JP2017106890A - 磁気センサ及び集積回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】オフセットが混ざった微弱な磁場検出信号から正確な磁場検出信号を取得する磁気センサを提供する。【解決手段】外部電源に接続される入力ポート1408と、磁気検出信号を生成するように構成された磁場検出回路1404と、磁気検出信号に応答して磁気センサの動作を制御するように構成された出力制御回路1406と、出力ポート1410と、を備え、磁場検出回路は、外部磁場を検出して検出信号を出力するように構成された磁気検知要素1420と、検出信号を増幅し、該検出信号から干渉を除去して処理済み検出信号を生成するように構成された信号処理要素1430と、処理済み検出信号を磁気検出信号に変換するように構成された変換要素と、を含み、出力制御回路は、少なくとも該磁気検出信号に応答して第1の状態及び第2の状態の少なくとも一方で動作するように制御するために使用される。【選択図】図4
Description
本教示は、回路技術の分野に関する。具体的には、本教示は磁気センサに関する。さらに、本教示は、永久磁石モータのためのドライバにも関する。
近代産業及び電子製品においては、磁場強度を誘導して電流、位置及び方向などの物理パラメータを測定するために磁気センサが広く応用されている。モータは、磁気センサの重要な応用分野である。磁気センサは、モータ内でロータ磁極位置センサとしての役割を果たすことができる。
一般に、磁気センサは、磁場検出信号を出力することしかできない。しかしながら、磁場検出信号は弱く、磁気センサのオフセットが混ざっており、正確な磁場検出信号を取得するのは難しい。
本教示は、磁気センサ及びその応用を提供する。本教示の実施形態によれば、磁気センサが、外部電源に接続される入力ポートと、磁気検出信号を生成するように構成された磁場検出回路と、磁気検出信号に応答して磁気センサの動作を制御するように構成された出力制御回路と、出力ポートとを備え、磁場検出回路は、外部磁場を検出して検出信号を出力するように構成された磁気検知要素と、検出信号を増幅し、検出信号から干渉を除去して処理済み検出信号を生成するように構成された信号処理要素と、処理済み検出信号を磁気検出信号に変換するように構成された変換要素とを含み、磁気検出信号は、磁気センサを少なくとも磁気検出信号に応答して第1の状態及び第2の状態の少なくとも一方で動作するように制御するために使用され、第1の状態において、出力ポートから磁気センサの外部に負荷電流が流れ、第2の状態において、外部から磁気センサの出力ポートに負荷電流が流れる。
いくつかの実施形態では、検出信号が、磁場信号及び偏差信号を含み、信号処理要素は、検出信号を、チョッパー周波数及びベースバンド周波数にそれぞれ対応する偏差信号と磁場信号とに分離するように構成された第1のチョッパースイッチと、偏差信号及び磁場信号を増幅し、増幅された偏差信号及び増幅された磁場信号をチョッパー周波数及びベースバンド周波数にそれぞれ切り換えるように構成されたチョッパー増幅器と、チョッパー周波数の偏差信号をフィルタ除去するように構成されたフィルタ回路とを含む。
いくつかの実施形態では、チョッパー増幅器が、第1の増幅器と、第2のチョッパースイッチとを含み、第1の増幅器は、第1のチョッパースイッチからの偏差信号及び磁場信号に対して1段目の増幅を行って増幅された偏差信号及び増幅された磁場信号をそれぞれ生成するように構成され、第2のチョッパースイッチは、増幅された偏差信号及び増幅された磁場信号をチョッパー周波数及びベースバンド周波数にそれぞれ切り換えるように構成される。
いくつかの実施形態では、第1の増幅器が、折り返しカスコード増幅器を含む。
いくつかの実施形態では、チョッパー増幅器が、第2のチョッパースイッチに直列に接続された第2の増幅器をさらに含み、第2の増幅器は、チョッパー周波数に切り換わった増幅された偏差信号、及びベースバンド周波数に切り換わった増幅された磁場信号に対して2段目の増幅を行うように構成される。
いくつかの実施形態では、信号処理要素が、チョッパー増幅器とフィルタ回路との間に結合されたサンプルホールド回路をさらに含み、サンプルホールド回路は、第1の差動信号対をクロックサイクルの前半中及び後半中にそれぞれサンプリングし、クロックサイクル中に2つのサンプリングされた差動信号対を出力するように構成される。
いくつかの実施形態では、フィルタ回路が、2つのサンプリングされた差動信号対に基づいて第2の差動信号対を計算するように構成された第1のフィルタを含む。
いくつかの実施形態では、フィルタ回路が、第2の差動信号対をさらに増幅し、偏差信号を除去して第3の差動信号対を生成するように構成された第2のフィルタをさらに含む。
いくつかの実施形態では、変換要素が、第3の差動信号対に基づいて決定された出力電圧を高電圧閾値と比較するように構成された第1の比較器と、出力電圧を低電圧閾値と比較するように構成された第2の比較器と、出力電圧が高電圧閾値よりも高い場合に第1の電圧を出力し、又は出力電圧が低電圧閾値よりも低い場合に第2の電圧を出力し、又は出力電圧が低電圧閾値と高電圧閾値との間に存在する場合に変換要素の出力を維持するように構成されたラッチ論理回路とを含み、第1の比較器及び第2の比較器は、フィルタ回路からの第3の差動信号対と差動信号対基準とを入力として取る。
いくつかの実施形態では、ラッチ論理回路が、磁場強度が予め設定した作用点に達した場合に第1の電圧を出力し、又は磁場強度が予め設定した解除点に達しなかった場合に第2の電圧を出力し、又は磁場強度が予め設定した解除点と予め設定した作用点との間に存在する場合に変換要素の出力を維持するように構成される。
いくつかの実施形態では、磁気センサが、入力ポートに結合されて磁場検出回路に電圧源を提供するように構成された整流回路と、磁気センサを、磁気検出信号に基づいて第1の状態及び第2の状態の少なくとも一方で動作するように制御するよう構成された出力制御回路とをさらに備え、出力制御回路は、出力ポートに結合して、第1の状態において出力ポートから磁気センサの外部に負荷電流を流すことができる第1の電流路を形成する第1のスイッチと、出力ポートに結合して、第2の状態において磁気センサの外部から出力ポートに負荷電流を流すことができる第2の電流路を形成する第2のスイッチとを含み、第1及び第2のスイッチは、磁気検出信号に基づいて第1及び第2電流路を選択的に作動させる。
いくつかの実施形態では、第1のスイッチがトランジスタであり、第2のスイッチがダイオード又はトランジスタのいずれかである。
本教示の別の実施形態によれば、磁気センサ用集積回路が、外部電源に接続される入力ポートと、出力ポートと、磁気検出信号を生成するように構成された磁場検出回路とを備え、磁場検出回路は、外部磁場を検出して、磁場信号と偏差信号とを含む検出信号を出力するように構成された磁気検知要素と、検出信号を増幅し、干渉を除去して処理済み検出信号を生成するように構成された信号処理要素と、処理済み検出信号を磁気検出信号に変換するように構成された変換要素とを含み、磁気検出信号は、磁気センサを少なくとも磁気検出信号に応答して第1の状態及び第2の状態の少なくとも一方で動作するように制御するために使用され、信号処理要素は、検出信号を、チョッパー周波数及びベースバンド周波数にそれぞれ対応する磁場信号と偏差信号とに分離するように構成された第1のチョッパースイッチと、磁場信号及び偏差信号を別個に増幅し、増幅された偏差信号及び増幅された磁場信号をチョッパー周波数及びベースバンド周波数にそれぞれ切り換えるように構成されたチョッパー増幅器と、チョッパー周波数に切り換わった偏差信号を除去するように構成されたフィルタ回路とを含む。
