JP2015114159A - 回転信号処理回路 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体が両方向に回転可能であり、入力される第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあっても補正可能で、回転体の角度検出誤差が生じない回転信号処理回路を提供する。【解決手段】回転に伴った所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号と、第１の回転信号と位相差α（４５?＜α＜１３５?）を持って変化する第２の回転信号を、それぞれ、ＨＣ１，ＨＣ２を用いて角度位置情報を含んだＤ１，Ｄ２信号に変換する回転信号処理回路であって、第１の回転信号を変換するＨＣ１の２つの閾値レベルが、第２の回転信号を変換するＨＣ２のＤ２信号によって切り替えられ、第２の回転信号を変換するＨＣ２の２つの閾値レベルが、第１の回転信号を変換するＨＣ１のＤ１信号によって切り替えられるように構成されてなる回転信号処理回路Ｋ３とする。【選択図】図１

Description

本発明は、回転体の回転に伴った所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号および該第１の回転信号と位相差を持って変化する第２の回転信号を、それぞれ、回転体の角度位置情報を含んだデジタル信号に変換して出力する回転信号処理回路に関する。

回転体の回転に伴ったｓｉｎ信号とｃｏｓ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、このデジタル信号から回転体の回転角度位置を算出する回転角度位置検出装置が、例えば、特開２０１２−１１２８９７号公報（特許文献１）に開示されている。上記Ａ／Ｄ変換器のように、回転体の回転に伴ったｓｉｎ信号とｃｏｓ信号をデジタル信号に変換して出力する回転信号処理回路として最も簡単な構成は、ヒステリシスコンパレータ（以下、ＨＣと記載）を用いるものである。

図９は、回転体１０の回転に伴うｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の検出からデジタル信号に変換するまでの構成を示すブロック図で、上記のＨＣを用いた従来の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２を示した図である。

図１０の（ａ）は、図９のＨＣ１，ＨＣ２にそれぞれ入力される位相ズレのない理想的なｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の電圧波形を示した図である。また、（ｂ）は、ＨＣ１，ＨＣ２からそれぞれ出力されるＤ１信号とＤ２信号の電圧波形を示した図である。

図９において破線で囲った回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２は、回転体１０の回転信号としてそれぞれｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を入力し、デジタルのＤ１信号とＤ２信号に変換して出力する。回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２は、それぞれ基準電圧入力端子に閾値生成部Ｐ１，Ｐ２が接続されたＨＣ１，ＨＣ２からなる。また、回転体１０の回転状態を検出する回転センサ２０は、例えば９０°の位相差が出るように配置された２個の磁気抵抗素子で構成され、回転体１０の回転に伴ってｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を出力する。そして、この回転センサ２０から出力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号が、増幅回路３０で増幅されて、ＨＣ１，ＨＣ２の各信号入力端子に入力される。

ＨＣ１，ＨＣ２は、ノイズが乗った入力信号にも安定した出力が得られるように、それぞれ、閾値生成部Ｐ１，Ｐ２で２つの閾値レベルが切り替え可能に構成されている。そして、回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２のＨＣ１，ＨＣ２では、それぞれ、入力されるｓｉｎ信号やｃｏｓ信号が一方の閾値レベルを横切った瞬間にＤ１信号やＤ２信号の出力レベルが切り替わり、該出力レベルの切り替わりで閾値レベルがもう一方に切り替わる。

図１０の（ａ）に示したノイズや位相ズレのない理想的なｓｉｎ信号とｃｏｓ信号が入力される場合には、上記したＨＣ１，ＨＣ２の２つの閾値レベルの切り替え機能は特に必要なく、一つの閾値レベルが設定される単純なコンパレータで十分である。すなわち、（ａ）の理想的なｓｉｎ信号やｃｏｓ信号であれば、閾値レベルを電圧０に設定したコンパレータで、（ｂ）に示したＤ１信号とＤ２信号に変換可能である。また、（ａ）のｓｉｎ信号やｃｏｓ信号にわずかなノイズが乗る場合には、電圧０を間に挟んでノイズ振幅よりわずかに大きい２つの閾値レベルをＨＣ１，ＨＣ２にそれぞれ設定することで、（ｂ）に示したＤ１信号とＤ２信号を安定的に得ることができる。

特開２０１２−１１２８９７号公報

図９に示した従来の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２において、回転体１０に対する回転センサ２０の配置バラツキ等が原因で、ＨＣ１やＨＣ２へ入力されるｓｉｎ信号やｃｏｓ信号に設定値からの位相ズレがある場合、次のようになる。

図１１は、図９の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２において、ＨＣ１，ＨＣ２へ入力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の電圧波形に位相ズレがある場合について、ＨＣ１，ＨＣ２にそれぞれ設定される閾値レベルと出力信号の関係を示したタイミングチャートである。（ａ）は、回転体１０が正回転または一方向に回転する場合であり、（ｂ）は、回転体１０が逆回転する場合である。

図１１の（ａ）に示すように、回転体１０が一方向だけに正回転する場合、入力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の電圧波形に設定からの位相ズレがあっても、ＨＣ１，ＨＣ２の閾値レベルを適切に設定することで、該位相ズレの補正が可能である。（ａ）では、設定された一点鎖線のｓｉｎ信号に対して、実際に入力された実線のｓｉｎ信号は、β１だけ位相が進んでいる。しかしながら、ＨＣ１の２つの閾値レベルを図の点線で示した１Ｈ，１Ｌに設定することで、位相ズレのない設定どおりのＤ１信号を得ることができる。同様に、設定された一点鎖線のｃｏｓ信号に対して、実際に入力された実線のｃｏｓ信号は、β２だけ位相が遅れている。しかしながら、ＨＣ２の２つの閾値レベルを図の点線で示した２Ｈ，２Ｌに設定することで、位相ズレのない設定どおりのＤ２信号を得ることができる。尚、図では、１Ｈ，１Ｌおよび２Ｈ，２Ｌの切り替わりのタイミングを上向きの点線矢印で示しており、各時点で実際に動作している閾値レベルを実線で示してある。回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２では、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が、それぞれ、ＨＣ１，ＨＣ２の一方の閾値レベルを横切った瞬間に、Ｄ１信号およびＤ２信号の出力レベルが切り替わり、同時に、もう一方の閾値レベルに切り替えられる。（ａ）に示すＨＣ１，ＨＣ２の閾値レベル１Ｈ，１Ｌおよび２Ｈ，２Ｌの設定と上記切り替えのタイミングによって、設定された一点鎖線のｓｉｎ信号とｃｏｓ信号にそれぞれ対応する、図のように位相ズレのないＤ１信号とＤ２信号が得られる。

