JP2008304348A - 電圧信号変換回路およびモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測する磁気抵抗センサシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】オペアンプ3P、ダイオード4P、コンデンサ5Pから構成されるピークホールド回路は、センサ電圧信号を入力してピーク電圧信号を出力する。オペアンプ3B、ダイオード4B、コンデンサ5Bから構成されるボトムホールド回路は、センサ電圧信号を入力してボトム電圧信号を出力する。中間電圧信号生成回路6は、ピーク電圧信号とボトム電圧信号を入力して、ピーク電圧値とボトム電圧値の中間値をとる中間電圧信号を生成する。コンパレータ7は、センサ電圧値と中間電圧値の大小関係に基づいて、デューティー比50%の正確な矩形波電圧信号を生成する。これにより、モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測することができる。
【選択図】図2
【解決手段】オペアンプ3P、ダイオード4P、コンデンサ5Pから構成されるピークホールド回路は、センサ電圧信号を入力してピーク電圧信号を出力する。オペアンプ3B、ダイオード4B、コンデンサ5Bから構成されるボトムホールド回路は、センサ電圧信号を入力してボトム電圧信号を出力する。中間電圧信号生成回路6は、ピーク電圧信号とボトム電圧信号を入力して、ピーク電圧値とボトム電圧値の中間値をとる中間電圧信号を生成する。コンパレータ7は、センサ電圧値と中間電圧値の大小関係に基づいて、デューティー比50%の正確な矩形波電圧信号を生成する。これにより、モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測することができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測する磁気抵抗センサシステムに関する。
モータ駆動速度を計測する磁気抵抗センサシステムがある。磁気抵抗センサシステムの概略図を図10に示す。センサ磁石1はモータロータと同軸上に取り付けられて、モータロータと一体的に回転する。また、センサ磁石1は略円板形状を有するディスク円周に沿って多極に着磁されている。
磁気抵抗素子10Aは定電圧電源により定電圧が印加される側に接続されて、磁気抵抗素子10Bは接地側に接続されている。そして、磁気抵抗センサシステムは磁気抵抗素子10A、10Bの接続点においてセンサ電圧信号を生成して、電圧信号変換回路において矩形波電圧信号を生成する。ここで、センサ電圧信号および矩形波電圧信号について以下に簡単に説明する。
センサ磁石1がモータロータと一体的に回転するときに、磁気抵抗素子10A、10Bが検知する磁場の大きさは周期的に変化する。そのため、磁気抵抗素子10A、10Bの抵抗値も周期的に変化して、ひいては、センサ電圧信号の電圧値も周期的に変化するのである。
電圧信号変換回路はセンサ電圧信号を入力して、センサ電圧信号を矩形波電圧信号に変換する。センサ電圧信号の電圧値が周期的に変化するときに、矩形波電圧信号の電圧値は周期的にHighまたはLowを交互に採用する。矩形波電圧信号の電圧値がHighまたはLowを採用する時間幅を測定することにより、モータと磁気抵抗センサシステムを備えるモータシステムは、モータ駆動速度を計測することができて、モータ電流値を適切なタイミングで設定することができる。
特許文献1が開示している電圧信号変換回路を図11および図12に示す。図11については、磁気抵抗素子10A、10Bの接続点Xにおいて、センサ電圧信号が生成される。また、抵抗12A、12Bの接続点Yにおいて、定電圧電源による定電圧値の半分の電圧値を有する中間電圧信号が生成される。そして、コンパレータ14の非反転入力端子において、コンデンサ11を介してセンサ電圧信号の交流成分のみと、抵抗13を介して中間電圧信号と、が入力される。また、コンパレータ14の反転入力端子において、中間電圧信号が入力される。そのため、コンパレータ14の出力端子において、センサ電圧信号の交流成分を反映したデューティー比50%の矩形波電圧信号が生成されるのである。
図12については、磁気抵抗素子10A、10Bの接続点Xにおいて、センサ電圧信号が生成される。また、抵抗15、コンデンサ16A、16Bの接続点Zにおいて、抵抗およびコンデンサによる遅延効果により、センサ電圧信号の直流成分のみが生成される。そして、コンパレータ17の非反転入力端子において、センサ電圧信号が入力される。また、コンパレータ17の反転入力端子において、センサ電圧信号の直流成分のみが入力される。そのため、コンパレータ17の出力端子において、センサ電圧信号の交流成分を反映したデューティー比50%の矩形波電圧信号が生成されるのである。
しかし、特許文献1が開示している電圧信号変換回路においては、モータ駆動速度が遅いときには、モータ駆動速度を精度よく計測することができない。そのため、モータ電流値を適切なタイミングで設定することができない。
図11については、モータ駆動速度が遅いためにセンサ電圧信号の周波数が低いときには、コンデンサ11のインピーダンスは大きくなる。そのため、コンパレータ14の非反転入力端子に入力されるセンサ電圧信号の交流成分は小さくなる。この結果、デューティー比50%の矩形波電圧信号が生成されにくくなるのである。
図12については、モータ駆動速度が遅いためにセンサ電圧信号の周波数が低いときには、センサ電圧信号の周期時間が抵抗15、コンデンサ16A、16Bによる遅延時間よりも長くなる。そのため、コンパレータ17の反転入力端子に入力される電圧信号として、センサ電圧信号の直流成分のみならず交流成分が含まれることになる。この結果、デューティー比50%の矩形波電圧信号が生成されにくくなるのである。
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測する磁気抵抗センサシステムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、多極に着磁された磁石による磁場を検知する磁気抵抗センサから、前記磁石と前記磁気抵抗センサとの相対的な位置の移動変化による磁場の変化に基づくセンサ電圧信号を入力して、前記センサ電圧信号を矩形波電圧信号に変換する電圧信号変換回路であって、前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値のうち最大値を採用して、前記最大値を電圧値とするピーク電圧信号を出力するピークホールド回路と、前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値のうち最小値を採用して、前記最小値を電圧値とするボトム電圧信号を出力するボトムホールド回路と、前記ピークホールド回路から入力した前記ピーク電圧信号の電圧値と、前記ボトムホールド回路から入力した前記ボトム電圧信号の電圧値と、の平均値を電圧値とする中間電圧信号を出力する中間電圧信号生成回路と、前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値と、前記中間電圧信号生成回路から入力した前記中間電圧信号の電圧値と、の大小関係に基づいて前記矩形波電圧信号を出力する矩形波電圧信号生成回路と、を備えることