JP2002006016A - Magnetic sensor - Google Patents

Magnetic sensor

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JP2002006016A
JP2002006016A JP2000186595A JP2000186595A JP2002006016A JP 2002006016 A JP2002006016 A JP 2002006016A JP 2000186595 A JP2000186595 A JP 2000186595A JP 2000186595 A JP2000186595 A JP 2000186595A JP 2002006016 A JP2002006016 A JP 2002006016A
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Japan
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magnetic
impedance element
magnetic field
output
circuit
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JP2000186595A
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Japanese (ja)
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Naoki Wakao
直樹 若生
Takashi Otsuki
隆 大槻
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic sensor which is stable against environmental change by removing error factors caused by temperature change and aging. SOLUTION: There are provided a magnetic impedance element 2 representing change in impedance affected by magnetic field, a constant voltage circuit for applying a high-frequency constant voltage to the magnetic impedance element 2, a bias coil for applying from outside a DC bias magnetic field to the magnetic impedance element 2, a constant current circuit to provide a DC constant current to the bias coil, and an output amplifying circuit 3 which amplifies both-end voltage of the magnetic impedance element. The magnetic impedance element 2 is applied with a bias magnetic field which alternates positive direction and reverse direction at each constant period.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気インピーダン
ス素子(略称、MI素子)を使用した磁気センサに関
し、特に周囲温度の変化及び経時変化に対して安定な出
力を得ることができる磁気センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic sensor using a magnetic impedance element (abbreviation: MI element), and more particularly to a magnetic sensor capable of obtaining a stable output with respect to a change in ambient temperature and a change with time.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器では、小型化や高性能化
が急速に進んでおり、特にコンピュータ関連機器では、
ハードディスクの小型化、並びに大容量化に伴って、旧
来の磁束密度の変化を利用したヘッドに代わり、磁気抵
抗効果を利用した磁気抵坑ヘッド(略称、MRヘッド)
が読み取りに使用されつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and high performance of electronic equipment have been rapidly advanced.
With the miniaturization and increase in capacity of hard disks, magnetic heads utilizing the magnetoresistance effect (abbreviation: MR heads) have been used instead of the conventional heads utilizing the change in magnetic flux density.
Is being used for reading.

【0003】但し、このような磁気抵抗効果を持つ素子
を利用する場合、基本特性として、外部磁界の変化に対
して電気特性の変化(△R/Rs)が、その性能評価と
なるが、この値が、大きなことが望まれている。
However, when an element having such a magnetoresistive effect is used, as a basic characteristic, a change in electric characteristics (に 対 し て R / Rs) with respect to a change in an external magnetic field is evaluated as a performance. It is desired that the value is large.

【0004】一方、例えば、地磁気の測定や脳内磁界の
測定等の微小な磁界の測定検出を行う場合にも、上述し
たMRヘッドや、或いは、最近、注目されている巨大磁
気抵抗センサ(略称、GMRセンサ)が使用されるが、
こうしたMRヘッドやGMRセンサの場合、検出磁界感
度、温度安定性、ヒステリシス特性等の諸特性が実用的
に十分でないという難点がある。そこで、こうした問題
を解決するために、磁気インピーダンス効果を利用した
磁気センサの提案がされている。
On the other hand, for example, when performing measurement and detection of a minute magnetic field such as measurement of terrestrial magnetism or measurement of a magnetic field in the brain, the above-described MR head or a giant magnetoresistive sensor (abbreviated name) recently attracting attention. , GMR sensor) is used,
In the case of such an MR head or GMR sensor, there is a disadvantage that various characteristics such as detection magnetic field sensitivity, temperature stability, and hysteresis characteristics are not practically sufficient. Then, in order to solve such a problem, a magnetic sensor using a magnetic impedance effect has been proposed.

【0005】磁気インピーダンス効果とは、高周波電流
を通電した磁性体のインピーダンスが、その表皮効果に
より外部磁界に対して変化する現象をいう。磁性体のイ
ンピーダンスZは、直流抵抗成分をR、インダクタンス
の比例定数をLとし、磁性体へ通電させる交流電流の角
周波数をωとした場合、 Z=R+jωL ・・・・・・・・・・・・・・(1) なる数式で表され、透磁率変化による磁気インピーダン
ス効果においては、上記数式のインダクタンス成分(ω
L)が変化する。
[0005] The magnetic impedance effect refers to a phenomenon in which the impedance of a magnetic material to which a high-frequency current is applied changes with respect to an external magnetic field due to its skin effect. The impedance Z of the magnetic body is as follows: R = DC resistance component, L = proportional constant of inductance, and ω = angular frequency of AC current flowing through the magnetic body. Z = R + jωL ... (1) In the magnetic impedance effect due to the change in magnetic permeability, the inductance component (ω
L) changes.

