JP6841692B2 - 磁気センサ回路 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサ回路に関する。

磁電変換素子（例えば、ホール素子）を使用した磁気センサは、非接触型のセンサとして、近年、各種電子機器に使用されている。例えば、折りたたみ式の携帯電話にこの磁気センサが用いられる。この磁気センサは、磁場がある一定闘値を超えた場合に携帯電話の開閉を検出する。
また、センサが搭載される半導体基板に対して垂直な磁場成分を検出する横型ホール素子と、この半導体基板に平行な磁場成分を検出する縦型ホール素子とを、一体として備えるものがある。そのセンサは、垂直磁場と水平磁場との検出信号から回転体の回転速度と回転方向を検出するエンコーダー用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；集積回路）や、垂直磁場と水平磁場との大きさから回転角度を演算する回転角検出用ＩＣなどに応用される。
しかしながら、ホール素子から出力される検出信号は、微弱な信号である。言い換えると、この検出信号の電圧は、数十μＶから数ｍＶであり、回路の信号対雑音電力（Ｓ／Ｎ）比を確保するのが難しい。
この信号対雑音電力比が小さい回路においてデバイスの非対称性や構造に起因した誤差成分を小さくするべく、縦型ホール素子を並列に接続する構成又は直並列に接続する構成が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。

米国特許第８９８１５０４号明細書 米国公開特許第２０１３−０２１４７７５号明細書

上述した従来の構成は、縦型ホール素子を用いた場合の信号対雑音電力比を向上させる方法について記載されている。一方、エンコーダー用ＩＣや回転角度検出用ＩＣの場合、縦型ホール素子と横型ホール素子を同一のＩＣ上に形成し、垂直磁場と水平磁場といった異なる軸の間に生じる誤差についても抑制する必要性がある。
しかし、横型ホール素子と縦型ホール素子とをそれぞれ別の駆動源によって駆動する場合には、駆動源の相対的な誤差が、検出される垂直磁場と水平磁場とのそれぞれの検出信号同士の相対的な誤差になる。つまり、この誤差は、回転角検出用ＩＣが検出する回転角度の誤差となる。
本発明の目的は、異なる２つ以上の軸に対する磁場を検出する磁気センサ回路において、誤差が抑制された信号を出力することができる磁気センサ回路を提供することにある。

従来のこのような問題点を解決するために、本発明の磁気センサ回路は以下のような構成とした。

本発明の一実施形態は、第１方向の磁場の強度に応じた互いに位相が逆の信号を出力する少なくとも２つの出力端子と、前記信号の駆動電流が供給される正極端子と、前記駆動電流を流出する負極端子とを備える第１磁気検出部と、前記第１方向とは方向が異なる第２方向の磁場の強度に応じた互いに位相が逆の信号を出力する少なくとも２つの端子と、前記信号の駆動電流が供給される正極端子とを備える第２磁気検出部とを備え、前記第１磁気検出部の正極端子と、前記第１磁気検出部の負極端子と、前記第２磁気検出部の正極端子とが、電源から供給される前記信号の駆動電流の経路に対して直列に接続されている磁気センサ回路である。

本発明によれば、異なる２つ以上の軸に対する磁場を検出する磁気センサ回路において、誤差が抑制された信号を出力することができる磁気センサ回路を提供できる。

縦型ホール素子の駆動方法の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る磁気センサ回路の第１相における回路図である。 第１の実施形態に係る磁気センサ回路の第２相における回路図である。 第１の実施形態に係る磁気センサ回路の第３相における回路図である。 第１の実施形態に係る磁気センサ回路の第４相における回路図である。 第２の実施形態に係る磁気センサ回路の第１相における回路図である。 第２の実施形態に係る磁気センサ回路の第２相における回路図である。 第２の実施形態に係る磁気センサ回路の第３相における回路図である。 第２の実施形態に係る磁気センサ回路の第４相における回路図である。 第３の実施形態にかかる磁気センサ回路のある相における回路図である。

以下、本実施形態について、図面を参照して説明する。

［スピニングについて］
図１を参照して、上述した半導体基板に平行な磁場成分を検出する縦型ホール素子について説明する。図１は、縦型ホール素子ＶＳ１の駆動方法の一例を示す図である。縦型ホール素子ＶＳ１は、端子ＶＣ１と、端子ＶＣ２と、端子ＶＣ３と、端子ＶＣ４と、端子ＶＣ５とを備える。以下の説明では、端子ＶＣ１から端子ＶＣ５までを区別しない場合には、単に端子ＶＣとも記載する。
縦型ホール素子の端子ＶＣには、正極の電源端子機能と、負極の電源端子機能と、正相の信号を出力する正相信号出力機能と、逆相の信号を出力する逆相信号出力機能とがある。縦型ホール素子が備える各端子の機能の割り当てを変更して信号出力端子に対するホール素子内の電流の方向を切り替えることを、スピニングとも記載する。また、ある接続状態のことを、相とも記載する。