次に、同じ構成において回転体１０が逆回転する場合、図１１の（ｂ）に示すように、位相ズレは補正できない。すなわち、（ａ）に示した正回転でβ１だけ位相が進んだｓｉｎ信号が出力される回転センサ２０に対して、回転体１０を逆回転させると、（ｂ）に示すβ１だけ位相が遅れたｓｉｎ信号が出力される。同様に、（ａ）に示した正回転でβ２だけ位相が遅れたｃｏｓ信号が出力される回転センサ２０に対して、回転体１０を逆回転させると、（ｂ）に示すβ２だけ位相が進んだｃｏｓ信号が出力される。この（ｂ）に示すｓｉｎ信号とｃｏｓ信号が、２つの閾値レベルとして１Ｈ，１Ｌと２Ｈ，２Ｌがそれぞれ設定されたＨＣ１，ＨＣ２に入力されると、上記と同じルールで変換されて、（ｂ）のＤ１信号とＤ２信号がそれぞれ出力される。（ｂ）の例では、Ｄ２信号は設定からのズレがないが、Ｄ１信号は設定からのズレが大きく、回転体１０の回転状態の検出に図中に太線の両端矢印で示した角度検出誤差が発生してしまう。

本発明は、所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号と、該第１の回転信号と位相差を持って変化する第２の回転信号を、それぞれ、ＨＣを用いて回転体の角度位置情報を含んだデジタル信号に変換する、簡単な回転信号処理回路を対象としている。そして、回転体が正回転と逆回転の両方向に回転可能であり、入力される第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあっても該位相ズレを補正可能で、回転体の角度検出誤差が生じない回転信号処理回路を提供することを目的としている。

本発明に係る回転信号処理回路は、回転センサで検出される回転体の回転に伴った所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号と、該第１の回転信号と同じ周期で位相差α（４５°＜α＜１３５°）を持って変化する第２の回転信号を入力する。そして、該第１と第２の回転信号を、それぞれ、ＨＣを用いて、回転体の角度位置情報を含んだデジタル信号に変換して出力する回転信号処理回路である。また、本発明に係る回転信号処理回路は、次の構成を有している点に特徴がある。すなわち、第１の回転信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルが、第２の回転信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられ、第２の回転信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルが、第１の回転信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられる構成である。

上記回転信号処理回路は、所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号と、該第１の回転信号と位相差を持って変化する第２の回転信号を入力し、それぞれを、ＨＣを用いてデジタル信号に変換する、最も簡単な構成の回転信号処理回路である。

上記回転信号処理回路は、第１と第２の回転信号をそれぞれ変換するＨＣの閾値レベルの切り替えを、それぞれのＨＣが自分自身の出力信号で単独で行うのではなく、他の回転信号を変換するＨＣの出力信号を用いて行う構成を採用している。第１と第２の回転信号は、互いに位相差α（４５°＜α＜１３５°）を持っている。従って、回転体の回転方向が反転する場合には、正回転と逆回転で第１と第２の回転信号の位相差αの方向も反転する。上記回転信号処理回路において、第１と第２の回転信号をそれぞれ変換するＨＣの閾値レベルを他の回転信号を変換するＨＣの出力信号で切り替える構成は、この第１と第２の回転信号が持つ位相差αについても、正回転と逆回転で反転することを利用している。上記構成によって、第１と第２の回転信号をそれぞれ変換するＨＣの２つの閾値レベルは、それぞれ、正回転と逆回転で出力信号の反対レベルへの遷移を規定するようなタイミングで働くことになる。従って、上記回転信号処理回路においては、第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあり、正回転と逆回転で該位相ズレの方向が反転しても、各ＨＣの２つの閾値レベルが規定する役割も反転し、回転体の両方向の回転で該位相ズレの補正が可能となる。

以上のようにして、上記回転信号処理回路は、回転体が正回転と逆回転の両方向に回転可能であり、入力される第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあっても補正可能で、回転体の角度検出誤差が生じない回転信号処理回路とすることができる。

上記回転信号処理回路は、回転体の回転状態をより精密に把握するため、次の構成としてもよい。すなわち、第１と第２の回転信号のいずれか一方の信号を信号伝達経路で２つの信号に分割して、それぞれを閾値レベルの異なる２つのＨＣに入力する。そして、分割された２つの信号を、それぞれ回転体の角度位置情報を含んだ異なるデジタル信号に変換して出力する構成である。上記構成において、分割された２つの信号をそれぞれ変換する２つのＨＣの２つの閾値レベルは、いずれも、第１と第２の回転信号のもう一方の信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられる。また、第１と第２の回転信号のもう一方の信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルは、分割された２つの信号をそれぞれ変換する２つのＨＣのいずれかの出力信号によって切り替えられるように構成する。

上記回転信号処理回路は、回転体が、モータの回転子またはモータで駆動される回転体であり、ＨＣが出力するデジタル信号が、モータの駆動制御に用いられる場合に特に好適である。このようにモータの駆動制御に用いられる回転信号処理回路では、回転体に対する回転センサの配置バラツキ等が原因で設定値からの位相ズレが生じている第１と第２の回転信号に対して、当該回転信号処理回路において位相ズレの補正が必要となるためである。

上記モータは、例えば３相駆動モータであってもよい。この場合には、先に説明した第１と第２の回転信号のいずれか一方を信号伝達経路で分割する回転信号処理回路を用いて、回転体の回転状態を１周期の３６０°を６０°で分割した６つの象限で識別する構成が好適である。

以上のように、上記回転信号処理回路は、第１と第２の回転信号をＨＣにより回転体の角度位置情報を含んだデジタル信号に変換する、簡単で安価な回転信号処理回路とすることができる。さらには、回転体が正回転と逆回転の両方向に回転可能であり、入力される第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあっても該位相ズレを補正可能で、回転体の角度検出誤差が生じない回転信号処理回路とすることができる。

従って、上記した回転信号処理回路は、例えば車載用のモータの駆動制御のように、正回転と逆回転の両方で第１と第２の回転信号の位相ズレの補正が必要で、低コストが要求される、車載用として好適である。