本教示の別の実施形態によれば、モータアセンブリが、交流(AC)電力を供給する外部電源に結合されたモータと、モータによって生じた磁場を検出するように構成された磁気センサと、検出された磁場に基づいて決定された磁気センサの動作状態に基づいてモータを制御するように構成された双方向スイッチとを備え、磁気センサは、磁場を検出し、検出した磁場に基づいて磁気検出信号を生成するように構成された磁場検出回路と、少なくとも磁気検出信号に応答して第1の状態又は第2の状態の少なくとも一方で動作するように磁気センサを制御するよう構成された出力制御回路をと含み、第1の状態において、磁気センサの外部から磁気センサ内に電流が流れ、第2の状態において、磁気センサから磁気センサの外部に電流が流れる。
本明細書で説明する方法、システム及び/又はプログラムを、例示的な実施形態の観点からさらに説明する。これらの例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。これらの実施形態は、図面の複数の図を通じて同様の構造を同じ参照数字によって示す非限定的な例示的実施形態である。
以下の詳細な説明では、関連する教示を完全に理解できるように数多くの具体的詳細を一例として示す。しかしながら、当業者には、このような詳細を伴わずに本教示を実施できることが明らかなはずである。その他の場合、周知の方法、手順、システム、構成要素及び/又は回路については、本教示の態様を不必要に曖昧にしないように、詳細を含まずに比較的高水準で説明している。
明細書及び特許請求の範囲における用語は、明記する意味以外にも、文脈において示唆又は暗示される微妙に異なる意味を有することができる。同様に、本明細書で使用する「1つの実施形態/例では」という表現は、必ずしも同じ実施形態について言及するものではなく、本明細書で使用する「別の実施形態/例では」という表現は、必ずしも異なる実施形態について言及するものではない。例えば、特許請求の範囲に記載する主題は、例示的な実施形態の全体的又は部分的な組み合わせを含むことが意図されている。
一般に、専門用語は、文脈における使用から少なくとも部分的に理解することができる。例えば、本明細書で使用する「及び」、「又は」、「及び/又は」などの用語は、このような用語が使用されている文脈に少なくとも部分的に依存できる様々な意味を含むことができる。通常、「又は」という用語は、A、B又はCのようにリストを関連付けるために使用されている場合、包括的な意味でのA、B及びC、並びに排他的な意味でのA、B又はCを意味することが意図されている。また、本明細書で使用する「1又は2以上」という用語は、少なくとも部分的に文脈に依存して、いずれかの特徴、構造又は特性を示すために単数形の意味で使用することも、或いは特徴、構造又は特性の組み合わせを示すために複数形の意味で使用することもできる。同様に、「1つの(英文不定冠詞)」及び「その(英文定冠詞)」などの用語も、少なくとも部分的に文脈に依存して、単数形の使用又は複数形の使用を伝えるものであると理解することができる。また、「〜に基づいて(based on)」という用語は、必ずしも排他的な一連の要因を伝えることを意図するものではなく、必ずしも明記していないさらなる要因が存在することもできると理解することができる。
本教示における磁気センサは、少なくとも1つの折り返しカスコード増幅器を使用する。折り返しカスコード増幅器は、微小入力信号を効率的に増幅して大きな利得を有することができる。また、折り返しカスコード増幅器は、優れた周波数持性を有するように構成され、超広周波数範囲に広がる信号を処理することができる。さらに、本教示の磁気センサは、追加のA/D変換設備を必要とせずに都市AC電源に直接接続することができる。従って、本教示は、様々な分野への磁気センサの実装を容易にする。さらに、磁場検出回路は、検出された磁場信号を効果的に増幅し、電圧を調整し、干渉信号をフィルタ処理することができる。従って、磁気センサは、外部磁場の極性に対して正確な信号を生成して電気ロータの動作を制御することができる。
以下の説明に部分的に示すさらなる新規の特徴は、以下の添付図面の検討時に当業者に部分的に明らかになり、或いは実例の製造又は動作によって把握することができる。本教示の新規の特徴は、後述する詳細な例に示す方法、手段及びこれらの組み合わせの様々な態様を実施又は使用することによって実現又は達成することができる。本明細書において以下で開示する磁気センサ、磁気センサに実装する信号処理方法、並びにこれらの磁気センサ及び信号処理方法を使用するモータは、限定するわけではないが、集積回路及びその他の回路の実装を含む、当業者に周知のいずれかの回路技術を用いて達成することができる。
図1は、本教示の実施形態による磁気センサの例示的な概略図である。この実施形態による磁気センサは、入力ポート1102と、磁場検出回路1104と、出力ポート1106とを含む。入力ポート1102は、外部電源に接続して磁場検出回路1104に電力を供給するように構成される。いくつかの実施形態では、外部電源が直流(DC)電源である。別の実施形態では、外部電源が交流(AC)電源である。磁場検出回路1104は、外部磁場を検出して磁場検出信号を生成するように構成される。そして、この磁場検出信号1106は、磁気センサ及びモータ、又は磁気センサを使用するあらゆる電気設備の動作状態を制御するように応用される。
磁場検出回路1104は、磁気検知要素1108と、信号処理要素1110と、変換要素1114とを含むことができる。磁気検知要素1108は、外部磁場を検知して第1の検出信号1120を出力するように構成される。磁気検知要素1108から出力される第1の検出信号1120は、少なくとも磁場信号及び偏差信号を含む。磁場信号は、磁気検知要素1108によって検知された外部磁場に関連する実際の磁気電圧信号を示す。偏差信号は、磁気検知要素1108内で継承されるバイアス信号である。
実際の磁気電圧信号は、少なくとも継承されたバイアス信号に干渉されることがあるので、信号処理要素1110は、受け取った第1の検出信号1120を増幅し、第1の検出信号1120から干渉信号を除去して第2の検出信号1122を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、信号処理要素1110が、少なくとも1つの折り返しカスコード増幅器1112を含むことができる。
変換要素1114は、第2の検出信号1122を磁場検出信号に変換し、出力ポート1106を介して磁場検出信号を出力するように構成される。いくつかの実施形態では、磁場検出信号が切り換え検出信号である。
