JP2882485B2 - Magnetic detector - Google Patents

Magnetic detector

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JP2882485B2
JP2882485B2 JP1324290A JP32429089A JP2882485B2 JP 2882485 B2 JP2882485 B2 JP 2882485B2 JP 1324290 A JP1324290 A JP 1324290A JP 32429089 A JP32429089 A JP 32429089A JP 2882485 B2 JP2882485 B2 JP 2882485B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気の状態により電気抵抗が定まる磁気抵
抗素子を利用して磁気の状態を電気信号に変換し、磁気
変化速度検出等を行う磁気検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention converts a magnetic state into an electric signal using a magnetoresistive element whose electric resistance is determined by a magnetic state, and detects a magnetic change speed. The present invention relates to a magnetic detection device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

位置センサあるいは回転速度センサは、高い検出精
度、広範囲の使用周囲温度、簡単な構造などの要求が強
く、磁気検出式センサが用いられるようになった。これ
は、磁気抵抗素子が高感度であり、温度変化に対して比
較的安定で、しかも製造方法が容易というためである。
更に磁気状態を電気信号に変換する電子回路において、
磁気状態が直接抵抗値を決定するため、検出回路の設計
が容易な点も重要である。そして、以上の特徴は1チッ
プ内に磁気抵抗素子と検出回路を造りつけるために有効
である。
For position sensors or rotational speed sensors, there are strong demands for high detection accuracy, a wide range of operating temperature, a simple structure, and the like, and magnetic detection sensors have come to be used. This is because the magnetoresistive element has high sensitivity, is relatively stable to temperature changes, and is easy to manufacture.
Further, in an electronic circuit that converts a magnetic state into an electric signal,
It is also important that the design of the detection circuit is easy because the magnetic state directly determines the resistance value. The above features are effective for building a magneto-resistive element and a detection circuit in one chip.

第18図は、抵抗値状態の検出回路として広く用いられ
ている抵抗ブリッジ回路101とこの出力電圧VBOを検出し
増幅する電圧増幅回路102からなる従来型のセンサ回路
である。抵抗ブリッジ回路出力電圧VBOは、温度変化に
対して安定である。
FIG. 18 shows a conventional sensor circuit including a resistance bridge circuit 101 widely used as a resistance value detection circuit and a voltage amplification circuit 102 for detecting and amplifying the output voltage VBO . The resistance bridge circuit output voltage V BO is stable against temperature changes.

〔発明が解決しようする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、アナログ回路である電圧増幅回路102
は、温度変化により増幅回路構成要素であるトランジス
タの特性変化、抵抗素子の抵抗値シフトなどが生じるこ
とによりオフセット電圧が発生し、それにより正常に動
作する使用周囲温度範囲が比較的狭い。温度補償回路に
よりある程度の改善は可能であるが、回路が複雑になる
製造効率が低下する。又、より高温になれば補償回路自
体も正常動作が不可能となる。したがって、例えば自動
車用の回転速度センサなどの使用周囲温度範囲の広いも
のに対しては検出回路として第18図のような構成は不適
当であり、特に、ABS(Antilock Brake System)用の車
輪速センサは高温になりやすい車両のブレーキ付近に搭
載されるために広範囲な動作保証温度が求められてい
る。今後、センサの1チップ化が必要となり、検出回路
の使用周囲温度範囲はより広く厳しくなるため、広い使
用温度範囲で安定して動作する検出回路が必要となる。
However, the voltage amplification circuit 102 which is an analog circuit
The offset voltage is generated due to a change in the characteristics of a transistor, which is a component of an amplifier circuit, a shift in the resistance value of a resistance element, etc. due to a change in temperature. Although a certain degree of improvement is possible with a temperature compensation circuit, the circuit becomes complicated and the production efficiency decreases. If the temperature becomes higher, the compensation circuit itself cannot operate normally. Therefore, the configuration shown in FIG. 18 is not suitable as a detection circuit for a device having a wide operating ambient temperature range such as a rotation speed sensor for an automobile, and particularly, a wheel speed for an ABS (Antilock Brake System). Since the sensor is mounted near the brake of a vehicle that tends to be hot, a wide range of operation guarantee temperature is required. In the future, the sensor needs to be integrated into one chip, and the operating ambient temperature range of the detection circuit becomes wider and stricter. Therefore, a detection circuit that operates stably over a wide operating temperature range is required.

そこで本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもので
あって、広い使用周囲温度範囲で安定して動作し、IC化
に適する磁気検出装置を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a magnetic detection device that operates stably in a wide operating temperature range and is suitable for use in an integrated circuit.

さらに、そのような磁気検出装置の検出感度を高める
ことを他の目的としている。
It is another object to increase the detection sensitivity of such a magnetic detection device.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的を達成する為に、本願の請求項1記載の磁
気検出装置は、磁気の変化により抵抗値が変化する磁気
抵抗素子を有し、検出すべき磁気の変化により周波数の
変化するパルスを出力する発振回路と、前記発振回路と
は異なる周波数の比較パルスを入力し、該比較パルスと
前記発振回路から出力されたパルスとの位相状態もしく
は位相差を比較することにより、前記磁気の状態を検出
する検出回路とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a magnetic detection device according to claim 1 of the present application has a magnetoresistive element whose resistance value changes with a change in magnetism, and generates a pulse whose frequency changes with a change in magnetism to be detected. An oscillation circuit to be output and a comparison pulse having a frequency different from that of the oscillation circuit are input, and a phase state or a phase difference between the comparison pulse and a pulse output from the oscillation circuit is compared to change the magnetic state. And a detection circuit for detecting.

又、請求項2記載の磁気検出装置では、請求項1記載
の比較パルスは、検出すべき磁気の変化により、その周
波数が前記発振回路から出力されるパルスの周波数の変
化と逆方向に変化する比較発振回路から出力されること
を特徴としている。
In the magnetic detection device according to the second aspect, the frequency of the comparison pulse according to the first aspect changes in the opposite direction to the change in the frequency of the pulse output from the oscillation circuit due to a change in the magnetism to be detected. It is characterized by being output from a comparison oscillation circuit.

更に、請求項3記載の磁気検出装置では、請求項2記
載の比較発振器は、検出すべき磁気の変化により、抵抗
値が前記磁気抵抗素子と逆方向に変化する比較磁気抵抗
素子を有することを特徴としている。
Further, in the magnetic detection device according to the third aspect, the comparison oscillator according to the second aspect includes a comparative magnetoresistive element whose resistance value changes in a direction opposite to that of the magnetoresistive element due to a change in magnetism to be detected. Features.

そして、請求項4記載の磁気検出装置では、請求項1
記載の前記発振回路および前記比較発振回路は、インバ
ータを奇数個直列に接続し、第1のインバータの入力と
最終段のインバータの出力とを第1の抵抗を介して接続
し、前記第1段のインバータの入力からコンデンサと第
2の抵抗とを直列に介して所定の奇数段のインバータの
出力に接続し、前記コンデンサと前記第2の抵抗との接
続点から、前記第2の抵抗よりも小さい抵抗値を有する
第3の抵抗を介して所定の偶数段のインバータの出力に
接続した回路構成であり、 前記磁気抵抗素子を有した発振回路は、前記第1の抵
抗、第2の抵抗及び第3の抵抗のうち少なくとも2つに
磁気抵抗素子を使用し、磁気を受けると前記第2の抵抗
と前記第3の抵抗の接続点の電位が変化するようにして
いる。
In the magnetic detection device according to the fourth aspect, the first aspect is as follows.
In the oscillation circuit and the comparison oscillation circuit described above, an odd number of inverters are connected in series, an input of a first inverter and an output of an inverter at the last stage are connected via a first resistor, A capacitor and a second resistor are connected in series from the input of the inverter to the output of the inverter of a predetermined odd-numbered stage, and from the connection point between the capacitor and the second resistor, A circuit connected to an output of a predetermined even-numbered inverter via a third resistor having a small resistance value, wherein the oscillation circuit having the magnetoresistive element includes the first resistor, the second resistor, A magnetoresistive element is used for at least two of the third resistors, and when receiving a magnetism, a potential at a connection point between the second resistor and the third resistor changes.