図１（ａ）は、縦型ホール素子ＶＳ１の第１相のときに入力される信号の状態を示す図である。縦型ホール素子ＶＳ１は第１相において、端子ＶＣ３に定電流源である駆動源ＰＷ１から電流Ｉ１が供給される。この駆動源ＰＷ１は、電源の一例である。この電流Ｉ１とは、駆動電流の一例である。以下の説明では、駆動電流が供給される端子を、正極の電源端子とも記載する。縦型ホール素子ＶＳ１は、この電流Ｉ１によって駆動されることにより、半導体基板の面に平行な方向である水平磁場の強度に応じた互いに位相が逆の信号を出力する。端子ＶＣ４から出力される信号ＶＯ１と、端子ＶＣ２から出力される信号ＶＯ２とは、第１方向の磁場の強度に応じた互いに位相が逆の信号である。以下の説明では、電流が流出する端子のことを、負極の電源端子とも記載する。なお、この負極の電源端子は、他のホール素子の正極の電源端子と接続されてもよい。端子ＶＣ３に供給された電流Ｉ１は、この端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５から流出する。

図１（ｂ）は、縦型ホール素子ＶＳ１の第２相のときに入力される信号の状態を示す図である。縦型ホール素子ＶＳ１の第２相において、端子ＶＣ４に駆動源ＰＷ１から電流Ｉ１が供給される。縦型ホール素子ＶＳ１の第２相において、端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５から信号ＶＯ１を出力する。縦型ホール素子ＶＳ１は第２相において、端子ＶＣ３から信号ＶＯ２を出力する。縦型ホール素子ＶＳ１の第２相において、端子ＶＣ２は負極の電源端子である。端子ＶＣ４に供給された電流Ｉ１は、この端子ＶＣ２から流出する。

図１（ｃ）は、縦型ホール素子ＶＳ１の第３相のときに入力される信号の状態を示す図である。縦型ホール素子ＶＳ１は第３相において、端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５に駆動源ＰＷ１から電流Ｉ１が供給される。縦型ホール素子ＶＳ１は第３相において、端子ＶＣ２から信号ＶＯ１を出力する。縦型ホール素子ＶＳ１は第３相において、端子ＶＣ４から信号ＶＯ２を出力する。縦型ホール素子ＶＳ１は第３相において、端子ＶＣ３は負極の電源端子である。端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５に供給された電流Ｉ１は、この端子ＶＣ３から流出する。

図１（ｄ）は、縦型ホール素子ＶＳ１の第４相のときに入力される信号の状態を示す図である。縦型ホール素子ＶＳ１は第４相において、端子ＶＣ２に駆動源ＰＷ１から電流Ｉ１が供給される。縦型ホール素子ＶＳ１は第４相において、端子ＶＣ３から信号ＶＯ１を出力する。縦型ホール素子ＶＳ１は第４相において、端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５から信号ＶＯ２を出力する。縦型ホール素子ＶＳ１は第４相において、端子ＶＣ４は負極の電源端子である。端子ＶＣ２に供給された電流Ｉ１は、この端子ＶＣ４から流出する。

縦型ホール素子は、上述したように、複数の相によって駆動させることにより、縦型ホール素子を製造したときに生じる、縦型ホール素子自身がもつ誤差を抑制することができる。以下の説明では、誤差のことをオフセットとも記載する。同様に、上述した半導体基板に対して垂直な磁場成分を検出する横型ホール素子も、スピニングすることにより、横型ホール素子自身がもつ誤差を抑制することができる。

［第１の実施形態］
次に、図２から図５を参照して、第１の実施形態に係る磁気センサ回路について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る磁気センサ回路１００の第１相における回路図である。
図３は、第１の実施形態に係る磁気センサ回路１００の第２相における回路図である。
図４は、第１の実施形態に係る磁気センサ回路１００の第３相における回路図である。
図５は、第１の実施形態に係る磁気センサ回路１００の第４相における回路図である。

第１の実施形態に係る磁気センサ回路１００は、駆動源ＰＷ１と、第１磁気検出部ＶＳＡ２１と、第２磁気検出部ＨＳＡ２１と、第１のスイッチ回路ＳＷ１と、第２のスイッチ回路ＳＷ２と、増幅回路ＡＭＰ１と、増幅回路ＡＭＰ２とを備える。
第１磁気検出部ＶＳＡ２１は、磁電変換素子である縦型ホール素子ＶＳ１を備える。ここで、縦型ホール素子ＶＳ１とは、第１のセンサの一例である。
第２磁気検出部ＨＳＡ２１は、磁電変換素子である横型ホール素子ＨＳ１を備える。ここで、横型ホール素子ＨＳ１とは、第２のセンサの一例である。
第１のスイッチ回路ＳＷ１は、第１スイッチＳＷ１１と、第１スイッチＳＷ１２と、第１スイッチＳＷ１３と、第１スイッチＳＷ１４とを備える。
第２のスイッチ回路ＳＷ２は、第２スイッチＳＷ２１と、第２スイッチＳＷ２２と、第２スイッチＳＷ２３と、第２スイッチＳＷ２４とを備える。
増幅回路ＡＭＰ１は、入力端子ＡＰＣ１１と、入力端子ＡＰＣ１２と、出力端子ＡＯＣ１１と、出力端子ＡＯＣ１２とを備える。
増幅回路ＡＭＰ２は、入力端子ＡＰＣ２１と、入力端子ＡＰＣ２２と、出力端子ＡＯＣ２１と、出力端子ＡＯＣ２２とを備える。

