den Wert Λ 11. welcher dem Wert R 12 des Widerstandes 17 entspricht. Der Gesamtwiderstand des Potentiometers 18. d. h. der Wideistandswert zwischen den Widerständen 16 und 17 ist mit RL bezeichnet, währenddem der Teil links vom beweglichen Pol mit RL 1 (allgemein Zu) und der ϊ eil recnts vom Dewegiicnen Hol mit HL i (allgemein Zu) bezeichnet wird. Infolge der Stromquelle E fließt über den Anschluß 12 ein Strom /. welcher an der Elektrode A in zwei Teilströme aufgeteilt wird. nämlich /1, welcher durch die innere Hall-Impedanz Zu und /2. welcher durch die innere Hall-Impedanz Zn fließt.The resistor 16 according to FIG. 3 (b) has the value Λ 11. which corresponds to the value R 12 of resistor 17. 18. The total resistance of the potentiometer that is, the Wideistandswert between the resistors 16 and 17 is denoted by RL, the part 1 Meantime left of the movable pole of RL (generally) and the ϊ eil recnts (generally) designated by Dewegiicnen Hol with HL i will. As a result of the current source E , a current / flows through the connection 12. which is divided into two partial currents at electrode A. namely / 1, which is determined by the internal Hall impedance Zu and / 2. which flows through the internal Hall impedance Zn .

Unter der Voraussetzung, daß das Potential am Punkt D des Potentiometers 18 gleich Null ist. gelten die folgenden Beziehungen:Provided that the potential at point D of potentiometer 18 is zero. the following relationships apply:

KC{Spannung am Punkt C) = (RL\ + R\\)i\ KC {stress at point C) = (RL \ + R \\) i \

VB(Spannung am Punkt B) VB (voltage at point B)

RH + RL2RH + RL2

(RL2+R\2)i2(RL2 + R \ 2) i2

R\R \

R\2R \ 2

VCVC

5555

Das bedeutet, daß das Verhältnis der Ströme /1 und /2, welche durch die Impedanzen Zu und Zn fließen, geändert werden kann, indem der bewegliche Pol des Potentiometers so eingestellt wird, daß das Potential VC der Hall-Effekt-EIektrode C und des Anschlusses 13 gleich dem Potential Vßan der Hall-Effekt-EIektrode B und des Anschlusses 14 ist. Dabei werden die Spannungen an den Ausgangsanschlüssen abgeglichen, um eine Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen 13 und 14 zu eliminieren. Da die inneren Impedanzen Zu und Zn spezifische 4Z/°C-Charakteristiken besitzen, so können durch l.inslellimg des Verhältnisses der Ströme / I und / 2 auf einen bestimmten Wert die .Spannungen I'C und lYJder I lall Kffeki-Klektroden und Ausgangs ■iiischlüsse bei .liifireieiulen Temperatiiränderungcn ausgeglichen weiden. Die Ströme / 1 und /2 werden v< >· allem durch die Widerstände R 11 und R 12 festgeleg . welche wesentlich größere Werte aufweisen als die Widerstände Rl. I und Rl. 2. Die Ströme /1 und /2 andern sich somit nicht, wenn ΔΖΓC der inneren Impedanzen Zw und 7m infolge 1 emperamrschwankungen oder infolge Austausches der dreipoligen Hall-Effekt-Platte oder der Platte mit den Zuführungsleitungen, d.h. des dreipoligen Hall Effekt-Bauelementes 15 sich ändert, unabhängig von der Wahl des Ersalzclementes und/oder dem Unterschied in der zlZ/"C-Charakteristik der Zn und/oder Zu Impedanz des Ersatzelcmentes.
Zur Veranschaulichung werden folgende DatenThis means that the ratio of the currents / 1 and / 2, which flow through the impedances Zu and Zn , can be changed by adjusting the movable pole of the potentiometer so that the potential VC of the Hall effect electrode C and des Terminal 13 is equal to the potential Vß at the Hall effect electrode B and terminal 14. The voltages at the output connections are balanced in order to eliminate a potential difference between the connections 13 and 14. Since the internal impedances Zu and Zn have specific 4Z / ° C characteristics, the voltages I'C and IYJ of the I all Kffeki electrodes and output ■ Eliminate closures in the event of low temperature changes. The currents / 1 and / 2 are determined by the resistors R 11 and R 12. which have much larger values than the resistors Rl. I and Rl. 2. The currents / 1 and / 2 do not change if ΔΖΓC of the internal impedances Zw and 7m as a result of 1 emperamrschwenken or as a result of replacing the three-pole Hall effect plate or the plate with the supply lines, ie the three-pole Hall effect component 15 changes, independent of the choice of the Ersalzclementes and / or the difference in the ZLZ / "C characteristic of the Zn and / or impedance of the Ersatzelcmentes.
The following data is used to illustrate this

