JP2682270B2 - 磁気抵抗効果素子回路 - Google Patents
磁気抵抗効果素子回路Info
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- JP2682270B2 JP2682270B2 JP3146377A JP14637791A JP2682270B2 JP 2682270 B2 JP2682270 B2 JP 2682270B2 JP 3146377 A JP3146377 A JP 3146377A JP 14637791 A JP14637791 A JP 14637791A JP 2682270 B2 JP2682270 B2 JP 2682270B2
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Amplifiers (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果素子（以
下、磁気抵抗効果素子をＭＲ素子と呼ぶ）回路に関し、
特に集積化に適した回路構成に関する。
下、磁気抵抗効果素子をＭＲ素子と呼ぶ）回路に関し、
特に集積化に適した回路構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のＭＲ素子回路は、図６に
示すように、第１及び第２のＭＲ素子２，３と、第１及
び第２のトランジスタ６，７で構成されたカレントミラ
ー回路とを有し、第１及び第２のＭＲ素子２，３と第１
及び第２のトランジスタ６，７の接続点の電位差を増幅
器８により増幅して出力を得る構成となっていた。ここ
で、第１及び第２のＭＲ素子２，３の初期抵抗をＲ0と
して、磁界を検知したときの各ＭＲ素子２，３の抵抗変
動値をΔＲとすると、第１のＭＲ素子２が磁界を検知し
たときの電位差ΔＶ1は、ＶCC を直流電圧源１の電圧値
とし、ＶBEを第１のトランジスタ６のベース・エミッタ
間電圧としたとき、
示すように、第１及び第２のＭＲ素子２，３と、第１及
び第２のトランジスタ６，７で構成されたカレントミラ
ー回路とを有し、第１及び第２のＭＲ素子２，３と第１
及び第２のトランジスタ６，７の接続点の電位差を増幅
器８により増幅して出力を得る構成となっていた。ここ
で、第１及び第２のＭＲ素子２，３の初期抵抗をＲ0と
して、磁界を検知したときの各ＭＲ素子２，３の抵抗変
動値をΔＲとすると、第１のＭＲ素子２が磁界を検知し
たときの電位差ΔＶ1は、ＶCC を直流電圧源１の電圧値
とし、ＶBEを第１のトランジスタ６のベース・エミッタ
間電圧としたとき、
【０００３】
【０００４】となる。同様に第２のＭＲ素子３が磁界を
検知すると
検知すると
【０００５】
【０００６】となり、これらの電位差を入力として増幅
器８で増幅し、出力を得ていた。
器８で増幅し、出力を得ていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この従来のＭＲ素子回
路は、第１及び第２のトランジスタのベース・エミッタ
間電圧ＶBEが製造時にばらついて差ΔＶBEがある場合、
各トランジスタに流れる電流の誤差δI は
路は、第１及び第２のトランジスタのベース・エミッタ
間電圧ＶBEが製造時にばらついて差ΔＶBEがある場合、
各トランジスタに流れる電流の誤差δI は
【０００８】
【０００９】であり、ΔＶBE＝１ｍＶのとき、誤差δI
は約４％となる。ＭＲ素子の磁界による抵抗変化率は１
％程度なので、誤差δI を１％以下になるように選別し
なければならず、歩留りが悪いという問題があった。
は約４％となる。ＭＲ素子の磁界による抵抗変化率は１
％程度なので、誤差δI を１％以下になるように選別し
なければならず、歩留りが悪いという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一端が
直流電源の正の端子に接続された第１及び第２の磁気抵
抗効果素子と、この第１の磁気抵抗効果素子の一端がコ
レクタとベースに接続され、一端が直流電源の負端子に
接続された第３の磁気抵抗効果素子の一端がエミッタに
接続された第１のトランジスタと、第２の磁気抵抗効果
素子の一端がコレクタに接続され、第１のトランジスタ
のベースがベースに接続され、一端が直流電源の負端子
に接続された第４の磁気抵抗効果素子の一端がエミッタ
に接続された第２のトランジスタと、第１及び第２の磁
気抵抗効果素子の各一端に第１及び第２の入力が接続さ
れてそれらの差電圧を増幅する増幅回路とを有し、第１
及び第４の磁気抵抗効果素子が同期して磁気を検知し、
第２及び第３の磁気抵抗効果素子が同期して磁気を検知
するように配置されることを特徴とする磁気抵抗効果素
子回路を得る。
直流電源の正の端子に接続された第１及び第２の磁気抵
抗効果素子と、この第１の磁気抵抗効果素子の一端がコ
レクタとベースに接続され、一端が直流電源の負端子に
接続された第３の磁気抵抗効果素子の一端がエミッタに
接続された第１のトランジスタと、第２の磁気抵抗効果
素子の一端がコレクタに接続され、第１のトランジスタ
のベースがベースに接続され、一端が直流電源の負端子
に接続された第４の磁気抵抗効果素子の一端がエミッタ
に接続された第２のトランジスタと、第１及び第２の磁
