JP2020038196A - Current sensor, detection device, detection method, and program - Google Patents

Current sensor, detection device, detection method, and program Download PDF

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Abstract

To solve the problem that deterioration of transition response characteristics in a current sensor includes a case when overshooting occurs and a case when delay occurs and realizing satisfactory transition response characteristics of a magnetic field has been difficult.SOLUTION: A current sensor is provided, which includes a detection part for outputting a signal corresponding to a magnetic field generated by current to be detected flowing through a current path, a reception part for receiving a signal corresponding to the magnetic field, a filtering part for filtering a signal received by the reception part, and an output part for outputting an output signal for indicating a current to be detected according to the filtered signal. The current sensor includes a gain variation band in which a detection gain as a gain of magnetic flux density detected by the detection part is changed following an increase in frequency of the current to be detected, where the filtering part has a gain for canceling a change in a detection gain in at least a partial band of the gain variation band.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電流センサ、検出装置、検出方法、およびプログラムに関する。   The present invention relates to a current sensor, a detection device, a detection method, and a program.

従来、電流が流れる電流路と磁気センサとで構成される電流検出部を有し、当該電流によって発生する磁場を磁気センサで検出する電流検出装置が知られている(例えば、特許文献1)。また、検出装置において、磁気センサからの高周波電流の入力に対してローパスフィルタを用いることがある(例えば、特許文献2)。
特許文献1 特開2005−283451号公報
特許文献2 特開2013−124875号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a current detection device including a current detection unit including a current path through which a current flows and a magnetic sensor, and detecting a magnetic field generated by the current with the magnetic sensor (for example, Patent Document 1). Further, in a detection device, a low-pass filter may be used for input of a high-frequency current from a magnetic sensor (for example, Patent Document 2).
Patent Document 1 JP 2005-283451 A Patent Document 2 JP 2013-124875 A

このような電流検出装置は、電流路に流れる電流の急峻な立ち上がりおよび立ち下がり等の電流の過渡的な変化を検出すべく、良好な磁場の過渡応答特性が要求されることがある。しかしながら、良好な過渡応答特性を有する磁気センサを電流検出装置として組み立てた場合にも、電流検出装置として動作させると電流測定の特性が劣化してしまう場合があった。このような過渡応答特性の劣化は、オーバーシュートが発生する場合と、遅延が発生する場合とがあり、電流検出装置において良好な磁場の過渡応答特性を実現することが困難であった。   Such a current detection device may be required to have a good transient response characteristic of a magnetic field in order to detect a transient change in current such as a sharp rise and fall of a current flowing in a current path. However, even when a magnetic sensor having a good transient response characteristic is assembled as a current detection device, operating the current sensor may deteriorate the current measurement characteristics. Such degradation of the transient response characteristic may occur when an overshoot occurs or when a delay occurs, and it has been difficult for the current detection device to achieve a good magnetic field transient response characteristic.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、電流路を流れる被検出電流により生じた磁場に応じた信号を出力する検出部と、磁場に応じた信号を受信する受信部と、受信部が受信した信号をフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた信号に応じて、被検出電流を示す出力信号を出力する出力部と、を備え、検出部で検出される磁束密度の利得である検出利得は、被検出電流の周波数の増加に伴って変化する利得変動帯域を有し、フィルタ部は、利得変動帯域の少なくとも一部の帯域において検出利得の変化を打ち消す利得を有する電流センサおよびプログラムを提供する。   In order to solve the above problems, in a first aspect of the present invention, a detecting unit that outputs a signal corresponding to a magnetic field generated by a detected current flowing through a current path, and a receiving unit that receives a signal corresponding to the magnetic field And a filter unit for filtering a signal received by the receiving unit, and an output unit for outputting an output signal indicating a current to be detected according to the filtered signal, and a gain of a magnetic flux density detected by the detecting unit. Has a gain variation band that changes with an increase in the frequency of the detected current, and the filter unit has a gain that cancels the change in the detection gain in at least a part of the gain variation band. And provide the program.

本発明の第2の態様においては、電流路を流れる被検出電流を検出する検出方法であって、被検出電流により生じた磁場に応じた信号を受信する段階と、受信した信号をフィルタリングする段階と、フィルタリングされた信号に応じて、被検出電流を示す出力信号を出力する段階と、を備え、磁場の磁束密度の利得である検出利得は、被検出電流の周波数の増加に伴って変化する利得変動帯域を有し、フィルタリングする段階は、利得変動帯域の少なくとも一部の帯域において検出利得の変化を打ち消す利得を有するフィルタで、信号をフィルタリングする段階を有する検出方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a detection method for detecting a current to be detected flowing through a current path, comprising the steps of: receiving a signal corresponding to a magnetic field generated by the detected current; and filtering the received signal. And outputting an output signal indicating the current to be detected according to the filtered signal, wherein the detection gain, which is the gain of the magnetic flux density of the magnetic field, changes with an increase in the frequency of the current to be detected. The step of filtering having a gain fluctuation band includes a step of filtering the signal with a filter having a gain for canceling a change in detection gain in at least a part of the band of the gain fluctuation band.

本発明の第3の態様においては、電流路を流れる被検出電流を検出する検出装置であって、被検出電流により生じた磁場に応じた信号を受信する受信部と、受信部が受信した信号をフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた信号に応じて、被検出電流を示す出力信号を出力する出力部と、を備え、フィルタ部は、被検出電流に対する信号の利得が増加する周波数範囲の少なくとも一部において周波数の増加に伴って減衰し、さらなる周波数の増加に伴って非減衰となる利得を有する検出装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a detection device for detecting a detected current flowing through a current path, a receiving unit receiving a signal corresponding to a magnetic field generated by the detected current, and a signal received by the receiving unit. And a filter that outputs an output signal indicating the current to be detected in accordance with the filtered signal.The filter includes at least a frequency range in which the gain of the signal with respect to the current to be detected increases. Provided is a detection device having a gain that attenuates with an increase in frequency and becomes unattenuated with a further increase in frequency.

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。   The above summary of the present invention does not list all of the necessary features of the present invention. Further, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係る検出装置100の第1の構成例を示す。1 shows a first configuration example of a detection device 100 according to the present embodiment. 電流路110と磁気センサ120の配置の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of an arrangement of a current path 110 and a magnetic sensor 120. 被検出電流の周波数と磁気センサ120で検出される磁束密度の利得との関係を示すグラフである。5 is a graph showing a relationship between a frequency of a current to be detected and a gain of a magnetic flux density detected by a magnetic sensor 120. 第1の比較例の検出装置400を示す。7 shows a detection device 400 of a first comparative example. 第1の比較例の検出装置400における信号の利得を説明する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in the detection device 400 of the first comparative example. 第2の比較例の検出装置600を示す。9 shows a detection device 600 of a second comparative example. 第2の比較例の検出装置600における信号の利得を説明する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in a detection device 600 of a second comparative example. 第1の構成例の検出装置100における信号の利得を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in the detection device 100 according to the first configuration example. 第1の構成例の検出装置100、第1の比較例の検出装置400、および第2の比較例の検出装置600において、電流パルス入力に対する過渡応答特性をそれぞれシミュレートした結果を示す。The results of simulating the transient response characteristics to the current pulse input in the detection device 100 of the first configuration example, the detection device 400 of the first comparative example, and the detection device 600 of the second comparative example are shown. 第1の構成例の検出装置100における信号の利得を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in the detection device 100 according to the first configuration example. 第1の構成例の検出装置100において被検出電流を検出するフローを示す。4 shows a flow for detecting a current to be detected in the detection device 100 of the first configuration example. 本実施形態に係る検出装置700の第2の構成例を示す。6 shows a second configuration example of the detection device 700 according to the present embodiment. 第2の構成例の検出装置100における信号の利得を説明する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in the detection device 100 of the second configuration example. 第2の構成例の検出装置100における信号の利得を説明する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in the detection device 100 of the second configuration example. 本実施形態に係る検出装置800の第3の構成例を示す。9 shows a third configuration example of the detection device 800 according to the present embodiment. 本実施形態に係る検出装置800の第3の構成例の一部を示す。9 shows a part of a third configuration example of the detection device 800 according to the present embodiment. 本実施形態に係る検出装置900の第4の構成例を示す。9 shows a fourth configuration example of the detection device 900 according to the present embodiment. 本実施形態に係る検出装置1000の第5の構成例を示す。5 shows a fifth configuration example of the detection device 1000 according to the present embodiment. 本実施形態の複数の態様が全体的または部分的に具現化されうるコンピュータ1900の例を示す。14 illustrates an example of a computer 1900 in which aspects of the embodiments can be wholly or partially embodied.

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。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all combinations of the features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.

図1は、本実施形態に係る検出装置の第1の構成例を示す。検出装置100は、電流路110を流れる被検出電流を検出する電流センサとして用いられる。検出装置100は、電流路110に被検出電流が流れると磁気センサ120から出力される信号を処理して、当該被検出電流の電流量、立ち上がり、または立ち下がり等を示す出力信号を出力する。検出装置100は、電流路110と、磁気センサ120と、受信部130と、フィルタ部140と、増幅部150と、出力部160とを備える。検出装置100は、当該検出装置100の少なくとも1つの構成が基板上に配置され、樹脂やセラミック等の絶縁材料からなるパッケージで覆われたものであってよい。   FIG. 1 shows a first configuration example of the detection device according to the present embodiment. The detection device 100 is used as a current sensor that detects a current to be detected flowing through the current path 110. The detection device 100 processes a signal output from the magnetic sensor 120 when the detected current flows through the current path 110, and outputs an output signal indicating the current amount, rising, falling, or the like of the detected current. The detection device 100 includes a current path 110, a magnetic sensor 120, a reception unit 130, a filter unit 140, an amplification unit 150, and an output unit 160. The detection device 100 may be one in which at least one configuration of the detection device 100 is disposed on a substrate and covered with a package made of an insulating material such as resin or ceramic.

電流路110は、一例として、パッケージ内で基板上に形成された金属等の導体であってよい。図1の例において電流路110は、図1の上面視で、磁気センサ120を囲むように右回りに被検出電流が流れるものであってよい。電流が流れる方向に対する電流路110の断面形状は、四角形、正方形、台形、多角形、円形、楕円形状等でよく、また、これらの組み合わせであってもよい。電流路110は、被検出電流が流れると、当該被検出電流の流れる方向に対して、電流路110の周囲に右回りの(時計回りの)磁場を発生させる。これにより、磁場は、磁気センサ120に対して略下向きに印加される。   The current path 110 may be, for example, a conductor such as a metal formed on a substrate in a package. In the example of FIG. 1, the current path 110 may be a path through which the current to be detected flows clockwise so as to surround the magnetic sensor 120 when viewed from above in FIG. 1. The cross-sectional shape of the current path 110 in the direction in which the current flows may be a square, a square, a trapezoid, a polygon, a circle, an ellipse, or the like, or a combination thereof. When the detected current flows, the current path 110 generates a clockwise (clockwise) magnetic field around the current path 110 in the direction in which the detected current flows. Thereby, the magnetic field is applied to the magnetic sensor 120 substantially downward.

