JP2590626Y2 - 磁気センサ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は磁気抵抗素子を有する
磁気センサ装置に関し、特に使用可能な温度範囲の拡大
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９には、一従来例に係る磁気センサ装
置の回路が示されている。この磁気センサ装置はＩｎＳ
ｂ等の半導体から形成される磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭ
Ｒ２を直列に接続した構成を有している。

【０００３】磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の直列接続
体の両端には電源端子から電源電圧Ｖｉｎ（例えば５
Ｖ）が印加される。磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２は例
えば基板上に平行配置されて磁気バイアスされており、
磁気抵抗素子の表面に沿って磁性体から作られた歯車や
磁気パタン（例えば紙幣等の表面に印刷された磁気イン
クのパタン）が通過すると、これに伴い、磁気抵抗素子
ＭＲ１及びＭＲ２の電気抵抗値が変化する。すなわち、
磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２は、加わる磁界の変化に
より抵抗値が変化する素子であり、その接続点の電位は
この抵抗値変化に伴い変動する。従って、接続点の電位
を出力端子から出力電圧Ｖｏｕｔとして取り出すことに
より、歯車や磁気パタンの検出・読取りが可能となる。

【０００４】また、出力電圧Ｖｏｕｔは正弦波に近い波
形の交流電圧であり、磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の
定常時の抵抗値及び電源端子から電源電圧Ｖｉｎの値に
より定まる中性点電圧を中心に変動する。後段の検出回
路において磁界の変化を示す交流信号を取り出すために
は、出力電圧Ｖｏｕｔと中性点電圧とを比較する等の処
理が必要である。この比較を行うことにより、出力電圧
Ｖｏｕｔから直流成分＝中性点電圧を除去できる。

【０００５】図において抵抗Ｒ１及びＲ２で示される回
路は、後段の検出回路に中性点電圧に相当する基準電圧
Ｖｒｅｆを供給する回路である。すなわち、抵抗Ｒ１及
びＲ２は、電源端子から電源電圧Ｖｉｎを磁気抵抗素子
ＭＲ１及びＭＲ２とほぼ同じ分圧比で分圧して基準端子
に基準電圧Ｖｒｅｆを発生させ、比較器等に供給する。
そのため、抵抗Ｒ１及びＲ２は直列接続されておりかつ
磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の直列接続体に並列接続
されている。ここで、抵抗Ｒ１及びＲ２とほぼ同じ分圧
比としたのは、定常時に於いて同じ抵抗値の一対の磁気
抵抗素子を得ることは出来ないからである。

【０００６】また、磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の抵
抗値に各々大きなバラツキがあるため、抵抗Ｒ３及びＲ
４は、抵抗Ｒ１及びＲ２による基準電圧Ｖｒｅｆを調整
するために用いられる。そのため、抵抗Ｒ３及びＲ４
は、直列接続されておりかつ抵抗Ｒ１及びＲ２の直列接
続体に並列接続されており、さらに抵抗Ｒ１とＲ２の接
続点は抵抗Ｒ３とＲ４の接続点に接続されている。これ
により、抵抗Ｒ１及びＲ２による初期の分圧比を変え
て、磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の分圧比に合致 させ
るために抵抗Ｒ３及びＲ４で微調整した分圧比とする。
例えば抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値は１ｋΩ以下の比較的
小さな値であり、抵抗Ｒ３及びＲ４の抵抗値は１０ｋΩ
程度の比較的大きな値である。抵抗Ｒ３及びＲ４の抵抗
値の選択により、例えば磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２
の個々の特性によりばらつく中性点電圧に対応できるよ
う、基準電圧Ｖｒｅｆを微調整できる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】ところで、磁気抵抗素
子の抵抗値の温度特性が例えば図１０（Ａ）に示される
ような特性であり、−１．０１％／℃程度の負の温度係
数を有している。従って、磁気抵抗素子間の温度係数の
微妙な相違により中性点電圧は０．５〜１．０ｍＶ／℃
程度ドリフトしてしまう。これに対して、基準電圧の発
生・調整用の抵抗の温度係数は例えば０±１００ｐｐｍ
／℃程度であるから、基準電圧の温度ドリフトは０．０
３ｍＶ／℃である。この結果、例えば室温において基準
電圧の調整を行っても温度変化に伴い実際の中性点電圧
との差が発生拡大してしまう。例えば、８０℃程度の温
度までしか、信頼性のある測定結果を得ることができな
い。

