JP2000329513A - 物理量検出素子の駆動回路及び回転角度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度上昇に伴い内部抵抗値が大きくなり且つ
検出感度が低下する物理量検出素子の温度による検出感
度の変動を、簡単な構成で正確に補償することができる
物理量検出素子の駆動回路を提供する。 【解決手段】 スロットル開度センサのホール素子１６
に駆動電流Ｉを供給する駆動回路は、反転入力端子と出
力端子との各々が素子１６の各駆動電流端子ａ，ｂに接
続され、非反転入力端子が接地電位に接続された演算増
幅器２と、一端が演算増幅器２の反転入力端子に接続さ
れた抵抗Ｒと、演算増幅器２の出力電圧Ｖｏを反転増幅
する反転増幅器３と、基準電圧Ｖａ（＞０）と反転増幅
器３の出力電圧Ｖｂとを加算して、上記抵抗Ｒの演算増
幅器２側とは反対側の端部に印加する加算器４とを備え
ている。この回路では、温度上昇に伴い素子１６の内部
抵抗値Ｒｄが大きくなると駆動電流Ｉが大きくなり、素
子１６の感度が補償される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の駆動電流端
子間に駆動電流が供給された状態で、検出対象の物理量
に対応した検出信号を出力するホール素子等の物理量検
出素子に対して、温度によらず検出感度が一定となるよ
うに駆動電流を供給する駆動回路と、ホール素子を用い
て検出対象物の回転角度を検出する回転角度センサとに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、回転角度を検出すべき検出対
象物側に永久磁石を取り付けると共に、その永久磁石に
よって発生される磁界中にホール素子を置き、そのホー
ル素子を交差する磁束密度の変化から、上記検出対象物
の回転角度を非接触で検出する回転角度センサが知られ
ている。そして、この種の回転角度センサの代表的なも
のとして、例えば車載用内燃機関のスロットル開度（ス
ロットルバルブの開度）を検出するためのスロットル開
度センサがある。図４に、このようなスロットル開度セ
ンサ１０の構成を示す。

【０００３】即ち、このようなスロットル開度センサ１
０においては、スロットルバルブの回転軸に連動して回
転するシャフト１２の中空部の内壁面に、磁束が当該シ
ャフト１２の中心軸を横切るように対向して２つの永久
磁石１４ａ，１４ｂが取り付けられており、更に、その
永久磁石１４ａ，１４ｂの磁束を検出するようにホール
素子１６が配置されている。尚、ホール素子１６は、当
該スロットル開度センサ１０内に設けられた回路基板１
８上に実装されている。

【０００４】そして、スロットルバルブの回動に伴い、
永久磁石１４ａ，１４ｂがホール素子１６の周りを回る
ことにより、ホール素子１６の感磁面に対する永久磁石
１４ａ，１４ｂによる磁界方向が変化し、その変化した
角度θに応じた電気信号、即ちホール電圧Ｖｈが、式１
の如くホール素子１６から出力される。

【０００５】

【数１】

【０００６】ここで、Ｂは、永久磁石１４ａ，１４ｂに
よる磁束密度（磁界の強さ）であり、Ｒｄは、ホール素
子１６の内部抵抗値であり、Ｉは、ホール素子１６の駆
動電流であり、Ｋｈは、ホール素子１６の単位電流（単
位駆動電流）及び単位磁束密度当たりの感度定数であ
る。そして、ＶＡは、「Ｂ・Ｒｄ・Ｉ・Ｋｈ」に対応し
た定数である。よって、図５に示すように、シャフト１
２が−９０度から＋９０度まで回転する間に、上記ホー
ル電圧（ホール素子１６の出力）Ｖｈは、「−ＶＡ」か
ら「＋ＶＡ」へと正弦波（ｓｉｎ波）上を連続的に変化
することとなる。

【０００７】そして更に、スロットル開度センサ１０で
は、ホール素子１６から上記の如く出力されるホール電
圧Ｖｈを、回路基板１８上の回路で処理して、スロット
ル開度（シャフト１２の回転角度）を示す信号として端
子２０から外部へ出力する。一方、ホール素子１６から
磁界の強さ（磁束密度）に対応したホール電圧Ｖｈを出
力させるためには、そのホール素子１６に駆動電流を供
給する必要があるが、この種のセンサ１０に用いられて
ホール素子１６に駆動電流を供給する駆動回路として
は、従来より、図６に示すような構成の回路が知られて
いる。

【０００８】図６に示すように、従来のホール素子の駆
動回路では、まず、演算増幅器２２と抵抗Ｒ３とによっ
て、ホール素子１６の一対の駆動電流端子ａ，ｂ間に駆
動電流Ｉを流すための定電流制御回路を構成している。
即ち、この定電流制御回路においては、演算増幅器２２
の反転入力端子（−端子）がホール素子１６の一方の駆
動電流端子ｂと抵抗Ｒ３の一端とに共通接続されてお
り、同演算増幅器２２の出力端子がホール素子１６の他
方の駆動電流端子ａに接続されている。また、抵抗Ｒ３
の他端は接地電位に接続されている。そして、演算増幅
器２２は、反転入力端子の電圧が非反転入力端子（＋端
子）に印加されている電圧Ｖ＋と等しくなるように、自
己の出力端子の出力電圧を変化させるため、ホール素子
１６の駆動電流端子ａ，ｂ間には、上記電圧Ｖ＋と抵抗
Ｒ３とによって決まる電流（＝Ｖ＋／Ｒ３）が駆動電流
Ｉとして流れるように、駆動電圧が印加されることとな
る。

【０００９】そして、ホール素子１６に駆動電流Ｉが供
給されることにより、ホール素子１６の一対の出力端子
ｃ，ｄ間には、磁界の強さに対応したホール電圧Ｖｈが
現れる。そこで、この駆動回路では、ホール素子１６の
出力端子ｃ，ｄ間に発生するホール電圧Ｖｈを、差動増
幅器２４により増幅して、上記端子２０から出力電圧Ｖ
ＯＵＴとして外部へ出力するようにしている。

【００１０】ここで特に、従来の駆動回路において、演
算増幅器２２の非反転入力端子に印加される電圧Ｖ＋
は、所定の電源電圧ＶCCを２つの抵抗Ｒ４，Ｒ５で分圧
した電圧であり、抵抗Ｒ５としては、温度に応じて抵抗
値が変化するサーミスタ等の感温抵抗を用いている。よ
って、演算増幅器２２の非反転入力端子に印加される電
圧Ｖ＋は、温度に応じて変化し、その変化に応じて、ホ
ール素子１６へ供給される駆動電流Ｉも変化することと
なる。

【００１１】つまり、式１からも分かるように、ホール
素子１６の磁束密度Ｂに対する感度（Ｉ・Ｋｈ）は駆動
電流Ｉに比例して大きくなり、また、図７（ａ）に示す
ように、ホール素子１６は、単位駆動電流及び単位磁束
密度当たりの感度定数Ｋｈに関して負の温度特性（温度
の上昇に伴ってＫｈが低下する特性）を有しているた
め、駆動電流Ｉが常に一定であれば、温度上昇に伴い感
度が低下して、同じ磁束密度下でもホール電圧Ｖｈが小
さくなってしまう。

【００１２】そこで、従来の駆動回路では、上記抵抗Ｒ
５として、抵抗値が正の温度特性を有する感温抵抗を用
い、温度が高いときほど、上記電圧Ｖ＋が高くなり、そ
れに応じて、ホール素子１６への駆動電流Ｉが大きくな
るようにして（即ち、駆動電流Ｉに正の温度特性を持た
せて）、ホール素子１６の感度の温度特性を補償し、温
度によらず一定の感度（Ｉ・Ｋｈ）が得られるようにし
ている。また更に、スロットル開度センサ１０の場合、
永久磁石１４ａ，１４ｂは、磁束密度に関して負の温度
特性（温度の上昇に伴って磁束密度が低下する特性）を
有しているため、従来の駆動回路では、このような永久
磁石１４ａ，１４ｂの温度特性も補償されるように、感
温抵抗Ｒ５の温度特性や各抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５の抵抗
値を決定して、ホール素子１６からのホール電圧Ｖｈが
温度に影響されないようにして、スロットル開度センサ
１０の出力信号（出力電圧）ＶＯＵＴの信頼性を高めて
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の駆動回路では、感温抵抗Ｒ５といった温度検出用素
子を別途追加しなければならない上に、このような温度
検出用素子とホール素子とは、物理的に異なる位置に配
置されるため、ホール素子の温度を的確に捉えた正確な
温度補償を行うことができない。つまり、温度検出用素
子の温度とホール素子の温度は、常に同じとは限らない
ためである。

