JP2001343439A - 高周波キャリア型磁気センサ - Google Patents
高周波キャリア型磁気センサInfo
- Publication number
- JP2001343439A JP2001343439A JP2000167655A JP2000167655A JP2001343439A JP 2001343439 A JP2001343439 A JP 2001343439A JP 2000167655 A JP2000167655 A JP 2000167655A JP 2000167655 A JP2000167655 A JP 2000167655A JP 2001343439 A JP2001343439 A JP 2001343439A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic sensor
- frequency carrier
- circuit
- type magnetic
- carrier type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負帰還コイル、および電圧、電流変換回路を
削減して、かつ高精度の検出が可能な高周波キャリア型
磁気センサを得る。 【解決手段】 磁気センサ素子１０と回路処理部２０と
で構成され、前記磁気センサ素子１０の磁性体コアに高
周波電流を通電して、前記磁性体コアのインピーダンス
の外部磁場による変化を、前記回路処理部２０にて検出
し、処理する高周波キャリア型磁気センサであって、前
記回路処理部２０は、発振回路５と、整流回路６と、非
線形増幅補正回路７と、出力部８とで構成されており、
前記磁気センサ素子１０のインピーダンスの変化による
出力電圧の増幅処理において、前記出力電圧の非線形性
を、回路処理部２０の非線形増幅補正回路７にて補正す
ることを特徴とする高周波キャリア型磁気センサ。
削減して、かつ高精度の検出が可能な高周波キャリア型
磁気センサを得る。 【解決手段】 磁気センサ素子１０と回路処理部２０と
で構成され、前記磁気センサ素子１０の磁性体コアに高
周波電流を通電して、前記磁性体コアのインピーダンス
の外部磁場による変化を、前記回路処理部２０にて検出
し、処理する高周波キャリア型磁気センサであって、前
記回路処理部２０は、発振回路５と、整流回路６と、非
線形増幅補正回路７と、出力部８とで構成されており、
前記磁気センサ素子１０のインピーダンスの変化による
出力電圧の増幅処理において、前記出力電圧の非線形性
を、回路処理部２０の非線形増幅補正回路７にて補正す
ることを特徴とする高周波キャリア型磁気センサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地磁気レベルの磁
場を高感度・高精度に検出する磁気センサに好適な、磁
場によるインピーダンス変化を利用した高周波キャリア
型磁気センサに関するものである。
場を高感度・高精度に検出する磁気センサに好適な、磁
場によるインピーダンス変化を利用した高周波キャリア
型磁気センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の高周波キャリア型磁気センサは、
正確な磁気検出を行うために、外部磁場に対して線形に
出力電圧を出すために、磁場の負帰還を行っていた。磁
場の負帰還による非線形性の補正方式を図１６に示す。
高周波キャリア型磁気センサの線形性を高めるために
は、まず外部磁場に対して線形に反応するポイントに固
定磁気バイアスを加えていた。
正確な磁気検出を行うために、外部磁場に対して線形に
出力電圧を出すために、磁場の負帰還を行っていた。磁
場の負帰還による非線形性の補正方式を図１６に示す。
高周波キャリア型磁気センサの線形性を高めるために
は、まず外部磁場に対して線形に反応するポイントに固
定磁気バイアスを加えていた。
【０００３】次に、磁気センサ素子に検出磁場の負帰還
を加えることで、磁気センサコアにかかる磁場を被検出
磁場の十分の一程度か、それ以下にすることで、外部磁
場に対する非線形性を補正していた。
を加えることで、磁気センサコアにかかる磁場を被検出
磁場の十分の一程度か、それ以下にすることで、外部磁
場に対する非線形性を補正していた。
【０００４】磁場の負帰還による非線形性補正を行う高
周波キャリア磁気センサのブロック図を図１５に示す。
磁場の負帰還を行うためには、負帰還コイル、電圧、電
流変換回路が必要となる。
周波キャリア磁気センサのブロック図を図１５に示す。
磁場の負帰還を行うためには、負帰還コイル、電圧、電
流変換回路が必要となる。
【０００５】図１４は、磁場の負帰還による非線形性補
正を行う高周波キャリア型磁気センサの素子構成を示し
たものである。固定磁気バイアスは、薄膜磁石によって
加えることができる。磁場の負帰還については、薄膜コ
イルに通電することで行っている。
正を行う高周波キャリア型磁気センサの素子構成を示し
たものである。固定磁気バイアスは、薄膜磁石によって
加えることができる。磁場の負帰還については、薄膜コ
イルに通電することで行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の高周波キャリア
型磁気センサでは、非線形性の補正のための負帰還コイ
ル、負帰還コイルに通電するための定電流回路が必要と
