JP3507216B2 - 差動磁気抵抗回路 - Google Patents
差動磁気抵抗回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気検出器として
利用される差動磁気抵抗回路の改良に関する。
利用される差動磁気抵抗回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁界の変化を検出する磁気検出回路とし
ては、図２に示すような差動磁気抵抗回路（ハーフブリ
ッジ回路）が知られている。この差動磁気抵抗回路１１
は、半導体からなる２個の磁気抵抗素子１２および１３
を直列に接続したものであり、基準電圧が与えられる端
子１４および１５と、この基準電圧を磁気抵抗素子１２
と１３により分圧した中点電圧を出力する出力端子１６
とを有するものである。
ては、図２に示すような差動磁気抵抗回路（ハーフブリ
ッジ回路）が知られている。この差動磁気抵抗回路１１
は、半導体からなる２個の磁気抵抗素子１２および１３
を直列に接続したものであり、基準電圧が与えられる端
子１４および１５と、この基準電圧を磁気抵抗素子１２
と１３により分圧した中点電圧を出力する出力端子１６
とを有するものである。
【０００３】ここで、磁気抵抗素子１２および１３は、
磁界の大きさに応じてその抵抗値を変化させる素子であ
り、例えば、特公昭５０−２１２２９号公報におけるも
の等が知られている。
磁界の大きさに応じてその抵抗値を変化させる素子であ
り、例えば、特公昭５０−２１２２９号公報におけるも
の等が知られている。
【０００４】このような差動磁気抵抗回路１１が、例え
ば、図３に示すような強磁性体１７と非磁性体１８とが
周期的に配置される配列に近接して置かれたならば、そ
の位置に応じて磁気抵抗素子１２および１３の周囲の磁
界がそれぞれ異なって変化し、これに応じて磁気抵抗素
子１２および１３の抵抗値も異なった変化をする。した
がって、この差動磁気抵抗回路１１と強磁性体１７およ
び非磁性体１８との相対位置の変化は、磁気抵抗素子１
２と１３の抵抗値の比にしたがって得られる中点電圧の
変化として検出されることとなる。
ば、図３に示すような強磁性体１７と非磁性体１８とが
周期的に配置される配列に近接して置かれたならば、そ
の位置に応じて磁気抵抗素子１２および１３の周囲の磁
界がそれぞれ異なって変化し、これに応じて磁気抵抗素
子１２および１３の抵抗値も異なった変化をする。した
がって、この差動磁気抵抗回路１１と強磁性体１７およ
び非磁性体１８との相対位置の変化は、磁気抵抗素子１
２と１３の抵抗値の比にしたがって得られる中点電圧の
変化として検出されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さて、このような差動
磁気抵抗回路においては、磁界の強さ以外の外部環境が
変化したとしても、磁気抵抗素子１２と１３の特性が等
しく、これらの抵抗値が同様の変化をする限り、中点電
圧の変化は生じない。例えば、温度変化による抵抗変化
に対しては、磁気抵抗素子１２および１３の抵抗温度係
数が等しければ、温度変化によっても磁気抵抗素子１２
および１３の抵抗値は同一の比率で変化するので、中点
電圧に変化が生じることはない。
磁気抵抗回路においては、磁界の強さ以外の外部環境が
変化したとしても、磁気抵抗素子１２と１３の特性が等
しく、これらの抵抗値が同様の変化をする限り、中点電
圧の変化は生じない。例えば、温度変化による抵抗変化
に対しては、磁気抵抗素子１２および１３の抵抗温度係
数が等しければ、温度変化によっても磁気抵抗素子１２
および１３の抵抗値は同一の比率で変化するので、中点
電圧に変化が生じることはない。
【０００６】しかしながら、実際には、このような差動
磁気抵抗回路１１の２個の磁気抵抗素子１２、１３の特
性が厳密に等しいことはなく、素子の材料自体のわずか
な特性の違いや、素子の構造のわずかな相違により、２
個の磁気抵抗素子１２と１３の特性には若干の差異があ
ることが多い。
磁気抵抗回路１１の２個の磁気抵抗素子１２、１３の特
性が厳密に等しいことはなく、素子の材料自体のわずか
な特性の違いや、素子の構造のわずかな相違により、２
個の磁気抵抗素子１２と１３の特性には若干の差異があ
ることが多い。
【０００７】このため、差動磁気抵抗回路１１の周辺の
温度変化により、異なる抵抗温度係数を有する２個の磁
気抵抗素子１２および１３の抵抗値が、周囲の磁界が不
変であるにもかかわらず、異なった比率で変化してしま
