JP2017181409A

JP2017181409A - 制御回路および制御システム

Info

Publication number: JP2017181409A
Application number: JP2016071857A
Authority: JP
Inventors: 田中　健; Takeshi Tanaka; 健田中; 徳▲くん▼ 高; De Kung Gao
Original assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】外部磁場を検出するための磁気センサを提供する。【解決手段】第１磁気抵抗素子と、第１磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する第１磁場発生装置とを備える磁気センサの駆動を制御する制御装置であって、第１磁場発生装置にバイアス磁場を発生させることにより、第１磁気抵抗素子の状態を、予め定められた磁気感度を有する第１状態から、第１状態と異なる磁気感度を有する第２状態に変更する制御装置を提供する。また、磁気センサと、制御装置とを備える制御システムを提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、制御回路および制御システムに関する。

従来、外部磁場を検出する磁気センサにおいて、外部磁場に応じて互いに逆方向に変化する２つの磁気抵抗素子を用いてばらつきを低減することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１特開２００６−１０５６９３号公報

しかしながら、従来の磁気センサは、２つの磁気抵抗素子の抵抗値のミスマッチによるオフセットを除去することができない。

本発明の第１の態様においては、第１磁気抵抗素子と、第１磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する第１磁場発生装置とを備える磁気センサの駆動を制御する制御装置であって、第１磁場発生装置にバイアス磁場を発生させることにより、第１磁気抵抗素子の状態を、予め定められた磁気感度を有する第１状態から、第１状態と異なる磁気感度を有する第２状態に変更する制御装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、磁気センサと、制御装置とを備える制御システムを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

磁気センサ１００の構成の一例を示す。磁気センサ１００の断面図の一例を示す。磁気抵抗素子１０の磁気抵抗特性の一例を示す。実施例１に係る制御システム３００の構成の一例を示す。実施例２に係る制御システム３００の構成の一例を示す。実施例３に係る制御システム３００の構成の一例を示す。実施例４に係る制御システム３００の構成の一例を示す。実施例４に係る磁気センサ１００の断面図の一例を示す。実施例５に係る制御システム３００の構成の一例を示す。実施例６に係る制御システム３００の構成の一例を示す。実施例７に係る制御システム３００の構成の一例を示す。実施例８に係る制御システム３００の構成の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、磁気センサ１００の構成の一例を示す。本例の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１０および第１磁場発生装置２１を備える。磁気抵抗素子１０は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２を備える。本明細書において、第１方向〜第３方向の直交する３方向をＸ、Ｙ、Ｚ軸で示し、磁気センサ１００のＸＹ平面の平面視（Ｚ軸方向から見た平面視）を示す。

第１磁気抵抗素子１１は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第１磁気抵抗素子１１は、Ｙ軸方向に延伸して形成される。本例の第１磁気抵抗素子１１は、平面視で、中心軸ｃ１に対称な形状を有する。第１磁気抵抗素子１１は、ＸＹ平面上に形成される。本例の第１磁気抵抗素子１１は、Ｘ軸方向に感磁軸を有する。

第２磁気抵抗素子１２は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第２磁気抵抗素子１２は、Ｙ軸方向に延伸して形成される。本例の第２磁気抵抗素子１２は、平面視で、中心軸ｃ２に対称な形状を有する。第２磁気抵抗素子１２は、ＸＹ平面上に形成される。本例の第２磁気抵抗素子１２は、Ｘ軸方向に感磁軸を有する。即ち、第２磁気抵抗素子１２は、第１磁気抵抗素子１１の感磁軸と平行な感磁軸を有する。

また、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、対称軸ｓに対して対称に形成される。第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、それぞれの中心軸ｃ１，ｃ２の間に間隔ｄ１を置いて配置される。中心軸ｃ１、ｃ２の間隔ｄ１は、少なくとも０より大きい値に設定される。

第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、平板状であることが好ましい。本例の第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の形状は矩形である。但し、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の形状は、矩形に限らず、どのような形状であってもよく、例えば、四角形、正方形、平行四辺形、台形、三角形、円形、楕円形のいずれであってもよい。

磁気抵抗素子１０は、１軸方向の入力磁場を感知して抵抗値が変化する。磁気抵抗素子１０は、一例において、予め定められた一方向の磁気を検出する巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子である。また、磁気抵抗素子１０は、１軸方向の磁場にのみ感知して抵抗値を変化させる素子であれば、ＧＭＲ素子に限られない。よって、磁気抵抗素子１０は、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：ＴｕｎｎｅｌＭａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子又は異方性磁気抵抗（ＡＭＲ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ−Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子であってもよい。

第１磁気抵抗素子１１は、複数の磁気抵抗素子を有してよい。即ち、第１磁気抵抗素子１１は、１つの磁気抵抗素子で構成される場合に限らず、２つ以上の磁気抵抗素子をメタル配線で接続して形成されてよい。例えば、第１磁気抵抗素子１１は、Ｙ軸方向に一列に並べられた複数の磁気抵抗素子からなる。また、第１磁気抵抗素子１１は、複数の列を成すように、Ｙ軸方向に並べられた複数の磁気抵抗素子で構成されてよい。但し、第１磁気抵抗素子１１が有する複数の磁気抵抗素子は、感磁軸が一致していることが好ましい。第２磁気抵抗素子１２も第１磁気抵抗素子１１と同様に、複数の磁気抵抗素子を有してよい。

第１磁場発生装置２１は、バイアス磁場Ｂ_Ｖを発生する。第１磁場発生装置２１は、発生させたバイアス磁場Ｂ_Ｖを第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に印加する。第１磁場発生装置２１は、バイアス磁場Ｂ_Ｖを発生させ、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の磁気感度を変調する。磁気感度を変調するとは、バイアス磁場Ｂ_Ｖを磁気抵抗素子１０に印加することにより、磁気抵抗素子１０の状態を第１状態から第２状態に変更することを指す。

第１状態および第２状態は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の磁気感度がそれぞれ異なる状態を示す。

第１状態とは、第１磁場発生装置２１がバイアス磁場Ｂ_Ｖを発生させていない場合の磁気抵抗素子１０の磁気感度の状態を指す。本明細書において、第１状態を無バイアス状態と称する。

第２状態とは、第１磁場発生装置２１がバイアス磁場Ｂ_Ｖを発生させている場合の磁気抵抗素子１０の磁気感度の状態を指す。本明細書において、第２状態をバイアス磁場と称する。但し、第１状態および第２状態は、第１状態と第２状態における磁気抵抗素子１０の磁気感度の大きさが異なっていれば、いずれもバイアス状態であってよい。

また、第１磁場発生装置２１は、磁気抵抗素子１０の近傍に配置される。磁気抵抗素子１０の近傍とは、一例において、第１磁場発生装置２１の発生したバイアス磁場Ｂ_Ｖが磁気抵抗素子１０に印加できる程度の距離を指す。本例の第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に重なり、横切るように配置される。これにより、第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に対してバイアス磁場Ｂ_Ｖを与える。但し、第１磁場発生装置２１は、平面視で、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２と離間して形成されてよい。磁場発生装置は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に、それぞれ異なる大きさのバイアス磁場Ｂ_Ｖを与えてもよいが、本例の第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に、同一強度のバイアス磁場Ｂ_Ｖを印加する。

第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１の感磁軸と異なる方向の成分を少なくとも有するバイアス磁場Ｂ_Ｖを発生する。第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１の感磁軸と垂直な成分を少なくとも有するバイアス磁場Ｂ_Ｖを発生させてもよい。また、一例において、第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１の感磁軸と垂直なバイアス磁場Ｂ_Ｖを発生させる。

図２は、磁気センサ１００の断面図の一例を示す。磁気センサ１００は、基板４０および絶縁体４２を備える。

基板４０は、シリコン基板、化合物半導体基板およびセラミック基板等のいずれであってもよい。また、基板４０は、ＩＣ等の電子回路を搭載した基板であってもよい。基板４０の基板平面５０には、絶縁層４２等が形成される。絶縁層４２の上面は、ＸＹ平面に略平行な面として形成され、本例において第２平面５２とする。

第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、第１平面５１上に形成される。第１平面５１は、絶縁層４２における仮想的な平面であってよい。第１平面５１は、ＸＹ平面に略平行な面として形成される。

第１磁場発生装置２１は、断面図において、Ｘ軸方向に延伸するメタル配線が、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に重なり、横切るように、第２平面５２上に形成される。第１平面５１および第２平面５２は、略平行で、互いが重ならないように配置されている。本例の第１磁場発生装置２１は、１本のメタル配線で描かれているが、第２平面５２上において、Ｙ軸方向に並んだ複数のメタル配線で構成されてもよい。

第１磁場発生装置２１は、複数のメタル配線で構成されることにより、バイアス磁場Ｂ_Ｖを第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に均一に与えることができる。第１磁場発生装置２１は、複数のメタル配線を有する場合、それぞれが並列に接続されて同一方向に電流を流してもよい。また、複数のメタル配線は、それぞれが直列に接続されてもよい。

なお、第１磁場発生装置２１は、電力損失の観点から、比抵抗の低い金属で形成されることが好ましい。一例において、第１磁場発生装置２１は、銅、金、白金、アルミニウム又はこれらの材料を含む合金で形成される。

図３は、第１磁気抵抗素子１１の磁気抵抗特性の一例を示す。縦軸は第１磁気抵抗素子１１の抵抗値Ｒ［Ω］を示し、横軸は第１磁気抵抗素子１１に印加する磁場Ｂ_Ｘ［ｍＴ］を示す。本例の磁場Ｂｘは、第１磁気抵抗素子１１に対して、Ｘ軸方向に−１．０ｍＴから＋１．０ｍＴの大きさの磁場を与えている。また、本例の磁気抵抗特性は、無バイアス状態およびバイアス状態での、第１磁気抵抗素子１１の磁気抵抗特性にそれぞれ対応する。本例の磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１に対して、Ｙ軸方向に０ｍＴと＋１．０ｍＴの大きさの磁場を発生させる。

抵抗値Ｒ_１Ｎは、無バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１の抵抗値を示す。抵抗値Ｒ_１Ｂは、バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１の磁気抵抗特性を示す。

無バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１の初期抵抗値は、バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１の初期抵抗値と等しい。ここで、初期抵抗値が等しいとは、無バイアス状態とバイアス状態における第１磁気抵抗素子１１の初期抵抗値の差が、無バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１の抵抗値の１％以内であることを指す。

また、無バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１の磁気感度は、バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１の磁気感度よりも大きい。即ち、本例の第１磁気抵抗素子１１は、バイアス磁場Ｂ_Ｖが印加されることにより、磁気感度が小さくなる。

第１磁気抵抗素子１１の抵抗値Ｒ_１Ｎ、Ｒ_１Ｂは、（数１）式および（数２）式で示される。
（数式１）
Ｒ_１Ｎ＝ΔＲ_１・Ｂ_１＋Ｒ_０１
（数式２）
Ｒ_１Ｂ＝（ａ_１ΔＲ_１）Ｂ_１＋ｂ_１Ｒ_０１

ここで、ｂ_１＝１．００１、ａ_１＝０．７５であるので、第１磁気抵抗素子１１の磁気感度は、無バイアス状態よりもバイアス状態の方が小さくなる。一方、初期抵抗値Ｒ_０１≒ｂ_１Ｒ_０１（ｂ_１＝１．００１）であるので、第１磁気抵抗素子１１の初期抵抗値Ｒ_０１は、無バイアス状態とバイアス状態とでほとんど変動しない。

［実施例１］
図４は、実施例１に係る制御システム３００の構成の一例を示す。制御システム３００は、磁気センサ１００および制御装置２００を備える。

磁気センサ１００のＸ軸負側には磁石が配置されている。この場合、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２には、Ｘ軸方向の磁場Ｂが入力される。本例では、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２のそれぞれに、Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２が入力される。Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２は、一様でなく、例えば、Ｂ_１＞Ｂ_２となる。

第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値Ｒ_１、Ｒ_２は、次式で示される。
（数式３）
Ｒ_１＝ΔＲ_１・Ｂ_１＋Ｒ_０１
（数式４）
Ｒ_２＝ΔＲ_２・Ｂ_２＋Ｒ_０２

Ｒ_０１、Ｒ_０２は、それぞれ第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の初期抵抗値を示す。本明細書において、初期抵抗値とは、Ｘ軸方向の磁場のない場合の磁気抵抗素子の抵抗値を指す。ΔＲ_１、ΔＲ_２は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２のＸ軸方向の磁気感度である。Ｂ_１、Ｂ_２は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に印加されるＸ軸方向の磁場である。

無バイアス状態において、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２のそれぞれの抵抗値Ｒ_１Ｎ、Ｒ_２Ｎは、次式で示される。
（数式５）
Ｒ_１Ｎ＝Ｒ_０１＋ΔＲ・Ｂ_１
（数式６）
Ｒ_２Ｎ＝Ｒ_０２＋ΔＲ・Ｂ_２

