JP6445360B2 - 電流測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホール素子を有する電流測定装置に関するものである。

この種の電流測定装置において通常使用されるホールセンサとして、下記の特許文献１に開示されたホールセンサが知られている。このホールセンサは、ホール素子に供給する励磁電流（駆動電流）の流通方向（ホール素子に流れる励磁電流の向き）とホール電圧の検出方向を切り換えることで、ホール素子に生じるオフセット（励磁電流の流通方向とホール電圧の検出方向の切り換え前後において極性が変化しないという特性を有する電圧）をキャンセルする構成を備えている。このため、このホールセンサは、励磁電流の流通方向とホール電圧の検出方向を切り換えるためのスイッチを有している。

特許第３０２２９５７号公報（第４−５頁、第１−３図）

ところが、上記したホールセンサを使用する電流測定装置には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、この電流測定装置では、ホールセンサは励磁電流の流通方向とホール電圧の検出方向を切り換えるためのスイッチを備えて、ホール素子に生じるオフセットをその上記の特性を利用してキャンセルするようにしている。ところで、例えば、検出対象からの磁界以外の磁界であって強度が一定の磁界（例えば、検出対象以外の物体からの磁界や、検出対象からの磁界をホール素子に導くためのコア材を電流測定装置が備えている場合において、このコア材が帯磁しているときにこの帯磁に起因してホール素子に加わる磁界。以下では、これらをまとめて「不要磁界」ともいう）がホール素子に常時加わっている場合には、ホール素子の出力（ホール電圧）には、検出対象からの磁界に起因したホール電圧（本来のホール電圧）に加えて、この不要磁界に起因した他のホール電圧（一定電圧値のホール電圧）が含まれることになる。

この他のホール電圧は、上記した本来のホール電圧に対して誤差となるため、キャンセルするのが望ましい、しかしながら、この他のホール電圧は、上記のオフセットとは異なり、励磁電流の流通方向とホール電圧の検出方向の切り換え前後において本来のホール電圧と同じ極性を示す。このため、上記したホールセンサを使用する電流測定装置では、この他のホール電圧をキャンセルすることができない、つまり、検出対象からの磁界以外の不要磁界のホール素子に対する影響をキャンセルすることができないという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、検出対象からの磁界以外の磁界のホール素子に対する影響をキャンセルし得る電流測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の電流測定装置は、第１の端子対および第２の端子対を有するホール素子と、前記ホール素子に供給する駆動電流を出力する電源部と、前記電源部と前記ホール素子との間に配設されて、前記駆動電流を前記第１の端子対に供給する第１切替状態、および前記駆動電流を前記第２の端子対に供給する第２切替状態に一定の時間間隔で交互に切替制御される信号切替部と、前記第１切替状態のときに前記第２の端子対間に生じる第１検出電圧、および前記第２切替状態のときに前記第１の端子対間に生じる第２検出電圧を信号処理することにより、前記ホール素子についてのオフセット電圧がキャンセルされた当該ホール素子のホール電圧を検出すると共に当該ホール素子に磁界を印加している検出対象に流れる電流を当該ホール電圧に基づいて算出する信号処理部とを備えている電流測定装置であって、前記信号処理部は、電圧値の調整が可能な補正電圧を出力する補正電圧出力回路と、前記第１検出電圧および前記第２検出電圧に対する信号処理によって生成される電圧に前記補正電圧を加算する加算回路を有して前記ホール電圧を補正するホール電圧生成回路とを備え、前記検出対象からの前記磁界が前記ホール素子に印加されていないときに前記ホール電圧生成回路で補正された前記ホール電圧がゼロになるように前記補正電圧の前記電圧値を調整可能に構成されている。

請求項２記載の電流測定装置は、請求項１記載の電流測定装置において、前記信号処理部は、前記第１切替状態のときに一対の入力端子が前記第２の端子対間に接続されると共に前記第２切替状態のときに当該一対の入力端子が前記第１の端子対間に接続されて、出力端子から正電圧としての前記第１検出電圧および負電圧としての前記第２検出電圧を前記一定の時間間隔で交互に第３検出電圧として出力する差動増幅回路を備え、前記補正電圧出力回路は、それぞれの絶対値が同等の正補正電圧および負補正電圧を前記第３検出電圧に同期して前記補正電圧として交互に出力し、前記ホール電圧生成回路は、前記加算回路が前記第３検出電圧および前記補正電圧を加算することにより、前記第１検出電圧が前記負補正電圧を加算して補正され、かつ前記第２検出電圧が前記正補正電圧を加算して補正された補正後のホール電圧を出力する。

請求項３記載の電流測定装置は、請求項２記載の電流測定装置において、前記信号処理部は、前記補正後のホール電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、当該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデータを取得する演算回路とを備え、当該演算回路は、前記検出対象からの前記磁界が前記ホール素子に印加されていないときの前記データを補正電圧データとして記憶すると共に、当該検出対象からの当該磁界が当該ホール素子に印加されているときの前記データを前記補正電圧データで補正して得られるデータに基づいて前記電流を算出する。

請求項４記載の電流測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の電流測定装置において、前記補正電圧出力回路は、出力電圧の電圧値が調整可能に構成された可変電源と、前記出力電圧とゼロボルトとを前記一定の時間間隔で交互に切り替えて出力する切替器と、当該切替器からの出力に含まれる直流成分を除去して前記補正電圧として出力するコンデンサとを備えている。

請求項１記載の電流測定装置によれば、オフセット電圧については従来の手法（駆動電流を供給するホール素子の端子対を切り替えることで検出される第１検出電圧および第２検出電圧を信号処理することによってオフセット電圧をキャンセルする手法）でキャンセルしつつ、不要磁界にのみ起因して発生するホール電圧についても補正電圧でキャンセル（または大幅に低減）することができる。このため、この電流測定装置によれば、ホール素子２から出力されるホール電圧（第１検出電圧および第２検出電圧）に対する信号処理を実行するホール電圧生成回路でのホール電圧（不要磁界にのみ起因して発生するホール電圧）に起因した飽和を回避しつつ、検出対象に流れる電流の電流値を高い精度で算出することができる。

請求項２記載の電流測定装置によれば、補正電圧の電圧値がホール電圧（不要磁界にのみ起因して発生するホール電圧）の電圧値と同等に調整されることで、一定の時間間隔で電圧値が変化する態様の第３検出電圧を補正電圧の電圧値（第３検出電圧に同期して絶対値が同等の正補正電圧および負補正電圧に交互になる電圧値）で正確に補正することができる。このため、このような対応の第３検出電圧についても、加算回路を含むアナログ回路で構成されたホール電圧生成回路において、ホール電圧（不要磁界にのみ起因して発生するホール電圧）に起因した飽和を回避しつつ、このホール電圧をほぼキャンセルすることができる。

請求項３記載の電流測定装置によれば、補正電圧の電圧値とホール電圧（不要磁界にのみ起因して発生するホール電圧）の電圧値とが若干相違している場合においても、このホール電圧の影響を完全にキャンセルすることができるため、検出対象に流れる電流の電流値をより高い精度で算出することができる。