縦型ホール素子ＶＳ１と横型ホール素子ＨＳ１とは、互いに近い位置に配置される。このように、２つのホール素子が配置されると、２つのホール素子に印加される磁場強度又は磁束密度を揃えることができる。これにより、２つのホール素子から出力される信号の電圧の大きさを揃えることができる。

［共通事項］
第１スイッチＳＷ１１は、駆動源ＰＷ１及び縦型ホール素子ＶＳ１と接続される。第１スイッチＳＷ１１は、駆動源ＰＷ１から供給される電流Ｉ１の供給先を、縦型ホール素子ＶＳ１が備える端子ＶＣ１から端子ＶＣ５までのうちから選択する。
第１スイッチＳＷ１２は、上述した縦型ホール素子ＶＳ１の負極の電源端子及び第２スイッチＳＷ２１と接続される。第１スイッチＳＷ１２は、上述した縦型ホール素子ＶＳ１の負極の電源端子から供給される電流の供給元を、縦型ホール素子ＶＳ１が備える端子ＶＣ１から端子ＶＣ５までのうちから選択する。第１スイッチＳＷ１２は、縦型ホール素子ＶＳ１を駆動した電流を、電流Ｉ２として第２スイッチＳＷ２１に対して供給する。

第１スイッチＳＷ１３は、縦型ホール素子ＶＳ１の信号出力端子及び増幅回路ＡＭＰ１の入力端子ＡＰＣ１１と接続される。第１スイッチＳＷ１３は、上述した縦型ホール素子ＶＳ１から出力される信号ＶＯ１の供給元を、縦型ホール素子ＶＳ１が備える端子ＶＣ１から端子ＶＣ５までのうちから選択する。第１スイッチＳＷ１３は、縦型ホール素子ＶＳ１から出力される信号ＶＯ１を、入力端子ＡＰＣ１１に対して供給する。
第１スイッチＳＷ１４は、縦型ホール素子ＶＳ１の信号出力端子及び増幅回路ＡＭＰ１の入力端子ＡＰＣ１２と接続される。第１スイッチＳＷ１４は、上述した縦型ホール素子ＶＳ１から出力される信号ＶＯ２の供給元を、縦型ホール素子ＶＳ１が備える端子ＶＣ１から端子ＶＣ５までのうちから選択する。第１スイッチＳＷ１４は、縦型ホール素子ＶＳ１から出力される信号ＶＯ２を、入力端子ＡＰＣ１２に対して供給する。

第２スイッチＳＷ２１は、第１スイッチＳＷ１２及び横型ホール素子ＨＳ１の正極の電源端子と接続される。第２スイッチＳＷ２１は、第１スイッチＳＷ１２から供給される電流Ｉ２の供給先を、横型ホール素子ＨＳ１が備える端子ＨＣ１から端子ＨＣ４までのうちから選択する。
第２スイッチＳＷ２２は、横型ホール素子ＨＳ１の負極の電源端子及び駆動源ＰＷ１の負極の電源端子と接続される。第２スイッチＳＷ２２は、横型ホール素子ＨＳ１の負極の電源端子から供給される電流の供給元を、横型ホール素子ＨＳ１が備える端子ＨＣ１から端子ＨＣ４までのうちから選択する。第２スイッチＳＷ２２は、横型ホール素子ＨＳ１を駆動した電流Ｉ２を、電流Ｉ３として駆動源ＰＷ１の負極の電源端子に供給する。

第２スイッチＳＷ２３は、横型ホール素子ＨＳ１の信号出力端子及び増幅回路ＡＭＰ２の入力端子ＡＰＣ２１と接続される。第２スイッチＳＷ２３は、横型ホール素子ＨＳ１から出力される信号ＶＯ３の供給元を、横型ホール素子ＨＳ１が備える端子ＨＣ１から端子ＨＣ４までのうちから選択する。第２スイッチＳＷ２３は、横型ホール素子ＨＳ１から出力される信号ＶＯ３を、入力端子ＡＰＣ２１に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２４は、横型ホール素子ＨＳ１の信号出力端子及び増幅回路ＡＭＰ２の入力端子ＡＰＣ２２と接続される。第２スイッチＳＷ２４は、横型ホール素子ＨＳ１から出力される信号ＶＯ４の供給元を、横型ホール素子ＨＳ１が備える端子ＨＣ１から端子ＨＣ４までのうちから選択する。第２スイッチＳＷ２４は、横型ホール素子ＨＳ１から出力される信号ＶＯ４を、入力端子ＡＰＣ２２に対して供給する。

増幅回路ＡＭＰ１は、入力端子ＡＰＣ１１及び入力端子ＡＰＣ１２に供給された信号ＶＯ１及び信号ＶＯ２を増幅する。増幅回路ＡＭＰ１は、増幅した信号を、出力端子ＡＯＣ１１及び出力端子ＡＯＣ１２から出力する。
増幅回路ＡＭＰ２は、入力端子ＡＰＣ２１及び入力端子ＡＰＣ２２に供給された信号ＶＯ３及び信号ＶＯ４を増幅する。増幅回路ＡＭＰ２は、増幅した信号を、出力端子ＡＯＣ２１及び出力端子ＡＯＣ２２から出力する。以下の説明では、増幅回路ＡＭＰ１と増幅回路ＡＭＰ２とを区別しない場合には、単に増幅回路とも記載する。この増幅回路から出力される信号は、電圧信号であってもよく、電流信号であってもよい。つまり、増幅回路は、入力される差動入力電圧を増幅することにより電圧信号を出力してもよい。また、増幅回路は、電圧電流変換することにより、電流信号を出力してもよい。

