JP2001033533A - 磁気インピーダンスセンサ回路 - Google Patents
磁気インピーダンスセンサ回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の磁気インピーダンスセンサ回路におい
て温度安定性の改善が課題となっており、これを解決す
ることを目的とする。 【解決手段】 互いに逆向きにバイアス磁界を与えた、
一対の磁気インピーダンス素子１ａ，１ｂに二相高周波
発振器５より電流を供給し、磁気インピーダンス効果に
より生じた出力を同期検波回路７により検出する。
て温度安定性の改善が課題となっており、これを解決す
ることを目的とする。 【解決手段】 互いに逆向きにバイアス磁界を与えた、
一対の磁気インピーダンス素子１ａ，１ｂに二相高周波
発振器５より電流を供給し、磁気インピーダンス効果に
より生じた出力を同期検波回路７により検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は小型で高感度な磁気
インピーダンス素子を用いるための高周波駆動、検波回
路を含む磁気インピーダンスセンサ回路に関するもので
ある。
インピーダンス素子を用いるための高周波駆動、検波回
路を含む磁気インピーダンスセンサ回路に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気インピーダンス素子を用いた
磁気インピーダンスセンサ回路は特開平９−３１８７１
９号公報に記載されたものが知られている。
磁気インピーダンスセンサ回路は特開平９−３１８７１
９号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】図１０に従来の磁気インピーダンスセンサ
回路の構造を示しており、図１０において１はコルピッ
ツ発振器であり、インダクタンス素子の一部として磁気
インピーダンス素子２を含んでいる。３は基準信号発生
器であり、外部磁界などの影響を受けずに一定周波数の
信号を出力することができる。４は比較器であり、コル
ピッツ発振器１と基準信号発生器３との周波数の差に応
じた信号を出力するように構成されている。
回路の構造を示しており、図１０において１はコルピッ
ツ発振器であり、インダクタンス素子の一部として磁気
インピーダンス素子２を含んでいる。３は基準信号発生
器であり、外部磁界などの影響を受けずに一定周波数の
信号を出力することができる。４は比較器であり、コル
ピッツ発振器１と基準信号発生器３との周波数の差に応
じた信号を出力するように構成されている。
【０００４】以上のように構成された磁気インピーダン
スセンサ回路の動作を説明する。コルピッツ発振器１
は、その回路定数に応じた周波数の発振をし、その周波
数の正弦波を出力する。このとき、コルピッツ発振器１
に含まれる磁気インピーダンス素子２に外部磁界が加わ
ると、磁気インピーダンス素子２のインピーダンスが変
化し、コルピッツ発振器１の発振周波数が変化する。ま
た、基準信号発生器３は外部磁界などの影響を受けずに
常に一定の周波数で発振するため、これらの周波数を比
較することで磁気インピーダンス素子２に加わっている
外部磁界の大きさを知ることができる。
スセンサ回路の動作を説明する。コルピッツ発振器１
は、その回路定数に応じた周波数の発振をし、その周波
数の正弦波を出力する。このとき、コルピッツ発振器１
に含まれる磁気インピーダンス素子２に外部磁界が加わ
ると、磁気インピーダンス素子２のインピーダンスが変
化し、コルピッツ発振器１の発振周波数が変化する。ま
た、基準信号発生器３は外部磁界などの影響を受けずに
常に一定の周波数で発振するため、これらの周波数を比
較することで磁気インピーダンス素子２に加わっている
外部磁界の大きさを知ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような磁気インピ
ーダンスセンサ回路において、温度が変化し、磁気イン
ピーダンス素子２の特性が変化した場合、その変化分は
磁気インピーダンスセンサ回路の出力として表れてしま
うため、これによる温度ドリフトが発生してしまう。
ーダンスセンサ回路において、温度が変化し、磁気イン
ピーダンス素子２の特性が変化した場合、その変化分は
磁気インピーダンスセンサ回路の出力として表れてしま
うため、これによる温度ドリフトが発生してしまう。
【０００６】磁気インピーダンスセンサ回路において
は、高感度であるがゆえの温度ドリフトや回路特性の不
安定要因によるドリフトの影響が問題視されており、温
度的要因を含めて安定な駆動・検出回路が要求されてい
る。
は、高感度であるがゆえの温度ドリフトや回路特性の不
安定要因によるドリフトの影響が問題視されており、温
度的要因を含めて安定な駆動・検出回路が要求されてい
る。
【０００７】本発明は磁気インピーダンス素子及びその
駆動・検出回路の温度ドリフトを低減する磁気インピー
ダンスセンサ回路を提供することを目的とする。
駆動・検出回路の温度ドリフトを低減する磁気インピー
ダンスセンサ回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、二つの磁気インピーダンス素子を用いてそ
れぞれに逆方向のバイアス磁界を与えておき、発振周波
数で同期検波することで温度による磁気インピーダンス
素子の特性変化を打ち消すことができるように構成した
ものである。
に本発明は、二つの磁気インピーダンス素子を用いてそ
れぞれに逆方向のバイアス磁界を与えておき、発振周波
数で同期検波することで温度による磁気インピーダンス
素子の特性変化を打ち消すことができるように構成した
ものである。
【０００９】これにより、磁気インピーダンス素子及び
回路素子の温度特性に影響されず、安定した出力が得ら
れる。
回路素子の温度特性に影響されず、安定した出力が得ら
れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、平行に近接して配置された一対の磁気インピーダン
ス素子と、この各磁気インピーダンス素子に巻かれたバ
イアス巻線及びフィードバック巻線と、前記バイアス巻
線に接続された電流源と、前記一対の磁気インピーダン
ス素子の各一端を接続した部分が中点となるように接続
された二相高周波発振器と、この二相高周波発振器の出
力により方形波を生成するコンパレータと、前記一対の
磁気インピーダンス素子の各一端を接続した部分の出力
電圧を前記コンパレータの出力により同期検波する同期
検波回路と、この同期検波回路の出力の高周波成分をカ
ットして直流成分に変換し増幅する直流アンプからな
り、前記フィードバック巻線には前記直流アンプの出力
の大きさを調整してフィードバックする構成としたもの
であり、磁気インピーダンス素子の温度特性を打ち消
し、さらに回路的な温度ドリフトを低減することで温度
ドリフトの小さい磁気インピーダンスセンサ回路を提供
できるという作用を有する。
は、平行に近接して配置された一対の磁気インピーダン
ス素子と、この各磁気インピーダンス素子に巻かれたバ
イアス巻線及びフィードバック巻線と、前記バイアス巻
線に接続された電流源と、前記一対の磁気インピーダン
ス素子の各一端を接続した部分が中点となるように接続
された二相高周波発振器と、この二相高周波発振器の出
力により方形波を生成するコンパレータと、前記一対の
磁気インピーダンス素子の各一端を接続した部分の出力
電圧を前記コンパレータの出力により同期検波する同期
検波回路と、この同期検波回路の出力の高周波成分をカ
ットして直流成分に変換し増幅する直流アンプからな
り、前記フィードバック巻線には前記直流アンプの出力
の大きさを調整してフィードバックする構成としたもの
であり、磁気インピーダンス素子の温度特性を打ち消
し、さらに回路的な温度ドリフトを低減することで温度
ドリフトの小さい磁気インピーダンスセンサ回路を提供
できるという作用を有する。
【００１１】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の発明において、その二相高周波発振器を一つ
の高周波発振器とその出力を反転する反転増幅器とによ
って構成し、容易に二相信号を生成することができると
いう作用を有する。
１に記載の発明において、その二相高周波発振器を一つ
の高周波発振器とその出力を反転する反転増幅器とによ
って構成し、容易に二相信号を生成することができると
いう作用を有する。
【００１２】本発明の請求項３に記載の発明は、磁気イ
ンピーダンス素子と、この磁気インピーダンス素子に巻
かれたバイアス巻線及びフィードバック巻線と、前記磁
気インピーダンス素子の両端を駆動する高周波発振器
と、この高周波発振器の出力により方形波を生成するコ
ンパレータと、このコンパレータの出力の逓倍信号を生
成する逓倍回路と、前記磁気インピーダンス素子の電圧
を前記コンパレータの出力により同期検波する同期検波
回路と、この同期検波回路の出力を前記逓倍回路の出力
により同期検波する二次同期検波回路と、前記同期検波
回路の出力の高周波成分をカットして直流成分に変換し
増幅する直流アンプからなり、前記バイアス巻線には前
記逓倍回路の出力の大きさを調整して電流を供給し、前
記フィードバック巻線には前記直流アンプの出力の大き
さを調整してフィードバックする構成としたものであ
り、磁気インピーダンス素子の個々のばらつきにも影響
されずに温度ドリフトを低減できるという作用を有す
る。
ンピーダンス素子と、この磁気インピーダンス素子に巻
かれたバイアス巻線及びフィードバック巻線と、前記磁
気インピーダンス素子の両端を駆動する高周波発振器
と、この高周波発振器の出力により方形波を生成するコ
ンパレータと、このコンパレータの出力の逓倍信号を生
成する逓倍回路と、前記磁気インピーダンス素子の電圧
を前記コンパレータの出力により同期検波する同期検波
回路と、この同期検波回路の出力を前記逓倍回路の出力
により同期検波する二次同期検波回路と、前記同期検波
回路の出力の高周波成分をカットして直流成分に変換し
増幅する直流アンプからなり、前記バイアス巻線には前
記逓倍回路の出力の大きさを調整して電流を供給し、前
記フィードバック巻線には前記直流アンプの出力の大き
さを調整してフィードバックする構成としたものであ
り、磁気インピーダンス素子の個々のばらつきにも影響
されずに温度ドリフトを低減できるという作用を有す
る。
【００１３】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
３に記載の発明において、同期検波回路をダイオード検
波回路で置き換えることによって構成し、高速同期検波
を行う必要なく温度特性の優れた回路を実現できるとい
う作用を有する。
３に記載の発明において、同期検波回路をダイオード検
波回路で置き換えることによって構成し、高速同期検波
を行う必要なく温度特性の優れた回路を実現できるとい
う作用を有する。
【００１４】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
３に記載の発明において、逓倍回路の代わりに低周波方
形波発振器を用いることによって構成され、検出する外
部磁界の周波数が低い場合には、低周波方形波発振器の
周波数を高周波発振器の周波数に比べて十分低くするこ
とで周波数的に安定した信号出力を得ることができると
いう作用を有する。
３に記載の発明において、逓倍回路の代わりに低周波方
形波発振器を用いることによって構成され、検出する外
部磁界の周波数が低い場合には、低周波方形波発振器の
周波数を高周波発振器の周波数に比べて十分低くするこ
とで周波数的に安定した信号出力を得ることができると
いう作用を有する。
【００１５】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
