JP3384088B2 - 抵抗体差動素子の増幅回路 - Google Patents
抵抗体差動素子の増幅回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばビデオカメラ
のアイリス検出のためのホール素子の検出出力を取り出
すのに用いられる抵抗体差動素子の増幅回路に関するも
ので、特に低電圧化が可能な抵抗体差動素子の増幅回路
に係わる。
のアイリス検出のためのホール素子の検出出力を取り出
すのに用いられる抵抗体差動素子の増幅回路に関するも
ので、特に低電圧化が可能な抵抗体差動素子の増幅回路
に係わる。
【０００２】
【従来の技術】ホール素子は、外部磁界の磁束密度に応
じたホール電圧を発生する磁気センサである。このよう
なホール素子は、ビデオカメラのアイリスを開閉させる
モータに取り付けられ、アイリスの開度を検出するのに
利用されている。
じたホール電圧を発生する磁気センサである。このよう
なホール素子は、ビデオカメラのアイリスを開閉させる
モータに取り付けられ、アイリスの開度を検出するのに
利用されている。
【０００３】すなわち、アイリスを開閉させるモータを
回転させると、ロータの着磁が変化し、モータに取り付
けられたホール素子に与えられる外部磁界が変化する。
これにより、ホール素子からのホール検出電圧が変化す
る。アイリス開度を検出する場合には、ホール検出電圧
が規格化され、ホール検出電圧とアイリスの開度とが対
応するようにされる。この規格化されたホール検出電圧
を読み取ることで、アイリスの開度が直接的に求められ
る。
回転させると、ロータの着磁が変化し、モータに取り付
けられたホール素子に与えられる外部磁界が変化する。
これにより、ホール素子からのホール検出電圧が変化す
る。アイリス開度を検出する場合には、ホール検出電圧
が規格化され、ホール検出電圧とアイリスの開度とが対
応するようにされる。この規格化されたホール検出電圧
を読み取ることで、アイリスの開度が直接的に求められ
る。
【０００４】図４は、このようなホール素子の検出信号
を増幅し、ゲインオフセットを調整して、検出信号を規
格化する従来のホールアンプの一例である。図４におい
て、５１は４端子ホール素子である。４端子ホール素子
５１からは、バイアス（＋）端子５１Ａ、バイアス
（−）端子５１Ｂ、ホール（＋）端子５１Ｃ、ホール
（−）端子５１Ｄが配設される。
を増幅し、ゲインオフセットを調整して、検出信号を規
格化する従来のホールアンプの一例である。図４におい
て、５１は４端子ホール素子である。４端子ホール素子
５１からは、バイアス（＋）端子５１Ａ、バイアス
（−）端子５１Ｂ、ホール（＋）端子５１Ｃ、ホール
（−）端子５１Ｄが配設される。
【０００５】５２は、バイアス端子５１Ａ及び５１Ｂ間
の最大印加電圧の中点を設定するための基準電圧源であ
る。基準電圧源５２が演算増幅器５３の非反転入力端に
接続されると共に、抵抗５４を介して、演算増幅器５５
の非反転入力端に接続される。演算増幅器５３の出力端
が４端子ホール素子５１のバイアス（＋）端子５１Ａに
接続される。演算増幅器５３の反転入力端とその出力端
との間に、コンデンサ５６が接続される。また、演算増
幅器５３の反転入力端が抵抗５７を介して４端子ホール
素子５１のホール（−）端子５１Ｄに接続される。
の最大印加電圧の中点を設定するための基準電圧源であ
る。基準電圧源５２が演算増幅器５３の非反転入力端に
接続されると共に、抵抗５４を介して、演算増幅器５５
の非反転入力端に接続される。演算増幅器５３の出力端
が４端子ホール素子５１のバイアス（＋）端子５１Ａに
接続される。演算増幅器５３の反転入力端とその出力端
との間に、コンデンサ５６が接続される。また、演算増
幅器５３の反転入力端が抵抗５７を介して４端子ホール
素子５１のホール（−）端子５１Ｄに接続される。
【０００６】５８は、電流源の電流値を設定するための
可変電圧源である。可変電圧源５８は、演算増幅器５９
の非反転入力端に接続される。演算増幅器５９の出力端
が電流源として動作するトランジスタ６０のベースに接
続される。演算増幅器５９の反転入力端がトランジスタ
６０のエミッタに接続される。また、トランジスタ６０
のエミッタが抵抗６１を介して接地される。トランジス
タ６０のコレクタが４端子ホール素子５１のバイアス
（−）端子５１Ｂに接続される。
可変電圧源である。可変電圧源５８は、演算増幅器５９
の非反転入力端に接続される。演算増幅器５９の出力端
が電流源として動作するトランジスタ６０のベースに接
続される。演算増幅器５９の反転入力端がトランジスタ
６０のエミッタに接続される。また、トランジスタ６０
のエミッタが抵抗６１を介して接地される。トランジス
タ６０のコレクタが４端子ホール素子５１のバイアス
（−）端子５１Ｂに接続される。
【０００７】４端子ホール素子５１のホール（＋）端子
５１Ｃが演算増幅器５５の非反転入力端に接続される。
演算増幅器５５の反転出力端とその出力端との間に、抵
抗６２が接続される。これと共に、演算増幅器５５の反
転入力端は、抵抗６３を介して、可変電圧源６４に接続
される。演算増幅器６２の出力端から、出力端子６５が
導出される。
５１Ｃが演算増幅器５５の非反転入力端に接続される。
演算増幅器５５の反転出力端とその出力端との間に、抵
抗６２が接続される。これと共に、演算増幅器５５の反
転入力端は、抵抗６３を介して、可変電圧源６４に接続
される。演算増幅器６２の出力端から、出力端子６５が
