JP2013195345A - Magnetic sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a magnetic field irrespective of direction of applied magnetic field and to suppress reduction of magnetic sensitivity associated with the direction of applied magnetic field.SOLUTION: A first bridge circuit 5 is constituted of first through fourth magnetoresistive elements R1-R4. The first bridge circuit 5 has maximum sensitivity to a magnetic field applied in first and second directions D1 and D2 and generates first and second output voltages Am and Ap which vary in phase with magnetic field intensity. A second bridge circuit 6 is constituted of fifth through eighth magnetoresistive elements R5-R8. The second bridge circuit 6 has maximum sensitivity to a magnetic field applied in third and fourth directions D3 and D4 and generates third and fourth output voltages Bm and Bp which vary in reverse phase with magnetic field intensity. When no magnetic field is being applied, values of the third and fourth output voltages Bm and Bp are between the first output voltage Am and the second output voltage Ap.

Description

本発明は、磁気検出素子を用いて磁界を検出する磁気センサに関する。   The present invention relates to a magnetic sensor that detects a magnetic field using a magnetic detection element.

一般に、4個の磁気抵抗素子をホイートストンブリッジ接続してなる磁気センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。そこで、このような従来技術による磁気センサ31について、図13を用いて説明する。   In general, a magnetic sensor formed by connecting four magnetoresistive elements to a Wheatstone bridge is known (for example, see Patent Document 1). Therefore, such a conventional magnetic sensor 31 will be described with reference to FIG.

磁気センサ31を構成する4個の磁気抵抗素子R11〜R14は、基板32の表面に設けられ、ブリッジ回路33を形成する。第1ないし第4の磁気抵抗素子R11,R12,R13,R14は、長い短冊状パターンと、短い短冊状パターンとを交互に直交させて接続することで、それぞれミアンダ状に形成される。第1および第2の磁気抵抗素子R11,R12における、短い短冊状パターンはX方向に伸長し、長い短冊状パターンはY方向に伸長する。このため、第1および第2の磁気抵抗素子R11,R12の抵抗値の変化は、X方向に印加される磁界に対して最も大きく、Y方向に印加される磁界に対して最も小さい。すなわち、第1および第2の磁気抵抗素子R11,R12は、X方向に印加される磁界に対して最大感度を有する。第3および第4の磁気抵抗素子R13,R14における、短い短冊状パターンはY方向に伸長し、長い短冊状パターンはX方向に伸長する。このため、第3および第4の磁気抵抗素子R13,R14の抵抗値の変化は、Y方向に印加される磁界に対して最も大きく、X方向に印加される磁界に対して最も小さい。すなわち、第3および第4の磁気抵抗素子R13,R14は、Y方向に印加される磁界に対して最大感度を有する。第1の磁気抵抗素子R11と第3の磁気抵抗素子R13とは、第1の接続端P11を介して直列接続されて第1の直列回路34をなし、第2の磁気抵抗素子R12と第4の磁気抵抗素子R14とは、第2の接続端P12を介して直列接続されて第2の直列回路35をなす。さらに、第1の直列回路34の第1の磁気抵抗素子R11側と第2の直列回路35の第4の磁気抵抗素子R14側とが第3の接続端P13を介して共通接続されると共に、第1の直列回路34の第3の磁気抵抗素子R13側と第2の直列回路35の第2の磁気抵抗素子R12側とが第4の接続端P14を介して共通接続される。第3の接続端P13には電源電圧Vccが印加されると共に、第4の接続端P14はグランドGNDに接続され、第1の接続端P11および第2の接続端P12を介して磁界強度に応じた出力電圧Cm,Cpが取り出される。なお、出力電圧Cm,Cpは、差動増幅器(図示せず)を介して差動増幅される。   Four magnetoresistive elements R11 to R14 constituting the magnetic sensor 31 are provided on the surface of the substrate 32 to form a bridge circuit 33. The first to fourth magnetoresistive elements R11, R12, R13, and R14 are each formed in a meander shape by connecting long strip patterns and short strip patterns alternately and orthogonally. In the first and second magnetoresistive elements R11 and R12, the short strip pattern extends in the X direction, and the long strip pattern extends in the Y direction. For this reason, the change in resistance value of the first and second magnetoresistive elements R11 and R12 is the largest for the magnetic field applied in the X direction and the smallest for the magnetic field applied in the Y direction. That is, the first and second magnetoresistive elements R11 and R12 have maximum sensitivity to the magnetic field applied in the X direction. In the third and fourth magnetoresistive elements R13 and R14, the short strip pattern extends in the Y direction, and the long strip pattern extends in the X direction. For this reason, the change in resistance value of the third and fourth magnetoresistive elements R13 and R14 is the largest for the magnetic field applied in the Y direction and the smallest for the magnetic field applied in the X direction. That is, the third and fourth magnetoresistive elements R13 and R14 have maximum sensitivity to the magnetic field applied in the Y direction. The first magnetoresistive element R11 and the third magnetoresistive element R13 are connected in series via the first connection end P11 to form a first series circuit 34, and the second magnetoresistive element R12 and the fourth magnetoresistive element R12 are connected to the fourth magnetoresistive element R12. The magnetoresistive element R14 is connected in series via the second connection end P12 to form a second series circuit 35. Further, the first magnetoresistive element R11 side of the first series circuit 34 and the fourth magnetoresistive element R14 side of the second series circuit 35 are commonly connected via the third connection end P13, and The third magnetoresistive element R13 side of the first series circuit 34 and the second magnetoresistive element R12 side of the second series circuit 35 are commonly connected via a fourth connection end P14. The power supply voltage Vcc is applied to the third connection terminal P13, and the fourth connection terminal P14 is connected to the ground GND, and it corresponds to the magnetic field intensity via the first connection terminal P11 and the second connection terminal P12. The output voltages Cm and Cp are taken out. The output voltages Cm and Cp are differentially amplified via a differential amplifier (not shown).

次に、図14ないし図17を参照しつつ、磁気センサ31に印加される磁界の磁界方向と磁界強度とを変えたときの、磁気センサ31の出力電圧Cm,Cpについて説明する。なお、磁界方向は、基線であるY方向を、反時計回りに回転した角度θを正であらわし、時計回りに回転した角度θを負であらわす。なお、磁界強度がプラス(+)の場合は、角度θの方向の磁界強度をあらわし、磁界強度がマイナス(−)の場合は、角度θの方向と逆向きの方向、すなわち、角度(θ±180°)の方向の磁界強度をあらわす。また、磁気抵抗素子R11〜R14の抵抗値は、磁界が印加されないとき、すなわち、磁界強度が0[mT]のときに、出力電圧Cmが出力電圧Cpよりも大きくなるように設定される。   Next, output voltages Cm and Cp of the magnetic sensor 31 when the magnetic field direction and the magnetic field strength of the magnetic field applied to the magnetic sensor 31 are changed will be described with reference to FIGS. As for the magnetic field direction, the angle θ rotated counterclockwise in the Y direction, which is the base line, is positive, and the angle θ rotated clockwise is negative. When the magnetic field strength is plus (+), it represents the magnetic field strength in the direction of the angle θ, and when the magnetic field strength is minus (−), the direction is opposite to the direction of the angle θ, that is, the angle (θ ± 180 °) represents the magnetic field strength. The resistance values of the magnetoresistive elements R11 to R14 are set so that the output voltage Cm is larger than the output voltage Cp when a magnetic field is not applied, that is, when the magnetic field strength is 0 [mT].

まず、図14を用いて、磁界方向の角度θが0度の場合(θ=0°)、すなわち、磁界方向がY方向の場合について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ31に印加していくと、第3および第4の磁気抵抗素子R13,R14の抵抗値は減少する。一方、第1および第2の磁気抵抗素子R11,R12にはX方向の成分が印加されないので、第1および第2の磁気抵抗素子R11,R12の抵抗値は殆ど変化しない。この結果、出力電圧Cmは減少し、出力電圧CPは増加する。すなわち、出力電圧Cm,Cpは反相で変化する。従って、θ=0°の場合は、磁界強度を徐々に増加させていくと、±Ba[mT]で出力電圧Cm,Cpはクロスする。このため、磁気センサ31の検出信号は、±Ba[mT]を閾値として、例えばLowレベルからHighレベルに切り換わるので、磁気センサ31は磁界を検出することができる。   First, the case where the angle θ of the magnetic field direction is 0 degree (θ = 0 °), that is, the case where the magnetic field direction is the Y direction will be described with reference to FIG. When the magnetic field intensity is gradually increased and applied to the magnetic sensor 31, the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R13 and R14 decrease. On the other hand, since no component in the X direction is applied to the first and second magnetoresistive elements R11 and R12, the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R11 and R12 hardly change. As a result, the output voltage Cm decreases and the output voltage CP increases. That is, the output voltages Cm and Cp change in opposite phases. Therefore, when θ = 0 °, the output voltages Cm and Cp cross at ± Ba [mT] when the magnetic field strength is gradually increased. For this reason, the detection signal of the magnetic sensor 31 is switched from, for example, a low level to a high level with ± Ba [mT] as a threshold value, so that the magnetic sensor 31 can detect a magnetic field.

次に、図15を用いて、磁界方向の角度θの絶対値が0度から45度の場合(0°<|θ|<45°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ31に印加していくと、X方向およびY方向の成分が増加する。なお、X方向の成分は、Y方向の成分よりも小さい。このため、第1ないし第4の磁気抵抗素子R11〜R14の抵抗値は減少するが、第1および第2の磁気抵抗素子R11,R12の抵抗値の変化量は、第3および第4の磁気抵抗素子R13,R14の抵抗値の変化量よりも小さい。この結果、出力電圧Cmは減少し、出力電圧CPは増加する。従って、0°<|θ|<45°の場合、磁界強度を徐々に増加させていくと、±Bb[mT]で出力電圧Cm,Cpはクロスする(Cm=Cp)。このため、磁気センサ31の検出信号は、±Bb[mT]を閾値として、例えばLowレベルからHighレベルに切り換わるので、磁気センサ31は磁界を検出することができる。なお、θ=0°の場合と比べて出力電圧Cm,Cpは緩やかに変化するため、|±Ba[mT]|<|±Bb[mT]|となる。   Next, the case where the absolute value of the angle θ in the magnetic field direction is 0 ° to 45 ° (0 ° <| θ | <45 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field strength is gradually changed greatly and applied to the magnetic sensor 31, components in the X direction and the Y direction increase. The component in the X direction is smaller than the component in the Y direction. For this reason, the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R11 to R14 decrease, but the amount of change in the resistance value of the first and second magnetoresistive elements R11 and R12 is the third and fourth magnetic resistance elements. It is smaller than the change amount of the resistance value of the resistance elements R13 and R14. As a result, the output voltage Cm decreases and the output voltage CP increases. Accordingly, in the case of 0 ° <| θ | <45 °, when the magnetic field strength is gradually increased, the output voltages Cm and Cp cross at ± Bb [mT] (Cm = Cp). For this reason, the detection signal of the magnetic sensor 31 is switched from, for example, a low level to a high level with ± Bb [mT] as a threshold value, so that the magnetic sensor 31 can detect a magnetic field. Since the output voltages Cm and Cp change more slowly than when θ = 0 °, | ± Ba [mT] | <| ± Bb [mT] |.

次に、図16を用いて、磁界方向の角度θの絶対値が45度の場合(|θ|=45°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ31に印加していくと、X方向およびY方向の成分が一様に増加する。このため、第1ないし第4の磁気抵抗素子R11〜R14の抵抗値は一様に減少する。この結果、出力電圧Cm,Cpは殆ど変化しない。従って、|θ|=45°の場合は、磁界強度を徐々に増加させていっても、出力電圧Cm,Cpはクロスしない。このため、磁気センサ31の検出信号は、例えばLowレベルからHighレベルに切り換わらないので、磁気センサ31は磁界を検出することができない。   Next, the case where the absolute value of the angle θ in the magnetic field direction is 45 degrees (| θ | = 45 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field strength is gradually increased and applied to the magnetic sensor 31, the components in the X direction and the Y direction increase uniformly. For this reason, the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R11 to R14 are uniformly reduced. As a result, the output voltages Cm and Cp hardly change. Therefore, when | θ | = 45 °, the output voltages Cm and Cp do not cross even if the magnetic field strength is gradually increased. For this reason, since the detection signal of the magnetic sensor 31 does not switch from the Low level to the High level, for example, the magnetic sensor 31 cannot detect the magnetic field.

次に、図17を用いて、磁界方向の角度θの絶対値が45度から90度の場合(45°<|θ|<90°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ31に印加していくと、X方向およびY方向の成分が増加する。なお、X方向の成分は、Y方向の成分よりも大きい。このため、第1ないし第4の磁気抵抗素子R11〜R14の抵抗値は減少するが、第1および第2の磁気抵抗素子R11,R12の抵抗値の変化量は、第3および第4の磁気抵抗素子R13,R14の抵抗値の変化量よりも大きい。この結果、出力電圧Cmは増加し、出力電圧CPは減少する。従って、45°<|θ|<90°の場合は、磁界強度を徐々に増加させていっても、出力電圧Cm,Cpはクロスしない。このため、磁気センサ31の検出信号は、例えばLowレベルからHighレベルに切り換わらないので、磁気センサ31は磁界を検出することができない。   Next, the case where the absolute value of the angle θ in the magnetic field direction is 45 degrees to 90 degrees (45 ° <| θ | <90 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field strength is gradually changed greatly and applied to the magnetic sensor 31, components in the X direction and the Y direction increase. Note that the component in the X direction is larger than the component in the Y direction. For this reason, the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R11 to R14 decrease, but the amount of change in the resistance value of the first and second magnetoresistive elements R11 and R12 is the third and fourth magnetic resistance elements. It is larger than the amount of change in the resistance values of the resistance elements R13 and R14. As a result, the output voltage Cm increases and the output voltage CP decreases. Therefore, when 45 ° <| θ | <90 °, the output voltages Cm and Cp do not cross even if the magnetic field strength is gradually increased. For this reason, since the detection signal of the magnetic sensor 31 does not switch from the Low level to the High level, for example, the magnetic sensor 31 cannot detect the magnetic field.