磁気センサ120は、電流路110の近傍に配置され、受信部130に有線または無線で接続される。磁気センサ120は、一例として、ホール素子、磁気抵抗素子(MR)、巨大磁気抵抗素子(GMR)、トンネル効果磁気抵抗素子(TMR)、磁気インピーダンス素子(MI素子)、およびインダクタンスセンサ等のうちの少なくとも一つを含む。磁気センサ120は、電流路110と同一のパッケージに内蔵されてよい。磁気センサ120は、当該電流路110を流れる被検出電流によって生じる磁場を検出し、当該磁場に応じた電流値または電圧値を有する信号を受信部130に出力してよい。   The magnetic sensor 120 is arranged near the current path 110 and is connected to the receiving unit 130 by wire or wirelessly. The magnetic sensor 120 is, for example, a Hall element, a magnetoresistive element (MR), a giant magnetoresistive element (GMR), a tunnel effect magnetoresistive element (TMR), a magnetic impedance element (MI element), an inductance sensor, or the like. Including at least one. The magnetic sensor 120 may be housed in the same package as the current path 110. The magnetic sensor 120 may detect a magnetic field generated by the detected current flowing through the current path 110 and output a signal having a current value or a voltage value corresponding to the magnetic field to the receiving unit 130.

受信部130は、フィルタ部140に接続される。受信部130は、被検出電流により生じた磁場に応じた信号を磁気センサ120から受信し、フィルタ部140に出力する。受信部130は、磁気センサ120からの信号を受信するための配線または端子であってもよい。   The receiving unit 130 is connected to the filter unit 140. The receiving unit 130 receives a signal corresponding to the magnetic field generated by the detected current from the magnetic sensor 120 and outputs the signal to the filter unit 140. The receiving unit 130 may be a wiring or a terminal for receiving a signal from the magnetic sensor 120.

フィルタ部140は、増幅部150に接続され、アクティブフィルタまたはパッシブフィルタを含むものであってよい。フィルタ部140は、予め定められた周波数範囲で、受信部130が受信した信号の振幅を減少させるようにフィルタリングして増幅部150に出力してよい。フィルタ部140は、被検出電流に対する信号の利得が増加する周波数範囲の少なくとも一部において周波数の増加に伴って減衰し、さらなる周波数の増加に伴って非減衰となる利得を有する。   The filter unit 140 is connected to the amplifying unit 150 and may include an active filter or a passive filter. The filter unit 140 may perform filtering to reduce the amplitude of the signal received by the reception unit 130 in a predetermined frequency range, and output the signal to the amplification unit 150. The filter section 140 has a gain that attenuates as the frequency increases in at least a part of the frequency range in which the gain of the signal with respect to the detected current increases, and becomes non-attenuated as the frequency further increases.

増幅部150は、出力部160に接続され、一例として、オペアンプまたはコンパレータであってよい。増幅部150は、フィルタ部140がフィルタリングした信号を増幅する。増幅部150は、信号の振幅を予め定められた利得で増幅して出力してよい。   The amplification unit 150 is connected to the output unit 160, and may be, for example, an operational amplifier or a comparator. The amplification unit 150 amplifies the signal filtered by the filter unit 140. The amplification unit 150 may amplify the signal amplitude with a predetermined gain and output the signal.

出力部160は、増幅部150から受け取ったフィルタリングされた信号に応じて、被検出電流を示す出力信号を出力する。   The output unit 160 outputs an output signal indicating the detected current according to the filtered signal received from the amplification unit 150.

図2は、電流路110と磁気センサ120の配置の一例を示す説明図である。図2は、電流路110が磁気センサ120を囲む配置を示す。このような配置では、被検出電流は、磁気センサ120を囲むように流れる。なお、図2においては磁気センサ120と電流路110とを同じ高さ(同一平面上)に配置するように図示している。しかしながら、磁気センサ120の感磁軸の向きに応じて電流路110に対する磁気センサ120の配置を変更してもよい。即ち、磁気センサ120として、電流路110が配置された面に対して垂直方向の磁場成分を検知する素子(ホール素子等)を用いる場合は図2に記載のように配置してもよい。これに対して、磁気センサ120として、電流路110が配置された面に対して平行な方向の磁場成分を検知する素子(磁気抵抗素子等)を用いる場合は、磁気センサ120を、電流路110が配置された面に対する垂直方向における電流路110の上または下に配置してもよい。上記は図2以外の図においても同様である。電流路110を流れる被検出電流の周波数が高くなると、被検出電流は、表皮効果によって電流路110の磁気センサ120側の面200,210,220に集中するようになる。電流路110の磁気センサ120に近い面200,210,220の近傍の電流密度が上昇することで、磁気センサ120が検出する磁束密度は、電流路110に直流の電流が流れている場合の磁束密度よりも増幅された磁束密度となる。このような表皮効果により増幅された磁束密度によって、実際の被検出電流よりも大きな電流量を示す増幅された信号が磁気センサ120から出力される。磁気センサ120で検出される磁束密度は、被検出電流の周波数が高くなるに従って表皮効果が顕著となり大きくなる。さらに被検出電流の周波数が高くなると、電流路110内での電流密度の分布の変化が十分小さくなり、磁気センサ120で検出される磁束密度の利得は飽和し、信号の利得も飽和して一定となる。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of the current path 110 and the magnetic sensor 120. FIG. 2 shows an arrangement in which the current path 110 surrounds the magnetic sensor 120. In such an arrangement, the current to be detected flows so as to surround the magnetic sensor 120. In FIG. 2, the magnetic sensor 120 and the current path 110 are illustrated as being arranged at the same height (on the same plane). However, the arrangement of the magnetic sensor 120 with respect to the current path 110 may be changed according to the direction of the magnetic sensing axis of the magnetic sensor 120. That is, when an element (such as a Hall element) that detects a magnetic field component in a direction perpendicular to the plane on which the current path 110 is arranged may be used as the magnetic sensor 120, the element may be arranged as shown in FIG. On the other hand, when an element (magnetic resistance element or the like) that detects a magnetic field component in a direction parallel to the plane on which the current path 110 is arranged is used as the magnetic sensor 120, the magnetic sensor 120 is connected to the current path 110. May be arranged above or below the current path 110 in a direction perpendicular to the plane on which the is arranged. The same applies to figures other than FIG. When the frequency of the detected current flowing through the current path 110 increases, the detected current is concentrated on the surfaces 200, 210, and 220 of the current path 110 on the magnetic sensor 120 side by a skin effect. As the current density near the surfaces 200, 210, and 220 of the current path 110 near the magnetic sensor 120 increases, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120 changes as the magnetic flux when a direct current flows through the current path 110. The magnetic flux density becomes more amplified than the density. Due to the magnetic flux density amplified by the skin effect, an amplified signal indicating a current amount larger than the actual detected current is output from the magnetic sensor 120. The magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120 has a remarkable skin effect and increases as the frequency of the detected current increases. When the frequency of the current to be detected further increases, the change in the distribution of the current density in the current path 110 becomes sufficiently small, the gain of the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120 saturates, and the gain of the signal also saturates and becomes constant. Becomes

ここで、本願において被検出電流に対する信号の利得は、直流の被検出電流が流れる場合の電流量に応じた信号に対する、表皮効果により増幅された磁気センサ120から出力される信号の増幅率であってよい。   Here, in the present application, the gain of the signal with respect to the detected current is the amplification factor of the signal output from the magnetic sensor 120 amplified by the skin effect with respect to the signal corresponding to the amount of current when the DC detected current flows. May be.

図3は、被検出電流の周波数と磁気センサ120で検出される磁束密度の利得との関係を示すグラフである。図3において縦軸は磁束密度の利得を示し、横軸は被検出電流の周波数を示す。図3は、被検出電流の定常時の利得を0として、周波数に応じた利得を示している。図3に示すように、磁気センサ120で検出される磁束密度の利得は、被検出電流の所定の範囲の周波数(利得変動帯域とも称する)で、上昇し、さらに大きな周波数では飽和して一定となっている。なお、被検出電流に対する信号の利得は、図3に示す磁束密度の利得と同様に変化しうる。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the frequency of the detected current and the gain of the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120. 3, the vertical axis indicates the gain of the magnetic flux density, and the horizontal axis indicates the frequency of the current to be detected. FIG. 3 shows the gain according to the frequency, with the steady-state gain of the detected current being 0. As shown in FIG. 3, the gain of the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120 increases at a frequency within a predetermined range (also referred to as a gain fluctuation band) of the detected current, and becomes saturated and constant at a higher frequency. Has become. The gain of the signal with respect to the current to be detected can change similarly to the gain of the magnetic flux density shown in FIG.

図4は、第1の比較例の検出装置400を示す。図4に示す検出装置400は、図1に示す第1の構成例の検出装置100と同様の構成を有し、ただし、フィルタ部140を備えていない。図4における第1の構成例の検出装置100と同様の構成については説明を省略する。第1の比較例の検出装置400は、受信部130で受信した信号を増幅部150で増幅して、フィルタリングを行うこと無く出力する。   FIG. 4 shows a detection device 400 of a first comparative example. The detection device 400 shown in FIG. 4 has the same configuration as the detection device 100 of the first configuration example shown in FIG. 1, but does not include the filter unit 140. The description of the same configuration as the detection device 100 of the first configuration example in FIG. 4 is omitted. The detection device 400 of the first comparative example amplifies the signal received by the reception unit 130 by the amplification unit 150 and outputs the signal without performing filtering.

図5は、第1の比較例の検出装置400における信号の利得を説明する説明図である。図5の(a)は、表皮効果による信号の利得の周波数特性を示す。図5の(b)は、増幅部150において信号を増幅する利得の周波数特性を示す。図5の(c)は、表皮効果による利得と増幅部150における利得との合計を実線で示すとともに、点線で合計の利得の理想特性を示す。なお、図5において縦軸のAは信号の利得を示し、横軸のfは信号の周波数を示す。   FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in the detection device 400 of the first comparative example. FIG. 5A shows the frequency characteristic of the signal gain due to the skin effect. FIG. 5B shows a frequency characteristic of a gain for amplifying a signal in the amplifying unit 150. FIG. 5C shows the sum of the gain due to the skin effect and the gain in the amplifying section 150 with a solid line, and the dotted line shows the ideal characteristic of the total gain. In FIG. 5, A on the vertical axis indicates the signal gain, and f on the horizontal axis indicates the frequency of the signal.

図5の(a)の表皮効果による信号の利得が増加する周波数範囲で、図5の(c)の合計の利得が過剰に大きくなっている。第1の比較例の検出装置400では、例えば急峻な立ち上がりの被検出電流が電流路110に流れると、被検出電流が過渡的に変化している間、当該合計の利得が過剰な周波数範囲で信号が過剰に増幅され、オーバーシュートが発生する。   In the frequency range in which the signal gain due to the skin effect of FIG. 5A increases, the total gain of FIG. 5C is excessively large. In the detection device 400 of the first comparative example, for example, when a detected current having a steep rising flows through the current path 110, the total gain is in an excessive frequency range while the detected current is changing transiently. The signal is over-amplified and overshoot occurs.