【００１４】また、本発明者は、図７（ｂ）に示すよう
に、ホール素子の内部抵抗値（駆動電流端子ａ，ｂ間の
内部抵抗値）Ｒｄが温度により変化することを積極的に
利用して、図８に例示する如く、図６の駆動回路に対し
て、演算増幅器２２の非反転入力端子に常に一定の電圧
Ｖ＋を印加する代わりに、ホール素子１６に一定の駆動
電流Ｉを流している状況下での駆動電流端子ａ，ｂ間の
電圧を、差動増幅器２６により抽出し、更に、信号処理
回路２８によって、ホール素子１６からのホール電圧Ｖ
ｈに上記差動増幅器２６の出力を所定の割合で乗算する
と共に、その乗算後の電圧を増幅することにより、外部
への出力信号ＶＯＵＴを生成する構成を考えた。

【００１５】つまり、ホール素子１６に一定の駆動電流
Ｉを流している状況下での駆動電流端子ａ，ｂ間の電圧
は、ホール素子１６の内部抵抗値Ｒｄに比例した信号と
なり、その信号はホール素子１６自身の温度に対応した
ものとなるため、その信号をホール電圧Ｖｈに所定の割
合で乗算することにより、出力信号ＶＯＵＴを温度に影
響されないものとするのである。

【００１６】そして、図８のような回路構成を採用すれ
ば、ホール素子１６の温度を的確に捉えた温度補償を行
うことが可能となる。しかし、図８の構成では、回路が
複雑になってしまうという大きな欠点があり、実用的で
はない。尚、図８は、アナログ的な乗算を行う場合の回
路構成を表しているが、外部への出力信号ＶＯＵＴを、
マイクロコンピュータ等により、上記差動増幅器２６の
出力に応じてデジタル的に補正するように構成しても、
回路の複雑化という同様の問題が生じる。

【００１７】一方、ホール素子としては、一般に、Ｉｎ
Ｓｂ（インジウム，アンチモン）からなるものと、Ｇａ
Ａｓ（ガリウム，ヒ素）からなるものとがあり、図７
（ａ）に示す如く、両者は共に感度に関しては直線的な
負の温度特性を有するが、図７（ｂ）に示す如く、Ｉｎ
Ｓｂからなるホール素子は、内部抵抗値Ｒｄに関して負
の温度特性を有し、ＧａＡｓからなるホール素子は、内
部抵抗値Ｒｄに関して直線的な正の温度特性を有してい
る。

【００１８】このため、ＩｎＳｂからなるホール素子の
ように、温度の上昇に伴って内部抵抗値が小さくなる物
理量検出素子については、駆動電流端子間に一定電圧を
印加する簡単な定電圧駆動を行うことにより、温度によ
らず検出感度をほぼ一定にすることが可能である。つま
り、温度が上昇すると、内部抵抗値が小さくなって、自
ずと駆動電流が大きくなるためである。

【００１９】ところが、ＧａＡｓからなるホール素子の
ように、温度の上昇に伴って内部抵抗値が大きくなる物
理量検出素子については、上記のような定電圧駆動では
温度補償を行うことができない。本発明は、こうした実
情に鑑みてなされたものであり、温度上昇に伴い内部抵
抗値が大きくなり且つ検出感度が低下する物理量検出素
子の温度による検出感度の変動を、感温抵抗などの温度
検出用素子を別途設けることなく簡単な構成で正確に補
償することができる物理量検出素子の駆動回路を提供
し、更に、その駆動回路を用いることで、温度によらず
検出対象物の回転角度を高精度に検出することができる
回転角度センサを提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段、及び発明の効果】上記目
的を達成するためになされた請求項１に記載の物理量検
出素子の駆動回路は、一対の駆動電流端子間に駆動電流
が供給された状態で、該駆動電流端子とは異なる端子か
ら検出対象の物理量に対応した検出信号を出力する物理
量検出素子に対して、所定の駆動電流を供給する電流供
給手段を備えているが、その駆動電流の供給対象である
物理量検出素子は、温度の上昇に伴って前記駆動電流端
子間の内部抵抗値が大きくなり且つ前記物理量の検出感
度が低下する特性と、前記駆動電流が増加するほど前記
物理量の検出感度が大きくなる特性とを有している。

【００２１】そこで、この駆動回路では、帰還手段を設
け、その帰還手段が、物理量検出素子の駆動電流端子間
の電圧を、電流供給手段によって物理量検出素子へ供給
される駆動電流に正帰還させるようにしている。つま
り、電流供給手段によって物理量検出素子に所定の駆動
電流が流されている状況下で、温度が上昇すると、物理
量検出素子の内部抵抗値（駆動電流端子間の内部抵抗
値）が大きくなり、それに伴い、物理量検出素子の駆動
電流端子間の電圧（以下、駆動電圧ともいう）が大きく
なるため、その駆動電圧の変化は、物理量検出素子の内
部抵抗値の変化、延いては物理量検出素子自身の温度変
化に対応したものとなる。

【００２２】このため、請求項１に記載の駆動回路で
は、物理量検出素子の駆動電流端子間に印加されている
駆動電圧を、物理量検出素子への駆動電流に正帰還する
（駆動電圧が大きくなるほど駆動電流が大きくなるよう
にする）ことにより、温度が上昇するほど駆動電流が大
きくなるようにして、物理量検出素子の温度上昇に伴う
検出感度の低下を補償するようにしている。換言すれ
ば、物理量検出素子の内部抵抗値が温度によって変化す
ることを利用して、その内部抵抗値の変化を駆動電流に
正の特性で反映させることにより、駆動電流に正の温度
特性を持たせて、物理量検出素子の温度による検出感度
の変動を補償するようにしている。

【００２３】よって、この請求項１に記載の駆動回路に
よれば、感温抵抗などの温度検出用素子や乗算器等の複
雑な補正用回路を設けることなく、物理量検出素子自身
の温度を的確に捉えた正確な温度補償を行うことができ
るようになる。しかも、この駆動回路では、物理量検出
素子の温度そのものに応じて温度補償を行うようにして
いるため、物理量検出素子の自己発熱が問題となるくら
いの大きな駆動電流を流しても温度補償ができる。よっ
て、物理量検出素子に大きな駆動電流を供給して、検出
感度を向上させることができるという優れた効果が得ら
れる。つまり、図６に示した従来の駆動回路では、物理
量検出素子に相当するホール素子１６自身の発熱に関し
ては、温度補償を行うことができないため、ホール素子
１６（物理量検出素子）自身が発熱しない程度に駆動電
流を抑えておく必要があったが、請求項１に記載の駆動
回路によれば、こうした制約が無くなるのである。

【００２４】ところで、請求項１に記載の駆動回路は、
具体的には請求項２に記載の如く構成することができ
る。即ち、請求項２に記載の駆動回路において、電流供
給手段は、反転入力端子が物理量検出素子の一方の駆動
電流端子に接続され、出力端子が物理量検出素子の他方
の駆動電流端子に接続され、非反転入力端子が第１の電
圧Ｖ１に接続された演算増幅器と、一端が前記演算増幅
器の反転入力端子に接続され、他端に第１の電圧Ｖ１と
は異なる所定電圧Ｖｉが印加される抵抗Ｒとから構成さ
れている。

