JP2008268085A - Rotary sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗素子を用いた回転センサに関するものである。 The present invention relates to a rotation sensor using a magnetoresistive element.
従来、磁気抵抗素子を使用した回転センサが特許文献1において開示されている。この回転センサは、図11に示すように、ロータRtに対し2つの磁気抵抗素子100,200を接近して配置している。2つの磁気抵抗素子100,200は直列に接続され、この直列回路に定電圧を印加して、2つの磁気抵抗素子100,200の間の中点電圧を出力信号として得るようにしている。さらに、この出力信号に基づいて2値化信号を得る前段において、オペアンプ15にて増幅するときに、コンパレータ32,34により、オペアンプ15の出力が、オペアンプ15の出力である交流信号での振幅中心を挟んだ所定振幅領域内にあるか否か判定して、当該領域から外れると、図13に示すように、基準電圧(比較電圧)VSをオペアンプ15の出力に近づく方向に変更する。これにより、磁気抵抗素子の取付け位置がずれると図12に破線で示すように信号の振幅中心がずれるが、この場合において、基準電圧(比較電圧)VSがオペアンプ15の出力に近づく方向に変更されるので、増幅後の信号が動作限界値に張り付くことが回避される。
近年、ロータとセンサ先端(磁気抵抗素子)の距離が大きい場合に対応すべく、振幅が大きいとともに温度特性の小さい信号を得ることへの要望がある。ところが、図11のように定電圧駆動でブリッジに印加して中点電圧を出力信号として得る構成においては、温度特性の大きな使用方法であり、そのため、回路側で、温度特性を補正する等の工夫が必要となってくる。さらに、振幅を大きくすべく図11の磁気抵抗素子100,200をもう1セット用いて差動をとる場合、差動増幅した後の信号から2値化信号を得るためには差動増幅信号が閾値と交差する必要がある。
In recent years, there is a demand for obtaining a signal having a large amplitude and a small temperature characteristic in order to cope with a case where the distance between the rotor and the tip of the sensor (magnetoresistance element) is large. However, as shown in FIG. 11, the configuration in which the midpoint voltage is obtained as an output signal by applying the voltage to the bridge by constant voltage driving is a method of using a large temperature characteristic. For this reason, the circuit side corrects the temperature characteristic, etc. Ingenuity is required. Further, in the case of taking a differential using another set of the
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、回転体の回転に伴う磁気抵抗素子で得られる信号の振幅について温度の影響を受けにくくできるとともに2値化信号を得やすい回転センサを提供することにある。 The present invention has been made under such a background. The purpose of the present invention is to make the amplitude of the signal obtained by the magnetoresistive element accompanying the rotation of the rotating body less susceptible to temperature and the binarized signal. The object is to provide an easy-to-obtain rotation sensor.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、回転体に対し接近して配置され、定電流回路から定電流が供給され、両端子間電圧として、前記回転体の回転に伴う磁力の変化によって抵抗値が変化することにより変化する信号が得られる第1の磁気抵抗素子と、前記回転体に対し接近して配置され、定電流回路から定電流が供給され、両端子間電圧として、前記回転体の回転に伴う磁力の変化によって抵抗値が変化することにより変化し、かつ、前記第1の磁気抵抗素子で得られる信号とは逆相の信号が得られる第2の磁気抵抗素子と、前記第1の磁気抵抗素子で得られる信号と前記第2の磁気抵抗素子で得られる信号との差を増幅して出力する差動増幅手段と、前記差動増幅手段の出力信号レベルに応じた値と閾値とを比較してその大小関係により2値化信号を出力する2値化手段と、を備えた回転センサであって、前記差動増幅手段は、前記第1の磁気抵抗素子で得られる信号を入力する第1のオペアンプと、前記第2の磁気抵抗素子で得られる信号を入力する第2のオペアンプと、基準電位を入力する第3のオペアンプを具備し、負帰還をかけた第3のオペアンプの出力端子と第1のオペアンプの出力端子との間に第1〜第4の抵抗を直列に接続し、第1の抵抗を介して第1のオペアンプに負帰還をかけ、第2、第3の抵抗間に第2のオペアンプの出力端子を接続し、第3の抵抗を介して第2のオペアンプに負帰還をかけ、前記第1のオペアンプの出力端子にて差動増幅信号を得るようにしたことを要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、第1、第2の各磁気抵抗素子に対し定電流を供給して各磁気抵抗素子において両端子間電圧として回転体の回転に伴う磁力の変化によって抵抗値が変化することにより変化する信号を得る方式(定電流駆動)としている。これにより、回転体の回転に伴う第1、第2の磁気抵抗素子で得られる各信号の振幅については温度の影響を受けにくくすることができる。即ち、温度が変わったときの当該各信号における振幅の差を小さくしたり比を1に近づけることができる。 According to the first aspect of the present invention, a constant current is supplied to each of the first and second magnetoresistive elements, and each magnetoresistive element has a resistance due to a change in magnetic force accompanying rotation of the rotating body as a voltage between both terminals. A method of obtaining a signal that changes as the value changes (constant current drive) is used. Thereby, the amplitude of each signal obtained by the first and second magnetoresistive elements accompanying the rotation of the rotating body can be made less susceptible to temperature. That is, the difference in amplitude in each signal when the temperature changes can be reduced or the ratio can be made close to 1.
また、図10に示すようにハーフブリッジの中点電位を出力とし、差動をとるために2つのハーフブリッジを用いて各ブリッジの中点電位を出力信号として得る場合、即ち、計4つの磁気抵抗素子を用い、直列接続した磁気抵抗素子間から信号を得る場合には中点電位Va,Vbのオフセット値(交流信号の振幅の中心値)は設計値に非常に近い値にすることができる。しかし、定電流駆動の場合は、計2つの磁気抵抗素子を用い、単一の磁気抵抗素子での両端子間電圧を信号として得るので、第1の磁気抵抗素子で得られる信号と第2の磁気抵抗素子で得られる信号については、各信号のオフセット値(交流信号の振幅の中心値)は設計値に近づけることが困難となる。請求項1の差動増幅手段においては基準電位付近の差動増幅信号、即ち、任意のレベル付近の信号(交流信号)が差動増幅時に同時に得られる。これにより、2値化手段において差動増幅手段の出力信号レベルに応じた値と閾値とを比較してその大小関係により2値化信号を出力する際に差動増幅手段の出力信号レベルに応じた値と閾値とが交差しやすく2値化信号を得やすくなる。 In addition, as shown in FIG. 10, when the midpoint potential of the half bridge is used as an output and the midpoint potential of each bridge is obtained as an output signal using two halfbridges in order to obtain a differential, that is, a total of four magnetic When a resistor is used and a signal is obtained from between the magnetoresistive elements connected in series, the offset value of the midpoint potentials Va and Vb (the center value of the amplitude of the AC signal) can be made very close to the design value. . However, in the case of constant current driving, a total of two magnetoresistive elements are used, and the voltage between both terminals in a single magnetoresistive element is obtained as a signal, so that the signal obtained by the first magnetoresistive element and the second For signals obtained by the magnetoresistive element, it is difficult to bring the offset value of each signal (the center value of the amplitude of the AC signal) close to the design value. In the differential amplifying means according to the first aspect, a differential amplified signal in the vicinity of the reference potential, that is, a signal in the vicinity of an arbitrary level (AC signal) is simultaneously obtained during the differential amplification. As a result, when the binarizing means compares the value corresponding to the output signal level of the differential amplifying means with the threshold value and outputs the binarized signal according to the magnitude relationship, the binarizing means responds to the output signal level of the differential amplifying means. The value and the threshold value are likely to cross each other, and a binary signal can be easily obtained.