特開平9−283735号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-283735

このように、従来技術による磁気センサでは、磁気センサに印加される磁界の磁界方向を変えていくと、磁界方向を検出できない領域が発生するという問題があった。また、磁気センサに印加される磁界の磁界方向と磁界強度とを変えていくと、磁気センサを構成する4個の磁気抵抗素子の抵抗値の変化量が異なるため、磁気センサの検出電圧の変化が異なる。この結果、磁気センサが磁界を検出するときの閾値が、磁界方向によって大きく変わる。すなわち、磁界方向によって、磁気センサの磁気感度が一定しないという問題があった。   As described above, the conventional magnetic sensor has a problem that when the magnetic field direction of the magnetic field applied to the magnetic sensor is changed, a region where the magnetic field direction cannot be detected occurs. In addition, when the magnetic field direction and the magnetic field strength of the magnetic field applied to the magnetic sensor are changed, the amount of change in the resistance value of the four magnetoresistive elements constituting the magnetic sensor differs. Is different. As a result, the threshold when the magnetic sensor detects the magnetic field varies greatly depending on the magnetic field direction. That is, there is a problem that the magnetic sensitivity of the magnetic sensor is not constant depending on the direction of the magnetic field.

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、磁気の磁界方向に依存せずに磁界を検出することができる磁気センサを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic sensor that can detect a magnetic field without depending on the magnetic field direction.

上記課題を解決するために、請求項1の発明は、第1の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第1および第2の磁気検出素子と、前記第1の方向からθ1傾いた第2の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第3および第4の磁気検出素子とを有し、前記第1および第3の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第1の直列回路と、前記第2および第4の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第2の直列回路とを並列接続してなり、前記第1および第2の直列回路の2つの共通接続端のうち一方が第1の電源電圧に接続されると共に他方が接地され、前記第1および第2の直列回路の接続端のそれぞれからは同相の第1の出力電圧と第2の出力電圧を出力する第1のブリッジ回路と、前記第1の方向からθ2傾いた第3の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第5および第6の磁気検出素子と、前記第1の方向からθ3傾いた第4の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第7および第8の磁気検出素子とを有し、前記第5および第7の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第3の直列回路と、前記第6および第8の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第4の直列回路とを並列接続してなり、前記第3および第4の直列回路の2つの共通接続端のうち一方が第2の電源電圧に接続されると共に他方が接地され、前記第3および第4の直列回路の接続端のそれぞれからは反相の第3の出力電圧と第4の出力電圧を出力する第2のブリッジ回路と、を備えた磁気センサであって、磁界が印加されない場合に、前記第1および第2の出力電圧を異ならせるオフセット手段を前記第1のブリッジ回路に設けると共に、磁界が印加されない場合に、前記第3および第4の出力電圧の電圧値が前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧との間の電圧値となるように設定し、磁界が印加された際に、前記第1ないし第4の出力電圧の電圧値が、前記第1の出力電圧>前記第4の出力電圧あるいは、前記第1の出力電圧>前記第3の出力電圧あるいは、前記第4の出力電圧>前記第2の出力電圧あるいは、前記第3の出力電圧>前記第2の出力電圧のいずれかであるかを判定する電圧値比較手段を設けたことを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is characterized in that the first and second magnets have maximum sensitivity to the applied magnetic field in the first direction and output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. And third and fourth magnetic sensing elements that have a maximum sensitivity to an applied magnetic field in a second direction inclined by θ1 from the first direction and that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. A first series circuit in which the first and third magnetic detection elements are connected in series via a connection end, and the second and fourth magnetic detection elements are connected in series via a connection end. The second series circuit is connected in parallel, one of the two common connection ends of the first and second series circuits is connected to the first power supply voltage and the other is grounded, From each of the connection ends of the first and second series circuits, the in-phase first A first bridge circuit for outputting an output voltage and a second output voltage; and a maximum sensitivity to an applied magnetic field in a third direction inclined by θ 2 from the first direction, and an even function characteristic with respect to the magnetic field strength Voltage having the maximum sensitivity with respect to the applied magnetic field in the fourth direction inclined by θ3 from the first direction and having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. A third series circuit in which the fifth and seventh magnetic detection elements are connected in series via a connection end, and the sixth and eighth magnetic detection elements. Are connected in parallel to a fourth series circuit connected in series via a connection end, and one of the two common connection ends of the third and fourth series circuits is a second power source. Is connected to the voltage and the other is grounded, A magnetic sensor comprising a second bridge circuit that outputs a third output voltage and a fourth output voltage having opposite phases from each of the connection ends of the circuit, and when the magnetic field is not applied, Offset means for making the first and second output voltages different is provided in the first bridge circuit, and when no magnetic field is applied, the voltage values of the third and fourth output voltages are different from those of the first output voltage. When the magnetic field is applied, the voltage values of the first to fourth output voltages are set such that the first output voltage> the first output voltage. 4 or the first output voltage> the third output voltage or the fourth output voltage> the second output voltage or the third output voltage> the second output voltage. Voltage value comparison means for judging whether It is characterized by providing.

請求項2の発明は、磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第1ないし第4の磁気検出素子を用いてホイートストンブリッジを構成し、2軸平面上の第1および第2の方向の印加磁界に対して最大感度を持ち、2つの出力端子が磁界強度に対して同相で変化する第1および第2の出力電圧を出力し、磁界が印加されない場合に、前記第1および第2の出力電圧を異ならせた第1のブリッジ回路と、磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第5ないし第8の磁気検出素子を用いてホイートストンブリッジを構成し、2軸平面上の前記第1および第2の方向とは異なる第3および第4の方向の印加磁界に対して最大感度を持ち、2つの出力端子が磁界強度に対して反相で変化する第3および第4の出力電圧を出力し、磁界が印加されない場合に、前記第3および第4の出力電圧が前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧との間の電圧値となる第2のブリッジ回路と、を備えた磁気センサであって、磁界が印加された際に、前記第1および第2の出力電圧のいずれかが、前記第3および第4の出力電圧のいずれかと一致する磁界強度が、検出される閾値磁界強度となることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, a Wheatstone bridge is configured using the first to fourth magnetic detection elements that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength, and the first and second directions on the biaxial plane are formed. When the first and second output voltages output the first and second output voltages having the maximum sensitivity to the applied magnetic field and the two output terminals change in phase with respect to the magnetic field intensity, and the magnetic field is not applied, the first and second The Wheatstone bridge is configured by using the first bridge circuit with different output voltages and the fifth to eighth magnetic detection elements that output voltages having even function characteristics with respect to the magnetic field strength, The third and fourth elements have maximum sensitivity to the applied magnetic field in the third and fourth directions different from the first and second directions, and the two output terminals change in a phase opposite to the magnetic field strength. Output voltage is output and magnetic field is applied And a second bridge circuit in which the third and fourth output voltages have a voltage value between the first output voltage and the second output voltage. When a magnetic field is applied, the magnetic field strength at which one of the first and second output voltages matches one of the third and fourth output voltages becomes the detected threshold magnetic field strength. It is characterized by.

請求項3の発明は、第1の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第1および第2の磁気検出素子と、前記第1の方向からθ1傾いた第2の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第3および第4の磁気検出素子とを有し、前記第1および第3の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第1の直列回路と、前記第2および第4の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第2の直列回路とを並列接続してなり、前記第1および第2の直列回路の2つの共通接続端のうち一方が第1の電源電圧に接続されると共に他方が接地され、前記第1および第2の直列回路の接続端のそれぞれからは同相の第1の出力電圧と第2の出力電圧を出力する第1のブリッジ回路と、前記第1の方向からθ2傾いた第3の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第5および第6の磁気検出素子と、前記第1の方向からθ3傾いた第4の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第7および第8の磁気検出素子とを有し、前記第5および第7の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第3の直列回路と、前記第6および第8の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第4の直列回路とを並列接続してなり、前記第3および第4の直列回路の2つの共通接続端のうち一方が第2の電源電圧に接続されると共に他方が接地され、前記第3および第4の直列回路の接続端のそれぞれからは反相の第3の出力電圧と第4の出力電圧を出力する第2のブリッジ回路と、を備え、前記第1および第2の出力電圧のいずれかと、前記第3および第4の出力電圧のいずれかとを比較することによって、磁界を検出する構成としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the first and second magnetic detection elements that have maximum sensitivity to the applied magnetic field in the first direction and that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength; And third and fourth magnetic sensing elements that have a maximum sensitivity to an applied magnetic field in a second direction inclined by θ1 from the direction and output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. And a first series circuit in which the third magnetic detection elements are connected in series via a connection end, and a second series circuit in which the second and fourth magnetic detection elements are connected in series via a connection end; Are connected in parallel, and one of the two common connection ends of the first and second series circuits is connected to the first power supply voltage and the other is grounded, and the first and second series circuits are connected to each other. The first output voltage and the second output voltage of the same phase from each of the connection ends of A first bridge circuit that outputs, and fifth and second voltages that have a maximum sensitivity to an applied magnetic field in a third direction inclined by θ2 from the first direction, and that output an even function characteristic voltage with respect to the magnetic field strength. The seventh and eighth magnetic sensing elements have maximum sensitivity to an applied magnetic field in a fourth direction inclined by θ 3 from the first direction, and output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. A third series circuit in which the fifth and seventh magnetic detection elements are connected in series via a connection end, and the sixth and eighth magnetic detection elements are provided via a connection end. A fourth series circuit connected in series is connected in parallel, and one of the two common connection ends of the third and fourth series circuits is connected to the second power supply voltage and the other is grounded. Each of the connection ends of the third and fourth series circuits. Comprises a third bridge voltage circuit and a second bridge circuit that outputs a fourth output voltage, and one of the first and second output voltages, and the third and fourth output voltages. It is set as the structure which detects a magnetic field by comparing with either.

請求項4の発明は、磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第1ないし第4の磁気検出素子を用いてホイートストンブリッジを構成し、2軸平面上の第1および第2の方向の印加磁界に対して最大感度を持ち、2つの出力端子が磁界強度に対して同相で変化する第1および第2の出力電圧を出力し、磁界が印加されない場合に、前記第1および第2の出力電圧を異ならせた第1のブリッジ回路と、磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第5ないし第8の磁気検出素子を用いてホイートストンブリッジを構成し、2軸平面上の前記第1および第2の方向とは異なる第3および第4の方向の印加磁界に対して最大感度を持ち、2つの出力端子が磁界強度に対して反相で変化する第3および第4の出力電圧を出力し、磁界が印加されない場合に、前記第3および第4の出力電圧が前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧との間の電圧値となる第2のブリッジ回路と、を備え、前記第1および第2の出力電圧のいずれかと、前記第3および第4の出力電圧のいずれかとを比較することによって、磁界を検出する構成としている。   According to a fourth aspect of the present invention, a Wheatstone bridge is configured using the first to fourth magnetic detection elements that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength, and the first and second directions on a biaxial plane are formed. When the first and second output voltages output the first and second output voltages having the maximum sensitivity to the applied magnetic field and the two output terminals change in phase with respect to the magnetic field intensity, and the magnetic field is not applied, the first and second The Wheatstone bridge is configured by using the first bridge circuit with different output voltages and the fifth to eighth magnetic detection elements that output voltages having even function characteristics with respect to the magnetic field strength, The third and fourth elements have maximum sensitivity to the applied magnetic field in the third and fourth directions different from the first and second directions, and the two output terminals change in a phase opposite to the magnetic field strength. Output voltage is output and magnetic field is applied A second bridge circuit in which the third and fourth output voltages have a voltage value between the first output voltage and the second output voltage. The magnetic field is detected by comparing any one of the two output voltages with any one of the third and fourth output voltages.

請求項5の発明は、磁界が印加されない場合に、前記第3および第4の出力電圧の電圧値が同じとなると共に、前記第3および第4の出力電圧と前記第1の出力電圧との間のオフセット電圧と、前記第3および第4の出力電圧と前記第2の出力電圧との間のオフセット電圧とが同じとしている。   According to a fifth aspect of the present invention, when no magnetic field is applied, the voltage values of the third and fourth output voltages are the same, and the third and fourth output voltages and the first output voltage are And the offset voltage between the third and fourth output voltages and the second output voltage are the same.

請求項6の発明は、前記第1および第2の方向は互いに直交すると共に、前記第3および第4の方向は互いに直交し、前記第1および第2の方向に対して45度の角度差をもって前記第3および第4の方向を配置している。   According to a sixth aspect of the invention, the first and second directions are orthogonal to each other, the third and fourth directions are orthogonal to each other, and an angular difference of 45 degrees with respect to the first and second directions. The third and fourth directions are arranged.

請求項1の発明によれば、第1のブリッジ回路は第1および第2の直列回路の接続端のそれぞれから同相の第1の出力電圧と第2の出力電圧を出力し、第2のブリッジ回路は第3および第4の直列回路の接続端のそれぞれから反相の第3の出力電圧と第4の出力電圧を出力する。これに加え、磁界が印加されない場合に、第3および第4の出力電圧の電圧値が第1の出力電圧と第2の出力電圧との間の電圧値となるように設定した。   According to the first aspect of the present invention, the first bridge circuit outputs the first output voltage and the second output voltage having the same phase from the connection ends of the first and second series circuits, and the second bridge circuit The circuit outputs antiphase third output voltage and fourth output voltage from the connection ends of the third and fourth series circuits, respectively. In addition to this, when no magnetic field is applied, the voltage values of the third and fourth output voltages are set to be a voltage value between the first output voltage and the second output voltage.

このため、磁界強度を大きくすると、第1の出力電圧に対して、第3および第4の出力電圧のいずれかの大きさが逆転する。同様に、磁界強度を大きくすると、第2の出力電圧に対して、第3および第4の出力電圧のいずれかの大きさが逆転する。従って、磁界が印加された際に、第1の出力電圧>第4の出力電圧あるいは、第1の出力電圧>第3の出力電圧あるいは、第4の出力電圧>第2の出力電圧あるいは、第3の出力電圧>第2の出力電圧のいずれかであるかを、電圧値比較手段が判定することによって、磁界が印加されたか否かを判定することができ、磁気印加方向に依存せずに磁界を検出することができる。   For this reason, when the magnetic field strength is increased, the magnitude of either the third or fourth output voltage is reversed with respect to the first output voltage. Similarly, when the magnetic field strength is increased, the magnitude of either the third or fourth output voltage is reversed with respect to the second output voltage. Therefore, when a magnetic field is applied, the first output voltage> the fourth output voltage or the first output voltage> the third output voltage or the fourth output voltage> the second output voltage or The voltage value comparison means can determine whether the output voltage of 3 is greater than the second output voltage, so that it is possible to determine whether a magnetic field has been applied, without depending on the magnetic application direction. A magnetic field can be detected.