【００２５】そして、帰還手段は、前記演算増幅器の出
力電圧Ｖｏを、第１の電圧Ｖ１を基準として（詳しくは
正負の基準として）反転増幅する反転増幅器と、第１の
電圧Ｖ１とは異なる第２の電圧Ｖ２と前記反転増幅器の
出力電圧とを加算した電圧を、前記抵抗Ｒの演算増幅器
側とは反対側の端部に、前記所定電圧Ｖｉとして印加す
る加算器とから構成されている。尚、反転増幅器は、そ
の増幅率を−Ａ（但しＡは正の数）とすると、「−Ａ・
（Ｖｏ−Ｖ１）＋Ｖ１」といった電圧を出力するもので
ある。

【００２６】このような請求項２に記載の駆動回路にお
いて、電流供給手段を構成する演算増幅器は、反転入力
端子の電圧（即ち、物理量検出素子の上記一方の駆動電
流端子の電圧）が、非反転入力端子に印加されている第
１の電圧Ｖ１と等しくなるように、自己の出力端子から
物理量検出素子の上記他方の駆動電流端子に印加する出
力電圧Ｖｏを変化させる。このため、物理量検出素子の
駆動電流端子間には、抵抗Ｒに流れる電流であって、上
記所定電圧Ｖｉと第１の電圧Ｖ１との電位差を抵抗Ｒの
抵抗値で割った値の目標電流（＝｜Ｖｉ−Ｖ１｜／Ｒ）
が駆動電流Ｉとして流れるように、「｜Ｖｏ−Ｖ１｜」
なる駆動電圧が印加されることとなる。

【００２７】そして、この場合、物理量検出素子の両駆
動電流端子のうちで、演算増幅器の反転入力端子に接続
された方の駆動電流端子の電圧は、第１の電圧Ｖ１に保
たれ、他方の駆動電流端子の電圧であって演算増幅器の
出力電圧Ｖｏが、物理量検出素子への駆動電流Ｉが上記
目標電流（＝｜Ｖｉ−Ｖ１｜／Ｒ）となるように制御さ
れるため、演算増幅器の出力電圧Ｖｏは、物理量検出素
子の内部抵抗値の変化、延いては物理量検出素子自身の
温度変化に応じて変化することとなる。

【００２８】そこで、請求項２に記載の駆動回路では、
演算増幅器の出力電圧Ｖｏを、物理量検出素子の駆動電
圧として扱い、その演算増幅器の出力電圧Ｖｏを反転増
幅器により第１の電圧Ｖ１を基準として反転増幅すると
共に、その反転増幅器の出力電圧と第２の電圧Ｖ２とを
加算した電圧を、加算器により抵抗Ｒの演算増幅器側と
は反対側の端部に前記所定電圧Ｖｉとして印加すること
により、物理量検出素子の駆動電流端子間に印加されて
いる駆動電圧を、電流供給手段によって物理量検出素子
へ供給される駆動電流に正帰還させるようにしている。

【００２９】この正帰還のメカニズムは、下記の（１−
１）〜（１−３）の通りである。（１−１）まず、温度
が上昇すると、物理量検出素子の内部抵抗値が大きくな
り、それに伴い、第１の電圧Ｖ１と演算増幅器の出力電
圧Ｖｏとの差（即ち、物理量検出素子の駆動電圧）が大
きくなる。

【００３０】（１−２）そして、演算増幅器の出力電圧
Ｖｏは、第１の電圧Ｖ１を基準として反転増幅され、更
に第２の電圧Ｖ２と加算されて、抵抗Ｒの演算増幅器側
とは反対側の端部に所定電圧Ｖｉとして印加されるた
め、温度上昇に伴い、第１の電圧Ｖ１と演算増幅器の出
力電圧Ｖｏとの差が大きくなると、抵抗Ｒに印加される
上記所定電圧Ｖｉは、第１の電圧Ｖ１を基準にして見る
と、演算増幅器の出力電圧Ｖｏとは反対の極性方向へ大
きくなる。つまり、温度上昇に伴い、第１の電圧Ｖ１と
演算増幅器の出力電圧Ｖｏとの差が大きくなると、抵抗
Ｒに印加される所定電圧Ｖｉと第１の電圧Ｖ１との差も
大きくなる。

【００３１】（１−３）この結果、演算増幅器及び抵抗
Ｒからなる電流供給手段の上記目標電流（＝｜Ｖｉ−Ｖ
１｜／Ｒ）が大きくなって、その電流供給手段により物
理量検出素子に供給される駆動電流Ｉが大きくなるので
ある。そして、この請求項２に記載の駆動回路によれ
ば、抵抗Ｒの抵抗値と反転増幅器の増幅率（−Ａ）と
を、物理量検出素子の検出感度の温度係数や内部抵抗値
の温度係数に応じて設定することにより、温度による物
理量検出素子の内部抵抗値の変化、即ち物理量検出素子
自身の温度変化を駆動電流Ｉに適切に反映させて、物理
量検出素子の温度による検出感度の変動を正確に補償す
ることができる。

【００３２】一方、請求項１に記載の駆動回路は、請求
項３に記載の如く構成することもできる。即ち、請求項
３に記載の駆動回路において、電流供給手段は、反転入
力端子が物理量検出素子の一方の駆動電流端子に接続さ
れ、出力端子が物理量検出素子の他方の駆動電流端子に
接続され、非反転入力端子が第１の電圧Ｖ１に接続され
た演算増幅器と、一端が前記演算増幅器の反転入力端子
に接続され、他端が第１の電圧Ｖ１とは異なる第２の電
圧Ｖ２に接続された抵抗Ｒとから構成されている。

【００３３】そして、帰還手段は、前記演算増幅器の出
力電圧Ｖｏを、第１の電圧Ｖ１を基準として（詳しくは
正負の基準として）反転増幅する反転増幅器と、その反
転増幅器の出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子と
の間に接続された帰還用抵抗Ｒ２とから構成されてい
る。尚、前述した請求項２の駆動回路と同様に、反転増
幅器は、その増幅率を−Ａ（但しＡは正の数）とする
と、「−Ａ・（Ｖｏ−Ｖ１）＋Ｖ１」といった電圧を出
力するものである。

【００３４】この請求項３に記載の駆動回路において
も、請求項２に記載の駆動回路と同様に、電流供給手段
を構成する演算増幅器は、反転入力端子の電圧（即ち、
物理量検出素子の上記一方の駆動電流端子の電圧）が、
非反転入力端子に印加されている第１の電圧Ｖ１と等し
くなるように、自己の出力端子から物理量検出素子の上
記他方の駆動電流端子に印加する出力電圧Ｖｏを変化さ
せる。

【００３５】このため、反転増幅器及び帰還用抵抗Ｒ２
からなる帰還手段が無いと仮定すると、物理量検出素子
の駆動電流端子間には、抵抗Ｒに流れる電流であって、
第１の電圧Ｖ１と第２の電圧Ｖ２との電位差を抵抗Ｒの
抵抗値で割った値の電流（＝｜Ｖ１−Ｖ２｜／Ｒ）が駆
動電流Ｉとして流れるように、「｜Ｖｏ−Ｖ１｜」なる
駆動電圧が印加されることとなる。そして、物理量検出
素子の両駆動電流端子のうちで、演算増幅器の反転入力
端子に接続された方の駆動電流端子の電圧は、第１の電
圧Ｖ１に保たれ、他方の駆動電流端子の電圧であって演
算増幅器の出力電圧Ｖｏが、物理量検出素子への駆動電
流Ｉが上記電流（＝｜Ｖ１−Ｖ２｜／Ｒ）となるように
制御されるため、演算増幅器の出力電圧Ｖｏは、物理量
検出素子の内部抵抗値の変化、延いては物理量検出素子
自身の温度変化に応じて変化することとなる。