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の電圧信号変換回路において、前記ピークホールド回路は、非反転入力端子において前記センサ電圧信号を入力する第1演算増幅器と、前記第1演算増幅器に係る負帰還部分における整流方向を、反転入力端子への入力方向に対して順方向に設定する第1整流器と、前記ピーク電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する第1コンデンサと、を含むことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の電圧信号変換回路において、前記ボトムホールド回路は、非反転入力端子において前記センサ電圧信号を入力する第2演算増幅器と、前記第2演算増幅器に係る負帰還部分における整流方向を、反転入力端子への入力方向に対して逆方向に設定する第2整流器と、前記ボトム電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する第2コンデンサと、を含むことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、前記中間電圧信号生成回路は、相互に等しい抵抗値を有する2個の抵抗が直列に接続された分圧回路、を含み、前記分圧回路は、一方の入力端子において前記ピーク電圧信号を入力する手段と、他方の入力端子において前記ボトム電圧信号を入力する手段と、前記2個の抵抗の接続点において前記中間電圧信号を出力する手段と、を含むことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、前記矩形波電圧信号生成回路は、前記センサ電圧信号の電圧値および前記中間電圧信号の電圧値を比較する比較回路、を含み、前記比較回路は、一方の入力端子において前記センサ電圧信号を入力する手段と、他方の入力端子において前記中間電圧信号を入力する手段と、出力端子において前記矩形波電圧信号を出力する手段と、を含むことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、さらに、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる電圧値減少手段と、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる電圧値増加手段と、を備えることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項2に記載の電圧信号変換回路において、さらに、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる電圧値減少手段、を備え、前記電圧値減少手段は、前記ピーク電圧信号の電圧値よりも低電圧側に、前記第1コンデンサから電荷を放電することにより、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる手段、を含むことを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項7に記載の電圧信号変換回路において、前記低電圧側は、前記ボトム電圧信号が出力される側、を含むことを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項7に記載の電圧信号変換回路において、前記低電圧側は、前記ボトム電圧信号の電圧値よりも低電圧が印加される側、を含むことを特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項6ないし請求項9のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、前記電圧値減少手段は、温度変化により前記ピーク電圧信号の電圧値が増加する速度よりも、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる速度が速くなるように制御する手段、を含むことを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項3に記載の電圧信号変換回路において、さらに、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる電圧値増加手段、を備え、前記電圧値増加手段は、前記ボトム電圧信号の電圧値よりも高電圧側から、前記第2コンデンサに電荷を充電することにより、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる手段、を含むことを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項11に記載の電圧信号変換回路において、前記高電圧側は、前記ピーク電圧信号が出力される側、を含むことを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項11に記載の電圧信号変換回路において、前記高電圧側は、前記ピーク電圧信号の電圧値よりも高電圧が印加される側、を含むことを特徴とする。
請求項14記載の発明は、請求項6または請求項11ないし請求項13のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、前記電圧値増加手段は、温度変化により前記ボトム電圧信号の電圧値が減少する速度よりも、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる速度が速くなるように制御する手段、を含むことを特徴とする。
請求項15記載の発明は、モータであって、請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の電圧信号変換回路を備えることを特徴とする。
本発明に係る電圧信号変換回路は、ピークホールド回路、ボトムホールド回路、中間電圧信号生成回路、矩形波電圧信号生成回路を備えている。ピークホールド回路は、センサ電圧信号の電圧値のうち最大値を電圧値とするピーク電圧信号を生成する。ボトムホールド回路は、センサ電圧信号の電圧値のうち最小値を電圧値とするボトム電圧信号を生成する。中間電圧信号生成回路は、ピーク電圧信号の電圧値とボトム電圧信号の電圧値の平均値を電圧値とする中間電圧信号を生成する。矩形波電圧信号生成回路は、センサ電圧信号の電圧値と中間電圧信号の電圧値の大小関係に基づく矩形波電圧信号を生成する。
本発明に係る電圧信号変換回路においては、矩形波電圧信号生成回路に入力されるセンサ電圧信号の交流成分が小さくなることはない。また、矩形波電圧信号生成回路に入力される中間電圧信号が、直流成分のみならず交流成分をも含むことはない。そのため、モータ駆動速度が遅いためにセンサ電圧信号の周波数が低いときであっても、モータと磁気抵抗センサシステムを備えるモータシステムは、モータ駆動速度を精度よく計測することができて、モータ電流値を適切なタイミングで設定することができる。
