JP2019219294A - Magnetic sensor - Google Patents

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Abstract

To provide a magnetic sensor with which it is possible to prevent or reduce contraction of a dynamic range due to a disturbance magnetic field, without adding another magnetic sensor for detecting the disturbance magnetic field.SOLUTION: A magnetic sensor comprises: magnetoresistive elements MR1, MR2 to which a magnetic field to be detected is applied in a mutually reverse phase; a feedback circuit 31 for applying an anti-phase canceling magnetic field to the magnetoresistive elements MR1, MR2 on the basis of a difference in resistance values of the magnetoresistive elements MR1, MR2; and a magnetic bias circuit 32 for applying an in-phase bias magnetic field to the magnetoresistive elements MR1, MR2 on the basis of a sum of resistance values of the magnetoresistive elements MR1, MR2. Thus, it is possible to prevent or reduce contraction of a dynamic range due to a disturbance magnetic field, without adding another magnetic sensor for detecting the disturbance magnetic field. Since what is called closed-loop control is performed by the feedback circuit 31, it is possible to maintain sensitivity of detecting the magnetic field almost constant.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は磁気センサに関し、特に、外乱磁界によるダイナミックレンジの縮小を防止あるいは低減することが可能な磁気センサに関する。   The present invention relates to a magnetic sensor, and more particularly, to a magnetic sensor capable of preventing or reducing a dynamic range due to a disturbance magnetic field.

磁気抵抗素子を用いた磁気センサは、電流計や磁気エンコーダなどに広く用いられている。特許文献1に記載された磁気センサは、フィードバック電流によって磁気抵抗素子にキャンセル磁界を与えるフィードバックコイル(113)を備えており、これによりクローズドループ制御を行っている。また、特許文献1に記載された磁気センサは、調整回路(13)によって、オフセットの調整が可能とされている。   Magnetic sensors using magnetoresistive elements are widely used in ammeters, magnetic encoders, and the like. The magnetic sensor described in Patent Literature 1 includes a feedback coil (113) that applies a cancel magnetic field to a magnetoresistive element by a feedback current, and performs closed loop control. The offset of the magnetic sensor described in Patent Document 1 can be adjusted by the adjustment circuit (13).

特許第5891516号公報Japanese Patent No. 5891516

しかしながら、特許文献1に記載された磁気センサは、調整回路によるオフセット及び感度の調整が製造段階で行われるため、実使用時において磁気抵抗素子に対して同相に印加される外乱磁界が変化すると、動作基準点がオフセットし、これによりダイナミックレンジが縮小するという問題があった。   However, in the magnetic sensor described in Patent Literature 1, since the adjustment of the offset and the sensitivity by the adjustment circuit is performed at the manufacturing stage, when the disturbance magnetic field applied to the magnetoresistive element in the same phase during actual use changes, There is a problem that the operation reference point is offset, thereby reducing the dynamic range.

この問題を解決するためには、例えば外乱磁界を検出するための別の磁気センサを設け、その出力信号に基づいて外乱磁界を打ち消すキャンセル磁界を発生させる方法が考えられるが、この場合には、外乱磁界を検出するための別の磁気センサが必要となるため、装置全体が複雑化してしまう。   In order to solve this problem, for example, another magnetic sensor for detecting a disturbance magnetic field is provided, and a method of generating a cancel magnetic field that cancels the disturbance magnetic field based on the output signal is considered. Since another magnetic sensor for detecting a disturbance magnetic field is required, the entire apparatus is complicated.

したがって、本発明は、外乱磁界を検出するための別の磁気センサを追加することなく、外乱磁界によるダイナミックレンジの縮小を防止あるいは低減することが可能な磁気センサを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic sensor capable of preventing or reducing the reduction of the dynamic range due to a disturbance magnetic field without adding another magnetic sensor for detecting a disturbance magnetic field.

本発明による磁気センサは、検出対象磁界が互いに逆相に印加される第1及び第2の磁気抵抗素子と、第1及び第2の磁気抵抗素子の抵抗値の差に基づいて、第1及び第2の磁気抵抗素子に逆相のキャンセル磁界を与えるフィードバック回路と、第1及び第2の磁気抵抗素子の抵抗値の和に基づいて、第1及び第2の磁気抵抗素子に同相のバイアス磁界を与える磁気バイアス回路とを備えることを特徴とする。   According to the magnetic sensor of the present invention, the first and second magnetoresistive elements to which the magnetic field to be detected is applied in opposite phases to each other, and the first and second magnetoresistive elements based on a difference in resistance between the first and second magnetoresistive elements. A feedback circuit for applying a cancel magnetic field of opposite phase to the second magnetoresistive element, and a bias magnetic field having the same phase for the first and second magnetoresistive elements based on the sum of the resistance values of the first and second magnetoresistive elements. And a magnetic bias circuit that provides the following.

地磁気などの外乱磁界が第1及び第2の磁気抵抗素子に対して同相に印加されると、これに応じて第1及び第2の磁気抵抗素子の抵抗値の和が変化する。本発明は、この点に着目し、第1及び第2の磁気抵抗素子の抵抗値の和に基づいて、第1及び第2の磁気抵抗素子に同相のバイアス磁界を与えている。これにより、外乱磁界を検出するための別の磁気センサを追加することなく、外乱磁界によるダイナミックレンジの縮小を防止あるいは低減することが可能となる。しかも、本発明においては、第1及び第2の磁気抵抗素子の抵抗値の差に基づいて、第1及び第2の磁気抵抗素子に逆相のキャンセル磁界を与えていることから、いわゆるクローズドループ制御が行われ、これにより磁界の検出感度をほぼ一定に維持することが可能となる。   When a disturbance magnetic field such as terrestrial magnetism is applied to the first and second magnetoresistance elements in the same phase, the sum of the resistance values of the first and second magnetoresistance elements changes accordingly. The present invention pays attention to this point, and applies an in-phase bias magnetic field to the first and second magnetoresistive elements based on the sum of the resistance values of the first and second magnetoresistive elements. This makes it possible to prevent or reduce the reduction of the dynamic range due to the disturbance magnetic field without adding another magnetic sensor for detecting the disturbance magnetic field. In addition, in the present invention, since a cancel magnetic field of opposite phase is given to the first and second magnetoresistive elements based on the difference between the resistance values of the first and second magnetoresistive elements, a so-called closed loop Control is performed, which makes it possible to maintain the magnetic field detection sensitivity substantially constant.

本発明において、フィードバック回路は、前記抵抗値の差に基づいて第1のフィードバック電流を生成する第1のアンプ回路と、第1のフィードバック電流に基づいてキャンセル磁界を発生させる逆相コイルとを含むものであっても構わない。これによれば、ゲインや位相を適切に設定することによって、正しくクローズドループ制御を行うことができ、磁界の検出感度をほぼ一定に維持することが可能となる。   In the present invention, the feedback circuit includes a first amplifier circuit that generates a first feedback current based on the difference between the resistance values, and a negative-phase coil that generates a cancel magnetic field based on the first feedback current. It may be something. According to this, by appropriately setting the gain and the phase, the closed loop control can be performed correctly, and the detection sensitivity of the magnetic field can be maintained substantially constant.