請求項2に記載のように、請求項1に記載の回転センサにおいて、前記第2の抵抗の抵抗値と第3の抵抗の抵抗値を等しくするとともに、前記第1の抵抗の抵抗値と第4の抵抗の抵抗値を等しくするとよい。
As described in
また、請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の回転センサにおいて、前記差動増幅手段からの交流信号の増幅値に対し動作限界を越える差動利得を有し、差動増幅手段からの信号と比較電圧との差を増幅して前記2値化手段に出力する増幅器と、計数回路と、前記計数回路によるカウント値に応じた前記比較電圧を設定するデジタルアナログ変換回路と、前記増幅器の出力が、当該増幅器の出力である交流信号での振幅中心を挟んだ所定振幅領域内にあるか否か判定して、当該領域から外れると、前記計数回路のカウント値を変更して前記比較電圧を増幅器の出力に近づく方向に変更するカウント値変更手段と、を更に備える。この構成とすることにより、増幅器にて差動増幅手段からの信号と比較電圧との差が増幅して出力され、このとき、動作限界を越える増幅値に対してはリミッタがかけられた状態、つまり、動作限界値に保持される。よって、交流信号における振幅の中心付近が急峻に変化した信号となり高精度に2値化することができる。また、カウント値変更手段にて増幅器の出力が増幅器の出力である交流信号での振幅中心を挟んだ所定振幅領域内にあるか否か判定され、当該領域から外れると、計数回路のカウント値を変更して比較電圧を増幅器の出力に近づく方向に変更されるので、増幅後の信号が動作限界値に張り付くことが回避される。さらに、デジタルアナログ変換回路にて計数回路によるカウント値に応じた比較電圧を設定するが、回転体の回転に伴う第1、第2の磁気抵抗素子で得られる各信号の振幅については温度が変わったときの当該各信号における振幅の比を1に近づけることができるので、デジタルアナログ変換回路のビット数を少なくできる。 According to a third aspect of the present invention, in the rotation sensor according to the first or second aspect of the present invention, the rotation sensor has a differential gain exceeding an operating limit with respect to an amplified value of the AC signal from the differential amplification means, An amplifier for amplifying the difference between the signal from the amplifying means and the comparison voltage and outputting it to the binarizing means; a counting circuit; and a digital-to-analog conversion circuit for setting the comparison voltage according to the count value by the counting circuit; It is determined whether the output of the amplifier is within a predetermined amplitude region sandwiching the amplitude center of the AC signal that is the output of the amplifier, and when the output is out of the region, the count value of the counting circuit is changed. Count value changing means for changing the comparison voltage in a direction approaching the output of the amplifier. By adopting this configuration, the difference between the signal from the differential amplification means and the comparison voltage is amplified and output by the amplifier, and at this time, a limiter is applied to the amplified value exceeding the operation limit, That is, the operation limit value is maintained. Therefore, the signal near the center of the amplitude of the AC signal changes sharply and can be binarized with high accuracy. Further, the count value changing means determines whether or not the output of the amplifier is within a predetermined amplitude region sandwiching the amplitude center of the AC signal that is the output of the amplifier. Since the comparison voltage is changed so as to approach the output of the amplifier, the amplified signal is prevented from sticking to the operation limit value. Furthermore, the digital-analog converter circuit sets a comparison voltage according to the count value of the counting circuit, but the temperature varies with the amplitude of each signal obtained by the first and second magnetoresistive elements as the rotating body rotates. Since the ratio of the amplitude of each signal at this time can be made close to 1, the number of bits of the digital-analog conversion circuit can be reduced.
請求項4に記載のように、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転センサにおいて、前記第1の磁気抵抗素子および第2の磁気抵抗素子として、異方性磁気抵抗素子を用いると、耐久性およびペア性に優れたものとなる。
4. The rotational sensor according to
請求項5に記載のように、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転センサにおいて、前記第1の磁気抵抗素子および第2の磁気抵抗素子として、トンネル磁気抵抗素子を用いると、温度特性に優れたものとなる。
As described in
請求項6に記載のように、請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転センサにおいて、前記第1〜第4の抵抗として、ポリシリコン薄膜抵抗を用いると、温度特性に優れたものとなる。
As described in claim 6, in the rotation sensor according to any one of
請求項7に記載のように、請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転センサにおいて、車載用であると温度の変化が大きくなりやすい環境において有用となる。特に、請求項8に記載のように、請求項7に記載の回転センサにおいて、エンジンに直載される場合においては温度の変化が大きくなりやすく有用である。また、請求項9に記載のように、請求項7に記載の回転センサにおいて、トランスミッションに直載される場合においては温度の変化が大きくなりやすく有用である。
As described in
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1には、本実施形態における回転センサの全体の回路構成を示す。図1での回路構成のうちの符号43〜47の部材で構成される2値化手段において、後記する差動増幅手段の出力信号レベルに応じた値と閾値とが比較されてその大小関係により、ロータRtの回転に伴う歯の通過に伴いレベルが変わる2値化信号が出力される。図2には、図1の全体構成のうちの前段部、即ち、磁気抵抗素子1,2、定電流回路(定電流源)3,4、オペアンプ7,8,9、抵抗5,6,10,11,12,13について示す。図3は、図2での各部位における電流、電位を説明するための図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall circuit configuration of the rotation sensor in the present embodiment. In the binarizing means constituted by
本実施形態の回転センサは、車載用であり、詳しくは、クランク角センサ等であり、エンジンに直載される。あるいは、トランスミッションインプット回転センサ等であり、車載のトランスミッションに直載される。 The rotation sensor of the present embodiment is for in-vehicle use. Specifically, the rotation sensor is a crank angle sensor or the like, and is directly mounted on the engine. Or it is a transmission input rotation sensor etc., and is directly mounted in a vehicle-mounted transmission.