モータ温度の時間変化などにより、センサ電圧信号の電圧振幅または振幅中心は変化する。しかし、本発明に係る電圧信号変換回路は、センサ電圧信号の電圧振幅または振幅中心の変化に追従して、正確にピーク電圧信号およびボトム電圧信号を生成して、ひいては、正確に中間電圧信号を生成することができる。そのため、モータ温度の時間変化などがあるときでも、電圧信号変換回路は正確に矩形波電圧信号を生成することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。最初に、磁気抵抗センサシステムの概略について説明する。次に、本発明に係る電圧信号変換回路について説明する。また、モータ駆動による電圧信号の時間変化について説明する。最後に、電圧信号変換回路が温度変化に追従する方法について説明する。
{磁気抵抗センサシステムの概略}
図1(a)は、磁気抵抗センサシステムの概略を示す図である。センサ磁石1は、モータロータと同軸上に取り付けられている。そのため、センサ磁石1は、モータ駆動時においてモータロータと一体的に回転するのである。センサ磁石1の回転方向は、矢印Iの方向である。また、センサ磁石1は、略円板形状を有するディスク円周に沿って、多極に着磁されている。図1においては、センサ磁石1のディスク円周には、N極またはS極を示すNまたはSを付している。
図1(a)は、磁気抵抗センサシステムの概略を示す図である。センサ磁石1は、モータロータと同軸上に取り付けられている。そのため、センサ磁石1は、モータ駆動時においてモータロータと一体的に回転するのである。センサ磁石1の回転方向は、矢印Iの方向である。また、センサ磁石1は、略円板形状を有するディスク円周に沿って、多極に着磁されている。図1においては、センサ磁石1のディスク円周には、N極またはS極を示すNまたはSを付している。
磁気抵抗素子2A、2Bは、センサ磁石1の着磁幅の1/2を間隔として、センサ磁石1の近傍に固定して配置されている。また、磁気抵抗素子2Aは定電圧電源により定電圧が印加される側に接続されて、磁気抵抗素子2Bは接地側に接続されている。本実施の形態においては、定電圧電源による定電圧として5Vが印加されている。そして、磁気抵抗素子2A、2Bの接続点においてセンサ電圧信号が生成されて、図2および図3において説明する電圧信号変換回路にセンサ電圧信号が出力される。ここで、センサ電圧信号が生成される方法について説明する。
図1(b)は、センサ磁石1と磁気抵抗素子2A、2Bの位置関係の時間変化を示す図である。図1(b)においては、センサ磁石1のディスク円周が平面上に展開されて示されている。また、磁気抵抗素子2A、2Bの断面が模式的に示されている。さらに、図1(b)の最上段で示した初期状態からセンサ磁石1のディスク円周上の一点Jが移動した距離dが、着磁幅λを単位として示されている。ここで、センサ磁石1のディスク円周上の一点Jはドットにより示されている。モータ駆動時において距離dが増加するときに、センサ磁石1のディスク円周は矢印Iの方向に移動しているが、磁気抵抗素子2A、2Bは移動していないのである。
磁気抵抗素子2A、2Bは、負の磁気抵抗効果または正の磁気抵抗効果のうち、どちらの磁気抵抗効果を示していてもよい。磁気抵抗素子2A、2Bが負の磁気抵抗効果を示しているときには、磁気抵抗素子2A、2Bが検知する磁場について、図1(b)における左右方向成分が大きいときに、磁気抵抗素子2A、2Bの抵抗値は小さくなる。磁気抵抗素子2A、2Bの近傍に示されている矢印Tは、磁気抵抗素子2A、2Bが検知する磁場の左右方向成分の大きさおよび方向を示している。ここで、センサ磁石1のディスク円周近傍における磁力線は、N極中心からそのN極中心に隣接するS極中心までに向けて主に分布している。
距離dが0である状態においては、磁気抵抗素子2A、2Bが検知する磁場の左右方向成分は、大きさおよび方向を同じくしている。そのため、磁気抵抗素子2A、2Bの抵抗値は同一であり、センサ電圧信号の電圧値は2.5Vになる。
距離dがλ/4である状態においては、磁気抵抗素子2Aが検知する磁場の左右方向成分は、磁気抵抗素子2Bが検知する磁場の左右方向成分よりも大きい。そのため、磁気抵抗素子2Aの抵抗値は磁気抵抗素子2Bの抵抗値より小さく、センサ電圧信号の電圧値は2.5Vより大きくなる。
距離dがλ/2である状態においては、磁気抵抗素子2A、2Bが検知する磁場の左右方向成分は、大きさを同じくしているが、方向を相互に逆方向としている。そのため、磁気抵抗素子2A、2Bの抵抗値は同一であり、センサ電圧信号の電圧値は2.5Vになる。
距離dが3λ/4である状態においては、磁気抵抗素子2Aが検知する磁場の左右方向成分は、磁気抵抗素子2Bが検知する磁場の左右方向成分よりも小さい。そのため、磁気抵抗素子2Aの抵抗値は磁気抵抗素子2Bの抵抗値より大きく、センサ電圧信号の電圧値は2.5Vより小さくなる。
距離dがλである状態においては、磁気抵抗素子2A、2Bが検知する磁場の左右方向成分は、大きさおよび方向を同じくしている。そのため、磁気抵抗素子2A、2Bの抵抗値は同一であり、センサ電圧信号の電圧値は2.5Vになる。
図1(c)は、センサ電圧信号の電圧値の時間変化を示す図である。センサ電圧信号の電圧値は、モータ駆動時において距離dが増加するときに、着磁幅λを周期として一定振幅で周期変化する。図1(c)においては、センサ電圧信号の電圧値の周期変化を、正弦波を用いて示している。もっとも、センサ磁石1および磁気抵抗素子2A、2Bの形状によっては、センサ電圧信号の電圧値の周期変化を、正弦波を用いて示すことができない場合が多い。しかし、この場合であっても、センサ電圧信号の電圧値は着磁幅λを周期として一定振幅で周期変化するため、本発明を適用することは可能である。
{電圧信号変換回路の構成}
図2および図3は、電圧信号変換回路の構成を示す図である。磁気抵抗素子2A、2Bは、磁気抵抗センサを構成している。オペアンプ3P、ダイオード4P、コンデンサ5Pは、ピークホールド回路を構成している。オペアンプ3B、ダイオード4B、コンデンサ5Bは、ボトムホールド回路を構成している。中間電圧信号生成回路6については、図4ないし図7において説明する構成例をあげることができる。コンパレータ7、抵抗8は、矩形波電圧信号生成回路を構成している。
図2および図3は、電圧信号変換回路の構成を示す図である。磁気抵抗素子2A、2Bは、磁気抵抗センサを構成している。オペアンプ3P、ダイオード4P、コンデンサ5Pは、ピークホールド回路を構成している。オペアンプ3B、ダイオード4B、コンデンサ5Bは、ボトムホールド回路を構成している。中間電圧信号生成回路6については、図4ないし図7において説明する構成例をあげることができる。コンパレータ7、抵抗8は、矩形波電圧信号生成回路を構成している。
抵抗9P、9Bは、モータシステムの温度が徐々に変化するときであっても、電圧信号変換回路を適切に制御させるための構成要素である。これらの構成要素については、後で詳しく説明する。以下の説明では、磁気抵抗センサ、ピークホールド回路、ボトムホールド回路、中間電圧信号生成回路、矩形波電圧信号生成回路について説明する。これらの回路については、図2および図3で示した電圧信号変換回路において共通している。
磁気抵抗センサは、図1で示した磁気抵抗センサと同一のものである。すなわち、磁気抵抗素子2Aは定電圧電源により定電圧が印加される側に接続されて、磁気抵抗素子2Bは接地側に接続されている。そして、磁気抵抗素子2A、2Bの接続点において、図1(c)で示した時間変化を示すセンサ電圧信号が出力されるのである。