請求項４記載の電流測定装置によれば、この補正電圧出力回路を備えているため、一定の時間間隔で負補正電圧から正補正電圧に、また正補正電圧から負補正電圧に変化する補正電圧を簡易な回路で確実かつ容易に生成して出力することができる。また、この補正電圧出力回路を備えたことにより、可変電源の電圧値を調整するだけで、極性の異なる正補正電圧および負補正電圧の電圧値を、その絶対値を揃えた状態で同時に変更することができる。

電流測定装置１の構成図である。 電流測定装置１の動作を説明するための波形図である。 電流測定装置１Ａの構成図である。 電流測定装置１Ａの動作を説明するための波形図である。 電流測定装置１Ｂの構成図である。 電流測定装置１Ｃの構成図である。

以下、電流測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、図１に示す電流測定装置としての電流測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。

この電流測定装置１は、一例として、ホール素子２、電源部３、信号切替部４、切替制御部５および信号処理部６を備え、ホール素子２に不図示の磁界を印加している不図示の検出対象（例えば配線）に流れる電流の電流値Ｉｏｂを検出可能に構成されている。

この電流測定装置１でのホール素子２は、平面視形状が例えば正方形や十文字形状のような上下と左右が対称な形状に形成されて、その四隅に４つの端子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが反時計回りまたは時計回り（本例では一例として反時計回り）に配設されている。このホール素子２は、第１の端子対２ａ，２ｃおよび第２の端子対２ｂ，２ｄのうちの任意の一方の端子対に駆動電流Ｉ１が供給されている状態において、駆動電流Ｉ１が供給されていない他方の端子対間に、ホール素子２を通過する磁束の磁束密度に比例した電圧（以下、ホール電圧Ｖｈともいう）を、第１の端子対２ａ，２ｃ間での極性と第２の端子対２ｂ，２ｄ間での極性とが反転する状態で発生させる。

ただし、ホール素子２は、製造上のばらつきに起因して、磁束密度がゼロのときでも、駆動電流Ｉ１の一方の端子対への供給状態において他方の端子間に電圧値がほぼ一定のオフセット電圧Ｖｏｓを発生させるという特性を有している。この特性を有するため、ホール素子２は、駆動電流Ｉ１が供給されていない端子対間から、ホール電圧Ｖｈと共にオフセット電圧Ｖｏｓを含む検出電圧Ｖｄを出力する。

また、検出対象からの磁界と共に不要磁界（検出対象からの磁界以外の磁界であって強度が一定の磁界）がホール素子２に印加されているときには、ホール素子２は、検出対象からの磁界にのみ起因して発生するホール電圧Ｖｈ０（以下では、ホール電圧Ｖｈ０の電圧値もＶｈ０と表記するものとする）と、不要磁界にのみ起因して発生するホール電圧Ｖｈ１（以下では、ホール電圧Ｖｈ１の電圧値もＶｈ１と表記するものとする）の合成電圧（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）をホール電圧Ｖｈとして出力する。

このため、以下では、この検出電圧Ｖｄのうち、第１の端子対２ａ，２ｃ間から出力されるものを第２検出電圧Ｖｄ２（＝−（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）＋Ｖｏｓ）と表記し、第２の端子対２ｂ，２ｄ間から出力されるものを第１検出電圧Ｖｄ１（＝Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ）と表記する（図２参照）。

電源部３は、定電圧直流電源または定電流直流電源で構成されて、ホール素子２に対して定電圧または定電流を出力する。本例では一例として、電源部３は、定電圧直流電源で構成されて、ホール素子２に対して定電圧Ｖ１を出力することで、ホール素子２に駆動電流Ｉ１を供給するが、電源部３を定電流直流電源で構成して、ホール素子２に対して定電流としての駆動電流Ｉ１を供給してもよい。

信号切替部４は、ホール素子２の第１の端子対２ａ，２ｃおよび第２の端子対２ｂ，２ｄの任意の一方に対して電源部３からの駆動電流Ｉ１を切り替えて（ホール素子２への駆動電流Ｉ１の流通方向を切り替えて）供給可能に構成されている。また、信号切替部４は、駆動電流Ｉ１が第１の端子対２ａ，２ｃに供給されている状態のときに第２の端子対２ｂ，２ｄ間に生じる第１検出電圧Ｖｄ１、および駆動電流Ｉ１が第２の端子対２ｂ，２ｄに供給されている状態のときに第１の端子対２ａ，２ｃ間に生じる第２検出電圧Ｖｄ２を切り替えて、信号処理部６に出力可能に構成されている。

具体的には、信号切替部４は、一例として４つのスイッチ（一例として単極双投スイッチ）１１，１２，１３，１４を備え、スイッチ１１は、そのｃ接点が電源部３に接続され、そのａ接点が第１の端子対２ａ，２ｃの一方の端子２ａに接続され、かつそのｂ接点が第２の端子対２ｂ，２ｄの一方の端子２ｄに接続されることで、電源部３とホール素子２との間に配設されている。また、スイッチ１２は、そのｃ接点が電流測定装置１の基準電位（電圧がゼロボルトのグランドＧ）に接続され、そのａ接点が第１の端子対２ａ，２ｃの他方の端子２ｃに接続され、かつそのｂ接点が第２の端子対２ｂ，２ｄの他方の端子２ｂに接続されることで、基準電位（グランドＧ）とホール素子２との間に配設されている。

また、スイッチ１３は、そのｃ接点が信号処理部６（具体的には、信号処理部６の一部を構成する差動増幅回路としての差動増幅器２１の一対の入力端子を構成する非反転入力端子）に接続され、そのａ接点が第２の端子対２ｂ，２ｄの一方の端子２ｄに接続され、かつそのｂ接点が第１の端子対２ａ，２ｃの一方の端子２ａに接続されることで、信号処理部６とホール素子２との間に配設されている。また、スイッチ１４は、そのｃ接点が信号処理部６（具体的には、信号処理部６の一部を構成する差動増幅器２１の一対の入力端子を構成する反転入力端子）に接続され、そのａ接点が第２の端子対２ｂ，２ｄの他方の端子２ｂに接続され、かつそのｂ接点が第１の端子対２ａ，２ｃの他方の端子２ｃに接続されることで、信号処理部６とホール素子２との間に配設されている。これらの各スイッチ１１〜１４は、切替制御部５から出力される制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間（図２に示す期間Ａ１）にａ接点がｃ接点に接続され（同図中の実線で示す接続状態に移行し）、制御信号ＣＬＫ１のＬｏｗレベル期間（図２に示す期間Ａ２）にｂ接点がｃ接点に接続される（同図中の破線で示す接続状態に移行する）ように制御される。

切替制御部５は、３つの制御（切替）信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２，ＣＬＫ３を図２に示すタイミングで生成すると共に、制御信号ＣＬＫ１については各スイッチ１１，１２，１３，１４および信号処理部６（具体的には、信号処理部６の一部を構成する後述の補正電圧出力回路２２）に出力し、制御信号ＣＬＫ２については信号処理部６（具体的には、信号処理部６の一部を構成する後述の２つのサンプルアンドホールド回路２３，２４）に出力し、かつ制御信号ＣＬＫ３については信号処理部６（具体的には、信号処理部６の一部を構成する後述の同期検波回路２６）に出力する。