制御装置２００は、演算部２１０、電流発生回路２２０および電流源２４１，２４２を備える。演算部２１０は、減算増幅器２１１および演算回路２１５を備える。

電流源２４１は、一端が第１磁気抵抗素子１１に接続され、他端が電気的に１点に結合され第１電位２３１が与えられる。第１磁気抵抗素子１１の他端は、電気的に１点に結合され第２電位２３２が与えられる。

電流源２４２は、一端が第２磁気抵抗素子１２に接続され、他端が電気的に１点に結合され第１電位２３１が与えられる。第２磁気抵抗素子１２の他端は、電気的に１点に結合され第２電位２３２が与えられる。一例において、第１電位２３１は電源装置の電源電位ＶＤＤであり、第２電位２３２はグランド電位ＧＮＤである。但し、第１電位２３１および第２電位２３２は、これに限定されるものではない。

電流源２４１および電流源２４２は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に予め定められた大きさの定電流Ｉ_Ｓをそれぞれに供給する。これにより、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の端子間には、電圧Ｖ_１Ｎ、Ｖ_２Ｎが生じる。電圧Ｖ_１Ｎ、Ｖ_２Ｎは、次式で示される。
（数式７）
Ｖ_１Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_１Ｎ＝Ｉ_Ｓ（Ｒ_０１＋ΔＲ・Ｂ_１）
（数式８）
Ｖ_２Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_２Ｎ＝Ｉ_Ｓ（Ｒ_０２＋ΔＲ・Ｂ_２）

減算増幅器２１１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の一方の端子に接続される。また、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の他方の端子は、第２電位２３２に設定されている。これにより、減算増幅器２１１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の２つの端子間に生じる差分電圧を増幅して出力する。減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＮは、次式で示される。
（数式９）
Ｖ_ＯＳＮ＝Ｇ（Ｖ_１Ｎ−Ｖ_２Ｎ）＝ＧＩ_Ｓ｛ΔＲ（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｒ_０１−Ｒ_０２）｝

Ｇは、固定した増幅率であり、０でない任意の値をとり得る。（数９）式の第１項は、磁気感度に相当する部分で、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な磁場Ｂ_１、Ｂ_２に依存する。（数９）式の第２項は、オフセットに相当する部分で、Ｂ_１＝Ｂ_２＝０のときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチの大きさに依存する。第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチとは、第１磁気抵抗素子１１と第２磁気抵抗素子１２との初期抵抗値の差分である。

次に、磁気センサ１００がバイアス状態に設定された場合について考える。即ち、本例の第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２には、バイアス磁場Ｂ_Ｖが与えられる。

電流発生回路２２０は、第１磁場発生装置２１の一方の端子に接続される。また、第１磁場発生装置２１の他方の端子は、第２電位２３２に設定される。本例の第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２が接続された、第２電位２３２の端子に接続される。但し、第１磁場発生装置２１の他方の端子は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２が接続される端子と異なる電位に設定されてよい。

電流発生回路２２０は、第１磁場発生装置２１に電流を供給する。これにより、電流発生回路２２０は、第１磁場発生装置２１にバイアス磁場Ｂ_Ｖを発生させ、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に対してバイアス磁場Ｂ_Ｖを与える。

第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の磁気感度は、無バイアス状態における磁気感度ΔＲに対してそれぞれａ_１倍、ａ_２倍に変化する。また、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の初期抵抗値は、無バイアス状態における初期抵抗値Ｒ_０１、Ｒ_０２に対してそれぞれｂ_１倍、ｂ_２倍に変化する。即ち、バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２のそれぞれの抵抗値Ｒ_１Ｂ、Ｒ_２Ｂは、次式で示される。
（数式１０）
Ｒ_１Ｂ＝ｂ_１Ｒ_０１＋（ａ_１ΔＲ）Ｂ_１
（数式１１）
Ｒ_２Ｂ＝ｂ_２Ｒ_０２＋（ａ_２ΔＲ）Ｂ_２

同様にして、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、各々に接続された電流源２４１および電流源２４２で生成される予め定められた大きさＩ_Ｓの定電流がそれぞれに供給される。これにより、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の端子間に生じる電圧Ｖ_１Ｂ、Ｖ_２Ｂは、次式で示される。
（数式１２）
Ｖ_１Ｂ＝Ｉ_ＳＲ_１Ｂ＝Ｉ_Ｓ｛ｂ_１Ｒ_０１＋（ａ_１ΔＲ）Ｂ_１｝
（数式１３）
Ｖ_２Ｂ＝Ｉ_ＳＲ_２Ｂ＝Ｉ_Ｓ｛ｂ_２Ｒ_０２＋（ａ_２ΔＲ）Ｂ_２）

続いて、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の端子間に生じる電圧Ｖ_１Ｂ、Ｖ_２Ｂは、減算増幅器２１１に入力される。減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＢは、次式で示される。
（数式１４）
Ｖ_ＯＳＢ＝Ｇ（Ｖ_１Ｂ−Ｖ_２Ｂ）
＝ＧＩ_Ｓ｛ΔＲ（ａ_１Ｂ_１−ａ_２Ｂ_２）＋（ｂ_１Ｒ_０１−ｂ_２Ｒ_０２）｝

演算回路２１５は、無バイアス状態での減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＮと、バイアス状態での減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＢとを減算する。演算回路２１５には、減算増幅器２１１の出力信号が入力される。また、演算回路２１５には、電流発生回路２２０が第１磁場発生装置２１に電流を供給しているか否かを示す情報が入力される。演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、次式で示される。
（数式１５）
Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_ＯＳＮ−Ｖ_ＯＳＢ＝ＧＩ_Ｓ［ΔＲ｛（１−ａ_１）Ｂ_１−（１−ａ_２）Ｂ_２｝
＋｛（１−ｂ_１）Ｒ_０１−（１−ｂ_２）Ｒ_０２｝］

本例の第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、同一チップ基板上に形成されている。この場合、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の特性がほぼ揃うので、ａ_１＝ａ_２＝ａ、ｂ_１＝ｂ_２＝ｂとなる。よって、（数１５）式の演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、次式で示される。
（数式１６）
Ｖ_ＯＵＴ＝ＧＩ_Ｓ｛ΔＲ（１−ａ）（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（１−ｂ）（Ｒ_０１−Ｒ_０２）｝

（数１６）式の第１項は、磁気感度に相当する部分で、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２に依存する。（数１６）式の第２項は、オフセットに相当する部分で、Ｂ_１＝Ｂ_２＝０のときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチの大きさに依存する。

無バイアス状態およびバイアス状態における、Ｘ軸に平行な方向の磁場による抵抗変化を考えると、ａ＝０．７５、ｂ＝１．００１が得られる。これらを（数１６）式に代入し、１−ａ＝０．２５と、１−ｂ＝−０．００１≒０とすれば、演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、次式で示される。
（数式１７）
Ｖ_ＯＵＴ＝ＧＩ_ＳΔＲ（０．２５）（Ｂ_１−Ｂ_２）

即ち、演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、オフセットに相当する部分が除去され、磁気感度に相当する部分のみが抽出されている。したがって、磁気センサ１００は、誤差要素であるオフセット成分を抑制して、高い精度で不均一に生じた磁場を検出できる。

また、磁気センサ１００は、差分構成をとるので、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力する磁場の大きさが等しければ、誤差要素が演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴに現れることを抑制できる。例えば、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力する磁場の大きさが等しくなる場合とは、地磁気のような遠方より飛来するＸ軸に平行な方向の一様な磁場が入力される場合である。

なお、本例の演算手順はあくまで一例であり、本例で示した手順に限定されない。また、制御装置２００は、磁気センサ１００の出力信号を処理する処理回路の一例である。つまり、無バイアス状態とバイアス状態との間で、磁気抵抗素子の磁気感度およびオフセットが変化することを利用してオフセット成分を抑制する回路であれば本例に限られない。

［実施例２］
図５は、実施例２に係る制御システム３００の構成の一例を示す。本例の制御システム３００は、磁気センサ１００および制御装置２００を備える。磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１０として、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３を備える。即ち、本例の磁気センサ１００は、実施例１に係る磁気センサ１００に加えて、第３磁気抵抗素子１３を更に備える。また、磁気センサ１００の両端には、第１電流導体３１および第２電流導体３２が形成されている。

第３磁気抵抗素子１３は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第３磁気抵抗素子１３は、Ｙ軸方向に延伸して形成される。本例の第３磁気抵抗素子１３は、平面視で、中心軸に対称な形状を有する。第３磁気抵抗素子１３は、ＸＹ平面上に形成される。また、第３磁気抵抗素子１３は、Ｘ軸方向に感磁軸を有する。即ち、第３磁気抵抗素子１３は、第１磁気抵抗素子１１の感磁軸と平行な感磁軸を有する。第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、いずれもＸ軸に平行な方向に感度軸を有し、それぞれがＸ軸に平行な方向に一定の間隔を置いて配置される。第３磁気抵抗素子１３は、第１平面５１上で、第２磁気抵抗素子１２を対称軸にして、第１磁気抵抗素子１１と対称となるように配置される。なお、本明細書において、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３とは、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３を指す。

第１電流導体３１および第２電流導体３２は、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３にＸ軸方向の磁場を印加する。第１電流導体３１および第２電流導体３２は、Ｙ軸方向に延伸して形成される。第１電流導体３１および第２電流導体３２は、磁気センサ１００のＸ軸の負側と正側にそれぞれ形成されている。第１電流導体３１および第２電流導体３２には、Ｙ軸の正側に向けて電流が流れる。これにより、第１電流導体３１および第２電流導体３２の周囲に、２つの電流の作る合成の磁場が生成される。

第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３のそれぞれに、Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３が入力される。Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３は、一様でなく、例えば、Ｂ_１＞Ｂ_２、Ｂ_３＞Ｂ_２である。第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、Ｘ軸に平行な方向に同じ磁気感度ΔＲを有することが好ましい。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３のそれぞれの抵抗値であり、次式で示される。
（数式１８）
Ｒ_１＝Ｒ_０１＋ΔＲ・Ｂ_１
（数式１９）
Ｒ_２＝Ｒ_０２＋ΔＲ・Ｂ_２
（数式２０）
Ｒ_３＝Ｒ_０３＋ΔＲ・Ｂ_３

ここで、Ｒ_０１、Ｒ_０２、Ｒ_０３はＸ軸に平行な方向の磁場のないときの第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の抵抗値である。ΔＲは第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の磁気感度である。Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３は第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力するＸ軸に平行な方向の磁場である。

第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に重なり、横切るように配置される。第１磁場発生装置２１には、Ｘ軸に平行な方向に電流が流される。これにより、第１磁場発生装置２１は、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に対してＹ軸に平行な方向にバイアス磁場Ｂ_Ｖを与える。

制御装置２００は、演算部２１０、電流発生回路２２０および電流源２４１，２４２，２４３を備える。演算部２１０は、減算増幅器２１１，２１２、加算増幅器２１４および演算回路２１５を備える。

先ず、磁気センサ１００が無バイアス状態に設定された場合について考える。即ち、本例の第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３には、バイアス磁場Ｂ_Ｖが与えられていない。

無バイアス状態での第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の抵抗値Ｒ_１Ｎ、Ｒ_２Ｎ、Ｒ_３Ｎは、次式で示される。
（数式２１）
Ｒ_１Ｎ＝Ｒ_０１＋ΔＲ・Ｂ_１
（数式２２）
Ｒ_２Ｎ＝Ｒ_０２＋ΔＲ・Ｂ_２
（数式２３）
Ｒ_３Ｎ＝Ｒ_０３＋ΔＲ・Ｂ_３

電流源２４１〜電流源２４３の一方の端子は、それぞれ第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の一方の端子に接続される。また、電流源２４１〜電流源２４３の他方の端子は、電気的に１点に結合されて、第１電位２３１が与えられる。第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の他方の端子は、電気的に１点に結合されて、第２電位２３２が与えられる。

第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、各々に接続された電流源２４１〜電流源２４３で生成される予め定められた大きさＩ_Ｓの定電流がそれぞれに供給される。これにより、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の端子間に生じる電圧Ｖ_１Ｎ、Ｖ_２Ｎ、Ｖ_３Ｎは、次式で示される。
（数式２４）
Ｖ_１Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_１Ｎ＝Ｉ_Ｓ（Ｒ_０１＋ΔＲ・Ｂ_１）
（数式２５）
Ｖ_２Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_２Ｎ＝Ｉ_Ｓ（Ｒ_０２＋ΔＲ・Ｂ_２）
（数式２６）
Ｖ_３Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_３Ｎ＝Ｉ_Ｓ（Ｒ_０３＋ΔＲ・Ｂ_３）

減算増幅器２１１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の一方の端子に接続される。また、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の他方の端子は、電気的に１点に結合されている。これにより、減算増幅器２１１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の端子間に生じる差分電圧を増幅して出力する。

減算増幅器２１２は、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の一方の端子に接続される。また、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の他方の端子は、電気的に１点に結合されている。これにより、減算増幅器２１２は、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の端子間に生じる差分電圧を増幅して出力する。