ピークホールド回路は、点Sにおいて入力したセンサ電圧信号の電圧値のうち最大値を採用して、最大値を電圧値とするピーク電圧信号を点Pにおいて出力する。すなわち、ピークホールド回路が入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、ピークホールド回路が現状において出力しているピーク電圧信号の電圧値よりも大きいならば、ピーク電圧信号の電圧値はこのセンサ電圧信号の電圧値に更新されるのである。しかし、ピークホールド回路が入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、ピークホールド回路が現状において出力しているピーク電圧信号の電圧値よりも小さいならば、ピーク電圧信号の電圧値は更新されないのである。
図1(c)において示したように、センサ磁石1のディスク円周が移動した距離dが増加するにしたがって、センサ電圧信号の電圧値は一定振幅で周期的に変化している。そのため、モータ駆動の定常状態においては、ピーク電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の最大値を維持しているのである。ピークホールド回路の構成要素について、以下に説明する。
オペアンプ3Pは、非反転入力端子において、センサ電圧信号を入力する。また、オペアンプ3Pは、反転入力端子において、すでにピーク電圧信号を入力している。そのため、オペアンプ3Pは、ダイオード4Pがなければ、電圧フォロア回路を構成することになる。すなわち、オペアンプ3Pは、ピーク電圧信号の電圧値を、新たなセンサ電圧信号の電圧値に常に更新することになる。
しかし、オペアンプ3Pの負帰還部分には、オペアンプ3Pの反転入力端子への入力方向に対して、整流方向を順方向に設定しているダイオード4Pが介在する。そのため、オペアンプ3Pが入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、オペアンプ3Pがすでに入力しているピーク電圧信号の電圧値よりも大きいときにのみ、オペアンプ3Pの負帰還部分が導通する。そして、ピーク電圧信号の電圧値がこのセンサ電圧信号の電圧値に更新されるのである。
コンデンサ5Pの一方の電極は点P側に接続されて、コンデンサ5Pの他方の電極は接地側に接続される。コンデンサ5Pはピーク電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する。そのため、モータ駆動の定常状態においては、ピーク電圧信号の電圧値をセンサ電圧信号の電圧値の最大値に維持できる。
ボトムホールド回路は、点Sにおいて入力したセンサ電圧信号の電圧値のうち最小値を採用して、最小値を電圧値とするボトム電圧信号を点Bにおいて出力する。すなわち、ボトムホールド回路が入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、ボトムホールド回路が現状において出力しているボトム電圧信号の電圧値よりも小さいならば、ボトム電圧信号の電圧値はこのセンサ電圧信号の電圧値に更新されるのである。しかし、ボトムホールド回路が入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、ボトムホールド回路が現状において出力しているボトム電圧信号の電圧値よりも大きいならば、ボトム電圧信号の電圧値は更新されないのである。
図1(c)において示したように、センサ磁石1のディスク円周が移動した距離dが増加するにしたがって、センサ電圧信号の電圧値は一定振幅で周期的に変化している。そのため、モータ駆動の定常状態においては、ボトム電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の最小値を維持しているのである。ボトムホールド回路の構成要素について、以下に説明する。
オペアンプ3Bは、非反転入力端子において、センサ電圧信号を入力する。また、オペアンプ3Bは、反転入力端子において、すでにボトム電圧信号を入力している。そのため、オペアンプ3Bは、ダイオード4Bがなければ、電圧フォロア回路を構成することになる。すなわち、オペアンプ3Bは、ボトム電圧信号の電圧値を、新たなセンサ電圧信号の電圧値に常に更新することになる。
しかし、オペアンプ3Bの負帰還部分には、オペアンプ3Bの反転入力端子への入力方向に対して、整流方向を逆方向に設定しているダイオード4Bが介在する。そのため、オペアンプ3Bが入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、オペアンプ3Bがすでに入力しているボトム電圧信号の電圧値よりも小さいときにのみ、オペアンプ3Bの負帰還部分が導通する。そして、ボトム電圧信号の電圧値がこのセンサ電圧信号の電圧値に更新されるのである。
コンデンサ5Bの一方の電極は点B側に接続されて、コンデンサ5Bの他方の電極は接地側に接続される。コンデンサ5Bはボトム電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する。そのため、モータ駆動の定常状態においては、ボトム電圧信号の電圧値をセンサ電圧信号の電圧値の最小値に維持できる。
中間電圧信号生成回路は、ピーク電圧信号を点Pにおいて入力して、ボトム電圧信号を点Bにおいて入力する。そして、中間電圧信号生成回路は、ピーク電圧信号の電圧値とボトム電圧信号の電圧値の平均値を採用して、平均値を電圧値とする中間電圧信号を点Mにおいて出力する。
モータ駆動の定常状態においては、ピーク電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の最大値を維持しており、ボトム電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の最小値を維持している。そのため、中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の直流成分を維持しているのである。中間電圧信号生成回路の構成例について、図4ないし図7を用いて以下に説明する。図4ないし図7は、中間電圧信号生成回路の構成例を示す図である。
図4で示した中間電圧信号生成回路は、抵抗61P、61Bなどから構成されている。抵抗61P、61Bは直列に接続されており、同一の抵抗値を有している。そして、ピーク電圧信号が抵抗61Pに対して入力されて、ボトム電圧信号が抵抗61Bに対して入力される。そのため、中間電圧信号が抵抗61P、61Bの接続点において出力されるのである。
図5で示した中間電圧信号生成回路は、抵抗62P、62B、オペアンプ63などから構成されている。抵抗62P、62Bは直列に接続されており、同一の抵抗値を有している。オペアンプ63は電圧フォロア回路を構成している。そして、ピーク電圧信号が抵抗62Pに対して入力されて、ボトム電圧信号が抵抗62Bに対して入力される。そのため、中間電圧信号がオペアンプ63の出力端子において出力されるのである。
図6で示した中間電圧信号生成回路は、加算回路64、反転増幅回路65などから構成されている。加算回路64は、ピーク電圧信号(電圧値Vp)とボトム電圧信号(電圧値Vb)を入力して、電圧信号(電圧値−(Vp+Vb))を出力する。そして、反転増幅回路65は、電圧信号(電圧値−(Vp+Vb))を入力して、中間電圧信号(電圧値(Vp+Vb)/2)を出力する。