【００３６】そこで、請求項３に記載の駆動回路におい
ても、演算増幅器の出力電圧Ｖｏを、物理量検出素子の
駆動電圧として扱い、その演算増幅器の出力電圧Ｖｏを
反転増幅器により第１の電圧Ｖ１を基準として反転増幅
すると共に、その反転増幅器の出力端子と前記演算増幅
器の反転入力端子とを、帰還用抵抗Ｒ２を介して接続す
ることにより、物理量検出素子の駆動電流端子間に印加
されている駆動電圧を、電流供給手段によって物理量検
出素子へ供給される駆動電流に正帰還させるようにして
いる。

【００３７】この正帰還のメカニズムは、下記の（２−
１）〜（２−３）の通りである。 （２−１）まず、温度が上昇すると、物理量検出素子の
内部抵抗値が大きくなり、それに伴い、演算増幅器の出
力電圧Ｖｏが変化して、第１の電圧Ｖ１と上記出力電圧
Ｖｏとの差（即ち、物理量検出素子の駆動電圧）が大き
くなる。

【００３８】（２−２）そして、反転増幅器は、演算増
幅器の出力電圧Ｖｏを、第１の電圧Ｖ１を基準として反
転増幅し出力するため、温度上昇に伴い、第１の電圧Ｖ
１と演算増幅器の出力電圧Ｖｏとの差が大きくなると、
反転増幅器の出力電圧は、第１の電圧Ｖ１を基準にして
見ると、演算増幅器の出力電圧Ｖｏとは反対の極性方向
へ大きくなる。

【００３９】（２−３）すると、演算増幅器の反転入力
端子の電圧が、帰還用抵抗Ｒ２によって、第１の電圧Ｖ
１から演算増幅器の出力電圧Ｖｏとは反対の極性方向へ
変化しようとするため、それを防ごうと、演算増幅器の
出力電圧Ｖｏが更に変化し、この結果、演算増幅器から
なる電流供給手段によって物理量検出素子に供給される
駆動電流Ｉが大きくなるのである。

【００４０】そして、この請求項３に記載の駆動回路に
よれば、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値と反転増幅器の増幅率
（−Ａ）とを、物理量検出素子の検出感度の温度係数や
内部抵抗値の温度係数に応じて設定することにより、温
度による物理量検出素子の内部抵抗値の変化、即ち物理
量検出素子自身の温度変化を駆動電流Ｉに適切に反映さ
せて、物理量検出素子の温度による検出感度の変動を正
確に補償することができる。

【００４１】ところで、前述した請求項１〜３の駆動回
路において、駆動電流の供給対象である物理量検出素子
を、請求項４に記載の如く、磁界の強さに対応した電圧
（ホール電圧）を検出信号として出力するホール素子と
すれば、内部抵抗値に関して直線的な正の温度特性を有
するＧａＡｓのホール素子（図７（ｂ）参照）であって
も、そのホール素子自体の温度を的確に捉えた正確な温
度補償を簡単な構成で行うことができるようになる。

【００４２】次に、請求項５に記載の本発明の回転角度
センサは、回転角度を検出すべき検出対象物に取り付け
られて、その検出対象物と共に回転する磁石と、該磁石
により発生される磁界中に配置されて、磁界の強さに対
応した電圧を出力するホール素子とを備えており、前記
磁石による磁界方向と前記ホール素子の感磁面との角度
変化に伴って変化する前記ホール素子の出力電圧（ホー
ル電圧）を、前記検出対象物の回転角度を示す信号とし
て外部へ出力するが、特に、ホール素子に駆動電流を供
給するための駆動回路として、請求項４に記載の物理量
検出素子の駆動回路を備えている。

【００４３】よって、この請求項５に記載の回転角度セ
ンサによれば、駆動回路にて、ホール素子の駆動電圧を
駆動電流に正帰還させるループゲインを決定する回路定
数（具体的には、請求項２の駆動回路では、抵抗Ｒの抵
抗値と反転増幅器の増幅率であり、請求項３の駆動回路
では、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値と反転増幅器の増幅率で
ある）を、ホール素子の感度の温度係数及び内部抵抗値
の温度係数だけでなく、磁石の磁束密度の温度係数も加
味して設定することにより、当該センサから外部への信
号を温度に影響されないものとすることができ、温度に
よらず検出対象物の回転角度を高精度に検出可能なセン
サとなる。そして特に、こうした温度補償を、簡単な回
路構成で行うことができるため、当該回転角度センサの
小型化及び低コスト化を達成することができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を用いて説明する。まず図１は、第１実施形態
のホール素子の駆動回路の構成を示す回路図である。
尚、本実施形態の駆動回路は、図４に示したスロットル
開度センサ１０内の回路基板１８に設けられ、同回路基
板１８上のホール素子１６に対して駆動電流を供給する
と共に、そのホール素子１６から前述した式１の如く出
力されるホール電圧Ｖｈを増幅して、スロットル開度
（検出対象物に相当するシャフト１２の回転角度）を示
す出力信号ＶＯＵＴとして当該センサ１０の端子２０か
ら外部へ出力するものである。また、ホール素子１６
は、ＧａＡｓからなるものであり、図７に示したよう
に、温度の上昇に伴って内部抵抗値Ｒｄが直線的に大き
くなり且つ感度が直線的に小さくなる特性を有してお
り、更に、式１からも分かるように、駆動電流Ｉの増加
に比例して感度が大きくなる特性を有している。

【００４５】図１に示すように、本第１実施形態の駆動
回路は、ホール素子１６の駆動電流端子ａ，ｂ間に駆動
電流Ｉを供給する電流供給手段として、反転入力端子が
ホール素子１６の一方の駆動電流端子ａに接続され、出
力端子がホール素子１６の他方の駆動電流端子ｂに接続
され、非反転入力端子が接地電位（０Ｖであり、請求項
２の第１の電圧に相当）に接続された演算増幅器２と、
一端が演算増幅器２の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ
とを備えている。

【００４６】そして更に、この駆動回路は、ホール素子
１６の駆動電流端子ａ，ｂ間の電圧（駆動電圧）を駆動
電流Ｉに正帰還させる帰還手段として、演算増幅器２の
出力電圧Ｖｏを、接地電位を基準として反転増幅する反
転増幅器３と、接地電位よりも高い基準電圧Ｖａ（請求
項２の第２の電圧に相当）と反転増幅器３の出力電圧Ｖ
ｂとを加算して、その加算後の電圧Ｖｉ（＝Ｖａ＋Ｖ
ｂ）を上記抵抗Ｒの演算増幅器２側とは反対側の端部に
印加する加算器４とを備えている。尚、反転増幅器３
は、その増幅率を−Ａ（但しＡは正の数）とすると、
「−Ａ・Ｖｏ」といった電圧を出力する。

【００４７】また、本第１実施形態の駆動回路は、ホー
ル素子１６の出力端子ｃ，ｄ間に発生するホール電圧Ｖ
ｈを増幅し、その増幅後の電圧信号を、上記端子２０か
ら外部へ、スロットル開度センサ１０の出力信号ＶＯＵ
Ｔとして出力する差動増幅器５を備えている。

【００４８】このように構成された本第１実施形態の駆
動回路において、演算増幅器２は、反転入力端子の電圧
（即ち、ホール素子１６の駆動電流端子ａの電圧）が、
非反転入力端子に印加されている接地電位（０Ｖ）と等
しくなるように、自己の出力端子からホール素子１６の
駆動電流端子ｂに印加する出力電圧Ｖｏを変化させる。
このため、ホール素子１６の駆動電流端子ａ，ｂ間に
は、抵抗Ｒに流れる電流であって、加算器４の出力電圧
Ｖｉを抵抗Ｒの抵抗値で割った値の目標電流（＝Ｖｉ／
Ｒ）が駆動電流Ｉとして流れるように、「｜Ｖｏ−０
｜」なる駆動電圧が印加されることとなる。

