JP2596391B2 - Magnetic sensor - Google Patents

Magnetic sensor

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JP2596391B2
JP2596391B2 JP6299313A JP29931394A JP2596391B2 JP 2596391 B2 JP2596391 B2 JP 2596391B2 JP 6299313 A JP6299313 A JP 6299313A JP 29931394 A JP29931394 A JP 29931394A JP 2596391 B2 JP2596391 B2 JP 2596391B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁性体磁気抵抗(M
R)素子(以下、MR素子という)を用いて物体の位置
および回転の検出を行なう磁気センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic reluctance (M
The present invention relates to a magnetic sensor that detects the position and rotation of an object using an R) element (hereinafter, referred to as an MR element).

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、MR素子が用いられた従来の磁
気センサ(集積化磁気センサ)の回路図である。図4
は、図3に示したMR素子の半導体ウェハ上の配置を示
す図である。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional magnetic sensor (integrated magnetic sensor) using an MR element. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of the MR elements shown in FIG. 3 on a semiconductor wafer.

【0003】図3および図4において、110は電源、
111は演算増幅回路、112は半導体集積回路、11
3〜116はMR抵抗、117は半導体ウェハである。
図3に示す従来の磁気センサの回路は、以下のような構
成となっている。
In FIGS. 3 and 4, reference numeral 110 denotes a power source,
111 is an operational amplifier circuit, 112 is a semiconductor integrated circuit, 11
Reference numerals 3 to 116 denote MR resistors, and 117 denotes a semiconductor wafer.
The circuit of the conventional magnetic sensor shown in FIG. 3 has the following configuration.

【0004】各MR抵抗113〜116によりブリッジ
回路が構成され、該ブリッジ回路に電源110が接続さ
れている。この各MR抵抗113〜116からなるブリ
ッジ回路の帰還側ラインは、接地されている。演算増幅
回路111は、上記各MR抵抗113〜116からなる
ブリッジ回路における中点電位差を検出する回路で、マ
イナス端子がMR抵抗113とMR抵抗115とを接続
するラインに接続され、プラス端子がMR抵抗114と
MR抵抗116とを接続するラインに接続されている。
A bridge circuit is formed by each of the MR resistors 113 to 116, and a power supply 110 is connected to the bridge circuit. The feedback-side line of the bridge circuit including the MR resistors 113 to 116 is grounded. The operational amplifier circuit 111 is a circuit for detecting a midpoint potential difference in the bridge circuit composed of the MR resistors 113 to 116. The minus terminal is connected to a line connecting the MR resistor 113 and the MR resistor 115, and the plus terminal is connected to the MR resistor 115. It is connected to a line connecting the resistor 114 and the MR resistor 116.

【0005】上記各MR抵抗113〜116は、図4に
示すように半導体ウェハ117上に演算増幅回路111
等からなる半導体集積回路112と一体に形成されてお
り、そのパターンは折り返し構造のものとなっている。
各MR抵抗113〜116のパターンは、MR抵抗のパ
ターンの長さ方向が、MR抵抗113とMR抵抗11
6、MR抵抗114とMR抵抗115がそれぞれ同一方
向となっており、MR抵抗113,116とMR抵抗1
14,115の方向は直交している。このように構成さ
れる各MR抵抗113〜116では、MR抵抗113
(またはMR抵抗116)のパターン長さ方向に対して
垂直な方向の磁界が加えられた場合においては、MR抵
抗114,115の抵抗値が一定で、MR抵抗113,
116の抵抗値のみが低くなり、逆に平行な方向の磁界
が加えられた場合においては、MR抵抗113,116
の抵抗値が一定で、MR抵抗114,115の抵抗値の
みが低くなる。
[0005] As shown in FIG. 4, each of the MR resistors 113 to 116 is provided on an operational amplifier circuit 111 on a semiconductor wafer 117.
And the like, and is formed integrally with the semiconductor integrated circuit 112 having a folded structure.
The pattern of each of the MR resistors 113 to 116 is such that the length direction of the pattern of the MR resistor is the MR resistor 113 and the MR resistor 11.
6, the MR resistor 114 and the MR resistor 115 are in the same direction, and the MR resistors 113 and 116 and the MR resistor 1
The directions of 14 and 115 are orthogonal. In each of the MR resistors 113 to 116 thus configured, the MR resistor 113
When a magnetic field in a direction perpendicular to the pattern length direction of the MR resistor (or MR resistor 116) is applied, the resistance values of the MR resistors 114 and 115 are constant and the MR resistors 113 and 115 are fixed.
When only the resistance value of the resistance 116 decreases and a magnetic field in the parallel direction is applied, on the contrary, the MR resistances 113 and 116
Is constant, and only the resistance values of the MR resistors 114 and 115 decrease.