なり、部品数が多く、消費電力が大きい欠点があった。
型磁気センサでは、非線形性の補正のための負帰還コイ
ル、負帰還コイルに通電するための定電流回路が必要と
なり、部品数が多く、消費電力が大きい欠点があった。
【０００７】従って、本発明の目的は、負帰還コイル、
および電圧、電流変換回路を削減して、かつ高精度の検
出が可能な高周波キャリア型磁気センサを提供すること
である。
および電圧、電流変換回路を削減して、かつ高精度の検
出が可能な高周波キャリア型磁気センサを提供すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、細長い
形状の磁性コアに高周波ドライブ電流を通電した場合
に、磁性コアのインピーダンスが外部磁場により変化す
ることを利用した高周波キャリア型磁気センサの素子出
力を増幅する方式であって、素子出力の非線形性を補正
する高周波キャリア型磁気センサが得られる。また、本
発明によれば、折れ線近似で素子出力の非線形性を補正
する高周波キャリア型磁気センサが得られる。
形状の磁性コアに高周波ドライブ電流を通電した場合
に、磁性コアのインピーダンスが外部磁場により変化す
ることを利用した高周波キャリア型磁気センサの素子出
力を増幅する方式であって、素子出力の非線形性を補正
する高周波キャリア型磁気センサが得られる。また、本
発明によれば、折れ線近似で素子出力の非線形性を補正
する高周波キャリア型磁気センサが得られる。
【０００９】即ち、本発明は、磁気センサ素子と回路処
理部とで構成され、前記磁気センサ素子の磁性体コアに
高周波電流を通電して、前記磁性体コアのインピーダン
スの外部磁場による変化を、前記回路処理部にて検出
し、処理する高周波キャリア型磁気センサであって、前
記回路処理部は、発振回路と、整流回路と、非線形補正
回路と、出力部とで構成されており、前記磁気センサ素
子部のインピーダンスの変化による出力電圧の増幅処理
において、前記出力電圧の非線形性を、回路処理部の非
線形補正回路にて補正する高周波キャリア型磁気センサ
である。
理部とで構成され、前記磁気センサ素子の磁性体コアに
高周波電流を通電して、前記磁性体コアのインピーダン
スの外部磁場による変化を、前記回路処理部にて検出
し、処理する高周波キャリア型磁気センサであって、前
記回路処理部は、発振回路と、整流回路と、非線形補正
回路と、出力部とで構成されており、前記磁気センサ素
子部のインピーダンスの変化による出力電圧の増幅処理
において、前記出力電圧の非線形性を、回路処理部の非
線形補正回路にて補正する高周波キャリア型磁気センサ
である。
【００１０】また、本発明は、前記高周波キャリア型磁
気センサにおいて、前記回路処理部の非線形補正回路
は、折れ線近似で磁気センサ素子の出力電圧の非線形性
を補正する高周波キャリア型磁気センサである。
気センサにおいて、前記回路処理部の非線形補正回路
は、折れ線近似で磁気センサ素子の出力電圧の非線形性
を補正する高周波キャリア型磁気センサである。
【００１１】また、本発明は、前記高周波キャリア型磁
気センサにおいて、前記非線形補正回路は、負帰還増幅
回路の帰還抵抗に並列にツェナーダイオードと抵抗を直
列につないだものを接続し、出力電圧の水準により利得
変化する構成とする高周波キャリア型磁気センサであ
る。
気センサにおいて、前記非線形補正回路は、負帰還増幅
回路の帰還抵抗に並列にツェナーダイオードと抵抗を直
列につないだものを接続し、出力電圧の水準により利得
変化する構成とする高周波キャリア型磁気センサであ
る。
【００１２】また、本発明は、前記高周波キャリア型磁
気センサにおいて、前記回路処理部の非線形補正回路
は、指数近似で磁気センサ素子の出力電圧の非線形性を
補正する高周波キャリア型磁気センサである。
気センサにおいて、前記回路処理部の非線形補正回路
は、指数近似で磁気センサ素子の出力電圧の非線形性を
補正する高周波キャリア型磁気センサである。
【００１３】また、本発明は、前記高周波キャリア型磁
気センサにおいて、前記非線形補正回路は、負帰還反転
増幅回路の入力にダイオードを接続した指数増幅回路に
よって構成される高周波キャリア型磁気センサである。
気センサにおいて、前記非線形補正回路は、負帰還反転
増幅回路の入力にダイオードを接続した指数増幅回路に
よって構成される高周波キャリア型磁気センサである。
【００１４】また、本発明は、前記高周波キャリア型磁
気センサにおいて、前記回路処理部の非線形補正回路
は、対数近似で磁気センサ素子の出力電圧の非線形性を
補正する高周波キャリア型磁気センサである。
気センサにおいて、前記回路処理部の非線形補正回路
は、対数近似で磁気センサ素子の出力電圧の非線形性を
補正する高周波キャリア型磁気センサである。
【００１５】また、本発明は、前記高周波キャリア型磁
気センサにおいて、前記非線形補正回路は、負帰還反転
増幅回路の負帰還にダイオードを接続した対数増幅回路
によって非線形性を補正する構成とする高周波キャリア
型磁気センサである。
気センサにおいて、前記非線形補正回路は、負帰還反転
増幅回路の負帰還にダイオードを接続した対数増幅回路
によって非線形性を補正する構成とする高周波キャリア
型磁気センサである。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例による高周波キャリア型磁気
センサについて、以下に説明する。
センサについて、以下に説明する。