本発明において、磁気バイアス回路は、基準抵抗と、前記抵抗値の和と基準抵抗の抵抗値との差に基づいて第2のフィードバック電流を生成する第2のアンプ回路と、第2のフィードバック電流に基づいてバイアス磁界を発生させる同相コイルとを含むものであっても構わない。これによれば、基準抵抗の抵抗値を適切に設定することによって、外乱磁界に応じた適切なフィードバック電流を発生させることが可能となる。   In the present invention, the magnetic bias circuit includes: a reference resistor; a second amplifier circuit that generates a second feedback current based on a difference between a sum of the resistance values and a resistance value of the reference resistor; And an in-phase coil for generating a bias magnetic field based on the above. According to this, by appropriately setting the resistance value of the reference resistor, it is possible to generate an appropriate feedback current according to the disturbance magnetic field.

本発明による磁気センサは、検出対象磁界が互いに逆相に印加される第3及び第4の磁気抵抗素子をさらに備え、第1及び第2の磁気抵抗素子は直列に接続され、第3及び第4の磁気抵抗素子は直列に接続され、第1のアンプ回路は、第1及び第2の磁気抵抗素子の接続点の電位と、第3及び第4の磁気抵抗素子の接続点の電位との差を検出し、第1及び第4の磁気抵抗素子の接続点と基準抵抗の一端は、いずれも共通の電源に接続され、第2のアンプ回路は、第1及び第4の磁気抵抗素子の接続点の電位と、基準抵抗の一端の電位との差に基づいて、第2のフィードバック電流を生成するものであっても構わない。これによれば、4つの磁気抵抗素子によってフルブリッジ回路が形成されることから、より高いSN比を得ることが可能となる。   The magnetic sensor according to the present invention further includes third and fourth magnetoresistive elements to which detection target magnetic fields are applied in opposite phases, wherein the first and second magnetoresistive elements are connected in series, and the third and fourth magnetoresistive elements are connected in series. 4 are connected in series, and the first amplifier circuit is configured to determine the potential of the connection point of the first and second magnetoresistance elements and the potential of the connection point of the third and fourth magnetoresistance elements. The difference is detected, and the connection point of the first and fourth magnetoresistive elements and one end of the reference resistor are both connected to a common power supply, and the second amplifier circuit is connected to the first and fourth magnetoresistive elements. The second feedback current may be generated based on the difference between the potential at the connection point and the potential at one end of the reference resistor. According to this, since a full bridge circuit is formed by the four magnetoresistive elements, a higher SN ratio can be obtained.

本発明において、磁気バイアス回路は、基準抵抗の一端にリセット電位を与えるスイッチをさらに含むものであっても構わない。これによれば、実測を行う前に第1〜第4の磁気抵抗素子をヒステリシスループの所定の初期状態にリセットすることが可能となる。   In the present invention, the magnetic bias circuit may further include a switch for applying a reset potential to one end of the reference resistor. According to this, it is possible to reset the first to fourth magnetoresistive elements to a predetermined initial state of the hysteresis loop before performing the actual measurement.

本発明において、基準抵抗の抵抗値は可変であっても構わない。これによれば、基準抵抗の抵抗値を微調整することが可能となる。この場合、基準抵抗は磁気シールドされた磁気抵抗素子を含むものであっても構わない。これによれば、環境温度による測定値の変化をキャンセルすることが可能となる。   In the present invention, the resistance value of the reference resistor may be variable. According to this, the resistance value of the reference resistor can be finely adjusted. In this case, the reference resistance may include a magnetically shielded magnetoresistive element. According to this, it is possible to cancel the change in the measured value due to the environmental temperature.

本発明において、磁気バイアス回路は、同相コイルに直列に接続されたダンピング抵抗をさらに含むものであっても構わない。これによれば、磁気バイアス回路の異常発振を防止することが可能となる。   In the present invention, the magnetic bias circuit may further include a damping resistor connected in series with the in-phase coil. According to this, it is possible to prevent abnormal oscillation of the magnetic bias circuit.

本発明において、磁気バイアス回路は、第1及び第2の磁気抵抗素子に対して同相に印加される外乱磁界をバイアス磁界によってキャンセルするものであっても構わない。これによれば、外乱磁界がほぼゼロである場合と同じ環境で検出対象磁界の検出を行うことが可能となる。   In the present invention, the magnetic bias circuit may cancel a disturbance magnetic field applied to the first and second magnetic resistance elements in the same phase by a bias magnetic field. According to this, it is possible to detect the detection target magnetic field in the same environment as when the disturbance magnetic field is substantially zero.

本発明において、磁気バイアス回路は、第1及び第2の磁気抵抗素子に対して同相に印加される外乱磁界をバイアス磁界によって一定に保つものであっても構わない。これによれば、外乱磁界の向き及び強度に関わらず、ほぼ一定の磁気バイアスを印加した状態で検出対象磁界の検出を行うことが可能となる。   In the present invention, the magnetic bias circuit may be configured to keep the disturbance magnetic field applied to the first and second magnetoresistive elements in phase with the bias magnetic field. According to this, it is possible to detect the magnetic field to be detected in a state where a substantially constant magnetic bias is applied regardless of the direction and intensity of the disturbance magnetic field.

本発明による磁気センサは、第1及び第2の磁気抵抗素子が形成され、第1及び第2の磁気抵抗素子の感度軸方向と平行な素子形成面を有するセンサチップと、素子形成面上に配置され、第1の磁気抵抗素子と第2の磁気抵抗素子の間に位置する磁性体ブロックとをさらに備えるものであっても構わない。これによれば、素子形成面に対して垂直方向の磁界が磁性体ブロックによってスプリットされることから、第1及び第2の磁気抵抗素子に対して検出対象磁界を逆相に印加することが可能となる。   A magnetic sensor according to the present invention includes a sensor chip having first and second magnetoresistive elements formed thereon and having an element forming surface parallel to a sensitivity axis direction of the first and second magnetoresistive elements, and a sensor chip on the element forming surface. It may be further provided with a magnetic block disposed and located between the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element. According to this, since the magnetic field in the direction perpendicular to the element formation surface is split by the magnetic block, the detection target magnetic field can be applied to the first and second magnetoresistive elements in opposite phases. It becomes.

この場合、逆相コイルは、第1及び第2の磁気抵抗素子と重なるよう、センサチップに形成されても構わない。これによれば、部品点数を削減することが可能となる。   In this case, the negative phase coil may be formed on the sensor chip so as to overlap the first and second magnetoresistive elements. According to this, it is possible to reduce the number of parts.

本発明によれば、クローズドループ制御を実現しつつ、外乱磁界を検出するための別の磁気センサを追加することなく、外乱磁界によるダイナミックレンジの縮小を防止あるいは低減することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to prevent or reduce the reduction of the dynamic range due to the disturbance magnetic field without adding another magnetic sensor for detecting the disturbance magnetic field while realizing the closed-loop control.

