JP2016138838A - Hall element drive circuit and sensor circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce switching noise generated when a flow direction of drive current to a Hall element is switched.SOLUTION: A Hall element drive circuit includes; a signal switching unit 2 which is located between a power supply unit 6 that outputs drive current I1 and a Hall element 5 and is controlled to be switched either to a first switching state in which the drive current I1 is supplied to a first terminal pair 5a, 5c of the Hall element 5, or to a second switching state in which the drive current I1 is supplied to a second terminal pair 5b, 5c; a switching controller 4 for controlling the signal switching unit 2 to switch between the switching states; and a switch 3 which is located between the power supply unit 6 and the signal switching unit 2 and is controlled to be switched either to an ON state in which the drive current I1 from the power supply unit 6 is allowed to be outputted to the signal switching unit 2 or to an OFF state in which output of the drive current I1 to the signal switching unit 2 is blocked. The switching unit 4 is configured to provide the above mentioned control to the switch 3 and to provide switching control to the signal switching unit 2 only while the switch 3 is in the OFF state.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ホール素子を駆動するためのホール素子駆動回路、およびこのホール素子駆動回路を有するセンサ回路に関するものである。   The present invention relates to a hall element driving circuit for driving a hall element and a sensor circuit having the hall element driving circuit.

この種のセンサ回路として、下記の特許文献1に開示されたセンサ回路が知られている。このセンサ回路は、ホール素子に供給する励磁電流(駆動電流)の流通方向(ホール素子に流れる励磁電流の向き)とホール電圧の検出方向を切り換えることで、ホール素子やその周辺回路に生じるオフセットをキャンセルする構成を備えている。また、このセンサ回路は、励磁電流の流通方向とホール電圧の検出方向を切り換えるためのスイッチを有している。このため、このセンサ回路では、このスイッチの切り換え時に望ましくないサージ状のノイズが発生する。このスイッチングノイズの影響を排除するために、このセンサ回路では、第1に、サンプルアンドホールド回路のサンプリング動作を、切り換え周期の中間部に発生するクロックで行っている(つまり、時間的にスイッチの切り換え動作から外れた所でサンプリングを行っている)。   As this type of sensor circuit, a sensor circuit disclosed in Patent Document 1 below is known. This sensor circuit switches the flow direction of excitation current (drive current) supplied to the Hall element (direction of excitation current flowing through the Hall element) and the detection direction of Hall voltage, thereby offsetting the Hall element and its peripheral circuits. It has a configuration to cancel. The sensor circuit also has a switch for switching between the direction in which the excitation current flows and the direction in which the Hall voltage is detected. For this reason, in this sensor circuit, an undesirable surge noise is generated when the switch is switched. In order to eliminate the influence of this switching noise, in this sensor circuit, first, the sampling operation of the sample-and-hold circuit is performed with the clock generated in the middle part of the switching cycle (that is, the switch circuit is temporally changed). Sampling is performed outside the switching operation).

しかしながら、上記のスイッチングノイズによって比較的長期間に渡ってホール電圧検出用の増幅器(ホール増幅器)の出力信号に過渡的な変動が誘発されることがある。そして、その過渡的な変動がスイッチの切り換え動作時からサンプリング動作の開始時点までの時間間隔以上に持続した場合には、サンプルアンドホールド回路のサンプリング動作時にスイッチングノイズの影響が残ることがある。そこで、このセンサ回路では、スイッチの切り換え動作時に上記した増幅器の増幅器利得を実質的に減少させることで、サンプルアンドホールド回路へのスイッチングノイズの影響を低減する構成を採用している。   However, transient fluctuations may be induced in the output signal of the Hall voltage detection amplifier (Hall amplifier) for a relatively long period of time due to the switching noise. If the transitional fluctuation continues for more than the time interval from the switching operation to the start of the sampling operation, the influence of switching noise may remain during the sampling operation of the sample and hold circuit. Therefore, this sensor circuit employs a configuration that reduces the effect of switching noise on the sample-and-hold circuit by substantially reducing the amplifier gain of the amplifier described above during the switch switching operation.

特許第3022957号公報(第3−5頁、第3−4図)Japanese Patent No. 3022995 (page 3-5, Fig. 3-4)

ところが、上記したセンサ回路には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、このセンサ回路では、励磁電流の流通方向とホール電圧の検出方向を切り換えるためのスイッチとして4つの単極双投スイッチを備え、このうちの励磁電流の流通方向を切り換えるための2つの単極双投スイッチのうちの一方の単極双投スイッチが、電源電圧とホール素子の2つのコンタクトとの間に配設され、他方の単極双投スイッチが、アースとホール素子の他の2つのコンタクトとの間に配設されている。   However, the sensor circuit described above has the following problems to be solved. That is, in this sensor circuit, four single-pole double-throw switches are provided as switches for switching the exciting current flow direction and the Hall voltage detection direction, and two single-pole switches for switching the exciting current flow direction. One single-pole double-throw switch of the double-throw switches is disposed between the power supply voltage and the two contacts of the Hall element, and the other single-pole double-throw switch is connected to the ground and the other two of the Hall element. It is arranged between the contacts.

具体的には、上記の一方の単極双投スイッチは、その共通接点(c接点)に電源電圧が常時印加された状態で、ホール素子のそれぞれ斜めに対向した2つのコンタクト対の各々の一方のコンタクトにそのa,b接点が接続されている。また、上記の他方の単極双投スイッチは、その共通接点(c接点)がアースに常時印加された状態で、上記の2つのコンタクト対の各々の他方のコンタクトにそのa,b接点が接続されている。   Specifically, the one single-pole double-throw switch described above has one of each of the two contact pairs diagonally opposed to the Hall element in a state where the power supply voltage is constantly applied to the common contact (c contact). The a and b contacts are connected to the contacts. The other single-pole double-throw switch has its a and b contacts connected to the other contact of each of the two contact pairs in a state where the common contact (c contact) is always applied to the ground. Has been.

したがって、上記したセンサ回路では、ホール素子の一方のコンタクト対に励磁電流(駆動電流)が流れている状態において、この励磁電流をこの一方のコンタクト対から他方のコンタクト対に切り換える構成になるため、このセンサ回路には、この励磁電流の流通方向の切り換え時に発生するスイッチングノイズが大きくなり、上記した従来のセンサ回路で採用している各種の構成を備えたとしても、スイッチングノイズの影響を低減し切れないという解決すべき課題が存在している。   Therefore, in the sensor circuit described above, in the state where the excitation current (drive current) flows through one contact pair of the Hall element, the excitation current is configured to be switched from the one contact pair to the other contact pair. In this sensor circuit, the switching noise generated when switching the direction of flow of this exciting current becomes large, and even if it has various configurations adopted in the above-mentioned conventional sensor circuit, the influence of the switching noise is reduced. There is a problem to be solved that cannot be cut.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ホール素子への駆動電流(励磁電流)の流通方向の切り換え時に発生するスイッチングノイズを低減し得るホール素子駆動回路およびセンサ回路を提供することを主目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides a Hall element drive circuit and a sensor circuit that can reduce switching noise generated when the flow direction of the drive current (excitation current) to the Hall element is switched. The main purpose is to do.