【0006】以下、上述のように構成される従来の磁気
センサの動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the conventional magnetic sensor configured as described above will be described.

【0007】外部から磁界が加えられる(物体が接近す
る)と、半導体ウェハ117上に設けられた各MR抵抗
113〜116のうちの、MR抵抗113とMR抵抗1
16、あるいMR抵抗114とMR抵抗115のいずれ
かのペアの抵抗値が低下する(いずれの抵抗値が変化す
るかは磁界の方向によって決定される)。すると、図3
に示した回路では、演算増幅回路111によって検出さ
れる上記MR抵抗のブリッジ回路の中点電位に差が生
じ、その中点電位差が演算増幅回路111によって増幅
されて出力される。この演算増幅回路111から出力さ
れるMR抵抗のブリッジ回路の中点電位差を基に、物体
の位置が検出される。
When a magnetic field is externally applied (an object approaches), the MR resistor 113 and the MR resistor 1 of the MR resistors 113 to 116 provided on the semiconductor wafer 117 are provided.
16, or the resistance value of any one pair of the MR resistor 114 and the MR resistor 115 decreases (which resistance value changes is determined by the direction of the magnetic field). Then, FIG.
In the circuit shown in (1), a difference occurs in the midpoint potential of the bridge circuit of the MR resistor detected by the operational amplifier 111, and the intermediate potential difference is amplified by the operational amplifier 111 and output. The position of the object is detected based on the midpoint potential difference of the bridge circuit of the MR resistor output from the operational amplifier circuit 111.

【0008】以上説明した磁気センサは、給湯器等の流
量検出や車速の検出、さらにはシリンダ等の位置検出な
どに広く用いられている。
The magnetic sensor described above is widely used for detecting a flow rate of a water heater or the like, detecting a vehicle speed, and detecting a position of a cylinder or the like.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図3に示した従来の磁
気センサでは、4つのMR抵抗により構成されたブリッ
ジ回路の帰還側ラインが接地されているため、消費電流
はMR抵抗の値に大きく依存する。したがって、この消
費電流を低く抑えるためには、MR抵抗の値を大きくす
ることが必要とされる。しかし、一般に半導体ウェハ上
に形成されるMR抵抗には強磁性体薄膜が用いられるた
め、抵抗率(シート抵抗)自体を大きくすることが難し
く、従来はMR抵抗を図4に示すような折り返し構造の
パターンとすることにより電流路を長くして、MR抵抗
の値を大きくしていた。このように半導体ウェハ上に形
成されるMR抵抗を折り返し構造のパターンとして電流
路を長くした従来の磁気センサにおいては、電流路の長
いパターンを形成しようとするとチップ面積が大きなも
のとなり、コストダウンを図ることが難しくなるという
問題点がある。
In the conventional magnetic sensor shown in FIG. 3, since the feedback line of the bridge circuit composed of four MR resistors is grounded, the current consumption is large in the value of the MR resistors. Dependent. Therefore, in order to suppress this current consumption, it is necessary to increase the value of the MR resistor. However, since a ferromagnetic thin film is generally used for an MR resistor formed on a semiconductor wafer, it is difficult to increase the resistivity (sheet resistance) itself. Conventionally, the MR resistor has a folded structure as shown in FIG. In this case, the current path is lengthened to increase the value of the MR resistance. As described above, in the conventional magnetic sensor in which the current path is lengthened by using the MR resistor formed on the semiconductor wafer as a folded structure pattern, if a pattern having a long current path is formed, the chip area becomes large, and the cost is reduced. There is a problem that it becomes difficult to plan.