図2は、本教示の実施形態による信号処理要素1110の例示的な概略図である。図1による信号処理要素1110は、第1のチョッパースイッチ(Z1)1202と、第1のチョッパー増幅器(IA)1204とを含む。第1のチョッパースイッチ1202は、ベースバンド周波数及びチョッパー周波数でそれぞれ搬送される偏差信号と磁場信号とを分離するように構成される。第1のチョッパー増幅器1204は、偏差信号及び磁場信号を増幅し、増幅された偏差信号及び磁場信号をそれぞれチョッパー周波数及びベースバンド周波数に切り換えて送信するように構成される。いくつかの実施形態では、チョッパー周波数が100KHzよりも高く、ベースバンド周波数が200Hzよりも低い。
いくつかの実施形態では、外部電源がAC電源である場合、ベースバンド周波数がAC電源の周波数に比例する。いくつかの実施形態では、ベースバンド周波数がAC電源の周波数の2倍である。
いくつかの実施形態では、信号処理要素1110が、チョッパー周波数を介して送信された偏差信号を除去するように構成された低域通過フィルタ(LPF)1206をさらに含むことができる。
この実施形態では、第1のチョッパースイッチ(Z1)1202、第1のチョッパー増幅器(IA)1204及び低域通過フィルタ(LPF)1206の入力及び出力の各々を単一の線で示している。図2は、説明目的のものであると理解されたい。本教示は、限定を意図したものではない。第1のチョッパースイッチ(Z1)1202、第1のチョッパー増幅器(IA)1204及び低域通過フィルタ(LPF)1206の入力及び出力の各々は、1又は2以上の入力/出力信号とすることができる。いくつかの実施形態では、第1のチョッパースイッチ(Z1)1202、第1のチョッパー増幅器(IA)1204及び低域通過フィルタ(LPF)1206の入力及び出力の各々が、1対又は2対以上の差動信号を含む。
図3Aは、本教示の実施形態によるチョッパー増幅器1204の例示的な概略図である。図2における第1のチョッパー増幅器(IA)1204は、第1の増幅器(A1)1302及び第2のチョッパースイッチ(Z2)1304を含む。第1の増幅器(A1)1302は、第1のチョッパースイッチ(Z1)1202からの偏差信号及び磁場信号の1段目の増幅を行うように構成される。いくつかの実施形態では、第1の増幅器(A1)1302が、1112などの少なくとも1つの折り返しカスコード増幅器を用いて実装される。第2のチョッパースイッチ(Z2)1304は、増幅された偏差信号及び磁場信号をそれぞれチョッパー周波数及びベースバンド周波数に切り換えて送信するように構成される。
図3Bは、本教示の別の実施形態によるチョッパー増幅器1204の例示的な概略図である。図示の実施形態によれば、図2の第1のチョッパー増幅器(IA)1204が、第1の増幅器(A1)1302及び第2のチョッパースイッチ(Z2)1304に加えて第2の増幅器(A2)1306を含む。第2の増幅器(A2)1306は、第2のチョッパースイッチ(Z2)1304からの偏差信号及び磁場信号の2段目の増幅をさらに行うように構成される。いくつかの実施形態では、第2のチョッパースイッチ(Z2)1304が、一段増幅器に基づいて実装される。
図3Bの第1の増幅器(A1)1302、第2のチョッパースイッチ(Z2)1304及び第2の増幅器(A2)1306の接続は、説明目的のものであると理解されたい。本教示は、限定を意図したものではない。いくつかの実施形態では、第2の増幅器(A2)1306を、第1の増幅器(A1)1302と第2のチョッパースイッチ(Z2)1304との間に配置することもできる。
図4は、本教示の別の実施形態による磁気センサの例示的な概略図である。この例示的な実施形態による磁気センサは、入力ポート1408と、整流回路1402と、磁場検出回路1404と、出力制御回路1406と、出力ポート1410とを含む。この実施形態の入力ポート1408は、外部電源に接続する一対の入力ポート1408A及び1408Bを含む。いくつかの実施形態では、入力ポート1408が、外部電源に直列に接続することができる。さらに他の実施形態では、入力ポート1408が、外部電源に並列に接続することができる。
整流回路1402は、全波整流器ブリッジ及び電圧調整器(図示せず)に基づいて実装することができる。全波整流器ブリッジは、AC電源からのAC信号をDC信号に変換するように構成することができる。電圧調整器は、DC信号を事前設定範囲内に調整するように構成することができる。整流回路1402は、磁場検出回路1404及び出力制御回路1406に調整済みDC信号を供給する。
この図示の実施形態では、磁場検出回路1404が、ホール検出器1420と、第1のチョッパースイッチ1422と、第1のチョッパー増幅器1424と、サンプルホールド回路1426と、フィルタ回路1428と、比較回路1430とを含む。ホール検出器1420は、整流回路1402に接続して磁場信号を検出し、検出した磁場信号を第1のチョッパースイッチ1422に出力する。第1のチョッパースイッチ1422は、図2に示す第1のチョッパースイッチ1202と同じ機能を果たすように構成される。第1のチョッパースイッチ1422は、第1の差動信号対{P1、N1}を第1のチョッパー増幅器1424に出力する。
第1のチョッパー増幅器1424は、図3Bに示す第1のチョッパー増幅器に基づいて実装することができる。従って、第1のチョッパー増幅器1424は、第1の増幅器(A1)1302と、第2のチョッパースイッチ(Z2)1304と、第2の増幅器(A2)1306とを含む。第1の増幅器(A1)1302は、受け取った第1の差動信号対{P1、N1}の1段目の増幅を行う。第2のチョッパースイッチ(Z2)1304は、クロックサイクルの前半に増幅差動信号{P1、N1}を直接出力し、クロックサイクルの後半に増幅差動信号{P1、N1}を切り換えて出力するように構成される。第2のチョッパースイッチ(Z2)1304は、第2の差動信号対{P2、N2}を出力する。第2の差動信号対{P2、N2}は、第2の増幅器(A2)1306によってさらに増幅した後でサンプルホールド回路1426に出力することができる。
サンプルホールド回路1426は、クロックサイクルの前半中及び後半中に図4の第1のチョッパー増幅器1424からそれぞれ出力された第2の増幅差動信号対{P2、N2}をサンプリングするように構成される。サンプルホールド回路1426の出力は、2つの差動信号対{P2A、N2A}及び{P2B、N2B}を含み、{P2A、N2A}の対はクロックサイクルの前半中に出力され、{P2B、N2B}の対はクロックサイクルの後半中に出力される。
フィルタ回路1428は、2つの差動信号対{P2A、N2A}及び{P2B、N2B}から偏差信号を除去し、差動信号{P2A、N2A}及び{P2B、N2B}を増幅して、比較回路1430に第3の差動信号{P3、N3}を出力するように構成される。
比較回路1430は、第3の差動信号対{P3、N3}を基準電圧信号の対と比較し、比較結果に基づいて外部磁場の極性を決定するように構成される。比較回路1430は、決定された外部磁場の極性を示す磁場検出信号を生成して出力制御回路1406に出力する。いくつかの実施形態では、磁場検出信号が切り換え磁場検出信号である。