よって、減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の出力電圧Ｖ_ＯＳＮ１、Ｖ_ＯＳＮ２は、次式で示される。
（数式２７）
Ｖ_ＯＳＮ１＝Ｇ（Ｖ_１Ｎ−Ｖ_２Ｎ）＝ＧＩ_Ｓ｛ΔＲ（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｒ_０１−Ｒ_０２）｝
（数式２８）
Ｖ_ＯＳＮ２＝Ｇ（Ｖ_３Ｎ−Ｖ_２Ｎ）＝ＧＩ_Ｓ｛ΔＲ（Ｂ_３−Ｂ_２）＋（Ｒ_０３−Ｒ_０２）｝

Ｇは、予め定められた増幅率であり、０でない任意の値をとり得る。本例の減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の増幅率は、等しい値に設定される。但し、減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の増幅率は、異なる値であってよい。

加算増幅器２１４は、減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の出力信号が入力されて、それぞれの入力を加算して増幅する。一例において、加算増幅器２１４の増幅率は１倍である。この場合、加算増幅器２１４の出力Ｖ_ＯＡＮは、次式で示される。
（数式２９）
Ｖ_ＯＡＮ＝Ｖ_ＯＳＮ１＋Ｖ_ＯＳＮ２
＝ＧＩ_Ｓ［ΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）｝
＋｛（Ｒ_０１−Ｒ_０２）＋（Ｒ_０３−Ｒ_０２）｝］

（数２９）式の第１項は、磁気感度に相当する部分で、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力するＸ軸に平行な方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３に依存する。（数２９）式の第２項は、オフセットに相当する部分で、Ｂ_１＝Ｂ_２＝Ｂ_３＝０のときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチと、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の抵抗値のミスマッチと、の大きさに依存する。

次に、磁気センサ１００がバイアス状態に設定された場合について考える。即ち、本例の第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３には、バイアス磁場Ｂ_Ｖが与えられる。

電流発生回路２２０は、第１磁場発生装置２１の一方の端子に接続される。また、第１磁場発生装置２１の他方の端子は、第２電位２３２に設定される。ここで、電流発生回路２２０が、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に対してＹ軸に平行な方向にバイアス磁場Ｂ_Ｖを与えるとき、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の磁気感度は、無バイアス状態における磁気感度ΔＲに対してそれぞれａ_１倍、ａ_２倍、ａ_３倍に変化し、初期抵抗値が、無バイアス状態における初期抵抗値Ｒ_０１、Ｒ_０２、Ｒ_０３に対してそれぞれｂ_１倍、ｂ_２倍、ｂ_３倍に変化する。

即ち、バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３のそれぞれの抵抗値Ｒ_１Ｂ、Ｒ_２Ｂ、Ｒ_３Ｂは、次式で示される。
（数式３０）
Ｒ_１Ｂ＝ｂ_１Ｒ_０１＋（ａ_１ΔＲ）Ｂ_１
（数式３１）
Ｒ_２Ｂ＝ｂ_２Ｒ_０２＋（ａ_２ΔＲ）Ｂ_２
（数式３２）
Ｒ_３Ｂ＝ｂ_３Ｒ_０３＋（ａ_３ΔＲ）Ｂ_３

同様にして、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、各々に接続された電流源２４１〜電流源２４３で生成される予め定められた大きさＩ_Ｓの定電流がそれぞれに供給される。これにより、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の端子間に生じる電圧Ｖ_１Ｂ、Ｖ_２Ｂ、Ｖ_３Ｂは、次式で示される。
（数式３３）
Ｖ_１Ｂ＝Ｉ_ＳＲ_１Ｂ＝Ｉ_Ｓ｛ｂ_１Ｒ_０１＋（ａ_１ΔＲ）Ｂ_１｝
（数式３４）
Ｖ_２Ｂ＝Ｉ_ＳＲ_２Ｂ＝Ｉ_Ｓ｛ｂ_２Ｒ_０２＋（ａ_２ΔＲ）Ｂ_２）
（数式３５）
Ｖ_３Ｂ＝Ｉ_ＳＲ_３Ｂ＝Ｉ_Ｓ｛ｂ_３Ｒ_０３＋（ａ_３ΔＲ）Ｂ_３）

続いて、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の端子間に生じる電圧Ｖ_１Ｂ、Ｖ_２Ｂは、減算増幅器２１１に入力される。また、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の端子間に生じる電圧Ｖ_２Ｂ、Ｖ_３Ｂは、減算増幅器２１２に入力される。減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の出力Ｖ_ＯＳＢ１、Ｖ_ＯＳＢ２は、次式で示される。
（数式３６）
Ｖ_ＯＳＢ１＝Ｇ（Ｖ_１Ｂ−Ｖ_２Ｂ）
＝ＧＩ_Ｓ｛ΔＲ（ａ_１Ｂ_１−ａ_２Ｂ_２）＋（ｂ_１Ｒ_０１−ｂ_２Ｒ_０２）｝
（数式３７）
Ｖ_ＯＳＢ２＝Ｇ（Ｖ_３Ｂ−Ｖ_２Ｂ）
＝ＧＩ_Ｓ｛ΔＲ（ａ_３Ｂ_３−ａ_２Ｂ_２）＋（ｂ_３Ｒ_０３−ｂ_２Ｒ_０２）｝

続いて、減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の出力Ｖ_ＯＳＢ１、Ｖ_ＯＳＢ２は、加算増幅器２１４に入力される。加算増幅器２１４の出力Ｖ_ＯＡＢは、次式で示される。
（数式３８）
Ｖ_ＯＡＢ＝Ｖ_ＯＳＢ１＋Ｖ_ＯＳＢ２
＝ＧＩ_Ｓ［ΔＲ｛（ａ_１Ｂ_１−ａ_２Ｂ_２）＋（ａ_３Ｂ_３−ａ_２Ｂ_２）｝
＋｛（ｂ_１Ｒ_０１−ｂ_２Ｒ_０２）＋（ｂ_３Ｒ_０３−ｂ_２Ｒ_０２）｝］

演算回路２１５には、加算増幅器２１４の出力信号が入力される。また、演算回路２１５には、電流発生回路２２０が第１磁場発生装置２１に電流を供給しているか否かに関する情報が入力される。これにより、演算回路２１５は、無バイアス状態における加算増幅器２１４の出力Ｖ_ＯＡＮと、バイアス状態における加算増幅器２１４の出力Ｖ_ＯＡＢとを減算して出力する。よって、演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、次式で示される。
（数式３９）
Ｖ_ＯＵＴ＝Ｖ_ＯＡＮ−Ｖ_ＯＡＢ
＝ＧＩ_Ｓ［ΔＲ｛（１−ａ_１）Ｂ_１＋（１−ａ_３）Ｂ_３−２（１−ａ_２）Ｂ_２｝
＋｛（１−ｂ_１）Ｒ_０１＋（１−ｂ_３）Ｒ_０３−２（１−ｂ_２）Ｒ_０２｝］

さらに、本例の第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、同一チップ基板上に形成されている。この場合、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の特性がほぼ揃うので、ａ_１＝ａ_２＝ａ_３＝ａ、ｂ_１＝ｂ_２＝ｂ_３＝ｂとなる。（数３９）式の演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、次式で示される。
（数式４０）
Ｖ_ＯＵＴ＝ＧＩ_Ｓ［ΔＲ（１−ａ）｛（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）｝
＋（１−ｂ）｛（Ｒ_０１−Ｒ_０２）＋（Ｒ_０３−Ｒ_０２）｝］

（数４０）式の第１項は、磁気感度に相当する部分で、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力するＸ軸に平行な方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３に依存する。（数４０）式の第２項は、オフセットに相当する部分で、Ｂ_１＝Ｂ_２＝Ｂ_３＝０のときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチと、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の抵抗値のミスマッチと、の大きさに依存する。

ここで、無バイアス状態およびバイアス状態におけるＸ軸に平行な方向の磁場による抵抗変化を考えると、ａ＝０．７５、ｂ＝１．００１が得られる。これらを（数４０）式に代入すると、１−ａ＝０．２５と、１−ｂ＝−０．００１≒０とすれば、演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、次式で示される。
（数式４１）
Ｖ_ＯＵＴ＝ＧＩ_ＳΔＲ（０．２５）｛（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）｝

即ち、演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、オフセットに相当する部分が除去され、磁気感度に相当する部分のみが抽出されている。したがって、磁気センサ１００は、誤差要素であるオフセット成分を抑制して、Ｘ軸に平行な方向に不均一に生じた磁場を、高い精度で検出できる。

また、磁気センサ１００は、差分構成をとるので、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力する磁場の大きさが等しければ、誤差要素に相当して、これが演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴに現れることを抑制できる。例えば、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力する磁場の大きさが等しくなる場合とは、地磁気のような遠方より飛来するＸ軸に平行な方向の一様な磁場が入力される場合である。

本例の磁気センサ１００は、［（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）］で示されるように、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３を用いて、２重の差分構成をとる。そのため、磁気センサ１００は、一様でない外乱磁場による誤差要素を抑制できる。即ち、演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴには、一様でない外乱磁場の成分が含まれない。本明細書において、一様な外乱磁場とは、Ｘ軸方向において一様に増加する磁場、又はＸ軸方向において一様に減少する磁場を指す。

なお、本例の演算手順はあくまで一例であり、本例に記載した手順に限定されない。また、制御装置２００は、磁気センサ１００の出力信号を処理する処理回路の一例である。つまり、無バイアス状態とバイアス状態との間で、磁気抵抗素子の磁気感度およびオフセットが変化することを利用してオフセット成分を抑制する回路であれば本例に限られない。

［実施例３］
図６は、実施例３に係る制御システム３００の構成の一例を示す。本例の磁気センサ１００は、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４および第１磁場発生装置２１を備える。即ち、本例の磁気センサ１００は、実施例１に係る磁気センサ１００に加えて、第３磁気抵抗素子１３および第４磁気抵抗素子１４を更に備える。磁気センサ１００の両端には、第１電流導体３１および第２電流導体３２が形成されている。なお、本明細書において、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４とは、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２、第３磁気抵抗素子１３および第４磁気抵抗素子１４を示す。

第３磁気抵抗素子１３は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第３磁気抵抗素子１３は、Ｙ軸方向に延伸して形成される。第３磁気抵抗素子１３は、ＸＹ平面上に形成される。また、第３磁気抵抗素子１３は、Ｘ軸方向に感磁軸を有する。即ち、第３磁気抵抗素子１３は、第１磁気抵抗素子１１の感磁軸と平行な感磁軸を有する。

第４磁気抵抗素子１４は、入力磁場に応じて抵抗が変化する。第４磁気抵抗素子１４は、Ｙ軸方向に延伸して形成される。第４磁気抵抗素子１４は、ＸＹ平面上に形成される。また、第４磁気抵抗素子１４は、Ｘ軸方向に感磁軸を有する。即ち、第４磁気抵抗素子１４は、第１磁気抵抗素子１１の感磁軸と平行な感磁軸を有する。

第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４は、Ｘ軸方向の負側から、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２、第４磁気抵抗素子１４および第３磁気抵抗素子１３の順に並んで配置されている。本例の第３磁気抵抗素子１３および第４磁気抵抗素子１４は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２と対称に配置されている。

本例の第２磁気抵抗素子１２は、第１磁気抵抗素子１１および第４磁気抵抗素子１４に挟まれて形成される。また、本例の第４磁気抵抗素子１４は、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３に挟まれて形成される。

第１電流導体３１および第２電流導体３２は、Ｙ軸方向に延伸して形成される。第１電流導体３１および第２電流導体３２は、磁気センサ１００のＸ軸の負側と正側にそれぞれ形成されている。第１電流導体３１および第２電流導体３２には、Ｙ軸の正側に向けて電流が流れる。これにより、第１電流導体３１および第２電流導体３２の周囲に、２つの電流の作る合成の磁場が生成される。

第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４のそれぞれに、Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４が入力される。Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４は、一様でなく、例えば、Ｂ_１＞Ｂ_２、Ｂ_３＞Ｂ_４である。第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４は、Ｘ軸に平行な方向に同じ磁気感度ΔＲを有することが好ましい。

制御装置２００は、演算部２１０、電流発生回路２２０および電流源２４１〜電流源２４４を備える。演算部２１０は、減算増幅器２１１，２１２、加算増幅器２１４および演算回路２１５を備える。

電流源２４１〜電流源２４４の一方の端子は、それぞれ第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４の一方の端子に接続される。また、電流源２４１〜電流源２４４の他方の端子は、電気的に１点に結合されて、第１電位２３１が与えられる。第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４の他方の端子は、電気的に１点に結合されて、第２電位２３２が与えられる。これにより、電流源２４１〜電流源２４４は、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４の各々に予め定められた大きさＩ_Ｓの定電流を供給する。