また、電圧値比較手段は、第1の出力電圧>第4の出力電圧あるいは、第1の出力電圧>第3の出力電圧あるいは、第4の出力電圧>第2の出力電圧あるいは、第3の出力電圧>第2の出力電圧のいずれかであるかを判定する。このため、磁気印加方向に応じて、これら4つの条件のうち磁界強度が最も小さいときに成り立つ条件を適宜選択することができる。この結果、磁気印加方向に対する磁気感度の低下を抑制することができる。   In addition, the voltage value comparison means may be configured such that the first output voltage> the fourth output voltage or the first output voltage> the third output voltage or the fourth output voltage> the second output voltage or the third output voltage. It is determined whether output voltage> second output voltage. For this reason, according to the magnetic application direction, a condition that is satisfied when the magnetic field intensity is the smallest among these four conditions can be appropriately selected. As a result, it is possible to suppress a decrease in magnetic sensitivity with respect to the magnetic application direction.

請求項2の発明でも、請求項1の発明と同様に、第1のブリッジ回路は同相の第1の出力電圧と第2の出力電圧を出力し、第2のブリッジ回路は反相の第3の出力電圧と第4の出力電圧を出力すると共に、磁界が印加されない場合に、第3および第4の出力電圧の電圧値が第1の出力電圧と第2の出力電圧との間の電圧値となるように設定した。このため、磁界が磁気センサに印加された際に、第1および第2の出力電圧のいずれかが、第3および第4の出力電圧のいずれかと一致する磁界強度を閾値磁界強度とすることによって、磁気印加方向に依存せずに磁界を検出することができると共に、磁気印加方向に対する磁気感度の低下を抑制することができる。   In the invention of claim 2, as in the invention of claim 1, the first bridge circuit outputs the first output voltage and the second output voltage having the same phase, and the second bridge circuit is the third one having the opposite phase. And when the magnetic field is not applied, the voltage value of the third and fourth output voltages is a voltage value between the first output voltage and the second output voltage. It set so that it might become. For this reason, when a magnetic field is applied to the magnetic sensor, any one of the first and second output voltages is set to have a threshold magnetic field strength that matches one of the third and fourth output voltages. In addition, the magnetic field can be detected without depending on the magnetic application direction, and the decrease in magnetic sensitivity with respect to the magnetic application direction can be suppressed.

請求項3の発明によれば、第1のブリッジ回路は第1および第2の直列回路の共通接続端のそれぞれから同相の第1の出力電圧と第2の出力電圧を出力し、第2のブリッジ回路は第3および第4の直列回路の共通接続端のそれぞれから反相の第3の出力電圧と第4の出力電圧を出力する。このため、磁界が印加されない場合に、第3および第4の出力電圧の電圧値が第1の出力電圧と第2の出力電圧との間の電圧値となるように設定したときには、磁界強度を大きくすると、第1の出力電圧に対して、第3および第4の出力電圧のいずれかの大きさが逆転する。同様に、磁界強度を大きくすると、第2の出力電圧に対して、第3および第4の出力電圧のいずれかの大きさが逆転する。   According to the invention of claim 3, the first bridge circuit outputs the first output voltage and the second output voltage of the same phase from each of the common connection ends of the first and second series circuits, and the second bridge circuit The bridge circuit outputs antiphase third output voltage and fourth output voltage from each of the common connection ends of the third and fourth series circuits. For this reason, when a magnetic field is not applied, when the voltage values of the third and fourth output voltages are set to be a voltage value between the first output voltage and the second output voltage, the magnetic field strength is When it is increased, the magnitude of either the third or fourth output voltage is reversed with respect to the first output voltage. Similarly, when the magnetic field strength is increased, the magnitude of either the third or fourth output voltage is reversed with respect to the second output voltage.

従って、第1の出力電圧と第3および第4の出力電圧とを比較すると共に、第2の出力電圧と第3および第4の出力電圧とを比較することによって、磁界が印加されたか否かを判定することができ、磁気印加方向に依存せずに磁界を検出することができる。これに加え、磁気印加方向が異なるときでも、第1の出力電圧と第3および第4の出力電圧との比較結果と、第2の出力電圧と第3および第4の出力電圧との比較結果とのうち、いずれか一つを適宜選択することによって、磁界強度が最も小さいときに比較結果が変化するものを選択することができる。これにより、磁気印加方向に対する磁気感度の低下を抑制することができる。   Therefore, whether the magnetic field is applied by comparing the first output voltage with the third and fourth output voltages and comparing the second output voltage with the third and fourth output voltages. The magnetic field can be detected without depending on the magnetic application direction. In addition, even when the magnetic application directions are different, the comparison result between the first output voltage and the third and fourth output voltages and the comparison result between the second output voltage and the third and fourth output voltages By appropriately selecting one of the above, it is possible to select the one whose comparison result changes when the magnetic field strength is the smallest. Thereby, the fall of the magnetic sensitivity with respect to a magnetic application direction can be suppressed.

請求項4の発明によれば、第1のブリッジ回路は同相の第1の出力電圧と第2の出力電圧を出力し、第2のブリッジ回路は反相の第3の出力電圧と第4の出力電圧を出力すると共に、磁界が印加されない場合に、第3および第4の出力電圧の電圧値が第1の出力電圧と第2の出力電圧との間の電圧値となるように設定した。このため、第1および第2の出力電圧のいずれかが、第3および第4の出力電圧のいずれかとを比較し、磁界強度が最も小さいときに比較結果が変化するものを選択することができる。これにより、磁気印加方向に依存せずに磁界を検出することができると共に、磁気印加方向に対する磁気感度の低下を抑制することができる。   According to the invention of claim 4, the first bridge circuit outputs the first output voltage and the second output voltage having the same phase, and the second bridge circuit outputs the third output voltage having the opposite phase and the fourth output voltage. When the output voltage was output and the magnetic field was not applied, the voltage values of the third and fourth output voltages were set to be a voltage value between the first output voltage and the second output voltage. For this reason, one of the first and second output voltages can be compared with either the third or fourth output voltage, and the one whose comparison result changes when the magnetic field strength is the smallest can be selected. . Accordingly, it is possible to detect a magnetic field without depending on the magnetic application direction, and it is possible to suppress a decrease in magnetic sensitivity with respect to the magnetic application direction.

請求項5の発明によれば、磁界が印加されない場合に、第3および第4の出力電圧の電圧値が同じとなると共に、第3および第4の出力電圧と第1の出力電圧との間のオフセット電圧と、第3および第4の出力電圧と第2の出力電圧との間のオフセット電圧とが同じとしたから、磁気印加方向に対する磁気感度の変動を小さくすることができる。   According to the fifth aspect of the invention, when no magnetic field is applied, the voltage values of the third and fourth output voltages are the same, and between the third and fourth output voltages and the first output voltage. Since the offset voltage and the offset voltage between the third and fourth output voltages and the second output voltage are the same, fluctuations in magnetic sensitivity with respect to the direction of magnetic application can be reduced.

請求項6の発明によれば、第1および第2の方向は互いに直交すると共に、第3および第4の方向は互いに直交し、第1および第2の方向に対して45度の角度差をもって第3および第4の方向を配置したから、第1のブリッジ回路の最大感磁方向と第2のブリッジ回路の最大感磁方向とを、交互に、かつ等間隔に配置することができ、磁気印加方向に対する磁気感度の変動を小さくすることができる。   According to the invention of claim 6, the first and second directions are orthogonal to each other, the third and fourth directions are orthogonal to each other, and have an angular difference of 45 degrees with respect to the first and second directions. Since the third and fourth directions are arranged, the maximum magnetosensitive direction of the first bridge circuit and the maximum magnetosensitive direction of the second bridge circuit can be alternately arranged at equal intervals, and magnetic Variations in magnetic sensitivity with respect to the application direction can be reduced.

実施の形態による磁気センサを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the magnetic sensor by embodiment. 図1のセンサ回路部を示す平面図である。It is a top view which shows the sensor circuit part of FIG. 磁界方向の角度が0度の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field intensity and the 1st thru | or 4th output voltage when the angle of a magnetic field direction is 0 degree | times. 磁界方向の角度が0度から22.5度までの間の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field intensity and the 1st thru | or 4th output voltage in the case where the angle of a magnetic field direction is between 0 degree | times and 22.5 degree | times. 磁界方向の角度が22.5度の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between magnetic field strength and first to fourth output voltages when the angle in the magnetic field direction is 22.5 degrees. 磁界方向の角度が22.5度から45度までの間の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field strength and the 1st thru | or 4th output voltage in the case where the angle of a magnetic field direction is between 22.5 degree | times and 45 degree | times. 磁界方向の角度が45度の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field intensity and the 1st thru | or 4th output voltage when the angle of a magnetic field direction is 45 degree | times. 磁界方向の角度が45度から67.5度までの間の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field strength and the 1st thru | or 4th output voltage in the case where the angle of a magnetic field direction is between 45 degree | times and 67.5 degree | times. 磁界方向の角度が67.5度の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between magnetic field strength and first to fourth output voltages when the angle in the magnetic field direction is 67.5 degrees. 磁界方向の角度が67.5度から90度までの間の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field strength and the 1st thru | or 4th output voltage in the case where the angle of a magnetic field direction is between 67.5 degree | times and 90 degree | times. 磁界方向の角度が90度の場合において、磁界強度と第1ないし第4の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field intensity and the 1st thru | or 4th output voltage when the angle of a magnetic field direction is 90 degree | times. 磁界方向の角度と磁界強度の閾値との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the angle of a magnetic field direction, and the threshold value of magnetic field intensity. 従来技術による磁気センサを示す平面図である。It is a top view which shows the magnetic sensor by a prior art. 磁界方向の角度の絶対値が0度の場合において、磁界強度と、従来技術による第1および第2の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field intensity | strength and the 1st and 2nd output voltage by a prior art, when the absolute value of the angle of a magnetic field direction is 0 degree | times. 磁界方向の角度の絶対値が0度から45度の間の場合において、磁界強度と、従来技術による第1および第2の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field strength and the 1st and 2nd output voltage by a prior art in case the absolute value of the angle of a magnetic field direction is between 0 degree | times and 45 degree | times. 磁界方向の角度の絶対値が45度の場合において、磁界強度と、従来技術による第1および第2の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field strength and the 1st and 2nd output voltage by a prior art in case the absolute value of the angle of a magnetic field direction is 45 degree | times. 磁界方向の角度の絶対値が45度から90度の間の場合において、磁界強度と、従来技術による第1および第2の出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a magnetic field strength and the 1st and 2nd output voltage by a prior art in case the absolute value of the angle of a magnetic field direction is between 45 degree | times and 90 degree | times.

以下、本発明の実施の形態による磁気センサについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1に、磁気センサ1を示す。磁気センサ1は、磁性薄膜で形成された磁気抵抗素子を備えるセンサ回路部2と、各種の演算を行う演算回路部3とを有する。   FIG. 1 shows a magnetic sensor 1. The magnetic sensor 1 includes a sensor circuit unit 2 including a magnetoresistive element formed of a magnetic thin film, and an arithmetic circuit unit 3 that performs various calculations.

図2に示すように、センサ回路部2は、4個の磁気抵抗素子R1〜R4からなる第1のブリッジ回路5と、4個の磁気抵抗素子R5〜R8からなる第2のブリッジ回路6とを備える。磁気抵抗素子R1〜R8は、例えば互いに直交したX方向およびY方向に沿って広がる基板4の表面に形成される。   As shown in FIG. 2, the sensor circuit unit 2 includes a first bridge circuit 5 including four magnetoresistive elements R1 to R4, and a second bridge circuit 6 including four magnetoresistive elements R5 to R8. Is provided. The magnetoresistive elements R1 to R8 are formed on the surface of the substrate 4 extending along, for example, the X direction and the Y direction orthogonal to each other.

第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4は、長い短冊状パターンと、短い短冊状パターンとを交互に直交させて接続することで、ミアンダ状に形成される。   The first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 are formed in a meander shape by connecting long strip patterns and short strip patterns alternately and orthogonally.

第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の長い短冊状パターンはY方向に沿って延び、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の長い短冊状パターンはX方向に沿って延びる。このため、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値は、X方向と平行な第1の方向D1の磁界が印加されると最も小さくなり、Y方向と平行な第2の方向D2の磁界が印加されると最も大きくなる。一方、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値は、第1の方向D1の磁界が印加されると最も大きくなり、第2の方向D2の磁界が印加されると最も小さくなる。すなわち、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の最大感磁方向は第1の方向D1であり、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の最大感磁方向は第2の方向D2である。   The long strip pattern of the first and second magnetoresistive elements R1, R2 extends along the Y direction, and the long strip pattern of the third and fourth magnetoresistive elements R3, R4 extends along the X direction. For this reason, the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1, R2 become the smallest when a magnetic field in the first direction D1 parallel to the X direction is applied, and the second direction parallel to the Y direction. It becomes the largest when the magnetic field of D2 is applied. On the other hand, the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 are maximized when a magnetic field in the first direction D1 is applied, and are minimized when a magnetic field in the second direction D2 is applied. . That is, the maximum magnetosensitive direction of the first and second magnetoresistive elements R1, R2 is the first direction D1, and the maximum magnetosensitive direction of the third and fourth magnetoresistive elements R3, R4 is the second direction. D2.

第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4は、基板4の表面に成膜された、例えば、磁気抵抗材料であるパーマロイ(NiFe)等の強磁性体薄膜を、フォトリソグラフィ技術等の微細加工技術を用いて所定形状に形成されたものである。磁気抵抗素子R1〜R4は、AMR(異方性磁気抵抗素子)であってもよく、GMR(巨大磁気抵抗素子)であってもよく、磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する磁気検出素子であればいずれのものでもよい。なお、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の最大感磁方向である第1の方向D1と、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の最大感磁方向である第2の方向D2とが90度の角度をなす場合を例示したが、これに限られず、任意の角度θ1としてもよい。   The first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 are formed on the surface of the substrate 4, for example, a ferromagnetic thin film such as permalloy (NiFe), which is a magnetoresistive material, by microfabrication such as photolithography. It is formed into a predetermined shape using a technique. The magnetoresistive elements R1 to R4 may be AMR (anisotropic magnetoresistive element) or GMR (giant magnetoresistive element), and output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. Any detection element may be used. The first direction D1, which is the maximum magnetic sensing direction of the first and second magnetoresistance elements R1, R2, and the second direction, which is the maximum magnetic sensing direction of the third and fourth magnetoresistance elements R3, R4. Although the case where the direction D2 forms an angle of 90 degrees has been illustrated, the present invention is not limited to this and may be an arbitrary angle θ1.