【００４９】そして、この場合、ホール素子１６の両駆
動電流端子ａ，ｂのうちで、演算増幅器２の反転入力端
子に接続された方の駆動電流端子ａの電圧は、接地電位
に保たれ、他方の駆動電流端子ｂの電圧であって演算増
幅器２の出力電圧Ｖｏが、ホール素子１６への駆動電流
Ｉが上記目標電流（＝Ｖｉ／Ｒ）となるように制御され
るため、演算増幅器２の出力電圧Ｖｏは、ホール素子１
６の駆動電圧そのものであると共に、ホール素子１６の
内部抵抗値（駆動電流端子ａ，ｂ間の内部抵抗値）Ｒｄ
の変化、延いてはホール素子１６自身の温度変化に応じ
て変化することとなる。

【００５０】そこで、本第１実施形態の駆動回路では、
演算増幅器２の出力電圧Ｖｏを反転増幅器３により接地
電位を基準として反転増幅すると共に、その反転増幅器
３の出力電圧Ｖｂ（＝−Ａ・Ｖｏ）と基準電圧Ｖａとを
加算した電圧Ｖｉを、加算器４により抵抗Ｒの演算増幅
器２側とは反対側の端部に印加することにより、ホール
素子１６の駆動電流端子ａ，ｂ間に印加されている駆動
電圧を駆動電流Ｉに正帰還させるようにしている。

【００５１】つまり、演算増幅器２と抵抗Ｒは、ホール
素子１６と共に、そのホール素子１６へ「Ｖｉ／Ｒ」な
る駆動電流Ｉを流す反転増幅器を成しているため、演算
増幅器２の出力電圧Ｖｏを極性反転させて抵抗Ｒの入力
電圧Ｖｉに加えれば、駆動電流Ｉに着目すると、回路全
体のループは正帰還となるのである。

【００５２】より具体的に説明すると、まず、温度が上
昇すると、ホール素子１６の内部抵抗値Ｒｄが大きくな
り、それに伴い、演算増幅器の出力電圧Ｖｏが負方向
（負電圧の方向）に大きくなる。そして、演算増幅器２
の出力電圧Ｖｏは、接地電位を基準にして反転増幅され
て基準電圧Ｖａと加算され、その加算後の電圧Ｖｉ（＝
Ｖａ−Ａ・Ｖｏ）が、抵抗Ｒの演算増幅器２側とは反対
側の端部に印加されるため、温度上昇に伴い、演算増幅
器の出力電圧Ｖｏが負方向に大きくなると、抵抗Ｒに印
加される上記電圧（入力電圧）Ｖｉは、演算増幅器の出
力電圧Ｖｏとは反対の正方向（正電圧の方向）へ大きく
なる。つまり、温度上昇に伴い、演算増幅器の出力電圧
Ｖｏが負方向に大きくなると、抵抗Ｒに印加される電圧
Ｖｉが正方向に大きくなる。

【００５３】この結果、演算増幅器２及び抵抗Ｒからな
る電流供給手段の上記目標電流（＝Ｖｉ／Ｒ）が大きく
なって、ホール素子１６に供給される駆動電流Ｉが大き
くなるのである。そして、この第１実施形態の駆動回路
によれば、抵抗Ｒの抵抗値と反転増幅器３の増幅率−Ａ
とを、ホール素子１６の感度定数Ｋｈの温度係数や内部
抵抗値Ｒｄの温度係数に応じて設定することにより、温
度によるホール素子１６の内部抵抗値Ｒｄの変化、即ち
ホール素子１６自身の温度変化を駆動電流Ｉに適切に反
映させて、ホール素子１６の温度による感度の変動を正
確に補償することができる。そして更に、抵抗Ｒの抵抗
値と反転増幅器３の増幅率−Ａを、永久磁石１４ａ，１
４ｂの磁束密度の温度係数も加味して設定することによ
り、スロットル開度センサ１０の出力信号ＶＯＵＴを温
度に影響されないものとすることができ、温度によらず
スロットル開度を高精度に検出可能なセンサを得ること
ができる。

【００５４】そこで次に、本第１実施形態の駆動回路に
おいて、抵抗Ｒの抵抗値や反転増幅器３の増幅率等の回
路定数を、どの様に設定するかについて具体的に説明す
る。尚、以下に説明する各式において、「Ｒ」は、抵抗
Ｒの抵抗値を示している。まず、この駆動回路では、式
２が成立する。

【００５５】

【数２】

【００５６】そして、式２を整理すると、ホール素子１
６に流れる駆動電流Ｉ（＝Ｖｉ／Ｒ）は、式３のように
なる。

【００５７】

【数３】

【００５８】ここで、式３の分母における「（Ｒｄ／
Ｒ）・Ａ」は、当該駆動回路のループゲインであり、こ
のループゲインが１未満であれば、当該駆動回路は発散
せず安定である。そして、式３からも分かるように、ホ
ール素子１６の内部抵抗値Ｒｄが温度の上昇に伴って大
きくなると、ホール素子１６の駆動電流Ｉは増加する。
また、ホール素子１６の感度は駆動電流Ｉに比例する。
よって、上記ループゲイン「（Ｒｄ／Ｒ）・Ａ」を適切
に設定すれば、感度の温度補償ができる。

【００５９】次に、温度補償のためのより詳しい条件に
ついて説明する。まず、ＧａＡｓからなるホール素子１
６の内部抵抗値Ｒｄは、正の温度特性を有しているた
め、式３における「Ｒｄ」は、「Ｒｄ（１＋Ｋｒ・
ｔ）」に置き換えることができ、この置換により、式３
は、式４のように変形することができる。尚、Ｋｒは、
ホール素子１６の内部抵抗値の温度係数であり、ｔは、
温度である。そして、上記「Ｒｄ（１＋Ｋｒ・ｔ）」及
び式４における「Ｒｄ」は、ある基準温度でのホール素
子１６の内部抵抗値である。また、このことは、後述す
る式６〜式８においても同様である。

【００６０】

【数４】

【００６１】また、ある磁束密度下でのホール素子１６
の出力電圧（ホール電圧）Ｖｈ０は、ホール素子１６の
感度と見なすことができ、その出力電圧Ｖｈ０は、式５
のように表すことができる。

【００６２】

【数５】

【００６３】ここで、Ｋｈ０は、ある磁束密度及びある
温度でのホール素子１６の単位駆動電流当たりの感度で
あり、Ｋｔは、感度の温度係数である。尚、ホール素子
１６は、温度によって感度が低下するため、「Ｋｔ＞
０」である。つまり、式５では、Ｋｔを、正の値として
扱っている。

【００６４】そして、式５に式４を代入すると、式６の
ようになる。

【００６５】

【数６】

【００６６】この式６における分数の部分が温度ｔによ
らず一定となれば、Ｖｈ０、即ちホール素子１６の感度
は、温度によらず一定となる。そして、これを満たすた
めの条件（温度補償の条件）は、「１対Ｋｔ＝（Ｒ−Ｒ
ｄ・Ａ）対（Ｒｄ・Ｋｒ・Ａ）」であり、これを整理す
ると、式７のようになる。

【００６７】

【数７】

【００６８】また、式７を変形すると式８が得られる。

【００６９】

【数８】

【００７０】よって、式７及び式８を満足するように、
抵抗Ｒの抵抗値と反転増幅器３の増幅率−Ａとを設定す
れば、ホール素子１６の感度を温度によらず一定にする
ことができる。例えば、ホール素子１６の内部抵抗値の
温度係数Ｋｒが＋２３００ｐｐｍ／℃であり、感度の温
度係数Ｋｔの絶対値が５５０ｐｐｍ／℃であるとする
と、式８において、「Ｋｔ／（Ｋｔ＋Ｋｒ）」が０．１
９となるため、「（Ｒｄ・Ａ）／Ｒ」が０．１９となる
ように、抵抗Ｒの抵抗値と反転増幅器３の増幅率−Ａを
設定すれば良い。