【0010】また、上記のように折り返しパターンが形
成される面積が大きなものとなる従来の磁気センサにお
いては、MR抵抗の折り返しパターンの一箇所でも断線
すると故障となるため、信頼性が低いという問題点があ
る。
Further, in the conventional magnetic sensor having a large area in which the folded pattern is formed as described above, if even one of the folded patterns of the MR resistor is broken, a failure occurs, resulting in low reliability. There is a point.

【0011】本発明は、上述の各問題点に鑑みてなされ
たものであって、チップ面積の小さな、信頼性に優れた
磁気センサを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a magnetic sensor having a small chip area and excellent reliability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気センサは、
電源の出力ラインに並列に接続された第1乃至第3の抵
抗と、コレクタ側が上記第1および第2の抵抗をそれぞ
れ介して上記電源に接続された第1および第2のトラン
ジスタにより構成されるカレントミラー回路と、ベース
側およびコレクタ側が上記第2および第3の抵抗をそれ
ぞれ介して上記電源に接続され、上記第1および第2の
トランジスタへベース電流を供給する第3のトランジス
タと、上記第1および第2のトランジスタのエミッタ側
のラインにそれぞれ挿入された、磁界の検出に方向性を
有する第1および第2の磁気抵抗素子と、上記第1のト
ランジスタのコレクタ側における電位と上記第2のトラ
ンジスタのコレクタ側における電位との差を検出する演
算増幅回路とを有し、上記第1および第2の抵抗は抵抗
値が同じ値に設定され、上記第1および第2の磁気抵抗
素子は磁界の検出方向が互いに直交するように配置され
ており、上記演算増幅回路は該第1および第2の磁気抵
抗素子の抵抗値の変化によって生じる電位差を出力する
ことを特徴とする。
The magnetic sensor of the present invention comprises:
First to third resistors connected in parallel to an output line of a power supply, and first and second transistors connected on the collector side to the power supply via the first and second resistors, respectively. A current mirror circuit, a third transistor having a base side and a collector side connected to the power supply via the second and third resistors, respectively, and supplying a base current to the first and second transistors; First and second magnetoresistive elements inserted into lines on the emitter side of the first and second transistors and having directionality in detecting a magnetic field, respectively; the potential on the collector side of the first transistor and the second And an operational amplifier circuit for detecting a difference between the potential of the transistor on the collector side and the first and second resistors having the same resistance value. The first and second magnetoresistive elements are arranged so that the magnetic field detection directions are orthogonal to each other, and the operational amplifier circuit is generated by a change in the resistance value of the first and second magnetoresistive elements. It is characterized by outputting a potential difference.

【0013】この場合、第1および第2の抵抗の抵抗値
が第1および第2の磁気抵抗素子の抵抗値より大きな値
に設定され、当該磁気センサの消費電流が該第1および
第2の抵抗の抵抗値によって決定されるものであっても
よい。
In this case, the resistance values of the first and second resistors are set to values larger than the resistance values of the first and second magnetoresistive elements, and the current consumption of the magnetic sensor is reduced by the first and second resistance values. It may be determined by the resistance value of the resistor.

【0014】さらに、第1乃至第3のトランジスタはM
OS電界トランジスタにより構成されていてもよい。
Further, the first to third transistors are M
It may be constituted by an OS field transistor.

【0015】[0015]

【作用】上記のように構成される本発明の磁気センサで
は、第1および第2の抵抗の抵抗値が同じ値に設定され
ているので、本磁気センサの回路はカレントミラー回路
として動作する。したがって、本発明の磁気センサで
は、磁界が加えられない場合は、第1および第2の磁気
抵抗素子の抵抗値が同じ値となるので、第1のトランジ
スタのコレクタ側における電位と第2のトランジスタの
コレクタ側における電位との間に差が生じることはな
い。一方、磁界が加えられた場合は、第1および第2の
磁気抵抗素子のいずれかの抵抗値が減少するので、第1
のトランジスタのコレクタ側における電位と第2のトラ
ンジスタのコレクタ側における電位との間に電位差が生
じる。この電界が加えられることにより生じた電位差を
基に物体の位置が検出される。
In the magnetic sensor of the present invention configured as described above, since the resistance values of the first and second resistors are set to the same value, the circuit of the magnetic sensor operates as a current mirror circuit. Therefore, in the magnetic sensor of the present invention, when no magnetic field is applied, the resistance values of the first and second magneto-resistive elements have the same value, so that the potential on the collector side of the first transistor and the second transistor Does not differ from the potential on the collector side. On the other hand, when a magnetic field is applied, the resistance value of one of the first and second magnetoresistive elements decreases.
A potential difference occurs between the potential on the collector side of the second transistor and the potential on the collector side of the second transistor. The position of the object is detected based on the potential difference generated by applying the electric field.