上記目的を達成すべく請求項1記載のホール素子駆動回路は、第1の端子対および第2の端子対を有するホール素子に供給する駆動電流を出力する電源部と前記ホール素子との間に配設されて、前記駆動電流を前記第1の端子対に供給する第1切替状態、および前記駆動電流を前記第2の端子対に供給する第2切替状態のいずれか一方の切替状態に切替制御される信号切替部と、前記信号切替部の前記第1切替状態から前記第2切替状態への移行、および当該第2切替状態から当該第1切替状態への移行を制御する切替制御部とを備えているホール素子駆動回路であって、前記電源部と前記信号切替部との間に配設されると共に当該電源部からの前記駆動電流の当該信号切替部への出力を許容するオン状態、および当該駆動電流の当該信号切替部への出力を阻止するオフ状態のいずれか一方の状態に切替制御されるスイッチ部を有し、前記切替制御部は、前記スイッチ部の前記オン状態から前記オフ状態への移行、および当該オフ状態から当該オン状態への移行を制御すると共に、当該スイッチ部を当該オフ状態に移行させている期間にのみ前記信号切替部に対する切替制御を実行する。   In order to achieve the above object, a Hall element drive circuit according to claim 1 is provided between a power supply unit that outputs a drive current supplied to a Hall element having a first terminal pair and a second terminal pair, and the Hall element. And switching to one of a first switching state in which the driving current is supplied to the first terminal pair and a second switching state in which the driving current is supplied to the second terminal pair. A signal switching unit to be controlled, and a switching control unit for controlling the transition of the signal switching unit from the first switching state to the second switching state and the transition from the second switching state to the first switching state; An on-state that is disposed between the power supply unit and the signal switching unit and permits output of the drive current from the power supply unit to the signal switching unit , And the signal off of the drive current A switch unit that is controlled to be switched to any one of an off state that prevents output to the unit, and the switching control unit is configured to switch the switch unit from the on state to the off state, and to turn off the switch unit. Control of the transition from the state to the ON state is performed, and switching control for the signal switching unit is executed only during a period in which the switch unit is transitioned to the OFF state.

請求項2記載のセンサ回路は、請求項1記載のホール素子駆動回路と、前記第1切替状態のときに前記第2の端子対間に生じる第1検出電圧、および前記第2切替状態のときに前記第1の端子対間に生じる第2検出電圧を信号処理することにより、前記ホール素子についてのオフセット電圧がキャンセルされた当該ホール素子のホール電圧を検出する信号処理部とを備えている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a sensor circuit according to the first aspect, the first detection voltage generated between the second terminal pair in the first switching state, and the second switching state. And a signal processing unit for detecting the Hall voltage of the Hall element in which the offset voltage for the Hall element is canceled by performing signal processing on the second detection voltage generated between the first terminal pair.

請求項1記載のホール素子駆動回路および請求項2記載のセンサ回路によれば、スイッチ部を有しているため、駆動電流が供給されていない状態で、信号切替部をその2つの切替状態のうちの一方から他方に移行させること(ホール素子に流す駆動電流の流通方向を切り替えること)ができるため、駆動電流が供給されている状態で切り替える構成と比較して、切り替えの際に生じるスイッチングノイズを大幅に低減することができる。   According to the Hall element drive circuit according to claim 1 and the sensor circuit according to claim 2, since the switch portion is provided, the signal switching portion is switched between the two switching states in a state where the drive current is not supplied. Since switching from one of the two to the other (switching the direction of flow of the drive current flowing through the Hall element) is possible, switching noise generated at the time of switching compared to a configuration in which the drive current is supplied Can be greatly reduced.

ホール素子駆動回路1およびセンサ回路8の構成図である。2 is a configuration diagram of a Hall element drive circuit 1 and a sensor circuit 8. FIG. ホール素子駆動回路1およびセンサ回路8の動作を説明するための波形図である。6 is a waveform diagram for explaining operations of the Hall element drive circuit 1 and the sensor circuit 8. FIG. ホール素子駆動回路1およびセンサ回路8Aの構成図である。It is a block diagram of the Hall element drive circuit 1 and the sensor circuit 8A. ホール素子駆動回路1Aおよびセンサ回路8Bの構成図である。It is a block diagram of Hall element drive circuit 1A and sensor circuit 8B. ホール素子駆動回路1およびセンサ回路8Cの構成図である。It is a block diagram of the Hall element drive circuit 1 and the sensor circuit 8C. ホール素子駆動回路1およびセンサ回路8Cの動作を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the Hall element drive circuit 1 and the sensor circuit 8C.

以下、ホール素子駆動回路およびセンサ回路の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the Hall element drive circuit and the sensor circuit will be described with reference to the accompanying drawings.

最初に、ホール素子駆動回路およびセンサ回路の各構成について、図面を参照して説明する。   First, each configuration of the Hall element drive circuit and the sensor circuit will be described with reference to the drawings.

まず、図1に示すホール素子駆動回路としてのホール素子駆動回路1の構成について説明する。このホール素子駆動回路1は、信号切替部2、スイッチ部3および切替制御部4を備え、ホール素子5の第1の端子対5a,5cおよび第2の端子対5b,5dの任意の一方に対して電源部6からの駆動電流I1を切り替えて(ホール素子5への駆動電流I1の流通方向を切り替えて)供給可能に構成されている。   First, the configuration of the Hall element drive circuit 1 as the Hall element drive circuit shown in FIG. 1 will be described. The hall element drive circuit 1 includes a signal switching unit 2, a switch unit 3, and a switching control unit 4, and is provided on any one of the first terminal pair 5a, 5c and the second terminal pair 5b, 5d of the hall element 5. On the other hand, the drive current I1 from the power supply unit 6 is switched (the flow direction of the drive current I1 to the Hall element 5 is switched) and can be supplied.

このホール素子駆動回路1で駆動されるホール素子5は、平面視形状が例えば正方形や十文字形状のような上下と左右が対称な形状に形成されて、その四隅に上記の各端子対5a,5b,5c,5dが反時計回りまたは時計回り(本例では一例として反時計回り)に配設されている。このホール素子5は、第1の端子対5a,5cおよび第2の端子対5b,5dのうちの任意の一方の端子対に駆動電流I1が供給されている状態において、駆動電流I1が供給されていない他方の端子対間に、ホール素子5を通過する磁束の磁束密度に比例した電圧(以下、ホール電圧Vhともいう)を発生させる。   The hall element 5 driven by the hall element drive circuit 1 is formed in a shape in which the plan view has a symmetrical shape such as a square or a cross shape, and the above terminal pairs 5a and 5b are formed at the four corners. , 5c, 5d are arranged counterclockwise or clockwise (in this example, counterclockwise as an example). The Hall element 5 is supplied with the drive current I1 in a state where the drive current I1 is supplied to any one of the first terminal pair 5a, 5c and the second terminal pair 5b, 5d. A voltage proportional to the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the Hall element 5 (hereinafter also referred to as Hall voltage Vh) is generated between the other terminal pair that is not.

ただし、ホール素子5は、製造上のばらつきに起因して、磁束密度がゼロのときでも、他方の端子間に電圧値がほぼ一定のオフセット電圧Vosを発生させるという特性を有している。この特性を有するため、ホール素子5は、駆動電流I1が供給されていない端子対間から、ホール電圧Vhと共にオフセット電圧Vosを含む検出電圧Vdを出力する。以下では、この検出電圧Vdのうち、第1の端子対5a,5c間から出力されるものを第2検出電圧Vd2(=−Vh+Vos)と表記し、第2の端子対5b,5d間から出力されるものを第1検出電圧Vd1(=Vh+Vos)と表記する。   However, the Hall element 5 has a characteristic that an offset voltage Vos having a substantially constant voltage value is generated between the other terminals even when the magnetic flux density is zero due to manufacturing variations. Because of this characteristic, the Hall element 5 outputs the detection voltage Vd including the offset voltage Vos together with the Hall voltage Vh from between the terminal pair to which the drive current I1 is not supplied. In the following, the detection voltage Vd output from between the first terminal pair 5a, 5c is referred to as a second detection voltage Vd2 (= −Vh + Vos) and output from between the second terminal pair 5b, 5d. This is expressed as a first detection voltage Vd1 (= Vh + Vos).

この場合、電源部6は、定電圧直流電源または定電流直流電源で構成されて、ホール素子5に対して定電圧または定電流を出力する。本例では一例として、電源部6は、定電圧直流電源で構成されて、ホール素子5に対して定電圧V1を出力することで、ホール素子5に駆動電流I1を供給するが、電源部6を定電流直流電源で構成して、ホール素子5に対して定電流としての駆動電流I1を供給してもよい。   In this case, the power supply unit 6 is constituted by a constant voltage DC power supply or a constant current DC power supply, and outputs a constant voltage or a constant current to the Hall element 5. In this example, as an example, the power supply unit 6 is configured by a constant voltage DC power supply, and supplies the drive current I1 to the Hall element 5 by outputting the constant voltage V1 to the Hall element 5. May be configured by a constant current DC power supply, and a drive current I1 as a constant current may be supplied to the Hall element 5.