図1は、本発明の好ましい実施形態による磁気センサ10の主要部の構成を説明するための略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a configuration of a main part of a magnetic sensor 10 according to a preferred embodiment of the present invention. 図2は、磁気センサ10の略上面図である。FIG. 2 is a schematic top view of the magnetic sensor 10. 図3は、図2に示すA−A線に沿った略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line AA shown in FIG. 図4は、磁気抵抗素子MR1〜MR4に接続されるフィードバック回路31及び磁気バイアス回路32の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of the feedback circuit 31 and the magnetic bias circuit 32 connected to the magnetoresistive elements MR1 to MR4. 図5は、検出対象磁界と検出電圧Voutの関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the detection target magnetic field and the detection voltage Vout. 図6は、第1の変形例による磁気バイアス回路32aの回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of the magnetic bias circuit 32a according to the first modification. 図7は、第2の変形例による磁気バイアス回路32bの回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32b according to a second modification. 図8は、第3の変形例による磁気バイアス回路32cの回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32c according to the third modification. 図9は、第4の変形例による磁気バイアス回路32dの回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32d according to a fourth modification. 図10は、第5の変形例による磁気バイアス回路32eの回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32e according to a fifth modification. 図11は、第6の変形例による磁気バイアス回路32fの回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32f according to a sixth modification. 図12は、磁界の同相及び逆相の定義を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the definition of the in-phase and the out-of-phase of the magnetic field. 図13は、磁界の同相及び逆相の定義を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the definitions of the in-phase and out-of-phase magnetic fields.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好ましい実施形態による磁気センサ10の主要部の構成を説明するための略斜視図である。また、図2は磁気センサ10の略上面図であり、図3は図2に示すA−A線に沿った略断面図である。   FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a configuration of a main part of a magnetic sensor 10 according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic top view of the magnetic sensor 10, and FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line AA shown in FIG.

図1〜図3に示すように、本実施形態による磁気センサ10は、センサチップ20と、センサチップ20の素子形成面21上に配置された磁性体ブロック22を備えている。センサチップ20の素子形成面21はxy平面を構成し、z方向から見て磁性体ブロック22の一方側には磁気抵抗素子MR1,MR3が形成され、z方向から見て磁性体ブロック22の他方側には磁気抵抗素子MR2,MR4が形成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the magnetic sensor 10 according to the present embodiment includes a sensor chip 20 and a magnetic block 22 arranged on an element forming surface 21 of the sensor chip 20. The element forming surface 21 of the sensor chip 20 constitutes an xy plane, and magnetoresistive elements MR1 and MR3 are formed on one side of the magnetic block 22 when viewed from the z direction, and the other of the magnetic block 22 when viewed from the z direction. On the side, magnetoresistive elements MR2 and MR4 are formed.

センサチップ20は略直方体形状を有し、上述の通り、素子形成面21には4つの磁気抵抗素子MR1〜MR4が形成されている。磁気抵抗素子MR1〜MR4は、磁界の向き及び強度に応じて電気抵抗が変化する素子であれば特に限定されない。本実施形態においては、磁気抵抗素子MR1〜MR4の感度方向(固定磁化方向)は、図2及び図3の矢印Pが示す方向(x方向におけるプラス側)に全て揃えられている。   The sensor chip 20 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and as described above, the four magnetoresistive elements MR1 to MR4 are formed on the element forming surface 21. The magnetoresistive elements MR1 to MR4 are not particularly limited as long as the electric resistance changes according to the direction and strength of the magnetic field. In the present embodiment, the sensitivity directions (fixed magnetization directions) of the magnetoresistive elements MR1 to MR4 are all aligned in the direction indicated by the arrow P in FIGS. 2 and 3 (the positive side in the x direction).

また、センサチップ20には、z方向から見て磁気抵抗素子MR1〜MR4と重なるよう、逆相コイルC1が形成されている。逆相コイルC1に第1のフィードバック電流I1を流すと、磁気抵抗素子MR1,MR3と重なる部分と、磁気抵抗素子MR2,MR4と重なる部分には、第1のフィードバック電流I1が互いに逆方向に流れる。これにより、図3に示すように、磁気抵抗素子MR1,MR3に印加されるキャンセル磁界φ1と、磁気抵抗素子MR2,MR4に印加されるキャンセル磁界φ2は互いに逆相となる。図1〜3に示す例では、逆相コイルC1が1ターンの導体パターンによって構成されているが、逆相コイルC1を複数ターン巻回することによって、逆相コイルC1を構成する複数本の導体パターンが磁気抵抗素子MR1〜MR4と重なるよう構成しても構わない。また、互いに逆相のキャンセル磁界φ1,φ2を磁気抵抗素子MR1〜MR4に印加できる限り、磁気抵抗素子MR1〜MR4と逆相コイルC1は重なっていなくても構わない。さらに、逆相コイルC1をセンサチップ20に形成することは必須でなく、センサチップ20の外部に逆相コイルC1を設けても構わない。   Further, the sensor chip 20 is formed with a negative-phase coil C1 so as to overlap the magnetoresistive elements MR1 to MR4 when viewed from the z direction. When the first feedback current I1 flows through the negative-phase coil C1, the first feedback current I1 flows in opposite directions to a portion overlapping the magnetoresistive elements MR1 and MR3 and a portion overlapping the magnetoresistive elements MR2 and MR4. . Thereby, as shown in FIG. 3, the cancel magnetic field φ1 applied to the magnetoresistive elements MR1 and MR3 and the cancel magnetic field φ2 applied to the magnetoresistive elements MR2 and MR4 have opposite phases. In the example illustrated in FIGS. 1 to 3, the negative-phase coil C1 is configured by a one-turn conductor pattern. However, by winding the negative-phase coil C1 a plurality of turns, a plurality of conductors configuring the negative-phase coil C1 are formed. The pattern may overlap with the magnetoresistive elements MR1 to MR4. Further, as long as cancel magnetic fields φ1 and φ2 having opposite phases can be applied to magnetoresistive elements MR1 to MR4, magnetoresistive elements MR1 to MR4 and negative phase coil C1 do not have to overlap. Further, it is not essential to form the negative-phase coil C1 on the sensor chip 20, and the negative-phase coil C1 may be provided outside the sensor chip 20.

磁性体ブロック22は、フェライトなど透磁率の高い軟磁性材料からなる集磁体である。磁性体ブロック22は、平面視で、つまりz方向から見て、磁気抵抗素子MR1,MR3と磁気抵抗素子MR2,MR4との間に配置されており、z方向を長手方向とする直方体形状を有している。図3に示すように、磁性体ブロック22はz方向の検出対象磁界φを集め、これをx方向における両側にスプリットさせる役割を果たす。z方向の検出対象磁界φは、本実施形態による磁気センサ10が検出すべき検出対象磁界によるものである。その結果、検出対象磁界は、磁気抵抗素子MR1,MR3と磁気抵抗素子MR2,MR4に対して互いに逆相に印加されることになる。尚、磁性体ブロック22は、接着剤などを用いてセンサチップ20に接着されていても構わないし、センサチップ20とともに図示しない他の実装基板に搭載され、センサチップ20との相対的な位置関係が固定されているものであっても構わない。   The magnetic block 22 is a magnetic collector made of a soft magnetic material having high magnetic permeability such as ferrite. The magnetic block 22 is disposed between the magnetoresistive elements MR1 and MR3 and the magnetoresistive elements MR2 and MR4 in plan view, that is, when viewed from the z direction, and has a rectangular parallelepiped shape whose longitudinal direction is the z direction. are doing. As shown in FIG. 3, the magnetic block 22 collects the magnetic field φ to be detected in the z direction and plays a role of splitting the magnetic field φ on both sides in the x direction. The detection target magnetic field φ in the z direction is based on the detection target magnetic field to be detected by the magnetic sensor 10 according to the present embodiment. As a result, the magnetic field to be detected is applied to the magnetoresistive elements MR1 and MR3 and the magnetoresistive elements MR2 and MR4 in mutually opposite phases. The magnetic block 22 may be adhered to the sensor chip 20 using an adhesive or the like, or may be mounted on another mounting substrate (not shown) together with the sensor chip 20, and a relative positional relationship with the sensor chip 20 may be provided. May be fixed.

