JP4313729B2 - Magnetic sensor circuit - Google Patents
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Description
本発明は、ホール素子やその周辺回路が持つ特性の温度依存性や製品毎の特性のばらつきを補償あるいは抑制し、ホール素子を使用した磁気センサ回路の検出精度を高めるための技術に関する。 The present invention relates to a technology for compensating for or suppressing temperature dependency of characteristics of a Hall element and its peripheral circuits and variation in characteristics of each product and increasing detection accuracy of a magnetic sensor circuit using the Hall element.
図5は基本的な磁気センサ回路の構成を示す回路図である。図5において、1は電源供給端子であり、2は磁気センサ回路の信号出力端子である。3はホール素子であり、ホール素子3には励磁電流供給用の端子と信号検出用の端子がそれぞれ一対づつ形成されている。ホール素子3の一方の励磁電流供給用の端子は電源供給端子1に接続され、他方の励磁電流供給用の端子はグランドに接続されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a basic magnetic sensor circuit. In FIG. 5, 1 is a power supply terminal, and 2 is a signal output terminal of the magnetic sensor circuit.
ホール素子3の一方の信号検出用の端子は増幅器4aの非反転入力端子(+)に接続され、他方の信号検出用の端子は増幅器4aの反転入力端子(−)に接続されている。増幅器4aの出力端子は比較器5aの一方の入力端子に接続され、比較器5aの出力端子は信号出力端子2に接続されている。なお、比較器5aの他方の入力端子は、低電位側の端子がグランドに接続された基準電圧源6の高電位側の端子に接続されている。
One signal detection terminal of the
このような構造を持つ図5の回路では以下のような動作が行われる。
電源供給端子1からホール素子に所定の大きさの励磁電流が供給される。ここで、ホール素子3を貫通するような磁束が存在すると、その磁束と励磁電流に応じた大きさの電圧信号がホール素子3の信号検出用の端子の間に生じる。増幅器4aは、このホール素子3に生じた電圧信号を増幅して比較器5aに供給する。すると比較器5aは、増幅器4aの出力信号が基準電圧源6によって設定されるしきい値よりも大きい場合、出力信号を磁束の存在を暗示する状態にする。(ここでは、磁束の存在を暗示する出力信号の状態とは、ハイレベルとローレベルのうちのローレベルである。)
このような構造と動作を持つ磁気センサ回路は、例えば特許文献1の図7および従来の技術の項目で紹介されている。
An excitation current having a predetermined magnitude is supplied from the
A magnetic sensor circuit having such a structure and operation is introduced, for example, in FIG.
ホール素子の特性が温度依存性を持つ(温度変化に伴って変動する)ことと、半導体チップの製造プロセスのばらつきに起因してホール素子の特性が製品毎にばらつくこと(以下、変動とばらつきと省略する)は良く知られている。ホール素子の特性の変動とばらつきを抑えるための対策としては、一例として次のような方法があった。
すなわち、ホール素子とほぼ同じ特性を持つ抵抗を形成し、その抵抗をホール素子の出力側に設けられた増幅器の二本のフィードバック抵抗のうちの一つとして使用する。ホール素子とほぼ同じ抵抗の特性の変動に応じて増幅器のゲインを変化させ、電圧信号中に含まれるホール素子の特性変化に基づく変動分を補償する、という対策である。
Hall element characteristics have temperature dependence (varies with temperature changes) and variations in semiconductor chip manufacturing processes cause Hall element characteristics to vary from product to product (hereinafter referred to as variations and variations). (Omitted) is well known. As a countermeasure for suppressing fluctuations and variations in characteristics of the Hall element, the following method has been taken as an example.
That is, a resistor having substantially the same characteristics as the Hall element is formed, and the resistor is used as one of the two feedback resistors of the amplifier provided on the output side of the Hall element. The countermeasure is to change the gain of the amplifier according to the variation in the characteristic of the resistance almost the same as that of the Hall element to compensate for the variation based on the characteristic change of the Hall element included in the voltage signal.