【0006】図5は、従来の磁気インピーダンス素子を
利用した磁気センサでの磁気検出動作を示す原理図であ
る。現在、磁気インピーダンス素子を使用した磁気セン
サは、前記素子に対し所定の一方向の直流バイアス磁界
を印加し、前記バイアス磁界時の磁気インピーダンス素
子出力を基準として出力の大きさ及び極性によって磁気
量及び磁気極性を検出している。
FIG. 5 is a principle diagram showing a magnetic detection operation in a magnetic sensor using a conventional magnetic impedance element. At present, a magnetic sensor using a magnetic impedance element applies a DC bias magnetic field in a predetermined direction to the element, and determines a magnetic quantity and a magnitude according to the magnitude and polarity of the output with reference to the output of the magnetic impedance element at the time of the bias magnetic field. Detects magnetic polarity.

【0007】図5より原理を説明すると、所定の直流バ
イアス磁界を+Hとし、その時の磁気インピーダンス
素子出力をVとする。前記状態にて外部磁界Hsi
nωtが印加された場合、磁気インピーダンス素子に印
加される磁界は、(H+H sinωt)となり、磁
界(H+H)時の磁気インピーダンス素子出力をV
とすると、磁気抵抗素子出力 Vout'は下式で表わ
される。 Vout’=V+(V−V)sinωt・・・・・・・(2)
The principle will be described with reference to FIG.
+ H to the magnetic field of ias1And the magnetic impedance at that time
Element output to V1And In this state, the external magnetic field H2si
When nωt is applied, the magnetic impedance element is marked.
The applied magnetic field is (H1+ H 2sinωt)
World (H1+ H2), The output of the magnetic impedance element is V
2Then, the output Vout 'of the magnetoresistive element is expressed by the following equation.
Is done. Vout '= V1+ (V2-V1) Sinωt ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (2)

【0008】従って、磁気センサの初期状態(外部磁界
零の状態)での磁気インピーダンス素子の出力電圧V
を基準とすれば、式(2)の第2項 (V−V)sin
ωtによって外部磁界の大きさ及び極性を判別すること
が可能となる。
Accordingly, the output voltage V 1 of the magneto-impedance element in the initial state of the magnetic sensor (state of zero external magnetic field).
, The second term (V 2 −V 1 ) sin of equation (2)
The magnitude and polarity of the external magnetic field can be determined based on ωt.

【0009】図6は、従来の磁気インピーダンス素子を
使用した磁気センサでの出力を増幅する増幅回路例であ
る。通常、外部から印加される磁界は、必ずしも交流磁
界のみでは無く、直流磁界も当然存在する(地磁気は直
流磁界に属する)。そのため、磁気センサは、DCレス
ポンスを持たせる必要があり、式(2)で示されるVou
t'を直流増幅する必要がある。
FIG. 6 shows an example of an amplifier circuit for amplifying an output from a magnetic sensor using a conventional magnetic impedance element. Normally, the magnetic field applied from the outside is not limited to the AC magnetic field, and there is naturally a DC magnetic field (the geomagnetism belongs to the DC magnetic field). For this reason, the magnetic sensor needs to have a DC response, and Vou expressed by the equation (2) is used.
It is necessary to DC-amplify t '.