回転体１０の回転に伴うｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の検出からデジタル信号に変換するまでの構成を示すブロック図で、本発明の一例である回転信号処理回路Ｋ３を示した図である。 図１の回転信号処理回路Ｋ３においてブロックで示した閾値生成部Ｑ１について、具体的な回路構成の一例を示した図である。 図１の回転信号処理回路Ｋ３において、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号にそれぞれ位相ズレがある場合の閾値レベルと出力信号の関係を示したタイミングチャートで、（ａ）は正回転、（ｂ）は逆回転である。 一般化された第１と第２の回転信号の一例を示す図で、（ａ）は位相ズレのないＲ１信号とＲ２信号の電圧波形と閾値レベル１Ｈ，１Ｌ，２Ｈ，２Ｌを示した図で、（ｂ）は出力されるＤ１，Ｄ２信号の電圧波形を示した図である。 図１に示した回転信号処理回路Ｋ３の変形例で、回転体１０の回転に伴うｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の検出からデジタル信号に変換するまでの構成を示すブロック図で、回転信号処理回路Ｋ４を示した図である。 図５の回転信号処理回路Ｋ４において、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号にそれぞれ位相ズレがある場合の閾値レベルと出力信号の関係を示したタイミングチャートで、（ａ）は正回転、（ｂ）は逆回転である。 （ａ）は、図４と同様の位相ズレのないＲ１信号とＲ２信号と閾値レベル１Ｈ，１Ｌ，２Ｈ，２Ｌ，３Ｈ，３Ｌを示した図であり、（ｂ）は、出力されるＤ１〜Ｄ３信号の電圧波形を示した図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ、図５に示した回転信号処理回路Ｋ４の応用例で、３相駆動モータＭａ，Ｍｂの駆動制御に用いられている回転信号処理回路Ｋ４ａ，Ｋ４ｂを示した図である。 回転体１０の回転に伴うｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の検出からデジタル信号に変換するまでの構成を示すブロック図で、従来の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２を示した図である。 （ａ）は、位相ズレのないｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の電圧波形を示した図であり、（ｂ）は、出力されるＤ１信号とＤ２信号の電圧波形を示した図である。 図９の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２において、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号にそれぞれ位相ズレがある場合の閾値レベルと出力信号の関係を示したタイミングチャートで、（ａ）は正回転、（ｂ）は逆回転である。

以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。

図１は、回転体１０の回転に伴うｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の検出からデジタル信号に変換するまでの構成を示すブロック図で、本発明の一例である回転信号処理回路Ｋ３を示した図である。尚、図１に示すブロック図において、図９に示した各ブロックと同様の部分については、同じ符号を付した。

図１において破線で囲って示した回転信号処理回路Ｋ３は、回転体１０の回転信号としてｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を入力し、それぞれをデジタルのＤ１信号とＤ２信号に変換して出力する。回転信号処理回路Ｋ３は、基準電圧入力端子にそれぞれ閾値生成部Ｑ１，Ｑ２が接続されたＨＣ１，ＨＣ２からなる。また、回転体１０の回転状態を検出する回転センサ２０は、例えば９０°の位相差が出るように配置された２個の磁気抵抗素子で構成され、回転体１０の回転に伴ってｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を出力する。そして、この回転センサ２０から出力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号が、増幅回路３０で増幅されて、回転信号処理回路Ｋ３のＨＣ１，ＨＣ２の各信号入力端子に入力される。

図１に示す回転信号処理回路Ｋ３のＨＣ１，ＨＣ２は、図９に示した従来の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２のＨＣ１，ＨＣ２と同じものであるが、閾値生成部Ｑ１，Ｑ２において２つの閾値レベルを切り替える構成が異なっている。図９の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２は、ＨＣ１，ＨＣ２にそれぞれ接続されている閾値生成部Ｐ１，Ｐ２において、２つの閾値レベルがＨＣ１，ＨＣ２の自身の出力信号であるＤ１信号とＤ２信号によって切り替えられる構成である。これに対して、図１の回転信号処理回路Ｋ３は、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１の２つの閾値レベルが、閾値生成部Ｑ１において、ｃｏｓ信号を変換するＨＣ２の出力信号のＤ２信号によって切り替えられる。また、ｃｏｓ信号を変換するＨＣ２の２つの閾値レベルが、閾値生成部Ｑ２において、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１の出力信号のＤ１信号によって切り替えられる構成である。このように、回転信号処理回路Ｋ３では、ＨＣ１，ＨＣ２の基準電圧入力端子にそれぞれ接続された閾値生成部Ｑ１，Ｑ２が生成する２つの閾値レベルが、それぞれ、もう一方のＨＣ２のＤ２信号，ＨＣ１のＤ１信号で切り替えられる。

図２は、図１の回転信号処理回路Ｋ３においてブロックで示した閾値生成部Ｑ１について、具体的な回路構成の一例を示した図である。

図２に示す閾値生成部Ｑ１は、ＧＮＤとＶｃｃとの間で、ＧＮＤ側を第１段、Ｖｃｃ側を第３段として、順次直列接続された３個の抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、ＴＧ１とＴＧ２の２個のＴＧを有してなる構造である。ＴＧ１とＴＧ２は、それぞれ、電流端子が並列に接続されたＮＭＯＳとＰＭＯＳからなり、該ＮＭＯＳとＰＭＯＳのゲート端子にそれぞれ逆レベルの信号が入力される回路である。ＴＧ１は、電流端子の一方が第１段と第２段の抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続され、ＴＧ２は、電流端子の一方が第２段と第３段の抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点に接続される。ＴＧ１とＴＧ２のもう一方の電流端子は、共通接続されて、ＨＣ１の基準電圧入力端子に接続される。また、ＴＧ１とＴＧ２から選択される２組の逆チャネルのＭＯＳＦＥＴのゲート端子同士は、それぞれ共通接続される。そして、ＨＣ１の閾値レベルを切り替えるＨＣ２の出力信号のＤ２信号とその反転信号が、共通接続された２組の逆チャネルのＭＯＳＦＥＴのゲート端子にそれぞれ印加されるように構成されている。そして、下方の表に示したように、閾値生成部Ｑ１は、ＨＣ１に対して、Ｄ２信号がＨレベルで電圧Ｖ２の閾値レベル１Ｈを生成し、Ｄ２信号がＬレベルで電圧Ｖ１の閾値レベル１Ｌを生成する。尚、電圧Ｖ１，Ｖ２の値は、後述するように、ｓｉｎ信号の設定からの位相ズレを補正するように、適宜調整される。

