JP2544490B2

JP2544490B2 - 磁気検出装置

Info

Publication number: JP2544490B2
Application number: JP1273581A
Authority: JP
Inventors: 立美米田; 顕一保科; 英大熊谷
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPH03135723A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、磁気式エンコーダ等に適用可能な磁気検出
装置に関する。

（従来の技術）本出願人は、一周期の波長λの繰り返し信号を着磁記
録した磁気記録媒体と、この磁気記録媒体と相対向する
磁気抵抗素子とを備えた磁気検出装置であって、上記磁
気抵抗素子は、少なくとも１往復折り返した磁気抵抗ス
トライプを単位セグメントとし、この単位セグメントを
λ/4毎の間隔で複数箇並列に配置し、１相分の上記単位
セグメントのうち奇数番目に位置するもの同志を直列
に、偶数番目に位置するもの同志を直列に接続すると共
に、上記磁気抵抗素子を定電流源で駆動するようにした
磁気検出装置に関して先に特許出願した。特願昭63−36
913号にかかる発明がそれである。

第11図は、上記出願にかかる磁気検出装置の一つの実
施態様を示す。第11図において、符号50,60,…はそれぞ
れ磁気抵抗ストライプの単位セグメントであり、これら
各単位セグメント50,60…は、２往復に折り返した４本
の磁気抵抗ストライプからなる。また、各単位セグメン
ト50,60,…相互は、λ/4間隔で配置されている。上記各
単位セグメント50,60,…はＡ相又はＢ相というように所
定の相に属しており、１相分の単位セグメントのうち奇
数番目に位置するもの同志が直列に、偶数番目に位置す
るもの同志が直列に接続され、これらを図示されない定
電流源で駆動するようになっている。互いに直列接続さ
れた１群の単位セグメントによる検出信号と、互いに直
列接続された別の１群の単位セグメントによる検出信号
とが、例えば差動増幅器に入力され、１相分の検出信号
を出力する。同様にして他の１相分の検出信号を出力さ
せることもできる。

上記出願にかかる発明によれば、互いに直列接続され
る磁気抵抗ストライプの本数が増えるため、その抵抗値
が大きくなり、電流値を小さくすることができるという
利点があり、また、磁気抵抗ストライプの配置の広がり
を小さくして検出信号電圧を大きくすることができると
いう利点がある。

（発明が解決しようとする課題）上記出願にかかる磁気検出装置によれば、複数の単位
セグメント相互の間隔を所定の間隔に限定することによ
って一定の効果を得ることを狙ったものであり、一つの
単位セグメントに属する磁気抵抗ストライプ相互の間隔
乃至は位相差ｄについては言及していない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、互いに
直列接続されている複数の磁気抵抗ストライプ相互を所
定の間隔にすることによって出力特性の改善を図った磁
気検出装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、一周期の波長λの繰り返し信号を着磁記録
した磁気記録媒体と、この磁気記録媒体と相対向する磁
気抵抗素子とを備えた磁気検出装置において、上記磁気
抵抗素子が、ｎλ/8（ただし、ｎは奇数）の間隔を保持
して直列接続された複数の磁気抵抗ストライプからなる
単位セグメントを複数備えると共に、各単位セグメント
がλ/4の間隔をおいて配置され、それぞれの単位セグメ
ントを構成する複数の磁気抵抗ストライプの検出信号の
和が各単位セグメントの出力信号として差動増幅器に入
力され、この差動増幅器が磁気検出信号を出力すること
を特徴とする。

（作用）単位セグメントを構成しかつ直列接続された複数の磁
気抵抗ストライプ相互の間隔をｎλ/8（ただし、ｎは奇
数）とし、それぞれの単位セグメントを構成する複数の
磁気抵抗ストライプの検出信号の和を各単位セグメント
の出力信号とすることにより、出力波形のゼロクロス位
置での立ち上がり又は立ち上がりが急峻になる。