出力制御回路1406は、決定された外部磁場の極性に応じた状態で動作するように磁気センサを制御するよう構成される。磁気センサは、複数の状態で動作することができる。例えば、第1の状態は、磁気センサの内部から出力ポート1410を介して外部に負荷電流が流れるシナリオに対応することができ、第2の状態は、磁気センサの外部から出力ポート1410を介して内部に負荷電流が流れるシナリオに対応することができる。いくつかの実施形態では、磁気センサが、出力ポート1410を電流が流れない第3の状態で動作することもできる。
通常、実際の磁気電圧信号は非常に小さい。例えば、一般には1ミリボルト未満である。しかしながら、ホール検出器1420によって生成される偏差信号はこれよりも高いことが多く、例えば約10ミリボルトである。本教示は、偏差信号を除去して実際の磁気電圧信号を増幅することにより、磁気センサを使用するモータ又はいずれかの電気設備に動作可能レベルの実際の磁気電圧信号を供給できるようにすることを目的とする。いくつかの実施形態では、磁場検出回路1404への電圧供給が約2.5Vのレベルである。ホール検出器1420によって出力された検出信号は、第1のチョッパースイッチ1422、第1のチョッパー増幅器1424、サンプルホールド回路1426及びフィルタ回路1428を通過する際に、元々の電力利得の1000〜2000倍に、好ましくは元々の電力利得の1600倍などの、これらの間のどこかの倍率に増幅することができる。この結果、検出される実際の磁気電圧信号は、磁場検出回路1404に供給される電圧レベルの約半分になるように増幅される。いくつかの実施形態では、第1のチョッパー増幅器1424が、フィルタ回路1428の利得よりも大きな利得を達成するように構成される。例えば、第1のチョッパー増幅器1424によって達成される利得を50とし、フィルタ回路1428によって達成される利得を32とすることができる。
図5は、本教示の実施形態による整流回路1402の例示的な概略図である。図5に示す実施形態によれば、整流回路1402を実装するために、第1のダイオード1502と、第2のダイオード1504と、第3のダイオード1506と、第4のダイオード1508とを含む全波整流器ブリッジが使用され、電圧調整器は、調整ダイオード1520を含む。第1のダイオード1502と第2のダイオード1504は直列に接続される。第3のダイオード1506と第4のダイオード1508も直列に接続される。第1のダイオード1502の陰極及び第2のダイオード1504の陽極は、電圧VAC+を供給する入力ポート1408Aに接続するように構成される。第3のダイオード1506の陰極及び第4のダイオード1508の陽極は、電圧VAC−を供給する入力ポート1408Bに接続するように構成される。調整ダイオード1502の陽極は、第1のダイオード1502及び第3のダイオード1506の陽極に接続するとともに、接地にさらに接続されるように構成される。調整ダイオード1520の陰極は、共に電圧VDDに接続する第2のダイオード1504及び第4のダイオード1508の陰極に接続する。
図6は、本教示の実施形態によるホール検出器1420及び第1のチョッパースイッチの例示的な回路図である。図示の実施形態によれば、図6では、ホール検出器1420と第1のチョッパースイッチ1422とが単一回路として統合されている。ホール検出器1420は、4つの接続ポート1602、1604、1606及び1608を有するホール検出回路基板を含む。接続ポート1602及び1606が互いに反対側に配置され、接続ポート1604及び1608が互いに反対側に配置される。第1のチョッパースイッチ1422は、4つのスイッチ1610、1612、1614及び1616を含む。スイッチ1610は、接続ポート1602及び1608を交互に電源VCCに接続するように制御し、スイッチ1612は、制御接続ポート1604及び1606を交互に接地に接続するように制御する。スイッチ1614は、接続ポート1602及び1608を交互に差動信号P1を出力するように制御し、スイッチ1616は、接続ポート1604及び1606を交互に差動信号N1を出力するように制御する。いくつかの実施形態では、ホール検出器1420及び第1のチョッパースイッチ1422が、接続ポート1602及び1608の一方が電源VCCに接続した時に、接続ポート1602及び1608の他方が差動信号P1を出力するように構成される。同時に、接続ポート1604及び1606の一方が接地に接続した時には、接続ポート1604及び1606の他方が差動信号N1を出力する。例えば、接続ポート1602が電源VCCに接続し、接続ポート1606が接地に接続した時には、接続ポート1608及び1604が、第1の差動信号対{P1、N1}を出力する。これとは別に、接続ポート1608が電源VCCに接続し、接続ポート1604が接地に接続した時には、接続ポート1602及び1606が、第1の差動信号対{P1、N1}を出力する。
いくつかの実施形態では、電源VCCを、整流回路1402の出力に対して電圧降下及び電圧調整を行うことによって実現される定電圧源とすることができる。他の実施形態では、電源VCCを定電流源とすることもできる。
いくつかの実施形態では、スイッチ1610、1612、1614及び1616の各々が、高電圧伝導又は低電圧伝導であるように構成された一対のスイッチを含む。このようなスイッチ対の各々は、相補的クロック信号の対によって制御することができる。ホール検出器1420及び第1のチョッパースイッチ1422は、同じ周波数の2つの相補的クロック信号対をスイッチ1610、1612、1614及び1616にそれぞれ供給することによって第1の差動信号対{P1、N1}を生成することができる。
図7に、図6の回路図による例示的な信号出力を示す。信号CK1は、クロック信号を示す。信号Vosは、ホール検出器1420内で継承される偏差信号を示す。一般に、信号Vosは、ホール検出器1420の物理的特性に依存する。Vin及び−Vinは、クロック信号CK1の前半中及び後半中にそれぞれ第1のチョッパースイッチ1422によって出力される実際の磁場電圧信号を示す。実際の磁場電圧信号は、偏差信号によって引き起こされる干渉を伴わない、外部磁場に関連する理想的な磁場電圧信号である。クロック信号CK1の前半中及び後半中に第1のチョッパースイッチ1422によって出力される実際の磁場電圧信号は、同じ振幅及び反対の極性を有する。Voutは、偏差信号Vosと重ね合わせた又は組み合わせた実際の磁場電圧信号Vin又は−Vinである第1のチョッパースイッチ1422の出力を示す。第1のチョッパースイッチ1422は、実際の磁場電圧信号Vin又は−Vinと偏差信号Vosとを分離して、これらをそれぞれチョッパー周波数及びベースバンド周波数に切り換える。いくつかの実施形態では、チョッパー周波数がクロック信号CK1の周波数であり、ベースバンド周波数が外部磁場の極性変化周波数である。