磁気抵抗素子MR1〜MR4は、後述するフィードバック回路31及び磁気バイアス回路32に接続される。フィードバック回路31は、上述した逆相コイルC1を含んでいる。一方、磁気バイアス回路32は、図1及び図2に示す同相コイルC2を含んでいる。同相コイルC2は、x方向から磁気抵抗素子MR1〜MR4を挟み込むように配置されている。このため、同相コイルC2に電流が流れると、これによって生じる磁界は、磁気抵抗素子MR1〜MR4に対して同相に印加されることになる。同相コイルC2は、センサチップ20の外部に設けても構わないし、センサチップ20の素子形成面21上に形成又は搭載しても構わない。図1及び図2に示す例では同相コイルC2を2個用いているが、本発明において同相コイルC2の数は特に限定されない。また、同相コイルC2によって生じる磁界が磁気抵抗素子MR1〜MR4に対して同相に印加される限り、同相コイルC2の配置についても特に限定されない。例えば、同相コイルC2が磁気抵抗素子MR1〜MR4を挟み込む位置になくても構わない。   The magnetoresistive elements MR1 to MR4 are connected to a feedback circuit 31 and a magnetic bias circuit 32 described later. The feedback circuit 31 includes the above-described negative-phase coil C1. On the other hand, the magnetic bias circuit 32 includes the in-phase coil C2 shown in FIGS. The in-phase coil C2 is arranged so as to sandwich the magnetoresistive elements MR1 to MR4 from the x direction. Therefore, when a current flows through the in-phase coil C2, the magnetic field generated by the current is applied to the magnetoresistive elements MR1 to MR4 in the same phase. The in-phase coil C2 may be provided outside the sensor chip 20, or may be formed or mounted on the element forming surface 21 of the sensor chip 20. 1 and 2, two in-phase coils C2 are used, but the number of in-phase coils C2 is not particularly limited in the present invention. The arrangement of the in-phase coil C2 is not particularly limited as long as the magnetic field generated by the in-phase coil C2 is applied to the magneto-resistance elements MR1 to MR4 in the same phase. For example, the in-phase coil C2 does not have to be at a position sandwiching the magnetoresistive elements MR1 to MR4.

図4は、磁気抵抗素子MR1〜MR4に接続されるフィードバック回路31及び磁気バイアス回路32の回路図である。   FIG. 4 is a circuit diagram of the feedback circuit 31 and the magnetic bias circuit 32 connected to the magnetoresistive elements MR1 to MR4.

図4に示すように、磁気抵抗素子MR1〜MR4はブリッジ回路Bを構成する。つまり、磁気抵抗素子MR1,MR2は、接続点N0とグランドGNDとの間に直列に接続され、磁気抵抗素子MR1と磁気抵抗素子MR2の接続点N1から信号S1が出力される。同様に、磁気抵抗素子MR3,MR4は、接続点N0とグランドGNDとの間に直列に接続され、磁気抵抗素子MR3と磁気抵抗素子MR4の接続点N2から信号S2が出力される。信号S1,S2は、フィードバック回路31を構成する第1のアンプ回路A1に入力され、これにより、信号S1と信号S2の電位差に基づいて第1のフィードバック電流I1が生成される。接続点N0は、抵抗R1を介して電源VDDに接続されている。   As shown in FIG. 4, the magnetoresistive elements MR1 to MR4 constitute a bridge circuit B. That is, the magnetoresistive elements MR1 and MR2 are connected in series between the connection point N0 and the ground GND, and the signal S1 is output from the connection point N1 between the magnetoresistance elements MR1 and MR2. Similarly, the magnetoresistive elements MR3 and MR4 are connected in series between the connection point N0 and the ground GND, and a signal S2 is output from a connection point N2 between the magnetoresistance elements MR3 and MR4. The signals S1 and S2 are input to a first amplifier circuit A1 that forms a feedback circuit 31, and thereby a first feedback current I1 is generated based on a potential difference between the signals S1 and S2. The connection point N0 is connected to the power supply VDD via the resistor R1.

上述の通り、磁気抵抗素子MR1,MR3と磁気抵抗素子MR2,MR4に対しては、検出対象磁界が互いに逆相に印加されることから、例えば、磁気抵抗素子MR1,MR3の抵抗値が磁気抵抗素子MR2,MR4の抵抗値よりも低くなればS1>S2となり、逆に、磁気抵抗素子MR1,MR3の抵抗値が磁気抵抗素子MR2,MR4の抵抗値よりも高くなればS1<S2となる。信号S1,S2の電位差により、第1のアンプ回路A1から逆相コイルC1に第1のフィードバック電流I1が流れる。   As described above, since the detection target magnetic fields are applied to the magnetoresistive elements MR1 and MR3 and the magnetoresistive elements MR2 and MR4 in opposite phases, for example, the resistance values of the magnetoresistive elements MR1 and MR3 are If the resistance value is lower than the resistance values of the elements MR2 and MR4, S1> S2. Conversely, if the resistance value of the magnetoresistive elements MR1 and MR3 is higher than the resistance values of the magnetoresistive elements MR2 and MR4, S1 <S2. Due to the potential difference between the signals S1 and S2, a first feedback current I1 flows from the first amplifier circuit A1 to the negative-phase coil C1.

上述の通り、逆相コイルC1は、磁気抵抗素子MR1,MR3と磁気抵抗素子MR2,MR4に逆相のキャンセル磁界φ1,φ2を与えるようレイアウトされている。これにより、逆相コイルC1に第1のフィードバック電流I1が流れると、検出対象磁界φが打ち消され、磁気抵抗素子MR1,MR3と磁気抵抗素子MR2,MR4に与えられる逆相の磁界は、検出対象磁界φにかかわらずほぼゼロとなる。そして、第1のフィードバック電流I1は、出力抵抗Roによって電流電圧変換され、検出対象磁界φの強度に比例した検出電圧Voutが生成される。このようなクローズドループ制御により、磁気センサ10の検出感度は、ほぼ一定に保たれる。   As described above, the negative-phase coil C1 is laid out so as to apply the negative-phase cancel magnetic fields φ1 and φ2 to the magnetoresistance elements MR1 and MR3 and the magnetoresistance elements MR2 and MR4. Thus, when the first feedback current I1 flows through the negative-phase coil C1, the detection target magnetic field φ is canceled, and the negative-phase magnetic field applied to the magnetoresistive elements MR1 and MR3 and the magnetoresistive elements MR2 and MR4 is detected. It becomes almost zero regardless of the magnetic field φ. Then, the first feedback current I1 is current-voltage converted by the output resistor Ro, and a detection voltage Vout proportional to the strength of the detection target magnetic field φ is generated. By such closed loop control, the detection sensitivity of the magnetic sensor 10 is kept almost constant.

