JP5643786B2 - 電圧電流変換回路及び電圧電流変換回路を備えた位置検出装置 - Google Patents
電圧電流変換回路及び電圧電流変換回路を備えた位置検出装置 Download PDFInfo
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Description
ここで、従来の位置検出装置で2つの磁気センサの出力電圧を電流に変換し出力する電圧電流変換回路300について図6を参照して説明する。
上述した課題を解決するために、本発明のある態様による電圧電流変換回路は、電圧が入力されるn個(nは2以上の偶数)の第1の入力端子と1個の第1の出力端子とを有し前記n個の第1の入力端子のうちの1つを選択信号に基づき選択して前記第1の出力端子と接続する第1の選択部と、前記第1の出力端子から出力される電圧に基づく駆動信号の電圧に基づいて電流を生成する第1の電流生成部を備えた電圧電流変換部と、前記駆動信号が入力される1個の第2の入力端子とn個の第2の出力端子とを有し前記n個の第2の出力端子のうちの1つを前記選択信号に基づき選択して前記第2の入力端子と接続する第2の選択部と、前記n個の第2の出力端子の各々と電源電圧との間に接続されたn個の容量素子と、前記n個の第2の出力端子の各々及び前記n個の容量素子の各々と接続されたn個の第2の電流生成部と、を含み、前記n個の第2の電流生成部は各々、前記第2の選択部の前記第2の出力端子から出力される前記駆動信号が入力し前記容量素子に接続されたゲート端子と、前記駆動信号に基づく電流を出力するドレイン端子とを有する第2のトランジスタを含むことを特徴とする。
また、この構成によれば、n個の入力端子から入力される各々の電圧を共通の電圧電流変換部に含まれるトランジスタとカレントミラーを構成するn個のトランジスタで対応する電流に変換することができるので、各々の電圧に対応する電流を同じ条件で生成することができる。
上述した課題を解決するために、本発明の他の態様による電圧電流変換回路は、上記電圧電流変換回路において、前記電圧電流変換部は、一方の入力端子が前記第1の出力端子と接続され前記駆動信号を出力する演算増幅器と、ゲート端子が前記演算増幅器の出力端子に接続されドレイン端子が前記演算増幅器の他方の入力端子に接続されて前記第1の電流生成部に含まれる第1のトランジスタと、一端が前記第1のトランジスタのドレイン端子と接続された抵抗素子と、を含むことを特徴とする。
上述した課題を解決するために、本発明のある態様による位置検出装置は、上記電圧電流変換回路と、前記選択信号を発生する信号発生回路と、前記n個の第1の入力端子に各々接続されたn個の磁気センサと、前記n個の磁気センサに対して移動自在又は傾斜自在に配設される磁石と、前記電圧電流変換回路の前記n個の第2の電流生成部から各々出力される電流のうちの一対の電流の差電流を生成する電流減算回路と、前記電圧電流変換回路の前記n個の第2の電流生成部から各々出力される電流のうちの一対の電流の和電流を生成する電流加算回路と、前記差電流を前記和電流で除算した除算電流を生成する電流除算回路と、前記除算電流から出力信号を生成する出力回路と、を備え、前記信号発生回路は、前記n個の容量素子の蓄電に必要な時間に基づく時間間隔で前記選択信号を発生する、ことを特徴とする。
上述した課題を解決するために、本発明のある態様による位置検出装置は、上記電圧電流変換回路と、前記選択信号を発生する信号発生回路と、前記n個の第1の入力端子に各 々接続されたn個の磁気センサと、前記n個の磁気センサに対して移動自在又は傾斜自在に配設される磁石と、前記電圧電流変換回路の前記n個の第2の電流生成部のうちの(n/2)個の電流生成部から各々出力される電流の第1の和電流を生成する第1の電流加算回路と、前記電圧電流変換回路の前記n個の第2の電流生成部のうちの残りの電流生成部から各々出力される電流の第2の和電流を生成する第2の電流加算回路と、前記第1の和電流と前記第2の和電流との差電流を生成する電流減算回路と、前記第1の和電流と前記第2の和電流との第3の和電流を生成する第3の電流加算回路と、前記差電流を前記第3の和電流で除算した除算電流を生成する電流除算回路と、前記除算電流から出力信号を生成する出力回路と、を備え、前記信号発生回路は、前記n個の容量素子の蓄電に必要な時間に基づく時間間隔で前記選択信号を発生する、ことを特徴とする。
(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態の電圧電流変換回路を備えた位置検出装置について説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る電圧電流変換回路を備えた位置検出装置の構成を示すブロック図である。なお、第1の実施形態では、n=2個の場合について説明する。
図4に示すように、位置検出装置1は、電圧電流変換回路100と、信号発生回路10と、2個の磁気センサ20,30と、磁石40と、電流減算回路50と、電流加算回路60と、電流除算回路70と、出力回路80と、から構成されている。
2個の磁気センサ20,30は、ホール素子などで構成され、磁石40の発生する磁界を電気信号に変換し、各々の出力電圧VHE1,VHE2を電圧電流変換回路100に入力する。磁石40は、2個の磁気センサ20,30に対して移動自在または傾斜自在に配設されている。