図8は、本教示の実施形態によるフィルタ回路1428の例示的な回路図である。図4に示すフィルタ回路1428は、第1のフィルタ(F1)1802及び第2のフィルタ(F2)1804を含むことができる。第1のフィルタ(F1)1802は、偏差信号を除去するために、サンプルホールド回路1426から出力された2つの信号対{P2A、P2B}及び{N2A、N2B}の各々に1段目の追加を適用するように構成される。第1のフィルタ(F1)1802は、1段目の追加処理後の信号に対して1段目の利得増幅を行うようにさらに構成することができる。第2のフィルタ(F2)1804は、第1のフィルタ(F1)1802からの出力信号に2段目の追加及び/又は2段目の利得増幅を適用して第3の差動信号対{P3、N3}を生成するように構成することができる。第1のフィルタ(F1)1802の利得は、第2のフィルタ(F2)1804の利得よりも小さくなるように構成することができる。例えば、第1のフィルタ(F1)1802の利得は4であり、第2のフィルタ(F2)1804の利得は8である。
上述したフィルタ回路1428の線図は説明目的のものであると理解されたい。本教示は、限定を意図したものではない。フィルタ回路1428は、図8に示すフィルタよりも多くの又は少ないフィルタを含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルタ回路1428が、1つのフィルタのみを含むこともできる。しかしながら、この状況では、この唯一のフィルタを、より良い利得を達成するために大きな抵抗を有するように構成する必要がある。
図9は、本教示の実施形態による比較回路1430の例示的な回路図である。図4の比較回路1430は、図1のA/D変換要素1114と同じ機能を果たすことができる。この実施形態では、比較回路1430を、第1の比較器(C1)1902と、第2の比較器(C2)1904と、ラッチ論理回路(S)1906とを含む遅延比較器とすることができる。第1の比較器(C1)1902への入力は、第3の差動信号対{P3、N3}と、高電圧信号をVh、低電圧信号をVlとする基準電圧対{Vh、Vl}とを含む。第2の比較器(C2)1904への入力は、基準電圧対{Vh、Vl}が逆の極性で接続されていることを除いて第1の比較器(C1)1902に入力されるものと同じ信号対を含む。第1の比較器(C1)1902は、フィルタ1408からの出力電圧V1(V1=P3−N3)と、高電圧閾値Rh(Rh=Vh−Vl)とを計算するように構成される。第1の比較器(C1)1902は、出力電圧V1を高電圧閾値Rhと比較する。V1>Rhである場合、第1の比較器(C1)1902はハイを出力し、V1<Rhである場合、第1の比較器(C1)1902はローを出力する。第2の比較器(C2)1904は、フィルタ1408からの出力電圧V1を低電圧閾値Rl(Rl=Vl−Vh)と比較するように構成される。V1>Rlである場合、第2の比較器(C2)1904はハイを出力し、V1<Rlである場合、第2の比較器(C2)1904はローを出力する。RhはRlよりも大きいので、V1>Rhの場合にはV1>Rlであり、第1の比較器(C1)1902及び第2の比較器(C2)1904は、いずれもハイを出力する。V1<Rlの場合にはV1<Rhであり、第1の比較器(C1)1902及び第2の比較器(C2)1904は、いずれもローを出力する。Rl<V1<Rhである場合、第1の比較器(C1)1902はローを出力し、第2の比較器(C2)1904はハイを出力する。第1の比較器(C1)1902及び第2の比較器(C2)1904からの比較結果は、ラッチ論理回路(S)1906に送られる。ラッチ論理回路(S)1906は、比較結果に基づいて電圧信号を生成するように構成される。この電圧信号は、磁気センサの動作状態を制御するためにさらに出力制御回路1406に送られる。以下、ラッチ論理回路(S)1906が比較結果に基づいてどのように電圧信号を生成するかについての詳細を説明する。
図10は、本教示の実施形態による磁場の極性を求めるための例示的な概略図である。ラッチ論理回路(S)1906は、第1の比較器(C1)1902及び第2の比較器(C2)1904から比較結果を受け取り、フィルタ回路1428の出力電圧V1が出力電圧Rhよりも大きいことが比較結果によって示される場合には、シンク電流状態への変化を示す第1の信号を生成する。ラッチ論理回路(S)1906は、第1の比較器(C1)1902及び第2の比較器(C2)1904から比較結果を受け取り、フィルタ回路1428の出力電圧がRl未満であることが比較結果によって示される場合には、ソース電流状態への変化を示す第2の信号を生成する。ラッチ論理回路(S)1906は、第1の比較器(C1)1902及び第2の比較器(C2)1904から受け取り、フィルタ回路1428の出力電圧V1がRl<V1<Rhを満たすことが比較結果によって示される場合には、状態の変化がないことを示す第3の信号を生成する。いくつかの実施形態では、第1の電圧が、外部磁場が第1の極性を表すことを示し、第2の電圧が、外部磁場が第2の極性を表すことを示す。
図10には、いくつかの実施形態において、外部磁場の磁場強度が作用点Bopに達した時には比較回路1430が第1の信号を生成し、外部磁場の磁場強度が解除点Brp未満の時には比較回路1430が第2の信号を生成することを示している。外部磁場の磁場強度が作用点Bopと解除点Brpの間に存在する時には、比較回路1430はそのままの電流出力であり続ける。
図11に、本教示の実施形態によるクロックサイクルにおける例示的な信号出力を示す。図11(A)に示すように、第1の差動信号対{P1、N1}は第1のチョッパースイッチ1422の出力であり、第2の差動信号対{P2、N2}は第1のチョッパー増幅器1424の出力であり、第3の差動信号対{P3、N3}はフィルタ回路1428の出力である。{P1A、N1A}は、クロックサイクルの前半中に第1のチョッパースイッチ1422から出力される差動信号対であり、{P1B、N1B}は、クロックサイクルの後半中に第1のチョッパースイッチ1422から出力される差動信号対である。{P2A、N2A}は、クロックサイクルの前半中に第1のチョッパー増幅器1424から出力される差動信号対であり、{P2B、N2B}は、クロックサイクルの後半中に第1のチョッパー増幅器1424から出力される差動信号対である。
上述したように、Voutは、偏差信号Vosと重ね合わせた実際の磁場電圧信号Vin又は−Vinである第1のチョッパースイッチ1422の出力を示す。別の態様では、Voutが、同じ振幅及び反対の極性を有する第1の差動信号対{P1、N1}間の差分を示す。従って、P1A、P1B、N1A及びN1Bは、以下の方程式によって表される。
(1)
(1)
図4の第1のチョッパー増幅器1424が、図3Bに示す実施形態を実装する場合、第1のチョッパー増幅器1424は、第1の増幅器(A1)1302と、第2のチョッパースイッチ(Z2)1304と、第2の増幅器(A2)1306とを含む。第1の差動信号対{P1、N1}は、第1の増幅器(A1)1302を通過した後に差動信号{P1’、N1’}に増幅される。クロックサイクルの前半中及び後半中における{P1’、N1’}、及びこの信号のそれぞれの成分は、以下の方程式によって表される。
(2)
(2)