（実施例）以下、図面を参照しながら本発明にかかる磁気検出装
置の実施例について説明する。

第１図に示す実施例は、単相出力定電流駆動の例であ
る。第１図において、符号1,2,3,…８は磁気抵抗ストラ
イプを示しており、これらの磁気抵抗ストライプが上記
符号順に左から右に向かって平面上に配置されることに
より磁気抵抗素子が形成されている。この磁気抵抗素子
は、一周期の波長λの繰り返し信号を着磁記録すること
により一定間隔で磁極が形成された磁気記録媒体に対向
配置されている。上記磁気抵抗ストライプは４本で一つ
の単位セグメントを構成している。ただし、一つの単位
セグメントは磁気抵抗ストライプ1,2,5,6で構成され、
別の単位セグメントは磁気抵抗ストライプ3,4,7,8で構
成されている。一つの単位セグメントを構成する磁気抵
抗ストライプ1,2,5,6は電源Vccと定電流源11との間に直
列に接続されると共に各磁気抵抗ストライプ1,2,5,6の
検出信号の和が差動増幅器９の一方の入力端子に入力さ
れ、他の一つの単位セグメントを構成する磁気抵抗スト
ライプ3,4,7,8は電源Vccと定電流源12の間に直列に接続
されると共に各磁気抵抗ストライプ3,4,7,8の検出信号
の和が差動増幅器９の他方の入力端子に入力される。磁
気抵抗ストライプ1,2は１往復に折り返して形成され、
以下同様に、磁気抵抗ストライプ3,4、磁気抵抗ストラ
イプ5,6、磁気抵抗ストライプ7,8がそれぞれ１往復に折
り返して形成されている。

相隣接する磁気抵抗ストライプの間隔はλ/8に設定さ
れている。従って、一つの単位セグメントに属し、か
つ、相隣接する磁気抵抗ストライプの間隔はλ/8であ
り、一つの単位セグメントに属する磁気抵抗ストライプ
とこれに隣接する磁気抵抗ストライプであって別の単位
セグメントに属する磁気抵抗ストライプとのピッチ間隔
はλ/4になっている。

次に、第２図に示す実施例について説明する。この実
施例は、２相出力定電流駆動の場合の例である。第２図
において、左から右に向かって磁気抵抗ストライプ21,2
2,23,…36がこの順に平面上に配置され、磁気抵抗素子
が構成されている。これらの磁気抵抗ストライプは４本
で一つの単位セグメントを構成している。一つの単位セ
グメントは磁気抵抗ストライプ21,24,29,32で構成さ
れ、別の単位セグメントは磁気抵抗ストライプ22,23,3
0,31で構成され、別の単位セグメントは磁気抵抗ストラ
イプ25,28,33,36で構成され、さらに別の単位セグメン
トは磁気抵抗ストライプ26,27,34,35で構成されてい
る。一つの単位セグメントを構成する磁気抵抗ストライ
プ21,24,29,32は電源Vccと定電流源14との間に直列に接
続されると共に各磁気抵抗ストライプ21,24,29,32の検
出信号の和が差動増幅器18の一方の入力端子に入力さ
れ、他の一つの単位セグメントを構成する磁気抵抗スト
ライプ22,23,30,31は電源Vccと定電流源15との間に直列
に接続されると共に各磁気抵抗ストライプ22,23,30,31
の検出信号の和が差動増幅器18の他方の入力端子に入力
される。差動増幅器18はＡ相の検出信号を出力する。同
様にして、単位セグメントを構成する磁気抵抗ストライ
プ25,28,33,36は電源Vccと定電流源17との間に直列に接
続されると共にその検出信号の和が差動増幅器19の一方
の入力端子に入力され、他の単位セグメントを構成する
磁気抵抗ストライプ26,27,34,35は電源Vccと定電流源16
との間に直列に接続されると共にその検出信号の和が差
動増幅器19の他方の入力端子に入力される。差動増幅器
19はＢ相の検出信号を出力する。