［第１の実施形態の第１相の回路］
上述した図２を参照して、第１の実施形態の第１相における回路について説明する。
第１スイッチＳＷ１１は第１相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ３に電流Ｉ１を供給する。
第１スイッチＳＷ１２は第１相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５から縦型ホール素子ＶＳ１を駆動した電流を、電流Ｉ２として第２スイッチＳＷ２１に対して供給する。ここで、電流Ｉ１と電流Ｉ２との電流の量は、同じ電流量である。
第１スイッチＳＷ１３は第１相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ４から出力される信号ＶＯ１を、入力端子ＡＰＣ１１に対して供給する。
第１スイッチＳＷ１４は第１相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ２から出力される信号ＶＯ２を、入力端子ＡＰＣ１２に対して供給する。

第２スイッチＳＷ２１は第１相において、第１スイッチＳＷ１２から供給される電流Ｉ２を横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ２に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２２は第１相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ４から供給される電流を、駆動源ＰＷ１の負極の電源端子に対して、電流Ｉ３として供給する。ここで、上述した電流Ｉ１及び電流Ｉ２と、電流Ｉ３との電流の量は、同じ電流量である。
第２スイッチＳＷ２３は第１相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ３から出力される信号ＶＯ３を、入力端子ＡＰＣ２１に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２４は第１相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ１から出力される信号ＶＯ４を、入力端子ＡＰＣ２２に対して供給する。

［第１の実施形態の第２相の回路］
上述した図３を参照して、第１の実施形態の第２相における回路について説明する。
第１スイッチＳＷ１１は第２相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ４に電流Ｉ１を供給する。
第１スイッチＳＷ１２は第２相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ２から縦型ホール素子ＶＳ１を駆動した電流を、電流Ｉ２として第２スイッチＳＷ２１に対して供給する。
第１スイッチＳＷ１３は第２相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５から出力される信号ＶＯ１を、入力端子ＡＰＣ１１に対して供給する。
第１スイッチＳＷ１４は第２相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ３から出力される信号ＶＯ２を、入力端子ＡＰＣ１２に対して供給する。

第２スイッチＳＷ２１は第２相において、第１スイッチＳＷ１２から供給される電流Ｉ２を、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ３に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２２は第２相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ１から横型ホール素子ＨＳ１を駆動した電流を、駆動源ＰＷ１の負極の電源端子に対して電流Ｉ３として供給する。
第２スイッチＳＷ２３は第２相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ４から出力される信号ＶＯ３を、入力端子ＡＰＣ２１に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２４は第２相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ２から出力される信号ＶＯ４を、入力端子ＡＰＣ２２に対して供給する。

［第１の実施形態の第３相の回路］
上述した図４を参照して、第１の実施形態の第３相における回路について説明する。
第１スイッチＳＷ１１は第３相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５に電流Ｉ１を供給する。
第１スイッチＳＷ１２は第３相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ３から供給される電流を、電流Ｉ２として第２スイッチＳＷ２１に対して供給する。
第１スイッチＳＷ１３は第３相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ２から出力される信号ＶＯ１を、入力端子ＡＰＣ１１に対して供給する。
第１スイッチＳＷ１４は第３相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ４から出力される信号ＶＯ２を、入力端子ＡＰＣ１２に対して供給する。

第２スイッチＳＷ２１は第３相において、第１スイッチＳＷ１２から供給される電流Ｉ２を横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ４に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２２は第３相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ２から横型ホール素子ＨＳ１を駆動した電流を、駆動源ＰＷ１の負極の電源端子に対して電流Ｉ３として供給する。
第２スイッチＳＷ２３は第３相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ１から出力される信号ＶＯ３を、入力端子ＡＰＣ２１に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２４は第３相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ３から出力される信号ＶＯ４を、入力端子ＡＰＣ２２に対して供給する。

［第１の実施形態の第４相の回路］
上述した図５を参照して、第１の実施形態の第４相の回路について説明する。
第１スイッチＳＷ１１は第４相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ２に電流Ｉ１を供給する。
第１スイッチＳＷ１２は第４相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ４から縦型ホール素子ＶＳ１を駆動した電流を、電流Ｉ２として第２スイッチＳＷ２１に対して供給する。
第１スイッチＳＷ１３は第４相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ３から出力される信号ＶＯ１を、入力端子ＡＰＣ１１に対して供給する。
第１スイッチＳＷ１４は第４相において、縦型ホール素子ＶＳ１の端子ＶＣ１及び端子ＶＣ５から出力される信号ＶＯ２を、入力端子ＡＰＣ１２に対して供給する。