【００１７】（実施例１）図１は、本発明の一実施例に
おける、高周波キャリア型磁気センサ素子の非線形性の
補正方式を表している。
おける、高周波キャリア型磁気センサ素子の非線形性の
補正方式を表している。
【００１８】高周波キャリア型磁気センサ素子は、外部
磁場に対して折れ線の出力特性を示すことが多く、非線
形性の補正方式として折れ線補正を行うことが有効であ
る。
磁場に対して折れ線の出力特性を示すことが多く、非線
形性の補正方式として折れ線補正を行うことが有効であ
る。
【００１９】図２に、本発明の高周波キャリア型磁気セ
ンサ素子のブロック図を示す。点線内回路処理部２０の
非線形増幅補正回路７が新規に追加され、図１５の従来
例と異なる点で、負帰還コイル９、電圧電流変換回路１
２が不要となっている。
ンサ素子のブロック図を示す。点線内回路処理部２０の
非線形増幅補正回路７が新規に追加され、図１５の従来
例と異なる点で、負帰還コイル９、電圧電流変換回路１
２が不要となっている。
【００２０】図３は、図２における非線形増幅補正回路
の一例である、負帰還抵抗Ｒｆ１と並列にツェナーダイ
オードＺＤと帰還抵抗Ｒｆ２を直列につないだものが接
続されており、傾きが変化するポイントに固定磁気バイ
アス、ツェナー電圧を選択して、帰還抵抗Ｒｆ２で傾き
を補正する。
の一例である、負帰還抵抗Ｒｆ１と並列にツェナーダイ
オードＺＤと帰還抵抗Ｒｆ２を直列につないだものが接
続されており、傾きが変化するポイントに固定磁気バイ
アス、ツェナー電圧を選択して、帰還抵抗Ｒｆ２で傾き
を補正する。
【００２１】具体的には、演算増幅器の−入力端子の電
圧をＶ１とおくと、演算増幅器による負帰還増幅回路で
は、演算増幅器の＋入力と−入力の電位は等しいため、
図３の回路の入力電圧Ｖｉｎ＝Ｖ１となる。
圧をＶ１とおくと、演算増幅器による負帰還増幅回路で
は、演算増幅器の＋入力と−入力の電位は等しいため、
図３の回路の入力電圧Ｖｉｎ＝Ｖ１となる。
【００２２】図３のオフセット電圧Ｖｏｆｆから、Ｒ１
に流れる電流が（Ｖｉｎ−Ｖｏｆｆ）／Ｒ１で表され、
増幅回路出力Ｖｏｕｔは、ツェナーダイオードＺＤのツ
ェナー電圧をＶＺとおくと、以下のように表される。
に流れる電流が（Ｖｉｎ−Ｖｏｆｆ）／Ｒ１で表され、
増幅回路出力Ｖｏｕｔは、ツェナーダイオードＺＤのツ
ェナー電圧をＶＺとおくと、以下のように表される。
【００２３】Ｖin ＜（Ｒ１Ｖｚ+ Ｒf１Ｖoff）／Ｒf１
の場合、 Ｖout＝（１+Ｒf１／Ｒ１）Ｖin−Ｒf１／Ｒ１・Ｖoff ・・・・・ (１）
の場合、 Ｖout＝（１+Ｒf１／Ｒ１）Ｖin−Ｒf１／Ｒ１・Ｖoff ・・・・・ (１）
【００２４】Ｖin ≧（Ｒ１Ｖｚ+ Ｒf１Ｖoff ）／Ｒ
f１の場合、 Ｖout＝［１+Ｒf１Ｒｆ２／Ｒ1 (Ｒf１+Ｒｆ２)］Ｖin ＋（Ｒf１Ｒｆ２／Ｒf１+Ｒｆ２）（Ｖｚ／Ｒｆ２−Ｖoff／Ｒ１）・・・ (２）
f１の場合、 Ｖout＝［１+Ｒf１Ｒｆ２／Ｒ1 (Ｒf１+Ｒｆ２)］Ｖin ＋（Ｒf１Ｒｆ２／Ｒf１+Ｒｆ２）（Ｖｚ／Ｒｆ２−Ｖoff／Ｒ１）・・・ (２）
【００２５】(１)式と（２）式は、図３のツェナーダイ
オードＺＤにツェナー電圧がかかるか否かで電圧増幅率
が変化することを表している。ＺＤにかかる電圧がツェ
ナー電圧以下であれば、電圧利得Ａv1は、 Ａv1＝１＋Ｒ３／Ｒ１ ・・・・・（３） で表され、ＺＤにかかる電圧がツェナー電圧以上では、
電圧利得Ａv2は、 Ａv2＝１＋Ｒ３Ｒｆ２／Ｒ１（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）・・・・・（４） となる。
オードＺＤにツェナー電圧がかかるか否かで電圧増幅率
が変化することを表している。ＺＤにかかる電圧がツェ
ナー電圧以下であれば、電圧利得Ａv1は、 Ａv1＝１＋Ｒ３／Ｒ１ ・・・・・（３） で表され、ＺＤにかかる電圧がツェナー電圧以上では、
電圧利得Ａv2は、 Ａv2＝１＋Ｒ３Ｒｆ２／Ｒ１（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）・・・・・（４） となる。
【００２６】また、Ｖinが以下の式（５）で表される電
圧を境界として、電圧利得が（３）式から（４）式に変
わる。 Ｖin＝Ｒ１Ｖ２＋Ｒｆ１Ｖｏｆｆ／Ｒｆ１ ・・・・・（５）
圧を境界として、電圧利得が（３）式から（４）式に変
わる。 Ｖin＝Ｒ１Ｖ２＋Ｒｆ１Ｖｏｆｆ／Ｒｆ１ ・・・・・（５）
【００２７】図３に示した、折れ線による非線形増幅補
正回路の設計手順を以下に述べる。まず、入力電圧の外
部磁場に対する特性を測定し、折れ線で近似した場合の
磁気感度の変わる電圧以下での磁気感度をαとおく。出
力として得たい磁気感度をβとおくと、電圧利得は、β
／αとなり、（３）式よりＲ1、Ｒf1を決定する。
正回路の設計手順を以下に述べる。まず、入力電圧の外
部磁場に対する特性を測定し、折れ線で近似した場合の
磁気感度の変わる電圧以下での磁気感度をαとおく。出
力として得たい磁気感度をβとおくと、電圧利得は、β
／αとなり、（３）式よりＲ1、Ｒf1を決定する。
【００２８】次に、出力電圧のうち、磁気感度が変化す
る電圧以下でのオフセットＶoffを調整することで規定
の値に設定する。さらに、入力電圧の外部磁場に対する
特性のうち、磁気感度が変化する電圧以上での磁気感度
α’と、求める出力電圧の磁気感度βから電圧利得β／