図１の回転信号処理回路Ｋ３において、ＨＣ２の基準電圧入力端子に接続されている閾値生成部Ｑ２も基本的に図２の閾値生成部Ｑ１と同じ構成であるが、次の点で図２の閾値生成部Ｑ１と異なっている。すなわち、ＴＧ１とＴＧ２の共通接続されている電流端子がＨＣ２の基準電圧入力端子に接続される点と、ＨＣ１のＤ１信号とその反転信号が、共通接続された２組の逆チャネルのＭＯＳＦＥＴのゲート端子にそれぞれ印加される点である。従って、回転信号処理回路Ｋ３において、ＨＣ２の基準電圧入力端子に接続されている閾値生成部Ｑ２は、ＨＣ２に対して、Ｄ１信号がＨレベルで閾値レベル２Ｈを生成し、Ｄ１信号がＬレベルで閾値レベル２Ｌを生成する。また、閾値生成部Ｐ２は、ＨＣ２に対して、Ｄ２信号がＨレベルで閾値レベル２Ｌを生成し、Ｄ２信号がＬレベルで閾値レベル２Ｈを生成する。

一方、図９の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２では、図１１に示したタイミングチャートからもわかるように、閾値生成部Ｐ１は、ＨＣ１に対して、Ｄ１信号がＨレベルで閾値レベル１Ｌを生成し、Ｄ１信号がＬレベルで閾値レベル１Ｈを生成する。同様に、閾値生成部Ｐ２は、ＨＣ２に対して、Ｄ２信号がＨレベルで閾値レベル２Ｌを生成し、Ｄ２信号がＬレベルで閾値レベル２Ｈを生成する。閾値生成部Ｐ１の具体的な回路構成は、例えば、図２に示した閾値生成部Ｑ１の回路構成において入力をＤ１信号に変更し、インバータの挿入を分岐されたもう一方の経路に代えた回路に対応する。

図３は、図１の回転信号処理回路Ｋ３において、ＨＣ１，ＨＣ２へ入力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の電圧波形にそれぞれ位相ズレがある場合について、ＨＣ１，ＨＣ２にそれぞれ設定される閾値レベルと出力信号の関係を示したタイミングチャートである。（ａ）は、回転体１０が正回転または一方向に回転する場合であり、（ｂ）は、回転体１０が逆回転する場合である。尚、図３に示す回転信号処理回路Ｋ３のタイミングチャートは、図１１に示した回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２のタイミングチャートと対応しており、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の電圧波形は、どちらも同じ位相ズレを有している。

図３（ａ）に示すように、回転信号処理回路Ｋ３では、先の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２の場合と同様にして、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号に設定からの位相ズレがあっても、ＨＣ１，ＨＣ２の閾値レベルを適切に設定することで、該位相ズレの補正が可能である。（ａ）の正回転では、設定された一点鎖線のｓｉｎ信号に対して、実際に入力された実線のｓｉｎ信号は、β１だけ位相が進んでいる。しかしながら、ＨＣ１の２つの閾値レベルを図の点線で示した１Ｈ，１Ｌに設定することで、位相ズレのない設定どおりのＤ１信号を得ることができる。同様に、設定された一点鎖線のｃｏｓ信号に対して、実際に入力された実線のｃｏｓ信号は、β２だけ位相が遅れている。しかしながら、ＨＣ２の２つの閾値レベルを図の点線で示した２Ｈ，２Ｌに設定することで、位相ズレのない設定どおりのＤ２信号を得ることができる。尚、図１１（ａ）に示したタイミングチャートと異なり、図３（ａ）のタイミングチャートでは、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１の２つの閾値レベルが、ＨＣ２の出力信号のＤ２信号によって切り替えられる。Ｄ２信号がＨレベルで閾値レベル１Ｈとなり、Ｄ２信号がＬレベルで閾値レベル１Ｌとなる。また、ｃｏｓ信号を変換するＨＣ２の２つの閾値レベルが、ＨＣ１の出力信号のＤ１信号によって切り替えられる。Ｄ１信号がＨレベルで閾値レベル２Ｈとなり、Ｄ１信号がＬレベルで閾値レベル２Ｌとなる。このＨＣ１，ＨＣ２の閾値レベル１Ｈ，１Ｌおよび２Ｈ，２Ｌの設定と上記切り替えのタイミングによっても、設定された一点鎖線のｓｉｎ信号とｃｏｓ信号にそれぞれ対応する、図のように位相ズレのないＤ１信号とＤ２信号が得られる。

一方、先の回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２では、図１１（ｂ）に示したように、回転体１０が逆回転する場合には、位相ズレが補正できず、図中に太線の両端矢印で示した角度検出誤差が発生した。これに対して、図３（ｂ）に示す回転信号処理回路Ｋ３のタイミングチャートでは、回転体１０が逆回転する場合においても、位相ズレが補正され、位相ズレのない設定どおりのＤ１信号とＤ２信号を得ることができる。この両者の違いを、以下でより詳細に説明する。

図１１に示した回転信号処理回路Ｋ１，Ｋ２の逆回転のタイミングチャートでは、（ｂ）の位相ズレβ１の方向が反転したｓｉｎ信号に対して、ＨＣ１の２つの閾値レベル１Ｈ，１Ｌの役割が、（ａ）の正回転の場合と変わっていない。すなわち、正回転と逆回転のどちらの場合においても、閾値レベル１ＨはＤ１信号の立ち上がりの遷移を規定し、閾値レベル１ＬはＤ１信号の立ち下がりの遷移を規定する。このため、図中に太線の両端矢印で示した角度検出誤差が発生した。一方、ｓｉｎ信号と９０°の位相差があるｃｏｓ信号に対しては、ＨＣ２の２つの閾値レベル２Ｈ，２Ｌの役割が、（ａ）の正回転の場合と（ｂ）の逆回転の場合で変わっている。すなわち、正回転の場合には、閾値レベル２ＨはＤ２信号の立ち下がりの遷移を規定し、閾値レベル２ＬはＤ２信号の立ち上がりの遷移を規定する。これに対して、逆回転の場合には、閾値レベル２ＨはＤ２信号の立ち上がりの遷移を規定し、閾値レベル２ＬはＤ２信号の立ち下がりの遷移を規定する。このＨＣ２の２つの閾値レベル２Ｈ，２Ｌの役割が正回転と逆回転で変わることで、位相ズレβ２の方向が正回転と逆回転で反転しても該位相ズレを補正することができ、角度検出誤差が発生していない。