〔作用〕[Action]

本願の請求項1記載の磁気検出装置によれば、発振回
路内の磁気抵抗素子に磁気が作用しない時は、発振回路
のパルスの周波数と比較パルスの周波数はほぼ一致す
る。そして、温度変化に対しても、全体が均一温度であ
れば両パルスの周波数の絶対値は変化するが、常に等し
くなる。そのため、検出回路で比較パルスと発振回路か
ら出力されたパルスとの位相状態もしくは位相差を比較
処理することで、温度の影響を取り除くことになる。そ
して、発振回路の磁気抵抗素子に磁気が作用すると、抵
抗値が磁気の状態に応じて変化するので、両パルスの一
致して周波数にずれが生じ、両パルスの位相状態の関係
もしくは位相差が変化する。この変化は温度変化に依ら
ず磁気状態のみに依存するため、磁気状態を検出でき
る。電源電圧の変動に対しても、温度変化と同様に両パ
ルスの位相状態の関係もしくは位相差を比較処理するこ
とで補償できる。このようにして、広い温度範囲のもと
で磁気状態検出を安定に行うことができる。
According to the magnetic detection device of the present invention, when no magnetism acts on the magnetoresistive element in the oscillation circuit, the frequency of the pulse of the oscillation circuit and the frequency of the comparison pulse substantially match. When the temperature as a whole is uniform, the absolute value of the frequency of both pulses changes, but it is always the same. Therefore, the influence of temperature is removed by comparing the phase state or the phase difference between the comparison pulse and the pulse output from the oscillation circuit by the detection circuit. When magnetism acts on the magnetoresistive element of the oscillation circuit, the resistance value changes in accordance with the state of the magnetism. Change. Since this change depends only on the magnetic state without depending on the temperature change, the magnetic state can be detected. As with the temperature change, the fluctuation of the power supply voltage can be compensated for by comparing the relationship between the phase states of the two pulses or the phase difference. In this way, the magnetic state can be detected stably under a wide temperature range.

請求項2、3記載の磁気検出装置によれば、検出すべ
き磁気の変化により、その周波数が発振回路から出力さ
れるパルスの周波数の変化と逆方向に変化する比較発振
回路から比較パルスを出力するため、磁気による変化量
を拡大して検出できる。これにより精度良く磁気状態を
検出できる。
According to the magnetic detecting device of the present invention, the comparison pulse is output from the comparison oscillation circuit whose frequency changes in the opposite direction to the frequency change of the pulse output from the oscillation circuit due to the change in the magnetism to be detected. Therefore, the amount of change due to magnetism can be expanded and detected. Thereby, the magnetic state can be detected with high accuracy.

また請求項4記載の磁気検出装置によると、磁気抵抗
素子により磁気を受けた場合に第2の抵抗と第3の抵抗
の接続点の電位が変化するようになるので、第1の抵抗
とコンデンサによる充放電だけでなく、その接続点の電
位によっても発振周波数を制御することができるので、
抵抗値の変化に対する周波数の変化を大きくすることが
でき、検出感度を高めることができる。
Further, according to the magnetic detecting device of the present invention, the potential at the connection point between the second resistor and the third resistor changes when the magnetism is received by the magnetoresistive element. The oscillation frequency can be controlled not only by charging and discharging by the
The change in the frequency with respect to the change in the resistance value can be increased, and the detection sensitivity can be increased.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に示す実施例を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described using embodiments shown in the drawings.

第1図に本発明の第1実施例の磁気検出装置の構成を
示す。本実施例は磁性材料から成るギアとバイアス用磁
石との間に磁気センサを配置した、いわゆるギア検出タ
イプの磁気検出装置であり、ABS用の車輪速センサ等に
好適に用いられるものである。基本的に磁気抵抗素子を
樹脂にてモールドしたモールドチップ1、金属性の内ケ
ース2、外ケース3、バイアス用磁石4、出力ピン5、
コネクタ6からなる。コネクタ6の溝部7にバイアス用
磁石4が内挿され、内ケース2がコネクタに図示しない
接着剤等で固定される。バイアス用磁石4の真上にモー
ルドチップ1が図示しない接着剤等で固定され、あらか
じめコネクタ6と一体成形された出力ピン5とハンダ等
の手段で接着される。最後に外ケース3がコネクタ6に
圧入され、端部8がかしめられる。9は被検出対象の一
例で磁性材料からなる回転ギアであり、車輪速センサと
して構成する場合にはこの回転ギア9の中心を車輪軸が
貫通するようになる。
FIG. 1 shows the configuration of a magnetic detection device according to a first embodiment of the present invention. This embodiment is a so-called gear detection type magnetic detection device in which a magnetic sensor is disposed between a gear made of a magnetic material and a bias magnet, and is suitably used for a wheel speed sensor for ABS and the like. Basically, a molded chip 1 in which a magnetoresistive element is molded with resin, a metallic inner case 2, an outer case 3, a bias magnet 4, an output pin 5,
It consists of a connector 6. The bias magnet 4 is inserted into the groove 7 of the connector 6, and the inner case 2 is fixed to the connector with an adhesive (not shown) or the like. The mold chip 1 is fixed directly above the bias magnet 4 with an adhesive or the like (not shown), and is bonded to the output pin 5 previously formed integrally with the connector 6 by means such as solder. Finally, the outer case 3 is pressed into the connector 6 and the end 8 is swaged. Reference numeral 9 denotes an example of a detection target, which is a rotating gear made of a magnetic material. When configured as a wheel speed sensor, a wheel shaft passes through the center of the rotating gear 9.

次に、モールドチップ1の構成を第2図に示す。ガラ
ス板、高抵抗Siあるいは酸化膜を形成したSiからなる絶
縁基板1a上に、Ni−CoあるいはNi−Feからなる強磁性磁
気抵抗素子1bがホトエッチング等の手段によりコ字状形
状に形成され、導電層1cの一端が接続配置されている。
磁気抵抗素子1b、導電層1cを形成した絶縁基板1aは、リ
ードフレーム1dの上にダイボンディングペースト1eで固
定され、導電層1cの他端とリードフレーム1dの間をボン
ディングワイヤ1fで接続させる。その後、モールド樹脂
1gは射出成形される。絶縁基板1aは、例えばSiを使用す
る場合には、磁気抵抗素子1bを配置する部分1hを除いて
テーパ状にエッチングを施し、薄肉部1iを形成する。前
述のボンディングワイヤ1fは、この薄肉部1iに形成され
る。尚、絶縁基板1aとしてSi上に酸化膜を形成したもの
を使用する場合には、後述する発振回路等の他の回路要
素をこのSi内あるいは上に形成しても良い。
Next, the configuration of the mold chip 1 is shown in FIG. A ferromagnetic magnetoresistive element 1b made of Ni-Co or Ni-Fe is formed in a U-shape by means such as photoetching on a glass plate, an insulating substrate 1a made of high-resistance Si or Si having an oxide film formed thereon. One end of the conductive layer 1c is connected and arranged.
The insulating substrate 1a on which the magnetoresistive element 1b and the conductive layer 1c are formed is fixed on a lead frame 1d with a die bonding paste 1e, and the other end of the conductive layer 1c and the lead frame 1d are connected by a bonding wire 1f. Then mold resin
1g is injection molded. When, for example, Si is used, the insulating substrate 1a is etched in a tapered shape except for a portion 1h where the magnetoresistive element 1b is arranged, thereby forming a thin portion 1i. The above-mentioned bonding wire 1f is formed on the thin portion 1i. When using an insulating substrate 1a in which an oxide film is formed on Si, another circuit element such as an oscillation circuit to be described later may be formed in or on this Si.

