JP6601458B2 - Angle sensor and angle sensor system - Google Patents

Angle sensor and angle sensor system Download PDF

Info

Publication number
JP6601458B2
JP6601458B2 JP2017122773A JP2017122773A JP6601458B2 JP 6601458 B2 JP6601458 B2 JP 6601458B2 JP 2017122773 A JP2017122773 A JP 2017122773A JP 2017122773 A JP2017122773 A JP 2017122773A JP 6601458 B2 JP6601458 B2 JP 6601458B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angle
detection
signals
common
correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017122773A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018021901A (en
Inventor
司也 渡部
啓 平林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to US15/649,793 priority Critical patent/US10836429B2/en
Priority to DE102017116297.6A priority patent/DE102017116297A1/en
Priority to CN201710595395.8A priority patent/CN107643044B/en
Publication of JP2018021901A publication Critical patent/JP2018021901A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6601458B2 publication Critical patent/JP6601458B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、状態判別装置を含む角度センサおよび角度センサシステムに関する。   The present invention relates to an angle sensor and an angle sensor system including a state determination device.

近年、自動車におけるステアリングホイールまたはパワーステアリングモータの回転位置の検出等の種々の用途で、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度センサが広く利用されている。角度センサとしては、例えば磁気式の角度センサがある。磁気式の角度センサが用いられる角度センサシステムでは、一般的に、対象物の回転や直線的な運動に連動して方向が回転する回転磁界を発生する磁界発生部が設けられる。磁界発生部は、例えば磁石である。磁気式の角度センサにおける検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する。   In recent years, an angle sensor that generates an angle detection value having a corresponding relationship with an angle to be detected has been widely used in various applications such as detection of a rotational position of a steering wheel or a power steering motor in an automobile. An example of the angle sensor is a magnetic angle sensor. In an angle sensor system in which a magnetic angle sensor is used, a magnetic field generator that generates a rotating magnetic field whose direction rotates in conjunction with the rotation or linear motion of an object is generally provided. The magnetic field generator is, for example, a magnet. The angle of the detection target in the magnetic angle sensor has a corresponding relationship with the angle formed by the direction of the rotating magnetic field at the reference position with respect to the reference direction.

角度センサとしては、互いに位相が異なる複数の検出信号を生成する検出信号生成部を有し、複数の検出信号を用いた演算によって角度検出値を生成するものが知られている。磁気式の角度センサでは、検出信号生成部は、複数の磁気検出素子を含んでいる。複数の磁気検出素子の各々は、例えば、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有するスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子(以下、MR素子とも記す。)を含んでいる。   As an angle sensor, one that has a detection signal generation unit that generates a plurality of detection signals having different phases and generates an angle detection value by calculation using the plurality of detection signals is known. In the magnetic angle sensor, the detection signal generation unit includes a plurality of magnetic detection elements. Each of the plurality of magnetic detection elements is disposed between, for example, a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, a free layer whose magnetization direction changes according to the direction of the rotating magnetic field, and the magnetization fixed layer and the free layer. In addition, a spin valve magnetoresistive element (hereinafter also referred to as an MR element) having a nonmagnetic layer is included.

角度センサでは、検出信号生成部の故障等による故障が発生すると、角度検出値に、許容範囲を超える誤差が生じる場合がある。そのため、角度センサには、故障を検出できる機能を備えることが求められている。以下、角度検出値に生じる誤差を、角度誤差と言う。   In the angle sensor, when a failure due to a failure of the detection signal generation unit or the like occurs, an error exceeding the allowable range may occur in the angle detection value. For this reason, the angle sensor is required to have a function capable of detecting a failure. Hereinafter, an error occurring in the detected angle value is referred to as an angle error.

特許文献1には、互いに位相が90°異なる二相の信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、二相の信号の二乗和を監視することによって回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。また、特許文献1には、位相が均等にずれた三相以上の信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、三相以上の信号の総和を監視することによって回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。   In Patent Document 1, in a rotation angle detection device that detects a rotation angle based on two-phase signals that are 90 ° out of phase with each other, a failure of the rotation angle detection device is detected by monitoring the sum of squares of the two-phase signals. The technology to do is described. Further, Patent Document 1 discloses a rotation angle detection device that detects a rotation angle based on signals of three or more phases whose phases are evenly shifted, and monitors the total sum of signals of three or more phases to monitor the rotation angle detection device. Techniques for detecting faults are described.

特許文献2には、90°および180°以外の位相差を有する第1および第2の正弦波信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、第1および第2の正弦波信号とこれらの位相差とに基づいて、回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。   In Patent Document 2, in a rotation angle detection device that detects a rotation angle based on first and second sine wave signals having phase differences other than 90 ° and 180 °, the first and second sine wave signals and A technique for detecting a failure of the rotation angle detection device based on these phase differences is described.

特開2012−21842号公報JP 2012-21842 A 特開2015−59790号公報JP-A-2015-59790

特許文献1,2に記載された複数の技術は、いずれも、複数の検出信号を用いた演算を行って、回転角検出装置に故障が発生しているか否かを表す判定値を生成し、この判定値が所定の範囲を超えたときに、回転角検出装置に故障が発生したと判定する技術である。判定値は、回転角検出装置に故障が発生していないときには理想的には検出対象の角度に関わらずに一定の理想値になり、回転角検出装置に故障が発生すると、理想値とは異なる値になる。   Each of the plurality of techniques described in Patent Documents 1 and 2 performs an operation using a plurality of detection signals, and generates a determination value indicating whether or not a failure has occurred in the rotation angle detection device, This is a technique for determining that a failure has occurred in the rotation angle detection device when the determination value exceeds a predetermined range. The determination value is ideally a constant ideal value regardless of the angle of the detection target when no failure occurs in the rotation angle detection device, and is different from the ideal value when a failure occurs in the rotation angle detection device. Value.

ところで、上述のような判定値を用いて、角度センサが故障しているか否かを判別する機能を備えた角度センサでは、角度センサに故障が発生していないときでも、角度誤差が生じると共に、判定値が理想値とは異なる値になる場合がある。これは、例えば、複数の検出信号のうちの少なくとも1つにおいて、中心値と振幅と位相のうちの少なくとも1つが所望の値からずれている場合に生じ得る。   By the way, in the angle sensor having a function of determining whether or not the angle sensor is malfunctioning using the determination value as described above, an angle error occurs even when the angle sensor does not malfunction, The determination value may be different from the ideal value. This may occur, for example, when at least one of the center value, the amplitude, and the phase is deviated from a desired value in at least one of the plurality of detection signals.

また、例えば、磁気式の角度センサでは、回転磁界の方向が一定の角速度で変化して検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々の波形は、理想的には、正弦曲線(サイン(Sine)波形とコサイン(Cosine)波形を含む)になる。しかし、各検出信号の波形は、正弦曲線から歪む場合がある。各検出信号の波形が歪む原因としては、例えば、MR素子の自由層が、MR素子の磁化固定層の磁化方向の磁気異方性を有することや、MR素子の磁化固定層の磁化方向が回転磁界等の影響によって変動することが挙げられる。各検出信号の波形が歪むと、角度センサに故障が発生していないときでも、判定値が理想値とは異なる値になり得る。   Further, for example, in a magnetic angle sensor, when the direction of the rotating magnetic field changes at a constant angular velocity and the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, each waveform of the plurality of detection signals is ideally And sinusoidal curves (including sine and cosine waveforms). However, the waveform of each detection signal may be distorted from a sine curve. The cause of the distortion of the waveform of each detection signal is, for example, that the free layer of the MR element has magnetic anisotropy in the magnetization direction of the magnetization fixed layer of the MR element, or the magnetization direction of the magnetization fixed layer of the MR element rotates. It may be fluctuated by the influence of a magnetic field or the like. If the waveform of each detection signal is distorted, the determination value may be different from the ideal value even when the angle sensor has not failed.

角度センサに故障が発生していないときでも判定値が理想値とは異なる値になる場合には、角度センサが故障しているか否かの判別の精度が低下するという問題が発生する。   If the determination value becomes a value different from the ideal value even when no failure has occurred in the angle sensor, there arises a problem that the accuracy of determination as to whether or not the angle sensor has failed is reduced.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、故障しているか否か等の角度センサの状態を精度よく判別できるようにした角度センサおよび角度センサシステムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an angle sensor and an angle sensor system that can accurately determine the state of the angle sensor such as whether or not a failure has occurred. .

本発明の角度センサは、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成する検出信号生成部と、複数の検出信号に基づいて、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度検出部と、状態判別装置とを備えている。状態判別装置は、角度センサが所定の状態にあるか否かの判別に用いられる判定値を生成する判定値生成部と、判定値に基づいて、角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを有している。   The angle sensor of the present invention includes a detection signal generation unit that generates a plurality of detection signals each having a corresponding relationship with the angle of the detection target, and an angle detection value that has a corresponding relationship with the angle of the detection target based on the plurality of detection signals. The angle detection part which produces | generates, and the state determination apparatus are provided. The state determination device includes a determination value generation unit that generates a determination value used to determine whether or not the angle sensor is in a predetermined state, and whether or not the angle sensor is in a predetermined state based on the determination value. A discriminating unit for discriminating.

角度検出部は、複数の検出信号と対応関係を有する複数の補正前信号を、角度検出値の生成と判定値の生成とに用いられる複数の共通補正後信号に変換する共通補正処理を行う共通補正処理部を含んでいる。判定値生成部は、複数の共通補正後信号に基づいて判定値を生成する。共通補正処理は、共通補正処理が行われることなく複数の補正前信号を用いて角度検出値を生成した場合に比べて角度検出値に生じる角度誤差が低減され、且つ共通補正処理が行われることなく複数の補正前信号を用いて判定値を生成した場合に比べて検出対象の角度に応じた判定値の変動の幅が小さくなるように、複数の補正前信号を複数の共通補正後信号に変換する処理である。   The angle detection unit performs a common correction process for converting a plurality of pre-correction signals corresponding to a plurality of detection signals into a plurality of common post-correction signals used for generating an angle detection value and a determination value. A correction processing unit is included. The determination value generation unit generates a determination value based on the plurality of common corrected signals. In the common correction process, the angle error generated in the angle detection value is reduced compared to the case where the angle detection value is generated using a plurality of pre-correction signals without the common correction process, and the common correction process is performed. Compared to the case where determination values are generated using a plurality of pre-correction signals, the plurality of pre-correction signals are converted into a plurality of common post-correction signals so that the range of variation of the determination values according to the angle of the detection target is reduced It is a process to convert.

本発明の角度センサにおいて、前記所定の状態は、角度センサが故障していない状態であってもよい。   In the angle sensor of the present invention, the predetermined state may be a state in which the angle sensor is not out of order.

また、本発明の角度センサにおいて、複数の共通補正後信号は、第1および第2の共通補正後信号であってもよい。検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、第1および第2の共通補正後信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分を含んでいる。第1の共通補正後信号の理想成分と第2の共通補正後信号の理想成分の位相差は90°である。第1の共通補正後信号と第2の共通補正後信号の振幅は等しい。この場合、判定値生成部は、第1の共通補正後信号の二乗と、第2の共通補正後信号の二乗との和を求めることを含む演算を行って判定値を生成してもよい。   In the angle sensor of the present invention, the plurality of common corrected signals may be first and second common corrected signals. When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, each of the first and second common corrected signals includes an ideal component that periodically changes so as to draw an ideal sine curve. The phase difference between the ideal component of the first common corrected signal and the ideal component of the second common corrected signal is 90 °. The amplitudes of the first common corrected signal and the second common corrected signal are equal. In this case, the determination value generation unit may generate a determination value by performing an operation including obtaining the sum of the square of the first common corrected signal and the square of the second common corrected signal.

また、本発明の角度センサにおいて、検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であってもよい。この場合、検出信号生成部は、複数の検出信号を生成する複数の検出回路を含んでいてもよい。複数の検出回路の各々は、回転磁界を検出する少なくとも1つの磁気検出素子を含んでいてもよい。この場合、少なくとも1つの磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有していてもよい。   In the angle sensor of the present invention, the angle of the detection target may be an angle formed by the direction of the rotating magnetic field at the reference position with respect to the reference direction. In this case, the detection signal generation unit may include a plurality of detection circuits that generate a plurality of detection signals. Each of the plurality of detection circuits may include at least one magnetic detection element that detects a rotating magnetic field. In this case, the at least one magnetic sensing element may include a plurality of magnetoresistive elements connected in series. Each of the plurality of magnetoresistive elements is arranged between a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, a free layer whose magnetization direction changes according to the direction of the rotating magnetic field, and between the magnetization fixed layer and the free layer You may have a nonmagnetic layer.

また、本発明の角度センサにおいて、共通補正処理は、複数の補正前信号のオフセットを補正する処理を含んでいてもよい。   In the angle sensor of the present invention, the common correction process may include a process of correcting offsets of a plurality of pre-correction signals.

また、本発明の角度センサにおいて、共通補正処理は、複数の補正前信号の振幅の規格化を行う処理を含んでいてもよい。   In the angle sensor of the present invention, the common correction process may include a process of normalizing the amplitudes of a plurality of pre-correction signals.

また、本発明の角度センサにおいて、複数の補正前信号は、第1および第2の補正前信号であってもよく、複数の共通補正後信号は、第1および第2の共通補正後信号であってもよい。検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、第1および第2の補正前信号ならびに第1および第2の共通補正後信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分を含む。この場合、共通補正処理は、第1の補正前信号の理想成分と第2の補正前信号の理想成分との位相差に関わらずに、第1の共通補正後信号の理想成分と第2の共通補正後信号の理想成分の位相差を90°にし、且つ第1の共通補正後信号と第2の共通補正後信号の振幅を等しくする処理を含んでいてもよい。   In the angle sensor of the present invention, the plurality of pre-correction signals may be the first and second pre-correction signals, and the plurality of common post-correction signals are the first and second common post-correction signals. There may be. When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, each of the first and second pre-correction signals and the first and second common post-correction signals changes periodically to draw an ideal sine curve. Contains ideal ingredients. In this case, the common correction processing includes the ideal component of the first common corrected signal and the second component regardless of the phase difference between the ideal component of the first pre-correction signal and the ideal component of the second pre-correction signal. Processing may be included in which the phase difference of the ideal component of the common corrected signal is set to 90 °, and the amplitudes of the first common corrected signal and the second common corrected signal are made equal.

また、本発明の角度センサにおいて、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、角度検出部は、更に、複数の検出信号を、複数の検出信号の各々に比べて誤差成分が低減された複数の補正前信号に変換する変換処理を行う変換処理部を含んでいてもよい。   Further, in the angle sensor of the present invention, when the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, each of the plurality of detection signals includes an ideal component that periodically changes to draw an ideal sine curve, and an ideal component And an error component corresponding to the third harmonic of. In this case, the angle detection unit further includes a conversion processing unit that performs conversion processing for converting the plurality of detection signals into a plurality of pre-correction signals with reduced error components compared to each of the plurality of detection signals. Also good.

また、本発明の角度センサにおいて、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の補正前信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、共通補正処理は、複数の補正前信号の各々に比べて複数の共通補正後信号の各々に含まれる誤差成分を低減する処理を含んでいてもよい。   Further, in the angle sensor of the present invention, when the detection target angle changes at a predetermined cycle, each of the plurality of pre-correction signals includes an ideal component and an ideal component that periodically change so as to draw an ideal sine curve. And an error component corresponding to the third harmonic relative to the component. In this case, the common correction process may include a process of reducing an error component included in each of the plurality of signals after common correction compared to each of the plurality of signals before correction.

また、本発明の角度センサにおいて、角度検出部は、更に、複数の共通補正後信号を、角度検出値を生成するための演算には用いられるが判定値の生成には用いられない第1の角度演算用信号および第2の角度演算用信号に変換する非共通補正処理を行う非共通補正処理部を含んでいてもよい。非共通補正処理は、非共通補正処理が行われることなく複数の共通補正後信号を用いて角度検出値を生成した場合に比べて角度検出値に生じる角度誤差を低減するための処理であってもよい。この場合、非共通補正処理によって低減される角度誤差は、第1の角度誤差成分と第2の角度誤差成分の少なくとも一方を含んでいてもよい。検出対象の角度が所定の周期で変化する場合に、第1の角度誤差成分は、所定の周期と等しい周期で変化し、第2の角度誤差成分は、所定の周期の1/2の周期で変化する。また、この場合、非共通補正処理によって低減される角度誤差は、第3の角度誤差成分を含んでいてもよい。検出対象の角度が所定の周期で変化する場合に、第3の角度誤差成分は、所定の周期の1/4の周期で変化する。   In the angle sensor of the present invention, the angle detection unit further uses a plurality of common corrected signals for calculation for generating an angle detection value, but not for generating a determination value. A non-common correction processing unit that performs non-common correction processing for conversion into the angle calculation signal and the second angle calculation signal may be included. The non-common correction process is a process for reducing an angle error generated in the angle detection value as compared with the case where the angle detection value is generated using a plurality of signals after common correction without performing the non-common correction process. Also good. In this case, the angle error reduced by the non-common correction process may include at least one of the first angle error component and the second angle error component. When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, the first angle error component changes at a cycle equal to the predetermined cycle, and the second angle error component has a cycle that is ½ of the predetermined cycle. Change. In this case, the angle error reduced by the non-common correction process may include a third angle error component. When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, the third angle error component changes at a quarter of the predetermined cycle.

本発明の角度センサシステムは、本発明の角度センサと、検出対象の角度と対応関係を有する物理情報を発生する物理情報発生部とを備えている。検出信号生成部は、物理情報を検出して複数の検出信号を生成する。   The angle sensor system of the present invention includes the angle sensor of the present invention and a physical information generating unit that generates physical information having a correspondence relationship with the angle to be detected. The detection signal generation unit detects physical information and generates a plurality of detection signals.

本発明の角度センサシステムにおいて、物理情報発生部は、物理情報としての回転磁界を発生する磁界発生部であってもよい。この場合、検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であってもよい。   In the angle sensor system of the present invention, the physical information generation unit may be a magnetic field generation unit that generates a rotating magnetic field as physical information. In this case, the angle of the detection target may be an angle formed by the direction of the rotating magnetic field at the reference position with respect to the reference direction.

また、本発明の角度センサシステムにおいて、物理情報発生部は、検出対象の角度が変化するように、角度センサに対する相対的な位置が変化してもよい。この場合、角度センサに対する物理情報発生部の相対的な位置は、中心軸を中心として回転するように変化してもよい。あるいは、角度センサに対する物理情報発生部の相対的な位置は、直線的に変化してもよい。   In the angle sensor system of the present invention, the physical information generating unit may change the relative position with respect to the angle sensor so that the angle of the detection target changes. In this case, the relative position of the physical information generation unit with respect to the angle sensor may change so as to rotate about the central axis. Alternatively, the relative position of the physical information generation unit with respect to the angle sensor may change linearly.

本発明の角度センサおよび角度センサシステムでは、共通補正処理によって得られた複数の共通補正後信号を用いて、角度検出値の生成と判定値の生成とを行う。これにより、本発明によれば、角度センサの状態を精度よく判別することが可能になるという効果を奏する。   In the angle sensor and the angle sensor system of the present invention, the angle detection value is generated and the determination value is generated by using a plurality of signals after common correction obtained by the common correction processing. Thereby, according to this invention, there exists an effect that it becomes possible to discriminate | determine the state of an angle sensor accurately.

本発明の第1の実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of an angle sensor system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態における方向と角度の定義を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the definition of the direction and angle in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る角度センサの検出信号生成部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the detection signal generation part of the angle sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the angle detection part and state determination apparatus of an angle sensor which concern on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における角度検出部の共通補正処理部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the common correction process part of the angle detection part in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における角度検出部の非共通補正処理部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the non-common correction process part of the angle detection part in the 1st Embodiment of this invention. 図3における1つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of one magnetic detection element in FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る角度センサの検出信号生成部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the detection signal generation part of the angle sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the angle detection part and state determination apparatus of an angle sensor which concern on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における角度検出部の共通補正処理部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the common correction process part of the angle detection part in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における角度検出部の非共通補正処理部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the non-common correction process part of the angle detection part in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る角度センサの検出信号生成部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the detection signal generation part of the angle sensor which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the angle detection part and state determination apparatus of angle sensor which concern on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the outline of the angle sensor system which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the outline of the angle sensor system which concerns on the 6th Embodiment of this invention.