最近のホール素子を使用した磁気センサはIC化が進んでおり、ホール素子、増幅器、および比較器、が一つのチップの上に一緒に形成されているものも存在する。ここで、ホール素子が半導体チップのN−well領域を利用して形成されていた場合、同じチップ上の同じN−well領域を利用して抵抗を形成すれば、ホール素子とほぼ同じ特性を持つ抵抗が容易に得られる。製造プロセスに起因して領域の形成深さや不純物濃度が製品毎にばらつくことがあっても、同じチップ上の同じN−well領域を利用して形成されたホール素子と抵抗の特性はほぼ同じにすることができる。このため、以上のようにして形成した抵抗を使用すれば、ホール素子の特性変化に基づく変動分を補償するのと同時にホール素子のばらつきの影響も抑えることができた。 Recent magnetic sensors using Hall elements are being integrated into ICs, and some Hall elements, amplifiers, and comparators are formed on one chip together. Here, when the Hall element is formed using the N-well region of the semiconductor chip, if the resistor is formed using the same N-well region on the same chip, the Hall element has substantially the same characteristics. Resistance is easily obtained. Even if the region formation depth and impurity concentration vary from product to product due to the manufacturing process, the resistance characteristics of the Hall element formed using the same N-well region on the same chip are almost the same. can do. For this reason, if the resistor formed as described above is used, it is possible to compensate for the variation due to the change in characteristics of the Hall element and at the same time suppress the influence of variations in the Hall element.
しかし、増幅器の二本のフィードバック抵抗は、元来、高利得に設定された増幅器の出力信号の温度変化に伴う変動や製造プロセスに起因するばらつきを抑えるため、互いにほぼ同じ特性を持つものが使用される。二本のフィードバック抵抗のうちの一本に異なる特性を持つ抵抗を使用すると、フィードバック抵抗が関係する様々な部分でバランスが崩れ、ホール素子の代わりに増幅器の部分において特性の変動やばらつきが生じるといった問題があった。
そこで本発明は、ホール素子とその周辺回路の特性の変動の補償や特性のばらつきの抑制を行い、もって精度の高い検出結果が得られる磁気センサ回路を提供することを目的とする。
However, the two feedback resistors of the amplifier originally have the same characteristics as each other in order to suppress fluctuations due to temperature changes in the output signal of the amplifier set to high gain and variations caused by the manufacturing process. Is done. If a resistor with a different characteristic is used for one of the two feedback resistors, the balance will be lost in various parts related to the feedback resistor, resulting in fluctuations and variations in the characteristics of the amplifier instead of the Hall element. There was a problem.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnetic sensor circuit that compensates for variations in characteristics of Hall elements and their peripheral circuits and suppresses variations in characteristics, thereby obtaining a highly accurate detection result.
上記目的を達成するための本発明は、ホール素子と増幅器を備え、ホール素子に生じた外部磁界に応じた電圧信号を増幅器で増幅する磁気センサ回路において、ホール素子とほぼ同一の特性を持つ抵抗を備え、抵抗の特性変化に応じて変化するモニタ信号を出力するモニタ回路と、モニタ信号の供給を受け、モニタ信号に応じて出力信号の大きさを補正する前記増幅器とを具備する。あるいは、ホール素子と増幅器と比較器を備え、ホール素子に生じた外部磁界に応じた電圧信号を増幅器で増幅し、増幅器の出力信号を比較器において所定のしきい値と比較し、検出結果としての出力信号を生成する磁気センサ回路において、ホール素子とほぼ同一の特性を持つ抵抗を備え、抵抗の特性変化に伴ってその大きさが変化するモニタ信号を出力するモニタ回路と、モニタ信号の供給を受け、モニタ信号に応じてしきい値を補正する前記比較器とを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a magnetic sensor circuit that includes a Hall element and an amplifier, and amplifies a voltage signal corresponding to an external magnetic field generated in the Hall element. And a monitor circuit that outputs a monitor signal that changes in accordance with a change in resistance characteristics, and the amplifier that receives the monitor signal and corrects the magnitude of the output signal in accordance with the monitor signal. Alternatively, a Hall element, an amplifier and a comparator are provided, a voltage signal corresponding to the external magnetic field generated in the Hall element is amplified by the amplifier, and the output signal of the amplifier is compared with a predetermined threshold value in the comparator, and the detection result is In a magnetic sensor circuit that generates an output signal, a monitor circuit that has a resistor having substantially the same characteristics as the Hall element, and that outputs a monitor signal whose magnitude changes with changes in the resistance characteristics, and supply of the monitor signal And the comparator for correcting the threshold value according to the monitor signal.