第3図(a)〜(d)に絶縁基板1aにSiを使用した場
合の薄肉部1iの形成方法を示す。Si基板の表面の面方位
は(100)面を使用する。第3図(a)において、Si基
板1aの上に酸化膜1j(斜線部)を形成する。断面図にお
いては第3図(b)のようになる。その後、アルカリ系
の異方性エッチングを施すと、第3図(c)のように厚
肉部1hはそのままで薄肉部1iが形成され、厚肉部1h、薄
肉部1iの間にはテーパ部1kが角度約54度で形成される。
断面形状は第3図(d)のようになる。さらに、表面に
酸化膜(薄肉部には図示していない)を形成すれば、絶
縁基板1aが構成される。
3 (a) to 3 (d) show a method of forming the thin portion 1i when Si is used for the insulating substrate 1a. The plane orientation of the surface of the Si substrate uses the (100) plane. In FIG. 3A, an oxide film 1j (hatched portion) is formed on the Si substrate 1a. FIG. 3B is a sectional view. Thereafter, when an alkaline anisotropic etching is performed, a thin portion 1i is formed without changing the thick portion 1h as shown in FIG. 3 (c), and a tapered portion is formed between the thick portion 1h and the thin portion 1i. 1k is formed at an angle of about 54 degrees.
The cross-sectional shape is as shown in FIG. Further, if an oxide film (not shown in the thin portion) is formed on the surface, the insulating substrate 1a is formed.

次に、本実施例の要部である検出回路のブロック図を
第4図に示す。この回路は磁気抵抗素子に作用する磁界
変化をパルス出力のハイ、ローの2値で出力するもの
で、例えば回転速度センサの検出回路として用いる。
Next, FIG. 4 shows a block diagram of a detection circuit which is a main part of the present embodiment. This circuit outputs a change in the magnetic field acting on the magnetoresistive element in two values, high and low, of the pulse output, and is used as, for example, a detection circuit of a rotational speed sensor.

第5図、第6図は、第4図のブロック図におけるブロ
ック出力信号のタイミング状態を表すタイミングチャー
トであり、本実施例の動作原理を示す。
FIGS. 5 and 6 are timing charts showing the timing states of the block output signals in the block diagram of FIG. 4, and show the operating principle of this embodiment.

第4図の磁気抵抗素子10,20は(夫々、磁気検出素子
と比較磁気検出素子に相当)は、第2図に示したように
絶縁基板1a上に形成されるものであり、各々のパターン
の大きさを同じにしてパターンの長手方向を90゜変え、
1チップ上に形成することにより、同一磁界の作用に対
して抵抗値がお互いに逆方向に変化するよう配置する。
発振回路30,40(夫々、発振回路と比較発振回路に相
当)は磁気抵抗素子10,20の抵抗値により発振周波数が
定まり、その周波数に等しい周波数のクロックAC,BC
出力する。カウンタ50,60は発振回路30,40からのクロッ
クAC,BCを入力とし、それを例えば8分の1分周して、
リプルキャリパルス出力AO,BO(夫々、パルスと比較パ
ルスに相当)をそれぞれ出力する。タイミング比較器70
(検出回路に相当)は、カウンタ50,60のAO,BOを入力と
し、AO,BO信号の立上りタイミングの相対関係を検出す
る。BOの立上りよりAOの立上りが早いときハイ(H)、
遅いときロー(L)となる出力信号COを出力する。した
がって、磁気(界)変化の1周期に対して1つのパルス
出力が得られ、そのパルス出力の周波数は磁気の変化す
る周波数と一致する。回転周波数と磁気の変化する周波
数が一定の関係にあるとき、パルス出力COの周波数は回
転周波数を表すことになる。
The magnetoresistive elements 10 and 20 in FIG. 4 (corresponding to the magnetic detecting element and the comparative magnetic detecting element, respectively) are formed on the insulating substrate 1a as shown in FIG. Change the longitudinal direction of the pattern by 90 degrees with the same size,
By forming them on one chip, they are arranged so that their resistance values change in opposite directions to the action of the same magnetic field.
Oscillation circuit 30 and 40 (respectively corresponding to Comparative oscillation circuit and the oscillation circuit) Sadamari oscillation frequency by the resistance value of the magnetoresistive elements 10 and 20, and outputs a clock A C, B C having a frequency equal to the frequency. The counters 50 and 60 receive the clocks A C and B C from the oscillation circuits 30 and 40, and divide the frequency by, for example, 8.
Ripple carry pulse outputs A O and B O (corresponding to a pulse and a comparison pulse, respectively) are output. Timing comparator 70
A (corresponding to a detection circuit) receives A O and B O of the counters 50 and 60 as inputs and detects the relative relationship between the rising timings of the A O and B O signals. High (H) when A O rises earlier than B O
Slow time and outputs an output signal C O which is a low (L). Therefore, one pulse output is obtained for one cycle of the magnetic (field) change, and the frequency of the pulse output matches the frequency at which the magnetism changes. When the rotation frequency and the magnetic varying frequency is a fixed relationship, the frequency of the pulse output C O will be representing the rotational frequency.

第5図はクロックBCの周波数に対してクロックACの周
波数が高いときのクロックBC,AC、カウンタ50,60のリプ
ルキャリパルス出力BO,AO、タイミング比較器70のパル
ス出力COのタイミング関係を表す。クロックBC,ACをカ
ウンタ50,60で例えば8分の1分周することにより、周
波数の差によるクロックBCとACとの間の位相差TCをカウ
ンタ50,60の出力であるリプルキャリパルス出力BO,AO
位相差TDとして、つまりTCに対して8倍の位相差として
TDを得ることができ、パルス位相差の検出を安定して行
うことができる。リプルキャリパルス出力BOの立上り時
点でのリプルキャリパルス出力AOの値ハイをタイミング
比較器の出力CCとして出力する。したがって、BOの立上
り時点でCOがハイとなる。
Figure 5 is a clock B C when the frequency of the clock A C with respect to the frequency of the clock B C higher, A C, ripple carry pulse output B O of the counter 50, 60, A O, pulse output of the timing comparator 70 Indicates the timing relationship of CO . The clocks B C and A C are frequency-divided by the counters 50 and 60, for example, by 8, so that the phase difference T C between the clocks B C and A C due to the frequency difference is the output of the counters 50 and 60. As the phase difference T D between the ripple carry pulse outputs B O and A O , that is, as a phase difference eight times as large as T C
T D can be obtained, and the pulse phase difference can be detected stably. Outputs a value high ripple carry pulse output A O of the rising time of the ripple carry pulse output B O as an output C C of the timing comparator. Therefore, C O goes high at the time of rising of B O.

第6図は、クロックBCの周波数に対してクロックAC
周波数が低いときのクロックBC,AC、カウンタ50,60のリ
プルキャリパルス出力BC,AO、タイミング比較器11のパ
ルス出力COのタイミング関係を表す。第5図の説明と同
様に、リプルキャリパルス出力BOの立上り時点でのリプ
ルキャリパルス出力AOの値ローをタイミング比較器の出
力として出力する。したがって、BOの立上り時点でCO
ローとなる。
Figure 6 is a clock B C during lower frequency of the clock A C with respect to the frequency of the clock B C, A C, ripple carry pulse output B C of the counter 50, 60, A O, pulse timing comparator 11 Indicates the timing relationship of the output CO . Similar to the description of FIG. 5, and outputs a value low ripple carry pulse output A O of the rising time of the ripple carry pulse output B O as the output of the timing comparator. Therefore, C O goes low when B O rises.