【００７１】そして更に、スロットル開度センサ１０に
使用する永久磁石１４ａ，１４ｂの温度特性をも含めて
補償する場合には、永久磁石１４ａ，１４ｂの磁束密度
の温度係数の絶対値を、式７，８におけるＫｔに加算し
て、回路定数を設定すれば良い。具体的に説明すると、
永久磁石１４ａ，１４ｂの材質が、サマリウムコバルト
系であれば、その磁束密度の温度係数は、−３００ｐｐ
ｍ／℃程度である。そして、この例の場合、Ｋｔ＝５５
０＋３００＝８５０ｐｐｍ／℃となり、式８における
「Ｋｔ／（Ｋｔ＋Ｋｒ）」が０．２７となるため、
「（Ｒｄ・Ａ）／Ｒ」が０．２７となるように、抵抗Ｒ
の抵抗値と反転増幅器３の増幅率−Ａを設定すれば、ス
ロットル開度センサ１０の出力信号ＶＯＵＴを、温度に
影響されないものとすることができる。

【００７２】以上のように本第１実施形態の駆動回路で
は、ホール素子１６の内部抵抗値が温度によって変化す
ることを利用し、その内部抵抗値の変化を駆動電流に正
の特性で反映させることにより、駆動電流に正の温度特
性を持たせて、ホール素子１６の温度による検出感度の
変動を補償するようにしている。

【００７３】よって、本第１実施形態の駆動回路によれ
ば、感温抵抗などの温度検出用素子や乗算器等の複雑な
補正用回路を設けることなく、ホール素子１６自身の温
度を的確に捉えた正確な温度補償を行うことができる。
しかも、この駆動回路では、ホール素子１６の温度その
ものに応じて温度補償を行うようにしているため、ホー
ル素子１６の自己発熱が問題となるくらいの大きな駆動
電流を流しても温度補償ができ、ホール素子１６に大き
な駆動電流を供給して、検出感度を向上させることがで
きるという優れた効果が得られる。

【００７４】そして更に、本第１実施形態の駆動回路を
備えたスロットル開度センサ１０によれば、抵抗Ｒの抵
抗値と反転増幅器３の増幅率−Ａを、上記具体例の如く
永久磁石１４ａ，１４ｂの磁束密度の温度係数も加味し
て設定することにより、当該センサ１０から外部への出
力信号ＶＯＵＴを温度に全く影響されないものとするこ
とができ、温度によらずスロットル開度を高精度に検出
可能なセンサとなる。そして、こうした温度補償を、簡
単な回路構成で行うことができるため、当該スロットル
開度センサ１０の小型化及び低コスト化を達成すること
ができる。

【００７５】次に、図２は、第２実施形態のホール素子
の駆動回路の構成を示す回路図である。尚、この駆動回
路も、図４に示したスロットル開度センサ１０内の回路
基板１８に設けられて、前述した第１実施形態の駆動回
路（図１）と同じ機能を果たすものである。そして、ホ
ール素子１６も、第１実施形態の場合と同じＧａＡｓか
らなるものである。また、本第２実施形態の駆動回路に
おいて、図１と同じ構成要素については、同一の符号を
付している。図２に示すように、本第２実施形態の駆動
回路は、第１実施形態の駆動回路に対して、以下の
（１）〜（４）の点が異なっている。

【００７６】（１）演算増幅器２の非反転入力端子が、
接地電位（０Ｖ）ではなく、それよりも電位が高い基準
電圧Ｖａ（請求項３の第１の電圧に相当）に接続されて
いる。また、前述した第１実施形態の駆動回路では、ホ
ール素子１６の駆動電流Ｉが抵抗Ｒ側から演算増幅器２
の出力端子側へ流れたが（図１参照）、本第２実施形態
の駆動回路では、演算増幅器２の出力端子側から抵抗Ｒ
側へ駆動電流Ｉが流れるため、図２では、演算増幅器２
の出力端子がホール素子１６の駆動電流端子ａに接続さ
れ、反転入力端子がホール素子１６の駆動電流端子ｂに
接続されている。つまり、駆動電流端子ａ，ｂの接続方
向が逆になっている。

【００７７】（２）加算器４が設けられておらず、抵抗
Ｒの両端部のうち、演算増幅器２の反転入力端子とは反
対側の端部が、接地電位（請求項３の第２の電圧に相
当）に接続されている。 （３）反転増幅器３は、演算増幅器２の出力電圧Ｖｏ
を、請求項３の第１の電圧に相当する基準電圧Ｖａを基
準として（詳しくは正負の基準として）反転増幅し出力
する。即ち、反転増幅器３は、その増幅率を−Ａ（但し
Ａは正の数）とすると、「−Ａ・（Ｖｏ−Ｖａ）＋Ｖ
ａ」といった電圧を出力する。

【００７８】そして、反転増幅器３は、詳しくは、非反
転入力端子が演算増幅器２の非反転入力端子（即ち基準
電圧Ｖａ）に接続された演算増幅器３ａと、その演算増
幅器３ａの反転入力端子と演算増幅器２の出力端子との
間に接続された抵抗Ｒａと、上記演算増幅器３ａの反転
入力端子と出力端子との間に接続された抵抗Ｒｂとから
構成されている。尚、この反転増幅器３の構成は、第１
実施形態の駆動回路においても同様である。つまり、第
１実施形態の駆動回路では、演算増幅器２及び演算増幅
器３ａの両非反転入力端子が、接地電位に接続されてい
る。

【００７９】（４）反転増幅器３の出力端子としての上
記演算増幅器３ａの出力端子と、演算増幅器２の反転入
力端子との間に、帰還用抵抗Ｒ２が接続されている。そ
して、本第２実施形態の駆動回路では、この帰還用抵抗
Ｒ２と反転増幅器３とが、ホール素子１６の駆動電流端
子ａ，ｂ間の電圧（駆動電圧）を駆動電流Ｉに正帰還さ
せる帰還手段として機能する。

【００８０】また、本第２実施形態の駆動回路も、第１
実施形態の駆動回路と同様に、ホール素子１６の出力端
子ｃ，ｄ間に発生するホール電圧Ｖｈを増幅して、スロ
ットル開度センサ１０の出力信号ＶＯＵＴとして出力す
る差動増幅器５を備えている。

【００８１】一方、説明の視点を変えると、本第２実施
形態の駆動回路は、図１に示した第１実施形態の駆動回
路を、図３（ａ）〜（ｃ）のように変形したものと言え
る。但し、図３では、外部への出力信号ＶＯＵＴを出力
するための差動増幅器５は、図示を省略している。

【００８２】まず、図３（ａ）に示すように、図１の
駆動回路に対して、加算器４を削除し、その代わりに、
反転増幅器３の出力端子と演算増幅器２の反転入力端子
との間に帰還用抵抗Ｒ２を接続する。 次に、図３（ｂ）に示すように、接地電位と基準電圧
Ｖａとを入れ替える。尚、これにより、図３（ａ）に対
して、駆動電流Ｉの向きが反対になるため、ホール素子
１６の駆動電流端子ａ，ｂの接続方向を逆にしている。

【００８３】最後に、図３（ｃ）の点線内に示すよう
に、反転増幅器３を、演算増幅器３ａと２つの抵抗Ｒ
ａ，Ｒｂとで示せば、図２の駆動回路となる。尚、本第
２実施形態において、第２の電圧を接地電位とし、その
接地電位に抵抗Ｒの演算増幅器２側とは反対側の端部を
接続しているのは、演算増幅器２，３ａを正の単電源で
動作させるためである。

【００８４】以上のように構成された本第２実施形態の
駆動回路においても、第１実施形態の駆動回路と同様
に、電流供給手段を構成する演算増幅器２は、反転入力
端子の電圧（ホール素子１６の駆動電流端子ｂの電圧）
が、非反転入力端子に印加されている基準電圧Ｖａと等
しくなるように、自己の出力端子からホール素子１６の
駆動電流端子ａに印加する出力電圧Ｖｏを変化させる。