図1において、本センサは2つの磁気抵抗素子(MRE)1,2を具備している。この2つの磁気抵抗素子1,2は、ロータRtに対し接近した位置に配置されている。磁気抵抗素子1,2として異方性磁気抵抗素子(AMR)又はトンネル磁気抵抗素子(TMR)を用いている。ロータRtはその外周面に複数の歯が形成されている。図2において、磁気抵抗素子1は一端が接地され、他端には定電流回路3が接続されている。同様に、磁気抵抗素子2は一端が接地され、他端には定電流回路4が接続されている。磁気抵抗素子1と定電流回路3との間の電位Vaが出力信号となる。また、磁気抵抗素子2と定電流回路4との間の電位Vbが出力信号となる。各々の出力信号はロータRtの回転に伴い交流信号となる。
In FIG. 1, the sensor includes two magnetoresistive elements (MRE) 1 and 2. The two
ここで、磁気抵抗素子1,2は、各信号(Va、Vb)を逆相とするため略90°傾けて配置されている。また、定電流回路3,4はカレントミラーにより構成され、磁気抵抗素子1,2に同一の電流が流される。
Here, the
このようにして、第1の磁気抵抗素子1は、回転体としてのロータRtに対し接近して配置され、定電流回路3から定電流が供給され、両端子間電圧として、ロータRtの回転に伴う磁力の変化によって抵抗値が変化することにより変化する信号が得られる。第2の磁気抵抗素子2は、ロータRtに対し接近して配置され、定電流回路4から定電流が供給され、両端子間電圧として、ロータRtの回転に伴う磁力の変化によって抵抗値が変化することにより変化し、かつ、第1の磁気抵抗素子1で得られる信号とは逆相の信号が得られる。
In this way, the first
さらに、符号5〜13で示す部材にて差動増幅手段が構成され、第1の磁気抵抗素子1で得られる信号と第2の磁気抵抗素子2で得られる信号との差を増幅して出力する。
図2において、オペアンプ7の非反転入力端子には、磁気抵抗素子1で得られる信号(Va)が入力される。オペアンプ8の非反転入力端子には、磁気抵抗素子2で得られる信号(Vb)が入力される。
Further, a differential amplifying means is constituted by members indicated by
In FIG. 2, a signal (Va) obtained by the
抵抗5,6による直列回路は、その一端が接地され、他端には定電圧が印加されている。抵抗5,6の間の電位(VM)が、オペアンプ9の非反転入力端子に入力される。抵抗5,6は基準電位(VM)を生成するための分割抵抗であるので、磁気抵抗素子の抵抗ではなく、温度係数の小さいポリシリコン薄膜抵抗を使用している。
One end of the series circuit including the
オペアンプ9の出力端子とオペアンプ7の出力端子との間において、4つの抵抗10,11,12,13が直列に接続されている。抵抗10,11の間の電位がオペアンプ7の反転入力端子に入力される。オペアンプ8の出力端子が抵抗11,12間に接続されている。抵抗12,13の間の電位がオペアンプ8の反転入力端子に入力される。オペアンプ9の出力は負帰還がかけられている。このように、オペアンプ7,8,9は、それぞれに信号(Va,Vb)、基準電位(VM)を入力し、オペアンプ7,8,9は抵抗10,11,12,13を介して接続されている。抵抗10,11,12,13は磁気抵抗素子の抵抗ではなく、温度係数の小さいポリシリコン薄膜抵抗を使用している。
Four
このようにして、差動増幅手段は、第1の磁気抵抗素子1で得られる信号を入力する第1のオペアンプ7と、第2の磁気抵抗素子2で得られる信号を入力する第2のオペアンプ8と、基準電位を入力する第3のオペアンプ9を具備し、負帰還をかけた第3のオペアンプ9の出力端子と第1のオペアンプ7の出力端子との間に第1〜第4の抵抗10,11,12,13を直列に接続し、第1の抵抗10を介して第1のオペアンプ7に負帰還をかけ、第2、第3の抵抗11,12間に第2のオペアンプ8の出力端子を接続し、第3の抵抗12を介して第2のオペアンプ8に負帰還をかけ、第1のオペアンプ7の出力端子にて差動増幅信号を得る。第2の抵抗11の抵抗値と第3の抵抗12の抵抗値は等しく、第1の抵抗10の抵抗値と第4の抵抗13の抵抗値は等しい。詳しくは、抵抗11および抵抗12の抵抗値が共に1kΩであり、抵抗10および抵抗13の抵抗値が共に同一の所定値XkΩである。
In this way, the differential amplifying means includes the first
次に、磁気抵抗素子で得られる信号(回転検出信号)について振幅を得る効率について説明する。
本実施形態では、定電流駆動方式を採用している。図11の場合は定電圧駆動方式を採用している。
Next, the efficiency of obtaining the amplitude of the signal (rotation detection signal) obtained by the magnetoresistive element will be described.
In this embodiment, a constant current driving method is adopted. In the case of FIG. 11, the constant voltage driving method is adopted.
図4は定電圧駆動方式の説明図であり、図5は定電流駆動方式の説明図である。
図4,5に示すように、定電圧駆動方式と定電流駆動方式の効率の比較説明図において、図4のごとく2.5kΩの2つの抵抗からなるハーフブリッジに5ボルトの定電圧を印加した場合、各抵抗値変化が+10%、−10%変化したと仮定する。この場合、中点電位は2.5ボルトから2.75ボルトに変化する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the constant voltage driving method, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the constant current driving method.
As shown in FIGS. 4 and 5, in the comparative explanatory view of the efficiency of the constant voltage driving method and the constant current driving method, a constant voltage of 5 volts was applied to a half bridge composed of two resistors of 2.5 kΩ as shown in FIG. In this case, it is assumed that each resistance value change is changed by + 10% and −10%. In this case, the midpoint potential changes from 2.5 volts to 2.75 volts.
これと同じ変化を得るためには、定電流で駆動した場合、図5のごとく、2.5kΩの抵抗一本に1mA流せば抵抗値が10%変化で同じ出力変化が得られる。即ち、抵抗値で考えると、定電圧駆動+ブリッジは、定電流駆動の半分の効率になっていると考えることができる。 In order to obtain the same change, when driven at a constant current, as shown in FIG. 5, if 1 mA is passed through one resistance of 2.5 kΩ, the same output change can be obtained with a 10% change in resistance value. In other words, considering the resistance value, it can be considered that the constant voltage drive + bridge has half the efficiency of the constant current drive.
次に、磁気抵抗素子で得られる信号(回転検出信号)における振幅についての温度特性を説明する。
図6は、単抵抗の温度磁気特性図である。図6の横軸には磁界強度をとり、縦軸には抵抗値をとっている。図6では130℃、25℃、−30℃の各温度における、磁界強度を変えたときの抵抗値の変化を示すとともに、その時の変化量ΔRを示している。具体的には、130℃ではΔR=10Ω、25℃ではΔR=11Ω、−30℃ではΔR=12Ωであった。
Next, temperature characteristics regarding amplitude in a signal (rotation detection signal) obtained by the magnetoresistive element will be described.