図6は、第2の比較例の検出装置600を示す。図6に示す第2の比較例の検出装置600は、図1に示す第1の構成例の検出装置100と同様の構成を有し、ただし、フィルタ部140に代わってローパスフィルタ610を備える。第2の比較例の検出装置600は、ローパスフィルタ610により、表皮効果による信号の利得を抑制する。図6における第1の構成例の検出装置100と同様の構成については説明を省略する。   FIG. 6 shows a detection device 600 of a second comparative example. The detection device 600 of the second comparative example illustrated in FIG. 6 has the same configuration as the detection device 100 of the first configuration example illustrated in FIG. 1, but includes a low-pass filter 610 instead of the filter unit 140. The detection device 600 of the second comparative example uses the low-pass filter 610 to suppress the signal gain due to the skin effect. The description of the same configuration as the detection device 100 of the first configuration example in FIG. 6 is omitted.

ローパスフィルタ610は、受信部130と増幅部150との間に接続され、受信部130からの信号を予め定められた周波数以上は減少させ、増幅部150に出力する。ローパスフィルタ610は、予め定められた周波数から、周波数の増加に伴って0からマイナスに減衰する利得を有する。   The low-pass filter 610 is connected between the receiving unit 130 and the amplifying unit 150, and reduces a signal from the receiving unit 130 to a frequency equal to or higher than a predetermined frequency and outputs the signal to the amplifying unit 150. The low-pass filter 610 has a gain that attenuates from 0 to a negative value as the frequency increases from a predetermined frequency.

図7は、第2の比較例の検出装置600における信号の利得を説明する説明図である。図7の(a)は、表皮効果による信号の利得の周波数特性を示す。図7の(b)は、ローパスフィルタ610の利得の周波数特性を示す。図7の(c)は、増幅部150において信号を増幅する利得の周波数特性を示す。図7の(d)は、表皮効果による利得と、ローパスフィルタ610の利得と、増幅部150における利得との合計を実線で示すとともに、点線で合計の利得の理想特性を示す。なお、図7において縦軸のAは信号の利得を示し、横軸のfは信号の周波数を示す。   FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in the detection device 600 of the second comparative example. FIG. 7A shows the frequency characteristics of the signal gain due to the skin effect. FIG. 7B shows a frequency characteristic of the gain of the low-pass filter 610. FIG. 7C shows the frequency characteristics of the gain for amplifying the signal in the amplification section 150. FIG. 7D shows the total of the gain due to the skin effect, the gain of the low-pass filter 610, and the gain of the amplifying section 150 by a solid line, and the dotted line shows the ideal characteristic of the total gain. In FIG. 7, A on the vertical axis indicates the signal gain, and f on the horizontal axis indicates the frequency of the signal.

図7の(d)の合計の利得において、図7の(a)の表皮効果による信号の利得を、ローパスフィルタ610による利得で減少させているが、表皮効果による利得が飽和して一定となる周波数範囲では、利得を減衰させすぎてしまい合計の利得が小さくなる。第2の比較例の検出装置600では、例えば急峻な立ち上がりの被検出電流が電流路110に流れると、磁気センサ120からの信号の応答波形に対して高周波成分が少ない応答波形の信号となるため、磁気センサ120の出力に対して検出装置600の出力部160からの出力の応答遅延が発生する。第2の比較例の検出装置600においてオーバーシュートを低減するためにローパスフィルタ610を搭載すると応答遅延が発生し、オーバーシュートと応答速度がトレードオフの関係にあるため、良好な磁場の過渡応答特性を実現することが困難であった。   In the total gain of FIG. 7D, the signal gain by the skin effect of FIG. 7A is reduced by the gain of the low-pass filter 610, but the gain by the skin effect is saturated and becomes constant. In the frequency range, the gain is excessively attenuated and the total gain is reduced. In the detection device 600 of the second comparative example, for example, when a current to be detected having a steep rising flows through the current path 110, the signal has a response waveform in which the high frequency component is smaller than the response waveform of the signal from the magnetic sensor 120. In addition, a response delay of the output from the output unit 160 of the detection device 600 with respect to the output of the magnetic sensor 120 occurs. When the low-pass filter 610 is mounted in the detection device 600 of the second comparative example in order to reduce overshoot, a response delay occurs, and there is a trade-off relationship between overshoot and response speed. Was difficult to achieve.

図8は、図1に示す第1の構成例の検出装置100における信号の利得を説明する説明図である。図8の(a)は、表皮効果による信号の利得の周波数特性を示す。図8の(b)は、フィルタ部140の利得の周波数特性を示す。図8の(c)は、増幅部150において信号を増幅する利得の周波数特性を示す。図8の(d)は、表皮効果による利得と、フィルタ部140の利得と、増幅部150における利得との合計を実線で示すとともに、点線で合計の利得の理想特性を示す。第1の構成例の検出装置100のフィルタ部140は、図8の(b)に示すように、表皮効果による利得が0から増加する周波数範囲xの少なくとも一部において、周波数の増加に伴って0からマイナスに減衰し、表皮効果により信号の利得が増加する周波数範囲xより大きな周波数範囲yにおいて、0まで増加する利得を有するバンドエリミネーションフィルタを含む。   FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the signal gain in the detection device 100 of the first configuration example shown in FIG. FIG. 8A shows the frequency characteristics of the signal gain due to the skin effect. FIG. 8B shows the frequency characteristic of the gain of the filter unit 140. FIG. 8C shows the frequency characteristics of the gain for amplifying the signal in the amplification section 150. FIG. 8D shows the total of the gain due to the skin effect, the gain of the filter unit 140, and the gain of the amplifier unit 150 by a solid line, and the dotted line shows the ideal characteristic of the total gain. As illustrated in FIG. 8B, the filter unit 140 of the detection device 100 according to the first configuration example increases the frequency in at least a part of the frequency range x in which the gain due to the skin effect increases from 0 as the frequency increases. A band elimination filter having a gain attenuated from 0 to a negative value and increasing to 0 in a frequency range y larger than a frequency range x in which a signal gain increases due to a skin effect is included.

第1の構成例の検出装置100は、例えば急峻な立ち上がりの被検出電流が電流路110に流れた場合、表皮効果による信号の利得の増加を、フィルタ部140における減衰する利得で相殺でき、オーバーシュートを抑制できる。また、第1の構成例の検出装置100は、表皮効果による利得が飽和するより高い周波数範囲では、フィルタ部140における利得が減衰していないため、合計の利得を過剰に減衰させず、磁気センサ120に対する応答特性を維持できる。   The detection device 100 of the first configuration example can cancel the increase in the signal gain due to the skin effect with the attenuating gain in the filter unit 140, for example, when the current to be detected having a steep rising flows through the current path 110, and Shoots can be suppressed. Further, in the detection device 100 of the first configuration example, the gain in the filter unit 140 is not attenuated in a higher frequency range where the gain due to the skin effect is saturated. 120 can be maintained.

図9は、第1の構成例の検出装置100、第1の比較例の検出装置400、および第2の比較例の検出装置600において、電流路110への電流パルス入力に対する過渡応答特性をそれぞれシミュレートした結果を示す。図9は、第1の構成例の検出装置100、第1の比較例の検出装置400、および第2の比較例の検出装置600の出力電圧と時間の関係を示す。図9において縦軸は検出装置の出力電圧を示し、横軸は時間を示す。第1の比較例では、オーバーシュートが発生している。第2の比較例では、オーバーシュートを抑制できているが、応答遅延が発生している。第1の構成例では、オーバーシュートを抑制しつつ、応答時間特性を維持できている。   FIG. 9 shows the transient response characteristics to the current pulse input to the current path 110 in the detection device 100 of the first configuration example, the detection device 400 of the first comparative example, and the detection device 600 of the second comparative example. The simulated result is shown. FIG. 9 shows the relationship between the output voltage and time of the detection device 100 of the first configuration example, the detection device 400 of the first comparative example, and the detection device 600 of the second comparative example. In FIG. 9, the vertical axis represents the output voltage of the detection device, and the horizontal axis represents time. In the first comparative example, overshoot has occurred. In the second comparative example, the overshoot can be suppressed, but a response delay occurs. In the first configuration example, the response time characteristic can be maintained while suppressing overshoot.

図10は、図1に示す第1の構成例の検出装置100における信号の利得を説明する説明図である。図10は、図8と同様に、図1に示す第1の構成例の検出装置100における利得を示すが、ただし、フィルタ部140の利得が異なる。図10の(a)は、表皮効果による信号の利得の周波数特性を示す。図10の(b)は、フィルタ部140の利得の周波数特性を示す。図10の(c)は、増幅部150において信号を増幅する利得の周波数特性を示す。図10の(d)は、表皮効果による利得と、フィルタ部140の利得と、増幅部150における利得との合計を示す。なお、図10において縦軸のAは信号の利得を示し、横軸のfは信号の周波数を示す。   FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the signal gain in the detection device 100 of the first configuration example shown in FIG. FIG. 10 shows the gain in the detection device 100 of the first configuration example shown in FIG. 1 as in FIG. 8, except that the gain of the filter unit 140 is different. FIG. 10A shows a frequency characteristic of a signal gain due to the skin effect. FIG. 10B shows the frequency characteristic of the gain of the filter unit 140. FIG. 10C shows frequency characteristics of a gain for amplifying a signal in the amplifying unit 150. FIG. 10D shows the sum of the gain due to the skin effect, the gain of the filter unit 140, and the gain of the amplifier unit 150. In FIG. 10, A on the vertical axis indicates the signal gain, and f on the horizontal axis indicates the frequency of the signal.

図10の(b)に示すように、フィルタ部140の利得は、図10の(a)に示す表皮効果による信号の利得が増加する周波数範囲において、周波数の増加に伴って0からマイナスに減衰し、信号の利得が増加する周波数範囲より大きな周波数範囲yにおいて、一定となるまたは実質的に一定となる利得を有する。図10の場合に、表皮効果による信号の利得が増加する周波数範囲とフィルタ部140の利得が減衰する周波数範囲とが一致し、信号の利得の上限のマイナスが、フィルタ部140の利得の下限と一致しているため、フィルタ部140の利得は、図10の(a)に示す表皮効果による利得と線対称となっている。これにより、全ての周波数範囲で、表皮効果による信号の利得がフィルタ部140の利得により相殺され、図10の(c)の増幅部150の利得と図10の(d)の合計の利得が一致している。   As shown in FIG. 10B, the gain of the filter unit 140 attenuates from 0 to minus as the frequency increases in the frequency range where the signal gain due to the skin effect shown in FIG. 10A increases. Then, the gain has a constant or substantially constant gain in a frequency range y larger than a frequency range in which the gain of the signal increases. In the case of FIG. 10, the frequency range where the gain of the signal due to the skin effect increases and the frequency range where the gain of the filter unit 140 attenuates match, and the minus of the upper limit of the gain of the signal is equal to the lower limit of the gain of the filter unit 140. Since they match, the gain of the filter unit 140 is line-symmetric with the gain due to the skin effect shown in FIG. As a result, in the entire frequency range, the gain of the signal due to the skin effect is canceled by the gain of the filter unit 140, and the gain of the amplification unit 150 in FIG. 10C and the total gain of FIG. I do.