第２スイッチＳＷ２１は第４相において、第１スイッチＳＷ１２から供給される電流Ｉ２を横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ１に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２２は第４相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ３から横型ホール素子ＨＳ１を駆動した電流を、駆動源ＰＷ１の負極の電源端子に対して電流Ｉ３として供給する。
第２スイッチＳＷ２３は第４相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ２から出力される信号ＶＯ３を、入力端子ＡＰＣ２１に対して供給する。
第２スイッチＳＷ２４は第４相において、横型ホール素子ＨＳ１の端子ＨＣ４から出力される信号ＶＯ４を、入力端子ＡＰＣ２２に対して供給する。

［第１実施形態のまとめ］
以上説明したように、磁気センサ回路１００は、第１磁気検出部と、第２磁気検出部とを備える。第１磁気検出部は、第１方向の磁場の強度に応じた互いに位相が逆の信号を出力する少なくとも２つの出力端子と、信号の駆動電流が供給される正極の電源端子と、駆動電流を流出する負極の電源端子とを備える。第２磁気検出部は、第１方向とは方向が異なる第２方向の磁場の強度に応じた互いに位相が逆の信号を出力する少なくとも２つの端子と、信号の駆動電流が供給される正極の電源端子とを備える。この第１磁気検出部の正極の電源端子と、駆動電流を流出する負極の電源端子と、第２磁気検出部の正極の電源端子とが、電源から供給される信号の駆動電流の経路に対して直列に接続されている。
これにより、磁気センサ回路１００は、第１磁気検出部と、第２磁気検出部とに対して、同じ電源からの電流を駆動電流として供給することができる。これにより、磁気センサ回路１００は、第１磁気検出部と、第２磁気検出部とが異なる電源からの駆動電流が供給される場合と比較して、第１磁気検出部と第２磁気検出部とから出力される信号の電圧の誤差を抑制することができる。つまり、磁気センサ回路１００は、異なる２つ以上の軸に対する磁場を検出する磁気センサ回路において、誤差が抑制された信号を出力することができる。
また、上述した説明では、第１磁気検出部は、第１のスイッチ回路ＳＷ１を備える。第２磁気検出部は、第２のスイッチ回路ＳＷ２を備える。第１のスイッチ回路ＳＷ１は、縦型ホール素子ＶＳ１をスピニングさせる。第２のスイッチ回路ＳＷ２は、横型ホール素子ＨＳ１をスピニングさせる。これにより、縦型ホール素子ＶＳ１及び横型ホール素子ＨＳ１から出力される信号の誤差を抑制することができる。なお、第１のスイッチ回路ＳＷ１及び第２のスイッチ回路ＳＷ２は、必須では無い。

［第２の実施形態］
次に、図６から図９を参照して、磁気センサ回路の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成及び動作については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図６は、第２の実施形態に係る磁気センサ回路１００ａの第１相における回路図である。
図７は、第２の実施形態に係る磁気センサ回路１００ａの第２相における回路図である。
図８は、第２の実施形態に係る磁気センサ回路１００ａの第３相における回路図である。
図９は、第２の実施形態に係る磁気センサ回路１００ａの第４相における回路図である。

第２の実施形態に係る磁気センサ回路１００ａは、駆動源ＰＷ６１と、第１磁気検出部ＶＳＡ６１及び第１磁気検出部ＶＳＡ６２と、第２磁気検出部ＨＳＡ６２と、第１のスイッチ回路ＳＷ６１と、第２のスイッチ回路ＳＷ６２と、第３のスイッチ回路ＳＷ６３と、増幅回路ＡＭＰ６１と、増幅回路ＡＭＰ６２とを備える。
駆動源ＰＷ６１とは、定電流源である。
第１磁気検出部ＶＳＡ６１は、磁電変換素子である縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４を備える。この縦型ホール素子ＶＳ１と、縦型ホール素子ＶＳ２と、縦型ホール素子ＶＳ３と、縦型ホール素子ＶＳ４とは、それぞれ電源に対して並列に接続される。この縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までのそれぞれは、互いに異なる相によって駆動される。縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までは、互いに異なる相によって駆動されることにより、空間的な誤差を抑制する。この空間的な誤差の抑制とは、隣接するホール素子同士の電気特性と磁気特性とがほぼ同一であることを利用して、信号を同時的に合算し、平均化することにより、誤差を抑制することである。

第２磁気検出部ＨＳＡ６２は、磁電変換素子である横型ホール素子ＨＳ１と横型ホール素子ＨＳ２とを備える。この横型ホール素子ＨＳ１と横型ホール素子ＨＳ２とは、それぞれ互いに異なる相によって駆動される。この横型ホール素子ＨＳ１と、横型ホール素子ＨＳ２とは、電源に対して並列に接続される。また、横型ホール素子ＨＳ１と、横型ホール素子ＨＳ２とは、駆動電流が流れる方向が互いに９０度異なる状態で配置される。

第１磁気検出部ＶＳＡ６２は、磁電変換素子である縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８を備える。この縦型ホール素子ＶＳ５と、縦型ホール素子ＶＳ６と、縦型ホール素子ＶＳ７と、縦型ホール素子ＶＳ８とは、それぞれ電源に対して並列に接続される。この縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれは、異なる相によって駆動される。縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までは、互いに異なる相によって駆動されることにより、空間的な誤差を抑制する。