FIG. 6 is a temperature resistance characteristic diagram of a single resistance. The horizontal axis in FIG. 6 represents the magnetic field strength, and the vertical axis represents the resistance value. FIG. 6 shows the change in resistance value when the magnetic field intensity is changed at each temperature of 130 ° C., 25 ° C., and −30 ° C., and the change ΔR at that time. Specifically, ΔR = 10Ω at 130 ° C., ΔR = 11Ω at 25 ° C., and ΔR = 12Ω at −30 ° C.
このように、130℃、25℃、−30℃において抵抗の温度ごとの、磁界による変化量ΔRについて、温度によって抵抗値が大きく変化しているが、磁界による抵抗値変化量ΔRは温度が変わっても、ほとんど変わらないことが分かる。 As described above, the resistance value ΔR due to the magnetic field at each resistance temperature at 130 ° C., 25 ° C., and −30 ° C. varies greatly depending on the temperature. However, the resistance value variation ΔR due to the magnetic field changes in temperature. However, it turns out that it hardly changes.
この図6の数値を元に、定電圧駆動と定電流駆動を比較試算すると、図7(a)に示すように定電圧駆動+ハーフブリッジと、図7(b)に示すように定電流駆動+単抵抗との比較において図8,9のようになる。 Based on the numerical values shown in FIG. 6, the constant voltage drive and the constant current drive are calculated by comparison. As shown in FIG. 7 (a), the constant voltage drive + half bridge and the constant current drive as shown in FIG. 7 (b). In comparison with + single resistance, it becomes as shown in FIGS.
図8においては、各温度(130℃、25℃、−30℃)において、図7(a)での2つの磁気抵抗素子および図7(b)での1つの磁気抵抗素子について抵抗値変化の前後の値RA,RA’、RB,RB’、そのときの図7(a)での中点電位の変化の前後の値VM(V),VM(V)’及びその変化量ΔVM(V)、図7(b)での磁気抵抗素子の両端子間電圧の変化の前後の値VM(I),VM(I)’及びその変化量ΔVM(I)を示している。 In FIG. 8, at each temperature (130 ° C., 25 ° C., −30 ° C.), the resistance value change of two magnetoresistive elements in FIG. 7A and one magnetoresistive element in FIG. Before and after values RA, RA ′, RB, RB ′, values VM (V), VM (V) ′ before and after the change of the midpoint potential in FIG. 7A at that time, and a change amount ΔVM (V) FIG. 7B shows values VM (I) and VM (I) ′ before and after the change of the voltage between both terminals of the magnetoresistive element in FIG. 7B and the change amount ΔVM (I).
この図8の値から、図9においては、「−30℃振幅/130℃振幅」として、「−30℃でのΔVM(V)」/「130℃でのΔVM(V)」、および、「−30℃でのΔVM(I)」/「130℃でのΔVM(I)」を求めている。また、「−30℃振幅/130℃の振幅温度係数」として、{「130℃でのΔVM(V)」−「−30℃でのΔVM(V)」}/「130℃でのΔVM(V)」、および、{「130℃でのΔVM(I)」−「−30℃でのΔVM(I)」}/「130℃でのΔVM(I)」を求めている。 From the values in FIG. 8, in FIG. 9, as “−30 ° C. amplitude / 130 ° C. amplitude”, “ΔVM (V) at −30 ° C.” / “ΔVM (V) at 130 ° C.” “ΔVM (I) at −30 ° C.” / “ΔVM (I) at 130 ° C.” is obtained. In addition, as “−30 ° C. amplitude / 130 ° C. amplitude temperature coefficient”, {“ΔVM (V) at 130 ° C.” − “ΔVM (V) at −30 ° C.”} / “ΔVM (V at 130 ° C. ) ”And {“ ΔVM (I) at 130 ° C. ”−“ ΔVM (I) at −30 ° C. ”} /“ ΔVM (I) at 130 ° C. ”.
図9において−30℃振幅/130℃の振幅温度係数は、図7(a)の定電圧駆動+ハーフブリッジでは「−7083ppm/℃」であるが、図7(b)の定電流駆動+単抵抗では「−1250ppm/℃」となる。よって、定電圧駆動は振幅温度特性の大きな使用方法であることが分かる。そのため、定電圧駆動方式は回路側で温度特性補正が必要となる。一方、定電流駆動は振幅温度特性の小さな使用方法であり、定電流駆動方式は回路側での温度特性補正を不要とすることができる。 In FIG. 9, the amplitude temperature coefficient of −30 ° C. amplitude / 130 ° C. is “−7083 ppm / ° C.” in the constant voltage drive + half bridge of FIG. 7A, but the constant current drive of FIG. The resistance is “−1250 ppm / ° C.”. Therefore, it can be seen that the constant voltage drive is a method of use having a large amplitude temperature characteristic. Therefore, the constant voltage driving method requires temperature characteristic correction on the circuit side. On the other hand, constant current driving is a method of use with small amplitude temperature characteristics, and the constant current driving method can eliminate the need for temperature characteristic correction on the circuit side.
図9において−30℃振幅/130℃振幅は、図7(a)の定電圧駆動+ハーフブリッジでは「2.11倍」であるが、図7(b)の定電流駆動+単抵抗では「1.20倍」となる。よって、本実施形態では定電流駆動とすることで振幅についての温度係数が小さくなる。これにより、入力範囲が約57%(=1.20/2.11)に低減できる。その結果、入力(前段出力)範囲が小さくなる。 In FIG. 9, the −30 ° C. amplitude / 130 ° C. amplitude is “2.11 times” in the constant voltage drive + half bridge of FIG. 7A, but in the constant current drive + single resistance of FIG. 1.20 times ". Therefore, in the present embodiment, the constant temperature driving reduces the temperature coefficient for the amplitude. Thereby, the input range can be reduced to about 57% (= 1.20 / 2.11.). As a result, the input (previous output) range is reduced.
このようにして、従来、定電圧駆動+ブリッジとしていたものを、本実施形態では、定電流駆動、即ち、第1、第2の各磁気抵抗素子1,2に対し定電流を供給して各磁気抵抗素子1,2において両端子間電圧としてロータRtの回転に伴う磁力の変化によって抵抗値が変化することにより変化する信号を得る方式としている。これにより、ロータRtの回転に伴う第1、第2の磁気抵抗素子1,2で得られる各信号(Va,Vb)の振幅については温度の影響を受けにくくすることができる。即ち、温度が変わったときの当該各信号における振幅の差を小さくしたり比を1に近づけることができる(図8,9における「130℃でのΔVM」−「−30℃でのΔVM」を小さくしたり、「−30℃でのΔVM」/「130℃でのΔVM」を1に近づけることができる)。
In this way, in the present embodiment, the conventional constant voltage drive + bridge is used in this way. In this embodiment, a constant current is supplied to each of the first and second
次に、磁気抵抗素子で得られる信号(回転検出信号)に基づく差動増幅信号についての閾値との交差性について説明する。
図10は、比較のための定電圧駆動の構成例(定電圧+ブリッジの構成例)を示す。
Next, the crossing property with the threshold value for the differential amplification signal based on the signal (rotation detection signal) obtained by the magnetoresistive element will be described.