減算増幅器２１２は、第３磁気抵抗素子１３および第４磁気抵抗素子１４の一方の端子に接続される。また、第３磁気抵抗素子１３および第４磁気抵抗素子１４の他方の端子は、電気的に１点に結合されている。これにより、減算増幅器２１２は、第３磁気抵抗素子１３および第４磁気抵抗素子１４の端子間に生じる差分電圧を増幅して出力する。

加算増幅器２１４は、減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の出力信号が入力される。加算増幅器２１４は、入力された出力信号を加算して出力する。

本例の磁気センサ１００は、実施例２の場合と同様に、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４の出力に基づいて、オフセット成分を除去する。したがって、磁気センサ１００は、誤差要素であるオフセット成分を抑制して、Ｘ軸に平行な方向に不均一に生じた磁場を、高い精度で検出できる。

［実施例４］
図７は、実施例４に係る制御システム３００の構成の一例を示す。図８は、実施例４に係る磁気センサ１００の断面図の一例を示す。本例の磁気センサ１００は、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２、第１磁場発生装置２１および第２磁場発生装置２２を備える。即ち、本例の磁気センサ１００は、実施例１に係る磁気センサ１００の構成に加えて、第２磁場発生装置２２を更に有する。

第２磁場発生装置２２は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に帰還磁場を印加する。第２磁場発生装置２２は、帰還磁場を第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に印加することにより、第１磁気抵抗素子１１と第２磁気抵抗素子１２の抵抗値が同じとなるように制御する。帰還電流とは、帰還磁場を発生させるために第２磁場発生装置２２に流される電流である。

第２磁場発生装置２２は、第１磁場発生装置２１の延伸する方向と異なる方向に延伸する。本例の第２磁場発生装置２２は、Ｙ軸に平行な方向に延伸する２つの第２磁場発生装置２２ａおよび第２磁場発生装置２２ｂを備える。第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、導電性の材料で形成される。一例において、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、メタル配線で形成される。第２磁場発生装置２２は、電力損失の観点から、比抵抗の小さい金属が好ましく、銅、金、白金、アルミニウム、或いは、それらを含む合金が好ましい。

第２磁場発生装置２２ａは、平面視で、第１磁気抵抗素子１１と重なるように第３平面５３上に配置される。第２磁場発生装置２２ａは、第１磁気抵抗素子１１に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。

第２磁場発生装置２２ｂは、平面視で、第２磁気抵抗素子１２と重なるように第３平面５３上に配置される。第２磁場発生装置２２ｂは、第２磁気抵抗素子１２に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。

第３平面５３は、ＸＹ平面に略平行な面として形成される。即ち、第３平面５３は、第１平面５１および第２平面５２と略平行で、互いが重ならないように配置される。第１平面５１〜第３平面５３は、Ｚ軸の正側に向かって、第１平面５１、第３平面５３、第２平面５２の順に形成される。磁気センサ１００の製造と特性の観点からは、本例の順で配置することが好ましい。但し、第１平面５１〜第３平面５３の形成される順序は、本例に限られない。

第２磁場発生装置２２ａのＹ軸方向正側の端子は、第２電位２３２に設定される。第２磁場発生装置２２ａのＹ軸方向負側の端子は、第２磁場発生装置２２ｂのＹ軸方向負側の端子に接続される。また、第２磁場発生装置２２ｂのＹ軸方向正側の端子は、制御装置２００に接続される。このような接続により、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、直列に接続され、帰還電流Ｉ_ＦＢが流される。

一例において、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａをＹ軸方向の正側に向かって流れる。この場合、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ｂをＹ軸方向の負側に向かって流れる。これにより、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。この場合、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に生じる帰還磁場は、それぞれ−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢとなる。

βは、電流磁場変換率であり、β＝Ｂ_ＦＢ／Ｉ_ＦＢとなる。Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂに流れる帰還電流である。Ｂ_ＦＢは、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に印加される、Ｉ_ＦＢに応じたＸ軸に平行な方向の帰還磁場である。

また、一例において、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａをＹ軸方向の負側に向かって流れる。この場合、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ｂをＹ軸方向の正側に向かって流れる。これにより、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。この場合、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に生じる帰還磁場は、それぞれβＩ_ＦＢ、−βＩ_ＦＢとなる。

本例において、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂの電流磁場変換率が等しい場合について考えたが、第２磁場発生装置２２ａと第２磁場発生装置２２ｂのメタル配線の幅を変えることなどにより、それぞれの電流変換率を異ならせてもよい。

また、本例の第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、それぞれが１本のメタル配線で形成されている。但し、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、第３平面５３上において、Ｘ軸に平行な方向に、メタル配線を適当な間隔で複数並べられてもよい。第２磁場発生装置２２ａおよび第２磁場発生装置２２ｂのそれぞれが複数のメタル配線で構成される場合、それぞれのメタル配線に電流をＹ軸に平行な同一方向に流すと、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に与えられるＸ軸に平行な方向の帰還磁場の強度がより強くなる。この場合、第２磁場発生装置２２が有する複数のメタル配線は、それぞれが並列に接続されて同一方向に電流を流してもよいし、それぞれが直列に接続されてもよい。また、第２磁場発生装置２２が有する複数のメタル配線は、渦巻きを描くように一筆書きに接続されて同一方向に電流を流してもよい。第２磁場発生装置２２ａ、２２ｂは、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２に帰還磁場を与えることができれば、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２のそれぞれに重ならないように配置されてもよい。

ここで、帰還電流Ｉ_ＦＢが、第２磁場発生装置２２ａをＹ軸方向の正側に向かって流れ、第２磁場発生装置２２ｂをＹ軸方向の負側に向かって流れる場合について考える。この場合、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２には、帰還電流Ｉ_ＦＢにより、Ｘ軸に平行な方向の帰還磁場−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢがそれぞれ入力される。また、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、Ｘ軸に平行な方向に同じ磁気感度ΔＲを有することが好ましい。この場合、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２のそれぞれの抵抗値Ｒ_１、Ｒ_２は、次式で示される。
（数式４２）
Ｒ_１＝Ｒ_０１＋ΔＲ（Ｂ_１−βＩ_ＦＢ）
（数式４３）
Ｒ_２＝Ｒ_０２＋ΔＲ（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢ）

Ｒ_０１、Ｒ_０２はＸ軸に平行な方向の磁場のないときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値、ΔＲは第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の磁気感度、Ｂ_１、Ｂ_２は第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な方向の磁場、−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢは帰還電流Ｉ_ＦＢによる第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な方向の帰還磁場である。

次に、本例の磁気センサ１００に対応する制御装置２００の一例を説明する。制御装置２００は、演算部２１０、電流発生回路２２０、電流源２４１，２４２、増幅器２５１，２５２および抵抗２７０を備える。演算部２１０は、減算増幅器２１１および加算増幅器２１４を備える。

無バイアス状態において、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２のそれぞれの抵抗値Ｒ_１Ｎ、Ｒ_２Ｎは、次式で示される。
（数式４４）
Ｒ_１Ｎ＝Ｒ_０１＋ΔＲ（Ｂ_１−βＩ_ＦＢＮ）
（数式４５）
Ｒ_２Ｎ＝Ｒ_０２＋ΔＲ（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢＮ）
Ｉ_ＦＢＮは、無バイアス状態における帰還電流を示す。

電流源２４１および電流源２４２は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に予め定められた大きさの定電流Ｉ_Ｓをそれぞれに供給する。これにより、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の端子間には、電圧Ｖ_１Ｎ、Ｖ_２Ｎが生じる。電圧Ｖ_１Ｎ、Ｖ_２Ｎは、次式で示される。
（数式４６）
Ｖ_１Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_１Ｎ＝Ｉ_Ｓ｛Ｒ_０１＋ΔＲ（Ｂ_１−βＩ_ＦＢＮ）｝
（数式４７）
Ｖ_２Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_２Ｎ＝Ｉ_Ｓ｛Ｒ_０２＋ΔＲ（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢＮ）｝

減算増幅器２１１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の一方の端子に接続される。また、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の他方の端子は、第２電位２３２に設定されている。減算増幅器２１１は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の２つの端子間に生じる差分電圧を増幅して出力する。減算増幅器２１１の増幅率が１倍の場合、減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＮは、次式で示される。
（数式４８）
Ｖ_ＯＳＮ＝Ｖ_１Ｎ−Ｖ_２Ｎ
＝Ｉ_Ｓ［ΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）−２βＩ_ＦＢＮ｝＋（Ｒ_０１−Ｒ_０２）］

加算増幅器２１４は、減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＮと、後述の増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃとが入力され、それぞれの入力を加算して増幅する。この場合、加算増幅器２１４の出力Ｖ_ＯＡＮは、次式で示される。
（数式４９）
Ｖ_ＯＡＮ＝Ｇ（Ｖ_ＯＳＮ＋Ｖ_Ｃ）
＝Ｇ［Ｉ_ＳΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）−２βＩ_ＦＢＮ｝＋Ｉ_Ｓ（Ｒ_０１−Ｒ_０２）＋Ｖ_Ｃ］

Ｇは固定した増幅率であり、０でない任意の値をとり得る。増幅率Ｇは正の値であってよい。

増幅器２５１は、加算増幅器２１４の出力信号が入力される。増幅器２５１は、入力された信号をＡ_Ｍ倍に増幅して出力する。増幅器２５１の出力Ｖ_ＡＮは、次式で示される。
（数式５０）
Ｖ_ＡＮ＝Ａ_ＭＶ_ＯＡＮ＝Ａ_ＭＧ［Ｉ_ＳΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）−２βＩ_ＦＢＮ｝
＋Ｉ_Ｓ（Ｒ_０１−Ｒ_０２）＋Ｖ_Ｃ］

Ａ_Ｍは固定した増幅率であり、０でない任意の値をとり得る。増幅率Ａ_Ｍは正の値であってよい。

増幅器２５１の出力端子は、抵抗値がＲ_Ｌである抵抗２７０の一方の端子に接続される。抵抗２７０の他方の端子は、第２磁場発生装置２２の他方の端子に接続される。また、第２磁場発生装置２２の一方の端子は、第２電位２３２に設定される。本例では第２磁場発生装置２２の抵抗値がほぼゼロであるとすれば、抵抗２７０の端子間電圧はＶ_ＡＮとなり、ここで作られる電流が、第２磁場発生装置２２に流れる帰還電流となる。よって、帰還電流Ｉ_ＦＢＮは、次式で示される。

（数式５１）
Ｉ_ＦＢＮ＝Ｖ_ＡＮ／Ｒ_Ｌ＝Ａ_ＭＧ［Ｉ_ＳΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）−２βＩ_ＦＢＮ｝
＋Ｉ_Ｓ（Ｒ_０１−Ｒ_０２）＋Ｖ_Ｃ］／Ｒ_Ｌ

（数５１）式は、Ｉ_ＦＢについて解くと、次式で示される。
（数式５２）

ここで、Ｒ_Ｌ≪２Ａ_ＭＧＩ_ＳΔＲβとなるように、増幅率Ａ_ＭやＧを調整すれば、（数５２）式は、次式で示される。
（数式５３）

（数５３）式の第１項は、磁気感度に相当する部分で、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力される磁場Ｂ_１、Ｂ_２に依存する。（数５３）式の第２項は、オフセットに相当する部分で、Ｂ_１＝Ｂ_２＝０のときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチと、増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃの大きさに依存する。

帰還電流Ｉ_ＦＢＮは、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２、減算増幅器２１１、加算増幅器２１４、増幅器２５１および抵抗２７０で構成された閉ループ回路網により生成される。本明細書において、当該閉ループ回路網を主閉ループ回路網と称する。

以上の通り、帰還電流Ｉ_ＦＢＮの磁気感度に相当する第１項は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の磁気感度ΔＲに依らず、且つ、電流磁場変換率βが温度特性をほとんど有さない。そのため、磁気センサ１００は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な方向の磁場の差分（Ｂ_１−Ｂ_２）を精度よく検出できる。

電流発生回路２２０は、第１磁場発生装置２１の一方の端子に接続される。また、第１磁場発生装置２１の他方の端子は、第２電位２３２に設定される。ここで、電流発生回路２２０が、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に対してＹ軸に平行な方向にバイアス磁場Ｂ_Ｖを与えるとき、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、磁気感度が、無バイアス状態における磁気感度ΔＲに対してそれぞれａ_１倍、ａ_２倍に変化し、初期抵抗値が、無バイアス状態における初期抵抗値Ｒ_０１、Ｒ_０２に対してそれぞれｂ_１倍、ｂ_２倍に変化する。

即ち、バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２のそれぞれの抵抗値Ｒ_１Ｂ、Ｒ_２Ｂは、バイアス状態における帰還電流をＩ_ＦＢＢとすると、次式で示される。
（数式５４）
Ｒ_１Ｂ＝ｂ_１Ｒ_０１＋（ａ_１ΔＲ）（Ｂ_１−βＩ_ＦＢＢ）
（数式５５）
Ｒ_２Ｂ＝ｂ_２Ｒ_０２＋（ａ_２ΔＲ）（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢＢ）