このような利得のフィルタ部140を備えた検出装置100は、全ての周波数範囲で、増幅部150の利得に応じた理想的な信号を得ることができ、オーバーシュートを抑制しつつ、応答時間特性を維持できる。なお、図5,7,8,および10の(a)に示す表皮効果による信号の利得は、直流の被検出電流が流れている場合の信号の利得との差分(例えば単位はdB)を示すものであってよい。   The detection device 100 including the filter unit 140 having such a gain can obtain an ideal signal according to the gain of the amplifier unit 150 in all frequency ranges, and suppresses overshoot and has a response time characteristic. Can be maintained. The gain of the signal due to the skin effect shown in (a) of FIGS. 5, 7, 8, and 10 indicates a difference (for example, the unit is dB) from the gain of the signal when a DC detected current is flowing. May be something.

図11は、第1の構成例の検出装置100において被検出電流を検出するフローを示す。検出装置100は、当該検出装置100の電源がオンされた場合または電流路110に被検出電流が流れた場合に、被検出電流の検出を開始する。   FIG. 11 shows a flow of detecting the current to be detected in the detection device 100 of the first configuration example. The detecting device 100 starts detecting the detected current when the power of the detecting device 100 is turned on or when the detected current flows through the current path 110.

S11において、磁気センサ120は、電流路110に流れる被検出電流により生じる磁場に応じた信号を出力する。磁気センサ120から出力される信号は、検出した磁場が大きいほど電流量が大きくなり、検出した磁場が小さいほど電流量が小さくなってよい。   In S11, the magnetic sensor 120 outputs a signal corresponding to a magnetic field generated by the detected current flowing through the current path 110. The signal output from the magnetic sensor 120 may have a larger current amount as the detected magnetic field is larger, and may have a smaller current amount as the detected magnetic field is smaller.

S12において、フィルタ部140は、磁気センサ120から受信部130が受信した信号を、予め定められた周波数範囲で減少させるようにフィルタリングする。フィルタ部140は、表皮効果により生じる、磁気センサ120が出力する信号の被検出電流に対する利得のうち、増加する部分の少なくとも一部を相殺してよい。フィルタ部140は、当該増加する部分に対応する周波数範囲の少なくとも一部では減衰する利得を有してよい。さらに、フィルタ部140は、当該増加する部分に対応する周波数範囲より高い周波数範囲では、一定となる利得または増加する利得を有してよい。   In S12, the filter unit 140 filters the signal received by the reception unit 130 from the magnetic sensor 120 so as to decrease the signal in a predetermined frequency range. The filter unit 140 may cancel at least a part of the increased portion of the gain of the signal output from the magnetic sensor 120 with respect to the detected current, which is caused by the skin effect. Filter section 140 may have a gain that attenuates in at least a portion of the frequency range corresponding to the increasing portion. Further, filter section 140 may have a constant gain or an increasing gain in a frequency range higher than the frequency range corresponding to the increasing portion.

フィルタ部140は、図8の(a)に示す表皮効果による信号の利得の周波数特性において、信号の利得が0より大きくなって一定となるまで増加する周波数範囲xの少なくとも一部の周波数範囲で、0からマイナスに減衰する利得を有してよい。フィルタ部140は、一例として、10kHz〜10MHzの信号の周波数範囲において周波数の増加に伴って減衰し、10MHzより高い周波数範囲において非減衰となる利得を有してよい。フィルタ部140の利得の下限値は、表皮効果により生じる利得の上限値のマイナスの値と同じまたはそれ以下であってよい。   In the frequency characteristic of the signal gain due to the skin effect shown in FIG. 8A, the filter unit 140 has at least a part of the frequency range x in which the signal gain increases from 0 to a constant value until the signal gain becomes constant. , 0 to a negative value. As an example, the filter unit 140 may have a gain that attenuates with an increase in frequency in a frequency range of a signal of 10 kHz to 10 MHz and is not attenuated in a frequency range higher than 10 MHz. The lower limit of the gain of the filter unit 140 may be equal to or less than the negative value of the upper limit of the gain caused by the skin effect.

ここで、表皮効果による信号の利得の周波数特性は、電流路110の形状、材質、および電流路110と磁気センサ120との配置関係等のうちの少なくとも一つに応じて異なりうる。従って、検出装置100のキャリブレーションにおいてまたは検出装置100の電源がオンされた時等に、例えば図8の(a)に示すような信号の利得の周波数特性を予め算出してよい。これにより、フィルタ部140は、当該予め算出された利得の周波数特性に応じて決定された利得を有してよい。   Here, the frequency characteristic of the gain of the signal due to the skin effect may differ depending on at least one of the shape and material of the current path 110 and the arrangement relationship between the current path 110 and the magnetic sensor 120. Therefore, for example, in the calibration of the detection device 100 or when the power supply of the detection device 100 is turned on, the frequency characteristic of the signal gain as shown in FIG. 8A may be calculated in advance. Thereby, the filter unit 140 may have a gain determined according to the frequency characteristic of the previously calculated gain.

S13において、増幅部150は、フィルタリングされた信号を予め定められた利得で増幅する。増幅部150は、予め定められた周波数範囲における信号を、0より大きい利得で増幅してよい。   In S13, the amplification unit 150 amplifies the filtered signal with a predetermined gain. Amplifying section 150 may amplify a signal in a predetermined frequency range with a gain greater than zero.

S14において、出力部160は、被検出電流を示す出力信号を出力する。出力部160は、信号をそのまま出力してよい。また、出力部160は、信号の電流値を示す出力信号もしくは信号を閾値と比較した結果(例えば、0または1、ローまたはハイ)を示す出力信号を出力してよい。検出装置100は、電流路110に被検出電流が流れなくなった場合、磁気センサ120が出力する信号の電流量が0になった場合、または検出装置100の電源がオフになった場合に検出動作を終了してよい。   In S14, the output unit 160 outputs an output signal indicating the current to be detected. The output unit 160 may output the signal as it is. The output unit 160 may output an output signal indicating the current value of the signal or an output signal indicating the result of comparing the signal with a threshold (for example, 0 or 1, low or high). The detecting device 100 performs a detecting operation when the detected current stops flowing through the current path 110, when the amount of current of the signal output from the magnetic sensor 120 becomes 0, or when the power of the detecting device 100 is turned off. May be terminated.

本実施形態に係る検出装置100は、フィルタ部140において検出装置100全体の利得を調節して、オーバーシュートを抑制するとともに、良好な磁場の過渡応答特性を維持することができる。   The detection device 100 according to the present embodiment can adjust the gain of the entire detection device 100 in the filter unit 140 to suppress overshoot and maintain good transient response characteristics of the magnetic field.

図12は、本実施形態に係る検出装置700の第2の構成例を示す。図12に示す検出装置700は、図1に示す第1の構成例の検出装置100と同様の構成を有し、ただし、電流検出部の電流路110と磁気センサ120の位置関係が異なる。即ち、図12においては、電流路110が屈曲部を有しており、磁気センサ120が当該屈曲部の外側に配置されている。このような位置関係では、被検出電流の周波数が高くなると、表皮効果によって磁気センサ120が検出する磁束密度は、電流路110に直流の電流が流れている場合の磁束密度よりも減衰された磁束密度となる。これは、図2のような磁気センサ120が電流路110の屈曲部の内側に配置された位置関係において表皮効果によって利得が増加することからも、電流路110により囲われた領域の外側の位置に磁気センサ120が配置された場合に利得が減衰することは明らかである。このような表皮効果により減衰された磁束密度によって、実際の被検出電流よりも小さな電流量を示す減衰された信号が磁気センサ120から出力される。磁気センサ120で検出される磁束密度は、被検出電流の周波数が高くなるに従って表皮効果が顕著となり小さくなる。さらに被検出電流の周波数が高くなると、電流路110内での電流密度の分布の変化が十分小さくなり、磁気センサ120で検出される磁束密度の利得は飽和し、信号の利得も飽和して一定となる。   FIG. 12 shows a second configuration example of the detection device 700 according to the present embodiment. The detection device 700 shown in FIG. 12 has the same configuration as the detection device 100 of the first configuration example shown in FIG. 1, except that the positional relationship between the current path 110 of the current detection unit and the magnetic sensor 120 is different. That is, in FIG. 12, the current path 110 has a bent portion, and the magnetic sensor 120 is disposed outside the bent portion. In such a positional relationship, when the frequency of the current to be detected increases, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120 due to the skin effect becomes smaller than the magnetic flux density when a DC current flows through the current path 110. Density. This is because the gain increases due to the skin effect in the positional relationship where the magnetic sensor 120 as shown in FIG. 2 is arranged inside the bent portion of the current path 110, and therefore, the position outside the region surrounded by the current path 110 is increased. It is clear that the gain is attenuated when the magnetic sensor 120 is disposed in the first position. Due to the magnetic flux density attenuated by the skin effect, an attenuated signal indicating a current amount smaller than the actual detected current is output from the magnetic sensor 120. The magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120 has a remarkable skin effect and decreases as the frequency of the detected current increases. When the frequency of the current to be detected further increases, the change in the distribution of the current density in the current path 110 becomes sufficiently small, the gain of the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120 saturates, and the gain of the signal also saturates and becomes constant. Becomes

このように、磁気センサ120で検出される磁束密度の利得である検出利得は、被検出電流の周波数の増加に伴って変化する利得変動帯域を有するため、フィルタ部140は、利得変動帯域の少なくとも一部の帯域において検出利得の変化を打ち消す利得を有する。第1の構成例の検出装置100においては、利得変動帯域において検出利得は、被検出電流の周波数の増加に伴って増加するものであるため、フィルタ部140は、利得変動帯域の少なくとも一部において周波数の増加に伴って減衰し、さらなる周波数の増加に伴って非減衰となる利得を有する。一方、第2の構成例の検出装置100においては、利得変動帯域において検出利得は、被検出電流の周波数の増加に伴って減衰するため、フィルタ部140は、利得変動帯域の少なくとも一部において周波数の増加に伴って増幅し、さらなる周波数の増加に伴って非増幅となる利得を有する。   As described above, since the detection gain, which is the gain of the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 120, has a gain variation band that changes with an increase in the frequency of the current to be detected, the filter unit 140 includes at least the gain variation band. It has a gain that cancels the change in detection gain in some bands. In the detection device 100 of the first configuration example, since the detection gain in the gain fluctuation band increases with an increase in the frequency of the detected current, the filter unit 140 is configured to detect at least a part of the gain fluctuation band. It has a gain that attenuates with increasing frequency and becomes unattenuated with further increasing frequency. On the other hand, in the detection device 100 of the second configuration example, the detection gain in the gain variation band is attenuated with an increase in the frequency of the current to be detected. Has a gain that amplifies as the frequency increases and becomes non-amplified as the frequency further increases.

第1の構成例のフィルタ部140と第2の構成例のフィルタ部140とは、利得以外の構成は同様であってよい。フィルタ部140は、例えば、上記した利得を有する、バンドエリミネーションフィルタ、アクティブフィルタ、パッシブフィルタ、アナログフィルタ、およびデジタルフィルタの少なくとも1つを含む。   The filter section 140 of the first configuration example and the filter section 140 of the second configuration example may have the same configuration except for the gain. The filter unit 140 includes, for example, at least one of a band elimination filter, an active filter, a passive filter, an analog filter, and a digital filter having the above-described gain.

