JP2016121944A - Magnetoresistance element circuit and bridge circuit - Google Patents

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典弘 川岸
Norihiro Kawagishi
典弘 川岸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetoresistance element circuit with which it is possible to reduce the effect of a disturbance magnetic field and a bridge circuit using the same.SOLUTION: A magnetoresistance element circuit 5A includes four GMR elements 11-14 connected in series between a high power supply terminal T1a and a first middle point terminal T2a. The GMR elements 11-14 are disposed so that, when the magnetization direction P of a pin layer of, for example, the GMR element 11 is assumed to be a point of reference, the magnetization direction P of a pin layer of the GMR element 12, the magnetization direction P of a pin layer of the GMR element 13, and the magnetization direction P of a pin layer of the GMR element 14 are shifted by about 90 degrees each. The magnetoresistance element circuit 5A further includes a coil 31 magnetically coupled with the GMR element 11, a coil 33 magnetically coupled with the GMR element 12, a coil 35 magnetically coupled with the GMR element 13, and a coil 37 magnetically coupled with the GMR element 14.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、磁気抵抗素子回路及びこれを用いたブリッジ回路に関する。   The present invention relates to a magnetoresistive element circuit and a bridge circuit using the same.

例えば特許文献1には、磁気結合型のアイソレータが開示されている。このアイソレータは、コイルを備えた入力回路と、4個の磁気抵抗素子を用いたブリッジ回路とを備え、入力回路とブリッジ回路とが電気的に絶縁されている。入力回路では、入力信号に応じた電流をコイルに給電し、ブリッジ回路では、コイルから発生する磁界の変化を磁気抵抗素子を用いて検出している。   For example, Patent Document 1 discloses a magnetically coupled isolator. This isolator includes an input circuit including a coil and a bridge circuit using four magnetoresistive elements, and the input circuit and the bridge circuit are electrically insulated. In the input circuit, a current corresponding to the input signal is supplied to the coil, and in the bridge circuit, a change in the magnetic field generated from the coil is detected using a magnetoresistive element.

特表2001−521160号公報JP-T-2001-521160

しかしながら、特許文献1をはじめとする従来技術では、磁気抵抗素子が外乱磁界の影響を受けるとブリッジ回路の出力が変動してしまう。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外乱磁界の影響を低減することが可能な磁気抵抗素子回路、及びこれを用いたブリッジ回路を提供することを解決課題の一つとする。   However, in the prior art including Patent Document 1, when the magnetoresistive element is affected by a disturbance magnetic field, the output of the bridge circuit fluctuates. The present invention has been made in view of such circumstances, and one of the problems to be solved is to provide a magnetoresistive element circuit capable of reducing the influence of a disturbance magnetic field and a bridge circuit using the same. To do.

上記課題を解決するため本発明の一態様に係る磁気抵抗素子回路は、第1端子と第2端子との間に直列に接続された4個のGMR素子を備え、前記4個のGMR素子を、第1のGMR素子、第2のGMR素子、第3のGMR素子、及び第4のGMR素子としたとき、前記第1のGMR素子のピン層の磁化方向を基準として、前記第2のGMR素子のピン層の磁化方向、前記第3のGMR素子のピン層の磁化方向、及び前記第4のGMR素子のピン層の磁化方向が略90度ずつずれるように、前記第1乃至第4のGMR素子が配置され、前記第1のGMR素子と磁気結合する第1のコイルと、前記第2のGMR素子と磁気結合する第2のコイルと、前記第3のGMR素子と磁気結合する第3のコイルと、前記第4のGMR素子と磁気結合する第4のコイルとを備える、ことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a magnetoresistive element circuit according to an aspect of the present invention includes four GMR elements connected in series between a first terminal and a second terminal, and the four GMR elements are connected to each other. , The first GMR element, the second GMR element, the third GMR element, and the fourth GMR element, the second GMR element is based on the magnetization direction of the pinned layer of the first GMR element. The first to fourth directions so that the magnetization direction of the pinned layer of the element, the magnetization direction of the pinned layer of the third GMR element, and the magnetization direction of the pinned layer of the fourth GMR element are shifted by approximately 90 degrees. A GMR element is disposed, a first coil magnetically coupled to the first GMR element, a second coil magnetically coupled to the second GMR element, and a third magnetically coupled to the third GMR element And a fourth magnetically coupled to the fourth GMR element. Of and a coil, characterized in that.

この態様によれば、直列に接続された4個のGMR素子は、ピン層の磁化方向が略90度ずつずれるように配置される。各GMR素子の抵抗値の変化分は、ピン層の磁化方向とフリー層の磁化方向との角度によって定まる。外乱磁界の方向は、各GMR素子に対して一定である一方、ピン層の磁化方向が略90度ずつずれている。したがって、直列に接続された4個のGMR素子の合成抵抗値から外乱磁界の影響を低減することができる。例えば、外乱磁界があり、かつ入力信号に応じた電流を各コイルに給電していない場合は、4個のGMR素子の合成抵抗値は一定となる。また、外乱磁界があり、かつ入力信号に応じた電流を各コイルに給電している場合は、4個のGMR素子の合成抵抗値が、外乱磁界及び各コイルから発生した磁界による抵抗値の変化に応じた値になる。したがって、両者を用いてコイルから発生した磁界を検出することで、外乱磁界の影響を低減することも可能である。   According to this aspect, the four GMR elements connected in series are arranged such that the magnetization direction of the pinned layer is shifted by approximately 90 degrees. The amount of change in the resistance value of each GMR element is determined by the angle between the magnetization direction of the pinned layer and the magnetization direction of the free layer. The direction of the disturbance magnetic field is constant for each GMR element, while the magnetization direction of the pinned layer is shifted by approximately 90 degrees. Therefore, the influence of the disturbance magnetic field can be reduced from the combined resistance value of the four GMR elements connected in series. For example, when there is a disturbance magnetic field and a current corresponding to an input signal is not supplied to each coil, the combined resistance values of the four GMR elements are constant. When there is a disturbance magnetic field and a current corresponding to an input signal is supplied to each coil, the combined resistance value of the four GMR elements changes the resistance value due to the disturbance magnetic field and the magnetic field generated from each coil. It becomes a value according to. Therefore, it is also possible to reduce the influence of the disturbance magnetic field by detecting the magnetic field generated from the coil using both.

また、上述した磁気抵抗素子回路の態様において、前記第1のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第1のコイルから発生する磁界の方向、前記第2のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第2のコイルから発生する磁界の方向、前記第3のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第3のコイルから発生する磁界の方向、及び前記第4のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第4のコイルから発生する磁界の方向が略同じになるように、前記第1乃至第4のコイルが配置されることが好ましい(第2の態様)。   In the magnetoresistive element circuit described above, the magnetization direction of the pinned layer of the first GMR element, the direction of the magnetic field generated from the first coil, the magnetization direction of the pinned layer of the second GMR element, The direction of the magnetic field generated from the second coil, the magnetization direction of the pinned layer of the third GMR element and the direction of the magnetic field generated from the third coil, and the magnetization direction of the pinned layer of the fourth GMR element It is preferable that the first to fourth coils are arranged so that the directions of the magnetic fields generated from the fourth coil and the fourth coil are substantially the same (second mode).