う。この結果、出力端子１６から得られる中点電圧も変
化してしまうので、正確な磁界の変化の検出が阻害され
るという問題点を、この差動磁気抵抗回路１１は有して
いた。
温度変化により、異なる抵抗温度係数を有する２個の磁
気抵抗素子１２および１３の抵抗値が、周囲の磁界が不
変であるにもかかわらず、異なった比率で変化してしま
う。この結果、出力端子１６から得られる中点電圧も変
化してしまうので、正確な磁界の変化の検出が阻害され
るという問題点を、この差動磁気抵抗回路１１は有して
いた。
【０００８】本発明は、このような問題点に着目して、
周囲の温度変化が激しい環境下でも、出力の精度が補償
され得る差動磁気抵抗回路を提供することを目的とす
る。
周囲の温度変化が激しい環境下でも、出力の精度が補償
され得る差動磁気抵抗回路を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明では、２個の
半導体磁気抵抗素子を直列に連結し、その中点電圧を出
力電圧とする差動磁気抵抗回路において、これらの磁気
抵抗素子に比べて抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体を
前記磁気抵抗素子のいずれか一方に並列に接続し、所定
の温度範囲で、前記一方の磁気抵抗素子及び前記抵抗体
からなる並列回路の抵抗温度係数と、もう一方の前記磁
気抵抗素子の抵抗温度係数とをほぼ一致させる。
半導体磁気抵抗素子を直列に連結し、その中点電圧を出
力電圧とする差動磁気抵抗回路において、これらの磁気
抵抗素子に比べて抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体を
前記磁気抵抗素子のいずれか一方に並列に接続し、所定
の温度範囲で、前記一方の磁気抵抗素子及び前記抵抗体
からなる並列回路の抵抗温度係数と、もう一方の前記磁
気抵抗素子の抵抗温度係数とをほぼ一致させる。
【００１０】第２の発明では、前記抵抗体の抵抗値α
を、 α＝ａ1 ａ2 （ｂ1 −ｂ2 ）／（ａ1 ｂ2 −ａ2 ｂ1 ） と設定する。ただし、ここで、ａ1 、ａ2 はそれぞれ同
一磁界内での所定の温度ｔ1 、ｔ2 における前記抵抗体
を並列に接続した磁気抵抗素子の抵抗値とし、また、ｂ
1 、ｂ2 はそれぞれ同一磁界内での所定の温度ｔ1 、ｔ
2 におけるもう一方の磁気抵抗素子の抵抗値とする。
を、 α＝ａ1 ａ2 （ｂ1 −ｂ2 ）／（ａ1 ｂ2 −ａ2 ｂ1 ） と設定する。ただし、ここで、ａ1 、ａ2 はそれぞれ同
一磁界内での所定の温度ｔ1 、ｔ2 における前記抵抗体
を並列に接続した磁気抵抗素子の抵抗値とし、また、ｂ
1 、ｂ2 はそれぞれ同一磁界内での所定の温度ｔ1 、ｔ
2 におけるもう一方の磁気抵抗素子の抵抗値とする。
【００１１】
【作用】第１の発明では、差動磁気抵抗回路の使用中に
周辺温度が変化しても、２個の磁気抵抗素子のいずれか
一方に抵抗体が並列に接続されているので、この抵抗体
の存在により出力電圧の変動が補償され、出力電圧の温
度ドリフトは抑制される。
周辺温度が変化しても、２個の磁気抵抗素子のいずれか
一方に抵抗体が並列に接続されているので、この抵抗体
の存在により出力電圧の変動が補償され、出力電圧の温
度ドリフトは抑制される。
【００１２】第２の発明では、前記抵抗体の抵抗値が適
切に設定されるので、抵抗体が接続されない方の磁気抵
抗素子の抵抗値の変化率が、抵抗体が接続された方の磁
気抵抗素子と抵抗体とからなる並列回路の抵抗値の変化
率によってほぼ近似され、これらの抵抗値の比として出
力される出力電圧の温度ドリフトは確実に抑制される。
切に設定されるので、抵抗体が接続されない方の磁気抵
抗素子の抵抗値の変化率が、抵抗体が接続された方の磁
気抵抗素子と抵抗体とからなる並列回路の抵抗値の変化
率によってほぼ近似され、これらの抵抗値の比として出
力される出力電圧の温度ドリフトは確実に抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【００１４】ここで、差動磁気抵抗回路１は、従来例と
同様に、磁気抵抗素子２と３が直列に接続され、端子４
と５の間の基準電圧ＶC C を分圧した中点電圧が出力端
子６から取り出される構成となっている。
同様に、磁気抵抗素子２と３が直列に接続され、端子４
と５の間の基準電圧ＶC C を分圧した中点電圧が出力端
子６から取り出される構成となっている。
【００１５】また、磁気抵抗素子２および３は磁界の強