ここで、本願において被検出電流に対する信号の利得は、直流の被検出電流が流れる場合の電流量に応じた信号に対する、表皮効果により減衰された磁気センサ120から出力される信号の増幅率であってよい。なお、本願の検出部は、各実施形態における磁気センサ120を含むものであってよい。   Here, in the present application, the gain of the signal with respect to the detected current is the amplification factor of the signal output from the magnetic sensor 120 attenuated by the skin effect with respect to the signal corresponding to the current amount when the DC detected current flows. May be. Note that the detection unit of the present application may include the magnetic sensor 120 in each embodiment.

図13は、図12に示す第2の構成例の検出装置700における信号の利得を説明する説明図である。図13の(a)は、表皮効果による信号の利得の周波数特性を示す。図13の(b)は、フィルタ部140の利得の周波数特性を示す。図13の(c)は、増幅部150において信号を増幅する利得の周波数特性を示す。図13の(d)は、表皮効果による利得と、フィルタ部140の利得と、増幅部150における利得との合計を実線で示すとともに、点線で合計の利得の理想特性を示す。第2の構成例の検出装置700のフィルタ部140は、図13の(b)に示すように、表皮効果による利得が0から減衰する周波数範囲x(利得変動帯域)の少なくとも一部において、周波数の増加に伴って0からプラスに増加し、表皮効果により信号の利得が減衰する周波数範囲xより大きな周波数範囲yにおいて、0まで減衰する利得を有する。なお、図13において縦軸のAは信号の利得を示し、横軸のfは信号の周波数を示す。   FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a signal gain in the detection device 700 of the second configuration example illustrated in FIG. FIG. 13A shows a frequency characteristic of a signal gain due to the skin effect. FIG. 13B shows a frequency characteristic of the gain of the filter unit 140. FIG. 13C shows frequency characteristics of a gain for amplifying a signal in the amplifying unit 150. FIG. 13D shows the total of the gain due to the skin effect, the gain of the filter unit 140, and the gain of the amplifier unit 150 by a solid line, and the dotted line shows the ideal characteristic of the total gain. As shown in FIG. 13B, the filter unit 140 of the detection device 700 according to the second configuration example has the frequency in at least a part of the frequency range x (gain fluctuation band) where the gain due to the skin effect attenuates from 0. Has a gain that increases from 0 to a positive value with an increase in frequency, and attenuates to 0 in a frequency range y larger than a frequency range x in which the signal gain attenuates due to the skin effect. In FIG. 13, A on the vertical axis indicates the signal gain, and f on the horizontal axis indicates the frequency of the signal.

第2の構成例の検出装置700は、例えば急峻な立ち上がりの被検出電流が電流路110に流れた場合、表皮効果による信号の利得の減衰を、フィルタ部140における増加する利得で相殺でき、応答遅延を抑制できる。また、第2の構成例の検出装置700は、表皮効果による利得が飽和するより高い周波数範囲では、フィルタ部140における利得が増加していないため、合計の利得を過剰に増加させず、磁気センサ120に対する応答特性を維持できる。   In the detection device 700 of the second configuration example, for example, when a detected current having a steep rising flows through the current path 110, the attenuation of the signal gain due to the skin effect can be canceled by the increasing gain in the filter unit 140, and the response Delay can be suppressed. Further, in the detection device 700 of the second configuration example, the gain in the filter unit 140 does not increase in a higher frequency range where the gain due to the skin effect is saturated. 120 can be maintained.

図14は、図12に示す第2の構成例の検出装置700における信号の利得を説明する説明図である。図14は、図13と同様に、図12に示す第2の構成例の検出装置700における利得を示すが、ただし、フィルタ部140の利得が異なる。図14の(a)は、表皮効果による信号の利得の周波数特性を示す。図14の(b)は、フィルタ部140の利得の周波数特性を示す。図14の(c)は、増幅部150において信号を増幅する利得の周波数特性を示す。図14の(d)は、表皮効果による利得と、フィルタ部140の利得と、増幅部150における利得との合計を示す。なお、図14において縦軸のAは信号の利得を示し、横軸のfは信号の周波数を示す。   FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the signal gain in the detection device 700 of the second configuration example shown in FIG. FIG. 14 shows the gain in the detection device 700 of the second configuration example shown in FIG. 12 as in FIG. 13 except that the gain of the filter unit 140 is different. FIG. 14A shows the frequency characteristics of the signal gain due to the skin effect. FIG. 14B shows the frequency characteristics of the gain of the filter unit 140. FIG. 14C shows frequency characteristics of a gain for amplifying a signal in the amplifying unit 150. FIG. 14D shows the sum of the gain due to the skin effect, the gain of the filter unit 140, and the gain of the amplifier unit 150. In FIG. 14, A on the vertical axis indicates the signal gain, and f on the horizontal axis indicates the frequency of the signal.

図14の(b)に示すように、フィルタ部140の利得は、図14の(a)に示す表皮効果による信号の利得が減衰する周波数範囲(利得変動帯域)において、周波数の増加に伴って0からプラスに増加し、信号の利得が減衰する周波数範囲より大きな周波数範囲yにおいて、一定となるまたは実質的に一定となる利得を有する。図14の場合に、表皮効果による信号の利得が減衰する周波数範囲とフィルタ部140の利得が増加する周波数範囲とが一致し、信号の利得の下限の絶対値が、フィルタ部140の利得の上限と一致しているため、フィルタ部140の利得は、図14の(a)に示す表皮効果による利得と線対称となっている。これにより、全ての周波数範囲で、表皮効果による信号の利得がフィルタ部140の利得により相殺され、図14の(c)の増幅部150の利得と図14の(d)の合計の利得が一致している。   As shown in FIG. 14B, the gain of the filter unit 140 increases with the frequency in the frequency range (gain fluctuation band) in which the signal gain is attenuated due to the skin effect shown in FIG. It has a gain that increases from 0 to a positive value and becomes constant or substantially constant in a frequency range y larger than a frequency range in which the gain of the signal attenuates. In the case of FIG. 14, the frequency range in which the gain of the signal due to the skin effect is attenuated matches the frequency range in which the gain of the filter unit 140 increases, and the absolute value of the lower limit of the signal gain is equal to the upper limit of the gain of the filter unit 140. Therefore, the gain of the filter unit 140 is line-symmetric with the gain due to the skin effect shown in FIG. Thus, in all frequency ranges, the gain of the signal due to the skin effect is canceled by the gain of the filter unit 140, and the total gain of the amplification unit 150 in FIG. 14C and the total gain of FIG. I do.

このような利得のフィルタ部140を備えた検出装置700は、全ての周波数範囲で、増幅部150の利得に応じた理想的な信号を得ることができ、応答遅延を抑制しつつ、オーバーシュート特性を維持できる。なお、図13および図14の(a)に示す表皮効果による信号の利得は、直流の被検出電流が流れている場合の信号の利得との差分(例えば単位はdB)を示すものであってよい。   The detection device 700 including the filter unit 140 having such a gain can obtain an ideal signal according to the gain of the amplifier unit 150 in all frequency ranges, and suppresses a response delay while maintaining an overshoot characteristic. Can be maintained. Note that the signal gain due to the skin effect shown in FIG. 13 and FIG. 14A indicates a difference (for example, the unit is dB) from the signal gain when a DC detected current is flowing. Good.

図15は、本実施形態に係る検出装置800の第3の構成例を示す。図15に示す検出装置800は、図1に示す第1の構成例の検出装置100と同様の構成を有し、ただし、電流路110a、110bと磁気センサ120a、120bと受信部130a、130bとフィルタ部140a、140bとを複数備える。   FIG. 15 shows a third configuration example of the detection device 800 according to the present embodiment. The detection device 800 shown in FIG. 15 has the same configuration as the detection device 100 of the first configuration example shown in FIG. 1, except that the current paths 110a and 110b, the magnetic sensors 120a and 120b, the reception units 130a and 130b, A plurality of filter units 140a and 140b are provided.

複数の電流路110a、110bは、それぞれ、第1の構成例の検出装置100の電流路110と同様であってよい。複数の電流路110a、110bは、互いに電気的に接続されておらず、個別に被検出電流を流すものであってよい。また、複数の電流路110a、110bは、互いに電気的に接続されており、同じ被検出電流が流れるものであってよい。   Each of the plurality of current paths 110a and 110b may be the same as the current path 110 of the detection device 100 of the first configuration example. The plurality of current paths 110a and 110b are not electrically connected to each other, and may individually pass a current to be detected. In addition, the plurality of current paths 110a and 110b may be electrically connected to each other, and may have the same current to be detected.

複数の磁気センサ120a、120bは、それぞれ、第1の構成例の検出装置100の磁気センサ120と同様であってよい。複数の磁気センサ120a、120bは、それぞれ検出対象の電流路110a、110bの近傍に配置される。複数の磁気センサ120a、120bは、それぞれの検出対称の電流路110a、110bの周囲の磁場に応じた信号を出力してよい。   Each of the plurality of magnetic sensors 120a and 120b may be the same as the magnetic sensor 120 of the detection device 100 of the first configuration example. The plurality of magnetic sensors 120a and 120b are arranged near the current paths 110a and 110b to be detected, respectively. The plurality of magnetic sensors 120a, 120b may output a signal corresponding to the magnetic field around the current paths 110a, 110b symmetrical to the respective detections.

受信部130a、130bはそれぞれ、第1の構成例の検出装置100の受信部130と同様であってよい。   Each of the receiving units 130a and 130b may be the same as the receiving unit 130 of the detection device 100 of the first configuration example.

複数のフィルタ部140a、140bは、それぞれ、第1の構成例の検出装置100のフィルタ部140と同様であってよい。また、どちらか一方または両方が第2の構成例のフィルタ部140と同様であってよい。第3の構成例の検出装置800は、複数のフィルタ140a、140bが出力する信号を個別に処理してよく、または、複数のフィルタ140a、140bが出力する信号を合わせて処理してもよい。   Each of the plurality of filter units 140a and 140b may be the same as the filter unit 140 of the detection device 100 of the first configuration example. Further, one or both of them may be the same as the filter unit 140 of the second configuration example. The detection device 800 of the third configuration example may individually process signals output from the plurality of filters 140a and 140b, or may process signals output from the plurality of filters 140a and 140b together.

このような第3の構成例の検出装置800は、電流路と磁気センサのセットが複数あり、さらにそれらの位置関係が違った場合でも、それぞれの構成に対し、互いに異なる利得を有する複数のフィルタ部で信号を処理することが可能であり、増幅部に良好な応答特性の入力信号を送信できる。   The detection device 800 of the third configuration example includes a plurality of filters each having a different gain for each configuration even when there are a plurality of sets of current paths and magnetic sensors and their positional relationships are different. The signal can be processed by the section, and the input signal having good response characteristics can be transmitted to the amplification section.