本例では一例として、切替制御部５は、制御信号ＣＬＫ１については、周波数が一定（例えば数十ｋＨｚ（一例として４０ｋＨｚ））で、デューティ比が０．５のパルス信号として出力する。また、切替制御部５は、制御信号ＣＬＫ２については、制御信号ＣＬＫ１の周波数の２倍の周波数であって、一例として、制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間およびＬｏｗレベル期間の各々のほぼ中間のタイミングのみで所定時間（制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間やＬｏｗレベル期間よりも十分に短い時間）だけＨｉレベルとなり、残りの期間がＬｏｗレベルとなるパルス信号として出力する。また、切替制御部５は、制御信号ＣＬＫ３については、制御信号ＣＬＫ１の周波数と同じ周波数であって、制御信号ＣＬＫ２の出力タイミングに同期して、ＨｉレベルとＬｏｗレベルの状態が切り替わるパルス信号として出力する。

信号処理部６は、一例として、差動増幅器２１、補正電圧出力回路２２、サンプルアンドホールド回路２３，２４、加算回路２５、同期検波回路２６、フィルタ２７、Ａ／Ｄ変換器２８および演算回路２９を備え、第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２を信号処理する（第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２に基づいて、ホール素子２についてのオフセット電圧Ｖｏｓをキャンセルするという信号処理と、不要磁界にのみ起因して検出されるホール電圧Ｖｈ１を補正して除去するという信号処理とを実行する）ことにより、オフセット電圧Ｖｏｓおよびホール電圧Ｖｈ１の影響が排除された状態の電流値Ｉｏｂを検出する。

具体的には、差動増幅器２１は、その非反転入力端子がスイッチ１３のｃ接点に接続され、その反転入力端子がスイッチ１４のｃ接点に接続されている。一例として、差動増幅器２１は、その増幅率が１倍に規定されることで、スイッチ１３，１４を介して出力される第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２の一方の電圧（スイッチ１３，１４によって選択されている電圧）を第３検出電圧Ｖｄ３として出力する。これにより、差動増幅器２１は、図２に示すように、制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間（図２中の期間Ａ１）には正電圧としての第１検出電圧Ｖｄ１（電圧値：Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ）となり、制御信号ＣＬＫ１のＬｏｗレベル期間（図２中の期間Ａ２）には負電圧としての第２検出電圧Ｖｄ２（電圧値：−（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）＋Ｖｏｓ）となる第３検出電圧Ｖｄ３、つまり、第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２が一定の時間間隔（制御信号ＣＬＫ１の周期の１／２の周期）で交互に出力される第３検出電圧Ｖｄ３を出力する。

補正電圧出力回路２２は、電圧値Ｖｒの調整が可能な補正電圧Ｖｃｏを出力する。一例として、補正電圧出力回路２２は、可変電源２２ａ、切替器２２ｂおよびコンデンサ２２ｃを備えて、図２に示すように、それぞれの絶対値が電圧値Ｖｒに調整された正補正電圧Ｖｒｐと負補正電圧Ｖｒｎとを制御信号ＣＬＫ１に同期して補正電圧Ｖｃｏとして出力する。

具体的には、可変電源２２ａは、電圧値Ｖｒの２倍の電圧値（２×Ｖｒ）の直流電圧Ｖｄｃを出力する。また、可変電源２２ａは、電圧値（２×Ｖｒ）を調整するための例えばボリュームなどの調整手段を備えている。切替器２２ｂは、一例として信号切替部４の各スイッチ１１，１２，１３，１４と同じ単極双投スイッチで構成されて、そのａ接点が可変電源２２ａの正側出力端子に接続され、そのｂ接点が可変電源２２ａの負側出力端子（電流測定装置１の基準電位（グランドＧ））に接続され、かつそのｃ接点がコンデンサ２２ｃの一方の端子に接続されている。また、切替器２２ｂは、切替制御部５から出力される制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間にｂ接点がｃ接点に接続され（同図中の実線で示す接続状態に移行し）、制御信号ＣＬＫ１のＬｏｗレベル期間にａ接点がｃ接点に接続される（同図中の破線で示す接続状態に移行する）ように制御される。

この構成により、図示はしないが、コンデンサ２２ｃの一方の端子には、制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間にゼロボルトになり、制御信号ＣＬＫ１のＬｏｗレベル期間に電圧値（２×Ｖｒ）となるデューティ比が０．５の電圧信号（パルス信号）が発生する。コンデンサ２２ｃは、この電圧信号に含まれている直流成分を除去して他方の端子から出力する。これにより、補正電圧出力回路２２は、図２に示すように、制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間に電圧値−Ｖｒの負補正電圧Ｖｒｎとなり、制御信号ＣＬＫ１のＬｏｗレベル期間に電圧値Ｖｒの正補正電圧Ｖｒｐとなるデューティ比が０．５の補正電圧Ｖｃｏをコンデンサ２２ｃの他方の端子から出力する。

サンプルアンドホールド回路２３は、第３検出電圧Ｖｄ３のうちの制御信号ＣＬＫ２のＨｉレベル期間での電圧をサンプリング（検出・保持）して、サンプリング電圧Ｖｓｈ１として出力する。すなわち、サンプルアンドホールド回路２３は、制御信号ＣＬＫ２のタイミングに同期させた第３検出電圧Ｖｄ３をサンプリング電圧Ｖｓｈ１として出力する。一方、サンプルアンドホールド回路２４は、補正電圧Ｖｃｏのうちの制御信号ＣＬＫ２のＨｉレベル期間での電圧をサンプリング（検出・保持）して、サンプリング電圧Ｖｓｈ２として出力する。すなわち、サンプルアンドホールド回路２４は、制御信号ＣＬＫ２のタイミングに同期させた補正電圧Ｖｃｏをサンプリング電圧Ｖｓｈ２として出力する。

この電流測定装置１では、このように、第３検出電圧Ｖｄ３の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミング、すなわち、制御信号ＣＬＫ１の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングとずれたタイミングで出力される制御信号ＣＬＫ２に同期して第３検出電圧Ｖｄ３をサンプリング（検出・保持）する構成のため、制御信号ＣＬＫ１の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングでホール素子２に供給される駆動電流Ｉ１が切り替えられる際に第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２（ひいては、第３検出電圧Ｖｄ３）に発生するおそれのあるノイズの各サンプリング電圧Ｖｓｈ１，Ｖｓｈ２への影響が大幅に低減されている。

なお、駆動電流Ｉ１の切り替え時に発生するノイズの影響が無視できるときには、第３検出電圧Ｖｄ３に対する制御信号ＣＬＫ２でのサンプリングを省く構成を採用することもできる。この構成では、図１に示す電流測定装置１の構成要素からサンプルアンドホールド回路２３，２４を省いて、各サンプリング電圧Ｖｓｈ１，Ｖｓｈ２に代えて第３検出電圧Ｖｄ３および補正電圧Ｖｃｏを加算回路２５に入力し、同期検波回路２６では制御信号ＣＬＫ３に代えて制御信号ＣＬＫ１で同期検波する構成とする。