気抵抗効果素子の各一端に第１及び第２の入力が接続さ
れてそれらの差電圧を増幅する増幅回路とを有し、第１
及び第４の磁気抵抗効果素子が同期して磁気を検知し、
第２及び第３の磁気抵抗効果素子が同期して磁気を検知
するように配置されることを特徴とする磁気抵抗効果素
子回路を得る。
【００１１】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１２】図１は本発明の第１の実施例で、図２はＭ
Ｒ素子配置例、図３は動作波形である。第１〜第４のＭ
Ｒ素子２〜５は磁気を検知すると抵抗が変化し、第１の
ＭＲ素子２と第２のＭＲ素子５が同期して抵抗が変化
し、第２のＭＲ素子３と第３のＭＲ素子４が同期して抵
抗が変化するように配置されている。第１のＭＲ素子２
の一端は第１のＮＰＮトランジスタ６のコレクタとベー
スに接続され、第２のＭＲ素子３の一端は第２のＮＰＮ
トランジスタ７のコレクタに接続され、第３のＭＲ素子
４の一端は第１のＮＰＮトランジスタ６のエミッタに接
続され、第４のＭＲ素子５の一端は第２のＮＰＮトラン
ジスタ７のエミッタに接続されている。第１及び第２の
ＭＲ素子２，３の他端は直流電圧源１の正の端子に接続
され、第３及び第４のＭＲ素子４，５の他端は直流電圧
源１の負の端子に接続されている。第１及び第２のＮＰ
Ｎトランジスタ６，７のベース同士は共通に接続されて
電流ミラー回路を形成している。図２に示すように、第
１及び第４のＭＲ素子２，５が近接して配置され、また
第２及び第３のＭＲ素子３，４が近接して配置されて、
第１及び第２のＮＰＮトランジスタ６，７と同一平面上
に作成され、非常に近い特性を持つようになされてい
る。第１及び第２のＭＲ素子２，３と第１及び第２のＮ
ＰＮトランジスタ６，７の各接続点は、それらの電位差
を増幅する作動増幅形式の増幅器８に接続されている。
ここで、第３及び第４のＭＲ素子４，５の両端電圧を約
０．５Ｖとし、各抵抗値をＲ３，Ｒ４とすると、かかる
ＭＲ素子４，５に流れる電流Ｉ1，Ｉ2は Ｉ1・Ｒ3≒Ｉ2・Ｒ4 …（４） の関係にある。また、直流電圧源１の電圧値をＶCC，Ｎ
ＰＮトランジスタ６，７のベース・エミッタ間電圧をＶ
BE，ＭＲ素子２，３の抵抗値をＲ1，Ｒ2とすると、ＮＰ
Ｎトランジスタ６，７のコレクタ電圧Ｖ1，Ｖ2 及びＭＲ
素子２に流れる電流Ｉ1はそれぞれ Ｖ1＝ＶCC−Ｉ1・Ｒ1 …（５） Ｖ2＝ＶCC−Ｉ2・Ｒ2 …（６）
Ｒ素子配置例、図３は動作波形である。第１〜第４のＭ
Ｒ素子２〜５は磁気を検知すると抵抗が変化し、第１の
ＭＲ素子２と第２のＭＲ素子５が同期して抵抗が変化
し、第２のＭＲ素子３と第３のＭＲ素子４が同期して抵
抗が変化するように配置されている。第１のＭＲ素子２
の一端は第１のＮＰＮトランジスタ６のコレクタとベー
スに接続され、第２のＭＲ素子３の一端は第２のＮＰＮ
トランジスタ７のコレクタに接続され、第３のＭＲ素子
４の一端は第１のＮＰＮトランジスタ６のエミッタに接
続され、第４のＭＲ素子５の一端は第２のＮＰＮトラン
ジスタ７のエミッタに接続されている。第１及び第２の
ＭＲ素子２，３の他端は直流電圧源１の正の端子に接続
され、第３及び第４のＭＲ素子４，５の他端は直流電圧
源１の負の端子に接続されている。第１及び第２のＮＰ
Ｎトランジスタ６，７のベース同士は共通に接続されて
電流ミラー回路を形成している。図２に示すように、第
１及び第４のＭＲ素子２，５が近接して配置され、また
第２及び第３のＭＲ素子３，４が近接して配置されて、
第１及び第２のＮＰＮトランジスタ６，７と同一平面上
に作成され、非常に近い特性を持つようになされてい
る。第１及び第２のＭＲ素子２，３と第１及び第２のＮ
ＰＮトランジスタ６，７の各接続点は、それらの電位差
を増幅する作動増幅形式の増幅器８に接続されている。
ここで、第３及び第４のＭＲ素子４，５の両端電圧を約
０．５Ｖとし、各抵抗値をＲ３，Ｒ４とすると、かかる
ＭＲ素子４，５に流れる電流Ｉ1，Ｉ2は Ｉ1・Ｒ3≒Ｉ2・Ｒ4 …（４） の関係にある。また、直流電圧源１の電圧値をＶCC，Ｎ
ＰＮトランジスタ６，７のベース・エミッタ間電圧をＶ
BE，ＭＲ素子２，３の抵抗値をＲ1，Ｒ2とすると、ＮＰ
Ｎトランジスタ６，７のコレクタ電圧Ｖ1，Ｖ2 及びＭＲ
素子２に流れる電流Ｉ1はそれぞれ Ｖ1＝ＶCC−Ｉ1・Ｒ1 …（５） Ｖ2＝ＶCC−Ｉ2・Ｒ2 …（６）
【００１３】
【００１４】となるので、コレクタ電圧Ｖ1 とＶ2 の電
位差ΔＶは（４）〜（７）式より、
位差ΔＶは（４）〜（７）式より、
【００１５】
【００１６】となる。磁界の変化により、ＭＲ素子２，
５の変化量それぞれΔＲ1 ，ΔＲ4 とし、δが次式で表
わされるとすると、 δ＝ΔＲ1 ／Ｒ1 ＝ΔＲ4 ／Ｒ4 …（９） 電位差ΔＶ1 は初期抵抗Ｒ1 ＝Ｒ2 、Ｒ3＝Ｒ4 とする
と
５の変化量それぞれΔＲ1 ，ΔＲ4 とし、δが次式で表
わされるとすると、 δ＝ΔＲ1 ／Ｒ1 ＝ΔＲ4 ／Ｒ4 …（９） 電位差ΔＶ1 は初期抵抗Ｒ1 ＝Ｒ2 、Ｒ3＝Ｒ4 とする
と
【００１７】
【００１８】同様に、ＭＲ素子３，４が変化したときは
【００１９】
【００２０】となる。従来回路はΔＶ1 ＝（ＶCC−
ＶBE）δであるから、振幅は２Ｒ1 ／（Ｒ1 ＋Ｒ3 ）倍
となる。Ｒ1 ：Ｒ3 ＝４：１とすると振幅は、１．６倍
となる。