第7図(a)は、発振回路30,40の一例を示す回路構
成であり、一般に知られている発振回路を本実施例に適
用したものである。第7図(b)は第7図(a)におけ
るK,H,I,J点の動作波形を示したものである。図中31,3
2,33は直列に接続したインバータであり、インバータ31
の入力を磁気抵抗素子10,20(抵抗値はRO)を介してイ
ンバータ33の出力に接続し、さらにインバータ31の入力
をコンデンサ34を介してインバータ32の出力に接続した
回路構成であり、その発振周波数f0は、 となる。又、インバータ31,32,33のしきい値VTHとなり、これは磁気抵抗素子10,20の抵抗値ROとコンデ
ンサ34の容量値COの充放電時間によって決まる値であ
る。
FIG. 7A is a circuit configuration showing an example of the oscillation circuits 30 and 40, in which a generally known oscillation circuit is applied to the present embodiment. FIG. 7B shows operation waveforms at points K, H, I, and J in FIG. 7A. 31,3 in the figure
Inverters 2 and 33 are connected in series.
Is connected to the output of the inverter 33 via the magnetoresistive elements 10 and 20 (the resistance value is R O ), and the input of the inverter 31 is connected to the output of the inverter 32 via the capacitor 34. The oscillation frequency f 0 is Becomes Also, the threshold value V TH of the inverters 31, 32, 33 is This is a value determined by the charging / discharging time of the resistance value R O of the magnetoresistive elements 10 and 20 and the capacitance value C O of the capacitor 34.

第8図はタイミング比較器70の一例を示すものであ
り、立上りエッジトリガ式Dタイプフリップフロップ71
のデータ入力端子72にカウンタ60のリプルキャリパルス
出力AOを接続し、クロック入力端子73にヒステリシス制
御回路74のパルス出力BOHを接続する。
FIG. 8 shows an example of the timing comparator 70, and a rising edge trigger type D-type flip-flop 71 is shown.
Connected to the data input terminal 72 a ripple carry pulse output A O of the counter 60 is connected to the clock input terminal 73 of the pulse output B OH of the hysteresis control circuit 74.

ヒステリシス制御回路74の出力BOHの立上り時点での
入力端子72に接続されているリプルキャリパルス出力AO
の値を出力端子75に出力する。したがって、第5図、第
6図のタイミング比較器の出力COは、第8図のDフリッ
プフロップ71の出力端子75のパルス出力信号となる。
Ripple carry pulse output A O connected to input terminal 72 at the time of rising of output B OH of hysteresis control circuit 74
Is output to the output terminal 75. Therefore, the output CO of the timing comparator shown in FIGS. 5 and 6 becomes a pulse output signal of the output terminal 75 of the D flip-flop 71 shown in FIG.

第9図はヒステリシス制御回路74の一例を示す。本ヒ
ステリシス制御回路は、リプルキャリパルス出力BOを入
力とするパルス遅延回路74aのパルス出力BODと上記Dタ
イプフリップフロップ出力COを入力とするNANDゲート74
b,COを入力とし、COを反転するインバータ74cの出力とB
Oを入力とするNANDゲート74d,NADNゲート74b,74dの出力
を入力とし上記Dタイプフリップフロップ71のクロック
入力となる出力BOHを出力するNANDゲート74eから構成さ
れる。
FIG. 9 shows an example of the hysteresis control circuit 74. This hysteresis control circuit, NAND gate 74 which receives the pulse output B OD and the D-type flip-flop output C O of the pulse delay circuit 74a which receives the ripple carry pulse output B O
b and C O are input, and the output of inverter 74c that inverts C O and B
NAND gate 74d to the O to the input, and a NAND gate 74e for outputting NADN gate 74b, receives the output of 74d output B OH of the clock input of the D-type flip-flop 71.

第10図はヒステリシス制御回路74の動作を表すタイミ
ングチャートであり、リプルキャリパルス出力BOに対し
て遅延時間THDだけ遅れたパルス出力BODをパルス遅延回
路74aの出力BODとして得る。タイミング比較器出力CO
ローのときは、BOが選択されてヒステリシス制御回路出
力BOHとなり、COがハイのときは、BODが選択されてヒス
テリシス制御回路出力BOHとなる。
Figure 10 is a timing chart showing the operation of the hysteresis control circuit 74, obtaining a pulse output B OD delayed by a delay time T HD against ripple carry pulse output B O as the output B OD of the pulse delay circuit 74a. When the timing comparator output C O is low, B O is selected and becomes the hysteresis control circuit output B OH , and when C O is high, B OD is selected and becomes the hysteresis control circuit output B OH .

そこで、本実施例の構成において、発振回路30,40の
発振周波数を決定するものは磁気抵抗素子10,20の抵抗
値RO、コンデンサの容量値CO及びインバータ31〜33のト
ランジスタの特性値であるが、1チップ上に造り付ける
ため上記の値がぼ等しい一対の発振回路をつくることが
できる。したがって、発振回路30,40内の磁気抵抗素子1
0,20に磁気が影響しないときは、一対の発振回路30,40
の発振周波数はほぼ一致する。そして、温度変化に対し
てもチップ全体が均一温度であれば、発振周波数を決定
する上記の3要素の値も相等しく変化するため、発振周
波数の絶対値は変化するが、一対の発振回路30,40の発
振周波数は常に等しくなる。そのため、一対の発振回路
30,40の発振周波数の比を検出することは温度の影響を
取り除くことになる。
Therefore, in the configuration of the present embodiment, what determines the oscillation frequency of the oscillation circuits 30 and 40 is the resistance value R O of the magnetoresistive elements 10 and 20, the capacitance value C O of the capacitor, and the characteristic values of the transistors of the inverters 31 to 33. However, a pair of oscillating circuits having almost the same values as described above can be formed because they are built on one chip. Therefore, the magnetoresistive element 1 in the oscillation circuits 30 and 40
When magnetism does not affect 0,20, a pair of oscillation circuits 30,40
Have almost the same oscillation frequency. If the temperature of the entire chip is uniform with respect to temperature change, the values of the above three factors that determine the oscillation frequency change equally, so that the absolute value of the oscillation frequency changes. , 40 are always equal. Therefore, a pair of oscillation circuits
Detecting the ratio of the oscillating frequencies of 30,40 will eliminate the effect of temperature.

この一対の発振周波数30,40に磁気が作用すると、磁
気抵抗素子10,20の抵抗値が磁気の状態に応じて変化す
るので、一致していた発振周波数にずれが生じ、発振周
波数比が変化する。この周波数比の変化は磁気状態のみ
に依存する。電源電圧の変動に対しても、温度変化と同
様に発振周波数の比をとることで補正できる。このよう
に、磁気状態により発振周波数の定まる一対の発振回路
30,40の発振周波数比の変化をタイミング比較器70にて
検出することにより、広い使用周囲温度範囲のもとで磁
気状態の検出を安定に行うことができる。本発明の検出
回路は基本的なデジタル回路で構成できるため、アナロ
グ回路では問題となるようなトランジスタの特性変化、
抵抗素子の抵抗値変動、コンデンサの容量値変動は一切
問題とならないため、アナログ回路では動作不可能な高
温でも正常動作が可能であり、IC化も容易となる。
When magnetism acts on the pair of oscillation frequencies 30 and 40, the resistance values of the magnetoresistive elements 10 and 20 change according to the state of the magnetism. I do. This change in frequency ratio depends only on the magnetic state. The fluctuation of the power supply voltage can be corrected by taking the ratio of the oscillation frequency as in the case of the temperature change. Thus, a pair of oscillation circuits whose oscillation frequency is determined by the magnetic state
By detecting the change in the oscillation frequency ratio of 30, 40 by the timing comparator 70, the magnetic state can be stably detected under a wide operating temperature range. Since the detection circuit of the present invention can be constituted by a basic digital circuit, a characteristic change of a transistor which is a problem in an analog circuit,
Since the fluctuation of the resistance value of the resistance element and the fluctuation of the capacitance value of the capacitor do not cause any problem, normal operation can be performed even at a high temperature which cannot be operated by an analog circuit, and the IC can be easily formed.