【0010】また、磁気センサでの磁気インピーダンス
素子の出力は、通常、微小であるため、以上の理由によ
り、普通は図6に示したようなICを用いた増幅回路で
増幅される。図6の例では、磁気インピーダンス素子出
力をIC’を用いた増幅回路で増幅し、可変抵抗VR
’及びVR’で増幅回路のオフセット電圧(外部磁
界零の時の出力)を設定し、可変抵抗VR’で増幅度
の設定を行なっている。
The output of the magneto-impedance element of the magnetic sensor is usually very small, and is usually amplified by an amplifier circuit using an IC as shown in FIG. 6 for the above reasons. In the example of FIG. 6, the output of the magneto-impedance element is amplified by an amplifier circuit using IC 1 ′, and the variable resistance VR
The offset voltage (output when the external magnetic field is zero) of the amplifier circuit is set by 1 ′ and VR 2 ′, and the amplification degree is set by the variable resistor VR 3 ′.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気インピ
ーダンス素子は、それぞれ抵抗温度特性を持っており、
その結果、磁気インピーダンス素子出力電圧(バイアス
磁界零の時の磁気インピーダンス素子出力電圧)が温度
によって変化する。また、経時変化によっても同様に、
磁気インピーダンス素子出力電圧が変化する。
The magneto-impedance elements each have a resistance-temperature characteristic.
As a result, the output voltage of the magneto-impedance element (the output voltage of the magneto-impedance element when the bias magnetic field is zero) changes depending on the temperature. Similarly, with the aging,
The output voltage of the magneto-impedance element changes.

【0012】この変化は、式(2)において、V及びV
両方に寄与し、磁気インピーダンス出力電圧の変化量
を△Vとするなら、磁気インピーダンス出力電圧Vou
t’は下式で表わされる。 Vout’=(V+△V)+{(V+△V)−(V+△V)}sinω t =(V+△V)+(V−V)sinωt・・・・・(3)
This change is caused by the fact that V 1 and V
2 contributes to both, and if the variation of the magnetic impedance output voltage is set to ΔV, the magnetic impedance output voltage Vou
t 'is represented by the following equation. Vout ′ = (V 1 + △ V) + {(V 2 + △ V) − (V 1 + △ V)} sin ω t = (V 1 + △ V) + (V 2 −V 1 ) sin ωt...・ ・ (3)

【0013】式(3)から明らかなように、磁気センサの
外部磁界零における基準電圧に誤差が生じ、増幅回路の
構成上(DCレスポンスが必要)前記誤差を増幅してし
まうため、これが磁気センサのオフセット出力誤差とな
って現れてしまう欠点を有している。また、前記磁気イ
ンピーダンス素子出力電圧の温度変化及び経時変化は、
変化極性が正及び負の両方あり得るため、補正すること
が不可能である。
As is apparent from the equation (3), an error occurs in the reference voltage when the external magnetic field of the magnetic sensor is zero, and the error is amplified due to the configuration of the amplifier circuit (DC response is required). Has the disadvantage that the offset output error appears. The temperature change and the change over time of the output voltage of the magneto-impedance element are:
Since the polarity of the change can be both positive and negative, it cannot be corrected.

【0014】従って、この誤差を含んだ状態で式(3)の
計算を行なえば、磁気量計算に誤差が生じてしまい、正
確な磁気量の計算を求めることが不可能となる。
Therefore, if the calculation of the expression (3) is performed in a state where the error is included, an error occurs in the calculation of the magnetic quantity, and it is impossible to calculate the accurate calculation of the magnetic quantity.

【0015】従って、本発明の目的は、この磁気センサ
の温度変化及び経時変化による誤差要因を除去し、周囲
の環境変化に対し安定な磁気センサを提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic sensor that is stable against changes in the surrounding environment by eliminating the causes of errors due to temperature changes and changes over time of the magnetic sensor.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気センサは、
磁界を受けたときにインピーダンスの変化を生ずる磁気
インピーダンス素子と、前記磁気インピーダンス素子に
高周波定電圧を加えるための定電圧回路と、前記磁気イ
ンピーダンス素子に外部から直流バイアス磁界を印加す
るためのバイアスコイルと、前記バイアスコイルに直流
定電流を流すための定電流回路と、前記磁気インピーダ
ンス素子の両端電圧を増幅する増幅器とからなる磁気セ
ンサであって、前記磁気インピーダンス検出素子へ印加
するバイアス磁界として、一定時間事に正及び逆方向の
バイアス磁界を印加して、前記磁気インピーダンス素子
出力をハイパスフィルタ回路を含む増幅回路で増幅し、
増幅出力電圧を正及び逆方向のバイアス磁界が印加され
る周期にて同期検波を行い、正及び逆方向のバイアス磁
界が印加される周期にて同期検波した信号の差を検出す
ることにより、比較的簡単に磁気センサのオフセット出
力電圧温度ドリフトや経時変化を除去し、周囲の環境変
化に対して安定な磁気センサとするものである。
The magnetic sensor of the present invention comprises:
A magnetic impedance element that causes a change in impedance when subjected to a magnetic field, a constant voltage circuit for applying a high-frequency constant voltage to the magnetic impedance element, and a bias coil for externally applying a DC bias magnetic field to the magnetic impedance element A constant current circuit for flowing a DC constant current to the bias coil, and a magnetic sensor including an amplifier for amplifying the voltage across the magnetic impedance element, as a bias magnetic field applied to the magnetic impedance detection element, By applying a bias magnetic field in the forward and reverse directions for a certain time, the output of the magnetic impedance element is amplified by an amplifier circuit including a high-pass filter circuit,
The amplified output voltage is compared by detecting the difference between the signals detected synchronously in the period in which the forward and reverse bias magnetic fields are applied, and detecting the difference between the signals synchronously detected in the period in which the forward and reverse bias magnetic fields are applied. It is intended to simply and easily remove a temperature drift and a change with time of an offset output voltage of a magnetic sensor to make the magnetic sensor stable with respect to a change in the surrounding environment.