加算回路２５は、サンプリング電圧Ｖｓｈ１（制御信号ＣＬＫ２のタイミングに同期させられた第３検出電圧Ｖｄ３）とサンプリング電圧Ｖｓｈ２（制御信号ＣＬＫ２のタイミングに同期させられた補正電圧Ｖｃｏ）とを加算すると共に既知のゲインα（通常は数十倍程度）で増幅することにより、図２に示すように、サンプリング電圧Ｖｓｈ１における第１検出電圧Ｖｄ１（電圧値：Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ）が負補正電圧（電圧値：−Ｖｒ）で補正されると共にα倍された補正後第１検出電圧（電圧値：α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ））、および第２検出電圧Ｖｄ２（電圧値：−Ｖｈ０−Ｖｈ１＋Ｖｏｓ）が正補正電圧（電圧値：Ｖｒ）で補正されると共にα倍された補正後第２検出電圧（電圧値：α×（−Ｖｈ０−Ｖｈ１＋Ｖｏｓ＋Ｖｒ））を交互に補正後のホール電圧Ｖｈｃｏ（＝α×（Ｖｓｈ１＋Ｖｓｈ２））として出力する。

加算回路２５は、本例では一例として、サンプリング電圧Ｖｓｈ１，Ｖｓｈ２を加算して出力する反転増幅器３１と、反転増幅器３１から出力される信号を入力して予め規定されたゲインで増幅（本例では反転増幅）することで補正後のホール電圧Ｖｈｃｏを出力する増幅器３２とを備えたアナログ増幅回路（回路全体としてのゲインがαに規定された回路）として構成されている。この場合、反転増幅器３１は、非反転入力端子がグランドＧに接続された演算増幅器３１ａ、演算増幅器３１ａの反転入力端子とサンプルアンドホールド回路２３の不図示の出力端子との間に接続された入力抵抗３１ｂ、演算増幅器３１ａの反転入力端子とサンプルアンドホールド回路２４の不図示の出力端子との間に接続された入力抵抗３１ｃ（入力抵抗３１ｂと同じ抵抗値の抵抗）、および演算増幅器３１ａの反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗３１ｄを備えて構成されている。この加算回路２５では、反転増幅器３１および増幅器３２の全体のゲインαは、補正後のホール電圧Ｖｈｃｏのレベルが後段のＡ／Ｄ変換器２８の入力定格に見合うレベルにまで増幅され得るように規定される。なお、加算回路２５は、この構成に限定されるものではなく、公知の種々の構成を採用することができる。

同期検波回路２６は、一例として、図１に示すように、補正後のホール電圧Ｖｈｃｏを入力すると共に−１倍のゲインで増幅して反転ホール電圧−Ｖｈｃｏとして出力する増幅器２６ａと、ホール電圧Ｖｈｃｏおよび反転ホール電圧−Ｖｈｃｏを入力すると共に制御信号ＣＬＫ３に同期してこれらの電圧Ｖｈｃｏ，−Ｖｈｃｏを交互に切り替えて（つまり、ホール電圧Ｖｈｃｏを制御信号ＣＬＫ３で同期検波して）、検波信号Ｖｄｅｔとして出力する切替器２６ｂ（本例では一例として、スイッチ１１などと同じ単極双投スイッチで構成されている）とを備えている。この場合、切替器２６ｂは、図２に示すように、一例として、制御信号ＣＬＫ３のＨｉレベル期間ではホール電圧Ｖｈｃｏ（電圧値：α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ））に切り替え、制御信号ＣＬＫ３のＬｏｗレベル期間では反転ホール電圧−Ｖｈｃｏ（電圧値：−α×（−Ｖｈ０−Ｖｈ１＋Ｖｏｓ＋Ｖｒ））に切り替えることで、検波信号Ｖｄｅｔを出力する。

フィルタ２７は、この検波信号Ｖｄｅｔを入力して平均化することで、出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。ここで、図２に示すように、同期検波回路２６から出力される検波信号Ｖｄｅｔは、制御信号ＣＬＫ３の１／２の周期で、その電圧値が上記したように電圧値（α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ））から電圧値（α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｏｓ−Ｖｒ））に、また電圧値（α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｏｓ−Ｖｒ））から電圧値（α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ））に移行する信号となっている。したがって、この検波信号Ｖｄｅｔがフィルタ２７によって平均化されることで、平均の電圧値が図２中において太線の破線で示されるように、電圧（α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｒ））となる出力電圧Ｖｏｕｔ（直流電圧）に変換される。つまり、オフセット電圧Ｖｏｓ分がキャンセルされた出力電圧Ｖｏｕｔがフィルタ２７から出力される。以上のように、この信号処理部６は、差動増幅器２１、サンプルアンドホールド回路２３、加算回路２５、同期検波回路２６およびフィルタ２７を有するアナログ回路で構成されたホール電圧生成回路ＨＶＧと、アナログ回路で構成された補正電圧出力回路２２およびサンプルアンドホールド回路２４とを備えて構成されている。

Ａ／Ｄ変換器２８は、出力電圧Ｖｏｕｔを所定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値を示すデジタルデータＤｖを出力する。演算回路２９は、一例として、コンピュータで構成されて、Ａ／Ｄ変換器２８から出力されるデジタルデータＤｖに基づいて、検出対象に流れる電流の電流値Ｉｏｂを検出（算出）する電流検出処理を実行する。また、演算回路２９は、算出した電流値Ｉｏｂを出力する出力処理を実行する。出力の態様としては、例えば不図示の表示部に表示させたり、不図示の記憶装置（ハードディスク装置やリムーバブルメディアなど）に記憶させたり、外部機器に伝送したりするなどの種々の態様を採用することができる。

続いて、電流測定装置１の動作（検出対象に流れる電流の電流値Ｉｏｂを検出する動作）について図面を参照して説明する。

この電流測定装置１では、電源部３が定電圧Ｖ１の出力を実行すると共に、切替制御部５が上記したタイミングで図２に示すように制御信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫ３を出力する。

この状態において、電流測定装置１の操作者は、検出対象の電流を検出する作業の前に実行する電流測定装置１に対する調整作業の１つとして、補正電圧Ｖｃｏの電圧値Ｖｒを設定する補正電圧設定処理を実行する。この補正電圧設定処理では、まず、検出対象からの磁界がホール素子２に印加されない状態にする。つまり、上記したホール電圧Ｖｈ０をゼロの状態にする。なお、この状態でもホール素子２には、強度が一定の不要磁界が常時印加されている。このため、ホール素子２は上記したホール電圧Ｖｈ１を一定の電圧値Ｖｈ１で出力する。