第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4は、フルブリッジで接続され、第1のブリッジ回路5を構成する。具体的には、第1の磁気抵抗素子R1と第3の磁気抵抗素子R3とを第1の接続端P1を介して直列接続することにより、ハーフブリッジをなす第1の直列回路7を構成する。また、第2の磁気抵抗素子R2と第4の磁気抵抗素子R4とを第2の接続端P2を介して直列接続することにより、ハーフブリッジをなす第2の直列回路8を構成する。   The first to fourth magnetoresistive elements R 1 to R 4 are connected by a full bridge to constitute a first bridge circuit 5. Specifically, the first series circuit 7 forming a half bridge is configured by connecting the first magnetoresistive element R1 and the third magnetoresistive element R3 in series via the first connection end P1. . The second magnetoresistive element R2 and the fourth magnetoresistive element R4 are connected in series via the second connection end P2, thereby forming a second series circuit 8 forming a half bridge.

第1の直列回路7の第1の磁気抵抗素子R1側と第2の直列回路8の第2の磁気抵抗素子R2側とを、共通接続端をなす第3の接続端P3を介して共通接続する。第1の直列回路7の第3の磁気抵抗素子R3側と第2の直列回路8の第4の磁気抵抗素子R4側とを、共通接続端をなす第4の接続端P4を介して共通接続する。これにより、第1の直列回路7と第2の直列回路8が並列接続され、ホイートストンブリッジをなす第1のブリッジ回路5が構成される。   The first magnetoresistive element R1 side of the first series circuit 7 and the second magnetoresistive element R2 side of the second series circuit 8 are commonly connected via a third connection end P3 that forms a common connection end. To do. The third magnetoresistive element R3 side of the first series circuit 7 and the fourth magnetoresistive element R4 side of the second series circuit 8 are commonly connected via a fourth connection end P4 forming a common connection end. To do. Thereby, the 1st series circuit 7 and the 2nd series circuit 8 are connected in parallel, and the 1st bridge circuit 5 which makes a Wheatstone bridge is comprised.

そして、第3の接続端P3は、電源電圧Vccを供給するための電源電圧端子9が電気的に接続される。また、第4の接続端P4は、外部のグランドGNDに接続するためのグランド端子10が電気的に接続される。これにより、ブリッジ回路5には、第3の接続端P3および第4の接続端P4を介して第1の電源電圧Vccが印加される。   The third connection terminal P3 is electrically connected to the power supply voltage terminal 9 for supplying the power supply voltage Vcc. The fourth connection end P4 is electrically connected to a ground terminal 10 for connection to an external ground GND. As a result, the first power supply voltage Vcc is applied to the bridge circuit 5 via the third connection terminal P3 and the fourth connection terminal P4.

一方、第1の接続端P1は、第1の出力電圧Amを取り出すための第1の出力端子11と電気的に接続される。また、第2の接続端P2は、第2の出力電圧Apを取り出すための第2の出力端子12と電気的に接続される。これにより、ブリッジ回路5の第1の接続端P1と第2の接続端P2のそれぞれからは、第1の出力電圧Amと第2の出力電圧Apが取り出される。   On the other hand, the first connection end P1 is electrically connected to the first output terminal 11 for taking out the first output voltage Am. The second connection end P2 is electrically connected to the second output terminal 12 for taking out the second output voltage Ap. As a result, the first output voltage Am and the second output voltage Ap are extracted from the first connection terminal P1 and the second connection terminal P2 of the bridge circuit 5, respectively.

具体的には、磁気センサ1に、例えば第1の方向D1の磁界を徐々に大きく可変して印加していくと、第1の出力電圧Amが増加すると共に、第2の出力電圧Apも増加する。一方、例えば第2の方向D2の磁界を徐々に大きく可変して印加していくと、第1の出力電圧Amが減少すると共に、第2の出力電圧Apも減少する。すなわち、第1の出力電圧Amおよび第2の出力電圧Apは、同相で変化する。   Specifically, for example, when a magnetic field in the first direction D1 is gradually and greatly applied to the magnetic sensor 1, the first output voltage Am increases and the second output voltage Ap also increases. To do. On the other hand, for example, when the magnetic field in the second direction D2 is gradually varied and applied, the first output voltage Am decreases and the second output voltage Ap also decreases. That is, the first output voltage Am and the second output voltage Ap change in phase.

なお、第1のブリッジ回路5には、磁気センサ1に印加される磁界強度がゼロ(0)[mT]の場合に、第1の出力電圧Amが第2の出力電圧Apよりも低い電圧となるようにするオフセット手段が設けられる。オフセット手段は、例えば磁気抵抗素子R1と磁気抵抗素子R2との値を異ならせたり、磁気抵抗素子R3と磁気抵抗素子R4との値を異ならせたり、第1の直列回路7や第2の直列回路8にオフセット用の抵抗や定電流源、定電圧源を接続したりする等、種々の手段が考えられる。   The first bridge circuit 5 has a voltage that the first output voltage Am is lower than the second output voltage Ap when the strength of the magnetic field applied to the magnetic sensor 1 is zero (0) [mT]. Offset means are provided to ensure that. The offset means, for example, makes the values of the magnetoresistive element R1 and the magnetoresistive element R2 different, makes the values of the magnetoresistive element R3 and the magnetoresistive element R4 different, or the first series circuit 7 or the second series. Various means are conceivable, such as connecting an offset resistor, a constant current source, or a constant voltage source to the circuit 8.

第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8は、第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4と同様に形成される。但し、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の長い短冊状パターンは、X方向から反時計回りに45度回転させた方向に伸長するように形成される。また、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の長い短冊状パターンは、X方向から時計回りに45度回転させた方向に伸長するように形成される。このため、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の抵抗値は、第1の方向D1を時計回りに角度45度回転させた第3の方向D3の磁界が印加されると最も小さくなり、第1の方向D1を反時計回りに角度45度回転させた第4の方向D4の磁界が印加されると最も大きくなる。一方、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の抵抗値は、第3の方向D3の磁界が印加されると最も大きくなり、第4の方向D4の磁界が印加されると最も小さくなる。すなわち、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の最大感磁方向は第3の方向D3であり、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の最大感磁方向は第4の方向D4である。   The fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 are formed in the same manner as the first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4. However, the long strip pattern of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 is formed to extend in a direction rotated 45 degrees counterclockwise from the X direction. Further, the long strip pattern of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7, R8 is formed so as to extend in a direction rotated 45 degrees clockwise from the X direction. Therefore, the resistance values of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 are minimized when a magnetic field in the third direction D3 obtained by rotating the first direction D1 clockwise by 45 degrees is applied. When the magnetic field in the fourth direction D4 obtained by rotating the first direction D1 counterclockwise by 45 degrees is applied, the maximum value is obtained. On the other hand, the resistance values of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7 and R8 are maximized when a magnetic field in the third direction D3 is applied, and are minimized when a magnetic field in the fourth direction D4 is applied. . That is, the maximum magnetosensitive direction of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 is the third direction D3, and the maximum magnetosensitive direction of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7 and R8 is the fourth direction. D4.

なお、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の最大感磁方向である第3の方向D3と、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の最大感磁方向である第4の方向D4とが、第1の方向D1とそれぞれ45度の角度をなす場合を例示したが、これに限られず、第3の方向D3と第1の方向D1とは任意の角度θ2をなし、第4の方向D4と第1の方向D1とは任意の角度θ3をなすように、第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8を配置形成しても良い。   The third direction D3, which is the maximum magnetosensitive direction of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5, R6, and the fourth direction, which is the maximum magnetosensitive direction of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7, R8. The case where the direction D4 and the first direction D1 form an angle of 45 degrees is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the third direction D3 and the first direction D1 form an arbitrary angle θ2, The fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 may be arranged and formed so that the four directions D4 and the first direction D1 form an arbitrary angle θ3.

第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8は、フルブリッジで接続され、第2のブリッジ回路6を構成する。具体的には、第5の磁気抵抗素子R5と第7の磁気抵抗素子R7とを第5の接続端P5を介して直列接続することにより、ハーフブリッジをなす第3の直列回路13を構成する。また、第6の磁気抵抗素子R6と第8の磁気抵抗素子R8とを第6の接続端P6を介して直列接続することにより、ハーフブリッジをなす第4の直列回路14を構成する。   The fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 are connected by a full bridge to constitute a second bridge circuit 6. Specifically, the third series circuit 13 forming a half bridge is configured by connecting the fifth magnetoresistive element R5 and the seventh magnetoresistive element R7 in series via the fifth connection end P5. . Further, the sixth magnetoresistive element R6 and the eighth magnetoresistive element R8 are connected in series via the sixth connection end P6, thereby forming a fourth series circuit 14 forming a half bridge.

第3の直列回路13の第5の磁気抵抗素子R5側と第4の直列回路14の第8の磁気抵抗素子R8側とを、共通接続端をなす第7の接続端P7を介して共通接続する。第3の直列回路13の第7の磁気抵抗素子R7側と第4の直列回路14の第6の磁気抵抗素子R6側とを、共通接続端をなす第8の接続端P8を介して共通接続する。これにより、第3の直列回路13と第4の直列回路14が並列接続され、ホイートストンブリッジをなす第2のブリッジ回路6が構成される。   The fifth magnetoresistive element R5 side of the third series circuit 13 and the eighth magnetoresistive element R8 side of the fourth series circuit 14 are commonly connected through a seventh connection end P7 that forms a common connection end. To do. The seventh magnetoresistive element R7 side of the third series circuit 13 and the sixth magnetoresistive element R6 side of the fourth series circuit 14 are commonly connected via an eighth connection end P8 that forms a common connection end. To do. Thereby, the 3rd series circuit 13 and the 4th series circuit 14 are connected in parallel, and the 2nd bridge circuit 6 which makes a Wheatstone bridge is comprised.

そして、第7の接続端P7は、電源電圧Vccを供給するための電源電圧端子15が電気的に接続される。また、第8の接続端P8は、外部のグランドGNDに接続するためのグランド端子16が電気的に接続される。これにより、ブリッジ回路6には、第7の接続端P7および第8の接続端P8を介して第2の電源電圧Vccが印加される。なお、第2の電源電圧は、第1の電源電圧と同じ電圧でも、異なる電圧でもよい。   The seventh connection terminal P7 is electrically connected to the power supply voltage terminal 15 for supplying the power supply voltage Vcc. The eighth connection end P8 is electrically connected to a ground terminal 16 for connection to an external ground GND. As a result, the second power supply voltage Vcc is applied to the bridge circuit 6 via the seventh connection terminal P7 and the eighth connection terminal P8. Note that the second power supply voltage may be the same voltage as the first power supply voltage or a different voltage.

一方、第5の接続端P5は、第3の出力電圧Bmを取り出すための第3の出力端子17と電気的に接続される。また、第6の接続端P6は、第4の出力電圧Bpを取り出すための第4の出力端子18と電気的に接続される。これにより、ブリッジ回路6の第5の接続端P5および第6の接続端P6のそれぞれからは、第3の出力電圧Bmと第4の出力電圧Bpとが取り出される。   On the other hand, the fifth connection end P5 is electrically connected to the third output terminal 17 for taking out the third output voltage Bm. The sixth connection end P6 is electrically connected to the fourth output terminal 18 for taking out the fourth output voltage Bp. As a result, the third output voltage Bm and the fourth output voltage Bp are extracted from each of the fifth connection end P5 and the sixth connection end P6 of the bridge circuit 6.

具体的には、磁気センサ1に、例えば第3の方向D3の磁界を徐々に大きく可変して印加していくと、第3の出力電圧Bmが増加すると共に、第4の出力電圧Bpは減少する。一方、例えば第4の方向D4の磁界を徐々に大きく可変して印加していくと、第3の出力電圧Bmが減少すると共に、第4の出力電圧Bpは増加する。すなわち、第3の出力電圧Bmと第4の出力電圧Bpは、反相で変化する。   Specifically, for example, when a magnetic field in the third direction D3 is applied to the magnetic sensor 1 with a gradually large variation, the third output voltage Bm increases and the fourth output voltage Bp decreases. To do. On the other hand, for example, when the magnetic field in the fourth direction D4 is gradually varied and applied, the third output voltage Bm decreases and the fourth output voltage Bp increases. That is, the third output voltage Bm and the fourth output voltage Bp change in opposite phases.

なお、第2のブリッジ回路6には、第1のブリッジ回路5と同様のオフセット手段が設けられる。これにより、第3の出力電圧Bmと第4の出力電圧Bpの電圧値は、第2のブリッジ回路6に印加される磁界強度がゼロ(0)[mT]の場合に、第1の出力電圧Amと第2の出力電圧Apの電圧値との間の、同じ電圧値に設定される。すなわち、第1ないし第4の出力電圧Am,Ap,Bm,Bpは、磁気センサ1に印加される磁界強度がゼロ(0)[mT]の場合に、以下の数1の式に示す関係を満たす。   The second bridge circuit 6 is provided with offset means similar to that of the first bridge circuit 5. Thereby, the voltage values of the third output voltage Bm and the fourth output voltage Bp are the same as the first output voltage when the magnetic field strength applied to the second bridge circuit 6 is zero (0) [mT]. The same voltage value is set between Am and the voltage value of the second output voltage Ap. That is, the first to fourth output voltages Am, Ap, Bm, and Bp have the relationship expressed by the following equation 1 when the magnetic field strength applied to the magnetic sensor 1 is zero (0) [mT]. Fulfill.

Figure 2013195345
Figure 2013195345

なお、第3の出力電圧Bmと第4の出力電圧Bpの電圧値は、第1の出力電圧Amと第2の出力電圧Apの電圧値との間の、異なる値に設定してもよい。   The voltage values of the third output voltage Bm and the fourth output voltage Bp may be set to different values between the first output voltage Am and the voltage value of the second output voltage Ap.