さによりその抵抗値を変化させる素子であり、例えばＩ
ｎＳｂのような電子移動度の大きな半導体から構成され
る。
さによりその抵抗値を変化させる素子であり、例えばＩ
ｎＳｂのような電子移動度の大きな半導体から構成され
る。
【００１６】さらに、本発明においては、磁気抵抗素子
２には並列に抵抗体７が接続される。ここで、抵抗体７
としては、半導体である磁気抵抗素子２および３の抵抗
温度係数に対して無視し得る程度に抵抗温度係数が小さ
な抵抗として、例えば、一般の金属抵抗や炭素皮膜抵抗
が用いられる。
２には並列に抵抗体７が接続される。ここで、抵抗体７
としては、半導体である磁気抵抗素子２および３の抵抗
温度係数に対して無視し得る程度に抵抗温度係数が小さ
な抵抗として、例えば、一般の金属抵抗や炭素皮膜抵抗
が用いられる。
【００１７】また、抵抗体７の抵抗値は、磁気抵抗素子
２および抵抗体７による形成される並列回路の抵抗温度
係数が、磁気抵抗素子３の抵抗温度係数と、近似的に等
しくなるように選ばれる。具体的には、以下のとおりで
ある。
２および抵抗体７による形成される並列回路の抵抗温度
係数が、磁気抵抗素子３の抵抗温度係数と、近似的に等
しくなるように選ばれる。具体的には、以下のとおりで
ある。
【００１８】すなわち、まず、差動磁気抵抗回路１の使
用環境に対応して適切に選ばれた所定の温度ｔ1 、ｔ
2 、例えばこの差動磁気抵抗回路の常用範囲の温度ｔ
1 、高温範囲での温度ｔ2 において、同一磁界内での磁
気抵抗素子２の抵抗値ａ1 、ａ2および磁気抵抗素子３
の抵抗値ｂ1 、ｂ2 の測定を行う。
用環境に対応して適切に選ばれた所定の温度ｔ1 、ｔ
2 、例えばこの差動磁気抵抗回路の常用範囲の温度ｔ
1 、高温範囲での温度ｔ2 において、同一磁界内での磁
気抵抗素子２の抵抗値ａ1 、ａ2および磁気抵抗素子３
の抵抗値ｂ1 、ｂ2 の測定を行う。
【００１９】つぎに、温度変化に対して抵抗体７の抵抗
値αは不変と仮定して、同一の磁界内での、温度ｔ1 と
温度ｔ2 における差動磁気抵抗回路１の出力電圧が同一
となるように、抵抗値αの値を定める。すなわち、磁気
抵抗素子２と抵抗体７からなる並列回路と磁気抵抗素子
３の間の中点電圧が、この両温度において等しくなるよ
うに抵抗値αの値を定める。
値αは不変と仮定して、同一の磁界内での、温度ｔ1 と
温度ｔ2 における差動磁気抵抗回路１の出力電圧が同一
となるように、抵抗値αの値を定める。すなわち、磁気
抵抗素子２と抵抗体７からなる並列回路と磁気抵抗素子
３の間の中点電圧が、この両温度において等しくなるよ
うに抵抗値αの値を定める。
【００２０】ここで、
（ｔ1 における中点電圧）
＝ＶC C ｂ1 ／｛ｂ1 ＋ａ1 α／（ａ1 ＋α）｝ …（１）
であり、
（ｔ2 における中点電圧）
＝ＶC C ｂ2 ／｛ｂ2 ＋ａ2 α／（ａ2 ＋α）｝ …（２）
であるから、これらの式（１）の右辺と式（２）の右辺
を等置することにより、求めるべき抵抗値αが、 α＝ａ1 ａ2 （ｂ1 −ｂ2 ）／（ａ1 ｂ2 −ａ2 ｂ1 ） …（３） と求められる。
を等置することにより、求めるべき抵抗値αが、 α＝ａ1 ａ2 （ｂ1 −ｂ2 ）／（ａ1 ｂ2 −ａ2 ｂ1 ） …（３） と求められる。
【００２１】このように、例えば差動磁気抵抗回路１の
使用される温度範囲ｔ1 、ｔ2 に対して、抵抗体７の抵
抗値αを定めることにより、温度ｔ1 からｔ2 間での差
動磁気抵抗回路１の使用に際しては、磁気抵抗素子２お
よび抵抗体７からなる並列回路の抵抗温度係数と磁気抵
抗素子３の抵抗温度係数がほぼ等しく保たれ、並列回路
と磁気抵抗素子３の抵抗値がほぼ同一の割合で変化する
ので、温度変化による抵抗値変動が原因の出力電圧変動
は相殺され、出力電圧の変動が抑制される。
使用される温度範囲ｔ1 、ｔ2 に対して、抵抗体７の抵
抗値αを定めることにより、温度ｔ1 からｔ2 間での差
動磁気抵抗回路１の使用に際しては、磁気抵抗素子２お
よび抵抗体７からなる並列回路の抵抗温度係数と磁気抵
抗素子３の抵抗温度係数がほぼ等しく保たれ、並列回路
と磁気抵抗素子３の抵抗値がほぼ同一の割合で変化する
ので、温度変化による抵抗値変動が原因の出力電圧変動
は相殺され、出力電圧の変動が抑制される。
【００２２】なお、この抵抗体７の抵抗値αの設定は、
１個１個の差動磁気抵抗回路１に対して別々に行われる
こととなる。
１個１個の差動磁気抵抗回路１に対して別々に行われる
こととなる。
【００２３】つぎに作用を説明する。
【００２４】本発明の差動磁気抵抗回路１は、例えば、