ホール素子と同じ特性を持つ抵抗を使用することで、ホール素子の特性変動に連動するように変化するモニタ信号が得られる。このモニタ信号に応じて増幅器の増幅率、あるいは比較器のしきい値を変化させることにより、電圧信号中に含まれるホール素子の特性変動に基づく変動分の補償を行う。ホール素子と同じ特性を持つ抵抗はモニタ信号を生成する回路部分に設けられるため、増幅器のフィードバック抵抗などには互いに特性がほぼ同じ素子が使用でき、ホール素子以外の部分における特性の変動やばらつきが抑制できる。これにより精度の高い検出結果が得られる磁気センサ回路の提供が可能になる。 By using a resistor having the same characteristics as the Hall element, a monitor signal that changes so as to be interlocked with the fluctuation in characteristics of the Hall element can be obtained. By changing the amplification factor of the amplifier or the threshold value of the comparator in accordance with the monitor signal, the compensation for the fluctuation based on the characteristic fluctuation of the Hall element included in the voltage signal is performed. Since resistors with the same characteristics as the Hall elements are provided in the circuit part that generates the monitor signal, elements with almost the same characteristics can be used for the feedback resistance of the amplifier, etc. Can be suppressed. This makes it possible to provide a magnetic sensor circuit that can obtain a highly accurate detection result.
ホール素子と同じ特性を持つ抵抗を設け、その抵抗に制御トランジスタを直列に接続する。制御トランジスタの制御端子に誤差増幅器の出力端子を接続し、誤差増幅器の一方の入力端子には前記抵抗の一端に生じた電圧信号を入力し、他方の入力端子には電源電圧に応じた電圧信号を入力するように接続構成する。実質的に定電流回路の構成に接続された抵抗、制御トランジスタ、誤差増幅器によりモニタ回路を構成する。
このモニタ回路の制御トランジスタを流れる電流をモニタ信号として、ホール素子に接続される増幅器、あるいは当該増幅器の出力信号を処理する比較器に供給する。
A resistor having the same characteristics as the Hall element is provided, and a control transistor is connected in series to the resistor. The output terminal of the error amplifier is connected to the control terminal of the control transistor, the voltage signal generated at one end of the resistor is input to one input terminal of the error amplifier, and the voltage signal corresponding to the power supply voltage is input to the other input terminal. Configure the connection to input. A monitor circuit is configured by a resistor, a control transistor, and an error amplifier that are substantially connected to the configuration of the constant current circuit.
The current flowing through the control transistor of the monitor circuit is supplied as a monitor signal to an amplifier connected to the Hall element or a comparator for processing an output signal of the amplifier.
本発明の第1の局面では、ホール素子に接続される増幅器として、ギルバートセルと第1と第2の電流源で構成されるGmアンプを使用する。ギルバートセルの第2の電流源からの電流の供給を受ける回路位置にモニタ信号を供給することにより、モニタ信号に応じてGmアンプの増幅率(ゲイン)を変化させる。
モニタ回路の制御トランジスタを流れる電流は、抵抗の特性変動に応じて変化する。抵抗はホール素子とほぼ同じ特性を持つため、モニタ信号はホール素子の特性変動に連動するように変化する。したがって、モニタ信号に応じてGmアンプの増幅率(ゲイン)を変化させることにより、電圧信号中に含まれるホール素子の特性変化に基づく変動分が補償される。
In the first aspect of the present invention, a Gm amplifier including a Gilbert cell and first and second current sources is used as an amplifier connected to the Hall element. By supplying a monitor signal to a circuit position that receives a current supply from the second current source of the Gilbert cell, the amplification factor (gain) of the Gm amplifier is changed according to the monitor signal.
The current flowing through the control transistor of the monitor circuit changes according to the characteristic variation of the resistance. Since the resistance has almost the same characteristics as the Hall element, the monitor signal changes so as to be interlocked with the characteristic variation of the Hall element. Therefore, by changing the amplification factor (gain) of the Gm amplifier in accordance with the monitor signal, the variation based on the characteristic change of the Hall element included in the voltage signal is compensated.