FIG. 10 shows a configuration example of constant voltage driving (constant voltage + bridge configuration example) for comparison.
図10において、4つの磁気抵抗素子(MRE)301,302,303,304を用いている。グランドと定電圧端子間において磁気抵抗素子301と磁気抵抗素子302とが直列に接続されている。同様に、グランドと定電圧端子間において磁気抵抗素子303と磁気抵抗素子304とが直列に接続されている。ここで、磁気抵抗素子301,304と磁気抵抗素子302,303を90°傾けて配置することにより、磁気抵抗素子301と磁気抵抗素子302の中点電位(Va)と、磁気抵抗素子303と磁気抵抗素子304の中点電位(Vb)において、ほぼ逆相の信号振幅波形が得られる。この2つの中点での信号がオペアンプにおいて差動がとられる。このようにして、定電圧駆動では中点付近で信号が得られる。
In FIG. 10, four magnetoresistive elements (MRE) 301, 302, 303, 304 are used. A
ロータに対し磁気抵抗素子を接近して配置して歯の通過を検出する回転センサ(近接センサ)では、この信号振幅をある閾値と交差するかどうかで2値化するため、閾値付近に信号をもってくる必要がある。 In a rotation sensor (proximity sensor) that detects the passage of teeth by placing a magnetoresistive element close to the rotor, this signal amplitude is binarized depending on whether it crosses a certain threshold value. It is necessary to come.
本実施形態では図2に示すように定電流回路3に対し磁気抵抗素子1が接続され、定電流回路3と磁気抵抗素子1との間の電位Vaが取り出される。同様に、定電流回路4に対し磁気抵抗素子2が接続され、定電流回路4と磁気抵抗素子2との間の電位Vbが取り出される。一方、グランドと定電圧端子間において抵抗5と抵抗6とが直列に接続され、抵抗5と抵抗6との中点電位(VM)が得られる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
ここで、図10のように、ハーフブリッジの中点電位を出力とし、差動をとるために2つのハーフブリッジを用いて各ブリッジの中点電位を出力信号として得る場合、即ち、計4つの磁気抵抗素子301,302,303,304を用い、直列接続した磁気抵抗素子間から信号を得る場合には中点電位Va,Vbのオフセット値(交流信号の振幅の中心値)は設計値に非常に近い値にすることができる。しかし、本実施形態の定電流駆動の場合(定電流+単抵抗×2の場合)は、計2つの磁気抵抗素子1,2を用い、単一の磁気抵抗素子での両端子間電圧を信号として得るので、第1の磁気抵抗素子1で得られる信号と第2の磁気抵抗素子2で得られる信号については、各信号のオフセット値(交流信号の振幅の中心値)は設計値に近づけることが困難となる。図2のような回路(5〜13)との組合せとすることで、信号(Va)と信号(Vb)の差分(=Va−Vb)に、抵抗(10,13)と抵抗(11,12)の比X+1をかけ、その値にVM値を加算したものが出力される。即ち、前段部の出力V1は、V1=(Va−Vb)(1+X)+VMになる。
Here, as shown in FIG. 10, when the midpoint potential of the half bridge is used as an output and the midpoint potential of each bridge is obtained as an output signal using two halfbridges in order to obtain a differential, that is, a total of four When using the
図3を用いて説明するならば、抵抗11および抵抗12の抵抗値=1kΩ、抵抗10および抵抗13の抵抗値=XkΩの場合、抵抗12,13に流れる電流I1=(Vb−VM)/Xである。よって、オペアンプ8の出力部電位VX=Vb+(Vb−VM)/X・1である。さらに、抵抗10,11に流れる電流I2=[Va−{Vb+(Vb−VM)/X・1}]/1=Va−Vb−Vb/X+VM/Xである。よって、前段部の出力V1=Va+(Va−Vb−Vb/X+VM/X)・X=Va+VaX−VbX−Vb+VM=(Va−Vb)(1+X)+VMとなる。
3, when the resistance value of the resistor 11 and the
これにより、図2において、基準電位VMとして2.5ボルトを設定し、この2.5ボルトに対し、信号(Va)と信号(Vb)との差分を加算した形で取り出され、オペアンプ7の出力V1はロータRtの回転に伴い2.5ボルトを中心にした交流信号となる。
Thus, in FIG. 2, 2.5 volts is set as the reference potential VM, and the difference between the signal (Va) and the signal (Vb) is added to the 2.5 volts, and the
よって、電位Va,Vbの時点で、基準電位(2.5ボルト)付近からずれていても、前段出力時は2.5ボルト(=VM)付近の出力を得ることができる。
このように、本実施形態の図2に示す差動増幅手段においては基準電位付近の差動増幅信号、即ち、任意のレベル付近の信号(交流信号)が差動増幅時に同時に得られる。これにより、2値化手段において差動増幅手段の出力信号レベルに応じた値と閾値とを比較してその大小関係により2値化信号を出力する際に差動増幅手段の出力信号レベルに応じた値と閾値とが交差しやすく2値化信号を得やすくなる。
Therefore, even when the potentials Va and Vb deviate from the vicinity of the reference potential (2.5 volts), an output of about 2.5 volts (= VM) can be obtained at the time of the previous stage output.
As described above, in the differential amplifying means shown in FIG. 2 of the present embodiment, a differential amplified signal near the reference potential, that is, a signal near an arbitrary level (AC signal) is obtained simultaneously during differential amplification. As a result, when the binarizing means compares the value corresponding to the output signal level of the differential amplifying means with the threshold value and outputs the binarized signal according to the magnitude relationship, the binarizing means responds to the output signal level of the differential amplifying means. The value and the threshold value are likely to cross each other, and a binary signal can be easily obtained.
また、図2と図10の比較において、図2の本実施形態では、磁気抵抗素子1,2は、図10の方式に対し、半分の抵抗でよい。そのため、磁気抵抗素子の素子面積は半減させることができる。この素子面積が半減するということは、素子の配置自由度が大きくなる。これによって図10の方式より信号振幅の大きく得られる箇所に配置することが可能になる。
Further, in the comparison between FIG. 2 and FIG. 10, in the present embodiment of FIG. 2, the
以下、図2に対し、その後段での構成として図1に示すようにした場合について説明する。図2の回路に対する後段回路は、差動増幅信号に対し補正機能付き増幅を行っても行わなくてもよいが、図1では補正機能付き増幅方式を採用している。 Hereinafter, a case where the configuration shown in FIG. 1 is shown as a configuration in the subsequent stage with respect to FIG. 2 will be described. The subsequent circuit for the circuit of FIG. 2 may or may not perform amplification with a correction function on the differential amplification signal, but FIG. 1 employs an amplification system with a correction function.