また、上述した磁気抵抗素子回路の態様において、前記第1のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第1のコイルから発生する磁界の方向、前記第2のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第2のコイルから発生する磁界の方向、前記第3のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第3のコイルから発生する磁界の方向、及び前記第4のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第4のコイルから発生する磁界の方向が略逆になるように、前記第1乃至第4のコイルが配置されることが好ましい(第3の態様)。   In the magnetoresistive element circuit described above, the magnetization direction of the pinned layer of the first GMR element, the direction of the magnetic field generated from the first coil, the magnetization direction of the pinned layer of the second GMR element, The direction of the magnetic field generated from the second coil, the magnetization direction of the pinned layer of the third GMR element and the direction of the magnetic field generated from the third coil, and the magnetization direction of the pinned layer of the fourth GMR element It is preferable that the first to fourth coils are arranged so that the directions of the magnetic fields generated from the fourth coil are substantially reversed (third mode).

第2又は第3の態様によれば、4個のGMR素子の各々において、GMR素子のピン層の磁化方向と、コイルから発生する磁界の方向とが略同じ又は略逆になるから、磁気抵抗素子回路の検出感度を高めることができる。   According to the second or third aspect, in each of the four GMR elements, the magnetization direction of the pinned layer of the GMR element and the direction of the magnetic field generated from the coil are substantially the same or substantially opposite. The detection sensitivity of the element circuit can be increased.

また、本発明の一態様に係るブリッジ回路は、第1電源電位が供給される第1電源端子と、第2電源電位が供給される第2電源端子と、中点端子と、前記第1電源端子と前記中点端子との間に設けられた第1の磁気抵抗素子回路と、前記中点端子と前記第2電源端子との間に設けられた第2の磁気抵抗素子回路とを備え、前記第1の磁気抵抗素子回路は、上述した第2の態様として記載した磁気抵抗素子回路であり、前記第2の磁気抵抗素子回路は、上述した第3の態様として記載した磁気抵抗素子回路である、ことを特徴とする。   A bridge circuit according to one embodiment of the present invention includes a first power supply terminal to which a first power supply potential is supplied, a second power supply terminal to which a second power supply potential is supplied, a midpoint terminal, and the first power supply. A first magnetoresistive element circuit provided between a terminal and the midpoint terminal; and a second magnetoresistive element circuit provided between the midpoint terminal and the second power supply terminal; The first magnetoresistive element circuit is the magnetoresistive element circuit described as the second aspect described above, and the second magnetoresistive element circuit is the magnetoresistive element circuit described as the third aspect. It is characterized by that.

この態様においても、第1及び第2の磁気抵抗素子回路の各々において、直列に接続された4個のGMR素子は、ピン層の磁化方向が略90度ずつずれるように配置されるので、4個のGMR素子の合成抵抗値から外乱磁界の影響を低減することができる。例えば、外乱磁界があり、かつ入力信号に応じた電流を各コイルに給電している場合は、第1の磁気抵抗素子回路における4個のGMR素子の合成抵抗値と、第2の磁気抵抗素子回路における4個のGMR素子の合成抵抗値が、ともに外乱磁界及び各コイルから発生した磁界による抵抗値の変化に応じた値になる。但し、第1の磁気抵抗素子回路では、GMR素子のピン層の磁化方向とコイルから発生する磁界の方向とが略同じであるのに対し、第2の磁気抵抗素子回路では両者の方向が略逆であるので、第1の磁気抵抗素子回路の合成抵抗値<第2の磁気抵抗素子回路の合成抵抗値となる。したがって、各コイルに電流を給電している場合の中点端子の電位を用いてコイルから発生した磁界を検出することで、外乱磁界の影響を低減することが可能である。   Also in this aspect, in each of the first and second magnetoresistive element circuits, the four GMR elements connected in series are arranged so that the magnetization direction of the pinned layer is shifted by approximately 90 degrees. The influence of the disturbance magnetic field can be reduced from the combined resistance value of the individual GMR elements. For example, when there is a disturbance magnetic field and a current corresponding to an input signal is supplied to each coil, the combined resistance value of four GMR elements in the first magnetoresistive element circuit and the second magnetoresistive element The combined resistance value of the four GMR elements in the circuit is a value corresponding to the change in resistance value due to the disturbance magnetic field and the magnetic field generated from each coil. However, in the first magnetoresistive element circuit, the magnetization direction of the pinned layer of the GMR element and the direction of the magnetic field generated from the coil are substantially the same, whereas in the second magnetoresistive element circuit, both directions are substantially the same. Since the reverse is true, the combined resistance value of the first magnetoresistive element circuit <the combined resistance value of the second magnetoresistive element circuit. Therefore, it is possible to reduce the influence of the disturbance magnetic field by detecting the magnetic field generated from the coil using the potential of the midpoint terminal when current is supplied to each coil.

また、本発明の一態様に係るブリッジ回路は、高電源電位が供給される高電源端子と、低電源電位が供給される低電源端子と、第1中点端子と、第2中点端子と、前記高電源端子と前記第1中点端子との間に設けられた第1の磁気抵抗素子回路と、前記第1中点端子と前記低電源端子との間に設けられた第2の磁気抵抗素子回路と、前記高電源端子と前記第2中点端子との間に設けられた前記第2の磁気抵抗素子回路と、前記第2中点端子と前記低電源端子との間に設けられた前記第1の磁気抵抗素子回路とを備え、前記第1の磁気抵抗素子回路は、上述した第2の態様として記載した磁気抵抗素子回路であり、前記第2の磁気抵抗素子回路は、上述した第3の態様として記載した磁気抵抗素子回路である、ことを特徴とする。   A bridge circuit according to one embodiment of the present invention includes a high power supply terminal to which a high power supply potential is supplied, a low power supply terminal to which a low power supply potential is supplied, a first midpoint terminal, and a second midpoint terminal. A first magnetoresistive element circuit provided between the high power supply terminal and the first midpoint terminal, and a second magnetism provided between the first midpoint terminal and the low power supply terminal. A resistor element circuit, the second magnetoresistive element circuit provided between the high power supply terminal and the second midpoint terminal, and provided between the second midpoint terminal and the low power supply terminal. And the first magnetoresistive element circuit is the magnetoresistive element circuit described as the second aspect described above, and the second magnetoresistive element circuit is the same as described above. It is the magnetoresistive element circuit described as the third aspect.

この態様においても、第1及び第2の磁気抵抗素子回路の各々において、直列に接続された4個のGMR素子は、ピン層の磁化方向が略90度ずつずれるように配置されるので、4個のGMR素子の合成抵抗値から外乱磁界の影響を低減することができる。例えば、外乱磁界があり、かつ入力信号に応じた電流を各コイルに給電している場合は、第1の磁気抵抗素子回路における4個のGMR素子の合成抵抗値と、第2の磁気抵抗素子回路における4個のGMR素子の合成抵抗値が、いずれも外乱磁界及び各コイルから発生した磁界による抵抗値の変化に応じた値になる。また、GMR素子のピン層の磁化方向とコイルから発生する磁界の方向とが略同じであるのか略逆であるのかの違いにより、第1の磁気抵抗素子回路の合成抵抗値<第2の磁気抵抗素子回路の合成抵抗値となる。したがって、各コイルに電流を給電している場合の第1及び第2中点端子の電位を用いてコイルから発生した磁界を検出することで、外乱磁界の影響を低減することが可能である。   Also in this aspect, in each of the first and second magnetoresistive element circuits, the four GMR elements connected in series are arranged so that the magnetization direction of the pinned layer is shifted by approximately 90 degrees. The influence of the disturbance magnetic field can be reduced from the combined resistance value of the individual GMR elements. For example, when there is a disturbance magnetic field and a current corresponding to an input signal is supplied to each coil, the combined resistance value of four GMR elements in the first magnetoresistive element circuit and the second magnetoresistive element The combined resistance value of the four GMR elements in the circuit is a value corresponding to a change in the resistance value due to the disturbance magnetic field and the magnetic field generated from each coil. Further, depending on whether the magnetization direction of the pinned layer of the GMR element and the direction of the magnetic field generated from the coil are substantially the same or substantially opposite, the combined resistance value of the first magnetoresistive element circuit <the second magnetism This is the combined resistance value of the resistive element circuit. Therefore, it is possible to reduce the influence of the disturbance magnetic field by detecting the magnetic field generated from the coil using the potentials of the first and second midpoint terminals when current is supplied to each coil.