本発明の第2の局面では、増幅器の出力信号を処理する比較器として、差動対を形成するように接続された第1と第2のトランジスタと、第1と第2のトランジスタの共通接続点に接続された電流源と、第1と第2のトランジスタに接続された能動負荷回路と、を具備し、第2のトランジスタと能動負荷回路の接続点から出力信号を取り出す構造の比較器を使用する。第1のトランジスタと能動負荷回路の接続点にモニタ信号を供給することにより比較器のしきい値を変化させる。
モニタ信号はホール素子の特性変動に連動するように変化する。モニタ信号に応じて比較器のしきい値を変化させることにより、電圧信号中に含まれるホール素子の特性変化に基づく変動分が補償される。
In the second aspect of the present invention, as a comparator for processing the output signal of the amplifier, the first and second transistors connected so as to form a differential pair, and the common connection of the first and second transistors A comparator having a current source connected to a point and an active load circuit connected to the first and second transistors, and a structure for extracting an output signal from the connection point of the second transistor and the active load circuit. use. By supplying a monitor signal to the connection point between the first transistor and the active load circuit, the threshold value of the comparator is changed.
The monitor signal changes so as to be interlocked with the fluctuation in characteristics of the Hall element. By changing the threshold value of the comparator in accordance with the monitor signal, the variation based on the characteristic change of the Hall element included in the voltage signal is compensated.
図1には本発明による磁気センサ回路の第1の実施例の回路示した。
図1の磁気センサ回路は、ゲイン固定型に代えてゲイン可変型の増幅器4bを使用し、増幅器4bにモニタ信号を供給するモニタ回路7aを追加設置したことを除けば、図5の従来の磁気センサ回路と同じ構成となっている。ここで、本発明による磁気センサ回路の要所である増幅器4bとモニタ回路7aの回路部分は、具体的に図2に示すような構成になっている。
FIG. 1 shows a circuit of a first embodiment of a magnetic sensor circuit according to the present invention.
The magnetic sensor circuit of FIG. 1 uses a
図2に示すゲイン可変型の増幅器4bは、ギルバートセルCELL、第1の電流源IR1、第2の電流源IR2および出力回路OUTを有し、それら各構成要素がGmアンプを構成するように相互に接続されている。具体的には、ギルバートセルCELLの入力側はホール素子からの電圧信号を受信するために第1と第2の入力端子IN1とIN2に接続されており、ギルバートセルCELLの出力側は出力回路OCの入力側に接続されている。ギルバートセルCELLの2つの電流供給を受けるための回路位置は、それぞれ第1と第2の電流源IR1、IR2を介してグランドに接続されている。出力回路OCの出力側は比較器5bに増幅した電圧信号を供給するための出力端子OUT1に接続されている。ギルバートセルCELLと出力回路OCの駆動電圧の供給を受けるための回路位置は、それぞれ電源供給端子1に接続される電源端子1aに接続されている。
The
一方、図2に示すモニタ回路7aは、抵抗Rm1、制御トランジスタQ1、誤差増幅器AMP1、および抵抗R1とR2を有し、それら構成要素が電流源回路を構成するように相互に接続されている。具体的には、ホール素子3とほぼ同じ特性を持つ抵抗Rm1の一端は制御トランジスタQ1のソースに接続され、他端はグランドに接続されている。制御トランジスタQ1のドレインは増幅4b、更に具体的にはギルバートセルCELLの第2の電流源IR2から電流供給を受ける回路位置に接続されている。制御トランジスタQ1のゲートは誤差増幅器AMP1の出力端子に接続され、誤差増幅器AMP1の反転入力端子(−)は抵抗Rm1の一端に接続されている。電源供給端子1に接続される電源端子1bとグランドの間に抵抗R1とR2が直列に接続され、抵抗R1と抵抗R2の共通接続点は誤差増幅器AMP1の非反転入力端子(+)に接続されている。
On the other hand, the
ギルバートセルと2つの電流源を備えた一般的なGmアンプの増幅率は、2つの電流源からギルバートセルに供給される2つの電流の比によって決まる。図2の回路中の増幅器4bは、ギルバートセルCELLの一方の電流供給位置に第1の電流源IR1から電流が供給され、ギルバートセルCELLの他方の電流供給位置に第2の電流源IR2およびモニタ回路7aから電流が供給される構成となっている。モニタ回路7aから供給される電流とはモニタ信号のことであり、モニタ信号の大きさが変化すると増幅器4bの増幅率も変化することになる。