ＶBE）δであるから、振幅は２Ｒ1 ／（Ｒ1 ＋Ｒ3 ）倍
となる。Ｒ1 ：Ｒ3 ＝４：１とすると振幅は、１．６倍
となる。
【００２１】次に、ＮＰＮトランジスタ６，７のベース
・エミッタ間電圧差をΔＶBEとするとＭＲ素子３に流れ
るＩ2 の誤差δI は、ＭＲ素子４の両端電圧をＶM とす
ると δI ≒ΔＶBE／ＶM …（１２） となる。従来回路は、δI ＝１−ｅｘｐ（ΔＶBE／２６
×１０-3）であるから、ベース・エミッタ間電圧の差電
位ΔＶBE＝１ｍＶ、ＭＲ素子４の両端電圧ＶM ＝０．５
Ｖとすると、ＭＲ素子３に流れる電流Ｉ2 の誤差δI は
４％から０．２％に改善される。コレクタ電圧Ｖ1 ，Ｖ
2 の差電圧ΔＶの最大値ΔＶ1 ′，Ｖ2 ′はＭＲ素子３
に流れる電流Ｉ2の誤差δI 分だけずれるので
・エミッタ間電圧差をΔＶBEとするとＭＲ素子３に流れ
るＩ2 の誤差δI は、ＭＲ素子４の両端電圧をＶM とす
ると δI ≒ΔＶBE／ＶM …（１２） となる。従来回路は、δI ＝１−ｅｘｐ（ΔＶBE／２６
×１０-3）であるから、ベース・エミッタ間電圧の差電
位ΔＶBE＝１ｍＶ、ＭＲ素子４の両端電圧ＶM ＝０．５
Ｖとすると、ＭＲ素子３に流れる電流Ｉ2 の誤差δI は
４％から０．２％に改善される。コレクタ電圧Ｖ1 ，Ｖ
2 の差電圧ΔＶの最大値ΔＶ1 ′，Ｖ2 ′はＭＲ素子３
に流れる電流Ｉ2の誤差δI 分だけずれるので
【００２２】
【００２３】となる。この結果より、コレクタ電圧
Ｖ1 ，Ｖ2 の差電圧ΔＶの電位差を増幅回路８により増
幅し、出力を得ることができる。
Ｖ1 ，Ｖ2 の差電圧ΔＶの電位差を増幅回路８により増
幅し、出力を得ることができる。
【００２４】図４は、ＮＰＮトランジスタ６，７のベー
ス電流の影響を軽減させるためにＮＰＮトランジスタ９
のベース・エミッタ間をＮＰＮトランジスタ６のコレク
タ・ベース間に付加えた実施例である。
ス電流の影響を軽減させるためにＮＰＮトランジスタ９
のベース・エミッタ間をＮＰＮトランジスタ６のコレク
タ・ベース間に付加えた実施例である。
【００２５】図５は、ＮＭＯＳトランジスタ１０，１１
を使用して回路を構成した実施例である。
を使用して回路を構成した実施例である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、それぞ
れ異った磁界を検知する２組のＭＲ素子に電流ミラー回
路を付加し、差動増幅によって差電圧を検出、増幅する
ことによって、ＮＰＮトランジスタのばらつきによる電
流の誤差を０．２％以下に抑えるとともに、差電圧出力
を約１．６倍に大きくすることができ、ＩＣの歩留りを
向上させることができる。
れ異った磁界を検知する２組のＭＲ素子に電流ミラー回
路を付加し、差動増幅によって差電圧を検出、増幅する
ことによって、ＮＰＮトランジスタのばらつきによる電
流の誤差を０．２％以下に抑えるとともに、差電圧出力
を約１．６倍に大きくすることができ、ＩＣの歩留りを
向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す回路図
【図２】本発明の第１の実施例に於けるＭＲ素子の配置
例を示す平面図
例を示す平面図
【図３】本発明の第１の実施例に於ける動作波形図
【図４】本発明の第２の実施例を示す回路図
【図５】本発明の第３の実施例を示す回路図
【図６】従来のＭＲ素子回路を示す回路図
１ 直流電圧源 ２，３，４，５ ＭＲ素子 ６，７，９ ＮＰＮトランジスタ １０，１１ ＮＭＯＳトランジスタ ８ 増幅器
Claims (5)
- 【請求項１】カレントミラー回路を構成する第１及び第
２のトランジスタと、前記第１のトランジスタと第１の
電源電位との間に接続された第１の磁気抵抗効果素子
と、前記第２のトランジスタと前記第１の電源電位との
間に接続された第２の磁気抵抗効果素子と、前記第１の
トランジスタと第２の電源電位との間に接続された第３
の磁気抵抗効果素子と、前記第２のトランジスタと前記
第２の電源電位との間に接続された第４の磁気抵抗効果
素子と、前記第１のトランジスタと前記第１の磁気抵抗
効果素子との接続点である第１の節点と前記第２のトラ
ンジスタと前記第２の磁気抵抗効果素子との接続点であ
る第２の節点との間の差電圧を増幅する増幅器とを有す
ることを特徴とする磁気抵抗効果素子回路。 - 【請求項２】各々のベース同士が第１の節点で接続され
た第１及び第２のトランジスタと、前記第１のトランジ
スタのコレクタと第１の電源電位との間に接続された第
１の磁気抵抗効果素子と、前記第２のトランジスタのコ
レクタと前記第１の電源電位との間に接続された第２の
磁気抵抗効果素子と、前記第１のトランジスタのエミッ
タと第２の電源電位との間に接続された第３の磁気抵抗
効果素子と、前記第２のトランジスタのエミッタと前記
第２の電源電位との間に接続された第４の磁気抵抗効果
素子と、前記第１のトランジスタと前記第１の磁気抵抗
効果素子との接続点である第２の節点と前記第２のトラ
ンジスタと前記第２の磁気抵抗効果素子との接続点であ
る第３の節点との間の差電圧を増幅する増幅器と、前記
第２の節点にベースが接続され前記第１の電源電位にコ
レクタが接続され前記第１の節点にエミッタが接続され
た第３のトランジスタとを有することを特徴とする磁気