本発明の実施形態に係るブリッジ回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the bridge circuit which concerns on embodiment of this invention. ブリッジ回路の回路図である。It is a circuit diagram of a bridge circuit. 図1の3A部における回路レイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the circuit layout in the 3A part of FIG. ブリッジ回路の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of a bridge circuit. 外乱磁界が1個のGMR素子に及ぼす影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence which a disturbance magnetic field exerts on one GMR element. 入力信号磁界と外乱磁界との合成磁界を示す図である。It is a figure which shows the synthetic magnetic field of an input signal magnetic field and a disturbance magnetic field. 外乱磁界が磁気抵抗素子回路に及ぼす影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence which a disturbance magnetic field exerts on a magnetoresistive element circuit.

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。
<1.実施形態>
図1は、本発明の実施形態に係るブリッジ回路1の構成例を示す図である。
ブリッジ回路1は、ICチップ3の周縁部に設けられ、高電源電位が供給される高電源端子T1aと、低電源電位が供給される低電源端子T1bと、第1中点電位を取り出す第1中点端子T2aと、第2中点電位を取り出す第2中点端子T2bとを備える。高電源端子T1aから第1中点端子T2aに至る経路Aには、4個のGMR(Giant Magneto Resistive effect)素子11〜14が直列に接続されており、第1中点端子T2aから低電源端子T1bに至る経路Dには、4個のGMR素子15〜18が直列に接続されている。また、高電源端子T1aから第2中点端子T2bに至る経路Bには、4個のGMR素子21〜24が直列に接続されており、第2中点端子T2bから低電源端子T1bに至る経路Cには、4個のGMR素子25〜28が直列に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<1. Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a bridge circuit 1 according to an embodiment of the present invention.
The bridge circuit 1 is provided at the peripheral portion of the IC chip 3, and includes a high power supply terminal T1a to which a high power supply potential is supplied, a low power supply terminal T1b to which a low power supply potential is supplied, and a first middle point potential that is taken out. A midpoint terminal T2a and a second midpoint terminal T2b for taking out a second midpoint potential are provided. Four GMR (Giant Magneto Resistive Effect) elements 11 to 14 are connected in series on the path A from the high power terminal T1a to the first midpoint terminal T2a, and from the first midpoint terminal T2a to the low power terminal. Four GMR elements 15 to 18 are connected in series to the path D leading to T1b. Further, four GMR elements 21 to 24 are connected in series to a path B from the high power supply terminal T1a to the second midpoint terminal T2b, and a path from the second midpoint terminal T2b to the low power supply terminal T1b. Four GMR elements 25 to 28 are connected to C in series.

GMR素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したデバイスであり、例えば、フリー層、スペーサ層、ピン層及びギャップ層からなる帯状の複数の素子をリード線で接続して形成される。ピン層の磁化方向Pは熱規則化処理で定められ、例えば同図に示すように、GMR素子11〜18及び21〜28の各々のピン層の磁化方向Pを、素子の長手方向と直角で、かつICチップ3の内側から外側に向かう方向に固定することができる。なお、ピン層の磁化方向Pを図1とは逆向き(ICチップ3の外側から内側に向かう方向)にしてもよい。また、図1に示す白抜きの矢印は、フリー層の初期磁化方向である。   The GMR element is a device that uses the giant magnetoresistive effect, and is formed, for example, by connecting a plurality of strip-shaped elements including a free layer, a spacer layer, a pinned layer, and a gap layer with lead wires. The magnetization direction P of the pinned layer is determined by a thermal ordering process. For example, as shown in the figure, the magnetization direction P of the pinned layer of each of the GMR elements 11 to 18 and 21 to 28 is perpendicular to the longitudinal direction of the element. In addition, the IC chip 3 can be fixed in a direction from the inside to the outside. Note that the magnetization direction P of the pinned layer may be opposite to that in FIG. 1 (the direction from the outside to the inside of the IC chip 3). Moreover, the white arrow shown in FIG. 1 is the initial magnetization direction of the free layer.

図1においてICチップ3のうち経路Dの内側には、入力信号磁界Hiを発生する8個のコイル31〜38が設けられている。例えば、コイル31は、GMR素子11及び28と磁気結合しており、GMR素子11及び28に印加する入力信号磁界Hiを発生する。また、コイル32は、GMR素子18及び21と磁気結合しており、GMR素子18及び21に印加する入力信号磁界Hiを発生する。なお、コイル31、33、35及び37から発生する入力信号磁界Hiの方向は、磁気結合しているGMR素子11〜14及び25〜28のピン層の磁化方向Pと同じである。これに対し、コイル32、34、36及び38から発生する入力信号磁界Hiの方向は、磁気結合しているGMR素子15〜18及び21〜24のピン層の磁化方向Pと逆である。また、図1には経路Dの内側にコイル31〜38を記載しているが、実際には図3の記載からも明らかとなるように、コイル31〜38の各々は、電磁結合しているGMR素子の下側に設けられている。   In FIG. 1, eight coils 31 to 38 that generate an input signal magnetic field Hi are provided inside the path D of the IC chip 3. For example, the coil 31 is magnetically coupled to the GMR elements 11 and 28 and generates an input signal magnetic field Hi applied to the GMR elements 11 and 28. The coil 32 is magnetically coupled to the GMR elements 18 and 21 and generates an input signal magnetic field Hi applied to the GMR elements 18 and 21. The direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coils 31, 33, 35, and 37 is the same as the magnetization direction P of the pinned layers of the GMR elements 11-14 and 25-28 that are magnetically coupled. On the other hand, the direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coils 32, 34, 36, and 38 is opposite to the magnetization direction P of the pinned layers of the GMR elements 15-18 and 21-24 that are magnetically coupled. In FIG. 1, the coils 31 to 38 are illustrated inside the path D. However, as is apparent from the description of FIG. 3, each of the coils 31 to 38 is actually electromagnetically coupled. It is provided below the GMR element.