[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成について説明する。本実施の形態に係る角度センサシステムは、本実施の形態に係る角度センサ1と、物理情報発生部5とを備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the schematic configuration of the angle sensor system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The angle sensor system according to the present embodiment includes the angle sensor 1 according to the present embodiment and a physical information generation unit 5.

本実施の形態に係る角度センサ1は、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θsを生成するものである。物理情報発生部5は、角度センサ1の検出対象の角度θと対応関係を有する物理情報を発生するものである。物理情報発生部5は、検出対象の角度θが変化するように、角度センサ1に対する相対的な位置が変化する。本実施の形態に係る角度センサ1は、特に、磁気式の角度センサであり、本実施の形態における物理情報発生部5は、物理情報としての回転磁界MFを発生する磁界発生部である。図1には、磁界発生部の一例として、円柱状の磁石6を示している。磁石6は、円柱の中心軸を含む仮想の平面を中心として対称に配置されたN極とS極とを有している。   The angle sensor 1 according to the present embodiment generates an angle detection value θs having a correspondence relationship with the angle θ of the detection target. The physical information generating unit 5 generates physical information having a correspondence relationship with the angle θ of the detection target of the angle sensor 1. The physical information generating unit 5 changes its relative position with respect to the angle sensor 1 so that the angle θ of the detection target changes. The angle sensor 1 according to the present embodiment is a magnetic angle sensor, and the physical information generating unit 5 in the present embodiment is a magnetic field generating unit that generates a rotating magnetic field MF as physical information. FIG. 1 shows a columnar magnet 6 as an example of the magnetic field generator. The magnet 6 has an N pole and an S pole that are arranged symmetrically about a virtual plane including the central axis of the cylinder.

本実施の形態に係る角度センサ1は、磁石6が発生する回転磁界MFを検出する。角度センサ1に対する磁石6の相対的な位置は、中心軸Cを中心として回転するように変化する。これは、例えば、角度センサ1と磁石6の一方が、回転動作をする図示しない動作体に連動して、所定の中心軸Cを中心として回転することによって実現される。あるいは、磁石6と角度センサ1が互いに反対方向に回転してもよいし、磁石6と角度センサ1が同じ方向に互いに異なる角速度で回転してもよい。角度センサ1に対する磁石6の相対的な位置が変化すると、角度センサ1が検出する回転磁界MFの方向は、中心軸Cを中心として回転する。   The angle sensor 1 according to the present embodiment detects a rotating magnetic field MF generated by a magnet 6. The relative position of the magnet 6 with respect to the angle sensor 1 changes so as to rotate about the central axis C. This is realized, for example, by rotating one of the angle sensor 1 and the magnet 6 around a predetermined central axis C in conjunction with an operating body (not shown) that performs a rotating operation. Alternatively, the magnet 6 and the angle sensor 1 may rotate in opposite directions, or the magnet 6 and the angle sensor 1 may rotate in the same direction at different angular velocities. When the relative position of the magnet 6 with respect to the angle sensor 1 changes, the direction of the rotating magnetic field MF detected by the angle sensor 1 rotates about the central axis C.

検出対象の角度θは、基準位置における回転磁界MFの方向が基準方向に対してなす角度である。基準位置は、磁石6の一方の端面に平行な仮想の平面(以下、基準平面と言う。)内に位置する。この基準平面内において、磁石6が発生する回転磁界MFの方向は、基準位置を中心として回転する。基準方向は、基準平面内に位置して、基準位置と交差する。以下の説明において、基準位置における回転磁界MFの方向とは、基準平面内に位置する方向を指す。角度センサ1は、磁石6の上記一方の端面に対向するように配置される。なお、後で、他の実施の形態で説明するように、磁界発生部は、図1に示した磁石6に限られるものではない。   The angle θ of the detection target is an angle formed by the direction of the rotating magnetic field MF at the reference position with respect to the reference direction. The reference position is located in a virtual plane (hereinafter referred to as a reference plane) parallel to one end face of the magnet 6. In this reference plane, the direction of the rotating magnetic field MF generated by the magnet 6 rotates around the reference position. The reference direction is located in the reference plane and intersects the reference position. In the following description, the direction of the rotating magnetic field MF at the reference position refers to the direction located in the reference plane. The angle sensor 1 is disposed so as to face the one end surface of the magnet 6. As will be described later in other embodiments, the magnetic field generator is not limited to the magnet 6 shown in FIG.

角度センサ1は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する複数の検出信号を生成する検出信号生成部2を備えている。検出信号生成部2は、物理情報としての回転磁界MFを検出して複数の検出信号を生成する。本実施の形態では特に、検出信号生成部2は、複数の検出信号として、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13を生成する。この場合、検出信号生成部2は、第1の検出信号S11を生成する第1の検出回路10と、第2の検出信号S12を生成する第2の検出回路20と、第3の検出信号S13を生成する第3の検出回路30とを含んでいる。図1では、理解を容易にするために、第1ないし第3の検出回路10,20,30を別体として描いているが、第1ないし第3の検出回路10,20,30は一体化されていてもよい。また、図1では、第1ないし第3の検出回路10,20,30が中心軸Cに平行な方向に積層されているが、その積層順序は図1に示した例に限られない。第1ないし第3の検出回路10,20,30の各々は、回転磁界MFを検出する少なくとも1つの磁気検出素子を含んでいる。   The angle sensor 1 includes a detection signal generation unit 2 that generates a plurality of detection signals each having a corresponding relationship with the angle θ of the detection target. The detection signal generation unit 2 detects a rotating magnetic field MF as physical information and generates a plurality of detection signals. Particularly in the present embodiment, the detection signal generation unit 2 generates first to third detection signals S11, S12, and S13 as a plurality of detection signals. In this case, the detection signal generation unit 2 includes a first detection circuit 10 that generates the first detection signal S11, a second detection circuit 20 that generates the second detection signal S12, and a third detection signal S13. And a third detection circuit 30 for generating. In FIG. 1, for ease of understanding, the first to third detection circuits 10, 20, and 30 are drawn separately, but the first to third detection circuits 10, 20, and 30 are integrated. May be. In FIG. 1, the first to third detection circuits 10, 20, and 30 are stacked in a direction parallel to the central axis C, but the stacking order is not limited to the example shown in FIG. Each of the first to third detection circuits 10, 20, and 30 includes at least one magnetic detection element that detects the rotating magnetic field MF.

ここで、図1および図2を参照して、本実施の形態における方向と角度の定義について説明する。まず、図1に示した中心軸Cに平行で、図1における下から上に向かう方向をZ方向とする。図2では、Z方向を図2における奥から手前に向かう方向として表している。次に、Z方向に垂直な2方向であって、互いに直交する2つの方向をX方向とY方向とする。図2では、X方向を右側に向かう方向として表し、Y方向を上側に向かう方向として表している。また、X方向とは反対の方向を−X方向とし、Y方向とは反対の方向を−Y方向とする。   Here, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the definition of the direction and angle in this Embodiment is demonstrated. First, the direction parallel to the central axis C shown in FIG. 1 and from the bottom to the top in FIG. In FIG. 2, the Z direction is represented as a direction from the back to the front in FIG. Next, two directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are defined as an X direction and a Y direction. In FIG. 2, the X direction is represented as a direction toward the right side, and the Y direction is represented as a direction toward the upper side. In addition, a direction opposite to the X direction is defined as -X direction, and a direction opposite to the Y direction is defined as -Y direction.

基準位置PRは、角度センサ1が回転磁界MFを検出する位置である。基準方向DRはX方向とする。前述の通り、検出対象の角度θは、基準位置PRにおける回転磁界MFの方向DMが基準方向DRに対してなす角度である。回転磁界MFの方向DMは、図2において反時計回り方向に回転するものとする。角度θは、基準方向DRから反時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向DRから時計回り方向に見たときに負の値で表す。   The reference position PR is a position where the angle sensor 1 detects the rotating magnetic field MF. The reference direction DR is the X direction. As described above, the angle θ of the detection target is an angle formed by the direction DM of the rotating magnetic field MF at the reference position PR with respect to the reference direction DR. The direction DM of the rotating magnetic field MF is assumed to rotate counterclockwise in FIG. The angle θ is represented by a positive value when viewed counterclockwise from the reference direction DR, and is represented by a negative value when viewed clockwise from the reference direction DR.

次に、図3を参照して、検出信号生成部2の構成について詳しく説明する。図3は、検出信号生成部2の構成を示す回路図である。前述の通り、検出信号生成部2は、第1の検出回路10と第2の検出回路20と第3の検出回路30とを含んでいる。検出信号生成部2は、更に、電源ポートVとグランドポートGを含んでいる。電源ポートVとグランドポートGの間には、5V等の所定の大きさの電源電圧が印加される。   Next, the configuration of the detection signal generation unit 2 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the detection signal generation unit 2. As described above, the detection signal generation unit 2 includes the first detection circuit 10, the second detection circuit 20, and the third detection circuit 30. The detection signal generation unit 2 further includes a power supply port V and a ground port G. A power supply voltage of a predetermined magnitude such as 5 V is applied between the power supply port V and the ground port G.

回転磁界MFの方向DMが所定の周期Tで回転すると、検出対象の角度θは所定の周期Tで変化する。この場合、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13は、いずれも、上記所定の周期Tと等しい信号周期で周期的に変化する。第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13は、互いに位相が異なっている。   When the direction DM of the rotating magnetic field MF rotates with a predetermined period T, the angle θ of the detection target changes with the predetermined period T. In this case, all of the first to third detection signals S11, S12, and S13 periodically change with a signal period equal to the predetermined period T. The first to third detection signals S11, S12, and S13 have different phases.

第1の検出回路10は、直列に接続された一対の磁気検出素子R11,R12と、出力ポートE10を有している。磁気検出素子R11の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R11の他端は、磁気検出素子R12の一端と出力ポートE10に接続されている。磁気検出素子R12の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE10は、磁気検出素子R11,R12の接続点の電位に対応する第1の検出信号S11を出力する。   The first detection circuit 10 has a pair of magnetic detection elements R11 and R12 connected in series and an output port E10. One end of the magnetic detection element R11 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R11 is connected to one end of the magnetic detection element R12 and the output port E10. The other end of the magnetic detection element R12 is connected to the ground port G. The output port E10 outputs a first detection signal S11 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R11 and R12.

第2の検出回路20は、直列に接続された一対の磁気検出素子R21,R22と、出力ポートE20を有している。磁気検出素子R21の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R21の他端は、磁気検出素子R22の一端と出力ポートE20に接続されている。磁気検出素子R22の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE20は、磁気検出素子R21,R22の接続点の電位に対応する第2の検出信号S12を出力する。   The second detection circuit 20 has a pair of magnetic detection elements R21 and R22 connected in series and an output port E20. One end of the magnetic detection element R21 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R21 is connected to one end of the magnetic detection element R22 and the output port E20. The other end of the magnetic detection element R22 is connected to the ground port G. The output port E20 outputs a second detection signal S12 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R21 and R22.

第3の検出回路30は、直列に接続された一対の磁気検出素子R31,R32と、出力ポートE30を有している。磁気検出素子R31の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R31の他端は、磁気検出素子R32の一端と出力ポートE30に接続されている。磁気検出素子R32の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE30は、磁気検出素子R31,R32の接続点の電位に対応する第3の検出信号S13を出力する。   The third detection circuit 30 has a pair of magnetic detection elements R31 and R32 connected in series, and an output port E30. One end of the magnetic detection element R31 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R31 is connected to one end of the magnetic detection element R32 and the output port E30. The other end of the magnetic detection element R32 is connected to the ground port G. The output port E30 outputs a third detection signal S13 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R31 and R32.

本実施の形態では、磁気検出素子R11,R12,R21,R22,R31,R32の各々は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子(MR素子)を含んでいる。複数のMR素子の各々は、例えばスピンバルブ型のMR素子である。このスピンバルブ型のMR素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界MFの方向DMに応じて磁化の方向が変化する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。スピンバルブ型のMR素子は、TMR素子でもよいし、GMR素子でもよい。TMR素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。GMR素子では、非磁性層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のMR素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が0°のときに抵抗値は最小値となり、角度が180°のときに抵抗値は最大値となる。図3において、磁気検出素子に重なるように描かれた矢印は、その磁気検出素子に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。   In the present embodiment, each of the magnetic detection elements R11, R12, R21, R22, R31, and R32 includes a plurality of magnetoresistive elements (MR elements) connected in series. Each of the plurality of MR elements is, for example, a spin valve type MR element. This spin-valve MR element includes a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, a free layer that is a magnetic layer whose magnetization direction changes according to the direction DM of the rotating magnetic field MF, and a magnetization fixed layer and a free layer. And a nonmagnetic layer disposed therebetween. The spin valve MR element may be a TMR element or a GMR element. In the TMR element, the nonmagnetic layer is a tunnel barrier layer. In the GMR element, the nonmagnetic layer is a nonmagnetic conductive layer. In a spin-valve MR element, the resistance value changes according to the angle formed by the magnetization direction of the free layer with respect to the magnetization direction of the magnetization fixed layer, and the resistance value becomes the minimum value when this angle is 0 °. When the angle is 180 °, the resistance value becomes the maximum value. In FIG. 3, an arrow drawn so as to overlap with the magnetic detection element represents the direction of magnetization of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element.

第1の検出回路10では、磁気検出素子R11に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、X方向から反時計回り方向に60°だけ回転した方向である。以下、この方向を第1の方向D1と言う。磁気検出素子R12に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第1の方向D1とは反対方向である。第1の検出回路10では、回転磁界MFの第1の方向D1の成分の強度に応じて、磁気検出素子R11,R12の接続点の電位が変化する。従って、第1の検出回路10は、回転磁界MFの第1の方向D1の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第1の検出信号S11として出力する。回転磁界MFの第1の方向D1の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the first detection circuit 10, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R11 is a direction rotated by 60 ° counterclockwise from the X direction. Hereinafter, this direction is referred to as a first direction D1. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R12 is opposite to the first direction D1. In the first detection circuit 10, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R11 and R12 changes according to the intensity of the component in the first direction D1 of the rotating magnetic field MF. Accordingly, the first detection circuit 10 detects the intensity of the component in the first direction D1 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the first detection signal S11. The intensity of the component in the first direction D1 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

第2の検出回路20では、磁気検出素子R21に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向はX方向である。以下、この方向を第2の方向D2と言う。磁気検出素子R22に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第2の方向D2とは反対方向すなわち−X方向である。第2の検出回路20では、回転磁界MFの第2の方向D2の成分の強度に応じて、磁気検出素子R21,R22の接続点の電位が変化する。従って、第2の検出回路20は、回転磁界MFの第2の方向D2の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第2の検出信号S12として出力する。回転磁界MFの第2の方向D2の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the second detection circuit 20, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R21 is the X direction. Hereinafter, this direction is referred to as a second direction D2. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R22 is the direction opposite to the second direction D2, that is, the −X direction. In the second detection circuit 20, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R21 and R22 changes according to the intensity of the component in the second direction D2 of the rotating magnetic field MF. Accordingly, the second detection circuit 20 detects the intensity of the component in the second direction D2 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the second detection signal S12. The intensity of the component in the second direction D2 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

第3の検出回路30では、磁気検出素子R31に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、X方向から時計回り方向に60°だけ回転した方向である。以下、この方向を第3の方向D3と言う。磁気検出素子R32に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第3の方向D3とは反対方向である。第3の検出回路30では、回転磁界MFの第3の方向D3の成分の強度に応じて、磁気検出素子R31,R32の接続点の電位が変化する。従って、第3の検出回路30は、回転磁界MFの第3の方向D3の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第3の検出信号S13として出力する。回転磁界MFの第3の方向D3の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the third detection circuit 30, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R31 is a direction rotated by 60 ° clockwise from the X direction. Hereinafter, this direction is referred to as a third direction D3. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R32 is opposite to the third direction D3. In the third detection circuit 30, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R31 and R32 changes according to the intensity of the component in the third direction D3 of the rotating magnetic field MF. Therefore, the third detection circuit 30 detects the intensity of the component in the third direction D3 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the third detection signal S13. The intensity of the component in the third direction D3 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

なお、検出回路10,20,30内の複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、MR素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。   Note that the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements in the detection circuits 10, 20, and 30 may be slightly deviated from the above-mentioned direction from the viewpoint of the accuracy of manufacturing the MR element.

ここで、図7を参照して、磁気検出素子の構成の一例について説明する。図7は、図3に示した検出信号生成部2における1つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。この例では、1つの磁気検出素子は、複数の下部電極62と、複数のMR素子50と、複数の上部電極63とを有している。複数の下部電極62は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極62は細長い形状を有している。下部電極62の長手方向に隣接する2つの下部電極62の間には、間隙が形成されている。図7に示したように、下部電極62の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれMR素子50が配置されている。MR素子50は、下部電極62側から順に積層された自由層51、非磁性層52、磁化固定層53および反強磁性層54を含んでいる。自由層51は、下部電極62に電気的に接続されている。反強磁性層54は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層53との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層53の磁化の方向を固定する。複数の上部電極63は、複数のMR素子50の上に配置されている。個々の上部電極63は細長い形状を有し、下部電極62の長手方向に隣接する2つの下部電極62上に配置されて隣接する2つのMR素子50の反強磁性層54同士を電気的に接続する。このような構成により、図7に示した磁気検出素子は、複数の下部電極62と複数の上部電極63とによって直列に接続された複数のMR素子50を有している。なお、MR素子50における層51〜54の配置は、図7に示した配置とは上下が反対でもよい。   Here, an example of the configuration of the magnetic detection element will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view showing a part of one magnetic detection element in the detection signal generation unit 2 shown in FIG. In this example, one magnetic detection element has a plurality of lower electrodes 62, a plurality of MR elements 50, and a plurality of upper electrodes 63. The plurality of lower electrodes 62 are arranged on a substrate (not shown). Each lower electrode 62 has an elongated shape. A gap is formed between two lower electrodes 62 adjacent to each other in the longitudinal direction of the lower electrode 62. As shown in FIG. 7, MR elements 50 are arranged on the upper surface of the lower electrode 62 in the vicinity of both ends in the longitudinal direction. The MR element 50 includes a free layer 51, a nonmagnetic layer 52, a magnetization fixed layer 53, and an antiferromagnetic layer 54, which are stacked in order from the lower electrode 62 side. The free layer 51 is electrically connected to the lower electrode 62. The antiferromagnetic layer 54 is made of an antiferromagnetic material and causes exchange coupling with the magnetization fixed layer 53 to fix the magnetization direction of the magnetization fixed layer 53. The plurality of upper electrodes 63 are disposed on the plurality of MR elements 50. Each upper electrode 63 has an elongated shape, and is disposed on two lower electrodes 62 adjacent to each other in the longitudinal direction of the lower electrode 62 to electrically connect the antiferromagnetic layers 54 of the two adjacent MR elements 50. To do. With such a configuration, the magnetic detection element shown in FIG. 7 includes a plurality of MR elements 50 connected in series by a plurality of lower electrodes 62 and a plurality of upper electrodes 63. The arrangement of the layers 51 to 54 in the MR element 50 may be upside down from the arrangement shown in FIG.

前述の通り、検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13は、いずれも、上記所定の周期Tと等しい信号周期で周期的に変化する。検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、検出信号S11,S12,S13の各々は、理想的な正弦曲線(サイン(Sine)波形とコサイン(Cosine)波形を含む)を描くように周期的に変化する理想成分と、この理想成分以外の誤差成分とを含んでいる。検出信号S11,S12,S13は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号S11,S12では、それらの理想成分の位相が互いに60°異なっている。検出信号S12,S13では、それらの理想成分の位相が互いに60°異なっている。検出信号S11,S13では、それらの理想成分の位相が互いに120°異なっている。   As described above, when the detection target angle θ changes with the predetermined period T, the first to third detection signals S11, S12, and S13 are all periodically with a signal period equal to the predetermined period T. Change. When the angle θ of the detection object changes with a predetermined period T, each of the detection signals S11, S12, and S13 draws an ideal sine curve (including a sine waveform and a cosine waveform). It includes an ideal component that changes periodically and an error component other than the ideal component. The detection signals S11, S12, and S13 are such that the phases of their ideal components are different from each other and have a predetermined phase relationship. In the present embodiment, in particular, in the detection signals S11 and S12, the phases of their ideal components differ from each other by 60 °. In the detection signals S12 and S13, the phases of these ideal components differ from each other by 60 °. In the detection signals S11 and S13, the phases of these ideal components differ from each other by 120 °.