バイアス状態では、無バイアス状態の場合と同様に、主閉ループ回路網で動作する。第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２が同一チップ基板上に形成されている場合、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の特性がほぼ揃うので、ａ_１＝ａ_２＝ａ、ｂ_１＝ｂ_２＝ｂとなる。よって、帰還電流Ｉ_ＦＢＢは、次式で示される。
（数式５６）

（数５３）式と、（数５６）式より、無バイアス状態とバイアス状態とで磁気感度に相当する部分は変化せず、オフセットに相当する部分が変化する。

電圧検出回路２６０には、抵抗２７０の端子間電圧が入力される。また、電圧検出回路２６０には、電流発生回路２２０が第１磁場発生装置２１に電流を供給しているか否かを示す情報が入力される。これにより、電圧検出回路２６０は、ここまでに得られた無バイアス状態における抵抗２７０の端子間電圧Ｖ_ＲＬＮと、バイアス状態における抵抗２７０の端子間電圧Ｖ_ＲＬＢとを減算して出力する。よって、電圧検出回路２６０の出力Ｖ_ＯＰＰは、次式で示される。

（数式５７）

増幅器２５２は、電圧検出回路２６０の出力信号が入力される。増幅器２５２は、入力された信号を−Ａ_Ａ倍に増幅して出力する。増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃは、次式で示される。
（数式５８）

Ａ_Ａは固定した増幅率であり、０でない任意の値をとり得る。増幅率Ａ_Ａは正の値であってよい。

（数５８）式は、Ｖ_Ｃについて解くと、次式で示される。
（数式５９）

２βＩ_ＳΔＲ≪Ａ_ＡＲ_Ｌ（１−１／ａ）となるように、増幅率Ａ_Ａを調整すれば、（数５９）式は、次式で示される。
（数式６０）

増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃは、電圧検出回路２６０、加算増幅器２１４、増幅器２５１，２５２および抵抗２７０で構成した閉ループ回路網により生成される。本明細書において、当該閉ループ回路網を補助閉ループ回路網と称する。

ここで、一例において、磁気抵抗素子の無バイアス状態とバイアス状態との間でＸ軸に平行な方向の磁場による抵抗変化を考えると、ａ＝０．７５、ｂ＝１．００１が得られる。これらを（数５６）式、（数６０）式に代入し、ｂ≒１とすれば、無バイアス状態およびバイアス状態における帰還電流Ｉ_ＦＢＮ、Ｉ_ＦＢＢは、次式で示される。
（数式６１）
Ｉ_ＦＢＮ＝Ｉ_ＦＢＢ＝（Ｂ_１−Ｂ_２）／（２β）

即ち、帰還電流Ｉ_ＦＢＮ、Ｉ_ＦＢＢは、オフセットに相当する部分を除去し、磁気感度に相当する部分のみを抽出している。したがって、磁気センサ１００は、誤差要素であるオフセット成分を抑制して、Ｘ軸に平行な方向に不均一に生じた磁場を、高い精度で検出できる。

また、磁気センサ１００は、差分構成をとるので、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力する磁場の大きさが等しければ、誤差要素が帰還電流Ｉ_ＦＢに現れることを抑制できる。例えば、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力する磁場の大きさが等しくなる場合とは、地磁気のような遠方より飛来するＸ軸に平行な方向の一様な磁場が入力される場合である。

なお、本例の演算手順はあくまで一例であり、本例で示した手順に限定されない。また、制御装置２００は、磁気センサ１００の出力信号を処理する処理回路の一例である。無バイアス状態とバイアス状態との間で、磁気抵抗素子の磁気感度およびオフセットが変化することを利用してオフセット成分を抑制する回路であれば本例に限られない。

主閉ループ回路網は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値が同じとなるように変化する。言い換えれば、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値の差が生じないように変化する負帰還の回路を構成すれば、いかなる回路を組んでもよい。

また、補助閉ループ回路網は、無バイアス状態とバイアス状態との間で、帰還電流に生じるオフセット成分の変化が生じないように負帰還の回路を構成すれば、いかなる回路を組んでもよい。

［実施例５］
図９は、実施例５に係る制御システム３００の構成の一例を示す。本例の磁気センサ１００は、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３、第１磁場発生装置２１および第２磁場発生装置２２を備える。即ち、本例の磁気センサ１００は、実施例２に係る磁気センサ１００の構成に加えて、第２磁場発生装置２２を備える。磁気センサ１００の両端には、第１電流導体３１および第２電流導体３２が形成されている。

第２磁場発生装置２２は、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に帰還磁場を印加する。第２磁場発生装置２２は、Ｙ軸に平行な方向に延伸する３つの第２磁場発生装置２２ａ、第２磁場発生装置２２ｂおよび第２磁場発生装置２２ｃを備える。第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、導電性の材料で形成される。一例において、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、メタル配線で形成される。第２磁場発生装置２２は、電力損失の観点から、比抵抗の小さい金属が好ましく、銅、金、白金、アルミニウム、或いは、それらを含む合金が好ましい。

第２磁場発生装置２２ｃは、平面視で、第３磁気抵抗素子１３と重なるように第３平面５３上に配置される。第２磁場発生装置２２ｃは、第３磁気抵抗素子１３に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。

第２磁場発生装置２２ａのＹ軸方向正側の端子は、第２電位２３２に設定される。第２磁場発生装置２２ａのＹ軸方向負側の端子は、第２磁場発生装置２２ｂのＹ軸方向負側の端子に接続される。また、第２磁場発生装置２２ｂのＹ軸方向正側の端子は、第２磁場発生装置２２ｃのＹ軸方向正側の端子に接続される。また、第２磁場発生装置２２ｃのＹ軸方向負側の端子は、制御装置２００に接続される。このような接続により、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、直列に接続され、帰還電流Ｉ_ＦＢが流される。

一例において、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａをＹ軸方向の正側に向かって流れる。この場合、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ｂをＹ軸方向の負側に向かって流れ、第２磁場発生装置２２ｃをＹ軸方向の正側に向かって流れる。これにより、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。この場合、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に生じる帰還磁場は、それぞれ−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢ、−βＩ_ＦＢとなる。

βは、電流磁場変換率であり、β＝Ｂ_ＦＢ／Ｉ_ＦＢとなる。Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃに流れる帰還電流である。Ｂ_ＦＢは、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に印加される、Ｉ_ＦＢに応じたＸ軸に平行な方向の帰還磁場である。

また、一例において、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａをＹ軸方向の負側に向かって流れる。この場合、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ｂをＹ軸方向の正側に向かって流れ、第２磁場発生装置２２ｃをＹ軸方向の負側に向かって流れる。これにより、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。この場合、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に生じる帰還磁場は、それぞれβＩ_ＦＢ、−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢとなる。

本例において、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃの電流磁場変換率が等しい場合について考えたが、第２磁場発生装置２２ａ〜第２磁場発生装置２２ｃのメタル配線の幅を変えることなどにより、それぞれの電流変換率を異ならせてもよい。

第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３のそれぞれに、Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３が入力される。Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３は、一様でなく、例えば、Ｂ_１＞Ｂ_２、Ｂ_３＞Ｂ_２である。第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、Ｘ軸に平行な方向に同じ磁気感度ΔＲを有することが好ましい。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３のそれぞれの抵抗値であり、次式で示される。
（数式６２）
Ｒ_１＝Ｒ_０１＋ΔＲ（Ｂ_１−βＩ_ＦＢ）
（数式６３）
Ｒ_２＝Ｒ_０２＋ΔＲ（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢ）
（数式６４）
Ｒ_３＝Ｒ_０３＋ΔＲ（Ｂ_３−βＩ_ＦＢ）

Ｒ_０１、Ｒ_０２、Ｒ_０３はＸ軸に平行な方向の磁場のないときの第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の抵抗値である。ΔＲは第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の磁気感度である。Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３は第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力するＸ軸に平行な方向の磁場である。−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢ、−βＩ_ＦＢは帰還電流Ｉ_ＦＢによって、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力されるＸ軸に平行な方向の帰還磁場である。

制御装置２００は、演算部２１０、電流発生回路２２０、電流源２４１〜電流源２４３、増幅器２５１，２５２、電圧検出回路２６０および抵抗２７０を備える。演算部２１０は、減算増幅器２１１，２１２および加算増幅器２１４を備える。

無バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３のそれぞれの抵抗値Ｒ_１Ｎ、Ｒ_２Ｎ、Ｒ_３Ｎは、無バイアス状態における帰還電流をＩ_ＦＢＮとすると、次式で示される。
（数式６５）
Ｒ_１Ｎ＝Ｒ_０１＋ΔＲ（Ｂ_１−βＩ_ＦＢＮ）
（数式６６）
Ｒ_２Ｎ＝Ｒ_０２＋ΔＲ（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢＮ）
（数式６７）
Ｒ_３Ｎ＝Ｒ_０３＋ΔＲ（Ｂ_３−βＩ_ＦＢＮ）

第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、各々に接続された電流源２４１〜電流源２４３で生成される予め定められた大きさＩ_Ｓの定電流がそれぞれに供給される。これにより、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の端子間に生じる電圧Ｖ_１Ｎ、Ｖ_２Ｎ、Ｖ_３Ｎは、次式で示される。
（数式６８）
Ｖ_１Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_１Ｎ＝Ｉ_Ｓ｛Ｒ_０１＋ΔＲ（Ｂ_１−βＩ_ＦＢＮ）｝
（数式６９）
Ｖ_２Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_２Ｎ＝Ｉ_Ｓ｛Ｒ_０２＋ΔＲ（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢＮ）｝
（数式７０）
Ｖ_３Ｎ＝Ｉ_ＳＲ_３Ｎ＝Ｉ_Ｓ｛Ｒ_０３＋ΔＲ（Ｂ_３−βＩ_ＦＢＮ）｝

減算増幅器２１２は、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の一方の端子に接続される。また、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の他方の端子は、電気的に１点に結合されている。これにより、減算増幅器２１２は、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の端子間に生じる差分電圧を増幅して出力する。よって、減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の出力電圧Ｖ_ＯＳＮ１、Ｖ_ＯＳＮ２は、次式で示される。
（数式７１）
Ｖ_ＯＳＮ１＝Ｖ_１Ｎ−Ｖ_２Ｎ
＝Ｉ_Ｓ［ΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）−２βＩ_ＦＢＮ｝＋（Ｒ_０１−Ｒ_０２）］
（数式７２）
Ｖ_ＯＳＮ２＝Ｖ_３Ｎ−Ｖ_２Ｎ
＝Ｉ_Ｓ［ΔＲ｛（Ｂ_３−Ｂ_２）−２βＩ_ＦＢＮ｝＋（Ｒ_０３−Ｒ_０２）］

加算増幅器２１４は、減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の出力信号に加え、増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃが入力される。加算増幅器２１４は、入力された信号を加算して増幅する。加算増幅器２１４の出力Ｖ_ＯＡＮは、次式で示される。
（数式７３）
Ｖ_ＯＡＮ＝Ｇ（Ｖ_ＯＳＮ１＋Ｖ_ＯＳＮ２＋Ｖ_Ｃ）
＝Ｇ［Ｉ_ＳΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）−４βＩ_ＦＢＮ｝
＋Ｉ_Ｓ｛（Ｒ_０１−Ｒ_０２）＋（Ｒ_０３−Ｒ_０２）｝＋Ｖ_Ｃ］

増幅器２５１は、入力された加算増幅器２１４の出力をＡ_Ｍ倍に増幅して出力する。増幅器２５１の出力Ｖ_ＡＮは、次式で示される。
（数式７４）
Ｖ_ＡＮ＝Ａ_ＭＶ_ＯＡＮ
＝Ａ_ＭＧ［Ｉ_ＳΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）−４βＩ_ＦＢＮ｝
＋Ｉ_Ｓ｛（Ｒ_０１−Ｒ_０２）＋（Ｒ_０３−Ｒ_０２）｝＋Ｖ_Ｃ］

増幅器２５１の出力端子は、抵抗値がＲ_Ｌである抵抗２７０の一方の端子に接続される。また、抵抗２７０の他方の端子は、第２磁場発生装置２２の他方の端子に接続される。また、第２磁場発生装置２２の一方の端子は、第２電位２３２に設定される。本例では第２磁場発生装置２２の抵抗値がほぼゼロであるとすれば、抵抗２７０の端子間電圧はＶ_ＡＮとなり、ここで作られる電流が、第２磁場発生装置２２に流れる帰還電流となる。よって、帰還電流Ｉ_ＦＢＮは、次式で示される。
（数式７５）
Ｉ_ＦＢＮ＝Ｖ_ＡＮ／Ｒ_Ｌ
＝Ａ_ＭＧ［Ｉ_ＳΔＲ｛（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）−４βＩ_ＦＢＮ｝
＋Ｉ_Ｓ｛（Ｒ_０１−Ｒ_０２）＋（Ｒ_０３−Ｒ_０２）｝＋Ｖ_Ｃ］／Ｒ_Ｌ