又、一般にボンディングワイヤ1fにて導電層1cとリー
ドフレーム1dを接続するには、ボンディングワイヤ1fの
引張強度を確保するため、所定の曲率でボンディングし
なければならないが、本実施例によると絶縁基板1aの薄
肉部1i上にボンディングワイヤ1fを接続しているので、
磁気抵抗素子1b(10,20)からモールド樹脂1gまでのギ
ャップを小さくすることができ、延いては磁気抵抗素子
1b(10,20)から回転ギヤ9までのギャップを極力小さ
くすることができ、感度向上を図ることができる。
In general, in order to connect the conductive layer 1c and the lead frame 1d with the bonding wire 1f, the bonding must be performed at a predetermined curvature in order to secure the tensile strength of the bonding wire 1f. Since the bonding wire 1f is connected to the thin portion 1i of 1a,
The gap from the magnetoresistive element 1b (10, 20) to the mold resin 1g can be reduced, and by extension the magnetoresistive element
The gap from 1b (10, 20) to the rotary gear 9 can be made as small as possible, and the sensitivity can be improved.

次に、より感度を向上させることができる例として、
本発明の第2実施例を説明する。第11図に第2実施例の
磁気検出装置の検出回路のブロック図を示す。上記第1
実施例では、発振回路30,40の両回路構成に磁気抵抗素
子を使用したが、本実施例では発振回路30側のみに磁気
抵抗素子80を有し、発振回路40側の抵抗は磁気により抵
抗値が変化しない基準抵抗90を使用する。
Next, as an example that can further improve the sensitivity,
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 shows a block diagram of a detection circuit of the magnetic detection device of the second embodiment. The first
In the embodiment, the magnetoresistive element is used for both circuit configurations of the oscillation circuits 30 and 40, but in the present embodiment, the magnetoresistive element 80 is provided only on the oscillation circuit 30 side, and the resistance of the oscillation circuit 40 side is resistance by magnetism. Use a reference resistor 90 whose value does not change.

第12図(a)に本実施例の要部である発振回路30,40
の回路構成を示し、第12図(b)に、第12図(a)にお
けるB,D,E,F,A点の動作波形を示す。第12図(a)にお
いて、31(41),32(42),33(43)は、第7図(a)の
回路と同様に直列に接続したインバータであり、インバ
ータ31(41)の入力を抵抗R1X(R1)を介してインバー
タ33(43)の出力に接続し、さらに、インバータ31(4
1)の入力をコンデンサ35(45)と抵抗R2X(R2)を直列
に介してインバータ31(41)の出力に接続し、コンデン
サ35(45)と抵抗R2X(R2)の接続点から抵抗R3X(R3
を介してインバータ32の出力に接続した回路構成であ
り、発振回路30においては、後述するように抵抗R1X,R
2XおよびR3Xのうち、少なくとも1つに磁気抵抗素子80
を使用する。
FIG. 12 (a) shows the oscillation circuits 30, 40, which are the main parts of this embodiment.
12 (b) shows operation waveforms at points B, D, E, F and A in FIG. 12 (a). In FIG. 12 (a), 31 (41), 32 (42), 33 (43) are inverters connected in series similarly to the circuit of FIG. 7 (a). Is connected to the output of the inverter 33 (43) via the resistor R 1X (R 1 ), and the inverter 31 (4
Connect the input of 1) to the output of the inverter 31 (41) via the capacitor 35 (45) and the resistor R 2X (R 2 ) in series, and connect the capacitor 35 (45) and the resistor R 2X (R 2 ) from the resistor R 3X (R 3)
The circuit is connected to the output of the inverter 32 through a resistor R 1X , R
At least one of 2X and R 3X has a magnetoresistive element 80
Use

この発振回路30,40の発振周波数f1は、 となる。又、インバータ31(41),32(42),33(43)の
しきい値VTHのとき、 となる。A点の電圧は、E点とF点の電圧の抵抗分割
(R2(X),R3(X))で決まる。高い方の電圧をVAH、低い方
の電圧をVAL、その差をVASとする。D点の電圧(インバ
ータ31(41)の入力電圧)が、インバータ31(41)のし
きい値に達すると、E,F,Bの各電位は順次反転し、D点
の電圧はVTHを中心に正又は負方向にVASシフトする。そ
して、C1R1(X)の充放電により再びしきい値に近づき、
同様の動作を繰り返す。VASを大きくすれば周波数f1
低くなり、VASを小さくすればf1は高くなる。
The oscillation frequency f 1 of the oscillation circuit 30 and 40, Becomes Also, the threshold value V TH of the inverters 31 (41), 32 (42) and 33 (43) is When, Becomes The voltage at point A is determined by the resistance division (R2 (X) , R3 (X) ) of the voltages at points E and F. The higher voltage is V AH , the lower voltage is V AL , and the difference is V AS . When the voltage at the point D (the input voltage of the inverter 31 (41)) reaches the threshold value of the inverter 31 (41), the potentials of E, F, and B are sequentially inverted, and the voltage at the point D becomes V TH center to positive or to V AS shift in the negative direction. Then, it approaches the threshold value again by charging and discharging C 1 R 1 (X) ,
The same operation is repeated. Frequency f 1 is lower by increasing the V AS, f 1 is increased by reducing the V AS.

上記第1実施例では発振周波数f0はR0とC0との充放電
時間によってのみ決められていたが、本実施例による
と、上述のようにA点の電圧をR2(X),R3(X)によって制
御することができ、周波数制御の自由度を増すことが可
能となる。
In the first embodiment, the oscillation frequency f 0 is determined only by the charging and discharging time of R 0 and C 0. However, according to the present embodiment, the voltage at the point A is changed to R 2 (X) , It can be controlled by R3 (X) , and the degree of freedom of frequency control can be increased.

以下に第19図を用いてこのことをより詳しく説明す
る。第7図(a)に示す発振回路では、周波数を変調す
る手段として抵抗R0の抵抗変化を使用する。すなわち、
抵抗R0がR0+ΔR0に変化すると、周波数を決定する充放
電のスロープ第19図(a)に示すように特性Lで示さ
れ、反対にR0−ΔR0に変化すると充放電のスロープは特
性Mで示される。抵抗がR0−ΔR0からR0+ΔR0に変化す
ることに起因して、周期の変調ΔT0が生じる。ここで、
H点のt=0での電圧は、VTH+VDDとなり一定である。
This will be described in more detail below with reference to FIG. In the oscillation circuit shown in FIG. 7A, a resistance change of the resistor R0 is used as a means for modulating the frequency. That is,
When the resistance R 0 changes to R 0 + ΔR 0 , the slope of the charge / discharge that determines the frequency is indicated by the characteristic L as shown in FIG. 19 (a), and conversely, when the resistance R 0 changes to R 0 −ΔR 0 , Is represented by a characteristic M. Due to the change in resistance from R 0 -ΔR 0 to R 0 + ΔR 0 , a period modulation ΔT 0 occurs. here,
The voltage at point H at t = 0 is V TH + V DD and is constant.

一方、第12図(a)に示す発振回路では、周波数を変
調する手段として抵抗R1以外にR2,R3も使用している。
ここで、R1,R2,R3はすべて磁気抵抗素子で形成し、抵抗
変化の方向は所定の磁界のもとでR1+ΔR1,R2+ΔR2,R3
−ΔR3となるように配置する。すなわち、R1とR2は同相
でR3とR1は逆相で変化するように配置すると、 (1)R1→R1+ΔR1,R2→R2+ΔR2,R3→R3−ΔR3の時 充放電のスロープは第7図(a)の発振回路の場合と
同一であるが、第19図(b)に示すようにt=0の時の
電圧は となる。
On the other hand, in the oscillation circuit shown in FIG. 12 (a), R 2 and R 3 are used in addition to the resistor R 1 as means for modulating the frequency.
Here, R 1 , R 2 , and R 3 are all formed by magnetoresistive elements, and the direction of resistance change is R 1 + ΔR 1 , R 2 + ΔR 2 , R 3 under a predetermined magnetic field.
It is arranged to be −ΔR 3 . That is, if R 1 and R 2 are arranged so as to change in phase and R 3 and R 1 change in opposite phases, (1) R 1 → R 1 + ΔR 1 , R 2 → R 2 + ΔR 2 , R 3 → R 3 At −ΔR 3 The charge / discharge slope is the same as that of the oscillation circuit of FIG. 7 (a), but the voltage at t = 0 as shown in FIG. 19 (b) is Becomes

すなわち、R1がR1+ΔR1となることで、充放電の時定
数が長くなる時、t=0の電圧(充放電の開始電圧)を
上げるようになる。
That is, when R 1 is R 1 + [Delta] R 1, when the time constant of the charge and discharge becomes long, so increasing the t = 0 the voltage (starting voltage of charge and discharge).