【0016】本発明の磁気センサの消費電流は、第1お
よび第2の抵抗と第1および第2の磁気抵抗素子の抵抗
値によって決定される。本発明では、第1および第2の
抵抗の抵抗値が第1および第2の磁気抵抗素子のそれよ
り大きな値に設定されているので、消費電流は第1およ
び第2の抵抗の抵抗値によって決定される。したがっ
て、従来のように消費電流を小さくするためにMR抵抗
の抵抗値を大きな値に設定する必要がなく、第1および
第2の磁気抵抗素子の抵抗値を小さな値に設定すること
ができる。
The current consumption of the magnetic sensor of the present invention is determined by the first and second resistors and the resistance of the first and second magnetoresistive elements. In the present invention, since the resistance values of the first and second resistors are set to values larger than those of the first and second magnetoresistive elements, the current consumption is determined by the resistance values of the first and second resistors. It is determined. Therefore, it is not necessary to set the resistance value of the MR resistor to a large value in order to reduce the current consumption unlike the related art, and it is possible to set the resistance values of the first and second magnetic resistance elements to a small value.

【0017】また、本発明の磁気センサでは、カレント
ミラー回路を構成する第1および第2のトランジスタへ
のベース電流の供給は、電源から第3の抵抗および第3
のトランジスタを介して行なわれるので、第1および第
2の抵抗の抵抗値を大きくしても、第1および第2の磁
気抵抗素子を流れる電流が極端に減少することはない。
In the magnetic sensor according to the present invention, the supply of the base current to the first and second transistors constituting the current mirror circuit is performed by the third resistor and the third resistor from the power supply.
Therefore, even if the resistance values of the first and second resistors are increased, the current flowing through the first and second magnetoresistive elements does not extremely decrease.

【0018】[0018]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明の一実施例の磁気センサの
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a magnetic sensor according to one embodiment of the present invention.

【0020】図1において、1,2はMR抵抗、3〜5
は半導体抵抗、6〜8はトランジスタ、9は演算増幅回
路、10は電源である。
In FIG. 1, reference numerals 1 and 2 denote an MR resistor and 3 to 5
Is a semiconductor resistor, 6 to 8 are transistors, 9 is an operational amplifier circuit, and 10 is a power supply.

【0021】各半導体抵抗3〜5は帰還ラインが接地さ
れた電源10の出力ラインに並列に接続され、トランジ
スタ6のコレクタが半導体抵抗3に、トランジスタ7の
コレクタが半導体抵抗4に、トランジスタ8のコレクタ
が半導体抵抗5にそれぞれ接続されている。トランジス
タ6のベースはトランジスタ7のベースと接続され、そ
の接続ラインにはトランジスタ8のエミッタが接続され
ている。トランジスタ8のベースは、トランジスタ6の
コレクタと半導体抵抗3とを接続するラインに接続され
ている。この回路では、トランジスタ8によってトラン
ジスタ6,7のベース電流が供給される。
Each of the semiconductor resistors 3 to 5 is connected in parallel to the output line of the power supply 10 whose feedback line is grounded. The collector of the transistor 6 is connected to the semiconductor resistor 3, the collector of the transistor 7 is connected to the semiconductor resistor 4, Collectors are connected to the semiconductor resistors 5 respectively. The base of the transistor 6 is connected to the base of the transistor 7, and the connection line is connected to the emitter of the transistor 8. The base of the transistor 8 is connected to a line connecting the collector of the transistor 6 and the semiconductor resistor 3. In this circuit, the transistor 8 supplies the base current of the transistors 6,7.