このホール素子駆動回路1は、駆動電流I1が第1の端子対5a,5cに供給されている状態のときに第2の端子対5b,5d間に生じる第1検出電圧Vd1、および駆動電流I1が第2の端子対5b,5dに供給されている状態のときに第1の端子対5a,5c間に生じる第2検出電圧Vd2を切り替えて出力可能に構成されている。また、ホール素子駆動回路1は、ホール素子5および後述する信号処理部7と共にセンサ回路8を構成する。   The Hall element drive circuit 1 includes a first detection voltage Vd1 generated between the second terminal pair 5b and 5d when the drive current I1 is supplied to the first terminal pair 5a and 5c, and the drive current I1. Is switched to and output the second detection voltage Vd2 generated between the first terminal pair 5a and 5c in a state in which is supplied to the second terminal pair 5b and 5d. The Hall element drive circuit 1 constitutes a sensor circuit 8 together with the Hall element 5 and a signal processing unit 7 described later.

具体的には、信号切替部2は、一例として4つのスイッチ(一例として単極双投スイッチ)11,12,13,14を備え、スイッチ11は、そのc接点がスイッチ部3を介して電源部6に接続され、そのa接点が第1の端子対5a,5cの一方の端子5aに接続され、かつそのb接点が第2の端子対5b,5dの一方の端子5dに接続されることで、電源部6とホール素子5との間に配設されている。また、スイッチ12は、そのc接点がホール素子駆動回路1の基準電位(グランドG)に接続され、そのa接点が第1の端子対5a,5cの他方の端子5cに接続され、かつそのb接点が第2の端子対5b,5dの他方の端子5bに接続されることで、基準電位(グランドG)とホール素子5との間に配設されている。   Specifically, the signal switching unit 2 includes four switches (single-pole double-throw switches as an example) 11, 12, 13, and 14 as an example, and the switch 11 has a c contact via the switch unit 3 as a power source. The contact a is connected to one terminal 5a of the first terminal pair 5a, 5c, and the contact b is connected to one terminal 5d of the second terminal pair 5b, 5d. Thus, it is disposed between the power supply unit 6 and the Hall element 5. The switch 12 has its c contact connected to the reference potential (ground G) of the Hall element drive circuit 1, its a contact connected to the other terminal 5c of the first terminal pair 5a, 5c, and b The contact is connected to the other terminal 5b of the second terminal pair 5b, 5d, so that it is disposed between the reference potential (ground G) and the Hall element 5.

また、スイッチ13は、そのc接点が後述する信号処理部7(具体的には、信号処理部7の一部を構成する差動増幅器21の非反転入力端子)に接続され、そのa接点が第2の端子対5b,5dの一方の端子5dに接続され、かつそのb接点が第1の端子対5a,5cの一方の端子5aに接続されることで、信号処理部7とホール素子5との間に配設されている。また、スイッチ14は、そのc接点が信号処理部7(具体的には、信号処理部7の一部を構成する差動増幅器21の反転入力端子)に接続され、そのa接点が第2の端子対5b,5dの他方の端子5bに接続され、かつそのb接点が第1の端子対5a,5cの他方の端子5cに接続されることで、信号処理部7とホール素子5との間に配設されている。これらの各スイッチ11〜14は、切替制御部4から出力される制御信号CLK1のHiレベル期間にa接点がc接点に接続され、制御信号CLK1のLowレベル期間にb接点がc接点に接続されるように制御される。   Further, the switch 13 is connected to the signal processing unit 7 (specifically, the non-inverting input terminal of the differential amplifier 21 that constitutes a part of the signal processing unit 7), and the contact c is connected to the switch 13. The signal processing unit 7 and the Hall element 5 are connected to one terminal 5d of the second terminal pair 5b, 5d and its b contact is connected to one terminal 5a of the first terminal pair 5a, 5c. Between the two. The switch 14 has a contact c connected to the signal processing unit 7 (specifically, the inverting input terminal of the differential amplifier 21 constituting a part of the signal processing unit 7), and the contact a is the second. The terminal 5b is connected to the other terminal 5b of the terminal pair 5b and 5d, and the contact b is connected to the other terminal 5c of the first terminal pair 5a and 5c, so that the signal processing unit 7 and the Hall element 5 are connected. It is arranged. Each of these switches 11 to 14 has the a contact connected to the c contact during the Hi level period of the control signal CLK1 output from the switching control unit 4, and the b contact connected to the c contact during the Low level period of the control signal CLK1. It is controlled so that

スイッチ部3は、一例として1つのスイッチ(一例として単極双投スイッチ)で構成されて、そのc接点がスイッチ11のc接点に接続され、そのa接点が電源部6の出力端子に接続され、かつそのb接点が基準電位(グランドG)に接続されることで、電源部6と信号切替部2との間に配設されている。スイッチ部3は、切替制御部4から出力される制御信号CLK2のHiレベル期間にa接点がc接点に接続され(電源部6からの駆動電流I1の信号切替部2への出力を許容するオン状態に移行され)、一方、制御信号CLK2のLowレベル期間にb接点がc接点に接続される(電源部6からの駆動電流I1の信号切替部2への出力を阻止(停止)するオフ状態に移行される)ように切替制御される。なお、スイッチ部3については、単極双投スイッチに代えて、単極単投スイッチを使用することもできる。この場合、スイッチ部3は、オン状態のときにスイッチ11のc接点を電源部6の出力端子に接続し、オフ状態のときにスイッチ11のc接点をオープン状態に移行させる。   The switch unit 3 is configured by one switch (single-pole double-throw switch as an example) as an example, the c contact is connected to the c contact of the switch 11, and the a contact is connected to the output terminal of the power supply unit 6. The b contact is connected to the reference potential (ground G), so that it is disposed between the power supply unit 6 and the signal switching unit 2. In the switch unit 3, the contact a is connected to the contact c during the Hi level period of the control signal CLK2 output from the switching control unit 4 (ON to allow output of the drive current I1 from the power supply unit 6 to the signal switching unit 2). On the other hand, the b-contact is connected to the c-contact during the low level period of the control signal CLK2 (the off state in which the output of the drive current I1 from the power supply unit 6 to the signal switching unit 2 is blocked (stopped)) Switching control to be performed). In addition, about the switch part 3, it can replace with a single pole double throw switch and can also use a single pole single throw switch. In this case, the switch unit 3 connects the c contact of the switch 11 to the output terminal of the power supply unit 6 when in the on state, and shifts the c contact of the switch 11 to the open state when in the off state.

切替制御部4は、4つの制御(切替)信号CLK1,CLK2,CLK3,CLK4を図2に示すタイミングで生成すると共に、制御信号CLK1については各スイッチ11,12,13,14に出力し、制御信号CLK2についてはスイッチ部3に出力し、制御信号CLK3については信号処理部7(具体的には、信号処理部7の一部を構成する後述のサンプルアンドホールド回路22)に出力し、かつ制御信号CLK4については信号処理部7(具体的には、信号処理部7の一部を構成する後述のサンプルアンドホールド回路23)に出力する。   The switching control unit 4 generates four control (switching) signals CLK1, CLK2, CLK3, and CLK4 at the timing shown in FIG. 2, and outputs the control signal CLK1 to the switches 11, 12, 13, and 14 for control. The signal CLK2 is output to the switch unit 3, and the control signal CLK3 is output to the signal processing unit 7 (specifically, a sample-and-hold circuit 22 described later that constitutes a part of the signal processing unit 7) and controlled. The signal CLK4 is output to the signal processing unit 7 (specifically, a sample-and-hold circuit 23 described later that constitutes a part of the signal processing unit 7).