Aは、第1の増幅器(A1)1302の増幅利得を示す。Voffは、ホール検出器1420によって生じる偏差信号Vosと、第1の増幅器(A1)1302によって生じる偏差信号とを含む、第1の増幅器(A1)1302によって出力される偏差信号を示す。説明を目的として、以下の本明細書の説明からは係数A及び1/2を無視する。
第2のチョッパースイッチ(Z2)1304は、クロックサイクルの前半中には増幅差動信号{P1、N1}を直接出力し、クロックサイクルの後半中には増幅差動信号{P1、N1}を切り換えて出力し、第2のチョッパースイッチ(Z2)1304からの出力は、クロックサイクルの各半分において2つの成分を含む。サンプルホールド回路1426を通過した後には、以下の方程式によって表される4つの成分{P2A、P2B、N2A、N2B}がフィルタ回路1428に入力される。
(3)
(3)
上記の方程式に示すように、第3の差動信号対{P3、N3}における偏差信号は、フィルタ回路1428によって除去される。従って、第3の差動信号対{P3、N3}は、実際の磁場電圧信号しか含まない。
図11(B)には、第1のチョッパースイッチ(例えば、図2の1202)後に、実際の磁場電圧信号Vin及び偏差信号Voffが、クロック信号の周波数である400kHzのチョッパー周波数及び100Hzのベースバンド周波数にそれぞれ分離されることを示す。第2のチョッパースイッチ(例えば、図3A、図3Bの1304)後、実際の磁場電圧信号Vin及び偏差信号Voffは、ベースバンド周波数及びチョッパー周波数にそれぞれ切り換わる。その後、フィルタ回路(例えば、図2の1206)の後に、偏差信号Voffはフィルタ除去される。磁気センサを、同期モータを制御するように実装する場合、外部磁場を、極性変化周波数がAC電源周波数の2倍である永久モータ磁場とすることができる。50Hz又は60Hzの都市AC電源を用いて同期モータに電力が供給される場合、ベースバンド周波数は、100Hz又は120Hzである。実際の磁場電圧信号及び偏差信号は、複数のチョッパースイッチ及び増幅器を通過した後に、超広周波数範囲に分離される。従って、本教示において実装するチョッパー増幅器は、超広周波数範囲に対応するように構成される。
図12は、本教示の実施形態による出力制御回路1406の例示的な回路図である。図示の実施形態による出力制御回路1406は、第1のスイッチ2202及び第2のスイッチ2204を含む。第1のスイッチ2202は、出力ポート1410に結合されて第1の電流路を形成し、第2のスイッチ2204は、出力ポート1410に結合されて第2の電流路を形成する。電流は、第1及び第2の電流路を逆方向に流れる。第1のスイッチ2202及び第2のスイッチ2204は、磁気検出信号によって選択的に接続されるように制御される。いくつかの実施形態では、第1のスイッチ2202がトランジスタであり、第2のスイッチ2204がダイオード又はトランジスタのいずれかである。
いくつかの実施形態では、第1のスイッチ2202が低電圧通過部として構成され、第2のスイッチ2204が高電圧通過部として形成される。第1のスイッチ2202及び第2のスイッチ2204の制御端部は、磁気検出回路1404の出力に接続される。第1のスイッチ2202の出力及び第2のスイッチ2204の入力は、いずれも出力ポート1410に接続される。第1のスイッチ2202の入力は、例えばDC電源又は整流回路1402からの出力VDDなどの高電圧端部2206に接続することができ、第2のスイッチ2204の出力は、例えば接地などの低電圧端部2208に接続することができる。磁気検出回路1404の出力が低電圧信号である場合、第1のスイッチ2202が接続されて、第2のスイッチ2204が切断される。この結果、高電圧端部2206から第1のスイッチ2202に負荷電流が流入し、出力ポート1410を介して流出する。磁気検出回路1404の出力が高電圧信号である場合、第2のスイッチ2204が接続されて、第1のスイッチ2202が切断される。この結果、出力ポート1410から第2のスイッチ2204に負荷電流が流入し、低電圧端部2208を介して流出する。
図13は、本教示の別の実施形態による出力制御回路の例示的な回路図である。図示の実施形態による出力制御回路1406は、第1のスイッチ2302及び第2のスイッチ2304を含む。第1のスイッチ2302は、高電圧通過部として構成され、第2のスイッチ2304は、一方向ダイオードとして構成される。第1のスイッチ2302の制御端部及び第2のスイッチ2304の陰極は、いずれも磁気検出回路1404の出力に接続される。いくつかの実施形態では、第1のスイッチ2302の制御端部が、抵抗2308を介して磁気検出回路1404の出力に接続される。第1のスイッチ2302の入力は、整流回路1402(図4を参照)の出力に接続することができる。第1のスイッチ2302の出力及び第2のスイッチの陽極は、いずれも出力ポート1410に接続される。図12に示す実施形態と同様に、第1のスイッチ2302は、出力ポート1410に結合して第1の電流路を形成し、第2のスイッチ2304は、出力ポート1410に結合して第2の電流路を形成する。電流は、第1の電流路及び第2の電流路を逆方向に流れる。磁気検出回路1404の出力が高電圧信号である場合、第1のスイッチ2302が接続されて、第2のスイッチ2304が切断される。この結果、高電圧端部2306から第1のスイッチ2302に負荷電流が流入し、出力ポート1410を介して流出する。磁気検出回路1404の出力が低電圧信号である場合、第2のスイッチ2304が接続されて、第1のスイッチ2302が切断される。この結果、出力ポート1410から第2のスイッチ2304に負荷電流が流入する。
図14は、本教示のさらに別の実施形態による出力制御回路の例示的な回路図である。図示の実施形態による出力制御回路1406は、一方向スイッチ2402及び抵抗2404を含む。一方向スイッチ2402は、磁場検出回路1404と出力ポート1410との間に接続されて第1の電流路を形成し、抵抗2404は、磁場検出回路1404と出力ポート1410との間に接続されて第2の電流路を形成し、電流は、第1の電流路及び第2の電流路を逆方向に流れる。磁気検出回路1404の出力が高電圧信号である場合、一方向スイッチ2402が接続されて、磁場検出回路1404の出力端子から一方向スイッチ2402を通って出力ポート1410に負荷電流が流れる。磁気検出回路1404の出力が低電圧信号である場合、一方向スイッチ2402が切断されて、出力ポート1410から抵抗2404を通って磁場検出回路1404の出力端子に負荷電流が流れる。
本教示の磁気センサは、追加のA/D変換設備を必要とせずに都市AC電源に直接接続することができる。従って、本教示は、様々な分野への磁気センサの実装を容易にする。さらに、磁場検出回路は、検出された磁場信号を効果的に増幅し、電圧を調整し、干渉信号をフィルタ処理することができる。従って、磁気センサは、外部磁場の極性に対して正確な信号を生成して電気ロータの動作を制御することができる。