【0017】従って、本発明は、磁界を受けたときにイ
ンピーダンスの変化を生ずる磁気インピーダンス素子
と、前記磁気インピーダンス素子に高周波定電圧を加え
るための定電圧回路と、前記磁気インピーダンス素子に
外部から直流バイアス磁界を印加するためのバイアスコ
イルと、前記バイアスコイルに直流定電流を流すための
定電流回路と、前記磁気インピーダンス素子の両端電圧
を増幅する出力増幅回路とからなる磁気センサにおい
て、前記磁気インピーダンス素子へ印加するバイアス磁
界として、一定時間事に正及び逆方向のバイアス磁界を
印加する磁気センサである。
Accordingly, the present invention provides a magneto-impedance element that changes impedance when receiving a magnetic field, a constant-voltage circuit for applying a high-frequency constant voltage to the magneto-impedance element, A magnetic coil comprising: a bias coil for applying a bias magnetic field; a constant current circuit for flowing a DC constant current to the bias coil; and an output amplifier circuit for amplifying a voltage across the magnetic impedance element. This is a magnetic sensor that applies forward and reverse bias magnetic fields for a certain period of time as a bias magnetic field applied to the element.

【0018】また、本発明は、前記出力増幅回路は、少
なくともハイパスフィルタ回路を一つ含む増幅回路で構
成された磁気センサである。
Further, the present invention is the magnetic sensor wherein the output amplifying circuit is constituted by an amplifying circuit including at least one high-pass filter circuit.

【0019】また、本発明は、前記出力増幅回路は、該
出力増幅回路からの出力信号を正及び逆方向のバイアス
磁界が印加される周期にて同期検波するための同期検波
回路を含む磁気センサである。
Further, according to the present invention, the output amplifier circuit includes a synchronous sensor circuit for synchronously detecting an output signal from the output amplifier circuit at a period in which a forward and a reverse bias magnetic field is applied. It is.

【0020】また、本発明は、前記増幅器は、正及び逆
方向のバイアス磁界が印加される周期にて同期検波した
信号の差を検出するための演算回路を含む磁気センサで
ある。
Further, the present invention is a magnetic sensor including an arithmetic circuit for detecting a difference between signals synchronously detected in a period in which forward and reverse bias magnetic fields are applied.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例による磁気センサにつ
いて、以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

【0022】図1は、本発明の磁気センサでの、外部磁
界が零の場合の前記磁気センサに使用される磁気インピ
ーダンス素子の磁気検出動作を示す原理図である。前記
磁気インピーダンス素子に配置されたバイアスコイルの
2端子間に、一定時間事に正及び逆方向のバイアス電圧
を印加すると、前記磁気インピーダンス素子には、正負
磁界量Hの交流矩形波バイアス磁界が印加される。
FIG. 1 is a principle diagram showing the magnetic detection operation of the magnetic impedance element used in the magnetic sensor of the present invention when the external magnetic field is zero. Between two terminals of the bias coil disposed in the magnetic impedance elements, when a bias voltage is applied in forward and reverse directions to that predetermined time, the said magnetic impedance element, AC rectangular wave bias magnetic field polarity magnetic field amount H 1 is Applied.