(2)R1→R1−ΔR1,R2→R2−ΔR2,R3→R3+ΔR3の時 充放電のスロープは第7図(a)の発振回路の場合と
同一であるが、t=0の充放電開始は となる。すなわち、R1がR1−ΔR1となることで充放電の
時定数が短くなる時、t=0の充放電開始電圧を下げる
ようになる。
(2) When R 1 → R 1 −ΔR 1 , R 2 → R 2 −ΔR 2 , R 3 → R 3 + ΔR 3 The slope of charging and discharging is the same as that of the oscillation circuit of FIG. 7 (a). However, the charge / discharge start at t = 0 is Becomes That is, when the R 1 is the time constant of the charge and discharge by the R 1 - [Delta] R 1 is shortened, the lower the discharge starting voltage of the t = 0.

この様に、第7図(a)発振回路にR2,R3の抵抗を磁
気抵抗素子で形成して追加し、抵抗変化の位相を前述し
た様に設定することで、周波数を変調する手段として充
放電の時定数以外に充放電の開始電圧も変調すること
で、周期の変調ΔT1を大きくとることができるようにな
り、延いては周波数をより大きく変化できるようにな
る。
In this way, the means for modulating the frequency by adding the resistances R 2 and R 3 to the oscillation circuit by using the magneto-resistive elements and setting the phase of the resistance change as described above in FIG. By modulating the charge / discharge start voltage in addition to the charge / discharge time constant, the period modulation ΔT 1 can be increased, and the frequency can be further greatly changed.

次に、第7図(a)に示した発振回路と第12図(a)
に示した発振回路の感度の違いを説明し、併せて第12図
(a)の発振回路において各抵抗値をどのようにすれば
良好な状態で感度を上げられるかを説明する まず、第7図(a)の発振回路において感度を計算す
ると、 即ち、抵抗変化が1%あれば周波数変化も1%(絶対
値)となる。
Next, the oscillation circuit shown in FIG. 7 (a) and FIG. 12 (a)
The difference in sensitivity of the oscillation circuit shown in Fig. 12 will be described, and how the respective resistance values of the oscillation circuit in Fig. 12 (a) can be improved in a good state will be described. First, when the sensitivity is calculated in the oscillation circuit shown in FIG. That is, if the resistance change is 1%, the frequency change is also 1% (absolute value).

一方、第12図(a)の発振回路における感度を数値計
算してみると、表1のようになる。ここで、抵抗変化は
次のように変化すると仮定する。
On the other hand, a numerical calculation of the sensitivity in the oscillation circuit of FIG. Here, it is assumed that the resistance change changes as follows.

R1→1%増加する。R 1 increases by 1%.

R2→1%増加する。R 2 increases by 1%.

R3→1%減少する。R 3 → Decrease by 1%.

又、R2/R3をパラメータとし、C1=220PFとした。Also, R 2 / R 3 was used as a parameter, and C 1 was set to 220 PF.

この表1をグラフ化すると、第20図のようになる。 FIG. 20 is a graph of Table 1.

グラフより明らかな様に、 (1)抵抗比R2/R3を大きくとると感度は小さくな
り、第7図(a)の発振回路の感度に近づく。
As is clear from the graph, (1) If the resistance ratio R 2 / R 3 is increased, the sensitivity decreases and approaches the sensitivity of the oscillation circuit shown in FIG. 7A.

又、(2)抵抗比を1に近づけると感度は無限大とな
る。ただし、発振周波数も無限大となって発振そのもの
が不安定になる。
(2) When the resistance ratio approaches 1, the sensitivity becomes infinite. However, the oscillation frequency becomes infinite and the oscillation itself becomes unstable.

そこで、抵抗値R1,R2,R3は次のような考え方で最適値
を決定する。
Therefore, the optimum values of the resistance values R 1 , R 2 and R 3 are determined based on the following concept.

(1)抵抗R1,R2,R3はインバータの内部抵抗より十分大
きい方がよい。
(1) The resistances R 1 , R 2 , and R 3 should be sufficiently larger than the internal resistance of the inverter.

(2)抵抗R1,R2,R3は小さいと消費電流が増大する。(2) If the resistances R 1 , R 2 , R 3 are small, the current consumption increases.

(3)抵抗R1,R2,R3を大きくとるとセンシング部のイン
ピーダンスが高くなってノイズに弱くなる。
(3) If the resistances R 1 , R 2 , and R 3 are increased, the impedance of the sensing unit increases, and the resistance to noise is reduced.

以上の理由で、R1,R2,R3は1kΩ〜1kΩ程度が適当であ
る。
For the above reasons, it is appropriate that R 1 , R 2 , and R 3 be about 1 kΩ to 1 kΩ.

又、 (1)R2とR3の比R2/R3は、1に近づけると感度が大き
くなるが、発振が不安定になる。
(1) When the ratio R 2 / R 3 between R 2 and R 3 approaches 1, sensitivity increases, but oscillation becomes unstable.

(3)R2とR3の比R2/R3は10以上では第7図(a)の発
振回路の感度とあまり変わらなくなる。
(3) the ratio R 2 / R 3 of R 2 and R 3 are not much different sensitivity of the oscillator circuit of Figure second. 7 (a) 10 or more.

以上の理由で、R2/R3は1.5〜4程度が適当である。For the above reasons, it is appropriate that R 2 / R 3 is about 1.5 to 4.

次に、第7図(a)の発振回路と第12図(a)の発振
回路の感度特性の実験値を具体的に示す。
Next, experimental values of the sensitivity characteristics of the oscillation circuit shown in FIG. 7A and the oscillation circuit shown in FIG. 12A will be specifically described.

(1)第7図の発振回路 インバータとして東芝社製TC40H004を用い、R0=10k
Ω、C0=220pF,VDD=5Vの時、室温において、感度は0.8
2(抵抗の1%変化に対し、周波数変化は0.82%)とな
った。
(1) Oscillation circuit in Fig. 7 Toshiba Corporation's TC40H004 is used as the inverter, and R0 = 10k
When Ω, C 0 = 220pF, V DD = 5V, sensitivity is 0.8 at room temperature
2 (1% change in resistance, frequency change 0.82%).

(2)第12図発振回路 インバータとして東芝社製40H004を用い、R1x=10k
Ω、R3X=2kΩまたは1kΩ、C1=220pF、VDD=5Vの時、
室温においてR2Xの値を変え、R2X/R3Xをパラメータとし
て次の4つの場合の感度を調べた。
(2) using a Toshiba Corporation 40H004 as Figure 12 oscillating circuit inverter, R 1x = 10k
Ω, R 3X = 2 kΩ or 1 kΩ, C 1 = 220 pF, V DD = 5 V,
The value of R 2X was changed at room temperature, and the sensitivity in the following four cases was examined using R 2X / R 3X as a parameter.

R1Xを0〜2%変化させる。Change R 1X by 0-2%.

R2Xを0〜2%変化させる。Change R 2X by 0-2%.

R2Xを同時に同率で0〜2%変化させる。R 2X is simultaneously changed at the same rate by 0 to 2%.