図2は、図1に示したブリッジ回路1の回路図である。
高電源端子T1aには高電源電位VDDが供給され、低電源端子T1bには低電源電位VSSが供給される。また、第1中点端子T2aからは第1中点電位V1が取り出され、第2中点端子T2bからは第2中点電位V2が取り出される。高電源端子T1aと第1中点端子T2aとの間には磁気抵抗素子回路5Aが設けられ、第1中点端子T2aと低電源端子T1bとの間には磁気抵抗素子回路6Aが設けられている。また、高電源端子T1aと第2中点端子T2bとの間には磁気抵抗素子回路6Bが設けられ、第2中点端子T2bと低電源端子T1bとの間には磁気抵抗素子回路5Bが設けられている。磁気抵抗素子回路5A及び6Aは、第1中点端子T2aを挟んで直列に接続され、ハーフブリッジ回路を構成している。また、磁気抵抗素子回路6B及び5Bは、第2中点端子T2bを挟んで直列に接続され、ハーフブリッジ回路を構成している。そして、両ハーフブリッジ回路が並列に接続されてフルブリッジ回路(ブリッジ回路1)を構成している。
FIG. 2 is a circuit diagram of the bridge circuit 1 shown in FIG.
A high power supply potential VDD is supplied to the high power supply terminal T1a, and a low power supply potential VSS is supplied to the low power supply terminal T1b. A first midpoint potential V1 is taken out from the first midpoint terminal T2a, and a second midpoint potential V2 is taken out from the second midpoint terminal T2b. A magnetoresistive element circuit 5A is provided between the high power supply terminal T1a and the first midpoint terminal T2a, and a magnetoresistive element circuit 6A is provided between the first midpoint terminal T2a and the low power supply terminal T1b. Yes. A magnetoresistive element circuit 6B is provided between the high power supply terminal T1a and the second midpoint terminal T2b, and a magnetoresistive element circuit 5B is provided between the second midpoint terminal T2b and the low power supply terminal T1b. It has been. The magnetoresistive element circuits 5A and 6A are connected in series with the first midpoint terminal T2a interposed therebetween to form a half bridge circuit. In addition, the magnetoresistive element circuits 6B and 5B are connected in series with the second midpoint terminal T2b interposed therebetween, and constitute a half bridge circuit. Both half bridge circuits are connected in parallel to form a full bridge circuit (bridge circuit 1).

磁気抵抗素子回路5Aは、図1の経路Aに接続されている4個のGMR素子11〜14と、4個のコイル31、33、35及び37とで構成されている。図1や図2に示すように、直列に接続された4個のGMR素子11〜14は、例えば、GMR素子11のピン層の磁化方向Pを基準としたとき、GMR素子12のピン層の磁化方向P、GMR素子13のピン層の磁化方向P、及びGMR素子14のピン層の磁化方向Pが90度ずつずれている。このようにGMR素子11〜14は、ピン層の磁化方向Pが90度ずつずれるようにICチップ3の四方の周縁部に1個ずつ配置されている。   The magnetoresistive element circuit 5 </ b> A includes four GMR elements 11 to 14 connected to the path A in FIG. 1 and four coils 31, 33, 35, and 37. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the four GMR elements 11 to 14 connected in series have, for example, the pin layer of the GMR element 12 when the magnetization direction P of the pin layer of the GMR element 11 is used as a reference. The magnetization direction P, the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element 13, and the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element 14 are shifted by 90 degrees. As described above, the GMR elements 11 to 14 are arranged one by one on the four peripheral edges of the IC chip 3 so that the magnetization direction P of the pinned layer is shifted by 90 degrees.

また、図1や図2に示すように、磁気抵抗素子回路5Aにおいて、GMR素子11のピン層の磁化方向Pとコイル31から発生する入力信号磁界Hiの方向、GMR素子12のピン層の磁化方向Pとコイル33から発生する入力信号磁界Hiの方向、GMR素子13のピン層の磁化方向Pとコイル35から発生する入力信号磁界Hiの方向、及びGMR素子14のピン層の磁化方向Pとコイル37から発生する入力信号磁界Hiの方向は同じである。このようにコイル31、33、35及び37の各々は、入力信号磁界Hiの方向が、磁気結合しているGMR素子のピン層の磁化方向Pと同じになるように配置されている。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, in the magnetoresistive element circuit 5A, the magnetization direction P of the pin layer of the GMR element 11, the direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coil 31, and the magnetization of the pin layer of the GMR element 12 The direction P and the direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coil 33, the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element 13 and the direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coil 35, and the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element 14 The direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coil 37 is the same. In this way, each of the coils 31, 33, 35, and 37 is arranged such that the direction of the input signal magnetic field Hi is the same as the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element that is magnetically coupled.

磁気抵抗素子回路5Bは、磁気抵抗素子回路5Aと同様の構成を有している。すなわち、磁気抵抗素子回路5Bは、図1の経路Cに接続されている4個のGMR素子25〜28と、4個のコイル31、33、35及び37とで構成されている。GMR素子25〜28は、ピン層の磁化方向Pが90度ずつずれるようにICチップ3の四方の周縁部に配置されている。また、コイル31、33、35及び37の各々は、入力信号磁界Hiの方向が、磁気結合しているGMR素子のピン層の磁化方向Pと同じになるように配置されている。   The magnetoresistive element circuit 5B has the same configuration as the magnetoresistive element circuit 5A. That is, the magnetoresistive element circuit 5 </ b> B includes four GMR elements 25 to 28 connected to the path C in FIG. 1 and four coils 31, 33, 35, and 37. The GMR elements 25 to 28 are arranged on the four peripheral edges of the IC chip 3 so that the magnetization direction P of the pinned layer is shifted by 90 degrees. Each of the coils 31, 33, 35, and 37 is arranged so that the direction of the input signal magnetic field Hi is the same as the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element that is magnetically coupled.

磁気抵抗素子回路6Aは、図1の経路Dに接続されている4個のGMR素子15〜18と、4個のコイル32、34、36及び38とで構成されている。磁気抵抗素子回路6Aにおいても、GMR素子15〜18は、ピン層の磁化方向Pが90度ずつずれるようにICチップ3の四方の周縁部に1個ずつ配置されている。また、磁気抵抗素子回路6Aにおいては、GMR素子15のピン層の磁化方向Pとコイル38から発生する入力信号磁界Hiの方向、GMR素子16のピン層の磁化方向Pとコイル36から発生する入力信号磁界Hiの方向、GMR素子17のピン層の磁化方向Pとコイル34から発生する入力信号磁界Hiの方向、及びGMR素子18のピン層の磁化方向Pとコイル32から発生する入力信号磁界Hiの方向が逆である。このようにコイル32、34、36及び38の各々は、入力信号磁界Hiの方向が、磁気結合しているGMR素子のピン層の磁化方向Pと逆になるように配置されている。   The magnetoresistive element circuit 6 </ b> A includes four GMR elements 15 to 18 connected to the path D in FIG. 1 and four coils 32, 34, 36 and 38. Also in the magnetoresistive element circuit 6A, the GMR elements 15 to 18 are arranged one by one on the four peripheral edges of the IC chip 3 so that the magnetization direction P of the pinned layer is shifted by 90 degrees. Further, in the magnetoresistive element circuit 6A, the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element 15 and the direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coil 38, the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element 16 and the input generated from the coil 36. The direction of the signal magnetic field Hi, the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element 17 and the direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coil 34, and the direction of magnetization of the pinned layer of the GMR element 18 and the input signal magnetic field Hi generated from the coil 32. The direction of is opposite. Thus, each of the coils 32, 34, 36, and 38 is arranged so that the direction of the input signal magnetic field Hi is opposite to the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element that is magnetically coupled.