上記の説明から明らかなように、Ａ相検出用磁気抵抗
ストライプ列とＢ相検出用磁気抵抗ストライプ列とが順
次交互に配置されている。別の相に属する磁気抵抗スト
ライプ列を挾んで並べられた共通の相に属する磁気抵抗
ストライプ列のピッチ間隔、例えば磁気抵抗ストライプ
21、29の相互間隔、あるいは磁気抵抗ストライプ25、33
の相互間隔５λ/2に設定されている。これに対して、別
の相に属する磁気抵抗ストライプ列で挾み込まれた共通
の相に属する磁気抵抗ストライプであって互いに直列に
接続された磁気抵抗ストライプ相互の間隔、例えば磁気
抵抗ストライプ21、24の相互間隔、あるいは磁気抵抗ス
トライプ22、23の相互間隔は、７λ/8又は３λ/8に設定
されている。また、互いに隣接してはいるが、互いに直
列の関係にはなっていない磁気抵抗ストライプ相互の間
隔、例えば磁気抵抗素子21、22の相互の間隔はλ/4に設
定されている。

以上、要するに、第２図の実施例においては、互いに
直列接続された磁気抵抗ストライプ相互の間隔は、ｎλ
/8（ただし、ｎは奇数）になっていればよい。

次に、２層フルブリッジ出力定電圧駆動の場合の例を
示す第３図の実施例について説明する。第３図におい
て、左から右に向かって磁気抵抗ストライプ41,42,43,4
4,45,46,47,48がこの順に平面上に配置され、磁気抵抗
素子が構成されている。これらの磁気抵抗ストライプは
２本で一つの単位セグメントを構成している。一つの単
位セグメントは直列接続された磁気抵抗ストライプ41,4
4で構成され、別の単位セグメントは直列接続された磁
気抵抗ストライプ42,43で構成され、別の単位セグメン
トは直列接続された磁気抵抗ストライプ45,48で構成さ
れ、さらに別の単位セグメントは直列接続された磁気抵
抗ストライプ46,47で構成されている。各単位セグメン
トはブリッジ接続されて一定の電圧が加えられ、ブリッ
ジの中点の電圧が差動増幅器49に入力されて磁気検出出
力を得るようになっている。

直列に接続されて共通の単位セグメントに属する磁気
抵抗ストライプ相互の間隔は、３λ/8又はλ/8に設定さ
れている。この実施例の場合も、互いに直列接続された
磁気抵抗ストライプ相互の間隔は、ｎλ/8（ただし、ｎ
は奇数）になっていればよい。

次に、上記のように、互いに直列接続された磁気抵抗
ストライプ相互の間隔をｎλ/8（ただし、ｎは奇数）に
する理由について説明する。いま、一周期の波長λの繰
り返し信号を着磁記録した磁気記録媒体の一部を模式化
して第４図のように表し、この磁気記録媒体と磁気抵抗
素子とが相対移動したときの各単位セグメントの抵抗値
変化と検出出力との関係について検討する。単位セグメ
ントを構成する磁気抵抗ストライプ間の着磁記録に対す
る位相差を０゜としたときの抵抗値変化を第５図に、出
力の変化を第６図に示す。磁気抵抗ストライプ間に位相
差がないため、各単位セグメントの抵抗値は比較的単純
な形で変化し、出力は三角形状に比較的なだらかに立ち
上がり、立ち下がる。これに対して、単位セグメントを
構成する磁気抵抗ストライプ間の位相差を45゜としたと
きの抵抗値変化は、第７図に示すように、立ち上がった
後二つのピークを生じ、これによって出力もピーク付近
が広くなり、それに応じて立ち上がり、立ち下がりが急
峻になる。