図15は、本教示に従って構成した磁気センサを組み込んだモータ2500の例示的な概略図である。このモータは、AC電源2502と、モータ2504と、磁気センサ2508と、双方向スイッチ2510とを含む。いくつかの実施形態では、モータ2500が、磁気センサ2508への供給前にAC電源2502のレベルを低下させるように構成された電圧降下回路2506をさらに含むことができる。磁気センサ2508の出力Poutは、双方向スイッチ2510の制御端部に電気的に接続される。
いくつかの実施形態では、AC電源2502が正の半周期で動作し、磁気センサ2508内の磁場検出回路1404によって外部磁場が第1の極性を示すと判断された場合、磁気センサ2508が、双方向スイッチ2510に駆動電流を出力するように構成される。これとは別に、AC電源2502が負の半周期で動作し、磁気センサ2508内の磁場検出回路1404によって外部磁場が第1の極性とは逆の第2の極性を示すと判断された場合、磁気センサ2508内の出力制御回路1406が、双方向スイッチ2510に駆動電流を出力するように磁気センサ2508を制御するよう構成される。AC電源2502が負の半周期で動作し、磁気センサ2508内の磁場検出回路1404によって外部磁場が第1の極性を示すと判断された場合、或いはAC電源2502が正の半周期で動作し、磁気センサ2508内の磁場検出回路1404によって外部磁場が第2の極性を示すと判断された場合、磁気センサ2508内の出力制御回路1406は、双方向スイッチ2510に駆動電流を出力しないように磁気センサ2508を制御するようさらに構成される。
磁気センサ2508が、図5に示す整流回路及び図12に示す出力制御回路を使用する実施形態では、図12の第1のスイッチ2202の入力端子が、図5のブリッジ全波整流器の電圧出力VDDに接続するように構成され、第2のスイッチ2204の出力が、接地に接続するように構成される。AC電源2502が正の半周期で動作し、磁場検出回路1404が低電圧を出力する場合、第1のスイッチ2202が接続され、第2のスイッチが切断されて、AC電源2502、モータ2504、VAC+、磁気センサ2508及び双方向スイッチ2510を通過する方向に電流が流れる。磁気センサ2508内では、ブリッジ全波整流器の電圧出力及び第1のスイッチ2202に電流が流れる。いくつかの実施形態では、磁気センサ2508の前に電圧降下回路2506内を電流が流れる。AC電源2502が負の半周期で動作し、磁場検出回路1404が高電圧を出力する場合、第1のスイッチ2202が切断され、第2のスイッチが接続されて、AC出力電源2502、双方向スイッチ2510、磁気センサ2508及びモータ2504を通過する逆方向に電流が流れる。磁気センサ2508内では、第2のスイッチ2204、ブリッジ全波整流器の接地出力、第1のダイオード1502及びVAC+に電流が流れる。AC電源2502が正の半周期で動作し、磁場検出回路1404が高電圧を出力する場合、或いはAC電源2502が負の半周期で動作し、磁場検出回路1404が低電圧を出力する場合、第1のスイッチ2202及び第2のスイッチ2204がいずれも切断される。この結果、磁気センサ2508のPoutには駆動電流が流れない。
図16は、本教示に従って構成した磁気センサを組み込んだ同期モータ2600の例示的な概略図である。同期モータ2600は、ステータと、ステータに対して回転するように構成されたロータ2602とを含む。ステータは、ステータコア2604と、ステータコアに巻き回されるように構成されたステータ巻線2612とを含む。ステータコア2604は、鉄、鋳鉄、電炉鋼及びシリコンなどのいずれかの軟磁性材料で作製することができる。ロータ2602は、AC電源に直列に接続している場合、AC電源の周波数をfとし、ロータ2602の極対の数をpとする60f/p(毎分回転数rpm)の一定速度で回転するように構成される。
ステータコア2604は、一対の対向する磁極部分2608A及び2608Bを含むように構成される。一対の対向する磁極部分(2608A、2608B)の各々は、例えば磁極弧面2610A及び2610Bなどの磁極弧面を含む。ロータ2602の表面は、これらの磁極弧面(2608A、2608B)に対向し、間に空隙2606を形成する。いくつかの実施形態では、ロータ2602とステータとの間の空隙2606の大部分が均一であり、不均一な空隙領域がほんのわずかしかない。いくつかの実施形態では、磁極面(2610A及び2610B)の各々が、例えば2614などの始動溝を含むようにさらに構成される。磁極弧面(2610A、2610B)は、始動溝の領域を除いてロータ2602と同心状である。始動溝の構成は、内部的に不均一な磁場を形成する。さらに、始動溝の構成は、ロータ2602の静止時に、ロータ2602の極線S1を磁極部分2608A及び2608Bの中心極線S2に対して確実に傾斜させる。このような構成では、モータのオン毎にロータ2602が始動トルクを有することができる。この実施形態では、ロータ2602の極線S1が、ロータ2602の2つの磁極間の分離境界であり、中心極線S2が、対向する磁極部分2608A及び2608Bの中心を通過する。ステータ及びロータ2602は、いずれも2つの磁極を有するように形成される。
本教示による出力制御回路1406は、双方向スイッチ2510を、AC電源2502の極性及び外部磁場の極性に基づいて接続状態と切断状態との間で切り替わるように制御するとともに、ステータコイル2612の作動状態をさらに制御する。これにより、ステータによって生じる磁場がロータ2602の磁場位置と協調して、ロータを単一方向に回転するように駆動し、従ってモータが作動毎に一定の回転方向を有することが確実になる。
従って、本開示の実施形態によれば、応用装置がさらに提供される。この応用装置は、交流電力によって駆動するモータと、電気モータに直列に電気的に接続された双方向伝導スイッチと、上記の実施形態のうちのいずれか1つによる磁気センサ集積回路とを含む。磁気センサ集積回路の出力ポートは、双方向伝導スイッチの制御端に電気的に接続される。任意に、この応用装置は、ポンプ、ファン、家庭用電化製品及び車両などとすることができ、例えば家庭用電化製品は、洗濯機、食洗機、レンジフード及び換気扇などとすることができる。
上述した例は説明目的のものであると理解されたい。本教示は、限定を意図したものではない。ステータ及びロータ2602は、4つ又は6つの磁極などの異なる磁極を有するように構成することもできる。また、ステータ及びロータ2602は、互いに対して異なる磁極を有することもできる。
当業者であれば、本教示を様々に修正及び/又は強化することができると認識するであろう。例えば、上述した様々な構成要素の実装は、ハードウェア装置で具体化することができるが、例えば既存のサーバーへの導入などのソフトウェアのみの解決策として実装することもできる。また、本明細書で開示したホストノード及びクライアントノードのユニットは、ファームウェア、ファームウェア/ソフトウェアの組み合わせ、ファームウェア/ハードウェアの組み合わせ、又はハードウェア/ファームウェア/ソフトウェアの組み合わせとして実装することができる。