図1に示すように、オペアンプ7の出力端子は抵抗14を介してオペアンプ15の非反転入力端と接続されている。オペアンプ15の出力端子は抵抗16を介して負帰還がかけられている。オペアンプ15には、差動増幅手段(5〜13)からの交流信号の増幅値(40mV)に対し動作限界(下限0ボルト、上限4ボルト;振幅値4ボルト)を越える差動利得(500倍)を有するものが用いられている。
As shown in FIG. 1, the output terminal of the
オペアンプ15の出力端子は抵抗31を介して上限検出用コンパレータ32の非反転入力端子に接続されている。コンパレータ32の出力は抵抗48(本実施形態では100Ω)を介して正帰還がかけられている。また、オペアンプ15の出力端子は抵抗33を介して下限検出用コンパレータ34の非反転入力端子に接続されている。コンパレータ34の出力は抵抗49(本実施形態では100Ω)を介して正帰還がかけられている。一方、5ボルトの電源VDDに対し抵抗35,36,37が直列に接続されている。抵抗35と36との間の接続点iは上限検出用コンパレータ32の反転入力端子と接続されている。つまり、上限検出用コンパレータ32はオペアンプ15の出力電圧と接続点iでの分圧電圧(=3.5ボルト)とを比較する。また、抵抗36と37との間の接続点jは下限検出用コンパレータ34の反転入力端子と接続されている。つまり、下限検出用コンパレータ34はオペアンプ15の出力電圧と接続点jでの分圧電圧(=0.5ボルト)とを比較する。
The output terminal of the
また、上限検出用コンパレータ32の出力端子はオアゲート38の一方の入力端子と接続されている。また、下限検出用コンパレータ34の出力端子はインバータ39を介してオアゲート38の他方の入力端子と接続されている。オアゲート38の出力端子はクロック発生CR発振回路40のイネーブル端子と接続されている。クロック発生CR発振回路40はオアゲート38からHレベルの信号を入力すると能動状態になりクロック信号をアップダウンカウンタ41に出力する。アップダウンカウンタ41は上限検出用コンパレータ32の出力端子と接続され、上限検出用コンパレータ32からHレベル信号を入力しているときにクロック信号を入力するとカウント値をアップ動作する。また、上限検出用コンパレータ32からHレベル信号を入力していないときにクロック信号を入力するとカウント値をダウン動作する。
The output terminal of the upper
アップダウンカウンタ41とデジタルアナログ変換回路42とはビット毎の信号線にて接続されている。そして、アップダウンカウンタ41のカウント値に応じた信号がデジタルアナログ変換回路42に送られ、デジタルアナログ変換回路42はアップダウンカウンタ41のカウント値に応じた電圧を基準電圧(比較電圧)VSとしてオペアンプ15の非反転入力端子に出力する。
The up / down
また、オペアンプ15の出力端子は抵抗43を介してコンパレータ44の非反転入力端子に接続されている。コンパレータ44の出力は抵抗47(本実施例では100Ω)を介して正帰還がかけられている。
The output terminal of the
5ボルトの電源VDDに対し抵抗45,46が直列に接続されている。抵抗45と46との間の接続点kはコンパレータ44の反転入力端子と接続され、接続点kでの分圧電圧(=2ボルト)がコンパレータ44の閾値として設定される。
本実施形態では、オペアンプ15にて増幅器が構成され、アップダウンカウンタ41にて計数回路が構成され、さらに、上限検出用コンパレータ32、下限検出用コンパレータ34、クロック発生CR発振回路40にてカウント値変更手段が構成されている。
In this embodiment, the
そして、図13において、前段部の出力が上昇する状態において、オペアンプ15の出力が下降し、同出力は下限検出用コンパレータ34において下限電圧値BS(=0.5ボルト)と比較され、オペアンプ15の出力が下限電圧値BSを下回ると(図13のt20のタイミング)、下限検出用コンパレータ34の出力がHレベルとなり、オアゲート38を介してクロック発生CR発振回路40に信号が出力される。この信号入力によりクロック発生CR発振回路40からアップダウンカウンタ41にクロック信号が出力され、カウント値が「1」ダウンする。その結果、デジタルアナログ変換回路42の出力である基準電圧(比較電圧)VSが所定電圧分だけ下がる。よって、アンプ出力が0.5ボルト上がり、1ボルトとなる。
In FIG. 13, the output of the
同様の動作が、図13のt21においても行われる。そして、図13のt22〜t23の期間においてはオペアンプ15の出力が下限電圧値BSを下回り、下限検出用コンパレータ34の出力は常にHレベルとなり、クロック発生CR発振回路40から所定時間毎にアップダウンカウンタ41にクロック信号が出力されアップダウンカウンタ41によるカウント値のダウン動作が行われ、基準電圧(比較電圧)VSも低下する。
A similar operation is also performed at t21 in FIG. In the period from t22 to t23 in FIG. 13, the output of the
一方、前段部の出力が増加から減少に転じた後の前段部の出力が下降する状態においては、オペアンプ15の出力は上限検出用コンパレータ32において上限電圧値PS(=3.5ボルト)と比較され、オペアンプ15の出力が上限電圧値PSを越えると(図13のt24のタイミング)、上限検出用コンパレータ32の出力がHレベルとなり、オアゲート38を介してクロック発生CR発振回路40に信号が出力される。この信号入力によりクロック発生CR発振回路40からアップダウンカウンタ41にクロック信号が出力され、カウント値が「1」アップする。その結果、デジタルアナログ変換回路42の出力である基準電圧(比較電圧)VSが所定電圧分だけ上がる。よって、アンプ出力が0.5ボルト下がり、3ボルトとなる。
On the other hand, in the state where the output of the front stage after the output of the front stage changes from increase to decrease, the output of the
同様の動作が、図13のt25,26においても行われる。そして、図13のt27〜t28の期間においてはオペアンプ15の出力が上限電圧値PSを越え、上限検出用コンパレータ32の出力は常にHレベルとなり、クロック発生CR発振回路40から所定時間毎にアップダウンカウンタ41にクロック信号が出力されアップダウンカウンタ41によるカウント値のアップ動作が行われ、基準電圧(比較電圧)VSも上昇する。
A similar operation is performed at t25 and 26 in FIG. During the period from t27 to t28 in FIG. 13, the output of the
また、コンパレータ44において、アンプ出力と閾値電圧(=2ボルト)とが比較され、その大小関係により、図13のt40,t41,42,43のタイミングにて反転した出力となる。
Further, the
さらに、図13において、t51〜t52,t53〜t54,t55〜t56,t57〜t58の期間において前段部出力は動作限界の上限あるいは下限に張り付いた状態となる。 Further, in FIG. 13, the output of the previous stage is stuck to the upper limit or the lower limit of the operation limit during the period of t51 to t52, t53 to t54, t55 to t56, t57 to t58.