α’を求め、（３）式を用いてＲｆ2を決定する。最後
に、入力電圧の磁気感度の変わる電圧から、（５）式を
用いてツェナー電圧を決定する。
る電圧以下でのオフセットＶoffを調整することで規定
の値に設定する。さらに、入力電圧の外部磁場に対する
特性のうち、磁気感度が変化する電圧以上での磁気感度
α’と、求める出力電圧の磁気感度βから電圧利得β／
α’を求め、（３）式を用いてＲｆ2を決定する。最後
に、入力電圧の磁気感度の変わる電圧から、（５）式を
用いてツェナー電圧を決定する。
【００２９】図８は、磁気センサ素子出力の整流後電圧
の外部磁場に対する特性である。外部磁場４.５Ｏｅ〜
５.５Ｏｅでの電圧特性を見てみると、図９に示すよう
に、５４.７Ｏｅ、１０５ｍＶ近辺を境に傾きが変化し
ていることが分かる。また、整流後、電圧の磁気感度
は、外部磁場４.７Ｏｅを境界として、１４ｍＶ／Ｏｅ
から２０ｍＶ／Ｏｅに変化している。磁気センサ出力電
圧の磁気感度を２Ｖ／Ｏｅとしたい場合、先に述べた回
路設計の手順に従って、表１のように抵抗定数、ツェナ
ー電圧が以下のように設定される。
の外部磁場に対する特性である。外部磁場４.５Ｏｅ〜
５.５Ｏｅでの電圧特性を見てみると、図９に示すよう
に、５４.７Ｏｅ、１０５ｍＶ近辺を境に傾きが変化し
ていることが分かる。また、整流後、電圧の磁気感度
は、外部磁場４.７Ｏｅを境界として、１４ｍＶ／Ｏｅ
から２０ｍＶ／Ｏｅに変化している。磁気センサ出力電
圧の磁気感度を２Ｖ／Ｏｅとしたい場合、先に述べた回
路設計の手順に従って、表１のように抵抗定数、ツェナ
ー電圧が以下のように設定される。
【００３０】
【表１】
【００３１】折れ線非線形増幅補正回路の出力特性を図
１０に示す。磁気感度、直線性共に目的のものが得られ
たことが分かる。直線性の指標として、以下の（６）式
に示すようなＲ−２乗値を用いて線形性の評価を行っ
た。ここで、Ｙｊは測定値、Ｙ'ｊは最小二乗法によっ
て近似した直線の値である。
１０に示す。磁気感度、直線性共に目的のものが得られ
たことが分かる。直線性の指標として、以下の（６）式
に示すようなＲ−２乗値を用いて線形性の評価を行っ
た。ここで、Ｙｊは測定値、Ｙ'ｊは最小二乗法によっ
て近似した直線の値である。
【００３２】 Ｒ２＝１−Σ（Ｘｊ−Ｙｊ）２／（ΣＸｊ ２−ΣＹｊ ２／ｎ）・・・・・（６ ）
【００３３】入力電圧のＲ−２乗値は０.９９２７であ
ったのに対して、折れ線補正増幅回路の出力のＲ−２乗
値は０.９９８９と、直線性が改善されていることが確
認できた。
ったのに対して、折れ線補正増幅回路の出力のＲ−２乗
値は０.９９８９と、直線性が改善されていることが確
認できた。
【００３４】本発明によって非線形性を回路補正するこ
とで、負帰還コイルが不要となる。固定磁気バイアス
は、磁石で付加すればよいことから、高周波キャリア型
磁気センサ素子は、図４のような構成に簡略化される。
とで、負帰還コイルが不要となる。固定磁気バイアス
は、磁石で付加すればよいことから、高周波キャリア型
磁気センサ素子は、図４のような構成に簡略化される。
【００３５】（実施例２）素子出力特性が、外部磁場に
対して曲線的な応答をする場合、特に２階微分した場合
に正となる領域では、図４に示す指数型の非線形増幅補
正回路を用いる。ここで、Ｒt1、Ｒt2、Ｒt3は、正の温
度係数を示す抵抗で、例えば、ＫＯＡより、ＬＴ７３、
ＬＡ７３シリーズで販売されているものを使用する。そ
れ以外の抵抗、ダイオード、オペアンプは、標準のもの
を使用する。
対して曲線的な応答をする場合、特に２階微分した場合
に正となる領域では、図４に示す指数型の非線形増幅補
正回路を用いる。ここで、Ｒt1、Ｒt2、Ｒt3は、正の温
度係数を示す抵抗で、例えば、ＫＯＡより、ＬＴ７３、
ＬＡ７３シリーズで販売されているものを使用する。そ
れ以外の抵抗、ダイオード、オペアンプは、標準のもの
を使用する。
【００３６】図４の入力電圧をＶin、出力電圧をＶout
とおき、第１段の増幅回路の出力をＶeとおくと、それ
ぞれ以下の関係式が成立する。
とおき、第１段の増幅回路の出力をＶeとおくと、それ
ぞれ以下の関係式が成立する。
【００３７】 Ｖe＝Ｒ４Ｉｓｅｘｐ〔ｑ／ｋＴ［Ｒｔ２／（Ｒ２+Ｒｔ２）］Ｖcc −ｑ／ｋＴ［Ｒｔ1／（Ｒ１+Ｒｔ1）］Ｖｉｎ 〕・・・・・（７）
【００３８】 Ｖｏｕｔ ＝Ｒｆ／Ｒ５［Ｒ７Ｖｃｃ／（Ｒ７+Ｒ８）−Ｖｅ］・・・（８）
【００３９】（７）式におけるＩｓ、ｑは、ダイオード
により決まる定数である。入力電圧が指数に変換されて
いることが分かる。２段目の増幅回路で、磁気感度、オ
フセットを調整する。最終的な出力は（８）式により表
される。
により決まる定数である。入力電圧が指数に変換されて
いることが分かる。２段目の増幅回路で、磁気感度、オ
フセットを調整する。最終的な出力は（８）式により表
される。
【００４０】非線形性を補正する際には、以下の（９）
式によって求まるＹの直線性が最も高くなる係数Ａと係
数Ｂの比率を求めて、（７）式と比較しながら抵抗定数
を設定して行き、（８）式で求める出力まで増幅し、オ
フセットの調整も同時に行う。
式によって求まるＹの直線性が最も高くなる係数Ａと係
数Ｂの比率を求めて、（７）式と比較しながら抵抗定数
を設定して行き、（８）式で求める出力まで増幅し、オ
フセットの調整も同時に行う。
【００４１】 Ｙ＝ｅｘｐ（Ｂ−ＡＶｉｎ）・・・・・ （９）
【００４２】（実施例３）実施例２に示した指数増幅回