【0023】この磁気インピーダンス素子の磁界に対す
る出力特性は、図1に示すように、磁気インピーダンス
素子出力Vout軸に対して対称形をなしており、外部
磁界零の場合において、正負同一バイアス磁界を印加す
ると、磁気インピーダンス素子出力は、同一値が得られ
る。
As shown in FIG. 1, the output characteristic of the magneto-impedance element with respect to the magnetic field is symmetric with respect to the output Vout axis of the magneto-impedance element. Then, the same value is obtained as the output of the magnetic impedance element.

【0024】以下、数式で表現すると、交流矩形波バイ
アス磁界が+H時の磁気インピーダンス素子出力をV
out、交流矩形波バイアス磁界−H時の磁気イン
ピーダンス素子出力をVoutとした場合、外部磁界
が零である図1の場合の磁気インピーダンス素子出力
は、正負バイアス磁界時共にバイアス磁界Hに相当す
る出力Vが得られる。 Vout=V・・・・・・・・・(4) Vout=V・・・・・・・・・(5)
Hereinafter, when expressed by a mathematical formula, the output of the magnetic impedance element when the AC rectangular wave bias magnetic field is + H 1 is represented by V
out 1, when the AC rectangular wave bias magnetic field -H 1 Vout 2 the magnetic impedance element output o'clock, magnetic impedance element output in the case of FIG. 1 the external magnetic field is zero, positive and negative bias magnetic field at both the bias magnetic field H 1 output V 1 is obtained corresponding to. Vout 1 = V 1 (4) Vout 2 = V 1 (5)

【0025】この時、磁気インピーダンス素子にて検出
される外部磁界の大きさ及び極性を表す出力は、数式
(6)で表される。 Vout=Vout−Vout ・・・・・・・・・(6) 従って、図1の場合(外部磁界0の場合)のVout
は、Vout=0となり、オフセット出力電圧温度ド
リフトや経時変化のような周囲の環境変化に対して無関
係な出力となる。
At this time, the output representing the magnitude and polarity of the external magnetic field detected by the magneto-impedance element is expressed by the following equation.
It is represented by (6). Vout 3 = Vout 1 −Vout 2 (6) Therefore, Vout 3 in the case of FIG. 1 (when the external magnetic field is 0)
Becomes Vout 3 = 0, and becomes an output irrelevant to changes in the surrounding environment such as offset output voltage temperature drift and aging.

【0026】図2は、本発明の磁気センサに使用される
磁気インピーダンス素子において、外部磁界+Hが加
えられた場合の、磁気センサの磁気検出動作を示す原理
図である。図1の状態に対し、外部磁界+Hが加えら
れたことによって、磁気インピーダンス素子に与えられ
る磁界量が変化し、交流矩形バイアス磁界+H時に磁
気インピーダンス素子に与えられる磁界は(H
)、交流矩形バイアス磁界−H時に磁気インピー
ダンス素子に与えられる磁界は(−H+H)とな
る。
FIG. 2 is a principle diagram showing a magnetic detection operation of the magnetic sensor when an external magnetic field + H 2 is applied to the magnetic impedance element used in the magnetic sensor of the present invention. With respect to the state of FIG. 1, the amount of the magnetic field applied to the magneto-impedance element changes due to the application of the external magnetic field + H 2 , and the magnetic field applied to the magneto-impedance element at the time of the AC rectangular bias magnetic field + H 1 is (H 1 +
H 2 ), the magnetic field applied to the magnetic impedance element at the time of the AC rectangular bias magnetic field −H 1 is (−H 1 + H 2 ).

【0027】磁界(H+H)時の磁気インピーダン
ス素子出力をV、磁界(−H+H)時の磁気イン
ピーダンス素子出力をVとすると、Vout及びV
outは下式で表される。 Vout=V+(V−V)・・・・・・・・(7) Vout=V+(V−V)・・・・・・・・(8)
Assuming that the output of the magnetic impedance element at the time of the magnetic field (H 1 + H 2 ) is V 2 and the output of the magnetic impedance element at the time of the magnetic field (−H 1 + H 2 ) is V 3 , Vout 1 and Vout
out 2 is expressed by the following equation. Vout 1 = V 1 + (V 2 -V 1) ········ (7) Vout 2 = V 1 + (V 3 -V 1) ········ (8)

【0028】つまり、磁界(H+H)時及び磁界
(−H+H)時共にV(外部磁界零時の磁気イピ
ーダンス素子出力)を中心として、磁気量に応じて磁気
インピーダンス素子出力が変化する構成となる。
That is, in both the magnetic field (H 1 + H 2 ) and the magnetic field (−H 1 + H 2 ), the output of the magnetic impedance element is centered on V 1 (the output of the magnetic impedance element when the external magnetic field is zero). Is changed.