検出信号S11,S12,S13の誤差成分の原因としては、MR素子50の自由層51が、MR素子50の磁化固定層53の磁化方向の磁気異方性を有することや、MR素子50の磁化固定層53の磁化方向が回転磁界MF等の影響によって変動することが挙げられる。これらの原因による誤差成分は、主に、理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分である。   Causes of error components of the detection signals S11, S12, and S13 are that the free layer 51 of the MR element 50 has magnetic anisotropy in the magnetization direction of the magnetization fixed layer 53 of the MR element 50, and the magnetization of the MR element 50. For example, the magnetization direction of the fixed layer 53 may vary due to the influence of the rotating magnetic field MF or the like. The error component due to these causes is mainly an error component corresponding to the third harmonic with respect to the ideal component.

次に、図4を参照して、角度センサ1の、検出信号生成部2以外の部分について説明する。角度センサ1は、検出信号生成部2の他に、図4に示した角度検出部3および状態判別装置4を備えている。図4は、角度検出部3および状態判別装置4の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部3は、検出信号生成部2によって生成される複数の検出信号に基づいて、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θsを生成する。角度検出部3および状態判別装置4は、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)またはマイクロコンピュータによって実現することができる。   Next, with reference to FIG. 4, portions other than the detection signal generation unit 2 of the angle sensor 1 will be described. In addition to the detection signal generation unit 2, the angle sensor 1 includes the angle detection unit 3 and the state determination device 4 illustrated in FIG. FIG. 4 is a functional block diagram illustrating configurations of the angle detection unit 3 and the state determination device 4. The angle detection unit 3 generates an angle detection value θs having a correspondence relationship with the angle θ of the detection target based on the plurality of detection signals generated by the detection signal generation unit 2. The angle detection unit 3 and the state determination device 4 can be realized by, for example, an application specific integrated circuit (ASIC) or a microcomputer.

状態判別装置4は、角度センサ1が所定の状態にあるか否かの判別に用いられる判定値を生成する判定値生成部41と、判定値に基づいて、角度センサ1が所定の状態にあるか否かを判別する判別部42とを有している。本実施の形態では特に、所定の状態とは、角度センサ1が故障していない状態である。従って、状態判別装置4は、角度センサ1の故障を検出する。以下、角度センサ1が故障していない状態を、正常状態と言う。   The state determination device 4 includes a determination value generation unit 41 that generates a determination value used to determine whether or not the angle sensor 1 is in a predetermined state, and the angle sensor 1 is in a predetermined state based on the determination value. And a determination unit 42 for determining whether or not. In the present embodiment, in particular, the predetermined state is a state in which the angle sensor 1 has not failed. Therefore, the state determination device 4 detects a failure of the angle sensor 1. Hereinafter, a state in which the angle sensor 1 is not malfunctioning is referred to as a normal state.

角度検出部3は、変換処理部31と、共通補正処理部32と、非共通補正処理部33と、角度演算部34とを含んでいる。変換処理部31は、複数の検出信号を、複数の検出信号の各々に比べて誤差成分が低減された複数の補正前信号に変換する変換処理を行う。共通補正処理部32は、複数の検出信号と対応関係を有する複数の補正前信号を、角度検出値θsの生成と判定値の生成とに用いられる複数の共通補正後信号に変換する共通補正処理を行う。非共通補正処理部33は、複数の共通補正後信号を、角度検出値θsを生成するための演算には用いられるが判定値の生成には用いられない第1の角度演算用信号SCおよび第2の角度演算用信号SDに変換する非共通補正処理を行う。角度演算部34は、第1および第2の角度演算用信号SC,SDを用いて角度検出値θsを算出する。   The angle detection unit 3 includes a conversion processing unit 31, a common correction processing unit 32, a non-common correction processing unit 33, and an angle calculation unit 34. The conversion processing unit 31 performs conversion processing for converting a plurality of detection signals into a plurality of pre-correction signals in which error components are reduced compared to each of the plurality of detection signals. The common correction processing unit 32 converts a plurality of pre-correction signals corresponding to a plurality of detection signals into a plurality of common post-correction signals used for generating the angle detection value θs and the determination value. I do. The non-common correction processing unit 33 uses a plurality of common corrected signals for the first angle calculation signal SC and the first angle calculation signal SC that are used for calculation for generating the angle detection value θs but are not used for generation of the determination value. A non-common correction process is performed for conversion into the angle calculation signal SD of 2. The angle calculation unit 34 calculates the detected angle value θs using the first and second angle calculation signals SC and SD.

判定値生成部41は、複数の共通補正後信号に基づいて判定値を生成する。共通補正処理は、共通補正処理が行われることなく複数の補正前信号を用いて角度検出値θsを生成した場合に比べて角度検出値θsに生じる角度誤差が低減され、且つ共通補正処理が行われることなく複数の補正前信号を用いて判定値を生成した場合に比べて検出対象の角度θに応じた判定値の変動の幅が小さくなるように、複数の補正前信号を複数の共通補正後信号に変換する処理である。   The determination value generation unit 41 generates a determination value based on a plurality of common corrected signals. In the common correction process, the angle error generated in the angle detection value θs is reduced compared to the case where the angle detection value θs is generated using a plurality of pre-correction signals without performing the common correction process, and the common correction process is performed. Compared to the case where determination values are generated using multiple uncorrected signals, the multiple variations of the uncorrected signals are corrected in common so that the variation range of the determined values according to the angle θ of the detection target is smaller. This is a process of converting into a post signal.

本実施の形態では、複数の検出信号は、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13である。角度検出部3は、更に、それぞれ検出信号S11,S12,S13が入力される入力ポートP10,P20,P30を含んでいる。   In the present embodiment, the plurality of detection signals are the first to third detection signals S11, S12, and S13. The angle detection unit 3 further includes input ports P10, P20, and P30 to which detection signals S11, S12, and S13 are input, respectively.

また、本実施の形態では、複数の補正前信号は、第1の補正前信号S1および第2の補正前信号S2である。変換処理部31は、2つの演算部31A,31Bを含んでいる。演算部31Aは、入力ポートP10,P20から入力される第1の検出信号S11と第2の検出信号S12との和を求める演算を行って第1の補正前信号S1を生成する。演算部31Bは、入力ポートP30,P20から入力される第3の検出信号S13と第2の検出信号S12との和を求める演算を行って第2の補正前信号S2を生成する。検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、第1および第2の補正前信号S1,S2の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分を含む。   In the present embodiment, the plurality of pre-correction signals are the first pre-correction signal S1 and the second pre-correction signal S2. The conversion processing unit 31 includes two calculation units 31A and 31B. The calculation unit 31A performs a calculation for obtaining the sum of the first detection signal S11 and the second detection signal S12 input from the input ports P10 and P20 to generate the first pre-correction signal S1. The calculation unit 31B performs a calculation for obtaining the sum of the third detection signal S13 and the second detection signal S12 input from the input ports P30 and P20 to generate the second pre-correction signal S2. When the angle θ of the detection target changes with a predetermined period T, each of the first and second pre-correction signals S1 and S2 includes an ideal component that periodically changes so as to draw an ideal sine curve.

以下、変換処理部31における変換処理について具体的に説明する。ここでは、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13の各々は、理想成分と、理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分とを含んでいるものとする。まず、第2の検出信号S12の理想成分をcosθとする。この場合、第2の検出信号S12の誤差成分は、a1・cos3θと表すことができる。第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13は、それぞれ、下記の式(1)、(2)、(3)で表すことができる。なお、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13の各々の中心値は0とする。 Hereinafter, the conversion processing in the conversion processing unit 31 will be specifically described. Here, it is assumed that each of the first to third detection signals S11, S12, and S13 includes an ideal component and an error component corresponding to the third harmonic with respect to the ideal component. First, the ideal component of the second detection signal S12 is cos θ. In this case, the error component of the second detection signal S12 can be expressed as a 1 · cos 3θ. The first to third detection signals S11, S12, and S13 can be expressed by the following equations (1), (2), and (3), respectively. Note that the center value of each of the first to third detection signals S11, S12, and S13 is 0.

S11=cos(θ−60°)+a1・cos{3(θ−60°)}
=cos(θ−60°)−a1・cos3θ …(1)
S12=cosθ+a1・cos3θ …(2)
S13=cos(θ+60°)+a1・cos{3(θ+60°)}
=cos(θ+60°)−a1・cos3θ …(3)
S11 = cos (θ−60 °) + a 1 · cos {3 (θ−60 °)}
= Cos (θ-60 °) -a 1 · cos 3θ (1)
S12 = cos θ + a 1 · cos 3θ (2)
S13 = cos (θ + 60 °) + a 1 · cos {3 (θ + 60 °)}
= Cos (θ + 60 °) −a 1 · cos 3θ (3)

また、第1および第2の補正前信号S1,S2は、式(1)〜(3)で表される第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13を用いて、それぞれ下記の式(4)、(5)で表すことができる。   The first and second pre-correction signals S1 and S2 are expressed by the following equations (1) to (3) using the first to third detection signals S11, S12, and S13, respectively. 4) and (5).

S1=S11+S12
=cos(θ−60°)−a1・cos3θ+cosθ+a1・cos3θ
=2cos(θ−30°)・cos(−30°)
=1.73cos(θ−30°) …(4)
S2=S13+S12
=cos(θ+60°)−a1・cos3θ+cosθ+a1・cos3θ
=2cos(θ+30°)・cos(30°)
=1.73cos(θ+30°) …(5)
S1 = S11 + S12
= Cos (θ−60 °) −a 1 · cos 3θ + cos θ + a 1 · cos 3θ
= 2 cos (θ-30 °) · cos (-30 °)
= 1.73 cos (θ-30 °) (4)
S2 = S13 + S12
= Cos (θ + 60 °) −a 1 · cos 3θ + cos θ + a 1 · cos 3θ
= 2cos (θ + 30 °) ・ cos (30 °)
= 1.73 cos (θ + 30 °) (5)

式(4)に示したように、第1の検出信号S11の誤差成分と第2の検出信号S12の誤差成分は、第1の補正前信号S1を生成する際に相殺される。その結果、第1の補正前信号S1は、第1および第2の検出信号S11,S12の各々に比べて、誤差成分が低減された信号になる。また、式(5)に示したように、第2の検出信号S12の誤差成分と第3の検出信号S13の誤差成分は、第2の補正前信号S2を生成する際に相殺される。その結果、第2の補正前信号S2は、第2および第3の検出信号S12,S13の各々に比べて、誤差成分が低減された信号になる。   As shown in Expression (4), the error component of the first detection signal S11 and the error component of the second detection signal S12 are canceled when the first pre-correction signal S1 is generated. As a result, the first pre-correction signal S1 is a signal with a reduced error component compared to each of the first and second detection signals S11 and S12. Further, as shown in Expression (5), the error component of the second detection signal S12 and the error component of the third detection signal S13 are canceled when the second pre-correction signal S2 is generated. As a result, the second pre-correction signal S2 is a signal with a reduced error component compared to each of the second and third detection signals S12 and S13.

次に、図5を参照して、共通補正処理部32の構成および動作と、共通補正処理の内容について詳しく説明する。図5は、共通補正処理部32の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、複数の共通補正後信号は、第1の共通補正後信号SAおよび第2の共通補正後信号SBである。検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、第1および第2の共通補正後信号SA,SBの各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分を含む。第1の共通補正後信号SAの理想成分と第2の共通補正後信号SBの理想成分の位相差は90°である。第1の共通補正後信号SAと第2の共通補正後信号SBの振幅は等しい。本実施の形態における共通補正処理は、第1および第2の補正前信号S1,S2を、上記のような第1および第2の共通補正後信号SA,SBに変換する処理である。   Next, the configuration and operation of the common correction processing unit 32 and the content of the common correction processing will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the common correction processing unit 32. In the present embodiment, the plurality of common corrected signals are the first common corrected signal SA and the second common corrected signal SB. When the angle θ of the detection target changes with a predetermined period T, each of the first and second common corrected signals SA and SB includes an ideal component that periodically changes to draw an ideal sine curve. . The phase difference between the ideal component of the first common corrected signal SA and the ideal component of the second common corrected signal SB is 90 °. The amplitudes of the first common corrected signal SA and the second common corrected signal SB are equal. The common correction processing in the present embodiment is processing for converting the first and second pre-correction signals S1 and S2 into the first and second common post-correction signals SA and SB as described above.

図5に示したように、共通補正処理部32は、オフセット補正部321と、規格化部322と、位相差補正部323とを含んでいる。オフセット補正部321は、第1および第2の補正前信号S1,S2のオフセットを補正して、信号S1a,S2aを生成する処理を行う。以下、この処理をオフセット補正処理と言う。信号S1a,S2aは、それぞれ下記の式(6)、(7)によって求められる。   As shown in FIG. 5, the common correction processing unit 32 includes an offset correction unit 321, a normalization unit 322, and a phase difference correction unit 323. The offset correction unit 321 performs processing for correcting the offsets of the first and second pre-correction signals S1 and S2 to generate the signals S1a and S2a. Hereinafter, this processing is referred to as offset correction processing. The signals S1a and S2a are obtained by the following equations (6) and (7), respectively.

S1a=S1−(S1max+S1min)/2 …(6)
S2a=S2−(S2max+S2min)/2 …(7)
S1a = S1- (S1 max + S1 min) / 2 ... (6)
S2a = S2- (S2 max + S2 min) / 2 ... (7)

式(6)において、S1maxおよびS1minは、それぞれ、第1の補正前信号S1の最大値および最小値を表している。式(7)において、S2maxおよびS2minは、それぞれ、第2の補正前信号S2の最大値および最小値を表している。最大値S1maxおよび最小値S1minは、少なくとも1周期分の第1の補正前信号S1の波形から求めることができる。最大値S2maxおよび最小値S2minは、少なくとも1周期分の第2の補正前信号S2の波形から求めることができる。少なくとも1周期分の第1および第2の補正前信号S1,S2の波形は、角度センサ1の出荷前または使用前に生成することができる。 In Equation (6), S1 max and S1 min represent the maximum value and the minimum value of the first pre-correction signal S1, respectively. In Equation (7), S2 max and S2 min represent the maximum value and the minimum value of the second pre-correction signal S2, respectively. The maximum value S1 max and the minimum value S1 min can be obtained from the waveform of the first pre-correction signal S1 for at least one period. The maximum value S2 max and the minimum value S2 min can be obtained from the waveform of the second pre-correction signal S2 for at least one period. The waveforms of the first and second pre-correction signals S1 and S2 for at least one cycle can be generated before the angle sensor 1 is shipped or used.

規格化部322は、第1および第2の補正前信号S1,S2の振幅の規格化を行って、信号S1b,S2bを生成する処理を行う。以下、この処理を規格化処理と言う。規格化処理は、信号S1a,S2aを用いて行われる。信号S1b,S2bは、それぞれ下記の式(8)、(9)によって求められる。   The normalization unit 322 performs processing for generating the signals S1b and S2b by normalizing the amplitudes of the first and second pre-correction signals S1 and S2. Hereinafter, this processing is referred to as normalization processing. The normalization process is performed using the signals S1a and S2a. The signals S1b and S2b are obtained by the following equations (8) and (9), respectively.

S1b=S1a/S1amp …(8)
S2b=S2a/S2amp …(9)
S1b = S1a / S1 amp (8)
S2b = S2a / S2 amp (9)

式(8)において、S1ampは、第1の補正前信号S1の振幅を表している。式(9)において、S2ampは、第2の補正前信号S2の振幅を表している。振幅S1ampは、少なくとも1周期分の第1の補正前信号S1の波形から求めることができる。振幅S2ampは、少なくとも1周期分の第2の補正前信号S2の波形から求めることができる。 In Expression (8), S1 amp represents the amplitude of the first pre-correction signal S1. In Expression (9), S2 amp represents the amplitude of the second pre-correction signal S2. The amplitude S1 amp can be obtained from the waveform of the first pre-correction signal S1 for at least one period. The amplitude S2 amp can be obtained from the waveform of the second pre-correction signal S2 for at least one period.

位相差補正部323は、第1の補正前信号S1の理想成分と第2の補正前信号S2の理想成分との位相差に関わらずに、第1の共通補正後信号SAの理想成分と第2の共通補正後信号SBの理想成分の位相差を90°にし、且つ第1の共通補正後信号SAと第2の共通補正後信号SBの振幅を等しくする処理を行う。以下、この処理を位相差補正処理と言う。具体的には、位相差補正部323は、まず、下記の式(10)、(11)によって、信号SAp,SBpを生成する。   The phase difference correction unit 323 includes the ideal component of the first common corrected signal SA and the first component regardless of the phase difference between the ideal component of the first pre-correction signal S1 and the ideal component of the second pre-correction signal S2. The phase difference of the ideal component of the second common corrected signal SB is set to 90 °, and the amplitudes of the first common corrected signal SA and the second common corrected signal SB are made equal. Hereinafter, this process is referred to as a phase difference correction process. Specifically, the phase difference correction unit 323 first generates signals SAp and SBp by the following equations (10) and (11).

SAp=S1b+S2b …(10)
SBp=S1b−S2b …(11)
SAp = S1b + S2b (10)
SBp = S1b−S2b (11)

位相差補正部323は、次に、下記の式(12)、(13)によって、信号SAp,SBpの振幅の規格化を行う。これにより、信号SAp,SBpは、それぞれ、第1の共通補正後信号SAと第2の共通補正後信号SBになる。   Next, the phase difference correction unit 323 normalizes the amplitudes of the signals SAp and SBp by the following equations (12) and (13). As a result, the signals SAp and SBp become the first common corrected signal SA and the second common corrected signal SB, respectively.

SA=SAp/SApamp …(12)
SB=SBp/SBpamp …(13)
SA = SAp / SAp amp (12)
SB = SBp / SBp amp (13)

式(12)において、SApampは、信号SApの振幅を表している。式(13)において、SBpampは、信号SBpの振幅を表している。振幅SApampは、少なくとも1周期分の信号SApの波形から求めることができる。振幅SBpampは、少なくとも1周期分の信号SBpの波形から求めることができる。少なくとも1周期分の信号SAp,SBpの波形は、角度センサ1の出荷前または使用前に生成することができる。 In Expression (12), SAp amp represents the amplitude of the signal SAp. In Expression (13), SBp amp represents the amplitude of the signal SBp. The amplitude SAp amp can be obtained from the waveform of the signal SAp for at least one period. The amplitude SBp amp can be obtained from the waveform of the signal SBp for at least one period. The waveforms of the signals SAp and SBp for at least one cycle can be generated before the angle sensor 1 is shipped or used.

前述のように、第2の検出信号S12の理想成分をcosθとした場合、第1の共通補正後信号SAの理想成分はcosθになり、第2の共通補正後信号SBの理想成分はsinθになる。   As described above, when the ideal component of the second detection signal S12 is cos θ, the ideal component of the first common corrected signal SA is cos θ, and the ideal component of the second common corrected signal SB is sin θ. Become.

次に、図6を参照して、非共通補正処理部33の構成および動作と、非共通補正処理の内容について詳しく説明する。図6は、非共通補正処理部33の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態における非共通補正処理は、非共通補正処理が行われることなく第1および第2の共通補正後信号SA,SBを用いて角度検出値θsを生成した場合に比べて、角度検出値θsに生じる角度誤差を低減するための処理である。非共通補正処理によって低減される角度誤差は、第1の角度誤差成分と第2の角度誤差成分の少なくとも一方を含んでいる。検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、第1の角度誤差成分は、所定の周期Tと等しい周期で変化し、第2の角度誤差成分は、所定の周期Tの1/2の周期で変化する。   Next, the configuration and operation of the non-common correction processing unit 33 and the contents of the non-common correction processing will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the non-common correction processing unit 33. The non-common correction processing in the present embodiment is angle detection as compared with the case where the angle detection value θs is generated using the first and second common corrected signals SA and SB without performing the non-common correction processing. This is a process for reducing the angle error that occurs in the value θs. The angle error reduced by the non-common correction process includes at least one of the first angle error component and the second angle error component. When the angle θ to be detected changes at a predetermined cycle T, the first angle error component changes at a cycle equal to the predetermined cycle T, and the second angle error component is 1/2 of the predetermined cycle T. It changes with period.

