JP2013253886A - 磁気センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ホール素子が出力する差動信号電圧を増幅回路に伝達するための切替えスイッチ回路に交差伝達スイッチを設け、制御回路からの制御信号によって、ホール素子に流す電流を切替える第1の期間と第2の期間において、いずれかの期間に交差伝達するようにして、オフセット電圧の大小を判定識別出来る構成とした。
【選択図】図1
Description
本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、安価で高精度な磁気特性を備えた磁気センサを提供する。
第1の期間にホール素子の第1の端子対に電流を流し第2の端子対から第1の差動信号電圧を入力し、第2の期間に第2の端子対に電流を流し第1の端子対から第2の差動信号電圧を入力する切替えスイッチ回路に、ホール素子の各端子と切替えスイッチ回路の出力端子の間にそれぞれ直列に直列伝達スイッチと交差伝達スイッチを設け、交差伝達スイッチを制御してホール素子のオフセット電圧の大小を判別することが可能な磁気センサ。
図1は、本実施形態の磁気センサのブロック図である。
本実施形態の磁気センサ1は、ホール素子2と、切替えスイッチ回路3と、増幅器4と、サンプリング回路5と、基準電圧回路6と、比較器7と、出力回路8と、制御回路9とを備えている。
本実施形態の磁気センサ1は、制御回路9の出力する制御信号によって、第1の動作状態と第2の動作状態を備えている。制御回路9の動作状態設定回路91は、初期状態ではヒューズによって“H”の信号を出力している。従って、NAND回路92は、基準CLK信号を反転して出力する。すなわち、制御信号3Cは基準CLK信号を反転した信号に、3Dは基準CLK信号と同じ信号になる。この状態が、第1の動作状態である。制御回路9の動作状態設定回路91は、ヒューズを切断するとプルダウン抵抗によって“L”の信号を出力する。従って、NAND回路92は、出力が“H”に固定される。すなわち、制御信号3Cは“H”に、3Dは“L”に固定される。この状態が、第2の動作状態である。どちらの動作状態であっても、制御信号3Aは基準CLK信号を反転した信号、3Bは基準CLK信号と同じ信号である。
第1の動作状態において、制御回路9は、基準CLK信号を反転した信号の制御信号3A及び3Cと、基準CLK信号と同じ信号の制御信号3B及び3Dと、を出力する。ホール素子2は、第1の期間において、第1及び第4の電流供給スイッチ311、314が導通して、端子21−端子22の端子対に電流が供給され、端子23−端子24の端子対から差動信号電圧を出力する。また、第2の期間において、第2及び第3の電流供給スイッチ312、313が導通して、端子23−端子24の端子対に電流が供給され、端子21−端子22の端子対から差動信号電圧を出力する。また、第1の期間では第2の交差伝達スイッチ332と第3の交差伝達スイッチ333が導通し、第2の期間では第1の交差伝達スイッチ331と第4の交差伝達スイッチ334が導通する。
Vo1Φ1=VDD/2+G(KH×Bin+Vos)・・・(1)
Vo1Φ2=VDD/2+G(−KH×Bin+Vos)・・・(2)
ここで、VDDは電源電圧、Gは増幅器4の増幅率、KHはホール素子1の磁電変換係数、Binは磁束密度、Vosは増幅器4の出力電圧に含まれるオフセット電圧である。
Vo1=VDD/2+G×Vos・・・(3)
このとき、基準電圧回路6は、制御信号6Aによって、出力する基準電圧をオフセット電圧判定用の基準電圧Vref2に切替えられている。従って、比較器7において平均電圧Vo1と基準電圧Vref2が比較され、オフセット電圧Vosの大小の判定を行い、その結果を出力回路8から出力する。
なお、増幅器4は、制御回路9の制御信号によってオフセット電圧判定用の増幅率に切替えられてもよい。基準電圧回路6の基準電圧と増幅器4の増幅率を適宜調整することで、オフセット電圧の検出動作を最適化することが出来る。