The gain of a typical Gm amplifier having a Gilbert cell and two current sources is determined by the ratio of the two currents supplied from the two current sources to the Gilbert cell. The
ところでモニタ回路7aの制御トランジスタQ1を流れる電流(すなわちモニタ信号)は、電源供給端子1bの位置の電源電圧VDDが一定の場合、抵抗Rm1の一端に現れる電圧に応じた値となる。例えば、周囲温度が変化した時、抵抗Rm1の電気抵抗値はホール素子3と同様に変動する。このためモニタ信号は、ホール素子3の特性の変動に連動して変化することになる。勿論、ホール素子3の特性の変動量とモニタ信号の変化量はほぼ相関した関係を持つ。先に説明したように増幅器4bの増幅率はモニタ信号に応じて変化するため、ホール素子3から増幅器4aを介して比較器5aに供給される電圧信号は、増幅器4aにおいて、その中に含まれるホール素子3の特性変化に基づく変動分が増幅率の変化によって補償されることになる。
Incidentally, the current (that is, the monitor signal) flowing through the control transistor Q1 of the
なお、図1のようにホール素子3に電源供給端子1から直接、励磁電流を供給すると、電源電圧VDDが変動した時にホール素子3で生じる電圧信号の大きさも変化してしまう。そこで本発明による磁気センサ回路は、図2に示すように、誤差増幅器AMP1の非反転入力端子(+)に抵抗R1とR2の直列回路(=分圧回路)から電源電圧VDDに応じた電圧を参照電圧として供給するようにした。このような構成とすることで、電圧信号中の電源電圧VDDの変動に基づく変動分の補償も可能にしている。
If the excitation current is directly supplied to the
図3には本発明による磁気センサ回路の第2の実施例の回路示した。
図3の磁気センサ回路は、実質的には比較器5bにモニタ信号を供給するモニタ回路7aを追加設置したことを除けば、図5の従来の磁気センサ回路と同じ回路構成となっている。ここで、本発明による磁気センサ回路の要所である比較器5bとモニタ回路7bの回路部分は、具体的に図4に示すような構成になっている。
FIG. 3 shows a circuit of a second embodiment of the magnetic sensor circuit according to the present invention.
The magnetic sensor circuit of FIG. 3 has substantially the same circuit configuration as the conventional magnetic sensor circuit of FIG. 5 except that a
図4の比較器5bは、4つのトランジスタQ3、Q4、Q5、Q6と電流源IR3を有し、それが差動アンプを構成するように相互に接続されている。具体的に、第1のトランジスタQ3と第2のトランジスタQ4の各ソースは差動回路を構成するように共通接続され、そのソースの共通接続点は電流源IR3を介して電源端子1cに接続されている。なお、電源端子1cは電源供給端子1に接続される。第1のトランジスタQ3のゲートは基準電圧源6と接続される入力端子IN3に接続され、第2のトランジスタQ4のゲートは増幅器4aの出力端子と接続される入力端子IN3に接続されている。
The
第1のトランジスタQ3のドレインはトランジスタQ5の主電流路を介してグランドに接続され、第2のトランジスタQ4のドレインはトランジスタQ6の主電流路を介してグランドに接続されている。トランジスタQ5のドレイン、ゲート間は短絡され、トランジスタQ5とQ6のゲートはカレントミラー方式の能動負荷回路を構成するように共通接続されている。そして、トランジスタQ4とQ6の各ドレインの共通接続点は磁気センサ回路の信号出力端子2に接続される出力端子OUT2に接続されている。 The drain of the first transistor Q3 is connected to the ground via the main current path of the transistor Q5, and the drain of the second transistor Q4 is connected to the ground via the main current path of the transistor Q6. The drain and gate of the transistor Q5 are short-circuited, and the gates of the transistors Q5 and Q6 are commonly connected so as to constitute a current mirror type active load circuit. The common connection point of the drains of the transistors Q4 and Q6 is connected to the output terminal OUT2 connected to the signal output terminal 2 of the magnetic sensor circuit.