従来例の説明において述べたのと同じように、周囲の磁
界が位置によって周期的に変化するような環境におか
れ、差動磁気抵抗回路１の位置の変化は、出力端子６か
ら得られる出力の変動として検出される。ここで、端子
４および５の間には一定の基準電圧ＶC C が与えられ、
差動磁気抵抗回路１の出力電圧としてはこの基準電圧Ｖ
C C を磁気抵抗素子２および抵抗体７とからなる並列回
路と磁気抵抗素子３により分圧した中点電圧の値が取り
出される。
従来例の説明において述べたのと同じように、周囲の磁
界が位置によって周期的に変化するような環境におか
れ、差動磁気抵抗回路１の位置の変化は、出力端子６か
ら得られる出力の変動として検出される。ここで、端子
４および５の間には一定の基準電圧ＶC C が与えられ、
差動磁気抵抗回路１の出力電圧としてはこの基準電圧Ｖ
C C を磁気抵抗素子２および抵抗体７とからなる並列回
路と磁気抵抗素子３により分圧した中点電圧の値が取り
出される。
【００２５】このとき、例えば、差動磁気抵抗回路１の
位置の変化等により、磁気抵抗素子２および３の周囲の
磁界が異なって変化すれば、これらの磁気抵抗素子２、
３の抵抗値もこの磁界の異なった変動に対応して異なっ
た変化を示す。この結果、これらの磁気抵抗素子２、３
により基準電圧ＶC C を分圧した結果得られる出力電圧
は変動し、結局、差動磁気抵抗回路１の位置の変化等
が、差動磁気抵抗回路１の周囲の磁界の変化に対応する
ものとして検出される。
位置の変化等により、磁気抵抗素子２および３の周囲の
磁界が異なって変化すれば、これらの磁気抵抗素子２、
３の抵抗値もこの磁界の異なった変動に対応して異なっ
た変化を示す。この結果、これらの磁気抵抗素子２、３
により基準電圧ＶC C を分圧した結果得られる出力電圧
は変動し、結局、差動磁気抵抗回路１の位置の変化等
が、差動磁気抵抗回路１の周囲の磁界の変化に対応する
ものとして検出される。
【００２６】さて、この差動磁気抵抗回路１の使用中に
周辺温度が変化すると、磁気抵抗素子２および３は、そ
れぞれの素子に固有の抵抗温度係数にしたがって、その
抵抗値が変化するが、磁気抵抗素子２および３の抵抗温
度係数は必ずしも等しくないので、これらの磁気抵抗素
子２、３の抵抗値はそれぞれ異なった割合で変化する。
周辺温度が変化すると、磁気抵抗素子２および３は、そ
れぞれの素子に固有の抵抗温度係数にしたがって、その
抵抗値が変化するが、磁気抵抗素子２および３の抵抗温
度係数は必ずしも等しくないので、これらの磁気抵抗素
子２、３の抵抗値はそれぞれ異なった割合で変化する。
【００２７】ところが、本発明においては、磁気抵抗素
子２には適切な値の抵抗体７が並列に接続されているの
で、磁気抵抗素子３の抵抗値の変化率が、磁気抵抗素子
２と抵抗体７の並列回路の抵抗値の変化率によってほぼ
近似され、磁気抵抗素子３と並列回路の抵抗値は温度変
化に対してはほぼ同様の割合で変化し、磁気抵抗素子３
と並列回路の抵抗値変動の温度変化による部分はお互い
に打ち消し合うこととなる。したがって、これらの抵抗
値の比として出力される出力電圧の温度変化による変動
は抑制される。
子２には適切な値の抵抗体７が並列に接続されているの
で、磁気抵抗素子３の抵抗値の変化率が、磁気抵抗素子
２と抵抗体７の並列回路の抵抗値の変化率によってほぼ
近似され、磁気抵抗素子３と並列回路の抵抗値は温度変
化に対してはほぼ同様の割合で変化し、磁気抵抗素子３
と並列回路の抵抗値変動の温度変化による部分はお互い
に打ち消し合うこととなる。したがって、これらの抵抗
値の比として出力される出力電圧の温度変化による変動
は抑制される。
【００２８】このように、本発明は、特に高温での使用
に際し、差動磁気抵抗回路１の出力の温度ドリフトを低
減する手段として有効である。
に際し、差動磁気抵抗回路１の出力の温度ドリフトを低
減する手段として有効である。
【００２９】
【発明の効果】第１の発明は、差動磁気抵抗回路のいず
れか一方の磁気抵抗素子に並列に接続した抵抗により出
力電圧の変動が補償されるので、温度変化の激しい環境
下においても出力の温度ドリフトが抑制され、差動磁気
抵抗回路は磁気検出器として正確に作動する。
れか一方の磁気抵抗素子に並列に接続した抵抗により出
力電圧の変動が補償されるので、温度変化の激しい環境
下においても出力の温度ドリフトが抑制され、差動磁気
抵抗回路は磁気検出器として正確に作動する。
【００３０】第２の発明は、磁気抵抗素子に並列に接続
した抵抗体の抵抗値が適切に設定されるので、温度変化