（数７５）式は、Ｉ_ＦＢについて解くと、次式で示される。
（数式７６）

ここで、Ｒ_Ｌ≪４Ａ_ＭＧＩ_ＳΔＲβとなるように、増幅率Ａ_ＭやＧを調整すれば、（数７６）式は、次式で示される。
（数式７７）

（数７７）式の第１項は、磁気感度に相当する部分で、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力するＸ軸に平行な方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３に依存する。（数７７）式の第２項は、オフセットに相当する部分で、Ｂ_１＝Ｂ_２＝Ｂ_３＝０のときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチと、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の抵抗値のミスマッチと、増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃの大きさに依存する。

帰還電流Ｉ_ＦＢＮは、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３、減算増幅器２１１，２１２、加算増幅器２１４、増幅器２５１および抵抗２７０で構成された閉ループ回路網により生成される。本明細書において、当該閉ループ回路網を主閉ループ回路網と称する。

以上の通り、帰還電流Ｉ_ＦＢＮの磁気感度に相当する第１項は、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の磁気感度ΔＲに依らず、且つ、電流磁場変換率βが温度特性をほとんど有さないことから、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な方向の磁場の差分（Ｂ_１−Ｂ_２）と、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３に入力するＸ軸に平行な方向の磁場の差分（Ｂ_３−Ｂ_２）と、の和を精度よく検出できる。

電流発生回路２２０は、第１磁場発生装置２１の一方の端子に接続される。また、第１磁場発生装置２１の他方の端子は、第２電位２３２に設定される。ここで、電流発生回路２２０が、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に対してＹ軸に平行な方向にバイアス磁場Ｂ_Ｖを与えるとき、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、磁気感度が、無バイアス状態における磁気感度ΔＲに対してそれぞれａ_１倍、ａ_２倍、ａ_３倍に変化し、初期抵抗値が、無バイアス状態における初期抵抗値Ｒ_０１、Ｒ_０２、Ｒ_０３に対してそれぞれｂ_１倍、ｂ_２倍、ｂ_３倍に変化する。

即ち、バイアス状態における第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３のそれぞれの抵抗値Ｒ_１Ｂ、Ｒ_２Ｂ、Ｒ_３Ｂは、バイアス状態における帰還電流をＩ_ＦＢＢとすると、次式で示される。

（数式７８）
Ｒ_１Ｂ＝ｂ_１Ｒ_０１＋（ａ_１ΔＲ）（Ｂ_１−βＩ_ＦＢＢ）
（数式７９）
Ｒ_２Ｂ＝ｂ_２Ｒ_０２＋（ａ_２ΔＲ）（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢＢ）
（数式８０）
Ｒ_３Ｂ＝ｂ_３Ｒ_０３＋（ａ_３ΔＲ）（Ｂ_３−βＩ_ＦＢＢ）

バイアス状態においても同様に、主閉ループ回路網で動作する。第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３は、同一チップ基板上に形成されているので、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３の特性がほぼ揃い、ａ_１＝ａ_２＝ａ_３＝ａ、ｂ_１＝ｂ_２＝ｂ_３＝ｂとなる。帰還電流Ｉ_ＦＢＢは、次式で示される。
（数式８１）

（数７７）式および（数８１）式は、無バイアス状態とバイアス状態との間で磁気感度に相当する部分は変化せず、オフセットに相当する部分は変化することを示す。

電圧検出回路２６０には、抵抗２７０の端子間電圧が入力される。また、電圧検出回路２６０には、電流発生回路２２０が第１磁場発生装置２１に電流を供給しているか否かを示す情報が入力される。これにより、電圧検出回路２６０は、ここまでに得られた無バイアス状態における抵抗２７０の端子間電圧Ｖ_ＲＬＮと、バイアス状態における抵抗２７０の端子間電圧Ｖ_ＲＬＢとを減算して出力する。よって、電圧検出回路２６０の出力Ｖ_ＯＰＰは、次式で示される。
（数式８２）

増幅器２５２は、電圧検出回路２６０の出力信号が入力される。増幅器２５２は、入力された信号を−Ａ_Ａ倍に増幅して出力する。増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃは、次式で示される。
（数式８３）

（数８３）式は、Ｖ_Ｃについて解くと、次式で示される。
（数式８４）

４βＩ_ＳΔＲ≪Ａ_ＡＲ_Ｌ（１−１／ａ）となるように、増幅率Ａ_Ａを調整すれば、（数８４）式は、次式で示される。
（数式８５）

ここで、一例において、磁気抵抗素子の無バイアス状態とバイアス状態との間でＸ軸に平行な方向の磁場による抵抗変化を考えると、ａ＝０．７５、ｂ＝１．００１が得られる。これらを（数７７）式、（数８１）式に代入し、ｂ≒１とすれば、無バイアス状態およびバイアス状態における帰還電流Ｉ_ＦＢＮ、Ｉ_ＦＢＢは、次式で示される。
（数式８６）
Ｉ_ＦＢＮ＝Ｉ_ＦＢＢ＝｛（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）｝／（４β）

また、磁気センサ１００は、差分構成をとるので、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力する磁場の大きさが等しければ、誤差要素に相当して、これが帰還電流Ｉ_ＦＢに現れることを抑制できる。例えば、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３に入力する磁場の大きさが等しくなる場合とは、地磁気のような遠方より飛来するＸ軸に平行な方向の一様な磁場が入力される場合である。

本例の磁気センサ１００は、［（Ｂ_１−Ｂ_２）＋（Ｂ_３−Ｂ_２）］で示されるように、第１磁気抵抗素子１１〜第３磁気抵抗素子１３を用いて、２重の差分構成をとる。そのため、磁気センサ１００は、一様でない外乱磁場による誤差要素が帰還電流Ｉ_ＦＢに現れるのを抑制できる。

主閉ループ回路網は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値が同じとなるように、且つ、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の抵抗値が同じとなるように変化する。言い換えれば、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値の差が生じないように、且つ、第２磁気抵抗素子１２および第３磁気抵抗素子１３の抵抗値の差が生じないように変化する負帰還の回路を構成すれば、いかなる回路を組んでもよい。

［実施例６］
図１０は、実施例６に係る制御システム３００の構成の一例を示す。本例の磁気センサ１００は、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４、第１磁場発生装置２１および第２磁場発生装置２２を備える。即ち、本例の磁気センサ１００は、実施例３に係る磁気センサ１００の構成に加えて、第２磁場発生装置２２を更に備える。また、本例の制御装置２００は、実施例５に係る制御装置２００の構成に加えて、電流源２４４を更に備える。

第２磁場発生装置２２は、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４に帰還磁場を印加する。第２磁場発生装置２２は、Ｙ軸に平行な方向に延伸する４つの第２磁場発生装置２２ａ、第２磁場発生装置２２ｂ、第２磁場発生装置２２ｃおよび第２磁場発生装置２２ｄを備える。第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、導電性の材料で形成される。一例において、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、メタル配線で形成される。第２磁場発生装置２２は、電力損失の観点から、比抵抗の小さい金属が好ましく、銅、金、白金、アルミニウム、或いは、それらを含む合金が好ましい。

第２磁場発生装置２２ｄは、平面視で、第４磁気抵抗素子１４と重なるように第３平面５３上に配置される。第２磁場発生装置２２ｄは、第４磁気抵抗素子１４に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。

第２磁場発生装置２２ａのＹ軸方向正側の端子は、第２電位２３２に設定される。第２磁場発生装置２２ａのＹ軸方向負側の端子は、第２磁場発生装置２２ｂのＹ軸方向負側の端子に接続される。また、第２磁場発生装置２２ｂのＹ軸方向正側の端子は、第２磁場発生装置２２ｄのＹ軸方向負側の端子に接続される。第２磁場発生装置２２ｄのＹ軸方向正側の端子は、第２磁場発生装置２２ｃのＹ軸方向正側の端子に接続される。第２磁場発生装置２２ｃのＹ軸方向負側の端子は、制御装置２００に接続される。このような接続により、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、直列に接続され、帰還電流Ｉ_ＦＢが流される。

一例において、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａをＹ軸方向の正側に向かって流れる。この場合、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ｂおよび第２磁場発生装置２２ｄをＹ軸方向の負側に向かって流れ、第２磁場発生装置２２ｃをＹ軸方向の正側に向かって流れる。これにより、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。この場合、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４に生じる帰還磁場は、それぞれ−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢ、−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢとなる。

βは、電流磁場変換率であり、β＝Ｂ_ＦＢ／Ｉ_ＦＢとなる。Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに流れる帰還電流である。Ｂ_ＦＢは、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４に印加される、Ｉ_ＦＢに応じたＸ軸に平行な方向の帰還磁場である。

また、一例において、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ａをＹ軸方向の負側に向かって流れる。この場合、帰還電流Ｉ_ＦＢは、第２磁場発生装置２２ｂおよび第２磁場発生装置２２ｄをＹ軸方向の正側に向かって流れ、第２磁場発生装置２２ｃをＹ軸方向の負側に向かって流れる。これにより、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４に対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。この場合、第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４に生じる帰還磁場は、それぞれβＩ_ＦＢ、−βＩ_ＦＢ、βＩ_ＦＢ、−βＩ_ＦＢとなる。

電流源２４１〜電流源２４４の一方の端子は、それぞれ第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４の一方の端子に接続される。また、電流源２４１〜電流源２４４の他方の端子は、電気的に１点に結合されて、第１電位２３１が与えられる。第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４の他方の端子は、電気的に１点に結合されて、第２電位２３２が与えられる。第１磁気抵抗素子１１〜第４磁気抵抗素子１４は、各々に接続された電流源２４１〜電流源２４４で生成される予め定められた大きさＩ_Ｓの定電流がそれぞれに供給される。

加算増幅器２１４は、減算増幅器２１１および減算増幅器２１２の出力信号に加え、増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃが入力される。加算増幅器２１４は、入力された信号を加算して増幅する。

本例の制御装置２００は、このような構成により、無バイアス状態とバイアス状態との間で、磁気抵抗素子の磁気感度およびオフセットが変化することを利用してオフセット成分を抑制する。本例の制御システム３００は、実施例５に係る制御システム３００と同様に、誤差要素であるオフセット成分を抑制して、Ｘ軸に平行な方向に不均一に生じた磁場を、高い精度で検出できる。

［実施例７］
図１１は、実施例７に係る制御システム３００の構成の一例を示す。制御システム３００は、磁気センサ１００および制御装置２００を備える。制御装置２００は、演算部２１０および電流発生回路２２０を備える。演算部２１０は、減算増幅器２１１および演算回路２１５を備える。

本例の磁気センサ１００は、第１磁気抵抗素子１１、第２磁気抵抗素子１２および第１磁場発生装置２１を備える。即ち、本例の磁気センサ１００は、実施例１に係る磁気センサ１００の構成の一例である。但し、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、フルブリッジ回路を構成する。

第１磁気抵抗素子１１は、磁気素子６１ａおよび磁気素子６１ｂを備える。磁気素子６１ａおよび磁気素子６１ｂは、第１磁気抵抗素子１１の一部を構成する磁気抵抗素子の一例である。磁気素子６１ａ，６１ｂは、Ｙ軸に平行な方向に延伸して、Ｘ軸とＹ軸とでなす第１平面５１上に形成される。磁気素子６１ａ，６１ｂは、Ｘ軸に平行な方向に感度軸を有する。また、本例の磁気素子６１ａ，６１ｂは、Ｙ軸に平行な方向に一定の間隔を置いて並んで配置されるが、Ｘ軸に平行な方向に近接して並んで配置されてもよい。

第２磁気抵抗素子１２は、磁気素子６２ａおよび磁気素子６２ｂを備える。磁気素子６２ａおよび磁気素子６２ｂは、第２磁気抵抗素子１２の一部を構成する磁気抵抗素子の一例である。磁気素子６２ａ，６２ｂは、Ｙ軸に平行な方向に延伸して、第１磁気抵抗素子１１を構成する２つの磁気素子６１ａ，６１ｂと同様に、Ｘ軸とＹ軸とでなす第１平面５１上に形成される。磁気素子６２ａ，６２ｂは、Ｘ軸に平行な方向に感度軸を有する。また、磁気素子６２ａ，６２ｂは、図示では、Ｙ軸に平行な方向に一定の間隔を置いて並んで配置されるが、Ｘ軸に平行な方向に近接して並んで配置されてもよい。第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、それぞれがＸ軸に平行な方向に一定の間隔を置いて配置される。

磁気素子６１ａは、第１電位２３１に設定された端子と第２電位２３２に設定された端子との間において、磁気素子６２ｂと直列に接続される。磁気素子６１ｂは、第１電位２３１に設定された端子と第２電位２３２に設定された端子との間において、磁気素子６２ａと直列に接続される。

磁気素子６１ａのＹ軸方向正側の端子と、磁気素子６２ａのＹ軸方向正側の端子とは、電気的に１点に結合されて、第１電位２３１が与えられる。磁気素子６１ｂの一方の端子と、磁気素子６２ｂの一方の端子とは、電気的に１点に結合されて、第２電位２３２が与えられる。磁気素子６１ａと磁気素子６２ｂとの間の接続ノードは、減算増幅器２１１に接続される。また、磁気素子６２ａと磁気素子６１ｂとの間の接続ノードは、減算増幅器２１１に接続される。