図6に示したように、非共通補正処理部33は、第1の振幅差生成部331と、演算部332A,332Bと、第2の振幅差生成部333と、オフセット生成部334とを含んでいる。第1の振幅差生成部331は、第1および第2の共通補正後信号SA,SBの振幅を調整して、信号SAa,SBaを生成する。信号SAa,SBaは、それぞれ下記の式(14)、(15)によって求められる。   As shown in FIG. 6, the non-common correction processing unit 33 includes a first amplitude difference generation unit 331, calculation units 332A and 332B, a second amplitude difference generation unit 333, and an offset generation unit 334. It is out. The first amplitude difference generation unit 331 adjusts the amplitudes of the first and second common corrected signals SA and SB to generate signals SAa and SBa. The signals SAa and SBa are obtained by the following equations (14) and (15), respectively.

SAa=SA/(1−C1) …(14)
SBa=SB/(1+C1) …(15)
SAa = SA / (1-C1) (14)
SBa = SB / (1 + C1) (15)

式(14)、(15)は、補正パラメータC1を含んでいる。補正パラメータC1は、0または0に近い値である。補正パラメータC1が0の場合には、信号SAa,SBaの振幅は等しくなるが、補正パラメータC1が0以外の場合には、信号SAa,SBaの振幅は等しくならない。補正パラメータC1は、例えば下記の式(16)によって表される。   Expressions (14) and (15) include a correction parameter C1. The correction parameter C1 is 0 or a value close to 0. When the correction parameter C1 is 0, the amplitudes of the signals SAa and SBa are equal. However, when the correction parameter C1 is other than 0, the amplitudes of the signals SAa and SBa are not equal. The correction parameter C1 is expressed by the following equation (16), for example.

C1=β・sin(s) …(16)   C1 = β · sin (s) (16)

式(16)におけるβ,sについては、後で説明する。   Β and s in Expression (16) will be described later.

演算部332A,332Bは、それぞれ下記の式(17)、(18)によって、信号SCp,SDpを生成する。   Arithmetic units 332A and 332B generate signals SCp and SDp by the following equations (17) and (18), respectively.

SCp=SAa−SBa …(17)
SDp=SAa+SBa …(18)
SCp = SAa−SBa (17)
SDp = SAa + SBa (18)

第2の振幅差生成部333は、信号SCp,SDpの振幅を調整して、信号SCq,SDqを生成する。信号SCq,SDqは、それぞれ下記の式(19)、(20)によって求められる。   Second amplitude difference generation section 333 adjusts the amplitudes of signals SCp and SDp to generate signals SCq and SDq. The signals SCq and SDq are obtained by the following equations (19) and (20), respectively.

SCq=SCp/{SCpamp・(1−C2)} …(19)
SDq=SDp/{SDpamp・(1+C2)} …(20)
SCq = SCp / {SCp amp · (1-C2)} (19)
SDq = SDp / {SDp amp · (1 + C2)} (20)

式(19)において、SCpampは信号SCpの振幅を表している。式(20)において、SDpampは信号SDpの振幅を表している。振幅SCpampは、少なくとも1周期分の信号SCpの波形から求めることができる。振幅SDpampは、少なくとも1周期分の信号SDpの波形から求めることができる。少なくとも1周期分の信号SCp,SDpの波形は、角度センサ1の出荷前または使用前に生成することができる。 In Equation (19), SCp amp represents the amplitude of the signal SCp. In Expression (20), SDp amp represents the amplitude of the signal SDp. The amplitude SCp amp can be obtained from the waveform of the signal SCp for at least one period. The amplitude SDp amp can be obtained from the waveform of the signal SDp for at least one period. The waveforms of the signals SCp and SDp for at least one cycle can be generated before the angle sensor 1 is shipped or used.

また、式(19)、(20)は、補正パラメータC2を含んでいる。補正パラメータC2は、0または0に近い値である。   Expressions (19) and (20) include a correction parameter C2. The correction parameter C2 is 0 or a value close to 0.

補正パラメータC1,C2が共に0の場合には、式(17)〜(20)は、信号SCq,SDqの位相差を90°にし、且つ信号SCq,SDqの振幅を等しくするための基本的な演算を表す。補正パラメータC1が0以外の場合には、信号SCq,SDqの位相差は、正確な90°にはならないが、90°に近い値になる。また、補正パラメータC2が0以外の場合には、信号SCq,SDqの振幅は等しくならない。   When the correction parameters C1 and C2 are both 0, the equations (17) to (20) are used to set the phase difference between the signals SCq and SDq to 90 ° and to make the amplitudes of the signals SCq and SDq equal. Represents an operation. When the correction parameter C1 is other than 0, the phase difference between the signals SCq and SDq does not become an accurate 90 °, but becomes a value close to 90 °. When the correction parameter C2 is other than 0, the amplitudes of the signals SCq and SDq are not equal.

補正パラメータC2は、例えば下記の式(21)によって表される。   The correction parameter C2 is expressed by the following equation (21), for example.

C2=β・cos(s) …(21)   C2 = β · cos (s) (21)

式(21)におけるβ,sは、それぞれ式(16)におけるβ,sと同じである。   Β and s in equation (21) are the same as β and s in equation (16), respectively.

オフセット生成部334は、信号SCp,SDpのオフセットを調整して、第1および第2の角度演算用信号SC,SDを生成する。第1および第2の角度演算用信号SC,SDは、それぞれ下記の式(22)、(23)によって求められる。   The offset generation unit 334 adjusts the offsets of the signals SCp and SDp to generate the first and second angle calculation signals SC and SD. The first and second angle calculation signals SC and SD are obtained by the following equations (22) and (23), respectively.

SC=SCq+C3 …(22)
SD=SDq−C4 …(23)
SC = SCq + C3 (22)
SD = SDq-C4 (23)

式(22)は、補正パラメータC3を含んでいる。式(23)は、補正パラメータC4を含んでいる。補正パラメータC3,C4は、それぞれ、0または0に近い値である。補正パラメータC3が0の場合には、第1の角度演算用信号SCにオフセットは生じないが、補正パラメータC3が0以外の場合には、第1の角度演算用信号SCにオフセットが生じる。補正パラメータC4が0の場合には、第2の角度演算用信号SDにオフセットは生じないが、補正パラメータC4が0以外の場合には、第2の角度演算用信号SDにオフセットが生じる。補正パラメータC3,C4は、それぞれ、例えば下記の式(24)、(25)によって表される。   Expression (22) includes a correction parameter C3. Expression (23) includes a correction parameter C4. The correction parameters C3 and C4 are 0 or a value close to 0, respectively. When the correction parameter C3 is 0, no offset occurs in the first angle calculation signal SC. However, when the correction parameter C3 is other than 0, an offset occurs in the first angle calculation signal SC. When the correction parameter C4 is 0, no offset occurs in the second angle calculation signal SD, but when the correction parameter C4 is other than 0, an offset occurs in the second angle calculation signal SD. The correction parameters C3 and C4 are expressed by, for example, the following formulas (24) and (25), respectively.

C3=SCqamp・α・sin(t) …(24)
C4=SDqamp・α・cos(t) …(25)
C3 = SCq amp · α · sin (t) (24)
C4 = SDq amp · α · cos (t) (25)

式(24)において、SCqampは信号SCqの振幅を表している。式(25)において、SDqampは信号SDqの振幅を表している。振幅SCqampは、少なくとも1周期分の信号SCqの波形から求めることができる。振幅SDqampは、少なくとも1周期分の信号SDqの波形から求めることができる。少なくとも1周期分の信号SCq,SDqの波形は、角度センサ1の出荷前または使用前に生成することができる。 In Expression (24), SCq amp represents the amplitude of the signal SCq. In Expression (25), SDq amp represents the amplitude of the signal SDq. The amplitude SCq amp can be obtained from the waveform of the signal SCq for at least one period. The amplitude SDq amp can be obtained from the waveform of the signal SDq for at least one period. The waveforms of the signals SCq and SDq for at least one cycle can be generated before the angle sensor 1 is shipped or used.

式(24)、(25)におけるα,tについては、後で説明する。   Α and t in the equations (24) and (25) will be described later.

次に、角度演算部34における角度演算について説明する。角度演算部34は、非共通補正処理部33によって生成された第1および第2の角度演算用信号SC,SDを用いて角度検出値θsを算出する。具体的には、例えば、角度演算部34は、下記の式(26)によって、θsを算出する。なお、“atan”は、アークタンジェントを表す。   Next, angle calculation in the angle calculation unit 34 will be described. The angle calculation unit 34 calculates the detected angle value θs using the first and second angle calculation signals SC and SD generated by the non-common correction processing unit 33. Specifically, for example, the angle calculation unit 34 calculates θs by the following equation (26). “Atan” represents an arc tangent.

θs=atan(SD/SC)−φ …(26)   θs = atan (SD / SC) −φ (26)

式(26)においてφは、atan(SD/SC)の演算によって求まる角度と角度検出値θsとの位相差を表している。前述のように、第2の検出信号S12の理想成分をcosθとした場合、φは、例えば45°である。   In Expression (26), φ represents the phase difference between the angle obtained by the calculation of atan (SD / SC) and the detected angle value θs. As described above, when the ideal component of the second detection signal S12 is cos θ, φ is, for example, 45 °.

θsが0°以上360°未満の範囲内では、式(26)におけるθsの解には、180°異なる2つの値がある。しかし、SC,SDの正負の組み合わせにより、θsの真の値が、式(26)におけるθsの2つの解のいずれであるかを判別することができる。角度演算部34は、式(26)と、上記のSC,SDの正負の組み合わせの判定により、0°以上360°未満の範囲内でθsを求める。   Within the range of θs between 0 ° and less than 360 °, the solution of θs in Equation (26) has two values that differ by 180 °. However, it is possible to determine which of the two solutions of θs in Equation (26) is the true value of θs by the combination of positive and negative of SC and SD. The angle calculation unit 34 obtains θs within a range of 0 ° or more and less than 360 ° by determining the combination of the expression (26) and the positive / negative of SC and SD described above.

次に、第1および第2の角度誤差成分と補正パラメータC1〜C4との関係について説明する。前述のように、検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、第1の角度誤差成分は、所定の周期Tと等しい周期で変化し、第2の角度誤差成分は、所定の周期Tの1/2の周期で変化する。ここで、第1の角度誤差成分をα・cos(θ−t)と定義し、第2の角度誤差成分を、β・cos{2(θ−s/2)}と定義する。αは、第1の角度誤差成分の振幅に対応する。tは、第1の角度誤差成分の位相に対応する。βは、第2の角度誤差成分の振幅に対応する。sは、第2の角度誤差成分の位相に対応する。α,βは、それぞれ0以上の値である。α,t,β,sは、例えば、角度検出値θsの少なくとも1周期分の角度誤差の波形を求め、この角度誤差の波形に対してフーリエ変換を行うことによって求めることができる。   Next, the relationship between the first and second angle error components and the correction parameters C1 to C4 will be described. As described above, when the angle θ to be detected changes with a predetermined period T, the first angle error component changes with a period equal to the predetermined period T, and the second angle error component has a predetermined period. It changes with a period of 1/2 of T. Here, the first angle error component is defined as α · cos (θ−t), and the second angle error component is defined as β · cos {2 (θ−s / 2)}. α corresponds to the amplitude of the first angular error component. t corresponds to the phase of the first angular error component. β corresponds to the amplitude of the second angular error component. s corresponds to the phase of the second angular error component. α and β are values of 0 or more, respectively. α, t, β, and s can be obtained, for example, by obtaining an angle error waveform for at least one period of the detected angle value θs and performing Fourier transform on the angle error waveform.

第1の角度誤差成分は、第1の成分と、第2の成分とを含んでいる。第1の成分と第2の成分の位相差は、90°である。第1の成分の振幅は、α・sin(t)であり、第2の成分の振幅は、α・cos(t)である。第1の成分の振幅は、補正パラメータC3の値に依存して変化する。そのため、第1の成分の振幅に応じて補正パラメータC3の値を調整することによって、第1の成分を低減することができる。具体的には、式(24)に示したように、第1の成分の振幅α・sin(t)と信号SCqの振幅SCqampとの積を、補正パラメータC3とすることによって、第1の成分を低減することができる。 The first angle error component includes a first component and a second component. The phase difference between the first component and the second component is 90 °. The amplitude of the first component is α · sin (t), and the amplitude of the second component is α · cos (t). The amplitude of the first component changes depending on the value of the correction parameter C3. Therefore, the first component can be reduced by adjusting the value of the correction parameter C3 according to the amplitude of the first component. Specifically, as shown in the equation (24), the product of the amplitude α · sin (t) of the first component and the amplitude SCq amp of the signal SCq is used as the correction parameter C3, whereby the first Components can be reduced.

また、第2の成分の振幅は、補正パラメータC4の値に依存して変化する。そのため、第2の成分の振幅に応じて補正パラメータC4の値を調整することによって、第2の成分を低減することができる。具体的には、式(25)に示したように、第2の成分の振幅α・cos(t)と信号SDqの振幅SDqampとの積を、補正パラメータC4とすることによって、第2の成分を低減することができる。 The amplitude of the second component changes depending on the value of the correction parameter C4. Therefore, the second component can be reduced by adjusting the value of the correction parameter C4 according to the amplitude of the second component. Specifically, as shown in the equation (25), the product of the amplitude α · cos (t) of the second component and the amplitude SDq amp of the signal SDq is set as the correction parameter C4, so that the second Components can be reduced.

なお、第1の角度誤差成分が十分に小さい場合には、補正パラメータC3,C4をそれぞれ0にしてもよい。   If the first angle error component is sufficiently small, the correction parameters C3 and C4 may be set to 0, respectively.

第2の角度誤差成分は、第3の成分と、第4の成分とを含んでいる。第3の成分と第4の成分の位相差は、45°である。第3の成分の振幅は、β・sin(s)であり、第4の成分の振幅は、β・cos(s)である。第3の成分の振幅は、補正パラメータC1の値に依存して変化する。そのため、第3の成分の振幅に応じて補正パラメータC1の値を調整することによって、第3の成分を低減することができる。具体的には、式(16)に示したように、第3の成分の振幅β・sin(s)を、補正パラメータC1とすることによって、第3の成分を低減することができる。   The second angle error component includes a third component and a fourth component. The phase difference between the third component and the fourth component is 45 °. The amplitude of the third component is β · sin (s), and the amplitude of the fourth component is β · cos (s). The amplitude of the third component changes depending on the value of the correction parameter C1. Therefore, the third component can be reduced by adjusting the value of the correction parameter C1 according to the amplitude of the third component. Specifically, as shown in Expression (16), the third component can be reduced by setting the amplitude β · sin (s) of the third component as the correction parameter C1.

また、第4の成分の振幅は、補正パラメータC2の値に依存して変化する。そのため、第4の成分の振幅に応じて補正パラメータC2の値を調整することによって、第4の成分を低減することができる。具体的には、式(21)に示したように、第4の成分の振幅β・cos(s)を、補正パラメータC2とすることによって、第4の成分を低減することができる。   The amplitude of the fourth component changes depending on the value of the correction parameter C2. Therefore, the fourth component can be reduced by adjusting the value of the correction parameter C2 according to the amplitude of the fourth component. Specifically, as shown in Expression (21), the fourth component can be reduced by setting the amplitude β · cos (s) of the fourth component to the correction parameter C2.

なお、第2の角度誤差成分が十分に小さい場合には、補正パラメータC1,C2をそれぞれ0にしてもよい。   If the second angle error component is sufficiently small, the correction parameters C1 and C2 may be set to 0, respectively.

次に、図4を参照して、状態判別装置4の動作について説明する。判定値生成部41は、第1および第2の共通補正後信号SA,SBに基づいて判定値dLrを生成する。本実施の形態では特に、判定値生成部41は、第1の共通補正後信号SAの二乗と、第2の共通補正後信号SBの二乗との和を求めることを含む演算を行って、判定値dLrを生成する。なお、「第1の共通補正後信号SAの二乗と、第2の共通補正後信号SBの二乗との和を求めることを含む演算」は、第1の共通補正後信号SAの二乗と、第2の共通補正後信号SBの二乗との和を求めた後に、所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。   Next, the operation of the state determination device 4 will be described with reference to FIG. The determination value generation unit 41 generates a determination value dLr based on the first and second common corrected signals SA and SB. In the present embodiment, in particular, the determination value generation unit 41 performs an operation including obtaining the sum of the square of the first common corrected signal SA and the square of the second common corrected signal SB. The value dLr is generated. The “calculation including obtaining the sum of the square of the first common corrected signal SA and the square of the second common corrected signal SB” includes the square of the first common corrected signal SA, 2 after obtaining the sum of the squares of the two common corrected signals SB and multiplying a predetermined coefficient or adding or subtracting a predetermined value.

以下、判定値dLrを生成するための演算について具体的に説明する。まず、判定値生成部41は、下記の式(27)で表される演算を行って、初期判定値Lrを生成する。   Hereinafter, the calculation for generating the determination value dLr will be specifically described. First, the determination value generation unit 41 performs an operation represented by the following equation (27) to generate an initial determination value Lr.

Lr=SA2+SB2 …(27) Lr = SA 2 + SB 2 (27)

次に、判定値生成部41は、下記の式(28)で表される演算を行って、判定値dLrを生成する。   Next, the determination value generation unit 41 performs a calculation represented by the following equation (28) to generate a determination value dLr.

dLr=Lr−Lrav …(28)   dLr = Lr−Lrav (28)

式(28)におけるLravは、角度センサ1が正常状態にあるときに検出対象の角度θが0°から360°まで変化したときの初期判定値Lrの平均値である。この平均値Lravは、例えば、故障していない角度センサ1の出荷前に初期判定値Lrを測定し、その測定結果に応じて決定される。   Lrav in Expression (28) is an average value of the initial determination value Lr when the angle θ of the detection target changes from 0 ° to 360 ° when the angle sensor 1 is in a normal state. The average value Lrav is determined according to the measurement result obtained by measuring the initial determination value Lr before shipping the angle sensor 1 which is not in failure, for example.

第1および第2の共通補正後信号SA,SBがいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ1が故障していない場合には、判定値dLrは理想値成分のみからなる。この理想値成分は、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には0である。   When the first and second common corrected signals SA and SB are both composed only of ideal components and the angle sensor 1 is not in failure, the determination value dLr is composed only of ideal value components. This ideal value component is a constant value, specifically 0, regardless of the angle θ of the detection target.

第1および第2の共通補正後信号SA,SBがいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ1が故障していない場合以外の場合には、判定値dLrは、理想値成分とは異なる値になり得る。判定値dLrは、理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。   When the first and second common corrected signals SA and SB are both composed only of ideal components and the angle sensor 1 is not broken, the determination value dLr is different from the ideal value component. Can be. When the determination value dLr becomes a value different from the ideal value component, the determination value dLr may vary according to the angle θ of the detection target.

判別部42は、判定値dLrに基づいて、角度センサ1が所定の状態にあるか否かを判別する。具体的に説明すると、判別部42は、判定値dLrが所定の判定範囲内にある場合には角度センサ1は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ1は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。判定範囲は、LTHを所定の正の値として、−LTHからLTHまでの範囲である。判定範囲は、故障していない角度センサ1の出荷前に設定される。   The determination unit 42 determines whether or not the angle sensor 1 is in a predetermined state based on the determination value dLr. Specifically, the determination unit 42 determines that the angle sensor 1 is in a normal state when the determination value dLr is within a predetermined determination range, and otherwise the angle sensor 1 fails. A signal indicating the determination result is output. The determination range is a range from −LTH to LTH, where LTH is a predetermined positive value. The determination range is set before shipment of the angle sensor 1 that is not out of order.

以上説明したように、本実施の形態では、共通補正処理部32における共通補正処理によって、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13と対応関係を有する第1および第2の補正前信号S1,S2を、第1および第2の共通補正後信号SA,SBに変換し、第1および第2の共通補正後信号SA,SBを用いて、角度検出値θsの生成と判定値dLrの生成とを行う。本実施の形態では特に、共通補正処理は、オフセット補正処理と規格化処理と位相差補正処理を含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、第1および第2の補正前信号S1,S2の少なくとも一方において、中心値と振幅と位相のうちの少なくとも1つが所望の値からずれている場合に比べて、正常状態における角度誤差を小さくすることができると共に、検出対象の角度θに応じた判定値dLrの変動の幅を小さくすることができる。これにより、本実施の形態によれば、角度センサ1の状態を精度よく判別することができる。以下、検出対象の角度θに応じた判定値dLrの変動の幅を、判定値dLrの変動幅と言う。   As described above, in the present embodiment, the first and second pre-correction signals having a correspondence relationship with the first to third detection signals S11, S12, and S13 by the common correction process in the common correction processing unit 32. S1 and S2 are converted into first and second common corrected signals SA and SB, and the first and second common corrected signals SA and SB are used to generate the angle detection value θs and the determination value dLr. Generate. Particularly in the present embodiment, the common correction process includes an offset correction process, a normalization process, and a phase difference correction process. Thereby, according to the present embodiment, at least one of the center value, the amplitude, and the phase is deviated from a desired value in at least one of the first and second pre-correction signals S1 and S2. Thus, the angle error in the normal state can be reduced, and the variation range of the determination value dLr according to the angle θ of the detection target can be reduced. Thereby, according to this Embodiment, the state of the angle sensor 1 can be discriminate | determined accurately. Hereinafter, the fluctuation range of the determination value dLr corresponding to the angle θ of the detection target is referred to as the fluctuation range of the determination value dLr.