図１の回転信号処理回路Ｋ３は、ＨＣ１，ＨＣ２の２つの閾値レベルがそれぞれもう一方のＨＣ２のＤ２信号，ＨＣ１のＤ１信号で切り替えられる構成とすることで、該２つの閾値レベルの役割が、正回転と逆回転で変わるようにしている。すなわち、図３に示すように、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１において、（ａ）の正回転の場合には、閾値レベル１ＨがＤ１信号の立ち上がりの遷移を規定し、閾値レベル１ＬがＤ１信号の立ち下がりの遷移を規定する。これに対して、（ｂ）の逆回転の場合には、閾値レベル１ＨがＤ１信号の立ち下がりの遷移を規定し、閾値レベル１ＬがＤ１信号の立ち上がりの遷移を規定する。また、ｃｏｓ信号を変換するＨＣ２において、（ａ）の正回転の場合には、閾値レベル２ＨがＤ２信号の立ち下がりの遷移を規定し、閾値レベル２ＬがＤ２信号の立ち上がりの遷移を規定する。これに対して、（ｂ）の逆回転の場合には、閾値レベル２ＨがＤ２信号の立ち上がりの遷移を規定し、閾値レベル２ＬがＤ２信号の立ち下がりの遷移を規定する。このように、回転信号処理回路Ｋ３では、ＨＣ１，ＨＣ２において２つの閾値レベルの役割が正回転と逆回転で変わることで、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号のいずれにおいても正回転と逆回転で位相ズレが補正され、角度検出誤差が発生しないようになっている。

上記の図１〜図３で例示した回転信号処理回路Ｋ３は、入力される回転信号がｓｉｎ信号とｃｏｓ信号に限定されない、次のような回転信号処理回路に一般化することができる。すなわち、回転センサで検出される回転体の回転に伴った所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号と、該第１の回転信号と同じ周期で位相差α（４５°＜α＜１３５°）を持って変化する第２の回転信号を入力する。そして、該第１と第２の回転信号を、それぞれ、ＨＣを用いて、回転体の角度位置情報を含んだデジタル信号に変換して出力する回転信号処理回路である。

上記回転信号処理回路は、所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号と、該第１の回転信号と位相差を持って変化する第２の回転信号を入力し、それぞれを、ＨＣを用いてデジタル信号に変換する、最も簡単な構成の回転信号処理回路である。

回転センサで検出され、ＨＣに入力される回転体の回転に伴った上記第１と第２の回転信号は、回転体に対する回転センサの配置バラツキ等が原因で、設定値からの位相ズレが生じる場合がある。課題欄で説明したように、ＨＣを用いた従来の回転信号処理回路では、回転体が一方向だけに正回転する場合、入力される第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあっても、ＨＣの閾値レベルを適切に設定することで、該位相ズレの補正が可能である。一方、同じ構成において回転体が逆回転する場合、位相ズレは補正できず、回転体の回転状態の検出に角度検出誤差が発生してしまう。

従来の回転信号処理回路において上記角度検出誤差が発生する理由は、ＨＣの次のような動作に起因している。すなわち、正回転時には、回転信号の位相ズレを補正するように、該位相ズレと逆方向のタイミングで出力レベルが切り替わるように、閾値レベルを設定する。これが、逆回転時には位相ズレの方向が反転することによって、位相ズレをさらに助長したタイミングで出力レベルを切り替えるように働くためである。図１１の例では、（ａ）の正回転時において、設定よりβ１だけ位相が進んだｓｉｎ信号に対して、１Ｈ，１Ｌの閾値レベルでＨＣ１の切り替えのタイミングをβ１だけ遅らせることで、設定どおりのＤ１信号を得ていた。これが、（ｂ）の逆回転時では、設定よりβ１だけ位相が遅れたｓｉｎ信号に対して、さらに遅れたタイミングでＤ１信号の出力レベルが切り替わるためである。

そこで、上記回転信号処理回路は、第１と第２の回転信号をそれぞれ変換するＨＣの閾値レベルの切り替えを、それぞれのＨＣが自分自身の出力信号で単独で行うのではなく、他の回転信号を変換するＨＣの出力信号を用いて行う構成を採用している。すなわち、第１の回転信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルが、第２の回転信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられ、第２の回転信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルが、第１の回転信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられる構成である。

第１と第２の回転信号は、互いに位相差α（４５°＜α＜１３５°）を持っている。従って、回転体の回転方向が反転する場合には、正回転と逆回転で第１と第２の回転信号の位相差αの方向も反転する。例えば、理想的なｓｉｎ信号とｃｏｓ信号は９０°の位相差を持っており、正回転でｓｉｎ信号がｃｏｓ信号に対して９０°進んでいる場合、逆回転ではｓｉｎ信号はｃｏｓ信号に対して９０°遅れる。上記回転信号処理回路において、第１と第２の回転信号をそれぞれ変換するＨＣの閾値レベルを他の回転信号を変換するＨＣの出力信号で切り替える構成は、この第１と第２の回転信号が持つ位相差αについても、正回転と逆回転で反転することを利用している。上記構成によって、第１と第２の回転信号をそれぞれ変換するＨＣの２つの閾値レベルは、それぞれ、正回転と逆回転で出力信号の反対レベルへの遷移を規定するようなタイミングで働くことになる。例えば、正回転でＨＣの出力信号の立ち上がりがＨレベルの閾値、立ち下がりがＬレベルの閾値で規定されるように設定した場合、逆回転ではＨＣの出力信号の立ち上がりがＬレベルの閾値、立ち下がりがＨレベルの閾値で規定されるタイミングで働くようになる。従って、上記回転信号処理回路においては、第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあり、正回転と逆回転で該位相ズレの方向が反転しても、各ＨＣの２つの閾値レベルが規定する役割も反転し、回転体の両方向の回転で該位相ズレの補正が可能となる。

図４は、一般化された第１と第２の回転信号の一例を示す図で、（ａ）は、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の振幅が変形した位相ズレのないＲ１信号とＲ２信号の電圧波形と、ＨＣ１，ＨＣ２で設定される閾値レベル１Ｈ，１Ｌ，２Ｈ，２Ｌを示した図である。また、（ｂ）は、ＨＣ１，ＨＣ２から出力されるＤ１，Ｄ２信号の電圧波形を示した図である。

図４のＲ１信号とＲ２信号について設定からの位相ズレがあっても、図１〜図３で例示した回転信号処理回路Ｋ３と同様にして、正回転と逆回転で位相ズレを補正できることは言うまでもない。

以上のようにして、上記回転信号処理回路は、回転体が正回転と逆回転の両方向に回転可能であり、入力される第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあっても補正可能で、回転体の角度検出誤差が生じない回転信号処理回路とすることができる。

次に、図１〜図３に示した回転信号処理回路Ｋ３の変形例について説明する。

図５は、図１に示した回転信号処理回路Ｋ３の変形例で、回転体１０の回転に伴うｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の検出からデジタル信号に変換するまでの構成を示すブロック図で、回転信号処理回路Ｋ４を示した図である。尚、図５に示すブロック図において、図１に示した各ブロックと同様の部分については、同じ符号を付した。