磁気センサ１００のＸ軸負側には磁石が配置されている。この場合、磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂには、Ｘ軸方向の磁場Ｂが入力される。本例では、磁気素子６１ａ，６１ｂのそれぞれにＸ軸方向の磁場Ｂ_１が入力される。また、磁気素子６２ａ，６２ｂのそれぞれにＸ軸方向の磁場Ｂ_２が入力される。Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２は、一様でなく、例えば、Ｂ_１＞Ｂ_２となる。

磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂは、Ｘ軸に平行な方向に同じ磁気感度ΔＲを有することが好ましい。この場合、磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂのそれぞれの抵抗値Ｒ_１ａ、Ｒ_１ｂ、Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂは、次式で示される。
（数式８７）
Ｒ_１ａ＝Ｒ_１ｂ＝Ｒ_０１＋ΔＲ・Ｂ_１
（数式８８）
Ｒ_２ａ＝Ｒ_２ｂ＝Ｒ_０２＋ΔＲ・Ｂ_２

Ｒ_０１はＸ軸に平行な方向の磁場のないときの磁気素子６１ａ，６１ｂの抵抗値である。Ｒ_０２はＸ軸に平行な方向の磁場のないときの磁気素子６２ａ，６２ｂの抵抗値である。ΔＲは磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂのそれぞれの磁気感度である。Ｂ_１は磁気素子６１ａ，６１ｂに入力するＸ軸に平行な方向の磁場である。Ｂ_２は磁気素子６２ａ，６２ｂに入力するＸ軸に平行な方向の磁場である。

第１磁場発生装置２１は、第１磁場発生装置２１ａおよび第１磁場発生装置２１ｂを有する。第１磁場発生装置２１は、Ｘ軸に平行な方向に延伸し、Ｘ軸とＹ軸とでなす第２平面５２上に形成される。

第１磁場発生装置２１ａは、磁気素子６１ａおよび磁気素子６２ａに重なり、横切るように配置される。これにより、第１磁場発生装置２１ａは、磁気素子６１ａおよび磁気素子６２ａに対してＹ軸に平行な方向にバイアス磁場Ｂ_Ｖを与える。

第１磁場発生装置２１ｂは、磁気素子６１ｂおよび磁気素子６２ｂに重なり、横切るように配置される。これにより、第１磁場発生装置２１ｂは、磁気素子６１ｂおよび磁気素子６２ｂに対してＹ軸に平行な方向にバイアス磁場Ｂ_Ｖを与える。

先ず、磁気センサ１００が無バイアス状態に設定された場合について考える。即ち、本例の第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２には、バイアス磁場Ｂ_Ｖが与えられない。

無バイアス状態における磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂのそれぞれの抵抗値Ｒ_１ａＮ、Ｒ_１ｂＮ、Ｒ_２ａＮ、Ｒ_２ｂＮは、次式で示される。
（数式８９）
Ｒ_１ａＮ＝Ｒ_１ｂＮ＝Ｒ_０１＋ΔＲ・Ｂ_１
（数式９０）
Ｒ_２ａＮ＝Ｒ_２ｂＮ＝Ｒ_０２＋ΔＲ・Ｂ_２

第１電位２３１および第２電位２３２の間に電圧Ｖ_Ｓを与えると、磁気素子６１ａのＹ軸方向負側の端子と、磁気素子６２ａのＹ軸方向負側の端子との間に生じる電圧Ｖ_ＭＮは、次式で示される。
（数式９１）

ここで、ΔＲ（Ｂ_１＋Ｂ_２）≪（Ｒ_０１＋Ｒ_０２）であるので、（数９１）式は、次式で示される。
（数式９２）

減算増幅器２１１は、磁気素子６１ａのＹ軸方向負側の端子と、磁気素子６２ａのＹ軸方向負側の端子に接続される。減算増幅器２１１は、当該２つの端子間に生じる差分電圧を増幅して出力する。よって、減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＮは、次式で示される。
（数式９３）

Ｇは固定した増幅率であり、０でない任意の値をとり得る。

（数９３）式は、実施例１の（数９）式に対応する。（数９３）式の第１項は、磁気感度に相当する部分で、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２に依存する。（数９３）式の第２項は、オフセットに相当する部分で、Ｂ_１＝Ｂ_２＝０のときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチの大きさに依存する。

電流発生回路２２０は、第１磁場発生装置２１の一方の端子に接続される。また、第１磁場発生装置２１の他方の端子は、第２電位２３２に設定される。ここで、電流発生回路２２０が、磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂに対してＹ軸に平行な方向にバイアス磁場Ｂ_Ｖを与える場合、磁気素子６１ａ，６１ｂの磁気感度は無バイアス状態における磁気感度ΔＲに対してａ_１倍に変化し、磁気素子６２ａ，６２ｂの磁気感度は無バイアス状態における磁気感度ΔＲに対してａ_２倍に変化する。

また、磁気素子６１ａ，６１ｂの初期抵抗値は、無バイアス状態における初期抵抗値Ｒ_０１に対してｂ_１倍に変化し、磁気素子６２ａ，６２ｂの初期抵抗値は、無バイアス状態における初期抵抗値Ｒ_０２に対してｂ_２倍に変化する。即ち、バイアス状態における磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂのそれぞれの抵抗値Ｒ_１ａＢ、Ｒ_１ｂＢ、Ｒ_２ａＢ、Ｒ_２ｂＢは、次式で示される。
（数式９４）
Ｒ_１ａＢ＝Ｒ_１ｂＢ＝ｂ_１Ｒ_０１＋（ａ_１ΔＲ）Ｂ_１
（数式９５）
Ｒ_２ａＢ＝Ｒ_２ｂＢ＝ｂ_２Ｒ_０２＋（ａ_２ΔＲ）Ｂ_２

同様にして、磁気素子６１ａのＹ軸方向負側の端子と、磁気素子６２ａのＹ軸方向負側の端子との間に生じる電圧Ｖ_ＭＢは、次式で示される。
（数式９６）

続いて、減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＢは、次式で示される。
（数式９７）

演算回路２１５には、減算増幅器２１１の出力信号が入力される。また、演算回路２１５には、電流発生回路２２０が第１磁場発生装置２１に電流を供給しているか否かを示す情報が入力される。これにより、演算回路２１５は、ここまでに得られた無バイアス状態における減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＮと、バイアス状態における減算増幅器２１１の出力Ｖ_ＯＳＢとを減算して出力できる。よって、演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、次式で示される。
（数式９８）

更に、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、同一チップ基板上に形成されている。この場合、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の特性がほぼ揃うので、ａ_１＝ａ_２＝ａ、ｂ_１＝ｂ_２＝ｂとなる。

ここで、一例において、磁気抵抗素子の無バイアス状態とバイアス状態との間でＸ軸に平行な方向の磁場による抵抗変化を考えると、ａ＝０．７５、ｂ＝１．００１が得られる。１−ａ＝０．２５と、ｂ≒１と、１−ｂ＝−０．００１≒０として、（数９８）式に代入すれば、演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、次式で示される。
（数式９９）

演算回路２１５の出力Ｖ_ＯＵＴは、オフセットに相当する部分が除去され、磁気感度に相当する部分のみが抽出されている。したがって、磁気センサ１００は、誤差要素であるオフセット成分を抑制して、Ｘ軸に平行な方向に不均一に生じた磁場を、高い精度で検出できる。

なお、本例の演算手順はあくまで一例であり、本例に記載した手順に限定されない。また、制御装置２００は、磁気センサ１００の出力信号を処理する処理回路の一例である。つまり、無バイアス状態とバイアス状態との間で、磁気抵抗素子の磁気感度およびオフセットが変化することを利用してオフセット成分を抑制する回路であれば本例に限られない。磁気センサ１００は、本例のようにフルブリッジ回路を構成する場合であっても、オフセット成分を抑制して、高い精度で不均一に生じた磁場を検出できる。

［実施例８］
図１２は、実施例８に係る制御システム３００の構成の一例を示す。制御システム３００は、磁気センサ１００および制御装置２００を備える。本例の磁気センサ１００は、実施例７に係る磁気センサ１００の構成に加えて第２磁場発生装置２２を更に有する。本例の第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、フルブリッジ回路を構成する。

第２磁場発生装置２２は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に帰還磁場を印加する。第２磁場発生装置２２は、Ｙ軸に平行な方向に延伸する２つの第２磁場発生装置２２ａおよび第２磁場発生装置２２ｂを備える。第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、導電性の材料で形成される。一例において、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、メタル配線で形成される。第２磁場発生装置２２は、電力損失の観点から、比抵抗の小さい金属が好ましく、銅、金、白金、アルミニウム、或いは、それらを含む合金が好ましい。

第２磁場発生装置２２ａは、平面視で、第１磁気抵抗素子１１と重なるように第３平面５３上に配置される。即ち、第２磁場発生装置２２ａは、磁気素子６１ａおよび磁気素子６１ｂと重なるように第３平面５３上に配置される。これにより、第２磁場発生装置２２ａは、磁気素子６１ａおよび磁気素子６１ｂに対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。

第２磁場発生装置２２ｂは、平面視で、第２磁気抵抗素子１２と重なるように第３平面５３上に配置される。即ち、第２磁場発生装置２２ｂは、磁気素子６２ａおよび磁気素子６２ｂと重なるように第３平面５３上に配置される。これにより、第２磁場発生装置２２ｂは、磁気素子６２ａおよび磁気素子６２ｂに対してＸ軸に平行な方向に帰還磁場を与える。

第２磁場発生装置２２ａのＹ軸方向正側の端子は、第２電位２３２に設定される。第２磁場発生装置２２ａのＹ軸方向負側の端子は、第２磁場発生装置２２ｂのＹ軸方向負側の端子に接続される。また、第２磁場発生装置２２ｂのＹ軸方向正側の端子は、制御装置２００に接続される。このように、第２磁場発生装置２２ａ，２２ｂは、直列に接続され、帰還電流Ｉ_ＦＢが流される。

磁気センサ１００のＸ軸負側には磁石が配置されている。この場合、磁気素子６１ａ，６１ｂには、Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１が入力される。また、磁気素子６２ａ，６２ｂには、Ｘ軸方向の磁場Ｂ_２が入力される。Ｘ軸方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２は、一様でなく、例えば、Ｂ_１＞Ｂ_２となる。

次に、帰還電流Ｉ_ＦＢにより、磁気素子６１ａ，６１ｂにＸ軸に平行な方向の帰還磁場−βＩ_ＦＢが入力され、磁気素子６２ａ，６２ｂにＸ軸に平行な方向の帰還磁場βＩ_ＦＢが入力される場合について考える。一例において、磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂは、Ｘ軸に平行な方向に同じ磁気感度ΔＲを有する。磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂのそれぞれの抵抗値Ｒ_１ａ、Ｒ_１ｂ、Ｒ_２ａ、Ｒ_２ｂは、次式で示される。

（数式１００）
Ｒ_１ａ＝Ｒ_１ｂ＝Ｒ_０１＋ΔＲ（Ｂ_１−βＩ_ＦＢ）
（数式１０１）
Ｒ_２ａ＝Ｒ_２ｂ＝Ｒ_０２＋ΔＲ（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢ）

Ｒ_０１はＸ軸に平行な方向の磁場のないときの磁気素子６１ａ，６１ｂの抵抗値である。Ｒ_０２はＸ軸に平行な方向の磁場のないときの磁気素子６２ａ，６２ｂの抵抗値である。ΔＲは磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂの磁気感度である。Ｂ_１は磁気素子６１ａ，６１ｂに入力するＸ軸に平行な方向の磁場である。Ｂ_２は磁気素子６２ａ，６２ｂに入力するＸ軸に平行な方向の磁場である。−βＩ_ＦＢは帰還電流Ｉ_ＦＢによる磁気素子６１ａ，６１ｂに入力するＸ軸に平行な方向の帰還磁場である。βＩ_ＦＢは帰還電流Ｉ_ＦＢによる磁気素子６２ａ，６２ｂに入力するＸ軸に平行な方向の帰還磁場である。

制御装置２００は、演算部２１０、電流発生回路２２０、増幅器２５１，２５２、電圧検出回路２６０および抵抗２７０を備える。演算部２１０は、減算増幅器２１１および加算増幅器２１４を備える。即ち、本例の制御装置２００は、実施例４に係る制御装置２００と同様の構成を有する。

先ず、磁気センサ１００が無バイアス状態に設定された場合について考える。即ち、本例の第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２には、バイアス磁場Ｂ_Ｖが与えられていない。

無バイアス状態における磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂのそれぞれの抵抗値Ｒ_１ａＮ、Ｒ_１ｂＮ、Ｒ_２ａＮ、Ｒ_２ｂＮは、無バイアス状態における帰還電流をＩ_ＦＢＮとすると、次式で示される。