【0022】MR抵抗1はトランジスタ6のエミッタに
接続され、MR抵抗2はトランジスタ7のエミッタに接
続されている。これらMR抵抗1とMR抵抗2とは接続
され、その接続ラインが接地されている。
The MR resistor 1 is connected to the emitter of the transistor 6, and the MR resistor 2 is connected to the emitter of the transistor 7. The MR resistor 1 and the MR resistor 2 are connected, and the connection line is grounded.

【0023】演算増幅回路9は、マイナス端子がトラン
ジスタ6のコレクタと半導体抵抗3とを接続するライン
に接続され、プラス端子がトランジスタ7のコレクタと
半導体抵抗4とを接続するラインに接続されている。こ
の演算増幅回路9では、トランジスタ6のコレクタと半
導体抵抗3とを接続するラインと、トランジスタ7のコ
レクタと半導体抵抗4とを接続するラインとの電位の差
が求められ、その電位差が増幅されて出力される。な
お、図中では、演算増幅回路9のマイナス端子の接続点
がAで示され、プラス端子の接続点がBで示されてい
る。
The operational amplifier circuit 9 has a minus terminal connected to a line connecting the collector of the transistor 6 and the semiconductor resistor 3, and a plus terminal connected to a line connecting the collector of the transistor 7 and the semiconductor resistor 4. . In the operational amplifier circuit 9, a potential difference between a line connecting the collector of the transistor 6 and the semiconductor resistor 3 and a line connecting the collector of the transistor 7 and the semiconductor resistor 4 is obtained, and the potential difference is amplified. Is output. In the figure, the connection point of the minus terminal of the operational amplifier circuit 9 is indicated by A, and the connection point of the plus terminal is indicated by B.

【0024】ここで、半導体ウェハ上に形成される上述
のMR抵抗1,2のパターンについて説明する。
Here, the pattern of the MR resistors 1 and 2 formed on the semiconductor wafer will be described.

【0025】図2は、図1に示した回路中のMR抵抗
1,2のパターンの一例を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the pattern of the MR resistors 1 and 2 in the circuit shown in FIG.

【0026】MR抵抗1,2は、半導体ウェハ11上に
半導体集積回路12と一体に形成されており、そのパタ
ーンは折り返し構造のものとなっている。各MR抵抗
1,2のパターンは、MR抵抗1のパターン幅方向とM
R抵抗2のパターン幅方向とが互いに直交するように形
成されており、半導体ウェハ11の辺に沿って鈎状に配
置されている。本実施例では、MR抵抗1,2のパター
ンの折り返し数は少なく、その面積は小さなものとなっ
ている。
The MR resistors 1 and 2 are formed integrally with the semiconductor integrated circuit 12 on the semiconductor wafer 11 and have a folded pattern. The pattern of each of the MR resistors 1 and 2 corresponds to the pattern width direction of the MR resistor 1 and M
The pattern width direction of the R resistor 2 is formed to be orthogonal to each other, and is arranged in a hook shape along the side of the semiconductor wafer 11. In this embodiment, the number of turns of the pattern of the MR resistors 1 and 2 is small, and the area thereof is small.

【0027】上記のように構成される各MR抵抗1,2
では、MR抵抗1のパターン長さ方向に対して垂直な方
向の磁界が加えられた場合には、MR抵抗2の抵抗値が
一定でMR抵抗1の抵抗値が減少し、逆に平行な方向の
磁界が加えられた場合には、MR抵抗1の抵抗値が一定
でMR抵抗2の抵抗値が減少する。
Each of the MR resistors 1, 2 constructed as described above
Then, when a magnetic field in a direction perpendicular to the pattern length direction of the MR resistor 1 is applied, the resistance value of the MR resistor 2 is constant and the resistance value of the MR resistor 1 decreases, and conversely, Is applied, the resistance value of the MR resistor 1 is constant and the resistance value of the MR resistor 2 decreases.

【0028】次に、上述のように構成される本実施例の
磁気センサの動作について説明する。
Next, the operation of the magnetic sensor of the present embodiment configured as described above will be described.