４に記載の発明において、コンパレータと逓倍回路に代
えて低周波方形波発振器を用いて構成され、高速なコン
パレータや同期検波の回路処理が不要となるため、高速
動作可能な電子部品を用いる必要がなく、しかも温度特
性に優れた回路を実現できるという作用を有する。
４に記載の発明において、コンパレータと逓倍回路に代
えて低周波方形波発振器を用いて構成され、高速なコン
パレータや同期検波の回路処理が不要となるため、高速
動作可能な電子部品を用いる必要がなく、しかも温度特
性に優れた回路を実現できるという作用を有する。
【００１６】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図９を用いて説明する。
から図９を用いて説明する。
【００１７】（実施の形態１）図１は本発明の第一の実
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図１において１ａ及び１ｂは磁気インピーダンス素子で
あり、それぞれ近接して平行に磁界を検出する部分に配
置される。２ａ及び２ｂはバイアス巻線であり、それぞ
れ磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂに同一形状に同
一ターン数巻かれている。３ａ及び３ｂはフィードバッ
ク巻線であり、それぞれ磁気インピーダンス素子１ａ及
び１ｂに同一形状に同一ターン数巻かれている。４は定
電流源であり、バイアス巻線２ａ及び２ｂに直列に一定
電流を供給する。
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図１において１ａ及び１ｂは磁気インピーダンス素子で
あり、それぞれ近接して平行に磁界を検出する部分に配
置される。２ａ及び２ｂはバイアス巻線であり、それぞ
れ磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂに同一形状に同
一ターン数巻かれている。３ａ及び３ｂはフィードバッ
ク巻線であり、それぞれ磁気インピーダンス素子１ａ及
び１ｂに同一形状に同一ターン数巻かれている。４は定
電流源であり、バイアス巻線２ａ及び２ｂに直列に一定
電流を供給する。
【００１８】この電流は、図２に示す磁気インピーダン
ス素子の感度特性において、感度カーブの中央付近Ａ点
にバイアスするだけの磁界を発生する値に設定されてお
り、電流の向きは、磁気インピーダンス素子１ａ及び１
ｂにはそれぞれ逆向きの磁界が発生する方向とする。５
は二相高周波発振器であり、磁気インピーダンス素子１
ａと１ｂの接続部分が中点となるように配線され、磁気
インピーダンス素子１ａ及び１ｂに高周波電流を供給す
る。６はコンパレータであり、二相高周波発振器５の正
弦波信号をデューティー５０％の方形波に変換する。
ス素子の感度特性において、感度カーブの中央付近Ａ点
にバイアスするだけの磁界を発生する値に設定されてお
り、電流の向きは、磁気インピーダンス素子１ａ及び１
ｂにはそれぞれ逆向きの磁界が発生する方向とする。５
は二相高周波発振器であり、磁気インピーダンス素子１
ａと１ｂの接続部分が中点となるように配線され、磁気
インピーダンス素子１ａ及び１ｂに高周波電流を供給す
る。６はコンパレータであり、二相高周波発振器５の正
弦波信号をデューティー５０％の方形波に変換する。
【００１９】７は同期検波回路であり、磁気インピーダ
ンス素子１ａと１ｂの接続部分が中点の信号をコンパレ
ータ６の信号により同期検波する。８は直流アンプであ
り、二相高周波発振器５の周波数を十分平滑できるロー
パスフィルタ及び平滑された直流信号を所望の電圧レベ
ルに増幅するアンプからなる。直流アンプ８の出力は、
センサ出力となると同時にフィードバック巻線３ａ及び
３ｂに直列に供給される。電流の向きは、磁気インピー
ダンス素子１ａ及び１ｂにはそれぞれ同じ向きの磁界が
発生する方向とする。
ンス素子１ａと１ｂの接続部分が中点の信号をコンパレ
ータ６の信号により同期検波する。８は直流アンプであ
り、二相高周波発振器５の周波数を十分平滑できるロー
パスフィルタ及び平滑された直流信号を所望の電圧レベ
ルに増幅するアンプからなる。直流アンプ８の出力は、
センサ出力となると同時にフィードバック巻線３ａ及び
３ｂに直列に供給される。電流の向きは、磁気インピー
ダンス素子１ａ及び１ｂにはそれぞれ同じ向きの磁界が
発生する方向とする。
【００２０】以上のように構成された磁気インピーダン
スセンサ回路の動作を説明する。磁気インピーダンス素
子１ａ及び１ｂには、二相高周波発振器５から高周波電
流を供給されており、また、バイアス巻線２ａ及び２ｂ
によりバイアス磁界Ｈｂが加えられている。これによ
り、磁気インピーダンス素子１ａは図２に示す動作点Ａ
にあり、磁気インピーダンス素子１ｂは動作点Ｂにあ
る。
スセンサ回路の動作を説明する。磁気インピーダンス素
子１ａ及び１ｂには、二相高周波発振器５から高周波電
流を供給されており、また、バイアス巻線２ａ及び２ｂ
によりバイアス磁界Ｈｂが加えられている。これによ
り、磁気インピーダンス素子１ａは図２に示す動作点Ａ
にあり、磁気インピーダンス素子１ｂは動作点Ｂにあ
る。
【００２１】この状態で、磁気インピーダンス素子１ａ
及び１ｂに外部磁界Ｈｅｘが加わると、磁気インピーダ
ンス効果により磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂの
インピーダンスが変化し、動作点が変化する。磁気イン
ピーダンス素子１ａ及び１ｂには逆方向のバイアス磁界
を加えているため、動作点の移動方向は逆向きであり、
それらの差として外部磁界Ｈｅｘを検出することができ
る。具体的には、磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂ
の振幅値をそれぞれ正負として同期検波回路７で同期検
波し、直流アンプ８で平滑・増幅することで、外部磁界
Ｈｅｘが直流電圧値に変換される。これらの信号処理波
形を図３に示す。また、直流アンプ８の出力をフィード
バック巻線３ａ及び３ｂに供給することで回路動作を安
定させ、またそのフィードバック量により感度を決定す
ることができる。
及び１ｂに外部磁界Ｈｅｘが加わると、磁気インピーダ
ンス効果により磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂの
インピーダンスが変化し、動作点が変化する。磁気イン
ピーダンス素子１ａ及び１ｂには逆方向のバイアス磁界
を加えているため、動作点の移動方向は逆向きであり、
それらの差として外部磁界Ｈｅｘを検出することができ
る。具体的には、磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂ
の振幅値をそれぞれ正負として同期検波回路７で同期検
波し、直流アンプ８で平滑・増幅することで、外部磁界
Ｈｅｘが直流電圧値に変換される。これらの信号処理波
形を図３に示す。また、直流アンプ８の出力をフィード
バック巻線３ａ及び３ｂに供給することで回路動作を安
定させ、またそのフィードバック量により感度を決定す
ることができる。
【００２２】以上のように、二つの磁気インピーダンス
素子１ａ及び１ｂにそれぞれ逆向きのバイアス磁界を与
え、同期検波により出力を得ることにより、温度変化に
より磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂの特性が変化
した場合は、同一方向に動作点が動くため、センサ出力
としては現れない。また、ダイオードなどの包絡線検波
回路と比較した場合、同期検波回路７を用いることで、
検波回路の温度特性を大きく改善することができる。ま
た、オフセット電圧の特性は、定電流源４や二相高周波
発振器５の出力特性の影響も同期検波処理により打ち消
すことができるため、温度の非常に優れた磁気インピー
ダンスセンサ回路を提供することができる。
素子１ａ及び１ｂにそれぞれ逆向きのバイアス磁界を与
え、同期検波により出力を得ることにより、温度変化に
より磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂの特性が変化
した場合は、同一方向に動作点が動くため、センサ出力
としては現れない。また、ダイオードなどの包絡線検波
回路と比較した場合、同期検波回路７を用いることで、
検波回路の温度特性を大きく改善することができる。ま
た、オフセット電圧の特性は、定電流源４や二相高周波
発振器５の出力特性の影響も同期検波処理により打ち消
すことができるため、温度の非常に優れた磁気インピー
ダンスセンサ回路を提供することができる。
【００２３】（実施の形態２）本発明の第二の実施の形
態による磁気インピーダンスセンサ回路は、多くの部分
が本発明の第一の実施の形態に示すものと共通であるた
め、二相高周波発振器の部分のみ異なるため、この部分
のみについて説明する。図４に二相高周波発振器の構成
を示す。図４において、９は高周波発振器である。１２
は反転増幅器であり、高周波発振器９の出力に接続され
る。高周波発振器９の出力及び反転増幅器１２の出力
は、図１における磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂ
の両端に接続される。
態による磁気インピーダンスセンサ回路は、多くの部分
が本発明の第一の実施の形態に示すものと共通であるた
め、二相高周波発振器の部分のみ異なるため、この部分
のみについて説明する。図４に二相高周波発振器の構成
を示す。図４において、９は高周波発振器である。１２
は反転増幅器であり、高周波発振器９の出力に接続され
る。高周波発振器９の出力及び反転増幅器１２の出力
は、図１における磁気インピーダンス素子１ａ及び１ｂ
の両端に接続される。
【００２４】以上のように構成された磁気インピーダン
スセンサ回路は、本発明の第一の実施の形態に示すもの
と同様の動作を行う。つまり、高周波発振器９の出力を
反転増幅器１２で反転することにより、図１に示す二相
高周波発振器５の出力と等価な出力が得られる。
スセンサ回路は、本発明の第一の実施の形態に示すもの
と同様の動作を行う。つまり、高周波発振器９の出力を
反転増幅器１２で反転することにより、図１に示す二相
高周波発振器５の出力と等価な出力が得られる。
【００２５】以上のように構成することにより、位相差
のあった二相高周波信号が容易に得られる。
のあった二相高周波信号が容易に得られる。
【００２６】なお、反転増幅器１２の位相遅れや温度特
性を補償するために、高周波発振器９の出力を直接磁気
インピーダンス素子１ａ，１ｂに接続せずに、非反転増
幅器を介して接続することも効果的である。
性を補償するために、高周波発振器９の出力を直接磁気
インピーダンス素子１ａ，１ｂに接続せずに、非反転増
幅器を介して接続することも効果的である。
【００２７】（実施の形態３）図５は本発明の第三の実
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図５において１は磁気インピーダンス素子であり、磁界
を検出する部分に配置される。２はバイアス巻線であ
り、磁気インピーダンス素子１に巻かれている。３はフ
ィードバック巻線であり、磁気インピーダンス素子１に
巻かれている。９は高周波発振器であり、磁気インピー
ダンス素子１に高周波電流を供給する。６はコンパレー
タであり、高周波発振器９の正弦波信号をデューティー
５０％の方形波に変換する。１１は逓倍回路であり、コ
ンパレータ６の方形波出力を逓倍する。ここでは、２逓
倍、４逓倍など適当な値が可能である。逓倍回路１１の
出力は、バイアス巻線２に電流を供給する。このとき、