本実施形態においては、このようなブリッジ回路Bに磁気バイアス回路32がさらに接続される。磁気バイアス回路32は、信号S0及び基準電位Vrefに基づいて第2のフィードバック電流I2を生成する第2のアンプ回路A2と、基準電位Vrefを生成する抵抗R2,R3と、第2のフィードバック電流I2が供給される同相コイルC2からなる。信号S0は、接続点N0の電位であり、そのレベルは、磁気抵抗素子MR1〜MR4からなるブリッジ回路Bの合成抵抗値によって決まる。抵抗R2,R3は、電源VDDとグランドGNDとの間に直列に接続されており、両者の接続点N3から基準電位Vrefが取り出される。抵抗R2は、抵抗R1と同じ抵抗値を有している。また、抵抗R3の抵抗値は、ブリッジ回路Bの合成抵抗の目標値に設定されており、これにより抵抗R3は基準抵抗として機能する。   In the present embodiment, the magnetic bias circuit 32 is further connected to such a bridge circuit B. The magnetic bias circuit 32 includes a second amplifier circuit A2 that generates a second feedback current I2 based on the signal S0 and the reference potential Vref, resistors R2 and R3 that generate a reference potential Vref, and a second feedback current I2. Is supplied from the in-phase coil C2. The signal S0 is the potential of the connection point N0, and its level is determined by the combined resistance value of the bridge circuit B including the magnetoresistive elements MR1 to MR4. The resistors R2 and R3 are connected in series between the power supply VDD and the ground GND, and a reference potential Vref is extracted from a connection point N3 between the two. The resistor R2 has the same resistance value as the resistor R1. The resistance value of the resistor R3 is set to the target value of the combined resistance of the bridge circuit B, whereby the resistor R3 functions as a reference resistor.

ここで地磁気などの外乱磁界がx方向に生じると、この外乱磁界は磁気抵抗素子MR1〜MR4に対して同相に印加されるため、ブリッジ回路Bの合成抵抗値が変化する。これは、外乱磁界による磁気抵抗素子MR1〜MR4の抵抗値の変化方向(増減の方向)が同じだからである。このため、外乱磁界が存在すると、外乱磁界がゼロである場合と比べてブリッジ回路Bの合成抵抗値が低下または増大し、その結果、信号S0のレベルが変化する。これに対し、基準電位Vrefのレベルは一定であることから、第2のアンプ回路A2によって生成される第2のフィードバック電流I2の電流量及び方向は、外乱磁界の向き及び強度に連動したものとなる。   Here, when a disturbance magnetic field such as terrestrial magnetism is generated in the x direction, the disturbance magnetic field is applied to the magnetoresistive elements MR1 to MR4 in the same phase, so that the combined resistance value of the bridge circuit B changes. This is because the directions in which the resistance values of the magnetoresistive elements MR1 to MR4 change (increase / decrease) due to the disturbance magnetic field are the same. Therefore, when a disturbance magnetic field exists, the combined resistance value of the bridge circuit B decreases or increases as compared with the case where the disturbance magnetic field is zero, and as a result, the level of the signal S0 changes. On the other hand, since the level of the reference potential Vref is constant, the amount and direction of the second feedback current I2 generated by the second amplifier circuit A2 are linked to the direction and intensity of the disturbance magnetic field. Become.

そして、第2のフィードバック電流I2が同相コイルC2に流れると、同相コイルC2からは外乱磁界を打ち消す方向にバイアス磁界が発生する。同相コイルC2によって生じるバイアス磁界は、磁気抵抗素子MR1〜MR4に対して同相に印加されるため、外乱磁界がキャンセルされる。これにより、磁気抵抗素子MR1〜MR4は、外乱磁界がほぼゼロである場合と同じ環境で検出対象磁界の検出を行うことが可能となる。   When the second feedback current I2 flows through the in-phase coil C2, a bias magnetic field is generated from the in-phase coil C2 in a direction to cancel the disturbance magnetic field. Since the bias magnetic field generated by the in-phase coil C2 is applied to the magneto-resistive elements MR1 to MR4 in the same phase, the disturbance magnetic field is canceled. Thus, the magnetoresistive elements MR1 to MR4 can detect the magnetic field to be detected in the same environment as when the disturbance magnetic field is substantially zero.

図5は、検出対象磁界と検出電圧Voutの関係を示すグラフである。図5に示す特性H0は外乱磁界がゼロである場合の特性を示し、特性H1,H2,H3は外乱磁界が存在する場合の特性を示している。ここで、外乱磁界の強度は、特性H1,H2,H3の順に強い(H1<H2<H3)。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the detection target magnetic field and the detection voltage Vout. The characteristic H0 shown in FIG. 5 shows the characteristic when the disturbance magnetic field is zero, and the characteristics H1, H2, and H3 show the characteristic when the disturbance magnetic field exists. Here, the intensity of the disturbance magnetic field increases in the order of the characteristics H1, H2, and H3 (H1 <H2 <H3).

図5の特性H0が示すように、外乱磁界が存在しない場合、検出対象磁界がゼロである時の検出電圧Voutの値はほぼゼロである。これに対し、外乱磁界が存在する場合には、検出対象磁界がゼロである時の検出電圧Voutにオフセットが生じ、このオフセットレベルは外乱磁界が強いほど大きくなる。その結果、外乱磁界が強いほど、測定誤差が大きくなるとともに、ダイナミックレンジが縮小する。   As shown by the characteristic H0 in FIG. 5, when there is no disturbance magnetic field, the value of the detection voltage Vout when the magnetic field to be detected is zero is almost zero. On the other hand, when a disturbance magnetic field exists, an offset occurs in the detection voltage Vout when the detection target magnetic field is zero, and the offset level becomes larger as the disturbance magnetic field becomes stronger. As a result, the stronger the disturbance magnetic field, the larger the measurement error and the smaller the dynamic range.

しかしながら、本実施形態による磁気センサ10は、磁気バイアス回路32を備えていることから、外乱磁界が存在する場合であっても、同相コイルC2によって外乱磁界がキャンセルされる。これにより、磁気抵抗素子MR1〜MR4は、外乱磁界がほぼゼロである場合と同じ環境で検出対象磁界の検出を行うことができることから、外乱磁界による測定誤差がキャンセルされるとともに、十分なダイナミックレンジを確保することが可能となる。しかも、本実施形態による磁気センサ10は、磁気抵抗素子MR1〜MR4自体が外乱磁界を検出するための磁気センサとして機能することから、外乱磁界を検出するための専用の磁気センサを別途用いる必要もない。   However, since the magnetic sensor 10 according to the present embodiment includes the magnetic bias circuit 32, even when a disturbance magnetic field exists, the disturbance magnetic field is canceled by the in-phase coil C2. Accordingly, the magnetoresistive elements MR1 to MR4 can detect the magnetic field to be detected in the same environment as when the disturbance magnetic field is almost zero, so that the measurement error due to the disturbance magnetic field is canceled and a sufficient dynamic range is obtained. Can be secured. Moreover, in the magnetic sensor 10 according to the present embodiment, since the magnetoresistive elements MR1 to MR4 themselves function as magnetic sensors for detecting a disturbance magnetic field, it is necessary to separately use a dedicated magnetic sensor for detecting a disturbance magnetic field. Absent.

尚、実際に作製された磁気抵抗素子MR1〜MR4は、必ずしも理想的な特性を有しているとは限らず、場合によっては、はじめから特性がオフセットしているケースも存在する。このようなオフセットが存在している場合には、同相コイルC2によって外乱磁界を完全にキャンセルするのではなく、同相コイルC2によるバイアス磁界によって、磁気抵抗素子MR1〜MR4に一定の磁気バイアスを印加しても構わない。これは、基準抵抗である抵抗R3の抵抗値をオフセットさせることにより実現可能である。   Incidentally, the actually manufactured magnetoresistive elements MR1 to MR4 do not always have ideal characteristics. In some cases, the characteristics are offset from the beginning. When such an offset exists, the magnetic field is not completely canceled by the in-phase coil C2, but a constant magnetic bias is applied to the magnetoresistive elements MR1 to MR4 by the bias magnetic field by the in-phase coil C2. It does not matter. This can be realized by offsetting the resistance value of the resistance R3, which is the reference resistance.