の激しい環境下においても出力の温度ドリフトが確実に
抑制され、差動磁気抵抗回路は磁気検出器として正確に
作動する。
した抵抗体の抵抗値が適切に設定されるので、温度変化
の激しい環境下においても出力の温度ドリフトが確実に
抑制され、差動磁気抵抗回路は磁気検出器として正確に
作動する。
【図１】本発明の実施の形態の回路構成を示す構成図で
ある。
ある。
【図２】従来例の回路構成を示す構成図である。
【図３】従来例の使用状況を示す説明図である。
１ 差動磁気抵抗回路
２ 磁気抵抗素子
３ 磁気抵抗素子
７ 抵抗体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−246176（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−220203（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 33/02 - 33/10
G01B 7/00 - 7/34
G01D 5/12 - 5/252
Claims (2)
- 【請求項１】２個の磁気抵抗素子を直列に連結し、その
中点電圧を出力電圧とする差動磁気抵抗回路において、
これらの磁気抵抗素子に比べて抵抗温度係数の著しく小
さな抵抗体を前記磁気抵抗素子のいずれか一方に並列に
接続し、所定の温度範囲で、前記一方の磁気抵抗素子及
び前記抵抗体からなる並列回路の抵抗温度係数と、もう
一方の前記磁気抵抗素子の抵抗温度係数とをほぼ一致さ
せるようにしたことを特徴とする差動磁気抵抗回路。 - 【請求項２】 前記抵抗体の抵抗値αを α＝ａ1 ａ2 （ｂ1 −ｂ2 ）／（ａ1 ｂ2 −ａ2 ｂ1 ） （ただし、ａ1 、ａ2 はそれぞれ同一磁界内での所定の
温度ｔ1 、ｔ2 における前記抵抗体を並列に接続した磁
気抵抗素子の抵抗値、ｂ1 、ｂ2 はそれぞれ同一磁界内
での所定の温度ｔ1 、ｔ2 におけるもう一方の磁気抵抗
素子の抵抗値）と設定したことを特徴とする請求項１に
記載の差動磁気抵抗回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23022395A JP3507216B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 差動磁気抵抗回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23022395A JP3507216B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 差動磁気抵抗回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972950A JPH0972950A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3507216B2 true JP3507216B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=16904488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23022395A Expired - Fee Related JP3507216B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 差動磁気抵抗回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507216B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02246176A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 磁気センサ |
| JP3339237B2 (ja) * | 1995-02-08 | 2002-10-28 | 株式会社村田製作所 | 磁電変換素子 |
-
1995
- 1995-09-07 JP JP23022395A patent/JP3507216B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0972950A (ja) | 1997-03-18 |
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