図1に示すように、電圧電流変換回路100は、第1の選択部110と、電圧電流変換部120と、第2の選択部130と、2個の容量素子141,142と、2個の電流生成部であるトランジスタ151,152と、から構成されている。
演算増幅器121は、第1の選択部110の第1の出力端子113と一方の入力端子125(図1では−端子)とが接続され、出力端子127とトランジスタ122のゲート端子とが出力端子線124を介して接続され、他方の入力端子126(図1では+端子)とトランジスタ122のドレイン端子とが接続されている。トランジスタ122は、ソース端子が電源電圧VDDに接続され、ドレイン端子が抵抗素子123の一端と接続されている。抵抗素子123の他端は、接地されている。
2個の電流生成部は、トランジスタ151,152(本実施形態ではPchMOSFET)で構成されている。トランジスタ151は、ゲート端子が第2の選択部130の第2の出力端子131と接続され、ソース端子が電源電圧VDDに接続され、ドレイン端子が出力線161に接続されている。トランジスタ152は、ゲート端子が第2の選択部130の第2の出力端子132と接続され、ソース端子が電源電圧VDDに接続され、ドレイン端子が出力線162に接続されている。なお、トランジスタ151,152は、トランジスタ122とほぼ同等の性能を有している。
選択信号SELがLレベルの場合、第1の選択部110の第1の入力端子112と第1の出力端子113とが接続され、第2の選択部130の第2の入力端子133と第2の出力端子132とが接続された状態である。選択信号SELがLレベルの場合、演算増幅器121の入力端子125には出力電圧VHE2が印加され、出力端子127から出力電圧VHE2とトランジスタ122のドレイン端子の電圧とに応じた駆動信号VC2が出力され、トランジスタ122を介して抵抗素子123に出力電圧VHE2から変換された電流IHE2が流れる。また、容量素子142の一端には駆動信号VC2が印加されているので容量素子142には駆動信号VC2が蓄電される。トランジスタ152のゲート端子には駆動信号VC2が印加されているので、トランジスタ122と同等の性能を持つトランジスタ152のドレイン端子からは電流IHE2が出力線162に流れる。
選択信号SELがLレベルになる前にHレベルであった場合、第2の選択部130の出力端子131が非接続状態でも容量素子141には駆動信号VC1が蓄電されているので、出力線161から電流IHE1が流れている。
このように、選択信号SELが所定の間隔でHレベルとLレベルとを交互に繰り返すことにより、出力線161からは電流IHE1が出力され続け、出力線162からは電流IHE2が出力され続ける。
本実施形態では、2個の入力端子111,112から入力される各々の出力電圧VHE1,VHE2を共通の電圧電流変換部120で対応する電流IHE1,IHE2に同じ条件で変換することができる電圧電流変換回路100を備えているので、電圧電流変換回路100を備えた位置検出装置1は2個の磁気センサによる位置検出精度を向上させることができる。
次に、電圧電流変換回路の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態においては、n=2個の場合の電圧電流変換回路について説明したが、n=4個の場合の電圧電流変換回路について説明する。図5は、本発明の第2の実施形態に係る電圧電流変換回路の構成を示す回路図である。
第1の選択部210は、4個の出力電圧VHE1,VHE2,VHE3,VHE4が各々入力される4個の第1の入力端子211,212,213,214と、第1の出力端子215とを備え、選択信号線114から2ビットの選択信号SELを受けて第1の入力端子211,212,213,214のうちの1つを第1の出力端子214と接続するように動作する。第1の選択部210は、例えば、2ビットの選択信号SELがHHレベルの場合は第1の入力端子211と第1の出力端子215とを接続し、選択信号SELがHLレベルの場合は第1の入力端子212と第1の出力端子215とを接続し、選択信号SELがLHレベルの場合は第1の入力端子213と第1の出力端子215とを接続し、選択信号SELがLLレベルの場合は第1の入力端子214と第1の出力端子215とを接続するように動作する。
演算増幅器121は、第1の選択部210の第1の出力端子214と一方の入力端子125(図5では−端子)とが接続され、出力端子127とトランジスタ122のゲート端子とが出力端子線124を介して接続され、他方の入力端子126(図5では+端子)とトランジスタ122のドレイン端子とが接続されている。トランジスタ122は、ソース端子が電源電圧VDDに接続され、ドレイン端子が抵抗素子123の一端と接続されている。抵抗素子123の他端は、接地されている。
第2の実施形態の電圧電流変換回路200を位置検出装置で使う場合、4つの出力電圧VHE1,VHE2,VHE3,VHE4のうち例えば2個の出力電圧VHE1,VHE2を第1の電流加算回路で第1の和電流として加算し、残りの2個の出力電圧VHE3,VHE4を第2の電流加算回路で第2の和電流として加算する。第1の和電流と第2の和電流との差電流を電流減算回路で生成し、第1の和電流と第2の和電流との第3の和電流を第3の電流加算回路で生成する。さらに、差電流を第3の和電流で除算した除算電流を電流除算回路で生成し、除算電流から出力回路により出力信号として生成する。