磁気抵抗素子回路6Bは、磁気抵抗素子回路6Aと同様の構成を有している。すなわち、磁気抵抗素子回路6Bは、図1の経路Bに接続されている4個のGMR素子21〜24と、4個のコイル32、34、36及び38とで構成されている。GMR素子21〜24は、ピン層の磁化方向Pが90度ずつずれるようにICチップ3の四方の周縁部に配置されている。また、コイル32、34、36及び38の各々は、入力信号磁界Hiの方向が、磁気結合しているGMR素子のピン層の磁化方向Pと逆になるように配置されている。なお、ブリッジ回路1における全てのGMR素子11〜18及び21〜28は、電気的特性が同じであることが好ましい。ブリッジ回路1における全てのコイル31〜38についても電気的特性が同じであることが好ましい。   The magnetoresistive element circuit 6B has the same configuration as the magnetoresistive element circuit 6A. That is, the magnetoresistive element circuit 6B includes four GMR elements 21 to 24 and four coils 32, 34, 36, and 38 connected to the path B in FIG. The GMR elements 21 to 24 are arranged at the four peripheral edges of the IC chip 3 so that the magnetization direction P of the pinned layer is shifted by 90 degrees. Each of the coils 32, 34, 36, and 38 is arranged so that the direction of the input signal magnetic field Hi is opposite to the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element that is magnetically coupled. All the GMR elements 11 to 18 and 21 to 28 in the bridge circuit 1 preferably have the same electrical characteristics. It is preferable that all the coils 31 to 38 in the bridge circuit 1 have the same electrical characteristics.

図3は、図1の3A部における回路レイアウトを示す平面図である。
配線パターン40(黒色)は、GMR素子12、17、22及び27を接続するための配線である。同図から明らかとなるように、図1や図2に示した各GMR素子は、実際には3個のGMR素子を直列に接続したものである。例えば、図1のGMR素子12は、図3における3個のGMR素子12A、12B及び12Cに相当する。また、図1のGMR素子27は、図3における3個のGMR素子27A、27B及び27Cに相当する。
FIG. 3 is a plan view showing a circuit layout in the section 3A of FIG.
The wiring pattern 40 (black) is a wiring for connecting the GMR elements 12, 17, 22, and 27. As is apparent from the figure, each GMR element shown in FIGS. 1 and 2 is actually three GMR elements connected in series. For example, the GMR element 12 in FIG. 1 corresponds to the three GMR elements 12A, 12B, and 12C in FIG. The GMR element 27 in FIG. 1 corresponds to the three GMR elements 27A, 27B, and 27C in FIG.

配線パターン41(灰色)は、渦巻き型に形成されたコイルパターンであり、図1や図2に示したコイル33及び34に相当する。この渦巻き型の配線パターン41において、中央よりも左側の部分と右側の部分では、上下方向に延在する配線パターン41上に流れる電流の向きが逆になる。したがって、図中左側の上下方向に延在する配線パターン41上にGMR素子12A〜12C及び27A〜27Cを形成し、図中右側の上下方向に延在する配線パターン41上にGMR素子17A〜17C及び22A〜22Cを形成することで、1つの渦巻き型の配線パターン41で入力信号磁界Hiの方向が逆になる2個のコイル33及び34を形成することができる。なお、図3に点線で示す配線パターンは、コイル33及び34用のアウト側の配線パターンであり、イン側の配線パターン41とは別の層に形成されている。   The wiring pattern 41 (gray) is a coil pattern formed in a spiral shape, and corresponds to the coils 33 and 34 shown in FIGS. In the spiral wiring pattern 41, the direction of the current flowing on the wiring pattern 41 extending in the vertical direction is reversed between the left side and the right side of the center. Accordingly, the GMR elements 12A to 12C and 27A to 27C are formed on the wiring pattern 41 extending in the vertical direction on the left side in the drawing, and the GMR elements 17A to 17C are formed on the wiring pattern 41 extending in the vertical direction on the right side in the drawing. And 22A to 22C, two coils 33 and 34 in which the direction of the input signal magnetic field Hi is reversed can be formed by one spiral wiring pattern 41. 3 is an out-side wiring pattern for the coils 33 and 34, and is formed in a layer different from the in-side wiring pattern 41. In FIG.

図4は、ブリッジ回路1の等価回路を示す回路図である。
同図では、磁気抵抗素子回路5Aの抵抗値(GMR素子11〜14の合成抵抗値)をRaと表し、磁気抵抗素子回路6Aの抵抗値(GMR素子15〜18の合成抵抗値)をRbと表している。また、磁気抵抗素子回路6Bの抵抗値(GMR素子21〜24の合成抵抗値)をRcと表し、磁気抵抗素子回路5Bの抵抗値(GMR素子25〜28の合成抵抗値)をRdと表している。ブリッジ回路1の後段にはコンパレータ50が設けられ、ブリッジ回路1の第1中点端子T2aは、コンパレータ50の第1入力端子(−)に接続され、ブリッジ回路1の第2中点端子T2bは、コンパレータ50の第2入力端子(+)に接続されている。これによりブリッジ回路1の出力電圧がコンパレータ50によって所定の増幅率(利得)で増幅され、コンパレータ50から出力信号Voutとして出力される。なお、前述したようにブリッジ回路1はフルブリッジ回路であるから、ハーフブリッジ回路の場合と比較して出力信号Voutの信号レベルを2倍にすることができ、入力信号磁界Hiの検出感度を高められる。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the bridge circuit 1.
In the figure, the resistance value of the magnetoresistive element circuit 5A (the combined resistance value of the GMR elements 11 to 14) is represented as Ra, and the resistance value of the magnetoresistive element circuit 6A (the combined resistance value of the GMR elements 15 to 18) is represented as Rb. Represents. Further, the resistance value of the magnetoresistive element circuit 6B (the combined resistance value of the GMR elements 21 to 24) is represented as Rc, and the resistance value of the magnetoresistive element circuit 5B (the combined resistance value of the GMR elements 25 to 28) is represented as Rd. Yes. A comparator 50 is provided in the subsequent stage of the bridge circuit 1, the first midpoint terminal T2a of the bridge circuit 1 is connected to the first input terminal (−) of the comparator 50, and the second midpoint terminal T2b of the bridge circuit 1 is Are connected to the second input terminal (+) of the comparator 50. As a result, the output voltage of the bridge circuit 1 is amplified by the comparator 50 with a predetermined amplification factor (gain) and output from the comparator 50 as the output signal Vout. Since the bridge circuit 1 is a full bridge circuit as described above, the signal level of the output signal Vout can be doubled compared to the case of the half bridge circuit, and the detection sensitivity of the input signal magnetic field Hi is increased. It is done.

図5には、磁気抵抗素子回路5Aを構成する1組のGMR素子14とコイル37とを示している。GMR素子14のピン層の磁化方向Pは+x方向である。また、コイル37から発生する入力信号磁界Hiの方向も+x方向である。したがって、外乱磁界Hnがない場合、GMR素子14には、ピン層の磁化方向Pと同じ向きで入力信号磁界Hiが印加される。一方、図5に示すような方向の外乱磁界Hnが発生している場合、GMR素子14には、図6に示すように入力信号磁界Hiと外乱磁界Hnとの合成磁界Hmが印加される。このようにGMR素子14に印加される印加磁界の方向や強さは、外乱磁界Hnの有無によって変動する。また、発生している外乱磁界Hnの方向や強さによっても変動する。例えば、外乱磁界Hnの方向が以下の4方向である場合、外乱磁界Hnが1個のGMR素子14に及ぼす影響は以下の通りである。   FIG. 5 shows a set of GMR elements 14 and a coil 37 constituting the magnetoresistive element circuit 5A. The magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element 14 is the + x direction. The direction of the input signal magnetic field Hi generated from the coil 37 is also the + x direction. Therefore, when there is no disturbance magnetic field Hn, the input signal magnetic field Hi is applied to the GMR element 14 in the same direction as the magnetization direction P of the pinned layer. On the other hand, when the disturbance magnetic field Hn in the direction as shown in FIG. 5 is generated, the combined magnetic field Hm of the input signal magnetic field Hi and the disturbance magnetic field Hn is applied to the GMR element 14 as shown in FIG. Thus, the direction and strength of the applied magnetic field applied to the GMR element 14 varies depending on the presence or absence of the disturbance magnetic field Hn. It also varies depending on the direction and strength of the generated disturbance magnetic field Hn. For example, when the direction of the disturbance magnetic field Hn is the following four directions, the influence of the disturbance magnetic field Hn on one GMR element 14 is as follows.