nntjpfiihrt · In rlpr hpl^anntpn ^rhglhinocQnnrHniina c-·- · — ev-~ ·-- c-nntjpfiihrt · In rlpr hpl ^ anntpn ^ rhglhinocQnnrHniina c- - - - ev- ~ - c-

gemäß Fig. l(a) und l(b) betrug die Nullspannung des vierpoligen Hall-Effekt-Baur.lementes zwischen den Ausgangsanschlüssen 5 und 7 25μν/°(-, wenn kein Magnetfeld vorhanden war: die Werte von Zi und Zi betrugen 230 Ohm. die Werte von Z₂ und Z₁ 205 Ohm.According to Fig. 1 (a) and 1 (b), the zero voltage of the four-pole Hall-effect structural element between the output connections 5 and 7 was 25μν / ° (- if there was no magnetic field: the values of Zi and Zi were 230 Ohm. The values of Z ₂ and Z ₁ 205 Ohm.

In dem in Fig. 3(a) und 3(b) gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung betrug der Wert von Z₁ j = RL 1 und der Wert von Z₁₄ = RL2 230 Ohm. und der Wet von R 11 = 2000 Ohm. Die Nullspannung zwischen den Hall-Effekt-Ausgangsanschlüssen 13 und 14 betrug dabei 5 μν/°€. Das bedeutet, daß, obwohl die Empfindlichkeit des dreipoliger Hall-Effekt-Bauelementes der Fig. 3(b) ungefähr halb so groß ist wie diejenige des vierpoligen Hall-Effekt-Bauelementes gemäß der Fig. l(b). das Signalrauschverhältnis (S/N) 2,5mal größer ist. Wenn der Gesamtwiderstand des Potentiometers 18 sehr klein ist. verglichen mit den Widerstandswerten der Widerstände 16 und 17. kann mit diesem Potentiometer 18 sehr genau reguliert werden.In the exemplary embodiment according to the invention shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the value of Z ₁ j = RL 1 and the value of Z ₁₄ = RL2 was 230 ohms. and the wet of R 11 = 2000 ohms. The zero voltage between the Hall effect output connections 13 and 14 was 5 μν / ° €. This means that although the sensitivity of the three-pole Hall effect device of FIG. 3 (b) is approximately half as great as that of the four-pole Hall effect device of FIG. 1 (b). the signal-to-noise ratio (S / N) is 2.5 times greater. When the total resistance of the potentiometer 18 is very small. compared with the resistance values of the resistors 16 and 17, this potentiometer 18 can be regulated very precisely.

Fig.4(a) zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung für ein dreipoliges Hall-Effekt-Bauelement. Das Hall-Effekt-Bauelement 21 ist eine Platte ähnlich der Platte 11 der F1 g. 3(a) mit einer Stromelektrode 22 und Hall-Effekt-Elektroden 23 und 24, welche mit Zuführungsleitungen verbunden sind. Das gesamte Bauelement ist durch die strichpunktierte Linie 25 gekennzeichnet. Die Hall-Effekt-Platte 21 kann aus einem der oben erwähnten Halbleitermaterialien hergestellt sein. Über den Hall-Effekt-Elektroden 23 und 24 sind, wie in F i g. 3(a), drei in Serie geschaltete strombegrenzende Elemente ?"· 27 und 28 angeschlossen. Das Element 26 ist dabei ein fester Widerstand, wobei die Elemente 27 und 28 Potentiometer sind. Das Element 26 könnte auch ein passender Transistor, wie zum Beispiel ein Feldeffekttransistor oder ein bipolarer Transistor, sein, und die Elemente 27 und 28 könnten durch je einen Feldeffekttransistor oder einen bipolaren Transistor ausgetauscht werden.Fig. 4 (a) shows another preferred embodiment a circuit arrangement for a three-pole Hall-effect component. The Hall effect component 21 is a plate similar to plate 11 of F1g. 3 (a) with a current electrode 22 and Hall effect electrodes 23 and 24, which with supply lines are connected. The entire component is identified by the dash-dotted line 25. The Hall Effect Plate 21 can be made from any of the semiconductor materials mentioned above. About the Hall effect electrodes 23 and 24 are as in FIG. 3 (a), three series-connected current-limiting elements? "· 27 and 28 connected. The element 26 is a fixed resistor, the elements 27 and 28 Potentiometers are. Element 26 could also be a suitable transistor, such as a field effect transistor or a bipolar transistor, and the elements 27 and 28 could each be a field effect transistor or a bipolar transistor can be replaced.