【００８５】このため、反転増幅器３及び帰還用抵抗Ｒ
２からなる帰還手段が無いと仮定すると、ホール素子１
６の駆動電流端子ａ，ｂ間には、抵抗Ｒに流れる電流で
あって、基準電圧Ｖａと接地電位との電位差（即ち基準
電圧Ｖａ）を抵抗Ｒの抵抗値で割った値の電流（＝Ｖａ
／Ｒ）が駆動電流Ｉとして流れるように、「｜Ｖｏ−Ｖ
ａ｜」なる駆動電圧が印加されることとなる。そして、
ホール素子１６の両駆動電流端子ａ，ｂのうちで、演算
増幅器２の反転入力端子に接続された方の駆動電流端子
ｂの電圧は、基準電圧Ｖａに保たれ、他方の駆動電流端
子ａの電圧であって演算増幅器２の出力電圧Ｖｏが、ホ
ール素子１６への駆動電流Ｉが上記電流（＝Ｖａ／Ｒ）
となるように制御されるため、演算増幅器２の出力電圧
Ｖｏは、ホール素子１６の内部抵抗値Ｒｄの変化、延い
てはホール素子１６自身の温度変化に応じて変化するこ
ととなる。

【００８６】そこで、本第２実施形態の駆動回路におい
ても、演算増幅器２の出力電圧Ｖｏを、ホール素子１６
の駆動電圧として扱い、その演算増幅器の出力電圧Ｖｏ
を反転増幅器３により基準電圧Ｖａを基準として反転増
幅すると共に、その反転増幅器３の出力端子と演算増幅
器２の反転入力端子とを、帰還用抵抗Ｒ２を介して接続
することにより、ホール素子１６の駆動電流端子ａ，ｂ
間に印加されている駆動電圧を駆動電流Ｉに正帰還させ
るようにしている。

【００８７】つまり、前述した第１実施形態の駆動回路
では、演算増幅器２の出力電圧Ｖｏを、電圧という形で
帰還させていたのに対し、本第２実施形態の駆動回路で
は、演算増幅器２の出力電圧Ｖｏを、電流という形で帰
還させるようにしている。より具体的に説明すると、ま
ず、温度が上昇すると、ホール素子１６の内部抵抗値Ｒ
ｄが大きくなり、それに伴い、演算増幅器の出力電圧Ｖ
ｏが基準電圧Ｖａに対して正方向に大きくなる。

【００８８】そして、反転増幅器３は、演算増幅器２の
出力電圧Ｖｏを、基準電圧Ｖａを基準として反転増幅し
出力するため、温度上昇に伴い、演算増幅器の出力電圧
Ｖｏが大きくなると、反転増幅器３の出力電圧は、基準
電圧Ｖａを基準にして見ると、演算増幅器２の出力電圧
Ｖｏとは反対の負方向へ大きくなる。

【００８９】すると、演算増幅器２の反転入力端子の電
圧が、帰還用抵抗Ｒ２によって、基準電圧Ｖａよりも低
くなろうとするため、それを防ごうと、演算増幅器２の
出力電圧Ｖｏが更に大きくなり、この結果、ホール素子
１６に供給される駆動電流Ｉが大きくなるのである。

【００９０】そして、この第２実施形態の駆動回路によ
っても、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値と反転増幅器３の増幅
率−Ａとを、ホール素子１６の感度定数Ｋｈの温度係数
や内部抵抗値Ｒｄの温度係数に応じて設定することによ
り、温度によるホール素子１６の内部抵抗値Ｒｄの変
化、即ちホール素子１６自身の温度変化を駆動電流Ｉに
適切に反映させて、ホール素子１６の温度による感度の
変動を正確に補償することができる。そして更に、帰還
用抵抗Ｒ２の抵抗値と反転増幅器３の増幅率−Ａを、永
久磁石１４ａ，１４ｂの磁束密度の温度係数も加味して
設定することにより、スロットル開度センサ１０の出力
信号ＶＯＵＴを温度に影響されないものとすることがで
き、温度によらずスロットル開度を高精度に検出可能な
センサを得ることができる。

【００９１】そこで次に、本第２実施形態の駆動回路に
おいて、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値や反転増幅器３の増幅
率等の回路定数を、どの様に設定するかについて具体的
に説明する。尚、以下に説明する各式においても、
「Ｒ」は、抵抗Ｒの抵抗値を示している。また同様に、
「Ｒ２」は、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値を示している。

【００９２】本第２実施形態の駆動回路では、第１実施
形態における式４が、下記の式９のように変形される。
つまり、ホール素子１６に流れる駆動電流Ｉは、式９の
ようになる。尚、式９における「Ｒｄ」は、式４，式６
〜式８の場合と同様に、ある基準温度でのホール素子１
６の内部抵抗値であり、このことは、後述する式１５〜
式１７においても同様である。また、Ｋｒは、ホール素
子１６の内部抵抗値の温度係数であり、ｔは、温度であ
る。

【００９３】

【数９】

【００９４】ここで、この式９に至る理由について説明
する。まず、簡略化のため、前述した図３（ａ）のモデ
ル、即ち、図２と同等のモデルであって、演算増幅器２
の非反転入力端子を接地電位としたモデルで考えること
にする。

【００９５】この図３（ａ）のモデルにおいて、図３
（ｄ）に示すように、駆動電流Ｉが流れる方向を演算増
幅器２の出力端子から抵抗Ｒへの方向とし、また、基準
電圧Ｖａ側から抵抗Ｒに流れる電流を「ｉ１」、反転増
幅器３側から帰還用抵抗Ｒ２へ流れる電流を「ｉ２」と
すると、式１０が成立する。尚、−Ａは、反転増幅器３
の増幅率である。

【００９６】

【数１０】

【００９７】そして、この場合、ｉ１＋ｉ２＋Ｉ＝０で
あるから、式１１が成立する。

【００９８】

【数１１】

【００９９】この式１１を変形すると、式１２のように
なる。

【０１００】

【数１２】

【０１０１】そして更に、式１２を変形すると、式１３
のようになる。

【０１０２】

【数１３】

【０１０３】この式１３における「Ｖｏ／Ｒｄ」は、ホ
ール素子１６の駆動電流Ｉである。そこで、図３
（ａ），（ｄ）のモデルにおいて、演算増幅器２の非反
転入力端子の電圧を基準電圧Ｖａに戻し、図２及び図３
（ｂ），（ｃ）のモデルで考えると、式１３における
「Ｖａ」を「−Ｖａ」に置き換えれば良く、この置換に
より、駆動電流Ｉは、下記の式１４で表される。

【０１０４】

【数１４】

【０１０５】そして、この式１４において、前述した式
３から式４への展開と同様に、「Ｒｄ」を「Ｒｄ（１＋
Ｋｒ・ｔ）」に置き換えれば、上記式９となる。ここ
で、式１４の分母における「（Ｒｄ／Ｒ２）・Ａ」であ
って、式９の分母における「（Ｒｄ（１＋Ｋｒ・ｔ）／
Ｒ２）・Ａ」は、当該駆動回路のループゲインである。
そして、このループゲインが１未満であれば、当該駆動
回路は発散せずに安定であり、この値を適切に設定すれ
ば、感度の温度補償ができる。

【０１０６】そこで、式５に式９を代入すると、式１５
のようになる。

【０１０７】

【数１５】

【０１０８】そして、この式１５における分数の部分が
温度ｔによらず一定となれば、Ｖｈ０、即ちホール素子
１６の感度は、温度によらず一定となり、これを満たす
ための条件（温度補償の条件）は、式１６のようにな
る。

【０１０９】

【数１６】

【０１１０】また、式１６を変形すると式１７が得られ
る。

【０１１１】

【数１７】

【０１１２】よって、式１６及び式１７を満足するよう
に、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値と反転増幅器３の増幅率−
Ａとを設定すれば、ホール素子１６の感度を温度によら
ず一定にすることができる。例えば、第１実施形態の駆
動回路について説明した例と同様に、ホール素子１６の
内部抵抗値の温度係数Ｋｒが＋２３００ｐｐｍ／℃であ
り、感度の温度係数Ｋｔの絶対値が５５０ｐｐｍ／℃で
あるとすると、式１７において、「Ｋｔ／（Ｋｔ＋Ｋ
ｒ）」が０．１９となるため、「（Ｒｄ・Ａ）／Ｒ２」
が０．１９となるように、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値と反
転増幅器３の増幅率−Ａを設定すれば良い。