導出される。
【０００８】この従来のホールアンプの動作を、図５に
示す波形図を参照しながら説明する。図５Ａ及び図５Ｂ
において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。Ｅa2
及びＥb2は、夫々、ホール素子５１のバイアス（＋）端
子５１Ａ及びバイアス（−）端子５１Ｂに与えられるバ
イアス電圧を示し、Ｅc2及びＥd2は、夫々、ホール
（＋）端子５１Ｃ及びホール（−）端子５１Ｄの出力を
示す。Ｈout2は、出力端子６５からの出力を示す。
示す波形図を参照しながら説明する。図５Ａ及び図５Ｂ
において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。Ｅa2
及びＥb2は、夫々、ホール素子５１のバイアス（＋）端
子５１Ａ及びバイアス（−）端子５１Ｂに与えられるバ
イアス電圧を示し、Ｅc2及びＥd2は、夫々、ホール
（＋）端子５１Ｃ及びホール（−）端子５１Ｄの出力を
示す。Ｈout2は、出力端子６５からの出力を示す。
【０００９】ホール素子５１のバイアス（＋）端子５１
Ａには、演算増幅器５３の出力が供給される。一方、ホ
ール素子５１のバイアス（−）端子５１Ｂは、電流源と
して動作しているトランジスタ６０のコレクタに接続さ
れている。このトランジスタ６０に流れる電流は、可変
電圧源５８の電圧により設定される。
Ａには、演算増幅器５３の出力が供給される。一方、ホ
ール素子５１のバイアス（−）端子５１Ｂは、電流源と
して動作しているトランジスタ６０のコレクタに接続さ
れている。このトランジスタ６０に流れる電流は、可変
電圧源５８の電圧により設定される。
【００１０】演算増幅器５３の出力がホール素子５１の
バイアス（＋）端子５１Ａに供給され、トランジスタ６
０からなる電流源に電流が流される。外部磁界が変化す
ると、外部磁界の変化に応じて、ホール素子５１のホー
ル（＋）端子５１Ｃ及びホール（−）端子５１Ｄから、
検出信号が発生される。この時、フィードバッククラン
プがかかり、ホール素子５１の一方のホール（−）端子
５１Ｄの電圧Ｅd2は、図５Ａに示すように、基準電圧源
５２のレベルにクランプされる。基準電圧源５２の基準
電圧は、バイアス（＋）端子５１Ａとバイアス（−）端
子５１Ｂとの間の最大印加電圧の中点に設定される。
バイアス（＋）端子５１Ａに供給され、トランジスタ６
０からなる電流源に電流が流される。外部磁界が変化す
ると、外部磁界の変化に応じて、ホール素子５１のホー
ル（＋）端子５１Ｃ及びホール（−）端子５１Ｄから、
検出信号が発生される。この時、フィードバッククラン
プがかかり、ホール素子５１の一方のホール（−）端子
５１Ｄの電圧Ｅd2は、図５Ａに示すように、基準電圧源
５２のレベルにクランプされる。基準電圧源５２の基準
電圧は、バイアス（＋）端子５１Ａとバイアス（−）端
子５１Ｂとの間の最大印加電圧の中点に設定される。
【００１１】外部磁界に応じて、ホール素子５１のホー
ル（＋）端子５１Ｃ及びホール（−）端子５１Ｄから検
出信号が発生されるが、ホール素子５１のホール（−）
端子５１Ｄの電圧Ｅd2は、基準電圧のレベルにクランプ
されているので、ホール（＋）端子５１Ｃの出力Ｅ
c2は、図５Ａに示すように、電源電圧変動などによるノ
イズ成分はキャンセルされ、信号成分が２倍になるよう
な信号となる。
ル（＋）端子５１Ｃ及びホール（−）端子５１Ｄから検
出信号が発生されるが、ホール素子５１のホール（−）
端子５１Ｄの電圧Ｅd2は、基準電圧のレベルにクランプ
されているので、ホール（＋）端子５１Ｃの出力Ｅ
c2は、図５Ａに示すように、電源電圧変動などによるノ
イズ成分はキャンセルされ、信号成分が２倍になるよう
な信号となる。
【００１２】ホール（＋）端子５１Ｃの出力は、演算増
幅器５５で増幅され、直流分加算用の可変電圧源６４に
よって直流電圧が加算される。これにより、図５Ｂに示
すような、規格化された位置検出信号Ｈout2が得られ
る。規格化された位置検出信号Ｈout2は、例えば、カメ
ラのアイリス制御において、オープン端点で１Ｖ、クロ
ーズ端点で３．５Ｖとなる。
幅器５５で増幅され、直流分加算用の可変電圧源６４に
よって直流電圧が加算される。これにより、図５Ｂに示
すような、規格化された位置検出信号Ｈout2が得られ
る。規格化された位置検出信号Ｈout2は、例えば、カメ
ラのアイリス制御において、オープン端点で１Ｖ、クロ
ーズ端点で３．５Ｖとなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ビデ
オカメラの小型、軽量化が進み、これに伴い、ビデオカ
メラの電源電圧の低電圧化が要望されている。例えば、
従来のビデカメラでは、電源電圧ＶCCが５Ｖとされてい
る。この電源電圧ＶCCを、３Ｖにすることが要望されて
いる。しかしながら、上述の従来の増幅回路では、この
ような低電圧化が困難である。
オカメラの小型、軽量化が進み、これに伴い、ビデオカ
メラの電源電圧の低電圧化が要望されている。例えば、
従来のビデカメラでは、電源電圧ＶCCが５Ｖとされてい
る。この電源電圧ＶCCを、３Ｖにすることが要望されて
いる。しかしながら、上述の従来の増幅回路では、この
ような低電圧化が困難である。
【００１４】つまり、ホール素子５１の検出信号（差動
信号）をＶhall、バイアス（＋）端子５１Ａとバイアス
（−）端子５１Ｂとの間の印加電圧をＶbias、出力され