本例では一例として、切替制御部4は、制御信号CLK1については、周波数が一定(例えば数十kHz(一例として40kHz))で、デューティ比が0.5のパルス信号として出力する。また、切替制御部4は、制御信号CLK2については、制御信号CLK1の周波数の2倍の周波数であって、制御信号CLK1のLowレベルの期間からHiレベルの期間への切り替わりタイミングを基準としてその直前の所定期間T1およびその直後の所定期間T2、並びにHiレベルの期間からLowレベルの期間への切り替わりタイミングを基準としてその直前の所定期間T3およびその直後の所定期間T4のみがLowレベルとなり、残りの期間がHiレベルとなるパルス信号として出力する。   In this example, as an example, the switching control unit 4 outputs the control signal CLK1 as a pulse signal having a constant frequency (for example, several tens of kHz (40 kHz as an example)) and a duty ratio of 0.5. Further, the switching control unit 4 has a frequency twice the frequency of the control signal CLK1 with respect to the control signal CLK2, and immediately before the switching timing from the Low level period to the Hi level period of the control signal CLK1. Only the predetermined period T3 immediately after that and the predetermined period T4 immediately after the predetermined period T1, and the predetermined period T2 immediately thereafter, and the switching timing from the Hi level period to the Low level period are set to the Low level. It is output as a pulse signal whose period becomes Hi level.

また、切替制御部4は、制御信号CLK3については、制御信号CLK1の周波数と同じ周波数であって、一例として、制御信号CLK1のHiレベル期間のほぼ中間のタイミングのみで所定時間(制御信号CLK1のHiレベルの期間よりも短い時間)だけHiレベルとなり、残りの期間がLowレベルとなるパルス信号として出力する。また、切替制御部4は、制御信号CLK4については、制御信号CLK1の周波数と同じ周波数であって、一例として、制御信号CLK1のLowレベル期間のほぼ中間のタイミングのみで所定時間(制御信号CLK1のHiレベルの期間よりも短い時間)だけHiレベルとなり、残りの期間がLowレベルとなるパルス信号として出力する。   Further, the switching control unit 4 has the same frequency as that of the control signal CLK1 with respect to the control signal CLK3. As an example, the switching control unit 4 has a predetermined time (control signal CLK1 of the control signal CLK1) only at an intermediate timing of the Hi level period of the control signal CLK1. It is output as a pulse signal that becomes Hi level only for a time shorter than the Hi level period, and becomes Low level during the remaining period. Further, the switching control unit 4 has the same frequency as that of the control signal CLK1 with respect to the control signal CLK4. As an example, the switching control unit 4 has a predetermined time (control signal CLK1 of the control signal CLK1) only at an intermediate timing of the Low level period of the control signal CLK1. It is output as a pulse signal that becomes Hi level only for a time shorter than the Hi level period, and becomes Low level during the remaining period.

次に、図1に示すセンサ回路としてのセンサ回路8の構成について説明する。このセンサ回路8は、上記のホール素子駆動回路1、上記のホール素子5、電源部6および信号処理部7を備え、ホール素子5を通過する磁束の磁束密度に比例した出力電圧(上記のオフセット電圧Vosを含まずに、上記のホール電圧Vhのみで構成される電圧)Voutを出力する。なお、電源部6については、センサ回路8の外部に設けることもできる。   Next, the configuration of the sensor circuit 8 as the sensor circuit shown in FIG. 1 will be described. The sensor circuit 8 includes the Hall element driving circuit 1, the Hall element 5, a power supply unit 6, and a signal processing unit 7, and an output voltage proportional to the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the Hall element 5 (the offset described above). The voltage Vout is output without including the voltage Vos and including only the Hall voltage Vh. The power supply unit 6 can also be provided outside the sensor circuit 8.

信号処理部7は、一例として、差動増幅器21、サンプルアンドホールド回路22,23および減算回路24を備え、第1検出電圧Vd1および第2検出電圧Vd2に基づいて、ホール素子5についてのオフセット電圧Vosをキャンセルするという信号処理を実行することにより、ホール電圧Vhを検出する。この場合、差動増幅器21は、その非反転入力端子がスイッチ13のc接点に接続され、その反転入力端子がスイッチ14のc接点に接続されている。一例として、差動増幅器21は、その増幅率が1倍に規定されることで、後述するようにしてスイッチ13,14を介して出力される第1検出電圧Vd1および第2検出電圧Vd2の一方の電圧(スイッチ13,14によって選択されている電圧)を第3検出電圧Vd3として出力する。   As an example, the signal processing unit 7 includes a differential amplifier 21, sample-and-hold circuits 22 and 23, and a subtraction circuit 24, and an offset voltage for the Hall element 5 based on the first detection voltage Vd1 and the second detection voltage Vd2. The Hall voltage Vh is detected by executing signal processing for canceling Vos. In this case, the differential amplifier 21 has its non-inverting input terminal connected to the c contact of the switch 13 and its inverting input terminal connected to the c contact of the switch 14. As an example, the differential amplifier 21 has an amplification factor of 1 so that one of the first detection voltage Vd1 and the second detection voltage Vd2 output via the switches 13 and 14 as will be described later. (The voltage selected by the switches 13 and 14) is output as the third detection voltage Vd3.

サンプルアンドホールド回路22は、第3検出電圧Vd3のうちの制御信号CLK3のHiレベル期間での電圧を検出・保持して、サンプリング電圧Vsh1として出力する。一方、サンプルアンドホールド回路23は、第3検出電圧Vd3のうちの制御信号CLK4のHiレベル期間での電圧を検出・保持して、サンプリング電圧Vsh2として出力する。   The sample and hold circuit 22 detects and holds the voltage of the third detection voltage Vd3 during the high level period of the control signal CLK3, and outputs it as the sampling voltage Vsh1. On the other hand, the sample and hold circuit 23 detects and holds the voltage of the third detection voltage Vd3 in the high level period of the control signal CLK4, and outputs it as the sampling voltage Vsh2.

減算回路24は、2つのサンプリング電圧Vsh1,Vsh2の差分を検出することにより、出力電圧Voutを出力する。本例では一例として、減算回路24は、差動増幅器24a、その反転入力端子および非反転入力端子に接続された入力抵抗24b,24c、非反転入力端子とグランドGとの間に接続された接地抵抗24d、および反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗24eを備えて構成されている。また、各入力抵抗24b,24cはそれぞれ同じ抵抗値に規定されている。また、接地抵抗24dおよび帰還抵抗24eも、それぞれ同じ抵抗値に規定されると共に、本例では一例として、入力抵抗24b,24cの抵抗値の1/2の抵抗値に規定されている。この構成により、減算回路24は、各サンプリング電圧Vsh1,Vsh2の差分を検出すると共に、この差分を帰還抵抗24eの抵抗値を入力抵抗24bの抵抗値で除算した値の増幅率(本例では一例として0.5)で増幅して出力電圧Voutとして出力する。   The subtraction circuit 24 outputs the output voltage Vout by detecting the difference between the two sampling voltages Vsh1 and Vsh2. In this example, as an example, the subtraction circuit 24 includes a differential amplifier 24a, input resistors 24b and 24c connected to its inverting input terminal and non-inverting input terminal, and a ground connected between the non-inverting input terminal and the ground G. The resistor 24d is provided with a feedback resistor 24e connected between the inverting input terminal and the output terminal. The input resistors 24b and 24c are defined to have the same resistance value. In addition, the ground resistance 24d and the feedback resistance 24e are respectively defined to have the same resistance value, and in this example, as an example, are defined to have a resistance value that is ½ of the resistance values of the input resistances 24b and 24c. With this configuration, the subtracting circuit 24 detects a difference between the sampling voltages Vsh1 and Vsh2, and an amplification factor (an example in this example) obtained by dividing the difference by the resistance value of the feedback resistor 24e by the resistance value of the input resistor 24b. As 0.5) and output as an output voltage Vout.

続いて、ホール素子駆動回路1およびセンサ回路8の動作について図面を参照して説明する。   Next, operations of the Hall element drive circuit 1 and the sensor circuit 8 will be described with reference to the drawings.