また、本実施の形態では、変換処理部31における変換処理によって、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13を、第1ないし第3の検出信号S11,S12,S13に比べて誤差成分が低減された第1ないし第2の補正前信号S1,S2に変換する。これによっても、本実施の形態によれば、正常状態における角度誤差を小さくすることができると共に、判定値dLrの変動幅を小さくすることができる。   In the present embodiment, the first to third detection signals S11, S12, and S13 are converted into error components by the conversion process in the conversion processing unit 31 as compared with the first to third detection signals S11, S12, and S13. Are converted into first and second pre-correction signals S1 and S2. Also according to this embodiment, the angular error in the normal state can be reduced and the fluctuation range of the determination value dLr can be reduced.

また、本実施の形態では、1つの共通補正処理部32によって行われる共通補正処理によって、角度誤差の低減と、判定値dLrの変動幅の縮小が同時に達成される。そのため、本実施の形態によれば、角度誤差の低減のための処理と判定値dLrの変動幅の縮小のための処理を別々に行う場合に比べて、角度センサ1の構成を簡単にすることができる。   In the present embodiment, the angle correction and the variation range of the determination value dLr are simultaneously reduced by the common correction process performed by one common correction processing unit 32. Therefore, according to the present embodiment, the configuration of the angle sensor 1 is simplified as compared with the case where the processing for reducing the angle error and the processing for reducing the fluctuation range of the determination value dLr are performed separately. Can do.

また、本実施の形態では、角度検出部3は、非共通補正処理部33を含んでいる。非共通補正処理部33は、第1および第2の共通補正後信号SA,SBを、第1および第2の角度演算用信号SC,SDに変換する。第1および第2の共通補正後信号SA,SBは、それらの理想成分の位相差が90°で且つ振幅が等しい2つの信号である。しかし、第1および第2の角度演算用信号SC,SDは、補正パラメータC1〜C4の値によっては、それらの理想成分の位相差が90°で且つ振幅が等しい2つの信号になるとは限らない。そのため、もし、第1および第2の角度演算用信号SC,SDを用いて判定値dLrを生成した場合には、第1および第2の共通補正後信号SA,SBを用いて判定値dLrを生成した場合に比べて、判定値dLrの変動幅が大きくなる可能性がある。本実施の形態では、第1および第2の角度演算用信号SC,SDを、角度検出値θsを生成するための演算には用いるが、判定値dLrの生成には用いない。これにより、本実施の形態によれば、判定値dLrの変動幅を縮小しながら、角度誤差をより一層低減することができる。   In the present embodiment, the angle detection unit 3 includes a non-common correction processing unit 33. The non-common correction processing unit 33 converts the first and second common corrected signals SA and SB into first and second angle calculation signals SC and SD. The first and second common corrected signals SA and SB are two signals having a phase difference between their ideal components of 90 ° and an equal amplitude. However, depending on the values of the correction parameters C1 to C4, the first and second angle calculation signals SC and SD are not necessarily two signals having an ideal component having a phase difference of 90 ° and an equal amplitude. . Therefore, if the determination value dLr is generated using the first and second angle calculation signals SC and SD, the determination value dLr is calculated using the first and second common corrected signals SA and SB. There is a possibility that the fluctuation range of the determination value dLr may be larger than when it is generated. In the present embodiment, the first and second angle calculation signals SC and SD are used for calculation for generating the angle detection value θs, but are not used for generation of the determination value dLr. Thereby, according to the present embodiment, it is possible to further reduce the angle error while reducing the fluctuation range of the determination value dLr.

[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る角度センサ1は、第1の実施の形態における検出信号生成部2および角度検出部3の代わりに、検出信号生成部102および角度検出部103を備えている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The angle sensor 1 according to the present embodiment includes a detection signal generation unit 102 and an angle detection unit 103 instead of the detection signal generation unit 2 and the angle detection unit 3 in the first embodiment.

始めに、図8を参照して、検出信号生成部102について説明する。図8は、検出信号生成部102の構成を示す回路図である。検出信号生成部102は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する第1ないし第4の検出信号S21,S22,S23,S24を生成する。検出信号生成部102は、第1の検出信号S21を生成する第1の検出回路110と、第2の検出信号S22を生成する第2の検出回路120と、第3の検出信号S23を生成する第3の検出回路130と、第4の検出信号S24を生成する第4の検出回路140とを含んでいる。第1ないし第4の検出回路110,120,130,140の各々は、回転磁界MFを検出する少なくとも1つの磁気検出素子を含んでいる。検出信号生成部102は、更に、電源ポートVとグランドポートGを含んでいる。電源ポートVとグランドポートGの間には、5V等の所定の大きさの電源電圧が印加される。   First, the detection signal generation unit 102 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration of the detection signal generation unit 102. The detection signal generation unit 102 generates first to fourth detection signals S21, S22, S23, and S24 each having a corresponding relationship with the angle θ of the detection target. The detection signal generation unit 102 generates a first detection circuit 110 that generates a first detection signal S21, a second detection circuit 120 that generates a second detection signal S22, and a third detection signal S23. A third detection circuit 130 and a fourth detection circuit 140 that generates a fourth detection signal S24 are included. Each of the first to fourth detection circuits 110, 120, 130, and 140 includes at least one magnetic detection element that detects the rotating magnetic field MF. The detection signal generation unit 102 further includes a power supply port V and a ground port G. A power supply voltage of a predetermined magnitude such as 5 V is applied between the power supply port V and the ground port G.

回転磁界MFの方向DMが所定の周期Tで回転すると、検出対象の角度θは所定の周期Tで変化する。この場合、第1ないし第4の検出信号S21,S22,S23,S24は、いずれも、上記所定の周期Tと等しい信号周期で周期的に変化する。第1ないし第4の検出信号S21,S22,S23,S24は、互いに位相が異なっている。   When the direction DM of the rotating magnetic field MF rotates with a predetermined period T, the angle θ of the detection target changes with the predetermined period T. In this case, all of the first to fourth detection signals S21, S22, S23, and S24 periodically change with a signal period equal to the predetermined period T. The first to fourth detection signals S21, S22, S23, and S24 have different phases.

第1の検出回路110は、直列に接続された一対の磁気検出素子R111,R112と、出力ポートE110を有している。磁気検出素子R111の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R111の他端は、磁気検出素子R112の一端と出力ポートE110に接続されている。磁気検出素子R112の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE110は、磁気検出素子R111,R112の接続点の電位に対応する第1の検出信号S21を出力する。   The first detection circuit 110 has a pair of magnetic detection elements R111 and R112 connected in series, and an output port E110. One end of the magnetic detection element R111 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R111 is connected to one end of the magnetic detection element R112 and the output port E110. The other end of the magnetic detection element R112 is connected to the ground port G. The output port E110 outputs a first detection signal S21 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R111 and R112.

第2の検出回路120は、直列に接続された一対の磁気検出素子R121,R122と、出力ポートE120を有している。磁気検出素子R121の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R121の他端は、磁気検出素子R122の一端と出力ポートE120に接続されている。磁気検出素子R122の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE120は、磁気検出素子R121,R122の接続点の電位に対応する第2の検出信号S22を出力する。   The second detection circuit 120 has a pair of magnetic detection elements R121 and R122 connected in series, and an output port E120. One end of the magnetic detection element R121 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R121 is connected to one end of the magnetic detection element R122 and the output port E120. The other end of the magnetic detection element R122 is connected to the ground port G. The output port E120 outputs a second detection signal S22 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R121 and R122.

第3の検出回路130は、直列に接続された一対の磁気検出素子R131,R132と、出力ポートE130を有している。磁気検出素子R131の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R131の他端は、磁気検出素子R132の一端と出力ポートE130に接続されている。磁気検出素子R132の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE130は、磁気検出素子R131,R132の接続点の電位に対応する第3の検出信号S23を出力する。   The third detection circuit 130 has a pair of magnetic detection elements R131 and R132 connected in series, and an output port E130. One end of the magnetic detection element R131 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R131 is connected to one end of the magnetic detection element R132 and the output port E130. The other end of the magnetic detection element R132 is connected to the ground port G. The output port E130 outputs a third detection signal S23 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R131 and R132.

第4の検出回路140は、直列に接続された一対の磁気検出素子R141,R142と、出力ポートE140を有している。磁気検出素子R141の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R141の他端は、磁気検出素子R142の一端と出力ポートE140に接続されている。磁気検出素子R142の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE140は、磁気検出素子R141,R142の接続点の電位に対応する第4の検出信号S24を出力する。   The fourth detection circuit 140 has a pair of magnetic detection elements R141 and R142 connected in series, and an output port E140. One end of the magnetic detection element R141 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R141 is connected to one end of the magnetic detection element R142 and the output port E140. The other end of the magnetic detection element R142 is connected to the ground port G. The output port E140 outputs a fourth detection signal S24 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R141 and R142.

磁気検出素子R111,R112,R121,R122,R131,R132,R141,R142の各々の構成は、磁化固定層の磁化の方向を除いて、第1の実施の形態における磁気検出素子R11,R12,R21,R22,R31,R32の各々の構成と同じである。   The configuration of each of the magnetic detection elements R111, R112, R121, R122, R131, R132, R141, and R142 is the magnetic detection elements R11, R12, and R21 in the first embodiment except for the magnetization direction of the magnetization fixed layer. , R22, R31, R32 are the same as the respective configurations.

第1の検出回路110では、磁気検出素子R111に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向はX方向である。以下、この方向を第1の方向D11と言う。磁気検出素子R112に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第1の方向D11とは反対方向すなわち−X方向である。第1の検出回路110では、回転磁界MFの第1の方向D11の成分の強度に応じて、磁気検出素子R111,R112の接続点の電位が変化する。従って、第1の検出回路110は、回転磁界MFの第1の方向D11の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第1の検出信号S21として出力する。回転磁界MFの第1の方向D11の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the first detection circuit 110, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R111 is the X direction. Hereinafter, this direction is referred to as a first direction D11. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R112 is the direction opposite to the first direction D11, that is, the −X direction. In the first detection circuit 110, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R111 and R112 changes according to the intensity of the component in the first direction D11 of the rotating magnetic field MF. Therefore, the first detection circuit 110 detects the intensity of the component in the first direction D11 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the first detection signal S21. The intensity of the component in the first direction D11 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

第2の検出回路120では、磁気検出素子R121に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は−X方向である。以下、この方向を第2の方向D12と言う。磁気検出素子R122に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第2の方向D12とは反対方向すなわちX方向である。第2の検出回路120では、回転磁界MFの第2の方向D12の成分の強度に応じて、磁気検出素子R121,R122の接続点の電位が変化する。従って、第2の検出回路120は、回転磁界MFの第2の方向D12の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第2の検出信号S22として出力する。回転磁界MFの第2の方向D12の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the second detection circuit 120, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R121 is the −X direction. Hereinafter, this direction is referred to as a second direction D12. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R122 is the direction opposite to the second direction D12, that is, the X direction. In the second detection circuit 120, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R121 and R122 changes according to the intensity of the component in the second direction D12 of the rotating magnetic field MF. Therefore, the second detection circuit 120 detects the intensity of the component in the second direction D12 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the second detection signal S22. The intensity of the component in the second direction D12 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

第3の検出回路130では、磁気検出素子R131に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向はY方向である。以下、この方向を第3の方向D13と言う。磁気検出素子R132に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第3の方向D13とは反対方向すなわち−Y方向である。第3の検出回路130では、回転磁界MFの第3の方向D13の成分の強度に応じて、磁気検出素子R131,R132の接続点の電位が変化する。従って、第3の検出回路130は、回転磁界MFの第3の方向D13の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第3の検出信号S23として出力する。回転磁界MFの第3の方向D13の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the third detection circuit 130, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R131 is the Y direction. Hereinafter, this direction is referred to as a third direction D13. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R132 is the direction opposite to the third direction D13, that is, the −Y direction. In the third detection circuit 130, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R131 and R132 changes according to the intensity of the component in the third direction D13 of the rotating magnetic field MF. Therefore, the third detection circuit 130 detects the intensity of the component in the third direction D13 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the third detection signal S23. The intensity of the component in the third direction D13 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

第4の検出回路140では、磁気検出素子R141に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は−Y方向である。以下、この方向を第4の方向D14と言う。磁気検出素子R142に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第4の方向D14とは反対方向すなわちY方向である。第4の検出回路140では、回転磁界MFの第4の方向D14の成分の強度に応じて、磁気検出素子R141,R142の接続点の電位が変化する。従って、第4の検出回路140は、回転磁界MFの第4の方向D14の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第4の検出信号S24として出力する。回転磁界MFの第4の方向D14の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the fourth detection circuit 140, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R141 is the −Y direction. Hereinafter, this direction is referred to as a fourth direction D14. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R142 is the direction opposite to the fourth direction D14, that is, the Y direction. In the fourth detection circuit 140, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R141 and R142 changes according to the intensity of the component in the fourth direction D14 of the rotating magnetic field MF. Therefore, the fourth detection circuit 140 detects the intensity of the component in the fourth direction D14 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the fourth detection signal S24. The intensity of the component in the fourth direction D14 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

なお、検出回路110,120,130,140内の複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、MR素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。   Note that the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements in the detection circuits 110, 120, 130, and 140 may be slightly deviated from the above-described direction from the viewpoint of the accuracy of manufacturing the MR element.

検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、検出信号S21,S22,S23,S24の各々は、理想成分と誤差成分とを含む。検出信号S21,S22,S23,S24は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号S21,S22では、それらの理想成分の位相が互いに180°異なっている。検出信号S21,S23では、それらの理想成分の位相が互いに90°異なっている。検出信号S23,S24では、それらの理想成分の位相が互いに180°異なっている。   When the angle θ of the detection target changes at a predetermined period T, each of the detection signals S21, S22, S23, and S24 includes an ideal component and an error component. The detection signals S21, S22, S23, and S24 are such that their ideal components have different phases and have a predetermined phase relationship. In the present embodiment, in particular, in the detection signals S21 and S22, the phases of their ideal components differ from each other by 180 °. In the detection signals S21 and S23, the phases of these ideal components are 90 ° different from each other. In the detection signals S23 and S24, the phases of these ideal components differ from each other by 180 °.

次に、図9を参照して、角度検出部103について説明する。図9は、角度検出部103および状態判別装置4の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部103は、検出信号生成部102によって生成される第1ないし第4の検出信号S21,S22,S23,S24に基づいて、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θsを生成する。状態判別装置4の構成および動作は、第1の実施の形態と同じである。角度検出部103および状態判別装置4は、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)またはマイクロコンピュータによって実現することができる。   Next, the angle detection unit 103 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a functional block diagram illustrating configurations of the angle detection unit 103 and the state determination device 4. Based on the first to fourth detection signals S21, S22, S23, and S24 generated by the detection signal generation unit 102, the angle detection unit 103 generates an angle detection value θs that has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target. To do. The configuration and operation of the state determination device 4 are the same as those in the first embodiment. The angle detection unit 103 and the state determination device 4 can be realized by, for example, an application specific integrated circuit (ASIC) or a microcomputer.

角度検出部103は、入力ポートP110,P120,P130,P140と、変換処理部131と、共通補正処理部132と、非共通補正処理部133と、角度演算部134とを含んでいる。第1ないし第4の検出信号S21,S22,S23,S24は、それぞれ、入力ポートP110,P120,P130,P140に入力される。   The angle detection unit 103 includes input ports P110, P120, P130, and P140, a conversion processing unit 131, a common correction processing unit 132, a non-common correction processing unit 133, and an angle calculation unit 134. The first to fourth detection signals S21, S22, S23, and S24 are input to the input ports P110, P120, P130, and P140, respectively.

変換処理部131は、2つの演算部131A,131Bを含んでいる。演算部131Aは、入力ポートP110,P120から入力される第1の検出信号S21と第2の検出信号S22との差を求める演算を行って第1の補正前信号S1を生成する。演算部131Bは、入力ポートP130,P140から入力される第3の検出信号S23と第4の検出信号S24との差を求める演算を行って第2の補正前信号S2を生成する。第1および第2の補正前信号S1,S2は、それぞれ下記の式(29)、(30)によって求められる。   The conversion processing unit 131 includes two calculation units 131A and 131B. The calculation unit 131A performs a calculation for obtaining a difference between the first detection signal S21 and the second detection signal S22 input from the input ports P110 and P120, and generates the first pre-correction signal S1. The calculation unit 131B performs a calculation for obtaining a difference between the third detection signal S23 and the fourth detection signal S24 input from the input ports P130 and P140, and generates a second pre-correction signal S2. The first and second pre-correction signals S1 and S2 are obtained by the following equations (29) and (30), respectively.

S1=S21−S22 …(29)
S2=S23−S24 …(30)
S1 = S21-S22 (29)
S2 = S23−S24 (30)

検出信号S21,S22,S23,S24の各々が理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分を含む場合、式(29)、(30)に示した演算では、検出信号S21,S22,S23,S24の各々の誤差成分は相殺されない。本実施の形態では、検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、第1および第2の補正前信号S1,S2の各々は、理想成分の他に、理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分を含む。   When each of the detection signals S21, S22, S23, and S24 includes an error component corresponding to the third harmonic relative to the ideal component, in the calculations shown in the equations (29) and (30), the detection signals S21, S22, S23, Each error component of S24 is not canceled out. In the present embodiment, when the angle θ of the detection target changes with a predetermined period T, each of the first and second pre-correction signals S1 and S2 includes the third harmonic with respect to the ideal component in addition to the ideal component. The error component corresponding to is included.

共通補正処理部132は、第1ないし第4の検出信号S21,S22,S23,S24と対応関係を有する第1および第2の補正前信号S1,S2を、角度検出値θsの生成と判定値dLrの生成とに用いられる第1および第2の共通補正後信号SA,SBに変換する共通補正処理を行う。   The common correction processing unit 132 generates the angle detection value θs and the determination value for the first and second pre-correction signals S1 and S2 having a correspondence relationship with the first to fourth detection signals S21, S22, S23, and S24. A common correction process is performed to convert the first and second common corrected signals SA and SB used for dLr generation.

非共通補正処理部133および角度演算部134の構成および動作は、第1の実施の形態における非共通補正処理部33および角度演算部34と同じである。すなわち、非共通補正処理部133は、第1および第2の共通補正後信号SA,SBを、角度検出値θsを生成するための演算には用いられるが判定値dLrの生成には用いられない第1および第2の角度演算用信号SC,SDに変換する非共通補正処理を行う。角度演算部134は、第1および第2の角度演算用信号SC,SDを用いて角度検出値θsを算出する。   The configurations and operations of the non-common correction processing unit 133 and the angle calculation unit 134 are the same as those of the non-common correction processing unit 33 and the angle calculation unit 34 in the first embodiment. In other words, the non-common correction processing unit 133 uses the first and second common corrected signals SA and SB for calculation for generating the angle detection value θs, but not for generating the determination value dLr. Non-common correction processing for converting the first and second angle calculation signals SC and SD is performed. The angle calculator 134 calculates the detected angle value θs using the first and second angle calculation signals SC and SD.

次に、図10を参照して、共通補正処理部132の構成および動作と、本実施の形態における共通補正処理の内容について詳しく説明する。図10は、共通補正処理部132の構成を示す機能ブロック図である。図10に示したように、共通補正処理部132は、オフセット補正部1321と、規格化部1322と、位相差補正部1323と、誤差成分低減部1324とを含んでいる。オフセット補正部1321および規格化部1322の動作は、第1の実施の形態におけるオフセット補正部321および規格化部322の動作と同じである。   Next, the configuration and operation of the common correction processing unit 132 and the content of the common correction processing in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a functional block diagram showing the configuration of the common correction processing unit 132. As shown in FIG. 10, the common correction processing unit 132 includes an offset correction unit 1321, a normalization unit 1322, a phase difference correction unit 1323, and an error component reduction unit 1324. The operations of the offset correction unit 1321 and the normalization unit 1322 are the same as the operations of the offset correction unit 321 and the normalization unit 322 in the first embodiment.