Gemäß F i g. 4(a) ist die Stromelektrode 22 durch eine Zuführungsleitung mit dem Eingangsstromanschluß 30 verbunden, während der bewegliche Pol des Potentiometers 27 mit dem anderen Eingsngsstromanschluß 31 verbunden ist. Die Hall-Effekt-Elektrode 23 ist nicht nur mit einem Ende des Widerstandes 27, sondern auch direkt mit dem Ausgangsansch'uß 33 verbunden. Die andere Hall-Effekt-EIektrode 24 ist nicht direkt mit dem anderen Ausgangsanschluß 34 verbunden, sondern über einen Teil des Potentiometers 28 und über denAccording to FIG. 4 (a) is the power electrode 22 through a lead wire to the input power terminal 30 connected, while the movable pole of the potentiometer 27 with the other input current connection 31 connected is. The Hall effect electrode 23 is not only connected to one end of the resistor 27, but also connected directly to the output connection 33. the other Hall effect electrode 24 is not connected directly to the other output terminal 34, but via part of the potentiometer 28 and over the

beweglichen Pol 32.movable pole 32.

Gemäß I i g. 4(b) ist das Hall-Effekt-Bauelement 21 durch einen Äquivalenzstromkreis dargestellt, mit einer inneren Impedanz Zi\ /wischen der Stromclcktrode 22 und der Hall-Effekt-Elektrode 23. Die innere Impedanz ϊ Z₂i verbindet die Stromelektrode 22 mit der anderen Hall-iffekt-Elektrode 24. Über den Hall-Effekt-Elektroden 2.3 und 24 ist eine Stromquelle über den Eingangsanschlüssen 30 und 31 angeschlossen. Ein Strom /fließt zur Stromelektrode 22und wird dort in die Ströme /1 und /2 aufgeteilt, welche durch die inneren Impedanzen Z21 respektive Z22 fließen.According to I i g. 4 (b), the Hall effect component 21 is represented by an equivalent circuit, with an internal impedance Zi \ / between the Stromclcktrode 22 and the Hall effect electrode 23. The internal impedance ϊ Z ₂ i connects the current electrode 22 with the Another Hall effect electrode 24. A current source is connected via the input connections 30 and 31 via the Hall effect electrodes 2.3 and 24. A current / flows to the current electrode 22 and is there divided into the currents / 1 and / 2, which flow through the internal impedances Z21 and Z22, respectively.

Wenn der bewegliche Pol des Potentiometers 27 auf einem Potential gleich Null ist, so ist beispielsweise RL 21 = /?/.22 = 230 Ohm und R 21 =(RL 23 + RL24) = 2000 Ohm.If the movable pole of the potentiometer 27 is at a potential equal to zero, then, for example, RL 21 = /?/.22 = 230 ohms and R 21 = (RL 23 + RL24) = 2000 ohms.

Es gelten folgende Beziehungen:The following relationships apply:

Vo (Spannung am Punkt S)
^(Spannung am Punkt C)
VB Vo (voltage at point S)
^ (Voltage at point C)
VB

(R 2i (R 2i

(RL22+RL23)i2(RL22 + RL23) i2

VCVC

nicht zur Steuerung der Ilall-Effekt-Platte 41 allein verwendet, sondern :n zwei Teilströme aufgeteilt, weil das Potentiometer 45 im Stromkreis 42 über den Stromeleklroden 43 und 44 angeschlossen ist. Ein Teilstrom /I fließt durch die Impedanz Z«2 des Stromkreises 42, und ein Teilstrom /2 fließt durch die Impedanz Zti der Hall-Effekt-Platte 41. Im Gegensatz dazu besteht bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen gemäß den F i g. 3(b) und 4(b) kein Stromverlust im externen Stromkreis, da der Stromkreis B der Fig. 3{b) und der entsprechende der F i g. 4(b) nicht parallel zu den Stromanschliissen 12, 19 respektive 30, 31 sondern über den Hall-Effekt-Ausgangselektroden angeschlossen ist und dabei keinen Teilstrom von der Hall-Effekt-Platte 11 respektive 21 der Fig. 3(a) und 3{b) abzweigen.
In einem Ausführungsbeispiel (Fig. 3(b)) weisen dienot used to control the Ilall-effect plate 41 alone, but: n divided into two partial currents, because the potentiometer 45 in the circuit 42 is connected via the current electrodes 43 and 44. A partial current / I flows through the impedance Z «2 of the circuit 42, and a partial current / 2 flows through the impedance Zti of the Hall effect plate 41. 3 (b) and 4 (b) no power loss in the external circuit, since circuit B of FIG. 3 (b) and the corresponding one of FIG. 4 (b) is not connected in parallel to the current connections 12, 19 or 30, 31 but rather via the Hall-effect output electrodes and there is no partial current from the Hall-effect plate 11 or 21 of FIGS. 3 (a) and 3 { b) branch off.
In one embodiment (Fig. 3 (b)) the