切替制御回路が、上記したタイミングで図2に示すように制御信号CLK1〜CLK4を出力している状態において、制御信号CLK1がLowレベルからHiレベルに切り替わり、期間A2(駆動電流I1を第2の端子対5b,5dに供給する第2切替状態に移行する期間)が終了して期間A1(駆動電流I1を第1の端子対5a,5cに供給する第1切替状態に移行する期間)が開始する際において、制御信号CLK1がLowレベルからHiレベルに切り替わるタイミングの前後の所定期間T1,T2では、制御信号CLK2は、Lowレベルに維持されている。このため、スイッチ部3は、制御信号CLK2により、c接点がb接点に接続されている状態に制御されていることから、電源部6から出力されている定電圧V1のスイッチ11への供給は停止されている(本例では、スイッチ11のc接点が、スイッチ部3を介してグランドGに接続されている)。   In the state where the switching control circuit outputs the control signals CLK1 to CLK4 as shown in FIG. 2 at the above timing, the control signal CLK1 is switched from the Low level to the Hi level, and the period A2 (the driving current I1 is changed to the second level). Period A1 (period of transition to the first switching state in which the drive current I1 is supplied to the first terminal pairs 5a and 5c) is started after the period of transition to the second switching state to be supplied to the terminal pairs 5b and 5d is completed. In this case, the control signal CLK2 is maintained at the Low level in the predetermined periods T1 and T2 before and after the timing when the control signal CLK1 switches from the Low level to the Hi level. For this reason, since the switch unit 3 is controlled by the control signal CLK2 so that the contact c is connected to the contact b, the constant voltage V1 output from the power supply unit 6 is supplied to the switch 11. Stopped (in this example, the contact c of the switch 11 is connected to the ground G via the switch unit 3).

これにより、スイッチ11,12は、駆動電流I1が供給されていない状態で、制御信号CLK1によってc接点がb接点に接続されている状態からc接点がa接点に接続される状態に切り替えられる。したがって、駆動電流I1が供給されている状態でスイッチ11,12の接点の接続状態を切り替える構成と比較して、接点の接続状態の切り替えの際に生じるスイッチングノイズが大幅に低減されている。また、スイッチ13,14もまた、制御信号CLK1によってc接点がb接点に接続されている状態からc接点がa接点に接続される状態に切り替えられる。   As a result, the switches 11 and 12 are switched from the state in which the c contact is connected to the b contact to the state in which the c contact is connected to the a contact by the control signal CLK1 in a state where the drive current I1 is not supplied. Therefore, compared with the configuration in which the connection state of the contacts of the switches 11 and 12 is switched while the drive current I1 is supplied, the switching noise generated when switching the contact state of the contacts is greatly reduced. The switches 13 and 14 are also switched from the state where the c contact is connected to the b contact by the control signal CLK1 to the state where the c contact is connected to the a contact.

図2に示すように、期間A1の開始直後から開始する所定期間T2が終了したときに、制御信号CLK2は、LowレベルからHiレベルに切り替わる。このため、スイッチ部3は、この制御信号CLK2により、c接点がa接点に接続される状態(電源部6からの定電圧V1がスイッチ部3を介してスイッチ11のc接点に供給される状態)に切り替えられる。これにより、制御信号CLK2のHiレベルの期間において、電源部6から、スイッチ部3、スイッチ11、ホール素子5の第1の端子対5a,5cおよびスイッチ12を経由してグランドGに至る電流経路が形成されて、この電流経路に駆動電流I1が流れる(つまり、ホール素子5の第1の端子対5a,5cに駆動電流I1が流れる)。このため、図2に示すように、この制御信号CLK2のHiレベルの期間において、ホール素子5の第2の端子対5b,5d間に第1検出電圧Vd1(=Vh+Vos)が発生し、この第1検出電圧Vd1は、スイッチ13,14を介して信号処理部7に出力される。   As shown in FIG. 2, when the predetermined period T2 starting immediately after the start of the period A1 ends, the control signal CLK2 switches from the Low level to the Hi level. For this reason, the switch unit 3 is in a state in which the c contact is connected to the a contact (the constant voltage V1 from the power supply unit 6 is supplied to the c contact of the switch 11 via the switch unit 3 by this control signal CLK2. ). Thus, a current path from the power supply unit 6 to the ground G via the switch unit 3, the switch 11, the first terminal pair 5 a and 5 c of the hall element 5 and the switch 12 during the high level period of the control signal CLK 2. Is formed, and the drive current I1 flows through this current path (that is, the drive current I1 flows through the first terminal pair 5a and 5c of the Hall element 5). Therefore, as shown in FIG. 2, the first detection voltage Vd1 (= Vh + Vos) is generated between the second terminal pair 5b and 5d of the Hall element 5 during the high level period of the control signal CLK2. The 1 detection voltage Vd1 is output to the signal processing unit 7 via the switches 13 and 14.

信号処理部7では、図2に示すように、まず、差動増幅器21が、この第1検出電圧Vd1を入力すると共に増幅して、第3検出電圧Vd3として各サンプルアンドホールド回路22,23に出力する。この期間A1では、制御信号CLK2のHiレベルの期間のほぼ中間のタイミングにおいて制御信号CLK3がHiレベルとなる。このため、サンプルアンドホールド回路22は、図2に示すように、入力されている第3検出電圧Vd3の電圧(Vh+Vos)をこの制御信号CLK3がHiレベルとなるタイミングで検出・保持して、サンプリング電圧Vsh1として出力する。   In the signal processing unit 7, as shown in FIG. 2, first, the differential amplifier 21 inputs and amplifies the first detection voltage Vd1, and the third detection voltage Vd3 is supplied to each of the sample and hold circuits 22 and 23. Output. In this period A1, the control signal CLK3 becomes Hi level at almost the intermediate timing of the Hi level period of the control signal CLK2. For this reason, as shown in FIG. 2, the sample and hold circuit 22 detects and holds the input voltage (Vh + Vos) of the third detection voltage Vd3 at the timing when the control signal CLK3 becomes Hi level, and performs sampling. Output as voltage Vsh1.

図2に示すように、制御信号CLK2は、その後、所定期間T3(期間A1の終了前に開始して期間A1が終了したときに終了する期間)が開始したときに、HiレベルからLowレベルに切り替わる。このため、スイッチ部3は、この制御信号CLK2により、c接点がb接点に接続される状態(スイッチ部3を介してスイッチ11のc接点がグランドGに接続される状態)に切り替えられる。これにより、ホール素子5の第1の端子対5a,5cへの駆動電流I1の供給が停止される。   As shown in FIG. 2, after that, the control signal CLK2 changes from the Hi level to the Low level when a predetermined period T3 (a period that starts before the period A1 ends and ends when the period A1 ends) starts. Switch. For this reason, the switch unit 3 is switched to a state in which the c contact is connected to the b contact (a state in which the c contact of the switch 11 is connected to the ground G via the switch unit 3) by the control signal CLK2. Thereby, the supply of the drive current I1 to the first terminal pair 5a, 5c of the Hall element 5 is stopped.

その後、図2に示すように、制御信号CLK1がHiレベルからLowレベルに切り替わり、期間A1が終了して期間A2が開始する。この制御信号CLK1がHiレベルからLowレベルに切り替わるタイミングの後の所定期間T4においても、所定期間T3から引き続いて、制御信号CLK2はLowレベルに維持されている。これにより、スイッチ11,12は、駆動電流I1が供給されていない状態で、制御信号CLK1によってc接点がa接点に接続されている状態からc接点がb接点に接続される状態に切り替えられる。したがって、駆動電流I1が供給されている状態でスイッチ11,12の接点の接続状態を切り替える構成と比較して、接点の接続状態の切り替えの際に生じるスイッチングノイズが大幅に低減されている。また、スイッチ13,14もまた、制御信号CLK1によってc接点がa接点に接続されている状態からc接点がb接点に接続される状態に切り替えられる。   After that, as shown in FIG. 2, the control signal CLK1 switches from the Hi level to the Low level, the period A1 ends, and the period A2 starts. Also in the predetermined period T4 after the timing when the control signal CLK1 switches from the Hi level to the Low level, the control signal CLK2 is maintained at the Low level following the predetermined period T3. As a result, the switches 11 and 12 are switched from the state in which the c contact is connected to the a contact to the state in which the c contact is connected to the b contact by the control signal CLK1 in a state where the drive current I1 is not supplied. Therefore, compared with the configuration in which the connection state of the contacts of the switches 11 and 12 is switched while the drive current I1 is supplied, the switching noise generated when switching the contact state of the contacts is greatly reduced. The switches 13 and 14 are also switched from the state where the c contact is connected to the a contact to the state where the c contact is connected to the b contact by the control signal CLK1.