第2の動作状態は、制御信号3Cは“H”に、3Dは“L”に固定されるので、第1の交差伝達スイッチ331と第4の交差伝達スイッチ334が導通状態に固定される。ホール素子2は、第1の期間において、第1及び第4の電流供給スイッチ311、314が導通して、端子21−端子22の端子対に電流が供給され、端子23−端子24の端子対から差動信号電圧を出力する。また、第2の期間において、第2及び第3の電流供給スイッチ312、313が導通して、端子23−端子24の端子対に電流が供給され、端子21−端子22の端子対から差動信号電圧を出力する。従って、第1の期間では、第1の差動信号電圧出力端子301はホール素子2の端子23と、第2の差動信号電圧出力端子302はホール素子2の端子24と接続される。また、第2の期間では、第1の差動信号電圧出力端子301はホール素子2の端子21と、第2の差動信号電圧出力端子302はホール素子2の端子22と接続される。その出力電圧は、増幅器4で増幅されて出力される。
Vo2Φ1=VDD/2+G×(KH×Bin+Vos)・・・(4)
Vo2Φ2=VDD/2+G×(KH×Bin―Vos)・・・(5)
従って、サンプリング回路5において差動信号増幅電圧Vo2Φ1及びVo2Φ2を平均した平均電圧Vo2は式6で与えられる。
Vo2=VDD/2+G×KH×Bin・・・(6)
式6より、平均電圧Vo2においてオフセット電圧Vosが相殺されていることがわかる。そして、式6で得られた平均電圧Vo2と基準電圧Vrefを比較器7で比較判定することによって、磁界に応じた検出信号を出力する。このとき、基準電圧回路6は、通常の基準電圧Vrefを出力するように切替えられている。
2 ホール素子
3、30 切替えスイッチ回路
4 増幅器
5 サンプリング回路
6、60 基準電圧回路
7 比較器
8 出力回路
9 制御回路
Claims (5)
- ホール素子と、
第1の期間に前記ホール素子の第1の端子対に電流を流し第2の端子対から第1の差動信号電圧を入力し、第2の期間に前記第2の端子対に電流を流し前記第1の端子対から第2の差動信号電圧を入力する切替えスイッチ回路と、
前記切替えスイッチ回路を介して入力された前記第1及び第2の差動信号電圧を増幅した第1及び第2の差動信号増幅電圧を出力する増幅器と、
前記増幅器から入力された第1及び第2の差動信号増幅電圧を保持し、前記第1及び第2の差動信号増幅電圧の平均電圧を出力するサンプリング回路と、
基準電圧を発生する基準電圧回路と、
前記サンプリング回路が出力する前記平均電圧と前記基準電圧回路が出力する前記基準電圧とを比較する比較器と、
制御信号を出力して、前記切替えスイッチ回路を制御する制御回路と、を備え、
前記切替えスイッチ回路は、前記ホール素子の各端子と接続される入力端子と出力端子の間にそれぞれ直列に直列伝達スイッチと交差伝達スイッチを備えた、
ことを特徴とする磁気センサ。 - 前記交差伝達スイッチが、前記第1の期間と前記第2の期間のいずれかで交差伝達するように制御される第1の動作状態と、
前記交差伝達スイッチが、前記第1の期間と前記第2の期間のいずれも交差伝達しないように制御される第2の動作状態と、を有し、
前記第1の動作状態において、前記平均電圧に含まれるオフセット電圧の大小を判定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。 - 前記制御回路は、ヒューズを備え、前記ヒューズの有無によって前記動作状態を切り替えることを特徴とする請求項2に記載の磁気センサ。
- 前記制御回路は、不揮発性メモリを備え、前記不揮発性メモリのデータによって前記動作状態を切り替えることを特徴とする請求項2に記載の磁気センサ。
- 前記制御回路は、状態設定端子を備え、前記状態設定端子に入力される信号によって前記動作状態を切替えることを特徴とする請求項2に記載の磁気センサ。
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