【０１１３】また、スロットル開度センサ１０に使用す
る永久磁石１４ａ，１４ｂの温度特性をも含めて補償す
る場合には、永久磁石１４ａ，１４ｂの磁束密度の温度
係数の絶対値を、式１６，１７におけるＫｔに加算し
て、回路定数を設定すれば良い。具体的に説明すると、
永久磁石１４ａ，１４ｂの温度係数が、−３００ｐｐｍ
／℃であるとすると、Ｋｔ＝５５０＋３００＝８５０ｐ
ｐｍ／℃となり、式１７における「Ｋｔ／（Ｋｔ＋Ｋ
ｒ）」が０．２７となるため、「（Ｒｄ・Ａ）／Ｒ２」
が０．２７となるように、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値と反
転増幅器３の増幅率−Ａを設定すれば、スロットル開度
センサ１０の出力信号ＶＯＵＴを、温度に影響されない
ものとすることができる。

【０１１４】以上のように本第２実施形態の駆動回路に
おいても、ホール素子１６の内部抵抗値が温度によって
変化することを利用し、その内部抵抗値の変化を駆動電
流に正の特性で反映させることにより、駆動電流に正の
温度特性を持たせて、ホール素子１６の温度による検出
感度の変動を補償するようにしている。

【０１１５】よって、本第２実施形態の駆動回路によっ
ても、第１実施形態の駆動回路と同じ効果が得られる。
また、本第２実施形態の駆動回路を備えたスロットル開
度センサ１０によれば、帰還用抵抗Ｒ２の抵抗値と反転
増幅器３の増幅率−Ａを、上記具体例の如く永久磁石１
４ａ，１４ｂの磁束密度の温度係数も加味して設定する
ことにより、当該センサ１０から外部への出力信号ＶＯ
ＵＴを温度に全く影響されないものとすることができ
る。そして、こうした温度補償を、簡単な回路構成で行
うことができるため、当該スロットル開度センサ１０の
小型化及び低コスト化を達成することができる。

【０１１６】また特に、本第２実施形態の駆動回路で
は、第１実施形態の駆動回路よりも、加算器４を設ける
必要が無い分、回路規模をより小さくすることができ
る。以上、本発明の一実施形態について説明したが、本
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々
の形態を採り得ることは言うまでもない。

【０１１７】例えば、図１に示した第１実施形態の駆動
回路において、演算増幅器２の非反転入力端子に印加す
る電圧（請求項２の第１の電圧）は、接地電位に限るも
のではなく、それ以外の電圧でも良い。また、図２に示
した第２実施形態の駆動回路において、抵抗Ｒの演算増
幅器２側とは反対の端部に印加する電圧（請求項３の第
２の電圧）は、接地電位に限るものではなく、例えば負
の電圧でも良い。但し、その電圧を図２の如く接地電位
にすれば、駆動回路を単電源で動作させることができ有
利である。

【０１１８】一方、前述した各実施形態の駆動回路は、
ホール素子に対して駆動電流を供給するものであった
が、上記各実施形態の駆動回路は、ホール素子以外の物
理量検出素子に対しても、全く同様に適用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態のホール素子の駆動回路の構成
を示す回路図である。

【図２】 第２実施形態のホール素子の駆動回路の構成
を示す回路図である。

【図３】 図２の駆動回路の構成に至る過程を説明する
説明図である。

【図４】 スロットル開度センサの構成を示す構成図で
ある。

【図５】 図４のスロットル開度センサにおけるホール
素子の出力特性を示すグラフである。

【図６】 従来のホール素子の駆動回路の構成を示す回
路図である。

【図７】 ホール素子の感度及び内部抵抗値に関する温
度特性を示すグラフである。

【図８】 ホール素子駆動回路の図６以外の構成例を示
す回路図である。

【符号の説明】

２…演算増幅器 ３…反転増幅器 ４…加算器
Ｒ…抵抗 Ｒ２…帰還用抵抗 １０…スロットル開度センサ
１２…シャフト １４ａ，１４ｂ…永久磁石 １６…ホール素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 哲郎 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 樽井 淳 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F063 AA35 BA06 BA30 CA34 CB01 CB08 CC10 DA01 DA05 DB01 DB07 DC02 EA03 GA52 GA55 GA61 LA11 LA22 LA23 2F077 AA13 AA49 JJ08 JJ23 NN04 TT06 TT82 TT87

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の駆動電流端子間に駆動電流が供給
   された状態で、該駆動電流端子とは異なる端子から検出
   対象の物理量に対応した検出信号を出力すると共に、温
   度の上昇に伴って前記駆動電流端子間の内部抵抗値が大
   きくなり且つ前記物理量の検出感度が低下する特性と、
   前記駆動電流が増加するほど前記物理量の検出感度が大
   きくなる特性とを有した物理量検出素子に、所定の駆動
   電流を供給する電流供給手段を備えた物理量検出素子の
   駆動回路において、 前記物理量検出素子の前記駆動電流端子間の電圧を、前
   記電流供給手段によって前記物理量検出素子へ供給され
   る駆動電流に正帰還させる帰還手段を設けたこと、 を特徴とする物理量検出素子の駆動回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の物理量検出素子の駆動
   回路において、 前記電流供給手段は、 反転入力端子が前記物理量検出素子の一方の駆動電流端
   子に接続され、出力端子が前記物理量検出素子の他方の
   駆動電流端子に接続され、非反転入力端子が第１の電圧
   に接続された演算増幅器と、 一端が前記演算増幅器の反転入力端子に接続され、他端
   に前記第１の電圧とは異なる所定電圧が印加される抵抗
   とからなり、 前記帰還手段は、 前記演算増幅器の出力電圧を、前記第１の電圧を基準と
   して反転増幅する反転増幅器と、 前記第１の電圧とは異なる第２の電圧と前記反転増幅器
   の出力電圧とを加算した電圧を、前記抵抗の前記演算増
   幅器側とは反対側の端部に、前記所定電圧として印加す
   る加算器とからなること、 を特徴とする物理量検出素子の駆動回路。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の物理量検出素子の駆動
   回路において、 前記電流供給手段は、 反転入力端子が前記物理量検出素子の一方の駆動電流端
   子に接続され、出力端子が前記物理量検出素子の他方の
   駆動電流端子に接続され、非反転入力端子が第１の電圧
   に接続された演算増幅器と、 一端が前記演算増幅器の反転入力端子に接続され、他端
   が前記第１の電圧とは異なる第２の電圧に接続された抵
   抗とからなり、 前記帰還手段は、 前記演算増幅器の出力電圧を、前記第１の電圧を基準と
   して反転増幅する反転増幅器と、 該反転増幅器の出力端子と前記演算増幅器の反転入力端
   子との間に接続された帰還用抵抗とからなること、 を特徴とする物理量検出素子の駆動回路。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の何れかに記載
   の物理量検出素子の駆動回路において、 前記物理量検出素子は、前記検出信号として、磁界の強
   さに対応した電圧を出力するホール素子であること、 を特徴とする物理量検出素子の駆動回路。
5. 【請求項５】 回転角度を検出すべき検出対象物に取り
   付けられて、該検出対象物と共に回転する磁石と、 該磁石により発生される磁界中に配置されて、磁界の強
   さに対応した電圧を出力するホール素子とを備え、 前記磁石による磁界方向と前記ホール素子の感磁面との
   角度変化に伴って変化する前記ホール素子の出力電圧
   を、前記検出対象物の回転角度を示す信号として外部へ
   出力する回転角度センサにおいて、 前記ホール素子に駆動電流を供給するための駆動回路と
   して、請求項４に記載の物理量検出素子の駆動回路を備
   えていること、 を特徴とする回転角度センサ。