このようにして、差動増幅手段(5〜13)からの交流信号の増幅値に対し動作限界を越える差動利得を有し、差動増幅手段(5〜13)からの信号と比較電圧との差を増幅して2値化手段(43〜47)に出力するオペアンプ15と、アップダウンカウンタ41と、アップダウンカウンタ41によるカウント値に応じた比較電圧を設定するデジタルアナログ変換回路42と、オペアンプ15の出力が、当該オペアンプ15の出力である交流信号での振幅中心を挟んだ所定振幅領域内にあるか否か判定して、当該領域から外れると、アップダウンカウンタ41のカウント値を変更して比較電圧をオペアンプ15の出力に近づく方向に変更するカウント値変更手段(コンパレータ32,34、クロック発生CR発振回路40)と、を備えている。そして、オペアンプ15にて差動増幅手段(5〜13)からの信号と比較電圧との差が増幅して出力され、このとき、動作限界を越える増幅値に対してはリミッタがかけられた状態、つまり、動作限界値に保持される。よって、交流信号における振幅の中心付近が急峻に変化した信号となり高精度に2値化することができる。また、カウント値変更手段(32,34,40)にてオペアンプ15の出力がオペアンプ15の出力である交流信号での振幅中心を挟んだ所定振幅領域内にあるか否か判定され、当該領域から外れると、アップダウンカウンタ41のカウント値を変更して比較電圧をオペアンプ15の出力に近づく方向に変更されるので、増幅後の信号が動作限界値に張り付くことが回避される。
In this way, the differential gain exceeding the operation limit with respect to the amplified value of the AC signal from the differential amplifier means (5-13) has a differential gain, and the signal from the differential amplifier means (5-13) and the comparison voltage An
このような補正機能付き増幅方式を採用した場合の課題として、印加入力(前段出力)範囲をすべてカバーできる充分なデジタルアナログ変換の段数(デジタルアナログ変換回路42での充分なビット数)が必要であるが、段数を増やすと、回路面積が増えるだけでなく、調整時間がかかり調整が追いつかないという課題がある。この課題に対しても、定電流駆動とすることで振幅温度係数が小さくなり、具体的には、図7,8,9で説明したように−30℃と130℃で2.11倍であったものが1.20倍となることで入力範囲が約57%に低減する。よって、入力(前段出力)範囲が小さくなることにより、デジタルアナログ変換回路42のビット数を減らして小型化が可能となる。
As a problem when such an amplification method with a correction function is adopted, a sufficient number of digital-to-analog conversion stages (a sufficient number of bits in the digital-to-analog conversion circuit 42) that can cover the entire applied input (previous output) range is required. However, when the number of stages is increased, there is a problem that not only the circuit area increases, but also adjustment time is required and adjustment cannot catch up. Against this problem, the constant temperature drive reduces the amplitude temperature coefficient. Specifically, as explained in FIGS. 7, 8, and 9, it is 2.11 times at −30 ° C. and 130 ° C. As a result, the input range is reduced to about 57%. Therefore, by reducing the input (previous stage output) range, it is possible to reduce the number of bits of the digital-
このようにして、デジタルアナログ変換回路42にてアップダウンカウンタ41によるカウント値に応じた比較電圧を設定するが、ロータRtの回転に伴う第1、第2の磁気抵抗素子1,2で得られる各信号の振幅については温度が変わったときの当該各信号における振幅の比を1に近づけることができるので、デジタルアナログ変換回路42のビット数を少なくできる。
In this way, the digital /
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)図1において、定電流駆動とすることにより、ロータRtの回転に伴う第1、第2の磁気抵抗素子1,2で得られる各信号の振幅については温度の影響を受けにくくすることができる。即ち、温度が変わったときの当該各信号における振幅の差を小さくしたり比を1に近づけることができる。また、図10の場合には中点電位Va,Vbのオフセット値(交流信号の振幅の中心値)は設計値に非常に近い値にできるが、定電流駆動の場合は、磁気抵抗素子1,2で得られる各信号のオフセット値(交流信号の振幅の中心値)は設計値に近づけることが困難となるが、本実施形態の差動増幅手段においては基準電位付近の差動増幅信号、即ち、任意のレベル付近の信号(交流信号)が差動増幅時に同時に得られ、2値化手段において2値化信号を出力する際に差動増幅手段の出力信号レベルに応じた値と閾値とが交差しやすく2値化信号を得やすくなる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In FIG. 1, by using constant current drive, the amplitude of each signal obtained by the first and second
(2)第1の磁気抵抗素子1および第2の磁気抵抗素子2として、異方性磁気抵抗素子(AMR)を用いると、耐久性に優れ、特にエンジン等に直載する場合に有用となる。また、異方性磁気抵抗素子(AMR)はペア性に優れる。つまり、単層構造であるので同一の磁気抵抗素子を2つ配置した場合における出来栄えの差を小さくすることができる。
(2) When an anisotropic magnetoresistive element (AMR) is used as the first
(3)第1の磁気抵抗素子1および第2の磁気抵抗素子2として、トンネル磁気抵抗素子(TMR)を用いると、温度特性に優れたものとなる。
(4)第1〜第4の抵抗10〜13としてポリシリコン薄膜抵抗を用いると、温度特性に優れたものとなる。
(3) When a tunnel magnetoresistive element (TMR) is used as the first
(4) When a polysilicon thin film resistor is used as the first to
(5)回転センサは車載用であるので温度の変化が大きくなりやすい環境において有用となる。特に、エンジンに直載する場合には温度の変化が大きくなりやすく有用である。また、トランスミッションに直載する場合には温度の変化が大きくなりやすく有用である。 (5) Since the rotation sensor is for in-vehicle use, the rotation sensor is useful in an environment where the temperature change is likely to be large. In particular, when mounted directly on the engine, the change in temperature is likely to be large, which is useful. Further, when directly mounted on the transmission, the change in temperature is likely to be large, which is useful.