る規格化された位置検出信号をＶHoutとし、ホール素子
５１の比例定数をＫ1 、演算増幅器５５による検出信号
のアンプゲインをＫ2 とすると、次式が成り立つ。 Ｖhall＝Ｋ1 ×Ｖbias …（１） ＶHout＝Ｋ2 ×Ｖhall …（２）
信号）をＶhall、バイアス（＋）端子５１Ａとバイアス
（−）端子５１Ｂとの間の印加電圧をＶbias、出力され
る規格化された位置検出信号をＶHoutとし、ホール素子
５１の比例定数をＫ1 、演算増幅器５５による検出信号
のアンプゲインをＫ2 とすると、次式が成り立つ。 Ｖhall＝Ｋ1 ×Ｖbias …（１） ＶHout＝Ｋ2 ×Ｖhall …（２）
【００１５】電源電圧Ｖccが５Ｖの場合と、３Ｖの場合
とで、動作の比較を行う。汎用の演算増幅器は、演算増
幅器の出力電圧の最大値は、電源電圧ＶCCより１．５Ｖ
程度低い電圧で飽和する。したがって、演算増幅器５５
からの規格化された位置検出信号ＶHoutは、電源電圧Ｖ
CCが５Ｖのときには ＶHout＝５Ｖ−１．５Ｖ＝３．５ＶP-P となり、電源電圧ＶCCが３Ｖのときには、 ＶHout＝３Ｖ−１．５Ｖ＝１．５ＶP-P となる。
とで、動作の比較を行う。汎用の演算増幅器は、演算増
幅器の出力電圧の最大値は、電源電圧ＶCCより１．５Ｖ
程度低い電圧で飽和する。したがって、演算増幅器５５
からの規格化された位置検出信号ＶHoutは、電源電圧Ｖ
CCが５Ｖのときには ＶHout＝５Ｖ−１．５Ｖ＝３．５ＶP-P となり、電源電圧ＶCCが３Ｖのときには、 ＶHout＝３Ｖ−１．５Ｖ＝１．５ＶP-P となる。
【００１６】（２）式より、ホール素子５１の検出信号
Ｖhallは、 Ｖhall＝ＶHout／Ｋ2 である。よって、演算増幅器５５による検出信号のアン
プゲインをＫ2 を例えば３０とすると、ホール素子５１
の検出信号Ｖhallは、電源電圧Ｖccが５Ｖのときには、 Ｖhall＝３．５Ｖ／３０＝１１６．７ｍＶP-P 必要であり、電源電圧Ｖccが３Ｖのときには、 Ｖhall＝１．５Ｖ／３０＝５０ｍＶP-P 必要である。
Ｖhallは、 Ｖhall＝ＶHout／Ｋ2 である。よって、演算増幅器５５による検出信号のアン
プゲインをＫ2 を例えば３０とすると、ホール素子５１
の検出信号Ｖhallは、電源電圧Ｖccが５Ｖのときには、 Ｖhall＝３．５Ｖ／３０＝１１６．７ｍＶP-P 必要であり、電源電圧Ｖccが３Ｖのときには、 Ｖhall＝１．５Ｖ／３０＝５０ｍＶP-P 必要である。
【００１７】また、バイアス電圧Ｖbiasの最大値は、電
源電圧が５Ｖのときには、トランジスタ６０及び抵抗６
１による電圧降下分を例えば０．５Ｖとすると、 ５Ｖ−１．５Ｖ−０．５Ｖ＝３Ｖ となり、電源電圧が３Ｖのときには、 ３Ｖ−１．５Ｖ−０．５Ｖ＝１Ｖ となる。
源電圧が５Ｖのときには、トランジスタ６０及び抵抗６
１による電圧降下分を例えば０．５Ｖとすると、 ５Ｖ−１．５Ｖ−０．５Ｖ＝３Ｖ となり、電源電圧が３Ｖのときには、 ３Ｖ−１．５Ｖ−０．５Ｖ＝１Ｖ となる。
【００１８】ホール素子の感度にばらつきがあり、ホー
ル素子の感度が低いときには、バイアス電圧Ｖbiasを上
げて、必要なゲインが得られるようにする。電源電圧Ｖ
ccが５Ｖのときには、最低感度のときのホール素子のゲ
インをＫ1minとすると、感度を補うために、Ｖbias＝３
Ｖの最大電圧をかけるので、感度が低いときのゲインＫ
1minは、次式のようになる。 Ｋ1min＝１１６．７ｍＶp-p ／３Ｖ＝０．０３８９ …（３）
ル素子の感度が低いときには、バイアス電圧Ｖbiasを上
げて、必要なゲインが得られるようにする。電源電圧Ｖ
ccが５Ｖのときには、最低感度のときのホール素子のゲ
インをＫ1minとすると、感度を補うために、Ｖbias＝３
Ｖの最大電圧をかけるので、感度が低いときのゲインＫ
1minは、次式のようになる。 Ｋ1min＝１１６．７ｍＶp-p ／３Ｖ＝０．０３８９ …（３）
【００１９】次に、電源電圧が３Ｖのときには、最低感
度のホール素子に対して、以下のバイアス電圧Ｖbiasが
必要になる。 Ｖbias＝５０ｍＶ／０．０３８９＝１．２８５Ｖ
度のホール素子に対して、以下のバイアス電圧Ｖbiasが
必要になる。 Ｖbias＝５０ｍＶ／０．０３８９＝１．２８５Ｖ
【００２０】しかしながら、電源電圧Ｖccが３Ｖのとき
には、バイアス電圧Ｖbiasの最大電圧は１Ｖであるの
で、（４）式を満足させることはできない。電源電圧Ｖ
ccが３Ｖのときには、アンプゲインをＫ2 を大きくする
ことが考えられるが、アンプゲインＫ2 を大きくする
と、回路動作の不安定さが助長される。
には、バイアス電圧Ｖbiasの最大電圧は１Ｖであるの
で、（４）式を満足させることはできない。電源電圧Ｖ
ccが３Ｖのときには、アンプゲインをＫ2 を大きくする
ことが考えられるが、アンプゲインＫ2 を大きくする
と、回路動作の不安定さが助長される。
【００２１】そこで、演算増幅器として、低電圧で動作
可能な構成のものを用いることが考えられる。低電圧で
動作可能な演算増幅器は、出力の飽和が低く、電源電圧
近くまで出力を振幅させることができる。このような低
電圧型で動作可能な演算増幅器を用いれば、上述の問題
は解決される。
可能な構成のものを用いることが考えられる。低電圧で
動作可能な演算増幅器は、出力の飽和が低く、電源電圧
近くまで出力を振幅させることができる。このような低
電圧型で動作可能な演算増幅器を用いれば、上述の問題
は解決される。