次に、演算回路部3について説明する。演算回路部3は、4個の比較器21〜24と1個のOR回路25とを備え、電圧値比較手段を構成する。第1の比較器21の±入力端子のそれぞれには、第1のブリッジ回路5の第1の接続端P1と、第2のブリッジ回路6の第6の接続端P6とが接続される。第1の比較器21は、2つの入力端子の電圧、すなわち、第1の出力電圧Amと第4の出力電圧Bpを比較し、第1の出力電圧Amが第4の出力電圧Bpよりも大きい(Am>Bp)ときに真となり、それ以外で偽となる第1の判定信号S1を出力する。   Next, the arithmetic circuit unit 3 will be described. The arithmetic circuit unit 3 includes four comparators 21 to 24 and one OR circuit 25, and constitutes voltage value comparison means. The first connection terminal P 1 of the first bridge circuit 5 and the sixth connection terminal P 6 of the second bridge circuit 6 are connected to each of the ± input terminals of the first comparator 21. The first comparator 21 compares the voltages of the two input terminals, that is, the first output voltage Am and the fourth output voltage Bp, and the first output voltage Am is larger than the fourth output voltage Bp. A first determination signal S1 that is true when (Am> Bp) and false otherwise is output.

第2の比較器22の±入力端子のそれぞれには、第1のブリッジ回路5の第1の接続端P1と、第2のブリッジ回路6の第5の接続端P5とが接続される。第2の比較器22は、2つの入力端子の電圧、すなわち、第1の出力電圧Amと第3の出力電圧Bmを比較し、第1の出力電圧Amが第3の出力電圧Bmよりも大きい(Am>Bm)ときに真となり、それ以外で偽となる第2の判定信号S2を出力する。   The first connection terminal P 1 of the first bridge circuit 5 and the fifth connection terminal P 5 of the second bridge circuit 6 are connected to each of the ± input terminals of the second comparator 22. The second comparator 22 compares the voltages of the two input terminals, that is, the first output voltage Am and the third output voltage Bm, and the first output voltage Am is larger than the third output voltage Bm. A second determination signal S2 that is true when (Am> Bm) and false otherwise is output.

第3の比較器23の±入力端子のそれぞれには、第1のブリッジ回路5の第2の接続端P2と、第2のブリッジ回路6の第6の接続端P6とが接続される。第3の比較器23は、2つの入力端子の電圧、すなわち、第4の出力電圧Bpと第2の出力電圧Apを比較し、第4の出力電圧Bpが第2の出力電圧Apよりも大きい(Bp>Ap)ときに真となり、それ以外で偽となる第3の判定信号S3を出力する。   The second connection terminal P 2 of the first bridge circuit 5 and the sixth connection terminal P 6 of the second bridge circuit 6 are connected to each of the ± input terminals of the third comparator 23. The third comparator 23 compares the voltages of the two input terminals, that is, the fourth output voltage Bp and the second output voltage Ap, and the fourth output voltage Bp is larger than the second output voltage Ap. A third determination signal S3 that is true when (Bp> Ap) and false otherwise is output.

第4の比較器24の±入力端子のそれぞれには、第1のブリッジ回路5の第2の接続端P2と、第2のブリッジ回路6の第5の接続端P5とが接続される。第4の比較器24は、2つの入力端子の電圧、すなわち、第3の出力電圧Bmと第2の出力電圧Apを比較し、第3の出力電圧Bmが第2の出力電圧Apよりも大きい(Bm>Ap)ときに真となり、それ以外で偽となる第4の判定信号S4を出力する。   The second input terminal P 2 of the first bridge circuit 5 and the fifth connection terminal P 5 of the second bridge circuit 6 are connected to each of the ± input terminals of the fourth comparator 24. The fourth comparator 24 compares the voltages of the two input terminals, that is, the third output voltage Bm and the second output voltage Ap, and the third output voltage Bm is larger than the second output voltage Ap. A fourth determination signal S4 that is true when (Bm> Ap) and false otherwise is output.

OR回路25の入力端子には、第1ないし第4の比較器21〜24の出力端子が接続され、第1ないし第4の判定信号S1〜S4のうちのいずれかが真となるときに真(例えば、Highレベル)、全てが偽となるときに偽(例えば、Lowレベル)の検出信号Voutを出力する。   The output terminal of the first to fourth comparators 21 to 24 is connected to the input terminal of the OR circuit 25 and is true when any one of the first to fourth determination signals S1 to S4 is true. A false (eg, low level) detection signal Vout is output when all are false (eg, high level).

次に、図3ないし図11に示す、磁界強度と出力電圧Am,Ap,Bm,Bpとの関係を用いて、磁気センサ1の検出動作について説明する。なお、磁界方向は、基線であるY方向を、反時計回りに回転した角度θを正であらわし、時計回りに回転した角度θを負であらわす。また、磁界強度がプラス(+)の場合は、角度θの方向の磁界強度をあらわし、一方、磁界強度がマイナス(−)の場合は、角度θの方向と逆向きの方向、すなわち、角度(θ±180°)の方向の磁界強度をあらわす。   Next, the detection operation of the magnetic sensor 1 will be described using the relationship between the magnetic field intensity and the output voltages Am, Ap, Bm, and Bp shown in FIGS. As for the magnetic field direction, the angle θ rotated counterclockwise in the Y direction, which is the base line, is positive, and the angle θ rotated clockwise is negative. Further, when the magnetic field strength is plus (+), it represents the magnetic field strength in the direction of the angle θ. On the other hand, when the magnetic field strength is minus (−), the direction opposite to the direction of the angle θ, that is, the angle ( This represents the magnetic field strength in the direction of θ ± 180 °.

まず、図3を用いて、磁界方向の角度θが0度の場合(θ=0°)、すなわち、磁界方向が第2の方向D2の場合について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第1のブリッジ回路5を構成する第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値が減少する。一方、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2には第1の方向D1の磁界成分が印加されないので、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値は殆ど変化しない。このため、磁界強度が大きくなるにつれて、出力電圧Amおよび出力電圧Apは減少する。すなわち、出力電圧Amおよび出力電圧Apは、同相で変化する。   First, the case where the angle θ of the magnetic field direction is 0 degree (θ = 0 °), that is, the case where the magnetic field direction is the second direction D2 will be described with reference to FIG. When the magnetic field intensity is gradually increased and applied to the magnetic sensor 1, the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 constituting the first bridge circuit 5 decrease. On the other hand, since the magnetic field component in the first direction D1 is not applied to the first and second magnetoresistive elements R1, R2, the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1, R2 hardly change. For this reason, the output voltage Am and the output voltage Ap decrease as the magnetic field strength increases. That is, the output voltage Am and the output voltage Ap change in phase.

また、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第3の方向D3および第4の方向D4の成分が一様に増加する。このため、第2のブリッジ回路6を構成する第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8の抵抗値は、一様に減少する。この結果、第2のブリッジ回路6の出力電圧Bm,Bpは殆ど変化しない。   Further, when the magnetic field intensity is gradually changed greatly and applied to the magnetic sensor 1, the components in the third direction D3 and the fourth direction D4 increase uniformly. For this reason, the resistance values of the fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 constituting the second bridge circuit 6 are uniformly reduced. As a result, the output voltages Bm and Bp of the second bridge circuit 6 hardly change.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、また、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なる。このため、判定信号S1〜S4は全て偽となり、OR回路25の検出信号Voutは偽(例えば、Lowレベル)となる。   Therefore, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is larger than the output voltages Bm and Bp (Ap). > Bm, Ap> Bp). For this reason, the determination signals S1 to S4 are all false, and the detection signal Vout of the OR circuit 25 is false (for example, low level).

磁界強度が±B0[mT]に達すると、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpとクロスする(Ap=Bm,Ap=Bp)。   When the magnetic field strength reaches ± B0 [mT], the output voltage Ap crosses the output voltages Bm and Bp (Ap = Bm, Ap = Bp).

さらに、磁界強度が±B0[mT]を超えると、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Ap<Bm,Ap<Bp)なり、第3および第4の判定信号S3,S4は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S3およびS4は真、判定信号S1およびS2は偽となる。このため、OR回路25の検出信号Voutは±B0[mT]を閾値として偽から真(例えば、LowレベルからHighレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field intensity exceeds ± B0 [mT], the output voltage Ap becomes smaller than the output voltages Bm and Bp (Ap <Bm, Ap <Bp), and the third and fourth determination signals S3 and S4 are false. Switch to true. As a result, the determination signals S3 and S4 are true, and the determination signals S1 and S2 are false. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 switches from false to true (for example, from low level to high level) with ± B0 [mT] as a threshold, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

次に、図4を用いて、磁界方向の角度θが0度から22.5度までの間の場合(0°<θ<22.5°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第1の方向D1および第2の方向D2の成分が増加する。なお、第1の方向D1の成分は、第2の方向D2の成分よりも小さい。このため、第1のブリッジ回路5の第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4の抵抗値が減少するが、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値の変化量は、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値の変化量よりも小さい。これに伴い、出力電圧Am,Apは、θ=0°の場合と比べて、同相で緩やかに減少する。   Next, the case where the angle θ in the magnetic field direction is between 0 ° and 22.5 ° (0 ° <θ <22.5 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field intensity is gradually varied and applied to the magnetic sensor 1, the components in the first direction D1 and the second direction D2 increase. The component in the first direction D1 is smaller than the component in the second direction D2. Therefore, although the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 of the first bridge circuit 5 are reduced, the amount of change in the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1 and R2 is: The amount of change in the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 is smaller. Along with this, the output voltages Am, Ap gradually decrease in phase with the case of θ = 0 °.

また、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第3の方向D3および第4の方向D4の成分が増加する。なお、第3の方向D3の成分は、第4の方向D4の成分よりも大きい。このため、第2のブリッジ回路6の第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8の抵抗値が減少するが、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の抵抗値の変化量は、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の抵抗値の変化量よりも大きい。この結果、出力電圧Bmは増加し、出力電圧Bpは減少する。すなわち、出力電圧Bm,Bpは、反相で変化する。   Further, when the magnetic field strength is gradually changed and applied to the magnetic sensor 1, the components in the third direction D3 and the fourth direction D4 increase. The component in the third direction D3 is larger than the component in the fourth direction D4. For this reason, although the resistance values of the fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 of the second bridge circuit 6 are reduced, the amount of change in the resistance values of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 is: The amount of change in the resistance values of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7 and R8 is larger. As a result, the output voltage Bm increases and the output voltage Bp decreases. That is, the output voltages Bm and Bp change in opposite phases.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、また、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なる。このため、全ての判定信号S1〜S4は偽となり、OR回路25の検出信号Voutは偽(例えば、Lowレベル)となる。   Therefore, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is larger than the output voltages Bm and Bp (Ap). > Bm, Ap> Bp). For this reason, all the determination signals S1 to S4 are false, and the detection signal Vout of the OR circuit 25 is false (for example, low level).

磁界強度が±B1[mT]に達すると、出力電圧Apと出力電圧Bmとがクロスする(Ap=Bm)。なお、θ=0°の場合と比べて出力電圧Apは緩やかに減少するため、|±B0[mT]|<|±B1[mT]|となる。   When the magnetic field strength reaches ± B1 [mT], the output voltage Ap and the output voltage Bm cross (Ap = Bm). Since the output voltage Ap decreases more slowly than when θ = 0 °, | ± B 0 [mT] | <| ± B 1 [mT] |

さらに、磁界強度が±B1[mT]を超えると、出力電圧Apは出力電圧Bmよりも小さく(Ap<Bm)なり、第4の判定信号S4は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S1〜S3は偽となり、判定信号S4は真となる。このため、±B1[mT]を閾値としてOR回路25の検出信号Voutは真(例えば、Highレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field strength exceeds ± B1 [mT], the output voltage Ap becomes smaller than the output voltage Bm (Ap <Bm), and the fourth determination signal S4 is switched from false to true. As a result, the determination signals S1 to S3 are false, and the determination signal S4 is true. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 switches to true (for example, high level) with ± B1 [mT] as a threshold value, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

次に、図5を用いて、磁界方向の角度θが22.5度の場合(θ=22.5°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第1の方向D1および第2の方向D2の成分が増加する。なお、第1の方向D1の成分は、第2の方向D2の成分よりも小さい。このため、第1のブリッジ回路5の第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4の抵抗値が減少するが、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値の変化量は、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値の変化量よりも小さい。この結果、0°<θ<22.5°の場合と比べて、出力電圧Am,Apは、同相で緩やかに減少する。   Next, the case where the angle θ in the magnetic field direction is 22.5 degrees (θ = 22.5 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field intensity is gradually varied and applied to the magnetic sensor 1, the components in the first direction D1 and the second direction D2 increase. The component in the first direction D1 is smaller than the component in the second direction D2. Therefore, although the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 of the first bridge circuit 5 are reduced, the amount of change in the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1 and R2 is: The amount of change in the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 is smaller. As a result, the output voltages Am and Ap gradually decrease in phase with respect to the case of 0 ° <θ <22.5 °.

また、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第3の方向D3および第4の方向D4の成分が増加する。なお、第3の方向D3の成分は、第4の方向D4の成分よりも大きい。このため、第2のブリッジ回路6の第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8の抵抗値が減少するが、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の抵抗値の変化量は、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の抵抗値の変化量よりも大きい。この結果、出力電圧Bmは増加し、出力電圧Bpは減少する。なお、0°<θ<22.5°の場合と比べて、出力電圧Bm,Bpは、大きく変化する。   Further, when the magnetic field strength is gradually changed and applied to the magnetic sensor 1, the components in the third direction D3 and the fourth direction D4 increase. The component in the third direction D3 is larger than the component in the fourth direction D4. For this reason, although the resistance values of the fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 of the second bridge circuit 6 are reduced, the amount of change in the resistance values of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 is: The amount of change in the resistance values of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7 and R8 is larger. As a result, the output voltage Bm increases and the output voltage Bp decreases. Note that the output voltages Bm and Bp change greatly as compared with the case of 0 ° <θ <22.5 °.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、また、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なる。このため、全ての判定信号S1〜S4は偽となり、OR回路25の検出信号Voutは偽(例えば、Lowレベル)となる。   Therefore, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is larger than the output voltages Bm and Bp (Ap). > Bm, Ap> Bp). For this reason, all the determination signals S1 to S4 are false, and the detection signal Vout of the OR circuit 25 is false (for example, low level).