【０００８】本考案は、このような問題点を解決し、中
性点電圧の温度ドリフトとほぼ同じ特性の温度ドリフト
を基準電圧にも与えることにより、温度ドリフトによる
誤差を低減し信頼性を高めた磁気センサ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この考案は、中性点電圧の温度ドリフトとほぼ同じ
特性で基準電圧が温度ドリフトするよう、基準電圧発生
及び基準電圧調整のための抵抗のうち少なくとも１個
を、温度係数が他と異なる値の抵抗としたことを特徴と
する。

【００１０】

【作用】磁気抵抗素子に温度係数差がある場合、この温
度係数差に起因して中性点電圧が変化する。従来のよう
に基準電圧発生及び基準電圧調整のための抵抗として温
度係数の小さい抵抗を選択した場合には、温度変化によ
って中性点電圧が変化しても基準電圧は変化せず、従っ
て中性点電圧と基準電圧の差が生じてしまう。そこで、
本考案においては、基準電圧発生及び基準電圧調整のた
めの抵抗に、温度係数差を持たせるようにしている。す
なわち、中性点電圧が上昇する場合にはこれに伴い基準
電圧が上昇し、中性点電圧が下降する場合にはこれに伴
い基準電圧が下降するよう、少なくとも１個の抵抗の温
度係数を他の抵抗のそれと異なる値とする。例えば、各
抵抗を温度係数をほぼ０の抵抗とし、１個のみをリニア
正温度係数抵抗とする。このようにすることにより、基
準電圧と実際の中性点電圧の差が抑制される。

【００１１】

【実施例】以下、本考案の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図９に示される従来例と同様の
構成には同一の符号を付し説明を省略する。

【００１２】図１には、本考案の第１の実施例に係る磁
気センサ装置の回路構成が示されている。この実施例
は、従来例における抵抗Ｒ２に代えリニア正温度係数抵
抗ＴＲ２を用いた点を特徴としている。

【００１３】リニア正温度係数抵抗ＴＲ２はＮｉ抵抗等
であり、図１０（Ｂ）に示すように、温度係数が正であ
りかつリニアに抵抗値が変化する温度特性を有してい
る。温度係数は例えば＋１００〜４００±１０〜１００
ｐｐｍ／℃程度である。リニア正温度係数抵抗ＴＲ２は
室温で抵抗Ｒ１と等しい抵抗値とし、室温では基準電圧
Ｖｒｅｆ＝２．５Ｖとなるようにする。抵抗Ｒ１，Ｒ３
及びＲ４は従来例と同様の抵抗値及び温度係数に設定す
る。従って、抵抗Ｒ１とリニア正温度係数抵抗ＴＲ２の
間には温度係数差が生じる。

【００１４】このような構成とすることにより、本実施
例においては、基準電圧Ｖｒｅｆの温度ドリフトを中性
点電圧のそれとほぼ同一にすることができる。すなわ
ち、抵抗Ｒ３及びＲ４によって基準電圧Ｖｒｅｆを中性
点電圧に初期調整すると共に、初期調整後は、温度変化
に伴うリニア正温度係数抵抗ＴＲ２によって基準電圧Ｖ
ｒｅｆが変化するため、広い温度範囲、例えば−２５〜
１２０℃に亘って、中性点電圧に対する基準電圧Ｖｒｅ
ｆの誤差を抑制できる。このような基準電圧Ｖｒｅｆド
リフトは、リニア正温度係数抵抗ＴＲ２の選択によって
実現される。

【００１５】図２乃至図８には、本考案の第２乃至第８
実施例に係る磁気センサ装置の回路が示されている。こ
れらの実施例は、従来例における抵抗Ｒ１〜Ｒ４のうち
少なくとも１個がリニア正温度係数抵抗に置換されてい
る。具体的には、第２実施例では抵抗Ｒ２及びＲ４に代
えリニア正温度係数抵抗ＴＲ２及びＴＲ４が、第３実施
例では抵抗Ｒ１に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ１が、
第４実施例では抵抗Ｒ１及びＲ３に代えリニア正温度係
数抵抗ＴＲ１及びＴＲ３が、第５実施例では抵抗Ｒ１及
びＲ２に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ１及びＴＲ２
が、第６実施例では抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３に代えリニ
ア正温度係数抵抗ＴＲ１，ＴＲ２及びＴＲ３が、第７実
施例では抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ４に代えリニア正温度係
数抵抗ＴＲ１，ＴＲ２及びＴＲ４が、そして第８実施例
では抵抗Ｒ１〜Ｒ４に代えリニア正温度係数抵抗ＴＲ１
〜ＴＲ４が、それぞれ用いられている。