磁気インピーダンス素子１には正負対称のバイアス磁界
が交互に印加されるようにし、その動作点が図２のＡ及
びＢとなるような電流値とする。
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図５において１は磁気インピーダンス素子であり、磁界
を検出する部分に配置される。２はバイアス巻線であ
り、磁気インピーダンス素子１に巻かれている。３はフ
ィードバック巻線であり、磁気インピーダンス素子１に
巻かれている。９は高周波発振器であり、磁気インピー
ダンス素子１に高周波電流を供給する。６はコンパレー
タであり、高周波発振器９の正弦波信号をデューティー
５０％の方形波に変換する。１１は逓倍回路であり、コ
ンパレータ６の方形波出力を逓倍する。ここでは、２逓
倍、４逓倍など適当な値が可能である。逓倍回路１１の
出力は、バイアス巻線２に電流を供給する。このとき、
磁気インピーダンス素子１には正負対称のバイアス磁界
が交互に印加されるようにし、その動作点が図２のＡ及
びＢとなるような電流値とする。
【００２８】７は同期検波回路であり、磁気インピーダ
ンス素子１の出力信号をコンパレータ６の信号により同
期検波する。１０は二次同期検波回路であり、同期検波
回路７の出力を逓倍回路１１の信号で同期検波する。８
は直流アンプであり、高周波発振器９の周波数を十分平
滑できるローパスフィルタ及び平滑された直流信号を所
望の電圧レベルに増幅するアンプからなる。直流アンプ
８の出力は、センサ出力となると同時にフィードバック
巻線３に供給される。
ンス素子１の出力信号をコンパレータ６の信号により同
期検波する。１０は二次同期検波回路であり、同期検波
回路７の出力を逓倍回路１１の信号で同期検波する。８
は直流アンプであり、高周波発振器９の周波数を十分平
滑できるローパスフィルタ及び平滑された直流信号を所
望の電圧レベルに増幅するアンプからなる。直流アンプ
８の出力は、センサ出力となると同時にフィードバック
巻線３に供給される。
【００２９】以上のように構成された磁気インピーダン
スセンサ回路の動作を説明する。磁気インピーダンス素
子１には、高周波発振器９から高周波電流を供給されて
おり、また、バイアス巻線２により正負対称のバイアス
磁界Ｈｂが逓倍回路１１で決定される周期で加えられて
いる。これにより、正バイアスのときには磁気インピー
ダンス素子１は図２に示す動作点Ａにあり、負バイアス
のときには動作点Ｂにある。この状態で、磁気インピー
ダンス素子１に平行に外部磁界Ｈｅｘが加わると、磁気
インピーダンス効果により磁気インピーダンス素子１の
インピーダンスが変化し、動作点が変化する。磁気イン
ピーダンス素子１には周期的に逆方向のバイアス磁界を
加えているため、正負各動作点の移動方向は逆向きであ
り、それらの差として外部磁界Ｈｅｘを検出することが
できる。
スセンサ回路の動作を説明する。磁気インピーダンス素
子１には、高周波発振器９から高周波電流を供給されて
おり、また、バイアス巻線２により正負対称のバイアス
磁界Ｈｂが逓倍回路１１で決定される周期で加えられて
いる。これにより、正バイアスのときには磁気インピー
ダンス素子１は図２に示す動作点Ａにあり、負バイアス
のときには動作点Ｂにある。この状態で、磁気インピー
ダンス素子１に平行に外部磁界Ｈｅｘが加わると、磁気
インピーダンス効果により磁気インピーダンス素子１の
インピーダンスが変化し、動作点が変化する。磁気イン
ピーダンス素子１には周期的に逆方向のバイアス磁界を
加えているため、正負各動作点の移動方向は逆向きであ
り、それらの差として外部磁界Ｈｅｘを検出することが
できる。
【００３０】具体的には、まず磁気インピーダンス素子
１の振幅値をその基本周波数を用いて同期検波回路７で
同期検波し、次に正負それぞれのバイアス磁界における
出力をそれぞれ正負として二次同期検波回路１０で同期
検波する。これを直流アンプ８で平滑・増幅すること
で、外部磁界Ｈｅｘが直流電圧値に変換される。これら
の信号処理波形を図６に示す。また、直流アンプ８の出
力をフィードバック巻線３に供給することで回路動作を
安定させ、またそのフィードバック量により感度を決定
することができる。
１の振幅値をその基本周波数を用いて同期検波回路７で
同期検波し、次に正負それぞれのバイアス磁界における
出力をそれぞれ正負として二次同期検波回路１０で同期
検波する。これを直流アンプ８で平滑・増幅すること
で、外部磁界Ｈｅｘが直流電圧値に変換される。これら
の信号処理波形を図６に示す。また、直流アンプ８の出
力をフィードバック巻線３に供給することで回路動作を
安定させ、またそのフィードバック量により感度を決定
することができる。
【００３１】以上のように、磁気インピーダンス素子１
に周期的に正負対称のバイアス磁界を与え、同期検波に
より出力を得ることにより、温度変化により磁気インピ
ーダンス素子の特性が変化した場合は、同一方向に動作
点が動くためセンサ出力としては現れない。磁気インピ
ーダンス素子１は一つで構成できるため、複数の磁気イ
ンピーダンス素子を用いた場合のそれぞれの素子間のば
らつきなどを考慮する必要もない。また、ダイオードな
どの包絡線検波回路と比較した場合、同期検波回路７を
用いることで、検波回路の温度特性を大きく改善するこ
とができる。また、回路特性的には、定電流源４や高周
波発振器９の出力特性も同期検波処理により打ち消すこ
とができるため、温度特性の非常に優れた磁気インピー
ダンスセンサ回路を提供することができる。
に周期的に正負対称のバイアス磁界を与え、同期検波に
より出力を得ることにより、温度変化により磁気インピ
ーダンス素子の特性が変化した場合は、同一方向に動作
点が動くためセンサ出力としては現れない。磁気インピ
ーダンス素子１は一つで構成できるため、複数の磁気イ
ンピーダンス素子を用いた場合のそれぞれの素子間のば
らつきなどを考慮する必要もない。また、ダイオードな