図2に示すように、期間A2の開始直後から開始する所定期間T4が終了したときに、制御信号CLK2は、LowレベルからHiレベルに切り替わる。このため、スイッチ部3は、この制御信号CLK2により、c接点がa接点に接続される状態(電源部6からの定電圧V1がスイッチ部3を介してスイッチ11のc接点に供給される状態)に切り替えられる。これにより、制御信号CLK2のHiレベルの期間において、電源部6から、スイッチ部3、スイッチ11、ホール素子5の第2の端子対5b,5dおよびスイッチ12を経由してグランドGに至る電流経路が形成されて、この電流経路に駆動電流I1が流れる(つまり、ホール素子5の第2の端子対5b,5dに駆動電流I1が流れる)。このため、図2に示すように、この制御信号CLK2のHiレベルの期間において、ホール素子5の第1の端子対5a,5c間に第2検出電圧Vd2(=−Vh+Vos)が発生し、この第2検出電圧Vd2は、スイッチ13,14を介して信号処理部7に出力される。   As shown in FIG. 2, when the predetermined period T4 starting immediately after the start of the period A2 ends, the control signal CLK2 switches from the Low level to the Hi level. For this reason, the switch unit 3 is in a state in which the c contact is connected to the a contact (the constant voltage V1 from the power supply unit 6 is supplied to the c contact of the switch 11 via the switch unit 3 by this control signal CLK2. ). Thus, a current path from the power supply unit 6 to the ground G via the switch unit 3, the switch 11, the second terminal pair 5 b and 5 d of the hall element 5 and the switch 12 during the high level period of the control signal CLK 2. Is formed, and the drive current I1 flows through this current path (that is, the drive current I1 flows through the second terminal pair 5b and 5d of the Hall element 5). For this reason, as shown in FIG. 2, the second detection voltage Vd2 (= −Vh + Vos) is generated between the first terminal pair 5a and 5c of the Hall element 5 during the high level period of the control signal CLK2. The second detection voltage Vd2 is output to the signal processing unit 7 via the switches 13 and 14.

信号処理部7では、図2に示すように、差動増幅器21が、この第2検出電圧Vd2を入力すると共に増幅して、第3検出電圧Vd3として各サンプルアンドホールド回路22,23に出力する。この期間A2では、制御信号CLK2のHiレベルの期間のほぼ中間のタイミングにおいて制御信号CLK4がHiレベルとなる。このため、サンプルアンドホールド回路23は、図2に示すように、入力されている第3検出電圧Vd3の電圧(−Vh+Vos)をこの制御信号CLK4がHiレベルとなるタイミングで検出・保持して、サンプリング電圧Vsh2として出力する。   In the signal processing unit 7, as shown in FIG. 2, the differential amplifier 21 inputs and amplifies the second detection voltage Vd2, and outputs it to the sample and hold circuits 22 and 23 as the third detection voltage Vd3. . In this period A2, the control signal CLK4 becomes Hi level at a timing almost in the middle of the Hi level period of the control signal CLK2. Therefore, as shown in FIG. 2, the sample and hold circuit 23 detects and holds the input voltage (−Vh + Vos) of the third detection voltage Vd3 at the timing when the control signal CLK4 becomes Hi level. Output as the sampling voltage Vsh2.

図2に示すように、制御信号CLK2は、その後、所定期間T1(期間A2の終了前に開始して期間A2が終了したときに終了する期間)が開始したときに、HiレベルからLowレベルに切り替わる。このため、スイッチ部3は、この制御信号CLK2により、c接点がb接点に接続される状態(スイッチ部3を介してスイッチ11のc接点がグランドGに接続される状態)に切り替えられる。これにより、ホール素子5の第1の端子対5a,5cへの駆動電流I1の供給が停止される。   As shown in FIG. 2, after that, the control signal CLK2 changes from the Hi level to the Low level when a predetermined period T1 (a period that starts before the end of the period A2 and ends when the period A2 ends) starts. Switch. For this reason, the switch unit 3 is switched to a state in which the c contact is connected to the b contact (a state in which the c contact of the switch 11 is connected to the ground G via the switch unit 3) by the control signal CLK2. Thereby, the supply of the drive current I1 to the first terminal pair 5a, 5c of the Hall element 5 is stopped.

信号処理部7では、図2に示すように、減算回路24が、上記のようにして各サンプルアンドホールド回路22,23から出力されているサンプリング電圧Vsh1,Vsh2の差分(2×Vh)を検出すると共に増幅(0.5倍)して、出力電圧Vout(=Vh)として出力する。   In the signal processing unit 7, as shown in FIG. 2, the subtraction circuit 24 detects the difference (2 × Vh) between the sampling voltages Vsh1 and Vsh2 output from the sample and hold circuits 22 and 23 as described above. And amplify (0.5 times) and output as an output voltage Vout (= Vh).

その後、ホール素子駆動回路1および信号処理部7が上記の動作を繰り返すことにより、センサ回路8は、出力電圧Voutを制御信号CLK2の周期で更新しつつ出力する。   Thereafter, the Hall element drive circuit 1 and the signal processing unit 7 repeat the above operation, so that the sensor circuit 8 outputs the output voltage Vout while updating the output voltage Vout at the cycle of the control signal CLK2.

このように、このホール素子駆動回路1およびセンサ回路8では、電源部6と信号切替部2との間に配設されると共に電源部6からの駆動電流I1の信号切替部2への出力を許容するオン状態、および駆動電流I1の信号切替部2への出力を阻止するオフ状態のいずれか一方の状態に切替制御されるスイッチ部3を有し、切替制御部4は、スイッチ部3をオフ状態に移行させている期間(所定期間T1,T2を併せた期間、および所定期間T3,T4を併せた期間)にのみ信号切替部2に対する切替制御(第1切替状態から第2切替状態への切替制御、および第2切替状態から第1切替状態への切替制御)を実行する。   As described above, the Hall element drive circuit 1 and the sensor circuit 8 are arranged between the power supply unit 6 and the signal switching unit 2 and output the drive current I1 from the power supply unit 6 to the signal switching unit 2. The switching control unit 4 includes a switch unit 3 that is controlled to be switched to any one of an on state that is allowed and an off state that blocks output of the drive current I1 to the signal switching unit 2. Switching control (from the first switching state to the second switching state) for the signal switching unit 2 only during the period of transition to the off state (the period including the predetermined periods T1 and T2 and the period including the predetermined periods T3 and T4). Switching control and switching control from the second switching state to the first switching state).

したがって、このホール素子駆動回路1およびセンサ回路8によれば、駆動電流I1が供給されていない状態で、ホール素子駆動回路1の一部を構成する信号切替部2のスイッチ11,12を切り替える(駆動電流I1を供給する端子対を第1の端子対5a,5cおよび第2の端子対5b,5dの一方から他方に切り替える。つまり、ホール素子5に流す駆動電流I1の流通方向を切り替える)ことができるため、駆動電流I1が供給されている状態で切り替える構成と比較して、切り替えの際に生じるスイッチングノイズ(切替ノイズ)を大幅に低減することができる。また、所定期間T1,T2を併せた期間、および所定期間T3,T4を併せた期間において、ホール素子5への駆動電流I1の供給が停止されるため、その分だけホール素子5での消費電力、ひいてはセンサ回路8全体の消費電力を低減することができる。   Therefore, according to the Hall element drive circuit 1 and the sensor circuit 8, the switches 11 and 12 of the signal switching unit 2 constituting a part of the Hall element drive circuit 1 are switched in a state where the drive current I1 is not supplied ( The terminal pair for supplying the driving current I1 is switched from one of the first terminal pair 5a, 5c and the second terminal pair 5b, 5d to the other (that is, the flow direction of the driving current I1 flowing through the Hall element 5 is switched). Therefore, the switching noise (switching noise) generated at the time of switching can be greatly reduced as compared with the configuration in which switching is performed while the drive current I1 is supplied. Further, since the supply of the drive current I1 to the Hall element 5 is stopped in the period including the predetermined periods T1 and T2 and the period including the predetermined periods T3 and T4, the power consumption in the Hall element 5 is correspondingly reduced. As a result, the power consumption of the entire sensor circuit 8 can be reduced.