一方、図4に示すモニタ回路7bは、抵抗Rm2、制御トランジスタQ2、誤差増幅器AMP2、および抵抗R3とR4を有し、それら構成要素が電流源回路を構成するように相互に接続されている。具体的に、ホール素子3とほぼ同じ特性を持つ抵抗Rm2の一端は制御トランジスタQ2のソースに接続され、他端はグランドに接続されている。制御トランジスタQ2のドレインは比較器5b、更に具体的には第1のトランジスタQ3とトランジスタQ5の各ドレインの共通接続点に接続されている。制御トランジスタQ2のゲートは誤差増幅器AMP2の出力端子に接続され、誤差増幅器AMP2の反転入力端子(−)は抵抗Rm2の一端に接続されている。電源供給端子1に接続される電源端子1dとグランドの間に抵抗R3とR4が直列に接続され、抵抗R3と抵抗R4の共通接続点は誤差増幅器AMP2の非反転入力端子(+)に接続されている。
On the other hand, the monitor circuit 7b shown in FIG. 4 has a resistor Rm2, a control transistor Q2, an error amplifier AMP2, and resistors R3 and R4, and these components are connected to each other so as to constitute a current source circuit. Specifically, one end of the resistor Rm2 having substantially the same characteristics as the
いま、図4の回路において、モニタ回路7bが存在せず、比較器5bだけが存在すると仮定する。
トランジスタQ4のゲートに供給される電圧信号が非常に小さい時、電流源IR3を通過する電流のほとんどはトランジスタQ4に流入する。この時、トランジスタQ3、Q5、Q6にはほとんど電流が流れないため、出力端子OUT2の位置に現れる信号(電圧)はハイレベルになる。トランジスタQ4のゲートに供給される電圧信号を徐々に大きくしていくと、いずれは出力端子OUT2の信号の状態がハイレベルからローレベルに反転する。この、出力端子OUT2の信号の状態がハイレベルからローレベルに反転する境界に位置する電圧信号の値(以下、しきい値と呼ぶ)は、トランジスタQ3のゲートに供給される基準電圧に等しい値となる。
Now, in the circuit of FIG. 4, it is assumed that the monitor circuit 7b does not exist and only the
When the voltage signal supplied to the gate of transistor Q4 is very small, most of the current passing through current source IR3 flows into transistor Q4. At this time, since almost no current flows through the transistors Q3, Q5, and Q6, the signal (voltage) appearing at the position of the output terminal OUT2 becomes high level. When the voltage signal supplied to the gate of the transistor Q4 is gradually increased, the signal state of the output terminal OUT2 is eventually inverted from the high level to the low level. The value of the voltage signal located at the boundary where the signal state of the output terminal OUT2 is inverted from the high level to the low level (hereinafter referred to as a threshold value) is equal to the reference voltage supplied to the gate of the transistor Q3. It becomes.
ここで、トランジスタQ4のゲートに供給される電圧信号がしきい値に等しい時、各トランジスタを通過する電流に注目すると、トランジスタQ4を通過する電流とトランジスタQ6を通過する電流はほぼ等しくなっている。このため、電圧信号がしきい値に等しい時、すなわち出力端子OUT2の信号の状態がハイレベルからローレベルに反転する境界に位置する時とは、トランジスタQ4を通過する電流とトランジスタQ6を通過する電流がほぼ等しい時だとも言える。 Here, when the voltage signal supplied to the gate of the transistor Q4 is equal to the threshold value, focusing on the current passing through each transistor, the current passing through the transistor Q4 and the current passing through the transistor Q6 are substantially equal. . Therefore, when the voltage signal is equal to the threshold value, that is, when the signal state of the output terminal OUT2 is located at the boundary where the signal state is inverted from the high level to the low level, the current passing through the transistor Q4 and the transistor Q6 pass. It can be said that the current is almost equal.
以上のことを念頭において、改めて比較器5bとモニタ回路7bが併設された図4の回路の場合を考える。
例えば、比較器5bを構成する各トランジスタの特性やサイズを適切に設定することにより、モニタ回路7bに電流が流入しても、{しきい値}={トランジスタQ4のゲートに供給される基準電圧}とすることは可能である。理解が容易なように、そうなっているものと仮定する。
With the above in mind, consider the case of the circuit of FIG. 4 in which the
For example, even if a current flows into the monitor circuit 7b by appropriately setting the characteristics and sizes of the transistors constituting the
温度変化などでモニタ回路7b内の抵抗Rm2の抵抗値が変化すると、制御トランジスタQ2を通過する電流、換言すると、モニタ回路7bから比較器5bに供給されるモニタ信号、更に換言すると、比較器5bからモニタ回路7bに流入する電流の大きさ、が変化する。すると比較器5b内のトランジスタQ5を通過する電流の大きさが変化し、トランジスタQ5と共にカレントミラーの能動負荷を形成するトランジスタQ6の通過電流も変化する。このため、比較器路5bのしきい値はモニタ回路7bに流入する電流の変化分に応じてシフトすることになる。
When the resistance value of the resistor Rm2 in the monitor circuit 7b changes due to a temperature change or the like, the current passing through the control transistor Q2, in other words, the monitor signal supplied from the monitor circuit 7b to the
具体的に、その他の条件は同じで、温度だけが高くなった場合を想定する。
温度が高くなるとホール素子3の入力抵抗は大きくなる。すると、ホール素子3において発生し、増幅器4aにおいて増幅され、その後に入力端子IN4を介してトランジスタQ4のゲートに供給される電圧信号は小さくなる。この時、比較器5b内のトランジスタQ4を通過する電流は大きくなる。
Specifically, it is assumed that other conditions are the same and only the temperature is increased.