【0029】ところで、磁気インピーダンス素子にて検
出される外部磁界の大きさ及び極性を表す出力は、数式
(6)で表されるので、図2の場合のVoutは、 Vout=V−V・・・・・・・・(9) となる。
The output representing the magnitude and polarity of the external magnetic field detected by the magneto-impedance element is given by
Since it is expressed by (6), Vout 3 in the case of FIG. 2 is as follows: Vout 3 = V 2 −V 3 (9)

【0030】更に、外部環境の変化によって、V→V
+△V、V→V+△Vと変化した場合のVout
は、 Vout=(V+△V)−(V+△V)=V−V・・・・・(10) となる。
Further, due to a change in the external environment, V 2 → V
2 + ΔV, Vout when changing from V 3 → V 3 + ΔV
3 is as follows: Vout 3 = (V 2 + ΔV) − (V 3 + ΔV) = V 2 −V 3 (10)

【0031】式(9)及び式(10)より明らかなように、V
outは常に、オフセット出力電圧温度ドリフトや経
時変化のような周囲の環境変化に対して無関係な出力と
なり、外部環境の変化に対し影響の無い磁気検出が可能
となる。
As is apparent from equations (9) and (10), V
Out 3 is always an output irrelevant to changes in the surrounding environment such as offset output voltage temperature drift and changes over time, so that magnetic detection can be performed without being affected by changes in the external environment.

【0032】図3は、本発明による磁気センサに使用さ
れる磁気インピーダンス素子の出力増幅回路の一実施例
を示す図で、磁気インピーダンス素子出力を抵抗R
、集積回路ICで構戔される差動増幅回路で初段
増幅し、集積回路ICの出力端子に接続されたコンデ
ンサCと抵抗Rによるハイパスフィルタ回路で集積
回路ICや磁気インピーダンス素子のオフセット電
圧、オフセット電圧の温度変化や経時変化等の直流増幅
電圧成分を除去し、増幅度調整用抵抗VR、抵抗
、集積回路ICで構成される同相増幅回路で増幅
する2段増幅回路である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of an output amplifier circuit of a magnetic impedance element used in a magnetic sensor according to the present invention. The output of the magnetic impedance element is represented by a resistor R 1 ,
R 2 , first-stage amplification is performed by a differential amplifier circuit composed of an integrated circuit IC 1 , and a high-pass filter circuit including a capacitor C 1 and a resistor R 3 connected to an output terminal of the integrated circuit IC 1 is used to amplify the integrated circuit IC 1 and the magnetic field. A DC amplification voltage component such as an offset voltage of the impedance element and a temperature change or a temporal change of the offset voltage is removed, and the signal is amplified by a common-mode amplifier circuit including an amplification degree adjustment resistor VR 3 , a resistor R 4 , and an integrated circuit IC 2. It is a two-stage amplifier circuit.

【0033】コンデンサCと抵抗Rで構成されるハ
イパスフィルタ回路のカットオフ周波数を交流矩形波バ
イアス磁界の周波数より、かなり小さく設定すれば、増
幅器出力は矩形波出力となり、磁気インピーダンス素子
出力の増幅が可能となる。なお、VR、VRは、回
路のオフセット電圧を任意に設定するための調整用抵抗
であり、VRは、前記磁気インピーダンス素子出力増
幅回路の増幅度を任意に設定するための調整用抵抗であ
る。
[0033] than the frequency of the AC rectangular wave bias magnetic field to the cut-off frequency of the high-pass filter circuit composed of a capacitor C 1 and a resistor R 3, if fairly small set, amplifier output becomes a square wave output, the magneto-impedance element output Amplification becomes possible. VR 1 and VR 2 are adjustment resistors for arbitrarily setting the offset voltage of the circuit, and VR 3 is an adjustment resistor for arbitrarily setting the amplification degree of the magneto-impedance element output amplifier circuit. It is.