なお、上記の例では、非差動出力形の差動増幅器21を使用する信号処理部7を採用しているが、図3に示すセンサ回路8Aのように、差動出力形の差動増幅器21Aを使用する信号処理部7Aをホール素子駆動回路1と組み合わせる構成を採用することもできる。この構成の信号処理部7Aでは、同図に示すように、制御信号CLK3でサンプリング動作を実行する2つサンプルアンドホールド回路22a,22bと、制御信号CLK4でサンプリング動作を実行する2つサンプルアンドホールド回路23a,23bとが差動増幅器21Aの出力端子に接続される。なお、センサ回路8と同じ構成については同じ符号を付して重複する説明を省略する。   In the above example, the signal processing unit 7 using the non-differential output type differential amplifier 21 is employed. However, as in the sensor circuit 8A shown in FIG. 3, the differential output type differential amplifier is used. A configuration in which the signal processing unit 7A using 21A is combined with the Hall element drive circuit 1 can also be adopted. In the signal processing unit 7A having this configuration, as shown in the figure, two sample-and-hold circuits 22a and 22b that execute a sampling operation with a control signal CLK3 and two sample-and-holds that execute a sampling operation with a control signal CLK4. The circuits 23a and 23b are connected to the output terminal of the differential amplifier 21A. In addition, about the same structure as the sensor circuit 8, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

また、上記のホール素子駆動回路1では、図1,3に示すように、ホール素子5の端子対間から出力される第1検出電圧Vd1および第2検出電圧Vd2をスイッチ13,14で切り替えて、信号処理部7(7A)の1つの差動増幅器21(21A)に出力する構成を採用しているが、図4に示すセンサ回路8Bの信号処理部7Bのように、2つサンプルアンドホールド回路22,23のそれぞれの前段に専用の差動増幅器21,21が配設された信号処理部と組み合わせる場合には、同図に示すホール素子駆動回路1Aのように、スイッチ13,14を省く構成の信号切替部2Aを採用することもできる。なお、センサ回路8と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。   In the Hall element drive circuit 1, the first detection voltage Vd 1 and the second detection voltage Vd 2 output from between the terminal pairs of the Hall element 5 are switched by switches 13 and 14 as shown in FIGS. The signal output unit 7 (7A) outputs a single differential amplifier 21 (21A). However, as in the signal processing unit 7B of the sensor circuit 8B shown in FIG. When combined with a signal processing unit in which dedicated differential amplifiers 21 and 21 are provided in front of each of the circuits 22 and 23, the switches 13 and 14 are omitted as in the Hall element drive circuit 1A shown in FIG. A signal switching unit 2A having a configuration may be employed. In addition, about the structure same as the sensor circuit 8, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

また、図示はしないが、図3に示すセンサ回路8Aの信号処理部7Aのように、差動出力形の差動増幅器21Aを使用する構成においても、差動増幅器21Aを2つ使用することで、上記したホール素子駆動回路1Aと組み合わせて、センサ回路を構成することができる。   Although not shown, even in the configuration using the differential output type differential amplifier 21A as in the signal processing unit 7A of the sensor circuit 8A shown in FIG. 3, two differential amplifiers 21A are used. A sensor circuit can be configured in combination with the Hall element drive circuit 1A described above.

また、上記のセンサ回路8,8A,8Bの信号処理部7,7A,7Bでは、ホール素子5から出力される2つの第1検出電圧Vd1(=Vh+Vos),第2検出電圧Vd2(=−Vh+Vos)をサンプリングして得られた2つのサンプリング電圧Vsh1,Vsh2を減算回路24において減算することで、ホール素子5についてのオフセット電圧Vosをキャンセルするという信号処理を実行しているが、図5に示すセンサ回路8Cの信号処理部7Cのように、2つの第1検出電圧Vd1(=Vh+Vos),第2検出電圧Vd2(=−Vh+Vos)に対して、同期検波とフィルタリングという信号処理を実行することにより、出力電圧(上記のオフセット電圧Vosを含まずに、上記のホール電圧Vhのみで構成される電圧)Voutを出力する構成を採用することもできる。   Further, in the signal processing units 7, 7A, 7B of the sensor circuits 8, 8A, 8B, two first detection voltages Vd1 (= Vh + Vos) and second detection voltage Vd2 (= −Vh + Vos) output from the Hall element 5 are used. The signal processing of canceling the offset voltage Vos for the Hall element 5 is performed by subtracting the two sampling voltages Vsh1 and Vsh2 obtained by sampling (2) in the subtracting circuit 24, as shown in FIG. By performing signal processing such as synchronous detection and filtering on the two first detection voltages Vd1 (= Vh + Vos) and the second detection voltage Vd2 (= −Vh + Vos) as in the signal processing unit 7C of the sensor circuit 8C. , The output voltage (voltage including only the Hall voltage Vh, not including the offset voltage Vos) Vo It is also possible to adopt a configuration in which output a t.

以下、センサ回路8Cについて図5,6を参照して説明する。なお、センサ回路8と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Hereinafter, the sensor circuit 8C will be described with reference to FIGS. In addition, about the structure same as the sensor circuit 8, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

このセンサ回路8Cでは、切替制御部4は、4つの制御(切替)信号CLK1,CLK2,CLK5,CLK6を図6に示すタイミングで生成すると共に、制御信号CLK1については各スイッチ11,12,13,14に出力し、制御信号CLK2についてはスイッチ部3に出力し、制御信号CLK5については信号処理部7Cのサンプルアンドホールド回路22に出力し、制御信号CLK6については信号処理部7Cの後述する同期検波回路25に出力する。   In the sensor circuit 8C, the switching control unit 4 generates four control (switching) signals CLK1, CLK2, CLK5, and CLK6 at the timing shown in FIG. 6, and for the control signal CLK1, the switches 11, 12, 13, 14, the control signal CLK 2 is output to the switch unit 3, the control signal CLK 5 is output to the sample and hold circuit 22 of the signal processing unit 7 C, and the control signal CLK 6 is synchronized detection described later of the signal processing unit 7 C. Output to the circuit 25.

信号処理部7Cは、一例として、差動増幅器21、サンプルアンドホールド回路22、同期検波回路25およびフィルタ(ローパスフィルタ)26を備えている。この場合、サンプルアンドホールド回路22は、図5に示すように、上記した制御信号CLK3のHiレベルのタイミングおよび上記した制御信号CLK4のHiレベルのタイミングのそれぞれのタイミングにおいてHiレベルとなる制御信号CLK5に基づいて、差動増幅器21から出力される第3検出電圧Vd3の電圧を検出・保持して、図5に示すサンプリング電圧Vshとして出力する。   The signal processing unit 7C includes a differential amplifier 21, a sample and hold circuit 22, a synchronous detection circuit 25, and a filter (low-pass filter) 26 as an example. In this case, as shown in FIG. 5, the sample-and-hold circuit 22 controls the control signal CLK5 that becomes Hi level at each of the Hi level timing of the control signal CLK3 and the Hi level timing of the control signal CLK4. Based on the above, the voltage of the third detection voltage Vd3 output from the differential amplifier 21 is detected and held, and is output as the sampling voltage Vsh shown in FIG.