As the temperature increases, the input resistance of the
一方、温度が高くなるとモニタ回路7b内の抵抗Rm2の抵抗値は大きくなり、制御トランジスタQ2を通過する電流は小さくなる。すると、モニタ回路7bに流入する電流が小さくなった分だけ比較器5b内のトランジスタQ5を通過する電流が大きくなり、これに伴ってトランジスタQ6の通過電流も大きくなる。従って、温度変化によってトランジスタQ4の通過電流が変化しても、トランジスタQ6の通過電流がこれを補償するような大きさになる。これを比較器5bの内部ではなく外部で見ると、温度変化によって電圧信号が変化しても、電圧信号中の温度変化に基づく変動分を補償するように比較器5bのしきい値が変化すると言うことができる。
On the other hand, when the temperature increases, the resistance value of the resistor Rm2 in the monitor circuit 7b increases, and the current passing through the control transistor Q2 decreases. Then, the current passing through the transistor Q5 in the
なお、電源電圧VDDが変化し、これに伴って電圧信号が変動したとしても、温度変化の時と同様に比較器5bのしきい値が変化して変動分を補償する。当然、増幅器4aのフィードバック抵抗などには特性の揃った素子を使用できるため、製品毎の特性のばらつきを抑えることが可能である。
Even if the power supply voltage V DD changes and the voltage signal fluctuates accordingly, the threshold value of the
1:電源供給端子
2:信号出力端子
3:ホール素子
4a:増幅器
4b:Gmアンプの構成を有する増幅器
5a、5b:比較器
7a、7b:モニタ回路
Rm1、Rm2:ホール素子3とほぼ同じ特性を持つ抵抗
1: Power supply terminal 2: Signal output terminal 3:
Claims (2)
該ホール素子とほぼ同一の特性を持つ抵抗を備え、該抵抗の特性変化に伴ってその大きさが変化するモニタ信号を出力するモニタ回路と、
差動対を形成するように接続された第1と第2のトランジスタと、該第1と第2のトランジスタの共通接続点に接続された電流源と、該第1と第2のトランジスタに接続された能動負荷回路とを備え、該第1のトランジスタの主電流路に供給される該モニタ信号に応じて該電圧信号の変動分を補償するようにしきい値を補正する該比較器と、
を具備することを特徴とする磁気センサ回路。 A hall element, an amplifier and a comparator are provided, a voltage signal corresponding to an external magnetic field generated in the hall element is amplified by the amplifier, and an output signal of the amplifier is compared with a predetermined threshold value in the comparator to detect In the magnetic sensor circuit that produces the resulting output signal,
A monitor circuit comprising a resistor having substantially the same characteristics as the Hall element, and outputting a monitor signal whose magnitude changes in accordance with a change in the resistance characteristics;
First and second transistors connected to form a differential pair, a current source connected to a common connection point of the first and second transistors, and connected to the first and second transistors And a comparator for correcting a threshold value so as to compensate for fluctuations of the voltage signal according to the monitor signal supplied to the main current path of the first transistor ,
A magnetic sensor circuit comprising:
ことを特徴とする、請求項1に記載した磁気センサ回路。 The monitor circuit has a resistor having substantially the same characteristics as the Hall element, a control transistor connected in series to the resistor, and an error for controlling a conduction amount of the control transistor according to a voltage generated at one end of the resistor The magnetic sensor circuit according to claim 1, further comprising an amplifier, wherein a current passing through the control transistor is supplied to the comparator as the monitor signal.
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