次いで、この補正電圧設定処理では、操作者は、電流測定装置１における信号処理部６のフィルタ２７から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを電圧計などでモニタしつつ、信号処理部６の可変電源２２ａに設けられている調整手段を操作して、可変電源２２ａから出力されている直流電圧Ｖｄｃの電圧値（２×Ｖｒ）を調整することで、出力電圧Ｖｏｕｔをゼロボルト（またはゼロボルトに極めて近い状態）にする。図２に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔは、オフセット電圧Ｖｏｓ分がキャンセルされた状態（電圧値がα×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｒ）となる状態）で出力されている。また、この補正電圧設定処理の実行中は、上記したようにホール電圧Ｖｈ０はゼロである。このため、直流電圧Ｖｄｃの電圧値（２×Ｖｒ）を調整して、出力電圧Ｖｏｕｔをゼロボルトにすることで、補正電圧Ｖｃｏの電圧値Ｖｒをホール電圧Ｖｈ１の電圧値に一致させる（ほぼ一致させる）ことができる。つまり、補正電圧Ｖｃｏでホール電圧Ｖｈ１をキャンセルすることができる。これにより、補正電圧設定処理が完了する。

このように、この電流測定装置１では、不要磁界に起因してホール素子２に発生するホール電圧Ｖｈ１を補正電圧Ｖｃｏでゼロまたは極めてゼロに近い値に補正する（キャンセル）する動作を、増幅器３２の前段で実行する構成のため、加算回路２５および加算回路２５の後段のアナログ回路がホール電圧Ｖｈ１の存在に起因して飽和するといった事態の発生を回避することが可能になっている。

しかしながら、可変電源２２ａの直流電圧Ｖｄｃの出力精度や、出力電圧Ｖｏｕｔをモニタする電圧計の測定精度には限界があるため、補正電圧Ｖｃｏの電圧値Ｖｒをホール電圧Ｖｈ１の電圧値Ｖｈ１に厳密に一致させるのは困難である。したがって、電圧値（Ｖｈ１−Ｖｒ）は完全なゼロではなく、若干の値を持った誤差電圧値の状態で存在することになる。この電流測定装置１では、このような誤差電圧値（Ｖｈ１−Ｖｒ）についても演算回路２９におけるデータ処理にてキャンセルする機能を備えている。

したがって、この電流測定装置１の操作者は、電流測定装置１に対する調整作業の他の１つとして、上記の補正電圧設定処理の実行後に、誤差電圧値（Ｖｈ１−Ｖｒ）をキャンセルするための補正電圧データを取得する補正データ記憶処理を実行する。

この補正データ記憶処理では、操作者は、不図示の操作部に配設されている例えばゼロ調整開始ボタンを操作することで、演算回路２９のコンピュータに対して、補正電圧データＤｖｃを取得する取得処理を実行させる。この取得処理では、演算回路２９のコンピュータは、Ａ／Ｄ変換器２８から出力されているデジタルデータＤｖ（出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値を示すデジタルデータ）を取得して、補正電圧データＤｖｃとして内部メモリに記憶する。この補正電圧データＤｖｃは、補正電圧設定処理の実行後において若干の値として存在する誤差電圧値（Ｖｈ１−Ｖｒ）をα倍した電圧値を示すものとなっている。これにより、取得処理が完了し、また補正データ記憶処理も完了する。

上記の前処理が完了した後に、操作者は、検出対象からの磁界がホール素子２に印加される状態に電流測定装置１を設定することで、検出対象に流れる電流の電流値Ｉｏｂについての検出処理を実行する。

この場合、ホール素子２には、検出対象からの磁界と共に不要磁界が印加されている。このため、ホール素子２は、検出対象からの磁界にのみ起因して発生するホール電圧Ｖｈ０と、不要磁界にのみ起因して発生するホール電圧Ｖｈ１の合成電圧（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）をホール電圧Ｖｈとして出力する。したがって、信号切替部４から信号処理部６には、電圧値が図２に示すように期間Ａ１，Ａ２毎に変化する第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２が出力される。

これにより、信号処理部６では、差動増幅器２１が、この第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２に基づいて、電圧値が図２に示すように期間Ａ１，Ａ２毎に変化する第３検出電圧Ｖｄ３を出力し、サンプルアンドホールド回路２３が、この第３検出電圧Ｖｄ３を制御信号ＣＬＫ２でサンプリングすることにより、図２に示すように、制御信号ＣＬＫ２に同期して電圧値が、Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓから−（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）＋Ｖｏｓに、また−（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）＋ＶｏｓからＶｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓに変化するサンプリング電圧Ｖｓｈ１を出力する。

一方、この電流測定装置１では、補正電圧出力回路２２が、図２に示すように、制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間に電圧値−Ｖｒの負補正電圧Ｖｒｎとなり、制御信号ＣＬＫ１のＬｏｗレベル期間に電圧値Ｖｒの正補正電圧Ｖｒｐとなる補正電圧Ｖｃｏを出力する。また、サンプルアンドホールド回路２４が、この補正電圧Ｖｃｏを制御信号ＣＬＫ２でサンプリングすることにより、図２に示すように、制御信号ＣＬＫ２に同期して電圧値が、＋Ｖｒから−Ｖｒに、また−Ｖｒから＋Ｖｒに変化するサンプリング電圧Ｖｓｈ２を出力する。

この場合、この電流測定装置１では、上記の補正電圧設定処理において、補正電圧Ｖｃｏの電圧値Ｖｒがホール電圧Ｖｈ１の電圧値に一致（またはほぼ一致）させられている。ここでは、一例として、ほぼ一致する状態（Ｖｒ≒Ｖｈ１）であるものとする。

これにより、信号処理部６では、加算回路２５が、（Ｖｈ１−Ｖｒ）≒０の状態で、つまり、ホール電圧Ｖｈ１の存在に起因する飽和の発生が補正電圧Ｖｃｏによって回避された状態（または大幅に低減された状態）で、図２に示すように、制御信号ＣＬＫ２に同期して電圧値が、α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ）からα×（−Ｖｈ０−Ｖｈ１＋Ｖｏｓ＋Ｖｒ）に、またα×（−Ｖｈ０−Ｖｈ１＋Ｖｏｓ＋Ｖｒ）からα×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ）に変化する補正後のホール電圧Ｖｈｃｏを出力する。

信号処理部６では、次いで、同期検波回路２６が、このホール電圧Ｖｈｃｏを制御信号ＣＬＫ３で同期検波することにより、制御信号ＣＬＫ３に同期して電圧値が、α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ）からα×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｏｓ−Ｖｒ）に、またα×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｏｓ−Ｖｒ）からα×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ）に変化する検波信号Ｖｄｅｔを出力する。

フィルタ２７は、この検波信号Ｖｄｅｔを入力して平均化することで、オフセット電圧Ｖｏｓ分がキャンセルされた出力電圧Ｖｏｕｔ（＝α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｒ））を出力する。続いて、Ａ／Ｄ変換器２８が、出力電圧ＶｏｕｔをＡ／Ｄ変換することにより、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値を示すデジタルデータＤｖに変換して演算回路２９に出力する。