【００２２】ところが、低電圧型で動作可能な演算増幅
器は、入力の範囲が制限されている。例えば、電源電圧
Ｖccを２Ｖとした場合には、その入力の範囲は、０．８
Ｖから１．２Ｖに制限される。上述の従来のホールアン
プでは、演算増幅器５５、５９にその範囲を超えた入力
が与えられる可能性があり、演算増幅器として低電圧で
動作可能なものを用いることは困難である。
器は、入力の範囲が制限されている。例えば、電源電圧
Ｖccを２Ｖとした場合には、その入力の範囲は、０．８
Ｖから１．２Ｖに制限される。上述の従来のホールアン
プでは、演算増幅器５５、５９にその範囲を超えた入力
が与えられる可能性があり、演算増幅器として低電圧で
動作可能なものを用いることは困難である。
【００２３】したがって、この発明の目的は、電源電圧
を低くした場合でも動作可能な抵抗体差動素子の演算回
路を提供することにある。
を低くした場合でも動作可能な抵抗体差動素子の演算回
路を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】この発明は、基準電圧を
発生させる基準電圧発生回路と、基準電圧より所定電圧
だけ高い第１の可変電圧を発生する第１の可変電圧発生
回路と、基準電圧より所定電圧だけ低い第２の可変電圧
を発生する第２の可変電圧発生回路と、第１のバイアス
端子と、第２のバイアス端子と、第１の出力端子と、第
２の出力端子とを有し、第１の可変電圧を第１のバイア
ス端子に印加し、第２の可変電圧を第２のバイアス端子
に印加し、第１及び第２の出力端子から差動検出信号を
出力する４端子の抵抗差動検出素子と、４端子の抵抗差
動検出素子の第１及び第２の出力端子からの差動検出信
号を入力し、差動検出信号を引算して増幅する減算型増
幅回路と、減算型増幅回路の出力に第３の可変電圧を加
算して直流分を増減する直流分加算回路からなる抵抗型
差動検出素子の増幅回路である。
発生させる基準電圧発生回路と、基準電圧より所定電圧
だけ高い第１の可変電圧を発生する第１の可変電圧発生
回路と、基準電圧より所定電圧だけ低い第２の可変電圧
を発生する第２の可変電圧発生回路と、第１のバイアス
端子と、第２のバイアス端子と、第１の出力端子と、第
２の出力端子とを有し、第１の可変電圧を第１のバイア
ス端子に印加し、第２の可変電圧を第２のバイアス端子
に印加し、第１及び第２の出力端子から差動検出信号を
出力する４端子の抵抗差動検出素子と、４端子の抵抗差
動検出素子の第１及び第２の出力端子からの差動検出信
号を入力し、差動検出信号を引算して増幅する減算型増
幅回路と、減算型増幅回路の出力に第３の可変電圧を加
算して直流分を増減する直流分加算回路からなる抵抗型
差動検出素子の増幅回路である。
【００２５】
【作用】４端子のホール素子のバイアス（＋）と、バイ
アス（−）端子に、基準電圧よりΔＶだけ高い電圧と、
ΔＶだけ低い電圧を与える。このΔＶを変化させること
で、ゲインを設定する。４端子ホール素子の差動出力を
減算して、出力を取り出す。このようにすると、演算増
幅器の入力が略一定になるので、演算増幅器として、飽
和の低い、低電圧動作可能なものを用いることができ
る。
アス（−）端子に、基準電圧よりΔＶだけ高い電圧と、
ΔＶだけ低い電圧を与える。このΔＶを変化させること
で、ゲインを設定する。４端子ホール素子の差動出力を
減算して、出力を取り出す。このようにすると、演算増
幅器の入力が略一定になるので、演算増幅器として、飽
和の低い、低電圧動作可能なものを用いることができ
る。
【００２６】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、この発明の一実施例を示すも
のである。図１において、１は４端子ホール素子であ
る。４端子ホール素子１からは、バイアス（＋）端子１
Ａ、バイアス（−）端子１Ｂ、ホール（＋）端子１Ｃ、
ホール（−）端子１Ｄが配設される。
照して説明する。図１は、この発明の一実施例を示すも
のである。図１において、１は４端子ホール素子であ
る。４端子ホール素子１からは、バイアス（＋）端子１
Ａ、バイアス（−）端子１Ｂ、ホール（＋）端子１Ｃ、
ホール（−）端子１Ｄが配設される。
【００２７】２は、バイアスに加えられる電圧ΔＶを設
定するための可変電圧源である。可変電圧源２は、抵抗
３を介して、演算増幅器４の反転入力端に接続される。
演算増幅器４の反転入力端とその出力端との間に抵抗５
が接続される。演算増幅器４の出力端がホール素子１の
バイアス（＋）端子１Ａに接続される。
定するための可変電圧源である。可変電圧源２は、抵抗
３を介して、演算増幅器４の反転入力端に接続される。
演算増幅器４の反転入力端とその出力端との間に抵抗５
が接続される。演算増幅器４の出力端がホール素子１の
バイアス（＋）端子１Ａに接続される。
【００２８】６は、中心となる基準電圧Ｖref を設定す
るための基準電圧源である。基準電圧源６は、演算増幅
器７の非反転入力端に接続されると共に、演算増幅器４
の非反転入力端に接続される。演算増幅器７の反転入力
端とその出力端との間に、抵抗８が接続される。これと
共に、演算増幅器７の反転入力端は、抵抗９を介して、
演算増幅器４の出力端に接続される。
るための基準電圧源である。基準電圧源６は、演算増幅
器７の非反転入力端に接続されると共に、演算増幅器４
の非反転入力端に接続される。演算増幅器７の反転入力
端とその出力端との間に、抵抗８が接続される。これと
