JP2001166024A - 磁界検出装置 - Google Patents

磁界検出装置

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JP2001166024A
JP2001166024A JP35019999A JP35019999A JP2001166024A JP 2001166024 A JP2001166024 A JP 2001166024A JP 35019999 A JP35019999 A JP 35019999A JP 35019999 A JP35019999 A JP 35019999A JP 2001166024 A JP2001166024 A JP 2001166024A
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JP
Japan
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magnetic field
transistor
detection device
giant magnetoresistive
magnetoresistive element
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JP35019999A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Nakada
敏之 中田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な磁界検出装置を提供する。 【解決手段】 磁界の変化により電気抵抗値が変化する
巨大磁気抵抗素子101と、巨大磁気抵抗素子101に
ベースを接続されたトランジスタ105と、トランジス
タ105のコレクタに接続され巨大磁気抵抗素子101
に近接して配置されたコイル103を備えたことを特徴
とする磁界検出装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、巨大磁気抵抗素子
を備えた磁界検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】巨大磁気抵抗素子を備えた磁界検出装置
に関する従来技術として、特開平9―329463号公
報がある。図2、3、4、5により、この従来技術を説
明する。図2は従来技術の磁界検出装置の構成図であ
り、図2の(a)はその側面図であり、(b)はその斜
視図である。図3は従来技術の磁界検出装置の回路構成
を示すブロック図であり、図4は従来技術の磁界検出装
置の回路図であり、図5は従来技術の磁界検出装置の波
形図である。
【0003】図2に示すように、従来技術の磁界検出装
置は、回転軸1と、回転軸1と同期して回転する磁性体
回転体2と、磁性体回転体2と所定の間隔を持って配置
された巨大磁気抵抗素子10(以下、GMR素子とい
う)と、GMR素子10に磁界を与える磁石4とから構
成されている。GMR素子10は感磁パターンとしての
磁気抵抗パターン10aと、感磁面10bとを有する。
磁性体回転体2が回転することで、 GMR素子10の
感磁面10bの磁界が変化し、磁気抵抗パターン10a
の抵抗値が変化する。
【0004】次に、図3によりGMR素子を用いた磁界
検出装置を示すブロック図を説明する。この磁界検出装
置はGMR素子を用いたホイートストンブリッジ回路1
1と、このホイートストンブリッジ回路11の出力を増
幅する差動増幅回路12と、この差動増幅回路12の出
力を基準値と比較して0または1の信号を出力する比較
回路13と、比較回路13の出力をさらに波形整形して
立ち上がり、立ち下がりの急峻な0または1の信号を出
力端子15に出力する波形整形回路14を備える。
【0005】図4は図3のブロック図の具体的回路構成
を示した図である。ホイートストンブリッジ回路11は
各辺にそれぞれGMR素子10A,10B,10Cおよ
び10Dを有し、GMR素子10Aと10Cの各一端は
共通接続され、接続点16を介して電源端子Vccに接
続され、 GMR素子10Bと10Dの各一端は共通接
続され、接続点17を介して接地され、GMR素子10
Aと10Bの各他端は接続点18に接続され、 GMR
素子10Cと10Dの各他端は接続点19に接続され
る。
【0006】ホイートストンブリッジ回路11の接続点
18は抵抗器を介して差動増幅回路12のアンプ12a
の反転入力端子に接続され、接続点19が抵抗器を介し
てアンプ12aの非反転入力端子に接続されるとともに
さらに抵抗器を介して基準電源を構成する分圧回路に接
続される。さらに、アンプ12aの出力端子は比較回路
13の反転入力端子に接続され、比較回路13の非反転