[1]外乱磁界Hnの方向が±x方向の場合
外乱磁界Hnがオフセットとして加わった状態で入力信号磁界Hiが印加されるため、外乱磁界Hnがない状態に比べGMR素子14の抵抗値の変化量は変わらない。
[2]外乱磁界Hnの方向が+y方向の場合
異方性磁界Hkが強まるため、入力信号磁界Hiによる磁化方向の変動が抑えられ、外乱磁界Hnがない状態に比べGMR素子14の抵抗値の変化量が小さくなる(抵抗値が上がる)。
[3]外乱磁界Hnの方向が−y方向の場合
異方性磁界Hkが弱まるため、入力信号磁界Hiによる磁化方向の変動が増え、外乱磁界Hnがない状態に比べGMR素子14の抵抗値の変化量が大きくなる(抵抗値が下がる)。
[1] When the direction of the disturbance magnetic field Hn is the ± x direction Since the input signal magnetic field Hi is applied with the disturbance magnetic field Hn applied as an offset, the resistance value of the GMR element 14 changes compared to the state without the disturbance magnetic field Hn. The amount does not change.
[2] When the direction of the disturbance magnetic field Hn is the + y direction Since the anisotropic magnetic field Hk is strengthened, fluctuations in the magnetization direction due to the input signal magnetic field Hi can be suppressed, and the resistance value of the GMR element 14 can be reduced as compared with the state without the disturbance magnetic field Hn. The amount of change decreases (resistance value increases).
[3] When the direction of the disturbance magnetic field Hn is in the -y direction Since the anisotropic magnetic field Hk is weakened, fluctuations in the magnetization direction due to the input signal magnetic field Hi increase, and the resistance value of the GMR element 14 is higher than in the state without the disturbance magnetic field Hn. The amount of change increases (resistance value decreases).

次に、図7に示すように+x方向の外乱磁界Hnが発生している場合に、外乱磁界Hnが磁気抵抗素子回路5Aの4個のGMR素子11〜14に及ぼす影響を考える。この場合、GMR素子11は、外乱磁界Hnによって上記[3]に相当する影響を受け、GMR素子13は、外乱磁界Hnによって上記[2]に相当する影響を受ける。また、GMR素子12及び14は、上記[1]に相当する影響を受ける。したがって、GMR素子11に対する外乱磁界Hnの影響と、GMR素子13に対する外乱磁界Hnの影響とが相殺される。このような外乱磁界の影響の相殺は、磁気抵抗素子回路5Aだけでなく、他の磁気抵抗素子回路5B、6A及び6Bでも行われる。   Next, consider the influence of the disturbance magnetic field Hn on the four GMR elements 11 to 14 of the magnetoresistive element circuit 5A when the disturbance magnetic field Hn in the + x direction is generated as shown in FIG. In this case, the GMR element 11 is affected by the disturbance magnetic field Hn corresponding to the above [3], and the GMR element 13 is affected by the disturbance magnetic field Hn corresponding to the above [2]. Further, the GMR elements 12 and 14 are affected by the effect corresponding to the above [1]. Therefore, the influence of the disturbance magnetic field Hn on the GMR element 11 and the influence of the disturbance magnetic field Hn on the GMR element 13 are offset. Such cancellation of the influence of the disturbance magnetic field is performed not only in the magnetoresistive element circuit 5A but also in other magnetoresistive element circuits 5B, 6A and 6B.

また、磁気抵抗素子回路5A及び5Bでは、GMR素子のピン層の磁化方向Pと入力信号磁界Hiの方向とが同じであるのに対し、磁気抵抗素子回路6A及び6Bでは、GMR素子のピン層の磁化方向Pと入力信号磁界Hiの方向とが逆である。このように入力信号磁界Hiの方向によりGMR素子の抵抗値が異なる。より具体的には、GMR素子の抵抗値は、ピン層の磁化方向Pと入力信号磁界Hiの方向とが同じ場合よりも両者の方向が逆の場合の方が大きくなる。したがって、ブリッジ回路1において、入力信号に応じた電流をコイル31〜38に給電した場合、磁気抵抗素子回路5Aの抵抗値Ra(GMR素子11〜14の合成抵抗値)、磁気抵抗素子回路5Bの抵抗値Rd(GMR素子25〜28の合成抵抗値)、磁気抵抗素子回路6Aの抵抗値Rb(GMR素子15〜18の合成抵抗値)、及び磁気抵抗素子回路6Bの抵抗値Rc(GMR素子21〜24の合成抵抗値)は、Ra=Rd<Rb=Rcとなる。   In the magnetoresistive element circuits 5A and 5B, the magnetization direction P of the pin layer of the GMR element and the direction of the input signal magnetic field Hi are the same, whereas in the magnetoresistive element circuits 6A and 6B, the pin layer of the GMR element. Is opposite to the direction of the input signal magnetic field Hi. Thus, the resistance value of the GMR element differs depending on the direction of the input signal magnetic field Hi. More specifically, the resistance value of the GMR element is larger when the direction of magnetization of the pinned layer P and the direction of the input signal magnetic field Hi are opposite than when the directions of both are opposite. Therefore, in the bridge circuit 1, when a current corresponding to the input signal is supplied to the coils 31 to 38, the resistance value Ra of the magnetoresistive element circuit 5A (the combined resistance value of the GMR elements 11 to 14) and the magnetoresistive element circuit 5B Resistance value Rd (combined resistance value of GMR elements 25 to 28), resistance value Rb of magnetoresistive element circuit 6A (combined resistance value of GMR elements 15 to 18), and resistance value Rc of magnetoresistive element circuit 6B (GMR element 21) The combined resistance value of ˜24 is Ra = Rd <Rb = Rc.

図2のブリッジ回路1において、入力信号に応じた電流をコイル31〜38に給電していない場合は、外乱磁界Hnがある場合とない場合の両方で、Ra=Rb=Rc=Rdとなり、ブリッジ回路1の出力電圧(V1−V2)は0になる。なお、Ra、Rb、Rc及びRdの値は、外乱磁界Hnの有無や外乱磁界Hnの強さ等によって変動しない。   In the bridge circuit 1 of FIG. 2, when the current corresponding to the input signal is not supplied to the coils 31 to 38, Ra = Rb = Rc = Rd in both cases where the disturbance magnetic field Hn is present and not, and the bridge The output voltage (V1-V2) of the circuit 1 becomes zero. Note that the values of Ra, Rb, Rc, and Rd do not vary depending on the presence or absence of the disturbance magnetic field Hn, the strength of the disturbance magnetic field Hn, and the like.

これに対し、ICチップ3の外部からブリッジ回路1に対して一様な外乱磁界Hnが印加され、かつ入力信号に応じた電流をコイル31〜38に給電している場合は、上述したようにRa=Rd<Rb=Rcとなる。したがって、ブリッジ回路1の出力電圧(V1−V2)は、コイル31〜38に電流を給電していない場合が0であったのに対し、差分が発生する。よって、コイル31〜38に電流を給電している場合のブリッジ回路1の出力電圧を用いて入力信号磁界Hiを検出することで、どのような方向の外乱磁界Hnに対しても、外乱磁界Hnの影響をキャンセルすることができる。   On the other hand, when the uniform disturbance magnetic field Hn is applied to the bridge circuit 1 from the outside of the IC chip 3 and the current corresponding to the input signal is supplied to the coils 31 to 38, as described above. Ra = Rd <Rb = Rc. Therefore, the output voltage (V1-V2) of the bridge circuit 1 is 0 when no current is supplied to the coils 31 to 38, but a difference occurs. Therefore, by detecting the input signal magnetic field Hi using the output voltage of the bridge circuit 1 when current is supplied to the coils 31 to 38, the disturbance magnetic field Hn can be applied to the disturbance magnetic field Hn in any direction. The influence of can be canceled.