信号処理部６では、最後に、演算回路２９が、デジタルデータＤｖに基づいて電流検出処理を実行することにより、検出対象に流れる電流の電流値Ｉｏｂを検出（算出）する。この場合、演算回路２９がＡ／Ｄ変換器２８から入力したデジタルデータＤｖで示される出力電圧Ｖｏｕｔ（＝α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｒ））には、ゼロに近い状態ではあるものの、α×（Ｖｈ１−Ｖｒ）で示されるホール電圧Ｖｈ１に起因した誤差電圧値が含まれている。

このため、電流検出処理では、演算回路２９は、まず、上記した補正データ記憶処理で内部メモリに記憶させておいた補正電圧データＤｖｃ（電圧α×（Ｖｈ１−Ｖｒ）を示すデータ）をデジタルデータＤｖから減算する。これにより、誤差電圧値α×（Ｖｈ１−Ｖｒ）が除去された、つまり検出対象からの磁界にのみ起因して発生するホール電圧Ｖｈ０のみで構成される電圧（α×Ｖｈ０）を示す電圧データが算出される。次いで、演算回路２９は、この電圧（α×Ｖｈ０）を示す電圧データに基づいて、検出対象に流れる電流の電流値Ｉｏｂを検出（算出）する。最後に、演算回路２９は、出力処理を実行することにより、検出した電流値Ｉｏｂを出力する。

このように、この電流測定装置１では、信号処理部６は、電圧値Ｖｒの調整が可能な補正電圧Ｖｃｏを出力する補正電圧出力回路２２と、第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２に対する信号処理によって生成される電圧（本例では第３検出電圧Ｖｄ３）に補正電圧Ｖｃｏを加算する加算回路２５を有してホール電圧Ｖｈを補正するホール電圧生成回路ＨＶＧとを備えると共に、検出対象からの磁界がホール素子２に印加されていないときにホール電圧生成回路ＨＶＧで補正されたホール電圧Ｖｈ（上記の例では補正後のホール電圧Ｖｈｃｏ）がゼロになるように補正電圧Ｖｃｏの電圧値Ｖｒを調整可能に構成されている。また、この電流測定装置１では、演算回路２９が、この補正後のホール電圧Ｖｈｃｏに基づいて検出対象に流れる電流の電流値Ｉｏｂを算出する。

したがって、この電流測定装置１によれば、オフセット電圧Ｖｏｓについては従来の手法（駆動電流Ｉ１を供給するホール素子２の端子対を切り替えることで検出される第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２を信号処理することによってオフセット電圧Ｖｏｓをキャンセルする手法）でキャンセルしつつ、不要磁界にのみ起因して発生するホール電圧Ｖｈ１についても補正電圧Ｖｃｏでキャンセル（または大幅に低減）することができる。このため、この電流測定装置１によれば、ホール素子２から出力されるホール電圧Ｖｈ（第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２）に対する信号処理を実行するアナログ回路で構成されたホール電圧生成回路ＨＶＧでのホール電圧Ｖｈ１に起因した飽和を回避しつつ、検出対象に流れる電流の電流値Ｉｏｂを高い精度で算出することができる。

また、この電流測定装置１では、信号処理部６は、信号切替部４が第１切替状態のときに一対の入力端子が第２の端子対２ｂ，２ｄ間に接続されると共に信号切替部４が第２切替状態のときに一対の入力端子が第１の端子対２ａ，２ｃ間に接続されて、出力端子から正電圧としての第１検出電圧Ｖｄ１および負電圧としての第２検出電圧Ｖｄ２を一定の時間間隔で交互に第３検出電圧Ｖｄ３として出力する差動増幅回路としての差動増幅器２１を備え、補正電圧出力回路２２は、それぞれの絶対値が同等の正補正電圧Ｖｒｐおよび負補正電圧Ｖｒｎを第３検出電圧Ｖｄ３に同期して補正電圧Ｖｃｏとして交互に出力し、ホール電圧生成回路ＨＶＧは、加算回路２５が第３検出電圧Ｖｄ３およびこの補正電圧Ｖｃｏを加算することにより、第１検出電圧Ｖｄ１（＝Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ）が負補正電圧Ｖｒｎ（＝−Ｖｒ）を加算して補正され、かつ第２検出電圧Ｖｄ２（＝−（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）＋Ｖｏｓ）が正補正電圧Ｖｒｐ（＝Ｖｒ）を加算して補正された補正後のホール電圧Ｖｈｃｏを出力する。

この補正後のホール電圧Ｖｈｃｏは、第１検出電圧Ｖｄ１が負補正電圧Ｖｒｎで補正された補正後第１検出電圧（電圧値：α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ−Ｖｒ））および第２検出電圧Ｖｄ２が正補正電圧Ｖｒｐで補正された補正後第２検出電圧（電圧値：α×（−Ｖｈ０−Ｖｈ１＋Ｖｏｓ＋Ｖｒ））が交互に（本例では制御信号ＣＬＫ２のタイミングに同期して）出力される電圧となっている。

したがって、この電流測定装置１によれば、補正電圧Ｖｃｏの電圧値Ｖｒがホール電圧Ｖｈ１の電圧値と同等に調整されることで、制御信号ＣＬＫ２のタイミングに同期して電圧値がＶｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓから−Ｖｈ０−Ｖｈ１＋Ｖｏｓに、また−Ｖｈ０−Ｖｈ１＋ＶｏｓからＶｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓに変化する態様の第３検出電圧Ｖｄ３を電圧値Ｖｒで正確に補正することができる。つまり、制御信号ＣＬＫ２のタイミングに同期して出力される上記の補正後第１検出電圧の電圧値をほぼα×（Ｖｈ０＋Ｖｏｓ）に、また補正後第２検出電圧の電圧値をほぼα×（−Ｖｈ０＋Ｖｏｓ）にそれぞれ補正することができる。このため、加算回路２５を含むアナログ回路で構成されたホール電圧生成回路ＨＶＧにおいて、ホール電圧Ｖｈ１に起因した飽和を回避しつつ、ホール電圧Ｖｈ１がほぼキャンセルされたホール電圧Ｖｈｃｏを出力することができる。

また、この電流測定装置１では、信号処理部６は、補正後のホール電圧ＶｈｃｏをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２８と、Ａ／Ｄ変換器２８から出力されるデジタルデータＤｖを取得する演算回路２９とを備え、演算回路２９は、検出対象からの磁界がホール素子２に印加されていないときのデジタルデータＤｖを補正電圧データＤｖｃとして記憶すると共に、検出対象からの磁界がホール素子２に印加されているときのデジタルデータＤｖを補正電圧データＤｖｃで補正して得られるデータに基づいて電流値Ｉｏｂを算出する。

したがって、この電流測定装置１によれば、補正電圧Ｖｃｏの電圧値Ｖｒとホール電圧Ｖｈ１の電圧値Ｖｈ１とが若干相違している場合においても、ホール電圧Ｖｈ１の影響を完全にキャンセルすることができるため、より高い精度で電流値Ｉｏｂを算出することができる。