図6で示した中間電圧信号生成回路においては、加算回路64の増幅率は1であり、反転増幅回路65の増幅率は1/2である。しかし、加算回路64の増幅率と反転増幅回路65の増幅率の積が1/2であれば、加算回路64と反転増幅回路65により中間電圧信号を生成することができる。
図7で示した中間電圧信号生成回路は、反転増幅回路66P、66B、加算回路67などから構成されている。反転増幅回路66Pは、ピーク電圧信号(電圧値Vp)を入力して、電圧信号(電圧値−Vp/2)を出力する。反転増幅回路66Bは、ボトム電圧信号(電圧値Vb)を入力して、電圧信号(電圧値−Vb/2)を出力する。そして、加算回路67は、電圧信号(電圧値−Vp/2)と電圧信号(電圧値−Vb/2)を入力して、中間電圧信号(電圧値(Vp+Vb)/2)を出力する。
図7で示した中間電圧信号生成回路においては、反転増幅回路66P、66Bの増幅率は1/2であり、加算回路67の増幅率は1である。しかし、反転増幅回路66P、66Bの増幅率が同一であり、反転増幅回路66P、66Bの増幅率と加算回路67の増幅率の積が1/2であれば、反転増幅回路66P、66Bと加算回路67により中間電圧信号を生成することができる。
矩形波電圧信号生成回路は、センサ電圧信号を点Sにおいて入力して、中間電圧信号を点Mにおいて入力する。そして、矩形波電圧信号生成回路は、センサ電圧信号の電圧値と中間電圧信号の電圧値を比較して、これらの電圧値の大小関係に基づいて矩形波電圧信号を点Rにおいて出力する。
モータ駆動の定常状態においては、センサ電圧信号の電圧値は一定振幅で周期的に変化しており、中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の直流成分を維持している。そのため、矩形波電圧信号はデューティー比50%を有するため、モータシステムはモータ電流値を適切なタイミングで設定することができるのである。矩形波電圧信号生成回路の構成要素について、以下に説明する。
コンパレータ7は、非反転入力端子において、中間電圧信号を入力する。また、コンパレータ7は、反転入力端子において、センサ電圧信号を入力する。そして、コンパレータ7は、センサ電圧信号の電圧値と中間電圧信号の電圧値を比較する。センサ電圧信号の電圧値が中間電圧信号の電圧値よりも大きいならば、矩形波電圧信号の電圧値はLowになるのである。センサ電圧信号の電圧値が中間電圧信号の電圧値よりも小さいならば、矩形波電圧信号の電圧値はHighになるのである。
抵抗8の一端は点R側に接続されて、抵抗8の他端は一定電圧側に接続される。これにより、矩形波電圧信号の電圧値は、Highとしてその一定電圧値をとるのである。
本発明に係る電圧信号変換回路についてまとめる。電圧信号変換回路が出力する矩形波電圧信号は、電圧信号変換回路が入力するセンサ電圧信号について、全電圧成分と直流電圧成分の大小関係が判断されることにより生成される。モータシステムがモータ電流値を適切なタイミングで設定するためには、矩形波電圧信号はデューティー比50%を有することが望ましい。すなわち、全電圧成分が十分に大きな電圧振幅を有して、直流電圧成分が全電圧成分から適切に抽出されることにより、全電圧成分と直流電圧成分の大小関係が正確に判断されることが望ましい。
本発明に係る電圧信号変換回路においては、全電圧成分は直接的にコンパレータ7の反転入力端子に入力されている。また、直流電圧成分は高周波数フィルタ回路を用いることなく、ピークホールド回路、ボトムホールド回路、中間電圧信号生成回路を用いて、コンパレータ7の非反転入力端子に入力されている。
そのため、センサ電圧信号の周波数に依存することなく、全電圧成分の電圧振幅は十分に大きい。また、センサ電圧信号の周波数が低いときであっても、直流電圧成分は交流電圧成分を含むことなく、全電圧成分から適切に抽出される。すなわち、矩形波電圧信号はデューティー比50%を有するため、モータ駆動速度が遅いためにセンサ電圧信号の周波数が低いときであっても、モータシステムはモータ駆動速度を精度よく計測することができて、モータ電流値を適切なタイミングで設定することができるのである。
{モータ駆動による電圧信号の時間変化}
図8および図9は、モータ駆動による電圧信号の時間変化を示す図である。図8においては、モータ駆動開始時にセンサ磁石1は距離d=0の位置にある。図9においては、モータ駆動開始時にセンサ磁石1は距離d=λ/4の位置にある。図8および図9において、横軸は距離dを示しており、縦軸は各電圧信号の電圧値Vを示している。また、時間が経過するに伴って、距離dが増加している。すなわち、センサ磁石1はモータ駆動開始時から、矢印Iの方向に回転し続けているのである。
図8および図9は、モータ駆動による電圧信号の時間変化を示す図である。図8においては、モータ駆動開始時にセンサ磁石1は距離d=0の位置にある。図9においては、モータ駆動開始時にセンサ磁石1は距離d=λ/4の位置にある。図8および図9において、横軸は距離dを示しており、縦軸は各電圧信号の電圧値Vを示している。また、時間が経過するに伴って、距離dが増加している。すなわち、センサ磁石1はモータ駆動開始時から、矢印Iの方向に回転し続けているのである。
まず、図8における電圧信号の時間変化について説明する。モータ駆動開始時において、センサ磁石1が距離d=0の位置にあるときには、センサ電圧信号の電圧値は約2.5Vである。磁気抵抗素子2A、2Bが完全に同一の磁気抵抗素子であるとは限らないため、センサ電圧信号の電圧値は2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値になるのである。センサ磁石1が回転しているときには、センサ電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値を中心として、一定の電圧振幅を有する周期変化を行なう。
センサ磁石1が距離d=0の位置にあるときには、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値である。そして、中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値である。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値と同一であるため、矩形波電圧信号の電圧値は不定となるのである。
センサ磁石1が距離d=0の位置から距離d=λ/4の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ増加する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値を更新し続けることになる。しかし、センサ電圧信号の電圧値は、その最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号の電圧値は、センサ電圧信号の電圧値と同様に、一定の電圧振幅分だけ増加する。しかし、ボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅の半分だけ増加する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも小さいため、矩形波電圧信号の電圧値はLowとなるのである。