2020th

Die Temperaturausgleichsspannung am Punkt 29, d.h. JTV₀ wird durch den beweglichen Pol des Potentiometers 27 eingestellt, währenddem die Nullspannung durch Verstellen des beweglichen Poles des 2=, Potentiometers 28 reguliert wird. Mit dem Potentiometer 28 wird das Verhältnis der Ströme /1 und /2 so eingestellt, daß das Potential VC am Hall-Effekt-AusgangsanschluO 32 und das Potential VB am Hall-Effekt-Aus -angsanschluß 33 den gleichen Wert besitzen.The temperature compensation voltage at point 29, ie JTV ₀ , is set by the movable pole of the potentiometer 27, while the zero voltage is regulated by adjusting the movable pole of the 2 = potentiometer 28. With the potentiometer 28, the ratio of the currents / 1 and / 2 is set so that the potential VC at the Hall effect output terminal 32 and the potential VB at the Hall effect output terminal 33 have the same value.

Falls die inneren Impedanzen Zm und Zn verschiedene Temperaturcharakteristiken AZi° C besitzen, so kann dieser Unterschied durch eine geeignete Einstellung des Potentiometers 27 kompensiert werden. Die Spannungen VB und VC ändern sich um den gleichen Wert bei « auftretenden Temperaturänderungen. Die Ströme /1 und /2 ändern sich auch nicht, wenn AZI'C der Impedanzen Z21 und/oder Z22 voneinander verschieden sind oder ihren Wert ändern, oder wenn die Hall-Effekt-Platte 21 ersetzt wird.If the internal impedances Zm and Zn have different temperature characteristics AZi ° C., this difference can be compensated for by a suitable setting of the potentiometer 27. The voltages VB and VC change by the same amount when the temperature changes. The currents / 1 and / 2 also do not change if AZI'C of the impedances Z21 and / or Z22 are different from one another or change their value, or if the Hall effect plate 21 is replaced.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung wird anhand der Y1 g. 5(a) und 5(b) erläutert. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig.5{a) entspricht einer bekannten Schaltungsanordnung eines vierpoligen Hall-Effekt-Bauelementes, wie sie in F i g. 1 gezeigt wurde. Die Eingangsanschlüsse sind in Fig.5(a) nicht eingezeichnet, werden jedoch in derselben Weise angeschlossen wie die Anschlüsse 2 und 3 der Fig. l(a). In Fig.5(b) ist ein Äquivalenzstromkreis gemäß demjenigen in F i g. 5(a) dargestellt. Der Steuerstrom am Punkt 43 wird lnn ClanuinAn advantage of the present invention becomes apparent with reference to Y 1 g. 5 (a) and 5 (b). The circuit arrangement according to FIG. 5 (a) corresponds to a known circuit arrangement of a four-pole Hall effect component, as shown in FIG. 1 was shown. The input connections are not shown in FIG. 5 (a), but are connected in the same way as connections 2 and 3 of FIG. 1 (a). In FIG. 5 (b), there is an equivalent circuit similar to that in FIG. 5 (a). The control current at point 43 becomes Inn Clanuin