同期検波回路25は、一例として、サンプリング電圧Vshを入力すると共に−1倍のゲインで増幅してサンプリング電圧−Vsh(図5参照)として出力する増幅器25aと、2つのサンプリング電圧Vsh,−Vshを入力すると共に図6に示すタイミングの制御信号CLK6(サンプリング電圧Vsh,−Vshと同じ周波数で、かつサンプリング電圧Vshと同位相のクロック信号)に同期してこれらの電圧Vsh,−Vshを交互に切り替えて、検波信号Vdet(図6参照)として出力するスイッチ25bとを備えている。この場合、スイッチ25bは、同図に示すように、一例として、Hiレベルの期間ではサンプリング電圧Vshに切り替え、Lowレベルの期間ではサンプリング電圧−Vshに切り替えることで、検波信号Vdetを出力する。   As an example, the synchronous detection circuit 25 receives the sampling voltage Vsh, amplifies it with a gain of −1 and outputs it as a sampling voltage −Vsh (see FIG. 5), and two sampling voltages Vsh and −Vsh. These voltages Vsh and -Vsh are alternately switched in synchronization with the control signal CLK6 (clock signal having the same frequency as the sampling voltages Vsh and -Vsh and the same phase as the sampling voltage Vsh) at the timing shown in FIG. And a switch 25b that outputs the detection signal Vdet (see FIG. 6). In this case, as shown in the figure, for example, the switch 25b outputs the detection signal Vdet by switching to the sampling voltage Vsh during the Hi level period and switching to the sampling voltage −Vsh during the Low level period.

フィルタ26は、この検波信号Vdetを入力して平均化することで、出力電圧Voutを出力する。   The filter 26 inputs the detection signal Vdet and averages it to output the output voltage Vout.

ここで、図6に示すように、サンプルアンドホールド回路22から出力されるサンプリング電圧Vshは、サンプリングクロックとしての制御信号CLK5の周期で、その電圧値が、電圧値(Vh+Vos)からこの電圧値(Vh+Vos)と逆の極性の電圧値(−Vh+Vos)に、また電圧値(−Vh+Vos)から電圧値(Vh+Vos)に移行する信号である。また、サンプリング電圧−Vshは、サンプリング電圧Vshの逆の極性の信号である。また、スイッチ25bは、図6に示すように、一例として、サンプリング電圧Vshにおける電圧値(Vh+Vos)となる期間の波形、およびサンプリング電圧−Vshにおける電圧値(Vh−Vos)となる期間の波形を切り替えて、検波信号Vdetとして出力する。   Here, as shown in FIG. 6, the sampling voltage Vsh output from the sample and hold circuit 22 is a period of the control signal CLK5 as a sampling clock, and the voltage value is changed from the voltage value (Vh + Vos) to this voltage value (Vh + Vos). This is a signal that shifts to a voltage value (−Vh + Vos) having a polarity opposite to that of (Vh + Vos) and from a voltage value (−Vh + Vos) to a voltage value (Vh + Vos). The sampling voltage -Vsh is a signal having a polarity opposite to that of the sampling voltage Vsh. Further, as illustrated in FIG. 6, the switch 25 b has, as an example, a waveform during a period when the voltage value (Vh + Vos) at the sampling voltage Vsh and a waveform during a period when the voltage value (Vh−Vos) at the sampling voltage −Vsh are obtained. It switches and outputs as a detection signal Vdet.

これにより、検波信号Vdetは、制御信号CLK5の周期で、その電圧値が電圧値(Vh+Vos)から電圧値(Vh−Vos)に、また電圧値(Vh−Vos)から電圧値(Vh+Vos)に移行する信号となっている。したがって、この検波信号Vdetがフィルタ26によって平均化されることで、平均の電圧値が図6中において太線の破線で示されるように電圧Vhとなる出力電圧Voutに変換される。   As a result, the detection signal Vdet shifts from the voltage value (Vh + Vos) to the voltage value (Vh−Vos) and from the voltage value (Vh−Vos) to the voltage value (Vh + Vos) in the cycle of the control signal CLK5. Signal. Therefore, the detection signal Vdet is averaged by the filter 26, whereby the average voltage value is converted into the output voltage Vout that becomes the voltage Vh as shown by the bold broken line in FIG.

なお、図示はしないが、このセンサ回路8Cにおいても、上記したセンサ回路8Aのように、差動出力形の差動増幅器21Aを使用する構成を採用したり、上記したセンサ回路8Bのように、スイッチ13,14を省く構成を採用することもできる。   Although not shown, the sensor circuit 8C also employs a configuration using a differential output type differential amplifier 21A as in the sensor circuit 8A described above, or like the sensor circuit 8B described above. A configuration in which the switches 13 and 14 are omitted may be employed.

また、上記の例では、センサ回路8,8A,8B,8Cにホール素子5を一体的に配設する構成を採用しているが、ホール素子5を別体とするセンサ回路についても上記のホール素子駆動回路1を適用することができる。また、各スイッチ11〜14,25bおよびスイッチ部3については、メカニカルスイッチ、リレー、および半導体スイッチ(トランジスタやFETなど)を使用することができる。   In the above example, the Hall element 5 is integrally disposed in the sensor circuits 8, 8A, 8B, and 8C. However, the sensor circuit having the Hall element 5 as a separate member also has the above-described Hall. The element driving circuit 1 can be applied. Moreover, about each switch 11-14, 25b and the switch part 3, a mechanical switch, a relay, and a semiconductor switch (a transistor, FET, etc.) can be used.

1,1A ホール素子駆動回路
2,2A 信号切替部
3 スイッチ部
4 切替制御部
5 ホール素子
5a,5c 端子対
5b,5d 端子対
6 電源部
7,7A,7B,7C 信号処理部
8,8A,8B,8C センサ回路
I1 駆動電流
Vh ホール電圧
Vos オフセット電圧
1,1A Hall element drive circuit
2,2A signal switching part
3 Switch part
4 Switching control unit
5 Hall element 5a, 5c Terminal pair 5b, 5d Terminal pair
6 Power supply
7, 7A, 7B, 7C Signal processor
8, 8A, 8B, 8C Sensor circuit I1 Drive current Vh Hall voltage Vos Offset voltage

Claims (2)

第1の端子対および第2の端子対を有するホール素子に供給する駆動電流を出力する電源部と前記ホール素子との間に配設されて、前記駆動電流を前記第1の端子対に供給する第1切替状態、および前記駆動電流を前記第2の端子対に供給する第2切替状態のいずれか一方の切替状態に切替制御される信号切替部と、
前記信号切替部の前記第1切替状態から前記第2切替状態への移行、および当該第2切替状態から当該第1切替状態への移行を制御する切替制御部とを備えているホール素子駆動回路であって、
前記電源部と前記信号切替部との間に配設されると共に当該電源部からの前記駆動電流の当該信号切替部への出力を許容するオン状態、および当該駆動電流の当該信号切替部への出力を阻止するオフ状態のいずれか一方の状態に切替制御されるスイッチ部を有し、
前記切替制御部は、前記スイッチ部の前記オン状態から前記オフ状態への移行、および当該オフ状態から当該オン状態への移行を制御すると共に、当該スイッチ部を当該オフ状態に移行させている期間にのみ前記信号切替部に対する切替制御を実行するホール素子駆動回路。
Provided between the Hall element and a power supply unit that outputs a drive current to be supplied to a Hall element having a first terminal pair and a second terminal pair, and supplies the drive current to the first terminal pair A signal switching unit that is controlled to be switched to any one of a first switching state and a second switching state that supplies the driving current to the second terminal pair;
A hall element drive circuit comprising: a switching control unit that controls transition of the signal switching unit from the first switching state to the second switching state and transition from the second switching state to the first switching state. Because
An on-state that is disposed between the power supply unit and the signal switching unit and allows the drive current from the power supply unit to be output to the signal switching unit, and the drive current to the signal switching unit It has a switch part that is controlled to be switched to any one of the off states that block the output,
The switching control unit controls the transition of the switch unit from the on state to the off state, and the transition from the off state to the on state, and the switch unit is transitioned to the off state. A hall element driving circuit that executes switching control for the signal switching unit only.
請求項1記載のホール素子駆動回路と、前記第1切替状態のときに前記第2の端子対間に生じる第1検出電圧、および前記第2切替状態のときに前記第1の端子対間に生じる第2検出電圧を信号処理することにより、前記ホール素子についてのオフセット電圧がキャンセルされた当該ホール素子のホール電圧を検出する信号処理部とを備えているセンサ回路。   2. The Hall element drive circuit according to claim 1, a first detection voltage generated between the second terminal pair in the first switching state, and the first terminal pair in the second switching state. A sensor circuit comprising: a signal processing unit configured to detect a Hall voltage of the Hall element in which an offset voltage of the Hall element is canceled by performing signal processing on the generated second detection voltage.
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