【0029】図1に示す回路において、トランジスタ6
のコレクタに流れる電流をIc1、トランジスタ7のコレ
クタに流れる電流をIc2とすると、各コレクタ電流Ic
1,Ic2は以下のような関係式を満たしている。
In the circuit shown in FIG.
If the current flowing through the collector of the transistor 7 is Ic1 and the current flowing through the collector of the transistor 7 is Ic2, each collector current Ic
1, Ic2 satisfies the following relational expression.

【0030】 Ic1=Is×exp(q÷(kTVBE1)) (1) Ic2=Is×exp(q÷(kTVBE2)) (2) (Ic1×R3)+VBE1=(Ic2×R4)+VBE2 (3) 上記各式(1)〜(3)より、 Ic1×R3+kT÷(q×ln(Ic1÷Is)) −Ic2×R4−kT÷(q×ln(Ic2÷Is))=0 (4) が得られる。ただし、lsはコレクタ飽和電流、qは電
子の電荷量、kはボルツマン定数である。
Ic1 = Is × exp (q ÷ (kTVBE1)) (1) Ic2 = Is × exp (q ÷ (kTVBE2)) (2) (Ic1 × R3) + VBE1 = (Ic2 × R4) + VBE2 (3) From equations (1) to (3), Ic1 × R3 + kT ÷ (q × ln (Ic1 ÷ Is)) − Ic2 × R4-kT ÷ (q × ln (Ic2 ÷ Is)) = 0 (4) . Here, ls is the collector saturation current, q is the electron charge, and k is the Boltzmann constant.

【0031】このとき、MR抵抗1とMR抵抗2の値が
等しければ、図1に示す回路はカレントミラー回路構成
のものとなり、コレクタ電流Ic1とコレクタ電流Ic2が
等しくなり、また回路中の点Aにおける電位と点Bにお
ける電位も等しくなる。
At this time, if the values of the MR resistor 1 and the MR resistor 2 are equal, the circuit shown in FIG. 1 has a current mirror circuit configuration, the collector current Ic1 and the collector current Ic2 become equal, and the point A in the circuit is obtained. Is also equal to the potential at point B.

【0032】上述のことから、本実施例では、MR抵抗
1,2の抵抗値は同じ値に設定され、回路中の点Aにお
ける電位と点Bにおける電位が等しい状態を基準状態と
するよう設定されている。
As described above, in this embodiment, the resistance values of the MR resistors 1 and 2 are set to the same value, and the state where the potential at the point A and the potential at the point B in the circuit are equal is set as the reference state. Have been.

【0033】いま、外部から磁界が加えられる(物体が
接近する)と、半導体ウェハ11上に設けられた各MR
抵抗1,2のうちのいずれかの抵抗値が低下する(いず
れの抵抗値が変化するかは磁界の方向によって決る)。
すると、図1に示した回路では、演算増幅回路9によっ
て検出される点Aにおける電位と点Bにおける電位に差
が生じ、その電位差が演算増幅回路9によって増幅され
て出力される。
When a magnetic field is applied from the outside (an object approaches), each MR provided on the semiconductor wafer 11 is
The resistance value of one of the resistances 1 and 2 decreases (which resistance value changes depends on the direction of the magnetic field).
Then, in the circuit shown in FIG. 1, a difference occurs between the potential at the point A and the potential at the point B detected by the operational amplifier circuit 9, and the potential difference is amplified by the operational amplifier circuit 9 and output.

【0034】上記演算増幅回路9からの出力信号は、外
部から加えられる磁界、すなわちに物体の位置を反映す
るものである。したがって、本実施例の磁気センサで
は、演算増幅回路9からの出力信号を基に物体の位置が
検出される。
The output signal from the operational amplifier circuit 9 reflects the position of an object in a magnetic field applied from the outside, that is, the position of the object. Therefore, in the magnetic sensor of this embodiment, the position of the object is detected based on the output signal from the operational amplifier circuit 9.

【0035】次に、本実施例の磁気センサにおける消費
電流と抵抗値の関係について説明する。
Next, the relationship between the current consumption and the resistance value in the magnetic sensor of this embodiment will be described.