路の他に、図５に示したダイオードの非線形性を利用し
た対数型の非線形増幅補正回路も非線形性の補正手段と
して有効である。増幅第１段の出力Ｖｅは、入力電圧を
Ｖinとおくと、次のように表される。ここで、ｌｎと
は、自然対数を表している。
路の他に、図５に示したダイオードの非線形性を利用し
た対数型の非線形増幅補正回路も非線形性の補正手段と
して有効である。増幅第１段の出力Ｖｅは、入力電圧を
Ｖinとおくと、次のように表される。ここで、ｌｎと
は、自然対数を表している。
【００４３】 Ｖｅ＝ｋＴ／ｑ［ｌｎ（Ｖｏｆｆ−Ｖｉ）／Ｒ１Ｉｓ］＋Ｒ３Ｖｃｃ／（Ｒ２ ＋Ｒ３）・・・・（１０） Ｖｅは、第２段の増幅回路で磁気感度、オフセットを調
整して出力Ｖoutとなる。
整して出力Ｖoutとなる。
【００４４】 Ｖout ＝（１+Ｒｆ/Ｒｔ１）［Ｒ３Ｖｃｃ／（Ｒ２+Ｒ３）−Ｖｅ］+Ｒ３Ｖｃ ｃ ／（Ｒ２+Ｒ３）・・・・・ （１１） Ｒt1は、抵抗が温度に対して正に比例する正温度係数の
抵抗で、ダイオードの温度特性を補正する。
抵抗で、ダイオードの温度特性を補正する。
【００４５】（実施例４）ダイオードの非線形性を利用
して、高周波キャリア型磁気センサ素子（ＭＩセンサ）
の出力の立ち上がりから出力の飽和点までの非線形性を
補正することが可能である。具体的には、入力をｘとし
た場合、ｓｉｎｈ（ｘ）＝ｅｘｐ（ｘ）−ｅｘｐ（−
ｘ）で表される指数双曲線関数で出力することによっ
て、出力の立ち上がり部の増幅率と、出力の飽和点付近
の増幅率を増やして直線性を高める方法である。
して、高周波キャリア型磁気センサ素子（ＭＩセンサ）
の出力の立ち上がりから出力の飽和点までの非線形性を
補正することが可能である。具体的には、入力をｘとし
た場合、ｓｉｎｈ（ｘ）＝ｅｘｐ（ｘ）−ｅｘｐ（−
ｘ）で表される指数双曲線関数で出力することによっ
て、出力の立ち上がり部の増幅率と、出力の飽和点付近
の増幅率を増やして直線性を高める方法である。
【００４６】指数双曲線型の非線形増幅補正回路を図６
に示す。なお、指数双曲線型の非線形増幅補正回路で
は、増幅率が０になる領域が出来てしまうので、通常の
線形増幅も併用している。
に示す。なお、指数双曲線型の非線形増幅補正回路で
は、増幅率が０になる領域が出来てしまうので、通常の
線形増幅も併用している。
【００４７】図６における第１段の増幅回路出力Ｖe
は、以下のように表される。ここで、Ｒtiは正の温度係
数を示す抵抗で、ＲniはＮＴＣサーミスタで、負の温度
係数を示す抵抗である。Ｒtiの抵抗温度係数は、切片無
しで絶対温度に比例するようなものを選択する。Ｒniの
温度係数は、Ｒtiの温度係数と絶対値を等しくする。抵
抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒｔ1、Ｒt2、Ｒf1、Ｒs
は、抵抗が温度に依存しないものを使用する。
は、以下のように表される。ここで、Ｒtiは正の温度係
数を示す抵抗で、ＲniはＮＴＣサーミスタで、負の温度
係数を示す抵抗である。Ｒtiの抵抗温度係数は、切片無
しで絶対温度に比例するようなものを選択する。Ｒniの
温度係数は、Ｒtiの温度係数と絶対値を等しくする。抵
抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒｔ1、Ｒt2、Ｒf1、Ｒs
は、抵抗が温度に依存しないものを使用する。
【００４８】 Ｖe ＝（Ｒｆ１/Ｒ２）［Ｒ６Ｖｃｃ/（Ｒ５+Ｒ６）−ＲｔｉＶｃｃ/（Ｒｒｎ +Ｒｔｉ）］ +Ｒ６Ｖｃｃ/（Ｒ５+Ｒ６）・・・・・（１２）
【００４９】ＲsはＲ1に比べて十分大きい値をとると、
第２段増幅回路出力Ｖoutは、以下のように表される。
ここで、Ｖoff=Ｒf2／(Ｒf2＋Ｒ3)とおくと、ダイオー
ドＤ1には、順方向に(Ｖoff−Ｖe)／２だけの電位差が
印加され、ダイオードＤ2には、順方向に(Ｖe−Ｖoff)
／２だけの電位差が印加され、ダイオードの電流−電圧
特性が指数で表されることから、（１２）式中ではｓｉ
ｎｈ関数となっている。
第２段増幅回路出力Ｖoutは、以下のように表される。
ここで、Ｖoff=Ｒf2／(Ｒf2＋Ｒ3)とおくと、ダイオー
ドＤ1には、順方向に(Ｖoff−Ｖe)／２だけの電位差が
印加され、ダイオードＤ2には、順方向に(Ｖe−Ｖoff)
／２だけの電位差が印加され、ダイオードの電流−電圧
特性が指数で表されることから、（１２）式中ではｓｉ
ｎｈ関数となっている。
【００５０】 Ｖout ＝（Ｒｆ１/Ｒ２）（Ｒｔ２Ｖｃｃ/（Ｒｔ２+Ｒ３） +２Ｒｆ１Ｉｓsinh（ (ｑ/２ｋＴ）［Ｒｔ２Ｖｃｃ/（Ｒｔ２+Ｒ３）−Ｖe］ ）+Ｒｔ２Ｖｃｃ/（Ｒｔ２+Ｒ３）・・・・・ （１３）
【００５１】抵抗Ｒ6の温度特性と、線形増幅の帰還抵
抗ＲLの抵抗温度係数を適切に選択することで、温度に
よる影響のない指数双曲線増幅回路とすることができ
る。
抗ＲLの抵抗温度係数を適切に選択することで、温度に
よる影響のない指数双曲線増幅回路とすることができ
る。
【００５２】Ｒf1とＲLの抵抗定数を直線性がより改善
されるものに設定することで、例えば、図１２の素子出
力におけるＲ−２乗値は、０.８７７６であるのに対
し、図１３の出力では０.９９９５へと、大幅に改善す
るようなことも可能となる。抵抗定数は、ダイオードの
特性に合わせて設定する。図１２から、図１３への効果
を得るための、ダイオードの特性値Ｉｓ、ｑと抵抗定数