R2X,R3Xを同時に正負は逆にして絶対値を同率で0〜
2%変化させる。
R 2X , R 3X are simultaneously reversed for positive and negative, and the absolute value is 0-
Change by 2%.

結果を第13図(a)及び(b)に示す。結果から、抵
抗変化の組合せにより、第7図の発振回路に比べ、第12
図の発振回路は感度を2.5倍以上にすることができる。
The results are shown in FIGS. 13 (a) and (b). From the results, it can be seen that the combination of the change of resistance
The oscillation circuit shown can increase the sensitivity by a factor of 2.5 or more.

以上、本発明を上記第1、第2実施例を用いて説明し
たが、本発明はそれらに限定されることなく、その主旨
を逸脱しない限り、例えば以下に示すごとく種々変形可
能である。
As described above, the present invention has been described using the first and second embodiments. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made as shown below, for example, without departing from the gist of the present invention.

第1図においては、回転ギヤ9は着磁されていない例
であるが、第14図のように回転ギヤ9aがN極、S極に交
互に着磁されている場合は、第1図におけるバイアス用
磁石4は省略できる。
FIG. 1 shows an example in which the rotating gear 9 is not magnetized. However, as shown in FIG. 14, when the rotating gear 9a is magnetized alternately on the N pole and the S pole, as shown in FIG. The bias magnet 4 can be omitted.

上記第2実施例において、発振回路の回路構成は第15
図に示すようにしても良く、例えば、抵抗R2X,R3Xが接
続される位置は、それぞれインバータ32,33の出力側に
変えても良い(第15図(a))。又、インバータの数を
3個以上の奇数個にしても良い(第15図(b))。さら
に、抵抗R2Xと抵抗R3Xとの間に接続されるインバータの
数も1個以上の奇数個にしても良い(第15図(c))。
要するに、第7図(a)の回路構成に抵抗R2X,R3Xを付
加して高感度の発振回路を構成する場合には、抵抗R2X
と抵抗R3Xとの間の接続点Aにて電圧が設定でき、この
発振回路が磁気を受けた際に、A点の電位が変わるよう
に抵抗R1X〜R3Xに磁気抵抗素子を用いれば良いのであ
る。
In the second embodiment, the circuit configuration of the oscillation circuit is the fifteenth embodiment.
The positions where the resistors R 2X and R 3X are connected may be changed to the output sides of the inverters 32 and 33, respectively (FIG. 15 (a)). Also, the number of inverters may be an odd number of three or more (FIG. 15 (b)). Further, the number of inverters connected between the resistors R 2X and R 3X may be one or more and an odd number (FIG. 15 (c)).
In short, the resistance R 2X to the circuit configuration of FIG. 7 (a), when composing the oscillation circuit of high sensitivity by adding R 3X, the resistance R 2X
The resistance can be set voltage at the connection point A between the R 3X, when the oscillator circuit is subjected to magnetic, the use of the magneto-resistive element to the resistance R 1X to R 3X as the potential at point A changes It is good.

尚、この場合には抵抗R2Xと抵抗R3Xとの比(R2X/
R3X)が1以下になると、回路安定条件からはずれ発振
しなくなるので、この比は1より大きくする必要があ
る。又、抵抗R1X,R2X,R3Xのうち少なくとも1つを磁気
抵抗素子にて形成すれば、周波数変調するものである
が、高感度にする場合にはそれらのうち少なくとも2つ
の抵抗を磁気抵抗素子にて形成する必要がある。
In this case, the ratio of the resistor R 2X to the resistor R 3X (R 2X /
If R 3X ) is 1 or less, oscillation deviates from the circuit stabilization condition, and the ratio must be greater than 1. If at least one of the resistors R 1X , R 2X and R 3X is formed by a magnetoresistive element, frequency modulation is performed. It must be formed by a resistance element.

又、第2実施例において、R1XとR2X,R2XとR3Xに磁気
抵抗素子を用い、同時に変化させる場合に、同率で変化
させれば回路設計が容易になるが、必ずしも同率に限定
されることはない。
Further, in the second embodiment, when magnetoresistive elements are used for R 1X and R 2X , and R 2X and R 3X and they are simultaneously changed, if they are changed at the same rate, the circuit design becomes easy, but it is not necessarily limited to the same rate It will not be done.

上記各実施例では、発振回路を2個用いているが、3
個以上の発振回路を用い、それらからの出力を比較する
ようにしても良い。
In each of the above embodiments, two oscillation circuits are used.
It is also possible to use more than one oscillation circuit and compare the outputs from them.

上記第1実施例においては、第2図に示したように絶
縁基板1aの薄肉部1iにボンディングワイヤ1fを接続する
ことにより感度を向上しているが、これは第16図に示す
ような製法にて形成しても良い。
In the first embodiment, the sensitivity is improved by connecting the bonding wire 1f to the thin portion 1i of the insulating substrate 1a as shown in FIG. 2, but this is achieved by the manufacturing method shown in FIG. May be formed.

まず、第16図(a)において、Si基板1lの上に酸化膜
1m(斜線部)を形成する。A−A線断面、B−B線断面
の形状は同図(b),(c)のようになる。その後、ア
ルカリ系の異方性エッチングを施すと、同図(d)のよ
うになり、薄肉部1n、テーパ部1o、1pが形成される。同
図(d)において、A−A断面、B−B断面の形状は、
それぞれ同図(e),(f)となる。この絶縁基板を使
用して磁気抵抗素子1qと導電層1を形成した例を第17図
に示す。磁気抵抗素子1qを厚肉部1sにコ字状に形成す
る。導電層1rは、絶縁基板の厚肉部1s、テーパ部1p、薄
肉部1nにわたって形成し、薄肉部1nはにボンディングパ
ッド1tを設ける。同図(a)において、A−A断面の形
状を同図(b)に、B−B断面の形状を同図(c)に示
す。第17図に示す実施例においては、薄肉部1nの上のボ
ンディングパッド1tの周囲3面が厚肉部で囲まれている
ので、ボンディングの際の薄肉部の強度が第3図に示し
た実施例に比べて増大する。
First, in FIG. 16 (a), an oxide film is formed on a Si substrate 1l.
1m (shaded area) is formed. The shapes of the cross section taken along the line AA and the cross section taken along the line BB are as shown in FIGS. Thereafter, when an alkali-based anisotropic etching is performed, the thinned portion 1n and the tapered portions 1o and 1p are formed as shown in FIG. In FIG. 4D, the shapes of the AA section and the BB section are
FIGS. 7E and 7F respectively. FIG. 17 shows an example in which the magnetoresistive element 1q and the conductive layer 1 are formed using this insulating substrate. A magneto-resistive element 1q is formed in a U-shape on the thick portion 1s. The conductive layer 1r is formed over the thick portion 1s, the tapered portion 1p, and the thin portion 1n of the insulating substrate, and the thin portion 1n is provided with a bonding pad 1t. In FIG. 7A, the shape of the AA cross section is shown in FIG. 7B, and the shape of the BB cross section is shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 17, since three surfaces around the bonding pad 1t on the thin portion 1n are surrounded by the thick portion, the strength of the thin portion at the time of bonding is shown in FIG. Increase compared to the example.

さらに、絶縁基板上のボンディングパッド1tを絶縁基
板のテーパエッチを行わずに設けてもよい。
Further, the bonding pad 1t on the insulating substrate may be provided without performing the taper etching of the insulating substrate.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本願の第1発明によると、広い使
用周囲温度範囲で安定して動作し、IC化に適する磁気検
出装置を提供できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a magnetic detection device that operates stably over a wide range of operating ambient temperature and is suitable for use in an integrated circuit.

さらに、第2発明によると、磁気検出感度を高めるこ
とができるという効果がある。
Further, according to the second aspect, there is an effect that the magnetic detection sensitivity can be increased.