【0034】図4は、本発明の磁気センサでの磁気イン
ピーダンス素子2から磁気センサの出力(V)にいた
るまでの回路機能ブロック図である。出力増幅回路3を
通した磁気インピーダンス素子出力を、磁気インピーダ
ンス素子へ印加する交流矩形波バイアス磁界が正及び負
の場合においてそれぞれ同期検波を行い、二つの同期検
波出力の差を演算する演算器8を通して磁気センサの出
力(V)が得られる構成である。
FIG. 4 is a circuit functional block diagram from the magnetic impedance element 2 in the magnetic sensor of the present invention to the output (V 2 ) of the magnetic sensor. An arithmetic unit 8 that performs synchronous detection on the output of the magnetic impedance element passed through the output amplifier circuit 3 when the AC rectangular wave bias magnetic field applied to the magnetic impedance element is positive and negative, and calculates the difference between the two synchronous detection outputs. Through which the output (V 2 ) of the magnetic sensor is obtained.

【0035】図4のブロック機能を回路処理のみで行っ
てもよいが、マイコンを組み合わせることにより、部品
点数の削減を計ることができ、小型化が可能となる。
Although the block function of FIG. 4 may be performed only by circuit processing, the number of components can be reduced by combining a microcomputer, and the size can be reduced.

【0036】以上、説明したように、磁気を受けたとき
にインピーダンスの変化を生ずる磁気インピーダンス素
子と、前記磁気インピーダンス素子に高周波定電圧を加
えたための定電圧回路と、前記磁気インピーダンス素子
に外部から直流バイアス磁界を印加するためのバイアス
コイルと、前記バイアスコイルに直流定電流を流すため
の定電流回路と、前記磁気インピーダンス素子の両端電
圧を増幅する増幅器とからなる磁気センサにおいて、前
記磁気インピーダンス検出素子へ印加するバイアス磁界
として、一定時間事に正及び逆方向のバイアス磁界を印
加して、前記磁気インピーダンス素子出力をハイパスフ
ィルタを含む増幅回路で増幅し、増幅出力電圧を正及び
逆方向のバイアス磁界が印加される周期にて同期検波を
行い、正及び逆方向のバイアス磁界が印加される周期に
て同期検波した信号の差を検出することにより、比較的
簡単に磁気センサのオフセット出力電圧温度ドリフトや
経時変化を除去し、周囲の環境変化に対して安定な磁気
センサを提供することが可能となる。
As described above, as described above, a magneto-impedance element that causes a change in impedance when subjected to magnetism, a constant-voltage circuit for applying a high-frequency constant voltage to the magneto-impedance element, The magnetic sensor includes a bias coil for applying a DC bias magnetic field, a constant current circuit for flowing a DC constant current to the bias coil, and an amplifier for amplifying a voltage across the magnetic impedance element. As a bias magnetic field to be applied to the element, positive and reverse bias magnetic fields are applied for a certain period of time to amplify the output of the magneto-impedance element by an amplifier circuit including a high-pass filter, and to amplify the amplified output voltage in the positive and reverse directions. Synchronous detection is performed at the period when the magnetic field is applied. By detecting the difference between the signals synchronously detected in the cycle in which the bias magnetic field is applied, the offset output voltage temperature drift and time-dependent change of the magnetic sensor can be relatively easily removed, and stable with respect to changes in the surrounding environment. It is possible to provide a magnetic sensor.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上、本発明によれば、温度変化及び経
時変化による誤差要因を除去し、磁気センサのオフセッ
ト出力電圧温度ドリフトや経時変化を除去した、周囲の
環境変化に対して安定な磁気センサを提供することがで
きる。
As described above, according to the present invention, an error factor due to a temperature change and a time-dependent change is eliminated, and an offset output voltage temperature drift and a time-dependent change of the magnetic sensor are removed, and the magnetic field is stable against a change in the surrounding environment. A sensor can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の磁気センサに使用される磁気インピー
ダンス素子での、外部磁界が零の場合の、磁気インピー
ダンス素子の磁気検出動作を示す原理図。
FIG. 1 is a principle diagram showing a magnetic detection operation of a magnetic impedance element used in a magnetic sensor of the present invention when an external magnetic field is zero.