また、図６は、図５に示した回転信号処理回路Ｋ４において、入力されるｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の電圧波形にそれぞれ位相ズレがある場合について、ＨＣ１〜ＨＣ３にそれぞれ設定される閾値レベルと出力信号の関係を示したタイミングチャートである。（ａ）は、回転体１０ａが正回転または一方向に回転する場合であり、（ｂ）は、回転体１０ａが逆回転する場合である。

図５に示す回転信号処理回路Ｋ４は、回転体１０の回転状態をより精密に把握するため、図１に示した回転信号処理回路Ｋ３の構成に対して、ＨＣ３と閾値生成部Ｑ３を追加した構成となっている。すなわち、回転センサ２０から出力されるｃｏｓ信号を信号伝達経路で２つの信号に分割して、それぞれを閾値レベルの異なるＨＣ２とＨＣ３に入力する。そして、分割された２つのｃｏｓ信号を、それぞれ回転体１０の角度位置情報を含んだ異なるデジタル信号のＤ２信号とＤ３信号に変換して出力する構成である。上記構成において、分割された２つのｃｏｓ信号をそれぞれ変換するＨＣ２とＨＣ３の２つの閾値レベルは、いずれも、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１の出力信号のＤ１信号によって切り替えられる。また、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１の２つの閾値レベルは、分割された２つのｃｏｓ信号をそれぞれ変換するＨＣ２とＨＣ３のうち、ＨＣ２の出力信号のＤ２信号によって切り替えられる。尚、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１の２つの閾値レベルを、ＨＣ３の出力信号のＤ３信号によって切り替えるように構成することも可能である。

図６に示すように、図５の回転信号処理回路Ｋ４では、先の回転信号処理回路Ｋ１〜Ｋ３の場合と同様にして、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号に設定からの位相ズレがあっても、ＨＣ１〜ＨＣ３の閾値レベルを適切に設定することで、該位相ズレの補正が可能である。（ａ）の正回転では、設定された一点鎖線のｓｉｎ信号に対して、実際に入力された実線のｓｉｎ信号は、β３だけ位相が進んでいる。しかしながら、ＨＣ１の２つの閾値レベルを図の点線で示した１Ｈ，１Ｌに設定することで、位相ズレのない設定どおりのＤ１信号を得ることができる。同様に、設定された一点鎖線のｃｏｓ信号に対して、実際に入力された実線のｃｏｓ信号は、β４だけ位相が遅れている。しかしながら、ＨＣ２，ＨＣ３のそれぞれの２つの閾値レベルを図の点線で示した２Ｈ，２Ｌおよび３Ｈ，３Ｌに設定することで、位相ズレのない設定どおりのＤ２信号とＤ３信号を得ることができる。

尚、図３に示した回転信号処理回路Ｋ３のタイミングチャートでは、ＨＣ１，ＨＣ２のそれぞれの２つの閾値レベルを、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の電圧０を挟んだ１Ｈ，１Ｌおよび２Ｈ，２Ｌに設定していた。これは、ＨＣ１，ＨＣ２でそれぞれ変換されたＤ１信号とＤ２信号の出力レベルの組が４種類の組み合わせとなることから、１周期（３６０°）を均等に４分割し、回転体１０の回転状態を直交座標の９０°で区分された４つの象限で均等に識別するためである。これに対して、図６に示した回転信号処理回路Ｋ４のタイミングチャートでは、ｃｏｓ信号を変換するＨＣ２，ＨＣ３のそれぞれの２つの閾値レベルを、ｃｏｓ信号の正電位側に２Ｈ，２Ｌを設定し、負電位側に３Ｈ，３Ｌを設定している。これは、ＨＣ１，ＨＣ２，ＨＣ３でそれぞれ変換されたＤ１信号，Ｄ２信号，Ｄ３信号の出力レベルの組によって１周期（３６０°）を均等に６分割し、回転体１０の回転状態を直交座標の６０°で区分された６つの象限で均等に識別するためである。尚、３つのＨＣを用いる回転信号処理回路では、それぞれのＨＣで変換された出力レベルの組は８種類の組み合わせとなり、最大で、１周期（３６０°）を均等に８分割し、回転体の回転状態を直交座標の４５°で区分された８つの象限で識別可能である。

図６（ａ）に示す正回転のタイミングチャートでは、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１の２つの閾値レベルがＨＣ２の出力信号のＤ２信号によって切り替えられ、Ｄ２信号がＨレベルで閾値レベル１Ｌとなり、Ｄ２信号がＬレベルで閾値レベル１Ｈとなる。これによって、閾値レベル１ＨがＤ１信号の立ち上がりの遷移を規定し、閾値レベル１ＬがＤ１信号の立ち下がりの遷移を規定する。また、ｃｏｓ信号を変換するＨＣ２，ＨＣ３の２つの閾値レベルがＨＣ１の出力信号のＤ１信号によって同時に切り替えられ、Ｄ１信号がＨレベルで閾値レベル２Ｌ，３Ｌとなり、Ｄ１信号がＬレベルで閾値レベル２Ｈ，３Ｈとなる。これによって、閾値レベル２Ｈ，３ＨがＤ２信号とＤ３信号の立ち下がりの遷移を規定し、閾値レベル２Ｌ，３ＬがそれぞれＤ２信号とＤ３信号の立ち上がりの遷移を規定する。これらＨＣ１〜ＨＣ３の閾値レベル１Ｈ，１Ｌ，２Ｈ，２Ｌ，３Ｈ，３Ｌの設定と上記切り替えのタイミングによって、設定された一点鎖線のｓｉｎ信号とｃｏｓ信号にそれぞれ対応する、図のように位相ズレのないＤ１〜Ｄ３信号が得られる。

また、図６（ｂ）に示す逆回転のタイミングチャートでは、ｓｉｎ信号を変換するＨＣ１の電圧０を挟んだ２つの閾値レベルは、Ｄ２信号レベルとの対応が反転して、Ｄ２信号がＨレベルで閾値レベル１Ｈとなり、Ｄ２信号がＬレベルで閾値レベル１Ｌとなる。また、閾値レベル１ＨがＤ１信号の立ち下がりの遷移を規定し、閾値レベル１ＬがＤ１信号の立ち上がりの遷移を規定するようになる。これによって、設定された一点鎖線のｓｉｎ信号とｃｏｓ信号にそれぞれ対応する、図のような位相ズレのないＤ１〜Ｄ３信号が得られる。一方、ｃｏｓ信号を変換するＨＣ２の正電位側の２Ｈ，２ＬとＨＣ３の負電位側の３Ｈ，３Ｌは、逆回転でもＤ１信号レベルとの対応が変化せず、Ｄ１信号がＨレベルで閾値レベル２Ｌ，３Ｌであり、Ｄ１信号がＬレベルで閾値レベル２Ｈ，３Ｈとなる。また、逆回転でもＨＣ２，ＨＣ３の２つの閾値レベルの役割が変化せず、閾値レベル２Ｈ，３ＨがＤ２信号とＤ３信号の立ち下がりの遷移を規定し、閾値レベル２Ｌ，３ＬがそれぞれＤ２信号とＤ３信号の立ち上がりの遷移を規定する。この場合にも、設定された一点鎖線のｓｉｎ信号とｃｏｓ信号にそれぞれ対応する、図のような位相ズレのないＤ１〜Ｄ３信号が得られる。