図16は、本実施形態に係る第3の構成例の検出装置800における電流路110と磁気センサ120の配置の一例を示す説明図である。第3の構成例の検出装置800において、1つの電流路110に2つの磁気センサ120a、120bを設置する場合、図16に示すように、複数の磁気センサ120a、120bが、平面視で電流路110を挟んで対向して配置されてよい。また、磁気センサ120a、120bの感磁軸の向きに応じて、複数の磁気センサ120a、120bが、断面視で電流路110を挟んで(例えば、電流路110が配置された面に対する垂直方向における電流路110の上下に)対向して配置されていてもよい。この場合、磁気センサ120aからの信号を処理するフィルタ部140aは、第1の構成例の検出装置100のフィルタ部140と同じ利得を有し、磁気センサ120bからの信号を処理するフィルタ部140bは、第2の構成例の検出装置100のフィルタ部140と同じ利得を有してよい。このように、本実施形態の検出装置800は、複数のフィルタ部140が、それぞれ、対応する磁気センサ120と電流路110との位置関係に応じた利得を有することが好ましい。   FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of the current path 110 and the magnetic sensor 120 in the detection device 800 of the third configuration example according to the present embodiment. When two magnetic sensors 120a and 120b are installed in one current path 110 in the detection device 800 of the third configuration example, as shown in FIG. They may be arranged to face each other with 110 interposed therebetween. In addition, according to the direction of the magnetic sensing axis of the magnetic sensors 120a and 120b, the plurality of magnetic sensors 120a and 120b sandwich the current path 110 in a cross-sectional view (for example, in a direction perpendicular to a surface on which the current path 110 is arranged). They may be arranged to face each other (above and below the current path 110). In this case, the filter unit 140a that processes the signal from the magnetic sensor 120a has the same gain as the filter unit 140 of the detection device 100 of the first configuration example, and the filter unit 140b that processes the signal from the magnetic sensor 120b is , May have the same gain as the filter unit 140 of the detection device 100 of the second configuration example. As described above, in the detection device 800 of the present embodiment, it is preferable that each of the plurality of filter units 140 has a gain according to the positional relationship between the corresponding magnetic sensor 120 and the current path 110.

図17は、本実施形態に係る検出装置900の第4の構成例を示す。図17に示す検出装置900は、図1に示す第1の構成例の検出装置100と同様の構成を有し、ただし、電流路110a、110bと磁気センサ120a、120bと増幅部150a、150bとを複数備え、さらにチョッパ回路710と補正部720とを備える。   FIG. 17 shows a fourth configuration example of the detection device 900 according to the present embodiment. The detection device 900 shown in FIG. 17 has the same configuration as the detection device 100 of the first configuration example shown in FIG. 1, except that the current paths 110a and 110b, the magnetic sensors 120a and 120b, the amplification units 150a and 150b, , And a chopper circuit 710 and a correction unit 720.

複数の電流路110a、110bは、それぞれ、第1の構成例の検出装置100の電流路110と同様であってよい。複数の電流路110a、110bは、互いに電気的に接続されておらず、個別に被検出電流を流すものであってよい。また、複数の電流路110a、110bは、互いに電気的に接続されており、同じ被検出電流が流れるものであってよい。   Each of the plurality of current paths 110a and 110b may be the same as the current path 110 of the detection device 100 of the first configuration example. The plurality of current paths 110a and 110b are not electrically connected to each other, and may individually pass a current to be detected. In addition, the plurality of current paths 110a and 110b may be electrically connected to each other, and may have the same current to be detected.

複数の磁気センサ120a、120bは、それぞれ、第1の構成例の検出装置100の磁気センサ120と同様であってよい。複数の磁気センサ120a、120bは、それぞれ検出対象の電流路110a、110bの近傍に配置される。複数の磁気センサ120a、120bは、それぞれの検出対称の電流路110a、110bの周囲の磁場に応じた信号を出力してよい。第4の構成例の検出装置900は、複数の磁気センサ120a、120bが出力する信号を個別に処理してよく、または、複数の磁気センサ120a、120bが出力する信号を合わせて処理してもよい。   Each of the plurality of magnetic sensors 120a and 120b may be the same as the magnetic sensor 120 of the detection device 100 of the first configuration example. The plurality of magnetic sensors 120a and 120b are arranged near the current paths 110a and 110b to be detected, respectively. The plurality of magnetic sensors 120a, 120b may output a signal corresponding to the magnetic field around the current paths 110a, 110b symmetrical to the respective detections. The detection device 900 of the fourth configuration example may individually process signals output from the plurality of magnetic sensors 120a and 120b, or may process signals output from the plurality of magnetic sensors 120a and 120b together. Good.

増幅部150a、150bは、それぞれ、第1の構成例の検出装置100の増幅部150と同様であってよい。増幅部150aは、受信部130とフィルタ部140との間に接続され、受信部130からの信号を増幅してフィルタ部140に出力する。増幅部150bは、フィルタ部140と出力部160との間に接続され、フィルタリングされた信号を増幅して出力部160に出力する。   The amplification units 150a and 150b may be the same as the amplification unit 150 of the detection device 100 of the first configuration example. The amplification unit 150a is connected between the reception unit 130 and the filter unit 140, and amplifies a signal from the reception unit 130 and outputs the signal to the filter unit 140. The amplification unit 150b is connected between the filter unit 140 and the output unit 160, and amplifies the filtered signal and outputs the amplified signal to the output unit 160.

チョッパ回路710は、磁気センサ120a、120bと受信部130との間に接続され、磁気センサ120a、120bが出力する信号をチョッパする。チョッパ回路710は、磁気センサ120a、120bをそれぞれチョッパ駆動して出力される信号を受信してよい。チョッパ回路710は、例えば、磁気センサ120a、120bにそれぞれ含まれるホール素子の駆動電流の向きをチョッパ周波数で0度方向と90度方向との間で切り替えてよい。チョッパ回路710は、磁気センサ120a、120bから出力された0度方向と90度方向との信号の差分を算出して、オフセット電圧の除去等を行い、処理された信号を受信部130に出力してよい。   The chopper circuit 710 is connected between the magnetic sensors 120a and 120b and the receiving unit 130, and choppers signals output from the magnetic sensors 120a and 120b. The chopper circuit 710 may receive a signal output by chopper driving each of the magnetic sensors 120a and 120b. For example, the chopper circuit 710 may switch the direction of the drive current of the Hall element included in each of the magnetic sensors 120a and 120b between the 0 degree direction and the 90 degree direction at the chopper frequency. The chopper circuit 710 calculates a difference between signals in the 0-degree direction and the 90-degree direction output from the magnetic sensors 120a and 120b, removes an offset voltage, and outputs a processed signal to the receiving unit 130. May be.

補正部720は、増幅部150a、150bおよびフィルタ部140に接続され、信号を補正する。補正部720は、増幅部150a、150bおよびフィルタ部140の設定の補正を行って、信号を補正してよい。補正部720は、例えば、増幅部150a、150bおよびフィルタ部140の利得をそれぞれ補正して、所望の電流値の信号に調整してよい。   The correction unit 720 is connected to the amplification units 150a and 150b and the filter unit 140, and corrects a signal. The correction unit 720 may correct the setting by correcting the settings of the amplification units 150a and 150b and the filter unit 140. The correction unit 720 may, for example, correct the gains of the amplification units 150a and 150b and the filter unit 140, respectively, to adjust the gain to a signal having a desired current value.

このような第4の構成例の検出装置900は、チョッパ回路710により磁気センサ120のオフセットまたはノイズ等を効率的に低減し、補正部720により所望の増幅率で増幅された信号を得ることができ、オーバーシュートを抑制するとともに、良好な磁場の過渡応答特性を維持することができる。   In the detection device 900 having such a fourth configuration example, the offset or noise of the magnetic sensor 120 can be efficiently reduced by the chopper circuit 710, and the signal amplified by the correction unit 720 at a desired amplification factor can be obtained. Thus, overshoot can be suppressed and good transient response characteristics of the magnetic field can be maintained.

なお、増幅部150は、フィルタ部140の前段および後段のいずれか一方のみに1または複数配置されてよく、または、前段および後段の両側にそれぞれ複数配置されてもよい。また、本願において「利得」は、一例として単位がdBであってよい。   Note that one or more amplifying sections 150 may be arranged in only one of the preceding and succeeding stages of filter section 140, or a plurality of amplifying sections 150 may be arranged on both sides of the preceding and succeeding stages. In the present application, “gain” may be expressed in units of dB, for example.

図18は、本実施形態に係る検出装置1000の第5の構成例を示す。図18に示す検出装置1000は、図1に示す第1の構成例の検出装置100と同様の構成を有し、ただし、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D部170を備える。フィルタ部140は、A/D部170の前段または後段に位置してよい。   FIG. 18 shows a fifth configuration example of the detection device 1000 according to the present embodiment. The detection device 1000 shown in FIG. 18 has the same configuration as the detection device 100 of the first configuration example shown in FIG. 1, but includes an A / D unit 170 that converts an analog signal into a digital signal. The filter unit 140 may be located before or after the A / D unit 170.

このような第5の構成例の検出装置1000は、フィルタ部140により全ての周波数範囲でオーバーシュートを抑制し、応答時間特性を維持しつつ、A/D部170によるアナログ/デジタル変換されたデジタル信号を出力部160から出力することができる。   In the detection apparatus 1000 of the fifth configuration example, the filter section 140 suppresses overshoot in all frequency ranges, and maintains the response time characteristics, and also performs the analog / digital conversion of the digital by the A / D section 170. The signal can be output from the output unit 160.

A/D部170の前段にフィルタ部140を配置する場合、表皮効果によるオーバーシュートをフィルタ部140によって低減し、増幅部150の利得に応じた、理想的な信号をA/D部170に送信できるためA/D部170の入力レンジを削減できる。   When the filter section 140 is arranged in a stage preceding the A / D section 170, the overshoot due to the skin effect is reduced by the filter section 140, and an ideal signal according to the gain of the amplifier section 150 is transmitted to the A / D section 170. Therefore, the input range of the A / D unit 170 can be reduced.

図18に示すようにA/D部170の後段にフィルタ部140を配置する場合、フィルタ部140は、デジタルフィルタであってよい。このデジタルフィルタの場合、フィルタ部の特性が、温度や素子ばらつきによってばらつくことを考慮する必要がない。なお、全ての実施形態における検出装置は、電流センサであってよい。   When the filter section 140 is arranged after the A / D section 170 as shown in FIG. 18, the filter section 140 may be a digital filter. In the case of this digital filter, it is not necessary to consider that the characteristics of the filter section vary due to temperature and element variations. Note that the detection devices in all the embodiments may be current sensors.

本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、(1)操作が実行されるプロセスの段階または(2)操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および/またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび/またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路(IC)および/またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理AND、論理OR、論理XOR、論理NAND、論理NOR、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックアレイ(PLA)等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。   Various embodiments of the present invention may be described with reference to flowcharts and block diagrams, wherein blocks represent (1) steps in a process in which an operation is performed or (2) devices responsible for performing an operation. Section. Certain stages and sections are implemented by dedicated circuitry, programmable circuitry provided with computer readable instructions stored on computer readable media, and / or processors provided with computer readable instructions stored on computer readable media. May be. Dedicated circuits may include digital and / or analog hardware circuits, and may include integrated circuits (ICs) and / or discrete circuits. Programmable circuits include logical AND, logical OR, logical XOR, logical NAND, logical NOR, and other logical operations, memory elements such as flip-flops, registers, field programmable gate arrays (FPGAs), programmable logic arrays (PLAs), etc. And the like, and may include reconfigurable hardware circuits.