以上説明したように、本実施形態による磁気センサ10は、磁気抵抗素子MR1〜MR4に対して同相に印加される磁界を一定に保つ磁気バイアス回路32を備えていることから、外乱磁界をキャンセルすることができるばかりでなく、所望の特性が得られるよう、磁気抵抗素子MR1〜MR4に一定の磁気バイアスを印加することも可能である。これにより、外乱磁界を検出するための別の磁気センサを追加することなく、外乱磁界によるダイナミックレンジの縮小を防止あるいは低減することが可能となる。しかも、磁気抵抗素子MR1,MR3と磁気抵抗素子MR2,MR4に対して逆相のキャンセル磁界を与えるフィードバック回路31を備えていることから、クローズドループ制御により、磁気センサ10の検出感度をほぼ一定に保つことも可能となる。   As described above, since the magnetic sensor 10 according to the present embodiment includes the magnetic bias circuit 32 that keeps the magnetic field applied to the magnetoresistive elements MR1 to MR4 in the same phase, the disturbance magnetic field is canceled. In addition to this, it is also possible to apply a constant magnetic bias to the magnetoresistive elements MR1 to MR4 so that desired characteristics can be obtained. This makes it possible to prevent or reduce the reduction of the dynamic range due to the disturbance magnetic field without adding another magnetic sensor for detecting the disturbance magnetic field. In addition, since the feedback circuit 31 for providing the canceling magnetic field of the opposite phase to the magnetoresistive elements MR1 and MR3 and the magnetoresistive elements MR2 and MR4 is provided, the detection sensitivity of the magnetic sensor 10 is made substantially constant by the closed loop control. It is also possible to keep.

以下、磁気バイアス回路のいくつかの変形例について説明する。   Hereinafter, some modified examples of the magnetic bias circuit will be described.

図6は、第1の変形例による磁気バイアス回路32aの回路図である。   FIG. 6 is a circuit diagram of the magnetic bias circuit 32a according to the first modification.

図6に示す第1の変形例による磁気バイアス回路32aは、電気的な極性が反転している点において、図4に示した磁気バイアス回路32と相違している。つまり、ブリッジ回路Bと抵抗R1の接続関係が図4に示した磁気バイアス回路32とは逆であり、且つ、抵抗R2と抵抗R3の接続関係が図4に示した磁気バイアス回路32とは逆である。図6に示す磁気バイアス回路32aが例示するように、本発明において磁気バイアス回路の電気的な極性は特に限定されない。   The magnetic bias circuit 32a according to the first modification shown in FIG. 6 is different from the magnetic bias circuit 32 shown in FIG. 4 in that the electrical polarity is inverted. That is, the connection relationship between the bridge circuit B and the resistor R1 is opposite to that of the magnetic bias circuit 32 shown in FIG. 4, and the connection relationship between the resistors R2 and R3 is opposite to that of the magnetic bias circuit 32 shown in FIG. It is. As exemplified by the magnetic bias circuit 32a shown in FIG. 6, in the present invention, the electrical polarity of the magnetic bias circuit is not particularly limited.

図7は、第2の変形例による磁気バイアス回路32bの回路図である。   FIG. 7 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32b according to a second modification.

図7に示す第2の変形例による磁気バイアス回路32bは、抵抗R3が固定抵抗R31と可変抵抗R32の直列接続によって構成されている点において、図4に示した磁気バイアス回路32と相違している。このような可変抵抗R32を用いれば、抵抗R3の抵抗値の調整を容易に行うことが可能となる。特に、抵抗R3の抵抗値の大部分が固定抵抗R31の抵抗成分からなるよう、固定抵抗R31と可変抵抗R32の抵抗値を配分すれば、より微調整が容易となる。例えば、ブリッジ回路Bのおおよその合成抵抗値Rが既知であれば、固定抵抗R31の抵抗値をRよりもやや低い値に設定することにより、可変抵抗R32を用いて抵抗R3の抵抗値を精度良く調整することが可能となる。 The magnetic bias circuit 32b according to the second modification shown in FIG. 7 differs from the magnetic bias circuit 32 shown in FIG. 4 in that the resistor R3 is configured by connecting a fixed resistor R31 and a variable resistor R32 in series. I have. By using such a variable resistor R32, the resistance value of the resistor R3 can be easily adjusted. In particular, if the resistance values of the fixed resistor R31 and the variable resistor R32 are distributed so that most of the resistance value of the resistor R3 is made up of the resistance component of the fixed resistor R31, fine adjustment can be facilitated. For example, if the approximate combined resistance value R B is a known bridge circuit B, by setting the resistance value of the fixed resistor R31 to a value slightly lower than R B, the resistance value of the resistor R3 using a variable resistor R32 Can be adjusted with high accuracy.

尚、図7に示す例では、抵抗R3を固定抵抗R31と可変抵抗R32の直列接続によって構成しているが、抵抗R3を固定抵抗R31と可変抵抗R32の並列接続によって構成しても構わないし、抵抗R3を可変抵抗R32のみによって構成しても構わない。また、複数の可変抵抗R32を用いても構わない。   In the example shown in FIG. 7, the resistor R3 is configured by connecting the fixed resistor R31 and the variable resistor R32 in series. However, the resistor R3 may be configured by connecting the fixed resistor R31 and the variable resistor R32 in parallel. The resistor R3 may be constituted only by the variable resistor R32. Further, a plurality of variable resistors R32 may be used.

さらに、固定抵抗R31として磁気シールドされた磁気抵抗素子を用いても構わない。これによれば、環境温度に応じた磁気抵抗素子MR1〜MR4の抵抗値の変化が固定抵抗R31にも反映されるため、温度特性をほぼ一定に保つことが可能となる。但し、固定抵抗R31として用いる磁気抵抗素子は、磁界による抵抗値の変化を防止すべく、磁気シールドされている必要がある。また。可変抵抗R32が磁気シールドされた磁気抵抗素子であっても構わない。   Further, a magnetically shielded magnetoresistive element may be used as the fixed resistor R31. According to this, a change in the resistance value of each of the magnetoresistive elements MR1 to MR4 according to the environmental temperature is also reflected on the fixed resistor R31, so that the temperature characteristics can be kept almost constant. However, the magnetoresistive element used as the fixed resistor R31 needs to be magnetically shielded to prevent a change in resistance value due to a magnetic field. Also. The variable resistor R32 may be a magnetically shielded magnetoresistive element.

図8は、第3の変形例による磁気バイアス回路32cの回路図である。   FIG. 8 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32c according to the third modification.

図8に示す第3の変形例による磁気バイアス回路32cは、同相コイルC2に対してダンピング抵抗R4が直列に接続されている点において、図4に示した磁気バイアス回路32と相違している。このようなダンピング抵抗R4を同相コイルC2に対して直列に接続すれば、同相コイルC2に流れる第2のフィードバック電流I2の異常発振を防止することが可能となる。   The magnetic bias circuit 32c according to the third modified example shown in FIG. 8 differs from the magnetic bias circuit 32 shown in FIG. 4 in that a damping resistor R4 is connected in series to the in-phase coil C2. If such a damping resistor R4 is connected in series to the in-phase coil C2, it is possible to prevent abnormal oscillation of the second feedback current I2 flowing through the in-phase coil C2.