共に、演算増幅器７の反転入力端は、抵抗９を介して、
演算増幅器４の出力端に接続される。
【００２９】ホール素子１のホール（＋）端子１Ｃは、
演算増幅器１０の非反転入力端に接続される。演算増幅
器１０の反転入力端とその出力端とが接続される。演算
増幅器１０の出力端は、抵抗１２を介して、演算増幅器
１４の非反転入力端に接続される。演算増幅器１４の非
反転入力端と、基準電圧源６との間に、抵抗１５が接続
される。
演算増幅器１０の非反転入力端に接続される。演算増幅
器１０の反転入力端とその出力端とが接続される。演算
増幅器１０の出力端は、抵抗１２を介して、演算増幅器
１４の非反転入力端に接続される。演算増幅器１４の非
反転入力端と、基準電圧源６との間に、抵抗１５が接続
される。
【００３０】ホール素子１のホール（−）端子１Ｄは、
演算増幅器１１の非反転入力端に接続される。演算増幅
器１１の反転入力端とその出力端とが接続される。演算
増幅器１１の出力端は、抵抗１３を介して、演算増幅器
１４の反転入力端に接続される。演算増幅器１４の反転
入力端とその出力端との間に、抵抗１６が接続される。
これと共に、演算増幅器１４の反転入力端は、抵抗１７
を介して、直流加算分を設定するための可変電圧源１８
に接続される。演算増幅器１４は減算アンプを構成して
おり、差動のホール電圧を減算する。このように差動の
ホール電圧を減算することで、信号成分は２倍となる。
演算増幅器１４の出力端から、出力端子１９が導出され
る。
演算増幅器１１の非反転入力端に接続される。演算増幅
器１１の反転入力端とその出力端とが接続される。演算
増幅器１１の出力端は、抵抗１３を介して、演算増幅器
１４の反転入力端に接続される。演算増幅器１４の反転
入力端とその出力端との間に、抵抗１６が接続される。
これと共に、演算増幅器１４の反転入力端は、抵抗１７
を介して、直流加算分を設定するための可変電圧源１８
に接続される。演算増幅器１４は減算アンプを構成して
おり、差動のホール電圧を減算する。このように差動の
ホール電圧を減算することで、信号成分は２倍となる。
演算増幅器１４の出力端から、出力端子１９が導出され
る。
【００３１】このホールアンプの動作を、図２Ａ及び図
２Ｂに示す波形図を参照しながら説明する。図２Ａ及び
図２Ｂにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示
す。Ｖref は、基準電圧源６により設定された基準電圧
で、この基準電圧Ｖref は、電源電圧ＶCCの１／２（Ｖ
CC／２）とされる。Ｅa1及びＥb1は、夫々、ホール素子
１のバイアス（＋）端子１Ａ及びバイアス（−）端子１
Ｂに与えられる電圧である。Ｅc1及びＥd1は、夫々、ホ
ール素子１のホール（＋）端子１Ｃ及びホール（−）端
子１Ｄの出力である。
２Ｂに示す波形図を参照しながら説明する。図２Ａ及び
図２Ｂにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示
す。Ｖref は、基準電圧源６により設定された基準電圧
で、この基準電圧Ｖref は、電源電圧ＶCCの１／２（Ｖ
CC／２）とされる。Ｅa1及びＥb1は、夫々、ホール素子
１のバイアス（＋）端子１Ａ及びバイアス（−）端子１
Ｂに与えられる電圧である。Ｅc1及びＥd1は、夫々、ホ
ール素子１のホール（＋）端子１Ｃ及びホール（−）端
子１Ｄの出力である。
【００３２】可変電圧源２からの電圧は、演算増幅器４
で反転増幅され、ホール素子１のバイアス（＋）端子１
Ａに与えられる。そして、演算増幅器４の出力は、演算
増幅器７で反転増幅され、ホール素子１のバイアス
（−）端子１Ｂに与えられる。ここで、演算増幅器４側
に設けられている抵抗３及び５と、演算増幅器７側に設
けられている抵抗８及び９を、全て同一の抵抗値に設定
すると、図２Ａに示すように、ホール素子１には、（Ｖ
ref ＋ΔＶ）及び（Ｖref −ΔＶ）の電圧Ｅa1及びＥb1
が与えられる。すなわち、ホール素子１に対するバイア
ス電圧Ｖbiasは、２ΔＶとなる。
で反転増幅され、ホール素子１のバイアス（＋）端子１
Ａに与えられる。そして、演算増幅器４の出力は、演算
増幅器７で反転増幅され、ホール素子１のバイアス
（−）端子１Ｂに与えられる。ここで、演算増幅器４側
に設けられている抵抗３及び５と、演算増幅器７側に設
けられている抵抗８及び９を、全て同一の抵抗値に設定
すると、図２Ａに示すように、ホール素子１には、（Ｖ
ref ＋ΔＶ）及び（Ｖref −ΔＶ）の電圧Ｅa1及びＥb1
が与えられる。すなわち、ホール素子１に対するバイア
ス電圧Ｖbiasは、２ΔＶとなる。
【００３３】図２Ａに示すように、ホール素子１のホー
ル（＋）端子１Ｃ及びホール（−）端子１Ｄからは、ホ
ール検出信号Ｅc1及びＥd1が差動で出力される。このホ
ール検出信号Ｅc1及びＥd1の直流動作点は、基準電圧Ｖ
ref の近傍である。このホール検出信号は、外部磁界の
変化に応じて、変化する。ホール検出信号は、バイアス
電圧Ｖbiasに比例するので、可変電圧源２により設定さ
れる電圧ΔＶを変化させることで、ゲインを制御するこ
とができる。
ル（＋）端子１Ｃ及びホール（−）端子１Ｄからは、ホ
ール検出信号Ｅc1及びＥd1が差動で出力される。このホ
ール検出信号Ｅc1及びＥd1の直流動作点は、基準電圧Ｖ
ref の近傍である。このホール検出信号は、外部磁界の
変化に応じて、変化する。ホール検出信号は、バイアス
電圧Ｖbiasに比例するので、可変電圧源２により設定さ