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー(登録商標)ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイ(RTM)ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。   Computer readable media may include any tangible device capable of storing instructions for execution by a suitable device, such that computer readable media having instructions stored thereon is specified in a flowchart or block diagram. Product comprising instructions that can be executed to create a means for performing the specified operation. Examples of the computer readable medium may include an electronic storage medium, a magnetic storage medium, an optical storage medium, an electromagnetic storage medium, a semiconductor storage medium, and the like. More specific examples of computer readable media include floppy disks, diskettes, hard disks, random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable read only memory (EPROM or flash memory), Electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), static random access memory (SRAM), compact disk read only memory (CD-ROM), digital versatile disk (DVD), Blu-ray (RTM) disk, memory stick, integrated A circuit card or the like may be included.

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ(ISA)命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはSmalltalk、JAVA(登録商標)、C++等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、Python、および「C」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、1または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。   The computer readable instructions may be assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine dependent instructions, microcode, firmware instructions, state setting data, or object oriented programming such as Smalltalk, JAVA, C ++, etc. Source or object code written in any combination of one or more programming languages, including conventional procedural programming languages, such as the language, Python, and the "C" programming language or similar programming languages. May include.

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク(WAN)を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。   The computer readable instructions may be directed to a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device processor or programmable circuit, either locally or over a wide area network (WAN) such as a local area network (LAN), the Internet, or the like. ) May be executed to create means for performing the operations specified in the flowcharts or block diagrams. Examples of processors include computer processors, processing units, microprocessors, digital signal processors, controllers, microcontrollers, and the like.

図19は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ1900の例を示す。コンピュータ1900にインストールされたプログラムは、コンピュータ1900に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の1または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該1または複数のセクションを実行させることができ、および/またはコンピュータ1900に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ1900に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、CPU2000によって実行されてよい。   FIG. 19 illustrates an example of a computer 1900 in which aspects of the invention may be wholly or partially implemented. The programs installed on the computer 1900 can cause the computer 1900 to function as one or more sections of the operation or the device associated with the device according to the embodiment of the present invention, or the operation or the one or more of the one or more devices. Sections may be executed and / or computer 1900 may execute a process or steps of a process according to an embodiment of the present invention. Such programs may be executed by CPU 2000 to cause computer 1900 to perform certain operations associated with some or all of the blocks in the flowcharts and block diagrams described herein.

本実施形態に係るコンピュータ1900は、ホスト・コントローラ2082により相互に接続されるCPU2000、RAM2020、グラフィック・コントローラ2075、及び表示装置2080を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ2084によりホスト・コントローラ2082に接続される通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、及びDVDドライブ2060を有する入出力部と、入出力コントローラ2084に接続されるROM2010、フラッシュメモリ・ドライブ2050、及び入出力チップ2070を有するレガシー入出力部を備える。   A computer 1900 according to the present embodiment is connected to a host computer 2082 including a CPU 2000, a RAM 2020, a graphic controller 2075, and a display device 2080, which are mutually connected by a host controller 2082, and an input / output controller 2084 to the host controller 2082. Input / output unit having a communication interface 2030, a hard disk drive 2040, and a DVD drive 2060, and a legacy input / output unit having a ROM 2010, a flash memory drive 2050, and an input / output chip 2070 connected to an input / output controller 2084. .

ホスト・コントローラ2082は、RAM2020と、高い転送レートでRAM2020をアクセスするCPU2000及びグラフィック・コントローラ2075とを接続する。CPU2000は、ROM2010及びRAM2020に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等がRAM2020内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置2080上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。   The host controller 2082 connects the RAM 2020 to the CPU 2000 and the graphic controller 2075 that access the RAM 2020 at a high transfer rate. The CPU 2000 operates based on programs stored in the ROM 2010 and the RAM 2020, and controls each unit. The graphic controller 2075 acquires image data generated by the CPU 2000 or the like on a frame buffer provided in the RAM 2020, and displays the image data on the display device 2080. Alternatively, the graphic controller 2075 may include a frame buffer for storing image data generated by the CPU 2000 or the like.

入出力コントローラ2084は、ホスト・コントローラ2082と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、DVDドライブ2060を接続する。通信インターフェイス2030は、有線又は無線によりネットワークを介して他の装置と通信する。また、通信インターフェイスは、通信を行うハードウェアとして機能する。ハードディスクドライブ2040は、コンピュータ1900内のCPU2000が使用するプログラム及びデータを格納する。DVDドライブ2060は、DVD2095からプログラム又はデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。   The input / output controller 2084 connects the host controller 2082 to the communication interface 2030, the hard disk drive 2040, and the DVD drive 2060, which are relatively high-speed input / output devices. The communication interface 2030 communicates with another device via a network by wire or wirelessly. The communication interface functions as hardware for performing communication. The hard disk drive 2040 stores programs and data used by the CPU 2000 in the computer 1900. The DVD drive 2060 reads a program or data from the DVD 2095 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020.

また、入出力コントローラ2084には、ROM2010と、フラッシュメモリ・ドライブ2050、及び入出力チップ2070の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM2010は、コンピュータ1900が起動時に実行するブート・プログラム、及び/又は、コンピュータ1900のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フラッシュメモリ・ドライブ2050は、フラッシュメモリ2090からプログラム又はデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。入出力チップ2070は、フラッシュメモリ・ドライブ2050を入出力コントローラ2084へと接続するとともに、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ2084へと接続する。   In addition, the input / output controller 2084 is connected to the ROM 2010, the flash memory drive 2050, and the relatively low-speed input / output device of the input / output chip 2070. The ROM 2010 stores a boot program executed by the computer 1900 at the time of startup, and / or a program depending on hardware of the computer 1900. The flash memory drive 2050 reads a program or data from the flash memory 2090 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020. The input / output chip 2070 connects the flash memory drive 2050 to the input / output controller 2084 and inputs / outputs various input / output devices via, for example, a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, and the like. Connect to controller 2084.

RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供されるプログラムは、フラッシュメモリ2090、DVD2095、又はICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM2020を介してコンピュータ1900内のハードディスクドライブ2040にインストールされ、CPU2000において実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ1900に読み取られ、ソフトウェアと、上記様々なタイプのハードウェア資源との間の協働をもたらす。装置または方法が、コンピュータ1900の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。   The program provided to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020 is stored in a recording medium such as a flash memory 2090, a DVD 2095, or an IC card and provided by a user. The program is read from the recording medium, installed on the hard disk drive 2040 in the computer 1900 via the RAM 2020, and executed by the CPU 2000. The information processing described in these programs is read by the computer 1900 and provides for cooperation between the software and the various types of hardware resources described above. An apparatus or method may be configured for implementing manipulation or processing of information according to the use of computer 1900.

一例として、コンピュータ1900と外部の装置等との間で通信を行う場合には、CPU2000は、RAM2020上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス2030に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス2030は、CPU2000の制御を受けて、RAM2020、ハードディスクドライブ2040、フラッシュメモリ2090、又はDVD2095等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス2030は、DMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、CPU2000が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス2030からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス2030又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。   As an example, when performing communication between the computer 1900 and an external device or the like, the CPU 2000 executes a communication program loaded on the RAM 2020, and executes a communication interface based on the processing content described in the communication program. The communication processing is instructed to 2030. Under the control of the CPU 2000, the communication interface 2030 reads out transmission data stored in a transmission buffer area provided on a storage device such as the RAM 2020, the hard disk drive 2040, the flash memory 2090, or the DVD 2095, and transmits the data to the network. Alternatively, it writes the received data received from the network to a reception buffer area or the like provided on the storage device. As described above, the communication interface 2030 may transfer the transmission / reception data to / from the storage device by the DMA (Direct Memory Access) method, and instead, the CPU 2000 may use the transfer source storage device or the communication interface 2030. The data may be read from the communication interface 2030 or the data may be written to the communication interface 2030 or the storage device of the transfer destination to transfer the transmission and reception data.

また、CPU2000は、ハードディスクドライブ2040、DVDドライブ2060(DVD2095)、フラッシュメモリ・ドライブ2050(フラッシュメモリ2090)等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をDMA転送等によりRAM2020へと読み込ませ、RAM2020上のデータに対して各種の処理を行う。そして、CPU2000は、処理を終えたデータを、DMA転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、RAM2020は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはRAM2020及び外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。   Further, the CPU 2000 transfers all or a necessary part from a file or a database stored in an external storage device such as a hard disk drive 2040, a DVD drive 2060 (DVD 2095), or a flash memory drive 2050 (flash memory 2090) to a DMA. The data is read into the RAM 2020 by transfer or the like, and various processes are performed on the data on the RAM 2020. Then, the CPU 2000 writes the processed data back to the external storage device by DMA transfer or the like. In such a process, the RAM 2020 can be regarded as temporarily holding the contents of the external storage device. Therefore, in this embodiment, the RAM 2020 and the external storage device are collectively referred to as a memory, a storage unit, or a storage device.

本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、CPU2000は、RAM2020の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはRAM2020の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもRAM2020、メモリ、及び/又は記憶装置に含まれるものとする。   Various information such as various programs, data, tables, and databases in the present embodiment are stored on such a storage device and are subjected to information processing. Note that the CPU 2000 can also hold a part of the RAM 2020 in a cache memory and perform reading and writing on the cache memory. Even in such a form, the cache memory plays a part of the function of the RAM 2020. Therefore, in the present embodiment, the cache memory is also included in the RAM 2020, the memory, and / or the storage device unless otherwise indicated. I do.

また、CPU2000は、RAM2020から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、RAM2020へと書き戻す。例えば、CPU2000は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすか否かを判断し、条件が成立した場合(又は不成立であった場合)に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。   In addition, the CPU 2000 performs various calculations, information processing, condition determination, information search / replacement, and the like described in the present embodiment on the data read from the RAM 2020, as specified by the instruction sequence of the program. And write it back to the RAM 2020. For example, when performing the condition determination, the CPU 2000 determines whether the various variables described in the present embodiment satisfy conditions such as larger, smaller, greater than, less than, equal to, and the like as compared with other variables or constants. Then, if the condition is satisfied (or not satisfied), a branch is made to a different instruction sequence or a subroutine is called.

また、CPU2000は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第1属性の属性値に対し第2属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、CPU2000は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第1属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第2属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第1属性に対応付けられた第2属性の属性値を得ることができる。   Further, the CPU 2000 can search for information stored in a file or a database in the storage device. For example, in the case where a plurality of entries in which the attribute value of the second attribute is associated with the attribute value of the first attribute are stored in the storage device, the CPU 2000 determines whether the plurality of entries stored in the storage device By searching for an entry in which the attribute value of the first attribute matches the specified condition and reading the attribute value of the second attribute stored in the entry, the entry is associated with the first attribute satisfying the predetermined condition. The attribute value of the obtained second attribute can be obtained.