センサ磁石1が距離d=λ/4の位置から距離d=λ/2の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ減少する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。
センサ磁石1が距離d=λ/4の位置から距離d=λ/2の位置まで移動するときには、センサ電圧信号と中間電圧信号の電圧値の大小関係が途中で入れ替わる。センサ電圧信号と中間電圧信号の大小関係が入れ替わるときには、センサ磁石1が距離d=αの位置にあるとする。センサ磁石1が距離d=λ/4の位置から距離d=αの位置まで移動するときには、中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも小さいため、矩形波電圧信号の電圧値はLowとなるのである。センサ磁石1が距離d=αの位置から距離d=λ/2の位置まで移動するときには、中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はHighとなるのである。
センサ磁石1が距離d=λ/2の位置から距離d=3λ/4の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ減少する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値を更新することはない。しかし、センサ電圧信号の電圧値は、その最小値を更新し続けることになる。そのため、ピーク電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。しかし、ボトム電圧信号の電圧値は、センサ電圧信号の電圧値と同様に、一定の電圧振幅分だけ減少する。そして、中間電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅の半分だけ減少する。すなわち、中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値に戻るのである。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はHighとなるのである。
センサ磁石1が距離d=3λ/4の位置から距離d=λの位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ増加する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はHighとなるのである。
センサ磁石1が距離d=λの位置から距離d=3λ/2の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、周期変化のうち半周期分の変化を行なう。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも小さいため、矩形波電圧信号の電圧値はLowとなるのである。
センサ磁石1が距離d=3λ/2の位置から距離d=2λの位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、周期変化のうち半周期分の変化を行なう。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はHighとなるのである。
センサ磁石1がさらに回転を続けるときには、センサ磁石1が距離d=λの位置から距離d=2λの位置まで移動するときにおける電圧信号の時間変化が繰り返して行なわれる。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値を中心として、一定の電圧振幅を有する周期変化を行なう。また、中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値を維持する。そして、矩形波電圧信号の電圧値は、デューティー比を50%として、HighまたはLowを採用するのである。
矩形波電圧信号のデューティー比が50%であるためには、中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値であることが必要である。センサ磁石1が距離d=0の位置から距離d=3λ/4の位置まで移動するときには、中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値に落ち着いていない。しかし、センサ磁石1が距離d=3λ/4の位置を超えたときには、中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値に落ち着いている。そのため、モータシステムがモータ駆動速度を精度よく計測して、モータ電流値を適切なタイミングで設定するときに、特段の問題は生じないのである。
次に、図9における電圧信号の時間変化について説明する。モータ駆動開始時において、センサ磁石1が距離d=λ/4の位置にあるときには、センサ電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値に、さらに一定の電圧振幅分を加えた電圧値である。センサ磁石1が回転しているときには、センサ電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値を中心として、一定の電圧振幅を有する周期変化を行なう。
センサ磁石1が距離d=λ/4の位置にあるときには、ピーク電圧信号、ボトム電圧信号および中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値に、さらに一定の電圧振幅分を加えた電圧値である。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値と同一であるため、矩形波電圧信号の電圧値は不定となるのである。
センサ磁石1が距離d=λ/4の位置から距離d=3λ/4の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅の2倍分だけ減少する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値を更新することはない。しかし、センサ電圧信号の電圧値は、その最小値を更新し続けることになる。そのため、ピーク電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。しかし、ボトム電圧信号の電圧値は、センサ電圧信号の電圧値と同様に、一定の電圧振幅の2倍分だけ減少する。そして、中間電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ減少する。すなわち、中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値に到達するのである。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はHighとなるのである。
センサ磁石1が距離d=3λ/4の位置から距離d=λの位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ増加する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はHighとなるのである。