の関係式を示す。
されるものに設定することで、例えば、図１２の素子出
力におけるＲ−２乗値は、０.８７７６であるのに対
し、図１３の出力では０.９９９５へと、大幅に改善す
るようなことも可能となる。抵抗定数は、ダイオードの
特性に合わせて設定する。図１２から、図１３への効果
を得るための、ダイオードの特性値Ｉｓ、ｑと抵抗定数
の関係式を示す。
【００５３】２Ｒf1Ｉｓ＝０.２２・・・・・（１４）
【００５４】 (ｑＲ1Ｒti)／［２ｋＴＲ2(Ｒni+Ｒti)］＝０.０００２ ・・・・（１５）
【００５５】 ｑＲL／(２ｋＴＲf1)＝１００００・・・・・ （１６）
【００５６】 ｑＲt2／(２ｋＴ(Ｒt2+Ｒ3))-(Ｒ6(Ｒ2+Ｒt1)/(Ｒ2(Ｒ5+Ｒ6))＝０.１０８／ Ｖcc」 ・・・・・（１７）
【００５７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明により、
負帰還コイル、および電圧、電流変換回路を削減した高
周波キャリア型磁気センサの非線形補正方式を提供でき
る。従って、本発明によれば、負帰還コイル、および電
圧、電流変換回路を削減して、かつ高精度の検出が可能
な高周波キャリア型磁気センサを提供することができ
る。
負帰還コイル、および電圧、電流変換回路を削減した高
周波キャリア型磁気センサの非線形補正方式を提供でき
る。従って、本発明によれば、負帰還コイル、および電
圧、電流変換回路を削減して、かつ高精度の検出が可能
な高周波キャリア型磁気センサを提供することができ
る。
【図１】本発明による高周波キャリア型磁気センサの非
線形性補正方式についての説明図。
線形性補正方式についての説明図。
【図２】本発明による高周波キャリア型磁気センサのブ
ロック図。
ロック図。
【図３】本発明の高周波キャリア型磁気センサの回路処
理部での折線型の非線形性補正回路の図。
理部での折線型の非線形性補正回路の図。
【図４】本発明の高周波キャリア型磁気センサの回路処
理部での指数型の非線形性補正回路の図。
理部での指数型の非線形性補正回路の図。
【図５】本発明の高周波キャリア型磁気センサの回路処
理部での対数型の非線形性補正回路の図。
理部での対数型の非線形性補正回路の図。
【図６】本発明の高周波キャリア型磁気センサの回路処
理部での双曲線型の非線形性補正回路の図。
理部での双曲線型の非線形性補正回路の図。
【図７】本発明による高周波キャリア型磁気センサでの
磁気センサ素子の概観図。
磁気センサ素子の概観図。
【図８】本発明による高周波キャリア型磁気センサで
の、磁気センサ素子出力の整流後電圧の外部磁場に対す
る特性図。
の、磁気センサ素子出力の整流後電圧の外部磁場に対す
る特性図。
【図９】本発明による高周波キャリア型磁気センサで
の、磁気センサ素子出力の特性図。
の、磁気センサ素子出力の特性図。
【図１０】本発明による高周波キャリア型磁気センサで
の、磁気センサ素子出力の特性図。
の、磁気センサ素子出力の特性図。
【図１１】本発明による高周波キャリア型磁気センサで
の、磁気センサ素子出力の特性図。
の、磁気センサ素子出力の特性図。
【図１２】本発明による高周波キャリア型磁気センサで
の、磁気センサ素子出力の特性図。
の、磁気センサ素子出力の特性図。
【図１３】本発明による高周波キャリア型磁気センサで
の、磁気センサ素子出力の特性図。
の、磁気センサ素子出力の特性図。
【図１４】従来例の高周波キャリア型磁気センサでの磁
気センサ素子の概観図。図１４（ａ）は概観図、図１４
（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図。
気センサ素子の概観図。図１４（ａ）は概観図、図１４
（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図１５】従来例の高周波キャリア型磁気センサでの磁
気センサモジュールのブロック図。
気センサモジュールのブロック図。
【図１６】従来例の高周波キャリア型磁気センサでの非
線形性補正方式の説明図。
線形性補正方式の説明図。
【符号の説明】 １，１’ 磁性体コア ２ａ，２ｂ，２ａ’，２ｂ’ 薄膜磁石 ３ａ，３ｂ，３ａ’，３ｂ’ 電極 ４，４’ 基板 ５，５’ 発振回路 ６，６’ 整流回路 ７ 非線形増幅補正回路 ８，８’ 出力部 ９ 負帰還コイル １０，１０’ 磁気センサ素子 １１ 増幅部 １２ 電圧電流変換回路 ２０，２０’ 回路処理部
Claims (7)
- 【請求項１】 磁気センサ素子と回路処理部とで構成さ
れ、前記磁気センサ素子の磁性体コアに高周波電流を通
電して、前記磁性体コアのインピーダンスの外部磁場に
よる変化を、前記回路処理部にて検出し、処理する高周
波キャリア型磁気センサであって、前記回路処理部は、
発振回路と、整流回路と、非線形補正回路と、出力部と
で構成されており、前記磁気センサ素子部のインピーダ
ンスの変化による出力電圧の増幅処理において、前記出
力電圧の非線形性を、回路処理部の非線形補正回路にて
補正することを特徴とする高周波キャリア型磁気セン
サ。 - 【請求項２】 前記高周波キャリア型磁気センサにおい
て、前記非線形補正回路は、負帰還増幅回路の帰還抵抗
に並列にツェナーダイオードと抵抗を直列につないだも
のを接続し、出力電圧の水準により利得変化する構成で
あることを特徴とする請求項１に記載の高周波キャリア