磁界強度が±B2[mT]に達すると、出力電圧Apと出力電圧Bmとがクロスする(Ap=Bm)。なお、0°<θ<22.5°の場合と比べて出力電圧Apは緩やかに減少するため、|±B1[mT]|<|±B2[mT]|となる。   When the magnetic field intensity reaches ± B2 [mT], the output voltage Ap and the output voltage Bm cross (Ap = Bm). Since the output voltage Ap gradually decreases as compared with the case of 0 ° <θ <22.5 °, | ± B1 [mT] | <| ± B2 [mT] |.

さらに、磁界強度が±B2[mT]を超えると、出力電圧Apは出力電圧Bmよりも小さく(Ap<Bm)なり、第4の判定信号S4は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S1〜S3は偽、判定信号S4は真となる。このため、±B2[mT]を閾値としてOR回路25の検出信号Voutは真(例えば、Highレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field strength exceeds ± B2 [mT], the output voltage Ap becomes smaller than the output voltage Bm (Ap <Bm), and the fourth determination signal S4 switches from false to true. As a result, the determination signals S1 to S3 are false and the determination signal S4 is true. Therefore, the detection signal Vout of the OR circuit 25 is switched to true (for example, high level) with ± B2 [mT] as a threshold value, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

次に、図6を用いて、磁界方向の角度θが22.5度から45度までの間の場合(22.5°<θ<45°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第1の方向D1および第2の方向D2の成分が増加する。なお、第1の方向D1の成分は、第2の方向D2の成分よりも小さい。このため、第1のブリッジ回路5の第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4の抵抗値が減少するが、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値の変化量は、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値の変化量よりも小さい。この結果、θ=22.5°の場合と比べて、出力電圧Am,Apは、同相でやや緩やかに減少する。   Next, a case where the angle θ in the magnetic field direction is between 22.5 degrees and 45 degrees (22.5 ° <θ <45 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field intensity is gradually varied and applied to the magnetic sensor 1, the components in the first direction D1 and the second direction D2 increase. The component in the first direction D1 is smaller than the component in the second direction D2. Therefore, although the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 of the first bridge circuit 5 are reduced, the amount of change in the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1 and R2 is: The amount of change in the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 is smaller. As a result, compared to the case of θ = 22.5 °, the output voltages Am and Ap decrease slightly more gently in the same phase.

また、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第3の方向D3および第4の方向D4の成分が増加する。なお、第3の方向D3の成分は、第4の方向D4の成分よりも大きい。このため、第2のブリッジ回路6の第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8の抵抗値が減少するが、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の抵抗値の変化量は、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の抵抗値の変化量よりも大きい。この結果、出力電圧Bmは増加し、出力電圧Bpは減少する。なお、θ=22.5°の場合と比べて、出力電圧Bm,Bpは、大きく変化する。   Further, when the magnetic field strength is gradually changed and applied to the magnetic sensor 1, the components in the third direction D3 and the fourth direction D4 increase. The component in the third direction D3 is larger than the component in the fourth direction D4. For this reason, although the resistance values of the fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 of the second bridge circuit 6 are reduced, the amount of change in the resistance values of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 is: The amount of change in the resistance values of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7 and R8 is larger. As a result, the output voltage Bm increases and the output voltage Bp decreases. Note that the output voltages Bm and Bp change greatly as compared with the case of θ = 22.5 °.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、また、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なる。このため、全ての判定信号S1〜S4は偽となり、OR回路25の検出信号Voutは偽(例えば、Lowレベル)となる。   Therefore, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is larger than the output voltages Bm and Bp (Ap). > Bm, Ap> Bp). For this reason, all the determination signals S1 to S4 are false, and the detection signal Vout of the OR circuit 25 is false (for example, low level).

磁界強度が±B3[mT]に達すると、出力電圧Apと出力電圧Bmとがクロスする(Ap=Bm)。なお、θ=22.5°の場合と比べて出力電圧Bm,Bpは大きく変化するため、|±B2[mT]|>|±B3[mT]|となる。   When the magnetic field strength reaches ± B3 [mT], the output voltage Ap and the output voltage Bm cross (Ap = Bm). Since the output voltages Bm and Bp change greatly compared to the case of θ = 22.5 °, | ± B2 [mT] |> | ± B3 [mT] |.

さらに、磁界強度が±B3[mT]を超えると、出力電圧Apは出力電圧Bmよりも小さく(Ap<Bm)なり、第4の判定信号S4は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S1〜S3は偽、判定信号S4は真となる。このため、±B3[mT]を閾値としてOR回路25の検出信号Voutは真(例えば、Highレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field strength exceeds ± B3 [mT], the output voltage Ap becomes smaller than the output voltage Bm (Ap <Bm), and the fourth determination signal S4 is switched from false to true. As a result, the determination signals S1 to S3 are false and the determination signal S4 is true. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 is switched to true (for example, High level) with ± B3 [mT] as a threshold value, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

次に、図7を用いて、磁界方向の角度θが45度の場合(θ=45°)、すなわち、磁界方向が第3の方向D3の場合について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第1の方向D1および第2の方向D2の成分が一様に増加する。このため、第1のブリッジ回路5を構成する第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4の抵抗値は、一様に減少する。この結果、第1のブリッジ回路5の出力電圧Am,Apは殆ど変化しない。   Next, the case where the angle θ of the magnetic field direction is 45 degrees (θ = 45 °), that is, the case where the magnetic field direction is the third direction D3 will be described with reference to FIG. When the magnetic field intensity is gradually changed greatly and applied to the magnetic sensor 1, the components in the first direction D1 and the second direction D2 increase uniformly. For this reason, the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 constituting the first bridge circuit 5 are uniformly reduced. As a result, the output voltages Am and Ap of the first bridge circuit 5 hardly change.

また、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第2のブリッジ回路6を構成する第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の抵抗値が減少する。一方、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8には第4の方向D4の成分が印加されないので、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の抵抗値は殆ど変化しない。このため、磁界強度が大きくなるにつれて、出力電圧Bmは増加し、出力電圧Bpは減少する。   When the magnetic field strength is gradually changed greatly and applied to the magnetic sensor 1, the resistance values of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 constituting the second bridge circuit 6 decrease. On the other hand, since the component in the fourth direction D4 is not applied to the seventh and eighth magnetoresistive elements R7, R8, the resistance values of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7, R8 hardly change. For this reason, as the magnetic field strength increases, the output voltage Bm increases and the output voltage Bp decreases.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、また、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なる。このため、判定信号S1〜S4は全て偽となり、OR回路25の検出信号Voutは偽(例えば、Lowレベル)となる。   Therefore, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is larger than the output voltages Bm and Bp (Ap). > Bm, Ap> Bp). For this reason, the determination signals S1 to S4 are all false, and the detection signal Vout of the OR circuit 25 is false (for example, low level).

磁界強度が±B4[mT]に達すると、出力電圧Amと出力電圧Bpとがクロスし(Am=Bp)、出力電圧Apと出力電圧Bmとがクロスする(Ap=Bm)。なお、45°<θ<67.5°の場合と比べて出力電圧Bm,Bpは大きく変化するため、|±B4[mT]|<|±B3[mT]|となる。   When the magnetic field strength reaches ± B4 [mT], the output voltage Am and the output voltage Bp cross (Am = Bp), and the output voltage Ap and the output voltage Bm cross (Ap = Bm). Since the output voltages Bm and Bp change greatly compared with the case of 45 ° <θ <67.5 °, | ± B4 [mT] | <| ± B3 [mT] |.

さらに、磁界強度が±B4[mT]を超えると、出力電圧Amは出力電圧Bpよりも大きく(Am>Bp)、出力電圧Apは出力電圧Bmよりも小さく(Ap<Bm)なり、第1および第4の判定信号S1,S4は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S1およびS4は真、判定信号S2およびS3は偽となる。このため、±B4[mT]を閾値としてOR回路25の検出信号Voutは偽から真(例えば、LowレベルからHighレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field strength exceeds ± B4 [mT], the output voltage Am is larger than the output voltage Bp (Am> Bp), and the output voltage Ap is smaller than the output voltage Bm (Ap <Bm). The fourth determination signals S1 and S4 are switched from false to true. As a result, the determination signals S1 and S4 are true, and the determination signals S2 and S3 are false. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 switches from false to true (for example, from the Low level to the High level) with ± B4 [mT] as a threshold value, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

次に、図8を用いて、磁界方向の角度θが45度から67.5度の場合(45°<θ<67.5°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、磁界強度の第1の方向D1および第2の方向D2の成分が増加する。しかしながら、第1の方向D1の成分は、第2の方向D2の成分よりも大きい。このため、第1のブリッジ回路5の第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4の抵抗値が減少するが、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値の変化量は、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値の変化量よりも大きい。これに伴い、出力電圧Am,Apは同相で緩やかに増加する。   Next, a case where the angle θ in the magnetic field direction is 45 ° to 67.5 ° (45 ° <θ <67.5 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field strength is gradually changed greatly and applied to the magnetic sensor 1, the components of the magnetic field strength in the first direction D1 and the second direction D2 increase. However, the component in the first direction D1 is larger than the component in the second direction D2. Therefore, although the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 of the first bridge circuit 5 are reduced, the amount of change in the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1 and R2 is: The amount of change in the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 is larger. Along with this, the output voltages Am and Ap gradually increase in phase.

また、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第3の方向D3および第4の方向D4の成分が増加する。なお、第3の方向D3の成分は、第4の方向D4の成分よりも大きい。このため、第2のブリッジ回路6の第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8の抵抗値が減少するが、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の抵抗値の変化量は、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の抵抗値の変化量よりも大きい。この結果、出力電圧Bmは増加し、出力電圧Bpは減少する。なお、θ=45°の場合と比べて、出力電圧Bm,Bpは、緩やかに変化する。   Further, when the magnetic field strength is gradually changed and applied to the magnetic sensor 1, the components in the third direction D3 and the fourth direction D4 increase. The component in the third direction D3 is larger than the component in the fourth direction D4. For this reason, although the resistance values of the fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 of the second bridge circuit 6 are reduced, the amount of change in the resistance values of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 is: The amount of change in the resistance values of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7 and R8 is larger. As a result, the output voltage Bm increases and the output voltage Bp decreases. Note that the output voltages Bm and Bp change more slowly than when θ = 45 °.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、また、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なる。このため、判定信号S1〜S4は全て偽となり、OR回路25の検出信号Voutは偽(例えば、Lowレベル)となる。   Therefore, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is larger than the output voltages Bm and Bp (Ap). > Bm, Ap> Bp). For this reason, the determination signals S1 to S4 are all false, and the detection signal Vout of the OR circuit 25 is false (for example, low level).

磁界強度が±B5[mT]に達すると、出力電圧Amと出力電圧Bpとがクロスする(Am=Bp)。なお、θ=45°の場合と比べて、出力電圧Bm,Bpは穏やかに変化するため、|±B4[mT]|<|±B5[mT]|となる。   When the magnetic field strength reaches ± B5 [mT], the output voltage Am and the output voltage Bp cross (Am = Bp). Since the output voltages Bm and Bp change more gently than when θ = 45 °, | ± B4 [mT] | <| ± B5 [mT] |.

さらに、磁界強度が±B5[mT]を超えると、出力電圧Amは出力電圧Bpよりも大きく(Am>Bp)なり、第1の判定信号S1は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S1は真、判定信号S2〜S4は偽となる。このため、±B5[mT]を閾値としてOR回路25の検出信号Voutは偽から真(例えば、LowレベルからHighレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field strength exceeds ± B5 [mT], the output voltage Am becomes larger than the output voltage Bp (Am> Bp), and the first determination signal S1 is switched from false to true. As a result, the determination signal S1 is true and the determination signals S2 to S4 are false. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 switches from false to true (for example, from the Low level to the High level) with ± B5 [mT] as a threshold value, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

次に、図9を用いて、磁界方向の角度θが67.5度の場合(θ=67.5°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、磁界強度の第1の方向D1および第2の方向D2の成分が増加する。しかしながら、第1の方向D1の成分は、第2の方向D2の成分よりも大きい。このため、第1のブリッジ回路5の第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4の抵抗値が減少するが、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値の変化量は、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値の変化量よりも大きい。これに伴い、出力電圧Am,Apは同相で穏やかに増加する。   Next, the case where the angle θ in the magnetic field direction is 67.5 degrees (θ = 67.5 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field strength is gradually changed greatly and applied to the magnetic sensor 1, the components of the magnetic field strength in the first direction D1 and the second direction D2 increase. However, the component in the first direction D1 is larger than the component in the second direction D2. Therefore, although the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 of the first bridge circuit 5 are reduced, the amount of change in the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1 and R2 is: The amount of change in the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 is larger. Along with this, the output voltages Am and Ap increase gently in the same phase.

また、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第3の方向D3および第4の方向D4の成分が増加する。なお、第3の方向D3の成分は、第4の方向D4の成分よりも大きい。このため、第2のブリッジ回路6の第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8の抵抗値が減少するが、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の抵抗値の変化量は、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の抵抗値の変化量よりも大きい。この結果、出力電圧Bmは増加し、出力電圧Bpは減少する。なお、45°<θ<67.5°の場合と比べて、出力電圧Bm,Bpは、緩やかに変化する。   Further, when the magnetic field strength is gradually changed and applied to the magnetic sensor 1, the components in the third direction D3 and the fourth direction D4 increase. The component in the third direction D3 is larger than the component in the fourth direction D4. For this reason, although the resistance values of the fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 of the second bridge circuit 6 are reduced, the amount of change in the resistance values of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 is: The amount of change in the resistance values of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7 and R8 is larger. As a result, the output voltage Bm increases and the output voltage Bp decreases. Note that the output voltages Bm and Bp change more slowly than in the case of 45 ° <θ <67.5 °.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、また、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なる。このため、判定信号S1〜S4は全て偽となり、OR回路25の検出信号Voutは偽(例えば、Lowレベル)となる。   Therefore, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is larger than the output voltages Bm and Bp (Ap). > Bm, Ap> Bp). For this reason, the determination signals S1 to S4 are all false, and the detection signal Vout of the OR circuit 25 is false (for example, low level).

磁界強度が±B6[mT]に達すると、出力電圧Amと出力電圧Bpとクロスする(Am=Bp)。なお、45°<θ<67.5°の場合と比べて出力電圧Bm,Bpは穏やかに変化するため、|±B5[mT]|<|±B6[mT]|となる。   When the magnetic field strength reaches ± B6 [mT], the output voltage Am and the output voltage Bp are crossed (Am = Bp). Since the output voltages Bm and Bp change more gently than in the case of 45 ° <θ <67.5 °, | ± B5 [mT] | <| ± B6 [mT] |.