図9は、第4の変形例による磁気バイアス回路32dの回路図である。   FIG. 9 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32d according to a fourth modification.

図9に示す第4の変形例による磁気バイアス回路32dは、抵抗R3に対してスイッチSWが並列に接続されている点において、図4に示した磁気バイアス回路32と相違している。このようなスイッチSWを設ければ、スイッチSWを一時的にオンさせることにより、基準電位Vrefを一時的にリセット電位であるグランドGNDに固定することができる。基準電位VrefがグランドGNDに固定されると、ブリッジ回路Bの合成抵抗値が最小となるよう、同相コイルC2に大きなフィードバック電流I2が流れることから、このような操作を実測前に行うことにより、第1〜第4の磁気抵抗素子をヒステリシスループの所定の初期状態にリセットすることが可能となる。   The magnetic bias circuit 32d according to the fourth modification shown in FIG. 9 differs from the magnetic bias circuit 32 shown in FIG. 4 in that a switch SW is connected in parallel to the resistor R3. If such a switch SW is provided, the reference potential Vref can be temporarily fixed to the ground GND which is the reset potential by temporarily turning on the switch SW. When the reference potential Vref is fixed to the ground GND, a large feedback current I2 flows through the common-mode coil C2 so that the combined resistance value of the bridge circuit B is minimized. The first to fourth magnetoresistive elements can be reset to a predetermined initial state of the hysteresis loop.

図10は、第5の変形例による磁気バイアス回路32eの回路図である。   FIG. 10 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32e according to a fifth modification.

図10に示す第5の変形例による磁気バイアス回路32eは、抵抗R2に対してスイッチSWが並列に接続されている点において、図9に示した第4の変形例による磁気バイアス回路32dと相違している。このようなスイッチSWを設ければ、スイッチSWを一時的にオンさせることにより、基準電位Vrefを一時的にリセット電位である電源VDDに固定することができる。基準電位Vrefが電源VDDに固定されると、ブリッジ回路Bの合成抵抗値が最大となるよう、同相コイルC2に大きなフィードバック電流I2が流れることから、このような操作を実測前に行うことにより、第1〜第4の磁気抵抗素子をヒステリシスループの所定の初期状態にリセットすることが可能となる。   The magnetic bias circuit 32e according to the fifth modification shown in FIG. 10 differs from the magnetic bias circuit 32d according to the fourth modification shown in FIG. 9 in that a switch SW is connected in parallel to the resistor R2. are doing. If such a switch SW is provided, the reference potential Vref can be temporarily fixed to the power supply VDD which is a reset potential by temporarily turning on the switch SW. When the reference potential Vref is fixed to the power supply VDD, a large feedback current I2 flows through the common-mode coil C2 so that the combined resistance value of the bridge circuit B is maximized. The first to fourth magnetoresistive elements can be reset to a predetermined initial state of the hysteresis loop.

図11は、第6の変形例による磁気バイアス回路32fの回路図である。   FIG. 11 is a circuit diagram of a magnetic bias circuit 32f according to a sixth modification.

図11に示す第6の変形例による磁気バイアス回路32fは、可変抵抗R32に対してスイッチSWが並列に接続されている点において、図7に示した磁気バイアス回路32bと相違している。このようなスイッチSWを設ければ、スイッチSWを一時的にオンさせることにより、基準電位Vrefを通常動作時よりも大幅に低いリセット電位に固定することができる。基準電位Vrefが通常動作時よりも大幅に低いリセット電位に固定されると、ブリッジ回路Bの合成抵抗値が十分に小さくなるよう、同相コイルC2に大きなフィードバック電流I2が流れることから、このような操作を実測前に行うことにより、第1〜第4の磁気抵抗素子をヒステリシスループの所定の初期状態にリセットすることが可能となる。   The magnetic bias circuit 32f according to the sixth modification shown in FIG. 11 differs from the magnetic bias circuit 32b shown in FIG. 7 in that a switch SW is connected in parallel to the variable resistor R32. If such a switch SW is provided, the reference potential Vref can be fixed to a reset potential that is significantly lower than that in the normal operation by turning on the switch SW temporarily. When the reference potential Vref is fixed to a reset potential that is significantly lower than that during normal operation, a large feedback current I2 flows through the common-mode coil C2 so that the combined resistance value of the bridge circuit B becomes sufficiently small. By performing the operation before the actual measurement, the first to fourth magnetoresistive elements can be reset to a predetermined initial state of the hysteresis loop.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It goes without saying that they are included in the range.

例えば、上記実施形態では、4つの磁気抵抗素子MR1〜MR4を用いてブリッジ回路Bを構成しているが、本発明において使用する磁気抵抗素子の数がこれに限定されるものではない。したがって、2個の磁気抵抗素子(例えば、磁気抵抗素子MR1とMR2)を用い、これらをハーフブリッジ接続することによってブリッジ回路Bを構成しても構わない。   For example, in the above embodiment, the bridge circuit B is configured using the four magnetoresistance elements MR1 to MR4, but the number of magnetoresistance elements used in the present invention is not limited to this. Therefore, the bridge circuit B may be configured by using two magneto-resistive elements (for example, the magneto-resistive elements MR1 and MR2) and half-bridge-connecting them.

また、磁界が「同相」であるか「逆相」であるかは、磁気抵抗素子の感度方向(固定磁化方向)との関係において定義され、単に磁界の向きだけによって決まるものではない。例えば、図12に示すように、磁気抵抗素子MR1,MR2の固定磁化方向(矢印Pが示す方向)が互いに同じであれば、(a)又は(b)に示すように、磁気抵抗素子MR1,MR2に対して磁界が互いに同じ向きであれば「同相」であり、磁気抵抗素子MR1,MR2に対して磁界が互いに逆向きであれば「逆相」となる。これに対し、図13に示すように、磁気抵抗素子MR1,MR2の固定磁化方向(矢印Pが示す方向)が互いに逆であれば、(a)又は(b)に示すように、磁気抵抗素子MR1,MR2に対して磁界が互いに逆向きであれば「同相」であり、磁気抵抗素子MR1,MR2に対して磁界が互いに同じ向きであれば「逆相」となる。   Whether the magnetic field is “in phase” or “out of phase” is defined in relation to the sensitivity direction (fixed magnetization direction) of the magnetoresistive element, and is not determined solely by the direction of the magnetic field. For example, as shown in FIG. 12, if the fixed magnetization directions (directions indicated by arrows P) of the magnetoresistive elements MR1 and MR2 are the same as each other, as shown in FIG. If the magnetic fields are in the same direction with respect to MR2, the phases are "in-phase". On the other hand, as shown in FIG. 13, if the fixed magnetization directions (directions indicated by arrows P) of the magnetoresistive elements MR1 and MR2 are opposite to each other, as shown in (a) or (b), If the magnetic fields are opposite to each other with respect to MR1 and MR2, the phases are “in-phase”. If the magnetic fields are the same with respect to the magnetoresistive elements MR1 and MR2, the phases are “opposite”.