また、実施形態の説明において複数の要素が列挙された場合には、列挙された要素以外の要素を用いてもよい。例えば、「Xは、A、B及びCを用いてYを実行する」と記載される場合、Xは、A、B及びCに加え、Dを用いてYを実行してもよい。   Further, when a plurality of elements are listed in the description of the embodiment, elements other than the listed elements may be used. For example, if "X performs Y using A, B, and C", X may perform Y using D in addition to A, B, and C.

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。   As described above, the present invention has been described using the embodiments, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiment. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、およ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、およ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。   The execution order of each processing such as operation, procedure, step, and stage in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before”, “before”. It should be noted that they can be realized in any order as long as the output of the previous process is not used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the specification, and the drawings is described using “first,” “second,” or the like for convenience, it means that it is essential to perform the operation in this order. Not something.

100 検出装置
110 電流路
120 磁気センサ
130 受信部
140 フィルタ部
150 増幅部
160 出力部
170 A/D部
200 面
210 面
220 面
400 検出装置
600 検出装置
610 ローパスフィルタ
700 検出装置
710 チョッパ回路
720 補正部
800 検出装置
900 検出装置
1000 検出装置
1900 コンピュータ
2000 CPU
2010 ROM
2020 RAM
2030 通信インターフェイス
2040 ハードディスクドライブ
2050 フラッシュメモリ・ドライブ
2060 DVDドライブ
2070 入出力チップ
2075 グラフィック・コントローラ
2080 表示装置
2082 ホスト・コントローラ
2084 入出力コントローラ
2090 フラッシュメモリ
2095 DVD
REFERENCE SIGNS LIST 100 detection device 110 current path 120 magnetic sensor 130 reception unit 140 filter unit 150 amplification unit 160 output unit 170 A / D unit 200 surface 210 surface 220 surface 400 detection device 600 detection device 610 low-pass filter 700 detection device 710 chopper circuit 720 correction unit 800 detection device 900 detection device 1000 detection device 1900 computer 2000 CPU
2010 ROM
2020 RAM
2030 Communication interface 2040 Hard disk drive 2050 Flash memory drive 2060 DVD drive 2070 Input / output chip 2075 Graphic controller 2080 Display device 2082 Host controller 2084 Input / output controller 2090 Flash memory 2095 DVD

Claims (23)

電流路を流れる被検出電流により生じた磁場に応じた信号を出力する検出部と、
前記磁場に応じた信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した信号をフィルタリングするフィルタ部と、
前記フィルタリングされた信号に応じて、前記被検出電流を示す出力信号を出力する出力部と、
を備え、
前記検出部で検出される磁束密度の利得である検出利得は、前記被検出電流の周波数の増加に伴って変化する利得変動帯域を有し、
前記フィルタ部は、前記利得変動帯域の少なくとも一部の帯域において前記検出利得の変化を打ち消す利得を有する
電流センサ。
A detection unit that outputs a signal corresponding to a magnetic field generated by the detected current flowing through the current path,
A receiving unit that receives a signal corresponding to the magnetic field,
A filter unit for filtering the signal received by the receiving unit,
An output unit that outputs an output signal indicating the current to be detected according to the filtered signal;
With
The detection gain, which is the gain of the magnetic flux density detected by the detection unit, has a gain variation band that changes with an increase in the frequency of the detected current,
The current sensor, wherein the filter unit has a gain that cancels a change in the detection gain in at least a part of the gain fluctuation band.
前記利得変動帯域において前記検出利得は、前記被検出電流の周波数の増加に伴って増加し、
前記フィルタ部は、前記利得変動帯域の少なくとも一部において周波数の増加に伴って減衰し、さらなる周波数の増加に伴って非減衰となる利得を有する
請求項1に記載の電流センサ。
The detection gain in the gain fluctuation band increases with an increase in the frequency of the detected current,
2. The current sensor according to claim 1, wherein the filter unit has a gain that attenuates with an increase in frequency in at least a part of the gain fluctuation band and becomes unattenuated with a further increase in frequency.
前記フィルタ部は、前記利得変動帯域の前記少なくとも一部の周波数範囲より大きな周波数範囲において、一定となる利得または0dBまで増加する利得を有する
請求項2に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 2, wherein the filter unit has a constant gain or a gain that increases to 0 dB in a frequency range larger than the at least a part of the frequency range of the gain variation band.
前記フィルタ部は、10kHz〜10MHzの周波数範囲において周波数の増加に伴って減衰する利得を有する
請求項2または3に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 2, wherein the filter unit has a gain that attenuates as the frequency increases in a frequency range of 10 kHz to 10 MHz.
前記利得変動帯域において前記検出利得は前記被検出電流の周波数の増加に伴って減衰し、
前記フィルタ部は、前記利得変動帯域の少なくとも一部において周波数の増加に伴って増幅し、さらなる周波数の増加に伴って非増幅となる利得を有する
請求項1に記載の電流センサ。
In the gain variation band, the detection gain attenuates with an increase in the frequency of the detected current,
2. The current sensor according to claim 1, wherein the filter unit has a gain that amplifies with an increase in frequency in at least a part of the gain fluctuation band and becomes non-amplifier with a further increase in frequency.
前記フィルタ部は、前記利得変動帯域の前記少なくとも一部の周波数範囲より大きな周波数範囲において、一定となる利得または0dBまで減衰する利得を有する
請求項5に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 5, wherein the filter section has a constant gain or a gain that attenuates to 0 dB in a frequency range larger than the at least a part of the frequency range of the gain variation band.
前記フィルタ部は、10kHz〜10MHzの周波数範囲において周波数の増加に伴って増幅する利得を有する
請求項5または6に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 5, wherein the filter unit has a gain that amplifies as the frequency increases in a frequency range of 10 kHz to 10 MHz.
前記フィルタ部がフィルタリングした前記信号を増幅する1または複数の増幅部を備える
請求項1から7のいずれか一項に記載の電流センサ。
The current sensor according to any one of claims 1 to 7, further comprising one or more amplifying units that amplify the signal that is filtered by the filter unit.
前記信号を増幅する複数の増幅部を備え、
前記フィルタ部は、前記複数の増幅部の間に配置される
請求項1から7のいずれか一項に記載の電流センサ。
Comprising a plurality of amplifiers for amplifying the signal,
The current sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the filter unit is disposed between the plurality of amplifying units.
前記フィルタ部は、前記利得を有するバンドエリミネーションフィルタを含む
請求項1から9のいずれか一項に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 1, wherein the filter unit includes a band elimination filter having the gain.
前記フィルタ部は、前記利得を有するアクティブフィルタまたはパッシブフィルタを含む
請求項1から10のいずれか一項に記載の電流センサ。
The current sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein the filter unit includes an active filter or a passive filter having the gain.
前記フィルタ部は、前記利得を有するアナログフィルタまたはデジタルフィルタを含む
請求項1から11のいずれか一項に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 1, wherein the filter unit includes an analog filter or a digital filter having the gain.
前記検出部は、前記電流路と同一のパッケージに内蔵され、前記信号を前記受信部に出力する磁気センサを備える
請求項1から12のいずれか一項に記載の電流センサ。
The current sensor according to any one of claims 1 to 12, wherein the detection unit includes a magnetic sensor that is built in the same package as the current path and outputs the signal to the reception unit.
前記検出部は、前記磁気センサを複数備える
請求項13に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 13, wherein the detection unit includes a plurality of the magnetic sensors.
前記複数の磁気センサに対して、互いに異なる利得を有する複数の前記フィルタ部を備える請求項14に記載の電流センサ。   The current sensor according to claim 14, further comprising: a plurality of the filter units having gains different from each other with respect to the plurality of magnetic sensors. 前記複数の磁気センサが、平面視で前記電流路を挟んで対向して配置されている請求項14または15に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 14 or 15, wherein the plurality of magnetic sensors are arranged to face each other across the current path in plan view.
前記磁気センサは、ホール素子、磁気抵抗素子(MR)、巨大磁気抵抗素子(GMR)、トンネル効果磁気抵抗素子(TMR)、磁気インピーダンス素子(MI素子)、またはインダクタンスセンサを含む
請求項13から16のいずれか一項に記載の電流センサ。
The magnetic sensor includes a Hall element, a magnetoresistive element (MR), a giant magnetoresistive element (GMR), a tunnel effect magnetoresistive element (TMR), a magnetic impedance element (MI element), or an inductance sensor. The current sensor according to any one of the above.
前記信号を補正する補正部を備える
請求項1から17のいずれか一項に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 1, further comprising a correction unit configured to correct the signal.
前記信号をチョッパするチョッパ回路を備える
請求項1から18のいずれか一項に記載の電流センサ。
The current sensor according to any one of claims 1 to 18, further comprising a chopper circuit that choppers the signal.
前記信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換回路を備える
請求項1から17のいずれか一項に記載の電流センサ。
The current sensor according to claim 1, further comprising an AD conversion circuit that converts the signal into a digital signal and outputs the digital signal.
コンピュータを、請求項1から20のいずれか一項に記載の電流センサとして機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as the current sensor according to any one of claims 1 to 20. 電流路を流れる被検出電流を検出する検出方法であって、
前記被検出電流により生じた磁場に応じた信号を受信する段階と、
前記受信した信号をフィルタリングする段階と、
前記フィルタリングされた信号に応じて、前記被検出電流を示す出力信号を出力する段階と、
を備え、
前記磁場の磁束密度の利得である検出利得は、前記被検出電流の周波数の増加に伴って変化する利得変動帯域を有し、
前記フィルタリングする段階は、前記利得変動帯域の少なくとも一部の帯域において前記検出利得の変化を打ち消す利得を有するフィルタで、前記信号をフィルタリングする段階を有する
検出方法。
A detection method for detecting a detected current flowing through a current path,
Receiving a signal corresponding to the magnetic field generated by the detected current,
Filtering the received signal;
Outputting an output signal indicating the detected current in response to the filtered signal;
With
The detection gain, which is the gain of the magnetic flux density of the magnetic field, has a gain variation band that changes with an increase in the frequency of the detected current,
The filtering method includes filtering the signal with a filter having a gain that cancels the change in the detection gain in at least a part of the gain fluctuation band.
電流路を流れる被検出電流を検出する検出装置であって、
前記被検出電流により生じた磁場に応じた信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した信号をフィルタリングするフィルタ部と、
前記フィルタリングされた信号に応じて、前記被検出電流を示す出力信号を出力する出力部と、
を備え、
前記フィルタ部は、前記被検出電流に対する前記信号の利得が増加する周波数範囲の少なくとも一部において周波数の増加に伴って減衰し、さらなる周波数の増加に伴って非減衰となる利得を有する検出装置。
A detection device for detecting a detected current flowing through a current path,
A receiving unit that receives a signal corresponding to a magnetic field generated by the detected current,
A filter unit for filtering the signal received by the receiving unit,
An output unit that outputs an output signal indicating the detected current according to the filtered signal.
With
A detection device having a gain that attenuates with an increase in frequency in at least a part of a frequency range in which a gain of the signal with respect to the detected current increases, and becomes unattenuated with a further increase in frequency.
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