上記の図５と図６で例示した回転信号処理回路Ｋ４は、前述した図１〜図３の回転信号処理回路Ｋ３から一般化される回転信号処理回路を基にして、次のような回転信号処理回路に一般化することができる。所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号と、該第１の回転信号と位相差α（４５°＜α＜１３５°）を持って変化する第２の回転信号のいずれか一方を、信号伝達経路で２つの信号に分割し、それぞれを閾値レベルの異なる２つのＨＣに入力する。そして、分割された２つの信号を、それぞれ回転体の角度位置情報を含んだ異なるデジタル信号に変換して出力する構成である。上記構成において、分割された２つの信号をそれぞれ変換する２つのＨＣの２つの閾値レベルは、いずれも、第１と第２の回転信号のもう一方の信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられる。また、第１と第２の回転信号のもう一方の信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルは、分割された２つの信号をそれぞれ変換する２つのＨＣのいずれかの出力信号によって切り替えられるように構成する。

例えば、第１と第２の回転信号がｓｉｎ信号とｃｏｓ信号からなる場合、いずれか一方を信号伝達経路で分割しない先の回路では、各ＨＣで変換された出力レベルの組は４種類の組み合わせとなり、回転体の回転状態を直交座標の４つの象限で識別できる。これに対して、いずれか一方を信号伝達経路で分割する上記回路では、３つのＨＣでそれぞれ変換された出力レベルの組は８種類の組み合わせとなり、最大で回転体の回転状態を１周期の３６０°を４５°で分割した８つの象限で識別できる。従って、上記回転信号処理回路は、先の回路に較べて、回転体の回転状態をより精密に把握することができる。

図７（ａ）は、図４と同様のｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の振幅が変形した位相ズレのないＲ１信号とＲ２信号の電圧波形と、ＨＣ１〜ＨＣ３で設定される閾値レベル１Ｈ，１Ｌ，２Ｈ，２Ｌ，３Ｈ，３Ｌを示した図である。また、（ｂ）は、ＨＣ１〜ＨＣ３から出力されるＤ１〜Ｄ３信号の電圧波形を示した図である。

図７に示すＲ１信号とＲ２信号について設定からの位相ズレがあっても、図５と図６で例示した回転信号処理回路Ｋ４と同様にして、正回転と逆回転で位相ズレを補正できることは言うまでもない。

次に、図５と図６に示した回転信号処理回路Ｋ４の応用例について説明する。

図８（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図５に示した回転信号処理回路Ｋ４の応用例で、３相駆動モータＭａ，Ｍｂの駆動制御に用いられている回転信号処理回路Ｋ４ａ，Ｋ４ｂを示した図である。図８に示す回転信号処理回路Ｋ４ａ，Ｋ４ｂは、いずれも、図５に示した回転信号処理回路Ｋ４と同様の構成を有している。

図８（ａ）に示す３相駆動モータＭａの駆動制御システムでは、磁石のＮ極とＳ極が回転外周円に交互に４組配置された回転体１０ａが、３相駆動モータＭａの回転軸に取り付けられている。また、回転外周円の上方に隣接して、２つの磁気センサ素子で構成された回転センサ２０ａが配置されている。回転センサ２０ａは、回転体１０ａの回転に伴う磁界の変化を検出して、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を出力する。尚、回転センサ２０ａが出力する２つの回転信号は、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号に限らず、振幅が変形した図７のようなＲ１信号とＲ２信号であってもよい。また、回転体１０ａでは、４組のＮ極とＳ極が回転外周円に配置されており、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の１周期（３６０°）は、回転体１０ａの１／４回転に相当する。

図８（ａ）の回転信号処理回路Ｋ４ａに入力されたｓｉｎ信号とｃｏｓ信号は、図５に示したＨＣ１〜ＨＣ３で回転体１０ａの角度位置情報を含んだデジタルのＤ１〜Ｄ３信号に変換され、モータ回転制御回路ＭＳａに送られる。モータ回転制御回路ＭＳａでは、Ｄ１〜Ｄ３信号を基にして、モータ駆動回路ＭＫａのインバータを構成する電力スイッチング素子を駆動するゲート信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗが生成される。そして、モータ駆動回路ＭＫａから３相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが３相駆動モータＭａに供給されて、回転体１０ａの回転状態が制御される。

図８（ｂ）に示す３相駆動モータＭｂの駆動制御システムでは、回転外周円に歯車形状の凹凸が形成された回転体１０ｂが、３相駆動モータＭｂの回転軸に取り付けられている。また、回転外周円の外側に隣接して、バイアス磁界を形成する円筒形状の磁石と２つの磁気センサ素子で構成された、回転センサ２０ｂが配置されている。回転センサ２０ｂは、回転体１０ｂの回転に伴うバイアス磁界の変化を検出して、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号を出力する。尚、回転センサ２０ｂが出力する２つの回転信号も、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号に限らず、振幅が変形した図７のようなＲ１信号とＲ２信号であってもよい。また、回転体１０ｂでは、１２組の凹凸が回転外周円に形成されており、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号の１周期（３６０°）は、回転体１０ｂの１／１２回転に相当する。

図８（ｂ）の回転信号処理回路Ｋ４ｂ、モータ回転制御回路ＭＳｂ、およびモータ駆動回路ＭＫｂでは、それぞれ、（ａ）の回転信号処理回路Ｋ４ａ、モータ回転制御回路ＭＳａ、およびモータ駆動回路ＭＫａと同様の処理が行われ、３相駆動モータＭｂで回転体１０ｂの回転状態が制御される。