16, 17 und 18 solche Widerstandswerte auf, daß Zu«/? 11 und Zm < R 12 ist. Dabei wird die Drift der Ausgangsspannung zum Beispiel auf die Hälfte reduziert. Ähnliche Verhältnisse herrschen beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4(b). Weil die zwei Hall-Effekt-Elektroden über die entsprechenden inneren Impedanzen mit der gemeinsamen Stromelektrode der Hall-Effekt-Platte verbunden sind, so weisen die Ströme, die durch die Hall-Effekt-Elektroden fließen, im wesentlichen denselben Wert auf. Dabei wird die Ausgangsspannung stabilisiert, auch wenn nur eine kleine Spannung gemessen wird.16, 17 and 18 such resistance values that To «/? 11 and Zm <R 12. The drift of the output voltage is reduced by half, for example. Similar conditions prevail in the exemplary embodiment according to FIG. 4 (b). Because the two Hall effect electrodes are connected to the common current electrode of the Hall effect plate via the corresponding internal impedances, the currents which flow through the Hall effect electrodes have essentially the same value. The output voltage is stabilized, even if only a small voltage is measured.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein dreipoliges Hall-Effekt-Bauelement verbessert das S/N-Verhältnis um einen Faktor 2,5 gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen, obwohl die Empfindlichkeit etwas gegenüber den bekannten vierpoligen Hall-Effekt-Bauelementen sinkt. Im weiteren wird durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung die Stabilität gegenüber Temperaturschwankungen des Hall-Effekt-Bauelementes im Vergleich zu bekannten Schaltungsanordnungen verbessert. Weiterhin wird das Anwendungsgebiet erweitert und das Herstellungsverfahren vereinfacht. Wenn das dreipolige Hall-Effekt-Bauelement zum Beispiel als integrierte Schaltung (IC) hergestellt wird, so ist das Herstellungsverfahren einfacher und billiger. Mit der vorliegenden Erfindung kann auch eine kleinere Temperaturausgleichspannung erreicht werden, und es können die verschiedensten Charakteristiken dieser Spannung für dreipolige Hall-Effekt-Bauelemente auf einfache Weise geregelt werden. The circuit arrangement according to the invention for a three-pole Hall effect component improves this S / N ratio by a factor of 2.5 compared to the known circuit arrangements, although the sensitivity slightly decreases compared to the well-known four-pole Hall-effect components. In the further will by the circuit arrangement according to the invention the stability against temperature fluctuations of the Hall effect component improved compared to known circuit arrangements. Furthermore, the Area of application expanded and the manufacturing process simplified. If the three-pole hall effect device For example, as an integrated circuit (IC) is manufactured, so is the manufacturing process easier and cheaper. With the present invention, a smaller temperature compensation voltage can be achieved, and the most varied of characteristics of this voltage for three-pole Hall-effect components can be regulated in a simple manner.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Claims;

1. Circuit arrangement for operating a three-pole Hall-effect component with a Hall-effect body with a current electrode and two Hall-effect electrodes, in which a circuit is connected between the two Hall-effect electrodes which is a current-limiting element with one connected to the control current source Contains resistance output, characterized in that the between the two Hall effect electrodes (23, 24) connected circuit a plurality of series lying current-limiting elements (16,17,18,26,27,28) contains and that one of the current-limiting elements (18, 27) is a variable with the current source has connected resistance output (19, 29) and has a total series resistance, which is much smaller than the rest of the series contradicts itself in the circuit.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the current-limiting element with a variable resistance output is a potentiometer (18,27,28), the total resistance of which is in series to the circuit.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the current-limiting element with variable resistance input is a transistor.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the transistor is a field effect transistor is.

5.Schaltung arrangement according to claim!, Characterized characterized in that the circuit connected to the two Hall-effect electrodes to ichen three series-connected current-limiting elements (16, 17, 18) comprises that the middle current-limiting element is a potentiometer (18) and that each of the outer current-limiting Elements (16,17) has a resistance that is much greater than the total resistance of the Potentiometer (18) (Fig. 3 (a) and 3 (b)).

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that each of the two outer Current-limiting elements (16, 17) has a resistance which is about four to five times greater than the resistance of the potentiometer (18).

7. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that at least one of the two outer current-limiting elements (16, 17) is a resistor.

8. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that at least one of the two outer current-limiting elements (16, 17) is a transistor.

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the transistor is a field effect transistor or is a bipolar transistor.

10. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that it further comprises a current source (E) which is connected via the Stromelcktrode (A) of the Hall effect body (11) and the movable pole of the potentiometer (18).

11. Circuit arrangement according to claim 10. characterized in that it has two output terminals possesses, one of which with the moving pole of the potentiometer and the other directly

is connected to the opposite Hall effect electrode.

12. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that one of the outer current-limiting elements is a second potentiometer (28), the total resistance of which is in series connected to the circuit (Figs. 4 (a) and 4 (b)).

13. Circuit arrangement according to claim 12, characterized in that it has two output connections (33, 34), one of which is connected to the movable pole of the outer potentiometer (28) and the other is directly connected to the opposite Hall effect electrode (23).