センサ磁石1がさらに回転を続けるときには、図8を用いて説明したように、センサ磁石1が距離d=λの位置から距離d=2λの位置まで移動するときにおける電圧信号の時間変化が繰り返して行なわれる。センサ磁石1が距離d=3λ/4の位置を超えたときには、中間電圧信号の電圧値は、2.5Vにオフセット電圧値を加えた電圧値に落ち着いている。そのため、モータ駆動開始時におけるセンサ磁石1の位置にかかわらず、モータシステムがモータ駆動速度を精度よく計測して、モータ電流値を適切なタイミングで設定するときに、特段の問題は生じないのである。
{電圧信号変換回路が温度変化に追従する方法}
図8および図9で示したモータ駆動による電圧信号の時間変化においては、モータ温度の時間変化などは考慮されていない。しかし、実際の磁気抵抗センサシステムにおいては、モータ温度が時間変化したりすることにより、センサ電圧信号の電圧振幅またはオフセット電圧も時間変化する。
図8および図9で示したモータ駆動による電圧信号の時間変化においては、モータ温度の時間変化などは考慮されていない。しかし、実際の磁気抵抗センサシステムにおいては、モータ温度が時間変化したりすることにより、センサ電圧信号の電圧振幅またはオフセット電圧も時間変化する。
この場合においても、電圧信号変換回路は正確にピーク電圧信号およびボトム電圧信号、中間電圧信号、矩形波電圧信号を生成することができる。まず、電圧信号変換回路がモータ温度の時間変化に追従できないと仮定するときに、以下に掲げる具体的な場合における問題点をあげる。
具体的な場合の1例目として、センサ電圧信号の電圧振幅が小さくなるが、センサ電圧信号のオフセット電圧が変化しない場合について説明する。ピークホールド回路が新たに入力するセンサ電圧信号の電圧値の最大値は、ピークホールド回路が現状において出力しているピーク電圧信号の電圧値より小さくなる。また、ボトムホールド回路が新たに入力するセンサ電圧信号の電圧値の最小値は、ボトムホールド回路が現状において出力しているボトム電圧信号の電圧値より大きくなる。そのため、センサ電圧信号の電圧振幅が小さくなったときに、ピークホールド回路およびボトムホールド回路は、それぞれピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値を更新することができない。
具体的な場合の2例目として、センサ電圧信号の電圧振幅は変化しないが、センサ電圧信号のオフセット電圧が正の方向に変化する場合について説明する。ピークホールド回路が新たに入力するセンサ電圧信号の電圧値の最大値は、ピークホールド回路が現状において出力しているピーク電圧信号の電圧値より大きくなる。また、ボトムホールド回路が新たに入力するセンサ電圧信号の電圧値の最小値は、ボトムホールド回路が現状において出力しているボトム電圧信号の電圧値より大きくなる。そのため、センサ電圧信号のオフセット電圧が正の方向に変化したときに、ピークホールド回路はピーク電圧信号の電圧値を更新することができるが、ボトムホールド回路はボトム電圧信号の電圧値を更新することができない。
次に、センサ電圧信号の電圧振幅またはオフセット電圧が変化する場合であっても、電圧信号変換回路が正確に矩形波電圧信号を生成することができる方法について説明する。具体的には、図2および図3で示した電圧信号変換回路についてこの順序で説明する。また、図4で示した中間信号生成回路6を使用する場合について説明する。
図2の電圧信号変換回路においては、点Pにおいて出力されるピーク電圧信号の電圧値は、点Bにおいて出力されるボトム電圧信号の電圧値より大きい。そのため、コンデンサ5Pは中間電圧信号生成回路6を介して点B側に放電する。また、コンデンサ5Bは中間電圧信号生成回路6を介して点P側から充電する。すなわち、中間電圧信号生成回路6は、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号から中間電圧信号を生成するのみならず、コンデンサ5Pの放電およびコンデンサ5Bの充電をも担うのである。
コンデンサ5Pが放電を行なうときには、点Pにおいて出力されるピーク電圧信号の電圧値は減少する。すなわち、ピークホールド回路はピーク電圧信号の電圧値を増加させる方向に作用するが、中間電圧信号生成回路6はピーク電圧信号の電圧値を減少させる方向に作用する。そのため、ピークホールド回路および中間電圧信号生成回路6が協調することにより、正確なピーク電圧信号が生成されるのである。
コンデンサ5Bが充電を行なうときには、点Bにおいて出力されるボトム電圧信号の電圧値は増加する。すなわち、ボトムホールド回路はボトム電圧信号の電圧値を減少させる方向に作用するが、中間電圧信号生成回路6はボトム電圧信号の電圧値を増加させる方向に作用する。そのため、ボトムホールド回路および中間電圧信号生成回路6が協調することにより、正確なボトム電圧信号が生成されるのである。
以上に説明したことにより、モータ温度が時間変化したりすることにより、センサ電圧信号の電圧振幅またはオフセット電圧が時間変化するとしても、図2の電圧信号変換回路は正確な矩形波信号を生成することができる。
図2の電圧信号変換回路は、モータ温度の時間変化に追従して、正確な矩形波電圧信号を生成することが望ましい。そのためには、コンデンサ5P、5Bの静電容量および抵抗61P、61Bの抵抗値により決定される時定数が、モータ温度が変化する時間スケールなどと比較して、充分に小さいことが望ましい。
図3の電圧信号変換回路においては、図2の電圧信号変換回路と比較して、抵抗9P、9Bが構成要素として新たに追加される。抵抗9Pの一端は点P側に接続されて、抵抗9Pの他端は接地側に接続される。また、抵抗9Bの一端は点B側に接続されて、抵抗9Bの他端は定電圧電源により定電圧が印加される側に接続される。
点Pにおいて出力されるピーク電圧信号の電圧値は接地電圧値より充分に大きい。そのため、コンデンサ5Pは接地側に放電する。また、点Bにおいて出力されるボトム電圧信号の電圧値は定電圧電源による定電圧値より充分に小さい。そのため、コンデンサ5Bは定電圧電源により定電圧が印加される側から充電する。
コンデンサ5Pが放電するためには、抵抗9Pの他端が必ずしも接地側に接続されている必要はない。抵抗9Pの他端にボトム電圧より低い電圧が印加されていればよい。また、コンデンサ5Bが充電するためには、抵抗9Bの他端が必ずしも定電圧電源により定電圧が印加される側に接続されている必要はない。抵抗9Bの他端にピーク電圧より高い電圧が印加されていればよい。さらに、コンデンサ5P、5Bの静電容量および抵抗9P、9Bの抵抗値により決定される時定数が、モータ温度が変化する時間スケールなどと比較して、充分に小さいことが望ましい。
図2および図3の電圧信号変換回路がさらに正確な矩形波電圧信号を生成するためには、オペアンプ3P、3B、7について、入力オフセット電圧をできる限り小さくすることが望ましい。また、抵抗61P、61Bの抵抗値をできる限り等しくすることが望ましい。
1 センサ磁石
2A、2B 磁気抵抗素子
3P、3B オペアンプ
4P、4B ダイオード
5P、5B コンデンサ
6 中間電圧信号生成回路
7 コンパレータ
8 抵抗
9P、9B 抵抗
2A、2B 磁気抵抗素子
3P、3B オペアンプ
4P、4B ダイオード
5P、5B コンデンサ
6 中間電圧信号生成回路
7 コンパレータ
8 抵抗
9P、9B 抵抗
Claims (15)