図８で例示したように、本発明に係る回転信号処理回路は、回転体が、モータの回転子またはモータで駆動される回転体であり、ＨＣが出力するデジタル信号が、モータの駆動制御に用いられる場合に特に好適である。このようにモータの駆動制御に用いられる回転信号処理回路では、回転体に対する回転センサの配置バラツキ等が原因で設定値からの位相ズレが生じている第１と第２の回転信号に対して、当該回転信号処理回路において位相ズレの補正が必要となるためである。

また、上記モータは、図８で例示したように、３相駆動モータであってもよい。この場合には、図５に例示した第１と第２の回転信号のいずれか一方を信号伝達経路で分割する回転信号処理回路を用いて、回転体の回転状態を１周期の３６０°を６０°で分割した６つの象限で識別する構成が好適である。

上記回転体は、図８（ａ）で例示したように、回転軸の周りにＮ極とＳ極が等間隔で交互に配置された磁石を有する構成であってよい。また、図８（ｂ）で例示したように、回転軸の周りに歯車形状の凹凸が形成された構成であってもよい。この場合、回転センサは、回転体の回転に伴った磁気的変化を検出して第１と第２の回転信号をそれぞれ出力する２つの磁気センサ素子で構成することができる。また、該磁気センサ素子は、例えば磁気抵抗素子とすることができる。

以上のように、上記回転信号処理回路は、位相差α（４５°＜α＜１３５°）を持つ第１と第２の回転信号をＨＣにより回転体の角度位置情報を含んだデジタル信号に変換する、簡単で安価な回転信号処理回路とすることができる。さらには、回転体が正回転と逆回転の両方向に回転可能であり、入力される第１と第２の回転信号に設定からの位相ズレがあっても該位相ズレを補正可能で、回転体の角度検出誤差が生じない回転信号処理回路とすることができる。

従って、上記した回転信号処理回路は、例えば車載用のモータの駆動制御のように、正回転と逆回転の両方で第１と第２の回転信号の位相ズレの補正が必要で、低コストが要求される、車載用として好適である。例えば、回転体が可変バルブ機構のタイミングを制御するモータの回転子である場合には、上記回転信号処理回路を用いたモータの駆動制御が好適である。

Ｋ１〜Ｋ４，Ｋ４ａ，Ｋ４ｂ 回転信号処理回路
ＨＣ１〜ＨＣ３ ヒステリシスコンパレータ（ＨＣ）
Ｐ１，Ｐ２，Ｑ１〜Ｑ３ 閾値生成部
１０，１０ａ，１０ｂ 回転体
２０，２０ａ，２０ｂ 回転センサ

Claims (11)

1. 回転センサで検出される回転体の回転に伴った所定の周期で振幅が連続的に変化する第１の回転信号と、前記第１の回転信号と同じ周期で位相差α（４５°＜α＜１３５°）を持って変化する第２の回転信号を入力し、
   前記第１と第２の回転信号を、それぞれ、ヒステリシスコンパレータ（以下、ＨＣと記載）を用いて、前記回転体の角度位置情報を含んだデジタル信号に変換して出力する回転信号処理回路であって、
   前記第１の回転信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルが、前記第２の回転信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられ、
   前記第２の回転信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルが、前記第１の回転信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられるように構成されてなることを特徴とする回転信号処理回路。
2. 前記第１と第２の回転信号のいずれか一方の信号を信号伝達経路で２つの信号に分割して、それぞれを閾値レベルの異なる２つのＨＣに入力し、
   前記分割された２つの信号を、それぞれ前記回転体の角度位置情報を含んだ異なるデジタル信号に変換して出力するように構成されてなり、
   前記分割された２つの信号をそれぞれ変換する前記２つのＨＣの２つの閾値レベルが、いずれも、前記第１と第２の回転信号のもう一方の信号を変換するＨＣの出力信号によって切り替えられ、
   前記もう一方の信号を変換するＨＣの２つの閾値レベルが、前記分割された２つの信号をそれぞれ変換する前記２つのＨＣのいずれかの出力信号によって切り替えられるように構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転信号処理回路。
3. 前記第１と第２の回転信号が、ｓｉｎ信号とｃｏｓ信号からなることを特徴とする請求項１または２に記載の回転信号処理回路。
4. 前記第１と第２の回転信号を変換するそれぞれＨＣが、当該ＨＣの２つの閾値レベルを生成し、他のＨＣの出力信号で当該ＨＣの２つの閾値レベルを切り替える閾値生成部として、
   グランド（以下、ＧＮＤと記載）と正電源（以下、Ｖｃｃと記載）との間で、ＧＮＤ側を第１段、Ｖｃｃ側を第３段として、順次直列接続された３個の抵抗と、
   電流端子が並列に接続されたＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ（以下、ＮＭＯＳと記載）とＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（以下、ＰＭＯＳと記載）からなり、前記ＮＭＯＳとＰＭＯＳのゲート端子にそれぞれ逆レベルの信号が入力されるトランスミッションゲート（以下、ＴＧと記載）を２個有してなり、
   第１のＴＧは、前記電流端子の一方が前記第１段と第２段の抵抗の接続点に接続され、
   第２のＴＧは、前記電流端子の一方が前記第２段と第３段の抵抗の接続点に接続され、
   前記第１のＴＧと第２のＴＧのもう一方の電流端子が、共通接続されて、当該ＨＣの基準電圧入力端子に接続されてなり、
   前記第１のＴＧと第２のＴＧから選択される２組の逆チャネルのＭＯＳＦＥＴのゲート端子同士が、それぞれ共通接続されてなり、
   当該ＨＣの閾値レベルを切り替える前記別のＨＣの出力信号とその反転信号が、それぞれ、前記共通接続された２組の逆チャネルのＭＯＳＦＥＴのゲート端子に印加されるように構成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転信号処理回路。
5. 前記回転体が、逆回転可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回転信号処理回路。
6. 前記回転体が、モータの回転子またはモータで駆動される回転体であり、
   前記デジタル信号が、前記モータの駆動制御に用いられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回転信号処理回路。
7. 前記モータが、３相駆動モータであることを特徴とする請求項６に記載の回転信号処理回路。
8. 前記回転体が、回転軸の周りにＮ極とＳ極が等間隔で交互に配置された磁石を有してなり、
   前記回転センサが、前記回転体の回転に伴った磁気的変化を検出して、前記第１と第２の回転信号をそれぞれ出力する２つの磁気センサ素子で構成されてなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の回転信号処理回路。
9. 前記磁気センサ素子が、磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項８に記載の回転信号処理回路。
10. 前記回転信号処理回路が、車載用であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回転信号処理回路。
11. 前記回転体が、可変バルブ機構のタイミングを制御するモータの回転子であることを特徴とする請求項１０に記載の回転信号処理回路。

Images