入力端子は基準電源を構成する分圧回路に接続されると
ともに抵抗器を介して自己の出力端子に接続される。比
較回路13の出力側は、波形整形回路14のトランジス
タ14aのベースに接続され、そのコレクタは出力端子
15に接続されるとともに抵抗器を介して電源端子Vc
cに接続され、そのエミッタは接地される。
【0007】次に、動作について図5を参照して説明す
る。磁性体回転体2が回転すると、図5(a)に示すよ
うに磁性体回転体2の凹凸に対応して、ホイートストン
ブリッジ回路11を構成するGMR素子10Aと10D
には同じ磁界変化が与えられ、GMR素子10Bと10
CにはGMR素子10Aと10Dとは異なる磁界変化が
与えられるようになる。この結果、磁性体回転体2の凹
凸に対応して、GMR素子10A、10DとGMR素子
10B、10Cの感磁面に磁界の変化が発生し、実質的
に一つのGMR素子の磁界変化の4倍の磁界変化が得ら
れ、その抵抗値も同様に変化し、 GMR素子10A、
10DとGMR素子10B、10Cの抵抗値の最大、最
小となる位置が逆となり、ホイートストンブリッジ回路
11の接続点18、19の中点電圧も同様に変化する。
【0008】そして、この中点電圧の差が差動増幅回路
12により増幅され、その出力側には図5(b)に示す
ように、図5(a)に示す磁性体回転体2の凹凸に対応
した出力、すなわち、実質的に一つのGMR素子の4倍
の出力が得られる。この差動増幅回路12の出力は比較
回路13に供給され、さらに波形整形回路14に供給さ
れ波形整形される。その結果、出力端子15には図5
(c)に示すような急峻な立ち上がり、立ち下がりの出
力が得られる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、検
出可能な磁界の強度は非常に微弱であるので、GMR素
子の電気抵抗値の変化も微小である。そのため、従来技
術の磁界検出装置は、磁界の変化を確実に検出するた
め、ホイートストンブリッジ回路や差動増幅回路などを
設置する必要が生じ、コストが高くなるという問題が発
生する。
【0010】本発明は、上記の問題を解決するために、
トランジスタおよびコイルを用いて外部磁界の変化を増
大させGMR素子の電気抵抗値の変化を増幅させるように
した磁界検出装置を提供することを目的にしたものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、磁界の変化により電気抵抗値
が変化する巨大磁気抵抗素子と、前記巨大磁気抵抗素子
に入力側を接続された増幅器と、前記増幅器の出力側に
接続され前記巨大磁気抵抗素子に近接して配置されたコ
イルを備えたことを特徴とする磁界検出装置である。
【0012】前述の目的を達成するために、請求項2の
発明は、磁界の変化により電気抵抗値が変化する巨大磁
気抵抗素子と、前記巨大磁気抵抗素子にベースを接続さ
れたトランジスタと、前記トランジスタのコレクタに接
続され前記巨大磁気抵抗素子に近接して配置されたコイ
ルを備えたことを特徴とする磁界検出装置である。
【0013】
【発明の実施形態】本発明の実施形態を図に基づき説明
する。図1は、本発明の1実施形態にかかる磁界検出装
置の回路図である。図1に示すように、本発明の1実施
形態にかかる磁界検出装置の回路は、電源端子Vccに
一端を接続されたGMR素子101と、GMR素子10
1の他端に入力側(ベース)105aを接続された増幅
器であるトランジスタ105と、増幅器であるトランジ
スタ105の出力側(コレクタ)105bに接続された
コイル103を備えている。GMR素子101は、磁界
の変化により電気抵抗値を変化させられる。
【0014】図示されていないが、GMR素子101と
コイル103は、コイル103に電流が流れたとき、発
生する磁界をGMR素子101が検出し、その電気抵抗
値を変化させられる程度に近接して配置される。
【0015】さらに、増幅器であるトランジスタ105
の入力側(ベース)105aには抵抗器102が接続さ
れ、抵抗器102の他端は接地される。入力側(ベー
ス)105aはGMR素子端子107にも接続されてい
る。
【0016】また、増幅器であるトランジスタ105の
出力側(コレクタ)105bには、コイル103との間
に抵抗器104が接続され、エミッタ側には抵抗器10
6が接続され、抵抗器106は他端を接地される。
【0017】本発明の1実施形態にかかる磁界検出装置
の構成を図1に基づき説明したが、本発明は、上記の構
成に限定されるものではない。たとえば、増幅器とし
て、図1にはN型トランジスタが表示されているが、P
型トランジスタに変えてもよい。図1のN型トランジス
タをP型トランジスタに変える場合、電源端子Vccと
接地端子を入れ替えればよい。また、増幅器として、M
OSトランジスタでもよい。コイルも1つに限定される