【0036】本実施例の磁気センサにおける消費電流
は、半導体抵抗3,4とMR抵抗1,2の抵抗値によっ
て決る。よって、半導体抵抗3,4の抵抗値を大きく設
定すれば、MR抵抗1,2を小さな値に設定しても消費
電流を低く抑えることができる。
The current consumption of the magnetic sensor of this embodiment is determined by the resistance values of the semiconductor resistors 3 and 4 and the MR resistors 1 and 2. Therefore, if the resistance values of the semiconductor resistors 3 and 4 are set large, the current consumption can be suppressed even if the MR resistors 1 and 2 are set small.

【0037】上記半導体抵抗3,4は拡散抵抗またはポ
リシリコン抵抗であって、イオン注入法等により半導体
ウェハ11上に形成されている。そのため、自由にシー
ト抵抗をコントロールでき、簡単に小さな面積で大きな
抵抗値を得ることができる。図1に示した回路では、ト
ランジスタ6,7のベース電流の供給は電源10から半
導体抵抗5およびトランジスタ8を介して供給されてい
るので、半導体抵抗3,4の抵抗値を大きなものとして
もMR抵抗1,2を流れる電流が極端に小さくなること
はない。したがって、半導体抵抗3,4の抵抗値を大き
くしても、演算増幅回路9により検出される電位差に影
響することはない。
The semiconductor resistors 3 and 4 are diffusion resistors or polysilicon resistors, and are formed on the semiconductor wafer 11 by an ion implantation method or the like. Therefore, the sheet resistance can be freely controlled, and a large resistance value can be easily obtained with a small area. In the circuit shown in FIG. 1, since the base current of the transistors 6 and 7 is supplied from the power supply 10 via the semiconductor resistor 5 and the transistor 8, even if the resistance of the semiconductor resistors 3 and 4 is large, the MR The current flowing through the resistors 1 and 2 does not become extremely small. Therefore, even if the resistance values of the semiconductor resistors 3 and 4 are increased, the potential difference detected by the operational amplifier circuit 9 is not affected.

【0038】また、MR抵抗のパターンの面積の大きさ
も演算増幅回路9により検出される電位差には影響しな
いので、MR抵抗のパターンの面積は十分小さなものに
設定することができる。
Further, since the size of the area of the MR resistor pattern does not affect the potential difference detected by the operational amplifier circuit 9, the area of the MR resistor pattern can be set to be sufficiently small.

【0039】以上のことから、本実施例では、半導体抵
抗3,4の抵抗値を大きな値に設定することにより、M
R抵抗の抵抗値の設定の自由度が大きくなり、MR抵抗
のパターンを図2に示すような小さな面積のものに設定
される。
As described above, in this embodiment, by setting the resistance values of the semiconductor resistors 3 and 4 to a large value, M
The degree of freedom in setting the resistance value of the R resistor increases, and the pattern of the MR resistor is set to a small area as shown in FIG.

【0040】なお、以上説明した本実施例の磁気センサ
では、半導体集積回路およびトランジスタをバイポーラ
として説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば、MOS集積回路、MOS電界トランジス
タとして構成してもよい。この場合、MR抵抗はMOS
電界トランジスタのソース側に接続される。
In the magnetic sensor of this embodiment described above, the semiconductor integrated circuit and the transistor have been described as being bipolar. However, the present invention is not limited to this. For example, a MOS integrated circuit and a MOS electric field transistor may be used. You may comprise. In this case, the MR resistance is MOS
Connected to the source side of the electric field transistor.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0042】請求項1および請求項2に記載のものにお
いては、第1および第2の抵抗の抵抗値の大きさによっ
て消費電流が決定されるので、設計時における磁気抵抗
素子の抵抗値の設定の自由度が大きくなるという効果が
ある。また、磁気抵抗素子の抵抗値を小さくすることが
できるので、磁気抵抗素子の印刷パターン面積を小さく
することができ、低価格で、信頼性の高い磁気センサを
提供することができるという効果がある。
According to the first and second aspects, since the current consumption is determined by the magnitude of the resistance values of the first and second resistors, the resistance value of the magnetoresistive element is set at the time of design. This has the effect of increasing the degree of freedom. Further, since the resistance value of the magnetoresistive element can be reduced, the printed pattern area of the magnetoresistive element can be reduced, and a low-cost, highly reliable magnetic sensor can be provided. .