10 磁気センサ
20 センサチップ
21 素子形成面
22 磁性体ブロック
31 フィードバック回路
32,32a〜32f 磁気バイアス回路
A1 第1のアンプ回路
A2 第2のアンプ回路
B ブリッジ回路
C1 逆相コイル
C2 同相コイル
I1 第1のフィードバック電流
I2 第2のフィードバック電流
MR1〜MR4 磁気抵抗素子
N0〜N3 接続点
P 固定磁化方向
R1〜R3 抵抗
R31 固定抵抗
R32 可変抵抗
R4 ダンピング抵抗
S0〜S2 信号
SW スイッチ
Vout 検出電圧
Vref 基準電位
φ 検出対象磁界
φ1,φ2 キャンセル磁界
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic sensor 20 Sensor chip 21 Element formation surface 22 Magnetic block 31 Feedback circuit 32, 32a-32f Magnetic bias circuit A1 First amplifier circuit A2 Second amplifier circuit B Bridge circuit C1 Negative phase coil C2 In phase coil I1 First Feedback current I2 Second feedback current MR1 to MR4 Magnetic resistance elements N0 to N3 Connection point P Fixed magnetization direction R1 to R3 Resistance R31 Fixed resistance R32 Variable resistance R4 Damping resistance S0 to S2 Signal SW Switch Vout Detection voltage Vref Reference potential φ Detection target magnetic field φ1, φ2 Canceling magnetic field

Claims (12)

検出対象磁界が互いに逆相に印加される第1及び第2の磁気抵抗素子と、
前記第1及び第2の磁気抵抗素子の抵抗値の差に基づいて、前記第1及び第2の磁気抵抗素子に逆相のキャンセル磁界を与えるフィードバック回路と、
前記第1及び第2の磁気抵抗素子の抵抗値の和に基づいて、前記第1及び第2の磁気抵抗素子に同相のバイアス磁界を与える磁気バイアス回路と、を備えることを特徴とする磁気センサ。
First and second magnetoresistive elements to which detection target magnetic fields are applied in opposite phases to each other;
A feedback circuit for applying a cancel magnetic field of opposite phase to the first and second magnetoresistive elements based on a difference between resistance values of the first and second magnetoresistive elements;
A magnetic bias circuit for applying a bias magnetic field having the same phase to the first and second magnetoresistive elements based on a sum of resistance values of the first and second magnetoresistive elements. .
前記フィードバック回路は、前記抵抗値の差に基づいて第1のフィードバック電流を生成する第1のアンプ回路と、前記第1のフィードバック電流に基づいて前記キャンセル磁界を発生させる逆相コイルとを含むことを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。   The feedback circuit includes a first amplifier circuit that generates a first feedback current based on the difference between the resistance values, and a negative-phase coil that generates the cancel magnetic field based on the first feedback current. The magnetic sensor according to claim 1, wherein: 前記磁気バイアス回路は、基準抵抗と、前記抵抗値の和と前記基準抵抗の抵抗値との差に基づいて第2のフィードバック電流を生成する第2のアンプ回路と、前記第2のフィードバック電流に基づいて前記バイアス磁界を発生させる同相コイルとを含むことを特徴とする請求項2に記載の磁気センサ。   The magnetic bias circuit includes: a reference resistor; a second amplifier circuit that generates a second feedback current based on a difference between a sum of the resistance values and a resistance value of the reference resistor; 3. The magnetic sensor according to claim 2, further comprising: an in-phase coil that generates the bias magnetic field based on the in-phase coil. 前記検出対象磁界が互いに逆相に印加される第3及び第4の磁気抵抗素子をさらに備え、
前記第1及び第2の磁気抵抗素子は直列に接続され、
前記第3及び第4の磁気抵抗素子は直列に接続され、
前記第1のアンプ回路は、前記第1及び第2の磁気抵抗素子の接続点の電位と、前記第3及び第4の磁気抵抗素子の接続点の電位との差を検出し、
前記第1及び第4の磁気抵抗素子の接続点と前記基準抵抗の一端は、いずれも共通の電源に接続され、
前記第2のアンプ回路は、前記第1及び第4の磁気抵抗素子の接続点の電位と、前記基準抵抗の前記一端の電位との差に基づいて、前記第2のフィードバック電流を生成することを特徴とする請求項3に記載の磁気センサ。
A third magnetic resistance element to which the detection target magnetic field is applied in opposite phases to each other;
The first and second magnetoresistive elements are connected in series,
The third and fourth magnetoresistive elements are connected in series,
The first amplifier circuit detects a difference between a potential at a connection point between the first and second magnetoresistance elements and a potential at a connection point between the third and fourth magnetoresistance elements,
A connection point between the first and fourth magnetoresistive elements and one end of the reference resistor are both connected to a common power supply,
The second amplifier circuit generates the second feedback current based on a difference between a potential at a connection point of the first and fourth magnetoresistive elements and a potential at the one end of the reference resistor. The magnetic sensor according to claim 3, wherein:
前記磁気バイアス回路は、前記基準抵抗の前記一端にリセット電位を与えるスイッチをさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の磁気センサ。   The magnetic sensor according to claim 4, wherein the magnetic bias circuit further includes a switch that applies a reset potential to the one end of the reference resistor. 前記基準抵抗の抵抗値が可変であることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の磁気センサ。   The magnetic sensor according to claim 3, wherein a resistance value of the reference resistor is variable. 前記基準抵抗が磁気シールドされた磁気抵抗素子を含むことを特徴とする請求項6に記載の磁気センサ。   7. The magnetic sensor according to claim 6, wherein the reference resistor includes a magnetic shield element that is magnetically shielded. 前記磁気バイアス回路は、前記同相コイルに直列に接続されたダンピング抵抗をさらに含むことを特徴とする請求項3乃至7のいずれか一項に記載の磁気センサ。   The magnetic sensor according to claim 3, wherein the magnetic bias circuit further includes a damping resistor connected in series with the in-phase coil. 前記磁気バイアス回路は、前記第1及び第2の磁気抵抗素子に対して同相に印加される外乱磁界を前記バイアス磁界によってキャンセルすることを特徴とする請求項2乃至8のいずれか一項に記載の磁気センサ。   9. The magnetic bias circuit according to claim 2, wherein the magnetic bias circuit cancels a disturbance magnetic field applied to the first and second magnetoresistive elements in the same phase by the bias magnetic field. Magnetic sensor. 前記磁気バイアス回路は、前記第1及び第2の磁気抵抗素子に対して同相に印加される外乱磁界を前記バイアス磁界によって一定に保つことを特徴とする請求項2乃至8のいずれか一項に記載の磁気センサ。   9. The magnetic bias circuit according to claim 2, wherein the magnetic bias circuit keeps a disturbance magnetic field applied to the first and second magnetic resistance elements in the same phase by the bias magnetic field. 10. A magnetic sensor as described. 前記第1及び第2の磁気抵抗素子が形成され、前記第1及び第2の磁気抵抗素子の感度軸方向と平行な素子形成面を有するセンサチップと、
前記素子形成面上に配置され、前記第1の磁気抵抗素子と前記第2の磁気抵抗素子の間に位置する磁性体ブロックと、をさらに備えることを特徴とする請求項2乃至10のいずれか一項に記載の磁気センサ。
A sensor chip on which the first and second magnetoresistive elements are formed and which has an element formation surface parallel to a sensitivity axis direction of the first and second magnetoresistive elements;
11. The magnetic head according to claim 2, further comprising: a magnetic block disposed on the element forming surface and located between the first and second magnetic resistance elements. A magnetic sensor according to claim 1.
前記逆相コイルは、前記第1及び第2の磁気抵抗素子と重なるよう、前記センサチップに形成されていることを特徴とする請求項11に記載の磁気センサ。   The magnetic sensor according to claim 11, wherein the negative-phase coil is formed on the sensor chip so as to overlap the first and second magnetoresistive elements.
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