【００１６】これらいずれの実施例においても、第１実
施例と同様にして、従来より広い温度範囲、例えば−２
５〜１２０℃に亘って、中性点電圧に対する基準電圧Ｖ
ｒｅｆの誤差を抑制できる。また、上記各実施例は、磁
気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２における中性点電圧のドリ
フト方向（温度上昇に対して中性点電圧が上昇するか下
降するか）等により、選択採用できる。

【００１７】例えば第１及び第２実施例は、中性点電圧
のドリフト方向が正の方向（温度上昇に対して中性点電
圧が上昇する方向）の場合に用いることができる。すな
わち、温度上昇に伴ってリニア正温度係数抵抗ＴＲ２
（及びＴＲ４）の抵抗値が増大するため基準電圧Ｖｒｅ
ｆが上昇するから、中性点電圧が温度上昇に伴って上昇
する場合に適用すれば、中性点電圧に対する基準電圧Ｖ
ｒｅｆの差を抑制補償できる。

【００１８】また、第３及び第４実施例は、中性点電圧
のドリフト方向が負の方向の場合に用いることができ
る。すなわち、温度上昇に伴ってリニア正温度係数抵抗
ＴＲ１（及びＴＲ３）の抵抗値が増大するため基準電圧
Ｖｒｅｆが下降するから、中性点電圧が温度上昇に伴っ
て下降する場合に適用すれば、中性点電圧に対する基準
電圧Ｖｒｅｆの差を抑制補償できる。

【００１９】そして、第５乃至第８実施例は、中性点電
圧のドリフト方向が正の方向であっても負の方向であっ
ても使用できる。すなわち、リニア正温度係数抵抗ＴＲ
１及び抵抗Ｒ３若しくはリニア正温度係数抵抗ＴＲ３の
合成抵抗の温度係数が、リニア正温度係数抵抗ＴＲ２及
び抵抗Ｒ４若しくはリニア正温度係数抵抗ＴＲ４の合成
抵抗の温度係数より小さければ、基準電圧Ｖｒｅｆのド
リフト方向が正の方向となり、大きければ、負の方向と
なる。従って、この場合には、各合成抵抗の温度係数差
の設定が重要である。

【００２０】なお、リニア正温度係数抵抗に代え、異な
る傾向の温度特性を有する抵抗を用いても良い。その場
合でも、磁気抵抗素子ＭＲ１及びＭＲ２の中性点電圧の
ドリフトに応じて基準電圧Ｖｒｅｆのドリフトが生じる
よう、各抵抗間の温度係数差を設定すれば、中性点電圧
に対する基準電圧の差を抑制できる。

【００２１】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
基準電圧発生部又は基準電圧調整部の調整用の抵抗の温
度係数設定により中性点電圧の温度ドリフトが補償抑制
されるため、使用可能な温度範囲が広がり、適用条件や
利用範囲、使用環境を大幅に拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図２】本考案の第２実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図３】本考案の第３実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図４】本考案の第４実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図５】本考案の第５実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図６】本考案の第６実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図７】本考案の第７実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図８】本考案の第８実施例に係る磁気センサ装置の回
路図である。

【図９】従来例に係る磁気センサ装置の回路図である。

【図１０】磁気抵抗素子及びリニア正温度係数抵抗の温
度特性図である。

【符号の説明】

ＭＲ１、ＭＲ２ 磁気抵抗素子 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗 ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４ リニア正温度係数抵
抗

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の磁気抵抗素子が直列接続された検
   知部と、一対の抵抗が直列接続されこの直列接続体が検
   知部に並列接続された基準電圧発生部と、一対の抵抗が
   直列接続されこの直列接続体が基準電圧発生部に並列接
   続されると共に、一対の抵抗の接続点が基準電圧発生部
   における一対の抵抗の接続点に接続された基準電圧調整
   部と、を備え、検知部の両端に電源電圧を印加し磁気抵
   抗素子に加わる磁界の変化を磁気抵抗素子の接続点に現
   れる電圧として検出すると共に、この電圧の中性点電圧
   に相当する基準電圧を基準電圧発生部における抵抗の接
   続点に現れる直流電圧として取り出し、基準電圧の値を
   基準電圧調整部の抵抗により初期調整する磁気センサ装
   置において、中性点電圧 の温度ドリフトとほぼ同じ特性で基準電圧が
   温度ドリフトするよう、基準電圧発生部及び基準電圧調
   整部に含まれる抵抗のうち少なくとも１個を、温度係数
   が他と異なる値の抵抗としたことを特徴とする磁気セン
   サ装置。