れる電圧ΔＶを変化させることで、ゲインを制御するこ
とができる。
【００３４】ホール（＋）端子１Ｃからの出力Ｅc1は、
電圧フォロワの演算増幅器１０を介して出力される。ホ
ール（−）端子１Ｄからの出力Ｅd1は、電圧フォロワの
演算増幅器１１を介して出力される。この演算増幅器１
０及び１１の出力は、演算増幅器１４に供給される。
電圧フォロワの演算増幅器１０を介して出力される。ホ
ール（−）端子１Ｄからの出力Ｅd1は、電圧フォロワの
演算増幅器１１を介して出力される。この演算増幅器１
０及び１１の出力は、演算増幅器１４に供給される。
【００３５】演算増幅器１４は、減算アンプを構成して
いる。演算増幅器１０及び１１を介して出力されるホー
ル検出信号Ｅc1及びＥd1は差動信号であるから、演算増
幅器１４で減算することで、信号成分は加算されて２倍
になる。一方、ホール検出信号中に含まれている電源電
圧の変動等によるノイズ成分は、演算増幅器１４で減算
することでキャンセルされ、出力に現れなくなる。
いる。演算増幅器１０及び１１を介して出力されるホー
ル検出信号Ｅc1及びＥd1は差動信号であるから、演算増
幅器１４で減算することで、信号成分は加算されて２倍
になる。一方、ホール検出信号中に含まれている電源電
圧の変動等によるノイズ成分は、演算増幅器１４で減算
することでキャンセルされ、出力に現れなくなる。
【００３６】演算増幅器１４の反転入力端には、可変電
圧源１８からの電圧が与えられる。この電圧により、直
流分が加算され、規格化された出力が得られる。演算増
幅器１４の出力から、図２Ｂに示すように、規格化され
た検出出力Ｈout1が得られる。
圧源１８からの電圧が与えられる。この電圧により、直
流分が加算され、規格化された出力が得られる。演算増
幅器１４の出力から、図２Ｂに示すように、規格化され
た検出出力Ｈout1が得られる。
【００３７】ホールアンプの低電圧化を図るためには、
演算増幅器４、７、１０、１１、１４として、低電圧で
動作可能な出力飽和の低いものを用いる必要がある。こ
のような低電圧動作可能な演算増幅器は、出力振幅は電
源電圧近くまでとれるが、入力電圧範囲が狭い。例えば
電源電圧ＶCCを２Ｖとした場合、入力電圧範囲は、０．
８Ｖから１．２Ｖ程度である。したがって、演算増幅器
４、７、１０、１１、１４として低電圧で動作可能なも
のを用いるためには、その入力電圧範囲を０．８Ｖから
１．２Ｖ程度に抑えられなければならない。
演算増幅器４、７、１０、１１、１４として、低電圧で
動作可能な出力飽和の低いものを用いる必要がある。こ
のような低電圧動作可能な演算増幅器は、出力振幅は電
源電圧近くまでとれるが、入力電圧範囲が狭い。例えば
電源電圧ＶCCを２Ｖとした場合、入力電圧範囲は、０．
８Ｖから１．２Ｖ程度である。したがって、演算増幅器
４、７、１０、１１、１４として低電圧で動作可能なも
のを用いるためには、その入力電圧範囲を０．８Ｖから
１．２Ｖ程度に抑えられなければならない。
【００３８】基準電圧源６の基準電圧Ｖref を１Ｖと
し、可変電圧源２の電圧を０．２Ｖとする。この時、演
算増幅器４及び７の非反転入力端は、基準電圧源６に接
続されているので、１Ｖである。そして、演算増幅器４
及び７の反転入力端は、イマジナリーショートにより、
その非反転入力端の電圧と等しい電圧の１Ｖに保たれ
る。したがって、演算増幅器４及び７の入力電圧は０．
８Ｖから１．２Ｖの範囲に収められ、演算増幅器４及び
７として低電圧で動作可能なものを用いることは可能で
ある。
し、可変電圧源２の電圧を０．２Ｖとする。この時、演
算増幅器４及び７の非反転入力端は、基準電圧源６に接
続されているので、１Ｖである。そして、演算増幅器４
及び７の反転入力端は、イマジナリーショートにより、
その非反転入力端の電圧と等しい電圧の１Ｖに保たれ
る。したがって、演算増幅器４及び７の入力電圧は０．
８Ｖから１．２Ｖの範囲に収められ、演算増幅器４及び
７として低電圧で動作可能なものを用いることは可能で
ある。
【００３９】演算増幅器１０及び１１には、ホール
（＋）端子１Ｃからの出力及びホール（−）端子１Ｄか
らの出力が供給される。ホール（＋）端子１Ｃからの出
力及びホール（−）端子１Ｄからの出力は、ホール素子
の特性から、その直流動作点が基準電圧Ｖref （１Ｖ）
の近傍であり、振幅は非常に小さい。このため、演算増
幅器１０及び１１の入力電圧は０．８Ｖから１．２Ｖの
範囲に収められ、演算増幅器１０及び１１として低電圧
で動作可能なものを用いるは可能である。
（＋）端子１Ｃからの出力及びホール（−）端子１Ｄか
らの出力が供給される。ホール（＋）端子１Ｃからの出
力及びホール（−）端子１Ｄからの出力は、ホール素子
の特性から、その直流動作点が基準電圧Ｖref （１Ｖ）
の近傍であり、振幅は非常に小さい。このため、演算増
幅器１０及び１１の入力電圧は０．８Ｖから１．２Ｖの
範囲に収められ、演算増幅器１０及び１１として低電圧
で動作可能なものを用いるは可能である。
【００４０】演算増幅器１４の非反転入力端には、抵抗
１２と抵抗１５の接続点の電圧が与えられる。この抵抗
１２と抵抗１５の接続点は、１Ｖより僅かに上下するよ
うに設定できる。演算増幅器１４の反転入力端は、イマ
ジナリーショートにより、その非反転入力端と等しい電
圧となる。このため、演算増幅器１４の入力電圧は０．
８Ｖから１．２Ｖの範囲に収められ、演算増幅器１４と
して低電圧で動作可能なものを用いることは可能であ