型磁気センサ。 - 【請求項３】 前記高周波キャリア型磁気センサにおい
て、前記回路処理部の非線形補正回路は、折れ線近似で
磁気センサ素子の出力電圧の非線形性を補正することを
特徴とする請求項１または２に記載の高周波キャリア型
磁気センサ。 - 【請求項４】 前記高周波キャリア型磁気センサにおい
て、前記非線形補正回路は、負帰還反転増幅回路の入力
にダイオードを接続した指数増幅回路によって構成され
ることを特徴とする請求項１に記載の高周波キャリア型
磁気センサ。 - 【請求項５】 前記高周波キャリア型磁気センサにおい
て、前記回路処理部の非線形補正回路は、指数近似で磁
気センサ素子の出力電圧の非線形性を補正することを特
徴とする請求項１記載または４に記載の高周波キャリア
型磁気センサ。 - 【請求項６】 前記高周波キャリア型磁気センサにおい
て、前記非線形補正回路は、負帰還反転増幅回路の負帰
還にダイオードを接続した対数増幅回路によって非線形
性を補正する構成であることを特徴とする請求項１に記
載の高周波キャリア型磁気センサ。 - 【請求項７】 前記高周波キャリア型磁気センサにおい
て、前記回路処理部の非線形補正回路は、対数近似で磁
気センサ素子の出力電圧の非線形性を補正することを特
徴とする請求項１または６に記載の高周波キャリア型磁
気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000167655A JP2001343439A (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 高周波キャリア型磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000167655A JP2001343439A (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 高周波キャリア型磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001343439A true JP2001343439A (ja) | 2001-12-14 |
Family
ID=18670781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000167655A Pending JP2001343439A (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 高周波キャリア型磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001343439A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009218796A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 線形補正回路及び線形補正方法、並びにセンサ装置 |
| CN102866366A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-09 | 北京机械设备研究所 | 一种基于巨磁阻抗效应的磁场测量装置 |
| WO2016056136A1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-04-14 | 日立金属株式会社 | 電流検出方法、電流検出装置、電流検出装置の信号補正方法、及び電流検出装置の信号補正装置 |
| EP4310526A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-24 | Crocus Technology Sa | Correction method for correcting the output voltage of a magnetic sensor |
-
2000
- 2000-06-05 JP JP2000167655A patent/JP2001343439A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009218796A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 線形補正回路及び線形補正方法、並びにセンサ装置 |
| CN102866366A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-09 | 北京机械设备研究所 | 一种基于巨磁阻抗效应的磁场测量装置 |
| WO2016056136A1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-04-14 | 日立金属株式会社 | 電流検出方法、電流検出装置、電流検出装置の信号補正方法、及び電流検出装置の信号補正装置 |
| JPWO2016056136A1 (ja) * | 2014-10-10 | 2017-07-20 | 日立金属株式会社 | 電流検出方法、電流検出装置、電流検出装置の信号補正方法、及び電流検出装置の信号補正装置 |
| CN107076783A (zh) * | 2014-10-10 | 2017-08-18 | 日立金属株式会社 | 电流检测方法、电流检测装置、电流检测装置的信号修正方法、以及电流检测装置的信号修正装置 |