第１のスイッチ回路ＳＷ６１は、第１スイッチＳＷ６１１と、第１スイッチＳＷ６１２と、第１スイッチＳＷ６１３と、第１スイッチＳＷ６１４とを備える。
第２のスイッチ回路ＳＷ６２は、第２スイッチＳＷ６２１と、第２スイッチＳＷ６２２と、第２スイッチＳＷ６２３と、第２スイッチＳＷ６２４とを備える。
第３のスイッチ回路ＳＷ６３は、第３スイッチＳＷ６３１と、第３スイッチＳＷ６３２と、第３スイッチＳＷ６３３と、第３スイッチＳＷ６３４とを備える。
ここで、第１のスイッチ回路ＳＷ６１、第２のスイッチ回路ＳＷ６２及び第３のスイッチ回路ＳＷ６３とは、スイッチ回路の一例である。このスイッチ回路は、複数の縦型ホール素子及び横型ホール素子に供給される電流の複数の経路のうちからいずれかの経路を選択する。

増幅回路ＡＭＰ６１は、入力端子ＡＰＣ６１１と、入力端子ＡＰＣ６１２と、入力端子ＡＰＣ６１３と、入力端子ＡＰＣ６１４と、出力端子ＡＯＣ６１１と、出力端子ＡＯＣ６１２とを備える。
増幅回路ＡＭＰ６２は、入力端子ＡＰＣ６２１と、入力端子ＡＰＣ６２２と、出力端子ＡＯＣ６２１と、出力端子ＡＯＣ６２２とを備える。この増幅回路ＡＭＰ６１及び増幅回路ＡＭＰ６２から出力される信号は、上述した増幅回路ＡＭＰ１及び増幅回路ＡＭＰ２と同様に、電圧信号であってもよく、電流信号であってもよい。
縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ８と横型ホール素子ＨＳ１から横型ホール素子ＨＳ２とは、それぞれ互いに近い位置に配置される。

［第２の実施形態の共通事項］
第１スイッチＳＷ６１１は、駆動源ＰＷ６１及び縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までと接続される。第１スイッチＳＷ６１１は、駆動源ＰＷ６１から供給される電流Ｉ６１の供給先を、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までのそれぞれが備える端子のうちから選択する。
第１スイッチＳＷ６１２は、上述した縦型ホール素子ＶＳ１の負極の電源端子及び第２スイッチＳＷ６２１と接続される。第１スイッチＳＷ６１２は、上述した縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までのそれぞれの負極の電源端子から供給される電流の供給元を選択する。第１スイッチＳＷ６１２は、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までを駆動した電流を、電流Ｉ６２として第２スイッチＳＷ６２１に対して供給する。

第１スイッチＳＷ６１３は、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までの信号出力端子及び増幅回路ＡＭＰ６１の入力端子ＡＰＣ６１１と接続される。第１スイッチＳＷ６１３は、上述した縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までのそれぞれから出力される信号ＶＯ６１の供給元を、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までがそれぞれ備える端子のうちから選択する。第１スイッチＳＷ６１３は、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までのそれぞれから出力される信号を、信号ＶＯ６１として、入力端子ＡＰＣ６１１に対して供給する。

第１スイッチＳＷ６１４は、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までの信号出力端子及び増幅回路ＡＭＰ６１の入力端子ＡＰＣ６１２と接続される。第１スイッチＳＷ６１４は、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までから出力される信号の供給元を、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までがそれぞれ備える端子のうちから選択する。第１スイッチＳＷ６１４は、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までのそれぞれから出力される信号を、信号ＶＯ６２として、入力端子ＡＰＣ６１２に対して供給する。

第２スイッチＳＷ６２１は、第１スイッチＳＷ６１２と、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２との正極の電源端子と接続される。第２スイッチＳＷ６２１は、第１スイッチＳＷ６１２から供給される電流Ｉ６２の供給先を、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２がそれぞれ備える端子のうちから選択する。
第２スイッチＳＷ６２２は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２のそれぞれの負極の電源端子と、第３のスイッチ６３１と接続される。第２スイッチＳＷ６２２は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２のそれぞれの負極の電源端子から供給される電流の供給元を、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２がそれぞれ備える端子のうちから選択する。第２スイッチＳＷ６２２は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２を駆動した電流Ｉ６２を、電流Ｉ６３として第３のスイッチ６３１に対して供給する。

第２スイッチＳＷ６２３は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２の信号出力端子及び増幅回路ＡＭＰ６２の入力端子ＡＰＣ６２１と接続される。第２スイッチＳＷ６２３は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２から出力される信号ＶＯ６３の供給元を、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２がそれぞれ備える端子のうちから選択する。第２スイッチＳＷ６２３は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２から出力される信号を、信号ＶＯ６３として、入力端子ＡＰＣ６２１に対して供給する。
第２スイッチＳＷ６２４は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２がそれぞれ備える信号出力端子及び増幅回路ＡＭＰ６２の入力端子ＡＰＣ６２２と接続される。第２スイッチＳＷ６２４は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２から出力される信号ＶＯ６４の供給元を、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２が備える端子のうちから選択する。第２スイッチＳＷ６２４は、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２から出力される信号を、信号ＶＯ６４として、入力端子ＡＰＣ６２２に対して供給する。