また、この電流測定装置１では、補正電圧出力回路２２は、出力電圧である直流電圧Ｖｄｃの電圧値（２×ｖｒ）が調整可能に構成された可変電源２２ａと、直流電圧Ｖｄｃとゼロボルト（グランドＧの電位）とを一定の時間間隔で交互に切り替えて出力する切替器２２ｂと、切替器２２ｂからの出力に含まれる直流成分を除去して補正電圧Ｖｃｏとして出力するコンデンサ２２ｃとを備えて構成されている。したがって、この電流測定装置１によれば、制御信号ＣＬＫ１のタイミングに同期して負補正電圧Ｖｒｎから正補正電圧Ｖｒｐに（つまり、電圧値が−Ｖｒから＋Ｖｒに）、また正補正電圧Ｖｒｐから負補正電圧Ｖｒｎに（つまり、電圧値が＋Ｖｒから−Ｖｒに）変化する補正電圧Ｖｃｏを簡易な回路で確実かつ容易に生成して出力することができる。また、この補正電圧出力回路２２によれば、可変電源２２ａの電圧値（２×ｖｒ）を調整するだけで、極性の異なる正補正電圧Ｖｒｐおよび負補正電圧Ｖｒｎの電圧値を、その絶対値を揃えた状態で同時に変更することができる。

なお、上記の電流測定装置１では、信号処理部６において、同期検波回路２６が、差動増幅器２１から出力される第３検出電圧Ｖｄ３に基づいて図２に示すような検波信号Ｖｄｅｔを出力し、フィルタ２７でこの検波信号Ｖｄｅｔを平均化することで、オフセット電圧Ｖｏｓ分をキャンセルする構成を採用しているが、オフセット電圧Ｖｏｓ分をキャンセルする構成はこれに限定されるものではない。

例えば、電流測定装置１の切替制御部５および信号処理部６に代えて、図３に示す切替制御部５Ａおよび信号処理部６Ａを備えて電流測定装置１Ａを構成することもできる。なお、ホール素子２、電源部３および信号切替部４については電流測定装置１と同一であるため、図示を省略する。また、切替制御部５Ａおよび信号処理部６Ａにおいて、切替制御部５および信号処理部６の構成と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、信号処理部６と信号処理部６Ａの加算回路２５は同一の構成であるため、図３ではその一部の図示を省略している（以下の図５，６でも同様）。

切替制御部５Ａは、制御信号ＣＬＫ１と共に制御信号ＣＬＫ２ａ，ＣＬＫ２ｂを図４に示すタイミングで出力する。この場合、制御信号ＣＬＫ２ａ，ＣＬＫ２ｂについては、制御信号ＣＬＫ１の立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングで発生するおそれのある上記のノイズの影響を低減するために、制御信号ＣＬＫ２と同様にして、切替制御部５Ａは、制御信号ＣＬＫ１のＨｉレベル期間およびＬｏｗレベル期間のうちの対応する期間のほぼ中間のタイミングで出力する。

信号処理部６Ａは、一例として、差動増幅器２１、補正電圧出力回路２２、オフセットキャンセル回路４１、加算回路２５、Ａ／Ｄ変換器２８および演算回路２９を備え、第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２に基づいて、ホール素子２についてのオフセット電圧Ｖｏｓおよびホール電圧Ｖｈ１をキャンセルして電流値Ｉｏｂを検出するという信号処理を実行する。

オフセットキャンセル回路４１は、サンプルアンドホールド回路５１，５２および減算回路５３を備え、ホール素子２を通過する磁束（検出対象からの磁界および／または不要磁界に起因する磁束）の磁束密度に比例したサンプリング電圧Ｖｓｈ１を出力する。

この場合、サンプルアンドホールド回路５１は、第３検出電圧Ｖｄ３を入力して制御信号ＣＬＫ２ａに同期してサンプリングすることにより、図４に示すように、電圧値が第３検出電圧Ｖｄ３についての期間Ａ１での電圧（Ｖｈ０＋Ｖｈ１＋Ｖｏｓ）となるサンプリング電圧Ｖｓｈ１ａ（直流電圧）を出力する。サンプルアンドホールド回路５２は、第３検出電圧Ｖｄ３を入力して制御信号ＣＬＫ２ｂに同期してサンプリングすることにより、図４に示すように、電圧値が第３検出電圧Ｖｄ３についての期間Ａ２での電圧−（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）＋Ｖｏｓとなるサンプリング電圧Ｖｓｈ１ｂ（直流電圧）を出力する。

減算回路５３は、演算増幅器５３ａ、演算増幅器５３ａの非反転入力端子とグランドＧとの間に接続された接地抵抗５３ｂ、演算増幅器５３ａの反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗５３ｃ、演算増幅器５３ａの反転入力端子とサンプルアンドホールド回路５１の出力端子との間に接続された入力抵抗５３ｄ、および演算増幅器５３ａの非反転入力端子とサンプルアンドホールド回路５２の出力端子との間に接続された入力抵抗５３ｅを備えている。この減算回路５３では、演算増幅器５３ａのゲインが１程度の低ゲインとなり、かつ各サンプリング電圧Ｖｓｈ１ａ，Ｖｓｈ１ｂが同じ比率のまま減算され得るように、各抵抗５３ｂ，５３ｃの抵抗値が同一であり、各抵抗５３ｄ，５３ｅの抵抗値が同一であり、かつ各抵抗５３ｄ，５３ｅの抵抗値が各抵抗５３ｂ，５３ｃの抵抗値の２倍となるように規定されている。この構成により、減算回路５３は、図４に示すように、各サンプリング電圧Ｖｓｈ１ａ，Ｖｓｈ１ｂの差分（Ｖｈ０＋Ｖｈ１）をサンプリング電圧Ｖｓｈ１として出力する。このようにして、この減算回路５３にてオフセット電圧Ｖｏｓがキャンセルされる。

補正電圧出力回路２２は、電流測定装置１での補正電圧出力回路２２についての構成要素のうちの可変電源２２ａのみを備え、かつ可変電源２２ａが電圧値−Ｖｒの直流電圧Ｖｄｃを出力するように構成されている。したがって、電流測定装置１Ａでは、補正電圧出力回路２２は、図４に示すように、電圧値−Ｖｒの直流電圧Ｖｄｃを補正電圧Ｖｃｏとして出力する。

この電流測定装置１Ａでは、加算回路２５は、オフセットキャンセル回路４１から出力されるサンプリング電圧Ｖｓｈ１（＝Ｖｈ０＋Ｖｈ１）と、補正電圧出力回路２２から出力される補正電圧Ｖｃｏ（＝−Ｖｒ）とを加算することにより、補正後のホール電圧Ｖｈｃｏ（＝α×（Ｖｈ０＋Ｖｈ１−Ｖｒ））を出力する。