以上、最良の形態と考えられるもの及び/又はその他の例について説明したが、これらには様々な修正を行うことができ、本明細書で開示した主題は、様々な形態及び実例で実装することができ、本教示は数多くの用途に応用することができ、本明細書ではその一部しか説明していないと理解されたい。以下の特許請求の範囲では、本教示の真の範囲に含まれるありとあらゆる応用、修正及び変形について特許を請求することが意図されている。
Claims (11)
- 磁気センサであって、
外部電源に接続される入力ポートと、
磁気検出信号を生成するように構成された磁場検出回路と、
前記磁気検出信号に応答して前記磁気センサの動作を制御するように構成された出力制御回路と、
出力ポートと、
を備え、前記磁場検出回路は、
外部磁場を検出して検出信号を出力するように構成された磁気検知要素と、
前記検出信号を増幅し、該検出信号から干渉を除去して処理済み検出信号を生成するように構成された信号処理要素と、
前記処理済み検出信号を前記磁気検出信号に変換するように構成された変換要素と、
を含み、前記磁気検出信号は、前記磁気センサを少なくとも該磁気検出信号に応答して第1の状態及び第2の状態の少なくとも一方で動作するように制御するために使用され、
前記第1の状態において、前記出力ポートから前記磁気センサの外部に負荷電流が流れ、
前記第2の状態において、前記外部から前記磁気センサの前記出力ポート内に負荷電流が流れる、
ことを特徴とする磁気センサ。 - 前記検出信号は、磁場信号及び偏差信号を含み、
前記信号処理要素は、
前記検出信号を、チョッパー周波数及びベースバンド周波数にそれぞれ対応する前記偏差信号と前記磁場信号とに分離するように構成された第1のチョッパースイッチと、
前記偏差信号及び前記磁場信号を増幅し、該増幅された偏差信号及び該増幅された磁場信号を前記チョッパー周波数及び前記ベースバンド周波数にそれぞれ切り換えるように構成されたチョッパー増幅器と、
前記チョッパー周波数の前記偏差信号をフィルタ除去するように構成されたフィルタ回路と、
を含む、
請求項1に記載の磁気センサ。 - 前記チョッパー増幅器は、
第1の増幅器と、
第2のチョッパースイッチと、
を含み、
前記第1の増幅器は、前記第1のチョッパースイッチからの前記偏差信号及び前記磁場信号に対して1段目の増幅を行って前記増幅された偏差信号及び前記増幅された磁場信号をそれぞれ生成する折り返しカスケード増幅器を含み、
前記第2のチョッパースイッチは、前記増幅された偏差信号及び前記増幅された磁場信号を前記チョッパー周波数及び前記ベースバンド周波数にそれぞれ切り換えるように構成される、
請求項2に記載の磁気センサ。 - 前記チョッパー増幅器は、前記第2のチョッパースイッチに直列に接続された第2の増幅器をさらに含み、
前記第2の増幅器は、前記チョッパー周波数に切り換わった前記増幅された偏差信号、及び前記ベースバンド周波数に切り換わった前記増幅された磁場信号に対して2段目の増幅を行うように構成される、
請求項3に記載の磁気センサ。 - 前記信号処理要素は、前記チョッパー増幅器と前記フィルタ回路との間に結合されたサンプルホールド回路をさらに含み、
前記サンプルホールド回路は、第1の差動信号対をクロックサイクルの前半中及び後半中にそれぞれサンプリングし、前記クロックサイクル中に2つのサンプリングされた差動信号対を出力するように構成される、
請求項2に記載の磁気センサ。 - 前記フィルタ回路は、前記2つのサンプリングされた差動信号対に基づいて第2の差動信号対を計算するように構成された第1のフィルタと、前記第2の差動信号対をさらに増幅し、前記偏差信号を除去して第3の差動信号対を生成するように構成された第2のフィルタとをさらに含む、
請求項5に記載の磁気センサ。 - 前記変換要素は、
前記第3の差動信号対に基づいて決定された出力電圧を高電圧閾値と比較するように構成された第1の比較器と、
前記出力電圧を低電圧閾値と比較するように構成された第2の比較器と、
前記出力電圧が前記高電圧閾値よりも高い場合に第1の電圧を出力し、又は前記出力電圧が前記低電圧閾値よりも低い場合に第2の電圧を出力し、又は前記出力電圧が前記低電圧閾値と前記高電圧閾値との間に存在する場合に前記変換要素の出力を維持するように構成されたラッチ論理回路と、
を含み、
前記第1の比較器及び前記第2の比較器は、前記フィルタ回路からの第3の差動信号対と差動信号対基準とを入力として取る、
請求項2に記載の磁気センサ。 - 前記ラッチ論理回路は、磁場強度が予め設定した作用点に達した場合に第1の電圧を出力し、又は前記磁場強度が予め設定した解除点に達しなかった場合に第2の電圧を出力し、又は前記磁場強度が前記予め設定した解除点と前記予め設定した作用点との間に存在する場合に前記変換要素の出力を維持するように構成される、
請求項6に記載の磁気センサ。 - 前記入力ポートに結合されて前記磁場検出回路に電圧源を提供するように構成された整流回路と、
前記磁気センサを、前記切り換え検出信号に基づいて前記第1の状態及び前記第2の状態の少なくとも一方で動作するように制御するよう構成された出力制御回路と、
をさらに備え、前記出力制御回路は、
前記出力ポートに結合して、前記第1の状態において前記負荷電流を前記出力ポートから前記磁気センサの外部に流すことができる第1の電流路を形成する第1のスイッチと、
前記出力ポートに結合して、前記第2の状態において前記負荷電流を前記磁気センサの外部から前記出力ポートに流すことができる第2の電流路を形成する第2のスイッチと、
を含み、前記第1及び第2のスイッチは、前記切り換え検出信号に基づいて前記第1及び第2電流路を選択的に作動させる、
請求項1に記載の磁気センサ。 - 磁気センサ用集積回路であって、
外部電源に接続される入力ポートと、
出力ポートと、
磁気検出信号を生成するように構成された磁場検出回路と、
を備え、前記磁場検出回路は、
外部磁場を検出して、磁場信号と偏差信号とを含む検出信号を出力するように構成された磁気検知要素と、
前記検出信号を増幅し、干渉を除去して処理済み検出信号を生成するように構成された信号処理要素と、
前記処理済み検出信号を前記切り換え検出信号に変換するように構成された変換要素と、
を含み、前記切り換え検出信号は、前記磁気センサを少なくとも該切り換え検出信号に応答して第1の状態及び第2の状態の少なくとも一方で動作するように制御するために使用され、
前記信号処理要素は、
前記検出信号を、チョッパー周波数及びベースバンド周波数にそれぞれ対応する磁場信号と偏差信号とに分離するように構成された第1のチョッパースイッチと、
前記磁場信号及び前記偏差信号を別個に増幅し、該増幅された偏差信号及び該増幅された磁場信号を前記チョッパー周波数及び前記ベースバンド周波数にそれぞれ切り換えるように構成されたチョッパー増幅器と、
前記チョッパー周波数に切り換わった前記偏差信号を除去するように構成されたフィルタ回路と、
を含み、前記信号処理要素は、折り返しカスコード増幅器を含む、
ことを特徴とする磁気センサ用集積回路。 - モータアセンブリであって、
交流電力によって駆動するモータと、
請求項1から9のいずれか1項に記載の磁気センサ、又は請求項10に記載の磁気センサ用集積回路と、
を備えることを特徴とするモータアセンブリ。
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