る。
１２と抵抗１５の接続点の電圧が与えられる。この抵抗
１２と抵抗１５の接続点は、１Ｖより僅かに上下するよ
うに設定できる。演算増幅器１４の反転入力端は、イマ
ジナリーショートにより、その非反転入力端と等しい電
圧となる。このため、演算増幅器１４の入力電圧は０．
８Ｖから１．２Ｖの範囲に収められ、演算増幅器１４と
して低電圧で動作可能なものを用いることは可能であ
る。
【００４１】このように、この発明の一実施例では、演
算増幅器４、７、１０、１４として低電圧動作可能なも
のを用いることができる。このため、電源電圧Ｖccを例
えば３Ｖ以下にすることができる。
算増幅器４、７、１０、１４として低電圧動作可能なも
のを用いることができる。このため、電源電圧Ｖccを例
えば３Ｖ以下にすることができる。
【００４２】図３は、ビデオカメラの一例である。この
発明は、例えば、ビデオカメラのアイリス開度を検出す
るためのホールアンプ３２に利用できる。
発明は、例えば、ビデオカメラのアイリス開度を検出す
るためのホールアンプ３２に利用できる。
【００４３】図３において、レンズ２１を介された被写
体像光は、アイリス２２を介して、ＣＣＤ撮像素子２３
の受光面に結像される。ＣＣＤ撮像素子２３で、受光面
に結像された光が電気信号に光電変換される。ＣＣＤ撮
像素子２３の出力がプリアンプ（図示せず）、サンプル
ーホルド回路２４を介して、カメラ信号処理回路２５に
供給される。カメラ信号処理回路２５で、ガンマ補正、
アパーチャ補正等のカメラ信号処理が行われる。
体像光は、アイリス２２を介して、ＣＣＤ撮像素子２３
の受光面に結像される。ＣＣＤ撮像素子２３で、受光面
に結像された光が電気信号に光電変換される。ＣＣＤ撮
像素子２３の出力がプリアンプ（図示せず）、サンプル
ーホルド回路２４を介して、カメラ信号処理回路２５に
供給される。カメラ信号処理回路２５で、ガンマ補正、
アパーチャ補正等のカメラ信号処理が行われる。
【００４４】カメラ信号処理回路２５の出力が光学検出
回路２６に供給される。光学検出回路２６により、撮像
信号の輝度レベルが検出される。この光学検出回路２６
の出力がコントローラ２７に供給される。コントローラ
２７で、輝度信号のレベルに応じた目標値が設定され
る。この目標値が比較回路２８に供給される。比較回路
２８の出力がモータドライバ２９に供給される。
回路２６に供給される。光学検出回路２６により、撮像
信号の輝度レベルが検出される。この光学検出回路２６
の出力がコントローラ２７に供給される。コントローラ
２７で、輝度信号のレベルに応じた目標値が設定され
る。この目標値が比較回路２８に供給される。比較回路
２８の出力がモータドライバ２９に供給される。
【００４５】アイリス２２は、アイリスモータ３０によ
り開閉される。アイリスモータ３０には、モータドライ
バ２９の出力により駆動される。アイリスモータ３０に
は、ホール素子３１が取り付けられる。ホール素子３１
には、ホールアンプ３２からバイアスが与えられる。
り開閉される。アイリスモータ３０には、モータドライ
バ２９の出力により駆動される。アイリスモータ３０に
は、ホール素子３１が取り付けられる。ホール素子３１
には、ホールアンプ３２からバイアスが与えられる。
【００４６】アイリスモータ３０が回転されると、ロー
タの着磁が変化し、アイリスモータ３０に取り付けられ
たホール素子３１に与えられる外部磁界が変化する。こ
れにより、ホール素子３１からのホール電圧が変化す
る。ホール素子３１の出力は、ホールアンプ３２に供給
される。ホールアンプ３２で、検出されたホール電圧が
規格化される。このように検出されるたホール電圧を規
格化することで、ホールアンプ１２の出力からアイリス
２の開度を直接検出できる。この規格化されたホール電
圧が比較回路２８に供給される。
タの着磁が変化し、アイリスモータ３０に取り付けられ
たホール素子３１に与えられる外部磁界が変化する。こ
れにより、ホール素子３１からのホール電圧が変化す
る。ホール素子３１の出力は、ホールアンプ３２に供給
される。ホールアンプ３２で、検出されたホール電圧が
規格化される。このように検出されるたホール電圧を規
格化することで、ホールアンプ１２の出力からアイリス
２の開度を直接検出できる。この規格化されたホール電
圧が比較回路２８に供給される。
【００４７】比較回路２８で、コントロール２７からの
目標値と、ホールアンプ３２からの検出出力とが比較さ
れる。この比較出力により、アイリスモータ３０の回転
が制御される。このような制御により、最適な露光に設
定することができる。
目標値と、ホールアンプ３２からの検出出力とが比較さ
れる。この比較出力により、アイリスモータ３０の回転
が制御される。このような制御により、最適な露光に設
定することができる。
【００４８】
【発明の効果】この発明によれば、４端子のホール素子
のバイアス（＋）と、バイアス（−）端子に、基準電圧
よりΔＶだけ高い電圧と、ΔＶだけ低い電圧を与える。
このΔＶを変化させることで、ゲインを設定する。４端
子ホール素子の差動出力を減算して、出力を取り出す。
このようにすると、演算増幅器の入力が略一定になるの
で、演算増幅器として、飽和の低い、低電圧動作可能な
ものを用いることができ、電源電圧を低下させることが
できる。
のバイアス（＋）と、バイアス（−）端子に、基準電圧
よりΔＶだけ高い電圧と、ΔＶだけ低い電圧を与える。
このΔＶを変化させることで、ゲインを設定する。４端