位相差補正部1323は、位相差補正処理を行う。具体的には、位相差補正部1323は、まず、規格化部1322によって生成された信号S1b,S2bを用いて、下記の式(31)、(32)によって、信号SAp,SBpを生成する。   The phase difference correction unit 1323 performs phase difference correction processing. Specifically, the phase difference correction unit 1323 first generates signals SAp and SBp according to the following equations (31) and (32) using the signals S1b and S2b generated by the normalization unit 1322.

SAp=S1b−S2b …(31)
SBp=S1b+S2b …(32)
SAp = S1b-S2b (31)
SBp = S1b + S2b (32)

位相差補正部1323は、次に、信号SAp,SBpの振幅の規格化を行って、信号SAq,SBqを生成する。信号SAq,SBqは、それぞれ下記の式(33)、(34)によって求められる。   Next, the phase difference correction unit 1323 normalizes the amplitudes of the signals SAp and SBp to generate the signals SAq and SBq. The signals SAq and SBq are obtained by the following equations (33) and (34), respectively.

SAq=SAp/SApmax …(33)
SBq=SBp/SBpmax …(34)
SAq = SAp / SAp max (33)
SBq = SBp / SBp max (34)

誤差成分低減部1324は、第1および第2の補正前信号S1,S2の各々に比べて第1および第2の共通補正後信号SA,SBの各々に含まれる誤差成分を低減する処理を行う。誤差成分低減部1324は、信号SAq,SBqを第1および第2の共通補正後信号SA,SBに変換する。   The error component reduction unit 1324 performs a process of reducing the error component included in each of the first and second common post-correction signals SA and SB compared to each of the first and second pre-correction signals S1 and S2. . Error component reduction section 1324 converts signals SAq and SBq into first and second common corrected signals SA and SB.

第1および第2の補正前信号S1,S2の各々に含まれる誤差成分のうち、誤差成分低減部1324が低減する誤差成分は、理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分であって、且つ第1の補正前信号S1の波形と第2の補正前信号S2の波形を同じように歪ませる誤差成分である。以下、この誤差成分を、第1の第3高調波誤差成分と言う。第1の第3高調波誤差成分は、角度誤差を大きくする要因になると共に、判定値dLrの変動幅を大きくする要因になる。   Among the error components included in each of the first and second pre-correction signals S1 and S2, the error component reduced by the error component reduction unit 1324 is an error component corresponding to the third harmonic with respect to the ideal component, Further, it is an error component that distorts the waveform of the first pre-correction signal S1 and the waveform of the second pre-correction signal S2 in the same way. Hereinafter, this error component is referred to as a first third harmonic error component. The first third harmonic error component becomes a factor that increases the angle error and a factor that increases the fluctuation range of the determination value dLr.

ここで、信号SAqの理想成分をcosθとし、信号SBqの理想成分をsinθとする。信号SAq,SBqは、それぞれ下記の式(35)、(36)で表すことができる。式(35)中の“A1・cos3θ”は、信号SAqの第1の第3高調波誤差成分であり、式(36)中の“A1・sin(3θ−180°)”は、信号SBqの第1の第3高調波誤差成分である。 Here, the ideal component of the signal SAq is cos θ, and the ideal component of the signal SBq is sin θ. The signals SAq and SBq can be expressed by the following equations (35) and (36), respectively. “A 1 · cos 3θ” in the equation (35) is a first third harmonic error component of the signal SAq, and “A 1 · sin (3θ−180 °)” in the equation (36) This is the first third harmonic error component of SBq.

SAq=cosθ+A1・cos3θ …(35)
SBq=sinθ+A1・sin(3θ−180°) …(36)
SAq = cos θ + A 1 · cos 3θ (35)
SBq = sin θ + A 1 · sin (3θ−180 °) (36)

誤差成分低減部1324は、信号SAqから、信号SAqの第1の第3高調波誤差成分の推定値を減算することによって、第1の共通補正後信号SAを生成する。また、誤差成分低減部1324は、信号SBqから、信号SBqの第1の第3高調波誤差成分の推定値を減算することによって、第2の共通補正後信号SBを生成する。第1および第2の共通補正後信号SA,SBは、それぞれ下記の式(37)、(38)によって求められる。   The error component reduction unit 1324 generates the first common corrected signal SA by subtracting the estimated value of the first third harmonic error component of the signal SAq from the signal SAq. In addition, the error component reduction unit 1324 generates the second common corrected signal SB by subtracting the estimated value of the first third harmonic error component of the signal SBq from the signal SBq. The first and second common corrected signals SA and SB are obtained by the following equations (37) and (38), respectively.

SA=SAq−F1・cos3θq …(37)
SB=SBq−F1・sin(3θq−180°) …(38)
SA = SAq−F 1 · cos 3θq (37)
SB = SBq−F 1 · sin (3θq−180 °) (38)

式(37)、(38)中の値F1は、例えば、信号SAqの二乗と信号SBqの二乗との和の変動成分から求めることができる。以下、信号SAqの二乗と信号SBqの二乗との和を二乗和信号と言う。二乗和信号は、式(35)、(36)で表される信号SAq,SBqを用いて、下記の式(39)で表すことができる。 The value F 1 in the equations (37) and (38) can be obtained, for example, from the fluctuation component of the sum of the square of the signal SAq and the square of the signal SBq. Hereinafter, the sum of the square of the signal SAq and the square of the signal SBq is referred to as a square sum signal. The square sum signal can be expressed by the following equation (39) using signals SAq and SBq expressed by equations (35) and (36).

SAq2+SBq2=(cosθ+A1・cos3θ)2
+{sinθ+A1・sin(3θ−180°)}2
=cos2θ+2A1・cosθ・cos3θ+A1 2・cos23θ
+sin2θ−2A1・sinθ・sin3θ+A1 2・sin23θ
=1+A1 2
+A1{cos(−2θ)+cos4θ}
−A1{cos(−2θ)−cos4θ}
=1+A1 2+2A1・cos4θ …(39)
SAq 2 + SBq 2 = (cos θ + A 1 · cos 3θ) 2
+ {Sin θ + A 1 · sin (3θ−180 °)} 2
= Cos 2 θ + 2A 1 · cos θ · cos 3θ + A 1 2 · cos 2
+ Sin 2 θ−2A 1 · sin θ · sin 3θ + A 1 2 · sin 2
= 1 + A 1 2
+ A 1 {cos (−2θ) + cos4θ}
−A 1 {cos (−2θ) −cos4θ}
= 1 + A 1 2 + 2A 1 · cos 4θ (39)

式(39)から、二乗和信号の変動成分は“2A1・cos4θ”になる。従って、検出対象の角度θの少なくとも1/4周期分に相当する二乗和信号の波形から、値A1を求めることができる。本実施の形態では、このようにして求めた値A1を、値F1とする。二乗和信号の波形は、角度センサ1の出荷前または使用前に生成することができる。 From equation (39), the fluctuation component of the sum of squares signal is “2A 1 · cos 4θ”. Therefore, the value A 1 can be obtained from the waveform of the sum-of-squares signal corresponding to at least a quarter of the angle θ of the detection target. In the present embodiment, the value A 1 obtained in this way is set as a value F 1 . The waveform of the square sum signal can be generated before shipment or use of the angle sensor 1.

また、式(37)、(38)中のθqは、信号SAq,SBqを用いて、下記の式(40)によって算出される。   Further, θq in the equations (37) and (38) is calculated by the following equation (40) using the signals SAq and SBq.

θq=atan(SBq/SAq) …(40)   θq = atan (SBq / SAq) (40)

θqが0°以上360°未満の範囲内では、式(40)におけるθqの解には、180°異なる2つの値がある。しかし、SAq,SBqの正負の組み合わせにより、θqの真の値が、式(40)におけるθqの2つの解のいずれであるかを判別することができる。誤差成分低減部1324は、式(40)と、上記のSAq,SBqの正負の組み合わせの判定により、0°以上360°未満の範囲内でθqを求める。   When θq is in the range of 0 ° to less than 360 °, the solution of θq in Equation (40) has two values that differ by 180 °. However, according to the positive / negative combination of SAq and SBq, it is possible to determine which of the two solutions of θq in Expression (40) is the true value of θq. The error component reduction unit 1324 obtains θq within a range of 0 ° or more and less than 360 ° based on the determination of the expression (40) and the positive / negative combination of SAq and SBq.

誤差成分低減部1324は、式(40)を用いて信号SAq,SBqからθqを求め、このθqを式(37)、(38)に代入して第1および第2の共通補正後信号SA,SBを生成してもよい。   The error component reduction unit 1324 obtains θq from the signals SAq and SBq using Expression (40), and substitutes θq into Expressions (37) and (38) to substitute the first and second common corrected signals SA, SB may be generated.

あるいは、誤差成分低減部1324は、θqを求めずに、以下のようにして、第1および第2の共通補正後信号SA,SBを生成してもよい。式(37)、(38)を変形すると、下記の式(41)、(42)になる。   Alternatively, the error component reducing unit 1324 may generate the first and second common corrected signals SA and SB as follows without obtaining θq. When Expressions (37) and (38) are modified, the following Expressions (41) and (42) are obtained.

SA=SAq−F1(4cos3θq−3cosθq) …(41)
SB=SBq−F1(4sin3θq−3sinθq) …(42)
SA = SAq−F 1 (4 cos 3 θq− 3 cos θq) (41)
SB = SBq−F 1 (4 sin 3 θq− 3 sin θq) (42)

誤差成分低減部1324は、式(41)におけるcosθqを信号SAqに置き換えて、第1の共通補正後信号SAを生成してもよい。また、誤差成分低減部1324は、式(42)におけるsinθqを信号SBqに置き換えて、第2の共通補正後信号SBを生成してもよい。   The error component reduction unit 1324 may generate the first common corrected signal SA by replacing cos θq in Equation (41) with the signal SAq. Further, the error component reduction unit 1324 may generate the second common corrected signal SB by replacing sin θq in the equation (42) with the signal SBq.

以上説明したように、本実施の形態では、誤差成分低減部1324によって、第1および第2の補正前信号S1,S2の各々に比べて第1および第2の共通補正後信号SA,SBの各々に含まれる第1の第3高調波誤差成分を低減する。これにより、本実施の形態によれば、正常状態における角度誤差をより一層低減することができると共に、判定値dLrの変動幅をより一層縮小することができる。   As described above, in the present embodiment, the error component reduction unit 1324 causes the first and second common post-correction signals SA and SB to be compared with each of the first and second pre-correction signals S1 and S2. The first third harmonic error component included in each is reduced. Thereby, according to the present embodiment, the angle error in the normal state can be further reduced, and the fluctuation range of the determination value dLr can be further reduced.

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。   Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る角度センサ1では、非共通補正処理部133の構成が第2の実施の形態と異なっている。図11は、非共通補正処理部133の構成を示す機能ブロック図である。図11に示したように、非共通補正処理部133は、誤差成分低減部1330と、第1の振幅差生成部1331と、演算部1332A,1332Bと、第2の振幅差生成部1333と、オフセット生成部1334とを含んでいる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the angle sensor 1 according to the present embodiment, the configuration of the non-common correction processing unit 133 is different from that of the second embodiment. FIG. 11 is a functional block diagram illustrating the configuration of the non-common correction processing unit 133. As illustrated in FIG. 11, the non-common correction processing unit 133 includes an error component reduction unit 1330, a first amplitude difference generation unit 1331, arithmetic units 1332A and 1332B, a second amplitude difference generation unit 1333, An offset generation unit 1334 is included.

本実施の形態では、非共通補正処理によって低減される角度誤差は、第3の角度誤差成分を含んでいる。検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、第3の角度誤差成分は、所定の周期Tの1/4の周期で変化する。第1および第2の共通補正後信号SA,SBの各々は、第3の角度誤差成分を生じさせる誤差成分を含んでいる。この誤差成分は、第2の実施の形態における図10に示した誤差成分低減部1324では低減することができない誤差成分である。   In the present embodiment, the angle error reduced by the non-common correction process includes a third angle error component. When the angle θ to be detected changes at a predetermined period T, the third angle error component changes at a quarter of the predetermined period T. Each of the first and second common corrected signals SA and SB includes an error component that causes a third angular error component. This error component is an error component that cannot be reduced by the error component reduction unit 1324 shown in FIG. 10 in the second embodiment.

以下、第3の角度誤差成分を生じさせる誤差成分について詳しく説明する。この誤差成分は、信号SAq,SBqに同じ位相で生じ、第2の実施の形態で説明した二乗和信号に変動をもたらさない。この誤差成分は、例えば、第1ないし第4の検出回路110,120,130,140(図8参照)の各々に含まれるMR素子の自由層に同じ方向の磁気異方性が生じていたり、磁石6(図1参照)と検出信号生成部102(図8参照)の位置関係がずれていたりすることによって生じる。   Hereinafter, the error component that causes the third angle error component will be described in detail. This error component occurs in the signals SAq and SBq in the same phase, and does not cause a change in the square sum signal described in the second embodiment. For example, this error component has a magnetic anisotropy in the same direction in the free layer of the MR element included in each of the first to fourth detection circuits 110, 120, 130, and 140 (see FIG. 8). This occurs when the positional relationship between the magnet 6 (see FIG. 1) and the detection signal generation unit 102 (see FIG. 8) is shifted.

ここで、第1の共通補正後信号SAの理想成分をcosθとし、第2の共通補正後信号SBの理想成分をsinθとする。第1および第2の共通補正後信号SA,SBの各々が、第3の角度誤差成分を生じさせる誤差成分を含む場合、第1および第2の共通補正後信号SA,SBは、それぞれ下記の式(43)、(44)によって表される。式(43)、(44)において、A2はラジアンで表したときの第3の角度誤差成分の振幅を表し、δは第3の角度誤差成分の位相を表している。 Here, the ideal component of the first common corrected signal SA is cos θ, and the ideal component of the second common corrected signal SB is sin θ. When each of the first and second common corrected signals SA and SB includes an error component that generates a third angular error component, the first and second common corrected signals SA and SB are respectively It is expressed by equations (43) and (44). In Expressions (43) and (44), A 2 represents the amplitude of the third angular error component when expressed in radians, and δ represents the phase of the third angular error component.

SA=cos{θ−A2・sin(4θ−δ)}
=cosθ・cos{A2・sin(4θ−δ)}
+sinθ・sin{A2・sin(4θ−δ)} …(43)
SB=sin{θ−A2・sin(4θ−δ)}
=sinθ・cos{A2・sin(4θ−δ)}
−cosθ・sin{A2・sin(4θ−δ)} …(44)
SA = cos {θ−A 2 · sin (4θ−δ)}
= Cos θ · cos {A 2 · sin (4θ−δ)}
+ Sin θ · sin {A 2 · sin (4θ−δ)} (43)
SB = sin {θ−A 2 · sin (4θ−δ)}
= Sin θ · cos {A 2 · sin (4θ−δ)}
−cos θ · sin {A 2 · sin (4θ−δ)} (44)

ところで、ラジアンで表したときの角度xが十分に小さいときには、cosx、sinxをそれぞれ1、xと近似することができる。本実施の形態では、A2の値は、cos(A2・sin4θ)、sin(A2・sin4θ)をそれぞれ1、A2・sin4θと近似できるような小さな値である。この近似を式(43)、(44)に適用すると、第1および第2の共通補正後信号SA,SBは、それぞれ下記の式(45)、(46)によって表される。 By the way, when the angle x expressed in radians is sufficiently small, cosx and sinx can be approximated as 1 and x, respectively. In the present embodiment, the value of A 2 is a small value that can approximate cos (A 2 · sin 4θ) and sin (A 2 · sin 4θ) to 1 and A 2 · sin 4θ, respectively. When this approximation is applied to the equations (43) and (44), the first and second common corrected signals SA and SB are expressed by the following equations (45) and (46), respectively.

SA≒cosθ+sinθ・A2・sin(4θ−δ)
=cosθ−(A2/2){cos(5θ−δ)−cos(−3θ+δ)}
=cosθ+(A2/2)cos(3θ−δ)−(A2/2)cos(5θ−δ)
…(45)
SB≒sinθ−cosθ・A2・sin(4θ−δ)
=sinθ−(A2/2){sin(5θ−δ)−sin(−3θ+δ)}
=sinθ−(A2/2)sin(3θ−δ)−(A2/2)sin(5θ−δ)
…(46)
SA≈cos θ + sin θ · A 2 · sin (4θ−δ)
= Cosθ- (A 2/2) {cos (5θ-δ) -cos (-3θ + δ)}
= Cosθ + (A 2/2 ) cos (3θ-δ) - (A 2/2) cos (5θ-δ)
... (45)
SB≈sin θ−cos θ · A 2 · sin (4θ−δ)
= Sinθ- (A 2/2) {sin (5θ-δ) -sin (-3θ + δ)}
= Sinθ- (A 2/2) sin (3θ-δ) - (A 2/2) sin (5θ-δ)
... (46)

第1の共通補正後信号SAは、第1の共通補正後信号SAの理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分と、第1の共通補正後信号SAの理想成分に対する第5高調波に相当する誤差成分とを含んでいる。第2の共通補正後信号SBは、第2の共通補正後信号SBの理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分と、第2の共通補正後信号SBの理想成分に対する第5高調波に相当する誤差成分とを含んでいる。以下、第1および第2の共通補正後信号SA,SBの各々に含まれる第3高調波に相当する誤差成分を、第2の第3高調波誤差成分と言う。また、第1および第2の共通補正後信号SA,SBの各々に含まれる第5高調波に相当する誤差成分を、第5高調波誤差成分と言う。   The first common corrected signal SA has an error component corresponding to the third harmonic with respect to the ideal component of the first common corrected signal SA and a fifth harmonic with respect to the ideal component of the first common corrected signal SA. Corresponding error components. The second common corrected signal SB has an error component corresponding to the third harmonic with respect to the ideal component of the second common corrected signal SB and a fifth harmonic with respect to the ideal component of the second common corrected signal SB. Corresponding error components. Hereinafter, an error component corresponding to the third harmonic included in each of the first and second common corrected signals SA and SB is referred to as a second third harmonic error component. An error component corresponding to the fifth harmonic contained in each of the first and second common corrected signals SA and SB is referred to as a fifth harmonic error component.

式(45)中の“(A2/2)cos(3θ−δ)”は、第1の共通補正後信号SAの第2の第3高調波誤差成分である。式(45)中の“−(A2/2)cos(5θ−δ)”は、第1の共通補正後信号SAの第5高調波誤差成分である。式(46)中の“−(A2/2)sin(3θ−δ)”は、第2の共通補正後信号SBの第2の第3高調波誤差成分である。式(45)中の“−(A2/2)sin(5θ−δ)”は、第2の共通補正後信号SBの第5高調波誤差成分である。 In the formula (45) "(A 2/ 2) cos (3θ-δ)" is a second third harmonic error component of the first common corrected signal SA. In the formula (45) "- (A 2 /2) cos (5θ-δ)" is the fifth harmonic error component of the first common corrected signal SA. In the formula (46) "- (A 2 /2) sin (3θ-δ)" is a second third harmonic error component of the second common corrected signal SB. In the formula (45) "- (A 2 /2) sin (5θ-δ)" is the fifth harmonic error component of the second common corrected signal SB.

誤差成分低減部1330は、第3の角度誤差成分が低減されるように、第1および第2の共通補正後信号SA,SBを補正して、信号SAe,SBeを生成する処理を行う。誤差成分低減部1330は、第1の共通補正後信号SAと補正値CAとを合成して、信号SAeを生成する。また、誤差成分低減部1330は、第2の共通補正後信号SBと補正値CBとを合成して、信号SBeを生成する。信号SAe,SBeは、それぞれ下記の式(47)、(48)によって求められる。   The error component reducing unit 1330 performs a process of correcting the first and second common corrected signals SA and SB so as to generate the signals SAe and SBe so that the third angle error component is reduced. The error component reduction unit 1330 combines the first common corrected signal SA and the correction value CA to generate a signal SAe. Further, the error component reducing unit 1330 combines the second common corrected signal SB and the correction value CB to generate a signal SBe. The signals SAe and SBe are obtained by the following equations (47) and (48), respectively.