【0043】請求項3に記載のものにおいては、MOS
集積回路およびMOS電界トランジスタにより構成され
ているので、さらに消費電流が小さなものになるという
効果がある。
According to the third aspect of the present invention, the MOS
Since it is constituted by the integrated circuit and the MOS electric field transistor, there is an effect that the current consumption is further reduced.

【0044】さらに、出力信号を直接外部処理部により
処理することができるため、レベル変換回路を設ける必
要がなく、コスト低下を図ることができるという効果が
ある。
Further, since the output signal can be directly processed by the external processing unit, there is no need to provide a level conversion circuit, and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の磁気センサの回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of a magnetic sensor according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した回路中のMR抵抗1,2のパター
ンの一例を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a pattern of MR resistors 1 and 2 in the circuit shown in FIG.

【図3】MR素子が用いられた従来の磁気センサの回路
図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional magnetic sensor using an MR element.

【図4】図3に示したMR素子の半導体ウェハ上におけ
る配置を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of the MR elements shown in FIG. 3 on a semiconductor wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 MR抵抗 3,4,5 半導体素子 6,7,8 トランジスタ 9 演算増幅回路 10 電源 1, 2 MR resistor 3, 4, 5 Semiconductor element 6, 7, 8 Transistor 9 Operational amplifier circuit 10 Power supply

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電源の出力ラインに並列に接続された第
1乃至第3の抵抗と、 コレクタ側が前記第1および第
2の抵抗をそれぞれ介して前記電源に接続された第1お
よび第2のトランジスタにより構成されるカレントミラ
ー回路と、 ベース側およびコレクタ側が前記第2および第3の抵抗
をそれぞれ介して前記電源に接続され、前記第1および
第2のトランジスタへベース電流を供給する第3のトラ
ンジスタと、 前記第1および第2のトランジスタのエミッタ側のライ
ンにそれぞれ挿入された、磁界の検出に方向性を有する
第1および第2の磁気抵抗素子と、 前記第1のトランジスタのコレクタ側における電位と前
記第2のトランジスタのコレクタ側における電位との差
を検出する演算増幅回路とを有し、 前記第1および第2の抵抗は抵抗値が同じ値に設定さ
れ、前記第1および第2の磁気抵抗素子は磁界の検出方
向が互いに直交するように配置されており、前記演算増
幅回路は該第1および第2の磁気抵抗素子の抵抗値の変
化によって生じる電位差を出力することを特徴とする磁
気センサ。
A first resistor connected in parallel to an output line of the power supply; a first resistor connected to the power supply via a first resistor and a second resistor connected to the power supply via the first resistor. A current mirror circuit including a transistor, a third side configured to supply a base current to the first and second transistors, wherein a base side and a collector side are connected to the power supply via the second and third resistors, respectively. A transistor; first and second magnetoresistive elements each having a directionality in detecting a magnetic field, respectively inserted into emitter-side lines of the first and second transistors; and a collector on the collector side of the first transistor. An operational amplifier circuit for detecting a difference between a potential and a potential on the collector side of the second transistor, wherein the first and second resistors are resistors Are set to the same value, the first and second magnetoresistive elements are arranged so that the directions of detecting the magnetic fields are orthogonal to each other, and the operational amplifier circuit is configured to control the resistance of the first and second magnetoresistive elements. A magnetic sensor for outputting a potential difference caused by a change in a value.
【請求項2】 請求項1に記載の磁気センサにおいて、 第1および第2の抵抗の抵抗値が第1および第2の磁気
抵抗素子の抵抗値より大きな値に設定され、当該磁気セ
ンサの消費電流が該第1および第2の抵抗の抵抗値によ
って決定されることを特徴とする磁気センサ。
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the resistance values of the first and second resistors are set to values larger than the resistance values of the first and second magnetic resistance elements, and the consumption of the magnetic sensor is increased. A magnetic sensor, wherein a current is determined by resistance values of the first and second resistors.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の磁気セ
ンサにおいて、 第1乃至第3のトランジスタがMOS電界トランジスタ
により構成されていることを特徴とする磁気センサ。
3. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the first to third transistors are constituted by MOS field-effect transistors.
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