子ホール素子の差動出力を減算して、出力を取り出す。
このようにすると、演算増幅器の入力が略一定になるの
で、演算増幅器として、飽和の低い、低電圧動作可能な
ものを用いることができ、電源電圧を低下させることが
できる。
【図１】この発明の一実施例の接続図である。
【図２】この発明の一実施例の説明に用いる波形図であ
る。
る。
【図３】この発明が適用されたビデオカメラの一例のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】従来のホールアンプの一例の接続図である。
【図５】従来のホールアンプの説明に用いる波形図であ
る。
る。
１ ４端子ホール素子
２，１８ 可変電圧源
６ 基準電圧源
７、４、１１、１１、１４ 演算増幅器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01D 3/00 - 3/028
G01B 7/00
G01D 5/14
G03B 9/02
H04N 5/238
Claims (5)
- 【請求項１】 基準電圧を発生させる基準電圧発生回路
と、 上記基準電圧より所定電圧だけ高い第１の可変電圧を発
生する第１の可変電圧発生回路と、 上記基準電圧より所定電圧だけ低い第２の可変電圧を発
生する第２の可変電圧発生回路と、 第１のバイアス端子と、第２のバイアス端子と、第１の
出力端子と、第２の出力端子とを有し、上記第１の可変
電圧を上記第１のバイアス端子に印加し、上記第２の可
変電圧を上記第２のバイアス端子に印加し、上記第１及
び第２の出力端子から差動検出信号を出力する４端子の
抵抗差動検出素子と、 上記４端子の抵抗差動検出素子の第１及び第２の出力端
子からの差動検出信号を入力し、上記差動検出信号を引
算して増幅する減算型増幅回路と、 上記減算型増幅回路の出力に第３の可変電圧を加算して
直流分を増減する直流分加算回路とからなる抵抗型差動
検出素子の増幅回路。 - 【請求項２】 上記第１の可変電圧及び第３の可変電圧
を調整することで、直流分加算回路の出力が一定の規格
値になるようにした請求項１記載の抵抗型差動検出素子
の増幅回路。 - 【請求項３】 上記第２の可変電圧は、上記第１の可変
電圧に関連して形成される請求項１記載の抵抗型差動素
子の増幅回路。 - 【請求項４】 上記第１の可変電圧源と上記第２の可変
電圧源は、上記基準電圧を中心として、互いにその絶対
値が等しくされた請求項１記載の抵抗型差動素子の増幅
回路。 - 【請求項５】 上記４端子の抵抗差動検出素子はホール
素子である請求項１記載の抵抗型差動素子の増幅回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04638994A JP3384088B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 抵抗体差動素子の増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04638994A JP3384088B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 抵抗体差動素子の増幅回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07229755A JPH07229755A (ja) | 1995-08-29 |
| JP3384088B2 true JP3384088B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=12745797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04638994A Expired - Fee Related JP3384088B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 抵抗体差動素子の増幅回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3384088B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4559557B2 (ja) * | 1999-03-25 | 2010-10-06 | 光洋電子工業株式会社 | 光学式ロータリエンコーダ |
| JP4979273B2 (ja) * | 2006-05-29 | 2012-07-18 | オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド | モータの駆動回路 |
| CN108900169A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-11-27 | 上海新进半导体制造有限公司 | 一种霍尔放大器 |
-
1994
- 1994-02-21 JP JP04638994A patent/JP3384088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07229755A (ja) | 1995-08-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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