<2.変形例>
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下の変形が可能である。また、以下に示す2以上の変形を適宜組み合わせてもよい。
<2. Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications are possible. Moreover, you may combine the 2 or more deformation | transformation shown below suitably.

(1)図2の構成から、磁気抵抗素子回路6B及び5Bと第2中点端子T2bとを除いたハーフブリッジ回路としてもよい。また、図2の構成から、磁気抵抗素子回路5A及び6Aと第1中点端子T2aとを除いたハーフブリッジ回路としてもよい。例えば、前者の構成の場合、外乱磁界Hnがあり、かつ入力信号に応じた電流をコイル31〜38に給電している場合は、磁気抵抗素子回路5Aの抵抗値Raと磁気抵抗素子回路6Aの抵抗値Rbが、外乱磁界Hn及び各入力信号磁界Hiによる抵抗値の変化に応じた値になるが、GMR素子のピン層の磁化方向Pと入力信号磁界Hiの方向とが同じであるのか逆であるのかの違いにより、Ra<Rbとなる。また、ハーフブリッジ回路を構成する磁気抵抗素子回路5A及び6Aがともに外乱磁界Hnの影響を受けているので、第1中点電位V1からは外乱磁界Hnの影響がキャンセルされる。したがって、コイル31〜38に電流を給電している場合の第1中点電位V1を用いて入力信号磁界Hiを検出することで、外乱磁界Hnの影響をキャンセルすることができる。 (1) A half-bridge circuit that excludes the magnetoresistive element circuits 6B and 5B and the second midpoint terminal T2b from the configuration of FIG. Moreover, it is good also as a half bridge circuit remove | excluding the magnetoresistive element circuits 5A and 6A and 1st midpoint terminal T2a from the structure of FIG. For example, in the case of the former configuration, when there is a disturbance magnetic field Hn and a current corresponding to an input signal is supplied to the coils 31 to 38, the resistance value Ra of the magnetoresistive element circuit 5A and the magnetoresistive element circuit 6A The resistance value Rb becomes a value corresponding to the change in resistance value due to the disturbance magnetic field Hn and each input signal magnetic field Hi, but whether the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element is the same as the direction of the input signal magnetic field Hi? Depending on whether or not, Ra <Rb. In addition, since both the magnetoresistive element circuits 5A and 6A constituting the half bridge circuit are affected by the disturbance magnetic field Hn, the influence of the disturbance magnetic field Hn is canceled from the first middle point potential V1. Therefore, the influence of the disturbance magnetic field Hn can be canceled by detecting the input signal magnetic field Hi using the first midpoint potential V1 when a current is supplied to the coils 31 to 38.

(2)例えば磁気抵抗素子回路5Aに着目すると、外乱磁界Hnがあり、かつ入力信号に応じた電流をコイル31、33、35及び37に給電していない場合は、磁気抵抗素子回路5Aの抵抗値Raが外乱磁界Hnによらない一定の値となる。一方、外乱磁界Hnがあり、かつ入力信号に応じた電流をコイル31、33、35及び37に給電している場合は、磁気抵抗素子回路5Aの抵抗値Raが外乱磁界Hn及び各入力信号磁界Hiによる抵抗値の変化に応じた値となる。したがって、両者を用いて入力信号磁界Hiを検出することも可能であるから、磁気抵抗素子回路5A又は5Bを単独で用いてもよい。これは磁気抵抗素子回路6A及び6Bについても同様である。 (2) Focusing on the magnetoresistive element circuit 5A, for example, when there is a disturbance magnetic field Hn and no current corresponding to the input signal is supplied to the coils 31, 33, 35 and 37, the resistance of the magnetoresistive element circuit 5A The value Ra is a constant value that does not depend on the disturbance magnetic field Hn. On the other hand, when there is a disturbance magnetic field Hn and a current corresponding to the input signal is supplied to the coils 31, 33, 35, and 37, the resistance value Ra of the magnetoresistive element circuit 5A is the disturbance magnetic field Hn and each input signal magnetic field. It becomes a value corresponding to a change in resistance value due to Hi. Therefore, since it is possible to detect the input signal magnetic field Hi using both, the magnetoresistive element circuit 5A or 5B may be used alone. The same applies to the magnetoresistive element circuits 6A and 6B.

なお、実施形態で説明したブリッジ回路1の場合、入力信号磁界Hiを検出するための測定は、入力信号に応じた電流をコイル31〜38に給電している場合だけに行えばよく、コイル31〜38に電流を給電していない場合に測定を行ったり、その場合に得られた測定値を保持しておく必要もない。   In the case of the bridge circuit 1 described in the embodiment, the measurement for detecting the input signal magnetic field Hi may be performed only when the current corresponding to the input signal is supplied to the coils 31 to 38. It is not necessary to perform measurement when no current is supplied to .about.38 or to hold the measured value obtained in that case.

(3)上述した実施形態では、直列に接続された4個のGMR素子をピン層の磁化方向Pが90度ずつずれるように配置したが、必ずしも90度に限らずそれ以外の角度で配置してもよい。但し、外乱磁界Hnの影響をできるだけ抑えるためには、略90度ずつずれるように配置することが好ましい。 (3) In the above-described embodiment, the four GMR elements connected in series are arranged so that the magnetization direction P of the pinned layer is shifted by 90 degrees. However, the arrangement is not limited to 90 degrees, and is arranged at other angles. May be. However, in order to suppress the influence of the disturbance magnetic field Hn as much as possible, it is preferable to dispose them by approximately 90 degrees.

(4)上述した実施形態では、GMR素子のピン層の磁化方向Pと入力信号磁界Hiの方向とが同じ又は逆になるようにコイルを配置したが、これについても完全に同じ場合や完全に逆の場合に限定されない。但し、両者の方向が同じ又は逆であると検出感度を最も高くすることができるので、両者の方向が略同じ又は略逆になるように各コイルを配置することが好ましい。 (4) In the above-described embodiment, the coil is arranged so that the magnetization direction P of the pinned layer of the GMR element is the same as or opposite to the direction of the input signal magnetic field Hi. The reverse case is not limited. However, since the detection sensitivity can be maximized when both directions are the same or opposite, it is preferable to arrange the coils so that both directions are substantially the same or substantially opposite.

(5)本発明に係る磁気抵抗素子回路やブリッジ回路は、例えば、アイソレータ、電流センサ、ACアダプタ等に用いられ、各種の電子機器に搭載される。 (5) The magnetoresistive element circuit and the bridge circuit according to the present invention are used in, for example, isolators, current sensors, AC adapters, etc., and are mounted on various electronic devices.