（数式１０２）
Ｒ_１ａＮ＝Ｒ_１ｂＮ＝Ｒ_０１＋ΔＲ（Ｂ_１−βＩ_ＦＢＮ）
（数式１０３）
Ｒ_２ａＮ＝Ｒ_２ｂＮ＝Ｒ_０２＋ΔＲ（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢＮ）

第１電位２３１と第２電位２３２との間に電圧Ｖ_Ｓを与えると、磁気素子６１ａのＹ軸方向負側の端子と、磁気素子６２ａのＹ軸方向負側の端子との間に生じる電圧Ｖ_ＭＮは、次式で示される。
（数式１０４）

減算増幅器２１１は、磁気素子６１ａのＹ軸方向負側の端子と、磁気素子６２ａのＹ軸方向負側の端子との間の接続ノードに接続される。減算増幅器２１１は、当該２つの端子間に生じる差分電圧を増幅して出力する。一例において、加算増幅器２１４の増幅率は１倍である。この場合、減算増幅器２１１の出力電圧Ｖ_ＯＳＮは、次式で示される。
（数式１０５）

加算増幅器２１４は、減算増幅器２１１の出力に加え、増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃが入力されて、それぞれの入力を加算して増幅する。加算増幅器２１４の出力Ｖ_ＯＡＮは、次式で示される。
（数式１０６）

増幅器２５１は、入力された加算増幅器２１４の出力をＡ_Ｍ倍に増幅して出力する。増幅器２５１の出力Ｖ_ＡＮは、次式で示される。
（数式１０７）

増幅器２５１の出力端子は、抵抗値がＲ_Ｌである抵抗２７０の一方の端子に接続される。また、抵抗２７０の他方の端子は、第２磁場発生装置２２の他方の端子に接続される。また、第２磁場発生装置２２の一方の端子は、第２電位２３２に設定される。本例では第２磁場発生装置２２の抵抗値がほぼゼロであるとすれば、抵抗２７０の端子間電圧はＶ_ＡＮとなり、ここで作られる電流が、第２磁場発生装置２２に流れる帰還電流となる。よって、帰還電流Ｉ_ＦＢＮは、次式で示される。

（数式１０８）

（数１０８）式は、Ｉ_ＦＢＮについて解くと、次式で示される。
（数式１０９）

Ｒ_Ｌ≪２Ａ_ＭＧΔＲβＶ_Ｓ／（Ｒ_０１＋Ｒ_０２）となるように、増幅率Ａ_ＭやＧを調整すれば、（数１０９）式は、次式で示される。
（数式１１０）

（数１１０）式の第１項は、磁気感度に相当する部分で、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な方向の磁場Ｂ_１、Ｂ_２に依存する。（数１１０）式の第２項は、オフセットに相当する部分で、Ｂ_１＝Ｂ_２＝０のときの第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値のミスマッチと、増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃの大きさに依存する。

以上の通り、帰還電流Ｉ_ＦＢＮの磁気感度に相当する第１項は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の磁気感度ΔＲに依らず、且つ、電流磁場変換率βが温度特性をほとんど有さないことから、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２に入力するＸ軸に平行な方向の磁場の差分（Ｂ_１−Ｂ_２）を精度よく検出できる。

電流発生回路２２０は、第１磁場発生装置２１の一方の端子に接続される。また、第１磁場発生装置２１の他方の端子は、第２電位２３２に設定される。ここで、電流発生回路２２０が、バイアス状態において、磁気素子６１ａ，６１ｂの磁気感度が、無バイアス状態における磁気感度ΔＲに対してａ_１倍に変化し、磁気素子６２ａ，６２ｂの磁気感度が、無バイアス状態における磁気感度ΔＲに対してａ_２倍に変化する。また、磁気素子６１ａ，６１ｂの初期抵抗値は、無バイアス状態における初期抵抗値Ｒ_０１に対してｂ_１倍に変化し、磁気素子６２ａ，６２ｂの初期抵抗値は、無バイアス状態における初期抵抗値Ｒ_０２に対してｂ_２倍に変化する。

即ち、バイアス状態における磁気素子６１ａ，６１ｂおよび磁気素子６２ａ，６２ｂのそれぞれの抵抗値Ｒ_１ａＢ、Ｒ_１ｂＢ、Ｒ_２ａＢ、Ｒ_２ｂＢは、バイアス状態における帰還電流をＩ_ＦＢＢとすると、次式で示される。
（数式１１１）
Ｒ_１ａＢ＝Ｒ_１ｂＢ＝ｂ_１Ｒ_０１＋（ａ_１ΔＲ）（Ｂ_１−βＩ_ＦＢＢ）
（数式１１２）
Ｒ_２ａＢ＝Ｒ_２ｂＢ＝ｂ_２Ｒ_０２＋（ａ_２ΔＲ）（Ｂ_２＋βＩ_ＦＢＢ）

バイアス状態においても同様に、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２は、同一チップ基板上に形成されているので、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の特性がほぼ揃う。即ち、ａ_１＝ａ_２＝ａ、ｂ_１＝ｂ_２＝ｂとなる。よって、帰還電流Ｉ_ＦＢＢは、次式で示される。
（数式１１３）

（数１１０）式および（数１１３）式は、無バイアス状態とバイアス状態との間で磁気感度に相当する部分は変化せず、オフセットに相当する部分が変化することを示す。

電圧検出回路２６０には、抵抗２７０の端子間電圧が入力される。また、電圧検出回路２６０には、電流発生回路２２０が第１磁場発生装置２１に電流を供給しているか否かを示す情報が入力される。これにより、電圧検出回路２６０は、ここまでに得られた無バイアス状態における抵抗２７０の端子間電圧Ｖ_ＲＬＮと、バイアス状態における抵抗２７０の端子間電圧Ｖ_ＲＬＢとを減算して出力する。よって、電圧検出回路２６０の出力Ｖ_ＯＰＰは、次式で示される。
（数式１１４）

増幅器２５２は、電圧検出回路２６０の出力信号が入力される。増幅器２５２は、入力された信号を−Ａ_Ａ倍に増幅して出力する。増幅器２５２の出力Ｖ_Ｃは、次式で示される。
（数式１１５）

（数５８）式は、Ｖ_Ｃについて解くと、次式で示される。
（数式１１６）

２βΔＲＶ_Ｓ／（Ｒ_０１＋Ｒ_０２）≪Ａ_ＡＲ_Ｌ（１−１／ａ）となるように、増幅率Ａ_Ａを調整すれば、（数１１６）式は、次式で示される。
（数式１１７）

ここで、一例において、磁気抵抗素子の無バイアス状態とバイアス状態との間でＸ軸に平行な方向の磁場による抵抗変化を考えると、ａ＝０．７５、ｂ＝１．００１が得られる。これらを（数１１０）式、（数１１３）式に代入し、ｂ≒１とすれば、無バイアス状態およびバイアス状態での帰還電流Ｉ_ＦＢＮ、Ｉ_ＦＢＢは、次式で示される。
（数式１１８）
Ｉ_ＦＢＮ＝Ｉ_ＦＢＢ＝（Ｂ_１−Ｂ_２）／（２β）

即ち、帰還電流Ｉ_ＦＢＮ、Ｉ_ＦＢＢは、オフセットに相当する部分を除去し、磁気感度に相当する部分のみを抽出している。したがって、磁気センサ１００は、誤差要素であるオフセット成分を抑制して、高い精度で不均一に生じた磁場を検出できる。

なお、本例の演算手順はあくまで一例であり、本例で示した手順に限定されない。また、制御装置２００は、磁気センサ１００の出力信号を処理する処理回路の一例である。つまり、無バイアス状態とバイアス状態との間で、磁気抵抗素子の磁気感度およびオフセットが変化することを利用してオフセット成分を抑制する回路であれば本例に限られない。磁気センサ１００は、本例のようにフルブリッジ回路を構成する場合であっても、オフセット成分を抑制して、高い精度で不均一に生じた磁場を検出できる。

主閉ループ回路網は、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値が同じとなるように制御する。言い換えれば、第１磁気抵抗素子１１および第２磁気抵抗素子１２の抵抗値の差が生じないように変化する負帰還の回路を構成すれば、いかなる回路を組んでもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・磁気抵抗素子、１１・・・第１磁気抵抗素子、１２・・・第２磁気抵抗素子、１３・・・第３磁気抵抗素子、１４・・・第４磁気抵抗素子、２１・・・第１磁場発生装置、２２・・・第２磁場発生装置、３１・・・第１電流導体、３２・・・第２電流導体、４０・・・基板、４２・・・絶縁層、５０・・・基板平面、５１・・・第１平面、５２・・・第２平面、５３・・・第３平面、６１・・・磁気素子、６２・・・磁気素子、１００・・・磁気センサ、２００・・・制御装置、２１０・・・演算部、２１１・・・減算増幅器、２１２・・・減算増幅器、２１４・・・加算増幅器、２１５・・・演算回路、２２０・・・電流発生回路、２３１・・・第１電位、２３２・・・第２電位、２４１・・・電流源、２４２・・・電流源、２４３・・・電流源、２４４・・・電流源、２５１・・・増幅器、２５２・・・増幅器、２６０・・・電圧検出回路、２７０・・・抵抗、３００・・・制御システム

Claims

第１磁気抵抗素子と、前記第１磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する第１磁場発生装置とを備える磁気センサの駆動を制御する制御装置であって、
前記第１磁場発生装置に前記バイアス磁場を発生させることにより、前記第１磁気抵抗素子の状態を、予め定められた磁気感度を有する第１状態から、前記第１状態と異なる磁気感度を有する第２状態に変更する制御装置。
前記第１状態における前記磁気センサの測定値と、前記第２状態における前記磁気センサの測定値との差分を算出する演算部を備える
請求項１に記載の制御装置。
前記磁気センサは、前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第２磁気抵抗素子を更に備え、
前記演算部は、前記第１磁気抵抗素子の出力信号と、前記第２磁気抵抗素子の出力信号との差分を算出する
請求項２に記載の制御装置。
前記演算部は、
前記第１磁気抵抗素子の出力信号と、前記第２磁気抵抗素子の出力信号との差分を出力する第１差分回路と、
前記第１状態における前記第１差分回路の出力と、前記第２状態における前記第１差分回路の出力とに基づいて、オフセット成分の除去された磁気信号を算出する算出部と
を有する
請求項３に記載の制御装置。
前記第１磁気抵抗素子の抵抗値と前記第２磁気抵抗素子の抵抗値との差が生じないように制御する負帰還の第１閉ループ回路を更に備える
請求項３又は４に記載の制御装置。
前記磁気センサは、前記第１磁場発生装置が延伸する方向と異なる方向に延伸し、前記第１磁気抵抗素子に帰還磁場を印加する第２磁場発生装置を更に備え、
前記第１閉ループ回路は、前記第２磁場発生装置に前記帰還磁場を発生させるための帰還電流を生成する
請求項５に記載の制御装置。
前記帰還電流に生じるオフセット成分が、前記第１状態と前記第２状態との間で、同一となるように制御する負帰還の第２閉ループ回路を更に備える
請求項６に記載の制御装置。
前記第１磁場発生装置は、前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行に延伸して形成され、
前記第１磁場発生装置に前記バイアス磁場を発生させるための電流を発生する電流発生回路を更に備える
請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
前記磁気センサは、
前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第２磁気抵抗素子と、
前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第３磁気抵抗素子と
を更に備え、
前記演算部は、
前記第１磁気抵抗素子の出力信号と、前記第２磁気抵抗素子の出力信号との差分を出力する第１差分回路と、
前記第２磁気抵抗素子の出力信号と、前記第３磁気抵抗素子の出力信号との差分を出力する第２差分回路と
を更に備える
請求項２に記載の制御装置。
前記磁気センサは、
前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第２磁気抵抗素子と、
前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第３磁気抵抗素子と、
前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第４磁気抵抗素子と
を更に備え、
前記演算部は、
前記第１磁気抵抗素子の出力信号と、前記第２磁気抵抗素子の出力信号との差分を出力する第１差分回路と、
前記第３磁気抵抗素子の出力信号と、前記第４磁気抵抗素子の出力信号との差分を出力する第２差分回路と
を更に備える
請求項２に記載の制御装置。
前記磁気センサは、前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第２磁気抵抗素子を更に備え、
前記第１磁気抵抗素子は、前記第１磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第１磁気素子および第２磁気素子を含み、
前記第２磁気抵抗素子は、前記第２磁気抵抗素子の感磁軸と平行な感磁軸を有する第３磁気素子および第４磁気素子を含み、
前記第１磁気素子および前記第４磁気素子が直列に接続され、前記第２磁気素子および前記第３磁気素子が直列に接続され、
前記第１磁気素子と前記第４磁気素子との間の接続ノードと、前記第２磁気素子と前記第３磁気素子との間の接続ノードから信号を出力する
請求項１０に記載の制御装置。
前記磁気センサと、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の制御装置と
を備える制御システム。