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

第1図は本発明の第1実施例の磁気検出装置の構成図、
第2図はモールドチップ1の構成を表す断面図、第3図
(a)〜(d)は薄肉部の形成方法を説明する為の断面
図、第4図は第1実施例の検出回路のブロック図、第5
図および第6図は第4図の回路におけるブロック出力信
号のタイミング状態を表すタイミングチャート、第7図
(a)は発振回路の一例を示す回路図、第7図(b)は
第7図(a)における動作波形図、第8図はタイミング
比較器の一例を示す回路図、第9図はヒステリシス制御
回路の一例を示す回路図、第10図はヒステリシス制御回
路の動作を表すタイミングチャート、第11図は本発明の
第2実施例の磁気検出装置の検出回路のブロック図、第
12図(a)は第2実施例の発振回路の回路図、第12図
(b)は第12図(a)における動作波形図、第13図
(a),(b)は発振回路の感度特性の実験結果を示す
図、第14図は本発明の磁気検出装置の他の構成図、第15
図(a),(b),(c)は第2実施例の発振回路の他
の回路図、第16図(a)〜(f)は絶縁基板の薄肉部の
他の製法を説明する為の図、第17図(a)〜(c)は第
16図の絶縁基板に磁気抵抗素子と導電層を形成した例を
示す図、第18図は従来型のセンサの回路図、第19図
(a)は第7図(b)の回路におけるH点の充放電の様
子を示す図、第19図(b)は第12図(a)の回路におけ
るD点の充放電の様子を示す図、第20図は抵抗比R2/R3
と感度との関係を示す図である。 1……モールドチップ,1a……絶縁基板,1b……磁気抵抗
素子,1c……導電層,1f……ボンディングワイヤ,1i……
薄肉部,10,20……磁気抵抗素子,30,40……発振回路,50,
60……カウンタ,70……タイミング比較器,31,32,33,41,
42,43……インバータ,R1X,R2X,R3X,R1,R2,R3……抵抗、
35,45……コンデンサ。
FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetic detection device according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the mold chip 1, FIGS. 3 (a) to 3 (d) are cross-sectional views for explaining a method of forming a thin portion, and FIG. 4 is a circuit diagram of the detection circuit of the first embodiment. Block diagram, fifth
FIGS. 6 and 7 are timing charts showing timing states of block output signals in the circuit of FIG. 4, FIG. 7 (a) is a circuit diagram showing an example of an oscillation circuit, and FIG. 7 (b) is a circuit diagram of FIG. FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a timing comparator, FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a hysteresis control circuit, FIG. 10 is a timing chart showing an operation of the hysteresis control circuit, FIG. 11 is a block diagram of a detection circuit of a magnetic detection device according to a second embodiment of the present invention.
12 (a) is a circuit diagram of the oscillation circuit of the second embodiment, FIG. 12 (b) is an operation waveform diagram in FIG. 12 (a), and FIGS. 13 (a) and 13 (b) are sensitivity of the oscillation circuit. FIG. 14 is a diagram showing experimental results of characteristics, FIG. 14 is another configuration diagram of the magnetic detection device of the present invention, and FIG.
16 (a), 16 (b) and 16 (c) are other circuit diagrams of the oscillation circuit of the second embodiment, and FIGS. 16 (a) to 16 (f) are for explaining another method of manufacturing the thin portion of the insulating substrate. FIGS. 17 (a) to 17 (c)
16 shows an example in which a magnetoresistive element and a conductive layer are formed on the insulating substrate of FIG. 16, FIG. 18 is a circuit diagram of a conventional sensor, and FIG. 19 (a) is a point H in the circuit of FIG. 7 (b). 19 (b) is a diagram showing the charging and discharging at point D in the circuit of FIG. 12 (a), and FIG. 20 is a diagram showing the resistance ratio R 2 / R 3.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the sensitivity and the sensitivity. 1. Mold chip, 1a ... Insulating substrate, 1b ... Magnetoresistance element, 1c ... Conductive layer, 1f ... Bonding wire, 1i ...
Thin section, 10, 20 …… Magnetic resistance element, 30, 40 …… Oscillation circuit, 50,
60… Counter, 70… Timing comparator, 31,32,33,41,
42,43 …… Inverter, R 1X , R 2X , R 3X , R 1 , R 2 , R 3 …… Resistance,
35,45 …… Capacitors.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 正 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 実開 昭59−85973(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01P 3/488 G01R 33/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tadashi Hattori 14 Iwatani, Shimowasumi-cho, Nishio-shi, Aichi Pref. Japan Automobile Parts Research Institute Co., Ltd. Surveyed field (Int.Cl. 6 , DB name) G01P 3/488 G01R 33/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】磁気の変化により抵抗値が変化する磁気抵
抗素子を有し、検出すべき磁気の変化により周波数の変
化するパルスを出力する発振回路と、 前記発振回路とは異なる周波数の比較パルスを入力し、
該比較パルスと前記発振回路から出力されたパルスとの
位相状態もしくは位相差を比較することにより、前記磁
気の状態を検出する検出回路と を備えることを特徴とする磁気検出装置。
An oscillation circuit having a magnetoresistive element having a resistance value changed by a change in magnetism, outputting a pulse whose frequency changes by a change in magnetism to be detected, and a comparison pulse having a frequency different from that of the oscillation circuit. And enter
A detection circuit for detecting the state of the magnetism by comparing a phase state or a phase difference between the comparison pulse and a pulse output from the oscillation circuit.
【請求項2】前記比較パルスは、検出すべき磁気の変化
により、その周波数が前記発振回路から出力されるパル
スの周波数の変化と逆方向に変化する比較発振回路から
出力されることを特徴とする請求項1記載の磁気検出装
置。
2. The method according to claim 1, wherein the comparison pulse is output from a comparison oscillation circuit whose frequency changes in a direction opposite to a change in the frequency of the pulse output from the oscillation circuit due to a change in the magnetism to be detected. The magnetic detection device according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記比較発振器は、検出すべき磁気の変化
により、抵抗値が前記磁気抵抗素子と逆方向に変化する
比較磁気抵抗素子を有することを特徴とする請求項2記
載の磁気検出装置。
3. The magnetic detecting device according to claim 2, wherein the comparative oscillator has a comparative magnetoresistive element whose resistance value changes in a direction opposite to that of the magnetoresistive element according to a change in magnetism to be detected. .
【請求項4】前記発振回路および前記比較発振回路は、
インバータを奇数個直列に接続し、第1のインバータの
入力と最終段のインバータの出力とを第1の抵抗を介し
て接続し、前記第1段のインバータの入力からコンデン
サと第2の抵抗とを直列に介して所定の奇数段のインバ
ータの出力に接続し、前記コンデンサと前記第2の抵抗
との接続点から、前記第2の抵抗よりも小さい抵抗値を
有する第3の抵抗を介して所定の偶数段のインバータの
出力に接続した回路構成であり、 前記磁気抵抗素子を有した発振回路は、前記第1の抵
抗、第2の抵抗及び第3の抵抗のうち少なくとも2つに
磁気抵抗素子を使用し、磁気を受けることで前記第2の
抵抗と前記第3の抵抗との接続点の電位を変化させるよ
うにしたことを特徴とする請求項1記載の磁気検出装
置。
4. The oscillation circuit and the comparison oscillation circuit,
An odd number of inverters are connected in series, an input of the first inverter and an output of the last stage inverter are connected via a first resistor, and a capacitor and a second resistor are connected from the input of the first stage inverter. Are connected in series to the output of a predetermined odd-numbered inverter, and a connection point between the capacitor and the second resistor is connected via a third resistor having a smaller resistance value than the second resistor. An oscillation circuit having a magneto-resistive element connected to an output of a predetermined even-numbered inverter, wherein at least two of the first, second, and third resistors have a magneto-resistance. 2. The magnetism detecting device according to claim 1, wherein an element is used to change a potential at a connection point between the second resistor and the third resistor by receiving magnetism.
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