1…ブリッジ回路、3…ICチップ、T1a…高電源端子、T1b…低電源端子、T2a…第1中点端子、T2b…第2中点端子、A〜D…経路、11〜18,21〜28(12A〜12C,17A〜17C,22A〜22C,27A〜27C)…GMR素子、31〜38…コイル、5A,5B,6A,6B…磁気抵抗素子回路、VDD…高電源電位、VSS…低電源電位、V1…第1中点電位、V2…第2中点電位、40,41…配線パターン、50…コンパレータ、Ra…磁気抵抗素子回路5Aの抵抗値、Rb…磁気抵抗素子回路6Aの抵抗値、Rc…磁気抵抗素子回路6Bの抵抗値、Rd…磁気抵抗素子回路5Bの抵抗値、Vout…出力信号、P…ピン層の磁化方向、Hi…入力信号磁界、Hn…外乱磁界、Hk…異方性磁界、Hm…合成磁界。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bridge circuit, 3 ... IC chip, T1a ... High power supply terminal, T1b ... Low power supply terminal, T2a ... 1st midpoint terminal, T2b ... 2nd midpoint terminal, AD ... Path | routes 11, 18, 21- 28 (12A-12C, 17A-17C, 22A-22C, 27A-27C) ... GMR element, 31-38 ... coil, 5A, 5B, 6A, 6B ... magnetoresistive element circuit, VDD ... high power supply potential, VSS ... low Power supply potential, V1 ... first midpoint potential, V2 ... second midpoint potential, 40, 41 ... wiring pattern, 50 ... comparator, Ra ... resistance value of magnetoresistive element circuit 5A, Rb ... resistance of magnetoresistive element circuit 6A Value, Rc: resistance value of magnetoresistive element circuit 6B, Rd: resistance value of magnetoresistive element circuit 5B, Vout: output signal, P: magnetization direction of pinned layer, Hi: input signal magnetic field, Hn: disturbance magnetic field, Hk ... Anisotropic magnetic field, Hm The combined magnetic field.

Claims (5)

第1端子と第2端子との間に直列に接続された4個のGMR素子を備え、
前記4個のGMR素子を、第1のGMR素子、第2のGMR素子、第3のGMR素子、及び第4のGMR素子としたとき、前記第1のGMR素子のピン層の磁化方向を基準として、前記第2のGMR素子のピン層の磁化方向、前記第3のGMR素子のピン層の磁化方向、及び前記第4のGMR素子のピン層の磁化方向が略90度ずつずれるように、前記第1乃至第4のGMR素子が配置され、
前記第1のGMR素子と磁気結合する第1のコイルと、
前記第2のGMR素子と磁気結合する第2のコイルと、
前記第3のGMR素子と磁気結合する第3のコイルと、
前記第4のGMR素子と磁気結合する第4のコイルとを備える、
ことを特徴とする磁気抵抗素子回路。
Comprising four GMR elements connected in series between a first terminal and a second terminal;
When the four GMR elements are a first GMR element, a second GMR element, a third GMR element, and a fourth GMR element, the magnetization direction of the pinned layer of the first GMR element is used as a reference. As described above, the magnetization direction of the pinned layer of the second GMR element, the magnetization direction of the pinned layer of the third GMR element, and the magnetization direction of the pinned layer of the fourth GMR element are shifted by approximately 90 degrees. The first to fourth GMR elements are disposed;
A first coil magnetically coupled to the first GMR element;
A second coil magnetically coupled to the second GMR element;
A third coil magnetically coupled to the third GMR element;
A fourth coil magnetically coupled to the fourth GMR element;
A magnetoresistive element circuit.
前記第1のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第1のコイルから発生する磁界の方向、前記第2のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第2のコイルから発生する磁界の方向、前記第3のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第3のコイルから発生する磁界の方向、及び前記第4のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第4のコイルから発生する磁界の方向が略同じになるように、前記第1乃至第4のコイルが配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗素子回路。
The magnetization direction of the pinned layer of the first GMR element and the direction of the magnetic field generated from the first coil, the magnetization direction of the pinned layer of the second GMR element and the direction of the magnetic field generated from the second coil, The magnetization direction of the pinned layer of the third GMR element and the direction of the magnetic field generated from the third coil, and the magnetization direction of the pinned layer of the fourth GMR element and the direction of the magnetic field generated from the fourth coil. Are arranged such that the first to fourth coils are substantially the same.
The magnetoresistive element circuit according to claim 1.
前記第1のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第1のコイルから発生する磁界の方向、前記第2のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第2のコイルから発生する磁界の方向、前記第3のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第3のコイルから発生する磁界の方向、及び前記第4のGMR素子のピン層の磁化方向と前記第4のコイルから発生する磁界の方向が略逆になるように、前記第1乃至第4のコイルが配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗素子回路。
The magnetization direction of the pinned layer of the first GMR element and the direction of the magnetic field generated from the first coil, the magnetization direction of the pinned layer of the second GMR element and the direction of the magnetic field generated from the second coil, The magnetization direction of the pinned layer of the third GMR element and the direction of the magnetic field generated from the third coil, and the magnetization direction of the pinned layer of the fourth GMR element and the direction of the magnetic field generated from the fourth coil. Are arranged such that the first to fourth coils are substantially reversed.
The magnetoresistive element circuit according to claim 1.
第1電源電位が供給される第1電源端子と、
第2電源電位が供給される第2電源端子と、
中点端子と、
前記第1電源端子と前記中点端子との間に設けられた第1の磁気抵抗素子回路と、
前記中点端子と前記第2電源端子との間に設けられた第2の磁気抵抗素子回路とを備え、
前記第1の磁気抵抗素子回路は、請求項2に記載の磁気抵抗素子回路であり、
前記第2の磁気抵抗素子回路は、請求項3に記載の磁気抵抗素子回路である、
ことを特徴とするブリッジ回路。
A first power supply terminal to which a first power supply potential is supplied;
A second power supply terminal to which a second power supply potential is supplied;
A midpoint terminal;
A first magnetoresistive element circuit provided between the first power supply terminal and the midpoint terminal;
A second magnetoresistive element circuit provided between the midpoint terminal and the second power supply terminal;
The first magnetoresistive element circuit is the magnetoresistive element circuit according to claim 2,
The second magnetoresistive element circuit is the magnetoresistive element circuit according to claim 3,
A bridge circuit characterized by that.
高電源電位が供給される高電源端子と、
低電源電位が供給される低電源端子と、
第1中点端子と、
第2中点端子と、
前記高電源端子と前記第1中点端子との間に設けられた第1の磁気抵抗素子回路と、
前記第1中点端子と前記低電源端子との間に設けられた第2の磁気抵抗素子回路と、
前記高電源端子と前記第2中点端子との間に設けられた前記第2の磁気抵抗素子回路と、
前記第2中点端子と前記低電源端子との間に設けられた前記第1の磁気抵抗素子回路とを備え、
前記第1の磁気抵抗素子回路は、請求項2に記載の磁気抵抗素子回路であり、
前記第2の磁気抵抗素子回路は、請求項3に記載の磁気抵抗素子回路である、
ことを特徴とするブリッジ回路。
A high power supply terminal to which a high power supply potential is supplied;
A low power supply terminal to which a low power supply potential is supplied; and
A first midpoint terminal;
A second midpoint terminal;
A first magnetoresistive element circuit provided between the high power supply terminal and the first midpoint terminal;
A second magnetoresistive element circuit provided between the first midpoint terminal and the low power supply terminal;
The second magnetoresistive element circuit provided between the high power supply terminal and the second midpoint terminal;
The first magnetoresistive element circuit provided between the second midpoint terminal and the low power supply terminal;
The first magnetoresistive element circuit is the magnetoresistive element circuit according to claim 2,
The second magnetoresistive element circuit is the magnetoresistive element circuit according to claim 3,
A bridge circuit characterized by that.
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