どの包絡線検波回路と比較した場合、同期検波回路７を
用いることで、検波回路の温度特性を大きく改善するこ
とができる。また、回路特性的には、定電流源４や高周
波発振器９の出力特性も同期検波処理により打ち消すこ
とができるため、温度特性の非常に優れた磁気インピー
ダンスセンサ回路を提供することができる。
【００３２】（実施の形態４）図７は本発明の第四の実
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図７において多くの部分は本発明の第三の実施の形態に
示すものと同一であり、以下において、異なる部分であ
るダイオード検波回路の部分のみ説明する。
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図７において多くの部分は本発明の第三の実施の形態に
示すものと同一であり、以下において、異なる部分であ
るダイオード検波回路の部分のみ説明する。
【００３３】１３はダイオード検波回路であり、磁気イ
ンピーダンス素子１の出力信号を正の電圧のみ通過させ
検波する。ダイオード検波回路１３の出力は二次同期検
波回路１０に接続される。
ンピーダンス素子１の出力信号を正の電圧のみ通過させ
検波する。ダイオード検波回路１３の出力は二次同期検
波回路１０に接続される。
【００３４】この構成による動作は、基本的には図６に
示す本発明の第三の実施の形態で説明したものと同一で
あるが、ダイオード検波回路１３の出力は一般には半波
整流となる。
示す本発明の第三の実施の形態で説明したものと同一で
あるが、ダイオード検波回路１３の出力は一般には半波
整流となる。
【００３５】以上のように構成することにより、ダイオ
ード検波回路１３が温度特性をもつことが考えられる
が、後段の二次同期検波回路１０によりダイオード検波
回路１３の温度特性によるオフセットドリフトは打ち消
されるため、温度特性は安定している。そして、一般に
磁気インピーダンス効果は数ＭＨｚ以上の周波数を必要
とするが、ダイオード検波回路１３は同期検波回路７よ
りも高速動作が可能であるため、本発明の第三の実施の
形態に示すものに比べ回路構成が容易となるという効果
を有する。
ード検波回路１３が温度特性をもつことが考えられる
が、後段の二次同期検波回路１０によりダイオード検波
回路１３の温度特性によるオフセットドリフトは打ち消
されるため、温度特性は安定している。そして、一般に
磁気インピーダンス効果は数ＭＨｚ以上の周波数を必要
とするが、ダイオード検波回路１３は同期検波回路７よ
りも高速動作が可能であるため、本発明の第三の実施の
形態に示すものに比べ回路構成が容易となるという効果
を有する。
【００３６】（実施の形態５）図８は本発明の第五の実
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図８において多くの部分は本発明の第三の実施の形態に
示すものと同一であり、以下において、異なる部分であ
る低周波方形波発振器の部分のみ説明する。
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図８において多くの部分は本発明の第三の実施の形態に
示すものと同一であり、以下において、異なる部分であ
る低周波方形波発振器の部分のみ説明する。
【００３７】１４は低周波方形波発振器であり、バイア
ス巻線２及び二次同期検波回路１０に接続される。これ
は、本発明の第三の実施の形態に示す逓倍回路１１に相
当するが、その周波数は高周波発振器９に比べて十分低
い周波数という条件で任意に設定することができる。
ス巻線２及び二次同期検波回路１０に接続される。これ
は、本発明の第三の実施の形態に示す逓倍回路１１に相
当するが、その周波数は高周波発振器９に比べて十分低
い周波数という条件で任意に設定することができる。
【００３８】この構成による動作は、基本的には図６に
示す本発明の第三の実施の形態で説明したものと同一で
あるが、逓倍回路１１の出力に相当する低周波方形波発
振器１４の周波数は十分低くすることができる。たとえ
ば、高周波発振器９の発振周波数を１０ＭＨｚとして、
低周波方形波発振器１４の発振周波数を１ｋＨｚとする
ことができる。ここで、低周波方形波発振器１４の発振
周波数は、磁気インピーダンスセンサ回路のカットオフ
周波数よりも十分高い値とすることも必要となる。
示す本発明の第三の実施の形態で説明したものと同一で
あるが、逓倍回路１１の出力に相当する低周波方形波発
振器１４の周波数は十分低くすることができる。たとえ
ば、高周波発振器９の発振周波数を１０ＭＨｚとして、
低周波方形波発振器１４の発振周波数を１ｋＨｚとする
ことができる。ここで、低周波方形波発振器１４の発振
周波数は、磁気インピーダンスセンサ回路のカットオフ
周波数よりも十分高い値とすることも必要となる。
【００３９】以上のように構成することにより、低周波
方形波発振器１４の発振周波数を磁気インピーダンス効
果を得るために必要な高周波と、磁気インピーダンスセ
ンサ回路の応答性として必要なカットオフ周波数との中
間の周波数に選ぶことが容易となり、回路設計の自由度
を高くすることができる。
方形波発振器１４の発振周波数を磁気インピーダンス効
果を得るために必要な高周波と、磁気インピーダンスセ
ンサ回路の応答性として必要なカットオフ周波数との中
間の周波数に選ぶことが容易となり、回路設計の自由度
を高くすることができる。
【００４０】（実施の形態６）図９は本発明の第六の実
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図９において各々の部分は本発明の第四及び第五の実施
の形態に示すものと同一であり、以下において、構成を
簡単に説明する。
施の形態による磁気インピーダンスセンサ回路を示し、
図９において各々の部分は本発明の第四及び第五の実施