- 多極に着磁された磁石による磁場を検知する磁気抵抗センサから、前記磁石と前記磁気抵抗センサとの相対的な位置の移動変化による磁場の変化に基づくセンサ電圧信号を入力して、前記センサ電圧信号を矩形波電圧信号に変換する電圧信号変換回路であって、
前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値のうち最大値を採用して、前記最大値を電圧値とするピーク電圧信号を出力するピークホールド回路と、
前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値のうち最小値を採用して、前記最小値を電圧値とするボトム電圧信号を出力するボトムホールド回路と、
前記ピークホールド回路から入力した前記ピーク電圧信号の電圧値と、前記ボトムホールド回路から入力した前記ボトム電圧信号の電圧値と、の平均値を電圧値とする中間電圧信号を出力する中間電圧信号生成回路と、
前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値と、前記中間電圧信号生成回路から入力した前記中間電圧信号の電圧値と、の大小関係に基づいて前記矩形波電圧信号を出力する矩形波電圧信号生成回路と、
を備えることを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項1に記載の電圧信号変換回路において、
前記ピークホールド回路は、
非反転入力端子において前記センサ電圧信号を入力する第1演算増幅器と、
前記第1演算増幅器に係る負帰還部分における整流方向を、反転入力端子への入力方向に対して順方向に設定する第1整流器と、
前記ピーク電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する第1コンデンサと、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項1または請求項2に記載の電圧信号変換回路において、
前記ボトムホールド回路は、
非反転入力端子において前記センサ電圧信号を入力する第2演算増幅器と、
前記第2演算増幅器に係る負帰還部分における整流方向を、反転入力端子への入力方向に対して逆方向に設定する第2整流器と、
前記ボトム電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する第2コンデンサと、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、
前記中間電圧信号生成回路は、
相互に等しい抵抗値を有する2個の抵抗が直列に接続された分圧回路、
を含み、
前記分圧回路は、
一方の入力端子において前記ピーク電圧信号を入力する手段と、
他方の入力端子において前記ボトム電圧信号を入力する手段と、
前記2個の抵抗の接続点において前記中間電圧信号を出力する手段と、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、
前記矩形波電圧信号生成回路は、
前記センサ電圧信号の電圧値および前記中間電圧信号の電圧値を比較する比較回路、
を含み、
前記比較回路は、
一方の入力端子において前記センサ電圧信号を入力する手段と、
他方の入力端子において前記中間電圧信号を入力する手段と、
出力端子において前記矩形波電圧信号を出力する手段と、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、さらに、
前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる電圧値減少手段と、
前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる電圧値増加手段と、
を備えることを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項2に記載の電圧信号変換回路において、さらに、
前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる電圧値減少手段、
を備え、
前記電圧値減少手段は、
前記ピーク電圧信号の電圧値よりも低電圧側に、前記第1コンデンサから電荷を放電することにより、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる手段、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項7に記載の電圧信号変換回路において、
前記低電圧側は、
前記ボトム電圧信号が出力される側、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項7に記載の電圧信号変換回路において、
前記低電圧側は、
前記ボトム電圧信号の電圧値よりも低電圧が印加される側、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項6ないし請求項9のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、
前記電圧値減少手段は、
温度変化により前記ピーク電圧信号の電圧値が増加する速度よりも、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる速度が速くなるように制御する手段、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項3に記載の電圧信号変換回路において、さらに、
前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる電圧値増加手段、
を備え、
前記電圧値増加手段は、
前記ボトム電圧信号の電圧値よりも高電圧側から、前記第2コンデンサに電荷を充電することにより、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる手段、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項11に記載の電圧信号変換回路において、
前記高電圧側は、
前記ピーク電圧信号が出力される側、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項11に記載の電圧信号変換回路において、
前記高電圧側は、
前記ピーク電圧信号の電圧値よりも高電圧が印加される側、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項6または請求項11ないし請求項13のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、
前記電圧値増加手段は、
温度変化により前記ボトム電圧信号の電圧値が減少する速度よりも、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる速度が速くなるように制御する手段、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。 - 請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の電圧信号変換回路を備えることを特徴とするモータ。
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