| CN107076783B (zh) * | 2014-10-10 | 2019-11-05 | 日立金属株式会社 | 电流检测方法、电流检测装置、电流检测装置的信号修正方法、以及电流检测装置的信号修正装置 |
| US10996246B2 (en) | 2014-10-10 | 2021-05-04 | Hitachi Metals, Ltd. | Current detection method, current detection device, signal correction method for current detection device, and signal correction device for current detection device |
| EP4310526A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-24 | Crocus Technology Sa | Correction method for correcting the output voltage of a magnetic sensor |
| WO2024018425A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | Crocus Technology Sa | Correction method for correcting the output voltage of a magnetic sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6789939B2 (en) | Temperature sensor and method for operating a temperature sensor | |
| US8598942B2 (en) | Current correction circuit for power semiconductor device and current correction method | |
| JPH06188657A (ja) | 自動利得制御回路に指数関数段を接続する回路，自動利得制御回路及び温度補償回路 | |
| US7622981B2 (en) | Square cell having wide dynamic range and power detector implementing same | |
| US20030020515A1 (en) | Compact transmitter detection circuit with a wide dynamic range | |
| JP3264689B2 (ja) | 半導体圧力センサ用の圧力検出回路 | |
| JP2000504900A (ja) | 温度補償された対数検出器 | |
| JP2001343439A (ja) | 高周波キャリア型磁気センサ | |
| US6636099B2 (en) | Logarithmic amplifier with temperature compensated detection scheme | |
| JP2561023B2 (ja) | 高周波信号レベル検出回路および高周波信号レベル検出方法 | |
| JP2877945B2 (ja) | 送信電力制御機能付き送信機 | |
| JP2002374131A (ja) | 演算増幅器オフセット電圧自動校正回路 | |
| US20030132795A1 (en) | Analog precision exponential generation | |
| JP2001183106A (ja) | 温度補償付きギャップ検出装置 | |
| JPS5844330Y2 (ja) | 駆動回路 | |
| US8860510B2 (en) | Bias control for push-pull amplifier arrangement | |
| JPH0572053A (ja) | 温度検出装置 | |
| US20240097632A1 (en) | Integrated circuit and semiconductor device | |
| JP2610736B2 (ja) | 半導体圧力センサの増幅補償回路 | |
| KR930011170B1 (ko) | 온도 측정방법 및 회로 | |
| JPH02250506A (ja) | ダイオードディテクターのためのバイアス回路 | |
| JPH1096675A (ja) | 温度補償回路及び温度補償方法 | |
| JP2644774B2 (ja) | 増幅回路 | |
| JP2021189109A (ja) | センサ駆動回路 | |
| CN117220618A (zh) | 一种电阻放大电路及采样装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061012 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090311 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090617 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091022 |