したがって、この電流測定装置１Ａにおいても、電流測定装置１Ａの操作者が、検出対象からの磁界がホール素子２に印加されない状態（つまり、ホール電圧Ｖｈ０がゼロの状態）において、上記の補正電圧設定処理（補正電圧Ｖｃｏの電圧値Ｖｒを設定する処理）を実行して、上記のホール電圧Ｖｈｃｏがゼロになるように可変電源２２ａから出力される直流電圧Ｖｄｃの電圧値−Ｖｒを調整することで、（Ｖｈ１−Ｖｒ）≒０の状態にすることができる。つまり、ホール電圧Ｖｈ１の存在に起因する加算回路２５での飽和の発生を回避しつつ、ホール電圧Ｖｈ１がほぼキャンセルされたホール電圧Ｖｈｃｏを出力することができる。

また、上記の例では、非差動出力形の差動増幅器２１を使用する信号処理部６，６Ａを採用しているが、図５に示す電流測定装置１Ｂのように、差動出力形の差動増幅器２１Ａを使用する信号処理部６Ｂを採用することもできる。この構成の信号処理部６Ｂでは、同図に示すように、差動増幅器２１Ａの一対の出力端子のそれぞれに対して、信号処理部６Ａのオフセットキャンセル回路４１におけるサンプルアンドホールド回路５１，５２の構成を適用して、一対の出力端子のうちの一方の出力端子にサンプルアンドホールド回路５１ａ，５２ａを接続すると共に、他方の出力端子にサンプルアンドホールド回路５１ｂ，５２ｂを接続する。また、減算回路５３において、サンプルアンドホールド回路５１ａ，５１ｂから出力される各サンプリング電圧Ｖｓｈ１ａの合成電圧と、サンプルアンドホールド回路５２ａ，５２ｂから出力される各サンプリング電圧Ｖｓｈ１ｂの合成電圧との差分を検出してサンプリング電圧Ｖｓｈ１として出力する。これにより、この減算回路５３にてオフセット電圧Ｖｏｓがキャンセルされる。なお、電流測定装置１Ａと同じ構成については同じ符号を付して重複する説明を省略する。

また、上記の電流測定装置１，１Ａ，１Ｂでは、図１，３に示すように、ホール素子２の端子対間から出力される第１検出電圧Ｖｄ１および第２検出電圧Ｖｄ２をスイッチ１３，１４で切り替えて、信号処理部６，６Ａ，６Ｂの１つの差動増幅器２１（２１Ａ）に出力する構成の信号切替部４を採用しているが、図６に示す電流測定装置１Ｃの信号処理部６Ｃのように、２つサンプルアンドホールド回路５１，５２のそれぞれの前段に専用の差動増幅器２１，２１が配設された信号処理部を採用する場合には、同図に示すように、スイッチ１３，１４を省く構成の信号切替部４Ａを採用することもできる。なお、電流測定装置１、１Ａと同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

また、図示はしないが、図５に示す電流測定装置１Ｂの信号処理部６Ｂのように、差動出力形の差動増幅器２１Ａを使用する構成においても、差動増幅器２１Ａを２つ使用し、かつ上記した信号切替部４Ａを使用する構成を採用することもできる。

また、各スイッチ１１〜１４および切替器２２ｂ，２６ｂについては、メカニカルスイッチ、リレー、および半導体スイッチ（トランジスタやＦＥＴなど）を使用することができる。また、図示はしないが、検出対象からの磁界をホール素子２に導くためのコア材を使用する構成を採用することもできる。、

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 電流測定装置
２ ホール素子
２ａ，２ｃ 第１の端子対
２ｂ，２ｄ 第２の端子対
３ 電源部
４，４Ａ 信号切替部
６、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 信号処理部
２１，２１Ａ 差動増幅器
２２ 補正電圧出力回路
２２ａ 可変電源
２２ｂ 切替器
２２ｃ コンデンサ
２５ 加算回路
２８ Ａ／Ｄ変換器
２９ 演算回路
ＨＶＧ ホール電圧生成回路
Ｉ１ 駆動電流
Ｖｃｏ 補正電圧
Ｖｄ１ 第１検出電圧
Ｖｄ２ 第２検出電圧
Ｖｄ３ 第３検出電圧
Ｖｈｃｏ 補正後のホール電圧
Ｖｒ 電圧値

Claims (4)

1. 第１の端子対および第２の端子対を有するホール素子と、
   前記ホール素子に供給する駆動電流を出力する電源部と、
   前記電源部と前記ホール素子との間に配設されて、前記駆動電流を前記第１の端子対に供給する第１切替状態、および前記駆動電流を前記第２の端子対に供給する第２切替状態に一定の時間間隔で交互に切替制御される信号切替部と、
   前記第１切替状態のときに前記第２の端子対間に生じる第１検出電圧、および前記第２切替状態のときに前記第１の端子対間に生じる第２検出電圧を信号処理することにより、前記ホール素子についてのオフセット電圧がキャンセルされた当該ホール素子のホール電圧を検出すると共に当該ホール素子に磁界を印加している検出対象に流れる電流を当該ホール電圧に基づいて算出する信号処理部とを備えている電流測定装置であって、
   前記信号処理部は、
   電圧値の調整が可能な補正電圧を出力する補正電圧出力回路と、前記第１検出電圧および前記第２検出電圧に対する信号処理によって生成される電圧に前記補正電圧を加算する加算回路を有して前記ホール電圧を補正するホール電圧生成回路とを備え、前記検出対象からの前記磁界が前記ホール素子に印加されていないときに前記ホール電圧生成回路で補正された前記ホール電圧がゼロになるように前記補正電圧の前記電圧値を調整可能に構成されている電流測定装置。
2. 前記信号処理部は、
   前記第１切替状態のときに一対の入力端子が前記第２の端子対間に接続されると共に前記第２切替状態のときに当該一対の入力端子が前記第１の端子対間に接続されて、出力端子から正電圧としての前記第１検出電圧および負電圧としての前記第２検出電圧を前記一定の時間間隔で交互に第３検出電圧として出力する差動増幅回路を備え、
   前記補正電圧出力回路は、それぞれの絶対値が同等の正補正電圧および負補正電圧を前記第３検出電圧に同期して前記補正電圧として交互に出力し、
   前記ホール電圧生成回路は、前記加算回路が前記第３検出電圧および前記補正電圧を加算することにより、前記第１検出電圧が前記負補正電圧を加算して補正され、かつ前記第２検出電圧が前記正補正電圧を加算して補正された補正後のホール電圧を出力する請求項１記載の電流測定装置。
3. 前記信号処理部は、前記補正後のホール電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、当該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデータを取得する演算回路とを備え、当該演算回路は、前記検出対象からの前記磁界が前記ホール素子に印加されていないときの前記データを補正電圧データとして記憶すると共に、当該検出対象からの当該磁界が当該ホール素子に印加されているときの前記データを前記補正電圧データで補正して得られるデータに基づいて前記電流を算出する請求項２記載の電流測定装置。
4. 前記補正電圧出力回路は、出力電圧の電圧値が調整可能に構成された可変電源と、前記出力電圧とゼロボルトとを前記一定の時間間隔で交互に切り替えて出力する切替器と、当該切替器からの出力に含まれる直流成分を除去して前記補正電圧として出力するコンデンサとを備えている請求項１から３のいずれかに記載の電流測定装置。

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