抵抗効果素子回路。 - 【請求項３】前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第４の
磁気抵抗効果素子とが同期して磁気を検知し、前記第２
の磁気抵抗効果素子と前記第３の磁気抵抗効果素子とが
同期して磁気を検知するように配置されていることを特
徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子回
路。 - 【請求項４】前記第１及び第２のトランジスタがそれぞ
れ電界効果トランジスタで構成されることを特徴とする
請求項１または３記載の磁気抵抗効果素子回路。 - 【請求項５】前記第１及び第２のトランジスタがそれぞ
れバイポーラトランジスタで構成されることを特徴とす
る請求項１または３記載の磁気抵抗効果素子回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146377A JP2682270B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 磁気抵抗効果素子回路 |
| US07/895,937 US5168244A (en) | 1991-06-19 | 1992-06-09 | Electric circuit fabricated from magneto-resistive elements and active circuit elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146377A JP2682270B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 磁気抵抗効果素子回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04369878A JPH04369878A (ja) | 1992-12-22 |
| JP2682270B2 true JP2682270B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=15406340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3146377A Expired - Fee Related JP2682270B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 磁気抵抗効果素子回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5168244A (ja) |
| JP (1) | JP2682270B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
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|---|---|---|---|---|
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| US5402064A (en) * | 1992-09-02 | 1995-03-28 | Santa Barbara Research Center | Magnetoresistive sensor circuit with high output voltage swing and temperature compensation |
| US5986839A (en) * | 1996-09-17 | 1999-11-16 | International Business Machines Corporation | Electronic magnetoresistive sensor biasing using a transducer equivalent circuit and current sources |
| US6208176B1 (en) * | 1998-09-17 | 2001-03-27 | General Motors Corporation | Adaptive driver circuit for semiconductor magnetoresistors |
| JP2003303942A (ja) | 2002-04-12 | 2003-10-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置 |
| JP5283334B2 (ja) * | 2003-01-24 | 2013-09-04 | マグル ホールディング エービー | 経粘膜伝達用組成物材料 |
| US9823090B2 (en) | 2014-10-31 | 2017-11-21 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor for sensing a movement of a target object |
| US9810519B2 (en) | 2013-07-19 | 2017-11-07 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for magnetic field sensors that act as tooth detectors |