磁気抵抗素子を用いた磁気検出装置では、磁気抵抗ス
トライプから得られた信号を処理して検出信号を得るた
めに、ゼロクロス点をとる方法が一般的に用いられる。
従って、磁気抵抗ストライプの出力がゼロクロス点付近
において急峻に変化する方が、ゆるやかに変化する場合
に比べて、より高精度にゼロクロス点を求めることがで
きる。このことから、第５図ないし第８図で説明したよ
うに、共通の単位セグメントに属する磁気抵抗ストライ
プ間にある程度の位相差を設けた方が望ましいことがわ
かる。

そこで、上記位相差角度とゼロクロス点での立ち上が
り角度との関係を計測して第９図に、上記位相差角度と
差動増幅器からの検出出力との関係を計測して第10図に
示す。第９図から明らかなように、ゼロクロス点での立
ち上がり角度は、位相角度差が０゜ないし45゜までは急
峻に増加し、45゜以上は頭打ちとなってほとんど増加し
ないことがわかる。また、第10図から明らかなように、
検出出力は磁気抵抗ストライプの位相角が増えるに従っ
て低下することがわかる。そこで、上記ゼロクロス点で
の立ち上がり角度と、検出出力との二つの条件を勘案す
れば、共通の単位セグメントに属する磁気抵抗ストライ
プ間に45゜＝λ/8の位相差角度を設ければ、最良の条件
下で検出できることがわかる。

なお、共通の単位セグメントに属する磁気抵抗ストラ
イプ間の位相差角度はλ/8に限定されるものではなく、
前にも述べたように、ｎλ/8（ただし、ｎは奇数）にな
っていればよく、これによって所期の作用効果を得るこ
とができる。

（発明の効果）本発明によれば、互いに直列接続した複数の磁気抵抗
ストライプ相互をｎλ/8（ｎは奇数）の間隔にすると共
に、それぞれの単位セグメントを構成する複数の磁気抵
抗ストライプの検出信号の和を各単位セグメントの出力
信号とすることにより、出力波形のゼロクロス位置での
立ち上がり又は立ち下がりを急峻にすることができ、こ
れによって検出特性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる磁気検出装置の一実施例を示す
磁気抵抗ストライプの配置関係図、第２図は本発明にか
かる磁気検出装置の別の実施例を示す磁気抵抗ストライ
プの配置関係図、第３図は本発明にかかる磁気検出装置
のさらに別の実施例を示す磁気抵抗ストライプの配置関
係図、第４図は磁気検出装置に用いる磁気記録媒体の繰
り返し信号の例を模式的に示す線図、第５図は磁気抵抗
ストライプの位相差が０゜の場合の磁気抵抗ストライプ
の抵抗値変化を示す線図、第６図は同じく出力変化を示
す線図、第７図は磁気抵抗ストライプの位相差が45゜の
場合の磁気抵抗ストライプの抵抗値変化を示す線図、第
８図は同じく出力変化を示す線図、第９図は磁気抵抗ス
トライプの位相角とゼロクロス点での立ち上がり角度の
変化を示す線図、第10図は同じく出力レベルの変化を示
す線図、第11図は従来の磁気検出装置の例を示す磁気抵
抗ストライプの配置関係図である。 1,2,3,〜８……磁気抵抗ストライプ、21,22,〜36……磁
気抵抗ストライプ、41,42,〜48……磁気抵抗ストライ
プ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一周期の波長λの繰り返し信号を着磁記録
した磁気記録媒体と、この磁気記録媒体と相対向する磁
気抵抗素子とを備えた磁気検出装置において、上記磁気抵抗素子は、ｎλ/8（ただし、ｎは奇数）の間
隔を保持して直列接続された複数の磁気抵抗ストライプ
からなる単位セグメントを複数備えると共に、各単位セグメントはλ/4の間隔をおいて配置され、それぞれの単位セグメントを構成する複数の磁気抵抗ス
トライプの検出信号の和が各単位セグメントの出力信号
として差動増幅器に入力され、この差動増幅器が磁気検
出信号を出力することを特徴とする磁気検出装置。