第３スイッチＳＷ６３１は、第２スイッチＳＷ６２２と、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までと接続される。第３スイッチＳＷ６３１は、第２スイッチＳＷ６２２から供給される電流Ｉ６３の供給先を、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれが備える端子のうちから選択する。
第３スイッチＳＷ６３２は、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれの負極の電源端子及び駆動源ＰＷ６１の負極の電源端子に対して、電流Ｉ６４として供給する。ここで、上述した電流Ｉ６１から電流Ｉ６４までは、それぞれ同じ電流量である。
第３スイッチＳＷ６３２は、上述した縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれの負極の電源端子から供給される電流の供給元を選択する。第３スイッチＳＷ６３２は、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までを駆動した電流を、電流Ｉ６４として駆動源ＰＷ６１の負極の電源端子に対して供給する。

第３スイッチＳＷ６３３は、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれの信号出力端子と、増幅回路ＡＭＰ６１の入力端子ＡＰＣ６１３と接続される。第１スイッチＳＷ６３３は、上述した縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれから出力される信号の供給元を、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までがそれぞれ備える端子のうちから選択する。第３スイッチＳＷ６３３は、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれから出力される信号を、信号ＶＯ６５として、入力端子ＡＰＣ６１３に対して供給する。

第１スイッチＳＷ６３４は、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれの信号出力端子と、増幅回路ＡＭＰ６１の入力端子ＡＰＣ６１４と接続される。第１スイッチＳＷ６３４は、上述した縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれから出力される信号の供給元を、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までがそれぞれ備える端子のうちから選択する。第３スイッチＳＷ６３４は、縦型ホール素子ＶＳ５から縦型ホール素子ＶＳ８までのそれぞれから出力される信号を、信号ＶＯ６６として、入力端子ＡＰＣ６１２に対して供給する。

増幅回路ＡＭＰ６１は、入力端子ＡＰＣ６１１、入力端子ＡＰＣ６１２、入力端子ＡＰＣ６１３、入力端子ＡＰＣ６１４に供給された信号ＶＯ６１、信号ＶＯ６２、信号ＶＯ６５及び信号ＶＯ６６を増幅する。増幅回路ＡＭＰ６１は、増幅した信号を、出力端子ＡＯＣ６１１及び出力端子ＡＯＣ６１２から出力する。
増幅回路ＡＭＰ６２は、入力端子ＡＰＣ６２１及び入力端子ＡＰＣ６２２に供給された信号ＶＯ６３及び信号ＶＯ６４を増幅する。増幅回路ＡＭＰ６２は、増幅した信号を、出力端子ＡＯＣ６２１及び出力端子ＡＯＣ６２２から出力する。

磁気センサ回路１００ａは、図６から図９に示すように、第１の実施形態と同様に４つの相にされて駆動される。

［第２の実施形態のまとめ］
縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までを第１相から第４相までの４相によってスピニングする場合、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までの抵抗値がそれぞれ異なる。しかし、本実施形態では、第１磁気検出部ＶＳＡ６１に含まれ、電源に対して並列に接続された４つの縦型ホール素子同士を、それぞれ互いに異なる相によって駆動させる。これにより、磁気センサ回路１００ａは、第１磁気検出部ＶＳＡ６１において、４つのスピニングの相を構成することができる。これにより、第１磁気検出部ＶＳＡ６１は、スピニングの相毎の抵抗値が変わらないため、縦型ホール素子ＶＳ１から縦型ホール素子ＶＳ４までから出力される信号ＶＯ６１及び信号ＶＯ６２の出力特性が安定する。第１磁気検出部ＶＳＡ６２も同様である。

同様に、第２磁気検出部ＨＳＡ６２に含まれる横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２も、スピニング相毎の抵抗値が変わらないため、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２から出力される信号ＶＯ６３及び信号ＶＯ６４の出力特性が安定する。また、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２は、駆動電流の方向が互いに９０度異なる状態で駆動電流が流される。これにより、磁気センサ回路１００ａは、第１相から第４相までのそれぞれの相において、幾何学的な不平衡によるオフセットを、横型ホール素子ＨＳ１及び横型ホール素子ＨＳ２からの信号を加算することにより、抑制することができる。これにより、磁気センサ回路１００ａは、より精度が高い信号ＶＯ６３及び信号ＶＯ６４を得ることができる。

また、本実施形態では、第１磁気検出部ＶＳＡ６１と、第２磁気検出部ＨＳＡ６２と、第１磁気検出部ＶＳＡ６２とが、駆動源ＰＷ６１に対して直列に接続される。これにより、第１磁気検出部ＶＳＡ６１と、第２磁気検出部ＨＳＡ６２と、第１磁気検出部ＶＳＡ６２とに含まれるホール素子からのそれぞれの信号の電力効率を上げることができる。

［第３の実施形態］
次に、図１０を参照して、磁気センサ回路の第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の構成及び動作については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図１０は、第３の実施形態にかかる磁気センサ回路１００ｂのある相における回路図である。
磁気センサ回路１００ｂは、電流補正負荷部Ｒを更に備える。電流補正部Ｒは、第１のセンサ又は第２のセンサと並列に接続され、信号の駆動電流を補正する。図１０は、第２のセンサと並列に接続された電流補正部Ｒの一例を示す。電流補正負荷部Ｒとは、具体的には、抵抗素子、定電流を流す回路素子であってもよい。電流補正負荷部Ｒは、並列に接続されたセンサへ供給される電流の量を調整する。これにより、電流補正負荷部Ｒが並列に接続されたセンサへの感度調整を行うことができる。