| US10495699B2 (en) | 2013-07-19 | 2019-12-03 | Allegro Microsystems, Llc | Methods and apparatus for magnetic sensor having an integrated coil or magnet to detect a non-ferromagnetic target |
| US9720054B2 (en) * | 2014-10-31 | 2017-08-01 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element |
| US9823092B2 (en) | 2014-10-31 | 2017-11-21 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor providing a movement detector |
| US9719806B2 (en) | 2014-10-31 | 2017-08-01 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor for sensing a movement of a ferromagnetic target object |
| US10712403B2 (en) * | 2014-10-31 | 2020-07-14 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element |
| JP6430265B2 (ja) * | 2015-01-20 | 2018-11-28 | メレキシス テクノロジーズ エス エー | 変位検出装置 |
| US10260905B2 (en) | 2016-06-08 | 2019-04-16 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for magnetic field sensors to cancel offset variations |
| US10041810B2 (en) | 2016-06-08 | 2018-08-07 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors |
| US10866117B2 (en) | 2018-03-01 | 2020-12-15 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field influence during rotation movement of magnetic target |
| US11255700B2 (en) | 2018-08-06 | 2022-02-22 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor |
| US10823586B2 (en) | 2018-12-26 | 2020-11-03 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements |
| US11237020B2 (en) | 2019-11-14 | 2022-02-01 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor having two rows of magnetic field sensing elements for measuring an angle of rotation of a magnet |
| US11280637B2 (en) | 2019-11-14 | 2022-03-22 | Allegro Microsystems, Llc | High performance magnetic angle sensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2075099A5 (ja) * | 1970-01-31 | 1971-10-08 | Licentia Gmbh | |
| JPS5441335A (en) * | 1977-09-03 | 1979-04-02 | Pola Kasei Kogyo Kk | Cosmetics |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP3146377A patent/JP2682270B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-06-09 US US07/895,937 patent/US5168244A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5168244A (en) | 1992-12-01 |
| JPH04369878A (ja) | 1992-12-22 |
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