本実施形態では、4個の入力端子211,212,213,214から入力される各々の出力電圧VHE1,VHE2,VHE3,VHE4を共通の電圧電流変換部120で対応する電流IHE1,IHE2,IHE3,IHE4に変換することができる電圧電流変換回路200を備えているので、電圧電流変換回路200を備えた位置検出装置は4個の磁気センサによる位置検出精度を向上させることができる。
10 信号発生回路
20,30 磁気センサ
40 磁石
50 電流減算回路
60 電流加算回路
70 電流除算回路
80 出力回路
100 電圧電流変換回路
110 第1の選択部
111,112 第1の入力端子
113 第1の出力端子
114 選択信号線
120 電圧電流変換部
121 演算増幅器
122 トランジスタ
123 抵抗素子
124 出力端子線
125,126 入力端子
127 出力端子
130 第2の選択部
131,132 第2の出力端子
133 第2の入力端子
141,142,143,144 容量素子
151,152,153,154 トランジスタ
161,162,163,164 出力線
200 電圧電流変換回路
210 第1の選択部
211,212,213,214 第1の入力端子
215 第1の出力端子
230 第2の選択部
231,232,233,234 第2の出力端子
235 第2の入力端子
300 電圧電流変換回路
311,321 演算増幅器
312,314,322,324 トランジスタ
313,323 抵抗素子
Claims (5)
- 電圧が入力されるn個(nは2以上の偶数)の第1の入力端子と1個の第1の出力端子とを有し前記n個の第1の入力端子のうちの1つを選択信号に基づき選択して前記第1の出力端子と接続する第1の選択部と、
前記第1の出力端子から出力される電圧に基づく駆動信号の電圧に基づいて電流を生成する第1の電流生成部を備えた電圧電流変換部と、
前記駆動信号が入力される1個の第2の入力端子とn個の第2の出力端子とを有し前記n個の第2の出力端子のうちの1つを前記選択信号に基づき選択して前記第2の入力端子と接続する第2の選択部と、
前記n個の第2の出力端子の各々と電源電圧との間に接続されたn個の容量素子と、
前記n個の第2の出力端子の各々及び前記n個の容量素子の各々と接続されたn個の第2の電流生成部と、
を含み、
前記n個の第2の電流生成部は各々、前記第2の選択部の前記第2の出力端子から出力される前記駆動信号が入力し前記容量素子に接続されたゲート端子と、前記駆動信号に基づく電流を出力するドレイン端子とを有する第2のトランジスタを含むことを特徴とする電圧電流変換回路。 - 請求項1に記載の電圧電流変換回路において、前記電圧電流変換部は、一方の入力端子が前記第1の出力端子と接続され前記駆動信号を出力する演算増幅器と、ゲート端子が前記演算増幅器の出力端子に接続されドレイン端子が前記演算増幅器の他方の入力端子に接続されて前記第1の電流生成部に含まれる第1のトランジスタと、一端が前記第1のトランジスタのドレイン端子と接続された抵抗素子と、を含むことを特徴とする電圧電流変換回路。
- 請求項1または2に記載の電圧電流変換回路において、n=2であることを特徴とする電圧電流変換回路。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の電圧電流変換回路と、
前記選択信号を発生する信号発生回路と、
前記n個の第1の入力端子に各々接続されたn個の磁気センサと、
前記n個の磁気センサに対して移動自在又は傾斜自在に配設される磁石と、
前記電圧電流変換回路の前記n個の第2の電流生成部から各々出力される電流のうちの一対の電流の差電流を生成する電流減算回路と、
前記電圧電流変換回路の前記n個の第2の電流生成部から各々出力される電流のうちの一対の電流の和電流を生成する電流加算回路と、
前記差電流を前記和電流で除算した除算電流を生成する電流除算回路と、
前記除算電流から出力信号を生成する出力回路と、
を備え、
前記信号発生回路は、前記n個の容量素子の蓄電に必要な時間に基づく時間間隔で前記選択信号を発生する、
ことを特徴とする位置検出装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の電圧電流変換回路と、
前記選択信号を発生する信号発生回路と、
前記n個の第1の入力端子に各々接続されたn個の磁気センサと、
前記n個の磁気センサに対して移動自在又は傾斜自在に配設される磁石と、
前記電圧電流変換回路の前記n個の第2の電流生成部のうちの(n/2)個の電流生成部から各々出力される電流の第1の和電流を生成する第1の電流加算回路と、
前記電圧電流変換回路の前記n個の第2の電流生成部のうちの残りの電流生成部から各々出力される電流の第2の和電流を生成する第2の電流加算回路と、
前記第1の和電流と前記第2の和電流との差電流を生成する電流減算回路と、
前記第1の和電流と前記第2の和電流との第3の和電流を生成する第3の電流加算回路と、
前記差電流を前記第3の和電流で除算した除算電流を生成する電流除算回路と、
前記除算電流から出力信号を生成する出力回路と、
を備え、
前記信号発生回路は、前記n個の容量素子の蓄電に必要な時間に基づく時間間隔で前記選択信号を発生する、
ことを特徴とする位置検出装置。
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