さらに、磁界強度が±B6[mT]を超えると、出力電圧Amは出力電圧Bpよりも大きく(Am>Bp)なり、第1の判定信号S1は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S1は真、判定信号S2〜S4は偽となる。このため、±B6[mT]を閾値としてOR回路25の検出信号Voutは偽から真(例えば、LowレベルからHighレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field intensity exceeds ± B6 [mT], the output voltage Am becomes larger than the output voltage Bp (Am> Bp), and the first determination signal S1 is switched from false to true. As a result, the determination signal S1 is true and the determination signals S2 to S4 are false. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 switches from false to true (for example, low level to high level) with ± B6 [mT] as a threshold value, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

次に、図10を用いて、磁界方向の角度θが67.5度から90度までの場合(67.5°<θ<90°)について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、磁界強度の第1の方向D1および第2の方向D2の成分が増加する。しかしながら、第1の方向D1の成分は、第2の方向D2の成分よりも大きい。このため、第1のブリッジ回路5の第1ないし第4の磁気抵抗素子R1〜R4の抵抗値が減少するが、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値の変化量は、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値の変化量よりも大きい。これに伴い、θ=67.5°の場合と比べて、出力電圧Am,Apは同相で大きく増加する。   Next, the case where the angle θ in the magnetic field direction is 67.5 degrees to 90 degrees (67.5 ° <θ <90 °) will be described with reference to FIG. When the magnetic field strength is gradually changed greatly and applied to the magnetic sensor 1, the components of the magnetic field strength in the first direction D1 and the second direction D2 increase. However, the component in the first direction D1 is larger than the component in the second direction D2. Therefore, although the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements R1 to R4 of the first bridge circuit 5 are reduced, the amount of change in the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1 and R2 is: The amount of change in the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 is larger. Accordingly, the output voltages Am and Ap greatly increase in phase as compared with the case of θ = 67.5 °.

また、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第3の方向D3および第4の方向D4の成分が増加する。なお、第3の方向D3の成分は、第4の方向D4の成分よりも大きい。このため、第2のブリッジ回路6の第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8の抵抗値が減少するが、第5および第6の磁気抵抗素子R5,R6の抵抗値の変化量は、第7および第8の磁気抵抗素子R7,R8の抵抗値の変化量より大きい。この結果、出力電圧Bmは増加し、出力電圧Bpは減少する。なお、θ=67.5°の場合と比べて、出力電圧Bm,Bpは、緩やかに変化する。   Further, when the magnetic field strength is gradually changed and applied to the magnetic sensor 1, the components in the third direction D3 and the fourth direction D4 increase. The component in the third direction D3 is larger than the component in the fourth direction D4. For this reason, although the resistance values of the fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 of the second bridge circuit 6 are reduced, the amount of change in the resistance values of the fifth and sixth magnetoresistive elements R5 and R6 is: It is larger than the amount of change in resistance value of the seventh and eighth magnetoresistive elements R7, R8. As a result, the output voltage Bm increases and the output voltage Bp decreases. Note that the output voltages Bm and Bp change more slowly than in the case of θ = 67.5 °.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも小大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なる。このため、判定信号S1〜S4は全て偽となり、OR回路25の検出信号Voutは偽(例えば、Lowレベル)となる。   Accordingly, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is smaller than the output voltages Bm and Bp (Ap>). Bm, Ap> Bp). For this reason, the determination signals S1 to S4 are all false, and the detection signal Vout of the OR circuit 25 is false (for example, low level).

磁界強度が±B7[mT]に達すると、出力電圧Amと出力電圧Bpとがクロスする(Am=Bp)。なお、θ=67.5°の場合と比べて出力電圧Am,Apは大きく変化するため、|±B7[mT]|<|±B6[mT]|となる。   When the magnetic field strength reaches ± B7 [mT], the output voltage Am and the output voltage Bp cross (Am = Bp). Since the output voltages Am and Ap change greatly compared to the case of θ = 67.5 °, | ± B7 [mT] | <| ± B6 [mT] |.

さらに、磁界強度が±B7[mT]を超えると、出力電圧Amは出力電圧Bpよりも大きく(Am>Bp)なり、第1の判定信号S1は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S1は真、判定信号S2〜S4は偽となる。このため、±B7[mT]を閾値としてOR回路25の検出信号Voutは偽から真(例えば、LowレベルからHighレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field intensity exceeds ± B7 [mT], the output voltage Am becomes larger than the output voltage Bp (Am> Bp), and the first determination signal S1 is switched from false to true. As a result, the determination signal S1 is true and the determination signals S2 to S4 are false. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 switches from false to true (for example, from the Low level to the High level) with ± B7 [mT] as a threshold value, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

次に、図11を用いて、磁界方向の角度θが90度の場合(θ=90°)、すなわち、磁界方向が第1の方向D1の場合について説明する。磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第1および第2の磁気抵抗素子R1,R2の抵抗値は減少する。一方、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4には第2の方向D2の成分が印加されないので、第3および第4の磁気抵抗素子R3,R4の抵抗値は殆ど変化しない。このため、磁界強度が大きくなるにつれて、出力電圧Am,Apは同相で増加する。   Next, the case where the angle θ of the magnetic field direction is 90 degrees (θ = 90 °), that is, the case where the magnetic field direction is the first direction D1 will be described with reference to FIG. When the magnetic field intensity is gradually increased and applied to the magnetic sensor 1, the resistance values of the first and second magnetoresistive elements R1 and R2 decrease. On the other hand, since the component in the second direction D2 is not applied to the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4, the resistance values of the third and fourth magnetoresistive elements R3 and R4 hardly change. For this reason, as the magnetic field strength increases, the output voltages Am and Ap increase in phase.

一方、磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ1に印加していくと、第3の方向D3および第4の方向D4の成分が一様に増加する。このため、第2のブリッジ回路6の第5ないし第8の磁気抵抗素子R5〜R8の抵抗値は、一様に減少する。この結果、第2のブリッジ回路6の出力電圧Bm,Bpは殆ど変化しない。   On the other hand, when the magnetic field strength is gradually varied and applied to the magnetic sensor 1, the components in the third direction D3 and the fourth direction D4 increase uniformly. For this reason, the resistance values of the fifth to eighth magnetoresistive elements R5 to R8 of the second bridge circuit 6 are uniformly reduced. As a result, the output voltages Bm and Bp of the second bridge circuit 6 hardly change.

従って、磁界強度が0[mT]付近では、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも小さく(Am<Bm,Am<Bp)、また、出力電圧Apは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Ap>Bm,Ap>Bp)なるため、判定信号S1〜S4は全て偽となる。このため、OR回路25の検出信号Voutは、偽(例えば、Lowレベル)となる。   Therefore, when the magnetic field strength is around 0 [mT], the output voltage Am is smaller than the output voltages Bm and Bp (Am <Bm, Am <Bp), and the output voltage Ap is larger than the output voltages Bm and Bp (Ap). > Bm, Ap> Bp), the determination signals S1 to S4 are all false. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 becomes false (for example, Low level).

磁界強度が±B8[mT]に達すると、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpとクロスする(Am=Bm,Am=Bp)。   When the magnetic field intensity reaches ± B8 [mT], the output voltage Am crosses the output voltages Bm and Bp (Am = Bm, Am = Bp).

なお、67.5°<θ<90°の場合と比べて、出力電圧Am,Apの変化が大きいため、|±B8[mT]|<|±B7[mT]|となる。   Since the changes in the output voltages Am and Ap are larger than in the case of 67.5 ° <θ <90 °, | ± B8 [mT] | <| ± B7 [mT] |.

さらに、磁界強度が±B8[mT]を超えると、出力電圧Amは出力電圧Bm,Bpよりも大きく(Am>Bm,Am>Bp)なり、第1および第2の判定信号S1,S2は偽から真に切り換わる。この結果、判定信号S1およびS2は真、判定信号S3およびS4は偽となる。このため、±B8[mT]を閾値としてOR回路25の検出信号Voutは偽から真(例えばLowレベルからHighレベル)に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   Further, when the magnetic field intensity exceeds ± B8 [mT], the output voltage Am becomes larger than the output voltages Bm and Bp (Am> Bm, Am> Bp), and the first and second determination signals S1 and S2 are false. Switch to true. As a result, the determination signals S1 and S2 are true, and the determination signals S3 and S4 are false. For this reason, the detection signal Vout of the OR circuit 25 switches from false to true (for example, from the Low level to the High level) with ± B8 [mT] as a threshold value, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

以下同様に、磁気センサ1は、磁界方向の角度θが90度を超える場合にも、磁界強度を検出することができる。   Similarly, the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength even when the angle θ in the magnetic field direction exceeds 90 degrees.

磁界方向の角度θが90度から135度までの場合(90°≦θ≦135°)には、出力電圧Amと出力電圧Bmとがクロスする(Am=Bm)磁界強度の閾値を超えて、出力電圧Amが出力電圧Bmよりも大きくなると(Am>Bm)、第2の判定信号S2が偽から真に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   When the angle θ in the magnetic field direction is 90 ° to 135 ° (90 ° ≦ θ ≦ 135 °), the output voltage Am and the output voltage Bm cross (Am = Bm) exceeding the threshold value of the magnetic field strength, When the output voltage Am becomes higher than the output voltage Bm (Am> Bm), the second determination signal S2 switches from false to true, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

磁界方向の角度θが135度から180度までの場合(135°≦θ≦180°)には、出力電圧Apと出力電圧Bpとがクロスする(Ap=Bp)磁界強度の閾値を超えて、出力電圧Apが出力電圧Bpよりも小さくなると(Ap<Bp)、第3の判定信号S3が偽から真に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   When the angle θ in the magnetic field direction is 135 ° to 180 ° (135 ° ≦ θ ≦ 180 °), the output voltage Ap and the output voltage Bp cross (Ap = Bp) exceeding the threshold value of the magnetic field strength, When the output voltage Ap becomes smaller than the output voltage Bp (Ap <Bp), the third determination signal S3 switches from false to true, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

また、磁界方向の角度θが−45度から0度までの場合(−45°≦θ≦0°)には、出力電圧Apと出力電圧Bpとがクロスする(Ap=Bp)磁界強度の閾値を超えて、出力電圧Apが出力電圧Bpよりも小さくなると(Ap<Bp)、第3の判定信号S3が偽から真に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   When the angle θ in the magnetic field direction is −45 ° to 0 ° (−45 ° ≦ θ ≦ 0 °), the output voltage Ap and the output voltage Bp cross (Ap = Bp). When the output voltage Ap becomes smaller than the output voltage Bp (Ap <Bp), the third determination signal S3 switches from false to true, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

磁界方向の角度θが−90度から−45度までの場合(−90°≦θ≦−45°)には、出力電圧Amと出力電圧Bmとがクロスする(Am=Bm)磁界強度の閾値を超え、出力電圧Amが出力電圧Bmよりも大きくなると(Am>Bm)、第2の判定信号S2が偽から真に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   When the angle θ in the magnetic field direction is −90 degrees to −45 degrees (−90 ° ≦ θ ≦ −45 °), the output voltage Am and the output voltage Bm cross (Am = Bm). When the output voltage Am exceeds the output voltage Bm (Am> Bm), the second determination signal S2 switches from false to true, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

磁界方向の角度θが−135度から−90度までの場合(−135°≦θ≦−90°)には、出力電圧Amと出力電圧Bpとがクロスする(Am=Bp)磁界強度の閾値を超え、出力電圧Amが出力電圧Bpよりも大きくなると(Am>Bp)、第1の判定信号S1が偽から真に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   When the angle θ in the magnetic field direction is between −135 degrees and −90 degrees (−135 ° ≦ θ ≦ −90 °), the output voltage Am and the output voltage Bp cross (Am = Bp). When the output voltage Am exceeds the output voltage Bp (Am> Bp), the first determination signal S1 switches from false to true, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

磁界方向の角度θが−180度から−135度までの場合(−180°≦θ≦−135°)には、出力電圧Apと出力電圧Bmとがクロスする(Ap=Bm)磁界強度の閾値を超え、出力電圧Apが出力電圧Bmよりも小さくなると(Bm>Ap)、第4の判定信号S4が偽から真に切り換わり、磁気センサ1は磁界強度を検出することができる。   When the angle θ in the magnetic field direction is −180 degrees to −135 degrees (−180 ° ≦ θ ≦ −135 °), the output voltage Ap and the output voltage Bm cross (Ap = Bm). When the output voltage Ap becomes smaller than the output voltage Bm (Bm> Ap), the fourth determination signal S4 switches from false to true, and the magnetic sensor 1 can detect the magnetic field strength.

上述した記載に基づく、磁界方向の角度θ(−90°≦θ≦90°)と、角度θにおいて磁気センサ1が磁界強度を検出する閾値との関係を、図12中に実線で示す。なお、比較例として、従来技術による磁気センサ31に係る角度θ(−90°≦θ≦90°)と、角度θにおいて磁気センサ31が磁界強度を検出する閾値との関係を破線で示す。磁気センサ31では、角度θの絶対値が0度から45度(|θ|≦45°)の範囲でしか磁界を検出できないのに比べ、磁気センサ1は、角度θの絶対値が0度から90度(|θ|≦90°)の範囲、すなわち、全ての磁気方向の磁界を検出することができる。   The relationship between the angle θ (−90 ° ≦ θ ≦ 90 °) in the magnetic field direction based on the above description and the threshold value at which the magnetic sensor 1 detects the magnetic field intensity at the angle θ is indicated by a solid line in FIG. As a comparative example, the relationship between the angle θ (−90 ° ≦ θ ≦ 90 °) related to the conventional magnetic sensor 31 and the threshold value at which the magnetic sensor 31 detects the magnetic field strength at the angle θ is indicated by a broken line. The magnetic sensor 31 can detect a magnetic field only in the range where the absolute value of the angle θ is 0 ° to 45 ° (| θ | ≦ 45 °), whereas the magnetic sensor 1 has the absolute value of the angle θ from 0 °. A range of 90 degrees (| θ | ≦ 90 °), that is, magnetic fields in all magnetic directions can be detected.