【図2】本発明の磁気センサに使用される磁気インピー
ダンス素子での、外部磁界Hが加えられた場合の、磁
気インピーダンス素子の磁気検出動作を示す原理図。
[Figure 2] in the magnetic impedance element used in the magnetic sensor of the present invention, when the external magnetic field H 2 is applied, the principle view of a magnetic detecting operation of the magneto-impedance element.

【図3】本発明の磁気センサでの出力増幅回路の一実施
例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing one embodiment of an output amplifier circuit in the magnetic sensor of the present invention.

【図4】本発明の磁気センサでの回路機能ブロック図。FIG. 4 is a circuit functional block diagram of the magnetic sensor of the present invention.

【図5】従来の磁気センサに使用される磁気インピーダ
ンス素子での磁気検出動作を示す原理図。
FIG. 5 is a principle diagram showing a magnetic detection operation of a magnetic impedance element used in a conventional magnetic sensor.

【図6】従来の磁気センサでの出力増幅回路例を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of an output amplifier circuit in a conventional magnetic sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気インピーダンス素子発振部 2 磁気インピーダンス素子 3 出力増幅回路 4 磁気インピーダンス素子バイアス回路発生部 5 交流矩形波発振部 6,7 同期検波部 8 演算回路 REFERENCE SIGNS LIST 1 magnetic impedance element oscillation section 2 magnetic impedance element 3 output amplification circuit 4 magnetic impedance element bias circuit generation section 5 AC rectangular wave oscillation section 6, 7 synchronous detection section 8 arithmetic circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁界を受けたときにインピーダンスの変
化を生ずる磁気インピーダンス素子と、前記磁気インピ
ーダンス素子に高周波定電圧を加えるための定電圧回路
と、前記磁気インピーダンス素子に外部から直流バイア
ス磁界を印加するためのバイアスコイルと、前記バイア
スコイルに直流定電流を流すための定電流回路と、前記
磁気インピーダンス素子の両端電圧を増幅する出力増幅
回路とからなる磁気センサにおいて、前記磁気インピー
ダンス素子へ印加するバイアス磁界として、一定時間事
に正及び逆方向のバイアス磁界を印加することを特徴と
する磁気センサ。
1. A magneto-impedance element that changes impedance when receiving a magnetic field, a constant-voltage circuit for applying a high-frequency constant voltage to the magneto-impedance element, and an external DC bias magnetic field applied to the magneto-impedance element And a constant current circuit for supplying a DC constant current to the bias coil, and an output amplifier circuit for amplifying a voltage across the magnetic impedance element. A magnetic sensor wherein a bias magnetic field in a forward direction and a reverse direction is applied for a certain time as a bias magnetic field.
【請求項2】 前記出力増幅回路は、少なくともハイパ
スフィルタ回路を一つ含む増幅回路で構成されたことを
特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the output amplifier circuit includes an amplifier circuit including at least one high-pass filter circuit.
【請求項3】 前記出力増幅回路は、該出力増幅回路か
らの出力信号を正及び逆方向のバイアス磁界が印加され
る周期にて同期検波するための同期検波回路を含むこと
を特徴とする請求項1または2記載の磁気センサ。
3. The output amplifying circuit includes a synchronous detection circuit for synchronously detecting an output signal from the output amplifying circuit at a period in which a forward and reverse bias magnetic field is applied. Item 3. The magnetic sensor according to item 1 or 2.
【請求項4】 前記増幅器は、正及び逆方向のバイアス
磁界が印加される周期にて同期検波した信号の差を検出
するための演算回路を含むことを特徴とする請求項1な
いし3のいずれかに記載の磁気センサ。
4. The amplifier according to claim 1, wherein said amplifier includes an arithmetic circuit for detecting a difference between signals synchronously detected in a period in which forward and reverse bias magnetic fields are applied. A magnetic sensor as described in
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004008167A1 (en) * 2002-07-15 2004-01-22 Fuji Electric Holdings Co., Ltd. Magnetic detection device
JP2007003509A (en) * 2005-05-27 2007-01-11 Uchihashi Estec Co Ltd Method and apparatus for diagnosing degradation of steel framed structure
JP2007205888A (en) * 2006-02-02 2007-08-16 Uchihashi Estec Co Ltd Inspection method of iron-based structure, and magnetic impedance effect sensor
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WO2024018869A1 (en) * 2022-07-21 2024-01-25 愛知製鋼株式会社 Magnetic detector

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