SAe=SA+CA …(47)
SBe=SB+CB …(48)
SAe = SA + CA (47)
SBe = SB + CB (48)

また、補正値CA,CBは、例えば、それぞれ下記式(49)、(50)によって表される。   Further, the correction values CA and CB are represented by, for example, the following formulas (49) and (50), respectively.

CA=−F2・cos(3θa−δ) …(49)
CB=−F2・sin(3θa−180°−δ) …(50)
CA = −F 2 · cos (3θa−δ) (49)
CB = −F 2 · sin (3θa−180 ° −δ) (50)

式(49)、(50)中のF2は、第3の角度誤差成分の振幅A2に基づいて決定することができる。本実施の形態では、第3の角度誤差成分の振幅A2を、値F2とする。第3の角度誤差成分の振幅A2は、角度誤差の波形から求めることができる。角度誤差の波形は、角度センサ1の出荷前または使用前に生成することができる。 F 2 in the equations (49) and (50) can be determined based on the amplitude A 2 of the third angular error component. In the present embodiment, the amplitude A 2 of the third angle error component is set to a value F 2 . The amplitude A 2 of the third angle error component can be obtained from the waveform of the angle error. The waveform of the angle error can be generated before the angle sensor 1 is shipped or used.

また、式(49)、(50)中のθaは、第1および第2の共通補正後信号SA,SBを用いて、下記の式(51)によって算出される。   Further, θa in the equations (49) and (50) is calculated by the following equation (51) using the first and second common corrected signals SA and SB.

θa=atan(SB/SA) …(51)   θa = atan (SB / SA) (51)

θaが0°以上360°未満の範囲内では、式(51)におけるθaの解には、180°異なる2つの値がある。しかし、SA,SBの正負の組み合わせにより、θaの真の値が、式(51)におけるθaの2つの解のいずれであるかを判別することができる。誤差成分低減部1330は、式(51)と、上記のSA,SBの正負の組み合わせの判定により、0°以上360°未満の範囲内でθaを求める。   Within the range of θa between 0 ° and less than 360 °, the solution of θa in equation (51) has two values that differ by 180 °. However, it is possible to determine which of the two solutions of θa in Equation (51) is the true value of θa by the positive / negative combination of SA and SB. The error component reduction unit 1330 obtains θa within a range of 0 ° or more and less than 360 ° based on the determination of Expression (51) and the positive / negative combination of SA and SB.

誤差成分低減部1330は、式(51)を用いて第1および第2の共通補正後信号SA,SBからθaを求め、このθaを式(49)、(50)に代入して補正値CA,CBを求めてもよい。   The error component reduction unit 1330 obtains θa from the first and second common corrected signals SA and SB using the equation (51), substitutes this θa into the equations (49) and (50), and corrects the correction value CA. , CB may be obtained.

あるいは、誤差成分低減部1330は、θaを求めずに、以下のようにして、補正値CA,CBを求めてもよい。式(49)、(50)を変形すると、下記の式(52)、(53)になる。   Alternatively, the error component reduction unit 1330 may obtain the correction values CA and CB as follows without obtaining θa. When formulas (49) and (50) are modified, the following formulas (52) and (53) are obtained.

CA=−F2(cos3θa・cos(−δ)−sin3θa・sin(−δ))
=−F2cosδ(4cos3θa−3cosθa)
+F2sinδ(4sin3θa−3sinθa) …(52)
CB=F2(sin3θa・cos(−δ)+cos3θa・sin(−δ))
=−F2cosδ(4sin3θa−3sinθa)
−F2sinδ(4cos3θa−3cosθa) …(53)
CA = −F 2 (cos 3θa · cos (−δ) −sin 3θa · sin (−δ))
= -F 2 cos δ (4 cos 3 θa- 3 cos θa)
+ F 2 sin δ (4 sin 3 θa− 3 sin θa) (52)
CB = F 2 (sin3θa · cos (−δ) + cos3θa · sin (−δ))
= −F 2 cos δ (4 sin 3 θa− 3 sin θa)
-F 2 sin δ (4 cos 3 θa- 3 cos θa) (53)

誤差成分低減部1330は、式(52)、(53)におけるcosθaを第1の共通補正後信号SAに置き換え、式(52)、(53)におけるsinθaを第2の共通補正後信号SBに置き換えて、補正値CA,CBを求めてもよい。   The error component reduction unit 1330 replaces cos θa in the equations (52) and (53) with the first common corrected signal SA, and replaces sin θa in the equations (52) and (53) with the second common corrected signal SB. Thus, the correction values CA and CB may be obtained.

なお、式(49)、(50)に示した補正値CA,CBでは、補正値CAの振幅と補正値CBの振幅は、同じ値F2であり、補正値CAの周期と補正値CBの周期は、前記所定の周期Tの1/3の同じ値である。本実施の形態では、補正値CAの周期と補正値CBの周期は、前記所定の周期Tの1/5の同じ値であってもよい。この場合、補正値CA,CBは、それぞれ下記式(54)、(55)によって表される。 In the correction values CA and CB shown in equations (49) and (50), the amplitude of the correction value CA and the amplitude of the correction value CB are the same value F 2 , and the period of the correction value CA and the correction value CB The period is the same value as 1/3 of the predetermined period T. In the present embodiment, the period of the correction value CA and the period of the correction value CB may be the same value that is 1/5 of the predetermined period T. In this case, the correction values CA and CB are expressed by the following formulas (54) and (55), respectively.

CA=F2・cos(5θa−δ) …(54)
CB=−F2・sin(5θa−180°−δ) …(55)
CA = F 2 · cos (5θa−δ) (54)
CB = −F 2 · sin (5θa−180 ° −δ) (55)

次に、非共通補正処理部133のうち、誤差成分低減部1330以外の部分の動作について説明する。第1の振幅差生成部1331の動作は、以下の点を除いて、第1の実施の形態における第1の振幅差生成部331と同様である。本実施の形態では、第1の振幅差生成部1331は、信号SAe,SBeの振幅を調整して、信号SAa,SBaを生成する。演算部1332A,1332B、第2の振幅差生成部1333およびオフセット生成部1334の動作は、それぞれ、第1の実施の形態における演算部332A,332B、第2の振幅差生成部333およびオフセット生成部334の動作と同じである。   Next, the operation of the non-common correction processing unit 133 other than the error component reduction unit 1330 will be described. The operation of the first amplitude difference generation unit 1331 is the same as that of the first amplitude difference generation unit 331 in the first embodiment except for the following points. In the present embodiment, the first amplitude difference generation unit 1331 adjusts the amplitudes of the signals SAe and SBe to generate the signals SAa and SBa. The operations of the arithmetic units 1332A and 1332B, the second amplitude difference generation unit 1333, and the offset generation unit 1334 are respectively the arithmetic units 332A and 332B, the second amplitude difference generation unit 333, and the offset generation unit in the first embodiment. This is the same as the operation at 334.

以上説明したように、本実施の形態によれば、誤差成分低減部1330によって、第3の角度誤差成分を低減することができる。本実施の形態では、第1の共通補正後信号SAが第2の第3高調波誤差成分と第5高調波誤差成分とを含んでいるにも関わらず、補正値CAは、1つの周期で変化する値でよい。同様に、第2の共通補正後信号SBが第2の第3高調波誤差成分と第5高調波誤差成分とを含んでいるにも関わらず、補正値CBは、1つの周期で変化する値でよい。補正値CAの振幅と補正値CBの振幅は、同じ値F2である。補正値CAの周期と補正値CBの周期は、前記所定の周期Tの1/3または1/5の同じ値である。これにより、本実施の形態によれば、簡単な処理で、第3の角度誤差成分を低減することができる。 As described above, according to this embodiment, the third angle error component can be reduced by the error component reduction unit 1330. In the present embodiment, although the first common post-correction signal SA includes the second third harmonic error component and the fifth harmonic error component, the correction value CA is one cycle. It can be a variable value. Similarly, although the second common corrected signal SB includes the second third harmonic error component and the fifth harmonic error component, the correction value CB is a value that changes in one cycle. It's okay. Amplitude and amplitude of the correction value CB of the correction value CA is the same value F 2. The period of the correction value CA and the period of the correction value CB are the same value of 1/3 or 1/5 of the predetermined period T. Thus, according to the present embodiment, it is possible to reduce the third angle error component with a simple process.

ところで、もし、誤差成分低減部1330によって生成された信号SAe,SBeを用いて判定値dLrを生成した場合には、第1および第2の共通補正後信号SA,SBを用いて判定値dLrを生成した場合に比べて、判定値dLrの変動幅が大きくなる可能性がある。本実施の形態では、誤差成分低減部1330を、共通補正処理部132ではなく非共通補正処理部133に含めている。これにより、本実施の形態によれば、判定値dLrの変動幅を縮小しながら、角度誤差をより一層低減することができる。   If the determination value dLr is generated using the signals SAe and SBe generated by the error component reduction unit 1330, the determination value dLr is calculated using the first and second common corrected signals SA and SB. There is a possibility that the fluctuation range of the determination value dLr may be larger than when it is generated. In the present embodiment, the error component reduction unit 1330 is included in the non-common correction processing unit 133 instead of the common correction processing unit 132. Thereby, according to the present embodiment, it is possible to further reduce the angle error while reducing the fluctuation range of the determination value dLr.

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1または第2の実施の形態と同様である。   Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the first or second embodiment.

[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る角度センサ1は、第1の実施の形態における検出信号生成部2および角度検出部3の代わりに、検出信号生成部202および角度検出部203を備えている。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The angle sensor 1 according to the present embodiment includes a detection signal generation unit 202 and an angle detection unit 203 instead of the detection signal generation unit 2 and the angle detection unit 3 in the first embodiment.

始めに、図12を参照して、検出信号生成部202について説明する。図12は、検出信号生成部202の構成を示す回路図である。検出信号生成部202は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する第1および第2の検出信号S31,S32を生成する。検出信号生成部202は、第1の検出信号S31を生成する第1の検出回路210と、第2の検出信号S32を生成する第2の検出回路220とを含んでいる。第1および第2の検出回路210,220の各々は、回転磁界MFを検出する少なくとも1つの磁気検出素子を含んでいる。検出信号生成部202は、更に、電源ポートVとグランドポートGを含んでいる。電源ポートVとグランドポートGの間には、5V等の所定の大きさの電源電圧が印加される。   First, the detection signal generation unit 202 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration of the detection signal generation unit 202. The detection signal generation unit 202 generates first and second detection signals S31 and S32 each having a corresponding relationship with the angle θ of the detection target. The detection signal generation unit 202 includes a first detection circuit 210 that generates a first detection signal S31 and a second detection circuit 220 that generates a second detection signal S32. Each of the first and second detection circuits 210 and 220 includes at least one magnetic detection element that detects the rotating magnetic field MF. The detection signal generation unit 202 further includes a power supply port V and a ground port G. A power supply voltage of a predetermined magnitude such as 5 V is applied between the power supply port V and the ground port G.

回転磁界MFの方向DMが所定の周期Tで回転すると、検出対象の角度θは所定の周期Tで変化する。この場合、第1および第2の検出信号S31,S32は、いずれも、上記所定の周期Tと等しい信号周期で周期的に変化する。第1および第2の検出信号S31,S32は、互いに位相が異なっている。   When the direction DM of the rotating magnetic field MF rotates with a predetermined period T, the angle θ of the detection target changes with the predetermined period T. In this case, both the first and second detection signals S31 and S32 periodically change with a signal period equal to the predetermined period T. The first and second detection signals S31 and S32 have different phases.

第1の検出回路210は、直列に接続された一対の磁気検出素子R211,R212と、出力ポートE210を有している。磁気検出素子R211の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R211の他端は、磁気検出素子R212の一端と出力ポートE210に接続されている。磁気検出素子R212の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE210は、磁気検出素子R211,R212の接続点の電位に対応する第1の検出信号S31を出力する。   The first detection circuit 210 has a pair of magnetic detection elements R211 and R212 connected in series, and an output port E210. One end of the magnetic detection element R211 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R211 is connected to one end of the magnetic detection element R212 and the output port E210. The other end of the magnetic detection element R212 is connected to the ground port G. The output port E210 outputs a first detection signal S31 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R211 and R212.

第2の検出回路220は、直列に接続された一対の磁気検出素子R221,R222と、出力ポートE220を有している。磁気検出素子R221の一端は、電源ポートVに接続されている。磁気検出素子R221の他端は、磁気検出素子R222の一端と出力ポートE220に接続されている。磁気検出素子R222の他端は、グランドポートGに接続されている。出力ポートE220は、磁気検出素子R221,R222の接続点の電位に対応する第2の検出信号S32を出力する。   The second detection circuit 220 includes a pair of magnetic detection elements R221 and R222 connected in series, and an output port E220. One end of the magnetic detection element R221 is connected to the power supply port V. The other end of the magnetic detection element R221 is connected to one end of the magnetic detection element R222 and the output port E220. The other end of the magnetic detection element R222 is connected to the ground port G. The output port E220 outputs a second detection signal S32 corresponding to the potential at the connection point of the magnetic detection elements R221 and R222.

磁気検出素子R211,R212,R221,R222の各々の構成は、磁化固定層の磁化の方向を除いて、第1の実施の形態における磁気検出素子R11,R12,R21,R22,R31,R32の各々の構成と同じである。   The configuration of each of the magnetic detection elements R211, R212, R221, and R222 is the same as that of each of the magnetic detection elements R11, R12, R21, R22, R31, and R32 in the first embodiment except for the magnetization direction of the magnetization fixed layer. The configuration is the same.

第1の検出回路210では、磁気検出素子R211に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向はX方向である。以下、この方向を第1の方向D21と言う。磁気検出素子R212に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第1の方向D21とは反対方向すなわち−X方向である。第1の検出回路210では、回転磁界MFの第1の方向D21の成分の強度に応じて、磁気検出素子R211,R212の接続点の電位が変化する。従って、第1の検出回路210は、回転磁界MFの第1の方向D21の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第1の検出信号S31として出力する。回転磁界MFの第1の方向D21の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the first detection circuit 210, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R211 is the X direction. Hereinafter, this direction is referred to as a first direction D21. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R212 is opposite to the first direction D21, that is, in the −X direction. In the first detection circuit 210, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R211 and R212 changes according to the intensity of the component in the first direction D21 of the rotating magnetic field MF. Accordingly, the first detection circuit 210 detects the intensity of the component in the first direction D21 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the first detection signal S31. The intensity of the component in the first direction D21 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

第2の検出回路220では、磁気検出素子R221に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向はY方向である。以下、この方向を第2の方向D22と言う。磁気検出素子R222に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、第2の方向D22とは反対方向すなわち−Y方向である。第2の検出回路220では、回転磁界MFの第2の方向D22の成分の強度に応じて、磁気検出素子R221,R222の接続点の電位が変化する。従って、第2の検出回路220は、回転磁界MFの第2の方向D22の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第2の検出信号S32として出力する。回転磁界MFの第2の方向D22の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。   In the second detection circuit 220, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R221 is the Y direction. Hereinafter, this direction is referred to as a second direction D22. The magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the magnetic detection element R222 is the direction opposite to the second direction D22, that is, the −Y direction. In the second detection circuit 220, the potential at the connection point of the magnetic detection elements R221 and R222 changes according to the intensity of the component in the second direction D22 of the rotating magnetic field MF. Accordingly, the second detection circuit 220 detects the intensity of the component in the second direction D22 of the rotating magnetic field MF, and outputs a signal representing the intensity as the second detection signal S32. The intensity of the component in the second direction D22 of the rotating magnetic field MF has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target.

なお、検出回路210,220内の複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、MR素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。   Note that the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements in the detection circuits 210 and 220 may be slightly deviated from the above-mentioned direction from the viewpoint of the accuracy of manufacturing the MR element.

検出対象の角度θが所定の周期Tで変化する場合、検出信号S31,S32の各々は、理想成分と誤差成分とを含む。検出信号S31,S32は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号S31,S32は、それらの理想成分の位相が互いに90°異なるものである。   When the angle θ of the detection target changes at a predetermined period T, each of the detection signals S31 and S32 includes an ideal component and an error component. The detection signals S31 and S32 are those in which the phases of their ideal components are different from each other and have a predetermined phase relationship. Particularly in the present embodiment, the detection signals S31 and S32 are such that the phases of their ideal components differ from each other by 90 °.

次に、図13を参照して、角度検出部203について説明する。図13は、角度検出部203および状態判別装置4の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部203は、検出信号生成部202によって生成される第1および第2の検出信号S31,S32に基づいて、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θsを生成する。状態判別装置4の構成および動作は、第1の実施の形態と同じである。角度検出部203および状態判別装置4は、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)またはマイクロコンピュータによって実現することができる。   Next, the angle detection unit 203 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a functional block diagram illustrating configurations of the angle detection unit 203 and the state determination device 4. Based on the first and second detection signals S31 and S32 generated by the detection signal generation unit 202, the angle detection unit 203 generates an angle detection value θs that has a corresponding relationship with the angle θ of the detection target. The configuration and operation of the state determination device 4 are the same as those in the first embodiment. The angle detection unit 203 and the state determination device 4 can be realized by, for example, an application specific integrated circuit (ASIC) or a microcomputer.

角度検出部203は、入力ポートP210,P220と、共通補正処理部231と、非共通補正処理部232と、角度演算部233とを含んでいる。第1および第2の検出信号S31,S32は、それぞれ、入力ポートP210,P220に入力される。   The angle detection unit 203 includes input ports P210 and P220, a common correction processing unit 231, a non-common correction processing unit 232, and an angle calculation unit 233. The first and second detection signals S31 and S32 are input to the input ports P210 and P220, respectively.

共通補正処理部231の構成および動作は、第2の実施の形態における図10に示した共通補正処理部132と同様である。本実施の形態では、第1および第2の検出信号S31,S32そのものが、複数の補正前信号である。従って、共通補正処理部231は、第1および第2の検出信号S31,S32を、角度検出値θsの生成と判定値dLrの生成とに用いられる第1および第2の共通補正後信号SA,SBに変換する共通補正処理を行う。   The configuration and operation of the common correction processing unit 231 are the same as those of the common correction processing unit 132 shown in FIG. 10 in the second embodiment. In the present embodiment, the first and second detection signals S31 and S32 themselves are a plurality of pre-correction signals. Therefore, the common correction processing unit 231 uses the first and second detection signals S31 and S32 as the first and second common corrected signals SA, used for generation of the angle detection value θs and generation of the determination value dLr. A common correction process for converting to SB is performed.

非共通補正処理部232の構成および動作は、第2の実施の形態における非共通補正処理部133と同じであってもよいし、第3の実施の形態における非共通補正処理部133と同じであってもよい。角度演算部233の構成および動作は、第1の実施の形態における角度演算部34と同じである。   The configuration and operation of the non-common correction processing unit 232 may be the same as the non-common correction processing unit 133 in the second embodiment or the same as the non-common correction processing unit 133 in the third embodiment. There may be. The configuration and operation of the angle calculator 233 are the same as those of the angle calculator 34 in the first embodiment.

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第2または第3の実施の形態と同様である。   Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the second or third embodiment.

[第5の実施の形態]
次に、図14を参照して、本発明の第5の実施の形態に係る角度センサシステムについて説明する。図14は、本実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す説明図である。第1の実施の形態と同様に、本実施の形態における物理情報発生部5は、物理情報としての回転磁界を発生する磁界発生部である。図14には、磁界発生部の例として、1組以上のN極とS極が交互にリング状に配列された磁石7を示している。図14に示した例では、図14における紙面がXY平面となり、紙面に垂直な方向がZ方向となる。
[Fifth Embodiment]
Next, an angle sensor system according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the angle sensor system according to the present embodiment. Similar to the first embodiment, the physical information generation unit 5 in the present embodiment is a magnetic field generation unit that generates a rotating magnetic field as physical information. FIG. 14 shows a magnet 7 in which one or more sets of N poles and S poles are alternately arranged in a ring shape as an example of the magnetic field generation unit. In the example shown in FIG. 14, the paper surface in FIG. 14 is the XY plane, and the direction perpendicular to the paper surface is the Z direction.