また、磁気センサ31では、角度θによって閾値の大きさが大きく異なるため、検出方向の異方性が大きい。しかしながら、磁気センサ1では、角度θが異なる場合でも、閾値の変化が小さいため、検出方向の異方性が小さくなる。   Further, in the magnetic sensor 31, the magnitude of the threshold varies greatly depending on the angle θ, and therefore the anisotropy in the detection direction is large. However, in the magnetic sensor 1, even when the angle θ is different, the change in the threshold is small, so the anisotropy in the detection direction is small.

なお、演算回路部3は、第1の出力電圧Am>第4の出力電圧Bpあるいは、第1の出力電圧Am>第3の出力電圧Bmあるいは、第4の出力電圧Bp>第2の出力電圧Apあるいは、第3の出力電圧Bm>第2の出力電圧Apのいずれかであるかを判定する。このため、角度θに応じて、これら4つの条件のうち磁界強度が最も小さいときに成り立つ条件を適宜選択してもよい。この結果、磁気印加方向に対する磁気感度の低下を抑制することができる。   Note that the arithmetic circuit unit 3 is configured such that the first output voltage Am> the fourth output voltage Bp or the first output voltage Am> the third output voltage Bm or the fourth output voltage Bp> the second output voltage. It is determined whether Ap or the third output voltage Bm> the second output voltage Ap. For this reason, according to angle (theta), you may select suitably the conditions which are satisfied when the magnetic field intensity is the smallest among these four conditions. As a result, it is possible to suppress a decrease in magnetic sensitivity with respect to the magnetic application direction.

また、磁気センサ1では、第1ないし第8の磁気抵抗素子R1〜R8は近接して平行に形成された複数本の線状パターンを先端部で互い違いに接続する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば1本の線状パターンによって磁気抵抗素子R1〜R8を構成してもよい。   Further, in the magnetic sensor 1, the first to eighth magnetoresistive elements R1 to R8 are configured to alternately connect a plurality of linear patterns formed in close proximity to each other at the tip portion. However, the present invention is not limited to this. For example, the magnetoresistive elements R1 to R8 may be configured by one linear pattern.

1 磁気センサ
3 演算回路部(電圧値比較手段)
5 第1のブリッジ回路
6 第2のブリッジ回路
7 第1の直列回路
8 第2の直列回路
13 第3の直列回路
14 第4の直列回路
21〜24 比較器
25 OR回路
R1〜R8 磁気抵抗素子(磁気検出素子)
1 Magnetic Sensor 3 Arithmetic Circuit Unit (Voltage Value Comparison Means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 1st bridge circuit 6 2nd bridge circuit 7 1st series circuit 8 2nd series circuit 13 3rd series circuit 14 4th series circuit 21-24 Comparator 25 OR circuit R1-R8 Magnetoresistive element (Magnetic detection element)

Claims (6)

第1の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第1および第2の磁気検出素子と、
前記第1の方向からθ1傾いた第2の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第3および第4の磁気検出素子とを有し、
前記第1および第3の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第1の直列回路と、前記第2および第4の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第2の直列回路とを並列接続してなり、前記第1および第2の直列回路の2つの共通接続端のうち一方が第1の電源電圧に接続されると共に他方が接地され、前記第1および第2の直列回路の接続端のそれぞれからは同相の第1の出力電圧と第2の出力電圧を出力する第1のブリッジ回路と、
前記第1の方向からθ2傾いた第3の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第5および第6の磁気検出素子と、
前記第1の方向からθ3傾いた第4の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第7および第8の磁気検出素子とを有し、
前記第5および第7の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第3の直列回路と、前記第6および第8の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第4の直列回路とを並列接続してなり、前記第3および第4の直列回路の2つの共通接続端のうち一方が第2の電源電圧に接続されると共に他方が接地され、前記第3および第4の直列回路の接続端のそれぞれからは反相の第3の出力電圧と第4の出力電圧を出力する第2のブリッジ回路と、を備えた磁気センサであって、
磁界が印加されない場合に、前記第1および第2の出力電圧を異ならせるオフセット手段を前記第1のブリッジ回路に設けると共に、
磁界が印加されない場合に、前記第3および第4の出力電圧の電圧値が前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧との間の電圧値となるように設定し、
磁界が印加された際に、
前記第1ないし第4の出力電圧の電圧値が、
前記第1の出力電圧>前記第4の出力電圧あるいは、
前記第1の出力電圧>前記第3の出力電圧あるいは、
前記第4の出力電圧>前記第2の出力電圧あるいは、
前記第3の出力電圧>前記第2の出力電圧のいずれかであるかを判定する電圧値比較手段を設けたことを特徴とする磁気センサ。
First and second magnetic sensing elements having maximum sensitivity to an applied magnetic field in a first direction and outputting a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength;
And third and fourth magnetic sensing elements that have maximum sensitivity to a magnetic field applied in a second direction inclined by θ1 from the first direction and that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. ,
A first series circuit in which the first and third magnetic detection elements are connected in series via a connection end; and a second series circuit in which the second and fourth magnetic detection elements are connected in series via a connection end. A series circuit is connected in parallel, one of the two common connection ends of the first and second series circuits is connected to the first power supply voltage and the other is grounded, and the first and second A first bridge circuit that outputs a first output voltage and a second output voltage of the same phase from each of the connection ends of the series circuit;
Fifth and sixth magnetic sensing elements that have maximum sensitivity to an applied magnetic field in a third direction inclined by θ 2 from the first direction and that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength;
And seventh and eighth magnetic detection elements that have a maximum sensitivity to a magnetic field applied in a fourth direction inclined by θ3 from the first direction and that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. ,
A third series circuit in which the fifth and seventh magnetic detection elements are connected in series via a connection end, and a fourth series in which the sixth and eighth magnetic detection elements are connected in series via a connection end A series circuit is connected in parallel, and one of the two common connection ends of the third and fourth series circuits is connected to the second power supply voltage and the other is grounded, and the third and fourth A second bridge circuit that outputs a third output voltage and a fourth output voltage having opposite phases from each of the connection ends of the series circuit, wherein the magnetic sensor comprises:
Providing the first bridge circuit with offset means for differentiating the first and second output voltages when no magnetic field is applied;
When a magnetic field is not applied, the voltage values of the third and fourth output voltages are set to be a voltage value between the first output voltage and the second output voltage,
When a magnetic field is applied,
The voltage values of the first to fourth output voltages are:
The first output voltage> the fourth output voltage or
The first output voltage> the third output voltage or
The fourth output voltage> the second output voltage or
A magnetic sensor comprising voltage value comparison means for determining whether the third output voltage is greater than the second output voltage.
磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第1ないし第4の磁気検出素子を用いてホイートストンブリッジを構成し、2軸平面上の第1および第2の方向の印加磁界に対して最大感度を持ち、
2つの出力端子が磁界強度に対して同相で変化する第1および第2の出力電圧を出力し、磁界が印加されない場合に、前記第1および第2の出力電圧を異ならせた第1のブリッジ回路と、
磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第5ないし第8の磁気検出素子を用いてホイートストンブリッジを構成し、2軸平面上の前記第1および第2の方向とは異なる第3および第4の方向の印加磁界に対して最大感度を持ち、
2つの出力端子が磁界強度に対して反相で変化する第3および第4の出力電圧を出力し、磁界が印加されない場合に、前記第3および第4の出力電圧が前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧との間の電圧値となる第2のブリッジ回路と、を備えた磁気センサであって、
磁界が印加された際に、前記第1および第2の出力電圧のいずれかが、前記第3および第4の出力電圧のいずれかと一致する磁界強度が、検出される閾値磁界強度となることを特徴とする磁気センサ。
A Wheatstone bridge is configured using the first to fourth magnetic detection elements that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength, and the maximum is applied to the applied magnetic field in the first and second directions on the biaxial plane. With sensitivity
A first bridge in which two output terminals output first and second output voltages that change in phase with respect to the magnetic field strength, and the first and second output voltages are different when no magnetic field is applied. Circuit,
A Wheatstone bridge is configured by using fifth to eighth magnetic detecting elements that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength, and the third and third directions different from the first and second directions on the biaxial plane. Has maximum sensitivity to the applied magnetic field in the fourth direction,
When the two output terminals output third and fourth output voltages that change in opposite phase with respect to the magnetic field strength, and no magnetic field is applied, the third and fourth output voltages are the first output voltage. And a second bridge circuit having a voltage value between the first output voltage and the second output voltage,
When a magnetic field is applied, the magnetic field strength at which one of the first and second output voltages matches one of the third and fourth output voltages becomes the detected threshold magnetic field strength. A magnetic sensor.
第1の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第1および第2の磁気検出素子と、
前記第1の方向からθ1傾いた第2の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第3および第4の磁気検出素子とを有し、
前記第1および第3の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第1の直列回路と、前記第2および第4の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第2の直列回路とを並列接続してなり、前記第1および第2の直列回路の2つの共通接続端のうち一方が第1の電源電圧に接続されると共に他方が接地され、前記第1および第2の直列回路の接続端のそれぞれからは同相の第1の出力電圧と第2の出力電圧を出力する第1のブリッジ回路と、
前記第1の方向からθ2傾いた第3の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第5および第6の磁気検出素子と、
前記第1の方向からθ3傾いた第4の方向の印加磁界に対して最大感度を持つと共に磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第7および第8の磁気検出素子とを有し、
前記第5および第7の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第3の直列回路と、前記第6および第8の磁気検出素子が接続端を介して直列接続された第4の直列回路とを並列接続してなり、前記第3および第4の直列回路の2つの共通接続端のうち一方が第2の電源電圧に接続されると共に他方が接地され、前記第3および第4の直列回路の接続端のそれぞれからは反相の第3の出力電圧と第4の出力電圧を出力する第2のブリッジ回路と、を備え、
前記第1および第2の出力電圧のいずれかと、前記第3および第4の出力電圧のいずれかとを比較することによって、磁界を検出する磁気センサ。
First and second magnetic sensing elements having maximum sensitivity to an applied magnetic field in a first direction and outputting a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength;
And third and fourth magnetic sensing elements that have maximum sensitivity to a magnetic field applied in a second direction inclined by θ1 from the first direction and that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. ,
A first series circuit in which the first and third magnetic detection elements are connected in series via a connection end; and a second series circuit in which the second and fourth magnetic detection elements are connected in series via a connection end. A series circuit is connected in parallel, one of the two common connection ends of the first and second series circuits is connected to the first power supply voltage and the other is grounded, and the first and second A first bridge circuit that outputs a first output voltage and a second output voltage of the same phase from each of the connection ends of the series circuit;
Fifth and sixth magnetic sensing elements that have maximum sensitivity to an applied magnetic field in a third direction inclined by θ 2 from the first direction and that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength;
And seventh and eighth magnetic detection elements that have a maximum sensitivity to a magnetic field applied in a fourth direction inclined by θ3 from the first direction and that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength. ,
A third series circuit in which the fifth and seventh magnetic detection elements are connected in series via a connection end, and a fourth series in which the sixth and eighth magnetic detection elements are connected in series via a connection end A series circuit is connected in parallel, and one of the two common connection ends of the third and fourth series circuits is connected to the second power supply voltage and the other is grounded, and the third and fourth A second bridge circuit that outputs a third output voltage and a fourth output voltage that are opposite in phase from each of the connection ends of the series circuit.
A magnetic sensor that detects a magnetic field by comparing any one of the first and second output voltages with any of the third and fourth output voltages.
磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第1ないし第4の磁気検出素子を用いてホイートストンブリッジを構成し、2軸平面上の第1および第2の方向の印加磁界に対して最大感度を持ち、
2つの出力端子が磁界強度に対して同相で変化する第1および第2の出力電圧を出力し、磁界が印加されない場合に、前記第1および第2の出力電圧を異ならせた第1のブリッジ回路と、
磁界強度に対して偶関数特性の電圧を出力する第5ないし第8の磁気検出素子を用いてホイートストンブリッジを構成し、2軸平面上の前記第1および第2の方向とは異なる第3および第4の方向の印加磁界に対して最大感度を持ち、
2つの出力端子が磁界強度に対して反相で変化する第3および第4の出力電圧を出力し、磁界が印加されない場合に、前記第3および第4の出力電圧が前記第1の出力電圧と前記第2の出力電圧との間の電圧値となる第2のブリッジ回路と、を備え、
前記第1および第2の出力電圧のいずれかと、前記第3および第4の出力電圧のいずれかとを比較することによって、磁界を検出する磁気センサ。
A Wheatstone bridge is configured using the first to fourth magnetic detection elements that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength, and the maximum is applied to the applied magnetic field in the first and second directions on the biaxial plane. With sensitivity
A first bridge in which two output terminals output first and second output voltages that change in phase with respect to the magnetic field strength, and the first and second output voltages are different when no magnetic field is applied. Circuit,
A Wheatstone bridge is configured by using fifth to eighth magnetic detecting elements that output a voltage having an even function characteristic with respect to the magnetic field strength, and the third and third directions different from the first and second directions on the biaxial plane. Has maximum sensitivity to the applied magnetic field in the fourth direction,
When the two output terminals output third and fourth output voltages that change in opposite phase with respect to the magnetic field strength, and no magnetic field is applied, the third and fourth output voltages are the first output voltage. And a second bridge circuit having a voltage value between the first output voltage and the second output voltage,
A magnetic sensor that detects a magnetic field by comparing any one of the first and second output voltages with any of the third and fourth output voltages.
磁界が印加されない場合に、前記第3および第4の出力電圧の電圧値が同じとなると共に、前記第3および第4の出力電圧と前記第1の出力電圧との間のオフセット電圧と、前記第3および第4の出力電圧と前記第2の出力電圧との間のオフセット電圧とが同じとなる請求項1ないし4のいずれかに記載の磁気センサ。   When a magnetic field is not applied, the voltage values of the third and fourth output voltages are the same, and an offset voltage between the third and fourth output voltages and the first output voltage; The magnetic sensor according to claim 1, wherein an offset voltage between the third and fourth output voltages and the second output voltage is the same. 前記第1および第2の方向は互いに直交すると共に、前記第3および第4の方向は互いに直交し、前記第1および第2の方向に対して45度の角度差をもって前記第3および第4の方向を配置してなる請求項1ないし5のいずれかに記載の磁気センサ。   The first and second directions are orthogonal to each other, the third and fourth directions are orthogonal to each other, and the third and fourth directions have an angular difference of 45 degrees with respect to the first and second directions. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is arranged in a direction.
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