ものでもなく、複数個のコイルをコイル103に並列ま
たは直列に接続し、磁界の変化の増加を図ってもよい。
【0018】次に、本発明の1実施形態にかかる磁界検
出装置の動作を説明する。図示のない検出されるべき磁
界が外部からGMR素子101に印加されると、GMR素
子101の電気抵抗値が低下する。 GMR素子101の電
気抵抗値が低下すると、入力側105aの電位が高ま
り、増幅器としてのトランジスタ105に流れるベース
電流が増加する。増幅器としてのトランジスタ105に
流れるベース電流が増加すると、コイル103、抵抗器
104、トランジスタのコレクタ・エミッタ、抵抗器1
06に流れる電流も増加する。
【0019】コイル103に電流が流れると、コイル1
03は磁界を発生させる。その磁界がさらにGMR素子
に印加され、GMR素子の電気抵抗値を低下させる。こ
のサイクルが繰り返されることにより、最初にわずかな
磁界がGMR素子に印加されれば、GMR素子の電気抵
抗値の変化を増幅させることができ、安価で検出能力の
高い磁界検出装置を実現することができる。
【0020】また、本発明の1実施形態にかかる磁界検
出装置の構成として、GMR素子101と、増幅器として
のトランジスタ105と、抵抗器102、104、10
6を1つのチップにまとめ、1つのチップとそのチップ
に近接して配置された1つのコイル103とから磁界検
出装置を構成することにより、非常にシンプルな構成の
磁界検出装置を実現することもできる。
【0021】
【発明の効果】請求項1の発明は、磁界の変化により電
気抵抗値が変化する巨大磁気抵抗素子と、前記巨大磁気
抵抗素子に入力側を接続された増幅器と、前記増幅器の
出力側に接続され前記巨大磁気抵抗素子に近接して配置
されたコイルを備えたことを特徴とする磁界検出装置で
あるので、安価な磁界検出装置を実現することができる
という優れた効果を奏する。
【0022】請求項2の発明は、磁界の変化により電気
抵抗値が変化する巨大磁気抵抗素子と、前記巨大磁気抵
抗素子にベースを接続されたトランジスタと、前記トラ
ンジスタのコレクタに接続され前記巨大磁気抵抗素子に
近接して配置されたコイルを備えたことを特徴とする磁
界検出装置であるので、安価な磁界検出装置を実現する
ことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態にかかる磁界検出装置の回
路図である。
【図2】従来技術の磁界検出装置の構成図である。
【図3】従来技術の磁界検出装置の回路構成を示すブロ
ック図である。
【図4】従来技術の磁界検出装置の回路図である。
【図5】従来技術の磁界検出装置の波形図である。
【符号の説明】
101……巨大磁気抵抗素子 102……抵抗器 103……コイル 104……抵抗器 105……トランジスタ 105a……入力側 105b……出力側 106……抵抗器 107……巨大磁気抵抗素子端子 1……回転軸 2……磁性体回転体 4……磁石 10……巨大磁気抵抗素子 10a……磁気抵抗パターン 10a……感磁面 10A……巨大磁気抵抗素子 10B……巨大磁気抵抗素子 10C……巨大磁気抵抗素子 10D……巨大磁気抵抗素子 11……ホイートストンブリッジ回路 12……差動増幅回路 12a……アンプ 13……比較回路 14……波形整形回路 14a……トランジスタ 15……出力端子 16……接続点 17……接続点 18……接続点 19……接続点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁界の変化により電気抵抗値が変化する
    巨大磁気抵抗素子と、前記巨大磁気抵抗素子に入力側を
    接続された増幅器と、前記増幅器の出力側に接続され前
    記巨大磁気抵抗素子に近接して配置されたコイルを備え
    たことを特徴とする磁界検出装置。
  2. 【請求項2】 磁界の変化により電気抵抗値が変化する
    巨大磁気抵抗素子と、前記巨大磁気抵抗素子にベースを
    接続されたトランジスタと、前記トランジスタのコレク
    タに接続され前記巨大磁気抵抗素子に近接して配置され
    たコイルを備えたことを特徴とする磁界検出装置。
JP35019999A 1999-12-09 1999-12-09 磁界検出装置 Pending JP2001166024A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102608376A (zh) * 2011-01-19 2012-07-25 阿尔卑斯电气株式会社 能够自诊断的电子电路以及磁场检测装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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