本実施の形態に係る角度センサ1は、磁石7の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。角度センサ1に対する磁石7の相対的な位置は、中心軸を中心として回転するように変化する。これは、例えば、磁石7が、回転動作をする図示しない動作体に連動して、Z方向に平行な所定の中心軸を中心として回転することによって実現される。角度センサ1に対する磁石7の相対的な位置が変化すると、角度センサ1が検出する回転磁界の方向は、中心軸(Z方向)を中心として回転する。図14に示した例では、磁石7は時計回り方向に回転し、角度センサ1が検出する回転磁界の方向は反時計回り方向に回転する。   The angle sensor 1 according to the present embodiment detects the direction of the rotating magnetic field generated from the outer periphery of the magnet 7. The relative position of the magnet 7 with respect to the angle sensor 1 changes so as to rotate about the central axis. This is realized, for example, by rotating the magnet 7 around a predetermined central axis parallel to the Z direction in conjunction with an operating body (not shown) that rotates. When the relative position of the magnet 7 with respect to the angle sensor 1 changes, the direction of the rotating magnetic field detected by the angle sensor 1 rotates about the central axis (Z direction). In the example shown in FIG. 14, the magnet 7 rotates in the clockwise direction, and the direction of the rotating magnetic field detected by the angle sensor 1 rotates in the counterclockwise direction.

本実施の形態に係る角度センサ1の構成は、第1ないし第4のいずれかの実施の形態と同じであってもよい。角度センサ1に含まれる複数の検出回路は、磁石7の回転方向について同じ位置に配置される。   The configuration of the angle sensor 1 according to the present embodiment may be the same as any one of the first to fourth embodiments. The plurality of detection circuits included in the angle sensor 1 are arranged at the same position in the rotation direction of the magnet 7.

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1ないし第4のいずれかの実施の形態と同様である。   Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in any of the first to fourth embodiments.

[第6の実施の形態]
次に、図15を参照して、本発明の第6の実施の形態に係る角度センサシステムについて説明する。図15は、本実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す説明図である。第1の実施の形態と同様に、本実施の形態における物理情報発生部5は、物理情報としての回転磁界を発生する磁界発生部である。図15には、磁界発生部の例として、複数組のN極とS極が交互に直線状に配列された磁石8を示している。図15に示した例では、図15における紙面がXY平面となり、紙面に垂直な方向がZ方向となる。磁石8のN極とS極は、X方向に並ぶように配列されている。
[Sixth Embodiment]
Next, an angle sensor system according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the angle sensor system according to the present embodiment. Similar to the first embodiment, the physical information generation unit 5 in the present embodiment is a magnetic field generation unit that generates a rotating magnetic field as physical information. FIG. 15 shows a magnet 8 in which a plurality of sets of N poles and S poles are alternately arranged in a straight line as an example of the magnetic field generator. In the example shown in FIG. 15, the paper surface in FIG. 15 is the XY plane, and the direction perpendicular to the paper surface is the Z direction. The N pole and S pole of the magnet 8 are arranged so as to be aligned in the X direction.

本実施の形態に係る角度センサ1は、磁石8の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。角度センサ1に対する磁石8の相対的な位置は、直線的に変化する。これは、例えば、角度センサ1と磁石8の一方が、図示しない動作体に連動して、X方向に直線的に移動することによって実現される。角度センサ1に対する磁石8の相対的な位置が変化すると、角度センサ1が検出する回転磁界の方向は、Z方向を中心として回転する。   The angle sensor 1 according to the present embodiment detects the direction of the rotating magnetic field generated from the outer periphery of the magnet 8. The relative position of the magnet 8 with respect to the angle sensor 1 changes linearly. This is realized by, for example, one of the angle sensor 1 and the magnet 8 moving linearly in the X direction in conjunction with an operating body (not shown). When the relative position of the magnet 8 with respect to the angle sensor 1 changes, the direction of the rotating magnetic field detected by the angle sensor 1 rotates around the Z direction.

本実施の形態に係る角度センサ1の構成は、第1ないし第4のいずれかの実施の形態と同じであってもよい。角度センサ1に含まれる複数の検出回路は、X方向について同じ位置に配置される。   The configuration of the angle sensor 1 according to the present embodiment may be the same as any one of the first to fourth embodiments. The plurality of detection circuits included in the angle sensor 1 are arranged at the same position in the X direction.

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1ないし第4のいずれかの実施の形態と同様である。   Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in any of the first to fourth embodiments.

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明は、磁気式の角度センサに限らず、光学式の角度センサ等を含む角度センサ全般ならびに角度センサシステム全般に適用することができる。なお、光学式の角度センサと光学的スケールとを備えた角度センサシステムの場合には、物理情報は、角度センサに対する光学的スケールの相対的な位置によって変化する光学的情報である。また、この場合、検出対象の角度は、例えば、光学的スケールの1ピッチを360°として角度センサに対する光学的スケールの相対的な位置を角度で表したときのその角度である。   In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various change is possible. For example, the present invention can be applied not only to a magnetic angle sensor but also to an entire angle sensor and an angle sensor system including an optical angle sensor. In the case of an angle sensor system including an optical angle sensor and an optical scale, the physical information is optical information that varies depending on the relative position of the optical scale with respect to the angle sensor. In this case, the angle of the detection target is, for example, the angle when the relative position of the optical scale with respect to the angle sensor is expressed as an angle with one pitch of the optical scale being 360 °.

1…角度センサ、2…検出信号生成部、3…角度検出部、4…状態判別装置、5…物理情報発生部、6…磁石、10…第1の検出回路、20…第2の検出回路、30…第3の検出回路、31…変換処理部、32…共通補正処理部、33…非共通補正処理部、34…角度演算部、41…判定値生成部、42…判別部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Angle sensor, 2 ... Detection signal generation part, 3 ... Angle detection part, 4 ... State discrimination | determination apparatus, 5 ... Physical information generation part, 6 ... Magnet, 10 ... 1st detection circuit, 20 ... 2nd detection circuit , 30 ... third detection circuit, 31 ... conversion processing unit, 32 ... common correction processing unit, 33 ... non-common correction processing unit, 34 ... angle calculation unit, 41 ... determination value generation unit, 42 ... discrimination unit.

Claims (17)

それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成する検出信号生成部と、
前記複数の検出信号に基づいて、前記検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度検出部と、
状態判別装置とを備えた角度センサであって、
前記状態判別装置は、前記角度センサが所定の状態にあるか否かの判別に用いられる判定値を生成する判定値生成部と、前記判定値に基づいて、前記角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを有し、
前記角度検出部は、前記複数の検出信号と対応関係を有する複数の補正前信号を、前記角度検出値の生成と前記判定値の生成とに用いられる複数の共通補正後信号に変換する共通補正処理を行う共通補正処理部と、前記複数の共通補正後信号を、前記角度検出値を生成するための演算には用いられるが前記判定値の生成には用いられない第1の角度演算用信号および第2の角度演算用信号に変換する非共通補正処理を行う非共通補正処理部と、前記第1および第2の角度演算用信号を用いて前記角度検出値を算出する角度演算部とを含み、
前記判定値生成部は、前記複数の共通補正後信号に基づいて前記判定値を生成し、
前記共通補正処理は、前記共通補正処理が行われることなく前記複数の補正前信号を用いて前記角度検出値を生成した場合に比べて前記角度検出値に生じる角度誤差が低減され、且つ前記共通補正処理が行われることなく前記複数の補正前信号を用いて前記判定値を生成した場合に比べて前記検出対象の角度に応じた前記判定値の変動の幅が小さくなるように、前記複数の補正前信号を前記複数の共通補正後信号に変換する処理であり、
前記非共通補正処理は、前記非共通補正処理が行われることなく前記複数の共通補正後信号を用いて前記角度検出値を生成した場合に比べて前記角度検出値に生じる角度誤差を低減するための処理であることを特徴とする角度センサ。
A detection signal generation unit that generates a plurality of detection signals each having a corresponding relationship with the angle of the detection target;
An angle detection unit that generates an angle detection value having a correspondence relationship with the angle of the detection target based on the plurality of detection signals;
An angle sensor including a state determination device,
The state determination device includes a determination value generation unit that generates a determination value used for determining whether or not the angle sensor is in a predetermined state, and the angle sensor is in a predetermined state based on the determination value. And a determination unit for determining whether or not
The angle detection unit converts a plurality of pre-correction signals corresponding to the plurality of detection signals into a plurality of common post-correction signals used for generating the angle detection value and the determination value. A common correction processing unit that performs processing and the plurality of common corrected signals are used for calculation for generating the angle detection value, but are not used for generation of the determination value. And a non-common correction processing unit that performs non-common correction processing for conversion into a second angle calculation signal, and an angle calculation unit that calculates the detected angle value using the first and second angle calculation signals. Including
The determination value generation unit generates the determination value based on the plurality of common corrected signals,
In the common correction process, an angle error generated in the angle detection value is reduced as compared with a case where the angle detection value is generated using the plurality of pre-correction signals without performing the common correction process, and the common correction process is performed. Compared to the case where the determination value is generated using the plurality of pre-correction signals without performing correction processing, the plurality of the variation of the determination value according to the angle of the detection target is reduced. A process of converting a signal before correction into the plurality of signals after common correction;
The non-common correction process is to reduce an angle error generated in the angle detection value compared to a case where the angle detection value is generated using the plurality of common corrected signals without the non-common correction process. An angle sensor characterized by the following processing.
前記所定の状態は、前記角度センサが故障していない状態であることを特徴とする請求項1記載の角度センサ。   The angle sensor according to claim 1, wherein the predetermined state is a state in which the angle sensor has not failed. 前記複数の共通補正後信号は、第1および第2の共通補正後信号であり、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記第1および第2の共通補正後信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分を含み、
前記第1の共通補正後信号の前記理想成分と前記第2の共通補正後信号の前記理想成分の位相差は90°であり、
前記第1の共通補正後信号と前記第2の共通補正後信号の振幅は等しく、
前記判定値生成部は、前記第1の共通補正後信号の二乗と、前記第2の共通補正後信号の二乗との和を求めることを含む演算を行って前記判定値を生成することを特徴とする請求項1または2記載の角度センサ。
The plurality of common corrected signals are first and second common corrected signals,
When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, each of the first and second common corrected signals includes an ideal component that periodically changes to draw an ideal sine curve,
The phase difference between the ideal component of the first common corrected signal and the ideal component of the second common corrected signal is 90 °,
The amplitudes of the first common corrected signal and the second common corrected signal are equal,
The determination value generation unit generates the determination value by performing an operation including obtaining a sum of a square of the first common corrected signal and a square of the second common corrected signal. The angle sensor according to claim 1 or 2.
前記検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であり、
前記検出信号生成部は、前記複数の検出信号を生成する複数の検出回路を含み、
前記複数の検出回路の各々は、前記回転磁界を検出する少なくとも1つの磁気検出素子を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の角度センサ。
The angle of the detection target is an angle formed by the direction of the rotating magnetic field at the reference position with respect to the reference direction,
The detection signal generation unit includes a plurality of detection circuits that generate the plurality of detection signals,
4. The angle sensor according to claim 1, wherein each of the plurality of detection circuits includes at least one magnetic detection element that detects the rotating magnetic field. 5.
前記少なくとも1つの磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含み、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項4記載の角度センサ。
The at least one magnetic sensing element includes a plurality of magnetoresistive effect elements connected in series,
Each of the plurality of magnetoresistive elements includes a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, a free layer whose magnetization direction changes according to the direction of the rotating magnetic field, and between the magnetization fixed layer and the free layer The angle sensor according to claim 4, further comprising a nonmagnetic layer disposed on the surface.
前記共通補正処理は、前記複数の補正前信号のオフセットを補正する処理を含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の角度センサ。   The angle sensor according to claim 1, wherein the common correction process includes a process of correcting offsets of the plurality of pre-correction signals. 前記共通補正処理は、前記複数の補正前信号の振幅の規格化を行う処理を含むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の角度センサ。   The angle sensor according to claim 1, wherein the common correction process includes a process of normalizing amplitudes of the plurality of pre-correction signals. 前記複数の補正前信号は、第1および第2の補正前信号であり、
前記複数の共通補正後信号は、第1および第2の共通補正後信号であり、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記第1および第2の補正前信号ならびに前記第1および第2の共通補正後信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分を含み、
前記共通補正処理は、前記第1の補正前信号の前記理想成分と前記第2の補正前信号の前記理想成分との位相差に関わらずに、前記第1の共通補正後信号の前記理想成分と前記第2の共通補正後信号の前記理想成分の位相差を90°にし、且つ前記第1の共通補正後信号と前記第2の共通補正後信号の振幅を等しくする処理を含むことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の角度センサ。
The plurality of pre-correction signals are first and second pre-correction signals,
The plurality of common corrected signals are first and second common corrected signals,
When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, the first and second pre-correction signals and the first and second common post-correction signals each cycle so as to draw an ideal sine curve. Contains ideal components that change over time,
The common correction processing includes the ideal component of the first common post-correction signal regardless of the phase difference between the ideal component of the first pre-correction signal and the ideal component of the second pre-correction signal. And a phase difference of the ideal component of the second common corrected signal is set to 90 °, and the amplitudes of the first common corrected signal and the second common corrected signal are made equal to each other. An angle sensor according to any one of claims 1 to 7.
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、前記理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分とを含み、
前記角度検出部は、更に、前記複数の検出信号を、前記複数の検出信号の各々に比べて前記誤差成分が低減された前記複数の補正前信号に変換する変換処理を行う変換処理部を含むことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の角度センサ。
When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, each of the plurality of detection signals includes an ideal component that periodically changes to draw an ideal sine curve and a third harmonic with respect to the ideal component. Corresponding error components,
The angle detection unit further includes a conversion processing unit that performs conversion processing for converting the plurality of detection signals into the plurality of pre-correction signals in which the error component is reduced compared to each of the plurality of detection signals. An angle sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記複数の補正前信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、前記理想成分に対する第3高調波に相当する誤差成分とを含み、
前記共通補正処理は、前記複数の補正前信号の各々に比べて前記複数の共通補正後信号の各々に含まれる前記誤差成分を低減する処理を含むことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の角度センサ。
When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, each of the plurality of pre-correction signals has an ideal component that periodically changes so as to draw an ideal sine curve, and a third harmonic with respect to the ideal component. And an error component corresponding to
9. The process according to claim 1, wherein the common correction process includes a process of reducing the error component included in each of the plurality of common corrected signals as compared with each of the plurality of pre-correction signals. An angle sensor according to claim 1.
前記非共通補正処理によって低減される前記角度誤差は、第1の角度誤差成分と第2の角度誤差成分の少なくとも一方を含み、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合に、前記第1の角度誤差成分は、前記所定の周期と等しい周期で変化し、前記第2の角度誤差成分は、前記所定の周期の1/2の周期で変化することを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の角度センサ。
The angular error reduced by the non-common correction process includes at least one of a first angular error component and a second angular error component;
When the angle of the detection target changes at a predetermined cycle, the first angle error component changes at a cycle equal to the predetermined cycle, and the second angle error component is 1 of the predetermined cycle. The angle sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein the angle sensor changes at a period of / 2.
前記非共通補正処理によって低減される前記角度誤差は、第3の角度誤差成分を含み、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合に、前記第3の角度誤差成分は、前記所定の周期の1/4の周期で変化することを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載の角度センサ。
The angular error reduced by the non-common correction process includes a third angular error component,
12. The third angle error component changes in a quarter of the predetermined period when the angle of the detection target changes in a predetermined period . angle sensor according to.
請求項1記載の角度センサと、
前記検出対象の角度と対応関係を有する物理情報を発生する物理情報発生部とを備え、
前記検出信号生成部は、前記物理情報を検出して前記複数の検出信号を生成することを特徴とする角度センサシステム。
An angle sensor according to claim 1;
A physical information generating unit that generates physical information having a correspondence relationship with the angle of the detection target;
The angle sensor system, wherein the detection signal generation unit detects the physical information and generates the plurality of detection signals.
前記物理情報発生部は、前記物理情報としての回転磁界を発生する磁界発生部であり、
前記検出対象の角度は、基準位置における前記回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であることを特徴とする請求項13記載の角度センサシステム。
The physical information generating unit is a magnetic field generating unit that generates a rotating magnetic field as the physical information,
14. The angle sensor system according to claim 13, wherein the angle of the detection target is an angle formed by a direction of the rotating magnetic field at a reference position with respect to a reference direction.
前記物理情報発生部は、前記検出対象の角度が変化するように、前記角度センサに対する相対的な位置が変化することを特徴とする請求項13または14記載の角度センサシステム。 The physical information generating unit is configured so that the angle of the detection target is changed, the angle sensor system according to claim 13 or 14, wherein the relative position with respect to the angle sensor is changed. 前記角度センサに対する前記物理情報発生部の相対的な位置は、中心軸を中心として回転するように変化することを特徴とする請求項15記載の角度センサシステム。 The angle sensor system according to claim 15, wherein a relative position of the physical information generation unit with respect to the angle sensor changes so as to rotate about a central axis. 前記角度センサに対する前記物理情報発生部の相対的な位置は、直線的に変化することを特徴とする請求項15記載の角度センサシステム。 The angle sensor system according to claim 15, wherein a relative position of the physical information generation unit with respect to the angle sensor changes linearly.
JP2017122773A 2016-07-20 2017-06-23 Angle sensor and angle sensor system Active JP6601458B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/649,793 US10836429B2 (en) 2016-07-20 2017-07-14 Angle sensor and angle sensor system
DE102017116297.6A DE102017116297A1 (en) 2016-07-20 2017-07-19 Angle sensor and angle sensor system
CN201710595395.8A CN107643044B (en) 2016-07-20 2017-07-20 Angle sensor and angle sensor system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016142013 2016-07-20
JP2016142013 2016-07-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018021901A JP2018021901A (en) 2018-02-08
JP6601458B2 true JP6601458B2 (en) 2019-11-06

Family

ID=61164493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017122773A Active JP6601458B2 (en) 2016-07-20 2017-06-23 Angle sensor and angle sensor system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6601458B2 (en)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643892B2 (en) * 1984-02-15 1994-06-08 旭光学工業株式会社 Correcting device for angle measurement error
JP3368837B2 (en) * 1998-08-05 2003-01-20 トヨタ自動車株式会社 Resolver signal processor
JP2005003672A (en) * 2003-05-19 2005-01-06 Yaskawa Electric Corp Analyzing system for encoder position error
JP2006138822A (en) * 2004-11-15 2006-06-01 Ricoh Co Ltd Encoder position detecting circuit
JP4656507B2 (en) * 2005-04-01 2011-03-23 株式会社ニコン Encoder signal adjustment device, encoder system, and encoder
JP5121951B2 (en) * 2011-01-28 2013-01-16 三菱電機株式会社 Resolver abnormality detection device
JP5436477B2 (en) * 2011-03-03 2014-03-05 三菱電機株式会社 Encoder analyzer
US9143065B2 (en) * 2011-04-25 2015-09-22 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Motor drive device
JP5590349B2 (en) * 2012-07-18 2014-09-17 Tdk株式会社 Magnetic sensor system
JP6163874B2 (en) * 2013-05-23 2017-07-19 株式会社リコー Rotation angle detection device, image processing device, and rotation angle detection method
WO2016083420A1 (en) * 2014-11-24 2016-06-02 Sensitec Gmbh Magnetoresistive wheatstone measuring bridge and angle sensor having at least two such measuring bridges

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018021901A (en) 2018-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107643044B (en) Angle sensor and angle sensor system
JP6191840B2 (en) Angle sensor correction device, correction method, and angle sensor
JP6331177B1 (en) Angle sensor system
JP5177197B2 (en) Rotating magnetic field sensor
JP5110134B2 (en) Rotating magnetic field sensor
JP5822185B2 (en) Rotating magnetic field sensor and angle determination method using the same
WO2011024730A1 (en) Rotation angle detection device
JP6288481B2 (en) Angle sensor and angle sensor system
US10006789B2 (en) Correction apparatus for angle sensor, and angle sensor
JP6350834B2 (en) Angle sensor and angle sensor system
JP6395060B2 (en) Angle sensor, correction method thereof, and angle sensor system
JP5967382B2 (en) Rotating magnetic field sensor and angle determination method using the same
JP5062454B2 (en) Magnetic sensor
JP2018162994A (en) Angle sensor system
US10746571B2 (en) Condition determination apparatus and method, physical quantity information generation apparatus, and angle sensor
JP6354961B2 (en) State determination device and method, physical quantity information generation device, and angle sensor
JP6601458B2 (en) Angle sensor and angle sensor system
JP6953351B2 (en) State determination device and method and physical quantity information generator
JP6395062B2 (en) Angle sensor correction device and angle sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180718

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180822

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181022

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190313

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20190325

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190426

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190910

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190923

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6601458

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150