なお、上述した説明では、電流補正負荷部Ｒは、第２磁気検出部ＨＳＡ６２の駆動電流を調整する構成について説明したがこれに限られない。電流補正負荷部Ｒは、第１磁気検出部ＶＳＡ６１又は第１磁気検出部ＶＳＡ６２と並列に接続されてもよい。

なお、上述した第１の実施形態から第３の実施形態のホール素子の駆動源が定電流源の場合について説明したが、これに限られず電圧源であってもよい。駆動源が定電流源の場合には、第１磁気検出部及び第２磁気検出部を駆動する駆動電流を一定にすることができるため、ホール素子が出力する信号の精度を高めることができる。

なお、上述した第１の実施形態から第３の実施形態の磁気センサ回路は、水平と垂直との２軸に対する磁場を検出する構成について説明したが、これに限られない。磁気センサ回路が、３軸の磁気センサ回路についても同様に実施することができる。３軸の磁気センサ回路とは、２つの縦型ホール素子と、横型ホール素子とが、駆動源に対して直列に接続される構成の磁気センサ回路である。具体的には、３軸の磁気センサ回路は、２つの縦型ホール素子同士を互いに９０度方向が異なる向きに配置されることにより半導体基板の面に対して水平の磁場（Ｘ−Ｙ軸）を検出する。また、３軸の磁気センサ回路は、横型ホール素子によって半導体基板の面に対して直交する垂直の磁場（Ｚ軸）を検出する。この３軸の磁気センサは、上述した２軸の磁気センサ回路と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態及びその変形を説明したが、これらの実施形態及びその変形は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態及びその変形は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。また、上述した各実施形態及びその変形は、互いに適宜組み合わせることができる。

１００，１００ａ，１００ｂ…磁気センサ回路、ＰＷ１，ＰＷ６１…駆動源、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ６１，Ｉ６２，Ｉ６３…電流、ＶＯ１，ＶＯ２，ＶＯ３，ＶＯ４，ＶＯ６１，ＶＯ６２，ＶＯ６３，ＶＯ６４，ＶＯ６５，ＶＯ６６…信号、ＶＳＡ２１，ＶＳＡ６１，ＶＳＡ６２…第１磁気検出部、ＨＳＡ２１，ＨＳＡ６２…第２磁気検出部、ＶＳ１，ＶＳ２，ＶＳ３，ＶＳ４，ＶＳ５，ＶＳ６，ＶＳ７，ＶＳ８…縦型ホール素子、ＨＳ１，ＨＳ２…横型ホール素子、ＡＭＰ１，ＡＭＰ２，ＡＭＰ６１，ＡＭＰ６２…増幅回路、Ｒ…電流補正負荷部

Claims (5)

1. 第１方向の磁場の強度に応じた互いに位相が逆の信号を出力する少なくとも２つの出力端子と、前記信号の駆動電流が供給される正極端子と、前記駆動電流を流出する負極端子とを備える第１磁気検出部と、
   前記第１方向とは方向が異なる第２方向の磁場の強度に応じた互いに位相が逆の信号を出力する少なくとも２つの端子と、前記信号の駆動電流が供給される正極端子とを備える第２磁気検出部と
   を備え、
   前記第１磁気検出部の正極端子と、前記第１磁気検出部の負極端子と、前記第２磁気検出部の正極端子とが、電源から供給される前記信号の駆動電流の経路に対して直列に接続されている
   磁気センサ回路。
2. 前記第１磁気検出部は、前記第１方向の磁場を検出する第１のセンサを備え、
   前記第２磁気検出部は、前記第２方向の磁場を検出する第２のセンサを備え、
   前記第１のセンサ又は前記第２のセンサと並列に接続され、前記信号の駆動電流を補正する電流補正負荷部を更に備える
   請求項１に記載の磁気センサ回路。
3. 前記第１磁気検出部は、前記第１方向の磁場を検出する第１のセンサを備え、
   前記第２磁気検出部は、前記第２方向の磁場を検出する第２のセンサを備え、
   前記第１のセンサとは、複数の第１のホール素子であって、
   前記第２のセンサとは、複数の第２のホール素子であって、
   複数の前記第１のホール素子及び複数の前記第２のホール素子に供給される電流の複数の経路のうちからいずれかの経路を選択するスイッチ回路及び前記第１のセンサ又は前記第２のセンサと並列に接続され、前記信号の駆動電流を補正する電流補正負荷部のうち、少なくとも前記スイッチ回路
   を更に備える請求項１に記載の磁気センサ回路。
4. 前記第１のホール素子とは、水平方向に印加される磁場の強度に応じた信号を検出するホール素子であって、
   複数の前記第１のホール素子のうち、少なくとも４つの前記第１のホール素子同士は並列接続される
   請求項３に記載の磁気センサ回路。
5. 前記電源とは、定電流源である
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の磁気センサ回路。

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