の形態に示すものと同一であり、以下において、構成を
簡単に説明する。
【００４１】１は磁気インピーダンス素子であり、２及
び３はそれぞれ磁気インピーダンス素子１に巻かれたバ
イアス巻線及びフィードバック巻線である。磁気インピ
ーダンス素子１は高周波発振器９によって駆動され、ダ
イオード検波回路１３さらに二次同期検波回路１０によ
り検波処理される。そして、直流アンプ８により平滑・
増幅され出力信号として出力されるとともに、フィード
バック巻線３に出力をフィードバックする。また、低周
波方形波発振器１４の出力は、バイアス巻線２に供給さ
れるとともに二次同期検波回路１０の検波タイミング信
号とされる。
び３はそれぞれ磁気インピーダンス素子１に巻かれたバ
イアス巻線及びフィードバック巻線である。磁気インピ
ーダンス素子１は高周波発振器９によって駆動され、ダ
イオード検波回路１３さらに二次同期検波回路１０によ
り検波処理される。そして、直流アンプ８により平滑・
増幅され出力信号として出力されるとともに、フィード
バック巻線３に出力をフィードバックする。また、低周
波方形波発振器１４の出力は、バイアス巻線２に供給さ
れるとともに二次同期検波回路１０の検波タイミング信
号とされる。
【００４２】この構成による動作は、基本的には図６に
示す本発明の第三の実施の形態で説明したものと同一で
あるが、ダイオード検波回路１３の出力は一般に半波整
流であり、低周波方形波発振器１４の発振周波数は高周
波発振器９の発振周波数に比べ十分に低いという特徴を
有する。
示す本発明の第三の実施の形態で説明したものと同一で
あるが、ダイオード検波回路１３の出力は一般に半波整
流であり、低周波方形波発振器１４の発振周波数は高周
波発振器９の発振周波数に比べ十分に低いという特徴を
有する。
【００４３】以上のように構成することにより、磁気イ
ンピーダンス効果として必要な数ＭＨｚ以上の周波数で
動作している部分は、高周波発振器９、磁気インピーダ
ンス素子１、ダイオード検波回路１３のみであり、一般
にこれらは同期検波回路などに比べ容易に高速動作させ
ることができる。よって、高周波発振器９の発振周波数
を回路動作的な周波数の制限を受けずに、磁気インピー
ダンス効果として最適な周波数に設定することができ
る。これにより、磁気インピーダンスセンサ回路として
の特性を向上させることができる。
ンピーダンス効果として必要な数ＭＨｚ以上の周波数で
動作している部分は、高周波発振器９、磁気インピーダ
ンス素子１、ダイオード検波回路１３のみであり、一般
にこれらは同期検波回路などに比べ容易に高速動作させ
ることができる。よって、高周波発振器９の発振周波数
を回路動作的な周波数の制限を受けずに、磁気インピー
ダンス効果として最適な周波数に設定することができ
る。これにより、磁気インピーダンスセンサ回路として
の特性を向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁気イン
ピーダンス素子の温度特性に影響を受けず、またダイオ
ードやトランジスタなどの回路部品の温度特性にほとん
ど影響されることなく、磁気インピーダンスセンサの温
度安定性を向上させることができるという有利な効果が
得られる。
ピーダンス素子の温度特性に影響を受けず、またダイオ
ードやトランジスタなどの回路部品の温度特性にほとん
ど影響されることなく、磁気インピーダンスセンサの温
度安定性を向上させることができるという有利な効果が
得られる。
【図１】本発明の第一の実施の形態による磁気インピー
ダンスセンサ回路を示す図
ダンスセンサ回路を示す図
【図２】磁気インピーダンス素子の感度特性を示す図
【図３】本発明の第一の実施の形態による磁気インピー
ダンスセンサ回路の動作波形を示す図
ダンスセンサ回路の動作波形を示す図
【図４】本発明の第二の実施の形態による発振回路を示
す図
す図
【図５】本発明の第三の実施の形態による磁気インピー
ダンスセンサ回路を示す図
ダンスセンサ回路を示す図
【図６】本発明の第三の実施の形態による磁気インピー
ダンスセンサ回路の動作波形を示す図
ダンスセンサ回路の動作波形を示す図
【図７】本発明の第四の実施の形態による磁気インピー
ダンスセンサ回路を示す図
ダンスセンサ回路を示す図
【図８】本発明の第五の実施の形態による磁気インピー
ダンスセンサ回路を示す図
ダンスセンサ回路を示す図
【図９】本発明の第六の実施の形態による磁気インピー
ダンスセンサ回路を示す図
ダンスセンサ回路を示す図
【図１０】従来の磁気インピーダンスセンサ回路を示す
図
図
【符号の説明】 １，１ａ，１ｂ 磁気インピーダンス素子 ２，２ａ，２ｂ バイアス巻線 ３，３ａ，３ｂ フィードバック巻線 ４ 定電流源 ５ 二相高周波発振器 ６ コンパレータ ７ 同期検波回路 ８ 直流アンプ ９ 高周波発振器 １０ 二次同期検波回路 １１ 逓倍回路 １２ 反転増幅器 １３ ダイオード検波回路 １４ 低周波方形波発振器
Claims (6)
- 【請求項１】 平行に近接して配置された一対の磁気イ
ンピーダンス素子と、この各磁気インピーダンス素子に
巻かれたバイアス巻線及びフィードバック巻線と、前記
バイアス巻線に接続された電流源と、前記一対の磁気イ
ンピーダンス素子の各一端を接続した部分が中点となる
ように接続された二相高周波発振器と、前記二相高周波
発振器の出力により方形波を生成するコンパレータと、
前記一対の磁気インピーダンス素子の各一端を接続した
部分の出力電圧を前記コンパレータの出力により同期検
波する同期検波回路と、この同期検波回路の出力の高周
波成分をカットして直流成分に変換し増幅する直流アン
プからなり、前記フィードバック巻線には前記直流アン
プの出力の大きさを調整してフィードバックする構成と
した磁気インピーダンスセンサ回路。 - 【請求項２】 二相高周波発振器は一つの高周波発振器
と、その出力を反転増幅する反転増幅器によって構成さ