1…磁気抵抗素子、2…磁気抵抗素子、3…定電流回路、4…定電流回路、5…抵抗、6…抵抗、7…オペアンプ、8…オペアンプ、9…オペアンプ、10…抵抗、11…抵抗、12…抵抗、13…抵抗、14…抵抗、15…オペアンプ、16…抵抗、31…抵抗、32…コンパレータ、33…抵抗、34…コンパレータ、35…抵抗、36…抵抗、37…抵抗、38…オアゲート、39…インバータ、40…クロック発生CR発振回路、41…アップダウンカウンタ、42…デジタルアナログ変換回路、43…抵抗、44…コンパレータ、45…抵抗、46…抵抗、47…抵抗、48…抵抗、49抵抗、Rt…ロータ。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記回転体(Rt)に対し接近して配置され、定電流回路(4)から定電流が供給され、両端子間電圧として、前記回転体(Rt)の回転に伴う磁力の変化によって抵抗値が変化することにより変化し、かつ、前記第1の磁気抵抗素子(1)で得られる信号とは逆相の信号が得られる第2の磁気抵抗素子(2)と、
前記第1の磁気抵抗素子(1)で得られる信号と前記第2の磁気抵抗素子(2)で得られる信号との差を増幅して出力する差動増幅手段(5〜13)と、
前記差動増幅手段(5〜13)の出力信号レベルに応じた値と閾値とを比較してその大小関係により2値化信号を出力する2値化手段(43〜47)と、
を備えた回転センサであって、
前記差動増幅手段は、前記第1の磁気抵抗素子(1)で得られる信号を入力する第1のオペアンプ(7)と、前記第2の磁気抵抗素子(2)で得られる信号を入力する第2のオペアンプ(8)と、基準電位を入力する第3のオペアンプ(9)を具備し、負帰還をかけた第3のオペアンプ(9)の出力端子と第1のオペアンプ(7)の出力端子との間に第1〜第4の抵抗(10,11,12,13)を直列に接続し、第1の抵抗(10)を介して第1のオペアンプ(7)に負帰還をかけ、第2、第3の抵抗(11,12)間に第2のオペアンプ(8)の出力端子を接続し、第3の抵抗(12)を介して第2のオペアンプ(8)に負帰還をかけ、前記第1のオペアンプ(7)の出力端子にて差動増幅信号を得るようにした
ことを特徴とする回転センサ。 A constant current is supplied from the constant current circuit (3) and is placed close to the rotating body (Rt), and the resistance value changes as a voltage between both terminals due to a change in magnetic force accompanying the rotation of the rotating body (Rt). A first magnetoresistive element (1) from which a signal that changes can be obtained;
A constant current is supplied from the constant current circuit (4) and is placed close to the rotating body (Rt), and a resistance value is generated as a voltage between both terminals due to a change in magnetic force accompanying the rotation of the rotating body (Rt). A second magnetoresistive element (2) that is changed by changing and that can obtain a signal having a phase opposite to that of the signal obtained by the first magnetoresistive element (1);
Differential amplification means (5-13) for amplifying and outputting a difference between a signal obtained by the first magnetoresistive element (1) and a signal obtained by the second magnetoresistive element (2);
Binarizing means (43 to 47) for comparing a value corresponding to the output signal level of the differential amplifying means (5 to 13) with a threshold value and outputting a binarized signal according to the magnitude relationship;
A rotation sensor comprising:
The differential amplifying means inputs a first operational amplifier (7) for inputting a signal obtained by the first magnetoresistive element (1) and a signal obtained by the second magnetoresistive element (2). A second operational amplifier (8) and a third operational amplifier (9) for inputting a reference potential are provided, and an output terminal of the third operational amplifier (9) subjected to negative feedback and an output of the first operational amplifier (7). The first to fourth resistors (10, 11, 12, 13) are connected in series with the terminal, and negative feedback is applied to the first operational amplifier (7) through the first resistor (10). The output terminal of the second operational amplifier (8) is connected between the second and third resistors (11, 12), and negative feedback is applied to the second operational amplifier (8) through the third resistor (12). And a differential amplifier signal obtained at the output terminal of the first operational amplifier (7). Support.
前記第2の抵抗(11)の抵抗値と第3の抵抗(12)の抵抗値を等しくするとともに、前記第1の抵抗(10)の抵抗値と第4の抵抗(13)の抵抗値を等しくしたことを特徴とする回転センサ。 The rotation sensor according to claim 1,
The resistance value of the second resistor (11) and the resistance value of the third resistor (12) are made equal, and the resistance value of the first resistor (10) and the resistance value of the fourth resistor (13) are A rotation sensor characterized by equality.
前記差動増幅手段(5〜13)からの交流信号の増幅値に対し動作限界を越える差動利得を有し、差動増幅手段(5〜13)からの信号と比較電圧との差を増幅して前記2値化手段(43〜47)に出力する増幅器(15)と、
計数回路(41)と、
前記計数回路(41)によるカウント値に応じた前記比較電圧を設定するデジタルアナログ変換回路(42)と、
前記増幅器(15)の出力が、当該増幅器(15)の出力である交流信号での振幅中心を挟んだ所定振幅領域内にあるか否か判定して、当該領域から外れると、前記計数回路(41)のカウント値を変更して前記比較電圧を増幅器(15)の出力に近づく方向に変更するカウント値変更手段(32,34,40)と、
を更に備えたことを特徴とする回転センサ。 The rotation sensor according to claim 1 or 2,
It has a differential gain that exceeds the operating limit with respect to the amplified value of the AC signal from the differential amplifier means (5-13), and amplifies the difference between the signal from the differential amplifier means (5-13) and the comparison voltage And an amplifier (15) for outputting to the binarization means (43 to 47),
A counting circuit (41);
A digital-to-analog conversion circuit (42) for setting the comparison voltage according to the count value by the counting circuit (41);
It is determined whether the output of the amplifier (15) is within a predetermined amplitude region sandwiching the amplitude center of the AC signal that is the output of the amplifier (15). 41) count value changing means (32, 34, 40) for changing the comparison voltage in a direction approaching the output of the amplifier (15) by changing the count value;
And a rotation sensor.
前記第1の磁気抵抗素子(1)および第2の磁気抵抗素子(2)として、異方性磁気抵抗素子を用いたことを特徴とする回転センサ。 The rotation sensor according to any one of claims 1 to 3,
A rotation sensor using anisotropic magnetoresistive elements as the first magnetoresistive element (1) and the second magnetoresistive element (2).
前記第1の磁気抵抗素子(1)および第2の磁気抵抗素子(2)として、トンネル磁気抵抗素子を用いたことを特徴とする回転センサ。 The rotation sensor according to any one of claims 1 to 3,
A rotation sensor using a tunnel magnetoresistive element as the first magnetoresistive element (1) and the second magnetoresistive element (2).
前記第1〜第4の抵抗(10〜13)として、ポリシリコン薄膜抵抗を用いたことを特徴とする回転センサ。 In the rotation sensor according to any one of claims 1 to 5,
A rotation sensor using a polysilicon thin film resistor as the first to fourth resistors (10 to 13).
車載用であることを特徴とする回転センサ。 The rotation sensor according to any one of claims 1 to 6,
A rotation sensor characterized by being used in a vehicle.
エンジンに直載されることを特徴とする回転センサ。 The rotation sensor according to claim 7, wherein
A rotation sensor that is directly mounted on an engine.
トランスミッションに直載されることを特徴とする回転センサ。 The rotation sensor according to claim 7, wherein
A rotation sensor that is mounted directly on a transmission.
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