れる請求項１に記載の磁気インピーダンスセンサ回路。 - 【請求項３】 磁気インピーダンス素子と、この磁気イ
ンピーダンス素子に巻かれたバイアス巻線及びフィード
バック巻線と、前記磁気インピーダンス素子の両端を駆
動する高周波発振器と、この高周波発振器の出力により
方形波を生成するコンパレータと、このコンパレータの
出力の逓倍信号を生成する逓倍回路と、前記磁気インピ
ーダンス素子の電圧を前記コンパレータの出力により同
期検波する同期検波回路と、この同期検波回路の出力を
前記逓倍回路の出力により同期検波する二次同期検波回
路と、前記同期検波回路の出力の高周波成分をカットし
て直流成分に変換し増幅する直流アンプからなり、前記
バイアス巻線には前記逓倍回路の出力の大きさを調整し
て電流を供給し、前記フィードバック巻線には前記直流
アンプの出力の大きさを調整してフィードバックする構
成とした磁気インピーダンスセンサ回路。 - 【請求項４】 同期検波回路に代えてダイオード検波回
路を用いた請求項３に記載の磁気インピーダンスセンサ
回路。 - 【請求項５】 逓倍回路に代えて低周波方形波発振器を
用いた請求項３に記載の磁気インピーダンスセンサ回
路。 - 【請求項６】 コンパレータと逓倍回路に代えて低周波
方形波発振器を用いた請求項４に記載の磁気インピーダ
ンスセンサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20714399A JP4232280B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 磁気インピーダンスセンサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20714399A JP4232280B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 磁気インピーダンスセンサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001033533A true JP2001033533A (ja) | 2001-02-09 |
| JP4232280B2 JP4232280B2 (ja) | 2009-03-04 |
Family
ID=16534928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20714399A Expired - Fee Related JP4232280B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 磁気インピーダンスセンサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4232280B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102331A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Alps Electric Co., Ltd. | 磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計 |
| JP2008011057A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Casio Comput Co Ltd | アンテナ回路および時計 |
| US7848180B2 (en) | 2005-10-28 | 2010-12-07 | Casio Computer Co., Ltd. | Antenna apparatus, receiving apparatus and watch using magnetic sensor |
| CN108152765A (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-12 | 矢崎总业株式会社 | 磁场检测传感器 |
-
1999
- 1999-07-22 JP JP20714399A patent/JP4232280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7848180B2 (en) | 2005-10-28 | 2010-12-07 | Casio Computer Co., Ltd. | Antenna apparatus, receiving apparatus and watch using magnetic sensor |
| WO2007102331A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Alps Electric Co., Ltd. | 磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計 |
| JP2008011057A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Casio Comput Co Ltd | アンテナ回路および時計 |
| JP4687585B2 (ja) * | 2006-06-28 | 2011-05-25 | カシオ計算機株式会社 | アンテナ回路および時計 |
| CN108152765A (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-12 | 矢崎总业株式会社 | 磁场检测传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4232280B2 (ja) | 2009-03-04 |
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